JP5776599B2 - 発光モジュール及び照明装置 - Google Patents

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Description

本発明の一実施形態は、発光モジュール及び照明装置に関する。
近年、照明装置として、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の省電力の発光素子を備える照明装置が用いられている。発光素子を備える照明装置は、例えば、従来の白熱電球等と比較して、より少ない消費電力でより高い輝度又は照度を得ることができる。
ここで、発光素子を備える照明装置は、同一の基板上に、発光色が異なる複数種類の発光素子を備えることがある。同一の基板上の複数種類の発光素子は、適宜蛍光体を含んだ樹脂により形成された封止部により封止される。照明装置は、複数種類の発光素子それぞれの発光色が封止部に含まれる蛍光体を蛍光させ、また、発光素子それぞれの発光色を混合することにより、用途に応じた目的とする色の光を発光する。
特許第４３８６６９３号明細書 特許第４４２４３５４号明細書
しかしながら、上述の従来技術では、異なる発光色である異種の発光素子を用いるため、発光素子それぞれの発光色の混合が不均一となるおそれがある。
本発明が解決しようとする課題は、上述の従来技術の問題に鑑み、異種の発光素子それぞれからの発光色の混合が不均一となることを低減する発光モジュール及び照明装置を提供することを目的とする。
実施形態の一例に係る発光モジュールは、電流供給により第１の光色を発光する第１の発光素子を備える。また、発光モジュールは、電流供給により第２の光色を発光する第２の発光素子を備える。また、発光モジュールは、第１の発光素子及び第２の発光素子が同一面に表面実装される基板を備える。また、発光モジュールは、基板に表面実装された第１の発光素子を封止する第１の封止部を備える。また、発光モジュールは、基板に表面実装された第２の発光素子を第１の封止部における屈折率よりも高い屈折率を有する封止部材で封止し、第１の封止部との界面を形成するように配設された第２の封止部を備える。
実施形態の一例に係る発光モジュール及び照明装置は、異種の発光素子それぞれからの発光色の混合が不均一となることを低減する。
図１は、第１の実施形態に係る発光モジュールを装着した照明装置を示す縦断面図である。 図２は、第１の実施形態に係る発光モジュールを示す上面図である。 図３は、第１の実施形態に係る発光モジュールを装着した照明装置を示す横断面図である。 図４は、第１の実施形態に係る発光モジュールの電気配線を示す図である。 図５は、第１の実施形態に係る発光モジュールにおける各発光素子の発光色の反射を示す図である。 図６は、第２の実施形態に係る発光モジュールを示す上面図である。 図７は、第３の実施形態に係る発光モジュールを示す上面図である。
以下、図面を参照して、実施形態に係る発光モジュール及び照明装置を説明する。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。なお、以下の実施形態で説明する発光モジュール及び照明装置は、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よい。
以下の第１の実施態様に係る発光モジュール１０ａ〜１０ｃは、電流供給により第１の光色を発光する第１の発光素子（例えば青色ＬＥＤ２ａ〜２ｃ）、及び、電流供給により第２の光色を発光する第２の発光素子（例えば赤色ＬＥＤ４ａ〜４ｃ）を備える。また、発光モジュール１０ａ〜１０ｃは、第１の発光素子（例えば青色ＬＥＤ２ａ〜２ｃ）及び第２の発光素子（例えば赤色ＬＥＤ４ａ〜４ｃ）が同一面に表面実装される基板１を備える。また、発光モジュール１０ａ〜１０ｃは、基板１に表面実装された第１の発光素子（例えば青色ＬＥＤ２ａ〜２ｃ）を封止する第１の封止部（封止部３ａ〜３ｃ）を備える。また、発光モジュール１０ａ〜１０ｃは、基板１に表面実装された第２の発光素子（例えば赤色ＬＥＤ４ａ〜４ｃ）を第１の封止部（封止部３ａ〜３ｃ）における屈折率よりも高い屈折率を有する封止部材で封止し、第１の封止部（封止部３ａ〜３ｃ）との界面を形成するように配設された第２の封止部（封止部５ａ〜５ｃ）を備える。
