TW202132719A - 燈具 - Google Patents

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TW202132719A
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小西正宏
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日商電化股份有限公司
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Abstract

本發明之LED燈泡（100）具備：燈罩構件（110）、LED模組（120）、本體部（130）、以及驅動電路（140）。LED模組（120）具備：螢光體基板（122）、以及裝配在螢光體基板（122）上的LED晶片（121）。驅動電路（140），對LED模組（120）供給電力而使LED晶片（121）發光驅動。於螢光體基板（122），係在絕緣基材之一面，配置著螢光體層。

Description

燈具
本發明，係有關於燈具。
於專利文獻1，揭露一種具備LED（發光二極體）以作為發光元件的燈泡型照明裝置。具體而言，係在基板上將複數個LED配置成圓環狀，而使該等LED所出射之光線，經過燈罩構件而輸出至外部。 [習知技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開2018—045850號公報
[發明所欲解決的問題]
於專利文獻1所揭露之構造，有以下課題：LED所輸出之光線，會直接被輸出出去。亦即，在裝配了發光元件時，從基板所發出的光線，無法被調整成不同於發光元件所發出的光線之發光色的光線；而在此種構造之燈具，會有以下課題：無法獲得所要的發光色，且有時還會發生發光色有所偏差的情形。
本發明之目的係提供一種燈具，其在裝配了發光元件時，可以將螢光體基板所發出的光線，調整成不同於發光元件所發出的光線之發光色的光線。 [解決問題之技術手段]
本發明之燈具，具備： 基板； 發光元件，裝配於該基板；以及 驅動電路，對該發光元件供給電力而使其發光驅動； 該基板，具備絕緣基材及螢光體層，該螢光體層包含螢光體粒子及有機樹脂，該螢光體粒子係配置於該絕緣基材之一面，而在以該發光元件之發光作為激發光時的發光峰值波長，係在可見光區域。 [發明之效果]
於本發明之燈具，係使裝配了發光元件之基板構成為螢光體基板，而螢光體基板所發出的光線，可以調整成不同於發光元件所發出的光線之發光色的光線。
≪第1實施形態≫ 以下將針對作為本實施形態之燈具之一種形態的LED燈泡100之構造及功能，參照圖1～4以進行說明。接著，將針對作為LED燈泡100之發光單元的LED單元之構造及功能，主要著眼於發光基板10，而參照圖5以進行說明。再來，將針對本實施形態之發光基板10的發光動作，參照圖6、7以進行說明。更進一步地，將針對本實施形態之效果，參照圖8、圖9等以進行說明。更進一步地，將參照圖10～圖12，而針對在發光基板之LED之交界與螢光體層之位置關係，進行說明。又，在以下說明中所參照之所有圖式，對於同樣的構造要素，會標注相同符號，並酌予省略說明。
＜第1實施形態之LED燈泡之構造及功能＞ 圖1係本實施形態之LED燈泡100的立體圖。圖2係LED燈泡100的分解立體圖。又，於圖1及圖2，為便於說明，將視燈罩構件110側為上側，視燈頭132側為下側，而進行說明。
LED燈泡100具備：燈罩構件110、LED模組120、本體部130、以及驅動電路140。
LED模組120具備：螢光體基板122、以及LED晶片121。在此處，於俯視觀察下，螢光體基板122呈大致圓形。再者，於螢光體基板122之中心，裝配著一個LED晶片121。LED晶片121，係例如組裝了覆晶型LED的CSP（Chip Scale Package；晶片級封裝）。
就螢光體基板122之一例而言，係於俯視觀察下呈大致圓形；但可因應LED燈泡100的形狀或LED晶片121的裝配數量、裝配位置、配置等，而酌予選用矩形或其他。例如，於圖3的例子，LED模組120b係構成為於矩形（正方形）的螢光體基板122b之中央，配置一個LED晶片121。再者，亦可如後述之第2實施形態（參照圖13）般，構成為於矩形的螢光體基板222上，格柵狀地配置複數個LED晶片221。再者，亦可如後述之第3實施形態（參照圖15）般，構成為於圓形的螢光體基板322上，圓環狀地配置複數個LED晶片321。
回到圖1、2，螢光體基板122構成為於絕緣基板之其中一側的面設置了螢光體層。在螢光體基板122上，裝配著LED晶片121。又，針對螢光體基板122及LED晶片121之具體結構及優點，留待後文以圖5至圖9進行描述。
本體部130，係例如以鋁壓鑄等而形成。於本體部130之表面，狹縫狀地形成了散熱鯺片131以作為散熱手段。再者，於本體部130之表面，有施作散熱用塗料之塗裝且電性絕緣。於本體部130有形成內部空間，而在本體部130之下部則安裝著燈頭132。 又，作為散熱手段，係以散熱鯺片131為例呈現，但其他還有散熱風扇或散熱開口、散熱狹縫。可根據所需之散熱性能或噪音性能等，而酌予使用最適合的散熱手段。
