(57)【要約】【課題】照射光量を低下させることなく、蛍光色に偏った光の照射を抑制することができるＬＥＤモジュールを提供する。【解決手段】ＬＥＤ素子と、当該ＬＥＤ素子に組み合わせる蛍光体と、の発光色の混合により白色光を得る白色ＬＥＤ１１を光源に備えたＬＥＤモジュール１において、白色ＬＥＤ１１の周囲を覆い、白色ＬＥＤ１１の出射面から放射される光成分のうち、当該出射面の外縁部から放射され前記蛍光体を通過する距離が長く蛍光色成分に偏った光成分Ｌ２を反射させて、白色ＬＥＤ１１の直射光成分Ｌ１と混合して照射する反射面１６を備えた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤ素子と、当該ＬＥＤ素子に組み合わせる蛍光体と、の発光色の混合により白色光を得る白色ＬＥＤを光源に備えたＬＥＤモジュールにおいて、
前記白色ＬＥＤの周囲を覆い、前記白色ＬＥＤの出射面から放射される光成分のうち、当該出射面の外縁部から放射され前記蛍光体を通過する距離が長く蛍光色成分に偏った光成分を反射させて、前記白色ＬＥＤの直射光成分と混合して照射する反射面を備えたことを特徴とするＬＥＤモジュール。
【請求項２】
前記反射面の前方に、前記反射面で反射された光成分と前記白色ＬＥＤの直射光成分とが混合された混合光に残った蛍光色に偏った光成分を拡散する拡散シートを設けたことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤモジュール。
【請求項３】
前記反射面の出射開口は、前記白色ＬＥＤの出射面から放射される光の照射野を規定することを特徴とする請求項１または２に記載のＬＥＤモジュール。
【請求項４】
前記白色ＬＥＤの周囲を囲む外囲壁を備え、前記外囲壁の内壁面に、前記反射面を設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のＬＥＤモジュール。
【請求項５】
前記外囲壁に、前記白色ＬＥＤが実装される実装基板が係合される係合部を設け、前記外囲壁の外側にはみ出る前記実装基板の端部に前記実装基板を取付面に取り付ける取付部を設けたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のＬＥＤモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤを光源に採用したＬＥＤモジュールに係り、特に、ＬＥＤの素子と組み合わせる蛍光体の発光色との混合により白色光を得る白色ＬＥＤを備えたＬＥＤモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、白色光を出力する白色ＬＥＤとして、黄色蛍光体を分散させた蛍光体樹脂で青色ＬＥＤを封止することで、青色ＬＥＤの発光色と黄色蛍光体の蛍光色との混色によって白色光を得るものが広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１４７３１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、青色ＬＥＤの発光面から出た光が黄色蛍光体を通過したときの経路の違いによっては、黄色の蛍光色が強くなりすぎて青色との混合でも白色光が得られずに、黄色光となる。このため、照射光には白色光の他に黄色光が含まれることとなり、係る照射光が照射された照射面では黄色味を帯びた箇所（イエローリング）が生じることで色むらの発生や、被照射体の発色不良を招いていた。