JP2015061024A - 発光モジュール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板11とその主面11aに配置された光源部15とを有し、光源部15は、主面11aに実装された半導体発光素子12と、半導体発光素子12の少なくとも主出射面12aを被覆する膜状であり、半導体発光素子12の出射光により励起される蛍光体粒子13aを含む蛍光体膜13と、蛍光体膜13で被覆された半導体発光素子12を封止するドーム状であるとともに、主面11aを平面視した場合の平面視形状が円形状であり、かつ、当該平面視における中心O2が当該平面視における半導体発光素子12の中心O1から50μm以上ずれて配置された、透光性の封止体14と、を備える。
【選択図】図2
Description
さらに、前記蛍光体膜の膜厚は、50[μm]〜200[μm]であることを特徴とする。
あるいは、前記主面を平面視した場合における前記封止体の中心と前記半導体発光素子の中心との距離は、前記主面を平面視した場合における前記封止体の中心から前記半導体発光素子の中心へ向かう方向に沿った前記封止体の長さの5[%]以上であることを特徴とする。
さらに、前記主面を平面視した場合における、前記封止体の中心から前記半導体発光素子の中心へ向かう方向に沿った前記半導体発光素子の長さは200[μm]〜1000[μm]であり、前記主面を平面視した場合における、前記封止体の中心から前記半導体発光素子の中心へ向かう方向に沿った前記封止体の長さは400[μm]〜4000[μm]であることを特徴とする。
あるいは、前記封止体は、前記透光性材料が前記蛍光体膜を被覆するように充填されてなることを特徴とする。
また、前記基板は平板状であり、前記主面には、複数の前記光源部が同一面上に配置されていることを特徴とする。
もしくは、前記主面には、複数の前記光源部が配置されており、前記各光源部における、前記蛍光体膜で被覆された前記半導体発光素子と前記封止体との位置関係が、全ての前記光源部間で同一であることを特徴とする。
また、複数の前記光源部で第1および第2の光源部群を構成しており、前記主面を平面視した場合における、前記封止体の中心から前記半導体発光素子の中心へ向かう方向をずれ方向とした場合に、前記第1の光源部群に含まれる前記各光源部の前記ずれ方向は、前記第1の光源部群から前記第2の光源部群へ向かう方向と一致し、前記第2の光源部群に含まれる前記各光源部の前記ずれ方向は、前記第2の光源部群から前記第1の光源部群へ向かう方向と一致することを特徴とする。
[全体構成]
図1は、第1の実施形態に係る発光モジュール10の構成を示す斜視図であり、図2は、第1の実施形態に係る発光モジュール10の構成を示す断面図(ZX断面図)である。
発光モジュール10は、LEDを用いたスポットライト、電球型ランプ、ダウンライト等の各種照明装置の光源として用いられるものである。発光モジュール10は、実装基板11と、実装基板11の主面11aに配置された光源部15とを有する。光源部15は、LED12、蛍光体膜13、封止体14を備える。本実施形態の発光モジュール10は、実装基板11の主面11aに1個の光源部15が配置されたものである。
<実装基板11>
実装基板11は、発光モジュール10の基部をなす基板であり、例えば、金属ベース基板、樹脂基板、セラミック基板等で構成されている。実装基板11の上面に相当する主面11aには、不図示の配線パターンが形成されている。
実装基板11の主面11aには、COB(Chip on Board)技術を用いてLED12が実装されている。LED12は、440[nm]〜460[nm]に主たる発光ピークを有するGaN系の青色LEDである。
図3は、実装基板11の主面11aを平面視した場合における発光モジュール10の構成を示す図である。以下、単に「平面視した場合」と記載した場合は、特記しない限り、「実装基板の主面を平面視した場合」を意味するものとする。図1〜図3に示すように、LED12は、平面視した場合における平面視形状が長方形状の直方体状である。ここで、「長方形状」とは、短辺と長辺を有する矩形状を指し、角が取れた矩形状も含むものとする。「直方体状」についても、角が取れた直方体を含むものとする。
図1,図2に示すように、蛍光体膜13は、LED12を被覆する膜状である。ここで、「蛍光体膜が膜状である」とは、蛍光体膜の膜厚が全体に亘って実質的に均一であることをいう。蛍光体膜13は、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッソ樹脂、シリコーン・エポキシのハイブリッド樹脂、ユリア樹脂等の透光性材料で形成されている。図2に示すように、蛍光体膜13には、LED12の出射光により励起される蛍光体粒子13aが分散されている。
図1,図2に示すように、封止体14は、蛍光体膜13で被覆されたLED12を封止する部材である。封止体14は、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッソ樹脂、シリコーン・エポキシのハイブリッド樹脂、ユリア樹脂等の材料で構成された透光性の部材であり、これらの材料が蛍光体膜13を被覆するように充填されてなる。すなわち、封止体14は中実である。ここで、「透光性の封止体」とは、透光性材料のみで構成されている封止体のほか、蛍光体粒子以外の添加物が含まれている封止体も含む。
