JP2014022055A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】配光範囲の広い発光装置を提供する。
【解決手段】本発明の一態様に係る発光装置１０は、第１の領域１１ａと、第１の領域１１ａを囲む環状の第２の領域１１ｂを有する基板１１と、基板１１の第１の領域１１ａ上に配置された第１のＬＥＤチップ１２と、基板１１の第２の領域１１ｂ上に配置された第２のＬＥＤチップ１３と、第２のＬＥＤチップ１３から発せられる光の少なくとも一部を基板１１の側方に反射する環状の反射部材１４と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光装置に関する。

従来のＬＥＤ光源を有する発光装置として、ＬＥＤ素子から発せられる光の一部を内部で反射させることにより、配光範囲を広げたものが知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。

特許文献１〜３に記載された発光装置によれば、ＬＥＤ光源の上方（光の出射方向）に設けられたレンズ、カバー、反射板等の反射手段により、ＬＥＤ素子から発せられる光の一部を反射する。反射手段により反射された光はＬＥＤ光源の側方や下方に進むため、発光装置の配光範囲が広がる。

特開２０１１−１４２０６０号公報 特開２０１２−３３３３０号公報 特開２０１２−９４３２０号公報

本発明の目的の一つは、配光範囲の広い発光装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一態様は、第１の領域と、前記第１の領域を囲む環状の第２の領域を有する基板と、前記基板の前記第１の領域上に配置された第１のＬＥＤチップと、前記基板の前記第２の領域上に配置された第２のＬＥＤチップと、前記第２のＬＥＤチップから発せられる光の少なくとも一部を前記基板の側方に反射する環状の反射部材と、を有する発光装置を提供する。

上記発光装置において、前記第２のＬＥＤチップは、前記第２の領域上に環状に配置された複数のＬＥＤチップであることが好ましい。

上記発光装置において、前記反射部材は、前記基板側の底部から上部に向かって垂直断面における接線の勾配が前記基板の表面に対して水平に近くなる筒状のリフレクターであり、前記第１のＬＥＤチップは前記反射部材の内側に位置し、前記第２のＬＥＤチップは前記反射部材の外側に位置してもよい。

上記発光装置において、前記反射部材の前記上部の縁が波形であることが好ましい。

上記発光装置において、前記第２のＬＥＤチップ及び前記反射部材が前記基板の前記第１のＬＥＤチップが配置される面と同じ側の面上に配置されてもよい。

上記発光装置において、前記第２のＬＥＤチップ及び前記反射部材が前記基板の前記第１のＬＥＤチップが配置される面と反対側の面上に配置されてもよい。

上記発光装置において、前記基板の前記第２の領域は透光性を有してもよい。

上記発光装置において、前記反射部材は、前記基板側の底部の内径よりも上部の内径が大きい、内側に斜面を有する環状のプリズムレンズであり、前記反射部材は第２のＬＥＤチップの上方に位置してもよい。

上記発光装置において、前記反射部材の前記基板側の底面、及び外側面は凹凸を有することが好ましい。

また、本発明の他の態様は、第１の領域と、前記第１の領域を囲む環状の第２の領域を有する基板と、前記基板の前記第１の領域上に配置された第１のＬＥＤチップと、前記基板の前記第１のＬＥＤチップが配置された面と反対側の面の前記第２の領域上に配置された第２のＬＥＤチップと、を有する発光装置を提供する。

また、本発明の他の態様は、第１の領域と、透光性を有し、前記第１の領域を囲む環状の第２の領域を有する基板と、前記基板の前記第１の領域上に配置された第１のＬＥＤチップと、前記基板の前記第２の領域上に配置された第２のＬＥＤチップと、を有する発光装置を提供する。

