JP4989791B2 - ランプ - Google Patents

Description

本発明は、ＬＥＤ（発光ダイオード）などの半導体発光素子を光源とするランプに関し、特に、高輝度放電ランプ（ＨＩＤランプ）の代替品となるＬＥＤランプに関する。

近年、高輝度ＬＥＤの実用化を契機として、ＬＥＤモジュールを光源とするＬＥＤランプが普及しつつある。その一例として、特許文献１には、白熱電球の代替品となるＬＥＤランプが開示されている。当該ＬＥＤランプは、光源としてのＬＥＤモジュールと当該ＬＥＤモジュールを点灯させるための回路ユニットとが、グローブと口金とを含む外囲器内に格納された構造であって、回路ユニットは、ＬＥＤモジュールから出射される光を妨げないように、ＬＥＤモジュールと口金との間に配置されている。

特開２００６−３１３７１７号公報

しかしながら、上記のような回路ユニットの配置では、ＬＥＤモジュールから口金に至る熱伝導経路上に回路ユニットが存在することになるため、回路ユニットの電子部品が熱破壊され、ランプの寿命が縮まるおそれがある。

特に、ＬＥＤランプを、白熱電球よりも高輝度であるＨＩＤランプの代替品として利用する場合は、ＨＩＤランプと同等の輝度を得るためにＬＥＤの数量を増やしたり、大電流を投入したりする必要がある。そうするとＬＥＤモジュールの発熱量が増大してしまうため、電子部品の熱破壊の問題がより顕著になる。

また、ＨＩＤランプは、点光源に近い配光特性を有し、主として外管の管軸方向中央領域が光る構造であるため、特許文献１に記載のＬＥＤランプのように、グローブ（ＨＩＤランプの外管に相当）の全体が光る構造を採用したのでは、ＨＩＤランプと近似した配光特性を得ることはできない。

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたもので、回路ユニットの電子部品が熱破壊され難く、かつ、主として外管の管軸方向中央領域が光るランプを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係るランプは、光源としての半導体発光素子と、当該半導体発光素子を発光させるための回路ユニットとが、筒状の外管と口金とを含む外囲器内に格納されたランプであって、前記外管内の管軸方向中央領域には、入射した光を波長変換する波長変換部材が配され、当該波長変換部材よりも口金寄りには、主出射方向を前記口金と反対方向に向けた状態で前記半導体発光素子が配され、前記波長変換部材と前記半導体発光素子との間には、前記半導体発光素子から出射された光を前記波長変換部材に導く光学部材が配されており、前記回路ユニットの少なくとも一部は前記波長変換部材を挟んで前記半導体発光素子とは反対側に配されており、前記回路ユニットの少なくとも一部と前記波長変換部材との間に、前記波長変換部材から出射された光の少なくとも一部を前記波長変換部材側へ反射させる反射鏡が配されていることを特徴とするランプとした。

本発明の一態様に係るランプは、波長変換部材よりも口金寄りに半導体発光素子が配置され、波長変換部材を挟んで半導体発光素子とは反対側に回路ユニットの少なくとも一部が配置されている。そのため、波長変換部材を挟んで半導体発光素子とは反対側に配置されている部分は半導体発光素子から口金に至る熱伝導経路上に存在せず、その部分を構成する電子部品が熱破壊され難い。したがって、ランプが長寿命である。

また、外管内の管軸方向中央領域には、入射した光を波長変換する波長変換部材が配され、主出射方向を前記口金と反対方向に向けた状態で半導体発光素子が配され、波長変換部材と半導体発光素子との間に、半導体発光素子から出射された光を波長変換部材に導く光学部材が配されている。このため、半導体発光素子から出射された光は、光学部材により波長変換部材に導かれ、当該波長変換部材から、半導体発光素子から出射された光と波長変換部材により波長変換された光との混色により生成される混色光が放出されることになる。すなわち、外管内の管軸方向中央領域から混色光が放出されるので、管軸方向中央領域が主として光ることになる。したがって、ＨＩＤランプに近似した配光特性を有する。

ところで、上述のように、光出射方向に回路ユニットの少なくとも一部を配したことにより、その存在が原因で外管外側に放出される光量が低減されてしまうおそれがある。

この点に関し、本発明の一態様に係るランプでは、回路ユニットの少なくとも一部と波長変換部材との間に、波長変換部材から放出された光の少なくとも一部を波長変換部材側へ反射させる反射鏡が配されている。したがって、反射鏡が存在しなければ半導体発光素子とは反対側に配置されている回路ユニット部分に到達し吸収され得る光が、反射鏡により反射され再び波長変換部材に導かれることになる。この反射光は波長変換等により波長変換部材内で散乱し、その結果、少なくとも一部が外管外側へ放出されることになる。よって、外管外側へ放出される光量の損失を低減することができる。