ここで、「封止体がドーム状である」とは、封止体の上面が上に凸の弧状であることを指し、例えば、封止体が半球状である場合や封止体が半放物面状である場合等が含まれる。一方、例えば、封止体が直方体状または立方体状である場合、封止体の上面が下に凸の弧状である場合、封止体の上面が波状である場合等は、「封止体がドーム状である」に含まれないものとする。「封止体が半球状である」とは、封止体全体として半球状である必要はなく、上部が半球状であり、半球状の下端から実装基板11の主面11aまでの下部が円柱状であるものも含むものとする。「封止体が半放物面状である」とは、封止体全体として半放物面状である必要はなく、上部が半放物面状であり、半放物面状の下端から実装基板11の主面11aまでの下部が円柱状であるものも含むものとする。
ずれ量L1は、照明器具の種類や用途に応じて、任意に決定することができる。ずれ量L1を50[μm]以上とすることで、発光モジュール10の中心軸J方向(図2)からずれた方向に最大光度を有するような配光特性とすることができる。ここで、第1の実施形態における発光モジュール10の中心軸Jとは、LED12の主出射方向に延伸する仮想線と平行な仮想線であって、封止体14の平面視における中心O2を通る仮想線をいう。
<特許文献1に係る発光モジュール9000の配光特性>
比較例としての特許文献1に係る発光モジュール9000の配光特性について、図4および図5を参照しながら説明する。
図4は、LED9002から出射される出射光の光路についての検証実験を説明するための図である。図4(a)は、検証実験に用いた発光モジュール9000の構成を示す図であり、図4(b)は、検証実験の結果を示す図である。検証実験に用いた発光モジュール9000の構成は、図43で説明したものと同様である。図4(b)に示している無数の破線および実線は、LED9002から出射された光の光路を示している。蛍光体層9003の内部を進行している光を破線で、蛍光体層9003の外部を進行している光を実線で示している。
本実施形態に係る発光モジュール10の配光特性について、図6および図7を参照しながら説明する。
図6は、LED12から出射される出射光の光路についての検証実験を説明するための図である。図6(a)は、検証実験に用いた発光モジュール10の構成を示す図であり、図6(b)は、検証実験の結果を示す図である。検証実験に用いた発光モジュール10の構成は、図1〜3で説明したものと同様である。図6(b)においても図4(b)と同様に、LED12から出射された光のうち、蛍光体層9003の内部を進行している光を破線で、封止体14の外部を進行している光を実線で示している。
本発明者は、バットウィング配光を実現するために有効な発光モジュールの構成について検証した。具体的には、本発明者は、1/2ビーム角が30[°]であり、かつ、配光角が55[°]である配光を理想的なバットウィング配光とし、このような配光特性を有する発光モジュールの構成について検討した。ここで、1/2ビーム角とは、発光モジュールにおける光度の最大値の1/2の光度方向と光軸との2倍の角度をいう。また、配光角とは、発光モジュールにおける光度の最大値の半分以上の光度が出射される角度範囲の大きさをいう。
封止体の形状を半放物面形状とし、LEDの中心と封止体の中心との距離による配光特性の違いについて検討した。
図8に示すように、entry1に係る発光モジュール901、entry2に係る発光モジュール902、entry3に係る発光モジュール903は、いずれも、実装基板911、LED921、半放物面形状の封止体931を有する。しかし、LED921の中心O91と封止体の中心O92との距離、すなわち、ずれ量が異なる。発光モジュール901のずれ量、発光モジュール902のずれ量、発光モジュール903のずれ量は、ぞれぞれ、0[mm]、0.2[mm]、0.3[mm]である。
次に、封止体の形状を半球状に変えて、上記1.の検証実験と同様にLEDの中心と封止体の中心との距離による配光特性の違いについて検討した。
図9に示すように、entry4に係る発光モジュール904、entry5に係る発光モジュール905、entry6に係る発光モジュール906は、いずれも、実装基板911、LED921、半球状の封止体932からなる。発光モジュール904のずれ量、発光モジュール905のずれ量、発光モジュール906のずれ量は、ぞれぞれ、0[mm]、0.2[mm]、0.3[mm]である。ずれ量が0.3[mm]を超える発光モジュールについては、上記3.で述べた理由と同様の理由により、検討を行っていない。封止体932の直径は、いずれのentryでも1.2[mm]とし、封止体931の高さは、いずれのentryでも1.2[mm]とした。
3.封止体が半球状であるか半放物面形状であるかによる配光特性の違い
上記1.2.の検証実験により、ずれ量を0.3[mm]とすることで、理想的なバットウィング配光に近づくという知見を得た。続いて、封止体が半球状であるか半放物面形状であるかによる配光特性の違いについて検討した。本検討は、entry3に係る発光モジュール917およびentry6に係る発光モジュール919を用いて行った。