本発明によれば、配光範囲の広い発光装置を提供することができる。

図１（ａ）、（ｂ）は、第１の実施の形態に係る発光装置の上面図である。 図２（ａ）、（ｂ）は、図１（ａ）の線分Ａ−Ａで切断した発光装置の垂直断面図である。 図３（ａ）、（ｂ）は、第２のＬＥＤチップから発せられて反射部材に反射される光の軌跡を模式的に表す図である。 図４は、第２の実施の形態に係る発光装置の上面図である。 図５（ａ）、（ｂ）は、図４（ａ）の線分Ｂ−Ｂで切断した発光装置２０の垂直断面図である。 図６は、第２のＬＥＤチップから発せられて反射部材に反射される光の軌跡を模式的に表す図である。 図７（ａ）、（ｂ）は、第３の実施の形態に係る発光装置の垂直断面図である。 図８（ａ）、（ｂ）は、第４の実施の形態に係る発光装置の垂直断面図である。

〔第１の実施の形態〕
図１（ａ）、（ｂ）は、第１の実施の形態に係る発光装置１０の上面図である。図２（ａ）、（ｂ）は、図１（ａ）の線分Ａ−Ａで切断した発光装置１０の垂直断面図である。

発光装置１０は、基板１１と、基板１１の上面（図２の上側の面）上に配置された第１のＬＥＤチップ１２及び第２のＬＥＤチップ１３と、基板１１の上面上に設けられた環状の反射部材１４と、基板１１の上方（図２の上方向）を覆う拡散カバー１５と、基板１１の下面（図２の下側の面）側に設けられるヒートシンク１６と、を有する。

なお、図１（ａ）、（ｂ）では、拡散カバー１５の図示を省略している。また、図１（ｂ）では反射部材１４の図示を省略しており、図中の点線は反射部材１４の底面の直下の基板１１上の領域（反射部材１４が基板１１に接する場合は、反射部材１４の底面が接する基板１１上の領域）を表す。図２（ｂ）に示される発光装置１０は、図２（ａ）に示される発光装置１０の変形例であり、反射部材１４及び拡散カバー１５の垂直断面形状が異なる。

発光装置１０は、例えば、ライトエンジンである。この場合、発光装置１０は、図示しない電源回路を含む。

基板１１は、円形の第１の領域１１ａと、第１の領域１１ａを囲む環状の第２の領域１１ｂを有する。第１の領域１１ａは、第１のＬＥＤチップ１２が配置される領域であり、環状の反射部材１４の底面の直下の領域の内側の領域である。第２の領域１１ｂは、第２のＬＥＤチップ１３が配置される領域であり、環状の反射部材１４の底面の直下の領域の外側の領域である。

基板１１は、第１のＬＥＤチップ１２及び第２のＬＥＤチップ１３に接続される図示しない配線を有し、その配線には図示しない電極が接続される。第１のＬＥＤチップ１２及び第２のＬＥＤチップ１３には、電極及び基板１１の配線を介して電力が供給される。

第１のＬＥＤチップ１２は、第１の領域１１ａ上に配置され、第１のＬＥＤチップ１２から発せられる光は基板１１の上方に射出される。第１のＬＥＤチップ１２から発せられる光の一部は、反射部材１４の内側側面によって基板１１の上方に反射されてもよい。

第１のＬＥＤチップ１２の数は限定されないが、発光装置１０の配光分布のばらつきを抑えるためや、発光装置１０を上方から見たときの均一発光（粒感の低減）のために、複数の第１のＬＥＤチップ１２が第１の領域１１ａ上に分散配置されることが好ましい。この場合、発光装置１０の配光分布のばらつきをより低減するために、複数の第１のＬＥＤチップ１２が基板１１の中心を中心とした回転対称性を有するような配置で設置されることが好ましい。

第２のＬＥＤチップ１３は、第２の領域１１ｂ上に配置され、第２のＬＥＤチップ１３から発せられる光の少なくとも一部は、反射部材１４の外側面によって基板１１の側方（図２の横方向）、さらには下方（図２の下方向）に反射される。

