JP2010062005A - ランプ - Google Patents

Abstract

【課題】半導体発光素子を光源とすることで省エネルギ化を図りながら、外観サイズの大小に関係なく、種々の配光特性を実現することができるランプを提供する。
【解決手段】電球形ＬＥＤランプ１において、金属基台１０は、筒状をしている。給電口金１６は、絶縁ケース１５の開口側に取り付けられている。発光ユニット１２は、ＬＥＤチップを構成中に含み、金属基台１０におけるＺ軸方向上方の開口側の端面に取り付けられている。点灯回路は、給電口金１６に電気的に接続されているとともに、一部の電子部品１４ｃが金属基台１０におけるＺ軸方向上側の開口から突出する状態で設けられている。反射体１７は、発光ユニット１２と点灯回路の電子部品１４ｃとの間に介挿され、発光ユニット１２側の面１７ａが光反射面となっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ランプに関し、特に、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などの半導体発光素子を備え、白熱電球代替として用いられるランプに関する。

近年、省エネルギ化を図り地球温暖化の防止を図るべく、照明分野においても従来の白熱電球などの代替として、ＬＥＤを用いたランプが研究・開発されている。ＬＥＤは、放電や輻射を用いる既存のランプに比べ、高いエネルギ効率が得られる。また、近年では、ＬＥＤの高光束化も進んできており、一部の用途では、従来の白熱電球などの代替として使用され始めている。ＬＥＤを備えるランプの用途拡大を考えるときには、白熱電球を用いていた時の既存のソケットなどをそのまま使用できることが求められ、外観形態を電球形とすることが求められる。

特許文献１では、ＬＥＤを備え、従来の白熱電球代替として用いる電球形ＬＥＤランプが提案されている。特許文献１で提案されている電球形ＬＥＤランプの構成について、図１０を用い説明する。
図１０に示すように、ＬＥＤ基板９１の一方の主面上に実装された複数のＬＥＤユニット９２を有する。各ＬＥＤユニット９２は、ＬＥＤチップとその外周を覆うように形成された蛍光体層とから構成されている。ＬＥＤ基板９１は、金属基台９０の底壁外面に載置されており、金属基台９０の底壁内面には、回路基板９３が載置されている。回路基板９３には、複数の回路部品９４ａ，９４ｂ，９４ｃが実装されている。

金属基台９０の側壁外面は、絶縁ケース９５で覆われており、絶縁ケース９５の端部（Ｚ軸方向の下端）には、給電口金９６が取り付けられている。給電口金９６には、回路基板９３から延出された給電用のリードが接続されている。
絶縁ケース９５の上端部分には、透光性カバー９８が取り付けられており、透光性カバー９８は、ドーム状をしており、金属基台９０の底壁外面、およびそこに載置されたＬＥＤユニット９２の上方を覆っている。

特許文献１で提案されている電球形ＬＥＤランプでは、従来の白熱電球に近い外観形状と、給電端子としてのＥ型の給電口金９６を備えるので、既存の白熱電球用のソケットに装着して用いることができる。
特開２００６−３１３７１７号公報

しかしながら、ＬＥＤは光出射に係る指向性が強く、このため、特許文献１に提案されている電球形ＬＥＤランプでは、Ｚ軸方向の上側に向けての光度が、Ｚ軸方向に交差する方向に向けての光度に比べて相対的に高くなる。よって、特許文献１で提案されている電球形ＬＥＤランプでは、ランプの側方への光が十分ではなく、配光特性という観点から、十分に従来の白熱電球を代替するという要望には十分に応えられない。

また、図１０に示すように、特許文献１で提案されている電球形ＬＥＤランプでは、ドーム状をした透光性カバー９８内は、ＬＥＤユニット９２を除き、部品などが存在しないようにして光を遮らないようになっている。このため、回路部品９４ａ，９４ｂ，９４ｃは、金属基台９０の内側に設けられた空間９０ａに収納されている。よって、特許文献１で提案されている電球形ＬＥＤランプの形態では、より小型の白熱電球の代替までも視野に入れるときに、ランプ全体に対して発光に寄与しない筐体が占める割合が高くなり、相対的な発光領域の減少を招くことになる。

本発明は、上記課題の解決を図るためになされたものであって、半導体発光素子を光源とすることで省エネルギ化を図りながら、外観サイズの大小に関係なく、種々の配光特性を実現することができるランプ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。
本発明に係るランプは、基台と、給電口金と、発光ユニットと、点灯回路と反射体とを主な構成要素として備える。
・基台；筒状をしている。
・給電口金；基台の一方の開口側（一方の開口を塞ぐ状態）に取り付けられている。

・発光ユニット；半導体発光素子を構成中に含み、基台における他方の開口側端面に取り付けられている。
・点灯回路；複数の電子部品を含み構成されており、給電口金に電気的に接続されており、複数の電子部品の内の一部の電子部品が基台の内部に収納され、残りの電子部品が基台における他方の開口から突出する状態で設けられている。

