JPWO2012060058A1 - 電球形ランプ及び照明装置 - Google Patents
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Abstract
電球形ランプ(100)は、開口部(111)が形成された中空のグローブ(110)と、基台(140)及び基台(140)上に実装されたLEDチップ(150)を有し、グローブ(110)内に収納されたLEDモジュール(130)と、グローブ(110)の開口部(111)からLEDモジュール(130)の近傍まで延びるように設けられたステム(120)と、ステム(120)に対するLEDモジュール(130)の動きを規制する規制部材(125)とを備える。
Description
本発明は、半導体発光素子を備える電球形ランプ及びその電球形ランプを備える照明装置に関する。
半導体発光素子である発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)は、従来の照明光源に比べて、小型、高効率及び長寿命である。近年の省エネあるいは省資源に対する市場ニーズが追い風となり、フィラメントコイルを用いた従来の白熱電球の代替えとなる、LEDを用いた電球形ランプ(以下、単に「LED電球」という)及びそれを備える照明装置の需要が増加している。
LEDは、その温度が上昇するに従って光出力が低下するとともに、寿命が短くなることが知られている。そこで、LEDの温度上昇を抑制するために、従来のLED電球では、半球状のグローブと口金との間に金属製の筐体が設けられる(例えば、特許文献1を参照)。この金属製の筐体が、LEDで発生した熱を外部に放出するためのヒートシンクとして機能することにより、LEDの温度上昇を抑制し、光出力の低下を防止することが可能となる。
しかし、このような従来のLED電球では、グローブ内に位置する金属製の筐体の表面上にLEDが設けられているため、口金側への光の放射が筐体によって遮られ、白熱電球と光の広がり方が異なってしまう。つまり、従来のLED電球では、白熱電球と同様の配光特性を得ることが難しい。
そこで、LED電球において、白熱電球と同様の構成とすることが考えられる。つまり、白熱電球の2本のリード線間に架設されたフィラメントコイルを、半導体発光素子であるLEDとLEDが実装された基台とを有する発光モジュール(LEDモジュール)に置き換えたLED電球が考えられる。この場合、LEDモジュールは、グローブ内の空中で保持される。したがって、LEDで生じた光が筐体によって遮られないので、LED電球において白熱電球と同様の配光特性を得ることも可能となる。
しかしながら、LEDモジュールは、白熱電球に利用されるフィラメントコイルと比べて重い。そのため、輸送時の振動等によって、リード線とLEDモジュールとの接続部分に応力が加わり、リード線がLEDモジュールから外れてしまう可能性がある。
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、従来の白熱電球と同様の配光特性を得ることができ、かつリード線が発光モジュールから外れてしまうことを抑制することができる電球形ランプ及びそれを備える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、本発明の一態様に係る電球形ランプは、開口部が形成された中空のグローブと、第1基台及び前記第1基台上に実装された第1半導体発光素子を有し、前記グローブ内に収納された第1発光モジュールと、前記グローブの開口部から前記第1発光モジュールの近傍まで延びるように設けられたステムと、前記ステムに対する前記第1発光モジュールの動きを規制する規制部材とを備える。
この構成によれば、ステムの先端部に固定された規制部材によって、ステムに対する第1発光モジュールの動きを規制することができる。したがって、例えば電球形ランプが振動等したときに、リード線と第1発光モジュールとの接続部分に加わる応力を抑制することができ、リード線が第1発光モジュールから外れてしまうことを抑制することが可能となる。また、第1発光モジュールの近傍まで延びるステムの先端部に規制部材が固定されているので、規制部材の長さを短くすることが可能となる。したがって、発光モジュールの動きをさらに規制することができ、振動等によってリード線が発光モジュールから外れてしまうことをより確実に抑制することが可能となる。また、半導体発光素子で生じた光が筐体によって遮られることなく、従来の白熱電球と同様の配光特性を得ることも可能となる。
また、前記第1基台には、貫通孔が形成されており、前記規制部材は、前記貫通孔に挿入されていることが好ましい。
この構成によれば、規制部材が第1基台の貫通孔に挿入されているので、発光モジュールの動きをさらに規制することができ、振動等によってリード線が発光モジュールから外れてしまうことをより確実に抑制することが可能となる。
また、前記規制部材は、前記第1基台を前記ステム側から支持している支持部を有することが好ましい。
この構成によれば、第1発光モジュールのステム側への動きを支持部によって規制することができるので、振動等によってリード線が第1発光モジュールから外れてしまうことをより確実に抑制することが可能となる。
また、前記規制部材は、線状部材であり、前記支持部は、前記規制部材の屈曲部分からなり、前記ステムの先端部と前記第1基台との間に形成されていることが好ましい。
この構成によれば、規制部材の屈曲部分によって支持部が構成されるので、発光モジュールがステム側に動くことを簡易な構成で規制することができる。
また、前記屈曲部分はU字形状であることが好ましい。
この構成によれば、規制部材のU字形状に屈曲した部分によって支持部が構成されるので、発光モジュールがステム側に動くことを簡易な構成で規制することができる。
また、前記支持部は、前記貫通孔の幅よりも大きな幅を有する部材であり、前記ステムの先端部と前記第1基台との間に設けられていることが好ましい。
この構成によれば、貫通孔の幅よりも大きな幅を有する部材によって支持部が構成されるので、第1発光モジュールがステム側に動くことを簡易な構成で規制することができる。
また、前記電球形ランプは、複数の前記規制部材を備え、前記第1基台には、前記複数の規制部材のそれぞれに対応する複数の前記貫通孔が形成されており、前記複数の貫通孔のうち少なくとも2つの貫通孔の軸方向は互いに異なることが好ましい。
この構成によれば、2つの貫通孔の軸方向が互いに異なるので、第1基台に対して、一方の貫通孔の軸方向に力が加わったとしても、他方の貫通孔に挿入された規制部材によって、当該力の向きに第1基台が動くことを規制することができる。したがって、振動等によってリード線が発光モジュールから外れてしまうことをより確実に抑制することが可能となる。
また、前記ステムは、前記グローブの開口部を塞ぐように前記グローブに接合されており、前記規制部材の一部は、前記ステムに封着されていることが好ましい。
この構成によれば、ステムによってグローブの開口部が塞がれるので、グローブ外からグローブ内に水分が浸入することを防ぐことができ、水分による第1半導体発光素子の劣化及び第1発光モジュールと規制部材(リード線)との接続部分の劣化を抑制することが可能となる。したがって、振動等によってリード線が第1発光モジュールから外れてしまうことをより確実に抑制することが可能となる。
また、前記規制部材の前記貫通孔から突出した先端部は、折り曲げられていることが好ましい。
この構成によれば、規制部材の貫通孔から突出した先端部が折り曲げられるので、第1基台がステムから遠ざかる向きに動くことを規制することができる。したがって、振動等によってリード線が第1基台から外れてしまうことをより確実に抑制することが可能となる。
また、前記規制部材の前記貫通孔に挿入された先端部は、接合材によって前記第1基台に固定されていることが好ましい。
この構成によれば、規制部材の貫通孔から突出した先端部が接合材によって第1基台に固定されるので、振動等によってリード線が第1基台から外れてしまうことをより確実に抑制することが可能となる。
また、前記規制部材は、前記第1発光モジュールを支持しており、前記第1発光モジュールに電力を供給するための第1リード線であることが好ましい。
この構成によれば、規制部材が第1リード線としても機能するので、電球形ランプの構成を簡易にすることができる。また、第1発光モジュールの近傍まで延びるステムの先端部に固定されている第1リード線によって第1発光モジュールを支持することができる。つまり、第1リード線がステムから露出している部分の長さを比較的短くすることができ、第1リード線の強度を高めることができる。したがって、例えば電球形ランプが振動等したときに、振動等によって第1リード線が第1発光モジュールから外れてしまうことを抑制することが可能となる。
また、前記電球形ランプは、さらに、前記ステムに固定され、前記第1基台の周縁部を支持している支持線を備えることが好ましい。
この構成によれば、第1基台の周縁部を支持線で支持することができるので、振動等によって第1リード線が第1発光モジュールから外れてしまうことをより確実に抑制することが可能となる。
また、前記ステムは、前記グローブの開口部を塞ぐように前記グローブに接合されており、前記第1リード線の一部は、前記ステムに封着されていることが好ましい。
この構成によれば、ステムによってグローブの開口部が塞がれるので、グローブ外からグローブ内に水分が浸入することを防ぐことができ、水分による半導体発光素子の劣化及び第1発光モジュールと第1リード線との接続部分の劣化を抑制することが可能となる。したがって、振動等によって第1リード線が第1発光モジュールから外れてしまうことをより確実に抑制することが可能となる。
また、前記電球形ランプは、さらに、第2基台及び前記第2基台上に実装された第2半導体発光素子を有し、前記グローブ内に収納された第2発光モジュールと、前記第1発光モジュール及び前記第2発光モジュールを支持しており、前記第1発光モジュール及び前記第2発光モジュールに電力を供給するための少なくとも2本の第2リード線とを備え、前記第1リード線は、前記第1基台及び前記第2基台を支持しており、前記2本の第2リード線のうち、一方は前記第1基台を支持しており、他方は前記第2基台を支持していることが好ましい。
