JP2007042901A - 発光モジュールおよび発光ユニット - Google Patents

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Abstract

【課題】ＬＥＤチップなどの発光素子を用いて構成された発光モジュールにおいて、点灯時に発光素子が離間して複数のドット状に観察されることを無くし、照明装置の光源としての品質を高め、点状光源として取り扱うことが可能な発光モジュールを提供すること。
【解決手段】基板１上に搭載された複数の発光素子２と、これら複数の発光素子２を包含する樹脂パッケージ３と、を備えた発光モジュールＡ１であって、樹脂パッケージ３は、複数の発光素子２にそれぞれ個々に対応し、かつ、発光素子２から発せられた光を光線束を絞って出射させる複数の光学レンズ３１を備えるとともに、各発光素子２から発せられた光の光学レンズ３１からの出射光線束を基板１側へ延長したときに光学レンズ３１に対して発光素子２よりも離間する位置に集束する仮想発光領域Ｈを有するように構成されており、仮想発光領域Ｈが略同一箇所に重なるように構成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＬＥＤチップなどの発光素子を用いて構成された発光モジュールに関し、特に各種照明装置の光源として利用される発光モジュールに関する。
近年においては、室内用照明器具や信号機などの照明装置の光源として、従来から使用されてきた白熱電球に代えて、複数のＬＥＤチップを備えた発光モジュールが利用されている。複数のＬＥＤチップを備えた発光モジュールについては、たとえば下記の特許文献１に記載されている。特許文献１に記載されている発光モジュールは、ＬＥＤチップを透明樹脂などで封止した発光ダイオード（発光ユニット）が平面的に複数並べられた構造とされている。このような構成の発光モジュールでは、ＬＥＤチップ１個あたりの光強度が白熱電球の光強度よりも小さいため、ＬＥＤチップを複数個用いることにより、発光モジュール全体として所望の光量が確保されている。このような複数のＬＥＤチップを備えた発光モジュールは、白熱電球に比べて消費電力が小さく、また、長寿命であるといった利点を有している。
ところで、特許文献１に記載された発光モジュールでは、複数のＬＥＤチップが平面的に並べられているので、面状光源として利用するには適している。しかしながら、所望の光量を得るために複数のＬＥＤチップが平面的に並べられた上記の構成では、実質的に点状光源として利用することができない。すなわち、従来においては、複数のＬＥＤチップを用いて構成された発光モジュールを比較的に光量の大きな点状光源として取り扱うことができなかった。このことは、ＬＥＤチップの光源としての利用用途が限定されることにも繋がり、好ましくない。
また、特許文献１に記載された発光モジュールでは、点灯状態において発光モジュールを目視すると、複数のＬＥＤチップは、互いに離間した複数のドット状として観察されることとなる。しかしながら、このようにＬＥＤチップが複数のドット状に観察されることは、たとえば室内用照明としての利用用途を考慮すると、電球全体が略均一に発光する白熱電球に比べて品質面において劣ることとなり、好ましくない。この点、発光モジュールの正面に光散乱部材を配置するといった対応も考えられるが、この場合には光の拡散にともなって照射光の光量が低下するという不都合が生じる。
特開平１１−１７２２８号公報
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、ＬＥＤチップなどの複数の発光素子を用いて構成された発光モジュールにおいて、点灯時に発光素子が離間して複数のドット状に観察されることを無くし、または少なくし、照明装置の光源としての品質を高め、光量の比較的大きい点状光源として取り扱うことが可能な発光モジュールを提供することを課題としている。
上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。
本発明の第１の側面によって提供される発光モジュールは、基板上に搭載された複数の発光素子と、これら複数の発光素子を包含するパッケージと、を備えた発光モジュールであって、上記パッケージは、上記複数の発光素子にそれぞれ個々に対応し、かつ、上記発光素子から発せられた光を光線束を絞って出射させる複数の光学手段を備えるとともに、上記各発光素子から発せられた光の上記光学手段からの出射光線束を上記基板側へ延長したときに上記光学手段に対して上記発光素子よりも離間する位置に集束する仮想発光領域を有するように構成されており、上記仮想発光領域が略同一箇所に重なるように構成されていることを特徴としている。
