JPWO2014030281A1 - 発光装置、電球形ランプ及び照明装置 - Google Patents
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Abstract
発光装置(LEDモジュール(20))は、基板(21)と、基板(21)上に列をなして配置された複数の第1発光素子(LED(22a))と、基板(21)上に線状に設けられた、複数の第1発光素子が発する光の波長を変換する第1波長変換部材(WC1)と、基板(21)上に第1波長変換部材(WC1)と並行して線状に設けられた、複数の第1発光素子が発する光の波長を変換する第2波長変換部材(WC2)とを備え、第1波長変換部材(WC1)内には、複数の第1発光素子が存在し、第2波長変換部材(WC2)内には、当該第2波長変換部材(WC2)によって波長が変換される光を発する発光素子が存在しない。
Description
本発明は、発光装置、電球形ランプ及び照明装置に関し、例えば、半導体発光素子を用いた発光装置、これを用いた電球形ランプ及び照明装置に関する。
LED(Light Emitting Diode)等の半導体発光素子は、高効率及び長寿命であることから、各種ランプの新しい光源として期待されており、LEDを光源とするLEDランプの研究開発が進められている。
LEDランプとしては、電球形蛍光灯や白熱電球に代替する電球形のLEDランプ(電球形LEDランプ)、あるいは、直管形蛍光灯に代替する直管形のLEDランプ(直管形LEDランプ)等がある。例えば、特許文献1には、従来の電球形LEDランプが開示されている。また、特許文献2には、従来の直管形LEDランプが開示されている。
LEDランプでは、光源として、基板上に複数のLEDが実装されてなるLEDモジュール(発光装置)が用いられる。
近年、発光特性や外観を白熱電球に模した構成の電球形LEDランプが検討されている。例えば、白熱電球に用いられる中空のグローブ(ガラスバルブ)を用いて、当該グローブ内の中心位置にLEDモジュールを保持する構成の電球形LEDランプが提案されている。例えば、グローブの開口からグローブの中心に向かって延設された支柱(ステム)を用いて、この支柱の頂部にLEDモジュールを固定する。LEDモジュールは、例えば、基板と、基板の表面に複数列で実装された複数のLEDチップと、LEDチップを列毎に一括封止する複数本の蛍光体含有樹脂(ライン樹脂)とを備えている。
ところで、電球形ランプではさらなる高光束化が要求されており、より多くのLEDチップを実装することが検討されている。LEDチップは、発光によってLEDチップ自身から熱が発生し、これによりLEDチップの温度が上昇してLEDチップの光出力が低下するとともに寿命も短くなる。したがって、LEDモジュールでは、LEDチップで発生する熱を効率よく放熱させる必要がある。この場合、LEDチップを実装する基板の面積を大きくすることで、LEDモジュールの放熱性を確保することができる。
しかしながら、基板の面積を単に大きくしただけでは、LEDチップを封止する蛍光体含有樹脂が形成された領域(発光部)以外の領域(非発光部)が大きくなってしまい、基板において、LEDチップを封止する蛍光体含有樹脂が形成された領域(発光部)と蛍光体含有樹脂が形成されていない領域(非発光部)とで明暗差が目立ってしまうという問題がある。
特に、LEDチップを封止するライン状の蛍光体含有樹脂が基板上に複数本並んで形成されている場合に、基板の面積を大きくすると、ライン状の2本の蛍光体含有樹脂の間隔が広くなり、輝度ムラとなって現われる。このため、このようなLEDモジュールを上記構成の電球形ランプの光源として用いると、光源の輝度ムラが目立ってしまう。
本発明は、基板上の明暗差を抑制できる発光装置、電球形ランプ及び照明装置を提供することを第1の目的とする。
また、従来のLEDランプは、LEDが発する光の波長を変換する波長変換層として蛍光体を含む封止部材を有しており、LEDが封止部材で封止されることで、例えばLEDが発した青色光が封止部材から白色光となって出射される。この蛍光体においては、温度が上昇すると当該光の波長を変換する変換効率が低下するという特性がある。
ここで、LEDランプが調光機能を有している場合には、LEDに供給される電流の大きさの変化によってLEDの調光が制御される。つまり、当該調光が制御される際に、LEDには大電流が供給されたり、小電流が供給されたりする。そして、LEDに大電流が供給される場合には、LEDから熱が発生するため、この熱によって、蛍光体の変換効率が低下する。このため、LEDの調光が制御される際に、封止部材から出射される光の色が変化する。
以上のように、従来のLEDランプでは、調光が制御される際に、出射される光の色が変化するという問題がある。
本発明は、調光が制御される場合でも、出射される光の色の変化を抑制することができる発光装置、電球形ランプ及び照明装置を提供することを第2の目的とする。
上記第1の目的を達成するために、本発明に係る第1の発光装置の一態様は、基板と、前記基板上に配置された第1発光素子と、前記基板上に設けられ、前記第1発光素子が発する光の波長を変換する第1波長変換部材と、前記第1波長変換部材と隣り合うように設けられ、前記第1発光素子が発する光の波長を変換する第2波長変換部材とを備え、前記第1波長変換部材内には、前記第1発光素子が存在し、前記第2波長変換部材内には、当該第2波長変換部材によって波長が変換される光を発する発光素子が存在しないことを特徴とする。
また、本発明に係る第1の発光装置の一態様において、前記第1発光素子は、前記基板上に列をなして複数配置され、前記第1波長変換部材は、前記基板上に線状に設けられ、前記第2波長変換部材は、前記基板上に前記第1波長変換部材と並行して線状に設けられている、としてもよい。
また、本発明に係る第1の発光装置の一態様において、前記第1波長変換部材は、前記複数の第1発光素子が発する光の波長を変換する第1波長変換材と、当該第1波長変換材を含むとともに前記複数の第1発光素子を一括封止して線状に設けられた第1封止部材とからなり、前記第2波長変換部材は、前記複数の第1発光素子が発する光の波長を変換する第2波長変換材と、当該第2波長変換材を含む第1ダミー封止部材とからなる、としてもよい。
また、本発明に係る第1の発光装置の一態様において、前記第1ダミー封止部材における前記第2波長変換材の濃度は、前記第1封止部材における前記第1波長変換材の濃度以下である、としてもよい。
また、本発明に係る第1の発光装置の一態様において、前記第1ダミー封止部材の長さは、前記第1封止部材の長さ以下である、としてもよい。
また、本発明に係る第1の発光装置の一態様において、前記第1波長変換材及び前記第2波長変換材は、蛍光体粒子であり、前記第1封止部材及び前記第1ダミー封止部材は、樹脂である、としてもよい。
また、本発明に係る第1の発光装置の一態様において、前記第1ダミー封止部材は、非発光の電子部品を内在している、としてもよい。
また、本発明に係る第1の発光装置の一態様において、前記第1波長変換部材の長手方向に垂直な断面における当該第1波長変換部材の形状は、略半円形であり、前記複数の第1発光素子は、一列配置されており、前記複数の第1発光素子の各々は、前記第1波長変換部材の幅の略中心を通る、としてもよい。
また、本発明に係る第1の発光装置の一態様において、さらに、前記複数の第1発光素子の列方向に沿って前記基板上に列をなして配置された複数の第2発光素子と、前記基板上に線状に設けられた、前記複数の第2発光素子が発する光の波長を変換する第3波長変換部材とを備え、前記第3波長変換部材内には、前記複数の第2発光素子が存在し、前記第2波長変換部材は、前記第1波長変換部材と前記第3波長変換部材との間に設けられ、前記複数の第2発光素子が発する光の波長も変換する、としてもよい。
また、本発明に係る第1の発光装置の一態様において、前記第1波長変換部材は、前記複数の第1発光素子が発する光の波長を変換する第1波長変換材と、当該第1波長変換材を含むとともに前記複数の第1発光素子を一括封止して線状に設けられた第1封止部材とからなり、前記第2波長変換部材は、前記複数の第1発光素子及び前記複数の第2発光素子が発する光の波長を変換する第2波長変換材と、当該第2波長変換材を含む第1ダミー封止部材とからなり、前記第3波長変換部材は、前記複数の第2発光素子が発する光の波長を変換する第3波長変換材と、当該第3波長変換材を含むとともに前記複数の第2発光素子を一括封止して線状に設けられた第2封止部材とからなる、としてもよい。
また、本発明に係る第1の発光装置の一態様において、前記複数の第1発光素子と前記複数の第2発光素子とは同じ色の光を発する発光素子であり、前記第1ダミー封止部材における前記第2波長変換材の濃度は、前記第1封止部材における前記第1波長変換材の濃度以下、及び、前記第2封止部材における前記第3波長変換材の濃度以下である、としてもよい。
また、本発明に係る第1の発光装置の一態様において、前記第1封止部材における前記第1波長変換材の濃度と前記第2封止部材における前記第3波長変換材の濃度とは略同じである、としてもよい。
また、本発明に係る第1の発光装置の一態様において、前記第1波長変換材、前記第2波長変換材及び前記第3波長変換材は、蛍光体粒子であり、前記第1封止部材、前記第1ダミー封止部材及び前記第2封止部材は、樹脂である、としてもよい。
また、本発明に係る第1の発光装置の一態様において、前記第1波長変換部材の長手方向に垂直な断面における当該第1波長変換部材の形状は、略半円形であり、前記第3波長変換部材の長手方向に垂直な断面における当該第3波長変換部材の形状は、略半円形であり、前記複数の第1発光素子及び前記複数の第2発光素子は、それぞれ一列配置されており、前記複数の第1発光素子の各々は、前記第1波長変換部材の幅の略中心を通り、前記複数の第2発光素子の各々は、前記第3波長変換部材の幅の略中心を通る、としてもよい。
また、本発明に係る第1の発光装置の一態様において、さらに、前記複数の第2発光素子の列方向に沿って前記基板上に列をなして配置された複数の第3発光素子及び複数の第4発光素子と、前記第3波長変換部材に隣接して前記基板上に線状に設けられた、前記複数の第3発光素子が発する光の波長を変換する第4波長変換部材と、前記基板上に前記第4波長変換部材と並行して線状に設けられた、前記複数の第3発光素子及び前記複数の第4発光素子が発する光の波長を変換する第5波長変換部材と、前記第5波長変換部材に隣接して前記基板上に線状に設けられた、前記複数の第4発光素子が発する光の波長を変換する第6波長変換部材とを備え、前記第4波長変換部材内には、前記複数の第3発光素子が存在し、前記第6波長変換部材内には、前記複数の第4発光素子が存在し、前記第5波長変換部材は、前記第4波長変換部材と前記第6波長変換部材との間に設けられ、前記第5波長変換部材内には、当該第5波長変換部材によって波長が変換される光を発する発光素子が存在しない、としてもよい。
また、本発明に係る第1の発光装置の一態様において、前記第4波長変換部材は、前記複数の第3発光素子が発する光の波長を変換する第4波長変換材と、当該第4波長変換材を含むとともに前記複数の第3発光素子を一括封止して線状に設けられた第3封止部材とからなり、前記第5波長変換部材は、前記複数の第3発光素子及び前記複数の第4発光素子が発する光の波長を変換する第5波長変換材と、当該第5波長変換材を含む第2ダミー封止部材とからなり、前記第6波長変換部材は、前記複数の第4発光素子が発する光の波長を変換する第6波長変換材と、当該第6波長変換材を含むとともに前記複数の第4発光素子を一括封止して線状に設けられた第4封止部材とからなる、としてもよい。
また、本発明に係る第1の発光装置の一態様において、さらに、前記第3波長変換部材と前記第4波長変換部材との間に設けられた第7波長変換部材を備え、前記第7波長変換部材は、前記複数の第2発光素子及び前記複数の第3発光素子が発する光の波長を変換する第7波長変換材と、当該第7波長変換材を含む第3ダミー封止部材とからなり、前記第7波長変換部材内には、当該第7波長変換部材によって波長が変換される光を発する発光素子が存在しない、としてもよい。
また、本発明に係る第1の発光装置の一態様において、さらに、前記第1波長変換部材、前記第3波長変換部材、前記第4波長変換部材及び前記第6波長変換部材の少なくとも1つの長手方向の両側に設けられた第8波長変換部材を備え、前記第8波長変換部材は、前記複数の第1発光素子、前記複数の第2発光素子、前記複数の前記第3発光素子及び前記第4発光素子の少なくとも1つが発する光の波長を変換する第8波長変換材と、当該第8波長変換材を含む第4ダミー封止部材とからなり、前記第8波長変換部材内には、当該第8波長変換部材によって波長が変換される光を発する発光素子が存在しない、としてもよい。
さらに、第2の目的も達成するために、本発明に係る第1の発光装置の一態様において、前記第1波長変換部材は、前記第1発光素子の少なくとも一部を覆うように配置され、前記第2波長変換部材は、前記第1発光素子からの距離が前記第1波長変換部材よりも遠い位置に配置され、前記第1発光素子は、供給される電流の大きさの変化によって調光が制御され、前記第2波長変換部材における前記第1発光素子が発する光の波長を変換する度合いを示す第2波長変換量は、前記第1波長変換部材における前記第1発光素子が発する光の波長を変換する度合いを示す第1波長変換量よりも大きい、としてもよい。
また、本発明に係る第1の発光装置の一態様において、前記第1波長変換部材は、前記第1発光素子を封止する封止部材であり、前記第2波長変換部材は、前記基板上の、前記第1波長変換部材の側方に配置された樹脂である、としてもよい。
また、本発明に係る第1の発光装置の一態様において、前記第2波長変換部材は、前記第1波長変換部材よりも含有する蛍光体粒子の濃度が高い、としてもよい。
また、本発明に係る第1の発光装置の一態様において、前記基板は、透光性を有し、前記第1の発光装置は、さらに、前記基板と前記第1発光素子との間に形成された蛍光体層である第3波長変換部材を備え、前記第3波長変換部材は、前記第1発光素子から遠ざかるほど前記第1発光素子が発する光の波長変換量が大きくなるように形成されている、としてもよい。
また、本発明に係る第1の発光装置の一態様において、前記第3波長変換部材は、前記第1発光素子から遠ざかるほど厚みが厚くなるように形成されている、としてもよい。
また、本発明に係る第1の発光装置の一態様において、前記第3波長変換部材は、前記第1発光素子から遠ざかるほど含有する蛍光体粒子の濃度が高くなるように形成されている、としてもよい。
また、本発明に係る第1の発光装置の一態様において、前記基板は、透光性を有し、前記第1波長変換部材と前記第2波長変換部材とは、前記基板と前記第1発光素子との間に一体に形成された蛍光体層である、としてもよい。
また、本発明に係る第1の発光装置の一態様において、前記第2波長変換部材は、前記第1波長変換部材よりも厚みが厚い、としてもよい。
また、本発明に係る第1の発光装置の一態様において、前記第2波長変換部材は、前記第1波長変換部材よりも含有する蛍光体粒子の濃度が高い、としてもよい。
また、本発明に係る第1の電球形ランプの一態様は、上記いずれかの第1の発光装置と、透光性のグローブと、前記グローブの内方に向かって延びるように設けられた支柱とを備え、前記第1の発光装置は、前記グローブ内に配置され、かつ、前記支柱に固定されていることを特徴とする。
また、本発明に係る第1の電球形ランプの一態様において、前記第1の発光装置は、前記基板の前記複数の第1発光素子が設けられた面である第1の面が前記グローブの頂部側に位置するように前記支柱に固定されている、としてもよい。
また、本発明に係る第1の電球形ランプの一態様において、第8波長変換部材を含む上記の第1の発光装置と、透光性のグローブと、前記グローブの内方に向かって延びるように設けられた支柱とを備え、前記第1の発光装置は、前記グローブ内に配置され、かつ、前記支柱に固定されており、前記第1の発光装置は、さらに、前記基板の前記第1の面とは反対側の面である第2の面に列をなして配置された複数の第5発光素子と、前記第2の面に線状に設けられた、前記複数の第5発光素子が発する光の波長を変換する第9波長変換部材とを備え、前記第9波長変換部材内には、前記複数の第5発光素子が存在する、としてもよい。
また、本発明に係る第1の電球形ランプの一態様において、前記第1の発光装置は、さらに、前記第2の面上に前記第9波長変換部材と並行して線状に設けられた、前記複数の第5発光素子が発する光の波長を変換する第10波長変換部材を備え、前記第10波長変換部材内には、当該第10波長変換部材によって波長が変換される光を発する発光素子が存在しない、としてもよい。
また、本発明に係る第1の電球形ランプの一態様において、前記第9波長変換部材は、前記複数の第5発光素子が発する光の波長を変換する第9波長変換材と、当該第9波長変換材を含むとともに前記複数の第5発光素子を一括封止して線状に設けられた第5封止部材とからなり、前記第10波長変換部材は、前記複数の第5発光素子が発する光の波長を変換する第10波長変換材と、当該第10波長変換材を含む第5ダミー封止部材とからなる、としてもよい。
また、本発明に係る第1の電球形ランプの一態様において、前記基板は、前記複数の第1発光素子が表面に設けられた主基板と、前記複数の第5発光素子が表面に設けられた副基板とから構成され、前記主基板及び前記副基板は、前記複数の第1発光素子及び前記複数の第5発光素子が設けられていない裏面同士が対向するように配置されている、としてもよい。
また、本発明に係る第1の照明装置の一態様は、上記のいずれかの第1の電球形ランプを備えることを特徴とする。
上記第2の目的を達成するために、本発明に係る第2の発光装置の一態様は、基板と、前記基板上に配置される発光素子と、前記発光素子の少なくとも一部を覆うように配置され、前記発光素子が発する光の波長を変換する第1波長変換部と、前記発光素子からの距離が前記第1波長変換部よりも遠い位置に配置され、前記発光素子が発する光の波長を変換する第2波長変換部とを備え、前記発光素子は、供給される電流の大きさの変化によって調光が制御され、前記第2波長変換部における前記発光素子が発する光の波長を変換する度合いを示す第2波長変換量は、前記第1波長変換部における前記発光素子が発する光の波長を変換する度合いを示す第1波長変換量よりも大きいことを特徴とする。
また、本発明に係る第2の発光装置の一態様において、前記第1波長変換部は、前記発光素子を封止する封止部材であり、前記第2波長変換部は、前記基板上の、前記第1波長変換部の側方に配置された樹脂であることにしてもよい。
また、本発明に係る第2の発光装置の一態様において、前記第2波長変換部は、前記第1波長変換部よりも含有する蛍光体粒子の濃度が高いことにしてもよい。
また、本発明に係る第2の発光装置の一態様において、前記基板は、透光性を有し、前記発光装置は、さらに、前記基板と前記発光素子との間に形成された蛍光体層である第3波長変換部を備え、前記第3波長変換部は、前記発光素子から遠ざかるほど前記発光素子が発する光の波長変換量が大きくなるように形成されていることにしてもよい。
また、本発明に係る第2の発光装置の一態様において、前記第3波長変換部は、前記発光素子から遠ざかるほど厚みが厚くなるように形成されていることにしてもよい。
また、本発明に係る第2の発光装置の一態様において、前記第3波長変換部は、前記発光素子から遠ざかるほど含有する蛍光体粒子の濃度が高くなるように形成されていることにしてもよい。
また、本発明に係る第2の発光装置の一態様において、前記基板は、透光性を有し、前記第1波長変換部と前記第2波長変換部とは、前記基板と前記発光素子との間に一体に形成された蛍光体層であることにしてもよい。
また、本発明に係る第2の発光装置の一態様において、前記第2波長変換部は、前記第1波長変換部よりも厚みが厚いことにしてもよい。
また、本発明に係る第2の発光装置の一態様において、前記第2波長変換部は、前記第1波長変換部よりも含有する蛍光体粒子の濃度が高いことにしてもよい。
また、本発明に係る第2の電球形ランプの一態様は、上記いずれかの第2の発光装置と、前記第2の発光装置を収納する中空のグローブと、前記第2の発光装置を発光させるための電力を受電する口金と、前記口金が受電した電力を前記発光素子に供給して前記発光素子の調光を制御する駆動回路とを備える電球形ランプであることを特徴とする。
また、本発明に係る第2の照明装置の一態様は、上記の電球形ランプを備えることを特徴とする。
本発明に係る第1の発光装置、第1の電球形ランプ及び第1の照明装置の各一態様によれば、第1の発光装置の基板上における明暗差を抑制することができる。
本発明に係る第2の発光装置、第2の電球形ランプ及び第2の照明装置の各一態様によれば、調光が制御される場合でも、出射される光の色の変化を抑制することができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。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などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の各実施の形態及び変形例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。
なお、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。また、各図において、実質的に同一の構成部材については同じ符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態1について説明する。
以下、本発明の実施の形態1について説明する。
[電球形ランプの全体構成]
まず、本発明の実施の形態1に係る電球形ランプ1の全体構成について、図1〜図3を参照しながら説明する。
まず、本発明の実施の形態1に係る電球形ランプ1の全体構成について、図1〜図3を参照しながら説明する。
図1は、本実施の形態に係る電球形ランプ1の側面図である。図2は、本実施の形態に係る電球形ランプ1の分解斜視図である。図3は、本実施の形態に係る電球形ランプ1の断面図である。
