JP2015050205A - 発光モジュールおよび照明装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】発光モジュール10から発生する光の色ムラを少なくする。
【解決手段】発光モジュール10は、複数の青色LED121と、青色LED121とは異なる色で発光する複数の赤色LED122と、を具備する。複数の青色LED121および複数の赤色LED122は、予め定められた複数の列に並べて基板上に配置されている。複数の青色LED121のそれぞれは、複数の列のそれぞれにおいて、隣接して配置される数が、予め定められた数以下となるように並べられている。複数の列の中には、青色LED121が隣接して並べられている数が、他の列と異なる列が存在する。
【選択図】図4

Description

本発明の実施形態は、発光モジュールおよび照明装置に関する。
近年、LED(Light Emitting Diode)を光源とする照明装置が普及しつつある。このような照明装置として、発光色の異なる複数種類のLEDを搭載するものが知られている。このような照明装置では、各LEDの発光色が混在した色の光が照射される。
ところで、発光色の異なる複数種類のLEDを搭載する照明装置では、異なる色の光が混ざり合わないことがあり、照明面に色ムラが発生する場合がある。
特開2012−227249号公報
本発明が解決しようとする課題は、照明面から発生する光の色ムラを少なくすることができる発光モジュールおよび照明装置を提供することである。
実施形態に係る発光モジュールは、複数の第一の発光素子と、前記第一の発光素子とは異なる色で発光する複数の第二の発光素子と、を具備する。前記複数の第一の発光素子および前記複数の第二の発光素子は、予め定められた複数の列に並べて基板上に配置されている。前記複数の第一の発光素子のそれぞれは、前記複数の列のそれぞれにおいて、隣接して配置される数が、予め定められた数以下となるように並べられている。前記複数の列の中には、前記第一の発光素子が隣接して並べられている数が、他の列と異なる列が存在する。
本発明によれば、照明面から発生する光の色ムラを少なくすることが期待できる。
図1は、実施形態に係る発光モジュールを装着した照明装置の構成の一例を示す図である。 図2は、実施形態に係る発光モジュールの構成の一例を示す図である。 図3は、実施形態に係る発光モジュールの電気配線の一例を示す図である。 図4は、実施形態に係る青色LEDおよび赤色LEDの配列を説明するための概念図である。 図5は、実施形態に係る発光モジュールが発する光の放射方向を説明するための概念図である。 図6は、実施形態に係る発光モジュールが発する光の放射方向を説明するための概念図である。
以下で説明する実施形態に係る発光モジュールは、複数の第一の発光素子である複数の青色LEDと、青色LEDとは異なる色で発光する複数の第二の発光素子である複数の赤色LEDと、を具備する。複数の青色LEDおよび複数の赤色LEDは、予め定められた複数の列に並べて基板上に配置されている。複数の青色LEDのそれぞれは、複数の列のそれぞれにおいて、隣接して配置される数が、予め定められた数以下となるように並べられている。複数の列の中には、青色LEDが隣接して並べられている数が、他の列と異なる列が存在する。このように、青色LEDと赤色LEDとを不規則に並べることで、発光モジュールが発する光の色むらを少なくすることができる。
また、以下で説明する実施形態に係る発光モジュールにおいて、複数の青色LEDおよび複数の赤色LEDは、基板上の複数の領域のそれぞれに配置されており、それぞれの領域間において、配置される青色LEDおよび赤色LEDの数が同数であってもよい。また、それぞれの領域間で、複数の青色LEDおよび複数の赤色LEDが同じ配置で並べられていてもよい。それぞれの領域で、複数の青色LEDおよび複数の赤色LEDが同じ配列となっていることにより、発光モジュールの製造が容易になり、製造コストを削減することができる。
また、以下で説明する実施形態に係る発光モジュールにおいて、それぞれの領域内の複数の青色LEDおよび複数の赤色LEDは、電気的に直列に接続されていてもよい。
また、以下で説明する実施形態に係る発光モジュールにおいて、それぞれの領域内には、直列に連続して接続されている複数の青色LEDからなる発光素子群が複数存在し、複数の発光素子群の中には、連続して接続されている複数の青色LEDの数が異なる発光素子群が存在してもよい。これにより、直列に接続された複数の青色LEDおよび複数の赤色LEDを、それぞれの領域に配置することで、複数の青色LEDおよび複数の赤色LEDが全体として不規則に配置された発光モジュールを容易に作成することができる。
