JPWO2010018682A1 - 照明装置 - Google Patents
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Abstract
Description
較して、エネルギー効率が劣っていた。
また、ハロゲンランプからあらゆる方向に出射する光を所望の方向に向かわせるには、上記リフレクタの形状は、たとえば断面放物線状の比較的大きなものとなってしまう。したがって、上記照明装置を取り付けるためには、天井に相応のスペースを確保することが必要であった。
この発明の一つの具体的な目的は、エネルギー効率が優れており、省スペース化を図ることが可能な照明装置を提供することである。
この発明の他の具体的な目的は、均一な輝度の光を発し、かつ発光効率を高めることが可能なLEDランプの形態の照明装置を提供することである。
また、LEDチップ1個当たりの駆動電流が大きい場合には、個々のLEDチップの輝度が大きくなり、照度むらが生じるおそれがある。より具体的には、照明装置から近距離にある物体表面(たとえば壁面)に縞状等の濃淡模様が形成されるおそれがある。これに対して、1チップ当たりの駆動電流を前述の範囲に設計すると、照度むらを効果的に抑制することができる。すなわち、発光効率の向上および照度むらの抑制を併せて達成することができる。
より具体的には、上記照明装置は、上記複数のLEDチップに電流を供給する定電流電源をさらに含み、上記複数のグループが上記定電流電源に直列に接続されていてもよい。これにより、定電流電源から供給される電流は、各グループにおいて、並列接続された複数のLEDチップに分配される。したがって、個々のLEDチップの駆動電流は、各グループを構成するLEDチップの個数(並列数)に応じた値となる。
この場合に、上記開口面積に対する上記複数のLEDモジュールの占有面積割合が、20%以上であることが好ましい。
また、本発明の好ましい実施形態においては、上記複数のLEDモジュールは、上記1対の実装端子が第1方向において離間する姿勢で、それぞれが上記第1方向と直角である第2方向に沿うように互いに平行に配置された複数の列をなすように配置されている。このような構成によれば、均一な面発光を実現するのに有利である。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記基板には、それぞれが、上記第2方向に延びており、かつ上記第1方向に離間して平行に配置されたアノード直線部およびカソード直線部からなる、複数のパッド部と、上記複数のパッド部のうち上記第2方向において隣り合い、かつ上記第1方向においてそれぞれのアノード直線部およびカソード直線部が同じ側に配置されたものの一方の上記アノード直線部と他方の上記カソード直線部を連結する斜行連結部と、を有する配線パターンが形成されており、上記複数のLEDモジュールは、上記アノード直線部および上記カソード直線部にまたがるように実装されている。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記配線パターンは、上記複数のパッド部のうち上記第2方向において隣り合い、かつ上記第1方向においてそれぞれのアノード直線部およびカソード直線部が反対側に配置されたものの一方の上記アノード直線部と他方の上記カソード直線部を連結する直行連結部をさらに有する。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記配線パターンは、上記基板の端部寄りに配置されており、上記基板の端縁に沿った外形を有するアノード拡幅部およびカソード拡幅部の少なくともいずれかを有する。このような構成によれば、上記LEDチップから発生した熱を上記アノード拡幅部および上記カソード拡幅部の少なくともいずれかを介して放散するのに適している。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記基板は円形状であり、上記基板の上記複数のLEDチップが搭載された面の法線方向に向かって末広がり状とされ、かつ上記面状光源部を囲むリフレクタをさらに備えており、上記リフレクタの上記基板側の基板側開口直径D1と上記基板とは反対側の出射側開口直径D2とが、0.5≦D1/D2≦0.69であり、かつ上記基板側開口および上記出射側開口の距離Hと上記出射側開口直径D2とが、0.3≦H/D2≦0.55とされている。このような構成によれば、上記照明装置によって、明瞭かつ均一に照射するのに好ましい。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記リフレクタの基板側開口面積に対する上記複数のLEDチップの搭載個数密度が、25個/cm2以上である。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記リフレクタの基板側開口面積に対する上記複数のLEDチップの搭載個数密度が、60個/cm2以上である。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記リフレクタの基板側開口面積に対する上記複数のLEDモジュールの占有面積割合が、70%以上である。
このような構成によれば、上記面状光源部を複数の点光源の集合ではなく、発光面として視認させるのに好ましい。上記搭載個数密度が、60個/cm2以上または上記占有面積割合が、70%以上であるという構成は、上記LEDモジュール間に0.5mm程度の隙間を確保しても実現可能であり、上記LEDモジュールを上記基板に搭載するためのいわゆるマウンターとして一般的なものを用いることができるという利点がある。
