JP2012181969A - 電球形発光素子ランプ及び照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】ロスを軽減して、広範囲の配光状態を得ることが可能な電球形発光素子ランプ及び照明器具を提供する。
【解決手段】本発明は、所定の内部空間を有する透光性のグローブ７と、前記グローブ７の内部空間に配設され、発光素子２１ｂ、２２ｂを光源とし、その光をグローブ７の前面側方向及び背面側方向に出射する光源部２と、この光源部２の背面側に配設され、光源部２と熱的に結合される放熱部材３と、この放熱部材３の他端側に接続された口金６と、前記光源部２を点灯制御する点灯装置４とを備える電球形発光素子ランプ１である。
【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、光源としてＬＥＤ等の発光素子を適用した電球形発光素子ランプ及びこの電球形発光素子ランプを用いた照明器具に関する。

近時、照明用の発光源としてＬＥＤが用いられるようになってきており、例えば、省エネ、長寿命が実現される電球形のＬＥＤランプが発売されている。このＬＥＤランプは、Ｅ型の口金を有しており、一般の白熱電球に代替されるものとして注目されている。
しかしながら、ＬＥＤから出射される光は、指向性が強いことから配光角度が狭く、光がランプの周囲に広範囲に広がらないという問題が生じる。
このため、ＬＥＤから出射される光を反射板で反射させて配光角度を広げ、ランプの周囲に光を広げる試みがなされている。

特開２０１０−５６０５９号公報

ＬＥＤ電球「ＥＶＥＲＬＥＤＳ」一般電球タイプ２品番を発売｜プレリリース｜ニュース｜パナソニック［平成２３年２月２３日検索］（http://panasonic.co.jp/corp/news/official.data/data.dir/jn110126-1/jn110126-1.html）

しかしながら、ＬＥＤから出射される光を反射板で反射させてランプの周囲に光を広げる場合、反射面における光の吸収によってロスが生じて効率が悪くなり、また、広がりをもった所望の配光状態が得にくいという課題が生じる。

本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、ロスを軽減して、広範囲の配光状態を得ることが可能な電球形発光素子ランプ及び照明器具を提供すること目的とする。

本発明の実施形態による電球形発光素子ランプは、所定の内部空間を有する透光性のグローブと、前記グローブの内部空間に配設され、発光素子を光源とし、その光をグローブの前面側方向及び背面側方向に出射する光源部とを備えている。

また、光源部の背面側に配設され、光源部と熱的に結合される放熱部材と、この放熱部材の他端側に接続された口金と、前記光源部を点灯制御する点灯装置とを備えている。

本発明の実施形態によれば、広範囲の配光状態を得ることが可能な電球形発光素子ランプ及び照明器具を提供することができる。

本発明の実施形態に係る電球形発光素子ランプを示す正面図である。 同電球形発光素子ランプを示す断面図である。 同電球形発光素子ランプにおける第１の発光モジュールの表面側を示す平面図である。 同電球形発光素子ランプにおける第２の発光モジュールの表面側を示す平面図である。 同電球形発光素子ランプを適用した照明器具を示す断面図である。

以下、本発明の第１の実施形態について図１乃至図５を参照して説明する。図１乃至図４は、電球形発光素子ランプ１を示し、図５は、電球形発光素子ランプ１が装着される照明器具を示している。

図１及び図２に示すように、電球形発光素子ランプ１は、一般の白熱電球と同等のサイズ、外観をなしていて、光源部２と、この光源部２と熱的に結合された熱伝導性を有する放熱部材３と、光源部２を点灯制御する点灯装置４と、この点灯装置４が収納されたカバー部材５と、カバー部材５に取付けられた口金６と、所定の内部空間を有し前記光源部２を覆うグローブ７とを備えて構成されている。

光源部２は、図３及び図４の参照を加えて示すように、第１の発光モジュール２１及び第２の発光モジュール２２の２個の発光モジュールを備えてグローブ７の内部空間に配設されている。第１の発光モジュール２１は、グローブ７の前面側へ光を出射するように配設されており、一方、第２の発光モジュール２２は、グローブ７の背面側、すなわち、口金６側へ光を出射するように配設されている。第１の発光モジュール２１及び第２の発光モジュール２２は、略同様な構成であるが、発光領域の形成パターンが異なっている。

まず、図２及び図３を参照して、第１の発光モジュール２１について代表して説明する。発光モジュール２１は、基板２１ａと、この基板２１ａに実装された複数の発光素子２１ｂとを備えている。

