JP2011071354A - 発光装置、電球形ランプおよび照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱性を向上できるとともに、外部へ放射する光を所望の色度にできる発光装置を提供する。
【解決手段】基板５にＬＥＤチップ６を有する発光部８を配置し、発光モジュール３を形成する。発光モジュール３の発光部８側の表面を透光性カバー４で被覆し、点灯時にＬＥＤチップ６が発生する熱を透光性カバー４に効率よく熱伝導し、透光性カバー４の前面からの放熱性を向上させる。透光性カバー４に蛍光体を混入し、発光部８の表面の空気層が透光性カバー４に置換されたことで、透光性カバー４から放射される光の色度が所望の色度からシフトするのを防止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体発光素子を用いた発光部を有する発光装置、この発光装置を用いた電球形ランプ、およびこの電球形ランプを用いた照明器具に関する。

従来、半導体発光素子としてＬＥＤチップを用いた発光部を有する電球形ランプでは、金属製の基体の一端側に発光部を実装した発光モジュールが取り付けられているとともにこの発光モジュールを覆うグローブが取り付けられ、基体の他端側に絶縁部材を介して口金が取り付けられ、絶縁部材の内側に発光部のＬＥＤチップに電力を供給して点灯させる点灯回路が収容されている。

発光モジュールは、一般的に、平板状の基板の一面に発光部を実装した構成で、この基板の他面が基体に面接触して熱伝導可能に取り付けられている。

そして、電球形ランプの点灯時には、主に、発光部のＬＥＤチップが発生する熱が平板状の基板から基体に熱伝導され、この基体の外部に露出する表面から空気中に放熱される。

また、発光モジュールとしては、基板の形状を正角錐や立方体としたり、フレキシブル基板を球形に湾曲させるなどして、グローブ内で立体形状に形成し、この立体形状の基板の表面に複数の発光部を配置した電球形ランプがある（例えば、特許文献１、２参照。）。

また、発光部としては、ＬＥＤチップが搭載された接続端子付きのＳＭＤ（Surface Mount Device）パッケージがある。このＳＭＤパッケージでは、青色光を発するＬＥＤチップを用い、このＬＥＤチップを青色光の一部により励起されて黄色光を放射する黄色の蛍光体が混入された透光性を有する封止樹脂で封止しており、封止樹脂の表面が発光面となって、この発光面から青色光と黄色光とが混色された白色光が放射される。

特表２００２−５２５８１４号公報（第７−９頁、図１−２） 特開２００３−５９３０５号公報（第２−３頁、図１）

発光モジュールの素子実装密度が高くなったり、素子の消費電力が上昇した場合には、基体側への放熱だけでは追いつかなくなり、発光モジュールの温度が過度に上昇することがある。

特に、発光モジュールの基板を立体形状とした場合、その発光モジュールの大部分がグローブ内側の熱伝導率の低い空気層中に配置され、発光モジュールを支持する一部分のみが基体側に接続されているだけなので、点灯時に発光部のＬＥＤチップが発生する熱を効率よく基体側に熱伝導することが困難となる。そのため、空気層中に配置される発光部が温度上昇しやすく、ＬＥＤチップの寿命が短くなり、また、ＬＥＤチップの温度上昇を抑制するために、ＬＥＤチップへの入力電力を低減し、光出力を抑制しなければならない問題がある。特に、ミニクリプトンタイプの小形の電球形ランプの場合には、基体の寸法が小さく、基体からの十分な放熱性が得られ難いため、発光モジュールの基板が立体形状の場合はもちろん、平板状の場合であっても、基体側への熱伝導だけでは十分な放熱性が得られない問題がある。

そこで、発光モジュールとグローブの内面との間に透光性を有する充填材を充填して空気層を無くすことを考え、点灯時にＬＥＤチップが発生する熱を充填材を介してグローブに効率よく熱伝導させて、グローブの外面から効率よく放熱させ、放熱性を向上することが実験にて確認されたが、グローブの外面から放射する光の色度が所望の色度に対して高色温度側にシフトしてしまうことも確認された。したがって、グローブからの放熱性を向上させると、グローブから放射される光の色度が所望の色度に対して高色温度側にシフトしてしまう新たな問題が生じてしまう。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、放熱性を向上できるとともに、外部へ放射する光を所望の色度にできる発光装置、電球形ランプおよび照明器具を提供することを目的とする。