於本體部130之內部空間，配置著電源驅動電路140；而在其上面則以蓋住內部空間的方式，安裝著上述LED模組120。在設置散熱風扇的情況下，可以藉由在LED燈泡100內設置溫度感測器、並以驅動電路140進行散熱風扇之驅動控制，而將LED燈泡100之內部，控制在所要的溫度範圍。
燈罩構件110，例如係以熱可塑性樹脂或玻璃形成，並如圖示般呈球形，且圖示下側（亦即本體部130側）係開放。燈罩構件110係以其開放部分，而安裝成覆蓋住本體部130的上部（該本體部130有安裝LED模組120及驅動電路140）。又，於燈罩構件110，亦可包含擴散材料。
驅動電路140，具備LED驅動IC或電容器等；藉由以開關動作來進行驅動元件Q的On Duty（Off Duty）之PWM（Pulse Width Modulation；脈波寬度調變）控制，而將流通於LED晶片121之電流控制在所要的數值。
＜LED驅動電路之一例＞ 圖4係針對驅動電路140，而著眼於LED驅動電路的電路之一例。如圖示般，驅動電路140具備：LED晶片121的驅動元件Q、對驅動元件Q進行PWM控制的LED驅動器141、對市電交流電源AC之電力進行整流的整流電路142、降壓截波電路143、以及電流偵測電阻器144。又，此電路構造係例示，亦可例如構成為使驅動元件Q包含在LED驅動器141內、或者構成為使驅動電路140係與LED模組120一體。再者，將市電交流電源AC轉換成直流之功能（例如整流電路142或降壓截波電路143等），亦可作為另外的個體（例如專用電源）而設置於外部。
＜本實施形態之發光基板之構造及功能＞ 接著將參照圖5至圖9，說明發光元件20之具體結構。以下所說明之發光元件20，對應於上述LED模組120。圖5，係作為發光元件20（LED模組120）的具體結構之發光基板10的部分剖面圖。
＜發光元件＞ 發光元件20，係各自如上述般組裝了覆晶型LED22（以下僅稱為「LED22」。）的CSP（Chip Scale Package；晶片級封裝）。一個或複數個發光元件20，係配置於螢光體基板30的表面31（「一面」之一例）。在係複數個的情況下，發光元件20係在例如遍佈於表面31之全體而規律配置的狀態下，而設置於螢光體基板30。又，發光元件20所發出的光線之相關色溫，係例如3,018K。
再者，發光元件20在發光動作時，會藉由使用例如上述散熱手段，而使得螢光體基板30散熱（冷卻），就一例而言，係降到從常溫到50℃～100℃之範圍內。
在此，針對在本說明書使用於數值範圍之「～」的意義，加以補充：例如「50℃～100℃」係意指「50℃以上、100℃以下」。然後，在本說明書使用於數值範圍之「～」，係意指「在『～』前的記載部分以上、在『～』後的記載部分以下」。
＜螢光體基板＞ 本實施形態之螢光體基板30具備：絕緣層32（絕緣基板之一例）、電極層34、螢光體層36、以及背面圖案層（未圖示）。螢光體層36，就一例而言，係配置於絕緣層32及電極層34的表面31當中，在後述之複數個電極對34A以外的部分。
又，本實施形態之螢光體基板30，係對於在絕緣板之雙面設有銅箔層的雙面板（以下稱為「主機板MB」）進行加工（蝕刻等）而製造；而主機板MB就一例而言，係使用利昌工業株式會社製的CS－3305A。
＜絕緣層＞ 以下針對本實施形態之絕緣層32的主要特徵，進行說明。 形狀，如前文所述，就一例而言，從表面31及背面33觀察下，係圓形或矩形。 材質，就一例而言，係含有雙馬來醯亞胺樹脂及玻璃纖維織物之絕緣材料。 厚度，就一例而言，係100μm～200μm。 縱向及橫向之熱膨脹係數（CTE），就一例而言，分別係在50℃～100℃之範圍時為10ppm／℃以下。再者，從另一觀點來看，縱向及橫向之熱膨脹係數（CTE），就一例而言，分別係6ppm／K。此數值，與本實施形態之發光元件20的情形幾乎為同等（90％～110％，亦即±10％以內）。 玻璃化溫度，就一例而言，係高於300℃。 儲存模數，就一例而言，在100℃～300℃之範圍時，係大於1.0×1010 Pa、小於1.0×1011 Pa。
＜電極層＞ 本實施形態之電極層34，係設在絕緣層32之表面31側的金屬層。本實施形態之電極層34，就一例而言，係銅箔層（Cu製的薄層）。易言之，電極層34至少在其表面含有銅。
電極層34係設在絕緣層32的圖案，與連接器（省略圖示）所接合的端子（省略圖示）導通。然後，電極層34將外部電源（於第1實施形態，係驅動電路140）藉由直接安裝的導線、或經由連接器而供應來的電力，供給至在發光基板10之構造時的發光元件20。在發光元件20係複數個的情況下，電極層34之局部，會成為與複數個發光元件20分別接合的複數個電極對34A。如圖示般，就一例而言，複數個電極對34A，比起配線更為朝向絕緣層32（螢光體基板30）之厚度方向外側突出。
又，在絕緣層32之表面31當中，配置了電極層34的區域（電極層34的專屬面積），就一例而言，係絕緣層32之表面31的60％以上之區域。
＜螢光體層＞ 本實施形態之螢光體層36，就一例而言，係配置於絕緣層32及電極層34之表面31當中，在複數個電極對34A以外的部分。然後，於本實施形態，於絕緣層32之表面31當中配置了螢光體層36的區域，就一例而言，係絕緣層32之表面31當中80％以上之區域。
本實施形態之螢光體層36，就一例而言，係含有後述之螢光體與黏結劑的絕緣層。螢光體層36所含有之螢光體，係以分散於黏結劑之狀態而受到保持的微粒，具有以各發光元件20所發出的光線作為激發光而激發之性質。具體而言，本實施形態之螢光體，具有以發光元件20所發出的光線作為激發光時的發光峰值波長係在可見光區域之性質。又，黏結劑係例如：環氧類、丙烯酸酯類、矽酮類等，具有與抗焊劑所含有之黏結劑同等的絕緣性者即可。