このような構成の発光モジュールによれば、発光素子に対応する仮想発光領域が略同一箇所に重なるように構成されているため、点灯時における発光素子は単一の仮想発光領域から発光しているように観察される。したがって、このような構成の発光モジュールでは、従来の複数のＬＥＤチップを備えた光源を用いた照明装置のようにＬＥＤチップが複数のドット状に観察されることがなく、照明装置としての品質を高めることができる。また、上記構成の発光モジュールにおいては、発光素子が単一の仮想発光領域から発光しているように観察されるため、光量の比較的大きい点状光源として取り扱うことが可能となる。
本発明の第２の側面によって提供される発光モジュールは、基板上に搭載された複数の発光素子と、これら複数の発光素子を包含するパッケージと、を備えた発光モジュールであって、上記パッケージは、上記複数の発光素子にそれぞれ個々に対応し、かつ、上記発光素子から発せられた光を光線束を絞って出射させる複数の光学手段を備えるとともに、上記各発光素子から発せられた光の上記光学手段からの出射光線束を上記基板側へ延長したときに上記光学手段に対して上記発光素子よりも離間する位置に集束する仮想発光領域を有するように構成されており、上記仮想発光領域が略同一平面上に配列されるとともに、上記仮想発光領域の配列ピッチが上記発光素子の配列ピッチよりも小さくされていることを特徴としている。
このような構成の発光モジュールによれば、発光素子に対応する仮想発光領域が略同一平面上に配列されているため、点灯時における発光素子は、単一の仮想発光領域ないし隣接する複数の仮想発光領域から発光しているように観察される。また、仮想発光領域の配列ピッチが発光素子の配列ピッチよりも小さくされているため、これら仮想発光領域は、一体的に纏まった領域として観察される。したがって、このような構成の発光モジュールでは、従来の複数のＬＥＤチップを備えた光源を用いた照明装置のようにＬＥＤチップが複数のドット状に観察されることがなく、照明装置としての品質を高めることができる。また、上記構成の発光モジュールにおいては、発光素子が一体的に纏まった仮想発光領域から発光しているように観察されるため、光量の比較的大きい点状光源として取り扱うことが可能となる。
本発明の第３の側面によって提供される発光モジュールは、支持体上に搭載された発光素子と、この発光素子を包含するパッケージとを有する発光ユニット、を複数備えた発光モジュールであって、上記各パッケージは、上記発光素子から発せられた光を光線束を絞って出射させる光学手段を備えるとともに、上記発光素子から発せられた光の上記光学手段からの出射光線束を上記支持体側へ延長したときに上記光学手段に対して上記発光素子よりも離間する位置に集束する仮想発光領域を有するように構成されており、上記仮想発光領域が略同一箇所に位置するように構成されていることを特徴としている。
このような構成の発光モジュールによれば、発光素子に対応する仮想発光領域が略同一箇所に位置するように構成されているため、点灯時における発光素子は単一の仮想発光領域から発光しているように観察される。したがって、このような構成の発光モジュールでは、従来の複数のＬＥＤチップを備えた光源を用いた照明装置のようにＬＥＤチップが複数のドット状に観察されることがなく、照明装置としての品質を高めることができる。また、上記構成の発光モジュールにおいては、発光素子が単一の仮想発光領域から発光しているように観察されるため、光量の比較的大きい点状光源として取り扱うことが可能となる。
本発明の第４の側面によって提供される発光モジュールは、支持体上に搭載された発光素子と、この発光素子を包含するパッケージとを有する発光ユニット、を複数備えた発光モジュールであって、上記各パッケージは、上記発光素子から発せられた光を光線束を絞って出射させる光学手段を備えるとともに、上記発光素子から発せられた光の上記光学手段からの出射光線束を上記支持体側へ延長したときに上記光学手段に対して上記発光素子よりも離間する位置に集束する仮想発光領域を有するように構成されており、上記仮想発光領域が略同一平面上に配列されるとともに、上記仮想発光領域の配列ピッチが上記発光素子の配列ピッチよりも小さくされていることを特徴としている。
