JP5797945B2

JP5797945B2 - Ｌｅｄランプ

Info

Publication number: JP5797945B2
Application number: JP2011137024A
Authority: JP
Inventors: 雄亮渡邊; 祐治大森
Original assignee: Citizen Holdings Co Ltd; Citizen Electronics Co Ltd; Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Holdings Co Ltd; Citizen Electronics Co Ltd; Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 2011-06-21
Filing date: 2011-06-21
Publication date: 2015-10-21
Anticipated expiration: 2031-06-21
Also published as: JP2013004890A

Description

本発明は、複数のＬＥＤからなる発光体及びこの発光体を囲う反射枠体とを備えた一般照明用のＬＥＤランプに関するものである。

近年、電球や蛍光灯に代わる一般照明用の照明装置として、複数の発光ダイオード素子（ＬＥＤチップ）を用いたＬＥＤランプが用いられるようになってきている。ＬＥＤは電球に比べて指向性が狭くなっているため、照明用として用いる場合は、反射材を使用して指向性を広くする工夫がされている。このようなＬＥＤランプは、基板上に複数のＬＥＤチップを配列して樹脂封止した発光体と、この発光体を囲う反射枠体とを備えて構成されるものが多い（特許文献１，２）。また、特許文献３には、遮光効果を得るために、前記発光体を囲う周壁部に黒色系の樹脂材料を用いて構成された発光装置が開示されている。

図５は従来の一般的なＬＥＤランプ１の基本構造を示したものである。発光体３は、複数のＬＥＤチップ（図示せず）によって構成されており、複数のＬＥＤチップを基板２の中央部に集合させて円形状に樹脂封止したものである。また、前記発光体３の周囲を囲うようにして基板２上に反射枠体６が配置される。この反射枠体６には、内部をすり鉢状に刳り抜いた凹部が設けられ、この凹部の内周面に前記発光体３から発せられる光を上方に向けて反射させるための反射面７が設けられている。

このような構造のＬＥＤランプ１にあっては、前記発光体３から発せられる光によって直接前方方向を照明すると共に、前記反射面７の傾斜角度に応じた指向性を得ることができるようになっている。

特開２００４−３２７９５５号公報特開２０１０−１７１１６４号公報特開２００１−１４４３３３号公報

ところで、ＬＥＤチップによって構成された発光体は、中心部分から発せられる光とは発色の異なったリング状の発光痕が外周部に現れることがある。この発光痕は、封止する樹脂部材に含有されている蛍光剤によって強くなる傾向がある。例えば、白色発光を得るために、青色光を発する青色ＬＥＤを用い、封止する樹脂部材に黄色系の蛍光材料を用いた場合にあっては、白色発光の中に黄色味の強い発光痕が現れるといった現象が顕著となっていた。

照明用のＬＥＤランプにあっては、発光体３にＬＥＤチップを複数個使用しているため、前記発光痕がより多く発生していることになる。この発光体３の内部では、隣接するＬＥＤチップ間で打ち消し合うため、前記発光痕があまり目立たないが、発光体３内の外周部に位置するＬＥＤチップからは透光性を有した樹脂部材を通してそのまま外部に放出される。これによって、発光体３の照射範囲の外周部に沿って黄色味がかかったリング状の発光痕が発生し、前記反射枠体６の反射面７で反射されると、前記発光痕がさらに顕著に現れるといった問題があった。

そこで、本発明の目的は、複数の発光素子によって構成される発光体の照射範囲の外周部に現れるリング状の発光痕を生じなくさせると共に、指向性を持たせて前方方向を明るく均等に照明することのできるＬＥＤランプを提供することである。

上記課題を解決するために、本発明のＬＥＤランプは、基板と、該基板上に実装される複数の発光素子及びこの複数の発光素子を封止する樹脂部材からなる発光体と、該発光体を囲うように前記基板上に設けられる反射部材とを備え、前記反射部材は、発光体から出射する光を上方に導くテーパ状の反射面と、この反射面の下端に発光体の外周縁の上面を被うひさし部と、発光体の外周縁の側面を囲む側壁部とを有し、前記ひさし部及び側壁部と発光体の外周縁との間には隙間が設けられていることを特徴とする。

本発明に係るＬＥＤランプによれば、発光体を囲うようにして設けられる反射面が、前記発光体の上面近傍であって発光体の外周縁より内側位置を下端として上方にテーパ状に延びているため、封止部材を通して全方向に発する光の中でリング状の発光痕が生じる部分を前記反射面によって遮光することができる。

