JP6920665B2 - 照明用光源及び照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の発光素子を有する照明用光源及びこれを備えた照明装置に関する。

ＬＥＤ等の半導体発光素子は、小型、高効率及び長寿命であることから、様々な製品の光源として利用されている。例えば、ＬＥＤを光源とするＬＥＤ照明が実用化されている。

ＬＥＤ照明としては、従来から知られる電球形蛍光灯や白熱電球に代替する電球形ＬＥＤランプ（ＬＥＤ電球）、又は、直管形蛍光灯に代替する直管ＬＥＤランプ等の口金付きのものが知られている。その他にも、ＬＥＤ照明として、シーリングライト、ダウンライト又はスポットライト等の照明器具も知られている。

例えば、従来のＬＥＤ電球は、基板及び基板に実装されたＬＥＤ素子を有するＬＥＤモジュールと、ＬＥＤモジュールを覆うグローブと、電源ユニットが収納された筐体と、口金とを備える（例えば特許文献１参照）。

特開２０１５−０７６２８１号公報

ＬＥＤ電球等のＬＥＤ照明では、ＬＥＤモジュールから出射する光の配光を制御するために、ＬＥＤモジュールの光出射側にレンズ等の光学部材を配置する場合がある。

この場合、ねじ等の固定部材を用いて光学部材を固定すると、光学部材に常に応力がかかった状態となり、光学部材にクラックが発生したり光学部材が欠けたり等して光学部材が損傷するおそれがある。

特に、光学部材が樹脂材料によって構成されていると、ねじの締め付け力によって光学部材が損傷しやすい。このため、樹脂材料（特に非結晶性樹脂材料）によって構成された光学部材については、応力許容値を考慮した設計をすることが望ましいが、経時的変化を含めた応力許容値は経験則等の主観要素も入ってくるため、バラツキ検証が非常に難しい。また、このような設計を行うと、ＬＥＤ電球のトータルコストが高くなってしまう。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、レンズ等の光学部材を損傷させることなく光学部材を固定することができ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。

上記目的を達成するために、本発明に係る照明用光源の一態様は、基板と、前記基板に配置された発光素子と、前記発光素子から出射する光の配光を制御する光学部材と、前記光学部材を固定するための固定部材とを備え、前記光学部材は、前記固定部材に対して遊びを持った状態で配置されている。

また、本発明に係る照明装置の一態様は、上記照明用光源を備える。

本発明によれば、光学部材を損傷させることなく光学部材を固定することができる。

実施の形態に係るＬＥＤ電球の外観斜視図である。 実施の形態に係るＬＥＤ電球の分解斜視図である。 実施の形態に係るＬＥＤ電球の断面斜視図である。 実施の形態に係るＬＥＤ電球において、グローブを外した状態を示す斜視図である。 実施の形態に係るＬＥＤ電球において、グローブを外した状態を示す上面図である。 実施の形態に係るＬＥＤ電球において、グローブを外した状態を示す分解図である。 図５のVII−VII線における実施の形態に係るＬＥＤ電球の要部拡大断面図である。 図５のVIII−VIII線における実施の形態に係るＬＥＤ電球の要部拡大断面図である。 比較例のＬＥＤ電球の部分拡大断面図である。 変形例１に係るＬＥＤ電球において、グローブを外した状態を示す分解図である。 変形例２に係るＬＥＤ電球の要部拡大断面図である。

（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態について説明する。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、並びに、工程及び工程の順序などは、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、任意の構成要素として説明される。

また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。なお、各図において、実質的に同一の機能を有する構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。

以下の実施の形態では、照明用光源の一例として、電球形蛍光灯又は白熱電球の代替品となるＬＥＤ電球について説明する。

［構成］
実施の形態に係るＬＥＤ電球１の全体構成について、図１、図２及び図３を用いて説明する。図１は、実施の形態に係るＬＥＤ電球１の外観斜視図である。図２は、同ＬＥＤ電球１の分解斜視図である。図３は、同ＬＥＤ電球１の中心を通る断面図である。

図１〜図３に示すように、ＬＥＤ電球１は、ＬＥＤモジュール１０と、レンズ２０と、ねじ３０と、ホルダ４０と、スプリングワッシャ５０と、平座金６０と、電源ユニット７０と、外郭筐体８０と、グローブ９０と、口金１００と、絶縁リング１１０と、絶縁ケース１２０とを備える。

図１に示すように、ＬＥＤ電球１は、外郭筐体８０とグローブ９０と口金１００と絶縁リング１１０とによって外囲器が構成されている。ＬＥＤ電球１では、例えば６０Ｗ形相当の明るさとなるようにＬＥＤモジュール１０が構成されている。

以下、ＬＥＤ電球１の詳細な構成について、図１〜図３を参照しつつ、図４〜図８を用いて説明する。図４〜図６は、グローブ９０を外した状態のＬＥＤ電球１を示しており、それぞれ、斜視図、上面図及び分解図である。図７及び図８は、それぞれ、図５のVII−VII線及びVIII−VIII線における同ＬＥＤ電球１の要部拡大断面図である。なお、図７及び図８は、各構成部材の断面のみを示している。

