KR100731454B1

KR100731454B1 - 발광장치 및 이것을 이용한 조명기구

Info

Publication number: KR100731454B1
Application number: KR20057016892A
Authority: KR
Inventors: 타쿠오 무라이; 히데키 후쿠다; 타케유키 마에가와; 요시유키 고토; 켄이치 이시이; 야스오 이마이; 아키히토 타나카; 오사무 묘도
Original assignee: 미츠비시덴키 가부시키가이샤; 미츠비시 덴키 쇼메이 가부시키가이샤
Priority date: 2003-12-05
Filing date: 2004-12-03
Publication date: 2007-06-21
Also published as: JPWO2005055328A1; TWI253189B; CN101363578B; WO2005055328A1; CN101363578A; CN1762061A; TW200524186A; HK1089291A1; JP4088932B2; KR20060036039A; CN100492685C

Abstract

단파장 광을 방사하는 LED 소자(12)가 실장된 복수의 LED 실장 기판(4)과, 오목부에 LED 소자(12)의 단파장 광에 의해 변환광을 발광하는 파장 변환부(3)가 마련된 반사면(2a)을 갖는 케이스(2)와, 케이스(2)의 오목부 저면의 중앙부에 입설(立設)된 열전도성의 기판 지지판(5)을 구비하고, 반사면(2a)은 LED기판 지지판(5)의 입설부의 양측을 따라 형성된 포물면으로 이루어지고, LED 실장 기판(4)은, LED기판 지지판(5)의 양면 LED 소자(12)의 발광면을 반사면(2a)에 각각 향하여 부착되어 있다.

발광장치, 조명기구

Description

발광장치 및 이것을 이용한 조명기구{LIGHT EMITTING DEVICE AND ILLUMINATION INSTRUMENT USING THE SAME}

본 발명은, 발광 다이오드에 의한 광원을 이용한 고효율의 발광장치 및 이것을 이용한 조명기구에 관한 것이다.

종래의 발광 다이오드(LED ; Light Emitting Diodc)를 이용한 발광장치 및 조명 장치에 관한 발명은 수많이 있다. 그 중, 예를 들면 LED로부터의 발광 광을 제 2의 광으로 변환하고, 반사적으로 취출하려고 하는 고효율 조명 장치를 실현한 방법도 몇가지 제안되어 있다. 그 중에서도 단파장 LED와 형광체를 조합시켜서 발광장치를 실현하는 것의 예로서 다음과 같은 것이 있다.

종래의 발광 다이오드는, 발광 다이오드 소자로부터 방사되는 방사속(放射束)은, 그 일부가 상기 발광 다이오드 소자의 발광면측의 상기 발광 다이오드 소자와 대향하는 반사면에, 또 일부는 직접 광투과성 부재를 투과하여 출사면을 향한다. 반사면에서는, 상기 발광 다이오드 소자로부터의 방사속을 받음으로써 가시광을 방사하는 형광체에 의해 주로 500㎚ 이상의 가시 역광의 발광을 행한다. 또한, 직접 광투과성 부재의 표면을 향한 방사속 중에서, 400㎚ 이하의 자외역의 성분은 간섭막(20)에서 반사되어 재차 투명 수지재 내로 되돌아와, 접착층(16)의 형광체에 닿아서 가시광으로 변환되어, 직접 또는 반사면에 반사되어 출사면으로부터 간섭막으로부터 출사한다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

특허 문헌 1 특개2001-345483호 공보(단락 0020 내지 0026, 도 1).

종래의 발광 다이오드는, 발광 다이오드 소자로부터의 방사속의 자외역을 유효하게 활용할 수 있기 때문에, 발광 다이오드를 이용한 소자장치의 고성능 및 에너지 절약화가 가능하게 된다고 한다. 또한, 태양광으로부터의 자외선에 의한 광투과성 부재의 열화 및 황변(黃變)을 방지할 수 있기 때문에, 발광 다이오드를 옥외에서 사용하는 경우의 수명을 높일 수 있고, 특히 옥외용 영상 표시 장치로서 매우 적합한 것이라고 하고 있다.

그러나, 본 구조에 있어서는 전극부재 구조가 장애로 되어, 취출하는 광의 효율이 저하되는 결점이 있다. 또한 장치 본체의 발광량을 올리기 위해 복수의 LED를 이용하는 경우, 그 전극 면적이 증가하여, 높은 취출 효율을 유지한 채로 발광량을 올리는 것은 곤란하였다.

또한, 투광성 부재의 상면에 직접 간섭막을 설치한 방법이며, 그 때문에 투광성 부재는 필연적으로 고체의 것이여야 하였다. 그 때문에 예를 들면 열전도율이 좋은 액체나 젤 상태의 재료를 투명 재료로서 이용할 수 없었다. 또한, 특히 발광면을 아래로 하여 이용하는 경우에는, LED 소자가 투명광부재에 매몰된 구조이기 때문에, 소자 정션부에서 발생하는 열의 방열 효율이 나쁘고, 결과적으로 LED 발광 효율의 저하나 소자수명을 단축한다는 문제가 있다.

본 발명은, LED 소자와 같은 단파장 광원을 이용한 발광장치를 복수 이용한 경우의 효율 저하나 방열성을 개선하고, 고효율이며 긴 수명이고 또한 저비용의 발광장치 및 이것을 이용한 조명기구를 얻는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관한 발광장치는, 단파장 광을 방사하는 LED 소자가 실장된 복수의 LED 실장 기판과, 오목부에 상기 LED 소자의 상기 단파장 광에 의해 변환광을 발광하는 파장 변환부가 마련된 반사면을 갖는 케이스와, 상기 케이스의 오목부 저면의 중앙부에 입설된 열전도성의 LED기판 지지판을 구비하고, 상기 반사면은, 상기 LED기판 지지판의 상기 입설부의 양측을 따라 형성된 포물면으로 되고, 상기 LED 실장 기판은, LED기판 지지판의 양면에 상기 LED 소자의 발광면을 상기 반사면을 각각 향하여 부착된 것이다.

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1을 도시한 발광장치의 단면도.

도 2는 도 2의 상면도.

도 3은 본 발명의 실시의 형태 1을 도시한 발광장치의 LED 실장 기판의 상면도.

도 4는 본 발명의 실시의 형태 1을 도시한 발광장치의 LED 실장 기판의 단면도.

도 5는 본 발명의 실시의 형태 1을 도시한 발광장치의 파장 변환 재료의 구성 설명도.

도 6은 본 발명의 실시의 형태 1을 도시한 발광장치의 단면도.

도 7은 본 발명의 실시의 형태 1을 도시한 발광장치의 단면도.

도 8은 본 발명의 실시의 형태 2를 도시한 발광장치의 단면도.

도 9는 도 8의 상면도.

도 10은 본 발명의 실시의 형태 2를 도시한 발광장치의 상면도.

도 11은 본 발명의 실시의 형태 2를 도시한 발광장치의 단면도.

도 12는 도 11의 상면도.

도 13은 본 발명의 실시의 형태 3을 도시한 발광장치의 단면도.

도 14는 도 13의 상면도.

도 15는 본 발명의 실시의 형태 3을 도시한 발광장치의 단면도.

도 16은 도 15의 상면도.

도 17은 본 발명의 실시의 형태 3을 도시한 발광장치의 단면도.

도 18은 도 17의 상면도.

도 19는 본 발명의 실시의 형태 4를 도시한 발광장치의 단면도.

도 20은 도 19의 상면도.

도 21은 본 발명의 실시의 형태 4를 도시한 발광장치의 단면도.

도 22는 본 발명의 실시의 형태 5를 도시한 발광장치의 단면도.

도 23은 본 발명의 실시의 형태 5를 도시한 발광장치의 단면도.

도 24는 본 발명의 실시의 형태 5를 도시한 발광장치의 단면도.

도 25는 본 발명의 실시의 형태 5를 도시한 발광장치의 단면도.

도 26은 본 발명의 실시의 형태 6을 도시한 조명기구의 단면도.

도 27은 도 26의 상면도.

도 28은 본 발명의 실시의 형태 6을 도시한 조명기구의 단면도.

도 29는 본 발명의 실시의 형태 6을 도시한 조명기구의 단면도.

도 30은 본 발명의 실시의 형태 6을 도시한 조명기구의 단면도.

도 31은 본 발명의 실시의 형태 1을 도시한 발광장치의 기판 지지판의 한 구성예를 도시한 단면도.

도 32는 본 발명의 실시의 형태 1을 도시한 발광장치의 기판 지지판의 한 구성예를 도시한 단면도.

도 33은 본 발명의 실시의 형태 1의 파장 변환부의 한 구성예를 도시한 도면.

도 34는 본 발명의 실시의 형태 1을 도시한 발광장치의 단면도.

도 35는 본 발명의 실시의 형태 1을 도시한 발광장치의 단면도.

도 36은 본 발명의 실시의 형태 2를 도시한 발광장치의 단면도.

