JP2014187095A - Ledモジュールおよび照明装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】
個々に発光部が設けられた基板全体の色むらや輝度むらが抑制されるLEDモジュールおよびこのLEDモジュールを配設する照明装置を提供する。
【解決手段】
LEDモジュール1は、基板2と、基板2の一面2a側に実装された複数個のLED22および複数個のLEDチップ22のうち、1個または任意の個数をそれぞれ覆う透光性の封止樹脂23を有してなる複数個の発光部3と、複数個の発光部3が露出するように基板2の一面2a側に形成された白色反射層4と、発光部3の周辺であって一部の白色反射層4上に設けられ、白色反射層4と異なる着色または色調を有する光調整部5,6と、を具備している。
【選択図】図1
個々に発光部が設けられた基板全体の色むらや輝度むらが抑制されるLEDモジュールおよびこのLEDモジュールを配設する照明装置を提供する。
【解決手段】
LEDモジュール1は、基板2と、基板2の一面2a側に実装された複数個のLED22および複数個のLEDチップ22のうち、1個または任意の個数をそれぞれ覆う透光性の封止樹脂23を有してなる複数個の発光部3と、複数個の発光部3が露出するように基板2の一面2a側に形成された白色反射層4と、発光部3の周辺であって一部の白色反射層4上に設けられ、白色反射層4と異なる着色または色調を有する光調整部5,6と、を具備している。
【選択図】図1
Description
本発明の実施形態は、光源としての複数個のLEDをそれぞれ封止樹脂で封止したLEDモジュールおよびこのLEDモジュールを配設する照明装置に関する。
照明装置には、基板の一面側にLEDチップを複数並設するとともにLEDチップを包囲するバンク(枠部)を設けて、このバンク内に蛍光体が混じられた透光性樹脂を充填し、この透光性樹脂で各LEDチップを埋設したCOB(chip on board)型のLEDモジュールが用いられている(例えば特許文献1参照。)このLEDモジュールは、バンクを有していないと、透光性樹脂の周縁側が基板の表面に沿って流れやすく、流れることにより透光性樹脂に所定の安定した形状が形成されないものである。
しかしながら、バンクが設けられていると、バンクの材料や形成に手間を要する分、LEDモジュールがコストアップする。また、発光しないバンクによってLEDモジュールの外観が損なわれるという問題がある。さらに、近年、施設用のベースライトなど、大型の照明器具が普及してきており、この照明器具に使用されるLEDモジュールの大型化には製造の困難が伴っている。
このため、LEDモジュールには、バンクを形成することなく、透光性樹脂によりLEDチップを直接的に封止しているものがある(例えば特許文献2,3参照。)。すなわち、基板の一面側に複数個のLEDチップを一定間隔で実装し、蛍光体を含有した例えばチクソ性の透光性樹脂で個々にLEDチップを覆って封止している。各LEDチップおよびこれを覆った透光性樹脂は、個別の発光部を形成し、これにより、基板には、複数個の発光部が一定間隔で設けられている。
しかしながら、前記個別の発光部を有するLEDモジュールは、LEDチップの特性のばらつき、透光性樹脂の封止量や形状のばらつき、蛍光体の含有量や分散のばらつきなどにより、個々の発光部の発光色や放射光量がばらつくという欠点を有する。また、個々の発光部間が非発光部となっている。このため、当該LEDモジュールを用いた照明装置は、放射光の出射面側において、つぶつぶ感、色むらや輝度むらが視認されやすいという問題がある。近年、LED照明が普及するに従って、光色や輝度(明るさ)に対するユーザーからの要望が多様化しているとともに、光色や輝度のばらつきの抑制が強く求められている。
このため、隣り合う発光部の間に導光部材を設ける発光装置が提案されている(特許文献3参照。)。この導光部材は、LEDチップの封止樹脂と同一種の透光性樹脂例えばシリコーン樹脂が用いられ、隣り合う発光部の間の非発光部において、LEDチップの封止樹脂の側部の一部を覆うようにして略半球状のドーム状に形成され、基板の長手方向に沿って一列の直線状に設けられている。当該発光装置によれば、発光部からの光が導光部材に導光することにより、発光部からの光出射に加えて発光部間の導光部材からも光を出射させることができるので、見かけ上の発光領域を拡大させることができ、これにより、つぶつぶ感を抑制することができ、色むらや輝度むらを抑制することができるというものである。
