CN102644864B - 发光装置及使用该发光装置的照明器具 - Google Patents

Abstract

一种发光装置及使用该发光装置的照明器具。在发光装置中，在基板上由射出不同色度的光的多个LED构成一个组，该发光装置具有多个该组。各组至少包含射出白色的光的LED，各组之间的距离(d1)被设定为大于组内的相邻的LED之间的距离(d2)。由此，与在基板上等间隔地配置预定数量的LED的情况相比，在各组内来自LED的色光容易混色，因此难以产生出射光的色相不均，此外由于包含白色光的LED，因此容易获得没有色相不均的白色的光。

Description

发光装置及使用该发光装置的照明器具

技术领域

本发明涉及一种发光装置及使用该发光装置的照明器具，使发光色不同的多个LED(Light Emitting Diode：发光二极管)混色而照射。

背景技术

图8(a)至(d)表示使发光色不同的多个LED混色而照射的发光装置的例子。在图8(a)、(b)中，发光装置100构成为在基板101上将多个射出不同色度的光的LED102、103分别交替地以距离dx等间隔地直线状安装排列。在该发光装置100中，例如来自用于射出R、G、B的任意色的LED102、103的2个色的光在基板101上方的用作罩的透光面板等所处的预定的距离h处交叉来混合照射。

此外，作为这种发光装置，公知有如下发光装置：在基板上密集地配置由LED和荧光体构成的多个固体发光装置，从各固体发光装置射出发光色不同的光，将上述光混合而射出(例如参照专利文献1)。该发光装置将射出R、G、B这3色光的各LED在基板上以等间隔交替地配置成矩阵状，从而获得混合光。

然而，近年来随着来自LED元件单体的光束增大，即使减少基板上排列安装的LED封装体的数量，也能够获得所需的光量。而另一方面，为了LED的散热，安装有LED的基板面积需要达到一定程度的条件并没有改变。因此，如图8(c)、(d)所示，与图8(a)、(b)所示的情况相比减少LED102、103的数量，并在相同尺寸的基板上等间隔配置的情况下，各LED配置为其间隔dy大于间隔dx。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-238729号公报

发明要解决的问题

然而，如图8(c)、(d)所示，若各LED的间隔dy扩大，则来自LED102、103的光在基板101上方与上述相同的预定的距离h处不彼此交叉。因此，在以等间隔配置有各LED的发光装置中，来自多个发出不同色光的LED的光难以混色，照射光容易产生色相不均(日文：色むら)。并且，在将上述专利文献1所述的使R、G、B这3色混色的发光装置用于照明器具的情况下，若上述3色不能均匀地混色，则无法照射白色的光。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而做出的，其目的在于在使来自发光色不同的多个LED的光混色而进行照射的发光装置中，提供一种难以产生其出射光的色相不均并且能够获得没有色相不均的白色的发光装置。

用于解决问题的方法

为了达到上述目的，本发明的一种发光装置，其特征在于，由射出不同色度的光的多个固体发光元件构成一个组，该发光装置具有多个该组，上述组中的各组至少包含射出白色的光的固体发光元件，上述各组之间的距离被设定为大于组内的固体发光元件之间的距离。

优选的是，在该发光装置中，上述组中的各组包含射出白炽灯色的光的固体发光元件。

优选的是，在该发光装置中，上述组中的各组包含将红色、蓝色、绿色中的至少2个色的色度的光分别射出的各固体发光元件。

优选的是，在该发光装置中，上述组中的各组具有将来自各固体发光元件的光混色的光学部件。

优选的是，在该发光装置中，上述光学部件是反射从上述固体发光元件导出的光的反射部件。

优选的是，在该发光装置中，上述光学部件是将从上述固体发光元件导出的光混色的透镜。

优选的是，在该发光装置中，上述组内的最接近相邻的固体发光元件的发光中心间距离为15mm以内，各上述固体发光元件的光束在100％点亮时为10流明～600流明。

优选的是，在该发光装置中，还具有使从上述各组射出的光共同扩散的扩散部件，上述各组之间的距离或从该发光组导出的光的立体角度被构成为使得从上述固体发光元件导出的光在上述扩散部件上的投影部分的周围彼此相邻或重叠。

