JP5363864B2 - 発光装置および電球型ｌｅｄランプ - Google Patents

発光装置および電球型ｌｅｄランプ Download PDF

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Description

本発明は、発光装置および電球型ＬＥＤランプに関する。
従来の白熱電球は、点光源の高い輝度が人に不快感を及ぼさないようにガラスバルブ（グローブ）に拡散膜などを形成し、眩しさ（グレア）を抑えている。また、電球型蛍光灯は、もともと管全体での蛍光発光という発光特性上、眩しさは抑制し易い。
一方、近年では、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）の高出力化、高効率化により、ＬＥＤを光源とする電球が実用化されてきている。しかし、ＬＥＤは、光源サイズが小さく輝度が非常に高く、かつ一定方向に放射状の発光特性を持っている。このため、電球の光源とした場合、グローブ全体に均一に光拡散を形成することが困難である。
このような問題点を解決するために、特許文献１には、ＬＥＤ電球の輝度をほぼ均一にできるものとして、透光性のグローブの外表面に拡散シートを具備しているＬＥＤ電球が提案されている。
特開２００８−９１１４０号公報
特許文献１に提案されているＬＥＤ電球は、透光性のグローブ表面に拡散シートを具備しているので、その拡散シートにより光透過率が低下し、照射効率が悪くなるという欠点を有する。また、拡散シートを貼付するという作業が必要となる。また、時にはその拡散シートが剥がれるという問題が生じる。
また、特許文献１に提案されているＬＥＤ電球では、複数のＬＥＤが使用されている。その理由は、１個のＬＥＤでは、グローブ全体に均一に光拡散を形成することがさらに困難になるからである。しかしながら、これでは低消費電力化の達成が困難となる。
本発明は、このような背景の下に行われたものであって、光透過効率を低下させず、ＬＥＤ電球のグローブ全域で均一に光拡散放射を可能にすると共に使用するＬＥＤの個数を少なくできる発光装置および電球型ＬＥＤランプを提供することを目的とする。
本発明の第一の観点は、発光装置としての観点である。すなわち、本発明の発光装置は、グローブと、グローブの一端に設置されるＬＥＤと、を備える発光装置において、グローブは、光散乱粒子が含有された光散乱導光体からなる充実物体により形成され、ＬＥＤ側に底面を有し、その底面から光の出射方向に向かってグローブの中心内側面がくり抜かれた円錐形状であってＬＥＤからグローブへの入射光線方向を反射および屈折により変化させる第１の空洞部と、底面に沿って第１の空洞部の周囲に設けられ、ＬＥＤ側からみて外周に向かうほど底面からの距離が大きくなり、第１の空洞部からグローブに入射した後に散乱または反射によってグローブ内を底面側に進行した光を再びグローブ内に反射する反射面をグローブ内に形成する第２の空洞部と、を備えるものしたものである。
また、グローブは、少なくとも一部が球状に形成されることができる。あるいは、グローブは、少なくとも一部が円柱形状に形成され、ＬＥＤ側と逆側の円柱の端面が凸レンズ形状に形成されることができる。
また、それぞれ発光色の異なる複数のＬＥＤと、これら複数のＬＥＤの発光強度を個別に調整する調光制御部と、を備えることができる。
本発明の第二の観点は、電球型ＬＥＤランプとしての観点である。すなわち、本発明の電球型ＬＥＤランプは、本発明の発光装置を備えるものである。
本発明によれば、光透過効率を低下させず、ＬＥＤ電球のグローブ全域で均一に光拡散放射を可能にすると共に使用するＬＥＤの個数を少なくすることができる。
本発明の第１の実施の形態に係る電球型ＬＥＤランプの全体構成図である。 図１に示す光散乱導光体グローブ内におけるＬＥＤからの光線の進行行路を示す図であり、第１の入射面との関係を示す図である。 図１に示す光散乱導光体グローブ内におけるＬＥＤからの光線の進行行路を示す図であり、第２の入射面との関係を示す図である。 図１に示す電球型ＬＥＤランプの放射面からの出射光線の配光強度分布を示す図である。 図１に示す光散乱導光体グローブの側面からの出射輝度を示す図である。 図１に示す光散乱導光体グローブの上面からの出射輝度を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る電球型ＬＥＤランプの全体構成図である。 