(57)【要約】【課題】眩しさを感じ難く、かつ発光効率の低下を抑制しつつコスト的にも有利な発光モジュールを提供する。【解決手段】熱伝導率が１Ｗ／ｍｋ以下の非金属性の部材からなる基体11を有する。基体11に１０〜３０ｍｍの間隔を有して配置されると共に、通常の点灯状態におけるジャンクション温度が９０℃以下となるように配置される複数の発光ダイオードチップ12を有する。発光ダイオードチップ12および隣接する発光ダイオードチップ12間を覆う透光性の封止部材13を有する。【選択図】図１
2010135747.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱伝導率が１Ｗ／ｍｋ以下の非金属性の部材からなる基体と；
１チップあたりの投入電力が０．０６〜０．１０Ｗで、基体の前面に１０〜３０ｍｍの間隔を有して配置された複数の発光ダイオードチップと；
発光ダイオードチップおよび隣接する発光ダイオードチップ間を覆う透光性を有する封止部材と；
を具備していることを特徴とする発光モジュール。
【請求項２】
基体は、隣接する発光ダイオードチップ間に、発光ダイオードチップから放射される光を前面方向に反射させる反射体を設け、反射体は透光性の封止部材で覆われた
ことを特徴とする請求項１記載の発光モジュール。
【請求項３】
封止部材の前面側に、封止部材との間に空気層が介在することなく配置される透光性を有する前面カバーを具備している
ことを特徴とする請求項１または２記載の発光モジュール。
【請求項４】
請求項１ないし３いずれか一記載の発光モジュールと；
発光モジュールを配設した器具本体と；
発光モジュールを点灯する点灯装置と；
を具備していることを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードを光源とした発光モジュールおよび照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオードは、その発光効率の向上により、オフィスや一般照明用などの比較的大きな照明装置の光源として採用され商品化されてきている。このような照明装置においては、複数の発光ダイオードを密集配置できるＣＯＢ(Chip on board)モジュールが用いられることが多い。
【０００３】
例えば、略平面状に形成された基体に、複数の発光ダイオードをマトリクス状に配置した発光モジュール（ＣＯＢモジュール）を構成し、この発光モジュールを光源とした天井直付け形の照明装置や吊り下げ形の照明装置がある（例えば、特許文献１参照。）。また、金属製の基体に複数の発光ダイオードチップを配置すると共に発光ダイオードチップを封止材料で覆い、発光ダイオードチップの間隔を２ｍｍ、あるいは１．２ｍｍとして、発光ダイオードチップを密集配置した照明装置がある（例えば、特許文献２参照。）。さらに、グレアの発生を抑制するために発光ダイオードチップの間隔を５〜１０ｍｍとして、発光ダイオードチップを密集配置した照明装置がある（例えば、特許文献３参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−９５６５５号公報
【特許文献２】特開２００７−２９４６２１号公報
【特許文献３】特開２００８−１１７５３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、これらの照明装置において、装置の光源体として使用されるＣＯＢモジュールは、１モジュールで大光量を得るために、発光ダイオードチップを如何に密に実装するかが課題となっている。例えば、特許文献２には、発光ダイオードチップの間隔を２ｍｍ、あるいは１．２ｍｍとし、密集配置することが示されている。
【０００６】
しかしながら、発光ダイオードは輝度が比較的高いため、発光ダイオードを密集配置した場合、モジュール全体の輝度が高くなり、グレアが発生し易い問題がある。近年、発光ダイオードがますます高輝度・高出力化され、眩しさを一層感じてしまう恐れがある。そのため、オフィス等施設用の照明装置など、天井からの全般照明を行う比較的大きな照明装置を構成するために、高密度のＣＯＢモジュールを広い面積に点在させると、独立した点光源のイメージになり、輝度むらやグレアが発生し、また、これを防止するために、拡散性が高い光拡散板を設けると、器具効率が低下する問題が生じる。
【０００７】
また、発光ダイオードを密集配置した場合、発光ダイオードの温度が過度に上昇し、発光ダイオードの寿命が短くなったり、他の実装部品や、実装部品を半田を用いて実装する場合にその半田の溶解や劣化などの影響が生じる。そのため、従来のＣＯＢモジュールでは、十分な放熱性を確保する必要があったため、アルミニウム等の高価な金属製の基体を使用しており、ＣＯＢモジュールを比較的大きな照明装置の光源体として用いると、コストが大幅に増加する問題がある。
【０００８】
また、特許文献３には、ＣＯＢモジュールにおいて、グレアの発生を抑制するために発光ダイオードチップの間隔を５〜１０ｍｍとすることが記載されているが、この間隔の範囲でも発光ダイオードを密集配置した場合に、発光ダイオードの温度が過度に上昇しやすく、放熱性を確保する必要から金属製の基板を用いる必要があり、コストの点で問題が生じる。
【０００９】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、眩しさを感じ難く、かつ発光ダイオードチップの温度上昇を抑制しつつコスト的にも有利な発光モジュールおよび照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１記載の発光モジュールは、熱伝導率が１Ｗ／ｍｋ以下の非金属性の部材からなる基体と；１チップあたりの投入電力が０．０６〜０．１０Ｗで、基体の前面に１０〜３０ｍｍの間隔を有して配置された複数の発光ダイオードチップと；発光ダイオードチップおよび隣接する発光ダイオードチップ間を覆う透光性を有する封止部材と；を具備しているものである。
