JP5427977B2 - 照明用光源及び照明装置 - Google Patents

照明用光源及び照明装置 Download PDF

Info

Publication number
JP5427977B2
JP5427977B2 JP2013171799A JP2013171799A JP5427977B2 JP 5427977 B2 JP5427977 B2 JP 5427977B2 JP 2013171799 A JP2013171799 A JP 2013171799A JP 2013171799 A JP2013171799 A JP 2013171799A JP 5427977 B2 JP5427977 B2 JP 5427977B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light emitting
light source
light
emitting module
illumination
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2013171799A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2013232441A (ja
Inventor
智 仕田
由雄 真鍋
秀男 永井
誠 井上
明信 皆川
隆在 植本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Corp, Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Panasonic Corp
Priority to JP2013171799A priority Critical patent/JP5427977B2/ja
Publication of JP2013232441A publication Critical patent/JP2013232441A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5427977B2 publication Critical patent/JP5427977B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V3/00Globes; Bowls; Cover glasses
    • F21V3/02Globes; Bowls; Cover glasses characterised by the shape
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21KNON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/20Light sources comprising attachment means
    • F21K9/23Retrofit light sources for lighting devices with a single fitting for each light source, e.g. for substitution of incandescent lamps with bayonet or threaded fittings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21KNON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/60Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21KNON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/60Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction
    • F21K9/61Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction using light guides
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V13/00Producing particular characteristics or distribution of the light emitted by means of a combination of elements specified in two or more of main groups F21V1/00 - F21V11/00
    • F21V13/02Combinations of only two kinds of elements
    • F21V13/08Combinations of only two kinds of elements the elements being filters or photoluminescent elements and reflectors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V3/00Globes; Bowls; Cover glasses
    • F21V3/04Globes; Bowls; Cover glasses characterised by materials, surface treatments or coatings
    • F21V3/049Patterns or structured surfaces for diffusing light, e.g. frosted surfaces
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21KNON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/20Light sources comprising attachment means
    • F21K9/23Retrofit light sources for lighting devices with a single fitting for each light source, e.g. for substitution of incandescent lamps with bayonet or threaded fittings
    • F21K9/238Arrangement or mounting of circuit elements integrated in the light source
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V17/00Fastening of component parts of lighting devices, e.g. shades, globes, refractors, reflectors, filters, screens, grids or protective cages
    • F21V17/10Fastening of component parts of lighting devices, e.g. shades, globes, refractors, reflectors, filters, screens, grids or protective cages characterised by specific fastening means or way of fastening
    • F21V17/101Fastening of component parts of lighting devices, e.g. shades, globes, refractors, reflectors, filters, screens, grids or protective cages characterised by specific fastening means or way of fastening permanently, e.g. welding, gluing or riveting
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V23/00Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices
    • F21V23/003Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being electronics drivers or controllers for operating the light source, e.g. for a LED array
    • F21V23/004Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being electronics drivers or controllers for operating the light source, e.g. for a LED array arranged on a substrate, e.g. a printed circuit board
    • F21V23/006Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being electronics drivers or controllers for operating the light source, e.g. for a LED array arranged on a substrate, e.g. a printed circuit board the substrate being distinct from the light source holder
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21YINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2103/00Elongate light sources, e.g. fluorescent tubes
    • F21Y2103/30Elongate light sources, e.g. fluorescent tubes curved
    • F21Y2103/33Elongate light sources, e.g. fluorescent tubes curved annular
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21YINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10Light-emitting diodes [LED]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Description

