(57)【要約】      （修正有）【課題】全体として高輝度且つ発光ムラやバラツキのない均一な発光効果を得ることのできるＬＥＤ照明装置を提供する。【解決手段】複数の発光素子１６と、複数の発光素子１６が実装される実装面１５を有する実装基板１２とを備えたＬＥＤ照明装置において、実装面には実装される発光素子ごとに、発光素子の周囲を取り囲む反射部２３が設けられ、反射部が各発光素子に向かって下方に傾斜する傾斜面２４を備えた。【選択図】図３
2017212309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光素子と、複数の発光素子が実装される実装面を有する実装基板とを備えたＬＥＤ照明装置において、
前記実装面には実装される発光素子ごとに、該発光素子の周囲を取り囲む反射部が設けられ、前記反射部が前記各発光素子に向かって下方に傾斜する傾斜面を有することを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項２】
前記反射部は平面視で方形又は円形に形成され、その中心に発光素子が実装されている請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項３】
前記反射部はすり鉢状に形成され、その中心に発光素子が実装されている請求項１又は２に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項４】
前記反射部の傾斜面は、各発光素子から斜め下方に向けて発せられる光を略直上に向けて反射させる傾斜角度を有している請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項５】
前記傾斜面の傾斜角度は、１０度乃至２５度の範囲である請求項４に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項６】
前記反射部は、隣接する反射部と傾斜面の上端に形成される稜線によってつながっている請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項７】
前記反射部は、少なくとも実装された発光素子の発光層の高さより低い請求項１乃至３のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項８】
前記反射部は、複数の微小な傾斜面からなるフレネルレンズ面によって形成されている請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種の照明器具に搭載されるＬＥＤ照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電球や蛍光灯に代わる照明用の光源として、複数の発光素子を用いた照明装置が採用されるようになってきている。発光素子は電球等に比べて低消費電力であるが点状光源であるため指向性が狭い。このため、ＬＥＤ照明装置には、数十個乃至数百個程度の発光素子が使用され、これらの発光素子を透光性の樹脂で封止することによって、均一な明るさの発光面を形成している。
【０００３】
上記発光素子にあっては、発光層（ＰＮ接合部）から実装基板の上面に向けて出射される光も多いため、正面方向に向かう輝度が十分に得られない場合があった。これを改善するために、ＬＥＤが実装される実装基板を反射率の高い材料で形成したり、実装されている発光素子の周囲に反射部材を設けたりすることによって、側面方向に出射された光を正面方向に反射させて正面方向の輝度を高めるようにしている。
【０００４】
特許文献１には、発光素子が実装されている実装基板の上面を微細な凹凸の集合からなる粗面に形成することで、発光素子の発光層から実装基板の上面に向かう光を正面方向に向けさせるように構成された発光装置が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２では、発光素子が実装される電極面に所定の角度の傾斜した電極面を設けることによって、前記発光素子の発光層から実装基板の上面に向かう光を正面方向に向けさせるようにした発光装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２８９９１８号公報
【特許文献２】特開２０１０−１７１１１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示されている発光装置にあっては、発光素子が実装される実装基板の実装面を光反射率の高い材料で形成したり、前記実装面を粗面に形成したりすることで、実装面の上方（発光正面）に向かう反射効果を得ることは可能である。しかしながら、単に光反射率の高い部材の選択や実装面の粗面加工のみでは、前記発光正面に向かう光の反射率にバラツキが生じ、均一且つ高輝度な発光を得られないといった問題があった。
【０００８】
