WO2005067066A1 - Led照明光源 - Google Patents

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Abstract

 LED照明光源100は、LEDチップ10と、LEDチップ10を覆う蛍光体樹脂部12と、蛍光体樹脂部12を覆う透光性部材20とを備えている。蛍光体樹脂部12は、LEDチップ10から放射された光を当該光の波長よりも長い波長の光に変換する蛍光体と、蛍光体を分散させる樹脂とから構成されている。透光性部材20の表面は、LEDチップ10の上方に位置する上面領域22と、当該上面領域22の周縁から下方に位置する側面領域24とを含んでおり、透光性部材20における側面領域24の少なくとも一部(低透過率部)26は、上面領域22の透過率よりも低い透過率を有する。                                                                       

Description

明 細 書

LED照明光源

技術分野

[0001] 本発明は、 LED照明光源に関し、特に、一般照明用の白色光源として好適に使用 され得る LED照明光源に関する。

背景技術

[0002] 発光ダイオード素子(以下、「LED素子」と称する。 )は、小型で効率が良く鮮やか な色の発光を示す半導体素子であり、優れた単色性ピークを有している。 LED素子 を用いて白色発光をさせる場合、例えば赤色 LED素子、緑色 LED素子、および青 色 LED素子を近接するように配置し、拡散混色を行えばよい。しかし、各 LED素子 が優れた単色性ピークを有するがゆえに、色ムラが生じやすいという問題がある。す なわち、各 LED素子からの発光が不均一になって混色がうまくいかないと、色ムラが 生じた白色発光となってしまう。このような色ムラの問題を解消するために、青色 LED 素子と黄色蛍光体とを組み合わせて白色発光を得る技術が開発されている(例えば 、特許文献 1、特許文献 2)。

[0003] 特許文献 1に開示されてレ、る技術によれば、青色 LED素子からの発光と、その発 光で励起され黄色を発光する黄色蛍光体からの発光とによって白色発光を得ている 。この技術では、 1種類の LED素子だけを用いて白色発光を得るので、複数種類の LED素子を近接させて白色発光を得る場合に生じる色ムラの問題を解消することが できる。

[0004] 特許文献 2に開示された砲弾型 LED照明光源は、図 1に示すような構成を有して いる。すなわち、図 1に示した砲弾型 LED照明光源 200は、 LED素子 121と、 LED 素子 121をカバーする砲弾型の透明容器 127と、 LED素子 121に電流を供給する ためのリードフレーム 122a、 122bと力ら構成されており、そして、 LED素子 121が搭 載されるフレーム 122bのマウント部には、 LED素子 121の発光を矢印 Dの方向に反 射するカップ型反射板 123が設けられている。 LED素子 121は、蛍光物質 126が分 散した第 1の樹脂部 124によって封止されており、第 1の樹脂部 124は、第 2の樹脂 部 125によって覆われている。 LED素子 121から青色が発光される場合に、その光 によって蛍光物質 126が黄色を発光すると、両方の色が混じりあって白色が得られる 特許文献 1 :特開平 10 - 242513号公報

特許文献 2:特許第 2998696号明細書

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] 色ムラの少ない白色 LED素子の開発によって、 LED照明光源は、画像表示装置 のバックライトや車両のヘッドライトの用途だけでなぐ広く一般照明用としても用いら れるようになってきており、また、最近の白色 LED素子の研究 '開発の進展によって、 光束についても十分なものが得られるようになつてきた。

[0006] し力、しながら、従来の LED照明光源に対して本願発明者が更なる検討を加えた結 果、次のようなことがわかった。すなわち、 LED照明光源に対して色ムラ防止や光束 向上ばかりに注意が払われていたが、一般照明として用いるには快適性の観点も必 要であり、その点に配慮を欠いていた。具体的には、観測者にとって不快なまぶしさ( グレア)の点に注意が払われていなかった。つまり、一般照明用光源は、単に、色ム ラがなく、明るければよいというものではなぐ観測者に不快な感じを与えてしまって は好ましくない。

[0007] 「グレア」とは、視野の中に輝度が高い光源、反射物体などがあり、これらからの光 が目に入ることによって対象が見えにくくなつたり、まぶしくて不快を感じたりする状態 をいう。 LED素子から出射する光を用いる LED照明光源は、指向性が強いので、机 などの作業対象に照射する場合には、周囲の人の目に直接に光が入るようなことは 少なぐグレアは発生しにくいと予想される。しかし、 LED照明光源を室内全体にわ たって照射する場合、指向性が強い分、蛍光ランプのような指向性の弱い光がユー ザ一の目に入る場合と比較して、ユーザーは、 LED照明光源によりグレアを感じてし まうことが多くなると予想される。