第２のＬＥＤチップ１３の数は限定されないが、発光装置１０の配光分布のばらつきを抑えるために、複数の第２のＬＥＤチップ１３が第２の領域１１ｂ上に環状に分散配置されることが好ましい。この場合、発光装置１０の配光分布のばらつきをより低減するために、複数の第２のＬＥＤチップ１３が基板１１の中心を中心とした回転対称性を有するような配置で設置されることが好ましい。

反射部材１４は、基板１１側の底部から上部に向かって垂直断面における接線の勾配が基板１１の表面に対して水平に近くなる筒状のリフレクターである。反射部材１４は、非透光性の材料、例えば、白色の樹脂材料からなる。反射部材１４は、基板１１の上面上に第１のＬＥＤチップ１２を囲むように配置される。第１のＬＥＤチップ１２は反射部材１４の内側、第２のＬＥＤチップ１３は反射部材１４の外側に位置する。

反射部材１４は、図２（ａ）に示されるように、垂直断面形状が曲線で構成される形状を有してもよいし、図２（ｂ）に示されるように、垂直断面形状が直線で構成される形状を有してもよい。

図１に示されるように、反射部材１４の上部の縁が波形であることが好ましい。反射部材１４の上部の縁が波形であることにより、第２のＬＥＤチップ１３から上方に発せられる一部の光が波形の凸部１４ａに反射され、他の一部の光は波形の凹部１４ｂを通って上方に抜ける。このため、反射部材１４上での光の明暗差が低減し、発光装置１０の外側から反射部材１４の輪郭が視認されにくくなる。

図３は、第２のＬＥＤチップ１３から発せられて反射部材１４に反射される光の軌跡を模式的に表す図である。図３（ａ）は、反射部材１４の凸部１４ａを含む垂直面での光の軌跡を表し、図３（ｂ）は、反射部材１４の凹部１４ｂを含む垂直面での光の軌跡を表す。図３（ａ）、（ｂ）に示されるように、反射部材１４の凸部１４ａを含む垂直面と凹部１４ｂを含む垂直面とでは、第２のＬＥＤチップ１３から発せられる光の射出される範囲が異なる。

なお、反射部材１４の上部の縁の波形は曲線と直線のどちらで構成されてもよいが、発光装置１０から取り出される光のグラデーションを滑らかにするために、曲線で構成されることが好ましい。

拡散カバー１５は、第１のＬＥＤチップ１２及び第２のＬＥＤチップ１３から発せられる光を拡散し、発光装置１０の発光分布のばらつきを抑えることができる。

なお、複数の第１のＬＥＤチップ１２及び第２のＬＥＤチップ１３が基板１１上に分散配置される場合は、発光分布のばらつきが低減されるため、拡散カバー１５の透過率を上げて発光装置１０の発光効率を上げたり、拡散カバー１５と基板１１との距離を短くして発光装置１０をより薄型化したりすることができる。

拡散カバー１５の形状は特定の形状に限定されず、図２（ａ）に示されるように、垂直断面形状が曲線で構成される形状を有してもよいし、図２（ｂ）に示されるように、垂直断面形状が直線で構成される形状を有してもよい。

ヒートシンク１６は、第１のＬＥＤチップ１２及び第２のＬＥＤチップ１３から発せられる熱を外部に逃がす機能を有する。第１のＬＥＤチップ１２及び第２のＬＥＤチップ１３から発せられる熱は、基板１１を介してヒートシンク１６に伝わり、放熱される。

〔第２の実施の形態〕
第２の実施の形態は、反射部材の構成において第１の実施の形態と異なる。なお、第１の実施の形態と同様の点については、説明を省略又は簡略化する。

図４は、第２の実施の形態に係る発光装置２０の上面図である。図５（ａ）、（ｂ）は、図４の線分Ｂ−Ｂで切断した発光装置２０の垂直断面図である。

発光装置２０は、基板１１と、基板１１の上面上に配置された第１のＬＥＤチップ１２及び第２のＬＥＤチップ１３と、基板１１の上面上に設けられた環状の反射部材２４と、基板１１の上方を覆う拡散カバー１５と、基板１１の下面側に設けられるヒートシンク１６と、を有する。

