發光模塊及照明器具的制作方法

專利名稱：發光模塊及照明器具的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種例如將發光二極管芯片(light emitting diode chip)用作光源 的發光模塊(light emitting module)，更詳細而言，本發明涉及一種用以抑制發光二極管 芯片的溫度上升并良好地維持發光效率的構造。此外，本發明涉及一種在器具本體上安裝 著所述發光模塊的照明器具。
背景技術：
例如發光二極管與如熒光燈(fluorescent lamp)或白熾燈之類的現有的光源相 比，效率更高且壽命更長。近年來，隨著發光二極管的發光效率的提高，將發光二極管用作 光源的各種照明器具被商品化。 將發光二極管作為光源的發光模塊包括發出藍色光的發光二極管芯片、與含有黃 色熒光體粒子的透明的密封構件。密封構件包裹著發光二極管芯片。發光二極管芯片所發 出的藍色光在穿過密封構件時將熒光體粒子予以激發。借此，利用熒光體粒子來對藍色光 進行波長轉換，從而將白色光放射至發光模塊之外。 對于先前的發光模塊而言，當利用熒光體粒子來對藍色光進行波長轉換時，由于 損耗而產生熱。借此，熒光體粒子的溫度會上升，因此，發光二極管芯片的溫度也會升高。如 果發光二極管芯片的溫度上升，那么發光二極管芯片的發光效率就會下降，無法獲得充分 的光輸出。 作為對策，例如在日本專利特開2008-218238號公報所揭示的照明器具中，在遠 離多個發光二極管的位置配置著具有熒光膜的透光性面板(panel)。該透光性面板是由散 熱性比樹脂更優異的玻璃(glass)形成，并且在與發光二極管相向的面上具有收納凹部。 借由將熒光體涂布于所述收納凹部來形成所述熒光膜。 根據該構成，由于熒光膜遠離發光二極管，因此，即使在利用熒光膜來對發光二極 管的光進行波長轉換時產生熱，該熱也難以傳遞至發光二極管。而且，可將波長轉換時所產 生的熱從透光性面板釋放至照明器具之外。由此，可抑制發光二極管的發光效率的下降并 使光輸出提高。 根據所述公開專利公報所揭示的照明器具，具有熒光膜的透光性面板是以偏離熒 光膜的透光性面板的外周部分而支撐于器具本體的框體。在此種構成中，波長轉換時由熒 光膜發出的熱的大部分僅從透光性面板的表面釋放出，熱會容易充斥于透光性面板的收納 凹部。因此，在高效地將波長轉換時的熱予以釋放的方面存在改善的余地。
另一方面，例如日本專利特開2008-147610號公報所揭示的發光裝置包括安裝有 多個發光元件的基板、含有熒光材料的透光性的熒光體薄片(sheet)、以及介于基板與熒光 體薄片之間的框架(frame)。框架將發光元件逐個地包圍。
在此種發光裝置中，可利用熒光體薄片來高效地對從多個發光元件放射出的光進 行波長轉換，并且可將經波長轉換的光從熒光體薄片的表面釋放出。但是，所述發光裝置僅 揭示了如下的構成，即，利用熒光體薄片來高效地對發光元件的光進行轉換，或將從熒光體 薄片向基板返回的光高效地反射至發光裝置之外。換句話說，完全未涉及如下的構成，即， 當熒光體薄片因波長轉換時所產生的損耗而發熱時，用以將該熱予以釋放的具體的構成。
由此可見，上述現有的發光模塊及照明器具在結構與使用上，顯然仍存在有不便 與缺陷，而亟待加以進一步改進。為了解決上述存在的問題，相關廠商莫不費盡心思來謀求 解決之道，但長久以來一直未見適用的設計被發展完成，而一般產品又沒有適切的結構能 夠解決上述問題，此顯然是相關業者急欲解決的問題。因此如何能創設一種新型結構的發 光模塊及照明器具，實屬當前重要研發課題之一，亦成為當前業界極需改進的目標。

發明內容
本發明的目的在于，克服現有的發光模塊存在的缺陷，而提供一種新型結構的發 光模塊，所要解決的技術問題是使該發光模塊可高效地將熒光物質所發出的熱釋放至透光 性構件之外，以抑制發光元件的溫度上升，并可獲得充分的光輸出，從而更加適于實用。
本發明的另一目的在于，克服現有的照明器具存在的缺陷，而提供一種新型結構 的照明器具，所要解決的技術問題是使該照明器具可借由搭載發光效率高的發光模塊來獲 得充分的明亮度，從而更加適于實用。 本發明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。為達到上述目 的，依據本發明的第一形態的發光模塊包括具有安裝面的基體；設置(provide)于所述基 體的所述安裝面的至少一個發光元件；透光性構件，配置成與所述基體的所述安裝面相向， 該透光性構件遠離所述發光元件，并且包含對所述發光元件所發出的光的波長進行轉換的 熒光物質；以及具有導熱性的框架，以包圍所述發光元件的方式而介于所述基體與所述透 光性構件之間。所述框架包含將所述發光元件所發出的光引導至所述透光性構件的開口 部、及與所述透光性構件形成熱連接的導熱部。所述導熱部具有露出于所述透光性構件之 外的散熱部。 根據本發明的第一形態，發光模塊通過從天花板向地板放射出光來進行整體照 明。具體而言，發光模塊可用作住宅的普通照明用的小形照明器具的光源，或可用作辦公室 (office)、各種設施的業務用的比較大的照明器具的光源。而且，也可通過將發光模塊收 容在具備燈座的燈泡形的透光性外殼(cover)的內部，來構成燈泡形的發光二極管(Light EmittingDiode， LED)燈。 在本發明的第一形態中，基體是用以支撐作為發光元件的發光二極管芯片的構成 要素，較理想的是由柔性材料(flexible material)來形成該基體。基體并不限于由柔性材 料形成，例如可由如鋁(alumi皿m)或銅之類的導熱性優異的金屬材料形成，也可由如玻璃 環氧(glass印oxy)材料、酚醛紙(paper phenol)材料、玻璃復合材料(glass composite) 之類的非金屬材料形成。而且，也可利用陶瓷(ceramics)來形成基體。