[0008] 本発明はかかる諸点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、グレアを抑制 することができる LED照明光源を提供することにある。 課題を解決するための手段

[0009] 本発明の LED照明光源は、 LEDチップと、前記 LEDチップ力 発せられた光の少 なくとも一部を反射する反射面を有する反射部材と、前記 LEDチップを覆う透光性 部材とを備えた LED照明光源であって、前記透光性部材の表面は、前記 LEDチッ プの上方に位置する上面領域と、当該上面領域の下方に位置する側面領域とを含 んでおり、前記側面領域の少なくとも一部は、前記上面領域の透過率よりも低い透過 率を有する。

[0010] 好ましい実施形態において、前記透光性部材は、前記反射部材の少なくとも前記 反射面をも覆っている。

[0011] 好ましい実施形態において、前記 LEDチップを覆う波長変換部を更に有しており、 前記波長変換部は、前記 LEDチップから出射された光を当該光の波長よりも長い 波長の光に変換する蛍光体と、前記蛍光体を分散させる樹脂とを有し、前記透光性 部材によって覆われている。

[0012] 好ましレヽ実施形態にぉレ、て、前記透光性部材における前記側面領域の前記少なく とも一部は、前記透光性部材に表面処理を施すことによって前記上面領域よりも透 過率が低くなるように形成されている。

[0013] 好ましい実施形態において、前記透光性部材における前記側面領域の前記少なく とも一部の透過率は、実質的に 0である。

[0014] 好ましレ、実施形態にぉレ、て、前記透光性部材における前記側面領域の前記少なく とも一部は、前記 LEDチップを通る光軸から 45度の角度付近の領域に存在している

[0015] 好ましい実施形態において、前記透光性部材は、略半球形状または砲弾型形状 力 なる部位を含んでおり、前記透光性部材における前記上面領域は、前記 LEDチ ップを通る光軸から 15度の角度以内の領域である。

[0016] 好ましい実施形態において、前記透光性部材における前記上面領域は、略平面の 形状を有している。

[0017] 好ましい実施形態において、前記透光性部材における前記側面領域の全体が、前 記上面領域の透過率よりも低レ、透過率を有する。 [0018] 好ましい実施形態において、前記透光性部材における前記上面領域および前記 反射面の少なくとも一方は、拡散面を有している。

[0019] 好ましい実施形態において、前記波長変換部の側面と前記反射部材の反射面との 間には間隙が存在しており、前記間隙は、前記透光性部材によって埋められている

[0020] 本発明の他の LED照明光源は、基板と、前記基板上に二次元的に配列された複 数の LEDチップから構成される LED群と、各々が各 LEDチップ力 発せられた光の 少なくとも一部を反射する複数の反射面を有する反射部材と、各々が各 LEDチップ を覆う複数の透光性部材とを備えた LED照明光源であって、前記複数の透光性部 材のうち、少なくとも前記 LED群の最外周部に位置する透光性部材の表面は、対応 する LEDチップの上方に位置する上面領域と、当該上面領域の下方に位置する側 面領域とを含んでおり、前記側面領域の少なくとも一部は、前記上面領域の透過率 よりも低い透過率を有する。

[0021] 好ましい実施形態において、前記複数の透光性部材は、前記反射部材の表面上 で相互に結合している。

発明の効果

[0022] 本発明の LED照明光源によれば、 LEDチップを覆う透光性部材の側面領域の少 なくとも一部が、透光性部材の上面領域の透過率よりも低い透過率を有しているので 、グレアを引き起こしゃすい前記側面領域からの光の出射を制御することができる。 その結果、本発明の LED照明光源では、グレアの発生が効果的に抑制される。 図面の簡単な説明

[0023] [図 1]従来の砲弾型 LED照明光源の構成を模式的に示す断面図である。

[図 2]本発明の実施形態に係る LED照明光源 100の構成を模式的に示す断面図で ある。

[図 3]本発明の実施形態に係る LED照明光源 100の構成を模式的に示す斜視図で ある。

[図 4]本発明の実施形態に係る LED照明光源 100の構成を模式的に示す断面図で ある。 [図 5]本発明の実施形態に係るカード型 LED照明光源 100の構成を模式的に示す 斜視図である。

