(57)【要約】【課題】  光電変換効率を向上したＬＥＤモジュールの実現。【解決手段】  白色不透明の基板１２をケース１３の中段に設け、基板１２の表側（ケースの開口部に面する側）にＬＥＤ素子１１を搭載し、裏側に電気配線と部品を配置する。そして、透明な樹脂１６を用いてケース１３の開口部を閉塞する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤ素子と、
このＬＥＤ素子に電力を供給し、作動させるための電気配線と、
前記ＬＥＤ素子の作動に必要な１以上の部品と、
前記ＬＥＤ素子を搭載するための平板状の支持部材と、
前記支持部材を収容するためのケースと、
前記ケースの開口部のうち前記ＬＥＤ素子に臨む部分以外を水密かつ気密に閉塞する樹脂とから成るＬＥＤモジュールにおいて、
前記支持部材は、前記ケースの中段に、その底面に平行に設けられ、
前記支持部材の、前記ケースの開口部に面する側に前記ＬＥＤ素子が、前記ケースの底面に面する側に前記電気配線と前記部品が、それぞれ配置され、
前記支持部材は白色不透明であり、
前記樹脂は、少なくとも前記ケース内部の前記支持部材より前記開口部に近い部分を満たし、かつこの部分は透明であることを特徴とするＬＥＤモジュール。
【請求項２】
前記ケースが白色不透明または半透明である、請求項１のＬＥＤモジュール。
【請求項３】
前記樹脂の一部は前記電気配線と前記部品を包埋する、請求項１のＬＥＤモジュール。
【請求項４】
前記電気配線が、前記支持部材より前記ケースの底面に近い位置で前記ケースを貫通する、請求項１または３のＬＥＤモジュール。
【請求項５】
前記電気配線が端子を介して前記ケースを貫通する、請求項４のＬＥＤモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明はＬＥＤモジュールに関するものであり、特に同等のＬＥＤ素子を用いて発光量を増大したＬＥＤモジュールに関する発明である。
【背景技術】
【０００２】  従来の照明用ＬＥＤモジュールで最も一般的なものは、合成樹脂やセラミックから成る基板の上にＬＥＤ素子と配線を設けたＬＥＤモジュール本体（ＬＥＤ基板）をプラスチック等のケースに収容し、樹脂で包埋したものである。【０００３】  図２は、従来の一般的な照明用ＬＥＤモジュールを示す。図２（Ａ）は平面図、（Ｂ）は立面図、（Ｃ）は拡大断面図である。ＬＥＤモジュール８０は、上部が開放された中空のケース８１、基板８２、ＬＥＤ素子８３、部品類８４、それらを接続する配線８５、および樹脂８６から成る。基板８２の上にＬＥＤ素子８３、部品類８４、配線８５が設けられ、それらがケース８１の内部の空間に、白色不透明の樹脂８６の中に埋め込まれている。ＬＥＤモジュール８０を設置場所に取り付けるには、ケース８１の底面を両面粘着テープで接着したり、あるいはケース８１から張り出した脚部８１ａをねじ類により固定する。【０００４】  部品類８４はいくつかの抵抗器、コンデンサ等を含み、基板８２の上にＬＥＤ素子８３とともに適宜配置され、それらの間が配線８５により接続されている。配線８５の一部は必要に応じて基板８２を貫通して、その下側にも通される。配線８５は他のＬＥＤモジュールや電源に接続されるため、ＬＥＤモジュールの上面から直接、あるいはケース８１の側面を貫通して、外部に導かれる。【０００５】  樹脂８６は、基板８２をケース８１内で固定すること、ケース内の部品類８４と配線８５を保護すること（特に防水）と、それらを外部から見えないように隠すこと、ＬＥＤ素子８３からの光に対する反射材としての機能を、その目的としている。固定および保護の目的について樹脂の色は関係ないが、光反射と部品類および配線の隠蔽の必要から、不透明またはほぼ不透明の白色の樹脂が用いられている。
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  しかし、従来の照明用ＬＥＤモジュールでケース内の部品類や配線の包埋のために用いている白色不透明の樹脂は、ＬＥＤモジュール正面（法線方向）の照度を高める反射材として、予期されるほどの効果を示さない。そのため、発光ダイオード光源の特長とされる高い光電変換効率（消費電力に対する有効な光量の比率）が、期待されるほど得られなかった。
【０００７】  それ故、本発明の目的は、光電変換効率を向上したＬＥＤモジュールを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  上記目的を達するため本発明のＬＥＤモジュールは、ＬＥＤ素子と、このＬＥＤ素子に電力を供給し、作動させるための電気配線と、ＬＥＤ素子の作動に必要な１以上の部品と、ＬＥＤ素子を搭載するための平板状の支持部材と、支持部材を収容するためのケースと、ケースの開口部のうちＬＥＤ素子に臨む部分以外を水密かつ気密に閉塞する樹脂とから成るＬＥＤモジュールにおいて、支持部材は、ケースの中段に、ケースの底面に平行に設けられ、支持部材の、ケースの開口部に面する側にＬＥＤ素子が、ケースの底面に面する側に電気配線と部品が、それぞれ配置され、支持部材は白色不透明であり、樹脂は、少なくともケース内部の、支持部材より開口部に近い部分を満たし、かつこの部分は透明であることを特徴とする。
