(57)【要約】【課題】耐熱性及び耐光性に優れた発光モジュールおよび照明装置を提供すること。【解決手段】実施形態の発光モジュール１３は、光を発する発光素子３と、発光素子３が実装される基板２とを具備する。また、実施形態の発光モジュール１３は、主骨格に環状構造を有する脂肪族炭化水素系有機化合物を含む材料によって形成され、発光素子３を覆うように基板２上に設けられ、かつ、発光素子３により発せられた光が照射された部分における光の照度の最大値が１０００００ルクス以上かつ３０００００ルクス以下となるか、または、光の面積率エネルギーの最大値が３００００［μＷ／ｃｍ２］以上かつ９００００［μＷ／ｃｍ２］となるレンズ４を具備する。【選択図】図２
2015050016.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を発する発光素子と：
前記発光素子が実装される基板と；
主骨格に環状構造を有する脂肪族炭化水素系有機化合物を含む材料によって形成され、前記発光素子を覆うように前記基板上に設けられ、かつ、前記発光素子により発せられた光が照射された部分における該光の照度の最大値が１０００００ルクス以上かつ３０００００ルクス以下となるか、または、該光の面積率エネルギーの最大が３００００［μＷ／ｃｍ２］以上かつ９００００［μＷ／ｃｍ２］以下となるレンズと；
を具備することを特徴とする発光モジュール。
【請求項２】
前記レンズの全光線透過率は、光の波長が３５０ｎｍ以上８００ｎｍ以下の範囲の領域で９０％以上であることを特徴とする請求項１に記載の発光モジュール。
【請求項３】
前記レンズは、ガラス転移点が１６０度以上１８０度以下となる特性を有し、前記発光素子により発せられた光により前記レンズに生じる熱の温度の最大値が１３０度以上１５０度以下となることを特徴とする請求項１または２に記載の発光モジュール。
【請求項４】
前記レンズは、シクロオレフィンポリマー、シクロオレフィンコポリマー、または、ポリノルボルネンを含む材料によって形成された請求項１〜３の何れか１つに記載の発光モジュール。
【請求項５】
前記レンズは、シクロオレフィンポリマー、シクロオレフィンコポリマー、または、ポリノルボルネンを母材とし、酸化防止剤として、フェノール系酸化防止剤を前記母材に対して０．０５〜０．５％、光安定剤として、紫外線吸収剤を０．１〜０．２％もしくはヒンダードアミン系光安定剤を０．０５〜０．１％、難燃剤として、金属水酸化物を１０〜２０％かつシリコーン系添加剤を１〜１０％という配合比で配合された材料によって形成された請求項１〜４の何れか１つに記載の発光モジュール。
【請求項６】
請求項１から５の何れか１つに記載の発光モジュールと；
前記発光素子により発せられた光を拡散し、主骨格に環状構造を有する脂肪族炭化水素系有機化合物を含む材料によって形成され、かつ、前記発光素子により発せられた光が照射された部分における該光の照度の最大値が１０００００ルクス以上かつ３０００００ルクス以下となるか、または、該光の面積率エネルギーの最大値が３００００［μＷ／ｃｍ２］以上かつ９００００［μＷ／ｃｍ２］以下となるカバーと；
を具備す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】
本発明の実施形態は、発光モジュール及び照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリル、シリコーン、エポキシなどの有機材料で形成されたレンズが用いられた発光モジュールがある。また、発光モジュールを搭載した照明装置には、上述したような有機材料で形成されたカバーが用いられるものがある。
【０００３】
近年、発光モジュールにおけるＬＥＤ（発光ダイオード）などの発光素子から発せされる光の光量が増大している。そのため、上述したような有機材料で形成されたレンズやカバーなどの部材は、発光モジュールの連続使用によって、発光素子からの熱及び光による劣化（例えば、レンズやカバーの変色や変形）が生じてしまう場合がある。このように、従来の発光モジュール、及び、発光モジュールを具備する照明装置では、耐熱性及び耐光性が良好でないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１５８０８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、耐熱性及び耐光性に優れた発光モジュールおよび照明装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の発光モジュールは、光を発する発光素子と、発光素子が実装される基板とを具備する。