JP2014232641A - Illumination device using semiconductor light-emitting element - Google Patents

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中西 幹育
Motoyasu Nakanishi
幹育 中西
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an illumination device using a semiconductor light-emitting element which makes it possible to obtain excellent light scattering properties, expect excellent light emission due to light scattering, protect light emitting elements from impact, and keep excellent watertightness.SOLUTION: An illumination device comprises a plurality of semiconductor light-emitting elements, a translucent gel layer sealingly surrounding the plurality of semiconductor light-emitting elements, and translucent birefringent fine particles dispersed in the gel layer.

Description

本発明は、発光ダイオード(LED)素子等の半導体発光素子を用いた照明装置に関する。   The present invention relates to a lighting device using a semiconductor light emitting element such as a light emitting diode (LED) element.

特許文献1には、複数の白色LEDを切り欠き又は凹部による収納空間内に収納し、その収納空間にシリコンゲル等の充填用樹脂を充填させた面状照明装置が開示されている。また、この充填用樹脂の屈折率を調整することにより、白色LEDからの光の放射角度を変化させることも開示されている。   Patent Document 1 discloses a planar lighting device in which a plurality of white LEDs are stored in a storage space formed by notches or recesses, and the storage space is filled with a filling resin such as silicon gel. It is also disclosed that the radiation angle of light from the white LED is changed by adjusting the refractive index of the filling resin.

特許文献2には、LED光源と、光散乱剤の微粒子を光透過性樹脂中に分散させてなる面発光体とを備え、LED光源からの光を導いてこの面発光体内で散乱させて発光させるように構成した表示体が開示されている。光散乱剤としては、無機微粒子、有機微粒子、透明性の高い樹脂材料からなる中空架橋微粒子、又はガラスからなる中空微粒子が用いられている。   Patent Document 2 includes an LED light source and a surface light emitter in which light scattering agent fine particles are dispersed in a light-transmitting resin. Light from the LED light source is guided and scattered in the surface light emitter to emit light. There has been disclosed a display body configured to be made to do so. As the light scattering agent, inorganic fine particles, organic fine particles, hollow cross-linked fine particles made of a highly transparent resin material, or hollow fine particles made of glass are used.

特開2004−241237号公報JP 2004-241237 A 特開2007−273309号公報JP 2007-273309 A

特許文献1に記載されている面状照明装置においては、充填用樹脂内に光散乱剤を分散させることは全く行っていない。従って、この充填用樹脂の部分で光散乱を発生させ発光させることはできなかった。   In the planar illumination device described in Patent Document 1, no light scattering agent is dispersed in the filling resin. Therefore, light could not be emitted by causing light scattering at the filling resin portion.

一方、特許文献2に記載されているLED照明装置においては、光透過性樹脂中に分散された微粒子によって光散乱を発生させている。しかしながら、光散乱微粒子が、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、アルミナ、二酸化チタン、二酸化ケイ素若しくはガラスビーズ等の無機微粒子、スチレン架橋ビーズ、MS架橋ビーズ若しくはシロキサン系架橋ビーズ等の有機微粒子、メタクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、MS樹脂若しくは環状オレフィン樹脂等の樹脂材料からなる中空架橋微粒子、又はガラスからなる中空微粒子等で構成されているため、光散乱特性にも限度があり、微粒子の輝度もさほど高くないため、充分な光発散特性を得ることが難しく、良好な発光体を提供することが難しかった。   On the other hand, in the LED lighting device described in Patent Document 2, light scattering is generated by fine particles dispersed in a light-transmitting resin. However, the light scattering fine particles are inorganic fine particles such as calcium carbonate, barium sulfate, alumina, titanium dioxide, silicon dioxide or glass beads, organic fine particles such as styrene crosslinked beads, MS crosslinked beads or siloxane crosslinked beads, methacrylic resin, polycarbonate. Because it is composed of hollow cross-linked fine particles made of resin materials such as resin, MS resin or cyclic olefin resin, or hollow fine particles made of glass, etc., there is a limit to light scattering characteristics, and the brightness of fine particles is not so high It was difficult to obtain sufficient light divergence characteristics and to provide a good light emitter.

また、特許文献1に記載の面状照明装置においては、白色LEDの収納空間はシリコンゲル等の充填用樹脂で充填されているが、照明装置のその他の部分はこの種の樹脂で充填されておらず、照明装置全体に耐衝撃性及び水密性を与えることは全くなされていなかった。   Further, in the planar lighting device described in Patent Document 1, the white LED storage space is filled with a filling resin such as silicon gel, but the other parts of the lighting device are filled with this kind of resin. In addition, no impact resistance and watertightness were given to the entire lighting device.

一方、特許文献2に記載のLED照明装置においては、LED光源のランプハウスが樹脂で充填されておらず、従って、LED光源について耐衝撃性及び水密性を与えることはなされていない。   On the other hand, in the LED lighting device described in Patent Document 2, the lamp house of the LED light source is not filled with resin, and therefore the LED light source is not given impact resistance and water tightness.

従って本発明の目的は、優れた光散乱特性を得ることができ、光散乱による良好な発光が期待できる半導体発光素子を用いた照明装置を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an illuminating device using a semiconductor light-emitting element that can obtain excellent light scattering characteristics and can be expected to emit light by light scattering.

本発明の他の目的は、発光素子を衝撃から保護することができ、優れた水密性を維持可能な半導体発光素子を用いた照明装置を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide an illumination device using a semiconductor light emitting element that can protect the light emitting element from an impact and can maintain excellent water tightness.

本発明によれば、複数の半導体発光素子と、複数の半導体発光素子を密封的に囲む光透過性のゲル層と、ゲル層内に分散された光透過性の複屈折性微粒子とを備えている半導体発光素子を用いた照明装置が提供される。複屈折性微粒子がゲル層の屈折率とは異なる屈折率を有していることが望ましい。   According to the present invention, comprising: a plurality of semiconductor light emitting elements; a light-transmitting gel layer that hermetically surrounds the plurality of semiconductor light-emitting elements; and light-transmitting birefringent fine particles dispersed in the gel layer. An illumination device using the semiconductor light emitting element is provided. It is desirable that the birefringent fine particles have a refractive index different from that of the gel layer.

光透過性の複屈折性微粒子(ゲル層の屈折率とは異なる屈折率を有する)をゲル層内に分散させているため、半導体発光素子から出射された光は、この複屈折性微粒子によって光学軸に対して異なる偏光方向の光線(通常光線及び異常光線)に分けられることから、非常に優れた光散乱特性が得られ、光散乱による非常に良好な発光を行うことができる。しかも、半導体発光素子が光透過性のゲル層によって密封的に囲まれているため、充分な耐衝撃性及び優れた水密性をも得ることができる。   Since light-transmitting birefringent fine particles (having a refractive index different from that of the gel layer) are dispersed in the gel layer, the light emitted from the semiconductor light emitting element is optically reflected by the birefringent fine particles. Since the light beam is divided into light beams having different polarization directions with respect to the axis (normal light beam and extraordinary light beam), very excellent light scattering characteristics can be obtained, and very good light emission by light scattering can be performed. In addition, since the semiconductor light emitting device is hermetically surrounded by the light-transmitting gel layer, sufficient impact resistance and excellent water tightness can be obtained.

複屈折性微粒子が、方解石粒を含むことが好ましい。この場合、方解石粒が、約5〜6μmの径を有する結晶粉末を含んでいることがより好ましい。   The birefringent fine particles preferably contain calcite grains. In this case, it is more preferable that the calcite grains contain crystal powder having a diameter of about 5 to 6 μm.

複数の半導体発光素子及びゲル層が内部に設けられた筐体をさらに備えていることも好ましい。   It is also preferable to further include a housing in which a plurality of semiconductor light emitting elements and a gel layer are provided.

筐体の1つの面が開口しており、複数の半導体発光素子が開口に向けて光照射するように筐体内に配列されており、筐体の開口がゲル層のみで封止されていることも好ましい。この場合、筐体の開口している1つの面を密封的に封止する透明カバー部材をさらに備えていること、又は筐体の開口している1つの面を上に設けられた格子状のガード部材をさらに備えていることがより好ましい。   One surface of the housing is open, a plurality of semiconductor light emitting elements are arranged in the housing so as to emit light toward the opening, and the housing opening is sealed only with a gel layer Is also preferable. In this case, it is further provided with a transparent cover member that hermetically seals one open surface of the housing, or a lattice-like structure provided on the one open surface of the housing. More preferably, a guard member is further provided.

複数の半導体発光素子に電気的に接続された給電用配線と、給電用配線の一端に接続され筐体の開口している1つの面と異なる面に設けられた外部接続端子とをさらに備えており、ゲル層が外部接続端子部分を密封していることも好ましい。   A power supply wiring electrically connected to the plurality of semiconductor light emitting elements; and an external connection terminal connected to one end of the power supply wiring and provided on a surface different from one surface of the housing. It is also preferable that the gel layer seals the external connection terminal portion.

筐体の外面(例えば裏面)に固着された放熱用ヒートシンク機構をさらに備えていることも好ましい。この場合、放熱用ヒートシンク機構が、金属線材がコイル状に巻回される巻回単位が隣接する巻回単位に相互に位置ずれして空隙部及び接触部が形成されると共に全体が略々筒状に配設され、筐体の外面(例えば裏面)に取付けられた熱伝導性の基板に固着された又は筐体の外面(例えば裏面)に直接的に固着された筒状フィンを備えていることがより好ましい。また、放熱用ヒートシンク機構が、筒状フィンの内側において空隙部を介して筒状外側から開放される状態で筒状の軸方向に向けて、熱伝導性の基板に固着された又は筐体の外面(例えば裏面)に直接的に固着されたブロック状の柱部材をさらに備えていることもより好ましい。   It is also preferable to further include a heat sink mechanism for heat radiation fixed to the outer surface (for example, the back surface) of the housing. In this case, in the heat sink mechanism for heat dissipation, the winding unit in which the metal wire is wound in a coil shape is displaced with respect to the adjacent winding unit to form a gap portion and a contact portion, and the whole is substantially cylindrical. And is provided with a cylindrical fin fixed to a thermally conductive substrate attached to the outer surface (for example, the back surface) of the housing or directly fixed to the outer surface (for example, the back surface) of the housing. It is more preferable. Further, the heat sink mechanism for heat dissipation is fixed to the thermally conductive substrate in the axial direction of the cylinder in a state where the heat sink mechanism for heat dissipation is opened from the outside of the cylinder through the gap inside the cylindrical fin, or of the housing It is more preferable to further include a block-shaped column member that is directly fixed to the outer surface (for example, the back surface).

半導体発光素子が、チップ型LED素子又は砲弾型LED素子であることも好ましい。   It is also preferable that the semiconductor light emitting element is a chip type LED element or a shell type LED element.

