JP2013222702A - 照明モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】照明モジュールを提供する。
【解決手段】この照明モジュールは、ランプケースと、光透過窓と、光源モジュールと、を備える。ランプケースは、開口を有する上板を含む。光透過窓は、上板の開口を覆う。光源モジュールは、ランプケースの中に設けられる。光源モジュールは、導光素子と、第１の反射シートと、第２の反射シートと、少なくとも１つの光源と、蛍光体と、を含む。導光素子は、入光面と、出光面と、第１の反射面と、第２の反射面と、を包含する。第１の反射シート及び第２の反射シートは、それぞれ第１の反射面及び第２の反射面に設けられる。光源の発光面は、導光素子の入光面に向かっている。蛍光体の少なくとも１つの受光領域は、導光素子の出光面に向かっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、照明モジュールに関し、特に、蛍光体を有する照明モジュールに関する。

従来の照明モジュールにおいて、光源として、タングステン電球又は蛍光灯を使用することが多いが、タングステン電球又は蛍光灯が、高エネルギー消費、低輝度及び高質量等の欠点を持っているため、従来の照明モジュールは、現代の科学技術の発展動向及び環境保護の要求に適わなくなってしまう。

発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ‐Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ；ＬＥＤ）は、よくある点光源であり、高輝度及び節電等のメリットを持っている。そのため、従来の技術の欠点を改善するように、ＬＥＤが従来の照明モジュールの光源に取って代わると望まれている。

ＬＥＤを広面積の照明モジュールに適用しようとする時、照明モジュールの要求を満たすように、大量のＬＥＤを設ける必要がある場合が多い。しかしながら、ＬＥＤの発光波長及び発光強度がよくＬＥＤのパッケージゲル体に影響されるため、ＬＥＤの間に、発光波長又は発光強度の差異によって、照明モジュールの光色又は輝度がバラツキを生じるようになる。

また、ＬＥＤを白色光照明モジュールに適用しようとする場合、照明モジュールの発光光色を白色光に混合させるために、大量の青色光、緑色光及び赤色光ＬＥＤを設ける必要がある。しかしながら、大量のＬＥＤを設けると、照明モジュールのサイズを増大させるため、この照明モジュールは、軽薄化の発展動向に適応できなくなる。

現在、よく見られる白色光照明モジュールの設計として、発光材料をＬＥＤのパッケージゲル体に設ける第１の方法と、発光材料を導光板の上に設ける第２の方法という二つの方法がある。第１の方法は、ＬＥＤの発光によって発光材料を励起し、発光材料に吸収されていないＬＥＤ光と発光材料の励起光を、白色光に混合させる。しかしながら、発光時間の増加に伴い、発光材料は、その光変換効果がＬＥＤからの熱エネルギーに影響されやすくなる。

第２の方法は、ＬＥＤからの熱エネルギーによる発光材料への影響を避けることができるが、発光材料を導光板に設ける工程において傷ができた場合、導光板はこれ以上使用し続けられなくなる。しかも、この方法は、照明モジュールの光色のバラツキを避けるには、大量の発光材料を使用する必要がある。このように、照明モジュールの外観の色合いが蛍光粉のカラーに影響された上に、大量の蛍光粉を設けることで、照明モジュールの製造コストを大幅に増加させることがある。

これに鑑みて、従来の照明モジュールの欠点を改良するための照明モジュールを提供することが望まれている。

そのため、本発明の一態様は、発光材料によって照明モジュールの光色を調整することで多様な照明モジュールの光色要求を満たす照明モジュールを提供する。

本発明の別の態様は、その発光材料が光源に接触しないため、光源からの熱による発光材料の光変換効果への影響を避けることができ、更に、発光材料の寿命を伸ばすことができる照明モジュールを提供する。

本発明のまた他の態様は、導光素子によって光源の発光範囲を収束し、光を蛍光体に効果的に導くことができるため、発光材料の使用量を削減でき、照明モジュールの外観を向上させることができる照明モジュールを提供する。