図11は、entry6に係る発光モジュール919の詳細な発光特性を説明するための図である。図11(a)は、発光モジュール919の配光曲線図であり、図8で示したものと同じものである。図11(b)は、LED921の上面全体から出射される出射光の光路を示す図である。
[蛍光体膜の形状に係る変形例]
図12〜図15は、第1の実施形態の変形例に係る発光モジュールを示す断面図である。
発光モジュール10,10A,10B,10Cでは、蛍光体膜を単層構造であることとしたが、これに限定されない。図15に示す発光モジュール10Dの蛍光体膜13Dのように、蛍光体膜13Dが2層構造であることとしてもよい。蛍光体膜13Dでは、透光性材料に蛍光体粒子13aが分散されてなる下層13Da、透光性材料のみからなる上層13Dbを含む。図15に示す例の他、透光性材料のみからなる層を下層、透光性材料に蛍光体粒子13aが分散されてなる層を上層としてもよい。また、下層と上層に、種類の異なる蛍光体粒子をそれぞれ分散させることとしてもよい。本変形例のように蛍光体膜を2層構造とする場合、下層と上層の界面での出射光の屈折を防止する観点から、下層を構成する透光性材料と、上層を構成する透光性材料とで屈折率と同じにすることが望ましい。なお、蛍光体膜を、2層を超える多層構造とすることもできるが、2層以上とする場合は、蛍光体粒子13aが分散されている層の膜厚が200[μm]を超えないようにすることが望ましい。
以上説明したように、本発明の一態様である第1の実施形態に係る発光モジュール10は、以下の特徴を有する。つまり、発光モジュール10は、基板(実装基板)11と、基板(実装基板)11の主面11aに配置された1または複数の光源部15とを有する。各光源部15は、半導体発光素子(LED)12と、蛍光体膜13と、封止体14とを備える。半導体発光素子(LED)12は、基板(実装基板)11の主面11aに実装されている。蛍光体膜13は、半導体発光素子(LED)12の少なくとも主出射面(第1の実施形態に係るLED12においては上面12a)を被覆する膜状であり、半導体発光素子(LED)12の出射光により励起される蛍光体粒子13aを含む。封止体14は、蛍光体膜13を封止するドーム状であるとともに、主面11aを平面視した場合の平面視形状が円形状である。封止体14は、さらに、主面11aを平面視した場合における中心が半導体発光素子(LED)12の中心から50[μm]以上ずれて配置された、透光性の部材である。
本実施形態では、第1の実施形態に係る光源部を複数有する発光モジュールを光源とする照明器具について説明する。
[全体構成]
図16は、第2の実施形態に係る照明器具1000の構造を示す斜視図である。図16に示すように、照明器具1000は、配線ダクト1100などに取り付けられるスポットライトである。図16の矢印Aで示す方向に、照明器具1000が配線ダクト1100に対してスライドする。照明器具1000は、主な構成として光源ユニット100、支持部材140、回路ユニット160、ベース180を備える。
<光源ユニット100>
図16に示すように、光源ユニット100は、発光モジュール110、モジュールプレート120、筐体130を備える。
(発光モジュール110)
図17は、第2の実施形態に係る発光モジュール110を示す斜視図である。図18(a)は、第2の実施形態に係る発光モジュール110を示す平面図であり、図18(b)は、図18(a)におけるE−E線矢視断面図である。
第1の実施形態に係る発光モジュール10とは異なり、実装基板111の主面111aには、LED112、蛍光体膜113、封止体114からなる光源部115が複数配置されている。各光源部115の構成は、第1の実施形態に係る光源部15と同様の構成である。すなわちLED112、蛍光体膜113、封止体114は、それぞれ、発光モジュール10におけるLED12、蛍光体膜13、封止体14に対応する。また、蛍光体膜113には不図示の蛍光体粒子が分散されている。なお、本実施形態においては、光源部115の個数を32個としているが、これは単なる例示である。光源部115の個数は、照明器具の用途等によって任意に選択することが可能である。
また、図17,図18に示すように、複数の光源部115は、実装基板111上に放射状に配置されている。本実施形態では、4個の光源部からなる光源部列が、実装基板111の主面111a上にある点を中心に8方向に放射状に配列されている。換言すると、環状に配された8個の光源部からなる環が、複数個、実装基板111の主面111a上にある点を中心に同心円状に配置されている。図18(a)の拡大図に示すように、実装基板111の主面111aを平面視した場合における、各光源部115の封止体114の中心O2からLED112の中心O1へ向かう方向DSは、各々の光源部115から同心円の中心へ向かう方向と一致する。このように、LED112の中心O1は、全体的に、封止体114の中心O2から同心円の中心に寄って配置されている。
集光レンズ116は、複数の光源部115からの出射光を集光し、集光した光を発光モジュール110の中心軸L方向(図17)に出射するためのものである。ここで、第2の実施形態における発光モジュール110の中心軸Lとは、LED112の主出射方向に延伸する仮想線であって、平面視した場合における光源部115が配置されている領域の中心を通る仮想線をいう。なお、平面視において光源部115が配置されている領域は、封止体114が配置されている領域に相当する。そのため、中心軸Lは、LED112の主出射方向に延伸する仮想線であって、平面視した場合における封止体114が配置されている領域の中心を通る仮想線ともいうことができる。