此外，基體構成了使多個發光二極管芯片彼此隔著間隔而規則地排列的面狀的模 塊，因此，優選將該基體設為例如正方形或長方形之類的四角形狀、如六角形之類的多角形 狀、以及圓形或橢圓形狀。此外，基體構成了使多個發光二極管芯片排列成直線狀的線狀的模塊，因此，該基體也可為較長的細長形狀。換句話說，基體可形成為與預期的光分布特性 相對應的任意形狀。 與此同時，在安裝面上形成有配線圖案(pattern)的基體中，可將發光二極管芯 片安裝在該配線圖案上。如果考慮安裝發光二極管芯片，那么較理想的是基體具有配線圖 案，但配線圖案并非是必需的構成。此外，將發光二極管芯片安裝在基體上的方法也并無特 別限制。 根據本發明的第一形態，發光二極管芯片可由l個芯片構成，也可將多個芯片予 以組合而構成。當將黃色的熒光體用作為熒光物質時，為了獲得白色光，較理想的是使用發 出藍色光的藍色發光二極管芯片。發光二極管芯片并不限定于藍色發光二極管芯片。例如 也可通過使用發出紅色光的紅色發光二極管芯片、發出綠色光的綠色發光二極管芯片來獲 得白色以外的顏色的光。 多個發光二極管芯片的一部分或全部可矩陣(matrix)狀地排列在基體的安裝面 上，也可按照一定的順序而規則地排列成鋸齒狀或放射狀。排列有發光二極管芯片的區域 的形狀優選設為如正方形或長方形之類的四角形狀、如六角形之類的多角形狀、以及圓形 或橢圓形狀。換句話說，所述區域可設為能夠高效地配置多個發光二極管芯片的形狀，或設 為與預期的光分布特性相對應的任意的形狀。 根據本發明的第一形態，較理想的是將框架設為角錐或圓錐狀，并將發光二極管 芯片配置于該框架的底部。此外，框架優選在與底部相向的位置具有對從發光二極管芯片 釋放出的光進行引導的開口部。具體而言，為了獲得以發光二極管芯片為中心而呈旋轉對 稱的光分布，將框架設為像同軸狀地包圍發光二極管芯片，并且向開口部逐漸擴開的形狀 即可。框架的形狀只要可獲得預期的光分布即可，框架的形狀并不受特別限定。
考慮到光的反射性能，例如可由如聚對苯二甲酸丁 二醇酯(Polybutylene ter印hthalate，PBT)之類的具有耐候性、耐熱性及電氣絕緣性的白色的合成樹脂材料來形 成框架，也可使用丙烯酸樹脂(acrylicresin)或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(Acrylonitrile Butadiene Styrene，ABS)樹脂來一體地形成所述框架。為了提高光的反射性能，可將包圍 發光二極管芯片的框架的內表面涂裝成白色。此外，代替涂裝，例如也可將鋁或銀等的金屬 材料蒸鍍于框架的內表面，或者對框架的內表面實施鍍敷，借此來使框架的內表面成為鏡 面(mirror finished surface)或半鏡面。 此外，當利用如鋁或銅之類的金屬材料來構成框架時，可將框架的內表面涂布成 白色，也可對框架實施加工，使得該框架的內表面成為鏡面或半鏡面。框架優選具有光反射 性，但框架具有光反射性這一點并非是必要條件。 可對應于發光二極管芯片的數量來設置框架。具體而言，在具有多個發光二極管 芯片的發光模塊中，可以與各個發光二極管芯片相對應的方式來設置多個框架，也可以與 組合有多個發光二極管芯片的多個芯片群分別對應的方式來設置多個框架。多個框架無須 全部為相同的形狀，也可將形狀不同的多個框架予以組合。 此外，也可針對多個發光二極管芯片或多個芯片群而設置一個共用的框架。與此 同時，也可針對一個發光二極管芯片而設置一個框架。 在本發明的第一形態中，在透光性構件與發光二極管芯片之間確保有間隙。例如 在發光二極管芯片放射出藍色光的情況下，透光性構件含有黃色熒光體作為熒光物質。借
6此，當藍色光穿過該透光性構件時，吸收了藍色光的一部分的黃色熒光體借由波長轉換而 發出黃色光。借此，藍色光與黃色光混合而變成白色光，該白色光被放射至透光性構件之 外。 透光性構件包括例如由硅樹脂(silicone resin)或環氧樹脂(印oxyresin)之 類的透明或半透明的材料構成的基座(base)、以及包含于該基座中的熒光物質。透光性構 件優選為柔性的薄片。薄片無需為柔性，可使用剛性(rigid)的薄片。而且，也可在透光性 構件中附加如對光分布進行控制的透鏡(lens)之類的光控制機構。熒光物質例如可使黃 色的熒光體粒子混入至透光性構件，也可作為波長轉換層而積層于透光性構件的表面。
透光性構件設置成與框架的開口部相對應。在框架具有多個開口部的情況下，透 光性構件可具有橫跨多個開口部的大小。具體而言，可由一片薄片來構成透光性構件，并利 用該薄片同時將多個開口部予以覆蓋。 根據本發明的第一形態，框架的導熱部是用以將熒光物質在波長轉換時所發出的 熱釋放至發光模塊之外的構成要素。較理想的是將導熱部例如設為一體地埋入于透光性構 件的形態，以可從透光性構件處良好地接收熒光物質所發出的熱。具體而言，例如在透光性 構件為樹脂制的情況下，在使透光性構件成形時，利用樹脂來使框架的導熱部成型(mold) 為一體，借此，可應對該情況。此外，也可在透光性構件中形成通孔(through hole)，并將框 架的導熱部嵌入于該通 L。與此同時，當將多個要素予以組合而構成透光性構件時，也可將 框架的導熱部夾入于相鄰的要素之間。因此，使框架的導熱部與透光性構件形成熱連接的 方法并不特別限定于埋入的方法。 框架優選可將傳遞至導熱部的熒光物質的熱進一步傳遞至基體，并將該熱從該基 體釋放至發光模塊之外。框架將熒光物質的熱傳遞至基體并非是必要條件。例如也可利用 如鋁之類的金屬材料來構成框架，并將熒光物質的熱從透光性構件及框架釋放至發光模塊 之外。 