（螢光體之具體例） 在此，本實施形態之螢光體層36所含有之螢光體，就一例而言，係選自於由含有Eu（銪）的α-SiAlON（矽鋁氮氧化物；賽隆）螢光體、含有Eu的β-SiAlON螢光體、含有Eu的CASN螢光體及含有Eu的SCASN螢光體所組成的群組中之至少一種以上的螢光體。又，前述螢光體係在本實施形態之一例，亦可為前述螢光體以外的螢光體，如YAG、LuAG、BOS等其他可見光激發的螢光體。
含有Eu的α-SiAlON螢光體，係以通式：Mx Euy Si12 －（ m ＋ n ） Al（ m ＋ n ） On N16 － n 表示。上述通式中，M係選自於由Li（鋰）、Mg（鎂）、Ca（鈣）、Y（釔）及鑭系元素（但是，La與Ce除外）所組成的群組，而至少含有Ca之1種以上的元素；在M的價數設為a時，ax＋2y＝m，x係0＜x≦1.5，0.3≦m＜4.5，0＜n＜2.25。
含有Eu的β-SiAlON螢光體，係在以通式：Si6 － z Alz Oz N8 － z （z＝0.005～1）表示之β-SiAlON固溶了二價的銪（Eu2+ ）以作為發光中心的螢光體。
再者，作為氮化物螢光體，可舉：含有Eu的CASN螢光體、含有Eu的SCASN螢光體等。
含有Eu的CASN螢光體（氮化物螢光體之一例），係指例如以通式CaAlSiN3 ：Eu2 ＋ 表示，以Eu2 ＋ 為催化劑，並以鹼土族氮化矽所構成之結晶為母體的紅色螢光體。又，本說明書中，在含有Eu的CASN螢光體之定義，排除含有Eu的SCASN螢光體。
含有Eu的SCASN螢光體（氮化物螢光體之一例），係例如以通式（Sr，Ca）AlSiN3 ：Eu2 ＋ 代表，以Eu2+ 為催化劑，並以鹼土族氮化矽所構成之結晶為母體的紅色螢光體。 以上就是針對本實施形態之發光基板10及螢光體基板30之構造，所進行的說明。
＜本實施形態之發光基板之發光動作＞ 接著，針對本實施形態之發光基板10之發光動作，參照圖6以進行說明。在此，圖6係用以說明發光基板10之發光動作的圖式，而針對複數個發光元件20之發光動作，加以例示。圖6的發光元件20，相當於圖1、2的LED模組120。
首先，使發光元件20作動之作動開關（例如圖1或圖2之驅動電路140的功能）一旦開啟，就會從市電交流電源AC經由驅動電路140，而開始對電極層34供電，複數個發光元件20會將光線L放射狀地發散出射。其光線L之一部分會到達螢光體基板30之表面31。以下，依據所出射之光線L的行進方向區分，而針對光線L的動態進行說明。
從各發光元件20所出射之光線L之一部分，不會入射至螢光體層36，就出射至外部。在此情況下，光線L的波長，會維持著相同於各發光元件20所出射之際之光線L的波長。
再者，各發光元件20所出射之光線L之一部分當中，LED22本身的光線，會入射至螢光體層36。在此，前述之「光線L之一部分當中，LED22本身的光線」，係意指在所出射之光線L當中，並未被各發光元件20（CSP本身）之螢光體變換顏色的光線，亦即LED22本身的光線（就一例而言，係藍色（波長係470nm附近）的光線）。
然後，一旦LED22本身的光線L衝撞到分散於螢光體層36之螢光體，螢光體就會激發，而發出激發光。在此，螢光體會激發旳原因，係由於分散於螢光體層36之螢光體，使用了激發峰值在藍光的螢光體（可見光激發螢光體）。隨之，藉由光線L之能量的一部分被用於螢光體之激發，而使得光線L失去部分能量。其結果，光線L的波長就會被變換（進行了波長變換）。例如，視螢光體層36之螢光體的種類而定（例如，螢光體使用了紅色系CASN的情況下），光線L的波長會變長（例如650nm等）。
再者，雖然在螢光體層36的激發光有些會直接從螢光體層36出射，但也有一部分激發光會前往下側的電極層34。然後，一部分激發光會由於在電極層34之反射，而出射至外部。如以上所述，在螢光體所促成之激發光的波長係600nm以上的情況下，即使電極層34係Cu（銅），也能指望有反射效果。又，雖視螢光體層36之螢光體的種類而定，有的光線L的波長會不同於前述例子，但不論在何種情況下，光線L都會進行波長變換。例如，在激發光的波長不及600nm的情況下，若使電極層34或其表面為例如Ag（鍍層），則可指望有反射效果。再者，亦可在螢光體層36的下側（絕緣層32側）設置反射層。反射層係例如以氧化鈦填料等的白色塗料來設置。
如以上所述，各發光元件20所出射的光線L（各發光元件20以放射狀出射的光光線L），會各自經過如上所述的複數個光徑，而與上述激發光一併照射到外部。因此，在螢光體層36所含有之螢光體的發光波長，不同於發光元件20（CSP）中密封（或覆蓋）了LED22之螢光體的發光波長的情況下，本實施形態之發光基板10，會使各發光元件20在出射之際的光線L之光束，係作為包含「與各發光元件20在出射之際的光線L之波長為不同波長之光線L」的光線L的光束，而與上述激發光一併照射。例如，本實施形態之發光基板10，會使各發光元件20在出射之際的光線L的光束，係作為包含「比起各發光元件20在出射之際的光線L之波長更長之波長的光線L」的光線L的光束，而與上述激發光一併照射。 相對於此，在螢光體層36所含有之螢光體的發光波長，相同於發光元件20（CSP）中密封（或覆蓋）了LED22之螢光體的發光波長的情況下（相同相關色溫的情況下），本實施形態之發光基板10，會使各發光元件20在出射之際的光線L的光束，係作為包含「與各發光元件20在出射之際的光線L之波長為相同波長之光線L」的光線L的光束，而與上述激發光一併照射。 以上就是針對本實施形態之發光基板10之發光動作，所進行的說明。
