(57)【要約】【課題】  透明部材で形成された基板と発光素子を基本構成として、特定の方向に偏ることなく、略全方向を均等な明るさで照明することのできるＬＥＤ照明ユニットを提供することである。【解決手段】  複数の素子実装面を有する透明基板１２と、該透明基板１２の少なくとも２以上の素子実装面にそれぞれ配置されるＬＥＤチップ１３，１４と、前記透明基板１２に設けられ前記ＬＥＤチップ１３，１４と電気的に接続される電極端子１５，１６とを備えた。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の素子実装面を有する透明基板と、
該透明基板の少なくとも２以上の素子実装面にそれぞれ配置される発光素子と、
前記透明基板に設けられ前記発光素子と電気的に接続される電極端子とを備えることを特徴とするＬＥＤ照明ユニット。
【請求項２】
前記透明基板の少なくとも２以上の素子実装面にそれぞれ配置される発光素子が、透明基板上において同一位置にある請求項１に記載のＬＥＤ照明ユニット。
【請求項３】
前記発光素子は発光領域と非発光領域とを有しており、前記透明基板の少なくとも２以上の素子実装面にそれぞれ配置される発光素子は、互いの発光領域と非発光領域とが重ならないように透明基板上でオフセットした位置にある請求項１に記載のＬＥＤ照明ユニット。
【請求項４】
前記透明基板の少なくとも２以上の素子実装面は長方形状からなり、この長方形状の素子実装面の略中央部に発光素子が実装されると共に、素子実装面の少なくとも一端部に発光素子と電気的に接続される電極端子が設けられる請求項１に記載のＬＥＤ照明ユニット。
【請求項５】
前記透明基板は平板形状からなり、透明基板の対向する２つの平面に形成される素子実装面にそれぞれ発光素子が配置される請求項１乃至４のいずれかに記載のＬＥＤ照明ユニット。
【請求項６】
前記透明基板は断面三角形状からなり、透明基板の３つの斜面に形成される各素子実装面にそれぞれ発光素子が配置される請求項１乃至４のいずれかに記載のＬＥＤ照明ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全方向を照射範囲とするＬＥＤ照明ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電球や蛍光管に代わって、消費電力が少なく発光寿命が長い発光素子（ＬＥＤ）を光源としたＬＥＤ照明装置が用いられるようになってきている。ＬＥＤは電球に比べて指向性が狭いことから一般照明として利用する場合は、反射材を使用して指向性を広くする等の工夫がなされている。このようなＬＥＤ照明装置は、基板上に複数のＬＥＤチップを配列して樹脂封止した発光体と、この発光体を囲うカップ状の反射枠体とを備えて構成されているものがある。
【０００３】
前記反射材を用いたＬＥＤ照明装置は、主にスポットライトのような特定の方向及び範囲に対して指向性が要求される照明用途には適しているが、部屋全体のような全方向を照明するには適していない。このため、ＬＥＤチップを実装する基板を透明にして、ＬＥＤチップの背面側からも光を透過させることで、全方向に向けて照明することのできるＬＥＤ照明装置が提案されている（特許文献１）。このＬＥＤ照明装置は、透明部材で形成された長方形状の基板の片側面にＬＥＤチップを実装し、該基板の両端部に設けられる一対の電極端子に導通接続した構造となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１６５８１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記構造のＬＥＤ照明装置にあっては、ＬＥＤチップを実装する基板が透明であるため、ＬＥＤチップから発せられた光が前記基板を透過して基板の裏面側も照射することができるものの、ＬＥＤチップが実装されている面と実装されていない面との明るさに差が生じるといった問題があった。これは、ＬＥＤチップの指向性が主に正面方向に向いているためで、背面方向に対する光量が十分得られないことと、基板を透過する間に基板の透明度によって光量が減衰することが要因となっている。したがって、特定の方向に指向性を有することなく、略全方向を均等に照明するには不向きであった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、透明部材で形成された基板と発光素子を基本構成として、特定の方向に偏ることなく、略全方向を均等な明るさで照明することのできるＬＥＤ照明ユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の一実施例に係るＬＥＤ照明ユニットは、複数の素子実装面を有する透明基板と、該透明基板の少なくとも２以上の素子実装面にそれぞれ配置される発光素子と、前記透明基板に設けられ前記発光素子と電気的に接続される電極端子とを備える。
