JP2012503332A - 照明モジュール - Google Patents
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Abstract
Description
従って、LED製造業者は費用を要するビニングを経てLEDチップの波長を整理(またはビン)する必要がある。
(Q/A)MAX=σε(Tb 4−TO 4)+h空気(Tb−TO)
LD=(Ab/Ah)(Ab/Aem)(L/Aem)(LPW)
ここで、Abはベースパネルの面積、Ahは全対流面積、Aemは照射面積(即ち、LEDチップ数倍したLEDチップ寸法)、Lはルーメン、LPWはワット当たりのルーメン値である。1実施例では、約10cm×約10cm(約4インチ×約4インチ)のベースパネルに25個のLEDチップを実装した照明モジュールが提供される。各LEDチップは約500μm×500μmの大きさを有し、順電圧は約3.2±0.3ボルト、定格電流約0.008±0.010アンペアである。この照明モジュールのLD評価値は約2.9×106lm2/mm2Wであった。対照的に、本件発明者による従来型照明モジュールのLD評価値は約1.0×106lm2/mm2Wであった。例えば、LCDバックライトモジュールのLD評価値は約7.0×105−8.1×105lm2/mm2Wである。OSRAM社のOpto Semiconductors GmbHの販売するOSTAR(商標名)LE W E3B型照明モジュールのLD評価値は約1500lm2/mm2Wである。比較目的上、以下の表で先の各実施例のLD評価値と、いろいろの従来型照明モジュールのそれとを比較する。
図4には別態様構成の照明モジュール400の部分側面図が示される。図4に示すように、LEDチップ110はベースパネル111に直付け装着される。LEDチップ110は青色/UV LEDチップであり得る。蛍光体ドープ処理したドーム401を、LEDチップ110を直接覆う状態でベースパネル111に装着することで、LEDチップ110からの放射光を白色光に変換させ得る。
上述した如く、一般的な照明用途において要求される如く白色光を生成させる上で青色/UV LEDチップを、LEDチップの光路に配置した蛍光体と組み合わせて使用し得る。LEDチップからの青色/UV光が蛍光体を励起させ、放射光と蛍光体励起との相乗効果により白色光が生成される。幾つかの青色/UV LEDチップ及び蛍光体組み合わせを使用できる。以下に、ここで提供される任意の実施例で使用し得るLEDチップ/蛍光体組み合わせを示す。各組み合わせは例示的なものであって網羅的なものではない。その他組み合わせは当業者の知る範囲内のものである。例えば、ここに参照することにより本明細書の一部とする米国特許番号第7,224,000号及び同第7,176,502号にはその他のLEDチップ及び蛍光体組み合わせが開示される。
図12には本発明の実施例に従う照明モジュールの製造方法1200のフローチャートが例示される。当該方法1200はその開始ステップ1201においてLEDチップを、導電線と電気的に連結する状態でベースパネルに実装する。ステップ1203で、光コップを欠くLEDチップの周囲で基盤に装着する。ステップ1205で、光コップにクリアシリコーンまたはシリコーン蛍光体混合物を充填する。他の実施例では光コップへのクリアシリコーン混合物充填に代えてまたは加えて、図8及び図9に示す如き光ディスクを光コップ内に配置し得る。
業務上、本件出願において開示する各照明モジュールは一般の照明用途用のLEDランプとして流通及び販売され得る。ボルト、ねじ、クランプ、接着剤、リベット及びその他装着手段を使用して照明モジュールを所定の照明用途用の任意の所定の照明器具に取付け得る。
以下に、上述した各システムの例を説明する。各例は特に断りのない限り理論実施例である。
例1:
1例では、ベースパネルに装着した複数の矩形(260μm×450μm)LEDチップを有する照明モジュールが提供される。各LEDチップは一般に定格電流が約20mA、順電圧が約3.2Vである。動作時は14mAの順電力(軽減された電流)がLEDチップに送られる。従って、LEDチップ当たりの入力電力は約0.064Wとなる。本例の設計パック密度は約4個/6.45cm2(in2)である。本例における基盤温度は約56℃である。本例では電流軽減に伴いLEDチップ効率が増大するため、低い電流でLEDチップが動作する点に関わるLEDチップ効率増大の利益がある。例えば、14mAの軽減電流下に動作する260μm×450μmサイズのLEDチップの効率は約30%(即ち、入力電力の30%が光に変換され、残余の70%が熱になる)であるが、同じLEDチップを20mAの定格電流で動作させた場合は前記効率は約27%である。かくして、LEDチップを軽減電流下に動作させることで、入力電力低減により発熱量が減少し、効率は高くなる。