この構成によれば、2つの発光モジュールへの電力供給と2つの発光モジュールの支持との両方を第1リード線を用いて実現することができる。したがって、電球形ランプが2つの発光モジュールを備える場合に、比較的簡易な構成でリード線が2つの発光モジュールから外れてしまうことを抑制することが可能となる。
また、前記第1リード線は、前記グローブ内において、前記第1発光モジュールと前記第2発光モジュールとを電気的に接続していることが好ましい。
この構成によれば、グローブ内における2つの発光モジュールの電気的な接続と2つの発光モジュールの支持との両方を第1リード線を用いて実現することができる。したがって、電球形ランプが2つの発光モジュールを備える場合に、比較的簡易な構成でリード線が2つの発光モジュールから外れてしまうことを抑制することが可能となる。
また、前記電球形ランプは、少なくとも2本の前記第1リード線を備え、前記2本の第1リード線のうち、一方は前記第1基台を支持しており、他方は前記第2基台を支持しており、前記2本の第1リード線の一方と前記2本の第2リード線の一方とを介して、前記第1発光モジュールに電力が供給され、前記2本の第1リード線の他方と前記2本の第2リード線の他方とを介して、前記第2発光モジュールに電力が供給されることが好ましい。
この構成によれば、2つの発光モジュールのそれぞれに互いに異なるリード線を介して電力を供給することができる。したがって、例えば、2つの発光モジュールの一方のみを点灯させることなどが可能となる。
また、前記ステムは、前記グローブの開口部を塞ぐように前記グローブに接合されており、前記2本の第1リード線のそれぞれの一部と、前記2本の第2リード線のそれぞれの一部とは、前記ステムに封着されていることが好ましい。
この構成によれば、ステムによってグローブの開口部が塞がれるので、グローブ外からグローブ内に水分が浸入することを防ぐことができ、水分による半導体発光素子の劣化及び発光モジュールとリード線との接続部分の劣化を抑制することが可能となる。したがって、振動等によって第1リード線及び第2リード線が第1発光モジュール又は第2発光モジュールから外れてしまうことをより確実に抑制することが可能となる。
また、前記第1基台は、透光性を有することが好ましい。
この構成によれば、基台が透光性を有するので、半導体発光素子で生じた光が基台内部を透過する。つまり、基台の半導体発光素子が実装されていない部分からも光が出射される。したがって、半導体発光素子が基台の一面だけに実装された場合であっても、他の面からも光が出射され、白熱電球と同様の配光特性を得ることが可能となる。
また、前記ステムは、可視光に対して透明であることが好ましい。
この構成によれば、ステムが可視光に対して透明となるので、半導体発光素子で生じた光がステムによって損失することを抑制することができる。また、ステムによって影が形成されることを防ぐこともできる。また、半導体発光素子で生じた光によってステムが光り輝くので、視覚的に優れた美観を発揮することも可能となる。
また、前記グローブは、可視光に対して透明なガラスからなることが好ましい。
この構成によれば、グローブが可視光に対して透明となるので、半導体発光素子で生じた光の損失を抑制することができる。また、グローブがガラス製となるので、高い耐熱性を得ることができる。
なお、本発明は、このような電球形ランプとして実現することができるだけでなく、このような電球形ランプを備える照明装置として実現することもできる。
本発明によれば、従来の白熱電球と同様の配光特性を得ることができ、かつリード線が発光モジュールから外れてしまうことを抑制することができる。
以下に、本発明の実施の形態に係る電球形ランプ及び照明装置について、図面を参照しながら説明する。なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示したものではない。
(実施の形態1)
まず、本発明の実施の形態1に係る電球形ランプ100について説明する。
まず、本発明の実施の形態1に係る電球形ランプ100について説明する。
(電球形ランプ100の全体構成)
図1は、本発明の実施の形態1に係る電球形ランプ100の斜視図である。また、図2は、本発明の実施の形態1に係る電球形ランプ100の分解斜視図である。また、図3は、本発明の実施の形態1に係る電球形ランプ100の正面図である。なお、図3において、口金190の内部に位置する、点灯回路180とリード線170の一部とは、点線で示されている。
図1は、本発明の実施の形態1に係る電球形ランプ100の斜視図である。また、図2は、本発明の実施の形態1に係る電球形ランプ100の分解斜視図である。また、図3は、本発明の実施の形態1に係る電球形ランプ100の正面図である。なお、図3において、口金190の内部に位置する、点灯回路180とリード線170の一部とは、点線で示されている。
本実施の形態に係る電球形ランプ100は、透光性のグローブ110に口金190が取り付けられた電球である。グローブ110内には、LEDチップが実装されたLEDモジュール130が収納されている。規制部材125は、LEDモジュール130が有する基台140に形成された貫通孔142に挿入されており、ステム120に対する基台140の動きを規制している。
具体的には、図1〜図3に示すように、電球形ランプ100は、グローブ110と、ステム120と、規制部材125と、LEDモジュール130と、2本のリード線170と、点灯回路180と、口金190とを備える。
以下、電球形ランプ100の各構成要素について詳細に説明する。
(グローブ110)
グローブ110は、可視光に対して透明なシリカガラス製の中空部材である。したがって、ユーザがグローブ110内に収納されたLEDモジュール130を、グローブ110の外側から視認できる。また、電球形ランプ100は、LEDチップ150で生じた光がグローブ110によって損失することを抑制することができる。さらに、電球形ランプ100は、高い耐熱性を得ることができる。
グローブ110は、可視光に対して透明なシリカガラス製の中空部材である。したがって、ユーザがグローブ110内に収納されたLEDモジュール130を、グローブ110の外側から視認できる。また、電球形ランプ100は、LEDチップ150で生じた光がグローブ110によって損失することを抑制することができる。さらに、電球形ランプ100は、高い耐熱性を得ることができる。
グローブ110の形状は、一端が球状に閉塞され、他端に開口部111を有する形状である。言い換えると、グローブ110の形状は、中空の球の一部が、球の中心部から遠ざかる方向に延びながら狭まったような形状であり、球の中心部から遠ざかった位置に開口部111が形成されている。本実施の形態では、グローブ110の形状は、一般的な白熱電球と同様のA形(JIS C7710)である。
なお、グローブ110の形状は、必ずしもA形である必要はない。例えば、グローブ110の形状は、G形又はE形等であってもよい。また、グローブ110は、必ずしも可視光に対して透明である必要はなく、シリカガラス製である必要もない。例えば、グローブ110は、アクリル等の樹脂製の部材であってもよい。
(ステム120)
ステム120は、グローブ110の開口部111からグローブ110内に向かって延びるように設けられている。具体的には、ステム120の一端には、LEDモジュール130の近傍までZ方向に延びる棒状の延伸部120aが形成されている。この延伸部120aの先端部には、LEDモジュール130の動きを規制する規制部材125が固定されている。
ステム120は、グローブ110の開口部111からグローブ110内に向かって延びるように設けられている。具体的には、ステム120の一端には、LEDモジュール130の近傍までZ方向に延びる棒状の延伸部120aが形成されている。この延伸部120aの先端部には、LEDモジュール130の動きを規制する規制部材125が固定されている。
一方、ステム120の他端は、グローブ110の開口部111の形状と一致するようにフレア状に形成されている。そして、フレア状に形成されたステム120の他端は、グローブ110の開口部111を塞ぐように、グローブ110の開口部111に接合されている。また、ステム120内には、2本のリード線170それぞれの一部が封着されている。その結果、グローブ110内の気密性が保たれた状態で、グローブ110内にあるLEDモジュール130にグローブ110外から電力を供給することが可能となる。したがって、電球形ランプ100は、長期間にわたり、水あるいは水蒸気などがグローブ110内に浸入することを防ぐことができ、水分によるLEDモジュール130の劣化及びLEDモジュール130とリード線170との接続部分の劣化を抑制することができる。
また、ステム120は、可視光に対して透明な軟質ガラスからなる。これにより、電球形ランプ100は、LEDチップ150で生じた光がステム120によって損失することを抑制することができる。また、電球形ランプ100は、ステム120によって影が形成されることが防ぐこともできる。また、LEDチップ150が発した光によってステム120が光り輝くので、電球形ランプ100は、視覚的に優れた美観を発揮することも可能となる。
なお、ステム120は、必ずしも可視光に対して透明である必要はなく、また軟質ガラス製である必要もない。例えば、ステム120は、高熱伝導性の樹脂からなる部材であってもよい。高熱伝導性の樹脂としては、例えば、アルミナあるいは酸化亜鉛などの金属製粒子が混入されたシリコーン樹脂が利用されればよい。この場合、電球形ランプ100は、LEDモジュール130で生じた熱を規制部材125及びステム120を介して積極的にグローブ110又は口金190に逃がすことが可能となる。その結果、電球形ランプ100は、温度上昇によるLEDチップ150の発光効率の低下及び寿命の低下を抑制することが可能となる。
また、ステム120は、必ずしもグローブ110の開口部111を塞ぐ必要はなく、開口部111の一部に取り付けられてもよい。
(規制部材125)
