JP7236659B2 - 照明装置及び照明装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の発光素子によって構成された光源を有する照明装置及び照明装置の製造方法に関する。

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を用いた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ランプが知られている。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、ＬＥＤによって構成されたＬＥＤ光源と、ＬＥＤ光源を覆うグローブと、電源回路が収納された筐体と、交流電力を受電する口金とを備える（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光源から出射する光の配光制御を行うために、ＬＥＤ光源の上又は下にレンズ等の光学部材を配置する場合がある。この場合、ＬＥＤ光源と光学部材との間には空気層が存在しており、ＬＥＤ光源から出射した光は空気層を介して光学部材に入射する。

しかしながら、ＬＥＤ光源と光学部材との間に空気層が存在すると、空気層と光学部材との屈折率差によって、ＬＥＤ光源から出射した光が光学部材を通って光学部材から出射する際に光学ロスが大きくなり、光取り出し効率が低下するという課題がある。

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、光の取り出し効率を向上させることができる照明装置及び照明装置の製造方法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、本発明に係る照明装置の一態様は、光源と、前記光源から出射した光が入射する光入射面であって前記光源を覆う光入射面を有し、第１透光性材料によって構成された光学部材と、前記光源と前記光入射面との間の隙間に充填され、第２透光性材料によって構成された充填部材とを備え、前記光学部材は、当該光学部材の外部空間と前記隙間とを連通する連通孔を有し、前記連通孔には、前記充填部材が充填されている。

また、本発明に係る照明装置の製造方法の一態様は、光源と前記光源から出射した光を入射する光入射面であって前記光源を覆う光入射面を有する光学部材とを備える照明装置の製造方法であって、前記光源と前記光入射面との間に隙間が存在し、前記光学部材は、前記光学部材の外部空間と前記隙間とを連通する連通孔を有し、前記照明装置の製造方法は、透光性材料からなる液状の充填材料を前記連通孔から注入することで前記隙間及び前記連通孔に前記充填材料を充填する工程と、前記隙間及び前記連通孔に充填した前記充填材料を硬化させる工程とを含む。

光の取り出し効率を向上させることができる照明装置を得ることができる。

実施の形態に係る照明装置の外観斜視図である。 実施の形態に係る照明装置の断面図である。 実施の形態に係る照明装置の製造方法における充填工程（充填開始時）を説明するための図である。 実施の形態に係る照明装置の製造方法における充填工程（充填途中）を説明するための図である。 実施の形態に係る照明装置の製造方法における硬化工程を説明するための図である。 充填工程の変形例を説明するための図である。 比較例の照明装置の断面図である。 変形例１に係る照明装置の断面図である。 変形例２に係る照明装置の断面図である。 変形例３に係る照明装置の断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、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。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される場合がある。

（実施の形態）
［照明装置の構成］
まず、実施の形態に係る照明装置１の構成について、図１及び図２を用いて説明する。図１は、実施の形態に係る照明装置１の外観斜視図である。図２は、実施の形態に係る照明装置１の断面図である。

本実施の形態における照明装置１は、ＬＥＤを用いたＬＥＤ照明である。具体的には、照明装置１は、電球形蛍光灯又は白熱電球の代替品となるＬＥＤ電球（電球形ＬＥＤランプ）である。

図１及び図２に示すように、照明装置１は、発光モジュール１０と、光学部材２０と、充填部材３０と、基台４０と、筐体５０と、口金６０と、グローブ７０と、電源回路８０とを備える。本実施の形態において、照明装置１は、筐体５０と口金６０とグローブ７０とによって外囲器が構成されている。つまり、筐体５０、口金６０及びグローブ７０は、いずれも照明装置１の外郭を構成する外郭部材である。

以下、照明装置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１０は、照明光として所定の色の光を放出する。本実施の形態において、発光モジュール１０は、ＬＥＤによって構成されたＬＥＤモジュールであり、白色光を放出する。発光モジュール１０は、電源回路８０から供給される電力によって発光する。発光モジュール１０から出射した光は、光学部材２０に入射する。

図２に示すように、発光モジュール１０は、グローブ７０の内方に配置されている。つまり、発光モジュール１０は、グローブ７０に覆われている。

本実施の形態において、発光モジュール１０は、基板１１と、基板１１に配置された光源１２とを有する。したがって、基板１１及び光源１２がグローブ７０に覆われている。また、発光モジュール１０は、基台４０に支持されている。本実施の形態では、発光モジュール１０の基板１１が基台４０に支持されている。具体的には、基板１１は、基台４０の上に配置されており、例えばねじ又はホルダ等によって基台４０に固定されている。なお、基板１１と基台４０との間には、熱伝導シート又は絶縁シート等が挿入されていてもよい。