請求項１記載の発光装置は、半導体発光素子が配設された発光部を有する発光モジュールと；発光モジュールの発光部側の表面を被覆する透光性を有する被覆手段と；被覆手段に混入された蛍光体と；を具備しているものである。

半導体発光素子は、例えば、ＬＥＤチップやＥＬチップなどが含まれる。

発光部は、例えば、半導体発光素子がＬＥＤチップの場合、ＬＥＤチップが搭載された接続端子付きのＳＭＤ（Surface Mount Device）パッケージが用いられる。このＳＭＤパッケージは、パッケージ内に青色光を発するＬＥＤチップが配置され、このＬＥＤチップがＬＥＤチップからの青色光の一部により励起されて黄色光を放射する黄色の蛍光体が混入された例えばシリコーン樹脂などの封止樹脂で封止されている。したがって、封止樹脂の表面が発光面となり、この発光面から白色系の光が放射される。また、発光部は、基板上にＬＥＤチップを直接配置して実装するＣＯＢ（Chip On Board）モジュール方式で構成してもよい。

被覆手段は、例えば、透明なシリコーン樹脂などの透明樹脂が用いられる。

蛍光体は、例えば、ＳＭＤパッケージの封止樹脂に混入された蛍光体と同じ黄色の発光体が用いられる。

そして、例えば、上述したＳＭＤパッケージの場合、ＬＥＤチップから放射される光が封止樹脂内を通過して発光面に達したとき、この発光面の外側が空気層であると、略半分程度の光は封止樹脂内に反射して戻ることにより、封止樹脂に混入されている黄色の蛍光体が多く励起されて黄色光が多く放射され、発光面から放射される青色光と黄色光との割合が所望のものとなって所望の色度が得られる。それに対して、発光面の外側に被覆手段があると、発光面での反射が少なくなり、発光面から放射される青色光の割合が多くなり、色度が高色温度側にシフトしてしまう。このとき、発光面から放射される光の経路にある被覆手段に黄色の蛍光体が混入されていることにより、その蛍光体が励起されて黄色光が放射され、被覆手段から放射される青色光と黄色光との割合が所望のものとなって、所望の色度の光が得られる。

請求項２記載の発光装置は、請求項１記載の発光装置において、被覆手段には拡散材が混入されているものである。

拡散材は、光拡散作用を有していれば、どのようなものを用いてもよい。

請求項３記載の発光装置は、半導体発光素子が配設された発光部を有する発光モジュールと；発光モジュールの発光部側の表面を被覆する透光性を有する被覆手段と；被覆手段に混入された所定の波長領域の光を吸収する光吸収体と；を具備しているものである。

光吸収体は、例えば、アルミナなどが用いられ、グローブおよび充填材のいずれか一方のみに混入してもよいし、両方に混入してもよい。光吸収体で吸収する所定の波長領域は、発光部の発光面に空気層なく充填材が密着するために、発光面から放射される光の色度がシフトする側の波長であり、グローブの外面から放射される光の色度がシフトするのを防止し、所望の色度が得られる。

請求項４記載の発光装置は、半導体発光素子が配設された発光部を有する発光モジュールと；発光モジュールの発光部側の表面を被覆する透光性を有する被覆手段と；発光モジュールの発光部の光を放射する発光面を覆って発光面と被覆手段との間に空気層を形成する透光性を有する空気層形成体と；を具備しているものである。

空気層形成体は、例えば、発光部の発光面を覆うドーム状に形成され、充填材の充填時に位置ずれや発光面との間に充填材の侵入がないように発光部または発光モジュールに取り付けられている。また、空気層形成体の肉厚などを調整することにより、レンズ効果を持たせて制光することもできる。

そして、発光部の発光面の外側が空気層であるため、発光部に予め設定されている所望の色度の光が得られる。

請求項５記載の電球形ランプは、請求項１ないし４いずれか一記載の発光装置と；発光装置の発光モジュールが一端側に設けられる基体と；基体の一端側に発光モジュールを覆って設けられ、内面側に被覆手段が被着されているグローブと；基体の他端側に設けられた口金と；基体と口金との間に収容された点灯回路と；を具備しているものである。