このような構成の発光モジュールによれば、発光素子に対応する仮想発光領域が略同一平面上に配列されているため、点灯時における発光素子は、単一の仮想発光領域ないし隣接する複数の仮想発光領域から発光しているように観察される。また、仮想発光領域の配列ピッチが発光素子の配列ピッチよりも小さくされているため、これら仮想発光領域は、一体的に纏まった領域として観察される。したがって、このような構成の発光モジュールでは、従来の複数のＬＥＤチップを備えた光源を用いた照明装置のようにＬＥＤチップが複数のドット状に観察されることがなく、照明装置としての品質を高めることができる。また、上記構成の発光モジュールにおいては、発光素子が一体的に纏まった仮想発光領域から発光しているように観察されるため、光量の比較的大きい点状光源として取り扱うことが可能となる。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記発光素子を覆うように形成された蛍光体入りモールド部をさらに備える。このような構成によれば、本発明に係る発光モジュールを照明装置の白色光源として利用することができる。
本発明の第５の側面によると、発光ユニットが提供される。この発光ユニットは、支持体上に搭載された発光素子と、この発光素子を包含するパッケージと、を備えた発光ユニットであって、上記パッケージは、上記発光素子から発せられた光を光線束を絞って出射させる光学手段を備えるとともに、上記発光素子から発せられた光の上記光学手段からの出射光線束を上記支持体側へ延長したときに上記光学手段に対して上記発光素子よりも離間する位置に集束する仮想発光領域を有するように構成されていることを特徴としている。
このような構成の発光ユニットは、本発明の第３または第４の側面の発光モジュールの機能を適切に担うことができる。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記発光素子を覆うように形成された蛍光体入りモールド部をさらに備える。このような構成によれば、本発明に係る発光ユニットを照明装置の白色光源として利用することができる。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記光学手段は、光学レンズにより構成されている。
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。なお、説明の便宜上、図１を基準として上下の方向を特定することにする。
図１〜図３は、本発明の実施形態に係る発光モジュールを示している。本実施形態の発光モジュールＡ１は、基板１、複数の発光素子２、パッケージとしての樹脂パッケージ３を備え、各種照明装置の光源として利用することが可能な構成とされている。
基板１は、たとえばガラスエポキシ樹脂からなり、平板状である。基板１の表面には、所定の共通配線（図示せず）が形成されている。この共通配線は、発光素子２の一対の電極と接続されるとともに、外部接続用の端子部（図示せず）と適宜繋がっている。基板１の上記共通配線上には、複数の発光素子２が一定ピッチでマトリックス状にボンディングされている。
各発光素子２は、たとえば青色光を発する発光ダイオードチップ（ＬＥＤチップ）からなる。各発光素子２の上面電極と基板１の共通配線パターンとの間は、金線ワイヤ（図示せず）を介して電気的に接続されている。
樹脂パッケージ３は、たとえば透明エポキシ樹脂からなり、可視光に対して透光性を有する。この樹脂パッケージ３は、トランスファーモールド法などの手法により形成されおり、発光素子２を覆うように基板１上に設けられている。
樹脂パッケージ３の上面には、複数の発光素子２にそれぞれ個々に対応する複数の光学レンズ３１が一体的に形成されている。光学レンズ３１は、発光素子２から発せられた光を光線束を絞って出射させる光学手段として機能する部分である。光学レンズ３１は、所定の曲率半径を有する凸状レンズとされ、その光軸Ｓが基板１の上面に対して直交するように構成されている。
図２および図３は、発光素子２、およびこれに対応する光学レンズ３１の一例を概略的に示す断面図である。
図２および図３において、Ｆは光学レンズ３１の光軸Ｓ上に位置する焦点を示している。同図に表れているように、発光素子２は、光学レンズ３１に対して焦点Ｆよりも近接する位置に配置されている。したがって、発光素子２から発せられた光が対応する光学レンズ３１を通過することにより屈折して出射される光線束は、その光学レンズ３１を通過する前の光線束に比べて出射方向が絞られてはいるものの、拡散光として形成される。そして、光学レンズ３１からの出射光線束を基板１側に延長すると、光学レンズ３１に対して発光素子２および焦点Ｆよりも離間する位置に出射光線束の延長線が集束し、発光素子２はあたかもその集束位置において発光しているように見えることとなる。本実施形態では、当該集束位置のことを仮想発光領域Ｈと規定する。ここで、仮想発光領域Ｈから光学レンズ３１の頂点までの距離Ｌ１は、実際の発光領域（発光素子２の上面）から焦点Ｆまでの距離Ｌ２により規定される寸法である。たとえば距離Ｌ２を小さくするにつれて、光学レンズ３１からの出射光線束が平行光に近づくこととなるので、距離Ｌ１は大きくなる。