＜第1實施形態之效果＞ 接著，針對本實施形態之效果，參照圖式以進行說明。 ＜第1效果＞ 針對第1效果，會比對本實施形態及以下所說明之比較形態（參照圖7），而進行說明。在此，於比較形態之說明，在使用了相同於本實施形態之構造要素等的情況下，對於該構造要素等會使用相同於本實施形態之情況的名稱、符號等。圖7，係用以說明比較形態之發光基板10A之發光動作的圖式。比較形態之發光基板10A（裝配複數個發光元件20的基板30A），除了不具備螢光體層36這一點以外，皆與本實施形態之發光基板10（螢光體基板30）係相同構造。
於比較形態之發光基板10A之情況下，各發光元件20所出射、而入射至基板30A之表面31的光線L，波長不會變換，而會反射或散射。更具體而言，係表面31為白色反射塗料部的結構、或電極部作為Ag鍍層部而露出的結構，而由於此種結構而反射、散射。因此，於比較形態之基板30A之情況下，在裝配了發光元件20時，無法調整成不同於發光元件20所發出的光線之發光色的光線。換言之，在比較形態之發光基板10A的情況下，無法調整成不同於發光元件20所發出的光線之發光色的光線。亦即，在習知之LED燈泡，發光色（色度）會產生偏差，而難以控制色度。
相對於此，於本實施形態之情況下，係如圖5或圖6所示，在絕緣層32之表面31具備螢光體層36。因此，各發光元件20所出射之光線L之一部分，會入射至螢光體層36，而以螢光體層36進行波長變換，再照射至外部。在此情況下，從各發光元件20放射狀地出射之光線L之一部分，會入射至螢光體層36，而使螢光體層36所含有之螢光體激發，產生激發光。
在此，圖8係呈現本實施形態之發光基板10的相關色溫之第1實驗之結果的曲線圖。再者，圖9係呈現本實施形態之發光基板10的相關色溫的第2實驗之結果的曲線圖。
第1實驗，係在對於具備相關色溫相當於2200K～2300K之複數個發光元件20的發光基板10供電而使其發光之情況下，對複數個發光元件20調查了電流（mA）與相關色溫（K）之關係的結果。在此，HE（1）及HE（2）代表電極層34之結構係與本實施形態相同結構的情況，FLT（1）及FLT（2）代表電極層34之一對電極對34A與配線部分34B之厚度相同的情況（變形例）。如圖8的結果所示，不論在哪一種情況下，發光基板10所發出的光線L之相關色溫，都低於複數個發光元件20之相關色溫。亦即，在本實施形態（包含上述變形例）的情況下，藉由具備螢光體層36，而可以使相關色溫變動。
再者，第2實驗，係在對於具備相關色溫相當於2900K～3000K之複數個發光元件20的發光基板10供電而使其發光之情況下，對複數個發光元件20調查了電流（mA）與相關色溫（K）之關係的結果。在此，HE（1）代表電極層34之結構係與本實施形態相同結構的情況，FLT（1）及FLT（2）代表電極層34之一對電極對34A與配線部分34B之厚度相同的情況（變形例）。如圖9的結果所示，不論在哪一種情況下，發光基板10所發出的光線L之相關色溫，都低於複數個發光元件20之相關色溫。亦即，在本實施形態（包含上述變形例）的情況下，藉由具備螢光體層36，而可以使相關色溫變動。
因此，若藉由本實施形態之螢光體基板30，則在裝配了發光元件20時，可以將螢光體基板30所發出的光線L，調整成不同於發光元件20所發出的光線L之發光色的光線。隨之，若藉由本實施形態之發光基板10，可以將螢光體基板30所發出的光線L，調整成不同於發光元件20所發出的光線L之發光色的光線L。從另一觀點來看，若藉由本實施形態之發光基板10，就可以對外部照射不同於發光元件20所發出的光線L之發光色的光線L。
又，在螢光體層36所含有之螢光體的發光波長，相同於發光元件20（CSP）中密封（或覆蓋）了LED22之螢光體的發光波長的情況下（相同相關色溫的情況下），本實施形態之發光基板10，會使各發光元件20在出射之際的光線L的光束，係作為包含「與各發光元件20在出射之際的光線L之波長為相同波長之光線L」的光線L的光束，而與上述激發光一併照射。在此情況下，亦可顯現藉由螢光體層36而緩和所裝配之發光元件20之色度偏差的效果。亦即，若藉由具有此種構造之LED模組120的燈具（上述LED燈泡100或後述LED燈200、LED燈泡300、探照燈400），則可以實現降低了色度偏差之高品質的顏色重現性。再者，能以高精度實現色溫之調整。
＜第2效果＞ 於比較形態之情況下，如圖7所示，起因於各發光元件20之配置間隔，而使得照射至外部的光線L發生了不均。在此，一般認為光線L不均越大，炫光會越嚴重。 相對於此，於本實施形態之情況下，在相鄰之發光元件20彼此之間，設有螢光體層36。因此，從螢光體層36也會有激發光發光。 因此，若藉由本實施形態，則相較於比較形態，可以降低炫光。亦即，可以實現減輕了炫光的燈具（上述LED燈泡100或後述LED燈200、LED燈泡300、探照燈400）。 尤其本效果在螢光體層36設置成遍佈於絕緣層32之全面的情況下，具體而言係在絕緣層32之表面31當中配置了螢光體層36的區域，為表面31的80％以上之區域的情況下，非常能發揮效果。