도 37은 본 발명의 실시의 형태 3을 도시한 발광장치의 단면도.

도 38은 본 발명의 실시의 형태 7을 도시한 발광장치의 단면도.

도 39는 본 발명의 실시의 형태 7을 도시한 발광장치의 상면도.

도 40은 본 발명의 실시의 형태 7을 도시한 발광장치의 단면도.

도 41은 본 발명의 실시의 형태 7을 도시한 발광장치의 단면도.

도 42는 본 발명의 실시의 형태 7을 도시한 발광장치의 단면도.

도 43은 본 발명의 실시의 형태 7을 도시한 발광장치의 단면도.

도 44는 본 발명의 실시의 형태 7을 도시한 발광장치의 상면도.

도 45는 본 발명의 실시의 형태 7을 도시한 발광장치의 단면도.

도 46은 본 발명의 실시의 형태 7을 도시한 발광장치의 단면도.

도 47은 본 발명의 실시의 형태 7의 발광장치를 이용한 조명기구의 단면도.

도 48은 본 발명의 실시의 형태 7의 발광장치를 이용한 조명기구의 단면도.

도 49는 본 발명의 실시의 형태 7을 도시한 발광장치의 단면도.

도 50은 본 발명의 실시의 형태 7을 도시한 발광장치의 단면도.

도 51은 도 49, 도 50의 평면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 투광성 판, 2 : 케이스, 2a, 2a2 : 반사면, 2a1 : 능선부, 2a3, 2a4 : 측면, 3 : 파장 변환부, 4 LED : 실장 기판, 5 : 기판 지지판, 12 : LED 소자, 24 : 방열 핀, 40 : 고열전도성 부재, 50 : 조명기구 케이스, 51 : 발광장치. 60 : 형광체, 61 : 바인더, 62 : 광반사 마스크, 63 : 확산 투과판.

실시의 형태 1

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1을 도시한 발광장치의 단면도(도 2의 B단면도), 도 2는 발광장치의 상면도, 도 3은 발광장치의 LED 실장 기판의 상면도, 도 4는 발광장치의 LED 실장 기판의 단면도(도 3의 B단면도), 도 5는 발광장치의 파장 변환 재료의 설명도이다.

도 1, 도 2에서 본 발광장치는, 근자외선역에 피크를 갖는 단파장 LED 소자 (12)를 실장한 LED 실장 기판(4), 내측에 표면이 반사면(2a)이 되는 오목부를 갖는 케이스(2), 케이스(2) 내측의 반사면(2a)에 마련되고, LED 소자(12)로부터 발하는 광을 여기광으로 하여 파장을 변환하여 변환광인 제 2의 광을 발광하는 파장 변환부(3), 오목부의 반사면(2a)의 저부의 중앙에 입설되고, LED 실장 기판(4)을 양면에 지지하고, 열전도성을 갖는 기판 지지판(5), 케이스(2)의 개구부에 부착되는 투광성 판(1) 및 케이스(2)의 배면 중앙부에 마련된 고열전도성 부재(40)로 구성된다. 그리고, 2개의 LED 실장 기판(4)은 각각의 LED 소자(12)의 발광 중심축이 케이스 오목부의 반사면(2a)의 측면방향을 향하도록 기판 지지판(5)의 양측면에 부착되고, 투광성 판(1)은 케이스 내부로부터 발하여지는 광을 외부로 발광하는 발광면으로 되고, 예를 들면 유리나 수지 등의 투광성 판으로 구성된다.

오목부의 반사면(2a)은 저부의 중앙에 형성된 능선부(2a1)와, 이 능선부(2a1)의 양측을 따라 곡부(谷部)를 갖는 2개의 상면으로 보아 직사각형의 포물면으로 이루어지는 반사면(2a2)과, 이 포물면의 양단의 측면(2a4)으로 이루어진다. 기판 지지판(5)은, 능선부(2a1)에 마련된 홈에 끼워 맞추어져 입설되고, 기판 지지판(5)의 편측 단면(端面)은, 고열전도성 부재(40)에 일부가 접하고 잇다.

또한, 케이스(2)는 가공성이 좋다는 면에서 내열성이 좋은 수지로 구성하고 있지만, 방열성의 면에서 금속 등의 고열전도성 부재로 구성하여도 좋다.

다음에, 도 3, 도 4는 LED 실장 기판(4)의 구성을 도시하지만, 본 실시의 형태에 있어서는 LED 소자(12)의 수명이나 발광 효율에 관계되는 LED 소자(12)의 방열성을 높일 목적으로, LED 기판(10)에 금속 기판을 이용하고 있다. 금속 기판의 전기적 절연성을 확보하기 위해 기판상에 절연층(15), 그 위에 도전 패턴(11)을 마련하고, 그 위에 LED 소자(12)를 실장하고 있다. 또한, 도전 패턴(11)상의 LED 소자(12)의 실장 부분을 제외한 부분에는 절연층(15)을 마련한 구조로 되어 있다.

또한, LED 소자(12)로부터 측면 방향으로 방사되는 상기 단파장 광을, LED 실장 기판(4)의 앞면 방향에 있는 배광(配光) 특성으로서 취출하기 위한 LED 실장 기판 상판(13)을, 접착층(16)을 사이에 두고 LED 기판(10)과 접합하는 구성으로 하고 있다. LED 실장 기판 상판(13)에는 LED(12)의 배설 위치에 맞추어서 반사구멍(14)을 마련하고 있고, 반사구멍(14)의 측면은 LED 소자(12)로부터 발광한 광을 효율적으로 앞면으로 방사하도록 확산 또는 경면상태의 고반사율 면으로 한다. LED 실장 기판 상판(13)은 예를 들면 금속, 또는 수지 등으로 구성하고, 반사구멍(14) 이외의 표면도 조명 효율을 높이도록 고반사율 도료로 도포, 또는 표면에 고반사 재료를 증착하는 등의 처리를 시행한다.

또한, LED 소자(12)로부터의 광 취출 효율을 올리기 위해 LED 실장 기판 상판(13)의 반사구멍(14)에는, LED 소자(12)를 덮도록 하여 투명성 몰드 재료(17)를 몰드한다. 여기서 투명성 몰드 재료(17)는, LED 소자(12)가 단파장이기 때문에, 예를 들면 내광성이 있는 실리콘 수지나 유리 등의 재료로 구성한다. LED 소자(12)는 베어의 상태라도 좋지만, 이와 같은 구성으로 함으로써 광 취출 효율을 높일 수 있다.

LED 기판(10)은 유리에폭시 기판이라도 발광장치로서의 기능에 지장을 주지 않지만, 전술한 바와 같이 LED 소자(12)가 발하는 열의 방열성을 높이기 위해 금속 기판으로 하고 있다. 그 밖의 방열성 기판으로서, 고열전도성의 필름 기판을 금속판에 팽팽하게 붙인 것, 또는 세라믹 재료를 이용한 것이라도 좋다.

여기서, LED 소자(12)는 페이스업 타입이나 플립칩 타입이라는 발광형의 종류를 특정하는 것은 아니다. 또한, 반사구멍(14) 내의 전체의 반사율 향상을 목적으로 하여, 금속 기판인 LED 기판(10)상의 표면 절연층을 고반사율성의 도료 등으로 도포한다.

또한, 본 실시예의 LED 실장 기판(4)에 유사한 구성으로서, LED 기판과 LED 기판상판이 일체화된 세라믹스나 고열전도성 수지를 주재료로 하는 시판 LED 패키지가 존재한다. 본 발광장치는 발광부를 이와 같은 시판 패키지를 이용한 경우에도, 그 본질 기능을 잃어버리는 일 없이 본 실시예와 같은 효과를 얻을 수 있다.

여기서 본 실시예의 반사구멍(14) 및 시판 패키지 반사구멍이, LED가 방사하는 단파장 광에 대해 고반사율, 또한 LED 기판 상판(13) 표면 및 시판 패키지 표면이, 파장 변환부에 의해 변환된 변환 파장치에 대해 고반사율인 부재로 구성함으로써, 그들 부위에 있어서의 광 손실이 적은 높은 발광 효율의 발광장치를 얻을 수 있다.

파장 변환부(3)는, 예를 들면, 도 5에 도시한 바와 같이, 단파장 LED 발광 스펙트럼(S1)을 여기(勵起) 스펙트럼으로 하여 발광을 행한 청색 발광 스펙트럼(S2), 녹색 발광 스펙트럼(S3), 적색 발광 스펙트럼(S4)을 각각 갖는 3종류의 혼합 형광체로서 구성한다. 이 구성에 의해 백색 발광을 실현하지만, 형광체 혼합에 있어서, 3종류의 형광체의 혼합비는 발광 효율을 높임과 함께 연색성(演色性)을 높이 는 비율로 실현한다.

