JP2013165228A - 発光モジュール、ランプ及び照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】波長変換部材の厚みが不均一になることによる色ムラが発生しない発光モジュールを提供する。
【解決手段】ＬＥＤ３と、透光性を有し２つの主面の一方２１ａ側にＬＥＤ３が配された実装基板２１と、ＬＥＤ３からの出射光における出射方向のうち、実装基板２１側へ向かう出射方向を後方、実装基板２１と反対側へ向かう出射方向を前方と定義した場合に、ＬＥＤ３の前方側および後方側に設けられ、ＬＥＤ３の出射光の波長を変換する波長変換部材２３，２８とを備え、実装基板２１の２つの主面の少なくとも一方に凹部２１ｂが形成されており、後方側の波長変換部材２８は凹部２１ｂに充填されてなる。
【選択図】図５

Description

本発明は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の発光素子を光源とする発光モジュール、ランプ及び照明装置に関する。

近年、省エネルギーの観点から、白熱電球に代替する電球形ランプとして、半導体発光素子の１つであるＬＥＤを光源として利用するランプ（以下、ＬＥＤランプと記載する。）が提案されている（例えば、特許文献１〜２）。
本出願人が販売するＬＥＤランプとして、商品名「ＬＤＡ４ＬＣ」がある（非特許文献１）。このクリア電球タイプのＬＥＤランプは、棒状部材が立設された基台、基台により開口が閉塞されたグローブ、棒状部材によりグローブ内で支持された発光モジュールとしてのＬＥＤモジュールを備える。

図１２（ａ）は、本出願人が販売するクリア電球タイプのＬＥＤランプが備える、ＬＥＤモジュールの模式的な構造を示す断面図である。ＬＥＤモジュールは、発光素子としてのＬＥＤ９３と、透光性を有し、２つの主面の一方側にＬＥＤ９３が配された実装基板９１と、ＬＥＤ９３の出射光の波長を変換する波長変換部材９５とからなる。例えば、ＬＥＤ９３が青色光を出射する素子であり、かつ、ＬＥＤランプから白色光を出射させる場合、波長変換部材９５は、青色光を黄色光に変換する蛍光体粒子を含んでなる。以上のような構成により、白熱電球に近似した配光特性を得ることが可能となっている。

特開２００６−３１３７１７号公報 特開２０１０−００３５８０号公報

パナソニック株式会社ホームページ＜URL http://ctlg.panasonic.jp/product/info.do?pg=04&hb=LDA4LC＞

以下、ＬＥＤ９３からの出射光における出射方向のうち、実装基板９１側へ向かう出射方向を後方、実装基板９１と反対側へ向かう出射方向を前方と定義して説明する。図１２（ａ）に示すＬＥＤモジュールを用いた場合には、ＬＥＤ９３から発せられた光を、前方側だけでなくである後方側へも出射させることができる。しかし、ＬＥＤ９３の後方側には波長変換部材が設けられていないため、後方側へ出射される光はＬＥＤ９３の発光色に近い色味となってしまう。

そこで、ＬＥＤモジュールを次のような構成にすることが考えられる。図１２（ｂ）は、ＬＥＤの前方側および後方側に波長変換部材が設けられたＬＥＤモジュールの模式的な構造を示す断面図である。図１２（ｂ）に示すＬＥＤモジュールでは、実装基板９１の２つの主面の一方全体に亘って波長変換部材９７が形成された実装基板９１の前方側に、ＬＥＤ９３が配されている。このような構成によれば、ＬＥＤ９３から後方側へ出射した光も波長変換部材を透過するため、所望の波長に変換することが可能である。

しかしながら、波長変換部材９７における波長変換機能は、波長変換部材９７の厚みに大きく依存するところ、実装基板９１の２つの主面の一方全体に亘って、波長変換部材９７の厚みが均一になるように形成することは困難である。波長変換部材９７の厚みが不均一となる結果、蛍光体粒子の濃度が波長変換部材の位置によって変化してしまう。このため、図１２（ｂ）に示すＬＥＤモジュールでは、後方側における波長変換機能が波長変換部材の位置によって変化し、出射光に色ムラが発生するおそれがある。

本発明は、波長変換部材の厚みが不均一になることによる色ムラが発生しない発光モジュールを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明に係る発光モジュールは、発光素子と、透光性を有し、２つの主面の一方側に前記発光素子が配された基板と、前記発光素子からの出射光における出射方向のうち、前記基板側へ向かう出射方向を後方、前記基板と反対側へ向かう出射方向を前方と定義した場合に、前記発光素子の前方側および後方側に設けられ、前記発光素子の出射光の波長を変換する波長変換部材と、を備え、前記基板の２つの主面の少なくとも一方に凹部が形成されており、前記後方側の波長変換部材は前記凹部に充填されてなることを特徴とする。

上記構成の発光モジュールにおいては、基板の２つの主面の少なくとも一方に凹部が形成されており、後方側に設けられた波長変換部材は凹部に充填されてなる。このような構成によれば、例えば、波長変換部材の所望の厚みに相当する深さの凹部が形成された基板を用意し、その凹部に波長変換部材を構成する材料（波長変換材料）を流し込み、凹部から溢れた波長変換材料を凹部の頂面に沿って除去することで、後方側の波長変換部材の形成が可能である。したがって、波長変換部材の厚みの制御が容易となる結果、波長変換部材の厚みを均一に形成することができるため、色ムラが発生しない。

以上説明したように、本発明によれば、波長変換部材の厚みが不均一になることによる色ムラが発生しない発光モジュールを提供することが可能となる。

第１の実施形態に係るＬＥＤランプ１００の構造を示す斜視図である。 図１に示すＬＥＤランプ１００のＡ−Ａ’線矢視断面図である。 ＬＥＤランプ１００の分解斜視図である。 （ａ）ＬＥＤランプ１００の前方側から見たＬＥＤモジュール５の平面図と、（ｂ）図４（ａ）におけるＢ−Ｂ’線矢視断面図である。 図４（ａ）におけるＣ−Ｃ’線矢視断面図である。 ＬＥＤモジュール５の製造方法の一例を説明するための図である。 第２の実施形態に係るＬＥＤモジュール６１の構造を示す断面図である。 本発明に係る照明装置２０１の概略図である。 変形例（１−４）に係るＬＥＤモジュールの構造を示す断面図である。 変形例（１−５）に係るＬＥＤモジュールの構造を示す断面図である。 変形例（７−１）に係るＬＥＤモジュールの構造を示す断面図である。 （ａ）本出願人が販売するクリア電球タイプのＬＥＤランプが備える、ＬＥＤモジュールの模式的な構造を示す断面図と、（ｂ）ＬＥＤの前方側および後方側に波長変換部材が設けられたＬＥＤモジュールの模式的な構造を示す断面図である。