上記リフレクタの表面は、凹凸状の金属面とされている。このような構成によれば、上記照明装置からの光を均一化するのに有利である。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記各LEDモジュールは、その平面視寸法が1.6mm×0.8mm以下である。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記各LEDモジュールは、その高さが0.2mm以下である。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数のLEDモジュールの個数が、4000個以上である。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数のLEDモジュールの個数が、8000個以上である。
本発明の第3の側面によって提供される照明装置は、帯状の基板と、上記基板に配置された複数のLEDチップと、を備えるLEDランプの形態を有する。このLEDランプは、それぞれが、1以上の上記LEDチップと、互いに離間配置された1対の実装端子とを有する複数のLEDモジュールを備えている。そして、LEDランプは、20形直管形蛍光ランプ相当の形状およびサイズを有している。上記複数のLEDモジュールの個数は、290個以上である。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数のLEDモジュールの個数が、1900個以上である。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数のLEDモジュールの個数が、3900個以上である。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数のLEDモジュールの個数が、5800個以上である
本発明の第4の側面によって提供される照明装置は、帯状の基板と、上記基板に配置された複数のLEDチップと、を備えるLEDランプの形態を有する。このLEDランプは、それぞれが、1以上の上記LEDチップと、互いに離間配置された1対の実装端子とを有する複数のLEDモジュールを備えている。そして、LEDランプは、15形直管形蛍光ランプ相当の形状およびサイズを有している。上記複数のLEDモジュールの個数は、200個以上である。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数のLEDモジュールの個数が、1300個以上である。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数のLEDモジュールの個数が、2700個以上である。
本発明の第5の側面によって提供される照明装置は、帯状の基板と、上記基板に配置された複数のLEDチップと、を備えるLEDランプとしての形態を有している。このLEDランプは、それぞれが、1以上の上記LEDチップと、互いに離間配置された1対の実装端子とを有する複数のLEDモジュールを備えている。LEDランプは、10形直管形蛍光ランプ相当の形状およびサイズを有している。上記複数のLEDモジュールの個数は、150個以上である。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数のLEDモジュールの個数が、1000個以上である。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数のLEDモジュールの個数が、2000個以上である。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記各LEDモジュールは、その平面視寸法が1.0mm×0.6mm以下である。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記各LEDモジュールは、その平面視寸法が1.6mm×0.8mm以下である。
本発明の第6の側面によって提供されるLEDランプは、帯状の基板と、上記基板に配置された複数のLEDチップと、を備えるLEDランプとしての形態を有している。このLEDランプは、それぞれが、1以上の上記LEDチップと、互いに離間配置された1対の実装端子とを有する複数のLEDモジュールを備えている。上記基板の面積に対する上記複数のLEDモジュールの搭載個数密度は、3.0個/cm2以上である。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記基板の面積に対する上記複数のLEDモジュールの搭載個数密度が、20個/cm2以上である。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記基板の面積に対する上記複数のLEDモジュールの搭載個数密度が、40個/cm2以上である。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記基板の幅方向における上記複数のLEDモジュールの搭載個数が3個以上である。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記基板の長手方向における上記複数のLEDモジュールの搭載個数密度が、上記基板の幅方向における上記複数のLEDモジュールの搭載個数密度よりも大である。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記各LEDモジュールは、その平面視寸法が1.6mm×0.8mm以下である。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記各LEDモジュールは、その高さが0.2mm以下である。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記基板の面積に対する上記複数のLEDモジュールの占有面積割合が、45%以上である。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記基板の面積に対する上記複数のLEDモジュールの占有面積割合が、70%以上である。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記各LEDモジュールは、その平面視寸法が1.6mm×0.8mm以下である。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記各LEDモジュールは、その高さが0.2mm以下である。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数のLEDモジュールは、発する光の波長が互いに異なるものを含む。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記各LEDチップに流れる電流は、その定格電流の20%以下である。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記基板を収容する断面円形管状のケースをさらに有する。