・反射体；発光ユニットと、基台における他方の開口から突出した点灯回路の電子部品との間に介挿され、発光ユニット側の面が光反射面となっている。

上記のように、本発明に係るランプでは、基台における他方の開口から点灯回路における一部の電子部品が突出されている。このため、本発明に係るランプでは、基台の内方だけに点灯回路の全ての電子部品を収納しようとする従来技術に係るランプに比べて、基台のサイズを小さく抑えることができる。よって、本発明に係るランプでは、発光に寄与しない領域、即ち、基台が占める容積割合を小さく抑えることができ、より小型化を図る上でも優位である。

また、本発明に係るランプでは、上記従来技術に係るランプと同様に、基台における他方の開口側端面に発光ユニットが取り付けられているのであるが、これと基台の他方の開口から突出した電子部品との間に反射体が介挿されている。そして、反射体は、発光ユニット側の面が光反射面となっているので、発光ユニットから出射された光の一部が反射体の光反射面で反射されることになる。よって、本発明に係るランプでは、点灯回路の一部の電子部品が、基台における他方の開口から突出していても、所望の配光特性を得ることができ、突出した電子部品により影ができることがない。

また、本発明に係るランプでは、基台の一方の開口を塞ぐ状態に給電口金が取り付けられ、また、点灯回路を備えるので、従来の白熱電球用のソケットなどをそのまま用いることができる。このため、本発明に係るランプでは、ソケットを新たに付け替える必要はなく、また、別途、装着器具側に点灯装置を取り付ける必要がない。このため、本発明に係るランプの普及が図りやすい。

従って、本発明に係るランプでは、半導体発光素子を光源とすることで省エネルギ化を図りながら、外観サイズの大小に関係なく、種々の配光特性を実現することができる。
上記本発明に係るランプでは、次の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では、反射体が、基台の筒軸に並行する軸を中心軸とする回転体であって、基台における他方の開口の少なくとも一部を塞ぐように設けられており、発光ユニットが、複数の半導体発光素子を有する。そして、複数の半導体発光素子が、基台における他方の開口側端面において、反射体の周囲を取り囲む状態であって、且つ、互いに間隔をあけて取り付けられており、基台における他方の開口から突出した点灯回路の電子部品が、反射体の内方に収納されている、という構成を採用することができる。このような構成を採用すれば、ランプの側方にもある程度均一に光の分散を図ることができ、基台における端部よりも上側で、影となる領域を生じることがない。また、複数の発光ユニットが互いに間隔をあけて取り付けられているので、互いの間での熱による影響を小さく抑えることができる。

また、上記本発明に係るランプでは、反射体が、基台の他方の開口から離れるに従って、断面サイズが大きくなる逆錐台形状を有しており、反射体の頂面上にも、半導体発光素子を構成中に含む発光ユニットが載置されている、という構成を採用することができる。このような構成を採用すれば、優れた配光特性を得ながら、より高い光度を確保することができる。

また、上記本発明に係るランプでは、基台における他方の開口側端面に取り付けられた発光ユニットが、点灯回路と基板を共有している、という構成を採用することができる。このような構成を採用すれば、部品点数を減らすことができ、製造コストの低減を図ることができる。また、製造工程の簡素化も可能である。
また、上記本発明に係るランプでは、基台が、金属材料からなり、筒状をしたヒートシンク部と、当該ヒートシンク部の側周壁を取り囲むように配された絶縁性のカバー部とから構成されており、発光ユニットが、基板に実装され、当該基板を介した状態で前記ヒートシンク部に対して熱結合された状態で取り付けられている、という構成を採用することができる。このような構成を採用すれば、金属材料からなるヒートシンク部が絶縁性のカバーで囲まれているので、ユーザが誤ってヒートシンク部に触れることがなく、確実な安全性を確保することができる。

また、上記本発明に係るランプでは、反射体が、金属材料から構成されており、ヒートシンク部に対して熱結合されている、という構成を採用することができる。このような構成を採用すれば、発光ユニットで生じた熱の一部を反射体を通じて基台に逃がすことができ、発光ユニットの寿命を延ばすという観点から優位である。
また、上記本発明に係るランプでは、基台の他方の開口側に、発光ユニットおよび反射体の外囲を覆うように透光性のカバーが取り付けられている、という構成を採用することができる。このような構成を採用すれば、発光ユニットを誤ってユーザが触れたり、空気中の水分により発光ユニットが劣化したりするという事態を防止することができる。また、視覚的にも電球代替性を向上させることができる。

また、上記本発明に係るランプでは、カバーの内面に光拡散層が形成されている、という構成を採用することができる。このような構成を採用すれば、発光ユニットから出射された光を拡散した状態で外方に放射させることができ、白熱電球の代替という観点から優位である。
また、上記本発明に係るランプでは、発光ユニットが、半導体発光素子と、その外周を覆うように形成され、半導体発光素子からの出射光の波長を変換する波長変換層とにより構成されている、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、数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．電球形ＬＥＤランプ１の全体構成
本実施の形態１に係る電球形ＬＥＤランプ（以下では、単に「ランプ」と記載する。）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、筒状であって、Ｚ軸方向上側の底壁に孔が設けられた金属基台１０をベースとして構成されている。金属基台１０は、熱伝導性に優れた金属材料、例えばアルミニウム合金材料などから構成されている。金属基台１０におけるＺ軸方向上側の端面には、開口を取り囲むように円環状のＬＥＤ基板１１とその上に実装された発光ユニット１２とが載置されている。