파장 변환부(3)를 이와 같은 구성으로 함으로써, 종래의 청색 발광 LED 소자와 그 파장에 의해 여기되고 황색 발광을 행하는 YAG계 형광체(이트륨·알루미늄·가넷계 형광체)를 이용하여 백색 발광을 실현한 방법에 비교하고, 발광 스펙트럼의 분광 성분이 변환광역에서 연속적으로 되기 때문에 연색성이 높은 발광장치를 얻는 것이 가능하다.

그러나, 본 발광장치를 구성하는 단파장 LED는 자외선, 근자외선, 또는 자색, 청색광을 발광하는 것이고, 상기 내용으로써 청색 발광 LED와 YAG계 형광체에 의한 실현을 제한하는 것이 아니다. 또한 단파장 LED 광이 자외광이나, 자색이나 청자색의 광색을 갖는 근자외광을 이용하는 경우, 그것들에 여기되는 형광체 종류는 청색, 녹, 적색을 비롯하여 복수의 발광색을 갖는 것이 존재한다. 따라서 그 선정, 조합에 따라서는 백색 이외의 임의 광색을 얻는 것이나, 예를 들면 도 5의 S2, S3, S4로 협역(脅域) 스펙트럼을 갖는 것을 선정함에 의해, 예를 들면, 액정 표시 장치의 조명에도 적용 가능한 색 재현역이 넓은 발광장치를 얻을 수도 있다.

또한, 단파장 LED 발광 파장을 자색 또는 청자색의 발광 파장(360 내지 430㎚ 정도)을 갖는 근자외선 발광인 것으로 구성하면, 자외 발광하는 것에 비교하여, 일반적으로 그 파장 영역에서의 형광체 여기 효율은 낮지만, LED 소자(12)의 자기(自己)광 흡수가 적고, 발광 효율이 높아지는 특징이 있다. 그 때문에, 근자외 LED를 이용함으로써 높은 발광 효율을 유지하면서, 자외선을 이용하는 경우와 같은 부재 열화가 적고, 생체면에의 악영향도 적은 발광장치를 얻는 것이 가능하다. 또한, 상기한 바와 같이 이 파장역에서 여기대(勵起帶)를 갖는 형광체는 다수 존재하기 때문에, 발광색을 임의로 설계할 수 있는 이점이 있다.

또한, LED 소자(12)는 일반적으로 소자 내부 온도나 주위 온도가 높아지면 발광 효율의 저하를 초래하지만, 본 발광장치를 조명 장치로서 사용하는 경우에는, 본 발광장치의 발광면을 하향으로 하여 이용하는 경우가 많고, 이 경우, 방열성을 고려한 본 발명의 구성이 LED 발광 효율이나 소자 수명에 대해 유효하게 기능한다.

특히, 기판 지지판(5)을 금속 등의 열전도성 재료로 구성함과 함께, 케이스(2)의 배면에 마련한 편면이 공기중에 놓여지는 구성을 취한 고열전도성 부재(40)와 접촉시키고, LED 소자(12)로부터 발생하는 열의 방열로를 확보함으로써 방열성을 높일 수 있다 . 열전도성 재료로는, 예를 들면, 열전도율이 높은 알루미늄, 구리, 금속 세라믹스 등을 이용한다.

또한, 도 2와 같이 기판 지지판(5)의 단변측의 적어도 일단을 케이스(2) 내측의 오목부의 측면(2a4)에 접하도록 구성(도 2 점선상 A점)함에 의해, 접촉단을 상측으로 하여 측면 발광장치로서 이용하는 경우에도, 기판 지지판(5)에 따른 방열로를 확보할 수 있기 때문에 높은 방열 효과를 얻을 수 있다.

이 구성에 있어서, 케이스(2)의 오목부 중앙의 입설된 LED기판 지지판(5)의 양면에 부착된 LED 실장 기판(4)의 LED 소자(12)로부터 단파장 광을 여기광으로서 방사하고, 케이스(2)의 오목부의 반사면(2a)에 마련된 파장 변환부(3)에서 파장이 변환되어 발광한 변환광이 투광성 판(1)을 경유하여 방사된다.

이때 LED 소자(12)로부터 발생하는 열이 LED 실장 기판(4), 기판 지지판(5), 고열 전도성 부재(40)를 통하여 방열된다.

이상과 같이, 오목부에 LED 소자(12)의 단파장 광에 의해 변환광을 발광하는 파장 변환부(3)가 마련된 반사면(2a)을 갖는 케이스(2)와, 이 케이스(2)의 오목부 저면의 중앙부에 입설된 열전도성의 LED기판 지지판(5)을 구비하고, LED기판 지지판(5)의 양면에 LED 소자(12)가 실장된 LED 실장 기판(4)을 부착하였기 때문에, LED 실장 기판(4)의 방열성을 높일 수 있고, 복수 LED 소자로 이루어지는 대출력 LED 실장 기판을 이용한 경우에도, LED 소자 온도의 상승을 억제할 수 있고, 결과적으로 효율이 좋고 수명이 긴 대광속(大光束) 발광장치를 얻을 수 있다. 또한 본 발명에 의한 효과는 LED 소자가 단수인 경우에도 유효하다.

또한, LED 소자로서 근래 개발이 가속되고 있는 대전류 구동, 대광 출력형이 있는데, 그것에 상관하는 형태로 발열량도 큰 LED 소자(하이파워 소자)의 조립도 가능하게 할 수 있다.

또한, 본 실시의 형태에서는, 기판 지지판(5)에 접하도록 고열전도성 부재(40)를 케이스(2)의 배면에 부착하였지만, 고열전도성 부재(40)를 부착하지 않고, 적어도 기판 지지판(5)이 부착되는 케이스(2)의 오목부 저면 중앙부를 고열전도성 부재로 구성하도록 하여도 좋다.

또한, 도 6에 도시한 바와 같이 기판 지지판(5)의 단부에 접하는 고열전도성 부재(40) 대신에 방열 핀(24) 등의 방열성 부재를 마련함으로써, 더욱, 방열 효과를 줄 수 있다. 또한, 케이스(2)를 금속판으로 형성한 예이지만, 기판 지지판(5)으로부터의 열이 방열 핀(24)에 전해지기 때문에, 도 1과 같은 케이스(2)의 구성 재 료가 수지나 플라스틱과 같은 비금속성의 재료라도 좋다.

또한, 방열 핀(24) 이외에 높은 방열 효과를 주는 부재로서 히트 파이프나 펠티에 소자를 이용하고, 방열 핀(24)과 마찬가지로 LED기판 지지판(5)의 단부에 접촉하는 구성으로 하여도 좋다.

또한, 도 31에 도시한 바와 같이, 기판 지지판(5)의 기판 부착 부분(5a)을, 반사면(2A)에 대해 LED 실장 기판(4)이 비스듬히 상방에 위치하게 하여도 좋다. 이 구성에 의해, 투광성 판(1)의 표면측(表側)으로부터는 LED 소자(12)의 광원의 이미지가 직접 보이지 않도록 할 수 있다. 또한, 도 32에 도시한 바와 같이, LED기판 지지판(5)의 LED 기판 부착 부분(5a)을, 역삼각 형상으로 하여도 좋고, LED 실장 기판(4)의 배면이 두께가 있고 방열 효과를 좋게 할 수 있다. 이 구성에서 LED 기판 부착 부분(5a)의 역삼각 형상의 표면(도면의 상측)은 고반사율 반사면인 것이 바람직하고, 또한 투광성 판(1)에 접하여도 좋다.

또한, 도 1, 도 6에 도시한 바와 같은 두께의 케이스(2)가 아니라 도 7과 같이 얇은 금속판으로 구성하는 형태로 하여도 좋다. 도 7에서는 케이스(2) 외에, 파장 변환부(3)가 설치되는 반사부(29)도 같은 금속판으로 구성하고 있다. 또한, 고열전도성 재료로 이루어지는 기판 지지판(5)을 LED 지지판 누름(41)으로 지지하고, 금속의 케이스(2)에 부착하도록 함으로써 방열 효과를 높일 수 있다. 또한, 케이스(2)의 배면에 방열 핀(24) 등의 고방열성 부재를 장착함에 의해, 또한, 방열 특성을 양호하게 할 수 있다.

또한, LED 소자(12)의 방열성을 높인 결과, LED 특유의 파장 시프트를 꽤 낮 은 범위로 억제할 수 있고, 결과로, 복수 형광체를 이용하는 경우에도 그 각각의 발광 스펙트럼 변동을 극히 적게 하고 안정된 발광색을 얻는 것이 가능하다.

또한, 케이스(2)의 오목부의 반사면(2a)에 직접, 파장 변환부(3)를 마련하는 외에, 도 7에 도시한 바와 같은 플렉시블한 파장 변환 재료 부가용 시트(25)상에 미리 파장 변환부(3)를 도포하는 등을 하고, 그것을 반사부(29)에 접착시키는 방법이라도 좋다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 직접 파장 변환부(3)를 도포하는 경우, 반사면(2a)이나 반사부(29)의 형상이 복잡하기 때문에, 도포막 두께의 균형도가 나빠지는 등의 현상을 없앨 수 있다. 또한, 제조 방법이 간단하여 발광 효율을 높일수 있다.