【００１１】
本発明によれば、熱伝導率が１Ｗ／ｍｋ以下の非金属性の部材からなる基体と、基体の前面に１０〜３０ｍｍの間隔を有して配置された複数の発光ダイオードチップと、発光ダイオードチップおよび隣接する発光ダイオードチップ間を覆う透光性の封止部材により、グレアや輝度むらの発生を防止して眩しさを感じ難くすると共に、基体として熱伝導性の良好な高価なアルミニウム等を使用することなく、熱伝導性は低いが比較的安価であるガラスエポキシ等の基体を用いても発光ダイオードチップの温度上昇を抑えることができ、長寿命でコスト的にも有利な発光モジュールを構成することが可能となる。
【００１２】
本発明において、発光モジュールは、天井等から全般照明を行うオフィス等、施設・業務用などの比較的大きな照明装置に適用されることが好適であるが、住宅用など一般照明用の小型の照明装置に適用されてもよい。
【００１３】
基体は、光源としての発光ダイオードチップを配設するための部材で、眩しさを感じ難く、かつ発光効率の低下を抑制しつつコスト的にも有利な発光モジュールを構成するために、アルミニウムなどの熱伝導性の良好な高価な金属に比し、熱伝導性は低いが比較的安価であるガラスエポキシ材、紙フェノール材、ガラスコンポジット等、非金属性の部材で構成されることが許容される。また、コスト的に有利であれば、セラミックスで構成されたものであってもよい。また、基体は、複数の発光ダイオードチップを所定の間隔を有して配設するために必要な面モジュールを構成する正方形や長方形に形成することが好ましいが、六角形などの多角形状、さらには円形や楕円形状等をなすものであっても、線モジュールを構成する長尺なライン状をなしていてもよく、目的とする配光特性を得るための全ての形状が許容される。また、基体には配線パターンが形成され、この配線パターン上に発光ダイオードチップが実装して配設されることが好ましいが、基体の構成および実装等をするための手段は特定のものに限定されない。
【００１４】
発光ダイオードチップは、例えば、ＣＯＢ(Chip On Board)技術を用いて、基体にマトリクス状に一部または全体が配置されていることが好ましいが、千鳥状または放射状など、規則的に一定の順序をもって一部または全体が配置されたものであればよい。発光ダイオードチップが配置された全体の形状は、全体として略正方形をなすことが好ましいが、長方形をなす形状であっても、さらには多角形、円形、楕円形など、光源である発光ダイオードチップを効率よく配置でき、かつ目的とする配光を得るための全ての形状が許容される。
【００１５】
発光ダイオードチップの間隔が１０ｍｍより小さいと、通常の点灯状態における発光ダイオードチップのジャンクション温度が高くなりやすい。そして、ジャンクション温度が高くなると、発光ダイオードチップの寿命が短くなったり、他の実装部品や、実装部品を半田を用いて実装する場合にその半田の溶解や劣化などの影響が生じる。発光ダイオードチップの間隔が３０ｍｍより大きいと、発光モジュールが大形化すると共に、発光モジュールを見た場合に、発光ダイオードチップが粒々に視認され、点光源のイメージとなって輝度むらを感じやすくなる。したがって、発光ダイオードチップの間隔は１０〜３０ｍｍの範囲がよい。
【００１６】
この発光ダイオードチップの間隔は、規則的に一定の順序をもって一部または全体が配置された発光ダイオードチップの中心と、隣接する発光ダイオードチップとの中心間の距離寸法であるが、厳密にそれぞれの中心間の距離寸法を意味するものではなく、測定誤差などを含めた設計上許容される略中心間の距離寸法が許容される。
【００１７】
また、好適であるのは、発光ダイオードチップのジャンクション温度を９０℃以下とすることである。これにより、発光ダイオードチップが高温となり難いので、寿命が極端に低下することがなく、また、仮に発光ダイオードチップが実装されている基板に半田を用いている場合であっても、発光ダイオードチップの発熱による影響で半田が溶融することがなく、さらに、他の実装部品が熱影響を受けにくいので、不具合が生じ難い。発光ダイオードチップのジャンクション温度は、例えば、発光ダイオードチップを構成するＰ型半導体とＮ型半導体との接合面の温度であるが、その値は接合面の温度を直接測定することなく、チップ等の周辺温度から計算式により算出された値であってもよい。また、ジャンクション温度は、接合面の他でも任意に設定可能であって、発光ダイオードチップの特性を確保できるために定義されるものである。
【００１８】
封止部材は、発光ダイオードチップを覆うと共に、隣接する発光ダイオードチップの間を覆うように設けられるもので、例えば、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂等の透明または半透明の透光性の樹脂で構成されることが好ましいが、所定の、例えば、黄色蛍光体等を混合・分散させた層として形成するものであってもよい。封止部材の前面には、前面カバーや、光路を制御するためのレンズ体等、別個の光制御手段を付加してもよい。
【００１９】
なお、本発明の発光モジュールは、基体の前面に複数の発光ダイオードチップを配置し、この発光ダイオードチップを封止部材で覆うＣＯＢモジュールを対象とし、容器の凹部内に発光ダイオードチップを収容すると共に封止樹脂を充填して封止したＳＭＤ（Surface Mounting Device）モジュール等の、ＣＯＢモジュール以外は対象としていない。
【００２０】
請求項２記載の発光モジュールは、請求項１記載の発光モジュールにおいて、基体は、隣接する発光ダイオードチップ間に、発光ダイオードチップから放射される光を前面方向に反射させる反射体を設け、反射体は透光性の封止部材で覆われたものである。