ＬＥＤモジュール１０は、所定の色の光を放出する発光モジュールの一例であり、例えば照明光として白色光を放出する。図３に示すように、ＬＥＤモジュール１０は、グローブ９０の内方に配置されており、電源ユニット７０から供給される電力によって発光する。ＬＥＤモジュール１０の光は、レンズ２０によって配光制御される。

図３〜図５に示すように、ＬＥＤモジュール１０は、外郭筐体８０に保持されている。具体的には、ＬＥＤモジュール１０は、外郭筐体８０の開口部を覆うように外郭筐体８０の支持部８１に支持されている。また、レンズ２０は、ＬＥＤモジュール１０に固定されることで外郭筐体８０に保持されている。

図２〜図８に示すように、ＬＥＤモジュール１０及びレンズ２０は、ねじ３０及びホルダ４０によって外郭筐体８０に保持されている。ねじ３０は、レンズ２０を固定するための固定部材の一例であり、ねじ３０は、ねじ頭３１及びねじ軸３２を有する。本実施の形態において、ねじ３０は、ホルダ４０を外郭筐体８０に固定している。ホルダ４０がねじ３０によって外郭筐体８０に固定されることで、レンズ２０がＬＥＤモジュール１０に固定される。つまり、レンズ２０は、ねじ３０によって直接固定されているのではなく、ねじ３０によって間接的に固定されている。

そして、ねじ３０によって固定されたレンズ２０は、ねじ３０に対して遊びを持った状態で配置されている。本実施の形態において、レンズ２０は、さらにＬＥＤモジュール１０に対しても遊びを持った状態で配置されている。

図２及び図３に示すように、ＬＥＤモジュール１０は、基板１１と、基板１１に配置された発光素子１２とを有する。

基板１１は、発光素子１２を実装するための実装基板である。図示しないが、基板１１の実装面には、金属配線が形成されている。基板１１は、例えば平面視において全体として略円形の板状の基板であるが、基板１１の形状は、これに限るものではなく、矩形状等の多角形であってもよい。

基板１１としては、例えば、アルミニウム又は銅等の金属材料からなる基材に絶縁被膜を施すことで得られるメタルベース基板、アルミナ等のセラミック材料の焼結体であるセラミックス基板、又は、樹脂材料からなる樹脂基板等が用いられる。発光素子１２で発生する熱の放熱の観点では、これらの中で熱伝導率が最も高いメタルベース基板を用いるよい。なお、基板１１は、リジッド基板であるが、フレキシブル基板であってもよい。

図３、図７及び図８に示すように、基板１１は、外郭筐体８０の支持部８１に支持されている。本実施の形態において、基板１１の外郭筐体８０側には、絶縁シート１５及び放熱板１４が配置されており、基板１１は、絶縁シート１５及び放熱板１４とともに、外郭筐体８０の開口部を覆うように外郭筐体８０の支持部８１に配置されている。絶縁シート１５は、基板１１と放熱板１４とに挟持されている。

絶縁シート１５は、例えば高い熱伝導性を有する絶縁性の熱伝導シートである。絶縁シート１５は、例えば、絶縁性樹脂材料によって構成されたゴム弾性を有する熱伝導シートである。また、放熱板１４は、例えば、アルミニウム板等の金属材料からなる金属板である。基板１１と金属製の外郭筐体８０との間に、絶縁シート１５及び放熱板１４を配置することによって、基板１１の放熱性を向上させることができるとともに、外郭筐体８０と基板１１との絶縁性を確保することができる。

基板１１は、ねじ３０及びホルダ４０によって外郭筐体８０に固定されている。具体的には、ねじ３０によってホルダ４０を外郭筐体８０にねじ止めすることで、基板１１は、絶縁シート１５及び放熱板１４とともに、外郭筐体８０に向かって押圧が付与された状態で外郭筐体８０に固定される。

ホルダ４０は、基板１１を外郭筐体８０に保持する保持部材の一例である。図２及び図６に示すように、ホルダ４０は、基板１１を外郭筐体８０に向けて押さえ付ける押さえ部４１と、基板１１の端部を覆うカバー部４２とを有する。ホルダ４０は、絶縁材料によって構成されているとよい。本実施の形態において、ホルダ４０は、例えば、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の絶縁性樹脂材料によって構成されている。

図３、図６及び図７に示すように、外郭筐体８０の支持部８１には、ねじ３０のねじ軸３２がねじ込まれるねじ穴８１ａが設けられており、ホルダ４０には、ねじ３０のねじ軸３２が貫通する貫通孔４０ａが設けられている。そして、貫通孔４０ａを介してねじ３０をねじ穴８１ａにねじ込むことでホルダ４０がねじ３０によって外郭筐体８０にねじ止めにより固定される。これにより、ホルダ４０の押さえ部４１は、基板１１を押さえ付ける。つまり、基板１１は、押さえ部４１による押圧によって外郭筐体８０に向けて押さえ付けられた状態で保持される。

