WO2011055479A1 - 反射鏡付きｌｅｄランプ - Google Patents

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reflecting mirror
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橋本　尚隆
川越　進也
敏靖 小島
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パナソニック株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an LED lamp with a reflector, and more particularly, to an LED lamp with a reflector suitable as a substitute for a halogen light bulb with a reflector.
  • the halogen bulb with a reflector is, for example, a combination of a reflector having a spheroid shape on the reflecting surface and a halogen bulb, and is used as spot lighting in stores and museums.
  • an LED lamp with a reflecting mirror formed by combining an LED (light emitting diode) with a longer lifetime and less power consumption than a halogen bulb and a reflecting mirror has been studied. Yes.
  • an object of the present invention is to provide an LED lamp with a reflector that can obtain a better spot light than a case where a lamp is configured by simply arranging a plurality of LEDs.
  • an LED lamp with a reflector includes a reflector having a spheroidal reflection surface, and a plane perpendicular to the optical axis of the reflector in the reflector.
  • a plurality of LEDs arranged on the light source, and a lighting circuit for lighting the plurality of LEDs, wherein the plurality of LEDs are at a first distance from the optical axis and a first distance.
  • the light beam per LED belonging to the first group belongs to the second group during lighting by the lighting circuit. More than the luminous flux per LED.
  • the LED belonging to the first group is one LED arranged at a position intersecting the optical axis, and the LED belonging to the second group is on a circumference centered on the optical axis.
  • the optical axis is symmetrical about the optical axis.
  • the reflecting mirror is a reflecting mirror having an opening diameter of 40 mm
  • the second group includes four LEDs arranged on a circle having a diameter of 4 mm. The one LED is lit with at least twice the luminous flux of each LED of the second group.
  • the LEDs belonging to the first group and the LEDs belonging to the second group are on a concentric circle with the optical axis as the center, and are arranged symmetrically with respect to the optical axis.
  • the reflecting mirror is a reflecting mirror having an opening diameter of 40 mm
  • the first group includes four LEDs arranged on a circumference of 2.8 mm in diameter.
  • This group consists of eight LEDs arranged on a circumference of 6.3 mm in diameter, and each LED in the first group is lit with at least twice the luminous flux of each LED in the second group. It is characterized by that.
  • the plurality of LEDs arranged on the plane orthogonal to the optical axis of the reflector are the first group and the first distance at the first distance from the optical axis.
  • the light flux per LED belonging to the first group is divided into at least two groups of the second group at a second distance longer than the second group, and the light flux per LED belonging to the second group is more lighted. Therefore, compared with the case where all of the plurality of LEDs are assumed to be simply lit with the same luminous flux, more luminous flux is concentrated on the optical axis, so that the light collecting property by the reflector is reduced. As a result, it is possible to obtain better spot light than that assumed above.
  • FIG. (A) is the sectional view on the AA line in FIG. 1
  • (b) is an enlarged plan view of the LED module.
  • (A) in the first embodiment and the comparative example shows the condition of the luminous flux of each LED in the light distribution characteristic investigation, and (b) shows a part of the investigation result.
  • the light distribution curve which is a part of the survey results is shown.
  • (A) in Embodiment 2 and the comparative example shows the condition of the luminous flux of each LED in the light distribution characteristic investigation, and (b) shows a part of the investigation result.
  • the light distribution curve which is a part of the survey results is shown.
  • FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional view showing a schematic configuration of an LED bulb 10 with a reflector according to the first embodiment.
  • a circuit board 30, a mounting board 42, and components mounted on these boards, which will be described later, are not cut.
  • the LED bulb 10 with a reflector includes a base 12, a lighting circuit unit 14, a heat sink 16, a reflector 18, a front glass 20, an LED module 22, and the like.
  • the base 12 has a main body portion 14 made of an electrically insulating material.
  • One end portion of the main body 14 is formed in a substantially cylindrical shape, and a shell 26 is fitted into the cylindrical portion. Further, one end side of the cylindrical portion is formed in a substantially truncated cone shape, and an eyelet 28 is fixed to the top of the truncated cone.
  • the opposite side of the main body 24 where the eyelet 28 is provided is formed in a hollow shape whose diameter increases with distance from the eyelet 28, and a part of the lighting circuit unit 14 is accommodated in the hollow part. .
  • the lighting circuit unit 14 includes a circuit board 30 and a plurality of electronic components 32 mounted on the circuit board 30.
  • the lighting circuit unit 14 and the eyelet 28 are electrically connected by a first lead wire 34, and the lighting circuit unit 14 and the shell 26 are electrically connected by a second lead wire 36, respectively.
  • the lighting circuit unit 14 converts commercial AC power supplied via the eyelet 28, the shell 26, the first lead wire 34, and the second lead wire 36 into power for lighting the LED module 22, and the LED module. Power is supplied to 22.
  • the configuration of the lighting circuit unit 14 will be described later.
  • the heat sink 16 has a cylindrical portion 16 ⁇ / b> A, and half of the cylindrical portion 16 ⁇ / b> A is fitted in the hollow portion of the main body portion 24.
  • a bottomed cylindrical portion 16B is provided in the cylindrical portion 16A, and the bottomed cylindrical portion 16B and the cylindrical portion 16A are integrated by a flange portion 16C extending from an opening of the bottomed cylindrical portion 16B.
  • the heat sink 16 is made of aluminum, and is integrally molded as a whole by die casting or lost wax.