【００２１】
本発明によれば、基体には、隣接する発光ダイオードチップに、発光ダイオードチップから放射される光を前面方向に反射させる反射体を設けたので、より一層、輝度むらを感じ難い発光モジュールを構成することができる。また、封止部材の量を少なくすることが可能となりコストをさらに抑えることができる。
【００２２】
反射体は、隣接する発光ダイオードチップ間に設けられ、発光ダイオードチップから側方に放射される光を前面方向に反射させて輝度むらを感じ難くするもので、反射体は、発光ダイオードチップ個々に対応して設けることが好ましいが、必要な部分の発光ダイオードチップに適宜選択して設けてもよい。複数設けられる反射体は、全て同一の反射機能を有しているもので構成しても、反射性能が異なるものを組み合わせるようにしてもよい。また、複数の発光ダイオードチップに対して１個の共通の反射体を設けるものであってもよい。
【００２３】
反射体の材質は、光の反射性能を考慮して、耐光性、耐熱性および電気絶縁性を有する白色の合成樹脂、例えば、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）や、アクリルやＡＢＳ等の合成樹脂で一体に形成してもよい。また、その表面を白色に塗装しても、アルミニウムや銀等の金属を蒸着若しくはメッキなどを施して鏡面または半鏡面に加工したものであってもよい。さらに、アルミニウム等の金属で構成し、上記の合成樹脂と同様に白色塗装や蒸着若しくはメッキ等を行ってもよい。
【００２４】
反射体は、例えば、合成樹脂で構成し、樹脂成形の際に必然的に形成されるスプルー・ランナーによって複数個の反射体を一体に形成し、基体上の発光ダイオードチップ間に対し、一度に複数の反射体を同時に配置することが好ましいが、自動機械により反射体を個々に配置するようにしてもよく、その形成手段および基体への配置手段は特定の手段に限定されない。
【００２５】
請求項３に記載の発光モジュールは、請求項１または２記載の発光モジュールにおいて、封止部材の前面側に、封止部材との間に空気層が介在することなく配置される透光性を有する前面カバーを具備しているものである。
【００２６】
本発明によれば、封止部材の前面側に、その封止部材との間に空気層が介在することなく前面カバーを配置しているため、発光ダイオードチップの熱が前面カバーに熱伝導される熱伝導性が良好になり、前面からの放熱性を向上でき、発光ダイオードチップの温度上昇を抑制できる。
【００２７】
前面カバーは、例えば、透光性を有する合成樹脂で形成された成形品を封止部材の前面に密着させて配置したり、あるいは成形品と封止部材との間に成形品と同じ材質の透光性を有する充填樹脂を充填し、封止部材との間に空気層を介在することなく配置する。また、発光モジュールの前面全体を覆うように透光性を有する合成樹脂を塗布または充填して一体に形成することでも、封止部材との間に空気層を介在することなく配置できる。前面カバーはレンズなどの光学作用を有するものでもよい。
【００２８】
請求項４に記載の照明装置は、請求項１ないし３いずれか一記載の発光モジュールと；発光モジュールを配設した器具本体と；発光モジュールを点灯する点灯装置と；を具備していることを特徴とする。
【００２９】
本発明において、照明装置は、発光モジュール複数個を組み合わせて長尺なオフィス等、施設・業務用の比較的長い大きな照明器具を構成することが好適であるが、発光モジュール１個を用いて住宅用など一般照明用の小型の照明装置を構成するようにしてもよい。  器具本体は、熱伝導性の良好な鋼板、ステンレス、アルミニウム等の金属で構成するのが好ましいが、例えば、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）などの耐熱性、耐光性で、電気絶縁性を有する合成樹脂で構成されたものであってもよい。
【００３０】
点灯装置は、例えば、交流電圧１００Ｖを直流電圧２４Ｖに変換して発光ダイオードチップに供給する点灯回路で構成され、器具本体内に内蔵させて設けても、器具本体と別置きで構成してもよい。
【発明の効果】
【００３１】
請求項１記載の発光モジュールによれば、熱伝導率が１Ｗ／ｍｋ以下の非金属性の部材からなる基体と、１チップあたりの投入電力が０．０６〜０．１０Ｗであり、基体の前面に１０〜３０ｍｍの間隔を有して配置された複数の発光ダイオードチップと、発光ダイオードチップおよび隣接する発光ダイオードチップ間を覆う透光性の封止部材により、眩しさを感じ難く、通常点灯時であっても発光ダイオードチップの温度が高温になり難く、長寿命でコスト的にも有利な発光モジュールを提供することができる。
【００３２】
請求項２記載の発光モジュールによれば、請求項１記載の発光モジュールの効果に加えて、基体には、隣接する発光ダイオードチップ間に、発光ダイオードチップから放射される光を前面方向に反射させる反射体を設けたので、より一層、輝度むらを感じ難い発光モジュールを提供することができる。また、封止部材の量を少なくすることが可能となりコストをさらに抑えることができる。
【００３３】
請求項３記載の発光モジュールによれば、請求項１または２記載の発光モジュールの効果に加えて、封止部材の前面側に、その封止部材との間に空気層が介在することなく前面カバーを配置しているため、発光ダイオードチップの熱が前面カバーに熱伝導される熱伝導性が良好になり、前面からの放熱性を向上でき、発光ダイオードチップの温度上昇を抑制できる。
【００３４】
請求項４記載の照明装置によれば、眩しさを感じ難く、長寿命でコスト的にも有利な照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の発光モジュールの一実施の形態を示し、(a)は発光モジュールの正面図、(b)は(a)のＡ−Ａ線に沿う発光モジュールの断面図である。