此外，本发明的一种照明器具，具有上述发光装置。

发明效果

根据本发明的发光装置，与等间隔地配置预定数量的固体发光元件的情况相比，每组中来自各发光元件的光容易交叉而混色，因此能够使得不同色度的照射光减少，难以产生色相不均。此外，由于组内包含射出白色光的固体发光元件，因此能够照射没有色相不均的白色的色。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式所涉及的发光装置的结构图。

图2是表示来自上述发光装置的各LED的光的照射状态的剖视图。

图3是在上述发光装置的发光组之间改变了LED的配置间隔时的结构图。

图4是上述发光装置的变形例的结构图。

图5是本发明的第2实施方式所涉及的发光装置的剖面结构图。

图6是上述发光装置的变形例的剖面结构图。

图7(a)是本发明的第3实施方式所涉及的发光装置的剖面结构图，图7(b)是表示来自图7(a)的发光装置的照射光在扩散部件上的投影图案的图。

图8(a)是现有发光装置的结构图，图8(b)是表示来自图8(a)的发光装置的各LED的光的照射状态的剖视图，图8(c)是扩大了图8(a)的发光装置的各LED的间隔的情况的结构图，图8(d)是表示来自图8(c)的发光装置的各LED的光的照射状态的剖视图。

具体实施方式

(第1实施方式)

参照图1及图2说明本发明的第1实施方式所涉及的发光装置。如图1所示，发光装置1具有基板2和在基板2上排列安装且射出色度彼此不同的光的多个LED31、32(固体发光元件，统称为3)。此外，在发光装置1中，LED31、32构成一个发光组4a、4b、4c(组，通称为4)，上述各发光组4至少包含射出白色的光的LED。另外，发光装置1例如用作通过安装夹具(未图示)安装于顶面的照明器具或者埋入于顶壁面的下射式灯(downlight)。

在本实施方式中，LED31、32分别包括射出白色的光的固体发光元件和射出白炽灯色(日文：電球色)的光的固体发光元件，并且沿着基板2的长度方向的中心线20交替地配置且从基板2的LED安装面向上方射出照射光。另外，射出白色的光的固体发光元件能够由白色LED等构成，该白色LED例如由发出蓝色光的蓝色LED元件及被来自蓝色LED元件的光激发而发出黄色光的黄色荧光体来形成。此外，射出白炽灯色的光的固体发光元件使用将蓝色LED元件的光通过荧光体变换为白炽灯色的元件。此外，各LED及荧光体也可以彼此内置于陶瓷等封装体内而安装于基板2。此外，各固体发光元件也可以由在陶瓷、铝基材上安装LED元件并通过荧光体覆盖而成的部件构成。此时，通过在各元件上涂布不同种类的荧光体来发出多个光色。

各发光组4分别包含LED31、32，沿着基板2的长度方向依次相邻地构成，相邻的各发光组4之间的距离d1被设定为大于各组4内的LED3之间的最短距离d2。在此，各发光组4之间的距离d1为各组4的来自各LED31、32的光所形成的照射光的发光中心之间的距离。此外，各发光组4内的LED31、32之间的距离d2为各LED3的照射光的发光中心之间的距离。另外，各组间距离d1也可以不是等间隔，关于距离d2也是同样的，上述距离d1、d2可以根据设置基板2的设置部的形状、覆盖LED3的透过罩的形状任意地设定。

在配置该LED时，基板2上的LED31、32之间的距离d2比前述的图8(c)所示的相同尺寸的基板上等间隔配置的LED之间的距离dy短，各LED31、32彼此接近。因此，各发光组4按照类别密集而配置于基板2上，每个类别基于来自LED31、32的各色光(在此为白色和白炽灯色)的组合。