本発明によれば、光透過性の複屈折性微粒子(ゲル層の屈折率とは異なる屈折率を有する)をゲル層内に分散させているため、非常に優れた光散乱特性が得られ、光散乱による非常に良好な発光を行うことができる。しかも、半導体発光素子が光透過性のゲル層によって密封的に囲まれているため、充分な耐衝撃性及び優れた水密性をも得ることができる。   According to the present invention, since the light-transmitting birefringent fine particles (having a refractive index different from the refractive index of the gel layer) are dispersed in the gel layer, very excellent light scattering characteristics can be obtained, Very good light emission by light scattering can be performed. In addition, since the semiconductor light emitting device is hermetically surrounded by the light-transmitting gel layer, sufficient impact resistance and excellent water tightness can be obtained.

本発明の半導体発光素子を用いた照明装置の第1の実施形態における全体構成を概略的に示す斜視図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view schematically showing an overall configuration of a lighting device using a semiconductor light emitting element of the present invention in a first embodiment. 第1の実施形態において裏側から見た照明装置の全体構成を概略的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows roughly the whole structure of the illuminating device seen from the back side in 1st Embodiment. 第1の実施形態における図1のA−A線部分断面図である。It is an AA partial fragmentary sectional view of Drawing 1 in a 1st embodiment. 第1の実施形態において放熱用ヒートシンク機構の一部を示す平面図である。It is a top view which shows a part of heat sink mechanism for thermal radiation in 1st Embodiment. 本発明の半導体発光素子を用いた照明装置の第2の実施形態において放熱用ヒートシンク機構を除く部分の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the part except the heat sink mechanism for heat dissipation in 2nd Embodiment of the illuminating device using the semiconductor light-emitting device of this invention. 本発明の半導体発光素子を用いた照明装置の第3の実施形態において放熱用ヒートシンク機構を除く部分の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the part except the heat sink mechanism for heat dissipation in 3rd Embodiment of the illuminating device using the semiconductor light-emitting device of this invention. 本発明の半導体発光素子を用いた照明装置の第4の実施形態において放熱用ヒートシンク機構を除く部分の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the part except the heat sink mechanism for heat dissipation in 4th Embodiment of the illuminating device using the semiconductor light-emitting device of this invention. 本発明の半導体発光素子を用いた照明装置の第5の実施形態において放熱用ヒートシンク機構を除く部分の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the part except the heat sink mechanism for heat dissipation in 5th Embodiment of the illuminating device using the semiconductor light-emitting device of this invention. 本発明の半導体発光素子を用いた照明装置の第6の実施形態における全体構成を概略的に示す平面図である。It is a top view which shows roughly the whole structure in 6th Embodiment of the illuminating device using the semiconductor light-emitting device of this invention. 本発明の半導体発光素子を用いた照明装置の第7の実施形態における全体構成を概略的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows roughly the whole structure in 7th Embodiment of the illuminating device using the semiconductor light-emitting device of this invention. 本発明の半導体発光素子を用いた照明装置の第8の実施形態における全体構成を概略的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows roughly the whole structure in 8th Embodiment of the illuminating device using the semiconductor light-emitting device of this invention.

図1は本発明の半導体発光素子を用いた照明装置の第1の実施形態における全体構成を概略的に示しており、図2は本実施形態において裏側から見た照明装置の全体構成を概略的に示しており、図3は本実施形態における図1のA−A線部分断面を示している。   FIG. 1 schematically shows the overall configuration of a lighting device using a semiconductor light emitting element according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 schematically shows the overall configuration of the lighting device viewed from the back side in this embodiment. FIG. 3 shows a partial cross section taken along line AA of FIG. 1 in the present embodiment.

これらの図において、10は1つの面(前面)が開口した浅底の直方体形状の筐体、11は筐体10内に配置され、固定された矩形形状のLED基板、12は筐体10内の略全体にわたって密に充填され、LED基板11を密封的に囲む光透過性のゲル層、13は筐体10の外面(本実施形態では開口した前面とは反対側の裏面)に固着された放熱用ヒートシンク機構をそれぞれ示している。ただし、図2においては、放熱用ヒートシンク機構13の最内周の筒状フィンのみと柱部材とが示されている。   In these drawings, reference numeral 10 denotes a shallow rectangular parallelepiped housing having one surface (front surface) opened, 11 denotes a fixed rectangular LED board disposed in the housing 10, and 12 denotes an inside of the housing 10. The light-transmitting gel layer 13 is tightly filled and substantially sealed around the LED substrate 11, and is fixed to the outer surface of the housing 10 (in this embodiment, the back surface opposite to the opened front surface). Each of the heat sink mechanisms for heat dissipation is shown. However, in FIG. 2, only the innermost cylindrical fin and the column member of the heat sink mechanism 13 for heat dissipation are shown.

筐体10は、本実施形態では、アルミニウムを例えばダイカスト等によって、光照射面である前面が開口した直方体形状となるように形成されている。この筐体10の裏面には、筐体取付け用の複数(図示の例では4つ)の金属製支持部材10aが設けられている。筐体10をアルミニウム以外の例えば、ステンレススチール、銅、銀若しくは金等の金属材料、これらとニッケル、マグネシウム、亜鉛若しくはケイ素等との合金材料、又は炭素材料や、アクリル樹脂又はそれ以外の樹脂で形成しても良いし、ガラスやセラミックで形成しても良い。また、一部のみを光透過性の材料で構成をしても良い。   In this embodiment, the housing 10 is formed in a rectangular parallelepiped shape in which the front surface, which is a light irradiation surface, is opened, for example, by die-casting aluminum. A plurality of (four in the illustrated example) metal support members 10 a for mounting the housing are provided on the rear surface of the housing 10. The casing 10 is made of a metal material other than aluminum, such as stainless steel, copper, silver, or gold, an alloy material of these with nickel, magnesium, zinc, or silicon, a carbon material, an acrylic resin, or other resin. It may be formed, or may be formed of glass or ceramic. Moreover, you may comprise only a part with a light-transmitting material.

LED基板11は、例えばセラミック等の絶縁材料で形成されており、その上には、本実施形態においては複数の砲弾型LED素子11aがマトリクス状に搭載されている。図1に示した例では、砲弾型LED素子11aが16×16の配列でLED基板11上に配列され、固定されている。このLED基板11はボルト11bによって筐体10に固定支持されている。LED基板11及びその上に搭載されたLED素子11aはゲル層12によって密封的に囲まれ、支持されている。LED基板11の形状は正方形状、長方形状又は円形状であっても良いし、その他の形状であっても良い。   The LED substrate 11 is formed of an insulating material such as ceramic, and a plurality of bullet-type LED elements 11a are mounted on the LED substrate 11 in a matrix in the present embodiment. In the example shown in FIG. 1, the bullet-type LED elements 11 a are arranged and fixed on the LED substrate 11 in a 16 × 16 arrangement. This LED substrate 11 is fixedly supported on the housing 10 by bolts 11b. The LED substrate 11 and the LED element 11a mounted thereon are hermetically surrounded and supported by the gel layer 12. The shape of the LED substrate 11 may be a square shape, a rectangular shape, a circular shape, or other shapes.

LED素子11aは、擬似白色LED素子、赤色LED素子、緑色LED素子及び/又は青色LED素子のいずれであっても良い。LED素子11aの数及びその配列ももちろん図1に示した例に限定されることはない。   The LED element 11a may be any of a pseudo white LED element, a red LED element, a green LED element, and / or a blue LED element. Of course, the number and arrangement of the LED elements 11a are not limited to the example shown in FIG.

図3に示すように、砲弾型LED素子11aの電極及び図示されていない抵抗の電極は、LED基板11の裏面において、給電用配線14に電気的に接続されている。これら給電用配線14はソケット15を介して筐体外部の電源ケーブル16に接続されている。また、電極がLED基板11の裏面に突出していることから、電極と筐体10との短絡を防止するため、LED基板11はスペーサ11cを介してボルト11bにより筐体10に取付けられている。さらに、LED基板11の裏面には、ゲル層12の一部として同一材料のゲルシートが挿入されており、電気的絶縁性が高められている。   As shown in FIG. 3, the electrode of the bullet-type LED element 11 a and the electrode of the resistor (not shown) are electrically connected to the power supply wiring 14 on the back surface of the LED substrate 11. These power supply wires 14 are connected to a power cable 16 outside the housing through a socket 15. Moreover, since the electrode protrudes from the back surface of the LED substrate 11, the LED substrate 11 is attached to the housing 10 with a bolt 11b via a spacer 11c in order to prevent a short circuit between the electrode and the housing 10. Furthermore, the gel sheet of the same material is inserted in the back surface of the LED board 11 as a part of the gel layer 12, and electrical insulation is improved.

ゲル層12は、LED基板11の前面にももちろん充填されており、LED基板11、その上に装着されたLED素子11a、LED素子11aの電極、及び給電用配線14を密封的に囲むように密に設けられている。このゲル層12は、本実施形態では、シリコンを主原料とする非常に柔らかいゲル状物質、例えば屈折率が1.41程度のシリコンゲルと、このシリコンゲルの屈折率とは異なる屈折率を有し、このシリコンゲル内に均一に分散された光透過性の複屈折性微粒子12aとを含有している。シリコンゲルは、光透過性が高く、かつ熱伝導性が良好なものが望ましい。このようなシリコンゲルとしては、例えば選択された光透過性を有するシリコンゲルを使用することができる。また、シリコンゲルの代わりにウレタンゲル又はその他のゲルを用いても良い。   Of course, the gel layer 12 is also filled in the front surface of the LED substrate 11 so as to hermetically surround the LED substrate 11, the LED element 11 a mounted thereon, the electrode of the LED element 11 a, and the power supply wiring 14. Closely provided. In this embodiment, the gel layer 12 has a very soft gel-like substance made mainly of silicon, for example, a silicon gel having a refractive index of about 1.41 and a refractive index different from the refractive index of the silicon gel. And the light-transmitting birefringent fine particles 12a uniformly dispersed in the silicon gel. The silicon gel is preferably one that has high light transmittance and good thermal conductivity. As such a silicon gel, for example, a silicon gel having a selected light transmittance can be used. Moreover, you may use a urethane gel or another gel instead of a silicon gel.

ゲル層12は、例えば、シリコン樹脂の主剤に硬化剤を適量混入させると共に複屈折性微粒子12aを均一に混合させて筐体10内に注入した後、真空圧で脱気し、その後、硬化させることによって形成する。このように、ゲル層12を10−5Pa程度の真空圧で引いて脱気することにより、その内部に含まれる空気の粒(エアーカプセル)を除去すれば熱伝導効果及び密封性をより向上させることができる。 The gel layer 12 is, for example, mixed with a proper amount of a curing agent in a main component of a silicone resin and uniformly mixed with the birefringent fine particles 12a and injected into the housing 10, and then deaerated under a vacuum pressure and then cured. By forming. In this way, by removing the air particles contained in the gel layer 12 by pulling the gel layer 12 with a vacuum pressure of about 10 −5 Pa, the heat conduction effect and the sealing performance are further improved. Can be made.

