JP2010015754A - ランプおよび照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】サイズの大小にかかわりなく、従来の白熱電球の代替として同一あるいは近似する配光パターンを有し、且つ、長寿命なランプとこれを具備する照明装置を提供する。
【解決手段】ランプ１では、外囲器を構成する光放射器１０が、その端縁部分１０ｃにおいて、発光ユニット３０からの出射光を受け、面状光に変換して外方に出射する導光体１１と、その内面に形成された光反射層１２との積層構造を以って構成されている。そして、外囲器である光放射器１０の内方空間１０ａには、光源である発光ユニット３０に対して熱結合された放熱体４０と、電源回路（回路基板４０とこれに実装された回路部品５１）とが収納されている。発光ユニット３０は、円環状の素子搭載基板と、当該素子搭載基板に実装されたＬＥＤ素子と、ＬＥＤ素子を覆うように形成された波長変換部材とにより構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ランプおよび照明装置に関する。

近年、省エネルギ化を図り地球温暖化を防止すべく、照明分野においても従来の白熱電球などに比べて高いエネルギ効率を実現可能なＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を用いた照明装置が研究開発されている。例えば、既存の白熱電球では、数十［ｌｍ／Ｗ］であったエネルギ効率が、ＬＥＤを用いた電球（以下では、「ＬＥＤ電球」と記載する。）の場合には、１００［ｌｍ／Ｗ］以上の高効率が実現可能である。

特許文献１、２などにおいて、従来の白熱電球に置き換わるＬＥＤ電球が提案されている。例えば、特許文献１では、複数のＬＥＤが実装された基板を、回路部の上に載置固定し、ＬＥＤをドーム状のグローブで覆う構成が開示されている。このＬＥＤ電球は、従来の白熱電球に近い外観形状を有し、また、給電端子としてのＥ型口金を具備しているので、従来のソケットに装着することができる。
特開２００８−９１１４０号公報 特開２００８−１０３１１２号公報

しかしながら、上記特許文献１、２で提案されているＬＥＤ電球をはじめ従来の技術では、より小さな白熱電球の代替を実現することは困難である。即ち、特許文献１で提案されているＬＥＤ電球では、従来の白熱電球では光を照射していた部分の半分の領域に回路部が収納されており、この部分は非発光領域となってしまう。そして、回路部の小型化にも限界があるため、特許文献１などで提案されているＬＥＤ電球では、電球のサイズを小さくして行くと相対的な発光領域が小さくなってしまい、実用的ではない。

また、特許文献１で提案されているＬＥＤ電球では、回路部が収納されている部分が非発光領域となるため、従来の白熱電球とは光の放射パターンが異なってしまうという問題を有し、代替のための要望に十分に応えられない。なお、特許文献１、２などでは十分に考慮されていないが、照明用にＬＥＤを用いるに際して、その高輝度化が必要となるが、これに伴いＬＥＤの放熱に対する考慮もＬＥＤの長寿命化という観点から必須の要件となる。

本発明は、上記問題を解決しようとなされたものであって、サイズの大小にかかわりなく、従来の白熱電球の代替として同一あるいは近似する配光パターンを有し、且つ、長寿命なランプとこれを具備する照明装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、次の構成を採用することとする。
本発明に係るランプは、光源と、給電用口金と、電源回路と、放熱体と、外囲器とを備える。
・ 光源：半導体発光素子を構成中に含む。
・ 給電用口金：外部から電力の供給を受ける。

・ 電源回路：給電用口金と光源との間の電力供給路中に介挿されている。
・ 放熱体：光源に対し熱結合されている。
・ 外囲器：端口部に給電用口金が取り付けられている。
そして、本発明に係るランプでは、外囲器における一部が、内方を光が伝達される導光層と、その内面に形成された光反射層との積層構造を有する光放射部により構成されている。ここで、当該光放射部により構成されてなる部分の外側包絡面は、曲面状に形成されている。

本発明に係るランプにおいて、光源からの出射光は、光放射部における端縁部から導光層へと入射され、導光層に入射された光は、導光層での伝達と光反射層での反射とを繰り返しながら、面状光として外方に放射される。そして、本発明に係るランプでは、放熱体の少なくとも一部と電源回路とは、外囲器の内方に収納されていることを特徴とする。
本発明に係る照明装置は、上記本発明に係るランプを備えることを特徴とする。

本発明に係るランプでは、外囲器における外壁の一部が光放射部により構成されており、光放射部が導光層と光反射層との積層構造を以って構成されている。そして、光源からの出射光は、光放射部における端縁部から導光層へと入射され、導光層での伝達と光反射層での反射とを繰り返しながら、面状光として外方に放射される。このため、本発明に係るランプでは、光放射部の外側包絡形状により所望の発光パターンを実現することができ、従来の白熱電球や直管形蛍光ランプを代替するための要望に十分応えることができる。即ち、光放射部の形状を球状や茄子形とすれば白熱電球の代替として用いることができ、円筒形とすれば直管・丸管形蛍光ランプの代替として用いることができる。

