KR101383737B1 - 조명 기구 - Google Patents

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Abstract

LED 칩을 사용한 발광 장치를 두께 방향의 일면측에 복수 개 구비한 가늘고 긴 LED 유닛과, 기구 본체에 유지된 반사판과, LED 유닛을 점등시키는 점등 장치와, LED 유닛의 다른 면측에 배치되고, LED 유닛이 교환 가능하게 장착되어 LED 유닛에서 발생한 열을 방열하는 방열 블록을 구비한다. 반사판에 LED 유닛이 매립되는 매립부가 형성되고, 또한 방열 블록이 반사판에 의해 유지되어 있다. LED 유닛에서 발광 장치로부터 광을 인출하는 면 중 평면형의 부위와 반사판의 반사면에서의 매립부의 주위부를 동일 평면으로 하고 있다.

Description

조명 기구{LIGHTING APPARATUS}
본 발명은 LED 칩을 사용한 발광 장치를 복수 구비한 조명 기구에 관한 것이다.
종래부터, 천정 등에 시공되어 있는 일반 조명용의 조명 기구의 직관 형광 램프 대신에, LED 칩을 사용한 발광 장치를 복수 개 구비하고, 상기 복수 개의 발광 장치를 직선형으로 배열한 직선형 LED 램프를 사용하는 것이 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1).
또한, 상기 특허 문헌 1에 개시된 LED 램프(200dd)는, 도 16에 나타낸 바와 같이, 원통형의 파이프(201dd) 내에, LED 칩(10dd)를 사용한 발광 장치(1dd)가 가늘고 긴 기판(204dd)의 일면측에서 기판(204dd)의 길이 방향으로 배열되어 있다. 또한, 이 LED 램프(200dd)는 LED 유닛(202dd)에서 발생한 열을 방열시키기 위한 방열 부재(205dd)도 파이프(201dd) 내에 수납되어 있다.
전술한 기판(204dd)은 유리 에폭시 수지를 베이스 재료로 하는 양면 프린트 배선판에 의해 구성되어 있고, 방열 부재(205dd)는 알루미늄에 의해 형성되어 있다. 또한, 발광 장치(1dd)는 LED 칩(10dd)이 청색광을 발광하는 청색 LED 칩이며, 수지제의 패키지(11dd)에 LED 칩(10dd)으로부터의 청색광에 의해 여기되어 황색 광을 방사하는 형광체(도시하지 않음)가 혼입되어 있다.
(선행 기술 문헌)
특허 문헌 1 : 일본공개특허 제2009―272072호 공보(단락 0012 내지 0028 및 도 1과 도 2)
그런데, 도 16에 나타낸 구성의 LED 램프(200dd)에서는, 파이프(201dd) 내에 발광 장치(1dd)에서 발생한 열을 방열시키기 위한 방열 부재(205dd)가 수납되어 있지만, 조명 기구에 적합한 램프 중량에 의해 방열 부재(205dd)의 사이즈가 제한된다. 따라서, 충분한 방열 특성을 얻을 수 없어, 고휘도의 발광 장치(1dd)를 사용해도 발광 장치(1dd)의 온도가 발광 장치(1dd)의 허용 온도(예를 들면, LED 칩(10dd)의 최대 교차점 온도)를 초과하지 않도록 각 LED 칩(10dd)에의 입력 전력을 제한할 필요가 있어, 광출력의 고출력화가 곤란하였다. 또한, 도 16에 나타낸 구성의 LED 램프(200dd)는 방열 블록(205dd)이 필요하므로, LED 램프(200dd) 자체가 고가가 된다.
또한, 종래의 직관 형광 램프용의 조명 기구의 직관 형광 램프 대신에, LED 램프를 장착하는 경우에는, 직관 형광 램프를 점등하기 위한 안정기를 바이패스하는 공사가 필요하여, LED 램프의 보급을 방해하고 있다. 또한, 직관 형광 램프의 램프 배광(配光)과 LED 램프의 램프 배광이 일치하지 않기 때문에, 조명 기구에 의해 조명된 조명 환경이 상이하고, 직관 형광 램프를 사용한 조명 기구와 동일한 불빛 공간을 얻지 못하고, 공간의 분위기가 변해 버린다. 간략하면, LED 램프를 점등시킬 때, 기구 본체가 구비하고 있는 반사판에서의 LED 램프의 주변 부분이 어둡고, 반사판을 이용한 조명 연출을 얻을 수 없다(직관 형광 램프 대신에 LED 램프를 장착하면, 조명 기구의 배광 특성이 변화되어 버린다). 또한, 발광 장치의 지향성이 강하여 하방향의 광이 강하기 때문에, 피조사면에 조명 기구와 피조사면의 사이에 존재하는 물체의 그림자가 발생하기 쉬워진다.
이에 대하여, 직관 형광등형 LED 램프로 지칭되는 LED 램프와 이 LED 램프 전용의 등기구(lighting fixture)를 구비한 조명 기구가 제안되어 있다.
그러나, 이와 같은 조명 기구에 있어서도, LED 램프의 방열 특성이 LED 램프의 램프 중량에 의해 제한되어 광출력의 고출력화가 곤란하다는 문제가 있다.
본 발명은 상기한 사유를 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은 LED 칩의 온도 상승을 억제할 수 있어 광출력의 고출력화를 도모하고, 또한 발광 장치의 주변 부분이 어두워지는 것을 억제할 수 있는 조명 기구를 제공하는 것에 있다.
상기 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 조명 기구는, LED 칩을 사용한 발광 장치를 두께 방향의 일면측에 복수 개 구비한 가늘고 긴 LED 유닛과, 기구 본체와, 상기 기구 본체에 의해 지지되고 상기 LED 유닛으로부터의 광을 목표하는 배광(配光)으로 되도록 제어하는 금속제의 반사판과, 상기 기구 본체에 교환 가능하게 장착되어 상기 LED 유닛을 점등시키는 점등 장치와, 상기 LED 유닛의 두께 방향의 다른 면측에 배치되며, 상기 LED 유닛이 교환 가능하게 장착되고, 상기 LED 유닛에서 발생한 열을 방열하는 방열 블록을 포함하며, 상기 반사판은 상기 LED 유닛이 매립되는 매립부를 가지며, 상기 방열 블록은 상기 반사판에 의해 유지되고, 상기 LED 유닛에서 상기 발광 장치로부터 광을 인출하는 면 중 평면형의 부위와 상기 반사판의 반사면에서의 매립부의 주위부가 동일 평면으로 되어 있다.
본 발명에 의하면, 반사판이, LED 유닛의 외주 형상에 따른 형상으로 개구되고 LED 유닛이 매립되는 매립부를 가지는 동시에, 방열 블록이 반사판에 의해 유지되어 있으므로, 방열 블록의 사이즈를 크게 하는 것이 가능해지고, 발광 장치에서 발생한 열이 방열 블록을 통해 효율적으로 방열되게 되어, LED 칩의 온도 상승을 억제할 수 있어, 광출력의 고출력화가 도모된다. 또한, 본 발명에 의하면, LED 유닛에서 발광 장치로부터 광을 인출하는 면 중 평면형의 부위와 반사판의 반사면에서의 매립부의 주위부를 동일 평면으로 하고 있으므로, 발광 장치의 주변 부분이 어두워지는 것을 억제하는 것이 가능해진다.
상기 LED 유닛은 상기 반사판이 상기 기구 본체에 장착된 상태에서 상기 방열 블록에 대하여 착탈 가능하게 장착되며, 상기 LED 유닛의 상기 다른 면이 상기 방열 블록에 면접촉하고 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 상기 LED 유닛은 상기 반사판이 상기 기구 본체에 장착된 상태에서 상기 방열 블록에 대하여 착탈 가능하게 장착되어 있으므로, 상기 반사판을 상기 기구 본체로부터 분리하지 않고 상기 LED 유닛을 상기 방열 블록에 착탈할 수 있으므로, 상기 LED 유닛의 교환 작업이 용이하게 된다. 또한, 본 발명에 의하면, 상기 LED 유닛의 상기 다른 면이 상기 방열 블록에 면접촉하고 있으므로, 상기 LED 유닛과 상기 방열 블록의 사이에 상기 반사판의 일부가 개재하는 경우와 비교하여, 열저항을 저감할 수 있고, 방열성을 향상시킬 수 있다.
상기 방열 블록의 평면 사이즈가 상기 LED 유닛의 평면 사이즈보다 큰 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 상기 방열 블록에 전열되는 열을 보다 넓은 범위에 전열시키는 것이 가능하므로, 방열성이 향상된다.
상기 LED 유닛과 상기 반사판에서의 상기 매립부의 주위부를 덮는 형태로 상기 반사판에 착탈 가능하게 장착된 통형의 투광성 커버를 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 투광성 커버에 의해 상기 LED 유닛을 보호할 수 있다.
상기 투광성 커버는 상기 LED 유닛으로부터의 광을 확산시키는 확산 기능을 가지는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 상기 반사판의 상기 반사면를 보다 균일하게 비출 수가 있다.
상기 LED 유닛은, 상기 발광 장치를 동일한 개수씩 구비하고 또한 서로 동일한 크기로 형성되고 상기 매립부의 길이 방향으로 병설된 복수 개의 LED 모듈에 의해 구성되어 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 복수 개의 상기 발광 장치 중 그 수명 전에 점등하지 않게 된 것이 발생한 경우에, 상기 LED 유닛 전부가 아닌 LED 모듈 단위로 교환할 수 있으므로, 교환 비용을 저감할 수 있다.
상기 LED 유닛은, 상기 각각의 발광 장치의 접속 관계를 규정하는 회로 패턴이 상기 방열 블록측과는 반대의 일표면측에 형성되고, 또한 각각의 상기 발광 장치가 삽입되는 복수 개의 창 구멍이 두께 방향으로 관통 형성된 회로 기판을 포함하며, 상기 회로 기판은, 각각의 상기 발광 장치로부터의 광을 반사하는 미러가 상기 일표면측에 형성되어 이루어지고, 미러의 표면이 상기 평면형의 부위와 동일 평면을 이루는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 상기 LED 유닛에서 각각의 상기 발광 장치의 접속 관계를 규정하는 회로 기판 상에 각각의 상기 발광 장치가 실장되어 있는 경우와 비교하여, 각각의 상기 발광 장치로부터 상기 방열 블록까지의 열저항을 저감할 수 있고, 방열성을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 회로 기판에 형성된 미러의 표면이 상기 평면형의 부위와 동일 평면으로 되므로, 회로 기판에 기인하여 상기 발광 장치의 주변 부분이 어두워지는 것을 억제하는 것이 가능해진다.
상기 발광 장치는, LED 칩과, 일표면측에 상기 LED 칩에의 급전용의 도체 패턴을 가지고 상기 LED 칩이 상기 일표면측에 실장된 실장 기판과, 상기 LED 칩으로부터 방사된 광의 배광을 제어하도록 구성되고 상기 실장 기판과의 사이에 상기 LED 칩을 수납하는 형태로 상기 실장 기판의 상기 일표면측에 고착된 돔형의 광학 부재와, 상기 광학 부재와 상기 실장 기판으로 에워싸인 공간에 채워져 상기 LED 칩을 밀봉하는 투광성의 실링 재료로 이루어지는 실링부와, 상기 LED 칩으로부터 방사되어 상기 실링부 및 상기 광학 부재를 투과한 광에 의해 여기되어 상기 LED 칩의 발광색과는 상이한 색의 광을 방사하는 형광체 및 투광성 재료에 의해 형성되며, 상기 실장 기판의 상기 일표면측에서 상기 광학 부재와의 사이에 공기층이 개재하는 형태로 설치된 돔형의 색변환 부재를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 돔형의 색변환 부재와 광학 부재 사이에 공기층이 개재되어 있으므로, 상기 LED 칩으로부터 방사되어 실링부 및 광학 부재를 통해 색변환 부재에 입사하여 색변환 부재의 형광체의 입자에 의해 산란된 광 중 광학 부재측으로 산란되어 광학 부재를 투과하는 광의 광량을 저감할 수 있어, 발광 장치로서의 외부로의 광인출 효율을 향상시킬 수 있고, 또한 형광체의 입자에 의해 상기 반사판의 상기 반사면측으로 산란된 광 및 상기 형광체로부터 상기 반사면측으로 방사된 광에 의해 상기 반사판의 상기 반사면을 비출 수가 있다.
상기 실장 기판은, 열전도성 재료로 이루어지고 상기 LED 칩이 서브마운트 부재를 통해 실장되는 전열판과, 상기 도체 패턴을 갖고 상기 전열판에서의 상기 LED 칩의 실장면측에 고착된 배선 기판으로서 서브마운트 부재를 노출시키는 창 구멍이 두께 방향으로 관통 형성된 배선 기판으로 구성되며, 상기 서브마운트 부재는 상기 LED 칩보다 평면 사이즈가 크며, 상기 LED 칩과 겹쳐지는 부위의 주위에 상기 LED 칩으로부터의 광을 반사하는 반사막이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 상기 LED 칩이 전열판에 탑재되어 있으므로, 상기 LED 칩이 배선 기판에 탑재되는 경우와 비교하여, 상기 LED 칩으로부터 상기 방열 블록까지의 열저항을 작게 할 수 있어 방열성을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 상기 서브마운트 부재에 상기 LED 칩으로부터의 광을 반사하는 반사막이 형성되어 있으므로, 상기 LED 칩으로부터 방사된 광이 상기 서브마운트 부재에 흡수되는 것을 방지할 수 있어 외부로의 광인출 효율의 향상이 도모된다.
그리고, "반사판이, LED 유닛의 외주 형상에 따른 형상으로 개구되고 LED 유닛이 매립되는 매립부를 갖는 것"은 발명의 본질적인 목표는 아니다. 즉, 반사판은 LED 유닛이 매립되는 매립부를 갖는 것으로 충분하다.
그리고, 일실시형태에서, 상기 반사판은, 상기 LED 유닛의 외주 형상에 따른 형상으로 개구되고 상기 LED 유닛이 매립되는 상기 매립부를 갖는다.
또한, 일실시형태에서, 반사판은 오목부를 갖는다. 이 오목부는 LED 유닛의 외주 형상에 따른 형상을 가지고 있다. 그리고, 오목부는 LED 유닛이 매립되도록 형성되어 있다.