一方、特許文献２に開示されている発光装置にあっては、実装基板や電極とは別体に傾斜した反射面を設ける必要があるので、このような反射面を複数の発光素子が密集して配置される実装基板上に形成するのは製造上の困難さを有し、量産に適していないといった問題があった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、複数の発光素子が配列実装される実装基板において、発光素子ごとに、その周囲から発せられる光を実装基板の上方に向けて均一に反射させることで、全体として高輝度且つ発光ムラやバラツキのない均一な発光効果を得ることのできるＬＥＤ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】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明のＬＥＤ照明装置は、複数の発光素子と、複数の発光素子が実装される実装面を有する実装基板とを備えたＬＥＤ照明装置において、前記実装面には実装される発光素子ごとに、該発光素子の周囲を取り込む反射部が設けられ、前記反射部が前記各発光素子に向かって下方に傾斜する傾斜面を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るＬＥＤ照明装置によれば、複数の発光素子が実装される実装面が、個々の発光素子を取り囲むようにして設けられ、該発光素子に向かって下方に傾斜する傾斜面を有した反射部によって形成されているので、各発光素子から実装面に向けて発せられる光を該実装面の上方に向けて均一に反射させることができる。これによって、前記各発光素子から上方に向けて直接発せられる光と、各発光素子の周囲からの反射光とによって、実装面の上方を高輝度且つ均一に照明することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のＬＥＤ照明装置の実装面を中心とした斜視図である。
【図２】上記ＬＥＤ照明装置の全体を示す斜視図である。
【図３】第１実施形態の実装面の平面図（ａ）、Ａ−Ａ断面図（ｂ）、Ｂ−Ｂ断面図（ｃ）である。
【図４】第１実施形態の実装面の要部断面図である。
【図５】第２実施形態の実装面の平面図（ａ）、Ａ−Ａ断面図（ｂ）、Ｂ−Ｂ断面図（ｃ）である。
【図６】第３実施形態の実装面の平面図（ａ）、Ａ−Ａ断面図（ｂ）、Ｂ−Ｂ断面図（ｃ）である。
【図７】第３実施形態の実装面の要部断面図である。
【図８】第４実施形態の実装面の平面図（ａ）、Ａ−Ａ断面図（ｂ）、Ｂ−Ｂ断面図（ｃ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、本発明の第１実施形態のＬＥＤ照明装置１１を示したものである。このＬＥＤ照明装置１１は、実装基板１２と、この実装基板１２上に配置され、中央部に円形状の開口部１４を有する配線基板１３とを備え、前記開口部１４を通して露出された前記実装基板１２上には、発光素子１６と、この発光素子１６の周囲を取り囲む傾斜した反射部２３とからなる発光部２１が複数連続した実装面１５が形成されている。
【００１４】
前記実装基板１２は、照明用途や照明規模等に応じて、十数ｍｍ〜数十ｍｍ四方の光反射率や熱伝導率の高い金属材料が用いられ、この中央部に前記実装面１５が設けられる。
【００１５】
前記配線基板１３は、開口部１４の縁部に沿って一対の電極帯１４ａ，１４ｂが形成され、この電極帯１４ａ，１４ｂは、外部との電気的接続を図る一対の電極端子２０ａ，２０ｂにそれぞれ電気的につながっている。前記一対の電極帯１４ａ，１４ｂは、一方がアノード、他方がカソードとなっている。
【００１６】
前記実装面１５に実装される発光素子１６は、一般照明用として白色系の発光色を出すために、窒化ガリウム系化合物半導体からなる同一種類且つ同一サイズの青色発光素子を用いている。この青色発光素子は、サファイアガラスからなるサブストレートと、このサブストレートの上にｎ型半導体、ｐ型半導体を拡散成長させた拡散層とからなっている。前記ｎ型半導体及びｐ型半導体はそれぞれｎ型電極，ｐ型電極を上面に備えており、ワイヤ１９を介して互いに電気的に接続されている。なお、本実施形態では、複数の発光素子１６が直列接続された複数の配列グループによって形成され、各配列グループの両端に位置している発光素子１６は前記電極帯１４ａ，１４ｂのいずれかに接続され、一対の電極端子２０ａ，２０ｂを介してそれぞれの配列グループに所定の電流が印加される。
【００１７】
図２に示すように、前記開口部１４の周囲には、前記配線基板１３の電極帯１４ａ，１４ｂの上面に沿った絶縁性樹脂による仕切枠１７が所定高さに形成され、この仕切枠１７内に透光性を有した封止樹脂１８が形成される。この封止樹脂１８は、透明な樹脂基材に所定分量の蛍光剤を含有させて成形したものであり、例えば、エポキシ樹脂あるいはシリコーン樹脂基材に、蛍光粒子の原料となるイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）や、色素粒子の原料となる染料等からなる蛍光剤を適量混入されることによって形成することができる。
【００１８】