電球形ランプは、例えば、白熱電球タイプやミニクリプトン電球タイプなどの一般照明電球に代替使用可能なものである。

基体は、例えば、アルミニウムなどの熱伝導性および放熱性がよい金属材料などで形成される。基体の周囲には放熱フィンを形成してもよい。

グローブは、光透過性および光拡散性を有する合成樹脂やガラスで、発光モジュールを内包して覆うようにドーム状に形成されているものを含む。

口金は、例えば、Ｅ１７形やＥ２６形などの一般照明電球用のソケットに接続可能なものが含まれる。

点灯回路は、例えば、定電流の直流電流を出力する電源回路を有し、配線などによって発光モジュールの基板に接続されて半導体発光素子に電力を供給する。

請求項６記載の照明器具は、ソケットを有する器具本体と；器具本体のソケットに装着される請求項５記載の電球形ランプと；を具備しているものである。

請求項１記載の発光装置によれば、発光モジュールの発光部側の表面を透光性を有する被覆手段で被覆するため、点灯時に半導体発光素子が発生する熱を発光モジュールから被覆手段に効率よく熱伝導できて、被覆手段の前面側から効率よく放熱でき、放熱性を向上させることができ、さらに、被覆手段に蛍光体を混入したため、発光モジュールの発光部側の表面の空気層が被覆手段に置換されたことによって被覆手段から放射される光の色度が所望の色度からシフトするのを防止でき、被覆手段の外面から放射される光を所望の色度にできる。

請求項２記載の発光装置によれば、請求項１記載の発光装置の効果に加えて、被覆手段に拡散材を混入したため、輝度むらを低減できる。

請求項３記載の発光装置によれば、発光モジュールの発光部側の表面を透光性を有する被覆手段で被覆するため、点灯時に半導体発光素子が発生する熱を発光モジュールから被覆手段に効率よく熱伝導できて、被覆手段の前面側から効率よく放熱でき、放熱性を向上させることができ、さらに、被覆手段に所定の波長領域の光を吸収する光吸収体を混入したため、発光モジュールの発光部側の表面の空気層が被覆手段に置換されたことによって被覆手段から放射される光の色度が所望の色度からシフトするのを防止でき、被覆手段の外面から放射される光を所望の色度にできる。

請求項４記載の発光装置によれば、発光モジュールの発光部側の表面を透光性を有する被覆手段で被覆するため、点灯時に半導体発光素子が発生する熱を発光モジュールから被覆手段に効率よく熱伝導できて、被覆手段の前面側から効率よく放熱でき、放熱性を向上させることができ、さらに、発光モジュールの発光部側の表面を被覆手段で被覆しても、透光性を有する空気層形成体により発光部の光を放射する発光面を覆って発光面との間には空気層を形成するため、被覆手段から放射される光の色度が所望の色度からシフトするのを防止でき、被覆手段の外面から放射される光を所望の色度にできる。

請求項５記載の電球形ランプによれば、放熱性がよく、所望の色度の照明光が得られる電球形ランプを提供できる。

請求項６記載の照明器具によれば、放熱性がよく、所望の色度の照明光が得られる電球形ランプを使用した照明器具を提供できる。

本発明の第１の実施の形態を示す発光装置の断面図である。 本発明の第２の実施の形態を示す発光装置の断面図である。 本発明の第３の実施の形態を示す電球形ランプの断面図である。 同上電球形ランプの側面図である。 同上電球形ランプの発光モジュールが備えるフレキシブル基板の展開図である。 同上電球形ランプを用いた照明器具の断面図である。 同上電球形ランプの色度シフトの原理を説明する説明図である。 同上電球形ランプの波長と相対輝度との関係を示すグラフである。 同上電球形ランプの色度図である。 本発明の第４の実施の形態を示す電球形ランプの発光部および充填材の一部の断面図である。 本発明の第５の実施の形態を示す電球形ランプの色度図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。

図１に第１の実施の形態を示す。

図１において、１は平板状の発光装置で、この発光装置１は、基体２、この基体２の前面側に配設された発光モジュール３、およびこの発光モジュール３の前面側を含む基体２の前面側を被覆するように配設された被覆手段としての透光性カバー４を備えている。