実施形態の発光モジュールは、主骨格に環状構造を有する脂肪族炭化水素系有機化合物を含む材料によって形成され、発光素子を覆うように基板上に設けられ、かつ、発光素子により発せられた光が照射された部分における光の照度の最大値が１０００００ルクス以上かつ３０００００以下となるか、または、光の面積率エネルギーの最大値が３００００［μＷ／ｃｍ２］以上かつ９００００［μＷ／ｃｍ２］以下となるレンズを具備する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、照明装置の一例を示す図である。
【図２】図２は、実施形態に係る発光モジュールの一例を示す図である。
【図３】図３は、レンズの全光線透過率を表す図である。
【図４】図４は、比較実験の結果を示す図である。
【図５】図５は、面積率エネルギーと照度との関係を示すグラフである。
【図６】図６は、実施形態に係る発光モジュール１３を装着した他の照明装置の構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、実施形態に係る発光モジュールおよび照明装置を説明する。なお、以下の実施形態で説明する発光モジュールおよび照明装置は、一例を示すに過ぎず、本発明を限定するものではない。
【０００９】
以下の実施形態の発光モジュールは、光を発する発光素子と、発光素子が実装される基板とを具備する。また、以下の実施形態の発光モジュールは、主骨格に環状構造を有する脂肪族炭化水素系有機化合物を含む材料によって形成され、発光素子を覆うように基板上に設けられ、かつ、発光素子により発せられた光が照射された部分における光の照度の最大値が１０００００ルクス以上かつ３０００００ルクス以下となるか、または、光の面積率エネルギーの最大値が３００００［μＷ／ｃｍ２］以上かつ９００００［μＷ／ｃｍ２］となるレンズを具備する。
【００１０】
また、以下の実施形態において、レンズの全光線透過率は、光の波長が３５０ｎｍ以上８００ｎｍ以下の範囲の領域で９０％以上である。
【００１１】
また、以下の実施形態において、レンズは、ガラス転移点が１６０度以上１８０度以下となる特性を有し、少なくとも一部の部分において、発光素子により発せられた光により温度が１３０度以上１５０度以下となる。
【００１２】
また、以下の実施形態において、レンズは、シクロオレフィンポリマー、シクロオレフィンコポリマー、または、ポリノルボルネンを含む材料によって形成されている。
【００１３】
また、以下の実施形態において、レンズは、シクロオレフィンポリマー、シクロオレフィンコポリマー、または、ポリノルボルネンと、酸化防止剤として、フェノール系酸化防止剤を母材に対して０．０５〜０．５％、光安定剤として、紫外線吸収剤を０．１〜０．２％もしくはヒンダードアミン系光安定剤を０．０５〜０．１％、難燃剤として、金属水酸化物を１０〜２０％かつシリコーン系添加剤を１〜１０％という配合比で配合した材料によって形成されている。ここで、母材とは、例えば、クロオレフィンポリマー、シクロオレフィンコポリマー、または、ポリノルボルネンである。
【００１４】
また、以下の実施形態の照明装置は、発光モジュールと、発光素子により発せられた光を拡散し、主骨格に環状構造を有する脂肪族炭化水素系有機化合物を含む材料によって形成され、かつ、発光素子により発せられた光が照射された部分における光の照度の最大値が１０００００ルクス以上かつ３０００００ルクス以下となるか、または、該光の面積率エネルギーの最大値が３００００［μＷ／ｃｍ２］以上かつ９００００［μＷ／ｃｍ２］以下となるカバーとを具備する。
【００１５】
また、以下の実施形態において、発光素子としては、ＬＥＤチップを挙げることができるが、これに限られず、例えば、半導体レーザー、ＥＬ（エレクトロ・ルミネッセンス）素子を用いることもできる。発光素子にＬＥＤチップを用いる場合、ＬＥＤチップの発光色は、赤色、緑色、青色のいずれであってもよい。また、異なる発光色のＬＥＤチップを組み合わせて用いてもよい。
【００１６】
［実施形態］