なお、ホルダ４０の貫通孔４０ａにねじ３０を貫通させる際、ホルダ４０とねじ３０のねじ頭３１との間には、スプリングワッシャ５０及び平座金６０が配置される。つまり、ねじ３０のねじ軸３２は、スプリングワッシャ５０、平座金６０及び貫通孔４０ａに挿通して、外郭筐体８０のねじ穴８１ａにねじ込まれる。

また、図３及び図４に示すように、基板１１の中央部には、給電部としてコネクタ端子１３が設けられている。コネクタ端子１３の一部は、基板１１、絶縁シート１５及び放熱板１４の各々に設けられた貫通孔を貫通しており、電源ユニット７０に連結されている。コネクタ端子１３は、基板１１に形成された金属配線を介して発光素子１２と電気的に接続されている。発光素子１２は、コネクタ端子１３を介して電源ユニット７０から供給される直流電力によって発光する。

図６に示すように、発光素子１２は、環状の配列となるように基板１１に複数個実装されている。なお、本実施の形態では、１８個の発光素子１２が実装されているが、発光素子１２の実装数は、これに限るものではなく、１つであってもよい。

本実施の形態における発光素子１２は、個々にパッケージ化された表面実装（ＳＭＤ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｄｅｖｉｃｅ）型のＬＥＤ素子であり、容器（パッケージ）と、容器内に実装されたＬＥＤチップと、ＬＥＤチップを封止する封止部材とを有する。

ＬＥＤチップは、所定の直流電力により発光する半導体発光素子の一例であって、単色の可視光を発するベアチップである。ＬＥＤチップは、例えば、通電されると青色光を発する青色ＬＥＤチップである。

封止部材は、シリコーン樹脂等の透光性の絶縁性樹脂材料である。本実施の形態における封止部材は、ＬＥＤチップからの光の波長を変換する波長変換材として蛍光体を含む。つまり、封止部材は、透光性樹脂に蛍光体が含有された蛍光体含有樹脂であり、ＬＥＤチップからの光を所定の波長に波長変換（色変換）する。封止部材は、容器の凹部に充填されている。

封止部材としては、例えばＬＥＤチップが青色ＬＥＤチップである場合、白色光を得るために、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系の黄色蛍光体粒子をシリコーン樹脂に分散させた蛍光体含有樹脂を用いることができる。これにより、黄色蛍光体粒子は青色ＬＥＤチップの青色光によって励起されて黄色光を放出するので、封止部材からは、黄色蛍光体粒子からの黄色光と青色ＬＥＤチップからの青色光との合成光として白色光が放出される。なお、封止部材には、シリカ等の光拡散材及びフィラー等が分散されていても構わない。

発光素子１２から出射する光は、レンズ２０によって配光制御される。レンズ２０は、発光素子１２から出射する光の配光を制御する光学部材の一例である。レンズ２０は、透光性樹脂材料によって構成されており、発光素子１２から出射する光を透過する。レンズ２０は、例えば、ＰＭＭＡ（アクリル）又はポリカーボネート（ＰＣ）等の透光性樹脂材料によって構成されている。

図６に示すように、レンズ２０は、発光素子１２から出射する光の配光を制御する配光制御部２１（レンズ部）と、レンズ２０を基板１１に取り付けるための取付部２２とを有する。本実施の形態において、取付部２２は、対向する位置の２箇所に設けられている。レンズ２０は、樹脂による一体成型品であり、配光制御部２１と取付部２２とは一体に構成されている。

配光制御部２１は、発光素子１２から出射する光を所望の配光とするための形状となっている。配光制御部２１は、例えば、発光素子１２から出射する光を屈折（集束や発散等）及び反射等する。本実施の形態において、配光制御部２１は、発光素子１２から出射する光の配光角を大きくするレンズ作用を有する。これにより、ＬＥＤ電球１の配光角を大きくすることができる。

また、配光制御部２１は、環状に配列された発光素子１２と対向するように略リング状に形成されている。本実施の形態では、環状に配列された発光素子１２の２箇所において発光素子１２が内側にずれて配置されているので、配光制御部２１の２箇所も内側にずれて形成されている。この配光制御部２１のずれた２箇所に取付部２２が形成されている。

図８に示すように、取付部２２は、基板１１に対して接離可能な状態で配置されている。つまり、取付部２２は、基板１１に接触したり基板１１から離れたりできる状態となっており。これにより、レンズ２０は、基板１１に対して遊びを持った状態で基板１１に配置される。本実施の形態において、レンズ２０は、レンズ２０の光軸方向に遊びを有しており、レンズ２０は、レンズ２０の光軸方向に沿って前後に移動可能となっている。