【図２】同上発光モジュールの拡大断面図である。
【図３】同上発光モジュールについて実験した結果を示し、(a)はチップ間隔とジャンクション温度との関係を示すグラフ、(b)はチップ間隔と平均輝度との関係を示すグラフである。
【図４】同上発光モジュールについて実験した結果を示し、チップ間隔とジャンクション温度との関係を示すグラフである。
【図５】同上発光モジュールを使用した発光装置を示し、(a)は発光装置の正面図、(b)は(a)のＢ−Ｂ線に沿う発光装置の断面図である。
【図６】同上発光モジュールを使用した照明装置の斜視図である。
【図７】同上図６のＣ−Ｃ線に沿う上下を逆にした断面図である。
【図８】同上発光モジュールの変形例を示し、(a)は発光モジュールの正面図、(b)は(a)のＤ−Ｄ線に沿う発光モジュールの断面図である。
【図９】同上発光モジュールの変形例に用いる反射体の正面図である。
【図１０】同上発光モジュールの変形例の拡大断面図である。
【図１１】同上発光モジュールの他の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明に係る発光モジュールおよびこの発光モジュールを用いた照明装置の実施の形態について説明する。
【００３７】
まず、図１および図２において、発光モジュール10の構成を説明する。この発光モジュール10は、基体11、基体11に配置された発光ダイオードチップ12（以下、ＬＥＤチップと称す）、ＬＥＤチップ12を覆う透光性の封止部材13で構成する。
【００３８】
基体11は、ＬＥＤチップ12を配設するための熱伝導率が１Ｗ／ｍｋ以下の非金属性の部材で、例えばガラスエポキシ材からなる略正方形の平板で構成されている。基体11の前面には銅箔からなる配線パターン11aが形成され、この配線パターン11a上に複数のＬＥＤチップ12が接着剤14によって接着固定されている。
【００３９】
ＬＥＤチップ12には、同一性能を有する複数個のＬＥＤチップ12が用意される。この各ＬＥＤチップ12は、本実施の形態では高輝度、高出力の青色ＬＥＤチップで構成される。
【００４０】
基体11およびＬＥＤチップ12は、ＣＯＢ(Chip on board)技術を使用して、基体11の配線パターン11a上に複数のＬＥＤチップ12がマトリクス状に実装されて、外形が略正方形をなす発光モジュール10が構成されている。
【００４１】
複数のＬＥＤチップ12は、疎になるように間隔を有して配置される。すなわち、本実施の形態では、一辺の幅L1が約１００ｍｍの略正方形の基体11に、縦に７個、横に８個、合計５６個のＬＥＤチップ12が１０〜３０ｍｍの間隔で配置されたものであって、図１の縦方向におけるＬＥＤチップ12間の間隔寸法a1が約１４ｍｍ、横方向のＬＥＤチップ12間の間隔寸法a2が約１２ｍｍになるように配置されている。間隔寸法a1、a2は、図１に示すように、ＬＥＤチップ12の中心と、隣接するＬＥＤチップ12との中心間の距離寸法である。この間隔寸法a1、a2でマトリクス状に規則的に配置された各ＬＥＤチップ12は、配線パターン11aにより直列に電気接続されている。図中11bは、基体11の両端部に一体に形成された支持部であり、後述する枠体15へ基体11を支持するための部材である。
【００４２】
発光モジュール10の前面には、透光性を有する封止部材13が充填されている。すなわち、封止部材13は、透明なシリコーン樹脂に黄色蛍光体13aを混合したもので、ＬＥＤチップ12および配線パターン11a等を含めて埋め込むように基体11の前面全体に塗布または充填されている。これにより、埋め込まれたＬＥＤチップ12の周囲および隣接するＬＥＤチップ12との間に形成される間隔スペースＳが、透明なシリコーン樹脂に黄色蛍光体13aを混合・分散させた封止部材13の層によって覆われ、各ＬＥＤチップ12が基体11の前面に封止されている。本実施の形態では、各ＬＥＤチップ12を青色ＬＥＤチップで構成したので、この青色ＬＥＤチップからの青色光により黄色蛍光体13aが励起されて黄色光が発光され、これによって封止部材13の前面から白色光が発光される。つまり、白色光を発光する光軸をｘ−ｘ（図２参照）とした外形が略正方形をなす発光モジュール10が構成されている。
【００４３】
しかして、複数のＬＥＤチップ12は、眩しさを感じ難く、かつＬＥＤチップ12の温度上昇を抑えて発光効率の低下を抑制しつつコスト的にも有利な発光モジュールを構成するために、基体11に１０〜３０ｍｍの間隔で配置され、さらに、好適であるのは、通常の点灯状態におけるジャンクション温度が９０℃以下とすることである。
【００４４】
これら、間隔寸法およびジャンクション温度は、次のような実験を行い決定した。先ず、基体11として、アルミニウムより熱伝導性は低いが比較的安価であるガラスエポキシ基板を用いて、発光部寸法が約１００ｍｍ×１００ｍｍのＣＯＢモジュールを構成し、このＣＯＢモジュールを１００ｍｍ間隔で１０モジュールをライン配置して、幅約１００ｍｍ×長さ約１０００ｍｍ、高さ約２０ｍｍのアルミニウム筐体と組み合わせた場合に、通常の点灯状態におけるＬＥＤチップ12のジャンクション温度Tjを測定した結果を図３(a)に示し、器具平均輝度とモジュール平均輝度を測定した結果を図３(b)に示す。ここで、通常の点灯状態とは、例えば、周囲温度が異常状態であったり、想定されないような使用状態ではなく、これら発光モジュール10の使用形態として許容（想定）される範囲の使用状態である。
【００４５】
このときの測定条件は、基体11に熱伝導率０．４Ｗ／ｍｋのガラスエポキシ基板を用い、配線パターン11aに熱伝導率３８３Ｗ／ｍｋの銅を用い、ＬＥＤチップ12を基体11に接着する接着剤14の熱伝導率が０．２Ｗ／ｍｋ、ＬＥＤチップ12のベースを構成するサファイアの熱伝導率は４６Ｗ／ｍｋ、封止部材13の熱伝導率は０．２Ｗ／ｍｋ、雰囲気温度は３５℃、１チップの入力電流は３０ｍＡ（０．１０Ｗ）である。