基板１１は、光源１２を実装するための実装基板である。本実施の形態において、基板１１には、１つの光源１２が配置されている。具体的には、１つの光源１２が基板１１の中央部に実装されている。なお、光源１２は、１つに限るものではなく、複数であってもよい。例えば、複数の光源１２を基板１１に環状の配列で実装してもよい。

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。本実施の形態において、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。また、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。

なお、図示しないが、基板１１には、金属配線が形成されているとともに、コネクタ端子又は電極端子等の給電部が設けられている。この給電部は、基板１１に形成された金属配線を介して、基板１１に実装された光源１２と電気的に接続されている。また、基板１１の給電部と電源回路８０とはリード線等を介して電気的に接続されている。

光源１２は、光を発する発光素子の一例であり、電源回路８０から供給される電力によって発光する。本実施の形態において、光源１２は、白色光を出射する白色光源である。具体的には、光源１２は、ＬＥＤが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。

光源１２から出射した光は、発光モジュール１０が発する光として、光学部材２０に入射する。光学部材２０は、光源１２（発光モジュール１０）から出射した光が入射する光入射面２１と、光入射面２１から入射した光が光学部材２０から出射する出射する光出射面２２とを有する。

また、光学部材２０は、光入射面２１から入射した光を導光する導光部材である。したがって、光入射面２１から光学部材２０に入射した光は、光学部材２０の内部を導光して光出射面２２から出射する。

本実施の形態において、光学部材２０は、光入射面２１から入射した光源１２の光の配光を制御するレンズである。したがって、光源１２から出射した光は、光学部材２０によって配光制御される。

本実施の形態において、光学部材２０は、柱状の柱状体である。具体的には、光学部材２０は、中央部分がくびれた長尺状の略鼓形状の導光柱である。長尺状の光学部材２０は、発光モジュール１０の基板１１からグローブ７０の内部に向かって延在している。本実施の形態において、光学部材２０は、グローブ７０の中央部付近まで延在している。つまり、光学部材２０の長手方向の一端（前端）は、グローブ７０の中央付近に位置し、光学部材２０の長手方向の他端（後端）は、発光モジュール１０の基板１１に位置している。

光入射面２１は、光学部材２０の光源１２に対向する部分に設けられている。本実施の形態において、光入射面２１は、光学部材２０の長手方向の一端側の面に形成されている。具体的には、光入射面２１は、光学部材２０の長手方向の一端に設けられた凹部の底面であり、光源１２を覆っている。一例として、光入射面２１は、光源１２から離れる方向に凸となる湾曲面である。本実施の形態において、光学部材２０は、発光モジュール１０（光源１２）から出射した光の全てが光入射面２１に入射するように構成されている。つまり、発光モジュール１０（光源１２）から出射した光の全てが光学部材２０に入光する。

そして、光入射面２１から入射した光は、光学部材２０の露出面である外面の全体から出射する。つまり、光出射面２２は、光学部材２０の外面全面である。具体的には、光出射面２２は、光学部材２０の長手方向の他端側の面（頂面）である第１光出射面２２ａと、光学部材２０の胴部の側面である第２光出射面２２ｂとを含む。第１光出射面２２ａは、例えば、光学部材２０の中心軸を法線とするフラットな平坦面である。第２光出射面２２ｂは、例えば、内側に凹むように湾曲する湾曲面である。

光学部材２０は、アクリル（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）等の透光性樹脂材料又は透明なガラス材料等からなる透光性材料（第１透光性材料）によって構成されている。本実施の形態において、光学部材２０は、透光性樹脂材料によって構成されている。

このように構成される光学部材２０は、発光モジュール１０の基板１１に配置されている。具体的には、光学部材２０の長手方向の一端側の面の一部が基板１１の表面に接触するようにして光学部材２０が基板１１に載置されて固定されている。なお、光学部材２０を基板１１に固定するのではなく、光学部材２０を基台４０に固定してもよい。この場合、光学部材２０は、光入射面２１が基板１１の全体を覆うように基台４０に載置される。