  • the reflecting mirror 18 is made of borosilicate glass and has a glass substrate 38 having a funnel shape.
  • a multilayer interference film 40 constituting a reflective surface is formed on a concave surface portion 38A formed on the spheroidal surface of the glass substrate 38.
  • the multilayer interference film 40 can be formed of silicon dioxide (SiO 2 ), titanium dioxide (TiO 2 ), magnesium fluoride (MgF 2 ), zinc sulfide (ZnS), or the like in addition to a metal film such as aluminum or chromium. Thereby, a reflective surface having a high reflectance is formed.
  • the reflecting mirror 18 has an opening diameter (mirror inner diameter) of 40 mm.
  • the 40 mm size means that the opening diameter is in the range of 38 mm to 42 mm.
  • the reflecting mirror 18 is a so-called narrow-angle reflecting mirror.
  • the range of “10 degrees ⁇ 25%” is referred to as “reference beam angle”.
  • the neck portion 38 ⁇ / b> B of the reflecting mirror 18 is fitted into the upper portion of the cylindrical portion 16 ⁇ / b> A of the heat sink 16.
  • the front glass 20 is fixed to the opening of the reflecting mirror 18 with an adhesive.
  • the LED module 22 is attached to the outer bottom of the bottomed cylindrical portion 16B of the heat sink 16.
  • a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1 is shown in FIG.
  • the LED module 22 includes a mounting substrate 42 and a plurality of (in this example, five) white LEDs 44, 46, 48, 50, 52.
  • the mounting substrate 42 includes a circular insulating plate 54 and a wiring pattern (not shown) formed on the upper surface of the insulating plate 54, and has a mounting surface orthogonal to the optical axis X (FIG. 1) of the reflecting mirror 18.
  • the white LEDs 44, 46, 48, 50, 52 are mounted on the mounting surface.
  • the white LEDs 44, 46, 48, 50, and 52 all have the same configuration and the same size, and are composed of, for example, an LED chip (not shown) and a phosphor-dispersed resin that seals the LED chip (shown in the drawing).
  • the square is the outline of the phosphor-dispersed resin.
  • an LED chip that emits blue light is used.
  • a silicone resin can be used as the resin of the phosphor dispersion resin.
  • the dispersed phosphor powder include (Ba, Sr) 2 SiO 4 : Eu 2+ and Y 3 (Al, Ga) 5 O 12 : Ce 3+ yellow-green phosphor powder and Sr 2 Si 5 N 8.
  • Red phosphor powders such as: Eu 2+ and (Ca, Sr) S: Eu 2+ can be used.
  • the LED chip emits light
  • the blue light emitted from the LED chip is partially absorbed by each phosphor and converted into yellow-green light or red light. Blue light, yellow-green light, and red light are combined into white light, which is emitted from the phosphor-dispersed resin.
  • the white LEDs 44, 46, 48, 50, and 52 have a size of 1 mm square in a plan view shown in FIG. 2A (that is, the outer shape of the phosphor-dispersed resin is 1 mm square).
  • the positions of the white LEDs 44, 46, 48, 50, 52 in the optical axis X direction are such that the upper surface, which is the main light emitting surface of the LEDs 44, 46, 48, 50, 52, is the focal point f of the reflecting mirror 18.
  • the position of the focal point f or the vicinity thereof is more preferable.
  • FIG. 2B shows an enlarged view of the LED module 22.
  • the white LED 44 is provided at a position intersecting the optical axis X.
  • the remaining white LEDs 46, 48, 50, 52 are on the circumference of a circle C centered on the optical axis X, and are arranged symmetrically about the optical axis X (in this example, the optical axis X is the center). Are arranged at equal angular intervals on the circumference of the circle C). The diameter of the circle C is 4 mm. That is, the white LEDs 46, 48, 50, 52 are arranged at a distance of 1 mm from the central white LED 44.
  • the white LEDs 46, 48, 50, 52 are connected in series by a wiring pattern (not shown), and are lit independently of the central white LED 44. That is, the five white LEDs are divided into a first group (white LEDs 44) and a second group (white LEDs 46, 48, 50, 52), and are lit on a group basis.
  • the first group is electrically connected to the lighting circuit unit 14 by a third lead wire 56 and a fourth lead wire 58
  • the second group is a fifth lead wire 60 and a sixth lead wire 62, respectively.
  • FIG. 3 shows a block diagram of the lighting circuit unit 14.
  • the lighting circuit unit 14 includes an AC / DC converter 64, a first constant current circuit 66, and a second constant current circuit 68.
  • the AC / DC converter 64 converts AC power from the commercial AC power supply AC into DC power.
  • the first constant current circuit 66 supplies a constant current from the DC power to the first group 70.
  • the second constant current circuit 68 supplies a constant current from the DC power to the second group 72.
  • the current supplied by the first constant current circuit 66 is larger than the current supplied by the second constant current circuit 68.
  • the white LEDs 44 of the first group 70 during lighting are turned on.
  • the luminous flux is larger than each of the white LEDs 46, 48, 50, 52 of the second group 72.
  • the inventors of the present application found that the luminous flux [lm] per white LED is combined with the first group 70 and the second group 72 as shown in FIG.
  • the light distribution characteristic (light distribution curve) on the irradiated surface 1 [m] away was investigated.
  • the luminous flux of all white LEDs is set to 60 [lm].