図4は、本発明の実施の形態1に係るLEDモジュール130周辺のY方向かみた断面図である。図4に示すように、規制部材125は、例えば金属製の線状部材であり、貫通孔142に挿入され、基台140の動きを規制する。本実施の形態では、規制部材125は、延伸部120aの先端部に固定され、LEDモジュール130に向かって直線状に延びている。また、規制部材125は、LEDモジュール130の水平面(XY平面)における動きを規制することができる程度の剛性を有する。
図4は、本発明の実施の形態1に係るLEDモジュール130周辺のY方向かみた断面図である。図4に示すように、規制部材125は、例えば金属製の線状部材であり、貫通孔142に挿入され、基台140の動きを規制する。本実施の形態では、規制部材125は、延伸部120aの先端部に固定され、LEDモジュール130に向かって直線状に延びている。また、規制部材125は、LEDモジュール130の水平面(XY平面)における動きを規制することができる程度の剛性を有する。
なお、規制部材125は、必ずしも金属製の部材である必要はなく、例えば、規制部材125は、可視光に対して透明なアクリル等の樹脂製の部材であってもよい。つまり、規制部材125は、貫通孔142を介してLEDモジュール130の動きを規制することができる程度の剛性を有する部材であれば、どのような材料の部材であっても構わない。
(LEDモジュール130)
LEDモジュール130は、発光モジュールに相当し、グローブ110内に収納されている。好ましくは、LEDモジュール130は、グローブ110によって形成される球形状の中心位置(例えばグローブ110の内径の大きい径大部分の内部)に配置される。このように中心位置にLEDモジュール130が配置されることにより、電球形ランプ100は、点灯時に従来のフィラメントコイルを用いた一般的な白熱電球と近似した全周配光特性を得ることができる。
LEDモジュール130は、発光モジュールに相当し、グローブ110内に収納されている。好ましくは、LEDモジュール130は、グローブ110によって形成される球形状の中心位置(例えばグローブ110の内径の大きい径大部分の内部)に配置される。このように中心位置にLEDモジュール130が配置されることにより、電球形ランプ100は、点灯時に従来のフィラメントコイルを用いた一般的な白熱電球と近似した全周配光特性を得ることができる。
図4に示すように、LEDモジュール130は、基台140と、複数のLEDチップ150と、封止材160とを有する。そして、LEDモジュール130は、複数のLEDチップ150が装着された面をグローブ110の頂部に(Z方向の正の向きに)向けて配置される。
(基台140)
基台140は、可視光に対して透光性を有する部材であり、具体的にはアルミナを含むセラミック製の部材である。基台140の中央部分には、Z方向に基台140を貫通する貫通孔142が形成されている。この貫通孔142に、規制部材125が挿入されている。
基台140は、可視光に対して透光性を有する部材であり、具体的にはアルミナを含むセラミック製の部材である。基台140の中央部分には、Z方向に基台140を貫通する貫通孔142が形成されている。この貫通孔142に、規制部材125が挿入されている。
なお、基台140は、可視光の透過率が高い部材であることが好ましい。これにより、LEDチップ150で生じた光が、基台140の内部を透過して、LEDチップ150が実装されていない面からも出射される。したがって、LEDチップ150が基台140の一側面だけに実装された場合であっても、他の側面からも光が出射され、白熱電球と同様の配光特性を得ることが可能となる。
なお、基台140は、必ずしも透光性を有する必要はない。その場合、例えばLEDチップ150が基台140の複数の側面に実装されてもよい。
基台140の形状は、四角柱形状(長さ20mm(X方向)、幅1mm(Y方向)、厚さ0.8mm(Z方向))である。基台140の形状が角柱形状であるので、電球形ランプ100は、白熱電球のフィラメントコイルを擬似的にLEDモジュール130で再現することが可能となる。なお、基台140の形状及び大きさは、一例であり、他の形状及び大きさであってもよい。
基台140の長手方向(X方向)の両端部のそれぞれには、給電端子141が設けられている。2本のリード線170のそれぞれは、給電端子141に半田により電気的及び物理的に接続されている。
なお、基台140は、放熱性を高めるために熱伝導率及び熱放射の放射率が高い部材であることが好ましい。具体的には、基台140は、例えば、ガラスやセラミックを称して一般に硬脆材と呼ばれる材料の部材であることが好ましい。ここで放射率とは、黒体(完全放射体)の熱放射に対する比率で表され、0から1の値となる。ガラスあるいはセラミックの放射率は、0.75〜0.95であり、黒体に近い熱放射が実現される。実用上は、基台140の熱放射率は、好ましくは0.8以上であり、より好ましくは0.9以上である。
(LEDチップ150)
LEDチップ150は、半導体発光素子であり、本実施の形態では通電されれば青色光を発する。LEDチップ150は、基台140の一側面に実装されている。具体的には、5個のLEDチップ150が、2つの給電端子141の間に直線状に並べて実装されている。
LEDチップ150は、半導体発光素子であり、本実施の形態では通電されれば青色光を発する。LEDチップ150は、基台140の一側面に実装されている。具体的には、5個のLEDチップ150が、2つの給電端子141の間に直線状に並べて実装されている。
図5は、本発明の実施の形態1に係るLEDチップ150のY方向からみた拡大断面図である。
図5に示すように、LEDチップ150は、縦長形状(長さ600μm、幅300μm、厚さ100μm)をしている。LEDチップ150は、サファイア基板151と、当該サファイア基板151上に積層された、互いに異なる組成からなる複数の窒化物半導体層152とを有する。
窒化物半導体層152の上面の端部には、カソード電極153とアノード電極154とが形成されている。また、カソード電極153及びアノード電極154の上には、ワイヤーボンド部155、156がそれぞれ形成されている。
互いに隣り合うLEDチップ150のカソード電極153とアノード電極154とは、ワイヤーボンド部155、156を介して、金ワイヤー157により電気的に直列に接続されている。そして、両端に位置するLEDチップ150のカソード電極153又はアノード電極154は、金ワイヤー157により給電端子141に接続されている。
各LEDチップ150は、サファイア基板151側の面が基台140の実装面と対向するように、透光性のチップボンディング材158により基台140に実装されている。
チップボンディング材には、酸化金属からなるフィラーを含有したシリコーン樹脂などを使用できる。チップボンディング材に透光性の材料を使用することにより、LEDチップ150のサファイア基板151側の面とLEDチップ150の側面とから出る光の損失を低減することができ、チップボンディング材による影の発生を防ぐことができる。
なお、本実施の形態では、複数のLEDチップ150が基台140上に実装された例を示しているが、LEDチップ150の個数は、電球形ランプ100の用途に応じて適宜、変更されればよい。例えば、豆電球代替の用途においては、基台140上に実装されるLEDチップ150は1個であってもよい。
(封止材160)
封止材160は、透光性を有する部材であり、複数のLEDチップ150を覆うように設けられている。具体的には、封止材160は、シリコーン樹脂等の透光性樹脂からなり、波長変換材である蛍光体粒子(不図示)と光拡散材(不図示)とを含む。
封止材160は、透光性を有する部材であり、複数のLEDチップ150を覆うように設けられている。具体的には、封止材160は、シリコーン樹脂等の透光性樹脂からなり、波長変換材である蛍光体粒子(不図示)と光拡散材(不図示)とを含む。
封止材160は、例えば、以下のような2つの工程を経て形成される。まず、第一工程では、波長変換材を含む未硬化のペースト状の封止材160を、ディスペンサーにより一筆書きで、複数のLEDチップ150上に直線状に塗布する。次に、第二工程では、塗布されたペースト状の封止材160を硬化させる。
このように形成された封止材160のX方向からみた断面は、ドーム状であり、幅1mm、高さ0.2mmである。なお、封止材160のY方向からみた断面の幅は、基台140の幅とほぼ同一である。
LEDチップ150が発した青色光の一部は、封止材160に含まれる波長変換材に吸収され、他の波長の光に変換される。例えば、(Y,Gd)3Al5O12:Ce3+、Y3Al5O12:Ce3+、などのYAG蛍光体を波長変換材として用いた場合、LEDチップ150が発した青色光の一部は黄色光に変換される。波長変換材に吸収されなかった青色光と、波長変換材によって変換された黄色光とは、封止材160中で拡散し、混合されることにより、封止材160から白色光となって出射される。
光拡散材には、シリカなどの粒子が用いられる。本実施の形態では、透光性を有する基台140を用いているので、線形状の封止材160から出射された白色光は、基台140の内部を透過し、基台140のLEDチップ150が実装されていない側面からも出射される。その結果、点灯時に角柱形状の基台140のどの側面側から見ても、既存の白熱電球のフィラメントコイルのように輝いて見える。
なお、封止材160は、LEDチップ150が実装されていない面にも設けられてもよい。これにより、基台140内を透過してLEDチップ150が実装されていない側面から出射される青色光の一部が黄色光に変換される。したがって、LEDチップ150が実装されていない側面から出射される光の色を、封止材160から直接出射される光の色に近づけることができる。
なお、封止材160に含まれる波長変換材は、例えば、(Sr,Ba)2SiO4:Eu2+、Sr3SiO5:Eu2+などの黄色蛍光体であってもよい。また、波長変換材は、(Ba,Sr)2SiO4:Eu2+、Ba3Si6O12N2:Eu2+などの緑色蛍光体であってもよい。また、波長変換材は、CaAlSiN3:Eu2+、Sr2(Si,Al)5(N,O)8:Eu2+などの赤色蛍光体であってもよい。
また、封止材160は、必ずしもシリコーン樹脂からなる必要はなく、フッ素系樹脂など有機材のほか、低融点ガラス、ゾルゲルガラス等の無機材からなる部材であってもよい。無機材は有機材に比べ耐熱特性が優れているので、無機材からなる封止材160は、高輝度化に有利である。