상기 반사판은 제1 높이를 갖고, 상기 제1 높이는 상기 LED 유닛의 상기 두께 방향을 따르고 있다. 이 경우에, 상기 반사판의 상기 제1 높이는, 상기 LED 유닛에서 상기 발광 장치로부터 광을 인출하는 면 중 평면형의 부위와 상기 반사판의 반사면에서의 매립부의 주위부가 동일 평면으로 되도록 설정되어 있는 것이 바람직하다.
상기 반사판은 높이 조정편을 갖는 것이 바람직하다. 상기 높이 조정편은 상기 반사판으로부터 상기 방열 블록을 향해 연장하고 있다. 상기 높이 조정편은 상기 LED 유닛의 두께 방향으로 연장하고 있다. 상기 높이 조정편은 상기 LED 유닛의 두께 방향에서 상기 제1 높이를 가지고 있고, 이로써 상기 반사판의 높이가 상기 높이 조정편에 의해 결정된다. 상기 높이 조정편의 상기 제1 높이는, 상기 LED 유닛에서 상기 발광 장치로부터 광을 인출하는 면 중 평면형의 부위와 상기 반사판의 반사면에서의 매립부의 주위부가 동일 평면으로 되도록 설정되어 있다.
또한, 상기 LED 유닛은 상기 LED 유닛의 두께 방향에서 제1 두께를 가지고 있다. 이 경우, 상기 LED 유닛에서 상기 발광 장치로부터 광을 인출하는 면 중 평면형의 부위와 상기 반사판의 반사면에서의 매립부의 주위부가 동일 평면으로 되도록, 상기 제1 높이 및 상기 제1 두께가 설정되어 있는 것이 바람직하다.
상기 방열 블록은 평면을 가지고 있는 것이 바람직하다. 상기 평면 상에 상기 반사판 및 상기 LED 유닛이 장착되어 있다. 상기 제1 두께는 상기 제1 높이와 동일하게 설정되어 있는 것이 바람직하다.
이 경우, LED 유닛에서 발광 장치로부터 광을 인출하는 면 중 평면형의 부위와 반사판의 반사면에서의 매립부의 주위부를 동일 평면으로 하고 있으므로, 발광 장치의 주변 부분이 어두워지는 것을 억제하는 것이 가능해진다.
상기 높이 조정편은 또한 접촉편을 갖는 것이 바람직하다. 상기 접촉편은 상기 LED 유닛의 두께 방향과 교차하는 방향으로 연장되어 있다. 상기 접촉편은 상기 방열 블록과 면접촉하고 있다.
또한, 상기 높이 조정편은 또한 접촉편을 갖는 것이 바람직하다. 상기 접촉편은 상기 LED 유닛의 두께 방향과 직교하는 방향으로 연장되어 있다. 상기 접촉편은 상기 방열 블록과 면접촉하고 있다.
이 경우, LED 유닛으로부터 방열 블록에 전열되는 열의 일부를 반사판으로부터도 효율적으로 방열시키는 것이 가능해진다. 즉, 반사판을 방열 부재로서도 겸용할 수 있다. 따라서, 방열 블록을 작게 할 수 있다. 이로써, 경량화 및 저비용화가 도모된다.
상기 접촉편은 상기 높이 조정편으로부터 상기 LED 유닛과 반대의 방향을 향해 연장되어 있는 것이 바람직하다.
상기 높이 조정편은 그 높이 방향의 한쪽에 제1 단을 가지고 있는 것이 바람직하다. 접촉편은 상기 높이 조정편의 상기 제1 단으로부터 상기 LED 유닛과 반대의 방향을 향해 연장되어 있다.
방열 블록으로부터 접촉편에 열이 전달될 때, 접촉편의 온도가 상승한다. 접촉편의 온도 상승에 따라 접촉편은 팽창한다. 그러나, 접촉편은 LED 유닛과 반대의 방향을 향해 연장되어 있다. 따라서, 접촉편의 온도가 상승했을 때, 접촉편은 LED 유닛과 반대의 방향을 향해 팽창한다. 환언하면, 접촉편은 LED 유닛의 방향을 향해 팽창하지 않는다. 이로써, 반사판과 LED 유닛과의 사이의 간극을 일정하게 일정하게 유지할 수 있다. 즉, 반사판과 LED 사이의 간극을 좁게 설정한 경우에도, 접촉편이 팽창함으로써 접촉편이 LED 유닛에 대하여 힘을 가하는 것이 발생하지 않게 된다.
상기 반사판은 오목부를 갖는 것이 바람직하다. 오목부는 상기 LED 유닛의 외주 형상에 따른 형상을 가지고 있다. 오목부는 LED 유닛이 매립되도록 형성되어 있다. 상기 오목부가 상기 매립부를 정의한다.
상기 매립부는 주위벽과 저벽을 갖는 것이 바람직하다. 주위벽은 높이 조정편으로서 정의된다. 저벽은 접촉편으로서 정의된다. LED 유닛은 상기 저벽을 통하여 상기 방열 블록과 접촉되어 있다.
상기 발광 장치는, LED 칩과, 상기 LED 칩이 일표면측에 실장된 실장 기판과, 상기 실장 기판과의 사이에 LED 칩을 수납하는 형태로 상기 실장 기판의 상기 일표면측에 고착된 광학 요소를 포함한다. 상기 광학 요소는 외주 부분을 갖는다. 상기 광학 요소의 상기 외주 부분은 상기 실장 기판의 상기 일표면측에 고착되어 있다. 광을 인출하는 면 중 상기 평면형의 부위는 상기 외주 부분보다 외측의 부분으로서 정의된다.
상기 광학 요소는 광학 부재를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 광학 부재는 상기 LED 칩으로부터 방사된 광의 배광을 제어하도록 구성되고, 상기 실장 기판과의 사이에 상기 LED 칩을 수납하는 형태로 상기 실장 기판의 일표면에 고착되어 있으며, 돔형이다.
상기 광학 요소는 또한 색변환 부재를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 색변환 부재는 형광체와 투광성 재료를 포함하고 있고, 상기 형광체는 상기 LED 칩으로부터 방사된 광에 의해 여기되어 상기 LED 칩의 발광색과는 상이한 색의 광을 방사한다. 상기 색변환 부재는 상기 실장 기판의 상기 일표면측에서 상기 광학 부재와의 사이에 공기층이 개재하는 형태로 설치되어 있으며, 돔형이다.
상기 조명 기구는 장착 수단을 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 LED 유닛은 상기 장착 수단에 의해 상기 방열 블록에 대하여 장착되어 있다.
상기 장착 수단은 스프링으로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 스프링은 상기 LED 유닛을 상기 방열 블록을 향해 가압하도록 구성되어 있다.
상기 스프링은 판스프링으로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 상기 매립부는 주위 둘레를 갖는다. 상기 판스프링은 상기 주위 둘레로부터 상기 주위 둘레의 내측을 향해 연장되어 있는 제1 부분을 가지고 있다. 이로써, 상기 LED 유닛은 상기 판스프링의 상기 제1 부분과 상기 방열 블록과의 사이에서 협지된다.
상기 판스프링은 또한 상기 제1 부분으로부터 상기 방열 블록과 반대의 방향을 향해 연장하고 있는 제2 부분을 가지고 있다. 상기 제2 부분은 상기 LED 유닛과 상기 반사판과의 사이에 위치한다.
이 경우, LED 유닛을 방열 블록에 대하여 용이하게 장착할 수 있다. 또한, 이 경우, LED 유닛을 방열 블록으로부터 용이하게 분리해 낼 수 있다. 그리고, LED 유닛이 방열 블록에 밀착되도록, LED 유닛을 방열 블록에 대하여 장착할 수 있다.
상기 조명 기구는 장착 수단을 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 LED 유닛은 상기 장착 수단에 의해 상기 반사판에 대하여 접촉되어 있다.
상기 매립부는 주위 둘레를 갖는 것이 바람직하다. 상기 주위 둘레는 제1 내면과 제2 내면을 갖는다. 상기 제2 내면은 상기 제1 내면과 대향하고 있다. 상기 장착 수단은 상기 제1 내면에 배치되어 있다. 상기 LED 유닛은, 상기 LED 유닛이 상기 반사판의 제2 내면과 접촉하도록, 상기 장착 수단과 상기 제2 내면에 의해 유지되어 있다.
이 경우, LED 유닛의 열을 방열 블록 및 반사판을 통하여 발산시킬 수 있다.
상기 장착 수단은 스프링으로 구성되는 것이 바람직하다. 상기 스프링은 상기 LED 유닛을 상기 제2 내면에 대하여 가압하도록 구성되어 있다. 이로써, 상기 LED 유닛이 상기 반사판의 제2 내면과 접촉한다.
이 경우, LED 유닛 또는 반사판의 팽창에 의해 야기된 힘이 스프링에 의해 회피된다.
LED 칩의 온도 상승을 억제할 수 있어 광출력의 고출력화를 도모하고, 또한 발광 장치의 주변 부분이 어두워지는 것을 억제하는 것이 가능해지는 효과가 있다.
도 1은 실시형태 1의 조명 기구를 나타내고, (a)는 개략 분해 사시도, (b)는 주요부 개략 단면도이다.
도 2는 상기한 조명 기구의 일부를 절단한 주요부 개략 분해 사시도이다.
도 3은 상기한 조명 기구의 일부를 절단한 주요부 개략 사시도이다.
도 4는 상기한 조명 기구의 일부를 절단한 주요부 개략 사시도이다.
도 5는 상기한 조명 기구에서의 발광 장치의 개략 분해 사시도이다.
도 6은 상기한 조명 기구에서의 발광 장치를 나타내고, (a)는 개략 단면도, (b)는 다른 개략 단면도이다.
도 7은 상기한 조명 기구에서의 점등 장치를 나타내고, (a)는 개략 평면도, (b)는 개략 정면도, (c)는 개략 측면도이다.
도 8은 상기한 조명 기구의 다른 구성예에 관한 것이며, (a)는 주요부 개략 단면도, (b)는 (a)에서의 장착 스프링의 사시도이다.
도 9는 상기한 조명 기구의 다른 구성예에 관한 것이며, (a)는 주요부 개략 단면도, (b)는 (a)에서의 장착 스프링의 사시도이다.
도 10은 상기한 조명 기구의 다른 구성예를 나타낸 주요부 개략 단면도이다.
도 11은 상기한 조명 기구의 다른 구성예를 나타낸 주요부 개략 단면도이다.
도 12는 상기한 조명 기구의 다른 구성예를 나타낸 주요부 개략 단면도이다.
도 13은 상기한 조명 기구의 다른 구성예를 나타낸 주요부 개략 단면도이다.
도 14는 상기한 조명 기구의 다른 구성예를 나타낸 주요부 개략 단면도이다.
도 15는 실시형태 2의 조명 기구를 나타내고, (a)는 개략 분해 사시도, (b)는 주요부 개략 단면도이다.
도 16은 종래의 LED 램프를 나타내고, (a)는 주요부 개략 사시도, (b)는 개략 단면도이다.
(실시형태 1)
이하, 본 실시형태의 조명 기구에 대하여 도 1 내지 도 7을 참조하면서 설명한다.
본 실시형태의 조명 기구는 천정 매립형의 조명 기구이며, 축조재인 천정재(300)에 관통 설치한 직사각 형상의 매립 구멍(301)을 통해 천정과 지붕의 사이의 공간에 삽입되는 가늘고 긴 기구 본체(100)를 구비하고 있다. 기구 본체(100)는 직사각 판형의 금속판(예를 들면, 크롬 프리의 아연 강판 등)의 폭 방향의 양측을 절곡함으로써 형성되어 있고, 길이 방향으로 직교하는 단면이 하방향으로 개방된 U 자형으로 되어 있다. 따라서, 기구 본체(100)는 가늘고 긴 직사각 판형의 주편(main plate)(101)과 이 주편(101)의 폭 방향의 양측 에지로부터 하방향으로 연장 형성된 한 쌍의 측편(side plate)(102)을 가지고 있다. 그리고, 기구 본체(100)의 재료는 금속이면 되고, 특별히 한정되는 것은 아니다.
기구 본체(100)는, 주편(101)에, 천정과 지붕의 사이의 공간에 매달린 2개의 장착 볼트(310) 각각이 삽입 통과되는 2개의 볼트 삽입 통과 구멍(101a)이 천공되어 있다. 따라서, 볼트 삽입 통과 구멍(101a)에 장착 볼트(310)를 삽입 통과시키고, 이 장착 볼트(310)에 와셔(107)를 통해 너트(108)를 체결함으로써, 기구 본체(100)를 장착 볼트(310)에 결합할 수 있다. 또한, 기구 본체(100)의 주편(101)에는, 외부 전원(예를 들면, 상용 전원으로 이루어지는 교류 전원, 직류 전원 등)에 접속되고, 천정과 지붕의 사이의 공간에 미리 배선되어 있는 전원선(320)을 끌어들이기 위한 전원선용 구멍(101b)이 천공되어 있다.
또한, 기구 본체(100)는, 주편(101)과 양측편(102)에 에워싸인 공간에, 전원선(320)이 접속되는 전원용의 단자 테이블(119)과 상기 외부 전원으로부터 단자 테이블(119)을 통하여 전력이 공급되고 후술하는 LED 유닛(2)을 점등시키는 점등 장치(120)가 수납되어 있다. 여기서,점등 장치(120)는 기구 본체(100)에 대하여 교환 가능하게 장착되어 있다.
점등 장치(120)는, 도 7에 나타낸 바와 같이, LED 유닛(2)을 점등시키는 점등 회로(도시하지 않음)의 구성 부품(도시하지 않음)이 실장된 프린트 배선판(130) 및 프린트 배선판(130)이 수납된 케이스(140)를 구비하고 있다.
케이스(140)는, 합성 수지제로 구성되고 전면 개구된 몸체부(141)와, 합성 수지제로 구성되고 몸체부(141)의 전면측에 결합되는 후면 개구된 커버(142)에 의해 구성되어 있다. 여기에서, 커버(142)의 폭 방향의 양측벽의 뒤쪽 주위로부터 후방을 향해 걸어맞춤 돌출부(142a)가 돌출되고, 걸어맞춤 돌출부(142a)가 몸체부(141)의 폭 방향의 양측면에 형성되어 있는 걸어맞춤 오목부(141a)에 걸어맞춤됨으로써 몸체부(141)와 커버(142)가 결합되어 있다.