発光モジュール及び照明装置の実施形態を説明する。図１は、照明装置の一例を示す図である。図１には、照明装置１０が示されている。照明装置１０は、例えば、ライトアップなどに用いられる投光器である。照明装置１０は、器具本体１１を有する。器具本体１１には投光窓１２が設けられる。器具本体１１内には、投光窓１２に対向する複数の発光モジュール１３が収容されている。器具本体１１内の下部には、発光モジュール１３に点灯電力を供給する点灯装置１４が収容されている。そして、点灯装置１４から複数の発光モジュール１３に点灯電力を供給することにより、複数の発光モジュール１３が点灯し、光を投光窓１２から発する。
【００１７】
図２は、実施形態に係る発光モジュール１３の一例を示す図である。図２には、実施形態に係る発光モジュール１３が示されている。発光モジュール１３は、基板２と、発光素子３と、レンズ４とを有する。
【００１８】
基板２には、発光素子３が実装される。また、基板２には、図示しない配線パターンが形成されており、この配線パターンには、発光素子３が接続される。すなわち、配線パターンを介して点灯装置１４から発光素子３への点灯電力の供給が行われる。
【００１９】
発光素子３は、例えば、フリップチップタイプなどの裏面側に一対の電極を有するタイプが用いられる。発光素子３の一対の電極は、上述の配線パターンに電気的に接続されている。なお、発光素子３は、フェースアップタイプのように、表面側に電極を有し、ワイヤボンディングによって発光素子３の電極と配線パターンとが電気的に接続されてもよい。発光素子３は、配線パターンを介して点灯電力の供給が行われると、光を発する。
【００２０】
レンズ４は、発光素子３から発せられた光を制御するためのものであり、発光素子３を覆うように基板２上に設けられる。レンズ４は、主骨格に環状構造を有する脂肪族炭化水素系有機化合物を含む材料によって形成される。例えば、レンズ４は、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、または、ポリノルボルネン（ＰＮＢ）などの主骨格に環状構造を有する脂肪族炭化水素系有機化合物を基剤とし、その基剤に、紫外線を吸収する添加剤（紫外線吸収添加剤）や、基剤の黄色みを和らげるための添加剤などを混合した透明樹脂によって形成される。例えば、上述した基剤と、紫外線吸収添加剤と、基剤の黄色みを和らげるための添加剤（アントラキノン系の分子構造を有するブルーイング剤）との配合比の一例としては、母材重量に対し０．１〜１ｐｐｍのような配合比が挙げられる。
【００２１】
図３は、レンズ４の全光線透過率を表す図である。上述したような材料で形成されたレンズ４の全光線透過率は、図３に示すように、光の波長が３５０ｎｍ以上８００ｎｍ以下の範囲の領域で９０％以上である。このことから、レンズ４は、耐光性に優れているといえる。
【００２２】
また、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）を基剤とし、その基剤に、紫外線吸収添加剤や、基剤の黄色みを和らげるための添加剤などを混合した透明樹脂によって形成したレンズと、ポリカーボネート（ＰＣ）を基材とした透明樹脂によって形成した従来技術のレンズとの次のような比較実験の結果について説明する。すなわち、発光モジュールの寿命時間４００００時間の間、発光素子からの光が照射される部分の温度が１００度となるような環境で２つのそれぞれのレンズを用いた場合に、劣化が生じない場合の面積率エネルギーの最大値を計測する実験の結果について説明する。ここで、面積率エネルギーとは、例えば、放射照度と同義である。
【００２３】
図４は、比較実験の結果を示す図である。図４に示すように、従来技術のようなポリカーボネート（ＰＣ）を基材とした透明樹脂によって形成したレンズでは、劣化が生じない場合の面積率エネルギーの最大値が、３００００［μＷ／ｃｍ２］である。一方、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）を基剤とした透明樹脂によって形成したレンズでは、劣化が生じない場合の面積率エネルギーの最大値が、９００００［μＷ／ｃｍ２］である。この実験結果からも、従来技術のレンズよりも、レンズ４のほうが、耐光性に優れていることが分かる。また、図４に示す比較実験の結果から、発光素子から発せられた光が照射されたレンズにおける面積率エネルギーが３００００［μＷ／ｃｍ２］以上から９００００［μＷ／ｃｍ２］以下の範囲内である場合には、実施形態に係るレンズ４を発光モジュールのレンズとして用いるとよいことが分かる。一方、発光素子から発せられた光が照射されたレンズにおける面積率エネルギーが３００００［μＷ／ｃｍ２］未満である場合には、レンズ４よりも安価なポリカーボネート（ＰＣ）を基材とした透明樹脂によって形成したレンズを発光モジュールのレンズとして用いるとよいことが分かる。なお、発光素子から発せられた光が照射されたレンズにおける面積率エネルギーが９００００［μＷ／ｃｍ２］よりも大きい場合には、例えば、ガラスにより形成されたレンズを発光モジュールのレンズとして用いればよい。