実施の形態１に係るＬＥＤランプの構造を示す断面図である。 図１におけるＡ−Ａ線に沿った断面矢視図である。 外管の中心および外管の管軸方向中央領域を説明するための図である。 変形例１−１に係るＬＥＤランプの構造を示す断面図である。 実施の形態２に係るＬＥＤランプの構造を示す断面図である。 変形例２−１に係るＬＥＤランプの構造を示す断面図である。

以下、本実施の形態に係るランプについて、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態で記載している、材料、数値等は好ましいものを例示しているだけであり、それ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。さらに、異なる実施の形態の構成の一部同士を組み合わせることは、矛盾が生じない範囲で可能である。

また、以下では、半導体発光素子としてＬＥＤを利用する形態について説明するが、半導体発光素子は、例えば、ＬＤ（レーザダイオード）であっても良く、ＥＬ素子（エレクトリックルミネッセンス素子）であっても良い。
＜実施の形態１＞
［概略構成］
図１は、実施の形態１に係るＬＥＤランプの構造を示す断面図であり、図２は、図１におけるＡ−Ａ線に沿った断面矢視図である。

図１に示すように、実施の形態１に係るＬＥＤランプ（本発明の「ランプ」に相当する。）１は、ＨＩＤランプの代替品となるＬＥＤランプであって、光源としてのＬＥＤモジュール１０と、ＬＥＤモジュール１０が搭載された台座２０と、ＬＥＤモジュール１０を覆う外管３０と、ＬＥＤモジュール１０を発光させるための回路ユニット４０と、ＬＥＤモジュール１０から出射された光を波長変換部材に導く光学部材としての導光部材８０と、入射した光を波長変換する波長変換部材９０と、波長変換部材から出射された光の少なくとも一部を波長変換部材側へ反射させる反射鏡５０と、回路ユニット４０と電気的に接続された口金６０とを備える。

別の表現をすれば、ランプ１は、ＬＥＤモジュール１０と回路ユニット４０とが、台座２０と外管３０と口金６０とで構成される外囲器２内に格納された構造であって、外管３０内の管軸方向中央領域には、入射した光を波長変換する波長変換部材９０が配され、当該波長変換部材９０の口金６０側には、主出射方向を口金６０と反対方向に向けた状態でＬＥＤモジュール１０が配され、波長変換部材９０とＬＥＤモジュール１０との間には、ＬＥＤモジュールから出射された光を波長変換部材９０に導く導光部材８０が配されており、回路ユニット４０は波長変換部材９０を挟んでＬＥＤモジュール１０とは反対側に配置されており、回路ユニット４０と波長変換部材９０との間に、波長変換部材９０から出射された光の少なくとも一部を波長変換部材９０側へ反射させる反射鏡５０が配されている。

［各部構成］
（１）ＬＥＤモジュール
ＬＥＤモジュール１０は、実装基板１１と、実装基板１１の表面に実装された光源としての複数のＬＥＤ１２と、それらＬＥＤ１２を被覆するように実装基板１１上に設けられた封止体１３とを有する。封止体１３は、透光性材料からなり、例えばシリコーン樹脂を利用することができる。

また、ここでは、ＬＥＤ１２は青色光を発光色とするもの（このようなものを以下「青色ＬＥＤ」とも記す。）である。
（２）台座
台座２０は、一端側が開口し他端側が閉塞した有底筒状であって、円筒状の筒体２１と、当該筒体２１に延設されており筒体２１の回路ユニット４０側の開口を塞ぐ円板状の蓋体２２とを有する。台座２０の回路ユニット４０側の端部の外周縁には、外管３０の開口側端部３１が嵌め込まれる円環状の凹入部２３が設けられており、当該凹入部２３に外管３０の開口側端部３１を嵌め込んで接着剤３で固定することによって、台座２０と外管３０とが接合されている。また、台座２０の回路ユニット４０とは反対側の端部には口金６０が外嵌されており、これによって筒体２１の回路ユニット４０とは反対側の開口が塞がれている。

蓋体２２の回路ユニット４０側の端部には中央に凹部２５が設けられており、この凹部２５の底面２５ａ上に、ＬＥＤモジュール１０が、その主出射方向を口金６０と反対（波長変換部材９０）方向に向けた姿勢で搭載されている。ＬＥＤモジュール１０を台座２０へ搭載する方法としては、例えば、ネジ、接着剤、係合構造を利用することが考えられる。点灯時のＬＥＤ１２で発生する熱は、台座２０を介して口金６０へと伝えられ、口金６０から照明器具（不図示）へと伝えられる。