≪第１の実施形態≫
［１．全体構成］
図１は、第１の実施形態に係るＬＥＤランプ１００の構造を示す斜視図である。図２は、図１に示すＬＥＤランプ１００のＡ−Ａ’線矢視断面図であり、図３は、ＬＥＤランプ１００の分解斜視図である。図２において、紙面上下方向に沿って描かれた一点鎖線は、ＬＥＤランプ１００のランプ軸Ｊを示している。

ＬＥＤランプ１００は、上述したクリア電球タイプのランプである。図１〜３に示すように、ＬＥＤランプ１００はその主な構成として、発光素子の一種であるＬＥＤ３が配されてなる発光モジュールとしてのＬＥＤモジュール５、ＬＥＤモジュール５を覆うグローブ７、グローブ７に取着されたケース９、ケース９に被着された口金１１、棒状部材１７が立設され、グローブ７の開口を閉塞する基台としてのベース部材１３、口金１１から受電してＬＥＤを発光させるための回路ユニット１５を備える。以下、図１〜３中の各部分について説明する。

［２．各部構成］
＜ＬＥＤモジュール＞
（構成）
図１〜３に示すように、ＬＥＤモジュール５は、実装基板２１、複数のＬＥＤ３、封止体２３、波長変換部材２８を備える。

ＬＥＤ３は、実装基板２１における２つの主面の一方に配されている。ここで、ＬＥＤ３からの出射光における出射方向のうち、実装基板２１側へ向かう出射方向を後方、実装基板２１と反対側へ向かう出射方向を前方と定義する。すなわち、実装基板２１におけるＬＥＤ３が配されている側の主面である一方の主面は、前方側の主面ということができる。以下の説明において、「実装基板における前方側の主面」を単に「実装基板の前面」と記載する。

実装基板２１は、透光性を有する材料により構成されている。よって、ＬＥＤ３から発せられた光は、前方側および後方側へ出射させることができる。実装基板２１として用いることが可能な材料としては、例えば、ガラス、アルミナ、サファイア、樹脂等が挙げられる。なお、本実施形態におけるＬＥＤ３は、青色光を発光色とするものが用いられている。

図４，５は、ＬＥＤモジュール５の構造を示す図である。図４（ａ）は、ＬＥＤランプ１００の前方側から見たＬＥＤモジュール５の平面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）におけるＢ−Ｂ’線矢視断面図である。また、図５は、図４（ａ）におけるＣ−Ｃ’線矢視断面図である。なお、図４（ｂ）および図５の断面図において、図示を省略した部分がある。

図４（ａ）に示すように、実装基板２１は平面視形状が矩形状をしている。また、実装基板２１におけるＬＥＤ３が配されている側の主面である実装基板２１の前面には、ＬＥＤ３を電気的に接続（直列接続又は／及び並列接続である。）にしたり、回路ユニット１５と接続したりするための配線パターン２２や、ＬＥＤ３の接続端子と接続される導電ランド（不図示）が形成されている。ＬＥＤランプ１００では、ＬＥＤ３から出射された光が実装基板２１を透過することにより、後方側へも光を出射させることとしている。このため、本実施形態においては、配線パターン２２や導電ランドも透光性の材料で構成されることが望ましく、このような透光性の材料としては、例えば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等がある。

図４（ｂ）に示すように、ＬＥＤ３は実装基板２１に複数実装されており、間隔（例えば、等間隔である。）をおいて、実装基板２１の長手方向に沿って直線状に２列に配置されている。ＬＥＤ３の個数、配列等は、ＬＥＤランプ１００に要求される輝度等により適宜決定される。
前方側の波長変換部材としての封止体２３は、ＬＥＤ３からの出射光の波長を変換する波長変換機能、およびＬＥＤ３への空気や水分の侵入を防止する機能を有する。本実施形態の封止体２３は、１列分のＬＥＤ３を被覆している。

封止体２３は、主に透光性材料で構成されており、封止体２３を構成する透光性材料としては、例えばシリコーン樹脂を利用することができる。また、封止体２３には、青色光を黄色光に変換する蛍光体粒子が混入されている。これにより、ＬＥＤ３から出射された青色光と、蛍光体粒子により波長変換された黄色光との混色により生成された白色光がＬＥＤモジュール５（ＬＥＤランプ１００）から発せられることとなる。

図４（ａ），（ｂ）に示すように、実装基板２１には、配線パターン２２における給電端子２２ａ，２２ｂの周辺に貫通孔２６が形成されている。貫通孔２６は、回路ユニット１５からＬＥＤ３へ給電するためのリード線４９，５１（図１〜３）を挿通させるためのものである。リード線４９，５１の一端が、半田２４（図１，２）により配線パターン２２の給電端子２２ａ，２２ｂと接続されることにより、ＬＥＤモジュール５と接続される。リード線４９，５１の他端は、図２に示すように、回路ユニット１５に接続されている。また、実装基板２１の略中央に設けられている貫通孔２５は、実装基板２１と棒状部材１７の凸部１７ａ（図２，３）との結合に用いられるものである。

本実施形態におけるＬＥＤモジュール５には、図５に示すように、さらに、ＬＥＤ３から後方側へ出射した青色光を黄色光に変換する、後方側に設けられた波長変換部材としての波長変換部材２８が設けられている。波長変換部材２８は、実装基板２１におけるＬＥＤ３が配されている側の主面である、実装基板２１の前面２１ａに形成された凹部２１ｂに充填されてなるものである。波長変換部材２８は封止体２３と同様に、シリコーン樹脂等の透光性材料に蛍光体粒子が混入されてなる。