本発明の好ましい実施の形態においては、それぞれが、1以上の上記LEDチップと、互いに離間配置された1対の実装端子とを有する複数のLEDモジュールを備えており、上記複数のLEDモジュールは、上記1対の実装端子が上記基板の幅方向において離間する姿勢で、それぞれが上記基板の長手方向に沿うように互いに平行に配置された複数の列をなすように配置されている。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記基板は、樹脂層と金属配線層とが積層された可撓性を有するフレキシブル配線基板であり、かつ断面形状が、円形状または円弧形状とされている。
このような構成によれば、複数のLEDチップ(あるいは複数のLEDモジュール)から発せられる光は、肉眼によっては点光源からの光とは認識されず、面状光として認識指される。このため、たとえば複数の点光源からの光を面光源と見せかけるほどの拡散を、この面状光に対しては行う必要がない。したがって、上記LEDランプからの光を不当に減衰してしまうことを回避可能であり、上記LEDランプの発光効率を高めることができる。また、上記複数のLEDチップの搭載数が多いほど、各LEDチップに流す電流値を相対的に小さくすることができる。これは、上記LEDチップに投入したエネルギーのうち発熱に消費される割合を小さくするのに有利であり、上記LEDランプの発光効率を高めるのに適している。
図3に示すように、基板1には、配線パターン2が形成されている。配線パターン2は、たとえば銅などの金属膜からなり、複数のLEDモジュール3を実装し、これらに電力供給するためのものである。配線パターン2は、アノード電極21A、カソード電極21B、複数のパッド部22、複数のアノード折り返し部24A、複数のカソード折り返し部24B、複数の斜行連結部25、直行連結部26、アノード接続部27A、およびカソード接続部27Bを有している。配線パターン2のうちLEDモジュール3を実装するための部分以外の部分は、たとえば白色レジストなどの高反射率を有する絶縁層(図示略)によって覆われている。
複数のパッド部22は、複数のLEDモジュール3が実装される部分である。パッド部22は、アノード直線部23A(図中黒色)およびカソード直線部23B(図中灰色)からなる。アノード直線部23Aおよびカソード直線部23Bは、それぞれがx方向に延びており、x方向に直交するy方向に間隔をおいて平行に配置されている。これにより、複数のパッド部22は、すべてがx方向に沿って延びている。また、複数のパッド部22の多くは、y方向に間隔を隔てて平行に配置されている。さらに、いくつかのパッド部22どうしは、x方向に間隔をおいて直列に配置されている。
図4に示すS1部においては、斜行連結部25を挟んで、並列に接続された複数のLEDモジュール3からなる2つのグループが配置されている。斜行連結部25を挟んで両側に配置された2つのパッド部22は、y方向においてアノード直線部23Aおよびカソード直線部23Bの配置が同じである。斜行連結部25は、一方のパッド部22のアノード直線部23Aと他方のパッド部22のカソード直線部23Bとを連結している。これにより、これらの2つのグループに属する複数のLEDモジュール3は、互いに直列に接続されている。
筐体5は、たとえばアルミからなり、基板1およびリフレクタ4を支持している。LEDモジュール3の発光時には、LEDモジュール3からの熱が基板1を介してリフレクタ4および筐体5に伝えられる。これにより、LEDモジュール3の放熱促進を図っている。コネクタ6は、照明装置A1が天井に設置されるときに、建造物側のコネクタ(図示略)と接続されるものである。ホルダ7は、たとえばステンレス(SUS301)製のプレートを折り曲げ加工したものである。ホルダ7は、照明装置A1を天井に取り付ける際に、天井の一部と係合することにより、照明装置A1を保持する。
サージ保護回路61は、商用交流電源66に接続される一対の給電線67,68の一方に介装されたヒューズ69と、それらの給電線67,68の間に接続されたバリスタ70とを有している。この構成により、当該電源ユニット60を雷サージ等から保護している。
整流回路63は、4個のダイオード74をブリッジ接続して構成されている。この構成によって、整流回路63は、給電線67,68からの交流を全波整流する。
出力端子82,83の間に、リード線88,89を介して、複数のLEDグループ31Aの直列回路が接続される。各LEDグループ31Aを構成する複数のLEDモジュール3は、電源ユニット60に対して、並列に接続されている。したがって、電源ユニット60から供給される定電流制御された電流は、各グループ31Aを構成する複数のLEDモジュール3に分配される。よって、個々のLEDモジュール3に流れる電流(駆動電流)は、電源ユニット60が供給する電流値と、各グループ31AにおけるLEDモジュール3の個数(並列数)とで決まる。そこで、個々のLEDモジュール3の駆動電流が所望の値(たとえば4mA)となるように、電流設定用抵抗素子79の抵抗値および各グループ31Aを構成するLEDモジュール3の個数(並列数)とを設計すればよい。
