JP5082022B1

JP5082022B1 - ランプ

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Publication number: JP5082022B1
Application number: JP2012518631A
Authority: JP
Inventors: 泰成富吉; 智成橋本; 雄司細田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2011-07-29
Filing date: 2012-01-20
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2032-01-20
Also published as: JPWO2013018239A1

Abstract

点灯時のグローブに光度ムラが少ないランプを提供することを目的とし、平面配置された複数の半導体発光素子１２を含む発光領域を上面に有する半導体発光モジュール１０と、当該半導体発光モジュール１０が上面２１中央に搭載された基台２０と、前記半導体発光モジュール１０の上方を覆い且つ前記基台２０によって開口３１ａが塞がれるよう配置されたグローブ３０とを備え、平面視において、前記発光領域の外形面積は、前記基台２０の上面２１におけるグローブ開口内領域の面積に対して８％以下である構成のランプ１とする。
【選択図】図５

Description

本発明はＬＥＤなどの半導体発光素子を備えた半導体発光モジュールを光源とするランプに関し、特に、ＬＥＤモジュールがグローブで覆われたランプにおいてランプ点灯時のグローブの光度ムラを抑制する技術に関する。

近年、白熱電球の代替品として、ＬＥＤモジュールを光源とするＬＥＤランプが普及しつつある。一般的なＬＥＤランプは、基台の上面にＬＥＤモジュールが搭載されており、それらＬＥＤモジュールの上方を覆うようにグローブが配置されている。グローブはＬＥＤの出射光を拡散させるためのものであって、このグローブによりランプの配光特性および意匠性の改善が図られている。

特開２０１１−８２１３２号公報

しかしながら、ＬＥＤの指向性が高いため、市場においてユーザーが十分満足できるような配光特性および意匠性を実現できていないのが現状である。中でも意匠性に関しては、点灯時のグローブに光度ムラが生じるため、より具体的には、ＬＥＤの真上に位置するグローブの頂部付近が明るく、ＬＥＤの側方に位置するグローブのネック部付近が暗くなるため、点灯中のＬＥＤランプの意匠性は良好であるとは言い難い。

特に、ＪＩＳＣ７７１０に規定のＧ形式に準拠するＬＥＤランプの場合は、グローブ本体部の形状が球形であるため、指向性の高いＬＥＤの出射光がグローブ内面に均等に投影されず、光度ムラが顕著である。その一方で、Ｇ形式に準拠するＬＥＤランプは、店舗照明などに用いられる装飾性の高いランプであるため、グローブ全体がユーザーの目に付き易く、明度ムラが顕著になった場合の意匠性に対しての悪影響は大きい。

そこで、本発明は、点灯時のグローブに光度ムラが少ないランプを提供することを目的とする。

本発明に係るランプは、平面配置された複数の半導体発光素子を含む発光領域を上面に有する半導体発光モジュールと、当該半導体発光モジュールが上面中央に搭載された基台と、前記半導体発光モジュールの上方を覆い且つ前記基台によって開口が塞がれるよう配置されたグローブとを備え、平面視において、前記発光領域の外形面積は、前記基台の上面におけるグローブ開口内領域の面積に対して８％以下であることを特徴とする。

本発明に係るランプは、発光領域の外形面積が、基台の上面におけるグローブ開口内領域の面積に対して８％以下であるため、半導体発光素子の出射光を点光源に近づけることができ、その結果グローブ内面に出射光がより均等に投影されるため、グローブに光度ムラが生じ難く、点灯時のランプの意匠性が高い。

本実施の形態に係るランプを示す側面断面図本実施の形態に係るランプを示す側面断面図本実施の形態に係るランプを示す平面断面図グローブを外した状態のランプを示す斜視図図１におけるＣ−Ｃ線に沿った断面図変形例に係る発光領域の外形面積を説明するための平面図変形例に係る発光領域の外形面積を説明するための平面図発光領域占有率がグローブの光度ムラに与える影響を説明するための図発光領域占有率と光度ムラとの関係を示す図変形例に係るＬＥＤモジュールを説明するための斜視図変形例に係るＬＥＤモジュールを説明するための平面図変形例に係るグローブに施された拡散処理を説明するための図

［実施の形態］
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。図１および図２は、本実施の形態に係るランプを示す側面断面図である。図３は、本実施の形態に係るランプを示す平面断面図である。なお、図１は、図３におけるＡ−Ａ線に沿った断面図、図２は、図３におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図、図３は、図１におけるＣ−Ｃ線に沿った断面図である。

（全体構成）
図１および図２に示すように、本実施の形態に係るランプ１は、所謂ボール電球形と称されるＪＩＳＣ７７１０に規定のＧ形式に準拠したランプであって、半導体発光モジュールの一例としてのＬＥＤモジュール１０と、ＬＥＤモジュール１０が上面２１に搭載された基台２０と、ＬＥＤモジュール１０の上方を覆うグローブ３０と、前記基台２０の下方に配置された回路ユニット４０と、回路ユニット４０と電気的に接続された口金５０と、回路ユニット４０が収容された回路ホルダ６０と、基台２０および回路ホルダ６０の側面を覆うケース７０と、基台２０と回路ユニット４０との間に配置された絶縁部材８０と、を備える。