図５に示すように、実装基板２１を平面視した状態において、ＬＥＤ３の全体が凹部２１ｂと重なっている。ここで、本実施形態では、ＬＥＤ３は実装基板２１の前面２１ａ側に複数配されており、凹部２１ｂは各ＬＥＤ３と一対一対応するように複数形成されている。このため、各ＬＥＤ３の全体が対応する凹部２１ｂと重なっている。仮に、ＬＥＤ３の一部のみが凹部２１ｂと重なっている場合には、凹部２１ｂと重なっていない部分のＬＥＤ３からの青色光が黄色光に変換されずに後方側へ出射されることになる。しかしながら、ＬＥＤ３の全体が凹部２１ｂと重なっていることで、黄色光に変換されずに後方側へ出射される光の量は大幅に低減される。この点、図５での図示のように、実装基板２１を平面視した状態において、凹部２１ｂの面積がＬＥＤ３の面積よりも大きい方が望ましい。

また、配線パターン２２および導電ランドは、実装基板２１の前面２１ａにおける凹部２１ｂを除く領域に形成されている。このため、配線パターン２２および導電ランドが透光性を有する材料で構成されていない場合であっても、配線パターン２２および導電ランドが後方側への光の出射を遮ることがない。
（製造方法）
図６は、ＬＥＤモジュール５の製造方法の一例を説明するための図である。

まず、図６（ａ）に示すように、前面２１ａに凹部２１ｂが形成された実装基板２１を用意する。凹部２１ｂが形成された実装基板２１は、例えば、金型により成形することで製造できる。従来の実装基板成形用の金型に代えて、実装基板２１の凹部２１ｂに対応する凸部が形成された金型で成形することにより、容易に凹部２１ｂが形成された実装基板２１を製造することが可能である。

次に、図６（ｂ）に示すように、凹部２１ｂに波長変換部材２８を構成する材料を流し込む等の方法により、凹部２１ｂに波長変換部材２８を構成する材料を充填する。これにより、波長変換部材２８が形成される。このとき、凹部２１ｂから溢れた上記材料を凹部２１ｂの頂面に沿って除去する等の方法により、図６（ｂ）のように、凹部２１ｂに充填されてなる波長変換部材２８の頂面と実装基板２１の前面２１ａとが面一になるようにすることが望ましい。このようにすることで、図６（ａ）において、波長変換部材２８の所望の厚みに相当する深さの凹部２１ｂを形成しておけば、波長変換部材２８の厚みの制御が容易になる。この結果、波長変換部材２８の厚みを均一に形成することができるため、波長変換部材２８の厚みの不均一性に起因する色ムラが発生しない。

また、凹部２１ｂに充填されてなる波長変換部材２８の頂面と実装基板２１の前面２１ａとが面一になるようにすることで、波長変換部材２８を形成する工程よりも後に行われる工程における制約をなくすことが可能である。特に、配線パターン２２や導電ランドを形成する工程が、波長変換部材２８を形成する工程よりも後に行われる場合に有用である。

配線パターン２２および導電ランドを銅箔で構成する場合、例えば、実装基板２１の前面全体に銅箔を貼付し、その後に不要な銅箔をエッチングで除去するといった方法により形成される。このとき、波長変換部材２８形成後の実装基板２１の前面に凹凸が存在すると、実装基板２１の前面全体に銅箔を貼付することは困難である。また、配線パターン２２および導電ランドをＩＴＯで構成する場合、スパッタ法に基づき形成することができる。この場合、波長変換部材２８形成後の実装基板２１の前面における、配線パターン２２および導電ランドの形成予定領域を除く部分をメタルマスクで覆うが、波長変換部材２８形成後の実装基板２１の前面に凹凸が存在すると、例えば、ＩＴＯ膜が不要な部分をメタルマスクで十分に覆うことができなくなる恐れがある。

このように、凹部２１ｂに充填されてなる波長変換部材２８の頂面と実装基板２１の前面２１ａとが面一でない場合、すなわち、波長変換部材２８形成後の実装基板２１の前面に凹凸がある場合には、波長変換部材２８を形成する工程より後に行われる工程に制約が出てくる。しかしながら、本実施形態によれば、凹部２１ｂに充填されてなる波長変換部材２８の頂面と実装基板２１の前面２１ａとが面一であるので、上記のような問題は生じない。

そして、図６（ｃ）に示すように、不図示のダイアタッチ材（例えば、シリコーン系接着剤である。）により波長変換部材２８にＬＥＤ３を固着させ、さらに、ＬＥＤ３の前方側に封止体２３を設けることによりＬＥＤモジュール５が完成する。
＜グローブ＞
図１〜３に戻り、グローブ７は、白熱電球のグローブと同じような形状、つまりＡタイプである。グローブ７は、透光性材料により構成される。グローブ７に用いる透光性材料としては、例えば、ガラス材料や樹脂材料等が挙げられる。

図２に示すように、グローブ７は、中空の球状をした球状部７ａと、筒状をした筒状部７ｂとを有している。筒状部７ｂは、球状部７ａから離れるにしたがって縮径している。また、筒状部７ｂにおける球状部７ａと反対側の端部（グローブ７における後方側の端部）には開口が存在し、この開口はベース部材１３により塞がれている。
＜ケース＞
図１〜３に示すように、ケース９は、白熱電球のグローブにおける口金側に近い部分と同じような形状をしており、樹脂材料、例えばポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）により構成されている。また、ケース９は、内部に収容する回路ユニット１５が点灯時に発生する熱を外部に放出する機能を有する。放熱は、ケース９から外気への熱伝導、外気により対流、輻射により行われる。

図２に示すように、ケース９は、ランプ軸Ｊ方向における前方側半分に大径部９ａを、後方側半分に小径部９ｂをそれぞれ有する。また、大径部９ａと小径部９ｂとの間には、図２における左下に示す拡大図のように段差部９ｃが形成されている。ケース９は、その前方側の開口がベース部材１３により塞がれるとともに、後方側の開口が口金１１により塞がれることで、内部に密閉状の空間を有する。この空間には回路ユニット１５が収納される。小径部９ｂの外周が雄ネジとなっており、これが口金１１内にねじ込まれることにより、口金１１とケース９とが結合される。