本実施形態によれば、上記複数のLEDモジュール3が構成する面状光源部3Aから光が発せられる。この面状光源部3Aから発せられる光は、基板1の表面の法線方向を中心として進行するものであり、あらゆる方向に向かうものではない。このため、たとえばハロゲンランプに代表される点光源を備えるダウンライトと比べて、所望の範囲に光を向かわせるためのリフレクタ4を小さくすることが可能である。したがって、照明装置A1の小型化が可能であり、照明装置A1を取り付ける天井の設置スペースを省スペース化することができる。また、LEDモジュール3を千鳥状に配置すれば、均一な面発光を得るのに適している。
LEDモジュール3の個数と照度との関係を図12に示す。この図および前述の表1から、試作例A,B間で照度に実質的な差がないことが分かる。しかも、表1から、試作例A,B間で、発光効率についても有意な差が認められない。したがって、個々のLEDモジュール3の発光効率では試作例Aの方が有利ではあるが、全体の照度および発光効率に差がないことから、LEDモジュール3の個数が少ない試作例Bの方が、コストを削減でき、かつ、製造工数を削減できる点で有利である。
一方、上記試作例Aでは、LEDモジュール3の上記搭載個数密度が31個/cm2程度、あるいは上記占有面積割合が39%程度である。また、上記試作例Bでは、LEDモジュール3の上記搭載個数密度が15個/cm2程度、あるいは上記占有面積割合が20%程度である。さらに、上記試作例Cでは、LEDモジュール3の上記搭載個数密度が8個/cm2程度、あるいは上記占有面積割合が10%程度である。そして、上記試作例Dでは、LEDモジュール3の上記搭載個数密度が6個/cm2程度、あるいは上記占有面積割合が8%程度である。試作例A,Bの範囲の搭載個数密度および占有面積割合が好ましいが、試作例C,Dの場合でも、面状光源部3Aを均一な光を発する発光面として視認することができた。このような均一な面発光を得るには、上記搭載個数密度を5個/cm2以上(好ましくは12個/cm2以上、より好ましくは25個/cm2以上)、あるいは上記占有面積割合を6%以上(好ましくは15%以上、より好ましくは30%以上)とすることが好適である。
また、前述の照明装置A1では、斜行連結部25を備えることにより、x方向に整然と並べられた複数のLEDモジュール3を、互いに直列に接続された複数のグループに属するように、接続することができる。複数のLEDモジュール3を整然と配置することは、均一な面発光を得るのに重要である。複数のLEDモジュール3を互いに直列に接続された複数のグループに属するように接続することは、個々のLEDモジュール3に流す電流Ifの大きさを高効率発光に適した低電流とするとともに、アノード電極21Aおよびカソード電極21B間の電圧を、定電流制御を比較的行いやすい27V程度とするのに都合がよい。
H=50mm、D2=100mm
H=45mm、D2=100mm
H=40mm、D2=100mm
H=55mm、D2=97mm
H=50mm、D2=97mm
H=45mm、D2=97mm
H=40mm、D2=97mm
H=55mm、D2=95mm
H=50mm、D2=95mm
H=45mm、D2=95mm
H=40mm、D2=95mm
H=55mm、D2=90mm
H=50mm、D2=90mm
H=45mm、D2=90mm
H=40mm、D2=90mm
H=0mm、D2=0mm
図17は、D1=60mm、D2=100mmの場合(D1/D2=0.6)に、距離Hをさまざまな値としたときの効率を調べた結果を示す。「効率」とは、ここでは、全出射光量のうち、基板1の法線方向においてリフレクタ4の出射側開口42から1m離れた位置を中心とする一辺3mの正方形受光面に入る光量の割合である。H≧30mmの範囲において高い効率が実現されており、H≧40mmの範囲では、距離Hを大きくしても効率にほとんど変化がない。したがって、低背化の観点から、H=30〜40mmとすることが好ましい。
(D1/D2=0.58、H/D2=0.39)
No.2 D1=52mm D2=90mm H=40mm
(D1/D2=0.58、H/D2=0.44)
No.3 D1=52mm D2=90mm H=45mm
(D1/D2=0.58、H/D2=0.50)
No.4 D1=47mm D2=90mm H=35mm
(D1/D2=0.52、H/D2=0.39)
No.5 D1=47mm D2=90mm H=40mm
(D1/D2=0.52、H/D2=0.44)
No.6 D1=47mm D2=90mm H=45mm
(D1/D2=0.52、H/D2=0.50)
No.7 D1=42mm D2=90mm H=35mm
(D1/D2=0.47、H/D2=0.39)
No.8 D1=42mm D2=90mm H=40mm
(D1/D2=0.47、H/D2=0.44)
No.9 D1=42mm D2=90mm H=45mm
(D1/D2=0.47、H/D2=0.50)
No.11 D1=62mm D2=100mm H=55mm
(D1/D2=0.62、H/D2=0.55)
No.12 D1=62mm D2=100mm H=40mm
(D1/D2=0.62、H/D2=0.40)
No.13 D1=62mm D2=90mm H=40mm
(D1/D2=0.69、H/D2=0.44)
No.14 D1=52mm D2=90mm H=40mm
(D1/D2=0.58、H/D2=0.44)
天井穴の直径を100mmとしたとき、射出側開口42の直径D2は90mm程度の大きさをとることができる。この際にD1=52mmとしたときは、図18Aに示すように、射出側開口面から基板1までの距離HをH=35mm、H=40mm、H=45mmと変化させた場合、それぞれの放射照度はNo.1、No.2、No.3に示す波形の値となり、いずれもほぼ同じ値になる。
さらに、図18Cに示すように、D1=42mmとしたときは、H=35mm、H=40mm、H=45mmと変化させた場合、D1=47mmとした場合に比較してよりいっそう放射照度にばらつきが生じてしまう。
