JP2006156187A - Led light source device and led electric bulb - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、発光ダイオード素子から放射される光を波長変換してランプ等の光源とするLED光源装置及びこのLED光源装置を用いたLED電球に関するものである。 The present invention relates to an LED light source device that converts the wavelength of light emitted from a light emitting diode element into a light source such as a lamp, and an LED bulb using the LED light source device.
従来のLED光源装置においては、発光ダイオードが放射する青色光を蛍光材で励起させて白色光などに波長変換するように構成している(例えば特許文献1)。 A conventional LED light source device is configured to excite blue light emitted from a light emitting diode with a fluorescent material and convert the wavelength into white light or the like (for example, Patent Document 1).
従来のLED光源装置によれば、発光ダイオード素子を平面状に実装してなる発光器本体と、この発光器本体において発光ダイオード素子の周囲に装着された蛍光材入りの第1のドーム状キャップ部材とを備え、発光ダイオード素子から出た光は第1のドーム状キャップ部材に入射し、第1のドーム状キャップ部材内部の蛍光材が励起されてその固有の蛍光を発し、第1のドーム状キャップ部材に入射した光の一部は第1のドーム状キャップ部材を透過して、蛍光材で発した蛍光と第1のドーム状キャップ部材を透過した光とを混合させて混合色光を得ていた。しかし、発光ダイオード素子と蛍光材との距離が第1のドーム状キャップ部材における発光ダイオード素子の発する光の入射位置により異なり、また、発光ダイオード素子から放射される光の強度が放射する方向により異なるため、発光ダイオードの光の照度が第1のドームの入射位置により異なり、その結果、第1のドームの透過位置により波長変換された光の輝度にムラが生じるという問題点があった。また、輝度のムラを低減するためにドーム状キャップ部材に混入する蛍光材の量を発光ダイオードの発する光の照度に応じて調整することが困難であるという問題点があった。 According to a conventional LED light source device, a light emitter body in which a light emitting diode element is mounted in a planar shape, and a first dome-shaped cap member containing a fluorescent material mounted around the light emitting diode element in the light emitter body. The light emitted from the light emitting diode element is incident on the first dome-shaped cap member, and the fluorescent material inside the first dome-shaped cap member is excited to emit its own fluorescence. Part of the light incident on the cap member is transmitted through the first dome-shaped cap member, and the mixed color light is obtained by mixing the fluorescence emitted from the fluorescent material and the light transmitted through the first dome-shaped cap member. It was. However, the distance between the light emitting diode element and the fluorescent material varies depending on the incident position of the light emitted from the light emitting diode element in the first dome-shaped cap member, and the intensity of the light emitted from the light emitting diode element varies depending on the direction in which the light is emitted. Therefore, the illuminance of the light from the light emitting diode differs depending on the incident position of the first dome, and as a result, there is a problem that the luminance of the light whose wavelength is converted by the transmission position of the first dome is uneven. In addition, there is a problem that it is difficult to adjust the amount of the fluorescent material mixed in the dome-shaped cap member in accordance with the illuminance of light emitted from the light emitting diode in order to reduce unevenness in luminance.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、波長変換された光の光源部位置の違いによる輝度ムラの少ないLED光源装置およびこれを用いたLED電球を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides an LED light source device having less luminance unevenness due to a difference in position of a light source portion of wavelength-converted light and an LED bulb using the same. Objective.
この発明に係るLED光源装置は、近紫外光または青色光を放射し平面状に配設される複数の発光ダイオード素子を有するLED発光部と、発光ダイオード素子が配設される面から所定の距離隔てた位置に発光ダイオード素子と対向する平面部を有し、発光ダイオード素子から放射される光を波長変換する蛍光部材を平面部に設けた波長変換カバーとを備えたものである。 An LED light source device according to the present invention includes a LED light emitting unit having a plurality of light emitting diode elements that radiate near ultraviolet light or blue light and are disposed in a plane, and a predetermined distance from the surface on which the light emitting diode elements are disposed. A wavelength conversion cover having a flat portion facing the light emitting diode element at a separated position and provided with a fluorescent member for converting the wavelength of light emitted from the light emitting diode element on the flat portion.
また、近紫外光または青色光を放射し平面状に配設される複数の発光ダイオード素子を有するLED発光部と、発光ダイオード素子が配設される面から所定の距離隔てた位置に発光ダイオード素子と対向する扁平な曲面部を有し、発光ダイオード素子から放射される光を波長変換する蛍光部材を曲面部に設けた波長変換カバーとを備えたものである。 Also, an LED light-emitting unit having a plurality of light-emitting diode elements that radiate near ultraviolet light or blue light and are arranged in a plane, and a light-emitting diode element at a predetermined distance from the surface on which the light-emitting diode elements are arranged And a wavelength conversion cover provided with a fluorescent member that converts the wavelength of light emitted from the light-emitting diode element on the curved surface portion.
