JP2013138099A - Led module - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to an LED module that employs an LED as a light source, and more particularly to an LED module including a white LED that obtains white light by mixing with an emission color of a phosphor combined with an LED element.
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)。 Conventionally, as a white LED that outputs white light, a blue LED is sealed with a phosphor resin in which a yellow phosphor is dispersed, so that white light is emitted by mixing the emission color of the blue LED and the fluorescent color of the yellow phosphor. What is obtained is widely used (see, for example, Patent Document 1).
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。
However, depending on the path when the light emitted from the light emitting surface of the blue LED passes through the yellow phosphor, the yellow fluorescent color becomes too strong and white light cannot be obtained even when mixed with blue. It becomes. For this reason, the irradiation light will contain yellow light in addition to white light, and the occurrence of color unevenness due to the occurrence of a yellowish spot (yellow ring) on the irradiation surface irradiated with such irradiation light, Insufficient color development of the irradiated object. In order to solve this problem, among the light emitted from the emission surface, the light that is biased to the fluorescent color emitted from the outer edge of the emission surface is shielded by the light shielding member, and the irradiation light includes yellow light. It is conceivable to prevent the occurrence of color unevenness on the irradiated surface by preventing this, but there is a problem in that the amount of irradiated light decreases.
This invention is made | formed in view of the situation mentioned above, and it aims at providing the LED module which can suppress irradiation of the light biased to the fluorescence color, without reducing irradiation light quantity.
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。 In order to achieve the above object, the present invention provides an LED module including a white LED that obtains white light by mixing a luminescent color of an LED element and a phosphor combined with the LED element in a light source. Covering the periphery, among the light components radiated from the emission surface of the white LED, the light component radiated from the outer edge of the emission surface and passing through the phosphor is reflected to reflect the light component biased to the fluorescent color component, A reflection surface for mixing and irradiating with the direct light component of the white LED is provided.
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。 Further, in the LED module described above, the fluorescent color remaining in the mixed light in which the light component reflected by the reflecting surface and the direct light component of the white LED are mixed in front of the reflecting surface is biased. A diffusion sheet for diffusing light components is provided.
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。 Moreover, the present invention is characterized in that, in the LED module, the exit opening of the reflecting surface defines an irradiation field of light emitted from the exit surface of the white LED.
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。 According to the present invention, in the LED module, an outer wall surrounding the white LED is provided, and the reflecting surface is provided on an inner wall surface of the outer wall.
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。 According to the present invention, in the LED module, a slit is provided in the outer wall to be engaged with a mounting board on which the white LED is mounted, and the mounting is provided at an end of the mounting board that protrudes outside the outer wall. An attachment portion for attaching the substrate to the attachment surface is provided.
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。 According to the present invention, in an LED module provided with a white LED that obtains white light by mixing light emission colors of an LED element and a phosphor combined with the LED element as a light source, the white LED covers the periphery of the white LED, and the white LED Of the light components radiated from the exit surface of the LED, the light component emitted from the outer edge of the exit surface and having a long distance passing through the phosphor is biased toward the fluorescent color component, and reflected directly from the white LED. A reflective surface for mixing and irradiating the components was provided. For this reason, the radiated light of the white LED is mixed with the direct light component of the white LED and the radiated light biased to the fluorescent color component emitted from the outer edge of the emission surface is irradiated to the irradiation surface, thereby reducing the amount of irradiation light. In other words, it is possible to suppress the irradiation surface from being irradiated with light biased to the fluorescent color.
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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a plan view showing an
The
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。
The
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。
As shown in FIG. 3A, the
As shown in FIG. 2, a
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。
By the way, in the
In the embodiment of the present invention, in order to suppress the occurrence of this yellow ring, the light component emitted from the outer edge of the
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。
Hereinafter, the reflecting
As shown in FIG. 2A, the reflecting
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。
According to this configuration, the light component L2 biased toward the fluorescent color component emitted from the outer edge of the
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。
As shown in FIG. 2B, the
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。
FIG. 4 is an exploded perspective view of the
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。
The
In addition to using the
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。
On the front surface 24 of the
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。
An
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。
According to this configuration, when the
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。
The mounting
According to this configuration, since the mounting
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。
5A and 5B are diagrams showing the spectral distribution on the irradiation surface of the
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。
In other words, in a state where the
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。
Compared to this, in the
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。
As described above, according to the embodiment to which the present invention is applied, the
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。
According to the embodiment to which the present invention is applied, the fluorescent color remaining in the mixed light in which the light component L2 reflected by the
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。
Further, according to the embodiment to which the present invention is applied, the exit opening 16A of the reflecting
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。
Further, according to the embodiment to which the present invention is applied, the
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。
In addition, according to the embodiment to which the present invention is applied, the
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。
As mentioned above, although this invention was demonstrated based on embodiment, this invention is not limited to this. In the present embodiment, the blue LED chip is covered with a resin in which a yellow phosphor is dispersed, or the yellow phosphor is placed on the top surface of the blue LED chip. Although the
In addition, the
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
1
7,8 Yellow phosphor (phosphor)
10 Mounting
Claims (5)
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。 In an LED module provided with a white LED as a light source, which obtains white light by mixing an emission color of an LED element and a phosphor to be combined with the LED element,
Of the light components that cover the periphery of the white LED and are emitted from the emission surface of the white LED, the light components that are emitted from the outer edge of the emission surface and that pass through the phosphor are long and biased toward the fluorescent color component An LED module comprising a reflective surface that reflects and irradiates the white LED with a direct light component of the white LED.
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