JP3982561B2 - LED lighting device - Google Patents
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Description
本発明は、LEDチップ(発光ダイオードチップ)を利用したLED照明装置に関するものである。 The present invention relates to an LED lighting device using an LED chip (light emitting diode chip).
従来から、LEDチップと、LEDチップが実装された回路基板と、当該回路基板におけるLEDチップの実装面側でLEDチップを囲む金属製(例えば、アルミニウム製)の枠体と、枠体の内側に充填されLEDチップおよび当該LEDチップに接続されたボンディングワイヤを封止した封止樹脂(例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などの透明樹脂)からなる封止部とを備えた発光装置が提案されている(例えば、特許文献1,2参照)。ここにおいて、上記特許文献1,2に記載された枠体は、回路基板から離れるにつれて開口面積が徐々に大きくなる形状に形成されるとともに内側面が鏡面となっており、LEDチップから放射された光を反射するリフレクタを兼ねている。 Conventionally, an LED chip, a circuit board on which the LED chip is mounted, a metal (for example, aluminum) frame that surrounds the LED chip on the LED chip mounting surface side of the circuit board, and an inner side of the frame There has been proposed a light-emitting device including a sealing portion made of a sealing resin (for example, a transparent resin such as an epoxy resin or a silicone resin) that is filled and sealed with a bonding wire connected to the LED chip. (For example, refer to Patent Documents 1 and 2). Here, the frames described in Patent Documents 1 and 2 are formed in a shape in which the opening area gradually increases as the distance from the circuit board increases, and the inner side surface is a mirror surface, which is emitted from the LED chip. It also serves as a reflector that reflects light.
また、上述の発光装置の応用例として、図4に示すように、青色光を放射するLEDチップ10と、LEDチップ10がサブマウント部材30を介して実装された実装基板20と、当該実装基板20におけるLEDチップ10の実装面側でLEDチップ10を囲む枠状のリフレクタを兼ねる枠体40と、枠体40の内側に充填されLEDチップ10および当該LEDチップ10に接続されたボンディングワイヤ14,14を封止した封止樹脂からなる封止部50と、封止部50に重ねて配置される凸レンズ60と、LEDチップ10から放射された光によって励起されて発光する黄色蛍光体を含有し凸レンズ60を覆う形で枠体40に固着されるドーム状の色変換部材70’と、色変換部材70’から出射される光の配光を制御する配光レンズであって枠体40側に色変換部材70’を収納する凹所91を有して凸レンズ60に光軸が一致する形で枠体40に重ねて配置された配光レンズ90とを備えたLED照明装置が提案されている(文献公知発明に係るものではない)。ここにおいて、図4における配光レンズ90は、凹所91の内側面91bから入射した光を外側面90bで全反射して当該配光レンズ90の光出射面90aに導く機能および凹所91の内底面91aから入射した光を光出射面90aに直接導く機能を有するハイブリッドレンズにより構成されている。なお、図4の構成では、色変換部材70’と凸レンズ60とは密着している。また、実装基板20は、熱伝導性材料(例えば、Cuなどの金属材料)からなる伝熱板21上に絶縁層22を介して対となる導体パターン23,23が形成されている。
As an application example of the above light emitting device, as shown in FIG. 4, an
図4に示したLED照明装置では、色変換部材70’を通して放射される光のうち配光レンズ90の凹所91の内側面91bから入射した光の一部が外側面90bで全反射されずに光出射面90a側へ反射されないという不具合があった。
In the LED illumination device shown in FIG. 4, a part of the light incident from the
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、配光レンズの光出射面からの光取り出し効率を高めることができるLED照明装置を提供することにある。 This invention is made | formed in view of the said reason, The objective is to provide the LED illuminating device which can improve the light extraction efficiency from the light-projection surface of a light distribution lens.