基体２は、例えばアルミニウムなどの金属材料にて平板状に形成されている。

発光モジュール３は、例えばアルミニウムなどの金属材料にて平板状に形成されている基板５を有し、この基板５の前面側に絶縁層およびこの絶縁層上に導電層の配線パターンが形成され、この配線パターン上に複数の半導体発光素子としてのＬＥＤチップ６が実装されている。ＬＥＤチップ６は青色光を発光するものであり、このＬＥＤチップ６がＬＥＤチップ６からの青色光の一部により励起されて黄色光を放射する黄色の蛍光体が混入された例えばシリコーン樹脂などの透光性を有する封止樹脂７で封止されている。これら、ＬＥＤチップ６および封止樹脂７にて発光部８が形成されている。そして、基板５の後面側が基体２の前面側に面接触して熱伝導可能に取り付けられている。

透光性カバー４は、例えばシリコーン樹脂などの透光性を有する透明樹脂で形成されているものであって、基体２および発光モジュール３の前面側に塗布して形成してもよいし、基体２および発光モジュール３の前面側に予め所定の形状に成形した成形品を例えばシリコーン樹脂などの透明な接着剤を介在して空気層なく貼り合わせてもよい。この透光性カバー４には、発光部８の封止樹脂７に混入される蛍光体と同じ黄色の蛍光体が混入され、さらに、拡散材が混入されていてもよい。

そうして、発光モジュール３の各発光部８のＬＥＤチップ６に電力が供給されると、これらＬＥＤチップ６が発光し、各発光部８の外表面の発光面8aから放射される光が透光性カバー４を通じて前方へ拡散放射される。

点灯時において、発光モジュール３の各発光部８のＬＥＤチップ６から発生する熱の一部は、基板５および基体２の順に熱伝導されて、基体２の後面から外部へ放熱される。

さらに、発光モジュール３の各発光部８のＬＥＤチップ６から発生する熱の他の一部は、発光部８から透光性カバー４に直接的に熱伝導されるとともに、発光部８から基板５に熱伝導されてからこの基板５の前面から透光性カバー４に熱伝導され、この透光性カバー４の前面から空気中に放熱される。このとき、各発光部８から透光性カバー４までの間に熱伝導率が低い空気層が存在しないため、各発光部８から透光性カバー４に効率よく熱伝導でき、前面から放熱性がよい。

また、透光性カバー４に蛍光体を混入したため、発光モジュール３の発光部８側の表面の空気層が透光性カバー４に置換されたことによって透光性カバー４から放射される光の色度が所望の色度からシフトするのを防止でき、透光性カバー４の外面から放射される光を所望の色度にできる。なお、より詳細な色度シフトの原理については、第２の実施の形態などにおいて説明する。

さらに、透光性カバー４に、拡散材を混入することにより、透光性カバー４に入射した光を拡散し、透光性カバー４の輝度むらを低減できる。

そして、このように構成された発光装置１は、例えば、天井直付形照明器具などの照明器具に適用できる。この天井直付形照明器具の場合、天井面に直付け設置される器具本体、この器具本体内に配置される発光装置１およびこの発光装置を点灯させる点灯回路などを備えている。

発光装置１は、基体２の後面を、天井面に沿って配置される器具本体の天板の下面に接するように取り付けられることになる。そのため、発光装置１の点灯時の熱は、天井面側への十分な放熱性が得られないが、発光装置１は透光性カバー４の前面からの放熱性が高いため、天井直付形照明器具にも使用できる。

なお、第１の実施の形態では、透光性カバー４に蛍光体を混入したが、蛍光体に代えて、所定の波長領域の光を吸収する光吸収体を混入してもよい。

光吸収体は、例えば、アルミナなどが用いられ、吸収する所定の波長領域は、発光部８の発光面8aに空気層なく透光性カバー４が密着するために、発光面8aから放射される光の色度がシフトする側の波長であり、つまり、青色領域である。

このように光吸収体を用いた場合にも、発光モジュール３と透光性カバー４の内面との間の空気層が透光性カバー４に置換されたことによって透光性カバー４から放射される光の色度が所望の色度からシフトするのを防止でき、透光性カバー４の外面から放射される光を所望の色度にできる。