在本發明的第二形態中，框架與基體形成熱連接。根據第二形態，可將熒光物質所 發出的熱從框架傳遞至基體，并從該基體釋放至發光模塊之外。 在本發明的第三形態中，框架的導熱部從框架的開口部的邊緣向基體的相反側突 出。根據第三形態，由于導熱部面向于透光性構件，因此，可容易地使導熱部與透光性構件 彼此形成熱連接。 在本發明的第四形態中，框架的導熱部在開口部的圓周方向上連續并且包圍透光 性構件。根據第四形態，可充分地確保導熱部與透光性構件彼此的接觸面積。借此，可將熒 光物質所發出的熱從透光性構件高效地傳遞至導熱部。 根據本發明的第五形態，框架與基體及透光性構件協作地構成收容著發光元件的 容器(rec印tacle)，具有透光性的密封構件填充在所述容器中。為了確保發光二極管芯片 的防塵性及防濕性，或為了維持發光二極管芯片的充電部的電氣絕緣，較理想的是使容器 為氣密構造。將密封構件填充于容器中，借此，可利用密封構件來覆蓋發光二極管芯片。因 此，可確實地防止發光二極管芯片的污染，并且可進一步提高發光二極管芯片的充電部的 電氣絕緣性。 在本發明的第六形態中，基體及透光性構件分別具有柔軟性，并且框架可彈性變 形。根據第六形態，可將發光模塊彎曲成任意的形狀。因此，可自由地改變發光模塊的外形。
可將剛軟性基板(rigid-flex board)用作基體，該剛軟性基板例如是由膜 (film)狀的薄片或環氧樹脂構成的多個剛性基板、與將剛性基板之間予以連接的膜狀的柔 性基板組合而成的基板。 透光性構件例如可由具有柔軟性的合成樹脂材料構成。而且，當將透光性構件分
割成多個要素時，也可借由將多個要素可彎曲地連結來對透光性構件賦予柔軟性。 框架例如可由具有柔軟性的合成樹脂材料構成。當由剛性的合成樹脂材料或金屬
材料來構成框架的主要部分時，也可通過在框架的主要部分開設多個孔來使主要部分形成
為可彎曲的格子狀。當利用合成樹脂材料來構成框架時，可通過在框架的內部設置多個空
洞來使框架更易于彎曲。空洞并非是必需的構成，也可從框架的內部排除空洞。 本發明的目的及解決其技術問題還采用以下的技術方案來實現。為達到上述目
的，依據本發明的第七形態的發光模塊包括具有安裝面的基體；規則地排列于所述基體
的安裝面的多個發光元件；透光性構件，配置成與所述基體的所述安裝面相向，該透光性構
件遠離所述發光元件，并且包含對所述發光元件所發出的光的波長進行轉換的熒光物質；
以及具有導熱性的框架，介于所述基體與所述透光性構件之間。框架具有包圍所述發光元
件的多個單元塊(cell blocks)，各單元塊包含將所述發光元件所發出的光引導至所述透
光性構件的開口部、以及與所述透光性構件形成熱連接的導熱部。所述導熱部具有露出于
所述透光性構件之外的散熱部。 在第七形態中，多個單元塊可彼此分離，也可連結成一體。當單元塊彼此分離時， 相鄰的單元塊的導熱部以彼此重疊的方式對接即可。 根據第七形態，可將熒光物質在波長轉換時所發出的熱傳遞至多個單元塊的導熱 部，并從導熱部的散熱部直接釋放至透光性構件之外。與此同時，可將熒光物質的熱從導熱 部傳遞至單元塊，并從該單元塊釋放出。 在本發明的第八形態中，多個單元塊彼此分割，并且相鄰的單元塊的導熱部彼此 對接。透光性構件包含以與多個單元塊相對應的方式而被劃分的多個分割片，各分割片與 所述各單元塊的所述導熱部形成熱連接。根據第八形態，可在導熱部的對接部位將框架予 以彎折。因此，可自由地改變發光模塊的外形。 在本發明的第九形態中，基體及透光性構件具有柔軟性，并且框架可彈性變形。根 據第九形態，可自由地將發光模塊予以彎曲。 在本發明的第十形態中，透光性構件為一體構造物，并且具有供多個單元塊的導 熱部貫穿的多個通 L。根據第十形態，可使導熱部的散熱部容易地露出于透光性構件之外。 借此，可將傳遞至導熱部的熒光物質的熱從散熱部高效地釋放至透光性構件之外。與此同 時，由于通孔彼此隔著間隔而規則地排列，因此，通孔成為與穿孔(perforations)相類似 的形態。因此，可沿著通孔而將一體構造物的透光性構件予以彎折。 在本發明的第十一形態中，框架具有形成在單元塊之間的多個空洞。根據第十一 形態，可更容易地將框架予以彎曲。 本發明的目的及解決其技術問題另外還采用以下技術方案來實現。為達到上述目 的，依據本發明第十二形態的照明器具包括器具本體；支撐于所述器具本體的發光模塊； 以及使所述發光模塊點燈的點燈裝置。所述發光模塊包括(i)具有安裝面的基體；(ii)設 置于所述基體的所述安裝面的至少一個發光元件；(iii)透光性構件，配置成與所述基體
8的所述安裝面相向，該透光性構件遠離所述發光元件，并且包含對所述發光元件所發出的 光的波長進行轉換的熒光物質；以及(iv)具有導熱性的框架，以包圍所述發光元件的方式 而介于所述基體與所述透光性構件之間。框架包含將所述發光元件所發出的光引導至所述 透光性構件的開口部、以及與所述透光性構件形成熱連接的導熱部，所述導熱部具有露出 于所述透光性構件之外的散熱部。 根據第十二形態，照明器具可用作住宅的普通照明，或用作辦公室、各種設施的業 務用的照明。而且，可將一個發光模塊組合于器具本體，也可將多個發光模塊組合于器具本 體。此外，發光模塊可在將安裝有發光元件的基體、透光性構件及框架組裝成為一個組件 (assembly)的狀態下裝入于器具本體，也可將基體、透光性構件及框架分別裝入于器具本 體。 器具本體較理想的是由例如鋼板、不銹鋼(stainless)、鋁之類的導熱性優異的金 屬材料構成。此外，器具本體也可由例如PBT (聚對苯二甲酸丁二醇酯)之類的具有耐熱性、 耐候性及電氣絕緣性的合成樹脂材料構成。 點燈裝置例如包含點燈電路，該點燈電路將100V的交流電壓轉換成24V的直流電 壓并供給至發光元件。點燈裝置可安裝在器具本體上，例如也可設置在如天花板之類的遠 離器具本體的部位。此外，點燈裝置也可具有調光功能。 在本發明的第十三形態中，具有導熱性的間隔件(spacer)介于器具本體與發光