本発明は、発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)等の発光素子を備える照明用光源及びこれを用いた照明装置に関する。
LEDは、高効率で省スペースな光源として、ランプ等に用いられている。中でも、LEDを用いたLEDランプは、従来から知られる蛍光灯や白熱電球の代替照明用光源として研究開発が進められている。
この種の照明用光源として、例えば特許文献1には、LEDを用いた電球形LEDランプが開示されている。図14は、特許文献1に開示された従来の電球形LEDランプの断面図である。
図14に示すように、従来の電球形LEDランプ1000は、半球状のグローブ1030と、受電用の口金1070と、金属製の筐体(外郭部材)1060とを備える。
筐体1060は、外部に露出する周部1061と、この周部1061と一体的に形成された円板状の光源取り付け部1062と、周部1061の内側に形成された凹部1063とを有する。光源取り付け部1062の上面には、複数のLEDを有する発光モジュール1010が取り付けられている。なお、筐体1060の凹部1063の内面には、その内面形状に沿って形成された絶縁部材1040が設けられており、絶縁部材1040の内部には、LEDを点灯させるための点灯回路1140が収容されている。
特開2006−313717号公報
しかしながら、従来の電球形LEDランプ1000では、発光モジュール1010の出射光のうち口金側に向かう光が筐体1060によって遮られてしまうので、照明用光源の配光角が狭いという問題がある。
特に、LEDはランバーシアン配光で放射角が比較的に狭い(120°程度)という特質を有するので、LEDを用いたLEDランプでは広い配光角を実現することが難しい。
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、広い配光角を有する照明用光源及び照明装置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、本発明に係る照明用光源の一態様は、グローブと筐体と口金とで外囲器を構成する照明用光源であって、前記外囲器内に配置された発光モジュールを備え、前記グローブは、前記筐体よりも外側に膨出する膨出部を有し、当該照明用光源の中心軸を基準として−170°以上+170°以下の角度範囲内における光度は、当該照明用光源の中心軸における中心光度の1/2以上であることを特徴とする。
さらに、本発明に係る照明用光源の一態様において、−170°以上+170°以下の前記角度範囲内に低光度角度範囲が存在し、前記低光度角度範囲では、一の角度における光度が、当該一の角度よりも絶対値が大きい角度における光度よりも小さくなっていることを特徴とする。
さらに、本発明に係る照明用光源の一態様において、前記低光度角度範囲は、当該照明用光源の中心軸を基準として−60°〜+60°であることが好ましい。
また、本発明に係る照明用光源の他の一態様は、グローブと筐体と口金とで外囲器を構成する照明用光源であって、前記外囲器内に配置された発光モジュールを備え、前記グローブは、前記筐体よりも外側に膨出する膨出部を有し、配光曲線図において、当該照明用光源の配光曲線における光度の最大値を1としたときの当該照明用光源の配光曲線で囲まれる部分の面積をS1とし、白熱電球の配光曲線における光度の最大値を1としたときの当該白熱電球の配光曲線で囲まれる部分の面積をS2とすると、S1>0.9×S2であることを特徴とする。
さらに、本発明に係る照明用光源の一態様において、前記外囲器内に配置された光学部材を備え、前記光学部材は、前記発光モジュールが発する光の進行方向を変更させるものであることが好ましい。
さらに、本発明に係る照明用光源の一態様において、前記光学部材は、前記発光モジュールが発する光を屈折させることで前記発光モジュールが発する光の進行方向を変更させるように構成されていることを特徴とする。
さらに、本発明に係る照明用光源の一態様において、前記光学部材は、前記発光モジュールが発する光を反射させることで前記発光モジュールが発する光の進行方向を変更させるように構成されていることを特徴とする。
さらに、本発明に係る照明用光源の一態様において、前記光学部材の外表面には鏡面処理が施されていることが好ましい。
さらに、本発明に係る照明用光源の一態様において、前記光学部材は、前記発光モジュールと前記グローブとの間に配置されていることを特徴とする。
さらに、本発明に係る照明用光源の一態様において、前記光学部材は、前記発光モジュールと離間して配置されていることを特徴とする。
さらに、本発明に係る照明用光源の一態様において、前記光学部材の発光モジュール側の面積は、前記発光モジュールの発光領域の面積よりも大きいことが好ましい。
さらに、本発明に係る照明用光源の一態様において、前記光学部材は、前記発光モジュールと接触していることを特徴とする。
さらに、本発明に係る照明用光源の一態様において、前記光学部材の発光モジュール側の面積は、前記発光モジュールの発光領域の面積よりも小さいことが好ましい。
さらに、本発明に係る照明用光源の一態様において、前記膨出部には、光を拡散させるための拡散処理が施されていることが好ましい。
さらに、本発明に係る照明用光源の一態様において、前記発光モジュールを載置する基台を備え、前記発光モジュールの発光領域の面積は、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%以下であることが好ましい。
さらに、本発明に係る照明用光源の一態様において、前記グローブは、ガラス又は樹脂によって構成されていることを特徴とする。
さらに、本発明に係る照明用光源の一態様において、前記グローブは、多面体である、とすることができる。
さらに、本発明に係る照明用光源の一態様において、前記発光モジュールは、実装基板と、前記実装基板に実装された半導体発光素子とを有し、前記半導体発光素子は、前記実装基板の上に実装されていることを特徴とする。
さらに、本発明に係る照明用光源の一態様において、前記発光モジュールは、実装基台と、前記実装基台に実装された半導体発光素子とを有し、前記半導体発光素子は、前記実装基台の少なくとも2つの面に実装されていることを特徴とする。
さらに、本発明に係る照明用光源の一態様において、前記発光モジュール及び前記光学部材は、ランプ軸上に配置されていることが好ましい。
また、本発明に係る照明装置の一態様は、上記の照明用光源を備えることを特徴とする。
本発明によれば、広い配光角を有する照明用光源及び照明装置を実現することができる。
図1は、本発明の実施の形態1に係る照明用光源の一部切り欠き斜視図である。 図2は、本発明の実施の形態1に係る照明用光源の断面図である。 図3は、本発明の実施の形態1に係る照明用光源における発光モジュールと光学部材との配置関係を説明するための平面図である。 図4は、本発明の実施の形態1に係る照明用光源において、発光モジュールから出射する光が光学部材を伝搬するときの様子を説明するための図である。 図5は、本発明の実施の形態1に係る照明用光源において、発光モジュールから出射する光が照明用光源の外部に取り出されるときの様子を説明するための図である。 図6は、本発明の実施の形態1に係る照明用光源における配光曲線図である。 図7は、本発明の実施の形態1に係る照明用光源における配光曲線の配光分布を示す図である。 図8は、本発明の実施の形態2に係る照明用光源の一部切り欠き斜視図である。 図9は、本発明の実施の形態2に係る照明用光源の断面図である。 図10は、図9において二点鎖線で囲んだ部分を示す拡大断面図である。 図11は、本発明の変形例1に係る照明用光源における光学部材と発光モジュールとの配置関係を示す図である。 図12は、本発明の変形例2に係る照明用光源におけ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る。 図13は、本発明の変形例3に係る照明用光源の一部切り欠き斜視図である。 図14は、特許文献1に開示された従来の電球形LEDランプの断面図である。
以下、本発明の実施の形態に係る照明用光源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、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。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。また、各図において、同じ構成要素には同じ符号を付している。また、本明細書において、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。
(実施の形態1)
まず、本発明の実施の形態1に係る照明用光源の構成について、図1及び図2を用いて説明する。図1は、本発明の実施の形態1に係る照明用光源の一部切り欠き斜視図である。図2は、本発明の実施の形態1に係る照明用光源の断面図である。なお、図1及び図2において、紙面上方が照明用光源の前方であり、紙面下方が照明用光源の後方である。ここで、本明細書において、「前方」とは、照明用光源の上端(グローブの頂部)と照明用光源の下端(口金の頂部)との中点を照明用光源の中心とすると、当該中心から見てグローブ側の方向のことであり、「後方」とは、照明用光源の中心から見て口金側の方向のことである。また、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照明用光源のランプ軸J(中心軸)を示しており、本実施の形態において、ランプ軸Jとグローブ軸とは一致している。また、ランプ軸Jとは、照明用光源1を照明装置(不図示)のソケットに取り付ける際の回転中心となる軸であり、口金70の回転軸と一致している。
図1及び図2に示すように、本実施の形態に係る照明用光源1は、電球形蛍光灯又は白熱電球の代替品となる電球形LEDランプであって、光源としての発光モジュール10と、発光モジュール10を搭載する基台20と、発光モジュール10を覆うグローブ30と、発光モジュール10を点灯させるための回路ユニット40(図1では不図示)と、回路ユニット40を収容する回路ホルダ50と、回路ホルダ50を覆う筐体60と、回路ユニット40と電気的に接続された口金70と、発光モジュール10が発する光の進行方向(向き)を変更させるための光学部材80とを備える。
照明用光源1は、グローブ30と筐体60と口金70とによって外囲器が構成されており、当該外囲器内に発光モジュール10及び光学部材80が収容されている。本実施の形態における外囲器では、筐体60と口金70とをあわせたランプ軸方向長さは、グローブ30のランプ軸方向長さよりも長くなるように構成されている。
また、グローブ30は、筐体60よりも外側に膨出する膨出部31を有する。そして、照明用光源1は、当該照明用光源1のランプ軸Jを基準として−170°以上+170°以下の所定の角度範囲内における光度が当該照明用光源1のランプ軸Jにおける中心光度の1/2以上となるように構成されている。本実施の形態では、グローブ30の膨出部31と光学部材80とによって当該構成を実現している。なお、光学部材80を用いることなく膨出部31のみによって当該構成を実現することも可能である。あるいは、膨出部31を用いることなく光学部材80のみによって当該構成を実現することも可能である。
以下、照明用光源1の各構成部材について、図1及び図2を用いて詳細に説明する。
[発光モジュール]
発光モジュール10は、例えば所定の光を放出するLEDモジュールであって、グローブ30の内方に配置されている。図2に示すように、発光モジュール10は、実装基板11と、実装基板11に実装された半導体発光素子12と、半導体発光素子12を封止するように実装基板11上に形成された封止体13とを備える。なお、本実施の形態において、発光モジュール10は、ランプ軸Jと実装基板11とが交差するように配置されている。
実装基板11は、例えば、平面視において略正方形の板状基板であって、基台20の上に取り付けられている。実装基板11としては、例えば、アルミナ等からなるセラミックス基板を用いることができる。
半導体発光素子12は、実装基板11の片面上に複数個実装されており、本実施の形態において、複数の半導体発光素子12は、ランプ軸Jを中心として点対称となるようにマトリクス状に平面配置されている。また、各半導体発光素子12は、それぞれの主光出射方向が照明用光源の前方に向けた姿勢で実装されている。
半導体発光素子12は、例えばLED(LEDチップ)である。但し、半導体発光素子12としては、LED以外でもよく、例えば、半導体レーザ、有機EL素子又は無機EL素子を用いてもよい。
なお、半導体発光素子12の数は複数に限らず1個であってもよい。また、半導体発光素子12の配置もマトリクス状に限定されず、例えば円環状などの環状に配置されていてもよい。さらに、半導体発光素子12の姿勢は、半導体発光素子12の全てがランプ軸J方向に沿った方向に向いている必要はなく、一部がランプ軸Jに対して斜めに傾いた方向に向けた姿勢で実装されていてもよい。これによりランプの配光角の制御性が向上するので、より好ましい配光特性となるように微調整することができる。
また、発光モジュール10には、回路ユニット40の電力出力部から導出される一対の電気配線(リード線)40a、40bと電気的に接続された一対の電極(不図示)が設けられており、この一対の電極から発光モジュール10に直流電力が供給されることによって半導体発光素子12が発光する。
封止体13は、半導体発光素子12を封止する封止部材であり、本実施の形態では、全ての半導体発光素子12を一括封止している。封止体13は、平面視において略正方形であって、ランプ軸Jと直交している。なお、封止体13とランプ軸Jとは、必ずしも直交している必要はないが、ランプ軸Jを中心とする全周にわたって均一な配光を得るためには、ランプ軸Jは封止体13の中心において交差していることが好ましく、直交していることがより好ましい。
封止体13は、主として透光性材料からなるが、半導体発光素子12から発せられた光の波長を所定の波長へと変換する必要がある場合には、光の波長を変換するための波長変換材料が前記透光性材料に混入される。透光性材料としては、例えばシリコーン樹脂等の樹脂を利用することができる。また、波長変換材料としては、例えば蛍光体粒子を利用することができる。これにより、封止体13を蛍光体含有樹脂として構成することができる。
本実施の形態において、半導体発光素子12としては、青色光を出射する青色発光LEDを用いており、封止体13としては、青色光を黄色光に波長変換する蛍光体粒子と当該蛍光体粒子が混入される透光性樹脂材料とを用いている。これにより、半導体発光素子12から出射された青色光の一部が封止体13によって黄色光に波長変換され、当該波長変換された黄色光と変換されない青色光との混色により生成される白色光が発光モジュール10から放射される。
なお、発光モジュール10としては、例えば、紫外線発光の半導体発光素子と三原色(赤色、緑色、青色)に発光する各色蛍光体粒子とを組み合わせたものでもよい。さらに、波長変換材料として、半導体、金属錯体、有機染料、顔料など、ある波長の光を吸収し、吸収した光とは異なる波長の光を発する物質を含んでいる材料を利用してもよい。
[基台]