別の例では、ベースパネルに取り付けた複数の正方型LEDチップ(500μm×500μm)を有する照明モジュールが提供される。LEDチップは定格電流約150mA、順電圧約3.2Vである。各LEDチップは約45mAの軽減電流下に動作される。当該照明モジュールの設計パック密度は6.45cm2(in2)当たり約1個である。
他の例では、印刷回路基板に63個のLEDチップをダイボンド付け(等間隔で、即ち、7個のLEDチップを9列に)した照明モジュールが提供される。次いで、各LEDチップの周囲に反射性の光コップを配置し、各光コップにシリコーン(即ち、1−2重量パーセント蛍光体)をドープ処理したドープ処理した蛍光体を充填した。次いで、賦形した光ディスクを光コップの頂部上に配置した。光ディスクは光コップ内部に貫入するがしかしワイヤボンドまたはLEDチップとは接触しない設計構成のものである。他の実施例では2つ以上のLEDチップが各光コップ内に配置される。
この照明モジュールは、チップオンボード(COB)LED構造上の熱的利益と、2DLED配列の照明モジュールを形成する個別LEDパッケージ構造上の高い光取り出し効率とを併せ持つ。この光モジュールは、光コップ、シリコーン、蛍光体変換層、各LEDチップの周囲に取り付けたオプティクス、を印刷回路基板にダイボンド付けしてなるLEDチップの2D配列をその構成上有する。
以下の表には、光ディスク801及び光コップ501のサンプル寸法及び仕様が示される。
図15A〜図15Cには本件出願において開示する他の実施例が例示される。詳しくは、図15A〜図15Cには照明モジュール1500の調製時の相互作用的ステップが例示される。まずベースパネル1511が提供される。ベースパネル1511は、一方の面に絶縁層を配置したアルミニューム基盤等の印刷回路基板で良い。前記絶縁層上に導電線1512が被着される。図15Aに示す導電線1512は、LEDチップ送電用の直列回路である点で、図1の導電線112、114とは異なる。導電線1512を表面実装端子(図示せず)に電気的に接続する導線1530が設けられる。次いで、表面実装端子を電源に接続して電流を導電線1512に送達する。電源は、AC/DCコンバータ及びまたは電流調整器と組み合わせたDC電源またはAC電源であり得る。
100 照明モジュール
110 LEDチップ
111 ベースパネル
112 第1導電線
114 第2導電線
120 ワイヤボンド
130 電流調整器
140 電源
200 照明モジュール
230 セパレータユニット
240 拡散パネル
300 照明モジュール
301 コーティング
400 照明モジュール
401 ドーム
500 照明モジュール
501 光コップ
504 周囲壁
505 傾斜内側表面
530 リップ領域
700 照明モジュール
702 第1シリコーン層
704 第2シリコーン層
800 照明モジュール
801 光ディスク
904 下方表面
905 上方表面
909 周囲表面
910 端部厚
930 直径
940 中央開口径
Claims (37)
- 照明モジュールであって、
基材に直付け装着され且つ導電線に電気的に連結した複数の発光ダイオードチップを含み、該複数の発光ダイオードチップを、照明モジュールの単位面積当たりの熱入力が約0.3W/6.45cm2及び約0.7W/6.45cm2の間であるように配列した照明モジュール。 - 前記複数の発光ダイオードチップが、幅約600ミクロン未満、長さ約600ミクロン未満の発光ダイオードチップを含む請求項1の照明モジュール。
- 前記複数の発光ダイオードチップが、幅約300ミクロン未満、長さ約475ミクロン未満の発光ダイオードチップを含む請求項1の照明モジュール。
- 前記導電線に連結した電源を更に含む請求項1の照明モジュール。
- 前記複数の発光ダイオードチップの少なくとも1つが定格電流を有し、前記電源が前記定格電流の約75%未満の駆動電流を送るようになっている請求項4の照明モジュール。
- 前記複数の発光ダイオードチップの少なくとも1つが定格電流を有し、前記電源が前記定格電流の約50%未満の動作電流を送るようになっている請求項4の照明モジュール。
- 前記複数の発光ダイオードチップが、幅約260ミクロン、長さ約450ミクロン、定格電流約20mAの発光ダイオードチップを含む請求項4の照明モジュール。
- 前記電源が約14mAに等しいあるいはそれ未満の駆動電流を送るようになっている請求項7の照明モジュール。
- 複数のコップを更に含み、各前記コップが発光ダイオードチップを包囲する請求項1の照明モジュール。
- 少なくとも1つの前記コップが反射性コーティングを有する請求項9の照明モジュール。
- 少なくとも1つの前記コップが通気用開口を有する請求項9の照明モジュール。
- 少なくとも1つの前記コップが、該コップ内に配置した蛍光体ドープ処理した混合物を有する請求項9の照明モジュール。