本実施の形態において、光学部材２０の中心軸は、光源１２の光軸と一致している。また、光学部材２０の中心軸は、グローブ７０の中心軸と一致している。したがって、光学部材２０の中心軸、光源１２の光軸及びグローブ７０の中心軸が互いに一致している。なお、光学部材２０の中心軸が照明装置１の光軸となっている。

光学部材２０の光入射面２１と発光モジュール１０の光源１２との間には隙間Ｓが存在する。本実施の形態において、隙間Ｓは、光入射面２１と光源１２と基板１１の表面とで囲まれる空間領域であり、この隙間Ｓには、充填部材３０が充填されている。

また、光学部材２０は、光学部材２０の外部空間と隙間Ｓとを連通する連通孔２３を有する。連通孔２３は、光学部材２０の長手方向の一端側の面と光学部材２０の長手方向の他端側の面とを連通している。具体的には、連通孔２３は、光入射面２１と第１光出射面２２ａとを連通している。一例として、連通孔２３は、細い円柱状に形成されている。このように形成された連通孔２３は、充填部材３０となる充填材料を隙間Ｓに注入するための注入孔である。本実施の形態において、連通孔２３における充填材料を注入する注入口は、第１光出射面２２ａ側の開口である。

充填部材３０は、隙間Ｓだけではなく、連通孔２３にも充填されている。具体的には、隙間Ｓに充填部材３０となる充填材料を充填することで、連通孔２３にも充填部材３０が充填される。

充填部材３０は、透光性材料（第２透光性材料）によって構成されている。具体的には、充填部材３０は、シリコーン樹脂等の透光性樹脂材料によって構成されている。本実施の形態において、光学部材２０を構成する透光性材料と充填部材３０を構成する透光性材料とは、いずれも透光性樹脂材料であるが、屈折率が異なっている。なお、光学部材２０を構成する透光性材料の屈折率と充填部材３０を構成する透光性材料の屈折率とは同じであってもよい。

また、充填部材３０は、紫外線等の光によって硬化する光硬化型樹脂又は熱によって硬化する熱硬化型樹脂等の硬化型樹脂によって構成されている。本実施の形態において、充填部材３０は、紫外線硬化型樹脂によって構成されている。紫外線硬化型樹脂のベース樹脂としては、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂又はウレタン系樹脂等を用いることができる。

なお、充填部材３０は、光拡散材を含んでいてもよい。充填部材３０に光拡散材を含ませることで、充填部材３０を通過する光を拡散させることができる。また、充填部材３０は、さらに、その他の機能性を有する添加剤を含んでいてもよい。

基台４０は、発光モジュール１０を支持する支持部材である。具体的には、基台４０のグローブ７０側の面には、発光モジュール１０の基板１１が配置される。

基台４０は、グローブ７０の開口端部７１を塞ぐように構成されている。つまり、グローブ７０の開口端部７１は、基台４０によって塞がれている。また、基台４０は、筐体５０のグローブ７０側の第１開口部５１を塞ぐように構成されている。つまり、筐体５０のグローブ７０側の第１開口部５１は、基台４０によって塞がれている。本実施の形態において、基台４０の側面は、筐体５０の内面に接触している。なお、詳細は図示されていないが、基台４０は、筐体５０に固定されている。

また、基台４０は、グローブ７０の開口部の開口端部７１に接続されている。具体的に、基台４０は、周縁に段差部４１を有する円盤状部材で構成されており、その段差部４１にグローブ７０の開口端部７１が当接されている。そして、この段差部４１において、基台４０と筐体５０とグローブ７０の開口端部７１とが接着剤９０によって固着されている。接着剤９０は、例えばシリコーン樹脂等によって構成されており、段差部４１を埋めるように設けられている。

基台４０は、発光モジュール１０で発生する熱を効率良く放熱するために、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、基台４０は、アルミニウム等の金属材料、セラミック等の無機材料又は熱伝導率が高い樹脂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、基台４０は、アルミニウム合金によって構成されている。

筐体５０は、上記のように、外郭部材である。つまり、筐体５０は、外郭筐体であり、筐体５０の外面は露出している。

筐体５０は、グローブ７０側に設けられた第１開口部５１と口金６０側に設けられた第２開口部５２とを有する筒状の筒体である。第１開口部５１には、グローブ７０及び基台４０が配置され、第２開口部５２には口金６０が配置される。