なお、図４では、拡散カバー１５の図示を省略している。図５（ｂ）に示される発光装置２０は、図５（ａ）に示される発光装置２０の変形例であり、反射部材２４の垂直断面形状等が異なる。

第１のＬＥＤチップ１２は、第１の領域１１ａ上に配置され、第１のＬＥＤチップ１２から発せられる光は、環状の反射部材２４の内側を通って基板１１の上方に射出される。

第２のＬＥＤチップ１３は、第２の領域１１ｂ上に配置され、第２のＬＥＤチップ１３から発せられる光の少なくとも一部は、反射部材２４の内側の斜面２４ｃによって基板１１の側方、さらには下方に反射される。

反射部材２４は、基板１１側の底部の内径よりも上部の内径が大きい、内側に斜面２４ｃを有する環状のプリズムレンズである。反射部材２４は、例えば、アクリル樹脂等の透過性を有する材料からなる。反射部材２４は、第２の領域１１ｂの上方、すなわち第２のＬＥＤチップ１３の上方、に設置される。反射部材２４は、脚部２４ｄにより基板１１上に支持される。なお、反射部材２４が他の手段により第２のＬＥＤチップ１３の上方に保持される場合は、脚部２４ｄはなくてもよい。

反射部材２４の基板１１側の底面２４ａ及び外側面２４ｂは、発光装置２０の発光の輝度ムラや色度ムラを抑えるため、シボ加工等により形成される凹凸を有することが好ましい。

反射部材２４は、図５（ａ）、（ｂ）に示されるように、斜面２４ｃが２以上の傾斜角の異なる面から構成されることが好ましい。傾斜角の大きい面は下方よりに光を反射させ、傾斜角の小さい面は側方よりに光を反射する。外斜面２４ｃの外側を傾斜角の大きい面、内側を傾斜角の小さい面で構成することにより、反射部材２４の外側に入射した光をより下方に反射し、内側に入射した光を効率的に外部に射出することができる。

また、反射部材２４は、図５（ｂ）に示されるように、斜面２４ｃの全部又は一部、例えば光が透過しやすい傾斜角の小さい面、の上に反射膜２６を有してもよい。反射膜２６は、例えば、拡散シートや反射テープである。

図６は、第２のＬＥＤチップ１３から発せられて反射部材２４に反射される光の軌跡を模式的に表す図である。図６に示されるように、第２のＬＥＤチップ１３から発せられた光は、底面２４ａから反射部材２４に入射し、斜面２４ｃで反射されて底面２４ａ又は外側面２４ｂから射出される。なお、図６においては、斜面２４ｃを透過する光の図示を省略している。斜面２４ｃ上に反射膜２６を設けることにより、斜面２４ｃでの反射率を向上させることができる。

〔第３の実施の形態〕
第３の実施の形態は、第２のＬＥＤチップの配置において第１の実施の形態と異なる。なお、第１の実施の形態と同様の点については、説明を省略又は簡略化する。

図７（ａ）は、第３の実施の形態に係る発光装置３０の垂直断面図である。発光装置３０は、基板１１と、基板１１の上面上に配置された第１のＬＥＤチップ１２と、基板１１の下面（図２の下側の面）上に配置された第２のＬＥＤチップ１３と、基板１１の上方を覆う拡散カバー１５と、基板１１の下面側に設けられるヒートシンク１６と、を有する。

また、発光装置３０は、図７（ｂ）に示されるように、環状の反射部材１４を有してもよい。環状の反射部材１４は、第１の実施の形態のものと同じであるが、基板１１の下面上に設置される。第１のＬＥＤチップ１２は、基板１１の上面上の反射部材１４の内側に位置する。第２のＬＥＤチップ１３は、基板１１の下面上の反射部材１４の外側に位置する。