具体的には、取付部２２は、基板１１の厚み方向に移動可能な状態で基板１１とホルダ４０のカバー部４２との間に位置している。本実施の形態において、取付部２２の厚み方向における基板１１とカバー部４２との隙間の距離（ｇ）は、取付部２２の厚み（ｄ）よりも大きくなっている。つまり、取付部２２は、基板１１とカバー部４２との間に僅かな空隙を持った状態で挿入されている。これにより、取付部２２が基板１１に対して接離可能な状態となっている。

この場合、レンズ２０に遊びを持たせるとの観点、また、レンズ２０及びホルダ４０の熱膨張や吸湿膨張等の観点では、基板１１及びカバー部４２の隙間の距離（ｇ）と取付部２２の厚み（ｄ）との寸法差（ｇ−ｄ）は、少なくとも０．０５ｍｍ以上、より好ましくは０．１ｍｍ以上である。

なお、本実施の形態において、取付部２２は、互いに対向する位置の２箇所のみに設けられているので、レンズ２０は、レンズ２０の光軸方向に沿って平行移動するだけではなく、一対の取付部２２を結ぶ直線を回転軸として僅かに揺動する。

このため、上記寸法差（ｇ−ｄ）が大きすぎると、レンズ２０が大きく揺動して発光素子１２とレンズ２０との光軸がずれてしまうおそれがあるので、上記寸法差（ｇ−ｄ）の上限は、例えば０．５ｍｍ程度にするとよい。

このように、上記寸法差（ｇ−ｄ）は、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であるとよい。つまり、レンズ２０が光軸方向に移動する範囲は、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であるとよい。本実施の形態において、この寸法差（ｇ−ｄ）は、０．２ｍｍとしている。

また、図８に示すように、取付部２２には、基板１１の側面に対向する位置まで外郭筐体８０に向かって突出する突出部２２ａが設けられている。具体的には、突出部２２ａは、ホルダ４０と基板１１との間の領域において、外郭筐体８０の支持部８１に向かって突出している。このような突出部２２ａを取付部２２に設けることによって、レンズ２０の水平方向の動きを規制することができる。

この場合、基板１１の端部の側面及びホルダ４０の内面の隙間の間隔（横方向の間隔）と突出部２２ａの厚み（横方向の厚み）との差は、レンズ２０及びホルダ４０の熱膨張や吸湿膨張等を考慮すると、０．０１ｍｍ以上であるとよく、一例として０．２ｍｍである。また、この差が大きすぎると、発光素子１２とレンズ２０との光軸がずれてしまうので、この差は、０．５ｍｍ以下であるとよい。

図３に示すように、外郭筐体８０は、ＬＥＤモジュール１０を支持する基台の一例である。本実施の形態において、外郭筐体８０は、基板１１とともに絶縁シート１５及び放熱板１４を支持している。

外郭筐体８０は、グローブ９０側に設けられた第１開口部と口金１００側に設けられた第２開口部とを有する筒状の筒体である。

外郭筐体８０には、ＬＥＤモジュール１０の基板１１を支持するための支持部８１が設けられている。また、支持部８１には、ねじ３０をねじ止めするためにねじ穴８１ａが設けられている。

また、外郭筐体８０は、ＬＥＤモジュール１０を支持する支持部材として機能するだけではなく、支持部８１においてＬＥＤモジュール１０と熱的に結合されており、ＬＥＤモジュール１０で発生する熱を放熱する放熱部材（ヒートシンク）として機能する。したがって、外郭筐体８０は、ＬＥＤモジュール１０（発光素子１２）で発生する熱を効率良く放熱させるために、アルミニウム合金等の金属材料又は高熱伝導樹脂材料等の熱伝導率の高い材料によって構成されているとよい。例えば、外郭筐体８０は、基板１１よりも熱伝導率の高い材料で構成されているとよい。本実施の形態において、外郭筐体８０は、金属製である。このように、外郭筐体８０を金属製とし、外郭筐体８０の外面が露出しているので、優れた放熱性を有するＬＥＤ電球１を実現できる。

図３に示すように、外郭筐体８０の内部には、電源ユニット７０が配置されている。したがって、外郭筐体８０は、電源ユニット７０で発生する熱も放熱する。本実施の形態において、外郭筐体８０は、絶縁ケース１２０（回路ケース）を介して電源ユニット７０を囲んでいる。

電源ユニット７０は、ＬＥＤモジュール１０（発光素子１２）を発光させるための電源回路を構成している。つまり、電源ユニット７０は、ＬＥＤモジュール１０を発光させるための電力を生成する。本実施の形態において、電源ユニット７０は、口金１００で受電した電力をもとにＬＥＤモジュール１０（発光素子１２）を発光させるための電力を生成する。具体的には、電源ユニット７０は、口金１００から供給される交流電力を直流電力に変換している。電源ユニット７０で生成された直流電力は、コネクタ端子１３を介して発光素子１２に供給される。

