以下、本発明の実施形態に係る電球形ランプ及び照明装置について、図面を参照しながら説明する。なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示したものではない。
(第1の実施形態)
まず、本発明の第1の実施形態に係る電球形ランプ1の全体構成について、図1〜図3を用いて説明する。図1は、本発明の第1の実施形態に係る電球形ランプの斜視図である。図2は、本発明の第1の実施形態に係る電球形ランプの分解斜視図である。図3は、本発明の第1の実施形態に係る電球形ランプの断面図である。
図1〜図3に示すように、本発明の第1の実施形態に係る電球形ランプ1は、電球形蛍光灯や白熱電球等に代替する電球形のLEDランプであって、グローブ10と、LEDモジュール20と、口金30とを備える。さらに、本実施形態に係る電球形ランプ1は、ステム40と、支持部材50と、樹脂ケース60と、一対のリード線70a、70bと、点灯回路80とを備える。本実施形態に係る電球形ランプ1は、グローブ10と、樹脂ケース60と、口金30とによって外囲器が構成されている。
以下、本実施形態に係る電球形ランプ1の各構成要素について、図1〜図3を参照しながら詳細に説明する。
まず、グローブ10について説明する。図1〜図3に示すように、グローブ10は、透光性を有する中空部材であって、内部にLEDモジュール20を収納するとともに、LEDモジュール20が発した光をランプ外部に放射する。本実施形態において、グローブ10は、可視光に対して透明なシリカガラス製の中空のガラスバルブである。したがって、グローブ10内に収納されたLEDモジュール20は、グローブ10の外側から視認することができる。このような構成とすることにより、LEDモジュール20が発した光がグローブ10自身によって損失することを抑制することができる。
また、グローブ10は、一方が球状に閉塞され、他方に開口部11を有する形状である。言い換えると、グローブ10の全体形状は、開口部11から膨出するような略球形状である。本実施形態におけるグローブ10の形状は、一般的な白熱電球と同様のA形(JIS C7710)である。
なお、グローブ10の形状は、必ずしもA形である必要はない。例えば、グローブ10の形状は、G形又はE形等であってもよい。また、グローブ10は、必ずしも可視光に対して透明である必要はなく、例えば、シリカを塗布して乳白色の拡散膜を形成する等の拡散処理が施されていても構わないし、赤色や黄色等の有色に着色したり模様や絵を施したりしてもよい。また、グローブ10は、必ずしもシリカガラス製である必要はなく、アクリル等の透明樹脂製としても構わない。但し、上述のようにガラス製とすることにより、高い耐熱性を有するグローブ10とすることができる。また、グローブ10の厚みの複数箇所を不均一に形成することで、LEDモジュール20からの光が厚みの不均一箇所に当たり、光のきらめき感を高めることができる。
次に、LEDモジュール20について説明する。LEDモジュール20は、電球形ランプ1の光源となる発光モジュールであって、グローブ10における球形状の中心位置(例えば、グローブ10の内径が大きい径大部分の内部)に中空状態で配置されている。LEDモジュール20は、2本のリード線70a、70bから所定の直流電力の供給を受けることによって発光する。
ここで、本実施形態に係るLEDモジュール20の具体的な構成について、図4(a)及び図4(b)を用いて詳述する。図4(a)は、本発明の第1の実施形態に係る電球形ランプにおけるLEDモジュールの平面図であり、図4(b)は、図4(a)のA−A’線における同LEDモジュールの断面図である。
図4(a)及び図4(b)に示すように、LEDモジュール20は、LEDチップが基台上に直接実装されたCOB型(Chip On Board)の発光モジュールであって、基台21と、LEDチップ22と、封止材(封止部材)23と、給電端子24a、24bと、貫通孔25とを備える。
基台21は、LEDチップ22を実装するためのLED実装基板であって、LEDチップ22が実装される平面を構成する第1の主面(表面)21aと、当該第1の主面21aとは反対側の平面を構成する第2の主面(裏面)21bとを有する矩形状の板状基板である。
また、基台21は、可視光に対して透光性を有する透光性基板で構成されている。従って、LEDモジュール20は、基台21の両主面側から光を放出するように構成されている。透光性を有する基台21としては、アルミナあるいは窒化アルミニウムからなるセラミックス基板、透明なガラス基板、又は、透明樹脂で構成された可撓性を有するフレキシブル基板等を用いることができる。
LEDチップ22は、単色の可視光を発するベアチップであり、例えば、通電されると青色光を発する青色発光LEDチップを用いることができる。また、本実施形態において、LEDチップ22は、基台21の第1の主面21aにのみ複数個実装されており、10個のLEDチップ22を一列として2列配置されている。
封止材23は、光波長変換体である蛍光体を含む蛍光体含有樹脂であって、LEDチップ22の光を所定の波長に波長変換(色変換)するとともに、LEDチップ22を封止してLEDチップ22を保護する。本実施形態において、封止材23は、断面形状が上に凸の略半円状のドーム形状であり、全てのLEDチップ22を覆うようにLEDチップ22の列に従って直線状に2本形成されている。