第１のＬＥＤチップ１２は、基板１１の上面の第１の領域１１ａ上に配置され、第１のＬＥＤチップ１２から発せられる光は基板１１の上方に射出される。

第２のＬＥＤチップ１３は、基板１１の下面の第２の領域１１ｂ上に配置され、第２のＬＥＤチップ１３から発せられる光は基板１１の側方及び下方に射出される。環状の反射部材１４が設置される場合には、第２のＬＥＤチップ１３から発せられる光の少なくとも一部は、反射部材１４の外側面によって基板１１の側方に反射される。

〔第４の実施の形態〕
第４の実施の形態は、基板の構成おいて第１の実施の形態と異なる。なお、第１の実施の形態と同様の点については、説明を省略又は簡略化する。

図８（ａ）は、第４の実施の形態に係る発光装置４０の垂直断面図である。発光装置４０は、基板４１と、基板４１の上面上に配置された第１のＬＥＤチップ１２及び第２のＬＥＤチップ４３と、基板４１の上方を覆う拡散カバー１５と、基板４１の下面側に設けられるヒートシンク１６と、を有する。

また、発光装置４０は、図８（ｂ）に示されるように、環状の反射部材１４を有してもよい。環状の反射部材１４は、第１の実施の形態のものと同じであるが、基板４１の下面上に設置される。第１のＬＥＤチップ１２は、基板４１の上面上の反射部材１４の内側に位置する。第２のＬＥＤチップ４３は、基板４１の上面上の反射部材１４の外側に位置する。

基板４１は、第１の領域４１ａと、第１の領域４１ａを囲む環状の第２の領域４１ｂを有する。第１の領域４１ａは、第１の実施の形態の基板１１の第１の領域１１ａと同じであるが、第２の領域４１ｂは透光性を有する材料からなり、特に、耐熱性に優れるガラスや透明セラミック等の透光性の無機材料からなることが好ましい。

第１のＬＥＤチップ１２は、基板４１の上面の第１の領域４１ａ上に配置され、第１のＬＥＤチップ１２から発せられる光は基板４１の上方に射出される。

第２のＬＥＤチップ４３は、上方のみならず基板４１側にも光を発する形式のＬＥＤチップ（例えばチップ基板が透光性を有し、反射層等を含まないＬＥＤチップ）である。第２のＬＥＤチップ４３は、基板４１の上面の第２の領域４１ｂ上に配置され、第２のＬＥＤチップ４３から基板４１側に発せられる光は、第２の領域４１ｂを透過し、基板４１の側方及び下方に射出される。

環状の反射部材１４が設置される場合には、第２のＬＥＤチップ４３から基板４１側に発せられる光の少なくとも一部は、反射部材１４の外側面によって基板４１の側方に反射される。

なお、反射部材１４は、基板４１の上面上に設置されてもよい。この場合、第２のＬＥＤチップ４３から基板４１の上方に発せられる光の一部は反射部材１４の外側面によって基板４１の側方及び下方に反射され、基板４１側に発せられる光は、第２の領域４１ｂを透過し、基板４１の側方及び下方に射出される。

また、第２のＬＥＤチップ４３が基板４１の下面上に配置され、反射部材１４が基板４１の上面上に設置されてもよい。この場合、第２のＬＥＤチップ４３から基板４１側に発せられる光は第２の領域４１ｂを透過して上方に進み、その少なくとも一部は、反射部材１４の外側面によって基板４１の側方に反射される。

さらに、反射部材１４は基板４１の上面上と下面上の両方に設置されてもよい。この場合、第２のＬＥＤチップ４３は上面上と下面上のいずれに設置されてもよい。

（実施の形態の効果）
上記の第１〜４の実施の形態によれば、第１のＬＥＤチップから発せられる光を発光装置の上方（基板の上方）へ取り出し、第２のＬＥＤチップから発せられる光を発光装置の側方（基板の側方）、さらには下方に取り出すことができる。このため、発光装置は広範囲に光を発することができる。