【００４６】
図３(a)において、横軸はＬＥＤチップ12のピッチ間隔、縦軸はジャンクション温度Tjである。ＬＥＤチップ12のジャンクション温度Tjは、９０℃より高くなると、ＬＥＤチップ12の寿命が短くなったり、他の実装部品や、実装部品を半田を用いて実装する場合にその半田の溶解や劣化などの影響が生じるため、９０℃以下とすることが好ましい。そのため、ジャンクション温度Tjを９０℃以下にするためには、ＬＥＤチップ12の間隔寸法は約１０ｍｍ以上であることが分かる。
【００４７】
図３(b)において、横軸はＬＥＤチップ12のピッチ間隔、縦軸は平均輝度であり、グラフａは器具平均輝度を示し、グラフｂはモジュール平均輝度を示す。グラフａによれば、器具平均輝度は間隔寸法が１０ｍｍ以上であれば、眩しさを感じない輝度、すなわち、ＢＣＤ（Between Comfort and Discomfort）輝度、つまり、不快グレアを感じはじめるときの輝度である１００００ｃｄ／ｍ2以下を満たしている。輝度が１００００ｃｄ／ｍ2以下であれば、一般の蛍光ランプを用いた照明装置と同程度の輝度なので、眩しくない。
【００４８】
なお、ＬＥＤチップ12の間隔寸法は、１チップ当たりの入力電流を小さくすれば間隔寸法を狭めることができ、大きくすれば間隔寸法を広げることができる。また、照明装置の放熱面積を大きくしてジャンクション温度Ｔｊを下げるようにすれば、ＬＥＤチップ12の間隔寸法を狭めることができるが、照明装置を天井面に直付けする場合などには放熱条件が悪くなるために間隔寸法を広げる必要がある。
【００４９】
これらの要素を勘案すると、安価なガラスエポキシ材を基体11として、比較的大きな照明装置に用いるＣＯＢモジュールを構成する場合、ＬＥＤチップ12の間隔寸法は、１０ｍｍ以上にすることが、通常の点灯状態におけるジャンクション温度が９０℃以下となり、輝度を１００００ｃｄ／ｍ2以下にできる。
【００５０】
また、例えば照明装置を構成するうえで、発光モジュール10の前面側に、発光モジュール10の前面を覆う前面カバーを配置する場合がある。発光モジュール10の前面側に前面カバーを配置するには、前面カバーと封止部材13との間に空気層を介在して配置する場合、前面カバーと封止部材13との間に空気層が介在せずに配置する場合がある。そして、前面カバー無しと、前面カバー有りで空気層有りと、前面カバー有りで空気層無しとにおいて、通常の点灯状態におけるＬＥＤチップ12のジャンクション温度Tjを測定した結果を図４に示す。なお、測定条件は上記と同じである。
【００５１】
図４において、横軸はＬＥＤチップ12のピッチ間隔、縦軸はジャンクション温度Tjである。グラフｃは前面カバー無しの場合、グラフｄは前面カバー有りで空気層有りの場合、グラフｅは前面カバー有りで空気層無しの場合である。グラフｄに示すように、前面カバー有りで空気層有りの場合が、他のグラフｃおよびグラフｄに比べてジャンクション温度Tjが高くなり、ジャンクション温度Tjを９０℃以下にするためには、ＬＥＤチップ12の間隔寸法は約２５．５ｍｍ以上であることが分かる。
【００５２】
ただし、ＬＥＤチップ12の間隔寸法が３０ｍｍより大きいと、単位面積当たりの光束が減ると共に、広く分布するので、基体11が大形になる。これを補うためにはＬＥＤチップ12の使用個数を増やす必要があり、さらに基体11を大きくする必要が生じて照明装置の大形化を招く。さらに、各ＬＥＤチップ12が個々に独立して発光した点光源の状態に近くなり、ＬＥＤチップ12が粒々に視認されることから輝度むらや眩しさを感じる。
【００５３】
以上より、発光モジュール10は、各ＬＥＤチップ12を１０〜３０ｍｍ、本実施の形態では縦方向のＬＥＤチップ12間の間隔寸法a1を約１４ｍｍ、横方向のＬＥＤチップ12間の間隔寸法a2を約１２ｍｍになるように配置して発光モジュール10を構成した。この発光モジュール10を点灯すると、間隔寸法が縦横共に１０ｍｍ未満でないので、ＬＥＤチップ12が密集した状態にならずに単位面積当たりの光束が増えすぎて平均輝度が高くならない。このためＢＣＤ輝度、つまり、不快グレアを感じはじめるときの輝度である１００００ｃｄ／ｍ2を越えることがなく、グレアの発生が防止され所定の明るさを保ちつつ眩しさを感じ難くなる。
【００５４】
また、ＬＥＤチップ12が密集した状態にならないので、ＬＥＤチップ12のジャンクション温度も９０℃以下に抑えることができる。これにより、基体11として熱伝導性の良好な高価なアルミニウムを使用することなく、熱伝導性は低いが比較的安価であるガラスエポキシ材を用いてもＬＥＤチップ12の温度上昇を抑えることができ、ＬＥＤチップ12の発光効率の低下を抑制しつつコスト的にも有利な発光モジュール10を構成することができる。
【００５５】
また、ＬＥＤチップ12の間隔寸法が縦横共に３０ｍｍを越えていないので、単位面積当たりの光束が減ることがないので、ＬＥＤチップ12の使用個数を増やす必要がなく、照明装置の大形化をまねくことがない。また、ＬＥＤチップ12が点状に発光するにもかかわらず、それらが粒々に視認され難くなって輝度むらの発生が防止され、発光モジュール10の前面全体が面状の発光部として視認させることができ、眩しさを感じ難くなる。
【００５６】
さらに、ＬＥＤチップ12および隣接するＬＥＤチップ12間を覆って透光性の封止部材13を設けたことにより、図２に示すように、ＬＥＤチップ12の前面から光軸ｘ−ｘ方向に向かう青色の光線が封止部材13の中を通過し、封止部材13に混合され分散された黄色蛍光体13aを励起して黄色の光が放出され、封止部材13の前面から白色の光A1が放射される。さらに、ＬＥＤチップ12の側面から側方に向かう光A2がＬＥＤチップ12間の間隔スペースＳに向かい、この間隔スペースＳ内の封止部材13に混合され分散されている黄色蛍光体13aを励起して黄色の光が放出され、封止部材13のスペースＳの位置における前面からも白色の光A2を放射する。これらの光A1、A2が混合して放射されることにより、間隔スペースＳを含めて発光モジュール10全体が白色に光り、ＬＥＤチップ12が一層粒々に視認され難くなって輝度むらの発生が防止され、上述した間隔寸法a1、a2による輝度むらの発生防止作用と相まって、全体として眩しさを感じ難い面状光源をなすように発光させることができる。