模塊的基體之間。根據第十三形態，可將發光模塊的熱從間隔件傳遞至器具本體，并從該器 具本體釋放至照明器具之外。 在本發明的第十四形態中，發光模塊的基體及透光性構件分別具有柔軟性，并 且框架可彈性變形。根據第十四形態，可將發光模塊彎曲成任意的形狀。借此，即使對 于對發光模塊進行支撐的器具本體而言，也可采用例如混雜著曲面及平面的獨創的設計 (design)。 本發明與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果。借由上述技術方案，本發明 發光模塊及照明器具至少具有下列優點及有益效果 根據本發明的發光模塊，可將波長轉換時由熒光物質發出的熱高效地釋放至透光 性構件之外。借此，可提高發光元件的發光效率并獲得充分的光輸出。 根據本發明的照明器具，可抑制發光模塊的發光效率的下降，獲得充分的明殼度。
綜上所述，本發明是有關于一種發光模塊及照明器具。該發光模塊包括設置于基 體的安裝面的至少一個發光元件。透光性構件配置成與所述基體的所述安裝面相向。所述 透光性構件遠離所述發光元件，并且包含對所述發光元件所發出的光的波長進行轉換的熒 光物質。在所述基體與所述透光性構件之間配置著具有導熱性的框架。所述框架包圍所述 發光元件。所述框架包含將所述發光元件所發出的光引導至所述透光性構件的開口部、以 及與所述透光性構件形成熱連接的導熱部。所述導熱部具有露出于所述透光性構件之外的 散熱部。本發明還提供了一種具有該發光模塊的照明器具。 上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段， 而可依照說明書的內容予以實施，并且為了讓本發明的上述和其他目的、特征和優點能夠 更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。


圖1是本發明的第1實施方式的發光模塊的平面圖。
圖2是沿著圖1的F2-F2線的剖面圖。
圖3是表示透光性構件與框架的導熱部的位置關系的剖面圖。
圖4是本發明的第1實施方式中，構成框架的單元塊的立體圖。
圖5是應用了圖1的發光模塊的本發明的第1實施方式的照明器具的主視圖。
圖6是本發明的第1實施方式的照明器具的側視圖。
圖7是本發明的第2實施方式的照明器具的立體圖。
圖8是本發明的第3實施方式的發光模塊的平面圖。
圖9是本發明的第3實施方式中，構成框架的單元塊的立體圖。
圖10是本發明的第4實施方式的發光模塊的框架的平面圖。
圖11是本發明的第4實施方式的發光模塊的剖面圖。
圖12是本發明的第5實施方式的發光模塊的平面圖。
圖13是本發明的第6實施方式的發光模塊的剖面圖。
圖14是本發明的第7實施方式的發光模塊的剖面圖。
1、43、51、61、71、81、91:發光模塊2 :基體2a :安裝面2b :背面3:框架4 :透光性構件5 :發光二極管芯片7 :單元塊8 :周壁9 :第1開口部10:第2開口部11 :光反射面12、 18 :粘接劑14 :空洞15、52、62 :導熱部16 :熒光體粒子17 :分割片20、54、63 :散熱部21 :容器31 :照明器具32、42 :器具本體33、44 :點燈裝置34 :天花板35 :本體外殼36a、36b :光源支撐部37a、37b :間隔件41 :LED燈42a :開口45 :透光性外殼46 :燈座53 :切口72 :發光區域73 :狹縫82 :密封構件83 :光擴散劑
具體實施例方式
為更進一步闡述本發明為達成預定發明目的所采取的技術手段及功效，以下結合 附圖及較佳實施例，對依據本發明提出的發光模塊及照明器具其具體實施方式
、結構、特征 及其功效，詳細說明如后。
以下，基于圖1至圖6來對本發明的第1實施方式的發光模塊及應用了該發光模塊的照明器具進行說明。 圖1及圖2表示了發光模塊1。該發光模塊1包括基體(substrata) 2、框架3以 及透光性構件4。 基體2例如為大致正方形的板，且由如環氧樹脂之類的柔性材料形成。基體2具
有平坦的安裝面(mount surface) 2a與位于該安裝面2a的相反側的背面2b。 多個發光二極管芯片5設置在基體2的安裝面2a上。發光二極管芯片5為發光
元件的一例，且在安裝面2a上規則地排列成矩陣狀。此外，在安裝面2a上形成有未圖示的
配線圖案。發光二極管芯片5排列在配線圖案上，并且經由該配線圖案而串聯連接。發光
二極管芯片5的性能彼此相同。在本實施方式中，使用發出藍色光的高亮度、高輸出的藍色
發光二極管芯片。 框架3例如是由如白色的PBT(聚對苯二甲酸丁二醇酯)之類的具有導熱性及電 氣絕緣性的合成樹脂材料所形成。借由將多個單元塊7予以組合來構成框架3。如圖4所 示，各單元塊7為四角的角錐形，并具有薄的四個周壁8。該周壁8具有柔軟性。周壁8彼 此協作地規定正方形(square)的第1開口部9及正方形的第2開口部10。第1開口部9 在單元塊7的一端形成開口 。第2開口部10在單元塊7的另一端形成開口 ，并與第1開口 部9相向。四個周壁8隨著從第1開口部9向第2開口部10的方向前進而向彼此遠離的 方向傾斜。由于該傾斜，第2開口部10具有比第1開口部9更大的開口形狀。此外，對周 壁8的內表面實施了例如蒸鍍鋁的鏡面加工。因此，周壁8的內表面成為光反射面11。
