WO2015019682A1 - 照明装置 - Google Patents

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WO2015019682A1
WO2015019682A1 PCT/JP2014/063912 JP2014063912W WO2015019682A1 WO 2015019682 A1 WO2015019682 A1 WO 2015019682A1 JP 2014063912 W JP2014063912 W JP 2014063912W WO 2015019682 A1 WO2015019682 A1 WO 2015019682A1
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WO
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globe
base
light source
connector
column
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PCT/JP2014/063912
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English (en)
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光章 加藤
大野　博司
久野　勝美
弘康 近藤
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株式会社 東芝
東芝マテリアル株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/60—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction
    • F21K9/61—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction using light guides
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/20—Light sources comprising attachment means
    • F21K9/23—Retrofit light sources for lighting devices with a single fitting for each light source, e.g. for substitution of incandescent lamps with bayonet or threaded fittings
    • F21K9/232—Retrofit light sources for lighting devices with a single fitting for each light source, e.g. for substitution of incandescent lamps with bayonet or threaded fittings specially adapted for generating an essentially omnidirectional light distribution, e.g. with a glass bulb
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50—Cooling arrangements
    • F21V29/70—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks
    • F21V29/83—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks the elements having apertures, ducts or channels, e.g. heat radiation holes
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    • F21V29/502—Cooling arrangements characterised by the adaptation for cooling of specific components
    • F21V29/506—Cooling arrangements characterised by the adaptation for cooling of specific components of globes, bowls or cover glasses
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    • F21V5/00—Refractors for light sources
    • F21V5/04—Refractors for light sources of lens shape
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    • F21V7/00—Reflectors for light sources
    • F21V7/0091—Reflectors for light sources using total internal reflection

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a lighting device.
  • an illumination device using an LED arranges an LED that generates light on one surface of a base, and a spherical glove is provided so as to cover the LED so that light from the LED is emitted. Diffusing and emanating outside.
  • heat from the LED is transferred to the base and radiated from the other surface (heat radiating surface) of the base in contact with the outside air to the outside.
  • a illuminating device using an LED for example, a light distribution angle comparable to that of an incandescent light bulb, that is, a scale indicating the extent of the light emitted by the LED, and the total luminous flux, that is, the light emitted from the LED.
  • a scale that indicates the degree of brightness a scale that indicates transparency, that is, a ratio of the surface that transmits light of the lighting device, and a realization of the position of a light source such as an incandescent bulb.
  • the incandescent bulb emits light from the center of the globe where the filament is located, and the position of the light source is the center of the globe.
  • the area of the outer surface of the globe where light is finally emitted is increased, and the light irradiated forward from the light emitting surface of the LED is It is necessary to control the light distribution so that the light is emitted in all directions as much as possible.
  • This embodiment provides an illumination device that can increase the total luminous flux, expand the light distribution angle, improve the transparency, and can be arranged around the light source.
  • the lighting device has a glove having an opening at one end and a hollow inside, a plate-like base accommodated in the glove, and at least one disposed in the glove and disposed on the base.
  • a light source having an LED; a lens that is housed in the globe and covers a light emitting surface of the light source; and has a light transmission property; and is housed in the globe and provided on the opposite side of the light source and the lens with respect to the base.
  • a support that supports the base, a radiation layer that is provided on the surface of the support to radiate heat, a globe connector that is connected to the support at the one end of the globe, and a base connector that is connected to the globe connector And a base connected to the base connector for supplying power to the light source, and a wiring for electrically connecting the base and the light source.
  • Drawing 1 (a) and 1 (b) are figures showing an illuminating device by a 1st embodiment.
  • FIG. 1A is an external view of the lighting device 100
  • FIG. 1B is a cross-sectional view of the lighting device 100 cut along the line AA in FIG. 1A.
  • the lighting device 100 will be described with respect to an example in which the lighting device 100 is mounted on a socket provided on an indoor ceiling or the like, but is not limited thereto.
  • the lighting device 100 according to the first embodiment includes a globe 10 and a base 60.
  • the globe 10 emits light emitted from a light source described later contained in the globe 10 from the surface to the outside.
  • the base 60 serves as an electrical and mechanical connection portion when the lighting device 100 is fixed to a socket (not shown) by, for example, screwing or the like.
  • the lighting device 100 has a substantially symmetrical shape about the axis, that is, the AA line.
  • this axis is referred to as the central axis of the illumination device 100.
  • the base 60 is positioned on the upper side and the globe 10 is positioned on the lower side.
  • a socket not shown
  • light is emitted from a light source provided in the globe 10 and emitted to the outside through the surface of the globe 10, and the lighting device 100 functions as illumination.