＜第3效果＞ 再者，於本實施形態，如同前述說明所言，在相鄰之發光元件20彼此之間，設有螢光體層36（參照圖6）。再者，螢光體層36的黏結劑，具有與例如抗焊劑所含有之黏結劑同等的絕緣性。亦即，於本實施形態之情況下，螢光體層36會發揮抗焊劑的功能。
＜第4效果＞ 再者，於本實施形態之情況下，例如係使螢光體層36所含有之螢光體為含有Eu的CASN螢光體，而將螢光體層36設在銅製的配線部分34B上。因此，例如在各發光元件20出射了白色系的光線L時，來自螢光體層36所含有之CASN螢光體的激發光，會由於構成下層電極之銅的反射，而提升發光效率（於本實施形態之構造，銅會有光反射效果）。然後，於本實施形態，可以藉由該效果，而將白色系的光線L，調整成更暖色系的光線（使相關色溫變動至低溫側的顏色）（參照圖8及圖9）。在此情況下，可以在發光元件20的白色系光線添加暖色系光線，而提高特殊演色性指數R9值。本效果在使用了YAG系白色光（黃色螢光體）之模擬白色，尤為有效。
＜第5效果＞ 再者，如同前述說明所言，複數個發光元件20在發光動作時，藉由使用圖1的散熱鯺片131或冷卻風扇（於圖11再行後述之散熱風扇335）等等的散熱手段，而使得螢光體基板30散熱（冷卻），就一例而言，係降到從常溫到50℃～100℃。因此，會使得LED22發光之際的發熱，擴散至基板全體，而提升導熱至框體的效果。然後，於本實施形態之情況下，在絕緣層32之表面31當中配置了電極層34的區域（電極層34之專屬面積），就一例而言，係絕緣層32之表面31的60％以上之區域（面積）。 因此，本實施形態之電極層34（配線部分34B），除了作為用以供電之電氣路徑之功能以外，還對於複數個發光元件20所產生之熱能發揮了作為散熱板的功能。因此，發光元件20（LED22），可以在不易受到熱能影響之狀況下，穩定地使光線L發光。 以上就是針對第1實施形態之效果，所進行的說明。
＜LED之交界與螢光體層之關係＞ 在此，參照圖10～12，對於LED22（尤其是交界部之位置）與螢光體層36，針對基板厚度方向的位置關係，說明較佳例及不佳例。圖10及圖11繪示較佳例。圖12繪示不佳例。
發光元件20具備：LED22、晶片電極23、以及螢光體密封層24，並設於絕緣層32。晶片電極23如上所述，係配置成覆蓋住電極對34A之頂面，但在此處係簡化而未圖示，繪示成配置於絕緣層32的圖像。 於晶片電極23上，形成了LED22。LED22係由N型及P型半導體所構成，其境界部就是稱為交界部的發光層。以下，為便於說明，將發光層之最下側（亦即絕緣層32側）的位置，稱為交界位準28。於圖示的例子，係將交界位準28的位置，視作相同於LED22與晶片電極23間之境界的位置來例示，但其實是會隨著發光層之位置或座向而不同的位置。 有形成一螢光體密封層24，從上方覆蓋住晶片電極23與LED22成一體之結構體。於圖示中，交界位準28之側面部分，就受到螢光體密封層24包覆。
在此，如同圖10之較佳例所示，螢光體層36係形成在比起作為發光元件之LED22的交界位準28，更靠近絕緣層32側。更具體而言，在比較交界位準28與螢光體層36之頂面36a的位準的情況下，以絕緣層32之頂面為基準的高度方向（基板積層方向）之位置，係以交界位準28之位準較高。例如於圖10，從絕緣層32到交界位準28為止的高度h1，高於從絕緣層32到螢光體層頂面36a為止的高度h2。因此，構成從交界位準28至少朝向上方之角度而出射的光線（圖中以粗線箭頭繪示），在穿透螢光體密封層24出射至外部時，不會入射至螢光體層36。例如於圖示中，就連左側的光線，也不會照到螢光體層36。雖亦視螢光體密封層24之形成位置而定，但入射至螢光體層36的光線，僅有構成從交界位準28朝向下方之角度而出射的光線。
於圖11之較佳例，螢光體層36之螢光體層頂面36a的位準（亦即從晶片電極23起算的高度h3），高於交界位準28，而與發光元件20之頂面的位置相同。又，這裡要表達的，並非要將螢光體層頂面36a的位準限定在與發光元件20之頂面相同的位置。因此，構成從交界位準28朝向上方之角度而通過螢光體密封層24出射之光線的一部分（例如，如圖中左側的光線般，從發光元件20之側面輸出的光線）會入射至螢光體層36。此構造在有意對螢光體層36導入發光元件20之側面所輸出之光線的情況下，非常適合。
於圖12的不佳例，係在螢光體層36與晶片電極23之間，設置了加高層37。螢光體層36之螢光體層底面36b的位準（亦即加高層37的厚度h4），是在高於交界位準28的位置。因此，構成從交界位準28朝向上方之角度而通過螢光體密封層24出射之光線的一部分（例如，圖中左側的光線），會被加高層37阻撓，而無法入射至螢光體層36。這樣就無法充分發揮螢光體層36的功能。因此，在設置加高層37的情況下，要使螢光體層底面36b的位準低於交界位準28，較為理想。
以上，如圖10或圖11所示，藉由調整螢光體層36之厚度，而可以調整入射至螢光體層36的光線。再者，在螢光體層36之下側設置了加高層37的情況下，藉由避免如圖12所示之構造（螢光體層底面36b的位準高於交界位準28之構造），而使得螢光體層底面36b的位準低於交界位準28，就不會被加高層37阻撓，而使發光元件20的光線得以入射至螢光體層36。
≪第2實施形態≫ 接著，針對第2實施形態之LED燈200，進行說明。