請求項1の発明は、LEDチップと、LEDチップが実装されたベース部材と、ベース部材におけるLEDチップの実装面側でLEDチップを囲む枠体と、枠体の内側に充填されLEDチップを封止した封止樹脂からなる封止部と、封止部に重ねて配置された凸レンズと、LEDチップから放射された光によって励起されてLEDチップの発光色とは異なる色の光を放射する蛍光体および透明材料により形成され凸レンズを覆う形でベース部材の前記実装面側に配設されたドーム状の色変換部材と、色変換部材から出射される光の配光を制御する配光レンズであってベース部材側に色変換部材を収納する凹所を有して凸レンズに光軸が一致する形でベース部材の前記実装面側に配置された配光レンズとを備え、配光レンズが、前記凹所の内側面から入射した光を外側面で全反射して当該配光レンズの光出射面に導く機能および前記凹所の内底面から入射した光を当該配光レンズの光出射面に直接導く機能を有し、配光レンズを囲んで配置され前記凹所の内側面から入射した光のうち外側面での全反射条件を満たさない向きの光を前記光出射面側に反射する反射用構造体が設けられてなり、色変換部材は、ベース部材の前記実装面側で凸レンズを覆い凸レンズの出射面との間に空気層が形成される形で配設されてなることを特徴とする。 The invention of claim 1 includes an LED chip, a base member on which the LED chip is mounted, a frame body that surrounds the LED chip on the mounting surface side of the LED chip in the base member, and an LED chip that is filled inside the frame body and sealed. Fluorescence that emits light of a color different from the emission color of the LED chip by being excited by the light emitted from the LED chip, the sealing part made of the stopped sealing resin, the convex lens arranged on the sealing part, and the light emitted from the LED chip A dome-shaped color conversion member formed on the mounting surface side of the base member so as to cover the convex lens formed of a body and a transparent material, and a light distribution lens for controlling the light distribution of light emitted from the color conversion member A light distribution lens having a recess for accommodating the color conversion member on the base member side and disposed on the mounting surface side of the base member in a form in which the optical axis coincides with the convex lens, Inside the recess A function of totally reflecting the light incident from the outer surface and guiding it to the light exit surface of the light distribution lens and a function of directly guiding light incident from the inner bottom surface of the recess to the light exit surface of the light distribution lens A reflecting structure that surrounds the light distribution lens and reflects the light incident from the inner side surface of the recess to the light emitting surface side in a direction that does not satisfy the total reflection condition on the outer side surface is provided. Thus , the color conversion member is arranged in such a manner that the convex lens is covered on the mounting surface side of the base member, and an air layer is formed between the base lens and the exit surface of the convex lens .
この発明によれば、配光レンズを囲んで配置され配光レンズにおいて色変換部材を収納する凹所の内側面から入射した光のうち外側面での全反射条件を満たさない向きの光を配光レンズの光出射面側に反射する反射用構造体が設けられているので、色変換部材から側方に放射され配光レンズの凹所の内側面から入射した光が反射用構造体によって配光レンズの光出射面側へ反射されるから、配光レンズの光出射面からの光取り出し効率を高めることができる。また、この発明によれば、色変換部材と凸レンズとの間に空気層が形成されているので、LEDチップから放射され封止部および凸レンズを通して色変換部材に入射し当該色変換部材中の蛍光体により散乱された光のうち凸レンズ側へ散乱されて凸レンズを透過する光の光量を低減できて装置全体としての外部への光取り出し効率を向上できる。 According to the present invention, light having a direction that does not satisfy the total reflection condition on the outer surface among the light incident from the inner surface of the recess disposed around the light distribution lens and housing the color conversion member in the light distribution lens is distributed. Since the reflecting structure that reflects on the light exit surface side of the optical lens is provided, the light emitted from the color conversion member to the side and incident from the inner surface of the recess of the light distribution lens is distributed by the reflecting structure. Since the light is reflected toward the light exit surface of the optical lens, the light extraction efficiency from the light exit surface of the light distribution lens can be increased . Further, according to the present invention, since the air layer is formed between the color conversion member and the convex lens, the fluorescence emitted from the LED chip and incident on the color conversion member through the sealing portion and the convex lens is emitted from the color conversion member. Of the light scattered by the body, the amount of light scattered to the convex lens side and transmitted through the convex lens can be reduced, and the light extraction efficiency to the outside as the entire apparatus can be improved.
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記枠体が、前記実装面から離れるにつれて開口面積が徐々に大きくなる形状に形成されたLEDチップから放射された光を反射するリフレクタであり、前記配光レンズは、リフレクタに重ねて配置され、前記反射用構造体は、リフレクタから当該リフレクタの光軸方向に連続一体に延長された枠状の反射部からなることを特徴とする。 A second aspect of the present invention is the reflector according to the first aspect of the invention, wherein the frame body reflects light emitted from an LED chip formed in a shape in which an opening area gradually increases as the distance from the mounting surface increases. The light distribution lens is disposed so as to overlap with a reflector, and the reflecting structure includes a frame-like reflecting portion that extends continuously and integrally from the reflector in the optical axis direction of the reflector.