また、本発明に係るランプでは、半導体発光素子を構成中に含む光源が採用されているので、従来の白熱電球などに比べて省エネルギ化を図り地球温暖化を防止することができる。
また、本発明に係るランプでは、光放射部において、導光体の内面に光反射層が形成されているので、外囲器の内方空間に放熱体（ヒートシンク）の少なくとも一部や電源回路を収納しながら、光の放射パターンに影響を及ぼすことがない。このため、サイズの小さな白熱電球の代替としても、本発明に係るランプは、十分に要望を満たすことができる。

さらに、本発明に係るランプでは、外囲器の内方空間に放熱体の少なくとも一部が収納され、放熱体は光源に熱結合されているので、光源の高輝度化を進める場合においても、光源における長寿命を確保することができる。
従って、本発明に係るランプでは、サイズの大小にかかわりなく、従来の白熱電球の代替として同一あるいは近似する光の放射パターンを有し、且つ、長寿命である。

また、本発明に係る照明装置は、上記本発明に係るランプを具備するので、上記同様の効果を得ることができる。
本発明に係るランプおよび照明装置では、次のようなバリエーションを採用することができる。
上記本発明に係るランプおよび照明装置では、光放射部における導光層の厚みが、上記光放射部の端縁部から離れれば離れるほど漸減している、という構成を採用することができる。

上記本発明に係るランプおよび照明装置では、光放射部における外表面は、細かな凹凸が繰り返し形成されており、外表面の凹凸が、上記光放射部の端縁部から離れれば離れるほどピッチが狭くなる、あるいは振幅が大きくなっている、という構成を採用することができる。
上記本発明に係るランプおよび照明装置では、光放射部における導光層の少なくとも一部領域において、光源からの出射光を受けて波長を変換する波長変換部材が分散されている、という構成を採用することができる。

上記本発明に係るランプおよび照明装置では、電源回路が、可撓性基板と、これに実装された電子部品とを有し構成されている、という構成を採用することができる。
上記本発明に係るランプおよび照明装置では、放熱体が筒形形状を有しており、電源回路の少なくとも一部が放熱体の筒内に収納されている、という構成を採用することができる。

上記本発明に係るランプおよび照明装置では、光放射部が球形あるいは茄子形であって、光放射部の包絡体積が１００［ｃｍ^３］以下である、という構成を採用することができる。
上記本発明に係るランプおよび照明装置では、光源が、基板上に半導体発光素子が実装されてなる構成を有し、放熱体が、光源の基板と接触あるいは近接配置されている、という構成を採用することができる。

上記本発明に係るランプおよび照明装置では、光源における半導体発光素子の外面が、出射光の波長を変換する波長変換部材により覆われている、という構成を採用することができる。

以下では、本発明を実施するための最良の形態について、一例を示して説明する。なお、以下の説明で用いる形態は、本発明の構成および作用・効果を分かりやすく説明するために用いる一例であって、本発明は、その本質的な特徴部分以外において、何ら以下の形態に限定を受けるものではない。
［実施の形態１］
１．ランプ１の全体構成
本実施の形態に係るランプ１の全体構成について、図１を用い説明する。

図１に示すように、ランプ１は、茄子形の光放射器１０と、その下端に接合された口金２０とで外観が構成されている。光放射器１０は、導光層１１と、その内面に形成された光反射層１２との積層構造を以って構成されている。なお、本実施の形態に係るランプ１では、外囲器として光放射器１０を有し、その包絡体積が１００［ｃｍ^３］以下となっている。

口金２０は、側面にネジが形成されており、当該ネジが形成された部分とＺ軸方向における先端部分との二接点で交流電力の入力を受けるように構成されている。口金２０は、外囲器である光放射器１０の下端部分に取り付けられている。
図１に示すように、光放射器１０には、そのＺ軸方向の下端部分に発光ユニット３０が当接されている。即ち、光放射器１０は、Ｚ軸方向の下側の端縁部分１０ｃがフランジ状となっており、当該端縁部分１０ｃに対して発光ユニット３０が当接している。発光ユニット３０の構成については、後述する。

光放射器１０の内部空間１０ａには、Ｚ軸方向上下方向に放熱体４０が立設されている。放熱体４０は、円環断面を有する筒状をしており、例えば、アルミニウム合金など放熱性に優れた材料から形成されている。そして、放熱体４０は、Ｚ軸方向下方において、口金２０内の絶縁部材２１で固定されている。放熱体４０の内方空間４０ａには、回路基板５０が設けられている。Ｚ軸方向の下方において、放熱体４０の外周に対しては、発光ユニット３０が接触あるいは近接配置されている。

回路基板５０は、可撓性基板であって、複数の回路部品５１が実装されて電源回路が構成され、リード６１、６２により口金２０の両極のそれぞれに接続されている。
回路部品５１が実装された回路基板５０では、口金２０から入力された交流電力を直流電力に変換し、発光ユニット３０へと供給する。即ち、ランプ１における電源回路として機能する。