本発明のもう１つの態様は、導光素子によって光源からの光を十分に混合させるため、光源同士の発光波長又は発光強度の差異によって光色又は輝度がバラツキを生じる欠点を避けることができる照明モジュールを提供する。

本発明のもう１つの態様は、反射層によって、照明モジュールにおける光の消耗したエネルギーを削減するため、照明モジュールの光利用効率を向上させることができる照明モジュールを提供する。

本発明の前記態様によると、照明モジュールを提供する。一実施例において、この照明モジュールは、ランプケースと、光透過窓と、光源モジュールと、を備える。ランプケースは、開口を有する上板を含む。光透過窓は、上板の開口を覆う。

光源モジュールは、ランプケースの中に設けられる。光源モジュールは、導光素子と、第１の反射シートと、第２の反射シートと、少なくとも１つの光源と、蛍光体と、を含む。導光素子は、入光面と、出光面と、第１の反射面と、第２の反射面と、を包含する。出光面は、入光面に対向する。第１の反射面は、光透過窓に面するように、入光面と出光面との間に設けられる。第２の反射面は、第１の反射面に対向する。

第１の反射シート及び第２の反射シートは、それぞれ第１の反射面及び第２の反射面に設けられる。光源の発光面は、入光面に向かっている。蛍光体の少なくとも１つの受光領域は、出光面に向かっている。

本発明の一実施例によると、照明モジュールは、第１の反射層を更に備える。第１の反射層は、ランプケースの内側面に設けられる。

本発明の別の実施例によると、光透過窓は、拡散板である。この拡散板は、複数の光拡散粒子を有する。

本発明のまた他の実施例によると、導光素子は、均一な厚さの導光板である。

本発明のもう１つの実施例によると、導光板の材料は、高分子材料である。

本発明のもう１つの実施例によると、光源は、少なくとも１つの発光波長を有する複数の光源を包含する。

本発明のもう１つの実施例によると、蛍光体は、キャリヤー及び複数の発光材料を包含する。

本発明のもう１つの実施例によると、キャリヤーの材料は、光透過材料である。

本発明のもう１つの実施例によると、発光材料は、少なくとも１つの光励起材料を包含する。

本発明のもう１つの実施例によると、発光材料は、キャリヤーの表面に吹き付け又は塗布される。

本発明のもう１つの実施例によると、発光材料は、キャリヤーの中に散布される。

本発明の前記態様によると、照明モジュールを提供する。一実施例において、この照明モジュールは、ランプケースと、光透過窓と、光源モジュールと、を備える。ランプケースは、開口を有する上板を含む。光透過窓は、上板の開口を覆う。

光源モジュールは、ランプケースの中に設けられる。光源モジュールは、導光素子と、第１の反射シートと、第２の反射シートと、少なくとも１つの光源と、蛍光体と、を含む。導光素子は、入光面と、出光面と、第１の反射面と、第２の反射面と、を包含する。出光面は、入光面に対向する。第１の反射面は、光透過窓に面するように、入光面と出光面との間に設けられる。第２の反射面は、第１の反射面に対向する。

第１の反射シート及び第２の反射シートは、それぞれ第１の反射面及び第２の反射面に設けられる。光源の発光面は、入光面に向かっている。蛍光体の少なくとも１つの受光領域は、出光面に向かっている。蛍光体は、複数の発光材料を包含する。これらの発光材料は、少なくとも１つの光励起材料を包含する。光励起材料は、蛍光材料、燐光材料及びその任意の組み合わせからなる群を含んでよいが、それらに限定されない。

本発明の一実施例によると、蛍光材料は、イットリウムアルミニウムガーネット、テルビウムアルミニウムガーネット、ケイ酸塩、硫化物、窒化物、窒素酸化物及びその任意の組み合わせからなる群を含んでよいが、それらに限定されない。

本発明の別の実施例によると、燐光材料は、オルトケイ酸塩基燐光体、重金属原子を有する有機金属錯体及びその任意の組み合わせからなる群を含んでよいが、それらに限定されない。