筐体５０は、電源回路８０を収納するケースである。つまり、電源回路８０は、筐体５０によって囲まれている。筐体５０は、金属材料又は樹脂材料等によって構成されている。なお、電源回路８０が絶縁ケースに別途収納されている場合には、発光モジュール１０及び電源回路８０で発生する熱を放熱するために、筐体５０は、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が高い材料によって構成されているとよい。

口金６０は、発光モジュール１０（光源１２）を発光させるための電力を外部から受電する受電部である。口金６０は、筐体５０の第２開口部５２側の外面に設けられた螺合部にねじ込まれることで筐体５０に外嵌される。

口金６０が照明器具等のソケットに装着されることで、口金６０には、外部電力が供給される。口金６０には、例えば商用電源から交流電力が供給される。本実施の形態において、口金６０は二接点によって交流電力を受電し、口金６０で受電した電力は、一対のリード線等を介して電源回路８０に供給される。

口金６０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６０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。具体的には、口金６０として、Ｅ２６形、Ｅ１７形又はＥ１６形等が挙げられる。なお、口金６０は、エジソンタイプに限るものではなく、スワンタイプ（差し込み式）であってもよい。

グローブ７０は、開口部を有する中空部材である。グローブ７０は、発光モジュール１０及び光学部材２０を覆っている。具体的には、グローブ７０は、光学部材２０を収納している。つまり、グローブ７０の内部に光学部材２０が存在しており、光学部材２０の全体がグローブ７０に覆われている。

グローブ７０は、透光性を有する透光カバーである。したがって、グローブ７０の内面に入射した光は、グローブ７０を透過してグローブ７０の外部へと取り出される。本実施の形態では、グローブ７０は光学部材２０を覆っているので、発光モジュール１０から出射して光学部材２０内を導光して光学部材２０から出射する光がグローブ７０を透過する。具体的には、グローブ７０には、光学部材２０で配光制御された発光モジュール１０の光が入射する。

グローブ７０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料、又は、アクリル（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）等の透光性樹脂材料等の透光性材料を用いることができる。

本実施形態において、グローブ７０は、シリカガラス製の透明ガラス（クリアガラス）によって構成されている。したがって、グローブ７０内に収納された光学部材２０は、グローブ７０の外側から視認することができる。このように、グローブ７０を透明にすることにより、光学部材２０から出射する光がグローブ７０によって損失することを抑制することができる。また、グローブ７０をガラス製にすることにより、高耐熱性のＬＥＤ電球を実現することができる。

なお、グローブ７０は透明でなくてもよく、半透明又は乳白色であってもよい。具体的には、グローブ７０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７０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７０に光拡散機能を持たせることができる。一例として、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７０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。また、グローブ７０そのものが、シリカや炭酸カルシウム等の光拡散材が分散された樹脂によって構成されていてもよい。このように、グローブ７０に光拡散機能を持たせることにより、光学部材２０からグローブ７０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。

グローブ７０は、略円形の開口面を構成する開口部を有している。本実施の形態において、グローブ７０の全体形状は、開口部から長細く膨出するような長球形状である。なお、グローブ７０の形状としては、長球形状に限るものではなく、ＪＩＳに規定される、Ａ形、Ｇ形又はＥ形等の形状であってもよい。

グローブ７０は、基台４０及び筐体５０に固定される。具体的には、グローブ７０の開口端部７１は、上述のように、接着剤９０によって基台４０及び筐体５０に固着される。

電源回路８０は、口金６０で受電した電力をもとに発光モジュール１０（光源１２）を発光させるための電力を生成する電源ユニットである。具体的には、電源回路８０は、口金６０から供給される交流電力を直流電力に変換している。電源回路８０で生成された直流電力は、リード線等を介して光源１２に供給される。

電源回路８０は、回路基板８１と、回路基板に実装された複数の回路素子８２とを有する。回路基板８１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。複数の回路素子８２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、発光モジュール１０の発光状態を制御するために、電源回路８０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。

［照明装置１の製造方法］
次に、実施の形態に係る照明装置１の製造方法について、図３Ａ～図３Ｃを用いて説明する。図３Ａ～図３Ｃは、実施の形態に係る照明装置１の製造方法を説明するための図である。図３Ａは、同製造方法における充填工程（充填開始時）、図３Ｂは、同製造方法における充填工程（充填途中）、図３Ｃは、同製造方法における硬化工程を示している。

本実施の形態に係る照明装置１の製造方法では、まず、液状の充填材料３０ａを光学部材２０の連通孔２３から注入することで、光源１２と光学部材２０の光入射面２１との間の隙間Ｓと光学部材２０の連通孔２３とに液状の充填材料３０ａを充填する（充填工程）。