封止材23としては、例えば、LEDチップ22が青色発光LEDである場合、白色光を得るために、YAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)系の黄色蛍光体粒子をシリコーン樹脂に分散させた蛍光体含有樹脂を用いることができる。これにより、黄色蛍光体粒子は青色発光LEDチップの青色光によって励起されて黄色光を放出するので、封止材23(発光部)からは、励起された黄色光と青色発光LEDチップの青色光とによって白色光が放射される。なお、封止材23に、シリカ等の光拡散材も含有させても構わない。
給電端子24a、24bは、リード線70a、70bから、LEDチップ22を発光させるための電力の供給を受ける金属電極であり、基台21の第1の主面21a上に形成される。給電端子24a、24bによって受電した直流電力はLEDチップ22に供給される。
貫通孔25は、後述するステム40の凸部41と嵌合するように構成された嵌合部であり、基台21の略中央部に設けられている。貫通孔25は上面視形状が長方形状となるように形成されており、貫通孔25とステム40の凸部41とが嵌合することにより基台21の回転が規制され、これによりLEDモジュール20のグローブ10に対する位置が固定される。
なお、図示しないが、基台21の第1の主面21a上には、銀等の金属からなる金属配線が形成されている。金属配線は、基台21の第1の主面21aにパターン形成されており、ワイヤーを介して複数のLEDチップ22同士を電気的に接続するとともに、列両端のLEDチップ22と給電端子24a、24bとをそれぞれ電気的に接続する。なお、金属配線にはメッキ処理を施しても構わない。
このように構成されるLEDモジュール20は、図3に示すように、LEDチップ22が実装された面である第1の主面21aを口金30側に向けて配置される。すなわち、LEDチップ22及び封止材23で構成される発光部が口金30側に向くように構成されており、LEDモジュール20の発光が直接発する主光(主放射光)は口金30側に向かって放射される。なお、本実施形態では、基台21は透光性を有するので、上記発光部が発する光は、基台21を透過して第2の主面21bから副光(副放射光)としてグローブ10の頂部側に放射される。
次に、口金30について説明する。図2及び図3に示すように、口金30は、外部電源から、LEDモジュール20のLEDチップ22を発光させるための電力を受電する受電用部材であって、本実施形態では、二接点によって、ランプ外部の交流電源(例えば、AC200Vの商用電源)から交流電圧を受電する。口金30で受電した電力はリード線を介して点灯回路80の電力入力部に入力される。
口金30は、例えばE形であり、その外周面には照明装置のソケットに螺合させるための螺合部が形成されるとともに、その内周面には樹脂ケース60に螺合させるための螺合部が形成されている。
本実施形態における口金30は、E26形の口金である。したがって、電球形ランプ1は、商用の交流電源と接続されたE26口金用ソケットに取り付けて使用される。なお、口金30は、必ずしもE26形の口金である必要はなく、E17形など異なる大きさの口金であってもよい。また、口金30は、必ずしもネジ込み形の口金である必要はなく、例えば差し込み形など異なる形状の口金であってもよい。
次に、ステム40について説明する。図2及び図3に示すように、ステム40は、LEDモジュール20を保持する保持部材であって、グローブ10の開口部11の近傍からグローブ10内に向かって延在するように設けられている。本実施形態におけるステム40は、略棒状の柱状体であり、一端がLEDモジュール20に接続され、他端が支持部材50に接続されている。
また、ステム40の頂部には、ステム40の延在方向に突出するように構成された凸部41が設けられており、凸部41によってLEDモジュール20の位置が規制される。具体的には、図5に示すように、封止材23が形成された第1の主面21aが下向きとなるように、ステム40の凸部41に基台21の貫通孔25を嵌合させてLEDモジュール20をステム40の頂部上面に載置する。このとき、LEDモジュール20の姿勢は凸部41によって規制され、凸部41の形状に従ってLEDモジュール20の向きが決定付けられる。凸部41は、例えば、上面視形状が長方形となるような直方体とすることができる。なお、基台21とステム40とは接着剤によって固着することができる。
このようにLEDモジュール20はステム40によって点灯回路80と分離されてグローブ10内において中空状態で保持されている。すなわち、本実施形態では、LEDモジュール20の基台21はステム40の頂部よりも大きく、電球形ランプ1を上面視したときに、ステム40の頂部の上面(LEDモジュール20の載置面)はLEDモジュール20の基台21によって覆われている。具体的には、封止材23を覆わないようにLEDモジュール20上の2つの封止材23の間に、ステム40の頂部を配置し、口金側に放射される光を妨げないように設けられている。
なお、ステム40はアルミニウムによって構成したが、ガラス等の透明部材によって構成することもできる。また、ステム40には、2本のリード線70a,70bを挿通するための2つの挿通孔が形成されている。
