JP3505985B2 - Led照明モジュール - Google Patents

Led照明モジュール

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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、LEDを用いた照
明モジュールに関するものである。 【0002】 【従来の技術】従来の蛍光灯に代わる新しい光源とし
て、LEDによる照明が考えられるが、蛍光灯なみの輝
度(照度)を得るには、LEDチップを複数個並べる必
要がある。しかしLEDチップを複数個並べると、放熱
や配光等種々の問題が発生する。従来ではLEDチップ
個々に砲弾型のプラスチック(エポキシ樹脂やアクリル
やポリカーボネイト等)レンズで封止しているため、個
々のLEDチップの発光は、全方向に広がり、光を有効
に利用できていない。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】上述のようにLEDの
配光又は集光の制御は個々のチップに夫々全方向に発光
するレンズを設けていたため、配光や集光の効率が悪い
という問題があった。 【0004】また、複数のLEDチップを配列した場
合、全体の光を制御するに当たっては、個々の砲弾型の
レンズ以外に更に配光や集光のための制御手段を必要と
し、効率が悪いという問題があった。要するに複数個の
LEDチップ全体を考慮した設計が為されたものが無か
った。 【0005】本発明は上記問題点に鑑みて為されたもの
で、その目的とするところは複数のLEDチップを配列
したモジュールにおいて、複数のLEDチップ全体を配
光制御して効率良い配光制御が行えるLED照明モジュ
ールを提供することにある。 【0006】 【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に請求項1の発明では、それぞれにLEDチップを実装
してLEDチップの配光方向を制御する斜面を有する複
数の突部をそれぞれの斜面の向きが同じ方向となるよう
に形成したMID基板と、前記突部の形成面側にてMI
D基板と平行するように配置され、前記各LEDチップ
の光を配光制御する光学制御手段とからなることを特徴
とする。 【0007】 【発明の実施の形態】先ず本発明の基本例を説明した
後、本発明を実施形態により詳説する。 (基本例1) 本基本例の LED照明モジュール2は図1(a)
(b)に示すように複数(例えば100個)のLEDチ
ップ20…を樹脂製の基板21(例えば50×50m
m)表面に実装するとともに、LEDチップ20…を封
止するように基板21表面に透明なアクリル樹脂の成形
層22を形成し、更にLED照明モジュール2全体の配
光を考慮して発光制御を行うための光学制御手段たるマ
イクロレンズを形成したマイクロレンズ板23を配置し
て構成されており、例えばLED照明モジュール2全体
からの光りの発光角度が−60°〜60°になるように
マイクロレンズ板23により配光を設定してある。 【0008】図1(b)の矢印は光の向きを示す。図2
は以上のように構成されたLED照明モジュール2を用
いた照明器具4を構成した例を示しており、図示するよ
うに器具本体1の下面に配設して器具本体1の下面を光
透過性のカバー3で覆って薄型の照明器具4を構成して
いる。本基本例では、複数のLEDチップ20…を一枚
の基板21に配列してあるので効率良く配光制御を行う
ことが可能な上に、マイクロレンズ板23によりLED
チップ20の実装に関係なく配光制御を行うことができ
る。 【0009】(基本例2) 前記基本例1のLED照明モジュール2ではマイクロレ
ンズ板23をLEDチップ20…を封止した成形層22
とは別体に形成配置しているが、本基本例では、図3に
示すように成形層22の表面に球面加工や任意の形状を
加工して個々のLEDチップ20…からの光の配光を制
御する光学制御手段であるマイクロレンズを備えたマイ
クロレンズ23’を形成してある。その他の構成は基本
例1と同じである。 【0010】勿論LEDチップ20個々に光学制御手段
を対応させずに、複数個のLEDチップ20…(2個〜
任意の個数)からの光を同時に配光制御するよう光学制
御手段を形成しても良い。而して本基本例のLED照明
モジュール2のLEDチップ20…の光はマイクロレン
ズ23’により矢印で示すように配光制御されることに
なる。 【0011】以上のように構成された本基本例では、封
止材料である成形層22とマイクロレンズ23’とを一
体形成してあるので、光のロスが少なくて効率が良く、
また複数個のLEDチップ20…の配光制御が可能とな
るという利点がある。 【0012】(基本例3) 蛍光灯に代わって新しい光源とするには、太陽構成に近