이때, 파장 변환부(3)는 도 33에 도시한 바와 같이 구성 주재료인 단일 또는 복수종 형광체(60)를, 그것들을 분류화시키는 바인더(61)에 함유하여 구성한다. 이 바인더 주 재료는 예를 들면 수지나 물이지만, 형광체와의 사이에서 화학 변화가 생기지 않는 것이나 광 기능에 장애를 주지 않는 것을 전제로 하여 선정한다. 본 실시의 형태에서는 가공성, 내후성, 투광성에 양호하고, 또한 만곡한 오목부의 반사면(2a)에 대응 가능한 형상 유연성이 있는 예를 들면 실리콘 재료로 형성 가능하다.

또한, 파장 변환 재료 부가용 시트(25)의 표면을, 적어도 LED 소자(12)가 방사하는 단파장 광에 대해 고반사율인 경면 또는 확산성의 재료로 구성한다. 이와 같은 구성으로 함으로써 한번은 파장 변환부(3)를 빠져 나간 광(UV11)을, 이 파장 변환 재료 부가용 시트(25)의 표면에 의해 효율적으로 바인더에 재입사(UV12)시키 고, 재차, 파장 변환 기회를 줄 수 있고 결과로서 파장 변환 효율을 향상시키는 것이 가능하다. 이때 파장 변환 재료 부가용 시트(25)의 표면 반사율이 파장 변환 후의 광에 대해서도 고반사율을 갖는 재료라면, 바인더 내에서 파장 변환된 광을 효율적으로 장치 내부를 향하여 반사할 수 있기 때문에, 더욱, 발광 효율이 높은 발광장치를 얻는 것이 가능하다. 또한, 파장 변환 재료 부가용 시트(25)로서, 예를 들면, PET, 알루미늄, 은 등의 다층 구조에 의한 시트를 이용할 수 있다.

이것은 케이스(2)의 오목부의 반사면(2a)에 직접, 파장 변환부(3)를 마련할 때, 적어도 파장 변환부(3)의 부설되는 부분을 고반사율 재료로 형성하는 것과 같은 효과를 얻을 수 있다. 본 고반사율 재료는 케이스와 동일 재료라도 좋고, 또는, 케이스(2)상에 알루미늄이나 은 등의 금속 증착이나 금속 도금함으로써 형성하여도 좋다.

또한, 발광장치의 파장 변환부(3)는, 파장 변환부(3)의 배설부에 형광체를 혼입된 바인드 재료를 직접 도포, 또는 분무한 것, 또는, 형광체를 증착 형성시킨 것이라도 좋고, 이때, 상기한 바와 마찬가지로, 적어도 파장 변환부(3)의 배설부를 고반사율 재료로 형성함으로써 높은 발광 효율을 갖는 발광장치를 얻을 수 있다.

또한, 도 7에 도시한 바와 같이 투광성 판(1)의 내측 배면에, LED 소자(12)의 발광 파장 부분을 반사하고, 그 이외의 파장 영역의 광을 투과하는 필터나 증착막 등의 LED 발광 광 반사부(26)를 마련함으로써, LED 소자(12)의 발광 광을 직접 외부에 발광시키지 않고, 재차, 파장 변환부(3)로부터의 발광에 기여하는 부재로서 이용할 수 있기 때문에, 발광 효율을 높이는 것이 가능해진다.

또한, LED 발광 광 반사부(26)의 유무에 관계없이, 투광성 판(1)에 의해 케이스(2) 표면을 완전히 막고, 또한 케이스(2) 내부에 질소 가스를 봉입, 또는 진공 상태로 하는 등으로 기밀성을 높이는 구성으로 하여도 좋다. 또한, 본 투광성 판(1)은 장치 내부의 부품에의 접촉 보호나 내후성을 높이는 기능을 갖지만, 사용 조건에 따라서는 본 발광장치의 기본 기능의 실현에 의해 반드시 장착하지는 않아도 좋다.

또한, 케이스(2)의 개구부에 렌즈계(27)를 이용하도록 구성함으로써 배광을 임의로 변경할 수 있다. 렌즈는 내광성이 좋은 광학 유리나 실리콘 재료로 구성하고, 목적에 따라 렌즈 형상을 볼록형, 또는 오목형과 같이 형상을 바꾸어 구성한다(도면은 어느정도 장치 앞면 중앙에 광이 모이도록 한 것).

또한, 기판 지지판(5)의 위에, 예를 들면, 고반사율의 확산 반사성 마스크(28)를 설치함으로써, 발광면측에서 보았을 때의 LED 소자(12)의 광원의 이미지를 없앨 수 있음과 함께, 확산 반사성 마스크(28) 자체의 이미지도 약하게 할 수 있다.

또한, 도 1, 6, 7에 있어서 케이스(2)의 오목부의 형상을 만곡 형상으로 하고 있지만, 예를 들면, 오목부 저면이 평면이 되는 형상이라도 좋고, 오목부의 형상에 의해 본 발광장치의 기능을 잃어버리는 일은 없다. 예로서, 도 34에 오목부 저면 및 측면을 평면 형상으로 한 경우, 도 35에 오목부의 일부의 저면을 평면으로 하고 측면을 만곡 형상으로 한 경우의 구성도를 나타낸다.

반사면(2a)은 포물면이 바람직하지만, 포물면의 적어도 일부의 포물면을, 상 기 포물 면에 거의 근사한 평면으로 바꿔도 좋고, 가공성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기에서는 기판 지지판을 단독 구성 부품으로 하여 설명하였지만, 그것은 열전도성의 케이스(2)와 일체 구조, 또는 도 7의 반사 바로 아래에 마련한 금속판등과 일체 구조로 하여도 좋고, 단독 부품 구성시와 같은 방열성 기능은 유지된다.

실시의 형태 2

도 8은 본 발명의 실시의 형태 2를 도시한 발광장치의 단면도(도 9의 B단면), 도 9는 발광 장치의 상면도이다.

도 8, 도 9에서, 실시의 형태 1의 도 1과 동일 또는 상당 부분에는 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다.

케이스(2)의 개구부 연부가 마주 대하는 2변에 고열전도성 부재(40)가, 측면을 오목부의 저부의 반사면(2a2)을 향하도록 내측으로 뻗어나오도록 경사하여 부착되어 있다. 저부의 반사면(2a2)은 평면이고, 고열전도성 부재(40)가 부착된 마주 대하는 측면(2a3)은 저부의 반사면(2a2)으로부터 개구부를 향하여 외측으로 넓어지도록 형성되고, 그 밖의 마주 대하는 측면(2a4)은 저부의 반사면(2a2)에 수직으로 형성되어 있다.

그리고, 고열전도성 부재(40)의 내면측에 LED 소자의 발광면을 오목부 저면의 반사면(2a2)을 향하여 LED 실장 기판(4)이 부착된다.

이 구성에 있어서, LED 실장 기판(4)의 LED 소자(12)로부터 발하는 광을 여기광으로 하여 케이스(2)의 오목부의 반사면(2a)에 마련된 파장 변환부(3)에서 파 장이 변환되어 발광한 제 2의 광이 투광성 판(1)을 경유하여 방사된다. 이때, LED 소자(12)로부터 발생하는 열이 LED 실장 기판(4), 기판 지지판(5), 고열전도성 부재(40), 방열 핀(24)을 통하여 방열된다.

이상과 같이, 케이스(2)의 개구 연부 내측에 내측면을 오목부 저면의 반사면(2a2)을 향하여 부착된 고열전도성 부재(40)에, LED 소자(12)의 발광면을 저부의 반사면(2a2)을 향하여 LED 실장 기판(4)이 부착되었기 때문에, 투광성 판(1)의 바깥쪽에서는 LED 소자(12)의 광원의 이미지가 직접 보이지 않도록 할 수 있고, 또한, 파장 변환부(3)를 실시의 형태 1과 같은 구성으로 하여 백색 발광을 얻을 수 있다.

또한, LED 실장 기판(4)의 방열성을 높일 수 있고, LED 소자(12) 자체의 발광 효율 저하, 단 수명화를 막을 수 있다.

또한, 본 실시의 형태에서는 LED 실장 기판(4)이, 케이스(2)의 개구부의 연부에서 마주 대하는 2변으로 하였지만, 도 10에 도시한 바와 같이 4변에 마련하도록 하여도 좋다. 또한, 케이스(2)의 오목부 저면형상을 평면상으로 하였지만, 예를 들면, 만곡 형상으로 하여도 좋고 이것에 의해 발광 기능에 영향을 주는 것은 아니다. 도 36에 그 경우의 측면도를 도시한다.

또한, 케이스(2)의 오목부는 상면으로 보아 4변형으로 하였지만, 원형으로 하여도 좋다.