また、図３に示すように、ケース９の小径部９ｂには、ケース９の中心軸と平行に延伸する溝９ｄが形成されている。この溝９ｄは、口金１１と回路ユニット１５とを接続するリード線３３を固定する（リード線３３の移動を規制する）ものである。
なお、グローブ７とケース９とで構成される外囲器の全体形状が白熱電球と類似するように、大径部９ａは口金１１側からグローブ７側に移るにしたがって曲線的に拡径する形状となっている。

＜口金＞
口金１１は、照明器具のソケットから電力を受けるためのものである。口金１１の種類は、特に限定するものではないが、本実施形態においてはエジソンタイプが使用されている。口金１１は、筒状であって周壁がネジ状をしたシェル部２７と、シェル部２７に絶縁材料２９を介して装着されたアイレット部３１とからなる。

シェル部２７はリード線３３を介して、アイレット部３１はリード線３５を介して、それぞれ回路ユニット１５と接続されている。なお、リード線３３は、ケース９の小径部９ｂの内側から後方側端部の開口を経由して外側へと引き出されてケース９の溝９ｄに嵌められた状態で、シェル部２７に覆われている。これにより、ケース９の外周とシェル部２７の内周とにリード線３５が挟まれ、リード線３５と口金１１とが電気的に接続される。

＜ベース部材＞
ベース部材１３は、ケース９の大径部９ａに挿入される。ベース部材１３は、ケース９の内部に挿入されるため、ケース９の大径部９ａの内面に対応した外面（周面）を有する。ここでは、ケース９の内周面とベース部材１３の外周面とが対応しており、大径部９ａの内周面の横断面形状が円形状をしているため、ベース部材１３も横断面形状が円形状をした円盤状をしている。

ベース部材１３は、小径部１３ａと、小径部１３ａよりも径の大きな大径部１３ｂとを有する。大径部１３ｂの外周面がケース９の大径部９ａの内周面に対応（当接）する。ベース部材１３がケース９に挿入されると、小径部１３ａとケース９の内周面との間に、ケース９の内周面に沿った溝３７が形成される。図２に示すように、溝３７にはグローブ７の開口側端部７ｃが挿入されており、この溝３７に接着剤３９が充填されることにより、ベース部材１３とグローブ７、ケース９とグローブ７が互いに固着される。

ベース部材１３は、グローブ７の後方側の開口およびケース９の大径部９ａの開口を塞ぐ機能を有するほか、点灯時に回路ユニット１５から発光する熱をケース９に伝える機能を有する。さらに、ＬＥＤ３に発生した熱のうち、棒状部材１７から伝導してきた熱をグローブ７およびケース９に伝える機能を有する。このため、ベース部材１３は、金属、樹脂等の熱伝導性の良好な材料で構成されていることが望ましい。

図１〜３に示すように、ベース部材１３の前方側には棒状部材１７が立設されている。棒状部材１７は、ＬＥＤモジュール５の支持具としての機能、ＬＥＤランプ１００の点灯時には放熱部材としての機能を併有する。
棒状部材１７は、ＬＥＤモジュール５をグローブ７の中央位置で支持する。棒状部材１７は、その前方側の端部がＬＥＤモジュール５に結合され、後方側の端部が接着剤によりベース部材１３に取着されている。

上述したように、棒状部材１７の前方側の端部とＬＥＤモジュール５との結合は、係合構造を利用している。棒状部材１における前方側の面には凸部１７ａ（図２，３）が形成されており、ＬＥＤモジュール５の実装基板２１の略中央には貫通孔２５（図３，４）が形成されている。凸部１７ａの形状と貫通孔２５の形状とは互いに対応しており、棒状部材１７の凸部１７ａが実装基板２１の貫通孔２５に挿入（嵌合）された状態で、凸部１７ａと貫通孔２５との間に接着剤を充填することで、棒状部材１７とＬＥＤモジュール５とが結合される。

棒状部材１７の後方側の端部とベース部材１３との結合は、例えば接着構造を利用している。棒状部材１７の後方側の面は平坦となっており、接着剤（不図示）によりこの後方側の面がベース部材１３における前方側の面に固着されている。
接着剤としては、熱伝導性の高いものが望ましい。このようにすることで、ＬＥＤ３で発生した熱を、ＬＥＤモジュール５の実装基板２１、棒状部材１７を介してベース部材１３へ伝導するのを促進することができる。熱伝導性の高い接着剤としては、例えば、セラミックス、セメント等の無機材料系の接着剤、放熱性シリコーン等の有機材料系の接着剤が挙げられる。

また、接着構造のほか、ベース部材１３と棒状部材１７とを一体成型することとしてもよい。このようにすることで、接着構造とする場合と比較して、棒状部材１７からベース部材１３への熱の流れをよりスムーズにすることができる。
放熱部材としての機能は、具体的には、（１）ＬＥＤ３の点灯時に発生した熱であって、棒状部材１７に伝わってきた熱をグローブ７内に含まれる空気に伝導させる機能、（２）ＬＥＤ３の点灯時に発生した熱であって、棒状部材１７に伝わってきた熱をベース部材１３に伝導させる機能である。

（１）の機能により、ＬＥＤモジュール５から直接、グローブ７内に含まれる空気に伝熱させる経路に加え、棒状部材１７を介して空気に伝熱させる経路を構成することが可能である。ＬＥＤモジュール５または棒状部材１７からグローブ７内に含まれる空気に伝わった熱は、グローブ７を介してＬＥＤランプ１００の外部へ放熱される。（２）の機能により、ベース部材１３に伝導した熱はグローブ７およびケース９に伝えられ、これらのグローブ７およびケース９からＬＥＤランプ１００の外部への放熱が行われる。このように、棒状部材１７は放熱部材としての機能も有しているため、棒状部材１７を構成する材料としては、熱伝導性の良好な材料が望ましく、具体的には、金属、樹脂等である。棒状部材１７を、例えばアルミニウムで構成すると、ＬＥＤランプ１００の軽量化も図ることができる。