【００５７】
上記に構成された発光モジュール10は、図５に示すように、必要に応じて枠体15と組み合わされて発光装置20が構成されている。なお、発光装置20は、本実施の形態においては、発光モジュール10と枠体15とを組み合わせて構成しているが、発光モジュール10を用いていれば枠体15を用いずに構成してもよい。
【００５８】
枠体15は、耐光性、耐熱性および電気絶縁性を有する白色の合成樹脂、本実施の形態では、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）により、両端に開口部を有する中心軸をｙ−ｙとした角筒状のケース部材として構成されている。枠体15には、略正方形の一端開口部15aを有するネック部15bと、略正方形をなす他端開口部15cと、一端開口部15aから他端開口部15cに亘り連続して形成された周囲４面の傾斜面15dとが一体に形成されている。
【００５９】
ネック部15bにおける一端開口部15aの形状は、略正方形の発光モジュール10を内包するような略正方形をなす形状に形成されている。傾斜面15dは、略正方形に形成された一端開口部15aから他端開口部15cに向けて、傾斜面15dの横断面形状が略正方形をなすように形成する。
【００６０】
枠体15は、一端開口部15aの内面に発光モジュール10の基体11の前面側を対向させ、その基体11の各辺との間に電気絶縁性を有しかつ熱伝導性を有するシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等からなる接着剤を塗布して固定されている。これにより、発光モジュール10が一端開口部15aに対向して配置されると共に熱的に結合されて固定され、発光モジュール10の光軸ｘ−ｘと枠体15の中心軸ｙ−ｙとが略一致した発光装置20が構成されている。
【００６１】
本実施の形態における発光装置20では、枠体15の一端開口部15aの開口寸法L2が約１００ｍｍ四方の正方形をなし、他端開口部15cの開口寸法L3が約２００ｍｍ四方の略正方形をなし、高さ寸法h1（傾斜面15dの深さ寸法）が約２０ｍｍをなした大きさに構成される。
【００６２】
この発光装置20は、単独、若しくは、複数個を組み合わせて使用することにより、各種の形態や光出力を持つ照明装置が構成される。
【００６３】
図６および図７に示すように、本実施の形態においては、発光モジュール10を組み込んだ発光装置20を１０個使用して、オフィス等施設用の照明装置30を構成した。
【００６４】
照明装置30は、発光モジュール10を組み込んだ発光装置20、発光装置20を配設した器具本体31、発光装置30を点灯する点灯装置35を備えている。
【００６５】
器具本体31は、オフィス等施設用の照明装置を構成するために比較的長く大きな形態をなす本体ケース32と、本体ケース32を支持する器台33を備える。本体ケース32は、前面側に前面開口部32aが、裏面側に裏面開口部32bが形成された長尺な枠状の部材からなり、塗装鋼板を折り曲げ加工して形成されている。前面開口部32aの長さ寸法L4は約２０００ｍｍに形成され、上記構成の約２００ｍｍ四方の発光装置20が１０個、長手方向に直線状に並べられて配設される。
【００６６】
これにより、約１００ｍｍ幅の発光モジュール10が、隣接する両側の約１００ｍｍ幅の枠体15（１個の枠体15の幅寸法５０ｍｍ×２個＝１００ｍｍ）を介して配設される。換言すれば、発光モジュール10は、約１００ｍｍの間隔寸法L5を有して本体ケース32の長手方向に配置される。なお、１０個の発光装置20の各発光モジュール10は、直列になるように配線接続される。
【００６７】
発光装置20は、長尺な鋼板からなる支持板32c上に、１０個の発光装置20が長手方向に直線状に並べられ、基体11の底面が支持板32cにねじ等の固定手段で固定されている。発光装置20を固定した支持板32cを本体ケース32に、その裏面開口部32bを塞ぐようにしてスポット溶接等の手段で固定されている。これにより、発光モジュール10の基体11と本体ケース32とが支持板32cを介して熱的に接合され、さらに、本体ケース32の前面開口部32aに、１０個の発光装置20が長手方向に所定の一定の間隔を有し直線状に連続して配設される。
【００６８】
器台33は、本体ケース32と同様に塗装鋼板からなる長尺なケースで構成され、その上面側の両端部に軸支部33aが突出形成され、この軸支部33aに本体ケース32の両端部が軸支されている。これにより、本体ケース32は図７中の矢印で示すように軸Ｏを中心として所定の角度範囲で回動ができるように支持されている。また、器台33の裏面側には照明装置30を天井等の被設置部に設置するための支持部（図示せず）が形成されている。器台33の内部には、点灯装置35が内蔵されている。
【００６９】
点灯装置35は、交流電圧１００Ｖを直流電圧２４Ｖに変換してＬＥＤチップ12に供給する点灯回路（図示せず）で構成され、点灯回路の出力線が軸支部33aを介して本体ケース32に導出され、直列に配線接続された各発光モジュール10の入力端子に接続されて照明装置30が構成されている。
【００７０】
そして、照明装置30は、被設置部である天井等に単体、若しくは複数個を送り用ケーブルにより接続させて設置される。設置された照明装置30を点灯すると、１０個の発光モジュール10に配置された５６×１０＝５６０個の各ＬＥＤチップ12の全てが発光し、ＬＥＤチップ12から放射された光は、枠体15内を通じて、本体ケース32の前面開口部32aから放射される。