図２においては、発光モジュールＡ１の中央に設けられた発光素子２が表されている。この場合、光学レンズ３１は、発光素子２の正面に位置しており、仮想発光領域Ｈは、光学レンズ３１の光軸Ｓ上に位置している。
図３においては、発光モジュールＡ１の中央から偏倚する位置に設けられた発光素子２が表されている。この場合、光学レンズ３１は、発光素子２の正面から偏倚して位置している。すなわち、発光素子２の上面中央と光学レンズ３１の頂点とを結ぶ直線Ｃは、光学レンズ３１の光軸Ｓに対して所定の角度θ１をなすように傾斜させられている。そして、仮想発光領域Ｈは、光軸Ｓから距離Ｌ３だけ偏倚して位置している。ここで、距離Ｌ３は、距離Ｌ１および角度θ１の関係式Ｌ３＝Ｌ１×ｔａｎθ１によって規定される。
そして、図１に表されているように、本実施形態の発光モジュールＡ１においては、すべての発光素子２に対応する仮想発光領域Ｈが略同一箇所に重なるように構成されている。すなわち、発光モジュールＡ１の中央から偏倚する位置に設けられた発光素子２およびこれに対応する光学レンズ３１については、発光モジュールＡ１の中央に位置する光学レンズ３１の光軸Ｓ上に仮想発光領域Ｈが位置するように、角度θ１が最適化されている。なお、発光モジュールＡ１において、「仮想発光領域Ｈが略同一箇所に重なる」とは、仮想発光領域Ｈが厳密に同一箇所で重なる場合に限定されるものではなく、光学レンズ３１の収差などに起因して仮想発光領域Ｈの形成位置にバラつきが生じる場合をも含むものである。この点は、後述する発光モジュールＡ３，Ａ４についても同様である。
上記した構成の発光モジュールＡ１は、各種照明装置の光源として適用することができる。たとえば、発光モジュールＡ１を照明用の光源として利用する場合には、点灯時において発光モジュールＡ１を目視すると、発光素子２は、単一の仮想発光領域Ｈから発光しているように観察される。したがって、発光モジュールＡ１によれば、従来の複数のＬＥＤチップを備えた光源を用いた照明装置のようにＬＥＤチップが複数のドット状に観察されることがなく、照明装置としての品質を高めることができる。
発光モジュールＡ１においては、発光素子２が単一の仮想発光領域Ｈから発光しているように観察されることにより、光量の比較的大きい点状光源として取り扱うことが可能となるので、幅広い用途に利用されることが期待できる。たとえば、発光モジュールＡ１によれば、白熱電球などが光源として組み込まれた照明装置において、既存の光源との代替利用が可能となる。すなわち、本実施形態の発光モジュールＡ１を既存の照明装置の光源として利用する場合には、光源部分のみを発光モジュールＡ１に交換し、従来の光学系ユニットをそのまま使用することが可能となる。このことは、ＬＥＤチップからなる光源を導入するに際して新規に作製する部品数を削減できることに繋がり、導入コストを削減することにも資する。なお、発光モジュールＡ１の供給用電源が交流である場合、発光モジュールＡ１への電力供給は交流直流変換回路を介して行われ、発光素子２に対しては直流電圧が印加される。この点は、後述する発光モジュールＡ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５についても同様である。
発光モジュールＡ１においては、発光素子２として共振共鳴型発光ダイオード（ＲＣ−ＬＥＤ）を用いることがより好ましい。すなわち、ＲＣ−ＬＥＤは、チップの上下面に積層構造からなる反射鏡が形成されるとともに上面に所定の光出射領域が設けられた構成とされているので、発光素子２としてＲＣ−ＬＥＤを利用すれば、発光素子２から発せられた光を効率よく光学レンズ３１に向わせることが可能となる。この点は、後述する発光モジュールＡ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５についても同様である。