一対の導電ランド118は、実装基板111に形成された導体パターンの一部である。図17,図18に示すように、実装基板111の主面111aにおける周縁部に形成されている。
図16に戻り、モジュールプレート120は、例えば、金属材料からなる略円形板状の部材であって、発光モジュール110の熱を筐体130に効率よく伝える役割を果たす。発光モジュール110およびモジュールプレート120は、発光モジュール110がモジュールプレート120に搭載された状態で、筐体130の内部に収容されている。なお、モジュールプレート120がヒートシンクを兼ねていることとしてもよい。
図16に示すように、筐体130は、例えば、金属材料からなる有底筒状の部材である。筐体130の外周面130aには、光源ユニット100を支持部材140に取り付けるための膨出部130bが筐体130の筒軸(Z軸方向である。)を挟んで対向する2箇所に形成されている。各膨出部130bは、外周面130aから筒軸と直交する方向に向けて膨出形成された略円盤状の部位である。各膨出部130bには、ねじ170を挿入させるための穴部が設けられている。
図16に示すように、支持部材140は、一対のアーム部141と、それらアーム部141の一端同士を連結する連結部142と、それらアーム部141の他端に設けられた一対の取付部143とを備える。支持部材140は、光源ユニット100を矢印Bに示す方向に回転可能に支持している。光源ユニット100を回転させると、それに伴い発光モジュール110の傾斜角度が変化し、発光モジュール110から出射される光の照射角度が変化する。
連結部142は、略円柱状であって、その周面における柱軸Dを挟んで対向する2箇所に、一対のアーム部141の第2の長尺部分141bが接合されている。また、連結部142には、その柱軸Dと一致する位置に、支持部材140を後述する基台部151にねじ止めするための貫通孔142aが設けられている。
<回路ユニット160、ベース180>
図16に示すように、回路ユニット160は、外部の商用交流電源(不図示)から入力される電流を発光モジュール110に供給するための点灯回路161と、点灯回路161が収容された回路ケース162とを備える。点灯回路161は、板状のベース180の一方の端部側において上面181に配置されており、回路ケース162は点灯回路161を覆うようにしてベース180の上面181に取り付けられている。
本発明者は、種々の配光特性の発光モジュールを用い、発光モジュール単体の場合の配光特性と、発光モジュールの中心軸方向に集光レンズを装着した場合の配光特性との違いについて検討した。具体的には、実装基板に複数の光源部が配置されてなる発光モジュールの前方に集光レンズを配置した場合の配光特性の変化について検討した。ここで、「発光モジュールの前方に集光レンズを配置する」とは、発光モジュールの中心軸方向、すなわち、発光モジュールが有するLEDの主出射方向に集光レンズを配置する、の意味である。
図19(a)は、ランバーシアン配光を有するentry7に係る発光モジュールの配光曲線図である。図19(b)は、entry7に係る発光モジュールの前方に集光レンズを装着した場合の配光曲線図である。図19(a),(b)において、実線はZX面の配光曲線図を示しており、破線はYZ面の配光曲線図を示している。なお、発光モジュールと集光レンズとの距離は4[mm]とした。
図20(a)は、バットウィング配光を有するentry8に係る発光モジュールの配光曲線図である。図20(b)は、entry8に係る発光モジュールの前方に集光レンズを装着した場合の配光曲線図である。図20(a),(b)において、実線および破線の意味は図19と同様である。また、図19における検討と同様に、発光モジュールと集光レンズとの距離は4[mm]とした。
図21は、ランバーシアン配光を有する発光モジュールおよび理想的なバットウィング配光を有する発光モジュールの前方に集光レンズを装着した場合の配光特性の違いについて説明するための図である。図21において、ランバーシアン配光を有する発光モジュールをentry9、理想的なバットウィング配光を有する発光モジュールをentry10として示している。図21に示す表における真中の列には配光曲線図、右側の列には発光モジュールの中心軸方向の光度[%]をそれぞれ示している。なお、発光モジュールの中心軸方向の光度[%]は、entry9における発光モジュールの中心軸方向の光度を100[%]とした場合における相対値で示している。また、entry9の配光曲線図における実線および破線の意味は、第1の実施形態で説明した通りである。
バットウィング配光とすることで、発光モジュールの出射光を効率良く集光できる原理について図22を用いて説明する。図22は、発光面から所定の配光角の出射光が出射された場合における、集光レンズに入射する光および集光レンズから出射される光の光路を示す図である。図22(a)は、発光面から配光角0[°]〜30[°]の出射光が出射された場合、図22(b)は31[°]〜75[°]の場合、図22(c)は76[°]〜90[°]の場合をそれぞれ示している。なお、発光面と集光レンズとの距離は4[mm]である。