なお、図2及び図3において、紙面上方が電球形ランプ1の前方(上方)であり、紙面下方が電球形ランプ1の後方(下方)であり、紙面左右が電球形ランプ1の側方である。ここで、本明細書において、「後方」とは、LEDモジュールの基板を基準として口金側の方向のことであり、「前方」とは、LEDモジュールの基板を基準として口金と反対側の方向のことであり、「側方」とは、LEDモジュールの基板の主面と平行な方向のことである。また、図3において、紙面上下方向に沿って描かれた一点鎖線は電球形ランプ1のランプ軸J(中心軸)を示している。ランプ軸Jとは、電球形ランプ1を照明装置(不図示)のソケットに取り付ける際の回転中心となる軸であり、口金の回転軸と一致している。また、上記の方向の定義は、電球形ランプ1が点灯器具に取り付けられる場合の方向とは関係なく、電球形ランプ1が点灯器具に取り付けられる場合には、いずれの方向が上方又は下方になってもかまわない。この方向の定義は、以降も同様である。
電球形ランプ1は、電球形蛍光灯又は白熱電球の代替品となる電球形LEDランプ(LED電球)である。電球形ランプ1は、透光性のグローブ10と、光源であるLEDモジュール20と、ランプ外部から電力を受ける口金30と、支柱40と、支持台50と、樹脂ケース60と、リード線70と、点灯回路80とを備える。
電球形ランプ1は、グローブ10と樹脂ケース60(第1ケース部61)と口金30とによって外囲器が構成されている。また、本実施の形態における電球形ランプ1は、60W形相当の明るさとなるように構成されている。
以下、本実施の形態に係る電球形ランプ1の各構成要素について詳細に説明する。
[グローブ]
グローブ10は、LEDモジュール20を収納するとともに、LEDモジュール20からの光をランプ外部に透光する透光性カバーである。グローブ10の内面に入射したLEDモジュール20の光は、グローブ10を透過してグローブ10の外部へと取り出される。
グローブ10は、LEDモジュール20を収納するとともに、LEDモジュール20からの光をランプ外部に透光する透光性カバーである。グローブ10の内面に入射したLEDモジュール20の光は、グローブ10を透過してグローブ10の外部へと取り出される。
本実施の形態におけるグローブ10は、LEDモジュール20からの光に対して透明な材料から構成されている。このようなグローブ10としては、例えば可視光に対して透明なシリカガラス製のガラスバルブ(クリアバルブ)とすることができる。この場合、グローブ10内に収納されたLEDモジュール20は、グローブ10の外側から視認することができる。
図2に示すように、グローブ10の形状は、一端が球状に閉塞され、他端に開口部11を有する形状である。具体的に、グローブ10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伸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11が形成されている。このような形状のグローブ10としては、一般的な白熱電球と同様の形状のガラスバルブを用いることができる。例えば、グローブ10として、A形、G形又はE形等のガラスバルブを用いることができる。
なお、グローブ10は、必ずしも可視光に対して透明である必要はなく、グローブ10に光拡散機能を持たせてもよい。例えば、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10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してもよい。また、グローブ10の材質としては、ガラス材に限らず、アクリル(PMMA)やポリカーボネート(PC)等の合成樹脂等による樹脂材を用いてもよい。
[LEDモジュール]
LEDモジュール20は、LED(LEDチップ)を有し、リード線70を介してLEDに電力が供給されることにより発光する発光モジュール(発光装置)であって、所定の波長(色)の光を放出する。LEDモジュール20は、支柱40によってグローブ10内の中空に保持されている。
LEDモジュール20は、LED(LEDチップ)を有し、リード線70を介してLEDに電力が供給されることにより発光する発光モジュール(発光装置)であって、所定の波長(色)の光を放出する。LEDモジュール20は、支柱40によってグローブ10内の中空に保持されている。
LEDモジュール20は、グローブ10によって形成される球形状の中心位置(例えば、グローブ10の内径が大きい径大部分の内部)に配置されることが好ましい。このように、グローブ10の中心位置にLEDモジュール20が配置されることにより、電球形ランプ1の配光特性は、従来のフィラメントコイルを用いた一般白熱電球と近似した配光特性となる。
なお、LEDモジュール20の詳細な構成については後述する。
[口金]
口金30は、LEDモジュール20のLEDを発光させるための電力を電球形ランプ1の外部から受ける受電部である。口金30は、二接点によって交流電力を受電し、口金30で受電した電力はリード線を介して点灯回路80の電力入力部に入力される。例えば、口金30には商用電源(AC100V)から交流電力が供給される。具体的には、口金30は、照明器具(照明装置)のソケットに取り付けられてソケットから交流電力を受ける。これにより、電球形ランプ1(LEDモジュール20)が点灯する。
口金30は、LEDモジュール20のLEDを発光させるための電力を電球形ランプ1の外部から受ける受電部である。口金30は、二接点によって交流電力を受電し、口金30で受電した電力はリード線を介して点灯回路80の電力入力部に入力される。例えば、口金30には商用電源(AC100V)から交流電力が供給される。具体的には、口金30は、照明器具(照明装置)のソケットに取り付けられてソケットから交流電力を受ける。これにより、電球形ランプ1(LEDモジュール20)が点灯する。
口金30は、金属製の有底筒体形状(キャップ状)であり、外周面が雄ネジ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備える。口金30の外周面には照明装置のソケットに螺合させるための螺合部が形成され、口金30の内周面には樹脂ケース60に螺合させるための螺合部が形成されている。
口金30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、ねじ込み型のエジソンタイプ(E型)の口金を用いている。口金30として、例えば、E26形又はE17形、又はE16形等を用いることができる。また、口金30として、差し込み型の口金を用いてもよい。
[支柱]
支柱40は、グローブ10の開口部11の近傍からグローブ10の内方に向かって延びるように設けられた金属製のステム(金属支柱)であり、グローブ10内でLEDモジュール20を保持する保持部材として機能する。支柱40の一端はLEDモジュール20に接続され、他端は支持台50に接続されている。
支柱40は、グローブ10の開口部11の近傍からグローブ10の内方に向かって延びるように設けられた金属製のステム(金属支柱)であり、グローブ10内でLEDモジュール20を保持する保持部材として機能する。支柱40の一端はLEDモジュール20に接続され、他端は支持台50に接続されている。
支柱40は、LEDモジュール20で発生する熱を口金30側に放熱させるための放熱部材としても機能する。したがって、支柱40を熱伝導率の高い金属材料、例えば熱伝導率が約237[W/m・K]のアルミニウム(Al)、銅(Cu)又は鉄(Fe)を主成分として構成することで、支柱40による放熱効率を高めることができる。その結果、温度上昇によるLEDの発光効率及び寿命の低下を抑制することができる。支柱40の金属材料としては、アルミニウム合金の他に銅等を用いて構成しても構わない。また、支柱40として、樹脂等からなる支柱の表面に金属膜を形成したものを用いても構わない。
支柱40は、主軸部41と、固定部42とが例えば一体成型されて構成されている。主軸部41は、断面積が一定の円柱部材である。主軸部41の一端は固定部42に接続されており、他端は支持台50に接続されている。固定部42は、LEDモジュール20が固定される固定面を有し、この固定面がLEDモジュール20の基板の裏面と接する。固定部42は、さらに、固定面から突出する突起部を有し、この突起部はLEDモジュール20の基板に設けられた貫通孔と嵌合する。LEDモジュール20と固定部42の固定面とは、例えばシリコーン樹脂等の樹脂の接着剤により接着される。
また、本実施の形態では、LEDモジュール20における基板21は、裏面が支柱40と接するように支柱40に固定されている。これにより、LEDモジュール20の放熱効率を高めることができるので、温度上昇によるLEDの発光効率の低下及び寿命の低下を抑制することができる。
[支持台]
支持台(支持板)50は、支柱40を支持する部材であり、樹脂ケース60に固定されている。支持台50は、グローブ10の開口部11の開口端に接続されてグローブ10の開口部11を塞ぐように構成されている。具体的に、支持台50は、周縁に段差部を有する円盤状部材で構成されており、その段差部にはグローブ10の開口部11の開口端が当接されている。そして、この段差部において、支持台50と樹脂ケース60とグローブ10の開口部11の開口端とは、接着剤によって固着されている。
支持台(支持板)50は、支柱40を支持する部材であり、樹脂ケース60に固定されている。支持台50は、グローブ10の開口部11の開口端に接続されてグローブ10の開口部11を塞ぐように構成されている。具体的に、支持台50は、周縁に段差部を有する円盤状部材で構成されており、その段差部にはグローブ10の開口部11の開口端が当接されている。そして、この段差部において、支持台50と樹脂ケース60とグローブ10の開口部11の開口端とは、接着剤によって固着されている。
支持台50は、支柱40と同様に、アルミニウム等の熱伝導率の高い金属材料により構成されることで、支持台50による支柱40を熱伝導したLEDモジュール20の熱の放熱効率が高められる。その結果、温度上昇によるLEDの発光効率の低下及び寿命の低下をさらに抑制することができる。なお、支持台50と支柱40とは同一の金型により一体的に成形されていてもよい。
[樹脂ケース]
樹脂ケース60は、支柱40と口金30とを絶縁すると共に点灯回路80を収納するための絶縁ケース(回路ホルダ)であり、大径円筒状の第1ケース部61と、小径円筒状の第2ケース部62とから構成されている。樹脂ケース60は、例えば、ポリブチレンテレフタレート(PBT)によって成形されている。
樹脂ケース60は、支柱40と口金30とを絶縁すると共に点灯回路80を収納するための絶縁ケース(回路ホルダ)であり、大径円筒状の第1ケース部61と、小径円筒状の第2ケース部62とから構成されている。樹脂ケース60は、例えば、ポリブチレンテレフタレート(PBT)によって成形されている。
第1ケース部61の外表面は外気に露出しているので、樹脂ケース60に伝導した熱は、主に第1ケース部61から放熱される。第2ケース部62は、外周面が口金30の内周面と接触するように構成されており、第2ケース部62の外周面には口金30と螺合するための螺合部が形成されている。
[リード線]
2本のリード線70は、LEDモジュール20を点灯させるための電力を点灯回路80からLEDモジュール20に供給するためのリード線対であり、銅線等の針金状の金属電線より構成することができる。各リード線70は、グローブ10内に配置され、一端がLEDモジュール20の外部端子と電気的に接続され、他端が点灯回路80の電力出力部、言い換えると口金30と電気的に接続されている。
2本のリード線70は、LEDモジュール20を点灯させるための電力を点灯回路80からLEDモジュール20に供給するためのリード線対であり、銅線等の針金状の金属電線より構成することができる。各リード線70は、グローブ10内に配置され、一端がLEDモジュール20の外部端子と電気的に接続され、他端が点灯回路80の電力出力部、言い換えると口金30と電気的に接続されている。
2本のリード線70は、金属の芯線とこの芯線を被覆する絶縁性樹脂とで構成される例えばビニル線であり、LEDモジュール20とは絶縁性樹脂で被覆されておらず表面がむき出しにされた芯線を介して電気的に接続される。このとき、2本のリード線70における基板21の表面から突き出した部分と、基板21の裏面から3mm以下だけ突き出した部分とでは芯線が絶縁性樹脂によって被覆されていなくてもよい。
なお、リード線70のLEDモジュールとの接続関係の詳細については後述する。
[点灯回路]
点灯回路80は、LEDモジュール20のLEDを点灯させるための駆動回路(回路ユニット)であり、樹脂ケース60によって覆われている。点灯回路80は、口金30から給電された交流電力を直流電力に変換する回路を含み、2本のリード線70を介して変換後の直流電力をLEDモジュール20のLEDに供給する。
点灯回路80は、LEDモジュール20のLEDを点灯させるための駆動回路(回路ユニット)であり、樹脂ケース60によって覆われている。点灯回路80は、口金30から給電された交流電力を直流電力に変換する回路を含み、2本のリード線70を介して変換後の直流電力をLEDモジュール20のLEDに供給する。
点灯回路80は、例えば、回路基板と、回路基板に実装された複数の回路素子(電子部品)とによって構成される。回路基板は、金属配線がパターン形成されたプリント基板であり、当該回路基板に実装された複数の回路素子同士を電気的に接続する。本実施の形態において、回路基板は、主面がランプ軸と直交する姿勢で配置されている。また、回路素子は、例えば、各種コンデンサ、抵抗素子、整流回路素子、コイル素子、チョークコイル(チョークトランス)、ノイズフィルタ、ダイオード又は集積回路素子であり、点灯回路80は、これらの回路素子の中から適宜選択して構成される。
なお、電球形ランプ1は、必ずしも点灯回路80を備える必要はない。例えば、照明器具又は電池等から電球形ランプ1に直接直流電力が供給される場合には、電球形ランプ1は、点灯回路80を備えなくてもよい。また、点灯回路80は、平滑回路に限られるものではなく、調光回路及び昇圧回路等も適宜選択して組み合わせて構成することができる。
[LEDモジュールの詳細構成]
次に、LEDモジュール20の詳細な構成について、図4を用いて説明する。図4は、本実施の形態に係る電球形ランプ1におけるLEDモジュールの構成を示す図である。なお、図4の(a)は、LEDモジュール20を上方から見たときの平面図であり、図4の(b)は、(a)のA−A’線における同LEDモジュール20の断面図であり、図4の(c)は、(a)のB−B’線における同LEDモジュール20の断面図であり、図4の(d)は、(a)のC−C’線における同LEDモジュール20の断面図であり、図4の(e)は、(a)のD−D’線における同LEDモジュール20の断面図である。
次に、LEDモジュール20の詳細な構成について、図4を用いて説明する。図4は、本実施の形態に係る電球形ランプ1におけるLEDモジュールの構成を示す図である。なお、図4の(a)は、LEDモジュール20を上方から見たときの平面図であり、図4の(b)は、(a)のA−A’線における同LEDモジュール20の断面図であり、図4の(c)は、(a)のB−B’線における同LEDモジュール20の断面図であり、図4の(d)は、(a)のC−C’線における同LEDモジュール20の断面図であり、図4の(e)は、(a)のD−D’線における同LEDモジュール20の断面図である。
LEDモジュール20は、主として前方及び側方に向けて光を放出する発光モジュール(発光装置)であり、ベアチップが直接基板21の表面上に実装されたCOB(Chip On Board)構造である。
図4に示すように、LEDモジュール20は、基板21と、基板21上に設けられた第1主発光部ML1及び第2主発光部ML2と、第1主発光部ML1と第2主発光部ML2との間において基板21上に設けられた第1副発光部SL1と、基板21上に設けられた第3主発光部ML3及び第4主発光部ML4と、第3主発光部ML3と第4主発光部ML4との間において基板21上に設けられた第2副発光部SL2とを備える。なお、LEDモジュール20は、その他に、金属配線26、ワイヤー27及び端子28を備える。
図4の(a)及び(b)に示すように、第1主発光部ML1は、基板21の表面(第1の面)上に列をなして配置された複数のLED22a(第1発光素子)と、LED22aが発する光の波長を変換する第1波長変換部材WC1とからなる。つまり、第1主発光部ML1は、自ら発光素子を有する発光部であって、第1波長変換部材WC1内には複数のLED22aが存在している。
第1主発光部ML1において、複数のLED22aは、直線状に一列配置されており、また、第1波長変換部材WC1は、複数のLED22aの並び方向(列方向)に沿って基板21の表面上に直線状に設けられている。
第1波長変換部材WC1は、LED22aが発する光の波長を変換する第1波長変換材(不図示)と、当該第1波長変換材を含むとともに複数のLED22aを一括封止する第1封止部材23aとを含む。第1封止部材23aは、直線状に配置された複数のLED22aを覆うように基板21の表面上に直線状に設けられている。
図4の(e)に示すように、第1波長変換部材WC1(第1封止部材23a)の長手方向に垂直な断面における当該第1波長変換部材WC1の形状は、略半円形である。そして、複数のLED22aの各々は、第1波長変換部材WC1の幅の略中心を通るように配置されている。つまり、複数のLED22aの列方向に沿った列中心線(各LED22aの中心を通る線)は、第1波長変換部材WC1の長手方向に沿ったライン中心線(第1波長変換部材WC1の幅中心を通る線)と略一致している。
第1副発光部SL1は、第1主発光部ML1におけるLED22a及び第2主発光部ML2におけるLED22bが発する光の波長を変換する第2波長変換部材WC2からなる。第1副発光部SL1は、自らはLEDを有さずに第1副発光部SL1外部のLEDからの光によって発光する発光部であって、図4の(c)に示すように、第2波長変換部材WC2内には、当該第2波長変換部材WC2によって波長が変換される光を発する発光素子が存在しない。本実施の形態において、第1副発光部SL1は、第2波長変換部材WC2のみによって構成されている。
第1副発光部SL1の第2波長変換部材WC2は、LED22a及びLED22bの両方が発する光の波長を変換する第2波長変換材(不図示)と、当該第2波長変換材を含む第1ダミー封止部材24aとを含む。第1ダミー封止部材24aは、第1封止部材23a及び第2封止部材23bと同じ封止材料によって構成することができ、外観上は第1封止部材23a及び第2封止部材23bと同じである。第2波長変換部材WC2(第1ダミー封止部材24a)は、第1封止部材23aと第2封止部材23bとの間において基板21上に直線状に設けられている。
第2主発光部ML2は、第1主発光部ML1と同様の構成である。本実施の形態において、第2主発光部ML2は、基板21の表面上に列をなして配置された複数のLED22b(第2発光素子)と、LED22bが発する光の波長を変換する第3波長変換部材WC3とからなる。つまり、第2主発光部ML2は、第1主発光部ML1と同様に、自ら発光素子を有する発光部であって、第3波長変換部材WC3内には複数のLED22bが存在している。
第2主発光部ML2において、複数のLED22bは、LED22aと同様に直線状に一列配置されており、また、第3波長変換部材WC3は、複数のLED22bの並び方向(列方向)に沿って基板21の表面上に直線状に設けられている。
第3波長変換部材WC3は、LED22bが発する光の波長を変換する第3波長変換材(不図示)と、当該第3波長変換材を含むとともに複数のLED22bを一括封止する第2封止部材23bとを含む。第2封止部材23bは、直線状に配置された複数のLED22bを覆うように基板21の表面上に直線状に設けられている。
図4の(e)に示すように、第3波長変換部材WC3(第2封止部材23b)の長手方向に垂直な断面における当該第3波長変換部材WC3の形状は、略半円形である。そして、複数のLED22bの各々は、第3波長変換部材WC3の幅の略中心を通るように配置されている。つまり、複数のLED22bの列方向に沿った列中心線(各LED22bの中心を通る線)は、第3波長変換部材WC3の長手方向に沿ったライン中心線(第3波長変換部材WC3の幅中心を通る線)と略一致している。
第3主発光部ML3は、第1主発光部ML1と同様の構成である。本実施の形態において、第3主発光部ML3は、基板21の表面上に列をなして配置された複数のLED22c(第3発光素子)と、LED22cが発する光の波長を変換する第4波長変換部材WC4とからなる。つまり、第3主発光部ML3は、第1主発光部ML1と同様に、自ら発光素子を有する発光部であって、第3波長変換部材WC3内には複数のLED22cが存在している。
第3主発光部ML3において、複数のLED22cは、LED22aと同様に直線状に一列配置されており、また、第4波長変換部材WC4は、複数のLED22cの並び方向(列方向)に沿って基板21の表面上に直線状に設けられている。
図4の(e)に示すように、第4波長変換部材WC4(第3封止部材23c)の長手方向に垂直な断面における当該第4波長変換部材WC4の形状は、略半円形である。そして、複数のLED22cの各々は、第4波長変換部材WC4の幅の略中心を通るように配置されている。つまり、複数のLED22cの列方向に沿った列中心線(各LED22cの中心を通る線)は、第4波長変換部材WC4の長手方向に沿ったライン中心線(第4波長変換部材WC4の幅中心を通る線)と略一致している。
第4波長変換部材WC4は、LED22cが発する光の波長を変換する第4波長変換材(不図示)と、当該第4波長変換材を含むとともに複数のLED22cを一括封止する第3封止部材23cとを含む。第3封止部材23cは、直線状に配置された複数のLED22cを覆うように基板21の表面上に直線状に設けられている。
第2副発光部SL2は、第3主発光部ML3におけるLED22c及び第4主発光部ML4におけるLED22dが発する光の波長を変換する第5波長変換部材WC5からなる。第2副発光部SL2は、第1副発光部SL1と同様に、自らはLEDを有さずに第2副発光部SL2外部のLEDからの光によって発光する発光部であって、第5波長変換部材WC5内には、当該第5波長変換部材WC5によって波長が変換される光を発する発光素子が存在しない。