＜LED燈200之構造＞ 圖13係繪示有關本實施形態之LED燈200之概略構造的圖式。此LED燈200，係所謂橫式LED燈，是以橫向狀態安裝，而對底面照射光線的結構。具體而言，LED燈200，具備筒狀的框體210、LED模組220、本體部230、以及驅動電路（未圖示）。於框體210，安裝著透明的燈罩211。燈罩211除了透明以外，亦可構成為半透明、乳白、燻黑色。於框體210之內部，裝配著LED模組220。本體部230具備散熱鯺片231及燈頭232。又，作為散熱手段，除了散熱鯺片231以外，亦可設置散熱風扇或散熱開口、散熱狹縫。
於LED模組220，係在矩形之螢光體基板222，格柵狀地排列著複數個LED晶片221。在此處，係排列成4×3而設有12個LED晶片221。又，螢光體基板222之基本結構係與第1實施形態之螢光體基板122相同，故省略說明。不同點在於：設置了複數個LED晶片221這一點。
具體而言，複數個LED晶片221係各列獨立發光。亦即，將4個LED晶片221構成一個直列體，再將3個直列體並列配置成3列。驅動電路藉由具有對應於3個直列體的3個驅動輸出，而可以使各直列體分別獨立驅動。藉由此種構造，即使LED晶片221的任何一列（亦即直列體）因為故障而成為不亮燈狀態，也不會導致全部熄燈。又，連接成一個直列體的LED晶片221之數量，係視LED晶片221之壓降或供給電壓而定。
＜第2實施形態之效果＞ 於本實施形態，亦可得到與第1實施形態同樣的效果。
≪第3實施形態≫ 接著，針對第3實施形態之LED燈泡300，進行說明。
＜LED燈泡300之構造＞ 圖14係繪示本實施形態之LED燈泡300之概略構造的圖式。圖15則繪示LED模組320。 與第1實施形態之LED燈泡100的不同點，係本實施形態之LED燈泡300具有散熱風扇335、以及LED模組320具有複數個LED晶片321這兩點。
具體而言，LED燈泡300具備：燈罩構件310、LED模組320、本體部330、以及驅動電路（未圖示）。
LED模組320如圖15所示，具備：於俯視觀察下係大致圓形的螢光體基板322、以及複數個（在此處係8個）LED晶片321。 複數個LED晶片321，係圓環狀地設置在螢光體基板322上。
本體部330，係例如以鋁壓鑄等形成。 本體部330從上側（亦即燈罩構件310側）起，具備：散熱鯺片333、本體部主體部331、以及燈頭332。
散熱鯺片333具備：例如設在圖示上側（燈罩構件310側）之圓盤狀的板體、以及從該板體之下側面朝向圖示下側以既定高度延伸出去的複數個鯺片。各個鯺片，例如在仰視觀察下，係朝向徑向外側放射狀地延伸。再者，複數個鯺片係沿著徑向而排列成圓環狀地設置。
散熱鯺片333，在從仰視下的中心（軸中心）到既定半徑之範圍內，形成了複數個鯺片的高度較短的區域。該區域安裝著散熱風扇335。散熱風扇335係例如以無刷馬達驅動的直流風扇。
構成散熱風扇335之複數個鯺片的最外側（亦即外周緣）並未有所連結，而是開放的形狀。冷卻了鯺片之氣流，會從該開放之部分排出至外部。
在散熱鯺片333之上側面（圓盤狀板體之頂面），安裝著LED模組320（螢光體基板322）。
在散熱鯺片333之下側，設置了於內部有形成空間的同心形狀之本體部主體部331。本體部主體部331，具體而言，係例如以鋁壓鑄形成，並於其表面施作了散熱用塗料之塗裝，且為電性絕緣。
本體部主體部331的形狀，係越往下側，直徑越小的倒截頂圓錐的形狀；在其側面，形成了複數個狹縫部331a。狹縫部331a，使得本體部主體部331之內部空間與外部連通。本體部主體部331之圖示下側，設有燈頭332。
於本體部主體部331之內部空間，與第1實施形態同樣地配置著驅動電路（未圖示），而如同在其上面蓋住內部空間般地安裝著上述散熱鯺片333。
＜第3實施形態之效果＞ 本實施形態之LED燈泡300，能發揮與第1、第2實施形態同樣的效果。更進一步地，還會發揮以下作用、效果。 藉由散熱風扇335之作用，使得冷卻用的氣流從狹縫部331a導入本體部主體部331之內部空間，而供給至散熱鯺片333。冷卻了散熱鯺片333的氣流，會從對於散熱鯺片333之外部開放的部分排出。 藉由如本實施形態般，設置了組合散熱鯺片333、散熱風扇335及散熱狹縫331a而成的散熱手段（散熱裝置），則即使在LED模組320設有許多LED晶片321，而LED晶片321或驅動電路之發熱較大的情況下，也能有效地冷卻（散熱）。亦即，可以使得螢光體基板322有效地散熱（冷卻），就一例而言，係降到從常溫到50℃～100℃。其結果，LED模組320，可以在不易受到熱能影響之狀況下，穩定地使光線L發光。
≪第4實施形態≫ 接著，針對第4實施形態之探照燈400，參照圖16及圖17以進行說明。圖16係探照燈400的立體圖。圖17係LED燈主體401的立體圖，繪示了從圖16的探照燈400卸除框體402之狀態。
＜探照燈400之構造＞ 探照燈400係例如利用於大型運動施設或戶外商業施設等的照明。探照燈400具備：大致長方體的LED燈主體401、容納該LED燈主體401的框體402、以及電源裝置（未圖示）。於圖示，係將投光方向（亦即LED模組420之配置側的面）繪示為下側。作為探照燈400，亦可係將複數個LED燈主體401構成為一個單元，而一體地收納於框體402。
LED燈主體401具備：燈模組410、散熱板440、以及驅動電路（未圖示）。
燈模組410具備：於平面觀察下（在此處係由下側觀察下的狀態）係矩形的螢光體基板422、以及複數個LED晶片421。LED晶片421，係例如組裝了覆晶型LED的CSP。