この発明によれば、前記反射用構造体が前記枠体であるリフレクタに連続一体に形成されているので、前記反射用構造体として別部材を用いる場合に比べて部品点数の削減を図れるとともに組立性が向上する。 According to this invention, since the reflecting structure is continuously formed integrally with the reflector as the frame body, the number of parts can be reduced and the assembly can be reduced as compared with the case where another member is used as the reflecting structure. Improves.
請求項1の発明では、配光レンズの光出射面からの光取り出し効率を高めることができるという効果がある。 According to the first aspect of the invention, there is an effect that the light extraction efficiency from the light exit surface of the light distribution lens can be increased.
(実施形態1)
本実施形態のLED照明装置は、図1に示すように、LEDチップ10と、LEDチップ10が実装されたベース部材たる実装基板20と、実装基板20におけるLEDチップ10の実装面側でLEDチップ10を囲む枠状の枠体40と、枠体40の内側に充填されLEDチップ10を封止した透明な封止樹脂(例えば、シリコーン樹脂などの透明樹脂)からなる封止部50と、封止部50に重ねて配置される凸レンズ60と、LEDチップ10から放射された光によって励起されてLEDチップ10の発光色とは異なる色の光を放射する蛍光体を透明材料(例えば、シリコーン樹脂など)とともに成形した成形品であって凸レンズ60の出射面60b側に凸レンズ60を覆い出射面60bとの間に空気層80が形成される形で実装基板20の上記実装面側に配設されるドーム状の色変換部材70と、色変換部材70から出射される光の配光を制御する配光レンズであって実装基板20側に色変換部材70を収納する凹所91を有して凸レンズ60に光軸が一致する形で枠体40に重ねて配置される配光レンズ90とを備えている。なお、本実施形態では、枠体40が、LEDチップ10から放射された光を反射するリフレクタを構成している。
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1, the LED lighting device of the present embodiment includes an
実装基板20は、熱伝導性材料(例えば、Cuなど)からなる矩形板状の伝熱板21上に絶縁層22を介して対となる導体パターン23,23が形成されたもの(例えば、金属基板)であり、絶縁層22の中央部に伝熱板21におけるLEDチップ10の実装面を露出させる矩形状の窓孔24が形成されており、LEDチップ10が窓孔24の内側に配置された後述のサブマウント部材30を介して伝熱板21に実装されている。したがって、LEDチップ10で発生した熱が絶縁層22を介さずにサブマント部材30および伝熱板21に伝熱されるようになっている。なお、伝熱板21の熱伝導性材料としてはCuを採用しているが、Cuに限らず、例えば、Alなどを採用してもよい。
The
LEDチップ10は、青色光を放射するGaN系青色LEDチップであり、結晶成長用基板としてサファイア基板に比べて格子定数や結晶構造がGaNに近く且つ導電性を有するn形のSiC基板からなる導電性基板11を用いており、導電性基板11の主表面側にGaN系化合物半導体材料により形成されて例えばダブルへテロ構造を有する積層構造部からなる発光部12がエピタキシャル成長法(例えば、MOVPE法など)により成長され、導電性基板11の裏面に図示しないカソード側の電極であるカソード電極(n電極)が形成され、発光部12の表面(導電性基板11の主表面側の最表面)に図示しないアノード側の電極であるアノード電極(p電極)が形成されている。要するに、LEDチップ10は、一表面側にアノード電極が形成されるとともに他表面側にカソード電極が形成されている。上記カソード電極および上記アノード電極は、Ni膜とAu膜との積層膜により構成してあるが、上記カソード電極および上記アノード電極の材料は特に限定するものではなく、良好なオーミック特性が得られる材料であればよく、例えば、Alなどを採用してもよい。なお、本実施形態では、LEDチップ10の発光部12が導電性基板11よりも金属板21から離れた側となるように金属板21に実装されているが、LEDチップ10の発光部12が導電性基板11よりも金属板21に近い側となるように金属板21に実装するようにしてもよい。光取り出し効率を考えた場合には、発光部12を金属板21から離れた側に配置することが望ましいが、本実施形態では導電性基板11と発光部12とが同程度の屈折率を有しているので、発光部12を金属板21に近い側に配置しても光の取り出し損失が大きくなりすぎることはない。