一方、D2=90mm、H=40mmとしたままでD1=62mmとすると、No.13に示す波形の放射照度のように、No.14の波形が示す放射照度と比較して、集光の効果が小さくなり、直下の放射照度が弱くなってしまう。
また、各LEDモジュール3に流す電流Ifを小さくすることは、電流Ifを所望の大きさとするための電圧Vfのバラツキを小さくするのに有利であることが、発明者らの研究により判明した。発明者らは、複数個のLEDモジュール3について、電流Ifを10,100,200,300mAに制御したときの電圧Vfを測定しそのバラツキを評価した。その結果、測定された電圧Vfの標準偏差を平均値で割った変動係数は、電流Ifが10,100,200,300mAの順に、0.79、4.6、6.1、5.4であった。変動係数が大きいほど各測定における電圧Vfのバラツキが大きいことを意味する。本計測においては、電流Ifが10mAのときが、それ以外のときと比べて顕著にバラツキが小さい。本実施形態においては、LEDモジュール3に流れる電流Ifは、10mAよりもさらに低い4.0mAであることから、電圧Vfのバラツキが非常に小さいと推測できる。
図19〜図27は、本発明に係る照明装置およびその構成部品の他の例を示している。これらの図面において上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付し、その説明を省略する。
図24に示すように、このLEDモジュール3は、リード35A,35Bおよびリフレクタ36を備えている。リード35A,35Bは、たとえばCu−Ni合金からなる板状部材である。リード35Bには、LEDチップ31が搭載されており、リード35Aは、ワイヤを介してLEDチップ31と導通している。リフレクタ36は、たとえば白色樹脂からなる。リード35A,35Bの下面は、リフレクタ36から露出しており、LEDモジュール3を面実装するための実装端子として用いられている。LEDモジュール3は、そのサイズが、4.0mm×2.0mmである。
このような構成によっても、面状光源部3Aを発光面として視認させることができる。非導通放熱部28を設けることにより、基板1の一部が不当に高温となることを回避することができる。
図26は、本発明の第2実施形態に基づく照明装置を示している。本実施形態の照明装置A2は、筐体5の構成が上述した実施形態と異なっている。本実施形態の筐体5は、底部51および筒部52を有しており、これらが一体的に繋がった構造とされている。底部51には、基板1が接している。
図27は、本発明の第3実施形態に基づく照明装置を示している。本実施形態の照明装置A3は、電源ユニットが照明装置本体とは別に配置される電源別置型である。そのため、前述の実施形態のような筐体5が設けられていない。これにより、照明装置本体を低背化できるので、設置スペースが限られている場合でも施工が可能となる。
たとえば、すべてのLEDモジュール3が同一の波長の光を発する構成のほかに、互いに異なる波長の光を発する複数のLEDモジュール3を備える構成であってもよい。たとえば、電球色を発するLEDモジュール3と昼光色を発するLEDモジュール3とを備える構成としてもよい。この場合、電球色を発するLEDモジュール3と昼光色を発するLEDモジュール3とのうち実際に発光させる割合や、電流Ifの大きさを個々に制御することにより、電球色、温白色、白色、昼白色、昼光色の光を任意に照射することが可能である。あるいは、白色のLEDモジュール3を囲むようにたとえば緑色のLEDモジュール3を配置すれば、常時は、白色のLEDモジュール3を発光させ、緊急時には、緑色のLEDモジュール3を発光させるという使い方ができる。LEDモジュール3は、1つのLEDチップ31を備えるものに限定されず、たとえば赤色光、緑色光、青色光を発する3つのLEDチップ31を備える構成としてもよい。
基板1の色や、配線パターン2を覆うレジストの色を適宜塗り分ければ、LEDモジュール3の非点灯時に任意の模様や文字が現れる構成とすることができる。
基板1の形状は円形に限定されず、正方形に代表される矩形状、六角形などの多角形状などさまざまな形状であってもよい。
図28〜図30は、本発明の第4実施形態に係る照明装置としてのLEDランプを示している。本実施形態のLEDランプA11は、基板101、複数のLEDモジュール103、放熱部材111、電源基板104、複数の電源部品105、ケース106、および一対の口金107を備えており、たとえば直管形蛍光ランプの代替として一般用蛍光ランプ照明器具に取り付けて用いられる。
基板101の上面101aには、複数のLEDモジュール103が実装されている。図30に示すように、本実施形態においては、複数のLEDモジュール103は、ケース106の中心軸O1を含む平面に沿って配置されている。図31に示すように、複数のLEDモジュール103は、千鳥状に配置されている。図32〜図34に示すように、LEDモジュール103は、LEDチップ131、樹脂パッケージ132、基板133、および1対の実装端子134を備えている。LEDモジュール103は、幅が0.6mm、長さが1.0mm、厚さが0.2mmとされており、小型でありかつ非常に薄型のLEDモジュールとして構成されている。
LEDランプA11が、20形(基板が1.7cm×58cm程度)の直管形蛍光ランプ相当のサイズである場合、LEDモジュール103の搭載個数は、290個以上である。より好ましくは、LEDモジュール103の搭載個数は、480個以上、1900個以上、3900個以上、さらには5800個以上である。
LEDランプA11が、10形(基板が1.7cm×33cm程度)の直管形蛍光ランプ相当のサイズである場合、LEDモジュール103の搭載個数は、150個以上である。より好ましくは、LEDモジュール103の搭載個数は、250個以上、1000個以上、2000個以上、さらには3000個以上である。