電源ユニット７０は、回路基板７１と、回路基板７１に実装された複数の回路素子７２とを有する。回路基板７１は、銅箔等の金属配線が形成されたプリント回路基板（ＰＣＢ）である。回路基板７１は、例えば、外郭筐体８０の筒軸と略平行する姿勢（縦置き）で配置されている。複数の回路素子７２は、例えば、電解コンデンサやセラミックコンデンサ等の容量素子、チョークコイルやチョークトランス等のコイル素子（インダクタ）、ＦＥＴ等のトランジスタ素子、抵抗器等の抵抗素子、又は、ダイオード等である。なお、ＬＥＤモジュール１０の発光状態を制御するために、電源ユニット７０には、調光回路や調色回路などの光制御回路、又は、無線通信回路などが組み合わされていてもよい。

このように構成される電源ユニット７０は、絶縁樹脂材料によって構成された絶縁ケース１２０に収納されることで絶縁性が確保されている。絶縁ケース１２０は、例えば、ＰＢＴ等の絶縁性樹脂材料等によって構成されている。絶縁ケース１２０の口金１００側の開口部の外面には、口金１００を装着するための螺合部が形成されている。絶縁ケース１２０の開口部には口金１００がねじ込まれている。

口金１００は、ＬＥＤモジュール１０（発光素子１２）を発光させるための電力をランプ外部から受電する受電部である。口金１００は、絶縁ケース１２０の螺合部にねじ込まれることで絶縁ケース１２０に外嵌される。

口金１００が照明器具のソケットに装着されることで、口金１００には、外部電力が供給される。口金１００には、例えば商用電源から交流電力が供給される。本実施の形態における口金１００は二接点によって交流電力を受電し、口金１００で受電した電力は、一対のリード線等を介して電源ユニット７０に供給される。

口金１００は、例えば、金属製の有底筒形状であって、外周面が螺合部となっているシェル部と、シェル部に絶縁部を介して装着されたアイレット部とを有する。口金１００の種類は、特に限定されるものではないが、本実施の形態では、ねじ込み式のエジソンタイプ（Ｅ型）の口金を用いている。また、口金１００として、Ｅ２６形、Ｅ１７形又はＥ１６形等が挙げられる。なお、口金１００は、エジソンタイプではなく、スワンタイプ（差し込み式）であってもよい。

このように、外郭筐体８０の一方の端部は、口金１００によって覆われる。本実施の形態において、外郭筐体８０が金属製であるので、外郭筐体８０と口金１００との間には絶縁リング１１０が挿入されている。口金１００が絶縁ケース１２０にねじ込まれることで、外郭筐体８０と口金１００とに絶縁リング１１０が挟持される。絶縁リング１１０は、例えばＰＢＴ等の絶縁樹脂材料によって構成されている。

また、外郭筐体８０の他方の端部は、グローブ９０によって覆われる。グローブ９０は、ＬＥＤモジュール１０及びレンズ２０を覆っている。グローブ９０は、透光カバーであり、ＬＥＤモジュール１０及びレンズ２０の全体を覆うように構成されている。グローブ９０は、ＬＥＤモジュール１０（発光素子１２）から出射してレンズ２０で配光制御された光を外部に取り出すように構成されている。

グローブ９０は、開口部を有する中空部材である。グローブ９０の開口部側の端部は、外郭筐体８０に固定される。例えば、グローブ９０の開口部側の端部と外郭筐体８０の端部とは、シリコーン樹脂等の接着剤によって固着される。

グローブ９０の材料としては、可視光に対して透明なシリカガラス等のガラス材、又は、アクリル（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）等の樹脂材等からなる透光性材料を用いることができる。本実施の形態において、グローブ９０は、樹脂材よりも熱伝導率の高いガラス材によって構成されている。

また、グローブ９０には、光を拡散（散乱）させるための拡散処理が施されていてもよい。例えば、グローブ９０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９０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９０の内面又は外面の全面に塗布することによって乳白色の光拡散膜を形成することができる。このように、グローブ９０に光拡散機能を持たせることにより、レンズ２０からグローブ９０に入射する光を拡散させることができるので配光角を広くすることができる。なお、グローブ９０に光拡散機能を持たせずに、内部のＬＥＤモジュール１０及びレンズ２０が視認できるようにグローブ９０が透明であってもよい。

［効果等］
次に、本実施の形態におけるＬＥＤ電球１の作用効果について、図９を用いて、比較例のＬＥＤ電球と比較して説明する。図９は、比較例のＬＥＤ電球の部分拡大断面図である。

図９に示すように、比較例のＬＥＤ電球では、ねじ３０Ｘを用いて、配光制御部２１Ｘを有するレンズ２０ＸがＬＥＤモジュール１０Ｘに固定されている。この場合、スプリングワッシャ５０Ｘ及び平座金６０Ｘを介して、レンズ２０Ｘの取付部２２Ｘと基板１１Ｘと放熱板１４Ｘとに設けられた貫通孔に、ねじ３０Ｘを順次挿通させて、基台８０Ｘに設けられたねじ穴８１ａＸにねじ３０Ｘをねじ込む。これにより、レンズ２０Ｘの取付部２２Ｘがねじ３０Ｘのねじ頭によって押さえ付けられるので、レンズ２０Ｘを基板１１Ｘに固定することができる。