２．発光ユニット３０と放熱体４０との組み合わせ
発光ユニット３０と放熱体４０との組み合わせについて、図２を用い説明する。
図２（ａ）に示すように、発光ユニット３０は、円筒状をした放熱体４０に対し、Ｚ軸方向下方部分において、外周に接触あるいは近接した状態で配置されている。
図２（ｂ）に示すように、発光ユニット３０は、円環状の素子搭載基板３１と、素子搭載基板３１における一方の主面（Ｚ軸方向上面）に形成された発光素子３２と、さらには、発光素子３２の周囲を覆うように形成された波長変換部材３３とから構成されている。なお、素子搭載基板３１は、高熱伝導材料（例えば、ＡｌＮなどのセラミックスや、金属基板表面を絶縁材で覆った基板など）に配線が形成されてなるものである。また、発光素子３２は、第１導電型半導体層と第２導電型半導体層との間に発光層を含んでなるものであって、素子搭載基板３１に直接、あるいはサブマウントなどの別部材を介して搭載されている。

さらに、波長変換部材３３は、蛍光体粒子を樹脂材料やガラス材料に分散してなるもの、あるいは蛍光体セラミックスなどからなる。
発光ユニット３０における中央部分の開口３０ａは、放熱体４０の外径と同等の内径を以って形成されている。なお、発光ユニット３０における発光素子３２については、円環状の素子搭載基板３１の主面上において、同じく円環状に一体形成されていてもよいし、複数の発光素子が形成されていてもよい。

ここで、発光素子３２と波長変換部材３３とは、例えば、発光素子３２から青色波長域の光を出射し、これを蛍光体などの波長変換部材３３により一部を黄色波長域の光に変換して、青色波長域の光と黄色波長域の光との混色により白色光を出射する構成とすることができる。
本実施の形態に係るランプ１では、発光素子３２として、例えば、ＬＥＤ素子などの半導体発光素子を採用することができ、波長変換部材３３として、例えば、蛍光体材料を用いることができる。

図２（ａ）に戻って、発光ユニット３０は、素子搭載基板３１の内周面において、放熱体４０の外周に対し接触あるいは近接する。よって、ランプ１では、発光駆動において発光素子３２で発生した熱は、素子搭載基板３１を介して放熱体４０へと伝達され、その表面から光放射器１０の内方空間１０ａに放出される。そして、光放射器１０の内方空間１０ａの熱は、光放射器１０を介してランプ１の外方へと放出されることになる。

３．ランプ１における発光および放熱のメカニズム
上記構成を有するランプ１の発光メカニズムについて、図３を用い説明する。
図３に示すように、ランプ１では、光放射器１０が導光層１１と光反射層１２との積層構造を以って構成されている。そして、光放射器１０の端縁部分１０ｃには、発光ユニット３０が接触あるいは近接配置されている。また、発光ユニット３０は、その素子搭載基板３１の内周面が放熱体４０と接触して熱結合されている。

発光ユニット３０における発光素子３２は、直流電力の供給を受けることにより、光を出射し、出射された光は、波長変換部材３３により波長変換された後に、光放射器１０に端縁部分１０ｃから導光層１１へと導かれる。導かれた光は、光反射層１２での反射を繰り返しながら導光層１１の内方を伝達され、外方に向けて面状光として放射されることになる。

なお、図１から図３などでは、光放射器１０の形状を簡略化して描いているが、実際には、発光ユニット３０が接触あるいは近接配置されている端縁部分１０ｃから離れれば離れるほど、その導光層１１の厚みが漸減するようにしておくことが、ランプ１外への光の放射パターンの確保という観点から望ましい。
直流電力の供給を受けて発光する発光素子３２は、発光駆動に伴い熱を発するが、発生した熱は素子搭載基板３１を介して放熱体４０へと伝達されることになる。ここで、放熱体４０は、アルミニウム合金などから形成いるので熱伝導性に優れ、また、発光ユニット３０の素子搭載基板３１に比べて容量が大きいので、発光素子３２で発生した熱は放熱体４０へと伝達される。

放熱体に伝達された熱は、光放射器１０の内方空間１０ｃを介して光放射器１０の外表面から外部へと放出される。
４．ランプ１の優位性
本実施の形態に係るランプ１では、光放射器１０における導光層１１が、光源である発光ユニット３０からの出射光を受け、これを面状光に変換して外部に放射する構成を有する。このため、ランプ１では、光放射器１０の外側包絡面の形状により所望の発光パターンを実現することができ、従来の白熱電球を代替するための要望に十分応えることができる。

また、本実施の形態に係るランプ１では、光放射器１０において、導光層１１の内面に光反射層１２が形成されているので、光放射器１０の内方空間に放熱体４０や電源回路（回路部品５１が実装されてなる回路基板５０）を収納しながら、光の放射パターンに影響を及ぼすことがない。このため、サイズの小さな白熱電球の代替としても、本実施の形態に係るランプ１は、十分に要望を満たすことができる。