また、近紫外光または青色光を放射し平面状に配設される発光ダイオード素子及びこの発光ダイオード素子の表面を封止する封止樹脂を有するLED発光部と、発光ダイオード素子が配設される面から所定の距離隔てた位置に発光ダイオード素子と対向する平面部とこの平面部の外周に接続する側面部とを有するペン皿形状に形成され、発光ダイオード素子から放射される光を波長変換する蛍光部材を平面部及び側面部に設けた波長変換カバーとを備えたものである。 In addition, a light emitting diode element that emits near-ultraviolet light or blue light and is disposed in a planar shape, an LED light emitting unit that includes a sealing resin that seals the surface of the light emitting diode element, and the light emitting diode element are disposed. It is formed in a pen dish shape having a flat part facing the light emitting diode element at a position separated from the surface and a side part connected to the outer periphery of the flat part, and converts the wavelength of light emitted from the light emitting diode element. A wavelength conversion cover provided with a fluorescent member on the flat surface portion and the side surface portion is provided.
この発明に係るLED電球は、一端に口金が設けられ、他端に向けてラッパ状に拡がる電球外郭部と、上記のいずれかに記載のLED光源装置と、電球外郭部の他端に設けられ、LED光源装置が実装される光源装置実装基板と、電球外郭部の他端に設けられ、基板及びLED光源装置を密閉して覆う透光性カバーとを備えたものである。 An LED bulb according to the present invention is provided with a cap at one end and a bulb outer portion that expands in a trumpet shape toward the other end, the LED light source device according to any one of the above, and the other end of the bulb outer portion. A light source device mounting substrate on which the LED light source device is mounted, and a translucent cover provided on the other end of the bulb outer portion and sealingly covering the substrate and the LED light source device.
この発明に係るLED光源装置は、近紫外光または青色光を放射し平面状に配設される複数の発光ダイオード素子を有するLED発光部と、発光ダイオード素子が配設される面から所定の距離隔てた位置に発光ダイオード素子と対向する平面部を有し、発光ダイオード素子から放射される光を波長変換する蛍光部材を平面部に設けた波長変換カバーとを備えたので、発光ダイオード素子と蛍光部材とが互いに平行な平面上に配置され、発光ダイオード素子に対する蛍光部材の位置の違いによる距離の違いが低減され、波長変換される光の光源部の位置に違いによる輝度ムラを低減できる効果がある。 An LED light source device according to the present invention includes a LED light emitting unit having a plurality of light emitting diode elements that radiate near ultraviolet light or blue light and are disposed in a plane, and a predetermined distance from the surface on which the light emitting diode elements are disposed. The light emitting diode element and the fluorescent light are provided with a wavelength conversion cover having a flat part facing the light emitting diode element at a separated position and having a fluorescent member for converting the wavelength of light emitted from the light emitting diode element on the flat part. The members are arranged on a plane parallel to each other, the difference in distance due to the difference in the position of the fluorescent member with respect to the light emitting diode element is reduced, and the luminance unevenness due to the difference in the position of the light source part of the wavelength converted light can be reduced. is there.
また、近紫外光または青色光を放射し平面状に配設される複数の発光ダイオード素子を有するLED発光部と、発光ダイオード素子が配設される面から所定の距離隔てた位置に発光ダイオード素子と対向する扁平な曲面部を有し、発光ダイオード素子から放射される光を波長変換する蛍光部材を曲面部に設けた波長変換カバーとを備えたので、発光ダイオード素子と蛍光部材とが互いに略平行な平面上に配置され、発光ダイオード素子に対する蛍光部材の位置の違いによる距離の違いが低減され、波長変換される光の光源部の位置の違いによる輝度ムラを低減できる効果がある。 Also, an LED light-emitting unit having a plurality of light-emitting diode elements that radiate near ultraviolet light or blue light and are arranged in a plane, and a light-emitting diode element at a predetermined distance from the surface on which the light-emitting diode elements are arranged And a wavelength conversion cover having a curved surface portion provided with a fluorescent member for converting the wavelength of light emitted from the light emitting diode element, so that the light emitting diode element and the fluorescent member are substantially the same. Arranged on a parallel plane, the difference in distance due to the difference in the position of the fluorescent member with respect to the light emitting diode element is reduced, and there is an effect that the luminance unevenness due to the difference in the position of the light source part of the light subjected to wavelength conversion can be reduced.