この問題を解決するために、出射面から放射される光のうち、当該出射面の外縁部から放射される蛍光色に偏った光を遮光部材で遮光して照射光に黄色光が含まれるのを防止することで、照射面で色むらの発生を抑えることが考え得るが、そうすると照射光量が低下する、という問題がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、照射光量を低下させることなく、蛍光色に偏った光の照射を抑制することができるＬＥＤモジュール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】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、ＬＥＤ素子と、当該ＬＥＤ素子に組み合わせる蛍光体と、の発光色の混合により白色光を得る白色ＬＥＤを光源に備えたＬＥＤモジュールにおいて、前記白色ＬＥＤの周囲を覆い、前記白色ＬＥＤの出射面から放射される光成分のうち、当該出射面の外縁部から放射され前記蛍光体を通過する距離が長く蛍光色成分に偏った光成分を反射させて、前記白色ＬＥＤの直射光成分と混合して照射する反射面を備えたことを特徴とする。
【０００６】
また、本発明は、上記ＬＥＤモジュールにおいて、前記反射面の前方に、前記反射面で反射された光成分と前記白色ＬＥＤの直射光成分とが混合された混合光に残った蛍光色に偏った光成分を拡散する拡散シートを設けたことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、上記ＬＥＤモジュールにおいて、前記反射面の出射開口は、前記白色ＬＥＤの出射面から放射される光の照射野を規定することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、上記ＬＥＤモジュールにおいて、前記白色ＬＥＤの周囲を囲む外囲壁を備え、前記外囲壁の内壁面に、前記反射面を設けたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、上記ＬＥＤモジュールにおいて、前記外囲壁に、前記白色ＬＥＤが実装される実装基板が係合されるスリットを設け、前記外囲壁の外側にはみ出る前記実装基板の端部に前記実装基板を取付面に取り付ける取付部を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ＬＥＤ素子と、当該ＬＥＤ素子に組み合わせる蛍光体と、の発光色の混合により白色光を得る白色ＬＥＤを光源に備えたＬＥＤモジュールにおいて、前記白色ＬＥＤの周囲を覆い、前記白色ＬＥＤの出射面から放射される光成分のうち、当該出射面の外縁部から放射され前記蛍光体を通過する距離が長く蛍光色成分に偏った光成分を反射させて、前記白色ＬＥＤの直射光成分と混合して照射する反射面を備えた。このため、白色ＬＥＤの放射光は、出射面の外縁部から放射される蛍光色成分に偏った放射光が白色ＬＥＤの直射光成分と混合されて照射面に照射され、照射光量を低下させることなく、照射面に蛍光色に偏った光が照射させるのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係るＬＥＤモジュールの平面図である。
【図２】ＬＥＤモジュールの断面における概略構成を示す図である。
【図３】本発明に用いる白色ＬＥＤの概略構成を示す拡大断面図である。
【図４】ＬＥＤモジュールの分解斜視図である。
【図５】放射角度と分光分布を示す図であり、（Ａ）は反射面／拡散シートを用いていないＬＥＤモジュール、（Ｂ）は反射面／拡散シートを用いたＬＥＤモジュールの放射角度と分光分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係わるＬＥＤモジュール１を示す平面図であり、図２は、ＬＥＤモジュール１の概略構成を示す図である。ＬＥＤモジュール１は、白色ＬＥＤ１１を実装する実装基板１０と、白色ＬＥＤ１１の周囲を囲む外囲壁２０と、を備える。