さらに、本実施の形態に係るランプ１では、光放射器１０の内方空間１０ｃに放熱体４０が収納され、放熱体４０は発光ユニット３０に熱結合されているので、発光ユニット３０における発光素子３２の高輝度化が進められる場合においても、その長寿命化を図ることが可能である。
従って、本実施の形態に係るランプ１では、サイズの大小にかかわりなく、従来の白熱電球の代替として同一あるいは近似する配光パターンを有し、且つ、長寿命である。

なお、本実施の形態に係るランプ１を用いた照明装置を考える場合においても、上記ランプ１が有する優位性をそのまま有することができる。
５．使用可能な各構成材料例
（１）波長変換部材
（ｉ）青色蛍光体
・ アルミン酸塩蛍光体；ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ^２＋
・ ハロ燐酸塩蛍光体；（Ｓｒ，Ｂａ）_１０（ＰＯ_４）_６Ｃｌ_２：Ｅｕ^２＋，Ｓｒ_１０（ＰＯ_４）_６Ｃｌ_２：Ｅｕ^２＋
・ 珪酸塩（シリケート）蛍光体；Ｂａ₃ＭｇＳｉ₂Ｏ₈：Ｅｕ^２＋
（ｉｉ）青緑色蛍光体
・ アルミン酸塩蛍光体；Ｓｒ_４Ａｌ_１４Ｏ_２５：Ｅｕ^２＋
・ 珪酸塩蛍光体 ⇒ Ｓｒ_２Ｓｉ_３Ｏ_８・２ＳｒＣｌ_２：Ｅｕ^２＋

（ｉｉｉ）緑色蛍光体
・ アルミン酸塩蛍光体；ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ^２＋，Ｍｎ^２＋、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ａｌ_２Ｏ_４：Ｅｕ^２＋
・ 珪酸塩（シリケート）蛍光体；（Ｂａ,Sr）_２ＳｉＯ₄：Ｅｕ^２＋
・ α-サイアロン蛍光体；Ｓｒ_１．５Ａｌ_３Ｓｉ_９Ｎ_１６：Ｅｕ^２＋、Ｃａ-α-ＳｉＡｌＯＮ：Ｙｂ^２＋
・ β-サイアロン蛍光体；β-Ｓｉ_３Ｎ_４：Ｅｕ^２＋
・ 酸窒化物蛍光体
オクソニトリドシリケート；（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｓｉ_２Ｏ_２Ｎ_２：Ｅｕ^２＋
オクソニトリドアルミノシリケート；（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）_２Ｓｉ_４ＡｌＯＮ_７：Ｃｅ^３＋
（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ａｌ_２−ｘＳｉ_ｘＯ_４−ｘＮ_ｘ：Ｅｕ^２＋（0＜ｘ＜2）
・ 窒化物蛍光体
ニトリドシリケート蛍光体；（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｃｅ^３＋
・ 硫化物蛍光体
チオガレート；ＳｒＧａ_２Ｓ_４：Ｅｕ^２＋
・ ガーネット蛍光体；Ca_３Ｓｃ_２Ｓｉ_３Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋、ＢaＹ₂ＳiＡｌ_４Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋、Ｙ_３（Ａｌ，Ｇａ）_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋
・ 酸化物蛍光体；CaＳｃ_２Ｏ_４：Ｃｅ^３＋
（ｉｖ）黄色蛍光体
・ 珪酸塩（シリケート）蛍光体；（Ｓｒ，Ｂａ）_２ＳｉＯ₄：Ｅｕ^２＋、Ｓｒ_３ＳｉＯ_５：Ｅｕ^２＋
・ ガーネット蛍光体；（Ｙ，Ｇｄ）_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋、Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋，Ｐｒ^３＋
・ 硫化物蛍光体
チオガレート；ＣａＧａ_２Ｓ_４：Ｅｕ^２＋
・ α-サイアロン蛍光体；Ｃａ-α-ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ^２＋、
（０．７５（Ｃａ_０．９Ｅｕ_０．１）Ｏ・２．２５ＡｌＮ・３．２５Ｓｉ_３Ｎ_４：Ｅｕ^２＋、
Ｃａ_１．５Ａｌ_３Ｓｉ_９Ｎ_１６：Ｅｕ^２＋など）
（ｖ）橙色蛍光体
・ 珪酸塩（シリケート）蛍光体；（Ｓｒ，Ｃａ）_２ＳｉＯ₄：Ｅｕ^２＋
・ ガーネット蛍光体；Ｇｄ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋
・ α-サイアロン蛍光体；Ｃａ-α-ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ^２＋
（ｖｉ）赤色蛍光体
・ 硫化物蛍光体；（Ｓｒ，Ｃａ）Ｓ：Ｅｕ^２＋、Ｌａ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ^３＋，Ｓｍ^３＋
・ 珪酸塩（シリケート）蛍光体；Ｂａ₃ＭｇＳｉ₂Ｏ₈：Ｅｕ^２＋，Ｍｎ^２＋
・ 窒化物または酸窒化物蛍光体；
（Ｃａ、Ｓｒ）ＳｉＮ_２：Ｅｕ^２＋、（Ｃａ、Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ^２＋、Ｓｒ_２Ｓｉ_５-ｘＡｌ_ｘＯ_ｘＮ_８-ｘ：Ｅｕ^２+（０≦ｘ≦１）
なお、蛍光体の代わりに金属錯体，有機染料，顔料などの波長変換材料を用いることもできる。
（２）素子搭載基板
（ｉ）セラミックス；ＡｌＮ，Ａｌ_２Ｏ_３、ＢＮ、ＡｌＮ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＳｉＣ、Ｃやこれらの混合物
（ｉｉ）金属：Ａｌ，Ｃｕ，Ｆｅ，Ａｕやこれらを含む合金
（ｉｉｉ）ガラスエポキシなどの樹脂
（ｉｖ）ガラスおよびその混合物
（３）反射層
（ｉ）金属；反射表面がＡｌ，Ａｇ，Ａｕ，Ｎｉ，Ｒｈ，Ｐｄやこれらの合金
（ｉｉ）金属酸化物（ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、Ｙ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、ＨｆＯ_２、ＳｎＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_３、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＢａＳＯ_４、ＺｎＳ、Ｖ_２Ｏ_５やこれらの混合物）であって、中心粒径が数１０［ｎｍ］〜数１００［ｎｍ］のもの
［実施の形態２］
実施の形態２に係るランプ２に構成について、図４を用い説明する。なお、図４では、上記実施の形態１に係るランプ１と共通の要素には同一の符号を付しており、以下では、その説明を省略する。