また、以下で説明する実施形態に係る発光モジュールは、基板上に設けられ、複数の青色LEDおよび複数の赤色LEDのそれぞれに電力を供給する配線パターンと、複数の青色LEDおよび複数の赤色LEDを覆うように形成された封止体である樹脂と、樹脂を囲む堰止め部材と、をさらに具備してもよい。また、堰止め部材の少なくとも一部は、配線パターン上に配設されていてもよい。これにより、赤色LEDが発光モジュールの端に配置された場合でも、赤色LEDが発した光が、堰止め部材の内壁で反射して外部へ放射されるので、発光モジュールは、赤色LEDの光を効率よく外部へ放射することができる。
また、以下で説明する実施形態に係る照明装置は、上記発光モジュールと、発光モジュールの電源を制御する電源制御部である制御部と、を具備してもよい。
以下、図面を参照して、実施形態に係る発光モジュールおよび照明装置を説明する。なお、実施形態において同一の機能を有する構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また、以下の実施形態で説明する発光モジュールおよび照明装置は、一例を示すに過ぎず、本発明を限定するものではない。また、以下の実施形態は、矛盾しない範囲内で適宜組みあわせても良い。
[照明装置の構成]
図1は、実施形態に係る発光モジュールを装着した照明装置の構成の一例を示す図である。図1に示すように、本実施形態に係る照明装置1は、発光モジュール10と、本体11と、口金部材12と、アイレット部13と、カバー14と、制御部15と、電気配線16aと、電気配線16bとを有する。発光モジュール10は、基板110を有する。基板110は、低熱伝導率のセラミックス、例えば、アルミナや、窒化ケイ素や、酸化ケイ素や、アルミニウムなどにより形成され、本体11の上面11aに配置される。
本体11は、熱伝導性の高い金属、例えば、アルミニウム等により、横断面が略円の円柱状に形成される。また、本体11の一端には口金部材12が取り付けられ、本体11の他端にはカバー14が取り付けられる。また、本体11は、外周面が一端から他端に向かう方向に順次径が大きくなる略円錐状のテーパー面をなすように形成される。
また、本体11は、外観がミニクリプトン電球におけるネック部のシルエットに近似する形状に形成される。なお、本体11の外周面には、一端から他端に向かい放射状に突出する図示しない多数の放熱フィンが一体形成される。
口金部材12は、例えば、エジソンタイプのE形口金である。また、口金部材12は、ネジ山を備えた銅板製の筒状のシェルを有する。また、口金部材12は、シェル下端の頂部に電気絶縁部を介して設けられた導電性のアイレット部13を有する。シェルの開口部は、本体11の一端の開口部と電気的に絶縁して固定される。
シェルおよびアイレット部13は、制御部15における図示しない回路基板の電力入力端子から導出された入力線が接続される。このような口金部材12は、例えば、天井等に設けられたソケットに差し込まれることで、商用電源から供給される電力を制御部15に供給する。
カバー14は、例えば、乳白色のポリカーボネートにより形成される。また、カバー14は、一端に開口を備えるミニクリプトン電球のシルエットに近似させた滑らかな曲面状に形成される。また、カバー14は、発光モジュール10の発光面を覆うように開口端部が本体11に嵌め込まれて固定される。なお、カバー14を本体11に固定する方法は、接着、嵌合、螺合、係止等、何れの方法であってもよい。
制御部15は、基板110上に設けられた発光モジュール10に電力を供給し、発光モジュール10の点灯および消灯を制御する。制御部15は、外部と電気的に絶縁するように収納された制御回路を有する。制御部15は、制御回路による制御により交流電圧を直流電圧に変換し、変換した直流電圧を基板110上の発光モジュール10に印加する。また、制御部15の制御回路の出力端子には、基板110上の発光モジュール10に給電するための電気配線16aおよび16bが接続される。
電気配線16aおよび16bは、本体11に形成された図示しない貫通孔および図示しないガイド溝を介して本体11の他端の開口部に導出される。電気配線16aおよび16bの先端部分は、絶縁被覆が剥離され、基板110上に配置された後述のコネクタ160に接続される。
このようにして、制御部15は、シェルおよびアイレット部13を介して入力された電力を、電気配線16aおよび16bを介して基板110上の発光モジュール10に供給する。そして、制御部15は、発光モジュール10に供給した電力を、電気配線16aおよび16bを介して回収する。
[発光モジュールの構成]
図2は、実施形態に係る発光モジュールの構成の一例を示す図である。図2は、図1において、矢印A方向から見た場合の発光モジュール10の構成の一例を示す上面図である。図2に示すように、基板110の配置面110aには、複数の青色LED121および複数の赤色LED122が配置されている。