また、近紫外光または青色光を放射し平面状に配設される発光ダイオード素子及びこの発光ダイオード素子の表面を封止する封止樹脂を有するLED発光部と、発光ダイオード素子が配設される面から所定の距離隔てた位置に発光ダイオード素子と対向する平面部とこの平面部の外周に接続する側面部とを有するペン皿形状に形成され、発光ダイオード素子から放射される光を波長変換する蛍光部材を平面部及び側面部に設けた波長変換カバーとを備えたので、発光ダイオード素子と蛍光部材とが互いに平行な平面上に配置され、発光ダイオード素子に対する蛍光部材の位置の違いによる距離の違いが低減され、波長変換される光の光源部の位置の違いによる輝度ムラを低減できる効果がある。さらに、発光ダイオード素子から波長変換カバーの側面部方向に放射される光についても側面部に設けられた蛍光部材により波長変換されるので、効率のよい光源装置を得られる効果がある。 In addition, a light emitting diode element that emits near-ultraviolet light or blue light and is disposed in a planar shape, an LED light emitting unit that includes a sealing resin that seals the surface of the light emitting diode element, and the light emitting diode element are disposed. It is formed in a pen dish shape having a flat part facing the light emitting diode element at a position separated from the surface and a side part connected to the outer periphery of the flat part, and converts the wavelength of light emitted from the light emitting diode element. Since the fluorescent member is provided with the wavelength conversion cover provided on the plane part and the side part, the light emitting diode element and the fluorescent member are arranged on a plane parallel to each other, and the distance due to the difference in the position of the fluorescent member with respect to the light emitting diode element is increased. The difference is reduced, and there is an effect that the luminance unevenness due to the difference in the position of the light source part of the light subjected to wavelength conversion can be reduced. Furthermore, since the light emitted from the light emitting diode element toward the side surface of the wavelength conversion cover is also wavelength-converted by the fluorescent member provided on the side surface, there is an effect that an efficient light source device can be obtained.
また、この発明に係るLED電球は、一端に口金が設けられ、他端に向けてラッパ状に拡がる電球外郭部と、上記のいずれかに記載のLED光源装置と、電球外郭部の他端に設けられ、LED光源装置が実装される光源装置実装基板と、電球外郭部の他端に設けられ、基板及びLED光源装置を密閉して覆う透光性カバーとを備えたので、輝度ムラの少ないLED光源装置により効率のよいLED電球が得られる効果がある。また、LED光源装置において波長変換カバーの発光ダイオード素子と対向する面に蛍光部材を設けたので、透光性カバーが破損しても発光ダイオード素子の放射する近紫外光または青光が直接LED電球の外部に放射されることがなく、安全性の高いLED電球が得られる効果がある。 Further, the LED bulb according to the present invention is provided with a cap at one end and a bulb outer portion expanding in a trumpet shape toward the other end, the LED light source device according to any one of the above, and the other end of the bulb outer portion. Provided with a light source device mounting substrate on which the LED light source device is mounted and a translucent cover that is provided on the other end of the bulb outer casing and hermetically covers the substrate and the LED light source device, so that there is little luminance unevenness The LED light source device has an effect of obtaining an efficient LED bulb. In addition, since the fluorescent member is provided on the surface of the LED light source device that faces the light emitting diode element of the wavelength conversion cover, even if the translucent cover is damaged, the near ultraviolet light or blue light emitted from the light emitting diode element is directly emitted from the LED bulb. There is an effect that a highly safe LED bulb can be obtained.
実施の形態1.
図1〜図8は、この実施の形態におけるLED電球の構成を示す図であり、図1、図3は、LED電球の一部破断断面図、図2、図4はLED電球の分解斜視図、図5、図6、図7は波長変換カバーの断面図、図8は点光源の光出力特性と被照射物の水平照度と鉛直面照度の関係を示す図である。
FIGS. 1-8 is a figure which shows the structure of the LED bulb in this embodiment, FIG.1, FIG.3 is a partially broken sectional view of a LED bulb, FIG.2, FIG.4 is an exploded perspective view of a LED bulb. 5, FIG. 6, and FIG. 7 are sectional views of the wavelength conversion cover, and FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the light output characteristics of the point light source, the horizontal illuminance of the irradiated object, and the vertical illuminance.
