JP5826503B2 - Ｌｅｄ電球 - Google Patents

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Description

本発明は、光源基板上にＬＥＤパッケージを装備したＬＥＤ電球に関する。
従来、白熱電球と類似する形状の灯具ボディ内部にＬＥＤパッケージを備えたＬＥＤ電球が知られている。例えば、特許文献１には、灯具ボディの一端に口金を設け、口金と反対側の灯具ボディに光源基板を設置し、光源基板上にＬＥＤパッケージを装着し、ＬＥＤパッケージを透光カバーで覆ったＬＥＤ電球が記載されている。
特許文献１のＬＥＤパッケージは、青色光を発生するＬＥＤチップと、ＬＥＤチップを封止する封止樹脂とを不透明な容器に収め、封止樹脂中に青色光の一部を吸収して黄色光を発生する蛍光体を混入し、青色光と黄色光との混色により白色光を照射するように構成されている（段落００２７）。
また、特許文献２には、青色発光のＬＥＤチップおよび黄色系発光の蛍光体を含む封止樹脂をカップ形の不透明容器に収め、容器内面を反射面として複数色の加色混合を促進することで、指向性の強い白色可視光を照射するＬＥＤパッケージが記載されている（段落００１５、図２）。
特開２０１０−０３３９５９号公報 特開平１０−１０７３２５号公報
しかし、従来のＬＥＤ電球によると、可視光の指向性を強める構造のＬＥＤパッケージを使用しているため、ＬＥＤチップからパッケージの外周に向かう光量が不足し、電球側方域の照度が低下するという問題点があった。例えば、図６に示す従来品は、放射角度０°地点（電球の真下）の照度を１とした場合、放射角度が広がるに従って、相対照度が急に低下し、放射角度９０°地点（電球の真横）で０となる。
本発明の目的は、上記課題を解決し、ＬＥＤチップからＬＥＤパッケージの外周に向かう光量を増やし、電球側方域の照度を高めることができるＬＥＤ電球を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のＬＥＤ電球は、灯具ボディの一端に口金を備え、口金と反対側の灯具ボディに透光カバーを設け、透光カバーの内側に光源基板を設置し、光源基板上にＬＥＤパッケージを装着し、ＬＥＤパッケージが可視光を発生するＬＥＤチップと、ＬＥＤチップを封止する光透過性の封止部材とを備え、ＬＥＤチップが光源基板に実装され、封止部材が光源基板のチップ実装面から盛り上がるように成形され、ＬＥＤパッケージがＬＥＤチップの発光を封止部材の表面全体から該パッケージの外周域を含む広角に放射することを特徴とする。
ここで、白熱電球と同等の配光パターンが得られる点で、封止部材の側面投影面積は正面投影面積の３０％〜１２５％であるのが好ましい。下限値の３０％は、放射角度７０°地点において白熱電球と同等の相対照度０．５が得られる比率である。上限値の１２５％は、放射角度０°地点と９０°地点の照度が同等となる電球、つまり、どこから見ても同じ明るさのＬＥＤ電球が得られる比率である。
また、本発明のＬＥＤ電球は、均質な白色光を発生するために、ＬＥＤチップが紫外または近紫外可視光を発生し、封止部材が光透過性材料中にＬＥＤチップの発光を白色可視光に波長変換する複数種の蛍光体を含むことを特徴とする。
ＬＥＤパッケージの個数は、特に限定されず、電球の用途や電気的仕様に応じて適宜に選択できる。電球の周囲に均等量の可視光を分配できる点で、光源基板上に複数のＬＥＤパッケージを環状に配列するのが好ましい。また、透光カバーとしては、内面に光拡散層を設けたもの、あるいは、光拡散グレード樹脂で成形したものを使用できる。