本発明の照明モジュールの発光材料は、光源に接触しないため、光源からの熱による発光材料の光変換効果への影響を避けることができる。

しかも、本発明の照明モジュールは、更に導光素子によって光源の発光範囲を収束でき、光を蛍光体に効果的に導くことができるため、蛍光体のサイズを小さくすることができ、発光材料の使用量を低下させることができ、更に、製造コストを削減でき、且つ照明モジュールの外観を向上させることができる。導光素子は、光源からの光を十分に混合させ、光源同士の発光波長又は発光強度の差異によって光色又は輝度がバラツキを生じる欠点を軽減させることも可能である。

また、本発明の照明モジュールは、発光材料によって照明モジュールの光色を調整することで、多様な照明モジュールの光色要求を満たす。

下記図面の簡単な説明は、本発明の前記または他の目的、特徴、メリット、実施例をより分かりやすくするためのものである。

本発明の一実施例による照明モジュールを示す断面図である。 本発明の別の実施例による照明モジュールの一部を示す断面図である。

以下、本発明における装置の構造を詳しく検討する。しかしながら、下記実施例の提供した数多くの適用可能な発明概念は、様々な特定の内容に実施可能であることは理解すべきである。ただし、検討された特定の実施例は、説明するためのものに限り、本発明の範囲を限定するためのものではない。

本発明の一実施例による照明モジュールを示す断面図である図１を参照する。照明モジュール１０は、ランプケース１００と、光透過窓２００と、光源モジュール３００と、を備える。ランプケース１００は、上板１１０と、４つの側板１２０と、地板１３０と、を含む。開口１１２を有する上板１１０は、地板１３０に対向し、且つ側板１２０の何れも、上板１１０と地板１３０との間に接合される。光透過窓２００は、上板１１０の開口１１２を覆うように、ランプケース１００の中に設けられる。光透過窓２００の材料としては、ガラス、高分子材料又は光透過機能を達成可能な他の材料であってよい。一実施例において、照明モジュール１０の発光均一度を向上させるように、光透過窓２００を、複数の光拡散粒子を有する拡散板にしてよい。

光源モジュール３００は、ランプケース１００の中に設けられる。光源モジュール３００は、導光素子３１０と、反射シート３１６ａと、反射シート３１８ａと、１つ以上の光源３２０及び蛍光体３３０と、を含む。光源３２０の発光面３２０ａは、導光素子３１０へ光を発するために、導光素子３１０の入光面３１２に向かっている。光源３２０は、発光ダイオード、レーザーダイオード、他の適宜な点光源又は前記点光源の組み合わせであってよい。

導光素子３１０は、均一な厚さの導光板であってよい。この実施例において、導光板の材料は、例えば、ポリメタクリル酸メチル（ＰｏｌｙＭｅｔｈｙｌ ＭｅｔｈＡｃｒｙｌａｔｅ；ＰＭＭＡ）、又はポリカーボネート（Ｐｏｌｙ Ｃａｒｂｏｎａｔｅ；ＰＣ）のような高分子材料であってよい。導光素子３１０は、入光面３１２と、出光面３１４と、反射面３１６と、反射面３１８と、を包含する。出光面３１４は、入光面３１２に対向する。反射面３１６は、光透過窓２００に面するように、入光面３１２と出光面３１４との間に設けられる。反射面３１８も、反射面３１６に対向するように、入光面３１２と出光面３１４との間に設けられる。

光源３２０からの光５００を導光素子３１０の中で反射されることができ、光が反射面３１６及び３１８から導光素子３１０に入ることを避けることができ、更に、照明モジュール１０の光利用効率を向上させることができるように、反射シート３１６ａ及び３１８ａは、それぞれ反射面３１６及び３１８に設けられる。反射シート３１６ａ及び３１８ａを、物理蒸着工程、化学蒸着工程、反射膜片の重なり工程又は他の適宜な工程によって製造してよい。