上述したように、ＬＥＤモジュール５の実装基板２１を透光性材料により構成することで、後方へもＬＥＤモジュール５からの光を出射させることが可能となっている。このため、棒状部材１７は、ＬＥＤ３（ＬＥＤモジュール５）から後方へ発せられた光を遮らないように、なるべく棒状に近い形状をしている。
つまり、棒状部材１７の中間領域は、断面が円形状をした円柱部１７ｂとなっている。棒状部材１７の前方側領域は、矩形状の実装基板２１の短手方向に偏平な（短手方向に厚みが薄い）形状をした偏平部１７ｃとなっている。棒状部材１７の後方側領域は、ベース部材１３に近づくにしたがって拡径する裁頭円錐状をした円錐部１７ｄ（図３）となっている。これにより、棒状部材１７の偏平部１７ｃにおいては、ＬＥＤモジュール５を安定に保持しつつ、円柱部１７ｂにおいては、ＬＥＤ３から後方へと発せられた光をなるべく遮らないような構成としている。

また、図２に示すように、棒状部材１７の後方側領域にはリード線４９，５１を挿通させるための貫通孔５３，５５が形成され、ベース部材１３にも同様に、リード線４９，５１を挿通させるための貫通孔５７，５９が形成されている。
＜回路ユニット＞
回路ユニット１５は、口金１１を介して受電した商業電力を、ＬＥＤ３点灯用電力に変換する。回路ユニット１５は、回路基板４１と、回路基板４１に実装された各種の電子部品４３，４５とから構成されている。

回路ユニット１５の回路構成としては、主に、商業電力（交流）を整流する整流回路と、整流された直流電力を平滑化する平滑回路が含まれる。本実施形態においては、整流回路はダイオードブリッジ４５により、平滑回路はコンデンサ４３により構成されている。ダイオードブリッジ４５は回路基板４１のグローブ７側の主面に実装されている。コンデンサ４３は、回路基板４１の口金１１側の主面に実装され、口金１１の内部に位置する。

回路基板４１は、ケース９の内部に係止構造を利用して固定される。具体的には、ケース９の内部の段差部９ｃに回路基板４１の裏面の周縁部分が当接し、大径部９ａの内面の係止部４７により回路基板４１の表面が係止されている。
係止部４７は、周方向に間隔（例えば、等間隔である。）をおいて複数個（例えば４個である。）形成されている。係止部４７は、段差部９ｃに近づくにしたがってケース９の中心軸側に張り出す形状をし、係止部４７と段差部９ｃとの距離は、回路基板４１の厚みに相当する。

なお、回路基板４１（回路ユニット１５）を装着する際には、回路ユニット１５をケース９の大径部９ａ側から挿入し、回路基板４１の後方側の面（口金１１側の面）が係止部４７に到達すると、回路基板４１をさらに押し込んで係止部４７を通過させる。これにより、回路基板４１が係止部４７により係止され、回路ユニット１５がケース９に装着される。

≪第２の実施形態≫
第１の実施形態においては、ダイアタッチ材を介して波長変換部材２８の前方側にＬＥＤ３が実装されていた。しかしながら、波長変換部材２８を構成する透光性材料と蛍光体粒子の組成比によっては、波長変換部材２８が多孔質となる場合がある。波長変換部材２８が多孔質である場合、ＬＥＤ３の実装の際に用いるダイアタッチ材が波長変換部材２８へ浸み込むことにより、ＬＥＤ３を安定に実装することが困難となるおそれがある。本実施形態は上記の課題に鑑みてなされたものである。

図７は、第２の実施形態に係るＬＥＤモジュール６１の構造を示す断面図であり、図４（ａ）におけるＣ−Ｃ’線矢視断面図（図５）と対応するものである。以下の説明において、第１の実施形態と同様の構成には同じ符号を付して説明を省略する。
図７に示すように、第１の実施形態に係るＬＥＤモジュール５との違いは、ＬＥＤ３と後方側に設けられた波長変換部材２８との間に、さらに、透光性を有する無機材料層６３が介挿されている点である。無機材料層６３は、ダイアタッチ材の浸み込みを防止する機能を有するものである。したがって、無機材料層６３は封止性に優れる材料であることが望ましい。また、ＬＥＤ３が発した光を後方側へ透過させる必要があるため、透光性を有する必要がある。封止性に優れ、かつ、透光性を有する材料としては、例えば、ガラス材料、酸化シリコン（ＳｉＯ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）等が挙げられる。

そして、ＬＥＤ３は第１の実施形態と同様のダイアタッチ材により、無機材料層６３に固着されている。ＬＥＤ３と波長変換部材２８との間に無機材料層６３が介挿されていることで、波長変換部材２８に直接にダイアタッチ材が塗布されることがないので、ダイアタッチ材の波長変換部材２８への浸み込みは発生しない。したがって、ＬＥＤ３を安定に実装することが可能である。無機材料層６３の膜厚は、ダイアタッチ材が浸み込まない程度の厚さであれば特に限定されず、例えば、数［μｍ］程度である。

無機材料層６３の材料としてガラス材料を用いる場合には、例えば、波長変換部材２８形成後の実装基板２１の前方側にガラスフリットを配し、これを焼き付けることにより、容易に無機材料層６３を形成することができる。
なお、本実施形態が解決しようとする課題に対しては、ダイアタッチ材の量を増やすといった方法を採ることも考えられる。しかしながら、将来的に、ＬＥＤランプの高輝度化を目的として実装基板に実装するＬＥＤの個数を増やす場合には、このような方法では対応することが困難になることが予想される。したがって、本実施形態はＬＥＤランプが高輝度化した場合に特に有用である。

≪第３の実施形態≫
本発明は、第１の実施形態で説明したＬＥＤランプ１００および第２の実施形態で説明したＬＥＤモジュールを備えるＬＥＤランプを利用した照明装置にも適用できる。本実施形態では、一例として、第１の実施形態に係るＬＥＤランプ１００を照明器具（ダウンライトタイプである。）に装着する場合について説明する。

図８は、本発明に係る照明装置の概略図である。
照明装置２０１は、例えば、天井２０２に装着されて使用される。
照明装置２０１は、図８に示すように、ＬＥＤランプ１００と、ＬＥＤランプ１００を装着して点灯・消灯をさせる照明器具２０３とを備える。
照明器具２０３は、例えば、天井２０２に取着される器具本体２０５と、器具本体２０５に装着され且つＬＥＤランプ１００を覆うカバー２０７とを備える。カバー２０７は、ここでは開口型であり、ＬＥＤランプ１００から出射された光を所定方向（ここでは後方である。）に反射させる反射膜２１１を内面に有している。