光透過性の複屈折性微粒子12aとしては、屈折率が1.65〜1.7程度の複屈折性を有する方解石粒が用いられる。方解石の各粒の直径は、5〜6μm程度である。シリコンゲルに対する方解石粒の混入度によって、光拡散度が調整される。方解石粒自体が着色されていても良い。一般に、方解石は、高い複屈折性と広範囲の波長透過性と比較的大型の菱面体とを有する負の一軸結晶であり、光学軸に対して異なる偏光方向の光線(通常光線及び異常光線)に分けられることから、非常に優れた光散乱特性が得られる。   As the light-transmitting birefringent fine particles 12a, calcite grains having birefringence having a refractive index of about 1.65 to 1.7 are used. The diameter of each grain of calcite is about 5 to 6 μm. The light diffusion degree is adjusted depending on the degree of mixing of calcite grains into the silicon gel. The calcite grains themselves may be colored. In general, calcite is a negative uniaxial crystal having high birefringence, a wide range of wavelength transmissivity, and a relatively large rhomboid, and it is suitable for light beams with different polarization directions (normal light and extraordinary light) with respect to the optical axis. Since they are divided, very excellent light scattering characteristics can be obtained.

ゲル層12が、筐体10の開口している前面はもちろんのこと、LED基板11、LED素子11a、LED素子11aの電極、給電用配線14、ソケット15、及びソケット15が貫通する孔を密封的に囲んでいるため、本照明装置は完璧な防水及び防爆機能を有している。例えば、水深10mの海中に24時間以上そのまま沈めて動作させても何等支障が生じないことを確認している。   The gel layer 12 seals the LED substrate 11, the LED element 11a, the electrode of the LED element 11a, the power supply wiring 14, the socket 15, and the hole through which the socket 15 penetrates as well as the front surface of the housing 10 that is open. Therefore, the lighting device has a perfect waterproof and explosion-proof function. For example, it has been confirmed that there is no problem even if it is operated by submerging it in the sea at a depth of 10 m for more than 24 hours.

図4は本実施形態において放熱用ヒートシンク機構13の最内周の筒状フィンのみと柱部材とを示しており、図3は放熱用ヒートシンク機構13の作用効果をも説明している。以下、図3及び図4を用いて、放熱用ヒートシンク機構13の構成及び作用効果について説明する。   FIG. 4 shows only the innermost cylindrical fin and the column member of the heat sink mechanism 13 for heat dissipation in this embodiment, and FIG. 3 also explains the operational effects of the heat sink mechanism 13 for heat dissipation. Hereinafter, the configuration and operational effects of the heat dissipation heat sink mechanism 13 will be described with reference to FIGS. 3 and 4.

図4に示すように、放熱用ヒートシンク機構13は、基板13aと、筒状フィン13bと、柱部材13cとを備えている。   As shown in FIG. 4, the heat sink mechanism 13 for heat dissipation includes a substrate 13a, a cylindrical fin 13b, and a column member 13c.

基板13aは、熱伝導性の平板であり、筐体10の底板10bの外面に固着されて熱的に接続されているか、又は底板10bの一部であっても良い。基板13aは、熱伝導性の高い材質、例えば、ステンレススチール、アルミニウム、銅、銀若しくは金等の金属材料、これらとニッケル、マグネシウム、亜鉛若しくはケイ素等との合金材料、又は炭素材料等で構成されている。   The substrate 13a is a thermally conductive flat plate, and may be fixed to the outer surface of the bottom plate 10b of the housing 10 and thermally connected thereto, or may be a part of the bottom plate 10b. The substrate 13a is made of a material having high thermal conductivity, for example, a metal material such as stainless steel, aluminum, copper, silver or gold, an alloy material of these with nickel, magnesium, zinc or silicon, or a carbon material. ing.

筒状フィン13bは、図ではその最内周の部分しか示されていないが、基板13a上に5重のフィンが同心状に立設して固着されている。固着は、溶接や各種の接着などの種々の方法によって基板13a上に熱結合されている。例えば、筒状フィン13bの下端部分がその円周に沿って半田によって基板13a上に半田付けされている。   Although only the innermost peripheral portion of the cylindrical fin 13b is shown in the figure, five-fold fins are concentrically arranged and fixed on the substrate 13a. The fixing is thermally coupled onto the substrate 13a by various methods such as welding and various types of adhesion. For example, the lower end portion of the cylindrical fin 13b is soldered onto the substrate 13a by solder along its circumference.

筒状フィン13bは、フィンコイルによって全体が略筒状に配設されている。フィンコイルは、金属線材により、空隙部13b及び接触部13b(図3参照)を有する扁平な帯状に形成されている。本実施形態では、この扁平な帯状のフィンコイルを全体が環状となるように折曲げて両端を繋げることで、全体が略筒状の各周を構成している。即ち、所定長さの扁平な帯状のフィンコイルを全体が環状となるように折曲げ、その両端を溶接などで互いに固着することにより、円筒状の筒状フィン13bの各周が形成されている。 The cylindrical fins 13b are arranged in a generally cylindrical shape by fin coils. The fin coil is formed of a metal wire in a flat band shape having a gap portion 13b 1 and a contact portion 13b 2 (see FIG. 3). In the present embodiment, the flat belt-like fin coil is bent so that the whole is annular, and both ends are connected to each other so that the whole constitutes a substantially cylindrical circumference. That is, each circumference of the cylindrical tubular fin 13b is formed by bending a flat strip-shaped fin coil of a predetermined length so that the whole is annular, and fixing both ends thereof by welding or the like. .

このフィンコイルについても、基板13aの場合と同様に種々の材質から構成することができる。具体的には、アルミニウム、銅、銀若しくは金等の金属材料、又はこれらとニッケル、マグネシウム、亜鉛若しくはケイ素等との合金等を挙げることができる。本実施形態では、フィンコイルは、熱伝導性が高くかつ低コストのアルミニウムから形成されている。   The fin coil can also be made of various materials as in the case of the substrate 13a. Specifically, a metal material such as aluminum, copper, silver, or gold, or an alloy of these with nickel, magnesium, zinc, silicon, or the like can be given. In the present embodiment, the fin coil is made of aluminum having high thermal conductivity and low cost.

フィンコイルは、コイル状に巻回される巻回単位が隣接する巻回単位に相互に位置ずれして空隙部13b及び接触部13bが形成されている。巻回単位は、金属線材がそれぞれコイル状に巻回されたときの各金属線材の1回転する単位を指す。本実施形態では、フィンコイルはこのコイル状の金属線材が全体が扁平となるように連続形成され、各巻回単位が相互に幅方向と長手方向に位置ずれして交差して、空隙部13bと接触部13bとを形成している。特に、各巻回単位が相互に位置ずれしているため多数の空隙部13b及び接触部13bが形成される。そして、金属線材が扁平に形成されているため、各巻回単位が相互に接触した接触部13bの接触面積が大きくなる。 In the fin coil, the winding units wound in a coil shape are displaced from each other with respect to the adjacent winding units, so that a gap portion 13b 1 and a contact portion 13b 2 are formed. The winding unit refers to a unit of one rotation of each metal wire when the metal wire is wound in a coil shape. In this embodiment, the fin coil entirety coiled metal wire material is continuously formed to be flat, each winding units intersect misaligned in the width direction and longitudinal direction to each other, the gap portion 13b 1 And a contact portion 13b 2 are formed. In particular, since the winding units are displaced from each other, a large number of gap portions 13b 1 and contact portions 13b 2 are formed. Since the metal wire is flattened form, the contact area of the contact portion 13b 2 of each winding unit is in contact with each other increases.

具体的には、左巻きに巻回されたコイル状の金属線材と、右巻きに巻回されたコイル状の金属線材とが組み合わされる。そして、圧延等の手段により各金属線材を扁平に形成することによって、帯状のフィンコイルが得られる。この圧延の際には、金属線材の帯形の中心部分が内側(重合わせの内部側)に折曲げられると共に、金属線材の重合わせの表側の部分が圧潰されて中心部分に扁平な面が形成される。また、外側に突出している金属線材の中心部分が内側に折曲げられて厚さが削減され、端部に金属線材が複雑に錯綜した凹凸構造が形成される。   Specifically, a coiled metal wire wound in a left-handed manner and a coiled metal wire wound in a right-handed manner are combined. And a strip-shaped fin coil is obtained by forming each metal wire flatly by means of rolling or the like. During this rolling, the central part of the strip shape of the metal wire is bent inward (inner side of the overlap), and the front side part of the overlap of the metal wire is crushed so that a flat surface is formed in the center part. It is formed. In addition, the central portion of the metal wire protruding outward is bent inward to reduce the thickness, and an uneven structure in which the metal wire is complicated and complicated is formed at the end.

なお、各巻回単位が相互に接触した接触部13bは、半田付け、半田メッキ、接着剤又は粘着剤等の接着手段や、振動溶接又はフラッシュ溶接等の接合手段を用いて接触した線材同士が離れないように固定することで、伝熱抵抗を減少させるための熱的結合を行うことができる。接触部13bが固定されることで、巻回単位の相互の密着が確実に行われ、フィンコイル全体の機械的安定性が向上し、また接触部13bを介した熱伝導性も向上する。 Note that the contact portions 13b 2 in which the respective winding units are in contact with each other are formed by contact between the wire rods that are in contact with each other using bonding means such as soldering, solder plating, adhesive or adhesive, or bonding means such as vibration welding or flash welding. By fixing so as not to leave, thermal coupling for reducing heat transfer resistance can be performed. By fixing the contact portion 13b 2 , the close contact of each winding unit is surely performed, the mechanical stability of the entire fin coil is improved, and the thermal conductivity via the contact portion 13b 2 is also improved. .

柱部材13cは、ブロック状の部材で、最内周の筒状フィン13bの内側で筒状の軸方向に向けて基板13a上に固着されている。本実施形態では、柱部材13cはアルミニウムで構成され、長尺方向が筒状フィン13bの高さと略同尺の長さを有し、その長尺方向が基板13aと垂直となるよう立設され、基板13aに半田付けによって固着され熱的に接続されている。   The column member 13c is a block-like member and is fixed on the substrate 13a toward the cylindrical axial direction inside the innermost cylindrical fin 13b. In the present embodiment, the column member 13c is made of aluminum, and its longitudinal direction has a length approximately the same as the height of the cylindrical fin 13b, and is erected so that the longitudinal direction is perpendicular to the substrate 13a. The substrate 13a is fixed by soldering and thermally connected.