基板２１ａは、略円形状の板状に形成されていて、中央部に取付孔２１ｃが形成されている。基板２１ａには、各発光素子２１ｂの放熱性を高めるうえで、アルミニウム等の熱伝導性が良好で放熱性に優れた金属材料をベース板として適用するのが好ましい。本実施形態では、このような基板２１ａとして、アルミニウム製のべース板の一面に絶縁層が積層された金属製のべース基板を採用している。なお、ベース板に絶縁特性を持たせたい場合には、放熱特性が比較的良好で、耐久性に優れたセラミック材料又はガラスエポキシ樹脂等の合成樹脂材料を適用できる。

基板２１ａの表面側、つまり、絶縁層の上には、複数の発光素子２１ｂがリング状に並べられて直接実装されている（図２参照）。複数の発光素子２１ｂは、ＬＥＤのベアチップからなる。ＬＥＤのベアチップには、例えば、白色系の光を発光部で発光させるために、青色の光を発するものが用いられている。このＬＥＤのベアチップは、シリコーン樹脂系の接着剤を用いて、基板２１ａ上に接着されている。

また、複数の発光素子２１ｂを被覆するように封止部材２１ｄがリング状に塗布されている。封止部材２１ｄは、透光性合成樹脂、例えば、透明シリコーン樹脂製であり、発光素子２１ｂの実装領域を封止している。封止部材２１ｄは、蛍光体を適量含有している。蛍光体は、発光素子２１ｂが発する光で励起されて、発光素子２１ｂが発する光の色とは異なる色の光を放射する。発光素子２１ｂが青色光を発する本実施形態では、白色光を出射できるようにするために、蛍光体には青色の光とは補色の関係にある黄色系の光を放射する黄色蛍光体が使用されている。
このように封止部材２１ｄがリング状に塗布されて実質的に発光領域のパターンが形成されている。

第２の発光モジュール２２は、第１の発光モジュール２１と略同様の構成である。第２の発光モジュール２２は、基板２２ａと、この基板２２ａに実装された複数の発光素子２２ｂとを備えている。基板２２ａは、略円形状の板状に形成されていて、中央部に取付孔２１ｃを有している。

基板２２ａの表面側には、基板２２ａの中央部を中心とする円周上に、複数の円形状のブロックを形成するように、各ブロックに複数の発光素子２２ｂが実装されている。具体的には、前記円周上に約４５度の等間隔を空けて８個の円形状のブロックが形成されている。また、各ブロックには、複数の発光素子２２ｂを被覆するように封止部材２２ｄが塗布されて発光領域のパターンが形成されている。

なお、上記基板２１ａ、２２ａ上における発光素子２１ｂ、２２ｂの実装領域の周囲には、封止部材２１ｄ、２２ｄの拡散を防止するためシリコーン樹脂等の枠部材を設けるようにしてもよい。また、発光素子としては、基板上に表面実装方式で実装するＬＥＤのパッケージを適用してもよい。さらに、基板２１ａ、２２ａ上における発光素子２１ｂ、２２ｂの実装領域以外の領域に例えば、複数の貫通孔を形成するようにしてもよい。これにより、放熱効果や光の拡散効果を高めることが可能となる。

さらにまた、基板２１ａ、２２ａの形状や発光素子２１ｂ、２２ｂが実装される領域のパターンの形状は、設計に応じ適宜選択可能である。円形状や多角形状等、種々採用し得る。

このように構成された第１の発光モジュール２１及び第２の発光モジュール２２は、図２に示すように、ハトメ状の連結部材２３によって一体化されているとともに、後述する放熱部材３に取付けられるようになっている。

連結部材２３は、両端にフランジを有する中空円筒状に形成されており、第１の発光モジュール２１及び第２の発光モジュール２２における基板２１ａ及び２２ａの取付孔２１ｃ、２２ｃを貫通して、第１の発光モジュール２１及び第２の発光モジュール２２を軸方向に所定の離間距離を空けて保持し、これら各発光モジュール２１、２２を放熱部材３の上端側に取付ける機能を有している。なお、連結部材２３は、熱伝導性が良好な金属材料や樹脂材料を用いることが好ましい。

この第１の発光モジュール２１及び第２の発光モジュール２２の取付状態では、各発光モジュール２１、２２は、グローブ７の内部空間に配設され、各発光モジュール２１、２２における基板２１ａ、２２ａの相互の裏面側が対向して配置されるとともに、各基板２１ａ、２２ａの面が軸方向と直交する方向に配置されるようになる。

したがって、第１の発光モジュール２１における発光素子２１ｂは、前面側方向（図示上、上側）に向けられ、第２の発光モジュール２２の発光素子２２ｂは、背面側方向（図示上、下側）に向けられる。

