JP5970210B2 - 電球形ｌｅｄランプ - Google Patents

Description

本発明は電球形ＬＥＤランプに関し、特に広い配光で放射光を出射することができる電球形ＬＥＤランプに関する。

近年の環境への意識の高まりの中、消費電力の高い白熱電球の置換えとしてＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：発光ダイオード）が用いられることが多い。ＬＥＤは発光効率に優れ、蛍光灯のように水銀を使用していないことから環境にやさしい光源として注目されている。

ＬＥＤは指向性が高い光源であるため、前方に強い光を発するといった特長を持っている。このため、電球のように全周に光を分散させるために、種々の手段が採用されている。

配光を制御し、全方位に照明を可能とする手段として、全方位に照明光が出射されるように複数のＬＥＤを立体的に配置する方法が特許文献１に開示されている。

特許文献１には、基体の外表面に配設された発光ダイオードと、発光ダイオードを点灯させる点灯装置と、点灯装置が収納され一方側に口金を装着し、他方側に基体の基端部を取り付けたカバーを具備し、発光ダイオードの導入線が基体の先端部と基端部で点灯装置に配線接続され、配線が簡素で製造が容易なＬＥＤ電球およびＬＥＤ照明器具が示されている。

このＬＥＤ電球によれば、先端が半球状となっている略円柱状の基体の表面に直列に接続された複数のＬＥＤを実装し、基体の表面に設けられたＬＥＤが点灯することで、広い配光で放射光が出射されて、高い全光束が得られることが期待される。

特開２００８−１０３１１２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の照明装置では、相当数のＬＥＤを使用するためＬＥＤを実装する基板サイズが大きくなり、製造コストが増大するとともに、製造工程も複雑となる。

本発明は、上記問題点を解消するものであって、簡単な構成で製造コストも抑えることができる、配光を広くした電球形ＬＥＤランプを提供することを目的とする。

ＬＥＤと、前記ＬＥＤを保持する筐体と、前記ＬＥＤを覆うように前記筐体に取り付けられるグローブと、前記筐体の前記グローブと反対側に取り付けられる口金と、前記グローブ内に設けられ、前記ＬＥＤからの出射光の一部を、前記口金の中心軸に対して直角方向よりも前記口金側に反射させる反射部材とを備えている。この反射部材は、光源からの光を反射させる反射面において拡散させながら反射させることができる。

本発明によれば、反射部材がＬＥＤからの光を口金側に反射するため、広い配光を実現することができる。

反射部材の形状は、光源に向かって凸状又は凹状に湾曲することができる。また、円錐型に形成し、その頂点が光源に向かって配置するようにしても良い。

また、前記反射部材が、塗料が塗布された樹脂又はガラスで構成することができる。例えば、フレネルレンズを用いることができる。

また、反射部材の表面を、シボ加工、サンドブラスト加工、プリズムカット加工等により粗面処理を施してもよい。

さらに、反射部材は、金属で構成してもよい。例えば、パンチングメタルや、メッシュ状の金属により構成することができる。

本発明によれば、簡単な構成で製造コストも抑えることができる、口金方向にも光が及ぶ広配光を得ることができる。

第１の実施形態の電球形ＬＥＤランプの概略構成図。 拡散キャップの斜視図および断面斜視図。 拡散キャップの取付構造を説明するための図。 拡散キャップによる透過および反射を示す図。 第２の実施形態の電球形ＬＥＤランプの概略構成図。

以下に本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお本実施の形態は一例であり、これに限定されるものではない。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の電球形ＬＥＤランプの概略構成図を示す。図２は、第１の実施形態で用いられる拡散キャップの斜視図および断面斜視図を示す。図３は、拡散キャップの取付構造を説明するための図である。

本実施形態のＬＥＤランプ１００は、ＬＥＤ１０１を実装した基板１０６と、前記ＬＥＤ１０１を保持する筐体１０２と、前記ＬＥＤ１０１を覆うように前記筐体１０２に取り付けられるグローブ１０３と、このグローブ１０３と反対側で前記筐体１０２に取り付けられる口金１０４と、前記グローブ１０３内に設けられた拡散キャップ１０５とを備えている。

基板１０６は、筐体１０２に保持されており、略円形の平板で公知のガラスエポキシ基板、金属基板、セラミックス基板等のプリント基板を用いることができる。本実施形態では、電気絶縁樹脂で被覆された金属基板からなるプリント基板を用いている。

基板１０６には、ＬＥＤ１０１が実装されている。ＬＥＤ１０１としては公知の種々のＬＥＤを用いることができ、本実施形態では照明用の白色光を発光する高輝度タイプのＬＥＤを用いている。