【０００８】
また、本発明の他の実施例に係るＬＥＤ照明ユニットは、発光素子が発光領域と非発光領域とを有しており、前記透明基板の少なくとも２以上の素子実装面にそれぞれ配置される発光素子が、互いの発光領域と非発光領域とが重ならないように、透明基板上でオフセットした位置にある。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るＬＥＤ照明ユニットによれば、透明基板の少なくとも２以上の素子実装面に発光素子を配置することで、発光素子が配置されているそれぞれの素子実装面の上方を直接明るく照明することができる。また、前記各発光素子から下方に向けて発せられる光が前記透明基板内を交差しながら透過するため、透明基板を中心とした発光効果も得られる。このように、発光素子から直接発せられる光と、透明基板を通して発光する光とで多くの光量が得られ、全方向を明るく均等に照明することができる。
【００１０】
また、本発明に係るＬＥＤ照明ユニットによれば、各発光素子の互いの発光領域が重ならないように、各発光素子を透明基板の各素子実装面上でオフセットした位置に配置することで、互いの発光素子によって遮られることなく透明基板を透過する光量が増える。これによって、各発光素子が配置されている透明基板を中心とした範囲を特に明るく照明することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態のＬＥＤ照明ユニットの斜視図である。
【図２】上記ＬＥＤ照明ユニットの断面図である。
【図３】第２実施形態のＬＥＤ照明ユニットの斜視図である。
【図４】第３実施形態のＬＥＤ照明ユニットの斜視図（ａ）及び断面図（ｂ）である。
【図５】ＬＥＤチップの一構造例を示す斜視図である。
【図６】上記ＬＥＤチップを透明基板上にオフセットした位置に配置したＬＥＤ照明ユニットの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下添付図面に基づいて本発明に係るＬＥＤ照明ユニットを詳細に説明する。図１及び図２は本発明の第１実施形態に係るＬＥＤ照明ユニット１１を示したものである。このＬＥＤ照明ユニット１１は、薄板状の透明基板１２と、この透明基板１２の２つの素子実装面となる表面１２ａ及び裏面１２ｂに実装される一対の発光素子（ＬＥＤチップ）１３，１４を基本構成としており、各種の照明装置や照明器具に組み込み可能となるように構成されている。このＬＥＤ照明ユニット１１は、例えば、直管型の蛍光灯に代用されるようなＬＥＤ照明装置に搭載可能とするため、長方形状の透明基板１２をベースとして形成されている。
【００１３】
前記透明基板１２は、光を略全透過することのできる透明なガラス板やアクリル板等を用いて長方形状に形成され、その両端部に一対の電極端子１５，１６が形成される。この電極端子１５，１６は、透明基板１２の表面１２ａ側に位置する表面電極１５ａ，１６ａと、裏面１２ｂ側に位置する裏面電極１５ｂ，１６ｂを有しており、前記表面電極１５ａ，１６ａと、裏面電極１５ｂ，１６ｂとは、透明基板１２の両端部の側面を回り込むようにしてそれぞれ導通している。本実施形態では、前記電極端子１５，１６を透明基板１２の両端部に断面コ字状にパターン形成しているが、透明基板１２の両端部にスルーホールを設け、このスルーホールを介してそれぞれの表面電極１５ａ，１６ａと裏面電極１５ｂ，１６ｂとを導通させるようにしてもよい。
【００１４】