また、以下の第２の実施態様に係る発光モジュール１０ａ〜１０ｃは、第２の発光素子が（例えば赤色ＬＥＤ４ａ〜４ｃ）発光する光のうち第２の封止部（封止部５ａ〜５ｃ）の上方の気体との界面で反射した光の一部は、第２の封止部（封止部５ａ〜５ｃ）と第１の封止部（封止部３ａ〜３ｃ）との界面を介して第１の封止部（封止部３ａ〜３ｃ）内へ進入する。そして、第１の封止部（封止部３ａ〜３ｃ）内へ進入した光は、第１の発光素子（例えば青色ＬＥＤ２ａ〜２ｃ）が発光する光とともに、第１の封止部（封止部３ａ〜３ｃ）から外部に出射される。
また、以下の第３の実施態様に係る発光モジュール１０ａ〜１０ｃは、第１の発光素子（例えば青色ＬＥＤ２ａ〜２ｃ）が、基板１上に環状に配置され、第２の発光素子（例えば赤色ＬＥＤ４ａ〜４ｃ）が、基板１上における環状の中心付近に配置される。そして、第１の封止部（封止部３ａ〜３ｃ）が、基板１上に環状に形成され、第２の封止部（封止部５ａ〜５ｃ）が、第１の封止部（封止部３ａ〜３ｃ）の環状の内部を充填するように形成される。
また、以下の第４の実施態様に係る発光モジュール１０ａ〜１０ｃは、基板１の表面上において、第１の封止部３ａの高さＨ１が、第２の封止部５ａの高さＨ２よりも高い。
また、以下の第５の実施態様に係る照明装置１００ａ〜１００ｃは、発光モジュール１０ａ〜１０ｃを備える。
以下の実施形態では、発光素子をＬＥＤ（Light Emitting Diode）として説明するが、これに限らず、有機ＥＬ（ＯＬＥＤｓ、（Organic Light Emitting Diodes））、半導体レーザ等、電流供給により所定色を発光するその他の発光素子であってもよい。
また、以下の実施形態では、ＬＥＤは、例えば、発光色が青色である窒化ガリウム（ＧａＮ）系半導体や、発光色が赤色である４元材料（Ａｌ／Ｉｎ／Ｇａ／Ｐ）化合物系半導体からなる発光ダイオードチップで構成される。また、ＬＥＤは、例えば、ＣＯＢ（Chip On Board）技術を用いて、マトリックス状、千鳥状又は放射状など、規則的に一定の間隔で一部又は全部が配列されて実装される。または、ＬＥＤは、例えば、ＳＭＤ形（Surface Mount device）で構成されたものであってもよい。また、以下の実施形態では、ＬＥＤの数は、照明の用途に応じて設計変更可能な個数の同一種類のＬＥＤでＬＥＤ群を構成する。
また、以下の実施形態では、照明装置は、形状がクリプトン電球型であるとするが、これに限らず、一般電球型、砲弾型その他であってもよい。
［第１の実施形態］
（第１の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）
図１は、第１の実施形態に係る発光モジュールを装着した照明装置を示す縦断面図である。図１に示すように、第１の実施形態に係る照明装置１００ａは、発光モジュール１０ａを備える。また、照明装置１００ａは、本体１１、口金部材１２ａ、アイレット部１２ｂ、カバー１３、制御部１４、電気配線１４ａ、電極接合部１４ａ−１、電気配線１４ｂ、電極接合部１４ｂ−１を備える。
発光モジュール１０ａは、本体１１の鉛直方向の上面に配置される。発光モジュール１０ａは、基板１を備える。基板１は、低熱伝導率のセラミックス、例えば、アルミナにより形成される。基板１の熱伝導率は、例えば、３００［Ｋ］大気雰囲気下において、３３［Ｗ／ｍ・Ｋ］である。
基板１がセラミックスにより形成されたものであると、機械的強度、寸法精度も高いため、発光モジュール１０ａを量産する際の歩留まり向上、発光モジュール１０ａの製造コストの低減、発光モジュール１０ａの長寿命化に寄与する。また、セラミックスは、可視光の反射率が高いため、ＬＥＤモジュールの発光効率を向上させる。
なお、基板１は、アルミナに限らず、窒化ケイ素、酸化ケイ素等を用いて形成されてもよい。また、基板１の熱伝導率は、好適には２０〜７０［Ｗ／ｍ・Ｋ］である。基板１の熱伝導率が、２０〜７０［Ｗ／ｍ・Ｋ］であると、製造コスト、反射率及び基板１上に実装される発光素子間の熱影響を抑制することができる。また、好適な熱伝導率を有するセラミックスにより形成された基板１は、熱伝導率が高いものと比較して、基板１上に実装される発光素子間の熱影響を抑制できる。このため、好適な熱伝導率を有するセラミックスにより形成された基板１は、基板１上に実装する発光素子間の離間距離を短くすることができ、より小型化が可能になる。
なお、基板１は、窒化アルミニウム等のアルミニウムの窒化物を用いて形成されてもよい。この場合、基板１の熱伝導率は、例えば、３００［Ｋ］大気雰囲気下において、約９９．５質量％のアルミニウムの熱伝導率である２２５［Ｗ／ｍ・Ｋ］よりも小さい。
