JPWO2018061187A1 - 半導体ランプ - Google Patents

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Abstract

半導体ランプ(1)は、ヒートシンク(4)と、少なくとも一つの半導体光源(5a)を有する光源基板(5)と、照明手段である反射部(7b)と、を備える。ヒートシンク(4)は、半導体ランプ(1)の外側に面する第一面(8a)と、第一面(8a)と反対側の第二面(8b)とを有する板状のベース部(8)と、ベース部(8)の第一面(8a)から突出するフィン(9)とを備える。光源基板(5)は、ベース部(8)の第二面(8b)に設置される。照明手段である反射部(7b)は、ベース部(8)の第一面(8a)を照らす。

Description

本発明は、半導体ランプに関する。
発光ダイオード(LED)のような半導体光源を備えた半導体ランプが広く用いられている。下記特許文献1には、High Intensity Discharge(HID)ランプの代替として使用することを目的とした半導体ランプが開示されている。この半導体ランプでは、半導体光源が実装される実装基板を有する平板状の光源ユニットの裏面を内側に向け、ランプ軸線の周りに複数の光源ユニットを配置している。それらの光源ユニットの裏面側に、放熱フィン、及び、空気が流通する空間を設けている。
日本特許第5559824号公報
大光束の半導体ランプでは、半導体光源の温度が高くなりやすい。半導体光源が発熱により高温になると、エネルギー効率が低下したり、半導体光源の寿命が短くなったりする。そのため、半導体光源が高温にならないように、半導体光源の熱を散逸させる放熱性を良好にすることが望まれている。大光束のランプは、例えば、天井のように気温の高い環境に設置されたり、街路灯のように密閉される器具に組み込まれたりするので、半導体光源の温度上昇を抑制することが難しい。特許文献1のランプでは、放熱フィンが複数の光源ユニットで囲まれた内側の空間にあるため、当該空間に熱がこもり易く、放熱フィンからの放熱性が良くない。
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、放熱性に優れ、かつ、輝度ムラを軽減できる半導体ランプを提供することを目的とする。
本発明の半導体ランプは、ヒートシンクと、少なくとも一つの半導体光源を有する光源基板と、照明手段と、を備える。ヒートシンクは、半導体ランプの外側に面する第一面と、第一面と反対側の第二面とを有する板状のベース部と、ベース部の第一面から突出するフィンとを備える。光源基板は、ベース部の第二面に設置される。照明手段は、ベース部の第一面を照らす。
本発明の半導体ランプによれば、ヒートシンクのベース部の第一面を照らす照明手段を備えたことで、放熱性に優れ、かつ、輝度ムラを軽減することが可能となる。
実施の形態1による半導体ランプを示す斜視図である。 図1に示す半導体ランプから側面カバー及びリフレクターを除去した状態を示す斜視図である。 図1に示す半導体ランプが備える側面カバー及びリフレクターを示す斜視図である。 図1に示す半導体ランプをランプ軸線に沿う視線で見た図である。 実施の形態1の半導体ランプの断面図である。 比較例の半導体ランプを外周側から見たときの輝度の分布を模式的に示すグラフである。 実施の形態1の半導体ランプを外周側から見たときの輝度の分布を模式的に示すグラフである。 実施の形態2による半導体ランプを示す斜視図である。 実施の形態3による半導体ランプを示す断面図である。 実施の形態4による半導体ランプを示す斜視図である。 実施の形態5による半導体ランプを示す斜視図である。 実施の形態6による半導体ランプを示す斜視図である。 実施の形態7による半導体ランプの一部を示す斜視図である。 実施の形態8による半導体ランプを示す斜視図である。 図14に示す半導体ランプをランプ軸線に沿う視線で見た図である。 図14に示す半導体ランプの断面図である。 実施の形態9による半導体ランプの一部を示す斜視図である。
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。各図において共通または対応する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を簡略化または省略する。本開示は、以下の各実施の形態で説明する構成のうち、組合わせ可能な構成のあらゆる組合わせを含み得る。
実施の形態1.
図1は、実施の形態1による半導体ランプ1を示す斜視図である。図1に示す本実施の形態の半導体ランプ1の用途は、特に限定されるものではない。本実施の形態の半導体ランプ1は、例えば、街路灯、道路灯、公園灯、高天井灯などの、屋内及び屋外の照明器具(図示せず)が備える電気ソケットに対して取り付け可能である。半導体ランプ1は、例えば水銀ランプのような、従来のHigh Intensity Discharge(HID)ランプの代替として使用されるものでもよい。
半導体ランプ1は、口金2を備える。本実施の形態における口金2は、電気ソケットに対してねじ込むことで接続可能なねじ込み式の口金である。照明器具が備える電気ソケットに口金2をねじ込むことで、半導体ランプ1を当該照明器具に取り付けることができる。半導体ランプ1は、図示のようなねじ込み式の口金2に代えて、差し込み式の口金を備えるものでもよい。以下の説明では、口金2側の半導体ランプ1の端を「近位端」とし、口金2と反対側の半導体ランプ1の端を「遠位端」とする。また、近位端から遠位端に向かう方向を「遠位方向」とし、遠位端から近位端に向かう方向を「近位方向」とする。
半導体ランプ1は、近位端から遠位端へ延びるランプ軸線AXを有する。ランプ軸線AXは、口金2の中心を通る。ランプ軸線AXは、半導体ランプ1の中心軸に相当する。半導体ランプ1は、口金2が上向きまたは斜め上向き、口金2が下向きまたは斜め下向き、口金2が横向き、などのいかなる姿勢で使用されてもよい。