実装基板１０は、高熱伝導性を有するアルミニウム合金などから形成されるアルミ基板である。実装基板１０は、両端部１２が外囲壁２０の外側に延出する長尺の略矩形板状に形成される。実装基板１０の、この外囲壁から延出した両端部１２には、ＬＥＤモジュール１を照明器具の取付面など、所望の取付面に取り付けるための取付部（取付孔）１３が設けられる。
【００１３】
外囲壁２０は、例えば耐熱性を有するポリカーボネイト樹脂、またはアルミダイカスト等の高熱伝導性を有する材料から成形され、平面視略矩形状に形成される。外囲壁２０は、白色ＬＥＤ１１の正面に照射開口２１を備える。照射開口２１には、ガラス製、或いは、樹脂製の、詳細については後述する拡散シート１４が嵌め込まれている。ＬＥＤモジュール１は、白色ＬＥＤ１１から放射された光を、この照射開口２１から正面に向けて照射する。
【００１４】
白色ＬＥＤ１１は、図３（Ａ）に示すように、例えばセラミック板から成るパッケージ基板５に青色ＬＥＤのチップ（ＬＥＤ素子）６を実装し、この青色ＬＥＤのチップ６を黄色蛍光体（蛍光体）７が分散封入された樹脂で覆う方式で形成されている。また、白色ＬＥＤ１１は、図３（Ｂ）に示すように、例えばセラミック板から成るパッケージ基板５に実装された青色ＬＥＤのチップ６の上面に黄色蛍光体８を載せる方式により形成されている。白色ＬＥＤ１１は、パッケージ基板５と、青色ＬＥＤのチップ６及び黄色蛍光体７，８から成る発光体９と、を備えた表面実装型のパッケージ化されたＬＥＤ光源であり、青色ＬＥＤのチップ６の発光色と黄色蛍光体７，８の発光色との混合により白色光Ｌを得る。
白色ＬＥＤ１１の上方には、図２に示すように、白色ＬＥＤ１１を覆うように半球状のレンズ１５が設けられている。なお、レンズ１５を省略する構成であっても良い。
【００１５】
ところで、青色ＬＥＤチップ６の発光色と黄色蛍光体７，８の発光色との混合により白色光Ｌを得る白色ＬＥＤ１１では、青色ＬＥＤチップ６の発光面から出た光が黄色蛍光体７，８を通過したときの経路の違いによっては、黄色の蛍光色が強くなりすぎて青色との混合でも白色光が得られずに、黄色光となる。特に、白色ＬＥＤ１１の外縁部から放射される光成分は、黄色蛍光体を通過する距離が長くなるため、黄色光となる。これにより、照射光が照射された照射面では照射光の外縁部が黄色味を帯びるイエローリングが生じることがある。
本願発明の実施例では、このイエローリングの発生を抑制すべく、外囲壁２０の内壁面２２に、白色ＬＥＤ１１の外縁部から放射される光成分を反射させて、白色ＬＥＤの直射光成分と混合する反射面１６を設けた。
【００１６】
以下、反射面１６について詳述する。
反射面１６は、図２（Ａ）に示すように、白色ＬＥＤ１１の外縁部から放射される蛍光色成分に偏った光成分を１回反射させて照射開口２１から照射するように、白色ＬＥＤ１１の出射面１１Ａから所定の高さ寸法Ｈに形成される。つまり、照射開口２１は、白色ＬＥＤ１１の出射面１１Ａの上に所定の間隔で設けられ、照射開口２１と、白色ＬＥＤ１１の出射面１１Ａとの間隔は、白色ＬＥＤ１１の外縁部から放射される蛍光色成分に偏った光成分を、外囲壁２０の内壁面２２に設けられた反射面１６で１回反射させて照射開口２１から照射する所定距離に設定されている。
【００１７】
この構成によれば、白色ＬＥＤ１１の外縁部から放射される蛍光色成分に偏った光成分Ｌ２は、反射面１６で反射されて、白色ＬＥＤ１１の直射光成分Ｌ１と混合される。これにより、照射開口２１からは、白色ＬＥＤ１１の蛍光色成分に偏った光成分Ｌ２と、直射光成分Ｌ１とが混合された混合光が照射される。そのため、照射面では黄色味を帯びた箇所が生じることがなく、照射面での色むらの発生、及び、被照射体の発色不良を抑制することができる。