몸체부(141)의 길이 방향의 양단면의 후부에는, 케이스(140)를 기구 본체(100)에 장착하기 위한 장착편(143)이 길이 방향을 따르는 방향으로 돌출되어 있다. 이 장착편(143)에는, 기구 본체(100)에 형성된 나사 구멍(도시하지 않음)에 선단부가 나사 결합하는 나사(도시하지 않음)를 삽입 통과시키는 장착 구멍(143a)이 천공되어 있다. 그리고, 케이스(1)의 몸체부(141)와 커버(142)는 합성 수지에 의해 형성한 것으로 한정되지 않고, 예를 들면 금속에 의해 형성하여 적절 결합하도록 해도 된다.
프린트 배선판(130)에는, 2개의 단자 장치(terminal arrangement)(146, 147)가, 커버(142)에 의해 덮여있지 않은 부분에 실장되어 있다. 단자 장치(146, 147)는, 전선 삽입 구멍(146a, 147a)으로부터 삽입된 전선이 별개로 접속되는 단자판(도시하지 않음)과 이 단자판과의 사이에 별개로 전선을 유지하는 쇄정 스프링(chain spring)(도시하지 않음)으로 이루어지는 속결 단자(도시하지 않음)가 내장되어 있다. 여기서, 각각의 단자 장치(146, 147)는 상기한 단자판으로부터 연장 형성된 접속편(도시하지 않음)이 프린트 배선판(130)에 납땜에 의해 접속되어 있다. 또한, 각각의 단자 장치(146, 147)에는, 상기한 쇄정 스프링의 스프링력에 의해 전선을 유지한 상태를 해제할 때 해제 버튼(도시하지 않음)을 조작하기 위한 조작 구멍(146b, 147b)이 형성되어 있다. 그리고, 상기한 속결 단자 및 상기한 해제 버튼의 구조는 주지의 구조를 적절하게 채용하면 된다.
2개의 단자 장치(146, 147) 중 한쪽의 단자 장치(146)는 단자 테이블(119)로부터의 전선이 접속되는 전원측의 단자 장치를 구성하고, 다른 쪽의 단자 장치(147)는 LED 유닛(2)에의 급전용의 전선(330)(도 4를 참조)이 접속되는 부하측의 단자 장치를 구성한다.
또한, 본 실시형태의 조명 기구는, LED 칩(10)을 사용한 발광 장치(1)를 두께 방향의 일면측에 복수 개 구비한 가늘고 긴 LED 유닛(2)과, 기구 본체(100)에 장착되고 LED 유닛(2)으로부터의 광을 목표하는 배광으로 되도록 제어하는 금속제의 반사판(110)을 구비하고 있다. 여기서, LED 유닛(2)은 발광 장치(1)를 동일한 개수(도시한 예에서는 8개)로 구비하고, 또한 서로 동일한 크기로 형성된 복수 개(도시한 예에서는 4개)의 LED 모듈(2a)에 의해 구성되어 있다. 그리고, 반사판(110)은 강판에 의해 형성되고, 이른바 고반사 백색 분체의 도장을 행하여, 도막의 표면이 반사면(110a)을 구성하고 있다. 반사판(110)의 재료는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 알루미늄을 채용해도 된다.
반사판(110)은 기구 본체(100)의 양단부에 장착된 2개의 반사판 어댑터(160)에 장착된다.
반사판 어댑터(160)는 하방향으로 개방된 U자형으로 형성되고, 중앙편(161)이 이 중앙편(161)의 길이 방향이 기구 본체(100)의 길이 방향에 직교하는 형태로 기구 본체(100)에 장착되어 있다. 여기서, 반사판(110)은, 반사판 어댑터(160)의 각각의 중앙편(161)에 대하여, 이른바 손잡이 나사로 이루어지는 장착 나사(165)를 사용하여 장착된다. 여기에 있어서, 반사판(110)에는 각각의 장착 나사(165)가 삽입 통과되는 삽입 통과 구멍(112)이 형성되어 있고, 반사판 어댑터(160)의 중앙편(161)에는 각각의 장착 나사(165)가 나사 결합하는 나사 구멍(161a)이 형성되어 있다.
반사판(110)은 하면측이 개방되고 길이 방향의 양단부가 폐쇄된 통형으로 형성되고, 하단부로부터 외측으로 플랜지부(111)가 연장되어 있으며, 천정재(300)의 매립 구멍(301)에 삽입되는 플랜지부(111)가 천정재(300)에서의 매립구멍(301)의 주위부 하면과 맞닿는다.
그런데, 반사판(110)은 LED 유닛(2)의 외주 형상에 따른 형상(가늘고 긴 직사각 형상)으로 개구되고 LED 유닛(2)이 매립되는 매립부(115)를 가지고 있다. 본 실시형태의 조명 기구에서는, LED 유닛(2)에 있어서 발광 장치(1)로부터 광을 인출하는 면 중 평면 형상의 부위와 반사판(110)의 반사면(110a)에서의 매립부(115)의 주위부를 동일 평면으로 하고 있으며, 이 점에 대해서는 후술한다.
또한, 반사판(110)에는, 투광성 재료(예를 들면, 아크릴 수지 등)에 의해 형성되고 LED 유닛(2)을 덮는 통형의 투광성 커버(180)가 착탈 가능하게 장착되어 있다. 투광성 커버(180)에는, 길이 방향을 따른 양단 에지로부터, 선단부에 결합 돌출부(181a)(도 2를 참조)를 갖는 복수(여기서는 4개)의 결합 다리(181)가 2개씩 연장되고, 반사판(110)에는 결합 다리(181)가 삽입되어 걸리는 결합 구멍(113)이 형성되어 있다. 따라서, 투광성 커버(180)의 각 결합 다리(181)를 반사판(110)의 결합 구멍(113)에 삽입하여 결합 돌출부(181a)를 결합 구멍(113)의 주위부에 걸리게 함으로써, 투광성 커버(180)가 반사판(110)에 착탈 가능하게 장착된다. 투광성 커버(180)를 반사판(110)으로부터 떼어내는 경우에는, 투광성 커버(180)의 길이 방향의 양단부를 양손으로 잡아 결합 돌출부(181a)의 결합 구멍(113)에의 걸림 상태를 해제하고, 투광성 커버(180)를 아래쪽으로 끌어내리면 된다.
또한, 본 실시형태의 조명 기구는, LED 유닛(2)의 두께 방향의 다른 면측에 배치되고 LED 유닛(2)이 교환 가능하게 장착되어 LED 유닛(2)에서 발생한 열을 방열하는 금속(예를 들면, Al, Cu 등의 열전도율이 높은 금속)제의 방열 블록(150)을 구비하고 있다. 방열 블록(150)은 가늘고 긴 판형으로 형성되어 있고, LED 유닛(2)측과는 반대측에 복수 개의 핀(fin)(152)(도 2를 참조)을 가지고 있다. 그리고, 각 핀(152)은 방열 블록(150)의 길이 방향을 따라 형성되어 있고, 방열 블록(150)의 폭 방향으로 동등한 피치로 배열되어 있다.
여기에서, 방열 블록(150)은 도시하지 않은 고정 나사에 의해 반사판(110)에 고착되어 있다. 간략하면, 방열 블록(150)은 반사판(110)에 유지되어 있다.
발광 장치(1)는, 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, LED 칩(10)과, 일표면측에 LED 칩(10)에의 급전용의 도체 패턴(23, 23)을 가지고 LED 칩(10)이 상기 일표면측에 실장된 직사각 판형의 실장 기판(20)을 구비하고 있다. 또한, 발광 장치(1)는 LED 칩(10)으로부터 방사된 광의 배광을 제어하는 광학 부재(60)를 구비하고 있다. 광학 부재(60)는 투광성 재료에 의해 돔형으로 형성되어 있고, 실장 기판(20)과의 사이에 LED 칩(10)을 수납하는 형태로 실장 기판(20)의 상기 일표면측에 고착되어 있다. 광학 부재(60)와 실장 기판(20)으로 에워싸인 공간에는, LED 칩(10) 및 상기 LED 칩(10)에 전기적으로 접속된 복수 개(예를 들면 2개)의 본딩 와이어(14)를 밀봉한 투광성의 실링 재료(예를 들면, 인캡슐레이션 수지 등)로 이루어지는 실링부(50)가 채워져 있다. 여기서, 실링부(50)는 예를 들면 인캡슐레이션 수지로서 실리콘 수지를 채용하여 겔 상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 발광 장치(1)는, LED 칩(10)으로부터 방사되고 실링부(50) 및 광학 부재(60)를 투과한 광에 의해 여기되어 LED 칩(10)의 발광색과는 상이한 색의 광을 방사하는 형광체 및 투광성 재료에 의해 형성된 돔형의 색변환 부재(70)를 구비하고 있다. 여기서, 색변환 부재(70)는, 실장 기판(20)의 상기 일표면측에서 실장 기판(20)과의 사이에 LED 칩(10) 등을 에워싸는 형태로 설치된다. 다시 설명하면, 색변환 부재(70)는 실장 기판(20)의 상기 일표면측에서 광학 부재(60)의 광출사면(60b)과의 사이에 공기층(80)이 형성되도록 설치되어 있다. 또한, 실장 기판(20)은, 상기 일표면에서 광학 부재(60)의 외측에, 광학 부재(60)를 실장 기판(20)에 고착할 때 상기 공간으로부터 넘쳐 나온 인캡슐레이션 수지를 막기 위한 환형의 둑부(weir member)(27)가 돌출되어 있다.
LED 칩(10)은 청색광을 방사하는 GaN계 청색 LED 칩이며, 결정 성장용 기판으로서 사파이어 기판에 비해 격자 상수와 결정 구조가 GaN에 근접하고 또한 도전성을 가지는 n형의 SiC 기판을 사용하고 있다. 이 LED 칩(10)은 SiC 기판의 주표면측에 GaN계 화합물 반도체 재료에 의해 형성되어 예를 들면 더블 헤테로 구조를 갖는 적층 구조부로 이루어지는 발광부가 에피택셜 성장법(예를 들면, MOVPE법 등)에 의해 성장되어 있다. 여기서, LED 칩(10)은 일표면측(도 6의 (a)에서의 상면 측)에 애노드 전극(도시하지 않음)이 형성되고, 다른 표면측(도 6의 (a)에서의 하면 측)에 캐소드 전극이 형성되어 있다. 상기한 캐소드 전극 및 애노드 전극은 Ni막과 Au막의 적층막에 의해 구성되어 있다. 상기한 캐소드 전극 및 애노드 전극의 재료는 특별히 한정되지 않고, 양호한 오믹(ohmic) 특성을 얻을 수 있는 재료이면 되고, 예를 들면 Al 등을 채용해도 된다. LED 칩(10)의 구조는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 결정 성장용 기판의 주표면측에 발광부 등을 에피택셜 성장한 후에 발광부를 지지하는 지지 기판(예를 들면, Si 기판 등)을 발광부에 고착하고나서, 결정 성장용 기판 등을 제거한 것이어도 된다.
실장 기판(20)은, 열전도성 재료로 이루어지고 LED 칩(10)이 서브마운트 부재(30)를 통하여 실장되는 전열판(21)과, 전술한 도체 패턴(23, 23)을 가지고 전열판(21)에서의 LED 칩(10)의 실장면측에 고착된 배선 기판(22)으로 구성되어 있다.
전열판(21) 및 배선 기판(22)의 외주 형상은 직사각형이며, 배선 기판(22)의 중앙부에는 전열판(21)보다 평면 사이즈가 작은 직사각형 판형의 서브마운트 부재(30)를 노출시키는 직사각형의 창 구멍(24)이 두께 방향으로 관통 형성되어 있다. 간략하면, LED 칩(10)은 배선 기판(22)의 창 구멍(24)의 내측에 배치된 서브마운트 부재(30)를 통하여 전열판(21)에 탑재되어 있다. 따라서, LED 칩(10)에서 발생한 열이 배선 기판(22)을 통하지 않고 서브마운트 부재(30) 및 전열판(21)에 전열되도록 되어 있다. 여기에서, 전열판(21)의 상기 일면에는 서브마운트 부재(30)의 위치 결정 정밀도를 높이기 위한 얼라인먼트 마크(21c)가 형성되어 있다. 그리고, 배선 기판(22)과 전열판(21)은 예를 들면 폴리올레핀계의 고착 시트(29)(도 5를 참조)를 통하여 고착하면 된다.
본 실시형태에서는, 전열판(21)의 열전도성 재료로서 Cu를 채용하고 있지만, Cu로 한정되지 않고, 예를 들면 Al 등을 채용해도 된다. 간략하면, 전열판(21)의 열전도성 재료로서는, Cu 또는 Al 등의 열전도율이 높은 금속을 채용하는 것이 바람직하다. 또한, LED 칩(10)은 발광부가 결정 성장용 기판보다 전열판(21)으로부터 이격된 측으로 되도록 전열판(21)에 탑재되어 있지만, 발광부가 결정 성장용 기판보다 전열판(21)에 가까운 측으로 되도록 전열판(21)에 탑재하여도 된다. 광인출 효율을 고려한 경우에는, 발광부를 전열판(21)으로부터 이격된 측에 배치하는 것이 바람직하다. 그러나, 본 실시형태에서는 결정 성장용 기판과 발광부가 같은 정도의 굴절률을 가지고 있으므로, 발광부를 전열판(21)에 가까운 쪽에 배치해도 광의 인출 손실이 커지지 않는다.
전술한 배선 기판(22)은, 폴리이미드 필름으로 이루어지는 절연성 베이스(22a)의 일표면측에, LED 칩(10)에의 급전용의 한 쌍의 도체 패턴(23, 23)이 설치되어 있다. 또한, 배선 기판(22)은 각각의 도체 패턴(23, 23) 및 절연성 베이스(22a)에서 도체 패턴(23, 23)이 형성되어 있지 않은 부위를 덮는 백색계의 레지스트(수지)로 이루어지는 보호층(26)이 적층되어 있다. 따라서, LED 칩(10)으로부터의 광이나 색변환 부재(70)의 형광체로부터의 광이 보호층(26)의 표면에서 반사되므로, LED 칩(10)이나 형광체로부터 방사된 광이 배선 기판(22)에 흡수되는 것을 방지할 수 있고, 외부로의 광인출 효율의 향상에 의한 광출력의 향상이 도모된다. 그리고, 각각의 도체 패턴(23, 23)은 절연성 베이스(22a)의 외주 형상의 절반보다 약간 작은 외주 형상으로 형성되어 있다. 또한, 절연성 베이스(22a)의 재료로서는 FR4, FR5, 종이 페놀(paper phenol) 등을 채용해도 된다.