(リード線170)
2本のリード線170は、LEDモジュール130を支持しており、LEDモジュール130をグローブ110内の一定の位置に保持している。また、口金190から供給された電力が、2本のリード線170を介して、LEDチップ150に供給される。各リード線170は、内部リード線171、ジュメット線(銅被覆ニッケル鋼線)172、及び外部リード線173を、この順に接合した複合線によって構成され、LEDモジュール130を支えるのに十分な強度を有している。
2本のリード線170は、LEDモジュール130を支持しており、LEDモジュール130をグローブ110内の一定の位置に保持している。また、口金190から供給された電力が、2本のリード線170を介して、LEDチップ150に供給される。各リード線170は、内部リード線171、ジュメット線(銅被覆ニッケル鋼線)172、及び外部リード線173を、この順に接合した複合線によって構成され、LEDモジュール130を支えるのに十分な強度を有している。
内部リード線171は、ステム120からLEDモジュール130に向かって延びており、L字状に折り曲げられたその先端部が基台140に接合され、LEDモジュール130を支持する。ジュメット線172は、ステム120内に封着される。外部リード線173は、点灯回路180からステム120に向かって延びている。
ここで、リード線170は、熱伝導率が高い銅を含む金属線であることが好ましい。これにより、LEDモジュール130で生じた熱を、積極的にリード線170を介して、口金190に逃がすことができる。
なお、リード線170は、必ずしも複合線である必要はなく、同一の金属線からなる単線であってもよい。また、リード線170は、必ずしも2本である必要はない。例えば、電球形ランプ100は、複数のLEDモジュール130をグローブ110内に備える場合、LEDモジュール130ごとに2本のリード線170を備えてもよい。つまり、電球形ランプ100は、LEDモジュール130の2倍の本数のリード線170を備えてもよい。
(点灯回路180)
点灯回路180は、LEDチップ150を発光させるための回路であり、口金190内に収納されている。具体的には、点灯回路180は、複数の回路素子と、各回路素子が実装される回路基板とを有する。本実施の形態では、点灯回路180は、口金190から受電した交流電力を直流電力に変換し、2本のリード線170を介してLEDチップ150に当該直流電力を供給する。
点灯回路180は、LEDチップ150を発光させるための回路であり、口金190内に収納されている。具体的には、点灯回路180は、複数の回路素子と、各回路素子が実装される回路基板とを有する。本実施の形態では、点灯回路180は、口金190から受電した交流電力を直流電力に変換し、2本のリード線170を介してLEDチップ150に当該直流電力を供給する。
図6は、本発明の実施の形態1に係る点灯回路180の回路図である。図6に示すように、点灯回路180は、整流用のダイオードブリッジ183と、平滑用のコンデンサー184と、電流調整用の抵抗185とを備える。ダイオードブリッジ183の入力端が点灯回路180の入力端子181に接続される。また、ダイオードブリッジ183の出力端とその一端が接続された、コンデンサー184及び抵抗185の他端とが点灯回路180の出力端子182に接続される。
入力端子181は、口金190と電気的に接続される。具体的には、入力端子181の一方は、口金190の側面のスクリュー部191に接続される。また、入力端子181の他方は、口金190の底部のアイレット部192に接続される。
出力端子182は、リード線170に接続され、LEDチップ150と電気的に接続される。
なお、電球形ランプ100は、必ずしも点灯回路180を備えなくてもよい。例えば、電池などから直流電力が供給される場合には、電球形ランプ100は、点灯回路180を備えなくてもよい。その場合、外部リード線173の一方がスクリュー部191に接続され、外部リード線173の他方がアイレット部192に接続される。
また、点灯回路180は、平滑回路に限られるものではなく、調光回路、昇圧回路などを適宜選択、組み合わせることもできる。
(口金190)
口金190は、グローブ110の開口部111に設けられている。具体的には、口金190は、グローブ110の開口部111を覆うように、セメント等の接着剤を用いてグローブ110に取り付けられる。本実施の形態では、口金190は、E26形の口金である。電球形ランプ100は、商用の交流電源と接続されたE26口金用ソケットに取り付けて使用される。
口金190は、グローブ110の開口部111に設けられている。具体的には、口金190は、グローブ110の開口部111を覆うように、セメント等の接着剤を用いてグローブ110に取り付けられる。本実施の形態では、口金190は、E26形の口金である。電球形ランプ100は、商用の交流電源と接続されたE26口金用ソケットに取り付けて使用される。
なお、口金190は、必ずしもE26形の口金である必要はなく、E17形など異なる大きさの口金であってもよい。また、口金190は、必ずしもネジ込み形の口金である必要はなく、例えば差し込み形など異なる形状の口金であってもよい。
また、口金190は、グローブ110の開口部111に直接取り付けられる構成としたが、この構成に限定されない。口金190は、グローブ110に間接的に取り付けられてもよい。例えば、口金190は、樹脂ケース等の樹脂部品を介して、グローブ110に取り付けられてもよい。上記樹脂ケースには、例えば、点灯回路180等が収納されてもよい。
以上のように、本実施の形態に係る電球形ランプ100によれば、LEDモジュール130の動きを、基台140の貫通孔142に挿入された規制部材125によって規制することができる。したがって、例えば電球形ランプ100が振動等したときに、リード線170とLEDモジュール130との接続部分に加わる応力を抑制することができ、リード線170がLEDモジュール130から外れてしまうことを抑制することが可能となる。また、LEDモジュール130を内部に収納したグローブ110の開口部111に口金190が設けられるので、LEDチップ150で生じた光が筐体によって遮られることなく、従来の白熱電球と同様の配光特性を得ることが可能となる。
以下に、本発明の実施の形態1に係る電球形ランプ100の変形例について説明する。
(実施の形態1の変形例1)
まず、本発明の実施の形態1の変形例1について説明する。
まず、本発明の実施の形態1の変形例1について説明する。
本発明の実施の形態1の変形例1に係る電球形ランプは、実施の形態1に係る電球形ランプと、主として規制部材125の形状が異なる。以下に、本変形例に係る電球形ランプについて、図面を参照しながら説明する。なお、本変形例において、実施の形態1に係る電球形ランプと同様の構成要素については、適宜、図示及び説明を省略する。
図7は、本発明の実施の形態1の変形例1に係るLEDモジュール130周辺の斜視図である。また、図8は、本発明の実施の形態1の変形例1に係るLEDモジュール130周辺のY方向かみた断面図である。
図7の(a)に示すように、本変形例に係る電球形ランプ100の規制部材125は、基台140をステム120側から支持する支持部126を有する。この支持部126は、規制部材125の屈曲部分からなり、ステム120と基台140との間に形成されている。本実施の形態では、屈曲部分はU字形状である。
このように、規制部材125に支持部126が設けられることにより、電球形ランプ100は、基台140がステム120側(Z方向の負の向き)に動くことを簡易な構成で規制することができる。また、U字形状に形成された支持部126は、Z方向に弾性を有するので、Z方向の振動を吸収することも可能となる。
また、図7の(b)に示すように、規制部材125の先端部127は、基台140の貫通孔142に挿入された後、L字状に折り曲げられる。つまり、規制部材125の貫通孔142から突出した先端部127は折り曲げられている。これにより、基台140がステム120から遠ざかる向き(Z方向の正の向き)に動くことが規制される。
以上のように、本変形例に係る電球形ランプ100によれば、規制部材125は、LEDモジュール130が、水平方向(X方向及びY方向)だけではなく、鉛直方向(Z方向)に動くことも規制することができる。したがって、例えば電球形ランプ100が振動等したときに、LEDモジュール130からリード線170が外れてしまうことをより確実に抑制することが可能となる。
なお、支持部126は、必ずしもU字形状である必要はない。支持部126は、例えば、コの字形状あるいはコイル状などであってもよい。つまり、支持部126は、基台140が規制部材125に沿ってステム120側に動くことを規制できれば、どのような形状であってもよい。
(実施の形態1の変形例2)
次に、本発明の実施の形態1の変形例2について説明する。
次に、本発明の実施の形態1の変形例2について説明する。
本発明の実施の形態1の変形例2に係る電球形ランプ100は、規制部材125の貫通孔142から突出した先端部127が接合材128によって基台140に固定される点に特徴を有する。以下、本変形例に係る電球形ランプについて、図面を参照しながら説明する。なお、本変形例において、実施の形態1の変形例1に係る電球形ランプと同様の構成要素については、適宜、図示及び説明を省略する。
図9は、本発明の実施の形態1の変形例2に係るLEDモジュール130周辺のY方向かみた断面図である。
図9に示すように、規制部材125の先端部127は、接合材128によって基台140に固定されている。具体的には、先端部127は、半田によってグローブ110の頂部側の基台140の側面に接合されている。したがって、LEDモジュール130の動きをさらに規制することができ、振動等によってリード線170が基台140から外れてしまうことをより確実に抑制することが可能となる。
なお、接合材128は、必ずしも半田である必要はなく、例えばシリコーン樹脂からなる接着剤であってもよい。つまり、接合材128は、規制部材125を基台140に固定できればよく、規制部材125の材質などに応じて適宜変更されてもよい。
(実施の形態2)
次に、本発明の実施の形態2に係る電球形ランプ100について説明する。