また、第１〜４の実施の形態の発光装置においては、複数の第１のＬＥＤチップ及び第２のＬＥＤチップを基板上に分散配置して発光分布のばらつきを低減することが可能なため、拡散カバーの透過率を上げて発光装置の発光効率を上げたり、拡散カバーと基板との距離を短くして発光装置をより薄型化したりすることができる。

本発明は、上記の実施の形態に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。例えば、上記の実施の形態においては、平面形状が円形の発光装置が図示されているが、発光装置の平面形状は円形に限られない。例えば、発光装置の平面形状が多角形である場合は、基板の第１の領域は多角形であり、基板の第２の領域及び反射部材は多角形環状である。

また、発明の主旨を逸脱しない範囲内において上記の実施の形態の構成要素を任意に組み合わせることができる。

また、上記の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

１０、２０、３０、４０ 発光装置
１１、４１ 基板
１１ａ、４１ａ 第１の領域
１１ｂ、４１ｂ 第２の領域
１２ 第１のＬＥＤチップ
１３ 第２のＬＥＤチップ
１４、２４ 反射部材
１４ａ 凸部
１４ｂ 凹部
２４ａ 底面
２４ｂ 外側面
２４ｃ 斜面

Claims (11)

1. 第１の領域と、前記第１の領域を囲む環状の第２の領域を有する基板と、
   前記基板の前記第１の領域上に配置された第１のＬＥＤチップと、
   前記基板の前記第２の領域上に配置された第２のＬＥＤチップと、
   前記第２のＬＥＤチップから発せられる光の少なくとも一部を前記基板の側方に反射する環状の反射部材と、
   を有する発光装置。
2. 前記第２のＬＥＤチップは、前記第２の領域上に環状に配置された複数のＬＥＤチップである、
   請求項１に記載の発光装置。
3. 前記反射部材は、前記基板側の底部から上部に向かって垂直断面における接線の勾配が前記基板の表面に対して水平に近くなる筒状のリフレクターであり、
   前記第１のＬＥＤチップは前記反射部材の内側に位置し、
   前記第２のＬＥＤチップは前記反射部材の外側に位置する、
   請求項１又は２に記載の発光装置。
4. 前記反射部材の前記上部の縁が波形である、
   請求項３に記載の発光装置。
5. 前記第２のＬＥＤチップ及び前記反射部材が前記基板の前記第１のＬＥＤチップが配置される面と同じ側の面上に配置される、
   請求項３又は４に記載の発光装置。
6. 前記第２のＬＥＤチップ及び前記反射部材が前記基板の前記第１のＬＥＤチップが配置される面と反対側の面上に配置される、
   請求項３又は４に記載の発光装置。
7. 前記基板の前記第２の領域は透光性を有する、
   請求項３〜６のいずれか１項に記載の発光装置。
8. 前記反射部材は、前記基板側の底部の内径よりも上部の内径が大きい、内側に斜面を有する環状のプリズムレンズであり、
   前記反射部材は第２のＬＥＤチップの上方に位置する、
   請求項１又は２に記載の発光装置。
9. 前記反射部材の前記基板側の底面、及び外側面は凹凸を有する、
   請求項８に記載の発光装置。
10. 第１の領域と、前記第１の領域を囲む環状の第２の領域を有する基板と、
    前記基板の前記第１の領域上に配置された第１のＬＥＤチップと、
    前記基板の前記第１のＬＥＤチップが配置された面と反対側の面の前記第２の領域上に配置された第２のＬＥＤチップと、
    を有する発光装置。
11. 第１の領域と、透光性を有し、前記第１の領域を囲む環状の第２の領域を有する基板と、
    前記基板の前記第１の領域上に配置された第１のＬＥＤチップと、
    前記基板の前記第２の領域上に配置された第２のＬＥＤチップと、
    を有する発光装置。

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