次に、図２に第２の実施の形態を示す。なお、第１の実施の形態と同様の構成については同一符号を用いてその説明を省略する。

発光装置１の透光性カバー４は、例えばシリコーン樹脂などの透光性を有する透明樹脂にて予め所定の形状に成形されている。すなわち、透光性カバー４の後面には、発光モジュール３を収容する発光モジュール収容凹部4a、および発光モジュール３の各発光部８を収容する複数の円錐形の空気層形成体としての発光部収容凹部4bが形成されている。発光部収容凹部4bとこの発光部収容凹部4bに収容される発光部８の発光面8aとの間には空気層９が形成されている。

発光モジュール３の基板５の前面が、発光モジュール収容凹部4aの内壁面に、例えばシリコーン樹脂などの透明な接着層９を介在して空気層なく貼り合わされている。

基体は２、透光性カバー４の発光モジュール収容凹部4aを閉塞するように取り付けられ、発光モジュール３との間に空気層を介して離反されている。

そうして、発光モジュール３の各発光部８のＬＥＤチップ６に電力が供給されると、これらＬＥＤチップ６が発光し、各発光部８の外表面の発光面8aから放射される光が空気層Ａ９および透光性カバー４を通じて前方へ拡散放射される。

点灯時において、発光モジュール３の各発光部８のＬＥＤチップ６から発生する熱の大部分は、発光部８から基板５に熱伝導されてからこの基板５の前面から接着層９を介して透光性カバー４に熱伝導され、この透光性カバー４の前面から空気中に放熱される。このとき、各発光部８から透光性カバー４までの間に熱伝導率が低い空気層が存在しないため、各発光部８から透光性カバー４に効率よく熱伝導でき、前面から放熱性がよい。

また、発光部８の発光面8aの外側が空気層Ａであるため、透光性カバー４から放射される光の色度が所望の色度からシフトするのを防止でき、発光部８に予め設定されている所望の色度の光が得られる。

なお、この場合には、透光性カバー４に蛍光体を混入しなくてもよいが、色度の調整の必要に応じて混入してもよい。

図３ないし図９に第３の実施の形態を示す。この第３の実施の形態は、本発明の発光装置の技術を適用した電球形ランプである。

図３および図４において、11は例えばミニクリプトンサイズの電球形ランプで、この電球形ランプ11は、基体12、この基体12の一端側（電球形ランプ11のランプ軸方向の一端側）に取り付けられる立体形状の発光モジュール13、基体12の一端側に発光モジュール13を内包して取り付けられたグローブ14、発光モジュール13とグローブ14との間に充填された透光性を有する被覆手段としての充填材15、基体12の他端側に取り付けられた絶縁性を有するカバー16、カバー16の他端側に取り付けられた口金17、および基体12と口金17との間であってカバー16の内側に収容された点灯回路18を備えている。

基体12は、熱伝導性の優れた例えばアルミニウムなどの金属材料にて、一端側に向かって拡径する円筒状に形成されている。

また、発光モジュール13は、立体形状の支持部21、この支持部21の表面に沿って配置されるフレキシブル基板22、およびこのフレキシブル基板22に実装される発光部23を備えている。

支持部21は、熱伝導性の優れた例えばアルミニウムなどの金属材料にて形成され、他端側には基体12の一端開口の内縁部に周辺部が嵌合されて熱伝導可能に取り付けられる取付部25が形成されている。支持部21の一端面には平面状の発光部取付面26が形成されているとともに、支持部21のランプ軸を中心とする外周面に複数であって例えば５面の平面状の発光部取付面27が形成され、したがって、支持部21は、グローブ14の形状に準じる多面体の立体形状に形成されている。支持部21の一端側の発光部取付面26と周囲の各発光部取付面27の一端側との間には、グローブ14の内面との干渉を避けるための傾斜面28が形成されている。

フレキシブル基板22は、図５の展開図に示すように、１枚で一体に形成され、中央基板部30とこの中央基板部30から放射状に複数の外側基板部31が形成されている。フレキシブル基板22の中央基板部30および各外側基板部31にはそれぞれ発光部23を実装するパッド部32が形成されている。１つの外側基板部31の先端には、基体12と支持部21との間を通じて点灯回路18に接続される接続部33が延設されている。