基台20は、発光モジュール10を載置するための光源取り付け部材であり、例えば、ランプ軸Jと直交するような平面を有する略円板状の基板である。基台20の一方の面には、発光モジュール10を平面配置させるための凹部が形成されている。凹部に配置された発光モジュール10は、例えば、止め金具、ねじ、接着などにより基台20に固定されている。
基台20は、筒状の筐体60の一方側(グローブ側)の開口である第1開口部に装着されており、基台20の側壁部は筐体60の当該第1開口部の上方内面に当接している。すなわち、基台20は、筐体60の第1開口部側に嵌め込まれた状態で固定されている。
基台20には、グローブ側の主面と筐体側の主面とを連通するようにして一対の貫通孔20aが設けられており、これら貫通孔20aを介して回路ユニット40の一対の電気配線40a、40bが基台20の発光モジュール側に導出されている。一対の電気配線40a、40bのそれぞれは、発光モジュール10の実装基板11に接続されており、これにより発光モジュール10と回路ユニット40とが電気的に接続されている。
また、本実施の形態における基台20は、例えば金属材料によって構成されている。金属材料としては、例えばAl、Ag、Au、Ni、Rh、Pd、あるいは、これらのうちの2以上からなる合金、又はCuとAgとの合金などが考えられる。このような金属材料は、熱伝導性が良好であるため、発光モジュール10で発生した熱を筐体60に効率良く伝導させることができる。例えば、基台20は、アルミダイキャストによって成型された略円板状の金属基板とすることができる。このように、基台20を金属材料によって構成することにより、基台20を、発光モジュール10から発生する熱を筐体60に伝導させるための放熱体として機能させることもできる。
[グローブ]
グローブ30は、発光モジュール10から放出される光をランプ外部に放射させるための半球状の透光性カバーであり、本実施の形態では、開口側(口金側)が絞られた形状となっている。また、発光モジュール10は、このグローブ30によって覆われている。これにより、グローブ30の内面に入射した発光モジュール10の光は、グローブ30を透過してグローブ30の外部へと取り出される。
また、グローブ30は、筐体60の表面よりも照明用光源1の外方に向かって膨出する膨出部31を有する。本実施の形態では、図2に示すように、筐体60の主外面(本実施の形態では、テーパ面)をグローブ側に延長した場合の仮想面を筐体60の仮想外面F(図2では仮想線L)とすると、膨出部31は仮想外面Fよりも外側(外方)に位置することになるように構成されている。すなわち、膨出部31は、当該膨出部31の頂部が仮想外面Fを超えるようにして形成されている。また、膨出部31の径(膨出部31を通りランプ軸Jと直交する平面における径)は、筐体60のグローブ側端の径(筐体60の第1開口部の開口径)よりも大きくなっている。本実施の形態では、膨出部31の径がグローブ30の最大外径となっており、当該グローブの最大外径W1は筐体60のグローブ側端の外径W2よりも大きい。
このように、グローブ30は膨出部31を有するので、発光モジュール10が発した光は、前方及び側方のみならず後方(口金側)にも促されてグローブ30の外部へと取り出される。すなわち、膨出部31によって、グローブ30から放出する光が口金側へと回り込み易くなる。これにより、狭い光放射角であるLEDを用いたとしても、ランプの配光角を容易に拡大させることができる。
なお、膨出部31は、グローブ30の開口部近傍領域(ボトム部)に形成することが好ましい。また、本実施の形態において、グローブ30における膨出部31が形成された箇所は、グローブ30の外表面の一部からその部分だけが突出するように形成されているのではなく、膨出部31を含むグローブ30全体の外表面が起伏のない滑らかな曲面となるように構成されている。
また、グローブ30は、その開口側端部が基台20と筐体60とに挟まれるようにして配置されている。本実施の形態において、グローブ30は、その開口側端部が筐体60の第1開口部内に圧入されることにより、発光モジュール10及び光学部材80を覆った状態で、筐体60の第1開口部に取り付けられている。
また、グローブ30には、発光モジュール10から放出される光を拡散させるための拡散処理が施されていることが好ましい。例えば、グローブ30の内面又は外面に光拡散膜(光拡散層)を形成することでグローブ30に光拡散機能を持たせることができる。具体的には、シリカや炭酸カルシウム等の光拡散材を含有する樹脂や白色顔料等をグローブ30の内面又は外面の全面に塗布することによって光拡散膜を形成することができる。あるいは、グローブ30に光拡散ドットを形成することによって、グローブ30に光拡散機能を持たせることもできる。例えば、樹脂製のグローブ30の表面を加工することによって、複数のドットを形成したり、微小な窪み(ディンプル)を形成したりすることで、グローブ30に光拡散機能を持たせることができる。また、グローブ30にシボ加工を施すことによっても光拡散機能を持たせることができる。
このように、グローブ30に光拡散機能を持たせることにより、発光モジュール10からグローブ30に入射する光を拡散させることができるので、照明用光源の配光角を広くすることができる。特に、グローブ30の膨出部31に光拡散機能を持たせることによって、膨出部31から放出される光の口金側への回り込み量をさらに多くすることができる。これにより、照明用光源の配光角を一層拡大させることができる。
なお、本実施の形態において、グローブ30の形状は半球状としたが、これに限らない。グローブ30の形状としては、回転楕円体又は偏球体であっても構わない。例えば、一般電球形状であるA型の電球のバルブに準拠した形状のグローブを用いることもできる。また、グローブ30の材質としては、ガラス材又はポリカーボネート等の樹脂材を用いることができる。
[回路ユニット]
回路ユニット40は、半導体発光素子12を点灯(発光)させるために発光モジュール10に電力を供給する点灯回路(電源回路)であって、回路基板41と、当該回路基板41に実装された電子部品42、43とを有している。なお、図2では一部の電子部品にのみ符号を付している。回路ユニット40は、回路ホルダ50内に収容されており、例えば、ねじ止め、接着又は係合などにより回路ホルダ50に固定されている。
回路基板41は、その主面がランプ軸Jと平行する姿勢で配置されている。このようにすれば、回路ホルダ50内に回路ユニット40をよりコンパクトに格納することができる。また、回路ユニット40では、熱に弱い電子部品42が発光モジュール10から遠い位置となるように配置され、一方、熱に強い電子部品43が発光モジュール10に近い位置となるように配置されている。このようにすれば、熱に弱い電子部品42が発光モジュール10で発生する熱によって熱破壊されることを防止することができる。
回路ユニット40と口金70とは、電気配線(リード線)40c、40dによって電気的に接続されている。電気配線40cは、回路ホルダ50に設けられた貫通孔50aを通って、口金70のシェル部71と接続されている。また、電気配線40dは、回路ホルダ50の口金側の開口を通って、口金70のアイレット部73と接続されている。
[回路ホルダ]
回路ホルダ50は、回路ユニット40を収納するための絶縁ケースであって、筐体60及び口金70内に収容されている。回路ホルダ50は、例えば、両側が開口した略円筒状のケースであり、筐体60と略同形の筒状の第1ホルダ部(大径部)51と口金70と略同形の筒状の第2ホルダ部(小径部)52とで構成されている。グローブ側に位置する第1ホルダ部51は筐体60内に収容されており、第1ホルダ部51には回路ユニット40の大半が収容されている。一方、口金側に位置する第2ホルダ部52は口金70内に収容されており、第2ホルダ部52には口金70が外嵌されている。これによって回路ホルダ50の口金側の開口が塞がれている。回路ホルダ50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50のグローブ側には基台20が位置しているが、回路ホルダ50のグローブ側の端部と基台20とは接触しておらず、隙間が設けられている、また、回路ホルダ50の外面と筐体60の内周面とは接触しておらず、隙間が設けられている。このように、回路ホルダ50と基台20(又は筐体60)との間に隙間を設けることにより、発光モジュール10で発生した熱が、基台20や筐体60を介して回路ホルダ50に伝搬することを抑制することができる。これにより、回路ホルダ50の温度上昇を抑制することができるので、回路ユニット40が熱破壊されることを防止することができる。
[筐体]
筐体60は、グローブ30と口金70との間に配置されている。筐体60は、両端が開口するケースであって、グローブ側から口金側へ向けて縮径した略円筒形状である略円錐台部材によって構成されている。
筐体60のグローブ側の開口(第1開口)内には、基台20とグローブ30の開口側端部とが収容されており、例えばカシメにより筐体60が基台20に固定されている。なお、筐体60、基台20及びグローブ30で囲まれた空間60aに接着剤を流し込むなどして筐体60を基台20に固着してもよい。
基台20の口金側端部の外周縁は、筐体60の内周面の形状にあわせてテーパ形状となっている。その基台20のテーパ面が筐体60の内周面と面接触しているため、発光モジュール10から基台20へ伝搬した熱が、さらに筐体60へ伝導し易くなっている。これにより、半導体発光素子12で発生した熱は、主に基台20及び筐体60を介し、さらに回路ホルダ50の第2ホルダ部52を介して口金70へ伝導し、口金70から照明器具(不図示)側へ放熱される。
本実施の形態における筐体60は、金属材料によって構成されている。これにより、筐体60はヒートシンクとして機能し、発光モジュール10及び回路ユニット40から発生する熱を、筐体60を介して照明用光源1の外部に効率的に放熱させることができる。筐体60の金属材料としては、例えばAl、Ag、Au、Ni、Rh、Pd、あるいは、これらのうちの2以上からなる合金、又はCuとAgとの合金などが考えられる。このような金属材料は、熱伝導性が良好であるため、筐体60に伝搬した熱を効率良く口金側に伝搬させることができる。したがって、発光モジュール10及び回路ユニット40から発生する熱を、口金70を介して照明器具側にも放熱させることができる。本実施の形態において、筐体60は、アルミニウム合金材料で構成されている。また、筐体60の熱放射率を向上させるために、筐体60の表面にアルマイト処理を施してもよい。なお、筐体60の材料は、金属に限定されず、樹脂であってもよい。例えば、熱伝導率の高い樹脂などで筐体60を構成することができる。
[口金]
口金70は、二接点によって交流電力を受電するための受電部であり、例えば、照明器具のソケットに取り付けられる。この場合、照明用光源1が点灯された際に、口金70は、照明器具のソケットから電力を受ける。また、口金70で受電した電力は、電気配線40c、40dを介して回路ユニット40の電力入力部に入力される。
口金70は、略円筒状であって外周面が雄ネジとなっているシェル部71と、シェル部71に絶縁部72を介して装着されたアイレット部73とを備える。なお、シェル部71と筐体60との間には、筐体60と口金70との絶縁を確保するための絶縁リング74が設けられている。
口金70の種類は、特に限定されるものではないが、例えばねじ込み型のエジソンタイプ(E型)の口金を用いることができ、E26口金やE17口金、あるいは、E16口金等が挙げられる。
[光学部材]
光学部材80は、発光モジュール10が発する光の進行方向を変更させるための部材であり、照明用光源1の外囲器内に配置されている。光学部材80は、発光モジュール10が設置される面によりもグローブ側に配置されていればよく、例えば、発光モジュール10とグローブ30との間に配置することができる。本実施の形態において、光学部材80は、発光モジュール10の上に固定されている。
また、本実施の形態における光学部材80は、発光モジュール10からの出射光が出射角30°〜60°の範囲で最大光度となってグローブ30の内面に届くように、発光モジュール10からの出射光を拡散させるように構成されている。なお、出射角は、ランプ軸Jに沿ったグローブ側方向を0°とし、ランプ軸Jに沿った口金側を180°として定義する。
光学部材80は、例えば略柱状であって、ランプ軸J上に配置されており、光学部材80の柱軸とランプ軸Jとは一致している。なお、光学部材80の柱軸は必ずしもランプ軸Jと一致している必要はないが、ランプ軸Jを中心とする全周にわたって均一な配光を得るためには、前記柱軸がランプ軸Jと平行であることが好ましく、前記柱軸とランプ軸Jとが一致していることがより好ましい。
光学部材80は、例えば、筒状であってその筒軸がランプ軸Jと平行である外側部81と、外側部81の筒内に詰められた柱状の内側部82とで構成される。より具体的には、光学部材80の全体形状は円柱状であって、外側部81はランプ軸Jと一致する筒軸を有する円筒状であり、内側部82は外側部81の筒内に隙間なく詰められた円柱状となっている。
光学部材80において、外側部81及び内側部82は、それぞれ透光性材料からなる。また、外側部81及び内側部82は、当該内側部82の屈折率が外側部81屈折率よりも低くなるように構成されている。これにより、光学部材80は、発光モジュール10が発する光を屈折及び反射させることで発光モジュール10が発する光の進行方向を変更させることができる。なお、外側部81及び内側部82を構成する透光性材料としては、それぞれ、シリコーンやポリカーボネート等の樹脂材料、ガラス、又は、セラミックなどが挙げられる。例えば、外側部81を屈折率1.50のガラスで構成し、内側部82を屈折率1.41のシリコーン樹脂で構成することが考えられる。
なお、外側部81及び内側部82のいずれか一方又は両方の内部に、入射した光を内部散乱させるための光散乱体が含まれていてもよい。光散乱体としては、例えば、シリカ、アルミナ、酸化亜鉛やチタニアなどで構成された無色透明又は有色透明の粒体が考えられる。そして、粒体の形状としては例えば略球形状が考えられ、その場に直径は0.1μm〜40μmの範囲であることが好ましい。また、光散乱体の添加量は、10wt%〜60wt%の範囲であることが好ましい。
また、本実施の形態において、光学部材80の前方面(グローブ側の面)及び後方面(発光モジュール側の面)は、それぞれ平面であって、かつ平行である。なお、光学部材80の前方面及び後方面は平面に限定されない。例えば、光学部材80の前方面を、倒円錐面などの凹面又は円錐面などの凸面として、光学部材80から出射される光の拡散度合いを調整できるように構成してもよい。
光学部材80の外側部81の外周面には鏡面処理が施されていてもよい。このように、発光モジュール10が発する光を光学部材80の外面で反射させることで、発光モジュール10が発する光の進行方向を変更させるように構成してもよい。これにより、外側部81の外周面から光学部材80内へ光が再入射することを防止することができるとともに、外側部81に入射してくる光を反射させることができる。鏡面処理を施す方法としては、例えば金属薄膜や誘電体多層膜などの反射膜を、例えば熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、スパッタ法、メッキ、などの方法により形成することが考えられる。
