(57)【要約】【課題】低コスト及びＬＥＤ光源の照明効果の向上したＬＥＤ照明器具を提供する。【解決手段】ＬＥＤ照明器具１００は、ＬＥＤモジュール１１０と、ランプハウジング１２０と、蛍光体粉末層１３０と、を備える。ＬＥＤモジュール１１０は、駆動電子回路を有する電子回路板１１１、および、複数のＬＥＤ１１２〜１１４を有する。複数のＬＥＤ１１２〜１１４は、電子回路板１１１に配置され、駆動電子回路に駆動されて波長３００ｎｍ〜７００ｎｍの光線を励起する。ランプハウジング１２０は、ＬＥＤモジュールを１１０カバーすることに用いられる。蛍光体粉末層１３０は、ランプハウジング１２０のＬＥＤモジュール１１０に向く裏面に塗布され、波長３００ｎｍ〜７００ｎｍの光線を波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの照明光線に変換することに用いられる。【選択図】図１
2013004513.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動電子回路を有する電子回路板、および、前記電子回路板に配置され、前記駆動電子回路に駆動されて波長３００ｎｍ〜７００ｎｍの光線を励起する複数のＬＥＤを有するＬＥＤモジュールと、
前記ＬＥＤモジュールをカバーするランプハウジングと、
前記ランプハウジングの前記ＬＥＤモジュールに向く裏面に塗布され、波長３００ｎｍ〜７００ｎｍの前記光線を波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの照明光線に変換することに用いられる蛍光体粉末層と、
を備えることを特徴とするＬＥＤ照明器具。
【請求項２】
前記複数のＬＥＤにより励起された光線は、互いに異なる波長帯であることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明器具。
【請求項３】
前記複数のＬＥＤは、少なくとも青色光ＬＥＤ、赤色光ＬＥＤ、又はそれらの組合せを含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明器具。
【請求項４】
前記複数のＬＥＤは、放射対称で前記電子回路板に配列されることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明器具。
【請求項５】
前記複数のＬＥＤは、不等間隔の同心円上で前記電子回路板に配列されることを特徴とする請求項４に記載のＬＥＤ照明器具。
【請求項６】
前記駆動電子回路は、前記複数のＬＥＤを流れる電流を制御して前記光線の強度を調節する電流制御ユニットを有することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明器具。
【請求項７】
前記ランプハウジングは、密閉空間を形成することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明器具。
【請求項８】
前記ランプハウジングは、半円球状であり、前記ＬＥＤモジュールの前記電子回路板の幅を超えた最大直径を有することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明器具。
【請求項９】
前記ランプハウジングの底部は、前記ＬＥＤモジュールの前記電子回路板に接続されることを特徴とする請求項８に記載のＬＥＤ照明器具。
【請求項１０】
前記ランプハウジングの球心は、前記ＬＥＤモジュールの前記電子回路板の上にあることを特徴とする請求項８に記載のＬＥＤ照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ照明器具に関し、特に、互いに異なる波長帯を励起するＬＥＤを含むＬＥＤ照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ；ＬＥＤと略称する）は、半導体素子の一種である。発光ダイオードは、電子と正孔との相互結合によって、エネルギーを光で放出する。即ち、電気エネルギーを直接光エネルギーに変換する原理によって、半導体の正極および負極の二つの端子に電圧を印加し、電流を通し、電子と正孔とを互いに結合させる場合に、残ったエネルギーを光で放出する。また、使用される材料によって、エネルギー準位が光子エネルギーに波長の異なる光線を生成する。順電圧を印加する場合に、発光ダイオードは、単色かつ不連続的な光を発生でき、これはエレクトロルミネッセンス効果の一種である。発光ダイオードは、採用される半導体材料の化学組成成分を変えることにより、近紫外線、可視光線又は赤外線の光を発生することができる。簡単に言えば、ＬＥＤは、高効率、長寿命、高耐久性など、従来の光源とは比較できないほど多い長所を備える２１世紀のエコ光源である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２８６６１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