図７に示す光散乱導光体グローブ内におけるＬＥＤからの光線の進行行路を示す図である。 図７に示す電球型ＬＥＤランプの放射面からの出射光線の配光強度分布を示す図である。 図７に示す電球型ＬＥＤランプの１ｍ前方での照射光分布を示す図である。 図１０に示す照射光分布における０ｍｍ付近の状態を、横軸に距離をとり、縦軸に照度をとり表した図である。 第１の参考例を示す図であり、電球型ＬＥＤランプの全体構成図である。 図１２に示す光散乱導光体グローブ内におけるＬＥＤからの光線の進行行路を示す図であり、第１の入射面との関係を示す図である。 図１２に示す光散乱導光体グローブ内におけるＬＥＤからの光線の進行行路を示す図であり、第２の入射面との関係を示す図である。 図１２に示す電球型ＬＥＤランプの放射面からの出射光線の配光強度分布を示す図である。 図１２に示す光散乱導光体グローブの側面からの出射輝度を示す図である。 図１２に示す光散乱導光体グローブの上面からの出射輝度を示す図である。 第２の参考例を示す図であり、電球型ＬＥＤランプの全体構成図である。 図１８に示す光散乱導光体グローブ内におけるＬＥＤからの光線の進行行路を示す図である。 図１８に示す電球型ＬＥＤランプの放射面からの出射光線の配光強度分布を示す図である。 図１８に示す電球型ＬＥＤランプの１ｍ前方での照射光分布を示す図である。 図２１に示す照射光分布における０ｍｍ付近の状態を、横軸に距離をとり、縦軸に照度をとり表した図である。 その他の実施の形態に係る３つのＬＥＤの配置状態および調光制御部を示す図である。
（本発明の第１の実施の形態に係る電球型ＬＥＤランプ１について）
本発明の第１の実施の形態に係る電球型ＬＥＤランプ１の構成について説明する。なお、発光装置については、この電球型ＬＥＤランプ１の説明に併せて説明する。電球型ＬＥＤランプ１は、光散乱粒子を含有するグローブである光散乱導光体グローブ１０、ＬＥＤ１１、回路板１２、放熱プレート１３、電源部１４、放熱カバー１５、口金１６から主に構成される。
光散乱導光体グローブ１０は、光散乱導光体を電球のグローブ形状に形成したものである。この光散乱導光体グローブ１０は、従来のグローブとは異なり、中味が充実状態の充実物体とされている。光散乱導光体グローブ１０は、たとえば透明のポリメチルメタクリレート（以下、「ＰＭＭＡ」と略記する。）からなる樹脂成形体である。また、光散乱導光体グローブ１０を形成するＰＭＭＡは、粒子径が１μｍ〜１０μｍの光散乱粒子となる透光性シリコーン粒子を分散させてある。これにより、光散乱導光体グローブ１０は、光拡散体になっている。
ＬＥＤ１１は、たとえば白色ＬＥＤである。回路板１２は、ＬＥＤ１１を発光させるための回路パターンが形成され、必要な部品（抵抗、定電圧ダイオードその他：不図示）が取り付けられている。放熱プレート１３は、ＬＥＤ１１の発熱を吸収するため、たとえば金属板によって形成される。電源部１４は、ＬＥＤ１１に対して定電流を供給するための電源回路を備える。すなわち、電源部１４は、交流電流（１００Ｖ）を直流電流に変換し、ＬＥＤ１１の定格に合わせた電圧値と定電流値を生成する。
また、放熱カバー１５は、放熱プレート１３と接続されており、放熱プレート１３が吸収した熱を外気中に放熱するためのものである。口金１６は、白熱電球の口金と同規格であり、これまで白熱電球が取り付けられていた器具に対して電球型ＬＥＤランプ１を取り付けることができる。
なお、図１において、回路板１２よりも上側が請求項でいう発光装置に相当する。また、回路板１２、放熱プレート１３、電源部１４および放熱カバー１５のいずれか１つまたは複数を含めて発光装置としてもよい。
次に、光散乱導光体グローブ１０についてさらに詳細に説明する。光散乱導光体グローブ１０は、前述したように、光散乱導光体で形成される。また、光散乱導光体グローブ１０は、ＬＥＤ１１からの光線を光散乱導光体グローブ１０内に入射させる第１の入射面２０と、第２の入射面２１と、第１の入射面２０で囲まれる円錐形状の第１の空洞部２２と、第２の反射面２１と柱状面２３と回路板１２とに囲まれ、第１の空洞部２２の周囲に形成される第２の空洞部２４とを有し、さらに光散乱導光体グローブ１０内からの光を外部に出射させる放射面３０を有する。