半導体ランプ1は、ランプ軸線AXを中心とする周方向に間隔をおいて配置された複数の発光ユニット3を備える。これらの発光ユニット3は、互いに同一または類似の構成を有する。複数の発光ユニット3のそれぞれは、ヒートシンク4及び光源基板5を備える。ヒートシンク4は、高い熱伝導率を有する材料、例えば金属材料で形成されることが望ましい。
以下の説明では、「周方向」とは、特に断らない限り、ランプ軸線AXを中心とする周方向を意味する。「半径方向」とは、特に断らない限り、ランプ軸線AXを中心とする半径方向を意味する。
半導体ランプ1は、側面カバー6を備える。側面カバー6は、光を透過させる。本実施の形態における側面カバー6は、ランプ軸線AXを中心とする円柱面に沿う曲面を有する。
半導体ランプ1は、リフレクター7を備える。リフレクター7は、ランプ軸線AXの方向の位置に関して、口金2と複数の発光ユニット3との間の位置にある。リフレクター7の形状は、ランプ軸線AXを中心とする円形である。
図2は、図1に示す半導体ランプ1から側面カバー6及びリフレクター7を除去した状態を示す斜視図である。図2に示すように、ヒートシンク4は、板状のベース部8と、複数のフィン9とを備える。ベース部8は、第一面8a及び第二面8bを有する。第一面8aは、半導体ランプ1の外側に面する。第二面8bは、第一面8aと反対側の面である。第二面8bは、半導体ランプ1の内側に面する。フィン9は、第一面8aから突出する。フィン9は、半導体ランプ1の外側に面する。本実施の形態では、フィン9の形状は、板状である。平行する複数のフィン9が設けられている。本実施の形態におけるフィン9は、ランプ軸線AXと平行に延びる。フィン9の形状は、板状に限らず、ピン形でもよい。フィン9は、ベース部8と一体的に形成されたものでもよい。フィン9を備えたことで、ヒートシンク4の表面積を大きくできるので、放熱を促進できる。
第一面8a及び第二面8bは、ランプ軸線AXに対して平行である。このような構成に限らず、第一面8a及び第二面8bがランプ軸線AXに対して傾斜していてもよい。
光源基板5は、ヒートシンク4のベース部8の第二面8bに設置されている。光源基板5は、少なくとも一つの半導体光源5aを有する。本実施の形態では、光源基板5は、複数の半導体光源5aを有する。光源基板5は、半導体ランプ1の内側に面する。半導体光源5aは、半導体ランプ1の内側に向かって光を放射する。
半導体光源5aは、例えば、発光ダイオード(LED)素子である。半導体光源5aは、例えば、表面実装型LEDパッケージ、チップ・スケール・パッケージのLED、砲弾型LEDパッケージ、配光レンズ付きLEDパッケージ、のいずれかでもよい。また、光源基板5は、チップ・オン・ボード(COB)タイプのLEDパッケージであってもよい。半導体光源5aは、LED素子に限らず、例えば、有機エレクトロルミネセンス(EL)素子、半導体レーザ素子などでもよい。
半導体光源5aは、指向性の低い配光を有する拡散発光源となるものが好ましい。本実施の形態における光源基板5は、ランプ軸線AXに平行な方向を長手方向とする形状を有する。本実施の形態では、光源基板5の長手方向に沿って複数の半導体光源5aが並んでいるとともに、その長手方向に垂直な方向に沿って複数の半導体光源5aが並んでいる。図示の構成に限らず、光源基板5は、ランプ軸線AXに対して傾斜した方向を長手方向とする形状でもよい。
以下の説明では、光源基板5から放射される光の光度が最高になる方向に沿う軸を当該光源基板5の「光軸」と呼ぶ。本実施の形態において、光源基板5の光軸は、ベース部8の第二面8bに対して垂直でもよい。光源基板5の光軸は、ランプ軸線AXに対して垂直でもよい。あるいは、光源基板5の光軸は、ランプ軸線AXに垂直な平面に対して傾斜していてもよい。
光源基板5の半導体光源5aと反対側の面は、ヒートシンク4のベース部8に対して熱的に接続される。ベース部8は、光源基板5及びフィン9を支える。光源基板5の半導体光源5aで発生した熱は、ベース部8へ熱伝導し、ベース部8からフィン9へ熱伝導する。ベース部8及びフィン9の表面から対流及び輻射により熱が散逸する。光源基板5と、ベース部8の第二面8bとの間に、例えば、熱伝導性グリス、熱伝導性シート、熱伝導性接着剤、熱伝導性両面粘着テープのような熱伝導性材料(図示せず)が挟まれていてもよい。光源基板5をベース部8に固定する方法は、例えば、ネジ止め、接着など、いかなる方法でもよい。あるいは、光源基板5の金属基板と、ベース部8とが一体的に形成されていてもよい。
本実施の形態におけるヒートシンク4のベース部8は、ランプ軸線AXに対して平行な方向を長手方向とする形状を有する。ベース部8の長手方向の長さを長くすることで、半導体ランプ1の配光特性に影響することなく、光源基板5の面積を大きくできる。このため、半導体ランプ1の大光束化への対応に有利である。本実施の形態の構成に代えて、ヒートシンク4のベース部8の形状は、ランプ軸線AXに対して傾斜した方向を長手方向とする形状でもよい。その場合でも、本実施の形態と類似の効果が得られる。
半導体ランプ1は、支持体10及び口金保持部11を備える。各々の発光ユニット3は、支持体10により支持されている。支持体10に対して近位側に口金保持部11が接続されている。口金保持部11に対して近位側に口金2が接続されている。支持体10は、各々の発光ユニット3へ向かって放射状に突出する複数の腕部10aを有する。ヒートシンク4のベース部8は、腕部10aに対して固定されている。ヒートシンク4を支持体10に固定する方法は、例えば、ネジ止め、凹部と凸部との嵌合、差し込み、スライド、接着、溶接など、いかなる方法でもよい。
支持体10は、高い熱伝導率を有する材料、例えば金属材料で構成されることが望ましい。ベース部8から支持体10へ熱伝導することで、支持体10の表面からも放熱でき、放熱性がさらに向上する。口金保持部11の少なくとも一部は、絶縁性を有する樹脂材料で構成されてもよい。口金保持部11は、耐熱性及び放熱性に優れた樹脂材料、金属材料、またはこれらの組み合わせにより構成されることが望ましい。