図４に示すように、ランプ２に構成中で上記ランプ１の構成と相違する箇所は、放熱体２４０の形態にある。即ち、本実施の形態に係るランプ２では、上記ランプ１の放熱体４０のようにＺ軸方向に立設されているのではなく、光放射器１０における光反射層１２の内面の一部に沿って複数の放熱体２４０ａ、２４０ｂが設けられている。なお、放熱体２４０におけるＺ軸方向下方の根元部分では、発光ユニット３０に内接されている点は、上記実施の形態１と同様である。

ここで、ランプ２においても、複数の回路部品５１が実装されてなる回路基板５０が、Ｚ軸方向上方に向けて立設されている点は、上記実施の形態１と同様であるが、放熱体２４０に内包されていない点で異なる。
ランプ２におけるその他の構成については、上記実施の形態１に係るランプ１と同様である。

本実施の形態に係るランプ２では、放熱体２４０が光放射器１０の内面に接した状態で形成されているところに特徴を有しており、これにより、放熱体２４０から光放射器１０への熱伝達に係る効率が上記ランプ１よりも優れている。
なお、ランプ２においても、上記ランプ１と同様の作用・効果を奏することができる。
［実施の形態３］
実施の形態３に係るランプ３の構成について、図５を用い説明する。図５においても、上記実施の形態１に係るランプ１と共通の要素には同一の符号を付しており、以下では、その説明を省略する。

図５に示すように、本実施の形態に係るランプ３では、光放射器３１０の形態を除き、上記実施の形態１に係るランプ１と同様の構成を有する。ランプ３における光放射器３１０は、外側包絡面は、上記実施の形態１に係るランプ１などと同様に曲面状を有するが、二点鎖線で囲み抜き出した二箇所に示すように、導光層３１１の外表面に凹凸が繰り返し形成されている。そして、Ｚ軸方向の下方部分と上方部分とで比較するとき、上方部分の凹凸ピッチＰ_１は、下方部分の凹凸ピッチＰ_２よりも狭く設定されている。なお、光放射器３１０の他の部分については、特に抜き出して示していないが、導光層３１１の外表面には全体的に凹凸加工が施されており、そのピッチは根元側から離れれば離れるほど狭くなるようになっている。

ランプ３におけるその他の構成については、上記実施の形態１に係るランプ１と同様である。
本実施の形態に係るランプ３では、光放射器３１０における導光層３１１の外表面が凹凸加工され、その凹凸ピッチが発光ユニット３０から離れれば離れるほど、狭くなるようになっている。このため、ランプ３では、光放射器３１０が全体でムラなく光を放射することができる。

なお、光放射器３１０における領域ごとの放射光量に変化をつけたいときには、凹凸ピッチを変化させることや、導光層３１１の厚みに変化させることなどで対応することが可能である。
ランプ３では、上記実施の形態１に係るランプ１と同様の効果も勿論得られる。
［実施の形態４］
実施の形態４に係るランプ４の構成について、図６を用い説明する。

本実施の形態に係るランプ４は、ダウンライト照明用に用いることを想定しており、Ｚ軸方向の下半分が装置内に収納される。
図６に示すように、ランプ４は、光放射器４１０と、そのＺ軸方向下方に接合されたケース４７０と、そのＺ軸方向下方に接合された口金２０とから外観が構成されている。即ち、本実施の形態に係るランプ４では、光放射器４１０とケース４７０との組み合わせを以って外囲器が構成されており、外囲器の端口部に口金２０が取り付けられた構成となっている。光放射器４１０およびケース４７０で構成される外囲器の内方には、発光ユニット４３０および放熱体４４０および回路基板５０が収納されている。