次に、支持部材50について説明する。図2及び図3に戻り、支持部材50は、グローブ10の開口部11の開口端11aに接続され、ステム40を支持する部材である。また、支持部材50は、グローブ10の開口部11を塞ぐように円形の板状部材で構成されている。なお、図示しないが、支持部材50には、2本のリード線70a、70bを挿通するための2つの挿通孔が形成されている。
支持部材50の上面(グローブ10側の面)にはステム40が立設されている。支持部材50とステム40とは例えばネジによって固定される。本実施形態において、支持部材50は、アルミニウムによって構成されている。なお、支持部材50には段差部が設けられており、当該段差部には、グローブ10の開口部11の開口端11aが当接され、当該段差部において、支持部材50と樹脂ケース60と開口端11aとは、接着剤によって固着される。
次に、樹脂ケース60について説明する。図2及び図3に示すように、樹脂ケース60は、ステム40と口金30とを絶縁するとともに点灯回路80を収納するための絶縁部材からなるケース(絶縁ケース)である。樹脂ケース60は、上側に位置する円筒状の第1ケース部61と、下側に位置する円筒状の第2ケース部62とからなる。
第1ケース部61は、その外表面が外気に露出するように構成されており、内径が支持部材50の最外径とほぼ同じである。支持部材50は、第1ケース部61と嵌合して固定される。第2ケース部62は、その外周面に口金30と螺合するための螺合部が形成されており、この螺合部によって第2ケース部62と口金30とが固定される。
本実施形態において、第1ケース部61と第2ケース部62とは射出成形によって一体的に成形される。樹脂ケース60は、例えば、ポリブチレンテレフタレート(PBT)によって成形することができる。
次に、リード線70a、70bについて説明する。図1〜図3に示すように、2本のリード線70a、70bは、LEDモジュール20に所定の直流電力を給電する給電用電線である。
リード線70a(第1リード線)は、点灯回路80からLEDモジュール20に正電圧を供給する正電圧供給線である。リード線70aのLEDモジュール20側の一端部は、給電端子24aと半田接続により電気的に接続されており、リード線70aの点灯回路側の他端部は、点灯回路80の電力出力部と電気的に接続されている。
一方、リード線70b(第2リード線)は、点灯回路80からLEDモジュール20に負電圧を供給する負電圧供給線である。リード線70bのLEDモジュール20側の一端部は、給電端子24bと半田接続により電気的に接続されており、リード線70bの点灯回路側の他端部は、点灯回路80の電力出力部と電気的に接続されている。
次に、点灯回路80について説明する。図2及び図3に示すように、点灯回路80は、LEDチップ22を点灯させるための回路であり、樹脂ケース60内に収納されている。具体的に、点灯回路80は、複数の回路素子と、各回路素子が実装される回路基板とを有する。本実施形態において、点灯回路80は、口金30から受電した交流電力を直流電力に変換し、2本のリード線70a、70bを介してLEDチップ22に当該直流電力を供給する。点灯回路80は、例えば、整流用のダイオードブリッジと、平滑用のコンデンサと、電流調整用の抵抗とによって構成することができる。
なお、電球形ランプ1には、必ずしも点灯回路80が備えられている必要はなく、例えば照明器具又は電池などから直接に直流電力が供給される場合には、電球形ランプ1に、点灯回路80が備えられていなくてもよい。また、点灯回路80には、調光回路や昇圧回路などの他の回路を適宜組み合わせることもできる。
次に、このように構成される本実施形態に係る電球形ランプ1の点灯時の照射状態について、図6を用いて説明する。図6は、本発明の第1の実施形態に係る電球形ランプの点灯時の状態を説明するための図である。なお、図6は、本実施形態に係る電球形ランプ1を模式的に表したものであり、ステム40は図示していない。
図6に示すように、LEDモジュール20を光源とするグローブ10の光中心10cを中心として、グローブ10の中空領域(グローブ10の内部領域)を、仮想的に、口金30側の第1領域R1(図6中の斜線ハッチングの領域)と第1領域R1とは反対側の領域である第2領域R2(図6中の散点状ハッチングの領域)とに二分する。具体的には、グローブ10の容積を二分するように、グローブ10の光中心10cを通る平面によってグローブ10の中空領域を上下に二分する。
そして、グローブ10を第1領域R1と第2領域R2とに二分したときにおいて、第1領域R1からグローブ10の外部に放出される光の全光束をΦ1G(図6中の白抜きの矢印)とし、第2領域R2からグローブ10の外部に放出される光の全光束をΦ2G(図6中の斜線ハッチングの矢印)とすると、本実施形態に係る電球形ランプ1は、Φ1G/Φ2G≧1となるように構成されている。すなわち、グローブ10を照明光源とする全光束のうち、口金30側の光束の方がグローブ10の頂部側の光束よりも高くなるように構成されている。本実施形態では、Φ1G/Φ2G≧1となるようにLEDモジュール20がグローブ10内に配置されている。
このように、Φ1G/Φ2G≧1とすることにより、グローブ10の光中心10cを中心として外部に放出される光のうち、口金30側から放出される光の方がグローブ10の頂部側から放出される光よりも大きくすることができる。従って、口金30側から放出される光を主照明光とする電球形ランプを実現することができる。なお、本実施形態では、グローブ10の全光束(Φ1G+Φ2G)を100としたときに、光束Φ1Gを70とし、光束Φ2Gを30としている。