また、外側部81の内周面は内側部82の外周面と全面にわたって接触しており、外側部81と内側部82との間に隙間はない。すなわち、外側部81の内周面と内側部82の外周面とは、同一面であって、外側部81と内側部82との界面である。なお、外側部81と内側部82との間には隙間があってもよいが、隙間があると光のロスが生じるため、隙間はない方が好ましい。
また、上述のとおり、光学部材80は、平面視において、光学部材80の全体が封止体13と重なる位置に配置されている。このようにすれば、光学部材80の全体が封止体13と接触するため、発光モジュール10からの出射光を光学部材80内に効率良く入射させることができる。
ここで、発光モジュール10と光学部材80との配置関係について、図3を用いて説明する。図3は、本発明の実施の形態1に係る照明用光源における発光モジュールと光学部材との配置関係を説明するための平面図である。
図3に示すように、光学部材80は、グローブ側から見て、発光モジュール10の封止体13よりも小さくなるように構成されている。すなわち、光学部材80の発光モジュール側の面積は、発光モジュール10の発光領域の面積よりも小さくなるように構成されている。このようにすれば、封止体13が光学部材80によって隠れることがなく、封止体13の一部を光学部材80から露出させることができる。
封止体13における光学部材80で隠れる領域の面積は、封止体13の表面全体の面積に対して40%〜78%であることが好ましい。つまり、光学部材80の発光モジュールの面積は、発光モジュール10の発光領域の面積に対して、40%〜78%であることが好ましい。
本実施の形態では、平面視円形の光学部材80の外径(外側部81の外径)R1は15mmであり、平面視正方形の封止体13の一辺の長さW3は21mmであるので、封止体13における光学部材80で隠れる領域の面積は、封止体13の表面全体の面積の40%程度である。
なお、光学部材80の外径R1と封止体13の一辺の長さW3とを同じ大きさにすれば、光学部材80を封止体13上からはみ出ないように設置するだけで、光学部材80の柱軸をランプ軸Jと一致させることができるので、光学部材80の位置決めを容易に行うことができる。なお、図2に示す光学部材80の高さTは15mmであり、図3に示す内側部82の外径R2は10mmであり、また、外側部81(光学部材80)の外径R1及び内側部82の外径R2は、それぞれ高さ方向全体にわたって均一である。
[照明用光源の光特性]
次に、本発明の実施の形態1に係る照明用光源1において、発光モジュール10から出射する光が照明用光源1の外部に取り出されるまでの様子について、図4及び図5を用いて説明する。また、図4は、本発明の実施の形態1に係る照明用光源において、発光モジュールから出射する光が光学部材を伝搬するときの様子を説明するための図である。図5は、本発明の実施の形態1に係る照明用光源において、発光モジュールから出射する光が照明用光源の外部に取り出されるときの様子を説明するための図である。
図4に示すように、発光モジュール10の封止体13の一部が光学部材80から露出するように構成されているので、発光モジュール10の封止体13から出射した光は、光学部材80に入射して光学部材80を通過してグローブ30に向かうか、あるいは、光学部材80に入射せずに光学部材80を通過することなくグローブ30に向かうことになる。このうち、光学部材80に入射した光は、さらに、光学部材80の外側部81に入射するか、あるいは、内側部82に入射する。
図4に示すように、外側部81の後方面(発光モジュール側の面)から外側部81内に入射した光は、図4の光路L1で示されるように、外側部81の外周面及び内周面の間で反射を繰り返し、外側部81の前方面(グローブ側の面)から光学部材80外へ出射する。このように、外側部81に入射した光が外側部81の外周面で反射されるのは、外側部81の材料が空気よりも屈折率が高いからであり、また、外側部81に入射した光が内周面で反射されるのは、外側部81の材料が内側部82の材料よりも屈折率が高いからである。以上のとおり、光学部材80の外側部81内に入射した光は、外側部81と当該外側部81に隣接する媒質との屈折率差によって外側部81外に漏れ難くなっているので、外側部81内を通って外側部81の前方面から光学部材80外へ出射する。
一方、内側部82の後方面(発光モジュール側の面)から内側部82内に入射した光は、内側部82の対向する外周面(外側部81の内周面)間で反射を繰り返し、一部は、図4の光路L2で示すように、内側部82の前方面(グローブ側の面)から光学部材80外へ出射するが、残りは、光路L2’、L2”で示すように、内側部82の外周面(外側部81の内周面)を透過して外側部81内へ入射する。内側部82に入射した光が内側部82の外周面で反射せずに当該外周面を透過するのは、内側部82の屈折率が外側部81の屈折率よりも低いからである。内側部82から外側部81に入射した光は、外側部81の外周面と内周面との間で反射を繰り返し、光路L1で示すように、外側部81の前方面から光学部材80外へ出射する。
このように、光学部材80に入射した光は、より屈折率の高い材料で形成された外側部81に集まり、主として外側部81から出射されることになる。
しかも、外側部81から出射される光は、主としてランプ軸Jに沿って前方へ出射されるのではなく、光学部材80によって拡散されて、主としてランプ軸Jに対して30°〜60°の範囲の出射角で出射される。また、出射角が0°にならずこのような角度になるのは、外側部81内に入射した光の多くは、外側部81内をランプ軸Jに沿って真っ直ぐに進まず、外側部81内をジグザグに内部反射しながら進むからである。特に、内側部82から外側部81へ集まる光は、ランプ軸Jと平行でない角度で外側部81内へ入射してくるため、外側部81内をジグザグに進む。ジグザグに進んだ光は、光学部材80から出射された後も、真っ直ぐランプ軸Jに沿った方向に向かわず、ランプ軸Jに対して傾斜した斜め前方の方向へ向かう。このような斜め前方へ向かう出射光が多いために、光学部材80から出射する光は、全体として、主としてランプ軸Jに対して30°〜60°の範囲の出射角で出射されることになる。
このように、発光モジュール10から出射した光は、ランプ軸Jに対して出射角30°〜60°の範囲で最大光度となってグローブ30の内面に届くように光学部材80によって拡散されるので、図5に示すように、グローブ30における口金側寄りの領域にまで光がより多く届くことになる。
一方、発光モジュール10の封止体13から出射した光のうち光学部材80に入射しない光は、図4及び図5の光路L3で示すように、光軸が変更されることなくランプ軸Jに略平行な方向で最大光度となって直接グローブ30に届くことになる。
このように、本実施の形態に係る照明用光源1によれば、発光モジュール10から出射する光が光学部材80を通過することで、グローブ30における口金側寄りの領域にまで光がより多く届くことになる。これにより、照明用光源1の配光角を広げることができる。なお、本実施の形態では、グローブ30の内面に拡散処理が施されているので、グローブ30に届いた光は、さらにグローブ30によって拡散される。
また、本実施の形態では、グローブ30が膨出部31を有するので、膨出部31に到達する光は当該膨出部31によって口金側へと促されてグローブ30外に取り出されることになる。これにより、照明用光源1の配光角を広げることができる。
この点について詳述すると、図14に示す従来の電球形LEDランプでは、放射角の狭いLEDのランバーシアン配光(±120°)に対して、グローブ1030のボトム部分が広がっている構造となっている。つまり、従来の電球形LEDランプにおけるグローブ1030は、ボトム部分が最大開口径となるように構成されている。これに対し、本実施の形態では、グローブ30に膨出部31が設けられているので、グローブ30の最大開口径は、グローブ30のボトム部分ではなく膨出部31となっている。これにより、ランバーシアン配光(±120°)であっても、膨出部31に到達する光は当該膨出部31によって口金側へと促されてグローブ30外に取り出されることになるので、±170°以上の広い配光角を実現することができる。
ここで、膨出部31に光が到達する場合というのは、発光モジュール10から出射する光が、直接的に膨出部31に到達する場合と間接的に膨出部31に到達する場合とが考えられる。間接的に膨出部31に光が到達する場合としては、光学部材80を通過した光(光学部材通過光)が到達する場合、光学部材80、グローブ30あるいは発光モジュール10等によって反射した光(反射光)が到達する場合、又は、グローブ30等で拡散した光(拡散光)が到達する場合が考えられる。
なお、より広い配光角を得るためには、光学部材80の前方面(グローブ側の面)が筐体60のグローブ側端部よりも、ランプ軸Jに沿った方向において前方側に位置していることが好ましい。さらに、封止体13の前方面(グローブ側の面)が筐体60のグローブ側端部よりも、ランプ軸Jに沿った方向において前方側に位置していることがより好ましい。
以上、本実施の形態に係る照明用光源1によれば、光出射角が狭い発光モジュール10が平面配置されているような場合であっても、グローブ30から外部に取り出される光を、膨出部31によって口金側に回り込ませることができるので、照明用光源1の配光角を広げることができる。
さらに、本実施の形態では、光学部材80によって発光モジュール10出射角を広げることができるので、照明用光源1の配光角をさらに広げることができる。また、光学部材80の外側部81が筒状であって光学部材80の外周全体にわたって存在しているため、ランプ軸Jを中心とする全周にわたって出射角を広げることができる。これにより、さらに照明用光源1の配光角をさらに広げることができる。
[照明用光源の配光特性]
次に、本発明の実施の形態1に係る照明用光源の配光特性について、図6及び図7を用いて説明する。図6は、本発明の実施の形態1に係る照明用光源における配光曲線図である。図7は、本発明の実施の形態1に係る照明用光源における配光曲線の配光分布を示す図である。
図6における配光曲線図は、照明用光源1の上下方向を含む360°の各方向に対する光度の大きさを表しており、照明用光源1のランプ軸Jに沿った前方側の方向を0°、ランプ軸Jに沿った後方側の方向を180°(−180°)として、時計回り及び反時計回りにそれぞれ10°間隔に目盛を刻んでいる。配光曲線図の径方向に付した目盛(0.1〜1.0)は光度を表しており、光度は各配光曲線における最大値を1.0(100%)とする相対的な大きさで表されている。このように、図6では、照明用光源のランプ軸Jを基準として−180°〜+180°の範囲内における光度を表している。
図6において、二点鎖線で示す曲線は、白熱電球の配光曲線を示している。また、破線で示す曲線は、実施の形態1に係る照明用光源1からグローブ30(膨出部31)及び光学部材80を取り除いた場合の照明用光源(比較例に係る照明用光源)の配光曲線(「比較例」)を示している。また、実線で示す曲線は、本発明の実施の形態1に係る照明用光源1の配光曲線(「本発明」)を示している。
なお、配光特性は、配光角に基づき評価した。配光角とは、照明用光源における光度の最大値の半分以上の光度が出射される角度範囲の大きさをいう。例えば、図6に示す配光曲線の場合、配光角は、光度が0.5(50%)以上となる角度範囲の大きさである。
また、図7は、図6に示す配光曲線の配光分布を示すものであり、照明用光源のランプ軸を基準(0°)としたときにおける角度と光度との関係を示している。
図6及び図7に示すように、白熱電球の配光角は、約310°である。すなわち、白熱電球の配光曲線は、当該白熱電球の中心軸における中心光度の1/2以上である光度が当該白熱電球の中心軸を基準として約−155°〜約+155°の範囲となるような特性を示している。
また、比較例に係る照明用光源の配光角は、約120°である。すなわち、比較例に係る照明用光源の配光曲線は、当該照明用光源の中心軸における中心光度の1/2以上である光度が当該照明用光源の中心軸を基準として約−60°〜約+60°の範囲となるような特性を示している。
これに対して、本実施の形態に係る照明用光源1では、当該照明用光源の中心軸を基準として−170°〜+170°以下の範囲内における光度が当該照明用光源の中心軸における中心光度の1/2以上となるように構成されている。これにより、図6に示すように、本実施の形態に係る照明用光源1の配光角は約340°となっている。すなわち、本発明に係る照明用光源の配光曲線は、当該照明用光源の中心軸における中心光度の1/2以上である光度が当該照明用光源の中心軸を基準として約−170°〜約+170°の範囲となるような特性を示している。
また、図6に示す配光曲線図において、本実施の形態に係る照明用光源1の配光曲線における光度の最大値を1としたときの当該照明用光源1の配光曲線で囲まれる部分の面積をS1とし、白熱電球の配光曲線における光度の最大値を1としたときの当該白熱電球の配光曲線で囲まれる部分の面積をS2とすると、S1>0.9×S2となっている。すなわち、本実施の形態に係る照明用光源1の配光パターンと白熱電球の規格化した配光パターンとの重なりは、9割以上となっている。
このように、本実施の形態に係る照明用光源1では、白熱電球及び比較例に係る照明用光源よりも広い配光角を有する配光特性を実現できることが分かる。すなわち、膨出部31を有するグローブ30と光学部材80とを設けることによって、発光モジュール10からの出射光を広範囲に進行させることができ、照明用光源1の配光角が広がって良好な配光特性を実現できることが分かる。
さらに、図7に示すように、本実施の形態に係る照明用光源1では、配光曲線における角度と光度との関係を示す配光分布が凹所を有しており、一の角度における光度が当該一の角度よりも絶対値が大きい角度における光度よりも低くなっている角度範囲(低光度角度範囲)が存在する。本実施の形態では、当該照明用光源1の中心軸を基準として−60°〜+60°の角度範囲において、角度の絶対値が小さくなるに従って漸次光度が小さくなっている。また、−60°〜+60°の角度範囲においては、角度が0°のときに光度が最も小さくなっている。
このように、配光分布が凹所を有するような配光曲線とすることによって、照明用光源の配光角を容易に拡大させることができる。すなわち、光源(発光モジュール)からの光束を一定とする場合、この光束をどのように配分するかによって配光曲線を決定することができることを考えると、配光分布に凹所を設けることにより、配光分布の凹所の分だけ当該凹所の光を他の角度の光として利用することができる。そして、本実施の形態に係る照明用光源1では、この凹所の光(利用できる光)を、絶対値の大きな角度の領域に割り当てることで、配光角を拡大させている。なお、ある角度領域の光を他の角度領域の光として利用する手段としては、光学部材80もしくは膨出部31、又はその他の光学部品等を用いることで実現することができる。
また、このような配光分布における凹所は、複数あってもよい。この場合、例えば、当該照明用光源の中心軸を基準として−60°〜−45°及び+45°〜+60°の2箇所の角度範囲において、当該角度の絶対値が小さくなるに従って光度も度が小さくなるように構成することが好ましい。
また、本実施の形態において、発光モジュール10からの出射光は、光学部材80によって、出射角30°〜60°の範囲で最大光度となってグローブ30の内面に届くことが好ましい。出射角が30°未満であると、配光角の広がりが十分でないため良好な配光特性が得られず、出射角が60°を超えると、ランプ軸Jに沿ってグローブ側へ向かう光の量が不足して上方が薄暗くなるからである。