図２、図３に、光散乱導光体グローブ１０内におけるＬＥＤ１１からの光線の進行行路を示す。図２に示すように、ＬＥＤ１１から放射される光線の内の光軸法線Ｋとの角度が小さい（０°〜４５°）光線は第１の入射面２０から光散乱導光体グローブ１０内に入射されるようにＬＥＤ１１と第１の入射面２０との関係を設定する。
第１の入射面２０は、ほぼ球状の光散乱導光体グローブ１０の中心内側面を円錐状に深くくり抜く形状をしている。光軸法線Ｋとの角度が小さい（０°〜４５°）光線は、第１の入射面２０によって屈折し、光軸法線Ｋに対してより角度が大きい進入角で光散乱導光体グローブ１０内に入射する。
光散乱導光体グローブ１０内に入射した光線は、光散乱粒子である散乱微粒子に当たると進行方向前面側に大きな指向角を持ちながら全面に散乱する。このような散乱を多数回繰り返しながら（これを「多重散乱」という）、光散乱導光体グローブ１０内を進む。この散乱の際に光の吸収は無い。また、散乱により後方へ戻る光線は非常に小さいため、ほとんど全ての光線を放射面３０より出射することができる。
第１の入射面２０は、ＬＥＤ１１からの入射光線方向を大きく変える役割を持ち、入射角度を調整することにより、光散乱導光体グローブ１０の放射面３０全体から均一に光線が放射されるようにすることができる。
次に、図２を参照して第１の入射面２０から入射してくる光散乱導光体が放射面３０から出射する際の出射光Ｌ１〜Ｌ１０について説明する。なお、以下の説明における上下左右は、図面上における上下左右に対応するものとする。
出射光Ｌ１は、ＬＥＤ１１のほぼ光軸法線Ｋの方向に照射され、第１の入射面２０の空洞部２２のほぼ中心線に沿って光散乱導光体グローブ１０内に入射する。よって、出射光Ｌ１は、第１の入射面２０ではほとんど屈折せずに光散乱導光体グローブ１０内に入射する。そして、光散乱導光体グローブ１０内で多重散乱しつつ若干屈折して光散乱導光体グローブ１０の頂点付近から右上方に出射している。
出射光Ｌ２は、ＬＥＤ１１の光軸法線Ｋの右側約２０°に照射され、第１の入射面２０によって右方向に屈折されて光散乱導光体グローブ１０内に入射する。入射した光は光散乱導光体グローブ１０内で多重散乱し、放射面３０に突き当たる。このとき放射面３０への入射角度が全反射となる臨界角より大きいため、全反射する。光散乱導光体グローブ１０の放射面３０で左上方向に全反射した出射光Ｌ２は、光散乱導光体グローブ１０の頂点付近の右側の放射面３０に突き当たり、このときの入射角度が臨界角より小さいため、放射面３０から左上方に出射している。
出射光Ｌ３は、ＬＥＤ１１の光軸法線Ｋの右側約１５°に照射され、第１の入射面２０で若干右方向に屈折して光散乱導光体グローブ１０内に入射し、多重散乱される。その後は、ほとんど屈折することなく、光散乱導光体グローブ１０の右側の放射面３０から右上方に出射している。
出射光Ｌ４は、出射光Ｌ３より大きな入射角度で左側の第１の入射面２０に入射するため、第１の入射面２０で全反射する。そして反対側の第１の入射面２０で若干右方向に屈折して光散乱導光体グローブ１０内に入射し、多重散乱する。出射光Ｌ４は、光散乱導光体グローブ１０内で多重散乱しつつ右方向に屈折して光散乱導光体グローブ１０の右側の放射面３０から右上方に出射している。
出射光Ｌ５は、ＬＥＤ１１から左側に照射され、第１の入射面２０で若干左方向に屈折して光散乱導光体グローブ１０内に入射する。その後、出射光Ｌ５は、光散乱導光体グローブ１０内で多重散乱し、放射面３０に入射する。出射光Ｌ５は、放射面３０において右上方向に全反射して光散乱導光体グローブ１０内を多重散乱しつつ右方向に屈折して光散乱導光体グローブ１０の右側の放射面３０から右水平方向に出射している。
出射光Ｌ６は、ＬＥＤ１１から光軸法線Ｋに対して右側約３０°で照射され、第１の入射面２０で若干右方向に屈折した後、光散乱導光体グローブ１０内に入射する。その後、出射光Ｌ６は、光散乱導光体グローブ１０内で多重散乱しつつさらに右方向に屈折し、光散乱導光体グローブ１０の右側の放射面３０の下部からやや右上方向に出射している。
出射光Ｌ７は、ＬＥＤ１１から光軸法線Ｋの左側約８°で照射され、第１の入射面２０で大きく左方向に屈折して光散乱導光体グローブ１０内に入射している。これは、ＬＥＤ１１が点光源ではないため、出射光Ｌ４では全反射したものが出射光Ｌ７では全反射せず、光散乱導光体グローブ１０内へ入射するものが存在することとなるためである。そして、出射光Ｌ７は、光散乱導光体グローブ１０内で多重散乱しつつ若干左方向に屈折して光散乱導光体グローブ１０の左側の放射面３０の上部から左上方に出射している。