発光モジュール１０ａは、基板１の鉛直方向の上面の円周上に青色ＬＥＤ２ａが配置される。また、発光モジュール１０ａは、基板１の鉛直方向の上面の中心付近に赤色ＬＥＤ４ａが配置される。赤色ＬＥＤ４ａは、青色ＬＥＤ２ａと比較して、発光素子の温度の上昇とともに発光素子の発光量がさらに低下する。すなわち、赤色ＬＥＤ４ａは、青色ＬＥＤ２ａと比較して、発光素子の温度の上昇とともに発光素子の発光量がより低下するという点で熱特性が劣る。第１の実施形態は、基板１が、低熱伝導率のセラミックスであるので、青色ＬＥＤ２ａが発した熱が基板１を介して赤色ＬＥＤ４ａへ伝導することを抑制し、赤色ＬＥＤ４ａの発光効率の悪化を抑制する。
なお、図１では、青色ＬＥＤ２ａ及び赤色ＬＥＤ４ａは、数を省略して記載している。すなわち、第１のＬＥＤ群として、複数の青色ＬＥＤ２ａが、基板１の鉛直方向の上面の円周上に配置される。また、第２のＬＥＤ群として、複数の赤色ＬＥＤ４ａが、基板１の鉛直方向の上面の中心付近に配置される。
複数の青色ＬＥＤ２ａを含む第１のＬＥＤ群は、封止部３ａにより上部から被覆される。封止部３ａは、基板１の鉛直方向の上面において、断面が略半円状又は略台形であって、複数の青色ＬＥＤ２ａを被覆するように円環状に形成される。また、複数の赤色ＬＥＤ４ａを含む第２のＬＥＤ群は、封止部３ａにより形成される円環の内側の面と、基板１とで形成される凹部ごと、封止部５ａにより上部から被覆される。
封止部３ａ及び封止部５ａは、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂等の各種樹脂を部材として形成することができる。封止部５ａは、蛍光体を含まない、拡散性が高い透明樹脂であってもよい。封止部３ａ及び封止部５ａは、異なる種類の樹脂により形成される。そして、封止部３ａの光の屈折率ｎ１、封止部５ａの光の屈折率ｎ２、本体１１及びカバー１３により形成される空間に封入される気体の光の屈折率ｎ３は、例えば、ｎ３＜ｎ１＜ｎ２の大小関係を有する。以下、本体１１及びカバー１３により形成される空間に封入される気体を「封入気体」と呼ぶ。封入気体は、例えば、大気である。
また、発光モジュール１０ａは、後述の電極６ａ−１が、電極接合部１４ａ−１と接続される。また、発光モジュール１０ａは、後述の電極８ａ−１が、電極接合部１４ｂ−１と接続される。
本体１１は、熱伝導性の良好な金属、例えば、アルミニウムで形成される。本体１１は、横断面が略円の円柱状をなし、一端にカバー１３が取り付けられ、他端に口金部材１２ａが取り付けられる。また、本体１１は、外周面が、一端から他端へ向かい順次径が小さくなる略円錐状のテーパー面をなすように形成される。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構成される。本体１１は、外周面に、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１２ａは、例えば、エジソンタイプのＥ形口金で、ネジ山を備えた銅板製の筒状のシェル、シェルの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１２ｂを備える。シェルの開口部が、本体１１の他端の開口部と電気的に絶縁して固定される。シェル及びアイレット部１２ｂは、制御部１４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図示しない入力線が接続される。
カバー１３は、グローブを構成し、例えば、乳白色のポリカーボネートで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。カバー１３は、発光モジュール１０ａ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。これにより、一端にカバー１３であるグローブを有し、他端にＥ形の口金部材１２ａが設けられた、全体の外観形状がミニクリプトン電球のシルエットに近似し、ミニクリプトン電球に代替が可能な口金付ランプとして、照明装置１００ａが構成される。なお、カバー１３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１４は、基板１に実装された青色ＬＥＤ２ａ及び赤色ＬＥＤ４ａの点灯を制御する図示しない制御回路を、外部と電気的に絶縁するように収容する。制御部１４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て青色ＬＥＤａ２に及び赤色ＬＥＤ４ａへ供給する。また、制御部１４は、制御回路の出力端子に青色ＬＥＤ２ａ及び赤色ＬＥＤ４ａへ給電するための電気配線１４ａが接続される。また、制御部１４は、制御回路の入力端子に、第２の電気配線１４ｂが接続される。電気配線１４ａ及び電気配線１４ｂは、絶縁被覆される。
