JP6345443B2 - Ｌｅｄ電球 - Google Patents

Description

本発明はグローブ内の空間にＬＥＤと反射板を配し広配光化したＬＥＤ電球に関する。

ＬＥＤを光源とする電球型の照明装置（以下ＬＥＤ電球と呼ぶ）が普及している。ＬＥＤ電球では、ＬＥＤの指向性が強いため、単にＬＥＤをグローブ内に配置しただけでは口金方向に配光分布のない偏った照明装置になってしまう。そこで白熱電球に似た広い配光分布を実現するため様々な手法が提案されている。例えば、ＬＥＤを透明基板に実装し、この基板をグローブの中心に配置し、ＬＥＤ裏面から発し透明基板を透過する光線により口金方向に配光分布を持たせたり、グローブ内の空間に多数のＬＥＤを立体的に配置し、様々な方向に配光分布を持たせたり、グローブ内に反射板を設け、ＬＥＤの発光の一部を口金方向に反射させたりしている。

グローブ内に反射板を設けたＬＥＤ電球の例として、特許文献１の図５を図５に再掲示し、その構造と作用を説明する。図５は電球型ＬＥＤランプ５００（ＬＥＤ電球）の概略構成図である。図５に示したようにＬＥＤランプ５００では、筐体５０２の下部に口金５０４が取り付けられているとともに、上部にグローブが取り付けられている。グローブ内には拡散板５０５とＬＥＤ５０１があり、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。

ＬＥＤ５０１からの出射光Ａ３は、その一部が拡散板５０５を透過した透過光Ｂ３となり、一部が反射されて反射光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、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５０５に達することなくグローブ側面部から直接放射される。

特開２０１３−１９１４０２号公報 （図５）

図５に示したＬＥＤ電球（ＬＥＤランプ５００）は、拡散板５０５の反射率が低い場合、反射光Ｃ３が弱くなり口金５０４方向が暗くなる。一方、拡散板５０５の反射率が高い場合、透過光Ｂ３が弱くなり，グローブの頂部方向に拡散板５０５の影が現れ、グローブ頂部が暗くなる。すなわち、反射光Ｃ３と透過光Ｂ３がトレードオフの関係になるとともに、グローブ表面における輝度の均一性を失う。

そこで本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、グローブの頂部方向の明るさと口金方向の明るさを略独立して設定可能でありながら、グローブ表面の輝度の均一性の均一性を損なわないＬＥＤ電球を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明のＬＥＤ電球は、上部にグローブ、下部に口金を固定保持する筐体と、前記グローブ内の空間に配置されるＬＥＤ光源とを備えるＬＥＤ電球において、中央部が開口した円板状の背面用反射部材と、上下が貫通したコーン状の側面用反射部材とを備え、前記側面用反射部材は、前記背面用反射部材と中心軸を共有し、前記背面用反射部材の上部に配置され、前記ＬＥＤ光源の発光領域は、配光分布が軸対象となるように、円形で前記中心軸の周りに配置され、ダム材と、前記ダム材に囲まれた部分に実装された複数のＬＥＤダイと、前記ＬＥＤダイを被覆する蛍光樹脂とを備え、前記背面用反射部材の開口は、前記ＬＥＤ光源の前記発光領域より大きく、さらに、前記側面用反射部材は、側面を前記口金方向に延長したとき、その延長部分が前記ＬＥＤ光源の前記発光
領域と交差するとともに、下端が前記開口に入り込み、上端が前記開口の外周と平面的にほぼ一致していることを特徴とする。

本発明のＬＥＤ電球では、ＬＥＤ光源の上部に、中央部が開口した円板状の背面用反射部材と、上下が貫通したコーン状の側面用反射部材とが一定の間隙をもって積層している。ＬＥＤ光源の周辺部から斜め上方に発し背面用反射部材で反射した光線は口金方向に向う。ＬＥＤ光源から斜め上方に向って発し、背面用反射部材の開口を通り、側面用反射部材の下方を抜けようとする光線は、一部が直接的に斜め上方に向い、この光線を除いた光線の一部が側面用反射部材の下面で反射しＬＥＤ電球の側方に放射される。また側面用反射部材の下面で反射した光線の一部は背面用反射部材の上面で反射し、斜め上方に向う。ＬＥＤ光源の中央部から上方に発する光線は、背面用反射部材の開口と、側面用反射部材の貫通孔を通りＬＥＤ電球の上方に向う。

前記グローブは拡散性を有していると良い。

本発明のＬＥＤ電球は、ＬＥＤ光源の周辺部から斜め上方に発し背面用反射部材で反射して口金方向に向う光が本来グローブ頂部方向を明るくするものではないため、グローブの頂部方向の明るさと口金方向の明るさを略独立して設定できる。さらに本発明のＬＥＤ電球は、側面用反射部材反射により側面方向に向う光の量を確保しながら、背面用反射部材の上面で反射し斜め上方に向う光線も確保している。この結果、背面用反射部材や側面用反射部材の影が目立たなくなる。