放熱部材３は、例えば、熱伝導性が良好なアルミニウム等の金属材料からなり、略中空円筒状に形成されている。より詳しくは、放熱部材３の大部分は、グローブ７によって覆われている。つまり、放熱部材３は、グローブ７の内部空間に収容されるようになっている。また、放熱部材３の上端側は、円錐台形状をなしており、傾斜状の外面は、反射面３１として形成されている。さらに、上端側には、取付開口３２が形成されており、この取付開口３２を前記連結部材２３が貫通して、取付開口３２における開口縁の内側をフランジで押さえ込むようになっている。

したがって、第１の発光モジュール２１及び第２の発光モジュール２２は、放熱部材３に取付けられとともに、放熱部材３の上端面が第２の発光モジュール２２の表面側に面接触し、光源部２が放熱部材３に熱的に結合されるようになる。加えて、第１の発光モジュール２１及び第２の発光モジュール２２は、連結部材２３を介して放熱部材３と熱的に結合されるようになる。

なお、放熱部材３は、所定の熱伝導性を有する合成樹脂材料によって構成してもよい。さらに、反射面３１は、光を反射する機能を有していれば足り、その形状等が格別限定されるものではない。例えば、曲面状に形成したり、表面を細かい刻み目による凹凸状に形成したりしてもよい。

点灯装置４は、四角形平板状の点灯回路基板に回路部品が実装されて構成されている。点灯回路基板には、その両面に亘って、トランジスタQ、抵抗素子R、定電圧ダイオードZD、全波整流器REC及びコンデンサC等の回路部品が実装されている。また、点灯回路基板は、縦方向、つまり、長手方向を上下に縦形配置してカバー部材５内に収納されている。

点灯装置４は、図示しないリード線によって光源部２に接続されていて、光源部２の複数の発光素子２１ｂ、２２ｂを点灯制御するようになっている。具体的には、リード線は、点灯回路基板から導出され、放熱部材３の中空部及び連結部材２３の中空部を通り、第１の発光モジュール２１及び第２の発光モジュール２２の基板２１ａ、２２ａを介して発光素子２１ｂ、２２ｂに接続されている。

カバー部材５は、例えば、ＰＢＴ樹脂等の絶縁性を有する材料により円筒状に形成されて放熱部材３の内側に嵌合しており、その中間部の外周面には、放熱部材３の一端側と口金６との間を絶縁するためのフランジＦが径方向に突出して周方向全体に介在している。このカバー部材５内には、前記したように点灯装置４が収容されるようになっている。

口金６は、例えば、Ｅ２６口金であり、点灯装置４と配線により電気的に接続されており、照明器具本体のランプソケットにねじ込まれるねじ山を備えた筒状のシェルと、このシェルの頂部に絶縁部を介して設けられたアイレットとを備えている。

グローブ７は、透光性を有し、かつ光拡散性を有するポリカーボネート等の合成樹脂より、一般の白熱電球等の照明用電球のガラス球の形状に近い滑らかな曲面状に形成されて内部空間を有している。そして、グローブ７は、略球状に形成された球状部７１と、この球状部７１の下方部に球状部７１の直径よりも小径に漸次縮径された略円筒状の縮径部７２を一体的に形成している。球状部７１はグローブ７の最大径をなす最大径部７１ａを有する。縮径部７２は、一端側に縮径開口端部７２ａが形成され、この開口端部７２ａの縁部が放熱部材３に取付けられたリング状カラー８の取付端部の内側に嵌合されて例えば、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂等の接着剤により接着固定されている。

そして、グローブ７は、軸方向と直交する方向、すなわち、横方向に２分割されている。つまり、最大径部７１ａにおいて分割線Ｐ−Ｐで上下に２分割して、球状部７１側のトップグローブと、縮径部７２側のアンダーグローブとを形成している。

このグローブ７は、その分割線Ｐ−Ｐにより、トップグローブとアンダーグローブとに上下に２分割されているので、大径部を有する光源部２、放熱部材３及びアンダーグローブが組み立てられた状態で、アンダーグローブにトップグローブを被せ、分割線Ｐ−Ｐの部分で超音波溶着により固着して一体に構成することができる。
このように、グローブ７の内部空間には、光源部２及び放熱部材３が配設され、光源部２及び放熱部材３は、グローブ７によって覆われるようになっている。
なお、グローブ７は、軸方向に２分割して構成するようにしてもよい。この場合においても大径部を有する光源部２をグローブ７に収容することができる。