また、グローブ10における光束Φ1G及び光束Φ2Gは、LEDモジュール20及びグローブ10の各構成によって調整することができる。本実施形態では、LEDモジュール20の構成によって光束Φ1G及び光束Φ2Gのバランスを調整している。つまり、LEDモジュール20の光源のみを工夫している。従って、本実施形態において、グローブ10の光中心10cと、LEDモジュール20の発光中心20cとは一致している。
具体的に、LEDモジュール20は、上述のとおり、図4(a)及び図4(b)に示すように構成されており、透光性を有する基台21の第1の主面21aにLEDチップ22及び封止材23が形成されている。そして、LEDモジュール20は、発光部であるLEDチップ22及び封止材23を口金30側に向くように配置されている。
この構成により、青色LEDチップの青色光と黄色蛍光体粒子によって励起された黄色光とによる白色光が、発光部であるLEDチップ22及び封止材23から主光として直接グローブ10の下側領域(口金30側領域)に向かって放射される。また、基台21は透光性を有するので当該白色光は基台21を透光する。これにより、第2の主面21bからは基台21を透過した白色光が副光としてグローブ10の上側領域に向かって放射される。
なお、グローブ10の上側領域に向かう光は基台21を透過した光(副光)であるので、LEDモジュールが発する光は、グローブ10の下側領域に向かう光(下側の光束)の方が、グローブ10の上側領域に向かう光(上側の光束)よりも大きくなる。すなわち、本実施形態におけるLEDモジュール20は、LEDモジュール20が発する光のうち、第1領域R1側に発する光の全光束をΦ1M(図6中の太線矢印)とし、第2領域R2側に発する光の全光束をΦ2M(図6中の細線矢印)とすると、Φ1M/Φ2M≧1となるように構成されている。これにより、グローブ10における光束Φ1G及び光束Φ2Gについて、容易にΦ1G/Φ2G≧1とすることができる。本実施形態では、LEDモジュール20が発する光の全光束(Φ1M+Φ2M)を100としたときに、光束Φ1Mを70とし、光束Φ2Mを30としている。
また、LEDモジュール20において、第1の主面21a側からグローブ10内に放出される光の光束Φ1Mと第2の主面21b側からグローブ10内に放出される光の光束Φ2Mとは、基台21の透過率によって調整することができる。さらに、基台21の透過率は、基台21の材料を変更したり基台21の厚みを変更したりすることによって調整することができる。例えば、基台21の厚みを薄くすることによって透過率を高くすることができ、板厚が1mmのアルミナ基板の透過率は10%であり、板厚が0.5mmのアルミナ基板の透過率は20%であり、板厚が0.3mmのアルミナ基板の透過率は50%である。なお、LEDモジュール20における光束Φ1M及び光束Φ2Mは、基台21の構成を変更する以外に、LEDチップ22の個数や配置、あるいは、封止材23の材料等を変更することによっても調整することができる。
以上のように、本発明の第1の実施形態に係る電球形ランプ1によれば、口金30側の第1領域R1から放出される光の光束Φ1Gがグローブ10の頂部側の第2領域R2から放出される光の光束Φ2G以上となっている。これにより、電球形ランプ1が、グローブ10を上側(天井側)とし口金30を下側(地面側)として照明器具に取り付けられたとしても、地面側の照度が天井側の照度よりも高くすることができ、ベースダウン点灯の照明光を照射させることができる。従って、シャンデリア、あるいは、ロウソク型照明器具又は街灯やスタンド型照明器具のように地面側から上側に向かって長尺状に延びた照明器具を備えるベースダウン点灯用の照明装置等に適した電球形ランプを実現することができる。
(第1の実施形態の変形例)
次に、本発明の第1の実施形態の変形例に係る電球形ランプ1Aについて、図7を用いて説明する。図7は、本発明の第1の実施形態の変形例に係る電球形ランプの断面図である。なお、図7において、図6に示す構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付しており、詳しい説明は省略又は簡略化する。また、図7は、本変形例に係る電球形ランプ1Aを模式的に表したものであり、ステムは図示していない。
図7に示す本変形例に係る電球形ランプ1Aが、図6に示す第1の実施形態に係る電球形ランプ1と異なる点は、グローブ10内におけるLEDモジュール20の配置位置である。具体的に、本変形例におけるLEDモジュール20は、第1の実施形態におけるLEDモジュール20よりも、グローブ10の頂部寄りに配置されている。
また、本変形例においても、グローブ10の光中心10cとLEDモジュール20の発光中心20cとは一致している。従って、LEDモジュール20の配置位置を変更することにより、グローブ10の光中心10cも変更される。
このように、本変形例では、第1の実施形態と比較して、LEDモジュール20及びグローブ10の光中心10cがグローブ10の球中心よりも上方に位置している。なお、図示しないが、本変形例では、図3に示すステム40の長さを長くすることによって、LEDモジュール20の配置位置を変更している。従って、本変形例では、ステムの長さ以外は、第1の実施形態と同じである。