[図 6]本発明の実施形態に係る LED照明光源 100の構成を模式的に示す断面図で ある。

[図 7]本発明の実施形態に係る LED照明光源 100の構成を模式的に示す断面図で ある。

[図 8]本発明の実施形態に係る LED照明光源 100の構成を模式的に示す断面図で ある。

[図 9]本発明の実施形態に係る LED照明光源 100の構成を模式的に示す断面図で ある。

[図 10]観測者が作業面を観測して作業する場合の照明光源、観察者、被照明物との 関係を示す図である。

[図 11]本発明の実施形態に係る LED照明光源 100の構成を模式的に示す断面図 である。

[図 12]本発明の実施形態に係る LED照明光源 100の構成を模式的に示す断面図 である。

[図 13]本発明の実施形態に係る LED照明光源 100の構成を模式的に示す断面図 である。

[図 14]本発明の実施形態に係る LED照明光源 100の構成を模式的に示す斜視図 である。

[図 15]本発明の実施形態に係る LED照明光源 100の構成を模式的に示す断面図 である。

[図 16]LED照明光源 100をダウンライトとして使用する際の一形態を模式的に示す 斜視図である。

[図 17]LED照明光源 100をダウンライトとして使用する際の一形態を模式的に示す 斜視図である。

[図 18]LED照明光源 100をダウンライトとして使用する際の一形態を模式的に示す 斜視図である。 園 19]本発明の実施形態に係る LED照明光源 110の構成を模式的に示す斜視図 である。

園 20]本発明の実施形態に係る LED照明光源 120の構成を模式的に示す斜視図 である。

符号の説明

10 LEDチップ(LED素子)

12 蛍光体樹脂部

20 透光性部材

22 透光性部材の上面領域

24 透光性部材の側面領域

26 低透過率部

27 拡散面

30 基板

32 ベース基板

34 配線層

36 配線パターン

38 給電端子

40 反射板

42 反射面

44 開口部

60 本体部

62a リードフレーム

62b リードフレーム

64 受容部

65 スロット

70 配線パターン

72 ボンディングワイヤ

100, 110, 120 照明光源 200 照明光源

発明を実施するための最良の形態

[0025] 以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。以下の図面において は、説明の簡潔化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符 号で示す。

[0026] (実施形態 1)

まず、図 2および 3を参照しながら、本発明による LED照明光源の第 1の実施形態 を説明する。図 2は、本実施形態に係る LED照明光源 100の構成を模式的に示す 断面図であり、図 3は、その斜視図である。

[0027] LED照明光源 100は、 LEDチップ 10と、 LEDチップ 10を覆う蛍光体樹脂部 12と

、蛍光体樹脂部 12を覆う透光性部材 20とを有している。

[0028] 蛍光体樹脂部 12は、 LEDチップ 10から放射された光を、当該光の波長よりも長い 波長の光に変換する蛍光体と、この蛍光体を分散させる樹脂とから構成されている。

[0029] 透光性部材 20は、蛍光体樹脂部 12を大気から遮断 (封止)する役割を担っており

、例えば樹脂やガラスなどの材料を成形することによって形成される。本実施形態の 透光性部材 20は、エポキシ樹脂から形成されている。本実施形態の透光性部材 20 は、蛍光体樹脂部 12を封止し、大気から遮断する機能以外に、 LEDチップ 10から 放射される光を集光するレンズの機能も有してレ、る。

[0030] 透光性部材 20の表面は、 LEDチップ 10の上方に位置する上面領域 22と、上面領 域 22から下方に位置する側面領域 24とを含んでいる。透光性部材 20における側面 領域 24の少なくとも一部は、上面領域 22の透過率よりも低い透過率を有する部位( 低透過率部 26)として機能する。このような低透過率部 26の存在により、透光性部材

20の側面領域 24を透過する光の強度は、上面領域 22を透過する光の強度よりも低 減される。

[0031] LED照明光源 100をダウンライトで使用する場合において、透光性部材 20の上面 領域 22から出射される光は、専ら下方の対象物(被照明物)を照らすことになる。これ に対し、透光性部材 20の側面領域 24から出射される光は周囲の人の目に直接入り やすい。このような側面領域 24から出射される光は、不快なグレアを生じさせやすい 1S LED照明光源 100では、その不快なグレアの発生に影響の大きい側面領域 24 力 の光強度を低減してレ、る。

[0032] 好ましい実施形態において、透光性部材 20は、略半球形状または砲弾型形状か らなる部位を含むように形成される。図示されている本実施形態では、光性部材 20 の全体が略半球形状を有してレ、る。