出射光Ｌ８は、ＬＥＤ１１から光軸法線Ｋの右側約３５°で照射され、第１の入射面２０で左方向に全反射して光散乱導光体グローブ１０内に入射している。そして、出射光Ｌ８は、光散乱導光体グローブ１０内で多重散乱しつつ若干下方向に屈折して光散乱導光体グローブ１０の左側の放射面３０から左上方に出射している。
出射光Ｌ９は、ＬＥＤ１１から光軸法線Ｋの右側約８°で照射され、第１の入射面２０で左方向に全反射している。そして、出射光Ｌ９は、反対側の第１の入射面２０で左方向に屈折しつつ光散乱導光体グローブ１０内に入射している。出射光Ｌ９は、その後、光散乱導光体グローブ１０内で多重散乱しつつ光散乱導光体グローブ１０の左側の放射面３０の上部から左上方に出射している。
出射光Ｌ１０は、ＬＥＤ１１から光軸法線Ｋの左側約３５°で照射され、第１の入射面２０で若干左方向に屈折して光散乱導光体グローブ１０内に入射している。そして出射光Ｌ１０は、光散乱導光体グローブ１０内で多重散乱しつつ光散乱導光体グローブ１０の左側の放射面３０の下部から左上方に出射している。
図３は、第１の入射面２０に入射した光が第２の入射面２１に向かう経路を持つ出射光Ｌ１１〜Ｌ２０を示す図である。ＬＥＤ１１から放射される光線の内の光軸法線Ｋとの角度が大きい（４５°〜９０°）光線は、第１の入射面２０から光散乱導光体グローブ１０内に入った後、第２の入射面２１で全反射し、光散乱導光体グローブ１０内に戻ってくるようにＬＥＤ１１および第２の入射面２１を設置する。第２の入射面２１は、第１の入射面２０で囲まれる第１の空洞部２２の周囲に形成される第２の空洞部２４の上面となるもので、当該円錐形状の第１の空洞部２２の底面よりも大きな円形状を有する。そして、第２の空洞部２４は、ＬＥＤ１１側からみて当該円形状の外周に向かうほど深くなる凹形状を有する。すなわち、第２の入射面２１は、凹レンズの凹面状とされ、一種の凹面鏡的な機能を有する。
光軸法線Ｋとの角度が大きい（４５°〜９０°）光線は、第１の入射面２０より光散乱導光体グローブ１０内に入射し、その後、第２の入射面２１で反射し、光軸法線Ｋに対して、角度がより小さい進入角で光散乱導光体グローブ１０内の上方へ進行している。この結果、光散乱導光体グローブ１０の根元付近の放射面３０からの過度の出射を抑制し、光散乱導光体グローブ１０全体から均一に光線が放射されるようにすることができる。
次に、図３を参照して出射光Ｌ１１〜Ｌ２０について説明する。なお、以下の説明における上下左右は、図面上における上下左右に対応するものとする。
出射光Ｌ１１は、ＬＥＤ１１の光軸法線方向の左側約８５°（左側のほぼ水平方向）に照射され、第１の入射面２０を通過し、光散乱導光体グローブ１０内に入る。その後、出射光Ｌ１１は、第２の入射面２１の左側斜面で上方向に全反射して光散乱導光体グローブ１０の球状部内に立ち上がる形で入射する。そして、光散乱導光体グローブ１０内で多重散乱しつつ右方向に屈折して光散乱導光体グローブ１０の右側の頂点付近の放射面３０から右上方に出射している。
出射光Ｌ１２、Ｌ１３、Ｌ１４は、ＬＥＤ１１の光軸法線Ｋの右側約９０°（右側のほぼ水平方向）に照射され、第１の入射面２０ではほとんど屈折せずに光散乱導光体グローブ１０に入る。その後、各出射光Ｌ１２〜Ｌ１４は、多重散乱しつつ進行し、第２の入射面２１の右側斜面で上方向に全反射して光散乱導光体グローブ１０の球状部内に立ち上がる形で入射する。そして、光散乱導光体グローブ１０の球状部内で多重散乱しつつ右方向に屈折して光散乱導光体グローブ１０の右側の放射面３０の上部から右上方に出射している。
出射光Ｌ１５、Ｌ１６、Ｌ１８は、ＬＥＤ１１の光軸法線Ｋの左側約６０°に照射され、第１の入射面２０で若干左方向に屈折して光散乱導光体グローブ１０内に入射する。そして、各出射光Ｌ１５、Ｌ１６、Ｌ１８は、多重散乱しつつ光散乱導光体グローブ１０内を進行し、第２の入射面２１によって上方向に全反射して立ち上がる形で光散乱導光体グローブ１０の球状部の左側の放射面３０の上部から、出射光Ｌ１５、Ｌ１６は右上方に、また、出射光Ｌ１８は上方にそれぞれ出射している。
