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図面 (14)

課題

発光装置複数組み合わせることで、凸多面体外形形状を有して配光特性の良好な光源装置を構成可能な発光装置を提供する。

解決手段

発光装置100は、多角錐台の外形形状を有し、当該多角錐台の広い方の底面を上面(上底)2b、狭い方の底面を下面(下底)2cとして、当該上面2bを発光面とする。発光装置100は、複数個を、多角錐台の互いに合同な外側面2e同士が対向するように組み合わせることで、複数の上面2bによってできる二面角が全て180°未満である多面体を構成可能である。

概要

背景

近年、光源としてLED(Light Emitting Diode;発光ダイオード)やLD(Laser Diode;レーザダイオード)などの半導体発光素子を搭載した発光装置が、各種の照明装置表示装置に利用されている。特に、これら半導体発光素子は、消費電力が低く長寿命であるため、電球蛍光灯代替可能な照明用光源として注目を集めている。
昨今、普及が進んでいるLED電球を例にとれば、十分な光源の配光性制御が施されることなく、多数のLEDを同心円状に平面実装させたものが多い。このようなLED電球は、光の照射角度照射範囲などはLEDチップ自体の配光特性に依存するため、従来の白熱電球と比較して、例えば、口金側への光が乏しいものが多かった。

前記したような配光特性を改善するため、種々の構成が提案されている。例えば、特許文献1では、同心円状に平面実装されたLEDの周辺反射板を設けることで配光特性を改善するLED電球が記載されている。
また、特許文献2には、多角錐又は多角錐台形状凸座の表面にLEDモジュール貼付して、立体的実装基板とすることで配光特性を改善するLED電球が記載されている。また、特許文献3には、正多面体の各面にLEDを設けることで配光特性を改善するLED電球が記載されている。また、特許文献4には、正五角形及び正六角形の面で構成される略球体状多面体の各面にLEDパッケージを設けることで配光特性を改善するLED電球が記載されている。

概要

発光装置を複数組み合わせることで、凸多面体外形形状を有して配光特性の良好な光源装置を構成可能な発光装置を提供する。発光装置100は、多角錐台の外形形状を有し、当該多角錐台の広い方の底面を上面(上底)2b、狭い方の底面を下面(下底)2cとして、当該上面2bを発光面とする。発光装置100は、複数個を、多角錐台の互いに合同な外側面2e同士が対向するように組み合わせることで、複数の上面2bによってできる二面角が全て180°未満である多面体を構成可能である。C

目的

本開示に係る実施形態は、外形形状が多角錐台の発光装置を複数組み合わせることで、凸多面体の外形形状を有して配光特性の良好な光源装置を構成可能な発光装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
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請求項1

多角錐台外形形状を有し、当該多角錐台の広い方の底面を上底、狭い方の底面を下底として、当該上底を発光面とする発光装置であって、複数の前記発光装置を、前記多角錐台の互いに合同な側面同士が対向するように組み合わせることで、複数の前記上底によってできる二面角が全て180°未満である多面体を構成可能な発光装置。

請求項2

前記多面体は、正多面体又は半正多面体の全部又は一部からなる請求項1に記載の発光装置。

請求項3

前記多角錐台の側面の前記下底に対する傾斜角が、当該側面と前記上底との交線を挟む前記多面体の二面角の2分の1である請求項1又は請求項2に記載の発光装置。

請求項4

前記上底側に開口する凹部を有するパッケージと、当該凹部内に実装された発光素子とを備え、前記凹部の内側面は、前記上底側に向かって広がるように傾斜している請求項1乃至請求項3の何れか一項に記載の発光装置。

請求項5

前記凹部の内側面、又は前記凹部の内側面及び前記凹部の底面が、光反射性を有する請求項4に記載の発光装置。

請求項6

外部と接続するための一対の電極が前記下底側に露出するように設けられている請求項1乃至請求項5の何れか一項に記載の発光装置。

請求項7

複数の請求項1乃至請求項6の何れか一項に記載の発光装置を、前記多角錐台の互いに合同な側面同士が対向するように配置することで、前記複数の発光装置の前記上底によって前記多面体を構成する光源装置

請求項8

外形形状が正多角錐台である請求項1乃至請求項6の何れか一項に記載の発光装置を1種類乃至3種類を組み合わせ、前記正多角錐台の互いに合同な側面同士が対向するように配置することで、前記発光装置の前記上底によって正多面体又は半正多面体の全部又は一部からなる多面体を構成する光源装置。

請求項9

複数の請求項6に記載の発光装置と、前記多面体と相似形実装基板とを備え、前記実装基板の多面体の各面に、前記多角錐台の下底側に露出した電極と接合するための接合部と、複数の発光装置の間を電気的に接続するための配線部とを備える配線パターンを有する光源装置。

技術分野

0001

本開示は、多角錐台形状発光装置及びその発光装置を用いた多面体形状光源装置に関する。

背景技術

0002

近年、光源としてLED(Light Emitting Diode;発光ダイオード)やLD(Laser Diode;レーザダイオード)などの半導体発光素子を搭載した発光装置が、各種の照明装置表示装置に利用されている。特に、これら半導体発光素子は、消費電力が低く長寿命であるため、電球蛍光灯代替可能な照明用光源として注目を集めている。
昨今、普及が進んでいるLED電球を例にとれば、十分な光源の配光性制御が施されることなく、多数のLEDを同心円状に平面実装させたものが多い。このようなLED電球は、光の照射角度照射範囲などはLEDチップ自体の配光特性に依存するため、従来の白熱電球と比較して、例えば、口金側への光が乏しいものが多かった。