[0033] 透光性部材 20の低透過率部 26は、側面領域 24を周回するように帯状に延びてい る。この例では、側面領域 24の面積の 30%以上を低透過率部 26の面積が占めてい る。側面領域 24の略全て又は全てが低透過率部 26として機能するようにしてもょレ、 。本実施形態では、低透過率部 26の上端と上面領域 22とが接しているが、低透過 率部 26の上端と上面領域 22との間に側面領域 24の一部が存在しても良い。

[0034] 低透過率部 26は、例えば透光性部材 20の側面領域 24に表面処理を施すことによ つて形成される。表面処理は、サンドブラスト処理、所定物質の蒸着、エンボス加工、 化学研磨などであり得る。このような表面処理により、低透過率部 26の透過率を上面 領域 22の透過率よりも低減することができる。低透過率部 26の透過率は、上面領域 22の透過率の例えば 10%以下に設定され得る。低透過率部 26の透過率は、低透 過率部 26を透過する光に関する量 (輝度や光束など)が所定値よりも小さくなるように 任意の値に設定され得る。

[0035] 低透過率部 26の形成は、透光性部材 20に対する表面処理以外の方法によっても 実行され得る。例えば、透光性部材 20に分散材 (例えば、シリカ、 MgOなど)を付与 し、その分散材の濃度を部位によって変えることにより、上面領域 22よりも透過率が 低い低透過率部 26を形成することが可能である。また、低透過率部 26をマスク層( 遮光部)から形成し、低透過率部 26の光の透過率を実質的に 0にすることも可能で ある。

[0036] 本実施形態の LEDチップ 10は、ベアチップ LEDであり、基板 30上に配置されて いる。 LEDチップ 10を覆う蛍光体樹脂部 12、および、蛍光体樹脂部 12を覆う透光 性部材 20も基板 30上に配置されている。本実施形態では、フリップチップ実装により 、 LEDチップ 10上の電極が基板 30の表面に形成された端子(不図示)に接触して おり、 LEDチップ 10のチップ裏面が蛍光体樹脂部 12によって覆われている。 [0037] LEDチップ 10は、波長 380nmから 780nmの可視領域の範囲内にピーク波長を 有する光を放射する LED素子である。蛍光体樹脂部 12に分散されている蛍光体は 、波長 380ηから 780nmの可視領域の範囲内で、 LEDチップ 10のピーク波長とは 異なるピーク波長を有する光を出射する。

[0038] 本実施形態の LEDチップ 10は、青色の光を出射する青色 LED素子である。蛍光 体樹脂部 12に含有されている蛍光体は、青色の光を黄色の光に変換する黄色蛍光 体である。 LEDチップ 10から放射された青色の光と、蛍光体から放射された黄色の 光とが混色することにより、白色の照明光が形成される。

[0039] LEDチップ 10は、典型的には、窒化ガリウム(GaN)系材料から作製された LEDチ ップであり、例えば波長 460nmの光を出射する。 LEDチップ 10として青色を発する LEDチップを用いる場合、蛍光体としては、(Y' Sm) (Aト Ga)〇 : Ce、(Y Gd

3 5 12 0.39

Ce Sm ) Al O などを好適に用いることができる。

0.57 0.03 0.01 3 5 12

[0040] 本実施形態における蛍光体樹脂部 12は、略円柱形状を有している(図 3参照)。 L EDチップ 10の平面的な寸法が例えば約 0. 3mm X約 0. 3mmのときに、蛍光体榭 脂部 12の直径は例えば約 0. 7mm—約 0. 9mmに設定され得る。その場合、透光 性部材 20の大きさは、例えば、高さ 1一 15mm、直径 2— 7mmに設定され得る。

[0041] 本実施形態では、透光性部材 20の周囲に LEDチップ 10から放射された光を反射 する反射面を有する反射板が設けられているが、図 2および図 3では、簡単のため、 記載が省略されている。

[0042] 図 4は、反射面 42を有する反射板 40の構成例を示す断面図である。図示されてい る例では、反射面 42を有する反射板 40が基板 30上に配置される。反射板 40には、 LEDチップ 10を覆う蛍光体樹脂部 12を収納する開口部 44が形成されている。開口 部 44を規定する側面力 LEDチップ 10から出射される光を反射する反射面 42とし て機能する。反射板 40は、アルミニウム、銅、ステンレス、鉄、またはこれらの合金な どの金属から形成されるが、樹脂から形成されてもょレ、。