複數個LED晶片421，係千鳥格狀地配置。更具體而言，複數個LED晶片421，在長邊方向（於圖示中係左右方向）以既定間距排列了10個而成一群組，並在短邊方向配置3列該群組。在此處，第2列的群組，係相對於第1列及第3列的群組，而在圖示中的右方，錯開相當於一個LED晶片421之份量。這裡要表達的，並非要將LED晶片421之配置限定為千鳥格狀，而亦可係正格柵狀，可適用各種配置。
在燈模組410之頂面（與配置了LED晶片421的面係相反側的面），安裝了散熱板440以作為散熱手段。散熱板440係例如鋁壓鑄製，並使複數個鯺片朝向圖示中的上側延伸出去。又，作為散熱手段，亦可更進一步地設置散熱風扇。
＜第4實施形態之效果＞ 若藉由第4實施形態，可以得到與第1～第3實施形態同樣的效果。再者，由於在探照燈400設置於大型運動施設這類的情況下，探照燈400所照射之光線會很強，所以謀求不對運動選手等的競賽造成不良影響，而提供安全的環境。亦即，需要不至於刺眼而中斷競賽，或不導致受傷。於本實施形態之探照燈400，經過螢光體基板422而投射之光線，能緩和從LED晶片421直接投射之光線的刺眼程度，而可以實現安全的活動環境。
≪實施形態之變形例≫ 如以上所述地舉了第1～第4實施形態為例而說明本發明，但本發明並不限定於前述實施形態。於本發明之技術範圍，亦包含例如下述般的形態（變形例）。
例如，於本實施形態之說明，係以CSP作為發光元件20之一例。然而，發光元件20之一例，亦可係CSP以外。例如，可以係單純裝配了覆晶者。再者，亦可應用於COB（晶片直接封裝）元件之基板本身。再者，於圖5的發光基板10，螢光體層36係構成為形成在積層於絕緣層32之電極層34上，但並不限於此構造，亦可在螢光體層36與電極層34之間設置中介層（絕緣材料層）。藉由調整中介層（絕緣材料層）的厚度、形狀，而可以調整螢光體層36的份量、或螢光體層36所輸出之光線的特性（方向、螢光量等等）。
≪實施形態之特徵與效果的總整理≫ 本發明之實施形態之特徵及效果，整理如下。 ＜1＞本發明之實施形態之燈具（100、200、300、400），具備： 基板（122、222、322、422）； 發光元件（20），裝配於該基板（122、222、322、422）；以及 驅動電路（140、340），對該發光元件（20、121、221、321、421）供給電力而使其發光驅動； 該基板（122、222、322、422），具備絕緣基材（32）及螢光體層（36），該螢光體層（36）包含螢光體粒子及有機樹脂，該螢光體粒子係配置於該絕緣基材（32）之一面，而在以該發光元件（20）之發光作為激發光時的發光峰值波長，係在可見光區域。 藉此，可以將基板（122、222、322、422）所發出的光線，調整成不同於發光元件（20、121、222、322）所發出的光線之發光色的光線。再者，從另一觀點來看，螢光體層（36）會緩和發光元件（20、121、221、321、421）的色度偏差。
＜2＞具備散熱手段（131、231、331、333、335、440），使得伴隨該發光元件（20、121、221、321、421）之發光驅動而產生的熱能散熱。 藉此，可以使得基板（122、222、322、422）有效地散熱（冷卻），就一例而言，係降到從常溫到50℃～100℃。 再者，即使在設有許多發光元件（20、121、221、321、421），嵌裝了發光元件（20、121、222、322）之基板（122、222、322、422）或驅動電路之發熱較大的情況下，也能有效地冷卻（散熱）。其結果，可以在不易受到熱能影響之狀況下，穩定地使光線L發光。
＜3＞該發光元件（20、121、221、321、421），係組裝了LED（22），並封裝成晶片尺寸的CSP（121、221、321、421）。 藉由設置為CSP，而能穩定且低成本地實現基板嵌裝。
＜4＞該發光元件（20、120、220、320、420），設有複數個。 在有複數個發光元件（20、120、220、320、420）之情況下，於相鄰之發光元件（20、120、220、320）彼此之間，設有螢光體層（36）。因此，從螢光體層（36），也會有激發光發光。 因此，相較於沒有螢光體層（36）之形態，可以降低炫光。亦即，可以實現減輕了炫光的燈具。
＜5＞該複數個發光元件（20、220、320、420），係在該基板（222、422）上排列成格柵狀。藉此，可以實現抑制了發光之偏差的燈具。
＜6＞該複數個發光元件（20、120、320），係在該基板（122、322）上排列成圓環狀。藉此，可以實現抑制了發光之偏差的燈具。
＜7＞該驅動電路（140），係使該複數個發光元件（20、120、220、320）各自獨立地發光驅動。即使有任何一個發光元件變成不亮燈，也能夠排除對於其他發光元件之發光所造成的影響。亦即，可以將發光元件不亮燈所造成之燈具的發光強度降低或品質降低，抑制在所需之最低限度。
＜8＞該絕緣基材（32），係選自於由有機樹脂基板、陶瓷基板及塑膠成型體所構成之群組中之至少任何一種。 這些材料之縱向及橫向的熱膨脹係數（CTE），分別與發光元件（20）的情形係幾乎同等程度，而可以抑制作用於發光元件（20）之熱應力的影響。亦即，可以實現具有高度可靠性的燈具。