本実施の形態において、第2副発光部SL2は、LEDを有さないが、第1副発光部SL1と異なり、第5波長変換部材WC5内には、図4の(d)に示すように、非発光の電子部品(半導体電子部品等)としてツェナーダイオード25が存在する。ツェナーダイオード25は、逆耐圧が低いLED22a〜22dが逆方向極性の電力(静電気等)によって破壊されることを防止するものであり、LED22a〜22dとは逆極性で並列接続となるように設けられる。本実施の形態では、基板21上に1つのツェナーダイオード25が設けられている。
第2副発光部SL2の第5波長変換部材WC5は、LED22c及びLED22dの両方が発する光の波長を変換する第5波長変換材(不図示)と、当該第5波長変換材を含む第2ダミー封止部材24bとを含む。第2ダミー封止部材24bは、第3封止部材23c及び第4封止部材23dと同じ封止材料によって構成することができ、外観上は第3封止部材23c及び第4封止部材23dと同じである。第5波長変換部材WC5(第2ダミー封止部材24b)は、第1封止部材23aと第2封止部材23bとの間において基板21上に直線状に設けられている。
第2副発光部SL2におけるツェナーダイオード25は、第2ダミー封止部材24bによって封止されている。なお、第2ダミー封止部材24bは、ツェナーダイオード以外の非発光の半導体電子部品を内在していても構わない。
第4主発光部ML4は、第3主発光部ML1と同様の構成である。本実施の形態において、第4主発光部ML4は、基板21の表面上に列をなして配置された複数のLED22d(第4発光素子)と、LED22dが発する光の波長を変換する第6波長変換部材WC6とからなる。つまり、第4主発光部ML4は、第3主発光部ML3と同様に、自ら発光素子を有する発光部であって、第4波長変換部材WC4内には複数のLED22dが存在している。
第4主発光部ML4において、複数のLED22dは、LED22aと同様に直線状に一列配置されており、また、第6波長変換部材WC6は、複数のLED22dの並び方向(列方向)に沿って基板21の表面上に直線状に設けられている。
第6波長変換部材WC6は、LED22dが発する光の波長を変換する第6波長変換材(不図示)と、当該第6波長変換材を含むとともに複数のLED22dを一括封止する第4封止部材23dとからなる。第4封止部材23dは、直線状に配置された複数のLED22dを覆うように基板21の表面上に直線状に設けられている。
図4の(e)に示すように、第6波長変換部材WC6(第4封止部材23d)の長手方向に垂直な断面における当該第6波長変換部材WC6の形状は、略半円形である。そして、複数のLED22dの各々は、第6波長変換部材WC6の幅の略中心を通るように配置されている。つまり、複数のLED22dの列方向に沿った列中心線(各LED22dの中心を通る線)は、第6波長変換部材WC6の長手方向に沿ったライン中心線(第6波長変換部材WC6の幅中心を通る線)と略一致している。
このように構成されるLEDモジュール20において、第1波長変換部材WC1(第1封止部材23a)、第2波長変換部材WC2(第1ダミー封止部材24a)、第3波長変換部材WC3(第2封止部材23b)、第4波長変換部材WC4(第3封止部材23c)、第5波長変換部材WC5(第2ダミー封止部材24b)及び第6波長変換部材WC6(第4封止部材23d)の6本の波長変換部材は、並行するように設けられている。なお、本実施の形態において、これらの波長変換部材は、長手方向が一致するように互いに平行している。
また、第1波長変換部材WC1(第1封止部材23a)と第3波長変換部材WC3(第2封止部材23b)との間に配置される第2波長変換部材WC2(第1ダミー封止部材24a)は、第1波長変換部材WC1(第1封止部材23a)及び第3波長変換部材WC3(第2封止部材23b)と接しない程度に近接して設けることが好ましい。同様に、第4波長変換部材WC4(第3封止部材23c)と第6波長変換部材WC6(第4封止部材23d)との間に配置される第5波長変換部材WC5(第2ダミー封止部材24b)は、第4波長変換部材WC4(第3封止部材23c)及び第6波長変換部材WC6(第4封止部材23d)と接しない程度に近接して設けることが好ましい。
なお、本実施の形態において、3本の第1波長変換部材WC1〜第3波長変換部材WC3は、等間隔で設けられている。同様に、3本の第4波長変換部材WC3〜第6波長変換部材WC6も、等間隔で設けられている。
以下、LEDモジュール20の各構成部材について、さらに詳細に説明する。
[基板]
基板21は、透光性基板又は非透光性基板を用いることができる。基板21は、例えば酸化アルミニウム(アルミナ)又は窒化アルミニウム等のセラミック材料からなるセラミック基板、樹脂基板、ガラス基板、フレキシブル基板、又は樹脂被膜された金属基板(メタルベース基板)等である。基板21は、LED22a、22b及び32を実装するための矩形状の実装基板(LED実装用基板)である。基板21は、放熱性を確保するために比較的に面積の大きい基板を用いており、例えば、長辺の長さをL1とし、短辺の長さをL2とし、厚みをdとすると、例えばL1=30mm、L2=18mm、d=1mmとすることができる。
基板21は、透光性基板又は非透光性基板を用いることができる。基板21は、例えば酸化アルミニウム(アルミナ)又は窒化アルミニウム等のセラミック材料からなるセラミック基板、樹脂基板、ガラス基板、フレキシブル基板、又は樹脂被膜された金属基板(メタルベース基板)等である。基板21は、LED22a、22b及び32を実装するための矩形状の実装基板(LED実装用基板)である。基板21は、放熱性を確保するために比較的に面積の大きい基板を用いており、例えば、長辺の長さをL1とし、短辺の長さをL2とし、厚みをdとすると、例えばL1=30mm、L2=18mm、d=1mmとすることができる。
基板21は、LED22a〜22dから発せられる光に対して光透過率が低く、例えば全透過率が10%以下の白色アルミナ基板等の白色基板又は金属基板等で構成することができる。また、基板21は、LED22a〜22dから発せられる光に対して光反射率50%以上を有し、Al2O3(アルミナ)、MgO、SiO、及びTiO2のいずれかを主成分とする基板で構成することができる。このように、基板21として光透過率が低い基板を用いることで、基板21を透過して裏面側から出射する光を抑制することができ、色ムラを抑制することができる。また、安価な白色基板を用いることで、低コスト化を実現できる。
一方、基板21として、光透過率が高い透光性基板を用いることもできる。例えば、基板21として、可視光に対する全透過率が80%以上の基板、又は、可視光に対して透明、すなわち透過率が極めて高く向こう側が透けて見える状態の基板を用いることができる。このような透光性基板としては、多結晶のアルミナや窒化アルミニウムからなる透光性セラミック基板、ガラスからなる透明ガラス基板、水晶からなる水晶基板、サファイアからなるサファイア基板又は透明樹脂材料からなる透明樹脂基板等を用いることができる。このように、基板21として光透過率が高い透光性基板を用いることで、基板21の表面及び裏面のいずれか一方のみにLEDチップを実装した場合でも、LEDチップが発する光は基板21を透過するので、LEDチップが実装されていない面からも光を放出させることができる。
基板21の中央部には基板21を貫通する1つの貫通孔21aが設けられている。この貫通孔21aは、LEDモジュール20を支柱40に固定するためのものであり、貫通孔21aには支柱40の突起部42bが嵌合される。貫通孔21a及び突起部42bは平面視が矩形形状であり、基板21の位置や向きを決定するための位置規制部として機能する。なお、貫通孔21aがなくても接着剤によりLEDモジュール20を支柱40に固定することは可能である。したがって、貫通孔21aは設けられなくても構わない。
また、基板21の長辺方向の両端部には基板21を貫通する2つの貫通孔21bが設けられている。これら2つの貫通孔21bは給電用のリード線70とLEDモジュール20とを接続するための端子28を構成する。
[LED]
LED22a〜22dは、所定の電力により発光する半導体発光素子である。LED22a〜22dは、それぞれ基板21の表面(第1の面)の上に複数実装されている。また、複数のLED22a〜22dは、それぞれ基板21の長辺方向に同一ピッチで配列されている。複数のLED22a〜22dは、各素子列内において直列接続されており、かつ、素子列同士において並列接続されている。
LED22a〜22dは、所定の電力により発光する半導体発光素子である。LED22a〜22dは、それぞれ基板21の表面(第1の面)の上に複数実装されている。また、複数のLED22a〜22dは、それぞれ基板21の長辺方向に同一ピッチで配列されている。複数のLED22a〜22dは、各素子列内において直列接続されており、かつ、素子列同士において並列接続されている。
本実施の形態において、LED22a〜22dは全て同じものが用いられており、例えば通電されることで青色光を発する青色LEDチップである。青色LEDチップとしては、例えばInGaN系の材料によって構成された、中心波長が440nm〜470nmの窒化ガリウム系の半導体発光素子を用いることができる。
ここで、本実施の形態で用いられるLED22a〜22dについて、図5を用いて説明する。図5は、本発明の実施の形態1に係る電球形ランプ1のLEDモジュール20におけるLED(LEDチップ)周辺の拡大断面図である。なお、図5では、LED22aの周辺を図示しているが、LED22b〜22dの周辺も同様の構成である。
図5に示すように、LED22aは、サファイア基板122aと、サファイア基板122a上に積層された、互いに異なる組成から構成される複数の窒化物半導体層122bとを有する。
窒化物半導体層122bの上面の両端部には、カソード電極122cとアノード電極122dとが設けられている。そして、カソード電極122cの上にはワイヤーボンド部122eが設けられ、アノード電極122dの上にはワイヤーボンド部122fが設けられている。例えば、隣り合うLED22aにおいて、一方のLED22aのカソード電極122cと他方のLED22aのアノード電極122dとは、ワイヤーボンド部122e及び122fを介して、ワイヤー27により接続されている。
LED22aは、サファイア基板122a側の面が基板21の表面又は裏面と対向するように、透光性のチップボンディング材122gにより基板21の上に固定されている。チップボンディング材122gには、酸化金属から構成されるフィラーを含有したシリコーン樹脂等を用いることができる。チップボンディング材122gに透光性材料を使用することにより、LED22aの側面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122gによる影の発生を抑制することができる。
[封止部材]
第1封止部材23a、第2封止部材23b、第3封止部材23c及び第4封止部材23dは、LED22a〜22dの各素子列を一括封止するとともに金属配線26を封止している。一方、第1ダミー封止部材24aは、LED及び金属配線を封止していない。また、第2ダミー封止部材24bは、LEDを封止していないが、ツェナーダイオード25及び金属配線26を封止している。
第1封止部材23a、第2封止部材23b、第3封止部材23c及び第4封止部材23dは、LED22a〜22dの各素子列を一括封止するとともに金属配線26を封止している。一方、第1ダミー封止部材24aは、LED及び金属配線を封止していない。また、第2ダミー封止部材24bは、LEDを封止していないが、ツェナーダイオード25及び金属配線26を封止している。
第1封止部材23aは、第1波長変換材として蛍光体粒子を含有する絶縁性の樹脂材料からなる。同様に、第2封止部材23bは、第3波長変換材として蛍光体粒子を含有する絶縁性の樹脂材料からなり、第3封止部材23cは、第4波長変換材として蛍光体粒子を含有する絶縁性の樹脂材料からなり、第4封止部材23dは、第6波長変換材として蛍光体粒子を含有する絶縁性の樹脂材料からなる。
第1ダミー封止部材24aは、第2波長変換材として蛍光体粒子を含有する絶縁性の樹脂材料からなる。同様に、第2ダミー封止部材24bは、第5波長変換材として蛍光体粒子を含有する絶縁性の樹脂材料からなる。
第1封止部材23a〜第4封止部材23d及び第1ダミー封止部材24a〜第2ダミー封止部材24bの各封止部材における蛍光体粒子は、LED22a〜22dが発する光によって励起されて所望の色(波長)の光を放出する。本実施の形態において、第1封止部材23a、第2封止部材23b、第3封止部材23c、第4封止部材23d、第1ダミー封止部材24a及び第2ダミー封止部材24bは、全て同じ構成となっており、同じ蛍光体粒子及び同じ封止樹脂材料によって構成されている。
蛍光体粒子としては、LED22a〜22dが青色光を発する青色LEDチップである場合、各封止部材から白色光を出射させるために、青色光を黄色光に波長変換する蛍光体粒子が用いられる。例えば、蛍光体粒子として、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用いることができる。これにより、LED22a〜22dが発した青色光の一部は、各封止部材に含まれる黄色蛍光体粒子によって黄色光に波長変換される。つまり、黄色蛍光体粒子が青色光を励起光として蛍光発光する。そして、黄色蛍光体粒子に吸収されなかった(波長変換されなかった)青色光と、黄色蛍光体粒子によって波長変換された黄色光とは、各封止部材の中で拡散及び混合されることにより、各封止部材から白色光となって出射される。
このように構成される各封止部材は、例えば、波長変換材を含む未硬化のペースト状の封止部材材料を、ディスペンサーによって塗布して硬化させることによって形成することができる。
また、各封止部材の材料としては、シリコーン樹脂等の透明樹脂材料又はフッ素系樹脂等の有機材を用いることができる。本実施の形態では、第1封止部材23a〜第4封止部材23d及び第1ダミー封止部材24a〜第2ダミー封止部材24bとして、シリコーン樹脂に所定の蛍光体粒子を分散させた蛍光体含有樹脂を用いている。また、封止部材の材料としては、樹脂以外に、低融点ガラス又はゾルゲルガラス等の無機材等を用いることもできる。なお、各封止部材には、シリカ粒子等の光拡散材が分散されていてもよい。
[金属配線]
金属配線26は、LEDを発光するための電流が流れる導電性配線であって、基板21の表面(第1の面)上に、所定形状にパターン形成される。
金属配線26は、LEDを発光するための電流が流れる導電性配線であって、基板21の表面(第1の面)上に、所定形状にパターン形成される。
金属配線26は、各LED素子列において、複数のLED22a同士、複数のLED22b同士、複数のLED22c同士及び複数のLED22d同士を直列接続するために複数形成されており、複数の金属配線26の各々は、隣り合うLEDの間に島状に形成されている。また、金属配線26は、LED22a〜22dの各素子列同士を並列接続するために、基板21の両端部において所定形状でパターン形成されている。
また、金属配線26は、ツェナーダイオード25がLED22a〜22dとは逆極性で並列接続するために、所定形状でパターン形成されている。
金属配線26は同じ金属材料を用いて同時にパターン形成される。金属配線26の金属材料としては、例えば、銀(Ag)、タングステン(W)又は銅(Cu)等を用いることができる。なお、金属配線26の表面に、ニッケル(Ni)/金(Au)等のメッキ処理を施しても構わない。なお、金属配線26は、異なる金属材料により構成されていてもよいし、別々の工程で形成されてもよい。
また、各波長変換部材の封止部材から露出する金属配線26については、端子28を除いて、ガラス材によるガラス膜(ガラスコート膜)又は樹脂材による樹脂膜(樹脂コート膜)によって被覆することが好ましい。これにより、LEDモジュール20における絶縁性を向上させることができる。
[ワイヤー]
ワイヤー27は、LED22a〜22dと金属配線26、及び、ツェナーダイオード25と金属配線26とを接続するための電線であり、例えば、金ワイヤーである。図5で説明したように、このワイヤー27により、LED22aの上面に設けられたワイヤーボンド部122e及び122fのそれぞれとLED22aの両側に隣接して形成された金属配線26とがワイヤボンディングされている。
ワイヤー27は、LED22a〜22dと金属配線26、及び、ツェナーダイオード25と金属配線26とを接続するための電線であり、例えば、金ワイヤーである。図5で説明したように、このワイヤー27により、LED22aの上面に設けられたワイヤーボンド部122e及び122fのそれぞれとLED22aの両側に隣接して形成された金属配線26とがワイヤボンディングされている。
ワイヤー27は、各波長変換部材の封止部材から露出しないように、全体が封止部材の中に埋め込まれる。
[端子]
端子28は、リード線70との半田付けが行われる外部接続電極であって、貫通孔21bを囲むように基板21の表面に所定形状で形成された接続用ランドである。端子28は、金属配線26と一体化して形成されており、金属配線26と同じ金属材料を用いて、金属配線26と同時にパターン形成される。
端子28は、リード線70との半田付けが行われる外部接続電極であって、貫通孔21bを囲むように基板21の表面に所定形状で形成された接続用ランドである。端子28は、金属配線26と一体化して形成されており、金属配線26と同じ金属材料を用いて、金属配線26と同時にパターン形成される。
また、端子28は、LEDモジュール20の給電部であって、LED22a〜22dを発光させるために、LEDモジュール20の外部から電力を受け、受けた電力を金属配線26及びワイヤー27を介して各LED22a〜22dに供給する。
[LEDモジュールと支柱及びリード線との接続関係]
次に、LEDモジュール20と支柱40及びリード線70との接続関係について、図6を用いて説明する。図6は、本実施の形態に係る電球形ランプ1におけるLEDモジュール周辺の構成を示す図である。なお、図6の(a)は電球形ランプ1においてグローブ10を除いた状態でLEDモジュール20を上方から見たときの平面図であり、図6の(b)は、(a)のX−X’線における同電球形ランプ1の断面図であり、図4の(c)は、(a)のY−Y’線における同電球形ランプ1の断面図である。
次に、LEDモジュール20と支柱40及びリード線70との接続関係について、図6を用いて説明する。図6は、本実施の形態に係る電球形ランプ1におけるLEDモジュール周辺の構成を示す図である。なお、図6の(a)は電球形ランプ1においてグローブ10を除いた状態でLEDモジュール20を上方から見たときの平面図であり、図6の(b)は、(a)のX−X’線における同電球形ランプ1の断面図であり、図4の(c)は、(a)のY−Y’線における同電球形ランプ1の断面図である。
図6の(a)及び(b)に示すように、基板21の貫通孔21aには支柱40の突起部42bが嵌合されている。これにより、基板21の位置や向きが規制された状態で、LEDモジュール20が支柱40に固定される。
LEDモジュール20とリード線70とは導電性接着部材29によって電気的及び物理的に接続されている。導電性接着部材29は、端子28をリード線70と接続する半田又は銀ペースト等の導電性接着剤である。導電性接着部材29は、端子28の表面上でリード線70の一端の側面を被覆するように、端子28及びリード線70の両方に接して設けられている。導電性接着部材29は、貫通孔21bの基板21の表面側の開口を塞ぐように設けられている。
ここで、導電性接着部材29は、絶縁性樹脂によって被覆されていてもよい。そして、この絶縁性樹脂が、LED22a〜22dから発せられる光に対して光透過率が低く例えば10%以下の白色樹脂であってもよい。
LEDモジュール20は、導電性接着部材29によって2つのリード線70と接続される。このとき、リード線70と端子28との電気的な接続は、まず、リード線70が貫通孔21bの裏面側の開口から挿入されて貫通孔21bの表面側の開口から突き出るように配置される。その後、そのリード線70の表面側の部分と端子28との両方に接するように導電性接着部材29が設けられる。
なお、図6に示すLEDモジュール20では、リード線70の先端が導電性接着部材29の表面から露出するように設けたが、導電性接着部材29により完全に被覆されていてもよい。この場合には、リード線70と導電性接着部材29との接触面積が増加するため、両者の接続を強固にすることができる。
[作用効果]
次に、本実施の形態に係るLEDモジュール20の作用効果について図7を用いて説明する。図7は、本発明の実施の形態1に係る電球形ランプ1におけるLEDモジュール20の作用効果を説明するための図であり、(a)は比較例1のLEDモジュール200の一部拡大断面図であり、(b)は比較例2のLEDモジュール201の一部拡大断面図であり、(c)は、実施の形態1におけるLEDモジュール20の一部拡大断面図である。
次に、本実施の形態に係るLEDモジュール20の作用効果について図7を用いて説明する。図7は、本発明の実施の形態1に係る電球形ランプ1におけるLEDモジュール20の作用効果を説明するための図であり、(a)は比較例1のLEDモジュール200の一部拡大断面図であり、(b)は比較例2のLEDモジュール201の一部拡大断面図であり、(c)は、実施の形態1におけるLEDモジュール20の一部拡大断面図である。
図7の(a)に示すように、比較例1のLEDモジュール200は、LED22aを封止する第1封止部材23a(蛍光体含有樹脂)とLED22bを封止する第2封止部材23b(蛍光体含有樹脂)が隣り合う構成であり、本実施の形態のように第1ダミー封止部材24aは形成されていない。
比較例1のLEDモジュール200において、基板21の面積を大きくすると、第1封止部材23aと第2封止部材23bとの間隔が大きくなる。この結果、第1封止部材23a及び第2封止部材23bが形成されていない領域(非発光部)が大きくなり、基板21において、第1封止部材23a及び第2封止部材23bが形成された領域(発光部)と第1封止部材23a及び第2封止部材23bが形成されていない領域(非発光部)とで明暗差が目立ってしまい、輝度ムラとなって現われる。
そこで、図7の(b)に示す比較例2に係るLEDモジュール201のように、基板21上の全てのLED(LED22a及びLED22b)を封止部材23A(蛍光体含有樹脂)で覆うという構成が考えられる。例えば、封止部材23Aの平面視形状が矩形状となるように封止部材23Aを形成する。