また、凹部２５の内周壁面２５ｂには段差部２５ｃが設けられており、この段差部２５ｃには、後述する導光部材が接着剤により固着されている。
（３）外管
外管３０は、一端側が開口し他端側が閉塞した有底筒状であって、円筒状の筒部３２と、当該筒部３２に延設された半球状の頂部３３とを有する。外管３０の形状（タイプ）は特に限定されるものではないが、本実施の形態では直管形のＨＩＤランプの外管を模したストレートタイプの外管３０が利用されている。なお、外管３０は、一端側が開口し他端側が閉塞した有底筒状に限定されず、両端が開口した筒状であっても良い。

本実施の形態では、外管３０は無色透明であって、例えばガラス、セラミック、樹脂等の透光性材料で形成されている。外管３０の内面３４に入射した光は、拡散されることなく外管３０を透過し外部へ取り出される。なお、外管３０は無色透明である必要はなく有色透明であっても良い。また、外管３０の内面３４に例えばシリカや白色顔料等による拡散処理を施して、ＬＥＤモジュール１０から発せられた光が拡散される構成としても良い。
（４）回路ユニット
回路ユニット４０は、円板状の回路基板４１と、当該回路基板４１に実装された各種の電子部品４２，４３とを有し、各電子部品４２，４３は回路基板４１における口金６０とは反対側に配置されている。なお、図面では一部の電子部品にのみ符号を付しており、符号を付していない電子部品も存在する。

回路ユニット４０は、一対の支持具７０によって支持された状態で外管３０の頂部３３内に配置されている。回路基板４１は、一対の支持具７０のそれぞれの一端部に回路基板４１を接着することによって、支持具７０に固定されている。なお、支持具７０へ回路ユニット４０を固定する方法は上記に限定されず、ネジや係合構造を利用した方法であっても良い。

回路ユニット４０が外管３０の頂部３３内であるＬＥＤモジュール１０から最も遠い位置に配置されているため、ＬＥＤ１２の熱が回路ユニット４０に伝わり難く、回路ユニット４０の電子部品４２，４３が熱破壊され難い。

また、回路ユニット４０を構成する電子部品のうち最も高さが高い電子部品４３が回路基板４１の中心部に配置されていることが好ましい。これにより、外管３０の頂部に回路ユニット４０を収納する際、少ないスペースで、かつ、ＬＥＤモジュール１０から最も離れた位置に収納することができる。
（５）導光部材
導光部材８０は、例えばアクリル樹脂からなり、その形状は柱状（ここでは円柱状）である。なお、アクリル樹脂に限らず、その他の透光性材料で形成しても構わない。

導光部材８０は、その一端部が台座２０の段差部２５ｃに接着剤により固着されることで、台座２０に取り付けられている。この状態で、前記一端面は、ＬＥＤモジュール１０の光の出射部に対向しており、当該一端面が光の入射面となっている。

導光部材８０の他端面上には、後述する波長変換部材が位置しており、導光部材８０の他端面と波長変換部材９０の導光部材側８０の面とが合致している。また、導光部材８０の内面には、反射膜が形成されている。反射膜は、例えばアルミニウムの蒸着膜からなる。したがって、導光部材８０の一端面から入射した光が、導光部材８０内で反射を繰り返し波長変換部財９０に導光されることになる。
（６）波長変換部材
波長変換部材９０は、透光性材料に光の波長を変換する変換材料が混入されてなり、その形状は例えば板状（ここでは円板状）である。透光性材料としては封止体１３と同様、例えばシリコーン樹脂を利用することができる。また、変換材料としては例えば蛍光体粒子を利用することができる。

ここでは、変換材料として青色光を黄色光に変換する蛍光体粒子が利用されている。これにより、ＬＥＤ１２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により混色された白色光が波長変換部材９０から発せられることとなる。波長変換部材９０を中心として白色光が放射状に放たれるため、ＨＩＤランプに近似した配光特性を得ることができる。
（７）プレート
プレート９１は、透光性材料からなり、例えばガラス、セラミック、樹脂等を利用することができる。図２に示すように、プレート９１の形状は環状（ここでは円環状）であり、その中空部分に波長変換部材９０が嵌め込まれている。この状態で波長変換部材９０とプレート９１とが例えば接着剤により固着されることにより、波長変換部材９０がプレート９１に取り付けられている。

プレート９１が透光性材料からなるため、波長変換部材９０から発せされた白色光は、プレート９１で遮られることなくプレート９１側へも放出される。

また、プレート９１には、一対の支持具７０を通すための貫通孔９２，９３が設けられており、貫通孔９２，９３に挿通された支持具７０と接着剤により固着されることにより、プレート９１は支持具７０に支持されている。
（８）反射鏡
反射鏡５０は、凹形状の反射面５１を有し、反射面５１を波長変換部材９０に向けるようにして、一対の支持具７０によって支持された状態で配置されている。