電気配線１４ａは、本体１１に形成された図示しない貫通孔及び図示しないガイド溝を介して本体１１の一端の開口部に導出される。電気配線１４ａは、絶縁被覆が剥離された先端部分である電極接合部１４ａ−１が、基板１上に配置された配線の電極６ａ−１と接合される。電極６ａ−１については、後述する。
また、電気配線１４ｂは、本体１１に形成された図示しない貫通孔及び図示しないガイド溝を介して本体１１の一端の開口部に導出される。電気配線１４ｂは、絶縁被覆が剥離された先端部分である電極接合部１４ｂ−１が、基板１上に配置された配線の電極８ａ−１と接合される。電極８ａ−１については、後述する。
このようにして、制御部１４は、シェル及びアイレット部１２ｂを介して入力された電力を、電気配線１４ａを介して青色ＬＥＤ２ａ及び赤色ＬＥＤ４ａへ供給する。そして、制御部１４は、青色ＬＥＤ２ａ及び赤色ＬＥＤ４ａへ供給した電力を、電気配線１４ｂを介して回収する。
（第１の実施形態に係る発光モジュールの構成）
図２は、第１の実施形態に係る発光モジュールを示す上面図である。図２は、図１において、矢印Ａ方向からみた発光モジュール１０ａの上面図である。図２に示すように、略矩形の基板１の中心の円周上に、複数の青色ＬＥＤ２ａを含む第１のＬＥＤ群が、円環状に規則的に配置される。そして、複数の青色ＬＥＤ２ａを含む第１のＬＥＤ群は、封止部３ａにより、円環状かつ全面的に被覆される。基板１において、封止部３ａが被覆する領域を、第１の領域と呼ぶ。
また、図２に示すように、略矩形の基板１の中心付近に、複数の赤色ＬＥＤ４ａを含む第２のＬＥＤ群が、格子状に規則的に配置される。そして、複数の赤色ＬＥＤ４ａを含むＬＥＤ群は、封止部５ａにより、全面的に被覆される。また、封止部５ａは、前述の第１の領域の円環の内部を全面的に被覆する。基板１において、封止部５ａが被覆する領域を、第２の領域と呼ぶ。
また、図２に示すように、青色ＬＥＤ２ａと、赤色ＬＥＤ４ａとの距離のうちの最短距離を、青色ＬＥＤ２ａ及び赤色ＬＥＤ４ａの距離Ｄ１とする。なお、青色ＬＥＤ２ａ及び赤色ＬＥＤ４ａの距離は、青色ＬＥＤ２ａと、赤色ＬＥＤ４ａとの距離のうちの最短距離に限らず、第１のＬＥＤ群の中心位置と、第２のＬＥＤ群の中心位置との距離であってもよい。図２に示す例では、例えば、第１のＬＥＤ群の中心位置は、円環状に配置される青色ＬＥＤ２ａの各中心を通過する円周である。また、例えば、第２のＬＥＤ群の中心位置は、赤色ＬＥＤ４ａが格子状に配置される中心である。この場合、青色ＬＥＤ２ａ及び赤色ＬＥＤ４ａの距離は、赤色ＬＥＤ４ａが格子状に配置される中心と、円環状に配置される青色ＬＥＤ２ａの各中心を通過する円周上の一点との距離である。
発光モジュール１０ａは、熱特性が大きく異なる複数種類のＬＥＤをセラミックスの基板１上にＬＥＤの種類ごとに領域を分離して混載しても、例えば、青色ＬＥＤが発する熱を赤色ＬＥＤが受ける影響を抑制する。よって、発光モジュール１０ａは、所望の発光特性を得ることが容易となる。
また、発光モジュール１０ａは、例えば、青色ＬＥＤ及び赤色ＬＥＤが領域を分離して配置される。このため、発光モジュール１０ａは、例えば、青色ＬＥＤが発する熱が赤色ＬＥＤに伝導すること抑制するため、発光モジュール１０ａ全体の熱特性を向上させる。
なお、図２では、青色ＬＥＤ２ａ及び赤色ＬＥＤ４ａの個数及び位置は、一例を示すに過ぎない。すなわち、赤色ＬＥＤ４ａが基板１の中心付近に規則的に位置され、赤色ＬＥＤ４ａを取り囲むように規則的に青色ＬＥＤ２ａが配置される構成であれば、何れでの方法もよい。または、例えば、青色ＬＥＤ２ａよりも熱特性がより劣る赤色ＬＥＤ４ａの個数が少ない場合は、熱による赤色ＬＥＤ４ａの発光特性の悪化による発光モジュール１０ａ全体の発光特性の悪化を低減する。
（第１の実施形態に係る発光モジュールの装着の詳細）
図３は、第１の実施形態に係る発光モジュールを装着した照明装置を示す横断面図である。図３は、図２における発光モジュール１０ａのＢ−Ｂ断面図である。図３では、照明装置１００ａのカバー１３や、本体１１の下部の記載を省略している。図３に示すように、照明装置１００ａの本体１１は、発光モジュール１０ａの基板１を収容する凹部１１ａ、基板１を固定する固定部材１５ａ及び固定部材１５ｂを備える。発光モジュール１０ａは、基板１が本体１１の凹部１１ａに収容される。