如圖1至圖3所示，多個單元塊7以與多個發光二極管芯片5分別對應的方式而 規則地排列在基體2的安裝面2a上。各單元塊7的第l開口部9與安裝面2a相向。規定 第1開口部9的周壁8的邊緣是經由具有耐熱性及電氣絕緣性的硅樹脂或環氧樹脂制的粘 接劑12而固定在安裝面2a上。通過該固定，多個單元塊7彼此連結而構成格子狀的框架 3，并且，發光二極管芯片5位于各單元塊7的第1開口部9的中央。 單元塊7的四個光反射面11包圍發光二極管芯片5。光反射面11呈從發光二極 管芯片5的背后向光的放射方向擴開的形狀。由此，單元塊7的光反射面11構成為使發光 二極管芯片5所發出的光向第2開口部10反射，獲得以發光二極管芯片5為中心而呈旋轉 對稱的光分布。 在將單元塊7固定于基體2的安裝面2a的狀態下，在相鄰的單元塊7的周壁8與 基體2之間形成有多個空洞14。由于存在空洞14，因此，將多個單元塊7予以連結的框架 3維持著柔軟性。結果，框架3可彎曲成任意的形狀。 如圖2至圖4所示，單元塊7分別具有導熱部15。該導熱部15 —體地形成于規定 單元塊7的第2開口部10的周壁8的邊緣。導熱部15從周壁8的邊緣向基體2的相反側 突出，并且在第2開口部10的圓周方向上連續。因此，導熱部15具有四角的開口形狀。相 鄰的單元塊7的導熱部15以彼此重疊的方式對接。結果，多個單元塊7的導熱部15成格 子狀地連續。 如圖1及圖2所示，透光性構件4配置成與基體2的安裝面2a相向。透光性構件 4包括以與多個單元塊7相對應的方式而被劃分的多個分割片17。該些分割片17包括例 如使用了透明的硅樹脂的基座、以及混入至該基座中的黃色的熒光體粒子16。該熒光體粒 子16是將發光二極管芯片5所發出的藍色光轉換成黃色光的熒光物質的一例，作為優選的
11例子，該熒光體粒子16均等地分散在基座中。 分割片17為柔性的四角薄片，并具有可進入至單元塊7的導熱部15的內側的大 小。分割片17例如使用導熱性優異的硅樹脂制的粘接劑18而固定于單元塊7的導熱部15 的內表面。通過該固定，單元塊7的第2開口部10被分割片17覆蓋，并且單元塊7的導熱 部15與分割片17形成熱連接。此外，彼此對接的導熱部15夾在相鄰的分割片17之間。因 此，導熱部15的前端構成了從相鄰的分割片17之間露出于透光性構件4之外的散熱部20。 根據本實施方式，散熱部20位于與透光性構件4的表面相同的面上。
如圖2所示，透光性構件4遠離發光二極管芯片5。此外，框架3的單元塊7介于 基體2的安裝面2a與透光性構件4之間，并與基體2及分割片17協作地規定多個容器21。 容器21逐個地收容著發光二極管芯片5。連接于發光二極管芯片5的配線圖案露出于容器 21。在本實施方式中，容器21氣密地形成著。借此，保護發光二極管芯片5及將發光二極 管芯片5與配線圖案之間予以電性連接的部分不受灰塵或濕氣的影響。
根據第1實施方式，將安裝有多個發光二極管芯片5的基體2、具有多個單元塊7 的框架3以及具有多個分割片17的透光性構件4加以組合，借此來構成平坦的發光模塊1。 該發光模塊l的基體2及透光性構件4的分割片17柔軟，并且框架3也具有柔軟性。結果， 發光模塊1可彈性變形，從而可彎曲成任意的形狀。 此種構成的發光模塊1可用作照明器具用的光源。圖5及圖6表示了例如用于辦 公室的整體照明的照明器具31。該照明器具31包括器具本體32、多個發光模塊1以及點 燈裝置33。 器具本體32包括本體外殼(case) 35。該本體外殼35例如是借由對經涂裝的鋼板 進行加工而構成，該本體外殼35具有沿著辦公室的天花板34而筆直地延伸的細長形狀。本 體外殼35經由未圖示的多個支架(bracket)而直接安裝(表面安裝(surface mounted)) 于天花板34。本體外殼35具有一對光源支撐部36a、36b。光源支撐部36a、36b向本體外殼 35的長度方向延伸，并且相對于本體外殼35而彼此向相反側立起。而且，光源支撐部36a、 36b以隨著靠近天花板34而彼此遠離的方式彎曲成圓弧狀。 本體外殼35的光源支撐部36a、36b分別經由間隔件37a、37b來對多個發光模塊1 進行支撐。間隔件37a、37b例如由鋁或銅之類的導熱性優異的金屬材料所構成，并沿著光 源支撐部36a、36b而彎曲成圓弧狀。 如圖6所示，多個發光模塊1沿著本體外殼35的長度方向排列成一行。發光模塊 1的基體2的背面2b經由硅樹脂或環氧樹脂制的粘接劑或粘接薄片而粘接于間隔件37a、 37b。粘接劑或粘接薄片具有電氣絕緣性，并且導熱性優異。 此外，發光模塊1的基體2使用如多個螺釘之類的固定機構，與間隔件37a、37b 一同固定于本體外殼35的光源支撐部36a、36b。通過該固定，發光模塊1沿著光源支撐部 36a、36b而彎曲成圓弧狀，并且，發光模塊1的基體2經由間隔件37a、37b而與器具本體32 形成熱連接。此外，支撐于器具本體32的多個發光模塊1彼此串聯連接著。
如圖5所示，點燈裝置33收容在本體外殼35的內部。點燈裝置33包含點燈電 路，該點燈電路將100V的交流電壓轉換成24V的直流電壓并供給至發光二極管芯片5。點 燈電路的輸出端被引導至本體外殼35的內側，并連接于多個發光模塊1的輸入端子。