しかしながら、このような構成では、封止部材23Aの上面が平面になってしまうために、封止部材23Aの内部から外部に出射しようとする光(LED22a、22bからの光及び蛍光体粒子による光)が封止部材23Aの上面(封止部材23Aと空気層との界面)で反射する割合が増加する。この結果、封止部材23Aの内部から外部に出射する光の割合が減少し、光取り出し効率が低下してしまう。したがって、このような構成のLEDモジュールでは、高光束化を実現することができない。
これに対して、図7の(c)に示す本実施の形態におけるLEDモジュール20は、第1封止部材23a(第1主発光部ML1)と第2封止部材23b(第2主発光部ML2)との間に、第1ダミー封止部材24a(第1副発光部SL1)が設けられている。
これにより、第1主発光部ML1におけるLED22aから出射した光は、自らを覆っている第1封止部材23a(第1波長変換部材WC1)の蛍光体粒子を励起するとともに、第1封止部材23aに隣接する第1ダミー封止部材24a(第2波長変換部材WC2)の蛍光体粒子も励起する。同様に、第2主発光部ML2におけるLED22bから出射した光は、自らを覆っている第2封止部材23b(第3波長変換部材WC3)の蛍光体粒子を励起するとともに、第2封止部材23bに隣接する第1ダミー封止部材24a(第2波長変換部材WC2)の蛍光体粒子をも励起する。
本実施の形態において、LED22a、22bは、いずれも青色光を発する青色LEDチップであり、また、第1封止部材23a、第2封止部材23b及び第1ダミー封止部材24aにおける蛍光体粒子(波長変換材)は、いずれも黄色蛍光体粒子である。したがって、第1主発光部ML1(第1封止部材23a)、第2主発光部ML2(第2封止部材23b)及び第1副発光部SL1(第1ダミー封止部材24a)からは、青色光が黄色蛍光体粒子によって波長変換された黄色光と黄色蛍光体粒子によって波長変換されなかった青色光との混合光である白色光が放出される。
このように、本実施の形態におけるLEDモジュール20によれば、第1封止部材23a及び第2封止部材23bが発光するだけではなく、第1ダミー封止部材24aも発光する。つまり、第1ダミー封止部材24aを疑似発光部として機能させることができる。この結果、第1封止部材23a、第2封止部材23b及び第1ダミー封止部材24aが発光部として機能するので、図7の(a)の構成に対して、基板21における明暗差を抑制することができ、輝度ムラを抑制することができる。
さらに、図7の(c)に示す本実施の形態におけるLEDモジュール20では、3本の各封止部材(蛍光体含有樹脂)の断面形状がドーム状の断面(略半円形)であるので、封止部材から外部に光りが出射する際に封止部材と空気層との界面で全反射することを抑制できる。したがって、本実施の形態におけるLEDモジュール20では、図7の(b)のように光取り出し効率が低下することがない。
そして、本実施の形態における電球形ランプ1は、図7の(c)に示すLEDモジュール20を光源として用いているので、光源における輝度ムラの少ない電球形ランプを実現することができる。
また、本実施の形態におけるLEDモジュール20において、第1ダミー封止部材24aにおける蛍光体粒子(第2波長変換材)の濃度と、第1封止部材23aにおける蛍光体粒子(第1波長変換材)の濃度及び/又は第2封止部材23bにおける蛍光体粒子(第3波長変換材)の濃度とを調整することで、色調整を行うことができる。この場合、第1ダミー封止部材24aにおける蛍光体粒子の濃度は、第1封止部材23a及び第2封止部材23bにおける蛍光体粒子の濃度以下であることが好ましい。以下、この点について説明する。
第1封止部材23a、第2封止部材23b及び第1ダミー封止部材24aにおいて、各封止部材における蛍光体粒子の濃度が同じであると、中央の第1ダミー封止部材24aには、その両側に形成された第1封止部材23a及び第2封止部材23bの両方のLEDから光が入射することになるので、第1ダミー封止部材24aから放出される白色光は、第1封止部材23a及び第2封止部材23bから放出される白色光よりも黄色みがかった(黄色が強い)光となる。この結果、第1ダミー封止部材24aと第1封止部材23a及び第2封止部材23bとの間で色ムラ発生する。
そこで、第1ダミー封止部材24aにおける蛍光体粒子の濃度を、第1封止部材23a及び第2封止部材23bにおける蛍光体粒子の濃度よりも小さくすることで、第1ダミー封止部材24aにおける波長変換効率を第1封止部材23a及び第2封止部材23bにおける波長変換効率よりも小さくすることができる。これにより、第1ダミー封止部材24aで生成される黄色光を抑制することができるので、第1ダミー封止部材24aから放出される光を、より白色に近づけることができる。この結果、第1ダミー封止部材24aと第1封止部材23a及び第2封止部材23bとの間の色ムラを抑制することができる。
例えば、第1ダミー封止部材24aにおける蛍光体粒子の濃度を、第1封止部材23a及び第2封止部材23bにおける蛍光体粒子の濃度の15%〜40%とすることができる。
なお、第1封止部材23a、第2封止部材23b及び第1ダミー封止部材24aにおける色ムラの抑制(色調整)は、各封止部材の蛍光体粒子の濃度を調整するのではなく、各封止部材の高さを調整することでも可能である。例えば、第1封止部材23a、第2封止部材23b及び第1ダミー封止部材24aにおける蛍光体粒子の濃度を同じにして、第1ダミー封止部材24aの高さを、第1封止部材23a及び第2封止部材23bの高さよりも低くすることで、第1ダミー封止部材24aでの波長変換効率を小さくすることができる。これにより、第1ダミー封止部材24aで生成される黄色光を抑制することができる。この結果、第1ダミー封止部材24aと第1封止部材23a及び第2封止部材23bとの間の色ムラを抑制することができる。
あるいは、第1封止部材23a、第2封止部材23b及び第1ダミー封止部材24aの各封止部材の長さを調整することでも、第1封止部材23a、第2封止部材23b及び第1ダミー封止部材24aにおける色調整(色ムラの抑制)を行うことができる。例えば、第1封止部材23a、第2封止部材23b及び第1ダミー封止部材24aにおける蛍光体粒子の濃度を同じにして、第1ダミー封止部材24aの長さを、第1封止部材23a及び第2封止部材23bの長さ以下とすることで、第1ダミー封止部材24aと第1封止部材23a及び第2封止部材23bとの間の色ムラを抑制することができる。
また、図7の(c)では、第1主発光部ML1(第1封止部材23a)、第2主発光部ML2(第2封止部材23b)及び第1副発光部SL1(第1ダミー封止部材24a)について説明したが、第3主発光部ML3(第3封止部材23c)、第4主発光部ML4(第4封止部材23d)及び第2副発光部SL2(第2ダミー封止部材24b)についても同様である。
また、本実施の形態では、第1主発光部ML1(第1封止部材23a)と第2主発光部ML2(第2封止部材23b)との間に、第1副発光部SL1(第1ダミー封止部材24a)が存在する場合について説明したが、第1主発光部ML1(第1封止部材23a)及び第2主発光部ML2(第2封止部材23b)のいずれか一方のみと第1副発光部SL1(第1ダミー封止部材24a)とが存在する場合にも適用することができる。つまり、本発明は、1本の主発光部と1本の副発光部とのみが隣接する場合にも適用することができる。このように、主発光部に副発光部を隣接させることで、基板上における明暗差を抑制することができる。
(実施の形態1の変形例)
次に、電球形ランプ1が備えるLEDモジュール20の変形例について説明する。
次に、電球形ランプ1が備えるLEDモジュール20の変形例について説明する。
(実施の形態1の変形例1)
次に、実施の形態1の変形例1について、図8Aを用いて説明する。図8Aは、本発明の実施の形態1の変形例1におけるLEDモジュール20Aの平面図である。
次に、実施の形態1の変形例1について、図8Aを用いて説明する。図8Aは、本発明の実施の形態1の変形例1におけるLEDモジュール20Aの平面図である。
図8Aに示すように、本変形例におけるLEDモジュール20Aは、図4に示すLEDモジュール20に対して、さらに、第3副発光部SL3を設けた構成のものである。
第3副発光部SL3は、第2主発光部ML2におけるLED22b及び第3主発光部ML3におけるLED22cが発する光の波長を変換する第7波長変換部材WC7からなる。つまり、第3副発光部SL3は、第1副発光部SL1と同様に、自らはLEDを有さずに第3副発光部SL3外部のLEDからの光によって発光する発光部であって、第7波長変換部材WC7内には、当該第7波長変換部材WC7によって波長が変換される光を発する発光素子が存在しない。本変形例において、第3副発光部SL3は、第7波長変換部材WC7のみによって構成されている。
第7波長変換部材WC7は、LED22b及びLED22cの両方が発する光の波長を変換する第7波長変換材(不図示)と、当該第7波長変換材を含む第3ダミー封止部材24cとを含む。第3ダミー封止部材24cは、第1ダミー封止部材24a及び第2ダミー封止部材24bと同じ封止材料によって構成することができ、外観上も第1ダミー封止部材24a及び第2ダミー封止部材24bと同じである。
本変形例において、第3ダミー封止部材24c(第7波長変換部材WC7)は、第2封止部材23b(第3波長変換部材WC3)と第3封止部材23c(第4波長変換部材WC4)との間において基板21上に直線状に設けられている。つまり、本変形例では、図4に示すLEDモジュール20において、第2封止部材23bと第3封止部材23cとの間のスペースを埋めるようにして、第3副発光部SL3として第3ダミー封止部材24cが設けられている。
以上、本変形例におけるLEDモジュール20Aによれば、第2封止部材23b(第2主発光部ML2)と第3封止部材23c(第3主発光部ML3)との間に、第3ダミー封止部材24c(第3副発光部SL3)が設けられている。これにより、第2封止部材23bと第3封止部材23cとの間の領域にも疑似発光部を生成することができる。この結果、図4におけるLEDモジュール20に対して、さらに、基板21における明暗差を抑制することができ、輝度ムラを一層抑制することができる。
なお、本変形例においても、各封止部材の蛍光体粒子の濃度を調節したり各封止部材の高さを調整したりすることで色ムラを抑制することができる。
(実施の形態1の変形例2)
次に、実施の形態1の変形例2について、図8Bを用いて説明する。図8Bは、本発明の実施の形態1の変形例2におけるLEDモジュール20Bの平面図である。
次に、実施の形態1の変形例2について、図8Bを用いて説明する。図8Bは、本発明の実施の形態1の変形例2におけるLEDモジュール20Bの平面図である。
図8Bに示すように、本変形例におけるLEDモジュール20Bは、図4に示すLEDモジュール20に対して、さらに、第4副発光部SL4を設けた構成のものである。
本変形例では4つの第4副発光部SL4が設けられており、各第4副発光部SL4は、第1主発光部ML1〜第4主発光部ML4における長尺方向(長手方向)の両端部のLED22a〜22dが発する光の波長を変換する第8波長変換部材WC8からなる。つまり、第4副発光部SL4は、第1副発光部SL1と同様に、自らはLEDを有さずに第4副発光部SL4外部のLEDからの光によって発光する発光部であって、第8波長変換部材WC8内には、当該第8波長変換部材WC8によって波長が変換される光を発する発光素子が存在しない。本変形例において、第4副発光部SL4は、第8波長変換部材WC8のみによって構成されている。
第8波長変換部材WC8は、LED22a〜22dが発する光の波長を変換する第8波長変換材(不図示)と、当該第8波長変換材を含む第4ダミー封止部材24dとを含む。第4ダミー封止部材24dは、第1ダミー封止部材24aと同じ封止材料によって構成することができ、外観上も第1ダミー封止部材24aと同じである。
本変形例において、4本の第4ダミー封止部材24d(第8波長変換部材WC8)は、第1封止部材23a〜第4封止部材23dをその長尺方向から挟むようにして、第1封止部材23a〜第4封止部材23dを両側に設けられている。4本の第4ダミー封止部材24dは、その長尺方向が第1封止部材23a〜第4封止部材23dの長尺方向と略直交するように設けられている。つまり、本変形例では、図4に示すLEDモジュール20において、第1封止部材23a〜第4封止部材23dの長尺方向の両側のスペースを埋めるようにして、第4副発光部SL4として第4ダミー封止部材24dが設けられている。
以上、本変形例におけるLEDモジュール20Bによれば、第1封止部材23a(第1主発光部ML1)〜第4封止部材23d(第4主発光部ML4)との長尺方向の両側に、第4ダミー封止部材24d(第4副発光部SL4)が設けられている。これにより、第1封止部材23a(第1主発光部ML1)〜第4封止部材23d(第4主発光部ML4)との長尺方向の両側の領域にも疑似発光部を生成することができる。この結果、図4におけるLEDモジュール20に対して、さらに、基板21における明暗差を抑制することができ、輝度ムラを一層抑制することができる。
なお、本変形例の構成は、図8AにおけるLEDモジュール20Aにも適用することができる。また、本変形例においても、各封止部材の蛍光体粒子の濃度を調節したり各封止部材の高さを調整したりすることで色ムラを抑制することができる。
(実施の形態1の変形例3)
次に、実施の形態1の変形例3に係る電球形ランプについて、図9を用いて説明する。図9の(a)は、本変形例に係る電球形ランプにおいてグローブを除いた状態でLEDモジュールを上方から見たときの平面図であり、図9の(b)は、(a)のX−X’線における同電球形ランプの断面図であり、図9の(c)は、(a)のY−Y’線における同電球形ランプの断面図であり、図9の(d)は、(a)のZ−Z’線における同電球形ランプの断面図である。
次に、実施の形態1の変形例3に係る電球形ランプについて、図9を用いて説明する。図9の(a)は、本変形例に係る電球形ランプにおいてグローブを除いた状態でLEDモジュールを上方から見たときの平面図であり、図9の(b)は、(a)のX−X’線における同電球形ランプの断面図であり、図9の(c)は、(a)のY−Y’線における同電球形ランプの断面図であり、図9の(d)は、(a)のZ−Z’線における同電球形ランプの断面図である。
本変形例におけるLEDモジュール20Cは、図4に示すLEDモジュール20に対して、基板21の裏面(第2の面)にも発光素子及び封止部材が形成されており、主として前方及び側方に向けて光を放出する主LEDモジュール(第1発光モジュール)20aと、主として後方及び側方に向けて光を放出する副LEDモジュール(第2発光モジュール)20bとを備える。
図9の(a)〜(d)に示すように、主LEDモジュール(主発光モジュール)20aは、基板21と、複数のLED22a〜22dと、第1封止部材23a〜第4封止部材23dと、第1ダミー封止部材24a及び第2ダミー封止部材24bと、ツェナーダイオード25(不図示)と、金属配線26と、ワイヤー27と、端子28と、導電性接着部材29とを備えている。
一方、副LEDモジュール(副発光モジュール)20bは、基板21と、基板21の裏面(第2の面)上に設けられた複数のLED32a(第5発光素子)及び複数のLED32b(第6発光素子)と、蛍光体粒子(第9波長変換材)を含むとともに複数のLED32aを一括封止する第5封止部材33a(第9波長変換部材)と、蛍光体粒子(第10波長変換材)を含むとともに第5封止部材33aに隣接する第5ダミー封止部材34a(第10波長変換部材)と、蛍光体粒子(第11波長変換材)を含むとともに複数のLED32bを一括封止する第6封止部材33b(第11波長変換部材)と、蛍光体粒子(第12波長変換材)を含むとともに第6封止部材33bに隣接する第6ダミー封止部材34b(第12波長変換部材)と、金属配線36と、ワイヤー37と、端子38と、導電性接着部材39とを備えている。
なお、本変形例では、2つの主LEDモジュール20aと副LEDモジュール20bとを合わせて1つのLEDモジュールであると考えることができる。この場合、1つのLEDモジュールは、1つの基板21と、当該基板21の表面及び裏面の各々に実装された複数のLEDと、各LEDの列を一括封止する封止部材と、ダミー封止部材とによって構成される。つまり、基板21は、主LEDモジュール20aと副LEDモジュール20bとで共通の基板である。
本変形例において、主LEDモジュール20aの構成は、図4に示すLEDモジュール20と同様の構成であるので、その説明は省略する。
副LEDモジュール20bにおいて、裏面側の複数のLED32a、32bは、それぞれ基板21の長辺方向に同一ピッチで配列されている。複数のLED32a、32bは、各素子列内において直列接続されており、かつ、素子列同士において並列接続されている。裏面側のLED32a、32bは、基板21を挟んで表面側のLED22a、23dと対向するように配置されている。本変形例におけるLED32a、32bは、LED22a〜22dと同様に、青色LEDチップである。
また、裏面側の第5封止部材33a及び第6封止部材33bは、基板21を挟んで第1封止部材23a及び第4封止部材23dと対向して直線状に形成されている。第5封止部材33a及び第6封止部材33bは、第1封止部材23a〜第4封止部材23dと同様の構成であり、LED32a、32bの各素子列を一括封止するとともに金属配線36を封止している。
本変形例において、第5封止部材33a及び第6封止部材33bは、第1封止部材23a〜第4封止部材23dと同様に、シリコーン樹脂に所定の蛍光体粒子を分散させた蛍光体含有樹脂を用いている。
また、裏面側の第5ダミー封止部材34a及び第6ダミー封止部材34bは、基板21を挟んで第1ダミー封止部材24a及び第2ダミー封止部材24bと対向して直線状に形成されている。第5ダミー封止部材34a及び第6ダミー封止部材34bは、第1ダミー封止部材24aと同様の構成であり、自らはLEDを有さずに外部のLEDからの光によって発光する発光部である。
具体的には、第5ダミー封止部材34aは、LED32aが発する光の波長を変換する蛍光体粒子(波長変換材)を含むシリコーン樹脂(蛍光体含有樹脂)である。また、第6ダミー封止部材34bは、LED32bが発する光の波長を変換する蛍光体粒子(波長変換材)を含むシリコーン樹脂(蛍光体含有樹脂)である。
なお、本変形例において、金属配線36、ワイヤー37、端子38及び導電性接着部材39は、金属配線26、ワイヤー27、端子28及び導電性接着部材29と同様の構成であるので、説明は省略する。
以上、本変形例におけるLEDモジュール20Cによれば、基板21の表面だけではなく基板21の裏面にもLEDを含む封止部材(発光部)が形成されているので、グローブ頂部側だけではなく口金側にも光を放出することができる。これにより、広配光角の配光特性を実現することができ、より白熱電球に近似した配光特性を有する電球形LEDランプを実現することができる。
さらに、本変形例では、基板21の裏面側に設けられた主発光部(LED32a、32b及び第5、6封止部材33a、33b)に隣接して第5ダミー封止部材34a及び第6ダミー封止部材34bが設けられている。これにより、基板21の裏面側においても、第5封止部材33aと第6封止部材33bに隣接させて疑似発光部を生成することができる。この結果、基板21の表面側だけではなく裏面側においても明暗差を抑制することができ、基板21の裏面側における輝度ムラを抑制することができる。
なお、本変形例においても、第5封止部材33aと第5ダミー封止部材34aとにおいて、また、第6封止部材33bと第6ダミー封止部材34bとにおいて、各封止部材の蛍光体粒子の濃度を調節したり各封止部材の高さを調整したりすることで色ムラを抑制することができる。
(実施の形態1の変形例4)
次に、実施の形態1の変形例4に係る電球形ランプについて、図10を用いて説明する。図10の(a)は、本変形例に係る電球形ランプにおいてグローブを除いた状態でLEDモジュールを上方から見たときの平面図であり、図10の(b)は、(a)のX−X’線における同電球形ランプの断面図であり、図10の(c)は、(a)のY−Y’線における同電球形ランプの断面図であり、図10の(d)は、(a)のZ−Z’線における同電球形ランプの断面図である。
次に、実施の形態1の変形例4に係る電球形ランプについて、図10を用いて説明する。図10の(a)は、本変形例に係る電球形ランプにおいてグローブを除いた状態でLEDモジュールを上方から見たときの平面図であり、図10の(b)は、(a)のX−X’線における同電球形ランプの断面図であり、図10の(c)は、(a)のY−Y’線における同電球形ランプの断面図であり、図10の(d)は、(a)のZ−Z’線における同電球形ランプの断面図である。
上記の変形例3における電球形ランプは、1つの基板21の表面及び裏面の両面に光源及びこれを発光させる配線を設けることで、2つの主LEDモジュール20a及び副LEDモジュール20bを構成し、電球形ランプのグローブ頂部側と口金側とに光を取り出した。これに対し、本変形例では、2つの別々の基板の表面に個別に発光素子及びこれを発光させる配線を設け、2つの基板の裏面を貼り合わせて1つの基板21としている。この構成によっても、電球形ランプ1のグローブ頂部側と口金側とに光を取り出すことができる。したがって、本変形例に係る電球形ランプ1は、LEDモジュールの基板21がそれぞれ表面に発光素子及びこれを発光させる配線を備える2つの基板を接着剤で接着して構成される点で上記実施の形態1の電球形ランプ1と異なる。以下、上記実施の形態1の電球形ランプ1と異なる点を中心に詳述する。
本変形例におけるLEDモジュール20Dは、変形例3におけるLEDモジュール20Cと同様に、主として前方及び側方に向けて光を放出する主LEDモジュール(第1発光モジュール)20aと、主として後方及び側方に向けて光を放出する副LEDモジュール(第2発光モジュール)20bとを備えるが、本変形例におけるLEDモジュール20Dは、変形例3と異なり、基板21が主基板である基板21X(第1基板)と副基板である基板21Y(第2基板)とによって構成されている。