導光素子３１０及びその上における反射シート３１６ａ及び３１８ａによって、導光素子３１０に入った光５００を、効果的に導いて、導光素子３１０の出光面３１４から射出させることができる。

蛍光体３３０は、導光素子３１０の出光面３１４に向かっている１つ以上の受光領域３３２を有する。蛍光体３３０は、立方体又は他の形状であってよい。

蛍光体３３０は、キャリヤー３３４及び複数の発光材料３３６を包含する。発光材料３３６は、キャリヤー３３４に設けられる。キャリヤー３３４の材料は、光透過材料であってよい。この光透過材料としては、高分子材料、ガラス又は他の適宜な材料であってよい。この実施例において、発光材料３３６は、吹き付け、塗布又は他の適宜な方式によって、キャリヤー３３４の表面に形成されてよい。一実施例において、発光材料３３６は、光源モジュール３００の発光光色を調整して、照明モジュール１０の要求を満たすために、１種類以上の光励起材料を包含してよい。一実施例において、前記の光励起材料は、蛍光材料（ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ）、燐光材料（ｐｈｏｓｐｈｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ）、他の適宜な光励起材料及び前記材料の任意の混合を含んでよいが、それらに限定されない。

この実施例において、蛍光材料は、イットリウムアルミニウムガーネット（Ｙｔｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｇａｒｎｅｔ；ＹＡＧ）、テルビウムアルミニウムガーネット（Ｔｅｒｂｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｇａｒｎｅｔ；ＴＡＧ）、ケイ酸塩材料（例えば、Ｂａ_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋、Ｓｒ_４Ｓｉ_３Ｏ_８Ｃｌ_４：Ｅｕ^２＋又はＢａＳｉ_２Ｏ_５：Ｐｂ^２＋）、硫化物材料（例えば、Ｂａ_２ＺｎＳ_３：Ｃｅ^３＋）、窒化物材料（例えば、ＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ^２＋又はＣａＡｌＳｉＮ_３）、窒素酸化物材料（例えば、Ｂａ_３Ｓｉ_６Ｏ_１２Ｎ_２：Ｅｕ又はＳｒＳｉ_２Ｏ_２Ｎ_２）、他の適宜な光励起蛍光材料及び前記材料の任意の混合を含んでよいが、それらに限定されない。この実施例において、前記の燐光材料は、オルトケイ酸塩基燐光体、重金属原子を有する有機金属錯体、他の適宜な光励起燐光材料及び前記材料の任意の混合を含んでよいが、それらに限定されない。

前記光励起材料の吸収波長範囲、照明モジュールの光色及び発光強度を満たすために、光源３２０は、複数の光源３２０を包含してよい。そして、これらの光源３２０は、１種類以上の発光波長を有してよい。

照明モジュール１０は、反射層４０２及び４０４を選択的に備えてよい。反射層４０２は、地板１３０の内側面１３０ａに設けられ、反射層４０４は、側板１２０の内側面１２０ａに設けられる。反射層４０２及び４０４は、ランプケース１００での光のエネルギーの損耗を避けることができるため、照明モジュール１０の光利用効率を向上させることができる。

照明モジュール１０において、光源３２０からの光５００は、入光面３１２から導光素子３１０に入る。光５００は、導光素子３１０において反射された後、出光面３１４を介して導光素子３１０から離れる。そして、導光素子３１０により射出された光５００は、発光材料３３６に照射され、その光５００の一部が発光材料３３６に吸収されるため、発光材料３３６は、基底状態から励起状態に励起されることができる。発光材料３３６が励起状態から基底状態に回復されると、発光材料３３６は、励起光５００ａを発することができるようになる。発光材料３３６に吸収されていない他の光５００は、発光材料３３６に反射されて反射光５００ｂとなったり、キャリヤー３３４を透過して励起光５００ａと混合した混合光になったりする。