光放射器４１０は、導光層４１１と光反射層４１２との積層構造を以って構成されている点は上記実施の形態１〜３に係るランプ１〜３と同様であるが、本実施の形態に係るランプ４では、光放射器４１０が半球状（ドーム状）をしており、ランプ４におけるＺ軸方向の下側半分がケース４７０で覆われている。
発光ユニット４３０は、ランプ４の管軸を中心とする円環状をしている点は上記同様であるが、光放射器４１０の開口サイズに合わせて大径となっている。そして、発光ユニット４３０は、ランプ４のＺ軸方向の中程に形成された放熱体４４０のフランジ部４４１の上に載置されており、素子搭載基板の内周面が放熱体４４０の筒状部分の外周面に接触あるいは近接している。

光放射器４１０は、ケース４７０の開口部分から少し下方に入り込んだ端縁部分４１０ｃがフランジ状になっており、当該部分において、発光ユニット４３０が接触あるいは近接されている。
本実施の形態に係るランプ４では、要求される配光パターンを考慮し、Ｚ軸方向の上半分において、光放射器４１０から光が放射される。そして、ランプ４では、上記実施の形態１〜３に係るランプ１〜３に比べて、相対的に発光ユニット４３０のサイズを大きくすることが可能であり、明るさを確保することが可能である。

また、発光ユニット４３０は、放熱体４４０に対して、その素子搭載基板の内周面で接触あるいは近接しているのに加え、フランジ部４４１の上表面に対して素子搭載基板の底面全体が接触しているので、発光ユニット４３０から放熱体４４０への熱伝達がより高効率になされる。
なお、本実施の形態に係るランプ４でも、上記実施の形態１〜３に係るランプ１〜３と同様の効果を得ることができる。

［実施の形態５］
実施の形態５に係るランプ５の構成について、図７を用い説明する。
図７に示すように、本実施の形態に係るランプ５は、基本的に上記実施の形態４に係るランプ４と類似の構成を有する。両者の相違点は、放熱体５４０に複数のフィン部５４２が形成されているところにある。放熱体５４０における複数のフィン部５４２は、それぞれがランプ５の管軸に交差する面方向に形成されており、光放射器４１０の開口サイズよりも若干小さな外径に設定されている。なお、発光ユニット４３０が放熱体５４０のフランジ部５４１の上に載置・固定されている点は、上記実施の形態４に係るランプ４と同様である。

本実施の形態に係るランプ５では、上記実施の形態４に係るランプ４の構成に加えて、放熱体５４０に複数のフィン部５４２が形成されているので、高輝度ＬＥＤを備える発光ユニット４３０を採用する場合にも、より確実に発光ユニット４３０の発光素子の放熱を図ることができる。よって、本実施の形態に係るランプ５では、より一層の長寿命化を図ることが可能である。

［実施の形態６］
実施の形態６に係るランプ６の構成について、図８を用い説明する。図８は、ランプ６の構成を示す断面図である。
図８に示すように、本実施の形態に係るランプ６は、円筒状の光放射器６１０を備える。そして、光放射器６１０におけるＸ軸方向両端口部には、口金６２０がそれぞれ接合されている。外囲器としての光放射器６１０の内方空間６１０ａには、Ｘ軸方向に延伸する放熱体６４０が収納されている。放熱体６４０は、上記実施の形態１〜５に係るランプ１〜５と同様に円筒状をしており、その内方空間に回路基板６５０が収納されており、回路基板６５０には複数の回路部品６５１が実装されている。

光放射器６１０は、導光層６１１とその内面に形成された光反射層６１２との積層構造を以って構成されている。導光層６１１は、Ｘ軸方向において、両端部分６１０ｃから中央部分へと行くに従って厚みが薄くなっており、光放射器６１０の両端縁部分６１０ｃは、フランジ状に形成されている。
光放射器６１０の両端縁部分６１０ｃの各々には、発光ユニット６３０が接触あるいは近接配置されている。発光ユニット６１０は、図２（ｂ）で示した発光ユニット３０と同様に、円環状の素子搭載基板６３１の内向き主面上に発光素子６３２が形成され、発光素子６３２の外周が波長変換部材６３３により覆われてなる構成を有する。

発光ユニット６３０と放熱体６４０とは、接触あるいは近接配置されており、熱結合された状態である。なお、図８では図示を省略しているが、放熱体６４０の内方に収納された回路基板６５０と発光ユニット６３０とはリードを介して電気的に接合されている。
口金６２０には、それぞれ２本の口金ピン６２２、６２３がＸ軸方向に向けて延設されており、内方において、リード６６１、６６２を介して回路基板６５０に接続されている。ここで、口金６２０は、金属材料からなり、内方に絶縁部材６２１が充填されているとともに、口金ピン６２２、６２３が挿通されている部分は絶縁材料６２４により相互の絶縁が図られている。

