JP2020119722A - 発光モジュール、および照明装置 - Google Patents
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Abstract
Description
一般的な発光モジュールに設けられる発光ダイオードには、蛍光体を含む蛍光体部が設けられている。発光ダイオードからの励起光の一部は蛍光体に入射し、励起光と蛍光体からの発光を混色して所望の光色を得る様にしている。発光ダイオードの形態には、SMD(Surface Mount Device)や、高輝度化を目的として基板の上に複数のチップ状の発光ダイオードを直接実装するCOB(Chip On Board)などがある。また、近年においては、CSP(Chip Scale Package)も提案されている。CSPは、現時点ではSMDやCOBに比べてやや低効率ではあるが、構成部材が少ないため低コスト化を図ることが容易となる。そのため、CSPの高効率化が進めば、有力な光源になり得る。
そこで、光の取り出し効率を向上させることができる発光モジュール、および照明装置の開発が望まれていた。
また、各図面中における矢印X、Y、Zは互いに直交する三方向を表している。例えば、Xは基板10の面における1つの方向、Yは基板10の面におけるXに直交する方向、Zは基板10の面に垂直な方向とすることができる。
図1は、本実施の形態に係る発光モジュールを例示するための模式平面図である。
図1に示すように、発光モジュール1には、基板10、および複数の発光素子20が設けられている。
なお、複数の発光素子20の配置に関する詳細は後述する。
平面視における発光素子20の形状(発光素子20をZ方向から見た場合の形状)は、例えば、四角形とすることができる。
また、基板10には、必要に応じて、複数の発光素子20が設けられた領域を囲むリフレクタや、複数の発光素子20の光の放射側に設けられたレンズなどの光学要素を設けることもできる。
図2(a)、(b)は、発光素子同士の間の距離と、光の入射との関係を例示するための模式断面図である。
図2(a)に示すように、発光素子20同士の間の距離Lが小さくなると、発光素子20の側面から放射された光22が、隣接する発光素子20の側面に入射し易くなる。隣接する発光素子20の側面に光22が入射すると、入射した光22が隣接する発光素子20に吸収されるので、光学相互干渉が生じやすくなる。光学相互干渉が生じると、発光モジュール1の外部に取り出し可能な光束が減少するので、光の取り出し効率が低下することになる。
図4は、第1の比較例における一の発光素子と、これに隣接する他の発光素子との間の距離を例示するための模式平面図である。
図3に示すように、複数の発光素子20のそれぞれの中心は、X方向に延びY方向に並ぶ複数の線分と、Y方向に延びX方向に並ぶ複数の線分と、の交点の位置に設けられている。また、一の発光素子20の側面と、当該発光素子20に隣接する他の発光素子20の側面は平行となっている。
図6は、第2の比較例における一の発光素子と、これに隣接する他の発光素子との間の距離を例示するための模式平面図である。
図5に示すように、複数の発光素子20のそれぞれの中心は、Y方向に延びX方向に並ぶ複数の線分上に設けられている。また、一つの列における複数の発光素子20のそれぞれの中心の位置は、当該列に隣接する列における複数の発光素子20のそれぞれの中心の位置からY方向にズレている。また、一の発光素子20の側面と、当該発光素子20に隣接する他の発光素子20の側面は平行となっている。
図7に示すように、複数の発光素子20のそれぞれの中心は、Y方向に延びX方向に並ぶ複数の線分上に設けられている。また、一つの列における複数の発光素子20のそれぞれの中心の位置は、当該列に隣接する列における複数の発光素子20のそれぞれの中心の位置からY方向にズレている。また、この様な発光素子20の列が交互に設けられている。また、一の発光素子20の側面と、当該発光素子20に隣接する他の発光素子20の側面は平行となっている。
図9は、第4の比較例における一の発光素子と、これに隣接する他の発光素子との間の距離を例示するための模式平面図である。
図8は、図7において例示をした第3の比較例に係る複数の発光素子20の配置において、発光素子20の中心を中心として、複数の発光素子20のそれぞれを45°回転させた場合である。第4の比較例に係る場合にも、一の発光素子20の側面と、当該発光素子20に隣接する他の発光素子20の側面は平行となる。
図1に例示をしたように、複数の発光素子20のそれぞれの中心は、X方向に延びY方向に並ぶ複数の線分と、Y方向に延びX方向に並ぶ複数の線分と、の交点の位置に設けられている。また、平面視において(Z方向から見た場合に)、一の発光素子20の中心と、当該発光素子20に隣接する他の発光素子20の中心とを通る線分と、一の発光素子20の側面とがなす角度は、当該線分と、当該発光素子20に隣接する他の発光素子20の側面とがなす角度と異なっている。