此外，各LED31、32之间的距离d2设为15mm以内，并且上述LED31、32的光束在100％点亮时设为10～600流明。另外，基板2使用用于安装LED等的印刷基板、陶瓷基板等，其形状不限于图示的矩形，也可以是圆形或多边形等。此外，例如通过基板2上所形成的电源电路(未图示)，经由该基板2上的布线图案向各LED3供电。此外，各LED31、32通过电源电路分别控制其出射光，能够调整上述色光的混合比例。

图2表示从基板2的侧面侧观察发光装置1时的来自发光组4a、4b的各LED31、32的光的照射状态。在各发光组4中，各LED31、32以彼此的间隔为距离d2而彼此接近，因此来自各LED31、32的白色及白炽灯色的光在基板2上方的预定的距离h处交叉，形成基于上述色光的混合光并照射。另外，也可以将从各LED31、32的照射光的各发光中心观察的立体角度设为彼此相同，例如将覆盖发光装置1的扩散用的乳白色面板、罩面板等设为混合光的等效的出射面，根据该出射面与基板2之间的距离来确定预定的距离h。

根据本实施方式，与等间隔配置预定数量的LED3的情况相比，每组4中来自各LED3的光容易交叉并混色，因此能够使得不同色度的照射光减少，难以产生色相不均。此外，由于各组4内包含射出白色光的LED3，因此能够照射出没有色相不均的白色的色。

此外，由于各LED3的发光中心间距离(d2)为15mm以内，因此例如若将立体角度设为90度以上，则能够将来自LED31、32的光的交叉位置的距离h接近到7.5mm以内，能够在比较低的高度形成混合光。此外，LED31、32的光束在100％点亮时设为10～600流明，从而点亮时不会成为10流明以下，因此不会发生照射变暗从而色光无法混合的情况。此外，由于点亮时不会超过600流明，因此能够避免照射过度明亮而眩光导致无法判别混合色的情况。

另外，在本实施方式中，表示了一个发光组包含分别射出白色的光及白炽灯色的光的LED31、32各一个的结构，但只要各组4内的多个LED3中至少一个为射出白色的光的LED31即可。例如也可以是在各组4内LED31为2个以上，或射出白炽灯色的光的LED32为2个以上。

此外，各发光组4的各LED3的配置不需要全部规则地配置。从而，也可以例如如图3所示，各发光组4的LED间隔，在基板2内热量容易集中的中央部，一定程度上扩大间隔而均匀地配置，在基板2的周边部，将各LED3按类别密集而配置。在该情况下，发光组4a、4c的LED31、32构成类别并在基板2的周边部密集地配置，基板2的中央部的组4b中的LED31、32与发光组4a、4c相比扩大彼此的间隔而配置。

(变形例)

参照图4说明上述实施方式的发光装置的变形例。在本变形例的发光装置1中，各发光组4分别除了包含射出白色的光的LED之外，还分别包含分别射出红色、蓝色、绿色中的至少2个色的色度的光的LED。在该发光装置1中，发光组4d～4f分别包含射出白色(W)的光的LED31和分别射出红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)的各色度的光的LED33、34及35。

上述LED31及33～35按各发光组4分别配置在沿着基板2上的中心线20的正方形的4个顶点上，最接近相邻的LED之间的距离d2为15mm以内，比各发光组4(4d～4f)之间的距离d1短。在此，发光装置1构成为，在各组4内，按由白色、红色、绿色及蓝色构成的每个类别，四个LED31、33～35分别密集。各发光组4通过控制白色光和红色、绿色及蓝色光各自的混合比例，能够获得各种混合光。例如，在通过各组4获得白色的光时，抑制来自LED33～35的R、G、B的各色光，提高来自LED31的白色光的混合比例。此时，各组4能够不通过因色平衡的偏差而容易引起色相不均的R、G、B的3色光来生成白色的光，而仅通过来自LED31的白色光构成白色的光，因此能够获得没有色相不均的白色的光。此外，在通过LED33～35能够获得R、G、B这3色光的色平衡良好且色相不均少的白色的光的情况下，能够与来自LED31的白色光协作(日文：相乗)而获得更明亮的白色的光。尤其在通过RGB生成白色时，由于各LED封装体的偏差和各封装体中流过的电流的偏差，色度的偏差增大，因此通过增设由1个封装体发出白色的部分，偏差抑制效果增大。此外，存在RGB的单色穿过透光罩而被看到的情况，尤其在输出小时其可能性大，但通过增加白色封装体，难以看到各单色，因此外观上的效果也大。