半導体ランプ1が備える複数の発光ユニット3は、ランプ軸線AXから等距離、かつ、ランプ軸線AXの周りに等角度間隔で配置されている。本実施の形態1では、3個の発光ユニット3が120°間隔で配置されている。各々の発光ユニット3は、他の発光ユニット3をランプ軸線AXを中心に回転移動した位置にある。各々の発光ユニット3は、隣り合う発光ユニット3をランプ軸線AXを中心に120°回転移動した位置にある。
図3は、図1に示す半導体ランプ1が備える側面カバー6及びリフレクター7を示す斜視図である。図4は、図1に示す半導体ランプ1をランプ軸線AXに沿う視線で見た図である。図4は、半導体ランプ1を遠位側から見た図である。
図4に示すように、側面カバー6は、周方向に隣り合う2個の発光ユニット3同士の間の開口を覆う。本実施の形態の半導体ランプ1は、発光ユニット3と同数の側面カバー6を備える。複数の発光ユニット3及び側面カバー6は、周方向に沿って交互に配置される。半導体ランプ1は、複数の発光ユニット3及び側面カバー6により囲まれるランプ内部空間を有する。ランプ内部空間は、半導体ランプ1の内側の空間である。光源基板5からランプ内部空間へ発せられた光は、側面カバー6を透過して、半導体ランプ1の外側の空間へ出射する。以下の説明では、半導体ランプ1の外側の空間を「ランプ外部空間」と呼ぶことがある。
側面カバー6は、ランプ外部空間へ向けて凸になるように湾曲した曲面を有する。本実施の形態であれば、側面カバー6を備えたことで、ランプ内部空間へ光が出射する出射面の表面積を大きくできるので、優れた照明効率及び配光特性が得られる。
側面カバー6は、光を拡散透過させることが望ましい。側面カバー6が光を拡散透過させる場合には、側面カバー6からランプ外部空間へ放射される光は、側面カバー6の表面の法線方向に放射されるだけでなく、側面カバー6の表面からあらゆる方向へ向かって放射される。その結果、半導体ランプ1の配光特性がより良好になる。
側面カバー6は、光拡散剤となる粒子が基材に分散された乳白色の樹脂材料で構成されてもよい。側面カバー6は、高い曇り度すなわちヘーズと、高い全光線透過率とを有することが望ましい。側面カバー6の基材は、例えば、優れた強度耐性、耐熱性、及び耐水性を有するポリカーボネート樹脂でもよい。側面カバー6の基材がポリカーボネート樹脂である場合には、側面カバー6の表面及び裏面にアクリル系樹脂のハードコート処理を施すことで、耐光性すなわち耐変色性をさらに向上してもよい。側面カバー6の基材は、その他の樹脂、例えば、アクリル系樹脂、ポリスチレン樹脂などでもよい。側面カバー6の光拡散剤は、例えば、シリコーン系微粒子、アクリル系微粒子、ポリスチレン微粒子などでもよい。側面カバー6は、上記の構成に代えて、透明基材の表面にディンプル加工あるいはシボ加工のような微細な凹凸を形成したものでもよい。
側面カバー6は、発光ユニット3との間に隙間が生じないように取り付けられることが望ましい。本実施の形態では、側面カバー6の縁部がフィン9に接する。側面カバー6とフィン9との接触部12にて側面カバー6がフィン9に固定されてもよい。そのようにすることで、側面カバー6をヒートシンク4によって支持できる。
本実施の形態では、ベース部8の第一面8a及びフィン9が、半導体ランプ1の外側に面する。換言すれば、ベース部8の第一面8a及びフィン9が、ランプ外部空間の方を向く。これにより、以下の効果が得られる。ベース部8の第一面8a及びフィン9の近くに熱気がこもらない。ベース部8の第一面8a及びフィン9への通気性を良好にできる。このため、対流及び輻射によるヒートシンク4の放熱効率を高くできる。その結果、半導体光源5aの温度を低くでき、半導体光源5aの発光効率を高くでき、半導体光源5aの寿命を長くできる。特に、光源基板5の半導体光源5aの搭載個数を多くした場合でも、放熱面積を十分に確保可能であるため、半導体光源5aの温度を低くして発光効率を向上できる。よって、半導体ランプ1の大光束化への対応に有利である。
図3に示すように、周方向に隣り合う2個の側面カバー6同士は、連結部13を介して連結されている。複数の側面カバー6が連結部13を介して連結されることで、全体として円筒形の部品が形成される。連結部13は、側面カバー6と同じ材質であることが望ましい。側面カバー6及び連結部13が一体形成されてもよい。側面カバー6の近位側の部分が連結部13に連結されている。
連結部13を介して連結された複数の側面カバー6の近位端は、円形の開口を形成する。リフレクター7は、当該開口を覆うように配置される。側面カバー6の近位端がリフレクター7の外縁に固定されていてもよい。リフレクター7は、中央部分に円形開口7aを有する。図1に示すように、口金2は、リフレクター7の円形開口7aから近位方向へ突出する。円形開口7aの内縁部が口金保持部11の外周部に固定されることで、リフレクター7が支持される。
図5は、実施の形態1の半導体ランプ1の断面図である。図5は、ランプ軸線AXを含む平面での断面図である。図5では、側面カバー6を除去した状態にしている。
図5に示すように、口金2と光源基板5との間は、配線14を介して電気的に接続されている。口金2に印加された直流電力が配線14により光源基板5へ供給されることで、半導体光源5aが点灯する。配線14は、口金2、口金保持部11及び支持体10の内部に形成された空洞に収納されている。本実施の形態であれば、光源基板5に給電する配線14が外部空間に露出せずに収納されていることで、配線14を汚れなどから確実に保護できる。光源基板5は、配線14と接続されるコネクタ5bを備える。半導体ランプ1の組立時に、コネクタ5bにより配線14を光源基板5に電気的に接続できるので、組立性を良好にできる。
上記の構成に代えて、半導体ランプ1は、口金2に印加された交流電力を直流電力に変換する電源回路(図示省略)を内蔵し、口金2からその電源回路を介して光源基板5へ給電するように構成されていてもよい。
リフレクター7の、遠位方向に向く面は、光を反射させる反射面となる。リフレクター7は、光を反射させる反射部7bを有する。反射部7bは、ヒートシンク4及びベース部8の長手方向の一端側すなわち近位端側に配置されている。反射部7bと、ベース部8の近位端との間には、空間がある。