なお、ＬＥＤ基板１１については、本実施の形態では、直接、金属基台１０の開口側端面に取り付けられているが、サブマウント基板を間に介することとしてもよい。
一方、金属基台１０のＺ軸方向上側の開口部分の内面側には、回路基板１３が取り付けられており、回路基板１３には、点灯回路を構成する電子部品１４ａ，１４ｂ，１４ｃが実装されている。このうち、電子部品１４ａ，１４ｂは、金属基台１０の内方空間１０ａに向けて立設され、残りの電子部品１４ｃは、金属基台１０のＺ軸方向上側の開口から、Ｚ軸方向上側に突出している。

金属基台１０の側壁外面は、絶縁性を有する絶縁ケース１５で覆われている。ランプ１では、金属基台１０と絶縁ケース１５との組み合わせを以って基台が構成されている。このうち、金属基台１０は、ＬＥＤ基板１１および回路基板１３が接合されており、ヒートシンクとしての機能を有する。一方、絶縁ケース１５は、点灯中などにおいて、ユーザが誤って金属基台１０を触れたりすることがないようにするためのものであって、Ｚ軸方向下端の開口部分に給電口金１６が取り付けられている。

給電口金１６は、本実施の形態では、一例としてエジソンベース口金を適用しており、リード線により回路基板１３の導電ランド（図示を省略。）に対して接続されている。
金属基台１０のＺ軸方向上側の端面には、開口を塞ぐ状態で円錐状の反射体１７が立設されている。反射体１７は、ランプ１の軸Ｌを中心軸とする回転体であって、外壁面１７ａが光反射面となっている（図１の二点鎖線で囲んだ部分を参照）。また、点灯回路における電子部品１４ｃは、反射体１７の内方空間１７ｂに収納された状態となっている。なお、本実施の形態では、反射体１７は金属材料から構成されており、金属基台１０に対して熱結合されている。

ランプ１は、金属基台１０のＺ軸方向上側の開口側に、発光ユニット１２および反射体１７などの周囲を取り囲むように、ドーム状の透光性カバー１８を備える。透光性カバー１８の内面には、光拡散層が形成されている。
絶縁ケース１５の作製には、例えば、金属酸化物粒子を含む熱伝導性の高い樹脂材料を用いることができる。また、エナメルや金属酸化物など絶縁性材料で金属基台１０の表面を覆うことにより、絶縁ケース１５と同様の絶縁効果を持たせることも可能である。

基台として熱伝導性の高い絶縁物を使用することにより、絶縁ケース１５を構成から省略することも可能である。例えば、金属酸化物を含む樹脂材料やセラミックス材料を使用することで実現できる。
また、回路基板１３を給電口金１６寄りの位置でヒートシンク（基台）１０に熱結合する場合には、回路で発生した熱が発光ユニット１２のＬＥＤチップ１２０側に伝わることを効果的に抑制することができ、給電口金１６側へと放熱することが可能となる。

さらに、反射体１７とヒートシンク（基台）１０とは、一体に成型されていてもよい。このように反射体１７とヒートシンク１０とを一体に成型する場合には、これら全体を均熱化することができ、温度上昇を抑制する効果が高まる。
２．ＬＥＤ基板１１および発光ユニット１２の構成
ＬＥＤ基板１１および発光ユニット１２の構成について、図２を用い説明する。

図２に示すように、ランプ１が備えるＬＥＤ基板１１は、４つの組み合わせを以って円環形状を形成しており、各々に３つの発光ユニット１２が実装されている。ＬＥＤ基板１１は、例えば、次のような材料を用い構成することができる。
（ａ１）セラミックス；ＡｌＮ、Ａｌ_２０_３、ＢＮ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＳｉＣ、Ｃや、これらの混合物
（ａ２）金属；Ａｌ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ａｕや、これらの混合物
（ａ３）ガラスエポキシなどの樹脂
（ａ４）ガラスおよびその混合物
図２における二点鎖線で囲んだ部分に示すように、発光ユニット１２は、ＬＥＤチップ１２０と波長変換層１２８とを有し構成されており、バンプ１２１，１２７によりＬＥＤ基板１１の導電ランド１１１に金属接合されている。

ＬＥＤチップ１２０は、下側から、電極層１２２、ｐ−ＧａＮ層１２３、発光層１２４、ｎ−ＧａＮ層１２５、サファイア基板１２６の順に積層されており、電極層１２７は、ｎ−ＧａＮ層１２５に接合されている。ＬＥＤチップ１２０の外周は、波長変換層１２８により覆われており、ＬＥＤチップ１２０から出射された光は、波長変換層１２８において波長が変換されて外方に放射される。