発光部23は、半導体発光素子としてのＬＥＤチップ35が搭載された接続端子付きのＳＭＤ（Surface Mount Device）パッケージ36が用いられている。このＳＭＤパッケージ36は、パッケージ本体内に青色光を発するＬＥＤチップ35が配置され、このＬＥＤチップ35がＬＥＤチップ35からの青色光の一部により励起されて黄色光を放射する黄色の蛍光体が混入された例えばシリコーン樹脂などの封止樹脂37で封止されている。したがって、封止樹脂37の表面が発光面38となり、この発光面38から青色光と黄色光とが混色した白色系の光が放射される。ＳＭＤパッケージ36の裏面には、フレキシブル基板22にはんだ付け接続するための図示しない端子が配置されている。

そして、複数の発光部23が実装されたフレキシブル基板22は、中央基板部30が支持部21の一端面の発光部取付面26に、各外側基板部31が支持部21の周面の各発光部取付面27に沿って例えば接着剤などで固定して取り付けられることにより、立体形状の発光モジュール13が形成されている。

また、グローブ14は、光透過性および光拡散性を有する例えば合成樹脂やガラスなどの材料で、立体形状の発光モジュール13を内包して覆うようにドーム状に形成されている。グローブ14の他端開口の縁部が基体12に嵌合されて接着剤などで固定されている。

また、充填材15は、例えば透明なシリコーン樹脂などの透明樹脂が用いられ、発光モジュール13の表面とグローブ14の内面との間の隙間に空気層なく充填されている。

また、グローブ14および充填材15のいずれか一方のみ、あるいは両方には、発光部23の封止樹脂37に混入される蛍光体と同じ黄色の蛍光体が混入されている。

さらに、グローブ14および充填材15のいずれか一方のみ、あるいは両方には、拡散材が混入されている。

これらグローブ14および充填材15に対して、蛍光体と拡散材とは一緒にあるいは別々に混入してもよい。

また、カバー16は、例えばＰＢＴ樹脂などの絶縁材料により、一端側へ向けて拡径する円筒状に形成されており、一端側が基体12の内側に嵌合され、他端側が基体12から突出されている。

また、口金17は、例えば、Ｅ１７形などの一般照明電球用のソケットに接続可能なもので、基体12から突出するカバー16の他端に嵌合されてかしめられて固定されるシェル41、このシェル41の他端側に設けられる絶縁部42、およびこの絶縁部42の頂部に設けられるアイレット43を有している。

また、点灯回路18は、例えば、発光モジュール13のＬＥＤチップ35に対して定電流を供給する回路であり、回路を構成する複数の回路素子が実装された回路基板を有し、この回路基板がカバー16内に収納されて固定されている。点灯回路18の入力側には、口金17のシェル41およびアイレット43が接続線で電気的に接続されている。点灯回路18の出力側は発光モジュール13のフレキシブル基板22の接続部33と接続されている。

また、図６には、電球形ランプ11を使用するダウンライトである照明器具51を示し、この照明器具51は、器具本体52を有し、この器具本体52内にソケット53および反射体54が配設されている。

そうして、電球形ランプ11の口金17を照明器具51のソケット53に装着して通電すると、点灯回路18が動作し、発光モジュール13の各発光部23のＬＥＤチップ35に電力が供給され、これらＬＥＤチップ35が発光し、各発光部23の発光面38から放射される光が充填材15およびグローブ14を通じて拡散放射される。

点灯時において、発光モジュール13の各発光部23のＬＥＤチップ35から発生する熱の一部は、フレキシブル基板22、支持部21、基体12の順に熱伝導されて、基体12の外表面から空気中に放熱される。

さらに、発光モジュール13の各発光部23のＬＥＤチップ35から発生する熱の他の一部は、発光部23から充填材15に直接的に熱伝導されるとともに、発光部23からフレキシブル基板22および支持部21に熱伝導されてからこれらフレキシブル基板22および支持部21の表面から充填材15に熱伝導され、この充填材15からグローブ14に熱伝導され、グローブ14の外面から空気中に放熱される。このとき、各発光部23からグローブ14までの間に熱伝導率が低い空気層が存在しないため、各発光部23からグローブ14に効率よく熱伝導できる。

このように、立体形状の発光モジュール13とグローブ14の内面との間に透光性を有する充填材15を充填するため、点灯時にＬＥＤチップ35が発生する熱をグローブ14に効率よく熱伝導できて、グローブ14の外面から効率よく放熱でき、立体形状の発光モジュール13を用いながら、放熱性を向上させることができる。