また、本実施の形態において、光学部材80の形状は略円柱状としたが、これに限らない。例えば、略角筒状の外側部と略角柱状の内側部とで構成される略正四角柱状の光学部材を用いても構わない。また、略円柱状及び略正四角柱状以外の柱状であってもよく、あるいは、柱状以外の形状であってもよい。但し、光学部材80の形状を円柱状とすることで、ランプ軸Jと中心とする全周にわたって均一な配光を容易に実現することができる。
また、本実施の形態における発光モジュール10において、グローブ側の発光面となる封止体13の前方面の形状は略正方形としたが、これに限らない。例えば、発光モジュール10における封止体13の前方面の形状は、中心がランプ軸J上に位置する略円形であってもよい。このようにすれば、ランプ軸Jと中心とする全周にわたって均一な配光が得やすくなる。
また、本実施の形態における光学部材80は、グローブ側から見たときに、発光モジュール10の封止体13よりも小さくしたが、発光モジュール10の封止体13よりも大きくてもよい。このようにすれば、発光モジュール10からの出射光を光学部材80によってより拡散させることができる。但し、発光モジュール10からの出射光が直接グローブ30の内面に届くことがなくなるので、ランプ軸Jに沿ってグローブ側へ向かう光の量は低減する。
また、本実施の形態における光学部材80は、外径R1が上下方向全体にわたって均一であったが、均一でなくてもよい。例えば、上下方向における中間部において外径が小さくなった(中間部の外径が絞られた)鼓形の形状であっても良く、口金側に向かって外径R1が大きくなる略円錐台状であっても良く、あるいは、グローブ側に向かって外径R1が大きくなる略円錐台状であってもよい。
また、本実施の形態における光学部材80は、外側部81と内側部82とで構成され、径方向に2層の構造であったが、径方向に3層以上の構造であってもよい。その場合でも、全ての層が透光性材料で形成されており、外側の層ほど透光性材料の屈折率が高ければ、発光モジュール10からの出射光が出射角30°〜60°の範囲で最大光度となってグローブ30の内面に届くように、出射光を拡散させることができる。
また、本実施の形態において、1つの発光モジュール10及び1つの光学部材80を設けたが、複数の発光モジュール10及び複数の光学部材80を設けても構わない。例えば、5つの発光モジュールのうちの1つをランプ軸J上に配置して残りの4つの発光モジュールをランプ軸Jを中心に点対称で平面配置するとともに、各発光モジュールの上に1つの光学部材を設けることができる。この場合、発光モジュール及び光学部材としては、例えば、上記の発光モジュール10及び光学部材80のサイズを小さくしたものを用いることができる。
また、本実施の形態において、1つの発光モジュール10の上に1つの光学部材80を設けたが、1つの発光モジュール10の上に複数の光学部材を設けても構わない。例えば、5つの光学部材のうちの1つをランプ軸J上に配置して、残りの4つの光学部材をグローブ側から見て発光モジュール10の封止体13と重なる位置にランプ軸Jを中心に点対称で配置することができる。この場合、光学部材としては、例えば、上記の光学部材80のサイズを小さくしたものを用いることができる。
また、本実施の形態において、1つの発光モジュール10の上に1つの光学部材80を設けたが、複数の発光モジュールの上に1つの光学部材80を設けても構わない。例えば、5つの発光モジュールのうちの1つランプ軸J上に配置して残りの4つの発光モジュールをランプ軸を中心に点対称で平面配置するとともに、1つの光学部材80を、その柱軸とランプ軸Jとが一致した状態で、5つの発光モジュールのグローブ側に設けることができる。この場合、例えば、ランプ軸J上に配置された発光モジュールの封止体を完全に覆うとともに、その四方に配置された4つの発光モジュールの封止体の約半分を覆うようにして、光学部材80を配置することができる。この場合、発光モジュールとしては、例えば、上記の発光モジュール10のサイズを小さくしたものを用いることができる。また、複数の発光モジュールを用いる場合、隣り合う発光モジュールの封止体間の隙間には、樹脂などの透光性材料を充填することで、各発光モジュールからの出射光が光学部材80内に効率良く入射するように構成してもよい。
また、光学部材80は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、光学部材80を構成する材料(屈折率等)を変更することによって光の反射や透過を調整することができ、これにより、配光角を微調整することができる。また、光学部材80の位置や大きさを変更することによっても配光角を微調整することができる。
(実施の形態2)
次に、本発明の実施の形態2に係る照明用光源について、図8、図9及び図10を用いて説明する。図8は、本発明の実施の形態2に係る照明用光源の一部切り欠き斜視図である。図9は、本発明の実施の形態に係る照明用光源の断面図である。図10は、図9において二点鎖線で囲んだ部分を示す拡大断面図である。
図8及び図9に示すように、本実施の形態に係る照明用光源2は、発光モジュール210、基台220、グローブ30、回路ユニット40(図8では不図示)、回路ホルダ250(図8では不図示)、筐体60、口金70、光学部材280及びキャップ部材290を備える。なお、実施の形態1と同じ部材については、実施の形態1と同じ符号を用いている。
本実施の形態においても、照明用光源2は、グローブ30と筐体60と口金70とによって外囲器が構成されており、当該外囲器内に発光モジュール210及び光学部材280が収容されている。
また、本実施の形態における照明用光源2は、実施の形態1と同様に、当該照明用光源2のランプ軸Jを基準として−170°以上+170°以下の所定の角度範囲内における光度が当該照明用光源2のランプ軸Jにおける中心光度の1/2以上となるように構成されている。本実施の形態では、グローブ30の膨出部31と光学部材280とによって当該構成を実現している。なお、光学部材280を用いることなく膨出部31のみによって当該構成を実現することも可能である。あるいは、膨出部31を用いることなく光学部材280のみによって当該構成を実現することも可能である。
以下、照明用光源2の各構成部材について詳細に説明する。
図9に示すように、本実施の形態における発光モジュール210は、実装基板211と、実装基板211に実装された光源としての複数の半導体発光素子212と、それらの半導体発光素子212を被覆するように実装基板211上に設けられた封止体213とを備える。
実装基板211は、中央に略円形の孔部214を有する略円環状の基板であり、孔部214の内周縁の一箇所から孔部214の中心へ向けて延設された舌片部215を有する。舌片部215の前方面には、回路ユニット40の電気配線40aが接続されるコネクタ216が設けられており、電気配線40aをコネクタ216に接続することによって発光モジュール210と回路ユニット40とが電気的に接続される。なお、回路ユニット40の電気配線40bは図示されていないが、電気配線40bも同様に実装基板211のコネクタに接続されている。
半導体発光素子212は、LEDチップであり、例えば32個のLEDチップが実装基板211の前方面に環状に実装されている。具体的には、実装基板211の径方向に沿って並べられた半導体発光素子212を2個1組として、16組が実装基板211の周方向に沿って等間隔を空けて円環状に配置されている。なお、環状には、円環状だけでなく、三角形、四角形、五角形など多角形の環状も含まれる。したがって、半導体発光素子212は、例えば楕円や多角形の環状に実装されていてもよい。
半導体発光素子212は、1組ごと個別に略直方体形状の封止体213によって封止されている。したがって、本実施の形態において、封止体213は全部で16個である。各封止体213の長手方向は、実装基板211の径方向と一致しており、前方側からランプ軸Jに沿って見た場合において(平面視において)、ランプ軸Jを中心として放射状に配置されている。
基台220は、例えば、貫通孔220aを有する略薄円筒状であり、その筒軸がランプ軸Jと一致する姿勢で配置されている。そして、基台220の前方面には発光モジュール210が、各半導体発光素子212がそれぞれの主出射方向を前方に向いた状態で搭載されている。基台220に貫通孔220aが設けられているため、照明用光源2は軽量化することができる。また、貫通孔220a内と、貫通孔220aを介したグローブ30内とに、回路ユニット40の一部が配置されているため、照明用光源2を小型化することができる。
回路ホルダ250は、実施の形態1と同様に、筐体60及び口金70内に収容されている。本実施の形態における回路ホルダ250は、両側が開口した略円筒状のケースであり、基台220の貫通孔220aを貫通している第1ホルダ部(大径部)251と、口金70が外嵌されている第2ホルダ部(小径部)252とで構成されている。第1ホルダ部251のグローブ側端部には有底筒状のキャップ部材290が取り付けられており、回路ユニット40は、第1ホルダ部251及びキャップ部材290の内部に収容されている。このように、本実施の形態では、回路ホルダ250とキャップ部材290とで、回路ユニット40を収納するための絶縁ケースが構成されている。なお、回路ホルダ250及びキャップ部材290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250には、発光モジュール210の舌片部215に対応した位置に貫通孔257が設けられている。舌片部215の先端は、貫通孔257を介して回路ホルダ250内に挿入されており、舌片部215に設けられたコネクタ216は、回路ホルダ250内に位置している。
また、図10に示すように、回路ホルダ250と基台220とは接触しておらず、回路ホルダ250(第1ホルダ部251)の外面と基台220の貫通孔220aの周面との間には隙間が設けられている。したがって、発光モジュール210で発生した熱が回路ホルダ250に伝搬することを抑制することができる。これにより、回路ホルダ250の温度上昇を抑制することができるので、回路ユニット40が熱破壊されることを防止することができる。
図9に戻って、キャップ部材290は、グローブ側が閉塞し口金側が開口した有底筒状であり、グローブ側へ向かって漸次縮径した第1キャップ部291と、上下方向に径が均一な円筒状の第2キャップ部292とで構成されている。第1キャップ部291はグローブ30内に位置し、第2キャップ部292は光学部材280の貫通孔283内に位置する。第2キャップ部292と光学部材280と間には隙間が設けられている。したがって、発光モジュール210で発生した熱が光学部材280を介して回路ホルダ250に伝搬することを抑制することができる。これにより、回路ホルダ250の温度上昇を抑制できるので、回路ユニット40が熱破壊されることを防止することができる。
光学部材280は、実施の形態1と同様に、発光モジュール210が発する光の進行方向を変更させるための部材である。また、本実施の形態においても、光学部材280は、発光モジュール210とグローブ30との間に配置されており、発光モジュール210のグローブ側に配置されている。
また、光学部材280は、実施の形態1と同様に、発光モジュール210からの出射光が出射角30°〜60°の範囲で最大光度となってグローブ30の内面に届くように、発光モジュール210からの出射光を拡散させるように構成されている。
本実施の形態における光学部材280は、実施の形態1における光学部材80と形状が異なり、中央に略円筒状の貫通孔283を有する略円錐台状(前方側に向かって外径が大きくなる略円錐台状)であって、光学部材280の中心軸(後述する外側部281及び内側部282の中心軸でもある)とランプ軸Jとは一致している。なお、光学部材280の中心軸は必ずしもランプ軸Jと一致している必要はないが、ランプ軸Jを中心とする全周にわたって均一な配光を得るためには、前記中心軸がランプ軸Jと平行であることが好ましく、前記中心軸とランプ軸Jとが一致していることがより好ましい。
光学部材280は、中央に略円筒状の貫通孔を有する略円錐台状(グローブ側に向かって外径が大きくなる略円錐台状)の内側部282と、図10に示すように、内側部282における発光モジュール側の平面(後方面)及び当該後方面に続く外周傾斜面を覆うように設けられた外側部281とで構成されている。外側部281及び内側部282は、それぞれ、実施の形態1における外側部81及び内側部82と同様の透光性材料で構成されている。これにより、光学部材280は、発光モジュール210が発する光を屈折及び反射させることで発光モジュール210が発する光の進行方向を変更させることができる。
光学部材280の前方面(上面)は、外側部281の前方面(上面)と内側部282の前方面(上面)とで構成されている。光学部材280の後方面は、外側部281の後方面で構成されている。光学部材280の外周面は、外側部281の外周傾斜面で構成されている。なお、外側部281と内側部282との間には隙間がない。
光学部材280の前方面及び後方面は、それぞれランプ軸Jと直交する平面であり、光学部材280の外周傾斜面はランプ軸Jに対して傾斜した斜面である。なお、光学部材280の前方面及び後方面は平面に限定されるものではなく、例えば、光学部材280の前方面を、倒円錐面などの凹面や、円錐面などの凸面として、光学部材280から出射される光の拡散度合いを調整してもよい。なお、封止体213の前方面に接触させる光学部材280の後方面は、平面であることが好ましい。
[照明用光源の光特性]
次に、本発明の実施の形態2に係る照明用光源2において、発光モジュール210から出射する光が照明用光源2の外部に取り出されるまでの様子について、図10を用いて説明する。
図10に示すように、発光モジュール210の封止体213から出射され、外側部281の後方面から外側部281内に入射し、さらに内側部282の外周傾斜面で反射した光は、例えば同図の光路L4で示すように、外側部281内で内部反射を繰り返し、外側部281の前方面から光学部材280外へ出射する。
発光モジュール210の封止体213から出射され、外側部281の後方面から外側部281内に入射し、さらに内側部282の後方面に入射した光は、例えば同図の光路L5で示すように、内側部282を透過して内側部282の前方面から光学部材280外へ出射する。また、例えば同図の光路L5’で示すように、内側部282内で散乱して外側部281に入射する。外側部281に入射した光は、外側部281内で内部反射を繰り返し、外側部281の前方面から光学部材280外へ出射する。
発光モジュール210の封止体213から出射され、外側部281の外周傾斜面で反射した光は、例えば同図の光路L6で示すように、斜め後方に向かう。なお、外側部281の外周傾斜面には鏡面処理が施されていてもよい。このように、発光モジュール210が発する光を光学部材280の外面で反射させることで、発光モジュール210が発する光の進行方向を変更させるように構成してもよい。これにより、外周傾斜面から外側部281内へ光が再入射することを防止することができるとともに、外側部281に入射してくる光を反射させることができる。なお、外周傾斜面に鏡面処理を施す方法としては、例えば金属薄膜や誘電体多層膜などの反射膜を、例えば熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、スパッタ法、メッキ、などの方法により形成することが考えられる。