出射光Ｌ１７は、ＬＥＤ１１の光軸法線Ｋの右側約６０°に照射され、第１の入射面２０で若干右方向に屈折して光散乱導光体グローブ１０内に入射する。そして、出射光Ｌ１７は、光散乱導光体グローブ１０内を多重散乱しつつ進行し、第２の入射面２１によって上方向に全反射して光散乱導光体グローブ１０の左側の放射面３０の上部から左上方に出射している。
出射光Ｌ１９、Ｌ２０については詳細説明は省略するが、いずれも光軸法線Ｋとの角度が大きい（４５°〜９０°）角度でＬＥＤ１１から出射されるものである。そして、いずれも第１の入射面２０を通過した後、第２の入射面２１で全反射し、光散乱導光体グローブ１０の球状部側へ立ち上がる形で進行していく。光散乱導光体グローブ１０内では多重散乱し方向を変え、最終的には放射面３０の上方から出射する。
さらに、出射光Ｌ１１〜Ｌ２０と比べれば少ないが光散乱導光体グローブ１０から出射することなく、光散乱導光体グローブ１０内で全反射と多重散乱を繰り返し消滅する光線も若干見受けられる。
図４は、電球型ＬＥＤランプ１の放射面３０からの出射光線の配光強度分布である。ＬＥＤ１１は９０°と２７０°とを結ぶ線と、光軸法線Ｋとの交点Ｍに配置されている。実際の配光強度分布は、図４の分布線Ｎを光軸法線Ｋを中心にして回転させたときにできる球体状となる。図４に示すように、ＬＥＤ１１の光軸法線Ｋの方向が最も強いが、その両側の計９０°方向の範囲で光軸法線Ｋ方向とほぼ同一の光束出射になっていることがわかる。なお、光源からの距離を表す目盛に０．１〜１を付しているが、この数値は、光源からの相対的な位置を表すためのものであり、特に単位は設定していない。これは後述する図９、図１４、図１９についても同様である。また、図４に示すように、ＬＥＤ１１の後方側にもある程度の光が出射されており電球と類似の配光強度分布となっている。このようにＬＥＤ１１の後方側への光の進行は従来のＬＥＤ照明装置であれば反射板などの特別な部材によって行われたものである。
また、図５は、光散乱導光体グローブ１０の側面からの出射輝度を示す。また、図６は、光散乱導光体グローブ１０の上面からの出射輝度を示す。図５、図６共に光散乱導光体グローブ１０から１ｍ離れたところでグローブ１０の輝度を測定している。また、図５右図は、図５左図の輝度分布を数値で表したものである。図５右図の単位はカンデラ（ｃｄ）である。また、図６右図は、図６左図の輝度分布を数値で表したものである。図６右図の単位はカンデラ（ｃｄ）である。
図５、図６により、光散乱導光体グローブ１０の側面および上面ともにほぼ均一輝度にて出射していることがわかる。なお、図５右図における最高輝度はおよそ４５００（ｃｄ）付近に設定されているのに対し、図６右図における最高輝度は１００００（ｃｄ）を超えている。これにより、光散乱導光体グローブ１０の側面の輝度に対し、光散乱導光体グローブ１０の上面の輝度の方が高いことがわかる。
（本発明の第２の実施の形態に係る電球型ＬＥＤランプ１Ａについて）
本発明の第２の実施の形態に係る電球型ＬＥＤランプ１Ａについて説明する。図７は、電球型ＬＥＤランプ１Ａの構成図である。電球型ＬＥＤランプ１Ａは、電球型ＬＥＤランプ１とは一部が異なる。以下では、第１の実施の形態と同一または同種の部材は同一または同一系の符号を用いて説明し、その説明を省略または簡略化し、かつ異なる部材について主として説明する。
電球型ＬＥＤランプ１Ａは、光散乱導光体グローブ１０Ａの形状が円柱形状をしている。すなわち、光散乱導光体グローブ１０Ａは、少なくとも一部が円柱形状に形成され、ＬＥＤ１１側と逆側の円柱の端面が凸レンズ形状に形成される。
このように、外形が円柱形状で細長く形成されているため、小さいリフレクターを持つ天井埋め込み穴にも設置することができる。また、特別なリフレクターを使わず、電球型ＬＥＤランプ１Ａ単体でも広い範囲に均一に光を照射し、目的の照射角を調整することができる。
図８は、ＬＥＤ１１からの光線行路を示す。第１の入射面２０Ａ、第２の入射面２１Ａから入射した光線は、光散乱導光体グローブ１０Ａ内で、多重散乱しながら前方に進行し、放射面３０Ａより前方、斜め前方、側方および後方側に出射される。
このように、光散乱導光体グローブ１０ＡによってＬＥＤ１１から照射された光線は、あらゆる方向の出射光となっていることがわかる。