【０００９】  ＬＥＤ素子の発光は、白、青、緑、赤、黄、あるいはそれらの中間の色等のいずれでもよい。本発明のＬＥＤモジュールにおいて、ＬＥＤ素子は基板（支持部材）の、ケースの開口部に面する側（表側とする）に配置される。ＬＥＤ素子を複数有してもよく、それらの位置も任意である。発光の色の異なるＬＥＤ素子を含んでもよい。
【００１０】  ＬＥＤ素子は、適当な電源からモジュール外の電気配線（連結配線）およびモジュール内の電気配線（内部配線）を通して供給される電力により、作動する。本発明のモジュールは少なくとも内部配線を有し、基板またはケースの一部に設けられた端子を介して、連結配線および電源に接続されてもよく、あるいは内部配線の延長がそのまま連結配線として、電源に接続されてもよい。電気配線は、電力を供給するもの（電力線）のほか、ＬＥＤ素子の制御のための信号線を含んでもよい。連結配線は通常、可撓性とする。モジュール内の内部配線も可撓性とするのが、多くの場合好都合である。
【００１１】  ＬＥＤ素子を作動させるのに必要な部品には、抵抗器、コンデンサ等が含まれる。トランジスタ、ダイオード、コイル等が含まれることもある。各部品は１個とは限らず、必要な数を用いる。これらの部品は基板の、ケースの底面に面する側（裏側）に配置され、ケースの開口部に面する側（表側）に配置されたＬＥＤ素子に配線により接続される。ＬＥＤ素子と部品を接続する回路の構成は、公知の回路から適宜選んで用いる。
【００１２】  基板の材料は、セラミック、合成樹脂、天然樹脂等から適宜選ぶことができる。本発明のＬＥＤモジュールは、基板（支持部材）の表側にＬＥＤ素子が配置され、裏側に電気配線と部品が配置されることを、特徴の一つとする。また、いま一つの特徴である白色不透明の基板を用いることにより、基板の裏側に配置された部品類と電気配線は表側からは見えない。
【００１３】  ケースには通常、絶縁体が用いられ、多くの場合プラスチック（熱可塑性樹脂）が用いられる。しかし、熱硬化性の樹脂を用いてもよい。ケースは透明でもよいが、不透明または半透明のものが好ましい。ケースの色は白色が好ましいが、他の明るい色も容認できる。
【００１４】  基板とケースの底面との間の空間は、部品類および電気配線を収容できるだけの高さを有する必要がある。この空間は包埋樹脂で満たされてもよいし、一部を包埋樹脂が占めてもよい。内部配線を外部配線に接続するための端子、または電気配線がケースを貫通する孔の位置は、内部配線がケースの表側に現れないよう、ケース側面の基板より低い（底面に近い）位置に配置することが好ましい。
【００１５】  樹脂のうち少なくとも基板より上の（ケース開口部に近い）部分は、透明であることを要する。基板とケースの底面との間の空間を占める樹脂は、不透明または半透明であっても差支えない。しかし、基板の裏側に表側と異なる樹脂を用いる必要は特になく、製作の作業の上ではケース内部全体に同じ透明樹脂を用いるのが好都合である。
【００１６】  透明な樹脂は、公知のものから選んで用いることができる。例えば、硬化後も透明なポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等がある。
【００１７】  ケースは設置位置に、ネジ等の固定手段により直接固定されてもよく、あるいは、固定部材を介して設置位置に固定されてもよい。ケースを直接固定する場合、ケースの底面の延長に鉤状、Ｕ字状等の突起部を設け、これを固定に用いてもよい。固定部材を用いて固定する場合、設置場所に固定部材だけを、ネジ、両面粘着テープ等で先に固定しておき、固定部材にケースを係合させてもよい。それには、例えば、ケースに円孔を設け、それにはまり込む柱状突起を固定部材に設け、固定部材を設置場所に固定した後、突起をケースの円孔に押しこむ。
【発明の効果】
【００１８】  本発明のＬＥＤモジュールは、ＬＥＤ素子と、電気配線と、必要な部品と、ＬＥＤ素子を搭載する支持部材と、ケースと、ケースの開口部を閉塞する樹脂とから成るＬＥＤモジュールにおいて、支持部材を、ケースの中段に、その底面に平行に設け、支持部材の表側（ケースの開口部に面する側）にＬＥＤ素子を、支持部材の裏側（ケースの底面に面する側）に電気配線と部品を、それぞれ配置し、支持部材を白色不透明とし、少なくともケース内部の、支持部材より開口部に近い部分を満たす樹脂を、透明としたものである。これにより、ＬＥＤ素子から斜めに樹脂表面に向かう光束は、大部分が樹脂表面で反射されずに、透明な樹脂に入射し、白色不透明の支持部材の表面で比較的鋭角（法線に近い方向）に反射されて、ケースの開口部側に放出される。この反射光は、直接法線方向に放出された光に加わり、有効に利用される。そのため、光電変換効率が従来のＬＥＤモジュールよりも向上し、ＬＥＤ光源の利点が一層大きく発揮される。すなわち、同じ光量を得るのに必要な電力が小さくてよい、あるいは同じ電力消費でより大きな光量が可能となる。