次に、図３及び図４に基づいて、前記実装面１５の構成について説明する。ここで、図３（ａ）は前記実装面１５の平面図、図３（ｂ），（ｃ）は前記実装面１５のＡ−Ａ断面図、Ｂ−Ｂ断面図である。前記実装面１５を構成する複数の発光部２１は全て均一に形成されており、それぞれの発光部２１は、発光素子１６が実装される底面２２と、この底面２２を取り囲むすり鉢状の傾斜した反射部２３とを備えている。このため、各発光部２１は、単体で一つの独立した発光エリアを構成しており、この各発光部２１を実装面１５上に複数集合させることによって、所定の照明領域全体を明るく且つ均一に照明することができる。前記各発光部２１の底面２２は、前記実装基板１２を厚み方向に方形状に凹設した位置に設けられ、前記反射部２３は、平面視で方形に形成され、前記底面２２に実装されている発光素子１６に向かって下方に傾斜する台形状の４つの傾斜面２４によって形成されている。図４に示したように、前記各傾斜面２４は、その上端２５が前記発光素子１６の発光層１６ａよりも低い位置に設定され、前記発光層１６ａから下向きに発せられる光を反射させるようになっている。
【００１９】
図３に示したように、前記実装面１５は、前記各発光部２１が縦横方向に格子状に連続するように形成されている。このため、各発光部２１の反射部２３は、隣接する発光部２１の反射部２３とそれぞれの傾斜面２４の上端２５に形成される稜線２６によってつながっており、この稜線２６を境にして隣接する発光部２１の発光素子１６による反射光が互いに影響しないようになっている。
【００２０】
前記実装面１５は、前記実装基板１２の上面をエッチング加工することによって、前記底面２２及び反射部２３からなる複数の発光部２１を一括して形成することができる。また、前記複数の発光部２１の配列からなる実装面１５の凹凸形状に沿って形成された金型を用いて前記実装基板１２を形成することもできる。
【００２１】
図４に示したように、前記各発光部２１の反射部２３を構成している傾斜面２４は、発光素子１６が実装されている底面２２の四方向の外周部から１０度乃至２５度の傾斜角によって形成されている。図４（ａ）に示したように、前記傾斜面２４の傾斜角α１が２５度の場合にあっては、発光素子１６の発光層１６ａから出射角度β１が約５０度の範囲の光が前記傾斜面２４の上端２５近傍で反射されることによって、実装面１５に対して略直上する方向（発光正面）に向かう反射光を多く得ることができる。一方、図４（ｂ）に示すように、前記傾斜面２３の傾斜角α２が１０度の場合にあっては、発光素子１６の発光層１６ａから出射角度β２が約２０度の範囲の光が底面２２に近い傾斜面２４で反射されることによって、前記発光正面に向かう反射光を多く得ることができる。
【００２２】
このように、前記傾斜面２４の傾斜角度を大きくした場合は、発光素子１６の発光層１６ａから出射される光を前記傾斜面２４の上端２５に近い位置で前記発光正面に向けて反射させることができ、逆に、前記傾斜面２４の傾斜角度を小さくした場合は、発光素子１６の発光層１６ａから出射される光のうち、発光素子１６が実装されている底面２２近傍で発光正面に向けて反射させることができる。したがって、本実施形態のように、前記傾斜面２４の傾斜角度を１０度乃至２５度の範囲に設定することによって、各発光部２１内で発光ロスなく、発光正面に向かう反射光を多くして発光効率を高めることができる。
【００２３】
本実施形態の実装面１５では、平面視で方形の反射部２３からなる発光部２１の集合体によって構成されているため、各反射部２３の中心に実装されている発光素子１６から発せられる直接光と、各反射部２３からの方形状の発光輪郭を有する反射光とが合成されて、発光正面をムラなく高輝度で照明することができる。
【００２４】
図５は第２実施形態の実装面３０の構成例を示したものである。この実施形態の実装面３０は、発光素子１６が実装される底面３２と、この底面３２を取り囲む円形のすり鉢状の反射部３３とからなる発光部３１の集合体によって形成されている。このため、各発光部３１は、単体で一つの独立した発光エリアを構成しており、この各発光部３１を実装面３０上に複数集合させることによって、所定の照明領域全体を明るく且つ均一に照明することができる。
【００２５】
前記反射部３３は、第１実施形態と同様に傾斜面３４の傾斜角度を１０度乃至２５度の範囲に形成することによって、前記傾斜面３４の頂上部３５までの間で、前記発光素子１６の発光層１６ａから所定の角度で下向きに出射される光を実装面３０に対して略直上する発光正面に向かう反射光を得ることができる。
【００２６】
前記各発光部３１は、反射部３３が発光素子１６を中心とした平面視で円形に形成されているため、図５に示したように、発光素子１６が実装される底面３２を半スペースずらすようにして配列させることで、実装面３０内により多くの発光素子１６を集積させることができる。この配列によって、各発光部３１の反射部３３は、隣接する発光部３１の反射部３３とそれぞれの傾斜面３４の上端３５が接する円弧状の稜線３６によってつながっており、この稜線３６を境にして隣接する発光部３１の発光素子１６による反射光が互いに影響しないようになっている。
【００２７】