図９は、図４に相当する図で電球型ＬＥＤランプ１Ａの放射面３０Ａからの出射光線の配光強度分布である。ＬＥＤ１１の光軸法線の方向３１５°〜４５°の広い範囲でほぼ同一の光束出射になっていることがわかる。また、ＬＥＤ１１の後側にも光が進行していることは電球型ＬＥＤランプ１と同じである。
また、図１０に、光散乱導光体グローブ１０Ａの上部（レンズ状部分）からみて１ｍ前方での照射光分布を、その位置を中心として上下左右それぞれ１ｍの範囲で示す。また、図１１は、図１０に示す照射光分布における０ｍｍ付近の状態を、横軸に距離をとり、縦軸に照度（単位：Ｌｕｘ）をとり表したものである。電球型ＬＥＤランプ１Ａによれば、図１０、図１１に示すように、広い範囲で光が均一照射されていることがわかる。
（第１の参考例）
第１の実施の形態における空洞部２４を、空洞部２２における円錐形状の底面とＬＥＤ１１との間に、底面よりも大きな円形状を有し、ＬＥＤ１１側からみて円形状の外周に向かうほど浅くなる凹形状を有する形状とした参考例について、以下に示す。図１２は、電球型ＬＥＤランプ１Ｂの構成図である。電球型ＬＥＤランプ１Ｂは、電球型ＬＥＤランプ１とは一部が異なる。以下では、第１の実施の形態と同一または同種の部材は同一または同一系の符号を用いて説明し、その説明を省略または簡略化し、かつ異なる部材について主として説明する。
電球型ＬＥＤランプ１Ｂは、第２の入射面２１Ｂが電球型ＬＥＤランプ１の第２の入射面２１とは異なる。すなわち、第２の入射面２１Ｂは、第１の入射面２０で囲まれた第１の空洞部２２における円錐形状の底面２２ａとＬＥＤ１１との間に、当該円錐形状の底面２２ａよりも大きな円形状を有し、ＬＥＤ１１側からみて当該円形状の外周に向かうほど浅くなる、すなわち放熱プレート１３との距離が小さくなる凹形状を有する。この例では第１の空洞部２２と第２の空洞部２４とが繋がり一体形状となっている。
図１３に第１の入射面２０Ｂに入射した光の経路を示す。図１３に示すように、第１の入射面２０Ｂに突き当たった光は、光散乱導光体グローブ１０内に進行し、多重散乱しつつ放射面３０側に向かう。そして、ほとんどの光が電球型ＬＥＤランプ１Ｂの前方側に出射するが一部が側方、後方に向かう。
図１４に、光散乱導光体グローブ１０内におけるＬＥＤ１１からの光線の進行行路であって、ＬＥＤ１１から放射される光線の内の光軸法線Ｋとの角度が大きい（４０°〜９０°）光線の経路を示す。これらの光線はまず第２の入射面２１Ｂに入射する。そして光散乱導光体グローブ１０内を多重散乱しながら進行する。このようにＬＥＤ１１および第２の入射面２１Ｂは、光軸法線Ｋとの角度が大きい光線が第２の入射面２１Ｂから入射するように設定される。
光軸法線Ｋとの角度が大きい（４０°〜９０°）光線は、第２の入射面２１Ｂ によって屈折し、光軸法線Ｋに対して、より角度が小さい進入角で光散乱導光体グローブ１０内に入射することで、グローブ根元付近の放射面３０からの過度の出射を抑制し、光散乱導光体グローブ１０の全体から均一に光線が放射されるようにすることができる。
このように、電球型ＬＥＤランプ１Ｂにおいては、ＬＥＤ１１から照射された光線は、第１の入射面２０Ｂおよび第２の入射面２１Ｂを有する光散乱導光体グローブ１０によって、あらゆる方向の出射光を放射面３０から出射していることがわかる。
図１５は、電球型ＬＥＤランプ１Ｂの放射面３０からの出射光線の配光強度分布である。この図１５は、図５、図９に相当するものである。ＬＥＤ１１の光軸法線Ｋの方向±４５°が最も強くなるが広い範囲でほぼ同一の光束出射になっていることがわかる。
また、図１６は、光散乱導光体グローブ１０の側面からの出射輝度を示す。また、図１７は、光散乱導光体グローブ１０の上面からの出射輝度を示す。図１６、図１７共に光散乱導光体グローブ１０から１ｍ離れたところでグローブ１０の輝度を測定している。また、図１６右図は、図１６左図の輝度分布を数値で表したものである。図１５右図の単位はカンデラ（ｃｄ）である。また、図１７右図は、図１６左図の輝度分布を数値で表したものである。図１７右図の単位はカンデラ（ｃｄ）である。
図１６、図１７により、光散乱導光体グローブ１０の側面および上面ともにほぼ均一輝度にて出射していることがわかる。なお、図１６右図における最高輝度はおよそ４５００（ｃｄ）付近に設定されているのに対し、図１７右図における最高輝度は１００００（ｃｄ）を超えている。これにより、光散乱導光体グローブ１０の側面の輝度に対し、光散乱導光体グローブ１０の上面の輝度の方が高いことがわかる。