本発明のＬＥＤ電球によれば、ＬＥＤパッケージの封止部材を光源基板のチップ実装面から盛り上がるように成形したので、ＬＥＤチップの発光を封止部材の表面全体からパッケージの外周域を含む広角に放射し、電球側方の照度を高めることができるという効果がある。
本発明の一実施形態を示すＬＥＤ電球の正面図である。 図１のＬＥＤ電球を分解して示す断面図である。 図１のＬＥＤ電球の組付形態を示す断面図である。 ＬＥＤパッケージを示す図１のＬＥＤ電球の部分斜視図である。 図４のＬＥＤパッケージの構造を示す断面図である。 本発明および従来のＬＥＤ電球の配光パターンを示すグラフである。 本発明の変更例を示すＬＥＤ電球の部分斜視図である。 本発明の別の変更例を示すＬＥＤ電球の部分斜視図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、この実施形態のＬＥＤ電球１は、ヒートシンクとして機能する灯具ボディ２の一端に口金３を備え、口金３と反対側の灯具ボディ２に透光カバー４が取り付けられている。透光カバー４の内側には光源基板５が設置され、光源基板５上に一つのＬＥＤパッケージ６が装着されている。口金３は天井等に設備されたソケット７に取り付けられ、ＬＥＤパッケージ６が白色可視光を透光カバー４に通して室内の広範囲に照射するようになっている。
図２、図３に示すように、透光カバー４は内面に光拡散層８が塗装されている。灯具ボディ２は端面部９と中空部１０と放熱部１１とを備え、全体がアルミニウム等の金属材料で成形されている。端面部９には、透光カバー４と光源基板５が取り付けられている。中空部１０には、樹脂製の絶縁ケース１２を介して回路基板１３が格納されている。回路基板１３上の電源回路１４は、リード線１５，１６により口金３と光源基板５に接続され、交流商用電源を直流電圧に変換してＬＥＤパッケージ６に供給する。
図４、図５に示すように、この実施形態のＬＥＤパッケージ６は、窒化アルミニウム製の光源基板５上に、紫外または近紫外可視光を発生するＬＥＤチップ１８と、ＬＥＤチップ１８を封止する光透過性の封止部材１９とを備えている。光源基板５のチップ実装面５aにはＡｕメッキにより陽極２０と陰極２１が形成され、陽極２０の上にＡｇペースト２２を介してＬＥＤチップ１８が実装されている。ＬＥＤチップ１８には、３８０〜４２０ｎｍの波長域に発光ピークを有する半導体発光素子が用いられ、その上面はＡｕワイヤ２３を介して陰極２１に接続されている。
封止部材１９は、透明シリコーン樹脂により光源基板５のチップ実装面５aから盛り上がるように成形されている。つまり、封止部材１９は、底面がチップ実装面５aに接着され、底面を除く全表面が露出し、ＬＥＤパッケージ６が、チップ１８の発光を封止部材１９の表面全体からパッケージ６の外周域を含む広角に放射するように構成されている。図示例の封止部材１９は半球ドーム形に成形され、側面投影面積が正面投影面積の５０％に設定されている。ただし、封止部材１９の盛り上がり形状は適宜に変形可能であり、それに応じて、側面投影面積を正面投影面積の３０％〜１２５％の範囲内で変更できる。
また、封止部材１９は、ＬＥＤチップ１８が発した紫外または近紫外可視光を白色可視光に波長変換する２種類の蛍光体２４，２５を含有してる。第１の蛍光体２４は、ＬＥＤチップ１８の発光を吸収し、５６０〜６００ｎｍの波長域にピーク波長を有する青色系の可視光を発生する。第２の蛍光体２５は、ＬＥＤチップ１８の発光を吸収し、４３０〜４８０ｎｍの波長域にピーク波長を有する黄色系の可視光を発生する。第１、第２蛍光体２４，２５は、シリコーン樹脂中に均一な分布で分散し、補色の関係にある青色と黄色の混色によって、封止部材１９の全表面からランバーシアンな白色可視光を発生する。
上記構成のＬＥＤ電球１によれば、次のような作用効果が得られる。