図10の(a)〜(d)に示すように、主LEDモジュール20aは、基板21X(第1基板)と、基板21Xの表面上に設けられた複数のLED22a〜22dと、基板21Xの表面に設けられた第1封止部材23a〜第4封止部材23dと、基板21Xの表面に設けられた第1ダミー封止部材24a及び第2ダミー封止部材24bとを備える。さらに、主LEDモジュール20aは、基板21Xに設けられた、ツェナーダイオード25(不図示)と、金属配線26と、ワイヤー27と、端子28と、導電性接着部材29とを備えている。
一方、副LEDモジュール(副発光モジュール)20bは、基板21Yと、基板21Yの表面上に設けられた複数のLED32a、32bと、基板21Yの表面上に設けられた第5封止部材33a及び第6封止部材33bと、第5封止部材33a及び第6封止部材33bに隣接する第5ダミー封止部材34a及び第6ダミー封止部材34bと、金属配線36と、ワイヤー37と、端子38と、導電性接着部材39とを備えている。
基板21X、21Yは、互いに同様の構成及び形状を有し、接着剤90により互いの裏面が接着されて1つの基板21を構成している。基板21X、21Yとしては、上述の基板21と同様のものを用いることができる。
基板21Xの長辺方向の両端部には基板21Xを貫通する2つの貫通孔21Xbが設けられており、また、基板21Yの長辺方向の両端部にも基板21Yを貫通する2つの貫通孔21Ybが設けられている。貫通孔21Xbは、給電用のリード線70と主LEDモジュール20aとを接続するための端子28を構成し、貫通孔21Ybは、給電用のリード線70と副LEDモジュール20bとを接続するための端子38を構成している。貫通孔21Xb、21Ybは、連続するように配置されて基板21の貫通孔21bを構成している。したがって、1つのリード線70は、連続する1つの貫通孔21Xb、21Ybを挿通している。
基板21Xの中央部には基板21Xを貫通する1つの貫通孔21Xaが設けられており、また、基板21Yの中央部にも基板21Yを貫通する1つの貫通孔21Yaが設けられている。貫通孔21Xa、21Yaは、主LEDモジュール20a及び副LEDモジュール20bを支柱40に固定するためのものであり、連続するように配置されて基板21の1つの貫通孔21aを構成している。したがって、支柱40の突起部42bは、連続する貫通孔21Xa及び21Yaと嵌合される。貫通孔21a及び突起部42bは、上述のように、基板21の位置や向きを決定するための位置規制部として機能する。
接着剤90は、基板21Xの裏面と基板21Yの裏面との間に設けられ、両者を接着するものであり、例えばシリコーン樹脂等の樹脂又はAgペースト等の金属ペースト等により構成されている。金属ペーストの場合、基板21Xと基板21Yとの間での熱伝導率を高めて基板21としての熱伝導率が高められるので、基板21の放熱効率を高めることができる。その結果、温度上昇によるLEDの発光効率及び寿命の低下を抑制することができる。また、接着剤90の遮光性つまり基板21の遮光性を高めることができるので、基板21X、21Yの表面から裏面に向かう光による色ムラも抑制することができる。
接着剤90は、リード線70が貫通孔21Xb、21Ybを挿通することを邪魔しないように、基板21Xの裏面と基板21Yの裏面との間における貫通孔21Xb及び21Ybの間の空間の少なくとも一部には設けられていない。また、接着剤90は、貫通孔21Xa及び21Yaと支柱40の突起部とが嵌合することを邪魔しないように、基板21Xの裏面と基板21Yの裏面との間における貫通孔21Xa及び21Yaの間の空間の全てにおいても設けられていない。
以上、本変形例におけるLEDモジュール20Dによれば、変形例3と同様の効果を奏することができる。つまり、広配光角の配光特性を有する電球形LEDランプを実現することができる。また、基板21の表面側だけではなく裏面側においても明暗差を抑制することができ、基板21の裏面側における輝度ムラを抑制することができる。
なお、本変形例においても、第5封止部材33aと第5ダミー封止部材34aとにおいて、また、第6封止部材33bと第6ダミー封止部材34bとにおいて、各封止部材の蛍光体粒子の濃度を調節したり各封止部材の高さを調整したりすることで色ムラを抑制することができる。
さらに、本変形例では、基板21が、LEDが表面に設けられた基板21Xと、LEDが表面に設けられた基板21Yとから構成される。そして、基板21X、21Yが、LEDが設けられていない裏面同士が互いに対向するように配置されている。このとき、副LEDモジュール20bが、支柱40に対し接着固定されていてもよい。これにより、別々の基板21X、21Yを用意して、それぞれの表面に個別に各部材を設けた後、それらを接着するだけでLEDモジュール20Dを製造できるので、LEDモジュール20Dを容易に製造することができる。その結果、製造が容易な電球形ランプを実現することができる。
さらに、本変形例では、副LEDモジュール20bが、支柱40に直接的に取り付けられ、副LEDモジュール20bで発生した熱を支柱40に伝熱する。そして、主LEDモジュール20aが、副LEDモジュール20bを介して支柱40に間接的に取り付けられ、主LEDモジュール20aで発生した熱を、副LEDモジュール20bを介して支柱40に間接的に伝熱する。そして、主LEDモジュール20aと副LEDモジュール20bとの間に、熱伝導部材としての接着剤90が設けられている。この接着剤90は、熱伝導性樹脂、セラミックペースト、及び金属ペーストのいずれかである。これにより、基板21の放熱効率及び遮光性を高めることができるので、LEDの発光効率及び寿命の低下をさらに抑制するとともに、主LEDモジュール20aと副LEDモジュール20bの間における色ムラを抑制することができる。
なお、本変形例において、支柱40が基板21Yの貫通孔21Ybを突き抜けて基板21Xの裏面と接していてもよい。つまり、貫通孔21Ybが支柱40の固定部42の全体と嵌合するように形成され、支柱40の固定部42の固定面と基板21Xの裏面とが接着剤90により接着されてもよい。これにより、主LEDモジュール20a及び副LEDモジュール20bの支柱40への固定が容易になり、製造が容易な電球形ランプを実現することができる。また、主LEDモジュール20aを支柱40に対し接着固定して基板21Xから支柱40への放熱経路を短くし、また基板21Yの貫通孔21Ybの内壁と支柱40の固定部42とをグリース等の熱伝導部材を介して接触させて基板21Yから支柱40への放熱経路を広くできる。その結果、LEDの発光効率の低下及び寿命の低下をさらに抑制することができる。
(実施の形態2)
以下、本発明の実施の形態2について説明する。
以下、本発明の実施の形態2について説明する。
(電球形ランプの全体構成)
まず、本実施の形態2に係る電球形ランプ2の全体構成について、図11及び図12を用いて説明する。図11は、本発明の実施の形態2に係る電球形ランプの外観斜視図である。また、図12は、本発明の実施の形態2に係る電球形ランプの分解斜視図である。
まず、本実施の形態2に係る電球形ランプ2の全体構成について、図11及び図12を用いて説明する。図11は、本発明の実施の形態2に係る電球形ランプの外観斜視図である。また、図12は、本発明の実施の形態2に係る電球形ランプの分解斜視図である。
図11及び図12に示すように、本実施の形態に係る電球形ランプ2は、電球形蛍光灯又は白熱電球の代替品となる電球形LEDランプであって、グローブ210と、光源であるLEDモジュール220と、LEDモジュール220を支持する支持部材240と、内方に駆動回路270が配置された筐体250と、筐体250内に配置された金属部材260と、LEDモジュール220に電力を供給する駆動回路270と、外部から電力を受電する口金280とを備える。なお、電球形ランプ2は、その他に、リード線270a〜270dと、リング状の結合部材230と、ネジ290とを備える。また、電球形ランプ2は、グローブ210と筐体250(外側筐体部252)と口金280とによって外囲器が構成されている。すなわち、グローブ210と筐体250(外側筐体部252)と口金280とは外部に露出しており、それぞれの外面は外気に曝されている。また、本実施の形態における電球形ランプ2は、例えば40W形相当の明るさとなるように構成されている。
以下、本実施の形態に係る電球形ランプ2の各構成要素について、図12を参照しながら、図13及び図14を用いて詳細に説明する。図13は、本発明の実施の形態2に係る電球形ランプ1の一の断面を示す図である。図14は、本発明の実施の形態2に係る電球形ランプ1の構成の他の断面を示す図であって、図13の状態からランプ軸を中心に約90°回転したときの断面図を示している。なお、ランプ軸とは、電球形ランプ2を照明装置のソケットに取り付ける際の回転中心となる軸であり、口金280の回転軸と一致している。また、図13及び図14において、回路素子以外は、各構成部材の断面部分のみを図示している。また、図14では、回路素子を省略して図示している。
[グローブ]
図12〜図14に示すように、グローブ210は、実施の形態1におけるグローブ10と同様の構成である。
図12〜図14に示すように、グローブ210は、実施の形態1におけるグローブ10と同様の構成である。
[LEDモジュール]
LEDモジュール220は、実施の形態1におけるLEDモジュール20と同様に、LED(LEDチップ)を有し、リード線270a及び270bを介してLEDに電力が供給されることにより発光する発光モジュール(発光装置)であって、所定の波長の光を放出する。LEDモジュール220は、支持部材240によってグローブ210内の中空に保持されている。
LEDモジュール220は、実施の形態1におけるLEDモジュール20と同様に、LED(LEDチップ)を有し、リード線270a及び270bを介してLEDに電力が供給されることにより発光する発光モジュール(発光装置)であって、所定の波長の光を放出する。LEDモジュール220は、支持部材240によってグローブ210内の中空に保持されている。
図13及び図14に示すように、LEDモジュール220は、グローブ210の内方に配置されている。LEDモジュール220は、グローブ210によって形成される球形状の中心位置(例えば、グローブ210の内径が大きい径大部分の内部)に配置されることが好ましい。このように、グローブ210の中心位置にLEDモジュール220が配置されることにより、電球形ランプ2の配光特性は、従来のフィラメントコイルを用いた白熱電球と近似した配光特性となる。
なお、LEDモジュール220の詳細な構成についての説明は、後述する。
[結合部材]
結合部材230は、グローブ210と支持部材240と金属部材260とを結合する部材である。図12に示すように、結合部材230は、支持部材240の台座242(径小部242a)の周囲を囲むようにリング状に構成されている。結合部材230は、支持部材240の台座242の外周面と外側筐体部252の外郭部252aとの隙間に流し込まれた流動性絶縁樹脂(例えばシリコン)を硬化させることで成型することができる。
結合部材230は、グローブ210と支持部材240と金属部材260とを結合する部材である。図12に示すように、結合部材230は、支持部材240の台座242(径小部242a)の周囲を囲むようにリング状に構成されている。結合部材230は、支持部材240の台座242の外周面と外側筐体部252の外郭部252aとの隙間に流し込まれた流動性絶縁樹脂(例えばシリコン)を硬化させることで成型することができる。
図13及び図14に示すように、結合部材230は、グローブ210の開口部211が挿入されるように円環状に形成された縦溝部230aと、支持部材240の台座242に設けられた横溝部に嵌め込まれるように形成された横方向に突出する鍔部(環状凸部)230bと、台座242との位置合わせを行うために下方向(口金側)に突出する4つの凸部230cとを備える。なお、結合部材230の外面は、筐体250の外側筐体部252の内面と接触している。
[支持部材]
支持部材240は、LEDモジュール220を支持する部材であり、金属によって構成されている。支持部材240(金属支柱)は、主にグローブ10の内部に位置する支柱241と、主に筐体250(外側筐体部252)に囲まれる台座242とによって構成されている。本実施の形態において、支柱241と台座242とは、同一材料によって一体成型されている。
支持部材240は、LEDモジュール220を支持する部材であり、金属によって構成されている。支持部材240(金属支柱)は、主にグローブ10の内部に位置する支柱241と、主に筐体250(外側筐体部252)に囲まれる台座242とによって構成されている。本実施の形態において、支柱241と台座242とは、同一材料によって一体成型されている。
支柱241は、グローブ210の開口部211の近傍からグローブ210の内方に向かって延びるように設けられた金属製のステムである。支柱241は、LEDモジュール220を保持する保持部材として機能し、支柱241の一端はLEDモジュール220に接続され、支柱241の他端は台座242に接続されている。
また、支柱241は、金属材料によって構成されているので、LEDモジュール220で発生する熱を放熱させるための放熱部材としても機能する。本実施の形態における支柱241は、アルミニウム合金によって構成されている。このように、支柱241が金属材料によって構成されているので、LEDモジュール220で発生する熱を、支柱241に効率良く伝導させることができる。これにより、温度上昇によるLED222の発光効率の低下及び寿命の低下を抑制することができる。
支柱241は、主軸部241aと固定部241bとによって構成されている。主軸部241aは、断面積が一定の円柱体からなり、主軸部241aの一方側の端部は固定部241bに接続され、主軸部241aの他方側の端部は台座242に接続されている。
また、固定部241bは、LEDモジュール220の基台221と固定される固定面(上面)を有する。当該固定面は、固定部241b(支柱241)と基台221の裏面(LEDモジュール220)との接触面となる。LEDモジュール220は、固定部241bの固定面に載置され、接着剤等によって固定面に接着される。さらに、固定部241bには、固定面から突出する突起部241b1が設けられている。突起部241b1は、LEDモジュール220の基台221に設けられた貫通孔221aと嵌合するように構成されている。突起部241b1は、LEDモジュール220の位置を規制する位置規制部として機能し、平面視形状が長尺状となるように構成されている。
台座242は、支柱241を支持する部材であり、図13及び図14に示すように、グローブ210の開口部211を塞ぐように構成されている。台座242は、金属材料によって構成されており、本実施の形態では、支柱241と同様に、アルミニウム合金によって構成されている。これにより、支柱241に熱伝導したLEDモジュール220の熱を、台座242に効率良く伝導させることができる。また、台座242は、段差部を有するキャップ状部材であって、直径が小さい径小部242aと直径が大きい径大部242bとによって構成されている。
径小部242aと径大部242bとの境界には、径小部242aの周方向に沿って横溝部が形成されている。また、台座242の段差部(径大部242bの上)には結合部材230が配置され、結合部材230の鍔部230bと台座242の横溝部とが嵌合することによって、結合部材230が台座242に固定される。
径小部242aは、図13及び図14に示すように、支柱241を支持するとともに、グローブ210の開口部211を塞ぐように構成された円盤状部材である。支柱241は、径小部242aの中央部に形成されている。なお、径小部242aの外周面と結合部材230の内周面とは面接触している。また、径小部242aには、リード線270a及び270bを挿通するための2つの貫通孔242a1が設けられている。
径大部242bは、略円筒状に構成されており、外周面が金属部材260の内周面と面接触している。これにより、支持部材240(台座242)の熱を金属部材260に効率良く伝導させることができる。なお、径大部242bには、金属部材260とのカシメを行う時のガイド穴として4つの凹部242b1が形成されている。
[筐体]
筐体250は、内方に駆動回路270が配置された絶縁性を有する絶縁ケースであり、内側筐体部(第1筐体部)251と外側筐体部(第2筐体部)252とによって構成されている。筐体250は、絶縁性樹脂材料によって構成することができ、例えば、ポリブチレンテレフタレート(PBT)によって樹脂成型することができる。
筐体250は、内方に駆動回路270が配置された絶縁性を有する絶縁ケースであり、内側筐体部(第1筐体部)251と外側筐体部(第2筐体部)252とによって構成されている。筐体250は、絶縁性樹脂材料によって構成することができ、例えば、ポリブチレンテレフタレート(PBT)によって樹脂成型することができる。
内側筐体部251は、図13及び図14に示すように、駆動回路270を囲むように配置されており、ランプ外部から視認できないように配置された内部部材(回路ケース)である。内側筐体部251は、駆動回路270を蓋するように配置された回路キャップ部251aと、駆動回路270の周囲を覆うように配置された回路ホルダ部251bとを有する。回路キャップ部251aと回路ホルダ部251bとは分離されており、回路キャップ部251aと回路ホルダ部251bとは非接触状態で配置されている。
回路キャップ部251aの上面形状は、支持部材240の台座242の内面形状に沿うように構成されている。これにより、回路キャップ部251aは、支持部材240の台座242に嵌め込まれて、ネジ290によって支持部材240に締め付け固定される。
回路ホルダ部251bは、円筒形状に構成されている。回路ホルダ部251bの口金側端部は外側筐体部252と接続されており、本実施の形態では、回路ホルダ部251bと外側筐体部252とが一体成型されている。また、回路ホルダ部251bのグローブ側端部には、駆動回路270の回路基板271を載置する段差部が形成されている。
また、外側筐体部252は、少なくともランプ外囲器の一部となっており、ランプ外部から視認することができるように配置された外部部材である。外側筐体部252の外周面のうち口金280で覆われている部分以外の領域は、ランプ外部に露出されている。本実施の形態において、外側筐体部252は、ランプ外部に露出する外郭部252aと、口金280と螺合する螺合部252bとを有する。
外郭部252aは、螺合部252bよりも直径が大きい略円筒部材によって構成されている。本実施の形態において、外郭部252aは、口金280側に向かって漸次直径が小さくなるように構成されている。つまり、外郭部252aの内周面及び外周面は、ランプ軸に対して傾斜している。外郭部252aの外表面は大気に曝されているので、筐体250に伝導した熱は、主に外郭部252aの外表面から放熱される。
螺合部252bは、外郭部252aよりも直径が小さい略円筒部材によって構成される。螺合部252bには口金280がねじ込まれる。つまり、螺合部252bの外周面は、口金280の内周面と接触するように構成されている。
このように構成される外側筐体部252(外郭部252a)は、内側筐体部251、金属部材260、支持部材240の台座242及び結合部材230を囲むように構成されている。また、外側筐体部252(外郭部252a)の内面と内側筐体部251(回路キャップ部251a及び回路ホルダ部251b)の外面との間には、所定の間隔が設けられている。さらに、本実施の形態において、外側筐体部252(外郭部252a)と金属部材260とは接触しておらず、図14に示すように、外側筐体部252(外郭部252a)の内面と金属部材260の外面との間には、一定の空隙が存在する。
[金属部材]
金属部材260は、筐体250における内側筐体部251を囲むようにスカート状に構成されており、内側筐体部251と外側筐体部252との間に配置される。これにより、金属部材260は駆動回路270と非接触状態とすることができ、駆動回路270の絶縁性を確保することができる。
金属部材260は、筐体250における内側筐体部251を囲むようにスカート状に構成されており、内側筐体部251と外側筐体部252との間に配置される。これにより、金属部材260は駆動回路270と非接触状態とすることができ、駆動回路270の絶縁性を確保することができる。
また、金属部材260は、金属材料によって構成されており、ヒートシンクとして機能する。これにより、LEDモジュール220及び駆動回路270から発生する熱を、金属部材260を利用して効率良く放熱させることができる。具体的には、LEDモジュール220及び駆動回路270の熱は、内側筐体部251及び金属部材260を介して外側筐体部252へと伝搬され、外側筐体部252からランプ外部に放熱させることができる。
金属部材260の金属材料としては、例えばAl、Ag、Au、Ni、Rh、Pd、あるいは、これらのうちの2以上からなる合金、又はCuとAgとの合金などが考えられる。このような金属材料は、熱伝導性が良好であるため、金属部材260に伝搬した熱を効率良く伝搬させることができる。
また、金属部材260は、支持部材240と接触している。本実施の形態では、上述のように、金属部材260の内周面と支持部材240の台座242(径大部242b)の外周面とが面接触している。金属部材260と支持部材240とはいずれも金属からなるので、支持部材240に伝導してきたLEDモジュール220の熱は金属部材260へと効率良く伝導することになる。
また、本実施の形態における金属部材260は、筐体250における外側筐体部252(外郭部252a、螺合部252b)に接触しておらず、内側筐体部251(回路キャップ部251a、回路ホルダ部251b)にも接触していない。すなわち、金属部材260は、内側筐体部251及び外側筐体部252のいずれにも非接触状態で配置されている。これにより、筐体250全体としての絶縁性を十分確保することができる。
[駆動回路]
駆動回路(回路ユニット)270は、LEDモジュール220のLED222を点灯(発光)させるための点灯回路(電源回路)を有しており、LEDモジュール220に所定の電力を供給する。例えば、駆動回路270は、一対のリード線270c及び270dを介して口金280から供給される交流電力を直流電力に変換する回路を含み、一対のリード線270a及び270bを介して当該直流電力をLEDモジュール220に供給する。