柱部材13cは、最内周の筒状フィン13bの内側にこの筒状フィン13bの内面から離隔して設置されている。柱部材13cが空隙部13bを有する筒状フィン13bの内側に設置されていることで、空隙部13bを通じて筒状フィン13bの外側と柱部材13cの設置された空間とが連続して通気される状態となっている。 The column member 13c is installed on the inner side of the innermost cylindrical fin 13b so as to be separated from the inner surface of the cylindrical fin 13b. By post member 13c is disposed inside the tubular fin 13b having a gap portion 13b 1, the vent and the installed space outside of the tubular fin 13b through the gap portion 13b 1 and the pillar member 13c is continuously It is in a state to be.

この柱部材13cは、筒状フィン13b内の気流をその軸方向に流れるように規制するように構成されている。即ち、柱部材13cは、筒状フィン13bの中央に同軸に設けられた支柱13cと、この支柱13cの軸中心から放射状に伸張し、軸方向に沿って立設された複数の平板状の制御翼13cとを備えている。本実施形態では、12枚の制御翼13cが設けられている。柱部材13cが柱状に制御翼13cを備えることで熱容量が大きくなっており、下部端面が基板13aに半田付けによって熱的に接続されていることで大きな熱伝達容量を得ている。 The column member 13c is configured to restrict the airflow in the cylindrical fin 13b to flow in the axial direction. That is, the pillar member 13c includes a support post 13c 1 provided coaxially in the center of the cylindrical fin 13b, extending radially from the axial center of the support column 13c 1, a plurality of plate-like set up along the axial direction and a control wing 13c 2 of. In the present embodiment, 12 pieces of control vane 13c 2 are provided. Pillar member 13c has become large heat capacity by providing a control vanes 13c 1 to columnar, lower end surface is gained great heat transfer capacity that is thermally connected by soldering to the substrate 13a.

図3に示すように、基板13aの熱、又は基板13aと熱的に接続されている筐体10の底板10bの熱は、基板13aを介して筒状フィン13b及び柱部材13cに熱伝導される。筒状フィン13bは基板13a上に熱結合し、柱部材13cは熱伝達容量が大きいので、この伝熱が速やかに効率的に行われる。   As shown in FIG. 3, the heat of the substrate 13a or the heat of the bottom plate 10b of the housing 10 thermally connected to the substrate 13a is thermally conducted to the cylindrical fins 13b and the column members 13c through the substrate 13a. The Since the cylindrical fins 13b are thermally coupled to the substrate 13a, and the column member 13c has a large heat transfer capacity, this heat transfer is performed quickly and efficiently.

ここで、筒状フィン13b内の空気は、そのフィンコイル及び柱部材13cの表面を介して温められ、筒状フィン13b内には対流によって気流30が生じる。   Here, the air in the cylindrical fin 13b is warmed through the fin coil and the surface of the column member 13c, and an air flow 30 is generated by convection in the cylindrical fin 13b.

この気流30は、軸方向に流れるように規制されている。具体的には、筒状フィン13b内の気流は、その軸中央付近で、柱部材13cの支柱13cに衝突し、柱部材13cに沿って流れる。このため、気流30は柱部材13cに沿って上方に流れ、筒状フィン13bの下端開口から放出される。 The air flow 30 is regulated so as to flow in the axial direction. Specifically, the air flow within the tubular fin 13b is near its axial center, colliding with the post 13c 1 of the pillar member 13c, it flows along the pillar member 13c. For this reason, the airflow 30 flows upward along the column member 13c, and is discharged from the lower end opening of the cylindrical fin 13b.

気流30が筒状フィン13bの下端開口から放出されると、筒状フィン13bには、外部から内部へ空気を取り込もうとする、いわゆる煙突効果が働く。そのため、筒状フィン13bの空隙部13bを介して、低温の気流31が筒状フィン13b内に流れ込む。気流71は、基板13a、筒状フィン13b及び柱部材13cといった放熱用ヒートシンク機構13の部材と接触して熱交換し、気流30となって柱部材13cに沿って筒状フィン13bの下端開口から放出される。これらの作用によって、筒状フィン13b内の空気が交換、循環しながら熱交換が行われ、効率的に基板13aや筐体10の底板10bの熱を交換する。 When the air flow 30 is discharged from the lower end opening of the cylindrical fin 13b, a so-called chimney effect that tries to take in air from the outside to the inside works on the cylindrical fin 13b. Therefore, through the gap portion 13b 1 of the tubular fin 13b, the low temperature of the air flow 31 flows into the cylindrical fin 13b. The airflow 71 is in contact with the heat sink mechanism 13 for heat dissipation such as the substrate 13a, the cylindrical fin 13b, and the column member 13c to exchange heat, and becomes an airflow 30 from the lower end opening of the cylindrical fin 13b along the column member 13c. Released. By these actions, heat exchange is performed while the air in the cylindrical fins 13b is exchanged and circulated, and the heat of the substrate 13a and the bottom plate 10b of the housing 10 is efficiently exchanged.

特に筒状フィン13bのフィンコイルは扁平化されていることで、熱交換面積を削減することなく軸中心部分の空間にコイルが充填されているので表面積が大きく、また隣接する巻回単位の密着部分を通じて熱が速やかに伝導する。   In particular, since the fin coil of the cylindrical fin 13b is flattened, the coil is filled in the space in the center portion of the shaft without reducing the heat exchange area, and the surface area is large, and the adjacent winding unit is closely attached. Heat is conducted quickly through the part.

フィンコイルは、互いに異なる向きに巻回され、扁平なコイル状の金属線材を組み合わせることで、金属線材が密集して密に形成され、そのため、これら金属線材との相互の間で熱が伝導しやすく、フィンコイル全体に熱伝導され、放熱性能も高くなっている。フィンコイルは、空気との接触面積が大きくなり、空気の通気孔としての機能も高くなっている。従って、空気はフィンコイルの空隙部を通過し、筒状フィン13bや基板13aの熱を速やかに除去することが可能となる。また、それぞれ左巻き及び右巻きの金属線材同士が良好に絡み合っているため、形態の安定性が付与されている。そのため製造しやすい他、使用している際も破損しにくい。   Fin coils are wound in different directions, and by combining flat coiled metal wires, the metal wires are densely formed and densely formed, so that heat is conducted between these metal wires. It is easy to conduct heat throughout the fin coil, and the heat dissipation performance is also high. The fin coil has a large contact area with air, and has a high function as an air vent. Accordingly, the air passes through the gaps of the fin coils, and the heat of the cylindrical fins 13b and the substrate 13a can be quickly removed. Moreover, since the left-handed and right-handed metal wires are intertwined well, the stability of the form is imparted. For this reason, it is easy to manufacture and is not easily damaged when in use.

本実施形態における筒状フィン13bは5重の同軸の筒からなっている。これによって、多くの空気量を相互に流通させ、熱交換の効率を高めている。ただし、この筒状フィン13bの筒の数は1〜4重であっても、6重以上であっても良い。また、柱部材13cが存在しなくとも良い。   The cylindrical fin 13b in the present embodiment is a five-fold coaxial cylinder. As a result, a large amount of air is circulated to increase the efficiency of heat exchange. However, the number of cylinders of the cylindrical fin 13b may be 1 to 4 or 6 or more. Further, the column member 13c may not be present.

柱部材13cは熱伝導性の良好なアルミニウムで構成され、基板13aに熱的に接続されているので、柱部材13cも、基板13aの熱を接触する空気と熱交換する作用を有する。このとき制御翼13cは、気流30を上昇させるよう制御するのみならず、柱部材13cの表面積が大きいので気流30との間の熱交換の効率を高くする。 Since the column member 13c is made of aluminum having good thermal conductivity and is thermally connected to the substrate 13a, the column member 13c also has an action of exchanging heat with the air in contact with the heat of the substrate 13a. Control vanes 13c 2 this time, not only controls to increase the air flow 30, to increase the efficiency of heat exchange between the air flow 30 because a large surface area of the pillar member 13c 1.

コイル状を形成する金属線材は、単線又は縒線とすることができる。単線は一本の線材からなるもので、曲げやすくある程度の太さのあるものであれば縒線よりも一定の形状に整えやすく維持しやすい。そのため単線による金属線材は加工が容易である。また、単線による金属線材はコストが低廉である。縒線(又は撚線)は2本以上の複数の線材をまとめ、又は縒り合わせた線材を指す。単線をまとめ又は縒り合わせた後に上述した被覆を行ったものや、上述した被覆を行った単線をまとめ又は縒り合わせたもの(撚対線)を含む。縒線は表面に凹凸が多く単線よりも表面積が大きいためより高い熱交換効率を得られ、単線よりも耐久性も高い。   The metal wire forming the coil shape can be a single wire or a wire. A single wire is made of a single wire, and if it is easy to bend and has a certain thickness, it is easier to arrange and maintain a certain shape than a wire. Therefore, a metal wire made of a single wire is easy to process. In addition, the cost of a metal wire made of a single wire is low. A stranded wire (or stranded wire) refers to a wire obtained by combining or twisting two or more wires. It includes those obtained by applying the above-described coating after the single wires are combined or twisted together, and those obtained by collecting or twisting the single wires subjected to the above-described coating (twisted pair wires). The stranded wire has many irregularities on the surface and has a larger surface area than the single wire, so that higher heat exchange efficiency can be obtained, and durability is higher than that of the single wire.

なお、以上述べたような放熱用ヒートシンク機構13を筐体10の底板10bに設けることにより、筐体温度を120℃から60℃へ低下させることができた。筐体温度がさほど高くならない場合は、放熱用ヒートシンク機構13に代えて簡易構造の放熱機構を設けても良いし、放熱機構を全く設けないこともあり得る。   In addition, by providing the heat sink mechanism 13 for heat dissipation as described above on the bottom plate 10b of the casing 10, the casing temperature could be lowered from 120 ° C to 60 ° C. When the casing temperature does not increase so much, a heat dissipation mechanism with a simple structure may be provided instead of the heat sink mechanism 13 for heat dissipation, or a heat dissipation mechanism may not be provided at all.

以下、本実施形態における照明装置の照明に関する動作及び作用効果について説明する。   Hereinafter, the operation | movement regarding the illumination of the illuminating device in this embodiment and an effect are demonstrated.