い白色光の発光も必要となる場合がある。 【0013】この点に鑑みて本基本例は発光色の異なる
LEDチップを配列し、幾つかの色を混ぜて必要な色を
作るよう構成したもので、異なる色の光を混ぜるように
光学制御手段により配光制御を行うようになっている。 【0014】図4はその具体的構成を示しており、LE
D照明モジュール2は、樹脂製基板21上に、例えば青
色光を発光するLEDチップ20B 、緑色光を発光する
LEDチップ20G 、赤色光を発光するLEDチップ2
R 、黄色光を発光するLEDチップ20Y の4つのL
EDチップを所定間隔で配列し、夫々のLEDチップ2
B 、20G 、20R 、20Y に対応したプリズム24
B 、24G 、24R 、24Y をチップ前方に配置し、夫
々のLEDチップ20B 、20G 、20R 、20Y から
の光をプリズム24B 、24G 、24R 、24Y により
配光制御して基板21の中央部で混ぜ合わせ白色光Wと
するようになっている。 【0015】以上のように構成された本基本例では、略
白色光Wを得ることができるので、種々の用途に用いる
ことが可能となるという利点がある。勿論プリズム等の
光学制御手段により配光を制御することにより任意の色
を得ることも可能となる。 【0016】(基本例4) 本基本例は図5に示すようにLED照明モジュール2
は、LEDチップ20…を配列実装して樹脂封止した基
板21を光学制御手段であるアクリル樹脂製の直方体状
の導光体25の一側面に配置して構成されるものであ
る。 【0017】導光体25は上記基板21を配置した一側
面に直交する別の側面の表面に反射パターン26aを印
刷した反射パターンシート26を配置している。またL
EDチップ20…を実装した基板21の表面側を、LE
Dチップ20…からの光が導光体25内に効率良く入射
するように反射板(図示せず)で覆っている。反射パタ
ーンシート26は反射パターン26aを白色で印刷し、
任意の配光を行うことが可能なようにしており、反射パ
ターン26aは円形で基板21に近い方の密度が疎で、
基板21から遠くなる程密になるようにしてある。 【0018】而してLEDチップ20…から出た光は、
導光体25内に入射して反射パターン26a等により多
重反射して反射パターンシート26aと対向する側面か
ら矢印で示すように出射する。ここで導光体25内では
光が多重反射して均一な輝度分布となるため、LEDチ
ップ20…の輝度むらがなくなる。 【0019】尚反射パターン26aは直接導光体25の
表面に印刷しても良く、また印刷以外にも溝加工等で乱
反射するようにしても良い。この場合光の出射が導光体
25の両側面から行われ、光効率を向上させることがで
きる。また基板21の表面を封止する封止樹脂材で導光
体25を一体形成しても良い。更に使用LEDチップ2
0は単色のものでもよいが、発光色の異なる複数種のL
EDチップを用いても良く、この場合、導光体25内部
の多重反射により、光が混ざり易く、任意の色を得るこ
とが可能となる。 【0020】以上のように構成して本基本例では、配光
制御が導光体25そのもので可能となるので、光源のイ
メージが無くなり、更に色を混ぜる際にも単一のLED
チップからの発光を一つ一つ制御する必要がなく、導光
体25以外の学制御手段を省略できるという利点があ
る。 【0021】(基本例5) 前記基本例3,4では光学制御手段を固定配置したもの
であるが、本基本例では光学制御手段を可動可能にした
ものである。 【0022】図6は本基本例の一例を示しており、本
本例のLED照明モジュール2は、図示するように基板
21と、基板21に形成した凹部21a内に配列された
赤色、緑色、青色の各LEDチップ20R 、20G 、2
B と、封止のための成形層22と、固定された配光制
御のための光学制御手段たるプリズムレンズ板27a
と、このプリズムレンズ板27aの前方に基板21と平
行する面方向に回転自在に配置した同一形状のプリズム
レンズ板27bとで構成されている。 【0023】而してプリズムレンズ板27bの回転させ
ることにより、基板21に配列したLEDチップ2
R 、20G 、20B 全体の配光を制御して混色の具合
を変化させることができる。勿論LEDチップとして単
色のものを配列しても良い。また図6は例では、2枚の
プリズムレンズ板27a,27bの内、一方27bを回
転させるようにしてあるが、2枚共回転できるようにし
ても良い 【0024】図7は本基本例の別の例を示しており、こ
の例では、基板21に断面が略直角三角形の突部21b
を複数列平行形成し、各突部21bの傾斜面にLEDチ
ップ20…を配列して実装する段階でLEDチップ20
…の配光を制御し、この前方に基板21と平行する面に
回転自在にマイクロレンズ板28を配置したもので、レ