本発明に係る発光モジュールを白色光源として利用する場合には、蛍光体を用いた構成とすることができる。図４は、発光モジュールＡ１の変形例として白色光を得る場合の発光モジュールＡ１’を示す要部断面図である。発光モジュールＡ１’は、蛍光体入りモールド部４を備える点において、発光モジュールＡ１と異なる。蛍光体入りモールド部４は、透明エポキシ樹脂を主成分として蛍光体が分散して混入されたものであり、発光素子２を覆うように設けられている。蛍光体入りモールド部４には、発光素子２から発せられた光（青色光）と、この青色光の一部が蛍光体に当接することにより励起される黄色光とが混和されて白色光を得るのに適した量の蛍光体が混入されている。また、蛍光体入りモールド部４は、好ましくは、そのサイズが点状と見なすことができる程度に小さくされている。すなわち、発光素子２から発せられた光が蛍光体に当接すると、蛍光体からの光は散乱光となり、蛍光体入りモールド部４の全体が発光部として発光モジュールＡ１’の外部から観察されることとなるが、上記のように蛍光体入りモールド部４のサイズが小さくされていることにより、蛍光体入りモールド部４そのものを点状光源として見なすことができ、発光モジュールＡ１’を点状光源として取り扱うことが可能となるからである。このように、本発明に係る発光モジュールにおいて、蛍光体を用いた構成とすることができる点は、後述する発光モジュールＡ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５についても同様である。
また、本発明に係る発光モジュールにおいては、発光素子２から発せられた光を効率よく光学レンズ３１に向かわせるための補助部材を用いた構成とすることができる。図５は、発光モジュールＡ１の変形例として補助部材を備える場合の発光モジュールＡ"を示す要部断面図である。同図に表された補助部材５は、取付部材５１および反射膜５２から構成されている。取付部材５１は、たとえばシリコンからなるチップ状であり、基板１上にボンディングされている。取付部材５１には、上方に円形ないし楕円形の開口部を有する凹部が形成され、この凹部は、開口部から底部に向かうほど縮径するテーパ状とされている。凹部の内側面および底面は、反射膜５２により覆われている。反射膜５２は、たとえばＡｕメッキにより形成されたものであり、その表面が光反射率の高い平滑面とされている。発光素子２は、反射膜５２の底部にボンディングされている。反射膜５２のうち凹部の内側面を覆う傾斜部は、発光素子２の周囲を囲っており、発光素子２から側方に進行する光を反射させて上方の対応する光学レンズ３１に向かわせるための部分である。このような構成の発光モジュールＡ”では、発光素子２から発せられた光は、その一部が反射膜５２により反射され、効率よく光学レンズ３１に向かうこととなる。このように、本発明に係る発光モジュールにおいて、発光素子２から発せられた光を効率よく光学レンズ３１に向かわせるための補助部材を用いた構成とすることができる点は、後述する発光モジュールＡ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５についても同様である。
なお、本発明に係る発光モジュールでは、図面による記載は省略するが、隣接する発光素子２の間に基板１から所定高さ起立する遮光部材を設けてもよい。このような遮光部材を備えた構成は、発光素子２から発せられた光が不当に拡散するのを防止し、当該光を対応する光学レンズ３１に適切に向かわせるうえで、好適である。
図６〜図１０は、本発明に係る発光モジュールの他の例を示している。なお、図６以降の図面においては、上記実施形態と同一または類似の要素については、同一の符号を付しており、適宜説明を省略する。
図６に示された発光モジュールＡ２においては、発光素子２の上面中央と光学レンズ３１の頂点とを結ぶ直線Ｃと、光学レンズ３１の光軸Ｓとのなす角度θ２が、発光モジュールＡ１における対応する部分の角度θ１に比べて、小さくされている。このように角度θ２が発光モジュールＡ１の対応部分の角度θ１よりも小さくされると、仮想発光領域Ｈの光軸Ｓからの偏倚量が発光モジュールＡ１における対応部分の仮想発光領域Ｈの光軸Ｓからの偏倚量（距離Ｌ３）に比べて小さくなる。その結果、仮想発光領域Ｈは、略同一箇所に重なるのではなく、略同一平面上に配列される。ただし、発光モジュールＡ２においては、図６に表れているように、仮想発光領域Ｈの配列ピッチＰ１は、発光素子２の配列ピッチＰ２よりも小さくされることになる。なお、発光モジュールＡ２において、「仮想発光領域Ｈが略同一平面上に配列される」とは、仮想発光領域Ｈが厳密に同一平面上に配列される場合に限定されるものではなく、光学レンズ３１の収差などに起因して仮想発光領域Ｈの形成位置が同一平面上から多少ずれる場合をも含むものである。この点は、後述する発光モジュールＡ５についても同様である。