  • the luminous flux of the white LEDs in the first group 70 is made larger than the luminous flux of each white LED in the second group 72. That is, the ratio of the luminous flux of each white LED of the second group 72 to the white LED of the first group 70 is 2 in Example 1-1, 4 in Example 1-2, and 8 in Example 1-3. Each is set.
  • the investigation result (light distribution curve) is shown in FIG. 5, and the maximum luminous intensity [cd] and the beam opening (beam angle) [degree] in each combination are shown in FIG. 4 (b).
  • FIG. 5 shows that the light distribution curve is sharper in the example than in Comparative Example 1, and better spot light can be obtained.
  • Comparative Example 1 Since Comparative Example 1 has a beam angle of 12.8 degrees, which exceeds the upper limit of the reference beam angle of the above-described halogen bulb with a reflector (FIG. 4B), it is an alternative to the halogen bulb. It is not preferable.
  • the beam angle is 9.8 degrees, which is within the range of the reference beam angle, and can be suitably used as a substitute for the halogen light bulb with a reflector.
  • the luminous flux of the white LEDs 44 (first group 70) arranged at the position intersecting the optical axis X is derived from the luminous flux of each of the white LEDs 46, 48, 50, 52 (second group 72) arranged around the periphery. It can be seen that the beam angle can be made narrower than when all the five white LEDs are lit with the same luminous flux (Comparative Example 1).
  • Example 1-2 and Example 1-3 if the difference in the luminous flux of the white LEDs of the first group 70 and the second group 72 is increased, the beam angle is further increased. It becomes narrower (FIG. 4B), and it can be seen that good spot light can be obtained.
  • the white LED 44 of the first group 70 is turned on with at least twice the luminous flux of each white LED 46, 48, 50, 52 of the second group 72, so that the beam angle is within the range of the reference beam angle.
  • the LED bulb with a reflector according to Embodiment 2 has basically the same configuration as the LED bulb with reflector 10 of Embodiment 1 except that the number and arrangement of white LEDs are different. Therefore, the following description will focus on the different parts.
  • FIG. 6 is a plan view of the LED module 74 of the LED bulb with a reflector according to the second embodiment.
  • the first group of white LEDs 76, 78, 80, 82 are connected in series by a wiring pattern (not shown) of the mounting substrate 100, and the second group of white LEDs 84, 86, 88, 90, 92, 94, 96. , 98 are also connected in series by a wiring pattern (not shown) of the mounting board.
  • the lighting circuit unit of the structure similar to the case of Embodiment 1 namely, after converting commercial alternating current power into direct-current power, the direct-current power is divided into two systems and supplied to each group
  • the white LEDs of the first group and the second group are turned on.
  • the inventors of the present application made a difference between the luminous flux of each white LED in the first group and the luminous flux of each white LED in the second group, and investigated the light distribution characteristics.
  • the luminous flux of all white LEDs is set to 25 [lm].
  • the luminous flux of each white LED in the first group is made larger than the luminous flux of each white LED in the second group. That is, the ratio of the luminous flux of each white LED in the second group to each white LED in the first group is set to 2 in Example 2-1 and 4 in Example 2-2.
  • the investigation result (light distribution curve) is shown in FIG. 8, and the maximum luminous intensity [cd] and the beam opening (beam angle) [degree] in each combination are shown in FIG. 7 (b).
  • FIG. 8 shows that the light distribution curve is sharper in the example than in Comparative Example 2, and better spot light can be obtained.
  • the beam angle is 13.8 degrees, which exceeds the upper limit of the reference beam angle of the above-described halogen bulb with a reflector (FIG. 7B). It is not preferable.
  • the beam angle is 11.6 degrees, which is within the range of the reference beam angle, and can be suitably used as an alternative to a halogen bulb with a reflector.
  • Example 2-1 and Example 2-2 the beam angle is further narrowed if the difference in luminous flux between the white LEDs of the first group and the second group is increased. (FIG. 7B), it can be seen that good spot light can be obtained.
  • each white LED 76, 78, 80, 82 in the first group is lit with a luminous flux at least twice that of each white LED 84, 86, 88, 90, 92, 94, 96, 98 in the second group.
  • the beam angle falls within the range of the reference beam angle.
  • the reflecting mirror in the above embodiment is composed of the glass substrate and the multilayer interference film formed on the concave surface having the spheroidal shape of the glass substrate.
  • the present invention is not limited to this. I do not care.
  • the reflecting mirror by using a molded product of aluminum, the reflecting mirror also functions as a second heat sink that further dissipates the heat transmitted from the heat sink 16 (FIG. 1). ) Can be further increased. As a result, the luminous intensity can be improved.
  • the plurality of white LEDs are divided into the first and second groups.
  • the present invention is not limited to this, and the white LEDs may be divided into three or more groups.
  • N is an integer of 2 or more
  • the beam angle becomes smaller than when the plurality of LEDs are all lit with the same luminous flux. it is conceivable that. This is because it is considered that the light condensing property by the reflecting mirror is improved by concentrating more light beams on the optical axis (the focal point of the reflecting mirror).
  • the difference in the luminous flux per LED (luminous flux ratio) between each group is appropriately determined according to the size of the reflecting mirror, the arrangement interval of the plurality of LEDs, etc. It is possible to obtain spot light (having a beam angle) that is condensed to a level equal to or greater than that of a light bulb.
  • the combination of the emission color of the LED chip and the phosphor powder is not limited to the above, and may be appropriately changed according to the desired light color. In other words, by changing the mixing ratio of yellow-green phosphor powder and red phosphor powder, changing the type of phosphor used, or changing the type of LED chip (light emission color), the color of the light bulb and warm white Various light colors such as white, neutral white, and daylight can be used.