電源基板104は、たとえばガラスエポキシ樹脂製であり、長矩形状に形成されている。複数の電源部品105は、LEDモジュール103を点灯させるための電源回路として機能するものであり、電源基板104の両面に実装されている。複数の電源部品105は、AC/DCコンバータ151と、コンデンサや抵抗器などの他の機能部品152とを含み、商用電源から供給される交流を直流定電流に変換してLEDモジュール103に供給するように構成されたものである。AC/DCコンバータ151は、電源基板104に実装される他の部品に比べて、空間に占めるサイズが大きい。
本実施形態によれば、上記複数のLEDモジュール103が構成する面状光源部103Aから光が発せられる。たとえば複数の点光源から発せられる光を観察した場合に、複数の鋭く輝く輝点が認識されるのとは異なり、面状光源部103Aからの光は、全体に均一な輝度を有する光である。このため、たとえばケース106に強力な拡散機能を持たせることなく、LEDランプA11から均一な光を出射することが可能である。これは、ケース106による光の減衰を抑制するのに適しており、LEDランプA11の発光効率を高めることができる。
本実施形態においては、基板101として、比較的薄肉の樹脂層(図示略)と金属配線層(図示略)とからなるフレキシブル配線基板が用いられている。このような基板101は、可撓性に富んでおり、円筒形状とされた放熱部材111に巻きつけられている。このため、基板101の幅方向yは、本実施形態においては放熱部材111の周方向となっている。
このような実施形態によってもLEDランプA12の発光効率を高めることができる。LEDランプA12は、複数のLEDモジュール103が発光することにより、円筒の表面全体が発光するような形態を呈する。このため、ケース106による拡散機能をさらに弱めることが可能である。これは、ケース106の透過率を高めることに繋がり、LEDランプA12の発光効率を高めるのに有利である。
本実施形態においては、図47によく表れているように、放熱部材111の表面には複数の凹部111aが形成されており、凹凸を有する形状となっている。凹部111aは、基板101の長手方向xに沿って放熱部材111のほぼ全長にわたって形成されている。
本発明に係るLEDランプは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係るLEDランプの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
この出願は、
2008年8月11日に日本国特許庁に提出された特願2008−206865号、
2008年12月12日に日本国特許庁に提出された特願2008−317048号、
2008年12月22日に日本国特許庁に提出された特願2008−324837号、
2009年1月9日に日本国特許庁に提出された特願2009−3727号、および
2009年4月27日に日本国特許庁に提出された特願2009−108334号、
に対応しており、これらの出願の全開示はここに引用により組み込まれるものとする。
Claims (85)
- 基板と、
照明空間に所定の開口面積で臨み、上記開口面積に対する搭載個数密度が3個/cm2以上となるように上記基板に配置された複数のLEDチップを含む面状光源部と、
を備える、照明装置。 - 上記複数のLEDチップは、1チップ当たりの駆動電流が、当該チップの定格電流の40%以下である、請求項1に記載の照明装置。
- 上記複数のLEDチップは、1チップ当たりの駆動電流が、当該チップの定格電流の20%以下である、請求項1に記載の照明装置。
- 上記複数のLEDチップは、1チップ当たりの駆動電流が、当該チップの定格電流の20±3%の範囲内の値である、請求項1に記載の照明装置。
- 上記複数のLEDチップは、1チップあたりの駆動電流が8mA以下である、請求項1に記載の照明装置。
- 上記複数のLEDチップは、1チップ当たりの駆動電流が4mA以下である、請求項1に記載の照明装置。
- 上記複数のLEDチップは、互いに直列に接続された複数のグループに属しており、
上記各グループに属する上記複数のLEDチップは、互いに並列に接続されている、請求項1〜6のいずれか一項に記載の照明装置。 - 上記複数のLEDチップに電流を供給する定電流電源をさらに含み、
上記複数のグループが上記定電流電源に直列に接続されている、請求項7に記載の照明装置。 - 上記各グループのLEDチップの個数が、LEDチップ1個当たりの駆動電流が当該チップの定格電流の40%以下となるように選択されている、請求項8に記載の照明装置。
- 上記各グループのLEDチップの個数が、LEDチップ1個当たりの駆動電流が当該チップの定格電流の20%以下となるように選択されている、請求項8に記載の照明装置。
- 上記各グループのLEDチップの個数が、LEDチップ1個当たりの駆動電流が当該チップの定格電流の20%±3%の範囲内の値となるように選択されている、請求項8に記載の照明装置。
- 上記各グループのLEDチップの個数が、LEDチップ1個当たりの駆動電流が8mA以下となるように選択されている、請求項8に記載の照明装置。
- 上記各グループのLEDチップの個数が、LEDチップ1個当たりの駆動電流が4mA以下となるように選択されている、請求項8に記載の照明装置。
- それぞれが、1以上の上記LEDチップと、互いに離間配置された1対の実装端子とを有する複数のLEDモジュールを備えている、請求項1〜13のいずれか一項に記載の照明装置。
- 上記開口面積に対する上記複数のLEDモジュールの占有面積割合が、20%以上である、請求項14に記載の照明装置。
- 上記複数のLEDモジュールは、上記1対の実装端子が第1方向において離間する姿勢で、それぞれが上記第1方向と直角である第2方向に沿うように互いに平行に配置された複数の列をなすように配置されている、請求項14または15に記載の照明装置。
- 上記複数のLEDモジュールは、千鳥状に配置されている、請求項16に記載の照明装置。
- 上記基板には、
それぞれが、上記第2方向に延びており、かつ上記第1方向に離間して平行に配置されたアノード直線部およびカソード直線部からなる、複数のパッド部と、