このような構成の発光モジュールＡ２を照明装置の光源として利用する場合には、点灯時において発光モジュールＡ２を目視すると、発光素子２は、単一の仮想発光領域Ｈないし隣接する複数の仮想発光領域Ｈから発光しているように観察される。ここで、仮想発光領域Ｈの配列ピッチＰ１が発光素子２の配列ピッチＰ２よりも小さくされているため、これら仮想発光領域Ｈは、一体的に纏まった領域として観察されることとなる。したがって、発光モジュールＡ２によれば、従来の複数のＬＥＤチップを備えた光源を用いた照明装置のようにＬＥＤチップが複数のドット状に観察されることがなく、照明装置としての品質を高めることができる。また、発光モジュールＡ２においては、発光素子２が一体的に纏まった仮想発光領域Ｈから発光しているように観察されることにより、光量の比較的大きい点状光源として取り扱うことが可能となるので、幅広い用途に利用されることが期待できる。
加えて、発光モジュールＡ２においては、仮想発光領域Ｈが略同一平面上に配列された構成であるため、光学レンズ３１から所定距離の投影面での光量のバラつきが低減されることとなる。このような構成の発光モジュールＡ２を顕微鏡用光源などの所定の面領域における光量の均一化が要求される光源として利用する場合には、光量の均一化のための光散乱部材などを使用する必要がなく、その結果として、照射効率の低下が抑制され、消費電力がより一層低減されることが期待できる。
図７に示された発光モジュールＡ３は、複数の発光ユニットＢと、保持体６とを備えている。発光ユニットＢは、図８に示すように、導体板１０，１１と、発光素子２と、樹脂パッケージ３とを備えて構成されている。導体板１０，１１は、銅などの金属板からなり、導体板１０上には、発光素子２がボンディングされている。発光素子２の上面電極と導体板１１との間は、金線ワイヤ（図示せず）を介して電気的に接続されている。導体板１０，１１の一部分は樹脂パッケージ３の外部に突出しており、これらの突出部分はそれぞれ接続用の端子１０ａ，１１aとされている。
樹脂パッケージ３の上面には、光学レンズ３１が一体的に形成されている。光学レンズ３１は、所定の曲率半径を有する凸状レンズとされ、発光素子２の正面に位置しているとともに、その光軸Ｓが導体板１０の上面に対して直交するように構成されている。発光素子２は、光学レンズ３１に対してその焦点Ｆよりも近接する位置に配置されている。したがって、発光ユニットＢにおいては、発光モジュールＡ１について説明したのと同様の理由により、発光素子２から発せられた光が光学レンズ３１を通過することにより屈折して出射される光線束を導体板１０側に延長したときに、光学レンズ３１に対して発光素子２および焦点Ｆよりも離間する位置に集束する仮想発光領域Ｈを有するように構成されている。
保持体６は、たとえばフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂からなり、略球面形状の外表面（以下、球面部分という）を有するブロック状とされている。保持体６の球面部分は、その半径が光学レンズ３１の頂点から仮想発光領域Ｈまでの距離Ｌ１と発光ユニットＢの高さＬ４との差に相当するように構成されている。保持体６の球面部分には、発光ユニットＢを装着するためのコネクタ部６１が設けられている。これらコネクタ部６１は、発光ユニットＢの端子１０ａ，１１ａを差し込み可能であるとともに、発光ユニットＢの装着時に光学レンズ３１の光軸Ｓが球面部分の中心を通過して放射状となるように構成されている。そして、図７に表されているように、発光モジュールＡ３においては、発光ユニットＢに対応する仮想発光領域Ｈが略同一箇所（保持体６の球面部分の中心）に位置するように構成されている。なお、保持体６には、コネクタ部６１を介して発光ユニットＢの各端子１０ａに導通する共通配線（図示せず）と、コネクタ部６１を介して発光ユニットＢの各端子１１ａに導通する共通配線（図示せず）とが設けられている。
このような構成の発光モジュールＡ３を照明装置の光源として利用する場合には、発光モジュールＡ１について上述したのと同様の効果を得ることができる。すなわち、点灯時において発光モジュールＡ３を目視すると、発光素子２は、単一の仮想発光領域Ｈから発光しているように観察される。したがって、発光モジュールＡ３によれば、従来の複数のＬＥＤチップを備えた光源を用いた照明装置のようにＬＥＤチップが複数のドット状に観察されることがなく、照明装置としての品質を高めることができる。そして、発光モジュールＡ３では、発光素子２が単一の仮想発光領域Ｈから発光しているように観察されることにより、光量の比較的大きい点状光源として取り扱うことが可能となるので、幅広い用途に利用されることが期待できる。