  • white LED which consists of a combination of LED chip and fluorescent substance dispersion
  • the LED lamp with a reflector according to the present invention can be suitably used as, for example, an LED bulb with a reflector for spot illumination in a store or a museum.

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Abstract

　回転楕円面形状をした反射面を有する反射鏡１８と、反射鏡１８内において、反射鏡１８の光軸Ｘと直交する平面上に配された複数のＬＥＤ４４，４６，４８，５０，５２と、前記複数のＬＥＤを点灯するための点灯回路とを有し、前記複数のＬＥＤは、光軸Ｘから第１の距離にある第１のグループ（ＬＥＤ４４）と第１の距離よりも長い第２の距離にある第２のグループ（ＬＥＤ４６，４８，５０，５２）の二つグループに分かれており、前記点灯回路による点灯中、ＬＥＤ４４の光束の方が各ＬＥＤ４６，４８，５０，５２の光束よりも多くした。

Description

反射鏡付きＬＥＤランプ
　本発明は、反射鏡付きＬＥＤランプに関し、特に、反射鏡付きハロゲン電球の代替として好適な反射鏡付きＬＥＤランプに関する。
　反射鏡付きハロゲン電球は、例えば、反射面が回転楕円面形状をした反射鏡とハロゲン電球とを組み合わせてなるものであり、店舗や美術館などのスポット照明として使用されている。
　ところで、寿命による交換頻度を低減すると共に省電力化を図るため、ハロゲン電球よりも長寿命で消費電力の少ないＬＥＤ（発光ダイオード）と反射鏡とを組み合わせてなる反射鏡付きＬＥＤランプが検討されている。
特開２００７－４１４６７号公報
　しかしながら、近年のＬＥＤの高輝度化にはめざましいものがあるものの、それでもＬＥＤ１個の明るさはハロゲン電球と比較して格段に低い。そこで、本願の発明者らはＬＥＤを複数個用いた反射鏡付きＬＥＤランプを検討した。
　ところが、検討の結果、反射鏡内に単に複数個のＬＥＤを配してランプを構成した場合、良好なスポット光が得られないことがわかった。
　本発明は、上記した課題に鑑み、単に複数個のＬＥＤを配してランプを構成した場合よりも良好なスポット光の得られる反射鏡付きＬＥＤランプを提供することを目的とする。
　上記の目的を達成するため、本発明に係る反射鏡付きＬＥＤランプは、回転楕円面形状をした反射面を有する反射鏡と、前記反射鏡内において、当該反射鏡の光軸と直交する平面上に配された複数のＬＥＤと、前記複数のＬＥＤを点灯するための点灯回路とを有し、前記複数のＬＥＤは、前記光軸から第１の距離にある第１のグループと第１の距離よりも長い第２の距離にある第２のグループの少なくとも二つのグループに分かれており、前記点灯回路による点灯中、第１のグループに属するＬＥＤ１個当たりの光束の方が第２のグループに属するＬＥＤ１個当たりの光束よりも多いことを特徴とする。
　また、前記第１のグループに属するＬＥＤは前記光軸と交差する位置に配された一のＬＥＤであり、前記第２のグループに属するＬＥＤは前記光軸を中心とする円周上に在って、当該光軸を中心に対称に配されていることを特徴とする。
　この場合に、前記反射鏡は、開口径が４０ｍｍサイズの反射鏡であり、前記第２のグループは、４個のＬＥＤが直径４ｍｍの円周上に配されて構成され、第１のグループの前記一のＬＥＤが、第２のグループの各ＬＥＤの少なくとも２倍の光束で点灯されることを特徴とする。
　あるいは、前記第１のグループに属するＬＥＤと前記第２のグループに属するＬＥＤは、前記光軸を中心とする同心円周上に在って、当該光軸を中心に対称に配されていることを特徴とする。
　この場合に、前記反射鏡は、開口径が４０ｍｍサイズの反射鏡であり、前記第１のグループは４個のＬＥＤが、直径２.８ｍｍの円周上に配されて構成され、前記第２のグループは８個のＬＥＤが直径６.３ｍｍの円周上に配されて構成されていて、第１のグループの各ＬＥＤが、第２のグループの各ＬＥＤの少なくとも２倍の光束で点灯されることを特徴とする。
　本発明に係る反射鏡付きＬＥＤランプによれば、反射鏡の光軸と直交する平面上に配された複数のＬＥＤが、光軸から第１の距離にある第１のグループと第１の距離よりも長い第２の距離にある第２のグループの少なくとも二つのグループに分かれており、点灯中、第１のグループに属するＬＥＤ１個当たりの光束の方が第２グループに属するＬＥＤ１個当たりの光束よりも多いので、仮に前記複数のＬＥＤの全てを単に同じ光束で点灯させたと仮定した場合と比較して、光軸上により多くの光束が集中することとなるため、反射鏡による集光性が向上し、その結果、前記仮定した場合よりも良好なスポット光を得ることができる。