以上のように、本発明の第1の実施形態の変形例に係る電球形ランプ1Aによれば、第1の実施形態と同様に、口金30側の第1領域R1から放出される光の光束Φ1Gがグローブ10の頂部側の第2領域R2から放出される光の光束Φ2G以上となっているので、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
さらに、本変形例によれば、LEDモジュール20がグローブ10の球中心よりも上方に位置しているので、グローブ10の光中心10cについてもグローブ10の球中心より上方に位置させることができる。これにより、LEDモジュール20の構成が同じである場合、第1の実施形態と比べて、下方側の光束Φ1Gを大きくすることができるとともに、上方側の光束Φ2Gを小さくすることができるので、口金30側を照射する光の照度を一層高くすることができる。このように、グローブ10における光束Φ1G及び光束Φ2Gは、LEDモジュール20の配置位置によっても調整することができる。なお、本変形例において、LEDモジュール20における光束Φ1M及び光束Φ2Mは、第1の実施形態と同様である。
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態に係る電球形ランプ2について、図8を用いて説明する。図8は、本発明の第2の実施形態に係る電球形ランプの断面図である。なお、図8において、図3に示す構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付しており、詳しい説明は省略又は簡略化する。
図8に示すように、本実施形態に係る電球形ランプ2は、グローブ10の内面にハーフミラー90が形成されている点で、図3に示す第1の実施形態に係る電球形ランプ1と異なる。
ハーフミラー90は、第1領域R1におけるグローブ10の内面に形成される。本実施形態において、ハーフミラー90は、グローブ10の球中心よりも上側部分のグローブ10の内面に形成されている。ハーフミラー90は、光反射機能及び光透過機能を有する膜であり、入射する光の一部を透過するとともに入射する光の一部を反射する。ハーフミラー90は、例えば、屈折率の異なる誘電体膜を積層することによって構成することができる。
以上のように、本発明の第2の実施形態に係る電球形ランプ2によれば、ハーフミラー90が形成されているので、LEDモジュール20から放射される光のうち基台21を透過して第2の主面21bからグローブ10内に放射される光(副光)については、その一部の光はハーフミラー90で反射して口金30側(第2領域R2側)に戻すことができるとともに、その一部の光はハーフミラー90を透過してグローブ10からランプ外部に放出される。
これにより、LEDモジュール20の主光による直接光と、LEDモジュール20の副光によるハーフミラー90からの反射光(間接光)との合成光が口金30側に放射されることになる。よって、グローブ10における光束Φ1G及び光束Φ2Gについては、第1の実施形態と比べて、上方側の光束Φ2Gを小さくする一方で、下方側の光束Φ1Gを大きくすることができる。従って、口金30側(第2領域R2側)から放出される光の光束をさらに大きくすることができるので、口金30側を照射する光の照度を一層高くすることができる。このように、グローブ10における光束Φ1G及び光束Φ2Gは、グローブ10の内面にハーフミラー90を形成することによっても調整することができる。
なお、本実施形態において、グローブ10の光中心10cは、ハーフミラー90によって、第1の実施形態よりも口金30側寄りとなる。また、LEDモジュール20の位置は、第1の実施形態と同じであるので、LEDモジュール20の発光中心20cの位置は、第1の実施形態と同じである。従って、本実施形態において、グローブ10の光中心10cとLEDモジュール20の発光中心20cとは異なる位置となる。また、本実施形態におけるLEDモジュール20は、第1の実施形態と同じ構成であるので、LEDモジュール20における光束Φ1M及び光束Φ2Mは、第1の実施形態と同様である。
(第2の実施形態の変形例1)
次に、本発明の第2の実施形態の変形例1に係る電球形ランプ2Aについて、図9を用いて説明する。図9は、本発明の第2の実施形態の変形例1に係る電球形ランプの断面図である。なお、図9において、図8に示す構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付しており、詳しい説明は省略又は簡略化する。
図9に示す本変形例に係る電球形ランプ2Aが、図8に示す第2の実施形態に係る電球形ランプ2と異なる点は、LEDモジュールの構成である。本変形例におけるLEDモジュール20Aは、図8に示すLEDモジュール20と同様に、第1の主面21aの一方の面にのみLEDチップ(不図示)及び封止材23が形成されているが、図8に示すLEDモジュール20と異なり、LEDチップ及び封止材23が形成された第1の主面21aがグローブ10の頂部に対向するとともに第2の主面21bが口金30に対向するように配置されている。