図1、図2に示すLED電球1の外郭は、両端が開口されるラッパ形状の電球外郭部2の一端である小径開口部に電気的に絶縁する中空リング状の絶縁部3を介して商用電源が給電される口金4を配置し、電球外郭部2の他端である大径開口部に半球状のガラスなどからなる透光性カバー5を配置して構成している。この透光性カバー5は電球外郭部2の大径開口部に取り付けられて、外部から埃などが後述するLED発光部6に付着するのを防止し、またユーザーが電極などに触れ感電するのを防止している。
The outer shell of the
LED発光部6は、平面状に配設され近紫外光を出力する複数の発光ダイオード素子12と、この発光ダイオード素子12が実装される平面部と、この平面部の周縁を斜めに起こした略すり鉢状のセラミックなどからなる発光ダイオード素子実装基板13とを備え、発光ダイオード素子12を発光ダイオード素子実装基板13の平面部の略中央に配置するように取り付ける。この発光ダイオード素子12をシリコン系の樹脂など耐紫外特性がよい透明な封止樹脂14で発光ダイオード素子12の表面を封止して、発光ダイオード素子12と空気の屈折率の違いによる近紫外光の全反射を軽減させて、発光ダイオード素子12の内部で発生する近紫外光を効率よく発光ダイオード素子12の外部に放射させる。
The LED
電球外郭部2の大径開口部の内側側壁部に断面がL字形状のリング7を当接させて嵌め込まれ、このL字形状のリング7に、LED発光部6と後述する波長変換カバー9とを備えたLED光源装置を実装するための光源装置実装基板であるアルミ基板8が取り付けられている。
A
アルミ基板8には、アルミ基板8の透光性カバー5側に配設された配線パターン上に複数のLED発光部6とこのLED発光部6から出力される近紫外光を白色光に変換する波長変換カバー9とを備えたLED光源装置とが実装され、波長変換カバー9を取り付けるカバー取付穴10が設けられている。
The
電球外郭部2の内部には、LED発光部6を駆動するための電源回路11が備えられ、電源回路11は口金4に給電される商用電源を変換してアルミ基板8に配設された配線パターンを介してLED発光部6に電力を給電して、LED発光部6から近紫外光を出力する。
A
波長変換カバー9は、近紫外光を白色光に変換するための、たとえば赤色変換蛍光体、緑色変換蛍光体、青色変換蛍光体を混合した蛍光部材である蛍光体15が塗布される円形平面部16と、円形平面部16の周縁の対向する位置から外側に突出される一対のL字形状の取付部17を備え、突出させるL字形状の先端部は、円形平面部16から外側に略直角に突出してアルミ基板8に取り付ける基板取付穴18を備えている。アルミ基板8のカバー取付穴10と波長変換カバー9の基板取付穴18を用いてネジ止めなどにより、波長変換カバー9とアルミ基板8とがスペーサ10aを介して固定される。円形平面部16は、複数の発光ダイオード素子12が配設される面から略平行で所定の距離隔てた位置に発光ダイオード素子12と対向している。
The
なお、波長変換カバー9の取付部17を2ヶ所としたが、波長変換カバー9をアルミ基板8に略平行に取り付けることができればよく、取付部17を3ヶ所設けてもよい。
Although the
また、図3、図4に示す波長変換カバー9及びアルミ基板8のように、波長変換カバー9の取付部17の先端部を係止片18aにしてアルミ基板8のカバー取付穴10に嵌合させるようにし、波長変換カバー9の取付部17とは異なる周縁に固定爪19を備えて、LED発光部6と波長変換カバー9の円形平面部16とを略一定の間隔にするように固定してもよい。
Further, like the
図5は蛍光体15が塗布される波長変換カバー9の断面図を示しており、蛍光体15が設けられる円形平面部16に複数の凹部が形成され、この凹部に蛍光体15が塗布される。これらの凹部は各LED発光部6から近紫外光が照射される位置にあり、各凹部の直径は対応するLED発光部6から照射される近紫外光の照度分布に基づき適宜設定される。凹部に蛍光体15を塗布し、凹部の深さを適宜選択することにより、平面に塗布する場合と比較し、塗布される蛍光体15の膜厚を容易に制御することができる。蛍光体15の膜厚が厚いところでは波長変換される光の強度が高められるので、蛍光体15に照射される近紫外光の照度に応じて蛍光体15の膜厚を調整することにより、均一な輝度の白色光に変換することができる。
FIG. 5 shows a cross-sectional view of the
なお、波長変換カバー9に蛍光体15を塗布することなく、波長変換カバー9を形成する樹脂などの材料に蛍光体15を混ぜ合せてもよい。
The
また、図6、図7に示す波長変換カバー9のように、波長変換カバー9の円形平面部の蛍光体15を塗布する面と反対側の面にレンズ20を備えると、蛍光体15によって変換した白色光をこのレンズ20によって集光する、或いは所定方向へ光を配光・拡散するなど、光学設計の自由度を大きくすることができる。
Moreover, when the
各発光ダイオード素子12は非常に小さいのでそれぞれ点光源とみなすものとすると、点光源の光出力と照度との関係は図8及び(1)式のようになる。図8は、被照射面から高さhに配置される光源Lの光出力と、光源Lの直下方向から角度θの方向の被照射面上のP点における各種照度との関係を示している。
Eh=(Iθ/l2)・cosθ ・・・ (1)
ここで、EhはP点における直射水平面照度、Iθはθ方向の光度(cd)、lは点光源からP点までの距離(m)、θはP点における入射角である。
If each light emitting
Eh = (Iθ / l 2 ) · cos θ (1)
Here, Eh is the direct horizontal plane illuminance at point P, Iθ is the luminous intensity (cd) in the θ direction, l is the distance (m) from the point light source to point P, and θ is the incident angle at point P.