具体的には、図３Ａに示すように、光源１２と光学部材２０の光入射面２１との間の隙間Ｓに充填する充填材料３０ａを吐出するディスペンサ装置（不図示）のディスペンサノズル１００を光学部材２０の連通孔２３に挿入する。例えば、ディスペンサノズル１００の先端が隙間Ｓと連通孔２３との境界付近に位置するようにディスペンサノズル１００を連通孔２３に挿入する。そして、ディスペンサノズル１００から充填材料３０ａを吐出させることで、充填材料３０ａの注入を開始する。本実施の形態では、充填材料３０ａとして、シリコーン樹脂からなる紫外線硬化型樹脂を用いた。

続いて、図３Ｂに示すように、ディスペンサノズル１００から充填材料３０ａを吐出しながらディスペンサノズル１００を上方に引き上げていく。これにより、隙間Ｓに充填材料３０ａを注入させた後に続いて連通孔２３の下方から上方にかけて連通孔２３に充填材料３０ａを注入させていくことができる。これにより、隙間Ｓに空隙を発生させることなく充填材料３０ａを隙間Ｓに充填させることができる。

次に、隙間Ｓ及び連通孔２３に充填した充填材料３０ａを硬化させる（硬化工程）。本実施の形態では、充填材料３０ａが紫外線硬化型樹脂によって構成されているので、図３Ｃに示すように、光学部材２０全体にＵＶ光（紫外線）を照射する。これにより、光学部材２０を透過したＵＶ光によって隙間Ｓ及び連通孔２３に充填された充填材料３０ａが硬化する。この結果、隙間Ｓ及び連通孔２３に充填部材３０を充填させることができるとともに、光学部材２０と発光モジュール１０とを接合することができる。

その後、図示しないが、接合した光学部材２０及び発光モジュール１０を基台４０に固定するとともに配線接続を行うことで、図１及び図２に示される照明装置１を作製することができる。

なお、本実施の形態では、ディスペンサノズル１００を上方に引き上げながら隙間Ｓに充填材料３０ａを注入したが、隙間Ｓへの充填材料３０ａの注入方法は、これに限らない。例えば、図４に示すように、ディスペンサノズル１００を連通孔２３の上部に配置し、ディスペンサノズル１００を動かすことなく、連通孔２３の上部から下方に向けて充填材料３０ａを連通孔２３に注入することで隙間Ｓに充填材料３０ａを注入してもよい。

また、本実施の形態では、充填材料３０ａとして紫外線硬化型樹脂を用いたが、これに限らない。例えば、充填材料３０ａとして熱硬化型樹脂を用いてもよい。この場合、隙間Ｓ及び連通孔２３に充填した充填材料３０ａを硬化させる硬化工程では、所定の温度で加熱する加熱処理を行うことで充填材料３０ａを硬化させてもよいが、自然乾燥によって充填材料３０ａを硬化させてもよい。

［照明装置１の作用効果等］
次に、本実施の形態における照明装置１の作用効果について、本発明に至った経緯を含めて、図５に示される比較例の照明装置１Ｘと比較して説明する。図５は、比較例の照明装置１Ｘの断面図である。

図５に示すように、比較例の照明装置１Ｘは、上記実施の形態における照明装置１と異なり、光学部材２０Ｘに連通孔２３が設けられておらず、また、充填部材３０が設けられていない。つまり、比較例の照明装置１Ｘは、光学部材２０Ｘに連通孔２３が設けられていない点と充填部材３０が存在しない点を除いて、上記実施の形態における照明装置１と同じ構成である。したがって、比較例の照明装置１Ｘでは、光学部材２０の光入射面２１と光源１２との間の隙間Ｓが空気層となっている。

このように構成される比較例の照明装置１Ｘでは、発光モジュール１０（光源１２）から出射した光は、空気層である隙間Ｓを通って光学部材２０に入光して光学部材２０から出射する。このとき、比較例の照明装置１Ｘについて、発光モジュール１０（光源１２）から出射した光について光学ロスを算出したところ、光学ロスは２０％程度にもなることが分かった。