此種構成的照明器具31以單體的方式安裝于辦公室的天花板34，或在利用饋送電纜(cable)來將多個照明器具31之間予以連接的狀態下，安裝于天花板34。在使照明器 具31點燈之后，多個發光模塊1的所有的發光二極管芯片5發出藍色光。從發光二極管芯 片5放射出的藍色光的大部分被直接引導至單元塊7的第2開口部10，并且，剩余的光由單 元塊7的光反射面11反射之后被引導至第2開口部10。被引導至第2開口部10的藍色光 入射至透光性構件4的分割片17。入射至分割片17的藍色光的一部分被黃色的熒光體粒 子16吸收。剩余的藍色光不被熒光體粒子16吸收，而是穿過分割片17。吸收了藍色光的 熒光體粒子16受到激發，借由波長轉換來發出黃色光。結果，藍色光與黃色光彼此混合而 變成白色光，該白色光放射至透光性構件4之外。 由此，從多個發光模塊1發出的遵循預期的光分布特性的白色光從辦公室的天花 板34向地板放射。在本實施方式的照明器具31中，由于多個發光模塊1直線狀地排列成 一行，因此，進行具有橫寬的光分布的照明。 根據本發明的第1實施方式，從發光二極管芯片5放射出的藍色光在由熒光體粒 子16進行波長轉換時產生損耗，導致熒光體粒子16發熱。熒光體粒子16的熱擴散至透光 性構件4的分割片17。 擴散至分割片17的熒光體粒子16的熱從分割片17的表面釋放至發光模塊1之 外。而且，由于分割片17與單元塊7的導熱部15形成熱連接，因此，熒光體粒子16的熱也 會傳遞至導熱部15。該導熱部15的散熱部20露出于透光性構件4之外。借此，傳遞至導 熱部15的熒光體粒子16的熱從散熱部20直接釋放至發光模塊1之外。
此外，熒光體粒子16的熱從導熱部15經由單元塊7的周壁8而傳遞至基體2。基 體2與器具本體32形成熱連接。借此，熒光體粒子16的熱也會從單元塊7的集合體即框 架3及器具本體32釋放出。 發光二極管芯片5在點燈時伴有發熱。發光二極管芯片5的熱從單元塊7的光反 射面11傳遞至透光性構件4的分割片17，接著從分割片17的表面釋放至發光模塊1之外。 與此同時，發光二極管芯片5的熱從基體2傳遞至器具本體32，且也從該器具本體32釋放出。 根據本發明的第1實施方式，可將因波長轉換時的損耗而由熒光體粒子16發出的 熱從框架3及透光性構件4高效地釋放出，并且也可使該熱從框架3傳遞至基體2并從該 基體2釋放出。此外，發光二極管芯片5所發出的熱也可從透光性構件4及基體2釋放出。
結果，可抑制發光二極管芯片5的溫度上升，并可良好地維持發光效率。由此，可 獲得充分的光輸出來用于普通照明。同時，發光二極管芯片5的壽命也變長，可提供具有可 靠性高的發光模塊1的照明器具31。 此外，由于可將熒光體粒子16所發出的熱從框架3及基體2釋放出，因此，可利用 散熱性比玻璃更差的樹脂材料來構成含有熒光體粒子16的透光性構件4。因此，對于透光 性構件4的材質并無限制，并且可節省材料費。 此外，由于發光二極管芯片5及熒光體粒子16的散熱性變得良好，因此，無需將例 如鋁制的昂貴的散熱器(heat sink)及散熱用的散熱片(fins)附加于發光模塊l。換句話 說，可從發光模塊1中省略散熱器及散熱用的散熱片，從而可降低發光模塊1的成本。
由于發光模塊1可產生彈性變形，因此，該發光模塊1可彎曲成任意的形狀。借 此，發光模塊1可用作多種多樣的形狀的照明器具的光源，該發光模塊1的通用性豐富。而且，即使對于裝入著發光模塊1的器具本體32而言，也可采用混雜著曲面及平面的獨創的 設計。因此，可獲得先前因光源形狀的制約而難以實現的多種多樣的設計的照明器具31。 由此，在對照明器具31進行設計的方面的自由度增大，并且也可提高照明器具31的創新效 果。 本發明并不限定于第1實施方式，可在不脫離發明主旨的范圍內實施各種變形。
例如，圖7表示了本發明的第2實施方式的燈泡形的LED燈41。該LED燈41為照 明器具的一例，且包括器具本體42、發光模塊43、點燈裝置44以及透光性外殼45。器具本 體42呈在一端具有開口 42a的半球形。E形的燈座(base)46安裝在與器具本體42的開口 42a相向的頂部。 發光模塊43是使所述第1實施方式的發光模塊1形成為圓筒狀而成的發光模塊， 該發光模塊43的基本構成與上述發光模塊1相同。因此，對與上述發光模塊1相同的構成 要素標注相同的參照符號，并省略其說明。圓筒形的發光模塊43的一端支撐于器具本體 42。發光模塊43配置在與燈座46相同的軸上，并從器具本體42的開口42a突出。發光模 塊43所具有的多個發光二極管芯片5在發光模塊43的軸向及圓周方向上隔著間隔地排列 著。因此，發光二極管芯片5向發光模塊43的周圍釋放出放射狀的光。
點燈裝置44收容在器具本體42的內部。該點燈裝置44與發光模塊43所具有的 多個發光二極管芯片5及燈座46形成電性連接。 透光性外殼45為透光性構件的一例，且具有與普通的白熾燈的玻璃燈泡(glass
bulb)相類似的形狀。透光性外殼45例如是由含有黃色的熒光體粒子的透明的硅樹脂所構
成。該透光性外殼45以覆蓋發光模塊43的方式而支撐于器具本體42。 根據此種構成的LED燈41，發光二極管芯片5所發出的藍色光從圓筒形的發光模
塊43中放射狀地放射。藍色光的一部分在穿過透光性外殼45時，在熒光體粒子的作用下
經波長轉換而變成黃色光。借此，黃色光與藍色光彼此混合而變成白色光，該白色光均等地
向透光性外殼45的周圍放射。 因此，LED燈41具有與普通的白熾燈相類似的光分布特性，可替代現有的白熾燈 來使用。 圖8及圖9表示了本發明的第3實施方式的發光模塊51。在第3實施方式中，框 架3的單元塊7及透光性構件4的分割片17的形狀與上述第1實施方式不同。除此以外 的發光模塊51的構成與第1實施方式相同。 如圖9所示，單元塊7具有四個導熱部52。該導熱部52—體地形成于規定單元塊 7的第2開口部10的周壁8的邊緣。導熱部52從周壁8的邊緣向基體2的相反側突出，并 且彼此隔開間隔地排列在第2開口部10的圓周方向上。相鄰的單元塊7的導熱部52以彼 此重疊的方式對接。 透光性構件4的分割片17分別為柔性的四角薄片。分割片17的外周緣部重疊在 規定單元塊7的第2開口部10的周壁8的邊緣上。相鄰的分割片17的外周緣部彼此對接。 四個切口 53形成于分割片17的外周緣部。切口 53以與單元塊7的導熱部52相對應的方 式，隔著間隔地排列在分割片17的圓周方向上。 單元塊7的導熱部52嵌入于切口 53，并且經由粘接劑而固定于分割片17。而且， 導熱部52的前端構成從切口 53露出于透光性構件4之外的散熱部54。該散熱部54位于