(1)式より、直射水平面照度Ehは、LED発光部6からθ方向に放射される光度Iθに比例し、距離lの自乗に反比例することがわかる。一方、蛍光体15に照射される光出力である直射水平面照度が大きくなると、蛍光体15により励起されて出力される白色光も大きくなることが知られている。光源Lから凹部の外周を見込むθの範囲で光度Iθがほぼ一様であるとし、そのθの範囲で距離lの変化が小さく、cosθの値の変化も小さいとすると、光源Lから凹部の外周を見込むθの範囲で直射水平面照Ehがほぼ均一となり、蛍光体15により励起される白色光の輝度もほぼ均一となり、輝度ムラの小さいLED光源装置が得られる。
From the equation (1), it is understood that the direct horizontal plane illuminance Eh is proportional to the luminous intensity Iθ emitted from the LED
また、電球外郭部2の大径開口部を透光性カバー5で覆っているので、LED発光部6に埃などが付着するのを防止でき、ユーザーが電極などに触れて感電するのを防止できる。
Moreover, since the large-diameter opening of the bulb
また、発光ダイオード素子12の表面を封止している封止樹脂14は湿度によって劣化するが、透光性カバー5と電球外郭部2とにより封止樹脂14を防湿するので、封止樹脂14を長寿命化することができる。
Further, the sealing
また、LED発光部6から近紫外光が照射される部分に蛍光体15が塗布されるので、発光ダイオード素子12の配設される面と蛍光体塗布面との距離を小さくすることにより波長変換カバー9を小型化でき、さらに蛍光体15の塗布量を少なくすることができる。
Further, since the
また、LED発光部6は発光することで熱が発生し、また近紫外光を蛍光体15に照射して蛍光体15を励起させると発熱をする。この発熱が大きくなるとLED発光部6の寿命が短くなるばかりでなく、発光ダイオード素子12を封止している封止樹脂14が劣化してLED発光部6から照射される近紫外光が弱くなるが、LED発光部6と蛍光体15を密着させずに所定の距離隔てているので、蛍光体15を励起するときにストークスシフトにより発生する熱がLED発光部6に与える影響を抑えることができ、LED発光部6を長寿命化することができる。ここで所定の距離とは、蛍光体15で生じる発熱が発光ダイオード素子12を劣化させない範囲で小さい距離である。
Further, the LED
また、電球外郭部2と、電球外郭部2の大径開口部の内側側壁部に当接されるL字形状のリング7をアルミニウムなどの熱伝導率がよく放熱性のある材質を用いれば、LED発光部6から発生する熱は、アルミ基板8、リング7、電球外郭部2へと熱が伝えられて電球外郭部2から外気に熱が放射され、LED発光部6の発光効率がよくなり光出力が向上する。
Moreover, if the L-shaped
また、LED発光部6から出力される近紫外光は波長変換カバー9と透光性カバー5を透過して出力されるので、外部から衝撃を受けて透光性カバー5が割れてもLED発光部6は波長変換カバー9で覆われている。したがって、LED発光部6から出力される近紫外線光が直接外部へ出力されることがない2重安全構造となっており、より安全性が向上している。
Further, since the near-ultraviolet light output from the LED
なお、本実施の形態において、近紫外光を出力する発光ダイオード素子12について説明したが、青色光を出力する発光ダイオード素子12aを用いてもよい。この場合、青色光を照射するとき黄色光に変換する蛍光体15aを用いれば、この蛍光体15aを透過する青色光とこの蛍光体15aで励起されて発光する黄色光とが混合されて白色光を得ることができる。
In the present embodiment, the light-emitting
また、赤色変換蛍光体、緑色変換蛍光体、青色変換蛍光体を混合した白色光に変換する蛍光体15について説明したが、赤、緑、青の光に変換するそれぞれの蛍光体15の混合比を変えて、例えば電球色の光に変換する蛍光体15bなどを用いてもよい。
In addition, the
また、LED発光部6の放熱を効率よくするためにアルミ基板8にLED発光部6を取り付けた例を示したが、LED発光部6の放熱が充分にできるときは、ガラスエポキシ基板などに取り付けてもよい。
In addition, in order to efficiently dissipate the heat from the LED light-emitting
実施の形態2.
図9〜図11は、この実施の形態におけるLED電球の構成を示す図である。
本実施の形態は実施の形態1の波長変換カバー9をペン皿形状にし、アルミ基板8上に発光ダイオード素子実装基板13を用いずに発光ダイオード素子12bを実装し、その表面を封止樹脂14aで封止したLED発光部としてのLED光源素子モジュール21を構成したものである。
FIGS. 9-11 is a figure which shows the structure of the LED light bulb in this Embodiment.