それぞれの青色LED121は、ピーク波長が、例えば445から465nmの範囲内の青色系の光を発する発光素子である。また、それぞれの赤色LED122は、ピーク波長が、例えば590から640nmの範囲内の赤色系の光を発する発光素子である。
なお、図2において、複数の青色LED121のうち1個の青色LEDに参照符号「121」を付したが、同様の白色の四角形状の部材は青色LED121に該当する。また、図2において、複数の赤色LED122のうち1個の赤色LEDに参照符号「122」を付したが、同様の黒色の四角形状の部材は赤色LED122に該当する。
基板110の配置面110aには、青色LED121および赤色LED122を囲むように、環状の堰止め部材130が配置される。環状の堰止め部材130の少なくとも内壁は、反射率の高い色(例えば白色)の部材で形成されるか、あるいは、反射率の高い色の塗料が塗布される。堰止め部材130の内壁と基板110の配置面110aとで形成される凹部には蛍光体を含む樹脂が充填されている。
樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂などの拡散性の高い透明樹脂に蛍光体が添加されたものが用いられる。それぞれの青色LED121および赤色LED122は、このような蛍光体を含む樹脂により上部から全面的に被覆される。
樹脂に添加される蛍光体は、青色LED121が発した青色系の光によって励起されて、青色LED121が発する光の色とは異なる色の光を放射する。本実施形態では、樹脂に、青色LED121が発する青色系の光によって励起され、青色系の光に対し補色の関係にある黄色系の光(ピーク波長が、例えば540から570nm)を放射する黄色蛍光体が添加されている。
これにより、発光モジュール10は、青色LED121が発した青色系の光と、黄色蛍光体が放射する黄色系の光とで、全体として白色光を放射することができる。なお、樹脂には、黄色系の蛍光体の他に、青色LED121が発する光によって励起されて緑色系の光を発する緑色蛍光体が添加されていてもよい。
基板110の配置面110a上には、配線パターン151および152が形成されている。配線パターン151および152は、基板110上にプリントされた電気伝導体である。配線パターン151の一端および配線パターン152の一端は、基板110に設けられたコネクタ160に接続されている。
また、図2に示すように、配線パターン151の他端および配線パターン152の他端は、基板110の配置面110a上に、略平行の直線状に形成されている。配線パターン151の他端の少なくとも一部および配線パターン152の他端の少なくとも一部は、基板110の配置面110aと、堰止め部材130との間に配置される。
[発光モジュール内の配線]
図3は、実施形態に係る発光モジュールの電気配線の一例を示す図である。複数の青色LED121および複数の赤色LED122は、図3に示すように、基板110上の複数の領域18a〜18c(図3の例では3つの領域)のそれぞれに配置されている。それぞれの領域18a〜18c内において、複数の青色LED121および複数の赤色LED122は、ボンディングワイヤ172により直列に接続されている。
それぞれの領域18a〜18cにおいて、直列に接続された複数の青色LED121および複数の赤色LED122の一端は、ボンディングワイヤ171により、直線状に形成された配線パターン151の他端に接続されている。また、直列に接続された複数の青色LED121および複数の赤色LED122の他端は、ボンディングワイヤ171により、直線状に形成された配線パターン152の他端に接続されている。
各領域18a〜18c内において、青色LED121および赤色LED122は、基板110の配置面110a上に所定の配列で並べて配置されている。図3の例では、青色LED121および赤色LED122は、基板110の配置面110a上に格子状の配列で並べて配置されている。
複数の青色LED121および複数の赤色LED122は、基板110の配置面110a上に並べて配置された状態において、青色LED121および赤色LED122のうち、同じ種類のLEDが連続する数が、それぞれの列において所定数以内(図3の例では9個以内)となるように並べられている。
また、それぞれの列では、青色LED121および赤色LED122のうち、同じ種類のLEDが連続する数が、所定数以内の範囲で不規則となるように並べられている。そのため、複数の列の中には、青色LED121が隣接して並べられている数が、他の列と異なる列が存在している。
また、基板110の配置面110a上の複数の領域18間においても、青色LED121および赤色LED122は、青色LED121および赤色LED122のうち、同じ種類のLEDが連続する数が、所定数以内で不規則となるように並べられている。