보호층(26)은 배선 기판(22)의 창 구멍(24) 부근에서 각 도체 패턴(23, 23)의 2개소가 노출되고, 배선 기판(22)의 주위부에서 각 도체 패턴(23, 23)의 1개소가 노출되도록 패터닝되어 있고, 각 도체 패턴(23, 23)은 배선 기판(22)의 창 구멍(24) 부근에서 노출된 2개의 직사각형의 부위가 본딩 와이어(14)가 접속되는 단자부(23a)를 구성하고, 배선 기판(22)의 주위부에서 노출된 원형상의 부위가 외부 접속용 전극부(23b)를 구성하고 있다. 그리고, 배선 기판(22)의 도체 패턴(23, 23)은 Cu막, Ni막 및 Au막의 적층막에 의해 구성되어 있다. 또한, 2개의 외부 접속용 전극부(23b) 중 LED 칩(10)의 상기한 애노드 전극이 전기적으로 접속되는 외부 접속용 전극부(23b)(도 5에서의 우측의 외부 접속용 전극부(23b))에는 「+」의 표시가 형성되어 있다. 한편, LED 칩(10)의 상기 캐소드 전극이 전기적으로 접속되는 외부 접속용 전극부(23b)(도 5에서의 좌측의 외부 접속용 전극부(23b))에는 「-」의 표시가 형성되어 있으므로, 발광 장치(1)에서의 양자의 외부 접속용 전극부(23b, 23b)의 극성을 관찰할 수 있어, 오접속을 방지할 수 있다.
그런데, LED 칩(10)은, LED 칩(10)과 전열판(21)의 선팽창률의 차에 기인하여 LED 칩(10)에 작용하는 응력을 완화하는 전술한 서브마운트 부재(30)를 통하여 전열판(21)에 탑재되어 있다. 여기서, 서브마운트 부재(30)는 LED 칩(10)의 칩 사이즈보다 큰 평면 사이즈의 직사각 판형으로 형성되어 있다.
서브마운트 부재(30)는 상기 응력을 완화하는 기능뿐 아니라, LED 칩(10)에서 발생한 열을 전열판(21)에서 LED 칩(10)의 칩 사이즈보다 넓은 범위로 전열시키는 열전도 기능을 가지고 있다. 따라서, 발광 장치(1)는 LED 칩(10)에서 발생한 열을 서브마운트 부재(30) 및 전열판(21)을 통하여 효율적으로 방열시킬 수 있다. 또한, 발광 장치(1)는 LED 칩(10)이 배선 기판(22)에 탑재되는 경우와 비교하여 LED 칩(10)으로부터 방열 블록(150)까지의 열저항을 작게 할 수 있다. 또한, 발광 장치(1)는 서브마운트 부재(30)를 구비하고 있는 것에 의해, LED 칩(10)과 전열판(21)의 선팽창률의 차에 기인하여 LED 칩(10)에 작용하는 응력을 완화할 수 있다.
서브마운트 부재(30)의 재료로서는, 열전도율이 비교적 높고 또한 절연성을 가지는 AlN를 채용하고 있다. 이에 대하여, LED 칩(10)은, 상기한 캐소드 전극이 서브마운트 부재(30)에서의 LED 칩(10)측의 표면에 설치되어 상기한 캐소드 전극과 접속되는 전극 패턴(도시하지 않음) 및 금속 세선(예를 들면, 금 세선, 알루미늄 세선 등)으로 이루어지는 본딩 와이어(14)를 통하여 한쪽의 도체 패턴(23)과 전기적으로 접속되고, 상기한 애노드 전극이 본딩 와이어(14)를 통하여 다른 쪽의 도체 패턴(23)과 전기적으로 접속되어 있다. 그리고, LED 칩(10)과 서브마운트 부재(30)는 예를 들면 SnPb, AuSn, SnAgCu 등의 납땜 또는 은페이스트 등을 사용하여 접합하면 되지만, AuSn, SnAgCu 등의 납프리 납땜을 사용하여 접합하는 것이 바람직하다. 서브마운트 부재(30)이 AlN에 있어서, AuSn를 사용하여 접합하는 경우에는, 서브마운트 부재(30) 및 LED 칩에서의 접합 표면에 Au 또는 Ag로 이루어지는 금속층을 미리 형성하는 것이 필요하다. 또한, 서브마운트 부재(30)와 전열판(21)은 예를 들면 AuSn, SnAgCu 등의 납프리 납땜을 사용하여 접합하는 것이 바람직하다. 여기서, AuSn를 사용하여 접합하는 경우에는, 전열판(21)에서의 접합 표면에 미리 Au 또는 Ag으로 이루어지는 금속층을 형성하는 것이 필요하다.
서브마운트 부재(30)의 재료는 AlN으로 한정되지 않고, 선팽창률이 결정 성장용 기판의 재료인 6H-SiC에 비교적 근접하고 또한 열전도율이 비교적 높은 재료이면 되고, 예를 들면 복합 SiC, Si, CuW 등을 채용해도 된다. 그리고, 서브마운트 부재(30)는 전술한 열전도 기능을 가지고 있고, 전열판(21)에서의 LED 칩(10)측의 표면의 면적은 LED 칩(10)에서의 전열판(21)측의 표면의 면적보다 충분히 큰 것이 바람직하다.
또한, 본 실시형태에서의 발광 장치(1)에서는, 서브마운트 부재(30)의 두께 치수를, 상기한 서브마운트 부재(30)의 표면이 배선 기판(22)의 보호층(26)의 표면보다 전열판(21)으로부터 이격되도록 설정하고 있다. 따라서, LED 칩(10)으로부터 측방으로 방사된 광이 배선 기판(22)의 창 구멍(24)의 내주면을 통해 배선 기판(22)에 흡수되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 서브마운트 부재(30)에서 LED 칩(10)이 접합되는 측의 표면에서 LED 칩(10)과의 접합 부위(즉, LED 칩(10)과 겹쳐지는 부위)의 주위에는, LED 칩(10)으로부터 방사된 광을 반사하는 반사막이 형성되어 있다. 따라서, LED 칩(10)의 측면으로부터 방사된 광이 서브마운트 부재(30)에 흡수되는 것을 방지할 수 있고, 외부로의 광 인출 효율을 보다 높이는 것이 가능하다. 여기서, 서브마운트 부재(30)에서의 반사막은, 예를 들면, Ni막과 Ag막의 적층막에 의해 구성하면 되지만, 반사막의 재료는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 LED 칩(10)의 발광 파장에 따라 적절히 선택하면 된다.
전술한 실링부(50)의 실링 재료인 인캡슐레이션 수지로서는 실리콘 수지를 사용하고 있지만, 실리콘 수지로 한정되지 않고, 예를 들면 아크릴 수지 등을 사용해도 된다. 또한, 실링 재료로서는 유리를 사용해도 된다.
광학 부재(60)는 투광성 재료(예를 들면, 실리콘 수지, 유리 등)의 성형품이고 돔형으로 형성되어 있다. 여기서, 본 실시형태에서는, 광학 부재(60)를 실리콘 수지의 성형품에 의해 구성하고 있으므로, 광학 부재(60)와 실링부(50)의 굴절률의 차 및 선팽창률의 차를 작게 할 수 있다. 그리고, 실링부(50)의 재료가 아크릴 수지인 경우에는, 광학 부재(60)도 아크릴 수지에 의해 형성하는 것이 바람직하다.
그런데, 광학 부재(60)는 광출사면(60b)이 광입사면(60a)으로부터 입사한 광을 광출사면(60b)과 전술한 공기층(80)의 경계에서 전반사하지 않는 볼록 곡선면형(convex curved surface)으로 형성되어 있고, LED 칩(10)과 광축이 일치하도록 배치되어 있다. 따라서, LED 칩(10)으로부터 방사되고 광학 부재(60)의 광입사면(60a)에 입사된 광이 광출사면(60b)과 공기층(80)의 경계에서 전반사되지 않고 색변환 부재(70)까지 도달하기 쉬어져 총광속(total luminous flux)을 높일 수 있다. 또한, LED 칩(10)의 측면으로부터 방사된 광은 실링부(50), 광학 부재(60) 및 공기층(80)을 통해 색변환 부재(70)까지 도달하여 색변환 부재(70)의 형광체를 여기하거나, 형광체에 의해 산란되거나, 또는 형광체에는 충돌하지 않고 색변환 부재(70)를 투과한다. 그리고, 광학 부재(60)는 위치와 관계없이 법선 방향을 따라 두께가 동일한 형상으로 되도록 형성되어 있다.
색변환 부재(70)는 실리콘 수지와 같은 투광성 재료와 LED 칩(10)으로부터 방사된 청색광에 의해 여기되어 브로드(broad)한 황색계의 광을 방사하는 황색 형광체의 입자를 혼합한 혼합물의 성형품에 의해 구성되어 있다. 따라서, 발광 장치(1)는 LED 칩(10)으로부터 방사된 청색광과 황색 형광체로부터 방사된 광이 색변환 부재(70)의 외면(70b)을 통해 방사됨으로써 백색광을 얻을 수 있다. 그리고, 색변환 부재(70)의 재료로서 사용하는 투광성 재료는 실리콘 수지로 한정되지 않고, 예를 들면 아크릴 수지, 유리, 유기 성분과 무기 성분이 ㎚ 레벨 또는 분자 레벨로 혼합되어 결합한 유기·무기 하이브리드 재료 등을 채용해도 된다. 또한, 색변환 부재(70)의 재료로서 사용하는 투광성 재료에 혼합하는 형광체의 입자도 황색 형광체로 한정되지 않고, 예를 들면 적색 형광체와 녹색 형광체를 혼합해도 백색광을 얻을 수 있으며, 적색 형광체와 녹색 형광체를 혼합한 경우가 연색성(color rendering property)을 높일 수 있다.
여기서, 색변환 부재(70)는 내면(70a)이 광학 부재(60)의 광출사면(60b)을 따르는 형상으로 형성되어 있다. 따라서, 광학 부재(60)의 광출사면(60b)의 위치와 관계없이 법선 방향에서의 광출사면(60b)와 색변환 부재(70)의 내면(70a) 사이의 거리가 대략 일정한 값으로 되어 있다. 그리고, 색변환 부재(70)는 위치와 관계없이 법선 방향을 따른 두께가 동일한 모양으로 되도록 성형되어 있다. 또한, 색변환 부재(70)는 실장 기판(20)측의 말단 에지(개구부의 주위 둘레)를 실장 기판(20)에 대하여 예를 들면 접착제(예를 들면, 실리콘 수지, 에폭시 수지 등)를 사용하여 고착하면 된다.
전술한 발광 장치(1)의 제조 방법의 일례에 대하여 간단하게 설명한다. 먼저, LED 칩(10)과 각 도체 패턴(23, 23)을 각각 2개의 본딩 와이어(14)를 통하여 전기적으로 접속한다. 그 후, 배선 기판(22)의 창 구멍(24)에 연속적으로 형성되어 있는 수지 주입 구멍(28)(도 5를 참조)으로부터 서브마운트 부재(30)와 배선 기판(22)의 간극에 실링부(50)의 일부가 되는 액상의 인캡슐레이션 수지(예를 들면, 실리콘 수지)를 주입한 후에 경화시킨다. 다음에, 돔형의 광학 부재(60)의 내측에 전술한 실링부(50)의 나머지의 부분으로 되는 액상의 인캡슐레이션 수지(예를 들면, 실리콘 수지)를 주입한다. 이어서, 광학 부재(60)를 실장 기판(20)에서의 소정 위치에 배치하여 인캡슐레이션 수지를 경화시킴으로써 실링부(50)를 형성하고, 또한 광학 부재(60)를 실장 기판(20)에 고착하고, 그 후 색변환 부재(70)를 실장 기판(20)에 고착한다. 그러나, 이와 같은 제조 방법에서도, 제조 과정에 있어서 실링부(50)에 기포(보이드)가 발생할 우려가 있으므로, 광학 부재(60)에 액상의 인캡슐레이션 수지를 여유있게 주입할 필요가 있다.
그래서, 발광 장치(1)는, 실장 기판(20)의 상기 일표면에서 광학 부재(60)의 외측에, 광학 부재(60)를 실장 기판(20)에 고착할 때 광학 부재(60)와 실장 기판(20)으로 에워싸인 공간으로부터 넘쳐 나온 인캡슐레이션 수지를 막는 원환형의 둑부(27)를 돌출하여 설치하고 있다. 그리고, 실장 기판(20)의 상기 일표면측에서 광학 부재(60), 둑부(27) 및 보호층(26)으로 에워싸인 공간에 고인 인캡슐레이션 수지는 경화에 의해 도 6의 (a)에서의 수지부(50b)가 된다.
여기에서, 둑부(27)는 백색계의 레지스트에 의해 형성되어 있다. 따라서, LED 칩(10)으로부터 방사된 광이나 형광체로부터 방사된 광이 둑부(27)로 흡수되는 것을 방지할 수 있고, 광출력의 고출력화가 도모된다. 또한, 둑부(27)는 둑부(27)의 내주면으로부터 내측으로 연장하여 둑부(27)의 중심과 광학 부재(60)의 중심축을 센터링하는 복수(본 실시형태에서는 4개)의 센터링용 돌출부(27b)가 주위 방향으로 이격되어 등간격으로 설치되어 있다. 간략하면, 둑부(27)는 색변환 부재(70)의 위치 결정부를 겸하고 있다. 여기서, 전술한 센터링용 돌출부(27b)의 개수는 4개로 한정하는 것은 아니지만, 적어도 3개를 설치하는 것이 바람직하다. 또한, 센터링용 돌출부(27b)의 폭 치수는, 둑부(27)와 광학 부재(60)의 사이에 체류하게 할 수 있는 인캡슐레이션 수지의 허용량을 많게 하기 위해, 작은 편이 바람직하다. 또한, 둑부(27)를 설치하지 않고, 실장 기판(20)에 색변환 부재(70)를 위치결정하는 원환형의 오목 홈을 형성해도 된다.