14與透光性構件4的表面相同的面上。 根據此種第3實施方式，可將波長轉換時由熒光體粒子發出的熱從單元塊7的散 熱部52及單元塊7的集合體即框架3釋放出。由此，與第1實施方式相同地，可抑制發光 二極管芯片5的溫度上升，并可良好地維持發光效率。 圖IO及圖11表示了本發明的第4實施方式的發光模塊61。在第4實施方式中， 與框架3相關的事項與所述第3實施方式不同。除框架3以外的發光模塊61的構成基本 上與第3實施方式相同。 在第4實施方式中，構成框架3的多個單元塊7彼此成形為一體。借此，框架3成 為一體構造物，規定單元塊7的第2開口部10的周壁8的邊緣是以格子狀地連續著。
單元塊7具有四個導熱部62。該導熱部62 —體地形成于規定單元塊7的第2開 口部10的周壁8的邊緣。導熱部62從周壁8的邊緣向基體2的相反側突出，并且彼此隔開 間隔地排列在第2開口部10的圓周方向上。相鄰的單元塊7的導熱部62彼此成為一體。
此外，導熱部62的前端構成露出于透光性構件4之外的散熱部63。該散熱部63 位于與透光性構件4的表面相同的面上。
圖12表示了本發明的第5實施方式的發光模塊71。 在第5實施方式中，與透光性構件4相關的事項與所述第4實施方式不同。除透 光性構件4以外的發光模塊71的構成基本上與第4實施方式相同。 如圖12所示，透光性構件4成為具有與框架3相對應的大小的薄片狀的一體構造 物。透光性構件4包括與多個單元塊7相對應的多個發光區域72、以及多個狹縫(slit) 73。 該狹縫73為通孔的一例，且在與各發光區域72的外周部相對應的位置，在厚度方向上貫 穿透光性構件4。而且，狹縫73彼此隔開間隔并規則地排列著。因此，狹縫73成為與穿孔 (perforations)相類似的形態。 單元塊7的導熱部62嵌入于狹縫73。導熱部62的散熱部63從狹縫73露出于透 光性構件4之外。 根據第5實施方式，可將波長轉換時由熒光體粒子發出的熱傳遞至單元塊7的導 熱部62，接著從散熱部63釋放至發光模塊71之外。此外，形成于透光性構件4的狹縫73 如穿孔那樣規則地排列著。借此，可沿著狹縫73容易地將經一體成形的透光性構件4予以 彎曲，從而可將透光性構件4設為富有柔軟性的構成。由此，例如即使在利用如鋁之類的金 屬材料來構成框架3以提高散熱性能時，也可充分地確保發光模塊71整體的柔軟性。
圖13表示了本發明的第6實施方式的發光模塊81。 在第6實施方式中，在由基體2、單元塊7及透光性構件4所規定的多個容器21的 內部填充著密封構件82。該密封構件82例如由含有光擴散劑83的透明的硅樹脂所構成。 例如可使用如二氧化鈦(Ti02)或二氧化硅(Si02)之類的光擴散性微粒子作為光擴散劑83。 光擴散劑均等地分散于密封構件82的內部。 密封構件82是以將容器21完全填滿的方式而被填充。借此，發光二極管芯片5、
配線圖案以及將發光二極管芯片5與配線圖案之間予以電性連接的部分被密封構件82覆
圭 根據第6實施方式，從發光二極管芯片5放射出的光穿過含有光擴散劑83的密封 構件82。借此，從發光二極管芯片5朝向透光性構件4的光被擴散，并且，由透光性構件4
15反射之后向基體2返回的光也被擴散。因此，可在透光性構件4的寬廣的范圍內，均等地對 指向性強的發光二極管芯片5的光進行引導。與此同時，可將從發光二極管芯片5釋放出 的光的損耗抑制得較少，從而可使發光二極管芯片5所發出的光高效地射出至發光模塊81 之外。 而且，從發光二極管芯片5放射出的光在密封構件82的內部擴散并混合。借此， 可防止透光性構件4的表面的顏色的不均，并且可使透光性構件4的表面的亮度分布均等 化。 此外，將密封構件82的折射率設定為發光二極管芯片5的半導體發光層的折射率 與透光性構件4的折射率之間的值，借此，可使位于從發光二極管芯片5朝向透光性構件4 的光路(optical path)上的多個構成要素的折射率緩慢地減小。因此，可使被密封構件82 及透光性構件4反射之后向基體2的方向返回的光減少，從而可使從發光二極管芯片5放 射出的光高效地射出至發光模塊81之外。 在第6實施方式中，發光二極管芯片5以及將發光二極管芯片5與配線圖案之間 予以電性連接的部分被密封構件82覆蓋。因此，可防止發光二極管芯片5的污損，并且可 進一步提高發光二極管芯片5的電氣絕緣性能。 而且，當將密封構件82填充于容器21時，單元塊7的周壁8發揮作為堤坊的功 能。因此，無需防止密封構件82的滲漏的特別的構成要素，從而可使發光模塊81的構成簡 單化。 圖14表示了本發明的第7實施方式的發光模塊91。 根據第7實施方式，填充于容器21的密封構件82以拱頂狀(domesh即e)而僅覆
蓋發光二極管芯片5及將發光二極管芯片5與配線圖案之間予以電性連接的部分。 根據該構成，可減少昂貴的硅樹脂或光擴散劑83的使用量，并且可獲得與所述第
6實施方式相同的效果。因此，可提供在成本方面有利的發光模塊91。 在本發明中，框架所具有的導熱部的散熱部也可從透光性構件的表面突出。如此，
可借由散熱部的前端來對遮光角進行設定，從而可減少人仰視照明器具時的剌眼的眩光 (discomfort glare)。 以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制，雖 然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人 員，在不脫離本發明技術方案范圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾 為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案內容，依據本發明的技術實質對 以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發明技術方案的范圍內。