そのため、ミニクリプトンタイプの小形の電球形ランプ11であって、基体12の寸法が小さく、基体12からの十分な放熱性が得られ難くても、グローブ14からの十分な放熱性を確保することができ、ＬＥＤチップ35への入力電力を大きくして光出力を向上させることもできる。

また、立体形状の支持部21の表面に発光部23を配置した立体形状の発光モジュール13であるため、発光モジュール13の表面積を大きくでき、この発光モジュール13から充填材15へ効率よく熱伝導でき、放熱性をより向上できる。

次に、図７において、色度シフトの原理について説明する。図７には、発光部23のＳＭＤパッケージ36の断面を模式的に表している。

ＬＥＤチップ35から放射される光は封止樹脂37内を通過して発光面38に入射する。このとき、発光面38の外側の物質が何かにかかわらず、発光面38に入射する光の入射角が４５°より大きいと、その光は発光面38から外側へ出射される。

発光面38の外側が空気層である場合において、発光面38に入射する光の入射角が４５°より小さいと、空気層との界面となる発光面38で光が反射して封止樹脂37内に戻る（図７の矢印ａ参照）。すなわち、発光面38に入射する光のうちの略半分程度の光は封止樹脂37内に反射して戻り、封止樹脂37に混入されている黄色の蛍光体が多く励起されて黄色光が多く放射される。これにより、発光面38から放射される青色光と黄色光との割合が所望のものとなって、所望の色度の光が得られる。

それに対して、発光面38の外側が充填材15であると、発光面38に入射する光の入射角が４５°より小さくても、発光面38で反射せずに透過しやすくなる（図７の矢印ｂ参照）。そのため、ＬＥＤチップ35から放射されて発光面38に入射する青色光が発光面38から出射する割合が増加し、発光面38から放射される光の色度が高色温度側にシフトしてしまう。

図８は電球形ランプの波長と相対輝度との関係を示すグラフを示し、曲線ａは発光面38の外側が空気層の場合の発光スペクトルであり、曲線ｂは発光面38の外側が充填材15の場合の発光スペクトルである。図８のグラフから分かるように、発光面38の外側が充填材15の場合の曲線ｂは、発光面38の外側が空気層の場合の曲線ａに比べて、青色領域の相対強度が高くなる。

図９は色度図を示し、発光面38の外側が空気層の場合には色度ａであるのに対して、発光面38の外側が充填材15の場合の色度ｂはシフトしてしまう。

本実施の形態では、発光面38から放射される光の経路にあるグローブ14および充填材15の少なくともいずれか一方には、黄色の蛍光体が混入されているため、黄色の蛍光体が発光面38から放射された青色光で励起されて黄色光を放射することにより、グローブ14から放射される青色光と黄色光との割合が所望のものとなって所望の色度でき、つまり発光面38の外側が空気層の場合には色度ａに修正できる。

このように本実施の形態の電球形ランプ11によれば、発光モジュール13とグローブ14の内面との間に透光性を有する充填材15を充填するため、点灯時にＬＥＤチップ35が発生する熱を発光モジュール13からグローブ14に効率よく熱伝導できて、グローブ14の外面から効率よく放熱でき、放熱性を向上させることができ、さらに、グローブ14および充填材15の少なくともいずれか一方に蛍光体を混入したため、発光モジュール13とグローブ14の内面との間の空気層が充填材15に置換されたことによってグローブ14から放射される光の色度が所望の色度からシフトするのを防止でき、グローブ14の外面から放射される光を所望の色度にできる。

また、グローブ14および充填材15の少なくともいずれか一方に、拡散材を混入することにより、グローブ14および充填材15に入射した光を拡散し、グローブ14の輝度むらを低減できる。

なお、第３の実施の形態では、グローブ14および充填材15の少なくともいずれか一方に蛍光体を混入したが、蛍光体に代えて、所定の波長領域の光を吸収する光吸収体を混入してもよい。

光吸収体は、例えば、アルミナなどが用いられ、吸収する所定の波長領域は、発光部23の発光面38に空気層なく充填材15が密着するために、発光面38から放射される光の色度がシフトする側の波長であり、つまり、図８に示したように、発光面38の外側が充填材15の場合の曲線ｂの相対強度が、発光面38の外側が空気層の場合の曲線ａに比べて高くなっている青色領域である。