そして、基板１の縁部が、固定部材１５ａ及び固定部材１５ｂの押圧力により凹部１１ａの下方へ押圧されることにより、発光モジュール１０ａが本体１１に固定される。これにより、発光モジュール１０ａが、照明装置１００ａに取り付けられる。なお、発光モジュール１０ａを照明装置１００ａに取り付ける方法は、図３に示す方法に限定されず、接着、嵌合、螺合、係止等、何れの方法であってもよい。
図３に示すように、青色ＬＥＤ２ａ及び赤色ＬＥＤ４ａの距離Ｄ１は、基板１の鉛直方向の厚みＤ２よりも長い。青色ＬＥＤ２ａ及び赤色ＬＥＤ４ａが発光により発する熱は、基板１において、鉛直方向よりも水平方向へ伝導しやすい。このため、例えば、青色ＬＥＤ２ａが発した熱が、基板１の水平方向を介して赤色ＬＥＤ４ａへ伝導し、赤色ＬＥＤ４ａの発光効率をさらに悪化させる。しかし、青色ＬＥＤ２ａ及び赤色ＬＥＤ４ａの距離Ｄ１を、基板１の鉛直方向の厚みＤ２よりも長くすることで、青色ＬＥＤ２ａが発した熱が基板１の水平方向を介して赤色ＬＥＤ４ａへ伝導することを抑制する。よって、赤色ＬＥＤ４ａの発光効率の悪化を抑制する。
また、図３に示すように、封止部３ａの高さＨ１は、封止部５ａの高さＨ２よりも高い。この効果については、図５を参照して後述する。なお、封止部３ａの高さＨ１及び封止部５ａの高さＨ２は、同一であってもよい。
（第１の実施形態に係る発光モジュールの配線）
図４は、第１の実施形態に係る発光モジュールの電気配線を示す図である。図４に示すように、発光モジュール１０ａは、基板１上において、照明装置１００ａの電極接合部１４ａ−１と接続される電極６ａ−１、電極６ａ−１から延伸する配線６ａを備える。また、発光モジュール１０ａは、基板１上において、ボンディグワイヤ９ａ−１により直列に接続された複数の青色ＬＥＤ２ａを介して配線６ａと並列に接続される配線７ａを備える。また、発光モジュール１０ａは、基板１上において、ボンディグワイヤ９ａ−２により直列に接続された複数の赤色ＬＥＤ４ａを介して配線７ａと並列に接続される配線８ａを備える。配線８ａは、延伸する先端に、照明装置１００ａの電極接合部１４ｂ−１と接続される電極８ａ−１を備える。
このように、ボンディグワイヤ９ａ−１及びボンディグワイヤ９ａ−２により直列に接続された複数の青色ＬＥＤ２ａ及び複数の赤色ＬＥＤ４ａを並列に接続することで、各青色ＬＥＤ２ａ及び各赤色ＬＥＤ４ａあたりに流れる電流量を抑制して発熱を抑える。よって、発光モジュール１０ａは、発熱による発光特性の悪化を低減する。さらに、例えば、ボンディグワイヤ９ａ−２により直列に接続された赤色ＬＥＤ４ａの並列接続数を図４に示すよりも多くし、１つの青色ＬＥＤ２ａを流れる電流よりも１つの赤色ＬＥＤ４ａを流れる電流を小さくする。これにより、発光モジュール１０ａは、熱による赤色ＬＥＤ４ａの発光特性の悪化による、発光モジュール１０ａは全体の発光特性の悪化を低減する。
（第１の実施形態に係る各発光素子の発光色の反射）
図５は、第１の実施形態に係る発光モジュールにおける各発光素子の発光色の反射を示す図である。図５の前提として、上述したように、封止部３ａの光の屈折率ｎ１、封止部５ａの光の屈折率ｎ２、本体１１及びカバー１３により形成される空間に封入される封入気体の光の屈折率ｎ３は、ｎ３＜ｎ１＜ｎ２の大小関係を有するとする。
すると、図５において実線矢印で示すように、赤色ＬＥＤ４ａが発光した光は、前述の屈折率の大小関係により、封止部５ａと、封入気体との界面でほぼ全反射して封止部３ａの方向へ進む。また、図５において実線矢印で示すように、封止部５ａと、封入気体との界面で反射して封止部３ａの方向へ進んだ光は、前述の屈折率の大小関係により、封止部５ａと、封止部３ａとの界面で屈折して封止部３ａ内部へと進む。
一方、青色ＬＥＤ２ａが発した光は、図５において二点鎖線の矢印で示すように、前述の屈折率の大小関係により、封止部３ａと、封入気体との界面で屈折して封入気体方向へ進む。なお、青色ＬＥＤ２ａが発した光の多くは、前述の屈折率の大小関係により、封止部３ａと、封止部５ａとの界面で反射する。また、封止部３ａの高さＨ１は、封止部５ａの高さＨ２よりも高い。このため封止部３ａと、封止部５ａとの界面の面積を小さする一方、封止部３ａと、封入気体との界面の面積をより大きくすることができる。