【００１８】
照射開口２１には、図２（Ｂ）に示すように、拡散シート１４が嵌め込まれている構成であっても良い。拡散シート１４は、高透過率を有し、拡散シート１４を通過する光成分を拡散整形する。白色ＬＥＤ１１の直射光成分Ｌ１と、反射面１６で反射された光成分Ｌ２とは、拡散シート１４を通過して拡散された混合光Ｌ３となり、混合光Ｌ３が照射される照射面での色むらが解消される。これにより、照射面では黄色味を帯びた箇所が生じることがなく、照射面での色むらの発生、及び、被照射体の発色不良を抑制することができる。
【００１９】
図４は、ＬＥＤモジュール１の分解斜視図である。ＬＥＤモジュール１は、図４に示すように、実装基板１０の略中央に並べられた２つの白色ＬＥＤ１１を備える。反射面１６は、これらの２つの白色ＬＥＤ１１の周囲を覆う反射シート１７によって形成される。反射シート１７は、鏡面反射する反射面１６を備える細長い矩形状のシート部材であり、反射面１６を内側にして環状に曲げて形成され、外囲壁２０の照射開口２１に挿入されている。
【００２０】
反射面１６の出射開口１６Ａは、白色ＬＥＤ１１の出射面１１Ａから放射される光の照射野を規定する。本実施形態では、反射面１６の出射開口１６Ａは、並んで設けられた２つの白色ＬＥＤ１１の周囲を囲む略楕円形状に形成される。これにより、ＬＥＤモジュール１の照射面での照射野は、略楕円形状となる。
なお、反射面１６は、反射シート１７を用いる以外に、例えば外囲壁２０の照射開口２１の内側に反射材料を塗布して設けられる構成でもよく、この場合には、ＬＥＤモジュール１の照射野は、照射開口２１の形状によって規定される。
【００２１】
外囲壁２０の前面２４には、照射開口２１に沿って、前面２４より一段低く形成された溝２５が設けられる。拡散シート１４は、予め、この溝２５に嵌合する寸法に形成されて、溝２５に嵌め込まれて備えられる。また、拡散シート１４は、例えば溝２５に塗布された接着剤によって接着されて外囲壁２０に固定される構成であっても良い。この構成によれば、溝２５に拡散シート１４を嵌め込むことで、拡散シート１４を簡単に外囲壁２０に設けることができ、ＬＥＤモジュール１の組み立て作業性を向上することができる。
【００２２】
外囲壁２０の底部には、実装基板１０に係合する係合部２３が設けられる。ＬＥＤモジュール１の組み立て時には、外囲壁２０には、反射シート１７、及び、拡散シート１４が取り付けられ、実装基板１０には、表面１８Ａに白色ＬＥＤ１１が実装される。次に、照射開口２１の内側に白色ＬＥＤ１１が収容されるよう、外囲壁２０を白色ＬＥＤ１１に覆い被せ、係合部２３に実装基板１０を係合する。係合部２３は、外囲壁２０の後面２６を実装基板１０の表面１８Ａに密着させた際に、実装基板１０の側面１８Ｃ，１８Ｄに係合し、かつ、下端面２７が、実装基板１０の裏面１８Ｂと面一になるように形成されている。
【００２３】
この構成によれば、ＬＥＤモジュール１の組み立て時には、実装基板１０に係合部２３を係合させて、実装基板１０に外囲壁２０を簡単に装着することができ、ＬＥＤモジュール１の組み立て作業性が向上する。また、実装基板１０に係合部２３を係合させることで、実装基板１０と外囲壁２０との接触面積を増やすことができる。これにより、実装基板１０の熱を外囲壁２０に伝熱して放熱することができ、ＬＥＤモジュール１の放熱効率が向上する。また、白色ＬＥＤ１１の周囲を外囲壁２０で覆うことができるため、白色ＬＥＤ１１が外部からの衝撃等を直接受けるのを防止することができ、白色ＬＥＤ１１を保護することができる。
【００２４】
実装基板１０は、両端部１２が、係合部２３から外囲壁２０の外側に延出し、この外囲壁２０の外側に延出した両端部１２に、取付部１３としての貫通孔が設けられている。ＬＥＤモジュール１は、この取付部１３を介して、任意の固定方式で照明器具の取付面に取付可能に構成されている。