In the present embodiment, the
図9はLED電球の分解斜視図、図10は波長変換カバーの断面図、図11はLED光源素子モジュールの配光特性を示す図であり、実施の形態1と同じ部分は同符号を付し、説明を省略する。 FIG. 9 is an exploded perspective view of the LED bulb, FIG. 10 is a cross-sectional view of the wavelength conversion cover, and FIG. 11 is a diagram showing the light distribution characteristics of the LED light source element module. The description is omitted.
LED電球1の外郭は口金4、電球外郭部2、透光性カバー5で構成されており、電球外郭部2の内部に電源回路11を備え、電球外郭部2の大径開口部にリング7を当接させて取り付け、このリング7にアルミ基板8を取り付けている。アルミ基板8上には絶縁層を備えており、絶縁層には通電するための配線パターンが印刷されている。
The outer bulb of the
この配線パターン上に近紫外光を発光する発光ダイオード素子12bに形成される略球状のバンプを使ってフリップチップ接続して、発光ダイオード素子12bが略中央に配置するように封止樹脂14aを半球状にポッティングしてLED光源素子モジュール21を構成している。
The sealing
図10は、このLED光源素子モジュール21から出力される近紫外光を白色光に変換するペン皿形状の波長変換カバー9aを示しており、アルミ基板8に備えられる。
FIG. 10 shows a pen dish-shaped
波長変換カバー9aはペン皿形状に形成され、円形平面部16と、円形平面部16の外周に接続する側面部であるペン皿側面部22とを備える。ペン皿側面部22の先端部には、ペン皿側面部22の開口枠の対向する位置から突出する一対の基板取付部18を備え、円形平面部16とペン皿側面部22の内側に蛍光体15が塗布されている。
The
図11はLED光源モジュール21の配光特性の一例を示しており、LED光源素子モジュール21の照射面から鉛直方向を90°としたときの配光である。この図から、LED光源素子モジュール21の照射面から約11°〜約20°及び約160°〜約169°の範囲(略側面方向)、約47°〜約133°範囲(鉛直方向)は光出力が高く、約20°〜約47°及び約133°〜約160°の範囲(斜め方向)は光出力が弱いことが明らかである。
FIG. 11 shows an example of the light distribution characteristics of the LED
ここで、蛍光体15に照射される光の照度が大きいほど励起される白色光の輝度が高くなる特性がある。LED光源素子モジュール21の照射面に対し鉛直方向、略側面方向が特に強く出力され、斜め方向は弱い出力であるので、LED光源素子モジュール21の照射面に対し鉛直方向にあたる波長変換カバー9aの円形平面部16の蛍光体塗布量を少なくして蛍光体15の膜厚を薄くし、斜め方向にあたる周辺部分は蛍光体塗布量を多くして蛍光体15の膜厚を厚くする。
Here, the luminance of the excited white light increases as the illuminance of the light applied to the
このように波長変換カバー9aに塗布する蛍光体15の膜厚を変えると、LED光源素子モジュール21から照射される光の照度の小さい部分は蛍光体15の膜厚が厚く、照度の大きい部分は蛍光体15の膜厚が薄くなるので、波長変換カバー9aの蛍光体15で変換される光の輝度のバランスがとれるので、より輝度ムラの少ない白色光を得ることができる。なお、蛍光体15の膜厚を薄くすると蛍光体15を透過する紫外光が増加するので、波長変換カバー9aの可視光出力面に紫外光吸収膜または紫外光反射膜を備えるとよい。
Thus, when the film thickness of the
また、ペン皿側面部22に蛍光体15を塗布することで、LED光源素子モジュール21から発光される近紫外光の約11°〜約20°及び約160°〜約169°の近紫外光がペン皿側面部22に照射されて白色光を得ることができ、効率がよく、広い角度にわたり光を照射できるLED光源装置を得ることができる。
Further, by applying the
このように蛍光体15の膜厚を制御したLED光源装置を備えることにより、それぞれのLED光源素子モジュール21から照射される近紫外光は、波長変換カバー9aで光出力のバランスのよい白色光に変換され、またLED光源素子モジュール21から略側面方向へ照射される近紫外光はペン皿側面部22に塗布される蛍光体15で白色光に変換されるので、光出力にムラが少なく見栄えがよく、効率のよいLED電球を得ることができる。
Thus, by providing the LED light source device in which the film thickness of the
また、LED光源素子モジュール21の照射面に対し鉛直方向、略側面方向が特に強く出力され、斜め方向は弱い出力であるので、LED光源素子モジュール21の小斜面に対し鉛直方向にあたる波長変換カバー9aの円形平面部16の蛍光体塗布量を多くして蛍光体15の膜厚を厚くし、斜め方向にあたる周辺部分は蛍光体塗布量を少なくして蛍光体15の膜厚を薄くしてもよい。このように波長変換カバー9aに塗布する蛍光体15の膜厚を変えると、LED光源素子モジュール21から照射される光の照度の小さい部分は蛍光体15の膜厚が薄く、照度の大きい部分は蛍光体15の膜厚が厚くなるので、波長変換カバー9aの蛍光体15で変換される可視光の出力を大きくすることができる。
なお、この場合可視光を多く得ることができるが輝度ムラが起こるので、波長変換カバー9aの可視光出力面に光拡散膜などを備えて可視光を拡散して、光の輝度ムラを少なくするようにしてもよい。
Further, since the vertical direction and the substantially side direction are particularly strongly output with respect to the irradiation surface of the LED light
In this case, a large amount of visible light can be obtained, but luminance unevenness occurs. Therefore, the visible light output surface of the
また、LED光源素子モジュール21は発光することで熱が発生し、また近紫外光を蛍光体15に照射して蛍光体15を励起させると発熱をする。この発熱が大きくなると発光ダイオード素子12bの寿命が短くなるばかりでなく、発光ダイオード素子12bを封止している封止樹脂14aが劣化して発光ダイオード素子12bから照射される近紫外光が弱くなるが、LED光源素子モジュール21と蛍光体15は密着せずに離れているので、蛍光体15を励起するときにストークスシフトにより発生する熱がLED光源素子モジュール21に与える影響を抑えることができ、LED光源素子モジュール21を長寿命化することができる。