本実施の形態に係るランプ６は、従来の直管形蛍光ランプの代替として用いることができる。そして、光放射器６１０の内方空間に放熱体６４０および回路基板６５０を収納しているので、ランプ６におけるサイズの大型化を伴うことがない。
また、上記実施の形態１〜５に係るランプ１〜５と同様に、発光ユニット６３０に熱結合された放熱体６４０を備えるので、発光素子６３２の高輝度化を推進する場合にも、その劣化を抑制することができる。

ここで、光放射器６１０における導光層６１１の外表面については、滑らかな表面とすることもできるし、図５にしめすような凹凸加工を施すこともできる。これについては、要求される配光パターンに応じて種々の変更が可能である。
［実施の形態７］
実施の形態７に係るランプ７の構成について、図９を用い説明する。図９（ａ）は、ランプ７の構成を示す断面図であり、図９（ｂ）は、発光ユニット７３０の構成を示す斜視図である。

図９（ａ）に示すように、本実施の形態に係るランプ７は、上記実施の形態６に係るランプ６と同様に、直管形の外観形状を有するものである。本実施の形態に係るランプ７は、光放射器７１０が円筒状をしているのではなく、径方向の半分を切り取った半円筒状をしている。また、ランプ７では、放熱体７４０に複数のフィン部７４２が形成されており、光放射器７１０の開口部分から外方に露出されている。

光放射器７１０は、上記光放射器６１０などと同様に、導光層７１１とその内面に形成された光反射層７１２との組み合わせにより構成されている。そして、導光層７１１の厚みについても、上記光放射器６１０における導光層６１１と同様に、両端縁部分７１０ｃからＸ軸方向の中程へと行くに従って薄くなっている。
図９（ｂ）に示すように、本実施の形態に係るランプ７の発光ユニット７３０は、半円環状をしており、半円環状の素子搭載基板７３１の主面上に、同じく半円環状の発光素子７３２が形成され、その外周が波長変換部材７３３で覆われている。

なお、本実施の形態に係るランプ７を装置ベースに装着する際には、放熱体７４０のフィン部７４２が露出した側が装置ベース側に向くようにし、光放射器７１０の側が光を照射しようとする側に向くようにする。
本実施の形態に係るランプ７では、放熱体７４０に複数のフィン部７４２を設け、フィン部７４２が外方に露出する構成を採用している。このため、発光ユニット７３０における発光素子７３２に高輝度ＬＥＤを採用した場合にも、上記実施の形態６に係るランプ６よりも、さらに長寿命化を図ることが可能となる。

また、本実施の形態に係るランプ７では、光を照射しようとする側にだけ光放射器７１０を設けているので、不要な方向への光の照射を抑え、エネルギ効率という観点から優れている。
［その他の事項］
上記実施の形態１〜７に係るランプ１〜７の形態および使用材料については、一例を示すものであり、本発明は、その本質的な部分を除き、これらの形態に何ら限定を受けるものではない。例えば、上記実施の形態１〜４では、光放射器１０、３１０の外観形状を茄子形としたが、これに限らず円球形や棒形などとすることも勿論可能である。

また、上記実施の形態１〜５に係るランプ１〜５では、発光ユニット３０、４３０を各一つ備えることとしたが、２つ以上備えることとしてもよい。このような形態を採用する場合には、ともに白色発光する２つ以上の発光ユニットを備えることとすれば、ランプの放射光量を上昇させることができる。
また、ランプ内に２つ以上の発光ユニットを備える構成を採用する場合には、互いに波長変換部材の材質を変えておき、異なる波長の光を発光させることもできる。例えば、ランプの下半分をオレンジ色、上半分を白色とすることもできる。

また、上記実施の形態１〜７に係るランプ１〜７では、発光素子３２、６３３、７３３の一例として、ＬＥＤ素子を採用することとしたが、これ以外に半導体レーザ素子などの半導体素子、あるいは、それ以外の発光素子を採用することもできる。なお、上記実施の形態では、直流電力の供給により発光するＬＥＤ素子を採用しているが、交流駆動の半導体発光素子も存在し、これを採用することもできる。

さらに、上記実施の形態１〜７に係るランプ１〜７では、発光ユニット３０、４３０、６３０、７３０自体に波長変換部材３３、６３３、７３３を備える構成を採用したが、発光素子３２、６３２、７３２から出射された光の波長を変換する部材については、光放射器１０、３１０、４１０、６１０、７１０の導光層１１、３１１、４１１、６１１、７１１内に分散させておくこともできる。この場合には、光放射器１０、３１０、４１０、６１０、７１０の導光層１１、３１１、４１１、６１１、７１１内において、同一材料からなる波長変換部材を全体に均一に分散させる必要は必ずしもなく、領域ごとに変換する波長を変えるという構成を採用することもできる。