또한, 색변환 부재(70)는, 실장 기판(20)측의 말단 에지에, 둑부(27)에 걸어맞추어지는 절결부(71)가 전체 주위에 걸쳐 형성되어 있다. 따라서, 본 실시형태의 발광 장치(1)에서는, 실장 기판(20)에 대한 색변환 부재(70)의 위치 결정 정밀도를 높일 수 있고, 또한 색변환 부재(70)와 광학 부재(60)의 간격을 짧게 할 수 있다. 그리고, 절결부(71)는 색변환 부재(70)의 말단 에지측과 내면(70a)측이 개방되어 있다.
또한, 전술한 실장 기판(20)에서의 도체 패턴(23, 23)은 색변환 부재(70)보다도 외측으로 노출된 부위가 전술한 외부 접속용 전극부(23b, 23b)를 구성하고 있다.
그런데, 전술한 LED 유닛(2)의 LED 모듈(2a)은 각각의 발광 장치(1)의 접속 관계를 규정하는 회로 패턴(3b)(도 2 내지 도 4를 참조)이 방열 블록(150)측과는 반대의 일표면측에 형성된 회로 기판(3)을 구비하고 있다. 회로 기판(3)에는, 각각의 발광 장치(1)가 삽입 통과되는 복수 개의 창 구멍(3c)이 두께 방향으로 관통형성되어 있다. 여기서, LED 모듈(2a)은 복수 개의 발광 장치(1) 및 회로 기판(3)이 두께 방향의 일면측에 배치되는 직사각 형상의 금속판으로 이루어지는 베이스 기판(4)을 구비하고 있다. 각각의 창 구멍(3c)의 개구 사이즈는 발광 장치(1)에서의 실장 기판(20)의 평면 사이즈보다 약간 크게 설정되어 있다. 그리고, 베이스 기판(4)의 재료로서는 Al를 채용하고 있지만, 이에 한정되지 않고 예를 들면 Cu 등을 채용해도 된다.
LED 모듈(2a)은 금속제 나사로 이루어지는 장착 나사(8)를 사용하여 방열 블록(150)에 착탈 가능하게 장착되어 있다. 여기서, LED 모듈(2)은, 회로 기판(3)에 장착 나사(8)의 헤드부(8a)의 외경보다 내경이 큰 나사 삽입 통과 구멍(3e)이 형성되고, 또한 베이스 기판(4)에 상기 외경보다 내경이 작은 나사 삽입 통과 구멍(4e)이 형성되어 있다. 한편, 방열 블록(150)에는, 나사 삽입 통과 구멍(3e, 4e)을 삽입 통과한 장착 나사(8)의 선단부가 나사 결합하는 나사 구멍(15e)이 형성되어 있다. 따라서, 장착 나사(8)의 헤드부(8a)와 회로 기판(3)의 나사 삽입 통과 구멍(3e)의 내주면이 이격되어 있고, 장착 나사(8)와 회로 기판(3)의 회로 패턴(3b) 사이의 연면 거리(creepage distance)를 길게 할 수 있고, 또한 장착 나사(8)에 기인하여 발광 장치(1)에서 발생하는 응력을 저감할 수 있다. LED 모듈(2a)은 회로 기판(3)이 수지제 나사로 이루어지는 조립 나사(7)(도 2 및 도 4를 참조)를 사용하여 베이스 기판(4)에 장착되고, 또한 각각의 발광 장치(1)가 실리카나 알루미나 등의 필러(filler)로 이루어지는 충전재를 함유하고 또한 가열 시에 점도가 감소되는 수지 시트(예를 들면, 용융 실리카를 고충전한 에폭시 수지 시트와 같은 유기 그린 시트)로 이루어지는 접착층(92)에 의해 베이스 기판(4)에 접합되어 열적으로 결합되어 있다. 여기에서, 유기 그린 시트는 전기 절연성을 가지는 동시에 열전도율이 높고 가열시의 유동성이 높고 요철면에의 밀착성이 높다는 성질을 가지고 있다. 그러나, 베이스 기판(4)의 열용량이 크기 때문에, 유기 그린 시트의 가열 온도를 170℃ 정도까지 올려 경화시키면, 발광 장치(1)와 베이스 기판(4)의 고착 성능이 저하되고, 가열 온도를 150℃ 정도까지 내려 경화시키면, 발광 장치(1)와 베이스 기판(4) 간의 전기 절연성이 저하된다. 즉, 고착 성능과 전기 절연성이 트레이드 오프의 관계를 가지고 있다. 그래서, 본 실시형태에서는, 접착층(92)과는 별도로, 미리 베이스 기판(4)의 상기 일면 상에 170℃에서 경화시킨 유기 그린 시트로 이루어지는 절연층(91)을 설치하고 있다. 간략하면, 발광 장치(1)의 전열판(21)과 베이스 기판(4)의 사이에는 접착층(92)과 절연층(91)이 개재하게 되어, 접착층(92)에 의해 고착 성능 및 열전도성을 확보하고, 절연층(91)에 의해 전기 절연성 및 열전도성을 확보하고 있다.
LED 모듈(2a)에서의 회로 기판(3)과 베이스 기판(4)은 동일한 외주 형상으로 형성되어 있다. 즉, 회로 기판(3) 및 베이스 기판(4)의 외주 형상은 가늘고 긴 직사각형으로 되어 있다. 여기서, LED 모듈(2a)은 LED 유닛(2)의 길이 방향의 외형 치수가 매립부(15)의 길이 방향의 치수의 정수 분의 1(도시한 예에서는 4분의 1)의 치수보다 약간 작은 치수로 형성되고, 또한 폭 방향의 치수가 매립부(15)의 짧은 변 방향의 치수보다 약간 작은 치수로 형성되어 있다. 따라서, LED 모듈(2a)의 개수를 변경함으로써 길이 방향의 길이가 상이한 복수 종류의 LED 유닛(2)이 형성될 수 있고, 저비용화가 도모된다.
또한, 전술한 회로 기판(3)의 상기 일표면측에는, 발광 장치(1)로부터의 광을 반사시키는 미러(3d)(도 2 및 도 4를 참조)가 형성되어 있다. 여기에서, 회로 기판(3)은, 미러(3d)가 백색계의 레지스트층에 의해 구성되어 있고, 회로 패턴(3d)의 대부분이 미러(3d)에 의해 덮여져 있다. 또한, 회로 기판(3)은, 유기계 절연 기판의 일표면측에 전술한 회로 패턴(3b)이 형성되어 있다. 여기에서, 회로 기판(3)의 유기계 절연 기판의 재료로서는, 예를 들면, FR4와 같은 유리 에폭시 수지를 채용하면 되지만, 유리 에폭시 수지로 한정되지 않고, 예를 들면 폴리이미드계 수지, 페놀 수지 등이어도 된다.
또한, 회로 기판(3)에는, 발광 장치(1)의 LED 칩(10)에 과전압이 인가되는 것을 방지하기 위해, 과전압 방지용의 표면 실장형의 제너 다이오드(331) 및 표면 실장형의 세라믹 컨덴서(332)가 각각의 창 구멍(3c)의 부근에 실장되어 있다.
또한, 발광 장치(1)는, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 각각의 외부 접속용 전극부(23b)가 단자판(6)을 통하여 회로 기판(3)의 회로 패턴(3b)과 전기적으로 접속되어 있다. 그리고, 단자판(6)으로서 점퍼 핀을 사용해도 된다.
또한, LED 유닛(2)은, 모든 발광 장치(1)가 직렬 접속되도록, 인접하는 LED 모듈(2a)의 회로 기판(3)이 서로 접속되어 있다. 여기에서, 각 LED 모듈(2a)은 회로 기판(3)의 길이 방향의 일단부에 숫형 커넥터(5a)(도 2 및 도 4를 참조)가 설치되고, 또한 타단부에 암형 커넥터(5b)(도 2를 참조)가 설치되어 있다. 이에 대하여, 회로 기판(3)은, 숫형 커넥터(5a)의 한쪽의 접촉자(5a1)와 암형 커넥터(5b)에서 상기 한쪽의 접촉자(5a1)가 전기적으로 접속되는 한쪽의 컨택트(도시하지 않음)와의 사이의 전기 회로에 LED 칩(10)이 삽입되고, 숫형 커넥터(5a)의 다른 쪽의 접촉자(5a2)와 암형 커넥터(5b)에서 상기 다른 쪽의 접촉자(5a2)가 전기적으로 접속되는 다른 쪽의 컨택트(도시하지 않음)와의 사이가 배선용으로 단락되도록, 회로 패턴(3b)이 형성되어 있다. 따라서, 점등 장치(120)로부터의 한 쌍의 전선(330)에, 회로 기판(3)에 설치된 암형 커넥터(5b)와 동일한 구조의 암형 커넥터(5c)(도 4를 참조)를 접속하여 두고, 상기 암형 커넥터(5c)를 도 1의 (a)에서의 좌측단의 LED 모듈(2a)의 숫형 커넥터(5a)(도 4를 참조)에 접속하고, 또한 우측단의 LED 모듈(2a)의 암형 커넥터(5b)의 컨택트 사이를 단락하는 커넥터(도시하지 않음)를 설치하면, 점등 장치(120)로부터 LED 유닛(2)의 모든 LED 칩(10)의 직렬 회로에 전력을 공급할 수 있다.
그런데, 본 실시형태의 조명 기구는, 도 1의 (b)에 나타낸 바와 같이, LED 유닛(2)에 있어서 발광 장치(1)로부터 광을 인출하는 면 중 평면형의 부위와 반사판(110)의 반사면(110a)에서의 매립부(115)의 주위부를 동일 평면으로 하고 있다. 여기서, 본 실시형태에서는, 발광 장치(1)에 있어서, 발광 장치(1)의 주위 매질(공기)에 접촉하고 광이 최종적으로 출사되는 면과 발광 장치(1)의 주위 매질(공기)에 접촉하고 광이 최종적으로 반사되는 면과의 양쪽이, 발광 장치(1)로부터 광을 인출하는 면을 구성하고 있고, 발광 장치(1)의 보호층(26)의 표면이 LED 유닛(2)의 상기한 평면형의 부위를 구성하고 있다. 여기에서, 상기한 평면형의 부위와 반사판(110)의 반사면(110a)에서의 매립부(115)의 주위부를 동일 평면으로 하기 위해, 반사판(110)은 매립부(115)의 주위부로부터 방열 블록(150)측으로 높이 조정편(116)이 연장되어 있고, 방열 블록(150)에 면접촉하는 접촉편(117)이 높이 조정편(116)의 선단부로부터 외측으로 연장되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 회로 기판(3)의 미러(3d)의 표면이 상기 평면형의 부위와 동일 평면으로 되어 있다. 그리고, 본 실시형태에서는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 반사판(110)에서의 높이 조정편(116)에 전술한 한 쌍의 전선(330)을 통과시키기 위한 전선 도입 구멍(110b)이 형성되어 있다. 여기서, 전선 도입 구멍(110b)은 숫형 커넥터(330)를 삽입 통과 가능한 내경의 원형상으로 개구되어 있다.
이상 설명한 본 실시형태의 조명 기구에서는, 반사판(110)이, LED 유닛(2)의 외주 형상에 따른 형상으로 개구되어 LED 유닛(2)이 매립되는 매립부(115)를 가지는 동시에, 방열 블록(150)이 반사판(110)에 유지되어 있으므로, 방열 블록(150)의 사이즈를 크게 하는 것이 가능해지고, 발광 장치(1)에서 발생한 열이 방열 블록(150)을 통해 효율적으로 방열되게 되어, LED 칩(1)의 온도 상승을 억제할 수 있어 광출력의 고출력화가 도모된다. 또한, LED 유닛(2)에서 발광 장치(1)로부터 광을 인출하는 면 중 평면형의 부위와 반사판(110)의 반사면(110a)에서의 매립부(115)의 주위부를 동일 평면으로 하고 있으므로, 발광 장치(1)의 주변 부분이 어두워지는 것을 억제하는 것이 가능해진다. 또한, 회로 기판(3)에 형성된 미러(3d)의 표면이 상기 평면형의 부위와 동일 평면으로 되어, 회로 기판(3)에 기인하여 발광 장치(1)의 주변 부분이 어두워지는 것을 억제하는 것이 가능해진다. 또한, LED 유닛(2)에서 각각의 발광 장치(1)의 접속 관계를 규정하는 별도의 회로 기판 상에 각각의 발광 장치(1)를 실장하는 경우와 비교하여, 각각의 발광 장치(1)로부터 방열 블록(150)까지의 열저항을 저감할 수 있고, 방열성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태의 조명 기구에서의 발광 장치(1)는, 전술한 바와 같이, 돔형의 색변환 부재(70)와 광학 부재(60)의 사이에 공기층(80)이 개재되어 있다. 따라서, LED 칩(10)으로부터 방사되고 실링부(50) 및 광학 부재(60)를 통해 색변환 부재(70)에 입사하여 색변환 부재(70)의 형광체의 입자에 의해 산란된 광 중 광학 부재(60)측으로 산란되어 광학 부재를 투과하는 광의 광량을 저감할 수 있어, 발광 장치(1)의 외부로의 광인출 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 형광체의 입자에 의해 반사판(110)의 반사면(110a)측으로 산란된 광 및 형광체로부터 반사면(110a) 측으로 방사된 광에 의하여 반사판(110)의 반사면(110a)을 비출 수가 있다.
또한, LED 유닛(2)의 상기 다른 면이 방열 블록(150)에 면접촉하고 있으므로, LED 유닛(2)과 방열 블록(150) 사이에 반사판(110)의 일부가 개재하는 경우에 비하여, 열저항을 저감할 수 있고, 방열성을 향상시킬 수 있다.
또한, 방열 블록(150)의 평면 사이즈를 LED 유닛(2)의 평면 사이즈보다 크게 설정하고 있으므로, 방열 블록(150)에 전열된 열을 보다 넓은 범위로 전열시킬 수 있어 방열성이 향상된다. 여기에서, 방열 블록(150)의 폭 방향의 치수를 LED 유닛(2)의 폭 방향의 치수보다 길게 함으로써, 각각의 발광 장치(1)로부터 전열되는 열을 보다 넓은 범위로 전열시킬 수 있다.