光源基板5の半導体光源5aから発せられた光の一部は、反射部7bに到達する。図5中の光線R1は、光源基板5の半導体光源5aから放射されて反射部7bに到達する光の一例である。反射部7bは、その光を拡散反射させる。反射部7bにより拡散反射された光の一部は、ヒートシンク4のベース部8の第一面8aに照射される。図5中の光線R2は、反射部7bにより反射されて第一面8aに照射される光の一例である。このようにして、反射部7bは、光源基板5の半導体光源5aから発せられた光の一部を、ヒートシンク4のベース部8の第一面8aへ反射させる。本実施の形態における反射部7bは、第一面8aを照らす照明手段の例である。反射部7bにより反射された光の一部は、ヒートシンク4のフィン9にも照射される。よって、反射部7bは、第一面8a及びフィン9を照らす照明手段の例でもある。
なお、反射部7bにて鏡面反射した光がベース部8の第一面8aへ照射されるように反射部7bの傾斜角度が適合されている構成にしてもよい。その場合には、反射部7bは、光を鏡面反射させるように構成されていてもよい。
図4に示すように、リフレクター7の反射面のうち、ランプ軸線AXに沿う視線で見たときにベース部8の第一面8aより外側になる領域が、反射部7bに相当する。
以下の説明では、本実施の形態1の半導体ランプ1からリフレクター7を除去したものを比較例の半導体ランプとする。すなわち、比較例の半導体ランプは、反射部7bを備えない。図6は、比較例の半導体ランプを外周側から見たときの輝度の分布を模式的に示すグラフである。図6の横軸は、周方向の位置を示す。図6に示すように、比較例の半導体ランプにおける輝度の分布は、以下のようになる。発光ユニット3同士の間の位置においては、側面カバー6の表面から光が出射するため、輝度が高くなる。これに対し、ヒートシンク4の位置においては、光がランプ外部空間へ放射されないので、実質的に輝度がゼロとなる。このように、比較例の半導体ランプを外周側から見た場合には、周方向において大きな輝度ムラが生じる。
図7は、実施の形態1の半導体ランプ1を外周側から見たときの輝度の分布を模式的に示すグラフである。図7の横軸は、周方向の位置を示す。図7に示すように、実施の形態1の半導体ランプ1における輝度の分布は、以下のようになる。発光ユニット3同士の間の位置においては、側面カバー6の表面から光が出射するため、輝度が高くなる。ヒートシンク4の位置においては、反射部7bにより反射された光でベース部8の第一面8aが照らされることで、比較例よりも輝度が高くなる。このように、実施の形態1の半導体ランプ1によれば、比較例に比べて、周方向における輝度ムラを軽減できる。
リフレクター7の材質は、例えば、ポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂のような樹脂材料でもよいし、アルミニウムまたはその合金、ステンレス鋼のような金属材料でもよいし、樹脂材料と金属材料との組み合わせでもよい。リフレクター7の表面に高反射白色塗装が施されてもよい。リフレクター7は、例えば蒸着によって形成された金属の反射膜を備えたものでもよい。
ベース部8の第一面8a及びフィン9の表面特性は、光拡散性及び高反射性を有することが望ましい。例えば、それらの表面に、高反射白色塗装が施されてもよい。これらの構成によれば、半導体ランプ1の周囲への光の拡散を向上でき、さらに広配光化が図れる。ベース部8の第二面8b、支持体10、及び口金保持部11の表面特性についても、上記と同様にすることが望ましい。
半導体ランプ1において、側面カバー6及びリフレクター7を固定する方法は、特に限定されず、例えば、凹部と凸部との嵌合、差し込み、スライド、ネジ止め、接着、溶接、またはこれらのうちの二以上の組み合わせ、などの方法でもよい。
本実施の形態であれば、光源基板5の半導体光源5aから発せられた光を反射部7bが反射させることでヒートシンク4のベース部8の第一面8aを照らすことができる。このため、ベース部8の第二面8bに設置された光源基板5以外の別途の光源を設ける必要がないという利点がある。
本実施の形態では、反射部7bは、ヒートシンク4のベース部8の長手方向の位置に関して、口金2とベース部8との間の位置にある。このような位置に反射部7bが配置されることで、ランプ外部空間へ放射される光を反射部7bが遮らないようにできる。
本実施の形態における反射部7bは、ベース部8の長手方向の一端すなわち近位端から第一面8aを照らす照明部の例である。このように、ベース部8の長手方向の一端から照明部が第一面8aを照らすように構成することで、ランプ外部空間へ放射される光を当該照明部が遮らないようにできる。本発明における照明部は、反射部7bのように、他の光源から発せられた光を反射させることで第一面8aを照らすものでもよいし、あるいは、自ら光を放つことで第一面8aを照らすものでもよい。自ら光を放つ照明部の例については、実施の形態8にて説明する。
図5に示すように、ランプ軸線AXから反射部7bの外縁までの最大距離をL1とし、ランプ軸線AXからフィン9の末端までの最大距離をL2とする。図5に示す例では、L1>L2となっている。L1≧L2であれば、反射部7bからヒートシンク4に照射される光量がより多くなり、ヒートシンク4をより明るく照らすことが可能となる。図示の構成に代えて、L1<L2となるように構成してもよい。L1<L2の場合には、リフレクター7の外縁と側面カバー6の近位端部との間に形成される開口を空気が通過可能になるので、放熱性がより良好になり、半導体光源5aの温度をさらに低くできる。
口金2の近位端とリフレクター7との間の最短距離をL3とする。照明器具のグローブに半導体ランプ1を入れて使用する場合には、当該グローブとリフレクター7とが接触することのないように、L3の寸法が設定されればよい。