0003

前記したような配光特性を改善するため、種々の構成が提案されている。例えば、特許文献1では、同心円状に平面実装されたLEDの周辺反射板を設けることで配光特性を改善するLED電球が記載されている。
また、特許文献2には、多角錐又は多角錐台形状の凸座の表面にLEDモジュール貼付して、立体的実装基板とすることで配光特性を改善するLED電球が記載されている。また、特許文献3には、正多面体の各面にLEDを設けることで配光特性を改善するLED電球が記載されている。また、特許文献4には、正五角形及び正六角形の面で構成される略球体状多面体の各面にLEDパッケージを設けることで配光特性を改善するLED電球が記載されている。

先行技術

0004

特許第4923168号公報
実用新案登録第3171093号公報
特許第4290887号公報
特開2002−184207号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、特許文献1に記載されたLED電球は、LEDチップからの光が、LED電球の外部まで至る間に多重反射されるため、各反射面で吸収されて光減衰することが考えられる。また、反射板を設ける構成は、小型化の点でも不利である。
また、特許文献2〜特許文献4に記載されたLED電球は、多面体の各面についてLEDチップが平面実装されるため、発光に寄与しない基板面積が大きい。このため、従来の白熱電球と比べると、配光特性の改善が不十分である。

0006

本開示に係る実施形態は、外形形状が多角錐台の発光装置を複数組み合わせることで、凸多面体の外形形状を有して配光特性の良好な光源装置を構成可能な発光装置を提供することを課題とする。

課題を解決するための手段

0007

本開示の実施形態に係る発光装置は、多角錐台の外形形状を有し、当該多角錐台の広い方の底面を上底、狭い方の底面を下底として、当該上底を発光面とする発光装置であって、複数の前記発光装置を、前記多角錐台の互いに合同な側面同士が対向するように組み合わせることで、複数の前記上底によってできる二面角が全て180°未満である多面体を構成可能である。

発明の効果

0008

本開示の実施形態に係る発光装置によれば、当該発光装置を複数組み合わせることで、凸多面体の外形形状を有して配光特性の良好な光源装置を構成することができる。

図面の簡単な説明

0009

第1実施形態に係る光源装置を用いた照明装置の構成を模式的に示す正面図である。
第1実施形態に係る光源装置の外形形状である多面体の例として、正多面体を示す図である。
第1実施形態に係る光源装置の外形形状である多面体の他の例として、半正多面体を示す図である。
第1実施形態に係る光源装置の構成を模式的に示す、下方から見た斜視図である。
第1実施形態に係る光源装置に用いられる発光装置及び実装基板を模式的に示す斜視図である。
第1実施形態の変形例に係る光源装置の構成を模式的に示す斜視図である。
第1実施形態に係る発光装置の構成を模式的に示す平面図である。
第1実施形態に係る発光装置の構成を模式的に示す底面図である。
第1実施形態に係る発光装置の構成を模式的に示す断面図であり、図4AのIVC−IVC線における断面を示す。
第2実施形態に係る光源装置を用いた照明装置の構成を模式的に示す斜視図である。
第2実施形態に係る光源装置に用いられる発光装置及び実装基板の構成を模式的に示す斜視図である。
第2実施形態に係る光源装置に用いられる発光装置の構成を模式的に示す平面図である。
第2実施形態に係る光源装置に用いられる発光装置の構成を模式的に示す底面図である。

実施例

0010

以下、実施形態に係る発光装置、その発光装置を用いた光源装置、更にその光源装置を用いた照明装置について説明する。
なお、以下の説明において参照する図面は、実施形態を概略的に示したものであるため、各部材のスケールや間隔、位置関係などが誇張、あるいは、部材の一部の図示が省略されている場合がある。また、例えば平面図とその断面図において、各部材のスケールや間隔が一致しない場合もある。また、以下の説明では、同一の名称及び符号については原則として同一又は同質の部材を示しており、詳細な説明を適宜省略することとする。

0011

また、実施形態に係る発光装置、光源装置及び照明装置において、「上」、「下」、「左」及び「右」などは、状況に応じて入れ替わるものである。本明細書において、「上」、「下」などは、説明のために参照する図面において構成要素間の相対的な位置を示すものであって、特に断らない限り絶対的な位置を示すことを意図したものではない。

0012

<第1実施形態>
[照明装置の構成]
まず、第1実施形態に係る光源装置を用いた照明装置の構成について、図1図3Bを参照して説明する。
図1は、第1実施形態に係る光源装置を用いた照明装置の構成を模式的に示す正面図である。図2Aは、第1実施形態に係る光源装置の外形の多面体の例である正多面体を示す図である。図2Bは、第1実施形態に係る光源装置の外形の多面体の他の例である半正多面体を示す図である。図3Aは、第1実施形態に係る光源装置の構成を模式的に示す、下方から見た斜視図である。図3Bは、第1実施形態に係る光源装置に用いられる発光装置及び実装基板を模式的に示す斜視図である。
なお、図3Aにおいて、発光装置100は発光素子1とパッケージ2の外形形状のみを簡略化して示している。また、図3Aにおいて、光源装置200の支持部材310との接続面である接続部200aを、斜線によるハッチングで示している。