또한, 반사판(110)에서의 매립부(115)로부터 방열 블록(150)에 면접촉하는 접촉편(117)을 설치하고 있으므로, LED 유닛(2)으로부터 방열 블록(150)에 전열되는 열의 일부를 반사판(110)으로부터도 효율적으로 방열시키는 것이 가능해진다. 이와 같이 반사판(110)을 방열 부재로서도 겸용할 수 있는 경우에는, 방열 블록(150)을 작게 할 수 있고, 경량화 및 저비용화가 도모된다. 여기서, 반사판(110)의 재료로서 Al을 채용하면, 강판을 사용하는 경우에 비하여 열전도율이 높아지고, LED 유닛(2)에서 발생한 열을 보다 효율적으로 방열시킬 수 있다.
또한, 반사판(110)이 기구 본체(100)에 장착된 상태에서, 반사판(110)을 기구 본체(100)로부터 분리하지 않고 LED 유닛(2)을 방열 블록(150)에 착탈할 수 있으므로, LED 유닛(2)의 교환 작업이 용이하게 된다. 또한, 복수 개의 발광 장치(1) 중에서 그 수명 전에 점등하지 않게 되는 것이 발생한 경우에, LED 유닛(2) 전부가 아니라 LED 모듈(2a) 단위로 교환할 수 있어, 교환 비용을 저감할 수 있다.
여기에서, 본 실시형태의 조명 기구는, LED 유닛(2)과 반사판(110)에서의 매립부(115)의 주위부를 덮는 투광성 커버(180)를 구비하고 있지만, 투광성 커버(180)는 반사판(110)에 착탈 가능하게 장착되어 있다. 따라서, 투광성 커버(180)를 장착함으로써 LED 유닛(2)을 보호할 수 있고, LED 유닛(2) 또는 LED 모듈(2a)을 교환할 때에는, 투광성 커버(180)를 반사판(110)으로부터 떼어내면 된다. 또한, 투광성 커버(180)가 LED 유닛(2)으로부터의 광을 확산시키는 확산 기능을 가지도록 구성하면, 반사판(110)의 반사면(110a)을 보다 균일하게 비출 수가 있다. 그리고, 투광성 커버(180)가 확산 기능을 갖도록 하기 위해서는, 예를 들면, 투광성 커버(180)의 기본 재료에 광확산재를 분산시켜 두면 된다.
또한, 본 실시형태의 조명 기구는, 기구 본체(100) 및 반사판 어댑터(150)로서, 종래의 직관 형광 램프용의 조명 기구와 동일한 구조의 것을 사용할 수 있으므로, 이러한 종래의 조명 기구와 마찬가지로 간단하게 시공할 수 있다. 또한, 반사판(110)의 외형 치수를 기존의 조명 기구와 동일한 외형 치수로 설정하여 두면, 이미 설치되어 있는 종래의 조명 기구 대신에 시공하는 것도 가능해지고, 천정재(300)의 매립 구멍(301)을 유효하게 이용할 수 있고, 천정재(300)의 재시공을 필요로 하지 않는 것이 가능해진다.
전술한 LED 유닛(2)은 반드시 복수 개의 LED 모듈(2a)에 의해 구성할 필요는 없고, 베이스 기판(4)과 회로 기판(3)을 1개씩 구비하고 있지 않은 것이라도 되는 것은 물론이며, 이 경우에는, 숫형 커넥터(5a)의 접촉자(5a1, 5a2) 사이에 모든 LED 칩(10)의 직렬 회로가 삽입되도록 회로 패턴(3b)을 형성해도 된다. 그리고, 본 실시형태에서는, 복수 개의 발광 장치(1)를 직렬 접속하고 있지만, 복수 개의 발광 장치(1)의 접속 관계는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 병렬 접속하도록 해도 되고, 직렬 접속과 병렬 접속을 조합시켜도 된다.
그런데, LED 유닛(2)을 방열 블록(150)에 착탈 가능하게 장착하는 수단은 전술한 바와 같이 장착 나사(8)(도 1의 (b)를 참조)를 사용한 예로 한정되지 않고, 예를 들면, 도 8의 (a)에 나타낸 바와 같이, 직사각형의 금속판을 절곡하여 형성한 판스프링(118)을 사용해도 된다. 도 8의 (a)에 나타낸 예에서는, LED 유닛(2)의 폭 방향의 치수에 관하여 베이스 기판(4)의 치수를 회로 기판(3)의 치수보다 길게 설정하고 있다. 또한, LED 유닛(2)의 폭 방향에 있어서 서로 대향하는 높이 조정편(116)의 방열 블록(150)측의 상부끼리의 거리가 하부끼리의 거리보다 길어지도록, 높이 조정편(116)의 상부를 단면 L 자형의 형상으로 하고 있다. 즉, LED 유닛(2)에서의 베이스 기판(4)이 수납되는 부위의 폭 치수를 베이스 기판(4)의 폭 방향의 치수보다 길게 하고, 회로 기판(3)이 수납되는 부위의 폭 치수를 회로 기판(3)의 폭 방향의 치수보다 길게 또한 베이스 기판(4)의 폭 방향의 치수보다 짧게 설정하고 있다. 따라서, LED 유닛(2)은 방열 블록(150)과 반사판(110)에 의해 유지된다.
여기서, 도 8의 (a)의 예에서는, 한쪽의 높이 조정편(116)(동 도면의 좌측의 높이 조정편(116))의 상부에서의 다른 쪽의 높이 조정편(116)(동 도면의 우측의 높이 조정편(116))의 상부와의 대향면에, 전술한 판스프링(118)을 구성하는 금속판의 길이 방향의 중앙부로 이루어지는 고정편(118a)을 스폿 용접 등에 의해 고착하고 있다. 판스프링(118)은, 상기 길이 방향의 양단부에 높이 조정편(116)으로부터 이격되어 배치되고 베이스 기판(4)의 폭 방향의 측면에 접촉하는 접촉편(118b)을 구비하고 있고, 고정편(118a)과 접촉편(118b)의 사이가 V 자형의 연결편(118c)에 의해 연결된 형상으로 형성되어 있다. 또한, LED 유닛(2)과 방열 블록(150) 사이의 열저항의 불균일을 저감시키기 위해, 예를 들면, 사콘(Sarcon)(등록상표)과 같은 고무 시트형의 방열 시트(열전도 시트)(93)를 LED 유닛(2)과 방열 블록(150)으로 협지하고 있다. 따라서, LED 유닛(2)과 방열 블록(150)은 방열 시트(93)를 통하여 열적으로 결합된다.
따라서, 도 8의 (a)의 구성을 채용하는 경우, LED 유닛(2)(LED 모듈(2a))을 방열 블록(150)에 장착하기 위해서는, LED 유닛(2)을 수평면으로부터 경사진 상태로 베이스 기판(4)을 매립부(115)에 삽입하여 베이스 기판(4)의 측면을 한쪽의 높이 조정편(116)의 판스프링(118)의 접촉편(118b)에 접촉시켜, 판스프링(118)의 스프링력에 저항하여 판스프링(118)을 탄성 변형시키고 나서 LED 유닛(2)을 방열 블록(150)측으로 눌러 삽입하고, 그 후 판스프링(118)의 복귀력에 의해 베이스판(4)의 다른 쪽 면을 다른 쪽의 높이 조정편(116)에 접촉시키면 된다. 반대로, LED 유닛(2)을 떼어내는 경우에는, LED 유닛(2)을 판스프링(118)측으로 가압하고 나서, LED 유닛(2)을 경사지게 하여 떼어내면 된다. 그리고, 분리 시에 일자 드라이버 등의 선단부를 삽입할 수 있는 지그 삽입부(jig insertion section)(구멍이나 절결부)를 회로 기판(3) 및 베이스 기판(4)에 설치하여 두면, LED 유닛(2)을 판스프링(118)측으로 용이하게 가압할 수 있어, 회로 기판(3)에 가해지는 힘을 저감할 수 있다.
또한, LED 유닛(2)을 방열 블록(150)에 착탈 가능하게 장착하는 수단의 다른 예로서는, 도 9의 (a)에 나타낸 바와 같은 한 쌍의 판스프링(119)을 사용해도 된다. 도 9의 (a)에 나타낸 예에서도, LED 유닛(2)의 폭 방향의 치수에 관하여 베이스 기판(4)의 치수를 회로 기판(3)의 치수보다 길게 설정하고 있다.
판스프링(119)은 직사각형의 금속판을 절곡함으로써 형성되어 있고, 높이 조정편(116)의 상부에 스폿 용접 등에 의해 고착되는 고정편(119a)과 LED 유닛(2)의 베이스 기판(4)의 주위부에 탄력 접촉하는 J 자형의 접촉편(119b)을 구비하고, 고정편(119a)과 접촉편(119b)의 사이가 역 V 자형의 연결편(119c)에 의해 연결된 형상으로 형성되어 있다. 여기에서, 반사판(110)의 높이 조정편(116)은, 반사판(110)의 반사면(110a)과 LED 유닛(2)의 상기 평면형의 부위와의 사이에 형성되는 간극을 작게 하기 위해, 판스프링(119)에 대응하는 부위만 평면에서 볼 때 U 자형으로 오목하게 되어 있다. 도 9의 (a)에 나타낸 예에서 LED 유닛(2)을 방열 블록(150)에 장착할 때에는, LED 유닛(2)의 폭 방향으로 정렬되어 있는 판스프링(119)의 접촉편(119)의 선단 사이의 간격이 넓어지도록 손가락 등에 의해 판스프링(119)을 탄성 변형시킨 상태에서, LED 유닛(2)을 수평면으로부터 경사진 상태로 베이스 기판(4)을 매립부(115)에 삽입하고나서, LED 유닛(2)을 방열 블록(150)측으로 밀어넣으면 된다. 그리고, 분리 시에는, LED 유닛(2)의 폭 방향으로 정렬되어 있는 판스프링(119)의 접촉편(119)의 선단 사이의 간격이 넓어지도록 손가락 등에 의해 판스프링(119)을 탄성 변형시킨 상태에서, LED 유닛(2)을 경사지게 하여 떼어내면 된다.
방열 블록(150)에 LED 유닛(2)을 장착하는 수단은 전술한 각 예로 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 10에 나타낸 바와 같이, 방열 블록(150)에 장착 나사(8)를 삽입 통과시키는 나사 삽입 통과 구멍(150e)을 설치하고, 전열판(21)에 장착 나사(8)의 선단부가 나사 결합하는 나사 구멍(21e)을 설치해도 된다. 또한, 도 10의 구성 대신에, 도 11에 나타낸 바와 같이, 반사판(110)에서 방열 블록(115)에 접촉하는 접촉편(117)에 의해 높이 조정편(116)끼리를 연결하도록, 반사판(110)에서의 접촉편(117)에 LED 유닛(2)의 다른 면이 밀착되는 형태로 LED 유닛(2)을 방열 블록(150)에 장착하도록 해도 된다. 이 도면(11)의 구성에서는, 접촉편(117)에, 장착 나사(8)가 삽입 통과되는 나사 삽입 통과 구멍(117e)을 설치한다.
또한, 반사판(110)을 방열 부재로서도 겸용하지 않는 경우에는, 도 12에 나타낸 바와 같이, 전술한 접촉편(117)을 구비하고 있지 않은 구조를 채용해도 된다. 또한, LED 칩(10) 자체가 백색광을 방사할 수 있는 경우나, 실링부(50)에 형광체를 분산시키고 있는 경우에는, 도 13에 나타낸 바와 같이, 전술한 색변환 부재(70)를 구비하고 있지 않은 구조를 채용할 수 있다. 여기서, 도 12 및 도 13의 예에서는, 발광 장치(1)의 전열판(21)과 방열 블록(150)을 상기 유기 그린 시트로 이루어지는 절연층(95)에 의해 접합하고 있어, 전열판(21)과 방열 블록(150)이 전기적으로 절연되고, 또한 열적으로 결합되어 있다.
그리고, 전술한 예에서는, LED 칩(10)으로서, 발광색이 청색인 청색 LED 칩을 채용하고 있고, 결정 성장용 기판으로서 SiC 기판을 채용하고 있지만, SiC 기판 대신에 GaN 기판이나 사파이어 기판을 사용해도 되며, SiC 기판이나 GaN 기판을 사용한 경우에는 결정 성장용 기판으로서 절연체인 사파이어 기판을 사용하고 있는 경우와 비교하여, 결정 성장용 기판의 열전도율이 높고 결정 성장용 기판의 열저항을 작게 할 수 있다. 또한, 전술한 LED 칩(10)은, 상기 일표면측에 상기 애노드 전극이 형성되고, 상기 다른 표면측에 캐소드 전극이 형성되어 있지만, 상기 일표면측에 애노드 전극 및 캐소드 전극이 형성되어 있어도 되고, 이 경우에는, 애노드 전극 및 캐소드 전극의 양쪽 모두 본딩 와이어(14)를 통하여 도체 패턴(23, 23)과 직접 접속할 수 있다. 또한, LED 칩(10)으로부터 방사되는 광은 청색광으로 한정되지 않고, 예를 들면 보라색 광, 자외광 등이어도 된다.
또한, LED 칩(10)과 실장 기판(20)의 전열판(21)의 선팽창률의 차가 비교적 작은 경우에는, 서브마운트 부재(30)를 반드시 설치할 필요는 없다. 전술한 발광 장치(1)에서는, LED 칩(10)으로서 칩 사이즈가 1㎟의 것을 이용하고, 서브마운트 부재(30) 상에 1개의 LED 칩(10)을 배치하고 있지만, LED 칩(10)의 칩 사이즈나 개수는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, LED 칩(10)으로서 칩 사이즈가 0.3㎟의 것을 채용하도록 하여, 1개의 서브마운트 부재(30) 상에 복수 개의 LED 칩(10)을 배치하고, 이들 복수 개의 LED 칩(10)을 서브마운트 부재(30)의 전극 패턴 및 도시하지 않은 본딩 와이어를 통하여 직렬 접속하도록 해도 된다.
또한, LED 유닛(2)의 구성은, 전술한 각 예로 한정되지 않고, 예를 들면 도 14에 나타낸 바와 같이, 금속 베이스 프린트 배선판으로 이루어지는 회로 기판(3) 상에 복수 개의 발광 장치(1)를 표면 실장한 구성의 것이어도 된다.