発光ユニット3は、光源基板5の半導体光源5a側の面を覆う光源カバー(図示省略)をさらに備えてもよい。当該光源カバーは、光を正透過させることが望ましい。当該光源カバーは、光源基板5の全体を覆うようにして、ベース部8の第二面8bに対して取り付けられてもよい。すなわち、当該光源カバー及びベース部8で囲まれる閉空間に光源基板5が収納されてもよい。当該光源カバーは、例えば、ポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、ポリスチレン樹脂などの樹脂材料で構成されてもよい。当該光源カバーの表面にハードコート処理が施されてもよい。当該光源カバーは、防水性を有してもよい。当該光源カバーとベース部8との接合部に、防水性を有するシール材または接着剤(図示省略)が備えられてもよい。当該シール材または接着剤は、例えば、軟性樹脂材料、シリコーン系などのシーリング材料、ゴム系材料などで構成されてもよい。当該光源カバーを設けることで、光源基板5を汚れあるいは水などから確実に保護することができ、半導体光源5aの劣化あるいは故障を確実に抑制できる。
本実施の形態では、半導体ランプ1は、その外径がランプ軸線AXに沿ってほぼ一定になる形状を有する。半導体ランプ1の形状は、このような形状に限定されない。例えば、ランプ軸線AXの中央部分において半導体ランプ1の外径が最大になり、その中央部分から遠位方向及び近位方向にむかって半導体ランプ1の外径が漸減する形状にしてもよい。
光源基板5の半導体光源5aから、反射部7b以外の部分のリフレクター7に到達した光は、ランプ内部空間へ向けて反射される。そのようにしてランプ内部空間へ向けて反射された光が、側面カバー6を透過してランプ外部空間へ出射することで、光量を増加させることができる。
本実施の形態では、発光ユニット3を複数組み合わせることで、半導体ランプ1の主要部を組み立てることが可能である。このため、半導体ランプ1は、組立性に優れており、製造コストの低減に有利である。また、発光ユニット3の搭載個数を変えることで、光束クラスの異なるランプを容易に製造できる。
側面カバー6に代えて、各々の発光ユニット3が個別の透光性カバーを備えるように構成してもよい。その場合には、当該透光性カバーは、発光ユニット3の長手方向に平行な中心軸を有する筒状の形状を有し、光を拡散透過させるものであることが望ましい。
本実施の形態では、半導体ランプ1が備える発光ユニット3の数が三個の例を説明した。このような構成に限らず、本発明の半導体ランプが備える発光ユニット3の数は、一個でも、二個でも、四個またはそれ以上でもよい。複数の発光ユニット3が備えられる場合には、それらの発光ユニット3は、ランプ軸線AXから等距離、かつ、ランプ軸線AXの周りに等角度間隔で配置されることが望ましい。半導体ランプが三個またはそれ以上の発光ユニット3を備える場合には、周方向における配光ムラ及び輝度ムラを小さくする上で特に有利になる。
半導体ランプが発光ユニット3を一個のみ備える場合でも、ベース部8の第一面8aを照らす照明手段を備えることで、ベース部8の第一面8a側の輝度の低下を軽減でき、周方向の輝度ムラを小さくできる。
実施の形態2.
次に、図8を参照して、実施の形態2について説明するが、前述した実施の形態1との相違点を中心に説明し、前述した要素と共通または対応する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を簡略化または省略する。
図8は、実施の形態2による半導体ランプ15を示す斜視図である。半導体ランプ15は、実施の形態1の半導体ランプ1と同じ構成に加えて、リフレクター16をさらに備える。リフレクター16の材質は、リフレクター7と同一または類似である。リフレクター16は、半導体ランプ1の遠位端に配置されている。リフレクター16の形状は、ランプ軸線AXを中心とする円形である。リフレクター16は、側面カバー6の遠位端によって囲まれる開口を覆う。
リフレクター16の、近位方向に向く面は、光を反射させる反射面となる。リフレクター16は、光を反射させる反射部16aを有する。リフレクター16の反射面のうち、ランプ軸線AXに沿う視線で見たときにベース部8の第一面8aより外側になる領域が、反射部16aに相当する。反射部16aは、ヒートシンク4及びベース部8の長手方向の他端側すなわち遠位端側に配置されている。反射部16aと、ベース部8の遠位端との間には、空間がある。
光源基板5の半導体光源5aから発せられた光の一部は、反射部16aに到達する。反射部16aは、その光を拡散反射させる。反射部16aにより拡散反射された光の一部は、ヒートシンク4のベース部8の第一面8aに照射される。このようにして、反射部16aは、光源基板5の半導体光源5aから発せられた光の一部を、ヒートシンク4のベース部8の第一面8aへ反射させる。本実施の形態における反射部16aは、第一面8aを照らす照明手段の例である。反射部16aにより反射された光の一部は、ヒートシンク4のフィン9にも照射される。よって、反射部16aは、第一面8a及びフィン9を照らす照明手段の例でもある。
本実施の形態であれば、ベース部8の第一面8aは、反射部7b及び反射部16aの双方から照らされる。このため、実施の形態1に比べて、ヒートシンク4をより明るく照らすことができ、周方向における輝度ムラをさらに軽減できる。
実施の形態1で説明したように、反射部7bは、ベース部8の長手方向の一端すなわち近位端から第一面8aを照らす第一照明部の例である。本実施の形態の反射部16aは、ベース部8の長手方向の他端すなわち遠位端から第一面8aを照らす第二照明部の例である。このように、ベース部8の長手方向の両端から第一面8aを照らすように照明部を備えたことで、以下の効果が得られる。ランプ外部空間へ放射される光をこれらの照明部が遮らないようにし、かつ、ヒートシンク4をより明るく照らすことができる。
光源基板5の半導体光源5aから、反射部16a以外の部分のリフレクター16に到達した光は、ランプ内部空間へ向けて反射される。そのようにしてランプ内部空間へ向けて反射された光が、側面カバー6を透過してランプ外部空間へ出射することで、光量を増加させることができる。
実施の形態3.