(第2实施方式)

参照图5说明本发明的第2实施方式所涉及的发光装置。如图5所示，在本实施方式的发光装置1中，各发光组4(4a、4b)在上述实施方式中具有使各LED3(31、32)的光混色的光学部件，作为该光学部件，使用反射板5。

反射板5具有配置在基板2上且由鼓形状(日文：樽形状)的中空的旋转体构成的凹面反射镜51，各发光组4(4a、4b)以分别在各凹面反射镜51内包围各LED3的方式设置反射板5。该反射板5将中心轴21作为旋转体的旋转轴，该中心轴21穿过与发光组4内的各LED3等距离的中心点且与基板2垂直。此外，中心轴21为凹面反射镜51的光轴。

反射板5在各发光组4中通过凹面反射镜51的内表面分别反射来自LED31、32的光的一部分，并使上述反射光彼此交叉，从凹面反射镜51的开口照射。在此，LED31、32从其发光中心位置以广角射出光，上述出射光中沿着基板2大致平行地从发光中心位置彼此向相反方向射出的光被凹面反射镜51反射而交叉。此时，LED31、32之间的间隔根据来自上述LED31、32的出射光的立体角度、凹面反射镜51的反射面的曲率等被设定，以使得由各出射光形成的混合光更容易射出。由此，容易进行来自LED31、32的色光的混合。

(变形例)

图6表示上述实施方式的变形例。在本变形例的发光装置1中，各发光组4(4a、4b)在上述实施方式中具有透镜6作为使各LED31、32的光混色的光学部件。

透镜6以覆盖各发光组4内的各LED31、32的方式配置在基板2上，具有由倒圆锥台形状的旋转体构成的透镜主体60。透镜主体60与上述同样地将与基板2垂直的中心轴21作为旋转轴，中心轴21为透镜6的光轴。

透镜主体60具有形成于该透镜主体60的底面且分别覆盖LED31、32的两个半球形空洞的入射面61、越离开基板2与中心轴21之间的倾斜角越变大的侧面62、形成于透镜上表面的凹面状的凹出射面63及凸面状的凸出射面64。凸出射面64形成为从凹出射面63的中央部突出的形状。

在透镜6中，从发光组4内的LED31、32发出的光分别从各入射面61入射到透镜主体60内，该入射光中的沿着中心轴21附近的光在凸出射面64远离中心轴21地扩散而射出。此外，来自入射面61的入射光中的远离中心轴21而朝向凹出射面63的光通过凹出射面63向中心轴21聚光而射出，从入射面61朝向侧面62的光被侧面62反射并在凹出射面63或凸出射面64折射而射出。由此，从入射面61入射的光穿过透镜6而进行扩散、聚光及多重反射等，从而彼此交叉。因此，能够容易获得从各发光组4内的各LED3发出的光的混合光。

(第3实施方式)

参照图7说明本发明的第3实施方式所涉及的发光装置。如图7(a)所示，本实施方式的发光装置1在上述实施方式中还具有使从各发光组4射出的光共同扩散的扩散部件7。在发光装置1中，各发光组4之间的距离d1或从各组4导出的光的立体角度构成为使得从各组4中的LED3导出的光在扩散部件7上的投影图案71～73(投影部分)的周围彼此相邻(日文：隣接)或重叠。扩散部件7可以使用例如含有光扩散剂的透明树脂、玻璃材料等。

发光装置1具有用于在基板2上支撑板状的扩散部件7的框体8，框体8构成为在与基板2的距离为h的位置保持扩散部件7。在此，各发光组4(4a～4c)的立体角度是指，从各组4的中心观察到的从上述各LED3(31、32)射出的光统合(日文：統合)而成的照射光的立体角度。例如根据各LED的照射光的立体角度各LED之间的距离d2及到扩散部件7的距离h求出各LED3的照射光在扩散部件7上的各投影图案，根据获得包含上述各投影图案的投影图案的照射角，等效地求出该立体角度