또한, 도 11(도 12의 단면도 B), 도 12와 같이 고열전도성 부재(40)의 배면에 방열 핀(24)을 마련하여, 더욱 방열 효과를 얻도록 하여도 좋다.

또한, 본 실시의 형태에서는, 케이스(2)의 개구 연부에 LED 실장 기판(4)을 지지하는 고열전도성 부재(40)를 마련하였지만, 고열전도성 부재(40)의 부분을 마련하는 대신에, 적어도 이 부분을 고열전도성 부재로 구성하도록 하여도 좋다.

또한, 상기 기판 지지판을 열전도성의 케이스와 일체 구조로 하여도 상관없고, 그 경우 단독 부품 구성시와 마찬가지로 방열성 기능은 유지된다.

실시의 형태 3

도 13은 본 발명의 실시의 형태 3을 도시한 발광장치의 단면도(도 14의 B단면), 도 14는 발광장치의 상면도 도 13, 도 14에서, 실시의 형태 1의 도 1과 동일 또는 상당 부분에는 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다.

케이스(2)의 오목부의 반사면(2a)은, 중앙부의 능선부(2a1)와 이 능선부(2a1)을 따라 양측에 곡부(谷部)를 갖는 홈통형상의 2개의 포물면 형상의 반사면(2a2)으로 이루어지고, 능선부(2a1)에 평행한 마주 대하는 양측면(2a3)에, LED 소자(12)의 발광면을 반사면(2a2)을 각각 향하여 LED 실장 기판(4)이 부착되어 있다.

그리고, 케이스(2)의 양측면(2a3)의 배면에 방열 핀(24) 등의 고방열성 부재를 장착하고 있다. 또한, 광 취출측의 케이스 개구면의 연부에 내측으로 뻗어나오도록, 확산 반사성의 마스크(28)를 마련하고, 직접, LED 소자(12)의 광원의 이미지가 보이지 않도록 한다.

이 구성에 있어서, LED 실장 기판(4)의 LED 소자(12)로부터 발하는 광을 여기광으로 하고 케이스(2)의 오목부의 반사면(2a2)에 마련된 파장 변환부(3)에서 파장이 변환되고 발광한 제 2의 광(백색광)이 투광성 판(1)을 경유하여 방사된다. 이 때, LED 소자(12)로부터 발생하는 열이 LED 실장 기판(4), 케이스(2)의 측면(2a3), 방열 핀(24)을 통하여 방열된다.

이상과 같이, 케이스(2)의 오목부의 반사면(2a)은, 중앙부의 능선부(2a1)와 이 능선부(2a1)를 따라 양측에 곡부를 갖는 홈통형상의 2개의 포물면으로 이루어지는 반사면(2a2)으로 되고, 능선부(2a1)에 평행한 마주 대하는 양측면(2a3)에, LED 소자(12)의 발광면을 반사면(2a2)을 각각 향하여 LED 실장 기판(4)이 부착되고, 양측면(2a3)에 방열 핀(24)이 부착되어 있기 때문에, LED 소자(12)로부터 발하는 열이, 케이스(2)의 측면의 방열 핀(24)을 통하여 공기중으로 방열되기 때문에, LED 소자(12)의 발광 효율을 높게 유지할 수 있음과 함께, LED 소자(12)의 수명을 길게 할 수 있다.

또한, 개구면의 연부에 확산 반사성 마스크(28)를 마련하였기 때문에, 발광면측에서 보았을 때의 LED 소자(12)의 광원의 이미지를 없앨 수 있다.

또한, 방열 핀(24)을 장착하지 않고, 적어도 LED 실장 기판(4)이 부착되는 케이스(2)의 오목부의 양측면(2a3)을 고열전도성 부재로 구성하도록 하여도 좋고, 방열 핀(24)도 장착하여 더욱 방열 효과를 높여도 좋다.

또한, 도 15(도 16 B단면), 도 16에 도시한 바와 같이, 케이스(2)의 오목부의 양측면(2a3)의 LED 실장 기판(4)이 부착되는 부분에 LED 실장 기판(4)과 같은 크기의 개구부를 마련하고, 그 케이스 오목부로부터의 광 누출이 없도록, 또한, 개구부를 통하여 LED 실장 기판(4)이 직접 공기에 접하는 구성으로 하여, 방열 특성을 양호하게 하여도 좋다. 이때, LED 실장 기판(4)의 배면에 방열 핀(24)을 마련함 에 의하여 더욱 방열 특성을 높이는 것이 가능하게 된다.

또한, 도 13의 파장 변환부(3)를 마련한 케이스 오목부의 능선부(2a1)는 LED 소자(12)의 광축 중심(도 13중 C선)보다 윗방향에 위치하도록 구성함으로써, LED 소자(12)로부터의 발광하는 광을 효율적으로 파장 변환부에 조사할 수 있고, 높은 파장 변환 효율을 얻을 수 있다. 또한 도 13에서 능선부로서 구성한 반사면은, 도 37과 같이 그 반사면에 평면부를 갖는 구성이라도 파장 변환 기능을 유지할 수 있다.

또한, 도 17, 도 18에 도시한 바와 같이 케이스(2)의 오목부는 원형 모양으로 하고, 중앙부에 볼록부(2a5)와, 이 볼록부(1a5)의 외주를 따라 형성된 원형의 포물면으로 이루어지는 반사면(2a2)을 마련한 것이라도 좋다. 이 구성에 의해 파장 변환 효율 및 광 취출 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 케이스(2)의 오목부의 원형 모양은 원형에 가까운 다각 형상이라도 좋다.

또한, LED 실장 기판(4)으로서는 방열성이 높은 금속 기판이나 세라믹스 기판으로 구성하여도 좋지만, 케이스(2)에의 실장 용이성을 고려하여, 예를 들면, 내열성이 높은 폴리이미드와 같은 플렉시블 기판으로 구성하여도 좋다. 또한, 도 14와 같이 케이스(2)의 배면에 방열 핀(24)을 장착함으로써 방열 효과를 높일 수 있다.

실시의 형태 4

도 19는 본 발명의 실시의 형태 4를 도시한 발광장치의 단면도(도 20의 B단면), 도 20은 발광장치의 상면도, 도 21은 발광장치의 단면도(도 20의 A단면)이다

도 19부터 21에 있어서, 실시의 형태 1의 도 1과 동일 또는 상당 부분에는 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다.

케이스(2)의 오목부의 반사면(2a)은, 양측의 능선부(2a1)와 이 능선부(2a1)의 사이에 곡부를 갖는 상면으로 보아 직사각형의 홈통형상의 포물면으로 이루어지는 반사면(2a2)이 복수의 능선부(2a1)로 접하여 나열되어 구성되고, 각 반사면(2a2)의 능선부(2a1) 방향의 양단부가 케이스의 측면(2A3)에서 지지되어 있다. 그리고, LED 실장 기판(4)에 실장된 LED 소자(12)의 광축이 각 포물면으로 이루어지는 반사면(2a2)의 사이를 통과하도록 LED 실장 기판(4)이 마주 대하는 케이스의 측면(2a3)에 부착되어 있다.

이와 같이, LED 소자(12)의 발광축에 따르도록, 또한, 서로 이웃하는 LED 소자(12) 사이에 능선부(2a1)가 위치하도록에, 복수의 만곡 스트라이프 형상을 하고 있다.

이 구성에 있어서, LED 실장 기판(4)의 LED 소자(12)로부터 발하는 광을 여기광으로 하여 케이스(2)의 오목부의 각각의 반사면(2a2)에 설치1된 파장 변환부(3)에서 파장이 변환되어 발광한 제 2의 광이 투광성 판(1)을 경유하여 방사된다. 이때, LED 소자(12)로부터 발생하는 열이 LED 실장 기판(4), 케이스(2)의 측면(2a3), 방열 핀(24)을 통하여 방열된다.

이상과 같이, 반사면(2a)은, 복수의 능선부(2a1)와 이 능선부(2a1)를 따라 양측에 곡부를 갖는 홈통형상의 복수의 포물면으로 이루어지는 반사면(2a2)으로 이루어지고, 각 반사면(2a2)의 각 양단의 케이스의 측면(2a3)에, LED 실장 기판(4)의 발광면을 반사면(2a2)을 각각 향하여 LED 실장 기판(4)이 부착되었기 때문에, LED 소자(12)로부터 다방면으로 발광하는 광을 광축을 따른 한정적인 범위로 파장 변환할 수 있고, 큰 광손실이 없는 상태로 파장 변환부(3)에서 파장 변환되기 때문에, 파장 변환 효율 및, 본 발광장치로부터의 광 취출 효율을 향상시킬 수 있다.

실시의 형태 5

도 22 내지 도 25는 본 발명의 실시의 형태 5를 도시한 발광장치의 단면도이다.

도 22, 도 23, 도 24는 실시의 형태 1의 도 6, 실시의 형태 2의 도 8, 실시의 형태 3의 도 13을 각각 리플롯한 도면이고, 도 25는 도 6의 파장 변환부(3)의 크기를 나타낸 것이다.