そこで、本願発明者らは、光学部材２０と発光モジュール１０との間の隙間Ｓに透光性材料を充填して空気層を無くすということを考えた。具体的には、図２に示すように、光学部材２０の光入射面２１と光源１２との間の隙間Ｓに充填部材３０を充填した構成の照明装置１を着想した。このとき、隙間Ｓに充填部材３０を注入するための注入孔として光学部材２０に連通孔２３を設けるとともに、この連通孔２３にも充填部材３０を充填した。これにより、隙間Ｓに充填部材３０を容易に充填することを可能としつつ、連通孔２３を設けたことで光学部材２０に新たな空気層が存在してしまうことを解消した。

このように構成される本実施の形態における照明装置１では、発光モジュール１０（光源１２）から出射した光は、空気層を介することなく光学部材２０に入光して光学部材２０から出射する。このとき、本実施の形態における照明装置１について、発光モジュール１０（光源１２）から出射した光について光学ロスを算出したところ、光学ロスは５％程度にとどまることが分かった。

この結果は、本発明者らの予想を大きく超えるものであった。つまり、隙間Ｓの空気層を無くすことによって光学ロスをある程度抑制できることは予想してはいたが、光学ロスを２０％から５％に大幅に軽減できたことは、想定の範囲を大きく超えて、予想を大きく上回るものであった。

以上、本実施の形態における照明装置１によれば、比較例の照明装置１Ｘに対して、光学ロスを大幅に軽減することができる。これにより、光取り出し効率を向上させることができる照明装置１を実現することができる。

また、本実施の形態における照明装置１において、光学部材２０は、光入射面２１から入射した光源１２の光の配光を制御するレンズである。

これにより、光源１２から出射した光の配光を制御することができるので、例えば、高配光角のＬＥＤ電球等を実現することができる。

また、本実施の形態における照明装置１において、光学部材２０は、柱状であり、光入射面２１は、光学部材２０の長手方向の一端側の面に形成されている。

この構成により、柱状の光学部材２０の長手方向の一端側の面に形成された光入射面２１から光学部材２０に入射した光は、光学部材２０の長手方向に導光しながら光学部材２０の表面から出射する。つまり、柱状の光学部材２０全体から光が出射する。これにより、光源１２から出射した光の配光角を容易に大きくすることができる。しかも、柱状の光学部材２０の全体から光が出射するので、柱状の光学部材２０全体を光輝かせることができる。したがって、グローブ７０を透明にすることで、光輝く光学部材２０をユーザに視認させることができる。装飾性に優れた照明装置１を実現することができる。

また、本実施の形態における照明装置１において、連通孔２３は、光学部材２０の長手方向の一端側の面と光学部材２０の長手方向の他端側の面とを連通している。

この構成により、充填部材３０の充填材料３０ａを隙間Ｓに充填する際に、柱状の光学部材２０の上から充填材料３０ａを注入することができる。これにより、光学部材２０と発光モジュール１０とを接合した後でも、隙間Ｓに容易に充填材料３０ａを充填させることができる。

また、本実施の形態における照明装置１において、光学部材２０を構成する第１透光性材料の屈折率と充填部材３０を構成する第２透光性材料の屈折率とは、異なっていてもよい。また、光学部材２０を構成する第１透光性材料及び充填部材３０を構成する第２透光性材料は、いずれも透光性樹脂材料である。

このように、光学部材２０を構成する第１透光性材料と充填部材３０を構成する第２透光性材料との屈折率を異ならせることで、光源１２から出射した光を光学部材２０と充填部材３０との界面で屈折させて配光制御することができる。

また、本実施の形態における照明装置１において、充填部材３０を構成する第２透光性材料は、紫外線硬化型樹脂であってもよい。つまり、隙間Ｓ及び連通孔２３に注入する充填材料３０ａは紫外線硬化型樹脂によって構成されていてもよい。

これにより、光学部材２０は透光性を有するため、隙間Ｓ及び連通孔２３に充填材料３０ａを充填させたときに、光学部材２０に紫外線を照射することで充填材料３０ａを硬化させることができる。つまり、光学部材２０が透光性材料によって構成されていることを利用して、隙間Ｓ及び連通孔２３に充填された充填材料３０ａに容易に紫外線を照射させることができる。

また、本実施の形態における照明装置１において、充填部材３０は、さらに、光拡散材を含んでいてもよい。

これにより、光源１２から出射した光を充填部材３０で拡散させて光学部材２０に入光させることができる。また、連通孔２３に充填されている充填部材３０に光拡散材が含まれていることで、光学部材２０にきらめき感を持たせることができる。したがって、柱状の光学部材２０を一層光輝かせることができる。