權利要求
一種發光模塊，其特征在于包括具有安裝面(2a)的基體(2)；設置于所述基體(2)的所述安裝面(2a)的至少一個發光元件(5)；透光性構件(4)，配置成與所述基體(2)的所述安裝面(2a)相向，所述透光性構件(4)遠離所述發光元件(5)，并且包含對所述發光元件(5)所發出的光的波長進行轉換的熒光物質(16)；以及具有導熱性的框架(3)，以包圍所述發光元件(5)的方式介于所述基體(2)與所述透光性構件(4)之間，所述框架(3)包含將所述發光元件(5)所發出的光引導至所述透光性構件(4)的開口部(10)、及與所述透光性構件(4)形成熱連接的導熱部(15、52、62)，所述導熱部(15、52、62)具有露出于所述透光性構件(4)之外的散熱部(20、54、63)。
2. 根據權利要求1所述的發光模塊，其特征在于所述框架(3)與所述基體(2)形成 熱連接。
3. 根據權利要求l所述的發光模塊，其特征在于所述框架(3)的所述導熱部(15、52、 62)從所述開口部(10)的邊緣向所述基體(2)的相反側突出。
4. 根據權利要求3所述的發光模塊，其特征在于所述框架(3)的所述導熱部(15)在 所述開口部(10)的圓周方向上連續，并且包圍所述透光性構件(4)。
5. 根據權利要求1所述的發光模塊，其特征在于所述框架(3)與所述基體(2)及所 述透光性構件(4)協作地構成收容著所述發光元件(5)的容器(21)，具有透光性的密封構 件(82、92)填充于所述容器(21)。
6. 根據權利要求1所述的發光模塊，其特征在于所述基體(2)及所述透光性構件(4) 分別具有柔軟性，并且所述框架(3)可彈性變形。
7. —種發光模塊，其特征在于包括 具有安裝面的基體；規則地排列于所述基體的安裝面的多個發光元件；透光性構件，配置成與所述基體的所述安裝面相向，所述透光性構件遠離所述發光元 件，并且包含對所述發光元件所發出的光的波長進行轉換的熒光物質；以及具有導熱性的框架，介于所述基體與所述透光性構件之間，所述框架具有包圍所述發 光元件的多個單元塊，各單元塊包含將所述發光元件所發出的光引導至所述透光性構件的 開口部、及與所述透光性構件形成熱連接的導熱部，所述導熱部具有露出于所述透光性構 件之外的散熱部。
8. 根據權利要求7所述的發光模塊，其特征在于所述多個單元塊彼此被分割，并且相 鄰的單元塊的所述導熱部彼此對接，所述透光性構件包含以與所述多個單元塊相對應的方 式而被劃分的多個分割片，各分割片與所述各單元塊的所述導熱部形成熱連接。
9. 根據權利要求7所述的發光模塊，其特征在于所述基體及所述透光性構件分別具 有柔軟性，并且所述框架可彈性變形。
10. 根據權利要求7所述的發光模塊，其特征在于所述透光性構件為一體構造物，并 且具有供所述多個單元塊的所述導熱部貫穿的多個通孔(through holes)。
11. 根據權利要求9所述的發光模塊，其特征在于所述框架具有形成在所述單元塊之 間的多個空洞。
12. —種照明器具，其特征在于包括器具本體(32 、42);支撐于所述器具本體(32、42)的發光模塊(1、43);以及 使所述發光模塊(1、43)點燈的點燈裝置(33、44)， 其中，所述發光模塊(1、43)包括 具有安裝面(2a)的基體(2);設置于所述基體(2)的所述安裝面(2a)的至少一個發光元件(5);透光性構件(4)，配置成與所述基體(2)的所述安裝面(2a)相向，所述透光性構件(4) 遠離所述發光元件(5)，并且包含對所述發光元件(5)所發出的光的波長進行轉換的熒光 物質(16);及具有導熱性的框架(3)，以包圍所述發光元件(5)的方式而介于所述基體(2)與所述透 光性構件(4)之間，所述框架(3)包含將所述發光元件(5)所發出的光引導至所述透光性 構件(4)的開口部(10)、及與所述透光性構件(4)形成熱連接的導熱部(15)，所述導熱部 (15)具有露出于所述透光性構件(4)之外的散熱部(20)。
13. 根據權利要求12所述的照明器具，其特征在于更包括設置在所述器具本體(32) 與所述發光模塊(1)的所述基體(2)之間的間隔件(37a、37b)，所述間隔件(37a、37b)具有 導熱性。
14. 根據權利要求12所述的照明器具，其特征在于所述發光模塊(1)的所述基體(2) 及所述透光性構件(4)分別具有柔軟性，并且所述框架(3)可彈性變形。
全文摘要
本發明的發光模塊(1)包括設置于基體(2)的安裝面(2a)的至少一個發光元件(5)。透光性構件(4)配置成與所述基體(2)的所述安裝面(2a)相向。所述透光性構件(4)遠離所述發光元件(5)，并且包含對所述發光元件(5)所發出的光的波長進行轉換的熒光物質(16)。在所述基體(2)與所述透光性構件(4)之間配置著具有導熱性的框架(3)。所述框架(3)包圍所述發光元件(5)。所述框架(3)包含將所述發光元件(5)所發出的光引導至所述透光性構件(4)的開口部(10)、以及與所述透光性構件(4)形成熱連接的導熱部(15)。所述導熱部(15)具有露出于所述透光性構件(4)之外的散熱部(20)。
文檔編號F21V19/00GK101749576SQ20091021199
公開日2010年6月23日 申請日期2009年12月11日 優先權日2008年12月12日
發明者小川光三, 清水恵一, 渡邉博明, 神代真一, 竹中繪梨果, 野木新治, 高橋章道 申請人:東芝照明技術株式會社