以上のように本発明のＬＥＤ電球は、グローブの頂部方向の明るさと口金方向の明るさを略独立して設定可能でありながら、グローブ表面の輝度の均一性を損なうことがない。

本発明の実施形態として示すＬＥＤ電球の斜視図。 図１に示すＬＥＤ電球の断面図。 図１に示すＬＥＤ電球の断面図。 図１に示すＬＥＤ光源と側面用反射部の関係の説明図。 従来のＬＥＤ電球の概略構成図。

以下、添付図１〜４を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また説明のため部材の縮尺は適宜変更している。

まず図１により本発明の第１実施形態として示すＬＥＤ電球１０の外観について説明す
る。図１はＬＥＤ電球１０を斜め上方ら眺めた斜視図である。図１に示したようにＬＥＤ電球１０の筐体１２の上部にグローブ１３が固定保持され、下部に口金１４が固定保持されている。グローブ１３の内側に設けられた空間には、ＬＥＤ光源１５と背面用反射部材１６と側面用反射部材１７が配置されている。なお、ＬＥＤ光源１５の実装基板１５ｂ（図２参照）並びに背面用反射部材１６及び側面用反射部材１７の支持体は図示していない。

図１ではグローブ１３の内部が透視できるように透明であるように描いているが、ＬＥＤ光源１５の発光が直接的に感知されないようグローブ１３は拡散性を有していると良い。ＬＥＤ光源１５は配光分布が軸対象になるよう円形の発光領域１５ａ(図２参照)を有する。ＬＥＤ光源１５は、表面を絶縁処理した金属や白色のセラミックからなる矩形の実装基板１５ｂ（図２参照）上に円形のダム材を形成し、その内部に多数のＬＥＤダイを配置し、蛍光樹脂でＬＥＤダイを被覆したものであり、筐体１２の上面に配置される。なおＬＥＤ電球の発光領域は正方形や正多角形など対称性の高いものであっても良いが、ＬＥＤ電球１０のように発光領域１５ａが円形である場合がもっとも好ましい。

背面用反射部材１６は、樹脂や金属からなり中央部が開口した円板であり、表面が拡散性を備えている。同様に側面用反射部材１７は、樹脂板や金属板を上下が貫通したコーン状（底が抜けたカップ状）にしたもので、表面が拡散性を備えている。背面用反射部材１６はＬＥＤ光源１５の上部に所定の間隔をあけて積層され、ＬＥＤ光源１５と中心軸を共通にしている。側面用反射部材１７は背面用反射部材１６の上部に所定の間隔をあけて積層され、背面用反射部材１６及びＬＥＤ光源１５と中心軸を共通にしている。なお 背面用反射部材１６は側面用反射部材１７の表面は鏡面であっても良い。

次に図２によりＬＥＤ電球１０の構造をさらに詳しく説明する。図２は図１に示したＬＥＤ電球１０の要部について光軸（中心軸）を含むようにして描いた断面図である。図２に示すようにＬＥＤ電球１０において、背面用反射部材１６の開口は実装基板１５ｂ上に設けられたＬＥＤ光源１５の発光領域１５ａよりも大きい。発光領域が背面用反射部材の開口より大きくても本発明の効果は得られるが、この場合発光領域の周辺部の発光のうち上方に向おうとする光線は背面用反射部材で反射されグローブから外部に放射されにくい。これに対しＬＥＤ電球１０のように背面用反射部材１６の開口の方がＬＥＤ光源１５の発光領域１５ａより大きければ、発光領域１５ａの周辺部から上方に向おうとする光線が側面用反射部材１７で反射し側方に向うため光の利用効率がよくなる。

さらに背面用反射部材１６の上部に配置されている側面用反射部材１７の下端は背面用反射部材１６の開口に入り込み、側面用反射部材１７の上端は背面用反射部材１６の開口の外周と平面的ほぼ一致している。すなわち側面用反射部材１７の最外周はＬＥＤ光源１５の発光領域１５ａより広く、側面用反射部材１７が発光領域１５ａの周辺部を平面的に覆っている。側面用反射部材の上端が背面用反射部材の開口よりも大きく広がっているとグローブ上に側面用反射部材の影が出やすくなり、側面用反射部材の上端が背面用反射部材の開口よりも狭いと側面用反射部材の下側からグローブの頂部に直接的に向う光線が発生しクローブ表面の輝度均一性を劣化させる。そこでＬＥＤ電球１０のように側面用反射部材１７の上端の広がりが背面用反射部材１６の開口の外周よりやや大きくなっている状態が好ましい。