しかしながら、発光部は、通常、基板の短手方向中央部に設けられるので、発光部の間に導光部材を設けても、基板の短手方向側の発光部の周囲に色むらや輝度むらが発生するおそれがある。
本発明の実施形態は、個々に発光部が設けられた基板全体の色むらや輝度むらが抑制されるLEDモジュールおよびこのLEDモジュールを配設する照明装置を提供することを目的とする。
実施形態のLEDモジュールは、基板、複数の発光部、白色反射層および光調整部を有して構成される。
基板は、一面側に複数個の発光部を形成している。各発光部は、LEDおよび透光性の封止樹脂を有してなる。基板の一面側には、複数個のLEDが実装されている。透光性の封止樹脂は、複数個のLEDのうち、1個または任意の個数をそれぞれ覆っている。
白色反射層は、複数個の発光部が露出するように基板の一面側に形成されている。光調整部は、白色反射層と異なる着色または色調を有してなり、発光部の周辺であって一部の白色反射層上に設けられている。
本実施形態によれば、発光部の周辺において、色むらや輝度むらが発生している部分に光調整部を設けることにより、基板全体における色むらや輝度むらが抑制されることが期待できる。
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、本発明の第1の実施形態について説明する。
本実施形態のLEDモジュール1は、図1ないし図4に示すように構成される。なお、各図において、同一部分には同一符号を付して重複した説明は省略する。図1において、LEDモジュール1は、基板2、複数個の発光部3、白色反射層4および光調整部5,6を有して形成されている。
本実施形態のLEDモジュール1は、図1ないし図4に示すように構成される。なお、各図において、同一部分には同一符号を付して重複した説明は省略する。図1において、LEDモジュール1は、基板2、複数個の発光部3、白色反射層4および光調整部5,6を有して形成されている。
基板2は、合成樹脂例えばガラスエポキシ材からなり、一面2aおよび他面2b(図4に示す。)が平面状である長尺の長方形に形成されている。例えば、長手寸法が280〜300mm、短手(幅)寸法が15〜20mmである。また、基板2は、その板厚が0.5〜1.8mmのものが用いられており、ここでは1.2mmのものが使用されている。
そして、基板2は、図3に示すように、一面2a側に、実装領域7および接続体8,8を有してなる実装部9と、一対の配線体10,11とが形成されている。また、基板2は、図1に示すように、その長手方向両端2c,2d側に入力端子12および接続端子13をそれぞれ配設し、複数個の取付け孔14などが設けられている。そして、基板2は、図4に示すように、その他面2bの全域に、例えば銅箔15およびこの銅箔15上にレジスト層16が形成されている。銅箔15およびレジスト層16は、基板2の反りを防止するため、互いに協働して基板2を補強している。
実装領域7は、基板2の一面2aに形成された第1ないし第3の金属層17,18,19の3層構造からなっている。第1の金属層17は、例えば基板2の一面2aに形成された銅箔を所定の形状にエッチングして形成されている。第2の金属層18は、第1の金属層17上に鍍金された例えばニッケルからなり、第3の金属層19は、第2の金属層18上に鍍金された例えば銀または金からなっている。第1ないし第3の金属層17,18,19は、それぞれ例えば10μmの厚さに形成されている。
また、接続体8,8は、実装領域7と同様に、3層構造に形成されている。すなわち、銅箔からなる配線体10,11上に鍍金された例えばニッケルからなる金属層20、この金属層20上に鍍金された例えば銀または金からなる金属層21からなっている。配線体10,11および金属層20,21は、それぞれ例えば10μmの厚さに形成されている。
実装領域7は、実装パッドとも称されるものであり、図3に示すように、上面7aが楕円形の短軸方向の両側を円弧状に切り欠きした略斧形に形成されている。接続体8,8は、配線パッドとも称されるものであり、上面8a,8aが楕円形に形成されている。そして、接続体8,8は、実装領域7の短軸方向の両側に、実装領域7と所定の絶縁距離を確保して形成されている。