光５００ａ及び５００ｂが反射層４０２及び４０４に照射されると、反射層４０２及び４０４は、光５００ａ及び５００ｂのエネルギー損耗を避けるように、それらを反射することができるため、照明モジュール１０の光利用効率を向上させることができる。

光５００ａ及び５００ｂが光透過窓２００に照射されると、光５００ａ及び５００ｂの一部は、光透過窓２００から射出する。光５００ａ及び５００ｂの一部は、光透過窓２００に反射されて、それぞれ反射光５００ｃ及び５００ｄになる。そして、光５００ｃ及び５００ｄが光透過窓から射出するまで、反射シート３１６ａ及び３１８ａ、並びに反射層４０２及び４０４によって、反射光５００ｃ及び５００ｄを反射することができる。また、反射光５００ｄが発光材料３３６に照射されると、発光材料３３６が再度励起されて、励起光及び反射光を発することも可能になり、更に、照明モジュール１０の光利用効率を向上させることができる。

このように、照明モジュール１０の発光光色は、光５００ａ、５００ｂ、５００ｃ及び５００ｄを混合した光色である。そのため、発光材料３３６の異なるキャリヤー３３４の利用により照明モジュール１０の発光光色及び発光強度を調整することで、多様な照明モジュールの光色及び輝度の要求を満たすことができる。

本発明の別の実施例による照明モジュールを示す断面図である図２を参照する。照明モジュール１０ａの構造は、照明モジュール１０の構造とほぼ同じであり、両者の差異は、照明モジュール１０ａの蛍光体３３０ａの発光材料３３６を、キャリヤー３３４の原料に混ぜてから、射出成形、押出加工、圧縮成形又は他の成形方式によってキャリヤー３３４を形成し、これによって発光材料３３６をキャリヤー３３４に均一に散布させることができることにある。

本発明の前記実施例により、本発明の照明モジュールの発光材料は、光源に接触しないため、光源からの熱による発光材料の光変換効果への影響を避けることができ、更に、発光材料の寿命を伸ばすことができることが判明した。

本発明は、光源の発光範囲を収束するために、導光素子を利用することもあり、光源からの光が完全に蛍光体の発光材料に照射されることを確保するように、光を蛍光体に効果的に導くことができるため、蛍光体のサイズを小さくすることができ、発光材料の使用量を削減でき、更に、製造コストを低下させ、且つ照明モジュールの外観を向上させることができる。また、導光素子は、光源からの光を十分に混合させて、光源同士の発光波長又は発光強度の差異によって光色又は輝度がバラツキを生じる欠点を減少させることも可能である。

なお、本発明の照明モジュールのメリットは、発光材料によって照明モジュールの光色を調整することで、本発明の照明モジュールを多様な適用要求に満たせるができることにある。また、本発明の光源として、ＬＥＤ等の半導体発光素子を利用して、本発明の照明モジュールに、高輝度、節電及び軽量等のメリットを持たせ、現代の科学技術の発展動向及び環境保護の要求に該当させ、従来の照明モジュールの欠点を改良することができる。

本発明では好適な実施形態を前述の通り開示したが、これは本発明を限定するものではなく、当業者であれば、本発明の精神と領域から逸脱しない限り、多様の変動や修正を加えることができる。従って本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。

１０ 照明モジュール、１１０ 上板、１２０ 側板、１３０ 地板、２００ 光透過窓、３１０ 導光素子、３１６ａ、３１８ａ 反射シート、３２０ａ 発光面、３３２ 受光領域、３３６ 発光材料、５００、５００ａ、５００ｂ、５００ｃ、５００ｄ 光、１００ ランプケース、１１２ 開口、１２０ａ、１３０ａ 内側面、３００ 光源モジュール、３１２ 入光面、３１４ 出光面、３１６、３１８ 反射面、３２０ 光源、３３０ 蛍光体、３３４ キャリヤー、４０２、４０４ 反射層

Claims (19)