なお、本実施形態の基板は、プリント基板上に電子部品を載せて接続する表面実装型のＳＭＤ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ）であるが、これに限定されるわけではない。例えば、ベア・チップをワイヤ・ボンディングによってプリント基板上に直接実装するＣＯＢ（
Ｃｈｉｐ ｏｎ ｂｏａｒd）を用いても良い。この場合は、ＣＯＢはアルミニウム製の放熱板に載置されることとなる。

筐体１０２は、両端が開口した筒状になっており、ＬＥＤ１０１、基板１０６が配置されている。本実施形態のＬＥＤランプ１００は電球形ランプであるため、筐体１０２の基板に平行な方向における断面は、口金１０４に向かって直径が小さくなる略円形の外形を有している。筐体１０２の中心軸に対して直角に配置された基板保持板１０２ａを備えている。この基板保持板１０２ａには基板１０６を固定するための基板取付片１０２ｂが設けられている。

筐体１０２は、汎用性の樹脂材料で形成されており、本実施形態では、ポリブチレンテレフタレートを使用している。ただし、これに限定されるものではなく、ポリエチレンテレフタレート、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリアミド、フェノール樹脂、アクリル樹脂等公知の樹脂材料を使用できる。筐体１０２を樹脂材料で作成することによって、筐体１０２の熱伝導率が低く、金属製の筐体に比較すると、ＬＥＤ１０１で発生した熱が電源回路基板に伝わることを抑制できる。

グローブ１０３は、筐体１０２の一端の縁部に、ＬＥＤ１０１を覆うように配設されている。透光性になっており、射出成形可能な熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂を用いることができる。

口金１０４は、筐体１０２のグローブ１０３が取り付けられた反対側の筐体端部に螺合されている。本実施形態の照明装置は、電球形ランプであるため、筐体の基板に平行な方向における断面は、口金１０４に向かって直径が小さくなる略円形の外形を有している。

拡散キャップ１０５は、円筒部材２０１と、この円筒部材２０１の一端を閉口する拡散部材２０２によって一体に形成されている。拡散キャップ１０５は、グローブ１０３内に設けられ、円筒部材２０１の開口端側からＬＥＤ１０１を覆うように配置されている。拡散部材２０２の肉厚ｔ１は、円筒部材２０１の肉厚ｔ２より厚くなっている。

拡散キャップ１０５は、ＬＥＤ１０１からの出射光を透過及び反射させる。出射光の一部は、口金１０４の中心軸Ｘに対して直角方向よりも口金１０４側に反射され、出射光の一部はそのまま透過する。また、反射面および透過面において拡散させる効果もあり、これにより照度分布を均一化させている。

さらに拡散効果を高めるために、光拡散剤が添加された樹脂を用いてもよい。この場合、光拡散剤としては、酸化チタン、酸化ケイ素、炭酸カルシウム、タルク等の無機系光拡散材、或いは架橋ポリスチレン微粒子、架橋ポリメタクリル酸メチル微粒子、シリコン系架橋微粒子等の有機系の光拡散材を用いることができる。

さらに拡散効果を高めるために、拡散キャップ１０５の表面は、例えばシボ加工、サンドブラスト加工、プリズムカット加工等により凹凸状に粗面処理されている。粗面が形成されることにより、光源からの光をより拡散させることができる。なお、樹脂塗料及び非平滑手段は、反射光だけでなく、透過する光も散乱させる効果があり、電球からの光の均一化を図るようになっている。

図３に示すように、拡散キャップ１０５の開口端近傍には、基板保持板１０２ａに取り付けるための取付孔２０１ａが穿設されている。この取付孔２０１ａが基板保持板１０２ａの取付片１０２ｂに係合することにより、拡散キャップ１０５は基板保持板１０２ａに固定される。

図３に示すように、拡散キャップ１０５の下端面と基板保持板１０２ａとは完全には面接触しておらず、基板保持板１０２ａとの間に間隙２０１ｂが形成されている。この間隙から拡散キャップ１０５内の熱が放熱され、拡散キャップ１０５内に放射熱が蓄積しないようになっている

次に、拡散キャップ１０５による透過および反射について説明する。図４は、拡散キャップ１０５による透過および反射を説明するための図である。ここで説明の便宜上、図４を用いて、ＬＥＤランプ１００からの光の放射方向について定義する。ＬＥＤから見て口金の中心軸Ｘと直交する方向を横方向とする。ＬＥＤから見て前記横方向から口金側に傾いた方向を口金方向とする。ＬＥＤから見て前記横方向から口金の反対側（すなわちグローブ頂点側）に傾いた方向を上方向とする。