現在、各種のＬＥＤ製品は市販されているが、低コスト及びＬＥＤ光源の照明効果の向上に対して改良を行う必要があり、上記効果を強化することも本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様は、ＬＥＤ照明器具である。ＬＥＤ照明器具は、ＬＥＤモジュールと、ランプハウジングと、蛍光体粉末層と、を備える。ＬＥＤモジュールは、電子回路板、および、複数のＬＥＤを有する。詳しく言えば、電子回路板は、駆動電子回路を含む。複数のＬＥＤは、電子回路板に配置され、駆動電子回路に駆動されて波長３００ｎｍ〜７００ｎｍの光線を励起する。ランプハウジングは、ＬＥＤモジュールをカバーすることに用いられる。蛍光体粉末層は、ランプハウジングのＬＥＤモジュールに向く裏面に塗布され、波長３００ｎｍ〜７００ｎｍの光線を波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの照明光線に変換することに用いられる。
【０００６】
本発明の一態様によって、複数のＬＥＤにより励起された光線は、互いに異なる複数の波長帯である。そのため、複数のＬＥＤは、全部青色光ＬＥＤであってもよいし、青色光ＬＥＤと赤色光ＬＥＤの組合せであってもよい。また、複数のＬＥＤは、放射対称で電子回路板に配列されてもよいし、不等間隔の同心円上で電子回路板に配列されてもよい。駆動電子回路は、ＬＥＤを流れる電流を制御してＬＥＤ光線の強度を調節する電流制御ユニットをさらに含んでよい。
【０００７】
本発明のもう１つの態様では、ランプハウジングは、密閉空間を形成し、ランプハウジングは、半円球状であり、ＬＥＤモジュールの電子回路板の幅を超えた最大直径を有する。ランプハウジングの底部は、ＬＥＤモジュールの電子回路板に接続されてよい。ランプハウジングの球心は、ＬＥＤモジュールの電子回路板の上にあってもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明で開示されるＬＥＤ照明器具は、励起波長が３００ｎｍ〜７００ｎｍにあり、波長帯が互いに異なる複数のＬＥＤを蛍光体粉末層およびランプハウジングに合わせた構造によって実現できる。そのため、コストの低い光源によって、異なる照明光色を生成できる。なお、ランプハウジングおよびＬＥＤモジュールのサイズを調整することによっても、発光角度を増加させることができ、ＬＥＤ照明器具に市場において更に優位性を持たせた。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態によるＬＥＤ照明器具を示す模式図である。
【図２】本発明の第２実施形態によるＬＥＤ照明器具を示す模式図である。
【図３】本発明の第３実施形態によるＬＥＤ照明器具を示す模式図である。
【図４】本発明の第４実施形態によるＬＥＤ照明器具を示す模式図である。
【図５】本発明の第５実施形態によるＬＥＤ照明器具を示す模式図である。
【図６】本発明の実施形態に応用できるＬＥＤ配置図である。
【図７】本発明の実施形態に応用できるＬＥＤ波長帯スペクトル図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態によるＬＥＤ照明器具およびＬＥＤ照明器具の製造方法を図面に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態によるＬＥＤ照明器具１００の模式図である。図１を参照して、本実施形態では、ＬＥＤモジュール１１０と、ランプハウジング１２０と、蛍光体粉末層１３０と、を備えるＬＥＤ照明器具１００を開示する。ＬＥＤモジュール１１０は、電子回路板１１１と、複数のＬＥＤ１１２〜１１４と、を含む。なお、図１において、３つのＬＥＤを例としたが、３つのＬＥＤに限らない。電子回路板１１１は、図示しない駆動電子回路を含んでもよい。また、複数のＬＥＤ１１２〜１１４は、電子回路板１１１に配置され、駆動電子回路に駆動されて波長３００ｎｍ〜７００ｎｍの光線を励起する。