The
また、LEDチップ10は、上述の伝熱板21に、LEDチップ10のチップサイズよりも大きなサイズの矩形板状に形成されLEDチップ10と伝熱板21との線膨張率の差に起因してLEDチップ10に働く応力を緩和するサブマウント部材30を介して実装されている。サブマウント部材30は、上記応力を緩和する機能だけでなく、LEDチップ10で発生した熱を伝熱板21においてLEDチップ10のチップサイズよりも広い範囲に伝熱させる熱伝導機能を有している。本実施形態では、サブマウント部材30の材料として熱伝導率が比較的高く且つ絶縁性を有するAlNを採用しており、LEDチップ10は、上記カソード電極がサブマウント部材30におけるLEDチップ10側の表面に設けられ上記カソード電極と接続される電極パターン(図示せず)および金属細線(例えば、金細線、アルミニウム細線など)からなるボンディングワイヤ14を介して一方の導体パターン23と電気的に接続され、上記アノード電極がボンディングワイヤ14を介して他方の導体パターン23と電気的に接続されている。なお、LEDチップ10とサブマウント部材30とは、AuSn、SnAgCuなどの鉛フリー半田を用いて接合されている。
The
サブマウント部材30の材料はAlNに限らず、線膨張率が導電性基板11の材料である6H−SiCに比較的近く且つ熱伝導率が比較的高い材料であればよく、例えば、複合SiC、Siなどを採用してもよい。
The material of the
また、本実施形態では、サブマウント部材30の厚み寸法を、当該サブマウント部材30の表面が実装基板20の表面よりも伝熱板21から離れるように設定してあり、LEDチップ10から側方に放射された光が絶縁層22の窓孔24の内周面を通して絶縁層22に吸収されるのを防止することができる。なお、サブマウント部材30においてLEDチップ10が接合される側の表面の上記電極パターンの周囲に、LEDチップ10から放射された光を反射する反射膜を形成すれば、LEDチップ10の側面から放射された光がサブマウント部材30に吸収されるのを防止することができ、外部への光取り出し効率をさらに高めることが可能となる。ここで、反射膜は、例えば、Ni膜とAg膜との積層膜により構成すればよい。
Further, in the present embodiment, the thickness dimension of the
上記リフレクタを構成する枠体40は、円形状に開口した枠状の形状であって、LEDチップ10の側面から放射された光が凸レンズ60側へ反射されるように内側面40aの形状が設計されている。すなわち、枠体40は、LEDチップ10の厚み方向においてLEDチップ10から離れるに従って開口面積が大きくなる形状(つまり、上記実装面から離れるにつれて開口面積が徐々に大きくなる形状)に形成されている。ここにおいて、枠体40の材料としては、LEDチップ10から放射される光(ここでは、青色光)に対する反射率が比較的大きな材料(例えば、Alなど)を採用し、枠体40の内側面40aを鏡面とすればよく、枠体40は例えばアルミニウムの基材を絞り加工して形成すればよい。なお、本実施形態では、枠体40を実装基板20に固着した後で枠体40の内側にLEDチップ10を封止する上述の封止樹脂をポッティングしている。
The
封止部50の材料である封止樹脂としては、シリコーン樹脂を用いているが、シリコーン樹脂に限らず、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂などを用いてもよい。
As the sealing resin that is a material of the sealing
凸レンズ60は、封止部50側の入射面60aが平面状に形成されるとともに出射面60bが凸曲面状に形成されている。ここにおいて、凸レンズ60は、シリコーンにより形成されており、上記封止樹脂と屈折率が同じ値となっているが、凸レンズ60は、上記封止樹脂の屈折率以上の屈折率を有する透明材料であれば、シリコーン以外の材料(例えば、アクリル樹脂、ガラスなど)を用いてもよい。なお、封止部50の材料がアクリル樹脂の場合には、凸レンズ60もアクリル樹脂により形成することが好ましい。
In the
ところで、凸レンズ60と上記リフレクタを構成する枠体40とは互いの光軸が一致し且つ各光軸がLEDチップ10を通るように配置されており、凸レンズ60は、出射面60bが、入射面60aから入射した光を光出射面60bと上述の空気層80との境界で全反射させない凸曲面状に形成されている。ここで、凸レンズ60は、出射面60bが球面の一部により形成されており、当該球面の中心がLEDチップ10の厚み方向に沿った発光部12の中心線上に位置するように配置されている。したがって、LEDチップ10から放射された光(LEDチップ10から放射され枠体40に反射されることなく凸レンズ60の入射面60aに入射された光およびLEDチップ10から放射され枠体40の内側面40aで反射されて凸レンズ60の入射面60aに入射した光)が出射面60bと空気層80との境界で全反射されることなく色変換部材70まで到達しやすくなり、全光束を高めることができる。