ＬＥＤチップ１２０における下側の電極層１２２は、例えば、Ａｇ／Ｐｔ／Ａｕからなり、発光層１２４から出射された光の内、ＬＥＤ基板１１側に向けた成分を高効率に反射する。即ち、電極層１２２は、高反射層としての機能も有する。一方、電極１２７は、例えば、Ｎｉ／Ａｕからなる。
波長変換層１２８は、樹脂材料やガラス材料に対して蛍光体粒子が分散されたもの、あるいは蛍光体セラミックスなどを用い構成されている。ここで、波長変換層１２８の構成には、一例として次のような蛍光体材料を用いることができる。

（ｂ１）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＋
（ｂ２）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＋
（ｂ３）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＋
（ｂ４）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）
（ｂ５）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＋
（ｂ６）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。

３．ランプ１の優位性
ランプ１では、金属基台１０のＺ軸方向上側の開口から、点灯回路における電子部品１４ｃがＺ軸方向上側に突出されている。このため、本実施の形態に係るランプ１では、金属基台１０の内方空間１０ａだけに点灯回路の全ての電子部品１４ａ，１４ｂ，１４ｃを収納しようとする場合に比べて、金属基台１０のサイズを小さく抑えることができる。よって、ランプ１では、発光に寄与しない領域、即ち、基台が占める容積比率を小さく抑えることができ、より小型化を図る上でも優位である。

また、ランプ１では、金属基台１０のＺ軸方向上側の開口側端面にＬＥＤ基板１１が取り付けられており、ＬＥＤ基板１１に発光ユニット１２が実装されているのであるが、これと開口から突出した電子部品１４ｃとの間に反射体１７が介挿されている。そして、反射体１７は、発光ユニット１２側の面１７ａが光反射面となっているので、発光ユニット１２から出射された光の一部が反射体１７の光反射面（面１７ａ）で反射されることになる。よって、ランプ１では、点灯回路の一部の電子部品１４ｃが、金属基台１０におけるＺ軸方向上側の開口から突出していても、所望の配光特性を得ることができ、突出した電子部品１４ｃの影ができることがない。

また、本実施の形態に係るランプ１では、絶縁ケース１５のＺ軸方向下側に給電口金１６が取り付けられ、また、点灯回路（回路基板１３、電子部品１４ａ，１４ｂ，１４ｃ）を備えるので、従来の白熱電球用のソケットなどをそのまま用いることができる。このため、ランプ１では、ソケットを新たに付け替える必要はなく、また、別途、装着器具側に点灯装置を取り付ける必要がない。このため、ランプ１の普及が図りやすい。

また、図２に示すように、本実施の形態に係るランプ１では、複数の発光ユニット１２が反射体１７の周囲を取り囲むように円環状に配置され、互いが間隔をあけて配されている。このように、ランプ１では、複数の発光ユニット１２が互いに間隔をあけて配されているので、互いの間での熱による影響を小さく抑えることができる。よって、発光ユニット１２に含まれるＬＥＤチップ１２０の寿命特性の向上を図ることができ、また、大きな電流を供給して大きな輝度特性を得ることができる。

また、ランプ１では、反射体１７が金属材料から構成されており、金属基台１０に対して熱結合されているので、反射体１７も金属基台１０と同様にヒートシンクとして機能し、ＬＥＤチップ１２０の温度上昇を抑制する役割を果たす。
また、ランプ１では、金属基台１０のＺ軸方向上側に、発光ユニット１２および反射体１７の外囲を覆うように透光性カバー１８が取り付けられている。このような構成を採用することにより、本持実施の形態に係るランプ１では、点灯中などにユーザが発光ユニット１２を誤って触れたり、空気中の水分により発光ユニット１２が劣化したりするという事態を防止することができる。また、視覚的にも電球代替性を向上させることができる。

また、ランプ１では、透光性カバー１８の内面１８ａに光拡散層が形成されている。これにより、本実施の形態に係るランプ１では、発光ユニット１２から出射された光を拡散した状態で外方に放射させることができ、白熱電球の代替という観点から優位である。
反射体１７の表面は、反射率の高い金属、例えば、Ａｌ，Ａｇ，Ａｕ，Ｎｉ，Ｒｈ，Ｐｄや、これらの合金、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）やその混合物の薄膜、または、これら金属酸化物の微粒子を用い形成することができる。ここで、薄膜の好ましい膜厚は、１００［ｎｍ］〜１０００［ｎｍ］であり、微粒子の好ましい粒子径は、０．５［μｍ］〜３［μｍ］である。

また、反射体１７として、少なくとも表面が白色のセラミックス材料であるものを使用することもできる。
上記のように、反射体１７の表面を、微粒子や微細な凹凸にする場合、光が拡散反射するので、指向性を弱めて既存の白熱電球などと同様の配光に近づけることができる。
［実施の形態２］
実施の形態２に係るランプ２の構成について、図３を用い説明する。なお、図３においては、上記実施の形態１に係るランプ１と同一構成の要素に対しては同一符号を付しており、以下では同一構成要素についての説明を省略する。