【００１１】
ランプハウジング１２０は、ＬＥＤモジュール１１０をカバーすることに用いられ、真空化またはガスを充填することによって、ＬＥＤモジュール１１０と密閉状態としてもよいし、非密閉状態であってもよい。ランプハウジング１２０の主な材質は、シリコンまたはプラスチックであり、例えば、ナトリウム、カリウム、硼素などのようなほかの元素をドーピングしてもよい。また、ランプハウジング１２０は、例えば、円形、楕円形、四角形、ピラミッド形、皿状、盆状、火炎状、台形、不規則形状などのような任意の厚さ、寸法及び形状であってよい。
【００１２】
ＬＥＤ熱崩壊による影響を軽減させようとすると、電子回路板１１１に放熱装置を加えてもよい。放熱装置は、例えば、従来の技術によって、放熱フィン又は放熱機構で実現でき、ランプハウジングの底部が放熱モジュールと共に放熱フィンなどに接続されてよい。図１に省略された下半部分は、口金に接続され、現行の標準規格Ｅ２７、Ｅ２６、Ｅ１７などを採用できるため、図１に示されていない。
【００１３】
蛍光体粉末層１３０は、励起波長帯が異なる１種又は多種の蛍光体粉末を混合した後に塗布することによって形成されることができる。また、２種または２種以上の蛍光体粉末の割合を調整することによって、照明光線の色度や色温度を変えることができる。蛍光体粉末層１３０は、ランプハウジング１２０のＬＥＤモジュール１１０に向く裏面に塗布され、波長３００ｎｍ〜７００ｎｍの光線を波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの照明光線に変換することに用いられる。図１に示すように、ＬＥＤ１１２〜１１４が駆動されて各種の波長の光線を励起して、その後、その光線が、ランプハウジング１２０において、ランプハウジング１２０のＬＥＤモジュール１１０に向く裏面に塗布された蛍光体粉末層１３０を透過することにより、混合されて白色光を発生し、照明できるようになったことを理解できる。
【００１４】
複数のＬＥＤ１１２〜１１４は、パッケージング過程において、蛍光体粉末を加えていない構造である。また、複数のＬＥＤ１１２〜１１４は、例えば、発光波長帯が４４５ｎｍ〜４７５ｎｍの青色光ＩｎＧａＮ／ＧａＮ発光ダイオードや、発光波長帯が６１５ｎｍ〜６８０ｎｍの赤色光ＧａＰ：Ｚｎ−Ｏ／ＡｌＩｎＧａＰ発光ダイオードなどのような各種の組合せであってよい。白色光のＬＥＤ照明器具を形成するために、各波長帯のＬＥＤが、蛍光体粉末などの発光物質によって処理されることにより、照明に適合する照明器具を作製できる。例えば、寒白色暖電球に適用する場合、励起波長が３００ｎｍ〜５００ｎｍであるＬＥＤによって、蛍光体粉末層１３０に、白色光を放出させることができる。暖白色暖電球に適用する場合、励起波長が３００ｎｍ〜５００ｎｍであるＬＥＤによって、蛍光体粉末層１３０に、白色光を放出させる。また、６３０ｎｍの赤色光を加えて色温度を調整したが、この赤色光が、蛍光体粉末に白色光を放出させるように励起しない。
【００１５】
複数のＬＥＤをより詳しく説明するために、下記の例を参照してよい。
１．純粋な複数の青色光ＬＥＤの組合せであり、複数の青色光ＬＥＤに励起される波長帯が同じである。
２．純粋な複数の青色光ＬＥＤの組合せであり、複数の青色光ＬＥＤに励起される波長帯がお互いに異なる。
３．混合された青色光ＬＥＤと赤色光ＬＥＤの組合せであり、もちろん、色によって、励起される波長帯がお互いに異なる。
４．混合された青色光ＬＥＤとほかの色のＬＥＤの組合せであり、もちろん、色によって、励起される波長帯がお互いに異なる。
５．パッケージングされた各種のＬＥＤ製品の組合せである。例えば、単一のパッケージに２種以上のウェーハがある。また例えば、１枚の青色光ウェーハと１枚の赤色光ウェーハ、１枚の青色光ウェーハと２枚の赤色光ウェーハ、２枚以上の同一又は異なる波長帯の青色光ウェーハである。
【００１６】
本実施形態において、図７に示すように、第１の波長帯４５２．５ｎｍ〜４５５ｎｍを励起するＬＥＤおよび第２の波長帯４５７．５ｎｍ〜４６０ｎｍを励起するＬＥＤによって、光の混合を行う。又は、第１の波長帯４５７．５ｎｍ〜４６０ｎｍを励起するＬＥＤおよび第２の波長帯４６０ｎｍ〜４６２．５ｎｍを励起するＬＥＤによって、光の混合を行う。
【００１７】