如图7(b)所示，扩散部件7在其平面上投影来自各发光组4a～4c的照射光，形成各投影图案71～73。在此，将各LED3设为其照射光形成立体角度的点光源，各投影图案71～73由来自上述LED3的光投影而成为大致圆形状，其外径根据立体角度和距离h来算出。此外，例如在立体角度小时，通过将各发光组4之间的距离d1变窄，上述投影图案71～73能够彼此重叠。此外，在距离d1长时，可以增大立体角度扩大投影图案来使各投影图案71～73彼此重叠。另外，LED3不限定于点光源。

根据本实施方式，来自相邻的各发光组4的出射光在扩散部件7上彼此交叉，并且在扩散部件7内扩散而射出，因此光的混色范围增大，能够获得色度不均更少的混合光。

另外，本发明不限于上述实施方式的结构，在不改变发明的要旨的范围内可以进行各种变形。例如，在上述各实施方式中表示了发光组4为两个或三个的情况，但也可以是3组以上。此外，发光组4中所包含的LED也可以包含发出除了白色、白炽灯色、红色、绿色、蓝色的光以外的色的固体发光元件或荧光体。此外，多个LED在基板上的配置形状除了直线状或矩形状以外，也可以是多边形状及圆形状。这样的发光装置能够在多种照明器具上安装使用。

另外，上述实施方式1至3可以进行组合。例如，可以在实施方式1的发光装置中适用实施方式2的反射板和/或透镜，或者适用实施方式3的扩散部件，也可以在适用实施方式2的反射板、透镜的基础上再适用实施方式3的扩散部件。

以上，说明了本发明的优选实施方式，但本发明不限定于上述特定实施方式，可以在权利要求书的范围内进行多种变更及修正，可以说这也属于本发明的范围。

Claims (7)

1.一种发光装置，其特征在于，

由在基板上排列安装且射出不同色度的光的多个固体发光元件构成一个组，

该发光装置具有多个上述组，

上述组中的各组至少包含射出白色的光的固体发光元件，

上述各组之间的距离被设定为大于组内的固体发光元件之间的距离，

上述基板的中央部的组内的上述固体发光元件与上述基板的周边部的组内的上述固体发光元件相比，扩大彼此的间隔而配置，

上述组中的各组具有将上述组内的固体发光元件的光混色的透镜，

上述透镜以覆盖上述发光组内的各上述固体发光元件的方式配置在上述基板上，具有由将与上述基板垂直的轴作为旋转轴的倒圆锥台形状的旋转体构成的透镜主体，

上述透镜主体具有：入射面，形成于上述透镜主体的底面且分别覆盖上述固体发光元件的半球形空洞；侧面，该侧面与上述旋转轴之间的倾斜角随着离开上述基板而扩大；凹面状的凹出射面，形成于上述透镜上表面；及凸面状的凸出射面，形成为从上述凹出射面的中央部突出。

2.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，

上述多个固体发光元件的照射光的从各发光中心观察到的立体角度彼此相同。

3.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，

上述组中的各组包含射出白炽灯色的光的固体发光元件。

4.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，

上述组中的各组包含将红色、蓝色、绿色中的至少2个色的色度的光分别射出的固体发光元件。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的发光装置，其特征在于，

上述组内的最接近地相邻的固体发光元件的发光中心之间的距离为15mm以内，各上述固体发光元件的光束在100％点亮时为10流明～600流明。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的发光装置，其特征在于，

还具有使从上述各组射出的光共同扩散的扩散部件，

上述各组之间的距离或从该组导出的光的立体角度被构成为使得从上述固体发光元件导出的光在上述扩散部件上的投影部分的周围彼此相邻或重叠。

7.一种照明器具，其特征在于，

具有权利要求1至4中任一项所述的发光装置。