反射鏡５０の外表面には、一対の支持具７０に係合させるための２条の係合溝５２，５３が、ランプ軸Ｚ沿って形成されており、それら係合溝５２，５３に各支持具７０の一部分を係合させた状態で、それら係合部に接着剤を流し込むことによって、反射鏡５０が一対の支持具７０に固定されている。係合構造および接着剤を利用して２箇所で固定しているため、反射鏡５０は一対の支持具７０から外れ難い。なお、一対の支持具７０に対する反射鏡５０の固定方法は上記に限定されず、プレート９１の支持と同様、反射鏡５０に貫通孔を設けこの貫通孔に支持具を挿通し固着することで固定してもよいし、ネジなどを利用したものであっても良い。

凹形状の反射面５１を有する反射鏡５０では、この反射鏡５０に到達した光の大部分が波長変換部材９０に向かって反射されることになる。反射鏡５０により反射されて波長変換部材９０に到達した反射光は、波長変換部材９０で波長変換されることなく透過した透過光と、波長変換された後の変換光とを含んでいる。再び波長変換部材９０に導かれた光のうち、透過光の一部が波長変換部材９０で波長変換され散乱することになる。一方、変換光は、再び波長変換されることはなく、波長変換部材９０内で乱反射し外部に放出される。このように、反射鏡５０が存在しなければ回路ユニット４０に到達し吸収され得る光が、再び波長変換部材９０に導かれ、波長変換及び乱反射した結果、当該光の少なくとも一部が外管３０外側へ放出されるので、外管３０外側へ放出される光量の損失を低減することができる。

また、反射鏡５０は、回路ユニット４０と波長変換部材９０との間の、波長変換部材９０により近い位置に配されている。具体的には、後述する管軸方向中央領域内に位置している。このように、波長変換部材９０と反射鏡５０とが近接して配されているため、より点光源に近い配光特性を得ることができる。
（９）口金
口金６０は、ランプ１が照明器具に取り付けられ点灯された際に、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６０の種類は、特に限定されるものではないが、ここではエジソンタイプであるＥ２６口金が使用されている。口金６０は、筒状であって周面が雄ネジとなっているシェル部６１と、シェル部６１に絶縁材料６２を介して装着されたアイレット部６３とを有する。
（１０）支持具
各支持具７０は、例えば、ガラス製、金属製または樹脂製の円筒状であって、それぞれの一端部が回路ユニット４０に固定され、それぞれの他端部が台座２０の蓋体２２に設けられた貫通孔２６，２７に差し込まれた状態で、蓋体２２に接着されている。

各支持具７０は、一端部が接着剤等で回路ユニット４０に固定されることで、回路ユニット４０と熱的に接続され、他端部が蓋体２２に接着されることで、当該蓋体２２を介して口金６０と熱的に接続されている。このため、回路ユニット４０から放出された熱を、各支持具７０を介して効率よく口金６０に伝えることができる。

図２に示すように、一対の支持具７０は、ランプ軸Ｚを中心として、ＬＥＤモジュール１０を挟んで両側に配置されている。そのため、それら支持具７０がＬＥＤモジュール１０から出射される光の妨げになり難いと共に、回路ユニット４０、プレート９１および反射鏡５０をバランス良く支持することができる。また、回路ユニット４０、プレート９１および反射鏡５０を共通の支持具で支持しているので、部品数の増加を抑制することができる。なお、支持具７０は必ずしも２本である必要はなく、１本でも良いし、３本以上であっても良い。また、本実施の形態では、回路ユニット４０、プレート９１および反射鏡５０を共通の支持具７０で支持しているが、各々が別々の支持具により指示される構成であっても良い。

なお、支持具７０を透明の材料で形成することによって、ＬＥＤ１２から出射された光が支持具７０によって妨げられ難い構成とすることができる。一方、支持具７０を不透明な材料で形成する場合は、例えば支持具７０の外表面を鏡面処理するなどして光反射率を向上させ、支持具７０によって出射光が吸収され難い構成とすることが考えられる。

また、支持具７０は、円筒状ではなく角筒状など他の筒状であっても良い。さらに、筒状ではなく円柱や角柱など柱状であっても良い。支持具７０が柱状である場合は、後述する電気配線４４〜４７を支持具７０に巻き付けたり、沿わせたりすることが考えられる。

回路ユニット４０の出力端子とＬＥＤモジュール１０の入力端子とは、電気配線４４，４５によって電気的に接続されている。電気配線４４，４５は、回路ユニット４０から一方の支持具７０の内部を通って、台座２０の蓋体２２よりも口金６０側へ導出されており、さらに蓋体２２に設けられた貫通孔２８を通ってＬＥＤモジュール１０と接続されている。