ケーブル16、ソケット15及び給電用配線14を介してLED素子11aに直流電流を供給して定電流駆動することにより、LED素子11aを発光させると、その出射光はゲル層12内に入射される。ゲル層12への入射光は、シリコンゲル内に均一に分散され、このシリコンゲルの屈折率とは異なる屈折率を有する方解石粒によって複屈折されて拡散されることによりその部分が発光する。このように、本実施形態では、シリコンゲルの屈折率とは異なる屈折率を有した光透過性の方解石粒をこのシリコンゲル内に均一に分散させているため、非常に優れた光散乱特性が得られ、その部分が非常に良好な発光をすることとなる。しかも、LED基板11及びLED素子11aがシリコンゲルによって密封的に囲まれているため、さらに、給電用配線14及びソケット15もシリコンゲルによって密封的に囲まれているため、充分な耐衝撃性及び優れた水密性をも得ることができる。また、筐体10の前面は開口した状態であり、ゲル層12のみで封止されているため、その開口を覆うカバー部材が不要となる。その結果、カバー部材作成の金型代及び材料代が不要となるので、製造コストの低減化が可能となる。   When the LED element 11 a is caused to emit light by supplying a direct current to the LED element 11 a via the cable 16, the socket 15 and the power supply wiring 14 to drive the LED element 11 a, the emitted light enters the gel layer 12. . Incident light to the gel layer 12 is uniformly dispersed in the silicon gel, and the portion emits light by being birefringed and diffused by calcite grains having a refractive index different from that of the silicon gel. As described above, in the present embodiment, light-transmitting calcite grains having a refractive index different from that of silicon gel are uniformly dispersed in the silicon gel. As a result, the portion emits very good light. Moreover, since the LED substrate 11 and the LED element 11a are hermetically surrounded by the silicon gel, and the power supply wiring 14 and the socket 15 are also hermetically surrounded by the silicon gel, sufficient impact resistance and Excellent water tightness can also be obtained. Moreover, since the front surface of the housing | casing 10 is in the open state and is sealed only with the gel layer 12, the cover member which covers the opening becomes unnecessary. As a result, the mold cost and material cost for creating the cover member are not necessary, and the manufacturing cost can be reduced.

図5は本発明の半導体発光素子を用いた照明装置の第2の実施形態において放熱用ヒートシンク機構を除く部分の部分断面(図1のA−A線断面)を示している。   FIG. 5 shows a partial cross section (a cross section taken along line AA in FIG. 1) of the portion excluding the heat sink mechanism for heat dissipation in the second embodiment of the illumination device using the semiconductor light emitting element of the present invention.

本実施形態においては、ゲル層52が筐体10内の全体が満ちるようには充填されてはおらず、砲弾型LED素子11aの先端部が露出するように筐体10の部分高さまでのみに充填されている。   In the present embodiment, the gel layer 52 is not filled so that the entire inside of the housing 10 is filled, and is filled only up to the partial height of the housing 10 so that the tip of the bullet-type LED element 11a is exposed. Has been.

本実施形態におけるその他の部分の構成は、第1の実施形態の場合と同様であり、従って同様の構成要素については、同じ参照番号を使用している。   The configuration of other parts in the present embodiment is the same as that in the first embodiment, and therefore the same reference numerals are used for the same components.

即ち、本実施形態において、ゲル層52は、LED基板11の前面においては、LED基板11、その上に装着された砲弾型LED素子11aの一部、LED素子11aの電極、及び給電用配線14を密封的に囲むように密に設けられているが、砲弾型LED素子11aの先端部のみが露出するように筐体10の部分高さまで充填されている。例えば、砲弾型LED素子11aの全高が5〜6mmであるとすると、その底面から3〜4mm程度がゲル層52内に埋設され、残りの先端部のみがゲル層52から露出している。このゲル層52は、本実施形態では、シリコンを主原料とする非常に柔らかいゲル状物質、例えば屈折率が1.41程度のシリコンゲルと、このシリコンゲルの屈折率とは異なる屈折率を有し、このシリコンゲル内に均一に分散された光透過性の複屈折性微粒子52aとを含有している。シリコンゲルは、光透過性が高く、かつ熱伝導性が良好なものが望ましい。このようなシリコンゲルとしては、例えば選択された光透過性を有するシリコンゲルを使用することができる。また、シリコンゲルの代わりにウレタンゲル又はその他のゲルを用いても良い。   That is, in the present embodiment, the gel layer 52 is formed on the front surface of the LED substrate 11, the LED substrate 11, a part of the bullet-type LED element 11 a mounted thereon, the electrode of the LED element 11 a, and the power supply wiring 14. Is tightly enclosed so as to enclose it, but is filled up to the partial height of the housing 10 so that only the tip of the bullet-type LED element 11a is exposed. For example, if the total height of the bullet-type LED element 11 a is 5 to 6 mm, about 3 to 4 mm from the bottom surface is embedded in the gel layer 52, and only the remaining tip is exposed from the gel layer 52. In this embodiment, the gel layer 52 has a very soft gel-like substance made mainly of silicon, for example, a silicon gel having a refractive index of about 1.41 and a refractive index different from the refractive index of the silicon gel. In addition, it contains light-transmitting birefringent fine particles 52a uniformly dispersed in the silicon gel. The silicon gel is preferably one that has high light transmittance and good thermal conductivity. As such a silicon gel, for example, a silicon gel having a selected light transmittance can be used. Moreover, you may use a urethane gel or another gel instead of a silicon gel.

ゲル層52は、例えば、シリコン樹脂の主剤に硬化剤を適量混入させると共に複屈折性微粒子52aを均一に混合させて筐体10内に注入した後、真空圧で脱気し、その後、硬化させることによって形成する。このように、ゲル層52を10−5Pa程度の真空圧で引いて脱気することにより、その内部に含まれる空気の粒(エアーカプセル)を除去すれば熱伝導効果及び密封性をより向上させることができる。 The gel layer 52 is, for example, mixed with a proper amount of a curing agent in a main component of silicon resin, and uniformly mixed with birefringent fine particles 52a and injected into the housing 10, and then deaerated under a vacuum pressure and then cured. By forming. As described above, the gel layer 52 is degassed by pulling it at a vacuum pressure of about 10 −5 Pa, so that the heat conduction effect and the sealing performance are further improved by removing the air particles contained in the gel layer 52. Can be made.

光透過性の複屈折性微粒子52aとしては、屈折率が1.65〜1.7程度の複屈折性を有する方解石粒が用いられる。方解石の各粒の直径は、5〜6μm程度である。シリコンゲルに対する方解石粒の混入度によって、光拡散度が調整される。方解石粒自体が着色されていても良い。一般に、方解石は、高い複屈折性と広範囲の波長透過性と比較的大型の菱面体とを有する負の一軸結晶であり、光学軸に対して異なる偏光方向の光線(通常光線及び異常光線)に分けられることから、非常に優れた光散乱特性が得られる。   As the light transmissive birefringent fine particles 52a, calcite grains having birefringence having a refractive index of about 1.65 to 1.7 are used. The diameter of each grain of calcite is about 5 to 6 μm. The light diffusion degree is adjusted depending on the degree of mixing of calcite grains into the silicon gel. The calcite grains themselves may be colored. In general, calcite is a negative uniaxial crystal having high birefringence, a wide range of wavelength transmissivity, and a relatively large rhomboid, and it is suitable for light beams with different polarization directions (normal light and extraordinary light) with respect to the optical axis. Since they are divided, very excellent light scattering characteristics can be obtained.

本実施形態によれば、砲弾型LED素子11aの露出した先端部より出射される光は、ゲル層52によって減衰及び散乱されることなく直接照射されるため、狭帯域の配光及び高い光効率を得ることができる。先端部以外から出射される光はゲル層52に入射し、複屈折性微粒子82aによって光拡散され、ゲル層52が発光する。   According to the present embodiment, the light emitted from the exposed tip of the bullet-type LED element 11a is directly irradiated without being attenuated and scattered by the gel layer 52, so that the narrow-band light distribution and high light efficiency are achieved. Can be obtained. The light emitted from other than the tip part enters the gel layer 52, is diffused by the birefringent fine particles 82a, and the gel layer 52 emits light.

本実施形態におけるその他の動作及び作用効果は、第1の実施形態の場合と同様である。   Other operations and effects in the present embodiment are the same as those in the first embodiment.

図6は本発明の半導体発光素子を用いた照明装置の第3の実施形態において放熱用ヒートシンク機構を除く部分の部分断面(図1のA−A線断面)を示している。   FIG. 6 shows a partial cross section (a cross section taken along line AA in FIG. 1) of a portion excluding the heat sink mechanism for heat dissipation in the third embodiment of the illumination device using the semiconductor light emitting element of the present invention.

本実施形態においては、先端部が露出した砲弾型LED素子11aの前面側に追加のゲル層62が配置されている。   In the present embodiment, an additional gel layer 62 is disposed on the front side of the bullet-type LED element 11a with the tip portion exposed.

本実施形態におけるその他の部分の構成は、第1及び第2の実施形態の場合と同様であり、従って同様の構成要素については、同じ参照番号を使用している。   The configuration of other parts in the present embodiment is the same as in the first and second embodiments, and therefore the same reference numerals are used for the same components.

即ち、本実施形態において、ゲル層52は、LED基板11の前面においては、LED基板11、その上に装着された砲弾型LED素子11aの一部、LED素子11aの電極、及び給電用配線14を密封的に囲むように密に設けられているが、砲弾型LED素子11aの先端部のみが露出するように充填されている。例えば、砲弾型LED素子11aの全高が5〜6mmであるとすると、その底面から3〜4mm程度がゲル層82内に埋設され、残りの先端部のみがゲル層52から露出している。   That is, in the present embodiment, the gel layer 52 is formed on the front surface of the LED substrate 11, the LED substrate 11, a part of the bullet-type LED element 11 a mounted thereon, the electrode of the LED element 11 a, and the power supply wiring 14. Is tightly provided so as to enclose it in a sealed manner, but is filled so that only the tip of the bullet-type LED element 11a is exposed. For example, if the total height of the bullet-type LED element 11 a is 5 to 6 mm, about 3 to 4 mm from the bottom surface is embedded in the gel layer 82, and only the remaining tip is exposed from the gel layer 52.

さらに、本実施形態においては、LED素子11aの前面側(光照射方向側)に間隙をおいて追加のゲル層62が配置されている。このゲル層62は、筐体10内において、例えば透過率の高い透明平板部材上にゲル層52と同じゲル層を充填することで形成することができる。   Furthermore, in this embodiment, the additional gel layer 62 is arrange | positioned at the front side (light irradiation direction side) of the LED element 11a with a gap. The gel layer 62 can be formed in the housing 10 by, for example, filling the same gel layer as the gel layer 52 on a transparent flat plate member having a high transmittance.

これらゲル層52及び62は、本実施形態では、シリコンを主原料とする非常に柔らかいゲル状物質、例えば屈折率が1.41程度のシリコンゲルと、これらシリコンゲルの屈折率とは異なる屈折率を有し、このシリコンゲル内にそれぞれ均一に分散された光透過性の複屈折性微粒子52a及び62aとを含有している。シリコンゲルは、光透過性が高く、かつ熱伝導性が良好なものが望ましい。このようなシリコンゲルとしては、例えば選択された光透過性を有するシリコンゲルを使用することができる。また、シリコンゲルの代わりにウレタンゲル又はその他のゲルを用いても良い。   In this embodiment, these gel layers 52 and 62 are very soft gel-like substances mainly made of silicon, for example, silicon gel having a refractive index of about 1.41 and a refractive index different from the refractive index of these silicon gels. And the light-transmitting birefringent fine particles 52a and 62a uniformly dispersed in the silicon gel. The silicon gel is preferably one that has high light transmittance and good thermal conductivity. As such a silicon gel, for example, a silicon gel having a selected light transmittance can be used. Moreover, you may use a urethane gel or another gel instead of a silicon gel.