0013

本実施形態における照明装置300は、正十二面体の外形形状を有する光源装置200と、光源装置200を支持するための柱状の支持部材310と、支持部材310を保持するケース320と、外部電源と接続するための口金330と、光源装置200を覆うグローブ340と、外部電源を所定の直流電力に変換する点灯回路350とを備えて構成される電球型の照明装置である。

0014

本実施形態に係る光源装置200は、外形形状は正十二面体であり、支持部材310と接続するための1面を除き、他の11面が発光面となっている。また、各発光面に対応して、それぞれ1個の発光装置100が設けられている。
なお、光源装置200の外形形状は正十二面体に限定されるものではなく、二面角の全てが180°未満である凸多面体とすることができる。また、当該外形形状は、全方向に対して、より均等に配光されるように、正多面体(図2A参照)又は半正多面体(図2B参照)が好ましい。特に、頂点の数が多い多面体ほど球形に近いため、均等性の高い配光特性、すなわち等方性の高い配光特性を得るために好ましい。このように、球面に近い多面体を形成することで、実質的に、多面体の中心から放射状に光を発する点光源を実現することができる。
また、光源装置200は、配光すべき範囲に応じて、正多面体や半正多面体などの略球形の多面体の全面ではなく、例えば上半分や左半分などのように、略球形の多面体の一部が発光面となるように構成してもよい。

0015

支持部材310は、光源装置200を、ケース320から離間して支持するための柱状の部材である。また、支持部材310は、光源装置200に電力を供給するための電極312,313及び点灯回路350と接続するための配線を有している。
更にまた、支持部材310は、光源装置200が発する熱を放熱する経路としても機能する。このため、支持部材310は、熱伝導性及び耐熱性の良好なセラミックスや金属などを用いることが好ましい。また、作動液体封入されたヒートパイプ311(図3B参照)を設けるようにしてもよい。なお、ヒートパイプ311の形状や機構は、特に限定されるものではない。
また、支持部材310の外側面(がいそくめん)は、光源装置200からの光を良好に反射できる光反射面とすることが好ましい。

0016

なお、本実施形態では、支持部材310は、光源装置200の接続部200aの形状に合わせて正五角柱形状としているが、これに限定されず、四角柱円柱などとしてもよく、柱状に代えて錐台形状としてもよい。また、支持部材310を用いずに、光源装置200を、ケース320の上面に直接配置するようにしてもよい。

0017

ケース320は、支持部材310を保持するとともに、内部に点灯回路350を収納するものである。また、ケース320は、上面側で、支持部材310を囲むようにグローブ340を保持するとともに、下面側で口金330を保持している。
ケース320は、支持部材310を介して光源装置200から伝達される熱を効率的に放熱できるように、熱伝導性及び耐熱性の良好なセラミックスや金属などを用いることが好ましい。また、ケース320は、放熱性を高められるように、例えば、外側面(がいそくめん)にヒートシンク放熱フィンを設けてもよい。
また、ケース320の上面は、光源装置200からの光を良好に反射できる光反射面とすることが好ましい。また、本実施形態におけるケース320の上面は平坦面であるが、これに限定されず光取り出し効率を高めるため、凸面又は凹面としてもよい。

0018

口金330は、ケース320の下面側に設けられ、電球型の照明装置300を外部電源と接続するための端子であり、点灯回路350と電気的に接続されている。口金330の形状は特に限定されないが、例えば、E26形に代表されるような一般の照明用電球ソケット接続可能なものとすることができる。

0019

グローブ340は、ケース320の上面側に設けられ、光源装置200の周囲を覆うように配置されることで光源装置200を保護するための、球状ないし半球状のランプカバーである。グローブ340は、ガラス樹脂などの透光性を有する材料を好適に用いることができ、配光性を高めるために、前記した材料に光拡散性物質を含有させたり、表面に塗布したりするようにしてもよい。
なお、光源装置200の保護や配光性向上の機能が不要な場合は、グローブ340を設けないようにしてもよい。

0020

点灯回路350は、口金330を介して接続された外部電源を、光源装置200の点灯適合する電力、例えば、定電流の直流電力に変換して、支持部材310を介して光源装置200に供給する電源回路である。点灯回路350の設置場所は特に限定されないが、ケース320内に収納されることが、小型化や美観上好ましい。
また、点灯回路350を、光源装置200の発光装置100で囲まれた多面体の内部空間に収納して、光源装置200が点灯回路350を備えるように構成してもよい。

0021

[光源装置の構成]
次に、本実施形態に係る光源装置200の構成について、図3A図3Cを参照して詳細に説明する。
図3Cは、第1実施形態の変形例に係る光源装置の構成を模式的に示す斜視図である。