The LED light
また、LED光源素子モジュール21から出力される近紫外光は波長変換カバー9aと透光性カバー5を透過して出力されるので、外部から衝撃を受けて透光性カバー5が割れてもLED光源素子モジュール21の光は波長変換カバー9aで覆われている。したがって、LED光源素子モジュール21から出力される近紫外線光が直接外部へ出力されることがない2重安全構造となっており、より安全性が向上している。
Further, since the near ultraviolet light output from the LED light
実施の形態3.
図12、図13は、この実施の形態におけるLED電球の構成を示す図である。
本実施の形態は実施の形態2のペン皿形状の波長変換カバーを扁平な曲面形状で構成したものである。
12 and 13 are diagrams showing the configuration of the LED bulb in this embodiment.
In the present embodiment, the pen dish-shaped wavelength conversion cover of the second embodiment is configured with a flat curved surface.
図12は、LED電球の側面断面図を示しており、実施の形態1及び実施の形態2と同じ部分は同符号を付し、説明を省略する。 FIG. 12 shows a side cross-sectional view of the LED bulb. The same parts as those in the first embodiment and the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
LED電球1の外郭は口金4、電球外郭部2、透光性カバー5で構成されており、電球外郭部2の内部に電源回路11を備え、電球外郭部2の大径開口部にリングを当接させて取り付け、このリングにアルミ基板8を備えている。アルミ基板8上には絶縁層を備えており、絶縁層には通電するための配線パターンが印刷されて、LED光源素子モジュール21が備えられている。
The outer bulb of the
このLED光源素子モジュール21から出力される近紫外光を白色光に変換するペン皿形状の波長変換カバー9bがアルミ基板8に備えられている。
A pen dish-shaped wavelength conversion cover 9 b for converting near-ultraviolet light output from the LED light
波長変換曲面カバー9bは扁平な曲面部23と、この曲面部23の周縁の対向する位置から外側に突出させる一対の突出部24とを備えていて、曲面部23の内側に赤色変換蛍光体、緑色変換蛍光体、青色変換蛍光体を混合した蛍光体15が塗布されている。この突出部24にはアルミ基板8に取り付ける基板取付穴18を備えている。
The wavelength conversion curved surface cover 9b includes a flat curved surface portion 23 and a pair of projecting
図11のLED光源素子モジュール21の配光特性から、LED光源素子モジュール21の照射面の鉛直方向を90°とするとき、約11°〜約20°及び約160°〜約169°の範囲(略側面方向)、約47°〜約133°の範囲(鉛直方向)は光出力が高く、約20°〜約47°及び約133°〜約160°の範囲(斜め方向)は光出力が弱い。
From the light distribution characteristics of the LED light
波長変換カバー9bを扁平な曲面部23で構成することにより、実施の形態2と同様にLED光源素子モジュール21から発光される鉛直方向の近紫外光は、波長変換カバー9bの曲面部23に照射されて蛍光体15を励起して白色光に変換さられ、ほぼ均一な輝度の白色光を透光面から得ることができる。
By configuring the wavelength conversion cover 9b with the flat curved surface portion 23, vertical near-ultraviolet light emitted from the LED light
また、LED光源素子モジュール21から略側面方向へ発光される近紫外光は波長変換カバー9bの外枠側の蛍光体15を励起して白色光に変換することができ、透光面から側面方向を照らすことができる。
Further, near-ultraviolet light emitted from the LED light
このように、波長変換カバー9bの透光面が緩やかな曲面で形成されているので、複数のLED光源素子モジュール21から鉛直方向へ照射される近紫外光は、ほぼ均一な輝度の白色光に変換され、また、略側面方向へ照射される近紫外線光が波長変換カバー9bの周囲を照射するので、波長変換カバー9bから広い角度範囲に光を出力することができ、波長変換カバー9b全体がほぼ均一な輝度の白色光を発するので見栄えがよく、効率のよいLED光源装置が得られる。
Thus, since the light-transmitting surface of the wavelength conversion cover 9b is formed with a gentle curved surface, the near-ultraviolet light irradiated in the vertical direction from the plurality of LED light
なお、図13に示す波長変換カバー9cのように、複数のLED光源素子モジュール21から鉛直方向に照射される波長変換カバー9c部分を円形平面部16aとし、波長変換カバー9cの円形平面部16aの周囲を曲面形状の曲面部23aとしてもよく、波長変換カバー9cの円形平面部16aはLED光源素子モジュール21と平行になるのでより均一な輝度の白色光を得ることができ、LED光源素子モジュール21から略側面方向に放射される近紫外光が波長変換カバー9cの曲面部23aに照射されて白色光が得られる。
In addition, like the
発光ダイオード素子から発光される光で蛍光体を励起して白色光などの可視光を発光する光源に関する。 The present invention relates to a light source that excites a phosphor with light emitted from a light emitting diode element to emit visible light such as white light.