By the way, the
色変換部材70は、シリコーンのような透明材料とLEDチップ10から放射された青色光によって励起されてブロードな黄色系の光を放射する粒子状の黄色蛍光体とを混合した混合物の成形品により構成されている(要するに、色変換部材70は、蛍光体および透明材料により形成されている)。したがって、本実施形態のLED照明装置は、LEDチップ10から放射された青色光と黄色蛍光体から放射された光とが色変換部材70の外面70bを通して放射されることとなり、白色光を得ることができる。なお、色変換部材70の材料として用いる透明材料は、シリコーンに限らず、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ガラスなどを採用してもよい。また、色変換部材70の材料として用いる透明材料に混合する蛍光体も黄色蛍光体に限らず、例えば、赤色蛍光体と緑色蛍光体とを混合しても白色光を得ることができる。
The
ここで、色変換部材70は、内面70aが凸レンズ60の出射面60bに沿った形状(つまり、凸レンズ60の出射面60bに対応した上記球面よりも直径が大きな球面の一部からなる形状)に形成されている。したがって、凸レンズ60の出射面60bの位置によらず法線方向における出射面60bと色変換部材70の内面70aとの間の距離が略一定値となっている。なお、色変換部材70は、位置によらず法線方向に沿った肉厚が一様となるように成形されている。色変換部材70は、開口部の周縁を枠体40に対して、例えば接着剤(例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂など)を用いて接着すればよい。
Here, in the
また、配光レンズ90は、凹所91の内側面91bから入射した光を外側面90bで全反射して当該配光レンズ90の光出射面90aに導く機能および凹所91の内底面91aから入射した光を光出射面90aに直接導く機能を有するハイブリッドレンズにより構成されている。ここにおいて、配光レンズ90における凹所91の内底面91aは色変換部材70側に凸となる凸曲面状に形成されている。また、配光レンズ90の外径は枠体40から離れるにつれて徐々に大きくなっている。
Further, the
ところで、本実施形態のLED照明装置では、配光レンズ90を囲んで配置され凹所91の内側面91bから入射した光のうち外側面90bでの全反射条件を満たさない向きの光(要するに、配光レンズ90の外側面90bから漏れようとする光)を光出射面90a側に反射する反射用構造体100が実装基板20の上記実装面側に設けられている。ここにおいて、反射用構造体100は、上記リフレクタを構成する枠体40から当該枠体40の光軸方向に連続一体に延長された枠状の反射部により構成してある。また、反射用構造体100は、円形状に開口した枠状の形状であって、LEDチップ10の厚み方向においてLEDチップ10から離れるに従って開口面積が大きくなる形状(つまり、上記実装面から離れるにつれて開口面積が徐々に大きくなる形状)に形成されている。なお、反射用構造体100は、実装基板20からの高さ位置が色変換部材70の頂点の高さ位置に揃うように上記光軸方向への延長長さを設定してある。
By the way, in the LED illuminating device of this embodiment, the light of the direction which does not satisfy | fill the total reflection conditions in the
以上説明した本実施形態のLED照明装置では、配光レンズ90を囲んで配置され配光レンズ90において色変換部材70を収納する凹所91の内側面91bから入射した光のうち外側面90bでの全反射条件を満たさない向きの光を配光レンズ90の光出射面90a側に反射する反射用構造体100が設けられているので、色変換部材70から側方に放射され配光レンズ90の凹所91の内側面91bから入射した光が反射用構造体100によって配光レンズ90の光出射面90a側へ反射されるから、配光レンズ90の光出射面90aからの光取り出し効率を高めることができる。また、本実施形態では、反射用構造体100が上記リフレクタを構成する枠体40に連続一体に形成されているので、反射用構造体100として別部材を用いる場合に比べて部品点数の削減を図れるとともに組立性が向上する。
In the LED illumination device according to the present embodiment described above, the
また、本実施形態のLED照明装置では、色変換部材70と凸レンズ60との間に上記空気層80が形成されていることにより、LEDチップ10から放射され封止部50および凸レンズ60を通して色変換部材70に入射し当該色変換部材70中の黄色蛍光体の粒子により散乱された光のうち凸レンズ60側へ散乱されて凸レンズ60を透過する光の光量を低減できて装置全体としての外部への光取り出し効率を向上できるという利点がある。