そして、基板2の一面2a側には、実装領域7の上面7aおよび接続体8,8の上面8a,8aがそれぞれ露出するようにして、例えばスクリーン印刷により、例えばシリコーン製の白色反射層4が形成されている。白色反射層4は、電気絶縁性を有するとともに、光反射層としての機能を備えている。また、白色反射層4は、図4に示すように、実装領域7の上面7aおよび接続体8,8の上面8a,8aよりも外方に突出するようにして、基板2の一面2aに塗布されている。白色反射層4は、一対の配線体10,11を空気に触れなくして、一対の配線体10,11の劣化を防止している。
そして、基板2の実装部9に、発光部3が設けられている。発光部3は、複数個のLEDとしてのLEDチップ22および封止樹脂23を有して形成されている。本実施形態では、例えば青色光を発光する同一品の3個のLEDチップ22が用いられている。発光部3は、図1に示すように、基板2の長手方向に沿って等間隔に設けられ、短手方向に所定の間隔を有して2列に設けられている。すなわち、複数個の発光部3がそのように設けられるように、基板2に所定の間隔で複数個の実装部9が形成されている。
複数個のLEDチップ22は、図4に示すように、それぞれ透光性を有するダイボンド材24を用いて実装領域7の上面7aに接着されている。また、図3に示すように、実装領域7の上面7aの中央部において、実装領域7の長軸方向に一定間隔で並設するようにして実装されている。そして、複数個のLEDチップ22のそれぞれの第1の電極22aが一方の接続体8の上面8aにそれぞれボンディングワイヤ25により接続され、それぞれの第2の電極22bが他方の接続体8の上面8aにそれぞれボンディングワイヤ25により接続されている。第1の電極22aは、アノード側となり、第2の電極22bは、カソード側となっている。第1の電極22aおよび第2の電極22bは、接続体8,8を介して一対の配線体10,11に接続されている。
一対の配線体10,11は、例えば基板2の一面2aに形成された銅箔をエッチングして所定の配線パターンに形成されたものであり、例えば10μmの厚さを有する所定幅に形成されている。そして、一対の配線体10,11は、図2に示すように、複数個のLEDチップ22を3組毎に並列接続し、当該3組毎に直列接続している。そして、基板2の一端側2cの配線体10,10が入力端子12に電気接続され、基板2の他端側2dの配線体11,11が接続端子13に電気接続されている。
複数個のLEDチップ22は、それぞれの第1の電極22aおよび第2の電極22b間に電流が流れるように、第1の電極22aおよび第2の電極22bが接続体8,8を介して一対の配線体10,11に接続されている。
なお、一対の配線体10,11により並列接続される複数個のLEDチップ22の組数は、3組に限らず、任意の組数であってもよい。
なお、一対の配線体10,11により並列接続される複数個のLEDチップ22の組数は、3組に限らず、任意の組数であってもよい。
封止樹脂23は、図4に示すように、複数個のLEDチップ22、実装領域7および接続体8,8を覆うように、白色反射層4上に設けられている。封止樹脂23は、例えば透光性を有するレジン系シリコーン樹脂またはハイブリット系シリコーン樹脂を主成分とし、所定量の蛍光体粒子26および不図示のフィラーを混合している。蛍光体粒子26は、その粒径が1μm以上であるとともに、封止樹脂23内に略均等に分散されている。蛍光体粒子26としては、複数個のLEDチップ22がそれぞれ発する青色光により励起されて黄色光を発する黄色蛍光体粒子が用いられている。
封止樹脂23は、その形状が所定のドーム状形状例えば半球形に形成される所定量が実装部9内に設けられて加熱されて固化することにより、半球形の形状に成形されている。ここで、封止樹脂23は、白色反射層4上の最大底面径に対する白色反射層4上からの高さの比、すなわちアスペクト比が0.2以上1.0以下となるように形成されている。封止樹脂23内において、複数個のLEDチップ22から発された青色光と、蛍光体粒子26から発せられた黄色光とが混合して、封止樹脂23の外面23aから白色光が出射される。すなわち、個々の発光部3から白色光が放射される。封止樹脂23は、上記アスペクト比で形成されていると、青色光と黄色光との混合を好適に行わせることができ、これにより、色度のばらつきが抑制される白色光が得られる。なお、LEDモジュール1が青色光を放射させるものであるときには、封止樹脂23に蛍光体粒子26が混合されないものである。また、封止樹脂23の形状は、三角錐形状であってもよい。