図23は、entry11に係る発光モジュールの配光特性を説明するための配光曲線図である。実線はZX面の配光曲線図を示しており、破線はYZ面の配光曲線図を示している。entry11に係る発光モジュールは、第2の実施形態に係る発光モジュール110の構成と同様である。
図24は、entry12に係る検証実験用発光モジュール940の構成を示す図である。図24(a)は検証実験用発光モジュール940の斜視図であり、図24(b)は検証実験用発光モジュール940の平面図であり、図24(c)は検証実験用発光モジュール940の拡大平面図である。
entry12に係る発光モジュール940は、entry11のものと比較して、バットウィング配光がくずれ、ランバーシアン配光に近づいていることが分かる。したがって、entry11,12の比較により、LEDと封止体との位置関係が全ての光源部または構造体間で同一である構成の発光モジュールの方が、より理想的なバットウィング配光に近い配光特性を得られることが分かる。
第2の実施形態では、第1の実施形態に係る光源部を複数有する発光モジュールと集光レンズとを組み合わせたものを、スポットライトの光源として用いる例について説明した。本実施形態では、複数の光源部を有する発光モジュール単体を光源とする照明器具について説明する。具体的には、複数の光源部を有する発光モジュールを道路等に設けられる街路灯に適用した例について説明する。
図26は、第3の実施形態に係る照明装置2000の使用状態を説明するための図である。照明装置2000は、歩道2001に立設された支柱2003の先端に取り付けられた街路灯である。
このような街路灯においては、歩道2001および車道2002を広範囲に照らすことができるのが望ましい。そこで、本実施形態においては、白熱灯の配光特性に近似し、大空間を均一に照らすことが可能なバットウィング配光を有する照明装置について説明する。
[発光モジュール210の構成]
図28は、第3の実施形態に係る発光モジュール210の構成を示す図である。図28(a)は発光モジュール210の斜視図であり、図28(b)は発光モジュール210の部分断面図(図28(a)におけるI−I線矢視断面図)であり、図28(c)は発光モジュール210の平面図である。
光源部215aに含まれるLED212は、第2の光源部群216b側にずれて配置されている。また、光源部215bに含まれるLED212は、第1の光源部群216a側にずれて配置されている。すなわち、主面211aを平面視した場合における、第1の光源部群216aに含まれる各光源部215aのずれ方向DSaは、第1の光源部群216aから第2の光源部群216bへ向かう方向と一致する。そして、第2の光源部群216bに含まれる各光源部215bのずれ方向DSbは、第2の光源部群216bから第1の光源部群216aへ向かう方向と一致する。
図29は、図26の紙面上左側に記載の照明装置2000の配光特性を説明するための配光曲線図である。実線はZX面の配光曲線図、破線はYZ面の配光曲線図をそれぞれ示している。破線で示しているように、図26の紙面上左側に記載の照明装置2000によれば、バットウィング配光が得られることが分かる。
街路灯は、通常、歩道2001の両端に設置されることが多い。そのため、歩道2001および車道2002の全体を照らす場合には、図26において破線で示しているように、支柱2003の延伸方向と平行な軸Hを中心に非対称な配光特性を有する照明装置が求められることがある。本変形例では、発光モジュールの中心軸方向と平行な軸を中心に非対称な配光特性を有する発光モジュールについて説明する。
発光モジュール210Aは、実装基板211Aと、実装基板211Aの主面211Aa上に配置された複数の光源部215Aを備える。光源部215Aは、LED212A、蛍光体膜213A、封止体214Aを含み、それぞれは第3の実施形態に係るLED212、蛍光体膜213、封止体214と同様の構成である。
図31は、発光モジュール210Aの配光特性を説明するための模式的な配光曲線図である。実線はZX面の配光曲線図、破線はYZ面の配光曲線図をそれぞれ示している。破線および実線で示しているように、本変形例に係る発光モジュール210Aの構成によれば、半バットウィング配光が得られる。
第2および第3の実施形態においては、第1の実施形態に係る光源部を複数有してなる発光モジュールをスポットライトおよび街路灯に適用する例について説明したが、これに限定されない。本実施形態では、他の照明装置への適用例について説明する。
[第1例(電球型ランプの第1例)]
図32は、第4の実施形態の第1例に係る照明装置300の構成を示す断面図である。図32に示すように、照明装置300は、発光モジュール310、ホルダ320、回路ユニット330、回路ケース340、口金350、グローブ360、および、筐体370を主な構成とするLED電球である。
回路ケース340は、回路ユニット330を内包した状態で回路保持部322に取り付けられている。回路ケース340には、回路保持部322の係合爪324と係合する係合孔341が設けられており、係合爪324を係合孔341に係合させることによって、回路保持部322に回路ケース340が取り付けられている。