Further, in the LED lighting device of the present embodiment, the
(実施形態2)
本実施形態のLED照明装置の基本構成は実施形態1と略同じであって、図2に示すように、枠体40が、円筒状の形状であって、透光性材料により形成されている点、色変換部材70が、ベース部材たる実装基板20の上記実装面側で凸レンズ60および枠体40を覆い凸レンズ60の出射面60bおよび枠体40との間に空気層80が形成される形で配設されている点、反射用構造体100が、配光レンズ90を囲む枠状の反射部材により構成されている点などが相違する。なお、実施形態1と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 2)
The basic configuration of the LED lighting device of the present embodiment is substantially the same as that of the first embodiment, and as shown in FIG. 2, the
本実施形態では、枠体40の透光性材料として、シリコーンのような透明材料を採用している。要するに、本実施形態では、封止部50の封止樹脂の線膨張率と同等の線膨張率を有する透光性材料により枠体40を形成してある(枠体40は、上記透光性材料の成形品により構成してある)。ここに、本実施形態では、枠体40を実装基板20に固着した後で枠体40の内側に封止樹脂を充填(ポッティング)して熱硬化させることで封止部50を形成しており、封止部50の表面は平面状に形成されている。なお、封止部50の封止樹脂としてアクリル樹脂を用いる場合には、枠体40をアクリル樹脂により形成することが望ましい。
In the present embodiment, a transparent material such as silicone is used as the translucent material of the
上述の説明から分かるように、本実施形態のLED照明装置では、LEDチップ10の側面から放射された光は封止部50および枠体40および空気層80を伝搬して色変換部材70まで到達し色変換部材70の黄色蛍光体を励起したり黄色蛍光体には衝突せずに色変換部材70を透過したりする。
As can be seen from the above description, in the LED lighting device of the present embodiment, the light emitted from the side surface of the
ここで、色変換部材70は、内面70aが凸レンズ60の出射面60bおよび枠体40の外側面に沿った形状に形成されている。したがって、凸レンズ60の出射面60bの位置によらず法線方向における出射面60bと色変換部材70の内面70aとの間の距離が略一定値となっている。なお、色変換部材70は、位置によらず法線方向に沿った肉厚が一様となるように成形されている。色変換部材70は、開口部の周縁を実装基板20に対して、例えば接着剤(例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂など)を用いて接着すればよい。
Here, the
また、反射用構造体100は、円形状に開口した枠状の形状であって、LEDチップ10の厚み方向においてLEDチップ10から離れるに従って開口面積が大きくなる形状(つまり、上記実装面から離れるにつれて開口面積が徐々に大きくなる形状)に形成されている。なお、反射用構造体100は、実装基板20からの高さ位置が色変換部材70の頂点の高さ位置に揃うように実装基板20の厚み方向における厚さを設定してある。
The
しかして、本実施形態のLED照明装置では、配光レンズ90を囲んで配置され配光レンズ90において色変換部材70を収納する凹所91の内側面91bから入射した光のうち外側面90aでの全反射条件を満たさない向きの光を配光レンズ90の光出射面90a側に反射する反射用構造体100が設けられているので、色変換部材70から側方に放射され配光レンズ90の凹所91の内側面91bから入射した光が反射用構造体100によって配光レンズ90の光出射面90a側へ反射されるから、配光レンズ90の光出射面90aからの光取り出し効率を高めることができる。
Therefore, in the LED lighting device of the present embodiment, the
また、本実施形態のLED照明装置では、枠体40が透光性材料により形成されているので、枠体40で光の反射損失が生じるのを抑制することができ、光出力の向上を図れる。
Further, in the LED lighting device of the present embodiment, since the