ゲル層52及び62は、例えば、シリコン樹脂の主剤に硬化剤を適量混入させると共に複屈折性微粒子52a及び62aを均一に混合させて筐体10内に注入した後、真空圧で脱気し、その後、硬化させることによって形成する。このように、ゲル層52及び62を10−5Pa程度の真空圧で引いて脱気することにより、その内部に含まれる空気の粒(エアーカプセル)を除去すれば熱伝導効果及び密封性をより向上させることができる。 The gel layers 52 and 62 are, for example, mixed with an appropriate amount of a curing agent in the main resin resin and mixed with the birefringent fine particles 52a and 62a uniformly and injected into the housing 10, and then deaerated under a vacuum pressure. Then, it forms by hardening. As described above, if the gel layers 52 and 62 are degassed by pulling them at a vacuum pressure of about 10 −5 Pa, the heat conduction effect and the sealing performance can be improved by removing the air particles contained in the gel layers 52 and 62. It can be improved further.

光透過性の複屈折性微粒子52a及び62aとしては、屈折率が1.65〜1.7程度の複屈折性を有する方解石粒が用いられる。方解石の各粒の直径は、5〜6μm程度である。シリコンゲルに対する方解石粒の混入度によって、光拡散度が調整される。方解石粒自体が着色されていても良い。一般に、方解石は、高い複屈折性と広範囲の波長透過性と比較的大型の菱面体とを有する負の一軸結晶であり、光学軸に対して異なる偏光方向の光線(通常光線及び異常光線)に分けられることから、非常に優れた光散乱特性が得られる。   As the light-transmitting birefringent fine particles 52a and 62a, calcite grains having birefringence having a refractive index of about 1.65 to 1.7 are used. The diameter of each grain of calcite is about 5 to 6 μm. The light diffusion degree is adjusted depending on the degree of mixing of calcite grains into the silicon gel. The calcite grains themselves may be colored. In general, calcite is a negative uniaxial crystal having high birefringence, a wide range of wavelength transmissivity, and a relatively large rhomboid, and it is suitable for light beams with different polarization directions (normal light and extraordinary light) with respect to the optical axis. Since they are divided, very excellent light scattering characteristics can be obtained.

本実施形態によれば、砲弾型LED素子11aの露出した先端部より出射される光は、ゲル層62に入射し、複屈折性微粒子62aによって光拡散されて外部に照射される。先端部以外から出射される光はゲル層52に入射し複屈折性微粒子52aによって光拡散され、さらにゲル層62に入射し、複屈折性微粒子62aによって光拡散されて外部に照射される。   According to this embodiment, the light emitted from the exposed tip of the bullet-type LED element 11a enters the gel layer 62, is diffused by the birefringent fine particles 62a, and is irradiated to the outside. The light emitted from other than the tip part enters the gel layer 52, is diffused by the birefringent fine particles 52a, further enters the gel layer 62, is diffused by the birefringent fine particles 62a, and is irradiated to the outside.

本実施形態におけるその他の動作及び作用効果は、第1及び第2の実施形態の場合と同様である。   Other operations and effects in the present embodiment are the same as those in the first and second embodiments.

図7は本発明の半導体発光素子を用いた照明装置の第4の実施形態において放熱用ヒートシンク機構を除く部分の部分断面(図1のA−A線断面)を示している。   FIG. 7 shows a partial cross section (a cross section taken along line AA in FIG. 1) of the portion excluding the heat sink mechanism for heat dissipation in the fourth embodiment of the illumination device using the semiconductor light emitting element of the present invention.

本実施形態においては、砲弾型LED素子に代えてチップ型LED素子71aが設けられている。   In the present embodiment, a chip-type LED element 71a is provided instead of the bullet-type LED element.

本実施形態におけるその他の部分の構成は、第1の実施形態の場合と同様であり、従って同様の構成要素については、同じ参照番号を使用している。   The configuration of other parts in the present embodiment is the same as that in the first embodiment, and therefore the same reference numerals are used for the same components.

即ち、本実施形態において、LED基板71は、例えばセラミック等の絶縁材料で形成されており、その上には、本実施形態においては複数のチップ型LED素子71aがマトリクス状に搭載されている。図1の場合と同様に、例えばチップ型LED素子71aが16×16の配列でLED基板71上に配列されている。このLED基板71はボルト71bによって筐体10に固定支持されている。LED基板71及びその上に搭載されたLED素子71aはゲル層12によって密封的に囲まれ、支持されている。LED基板71の形状は正方形状、長方形状又は円形状であっても良いし、その他の形状であっても良い。   That is, in this embodiment, the LED substrate 71 is formed of an insulating material such as ceramic, and a plurality of chip-type LED elements 71a are mounted thereon in a matrix form in this embodiment. As in the case of FIG. 1, for example, chip-type LED elements 71a are arranged on the LED substrate 71 in a 16 × 16 arrangement. The LED substrate 71 is fixedly supported on the housing 10 by bolts 71b. The LED substrate 71 and the LED element 71a mounted thereon are hermetically surrounded and supported by the gel layer 12. The shape of the LED substrate 71 may be a square shape, a rectangular shape, a circular shape, or other shapes.

LED素子71aは、擬似白色LED素子、赤色LED素子、緑色LED素子及び/又は青色LED素子のいずれであっても良い。LED素子71aの数及びその配列ももちろん図1の例に限定されることはない。   The LED element 71a may be any of a pseudo white LED element, a red LED element, a green LED element, and / or a blue LED element. Of course, the number and arrangement of the LED elements 71a are not limited to the example of FIG.

図7に示すように、LED基板71の表面上には、チップ型LED素子71aの電極及び図示されていない抵抗の電極と電気的に接続されているプリント配線74が形成されている。これらプリント配線74はソケット15を介して筐体外部の電源ケーブル16に接続されている。また、プリント配線74がLED基板71の表面に形成されているため必ずしも必要ではないが、LED基板71はスペーサ71cを介してボルト71bにより筐体10に取付けられている。このLED基板71の裏面には、ゲル層12の一部としてゲルシートが挿入されている。   As shown in FIG. 7, on the surface of the LED substrate 71, a printed wiring 74 electrically connected to the electrode of the chip-type LED element 71a and an electrode of a resistor (not shown) is formed. These printed wirings 74 are connected to the power cable 16 outside the housing via the socket 15. Further, although the printed wiring 74 is not necessarily required because it is formed on the surface of the LED substrate 71, the LED substrate 71 is attached to the housing 10 by a bolt 71b via a spacer 71c. A gel sheet is inserted as a part of the gel layer 12 on the back surface of the LED substrate 71.

本実施形態におけるその他の動作及び作用効果は、第1の実施形態の場合と同様である。   Other operations and effects in the present embodiment are the same as those in the first embodiment.

図8は本発明の半導体発光素子を用いた照明装置の第5の実施形態において放熱用ヒートシンク機構を除く部分の部分断面(図1のA−A線断面)を示している。   FIG. 8 shows a partial cross section (cross section taken along the line AA in FIG. 1) of the portion excluding the heat sink mechanism for heat dissipation in the fifth embodiment of the illumination device using the semiconductor light emitting element of the present invention.

本実施形態においては、筐体10の開口している前面に透明カバー部材87が設けられている。   In the present embodiment, a transparent cover member 87 is provided on the open front surface of the housing 10.

本実施形態におけるその他の部分の構成は、第1の実施形態の場合と同様であり、従って同様の構成要素については、同じ参照番号を使用している。   The configuration of other parts in the present embodiment is the same as that in the first embodiment, and therefore the same reference numerals are used for the same components.

即ち、本実施形態においては、筐体10の開口している前面を封止する透明カバー部材87が設けられている。このカバー部材87は、筐体10の側壁10cの上端部に、防水及び耐水用のゴムパッキン87aを介して装着されており、この開口前面を密封的に封止している。これにより、熱膨張による隙間の発生を防止することができる。カバー部材87としては、光透過性の良好な透明のアクリル樹脂又はポリカーボネート(PC)樹脂が使用される。カバー部材87として、その他の透明な樹脂、透明なガラス又は透明なその他材料を用いても良い。   That is, in this embodiment, a transparent cover member 87 that seals the front surface of the housing 10 that is open is provided. The cover member 87 is attached to the upper end portion of the side wall 10c of the housing 10 via a waterproof and waterproof rubber packing 87a, and the front surface of the opening is hermetically sealed. Thereby, generation | occurrence | production of the clearance gap by thermal expansion can be prevented. As the cover member 87, a transparent acrylic resin or polycarbonate (PC) resin having a good light transmittance is used. As the cover member 87, other transparent resin, transparent glass, or other transparent material may be used.

本実施形態におけるその他の動作及び作用効果は、第1の実施形態の場合と同様である。   Other operations and effects in the present embodiment are the same as those in the first embodiment.

図9は本発明の半導体発光素子を用いた照明装置の第6の実施形態においてその平面を示している。   FIG. 9 shows a plan view of a sixth embodiment of an illuminating device using the semiconductor light emitting device of the present invention.

本実施形態においては、筐体10の開口している前面に格子状のガード部材98が設けられている。   In the present embodiment, a grid-like guard member 98 is provided on the front surface of the housing 10 that is open.

本実施形態におけるその他の部分の構成は、第1の実施形態の場合と同様であり、従って同様の構成要素については、同じ参照番号を使用している。ただし、図9において、LED基板11やLED素子11a等は表示を省略している。   The configuration of other parts in the present embodiment is the same as that in the first embodiment, and therefore the same reference numerals are used for the same components. However, in FIG. 9, the LED substrate 11 and the LED element 11a are not shown.

即ち、本実施形態においては、筐体10の開口している前面を守る格子状のガード部材98が設けられている。このガード部材98は、筐体10の前面を覆うように何等かの取付部材で固定されており、この開口前面を覆って内部をガードしている。ガード部材98としては、例えば、3〜4mmφの金属棒を格子状に組立固定することによって形成される。ガード部材98は、その他の材料、例えば樹脂を用いても良いし、他の形状に構成しても良い。   That is, in the present embodiment, a lattice-like guard member 98 that protects the front surface of the housing 10 that is open is provided. The guard member 98 is fixed by some attachment member so as to cover the front surface of the housing 10 and covers the front surface of the opening to guard the inside. The guard member 98 is formed, for example, by assembling and fixing metal bars of 3 to 4 mmφ in a lattice shape. The guard member 98 may use other materials, for example, resin, or may be configured in other shapes.

本実施形態におけるその他の動作及び作用効果は、第1の実施形態の場合と同様である。   Other operations and effects in the present embodiment are the same as those in the first embodiment.

図10は本発明の半導体発光素子を用いた照明装置の第7の実施形態における全体構成を概略的に示している。   FIG. 10 schematically shows an overall configuration of a seventh embodiment of an illumination device using the semiconductor light emitting element of the present invention.