また、反射面の下端が、前記発光体の最外側に配置されている発光素子と発光体の外周縁との間に位置するように設定することで、前記発光体から上方に発せられる光量や輝度を低下させることなく、発光痕のみを効果的に抑えることができる。

本発明の第１実施形態に係るＬＥＤランプの斜視図である。上記ＬＥＤランプの断面図である。反射枠体を底面側から見た斜視図である。上記ＬＥＤランプの組立斜視図である。従来のＬＥＤランプの断面図である。

図１及び図２は本発明の第１実施形態に係るＬＥＤランプ１１の構造を示したものである。このＬＥＤランプ１１は、ガラスエポキシやＢＴレジン等によって四角形状に形成され、表面に電極パターンや電極端子（図示せず）が設けられる基板１２と、この基板１２上の中央部に設けられる発光体１３と、この発光体１３を取り囲む反射面１７が形成された反射枠体１６とを備えて構成されている。

前記発光体１３は、縦横方向に複数配列実装される発光素子（ＬＥＤチップ）１４と、これら複数のＬＥＤチップ１４を円形状に封止する樹脂部材１５とを有して構成されている。前記ＬＥＤチップ１４は一例として窒化ガリウム系化合物半導体が用いられ、設定される発光量や輝度等に応じて数十個程度一定の間隔を有して正方配列される。この複数のＬＥＤチップ１４は全て直列又は並列接続され、両端のＬＥＤチップ１４からは前記基板１２に形成されているアノード及びカソードからなる一対の端子電極（図示せず）に接続される。また、前記樹脂部材１５は透明又は透光性を有する樹脂材料によって形成され、発光用途に応じて各種の蛍光剤や拡散剤等が所定量含有される。

前記反射枠体１６は、前記発光体１３を囲うようにして基板１２上に配置される。この反射枠体１６は、平面形状やサイズが前記基板１２と同じであるが、一定の深さを有して形成されており、その中央部には前記発光体１３を取り囲むすり鉢状の凹部２０が開設されている。この反射枠体１６は、遮光効果を持たせるように、例えば、カーボンブラック等を含有させた黒色系の樹脂部材によって成形することができる。

前記凹部２０は、前記発光体１３から発せられる光を均等に集光させるため、内周面が円形状に形成され、上面に向かってテーパ状に広がる反射面１７となっている。ここで、前記発光体１３の外周部から発せられる光によって生じる黄色味かかったリング状の発光痕を防止するため、発光体１３の外周部を一定の範囲で覆う必要がある。このため、本発明では、図２に示したように、前記反射面１７の下端Ａが前記発光体１３の上面の外周縁より内側で、且つ発光体１３の最も外側に配置されているＬＥＤチップ１４ａの上に掛からない範囲内に位置するように設定されている。これによって、発光体１３から発せられる光を遮ることなく、発光体１３の外周縁に沿って発生するリング状の発光痕を有効に防止することが可能となる。

次に、前記反射面１７を形成するための反射枠体１６の下部構造について説明する。この反射枠体１６は、図３に示すように、基板１２上に載置される底面に前記発光体１３を囲う円形状の貫通孔２１が設けられる。この貫通孔２１は、前記発光体１３の外周側面と対向する側壁部２２と、この側壁部２２の上部が内側に張り出すひさし部２３とを有して断面Ｌ字状に形成されており（図２参照）、このひさし部２３の縁面２４が発光体１３の上面の外周部より内側に位置するように形成される。なお、前記縁面２４は、図２に示した反射面１７の下端Ａに相当する。

前記側壁部２２及びひさし部２３は遮光面となっており、発光体１３から発せられる光を遮ることができる一方、反射面１７には光反射率の高い金属膜、あるいはニッケルメッキその他の銀色系のメッキによる表面加工が施される。また、前記反射枠体１６の上面１８にも前記反射面１７と連続するように金属膜やメッキ加工を施すことによって、発光体１６の上方全体を明るく発光させることができる。前記反射面１７の形状及び傾斜角は、ＬＥＤランプ１１の光学的仕様に応じて適宜設定されるが、カメラのフラッシュ光源のように、ある一定の距離にムラなく光を照射させるためには、発光体１３を中心にした円形で、上方に向かって４０°〜８０°の範囲が適しており、室内照明としては１２０°までの範囲で傾斜設定するのが望ましい。