また、それぞれの領域18a〜18cでは、図3に示すように、直列に接続されている複数の青色LED121および複数の赤色LED122が、配線パターン151の直線状の部分に沿って、所定数毎(図3の例では3個毎)に折り返されながら、配線パターン151から配線パターン152へ向かって、ミアンダ状に蛇行して配置されている。
また、それぞれの領域18a〜18cにおいて直列に接続されている複数の青色LED121および複数の赤色LED122では、直列に連続して接続されている複数の青色LED121からなる発光素子群173が複数存在し、複数の発光素子群173の中には、連続して接続されている複数の青色LED121の数が異なる発光素子群173が存在する。
例えば、図3の例では、領域18cにおいて直列に連続して接続されている複数の青色LED121からなる発光素子群173aおよび発光素子群173b等が存在している。発光素子群173aにおいて直列に連続して接続されている青色LED121の個数は4個である。発光素子群173bにおいて直列に連続して接続されている青色LED121の個数は3個である。発光素子群173aと発光素子群173bとでは、直列に連続して接続されている青色LED121の個数が異なっている。
また、それぞれの領域18a〜18c間では、複数の青色LED121および複数の赤色LED122は、同一の配置となっている。そのため、1つの領域18における配置で、複数の青色LED121および複数の赤色LED122を基板110上に複数並べることで、発光モジュール10を作成することができる。これにより、発光モジュール10の製造コストを削減することができる。
また、それぞれの領域18a〜18c内および領域18a〜18c間で、同じ種類のLEDが連続する数が、所定数の範囲内で不規則になるように配置されているため、発光モジュール10全体では、複数の青色LED121および複数の赤色LED122が不規則に配置されている。これにより、発光モジュール10は、複数の青色LED121および複数の赤色LED122が発する異なる色の光による色むらを少なくすることができる。
また、それぞれの領域18a〜18cにおいて、直列に連続して接続されている青色LED121の個数が異なる部分が存在する。これにより、直列に接続されている複数の青色LED121および複数の赤色LED122を、ミアンダ状に蛇行させて配置することで、不規則な配置を容易に実現することができる。
[青色LEDおよび赤色LEDの配置]
図4は、実施形態に係る青色LEDおよび赤色LEDの配列を説明するための概念図である。本実施形態における青色LED121および赤色LED122は、例えば図4に示すように、基板110の配置面110a上に格子状の配列で並べて配置されている。なお、青色LED121および赤色LED122の配置は、格子状以外にも、放射状、同心円状、またはこれらの組み合わせの配置であってもよい。
例えば、図4の左右方向に並べて配置されている列192では、連続して配置されている青色LED121の個数が9個であるのに対し、同じく図4の左右方向に並べて配置されている列193では、連続して配置されている青色LED121の個数が2個となっている。
また、例えば、図3の上下方向に並べて配置されている列190では、連続して配置されている青色LED121の個数が1個、2個、または3個であるのに対し、同じく図3の上下方向に並べて配置されている列191では、連続して配置されている青色LED121の個数が2個または3個となっている。さらに、列190と列191とでは、同じ数の青色LED121が連続して配置されている場所が異なっている。
このように、基板110の配置面110a上に、複数の青色LED121および複数の赤色LED122が不規則に配置されているため、発光モジュール10全体では、複数の青色LED121および複数の赤色LED122が発する異なる色の光による色むらを少なくすることができる。
[赤色LEDと堰止め部材との位置関係]
図5は、実施形態に係る発光モジュールが発する光の放射方向を説明するための概念図である。図5は、図2のB−B断面の一部を拡大したものである。樹脂140には、黄色蛍光体141が含まれている。青色LED121は、青色系の光を発する。黄色蛍光体141は、青色LED121の光により励起されて、黄色系の光を発する。青色LED121が発する青色系の光と、黄色蛍光体141が発する黄色系の光とで、発光モジュール10は、全体として白色光を発する。
また、赤色LED122は赤色系の光を発する。赤色LED122が発する赤色系の光により、発光モジュール10は、白色光の演色性を向上させることができる。
ここで、青色LED121および赤色LED122は、指向性が強い光を発する。しかし、青色LED121が発する光は、その一部が黄色蛍光体141によって拡散されるため、発光モジュール10の外部へ放射される際には、指向性が弱くなる。