以上のように構成された電球形発光素子ランプ１において、口金６を照明器具本体のソケットに装着して通電が行われると、点灯装置４が動作して光源部２に電力が供給され、第１の発光モジュール２１及び第２の発光モジュール２２における発光素子２１ｂ、２２ｂが発光する。図２において矢印で示すように、第１の発光モジュール２１の発光素子２１ｂから出射される光は、主として前面側方向に向けられ、第２の発光モジュール２２の発光素子２２ｂから出射される光は、主として背面側方向に向けられ、２方向に向けられることとなる。また、第２の発光モジュール２２の発光素子２２ｂから出射される光の一部は、放熱部材３に形成された反射面３１に反射されて横方向に出射される。さらに、これら出射された光は、グローブ７を透過して拡散されて外部に放射される。

したがって、光源部２から出射される光の配光範囲を広くすることが可能となり、グローブ７全体が明るく光るようになって配光範囲が広がり、明るさ感を高めることができる。

また、発光素子２１ｂ、２２ｂが発光することに伴い発光素子２１ｂ、２２ｂから発生する熱は、基板２１ａ、２２ａを通じて放熱部材３に伝わり放熱される。具体的には、第２の発光モジュール２２の基板２２ａの表面側から放熱部材３の上端面へ伝導され、また、 連結部材２３を介して基板２１ａ、２２ａの熱が放熱部材３へ伝導され放熱されて、発光素子２１ｂ、２２ｂの温度上昇を抑制することができる。なお、第１の発光モジュール２１と第２の発光モジュール２２とは、所定の離間距離を空けて保持されているので、相互の熱的干渉を軽減することが可能となる。
次に、図５を参照して上記電球形発光素子ランプ１を装着した照明器具としてのダウンライト５０について説明する。

ダウンライト５０は、天井面Ｃの埋め込み穴に挿入されて設置されるもので、下側が開放した円筒状の本体５１と、この本体５１内に収容され光の照射方向に拡開した曲面状の反射鏡５２と、ソケットＳと、端子台５３と、反射鏡５２の照射開口に配設された化粧枠５４とを備えている。ソケットＳには、発光素子ランプ１の口金６がねじ込まれて装着されるようになっている。

発光素子ランプ１に通電されると、光源部２に電力が供給され、第１の発光モジュール２１及び第２の発光モジュール２２から出射される光によって、矢印で示すように、配光範囲の広がった光が放射されるようになる。また、一部の光は、反射鏡５２に反射されて下方に照射される。
したがって、配光範囲が広く、明るさ感の高い照明器具の実現が可能となる。

なお、本発明は、上記各実施形態の構成に限定されることなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、グローブの内部空間には、光源部及び放熱部材が配設、つまり、光源部及び放熱部材は、グローブによって覆われるように構成されることが望ましいが、少なくとも光源部が覆われるように構成されていればよい。

また、配光範囲を広くするため、放熱部材に反射面を形成するのが好ましいが、必ずしも反射面を形成する必要はない。光源部からの光が前面側方向及び背面側方向に出射されるように構成されていればよい。さらに、基板の表裏面に発光素子を実装するようにして、光が前面側方向及び背面側方向に出射されるように構成してもよい。

また、光源部と放熱部材との熱的結合の構成は、光源部の熱が放熱部材に伝導するように構成されていればよく、特段その構成が限定されるものではない。さらに、放熱部材は、本体やケースと指称される部材が該当する場合がある。要は、光源部と熱的に結合される部品や部分を意味している。
加えて、照明器具としては、屋内又は屋外で使用される各種照明器具に適用可能である。

１・・・電球形発光素子ランプ、２・・・光源部、３・・・放熱部材、
４・・・点灯装置、６・・・口金、７・・・グローブ、
２１・・・第１の発光モジュール、２２・・・第２の発光モジュール、
２１ａ、２２ａ・・・基板、２１ｂ、２２ｂ・・・発光素子（ＬＥＤ）、
３１・・・反射面、５０・・・照明器具（ダウンライト）、Ｓ・・・ソケット

Claims (4)

1. 所定の内部空間を有する透光性のグローブと；
   前記グローブの内部空間に配設され、発光素子を光源とし、その光をグローブの前面側方向及び背面側方向に出射する光源部と；
   この光源部の背面側に配設され、光源部と熱的に結合される放熱部材と；
   この放熱部材の他端側に接続された口金と；
   前記光源部を点灯制御する点灯装置と；
   を具備することを特徴とする電球形発光素子ランプ。
2. 前記光源部は、光をグローブの前面側方向に出射する発光モジュールと、光をグローブの背面側方向に出射する発光モジュールとを備えていることを特徴とする請求項１に記載の電球形発光素子ランプ。
3. 前記放熱部材は、発光素子からグローブの背面方向に出射された光を反射して外部に放射する反射面を備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電球形発光素子ランプ。
4. ソケットを有する器具本体と；
   この器具本体のソケットに装着される請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の電球形発光素子ランプと；
   を具備することを特徴とする照明器具。

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