0022

なお、図3Bにおいて、封止部材3が設けられた領域をドットによるハッチングで示し、各種の電極が配置された領域を斜線、格子又はドットによるハッチングにより示している。また、図3Bには、光源装置200の取り付け方を示すために、支持部材310を記載している。また、図3Cにおいて、光源装置200Aの支持部材310Aとの接続面である接続部200Aaを、斜線によるハッチングで示している。

0023

光源装置200は、外形形状が正十二面体を有しており、その内の1面が支持部材310と接続するための接続部200aとして用いられ、他の11面が発光面となっている。11個の各発光面は、それぞれが、1個の発光装置100の発光面である上面2bで構成されている。ここで、発光装置100は、外形形状である正五角錐台の広い方の底面を上底、すなわち上面2bとし、狭い方の底面を下底、すなわち下面2cとしている。
また、光源装置200は、その外形形状である正十二面体と相似形でサイズの小さい外形を有する実装基板210を備えており、当該実装基板210の各面のそれぞれに、発光装置100が下面2cで接合されるように設けられている。

0024

実装基板210は、光源装置200の外形よりも小さな正十二面体の外形形状を有しており、その内の1個の面が支持部材310と接続するための接続部200aであり、他の11個の面のそれぞれが1個の発光装置100を実装するための実装面である。
実装基板210は、セラミックスや樹脂などの絶縁性の材料からなる基体、又はCu,Alなどのように良好な熱伝導性を有する金属材料からなり表面に絶縁層が設けられた基体などを用いて、このような基体の表面に、Cuなどの金属を用いた配線パターンを設けることで形成することができる。
なお、光源装置200の放熱性を向上させるために、実装基板210の周囲や内部空間に冷却機構を設けることが好ましい。例えば、ヒートパイプ311へ効率的に熱伝導させるために、実装基板210の配線パターンと連結するように熱伝導部材を設けることが好ましい。
また、実装基板210と支持部材310とを一体的に形成するようにしてもよい。

0025

実装基板210の接続部200aとなる面には、支持部材310の上面に設けられた正極側の電極312及び負極側の電極313(格子によるハッチング)と接合するための、電源供給用の正極側の電極212及び負極側の電極213(格子によるハッチング)が、配線パターンとして設けられている。また、接続部200aには放熱口211が設けられ、支持部材310に設けられたヒートパイプ311の先端部が嵌入できるように構成されている。
また、実装基板210の11個の各実装面には、発光装置100の下面2cに露出した正極側の電極22及び負極側の電極23に適合するように、正極側の電極(接合部)214及び負極側の電極(接合部)215(斜線によるハッチング)が、配線パターンとして設けられている。
更に、実装基板210の表面には、電極212,213、214,215間を接続する配線(配線部)216(ドットによるハッチング)が、配線パターンとして設けられている。本実施形態では、配線216は、11個の発光装置100が、電源供給用の電極212,213間に直列に接続されるように設けられている。

0026

なお、実装基板210は立体的な多面体形状を有するが、電極212,213,214,215や配線216は、平板状のプリント基板における配線パターンと同様の手法で形成することができる。
また、実装基板210への発光装置100の実装は、例えば、両者の対応する電極間半田ペーストを配置し、リフロー装置を用いて半田付けすることで行うことができる。また、実装基板210への発光装置100の実装は、異方性導電接着剤などの他の導電性接合部材を用いて行うこともできる。

0027

本実施形態では、光源装置200の外形形状である正多面体の1面を、支持部材310と接続するための接続部200aとして用いたがこれに限定されず、多面体の頂点の1つを切り欠いて形成される面を接続部として用いるようにしてもよい。
例えば、本実施形態の変形例に係る光源装置200Aは、正六面体の1つの頂点を切り欠くことでできる三角形の面を接続部200Aaとして、支持部材310Aと接続するように構成したものである。このために、切り欠きが設けられていない3つの発光面を構成する発光装置100A1は正四角錐台形状に構成され、切り欠きが設けられている3つの発光面を構成する発光装置100A2は五角錐台形状に構成される。特に、頂点が少ない多面体、例えば、正四面体や正六面体、正八面体などでは、頂点に切り欠きを設けて接続部200Aaとすることで、光源装置200Aの発光面数を多く確保できるため、均等性の良好な配光特性とすることができて好ましい。

0028

なお、本実施形態では、実装基板210を用いて発光装置100を実装するようにしたが、これに限定されるものではなく、各発光装置100に電力を供給できる構成を備えていればよい。例えば、実装基板210を用いずに、発光装置100の外側面(がいそくめん)2e同士を接合することで、上面2bによって多面体を形成することもできる。この場合は、パッケージ2の下面2c又は/及び外側面2eに電極や配線パターンを設け、更に配線パターンに代えて、又は加えて、導電性ワイヤを用いて多面体内の空間に配線することで、複数の発光装置100間を電気的に接続するようにしてもよい。
また、多面体の1面又は1つの頂点を切り欠いて形成される面などに設けられる接続部200aとして、放熱性及び光反射性が良好で、放熱用及び配線用貫通孔を有するパネル板状部材)を設けるようにしてもよい。