すなわち、本変形例におけるLEDモジュール20Aは、図8に示すLEDモジュール20とは主面が逆向きとなるようにステム40に固定されている。このように、本変形例では、LEDモジュール20Aの主光がグローブ10の頂部に向かって照射されるように、また、LEDモジュール20Aの副光(基台透過光)が口金30に向かって照射されるように構成されている。なお、本変形例におけるLEDモジュール20Aの基台21には、リード線70a、70bを挿通するための貫通孔が形成されており、リード線70a、70bは当該貫通孔に挿通されて半田によって給電端子と電気的に接続されている。
以上のように、本発明の第2の実施形態の変形例1に係る電球形ランプ2Aによれば、LEDモジュール20Aは、LEDチップ及び封止材が形成された第1の主面21aがハーフミラー90に対向するように配置されている。
これにより、LEDモジュール20の副光による直接光と、LEDモジュール20の主光によるハーフミラー90からの反射光(間接光)との合成光が口金30側に放射されることになる。よって、グローブ10における光束Φ1G及び光束Φ2Gについては、第2の実施形態と比べて、下方側の光束Φ1Gが小さくなるとともに、上方側の光束Φ2Gが大きくなる。但し、光束Φ1Gは光束Φ2G以上となっている。このように、グローブ10における光束Φ1G及び光束Φ2Gは、LEDモジュールの構成(配置)によっても調整することができる。
なお、本変形例においても、第2の実施形態と同様に、グローブ10の光中心10cとLEDモジュール20Aの発光中心20cとは異なる位置となる。また、LEDモジュール20Aの発光中心20cは、第2の実施形態の場合とほぼ同じであるが、グローブ10の光中心10cは、下方側の光束Φ1Gが小さくなる分、第2の実施形態の場合と比べて上側寄りとなる。
(第2の実施形態の変形例2)
次に、本発明の第2の実施形態の変形例2に係る電球形ランプ2Bについて、図10を用いて説明する。図10は、本発明の第2の実施形態の変形例2に係る電球形ランプの断面図である。なお、図10において、図9に示す構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付しており、詳しい説明は省略又は簡略化する。
図10に示す本変形例に係る電球形ランプ2Bが、図9に示す第2の実施形態の変形例2に係る電球形ランプ2Aと異なる点は、LEDモジュール20Bの構成及び配置位置である。
本変形例におけるLEDモジュール20Bでは、図4(a)及び図4(b)に示すLEDモジュール20において、貫通孔25が形成されていない基台21を用いている。さらに本変形例では、LEDモジュール20Bが、ステム40ではなく、支持部材50の表面に載置されて固定されている。また、本変形例におけるLEDモジュール20Bは、図9に示すLEDモジュール20Aと同様に、LEDチップ及び封止材23が形成された第1の主面21aがグローブ10の頂部に対向するとともに第2の主面21bが口金30に対向するように配置されている。なお、本変形例では、図9に示すようなステム40が存在しない。
以上のように、本発明の第2の実施形態の変形例2に係る電球形ランプ2Bによれば、変形例1と同様に、LEDモジュール20Bは、LEDチップ及び封止材が形成された第1の主面21aがハーフミラー90に対向するように配置されている。そして、本変形例では、変形例1と比べて、LEDモジュール20Bが口金30側寄りに配置されており、LEDモジュール20Bとハーフミラー90との距離が長くなっている。
これにより、LEDモジュール20の主光によるハーフミラー90からの反射光(間接光)が口金30側に放射されることになる。なお、支持部材50が金属製の場合、LEDモジュール20の副光は、支持部材50で反射して再び基台21を透過して第1の主面21a側からグローブ10内に放出され、LEDモジュール20の主光と同様に、ハーフミラー90によって反射及び透過することになる。よって、グローブ10における光束Φ1G及び光束Φ2Gについては、第2の実施形態の変形例1と比べて、下方側の光束Φ1Gが小さくなるとともに、上方側の光束Φ2Gが大きくなる。但し、光束Φ1Gは光束Φ2G以上となっている。このように、グローブ10における光束Φ1G及び光束Φ2Gは、LEDモジュールの配置によっても調整することができる。
(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態に係る電球形ランプ3について、図11を用いて説明する。図11は、本発明の第3の実施形態に係る電球形ランプの断面図である。なお、図11において、図3に示す構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付しており、詳しい説明は省略又は簡略化する。
図11に示すように、本実施形態に係る電球形ランプ3は、LEDモジュール20Bがグローブ10の内面に形成された樹脂部材91に固定されている点で、図3に示す第1の実施形態に係る電球形ランプ1と異なる。
樹脂部材91は、グローブ10の第1領域R1において、グローブ10の頂部領域に充填されている。樹脂部材91は、LEDモジュール20Bを接着固定するとともに、LEDモジュール20Bから放射される光を透光する。樹脂部材91としては、例えば、シリコーン樹脂等の透明樹脂を用いることができる。なお、樹脂部材91内には光拡散材を分散させても構わない。