図４に示すように、ＬＥＤ１０１からの出射光Ａ１は、その一部は拡散キャップ１０５の拡散部材２０２を透過した透過光Ｂ１となり、一部は反射されて反射光Ｃ１となる。

透過光Ｂ１は、拡散部材２０２を透過し、そのまま上方向側へ放射される。この透過光Ｂ１は、透過面で拡散・散乱するため光の均一化を図ることができる。反射光Ｃ１は、拡散部材２０２で反射し、口金方向へ放射される。この反射光Ｃ１は、反射面で拡散・散乱するため光の均一化を図ることができる。

また、出射光Ａ２は、その一部は拡散キャップ１０５の円筒部材２０１を透過した透過光Ｂ２となり、一部は反射されて反射光Ｃ２となる。透過光Ｂ２は、円筒部材２０１を透過し、そのままグローブの側面から放射される。反射光Ｃ２は、円筒部材２０１で反射し拡散部材２０２へと導かれる。

拡散部材２０２の肉厚ｔ１は、円筒部材２０１の肉厚ｔ２よりも肉厚に形成されているため、拡散部材２０２の透過光量は比較的少なくなるようになっている。すなわち、円筒部材２０１の透過光Ｂ２は、拡散部材２０２の透過光Ｂ１よりも透過しやすくなっており、グローブ側面方向への配光を高める効果がある。

以上より、本実施形態の電球形ＬＥＤランプ１００によれば、拡散キャップ１０５を設けているため、口金方向にまで光を放射させることができ、広い配光角を得ることができる。

なお、本実施形態の拡散キャップ１０５の拡散部材２０２は平面となっているが、ＬＥＤ１０１に向かって凸状または凹状に湾曲させた形状にしてもよい。この場合は、より口金方向に光を集めることが可能となり、配光角をさらに大きくすることができる。

（第２の実施形態）
次に第２の実施形態の電球形ＬＥＤランプ５００について説明する。主として第１の実施形態と異なる点について説明し、重複する点については説明を省略する。図５は、第２の実施形態の電球形ＬＥＤランプの概略構成図である。

本実施形態では、上述の拡散キャップとは異なる反射部材が用いられている。すなわち、本実施形態の反射部材は、樹脂塗料が塗布されたプラスチックからなる円板状の拡散板５０５で構成されている。

図５に示すように、拡散板５０５は、ＬＥＤ５０１の出射光Ａ３の一部を透過し、一部を反射させる。なお、本実施形態ではプラスチックからなるが、出射光Ａ３を透過および反射させる材質であればよく、例えばガラスを用いてもよい。

拡散板５０５への樹脂塗料は、全面に塗布しても良いし、一部に塗布しても良い。例えば、中央部分にだけ塗布して周縁部分には塗布しないことにより、配光角を設定しても良い。また、逆に周縁部分にだけ塗布して中央部を塗布しない方法も考えられる。拡散板５０５の厚さや塗布する量により、透過させる光量を設定することができる。

拡散効果を高めるために、上述したように光拡散剤を添加したり、表面にシボ加工、サンドブラスト加工、プリズムカット加工等を施したりしてもよい。

拡散板５０５は、ＬＥＤ５０１からの光軸（すなわち、口金の中心軸Ｘ）と直交するように配置されている。拡散板５０５は３本の樹脂からなる支持脚５０６により保持されている。支持脚５０６の一端は筐体５０２に固着されており、他端は拡散板５０５に固着されている。

支持脚５０６の高さは、設定する配光角に応じて決定すればよい。例えば、配光角をより広くしたい場合には、支持脚５０６を高くしてＬＥＤ５０１と拡散板５０５の距離を長くすることで、口金方向側に放射させることができる。

拡散板５０５による透過および反射について説明する。ＬＥＤ５０１からの出射光Ａ３は、その一部は拡散板５０５を透過した透過光Ｂ３となり、一部は反射されて反射光Ｃ３となる。すなわち、透過光Ｂ３は、拡散板５０５を透過し、そのまま上方向へ放射される。反射光Ｃ３は、拡散板５０５で反射し、口金方向へ放射される。

また、出射光の一部Ａ４は、拡散板に達することなく、グローブ側面部から直接放射される。障害となるものがないため、グローブ側面方向への配光をより高めることができる。

本実施形態の拡散板５０５は平面板であるが、ＬＥＤ５０１に向かって凸状または凹状に湾曲させてもよい。湾曲させることで、平面と比べてより口金方向へと反射させることができる。