（第２実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態によるＬＥＤ照明器具を示す模式図である。第２実施形態において、ランプハウジング１２０は、半円球型であり、最大直径Ｐを有し、ＬＥＤモジュール１１０の電子回路板１１１は、対応する円形であり、最大直径Ｑを有する。図２中のＨは、ＰからＱまでの距離である。最大の発光角度を達成するために、図２では、Ｐ＝６２．５ｍｍ、Ｑ＝５６ｍｍ、Ｈ＝１５ｍｍのため、７００ｌｍの光束とすることができる。
【００１８】
（第３実施形態）
図３は、本発明の第３実施形態によるＬＥＤ照明器具を示す模式図である。本実施例において、ランプハウジング１２０は、半円球型であり、最大直径Ｐを有し、ＬＥＤモジュール１１０の電子回路板１１１は、対応する円形であり、最大直径Ｑを有する。図３中のＨは、ＰからＱまでの距離である。Ｐ＝Ｑ＝６２．５ｍｍ、Ｈ＝０ｍｍのため、５２０ｌｍの光束とすることができる。
【００１９】
（第４実施形態）
図４は本発明の第４実施形態によるＬＥＤ照明器具を示す模式図である。ランプハウジング１２０は、半円球型であり、また、最大直径Ｐを有し、ＬＥＤモジュール１１０の電子回路板１１１は、対応する円形であり、最大直径Ｑを有する。図４中のＨは、ＰからＱまでの距離である。本実施形態では、Ｐ＞Ｑ、且つ、Ｈ＝０ｍｍとする。本実施形態では、ＬＥＤモジュール１１０から射出した光線が照射できない区域に対して、蛍光体粉末の塗布を行わないため、透過および反射によって、白色光を射出し、発光角度を更に増加させることができる。
【００２０】
（第５実施形態）
図５は、本発明の第５実施形態によるＬＥＤ照明器具を示す模式図である。球型のランプハウジング１２０を採用すれば、ＬＥＤモジュール１１０に向く部分に蛍光体粉末を塗布するだけで、反射作用によって、発光角度を更に大きくすることができる。
【００２１】
上記実施形態に応用できるＬＥＤ配置図を図６に示す。図６において、内から外までの３つの同心円Ａ〜Ｃがある。円Ａにおいて、放射対称で３つのＬＥＤが配列されている。円Ｂにおいて、放射対称で６つのＬＥＤが配列されている。円Ｃにおいて、放射対称で１１個のＬＥＤが配列されている。また、同心円ＡからＢまでの間隔と、同心円ＢからＣまでの間隔とは等しくない。すなわち、各円Ａ〜ＣにおけるＬＥＤは、不等間隔の同心円上で配列されている。このような配列により、例えば、直径５２ｍｍの円形電子回路板に均一に分散された２０個のＬＥＤは、７００．１ｌｍの光束、８．４７Ｗの消費電力、及び８２．７ｌｍ／Ｗの光効率を達成できる。
本発明の実施形態によって、図６で、破線で囲んで選び出されたＬＥＤを同種の波長帯のＬＥＤとし、選び出されていないほかのＬＥＤを同種の波長帯としてもよい。また、図７に合わせると、破線で囲んで選び出されたＬＥＤを第１の波長帯４５２．５〜４５５ｎｍのＬＥＤとし、選び出されていないＬＥＤを第２の波長帯４５７．５〜４６０ｎｍのＬＥＤとすることにより、光の混合による発光効果を達成する。
【００２２】
上記の本発明の実施形態によって理解できるように、上記複数の実施形態で開示されたＬＥＤ照明器具１００を利用すれば、励起波長が３００ｎｍ〜７００ｎｍにあり、波長帯がお互いに異なる複数のＬＥＤ１１２〜１１４を蛍光体粉末層１３０およびランプハウジング１２０に合わせた構造によって、必要な色温度の照明光線を達成することができる。簡単に言えば、各種の波長帯のＬＥＤ１１２〜１１４からの光線の組合せが蛍光体粉末層１３０を透過することによって、ランプハウジング１２０又はライトチューブを透過する光の色を変えることができ、光線が処理された後に照明に適用することができる。
【００２３】
本発明は、上記のように開示されたが、それは本発明を限定するものではなく、当業者なら誰でも、本発明の趣旨と範囲から逸脱しない範囲内で、多種の変更や修飾を加えることができるため、本発明の技術的範囲は、請求の範囲の記載に準ずる。
【符号の説明】
【００２４】
１００・・・ＬＥＤ照明器具
１１０・・・ＬＥＤモジュール
１１１・・・電子回路板
１１２〜１１４・・・ＬＥＤ
１２０・・・ランプハウジング
１３０・・・蛍光体粉末層
Ａ〜Ｃ・・・同心円
Ｐ・・・ランプハウジングの最大直径
Ｑ・・・電子回路板の最大直径
Ｈ・・・ＰとＱの距離、
【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】
2013004513.tif 000007
【図６】
2013004513.tif 000008
【図７】
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