1 LED電球、2 電球外郭部、3 絶縁部、4 口金、5 透光性カバー、6 LED発光部、7 リング、8 光源装置実装基板であるアルミ基板、9、9a、9b、9c 波長変換カバー、10 カバー取付穴、10a スペーサ、11 電源回路、12、12a、12b 発光ダイオード素子、13 発光ダイオード素子実装基板、14、14a 封止樹脂、15、15a、15b 蛍光部材である蛍光体、16 円形平面部、17 取付部、18 基板取付穴、18a 係止片、19 固定爪、20 レンズ、21 LED光源素子モジュール、22 側面部であるペン皿側面部、23、23a 曲面部、24 突出部。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記発光ダイオード素子が配設される面から所定の距離隔てた位置に前記発光ダイオード素子と対向する平面部を有し、前記発光ダイオード素子から放射される光を波長変換する蛍光部材を前記平面部に設けた波長変換カバーと、
を備えたLED光源装置。 An LED light-emitting unit having a plurality of light-emitting diode elements that radiate near ultraviolet light or blue light and are arranged in a plane; and
A flat part facing the light emitting diode element at a predetermined distance from a surface on which the light emitting diode element is disposed, and a fluorescent member for converting the wavelength of light emitted from the light emitting diode element; A wavelength conversion cover provided on the
LED light source device comprising
前記発光ダイオード素子が配設される面から所定の距離隔てた位置に前記発光ダイオード素子と対向する扁平な曲面部を有し、前記発光ダイオード素子から放射される光を波長変換する蛍光部材を前記曲面部に設けた波長変換カバーと、
を備えたLED光源装置。 An LED light-emitting unit having a plurality of light-emitting diode elements that radiate near ultraviolet light or blue light and are arranged in a plane; and
A fluorescent member that has a flat curved surface facing the light emitting diode element at a predetermined distance from a surface on which the light emitting diode element is disposed, and converts the wavelength of light emitted from the light emitting diode element; A wavelength conversion cover provided on the curved surface,
LED light source device comprising:
前記発光ダイオード素子が配設される面から所定の距離隔てた位置に前記発光ダイオード素子と対向する平面部とこの平面部の外周に接続する側面部とを有するペン皿形状に形成され、前記発光ダイオード素子から放射される光を波長変換する蛍光部材を前記平面部及び前記側面部に設けた波長変換カバーと、
を備えたLED光源装置。 A light-emitting diode element that emits near-ultraviolet light or blue light and is disposed in a plane, and an LED light-emitting unit that has a sealing resin that seals the surface of the light-emitting diode element;
The light emitting diode element is formed in a pen dish shape having a flat part facing the light emitting diode element and a side part connected to the outer periphery of the flat part at a predetermined distance from a surface on which the light emitting diode element is disposed. A wavelength conversion cover provided with a fluorescent member for wavelength-converting light emitted from the diode element on the plane part and the side part; and
LED light source device comprising:
請求項1乃至請求項7のいずれかに記載のLED光源装置と、
前記電球外郭部の他端に設けられ、前記LED光源装置が実装される光源装置実装基板と、
前記電球外郭部の他端に設けられ、前記基板及び前記LED光源装置を密閉して覆う透光性カバーと、
を備えたLED電球。 A bulb outer part that is provided with a base at one end and spreads in a trumpet shape toward the other end;
The LED light source device according to any one of claims 1 to 7,
A light source device mounting board provided on the other end of the bulb outer portion, on which the LED light source device is mounted;
A translucent cover that is provided at the other end of the bulb outer shell and covers the substrate and the LED light source device in a sealed manner;
LED bulb with
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