１．ランプ２の全体構成
図３に示すように、本実施の形態に係るランプ２では、反射体２７の形状、およびその頂面にも発光ユニット２４が載置されている点に特徴を有する。ランプ２における反射体２７は、金属基台１０のＺ軸方向上側の端面からＺ軸方向上方に離れるに従って、外形の断面サイズが大きくなる逆錐台形状を有しており、上記ランプ１における反射体１７と同様に、内部に空間２７ｂを有する。なお、反射体２７についても、ランプ２の軸Ｌを中心軸とする回転体である。

反射体２７における側壁外面２７ａも光反射面となっている。そして、反射体２７の上部の頂面２７ｃには、発光ユニット２４がＬＥＤ基板２３に実装された状態で取り付けられている。
金属基台１０の底壁外面（Ｚ軸方向上面）には、上記ランプ１と同様に、反射体２７の周囲を取り囲むように発光ユニット２２がＬＥＤ基板２１に実装された状態で取り付けられている。そして、反射体２７の内方の空間２７ｂには、回路基板１３に実装された一部の電子部品１４ｃが収納されている。

２．ＬＥＤ基板２１および発光ユニット２２の構成
本実施の形態に係るランプ２が備えるＬＥＤ基板２１および発光ユニット２２の構成について、図４を用い説明する。
図２に示すように、ランプ２では、それぞれが台形状の平面形状であって、実質的に同一形状をした６つのＬＥＤ基板２１を有する。６つのＬＥＤ基板２１は、台形の並行する２辺のうち、それぞれの短辺が反射体２７側となるよう、即ち、環状の内側となるように組み合わされる。

それぞれのＬＥＤ基板２１には、複数のＬＥＤチップ２２０が実装されており、ＬＥＤ基板２１毎に一つづきに波長変換層２２８が被覆されている（二点鎖線で囲んだ部分を参照）。
図４の二点鎖線で囲んだ部分に示すように、本実施の形態に係る発光ユニット２２におけるＬＥＤチップ２２０は、ＬＥＤ基板２１の側から順に、電極層２２１、ｎ−ＳｉＣ基板２２２、ｎ−ＧａＮ層２２３、発光層２２４、ｐ−ＧａＮ層２２５および電極層２２６が積層された構成を有する。ＬＥＤチップ２２０は、下側の電極層２２１が、ＡｕＳｎ共晶ハンダ（図示を省略。）によりＬＥＤ基板２１における一部の導電ランド２１１に接合されており、上側の電極層２２６が他の部分の導電ランド２１１に対し金属ワイヤ２２７により接続されている。金属ワイヤ２２７は、大電流を流すことができる金属、例えば、Ａｕ／Ａｌ／Ｃｕからなる。

ＬＥＤ基板２１上には、二点鎖線で囲んだ部分に示すようなＬＥＤチップ２２０が複数実装されており、それらの外周が波長変換層２２８で覆われている。波長変換層２２８の構成については、上記ランプ１における波長変換層１２８と同様である。
ＬＥＤチップ２２０における電極層２２１は、例えば、Ｎｉ／Ａｇ／Ｐｔ／Ｓｎ／Ａｕからなり、上記ＬＥＤチップ１２０における電極層１２２と同様に、高反射層としての機能を有する。一方、電極層２２６は、例えば、Ｎｉ／Ａｕからなる。

なお、ランプ２では、反射体２７の頂面２７ｃ上に配された発光ユニット２４も、上記発光ユニット２２と同様に、ＬＥＤチップ２２０を備え、その外周が波長変換層２２８で覆われた構成を有する。
３．発光ユニット２２の作製
発光ユニット２２の作製方法について、図５を用い説明する。

図５に示すように、先ず、平板状の基板２００に対し、マトリクス状に複数のＬＥＤチップ２２０を実装する（図５では、図示を省略）。次に、基板２００に実装された複数のＬＥＤチップ２２０の全てを覆うように、縞状に波長変換層２２８を被覆形成する。
次に、基板２００に対し、予め設定された形状の発光ユニット２２を切り出すための、スクライブ領域２０１ａ、２０１ｂに沿って、切り分け（スクライブ）を実行する。このようにして、発光ユニット２２が設けられた台形状のＬＥＤ基板２１が形成できる。

本実施の形態に係るＬＥＤ基板２１では、平面形状が台形状であり、図５に示すような方法で複数個を形成できるので、形成における無駄な部分をなくすことができ、製造コスト面で優位である。
４．ランプ２の優位性
ランプ２でも、反射体２７を設け、その内方の空間２７ｂに電子部品１４ｃを収納しているので、上記実施の形態１に係るランプ１と同様の優位性を有する。また、本実施の形態に係るランプ２では、反射体２７の頂面２７ｃ上にも発光ユニット２４が取り付けられているので、ランプ１に比べて光量を高くすることができる。