このように、発光モジュール210から出射した光は、出射角30°〜60°の範囲で最大光度となってグローブ30の内面に届くように、光学部材280によって拡散される。また、発光モジュール210が発する光を光学部材280の外面で反射させることができる。これにより、グローブ30の内面における口金側寄りの領域にまで光がより多く届くことになるので、照明用光源2の配光角を広げることができる。なお、本実施の形態では、グローブ30の内面に拡散処理が施されているので、グローブ30に届いた光は、さらにグローブ30によって拡散される。
また、本実施の形態では、実施の形態1と同様に、グローブ30が膨出部31を有するので、膨出部31に到達する光は当該膨出部31によって口金側へと促されてグローブ30外に取り出されることになる。これにより、照明用光源2の配光角を広げることができる。
なお、より広い配光角を得るためには、光学部材280の前方面及び外周傾斜面が、筐体60のグローブ側端部よりも、ランプ軸Jに沿った方向においてグローブ側に位置していることが好ましい。さらに、封止体213の前方面(グローブ側の面)が、筐体60のグローブ側端部よりも、ランプ軸Jに沿った方向においてグローブ側に位置していることがより好ましい。
以上、本実施の形態に係る照明用光源2によれば、実施の形態1と同様の効果を奏することができる。
すなわち、光出射角が狭い発光モジュール210が平面配置されているような場合であっても、グローブ30から外部に取り出される光を、膨出部31によって口金側に回り込ませることができるので、照明用光源2の配光角を広げることができる。
さらに、本実施の形態でも、光学部材280によって発光モジュール210の光出射角を広げることができるので、照明用光源1の配光角をさらに広げることができる。また、光学部材280の外側部281が光学部材280の外周全体にわたって存在しているため、ランプ軸Jを中心とする全周にわたって光出射角を広げることができる。これにより、さらに照明用光源1の配光角をさらに広げることができる。
なお、本実施の形態においても、実施の形態1と同様の配光曲線を実現することができる。すなわち、本実施の形態においても、照明用光源の中心軸における中心光度の1/2以上である光度が当該照明用光源の中心軸を基準として約−170°〜約+170°の範囲となるような配光曲線が得られる。また、本実施の形態に係る照明用光源2の配光曲線における光度の最大値を1としたときの当該照明用光源2の配光曲線で囲まれる部分の面積をS1’とし、白熱電球の配光曲線における光度の最大値を1としたときの当該白熱電球の配光曲線で囲まれる部分の面積をS2とすると、S1’>0.9×S2となっている。すなわち、本実施の形態に係る照明用光源2でも、白熱電球の規格化した配光パターンとの重なり割合は9割以上となっている。
また、本実施の形態に係る照明用光源2でも、実施の形態1と同様に、配光曲線における配光分布が凹所を有していることが好ましい。
(変形例)
以上、本発明に係る照明用光源について、実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではない。以下、本発明に係る照明用光源の変形例について説明する。
(変形例1)
例えば、上記の実施の形態において、光学部材80(280)は封止体13(213)の上に接触させて発光モジュール10(210)の上に配置したが、これに限らない。図11は、本発明の変形例1に係る照明用光源における光学部材と発光モジュールとの配置関係を示す図である。
図11に示すように、本変形例では、光学部材80と発光モジュール10の封止体13とが接触しないように、光学部材80をグローブ30(不図示)内において中空配置としている。すなわち、光学部材80と発光モジュール10とを離間させて、光学部材80と発光モジュール10との間に隙間をあけるようにして、光学部材80を発光モジュール10の上方に配置している。
このように構成することによって、発光モジュール10から出射した光の一部を、光学部材80の下面(発光モジュール10側の面)で反射させることができるので、光学部材80の口金側にも光を進行させることができる。これにより、グローブ30の膨出部31に届く光の量を増加させることができるので、照明用光源の配光角を容易に広げることができる。なお、発光モジュール10と光学部材80との距離Dを調整することによって、照明用光源の配光角を微調整することができる。
また、本変形例では、光学部材80は、平面視において、発光モジュール10の発光領域よりも大きいことが好ましい。すなわち、光学部材80の発光モジュール側の面積は、発光モジュール10の発光領域(封止体13)の面積よりも大きいことが好ましい。例えば、ランプ軸Jに垂直な平面における光学部材80の長さ(図中の光学部材の横幅)が、発光モジュール10の発光領域(封止体13)の長さ(図中の封止体13の横幅)よりも長くなるように構成すればよい。
これにより、光学部材80の下面(後方面)で反射させることのできる光を多くすることができるので、グローブ30の膨出部31に届く光の量をさらに増加させることが可能となる。したがって、照明用光源の配光角をさらに容易に広げることができる。
(変形例2)
また、上記の実施の形態において、グローブにおける光拡散性を高めるために、グローブに以下の拡散処理を施すことが好ましい。図12は、本発明の変形例2に係る照明用光源におけ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Jを含む平面で切断した断面図である。
本変形例において、グローブ30Aの膨出部31Aの内面32には、半径M(例えば、M=40μm)を有する半球状の第1の窪み33が一様に複数形成されている。また、各第1の窪み33の内面には、第1の窪み33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34が一様に複数形成されている。なお、第1の窪み33の半径は、M=20μm〜40μmの範囲が好ましく、第2の窪み34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、発光モジュール10の出射光をグローブ30Aで拡散して、配光範囲をさらに口金側に広げることができる。特に、このような二重窪み構造を、グローブ30Aの開口部近傍領域(膨出部31等)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口金側に広げることができる。
なお、本変形例では、二重の窪み構造は膨出部31に形成したが、配光角を微調整等するために、上記二重の窪み構造を膨出部31以外の領域に形成しても構わない。
(変形例3)
また、上記の実施の形態では、平面発光の発光モジュール10を用いたが、これに限らない。図13は、本発明の変形例3に係る照明用光源の一部切り欠き斜視図である。
本変形例における発光モジュール10Aは、多面発光の発光モジュールであり、多面体構造を有する。発光モジュール10Aは、図13に示すように、例えば立方体の基台の各面(基台20側の面は除く)にLED素子を多面配置することで構成することができる。なお、図13では、表面実装(Surface Mount Device:SMD)型のLED素子を、立方体の各面に9個ずつマトリクス状に配列している。
SMD型のLED素子は、パッケージ型の発光素子であって、例えば、凹部(キャビティ)を有する樹脂製の容器と、凹部の中に実装されたLEDチップと、凹部内に封入された封止部材(蛍光体含有樹脂)とからなる。
このように構成される立体構造の発光モジュール10Aは、広い配光角で光を放出することができるので、膨出部31に入射する光束を容易に大きくすることができる。これにより、光学部材を用いなくても、配光角が広い照明用光源を実現することができる。
なお、本変形例において、発光モジュール10Aは、SMD構造としたが、LEDチップを直接基台に実装して封止部材で封止されたCOB(Chip On Board)構造の発光モジュールとしても構わない。
(変形例4)
また、上記の実施の形態において、グローブ30の全体形状を略球形とする場合(例えば、JIS C7710に規定されるG形式に準拠する形状の場合)、平面視において、発光モジュール10の発光領域の面積は、基台20の上面におけるグローブ開口内領域の面積に対して所定の値以下とすることが好ましい。
グローブ30がG形式に準拠する略球形の場合、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、光度ムラが顕著となる。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。すなわち、グローブ30の全体形状が略球形であるボール電球では、輝度の均斉度が要求される。
そこで、発光モジュール10の発光領域の面積が、基台20の上面におけるグローブ開口内領域の面積に対して8%以下となるように構成することが好ましい。これにより、半導体発光素子12の出射光を点光源に近づけることができるので(すなわち、発光領域占有率が小さくことができるので)、グローブ30の内面に出射光がより均等に投影される。したがって、グローブ30に光度ムラが生じにくくなり、点灯時のランプの意匠性が高くなる。
なお、発光領域とは、封止体13が形成された領域であり、基台20の上面におけるグローブ開口内領域とは、基台20の上面を通る平面で照明用光源を切断したときにおける切断面である。
(変形例5)
また、上記の実施の形態において、光学部材は、屈折率の異なる材料によって構成された外側部と内側部との2層構造としたが、これに限らない。単一の材料のみで光学部材を構成しても構わない。また、光学部材としては、反射板、ハーフミラー又はミラーボール等としても構わない。このような光学部材であっても、配光範囲を口金側に広げることができるので、照明用光源の配光角を拡大することができる。
また、上記の実施の形態において、光学部材の形状は、円柱状又は円筒円錐台状としたが、これに限らない。また、光学部材の形状としては、カバー状の部材としても構わない。例えば、光学部材をグローブ30と相似形状のカバー状に構成しても構わない。これにより、2重のグローブを有する照明用光源とすることができ、1層目のグローブが発光モジュールを覆う部材となり、2層目のグローブが1層目のグローブを覆って外囲器を構成する部材となる。なお、この場合、光学部材の材質は、グローブ30と同じものとすることができる。一方、カバー状の光学部材の形状を、グローブ30と相似形状とはせずに、発光モジュールからの光を所望に反射及び拡散させるために部分的に形状変更を施したものとしても構わない。
(変形例6)
また、上記の実施の形態において、発光モジュールにおける半導体発光素子は、実装基板の一方の面にのみ形成したが、これに限らない。例えば、半導体発光素子を実装する実装基台を直方体等とし、半導体発光素子を実装基台の少なくとも2つの面に実装されるように構成することができる。例えば、実装基台を立方体とし、当該実装基台の上面と4つの側面とのそれぞれに複数の半導体発光素子を実装することができる。
これにより、半導体発光素子が立体配置された発光モジュールを構成することができ、発光モジュールの光を、グローブ30の膨出部31近傍(側方面)に向けて容易に出射させることができる。したがって、配光範囲を口金側に容易に広げることができるので、照明用光源の配光角を容易に拡大させることができる。
(変形例7)
また、上記の実施の形態において、グローブ30の内面及び外面は、角のない滑らか曲面形状によって構成したが、これに限らない。例えば、グローブを多面体によって構成することができる。具体的には、グローブの内面もしくは外面の形状を多面体の表面形状によって構成することができる。
これにより、グローブに到達する光が、グローブの内面もしくは外面において、反射、拡散又は屈折等するので、グローブの形状を変更することによって、配光範囲が口金側に広がるように調整することができ、照明用光源の配光角を微調整することができる。
(変形例8)
また、上記の実施の形態では、グローブ30と筐体60と口金70とによって外囲器が構成された筐体付き照明用光源としたが、これに限らない。例えば、一般的な白熱電球のグローブであるA形(JIS C7710)に準拠したグローブと口金とによって外囲器が構成されたクリアバルブ形照明用光源としても構わない。この場合、LEDモジュールは、当該グローブ内に中空状態で配置される。例えば、当該グローブの内方に向かって延びるように設けられたステム(支持支柱)を設け、このステム頂部にLEDモジュールを直接固定することで、フィラメントコイルのようにLEDモジュールをグローブ内で浮いた状態で配置することができる。
また、クリアバルブ形照明用光源としては、グローブと口金とに加えてさらに樹脂ケースを用いて外囲器を構成しても構わない。この場合、樹脂ケース内に、金属製の保持部材を設け、この保持部材上に金属製のステムを配置することができる。これにより、LEDモジュールの熱を効率よく放熱させることができる。
このように、クリアバルブ形照明用光源とすることで、LEDモジュールよりも口金側に存在する遮光部材(筐体等)を少なくすることができるので、さらに配光角を拡大することが可能となる。
(その他)
また、本発明は、上記の照明用光源を備える照明装置として実現することもできる。例えば、本発明に係る照明装置は、上記の照明用光源と、当該照明用光源が取り付けられる点灯器具とを備える。点灯器具は、照明用光源の消灯及び点灯を行うものであり、例えば、天井に取り付けられる器具本体と、照明用光源を覆うカバーとを備える。このうち、器具本体は、照明用光源の口金が装着されるとともに照明用光源に給電を行うソケットを有する。
また、上記の実施の形態及び変形例において、発光モジュールにおけるLEDの構造としては、COB型又はSMD型など、どのような構造であってもよい。
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、又は、異なる実施の形態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。
本発明は、従来の白熱電球等を代替するランプ、特に、電球形ランプ及びこれを備える照明装置等として、照明一般に広く利用することができる。
1、2 照明用光源
10、10A、210 発光モジュール
11、211 実装基板
12、212 半導体発光素子
13、213 封止体
20、220 基台
20a、220a、257、283 貫通孔
30、30A グローブ
31、31A 膨出部
40 回路ユニット
40a、40b、40c、40d 電気配線
41 回路基板
42、43 電子部品
50、250 回路ホルダ
50a 貫通孔
51、251 第1ホルダ部
52、252 第2ホルダ部
60 筐体
60a 空間
70 口金
71 シェル部
72 絶縁部
73 アイレット部
74 絶縁リング
80、280 光学部材
81、281 外側部
82、282 内側部
214 孔部
215 舌片部
216 コネクタ
290 キャップ部材
291 第1キャップ部
292 第2キャップ部