図4において説明したように、第1の比較例に係る複数の発光素子の配置とすれば、X方向における距離L1は、発光素子20の側面におけるY方向の位置にかかわらず一定となる。Y方向における距離L2は、発光素子20の側面におけるX方向の位置にかかわらず一定となる。
図12に例示をした変形例は、発光素子20の側面におけるY方向の位置に応じて変化する距離L5の最小値を距離L1とし、X方向の位置に応じて変化する距離L4の最小値を距離L2とした場合である。例えば、第1の比較例に係る発光素子20の側面の位置に、変形例に係る発光素子20の角を設けた場合である。
図13に示すように、この変形例においては、一つの列における複数の発光素子20のそれぞれの中心の位置は、当該列に隣接する列における複数の発光素子20のそれぞれの中心の位置からY方向にズレている。
この様にしても、図10に例示をした複数の発光素子20の配置と同様の効果を得ることができる。
なお、少なくとも1つの発光素子20の中心は、X方向に延びY方向に並ぶ複数の線分と、Y方向に延びX方向に並ぶ複数の線分と、の交点からズレた位置に設けられていてもよい。
本発明者の得た知見によれば、角度θa1、θa2が90°の場合に、角度θb、θcは30°以上60°以下とすることが好ましく、角度θb、θcが45°となるようにすることがさらに好ましい。なお、角度θb、θcを45°とする場合には、実装の際の誤差程度は許容される。例えば、角度θb、θcは、45°±2°程度であってもよい。
また、発光素子同士の間の最短距離が1.5mm以下の場合には、光学相互干渉の影響が顕著になるが、本発明によれば、光学相互干渉の影響を効果的に抑制することができる。
この場合、表面実装型の発光素子はリフレクタ機能を有するケースを備えているが、外部からケースに入射した光はケースに吸収される。本発明によれば、発光素子が、表面実装型の発光素子であっても光学相互干渉の影響を抑制することができる。
例えば、発光素子(例えば、□向きのチップ)から色温度6500Kの昼白色の光が放出され、これに隣接する発光素子(例えば、◇向きのチップ)から色温度2000Kの電球色の光が放出されるとした場合に、それぞれの出力を制御することで昼光色〜電球色に可変可能としてもよい。発光素子とこれに隣接する発光素子とを異なる色温度の光を放出する発光素子とすることにより光吸収による効率の低下だけでなく、色温度の吸収(色の干渉)も低下させることができるので、効率の良い可変モジュールとすることができる。
次に、本実施の形態に係る照明装置100について例示をする。
以下においては、照明装置100が、スタジオや舞台などの天井に設置されるスポットライトである場合を例示するが、照明装置100はスポットライトに限定されるわけではない。照明装置100は、前述した発光モジュール1を備えるものであればよい。
図14に示すように、照明装置100には、発光モジュール1、放熱部101、筐体102、光学要素103、および電源104が設けられている。
Claims (7)
- 基板と;
前記基板に設けられた複数の発光素子と;
を具備し、
平面視において、第1の発光素子の中心と、前記第1の発光素子に隣接する第2の発光素子の中心と、を通る線分と、前記第1の発光素子の側面とがなす第1の角度は、前記線分と、前記第2の発光素子の側面とがなす第2の角度と異なっている発光モジュール。 - 前記複数の発光素子のそれぞれの中心は、第1の方向に延び前記第1の方向に直交する第2の方向に並ぶ複数の線分と、前記第2の方向に延び前記第1の方向に並ぶ複数の線分と、の交点の位置に設けられている請求項1記載の発光モジュール。
- 少なくとも1つの前記発光素子の中心は、第1の方向に延び前記第1の方向に直交する第2の方向に並ぶ複数の線分と、前記第2の方向に延び前記第1の方向に並ぶ複数の線分と、の交点からズレた位置に設けられている請求項1記載の発光モジュール。
- 前記第1の角度は90°であり、前記第2の角度は30°以上60°以下である請求項1〜3のいずれか1つに記載の発光モジュール。
- 前記第1の発光素子と前記第2の発光素子は、互いに異なる色温度の光を放出するとともに、互いに独立して制御可能とされている請求項1〜4のいずれか1つに記載の発光モジュール。
- 平面視における前記複数の発光素子の形状は四角形である請求項1〜5のいずれか1つに記載の発光モジュール。
- 請求項1〜6のいずれか1つに記載の発光モジュールを具備した照明装置。
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