このようにして、青色ＬＥＤ２ａが発した光と、赤色ＬＥＤ４ａが発した光のほとんどが、封止部３ａと、封入気体との界面付近で適度に合成されて出射されるので、発光の均一性を高めることができる。また、発光モジュール１０ａは、赤色ＬＥＤ４ａが発する光を効率よく取り出し、青色ＬＥＤ２ａが発する光と効率よく合成するので、赤色ＬＥＤ４ａの搭載個数を減らすこともできる。よって、発光モジュール１０ａは、熱による赤色ＬＥＤ４ａの発光特性の悪化による、全体の発光特性の悪化を抑制する。
また、図５において破線矢印で示すように、赤色ＬＥＤ４ａが発した光の一部は、封止部５ａと、封入気体との界面で反射せず、屈折して封止部５ａ上方の封入気体の方向へ進む。一方、青色ＬＥＤ２ａが発した光の一部は、図５において一点鎖線の矢印で示すように、封止部３ａと、封入気体との界面で屈折し、封止部５ａ上方の封入気体方向へ進む。このように、封止部５ａから上方へ赤色ＬＥＤ４ａが発した光の一部が出射したとしても、封止部３ａが封止部５ａよりも高さが高いため、封止部３ａにおける封止部５ａ側の上方領域から出射した青色ＬＥＤ２ａの光と、封止部５ａから出射した赤色ＬＥＤ４ａの光がより均一に混色されやすい。したがって、発光色の異なるＬＥＤを別々の領域に設けても、混色における色むらがより抑制される。
発光モジュール１０ａは、発光光量が小さい、例えば、赤色ＬＥＤが配置されている第２の領域を、蛍光体を含まない透明樹脂で封止することにより、蛍光体による光の吸収を回避でき、発光効率が向上する。また、発光モジュール１０ａは、赤色ＬＥＤが所定個数配置される第２の領域を拡散性が高い透明樹脂で封止すると、赤色光が効果的に拡散するため、ＬＥＤモジュールの色ムラを抑制する。すなわち、発光モジュール１０ａは、発する光の演色性及び発光効率の低下を低減できる。
なお、以上の第１の実施形態では、青色ＬＥＤ２ａを基板１上に円環状に配置し、その円環状の中心付近に赤色ＬＥＤ４ａを配置するとした。しかし、円環状に限らず、矩形、菱形その他、環状をなす形状であれば、何れでもよい。
（第１の実施形態による効果）
第１の実施形態によれば、発光モジュール１０ａは、電流供給により第１の光色を発光する第１の発光素子（例えば青色ＬＥＤ２ａ）を備える。また、発光モジュール１０ａは、電流供給により第２の光色を発光する第２の発光素子（例えば赤色ＬＥＤ４ａ）を備える。また、発光モジュール１０ａは、第１の発光素子（例えば青色ＬＥＤ２ａ）及び第２の発光素子（例えば赤色ＬＥＤ４ａ）が同一面に表面実装される基板１を備える。また、発光モジュール１０ａは、基板１に表面実装された第１の発光素子（例えば青色ＬＥＤ２ａ）を封止する第１の封止部（封止部３ａ）を備える。また、発光モジュール１０ａは、基板１に表面実装された第２の発光素子（例えば赤色ＬＥＤ４ａ）を第１の封止部（封止部３ａ）における屈折率よりも高い屈折率を有する封止部材で封止し、第１の封止部との界面を形成するように配設された第２の封止部（封止部５ａ）を備える。これにより、発光モジュール１０ａは、異種の発光素子それぞれからの発光色の混合が不均一となることを低減する。
また、発光モジュール１０ａは、第２の発光素子（例えば赤色ＬＥＤ４ａ）が発光する光のうち第２の封止部（封止部５ａ）の上方の気体との界面で反射した光の一部は、第２の封止部（封止部５ａ）と第１の封止部（封止部３ａ）との界面を介して第１の封止部（封止部３ａ）内へ進入する。そして、第１の封止部（封止部３ａ）内へ進入した光は、第１の発光素子（例えば青色ＬＥＤ２ａ）が発光する光とともに、第１の封止部（封止部３ａ）から外部に出射される。これにより、発光モジュール１０ａは、異種の発光素子それぞれからの発光色の混合が不均一となることを低減するともに、第２の発光素子（例えば赤色ＬＥＤ４ａ）が発する光を効率的に取り出すことができる。
また、発光モジュール１０ａは、第１の発光素子（例えば青色ＬＥＤ２ａ）は、基板１上に環状に配置され、第２の発光素子（例えば赤色ＬＥＤ４ａ）は、基板１上における環状の中心付近に配置される。そして、発光モジュール１０ａは、第１の封止部（封止部３ａ）は、基板１上において第１の発光素子（例えば青色ＬＥＤ２ａ）を上部から被覆して封止するように環状に形成され、第２の封止部（封止部５ａ）は、基板１上において第２の発光素子（例えば赤色ＬＥＤ４ａ）を上部から被覆して封止するように第１の封止部（封止部３ａ）の環状の内部を充填するように形成される。これにより、発光モジュール１０ａは、異種の発光素子それぞれからの発光色の混合が不均一となることをより低減するともに、第２の発光素子（例えば赤色ＬＥＤ４ａ）が発する光をより効率的に取り出すことができる。