Claims (18)

  1. グローブと筐体と口金とで外囲器を構成する照明用光源であって、
    前記外囲器内に配置された発光モジュールと、
    前記外囲器内に配置され、前記発光モジュールが発する光の進行方向を変更させる光学部材とを備え、
    前記グローブは、前記筐体よりも外側に膨出する膨出部を有し、
    当該照明用光源の中心軸を基準として−170°以上+170°以下の角度範囲内における光度は、当該照明用光源の中心軸における中心光度の1/2以上であり、
    前記光学部材の外表面は反射面であ
    前記光学部材は、前記発光モジュールと前記グローブとの間に配置されている、
    照明用光源。
  2. グローブと筐体と口金とで外囲器を構成する照明用光源であって、
    前記外囲器内に配置された発光モジュールと、
    前記外囲器内に配置され、前記発光モジュールが発する光の進行方向を変更させる光学部材とを備え、
    前記グローブは、前記筐体よりも外側に膨出する膨出部を有し、
    当該照明用光源の中心軸を基準として−170°以上+170°以下の角度範囲内における光度は、当該照明用光源の中心軸における中心光度の1/2以上であり、
    前記光学部材の外表面は反射面であり、
    前記光学部材は、前記発光モジュールが発する光を屈折させることで前記発光モジュールが発する光の進行方向を変更させるように構成されている、
    明用光源。
  3. 前記光学部材は、前記発光モジュールが発する光を反射させることで前記発光モジュールが発する光の進行方向を変更させるように構成されている、
    請求項1又は2に記載の照明用光源。
  4. 前記光学部材の外表面には鏡面処理が施されている、
    請求項1〜3のいずれか1項に記載の照明用光源。
  5. グローブと筐体と口金とで外囲器を構成する照明用光源であって、
    前記外囲器内に配置された発光モジュールと、
    前記外囲器内に配置され、前記発光モジュールが発する光の進行方向を変更させる光学部材と、
    前記発光モジュールを載置する基台を備え、
    前記グローブは、前記筐体よりも外側に膨出する膨出部を有し、
    当該照明用光源の中心軸を基準として−170°以上+170°以下の角度範囲内における光度は、当該照明用光源の中心軸における中心光度の1/2以上であり、
    前記光学部材の外表面は反射面であり、
    前記発光モジュールの発光領域の面積は、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、
    明用光源。
  6. 前記光学部材は、前記発光モジュールと離間して配置されている、
    請求項に記載の照明用光源。
  7. 前記光学部材の発光モジュール側の面積は、前記発光モジュールの発光領域の面積よりも大きい、
    請求項に記載の照明用光源。
  8. 前記光学部材は、前記発光モジュールと接触している、
    請求項に記載の照明用光源。
  9. 前記光学部材の発光モジュール側の面積は、前記発光モジュールの発光領域の面積よりも小さい、
    請求項に記載の照明用光源。
  10. −170°以上+170°以下の前記角度範囲内に低光度角度範囲が存在し、
    前記低光度角度範囲では、一の角度における光度が、当該一の角度よりも絶対値が大きい角度における光度よりも小さくなっている、
    請求項1〜のいずれか1項に記載の照明用光源。
  11. グローブと筐体と口金とで外囲器を構成する照明用光源であって、
    前記外囲器内に配置された発光モジュールと、
    前記外囲器内に配置され、前記発光モジュールが発する光の進行方向を変更させる光学部材とを備え、
    前記グローブは、前記筐体よりも外側に膨出する膨出部を有し、
    当該照明用光源の中心軸を基準として−170°以上+170°以下の角度範囲内における光度は、当該照明用光源の中心軸における中心光度の1/2以上であり、
    前記光学部材の外表面は反射面であり、
    −170°以上+170°以下の前記角度範囲内に低光度角度範囲が存在し、
    前記低光度角度範囲では、一の角度における光度が、当該一の角度よりも絶対値が大きい角度における光度よりも小さくなっており、
    前記低光度角度範囲は、当該照明用光源の中心軸を基準として−60°〜+60°である、
    明用光源。
  12. 前記膨出部には、光を拡散させるための拡散処理が施されている、
    請求項1〜11のいずれか1項に記載の照明用光源。
  13. 前記グローブは、ガラス又は樹脂によって構成されている、
    請求項1〜12のいずれか1項に記載の照明用光源。
  14. 前記グローブは、多面体である、
    請求項1〜13のいずれか1項に記載の照明用光源。
  15. 前記発光モジュールは、実装基板と、前記実装基板に実装された半導体発光素子とを有し、
    前記半導体発光素子は、前記実装基板の上に実装されている、
    請求項1〜14のいずれか1項に記載の照明用光源。
  16. 前記発光モジュールは、実装基台と、前記実装基台に実装された半導体発光素子とを有し、
    前記半導体発光素子は、前記実装基台の少なくとも2つの面に実装されている、
    請求項1〜15のいずれか1項に記載の照明用光源。
  17. 前記発光モジュール及び前記光学部材は、ランプ軸上に配置されている、
    請求項1〜16のいずれか1項に記載の照明用光源。
  18. 請求項1〜17のいずれか1項に記載の照明用光源を備える、
    照明装置。
JP2013171799A 2012-03-26 2013-08-21 照明用光源及び照明装置 Active JP5427977B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013171799A JP5427977B2 (ja) 2012-03-26 2013-08-21 照明用光源及び照明装置