도 22 내지 도 24에 있어서, 실시의 형태 1의 도 4에 도시한 LED 실장 기판 상판(13)의 반사구멍(14) 반사부 각도나 투명성 몰드 재료(17)의 몰드 형상을 조정하고, 도 22 내지 도 24에 도시한 바와 같이 LED 실장 기판(4)의 LED 소자(12)로부터 발하는 광의 배광을, LED 소자(12)에서 본 케이스(2)의 오목부 내로 들어가는(도면중의 LED 소자(12)의 광축으로부터의 각도(δ) 이하로 들어가도록) 구성으로 한다.

이와 같은 구성으로 함에 의해, LED 소자(12)로부터의 발광 광을 효율 좋게 파장 변환부(3)에 조사하는 것이 가능해지고, 효율이 좋은 발광장치를 실현할 수 있다.

또한, 도 25에 도시한 바와 같이, 케이스(2)의 오목부의 반사면(2a)에 마련 된 파장 변환부(3)가 점유하는 부분을 LED 소자(12)의 발광 광이 조사한 범위(조사 각도(β))에 맞추어서 구성한다.

이 구성에 의해 파장 변환부(3)의 면적을 작게 할 수 있고, 파장 변환부의 비용을 삭감하는 것이 가능해지고 장치를 염가로 할 수 있다.

이때, 파장 변환부 재료가 시행되지 않은 반사면(2a)을 고반사성의 상태로 함으로써 고발광 효율을 유지하는 것이 가능해진다. 반사면(2a)을 알루미늄 등의 경면 반사 재료로 구성하여도 좋지만, 확산 반사성이 높은 백색 재료로 구성하면, 발광면측에서 보아 파장 변환부(3)와 반사면(2a)의 경계를 인식하기 어렵고 미관상 좋은 발광장치를 얻을 수 있다.

실시의 형태 6

도 26, 도 28 내지 30은 본 발명의 실시의 형태 6을 도시한 발광장치를 이용한 조명기구의 단면도(도 27 A단면도), 도 27은 도 26, 도 28 내지 30의 상면도이다.

본 실시의 형태는, 실시 형태 1 내지 3으로 나타낸 발광장치를 각각 4대 이용하여 구성이 가장 간단한 하면(下面) 개방 조명기구로 한 것이다.

도 26 내지 도 30에 있어서, 조명기구의 상부에 발광장치(51)를 점등하기 위한 점등 장치(52)를 구비하고, 점등 장치(52)에는 조명기구의 전원 입력부(53)를 통하여 상용 전원을 공급 가능하게 하고, 또한, 점등 장치(52)를 통하여 발광장치(51)에 마련한 전원 입력부에 LED 소자(12)의 점등용의 전력을 공급하도록 구성하고 있다. 발광장치(51)는 중심부에서 4방향으로 4대 배치되어 있다.

도 26은 실시의 형태 1의 발광장치(51)를 이용한 것이고, 발광장치(51)의 금속 등으로 구성된 고열전도성 부재(40)가 조명기구의 조명기구 케이스(50)에 직접, 또는 고열전도성 실 등을 통하여 설치된다.

이와 같은 구성에 있어서, 발광장치(51)의 LED로부터 발생하는 열이 LED 실장 기판(4), 기판 지지판(5), 고열전도성 부재(40)를 통하여 조명기구 케이스(50)로 방열된다.

도 28은 방열 핀(24)을 장착한 실시 형태 1의 발광장치(51)를 조명기구에 적용한 것이다. 조명기구의 발광장치(51)의 장착부에 있어서 발광장치(51)의 방열 핀(24)은, 직접 공기중에 접촉하도록 구성한다.

이와 같은 구성으로 함에 의해 조명기구 상부의 대류에 의한 냉각도 가능해져서, 더욱 방열 효과를 향상시킬 수 있다.

도 29는 실시의 형태 2에서, 고열전도성 부재(40)를 부착한 발광장치(51)를 이용한 것이고, 발광장치(51)의 고열전도성 부재(40)가 조명기구의 조명기구 케이스(50)에 직접, 또는 고열전도성 실 등을 통하여 설치된다.

이와 같은 구성에 있어서, 발광장치(51)의 LED로부터 발생하는 열이 LED 실장 기판(4), 고열전도성 부재(40)를 통하여 조명기구 케이스(50)로 방열된다.

도 30은 실시의 형태 3에서, 방열 핀(24) 대신에 고열전도성 부재(40)가 부착된 발광장치(51)를 이용한 것이고, 발광장치(51)의 케이스(2)의 LED 실장 기판(4)이 부착된 부분이 조명기구의 조명기구 케이스(50)에 직접, 또는 고열전도성 실 등을 통하여 설치된다.

이와 같은 구성에 있어서, 발광장치(51)의 LED로부터 발생하는 열이 LED 실장 기판(4), 케이스(2)의 고열전도성 부재(40)를 통하여 조명기구 케이스(50)로 방열된다.

이상과 같이, LED 소자(12)의 온도 상승을 억제할 수 있고, 발광 효율이 좋고 장수명의 조명 장치를 얻을 수 있다.

또한, 조명광은 일부가 발광장치(51)로부터의 발광 광, 또 다른 일부는 반사판(56)에서 반사된 광으로서, 그 혼광(混光)에 의해 얻는 것이 가능하다.

이때, 반사판(56)은 조명 효율 향상의 면에서 고반사성 재료가 바람직하고, 목적으로 하는 조명용도에 맞추어 확산면, 또는 경면 마무리하도록 하여도 좋다.

실시의 형태 7

도 38은 본 발명의 실시의 형태 7을 도시한 발광장치의 단면도(도 39의 B단면), 도 39는 발광장치의 상면도이다. 도 38, 37에 있어서, 실시의 형태 1의 도 1과 동일 또는 상당 부분에는 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다. 실시예 1 등과 마찬가지로 단파장 광을 방사하는 LED 소자(12)가 실장된 LED 실장 기판(4)과, 오목부에 LED 소자의 단파장 광에 의해 변환광을 발광하는 파장 변환부(3)가 마련된 반사면(2a)을 갖는 케이스를 구비하고 있다.

여기서 반사면(2a)은, LED 실장 기판(4)에 대향하여 형성된 포물면으로 이루어지고, LED 기판(4)은 케이스 오목부 내의 한 측면에 LED 실장 기판(4)의 발광면을 반사면(2a)을 각각 향하여 부착하도록 구성한다. 이와 같은 케이스(2) 내의 1변에 LED 실장 기판(4)을 마련한 발광장치에 있어서는, 그 투과성 판(1)을 하측을 향 하여 사용하는 외에, LED 실장 기판(4)측(방열 핀(24)측)이 상측이 되도록 투과성판(1)을 옆으로 향한 사용 방법에 있어서도, LED 소자(12)가 발하는 열은 케이스를 따라 상방을 향하여 방열할 수 있고, 방열성이 좋고 발광 효율이 높은 발광장치를 얻는 것이 가능하다.

이때, LED 발광 광의 최대 배광각을 도 38의 최대 배광의 각도(δ)와 같이 반사면(2a) 내로 제한함으로써, 파장 변환부 1차 여기광이 되는 LED 발광 광을 효율적으로 파장 변환부(3)에 조사할 수 있고, 발광 효율이 높은 발광장치를 실현할 수 있다. 또한 도 40과 같이 실시의 형태 3에 유사한 표면이 경면 또는 확산성이고 고반사율의 광 반사 마스크(62)를 이용하여도, 직접 투광성 판(1)에 입사하는 LED 발광 광의 비율을 낮게 할 수 있고, 역시 발광 효율이 좋은 발광장치를 얻을 수 있다. 또한 광반사 마스크(62)는 케이스와 일체 구조라도 관계없다. 또한, 오목부의 반사면(2a)은 예를 들면 도 41과 같이, 포물면에 거의 근사한 평면으로 구성하여도 좋고, 또한, 도 42와 같이 포물면과 평면부로 구성하여도, 파장 변환 기능을 실현하는 것이 가능하다.

또한, 도 43(도 44의 B단면)에 파장 변환부(3)가 LED 기판(4)에 대향하여 형성된 포물면으로 되고, 케이스 오목부의 개구 연부에 마련된 하나의 경사 부재인 고열전도성 부재(40)에 LED 실장 기판(4)의 발광면을 반사면(2a)을 향하여 마련하도록 구성하여도 좋다. 도 38, 도 39와 마찬가지로, 투과성판(1)을 하측을 향하여 사용하는 외에, LED 실장 기판(4)이 상측이 되도록 투과성판(1)을 옆으로 향한 사용 방법에 있어서도, 방열성이 좋고 발광 효율이 높은 발광장치를 얻는 것이 가능 하다.

도 45는 LED 실장 기판(4) 배면이 두께가 있는 고열전도성 부재(54)로 구성한 예이고 높은 방열 효과를 얻는 것이 가능하다. 여기서 도 45에 도시한 바와 같이 광원 설치측의 측면에도 파장 변환부(3)를 배설하는 구성으로 하여도 좋다.