この構成によれば、実装基板１０に、ＬＥＤモジュール１を照明器具の取付面に取り付ける取付部１３を一体に形成したため、部品点数を増加させる、或いは、構造を複雑化することなく、ＬＥＤモジュール１に取付部１３を設けることができる。また、取付部１３を、外囲壁２０の外側に延出する実装基板１０の両端部１２に設けたため、ＬＥＤモジュール１を、実装基板１０と外囲壁２０とを一体に取付部１３を介して簡単に取付面に取り付けることができ、ＬＥＤモジュール１の交換等のメンテナンス性を向上することができる。
【００２５】
図５は、ＬＥＤモジュール１の照射面での分光分布を示す図であり、（Ａ）は反射面１６、及び、拡散シート１４を取り付けていない状態、（Ｂ）は反射面１６、及び、拡散シート１４を取り付けた状態のＬＥＤモジュール１の照射面での分光分布を示す図である。図４（Ａ）に示すように、ＬＥＤモジュール１は、反射面１６、及び、拡散シート１４を取り付けていない状態では、放射角が低角度の光成分、つまり、白色ＬＥＤ１１の外縁部から照射された光成分Ｌ２には、波長が５７０ｎｍ付近の黄色光が、波長４５０ｎｍ付近の青色光に比べて多く含まれる。
【００２６】
つまり、ＬＥＤモジュール１に反射面１６、及び、拡散シート１４を取り付けていない状態では、照射面に照射される照射光は、黄色の蛍光色が強くなりすぎて青色との混合でも白色光が得られていない。また、白色ＬＥＤ１１の周囲を外囲壁２０で囲み、外囲壁２０の内壁面２２に反射面１６を設けない場合には、白色ＬＥＤ１１の外縁部から照射された光成分Ｌ２は、外囲壁２０に遮光される。これにより、照射開口２１から照射される照射光に黄色光が含まれるのを抑制することができるが、白色ＬＥＤ１１の外縁部から放射された光成分を遮光することで、照射面での照射光量は低下する。
【００２７】
これに比べて、反射面１６、及び、拡散シート１４を取り付けた状態のＬＥＤモジュール１では、図５（Ｂ）に示すように、放射角が低角度の光成分、つまり、白色ＬＥＤ１１の外縁部から照射された光成分Ｌ２と、放射角が高角度の光成分、つまり、白色ＬＥＤ１１の直射光成分Ｌ１とで、波長が５７０ｎｍ付近の黄色光と、波長４５０ｎｍ付近の青色光とを略均等な比率にすることができる。つまり、ＬＥＤモジュール１に反射面１６、及び、拡散シート１４を取り付けた状態では、照射面に照射される照射光を、照射面全体で略均等な白色光とすることができる。
【００２８】
以上説明したように、本発明を適用した実施形態によれば、青色ＬＥＤのチップ６を黄色蛍光体７が分散封入された樹脂で覆う方式、または、青色ＬＥＤのチップ６上面に黄色蛍光体８を載せる方式により、青色ＬＥＤチップ６の発光色と黄色蛍光体７，８の発光色との混合により白色光Ｌを得る白色ＬＥＤ１１を光源に備えたＬＥＤモジュール１において、白色ＬＥＤ１１の周囲を覆い、白色ＬＥＤ１１の出射面１１Ａから放射される光成分Ｌ１，Ｌ２のうち、当該出射面１１Ａの外縁部から放射され樹脂を通過する距離が長く蛍光色成分に偏った光成分Ｌ２を反射させて、白色ＬＥＤ１１の直射光成分Ｌ１と混合する反射面１６を備えた。これにより、白色ＬＥＤ１１の出射面の外縁部から放射される蛍光色成分に偏った光成分は、反射面１６で反射されて、白色ＬＥＤの直射光成分と混合されて、照射面に照射される。そのため、射光量を低下させることなく、照射面に白色ＬＥＤの放射光を照射することができ、かつ、照射面の所定箇所に蛍光色に偏った光が照射させるのを抑制することができ、照射面での色むらの発生や、被照射体の発色不良を防止することができる。
【００２９】