도 14의 예에서는, 장착 나사(8)를 사용하여 회로 기판(3)을 방열 블록(150)에 장착하고 있다. 여기에서, 회로 기판(3)에는, 장착 나사(8)가 삽입 통과되는 나사 삽입 통과 구멍(3f)이 설치되고, 방열 블록(150)에는 장착 나사(8)의 선단부가 나사 결합하는 나사 구멍(115e)이 설치되어 있다. 또한, LED 유닛(2)과 방열 블록(150) 사이의 열저항의 불균일을 저감시키기 위해, 예를 들면, 사콘(등록상표)과 같은 고무 시트형의 방열 시트(열전도 시트)(93)를 LED 유닛(2)과 방열 블록(150) 사이에 두고 있다. 따라서, LED 유닛(2)과 방열 블록(150)은 방열 시트(93)를 통하여 열적으로 결합된다.
도 14에서의 발광 장치(1)는, LED 칩(10)과 LED 칩(10)이 실장된 실장 기판(20d)과, LED 칩(10)에 중첩시켜 배치된 반구형의 광학 부재(65)와, 색변환 부재(70)를 구비하고 있다. 여기에서, 광학 부재(65)는 실리콘 수지에 의해 형성되어 있지만, 광학 부재(65)의 재료는 실리콘 수지로 한정되지 않고, 예를 들면 유리 등이어도 된다. 그리고, 광학 부재(65)는, LED 칩(10)과 상기 LED 칩(10)의 광인출면이 접촉하는 매질과의 굴절률차를 상기 매질이 공기의 경우와 비교하여 작게 하여, LED 칩(10)으로부터의 광인출 효율을 향상시킨다.
실장 기판(20d)은, LED 칩(10)을 수납하는 수납 오목부(20ad)가 일표면에 설치되고, 또한 LED 칩(10)의 애노드 전극(도시하지 않음) 및 캐소드 전극(도시하지 않음)이 범프를 통하여 전기적으로 접속되는 배선(도시하지 않음)이 형성된 세라믹 기판에 의해 구성되어 있다. 간략하면, LED 칩(10)은 실장 기판(20d)에 플립 칩(flip-chip) 실장되어 있고, 결정 성장용 기판인 사파이어 기판을 통해 광이 인출된다. 여기에서, 실장 기판(20d)에서의 수납 오목부(20ad)는 원형상으로 개구되고, 또한 내저면으로부터 이격됨에 따라 개구 면적이 서서히 커지고 있다. 또한, 실장 기판(20d)의 수납 오목부(20ad) 내에는, LED 칩(10)을 밀봉한 실링 재료(예를 들면, 실리콘 수지 등)으로 이루어지는 실링부(55)가 형성되어 있고, 광학 부재(65)는 상기한 실링 재료에 의해 실장 기판(20d)에 접착되어 있다.
색변환 부재(70)는 시트형으로 형성되어 있고, 광학 부재(65)를 덮도록 실장 기판(20d)에 기밀식으로 접착되어 있다. 이 발광 장치(1)는 실장 기판(20d)과 색변환 부재(70)로 패키지를 구성하고 있고, 색변환 부재(70)의 광출사면(70b)이 LED 유닛(2)에서 발광 장치(1)로부터 광을 인출하는 면 중 평면형의 부위를 구성하고 있다.
이상 설명한 바와 같이, 조명 기구는, LED 유닛(2)과, 기구 본체(100)와, 반사판(110)과, 점등 장치(120)와, 방열 블록(150)을 가지고 있다. LED 유닛(2)은 가늘고 긴 형상으로 형성되어 있다. LED 유닛(2)은, 두께 방향의 일면측에, 복수 개의 발광 장치(1)를 구비하고 있다. 달리 말하면, LED 유닛(2)은 두께 방향에서의 제1 면에 복수 개의 발광 장치(1)를 구비하고 있다. 각각의 발광 장치(1)는 LED 칩(10)을 가지고 있다. 반사판(110)은 금속제이다. 반사판(110)은 기구 본체(100)에 유지되어 있다. 반사판(110)은 LED 유닛(2)으로부터의 광을 목표하는 배광으로 되도록 제어하도록 구성되어 있다. 점등 장치(120)는 기구 본체(100)에 교환 가능하게 장착되어 있다. 점등 장치(120)는 LED 유닛(2)을 점등시키도록 구성되어 있다. 방열 블록(150)은 LED 유닛(2)의 두께 방향의 다른 면측에 배치되어 있다. 환언하면, 방열 블록(150)은 LED 유닛(2)의 두께 방향의 제2 면에 배치되어 있다. 제2 면은 제1 면과 반대측에 있다. 방열 블록(150)은 LED 유닛(2)이 교환 가능하게 장착되어 있다. 방열 블록(150)은 LED 유닛(2)에서 발생한 열을 방열하도록 구성되어 있다. 반사판(110)은 매립부(115)를 가지고 있다. 매립부(115)는 LED 유닛(2)을 매립하기 위해 설치되어 있다. 방열 블록(150)은 반사판(110)에 유지되어 있다. LED 유닛(2)은 발광 장치(1)로부터 광을 인출하는 면을 가지고 있다. 광을 인출하는 면은 평면형의 부위를 가지고 있다. 반사면(110a)에서의 매립부(115)의 주위부는 평면형의 부위와 동일 평면으로 되어 있다.
보다 구체적으로는, 반사면(110a)은 반사 부분을 가지고 있다. 반사 부분은 매립부(115)의 주위부에 위치한다. 즉, 반사 부분은 매립부(115)의 외주의 외측에 위치한다. 상기 평면형의 부위는 상기 반사 부분과 동일 평면으로 되어 있다.
이 경우, 반사판(110)은, LED 유닛(2)의 외주 형상에 따른 형상으로 개구되고 LED 유닛(2)이 매립되는 매립부(115)를 갖는다. 또한, 방열 블록(150)이 반사판(110)에 유지되어 있다. 따라서, 방열 블록(150)의 사이즈를 크게 하는 것이 가능해진다. 따라서, 발광 장치(1)에서 발생한 열이 방열 블록(150)을 통해 효율적으로 방열되게 된다. 즉, LED 칩(10)의 온도 상승을 억제할 수 있어 광출력의 고출력화가 도모된다. 또한, LED 유닛(2)에서 발광 장치(1)로부터 광을 인출하는 면 중 평면형의 부위와 반사판(110)의 반사면(110a)에서의 매립부(115)의 주위부를 동일 평면으로 하고 있다. 따라서, 발광 장치(1)의 주변 부분이 어두워지는 것을 억제하는 것이 가능해진다.
또한, 각각의 도면에 나타낸 바와 같이, 반사판(110)은, LED 유닛(2)의 외주 형상을 따르는 형상으로 개구되고 상기 LED 유닛(2)이 매립되는 상기 매립부(115)를 가지고 있다.
즉, 매립부(115)는 소정의 형상을 가지고 있다. 소정의 형상은 상기 LED 유닛(2)을 매립부(115)의 내측에 배치하도록 형성되어 있다.
또한, 개구는 반사판(110)의 두께 방향으로 관통하여 설치되어 있다.
또한, LED 유닛(2)은 반사판(110)이 기구 본체(100)에 장착된 상태에서 방열 블록(150)에 대하여 착탈 가능하게 장착되어 있다. 상기 다른 면(제2 면)이 방열 블록(150)에 면접촉하고 있다. 따라서, LED 유닛(2)의 방열성을 향상시킬 수 있다.
또한, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 조명 기구는 LED 유닛(2)과 반사판(110)에서의 매립부(115)의 주위부를 덮는 형태로 반사판(110)에 착탈 가능하게 장착된 통형의 투광성 커버(180)를 구비한다.
부가하자면, 상기한 반사 부분은 투광성 커버(180)에 의해 덮여진 부분으로 정의된다.
또한, 각각의 도면에 나타낸 바와 같이, 반사판(110)은 제1 높이를 가지고 있다. 제1 높이는 LED 유닛(2)의 두께 방향을 따라 정해진다. 반사판(110)의 제1 높이는, LED 유닛(2)에서 발광 장치(1)로부터 광을 인출하는 면 중 평면형의 부위와 반사판(110)의 반사면(110a)에서의 매립부(115)의 주위부가 동일 평면으로 되도록 설정되어 있다.
또한, 반사판(110)은 높이 조정편(116)을 가지고 있다. 높이 조정편(116)은 반사판(110)으로부터 방열 블록(150)을 향해 연장되어 있다. 이로써, 높이 조정편(116)은 반사판(110)으로부터 LED 유닛(2)의 두께 방향을 따라 연장되어 있다. 높이 조정편(116)은 LED 유닛(2)의 두께 방향에서 제1 높이를 가지고 있다. 이로써, 반사판(110)의 높이는 높이 조정편(116)에 의해 결정된다. 높이 조정편(116)의 제1 높이는, LED 유닛(2)에서 발광 장치(1)로부터 광을 인출하는 면 중 평면형의 부위와 반사판(110)의 반사면(110a)에서의 매립부(115)의 주위부가 동일 평면으로 되도록 설정되어 있다.
또한, LED 유닛(2)은 LED 유닛(2)의 두께 방향에 있어서 제1 두께를 가지고 있다. LED 유닛(2)에서 발광 장치(1)로부터 광을 인출하는 면 중 평면형의 부위와 반사판(110)의 반사면(110a)에서의 매립부(115)의 주위부가 동일 평면으로 되도록, 상기한 제1 높이 및 상기한 제1 두께가 설정되어 있다.
또한, 각각의 도면에 나타낸 바와 같이, 방열 블록(150)은 평면을 가지고 있다. 방열 블록(150)은 그 평면 상에 반사판(110) 및 LED 유닛(2)이 장착되어 있다. 제1 두께는 상기한 제1 높이와 같게 설정되어 있다.
따라서, 발광 장치(1)의 주변 부분이 어두워지는 것을 억제하는 것이 가능해진다.
도 1, 도 2, 도 3, 도 8, 도 9, 도 10 및 도 14에 나타낸 바와 같이, 높이 조정편(116)은 또한 접촉편(117)을 가지고 있다. 접촉편(117)은 LED 유닛(2)의 두께 방향과 교차하는 방향으로 연장되어 있다. 접촉편(117)은 방열 블록(150)과 면접촉하고 있다.
부가하자면, 높이 조정편(116)은 또한 접촉편(117)을 가지고 있다. 접촉편(117)은 LED 유닛(2)의 두께 방향과 직교하는 방향으로 연장되어 있다. 접촉편(117)은 방열 블록(150)과 면접촉하고 있다.
이 경우, LED 유닛(2)으로부터 방열 블록(150)에 전열되는 열의 일부를 반사판(110)으로부터도 효율적으로 방열시키는 것이 가능해진다. 즉, 반사판(110)을 방열 부재로서도 겸용할 수 있다. 따라서, 방열 블록(150)을 작게 할 수 있다. 이로써, 경량화 및 저비용화가 도모된다.
또한, 도 1, 도 2, 도 3, 도 8, 도 9, 도 10 및 도 14에 나타낸 바와 같이, 접촉편(117)은 높이 조정편(116)으로부터 LED 유닛(2)과 반대의 방향을 향해 연장되어 있다.
또한, 높이 조정편(116)은 그 높이 방향의 한쪽에 제1 단을 가지고 있다. 접촉편(117)은 높이 조정편(116)의 제1 단으로부터 LED 유닛(2)과 반대의 방향을 향해 연장되어 있다.
방열 블록(150)으로부터 접촉편(117)에 열이 전달될 때, 접촉편(117)의 온도가 상승한다. 접촉편(117)의 온도 상승에 따라 접촉편(117)은 팽창한다. 그러나, 접촉편(117)은 LED 유닛(2)과 반대의 방향을 향해 연장되어 있다. 따라서, 접촉편(117)의 온도가 상승했을 때, 접촉편(117)은 LED 유닛(2)과 반대의 방향을 향해 팽창한다. 부가하자면, 접촉편(117)은 LED 유닛(2)의 방향을 향해 팽창하지 않는다. 이로써, 반사판(110)과 LED 유닛(2) 사이의 간극을 일정하게 유지할 수 있다. 즉, 반사판(110)과 LED 사이의 간극을 좁고 설정한 경우에도, 접촉편(117)이 팽창함으로써 접촉편(117)이 LED 유닛(2)에 대하여 접촉하지 않는다. 따라서, 반사판(110)과 LED 유닛(2) 사이의 간극을 좁게 설정한 경우에도, 접촉편(117)이 팽창함으로써 접촉편(117)이 LED 유닛(2)에 대하여 힘을 가하는 것이 발생하지 않게 된다.
또한, 도 10에 나타낸 바와 같이, 반사판(110)은 오목부를 가지고 있다. 오목부는 LED 유닛(2)의 외주 형상에 따른 형상을 가지고 있다. 오목부는 LED 유닛(2)이 매립되도록 구성되어 있다. 오목부가 매립부(115)를 정의한다.
또한, 매립부(115)는 주위벽과 저벽을 가지고 있다. 주위벽은 높이 조정편(116)으로서 정의된다. 저벽은 접촉편(117)으로서 정의된다. LED 유닛(2)은 저벽을 통하여 방열 블록(150)과 접촉되어 있다.
또한, 발광 장치(1)는, LED 칩(10)과, 실장 기판(20)과, 광학 요소를 가지고 있다. 실장 기판(20)은 LED 칩(10)이 일표면측에 실장되어 있다. 광학 요소는, 실장 기판(20)과의 사이에 LED 칩(10)을 수납하도록, 실장 기판(20)의 일표면측에 고착되어 있다. 광학 요소는 외주 부분을 가지고 있다. 광학 요소의 외주 부분은 실장 기판(20)의 일표면측에 고착되어 있다. 광을 인출하는 면 중 평면형의 부위는 상기한 외주 부분보다 외측의 부분으로 정의된다.
또한, 광학 요소는 광학 부재(60)를 가지고 있다. 광학 부재(60)는 LED 칩(10)으로부터 방사된 광의 배광을 제어하도록 구성되어 있다. 광학 부재(60)는 실장 기판(20)과의 사이에 LED 칩(10)을 수납하는 형태로 실장 기판(20)의 일표면에 고착되어 있다. 광학 부재(60)는 돔형이다.
또한, 광학 요소는 색변환 부재(70)를 추가로 포함한다. 색변환 부재(70)는 형광체와 투광성 재료를 포함하고 있다. 형광체는 LED 칩(10)으로부터 방사된 광에 의해 여기되어 LED 칩(10)의 발광색과는 상이한 색의 광을 방사한다. 색변환 부재(70)는 실장 기판(20)의 상기 일표면측에서 광학 부재(60)와의 사이에 공기층이 개재하는 형태로 설치되어 있다. 색변환 부재(70)는 돔형이다.