実施の形態１に係る反射鏡付きＬＥＤ電球の概略構成を示す縦断面図である。 （ａ）は、図１におけるＡ・Ａ線断面図であり、（ｂ）は、ＬＥＤモジュールの拡大平面図である。 点灯回路ユニットのブロック図である。 実施の形態１および比較例における（ａ）は、配光特性調査における各ＬＥＤの光束の条件を示し、（ｂ）は、当該調査結果の一部を示している。 上記調査結果の一部である配光曲線を示している。 実施の形態２に係る反射鏡付きＬＥＤ電球のＬＥＤモジュールの拡大平面図である。 実施の形態２および比較例における（ａ）は、配光特性調査における各ＬＥＤの光束の条件を示し、（ｂ）は、当該調査結果の一部を示している。 上記調査結果の一部である配光曲線を示している。
　以下、本発明に係る反射鏡付きＬＥＤランプの実施の形態の形態について、反射鏡付きＬＥＤ電球を例に図面を参照しながら説明する。ここで、ＬＥＤ電球とは、後述するような口金を有し、反射鏡付きハロゲン電球用のソケットにそのまま装着して使用できるものを言う。
＜実施の形態１＞
　図１は、実施の形態１に係る反射鏡付きＬＥＤ電球１０の概略構成を示す縦断面図である。なお、図１において、後述する回路基板３０、実装基板４２およびこれらの基板への実装部品については切断していない。
　反射鏡付きＬＥＤ電球１０は、口金１２、点灯回路ユニット１４、ヒートシンク１６、反射鏡１８、前面ガラス２０、ＬＥＤモジュール２２等で構成される。
　口金１２は、電気絶縁材料からなる本体部１４を有する。本体部１４の一端部部分は略円筒形に形成されており、当該円筒部分にシェル２６が嵌めこまれている。また、円筒部分の一端部側は略円錐台形に形成されており、当該円錐台の頂部には、アイレット２８が固着されている。
　本体部２４のアイレット２８が設けられているのと反対側は、アイレット２８から遠ざかる程径が大きくなる中空形状に形成されていて、当該中空部内に点灯回路ユニット１４の一部が収納されている。
　点灯回路ユニット１４は、回路基板３０と回路基板３０に実装された複数の電子部品３２とからなる。点灯回路ユニット１４とアイレット２８とは第１リード線３４で、点灯回路ユニット１４とシェル２６とは第２リード線３６でそれぞれ電気的に接続されている。点灯回路ユニット１４は、アイレット２８およびシェル２６並びに第１リード線３４および第２リード線３６を介して供給される商用交流電力を、ＬＥＤモジュール２２を点灯させるための電力に変換して、ＬＥＤモジュール２２に給電する。点灯回路ユニット１４の構成については後述する。
　ヒートシンク１６は、円筒部１６Ａを有し円筒部１６Ａの半分が本体部２４の前記中空部に嵌めこまれている。円筒部１６Ａ内には、有底円筒部１６Ｂが設けられており有底円筒部１６Ｂと円筒部１６Ａとは、有底円筒部１６Ｂの開口部から延設されたフランジ部１６Ｃによって一体となっている。ヒートシンク１６はアルミニウムからなり、ダイキャストまたはロストワックスなどにより全体が一体的に成型される。
　反射鏡１８は、ホウ珪酸ガラスからなり、漏斗状をしたガラス基体３８を有する。ガラス基体３８において回転楕円面に形成された凹面部分３８Ａには、反射面を構成する多層干渉膜４０が形成されている。多層干渉膜４０は、アルミニウムやクロム等の金属膜の他、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）等で形成することができ、これにより、高反射率の反射面が構成される。反射鏡１８は、開口径（ミラー内径）が４０ｍｍサイズのものである。４０ｍｍサイズと言うのは、開口径が３８ｍｍ～４２ｍｍの範囲であるものを言う。また、反射鏡１８は、いわゆる狭角の反射鏡であり、反射鏡付きハロゲン電球において、ビームの開き（ビーム角）が、１０度±２５％（＝７.５度～１２.５度）のものである。以下、この「１０度±２５％」の範囲を「基準ビーム角」と言う。なお、反射面には必要に応じてファセットを形成してもよい。
　反射鏡１８は、そのネック部３８Ｂがヒートシンク１６の円筒部１６Ａ上部に嵌めこまれている。
　また、反射鏡１８の開口部には、前面ガラス２０が接着剤で固着されている。
　ヒートシンク１６の有底円筒部１６Ｂの外底には、ＬＥＤモジュール２２が取り付けられている。図１におけるＡ・Ａ線断面図を図２（ａ）に示す。
　ＬＥＤモジュール２２は、実装基板４２と複数個の（本例では、５個）の白色ＬＥＤ４４，４６，４８，５０，５２とを有する。実装基板４２は、円形の絶縁板５４と絶縁板５４の上面に形成された配線パターン（不図示）とからなり、反射鏡１８の光軸Ｘ（図１）と直交する実装面を有する。白色ＬＥＤ４４，４６，４８，５０，５２は、当該実装面に実装されている。