回路ユニット４０の入力端子と口金６０とは、電気配線４６，４７によって電気的に接続されている。電気配線４６，４７は、回路ユニット４０から他方の支持具７０の内部を通って、台座２０の蓋体２２よりも口金６０側へ導出されている。さらに、電気配線４６は、台座２０の筒体２１に設けられた貫通孔２９を通って、口金６０のシェル部６１と接続されている。また、電気配線４７は、筒体２１の口金６０側の開口２４を通って、口金６０のアイレット部６３と接続されている。

なお、本実施の形態では、電気配線４４〜４７に絶縁被覆されたリード線が利用されている。

支持具７０を用いる代わりに、電気配線４４〜４７の線径を太くすることによって、電気配線４４〜４７で回路ユニット４０、プレート９１および反射鏡５０を支持しても良い。その場合は、電気配線４４〜４７が支持具であり、電気配線４４〜４７に回路ユニット４０、プレート９１および反射鏡５０が固定される。

[ＬＥＤモジュール１０、導光部材８０、波長変換部材９０および反射鏡５０の位置関係]
図２に示すように、ＬＥＤモジュール１０は、ランプ１を平面視したときに（ランプ１を口金６０とは反対側からランプ軸Ｚに沿った方向に見たときに、すなわち図２において紙面上方から下方を見たときに）、導光部材８０の真下に位置し、ＬＥＤモジュール１０は導光部材８０によって完全に覆われる。したがって、ＬＥＤモジュール１０から主出射方向に出射された光（図２において真上に出射された光）は、略全てが導光部材８０を経て波長変換部材９０に導光されることになる。

また、上述のように、反射鏡５０が波長変換部材９０に近接した位置に配されているとともに、波長変換部材９０の全領域が反射鏡５０の領域内に位置している。すなわち、反射鏡５０の外縁が、波長変換部材９０の外縁より広くなっている。そのため、波長変換部材９０から放出された光は、反射鏡５０で遮られて回路ユニット４０に到達しにくく、回路ユニット４０により吸収され難い構成となっている。

［管軸中央領域］
図３は、外管の中心および外管の管軸方向中央領域を説明するための図である。上述したように、導光部材８０により導光された光は、波長変換部材９０から放出される。また、放出された光のうち反射鏡５０に向かった光の大部分が波長変換部材９０に向かって反射され、再び波長変換部材９０から放出されることになる。したがって、波長変換部材９０の中心がランプの光中心となる。波長変換部材９０は、外管３０内の管軸方向中央領域に、ランプ１の光中心となる波長変換部材９０の中心Ｏ（図１参照。）と外管３０の中心Ｍ（図３参照）とが一致した状態で配置されている。なお、本実施の形態では、ランプ軸Ｚと外管３０の管軸Ｊとが一致している。

ここで、外管３０の中心Ｍとは、外管３０の開口側端面３５を含む平面と外管３０の管軸Ｊとの交点を点Ｐとし、外管３０の頂部３３の外面３６と外管３０の管軸Ｊとの交点を点Ｑとした場合の、点Ｐと点Ｑとの中間点である。また、外管３０内の管軸方向中央領域とは、外管３０の長さ（点Ｐと点Ｑとの距離と同じ）をＬとした場合に、外管３０の中心Ｍから、管軸Ｊに沿って、点Ｐおよび点Ｑのそれぞれの方向にＬの２５％（Ｌ／４）ずつ離れた、点Ｒと点Ｓとの間に相当する領域（図３において格子状のハッチングを付した領域）である。

なお、波長変換部材９０は、その中心Ｏが必ずしも外管３０の中心Ｍと一致している必要はないが、少なくとも中心Ｏが外管３０の管軸方向中央領域に存在することが好ましく、反射鏡５０も管軸方向中央領域に収まっていることがより好ましい。

［放熱経路］
本実施の形態に係るランプ１は、上記構成を有するため、例えば、ＬＥＤ１２の数量を増やしたりＬＥＤ１２への投入電流を高めたりすることができる。ＬＥＤ１２の数量を増やしたりＬＥＤ１２への投入電流を高めたりすると、ＬＥＤモジュール１０の発熱量が増加し、その熱が口金６０から照明器具側へ伝導される。このとき、ＬＥＤモジュール１０と口金６０との間には回路ユニット４０が存在していないため、ＬＥＤモジュール１０と口金６０との距離を短くすることができ、ＬＥＤモジュール１０から口金６０へと伝導する熱量を増加させることができる。

また、ＬＥＤ１２で発生した熱のすべてが口金６０側に伝導せずにＬＥＤモジュール１０や台座２０に残留し、ＬＥＤモジュール１０や台座２０の温度が上昇したとしても、回路ユニット４０がＬＥＤモジュール１０に対して口金６０とは反対側であって外管３０の内部に格納されているため、回路ユニット４０に作用する熱負荷は結果的に小さくなる。