또한, 도 43, 도 45에서는 반사면(2a)이 포물면인 경우를 나타냈지만, 포물면의 적어도 일부의 포물면을, 상기 포물면에 거의 근사한 평면으로 바꿔도 좋고, LED 실장 기판(4)의 부착 위치에 의해 저부가 평면이라도 좋고, 또한, 포물면과 평면부로 구성하여 가공성을 향상시킬 수 있다.

또한, 도 46과 같이 케이스(2) 내부의 저면의 일부에 오목부를 마련하고, 그 오목부 내에 파장 변환부(3)를 배설하고, 적어도 LED 광축보다 투광성 판(1)측의 LED 소자(12)의 최대 배광의 각도(δ)가 그 영역 내로 수납되는 구성으로 하는 것으로도 발광 효율이 높은 발광장치를 얻을 수 있다. 또한 배광각을 좁혀서 파장 변환부 영역을 작게 함으로써 비용적으로 염가의 발광장치를 얻을 수 있다.

또한, 본 실시의 형태에서 나타낸 구성의 발광장치(51)는, 예를 들면 도 47(기구 단면도를 도시한다)과 같이 본 발광장치의 방열성을 높이는 조명기구 케이스(50)에 조립하고, 발광 효율이 높은 대광속 조명기구로서 사용할 수 있다. 본 발광장치를 지면(紙面) 방향으로 복수개 배열하는 직사각형상의 조명기구의 경우에도, 도면과 같이 장치 측면 또는 케이스 배면이 고열전도성 재료로 성형된 조명기구 케이스(50)에 접촉(밀착)하도록 하여 방열성을 확보하는 구성으로 하고 있다. 이때, 발광장치(51)는 그 넓은 파장 변환부로부터, 확산적으로 백색광을 취출할 수 있기 때문에, 불쾌(不快) 글래어를 저감한 조명기구를 얻는 것이 가능하다.

또한, 도 48(기구 단면도를 도시한다)와 같이 복수의 발광장치(51)를 그 방열성을 높이는 구성으로 배치한 조명기구로서 사용할 수 있고, 지면 속을 향하는 방향으로도 복수개 배열함으로써 넓은 대광속면의 조명기구를 얻을 수 있다. 도 48은 열전도성 재료로 형성된 조명기구 케이스(50)에 개구부(50c)를 마련하고, 그것에 맞추어서 발광장치의 발광면(투광성 판(1))을 설치한 예이다.

조명기구 케이스(50)는, 앞면에 앞면 개구부(50a)(조명기구의 발광면 표면), 저부(50b)에 발광장치(51)의 케이스(2)의 발광 양측이 삽착되는 개구부(50c)를 가지며, 상자 모양으로 형성되고, 저부(50b)의 내측 표면은 고반사율 재료로 덮이고, 앞면 개구부(50a)는 확산 투과판(63)으로 덮여 있다.

또한, 앞면 개구부(50a)로부터 이측에 입설부(50d)를 마련하고, 조명기구 케이스(50)와 발광장치(51)와의 열전도를 좋게 함과 함께 고정하기 쉽게 하고 있다. 또한, 조명기구 케이스(50)의 저부(50b)와 발광장치의 투광성 판(1)의 각각의 면은 단차가 없도록 하는 것이 바람직하다.

이 구성에 있어서, 발광장치(51)로부터 방사된 광은, 확산 투과판(63)을 투과하여 방사되고, 또한, 확산 투과판(63)에서 반사한 광은 조명기구 케이스(50)의 저부(50b)의 고반사율 재료에서 반사하고, 확산 투과판(63)을 투과하여 방사된다.

또한, 발광장치(51)로부터 발생하는 열은 케이스(2)로부터 조명기구 케이스(50)의 입설부(50d)를 통하여 조명기구 케이스(50)로 방열된다.

이와 같이, LED 소자(12)의 온도 상승을 억제할 수 있고, 발광 효율이 좋고 긴 수명의 조명 장치를 얻을 수 있다.

또한, 조명광은 일부가 발광장치(51)로부터의 발광 광, 또 다른 일부는 조명기구 케이스(50)의 저부(50b)의 고반사율 재료에서 반사한 광이 확산 투과판(63)을 투과하여 방사되기 때문에, 균일한 것으로 할 수 있고, 높은 발광 효율로 균일한 조명광의 조명기구를 얻을 수 있다.

또한, 개개의 발광장치의 구동 전력을 제어함으로써, 발광면의 분할 점등 제어도 가능하다. 또한, 본 구성의 조명기구에, 예를 들면, 액정 표시 장치 등의 조명 광원으로서 이용하는 것도 가능하다.

이하, 본 발광장치의 파장 변환부(3)의 다른 구성에 관해 도 49, 도 50, 도 51을 이용하여 설명한다. 도 49는, 도 48의 발광장치의 단면도, 도 51은 도 49, 도 50의 평면도이다. 도 49의 파장 변환부(3)는 그 배설 부분을 고반사율면으로 구성하고, 파장 변환부(3) 표면 형상을 요철형상으로 형성하고 있다. 이와 같은 구조에 의해 어떤 고정 치수를 갖는 케이스에 있어서, 파장 변환부(3)가 평탄하게 구성되는 경우에 대해 , 그 표면의 LED 조사 면적을 넓게 확보할 수 있고, 결과로 고효율의 발광장치를 얻을 수 있다. 또한 도 50과 같이 파장 변환부(3)의 표면을 요철 형상으로 구성함과 함께, 그 형상에 맞추어서 반사면(2a)을 형성하는 구성에 의해서도 LED 조사 면적을 늘리면서 형광 변환부의 두께를 일정하게 할 수 있기 때문에, 도 49와 마찬가지로 높은 발광 효율이고 또한 염가의 발광장치를 얻는 것이 가능하다.

또한, 파장 변환부(3)의 요철 형상은, 예를 들면, 도 51(a)에 도시한 바와 같이, 피라미트 형상으로 하여도 좋고, 도 51(b)과 같이 직선의 삼각파 형상(점선이 능선, 실선이 골짜기를 나타낸다)으로 하여도 좋다. 또한, 도 51(c)와 같이 곡선의 삼각파 형상으로 하여도 좋다. 모두 반사면(2a)의 경사 부분의 피치를 평면부보다 작게 하고 있다. 도 51(c)에 도시한 것은 LED 소자(12)의 수가 적은 경우 요철 형상부와 LED 소자(12)와의 거리를 동등하게 할 수 있고 효과적이다.

또한, 이 파장 변환부의 구성은 본 실시의 형태로 제한되는 것이 아니고, 구성은 전술한 실시예의 파장 변환부에서도 실시 가능하다.

예를 들면, 실시의 형태 7의 도 46에서 도시한 파장 변환부(3) 등에 이용하면 효과적이다.

이상, 본 실시의 형태는, 발광장치(51)와 그것을 이용한 조명기구를 나타냈지만, 본 실시의 형태에서 나타낸 발광장치(51)를 실시의 형태 6에서 나타낸 조명기구에 이용하여도 같은 효과를 얻을 수 있다.

본 발명은, 오목부에 LED 소자의 단파장 광에 의해 변환광을 발광하는 파장 변환부가 마련된 반사면을 갖는 케이스와, 이 케이스의 오목부 저면의 중앙부에 입설된 열전도성의 LED기판 지지판을 구비하고, 상기 LED기판 지지판의 양면에 LED 소자가 실장된 LED 실장 기판을 부착하였기 때문에, 복수의 LED 소자를 이용하여도 발광 효율이 저하하는 일이 없고, 또한, 방열성에 우수하고, 발광면으로부터의 광 취출 효율이 높고, 긴 수명의 발광장치 및 조명기구를 얻을 수 있다.