　白色ＬＥＤ４４，４６，４８，５０，５２は、いずれも同じ構成、同じ大きさであり、例えばＬＥＤチップ（不図示）と当該ＬＥＤチップを封止する蛍光体分散樹脂とからなる（図面に現れている正方形が蛍光体分散樹脂の輪郭である。）。ＬＥＤチップには、例えば、青色発光するものが用いられる。蛍光体分散樹脂の樹脂には、例えば、シリコーン樹脂を用いることができる。また分散する蛍光体粉末としては、例えば、(Ｂａ,Ｓｒ)2ＳｉＯ4:Ｅｕ2+やＹ3(Ａｌ,Ｇａ)5Ｏ12:Ｃｅ3＋の黄緑色蛍光体粉末とＳｒ2Ｓｉ5Ｎ8:Ｅｕ2+や（Ｃａ,Ｓｒ）Ｓ:Ｅｕ2+などの赤色蛍光体粉末を用いることができる。ＬＥＤチップが発光すると、ＬＥＤチップから放出される青色光は、各蛍光体で一部が吸収され黄緑色光や赤色光に変換される。青色光と黄緑色光と赤色光が合成されて白色光となり、蛍光体分散樹脂から放出される。白色ＬＥＤ４４，４６，４８，５０，５２は、図２（ａ）に示す平面視で１ｍｍ角の大きさを有する（すなわち、蛍光体分散樹脂の外形が１ｍｍ角である。）。
　図１に戻り、白色ＬＥＤ４４，４６，４８，５０，５２の光軸Ｘ方向の位置は、ＬＥＤ４４，４６，４８，５０，５２の主な光出射面である上面が、反射鏡１８の焦点ｆの位置から焦点ｆよりも後方（焦点ｆよりも口金１２寄りの方向）、多層干渉膜４０で構成される反射面の端部までの範囲内に入る位置に設定される。これは、焦点ｆよりも前方に配置するとビーム角が広くなりすぎ、反射面の端部よりも後方に配置すると反射鏡（反射面）で反射される光量が少なくなるためである。上記範囲内でもさらに好ましくは、焦点ｆの位置またはその近傍（光軸Ｘと平行に測った距離Ｌ＝０.０～１.５ｍｍの範囲）である。本例では、光軸Ｘと平行に測った距離Ｌ＝０.８ｍｍの位置に各白色ＬＥＤ４４，４６，４８，５０，５２が配されている。
　図２（ｂ）にＬＥＤモジュール２２の拡大図を示す。５個の白色ＬＥＤの内、白色ＬＥＤ４４が光軸Ｘと交差する位置に設けられている。
　残りの白色ＬＥＤ４６，４８，５０，５２は光軸Ｘを中心とする円Ｃの周上に在って、光軸Ｘを中心に対称に配されている（本例では、光軸Ｘを中心に円Ｃの周上、等角度間隔で配されている。）。円Ｃの直径は４ｍｍである。すなわち、白色ＬＥＤ４６，４８，５０，５２は、中央の白色ＬＥＤ４４に１ｍｍの間隔をあけて配されている。
　ここで、白色ＬＥＤ４６，４８，５０，５２は、配線パターン（不図示）によって直列に接続されており、中心の白色ＬＥＤ４４とは独立に点灯される。すなわち、５個の白色ＬＥＤは、第１グループ（白色ＬＥＤ４４）と第２グループ（白色ＬＥＤ４６，４８，５０，５２）とに分かれていて、グループ別に点灯される。第１グループは、第３リード線５６および第４リード線５８で、第２グループは、第５リード線６０および第６リード線６２で、それぞれ点灯回路ユニット１４と電気的に接続されている。
　図３に、点灯回路ユニット１４のブロック図を示す。点灯回路ユニット１４はＡＣ/ＤＣコンバーター６４、第１定電流回路６６、および第２定電流回路６８を有する。ＡＣ/ＤＣコンバーター６４は、商用交流電源ＡＣからの交流電力を直流電力に変換する。第１定電流回路６６は、前記直流電力から一定の電流を第１グループ７０に供給する。第２定電流回路６８は、前記直流電力から一定の電流を第２グループ７２に供給する。ここで、第１定電流回路６６が供給する電流の方が、第２定電流回路６８が供給する電流よりも大きくなっており、その結果、点灯中における、第１グループ７０の白色ＬＥＤ４４の方が第２グループ７２の白色ＬＥＤ４６，４８，５０，５２の各々よりも光束が多くなっている。
　本願の発明者らは、白色ＬＥＤ１個当たりの光束［ｌｍ］を第１グループ７０と第２グループ７２とで、図４（ａ）に示すように組み合わせたものにつき、反射鏡付きＬＥＤ電球から距離１[ｍ]離れた照射面における配光特性（配光曲線）について調査した。
　比較例１は、全ての白色ＬＥＤの光束を６０［ｌｍ］に設定したものである。実施例１－１～１－３は、第１グループ７０の白色ＬＥＤの光束を第２グループ７２の各白色ＬＥＤの光束よりも多くしたものである。すなわち、第１グループ７０の白色ＬＥＤに対する第２グループ７２の各白色ＬＥＤの光束の比が、実施例１－１では２に、実施例１－２では４に、実施例１－３では８にそれぞれ設定されている。
　なお、比較例１、実施例１－１～１－３のいずれも５個の白色ＬＥＤの光束の合計は３００［ｌｍ］である。各組み合わせ共、３００［ｌｍ］に統一したのは、投入電力［Ｗ］を同じにするためである。
　調査結果（配光曲線）を図５に、各組み合わせにおける最大光度［ｃｄ］とビームの開き（ビーム角）［度］を図４（ｂ）に示す。
　図５より、比較例１よりも実施例の方が、配光曲線が先鋭になっていて、より良好なスポット光が得られることが分かる。
　比較例１は、ビーム角が１２.８度と、上記反射鏡付きハロゲン電球の基準ビーム角の上限である１２.５度を上回っているため（図４（ｂ））、当該ハロゲン電球の代替としては好ましくない。これに対し、実施例１－１では、ビーム角が９.８度と、基準ビーム角の範囲内であり、反射鏡付きハロゲン電球の代替として好適に使用できる。