0029

[発光装置の構成]
次に、発光装置100の構成について、図3B及び図4A図4Cを参照して詳細に説明する。
図4Aは、第1実施形態に係る発光装置の構成を模式的に示す平面図である。図4Bは、第1実施形態に係る発光装置の構成を模式的に示す底面図である。図4Cは、第1実施形態に係る発光装置の構成を模式的に示す断面図であり、図4AのIVC−IVC線における断面を示す。
なお、図4Aにおいて、封止部材3が設けられた領域をドットによるハッチングで示している。また、図4Bにおいて、電極が配置された領域を斜線によるハッチングにより示している。
また、図4Cにおいて、光源装置200において複数個の発光装置100が配置される際に、1個の発光装置100の左側の外側面2eに隣接して配置される他の発光装置100を点線仮想的に示している。

0030

本実施形態に係る発光装置100は、当該発光装置100の正五角錐台の外形形状を構成するパッケージ2と、パッケージ2に形成された凹部2a内に実装された発光素子1と、発光素子1とパッケージ2の電極22,23と電気的に接続するためのワイヤ4と、凹部2a内に充填され、発光素子1及びワイヤ4を封止する封止部材3とを備えている。また、発光素子1は、電極23上にダイボンド部材5を用いて接合されている。

0031

発光装置100は、外形形状である正五角錐台の広い方の底面を上底とし、当該上底である上面2b側に凹部2aの開口を有しており、当該上面2b側が光取り出し面、つまり発光面である。また、発光装置100は、外形形状である正五角錐台の狭い方の底面を下底とし、当該下底である下面2c側において、実装基板210と電気的に接続するために、一対の電極22,23が露出しており、下面2cが実装面となっている。

0032

発光素子1は、平面視で矩形形状を有しており、上面側に正負パッド電極が設けられている。発光素子1は、下面側がダイボンド部材5で、パッケージ2の凹部2aの底面である電極23の上面に接合されている。また、上面側の正負のパッド電極は、導電性を有するワイヤ4で、それぞれ対応する極性の電極22,23と電気的に接続されている。

0033

発光素子1は、GaNなどの窒化物半導体を用いたものが好適であるが、これに限定されるものではない。また、発光素子1の実装方法は特に限定されるものではなく、フェイスアップ実装型の他に、フリップチップ実装型でもよく、発光素子1の上面と下面とにそれぞれ異なる極性の電極を設けたものであってもよい。
また、発光素子1の外形形状は、多角形円形など他の形状でもよく、発光強度や配光特性向上などの目的に応じて1個のパッケージ2に発光素子1を2個以上実装するようにしてもよい。また、基板上に複数の発光素子を直接配置して実装するCOB(Chip On Board)型であってもよい。

0034

パッケージ2は、実装基板210に実装するための1対の電極22,23と、電極22,23を互いに離間して支持する支持部21とを備えて構成されている。また、パッケージ2は、発光装置100の正五角錐台の外形形状を構成し、凹部2aを有するカップ状の部材である。

0035

パッケージ2は、外形形状である正五角錐台の上底である上面2b側に開口する凹部2aを有し、当該開口面が発光装置100の光取り出し面、すなわち、発光面である。凹部2aの内面、すなわち、内側面(ないそくめん)2d及び底面である電極22,23の上面は、光反射性の良好な材料で構成するか、表面に光反射膜を設けることが好ましい。また、内側面2dは、平面視において、発光面である上面2b側に向かうほど広がるように傾斜するように設けることが好ましい。
このように凹部2aを構成することで、発光素子1からの光を発光面の方向に反射して、発光装置100の光取り出し効率及び配光特性の均等性を向上させることができる。

0036

なお、凹部2aの形状は、パッケージ2の外形形状と相似形である必要はなく、例えば、円形、多角形などとしてもよく、また、凹部2aの内側面2dの傾斜角も、外側面2eの傾斜角と同じである必要はない。凹部2aの形状や内側面2dの傾斜角などは、所望の配光特性を得るために最適となるように適宜に構成することができる。

0037

パッケージ2の外側面2eは、平面視において、発光面である上面に向かうほど広がるように傾斜している。光源装置200として複数個の発光装置100が配置される場合に、隣接して配置される発光装置100の合同な外側面2e同士が対向して重なり合うように配置されることで、各発光装置100の発光面である上面が、所定の多面体(本実施形態では、正十二面体)を形成するように構成されている。

0038

ここで、下面2cに対する外側面2eの傾斜角をθとし、当該外側面2eと上面2bである多角錐台(本実施形態では正五角錐台)の上底との交線を挟む所定の多面体(本実施形態では正十二面体)の二面角をφとすると、式(1)の関係となるように、傾斜角θが定められる。
傾斜角θ = 二面角φ/2 ・・・(1)

0039

なお、例えば、正多面体では、以下のような二面角φを有している。
正四面体: 70°32′
正六面体: 90°
正八面体:109°28′
正十二面体:116°34′
正二十面体:138°11′

0040

本実施形態のように正十二面体の外形形状を構成する場合は、二面角φは116°34′である。従って、外側面2eの傾斜角θは、φ/2=58°17′、又はこれに近い角度とすることができる。