なお、発光モジュールＡ３において、保持体６を略球形に形成し、球面部分の略全体を覆うように発光ユニットＢを装着可能な構成とした場合には、発光モジュールＡ３の周囲の略全方向に略均一な光量の光を照射することができる。このような構成は、リフレクタ付きの照明装置の光源と置き換えるうえで好適であり、たとえば発光モジュールＡ３を既存の信号機の光源部分と交換するといった使用が可能となる。この場合、従来の白熱電球を光源とする信号機と同様に優れた視認性を確保することができる。
また、上記のように略球形に形成された保持体６の球面部分の略全体を覆うように発光ユニットＢを装着した構成では、蛍光灯と代替して利用することもできる。すなわち、発光モジュールＡ３を、たとえば適量の蛍光体を含有する塗料が内面に塗布されたガラス球の内部に配置することにより、発光モジュールＡ３から発せられた光（青色光）と、この青色光が蛍光体により変換された黄色光とが混和され、当該ガラス球の全体が白色光ないし黄色光を発することとなる。
また、保持体６としては、発光モジュールＡ３のような球面形状のものに限定されず、種々の形状のものを採用することができる。たとえば、保持体６を四角筒状や円筒状に形成し、その表面に発光ユニットを配列することもできる。図９は、四角筒状からなる保持体６を備えた発光モジュールＡ４を示す。この場合、発光ユニットＢとしては、発光素子２の上面中央と光学レンズ３１の頂点とを結ぶ直線Ｃが光学レンズ３１の光軸Ｓに対して所定の角度θ３をなすように傾斜させられた構成のものが採用される。そして、図９に表されているように、仮想発光領域Ｈが略同一箇所に位置するように各発光ユニットＢの角度θ３が最適化されている。
さらに、発光モジュールＡ４の変形例として、仮想発光領域Ｈが略同一箇所に位置するのではなく、略同一平面状に配列された構成を採用することもできる。図１０に示された発光モジュールＡ５は、平板状の保持体６上に発光ユニットＢが配列された構成とされている。発光モジュールＡ５においては、発光素子２の上面中央と光学レンズ３１の頂点とを結ぶ直線Ｃと、光学レンズ３１の光軸Ｓとのなす角度θ４が、発光モジュールＡ４における対応部分の角度θ３に比べて小さくされている。このように角度θ４が発光モジュールＡ４における角度θ３よりも小さくされると、仮想発光領域Ｈの光軸Ｓからの偏倚量が発光モジュールＡ４における仮想発光領域Ｈの光軸Ｓからの偏倚量に比べて小さくなる。その結果、仮想発光領域Ｈは、略同一箇所に位置するのではなく、略同一平面上に配列される。ただし、発光モジュールＡ５においては、図１０に表れているように、仮想発光領域Ｈの配列ピッチＰ１は、発光素子２の配列ピッチＰ２よりも小さくされることになる。
このような構成の発光モジュールＡ５を照明装置の光源として利用する場合には、発光モジュールＡ２について上述したのと同様の効果を得ることができる。すなわち、点灯時において発光モジュールＡ５を目視すると、発光素子２は、単一の仮想発光領域Ｈないし隣接する複数の仮想発光領域Ｈから発光しているように観察される。ここで、仮想発光領域Ｈの配列ピッチＰ１が発光素子２の配列ピッチＰ２よりも小さくされているため、これら仮想発光領域Ｈは、一体的に纏まった領域として観察されることとなる。したがって、発光モジュールＡ５によれば、従来の複数のＬＥＤチップを備えた光源を用いた照明装置のようにＬＥＤチップが複数のドット状に観察されることがなく、照明装置としての品質を高めることができる。また、発光モジュールＡ５では、発光素子２が一体的に纏まった仮想発光領域Ｈから発光しているように観察されることにより、光量の比較的大きい点状光源として取り扱うことが可能となるので、幅広い用途に利用されることが期待できる。
本発明に係る発光モジュールおよび発光ユニットは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る発光モジュールおよび発光ユニットの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
本発明に係る発光モジュールないし発光ユニットにおける光学手段としては、光学レンズを用いた構成に限定されず、たとえば回折格子を用いた構成としてもよい。
本発明に係る発光ユニットにおいて、発光素子を搭載するための支持体としては、導体板に限定されない。たとえば発光ユニットを表面電極タイプのＬＥＤにより構成する場合、ＬＥＤチップ（発光素子）は、所定の導体パターンが形成された絶縁基板（支持体）上に搭載される。
発光素子としては、ＬＥＤに限定されず、ＬＥＤ以外のもの（たとえば有機ＥＬ）を用いた構成としてもよい。