次に、図9を参照して、実施の形態3について説明するが、前述した実施の形態1との相違点を中心に説明し、前述した要素と共通または対応する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を簡略化または省略する。
図9は、実施の形態3による半導体ランプ17を示す断面図である。図9は、ランプ軸線AXを含む平面での断面図である。半導体ランプ17は、実施の形態1の半導体ランプ1と比べて、リフレクター7に代えてリフレクター18を備える点で異なる。リフレクター18は、リフレクター7と比べて、形状が異なる。リフレクター18の材質は、リフレクター7と同一または類似である。
リフレクター18は、光を反射させる反射部18aを有する。リフレクター18は、ランプ軸線AXに垂直な平面に対して傾斜した部分を有する。その傾斜した部分は、半径方向外方へ向かって遠位方向へ移行するように傾斜している。反射部18aは、この傾斜した部分にある。
リフレクター18は、上記傾斜した部分に比べてランプ軸線AXに近い部分である内周部分18bを有する。内周部分18bは、口金保持部11の外周を環状に取り囲む。内周部分18bは、ランプ軸線AXに対して垂直な板状である。
光源基板5の半導体光源5aから発せられた光の一部は、反射部18aに到達する。図9中の光線R3は、光源基板5の半導体光源5aから放射されて反射部18aに到達する光の一例である。反射部18aは、その光を拡散反射または鏡面反射させる。反射部18aにより反射された光は、ヒートシンク4のベース部8の第一面8aに照射される。図9中の光線R4は、反射部18aにより反射されて第一面8aに照射される光の一例である。このようにして、反射部18aは、光源基板5の半導体光源5aから発せられた光の一部を、ヒートシンク4のベース部8の第一面8aへ反射させる。本実施の形態における反射部18aは、第一面8aを照らす照明手段の例である。反射部18aにより反射された光の一部は、ヒートシンク4のフィン9にも照射される。よって、反射部18aは、第一面8a及びフィン9を照らす照明手段の例でもある。
本実施の形態であれば、実施の形態1の効果に加えて、リフレクター18を上記の形状にしたことで、さらに以下の効果が得られる。光源基板5からの光を反射部18aがより効率良く反射させることができる。このため、ヒートシンク4をより明るく照らすことができ、周方向における輝度ムラをより小さくできる。照明器具のグローブに半導体ランプ17を入れて使用する場合に、当該グローブとリフレクター18とが接触しにくくなる。
実施の形態4.
次に、図10を参照して、実施の形態4について説明するが、前述した実施の形態との相違点を中心に説明し、前述した要素と共通または対応する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を簡略化または省略する。
図10は、実施の形態4による半導体ランプ20を示す斜視図である。図10に示す半導体ランプ20は、実施の形態1の半導体ランプ1と比べて、リフレクター7に代えてリフレクター21を備える点で異なる。リフレクター21は、実施の形態3のリフレクター18に類似した構成を有する。リフレクター21は、リフレクター18のうちの内周部分18bを除去したものに相当する。
半導体ランプ20は、光を透過させる端面カバー22を備える。端面カバー22は、上記除去された内周部分18bを塞ぐように配置される。端面カバー22は、口金保持部11の外周を環状に取り囲む。端面カバー22は、ランプ軸線AXに対して垂直な板状である。端面カバー22は、光源基板5からの光を、ベース部8の長手方向へ向かって透過させる。端面カバー22は、光源基板5からの光を、近位方向へ透過させる。端面カバー22は、光を拡散透過させることが望ましい。端面カバー22の材質は、側面カバー6と同一または類似の材質とすることができる。本実施の形態であれば、端面カバー22を備えたことで、近位方向にも良好に配光できる。
リフレクター21は、複数の反射部21aを備える。各々の発光ユニット3に対して反射部21aが設けられている。反射部21aの構成及び機能は、実施の形態3における反射部18aと同じである。反射部21aは、端面カバー22に隣接する。端面カバー22に対して半径方向外方に反射部21aが位置する。本実施の形態であれば、反射部21aが端面カバー22に隣接するように構成したことで、反射部21a及び端面カバー22を小さいスペースに設けることが可能となる。
本実施の形態では、半導体ランプ20の近位端側に端面カバー22を配置する例を説明した。このような構成に限らず、半導体ランプ20の遠位端側にも端面カバーを備えてもよい。光源基板5からの光を、遠位端側の端面カバーから、ベース部8の長手方向へ向かって透過させることで、遠位方向にも良好に配光できる。
実施の形態5.
次に、図11を参照して、実施の形態5について説明するが、前述した実施の形態との相違点を中心に説明し、前述した要素と共通または対応する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を簡略化または省略する。
図11は、実施の形態5による半導体ランプ23を示す斜視図である。半導体ランプ23は、実施の形態1の半導体ランプ1と比べて、リフレクター7に代えて、複数のリフレクター24を備える点で異なる。各々のリフレクター24は、各々の発光ユニット3に対して設けられている。近位端側から半導体ランプ23を見たとき、複数のリフレクター24は、中央部分から複数の発光ユニット3の方向へ放射状に突出する。複数のリフレクター24は、実施の形態3のリフレクター18を部分的に切り取ったものに相当する。リフレクター24は、反射部24aを備える。反射部24aの構成及び機能は、実施の形態3における反射部18aと同じである。
周方向に隣り合う2個のリフレクター24同士の間に、開口25が形成される。開口25は、リフレクター24の縁部と側面カバー6の近位端とで囲まれて形成される。ランプ内部空間からランプ外部空間へ、またはその逆へ、開口25を通って空気が通過可能である。これにより、ランプ内部空間に熱気がこもることを防止できるので、半導体光源5aの温度をより低くでき、半導体光源5aの発光効率をより高くでき、半導体光源5aの寿命をより長くできる。
実施の形態6.