（第２の参照例）
第２の実施の形態における空洞部２４を、第１の参照例と同様の形状とした参考例について、以下に説明する。図１８は、電球型ＬＥＤランプ１Ｃの構成図である。電球型ＬＥＤランプ１Ｃは、電球型ＬＥＤランプ１Ａとは一部が異なる。以下では、第２の実施の形態と同一または同種の部材は同一または同一系の符号を用いて説明し、その説明を省略または簡略化し、かつ異なる部材について主として説明する。
電球型ＬＥＤランプ１Ｃは、第２の入射面２１Ｃが電球型ＬＥＤランプ１Ａの第１の入射面２１Ａとは異なる。すなわち、第２の入射面２１Ｃは、第１の入射面２０Ｃで囲まれた第１の空洞部２２における円錐形状の底面２２ａとＬＥＤ１１との間に、第１の空洞部２２の底面２２ａよりも大きな円形状を有し、ＬＥＤ１１側からみて当該円形状の外周に向かうほど放熱プレート１３との距離が小さくなる凹形状を有する。
図１９は、ＬＥＤ１１からの光線行路を示す。第１の入射面２０Ｃ、第２の入射面２１Ｃから入射した光線は、光散乱導光体グローブ１０Ａ内で、多重散乱しながら前方に進行し、放射面３０Ａより前方、斜め前方、側方および後方側に出射される。図１９に示すように、電球型ＬＥＤランプ１Ｃにおいては、ＬＥＤ１１から照射された光線は、あらゆる方向の出射光となっていることがわかる。
図２０は、電球型ＬＥＤランプ１Ｃの放射面３０Ａからの出射光線の配光強度分布である。ＬＥＤ１１の光軸法線Ｋの両側で計９０°の広い範囲でほぼ同一の光束出射になっていることがわかる。
また、図２１に、電球型ＬＥＤランプ１Ｃの上部（レンズ状部分）から１ｍ前方で、その位置を中心として上下左右それぞれ１ｍの範囲で示す。また、図２２は、図２１に示す照射光分布における０ｍｍ付近の状態を、横軸に距離をとり、縦軸に照度（単位：Ｌｕｘ）をとり表したものである。電球型ＬＥＤランプ１Ｃによれば、図２１、図２２に示すように、広い範囲で光が均一照射されていることがわかる。ただし、図２１、図２２の中央部の照度が多少低くなっている。しかしながら、この中央部は、電球型ＬＥＤランプ１Ｃの最上部（レンズ状部分）における照度に相当し、この部分には、電球型ＬＥＤランプ１Ｃの側面などからの出射光がリフレクターなどによって集められるため問題にならない。なお、このような現象は電球型ＬＥＤランプ１Ａでは改善されている。
（他の実施の形態）
本発明の実施の形態は、その要旨を逸脱しない限り、様々に変更が可能である。上述の実施の形態では、ＬＥＤ１１を白色ＬＥＤとして説明した。しかし他の色のＬＥＤとしてもよい。また、上述の実施の形態では１つのＬＥＤ１１を使用している。これに対し、ＬＥＤ１１を複数備える構成もとり得る。この構成を図２３を参照して説明する。図２３では、回路板１２、回路板１２上に配置された３つのＬＥＤ１１Ｗ、１１Ｇ、１１Ｏ、調光制御部４０を示す。ＬＥＤ１１Ｗは、白色ＬＥＤである。ＬＥＤ１１Ｇは、緑色ＬＥＤである。ＬＥＤ１１Ｏは橙色ＬＥＤである。３つのＬＥＤ１１Ｗ、１１Ｇ、１１Ｏは、前述した実施の形態におけるＬＥＤ１１の設置位置（破線で図示）の近傍に設置されている。この際、ＬＥＤ１１ＷとＬＥＤ１１Ｏは高輝度ＬＥＤを使用し、ＬＥＤ１１Ｇは、他のＬＥＤ１１Ｗ、１１Ｏと比較して輝度が小さいタイプでよい。
また、調光制御部４０は、電源部１４などに相当するものでもあり、３つのＬＥＤ１１Ｗ、１１Ｇ、１１Ｏに個別に電源を供給することができる。このときに、３つのＬＥＤ１１Ｗ、１１Ｇ、１１Ｏに流す電流値または発光パルスデューティ比をこの調光制御部４０によって調整することにより３つのＬＥＤ１１Ｗ、１１Ｇ、１１Ｏの発光強度を個別に調整することができる。
このようにして３つのＬＥＤ１１Ｗ、１１Ｇ、１１Ｏから放射された光線は、光散乱導光体グローブ１０、１０Ａの第１の入射面２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０２、第２の入射面２１、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃから、光散乱導光体グローブ１０、１０Ａに入射される。そして、光散乱導光体グローブ１０、１０Ａの内部で多重散乱され、かつ混色されて放射面３０、３０Ａから出射される。