駆動回路(回路ユニット)270は、LEDモジュール220のLED222を点灯(発光)させるための点灯回路(電源回路)を有しており、LEDモジュール220に所定の電力を供給する。例えば、駆動回路270は、一対のリード線270c及び270dを介して口金280から供給される交流電力を直流電力に変換する回路を含み、一対のリード線270a及び270bを介して当該直流電力をLEDモジュール220に供給する。
また、駆動回路270は、LED222の調光を制御するための調光回路も有している。つまり、駆動回路270は、LED222に供給する電流の大きさを変化させることで、LED222の調光を制御する。
ここで、駆動回路270は、回路基板271と、回路基板271に実装された複数の回路素子(電子部品)272とによって構成されている。回路基板271は、金属配線がパターン形成されたプリント基板であり、当該回路基板271に実装された複数の回路素子272同士を電気的に接続する。本実施の形態において、回路基板271は、主面がランプ軸と直交する姿勢で配置されている。回路基板271は、図14に示すように、内側筐体部251の回路ホルダ部251bに載置され挟持されている。
回路素子272は、例えば、各種コンデンサ、抵抗素子、整流回路素子、コイル素子、チョークコイル(チョークトランス)、ノイズフィルタ、ダイオード又は集積回路素子等である。
このように構成される駆動回路270は、筐体250における内側筐体部251によって覆われているので、金属部材260とは非接触状態となっている。これにより、駆動回路270の絶縁性が確保されている。
なお、駆動回路270は、点灯回路や調光回路に限られるものではなく、昇圧回路などを適宜選択して組み合わせることもできる。
[リード線]
リード線270a〜270dは、いずれも合金銅リード線であり、合金銅からなる芯線と当該芯線を被覆する絶縁性の樹脂被膜とによって構成されている。
リード線270a〜270dは、いずれも合金銅リード線であり、合金銅からなる芯線と当該芯線を被覆する絶縁性の樹脂被膜とによって構成されている。
一対のリード線270a及び270bは、LEDモジュール220を点灯させるための直流電力を、駆動回路270からLEDモジュール220に供給するための電線である。駆動回路270とLEDモジュール220は、一対のリード線270a及び270bによって電気的に接続される。具体的には、リード線270a及び270bの各々の一方の端部(芯線)は、回路基板271の電力出力部(金属配線)と半田等によって電気的に接続されているとともに、各々の他方の端部(芯線)は、LEDモジュール220の電力入力部(電極端子)と半田等によって電気的に接続されている。
また、一対のリード線270c及び270dは、口金280からの交流電力を駆動回路270に供給するための電線である。駆動回路270と口金280とは、一対のリード線270c及び270dによって電気的に接続される。具体的に、リード線270c及び270dの各々の一方の端部(芯線)は、口金280(シェル部又はアイレット部)と電気的に接続されるとともに、各々の他方の端部(芯線)は、回路基板271の電力入力部(金属配線)と半田等によって電気的に接続されている。
[口金]
図13及び図14に示すように、口金280は、LEDモジュール220のLED222を発光させるための電力をランプ外部から受電する受電部である。口金280は、例えば、照明器具のソケットに取り付けられ、電球形ランプ2を点灯させる際、口金280は、照明器具のソケットから電力を受ける。例えば、口金280には商用電源(AC100V)から交流電力が供給される。本実施の形態における口金280は二接点によって交流電力を受電し、口金280で受電した電力は、一対のリード線270c及び270bを介して駆動回路270の電力入力部に入力される。
図13及び図14に示すように、口金280は、LEDモジュール220のLED222を発光させるための電力をランプ外部から受電する受電部である。口金280は、例えば、照明器具のソケットに取り付けられ、電球形ランプ2を点灯させる際、口金280は、照明器具のソケットから電力を受ける。例えば、口金280には商用電源(AC100V)から交流電力が供給される。本実施の形態における口金280は二接点によって交流電力を受電し、口金280で受電した電力は、一対のリード線270c及び270bを介して駆動回路270の電力入力部に入力される。
口金280は、金属製の有底筒体形状であって、外周面が雄ネジ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備える。また、口金280の外周面には、照明装置のソケットに螺合させるための螺合部が形成されており、口金280の内周面には、外側筐体部252の螺合部252bに螺合させるための螺合部が形成されている。
口金280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、ねじ込み型のエジソンタイプ(E型)の口金を用いている。例えば、口金280として、E26形又はE17形、あるいはE16形等が挙げられる。また、口金280として、差し込み型の口金を用いてもよい。
[LEDモジュールの詳細な構成]
次に、本発明の実施の形態2に係るLEDモジュール220の各構成要素について、図15及び図16を用いて説明する。図15は、本発明の実施の形態2に係るLEDモジュールの構成を示す図である。つまり、図15の(a)は、同LEDモジュールの上面図(平面図)であり、図15の(b)は、(a)のA1−A1’線に沿って切断した同LEDモジュールの断面図である。
次に、本発明の実施の形態2に係るLEDモジュール220の各構成要素について、図15及び図16を用いて説明する。図15は、本発明の実施の形態2に係るLEDモジュールの構成を示す図である。つまり、図15の(a)は、同LEDモジュールの上面図(平面図)であり、図15の(b)は、(a)のA1−A1’線に沿って切断した同LEDモジュールの断面図である。
図15の(a)及び(b)に示すように、LEDモジュール220は、基台221と、LED222と、封止部材223aと、波長変換部材223bと、金属配線224とを有する。本実施の形態におけるLEDモジュール220は、実施の形態1におけるLEDモジュール20と同様に、COB構造である。以下、LEDモジュール220の各構成要素について詳細に説明する。
まず、基台221について説明する。基台221は、LED222を実装するためのLED実装用基板である。基台221としては、実施の形態1における基板21を用いることができる。本実施の形態における基台221は、可視光に対して透光性を有する部材で構成されている。透光性を有する基台221を用いることにより、LED222の光は、基台221の内部を透過し、LED222が実装されていない面(裏面)からも出射される。したがって、LED222が基台221の一方の面(表面)だけに実装された場合であっても、他方の面(裏面)からも光が出射され、白熱電球と近似した配光特性を得ることが可能となる。
基台221は、全透過率が高い部材によって作製されたものを用いることが好ましい。例えば、基台221として、可視光に対する全透過率が90%以上である焼結アルミナ(Al2O3)からなるセラミック基板を用いることができる。その他に、基台221としては、AlN又はMgOからなるセラミック基板を用いることもできる。
また、本実施の形態における基台221の形状としては、平面視(グローブ210の頂部から見たとき)が長尺状となっている矩形基板を用いている。これにより、LEDモジュール20も平面視の形状が長尺状となっている。
さらに、基台221には、貫通孔221a、221bが設けられている。貫通孔221aは、基台221と、支持部材240の支柱241の固定部241bとを嵌合させるために設けられている。本実施の形態において、貫通孔221aは、基台221の中心から長手方向にずらした位置に、平面視矩形状に形成されている。一方、貫通孔221bは、2本のリード線270a及び270bとの電気的接続を行うために2つ設けられており、本実施の形態では、基台221の長手方向の両端部に設けられている。
なお、基台221として透光性基板を用いたが、LED222から発せられる光に対して光透過率が低い低透過率基板(例えば全透過率が10%以下の白色アルミナ基板等の白色基板)を用いてもよい。また、基台221として、全透過率がほぼゼロである不透光基板(例えばメタルベース基板)を用いても構わない。さらに、これらの基台を用いる場合、表側の面にのみLED222、封止部材223a及び波長変換部材223bが形成された基台221を2枚用いて、この2枚の基台221の裏側の面同士を貼り合わせることで、1つのLEDモジュールを構成しても構わない。あるいは、1枚の基台の両面にLED222、封止部材223a及び波長変換部材223bを形成することで、1つのLEDモジュールを構成しても構わない。
次に、LED222について説明する。LED222は、所定の電力により発光する半導体発光素子の一例であって、基台221上に配置される単色の可視光を発するベアチップである。LED222は、駆動回路270から供給される電流の大きさの変化によって調光が制御される。本実施の形態では、通電されれば青色光を発する青色LEDチップを用いている。また、LED222は、基台221の一方の面(表面)のみに実装されており、複数個(例えば12個)のLED222を一列とする素子列が直線状に4列配置されている。
なお、本実施の形態では、複数のLED222を実装したが、LED222の個数は、電球形ランプの用途に応じて適宜変更されればよい。例えば、豆電球等に代替する低出力タイプのLEDランプでは、LED222は1個としてもよい。一方、高出力タイプのLEDランプでは、一列内のLED222の数は12個以上としてもよい。また、本実施の形態では、複数のLED222は基台221上に4列で実装したが、1列としてもよく、あるいは、4列以外の複数列としても構わない。
なお、本実施の形態で用いられるLED222は、図5で示した実施の形態1におけるLED22a(LEDチップ)と同じ構成である。
次に、封止部材223a及び波長変換部材223bについて、図15を参照しながら、図16を用いて詳細に説明する。図16は、本発明の実施の形態2に係るLEDモジュールにおける封止部材及び波長変換部材の構成を示す図である。具体的には、図16は、図15の(a)のB1−B1’線に沿って切断したLEDモジュールにおける封止部材及び波長変換部材の一部拡大断面図である。
封止部材223aは、実施の形態1における主発光部(波長変換部材)に相当し、自ら発光素子を有する発光部であり、封止部材223a内には複数のLED222が存在している。封止部材223aは、複数のLED222の一列分を覆う(一括封止する)ように直線状に形成されている。本実施の形態では、LED222の素子列が4列実装されているので、4本の封止部材223aが形成される。また、封止部材223aは、光波長変換材である蛍光体を含み、LED222からの光を波長変換する波長変換層である第1波長変換部(第1波長変換部材)としても機能する。封止部材223aとしては、シリコーン樹脂に所定の蛍光体粒子(不図示)と光拡散材(不図示)とを分散させた蛍光体含有樹脂を用いることができる。
蛍光体粒子としては、LED222が青色光を発光する青色LEDチップである場合、白色光を得るために、実施の形態1と同様に、例えばYAG系の黄色蛍光体粒子を用いることができる。なお、本実施の形態では、透光性を有する基台221を用いているので、封止部材223aから出射した白色光は、基台221の内部を透過し、基台221の裏面からも出射される。
また、実施の形態1と同様に、封止部材223aに含まれる蛍光体粒子として、さらに赤色蛍光体粒子を加えることもできる。
このように構成される封止部材223aは、実施の形態1と同様に、例えば、波長変換材(例えば蛍光体粒子)を含む未硬化のペースト状の封止部材材料(例えばシリコーン樹脂)を、ディスペンサーによって塗布して硬化させることによって形成することができる。
なお、封止部材223aは、必ずしもシリコーン樹脂によって形成する必要はなく、フッ素系樹脂などの有機材のほか、低融点ガラスやゾルゲルガラス等の無機材によって形成してもよい。
波長変換部材223bは、LED222からの距離が封止部材223aよりも遠い位置に配置され、LED222が発する光の波長を変換する波長変換層である第2波長変換部として機能する。具体的には、波長変換部材223bは、基台221上の、封止部材223aの側方に配置された樹脂である。つまり、波長変換部材223bは、2つの封止部材223aの間に直線状に2本形成されている。
波長変換部材223bは、実施の形態1における副発光部(ダミー封止部材)に相当し、自らはLEDを有さずに波長変換部材223b外部のLEDからの光によって発光する発光部である。波長変換部材223b内には、当該波長変換部材223bによって波長が変換される光を発する発光素子が存在しない。
本実施の形態における波長変換部材223bは、封止部材223aと同様に、光波長変換材である蛍光体粒子を含んでいるが、波長変換部材223bは、封止部材223aよりも含有する蛍光体粒子の濃度が高くなるように形成されている。ここで、当該蛍光体粒子の濃度が高いほど、光の波長を変換する量(波長変換量)が大きくなる。波長変換量は、光の波長を変換する度合い(程度)を示す量であり、波長変換量が大きいほど、光の波長を変換する度合いが高くなる。つまり、波長変換部材223bにおけるLED222が発する光の波長を変換する度合いを示す第2波長変換量は、封止部材223aにおけるLED222が発する光の波長を変換する度合いを示す第1波長変換量よりも大きい。なお、波長変換部材223bに含まれる蛍光体粒子は、封止部材223aに含まれる蛍光体粒子と同様であるため、詳細な説明は省略する。
波長変換部材223bは、封止部材223aと同様に、例えば、波長変換材(例えば蛍光体粒子)を含む未硬化のペースト状の封止部材材料(例えばシリコーン樹脂)を、ディスペンサーによって塗布して硬化させることによって形成することができる。
本実施の形態において、封止部材223a及び波長変換部材223bは、シリコーン樹脂に所定の蛍光体粒子を分散させた蛍光体含有樹脂を用いている。
次に、金属配線224について説明する。金属配線224は、実施の形態1における金属配線26と同様であり、LED実装面(表面)にパターン形成されたAg等の金属からなる配線であり、リード線270a及び270bからLEDモジュール220に給電された電力を各LED222に供給する。各LED222は、金ワイヤー225を介して金属配線224と電気的に接続されている。
なお、貫通孔221bの周囲に形成された金属配線224は給電部となっている。2本のリード線270a及び270bの先端部は、図13に示すように貫通孔221bに挿通されており、半田によって金属配線224と電気的及び物理的に接続されている。
以上のようにして、本実施の形態に係るLEDモジュール220を備えた電球形ランプ2が構成される。このように、本実施の形態における電球形ランプ2は、白熱電球に用いられるグローブ(バルブ)と同形状のグローブが用いられており、また、グローブ210の内方に向かって延伸する支柱241にLEDモジュール220が設けられている。これにより、広い配光角の配光特性を実現することができ、白熱電球と同様の配光特性を得ることができる。
また、本実施の形態における電球形ランプ2が備えるLEDモジュール220によれば、第1波長変換部としての封止部材223aと、LED222からの距離が封止部材223aよりも遠い位置に配置された第2波長変換部としての波長変換部材223bとを備えている。そして、波長変換部材223bにおけるLED222が発する光の波長を変換する度合い(波長変換量)は、封止部材223aにおけるLED222が発する光の波長を変換する度合い(波長変換量)よりも大きい。ここで、図17を用いて、上記構成を有するLEDモジュール220が奏する効果について説明する。
図17は、本発明の実施の形態2に係るLEDモジュールが奏する効果を説明するための図である。具体的には、図17の(a)は、調光制御においてLED222に供給される電流が小さい場合のLED222からの光の照射状態を示す図である。また、図17の(b)は、調光制御においてLED222に供給される電流が大きい場合のLED222からの光の照射状態を示す図である。
図17の(a)に示すように、調光制御においてLED222に供給される電流が小さい場合には、LED222からは弱い光L1が照射されるため、封止部材223aを通過した後に波長変換部材223bに到達する光の量は少ない。ここで、LED222に供給される電流が小さい場合には、LED222による発熱は小さいため、封止部材223aの波長変換効率の低下量は少ない。このため、封止部材223aを通過した光は、波長変換効率の低下の影響を受けることなくユーザに視認される。
そして、図17の(b)に示すように、調光制御においてLED222に供給される電流が大きくなった場合には、LED222からは強い光L2が照射されるため、封止部材223aを通過した後に波長変換部材223bに到達する光の量は多くなる。ここで、LED222に供給される電流が大きい場合には、LED222による発熱が大きいため、封止部材223aの波長変換効率が低下する。このため、封止部材223aを通過した光は、波長変換効率の低下の影響を受けているが、当該光は、波長変換部材223bも通過する。
ここで、波長変換部材223bにおけるLED222が発する光の波長を変換する度合いは、封止部材223aにおけるLED222が発する光の波長を変換する度合いよりも大きい。このため、当該光が波長変換部材223bも通過することで、封止部材223aによる波長変換効率の低下の影響が低減される。
以上のように、本発明の実施の形態2に係るLEDモジュール220によれば、調光が制御される場合でも、LED222が発する光の波長変換効率の低下の影響を低減し、出射される光の色の変化を抑制することができる。
また、波長変換部材223bは、基台221上の、封止部材223aの側方に配置された樹脂である。このように、LEDモジュール220において、波長変換部材223bを封止部材223aの側方に配置することで、容易に、LED222が発する光の波長変換効率の低下の影響を低減し、出射される光の色の変化を抑制することができる。
また、波長変換部材223bは、封止部材223aよりも含有する蛍光体粒子の濃度が高い。このように、LEDモジュール220において、蛍光体粒子の含有濃度を調整することで、容易に、LED222が発する光の波長変換効率の低下の影響を低減し、出射される光の色の変化を抑制することができる。
なお、上記実施の形態2において、封止部材223aはLED222の周囲を覆うように配置されていることとしたが、封止部材223aはLED222の少なくとも一部を覆うように配置されていればよい。
(実施の形態2の変形例)
次に、電球形ランプ2が備えるLEDモジュール220の変形例について説明する。なお、以下の変形例では、電球形ランプが備えるLEDモジュール以外の構成要素は、上記の実施の形態2における電球形ランプ2が備える構成要素と同様であるため、LEDモジュール以外の構成要素についての説明は省略する。
次に、電球形ランプ2が備えるLEDモジュール220の変形例について説明する。なお、以下の変形例では、電球形ランプが備えるLEDモジュール以外の構成要素は、上記の実施の形態2における電球形ランプ2が備える構成要素と同様であるため、LEDモジュール以外の構成要素についての説明は省略する。
(実施の形態2の変形例1)
本発明の実施の形態2の変形例1に係るLEDモジュール220Aの各構成要素について、図18〜図20を用いて説明する。図18は、本発明の実施の形態2の変形例1に係るLEDモジュールの構成を示す図である。つまり、図18の(a)は、同LEDモジュールの平面図であり、図18の(b)は、(a)のA2−A2’線に沿って切断した同LEDモジュールの断面図である。
本発明の実施の形態2の変形例1に係るLEDモジュール220Aの各構成要素について、図18〜図20を用いて説明する。図18は、本発明の実施の形態2の変形例1に係るLEDモジュールの構成を示す図である。つまり、図18の(a)は、同LEDモジュールの平面図であり、図18の(b)は、(a)のA2−A2’線に沿って切断した同LEDモジュールの断面図である。
図18の(a)及び(b)に示すように、LEDモジュール220Aは、基台221と、LED222と、封止部材223aと、金属配線224と、蛍光体層227とを有する。つまり、本変形例におけるLEDモジュール220Aは、上記実施の形態2におけるLEDモジュール220の波長変換部材223bを有していない。また、本変形例におけるLEDモジュール220Aは、蛍光体層227を有している。なお、LEDモジュール220Aが備える基台221、LED222、封止部材223a及び金属配線224は、上記実施の形態2におけるLEDモジュール220が備える基台221、LED222、封止部材223a及び金属配線224と同様のため、詳細な説明は省略する。
蛍光体層227について、図19及び図20を用いて説明する。図19は、本発明の実施の形態2の変形例1に係るLEDモジュールにおけるLED周辺の拡大断面図である。また、図20は、本発明の実施の形態2の変形例1に係るLEDモジュールの要部拡大断面図である。具体的には、図20は、図18の(a)のB2−B2’線に沿って切断したLEDモジュールの1つの封止部材周辺の構成を示す拡大断面図である。
蛍光体層227は、基台221と複数のLED222の各々との間に形成された、LED222が発する光の波長を変換する光波長変換材を含む印刷蛍光体(波長変換部材)である。つまり、基台221上に蛍光体層227が印刷され、当該印刷された蛍光体層227上にLED222が実装されている。
ここで、蛍光体層227に含まれる光波長変換材としては、封止部材223aと同様に、LED222が発する光によって励起されて所望の色(波長)の光を放出する蛍光体粒子を用いることができる。例えば、蛍光体層227は、蛍光体粒子と焼結用結合材とによって形成された焼結体膜である。なお、蛍光体層227に含まれる蛍光体粒子は、封止部材223aに含まれる蛍光体粒子と同様であるため、詳細な説明は省略する。