このようにＬＥＤモジュール１０や台座２０の温度が上昇しても、回路ユニット４０への熱負荷が増大しない構成であるため、ＬＥＤモジュール１０や台座２０の温度を下げるために新たにヒートシンク等の放熱手段を設ける必要がなく、ヒートシンク等によってランプ１が大型化するようなこともない。

また、回路ユニット４０を外管３０内に配置することで、ＬＥＤモジュール１０と口金６０との間に回路ユニット４０用のスペースを確保する必要がなくなるため、台座２０を小型化することができる。この際、ＬＥＤモジュール１０が搭載される台座２０で温度上昇が生じるが、上述したように、ＬＥＤモジュール１０と口金６０との間には回路ユニット４０が存在しないため、ＬＥＤモジュール１０や台座２０の温度を無理に下げる必要がない。

［その他］
本実施の形態では、外管３０内に回路ユニット４０が格納されているため、台座２０と口金６０との間に回路ユニット４０を格納するスペースが不要であり、台座２０を小型化することが可能であるため、ＨＩＤランプに近い形状・大きさのランプ１にすることができる。これにより、従来の照明器具への装着適合率を向上させることができる。さらに、台座２０の小型化により外管３０を大きくすることができるため、外管３０内における回路ユニット４０を格納するスペースを十分に確保することができる。
＜変形例１−１＞
反射鏡の形状を替えた一変形例について説明する。

図４は、変形例１−１に係るＬＥＤランプ１の構造を示す断面図である。図１で示したＬＥＤランプ１との差異は、反射鏡５０の形状である。より詳細には、図１では、反射鏡５０は凹形状の反射面５１を有する構成であったが、ここでは、半球状の反射面を有している。

上述のように、凹形状の反射面を有する反射鏡では、当該反射鏡に到達した光の大部分が波長変換部材９０に向かって反射されることになる。しかしながら、反射鏡５０により反射されて波長変換部材９０に到達した光の一部は波長変換されるものの、波長変換部材９０を透過しＬＥＤモジュール側に向かう光も存在する。透過した光は、ＬＥＤモジュールの実装基板１１により吸収されるため、外管３０外側へは放出されない。

また、上述したように、すでに波長変換された後の光は、波長変換部材９０内で乱反射し外部に放出されるが、当然のことながらＬＥＤモジュール側にも放出される。ＬＥＤモジュール側に放出された光は、上述のように、実装基板１１により吸収されてしまう。

これに対し、変形例１−１に係るＬＥＤランプ１では、半球状の反射面を有する反射鏡５０が用いられているため、波長変換部材９０から出射された光は、波長変換部材９０に向かって反射されるだけでなく、外管３０外側へも反射される。

反射鏡５０により反射された光が、波長変換部材９０に向かうだけでなく、直接、外管３０外側へも向かうので、外管３０外側へ放出される光量をより多くすることができ、輝度をさらに向上させることができる。
＜実施の形態２＞
図５は、実施の形態２に係るＬＥＤランプ１を示す断面図である。本実施の形態のＬＥＤランプ１は、主として台座２０の形状及び光学部材が異なる以外は、基本的に実施の形態１のＬＥＤランプ１と同様の構成をしている。したがって、図５において、実施の形態１に係るＬＥＤランプ１と同様の構成部分の説明は省略し、以下異なる部分を中心に説明する。

本実施の形態の台座２０は、蓋体２２の回路ユニット４０側の主面２５０上にＬＥＤモジュール１０が搭載されている点で実施の形態１の台座２０と異なる。

また、本実施の形態の反射鏡５０には、貫通孔５２０、５３０が設けられており、この貫通孔５２０、５３０に各支持具７０を挿通し接着剤により固着することで、反射鏡５０は各支持具７０に取り付けられている。

さらに、実施の形態１における光学部材が導光部材８０であったのに対し、実施の形態２における光学部材は、ＬＥＤモジュールから出射された光を波長変換部材に集光させるレンズ８１である。

レンズ８１は、ＬＥＤモジュール１０から出射された光を波長変換部材９０に集めるためのレンズであって、本実施の形態では両面凸レンズである。レンズ８１によって、ＬＥＤモジュール１０から出射された光はランプ軸Ｚと平行な平行光に変えられる。なお、レンズ８１は、両面凸レンズに限定されず、片面凸レンズ等であっても良い。また、レンズ８１は、ＬＥＤモジュール１０から出射された光をランプ軸Ｚと平行な平行光に変えるレンズに限定されず、波長変換部材９０に光を集められるようなレンズであれば良い。