（ＬＥＤモジュール）
図３に示すように、ＬＥＤモジュール１０は、例えば、略方形板状の実装基板１１と、実装基板１１の上面に実装された複数の略直方体形状のＬＥＤ１２と、それらＬＥＤ１２を被覆する複数の長尺状の封止部材１３とを有する。ＬＥＤ１２は、実装基板１１の上面にＣＯＢ（ＣｈｉｐｏｎＢｏａｒｄ）技術を用いて実装されたものが好ましいが、ＳＭＤ（ＳｕｒｆａｃｅＭｏｕｎｔＤｅｖｉｃｅ）型のものを用いて実装されたものであっても良い。なお、本実施の形態では、半導体発光素子としてＬＥＤを利用する例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。

実装基板１１は、例えば、樹脂板と金属板とからなる金属ベース基板であって、上面にはＬＥＤ１２駆動用の電力を受電するための受電端子１４が設けられている。各ＬＥＤ１２は、例えば、青色発光するＧａＮ系のＬＥＤであって、２５個が５列５行でマトリックス状に平面配置されている。各封止部材１３は、例えば、青色光を黄色光に変換する蛍光体粒子が混入された透明のシリコーン樹脂で形成されており、５列に並んだ封止部材１３のそれぞれが５個一組で構成されるＬＥＤ１２の素子列を１列ずつ個別に封止している。

なお、実装基板１１は、金属ベース基板に限定されず、樹脂基板、セラミック基板など、金属ベース基板以外の既存の実装基板であっても良い。また、ＬＥＤ１２および封止部材１３は、青色発光するＧａＮ系のＬＥＤおよび青色光を黄色光に変換する封止部材に限定されず、他の発光色のＬＥＤおよび他の波長変換を行なう封止部材であっても良い。また、封止部材には必ずしも波長変換材料が混入されている必要はなく、白色発光のＬＥＤを用いる場合や、青色発光、赤色発光、緑色発光の３種類のＬＥＤを用いて混色により白色光を得る場合は、波長変換材料の混入は不要である。さらに、波長変換材料を封止部材に混入する代わりに、封止部材の表面に波長変換層を形成しても良いし、グローブ３０の内面３３に波長変換層を形成しても良い。

（基台）
基台２０は、たとえば、略円板状であって、グローブ３０の開口３１ａを塞ぐように配置されており、グローブ３０側の主面である上面２１の中央に、ＬＥＤモジュール１０が搭載されている。ＬＥＤモジュール１０が上面２１の中央に搭載されているため、ＬＥＤモジュール１０からグローブ３０の内面３３までの距離は、ランプ軸Ｊ（ランプ１をソケットにねじ込む際の回転軸であり、グローブ３０のネック軸と重なっている。図１および図２にも図示。）を中心とする３６０°全方位において略均一となり、グローブ３０において、ランプ軸Ｊを中心とする周方向に光度ムラが生じ難い。

なお、本願において、ＬＥＤモジュールが基台の上面中央に搭載されているとは、ＬＥＤモジュールが基台の上面に搭載されており、且つ、ＬＥＤモジュール１０の一部がランプ軸Ｊと交差していることを意味する。すなわち、必ずしも平面視においてＬＥＤモジュールの中心にランプ軸Ｊが位置している必要はない。但し、発光領域の外形の内側にランプ軸Ｊが位置していることが好ましい。

図２に示すように、ＬＥＤモジュール１０の基台２０への取り付けは、例えば、ＬＥＤモジュール１０の実装基板１１に設けられた貫通孔１１ａに貫通させたねじ１５を、基台２０の上面２１に設けられたねじ穴２１ａにねじ込むことによって行なわれている。なお、ＬＥＤモジュール１０は、接着剤や係合構造を利用して基台２０に取り付けられていても良い。

図４は、グローブを外した状態のランプを示す斜視図である。図４に示すように、基台２０の上面２１には、ＬＥＤモジュール１０を囲繞するように略円環状の溝部２２が設けられており、図２に示すように、基台２０とグローブ３０とは、基台２０の溝部２２内にグローブ３０のネック部３１を差し込んだ状態で、溝部２２内に充填された接着剤９０によって接着されている。基台２０の上面２１付近では、溝部２２の溝幅が上方に向かうにつれ漸次広がっており、溝部２２内にグローブ３０のネック部３１を差し込み易くなっている。

図４に示すように、溝部２２の壁面２２ａには、壁面２２ａの周方向に沿って等間隔を空けて４箇所（図４で見えているのはそのうちの２箇所）に凹部２３が設けられており、図２に示すように、それら凹部２３内には接着剤９０の一部が入り込んでいる。そのため、ネック部３１を接着剤９０ごと溝部２２から引き抜こうとする力が加わっても、接着剤９０における凹部２３内に入り込んだ部分が基台２０に引っ掛かって、そのアンカー効果によりグローブ３０の脱落が防止される。