Claims

단파장 광을 방사하는 LED 소자가 실장된 복수의 LED 실장 기판과,

오목부에 상기 LED 소자의 상기 단파장 광에 의해 변환광을 발광하는 파장 변환부가 마련된 반사면을 갖는 케이스와,

상기 케이스의 오목부 저면의 중앙부에 입설된 열전도성의 LED 기판 지지판을 구비하고,

상기 반사면은, 상기 LED 기판 지지판의 양측에 형성된 포물면으로 이루어지고,

상기 LED 실장 기판은, 상기 LED 소자의 발광면이 상기 반사면과 대향하도록 상기 LED 기판 지지판의 양측면에 부착되고,

상기 LED 소자로부터의 발광 광이 조사되는 반사면의 부분에만 파장 변환 재료를 마련하고, 상기 발광 광이 조사되지 않는 반사면의 부분에는 반사성 재료를 마련하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
단파장 광을 방사하는 LED 소자가 실장된 LED 실장 기판과,

오목부에 상기 LED 소자의 상기 단파장 광에 의해 변환광을 발광하는 파장 변환부가 마련된 반사면을 갖는 케이스와,

상기 케이스의 개구 연부 내측에 내측면을 상기 오목부 저면을 향하여 마련된 LED기판 지지판을 구비하고,

상기 LED 기판 지지판에 상기 LED 소자의 발광면을 상기 반사면의 상기 오목부 저면을 향하여 상기 LED 실장 기판이 부착되고,

상기 LED 소자로부터의 발광 광이 조사되는 반사면의 부분에만 파장 변환 재료를 마련하고, 상기 발광 광이 조사되지 않는 반사면의 부분에는 반사성 재료를 마련하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
단파장 광을 방사하는 LED 소자가 실장된 복수의 LED 실장 기판과,

오목부에 상기 LED 소자의 상기 단파장 광에 의해 변환광을 발광하는 파장 변환부가 마련된 반사면을 갖는 케이스를 구비하고,

상기 반사면은, 중앙부의 능선부와 상기 능선부를 따라 양측에 곡부를 갖는 홈통형상의 포물면으로 이루어지고,

상기 능선부에 대향하는 케이스의 양측면에, 상기 LED 소자의 발광면이 상기 반사면과 대향하도록 상기 LED 실장 기판이 부착되고,

상기 LED 소자로부터의 발광 광이 조사되는 반사면의 부분에만 파장 변환 재료를 마련하고, 상기 발광 광이 조사되지 않는 반사면의 부분에는 반사성 재료를 마련하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
단파장 광을 방사하는 LED 소자가 실장된 LED 실장 기판과,

오목부에 상기 LED 소자의 상기 단파장 광에 의해 변환광을 발광하는 파장 변환부가 마련되고, 중앙부의 볼록부 및 상기 볼록부의 외주를 따라 형성된 개략 원형의 포물면으로 이루어지는 반사면을 갖는 케이스를 구비하고,

상기 볼록부를 둘러싸는 케이스의 측면에, 상기 LED 소자의 발광면이 상기 반사면과 대향하도록 상기 LED 실장 기판이 부착되고,

상기 LED 소자로부터의 발광 광이 조사되는 반사면의 부분에만 파장 변환 재료를 마련하고, 상기 발광 광이 조사되지 않는 반사면의 부분에는 반사성 재료를 마련하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
제 3항 또는 제 4항에 있어서,

상기 반사면의 능선부, 또는 볼록부의 정점은 상기 LED 소자의 광축보다도 상기 케이스의 개구면측에 위치하는 것을 특징으로 하는 발광장치
단파장 광을 방사하는 LED 소자가 실장된 복수의 LED 실장 기판과,

오목부에 상기 LED 소자의 상기 단파장 광에 의해 변환광을 발광하는 파장 변환부가 마련된 반사면을 갖는 케이스를 구비하고,

상기 반사면은, 복수의 능선부와 상기 능선부를 따라 양측에 곡부를 갖는 홈통형상의 복수의 포물면으로 이루어지고,

상기 각 포물면의 각 양단의 케이스 측면에, 상기 LED 소자의 발광면이 상기 반사면을 구성하는 한 개의 포물면과 대향하도록 상기 LED 실장 기판이 부착된 것을 특징으로 하는 발광장치.
단파장 광을 방사하는 LED 소자가 실장된 LED 실장 기판과,

오목부에 상기 LED 소자의 상기 단파장 광에 의해 변환광을 발광하는 파장 변환부가 마련된 반사면을 갖는 케이스를 구비하고,

상기 반사면은,상기 LED 실장 기판에 대향하여 형성된 포물면으로 이루어지고, 상기 LED 실장 기판은 상기 케이스 오목부 내의 한 측면, 또는, 상기 케이스 오목부의 개구 연부의 1변에 마련된 경사 부재에, 상기 LED 소자의 발광면이 상기 반사면과 대향하도록 부착되고,

상기 LED 소자로부터 발광 광이 조사되는 반사면의 부분에만 파장 변환 재료를 마련하고, 상기 발광 광이 조사되지 않는 반사면의 부분에는 반사성 재료를 마련하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
제 1항, 제 3항, 제4항, 제6항중 어느 한 항에 있어서,

상기 반사면을 구성하는 포물면의 적어도 일부의 방사면을, 상기 포물면에 거의 근사한 평면으로 대신한 것을 특징으로 하는 발광장치.
제 1항 내지 제 4항, 제 6항 또는 제 7항중 어느 한 항에 있어서,

적어도 상기 LED 실장 기판이 부착된 상기 케이스의 부분을 열전도성재로 한 것을 특징으로 하는 발광장치.
제 1항 내지 제 4항, 제 6항 또는 제 7항중 어느 한 항에 있어서,

상기 LED 실장 기판이 부착된 상기 케이스의 배면에 방열 핀을 장착한 것을 특징으로 하는 발광장치.
제 1항 내지 제 4항, 제 6항 또는 제 7항중 어느 한 항에 있어서,

상기 LED 소자로부터의 발광 광의 배광 각도는, 상기 발광 광이 대향하는 반사면 내로 들어가도록 조사되는 각도인 것을 특징으로 하는 발광장치.
단파장 광을 방사하는 LED 소자가 실장된 LED 실장 기판과,

오목부에 상기 LED 소자의 상기 단파장 광에 의해 변환광을 발광하는 파장 변환부가 마련된 반사면과, 상기 반사면에서 반사된 광을 통과시키는 개구부를 갖는 케이스를 구비하고,

상기 반사면은,상기 LED 실장 기판에 대향하여 형성된 포물면으로 이루어지고, 상기 LED 실장 기판은 상기 케이스 오목부 내의 상기 개구부측의 한 측면, 또는, 상기 케이스 오목부의 상기 개구부의 연부의 1변에 마련된 경사 부재에, 상기 LED 소자의 발광면이 상기 반사면과 대향하도록 부착되는 것을 특징으로 하는 발광장치.
제 1항 내지 제 4항, 제 6항 또는 제 7항중 어느 한 항에 있어서,

투광성 판의 적어도 한 면에 상기 단파장 광의 일부 또는 전부의 파장의 광을 반사하고, 상기 파장 변환부에 의해 변환된 변환광중, 일부 또는 전부의 파장을 포함하는 광을 투과적으로 취출하는 LED 발광 광 반사부를 구비한 것을 특징으로 하는 발광장치.
제 1항 내지 제 4항, 제 6항 또는 제 7항중 어느 한 항에 있어서,

상기 반사면의 적어도 상기 파장 변환부가 배설된 표면이, 상기 LED 소자가 방사하는 단파장 광, 및 파장 변환된 광에 대해 고반사율 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 발광장치.
제 1항 내지 제 4항, 제 6항 또는 제 7항중 어느 한 항에 있어서,

상기 반사면의 적어도 상기 파장 변환부가 배설된 표면에, 적어도 상기 LED 소자가 방사하는 단파장 광, 및 파장 변환된 광에 대해 고반사율의 반사 시트를 배설한 것을 특징으로 하는 발광장치.
제 1항 내지 제 4항, 제 6항 또는 제 7항중 어느 한 항에 있어서,

상기 파장 변환부 구성 재료가 투광성이며 형상 유연성이 있는 수지에 형광체를 혼입한 시트형상 재료인 것을 특징으로 하는 발광장치.
제 1항 내지 제 4항, 제 6항 또는 제 7항중 어느 한 항에 있어서,

상기 파장 변환부의 표면이 요철형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 발광장치.
제 1항 내지 제 4항, 제 6항 또는 제 7항중 어느 한 항에 있어서,

상기 LED 실장 기판의 표면이, 상기 LED 소자가 방사하는 단파장 광 및 파장 변환부에 의해 변환된 변환 파장 광에 대해 , 고반사율 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 발광장치.
제 1항 내지 제 4항, 제 6항 또는 제 7항중 어느 한 항에 있어서,

상기 LED 실장 기판이 고열전도성 재료에 의해 구성된 것을 특징으로 하는 발광장치.
제 1항 내지 제 4항, 제 6항 또는 제 7항중 어느 한 항에 있어서,

상기 단파장 광이 자색 또는 청자색의 광인 것을 특징으로 하는 발광장치.
제 1항 내지 제 4항, 제 6항 또는 제 7항중 어느 한 항에 기재된 발광장치를 조명기구에 이용한 것을 특징으로 하는 조명기구.
제 21항에 있어서,

조명기구의 케이스는 열전도성 재료로 이루어지고, 상기 발광장치의 케이스의 열전도성 부재의 적어도 일부가 상기 조명기구의 상기 케이스에 접촉하도록 한 것을 특징으로 하는 조명기구.
제 22항에 있어서,

상기 조명기구의 케이스는, 앞면에 앞면 개구부, 저부에 상기 발광장치의 상기 케이스의 발광면측이 삽착되는 개구부를 갖는 상자형상으로 형성되고, 상기 저부의 표면은 고반사율 재료로 이루어지고, 상기 앞면 개구부는 확산 투과판으로 덮이는 것을 특징으로 하는 조명기구.