発光部3から放射された白色光は、基板2の一面2aの前方側に放射されるとともに、一部が基板2の白色反射層4側に放射され、白色反射層4の表面で反射される。この白色反射層4の反射光を調整するために、図1に示すように、光調整部5,6が発光部3の周辺であって一部の白色反射層4上に設けられている。すなわち、個々の発光部3は、複数個のLEDチップ22の発光量のばらつき、封止樹脂23の封止量や形状のばらつきおよび封止樹脂23における蛍光体粒子26の含有量や分散のばらつきなどにより、封止樹脂23の外面23aから放射される放射光の光量および放射方向が幾分異なることがある。これにより、個々の発光部3の周辺の白色反射層4からの反射光が部分的に異なり、基板2に輝度むらや色むらが発生することがある。
光調整部5,6は、白色反射層4からの反射光が大きい白色反射層部分4a,4bに形成されている。すなわち、光調整部5,6は、例えば白色インキからなり、白色反射層部分4a,4bからの反射光が白色反射層部分4a,4bの周辺からの反射光とほぼ同等となるように、所定量が白色反射層部分4a,4bに塗布されて形成されている。光調整部5,6は、白色反射層4と異なる色調を有して、白色反射層部分4a,4bからの反射光を低減させている。
白色反射層部分4a,4bは、全ての発光部3または例えば発光部3の組毎にLEDチップ22を点灯させ、基板2の一面2a側から放射される放射光を例えば画像解析することにより特定できる。そして、光調整部5,6は、特定した白色反射層部分4a,4bに、例えばスクリーン印刷により、例えば白色インキを所定の色調となるように塗布することにより形成される。
そして、本実施形態において、光調整部5は、ある発光部3aの周辺の白色反射層4上に部分的に設けられたものであり、光調整部6は、ある発光部3b,3cの周回に発光部3b,3cから隣り合う発光部3,3に至るとともに基板2の短手方向に亘る白色反射層部分4b上に設けられたものである。
なお、光調整部4,5は、白色反射層4と異なる着色を有して形成され、白色反射層部分4a,4bの反射率を低下させてもよい。また、白色反射層4よりも反射率が低い金属板または樹脂板を白色反射層部分4a,4bに貼り付けて形成されるものであってもよい。
次に、本発明の第1の実施形態の作用について述べる。
次に、本発明の第1の実施形態の作用について述べる。
図1において、接続端子13は、並設されたLEDモジュール1の隣接するLEDモジュール1の入力端子12にリード線などの図示しない電気接続手段により電気接続される。そして、1個使用のLEDモジュール1または並設された最後端のLEDモジュール1の接続端子13は、2列の配線体11,11同志を電気接続するように、当該配線体11,11に電気接続されている図示しない端子がリード線などの短絡手段により短絡される。
LEDモジュール1は、入力端子12に図示しない点灯装置から所定の電力が供給されると、入力端子12に電気接続している配線体10,10間に所定の電圧が印加され、各発光部3の複数個のLEDチップ22に所定の電流が流れる。これにより、複数個のLEDチップ22は、それぞれ発光(点灯)し、複数個のLEDチップ22から発した青色光と封止樹脂23内の黄色蛍光体26により波長変換された黄色光とが混合して、封止樹脂23の外面23aから白色光が放射される。すなわち、基板2の一面2a側に所定の間隔で設けられている個々の発光部3から白色光が放射される。
発光部3は、封止樹脂23の形状が所定のドーム状形状例えば半球形に形成されているので、封止樹脂23の外面23aから放射される白色光は、基板2の一面2aの前方側に放射されるとともに、一部が基板2の白色反射層4側に放射される。白色反射層4側に放射された白色光は、白色反射層4により基板2の前方側に反射される。
封止樹脂23の所定のドーム状形状例えば半球形の形状は、その形成における封止樹脂23の封止量やアスペクト比などのばらつきにより、発光部3毎にばらつく。これにより、発光部3から白色反射層4側に放射される白色光の光量がばらつき、白色反射層4上において反射光のばらつきが発生し、反射光の大小部分が発生する。