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012069454 2012-03-26
JP2012069454 2012-03-26
JP2013171799A JP5427977B2 (ja) 2012-03-26 2013-08-21 照明用光源及び照明装置

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013526257A Division JP5374668B1 (ja) 2012-03-26 2012-12-13 照明用光源及び照明装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013232441A JP2013232441A (ja) 2013-11-14
JP5427977B2 true JP5427977B2 (ja) 2014-02-26

Family

ID=49258424

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013526257A Active JP5374668B1 (ja) 2012-03-26 2012-12-13 照明用光源及び照明装置
JP2013171799A Active JP5427977B2 (ja) 2012-03-26 2013-08-21 照明用光源及び照明装置

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013526257A Active JP5374668B1 (ja) 2012-03-26 2012-12-13 照明用光源及び照明装置

Country Status (3)

Country Link
JP (2) JP5374668B1 (ja)
CN (1) CN204099932U (ja)
WO (1) WO2013145054A1 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150085498A1 (en) * 2013-09-25 2015-03-26 Huizhou Light Engine Ltd. Illuminating apparatus with large view angle
JP6533372B2 (ja) * 2014-04-09 2019-06-19 住友電工プリントサーキット株式会社 照明装置
JP2015206809A (ja) * 2014-04-17 2015-11-19 パナソニックIpマネジメント株式会社 表示装置
JP6776855B2 (ja) 2016-12-06 2020-10-28 日亜化学工業株式会社 発光装置
WO2020083658A1 (en) 2018-10-26 2020-04-30 Signify Holding B.V. A lighting device

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1125939C (zh) * 1998-09-17 2003-10-29 皇家菲利浦电子有限公司 发光二极管灯
JP2009170114A (ja) * 2008-01-10 2009-07-30 Toshiba Lighting & Technology Corp Led電球及び照明器具
RU2519278C2 (ru) * 2009-01-09 2014-06-10 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Световой источник со светодиодами, световодом и отражателем
JP5485773B2 (ja) * 2009-05-27 2014-05-07 パナソニック株式会社 電球形ランプ及び照明装置
CN102472443B (zh) * 2009-06-30 2014-09-17 松下电器产业株式会社 照明装置
JP4660654B1 (ja) * 2009-11-04 2011-03-30 ナルックス株式会社 照明装置
US8562161B2 (en) * 2010-03-03 2013-10-22 Cree, Inc. LED based pedestal-type lighting structure
EP2546899B1 (en) * 2010-03-11 2015-06-24 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Light emitting module, light source device, liquid crystal display device
CN102483201B (zh) * 2010-07-20 2015-08-19 松下电器产业株式会社 灯泡型灯
CN102374418B (zh) * 2010-08-20 2014-08-20 光宝电子(广州)有限公司 发光二极管灯具
JP3171093U (ja) * 2011-08-02 2011-10-13 惠碧 蔡 Led電球

Also Published As

Publication number Publication date
CN204099932U (zh) 2015-01-14
JP2013232441A (ja) 2013-11-14
JPWO2013145054A1 (ja) 2015-08-03
WO2013145054A1 (ja) 2013-10-03
JP5374668B1 (ja) 2013-12-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3176769U (ja) Led電球のグローブ構造及び該グローブ構造を具えるled電球
JP2017199695A (ja) 照明装置
WO2011145252A1 (ja) Ledランプおよび照明装置
JP2009170114A (ja) Led電球及び照明器具
JP5082021B1 (ja) 照明用光源
JP5427977B2 (ja) 照明用光源及び照明装置
WO2012032951A1 (ja) 口金付ランプおよび照明器具
JP6206805B2 (ja) 発光モジュール、照明用光源及び照明装置
JP6217972B2 (ja) 照明器具
JP2012099297A (ja) Ledランプおよびled電球
JP4989791B2 (ja) ランプ
JP2011054340A (ja) 照明装置
JP5006482B2 (ja) 光源装置
JP2012048950A (ja) 口金付ランプおよび照明器具
JP5291266B1 (ja) ランプ
JP5627145B2 (ja) Ledランプおよびled電球
JP2012119152A (ja) 照明装置
JP5524793B2 (ja) ランプ
WO2013121481A1 (ja) ランプ及び発光装置
JP5576989B2 (ja) 照明用光源
JP5850220B2 (ja) Led光源装置
JP5612491B2 (ja) 照明用光源
WO2012176354A1 (ja) 照明用光源
JP5221797B2 (ja) 照明用光源
JP5059988B1 (ja) 照明用光源

Legal Events

Date Code Title Description
A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20131002

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20131008

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20131029

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20131119

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20131202

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5427977

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150