基台２０の下面２４には、凹部２３と連通する孔部２５が設けられている。接着剤９０が凹部２３内に入り込む際は、凹部２３内の空気が孔部２５から基台２０の下方へ抜けるため、接着剤９０が凹部２３内に入り込み易い。

図３に示すように、基台２０には、上下方向に基台２０を貫通する貫通部２６が、ＬＥＤモジュール１０の搭載位置を挟んで２箇所に設けられている。各貫通部２６は、基台２０の側面２７から内側に向けて切り込まれたスリット状であって、平面視においてそれら貫通部２６は、ランプ軸Ｊを通る同一仮想直線Ｌ上に設けられている。

基台２０の側面２７は、ケース７０の本体部７１の内面７５の形状に合わせて下方側領域がテーパ面となっている。そのため、基台２０の側面２７とケース７０の内面７５とが広範囲に亘って面接触しており、基台２０の熱がケース７０に伝導し易い。ＬＥＤ１２で発生した熱は、主に、基台２０およびケース７０を介し、さらに回路ホルダ６０を介して口金５０へ伝導し、口金５０から照明器具（不図示）を経由して壁や天井へと放熱される。

（グローブ）
図２に示すように、グローブ３０は、ＪＩＳＣ７７１０に規定のＧ形式に準拠する形状であって、略円筒状のネック部３１と、ネック部３１の上側に延設された略球状の本体部３２とを有する。

本体部３２は、長半径を短半径で除して得られる扁平率が１〜１．１５であることが好ましい。これにより本体部３２が真球に近い球状となるためランプ１の意匠性がより良好となり、且つ、配光特性も向上する。また、グローブ３０の開口半径ｒと、グローブ３０の最大部半径Ｒとは、ｒ／Ｒ＜０．８７の関係を満たすことが好ましい。開口半径ｒと最大部半径Ｒの関係は、ランプ１の配光角をθとした場合、下記式１に示すとおりである。したがって、ｒ／Ｒ＜０．８７の関係を満たすことによって、配光角が２４０°以上のランプ１を得ることが寸法上可能である。

Ｓｉｎ（１８０−θ／２）＝ｒ／Ｒ・・・（式１）
なお、グローブ３０は、上記形状に限定されず、ＪＩＳＣ７７１０に規定のＡ形式に準拠する形状など他の形状であっても良い。また、配光特性を改善するために、本体部３２の内面３３に光拡散膜を形成しても良い。

（回路ユニット）
回路ユニット４０は、ＬＥＤモジュール１０を発光させるためのものであって、例えば、略円板状の回路基板４１と、回路基板４１に実装された各種の電子部品４２，４３とを有し、回路ホルダ６０と絶縁部材８０とで囲まれた空間内に収容されている。なお、電子部品は、符号「４２」、「４３」を付したもの以外も存在する。

回路ユニット４０の出力側の一対の電気配線４４は、ＬＥＤモジュール１０の受電端子１４と電気的に接続されている。具体的には、各電気配線４４は、絶縁部材８０に設けられた貫通部８４および基台２０に設けられた貫通部２６を介して、基台２０の上方に導出され、それら電気配線４４の先端に取り付けられたコネクタ４５を利用してＬＥＤモジュール１０の受電端子１４と接続されている。各電気配線４４は、例えば、樹脂等の絶縁被覆層で被覆されたリード線である。

回路ユニット４０の入力側の電気配線４６，４７は、口金５０と電気的に接続されている。具体的には、電気配線４６は、回路ホルダ６０の小径部６２に設けられた貫通孔６３から回路ホルダ６０の外側に導出されて、口金５０のシェル部５１に接続されている。また、電気配線４７は、回路ホルダ６０の小径部６２の下方側開口６４から回路ホルダ６０の外側に導出されて、口金５０のアイレット部５２と接続されている。各電気配線４６，４７は、例えば、樹脂等の絶縁被覆層で被覆されたリード線である。

（口金）
口金５０は、所謂エジソンタイプの口金であって、ＬＥＤランプ１が照明器具に取着されて点灯された際に、照明器具のソケットから電力を受けるためのものであり、筒状であって周面が雄ねじとなっているシェル部５１と、シェル部５１に絶縁材料５３を介して装着されたアイレット部５２とを有する。なお、口金５０は、エジソンタイプに限定されず、例えば、ピンタイプ（具体的にはＧＹ、ＧＸ等のＧタイプ）であっても良い。

（回路ホルダ）
回路ホルダ６０は、例えば、両側が開口した略円筒形状であって、上方側に位置する大径部６１と下方側に位置する小径部６２とで構成され、大径部６１に回路ユニット４０の大半が収容されている。一方、小径部６２には、口金５０が外嵌されおり、これによって回路ホルダ６０の下方側開口６４が塞がれている。回路ホルダ６０は、例えば、樹脂などの絶縁性材料で形成されていることが好ましい。