前記ＬＥＤチップ１３，１４は、前記透明基板１２の表面１２ａ及び裏面１２ｂのそれぞれの中央部に透明接着剤等を介して接合される。このＬＥＤチップ１３，１４は、チップ自体を埃や湿気から保護するために、外周部が薄い透明樹脂２０によって被覆保護される。また、この透明樹脂２０に蛍光剤や拡散剤などを含有することによって、様々な発色効果を得るようにすることも可能である。透明基板１２の表面１２ａに実装されるＬＥＤチップ１３は、上面に備わる一対の素子電極（図示せず）からそれぞれボンディングワイヤ１７，１８を介して表面電極１５ａ，１６ａに接続され、透明基板１２の裏面１２ｂに実装されるＬＥＤチップ１４は、上面に備わる一対の素子電極（図示せず）からそれぞれボンディングワイヤ１７，１８を介して裏面電極１５ｂ，１６ｂに接続される。なお、前記ボンディングワイヤ１７，１８に関しては、ＬＥＤチップ１３，１４から発せられる光を極力遮らないように、強度を持たせた状態で細く形成すると共に、光の吸収を抑え、且つ高い反射作用を有した金属材料を使用するのが好ましい。
【００１５】
このようにして形成されたＬＥＤ照明ユニット１１は、前記一対の電極端子１５，１６の間に所定の電圧を印加することで、図２に示したように、ＬＥＤチップ１３，１４のそれぞれのＰＮジャンクション部１９を中心として上方向及び下方向に向けて光が発せられる。前記各ＰＮジャンクション部１９から上方向に向けて発せられる光は、透明基板１２の表面１２ａ及び裏面１２ｂの外方向を照らし、各ＰＮジャンクション部１９から下方向に向けて発せられる光は、透明基板１２を透過してそれぞれ反対側の面に向けて交差するように透過拡散させることができる。このため、透明基板１２の特に中央部においては、双方のＬＥＤチップ１３，１４から発せられる光が混在して発光量が増し、これに伴って、ＬＥＤチップ１３，１４を中心とした全方向を均等に明るく照明することができる。なお、本実施形態では、透明基板１２の表面１２ａと裏面１２ｂにそれぞれＬＥＤチップ１３，１４を一つずつ配置したが、より光量を多くする場合は、複数個直列に配置することもできる。
【００１６】
前記ＬＥＤチップ１３，１４の導通接続に関しては、上述したようなボンディングワイヤ１７，１８で行う代わりに、前記透明基板１２の表面１２ａ及び裏面１２ｂに酸化インジウムスズを材料とする透明電極（ＩＴＯ）パターンを形成することによって導通接続を図ることも可能である。このような透明電極パターンを用いることによって、ＬＥＤチップ１３，１４上を遮ることなく、透明基板１２内にも光を透過させることができる。
【００１７】
上記構成によるＬＥＤ照明ユニット１１は、従来の電球や蛍光灯と同じように照明装置に設けられている挿入部に一対の電極端子１５，１６を介して嵌め込んで使用することができる。また、ＬＥＤチップ１３，１４を覆うようにして透明基板１２の外周部を透光性のカバーを装着することによって、独立した直管型のＬＥＤ照明器具を構成することができる。
【００１８】
図３は第２実施形態のＬＥＤ照明ユニット２１を示したものである。このＬＥＤ照明ユニット２１は、第１実施形態と同様の透明なガラスやアクリルなどの薄板からなる長方形状の透明基板２２をベースとして形成され、一端が発光部で他端が電極端子部を構成している。前記発光部は、透明基板２２の表面２２ａと裏面２２ｂに対向して配置される一対のＬＥＤチップ２３，２４で構成されている。このＬＥＤチップ２３，２４は、上記第１実施形態と同じものを使用することができるので、構造等の説明は省略する。電極端子部は、透明基板２２の端部に絶縁部材２５が被覆され、この絶縁部材２５の表面と裏面とに分離してそれぞれ一対の電極パターン２５ａ，２５ｂが設けられている。この一対の電極パターン２５ａ，２５ｂは、一方がアノード電極で他方がカソード電極となっており、ボンディングワイヤ２７，２８を介して、ＬＥＤチップ２３，２４のそれぞれの素子電極（図示せず）と導通接続される。なお、前記ボンディングワイヤ２７，２８の代わりに透明基板２２の表面２２ａ及び裏面２２ｂにＩＴＯによる電極パターンを形成してもよい。
【００１９】
上記ＬＥＤ照明ユニット２１は、第１実施形態のＬＥＤ照明ユニット１１と同様に、ＬＥＤチップ２３，２４が配置されている発光部を中心として全方向を明るく照明することができる。特に、片側を支持するタイプの照明用途に適しており、図３に示したように、前記発光部を中心として球状の透光性カバー２９（破線で示す）を装着することによって、電球を用いた場合と同様な照明器具を形成することができる。さらに、前記電極端子部を口金形状にすることによって、既存の照明器具にそそまま差し込んで使用することができる。
【００２０】