また、発光モジュール１０ａは、基板１の表面上において、第１の封止部（封止部３ａ）の高さが、第２の封止部（封止部５ａ）の高さよりも高い。これにより、発光モジュールは、発光モジュールは、異種の発光素子それぞれからの発光色の混合が不均一となることをより低減するともに、第２の発光素子（例えば赤色ＬＥＤ４ａ）が発する光をより効率的に取り出すことができる。また、第２の封止部（封止部５ａ）から上方へ第２の発光素子（例えば赤色ＬＥＤ４ａ）が発した光の一部が出射したとしても、第１の封止部（封止部３ａ）が第２の封止部（封止部５ａ）よりも高さが高いため、第１の封止部（封止部３ａ）における第２の封止部（封止部５ａ）側の上方領域から出射した第１の発光素子（例えば青色ＬＥＤ２ａ）の光と、第２の封止部（封止部５ａ）から出射した第２の発光素子（例えば赤色ＬＥＤ４ａ）の光がより均一に混色されやすい。したがって、発光色の異なるＬＥＤを別々の領域に設けても、混色における色むらがより抑制される。
［第２の実施形態］
第２の実施形態は、第１の実施形態と比較して、ＬＥＤの配置形態が異なる。その他の点は、第１の実施形態と同一であるので、説明を省略する。図６は、第２の実施形態に係る発光モジュールを示す上面図である。図６は、図１において、矢印Ａ方向からみた第２の実施形態に係る発光モジュール１０ｂの上面図である。
図６に示すように、発光モジュール１０ｂは、基板１上において、複数の青色ＬＥＤ２ｂを含む２つの第１のＬＥＤ群が対角線上に配置される。また、発光モジュール１０ｂは、基板１上において、複数の赤色ＬＥＤ４ｂを含む２つの第２のＬＥＤ群が、第１のＬＥＤ群の配置と基板１の中心に関して対称となる対角線上に配置される。
発光モジュール１０ｂは、基板１上において、照明装置１００ｂの電極接合部１４ａ−１と接続される電極６ｂ−１、電極６ｂ−１から延伸する配線６ｂを備える。また、発光モジュール１０ｂは、基板１上において、ボンディグワイヤ９ｂ−１により直列に接続された青色ＬＥＤ２ｂ、並びに、ボンディグワイヤ９ｂ−２により直列に接続された赤色ＬＥＤ４ｂを介して配線６ｂと並列に接続される配線８ｂを備える。配線８ｂは、延伸する先端に、照明装置１００ｂの電極接合部１４ｂ−１と接続される電極８ｂ−１を備える。なお、青色ＬＥＤ２ｂは、第１の実施形態の青色ＬＥＤ２ａと同様の熱特性を有する。また、赤色ＬＥＤ４ｂは、第１の実施形態の赤色ＬＥＤ４ａと同様の熱特性を有する。
図６に示すように、青色ＬＥＤ２ｂ及び赤色ＬＥＤ４ｂを基板１上に配置すると、封止部３ｂで封止された第１の領域及び封止部５ｂで封止された第２の領域が基板１の中心に関して点対称の位置に位置する。よって、発光モジュール１０ｂは、青色ＬＥＤ２ａ及び赤色ＬＥＤ４ａそれぞれが発光する光をバランスよく合成し、所望の発光パターン、輝度又は色合いの光を容易に得ることができる。
［第３の実施形態］
第３の実施形態は、第１の実施形態及び第２の実施形態と比較して、ＬＥＤの配置形態が異なる。その他の点は、第１の実施形態及び第２の実施形態と同一であるので、説明を省略する。図７は、第３の実施形態に係る発光モジュールを示す上面図である。図７は、図１において、矢印Ａ方向からみた第３の実施形態に係る発光モジュール１０ｃの上面図である。
図７に示すように、発光モジュール１０ｃは、基板１上において、複数の青色ＬＥＤ２ｃを含む第１のＬＥＤ群が基板１を等分した一方の領域に配置される。また、発光モジュール１０ｃは、基板１上において、複数の赤色ＬＥＤ４ｃを含む第２のＬＥＤ群が、基板１を等分した、第１のＬＥＤ群が配置されない他方の領域に配置される。
発光モジュール１０ｃは、基板１上において、照明装置１００ｃの電極接合部１４ａ−１と接続される電極６ｃ−１、電極６ｃ−１から延伸する配線６ｃを備える。また、発光モジュール１０ｃは、基板１上において、ボンディグワイヤ９ｃ−１により直列に接続された複数の青色ＬＥＤ２ｃ、並びに、ボンディグワイヤ９ｃ−２により直列に接続された複数の赤色ＬＥＤ４ｃを介して配線６ｂと並列に接続される配線８ｃを備える。配線８ｃは、延伸する先端に、照明装置１００ｃの電極接合部１４ｂ−１と接続される電極８ｃ−１を備える。なお、青色ＬＥＤ２ｃは、第１の実施形態の青色ＬＥＤ２ａと同様の熱特性を有する。また、赤色ＬＥＤ４ｃは、第１の実施形態の赤色ＬＥＤ４ａと同様の熱特性を有する。