[0043] 反射板 40の開口部 44には、蛍光体樹脂部 12を覆うように透光性部材 20が設けら れている。このような透光性部材 20は、例えば樹脂モールドによって好適に形成され る。図 4に示されている例では、透光性部材 20のうち反射板 40の上面よりも上に位 置する部分が略半球形状を有している。この略半球形状部分は、上面領域 22と側 面領域 24とを備えており、側面領域 24の少なくとも一部に低透過率部 26が形成さ れている。なお、図 4に示した例では、透光性部材 20の一部が反射板 40の上面に 沿って横方向に薄く延在している。透光性部材 20のうち反射板 40の開口部 44の内 部を埋めている部分は、蛍光体樹脂部 12の表面および反射面 42と接触している。

[0044] 本実施形態における基板 30は、ベース基板 32と、ベース基板 32上に形成された 配線層 34とを備えている。ベース基板 32は、例えば、金属製の基板であり、配線層 34は、無機フィラーと樹脂とからなるコンポジット層の上に形成された配線パターン 3 6を含んでいる。ベース基板 32に金属基板を用レ、、配線層 34にコンポジット層を用 いているのは、 LEDチップ 10からの放熱性を向上させるためである。この例では、配 線層 34は、多層配線基板となっており、最上層の配線パターン 36に LEDチップ 10 力 Sフリップチップ実装されている。

[0045] なお、反射板 40と配線層 34との間にアンダーフィル (応力緩和層)を設けてもょレ、 。アンダーフィルを設けることによって、金属製の反射板 40と配線層 34との間にある 熱膨張差に起因する応力を緩和することができるとともに、反射板 40と最上層の配 線パターン 36との間の電気的絶縁も確保することができる。

[0046] 図 4に示されるように、本実施形態では、蛍光体樹脂部 12の側面と、反射板 40の 反射面 42とを離間させている。このような離間により、蛍光体樹脂部 12の形状は、反 射板 40の反射面 42の形状によって拘束されずに、自由に設計することができ、その 結果、色ムラを軽減する効果を得ることができる。蛍光体樹脂部 12の側面と、反射板 40の反射面 42とが離間した LED照明光源は、米国特許出願公開 US2004/010 0192A1に開示されてレ、るので、その全体をここに援用する。

[0047] 蛍光体樹脂部 12は「略円柱形状」を有しているが、本明細書における「略円柱形状 」は、基板主面に平行な断面が真円である構造に限定されず、断面が 6個以上の頂 点を有する多角形である構造を含む。頂点が 6個以上の多角形であれば、実質的に 軸対称性があるため、「円柱」と同一視できるからできる。

[0048] 超音波フリップチップ実装によって LEDチップ 10を基板 30に実装するとき、超音 波振動によって LEDチップ 10が基板主面に平行な面内で回動してしまうことがある 。このような場合、蛍光体樹脂部 12が三角柱または四角柱の形状を有していると、 L EDチップ 10と蛍光樹脂部 12との配置関係によって配光特性が影響を受けやすレ、。 しかし、蛍光樹脂部 12が略円柱形状を有していれば、 LEDチップ 12の向き基板主 面に平行な面内で画回転しても、蛍光樹脂部 12と LEDチップ 12との相互配置関係 に大きな変化は生じず、配向特性に影響が発生しにくい。

[0049] 図 3から 4には、それぞれ、単一の LEDチップ 12が記載されている力 LED照明光 源 100は、複数個の LEDチップ 10を備えていてもよレ、。具体的には、図 4に示した 構造を一つのユニットとして、それを二次元的に(例えば行および列状に)配列させ てもよい。

[0050] 図 5は、 2次元的に配列された複数個の LEDチップ(LED群または LEDクラスタ) を備えるカード型 LED照明光源 100の一例を示している。基板 30には、各々が不図 示の各 LEDチップを覆う複数の透光性部材 20が設けられてレ、る。透光性部材 20の 略半球部位における側面領域 24には、低透過率部 26が形成されているので、この カード型 LED照明光源 100はグレア抑制機能を有している。この例では、基板上に 配列された全ての LEDチップにっレ、て、対応する透光性部材 20の側面領域 24に 低透過率部 26が形成されている力 本発明は、このような場合に限定されない。ダレ ァ抑制効果は、少なくとも LED群の最外周部に位置する透光性部材の側面領域 24 に低透過率部 26を設けることによって得ることができる。

[0051] カード型 LED照明光源 100の表面には、配線パターン 36に電気的に接続され、 L EDチップ 10に電力を供給するための給電端子 38が設けられている。カード型 LED 照明光源 100を使用する場合には、 LED照明光源 100を着脱可能に挿入できるコ ネクタ(不図示)と点灯回路(不図示)とを電気的に接続し、そのコネクタにガード型 L ED照明光源 100を揷入して使用すればょレヽ。