同図において、101はフレキシブル基板から構成されるLED基板、102はLED基板101を密封的に囲む光透過性のゲル層をそれぞれ示している。本実施形態においては、筐体が存在せず、また、放熱用ヒートシンク機構も設けられていない。   In the figure, 101 is an LED substrate composed of a flexible substrate, and 102 is a light-transmitting gel layer that hermetically surrounds the LED substrate 101. In the present embodiment, there is no housing, and no heat dissipation heat sink mechanism is provided.

LED基板101は、可撓性を有する絶縁材料で形成されたフレキシブル基板であり、その上には、本実施形態においては複数のチップ型LED素子101aがマトリクス状に搭載されている。図10に示した例では、チップ型LED素子101aが5×8の配列でLED基板101上に配列されている。このLED基板101及びその上に搭載されたLED素子101aはゲル層102によって密封的に囲まれることによって支持されている。LED基板101の形状は正方形状以外の長方形状又は円形状であっても良いし、その他の形状であっても良い。   The LED substrate 101 is a flexible substrate formed of a flexible insulating material, and a plurality of chip-type LED elements 101a are mounted on the LED substrate 101 in a matrix form in the present embodiment. In the example shown in FIG. 10, chip-type LED elements 101a are arranged on the LED substrate 101 in a 5 × 8 arrangement. The LED substrate 101 and the LED element 101a mounted thereon are supported by being hermetically surrounded by the gel layer 102. The shape of the LED substrate 101 may be a rectangular shape or a circular shape other than a square shape, or may be another shape.

LED素子101aは、擬似白色LED素子、赤色LED素子、緑色LED素子及び/又は青色LED素子のいずれであっても良い。LED素子101aの数及びその配列ももちろん図10に示した例に限定されることはない。チップ型LED素子に代えて砲弾型LED素子を用いても良い。   The LED element 101a may be any of a pseudo white LED element, a red LED element, a green LED element, and / or a blue LED element. Of course, the number and arrangement of the LED elements 101a are not limited to the example shown in FIG. A bullet-type LED element may be used instead of the chip-type LED element.

なお、全てのLED素子101aに対しては電気的配線がなされているが、これらは図10においては図示が省略されている。   In addition, although electrical wiring is made | formed with respect to all the LED elements 101a, these are abbreviate | omitting illustration in FIG.

ゲル層102は、本実施形態では、シリコンを主原料とし、柔らかいが形状をある程度維持できるゲル状物質、例えば屈折率が1.41程度のシリコンゲルと、このシリコンゲルの屈折率とは異なる屈折率を有し、このシリコンゲル内に均一に分散された光透過性の複屈折性微粒子102aとを含有している。シリコンゲルは、光透過性が高く、かつ熱伝導性が良好なものが望ましい。このようなシリコンゲルとしては、例えば選択された光透過性を有するシリコンゲルを使用することができる。また、シリコンゲルの代わりにウレタンゲル又はその他のゲルを用いても良い。   In this embodiment, the gel layer 102 is made of silicon as a main raw material, and is a soft but gel-like substance that can maintain its shape to some extent, for example, a silicon gel having a refractive index of about 1.41 and a refractive index different from the refractive index of the silicon gel. The light-transmitting birefringent fine particles 102a are uniformly dispersed in the silicon gel. The silicon gel is preferably one that has high light transmittance and good thermal conductivity. As such a silicon gel, for example, a silicon gel having a selected light transmittance can be used. Moreover, you may use a urethane gel or another gel instead of a silicon gel.

ゲル層102は、例えば、シリコン樹脂の主剤に硬化剤を適量混入させると共に複屈折性微粒子102aを均一に混合させて容器内に注入した後、真空圧で脱気し、その後、硬化させることによって形成する。このように、ゲル層102を10−5Pa程度の真空圧で引いて脱気することにより、その内部に含まれる空気の粒(エアーカプセル)を除去すれば熱伝導効果及び密封性をより向上させることができる。 The gel layer 102 is obtained by, for example, mixing a proper amount of a curing agent into the main component of the silicon resin, uniformly mixing the birefringent fine particles 102a and injecting the mixture into the container, then degassing it with a vacuum pressure, and then curing it. Form. In this way, by pulling the gel layer 102 with a vacuum pressure of about 10 −5 Pa and degassing, the heat conduction effect and the sealing performance can be further improved by removing air particles contained in the gel layer 102. Can be made.

光透過性の複屈折性微粒子102aとしては、屈折率が1.65〜1.7程度の複屈折性を有する方解石粒が用いられる。方解石の各粒の直径は、5〜6μm程度である。シリコンゲルに対する方解石粒の混入度によって、光拡散度が調整される。方解石粒自体が着色されていても良い。一般に、方解石は、高い複屈折性と広範囲の波長透過性と比較的大型の菱面体とを有する負の一軸結晶であり、光学軸に対して異なる偏光方向の光線(通常光線及び異常光線)に分けられることから、非常に優れた光散乱特性が得られる。   As the light-transmitting birefringent fine particles 102a, calcite grains having birefringence having a refractive index of about 1.65 to 1.7 are used. The diameter of each grain of calcite is about 5 to 6 μm. The light diffusion degree is adjusted depending on the degree of mixing of calcite grains into the silicon gel. The calcite grains themselves may be colored. In general, calcite is a negative uniaxial crystal having high birefringence, a wide range of wavelength transmissivity, and a relatively large rhomboid, and it is suitable for light beams with different polarization directions (normal light and extraordinary light) with respect to the optical axis. Since they are divided, very excellent light scattering characteristics can be obtained.

ゲル層102によって、LED基板101、LED素子101a及び図示しない電気的配線を密封的に囲んでいるため、本照明装置は完璧な防水及び防爆機能を有している。例えば、水深10mの海中に24時間以上そのまま沈めて動作させても何等支障が生じないことを確認している。   Since the gel layer 102 hermetically surrounds the LED substrate 101, the LED element 101a, and the electrical wiring (not shown), the present lighting device has a perfect waterproof and explosion-proof function. For example, it has been confirmed that there is no problem even if it is operated by submerging it in the sea at a depth of 10 m for more than 24 hours.

以下、本実施形態における照明装置の照明に関する動作及び作用効果について説明する。   Hereinafter, the operation | movement regarding the illumination of the illuminating device in this embodiment and an effect are demonstrated.

図示しない電気的配線を介してLED素子101aに直流電流を供給して定電流駆動することにより、LED素子101aを発光させると、その出射光はゲル層102内に入射される。ゲル層102への入射光は、シリコンゲル内に均一に分散され、このシリコンゲルの屈折率とは異なる屈折率を有する方解石粒によって複屈折されて拡散されることによりその部分が発光する。このように、本実施形態では、シリコンゲルの屈折率とは異なる屈折率を有した光透過性の方解石粒をこのシリコンゲル内に均一に分散させているため、非常に優れた光散乱特性が得られ、その部分が非常に良好な発光をすることとなる。しかも、LED基板101及びLED素子101aがシリコンゲルによって密封的に囲まれているため、充分な耐衝撃性及び優れた水密性をも得ることができる。特に本実施形態では、筐体が設けられておらず、ゲル層102及びその内部に包含されたLED基板101によって主に構成されているため、その全体形状を任意に変化させることができる。例えば、本照明装置の形状をこれが載置される部分の凹凸や曲面や折れ曲がり等に対応させて変化させることができる。   When the LED element 101a is caused to emit light by supplying a direct current to the LED element 101a via an electric wiring (not shown) to drive the LED element 101a, the emitted light enters the gel layer 102. Incident light to the gel layer 102 is uniformly dispersed in the silicon gel, and the portion emits light by being birefringed and diffused by calcite grains having a refractive index different from that of the silicon gel. As described above, in the present embodiment, light-transmitting calcite grains having a refractive index different from that of silicon gel are uniformly dispersed in the silicon gel. As a result, the portion emits very good light. In addition, since the LED substrate 101 and the LED element 101a are hermetically surrounded by the silicon gel, sufficient impact resistance and excellent water tightness can be obtained. In particular, in this embodiment, since the housing is not provided and is mainly configured by the gel layer 102 and the LED substrate 101 included therein, the overall shape can be arbitrarily changed. For example, the shape of the illuminating device can be changed corresponding to the unevenness, curved surface, bending, or the like of the portion where the lighting device is placed.

図11は、本発明の半導体発光素子を用いた照明装置の第8の実施形態における全体構成を概略的に示している。   FIG. 11 schematically shows the overall configuration of an eighth embodiment of a lighting apparatus using the semiconductor light emitting element of the present invention.

同図において、110はチューブ形状の筐体、111aは筐体110内に配置されたLED素子、112は筐体110内の全体にわたって密に充填されLED素子111aを密封的に囲む光透過性のゲル層をそれぞれ示している。本実施形態においては、放熱用ヒートシンク機構が設けられていない。   In the figure, 110 is a tube-shaped casing, 111a is an LED element disposed in the casing 110, 112 is a light-transmitting material that is tightly filled throughout the casing 110 and hermetically surrounds the LED element 111a. Each gel layer is shown. In this embodiment, the heat sink mechanism for heat dissipation is not provided.

筐体110は、本実施形態では、略全体が光透過性の透明又は不透明の剛性の又は可撓性の樹脂をチューブ形状に形成して構成されている。筐体110の、光を出射させる一部のみに光透過性の樹脂を用いても良い。さらに、一部を金属で構成しても良い。   In the present embodiment, the casing 110 is configured by forming a transparent or opaque, rigid or flexible resin that is light transmissive into a tube shape. A light transmissive resin may be used for only a part of the housing 110 that emits light. Furthermore, you may comprise a part with a metal.

LED素子111aは、擬似白色LED素子、赤色LED素子、緑色LED素子及び/又は青色LED素子のいずれであっても良い。LED素子111aの数及びその配列ももちろん図11に示した例に限定されることはない。チップ型LED素子に代えて砲弾型LED素子を用いても良い。   The LED element 111a may be any of a pseudo white LED element, a red LED element, a green LED element, and / or a blue LED element. Of course, the number and arrangement of the LED elements 111a are not limited to the example shown in FIG. A bullet-type LED element may be used instead of the chip-type LED element.

なお、全てのLED素子111aに対しては電気的配線がなされているが、これらは図11においては図示が省略されている。   In addition, although electrical wiring is made | formed with respect to all the LED elements 111a, these are abbreviate | omitting illustration in FIG.