次に、図12を参照して、実施の形態6について説明するが、前述した実施の形態1との相違点を中心に説明し、前述した要素と共通または対応する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を簡略化または省略する。
図12は、実施の形態6による半導体ランプ26を示す斜視図である。半導体ランプ26は、実施の形態1の半導体ランプ1の構成に加えて、反射部27及び28をさらに備える。反射部27及び28は、側面カバー6と一体的に形成されている。反射部27及び28は、側面カバー6に隣接する。側面カバー6の内面及び外面は、反射部27及び28の内面及び外面に連続する。
反射部27は、ベース部8の長手方向の中央部分において第一面8aと対向する。ヒートシンク4は、フィン9が切り欠かれた切欠き部29を有する。切欠き部29は、反射部27と対向する位置のフィン9が切り欠かれた領域である。
光源基板5の半導体光源5aから発せられた光の一部は、切欠き部29を通って反射部27の内面に到達する。反射部27は、その光を拡散反射または鏡面反射させる。反射部27により反射された光は、ヒートシンク4のベース部8の第一面8aに照射される。このようにして、反射部27は、光源基板5からの光を、ベース部8の第一面8aへ反射させる。本実施の形態における反射部27は、第一面8aを照らす照明手段の例である。反射部27により反射された光の一部は、フィン9にも照射される。よって、反射部27は、第一面8a及びフィン9を照らす照明手段の例でもある。
本実施の形態における反射部27は、ベース部8の長手方向の中央部分から第一面8aを照らす中央照明部の例である。このように、ベース部8の長手方向の中央部分から中央照明部が第一面8aを照らすように構成することで、ベース部8の長手方向の中央部分及びその近くをより明るく照らすことが可能となる。
反射部27は、一部の光を反射させ、残りの光を透過させてもよい。すなわち、光源基板5から切欠き部29を通って反射部27の内面に到達した光の一部は、反射部27を透過してランプ外部空間へ出射してもよい。
半導体ランプ26では、ヒートシンク4の近位端とリフレクター7との距離が実施の形態1に比べて大きい。反射部28は、ヒートシンク4の近位端と、リフレクター7の外縁との間にある。
光源基板5の半導体光源5aから発せられた光の一部は、反射部28の内面に到達する。光源基板5からの光が、直接、反射部28の内面に到達してもよい。光源基板5からの光が、リフレクター7で反射した後に反射部28の内面に到達してもよい。反射部28は、それらの光を拡散反射または鏡面反射させる。反射部28により反射された光は、ヒートシンク4のベース部8の第一面8aに照射される。このようにして、反射部28は、光源基板5からの光を、ベース部8の第一面8aへ反射させる。本実施の形態における反射部28は、第一面8aを照らす照明手段の例である。反射部28により反射された光の一部は、フィン9にも照射される。よって、反射部28は、第一面8a及びフィン9を照らす照明手段の例でもある。
本実施の形態では、反射部28は、ベース部8の長手方向の位置に関して、口金2とベース部8との間の位置にある。このような位置に反射部28が配置されることで、ランプ外部空間へ放射される光を反射部28が遮らないようにできる。
本実施の形態における反射部28は、ベース部8の長手方向の一端すなわち近位端から第一面8aを照らす照明部の例である。このように、ベース部8の長手方向の一端から照明部が第一面8aを照らすように構成することで、ランプ外部空間へ放射される光を当該照明部が遮らないようにできる。反射部28は、一部の光を反射させ、残りの光を透過させてもよい。すなわち、光源基板5から反射部28の内面に到達した光の一部は、反射部28を透過してランプ外部空間へ出射してもよい。
本実施の形態であれば、反射部27及び28を側面カバー6と一体的に形成したことで、部品点数を増やすことなく、周方向の輝度ムラをさらに小さくすることが可能となる。
実施の形態7.
次に、図13を参照して、実施の形態7について説明するが、前述した実施の形態1との相違点を中心に説明し、前述した要素と共通または対応する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を簡略化または省略する。
図13は、実施の形態7による半導体ランプ30の一部を示す斜視図である。半導体ランプ30の光源基板5は、半導体光源5aに加えて、少なくとも一つの第二半導体光源5cをさらに備える。光源基板5へ供給された直流電力により第二半導体光源5cが点灯する。半導体光源5aは、第一半導体光源に相当する。半導体光源5aの光軸方向は、ランプ軸線AXに対して垂直である。半導体光源5aの光軸方向は、ベース部8の第二面8bに対して垂直である。第二半導体光源5cの光軸方向は、半導体光源5aの光軸方向とは異なる方向である。第二半導体光源5cの光軸方向は、ランプ軸線AXに垂直な平面に対して傾斜している。第二半導体光源5cの光軸方向は、リフレクター7の反射部7bに近づくように延びる。第二半導体光源5cは、リフレクター7の反射部7bに向かって光を放射する。
本実施の形態であれば、第二半導体光源5cを備えたことで、反射部7bで反射してベース部8の第一面8aに照射される光の量をより多くすることができる。このため、実施の形態1に比べて、ヒートシンク4をより明るく照らすことができ、周方向における輝度ムラをさらに軽減できる。
実施の形態8.
次に、図14から図16を参照して、実施の形態8について説明するが、前述した実施の形態1との相違点を中心に説明し、前述した要素と共通または対応する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を簡略化または省略する。
図14は、実施の形態8による半導体ランプ32を示す斜視図である。図15は、図14に示す半導体ランプ32をランプ軸線AXに沿う視線で見た図である。図15は、半導体ランプ32を遠位側から見た図である。図16は、図14に示す半導体ランプ32の断面図である。図16は、ランプ軸線AXを含む平面での断面図である。
これらの図に示す半導体ランプ32は、実施の形態1の半導体ランプ1と比べて、リフレクター7に代えて、基板部33を備える点で異なる。図14に示すように、基板部33は、ヒートシンク4の近位端に設置されている。
図15に示すように、基板部33は、少なくとも一つの半導体光源33aを有する。半導体光源33aとしては、半導体光源5aについて説明したようなものを用いることができる。本実施の形態における基板部33は、複数の半導体光源33aを有する。ランプ軸線AXに沿う視線で見たとき、複数の半導体光源33aは、それぞれ、フィン9同士の間に位置する。基板部33の半導体光源33aから発せられた光の少なくとも一部は、フィン9同士の間を通って、ベース部8の第一面8aに照射される。半導体光源33aは、図示しない透明カバーにより覆われることで保護されることが望ましい。
本実施の形態における基板部33は、ベース部8の第一面8aを照らす照明手段の例である。基板部33が発した光の一部は、ヒートシンク4のフィン9にも照射される。よって、基板部33は、第一面8a及びフィン9を照らす照明手段の例でもある。
本実施の形態であれば、基板部33から発せられた光が第一面8aを照らすことで、実施の形態1と同一または類似の効果が得られる。すなわち、周方向における輝度ムラを軽減できる。
本実施の形態では、基板部33は、ヒートシンク4のベース部8の長手方向の位置に関して、口金2とベース部8との間の位置にある。このような位置に基板部33が配置されることで、ランプ外部空間へ放射される光を基板部33が遮らないようにできる。
本実施の形態における基板部33は、ベース部8の長手方向の一端すなわち近位端から第一面8aを照らす照明部の例である。このように、ベース部8の長手方向の一端から照明部が第一面8aを照らすように構成することで、ランプ外部空間へ放射される光を当該照明部が遮らないようにできる。
本実施の形態であれば、基板部33から発せられた光を、直接、ベース部8の第一面8aに照射できる。このため、実施の形態1に比べて、ベース部8の第一面8aの輝度をさらに高くできる。
図16に示すように、口金2からの配線14は、光源基板5だけでなく、基板部33にも接続されている。口金2に印加された電力により、光源基板5の半導体光源5aと、基板部33の半導体光源33aとの双方が点灯する。本実施の形態であれば、簡単な構成で光源基板5及び基板部33の双方に電力を供給できる。
本実施の形態では、ヒートシンク4の近位端に基板部33を設置した例を説明した。このような構成に代えて、ヒートシンク4の遠位端に基板部33を設置してもよい。ヒートシンク4の近位端及び遠位端の両方に基板部33を設置してもよい。
実施の形態9.