また、反射体２７の形状を逆錐台形状とすることにより、側壁で反射された光は、ＬＥＤ基板２１を取り付けた面よりも下側（給電口金１６側）にも反射されることになり、既存の白熱電球などと同様の配光に近づけることができる。
さらに、本実施の形態に係るランプ２では、台形状の平面形状を有するＬＥＤ基板２１を採用することにより、円弧状のＬＥＤ基板１１を採用する上記ランプ１よりも、発光ユニット２２の形成に係る部材の無駄を低減することができ、製造コスト面でさらに優位である。

なお、反射体２７の頂面２７ｃ上に載置するＬＥＤ基板２３については、その形状に限定はないが、例えば、四角形や六角形などの多角形平面形状とすることにより、ＬＥＤ基板２１と同様に、発光ユニット２４の形成時における部材の無駄を排除することができ、製造コスト面で優位である。
［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６を用い説明する。なお、図６においては、上記実施の形態１，２に係るランプ１，２と同一構成の要素に対しては同一符号を付しており、以下では同一構成要素についての説明を省略する。

１．ランプ３の全体構成
図６に示すように、本実施の形態に係るランプ３では、反射体３７が略平板状をしている。そして、反射体３７は、金属基台３０における底壁の中央ではなく、外周に近い領域からＺ軸方向に対して斜め方向に立設されている。ヒートシンク（金属基台）３０には、反射体３７よりも右側部分に孔が設けられており、そこから電子部品１４ｃがＺ軸方向上方に向けて突出している。点灯回路を構成する他の電子部品１４ａ，１４ｂなどについては、上記同様に、ヒートシンク（金属基台）３０の内方の空間３０ａに収納されている。

一方、発光ユニット３２は、ＬＥＤ基板３１に実装された状態で、金属基台３０のＺ軸方向上側の開口側端面に対して、反射体３７よりも左側部分の載置されている。
ランプ３では、平板状の反射体３７を採用し、その設置箇所もヒートシンク３０における端面の中央部分ではなく、外周側に偏った箇所となっている。ただし、ランプ３においても、反射体３７と透光性カバー１８とで形成される空間３７ｂに、突出した電子部品１４ｃが収納されている構成は、上記実施の形態１，２と同様である。即ち、本実施の形態に係るランプ３でも、一部の電子部品１４ｃがヒートシンク３０のＺ軸方向上側の開口からＺ軸方向上側に突出しているが、発光ユニット３２との間に反射体３７が設けられているので、電子部品１４ｃが影をつくることがない。

なお、反射体３７では、発光ユニット３２側の面３７ａが光反射面となっている。そして、反射体３７は金属材料から構成されており、根元部分でヒートシンク３０に接合されている。よって、反射体３７は、発光ユニット３２から出射された光を反射する機能と、発光ユニット３２から発した熱の放熱ための機能とを併せ持つ。
２．ＬＥＤ基板３１および発光ユニット３２の構成
本実施の形態に係るランプ３が備えるＬＥＤ基板３１および発光ユニット３２の構成について、図７を用い説明する。図７は、発光ユニット３２が実装されたＬＥＤ基板３１を平面視した図である。

図７に示すように、ＬＥＤ基板３１は、略円形の平面形状を有し、その一方の主面上に複数の発光ユニット３２が実装されている。ＬＥＤ基板３１における複数の発光ユニット３２は、互いの間に間隔をあけ、分散配置されている。
なお、本実施の形態に係るランプ３では、ＬＥＤ基板３１に実装された複数の発光ユニット３２が同心円を描くように配置されている構成を採用したが、必ずしもこのような構成に限定を受けるものではない。例えば、マトリクス状に配してもよい。ただし、発光ユニット３２同士での熱の影響を抑えるために、分散配置することが望ましい。

３．ランプ３の優位性
本実施の形態に係るランプ３でも、発光ユニット３２と突出した電子部品１４ｃとの間に反射体３７を介挿させているので、上記実施の形態１，２に係るランプ１，２と同様の優位性を有する。
また、ランプ３では、反射体３７を中央から外周に近い領域に配置することにより、ヒートシンク（金属基台）３０のＺ軸方向に対して交差する方向（横方向）に出射することができる。例えば、ランプ３を水平方向に取り付ける場合、下向きに光を出射することができる。
［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８を用い説明する。なお、図８においては、上記実施の形態１，２，３に係るランプ１，２，３と同一構成の要素に対しては同一符号を付しており、以下では同一構成要素についての説明を省略する。

１．ランプ４の全体構成
図８に示すように、本実施の形態に係るランプ４では、上記実施の形態１に係るランプ１と同様に、円錐状の反射体４７が金属基台４０における開口側に設けられている。ただし、本実施の形態に係るランプ４では、反射体４７は金属基台４０のＺ軸方向上側の端面に取り付けられているのではなく、ベース板４３の一方の主面に接合されている。なお、反射体４７は、その外周面４７ａが光反射面となっており、内方の空間４７ｂに一部の電子部品１４ｃが収納されている点は、上記実施の形態１に係るランプ１と同様である。