これにより、電球型ＬＥＤランプ１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃの色温度を２０００Ｋ〜７０００Ｋまで連続的に変化させ、均一な光として放射面３０、３０Ａより出射させることができる。
あるいは、色の三原色（赤、青、緑）に相当する光のＬＥＤを３つ備え、これらの発光強度を制御することにより、ユーザが所望するあらゆる色で発光する電球型ＬＥＤランプを実現することができる。
電球型ＬＥＤランプ１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃによれば、光散乱導光体グローブ１０、１０Ａの全体から出射効率を低下させることなく、均一な輝度で光を出射させることができる。これにより人に眩しさや不快感を与えにくくすることができる。
また、電球型ＬＥＤランプ１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃによれば、少ないＬＥＤの使用個数（たとえば１個）であっても光散乱導光体グローブ１０、１０Ａの全体から均一な輝度で光を出射させることができる。これにより電球型ＬＥＤランプ１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃの低電力化を図ることができる。
また、電球型ＬＥＤランプ１Ａ、１Ｃによれば、出射される配光特性を光散乱導光体グローブ１０Ａ単体で適切に制御し、目的の照射エリアに効率高く、かつ均一に光を照射することができる。
また、図２３に示す他の実施の形態によれば、１つの電球型ＬＥＤランプで、ＬＥＤ１１Ｏの光量を変化させることで、ＬＥＤ１１Ｏを一定にしＬＥＤ１１Ｗの光量を変化させることで、または両者の光量を変化させることで均一な柔らかい光で電球型ＬＥＤランプの色温度を暖色から白色に可変させることができる照明器具を提供することができる。
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ…電球型ＬＥＤランプ、１０、１０Ａ…光散乱導光体グローブ（グローブ）、１１、１１Ｗ、１１Ｇ、１１Ｏ…ＬＥＤ、１２…回路板、１３…放熱プレート、１４…電源部、１５…放熱カバー、１６…口金、２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ…第１の入射面、２１、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ…第２の入射面、３０、３０Ａ…放射面、４０…調光制御部

Claims (5)

  1. グローブと、
    上記グローブの一端に設置されるＬＥＤと、
    を備える発光装置において、
    上記グローブは、
    光散乱粒子が含有された光散乱導光体からなる充実物体により形成され、
    上記ＬＥＤ側に底面を有し、
    その底面から光の出射方向に向かって上記グローブの中心内側面がくり抜かれた円錐形状であって上記ＬＥＤから上記グローブへの入射光線方向を反射および屈折により変化させる第１の空洞部と、
    上記底面に沿って上記第１の空洞部の周囲に設けられ、上記ＬＥＤ側からみて外周に向かうほど上記底面からの距離が大きくなり、上記第１の空洞部から上記グローブに入射した後に散乱または反射によって上記グローブ内を上記底面側に進行した光を再び上記グローブ内に反射する反射面を上記グローブ内に形成する第２の空洞部と、
    を備えることを特徴とする発光装置。
  2. 請求項１記載の発光装置において、
    前記グローブは、少なくとも一部が球状に形成される、
    ことを特徴とする発光装置。
  3. 請求項１または２記載の発光装置において、
    前記グローブは、少なくとも一部が円柱形状に形成され、前記ＬＥＤ側と逆側の上記円柱の端面が凸レンズ形状に形成される、
    ことを特徴とする発光装置。
  4. 請求項１から３のいずれか１項記載の発光装置において、
    それぞれ発光色の異なる複数の前記ＬＥＤと、
    これら複数の前記ＬＥＤの発光強度を個別に調整する調光制御部と、
    を備える、
    ことを特徴とする発光装置。
  5. 請求項１から４のいずれか１項記載の発光装置を備えることを特徴とする電球型ＬＥＤランプ。
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