上記複数のパッド部のうち上記第2方向において隣り合い、かつ上記第1方向においてそれぞれのアノード直線部およびカソード直線部が同じ側に配置されたものの一方の上記アノード直線部と他方の上記カソード直線部を連結する斜行連結部と、
を有する配線パターンが形成されており、
上記複数のLEDモジュールは、上記アノード直線部および上記カソード直線部にまたがるように実装されている、請求項16または17に記載の照明装置。 - 上記配線パターンは、上記第1方向において隣り合う上記アノード直線部を連結するアノード折り返し部、および上記第1方向において隣り合う上記カソード直線部を連結するカソード折り返し部を有する、請求項18に記載の照明装置。
- 上記配線パターンは、上記複数のパッド部のうち上記第2方向において隣り合い、かつ上記第1方向においてそれぞれのアノード直線部およびカソード直線部が反対側に配置されたものの一方の上記アノード直線部と他方の上記カソード直線部を連結する直行連結部をさらに有する、請求項18または19に記載の照明装置。
- 上記複数のパッド部に対して上記第2方向一方寄りに配置された、アノード電極およびカソード電極をさらに備える、請求項20に記載の照明装置
- 上記カソード直線部または上記アノード直線部が、平面視において上記各LEDモジュールの上記LEDチップと重なる幅とされている、請求項18〜21のいずれか一項に記載の照明装置。
- 上記配線パターンは、上記基板の端部寄りに配置されており、上記基板の端縁に沿った外形を有するアノード拡幅部およびカソード拡幅部の少なくともいずれかを有する、請求項18〜22のいずれか一項に記載の照明装置。
- 上記配線パターンは、上記アノード直線部および上記カソード直線部と非導通とされており、かつ上記アノード直線部および上記カソード直線部に対して上記基板の端部寄りに位置する非導通放熱部を有する、請求項18〜23のいずれか一項に記載の照明装置。
- 上記基板は円形状であり、
上記基板の上記複数のLEDチップが搭載された面の法線方向に向かって末広がり状とされ、かつ上記面状光源部を囲むリフレクタをさらに備えており、
上記リフレクタの上記基板側の基板側開口直径D1と上記基板とは反対側の出射側開口直径D2とが、0.5≦D1/D2≦0.69であり、かつ上記基板側開口および上記出射側開口の距離Hと上記出射側開口側直径D2とが、0.3≦H/D2≦0.55とされている、請求項1ないし24のいずれか一項に記載の照明装置。 - 上記リフレクタの基板側開口面積に対する上記複数のLEDチップの搭載個数密度が、3.0個/cm2以上である、請求項25に記載の照明装置。
- 上記リフレクタの基板側開口面積に対する上記複数のLEDチップの搭載個数密度が、25個/cm2以上である、請求項25に記載の照明装置。
- 上記リフレクタの基板側開口面積に対する上記複数のLEDチップの搭載個数密度が、60個/cm2以上である、請求項25に記載の照明装置。
- 1以上の上記LEDチップと、互いに離間配置された1対の実装端子とを有する複数のLEDモジュールを備えており、
上記リフレクタの基板側開口面積に対する上記複数のLEDモジュールの占有面積割合が、30%以上である、請求項25に記載の照明装置。 - それぞれが、1以上の上記LEDチップと、互いに離間配置された1対の実装端子とを有する複数のLEDモジュールを備えており、
上記リフレクタの基板側開口面積に対する上記複数のLEDモジュールの占有面積割合が、70%以上である、請求項25に記載の照明装置。 - 上記基板に対して上記リフレクタとは反対側に配置されており、
上記基板が接する底部と、上記底部に一体的に繋がる筒部とを有する、金属からなる筐体をさらに備える、請求項25〜30のいずれか一項に記載の照明装置。 - 上記リフレクタの表面は、凹凸状の金属面とされている、請求項25〜31のいずれか一項に記載の照明装置。
- 上記基板が帯状の基板であり、
40形直管形蛍光ランプ相当の形状およびサイズを有し、かつ、
上記複数のLEDモジュールの個数が600個以上である、請求項14または15に記載の照明装置。 - 上記各LEDモジュールは、その平面視寸法が1.0mm×0.6mm以下である、請求項33に記載の照明装置。
- 上記各LEDモジュールは、その平面視寸法が1.6mm×0.8mm以下である、請求項33に記載の照明装置。
- 上記各LEDモジュールは、その高さが0.2mm以下である、請求項33〜35のいずれか一項に記載の照明装置。
- 上記複数のLEDモジュールの個数が、1000個以上である、請求項33〜36のいずれか一項に記載の照明装置。
- 上記複数のLEDモジュールの個数が、4000個以上である、請求項33〜36のいずれか一項に記載の照明装置。
- 上記複数のLEDモジュールの個数が、8000個以上である、請求項33〜36のいずれか一項に記載の照明装置。
- 上記複数のLEDモジュールの個数が、12000個以上である、請求項33〜36のいずれか一項に記載の照明装置。
- 上記基板が帯状の基板であり、
20形直管形蛍光ランプ相当の形状およびサイズを有し、かつ、
上記複数のLEDモジュールの個数が290個以上である、請求項14または15に記載の照明装置。 - 上記複数のLEDモジュールの個数が、480個以上である、請求項41に記載の照明装置。
- 上記複数のLEDモジュールの個数が、1900個以上である、請求項41に記載の照明装置。
- 上記複数のLEDモジュールの個数が、3900個以上である、請求項41に記載の照明装置。
- 上記複数のLEDモジュールの個数が、5800個以上である、請求項41に記載の照明装置。
- 上記基板が帯状の基板であり、
15形直管形蛍光ランプ相当の形状およびサイズを有し、かつ、
上記複数のLEDモジュールの個数が200個以上である、請求項14または15に記載の照明装置。 - 上記複数のLEDモジュールの個数が、330個以上である、請求項46に記載の照明装置。
- 上記複数のLEDモジュールの個数が、1300個以上である、請求項46に記載の照明装置。
- 上記複数のLEDモジュールの個数が、2700個以上である、請求項46に記載の照明装置。