このように構成される樹脂部材91を設けることにより、本実施形態におけるLEDモジュール20Bはグローブ10内に中空配置されている。すなわち、LEDモジュール20Bは、図3に示されるステム40のように口金30側に設けられた部材ではなく、グローブ10の頂部側に設けられた部材によって固定されている。これにより、LEDモジュール20Bと口金30との間に光を遮光する部材を省くことができるので、口金30側における光の光束の損失を低減することができる。
また、上記のような透光性を有する樹脂部材91を設けることにより、LEDモジュール20Bが発する光のうちグローブ10の頂部側に放射される光は樹脂部材91を介してグローブ10の外部から放出する。
なお、本実施形態におけるLEDモジュール20Bは、図10におけるLEDモジュール20Bを用いており、LEDチップ及び封止材が形成された第1の主面21aが口金30に対向するように配置される。従って、LEDモジュール20Bは、基台21の第2の主面21bが樹脂部材91と接触するように配置される。
以上のように、本発明の第3の実施形態に係る電球形ランプ3によれば、LEDモジュール20Bが、グローブ10の頂部に形成された樹脂部材91上に、封止材23を口金30に対向させて配置されている。
これにより、LEDモジュール20Bの主光による直接光が口金30側に照射されてグローブ10の下方からグローブ10外に放出するとともに、LEDモジュール20Bの副光が樹脂部材91を透過してグローブ10の上方からグローブ10外に放出する。このように、グローブ10における光束Φ1G及び光束Φ2Gは、グローブ10内に樹脂部材91を形成することによっても調整することができる。
また、本実施形態では、LEDモジュール20Bと口金30との間に、LEDモジュール20Bを固定するためのステムが存在しないので、LEDモジュール20Bから口金30側に向かう光の損失を低減することができる。従って、配光特性に優れた電球形ランプを実現することができる。
なお、本実施形態において、グローブ10における光束Φ1G及び光束Φ2Gの大小関係は第1の実施形態と同様であり、光束Φ1Gは光束Φ2G以上となっている。また、LEDモジュール20Bにおける光束Φ1M及び光束Φ2Mの大小関係も、第1の実施形態と同様である。
(第3の実施形態の変形例1)
次に、本発明の第3の実施形態の変形例1に係る電球形ランプ3Aについて、図12を用いて説明する。図12は、本発明の第3の実施形態の変形例1に係る電球形ランプの断面図である。なお、図12において、図11に示す構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付しており、詳しい説明は省略又は簡略化する。
図12に示す本変形例に係る電球形ランプ3Aが、図11に示す第3の実施形態に係る電球形ランプ3と異なる点は、LEDモジュールの構成である。すなわち、本変形例では、表面実装(SMD:Surface Mount Device)型のLEDモジュール20Cを用いている。
LEDモジュール20Cは、キャビティ(凹部)を有する樹脂製の容器(パッケージ)26と、容器26のキャビティ内に収容されるLEDチップ22と、LEDチップ22を封止する封止材23とを備える。容器26は、不透光性の白色樹脂を用いて成形されており、キャビティ内面は反射面となっている。また、反射面は、傾斜面であって、LEDチップ22の光がキャビティ開口部に向けて反射されるように構成されている。
また、第3の実施形態と同様に、グローブ10の第1領域R1において、グローブ10の頂部領域に樹脂部材91が形成されている。但し、変形例では、第3の実施形態と比べて、樹脂部材91の充填量は少ない。
以上のように、本発明の第3の実施形態の変形例1に係る電球形ランプ3Aにおいても、第3の実施形態に係る電球形ランプ3と同様の作用効果を奏するが、本変形例では、SMD型のLEDモジュール20Cを用いているので、口金30側の直下方向に向かう光の光束を大きくすることができる。従って、口金30近傍の光強度が強くなるような配光特性を得ることができる。
なお、本変形例では、第3の実施形態と比べて、樹脂部材91の樹脂量を少なくしているが、第3の実施形態と同様の樹脂量としても構わない。また、LEDモジュール20Cは1つ設けたが、複数個設けても構わない。この場合、SMD型のLED素子を基板上に複数個配置して構成されるLEDモジュールを用いても構わない。これにより、グローブ10における光束Φ1G及び光束Φ2G、又は、LEDモジュール20Bにおける光束Φ1M及び光束Φ2Mを調整することができる。
(第3の実施形態の変形例2)
次に、本発明の第3の実施形態の変形例2に係る電球形ランプ3Bについて、図13を用いて説明する。図13は、本発明の第3の実施形態の変形例2に係る電球形ランプの断面図である。なお、図13において、図12に示す構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付しており、詳しい説明は省略又は簡略化する。
図13に示す本変形例に係る電球形ランプ3Aが、図12に示す第3の実施形態の変形例1に係る電球形ランプ3Aと異なる点は、グローブの形状である。本変形例におけるグローブ10Aの全体形状は、開口部から長細く膨出するような長球形状である。グローブ10Aの材質等は、他の実施形態と同様である。