回路ホルダ６０の大径部６１には、その上側開口を塞ぐように絶縁部材８０が取り付けられており、取り付けられた状態で、大径部６１の内面に設けられた複数のリブ６５と絶縁部材８０の内面に設けられた複数のリブ８０ａとによって回路基板４１が挟持され、回路ユニット４０が保持されている。なお、回路ユニット４０を保持する方法は、例えば、ねじ、接着剤或いは係合構造等を利用した方法であっても良いし、複数の方法を組み合わせた方法であっても良い。

（ケース）
図１および図２に示すように、ケース７０は、例えば、両端が開口し、上方から下方へ向けて縮径した円筒形状であって、基台２０に外嵌された本体部７１と、基台２０の上面２１よりも上方に迫り出すように本体部７１から延出した延出部７２とを有する。本体部７１内には、基台２０の他、回路ホルダ６０の大径部６１、グローブ３０のネック部３１、回路ユニット４０の大部分および絶縁部材８０が収容されている。

ケース７０は、例えば金属材料からなる。金属材料としては、例えばＡｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｒｈ、Ｐｄ、またはそれらの内の２以上からなる合金、またはＣｕとＡｇの合金などが挙げられる。このような金属材料は、熱伝導性が良好であるため、ケース７０に伝導した熱を効率良く口金５０側に伝導させることができる。なお、ケース７０の材料は、金属に限定されず、例えば熱伝導率の高い樹脂などであっても良い。

ケース７０はカシメにより基台２０に取り付けられている。具体的には、図３に示すように、基台２０の側面２７に周方向に沿って間隔を空けて設けられた複数の凹部２８を利用して、それら凹部２８に対応した位置にカシメ部分７３を形成することによって取り付けられている。

図１および図２に示すように、ケース７０の延出部７２は、基台２０の上面２１における外周縁よりも上方に迫り出しており、グローブ３０の外表面３４に当接されている。このような構成とすれば、仮に接着剤９０が溝部２２内からはみ出したとしても、はみ出した接着剤９０を基台２０とグローブ３０とケース７０とで囲まれた空間７４内に封じ込めておくことができるため、接着剤９０がケース７０の外側に漏れてランプ１の意匠性が損なわれることがない。また、グローブ３０において光ムラが生じ易い本体部３２とネック部３１との境界付近を延出部７２で覆い隠すことができるため、ランプ１の配光特性が向上する。

（絶縁部材）
絶縁部材８０は、略円筒状の筒部８１と、当該筒部８１の上方側開口を塞ぐ略円板状の蓋部８２とで構成される有底筒状であって、基台２０の下面２４の略中央に設けられた略円柱状の凹部２９内に嵌め込まれている。筒部８１の外径は基台２０の凹部２９の内径よりも僅かに小さいが、筒部８１の外周面には周方向に間隔を空けて複数のリブ８１ａが設けられているため、絶縁部材８０を凹部２９に嵌め込むと、それらリブ８１ａが凹部２９の内壁に当たって絶縁部材８０は凹部２９に圧入された状態となる。

絶縁部材８０は、樹脂などの絶縁性材料で形成されており、上方に位置する基台２０と下方に位置する回路ユニット４０とを主として蓋部８２で絶縁している。図３に示すように、蓋部８２の上面には、基台２０の一対の貫通部２６の位置に対応させて、突起部８３、貫通部８４および壁部８５がそれぞれ一対設けられている。

各突起部８３は、略円柱状であって、その径は基台２０の貫通部２６のスリット幅よりも僅かに小さい。基台２０の凹部２９に絶縁部材８０を嵌め込む際に、基台２０の一対の貫通部２６に絶縁部材８０の一対の突起部８３を差し込むようにすれば、基台２０と絶縁部材８０とのランプ軸Ｊを中心とする回転方向の位置決めがなされ、基台２０の貫通部２６と絶縁部材８０の貫通部８４とを平面視において重ねることができる。このように貫通部２６と貫通部８４とが平面視において重なる場合は、電気配線４４をそれら貫通部２６，８４に挿通させ易い。

各貫通部８４は、蓋部８２を上下方向に貫通する貫通孔であって、突起部８３よりもＬＥＤモジュール１０側（ランプ軸Ｊ側）に配置されており、電気配線４４をＬＥＤモジュール１０に接続する際に突起部８３が邪魔にならないようになっている。なお、貫通部８４は蓋部８２を上下方向に貫通する貫通孔に限定されず、蓋部８２を上下方向に貫通するスリットであっても良い。貫通孔やスリットの形状は任意である。