次に、本発明の実施の形態2に係る電球形ランプ100について説明する。
本実施の形態に係る電球形ランプは、実施の形態1に係る電球形ランプと、基台140及び規制部材125の形状及び構造が異なる。以下、本実施の形態に係る電球形ランプについて、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態において、実施の形態1に係る電球形ランプと同様の構成要素については、適宜、図示及び説明を省略する。
図10は、本発明の実施の形態2に係るLEDモジュール130周辺の斜視図である。また、図11A及び図11Bは、本発明の実施の形態2に係るLEDモジュール130周辺のY方向かみた断面図である。具体的には、図11Aは、図10の(b)におけるA−A断面における断面図であり、図11Bは、図10の(b)におけるB−B断面における断面図である。
規制部材125は、ステム120の延伸部120aの先端部に固定され、基台140の貫通孔142に挿入されている。また、規制部材125は、基台140をステム120側から支持している支持部126を有する。この支持部126は、貫通孔142の幅よりも大きな幅を有する部材であり、延伸部120aの先端部と基台140との間に設けられている。
ここで、貫通孔142の幅及び支持部126の幅とは、貫通孔142の開口面に対して平行な一方向における長さである。つまり、支持部126は、所定の状態で設置された場合に、貫通孔142を通過できないような形状を有する。
また、規制部材125の先端部127は、規制部材125の軸方向(Z方向)に切断されている。つまり、貫通孔142に挿入された規制部材125の先端部127は2つに分岐している。このように2つに分岐している先端部127は、貫通孔142に挿入された後(図10の(a))、互いに異なる向きに折り曲げられる(図10の(b))。
基台140は、窒化アルミニウムを含むセラミック製の透光性を有する部材である。また、基台140は、板形状(長さ20mm、幅10mm、厚さ0.8mm)であり、その中央部に、Z方向に基台140を貫通している貫通孔142が形成されている。
基台140の対角部分には、給電端子141がそれぞれ設けられている。2本のリード線170のそれぞれは、対角部分に設けられた給電端子141に半田により電気的及び物理的に接続されている。
また、図11Bに示すように、基台140の一方の面(表面)には、金属配線パターン143が形成されており、LEDチップ150が実装されている。この金属配線パターン143を介して、各LEDチップ150に電力が供給される。なお、配線パターンは、ITO(Indium Tin Oxide)などの透光性導電材により形成されてもよい。この場合、金属配線パターンに比べて、LEDチップ150で生じた光を配線パターンによって損失することを抑制することができる。
LEDチップ150は、通電されれば紫色光を発する半導体発光素子である。具体的には、10個のLEDチップ150を一列とし、20個のLEDチップ150が2列に実装されている。これにより、電球形ランプ100は、2本のフィラメントコイルを有する白熱電球を再現することができる。
封止材160は、透光性を有する部材であり、LEDチップ150の列をそれぞれ覆うように設けられている。封止材160には、波長変換材として、青色蛍光体、緑色蛍光体、及び赤色蛍光体が含まれる。その結果、LEDチップ150で生じた紫色光は、白色光に変換される。
以上のように、本変形例に係る電球形ランプ100によれば、支持部126が貫通孔142の幅よりも大きな幅を有するので、LEDモジュール130がステム120側に動くことを規制することができる。したがって、振動等によって基台140からリード線170が外れてしまうことを抑制することが可能となる。
なお、本実施の形態では、支持部126は、円板状であったが、必ずしも円板状である必要はない。例えば、支持部126は、角柱状あるいは錘状であってもよい。つまり、支持部126は、所定の設置状態において貫通孔142を通過することができない形状であれば、どのような形状であってもよい。
(実施の形態2の変形例)
次に、本発明の実施の形態2に係る電球形ランプ100の変形例について説明する。
次に、本発明の実施の形態2に係る電球形ランプ100の変形例について説明する。
本変形例に係る電球形ランプは、実施の形態2に係る電球形ランプと、規制部材125の先端部127の構造が異なる。以下、本変形例に係る電球形ランプについて、図面を参照しながら説明する。なお、本変形例において、実施の形態2に係る電球形ランプと同様の構成要素については、適宜、図示及び説明を省略する。
図12は、本発明の実施の形態2の変形例に係るLEDモジュール130周辺のY方向かみた断面図である。図12に示すように、規制部材125は、先端部にリベット129が設けられる。つまり、規制部材125は、貫通孔142に挿入された後に先端がつぶされ、基台140に固定される。好ましくは、リベット129は、穴が形成された筒状(いわゆるハトメ)である。
以上のように、本変形例に係る電球形ランプ100によれば、規制部材125の先端部にリベット129が設けられるので、より強固に基台140の動きを規制することができる。したがって、振動等によってリード線が基台から外れてしまうことをより確実に抑制することが可能となる。
(実施の形態3)
次に、本発明の実施の形態3について説明する。
次に、本発明の実施の形態3について説明する。
本実施の形態に係る電球形ランプは、実施の形態1又は2に係る電球形ランプと、規制部材125がリード線として機能する点が主として異なる。以下、本実施の形態に係る電球形ランプについて、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態において、実施の形態1又は2に係る電球形ランプと同様の構成要素については、適宜、図示及び説明を省略する。
図13は、本発明の実施の形態3に係るLEDモジュール130周辺の斜視図である。また、図14は、本発明の実施の形態3に係るLEDモジュール130周辺のY方向からみた断面図である。
基台140には、その軸方向が互いに異なる2つの貫通孔142が形成されている。2本の規制部材125のそれぞれは、貫通孔142に挿入されている。また、基台140には、10個のLEDチップ150を一列とし、30個のLEDチップ150が3列に実装されている。
規制部材125は、口金190から供給された電力をLEDモジュール130に供給するためのリード線である。また、規制部材125は、LEDモジュール130をグローブ110内において支持している。つまり、規制部材125は、実施の形態1又は2におけるリード線170と同様である。
本実施の形態では、規制部材125は、図14に示すように貫通孔142に挿入されている。規制部材125の先端部127は、例えば半田などの接合材128によって基台140に固定されている。具体的には、規制部材125の先端部127は、例えば、基台140に形成された金属配線パターン143に物理的及び電気的に接続されている。ここでは、3列のLEDチップ150の列は、並列に接続されている。
以上のように、本実施の形態に係る電球形ランプ100によれば、規制部材125がリード線としても機能するので、電球形ランプ100の構成を簡易にすることができる。また、リード線が基台140の貫通孔142に挿入されることになるので、振動等によってリード線とLEDモジュール130との接続部分に加わる応力を分散させることが可能となる。
さらに、本実施の形態に係る電球形ランプ100によれば、2つの貫通孔142の軸方向が互いに異なるので、基台140に対して、一方の貫通孔142の軸方向に力が加わったとしても、他方の貫通孔142に挿入された規制部材125によって、当該力の方向に基台140が動くことを規制することができる。
したがって、本実施の形態に係る電球形ランプ100によれば、規制部材125(リード線)が振動等によって基台140から外れてしまうことをより確実に抑制することが可能となる。
(実施の形態3の変形例)
次に、本発明の実施の形態3に係る電球形ランプ100の変形例について説明する。
次に、本発明の実施の形態3に係る電球形ランプ100の変形例について説明する。
本変形例に係る電球形ランプは、ステム120の代わりに板部材121を備える点が実施の形態3に係る電球形ランプと異なる。以下、本変形例に係る電球形ランプについて、図面を参照しながら説明する。なお、本変形例において、実施の形態3に係る電球形ランプと同様の構成要素については、適宜、図示及び説明を省略する。
図15は、本発明の実施の形態3の変形例に係る電球形ランプ100のY方向からみた断面図である。図15に示すように、電球形ランプ100は、板部材121を備える。
板部材121は、口金190の開口部111に嵌合されており、その周縁には、切り欠き部123が設けられている。その切り欠き部123と口金190とによって形成された溝に、グローブ110の開口部111が挿入され、シリコーン樹脂などからなる接着材122によって固定されている。また、板部材121には、貫通孔124が形成されている。規制部材125(リード線)は、その貫通孔124に挿入され、板部材121に固定されている。
以上のように、電球形ランプ100がステム120を備えない場合であっても、規制部材125によってLEDモジュール130をグローブ110内において支持することができる。
なお、上記実施の形態1〜3では、基台140は、角柱形状又は板形状であったが、必ずしもこのような形状である必要はない。例えば、基台140は、図16に示すように、2つの角柱体が中央部分において直交するような形状(十字形状)であってもよい。基台140がこのような形状であっても、基台140の貫通孔142に挿入された規制部材125によってLEDモジュール130の動きを規制することができる。つまり、振動等によってリード線170がLEDモジュール130から外れてしまうことを抑制することが可能となる。
(実施の形態4)
次に、本発明の実施の形態4に係る電球形ランプ100について説明する。
次に、本発明の実施の形態4に係る電球形ランプ100について説明する。
本実施の形態に係る電球形ランプでは、リード線が、ステムに対するLEDモジュールの動きを規制する。なお、本実施の形態において、実施の形態1に係る電球形ランプと同様の構成要素については、適宜、図示及び説明を省略する。