また、本実施の形態における照明装置１において、光源１２は、白色光を出射する白色光源である。

この構成により、照明光として白色光を照射する照明装置１を実現することができる。

（変形例）
以上、本発明に係る照明装置について、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、光学部材２０に設けられた連通孔２３は、光入射面２１と第１光出射面２２ａとを連通していたが、これに限らない。具体的には、図６に示される照明装置１Ａのように、光学部材２０Ａに設けられた連通孔２３Ａは、光入射面２１と第２光出射面２２ｂとを連通していてもよい。つまり、連通孔２３Ａにおける充填材料３０ａを注入する注入口は、第１光出射面２２ａではなく、第２光出射面２２ｂに設けられていてもよい。

また、上記実施の形態では、光学部材２０の光入射面２１と発光モジュール１０の基板１１との間の隙間Ｓには充填部材３０のみが充填されていたが、これに限らない。例えば、図７に示される照明装置１Ｂのように、隙間Ｓには、充填部材３０（第１充填部材）以外に充填部材３０Ｂ（第２充填部材）が設けられていてもよい。この場合、充填部材３０Ｂは、光源１２から出射する光を遮光しない位置に形成されているとよい。具体的には、充填部材３０Ｂは、光源１２の側面を囲むように設けられているとよい。この場合、充填部材３０Ｂの高さは、光源１２のパッケージの高さ以下にするとよい。これにより、光源１２から出射する光が充填部材３０Ｂで遮光されてしまうことを抑制できる。また、充填部材３０Ｂは、空気よりも熱伝導率の高い材料によって構成されているとよい。これにより、光源１２で発生した熱を効率的に熱伝導させて分散させることができる。また、充填部材３０Ｂは、高反射率の材料によって構成されていてもよい。これにより、光源１２から出射する光の取り出し効率を向上させることができる。例えば、充填部材３０Ｂは、光源１２のパッケージの反射率及び／又は基板１１の反射率よりも高い反射率を有する材料によって構成されているとよい。

また、上記実施の形態において、光学部材２０は、アスペクト比が大きい形状であったが、これに限らない。例えば、図８に示される照明装置１Ｃのように、光学部材２０Ｃは、アスペクト比が小さい形状であってもよい。このため、照明装置１Ｃでは、グローブ７０Ｃの形状は、扁平な略球状となっている。

また、上記実施の形態において、充填部材３０には、蛍光体が含まれていなかったが、充填部材３０は、蛍光体を含んでいてもよい。これにより、光源１２の光によって隙間Ｓ及び連通孔２３に充填された充填部材３０に含まれる蛍光体を蛍光発光させることができる。なお、この場合、上記実施の形態のように、光源１２には蛍光体含有樹脂を含んでいてもよいが、光源１２は蛍光体含有樹脂を含んでいなくてもよい。具体的には、光源１２は、基板１１に実装されたＬＥＤチップそのものであってもよい。これにより、基板１１に実装されたＬＥＤチップは隙間Ｓに充填された充填部材３０によって封止されるとともに、ＬＥＤチップの光によって充填部材３０に含まれる蛍光体が蛍光発光してＬＥＤチップの光と蛍光体の光とによって白色光等の所定の照明光を得ることができる。

また、上記実施の形態において、光学部材２０には連通孔２３が設けられていたが、これに限らない。つまり、光学部材２０には連通孔２３が設けられていなくてもよい。光学部材２０に連通孔２３を設けない場合、光学部材２０の光入射面２１に充填材料３０ａを塗布した後に、発光モジュール１０と光学部材２０とを接合して充填材料３０ａを硬化させることで隙間Ｓに充填部材３０を充填させることができる。あるいは、光源１２を覆うように基板１１に充填材料３０ａを塗布した後に、発光モジュール１０に光学部材２０をかぶせて充填材料３０ａを硬化させることで隙間Ｓに充填部材３０を充填させることができる。なお、このように光学部材２０に連通孔２３を設けない場合、光源１２は、ＬＥＤチップそのものではなく、上記実施の形態のように、白色光を出射する白色光源であるとよい。

また、上記実施の形態において、発光モジュール１０は、光源１２としてＳＭＤ型ＬＥＤ素子を用いたＳＭＤタイプのＬＥＤモジュールであったが、これに限らない。例えば、発光モジュール１０として、封止部材によって封止された１つ又は複数のＬＥＤチップ（ベアチップ）が基板１１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。この場合、ＬＥＤチップを封止する封止部材には、黄色蛍光体等の波長変換材が含有されていてもよい。なお、複数のＬＥＤチップを用いる場合、封止部材は、複数のＬＥＤチップを一括又は個別に封止することができる。