器具本体２０５には、ＬＥＤランプ１００の口金１１が取着（螺着）されるソケット２０９を備え、このソケット２０９を介してＬＥＤランプ１００に給電される。
本実施形態では、照明器具２０３に装着されるＬＥＤランプ１００のＬＥＤ３（ＬＥＤモジュール５）の配置位置が白熱電球のフィラメントの配置位置に近いため、ＬＥＤランプ１００における発光中心と、白熱電球における発光中心とが近いものとなる。

このため、白熱電球が装着されていた照明器具にＬＥＤランプ１００を装着しても、ランプとしての発光中心の位置が似ているため、被照射面に円環状の影が発生する等の問題が生じ難くなる。
なお、ここでの照明器具は、一例であり、例えば、開口型のカバー２０７を有さずに、閉塞型のカバーを有するものであってもよいし、ＬＥＤランプが横を向くような姿勢（ランプの中心軸が水平となるような姿勢）や傾斜する姿勢（ランプの中心軸が照明器具の中心軸に対して傾斜する姿勢）で点灯させるような照明器具でもよい。

また、照明装置は、天井や壁に接触する状態で照明器具が装着される直付タイプであったが、天井や壁に埋め込まれた状態で照明器具が装着される埋込タイプであってもよいし、照明器具の電気ケーブルにより天井から吊り下げられる吊下タイプ等であってもよい。
さらに、ここでは、照明器具は、装着される１つのＬＥＤランプを点灯させているが、複数、例えば、３個のＬＥＤランプが装着されるようにものであってもよい。なお、第２の実施形態で説明したＬＥＤモジュールを備えるＬＥＤランプを、本実施形態に係る照明装置のＬＥＤランプとして用いることも可能である。

≪変形例・その他≫
以上、本発明の構成を第１から第３の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態等に限られない。例えば、以下のような変形例等を挙げることができる。
（１）ＬＥＤモジュール
（１−１）発光素子
上記の実施形態においては、ＬＥＤとしてＬＥＤ素子を利用した場合について説明したが、これに限られない。例えば、表面実装タイプや砲弾タイプのＬＥＤを利用してもよい。

また、上記の実施形態においては、発光素子としてＬＥＤを利用する形態について説明したが、発光素子は、例えば、ＬＤ（レーザダイオード）やＥＬ素子（エレクトリックルミネッセンス素子、有機及び無機を含む。）等であってもよい。また、ＬＥＤを含めて、これらを組合せて使用してもよい。
上記の実施形態においては、ＬＥＤの発光色は青色光であり、蛍光体粒子は青色光を黄色光に変換するものを例にして説明したが、他の組合せであってもよい。他の組み合わせの一例として、白色を発光させる場合、ＬＥＤの発光色を紫外線光とし、蛍光体粒子として、赤色光へ変換する粒子、緑色光へ変換する粒子、青色光へ変換する粒子の３種類を用いることができる。

さらに、ＬＥＤの発光色を、赤色発光、緑色発光、青色発光の３種類のＬＥＤ素子を用いて、混色させて白色光としてもよい。なお、発光部から発せられる光色は、言うまでもなく、白色に限定されるものでなく、用途によって種々のＬＥＤ（素子、表面実装タイプを含む）や蛍光体粒子を利用することができる。
（１−２）実装基板
上記の実施形態においては、平面視形状が矩形状である実装基板を例にして説明したが、実装基板の平面視形状は特に限定するものではない。矩形状のほか、例えば、円形状、円環状、三角形状、四角形状および多角形状等がある。

上記の実施形態においては、薄い板（主面の面積に比べて側面の面積が小さいもの）を例にして説明したが、例えば、厚肉の板を利用してもよいし、ブロック状のものを利用してもよい。
なお、本明細書での実装基板は、形状、厚み、形態に関係なく、半導体発光素子（素子、表面実装タイプを含む）を実装すると共に半導体発光素子と電気的に接続するパターンを有したものを指している。したがって、基板が、ブロック状をしていてもよい。

（１−３）封止体
上記の実施形態では、封止体は、実装基板上に直線状に実装された複数のＬＥＤを被覆していたが、本発明はこれに限定されない。例えば、１つのＬＥＤを１つの封止体で被覆してもよいし全てのＬＥＤを１つの封止体で被覆することとしてもよい。
（１−４）波長変換部材
図５に示すように、第１の実施形態においては複数のＬＥＤに一対一対応するように、複数の波長変換部材が形成されていることとしたが、本発明はこれに限定されない。

図９は、変形例（１−４）に係るＬＥＤモジュールの構造を示す断面図である。図９に示すＬＥＤモジュールのように、平面視において複数のＬＥＤ３全体と重なるように実装基板２１の前面に凹部２１ｃを設け、この凹部２１ｃに波長変換部材２８Ａを形成することとしてもよい。このように、複数のＬＥＤ３に対し１つの波長変換部材２８Ａを形成することで、ＬＥＤ３から斜め方向に出射した光についても余すことなく波長変換することが可能である。

また、図５，７，９においては、後方側の波長変換部材を設けるにあたり、実装基板の前面に凹部を形成することしたが、本発明はこれに限定されない。実装基板の２つの主面の他方に凹部を形成し、この凹部に後方側の波長変換部材を設けることとしてもよい。実装基板の２つの主面の他方は、実装基板における後方側の主面ということができる。以下の説明において、「実装基板における後方側の主面」を単に「実装基板の後面」と記載する。このような構成によっても、波長変換部材の膜厚の制御を容易にすることができる。

さらに、後方側の波長変換部材を、実装基板の前面および後面の両方に設けることとしても同様の効果を得ることができる。すなわち、実装基板の前面および後面の少なくとも一方に後方側の波長変換部材が設けられていればよい。
なお、波長変換機能の観点からは、実装基板の後面に凹部（後方側の波長変換部材）を形成するよりも、実装基板の前面（実装基板におけるＬＥＤが配されている側の主面）に形成する方が望ましい。後面に形成した場合と比較して、前面に後方側の波長変換部材を形成した方が、ＬＥＤと後方側の波長変換部材との距離が近くなるからである。ＬＥＤと後方側の波長変換部材との距離が近いことで、ＬＥＤから後方側に出射された光をより効率よく波長変換することが可能である。また、第２の実施形態は、実装基板の前面に波長変換部材が設けられている場合に適用可能なものである。