各壁部８５は、絶縁部材８０の上面８０ｂから上方に延出しており、基台２０の貫通部２６を貫通し、且つ、上端部が基台２０の上面２１よりも上方に突出している。各壁部８５は、貫通部８４よりもＬＥＤモジュール１０側（ランプ軸Ｊ側）に配置されており、貫通部８４とＬＥＤモジュール１０の受電端子１４との間に介在している。そして、電気配線４４が、壁部８５を乗り越えるようにして受電端子１４に接続されている。したがって、電気配線４４が基台２０の上面２１に接触し難く、基台２０の熱が電気配線４４に伝導し難いため、電気配線４４が基台２０との接触や基台２０の熱によって破損し難い。

また、壁部８５が平面視Ｕ字形の板状であるため、電気配線４４が位置ずれしたり、壁部８５から外れたりし難くなっている。なお、本発明に係る壁部は、平面視Ｕ字形に限定されず、どのような形状であっても良いが、例えば平面視Ｃ字形、平面視Ｖ字形、平面視コ字形など、電気配線４４が位置ずれし難い形状であることが好ましい。

図３に示すように、貫通部２６の内面２６ａと壁部８５との間には隙間が設けられており、壁部８５は基台２０に接触していなため、基台２０の熱が壁部８５に伝導し難く、壁部８５が基台２０からの熱の影響を受けて膨張、収縮を繰り返し、割れるようなことが起こり難い。さらに、壁部８５は板状であるため、壁部が筒状である場合よりも割れ難い。

（発光領域占有率と光度ムラ）
図５は、図１におけるＣ−Ｃ線に沿った断面図であって、平面視における基台および半導体発光モジュールを示す図である。本実施の形態において、発光領域とは、封止部材１３が形成された領域であり、平面視における発光領域とは、図５において封止部材１３が形成された領域である。なお、発光領域には、ＬＥＤ１２が形成された領域も含まれるが、ＬＥＤ１２は封止部材１３内に封止されているため、ＬＥＤ１２が形成された領域は封止部材１３が形成された領域に含まれる。したがって、封止部材１３が形成された領域にはＬＥＤ１２が形成された領域が含まれているとの意味で、発光領域とは封止部材１３が形成された領域であると表現している。

また、本実施の形態において、発光領域の外形とは、封止部材１３が形成された領域と、封止部材１３間の間隙の領域とを合わせた領域の輪郭形状であって、平面視における発光領域の外形とは、図５に示す密度の高いドットパターンのハッチングが付された領域の輪郭形状である。また、本実施の形態において、発光領域の外形面積とは、封止部材１３が形成された領域と、封止部材１３間の間隙の領域と、を合わせた領域の面積であって、平面視における発光領域の外形面積とは、図５に示す密度の高いドットパターンのハッチングが付された領域の面積である。

本発明に係る発光領域の外形面積は、上記本実施の形態の例に限定されないため、以下に本発明に係る発光領域の外形面積について詳細に説明する。図６および図７は、変形例に係る発光領域の外形面積を説明するための平面図である。

例えば、図６（ａ）に示すＬＥＤモジュール１１０のように、実装基板１１１に複数のＬＥＤ１１２が実装され、それらＬＥＤ１１２が１つの平面視方形の封止部材１１３で封止されている場合、発光領域は、封止部材１１３が形成された方形の領域であり、発光領域の外形は、封止部材１１３の輪郭形状すなわち方形であり、発光領域の外形面積は、図６（ａ）においてドットパターンのハッチングで示す領域の面積である。このような場合、発光領域の外形面積は、封止部材が形成された領域の面積である。

しかしながら、例え封止部材が１つしかない場合でも、封止部材が形成された領域の面積が発光領域の外形面積であるとは限らない。例えば、図６（ｂ）に示すＬＥＤモジュール２１０のように、実装基板２１１に複数のＬＥＤ２１２がＵ字形に実装され、それらＬＥＤ２１２が１つのＵ字形の封止部材２１３で封止されていた場合、発光領域は、封止部材２１３が形成されたＵ字形の領域であるが、発光領域の外形は、封止部材２１３が形成された領域と、封止部材２１３の一対の互いに対向する直線部分２１３ａ，２１３ｂ間の間隙２１４の領域とを合わせた方形の領域の輪郭形状（図６（ｂ）において二点鎖線で示す輪郭形状）であり、発光領域の外形面積は、図６（ｂ）においてドットパターンのハッチングで示す領域の面積である。このように、封止部材が１つであっても、封止部材の一部と他の一部との間に間隙がある場合は、その間隙の領域の面積も発光領域の外形面積に含まれる。

発光領域の外形面積が、封止部材が形成された領域の面積ではない場合の別の例として、例えば、図６（ｃ）〜（ｅ）に示すＬＥＤモジュール３１０，４１０，５１０のように、実装基板３１１，４１１，５１１に複数のＬＥＤ３１２，４１２，５１２が実装され、それらＬＥＤ３１２，４１２，５１２が複数の封止部材３１３，４１３，５１３によって分けて封止されている場合、発光領域は、封止部材３１３，４１３，５１３が形成された領域であり、発光領域の外形は、封止部材３１３，４１３，５１３が形成された領域と、封止部材３１３，４１３，５１３の間にある間隙３１４，４１４，５１４の領域とを合わせた領域の輪郭形状（図６（ｃ）〜（ｅ）において二点鎖線で示す輪郭形状）であって、発光領域の外形面積は、図６（ｃ）〜（ｅ）においてドットパターンのハッチングで示す領域の面積である。このように、封止部材が複数である場合は、封止部材間の間隙の領域の面積も発光領域の外形面積に含まれる。なお、本実施の形態はこの例に含まれる。