0041

なお、正多面体及び準正多面体(半正多面体の内の「立方八面体」及び「二十・十二面体」)は全ての二面角φが等しく、他の半正多面体は2種類の二面角φを有する。発光装置100の発光面によって二面角φが複数種類ある多面体を形成する場合であっても、発光装置100の外側面2eの傾斜角θは、当該外側面2eの上辺、すなわち外側面2eと上面(パッケージ2の外形形状である多角錐台の上底)2bとの交線を挟んだ二面角φに応じて定めることができる。

0042

また、正多面体では、面は1種類の正多角形のみで構成されるが、半正多面体では、面は2種類又は3種類の正多角形で構成される。従って、発光装置100の発光面である上面2bを組み合わせて半正多面体を形成する場合は、形成する半正多面体を構成する多角形の種類だけ、外形形状の異なる発光装置100を用いればよい。
例えば、サッカーボール型の半正多面体である接頭二十面体図2B参照)は、正五角形と正六角形とが組み合わされて構成されている。この半正多面体は、正五角錐台の外形形状を有する発光装置と、正六角錐台の外形形状を有する発光装置とを組み合わせて構成することができる。

0043

支持部21は、パッケージ2の母体であり、電極22,23を離間して支持するとともに、パッケージ2の外形形状を構成するものである。支持部21は、樹脂、セラミックス、金属などを用いて形成することができるが、放熱性が良好な材料を用いることが好ましい。また、十分な放熱性を有さない材料を用いる場合には、例えば、外側面2eに放熱性の良好な材料層を設けるようにしてもよい。

0044

また、前記したように、凹部2aの内面は良好な光反射性を有することが好ましい。このため、支持部21は、例えば、透光性樹脂光反射性物質を含有させた白色樹脂や金属のような、光反射性を有する材料を用いて形成するか、凹部2aの内側面2d及び底面に、これらの材料を用いた光反射膜を設けることが好ましい。また、支持部21は、耐光性及び耐熱性の良好な材料を用いることが好ましい。
更にまた、発光装置100の発光色の要求に応じて、支持部21を、有色顔料蛍光体などの波長変換物質を含有した材料を用いて形成したり、支持部21の表面にこれらの物質を含有する層を形成したりしてもよい。

0045

電極22,23は、Cu、Alなどの板金打ち抜き加工することで形成することができる。また、凹部2aの底面である電極22,23の上面側は、発光素子1からの光を良好に反射するように構成することが好ましい。このために、電極22,23の全体を光反射性の良好な金属材料を用いて形成するか、電極22,23の上面にAgメッキや白色樹脂などによる光反射膜を設けることが好ましい。

0046

また、パッケージ2は、例えば、板金を打ち抜いて形成した電極22,23を金型に挟み込み、射出成形法圧縮成形法トランスファーモールド成形法などで樹脂成形することで形成することができる。また、セラミックスの原材料であるグリーンシートを積層して焼結することで形成することもできる。

0047

封止部材3は、パッケージ2の凹部2a内に充填され、凹部2aに配置されている発光素子1やワイヤ4などを封止することで、発光素子1やワイヤ4などを保護するためのものであり、設けることが好ましい。封止部材3は、良好な透光性を有する樹脂やガラスなどを用いることができる。また、封止部材3は、水分やガス透過性の低い材料を用いることが好ましく、更に、耐熱性、耐光性、耐候性が良好な材料を用いることが好ましい。

0048

また、発光装置100の発光色の要求や配光特性の要求に応じて、封止部材3に、蛍光体(波長変換物質)や有色顔料を含有させたり、例えば、TiO2,Al2O3などの光拡散物質を含有させたりしてもよい。
更にまた、発光装置100の発光強度や配光特性を向上させるために、発光面である上面2b側にレンズを設けるようにしてもよい。このようなレンズは、封止部材3が、凹部2aの開口部から盛り上がるように設けてもよく、封止部材3上に金型を用いた樹脂成形法などにより封止部材3とは別個に形成してもよい。

0049

ワイヤ4は、発光素子1の電極とパッケージ2の電極22,23とを電気的に接続するものである。ワイヤ4としては、例えば、Au、Cu、Al、Agなどの導電性が良好な金属ワイヤを用いることが好ましい。また、ワイヤ4の表面を、Agなどの光反射性の良好な材料で被覆するようにしてもよい。

0050

ダイボンド部材5は、発光素子1をパッケージ2に固定するための接着剤である。ダイボンド部材5としては、例えば、熱硬化性樹脂半田などを用いることができる。

0051

[照明装置の動作]
次に、本実施形態における照明装置300の動作について、図1及び図3Bを参照して説明する。
照明装置300は、口金330を介して外部電源から電力が供給されると、点灯回路350で光源装置200の点灯に適した電力に変換される。変換された電力は、支持部材310を介して光源装置200に供給される。光源装置200に供給された電力は、実装基板210を介して各発光装置100に供給される。更に、発光装置100に供給された電力は、電極22,23及びワイヤ4を介して発光素子1に供給され、発光素子1が発光する。

0052

発光素子1が発した光は、封止部材3を通って、直接に又はパッケージ2の凹部2aの内面で反射されて、上面2b側の凹部2aの開口から外部に取り出される。このため、各発光装置100からは、略球形の多面体である正十二面体の対応する面の略全領域から均等に光が出射される。また、多面体は略球形であるため、光源装置200は、下方(口金330が配置され方向)も含めて、広範囲に均等性の良好な、つまり広配光な配光特性となるように光を放射することができる。