ゲル層112は、本実施形態では、シリコンを主原料とする非常に柔らかいゲル状物質、例えば屈折率が1.41程度のシリコンゲルと、このシリコンゲルの屈折率とは異なる屈折率を有し、このシリコンゲル内に均一に分散された光透過性の複屈折性微粒子112aとを含有している。シリコンゲルは、光透過性が高く、かつ熱伝導性が良好なものが望ましい。このようなシリコンゲルとしては、例えば選択された光透過性を有するシリコンゲルを使用することができる。また、シリコンゲルの代わりにウレタンゲル又はその他のゲルを用いても良い。   In this embodiment, the gel layer 112 has a very soft gel-like substance made mainly of silicon, for example, a silicon gel having a refractive index of about 1.41, and a refractive index different from the refractive index of the silicon gel. The light-transmitting birefringent fine particles 112a are uniformly dispersed in the silicon gel. The silicon gel is preferably one that has high light transmittance and good thermal conductivity. As such a silicon gel, for example, a silicon gel having a selected light transmittance can be used. Moreover, you may use a urethane gel or another gel instead of a silicon gel.

ゲル層112は、例えば、シリコン樹脂の主剤に硬化剤を適量混入させると共に複屈折性微粒子112aを均一に混合させて筐体110内に注入した後、真空圧で脱気し、その後、硬化させることによって形成する。このように、ゲル層112を10−5Pa程度の真空圧で引いて脱気することにより、その内部に含まれる空気の粒(エアーカプセル)を除去すれば熱伝導効果及び密封性をより向上させることができる。 The gel layer 112 is, for example, mixed with a proper amount of a curing agent in a main component of a silicone resin and uniformly mixed with the birefringent fine particles 112a and injected into the housing 110, and then deaerated under a vacuum pressure and then cured. By forming. In this way, the gel layer 112 is pulled at a vacuum pressure of about 10 −5 Pa and deaerated, so that the heat conduction effect and the sealing performance can be further improved by removing air particles (air capsules) contained in the gel layer 112. Can be made.

光透過性の複屈折性微粒子112aとしては、屈折率が1.65〜1.7程度の複屈折性を有する方解石粒が用いられる。方解石の各粒の直径は、5〜6μm程度である。シリコンゲルに対する方解石粒の混入度によって、光拡散度が調整される。方解石粒自体が着色されていても良い。一般に、方解石は、高い複屈折性と広範囲の波長透過性と比較的大型の菱面体とを有する負の一軸結晶であり、光学軸に対して異なる偏光方向の光線(通常光線及び異常光線)に分けられることから、非常に優れた光散乱特性が得られる。   As the light transmissive birefringent fine particles 112a, calcite grains having birefringence having a refractive index of about 1.65 to 1.7 are used. The diameter of each grain of calcite is about 5 to 6 μm. The light diffusion degree is adjusted depending on the degree of mixing of calcite grains into the silicon gel. The calcite grains themselves may be colored. In general, calcite is a negative uniaxial crystal having high birefringence, a wide range of wavelength transmissivity, and a relatively large rhomboid, and it is suitable for light beams with different polarization directions (normal light and extraordinary light) with respect to the optical axis. Since they are divided, very excellent light scattering characteristics can be obtained.

ゲル層112が、筐体110の内部全体にわたって充填されており、さらに、LED素子111a及び図示しない電気的配線を密封的に囲んでいるため、本照明装置は完璧な防水及び防爆機能を有している。例えば、水深10mの海中に24時間以上そのまま沈めて動作させても何等支障が生じないことを確認している。   Since the gel layer 112 is filled over the entire interior of the housing 110, and the LED element 111a and an electrical wiring (not shown) are hermetically sealed, the lighting device has a perfect waterproof and explosion-proof function. ing. For example, it has been confirmed that there is no problem even if it is operated by submerging it in the sea at a depth of 10 m for more than 24 hours.

以下、本実施形態における照明装置の照明に関する動作及び作用効果について説明する。   Hereinafter, the operation | movement regarding the illumination of the illuminating device in this embodiment and an effect are demonstrated.

図示しない電気的配線を介してLED素子111aに直流電流を供給して定電流駆動することにより、LED素子111aを発光させると、その出射光はゲル層112内に入射される。ゲル層112への入射光は、シリコンゲル内に均一に分散され、このシリコンゲルの屈折率とは異なる屈折率を有する方解石粒によって複屈折されて拡散されることによりその部分が発光する。このように、本実施形態では、シリコンゲルの屈折率とは異なる屈折率を有した光透過性の方解石粒をこのシリコンゲル内に均一に分散させているため、非常に優れた光散乱特性が得られ、その部分が非常に良好な発光をすることとなる。しかも、LED素子111aがシリコンゲルによって密封的に囲まれているため、充分な耐衝撃性及び優れた水密性をも得ることができる。   When the LED element 111a is caused to emit light by supplying a direct current to the LED element 111a via an electric wiring (not shown) and driving at a constant current, the emitted light enters the gel layer 112. Incident light to the gel layer 112 is uniformly dispersed in the silicon gel, and the portion emits light by being birefringed and diffused by calcite grains having a refractive index different from the refractive index of the silicon gel. As described above, in the present embodiment, light-transmitting calcite grains having a refractive index different from that of silicon gel are uniformly dispersed in the silicon gel. As a result, the portion emits very good light. In addition, since the LED element 111a is hermetically surrounded by the silicon gel, sufficient impact resistance and excellent water tightness can be obtained.

なお、本発明の筐体としては、上述した実施形態におけるチューブ形状以外のその他の形状、例えば直方体形状、円筒形状、角筒形状、球形状又は扁球形状であっても良い。   In addition, as a housing | casing of this invention, other shapes other than the tube shape in embodiment mentioned above, for example, a rectangular parallelepiped shape, a cylindrical shape, a rectangular tube shape, a spherical shape, or a flat spherical shape may be sufficient.

また、半導体発光素子として、LED素子に代えて、半導体レーザアレイ素子又は有機エレクトロルミネッセンス(EL)素子を用いても良い。   As the semiconductor light emitting element, a semiconductor laser array element or an organic electroluminescence (EL) element may be used instead of the LED element.

以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。   All the embodiments described above are illustrative of the present invention and are not intended to be limiting, and the present invention can be implemented in other various modifications and changes. Therefore, the scope of the present invention is defined only by the claims and their equivalents.

10、110 筐体
10a 金属製支持部材
10b 底板
10c 側壁
11、71、101 LED基板
11a、71a、101a、111a LED素子
11b、71b ボルト
11c、71c スペーサ
12、52、62、102、112 ゲル層
12a、52a、62a、102a、112a 複屈折性微粒子
13 放熱用ヒートシンク機構
13a 基板
13b 筒状フィン
13b 空隙部
13b 接触部
13c 柱部材
13c 支柱
13c 制御翼
14 給電用配線
15 ソケット
16 電源ケーブル
30、31 気流
74 プリント配線
87 カバー部材
87a ゴムパッキン
98 ガード部材
10, 110 Housing 10a Metal support member 10b Bottom plate 10c Side wall 11, 71, 101 LED substrate 11a, 71a, 101a, 111a LED element 11b, 71b Bolt 11c, 71c Spacer 12, 52, 62, 102, 112 Gel layer 12a , 52a, 62a, 102a, 112a Birefringent fine particles 13 Heat sink mechanism for heat radiation 13a Substrate 13b Cylindrical fin 13b 1 Air gap 13b 2 Contact portion 13c Column member 13c 1 Post 13c 2 Control blade 14 Power supply wiring 15 Socket 16 Power cable 30, 31 Airflow 74 Printed wiring 87 Cover member 87a Rubber packing 98 Guard member

Claims (10)

複数の半導体発光素子と、前記複数の半導体発光素子を密封的に囲む光透過性のゲル層と、該ゲル層内に分散された光透過性の複屈折性微粒子とを備えていることを特徴とする半導体発光素子を用いた照明装置。   A plurality of semiconductor light emitting elements, a light-transmitting gel layer that hermetically surrounds the plurality of semiconductor light-emitting elements, and light-transmitting birefringent fine particles dispersed in the gel layer A lighting device using a semiconductor light emitting element. 前記複屈折性微粒子が、方解石粒を含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体発光素子を用いた照明装置。   The illumination device using a semiconductor light emitting element according to claim 1, wherein the birefringent fine particles include calcite grains. 前記方解石粒が、約5〜6μmの径を有する結晶粉末を含んでいることを特徴とする請求項2に記載の半導体発光素子を用いた照明装置。   3. The illumination device using a semiconductor light emitting element according to claim 2, wherein the calcite grains contain crystal powder having a diameter of about 5 to 6 [mu] m. 前記複数の半導体発光素子及び前記ゲル層が内部に設けられた筐体をさらに備えていることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の半導体発光素子を用いた照明装置。   The lighting device using the semiconductor light emitting element according to claim 1, further comprising a housing in which the plurality of semiconductor light emitting elements and the gel layer are provided. 前記筐体の1つの面が開口しており、前記複数の半導体発光素子が前記開口に向けて光照射するように前記筐体内に配列されており、前記筐体の前記開口が前記ゲル層のみで封止されていることを特徴とする請求項4に記載の半導体発光素子を用いた照明装置。   One surface of the housing is open, the plurality of semiconductor light emitting elements are arranged in the housing so as to irradiate light toward the opening, and the opening of the housing is only the gel layer. The illumination device using the semiconductor light-emitting element according to claim 4, wherein the illumination device is sealed with. 前記筐体の開口している前記1つの面を密封的に封止する透明カバー部材をさらに備えていることを特徴とする請求項5に記載の半導体発光素子を用いた照明装置。   6. The illumination device using a semiconductor light emitting element according to claim 5, further comprising a transparent cover member that hermetically seals the one surface of the housing that is open. 前記筐体の開口している前記1つの面を上に設けられた格子状のガード部材をさらに備えていることを特徴とする請求項5に記載の半導体発光素子を用いた照明装置。   The illumination device using a semiconductor light emitting element according to claim 5, further comprising a grid-like guard member provided on the one surface having the opening of the housing. 前記複数の半導体発光素子に電気的に接続された給電用配線と、該給電用配線の一端に接続され前記筐体の開口している前記1つの面と異なる面に設けられた外部接続端子とをさらに備えており、前記ゲル層が前記外部接続端子部分を密封していることを特徴とする請求項5から7のいずれか1項に記載の半導体発光素子を用いた照明装置。   A power supply wiring electrically connected to the plurality of semiconductor light emitting elements, and an external connection terminal connected to one end of the power supply wiring and provided on a surface different from the one surface opening of the housing The illumination device using the semiconductor light emitting element according to claim 5, wherein the gel layer seals the external connection terminal portion. 前記筐体の外面に固着された放熱用ヒートシンク機構をさらに備えていることを特徴とする請求項4から8のいずれか1項に記載の半導体発光素子を用いた照明装置。   The illumination device using a semiconductor light emitting element according to claim 4, further comprising a heat sink mechanism for heat dissipation fixed to an outer surface of the housing. 前記半導体発光素子が、チップ型発光ダイオード素子又は砲弾型発光ダイオード素子であることを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の半導体発光素子を用いた照明装置。   The lighting device using a semiconductor light emitting element according to claim 1, wherein the semiconductor light emitting element is a chip type light emitting diode element or a bullet type light emitting diode element.
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