なお、発光領域の外形は、発光領域の形状や数によって影響される。例えば、図６（ｃ）に示すＬＥＤモジュール３１０では、３つの封止部材３１３が三角の配置で実装基板３１１に形成されており、発光領域の外形は略三角形である。一方、図６（ｄ）に示すＬＥＤモジュール４１０では、４つの封止部材４１３が四角の配置で実装基板４１１に形成されており、発光領域の外形は方形である。また、図６（ｅ）に示すＬＥＤモジュール５１０では、８つの封止部材５１３が円の配置で実装基板５１１に形成されており、発光領域の外形は略円形である。

発光領域の外形が略円形であれば、発光領域からグローブ３０の内面３３までの距離が、ランプ軸Ｊを中心とする３６０°全方位において略均一となるため、グローブ３０において、ランプ軸Ｊを中心とする周方向に光度ムラが生じ難い。したがって、例えば、図６（ｆ）に示すＬＥＤモジュール６１０のように、実装基板６１１に複数のＬＥＤ６１２が実装され、それらＬＥＤ６１２が１つの円形の封止部材６１３で封止されていた場合も、発光領域の外形が円形となるため、同様の効果が得られる。

本実施の形態および図６（ａ）〜（ｆ）に示す変形例では、封止部材の形成された領域が発光領域であったが、発光領域は封止部材が形成された領域とは限らない。例えば、青色発光のＬＥＤと、青色光を黄色光に変換する封止部材とで白色光を得るランプのように、封止部材を利用して目的の光を得る構成であれば、目的とする白色光が出射される封止部材が形成された領域が発光領域である。しかしながら、例えば、白色発光のＬＥＤが波長変換材料の混入されていない透明の封止部材に封止されている構成の場合は、目的とする白色光はＬＥＤの表面から出射されるため、ＬＥＤが形成された領域のみが発光領域であり、封止部材の形成された領域は発光領域とは言えない。すなわち、目的とする光（目的とする光は白色光に限定されない。）が出射される領域が発光領域である。

例えば、図７（ａ）に示すＬＥＤモジュール７１０のように、実装基板７１１に複数の白色発光のＬＥＤ７１２が実装され、それらＬＥＤ７１２が波長変換材料の混入されていない複数の透明の封止部材７１３に分けて封止されている場合、発光領域の外形は、ＬＥＤ７１２が形成された領域と、ＬＥＤ７１２間の間隙７１４の領域とを合わせた領域の輪郭形状（図７（ａ）において二点鎖線で示す輪郭形状）であって、発光領域の外形面積は、図７（ａ）においてドットパターンのハッチングで示す領域の面積である。

また、図７（ｂ）に示すＬＥＤモジュール８１０のように、実装基板８１１に複数の白色発光のＬＥＤ８１２が実装され、それらＬＥＤ８１２が波長変換材料の混入されていない１つの透明の封止部材８１３にまとめて封止されていた場合、発光領域の外形は、ＬＥＤ８１２が形成された領域と、ＬＥＤ８１２間の間隙８１４の領域とを合わせた領域の輪郭形状（図７（ｂ）において二点鎖線で示す輪郭形状）であって、発光領域の外形面積は、図７（ｂ）においてドットパターンのハッチングで示す領域の面積である。すなわち、封止部材が目的とする光の発光に寄与していない場合は、封止部材の形状は発光領域の外形面積に影響しない。

図５に戻って、平面視における基台２０の上面２１のグローブ開口内領域とは、本実施の形態の場合、密度の低いドットパターンのハッチングが付された領域と、密度の高いドットパターンのハッチングが付された領域とを合わせた領域であり、基台２０の上面２１におけるグローブ３０の開口３１ａ内の領域である。なお、本実施の形態のように、基台２０の上面２１に溝部２２や貫通部２６が設けられている場合は、それら溝部２２や貫通部２６が設けられている領域も、グローブ３０の開口３１ａの内側の部分に限って、グローブ開口内領域に含まれる。また、溝部２２に充填された接着剤９０（図５においては不図示）の存在する領域も、グローブ３０の開口３１ａの内側の部分に限って、グローブ開口内領域に含まれる。

本実施の形態に係るランプ１は、平面視において、発光領域の外形面積が、基台の上面におけるグローブ開口内領域の面積に対して８％以下である。ここで、本願では、平面視における、グローブ開口内領域の面積に対する発光領域の外形面積の比率を、発光領域占有率と称する。したがって、本実施の形態に係るランプ１は、発光領域占有率が８％以下であると言い換えることができる。