また、焼結用結合材としては、酸化シリコン(SiO2)を主成分とする材料で構成されるガラスフリット等の無機材料を用いることができる。ガラスフリットは、蛍光体粒子を基台221に結着させるための結合材(結着材)であり、可視光に対する透過率が高い材料で構成されている。ガラスフリットは、ガラス粉末を加熱して溶解することによって形成することができる。ガラスフリットのガラス粉末としては、SiO2−B2O3−R2O系、B2O3−R2O系又はP2O5−R2O系(但し、R2Oは、いずれも、Li2O、Na2O、又は、K2Oである)を用いることができる。また、焼結用結合材の材料としては、ガラスフリット以外に、低融点結晶からなるSnO2−B2O3等を用いることもできる。
また、蛍光体層227は、基台221とLED222との間において、基台221と固着させることで形成されている。すなわち、蛍光体層227は、蛍光体層227自身が有する結着剤によって基台221に固着されている。本変形例における蛍光体層227は、各LED222それぞれの直下において、基台221上に島状に形成されている。すなわち、蛍光体層227は、複数のLED222のそれぞれに対応させて複数形成されている。なお、蛍光体層227は、隣り合うLED222の間に形成された金属配線224と接触しないように形成されている。
また、図20に示すように、蛍光体層227は、中央位置(XY平面上では中心位置)に中央部227aを有し、中央部227aの外側(XY平面上では中央部227aの周囲)に端部227bを有している。つまり、中央部227aと端部227bとは、基台221とLED222との間に一体に形成された蛍光体層である。
中央部227aは、LED222の少なくとも一部を覆うように配置され、LED222が発する光の波長を変換する第1波長変換部として機能する。つまり、中央部227aは、LED222の下方(直下)に配置された矩形状の光波長変換材である。
端部227bは、LED222からの距離が中央部227aよりも遠い位置に配置され、LED222が発する光の波長を変換する第2波長変換部として機能する。つまり、端部227bは、LED222を囲うように配置された周状の光波長変換材である。
そして、蛍光体層227は、LED222から遠ざかるほど厚み(Z軸方向の幅)が厚くなるように形成されている。つまり、端部227bは、中央部227aよりも厚みが厚い。具体的には、端部227bは、中央部227aから離れた位置ほど厚みが厚くなるように、上面が曲面で形成されている。例えば、中央部227aの厚みは数10μm、端部227bの最大厚みは数100μmである。
ここで、当該厚みが厚いほど、光の波長を変換する量(波長変換量)が大きくなる。波長変換量は、光の波長を変換する度合い(程度)を示す量であり、波長変換量が大きいほど、光の波長を変換する度合いが高くなる。つまり、端部227bにおけるLED222が発する光の波長を変換する度合いを示す第2波長変換量は、中央部227aにおけるLED222が発する光の波長を変換する度合いを示す第1波長変換量よりも大きい。このように、蛍光体層227は、LED222から遠ざかるほどLED222が発する光の波長変換量が大きくなるように形成されている。
以上のように、本変形例におけるLEDモジュール220Aによれば、第1波長変換部としての中央部227aと、LED222からの距離が中央部227aよりも遠い位置に配置された第2波長変換部としての端部227bとを備えている。また、基台221は、透光性を有しており、中央部227aと端部227bとは、基台221とLED222との間に一体に形成された蛍光体層である。そして、端部227bにおけるLED222が発する光の波長を変換する度合い(波長変換量)は、中央部227aにおけるLED222が発する光の波長を変換する度合い(波長変換量)よりも大きい。このため、本変形例におけるLEDモジュール220Aは、上記実施の形態2におけるLEDモジュール220と同等の効果を奏することができる。具体的には、図21を用いて、上記構成を有するLEDモジュール220Aが奏する効果について説明する。
図21は、本発明の実施の形態2の変形例1に係るLEDモジュールが奏する効果を説明するための図である。具体的には、図21の(a)は、調光制御においてLED222に供給される電流が小さい場合のLED222からの光の照射状態を示す図である。また、図21の(b)は、調光制御においてLED222に供給される電流が大きい場合のLED222からの光の照射状態を示す図である。
図21の(a)に示すように、調光制御においてLED222に供給される電流が小さい場合には、LED222からは弱い光が照射されるため、基台221の裏面側に向かう光L3において、端部227bに到達する光の量は少ない。ここで、LED222に供給される電流が小さい場合には、LED222による発熱は小さいため、蛍光体層227の波長変換効率の低下量は少ない。このため、LED222から照射された光は、波長変換効率の低下の影響を受けることなくユーザに視認される。
そして、図21の(b)に示すように、調光制御においてLED222に供給される電流が大きくなった場合には、LED222からは強い光が照射されるため、基台221の裏面側に向かう光L4において、端部227bに到達する光の量は多くなる。ここで、LED222に供給される電流が大きい場合には、LED222による発熱が大きいため、蛍光体層227の波長変換効率が低下する。このため、LED222から照射された光は、波長変換効率の低下の影響を受けているが、当該光は、端部227bも通過する。
ここで、端部227bにおけるLED222が発する光の波長を変換する度合いは、中央部227aにおけるLED222が発する光の波長を変換する度合いよりも大きい。このため、当該光が端部227bも通過することで、波長変換効率の低下の影響が低減される。
以上のように、本発明の実施の形態2に係るLEDモジュール220Aによれば、調光が制御される場合でも、基台221の裏面側に向かう光において、LED222が発する光の波長変換効率の低下の影響を低減し、出射される光の色の変化を抑制することができる。
また、端部227bは、中央部227aよりも厚みが厚い。このように、LEDモジュール220Aにおいて、蛍光体層227の厚みを調整することで、容易に、LED222が発する光の波長変換効率の低下の影響を低減し、出射される光の色の変化を抑制することができる。
(実施の形態2の変形例2)
本発明の実施の形態2の変形例2に係るLEDモジュール220Bの各構成要素について、図22及び図23を用いて説明する。図22及び図23は、本発明の実施の形態2の変形例2に係るLEDモジュールの構成を示す図である。つまり、図22の(a)は、LEDモジュール220Bの平面図であり、図22の(b)は、(a)のA3−A3’線に沿って切断した同LEDモジュール220Bの断面図である。また、図23は、図22の(a)のB3−B3’線に沿って切断した同LEDモジュール220Bの封止部材223a及び波長変換部材223b周辺の構成を示す要部拡大断面図である。
本発明の実施の形態2の変形例2に係るLEDモジュール220Bの各構成要素について、図22及び図23を用いて説明する。図22及び図23は、本発明の実施の形態2の変形例2に係るLEDモジュールの構成を示す図である。つまり、図22の(a)は、LEDモジュール220Bの平面図であり、図22の(b)は、(a)のA3−A3’線に沿って切断した同LEDモジュール220Bの断面図である。また、図23は、図22の(a)のB3−B3’線に沿って切断した同LEDモジュール220Bの封止部材223a及び波長変換部材223b周辺の構成を示す要部拡大断面図である。
図22及び図23に示すように、LEDモジュール220Bは、基台221と、LED222と、封止部材223aと、波長変換部材223bと、金属配線224と、蛍光体層227とを有する。つまり、本変形例におけるLEDモジュール220Bは、上記実施の形態2におけるLEDモジュール220と同様に、波長変換部材223bを有している。また、本変形例におけるLEDモジュール220Bは、上記変形例1におけるLEDモジュール220Aと同様に、蛍光体層227を有している。
なお、LEDモジュール220Bが備える、基台221、LED222、封止部材223a、波長変換部材223b及び金属配線224は、上記実施の形態2におけるLEDモジュール220が備える、基台221、LED222、封止部材223a、波長変換部材223b及び金属配線224と同様のため、詳細な説明は省略する。また、LEDモジュール220Bが備える蛍光体層227は、上記変形例1におけるLEDモジュール220Aが備える蛍光体層227と同様のため、詳細な説明は省略する。
つまり、封止部材223aが第1波長変換部として機能し、波長変換部材223bが第2波長変換部として機能し、蛍光体層227が第3波長変換部として機能する。
以上のように、本変形例におけるLEDモジュール220Bによれば、上記実施の形態2におけるLEDモジュール220及び変形例1におけるLEDモジュール220Aと同等の効果を奏することができる。
(実施の形態2の変形例3)
本発明の実施の形態2の変形例3に係るLEDモジュール220Cの構成について、図24を用いて説明する。図24は、本発明の実施の形態2の変形例3に係るLEDモジュールの要部拡大断面図である。具体的には、図24は、LEDモジュール220Cの封止部材223aの部分断面図である。ここで、本変形例は、上記の変形例1におけるLEDモジュール220A及び変形例2におけるLEDモジュール220Bに適用可能である。
本発明の実施の形態2の変形例3に係るLEDモジュール220Cの構成について、図24を用いて説明する。図24は、本発明の実施の形態2の変形例3に係るLEDモジュールの要部拡大断面図である。具体的には、図24は、LEDモジュール220Cの封止部材223aの部分断面図である。ここで、本変形例は、上記の変形例1におけるLEDモジュール220A及び変形例2におけるLEDモジュール220Bに適用可能である。
図24に示すように、LEDモジュール220Cは、上記の変形例1及び変形例2が備える蛍光体層227に代えて、蛍光体層228を備えている。なお、本変形例におけるLEDモジュール220Cにおいて、蛍光体層228以外の構成要素は、上記の変形例1及び変形例2における蛍光体層227以外の構成要素と同様であるため、詳細な説明は省略する。
蛍光体層228は、基台221と複数のLED222の各々との間に形成された、LED222が発する光の波長を変換する光波長変換材を含む印刷蛍光体である。蛍光体層228は、中央位置(XY平面上では中心位置)に中央部228aを有し、中央部228aの外側(XY平面上では中央部228aの周囲)に端部228bを有している。
そして、端部228bは、中央部228aよりも厚み(Z軸方向の幅)が厚い。具体的には、端部228bは、中央部228aから離れた位置ほど厚みが厚くなるように、上面が階段状の平面になるように形成されている。つまり、上記変形例1及び変形例2における端部227bは、なだらかに厚みが変化する形状を有していたのに対し、本変形例における端部228bは、段階的に厚みが変化する形状を有している。なお、本変形例における蛍光体層228は、上記変形例1及び変形例2における蛍光体層227と形状以外の点については同様であるため、詳細な説明は省略する。
つまり、端部228bにおけるLED222が発する光の波長を変換する度合いを示す第2波長変換量は、中央部228aにおけるLED222が発する光の波長を変換する度合いを示す第1波長変換量よりも大きい。
なお、本変形例を上記の変形例1におけるLEDモジュール220Aに適用した場合には、中央部228aが第1波長変換部として機能し、端部228bが第2波長変換部として機能する。また、本変形例を上記の変形例2におけるLEDモジュール220Bに適用した場合には、封止部材223aが第1波長変換部として機能し、波長変換部材223bが第2波長変換部として機能し、蛍光体層228が第3波長変換部として機能する。
以上のように、本変形例におけるLEDモジュール220Cによれば、上記変形例1におけるLEDモジュール220A及び変形例2におけるLEDモジュール220Bと同等の効果を奏することができる。
(実施の形態2の変形例4)
本発明の実施の形態2の変形例4に係るLEDモジュール220Dの構成について、図25を用いて説明する。図25は、本発明の実施の形態2の変形例4に係るLEDモジュールの要部拡大断面図である。具体的には、図25は、LEDモジュール220Dの封止部材223aの部分断面図である。ここで、本変形例は、上記の変形例1におけるLEDモジュール220A及び変形例2におけるLEDモジュール220Bに適用可能である。
本発明の実施の形態2の変形例4に係るLEDモジュール220Dの構成について、図25を用いて説明する。図25は、本発明の実施の形態2の変形例4に係るLEDモジュールの要部拡大断面図である。具体的には、図25は、LEDモジュール220Dの封止部材223aの部分断面図である。ここで、本変形例は、上記の変形例1におけるLEDモジュール220A及び変形例2におけるLEDモジュール220Bに適用可能である。
図25に示すように、LEDモジュール220Dは、上記の変形例1及び変形例2が備える蛍光体層227に代えて、蛍光体層229を備えている。なお、本変形例におけるLEDモジュール220Dにおいて、蛍光体層229以外の構成要素は、上記の変形例1及び変形例2における蛍光体層227以外の構成要素と同様であるため、詳細な説明は省略する。
蛍光体層229は、基台221と複数のLED222の各々との間に形成された、LED222が発する光の波長を変換する光波長変換材を含む印刷蛍光体である。蛍光体層229は、中央位置(XY平面上では中心位置)に中央部229aを有し、中央部229aの外側(XY平面上では中央部229aの周囲)に端部229bを有している。
そして、蛍光体層229は、LED222から遠ざかるほど含有する蛍光体粒子の濃度が高くなるように形成されている。つまり、端部229bは、中央部229aと厚み(Z軸方向の幅)は同じであるが、中央部229aよりも含有する蛍光体粒子の濃度が高い。具体的には、端部229bは、中央部229aから離れた位置ほど蛍光体粒子の濃度が高くなるように形成されている。つまり、上記変形例1〜3における端部227b及び端部228bは、LED222から離れた位置ほど厚みが厚くなるように形成されていたのに対し、本変形例における端部229bは、LED222から離れた位置ほど蛍光体粒子の濃度が高くなるように形成されている。なお、本変形例における蛍光体層229に含まれる蛍光体粒子は、上記変形例1及び変形例2における蛍光体層227に含まれる蛍光体粒子と同様であるため、詳細な説明は省略する。
このような構成により、端部229bにおけるLED222が発する光の波長を変換する度合いを示す第2波長変換量は、中央部229aにおけるLED222が発する光の波長を変換する度合いを示す第1波長変換量よりも大きくなる。
なお、本変形例を上記の変形例1におけるLEDモジュール220Aに適用した場合には、中央部229aが第1波長変換部として機能し、端部229bが第2波長変換部として機能する。また、本変形例を上記の変形例2におけるLEDモジュール220Bに適用した場合には、封止部材223aが第1波長変換部として機能し、波長変換部材223bが第2波長変換部として機能し、蛍光体層229が第3波長変換部として機能する。
以上のように、本変形例におけるLEDモジュール220Dによれば、上記変形例1におけるLEDモジュール220A及び変形例2におけるLEDモジュール220Bと同等の効果を奏することができる。つまり、本変形例において、端部229bは、中央部229aよりも含有する蛍光体粒子の濃度が高い。このように、LEDモジュール220Dにおいて、蛍光体粒子の含有濃度を調整することで、容易に、LED222が発する光の波長変換効率の低下の影響を低減し、出射される光の色の変化を抑制することができる。
(変形例)
以下、本発明の変形例について説明する。
以下、本発明の変形例について説明する。
(変形例1)
図26は、本発明の変形例1に係るLEDモジュールの構成を示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のA−A’線における断面図である。また、図27は、本発明の変形例1に係るLEDモジュールの組み立て方法を説明するための図である。
図26は、本発明の変形例1に係るLEDモジュールの構成を示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のA−A’線における断面図である。また、図27は、本発明の変形例1に係るLEDモジュールの組み立て方法を説明するための図である。
図26及び図27に示すように、LED222(発光素子)及び封止部材223からなる主発光部が複数設けられた基台221の上に、副発光部として蛍光体含有樹脂(波長変換部材)323が複数嵌め込まれたマスク324を重ね合わせることによって、LEDモジュール320を構成することができる。
マスク324における蛍光体含有樹脂323は、シリコーン樹脂等の樹脂に蛍光体(波長変換材)を分散させた構成となっている。蛍光体含有樹脂323はダミー封止部材に相当し、蛍光体含有樹脂323内にはLED等の発光素子は存在しない。
基台221とマスク324を重ね合わせたときに、封止部材223と蛍光体含有樹脂323とは隣り合うように設けられており、本変形例において、封止部材223は、隣り合う蛍光体含有樹脂323の間に配置されている。つまり、封止部材223と蛍光体含有樹脂323とは行方向及び列方向のいずれにおいても交互に配置されている。
以上、本変形例に係るLEDモジュール320によれば、LED222及び封止部材223からなる発光部が設けられた基台221と、蛍光体含有樹脂323を有するマスク324とが重ね合わされているので、LEDモジュール320全体としての発光色を強めることができる。なお、マスク324中の蛍光体含有樹脂323の割合を変更することによって色調整することができる。
(変形例2)
図28は、本発明の変形例2に係るLEDモジュールの構成を示す斜視図である。
図28は、本発明の変形例2に係るLEDモジュールの構成を示す斜視図である。
図28に示すように、本変形例に係るLEDモジュール420では、LED222とLED222を封止する封止部材223とからなる主発光部と、LEDを含まないダミー封止部材24Xである副発光部とが、線状ではなく、いずれもドーム状に形成されている。
封止部材223とダミー封止部材24Xとは隣り合うように設けられており、本変形例において、封止部材223は、隣り合うダミー封止部材24Xの間に配置されている。つまり、封止部材223とダミー封止部材24Xとは行方向及び列方向のいずれにおいても交互に配置されている。
本変形例においても、実施の形態1、2と同様の効果を奏することができる。
また、本変形例において、ダミー封止部材24Xの色変換機能を損失させることによってLEDモジュールの発光色を色シフトさせてもよい。
例えば、図29に示すように、複数のダミー封止部材24Xの一部又は全部を仮留めしておき、仮留めしておいたダミー封止部材24Xを除去することによって、色シフトさせることができる。
また、図30に示すように、複数のダミー封止部材24Xの一部又は全部の各々を反射部材400でカバーすることによって、色シフトさせることができる。反射部材400は、例えばダミー封止部材24Xを覆うようにカップ状に構成されており、反射部材400の外面は反射機能を有する。
また、図31に示すように、複数のダミー封止部材24Xの一部又は全部を黒インクで塗りつぶす等によりダミー封止部材24Xの表面を黒色化することによって、色シフトさせることができる。
また、図32に示すように、複数のダミー封止部材24Xの一部又は全部を黒色マスク500で覆うことによって、色シフトさせることができる。
(その他の変形例等)
以上、本発明に係る電球形ランプについて、実施の形態1、2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及び変形例に限定されるものではない。
以上、本発明に係る電球形ランプについて、実施の形態1、2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及び変形例に限定されるものではない。
例えば、上記実施の形態1、2及び変形例において、LEDを含まない方の封止部材内に、さらに特異的に蛍光体又は光吸収剤を追加することによって色シフトさせても構わない。例えば、図33に示すように、黄色蛍光体を含むダミー封止部材24Yに赤色蛍光体を混合することでLEDモジュールを構成してもよい。これにより、赤色にシフトさせることができる。あるいは、黄色蛍光体を含むダミー封止部材24Yに緑色蛍光体を混合することで、緑色にシフトさせてもよい。また、黄色蛍光体を含むダミー封止部材24Yにネオジウム粉末(光吸収剤)を混合することによって黄色成分をカットして色シフトさせてもよい。
また、上記実施の形態1、2及び変形例において、主発光部に蛍光体含有樹脂を付加することによって色シフトさせてもよい。例えば、図34の(a)及び(b)に示すように、LED222を封止する封止部材223の上に蛍光体含有樹脂423を形成することによって色シフトさせることができる。この場合、蛍光体含有樹脂423は、LED222の直上にのみ形成するとよい。蛍光体含有樹脂423は、シリコーン樹脂等の樹脂に蛍光体(波長変換材)を分散させたものである。なお、封止部材223の断面形状は、図34(a)のように略半円形であってもよいし、図34(b)のように略矩形であってもよい。
また、上記実施の形態1、2及び変形例において、主発光部と対向するように透光性基板の裏面に蛍光体層を形成してもよい。例えば、図35(a)に示すように、主発光部(LED222及び封止部材223)と対向するように透光性の基台221の裏面に蛍光体層527を形成してもよい。つまり、透光性の基台221を挟んで主発光部と蛍光体層527を形成してもよい。蛍光体層527は、LED222が発する光の波長を変換する光波長変換材を含む波長変換部材である。このように構成することによって、LED222から出射する光は基台221の内部を透過して蛍光体層527によって色変換されるので、基台221の裏面からも所望の色の光(例えば白色光)を出射させることができる。また、図35(b)に示すように、蛍光体層527の一部をトリミングしてもよい。これにより、基台221から出射する光(裏面光)の色を抑えることができる。
また、上記実施の形態1、2及び変形例において、LEDモジュールは、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ように構成したが、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構わない。