ベース板４３には、Ｚ軸方向上側の主面に、反射体４７が取り付けられているとともに、その内方に収納されている電子部品１４ｃが実装され、さらに、反射体４７の周囲を取り囲む領域に複数の発光ユニット４２が実装されている。複数の発光ユニット４２は、互いに間隔をあけて配されており、互いの間での熱影響が抑えられている。
反射体４７は、金属材料などから構成されており、上記実施の形態１に係るランプ１などと同様に、側周壁外面４７ａが光反射面となっている。そして、反射体４７は、ベース板４３に対して、接合部材４９（例えば、ろう材、あるいは半田など）を介して接合されている。

ベース板４３は、金属基台４０のＺ軸方向上側の開口を塞ぐように配されており、Ｚ軸方向上側の主面が、金属基台４０のＺ軸方向上側の端面に設けられた凹部への嵌入により、略面一となっている。
２．ベース板４３および発光ユニット４２の構成
ランプ４におけるベース板４３および発光ユニット４２の構成について、図９（ａ）を用い説明する。

図９（ａ）に示すように、ランプ４が備えるベース板４３は、円環状をしており、反射体４７の周囲を取り囲む。ベース板４３には、複数の発光ユニット４２が略同心円上であって、互いに間隔をあけて配されている。
なお、発光ユニット４２の構成については、上記実施の形態１に係る発光ユニット１２や、上記実施の形態２に係る発光ユニット２２などの構成と同一構成を適用することができる。

３．ベース板４３への反射体４７の取り付け
ベース板４３への反射体４７の取り付け方法について、図９（ｂ）を用い説明する。なお、図９（ｂ）では、電子部品１４ａ，１４ｂ，１４ｃなどの図示を省略している。
図９（ｂ）に示すように、ベース板４３に対する反射体４７の取り付けは、ベース板４３における接合予定箇所４３ａ１にろう材などの接合部材４９（図８を参照。）を設けておき、この箇所４３ａ１に対して、円錐状をした反射体４７の開口端辺４７ｄを当接させる。このとき、接合部材４９が溶融するように加熱し、温度を低下させることにより反射体４７の取り付けが完了する。

なお、上記のように、図９（ｂ）では図示を省略しているが、反射体４７を取り付ける時点では、ベース板４３には、少なくとも電子部品１４ｃが実装されている。
４．ランプ４の優位性
本実施の形態に係るランプ４でも、金属基台４０におけるＺ軸方向上側の開口から点灯回路の一部の電子部品１４ｃが突設され、突設された電子部品１４ｃと発光ユニット４２との間に反射体４７が介挿されている。このため、本実施の形態に係るランプ４でも、上記実施の形態１，２，３に係るランプ１，２，３と同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態に係るランプ４では、発光ユニット４２と電子部品１４ａ，１４ｂ，１４ｃとがベース板４３を共通に実装されている。このため、本実施の形態に係るランプ４では、上記実施の形態１に係るランプ１などに比べて、部品点数の削減を図ることができ、また、生産工数の低減を図ることができる。よって、ランプ４は、製造コスト面でより優位である。
［その他の事項］
上記実施の形態１，２，３，４に係るランプ１，２，３，４では、発光ユニット１２，２２，２４，３２，４２の周囲が透光性カバー１８で覆われている構成を採用したが、必ずしも上記実施の形態１，２，３，４で示した形態の透光性カバー１８を備える必要はない。例えば、発光ユニット１２，２２，２４，３２，４２毎に水分の侵入などを防止する構成を採用する場合には、透光性カバーの省略を図ることも可能である。

また、上記実施の形態１，２，３，４に係るランプ１，２，３，４では、発光源としてＬＥＤチップ１２０，２２０を採用したが、これ以外にも半導体レーザ素子などの光を出射する半導体発光素子を採用することもできる。
また、上記実施の形態１，２，３，４に係るランプ１，２，３，４では、一例としてエジソン型の給電口金１６を採用することとしたが、これに限らず、ピン型の給電口金を採用することも可能である。

また、上記実施の形態１，２，３，４に係るランプ１，２，３，４では、ヒートシンクとして機能する金属基台１０，３０，４０の側壁外周を絶縁ケース１５で覆うこととしたが、これに限らず、金属基台１０，３０，４０の側壁外周に絶縁性の塗料を塗ることにしてもよい。
また、上記実施の形態１，４に係るランプ１，４などでは、反射体１７，４７の形状を円錐状としたが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、単なる円柱状のものを採用することもできるし、表面に凹凸をつけることも可能である。さらに、回転体ではなく、三角柱や四角柱などの多角形断面を有する反射体を採用することも可能である。

また、上記実施の形態１，２，３，４に係るランプ１，２，３，４では、反射体１７，２７，３７，４７の構成材料として金属材料を採用したが、これに限らず、例えば、樹脂材料やセラミックス材料を用いることもできる。ただし、放熱効果も考慮する場合には、金属材料を用いることが望ましい。