(電球形ランプ100の全体構成)
図17は、本発明の実施の形態4に係る電球形ランプ100の斜視図である。また、図18は、本発明の実施の形態4に係る電球形ランプ100の分解斜視図である。また、図19は、本発明の実施の形態4に係る電球形ランプ100の正面図である。なお、図19において、口金190の内部に位置する、点灯回路180とリード線170の一部とは、点線で示されている。
図17は、本発明の実施の形態4に係る電球形ランプ100の斜視図である。また、図18は、本発明の実施の形態4に係る電球形ランプ100の分解斜視図である。また、図19は、本発明の実施の形態4に係る電球形ランプ100の正面図である。なお、図19において、口金190の内部に位置する、点灯回路180とリード線170の一部とは、点線で示されている。
電球形ランプ100は、透光性のグローブ110に口金190が取り付けられた電球である。グローブ110内には、LEDチップが実装されたLEDモジュール130が収納されている。ステム120の先端部から延びるリード線170は、LEDモジュール130を支持する。
具体的には、図17〜図19に示すように、電球形ランプ100は、グローブ110と、ステム120と、LEDモジュール130と、2本のリード線170と、点灯回路180と、口金190とを備える。
(ステム120)
ステム120は、グローブ110の開口部111からグローブ110内に向かって延びるように設けられている。具体的には、ステム120の一端には、LEDモジュール130の近傍までZ方向に延びる棒状の延伸部120aが形成されている。この延伸部120aの先端部からは、リード線170が突出している。つまり、リード線170は、ステム120の先端部に固定されている。
ステム120は、グローブ110の開口部111からグローブ110内に向かって延びるように設けられている。具体的には、ステム120の一端には、LEDモジュール130の近傍までZ方向に延びる棒状の延伸部120aが形成されている。この延伸部120aの先端部からは、リード線170が突出している。つまり、リード線170は、ステム120の先端部に固定されている。
(LEDモジュール130)
図20は、本発明の実施の形態4に係るLEDモジュール130周辺のY方向からみた断面図である。また、図21は、本発明の実施の形態4に係るLEDモジュール130周辺のX方向からみた断面図である。また、図22は、本発明の実施の形態4に係るLEDモジュール130の平面図である。
図20は、本発明の実施の形態4に係るLEDモジュール130周辺のY方向からみた断面図である。また、図21は、本発明の実施の形態4に係るLEDモジュール130周辺のX方向からみた断面図である。また、図22は、本発明の実施の形態4に係るLEDモジュール130の平面図である。
LEDモジュール130は、第1発光モジュールに相当し、グローブ110内に収納されている。好ましくは、LEDモジュール130は、グローブ110によって形成される球形状の中心位置(例えばグローブ110の内径の大きい径大部分の内部)に配置される。このように中心位置にLEDモジュール130が配置されることにより、電球形ランプ100は、点灯時に従来のフィラメントコイルを用いた一般的な白熱電球と近似した全周配光特性を得ることができる。
図20及び図21に示すように、LEDモジュール130は、基台140と、複数のLEDチップ150と、封止材160とを有する。そして、LEDモジュール130は、複数のLEDチップ150が装着された面をグローブ110の頂部に(Z方向の正の向きに)向けて配置される。
(基台140)
基台140は、第1基台に相当し、可視光に対して透光性を有する部材であり、具体的にはアルミナを含むセラミック製の部材である。基台140には、それぞれがZ方向に基台140を貫通する2つの貫通孔142が形成されている。本実施の形態では、2つの貫通孔142は、一列に実装されたLEDチップ150の列を挟むように配置されている。この2つの貫通孔142のそれぞれに、ステム120の先端部から導出された2本のリード線170の一方又は他方が挿入されている。貫通孔142に挿入されたリード線170の先端部は、貫通孔142の周囲に設けられた給電端子141に、半田などの接合材174により物理的及び電気的に接続されている。
基台140は、第1基台に相当し、可視光に対して透光性を有する部材であり、具体的にはアルミナを含むセラミック製の部材である。基台140には、それぞれがZ方向に基台140を貫通する2つの貫通孔142が形成されている。本実施の形態では、2つの貫通孔142は、一列に実装されたLEDチップ150の列を挟むように配置されている。この2つの貫通孔142のそれぞれに、ステム120の先端部から導出された2本のリード線170の一方又は他方が挿入されている。貫通孔142に挿入されたリード線170の先端部は、貫通孔142の周囲に設けられた給電端子141に、半田などの接合材174により物理的及び電気的に接続されている。
基台140のLEDチップ150が実装された面には、給電端子141と基台140の長手方向(X方向)の端部とを繋ぐ金属配線パターン143が形成されている。つまり、LEDチップ150は、金属配線パターン143及び給電端子141を介して、貫通孔142に挿入された2本のリード線170と電気的に接続されている。その結果、点灯時には、図22に矢印で示す方向に電流が流れる。
基台140の形状は、四角柱形状(長さ20mm(X方向)、幅1.5mm(Y方向)、厚さ0.8mm(Z方向))である。基台140の形状が角柱形状であるので、電球形ランプ100は、白熱電球のフィラメントを擬似的にLEDモジュール130で再現することが可能となる。なお、基台140の形状及び大きさは、一例であり、他の形状及び大きさであってもよい。
(LEDチップ150)
LEDチップ150は、半導体発光素子であり、本実施の形態では通電されれば青色光を発する。LEDチップ150は、基台140の一側面に実装されている。具体的には、12個のLEDチップ150が、基台140の長手方向に直線状に並べて実装されている。
LEDチップ150は、半導体発光素子であり、本実施の形態では通電されれば青色光を発する。LEDチップ150は、基台140の一側面に実装されている。具体的には、12個のLEDチップ150が、基台140の長手方向に直線状に並べて実装されている。
(リード線170)
2本のリード線170は、ステム120の延伸部120aの先端部から突出しており、LEDモジュール130を支持している。つまり、2本のリード線170は、LEDモジュール130をグローブ110内の一定の位置に保持している。また、口金190から供給された電力が、2本のリード線170を介して、LEDチップ150に供給される。各リード線170は、内部リード線171、ジュメット線(銅被覆ニッケル鋼線)172、及び外部リード線173を、この順に接合した複合線によって構成され、LEDモジュール130を支えるのに十分な強度を有している。
2本のリード線170は、ステム120の延伸部120aの先端部から突出しており、LEDモジュール130を支持している。つまり、2本のリード線170は、LEDモジュール130をグローブ110内の一定の位置に保持している。また、口金190から供給された電力が、2本のリード線170を介して、LEDチップ150に供給される。各リード線170は、内部リード線171、ジュメット線(銅被覆ニッケル鋼線)172、及び外部リード線173を、この順に接合した複合線によって構成され、LEDモジュール130を支えるのに十分な強度を有している。
内部リード線171は、ステム120の先端部からLEDモジュール130に向かって延びている。内部リード線171の先端部は、基台140に形成された貫通孔142に挿入され、半田などの接合材174によって基台140に接合されている。
ジュメット線172は、ステム120内に封着される。外部リード線173は、点灯回路180からステム120に向かって延びている。
以上のように、本実施の形態に係る電球形ランプ100によれば、LEDモジュール130の近傍まで延びるステム120の先端部から突出しているリード線170によってLEDモジュール130を支持することができる。つまり、リード線170のステム120から露出している部分の長さを比較的短くすることができ、リード線170の強度を高めることができる。したがって、例えば電球形ランプ100が振動等したときに、リード線170がLEDモジュール130から外れてしまうことを抑制することが可能となる。また、LEDモジュール130を内部に収納したグローブ110の開口部111に口金190が設けられるので、LEDチップ150で生じた光が筐体によって遮られることなく、従来の白熱電球と同様の配光特性を得ることも可能となる。
以下に、本発明の実施の形態4に係る電球形ランプ100の変形例について説明する。
(実施の形態4の変形例1)
まず、本発明の実施の形態4の変形例1について説明する。
まず、本発明の実施の形態4の変形例1について説明する。
本発明の実施の形態4の変形例1に係る電球形ランプは、実施の形態4に係る電球形ランプと、主としてリード線170の形状が異なる。以下に、本変形例に係る電球形ランプについて、図面を参照しながら説明する。なお、本変形例において、実施の形態4に係る電球形ランプと同様の構成要素については、適宜、図示及び説明を省略する。
図23は、本発明の実施の形態4の変形例1に係るLEDモジュール130周辺のX方向からみた断面図である。
図23に示すように、本変形例に係る電球形ランプ100のリード線170は、基台140をステム120側から支持している支持部175を有する。この支持部175は、リード線170の屈曲部分からなり、ステム120と基台140との間に形成されている。本実施の形態では、屈曲部分はU字形状である。
以上のように、本変形例に係る電球形ランプ100によれば、U字状に形成された支持部175がリード線170に設けられるので、基台140がステム120側(Z方向の負の向き)に動くことを簡易な構成で規制することができる。また、U字形状に形成された支持部175は、Z方向に弾性を有するので、Z方向の振動を吸収することも可能となる。その結果、例えば電球形ランプ100が振動等したときに、リード線170がLEDモジュール130から外れてしまうことを抑制することが可能となる。