筐体370は、例えば円筒状であって、一方の開口側に発光モジュール310が配置され、他方の開口側に口金350が配置されている。筐体370は、発光モジュール310からの熱を放散させる放熱部材(ヒートシンク)として機能させるために、熱伝導性の良い材料、例えばアルミニウムを基材として形成されている。
図33は、第4の実施形態の第2例に係る照明装置300Aの構成を示す断面図である。また、図34は、第4の実施形態の第2例に係る照明装置300Aの構成を示す斜視図である。
図33に示すように、照明装置300Aは、発光モジュール310A、グローブ320A、ステム330A、支持部材340A、ケース350A、回路ユニット360A、および口金380Aを主な構成とする。照明装置300Aは、いわゆるクリア電球タイプの電球型ランプである。
支持部材340Aは、円形板状であって、第1支持部341Aと第2支持部342Aとを備える。発光モジュール310A側に位置する第1支持部341Aは、口金380A側に位置する第2支持部342Aよりも径が小さく、その径の差によって支持部材340Aの外周には段差が生じている。その段差にグローブ320Aの開口部321Aを当接させた状態で、グローブ320Aと支持部材340Aとが接着剤322Aにより接着され、グローブ320Aの開口部321Aが第2支持部342Aによって塞がれている。支持部材340Aは、ステム330Aと同様に熱伝導率の大きい材料、例えば金属材料または無機材料によって構成されている。なお、なお、第1支持部341Aの表面に研磨処理による鏡面仕上げなどによって反射面を形成することで、配光制御を行ってもよい。
図35は、第4の実施形態の第3例に係る照明装置400の構成を示す斜視図である。図35に示すように、照明装置400は、直管形蛍光灯などの代替として使用される直管形LEDランプである。照明装置400は、長尺筒状の筐体401と、筐体401内に配置された発光モジュール410と、筐体401の両端部に取り付けられた一対の口金403,404とを備える。
発光モジュール410は、LED412が実装される基板としての基台411と、基台411の実装面411aに配置された複数の光源部415を備える。光源部415の構成は第1の実施形態に係る光源部15と同様の構成である。図35に示すように、光源部415のおけるずれ方向は、全ての光源部415間で同一である。すなわち、LED412は、基台411におけるX軸方向の一端側に寄って配置されている。
一対の口金403,404は、照明器具(不図示)のソケットに取り付けられる。照明装置400を照明器具に取り付けた状態において、一対の口金403,404を介してLED412への給電が行われる。また、LED412で生じた熱が、基台411および一対の口金403,404を介して照明器具に伝わる。
図36は、第4の実施形態の第3例に係る照明装置400の使用状態の一例を説明するための図である。図36(a)は、照明器具4000に照明装置400aと照明装置400bの2本の照明装置が取着された様子を示す斜視図である。照明装置400a,400bは、図35で説明した照明装置400と同様の構成である。
[第4例(スタンドライト)]
図37は、第4の実施形態の第4例に係る照明装置500の構成を示す斜視図である。照明装置500は、テーブルや作業台等に載置されるスタンドライトである。照明装置500は、主な構成として、発光モジュール510、ベース520、アーム530、ハウジング540、電源配線550を備える。
図38は、第4の実施形態の第4例に係る発光モジュール510の構成を示す平面図である。発光モジュール510は、実装基板511、実装基板511の主面511aに配置された複数の光源部515、導電ランド518を備える。光源部515は、第1の実施形態に係る光源部15と同様の構成である。また、光源部515の配列は、第2の実施形態に係る発光モジュール110と同様である。さらに、導電ランド518は、発光モジュール110における導電ランド118と同様の機能を有するものである。
アーム530は、第1アーム531と第2アーム532とを有する。第1アーム531と第2アーム532は、ヒンジ533で屈曲自在に連結され、第2アーム532とベース520は、ヒンジ534で屈曲自在に連結されている。
図39は、第4の実施形態の第5例に係る照明装置600の構成を示す斜視図である。
照明装置600は、天井から吊り下げられて使用される、いわゆるペンダントライトである。照明装置600は、主な構成として、発光モジュール610、板状部材620、カバー630、電源コード640を備える。
[第6例(ダウンライト)]
<全体構成>
図40は、第4の実施形態の第6例に係る照明器具7000の構成を示す斜視図である。
器具7200は、例えば、金属製であって、ランプ収容部7200a、回路収容部7200bおよび外鍔部7200cを有する。ランプ収容部7200aは、有底円筒状であって、内部に照明装置7100が着脱自在に取り付けられる。回路収容部7200bは、ランプ収容部7200aの底側に延設されており、内部に回路ユニット7300が収容される。外鍔部7200cは、円環状であって、ランプ収容部7200aの開口部から外方へ向けて延設されている。器具7200は、ランプ収容部7200aおよび回路収容部7200bが天井7001に貫設された埋込穴7001aに埋め込まれ、外鍔部7200cが天井7001の下面7001bにおける埋込穴7001aの周部に当接された状態で、ねじ(不図示)によって天井7001に取り付けられる。