しかしながら、このような方法でレンズ２０Ｘを固定すると、ねじ３０Ｘによってレンズ２０Ｘに常に応力がかかった状態となる。この結果、レンズ２０Ｘが経時的に劣化し、レンズ２０Ｘにクラックが発生したりレンズ２０Ｘが欠けたり等して、レンズ２０Ｘが損傷するおそれがある。

特に、レンズ２０Ｘが樹脂材料によって構成されていると、ねじ３０Ｘの締め付け力によってレンズ２０Ｘが損傷しやすい。そこで、レンズ２０Ｘを樹脂材料（特にＰＭＭＡやＰＣ等の非結晶性樹脂材料）によって構成する場合には、レンズ２０Ｘの経時変化後の応力許容値を考慮した設計をすることとなり、ＬＥＤ電球のトータルコストが高くなってしまうばかりか、このような設計には経験則等の主観要素も入ってくるのでバラツキ検証が非常に難しくなる。

これに対して、本実施の形態におけるＬＥＤ電球１では、レンズ２０を固定するためのねじ３０を備えているが、レンズ２０は、ねじ３０に対して遊びを持った状態で配置されている。

この構成により、レンズ２０にねじ３０による応力をかけることなくレンズ２０を固定することができる。これにより、レンズ２０が経時的に劣化してレンズ２０にクラックが発生したりレンズ２０が欠けたりすることを抑制できる。したがって、レンズ２０を損傷させることなくレンズ２０を固定することができる。

また、本実施の形態におけるＬＥＤ電球１において、レンズ２０は、ＬＥＤモジュール１０の基板１１に対して遊びを持った状態で基板１１に配置されている。つまり、レンズ２０は、基板１１との間にクリアランスを設けた状態で固定されている。

この構成により、レンズ２０にねじ３０による応力をかけることなくレンズ２０を基板１１に配置することができる。

また、本実施の形態におけるＬＥＤ電球１において、レンズ２０は、発光素子１２から出射する光の配光を制御する配光制御部２１と、レンズ２０を基板１１に取り付けるための取付部２２とを有し、取付部２２は、基板１１に対して接離可能な状態で配置されている。

この構成により、レンズ２０の配光制御機能に大きな影響を与えることなく、レンズ２０が基板１１に対して遊びを持った状態の構成を容易に実現することができる。

また、本実施の形態では、基板１１を保持するホルダ４０を用いており、ホルダ４０は、基板１１を外郭筐体８０に向けて押さえ付ける押さえ部４１と、基板１１の端部を覆うカバー部４２とを有する。そして、レンズ２０の取付部２２は、基板１１の厚み方向に移動可能な状態で基板１１とカバー部４２との間に位置している。具体的には、取付部２２の厚み方向における基板１１とカバー部４２との隙間の距離（ｇ）は、取付部２２の厚み（ｄ）よりも大きくなっている。

この構成により、レンズ２０は、レンズ２０の取付部２２が基板１１の厚み方向に移動可能な状態で固定される。つまり、レンズ２０は、取付部２２の厚み方向に遊びを持った状態となる。これにより、レンズ２０に遊びを持たせたとしても、レンズ２０と発光素子１２との光軸ずれが生じることを抑制できる。

また、本実施の形態において、外郭筐体８０にはねじ穴８１ａが設けられ、ホルダ４０には貫通孔４０ａが設けられている。そして、貫通孔４０ａを介してねじ３０をねじ穴８１ａにねじ込むことで、基板１１がホルダ４０の押さえ部４１によって押さえ付けられている。このとき、基板１１はホルダ４０によって押さえ付けられているが、レンズ２０は、ホルダ４０によって押さえ付けられておらず、基板１１に対して遊びを持った状態となっている。

この構成により、ねじ３０によってホルダ４０を外郭筐体８０に固定するだけで、基板１１をホルダ４０で保持させることができるとともに、レンズ２０と基板１１との間に隙間を設けてレンズ２０に遊びを持たせることができる。

また、本実施の形態において、取付部２２には、基板１１の側面に対向する位置まで外郭筐体８０に向かって突出する突出部２２ａが設けられている。

この構成により、取付部２２によってレンズ２０の水平方向の動きを規制することができる。これにより、レンズ２０に遊びを持たせてレンズ２０を光軸方向に移動可能としつつ、レンズ２０の水平方向の動きを規制してレンズ２０と発光素子１２との光軸ずれが発生することを抑制できる。したがって、ＬＥＤモジュール１０に対してレンズ２０を安定して保持させることができる。