図４は第３実施形態のＬＥＤ照明ユニット３１を示したものである。このＬＥＤ照明ユニット３１は、３つのＬＥＤチップ３３，３４，３５をそれぞれ配置することができる３つの斜面（素子実装面）３１ａ，３１ｂ，３１ｃを有する正三角柱状の透明基板３２をベースとして形成されている。この透明基板３２は、透明なガラス材やアクリル材を三角柱状にして形成され、前記各素子実装面３１ａ，３１ｂ，３１ｃのそれぞれの中央部にＬＥＤチップ３３，３４，３５が配置され、各素子実装面の両端が一対の電極端子（３６ａ，３６ｂ）、（３７ａ，３７ｂ）、（３８ａ，３８ｂ）となっている。各素子実装面の構成は、第１実施形態のＬＥＤ照明ユニット１１と共通であるので説明は省略する。なお、ＬＥＤチップの導通接続形態は省略しているが、ボンディングワイヤ、ＩＴＯのいずれであってもよい。
【００２１】
本実施形態のＬＥＤ照明装置３１にあっては、各ＬＥＤチップが約１２０度の方向をカバーするようにして、三方向に向けて配置されているので、各ＬＥＤチップからの直接光だけで全方向を均等に照明することができる。また、透明基板３２の中心部では、３個のＬＥＤチップから発せられる光が混在して拡散することで、全方向に向けてさらなる光量アップを図ることができる。さらに、前記各ＬＥＤチップの発光色を変えることによって、各色が混在したバリエーションに富んだ発光効果を得るようにすることもできる。ここでは、一例として、三角柱状の透明基板をベースとしたが、四角柱状以上の多角柱状に形成し、各素子実装面にＬＥＤチップを配置した構成によるＬＥＤ照明ユニットを形成することも可能である。
【００２２】
上記第１乃至第３実施形態におけるＬＥＤ照明ユニット１１，２１，３１は、透明基板１２，２２，３２の各素子実装面の同じ位置にＬＥＤチップを配置することによって、バラツキが生じないようにして全方向を照明するようにしている。しかしながら、図５に示すように、実際のＬＥＤチップ４３は、一対の素子電極４２ａ，４２ｂが露出する表面において、発光に大きく寄与する発光領域Ａと発光作用が現れにくい非発光領域Ｂが存在している場合がある。このような構造のＬＥＤチップ４３を透明基板の各素子実装面の同じ位置に配置した場合は、透明基板の表面と裏面とで発光領域Ａと非発光領域Ｂとが重なる部分が生じて光透過性が損なわれる場合がある。図６は上記問題を改善するための構成を示したものであり、第１実施形態のＬＥＤ照明ユニット１１を例にして、透明基板１２上に一対のＬＥＤチップ４３，４４の発光領域Ａが非発光領域Ｂと重ならないようにオフセットした状態で配置したものである。ここでは、一対のＬＥＤチップ４３，４４の非発光領域Ｂ同志が重なるようにしてオフセットすることで、双方の発光領域Ａが接する素子実装面の対向する側を開放した。これによって、双方の非発光領域Ｂが重なる部分を除いて光を透過させることができるため、透明基板１２の中央部分と共に全方向に放射する光量のアップを図ることができる。また、前記ＬＥＤチップのオフセット幅が非発光領域Ｂ分だけであるので、透明基板１２を挟んだ上下方向における光拡散バランスにも影響を及ぼすことがない。このようなＬＥＤチップの実装形態は、第２及び第３実施形態におけるＬＥＤ照明ユニット２１，３１においても有効である。
【００２３】
本実施形態では、長方形状の透明基板を用いることで、ライン状に組み合わせ可能なユニット構成としたが、正方形状等の広い透明基板を用い、その表裏両面の略同じ位置に複数のＬＥＤチップを配置して形成することもできる。これによって、部屋内を広範囲に照明することにできる独立した一般照明装置や大型モニタ等のバックライト装置に応用が可能となる。
【符号の説明】
【００２４】
１１  ＬＥＤ照明ユニット
１２  透明基板
１２ａ  表面
１２ｂ  裏面
１３，１４  ＬＥＤチップ
１５，１６  電極端子
１５ａ，１６ａ  表面電極
１５ｂ，１６ｂ  裏面電極
１７，１８  ボンディングワイヤ
１９  ＰＮジャンクション部
２０  透明樹脂
２１  ＬＥＤ照明ユニット
２２  透明基板
２２ａ  表面
２２ｂ  裏面
２３，２４  ＬＥＤチップ
２５  絶縁部材
２５ａ，２５ｂ  電極パターン
２７，２８  ボンディングワイヤ
２９  透光性カバー
３１  ＬＥＤ照明ユニット
３１ａ，３１ｂ，３１ｃ  素子実装面
３３，３４，３５  ＬＥＤチップ
３６ａ，３６ｂ  電極端子
３７ａ，３７ｂ  電極端子
３８ａ，３８ｂ  電極端子
４２ａ，４２ｂ  素子電極
４３  ＬＥＤチップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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