- 蛍光体ドープ処理したディスクが前記少なくとも1つのコップ内に配置される請求項9の照明モジュール。
- 前記蛍光体ドープ処理したディスクが少なくとも部分的にシリコーンから形成される請求項13の照明モジュール。
- 前記蛍光体ドープ処理したディスクがLSR−70から形成される請求項13の照明モジュール。
- 少なくとも1つの前記コップが蛍光体ドープ処理したコーティングを含む請求項1の照明モジュール。
- 蛍光体ドープ処理したドームが少なくとも1つの発光ダイオードチップを覆って配置される請求項1の照明モジュール。
- 複数の発光ダイオードチップに軽減された電流を送る手段を更に含む請求項1の照明モジュール。
- 複数の発光ダイオードチップからの放射光を白色光に変換する手段を更に含む請求項1の照明モジュール。
- 複数の発光ダイオードチップからの放射光を拡散させる手段を更に含む請求項1の照明モジュール。
- 複数の発光ダイオードチップからの放射光を再配向する手段を更に含む請求項1の照明モジュール。
- 複数の発光ダイオードチップの1つをその各々が包囲する複数の光コップと、前記各光コップの底面上での気泡形成を排除する手段と、を更に含む請求項1の照明モジュール。
- 前記複数の発光ダイオードチップからの放射光に影響を与える手段を更に含む請求項1の照明モジュール。
- ベースパネル及び複数の発光ダイオードチップを有し、その設計動作温度が摂氏60℃以下である照明モジュールの調製方法であって、
放射及び対流の関数としての単位面積当たり熱入力を算出すること、
前記複数の発光ダイオードチップの定格順電流に基づき該複数の発光ダイオードチップへの熱入力を算出すること、
前記複数の発光ダイオードチップを、該複数の発光ダイオードチップが導電線に連結されるようにベースパネルに直付け装着すること、
前記導電線を電源に連結すること、
前記複数の発光ダイオードチップに軽減された電流が送られるよう前記電源を調節すること、
を含む方法。 - 前記電源が、定格順電流の75%に等しいまたはそれ未満の軽減された電流が送られるようになっている請求項24の方法。
- 前記電源が、定格順電流の50%に等しいまたはそれ未満の軽減された電流が送られるようになっている請求項24の方法。
- 前記複数の発光ダイオードチップを、該複数の発光ダイオードチップが導電線に連結されるようにベースパネルに直付け装着することが、ベースパネルの4カ所の約6.45cm2の面積部分内に少なくとも4個の発光ダイオードチップを取り付けることを含む請求項24の方法。
- 前記複数の発光ダイオードチップを、該複数の発光ダイオードチップが導電線に連結されるようにベースパネルに直付け装着することが、ベースパネルの1カ所の約6.45cm2の面積部分内に少なくとも4個の発光ダイオードチップを取り付けることを含む請求項24の方法。
- 放射が、シュテファン−ボルツマン定数及び放射率の関数である請求項24の方法。
- 対流が対流係数の関数である請求項24の方法。
- 対流係数が約15W/m2Kである請求項30の方法。
- 対流係数が約10W/m2K〜約100W/m2Kの間の値であるである請求項30の方法。
- 照明モジュールであって、
ベースパネルと、
導電線と電気的に連通する状態下にベースパネルに直付け装着した複数の発光ダイオードチップにして、前記ベースパネルの少なくとも1カ所の約6.45cm2の面積部分内に少なくとも4個の該発光ダイオードチップが含まれ、各発光ダイオードチップが幅約500μmあるいはそれ未満、長さ約500μmあるいはそれ未満の寸法を有する複数の発光ダイオードチップと、
前記導電線に連結した電源にして、前記複数の発光ダイオードチップの少なくとも1つにおける定格駆動電流の約50%に等しいあるいはそれ未満の軽減された電流を送るようになっている電源と、
を含む照明モジュール。 - 照明モジュールであって、
ベースパネルと、
該ベースパネル上に配置した複数の導電線と、
該導電線と電気的に連通し且つ直列構成を有する複数の発光ダイオードチップと、
を含み、
前記複数の発光ダイオードチップが、照明モジュールの単位面積当たりの熱入力が約0.3W/6.45cm2〜約0.7W/6.45cm2の間であるように配列される照明モジュール。 - 前記導電線の少なくとも一方に電源が連結される請求項34の照明モジュール。
- 前記複数の発光ダイオードチップが、幅約500μm、長さ約500μmの寸法を有する請求項35の照明モジュール。
- 前記電源が前記複数の発光ダイオードチップに約50mAの電流を送る請求項36の照明モジュール。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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