0053

すなわち、多角錐台の外形形状を有する発光装置100を複数組み合わせることで、各発光装置100の発光面によって略球形の多面体を構成することができる。そして、光源装置200は、多面体の発光面を有することで、広配光な配光特性を得ることができる。

0054

<第2実施形態>
[照明装置の構成]
次に、第2実施形態に係る光源装置を用いた照明装置の構成について、図5を参照して説明する。
図5は、第2実施形態に係る光源装置を用いた照明装置の構成を模式的に示す斜視図である。なお、図5において、光源装置200Bの1つを拡大して示している。また、当該拡大図において、発光装置100Bは発光素子1とパッケージ2の外形形状のみを簡略化して示している。

0055

第2実施形態における照明装置300Bは、平板状の支持部材310B上に、正五角錐形状の発光面を有する複数の光源装置200Bが配置された面発光型の照明装置である。支持部材310Bの上面又は/及び下面には、配線パターンが設けられ、各光源装置200Bと、外部電源に接続するためのコネクタ314とが電気的に接続されている。
なお、光源装置200Bを点灯させるために電力変換する点灯回路が必要な場合は、支持部材310B上に、好ましくは下面側に、配置するようにしてもよいし、各光源装置200Bの多面体の内部空間に収納するようにしてもよい。

0056

本実施形態における光源装置200Bは、正二十面体の一つの頂点に集合する五個の正三角形を側面とする正五角錐の外形形状を有している。すなわち、光源装置200Bは、正二十面体の一部を切り出した多面体の外形形状を有している。また、当該正五角錐の底面を支持部材310Bとの接続部としており、正五角錐の5個の正三角形からなる側面を発光面とする半球状の光源である。このため、光源装置200Bは、支持部材310Bの上面よりも上方の空間に、均等な配光特性で光を放射することができる。
また、複数の光源装置200Bを、支持部材310B上に適宜な間隔で配置することにより、照明装置300Bは、均等な配光特性の面発型照明光を得ることができる。

0057

なお、照明装置300Bは、光源装置200Bを保護するため、又は/及び、配光特性を更に向上させるために、光源装置200Bよりも上方に、透光性を有するパネルを設けるようにしてもよい。当該パネルは、例えば、ガラスや樹脂を用いることが好ましく、更に配光特性を向上させるために、これらの材料に光拡散材を含有させたり、光拡散材をパネルの表面に塗布したり、表面を粗面化するようにしてもよい。また、パネルの表面は平坦面でもよく、凹面や凸面などの曲面でもよい。更にまた、パネルとしてカラーフィルタを用いて、照明光の色を調整するようにしてもよい。

0058

[光源装置の構成]
次に、第2実施形態に係る光源装置の構成について、図6Aを参照して詳細に説明する。
図6Aは、第2実施形態に係る光源装置に用いられる発光装置及び実装基板の構成を模式的に示す斜視図である。
なお、図6Aにおいて、封止部材3が設けられた領域をドットによるハッチングで示し、各種の電極が配置された領域を斜線、格子又はドットによるハッチングにより示している。また、図6Aには、光源装置200Bの取り付け方を示すために、支持部材310Bを記載している。

0059

本実施形態に係る光源装置200Bは、前記したように正二十面体の一部を切り出した多面体であり、正五角錐の外形形状を有するものである。
なお、光源装置200Bの外形形状は、正五角錐に限定されず、好ましくは正多面体又は半正多面体のような、略球形の凸多面体の一部を切り出した半球状の外形形状を有するものとすることができる。ここで半球状とは、光源装置200Bが配置された平面に対して、当該平面よりも上方の空間に、当該半球状の発光面から均等に配光されるように光を放射することができる形状をいうものである。従って、正多面体や半正多面体の丁度半分の形状を有するものに限定されず、半分より少なく切り出してもよいし、半分より多く切り出してもよい。

0060

光源装置200Bは、外形形状である正五角錐の底面が、平板状の支持部材310Bと接するように配置されており、正三角形の5個の側面が発光面となっている。5個の各発光面は、それぞれが、1個の発光装置100Bの発光面である上面2bで構成されている。ここで、発光装置100Bは、外形形状である正三角錐台の広い方の底面を上底、すなわち上面2bとしている。
また、光源装置200Bは、その外形形状である正五角錐と相似形でサイズの小さい外形を有する実装基板210Bを備えており、当該実装基板210Bの正三角形の各側面のそれぞれに、発光装置100Bが下面2cで接合するように設けられている。ここで、発光装置100Bは、外形形状である正三角錐台の狭い方の底面を下底、すなわち下面2cとしている。
なお、実装基板210Bと支持部材310Bとを一体的に形成するようにしてもよい。

0061

実装基板210Bの5個の各側面には、発光装置100Bの下面2cに露出した正極側の電極22及び負極側の電極23に適合するように、正極側の電極214B及び負極側の電極215B(斜線によるハッチング)が設けられている。
また、支持部材310Bの上面には、光源装置200Bとコネクタ314(図5参照)とを電気的に接続するための配線パターンである電極312B,313Bが設けられており、実装基板210Bの側面には、電極(接合部)214B,215B同士、及び電極214B,215Bと電極312B,313Bとを接続する配線(配線部)216B(ドットによるハッチング)が設けられている。本実施形態では、配線216Bは、5個の発光装置100Bが、電極312B,313B間に直列に接続されるように設けられている。
なお、電極312B,313Bは、支持部材310Bの上面に限らず、必要に応じて、下面側に設けたり、スルーホールを設けたりして、上面側と下面側の配線を接続するようにしてもよい。