なお、支持部175は、必ずしもU字形状である必要はない。支持部175は、例えば、コの字形状あるいはコイル状などであってもよい。また、支持部175は、貫通孔142よりも大きな部材(例えば板部材)であってもよい。つまり、支持部175は、基台140がリード線170に沿ってステム120側に動くことを規制できれば、どのような形状であってもよい。
(実施の形態4の変形例2)
次に、本発明の実施の形態4の変形例2について説明する。
次に、本発明の実施の形態4の変形例2について説明する。
本発明の実施の形態4の変形例2に係る電球形ランプ100は、実施の形態4に係る電球形ランプと、主としてLEDチップ150の実装形態が異なる。以下に、本変形例に係る電球形ランプについて、図面を参照しながら説明する。なお、本変形例において、実施の形態4に係る電球形ランプと同様の構成要素については、適宜、図示及び説明を省略する。
図24は、本発明の実施の形態4の変形例2に係るLEDモジュール130の平面図である。
本変形例では、複数のLEDチップ150は、2つのLEDチップ列にわかれて基台140に実装されている。各LEDチップ列は、基台140の長手方向に直線状に実装されている。各LEDチップ列の一端は、貫通孔142に挿入されたリード線170に金属配線パターン143を介して接続されている。また、各LEDチップ列の他端は、金属配線パターン143を介して互いに接続されている。その結果、点灯時には、図24に矢印で示す方向に電流が流れる。
(実施の形態4の変形例3)
次に、本発明の実施の形態4の変形例3について説明する。
次に、本発明の実施の形態4の変形例3について説明する。
本発明の実施の形態4の変形例3に係る電球形ランプ100は、実施の形態4に係る電球形ランプと、支持線1250を備える点が異なる。以下に、本変形例に係る電球形ランプについて、図面を参照しながら説明する。なお、本変形例において、実施の形態4に係る電球形ランプと同様の構成要素については、適宜、図示及び説明を省略する。
図25は、本発明の実施の形態4の変形例3に係るLEDモジュール周辺のY方向からみた断面図である。図25に示すように、本変形例に係る電球形ランプ100は、さらに2本の支持線1250を備える。
2本の支持線1250のそれぞれは、ステム120に固定され、基台140の周縁部を支持している。具体的には、支持線1250は、基台140に形成された貫通孔に挿入されている。また、支持線1250のうち貫通孔から突出した先端部分は、L字状に折り曲げられ、接着材などにより基台140に固定されている。
なお、支持線1250は、LEDモジュール130と電気的に接続される必要はない。
以上のように、本変形例に係る電球形ランプ100によれば、基台140の周縁部を支持線1250で支持することができるので、振動等によってリード線170がLEDモジュール130から外れてしまうことをより確実に抑制することが可能となる。
(実施の形態5)
次に、本発明の実施の形態5に係る電球形ランプ100について説明する。
次に、本発明の実施の形態5に係る電球形ランプ100について説明する。
本実施の形態に係る電球形ランプは、実施の形態4に係る電球形ランプと、2つのLEDモジュールを備える点が異なる。以下、本実施の形態に係る電球形ランプについて、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態において、実施の形態4に係る電球形ランプと同様の構成要素については、適宜、図示及び説明を省略する。
図26は、本発明の実施の形態5に係る電球形ランプ100の正面図である。また、図27は、本発明の実施の形態5に係るLEDモジュール周辺のY方向からみた断面図である。
本実施の形態に係る電球形ランプ100は、2つのLEDモジュール(第1LEDモジュール130a及び第2LEDモジュール130b)と、2本の第1リード線176a、176bと、2本の第2リード線177a、177bとを備える。
図27に示すように、第1LEDモジュール130aは、第1基台140aと、複数の第1LEDチップ150aと、第1封止材160aとを有する。第1基台140aは、第1リード線176aと第2リード線177aとにより支持されている。また、第1LEDチップ150aには、第1リード線176aと第2リード線177aとを介して、電力が供給される。
一方、第2LEDモジュール130bは、第2基台140bと、複数の第2LEDチップ150bと、第2封止材160bとを有する。第2基台140bは、第1リード線176bと第2リード線177bとにより支持されている。また、第2LEDチップ150bには、第1リード線176bと第2リード線177bとを介して、電力が供給される。
なお、第1LEDモジュール130aと第2LEDモジュール130bとは、同様の構成であるので、以下では、第1LEDモジュール130aについて説明し、第2LEDモジュール130bの説明を省略する。
第1基台140aは、実施の形態4に係る基台140と同様に、可視光に対して透光性を有する部材であり、具体的にはアルミナを含むセラミック製の部材である。また、第1基台の形状は、四角柱形状である。
第1基台140aの長手方向(X方向)の両端部のそれぞれには、給電端子141が設けられている。第1リード線176aと第2リード線177aのそれぞれは、給電端子141に半田により電気的及び物理的に接続されている。
第1LEDチップ150aは、実施の形態4に係るLEDチップ150と同様に、通電されれば青色光を発する。本実施の形態では、5個の第1LEDチップ150aが、2つの給電端子141の間に直線状に並べて実装されている。
なお、各第1LEDチップ150aの構成は、実施の形態4と同様であるので説明を省略する。また、第1封止材160aは、実施の形態4に係る封止材160と同様であるので説明を省略する。
第1リード線176a、176bは、その一部がステム120内に封着されており、ステム120の先端部から突出している。また、第2リード線177a、177bは、その一部がステム120内に封着されており、ステム120の中間部から突出している。
以上のように、本実施の形態に係る電球形ランプ100によれば、2つのLEDモジュールへの電力供給と2つのLEDモジュールの支持との両方を第1リード線176a、176bを用いて実現することができる。したがって、電球形ランプ100が2つのLEDモジュールを備える場合に、比較的簡易な構成でリード線が2つのLEDモジュールから外れてしまうことを抑制することが可能となる。
さらに、本実施の形態に係る電球形ランプ100によれば、2つのLEDモジュールのそれぞれに互いに異なるリード線を介して電力を供給することができる。したがって、例えば、2つのLEDモジュールの一方のみを点灯させることなどが可能となる。
(実施の形態5の変形例)
次に、本発明の実施の形態5の変形例に係る電球形ランプについて説明する。
次に、本発明の実施の形態5の変形例に係る電球形ランプについて説明する。
本変形例に係る電球形ランプは、実施の形態5に係る電球形ランプと、第1リード線が主として異なる。以下、本変形例に係る電球形ランプについて、図面を参照しながら説明する。なお、本変形例において、実施の形態5に係る電球形ランプと同様の構成要素については、適宜、図示及び説明を省略する。
図28は、本発明の実施の形態5の変形例に係るLEDモジュール周辺のY方向からみた断面図である。
本変形例では、第1リード線176は、1本であり、グローブ110内において、第1LEDチップ150aと第2LEDチップ150bとを電気的に接続する。具体的には、第1リード線176の一端は、第1基台140aに設けられた給電端子141に接続されており、第1リード線176の他端は、第2基台140bに設けられた給電端子141に接続されている。また、第1リード線176は、U字形状であり、屈曲部分がステム120の先端部に固定されている。
このように第1リード線176が第1LEDチップ150aと第2LEDチップ150bとを電気的に接続することにより、点灯時には、図27に矢印で示すように電流が流れる。
以上のように、本変形例に係る電球形ランプ100によれば、グローブ110内における2つのLEDモジュールの電気的な接続と2つのLEDモジュールの支持との両方を第1リード線176を用いて実現することができる。したがって、電球形ランプ100が2つのLEDモジュールを備える場合に、比較的簡易な構成でリード線が2つのLEDモジュールから外れてしまうことを抑制することが可能となる。
(実施の形態6)
次に、本発明の実施の形態6について説明する。
次に、本発明の実施の形態6について説明する。
本実施の形態に係る電球形ランプは、実施の形態4又は5に係る電球形ランプと、基台140の構成が主として異なる。以下、本実施の形態に係る電球形ランプについて、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態において、実施の形態4又は5に係る電球形ランプと同様の構成要素については、適宜、図示及び説明を省略する。
図29は、本発明の実施の形態6に係るLEDモジュール130周辺の斜視図である。また、図30は、本発明の実施の形態6に係るLEDモジュール130周辺のY方向からみた断面図である。
基台140は、窒化アルミニウムを含むセラミック製の透光性を有する部材である。また、基台140は、十字形状の板状部材であり、中心部及び各端部に貫通孔142が形成されている。第1リード線176及び4本の第2リード線177のそれぞれは、貫通孔142に挿入されている。
また、図29に示すように、基台140の一方の面(表面)には、金属配線パターン143が形成されており、LEDチップ150が実装されている。各貫通孔142の周囲にも金属配線パターン143は形成されており、第1リード線176及び4本の第2リード線177のそれぞれの先端部は、半田などの接合材により金属配線パターン143に電気的及び物理的に接続されている。
つまり、この金属配線パターン143を介して、各LEDチップ150に電力が供給される。なお、配線パターンは、ITO(Indium Tin Oxide)などの透光性導電材により形成されてもよい。この場合、金属配線パターンに比べて、LEDチップ150で生じた光を配線パターンによって損失することを抑制することができる。