　このように、光軸Ｘと交差する位置に配された白色ＬＥＤ４４（第１グループ７０）の光束をその周囲に配された各白色ＬＥＤ４６，４８，５０，５２（第２グループ７２）の光束よりも多くすることにより、５個の白色ＬＥＤ全てを同じ光束で点灯させた場合（比較例１）よりもビーム角を狭くできることが分かる。
　また、実施例１－２、実施例１－３（図４（ａ））に示すように、第１グループ７０と第２グループ７２の白色ＬＥＤの光束の差を大きくすれば、さらにビーム角が狭くなり（図４（ｂ））、良好なスポット光が得られることが分かる。
　この場合に、第１グループ７０の白色ＬＥＤ４４を、第２グループ７２の各白色ＬＥＤ４６，４８，５０，５２の少なくとも２倍の光束で点灯することにより、ビーム角が基準ビーム角の範囲に納まることが分かる。
＜実施の形態２＞
　実施の形態２に係る反射鏡付きＬＥＤ電球は、白色ＬＥＤの個数およびその配列が異なる以外は、実施の形態１の反射鏡付きＬＥＤ電球１０と基本的に同様の構成である。よって、以下異なる部分を中心に説明する。
　図６に、実施の形態２に係る反射鏡付きＬＥＤ電球のＬＥＤモジュール７４の平面図を示す。
　ＬＥＤモジュール７４は、白色ＬＥＤを１２個有し、その内４個の白色ＬＥＤ７６，７８，８０，８２が光軸Ｘを中心とする円Ｃ１の周上に等角度間隔で配されていて、第グループを構成している。残り８個の白色ＬＥＤ８４，８６，８８，９０，９２，９４，９６，９８は、光軸Ｘを中心とし円Ｃ１よりも大きい円Ｃ２の周上に等角度間隔で配されていて、第２グループを構成している。なお、各白色ＬＥＤの構成および大きさは、実施の形態１のものと同じである。１２個の白色ＬＥＤは、１ｍｍの間隔をあけて、図６に示すようにマトリックス状に配されている。したがって、円Ｃ１の直径は、２√２（＝２.８）［ｍｍ］であり、円Ｃ２の直径は、２√１０（＝６.３）［ｍｍ］である。
　第１グループの白色ＬＥＤ７６，７８，８０，８２は、実装基板１００の配線パターン（不図示）によって直列に接続されており、第２グループの白色ＬＥＤ８４，８６，８８，９０，９２，９４，９６，９８も実装基板の配線パターン（不図示）によって直列に接続されている。
　そして、実施の形態１の場合と同様な構成の点灯回路ユニット（すなわち、商用交流電力を直流電力に変換した上で、当該直流電力を２系統に分けて、各グループに供給する点灯回路ユニット）によって、第１グループと第２グループの各白色ＬＥＤが点灯される。
　本願の発明者らは、実施の形態１と同様、第１グループの各白色ＬＥＤの光束と第２グループの各白色ＬＥＤの光束の間に差をつけ、その配光特性について調査した。
　すなわち、白色ＬＥＤ１個当たりの光束［ｌｍ］を第１グループと第２グループとで、図７（ａ）に示すように組み合わせたものにつき、反射鏡付きＬＥＤ電球から距離１[ｍ]離れた照射面における配光特性（配光曲線）について調査した。
　比較例２は、全ての白色ＬＥＤの光束を２５［ｌｍ］に設定したものである。実施例２－１、２－２は、第１グループの各白色ＬＥＤの光束を第２グループの各白色ＬＥＤの光束よりも多くしたものである。すなわち、第１グループの各白色ＬＥＤに対する第２グループの各白色ＬＥＤの光束の比が、実施例２－１では２に、実施例２－２では４にそれぞれ設定されている。
　なお、比較例２、実施例２－１、２－２のいずれも１２個の白色ＬＥＤの光束の合計を３００［ｌｍ］とした理由は、実施の形態１と同様である。
　調査結果（配光曲線）を図８に、各組み合わせにおける最大光度［ｃｄ］とビームの開き（ビーム角）［度］を図７（ｂ）に示す。
　図８より、比較例２よりも実施例の方が、配光曲線が先鋭になっていて、より良好なスポット光が得られることが分かる。
　比較例２は、ビーム角が１３.８度と、上記反射鏡付きハロゲン電球の基準ビーム角の上限である１２.５度を上回っているため（図７（ｂ））、当該ハロゲン電球の代替としては好ましくない。これに対し、実施例２－１では、ビーム角が１１.６度と、基準ビーム角の範囲内であり、反射鏡付きハロゲン電球の代替として好適に使用できる。
　このように、光軸Ｘを中心とする円Ｃ１の周上に配された各白色ＬＥＤ７６，７８，８０，８２（第１グループ）の光束をその周囲に配された各白色ＬＥＤ８４，８６，８８，９０，９２，９４，９６，９８（第２グループ）の光束よりも多くすることにより、１２個の白色ＬＥＤ全てを同じ光束で点灯させた場合（比較例２）よりもビーム角を狭くできることが分かる。
　また、実施例２－１、実施例２－２（図７（ａ））に示すように、第１グループと第２グループの白色ＬＥＤの光束の差を大きくすれば、さらにビーム角が狭くなり（図７（ｂ））、良好なスポット光が得られることが分かる。
　この場合に、第１グループの各白色ＬＥＤ７６，７８，８０，８２を、第２グループの各白色ＬＥＤ８４，８６，８８，９０，９２，９４，９６，９８の少なくとも２倍の光束で点灯することにより、ビーム角が基準ビーム角の範囲に納まることが分かる。