図７に示すように、青色ＬＥＤ２ｃ及び赤色ＬＥＤ４ｃを基板１上にまとめ、封止部３ｃにより封止される第１の領域及び封止部５ｃにより封止される第２の領域を分離して形成する。よって、照明装置１０ｃの制御部１４は、青色ＬＥＤ２ｃ及び赤色ＬＥＤ４ｃそれぞれの駆動制御及び熱管理が容易となる。延いては、発光モジュール１０ｃは、熱による赤色ＬＥＤ４ｃの発光特性の悪化による、全体の発光特性の悪化を抑制する。
［他の実施形態］
以上の実施形態で説明した照明装置１００ａ〜１００ｃは、ＬＥＤへ電力を供給する制御回路は、１系統であるとした。しかし、これに限らず、照明装置１００ａ〜１００ｃは、基板１上にＬＥＤの熱又は輝度を検知するセンサを備えてもよい。そして、照明装置１００ａ〜１００ｃは、センサの検出結果に応じて青色ＬＥＤ２ａ〜２ｃ、赤色ＬＥＤ４ａ〜４ｃそれぞれの駆動電流又は駆動パルス幅を個別に制御する２系統の制御回路を備えもよい。発光モジュール１０ａ〜１０ｃは、青色ＬＥＤ２ａ〜２ｃ、赤色ＬＥＤ４ａ〜４ｃを分離された領域に配置されるため、効率的に各ＬＥＤの発光を制御できる。
また、以上の実施形態では、青色ＬＥＤ２ａ〜２ｃを第１の発光素子とし、赤色ＬＥＤ４ａ〜４ｃを第２の発光素子とした。しかし、これに限らず、第１の発光素子と、第１の発光素子より熱特性が劣る第２の発光素子の組合せであれば、発光色を問わず、何れの発光素子でもよい。また、以上の実施形態では、基板１はアルミナにより形成されるとした。しかし、これに限らず、基板１は、アルミニウムやその他の素材を用いて形成されてもよい。また、封止部３ａ〜３ｃ及び封止部５ａ〜５ｃによる青色ＬＥＤ２ａ〜２ｃ及び赤色ＬＥＤ４ａ〜４ｃの封止方法は、実施形態で説明したものに限らず、種々の方法を用いてもよい。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
１ 基板
１０ａ〜１０ｃ 発光モジュール
２ａ〜２ｃ、４ａ〜４ｃ ＬＥＤ
３ａ〜３ｃ、５ａ〜５ｃ 封止部
１００ａ〜１００ｃ 照明装置

Claims (5)

  1. 電流供給により第１の光色を発光する第１の発光素子と；
    電流供給により第２の光色を発光する第２の発光素子と；
    前記第１の発光素子及び前記第２の発光素子が同一面に表面実装される基板と；
    前記基板に表面実装された前記第１の発光素子を封止する第１の封止部と；
    前記基板に表面実装された前記第２の発光素子を前記第１の封止部における屈折率よりも高い屈折率を有する封止部材で封止し、前記第１の封止部との界面を形成するように配設された第２の封止部と；
    を具備し、
    前記第１の発光素子は、前記基板上に環状に配置され、
    前記第２の発光素子は、前記基板上における前記環状の中心付近に配置され、
    前記第１の封止部は、前記基板上において前記第１の発光素子を上部から被覆して封止するように環状に形成され、かつ、前記基板に対する鉛直方向の断面が略半円状又は略台形であり、
    前記第２の封止部は、前記基板上において前記第２の発光素子を上部から被覆して封止するように前記第１の封止部の環状の内部を充填するように形成され、
    前記基板の表面上において、前記第１の封止部の高さは、前記第２の封止部の高さよりも高い
    ことを特徴とする発光モジュール。
  2. 前記第２の発光素子が発光する光のうち前記第２の封止部の上方の気体との界面で反射した光の一部は、前記第２の封止部と前記第１の封止部との界面を介して前記第１の封止部内へ進入し、前記第１の発光素子が発光する光とともに、前記第１の封止部から外部に出射される
    ことを特徴とする請求項１に記載の発光モジュール。
  3. 前記第２の封止部における光の出射面は、前記基板の実装面に対して略平行である
    ことを特徴とする請求項１又は２に記載の発光モジュール。
  4. 前記第１の発光素子は、青色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）であり、
    前記第２の発光素子は、赤色ＬＥＤであり、
    前記第２の封止部は、蛍光体を含まない
    ことを特徴とする請求項１、２又は３に記載の発光モジュール。
  5. 請求項１〜４の何れか１つに記載の発光モジュール；
    を具備することを特徴とする照明装置。
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