ンズ部を一つとしている。 【0025】このように本基本例では上記のようにプリ
ズムレンズ板27bやマイクロレンズ板28のように光
学制御手段として少なくとも可動可能なものを一つ用
い、該光学制御手段を可動することにより、配光を任意
に変えることができ、ユーザの好みにあった配光制御が
設置場所で容易に行える。従ってLED照明モジュール
2を組み込んで構成される照明器具では配光を変える
際、照明器具自体の向きを変える必要がないという利点
がある。 【0026】次に実施形態を説明する。 (実施形態) 本実施形態は図8に示すよう立体形状に成形可能なMI
D基板からなる基板21によりLEDチップ20…の実
装方向を制御してLEDチップ20…の配光方向も制御
するようにしたものである。従って、プリズムレンズ板
27等の光学制御手段と組み合わせることにより正確な
配光制御が可能となる。 【0027】MID基板に用いる樹脂材料は、どのよう
な樹脂材料であっても良いが、基板の電気特性や放熱特
性に優れた材料が望ましく、本実施形態では液晶ポリマ
ーを用いた。また配光方向にLEDチップ20…が実装
されるように上記の図7の例と同様に断面直角三角形状
の突部21bを形成した三次元形状とし、該突部21b
の斜面を実装面としてある。 【0028】以上のように構成された本実施形態ではM
ID基板を用いることによりLEDチップ20を高密度
に配列した小型なLED照明モジュール2を実現でき、
また立体形状が可能となるため、光学制御の設計自由度
が大きいという利点がある。 【0029】 【発明の効果】請求項1の発明は、MID基板を用いる
ことによりLEDチップを高密度に配列した小型なLE
D照明モジュールを実現でき、また立体形状が可能とな
るため、光学制御の設計自由度が大きいという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】 【図1】(a)は本発明の基本例1のLED照明モジュ
ールの斜視図である。(b)は同上の概略構成図であ
る。 【図2】同上を用いた照明器具の一部破断せる斜視図で
ある。 【図3】本発明の基本例2の概略構成図である。 【図4】本発明の基本例3の概略構成図である。 【図5】本発明の基本例4の概略分解斜視図である。 【図6】本発明の基本例5の一例の概略構成図である。 【図7】同上の別の例の概略構成図である。 【図8】本発明の実施形態の概略構成図である。 【符号の説明】 2 LED照明モジュール 20 LEDチップ 21 基板27 プリズムレンズ板
フロントページの続き (72)発明者 鈴木 俊之 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (72)発明者 塩浜 英二 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (72)発明者 杉本 勝 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (72)発明者 山本 正平 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (72)発明者 橋爪 二郎 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (72)発明者 秋庭 泰史 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (72)発明者 田中 孝司 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−179003(JP,A) 特開 平6−51129(JP,A) 特開 平7−49423(JP,A) 特開 昭61−1067(JP,A) 実開 平6−79165(JP,U) 実開 平4−14303(JP,U) 実開 平5−25604(JP,U) 実公 平2−4404(JP,Y2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 33/00 F21V 19/00 F21S 8/04

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】それぞれにLEDチップを実装してLED
    チップの配光方向を制御する斜面を有する複数の突部を
    それぞれの斜面の向きが同じ方向となるように形成した
    MID基板と、前記突部の形成面側にてMID基板と平
    行するように配置され、前記各LEDチップの光を配光
    制御する光学制御手段とからなることを特徴とするLE
    D照明モジュール。
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