＜9＞該螢光體粒子，包含選自於由CASN、SCASN、LaSiN、Sr2 Si5 N8 、Ba2 Si5 N8 、α-SiAlON、β-SiAlON及LuAG所構成之群組中之至少任何一種。 藉由組合發光元件（光源）與含有螢光體粒子之波長變換體，而可以發出具有高度發光強度的光線。
＜10＞該螢光體層（36）所含有之該有機樹脂，包含矽酮樹脂、丙烯酸酯樹脂及環氧樹脂中之任一種。於本實施形態之情況下，螢光體層36會發揮抗焊劑之功能，可以得到所要的絕緣性。藉此，可以提升該螢光體層（36）的可靠性，亦即燈具的可靠性。
＜11＞該螢光體層（36）之該絕緣基材側的面，在該發光元件係LED22的情況下，係形成於較該LED22之交界之位準（28）更靠近絕緣基材（32）側。 構成從係發光層之交界之位準（28）朝向上方之角度成分而出射的光線，不會受到其他構造（例如加高層37）之阻撓，就能入射至螢光體層36。
本申請案，係以2019年12月25日提出申請之日本專利申請案「特願2019－233867號」為基礎而主張優先權，並將其揭露的全部內容援用至此。
100,300:LED燈泡 110,310:燈罩構件 120,220,320,420:LED模組 121,221,321,421:LED晶片 122,222,322,422:螢光體基板 130,230,330:本體部 131,231,333:散熱鯺片 132,232,332:燈頭 140:驅動電路 120b:LED模組 122b:螢光體基板 141:LED驅動器 142:整流電路 143:降壓截波電路 144:電流偵測電阻器 10:發光基板 20:發光元件 22:LED 30:螢光體基板 31:表面 32:絕緣層 33:背面 34:電極層 34A:電極對 34B:配線部分 36:螢光體層 L:光線 10A:發光基板 30A:基板 23:晶片電極 24:螢光體密封層 28:交界位準 36a:頂面 h1~h3:高度 37:加高層 h4:厚度 36b:螢光體層底面 200:LED燈 210:框體 211:燈罩 331:本體部主體部 331a:主體上部 335:散熱風扇 400:探照燈 401:LED燈主體 402:框體 410:燈模組 440:散熱板
[圖1]第1實施形態之LED燈泡的立體圖。 [圖2]第1實施形態之LED燈泡的分解立體圖。 [圖3]繪示第1實施形態之LED模組的另一形態的圖式。 [圖4]繪示第1實施形態之LED模組的驅動電路之例子的圖式。 [圖5]係第1實施形態之LED模組的一形態之發光基板的部分剖面圖。 [圖6]用以說明第1實施形態之發光基板之發光動作的圖式。 [圖7]用以說明第1實施形態之發光基板之發光動作的圖式。 [圖8]呈現第1實施形態之發光基板的相關色溫之第1實驗之結果的曲線圖。 [圖9]呈現第1實施形態之發光基板的相關色溫的第2實驗之結果的曲線圖。 [圖10]說明在第1實施形態之發光基板的LED之交界與螢光體層之位置關係的圖式。 [圖11]說明在第1實施形態之發光基板的LED之交界與螢光體層之位置關係的圖式。 [圖12]說明在第1實施形態之發光基板的LED之交界與螢光體層之位置關係的圖式。 [圖13]第2實施形態之LED燈的平面圖。 [圖14]第3實施形態之LED燈泡的平面圖。 [圖15]繪示第3實施形態之LED模組之形態的圖式。 [圖16]第4實施形態之探照燈的立體圖。 [圖17]用於第4實施形態之探照燈的LED燈主體的立體圖。
100:LED燈泡
110:燈罩構件
120:LED模組
121:LED晶片
122:螢光體基板
130:本體部
131:散熱鯺片
132:燈頭
140:驅動電路

Claims (11)

  1. 一種燈具，包括： 基板； 發光元件，裝配於該基板；以及 驅動電路，對該發光元件供給電力而使其發光驅動； 該基板，具備絕緣基材及螢光體層，該螢光體層包含螢光體粒子及有機樹脂，該螢光體粒子係配置於該絕緣基材之一面，而在以該發光元件之發光作為激發光時的發光峰值波長，係在可見光區域。
  2. 如請求項1之燈具，更包括： 散熱手段，使得伴隨該發光元件之發光驅動而產生的熱能散熱。
  3. 如請求項1或2之燈具，其中， 該發光元件，係由組裝了LED（發光二極體）、並封裝成晶片尺寸的CSP（晶片級封裝）所構成。
  4. 如請求項1或2之燈具，其中， 該發光元件設有複數個。
  5. 如請求項4之燈具，其中， 該複數個發光元件，係在該基板上排列成格柵狀。
  6. 如請求項4之燈具，其中， 該複數個發光元件，係在該基板上排列成圓環狀。
  7. 如請求項4之燈具，其中， 該驅動電路，係使該複數個發光元件各自獨立地發光驅動。
  8. 如請求項1之燈具，其中， 該絕緣基材，係選自於由有機樹脂基板、陶瓷基板及塑膠成型體所構成之群組中之至少任何一種。
  9. 如請求項1之燈具，其中， 該螢光體粒子，包含選自於由CASN、SCASN、LaSiN、Sr2 Si5 N8 、Ba2 Si5 N8 、α-SiAlON、β-SiAlON及LuAG所構成之群組中之至少任何一種。
  10. 如請求項1之燈具，其中， 該螢光體層所含有之該有機樹脂，包含矽酮樹脂、丙烯酸酯樹脂及環氧樹脂中之任一種。
  11. 如請求項1之燈具，其中， 該螢光體層之該絕緣基材側的面，在該發光元件係LED的情況下，係形成於較該LED之交界之位準更靠近絕緣基材側。
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