[0052] 図 5に示すような LED照明光源 100を、例えばダウンライトで使用する場合を考え る。この場合、 LED照明光源 100の中心から垂らした鉛直方向(基板 30の法線方向 )を基準として、角度 65度の付近で、 LED照明光源 100の輝度が 24000cd/m2以 下なるように、好ましくは 5300cdZm2以下(さらに好ましくは 2400cd/m2以下)とな るように、低透過率部 26を透光性部材 20に形成することが好ましい。 24000cd/m2 以下にすることにより、 G分類における G2の条件を満たすことができる。そして、 530 Ocd/m2以下および 2400cd/m2以下にすることにより、それぞれ、 G分類における G1および GOの条件を満たすことができる。

[0053] なお、 G分類とは、屋内照明の不快グレアの評価方式における輝度規制方式によ るものであり、 CIEグレアセィフガードシステムに準拠しつつ我が国の実績をカ卩味して 簡略したグレア分類である。 GO、 G1は、ルーバゃプリズムパネルなどによってグレア を十分に制限した照明器具であり、 G2は、下面解放形照明器具のように照明器具を 水平方向から見たときにランプが見えないようにしてグレアを低減した照明器具であ る。なお、 G3は、ランプが露出してグレアを制限していない照明器具である。

[0054] 図 6に示すように、反射板 40の開口部 44に透光性部材 20を設けた構成では、透 光性部材 20のうち、反射板 40の上面から上方に突出する部分(略半球部位)におけ る側面領域 24の略全部または全部に低透過率部 26を形成することができる。

[0055] 図 7は、透光性部材 20のうち反射板 40の上面に沿って広がる部分にも低透過率 部 26を形成した例を示している。このような構成を採用することにより、反射板 40の 上方から漏れ出る斜め方向の光を抑制することが可能である。

[0056] 図 8は、低透過率部 26として機能するプリズムパネルを設けた例を示している。

プリズムパネルは光散乱を引き起こすため、きらきらときらめく効果が生じる。これによ り、明るさ向上効果が生まれる。

[0057] 観測者(ユーザー)がグレアを感じやすい放射角を考慮して、低透過率部 26の形 成位置を決定することも効果的である。一般に、観測者が照明光源から離れていると き、輝度は弱いのでグレアは発生しにくい。しかし、観測者が照明光源の真下にいる とき、輝度は高いが、観察者が顔を天井に向けなければ、直接光が観察者の目に入 ることは少なレ、。したがって、所定範囲内の角度で放射される光を抑制することにより 、全体の光の量をそれほど落とさずに効果的にグレアを抑制することが可能となる。

[0058] 図 9は、本実施形態の LED照明光源 100における放射角 Θを表している。図中の 矢印 50が延びる方向は、 LEDチップ 10を通る光軸となる方向であり、放射角 Θが 0 。 の角度である。なお、矢印 50は、 LED照明光源 100を天面から真下へと照射する 場合に、 LED照明光源 100の直下を示す方向である。 [0059] 次に、図 10を参照しながら、 LED照明光源を天面から真下へと照射し、観測者が 作業面を観測して作業する場合を説明する。

[0060] 観測者が作業台で作業するとき、観測者の眼 52から机上面 51までの高さ hiを仮 に 30cmとし、作業面 54を垂直面から 45° の角度で観測したとする。 LED照明光源 の形態が卓上スタンドと仮定したとき、机上面 51からの高さ h2は約 50cmとなり、観 測者の眼 52に届く LED照明光源の放射角 Θは 56° となる。一方、観測者の眼 52 における眼球上面側の視野角は視点中心から最大 100° である。そのとき、作業し ながら LED照明光源を認知できる高さ h4は机上面 51から 72cmであり、放射角 Θは 35° である。つまり、作業中は机上面 51から 72cm以上の照明光源についてはダレ ァを特に気にしなくてよいことになる。

[0061] したがって、作業中の観測者に対するグレアの軽減を論じる上では、机上面 51から の高さが 50cm— 72cmにある LED照明光源について考慮することが重要である。 その場合、観測者の視野内に入ってくる LED照明光源の放射角 Θは 35° — 56° である。これは、 45° ± 10° として記載することもできる。なお、放射角 Θ力 に 対応する机上面 51からの高さ h3は 60cmである。作業中における観測者の眼球の 上下運動、首の上下運動を考慮すれば、放射角 Θ力 ± 15° の輝度を規制す ることで、作業面 54への照射強度に影響を与えることなぐ観測者への LED照明光 源からのグレアを低減することができる。