以上のように、本発明の第3の実施形態の変形例2に係る電球形ランプ3Bは、第3の実施形態の変形例1に係る電球形ランプ3Aと同様の作用効果を奏する。本変形例に係る電球形ランプ3Bは、シャンデリアやロウソク型の照明器具に適している。
なお、本変形例では、SMD型のLEDモジュールを用いているが、COB型のLEDモジュールを用いても構わない。
以上、本発明に係るランプ及び照明装置について、実施形態及び変形例に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施形態及び変形例に限定されるものではない。以下、上述の実施形態及び変形例における他の変形例について説明するが、上述の実施形態及び変形例と異なる点を中心に説明し、同じ構成要素については同じ符号を付している。
まず、上記の実施形態等におけるCOB型のLEDモジュールでは、LEDチップ22は、第1の主面21aの一方の面にのみ形成したが、これに限らない。図14は、変形例1に係るLEDモジュールの構成を示す図である。
図14に示すように、変形例1に係るLEDモジュール20Dは、第1の主面21aだけではなく、第2の主面21bにもLEDチップ22及び封止材23が形成されている。これにより、第1の主面21a及び第2の主面21bの両方の面に発光部を形成することができる。この場合、基台としては、不透光性の金属基板等を用いても構わない。このように基台21の両主面にLEDチップ22(発光源)を設けることにより、基台21の両主面から主光を放射させることができる。このように、基台21の両主面におけるLEDチップ22及び封止材23を調整することによっても、LEDモジュール20Dにおける光束Φ1M及び光束Φ2M、さらには、グローブ10における光束Φ1G及び光束Φ2Gを調整することができる。
また、上記の実施形態等において、図15及び図16に示すLEDモジュール20E、20Fを用いても構わない。図15は、変形例2に係るLEDモジュールの構成を示す図である。また、図16は、変形例3に係るLEDモジュールの構成を示す図である。
図15に示すように、LEDモジュール20Eは、封止材23(第1の波長変換材)とは別に、基台21の第1の主面21aに形成された蛍光体膜(第2の波長変換材)27を備える。蛍光体膜27は、ガラスフリット等の無機材料と蛍光体粒子とからなる焼結体膜である。蛍光体膜27は、蛍光体粒子、ガラスフリット等の焼結用結合材及び溶剤等を混錬することによって得られるペーストを、基台21の第1の主面21aに塗布した後に焼結することによって形成することができる。蛍光体膜27の膜厚は、10μm〜500μmとすることができる。
このように蛍光体膜27を第1の主面21aに形成することにより、基台21を透過しようとする光は、蛍光体膜27の蛍光体粒子によって励起されて所定の波長変換光となる。すなわち、基台21を透過しようとするLEDチップ22の光は、基台21を透光する前に蛍光体膜27によって波長変換される。これにより、LEDモジュール20Eの全方位に放出される光に対して色温度差を低減することができる。
また、図16に示すLEDモジュール20Fのように、蛍光体膜27は第2の主面21bに形成してもよい。但し、図16の場合、波長変換されないLEDチップ22の光(青色光)が基台21内に進入してしまう可能性がある。この場合、LEDチップ22の光(青色光)の一部が基台21内を全反射して基台21の側部から出射してしまう可能性がある。なお、図15のように第1の主面21aに蛍光体膜27を形成することにより、波長変換されないLEDチップ22の光が基台21内に進入する確率を大幅に低減させることができる。
また、上記の実施形態等において、図17に示すLEDモジュール20Gを用いても構わない。図17は、変形例4に係るLEDモジュールの構成を示す図である。
図17に示すように、LEDモジュール20Gでは、正八角形の基台21Aを用いるとともに、LEDチップ(不図示)及び封止材23を正八角形の辺に沿って形成している。なお、基台21の形状は、矩形や正八角形に限るものではなく、正六角形等の他の多角形又は円形としてもよい。
また、上記の実施形態及び変形例に係る電球形ランプは、各種照明装置に適用することができる。例えば、図13に示すような第3の実施形態の変形例2に係る電球形ランプ3Bを、図18に示すようなシャンデリア型の照明装置に適用することができる。なお、上記の実施形態及び変形例に係る電球形ランプは、地面側の照度を高くしたい場合には、グローブが上側(天井側)で口金が下側(地面側)となるように照明器具に取り付けられる場合に適しているが、グローブが下側(地面側)で口金が上側(天井側)となるように照明器具に取り付けられても構わない。例えば、地面側よりも天井側の照度を高くしたいような場合には、上記の実施形態及び変形例に係る電球形ランプを、グローブが下側(地面側)で口金が上側(天井側)となるように照明器具に取り付ければよい。
また、上記の実施の形態において、半導体発光素子としてLEDを例示したが、半導体レーザ、有機EL(Electro Luminescence)又は無機EL等の発光素子を用いてもよい。
その他、本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したもの、または異なる実施の形態あるいは変形例における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。