また、本実施の形態において、ホルダ４０は、絶縁材料によって構成されている。

この構成により、金属製の外郭筐体８０と基板１１との絶縁性を確保した上で、ホルダ４０によって基板１１を外郭筐体８０に向けて押さえ付けることができる。

なお、本実施の形態において、基板１１と外郭筐体８０とは、絶縁性のホルダ４０と絶縁シート１５とによって二重の絶縁対策が施されている。これにより、外郭筐体８０が放熱性に優れた金属製でありながら、外部に露出する外郭筐体８０の絶縁性を確保することができる。

また、本実施の形態において、レンズ２０及びホルダ４０は、樹脂材料によって構成されている。

この構成より、レンズ２０とホルダ４０の線膨張係数差を小さくできるので、発光素子１２の発光等による熱によってレンズ２０及びホルダ４０が熱膨張した場合に、レンズ２０とホルダ４０とが接触して損傷すること等を抑制できる。なお、レンズ２０とホルダ４０との線膨張係数差は小さい方がよい。このため、レンズ２０とホルダ４０とは同じ樹脂材料によって構成されているとよい。

（変形例）
以上、本発明に係る照明用光源について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施の形態において、ＬＥＤモジュール１０は、６０Ｗ相当の明るさとなるように発光素子１２を１８個用いたが、これに限らない。例えば、図１０に示されるＬＥＤ電球１Ａのように、４０Ｗ相当の明るさとなるように構成されたＬＥＤモジュール１０Ａを用いてもよい。この場合、８個の発光素子１２が環状に一列で配列されている。また、レンズ２０Ａの配光制御部２１Ａは、発光素子１２の配列に沿ってリング状に形成されている。

また、上記実施の形態では、ホルダ４０を用いることで、ねじ３０によって間接的にレンズ２０を外郭筐体８０に固定していたが、これに限らない。例えば、図１１に示されるＬＥＤ電球１Ｂのように、ホルダ４０を用いることなく、例えば段付きねじ３０Ｂによってレンズ２０を外郭筐体８０に直接固定してもよい。ただし、本変形例でも、レンズ２０は、ねじ３０及び基板１１に対して遊びを持った状態で配置されている。

具体的には、図１１に示すように、段付きねじ３０Ｂは、ねじ頭３１とねじ軸３２と段部３３とを有している。段付きねじ３０Ｂのねじ軸３２を外郭筐体８０のねじ穴８１ａにねじ込むことで、段部３３が外郭筐体８０の支持部８１に当接する。そして、本変形例において、段付きねじ３０Ｂの段部３３の長さ（ｌ１）は、外郭筐体８０の支持部８１からレンズ２０の取付部２２の上綿（ねじ頭３１側の面）までの長さ（ｌ２）よりも長くなっている。また、レンズ２０の取付部２２は、基板１１と段付きねじ３０Ｂのねじ頭３１との間に位置している。この構成により、レンズ２０は、レンズ２０の取付部２２が基板１１の厚み方向に移動可能な状態で固定される。つまり、レンズ２０は、取付部２２の厚み方向に遊びを持った状態となる。

なお、図１１において、長さｌ１と長さｌ２との差は、０．０５ｍｍ以上であるとよく、一例として、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である。また、取付部２２の側面と段付きねじ３０Ｂの段部３３の側面との距離は、０．０１ｍｍ以上であるとよい。

また、上記実施の形態において、レンズ２０は、基板１１に対して遊びを有していたが、これに限らない。例えば、図１１において、レンズ２０とＬＥＤモジュール１０とを接着材等で固定し、レンズ２０とＬＥＤモジュール１０とが一体となって、外郭筐体８０又は段付きねじ３０Ｂに対して遊びを持った状態となっていてもよい。

また、上記実施の形態において、発光素子１２から出射する光の配光を制御する光学部材としてレンズ２０を例示したが、これに限らない。例えば、発光素子１２から出射する光の配光を制御する光学部材として、反射板等であってもよい。

また、上記実施の形態において、発光素子１２は、ＳＭＤ型ＬＥＤ素子であるとしたが、これに限らない。例えば、ベアチップが基板上に直接実装（１次実装）されたＣＯＢ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｂｏａｒｄ）型のＬＥＤモジュールを用いてもよい。つまり、発光素子１２として、ＬＥＤチップそのものを用いてもよい。この場合、封止部材によって、複数のＬＥＤチップを一括又は個別に封止してもよい。封止部材には、上述のように黄色蛍光体等の波長変換材が含有されていてもよい。

また、上記実施の形態において、発光素子１２は、青色ＬＥＤチップと黄色蛍光体とによって白色光を放出するＢ−Ｙタイプの白色ＬＥＤ素子としたが、これに限らない。例えば、赤色蛍光体及び緑色蛍光体を含有する蛍光体含有樹脂を用いて、これと青色ＬＥＤチップと組み合わせることによりに白色光を放出するように構成してもよい。また、演色性を高める目的で、黄色蛍光体に加えて、さらに赤色蛍光体や緑色蛍光体を混ぜても構わない。また、青色以外の色を発するＬＥＤチップを用いてもよく、例えば、青色ＬＥＤチップが放出する青色光よりも波長が短い紫外光を放出する紫外ＬＥＤチップを用いて、主に紫外光により励起されて青色光、赤色光及び緑色光を放出する青色蛍光体、緑色蛍光体及び赤色蛍光体によって白色光を放出するように構成してもよい。