LEDチップ150は、通電されれば紫色光を発する半導体発光素子である。具体的には、7個のLEDチップ150を1列とし、28個のLEDチップ150が4列に十字状に実装されている。
封止材160は、透光性を有する部材であり、LEDチップ150の列をそれぞれ覆うように設けられている。封止材160には、波長変換材として、青色蛍光体、緑色蛍光体、及び赤色蛍光体が含まれる。その結果、LEDチップ150で生じた紫色光は、白色光に変換される。
以上、本発明の一態様に係る電球形ランプについて、実施の形態及びその変形例に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したもの、あるいは異なる実施の形態あるいは変形例における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
例えば、上記実施の形態1〜6では、電球形ランプ100は、商用の交流電源から交流電力を受電していたが、例えば電池などから直流電力を受電してもよい。この場合、電球形ランプ100は、図6に示した点灯回路180を備えなくてもよい。
また、上記実施の形態1〜6では、基台140は、角柱形状又は板形状などであったが、必ずしもこのような形状である必要はない。
また、本発明は、このような電球形ランプとして実現することができるだけでなく、このような電球形ランプを備える照明装置として実現することもできる。以下、本発明の一態様に係る照明装置について、図31を参照しながら説明する。
図31は、本発明の一態様に係る照明装置200の概略断面図である。
照明装置200は、例えば、室内の天井300に装着されて使用され、図31に示すように、上記実施の形態1〜6又はそれらの変形例に係る電球形ランプ100と点灯器具220とを備える。
点灯器具220は、電球形ランプ100を消灯及び点灯させるものであり、天井300に取り付けられる器具本体221と、電球形ランプ100を覆うランプカバー222とを備える。
器具本体221は、ソケット221aを有する。ソケット221aには、電球形ランプ100の口金190が螺合される。このソケット221aを介して電球形ランプ100に電力が供給される。
なお、ここで示した照明装置200は、本発明の一態様に係る照明装置200の一例である。本発明の一態様に係る照明装置は、電球形ランプ100を保持するとともに、電球形ランプ100に電力を供給するためのソケットを少なくとも備えればよい。なお、ソケットには、口金190が螺合される必要はなく、単に差し込まれるだけでもよい。
また、図31に示す照明装置200は、1つの電球形ランプ100を備えていたが、複数の電球形ランプ100を備えてもよい。
本発明は、従来の白熱電球等を代替するLED電球及びそのLED電球を備える照明装置などとして有用である。
100 電球形ランプ
110 グローブ
111 開口部
120 ステム
120a 延伸部
121 板部材
122 接着材
123 切り欠き部
124、142 貫通孔
125 規制部材
126 支持部
127 先端部
128 接合材
129 リベット
130 LEDモジュール
130a 第1LEDモジュール
130b 第2LEDモジュール
140 基台
140a 第1基台
140b 第2基台
141 給電端子
143 金属配線パターン
150 LEDチップ
150a 第1LEDチップ
150b 第2LEDチップ
151 サファイア基板
152 窒化物半導体層
153 カソード電極
154 アノード電極
155、156 ワイヤーボンド部
157 金ワイヤー
158 チップボンディング材
160 封止材
160a 第1封止材
160b 第2封止材
170 リード線
171 内部リード線
172 ジュメット線
173 外部リード線
174 接合材
175 支持部
176、176a、176b 第1リード線
177、177a、177b 第2リード線
180 点灯回路
181 入力端子
182 出力端子
183 ダイオードブリッジ
184 コンデンサー
185 抵抗
190 口金
191 スクリュー部
192 アイレット部
200 照明装置
220 点灯器具
221 器具本体
221a ソケット
222 ランプカバー
300 天井
1250 支持線
110 グローブ
111 開口部
120 ステム
120a 延伸部
121 板部材
122 接着材
123 切り欠き部
124、142 貫通孔
125 規制部材
126 支持部
127 先端部
128 接合材
129 リベット
130 LEDモジュール
130a 第1LEDモジュール
130b 第2LEDモジュール
140 基台
140a 第1基台
140b 第2基台
141 給電端子
143 金属配線パターン
150 LEDチップ
150a 第1LEDチップ
150b 第2LEDチップ
151 サファイア基板
152 窒化物半導体層
153 カソード電極
154 アノード電極
155、156 ワイヤーボンド部
157 金ワイヤー
158 チップボンディング材
160 封止材
160a 第1封止材
160b 第2封止材
170 リード線
171 内部リード線
172 ジュメット線
173 外部リード線
174 接合材
175 支持部
176、176a、176b 第1リード線
177、177a、177b 第2リード線
180 点灯回路
181 入力端子
182 出力端子
183 ダイオードブリッジ
184 コンデンサー
185 抵抗
190 口金
191 スクリュー部
192 アイレット部
200 照明装置
220 点灯器具
221 器具本体
221a ソケット
222 ランプカバー
300 天井
1250 支持線
Claims (21)
- 開口部が形成された中空のグローブと、
第1基台及び前記第1基台上に実装された第1半導体発光素子を有し、前記グローブ内に収納された第1発光モジュールと、
前記グローブの開口部から前記第1発光モジュールの近傍まで延びるように設けられたステムと、
前記ステムの先端部に固定され、前記ステムに対する前記第1発光モジュールの動きを規制する規制部材とを備える
電球形ランプ。 - 前記第1基台には、貫通孔が形成されており、
前記規制部材は、前記貫通孔に挿入されている
請求項1に記載の電球形ランプ。 - 前記規制部材は、前記第1基台を前記ステム側から支持している支持部を有する
請求項2に記載の電球形ランプ。 - 前記規制部材は、線状部材であり、
前記支持部は、前記規制部材の屈曲部分からなり、前記ステムの先端部と前記第1基台との間に形成されている
請求項3に記載の電球形ランプ。 - 前記屈曲部分はU字形状である
請求項4に記載の電球形ランプ。 - 前記支持部は、前記貫通孔の幅よりも大きな幅を有する部材であり、前記ステムの先端部と前記第1基台との間に設けられている
請求項3に記載の電球形ランプ。 - 前記電球形ランプは、複数の前記規制部材を備え、
前記第1基台には、前記複数の規制部材のそれぞれに対応する複数の前記貫通孔が形成されており、
前記複数の貫通孔のうち少なくとも2つの貫通孔の軸方向は互いに異なる
請求項2に記載の電球形ランプ。 - 前記ステムは、前記グローブの開口部を塞ぐように前記グローブに接合されており、
前記規制部材の一部は、前記ステムに封着されている
請求項7に記載の電球形ランプ。 - 前記規制部材の前記貫通孔から突出した先端部は、折り曲げられている
請求項1〜8のいずれか1項に記載の電球形ランプ。 - 前記規制部材の前記貫通孔に挿入された先端部は、接合材によって前記第1基台に固定されている
請求項1〜9のいずれか1項に記載の電球形ランプ。 - 前記規制部材は、前記第1発光モジュールを支持しており、前記第1発光モジュールに電力を供給するための第1リード線である
請求項1〜10のいずれか1項に記載の電球形ランプ。 - 前記電球形ランプは、さらに、
前記ステムに固定され、前記第1基台の周縁部を支持している支持線を備える
請求項11に記載の電球形ランプ。 - 前記ステムは、前記グローブの開口部を塞ぐように前記グローブに接合されており、
前記第1リード線の一部は、前記ステムに封着されている
請求項11又は12に記載の電球形ランプ。 - 前記電球形ランプは、さらに、
第2基台及び前記第2基台上に実装された第2半導体発光素子を有し、前記グローブ内に収納された第2発光モジュールと、
前記第1発光モジュール及び前記第2発光モジュールを支持しており、前記第1発光モジュール及び前記第2発光モジュールに電力を供給するための少なくとも2本の第2リード線とを備え、
前記第1リード線は、前記第1基台及び前記第2基台を支持しており、
前記2本の第2リード線のうち、一方は前記第1基台を支持しており、他方は前記第2基台を支持している
請求項11に記載の電球形ランプ。 - 前記第1リード線は、前記グローブ内において、前記第1発光モジュールと前記第2発光モジュールとを電気的に接続している
請求項14に記載の電球形ランプ。 - 前記電球形ランプは、少なくとも2本の前記第1リード線を備え、
前記2本の第1リード線のうち、一方は前記第1基台を支持しており、他方は前記第2基台を支持しており、
前記2本の第1リード線の一方と前記2本の第2リード線の一方とを介して、前記第1発光モジュールに電力が供給され、
前記2本の第1リード線の他方と前記2本の第2リード線の他方とを介して、前記第2発光モジュールに電力が供給される
請求項14に記載の電球形ランプ。 - 前記ステムは、前記グローブの開口部を塞ぐように前記グローブに接合されており、
前記2本の第1リード線のそれぞれの一部と、前記2本の第2リード線のそれぞれの一部とは、前記ステムに封着されている
請求項16に記載の電球形ランプ。 - 前記第1基台は、透光性を有する
請求項1〜17のいずれか1項に記載の電球形ランプ。 - 前記ステムは、可視光に対して透明である
請求項1〜18のいずれか1項に記載の電球形ランプ。 - 前記グローブは、可視光に対して透明なガラスからなる
請求項1〜19のいずれか1項に記載の電球形ランプ。 - 請求項1〜20のいずれか1項に記載の電球形ランプを備える照明装置。
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