次に図３によりＬＥＤ電球１０の発光特性を説明する。図３は図２に示したＬＥＤ電球１０の断面図に代表的な光線を書き加えたものである。図３に示すようにＬＥＤ光源１５の周辺部から斜め上方に発し背面用反射部材１６で反射した光線Ｌ１は、口金１４（図１参照）方向に向う。ＬＥＤ光源１５から斜め上方に向って発し、背面用反射部材１６の開口を通り、側面用反射部材１７の下面で反射した光線Ｌ２はＬＥＤ電球１０の側方に放射
される。ＬＥＤ光源１５の中央部から上方に発する光線Ｌ３は、背面用反射部材１６の開口と、側面用反射部材１７の貫通孔を通りＬＥＤ電球１０の上方（グローブ１３の頂部）に向う。

これらの光線Ｌ１〜Ｌ３に加え、ＬＥＤ光源１５から直接的に側面用反射部材１７の下面に沿って斜め上方に向う光線Ｌ４や、側面用反射部材１７の下面で反射してから背面用反射部材１６の上面で反射し斜め上方に向う光線Ｌ５がある。なお側面用反射部材１７や背面用反射部材１６の表面は拡散反射面となっているので、光線Ｌ５は側面用反射部材１７の下面において入射角と反射角が異なっているよう描いている。この他、側面用反射部材１７の上面に沿ってＬＥＤ電球１０の斜め上方に出射する光線Ｌ６（図４参照）などもある。これら斜め上方に向う光線Ｌ４〜Ｌ６は、側面用反射部材１７の影を目立たなくし、グローブ表面での輝度の均一化に貢献している。同様に背面用反射部材１６の下側を通りＬＥＤ電球１０の側方から出射する光線（図示せず）や側面用反射部材１７で斜め下方に反射される光線（図示せず）も存在し背面用反射部材１６の影を目立たなくしている。

次に図４により側面用反射部材１７の角度設定について説明する。図４（ａ）は側面用反射部材１７とＬＥＤ光源の発光領域１５ａの関係を説明するための斜視図であり、図４（ｂ）は側面用反射部材１７と発光領域１５ａの関係を説明するための断面図である。

図４（ａ）に示すように側面用反射部材１７（図１参照）を口金１４（図１参照）方向に延長すると、その延長部分１７ａが円錐面をもつ。この延長部１７ａはＬＥＤ光源１５（図２参照）の発光領域１５ａと交差している。このようにすると図４（ｂ）に示すように、延長部１７ａと発光領域１５ａの交差部から出射する光線Ｌ６及び光線Ｌ７は、それぞれ側面用反射部材１７の上面及び下面に沿って進みＬＥＤ電球１０（図２等参照）の斜め上方に向う。

側面用反射部材の延長部が発光領域に交差しなくても背面用反射部材の上面で反射し斜め上方に向う光線があるため、側面用反射部材の影が目立たなくなりグローブ表面の輝度均一性が確保される。しかしながら図４のようにすることによりＬＥＤ電球１０では、斜め上方に向う光線Ｌ５等に加え、光線Ｌ６、Ｌ７が存在するため、側面用反射部材１７の影がいっそう目立たなくなりグローブ表面の輝度の均一性が向上する。

１０…ＬＥＤ電球、
１２…筐体、
１３…グローブ、
１４…口金、
１５…ＬＥＤ光源、
１５ａ…発光領域、
１５ｂ…実装基板、
１６…背面用反射部材
１７…側面用反射部材
１７ａ…延長部分、
Ｌ１〜７…光線。

Claims (2)

1. 上部にグローブ、下部に口金を固定保持する筐体と、前記グローブ内の空間に配置されるＬＥＤ光源とを備えるＬＥＤ電球において、
   中央部が開口した円板状の背面用反射部材と、
   上下が貫通したコーン状の側面用反射部材と
   を備え、
   前記側面用反射部材は、前記背面用反射部材と中心軸を共有し、前記背面用反射部材の上部に配置され、
   前記ＬＥＤ光源の発光領域は、配光分布が軸対象となるように、円形で前記中心軸の周りに配置され、ダム材と、前記ダム材に囲まれた部分に実装された複数のＬＥＤダイと、前記ＬＥＤダイを被覆する蛍光樹脂とを備え、
   前記背面用反射部材の開口は、前記ＬＥＤ光源の前記発光領域より大きく、
   さらに、前記側面用反射部材は、側面を前記口金方向に延長したとき、その延長部分が前記ＬＥＤ光源の前記発光領域と交差するとともに、下端が前記開口に入り込み、上端が前記開口の外周と平面的にほぼ一致していることを特徴とするＬＥＤ電球。
2. 前記グローブは拡散性を有していることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ電球。

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