<照明装置7100の構成>
図41は、第4の実施形態の第6例に係る照明装置7100の構成を示す斜視図であり、図42は、第4の実施形態の第6例に係る照明装置7100の構成を示す分解斜視図である。図41に示すように、照明装置7100は、略円盤状の外観形状を有するランプユニットであって、内部に発光モジュール710が収容されている。
発光モジュール710は、実装基板711、実装基板711の主面に配置された複数の光源部715を備える。光源部715は、第1の実施形態に係る光源部15と同様の構成である。また、光源部715の配列は、第2の実施形態に係る発光モジュール110と同様である。したがって、発光モジュール710は、バットウィング配光を有する。さらに、実装基板711の主面における周縁部には、配線部材770のリード線771を接続するための導電ランド718が形成されている。
カバー750は、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ガラス等の透光性材料により形成されており、各光源部715から発せられた光はカバー750を透過して照明装置7100の外部へ取り出される。カバー750は、各光源部715を覆うドーム状であって集光レンズ機能を有する本体部751と、本体部751の周縁部から外方へ延設された外鍔部752とを有し、外鍔部752がベース720に固定されている。外鍔部752には、カバー押え部材760のボス部761に対応する位置に、ボス部761を避けるための半円状の切欠部753が形成されている。さらに、外鍔部752には、ベース720の挿通孔723に対応する位置に、挿通孔723に挿通されるねじ(不図示)を避けるための半円状の切欠部754が形成されている。発光モジュール710がバットウィング配光であり、本体部751が集光レンズ機能を有するため、照明装置7100は、発光モジュール710の中心軸方向に最大光度を有する。
以上、本発明の構成を第1〜第4の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態等に限られない。例えば、以下のような変形例等を挙げることができる。
(1)上記の実施形態等においては、封止体は、封止体を構成する透光性材料が蛍光体膜を被覆するように充填されてなる、すなわち、封止体が中実であることしたが、本発明はこれに限定されない。封止体は、少なくとも蛍光体膜を封止する構成であればよく、封止体における蛍光体膜を封止している部分と、封止体における外面との間を透光性材料で充填しないこととしてもよい。つまり、封止体は必ずしも中実である必要はないが、封止体を中実とすることで、透光性材料が充填されていない空間と透光性材料との境界での光の屈折を防止できる点で有効である。
(3)第1の実施形態に係る発光モジュールのように、実装基板に光源部が1個しか配置されていない発光モジュールの中心軸は、LEDの主出射方向に延伸する仮想線と平行な仮想線であって、平面視した場合における封止体の中心を通る仮想線をいう。平面視した場合における封止体の中心は、光源部が配置されている領域の中心に相当する。したがって、実装基板に光源部が1個しか配置されていない発光モジュールの中心軸は、LEDの主出射方向に延伸する仮想線と平行な仮想線であって、平面視した場合における光源部の中心を通る仮想線で定義される。
すなわち、実装基板に配置されている光源部の個数に関わらず、発光モジュールの中心軸は、LEDの主出射方向に延伸する仮想線であって、平面視した場合における光源部が配置されている領域の中心を通る仮想線ということができる。
(6)上記の実施形態等においては、半導体発光素子が実装基板の上面にCOB技術を用いて実装されたものであることとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、SMD(Surface Mount Device)型のものを用いて実装されたものであっても良い。
緑色蛍光体としては、例えば、次のものが挙げられる。Y3Al5O12:Ce3+、Tb3Al5O12:Ce3+、BaY2SiAl4O12:Ce3+、Ca3Sc2Si3O12:Ce3+、(Ba,Sr)2SiO4:Eu2+、CaSc2O4:Ce3+、Ba3Si6O12N2:Eu2+、β−SiAlON:Eu2+、SrGa2S4:Eu2+。
(8)上記の実施形態等においては、半導体発光素子として青色LEDを用いるとともに、蛍光体粒子として黄色蛍光体粒子を用いることで白色光を得ることとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば半導体発光素子として紫色LEDや紫外LEDを用いてもよい。半導体発光素子として紫外LEDを用いる場合、蛍光体膜には赤色蛍光体、緑色蛍光体および青色蛍光体の混合物を用いることで、白色光を得ることができる。