- 上記複数のLEDモジュールの個数が、4000個以上である、請求項46に記載の照明装置。
- 上記基板が帯状の基板であり、
10形直管形蛍光ランプ相当の形状およびサイズを有し、かつ、
上記複数のLEDモジュールの個数が150個以上である、請求項14または15記載の照明装置。 - 上記複数のLEDモジュールの個数が、250個以上である、請求項51に記載の照明装置。
- 上記複数のLEDモジュールの個数が、1000個以上である、請求項51に記載の照明装置。
- 上記複数のLEDモジュールの個数が、2000個以上である、請求項51に記載の照明装置。
- 上記複数のLEDモジュールの個数が、3000個以上である、請求項51に記載の照明装置。
- 上記各LEDモジュールは、その平面視寸法が1.0mm×0.6mm以下である、請求項41〜55のいずれか一項に記載の照明装置。
- 上記各LEDモジュールは、その平面視寸法が1.6mm×0.8mm以下である、請求項41〜55のいずれか一項に記載の照明装置。
- 上記各LEDモジュールは、その高さが0.2mm以下である、請求項41〜57のいずれか一項に記載の照明装置。
- 上記基板が帯状の基板であり、
上記基板の面積に対する上記複数のLEDモジュールの搭載個数密度が、3.0個/cm2以上である、請求項14または15に記載の照明装置。 - 上記基板の面積に対する上記複数のLEDモジュールの搭載個数密度が、5.0個/cm2以上である、請求項59に記載の照明装置。
- 上記基板の面積に対する上記複数のLEDモジュールの搭載個数密度が、20個/cm2以上である、請求項59に記載の照明装置。
- 上記基板の面積に対する上記複数のLEDモジュールの搭載個数密度が、40個/cm2以上である、請求項59に記載の照明装置。
- 上記基板の面積に対する上記複数のLEDモジュールの搭載個数密度が、60個/cm2以上である、請求項59に記載の照明装置。
- 上記基板の幅方向における上記複数のLEDモジュールの搭載個数が3個以上である、請求項59〜63のいずれか一項に記載の照明装置。
- 上記基板の長手方向における上記複数のLEDモジュールの搭載個数密度が、上記基板の幅方向における上記複数のLEDモジュールの搭載個数密度よりも大である、請求項59〜63のいずれか一項に記載の照明装置。
- 上記各LEDモジュールは、その平面視寸法が1.0mm×0.6mm以下である、請求項59〜65のいずれか一項に記載の照明装置。
- 上記各LEDモジュールは、その平面視寸法が1.6mm×0.8mm以下である、請求項59〜65のいずれか一項に記載の照明装置。
- 上記各LEDモジュールは、その高さが0.2mm以下である、請求項59〜67のいずれか一項に記載の照明装置。
- 上記基板が帯状の基板であり、
上記基板の面積に対する上記複数のLEDモジュールの占有面積割合が、20%以上であり、かつ、
上記各LEDモジュールの平面視寸法が4.0mm×2.0mm以下である、請求項14または15に記載の照明装置。 - 上記基板が帯状の基板であり、
上記基板の面積に対する上記複数のLEDモジュールの占有面積割合が、30%以上である、請求項14または15に記載の照明装置。 - 上記基板の面積に対する上記複数のLEDモジュールの占有面積割合が、35%以上である、請求項70に記載の照明装置。
- 上記基板の面積に対する上記複数のLEDモジュールの占有面積割合が、45%以上である、請求項70に記載の照明装置。
- 上記基板の面積に対する上記複数のLEDモジュールの占有面積割合が、70%以上である、請求項70に記載の照明装置。
- 上記各LEDモジュールは、その平面視寸法が1.0mm×0.6mm以下である、請求項70〜73のいずれか一項に記載の照明装置。
- 上記各LEDモジュールは、その平面視寸法が1.6mm×0.8mm以下である、請求項70〜73のいずれか一項に記載の照明装置。
- 上記各LEDモジュールは、その高さが0.2mm以下である、請求項70〜75のいずれか一項に記載の照明装置。
- 上記基板の長手方向における上記複数のLEDモジュールの占有割合が、上記基板の幅方向における上記複数のLEDモジュールの占有割合よりも大である、請求項69〜76のいずれか一項に記載の照明装置。
- 上記複数のLEDモジュールは、発する光の波長が互いに異なるものを含む、請求項33〜77のいずれか一項に記載の照明装置。
- 上記複数のLEDモジュールは、白色光を発する複数のLEDモジュールと、これら白色光を発する複数のLEDモジュールものよりも全体に占める割合が小であり、かつ離散的に配置された、赤色光を発する複数のLEDモジュールと、を含む、請求項78に記載の照明装置。
- 上記基板が帯状の基板である、
請求項1〜15のいずれか一項に記載の照明装置。 - 上記基板を収容する断面円形管状のケースをさらに有する、請求項80に記載の照明装置。
- それぞれが、1以上の上記LEDチップと、互いに離間配置された1対の実装端子とを有する複数のLEDモジュールを備えており、
上記複数のLEDモジュールは、上記1対の実装端子が上記基板の幅方向において離間する姿勢で、それぞれが上記基板の長手方向に沿うように互いに平行に配置された複数の列をなすように配置されている、請求項33〜81のいずれか一項に記載の照明装置。 - 上記複数のLEDモジュールは、千鳥状に配置されている、請求項82に記載の照明装置。
- 上記基板は、樹脂層と金属配線層とが積層された可撓性を有するフレキシブル配線基板であり、かつ断面形状が、円形状または円弧形状とされている、請求項33〜83のいずれか一項に記載の照明装置。
- 上記ケースは直管状とされており、かつ、このケースには、その中心軸に平行な面内において対をなすようにして内側に突出する突出片が一体形成されており、
上記基板は、上記突出片によって上記ケースに対する半径方向の移動が規制される、請求項81に記載の照明装置。
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