次に、図17を参照して、実施の形態9について説明するが、前述した実施の形態1との相違点を中心に説明し、前述した要素と共通または対応する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を簡略化または省略する。
図17は、実施の形態9による半導体ランプ34の一部を示す斜視図である。半導体ランプ34は、実施の形態5で説明したリフレクター24と、実施の形態8で説明した基板部33との双方を備える。本実施の形態であれば、リフレクター24からの反射光と、基板部33から直接照射される光との両方でベース部8の第一面8aを照らすことができる。このため、ベース部8の第一面8aの輝度をさらに高くでき、周方向における輝度ムラをより小さくできる。基板部33は、実施の形態5以外の他の実施の形態にも組み合わせ可能であることは言うまでもない。
1 半導体ランプ、 2 口金、 3 発光ユニット、 4 ヒートシンク、 5 光源基板、 5a 半導体光源、 5c 第二半導体光源、 6 側面カバー、 7 リフレクター、 7b 反射部、 8 ベース部、 8a 第一面、 8b 第二面、 9 フィン、 10 支持体、 11 口金保持部、 14 配線、 15 半導体ランプ、 16 リフレクター、 16a 反射部、 17 半導体ランプ、 18 リフレクター、 18a 反射部、 20 半導体ランプ、 21 リフレクター、 21a 反射部、 22 端面カバー、 23 半導体ランプ、 24 リフレクター、 24a 反射部、 26 半導体ランプ、 27,28 反射部、 30,32 半導体ランプ、 33 基板部、 33a 半導体光源、 34 半導体ランプ

Claims (13)

  1. 半導体ランプにおいて、
    前記半導体ランプの外側に面する第一面と、前記第一面と反対側の第二面とを有する板状のベース部と、前記ベース部の前記第一面から突出するフィンとを備えるヒートシンクと、
    前記ベース部の前記第二面に設置され、少なくとも一つの半導体光源を有する光源基板と、
    前記ベース部の前記第一面を照らす照明手段と、
    を備える半導体ランプ。
  2. ランプ軸線を中心とする周方向に間隔をおいて配置された複数の発光ユニットを備え、
    前記複数の発光ユニットのそれぞれは、前記ヒートシンク及び前記光源基板を備え、
    前記複数の発光ユニットのそれぞれの前記光源基板が前記半導体ランプの内側に面する請求項1に記載の半導体ランプ。
  3. 前記複数の発光ユニットは、前記周方向に隣り合う第一発光ユニット及び第二発光ユニットを含み、
    前記第一発光ユニット及び前記第二発光ユニットの間の開口を覆い、光を透過させる側面カバーを備える請求項2に記載の半導体ランプ。
  4. 前記照明手段は、前記光源基板からの光を前記ベース部の前記第一面へ反射させる少なくとも一つの反射部を備え、
    前記少なくとも一つの反射部は、前記側面カバーと一体的に形成された反射部を含む請求項3に記載の半導体ランプ。
  5. 前記照明手段は、前記光源基板からの光を前記ベース部の前記第一面へ反射させる少なくとも一つの反射部を備える請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の半導体ランプ。
  6. 電気ソケットに対して接続可能な口金を備え、
    前記少なくとも一つの反射部は、前記ベース部の長手方向の位置に関して前記口金と前記ベース部との間の位置にある反射部を含む請求項4または請求項5に記載の半導体ランプ。
  7. 前記光源基板からの光を前記ベース部の長手方向へ向かって透過させる端面カバーを備え、
    前記少なくとも一つの反射部は、前記端面カバーに隣接する反射部を含む請求項4から請求項6のいずれか一項に記載の半導体ランプ。
  8. 前記光源基板の前記少なくとも一つの半導体光源は、第一半導体光源及び第二半導体光源を含み、
    前記第二半導体光源の光軸方向は、第一半導体光源の光軸方向とは異なる方向であり、
    前記第二半導体光源は、少なくとも一つの前記反射部に向かって光を放射する請求項4から請求項7のいずれか一項に記載の半導体ランプ。
  9. 前記照明手段は、半導体光源を有する基板部を備え、
    前記照明手段の前記基板部から発せられた光が前記ベース部の前記第一面へ照射される請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の半導体ランプ。
  10. 電気ソケットに対して接続可能な口金を備え、
    前記口金に印加された電力により、前記光源基板の前記少なくとも一つの半導体光源と、前記照明手段の前記半導体光源との双方が点灯する請求項9に記載の半導体ランプ。
  11. 前記照明手段は、前記ベース部の長手方向の一端から前記第一面を照らす照明部を備える請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の半導体ランプ。
  12. 前記照明手段は、前記ベース部の長手方向の一端から前記第一面を照らす第一照明部と、前記ベース部の長手方向の他端から前記第一面を照らす第二照明部とを備える請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の半導体ランプ。
  13. 前記照明手段は、前記ベース部の長手方向の中央部分から前記第一面を照らす中央照明部を備える請求項1から請求項12のいずれか一項に記載の半導体ランプ。
JP2018541838A 2016-09-30 2016-09-30 半導体ランプ Active JP6620892B2 (ja)

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