また、上記実施の形態において、ＬＥＤモジュール１０は、調光制御可能及び／又は調色制御可能に構成されていてもよい。例えば、ＬＥＤモジュール１０が、赤色光を発する赤色ＬＥＤ光源、緑色光を発する緑色ＬＥＤ光源及び青色光を発する青色ＬＥＤ光源を備えることで、ＲＧＢ制御を行うことができる。これにより、調色制御可能なＬＥＤモジュールを実現できる。

また、上記実施の形態において、発光素子１２の光源としてＬＥＤを例示したが、発光素子１２は、半導体レーザなどの半導体発光素子、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）又は無機ＥＬ等、その他の固体発光素子を用いて構成されていてもよい。

また、本発明は、ＬＥＤ電球として実現できるだけではなく、ＬＥＤ電球と当該ＬＥＤ電球が取り付けられる照明器具とを備える照明装置として実現することもできる。照明器具の器具本体には、例えば、ＬＥＤ電球の口金が装着されるソケットが設けられている。また、照明器具は、ＬＥＤ電球を覆う透光性のランプカバーを備えていてもよい。

その他、上記の各実施の形態及び変形例に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、又は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で上記の各実施の形態及び変形例における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。

１、１Ａ、１Ｂ ＬＥＤ電球（照明用光源）
１１ 基板
１２ 発光素子
２０、２０Ａ レンズ（光学部材）
２１、２１Ａ 配光制御部
２２ 取付部
２２ａ 突出部
３０ ねじ
３０Ｂ 段付きねじ
３１ ねじ頭
３３ 段部
４０ ホルダ
４０ａ 貫通孔
４１ 押さえ部
４２ カバー部
７０ 電源ユニット
８０ 外郭筐体（基台）
８１ 支持部
８１ａ ねじ穴
９０ グローブ
１００ 口金

Claims (11)

1. 基板と、
   前記基板に配置された発光素子と、
   前記発光素子から出射する光の配光を制御する光学部材と、
   前記光学部材を固定するための固定部材とを備え、
   前記光学部材は、前記固定部材及び前記基板の各々に対して遊びを持った状態で配置されており、
   前記光学部材は、前記発光素子から出射する光の配光を制御する配光制御部と、前記光学部材を前記基板に取り付けるための取付部とを有し、
   前記取付部は、前記基板に対して接離可能な状態で配置されており、
   前記光学部材は、前記光学部材の光軸方向に沿って移動可能である、
   照明用光源。
2. さらに、前記基板を支持する基台と、前記基板を保持するホルダとを備え、
   前記ホルダは、前記基板を前記基台に向けて押さえ付ける押さえ部と、前記基板の端部を覆うカバー部とを有し、
   前記取付部は、前記基板の厚み方向に移動可能な状態で前記基板と前記カバー部との間に位置している、
   請求項１に記載の照明用光源。
3. 前記取付部の厚み方向における前記基板と前記カバー部との隙間の距離は、前記取付部の厚みよりも大きい、
   請求項２に記載の照明用光源。
4. 前記固定部材は、前記基台に設けられたねじ穴にねじ込まれるねじであり、
   前記ホルダは、前記ねじのねじ軸が貫通する貫通孔を有し、
   前記貫通孔を介して前記ねじを前記ねじ穴にねじ込むことで、前記押さえ部は前記基板を押さえ付ける、
   請求項２又は３に記載の照明用光源。
5. 前記ホルダは、絶縁材料によって構成されている、
   請求項２〜４のいずれか１項に記載の照明用光源。
6. 前記光学部材及び前記ホルダは、樹脂材料によって構成されている、
   請求項２〜５のいずれか１項に記載の照明用光源。
7. 前記取付部には、前記基板の側面に対向する位置まで前記基台に向かって突出する突出部が設けられている、
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の照明用光源。
8. さらに、前記基板を支持する基台と、前記基板を保持するホルダとを備え、
   前記固定部材は、前記基台のねじ穴にねじ込まれる段付きねじである、
   請求項１に記載の照明用光源。
9. 前記光学部材は、前記発光素子から出射する光の配光を制御する配光制御部と、前記光学部材を前記基板に取り付けるための取付部とを有し、
   前記取付部は、前記基板と前記段付きねじのねじ頭との間に位置し、
   前記段付きねじの段部の長さは、前記基台から前記取付部の上面までの長さよりも長い、
   請求項８に記載の照明用光源。
10. さらに、
    前記光学部材を覆うグローブと、
    前記発光素子を発光させるための電力を受電する口金と、
    前記口金で受電した電力をもとに前記発光素子を発光させるための電力を生成する電源ユニットとを備える、
    請求項１〜９のいずれか１項に記載の照明用光源。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の照明用光源を備える、
    照明装置。

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