また、個々の発光部3の複数個のLEDチップ22の発光量がばらつくことにより、上記の反射光のばらつきが大きくなり、反射光の大小部分の反射光差が大きくなる。また、個々の発光部3における封止樹脂23内の蛍光体粒子26の含有量や分散状態がばらついていることがあり、これにより、個々の発光部3から放射される白色光の光量がばらついて、上記の反射光のばらつきを大きくすることがある。
白色反射層4上において反射光の大小部分は、基板2全体から放射される白色光に対して、色むらや輝度むらを生じさせる。そして、反射光の大小部分は、例えば発光部3の発光による画像解析により行える。反射光の大きい白色反射層部分4a,4bにそれぞれ光調整部5,6が形成される。
光調整部5は、発光部3の周辺の白色反射層4上において反射光の大きい白色反射層部分4aに、当該白色反射層部分4aの周辺とほぼ同等の反射率を有するように、例えば白色インキを塗布して形成される。また、光調整部6は、発光部3b,3cの周回の白色反射層4上において発光部3b,3cから隣り合う発光部3,3に至るとともに基板2の短手方向に亘る反射光の大きい白色反射層部分4bに、当該白色反射層部分4bと隣接する部分とほぼ同等の反射率を有するように、例えば白色インキを塗布して形成される。光調整部5,6は、発光部3から白色反射層部分4a,4b側に放射された白色光の反射を低減させるので、それぞれの周辺の白色反射層4の色調と異なる色調となる。
光調整部5,6は、その周辺の白色反射層4とほぼ同等の反射率を有するので、個々の発光部3から白色反射層部分4a,4b(光調整部5,6)側に放射されて反射される反射光の単位面積当たりの光量と、白色反射層4側に放射されて反射される反射光の単位面積当たりの光量とは、ほぼ同等となる。これにより、基板2の一面2a側を視認したときの白色反射層部分4a,4bの色むらや輝度むらが低減される。
また、光調整部6は、発光部3b,3cの周回に発光部3b,3cから隣り合う発光部3,3に至るとともに基板2の短手方向に亘る白色反射層部分4b上に形成されているので、形成領域が大きいものであり、LEDモジュール1が装置本体に配設されたときに、装置本体からの反射光が入射しやすい。光調整部6は、装置本体からの反射光を反射することにより、白色反射層部分4bにおける色むらや輝度むらがさらに低減される。
本実施形態のLEDモジュール1によれば、発光部3の周辺の反射光が大きい白色反射層部分4a,4bに光調整部5,6が設けられ、光調整部5,6は、白色反射層部分4a,4bの周辺の白色反射層4とほぼ同等の反射率を有するように白色反射層4と異なる着色または色調に形成されているので、白色反射層部分4a,4bにおける発光部3からの放射光の反射を低減することができて、これにより、基板2全体における色むらや輝度むらを抑制することができるという効果を有する。
また、光調整部6は、発光部3b,3cの周回に発光部3b,3cから隣り合う発光部3,3に至るとともに基板2の短手方向に亘る白色反射層部分4b上に形成された大きい領域を有するので、装置本体からの反射光が入射しやすく、装置本体からの反射光を反射することによって、白色反射層部分4bにおける色むらや輝度むらをさらに抑制することができるという効果を有する。
なお、本実施形態において、各発光部3は、それぞれ3個のLEDとしてのLEDチップ22を有して形成したが、これに限らず、1個または任意の個数のLEDチップ22を有するものであってもよい。
また、各発光部3の複数個のLEDチップ22は、それぞれ本体部の上面側に両電極22a、22bを有するフェースアップタイプのものを用いたが、これに限らず、本体部の上面側に一方の電極22a、下面側に他方の電極22bを有する上下タイプのもの、本体部の下面側に両電極22a、22bを有するフェースダウンタイプのものであってもよい。前記上下タイプにおいては、例えば、一方の電極22aがそれぞれボンディングワイヤ25により一方の接続体8に接続され、他方の電極22bが他方の接続体8にそれぞれ直接的に接続されるように、1対の配線体10,11が設けられる。また、フェースダウンタイプにおいては、両電極22a、22bが接続体8,8にそれぞれ直接的に接続されるように、一対の配線体10,11が設けられる。これらの場合、接続体8は、複数個のLEDチップ22の実装領域7に含まれる。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