【００７１】
天井に設置された照明装置30は、発光装置20を１０個、長手方向に配置した構成となっており、２００ｍｍ四方の面光源が器具本体31の長手方向に１０個が連続した長さ約２０００ｍｍの長尺な面光源が構成され、例えば、オフィス内に設置され並べられた机等に沿った横長の配光をもった照明を行う。
【００７２】
このとき、上述したように、個々の各発光モジュール10は、各ＬＥＤチップ12を基体11に対し、縦に約１４ｍｍ、横に約１２ｍｍの間隔を有して配置していることから、照明装置30全体としても平均輝度が不快グレアを感じはじめるときの輝度である１００００ｃｄ／ｍ2を越えることがなく、グレアの発生が防止され所定の明るさを保ちつつ眩しさを感じ難くなる。同時に、それらＬＥＤチップ12が粒々に視認され難くなって輝度むらの発生が防止され、全体として眩しさを感じ難い長尺な面状光源をなすように発光させることができる。
【００７３】
また、各ＬＥＤチップ12から発生する熱は、ＬＥＤチップ12が密集した状態にならないので、ＬＥＤチップ12のジャンクション温度も９０℃以下に抑えることができ、支持板32cを介して本体ケース32の裏面開口部32bから放熱され、さらに支持板32cと熱的に接続された本体ケース32からも放熱される。
【００７４】
そのため、発光モジュール10を装着して発光装置20を構成する枠体15には放熱機能を持たせる必要がなくなり、枠体15を熱伝導性の良好な高価なアルミニウム等の金属を用いることなく安価な合成樹脂で構成することができコスト的に有利な発光装置20を提供でき、発光装置20を組み込んだ照明装置30もコスト的に有利になる。
【００７５】
また、発光モジュール10は、単独、若しくは、複数個を組み合わせて使用することにより、各種の形態や光出力、さらには各種の配光特性を有するオフィス等施設用の照明装置などを構成することができると共に、眩しさを感じ難く、かつ発光効率の低下を抑制しつつコスト的に有利な照明装置30を提供することができる。また、１０個と数多くの発光モジュール10を使用して照明装置30を構成しても装置全体から発生する熱量を抑制することができると共に、各ＬＥＤチップ12から発生する熱は、発光モジュール10の基体11から支持板32cを介し、本体ケース32の裏面開口部32bから放熱されると共に、支持板32cと熱的に接続された本体ケース32からも放熱され、効果的に効率よく放熱させることができる。
【００７６】
これにより、発生する熱量の抑制作用と相まってＬＥＤチップ12の発光効率の低下をより一層防止することができ、温度上昇に伴う光束の低下を防止することができると共に、ＬＥＤチップ12の長寿命化を図ることが可能な照明装置30を提供することができる。さらに、発光モジュール10は、間隔寸法L5、本実施の形態では約１００ｍｍの間隔で本体ケース32の長手方向に直線状に配置されているので、隣接する発光モジュール10同士が熱的に干渉することを防ぐことができ、一層、効果的に放熱させることができる。
【００７７】
また、ＬＥＤチップ12は、ＣＯＢ技術を使用して、基体11にマトリクス状に実装して外形が略正方形なす発光モジュール10を構成したので、例えば、ＬＥＤチップ12の仕様変更がなされ、ＬＥＤチップ12単体の光束が増した場合などには、ＬＥＤチップ12の配置間隔を１０〜３０ｍｍの範囲で適宜選択して配設することにより、所望の眩しさを感じ難い発光モジュールおよび照明装置を簡単に構成することができる。さらに、発光モジュール10を、例えば、４個使用して略正方形をなすように配置するなど、目的とする配光特性を発光モジュール10の配置を変更するのみで簡単に実現することができる。
【００７８】
以上、本実施の形態において、ＬＥＤチップ12および隣接するＬＥＤチップ12間を覆う透光性の封止部材13を設け、各ＬＥＤチップ12間の間隔スペースＳも発光させて面状光源をなすように構成したが、間隔スペースＳをより効果的に発光させ、輝度むらの発生を防止するために、図８に示すように、隣接するＬＥＤチップ12間に反射体40を設け、反射体40を透光性の封止部材13で覆うように構成してもよい。
【００７９】
反射体40は基体11に実装された隣接するＬＥＤチップ12間に位置して設けられ、ＬＥＤチップ12から側方に放射される光を光軸ｘ−ｘ方向に反射させるもので、全周に傾斜した傾斜面40aを有する横断面が略円形をなす円錐体で構成されている。反射体40は、５６個のＬＥＤチップ12間の間隔スペースＳ、全てに配設させるように合計５６個を形成する。
【００８０】
反射体40の材質は、光の反射性能を考慮して、耐光性、耐熱性および電気絶縁性を有する白色の合成樹脂、本実施の形態では、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）により、５６個の反射体40を一体に形成する。さらに、反射性能を向上させるためにアルミニウムや銀等の金属を蒸着若しくはメッキなどを施して鏡面または半鏡面に加工してもよい。
【００８１】
反射体40は、図９に示すように、５６個の反射体40を樹脂成形で一体に形成する際に、必然的に形成されるスプルー・ランナー40bによって複数個の反射体40を全て連結した状態で一体に形成し、基体11上における間隔スペースＳの所定の位置に対し、スプルー・ランナー40bによって連結したまま、一度に５６個の反射体を同時に配置するようにする。さらに、反射体40を配設した状態で、発光モジュール10と同様に、反射体40の前面に封止部材13を塗布または充填して封止することにより反射体40を基体11に固定して発光モジュール10を構成する。
【００８２】