【００２４】
図５は、面積率エネルギーと照度との関係を示すグラフである。図５の例では、横軸が面積率エネルギー［μＷ／ｃｍ２］を示し、縦軸が照度［ｌｘ］（ルクス）を示す。図５に示すように、照度と面積率エネルギーとは一対一の関係で対応する。例えば、図５に示すように、面積率エネルギー３００００［μＷ／ｃｍ２］に対して、照度１０００００［ｌｘ］が対応し、面積率エネルギー９００００［μＷ／ｃｍ２］に対して、照度３０００００［ｌｘ］が対応する。そのため、発光モジュールを製造する過程において、発光モジュールに用いるレンズの種類を決定する工程では、発光素子から発せられる光の照度を、レンズを設ける予定の位置で照度計を用いて計測し、計測した照度が１０００００［ｌｘ］よりも小さい場合には、ポリカーボネート（ＰＣ）を基材とした透明樹脂によって形成したレンズを発光モジュールのレンズとして用いることを決定すればよい。また、計測した照度が１０００００［ｌｘ］以上３０００００［ｌｘ］以下である場合には、実施形態に係るレンズ４を発光モジュールのレンズとして用いることを決定すればよい。また、計測した照度が３０００００［ｌｘ］より大きい場合には、例えば、ガラスにより形成されたレンズを発光モジュールのレンズとして用いることを決定すればよい。
【００２５】
また、レンズ４は、ガラス転移点が１６０度以上１８０度以下となる特性を有する。このことから、レンズ４は、耐熱性をも有することが分かる。また、このような特性を有することから、発光素子３により発せられた光によりレンズ４に生じる熱の温度は、１６０度未満となることが好ましい。ただし、生じる熱の温度があまりに低い場合に、ポリカーボネート（ＰＣ）を基材とした透明樹脂によって形成したレンズではなく、実施形態に係るレンズ４を用いても無駄にコストがかかるため、例えば、発光素子３により発せられた光によりレンズ４に生じる熱の温度が、最大で１３０度以上１５０度以下である場合に、レンズ４を用いるとよい。
【００２６】
以上、実施形態の発光モジュール１３及び照明装置１０について説明した。実施形態の発光モジュール１３は、光を発する発光素子３と、発光素子３が実装される基板２とを具備する。また、実施形態の発光モジュール１３は、主骨格に環状構造を有する脂肪族炭化水素系有機化合物を含む材料によって形成され、発光素子３を覆うように基板２上に設けられたレンズ４を具備する。ここで、発光素子３により発せられた光が照射されたレンズ４の部分における照度の最大値が３０００００ルクス以下となるか、または、光の面積率エネルギーの最大値が９００００［μＷ／ｃｍ２］以下となる場合には、図４の比較実験の結果及び図５のグラフが示すように、発光モジュール１３の寿命時間４００００時間という実使用条件下において、レンズ４は劣化しない。このように、実施形態の発光モジュール１３は、耐熱性及び耐光性に優れている。
【００２７】
なお、発光素子３により発せられた光が照射されたレンズの部分における照度の最大値が１０００００ルクス以上３０００００ルクス以下となるか、または、光の面積率エネルギーの最大値が３００００［μＷ／ｃｍ２］以上９００００［μＷ／ｃｍ２］以下となる場合には、発光モジュール１３のレンズとしてレンズ４を用いることができる。また、発光素子３により発せられた光が照射されたレンズの部分における照度の最大値が１０００００ルクスより小さいか、または、光の面積率エネルギーの最大値が３００００［μＷ／ｃｍ２］より小さい場合には、発光モジュール１３のレンズとして、ポリカーボネート（ＰＣ）を含む材料によって形成されたレンズを用いることができる。これにより、費用などのコストという観点から適切な種類のレンズを発光モジュール１３に用いることができる。
【００２８】