（１−５）無機材料層
図７に示すように、第２の実施形態においては実装基板２１の前方側全体に亘って無機材料層６３を設けることとしたが、本発明はこれに限定されない。
図１０は、変形例（１−５）に係るＬＥＤモジュールの構造を示す断面図である。ダイアタッチ材の波長変換部材２８への浸み込みを防止するという観点では、図１０に示すように、少なくともダイアタッチ材が塗布される領域に無機材料層６３Ａが形成されていればよい。換言すると、実装基板２１を平面視した状態において、無機材料層６３Ａがダイアタッチ材と重なる領域のみに形成されていればよい。無機材料層６３Ａをダイアタッチ材と重なる領域のみに形成することにより、無機材料層６３Ａに要する材料コストを削減することができる。

（２）グローブ
上記の実施形態においてはＡタイプのグローブを利用する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、Ｂタイプ、ＧタイプおよびＲタイプのグローブ、または白熱電球のバルブ形状や電球形蛍光ＬＥＤランプのグローブ形状と全く異なる形状であってもよい。

また、上記の実施形態においてはクリア電球タイプのＬＥＤランプ、すなわち、グローブは内部が見えるような透明の部材で構成されていることとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、内部が見えないように半透明であってもよい。半透明にする方法としては、例えば、内面に炭酸カルシウム、シリカや白色顔料等を主成分とする拡散層を施したり、内面を凹凸状にする処理（例えばブラスト処理）を施したりする方法がある。

（３）ケース
上記の実施形態においては、ケースは樹脂材料により構成していたが、他の材料で構成することもできる。他の材料として金属材料を利用する場合には、口金との間の絶縁性を確保する必要がある。口金との間の絶縁性は、例えば、ケースの小径部の外周面に絶縁層を塗布したり、小径部に対して絶縁処理をしたりすることで確保できる。さらには、ケースのグローブ側を金属材料により構成し、ケースの口金側を樹脂材料により構成して、双方を結合することによっても確保できる。

また、上記の実施形態においては、ケースの表面については特に説明しなかったが、例えば、放熱フィンを設けてもよいし、輻射率を向上させるための処理を施してもよい。
さらに、ケースは１つの部材から構成されていたが、複数の部材で構成することもできる。例えば、第１の実施形態に係るＬＥＤランプ１００における大径部に相当する大径部材と、小径部に相当する小径部材とを接着剤により接合したものであってもよい。この際、大径部材を金属で、小径部材を樹脂でそれぞれ構成してもよい。

また、上記の実施形態においては、ケース内部に空間があり、当該空間内部に回路ユニットが格納されていたが、例えば、前記空間に樹脂材料が充填されていてもよい。この場合、絶縁性および高い熱伝導性を有する樹脂を充填することにより、回路ユニットで発生した熱をケースにより効率よく伝熱することができ、回路ユニットに作用する熱負荷を低減することができる。

上記の実施形態においては、バルブの後方側の端部がケースの大径部内周面に設けられた段差部上に載置されることによりバルブとケースとの位置決めが行われていたが、本発明はこれらに限られない。例えば、大径部内周面に段差部を備えない構成としてもよい。この場合、グローブの最頂部とアイレット部における後方側の端部との間のランプ軸Ｊに沿った長さ、即ち、ＬＥＤランプの全長が所定の長さとなるような位置において、接着剤等を用いてグローブとケースとが固着される。

（４）口金
口金の形状について、上記の実施形態では、エジソンタイプの口金を利用したが、他のタイプ、例えば、ピンタイプ（具体的にはＧＹ、ＧＸ等のＧタイプである。）を利用してもよい。
また、口金は、シェル部の雌ねじを利用してケースのネジ部分（小径部）に螺合させることで、ケースに装着（接合）されていたが、他の方法でケースと接合されてもよい。他の方法としては、接着剤による接合、カシメによる接合、圧入による接合等があり、これらの方法を２つ以上組合せてもよい。

また、シェル部の半分以上がケースの筒状をした小径部のネジ部分に螺合していたが、小径部が実施形態よりも短いケースに装着されてもよい。この場合、シェル部の内側に回路ユニットの電子部品が位置する場合もある。このような場合、シェル部内に絶縁性を有する樹脂が充填されてもよい。これにより、電子部品と口金との間の絶縁が確保されると共に、高い熱伝導性を有する樹脂を用いることにより電子部品で発生した熱を口金により効率よく伝熱することができる。

（５）ベース部材
上記の実施形態におけるベース部材は、小径部と大径部とを有しているが、外径がほとんど変化しない円板状であっても良い。この場合、グローブの開口側端部が挿入される溝をベース部材における前方側の面に形成し、この溝にグローブの開口側端部を挿入して接着剤にて固着することで、グローブをベース部材に装着することができる。

上記の実施形態におけるベース部材は、ケースに挿入された状態で接着剤によりケースに接合されているが、他の方法で、ケースに固定されても良い。他の方法としては、ベース部材の大径部をケースの開口よりも少し大きくしてケースに圧入する方法、ベース部材をケースに挿入後にケースの開口側をかしめる方法等がある。
なお、高熱伝導層は、ベース部材とグローブとを接続すれば良く、ケースとベース部材との接合方法・接合の仕方に関係なく、ベース部材からグローブへの伝熱量を増やすことができる。

上記の実施形態等では、棒状部材の中間領域が円柱状、すなわちランプ軸Ｊに垂直な断面の形状が円状であったが、本発明はこれに限定されない。例えば、三角形、または四角形以上の多角形等であってもよい。
（６）回路ユニット
回路基板がケース内部に固定的に収容される姿勢については、回路基板の主面がランプ軸Ｊと略直交する姿勢に限られない。例えば、回路基板が、ランプ軸Ｊと略平行になるような姿勢で収容されてもよいし、ランプ軸Ｊに対して所定の傾斜角を有する姿勢で収容されてもよい。

また、回路基板は、円盤状に限られず、平面視形状が矩形や多角形、さらにはハート形等の不定形であってもよいし、フレキシブル基板等の可撓性の部材により形成され、曲げられた状態でケース内部に収容されてもよい。
また、回路基板がケース内部に固定される方法は、係止部による係止構造に限られず、例えば、ねじ止め、接着などより回路基板がケース内部に固定されてもよい。