(10)上記の実施形態で使用している、材料、数値等は好ましい例を例示しているだけであり、この形態に限定されることはない。また、本発明の技術的思想の範囲を逸脱しない範囲で、適宜変更は可能である。また、他の実施形態との組み合わせは、矛盾が生じない範囲で可能である。さらに、各図面における部材の縮尺は実際のものとは異なる。なお、数値範囲を示す際に用いる符号「〜」は、その両端の数値を含む。
11、111、211、211A、311、311A、511、611、711 実装基板
11a、111a、211a、211Aa、311a、311Aa、511a 主面
12、112、212、212A、412 LED
12a 上面
12b 側面
13、13A,13B、13C、13D、113、213、213A 蛍光体膜
13Da 下層
13Db 上層
13a 蛍光体粒子
14、114、214、214A 封止体
15、115、215、215a、215b、215A、315、315A、415、415a、415b、515、615、715 光源部
116 集光レンズ
117 シール部材
118、518、718 導電ランド
216a 第1の光源部群
216b 第2の光源部群
411 基台
411a 実装面
9000 発光モジュール
9001 実装基板
9002 LED
9003 蛍光体層
9004 蛍光体粒子
Claims (13)
- 基板と、当該基板の主面に配置された1または複数の光源部とを有する発光モジュールであって、
前記光源部は、
前記主面に実装された半導体発光素子と、
前記半導体発光素子の少なくとも主出射面を被覆する膜状であり、前記半導体発光素子の出射光により励起される蛍光体粒子を含む蛍光体膜と、
前記蛍光体膜で被覆された前記半導体発光素子を封止するドーム状であるとともに、前記主面を平面視した場合の平面視形状が円形状であり、かつ、当該平面視における中心が当該平面視における前記半導体発光素子の中心から50μm以上ずれて配置された、透光性の封止体と、を備える
ことを特徴とする発光モジュール。 - 前記蛍光体膜の膜厚は、50μm〜200μmである
ことを特徴とする請求項1に記載の発光モジュール。 - 前記半導体発光素子は、前記主面を平面視した場合における平面視形状が長方形状の直方体状であり、
前記主面を平面視した場合における前記封止体の中心から前記半導体発光素子の中心へ向かう方向は、前記主面を平面視した場合における前記長方形状の短辺方向と一致する
ことを特徴とする請求項1に記載の発光モジュール。 - 前記主面を平面視した場合における前記封止体の中心と前記半導体発光素子の中心との距離は、前記主面を平面視した場合における前記封止体の中心から前記半導体発光素子の中心へ向かう方向に沿った前記封止体の長さの5%以上である
ことを特徴とする請求項3に記載の発光モジュール。 - 前記主面を平面視した場合における、前記封止体の中心から前記半導体発光素子の中心へ向かう方向に沿った前記封止体の長さは、当該平面視における当該方向に沿った前記半導体発光素子の長さの2倍〜4倍である
ことを特徴とする請求項4に記載の発光モジュール。 - 前記主面を平面視した場合における、前記封止体の中心から前記半導体発光素子の中心へ向かう方向に沿った前記半導体発光素子の長さは200μm〜1000μmであり、
前記主面を平面視した場合における、前記封止体の中心から前記半導体発光素子の中心へ向かう方向に沿った前記封止体の長さは400μm〜4000μmである
ことを特徴とする請求項5に記載の発光モジュール。 - 前記封止体は半球状である
ことを特徴とする請求項1に記載の発光モジュール。 - 前記封止体は、前記透光性材料が前記蛍光体膜を被覆するように充填されてなる
ことを特徴とする請求項1に記載の発光モジュール。 - 前記基板は平板状であり、
前記主面には、複数の前記光源部が同一面上に配置されている
ことを特徴とする請求項1に記載の発光モジュール。 - 前記主面には、複数の前記光源部が配置されており、
前記主面を平面視した場合における、前記各光源部の前記封止体の中心から前記半導体発光素子の中心へ向かう方向が、全ての前記光源部間で同一である
ことを特徴とする請求項1に記載の発光モジュール。 - 前記主面には、複数の前記光源部が配置されており、
前記各光源部における、前記蛍光体膜で被覆された前記半導体発光素子と前記封止体との位置関係が、全ての前記光源部間で同一である
ことを特徴とする請求項1に記載の発光モジュール。 - 環状に配された複数の前記光源部からなる環が、複数個、前記主面に同心円状に配置されており、
前記主面を平面視した場合における、前記各光源部の前記封止体の中心から前記半導体発光素子の中心へ向かう方向は、各々の前記光源部から前記同心円の中心へ向かう方向と一致する
ことを特徴とする請求項1に記載の発光モジュール。 - 複数の前記光源部で第1および第2の光源部群を構成しており、
前記主面を平面視した場合における、前記封止体の中心から前記半導体発光素子の中心へ向かう方向をずれ方向とした場合に、
前記第1の光源部群に含まれる前記各光源部の前記ずれ方向は、前記第1の光源部群から前記第2の光源部群へ向かう方向と一致し、
前記第2の光源部群に含まれる前記各光源部の前記ずれ方向は、前記第2の光源部群から前記第1の光源部群へ向かう方向と一致する
ことを特徴とする請求項1に記載の発光モジュール。
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