또한, 도 9에 나타낸 바와 같이, 조명 기구는 장착 수단을 구비하여 있다. LED 유닛(2)은 장착 수단에 의해 방열 블록(150)에 대하여 장착되어 있다.
또한, 장착 수단은 스프링으로 구성되어 있다. 스프링은 LED 유닛(2)을 방열 블록(150)을 향해 가압하도록 구성되어 있다.
또한, 도 9에 나타낸 바와 같이, 스프링은 판스프링(119)으로 구성되어 있다. 매립부(115)는 주위 둘레를 갖는다. 판스프링(119)은 주위 둘레로부터 주위 둘레의 내측을 향해 연장되어 있는 제1 부분(연결편(119c))을 가지고 있다. 이로써, LED 유닛(2)은 판스프링(119)의 제1 부분과 방열 블록(150)의 사이에서 협지된다.
이 경우, LED 유닛(2)을 방열 블록(150)에 대하여 용이하게 장착할 수 있다. 그리고, LED 유닛(2)이 방열 블록(150)에 밀착되도록, LED 유닛(2)을 방열 블록(150)에 대하여 장착할 수 있다.
또한, 도 9에 나타낸 바와 같이, 판스프링(119)은 또한 제2 부분(접촉편(119b))을 가지고 있다. 제2 부분은 제1 부분으로부터 방열 블록(150)과 반대의 방향을 향해 연장되어 있다. 제2 부분은 LED 유닛(2)과 반사판(110) 사이에 위치한다.
이 경우, LED 유닛(2)을 방열 블록(150)으로부터 용이하게 분리해 낼 수 있다.
또한, 도 8에 나타낸 바와 같이, 조명 기구는 또한 장착 수단을 구비하고 있다. LED 유닛(2)은 장착 수단에 의해 반사판(110)에 대하여 접촉되어 있다. 매립부(115)는 주위 둘레를 가지고 있다. 주위 둘레는 제1 내면과 제2 내면을 가지고 있다. 제2 내면은 제1 내면과 대향하고 있다. 장착 수단은 제1 내면에 배치되어 있다. LED 유닛(2)은, 반사판(110)의 제2 내면과 접촉하도록, 장착 수단과 제2 내면에 의해 유지되어 있다.
이 경우, LED 유닛(2)의 열을 방열 블록(150) 및 반사판(110)을 통하여 발산할 수 있다.
또한, 도 8에 나타낸 바와 같이, 장착 수단은 스프링(118)으로 구성되어 있다. 스프링(118)은 LED 유닛(2)을 제2 내면에 대하여 가압하도록 구성되어 있고, 이로써, LED 유닛(2)이 반사판(110)의 제2 내면과 접촉한다.
이 경우, LED 유닛(2)과 반사판(110)의 열팽창에 의해 야기된 힘을 스프링(118)에 의해 방지할 수 있다.
또한, 반사판의 반사면에서의 매립부의 주위부는 LED 유닛에서 발광 장치로부터 광을 인출하는 면 중 평면형의 부위와 평행한 면으로서 정해진다.
또한, 반사판의 반사면에서의 매립부의 주위부는 투광성 커버의 내측에 위치하는 영역에서 정해진다.
(실시형태 2)
본 실시형태의 조명 기구는 천정에 직접 부착되는 조명 기구로서, 도 15에 나타낸 바와 같이, 하면측이 개방된 단면이 대략 U 자형으로 형성되고 천정재(300)의 하면으로 이루어지는 시공면에 장착되는 기구 본체(100)와, 기구 본체(100)의 길이 방향의 양단부에 설치된 반사판 어댑터(170)와, 기구 본체(100)를 덮도록 반사판 어댑터(170)에 장착되는 단면 V 자형의 반사판(110)과, 반사판(110)에 유지되는 2개의 LED 유닛(2)을 구비하고 있다. 여기에서, 실시형태 1에 의해 설명한 방열 블록(150)은 LED 유닛(2)마다 설치되어 있다. 본 실시형태의 조명 기구는 이른바 산형(mountain-shape)의 조명 기구로 되어 있고, 실시형태 1과는 반사판(110) 및 반사판 어댑터(170)의 형상이 상이하다. 그리고, 실시형태 1과 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략한다.
기구 본체(100)의 주편(101)에는, 실시형태 1과 마찬가지로, 2개의 볼트 삽입 통과 구멍(101a)이 천공되어 있다. 따라서, 기구 본체(100)를 천정에 장착할 때는, 볼트 삽입 통과 구멍(101a)에 시공면으로부터 돌출되어 있는 장착 볼트(310)를 삽입 통과시켜, 장착 볼트(310)에 와셔(107)를 통해 너트(108)를 체결함으로써, 기구 본체(100)를 장착 볼트(310)에 결합할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서의 점등 장치(120)는 각 LED 유닛(2)을 점등시키도록 각 LED 유닛(2)의 각각에 접속된다. 간략하면, 점등 장치(120)에는, 실시형태 1에서 설명한 단자 장치(147)(도 7을 참조)가 2개 설치되어 있다.
또한, 반사판 어댑터(170)는 직사각형의 금속판을 절곡함으로써 형성되어 있다. 이 반사판 어댑터(170)는, 기구 본체(100)에 장착한 상태로 상기 기구 본체(100)의 주편(101)에 대향하는 장착편(171)에, 반사판(110)의 정상부에서 반사판(110)에 회전 가능하게 장착된 래치 부재(114)가 걸리는 긴 구멍형의 걸림 구멍(172)이 형성되어 있다. 여기서, 반사판 어댑터(170)는 장착편(171)의 길이 방향이 기구 본체(100)의 주편(101)의 길이 방향에 직교하도록 양단부가 기구 본체(100)의 측편(102)에 장착되어 있으며, 걸림 구멍(172)의 길이 방향을 장착편(171)의 길이 방향과 일치시키고 있다. 따라서, 래치 부재(114)를 적절하게 회전시킴으로써 반사판 어댑터(170)에 대하여 반사판(110)을 착탈할 수 있다.
또한, 2개의 LED 유닛(2)은 반사판(110)의 정상부를 협지하는 형태로 서로의 길이 방향이 평행하게 되도록 배치되어 있다.
이상 설명한 본 실시형태의 조명 기구에서는, 실시형태 1과 마찬가지로, LED 칩(10)의 온도 상승을 억제할 수 있어 광출력의 고출력화가 도모되고, 또한 발광 장치(1)의 주변 부분이 어두워지는 것을 억제하는 것이 가능해진다.
그리고, LED 유닛(2)의 개수 또는 반사판(110)의 형상은 상기한 각각의 실시형태의 구조로 한정되지 않는다.
1 : 발광 장치
2 : LED 유닛
2a : LED 모듈
3 : 회로 기판
3b : 회로 패턴
3c : 창 구멍
3d : 미러
4 : 베이스 기판
10 : LED 칩
20 : 실장 기판
21 : 전열판
22 : 배선 기판
23 : 도체 패턴
24 : 창 구멍
30 : 서브마운트 부재
50 : 실링부
60 : 광학 부재
70 : 색변환 부재
80 : 공기층
100 : 기구 본체
110 : 반사판
110a : 반사면
115 : 매립부
120 : 점등 장치
150 : 방열 블록
180 : 투광성 커버

Claims (30)

  1. 조명 기구에 있어서,
    LED 칩을 사용한 발광 장치를 두께 방향의 일면측에 복수 개 구비한 가늘고 긴 LED 유닛;
    기구 본체;
    상기 기구 본체에 의해 지지되고 상기 LED 유닛으로부터의 광을 목표하는 배광(配光)으로 되도록 제어하는 금속제의 반사판;
    상기 기구 본체에 교환 가능하게 장착되어 상기 LED 유닛을 점등시키는 점등 장치; 및
    상기 LED 유닛의 두께 방향의 다른 면측에 배치되며, 상기 LED 유닛이 교환 가능하게 장착되고, 상기 LED 유닛에서 발생한 열을 방열하는 방열 블록
    을 포함하며,
    상기 반사판은 상기 LED 유닛이 매립되는 매립부를 가지며,
    상기 방열 블록은 상기 반사판에 의해 유지되며,
    상기 LED 유닛에서 상기 발광 장치로부터 광을 인출하는 면 중 평면형의 부위와 상기 반사판의 반사면에서의 매립부의 주위부가 동일 평면으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 기구.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반사판은, 상기 LED 유닛의 외주 형상을 따르는 형상으로 개구되고 상기 LED 유닛이 매립되는 상기 매립부를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 조명 기구.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 LED 유닛은 상기 반사판이 상기 기구 본체에 장착된 상태에서 상기 방열 블록에 대하여 착탈 가능하게 장착되며, 상기 LED 유닛의 상기 다른 면이 상기 방열 블록에 면접촉하고 있는 것을 특징으로 하는 조명 기구.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방열 블록의 평면 사이즈가 상기 LED 유닛의 평면 사이즈보다 큰 것을 특징으로 하는 조명 기구.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 LED 유닛과 상기 반사판에서의 상기 매립부의 주위부를 덮는 형태로 상기 반사판에 착탈 가능하게 장착된 통형의 투광성 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 기구.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 투광성 커버는 상기 LED 유닛으로부터의 광을 확산시키는 확산 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 조명 기구.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 LED 유닛은, 상기 발광 장치를 동일한 개수씩 구비하는 동시에 또한 서로 동일한 크기로 형성되고 상기 매립부의 길이 방향으로 병설된 복수 개의 LED 모듈에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 기구.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 LED 유닛은, 각각의 상기 발광 장치의 접속 관계를 규정하는 회로 패턴이 상기 방열 블록측과는 반대의 일표면측에 형성되고, 또한 각각의 상기 발광 장치가 삽입되는 복수 개의 창 구멍이 두께 방향으로 관통 형성된 회로 기판을 포함하며, 상기 회로 기판은 각각의 상기 발광 장치로부터의 광을 반사하는 미러가 상기 일표면측에 형성되어 이루어지고, 상기 미러의 표면이 상기 평면형의 부위와 동일 평면을 이루는 것을 특징으로 하는 조명 기구.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광 장치는, LED 칩과, 일표면측에 상기 LED 칩에의 급전용의 도체 패턴을 가지고 상기 LED 칩이 상기 일표면측에 실장된 실장 기판과, 상기 LED 칩으로부터 방사된 광의 배광을 제어하도록 구성되고 상기 실장 기판과의 사이에 상기 LED 칩을 수납하는 형태로 상기 실장 기판의 상기 일표면측에 고착된 돔형의 광학 부재와, 상기 광학 부재와 상기 실장 기판으로 에워싸인 공간에 채워져 상기 LED 칩을 밀봉하는 투광성의 실링 재료로 이루어지는 실링부와, 상기 LED 칩으로부터 방사되어 상기 실링부 및 상기 광학 부재를 투과한 광에 의해 여기되어, 상기 LED 칩의 발광색과는 상이한 색의 광을 방사하는 형광체 및 투광성 재료에 의해 형성되며, 상기 실장 기판의 상기 일표면측에서 상기 광학 부재와의 사이에 공기층이 개재하는 형태로 설치된 돔형의 색변환 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 기구.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 실장 기판은, 열전도성 재료로 이루어지고 상기 LED 칩이 서브마운트 부재를 통해 실장되는 전열판과, 상기 도체 패턴을 갖고 상기 전열판에서의 상기 LED 칩의 실장면측에 고착된 배선 기판으로서 서브마운트 부재를 노출시키는 창 구멍이 두께 방향으로 관통 형성된 배선 기판으로 구성되며,
    상기 서브마운트 부재는 상기 LED 칩보다 평면 사이즈가 크며, 상기 LED 칩과 겹쳐지는 부위의 주위에 상기 LED 칩으로부터의 광을 반사하는 반사막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 기구.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 반사판은 제1 높이를 갖고, 상기 제1 높이는 상기 LED 유닛의 상기 두께 방향을 따르고 있고,
    상기 반사판의 상기 제1 높이는, 상기 LED 유닛에서 상기 발광 장치로부터 광을 인출하는 면 중 평면형의 부위와 상기 반사판의 반사면에서의 매립부의 주위부가 동일 평면으로 되도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 기구.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 반사판은 높이 조정편을 가지며,
    상기 높이 조정편은 상기 반사판으로부터 상기 방열 블록을 향해 연장하고 있으며,
    상기 높이 조정편은 상기 LED 유닛의 두께 방향으로 연장하고 있고, 상기 LED 유닛의 두께 방향에서 제1 높이를 가지고 있고, 이로써 상기 반사판의 높이가 상기 높이 조정편에 의해 결정되며,
    상기 높이 조정편의 상기 제1 높이는, 상기 LED 유닛에서 상기 발광 장치로부터 광을 인출하는 면 중 평면형의 부위와 상기 반사판의 반사면에서의 매립부의 주위부가 동일 평면으로 되도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 기구.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 LED 유닛은 상기 LED 유닛의 두께 방향에서 제1 두께를 가지고 있으며,
    상기 LED 유닛에서 상기 발광 장치로부터 광을 인출하는 면 중 평면형의 부위와 상기 반사판의 반사면에서의 매립부의 주위부가 동일 평면으로 되도록, 상기 제1 높이 및 상기 제1 두께가 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 기구.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 방열 블록은 평면을 가지고 있고, 상기 평면 상에 상기 반사판 및 상기 LED 유닛이 장착되어 있으며,
    상기 제1 두께는 상기 제1 높이와 동일하게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 기구.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 발광 장치는, LED 칩과, 상기 LED 칩이 일표면측에 실장된 실장 기판과, 상기 실장 기판과의 사이에 LED 칩을 수납하는 형태로 상기 실장 기판의 상기 일표면측에 고착된 광학 요소를 포함하며,
    상기 광학 요소는 외주 부분을 가지며,
    상기 광학 요소의 상기 외주 부분은 상기 실장 기판의 상기 일표면측에 고착되어 있으며,
    상기 광을 인출하는 면 중 상기 평면형의 부위는 상기 외주 부분보다 외측의 부분으로서 정의되는 것을 특징으로 하는 조명 기구.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 조명 기구는 장착 수단을 더 포함하며,
    상기 LED 유닛은 상기 장착 수단에 의해 상기 방열 블록에 대하여 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 기구.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 조명 기구는 장착 수단을 더 포함하며,
    상기 LED 유닛은 상기 장착 수단에 의해 상기 반사판에 대하여 접촉되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 기구.
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