また、上記実施の形態では、発光素子３２、６３２、７３２の上を波長変換部材３３、６３３、７３３で覆う構成を適用したが、必ずしもこのような構造を採用することは必要ではなく、直接、発光素子３２、６３２、７３２からの出射光を取り出す構造を採用してもよく、また、発光素子として色の異なる半導体発光素子を用いることもできる。
また、光放射器と発光ユニットとの間において、発光ユニットから離れた部分の光放射器の導光層に対して、光のバイパス経路を形成することもできる。例えば、図１などにおける光放射器１０にＺ軸方向の頂部に対して、発光ユニット３０から光ファイバーなどにより光バイパス経路を形成しておくこともできる。

本発明は、ソケットなど既存の装置ベースを用いることができ、小型電球の代替として採用することができるランプおよびこれを備える照明装置を実現するのに有用である。

実施の形態１に係るランプ１の構成を示す平面図（部分断面図）である。 （ａ）は、ランプ１における熱伝導体４０と発光素子３０との配置を示す平面図であり、（ｂ）は、発光素子３０の構成を示す断面図である。 ランプ１における発光原理を模式的に示す部分断面図である。 実施の形態２に係るランプ２の構成を示す平面図（部分断面図）である。 実施の形態３に係るランプ３の構成を示す平面図（部分断面図）である。 実施の形態４に係るランプ４の構成を示す平面図（部分断面図）である。 実施の形態５に係るランプ５の構成を示す平面図（部分断面図）である。 実施の形態６に係るランプ６の構成を示す断面図である。 （ａ）は、実施の形態７に係るランプ７の構成を示す断面図であり、（ｂ）は、ランプ７における発光素子７３０の構成を示す斜視図（部分断面図）である。

符号の説明

１、２、３、４、５、６、７．ランプ
１０、３１０、４１０、６１０、７１０．光放射器
１１、３１１、４１１、６１１、７１１．導光層
１２、３１２、４１２、６１２、７１２．光反射層
２０、６２０．口金
２１、６２１．絶縁部材
３０、４３０、６３０、７３０．発光ユニット
３１、６３１、７３１．素子搭載基板
３２、６３２、７３２．発光素子
３３、６３３、７３３．波長変換部材
４０、２４０、４４０、５４０、６４０、７４０．放熱体
５０、６５０．回路基板
５１、６５１．回路部品
６１、６２、６６１、６６２．リード
４４１、５４１．フランジ部
４７０．ケース
５４２、７４２．フィン部
６２２、６２３．口金ピン

Claims (10)

1. 半導体発光素子を構成中に含む光源と、
   外部から電力の供給を受ける給電用口金と、
   前記給電用口金と前記光源との間の電力供給路中に介挿された電源回路と、
   前記光源に対し熱結合された放熱体と、
   端口部に前記給電用口金が取り付けられた外囲器とを有し、
   前記外囲器における一部は、内方を光が伝達される導光層と、その内面に形成された光反射層との積層構造を有する光放射部により構成されており、当該光放射部における外側包絡面が曲面状に形成されてなり、
   前記光源からの出射光は、前記光放射部における端縁部から前記導光層に入射され、
   前記導光層に入射された光は、前記導光層での伝達と前記光反射層での反射とを繰り返しながら、面状光として外方に放射され、
   前記放熱体の少なくとも一部と前記電源回路とは、前記外囲器の内方に収納されている
   ことを特徴とするランプ。
2. 前記光放射部における前記導光層の厚みは、前記端縁部から離れるほど漸減している
   ことを特徴とする請求項１に記載のランプ。
3. 前記光放射部における曲面状の外面は、凹凸が繰り返し形成されており、
   前記光出射部における前記外面の凹凸は、前記端縁部から離れるほどピッチが狭くなっているか、あるいは振幅が大きくなっている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のランプ。
4. 前記光放射部における前記導光層には、少なくともその一部領域において、前記光源からの出射光を受けて波長を変換する波長変換部材が分散されている
   ことを特徴とする請求項１から３の何れかに記載のランプ。
5. 前記電源回路は、可撓性基板と、前記可撓性基板に実装された電子部品とを有し構成されている
   ことを特徴とする請求項１から４の何れかに記載のランプ。
6. 前記放熱体は、筒形形状を有しており、
   前記電源回路は、少なくとも一部が前記放熱体の筒内に収納されている
   ことを特徴とする請求項１から５の何れかに記載のランプ。
7. 前記光放射部は、球形あるいは茄子形であって、
   前記光放射部の包絡体積が１００ｃｍ^３以下である
   ことを特徴とする請求項１から６の何れかに記載のランプ。
8. 前記光源は、基板上に前記半導体発光素子が実装されてなる構成を有し、
   前記放熱体は、前記基板に接触あるいは近接配置されている
   ことを特徴とする請求項１から７の何れかに記載のランプ。
9. 前記光源では、前記半導体発光素子の外面が、出射光の波長を変換する波長変換部材により覆われている
   ことを特徴とする請求項８に記載のランプ。
10. 請求項１から９の何れかのランプを備えることを特徴とする照明装置。

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