このように光吸収体を用いた場合にも、発光モジュール13とグローブ14の内面との間の空気層が充填材15に置換されたことによってグローブ14から放射される光の色度が所望の色度からシフトするのを防止でき、グローブ14の外面から放射される光を所望の色度にできる。

次に、図１０に第４の実施の形態を示し、図１０は電球形ランプの発光部および充填材の一部の断面図である。

発光部23の発光面38を覆って発光面38との間に空気層61を形成する空気層形成体62を用いる。この空気層形成体62は、透光性を有する例えば合成樹脂やガラスで、発光部23の発光面38を覆うドーム状に形成され、充填材15の充填時に位置ずれや発光面38との間に充填材15の侵入がないように例えば接着剤によって発光部23または発光モジュール13に取り付けられている。

そして、発光部23の発光面38の外側が空気層61であるため、グローブ14から放射される光の色度が所望の色度からシフトするのを防止でき、発光部23に予め設定されている所望の色度の光が得られる。

また、空気層形成体61の肉厚などを調整することにより、レンズ効果を持たせて制光することもできる。

なお、この場合には、グローブ14および充填材15の少なくともいずれか一方に蛍光体や光吸収体を混入しなくてもよいが、色度の調整の必要に応じて混入してもよい。

次に、図１１に第５の実施の形態を示し、図１１は色度図である。

発光部23から放射する光の色度を、発光モジュール13とグローブ14の内面との間の空気層が充填材15に置換されたことによってグローブ14から放射される光の色度がシフトする分だけ予めシフトさせておく。

すなわち、発光モジュール13とグローブ14の内面との間の空気層が充填材15に置換されたことによってグローブ14から放射される光の色度がシフトしたときの目標とする色度Ｔとすれば、発光部23から放射する光の色度を、（ｘ、ｙ）＝（０．３７２、０．４００）を含む範囲Ｓとする。

このように、発光部23から放射する光の色度を予めシフトした範囲Ｓとすることにより、発光モジュール13とグローブ14の内面との間の空気層が充填材15に置換されたことによってグローブ14から放射される光の色度がシフトしたときには目標とする色度Ｔとすることができる。

１ 発光装置
３ 発光モジュール
４ 被覆手段としての透光性カバー
4b 空気層形成体としての発光部収容凹部
６ 半導体発光素子としてのＬＥＤチップ
８ 発光部
8a 発光面
11 電球形ランプ
12 基体
13 発光モジュール
14 グローブ
15 被覆手段としての充填材
17 口金
18 点灯回路
23 発光部
35 半導体発光素子としてのＬＥＤチップ
38 発光面
51 照明器具
52 器具本体
53 ソケット
61 空気層
62 空気層形成体
Ａ 空気層

Claims (6)

1. 半導体発光素子が配設された発光部を有する発光モジュールと；
   発光モジュールの発光部側の表面を被覆する透光性を有する被覆手段と；
   被覆手段に混入された蛍光体と；
   を具備していることを特徴とする発光装置。
2. 被覆手段には拡散材が混入されている
   ことを特徴とする請求項１記載の発光装置。
3. 半導体発光素子が配設された発光部を有する発光モジュールと；
   発光モジュールの発光部側の表面を被覆する透光性を有する被覆手段と；
   被覆手段に混入された所定の波長領域の光を吸収する光吸収体と；
   を具備していることを特徴とする発光装置。
4. 半導体発光素子が配設された発光部を有する発光モジュールと；
   発光モジュールの発光部側の表面を被覆する透光性を有する被覆手段と；
   発光モジュールの発光部の光を放射する発光面を覆って発光面と被覆手段との間に空気層を形成する透光性を有する空気層形成体と；
   を具備していることを特徴とする発光装置。
5. 請求項１ないし４いずれか一記載の発光装置と；
   発光装置の発光モジュールが一端側に設けられる基体と；
   基体の一端側に発光モジュールを覆って設けられ、内面側に被覆手段が被着されているグローブと；
   基体の他端側に設けられた口金と；
   基体と口金との間に収容された点灯回路と；
   を具備していることを特徴とする電球形ランプ。
6. ソケットを有する器具本体と；
   器具本体のソケットに装着される請求項５記載の電球形ランプと；
   を具備していることを特徴とする照明器具。

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