本発明に係る発光モジュールの一例を示す要部断面図である。 図１に示された発光モジュールの発光素子、およびこれに対応する光学レンズを示す概略断面図である。 図１に示された発光モジュールの発光素子、およびこれに対応する光学レンズを示す概略断面図である。 図１に示された発光モジュールの変形例を示す要部断面図である。 図１に示された発光モジュールの変形例を示す要部断面図である。 本発明に係る発光モジュールの他の例を示す要部断面図である。 本発明に係る発光モジュールの他の例を示す要部断面図である。 図５に示された発光モジュールを構成する発光ユニットを示す概略断面図である。 本発明に係る発光モジュールの他の例を示す要部断面図である。 本発明に係る発光モジュールの他の例を示す要部断面図である。
符号の説明
Ａ１，Ａ１’，Ａ１”，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５ 発光モジュール
Ｂ 発光ユニット
Ｈ 仮想発光領域
Ｐ１ 仮想発光領域の配列ピッチ
Ｐ２ 発光素子の配列ピッチ
２ 発光素子
３ 樹脂パッケージ（パッケージ）
４ 蛍光体入りモールド部
３１ 光学レンズ（光学手段）
１０ 導体板（支持体）

Claims (7)

  1. 基板上に搭載された複数の発光素子と、これら複数の発光素子を包含するパッケージと、を備えた発光モジュールであって、
    上記パッケージは、上記複数の発光素子にそれぞれ個々に対応し、かつ、上記発光素子から発せられた光を光線束を絞って出射させる複数の光学手段を備えるとともに、上記各発光素子から発せられた光の上記光学手段からの出射光線束を上記基板側へ延長したときに上記光学手段に対して上記発光素子よりも離間する位置に集束する仮想発光領域を有するように構成されており、
    上記仮想発光領域が略同一箇所に重なるように構成されていることを特徴とする、発光モジュール。
  2. 基板上に搭載された複数の発光素子と、これら複数の発光素子を包含するパッケージと、を備えた発光モジュールであって、
    上記パッケージは、上記複数の発光素子にそれぞれ個々に対応し、かつ、上記発光素子から発せられた光を光線束を絞って出射させる複数の光学手段を備えるとともに、上記各発光素子から発せられた光の上記光学手段からの出射光線束を上記基板側へ延長したときに上記光学手段に対して上記発光素子よりも離間する位置に集束する仮想発光領域を有するように構成されており、
    上記仮想発光領域が略同一平面上に配列されるとともに、上記仮想発光領域の配列ピッチが上記発光素子の配列ピッチよりも小さくされていることを特徴とする、発光モジュール。
  3. 支持体上に搭載された発光素子と、この発光素子を包含するパッケージとを有する発光ユニット、を複数備えた発光モジュールであって、
    上記各パッケージは、上記発光素子から発せられた光を光線束を絞って出射させる光学手段を備えるとともに、上記発光素子から発せられた光の上記光学手段からの出射光線束を上記支持体側へ延長したときに上記光学手段に対して上記発光素子よりも離間する位置に集束する仮想発光領域を有するように構成されており、
    上記仮想発光領域が略同一箇所に位置するように構成されていることを特徴とする、発光モジュール。
  4. 支持体上に搭載された発光素子と、この発光素子を包含するパッケージとを有する発光ユニット、を複数備えた発光モジュールであって、
    上記各パッケージは、上記発光素子から発せられた光を光線束を絞って出射させる光学手段を備えるとともに、上記発光素子から発せられた光の上記光学手段からの出射光線束を上記支持体側へ延長したときに上記光学手段に対して上記発光素子よりも離間する位置に集束する仮想発光領域を有するように構成されており、
    上記仮想発光領域が略同一平面上に配列されるとともに、上記仮想発光領域の配列ピッチが上記発光素子の配列ピッチよりも小さくされていることを特徴とする、発光モジュール。
  5. 上記発光素子を覆うように形成された蛍光体入りモールド部をさらに備える、請求項１ないし４に記載の発光モジュール。
  6. 支持体上に搭載された発光素子と、この発光素子を包含するパッケージと、を備えた発光ユニットであって、
    上記パッケージは、上記発光素子から発せられた光を光線束を絞って出射させる光学手段を備えるとともに、上記発光素子から発せられた光の上記光学手段からの出射光線束を上記支持体側へ延長したときに上記光学手段に対して上記発光素子よりも離間する位置に集束する仮想発光領域を有するように構成されていることを特徴とする、発光ユニット。
  7. 上記発光素子を覆うように形成された蛍光体入りモールド部をさらに備える、請求項６に記載の発光ユニット。
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