[0062] 以上のことから、グレアを更に抑制できる LED照明光源 100を実現するために、低 透過率部 26は、放射角 Θ力 付近(例えば、 Θ =45° ± 15° )に形成されてい ることが好ましい。積極的にグレアを抑制する場合には、図 11に示すように、放射角 Θ力 45° 付近の側面領域 24には、透過率が 0%であるマスク(遮光部)を低透過率 部 26として形成することも好ましい。マスクとして機能する低透過率部 26は、例えば、 主に青色光を吸収する顔料を混ぜた樹脂(例えば、エポキシ樹脂)によって形成する こと力 Sできる。

[0063] さらに、 LED照明光源の直下に位置する領域でのグレアを抑制するために、図 12 に示すように、上面領域 22の少なくとも一部に拡散面 27を形成してもよい。具体的 には、上面領域 22を乳白にしたり、上面領域 22にプリズムパネルを設ければよい。 あるいは、上面領域 22の輝度が例えば 10000cd/m2以下に低減されるように上面 領域 22の光透過率を低く設定してもよレ、。反射板 40の反射面 42を拡散面から形成 してもよい。

[0064] 上面領域 22は、基板 30の上方から見ておおよそ正面を向いている力 略半球部 位や、正面を認定しづらい砲弾型形状部位などのような場合、上面領域 22の位置を 特定することが難しい場合がある。このような場合、透光性部座員放射角 Θが 15° 以内となる領域を上面領域 22と規定してもよい。

[0065] (実施形態 2)

以下、透光性部材 20が平坦な上面領域 22を有する LED照明光源の実施形態を 説明する。図 13は、本実施形態における LED照明光源 100の断面図であり、図 14 は、 LED照明光源 100の斜視図である。

[0066] 本実施形態では、図 13および図 14に示すように、基板 30の主面に垂直な面に平 行な面における透光性部材 20の断面が略台形状である。透光性部材 20の側面領 域 24の一部には、前述の実施形態と同様に低透過率部 26が形成されている。この ため、 LED照明光源 100から出る光を効果的に基板 30の法線方向(放射角 Θ = 0 ° )に向けることができ、その結果、グレアを抑制することができる。

[0067] 本実施形態では、透光性部材 20の側面領域 24の一部が低透過率部 26として機 能するが、図 15に示すように、側面領域 24の全部が低透過率部 26として機能するよ うにしても良い。また、上面領域 22に拡散面を形成してよい。

[0068] (実施形態 3)

上記の各実施形態における LED照明光源 100をダウンライトとして使用する場合、 例えば、図 16、図 17および図 18に示すような形態を採用することができる。この例に おける LED照明光源 100は、カード型 LED照明光源であり、図 16は、卓上スタンド の構成の一例を示している。また、図 17は、直管蛍光灯と置き換えできる構成の一 例を示しており、図 18は、丸管蛍光灯と置き換えできる構成の一例を示している。

[0069] 図 16に示す例では、本体部 60に設けられた受容部 64にカード型 LED照明光源 1 00が差し込まれてセットされ、点灯可能な状態となる。

[0070] 図 17および図 18に示す例では、本体部 60に設けられたスロット 65を通じてカード 型 LED照明光源 100がセットされ、点灯可能な状態となる。本体部 60には、商用電 源が接続されており、点灯回路も内蔵されている。カード型 LED照明光源 100は、グ レア抑制機能を有しているので、図 16、図 17および図 18に示す形態でも、グレアを 抑制することができる。

[0071] なお、上記実施形態では、 LEDチップ 10としてベアチップ LEDを用いて、それを 基板 30に実装させた形態のものを例に説明したが、グレア抑制の効果はその形態に 限らず、他の形態においても得られるものである。

[0072] (実施形態 4)

前述の各実施形態における各 LED照明光源 100は、反射板 40を備えているが、 反射板 40を備えない場合でも、本発明の効果を得ることができる。

[0073] 図 19は、リードフレーム 62a、 62bを含む砲弾型 LED光源 110の構成を示している 。本実施形態でも、 LEDチップ 10は、蛍光体樹脂(不図示)および透光性部材 20に よって覆われている。透光性部材 20の上面領域 22は、砲弾型を規定する曲面形状 を有している力 透光性部材 20の側面領域 24の少なくとも一部には低透過率部 26 が形成されている。 LEDチップ 10は、一方のリードフレーム 62b側に載置され、もう 一方のリードフレーム 62aとボンディングワイヤ 72によって接続されている。本実施形 態のように、反射板を備えナイ場合でも、グレアの発生を抑制できる。