図４は前記ＬＥＤランプ１１の組立方法を示したものである。基板１２は、ＬＥＤランプ１１の平面形状に合わせて正方形状に形成され、中央部に複数のＬＥＤ１４を直列又は並列に実装配置するためのダイボンドパターン（図示せず）、外周部に前記ダイボンドパターンと導通するアノード及びカソードからなる一対の端子電極（図示せず）がエッチング等によってパターン形成される。そして、前記ダイボンドパターン上にＬＥＤ１４を実装した後、前記基板１２上に金型を載置して樹脂材料を充填することで、円形状の発光体１３が形成される。

前記発光体１３が形成された基板１２上に反射枠体１６を載置し、接着剤等によって接合する。この反射枠体１６には底部に発光体１３を収容する円形状の貫通孔２０及びこの貫通孔２０から上方に傾斜して延びる反射面１７が金型成形あるいは切削加工によって形成されている。前記反射枠体１６は、前述したように、遮光性を持たせるためにカーボンブラックを含有させた黒色系の樹脂材料を用いて形成されるのが望ましい。カーボンブラックは、紫外線を吸収する効果を有しているため、発光体１３から受ける光によって樹脂材料の劣化を有効に防止することができる。このカーボンブラックは、反射枠体１６全体に含有させる必要はなく、少なくとも発光体１３に直接面した側壁部２２及びひさし部２３の裏側に集中して含有させるか、カーボンブラックを含有した樹脂層を前記側壁部２２及びひさし部２３の裏側に沿って配設させてもよい。また、反射枠体１６の反射面１７と上面１８に反射率の高い金属膜を形成することで、発光体１３から発せられる光を前方に集光させて明るく照射することができる。なお、前記貫通孔２１は、発光体１３を上方から被せるようにして装着するために、若干の隙間が生じる程度の広さと高さを有して形成されるが、密着させてもよい。

前記反射枠体１６は、その厚みを深くした場合は、それに比例して反射面１７の傾斜角度が増すことで照射範囲を狭くして集光させることができる。一方、反射枠体１６の厚みを浅くした場合は、それに比例して反射面１７の傾斜角度がなだらかになることで照射範囲を広く設定することができる。本発明の反射枠体１６にあっては、ひさし部２３によって発光体１３の外周縁を一定範囲で覆っているので、前記反射面１７の傾斜角度に関わりなく、リング状の発光痕を防止する効果が得られる。

本実施形態では、反射面１７が開放状態となっているため、このまま照明装置に組み込むことができるが、この反射面１７上に凸状あるいは凹状のレンズを組み合わせることで、発光光量を調整することができると共に、様々な発光効果を得ることも可能である。

１１ＬＥＤランプ
１２基板
１３発光体
１４ＬＥＤ
１５樹脂部材
１６反射枠体
１７反射面
１８上面
１９反射部材
２０凹部
２１貫通孔
２２側壁部
２３ひさし部
２４縁面

Claims

基板と、
該基板上に実装される複数の発光素子及びこの複数の発光素子を封止する樹脂部材からなる発光体と、
該発光体を囲うように前記基板上に設けられる反射部材とを備え、
前記反射部材は、発光体から出射する光を上方に導くテーパ状の反射面と、この反射面の下端に発光体の外周縁の上面を被うひさし部と、発光体の外周縁の側面を囲む側壁部とを有し、
前記ひさし部及び側壁部と発光体の外周縁との間には隙間が設けられていることを特徴とするＬＥＤランプ。
前記反射面の下端が、前記発光体の最外側に配置されている発光素子と発光体の外周縁との間に位置している請求項１に記載のＬＥＤランプ。
前記ひさし部及び側壁部は、前記反射面の下端から発光体の外周縁に沿ってＬ字状に凹設されている請求項１に記載のＬＥＤランプ。
前記反射部材は、基板上に配置された反射枠体からなり、この反射枠体の中央部にはすり鉢状の凹部が形成され、この凹部の内周面に前記反射面が形成されると共に、凹部の下部にはＬ字状に凹設された前記ひさし部及び側壁部が設けられている請求項１に記載のＬＥＤランプ。
前記ひさし部及び側壁部の表面の色は黒色系である請求項１に記載のＬＥＤランプ。
前記反射面は、金属膜によって形成される請求項１に記載のＬＥＤランプ。