（ａ）ＬＥＤパッケージ６の封止部材１９を光源基板５のチップ実装面５aから盛り上がるように成形したので、ＬＥＤチップ１８の発光をパッケージ６の外周を含む広角に放射し、図１に矢印で示すように、ＬＥＤ電球１の側方領域を明るく照明できる。
（ｂ）特に、封止部材１９を半球ドーム形に成形し、その側面投影面積を正面投影面積の５０％に設定したので、図６に示すように、放射角度９０°地点におけるＬＥＤ電球１の相対照度を０．４とすることができ、既存の白熱電球とほぼ同等の配光パターンが得られる。
（ｃ）また、封止部材１９は、透明シリコーン樹脂中に青色発光の第１蛍光体２４と黄色発光の第２蛍光体２５を均一な分布で含有しているので、ＬＥＤチップ１８が発生した紫外または近紫外光を白色可視光へ効率よく波長変換し、外周域における発光色の変動を抑え、均質な白色可視光で広範囲を明るく照明できる。
（ｄ）特に、上記波長域の蛍光体２４，２５は、黄色発光の第２蛍光体２５が第１蛍光体２４の青色光をほとんど吸収しないため、封止部材１９を盛り上がり形状とした場合でも、多重励起（カスケード励起）による発光色の変動を抑制できるという利点もある。
（ｅ）透光カバー４は、内面に光拡散層８が設けられているので、ＬＥＤパッケージ６の発光を効率よく透過して、ＬＥＤ電球１の周囲へ均一に拡散できる。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、以下に例示するように、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、各部の構成や形状を適宜に変更して実施することも可能である。
（１）図７に示すように、光源基板５上に複数のＬＥＤパッケージ３１を環状に配列し、灯具ボディ２の外周部から均等量の可視光を照射できるように構成すること。
（２）図８に示すように、ＬＥＤパッケージ３２の封止部材を立方体または角柱形に成形すること。
（３）その他、封止支部材を円柱形、円錐形、円錐台形、角錐形、多面体など、各種の盛り上がり形状で成形すること。
１ ＬＥＤ電球
２ 灯具ボディ
３ 口金
４ 透光カバー
５ 光源基板
５ａ チップ実装面
６，３１，３２ ＬＥＤパッケージ
８ 光拡散層
１１ 放熱部
１４ 電源回路
１８ ＬＥＤチップ
１９ 封止部材
２４，２５ 蛍光体

Claims (4)

  1. 灯具ボディの一端に口金を備え、口金と反対側の灯具ボディに透光カバーを設け、透光カバーの内側に光源基板を設置し、光源基板上にＬＥＤパッケージを装着し、ＬＥＤパッケージがＬＥＤチップと、ＬＥＤチップを封止し、且つＬＥＤチップの発光を白色可視光に変換する蛍光体を含有する光透過性の封止部材とを備え、ＬＥＤチップが前記光源基板に実装され、該光源基板が灯具ボディの端面部に接する状態で取り付けられ、封止部材が光源基板のチップ実装面から盛り上がるように成形され、前記チップ実装面の延長方向からみた封止部材の投影面積がチップ実装面と対向する方向からみた封止部材の投影面積の３０％〜１２５％であり、前記ＬＥＤパッケージがＬＥＤチップの発光を封止部材の表面全体から該パッケージの外周域を含む広角に放射し、放射角度０°地点の照度を１としたとき、放射角度７０°地点の相対照度が０．５〜１であることを特徴とするＬＥＤ電球。
  2. 前記ＬＥＤチップが紫外または近紫外可視光を発生し、前記封止部材が光透過性材料中にＬＥＤチップの発光を白色可視光に波長変換する複数種の蛍光体を含む請求項１記載のＬＥＤ電球。
  3. 前記光源基板上に複数のＬＥＤパッケージを環状に配列した請求項１または２記載のＬＥＤ電球。
  4. 前記透光カバーの内面に光拡散層を設けた請求項１〜３の何れか一項に記載のＬＥＤ電球。
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