[0074] (実施形態 5)

図 20は、チップタイプの LED光源 120を示している。図 20に示されている LEDチ ップ 10は、表面実装型の電極構造を有しており、配線パターン 70が形成された基板 30上に載置されている。 LEDチップ 10は、基板表面側および基板裏面側に電極端 子を有しており、そのうちの一方が配線パターン 70の一部に直接または半田などを 介して接続されている。また、 LEDチップ 10の基板表面側端子および基板裏面側の 他方は、ボンディングワイヤ 72によって配線パターン 70の他の一部に接続されてい る。この例でも、 LEDチップ 10および蛍光体樹脂部(不図示)を覆うように透光性部 材 20が形成されており、この透光性部材 20の側面領域 24の少なくとも一部に低透 過率部 26が形成されているため、グレアの発生を抑制することができる。

産業上の利用可能性 本発明によれば、グレアを抑制した LED照明光源を提供することができるので、一 般照明用の LED照明光源の普及などに寄与することができる。

Claims

請求の範囲
[1] LEDチップと、
前記 LEDチップから発せられた光の少なくとも一部を反射する反射面を有する反 射部材と、
前記 LEDチップを覆う透光性部材と、
を備えた LED照明光源であつて、
前記透光性部材の表面は、前記 LEDチップの上方に位置する上面領域と、当該 上面領域の下方に位置する側面領域とを含んでおり、前記側面領域の少なくとも一 部は、前記上面領域の透過率よりも低い透過率を有する、 LED照明光源。
[2] 前記透光性部材は、前記反射部材の少なくとも前記反射面をも覆っている請求項
1に記載の LED照明光源。
[3] 前記 LEDチップを覆う波長変換部を更に有しており、
前記波長変換部は、前記 LEDチップから出射された光を当該光の波長よりも長い 波長の光に変換する蛍光体と、前記蛍光体を分散させる樹脂とを有し、前記透光性 部材によって覆われている、請求項 1または 2に記載の LED照明光源。
[4] 前記透光性部材における前記側面領域の前記少なくとも一部は、前記透光性部材 に表面処理を施すことによって前記上面領域よりも透過率が低くなるように形成され ている、請求項 1に記載の LED照明光源。
[5] 前記透光性部材における前記側面領域の前記少なくとも一部の透過率は、実質的 に 0である、請求項 1に記載の LED照明光源。
[6] 前記透光性部材における前記側面領域の前記少なくとも一部は、前記 LEDチップ を通る光軸から 45度の角度付近の領域に存在している、請求項 1に記載の LED照 明光源。
[7] 前記透光性部材は、略半球形状または砲弾型形状からなる部位を含んでおり、 前記透光性部材における前記上面領域は、前記 LEDチップを通る光軸から 15度 の角度以内の領域である、請求項 1に記載の LED照明光源。
[8] 前記透光性部材における前記上面領域は、略平面の形状を有している、請求項 1 に記載の LED照明光源。
[9] 前記透光性部材における前記側面領域の全体が、前記上面領域の透過率よりも 低い透過率を有する、請求項 1に記載の LED照明光源。
[10] 前記透光性部材における前記上面領域および前記反射面の少なくとも一方は、拡 散面を有してレ、る、請求項 1に記載の LED照明光源。
[11] 前記波長変換部の側面と前記反射部材の反射面との間には間隙が存在しており、 前記間隙は、前記透光性部材によって坦められている、請求項 3に記載の LED照 明光源。
[12] 基板と、
前記基板上に二次元的に配列された複数の LEDチップ力 構成される LED群と、 各々が各 LEDチップから発せられた光の少なくとも一部を反射する複数の反射面 を有する反射部材と、
各々が各 LEDチップを覆う複数の透光性部材と、
を備えた LED照明光源であって、
前記複数の透光性部材のうち、少なくとも前記 LED群の最外周部に位置する透光 性部材の表面は、対応する LEDチップの上方に位置する上面領域と、当該上面領 域の下方に位置する側面領域とを含んでおり、前記側面領域の少なくとも一部は、 前記上面領域の透過率よりも低い透過率を有する、 LED照明光源。
[13] 前記複数の透光性部材は、前記反射部材の表面上で相互に結合している、請求 項 11に記載の LED照明光源。
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