本実施の形態に係るランプ１の発光領域占有率について具体的に説明すると、平面視における発光領域の外形面積は、３０４ｍｍ²であり、平面視におけるグローブ開口内領域の面積は、４０５３ｍｍ²であるため、発光領域占有率は７．５％である。

図８は、発光領域占有率がグローブの光度ムラに与える影響を説明するための図である。
図８（ａ）に示すように、発光領域占有率が８％以下である本実施の形態に係るランプ１は、発光領域が小さく、ＬＥＤモジュール１０が点光源に近似しているため、ＬＥＤモジュール１０の配光形状（ドットパターンのハッチングで示す形状）がグローブ３０の内面３３の形状と略一致し、出射光が均一にグローブ３０の内面３３に投影される。したがって、グローブ３０に光度ムラが生じ難く、点灯時のランプ１の意匠性が高い。

しかしながら、図８（ｂ）に示すように、発光領域占有率が８％を超えている従来のランプ１Ａは、発光領域が大きく、ＬＥＤモジュール１０Ａが点光源に近似していないため、ＬＥＤモジュール１０Ａの配光形状（ドットパターンのハッチングで示す形状）がグローブ３０Ａの内面３３Ａの形状と一致せず、出射光が均一にグローブ３０Ａの内面３３Ａに投影されない。具体的には、グローブ３０Ａの頂部付近には多くの光が到達するが、グローブ３０Ａのネック部付近には少ない光しか到達しない。したがって、従来のランプ１Ａでは、グローブ３０Ａに光度ムラが生じ易く、点灯時のランプ１Ａの意匠性が低い。

なお、ＬＥＤモジュール１０の出射光を均一にグローブ３０の内面３３に投影させるためには、発光領域がグローブ３０の本体部３２の外側に位置する方が好ましく、そのためには、基台２０の上面２１はグローブ３０のネック部３１内に位置することが好ましい。しかしながら、基台２０の上面２１が本体部３２におけるネック部３１付近に位置する場合も、本発明の効果を得ることができる。

以上のように、ＬＥＤモジュール１０が点光源に近づくほど、すなわち発光領域占有率が小さくなるほど、グローブ３０の光度ムラを抑制することができる。

図９は、発光領域占有率と光度ムラとの関係を示す図である。発光領域占有率の異なる４種類のランプ（実施例および比較例１〜３）について、それぞれグローブの３箇所（位置Ｐ１〜Ｐ３）で光度を測定し、得られた値から位置Ｐ１に対する位置Ｐ２の光度比、および、位置Ｐ１に対する位置Ｐ３の光度比を計算して、光度ムラを評価した。その結果を図９に示す。なお、図１に示すように、位置Ｐ１は、グローブ３０におけるランプ軸Ｊと交差する位置であり、位置Ｐ２は、グローブ３０の本体部３２の中心Ｏを中心としてＰ１に対して回転角５０°の位置であり、位置Ｐ３は、前記中心Ｏを中心としてＰ１に対して回転角１００°の位置である。

図９に示すように、実施例のランプは、位置Ｐ３の光度比が５０％以上（５７％）であることから、光度ムラが少ないと評価できたのに対して、比較例１〜３に係るランプは、Ｐ３の光度比が５０％未満（２６％、２３％、３２％）であったため、光度ムラが少ないと評価できなかった。発光領域占有率が７．５％である実施例のランプの位置Ｐ３の光度比は５０％以上であり、発光領域占有率が８．５％である比較例１のランプの位置Ｐ３の光度比は５０％未満であることから、位置Ｐ３の光度比を５０％以上にするためには、発光領域占有率を８％以下にすれば良いと推測できる。

［変形例］
以上、本発明に係るランプを実施の形態に基づいて具体的に説明してきたが、本発明に係るランプは、上記実施の形態に限定されず、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更を加えたものであっても良い。例えば、上記実施の形態における材料、数値等は好ましいものを例示したに過ぎず、それらに限定されるものではない。

（ＬＥＤモジュール）
ＬＥＤのパッケージの構造は、砲弾型、表面実装（ＳｕｒｆａｃｅＭｏｕｎｔｅｄＤｅｖｉｃｅ：ＳＭＤ）型、ＣＯＢ（ＣｈｉｐＯｎＢｏａｒｄ）型、パワーＬＥＤ型などいずれの構造であっても良い。

また、本発明に係るＬＥＤモジュールは以下のような構成であっても良い。図１０は、変形例に係るＬＥＤモジュールを説明するための斜視図である。図１１は、変形例に係るＬＥＤモジュールを説明するための平面図である。なお、図１０は、グローブを取り外し、ＬＥＤモジュールを固定するねじも取り外した状態のランプを示し、図１１は、さらにＬＥＤモジュールを固定する固定部材も取り外した状態のランプを示す。