また、上記実施の形態1、2及び変形例において、LEDは、青色以外の色を発光するLEDを用いても構わない。例えば、LED22a〜22d、32a、32bとして紫外線発光のLEDチップを用いる場合、蛍光体粒子としては、三原色(赤色、緑色、青色)に発光する各色蛍光体粒子を組み合わせたものを用いることができる。さらに、蛍光体粒子以外の波長変換材を用いてもよく、例えば、波長変換材として、半導体、金属錯体、有機染料、顔料など、ある波長の光を吸収し、吸収した光とは異なる波長の光を発する物質を含んでいる材料を用いてもよい。
また、上記実施の形態1、2及び変形例において、発光素子としてLEDを例示したが、半導体レーザ等の半導体発光素子、又は、有機EL(Electro Luminescence)や無機EL等のEL素子、その他の固体発光素子を用いてもよい。
また、上記実施の形態1、2及び変形例において、LEDモジュールは基板上にLEDチップを直接実装したCOB型の構成としたが、これに限らない。例えば、樹脂製の容器の凹部(キャビティ)の中にLEDチップを実装して当該凹部内に蛍光体含有樹脂を封入したパッケージ型のLED素子を用いて、このLED素子を発光素子として金属配線が形成された基板上に複数個実装することで構成された表面実装型(SMD:Surface Mount Device)のLEDモジュールを用いても構わない。
また、上記実施の形態1、2及び変形例では、LEDモジュールを電球形ランプに適用する場合を例にとって説明したが、本実施の形態に係るLEDモジュールは、直管形ランプ又は丸形ランプ等にも適用することができる。この場合、LEDを実装する基板の形状を各ランプに従って形成すればよい。また、本発明におけるLEDモジュールは、ランプ以外のその他の機器の光源にも適用することができる。
また、上記実施の形態1及び変形例において、リード線は支柱の外部に設けられるとしたが、図36に示す電球形ランプ1Aの断面図に示されるように、支柱40A内に空洞が設けられ、リード線の一部は支柱40Aの空洞内を通って配設されていてもよい。この場合、リード線70は、支持台50から直接支柱40A内の空洞に入った後、LEDモジュール20の近傍で支柱の上部側面から飛び出してLEDモジュール20と接続される。これにより、LEDモジュール20の光がリード線70により遮光されるのを低減することができる。また、図36において、リード線70は、基板の裏面側から基板に突き刺すように設けられているが、基板の表面側まで回り込ませて基板の表面側から突き刺すように設けられていてもよい。
また、上記実施の形態1及び変形例において、波長変換部材(第1〜6封止部材、第1〜6第ミー封止部材)は直線状に形成したが、曲線状、ジグザグ状、又は円形や矩形の環状等の他の線状の形状に形成しても構わない。この場合、LEDは、波長変換部材の形状に従って配置することができる。
また、上記実施の形態1及び変形例において、第2ダミー封止部材24bにのみ非発光の半導体電子部品(ツェナーダイオード)を内在させたが、これに限らない。例えば、第1ダミー封止部材24a等、第2ダミー封止部材24b以外の他のダミー封止部材に、非発光の半導体電子部品(ツェナーダイオード)を内在させても構わない。この場合、複数のダミー封止部材に、非発光の半導体電子部品を内在させることもできる。
また、上記の実施の形態2及び変形例において、螺合部252bは、外側筐体部252の一部としたが、内側筐体部251の一部としても構わない。すなわち、螺合部252bを、駆動回路270を収納する回路ケースの一部とみなしてもよく、より具体的には、螺合部252bを回路ホルダ部251bの一部としても構わない。
また、本発明は、上記の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。例えば、図37に示すように、本発明の実施の形態に係る照明装置として、上記実施の形態1に係る電球形ランプ1と、当該電球形ランプ1が取り付けられる点灯器具(照明器具)3とを備える照明装置を構成することができる。この場合、点灯器具3は、電球形ランプ1の消灯及び点灯を行うものであり、例えば、天井に取り付けられる器具本体4と、電球形ランプ1を覆う透光性又は非透光性のランプカバー5とを備える。このうち、器具本体4は、電球形ランプ1の口金が装着されるとともに電球形ランプ1に給電を行うソケット4aを有する。なお、ランプカバー5の開口部に透光性プレートを設けてもよい。また、点灯器具3に取り付けられる電球形ランプとしては、実施の形態2における電球形ランプ2又は実施の形態1、2の変形例における電球形ランプを用いてもよい。
その他、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及び変形例に施したもの、又は、実施の形態及び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。
本発明は、LED等の発光素子を有するランプ、特に、従来の白熱電球等を代替する電球形ランプ等として有用であり、照明装置等における機器の光源として広く利用することができる。
1、1A、2 電球形ランプ
3 点灯器具
4 器具本体
4a ソケット
5 ランプカバー
10、210 グローブ
11、211 開口部
20、20A、20B、20C、20D、200、201、220、220A、220B、220C、220D、320、420 LEDモジュール
20a 主LEDモジュール
20b 副LEDモジュール
21、21X、21Y 基板
21a、21b、21Xa、21Xb、21Ya、21Yb、221a、221b、242a1 貫通孔
22a、22b、22c、22d、32a、32b、222 LED
23a 第1封止部材
23b 第2封止部材
23c 第3封止部材
23d 第4封止部材
23A、223、223a 封止部材
24a 第1ダミー封止部材
24b 第2ダミー封止部材
24c 第3ダミー封止部材
24d 第4ダミー封止部材
24X、24Y ダミー封止部材
25 ツェナーダイオード
26、36、224 金属配線
27、37 ワイヤー
28、38 端子
29、39 導電性接着部材
30 口金
33a 第5封止部材
33b 第6封止部材
34a 第5ダミー封止部材
34b 第6ダミー封止部材
40、40A、241 支柱
41、241a 主軸部
42、241b 固定部
42b、241b1 突起部
50 支持台
60 樹脂ケース
61 第1ケース部
62 第2ケース部
70、270a〜270b リード線
80 点灯回路
90 接着剤
122a サファイア基板
122b 窒化物半導体層
122c カソード電極
122d アノード電極
122e、122f ワイヤーボンド部
122g チップボンディング材
221 基台
223b 波長変換部材
225 金ワイヤー
227、228、229、527 蛍光体層
227a、228a、229a 中央部
227b、228b、229b 端部
230 結合部材
230a 縦溝部
230b 鍔部
230c 凸部
240 支持部材
242 台座
242a 径小部
242b 径大部
242b1 凹部
250 筐体
251 内側筐体部
251a 回路キャップ部
251b 回路ホルダ部
252 外側筐体部
252a 外郭部
252b 螺合部
260 金属部材
270 駆動回路
271 回路基板
272 回路素子
280 口金
290 ネジ
323、423 蛍光体含有樹脂
324 マスク
400 反射部材
500 黒色マスク
ML1 第1主発光部
ML2 第2主発光部
ML3 第3主発光部
ML4 第4主発光部
SL1 第1副発光部
SL2 第2副発光部
SL3 第3副発光部
SL4 第4副発光部
WC1 第1波長変換部材
WC2 第2波長変換部材
WC3 第3波長変換部材
WC4 第4波長変換部材
WC5 第5波長変換部材
WC6 第6波長変換部材
WC7 第7波長変換部材
WC8 第8波長変換部材
3 点灯器具
4 器具本体
4a ソケット
5 ランプカバー
10、210 グローブ
11、211 開口部
20、20A、20B、20C、20D、200、201、220、220A、220B、220C、220D、320、420 LEDモジュール
20a 主LEDモジュール
20b 副LEDモジュール
21、21X、21Y 基板
21a、21b、21Xa、21Xb、21Ya、21Yb、221a、221b、242a1 貫通孔
22a、22b、22c、22d、32a、32b、222 LED
23a 第1封止部材
23b 第2封止部材
23c 第3封止部材
23d 第4封止部材
23A、223、223a 封止部材
24a 第1ダミー封止部材
24b 第2ダミー封止部材
24c 第3ダミー封止部材
24d 第4ダミー封止部材
24X、24Y ダミー封止部材
25 ツェナーダイオード
26、36、224 金属配線
27、37 ワイヤー
28、38 端子
29、39 導電性接着部材
30 口金
33a 第5封止部材
33b 第6封止部材
34a 第5ダミー封止部材
34b 第6ダミー封止部材
40、40A、241 支柱
41、241a 主軸部
42、241b 固定部
42b、241b1 突起部
50 支持台
60 樹脂ケース
61 第1ケース部
62 第2ケース部
70、270a〜270b リード線
80 点灯回路
90 接着剤
122a サファイア基板
122b 窒化物半導体層
122c カソード電極
122d アノード電極
122e、122f ワイヤーボンド部
122g チップボンディング材
221 基台
223b 波長変換部材
225 金ワイヤー
227、228、229、527 蛍光体層
227a、228a、229a 中央部
227b、228b、229b 端部
230 結合部材
230a 縦溝部
230b 鍔部
230c 凸部
240 支持部材
242 台座
242a 径小部
242b 径大部
242b1 凹部
250 筐体
251 内側筐体部
251a 回路キャップ部
251b 回路ホルダ部
252 外側筐体部
252a 外郭部
252b 螺合部
260 金属部材
270 駆動回路
271 回路基板
272 回路素子
280 口金
290 ネジ
323、423 蛍光体含有樹脂
324 マスク
400 反射部材
500 黒色マスク
ML1 第1主発光部
ML2 第2主発光部
ML3 第3主発光部
ML4 第4主発光部
SL1 第1副発光部
SL2 第2副発光部
SL3 第3副発光部
SL4 第4副発光部
WC1 第1波長変換部材
WC2 第2波長変換部材
WC3 第3波長変換部材
WC4 第4波長変換部材
WC5 第5波長変換部材
WC6 第6波長変換部材
WC7 第7波長変換部材
WC8 第8波長変換部材
Claims (34)
- 基板と、
前記基板上に配置された第1発光素子と、
前記基板上に設けられ、前記第1発光素子が発する光の波長を変換する第1波長変換部材と、
前記第1波長変換部材と隣り合うように設けられ、前記第1発光素子が発する光の波長を変換する第2波長変換部材とを備え、
前記第1波長変換部材内には、前記第1発光素子が存在し、
前記第2波長変換部材内には、当該第2波長変換部材によって波長が変換される光を発する発光素子が存在しない
発光装置。 - 前記第1発光素子は、前記基板上に列をなして複数配置され、
前記第1波長変換部材は、前記基板上に線状に設けられ、
前記第2波長変換部材は、前記基板上に前記第1波長変換部材と並行して線状に設けられている
請求項1に記載の発光装置。 - 前記第1波長変換部材は、前記複数の第1発光素子が発する光の波長を変換する第1波長変換材と、当該第1波長変換材を含むとともに前記複数の第1発光素子を一括封止して線状に設けられた第1封止部材とからなり、
前記第2波長変換部材は、前記複数の第1発光素子が発する光の波長を変換する第2波長変換材と、当該第2波長変換材を含む第1ダミー封止部材とからなる
請求項2に記載の発光装置。 - 前記第1ダミー封止部材における前記第2波長変換材の濃度は、前記第1封止部材における前記第1波長変換材の濃度以下である
請求項3に記載の発光装置。 - 前記第1ダミー封止部材の長さは、前記第1封止部材の長さ以下である
請求項3に記載の発光装置。 - 前記第1波長変換材及び前記第2波長変換材は、蛍光体粒子であり、
前記第1封止部材及び前記第1ダミー封止部材は、樹脂である
請求項3〜5のいずれか1項に記載の発光装置。 - 前記第1ダミー封止部材は、非発光の電子部品を内在している
請求項3〜6のいずれか1項に記載の発光装置。 - 前記第1波長変換部材の長手方向に垂直な断面における当該第1波長変換部材の形状は、略半円形であり、
前記複数の第1発光素子は、一列配置されており、
前記複数の第1発光素子の各々は、前記第1波長変換部材の幅の略中心を通る
請求項2〜7のいずれか1項に記載の発光装置。 - さらに、
前記複数の第1発光素子の列方向に沿って前記基板上に列をなして配置された複数の第2発光素子と、
前記基板上に線状に設けられた、前記複数の第2発光素子が発する光の波長を変換する第3波長変換部材とを備え、
前記第3波長変換部材内には、前記複数の第2発光素子が存在し、
前記第2波長変換部材は、前記第1波長変換部材と前記第3波長変換部材との間に設けられ、前記複数の第2発光素子が発する光の波長も変換する
請求項2に記載の発光装置。 - 前記第1波長変換部材は、前記複数の第1発光素子が発する光の波長を変換する第1波長変換材と、当該第1波長変換材を含むとともに前記複数の第1発光素子を一括封止して線状に設けられた第1封止部材とからなり、
前記第2波長変換部材は、前記複数の第1発光素子及び前記複数の第2発光素子が発する光の波長を変換する第2波長変換材と、当該第2波長変換材を含む第1ダミー封止部材とからなり、
前記第3波長変換部材は、前記複数の第2発光素子が発する光の波長を変換する第3波長変換材と、当該第3波長変換材を含むとともに前記複数の第2発光素子を一括封止して線状に設けられた第2封止部材とからなる
請求項9に記載の発光装置。 - 前記複数の第1発光素子と前記複数の第2発光素子とは同じ色の光を発する発光素子であり、
前記第1ダミー封止部材における前記第2波長変換材の濃度は、前記第1封止部材における前記第1波長変換材の濃度以下、及び、前記第2封止部材における前記第3波長変換材の濃度以下である
請求項10に記載の発光装置。 - 前記第1封止部材における前記第1波長変換材の濃度と前記第2封止部材における前記第3波長変換材の濃度とは略同じである
請求項10又は11に記載の発光装置。 - 前記第1波長変換材、前記第2波長変換材及び前記第3波長変換材は、蛍光体粒子であり、
前記第1封止部材、前記第1ダミー封止部材及び前記第2封止部材は、樹脂である
請求項10〜12のいずれか1項に記載の発光装置。 - 前記第1波長変換部材の長手方向に垂直な断面における当該第1波長変換部材の形状は、略半円形であり、
前記第3波長変換部材の長手方向に垂直な断面における当該第3波長変換部材の形状は、略半円形であり、
前記複数の第1発光素子及び前記複数の第2発光素子は、それぞれ一列配置されており、
前記複数の第1発光素子の各々は、前記第1波長変換部材の幅の略中心を通り、
前記複数の第2発光素子の各々は、前記第3波長変換部材の幅の略中心を通る
請求項9〜13のいずれか1項に記載の発光装置。 - さらに、
前記複数の第2発光素子の列方向に沿って前記基板上に列をなして配置された複数の第3発光素子及び複数の第4発光素子と、
前記第3波長変換部材に隣接して前記基板上に線状に設けられた、前記複数の第3発光素子が発する光の波長を変換する第4波長変換部材と、
前記基板上に前記第4波長変換部材と並行して線状に設けられた、前記複数の第3発光素子及び前記複数の第4発光素子が発する光の波長を変換する第5波長変換部材と、
前記第5波長変換部材に隣接して前記基板上に線状に設けられた、前記複数の第4発光素子が発する光の波長を変換する第6波長変換部材とを備え、
前記第4波長変換部材内には、前記複数の第3発光素子が存在し、
前記第6波長変換部材内には、前記複数の第4発光素子が存在し、
前記第5波長変換部材は、前記第4波長変換部材と前記第6波長変換部材との間に設けられ、
前記第5波長変換部材内には、当該第5波長変換部材によって波長が変換される光を発する発光素子が存在しない
請求項9に記載の発光装置。 - 前記第4波長変換部材は、前記複数の第3発光素子が発する光の波長を変換する第4波長変換材と、当該第4波長変換材を含むとともに前記複数の第3発光素子を一括封止して線状に設けられた第3封止部材とからなり、
前記第5波長変換部材は、前記複数の第3発光素子及び前記複数の第4発光素子が発する光の波長を変換する第5波長変換材と、当該第5波長変換材を含む第2ダミー封止部材とからなり、
前記第6波長変換部材は、前記複数の第4発光素子が発する光の波長を変換する第6波長変換材と、当該第6波長変換材を含むとともに前記複数の第4発光素子を一括封止して線状に設けられた第4封止部材とからなる
請求項15に記載の発光装置。 - さらに、前記第3波長変換部材と前記第4波長変換部材との間に設けられた第7波長変換部材を備え、
前記第7波長変換部材は、前記複数の第2発光素子及び前記複数の第3発光素子が発する光の波長を変換する第7波長変換材と、当該第7波長変換材を含む第3ダミー封止部材とからなり、
前記第7波長変換部材内には、当該第7波長変換部材によって波長が変換される光を発する発光素子が存在しない
請求項16に記載の発光装置。 - さらに、前記第1波長変換部材、前記第3波長変換部材、前記第4波長変換部材及び前記第6波長変換部材の少なくとも1つの長手方向の両側に設けられた第8波長変換部材を備え、
前記第8波長変換部材は、前記複数の第1発光素子、前記複数の第2発光素子、前記複数の前記第3発光素子及び前記第4発光素子の少なくとも1つが発する光の波長を変換する第8波長変換材と、当該第8波長変換材を含む第4ダミー封止部材とからなり、
前記第8波長変換部材内には、当該第8波長変換部材によって波長が変換される光を発する発光素子が存在しない
請求項16又は17に記載の発光装置。 - 前記第1波長変換部材は、前記第1発光素子の少なくとも一部を覆うように配置され、
前記第2波長変換部材は、前記第1発光素子からの距離が前記第1波長変換部材よりも遠い位置に配置され、
前記第1発光素子は、供給される電流の大きさの変化によって調光が制御され、
前記第2波長変換部材における前記第1発光素子が発する光の波長を変換する度合いを示す第2波長変換量は、前記第1波長変換部材における前記第1発光素子が発する光の波長を変換する度合いを示す第1波長変換量よりも大きい
請求項1に記載の発光装置。 - 前記第1波長変換部材は、前記第1発光素子を封止する封止部材であり、
前記第2波長変換部材は、前記基板上の、前記第1波長変換部材の側方に配置された樹脂である
請求項19に記載の発光装置。 - 前記第2波長変換部材は、前記第1波長変換部材よりも含有する蛍光体粒子の濃度が高い
請求項20に記載の発光装置。 - 前記基板は、透光性を有し、
前記発光装置は、さらに、
前記基板と前記第1発光素子との間に形成された蛍光体層である第3波長変換部材を備え、
前記第3波長変換部材は、前記第1発光素子から遠ざかるほど前記第1発光素子が発する光の波長変換量が大きくなるように形成されている
請求項20又は21に記載の発光装置。 - 前記第3波長変換部材は、前記第1発光素子から遠ざかるほど厚みが厚くなるように形成されている
請求項22に記載の発光装置。 - 前記第3波長変換部材は、前記第1発光素子から遠ざかるほど含有する蛍光体粒子の濃度が高くなるように形成されている
請求項22に記載の発光装置。 - 前記基板は、透光性を有し、
前記第1波長変換部材と前記第2波長変換部材とは、前記基板と前記第1発光素子との間に一体に形成された蛍光体層である
請求項19に記載の発光装置。 - 前記第2波長変換部材は、前記第1波長変換部材よりも厚みが厚い
請求項25に記載の発光装置。 - 前記第2波長変換部材は、前記第1波長変換部材よりも含有する蛍光体粒子の濃度が高い
請求項25に記載の発光装置。 - 請求項1〜27のいずれか1項に記載の発光装置と、
透光性のグローブと、
前記グローブの内方に向かって延びるように設けられた支柱とを備え、
前記発光装置は、前記グローブ内に配置され、かつ、前記支柱に固定されている
電球形ランプ。 - 前記発光装置は、前記基板の前記複数の第1発光素子が設けられた面である第1の面が前記グローブの頂部側に位置するように前記支柱に固定されている
請求項28に記載の電球形ランプ。 - 前記発光装置は、さらに、
前記基板の前記第1の面とは反対側の面である第2の面に列をなして配置された複数の第5発光素子と、
前記第2の面に線状に設けられた、前記複数の第5発光素子が発する光の波長を変換する第9波長変換部材とを備え、
前記第9波長変換部材内には、前記複数の第5発光素子が存在する
請求項29に記載の電球形ランプ。 - 前記発光装置は、さらに、
前記第2の面上に前記第9波長変換部材と並行して線状に設けられた、前記複数の第5発光素子が発する光の波長を変換する第10波長変換部材を備え、
前記第10波長変換部材内には、当該第10波長変換部材によって波長が変換される光を発する発光素子が存在しない
請求項30に記載の電球形ランプ。 - 前記第9波長変換部材は、前記複数の第5発光素子が発する光の波長を変換する第9波長変換材と、当該第9波長変換材を含むとともに前記複数の第5発光素子を一括封止して線状に設けられた第5封止部材とからなり、
前記第10波長変換部材は、前記複数の第5発光素子が発する光の波長を変換する第10波長変換材と、当該第10波長変換材を含む第5ダミー封止部材とからなる
請求項31に記載の電球形ランプ。 - 前記基板は、前記複数の第1発光素子が表面に設けられた主基板と、前記複数の第5発光素子が表面に設けられた副基板とから構成され、
前記主基板及び前記副基板は、前記複数の第1発光素子及び前記複数の第5発光素子が設けられていない裏面同士が対向するように配置されている
請求項30〜32のいずれか1項に記載の電球形ランプ。 - 請求項28〜33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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