また、本実施形態では、各発光部３１の反射部３３が発光素子１６を中心とした円形の傾斜面３４によって形成されているので、前記発光素子１６の発光層１６ａから同一範囲内の傾斜面３４によって反射される光は全て同一角度で反射させることができる。このため、各発光部３１からは発光素子１６を中心にした同心円状の発光が得られ、この同心円状の発光が実装面３０全体に広がることで、発光正面をムラなく高輝度な光で照明することができる。
【００２８】
図６は第３実施形態の実装面４０の構成例を示したものである。この実施形態の実装面４０は、発光素子１６が実装される底面４２と、この底面４２を取り囲むフレネルレンズとしての機能を有した反射部４３とからなる発光部４１の集合体によって形成されている。前記各発光部４１は、単体で一つの独立した発光エリアを構成しており、この各発光部４１を実装面４０上に複数集合させることによって、所定の照明領域全体を明るく且つ均一に照明することができる。
【００２９】
図７に示したように、前記反射部４３は、各発光素子１６に向かって下方に傾斜する微小な傾斜面４４が連続して形成されており、隣接する発光素子１６の間で一つのフレネルレンズ面を形成している。前記各傾斜面４４の傾斜角度は、上記第１及び第２の実施形態と同様に、１０度乃至２５度の範囲に設定に設定されている。
【００３０】
前記複数の傾斜面４４は、それぞれが発光素子１６を中心にして階段状に広がっており、各発光部４１の最も外側に位置する傾斜面４４の上端４５は、隣接する他の発光部４１との反射領域を仕切る連続した稜線４６となっている。
【００３１】
前記各発光素子１６の発光層１６ａから発せられる光は、複数の傾斜面４４によって反射されることで、実装面４０に対して略直上する発光正面に向けて多く光を反射させることができる。また、前記複数の傾斜面４４は、前記稜線４６を境にして傾斜の向きが反転するので、隣接する発光素子１６との間で、反射光が干渉することがない。このため、実装面４０に複数の発光部４１を連続して形成して場合であっても、隣接する発光素子１６間で反射領域が重なることがないので、発光正面における明るさを均一にすることができる。
【００３２】
図８は第４実施形態の実装面５０の構成例を示したものである。この実施形態の実装面５０は、底面５２に実装された発光素子１６を取り囲む反射部５３を平面視で円形に形成し、図７と同様の複数の微小な傾斜面５４を同心円状に配置したものである。このため、各発光部５１は、単体で一つの独立した発光エリアを構成しており、この各発光部５１を実装面５０上に複数集合させることによって、所定の照明領域全体を明るく且つ均一に照明することができる。
【００３３】
前記反射部５３を構成する複数の傾斜面５４の形状や角度に関しては図７に示した実施形態と同様であるので、説明は省略する。この実施形態では、実装面５０に対して、発光部５１を隙間なく密接して配置するため、図５に示したように、縦横方向に隣接する発光素子１６を半スペース分ずらせている。本実施形態では、各発光部５１からは発光素子１６を中心にした同心円状で集光性の高い反射光が得られ、この同心円状の反射光が実装面５０全体に広がることで、発光正面をムラなく且つ高輝度な光で照明することができる。
【００３４】
前記複数の傾斜面５４は、それぞれが発光素子１６を中心にして同心円状に広がっており、各発光部５１の最も外側に位置する傾斜面５４の上端５５は、隣接する発光部５１との反射領域を仕切る連続した稜線５６となっている。
【００３５】
以上説明したように、本発明のＬＥＤ照明装置にあっては、発光素子と、この発光素子を取り囲む反射部とからなる独立した発光部が集合することによって実装面が形成されているため、個々の発光部から発せられる光にバラツキがなく、実装面全体として均一且つ高輝度な発光を得ることができる。また、前記発光素子を取り囲む反射部が、発光素子の発光層から下向きに出射される光を実装面に対して略直上する発光正面に向かうように角度設定された傾斜面を有しているため、集光性の高い照明効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００３６】
１１  ＬＥＤ照明装置
１２  実装基板
１３  配線基板
１４  開口部
１４ａ，１４ｂ  電極帯
１５  実装面
１６  発光素子
１６ａ  発光層
１７  仕切枠
１８  封止樹脂
１９  ワイヤ
２０ａ，２０ｂ  電極端子
２１  発光部
２２  底面
２３  反射部
２４  傾斜面
２５  上端
２６  稜線
３０  実装面
３１  発光部
３２  底面
３３  反射部
３４  傾斜面
３５  上端
３６  稜線
４０  実装面
４１  発光部
４２  底面
４３  反射部
４４  傾斜面
４５  上端
４６  稜線
５０  実装面
５１  発光部
５２  底面
５３  反射部
５４  傾斜面
５５  上端
５６  稜線
【図１】
2017212309.tif 000003
【図２】
2017212309.tif 000004
【図３】
2017212309.tif 000005
【図４】
2017212309.tif 000006
【図５】
2017212309.tif 000007
【図６】
2017212309.tif 000008
【図７】
2017212309.tif 000009
【図８】
2017212309.tif 000010