一方、赤色LED122が発する光は、黄色蛍光体141ではほとんど拡散されないため、指向性が強いまま発光モジュール10の外部へ放射される。そのため、見る角度によっては、赤色LED122が発した光が弱くなり、赤色LED122が配置された発光モジュール10の部分が暗く見える場合がある。特に、複数の青色LED121および複数の赤色LED122が配置される基板110上の領域の端に、赤色LED122が配置された場合、その周辺では、青色LED121から放射される光が少なくなるため、見る角度によっては、その部分が暗く見える場合がある。
そこで、本実施形態における発光モジュール10では、複数の青色LED121および複数の赤色LED122が配置される基板110上の領域の近くに堰止め部材130が配置されている。これにより、複数の青色LED121および複数の赤色LED122が配置される基板110上の領域の端に赤色LED122が配置された場合であっても、赤色LED122が発した光の一部が、堰止め部材130の内壁に反射して外部へ放射される。そのため、赤色LED122の周辺をより明るく見えるようにすることができる。
図6は、実施形態に係る発光モジュールが発する光の放射方向を説明するための概念図である。図6は、図2のC−C断面の一部を拡大したものである。例えば、図6に示すように、本実施形態における発光モジュール10では、複数の青色LED121および複数の赤色LED122が配置される基板110上の領域の近くに堰止め部材130を配置した結果、堰止め部材130の少なくとも一部が、配線パターン152の上に配置されている。図6には示されていないが、配線パターン151側においても、同様に、堰止め部材130の少なくとも一部が、配線パターン151の上に配置されている。
本実施形態では、複数の青色LED121および複数の赤色LED122を不規則に配置するため、複数の青色LED121および複数の赤色LED122が配置される基板110上の領域の端に赤色LED122が配置される場合がある。しかし、そのような場合であっても、複数の青色LED121および複数の赤色LED122が配置される基板110上の領域の近くに堰止め部材130が配置されることにより、赤色LED122が配置された発光モジュール10の部分が暗く見えることを防止することができる。
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者には明らかである。また、そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
1 照明装置
10 発光モジュール
121 青色LED
122 赤色LED

Claims (6)

  1. 複数の第一の発光素子と;
    前記第一の発光素子とは異なる色で発光する複数の第二の発光素子と;
    を具備し、
    前記複数の第一の発光素子および前記複数の第二の発光素子は、予め定められた複数の列に並べて基板上に配置されており、
    前記複数の第一の発光素子のそれぞれは、前記複数の列のそれぞれにおいて、隣接して配置される数が、予め定められた数以下となるように並べられており、
    前記複数の列の中には、前記第一の発光素子が隣接して並べられている数が、他の列と異なる列が存在する発光モジュール。
  2. 前記複数の第一の発光素子および前記複数の第二の発光素子は、
    前記基板上の複数の領域のそれぞれに配置されており、
    それぞれの前記領域間において、配置される前記第一の発光素子および前記第二の発光素子の数が同数であり、
    それぞれの前記領域間で、前記複数の第一の発光素子および前記複数の第二の発光素子が同じ配置で並べられている請求項1に記載の発光モジュール。
  3. それぞれの前記領域内の前記複数の第一の発光素子および前記複数の第二の発光素子は、電気的に直列に接続されている請求項2に記載の発光モジュール。
  4. それぞれの前記領域内には、直列に連続して接続されている前記複数の第一の発光素子からなる発光素子群が複数存在し、
    前記複数の発光素子群の中には、連続して接続されている前記複数の第一の発光素子の数が異なる発光素子群が存在する請求項3に記載の発光モジュール。
  5. 前記基板上に設けられ、前記複数の第一の発光素子および前記複数の第二の発光素子のそれぞれに電力を供給する配線パターンと;
    前記複数の第一の発光素子および前記複数の第二の発光素子を覆うように形成された封止体と;
    前記封止体を囲む堰止め部材と;
    をさらに具備し、
    前記堰止め部材の少なくとも一部は、
    前記配線パターン上に配設されている請求項1から4のいずれか一項に記載の発光モジュール。
  6. 請求項1から5のいずれか一項に記載の発光モジュールと;
    前記発光モジュールの電源を制御する電源制御部と;
    を具備する照明装置。
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