このように光学部材にレンズ８１を用いた構成であっても、ＬＥＤモジュール１０から出射された光を波長変換部材９０に導くことができる。
＜変形例２−１＞
反射鏡の形状を替えた一変形例について説明する。

図６は、変形例２−１に係るＬＥＤランプ１の構造を示す断面図である。図５で示したＬＥＤランプ１との差異は、反射鏡の形状である。より詳細には、図５では、反射鏡５０は凹形状の反射面５１を有する構成であったが、ここでは、半球状の反射面を有している。

なお、半球状の反射面を有する反射鏡を用いることによる効果は、＜変形例１−１＞ですでに述べているので、ここではその説明を省略する。
＜補足＞
以上、本発明に係るＬＥＤランプについて、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施の形態に限られないことは勿論である。
１．口金
実施の形態等では、口金や台座の内部は中空であったが、例えば、伝導率が空気よりも高い絶縁性の材料を充填しても良い。これにより、発光時のＬＥＤモジュールからの熱は、口金、ソケットを介して照明器具へと伝わり、ランプ全体としての放熱特性を向上させることができる。なお、上記材料としては、例えばシリコーン樹脂等がある。
２．ＬＥＤモジュール
（１）実装基板
実装基板は、樹脂基板、セラミック基板、樹脂板と金属板とから成る金属ベース基板等、既存の実装基板を利用することができる。
（２）ＬＥＤ
実施の形態等では、青色ＬＥＤを用いたが、青色ＬＥＤではなく、他の発光色のＬＥＤを用いてもよい。例えば、ＬＥＤモジュール１０に搭載されたＬＥＤが紫外ＬＥＤであるとしてもよい。この場合には、波長変換部材９０は、透光性材料にＲ，Ｇ，Ｂの蛍光体粒子を含んで構成されることになる。
（３）封止体
封止体は、実装基板上に実装されたすべてのＬＥＤを被覆していたが、例えば、一つのＬＥＤに対して１つの封止体で被覆しても良いし、複数のＬＥＤをグループ分けして、所定数のＬＥＤに対して１つの封止体で被覆しても良い。
３．プレート
実施の形態等では、プレート９１の形状は環状であり、その中空部分に波長変換部材９０が嵌め込まれている構成としたが、プレートが板状（例えば円板状）であり、プレートの導光部材側の表面に波長変換部材からなる波長変換層が形成されているとしてもよい。

また、プレートの導光部材側の表面に波長変換層を形成するのではなく、変換材料入りのプレートを用いるとしてもよい。これは、プレートを構成する材料に予め変換材料を混入させておくことで作成することができる。
４．波長変換部材
実施の形態等では、波長変換部材９０は、プレート９１の中空部分に取り付けられる構成としたが、プレート９１を用いず導光部材上に載置固定するとしてもよい。固定方法としては、例えば透明の接着剤により固着することが考えられる。
５．反射鏡
実施の形態等では、反射鏡は凹形状の反射面５１を有する、または半球状の反射面を有する構成としたが、反射鏡の外管形状は、反射鏡に到達した光の少なくとも一部を波長変換部材に向かって反射することができる形状であれば、これらに限らない。

例えば、正四面体、正六面体、正八面体、正十二面体等の正二十面体以外の正多面体であっても良い。また、正多面体に限定されず、切頂四面体、切頂六面体、切頂八面体、切頂十二面体、切頂二十面体、斜方二十・十二面体、斜方切頂立方八面体、斜方切頂二十・十二面体、斜方立方八面体、変形立方体および変形十二面体等の半正多面体でも良い。

さらに、半正多面体に限定されず、正四面体、正六面体、正八面体、正十二面体および正二十面体等の正多面体でも良い。さらに、多面体は、立方八面体、二十・十二面体、十二・十二面体、大二十・十二面体、小二重三角二十・十二面体、二重三角十二・十二面体、大二重三角二十・十二面体、四面半六面体、八面半八面体、立方半八面体および小二十面半十二面体等の準正多面体でも良い。

さらに、小星型十二面体、大十二面体、大星型十二面体および大二十面体等の星型正多面体でも良いし、小立方立方八面体、大立方立方八面体、立方切頂立方八面体、一様大斜方立方八面体、小斜方六面体、大切頂立方八面体、大斜方六面体、小二十・二十・十二面体、小変形二十・二十・十二面体、小十二・二十・十二面体、切頂大十二面体、斜方十二・十二面体、切頂大二十面体、小星型切頂十二面体、大星型切頂十二面体、大二重斜方二十・十二面体および大二重変形二重斜方十二面体等の一様多面体でも良い。