【発明の実施の好ましい形態】
【００１９】（発明の実施の第一の形態）
図１は、本発明の実施の第一の形態であるＬＥＤモジュールを示す。図１（Ａ）はＬＥＤモジュールの上面（ケース開口部側）の平面図、（Ｂ）は立面図、（Ｃ）は図１（Ａ）中の線分Ｘ−Ｘに沿った拡大断面図である。ＬＥＤモジュール１０は、４個のＬＥＤ素子１１と、基板１２、ケース１３、部品１４、配線１５、樹脂１６、及び配線ホルダー１７から成る。
【００２０】  ケース１３は上部が開放された箱型（直方体）で、白色不透明である。ケース１３は側面内側の中ほどの高さに、ステップ１３ｍを有する。ステップ１３ｍの上に基板１２が載せられ、基板１２の上面（ケース１３の開口部に臨む側）には４個のＬＥＤ素子１１が搭載されている。基板１２の下面には複数の部品類を含む部品１４が、図示しない内部配線（配線１５の一部）により、ＬＥＤ素子１１と接続され、それらの配線により支持されている。ケース１３の内部には、開口部の面まで透明な樹脂１６が充填され、樹脂１６は基板１２の上を被い、また基板１２の下（ケース１３の底面との間）の空間も満たしている。配線１５は配線ホルダー１７を貫通し、他の同じようなＬＥＤモジュールおよび外部の図示しない電源に接続されている。
【００２１】（第一の実施の形態の動作）
配線１５に接続された電源（図示せず）をオンにすると、配線１５を通して供給される電力によりＬＥＤ素子１１が発光する。光は、主としてＬＥＤ素子１１の正面、すなわちケース１３の上面に垂直の方向に向かうが、一部は横方向に出て、透明な樹脂１６に斜めに入射し、樹脂１６の中を通過して基板１２の上面で反射され、再び樹脂１６を通過してケース１３の斜め上方に向かう。
【００２２】（第一の実施の形態の効果）
基板１２で鋭角に反射された部分の光が、ＬＥＤ素子１１の正面に向かう光に付加されるので、ＬＥＤモジュール全体からの光量が増強され、ケース内部に不透明な樹脂を充填した場合よりも大きい光量が得られる。樹脂１６はケース１３の開口部を水密かつ気密に充填するので、基板１２、部品１４、配線１５は外部からの水分や有害ガスの侵入に対し保護される。
【実施例】
【００２３】  本発明の第一の実施の形態に従って製作したＬＥＤモジュールと、透明な樹脂１６の代わりに白色不透明な樹脂を用いた従来のＬＥＤモジュールとの、発光量を比較した。その結果を以下に記す。【００２４】  本発明のＬＥＤモジュールの樹脂１６としては、透明なエポキシ樹脂を用いた。比較の対照とする従来のＬＥＤモジュールには、本発明のＬＥＤモジュールと同じ寸法、材質で、第２図の形状のケースを用い、樹脂８６（第２図参照）として白色不透明なシリコンゴムを用いた。ケースの形状と、充填する樹脂以外は、ＬＥＤ素子、部品、配線、基板のいずれも、本発明および従来品に同じものを用いた。【００２５】  ケースの面に対し垂直の方向、３０ｃｍの距離で照度を測定した結果を表１に示す。
【表１】
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表１に示す通り、本発明のＬＥＤモジュールによると、同じＬＥＤ素子を用いて従来の約４／３倍の光量が得られた。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第一の実施の形態であるＬＥＤモジュールを示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は立面図、（Ｃ）は拡大断面図である。
【図２】  従来のＬＥＤモジュールを示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は立面図、（Ｃ）は拡大断面図である。
【符号の説明】
１０  ＬＥＤモジュール
１１  ＬＥＤ素子
１２  基板
１３  ケース
１３ｍ  ステップ
１４  部品
１５  配線
１６  樹脂
１７  配線ホルダー
８０  ＬＥＤモジュール
８１  ケース
８２  基板
８３  ＬＥＤ素子
８４  部品類
８５  配線
８６  樹脂
【図１】
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【図２】
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