本発明は、半導体発光素子を光源とすることで省エネルギ化を図ることができるとともに、既存の装着器具をそのまま用いることができ、配光特性についても十分に白熱電球の代替性を有するランプを実現するのに有用な技術である。

実施の形態１に係る電球形ＬＥＤランプ１の構成を示す側面図（一部切欠断面図）である。 電球形ＬＥＤランプ１が備えるＬＥＤ基板１１と発光ユニット１２との構成を示す上面図および断面図である。 実施の形態２に係る電球形ＬＥＤランプ２の構成を示す側面図（一部切欠断面図）である。 電球形ＬＥＤランプ２が備えるＬＥＤ基板２１と発光ユニット２２との構成を示す上面図および断面図である。 発光ユニット２２の製造に係る一工程を示す上面図である。 実施の形態３に係る電球形ＬＥＤランプ３の構成を示す側面図（一部切欠断面図）である。 電球形ＬＥＤランプ３が備えるＬＥＤ基板３１と発光ユニット３２との構成を示す上面図である。 実施の形態４に係る電球形ＬＥＤランプ４の構成を示す側面図（一部切欠断面図）である。 （ａ）は、電球形ＬＥＤランプ４が備えるベース板４３と、その上に搭載されている発光ユニット４２および反射体４７の構成を示す上面図であり、（ｂ）は、ベース板４３への反射体４７の取り付け形態を示す断面図である。 従来技術に係る電球形ＬＥＤランプの構成を示す側面図（一部切欠断面図）である。

符号の説明

１，２，３，４．電球形ＬＥＤランプ
１０，３０，４０．ヒートシンク
１１，２１，２３，３１．ＬＥＤ基板
１２、２２，２４，３２，４２．発光ユニット
１３．回路基板
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ．回路部品
１５．絶縁ケース
１６．給電口金
１７，２７，３７，４７．反射体
１８．透光性カバー
４３．ベース板
４９．接合部材
１１１．導電ランド
１２０，２２０．ＬＥＤチップ
１２１．バンプ
１２２，１２７，２２１，２２６．電極層
１２３，２２５．ｐ−ＧａＮ層
１２４，２２４．発光層
１２５，２２３．ｎ−ＧａＮ層
１２６．サファイア基板
１２８，２２８．波長変換層
２０１ａ，２０１ｂ．スクライブ領域
２２２．ｎ−ＳｉＣ基板
２２７．金属ワイヤ

Claims (9)

1. 筒状の基台と、
   前記基台の一方の開口を塞ぐ状態に取り付けられた給電口金と、
   半導体発光素子を構成中に含み、前記基台における他方の開口側端面に取り付けられた発光ユニットと、
   複数の電子部品を含み構成されているとともに、前記給電口金に電気的に接続されており、前記複数の電子部品の内の一部が前記基台の内部に収納され、且つ、残りの電子部品が前記基台における他方の開口から外方に突出する状態で設けられた点灯回路と、
   前記発光ユニットと、前記点灯回路における前記他方の開口から突出した電子部品との間に介挿され、前記発光ユニット側の面が光反射面となっている反射体とを有する
   ことを特徴とするランプ。
2. 前記反射体は、前記基台の筒軸に並行する軸を中心軸とする回転体であって、前記基台の他方の開口の少なくとも一部を塞ぐ状態に設けられており、
   前記発光ユニットは、複数の半導体発光素子を有し、
   前記複数の半導体発光素子は、前記基台における他方の開口側端面において、前記反射体の周囲を取り囲む状態であって、且つ、互いに間隔をあけて取り付けられており、
   前記点灯回路における前記他方の開口から突出した電子部品は、前記反射体の内方に収納されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のランプ。
3. 前記反射体は、前記基台における他方の開口から離れるに従って、断面サイズが大きくなる逆錐台形状を有しており、
   前記反射体の頂面上にも、半導体発光素子を構成中に含む発光ユニットが取り付けられている
   ことを特徴とする請求項２に記載のランプ。
4. 前記基台における他方の開口側端面に取り付けられた発光ユニットは、前記点灯回路と基板を共有している
   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. 前記基台は、金属材料からなり、筒状をしたヒートシンク部と、当該ヒートシンク部の側周壁を取り囲むように配された絶縁性のカバー部とから構成されており、
   前記発光ユニットは、基板に実装され、当該基板を介した状態で前記ヒートシンク部に対して熱結合された状態で取り付けられている
   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。
6. 前記反射体は、金属材料から構成されており、前記ヒートシンク部に対して熱結合されている
   ことを特徴とする請求項５に記載のランプ。
7. 前記基台における他方の開口側には、前記発光ユニットおよび前記反射体の外囲を覆うように透光性のカバーが取り付けられている
   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. 前記カバーの内面には、光拡散層が形成されている
   ことを特徴とする請求項７に記載のランプ。
9. 前記発光ユニットは、前記半導体発光素子と、その外周を覆うように形成され、前記半導体発光素子からの出射光の波長を変換する波長変換層とにより構成されている
   ことを特徴とする請求項１から８の何れかに記載のランプ。

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