この発光モジュール10を点灯すると、図１０に示すように、ＬＥＤチップ12の側面から側方に向かう青色の光線が各ＬＥＤチップ12間の間隔スペースＳに向かい、反射体40の傾斜面40aで略光軸ｘ−ｘの方向に向かうように反射される。間隔スペースＳの封止部材13の中を通過する青色の光線によって、封止部材13に混合され分散されている黄色蛍光体13aを励起して黄色の光線が放出され、封止部材13の間隔スペースＳの前面から白色の光A3を放射する。上述した光軸ｘ−ｘ方向へ向かって封止部材13の前面から放射される白色の光A1と共に光A3が混合して放射されることにより、発光モジュール10の前面全体が白色に光って、より一層面状光源をなすように発光し、各ＬＥＤチップ12が一層粒々に視認され難くなって輝度むらの発生が防止され、発光モジュール10の前面全体が面状の発光部として視認され、一層眩しさを感じ難くなる。
【００８３】
また、反射体40を間隔スペースＳに設けることにより、間隔スペースＳが円錐体をなす反射体40およびスプルー・ランナー40bで埋められることから、高価なシリコーン樹脂や蛍光体からなる封止部材13の塗布や充填のための使用量が少なくなり、コスト的にも有利となる。
【００８４】
さらに、反射体40は、樹脂成形で一体に形成する際に、必然的に形成されるスプルー・ランナー40bによって連結したまま、一度に５６個の反射体40を同時に配置するようにすることができるので、その装着作業を簡素化できる。また、５６個の反射体40を一体化するための手段としては樹脂成形時に必然的に生じるスプルー・ランナー40bを利用することができ、格別の加工等を行う必要がなくコスト的にも有利になる。また、スプルー・ランナー40bは装着時の摘みしろとして利用することができ、より一層作業が容易になる。また、反射体40の表面にアルミニウム等の金属を蒸着する際に、掴みしろなど蒸着用の冶具として使用することもでき蒸着作業を楽に行うことができる。また、反射体40をアルミニウム等、熱伝導性の良好な金属で一体に形成し、電気絶縁性を有し、かつ熱伝導性を有するシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等からなるシートを介し、回路パターン11aと電気絶縁を図って基体11上に熱的に密着させて配置すれば、ＬＥＤチップ12の熱を放熱させるための放熱フィンの作用をも兼ねさせることが可能となる。
【００８５】
さらに、一体化された５６個の反射体40は、スプルー・ランナー40bから簡単に切り離すことができる。このため、基体11の間隔スペースＳに対して装着するか否かを選択して、必要な個数の反射体40を、どの位置にある間隔スペースＳに対しても任意に自由に装着することができ、各種の目的とする配光特性を得ることも可能となる。なお、図８ないし図１０は、図１および図３と同一部分に同一の符号を付し、詳細な説明は省略した。
【００８６】
また、本実施の形態において、照明装置30の前面開口部32aを覆うように、透明な前面カバーを設け、発光モジュール10における電装部品などの防塵や防水をなすようにしてもよい。また、照明用途に応じ、光をさらに拡散させるための乳白色等、半透明の光拡散部材を前面開口部32aを覆うように設けるようにしてもよい。これら、前面カバーや光拡散部材は、前面開口部32aに対し着脱ができるように設けるようにしてもよい。
【００８７】
また、図１１には、上述した前面カバーを用いた発光モジュール10の他の変形例を示す。この発光モジュール10は、基体11の前面に配置されたＬＥＤチップ12が山形とした封止部材13で覆われ、この基体11の前面側に透光性を有する前面カバー50が配置される。
【００８８】
前面カバー50は、透光性を有する合成樹脂製で、基体11を収容する収容凹部51が形成され、基体11に対向する収容凹部51の内面に、各ＬＥＤチップ12および封止部材13の位置に対応して窪み部52が形成されている。前面カバー50の収容凹部51の内面と基体11の前面との間には、空気層なく互いに密着するように充填樹脂53が充填されている。この充填樹脂53には、封止部材13および前面カバー50との界面での光の屈折率差が少なくなるように、封止樹脂13および前面カバー50と同じ材質や屈折率差の少ない材質が用いられる。
【００８９】
前面カバー50の背面側には、収容凹部51に基体11が収容された後に、裏面カバー54が取り付けられる。
【００９０】
このように構成された発光モジュール10では、ＬＥＤチップ12の点灯時に発生する熱が封止部材13、充填樹脂53および前面カバー50に空気層が介在することなく効率よく熱伝導され、前面カバー50の前面から空気中に効率よく放熱できる。そのため、発光モジュール10の前面から十分な放熱性が得られ、裏面側からの放熱性が低下しやすい天井直付け形の照明装置等にも適用できる。
【００９１】
以上、本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の設計変更を行うことができる。
【符号の説明】
【００９２】
10    発光モジュール
11    基体
12    発光ダイオードチップ（ＬＥＤチップ）
13    封止部材
31    器具本体
35    点灯装置
40    反射体
50    前面カバー
【図１】
2010135747.tif 000003
【図２】
2010135747.tif 000004
【図３】
2010135747.tif 000005
【図４】
2010135747.tif 000006
【図５】
2010135747.tif 000007
【図６】
2010135747.tif 000008
【図７】
2010135747.tif 000009
【図８】
2010135747.tif 000010
【図９】
2010135747.tif 000011
【図１０】
2010135747.tif 000012
【図１１】
2010135747.tif 000013