本実施形態の照明器具31は、図5に示すように構成される。なお、図1と同一部分には、同一符号を付して説明は省略する。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
本実施形態の照明器具31は、図5に示すように構成される。なお、図1と同一部分には、同一符号を付して説明は省略する。
照明器具31は、天井面に直付けされる照明装置(ベースライト)であり、図5(b)に示すように、装置本体としての器具本体32、図1に示すLEDモジュール1および点灯装置33を有して構成されている。器具本体32は、例えば冷間圧延鋼板によって、4辺に背丈の低い起立部32aを有する長方形の板状に形成されている。そして、器具本体32は、図5(a)に示すように、短手方向中央部に長手方向に亘ってVカバー34を配設し、このVカバー34の両側に長手方向に亘って拡散カバー35を配設している。
Vカバー34は、薄鋼板により略V形の筒状に形成され、外表面34aが白色に形成されている。また、拡散カバー35は、例えば透光性のポリカーボネート(PC)樹脂により略凹形の筒状に形成され、白色化されている。Vカバー34の長手方向両端には、端板36,36が取り付けられ、拡散カバー35の長手方向両端には、キャップ37,37が取り付けられている。端板36およびキャップ37は、それぞれポリカーボネート樹脂により形成されている。
LEDモジュール1は、図5(b)に示すように、拡散カバー35内において、器具本体32に固定されている取付け板38に不図示のねじにより取り付けられている。各拡散カバー35内には、複数個例えば4個のLEDモジュール1が設けられている。各拡散カバー35内において、複数個のLEDモジュール1は直列接続されている。そして、LEDモジュール1は、不図示のリード線により点灯装置33に接続されている。
点灯装置33は、Vカバー34内において、器具本体32に取り付けられている。そして、点灯装置33は、不図示の入力線が外部の商用交流電源に接続され不図示のリード線(出力線)が各拡散カバー35内のLEDモジュール1に接続されている。点灯装置33は、LEDモジュール1に所定の電流を供給して、複数個のLEDチップ22を点灯する既知の構成により形成されている。
本実施形態の照明器具31は、個々に発光部3が設けられた基板2全体の色むらや輝度むらが抑制されるLEDモジュール1を配設するので、色むらや輝度むらが生じにくい照明光で被照射面側を照明できる大型の照明器具を形成できるという効果を有する。
なお、本実施形態において、照明器具31は、直付け形に構成したが、吊下げ形や埋込み形であってもよい。
なお、本実施形態において、照明器具31は、直付け形に構成したが、吊下げ形や埋込み形であってもよい。
また、本発明の上述した実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
1…LEDモジュール、 2…基板、 3…発光部、 4…白色反射層、 5,6…光調整部、 22…LEDとしてのLEDチップ、 23…封止樹脂、 31…照明装置としての照明器具、 32…装置本体としての器具本体、 33…点灯装置
Claims (3)
- 基板と;
この基板の一面側に実装された複数個のLEDおよびこの複数個のLEDのうち、1個または任意の個数をそれぞれ覆う透光性の封止樹脂を有してなる複数個の発光部と;
この複数個の発光部が露出するように前記基板の一面側に形成された白色反射層と;
前記発光部の周辺であって一部の前記白色反射層上に設けられ、前記白色反射層と異なる着色または色調を有する光調整部と;
を具備していることを特徴とするLEDモジュール。 - 前記光調整部は、ある発光部の周回に当該発光部から隣り合う発光部に至る白色反射層上に設けられていることを特徴とする請求項1記載のLEDモジュール。
- 請求項1または2記載のLEDモジュールと;
このLEDモジュールを配設している装置本体と;
前記複数個のLEDを点灯する点灯装置と;
を具備していることを特徴とする照明装置。
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