0062

なお、支持部材310Bは、基材としてセラミックスや金属、ガラス、耐熱性樹脂などを用いてもよい。支持部材310Bは、光源装置200Bからの熱を効率的に放熱できるように、熱伝導性の良好な材料を用いて形成することが好ましく、更に、表面にヒートシンクや放熱フィンなどを設けるようにしてもよい。

0063

また、実装基板210Bは、第1実施形態における実装基板210と外形形状が異なるが同様の材料や手法を用いて形成できるため、詳細な説明は省略する。

0064

[発光装置の構成]
次に、第2実施形態に係る発光装置100Bの構成について、図6A図6Cを参照して詳細に説明する。
図6Bは、第2実施形態に係る光源装置に用いられる発光装置の構成を模式的に示す平面図である。図6Cは、第2実施形態に係る光源装置に用いられる発光装置の構成を模式的に示す底面図である。なお、図6Bにおいて、封止部材3が設けられた領域をドットによるハッチングで示している。また、図6Cにおいて、電極22,23が露出して配置された領域を斜線により示している。

0065

本実施形態に係る発光装置100Bは、正三角錐台の外形形状を有している。発光装置100Bは、外形形状である正三角錐台の広い方の底面が上底、すなわち上面2bであり、発光面となっている。また、発光装置100Bは、外形形状である正三角錐台の狭い方の底面が下底、すなわち下面2cであり、実装面となっている。
また、発光装置100Bの外側面2eの下面2cに対する傾斜角は、正二十面体の二面角である138°11′の半分の角度となるように形成されている。このため、複数の発光装置100Bを、互いの外側面2eが対向して重なるように配置することで、発光面である上面2bが、正二十面体の一部である正五角錐を形成できるように構成されている。
なお、本実施形態に係る発光装置100Bは、第1実施形態に係る発光装置100とは外形形状が異なるだけであるから、各部の詳細な説明は省略する。

0066

[照明装置の動作]
次に、本実施形態における照明装置300Bの動作について、図5及び図6Aを参照して説明する。
照明装置300Bはコネクタ314を介して外部電源から電力が供給されると、必要に応じて点灯回路で電力変換される。変換された電力は、支持部材310Bの配線パターンである電極312B,313Bを介して各光源装置200Bに供給される。光源装置200Bに供給された電力は、実装基板210Bを介して各発光装置100Bに供給される。更に、発光装置100Bに供給された電力は、電極22,23及びワイヤ4を介して発光素子1に供給され、発光素子1が発光する。

0067

発光素子1が発した光は、封止部材3を通って、直接に又はパッケージ2の凹部2aの内面で反射されて、上面2b側の凹部2aの開口から外部に取り出される。このとき、各発光装置100Bからは、略半球状の多面体である正五角錐台の対応する側面の略全領域から均等に光が出射される。また、多面体は略半球形であるため、各光源装置200Bは、広範囲に均等な配光特性となるように光を放射することができる。また、複数の光源装置200Bが、適宜な間隔で配置されることで、均等な配光特性の面発光型の照明光を得ることができる。

0068

すなわち、多角錐台の外形形状を有する発光装置100Bを複数組み合わせることで、各発光装置100Bの発光面によって略半球形の多面体を構成することができる。そして、光源装置200Bは、略半球形の多面体の発光面を有することで、広配光な配光特性を得ることができる。更に、照明装置300Bは、複数個の広配光な光源装置200Bを配置して用いるため、面発光型の照明装置として均等性の高い配光特性を得ることができる。
また、光源装置200Bからの光は広配光であるため、大面積面発光体を形成する際には、複数の発光装置を平面基板上に表面実装したに場合と比較して、発光装置の数を減らすことができ、省電力化が可能である。

0069

以上、本発明に係る発光装置及び光源装置について、発明を実施するための形態により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変などしたものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。

0070

本開示の実施形態に係る発光装置は、液晶ディスプレイバックライト光源、各種照明器具大型ディスプレイ広告行き先案内などの各種表示装置、更には、デジタルビデオカメラファクシミリコピー機スキャナなどにおける画像読取装置、プロジェクタ装置など、種々の光源に利用することができる。

0071

1発光素子
2パッケージ
2a 凹部
2b 上面(上底)
2c 下面(下底)
2d 内側面
2e 外側面
21 支持部
22,23電極
3封止部材
4ワイヤ
5ダイボンド部材
100,100A1,100A2,100B発光装置
200,200A,200B光源装置
200a,200Aa 接続部
210,210B実装基板
211放熱口
212,213 電極
214,215 電極(接合部)
216配線(配線部)
300,300B照明装置
310,310A,310B支持部材
311ヒートパイプ
312,312B,313,313B 配線
314コネクタ
320ケース
330口金
340グローブ
350 点灯回路

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