また、拡散板５０５を円錐形状に形成し、その頂点がＬＥＤ５０１に対向するように配置させても良い。この場合も、平面である場合と比べて、より口金方向へと反射させることができる。

また、拡散板５０５に代えてフレネルレンズを用いてもよい。フレネルレンズを用いればレンズの厚みを薄くすることができ、グローブの高さを低くすることができる。

（第３の実施形態）
次に第３の実施形態の電球形ＬＥＤランプについて説明する。主として第１の実施形態と異なる箇所について説明し、重複する箇所については説明を省略する。

本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、反射部材についてである。本実施形態の反射部材は、略半球状に形成された金属メッシュからなっている。金属はアルミニウム製であるが放熱効果があればよく、例えば銅、銀等の種々の金属を用いることができる。

金属メッシュは半球状に形成されており、ＬＥＤを覆うように配置されている。金属部分に入射した光は反射し、メッシュの隙間に入射した光はそのまま透過する。反射光は口金方向に放射されるため、広い配光角を得ることができる。金属メッシュの隙間間隔は透過光と反射光のバランスを考慮して決定すればよい。また、金属を用いているために高い放熱効果を得ることができる。

本実施形態の変形例について説明する。本変形例の反射部材は、金属板に所望の孔やスリットを打ち抜いたパンチングメタルで構成されている。このパンチングメタルは上述の支持脚により保持されている。金属部分に入射した光は反射し、孔やスリットに入射した光はそのまま透過する。

本実施形態のパンチングメタルは平面状になっているが、光源に向かって凸状又は凹状に湾曲させてもよい。これにより、より口金方向に光を放射させることができる。

金属板の代わりに、略鏡面の金属膜で表面を形成しても良い。金属膜としては、例えば、Ａｇ膜やＡｌ膜等を用いることができ、インクジェット、真空蒸着、めっき等により形成することができる。この場合も、パンチングメタルと同様に、ＬＥＤの直接光が透過できるように孔やスリットが設けられている。

１００ 電球形ＬＥＤランプ
１０１ ＬＥＤ
１０２ 筐体
１０３ グローブ
１０４ 口金
１０５ 拡散キャップ
２０１ 円筒部材
２０２ 拡散部材

Claims (7)

1. ＬＥＤと、
   前記ＬＥＤを保持する筐体と、
   前記ＬＥＤを覆うように前記筐体に取り付けられるグローブと、
   前記筐体の前記グローブと反対側に取り付けられる口金と、
   前記グローブ内に設けられ、前記ＬＥＤからの出射光の一部を、前記口金の中心軸に対して直角方向よりも前記口金側に反射させる反射部材と、
   を備え、
   前記反射部材は、円筒状部位と、前記円筒状部位の一端を閉口する拡散部位と、を有し、
   前記拡散部位の肉厚は前記円筒状部位の肉厚より厚くし、かつ、前記拡散部位のうち前記反射部材の内面を構成する部分は平坦に形成されている、電球形ＬＥＤランプ。
2. 前記ＬＥＤが実装された基板と、
   前記筺体と略垂直に配置されて前記基板を保持する基板保持板と、
   をさらに備え、
   前記反射部材は前記ＬＥＤを覆うように前記基板保持板に取付けられている、請求項１に記載の電球形ＬＥＤランプ。
3. 前記反射部材は、開放端近傍に取付孔が形成され、
   前記基板保持板は、取付片を有し、
   前記反射部材は、当該反射部材の取付孔に前記基板取付板の取付片が係合することにより、前記反射部材の開放端部位が前記基板保持板の前記グローブ側に位置する面の一部との間に部分的に間隔を有した状態で前記保持板に取付けられている、請求項２に記載の電球形ＬＥＤランプ。
4. 前記反射部材が、ＬＥＤの出射光を透過及び反射させる透過反射面において、拡散させながら透過及び反射させる請求項１〜３に記載のいずれか１つに記載の電球形ＬＥＤランプ。
5. 前記反射部材が、樹脂又はガラスで構成されている請求項１〜４のいずれか１つに記載の電球形ＬＥＤランプ。
6. 前記反射部材の表面が粗面処理されている請求項１〜５のいずれか１つに記載の電球形ＬＥＤランプ。
7. 前記反射部材の表面がシボ加工、サンドブラスト加工、プリズムカット加工のいずれかにより粗面となっている、請求項６に記載の電球形ＬＥＤランプ。