変形例に係るランプは、ＬＥＤモジュールの構成およびＬＥＤモジュールの取り付け構造が、上記実施の形態に係るランプ１と相違する。その他の点については基本的に上記実施の形態に係るランプ１と同様であるため説明を省略する。なお、上記実施の形態と同じ部材については、そのまま上記実施の形態と同じ符号を用いる。

図１０に示すように、変形例に係るＬＥＤモジュール９１０は、基台２０の上面中央に搭載されており、図１１に示すように、例えば、略方形板状の実装基板９１１と、実装基板９１１の上面に実装された複数のＬＥＤ（不図示）と、それらＬＥＤを被覆する封止部材９１３とを有する。

実装基板９１１は、例えば、樹脂板と金属板とからなる金属ベース基板であって、上面には、例えば、青色発光するＧａＮ系のＬＥＤが、１２列６行で計７２個、マトリックス状に配置されている。封止部材９１３は、例えば、青色光を黄色光に変換する蛍光体粒子が混入された透明のシリコーン樹脂で形成されており、一対の長尺状の枠部９１３ａとそれら枠部９１３ａを連結する複数の長尺状の格部９１３ｂ，９１３ｃとからなるはしご形状であって、等間隔で並んだ６つの格部９１３ｂにそれぞれ１２個のＬＥＤが封止されている。

封止部材９１３の格部９１３ｂ，９１３ｃのうち、ＬＥＤが封止されているのは実装基板９１１の中央付近に位置する６つの格部９１３ｂだけであって、それ以外の格部９１３ｃや一対の枠部９１３ａにはＬＥＤが封止されていない。したがって、本変形例における発光領域の外形面積は、ＬＥＤが封止された６つの格部９１３ｂが形成された領域と、それら格部９１３ｂ間の間隙の領域とを合わせた領域の面積であって、図１１においてドットパターンのハッチングで示す領域である。

ＬＥＤモジュール９１０には、回路ユニット４０の電気配線４４の先端に取り付けられたコネクタ４５が接続され、図１０に示すように、ＬＥＤモジュール９１０およびコネクタ４５の上方から環状の固定部材９１４が被せられ、その固定部材９１４ごとＬＥＤモジュール９１０が基台２０にねじ止めされる。固定部材９１４には、基台２０のねじ穴２１ａと連通する位置に貫通孔９１５が設けられており、ねじを貫通孔９１５に貫通させ、さらに基台２０のねじ穴２１ａにねじ込んで、ＬＥＤモジュール９１０が固定される。

（グローブ）
本発明に係るグローブは、本体部におけるネック部近傍領域に、本体部におけるそれ以外の領域よりも光拡散性が高くなるような拡散処理が施されていても良い。

図１２は、変形例に係るグローブに施された拡散処理を説明するための図であり、ランプ軸を含む平面でグローブのネック部近傍領域を切断し、その切断面のみを表した端面図である。

グローブ３０の内面３３の開口部近傍領域には、半径Ｍ（例えば、Ｍ＝４０μｍ）を有する半球状の第１の窪み３５が一様に複数形成されている。また、各第１の窪み３５の内面には、第１の窪み３５よりも小さい半径Ｎ（例えば、Ｎ＝５μｍ）を有する半球状の第２の窪み３６が一様に複数形成されている。なお、第１の窪み３５の半径は、Ｍ＝２０μｍ〜４０μｍの範囲が好ましく、第２の窪み３６の半径は、Ｎ＝２μｍ〜８μｍの範囲が好ましい。

このように、一様に形成した微小な窪み（ディンプル）の各々に、これよりも小さい窪み（ディンプル）を一様に形成するといった、二重の窪み構造の領域を形成することにより、ＬＥＤモジュールの出射光をグローブ３０で拡散して、配光範囲をさらに後方に広げることができる。特に、このような二重窪み構造を開口部近傍領域のみに形成し、それ以外の領域には形成しないことで、配光範囲をより効果的に後方に広げることができる。

本発明は、ＬＥＤランプ全般に利用可能である。

１ランプ
１０半導体発光モジュール（ＬＥＤモジュール）
２０基台
２１上面
３０グローブ
３１ａ開口

Claims

平面配置された複数の半導体発光素子を含む発光領域を上面に有する半導体発光モジュールと、当該半導体発光モジュールが上面中央に搭載された基台と、前記半導体発光モジュールの上方を覆い且つ前記基台によって開口が塞がれるよう配置されたグローブとを備え、
平面視において、前記発光領域の外形面積は、前記基台の上面におけるグローブ開口内領域の面積に対して８％以下であることを特徴とするランプ。
前記グローブは、ＪＩＳＣ７７１０に規定のＧ形式に準拠する形状を有することを特徴とする請求項１記載のランプ。
前記グローブは、長半径を短半径で除して得られる扁平率が１〜１．１５である球状の本体部を有することを特徴とする請求項２記載のランプ。
前記グローブの開口半径ｒと、前記グローブの最大部半径Ｒとが、ｒ／Ｒ＜０．８７の関係を満たすことを特徴とする請求項２または３に記載のランプ。