さらに、アルキメデス双対、デルタ多面体、ジョンソンの立体、星型多面体、ゾーン多面体、平行多面体、等面菱形多面体、複合多面体、複合体、穿孔多面体、ダ・ヴィンチの星、正四面体リングおよびねじれ正多面体等でも良い。
６．回路ユニット
上記実施の形態等では、複数の電子部品が１つの回路基板に実装された回路ユニットを利用しており、回路ユニット全体が波長変換部材９０を挟んでＬＥＤモジュール１０とは反対側に配置された構成であったが、回路ユニットの一部が別の領域に配置されている構成であっても良い。例えば、２つの回路基板に複数の電子部品が分けて実装された回路ユニットを利用して、一方の回路基板とその回路基板に実装された電子部品とが波長変換部材９０を挟んでＬＥＤモジュール１０とは反対側に配置され、他方の回路基板とその回路基板に実装された電子部品とが、一方のものが配置された領域と別の領域に配置されている構成としても良い。この場合、すべての電子部品が外管内に配置される必要はなく、例えば、熱に強い電子部品はＬＥＤモジュールと口金との間に配置しても良い。このような構成とすれば、ＬＥＤモジュールと口金との間に配置した電子部品の体積ぶんだけ、外管内に収納する回路ユニットを小型化することができる。

また、実施の形態等では、回路ユニットの回路基板は、その主面がランプ軸Ｚと直交する姿勢で配置されていたが、例えば、回路基板の主面がランプ軸Ｚと平行になる姿勢で配置しても良いし、ランプ軸Ｚに対して傾斜した姿勢で配置しても良い。

［その他］
上記実施の形態等において、支持具７０が放熱部材として機能していたが、当該支持具７０とは別に、回路ユニットと口金との間に、前記回路ユニットの熱を前記口金に伝えるためのヒートパイプをさらに設けても良い。例えば、熱伝導性の良い材料で形成された柱状のヒートパイプを、一端が回路ユニットと熱的に接続され、他端が口金と熱的に接続されるように、前記回路ユニットと前記口金との間に配置しても良い。その場合、ヒートパイプを介し回路ユニットと口金との間に電気が流れないように、絶縁性を確保することが好ましい。

本発明は、ＬＥＤランプを小型化したり、輝度を向上させたりするのに利用可能である。

１ ランプ
２ 外囲器
１２ 半導体発光素子
２０ 台座
３０ 外管
４０ 回路ユニット
４４〜４７ 電気配線
５０ 反射鏡
５１ 反射面
６０ 口金
７０ 支持具
８０ 導光部材
８１ レンズ
９０ 波長変換部材
９１ プレート

Claims (7)

1. 光源としての半導体発光素子と、当該半導体発光素子を発光させるための回路ユニットとが、筒状の外管と口金とを含む外囲器内に格納されたランプであって、
   前記外管内の管軸方向中央領域には、入射した光を波長変換する波長変換部材が配され、
   当該波長変換部材よりも口金寄りには、主出射方向を前記口金と反対方向に向けた状態で前記半導体発光素子が配され、
   前記波長変換部材と前記半導体発光素子との間には、前記半導体発光素子から出射された光を前記波長変換部材に導く光学部材が配されており、
   前記回路ユニットの少なくとも一部は前記波長変換部材を挟んで前記半導体発光素子とは反対側に配されており、
   前記回路ユニットの少なくとも一部と前記波長変換部材との間に、前記波長変換部材から出射された光の少なくとも一部を前記波長変換部材側へ反射させる反射鏡が配されている
   ことを特徴とするランプ。
2. 前記光学部材が柱状の導光部材であり、前記半導体発光素子の光を入射させる入射部を有し、その入射部が前記半導体発光素子の光の出射部に対向させた状態で設けられている
   請求項１記載のランプ。
3. 前記光学部材が、前記半導体発光素子から出射された光を前記波長変換部材に集めるレンズである
   請求項１記載のランプ。
4. 前記半導体発光素子は前記口金の開口側に設けられた台座に搭載されており、
   当該台座には、前記回路ユニットの少なくとも一部を支持する筒状の支持具の一端部が取り付けられており、
   前記半導体発光素子と前記回路ユニットの少なくとも一部とを接続する電気配線、および、前記口金と前記回路ユニットの少なくとも一部とを接続する電気配線が、それぞれ前記支持具の内部を通して配線されている
   請求項１から３の何れかに記載のランプ。
5. 前記支持具はさらに、環状の透光性部材からなるプレートを支持しており、
   前記プレートの中空部分に前記波長変換部材が取り付けられている
   請求項４記載のランプ。
6. 前記支持具はさらに、前記反射鏡を支持している
   請求項５記載のランプ。
7. 前記回路ユニットは、一部が前記波長変換部材を挟んで前記半導体発光素子とは反対側に配されており、残りの部分が前記口金と前記半導体発光素子との間に配置されている
   請求項１から６の何れかに記載のランプ。

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