　以上、本発明に係る反射鏡付きＬＥＤランプを実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上記した形態に限らないことは勿論であり、例えば、以下の形態とすることもできる。
（１）上記実施の形態における反射鏡は、ガラス基体と当該ガラス基体の回転楕円面形状をした凹面に形成された多層干渉膜とで構成したが、これに限らず金属で形成することとしても構わない。この場合に、アルミニウムの成型品を用いることにより、当該反射鏡はヒートシンク１６（図１）から伝達される熱をさらに放散させる第２のヒートシンクとしても機能することとなり、ＬＥＤに投入できる電力（電流）をさらに増大することができる。その結果、光度を向上させることが可能となる。
（２）上記実施の形態では、複数個の白色ＬＥＤを第１および第２の二つのグループに分けたが、これに限らず、三つまたはそれ以上のグループに分けても構わない。この場合に、反射鏡の光軸からの距離が近い順に第１のグループ、第２のグループ、第３のグループ、…、第Ｎのグループ（Ｎは２以上の整数）とすると、第（Ｎ－１）のグループの各ＬＥＤの光束を第Ｎのグループの各ＬＥＤの光束よりも多くすることにより、前記複数個のＬＥＤを全て同じ光束で点灯させたときよりも、ビーム角が小さくなるものと考えられる。光軸（反射鏡の焦点）により多くの光束を集中させることにより、反射鏡による集光性が向上すると考えられるからである。
　この場合に、各グループ間におけるＬＥＤ１個当たりの光束の差（光束比）を、反射鏡の大きさ、複数個のＬＥＤの配置間隔などに応じて適宜決定することにより、対応する反射鏡付きハロゲン電球と同等またはそれ以上に集光された（ビーム角を有する）スポット光を得ることができる。
（３）ＬＥＤチップの発光色と蛍光体粉末の組み合わせは、上記したものに限らず、所望とする光色に応じて適宜変更しても構わない。すなわち、黄緑色蛍光体粉末と赤色蛍光体粉末の混合割合を変化させたり、使用する蛍光体の種類を変えたり、ＬＥＤチップの種類（発光色）を変えたりすることにより、電球色、温白色、白色、昼白色、昼光色など種々の光色とすることができる。
（４）上記実施の形態では、ＬＥＤとしてＬＥＤチップと蛍光体分散樹脂との組み合わせからなる白色ＬＥＤを用いたが、これに限らず、ＬＥＤはＬＥＤチップのみの構成としても構わない。
　本発明に係る反射鏡付きＬＥＤランプは、例えば、店舗や美術館などのスポット照明用の反射鏡付きＬＥＤ電球として好適に利用可能である。
　　１０　　反射鏡付きＬＥＤ電球
　　１４　　点灯回路ユニット
　　１８　　反射鏡
　　４４，４６，４８，５０，５２　　白色ＬＥＤ
　　７０　　第１グループ
　　７２　　第２グループ
　　７６，７８，８０，８２，８４，８６，８８，９０，９２，９４，９６，９８　　白色ＬＥＤ
　　　Ｘ　　反射鏡の光軸

Claims (5)

  1. 　回転楕円面形状をした反射面を有する反射鏡と、
    　前記反射鏡内において、当該反射鏡の光軸と直交する平面上に配された複数のＬＥＤと、
    　前記複数のＬＥＤを点灯するための点灯回路と、
    　を有し、
    　前記複数のＬＥＤは、前記光軸から第１の距離にある第１のグループと第１の距離よりも長い第２の距離にある第２のグループの少なくとも二つのグループに分かれており、
    　前記点灯回路による点灯中、第１のグループに属するＬＥＤ１個当たりの光束の方が第２のグループに属するＬＥＤ１個当たりの光束よりも多いことを特徴とする反射鏡付きＬＥＤランプ。
  2. 　前記第１のグループに属するＬＥＤは前記光軸と交差する位置に配された一のＬＥＤであり、前記第２のグループに属するＬＥＤは前記光軸を中心とする円周上に在って、当該光軸を中心に対称に配されていることを特徴とする請求項１に記載の反射鏡付きＬＥＤランプ。
  3. 　前記反射鏡は、開口径が４０ｍｍサイズの反射鏡であり、
    　前記第２のグループは、４個のＬＥＤが直径４ｍｍの円周上に配されて構成され、
    　第１のグループの前記一のＬＥＤが、第２のグループの各ＬＥＤの少なくとも２倍の光束で点灯されることを特徴とする請求項２に記載の反射鏡付きＬＥＤランプ。
  4. 　前記第１のグループに属するＬＥＤと前記第２のグループに属するＬＥＤは、前記光軸を中心とする同心円周上に在って、当該光軸を中心に対称に配されていることを特徴とする請求項１に記載の反射鏡付きＬＥＤランプ。
  5. 　前記反射鏡は、開口径が４０ｍｍサイズの反射鏡であり、
    　前記第１のグループは４個のＬＥＤが、直径２.８ｍｍの円周上に配されて構成され、前記第２のグループは８個のＬＥＤが直径６.３ｍｍの円周上に配されて構成されていて、
    　第１のグループの各ＬＥＤが、第２のグループの各ＬＥＤの少なくとも２倍の光束で点灯されることを特徴とする請求項４に記載の反射鏡付きＬＥＤランプ。
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