また、回路ユニットに、無線信号等に基づきＬＥＤを点灯制御させるための回路が設けられていることとしてもよい。ここでの「点灯制御」には、例えば、点灯、消灯、調光、照明色変更等が含まれる。
（７）その他
（７−１）上記の実施形態では、実装基板の前面に設けた凹部に波長変換部材を設けることで、後方側に出射した光を波長変換することとしていた。しかしながら、後方側に出射した光を波長変換するという目的であれば、実装基板に埋め込むような形状の波長変換部材である必要はない。

図１１は、変形例（７−１）に係るＬＥＤモジュールの構造を示す断面図である。図１１（ａ）に示すように、実装基板６５の前面に波長変換部材６７が設けられている。波長変換部材６７は、複数のＬＥＤ３と一対一対応するように複数設けられている。また、個々の波長変換部材６７の前方側を覆うように、無機材料層６９が形成されている。このようにすることで、第２の実施形態と同様に、ＬＥＤ３を実装する際に用いるダイアタッチ材の波長変換部材６７への浸み込みを防止することができる。

図１１（ａ）に示すＬＥＤモジュールでは、実装基板６５の前方側全体を無機材料層６９で覆うこととしたが、これに限られない。図１１（ｂ）に示すＬＥＤモジュールのように、無機材料層７１を平面視においてダイアタッチ材と重なる領域のみに形成することとしてもよい。
（７−２）上記の実施形態等では、口金やケースの内部が中空であることとしたが、本発明はこれに限定されない。口金やケースの内部を、例えば、伝導性が空気よりも高い絶縁性の材料を充填することとしてもよい。このような材料としては、例えば、シリコーン樹脂等がある。また、ケース内に絶縁性の材料等を充填することにより、回路ユニット動作時の振動を抑制し、ＬＥＤランプから発せられる騒音を低減することが可能である。

（７−３）上記の実施形態で使用している、材料、数値等は好ましい例を例示しているだけであり、この形態に限定されることはない。また、本発明の技術的思想の範囲を逸脱しない範囲で、適宜変更は可能である。また、他の実施形態との組み合わせは、矛盾が生じない範囲で可能である。さらに、各図面における部材の縮尺は実際のものとは異なる。なお、数値範囲を示す際に用いる符号「〜」は、その両端の数値を含む。

本発明に係るランプは、例えば、白熱電球に代替する電球形ＬＥＤランプとして好適に利用可能である。

１００ ＬＥＤランプ
３ ＬＥＤ
５、６１ ＬＥＤモジュール
７、７Ａ グローブ
９ ケース
１１ 口金
１３ ベース部材
１５ 回路ユニット
１７ 棒状部材
１９ 接着剤
２１、６５ 実装基板
２２ 配線パターン
２３ 封止体
２４ 半田
２５ 貫通孔
２６ 貫通孔
２７ シェル部
２８、２８Ａ、６７ 波長変換部材
２９ 絶縁材料
３１ アイレット部
３３ リード線
３５ リード線
３７ 溝
３９ 接着剤
４１ 回路基板
４３ コンデンサ
４５ ダイオードブリッジ
４７ 係止部
４９，５１ リード線
５３、５５、５７、５９ 貫通孔
５８ 接着剤
６３、６３Ａ、６９、７１ 無機材料層
２０１ 照明装置
２０２ 天井
２０３ 照明器具
２０５ 器具本体
２０７ カバー
２０９ ソケット
２１１ 反射膜
９１ 実装基板
９３ ＬＥＤ
９５ 波長変換部材
９７ 波長変換部材

Claims (12)

1. 発光素子と、
   透光性を有し、２つの主面の一方側に前記発光素子が配された基板と、
   前記発光素子からの出射光における出射方向のうち、前記基板側へ向かう出射方向を後方、前記基板と反対側へ向かう出射方向を前方と定義した場合に、前記発光素子の前方側および後方側に設けられ、前記発光素子の出射光の波長を変換する波長変換部材と、を備え、
   前記基板の２つの主面の少なくとも一方に凹部が形成されており、
   前記後方側の波長変換部材は前記凹部に充填されてなる
   ことを特徴とする発光モジュール。
2. 前記凹部は、前記基板における前記発光素子が配されている側の主面に形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の発光モジュール。
3. 前記凹部に充填されてなる波長変換部材の頂面と、前記基板の主面とが面一になっている
   ことを特徴とする請求項１に記載の発光モジュール。
4. 前記基板を平面視した状態において、前記発光素子の全体が前記凹部と重なっている
   ことを特徴とする請求項１に記載の発光モジュール。
5. 前記発光素子は前記基板の２つの主面の一方側に複数配されており、
   前記凹部は各発光素子と一対一対応するように複数形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の発光モジュール。
6. 前記基板を平面視した状態において、各発光素子の全体が対応する凹部と重なっている
   ことを特徴とする請求項５に記載の発光モジュール。
7. 前記基板における前記発光素子が配されている側の主面に、さらに、前記発光素子の接続端子と接続される導電ランドが形成されており、
   前記導電ランドは、前記基板における前記発光素子が配されている側の主面における凹部を除く領域に形成されている
   ことを特徴とする請求項２に記載の発光モジュール。
8. 前記発光素子と、前記基板における前記発光素子が配されている側の主面における凹部に設けられた波長変換部材との間に、さらに、透光性を有する無機材料層が介挿されており、
   前記発光素子はダイアタッチ材により前記無機材料層に固着されている
   ことを特徴とする請求項２に記載の発光モジュール。
9. 前記基板を平面視した状態において、前記無機材料層は前記ダイアタッチ材と重なる領域のみに形成されている
   ことを特徴とする請求項８に記載の発光モジュール。
10. 前記無機材料層は、ガラス材料で形成されている
    ことを特徴とする請求項８に記載の発光モジュール。
11. 棒状部材が立設された基台と、
    前記基台により開口が閉塞されたグローブと、
    前記棒状部材により前記グローブ内で支持された発光モジュールと、を備えるランプにおいて、
    前記発光モジュールは請求項１〜１０のいずれか１項に記載の発光モジュールである
    ことを特徴とするランプ。
12. ランプと、前記ランプを装着して点灯させる照明器具とを備える照明装置において、
    前記ランプは、請求項１１に記載のランプである
    ことを特徴とする照明装置。

Images