1. 開口を有する上板を含むランプケースと、
   前記上板の前記開口を覆う光透過窓と、
   入光面と、前記入光面に対向する出光面と、前記光透過窓に面するように、前記入光面と前記出光面との間に設けられる第１の反射面と、前記第１の反射面に対向する第２の反射面と、を包含する導光素子と、前記第１の反射面に設けられる第１の反射シートと、前記第２の反射面に設けられる第２の反射シートと、その発光面が前記導光素子の前記入光面に向かっている少なくとも１つの光源と、その少なくとも１つの受光領域が前記導光素子の前記出光面に向かっている蛍光体と、を含み、前記ランプケースの中に設けられる光源モジュールと、
   を備える照明モジュール。
2. 前記ランプケースの内側面に設けられる第１の反射層を更に備える請求項１に記載の照明モジュール。
3. 前記光透過窓は、複数の光拡散粒子を有する拡散板である請求項１又は請求項２に記載の照明モジュール。
4. 前記導光素子は、均一な厚さの導光板である請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の照明モジュール。
5. 前記導光板の材料は、高分子材料である請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の照明モジュール。
6. 前記高分子材料は、ポリメタクリル酸メチル又はポリカーボネートである請求項５に記載の照明モジュール。
7. 前記少なくとも１つの光源は、少なくとも１つの発光波長を有する複数の光源を包含する請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の照明モジュール。
8. 前記蛍光体は、キャリヤー及び複数の発光材料を包含する請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の照明モジュール。
9. 前記キャリヤーの材料は、光透過材料である請求項８に記載の照明モジュール。
10. 前記光透過材料は、高分子材料又はガラスである請求項９に記載の照明モジュール。
11. 前記発光材料は、少なくとも１つの光励起材料を包含する請求項８乃至請求項１０のいずれか一項に記載の照明モジュール。
12. 前記少なくとも１つの光励起材料は、蛍光材料、燐光材料及びその任意の組み合わせからなる群から選ばれる請求項１１に記載の照明モジュール。
13. 前記蛍光材料は、イットリウムアルミニウムガーネット、テルビウムアルミニウムガーネット、ケイ酸塩、硫化物、窒化物、窒素酸化物及びその任意の組み合わせからなる群から選ばれる請求項１２に記載の照明モジュール。
14. 前記燐光材料は、オルトケイ酸塩基燐光体、重金属原子を有する有機金属錯体及びその任意の組み合わせからなる群から選ばれる請求項１２に記載の照明モジュール。
15. 前記発光材料は、前記キャリヤーの表面に吹き付け又は塗布される請求項８乃至請求項１３のいずれか一項に記載の照明モジュール。
16. 前記発光材料は、前記キャリヤーの中に散布される請求項８乃至請求項１４のいずれか一項に記載の照明モジュール。
17. 開口を有する上板を含むランプケースと、
    前記上板の前記開口を覆う光透過窓と、
    入光面と、前記入光面に対向する出光面と、前記光透過窓に面するように、前記入光面と前記出光面との間に設けられる第１の反射面と、前記第１の反射面に対向する第２の反射面と、を包含する導光素子と、前記第１の反射面に設けられる第１の反射シートと、前記第２の反射面に設けられる第２の反射シートと、その発光面が前記導光素子の前記入光面に向かっている少なくとも１つの光源と、蛍光材料、燐光材料及びその任意の組み合わせからなる群から選ばれる少なくとも１つの光励起材料を包含する複数の発光材料を包含し、その少なくとも１つの受光領域が前記導光素子の前記出光面に向かっている蛍光体と、を含み、前記ランプケースの中に設けられる光源モジュールと、
    を備える照明モジュール。
18. 前記蛍光材料は、イットリウムアルミニウムガーネット、テルビウムアルミニウムガーネット、ケイ酸塩、硫化物、窒化物、窒素酸化物及びその任意の組み合わせからなる群から選ばれる請求項１７に記載の照明モジュール。
19. 前記燐光材料は、オルトケイ酸塩基燐光体、重金属原子を有する有機金属錯体及びその任意の組み合わせからなる群から選ばれる請求項１７に記載の照明モジュール。

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