また、本実施形態のLED照明装置では、色変換部材70は凸レンズ60の出射面60bおよび枠体40との間に空気層80が形成される形で配設すればよく、色変換部材70を凸レンズ60および枠体40に密着させる必要がないので、色変換部材70の寸法精度や位置決め精度に起因した歩留まりの低下を抑制できる。
Further, in the LED lighting device of the present embodiment, the
(実施形態3)
本実施形態のLED照明装置の基本構成は実施形態2と略同じであって、図3に示すように、反射用構造体100が、配光レンズ90の外側面90bとの間に空隙110が形成される形で配設されている点が相違する。ここにおいて、反射用構造体100の内周面は配光レンズ90の外側面90bに沿った形状に形成されており、配光レンズ90の光軸に直交する面内における反射用構造体100の内周形状が配光レンズ90の外周形状よりも大きくなっている。なお、実施形態2と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 3)
The basic configuration of the LED lighting device of the present embodiment is substantially the same as that of the second embodiment. As shown in FIG. 3, a
本実施形態のLED照明装置では、配光レンズ90の外側面90bから漏れた光が当該配光レンズ90の外側面90bと反射用構造体100の内周面との間の空隙110を伝搬して反射用構造体100の内周面において配光レンズ90側へ反射されて配光レンズ90内へ入射し、配光レンズ90の光出射面90aから出射されることとなる。ここにおいて、実施形態2のように反射用構造体100が配光レンズ90の外側面90bに接して密着している場合には、反射用構造体100の反射率で全方向の反射が決まるのに対して、本実施形態では、上述の空隙110が形成されていることにより、配光レンズ90の外側面90bに入射する光が、全反射角までは全反射され、外側面90bから漏れた光の反射については反射用構造体100の反射率で決まる。しかして、本実施形態のLED照明装置では、実施形態2に比べて、配光レンズ90の光出射面90aからの光取り出し効率を高めることが可能となる。
In the LED lighting device of the present embodiment, light leaking from the
ところで、上記各実施形態では、実装基板20に1つのLEDチップ10を実装してあるが、実装基板20に実装するLEDチップ10の数は1つに限らず、複数でもよく、LEDチップ10ごとに枠体40、封止部50、凸レンズ60、色変換部材70、および配光レンズ90を設ければよい。また、上記各実施形態では、実装基板20がベース部材を構成しているが、ベース部材は、実装基板20に限らず、例えば、パッケージ本体が熱伝導率の比較的高い材料により形成されたパッケージでもよいし、金属(例えば、Al、Cuなどの熱伝導率の高い金属)製の器具本体などでもよく、金属製の器具本体に実装する場合には、例えばサブマウント部材30と器具本体との間に、例えば、シート状の接合用部材として、シリカやアルミナなどのフィラーからなる充填材を含有し且つ加熱時に低粘度化する樹脂シート(例えば、溶融シリカを高充填したエポキシ樹脂シートのような有機グリーンシート)を介在させる形で実装すればよい。
By the way, in each said embodiment, although one
また、上述の各実施形態では、LEDチップ10として、発光色が青色の青色LEDチップを採用しており、導電性基板11としてSiC基板を採用しているが、SiC基板の代わりにGaN基板を用いてもよく、SiC基板やGaN基板を用いた場合には上記特許文献1のように結晶成長用基板として絶縁体であるサファイア基板を用いている場合に比べて、結晶成長用基板の熱伝導率が高く結晶成長用基板の熱抵抗を小さくできる。また、LEDチップ10の発光色は青色に限らず、例えば、赤色、緑色などでもよい。すなわち、LEDチップ10の発光部12の材料はGaN系化合物半導体材料に限らず、LEDチップ10の発光色に応じて、GaAs系化合物半導体材料やGaP系化合物半導体材料などを採用してもよい。また、導電性基板11もSiC基板に限らず、発光部12の材料に応じて、例えば、GaAs基板、GsP基板などから適宜選択すればよい。
In each of the above-described embodiments, a blue LED chip whose emission color is blue is used as the
10 LEDチップ
14 ボンディングワイヤ
20 実装基板
30 サブマウント部材
40 枠体
50 封止部
60 凸レンズ
60a 入射面
60b 出射面
70 色変換部材
80 空気層
90 配光レンズ
90a 光出射面
90b 外側面
91 凹所
91a 内底面
91b 内側面
100 反射用構造体
110 空隙
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