また、上記実施の形態において、光源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、発光モジュール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、発光モジュール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、光源１２はＬＥＤチップを用いて構成されていたが、これに限らない。例えば、光源１２は、半導体レーザ等の半導体発光素子、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、照明用光源である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器具装置として実現することもできる。照明器具装置の器具本体には、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、照明器具装置は、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。

また、本発明は、ＬＥＤ電球ではなく、シーリングライト、スポットライト、ダウンライト、ベースライト又は直管形ランプ等のその他の照明装置にも適用することができる。

その他、上記の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 照明装置
１２ 光源
２０、２０Ａ、２０Ｂ 光学部材
２１ 光入射面
２３、２３Ａ 連通孔
３０ 充填部材
３０ａ 充填材料
６０ 口金
７０ グローブ
８０ 電源回路

Claims (15)

1. 光源と、
   前記光源から出射した光が入射する光入射面であって前記光源を覆う光入射面を有し、第１透光性材料によって構成された光学部材と、
   前記光源と前記光入射面との間の隙間に充填され、第２透光性材料によって構成された充填部材とを備え、
   前記光学部材は、柱状であり、
   前記光学部材は、当該光学部材の外部空間と前記隙間とを連通する連通孔を有し、
   前記連通孔には、前記充填部材が充填されている、
   照明装置。
2. 前記光学部材は、前記光入射面から入射した前記光源の光の配光を制御するレンズである、
   請求項１に記載の照明装置。
3. 前記光入射面は、前記光学部材の長手方向の一端側の面に形成されている、
   請求項１又は２に記載の照明装置。
4. 前記連通孔は、前記光学部材の長手方向の一端側の面と前記光学部材の長手方向の他端側の面とを連通している、
   請求項３に記載の照明装置。
5. 前記第１透光性材料の屈折率と前記第２透光性材料の屈折率とは異なる、
   請求項１～４のいずれか１項に記載の照明装置。
6. 前記第１透光性材料及び前記第２透光性材料は、いずれも透光性樹脂材料である、
   請求項５に記載の照明装置。
7. 前記第２透光性材料は、紫外線硬化型樹脂である、
   請求項１～６のいずれか１項に記載の照明装置。
8. 前記充填部材は、さらに、蛍光体を含む、
   請求項１～７のいずれか１項に記載の照明装置。
9. 前記充填部材は、さらに、光拡散材を含む、
   請求項１～８のいずれか１項に記載の照明装置。
10. 前記光源は、白色光を出射する白色光源である、
    請求項１～９のいずれか１項に記載の照明装置。
11. 光源と、
    前記光源から出射した光を入射する光入射面であって前記光源を覆う光入射面を有し、第１透光性材料によって構成された光学部材と、
    前記光源と前記光入射面との間の隙間に充填され、第２透光性材料によって構成された充填部材とを備え、
    前記光学部材は、柱状であり、
    前記光学部材は、フラットな平坦面である第１光出射面と、内側に凹むように湾曲する湾曲面である第２光出射面とを含み、
    前記光源は、白色光を出射する白色光源である、
    照明装置。
12. 前記光学部材を覆うグローブと、
    前記光源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光源を発光させるための電力を生成する電源回路とを備える、
    請求項１～１１のいずれか１項に記載の照明装置。
13. 前記グローブは、透明である、
    請求項１２に記載の照明装置。
14. 前記光源は、発光ダイオードによって構成されている、
    請求項１～１３のいずれか１項に記載の照明装置。
15. 光源と前記光源から出射した光を入射する光入射面であって前記光源を覆う光入射面を有する光学部材とを備える照明装置の製造方法であって、
    前記光源と前記光入射面との間に隙間が存在し、
    前記光学部材は、柱状であり、
    前記光学部材は、前記光学部材の外部空間と前記隙間とを連通する連通孔を有し、
    前記照明装置の製造方法は、
    透光性材料からなる液状の充填材料を前記連通孔から注入することで前記隙間及び前記連通孔に前記充填材料を充填する工程と、
    前記隙間及び前記連通孔に充填した前記充填材料を硬化させる工程とを含む、
    照明装置の製造方法。

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