また、本発明を適用した実施形態によれば、反射面１６の前方に、反射面１６で反射された光成分Ｌ２と白色ＬＥＤ１１の直射光成分Ｌ１とが混合された混合光に残った蛍光色に偏った光成分を拡散する拡散シート１４を設けた。これにより、照射面に照射される白色ＬＥＤ１１の直射光成分Ｌ１と、反射面１６で反射された光成分Ｌ２との混合光は、拡散シート１４を通過してさらに拡散される。よって、照射面では黄色味を帯びた箇所が生じることがなく、照射面での色むらの発生、及び、被照射体の発色不良を抑制することができる。
【００３０】
また、本発明を適用した実施形態によれば、反射面１６の出射開口１６Ａは、白色ＬＥＤ１１の出射面１１Ａから放射される光の照射野を規定する。これにより、反射面の出射開口１６Ａを任意の形状に形成することで所望の照射野を得ることができる。特に、本実施形態では反射面１６は、所望の形状に容易に変形させることができる反射シート１７を曲げて形成しているため、簡単に出射開口１６Ａを任意の形状に形成することができる。
【００３１】
また、本発明を適用した実施形態によれば、白色ＬＥＤ１１の周囲を囲む外囲壁２０を備え、外囲壁２０の内壁面２２に、反射面１６を設けた。これにより、反射面１６を簡単に白色ＬＥＤ１１の周囲を囲むように設けることができ、ＬＥＤモジュール１の組み立て作業性が向上する。また、外囲壁２０で白色ＬＥＤ１１の周囲を囲むことで、白色ＬＥＤが外部からの衝撃等により破損するのを防止することができ、白色ＬＥＤ１１を保護することができる。
【００３２】
また、本発明を適用した実施形態によれば、外囲壁２０に、白色ＬＥＤ１１が実装される実装基板１０が係合される係合部を設け、外囲壁２０の外側にはみ出る実装基板１０の端部１２に実装基板１０を取付面に取り付ける取付部１３を設けた。これにより、ＬＥＤモジュール１の組み立て時には、実装基板１０に係合部２３を係合させて、実装基板１０に外囲壁２０を簡単に装着することができ、ＬＥＤモジュール１の組み立て作業性が向上する。また、実装基板１０に係合部２３を係合させることで、実装基板１０と外囲壁２０との接触面積を増やすことができ、実装基板１０の熱を外囲壁２０に伝熱して放熱することができるため、ＬＥＤモジュール１の放熱効率を向上することができる。
【００３３】
以上、実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本実施形態では、青色ＬＥＤのチップを黄色蛍光体が分散された樹脂で覆う方式、または青色ＬＥＤのチップ上面に黄色蛍光体を載せる方式により、前記青色ＬＥＤチップの発光色と前記黄色蛍光体の発光色との混合により白色光を得る白色ＬＥＤ１１を光源に備えたＬＥＤモジュール１としたが、青色ＬＥＤより短波長である近紫外ＬＥＤに赤・緑・青色蛍光体を組合せ、白色光を得る白色ＬＥＤを光源として用いても良く、同様に照射面での色むらの発生や被照射体の発色不良を防止することができる。
また、ＬＥＤモジュール１は、実装基板１０に白色ＬＥＤ１１が２つ並べて実装される構成としたが、これに限らず、ＬＥＤモジュール１は、１つ、或いは、複数の白色ＬＥＤ１１が実装基板１０に実装されている構成であっても良い。
【符号の説明】
【００３４】
１  ＬＥＤモジュール
５  パッケージ基板
６  青色ＬＥＤチップ（ＬＥＤ素子）
７，８  黄色蛍光体（蛍光体）
１０  実装基板
１１  白色ＬＥＤ
１１Ａ  出射面
１２  端部
１３  取付部
１４  拡散シート
１６  反射面
１６Ａ  出射開口
２０  外囲壁
２１  照射開口
２２  内壁面
２３  係合部
Ｌ１  直射光成分
Ｌ２  蛍光色成分に偏った光成分
【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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