なお、照明装置１０の投光窓１２などの部材に、発光素子３から発せられた光を拡散するためのカバーが用いられる場合には、上述したレンズ４を形成する材料と同一の材料でカバーを形成することもできる。
【００２９】
また、上述した発光モジュール１３は、照明装置１０以外の他の照明装置に適用することもできる。図６は、実施形態に係る発光モジュール１３を装着した他の照明装置の構成の一例を示す図である。図６に示す照明装置２０は、発光モジュール１３と、本体２１と、口金部材２２と、アイレット部２３と、カバー２４と、制御部２５と、電気配線２６ａと、電気配線２６ｂとを有する。発光モジュール１３は、本体２１の上面２１ａに設けられる。
【００３０】
本体２１は、熱伝導性の高い金属、例えば、アルミニウム等により、横断面が略円の円柱状に形成される。また、本体２１の一端には口金部材２２取り付けられ、本体２１の他端には、発光モジュール１３から発せられた光を拡散するためのカバー２４が取り付けられる。カバー２４は、上述したレンズ４を形成する材料と同一の材料で形成される。また、本体２１は、外周面が一端から他端に向かう方向に順次径が大きくなる略円錐状のテーパー面をなすように形成される。
【００３１】
また、本体２１は、外観がミニクリプトン電球におけるネック部のシルエットに近似する形状に形成される。なお、本体２１の外周面には、一端から他端に向かい放射状に突出する図示しない多数の放熱フィンが一体形成される。
【００３２】
口金部材２２は、例えば、エジソンタイプのＥ形口金である。また、口金部材２２は、ネジ山を備えた銅板製の筒状のシェルを有する。また、口金部材２２は、シェル下端の頂部に電気絶縁部を介して設けられた導電性のアイレット部２３を有する。シェルの開口部は、本体２１の一端の開口部と電気的に絶縁して固定される。
【００３３】
シェルおよびアイレット部２３には、制御部２５における図示しない回路基板の電力入力端子から導出された入力線が接続される。このような口金部材２２は、例えば、天井等に設けられたソケットに差し込まれることで、商用電源から供給される電力を制御部２５に供給する。
【００３４】
カバー２４は、例えば、乳白色のポリカーボネートにより形成される。また、カバー２４は、一端に開口を備えるミニクリプトン電球のシルエットに近似させた滑らかな曲面状に形成される。また、カバー２４は、発光モジュール１３の発光面を覆うように開口端部が本体２１に嵌め込まれて固定される。なお、カバー２４を本体２１に固定する方法は、接着、嵌合、螺合、係止等、何れの方法であってもよい。
【００３５】
制御部２５は、発光モジュール１３に電力を供給し、発光モジュール１３の点灯および消灯を制御する。制御部２５は、外部と電気的に絶縁するように収納された制御回路を有する。制御部２５は、制御回路による制御により交流電圧を直流電圧に変換し、変換した直流電圧を発光モジュール１３に印加する。また、制御部２５の制御回路の出力端子には、発光モジュール１３に給電するための電気配線２６ａおよび２６ｂが接続される。
【００３６】
電気配線２６ａおよび２６ｂは、本体２１に形成された図示しない貫通孔および図示しないガイド溝を介して本体２１の他端の開口部に導出される。電気配線２６ａおよび２６ｂの先端部分は、絶縁被覆が剥離され、図示しないコネクタに接続される。
【００３７】
このようにして、制御部２５は、シェルおよびアイレット部２３を介して入力された電力を、電気配線２６ａおよび２６ｂを介して発光モジュール１３に供給する。そして、制御部２５は、発光モジュール１３に供給した電力を、電気配線２６ａおよび２６ｂを介して回収する。
【００３８】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者には明らかである。また、そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００３９】
２      基板
３      発光素子
４      レンズ
１０    照明装置
１３    発光モジュール
２４    カバー
【図１】
2015050016.tif 000003
【図２】
2015050016.tif 000004
【図３】
2015050016.tif 000005
【図４】
2015050016.tif 000006
【図５】
2015050016.tif 000007
【図６】
2015050016.tif 000008