  • the globe 10 has an opening at one end, and this opening has a diameter corresponding to the diameter of the opening of the base 60.
  • the glove 10 has a hollow inside, and the circumference of the glove 10 in a cross section perpendicular to the central axis of the glove 10 gradually increases as the glove 10 moves downward from the opening along the central axis. After the circumference reaches the maximum value, the shape gradually decreases.
  • the illumination device 100 includes a plate-like base 20 provided inside the globe 10, a substrate 41 disposed on the base 20, and a substrate 41.
  • the light source 40 provided above, the wiring 90 electrically connected to the light source 40, the lens 30 disposed on the light emitting surface side of the light source 40 and having light transparency, and provided on the base 20, the lens A lens connector 50 that fixes the base 30, a support 21 that supports the base 20, a radiation layer 80 provided on the surface of the support 21, a globe connector 22 that is connected to the support 21 and supports the globe 10, and a globe connector 22 And a base connector 23 for connecting the base to the base 60.
  • the base 20 is a member having a flat plate shape on which the substrate 41 is disposed, and conducts heat generated by the light source 40 inside and transmits the heat to the support column 21.
  • the light source 40 side of the base 20 is defined as the lower surface, and the surface opposite to the lower surface is defined as the upper surface.
  • the base 20 may have a substantially disk shape as shown in FIG.
  • a part of the base 20 is provided with a screw hole, threading, or hole for connection to the lens connector 50 and the column 21. Further, the base 20 is provided with a through hole for passing the wiring 90 from the upper surface to the lower surface.
  • a hole may be provided in the side surface of the support column 21 so that the wiring 90 reaches the substrate 41 side of the base 20.
  • the material excellent in heat conductivity such as an aluminum alloy and a copper alloy, for example is used.
  • the support column 21 is a member having a cavity inside, and conducts heat generated by the light source 40 inside and transmits part of the heat to the globe 10 and the base 60.
  • the support column 21 has a curved substantially cylindrical shape as shown in FIG.
  • pillar 21 the material excellent in heat conductivity, such as an aluminum alloy and a copper alloy, for example is used.
  • the circumferential length of the column 21 in a cross section perpendicular to the central axis of the column 21 changes as it reaches the base 60 side, and the circumferential length is equal to or less than the circumferential length of the base 20.
  • the perimeter means the perimeter of the outer periphery.
  • the inside of the support column 21 is filled with air, heat transfer may be promoted by enclosing a coolant such as water or fluorocarbon and operating as a heat pipe. A heat pipe may be inserted.
  • a radiation layer 80 having a high heat radiation property such as alumite formed by surface treatment or painting is provided on the surface of the support column 21. If a material having a low visible light absorptivity such as white paint is used for the radiation layer 80, the light loss on the surface of the support column 21 can be reduced.
  • the hollow side surface of the support column 21 is referred to as an inner surface, and the surface opposite to the inner surface is referred to as an outer surface (surface).
  • the globe connector 22 is a member that connects the support column 21, the globe 10, and the base connector 23. Part of the heat generated by the light source 40 is transmitted to the globe connector 22 via the support column 21 and is transmitted to the globe 10.
  • the globe connector 22 has a substantially cylindrical shape as shown in FIG.
  • the globe connector 22 is provided with a screw hole or the like that is integral with either the support 21 or the base connector 23 or connected to the support 21 or the base connector 23. Further, a convex portion or a groove for increasing the contact area with the globe 10 is provided.
  • a material having excellent thermal conductivity such as an aluminum alloy or a copper alloy is used.
  • an adhesive having heat resistance is used for connection with the globe 10, for example.
  • the surface of the globe connector 22 that comes into contact with air may be provided with a radiation layer having high heat radiation properties, such as anodized by surface treatment or coating. If a material with low visible light absorption such as white paint is used for the radiation layer, the loss of light on the surface of the globe connector 22 can be reduced.
  • the base connector 23 is a member that can be screwed to the base 60, and conducts heat generated by the light source 40 inside and transmits the heat to the base 60.
  • the base connector 23 has a cylindrical shape as shown in FIG. 1B, for example, and has openings at both ends. A part of the base connector 23 is provided with a screw hole, a thread, or a hole for connection to the globe connector 22 and the base 60.
  • the surface of the base connector 23 on the globe connector 22 side is defined as the bottom surface
  • the surface screwed with the base 60 is defined as the side surface.
  • the lens connector 50 is a member for fixing the lens 30 to the substrate 41.
  • the lens connector 50 has a substantially disk shape, for example, as shown in FIG. Further, a convex portion for pressing the substrate 41 against the base 20 may be provided in a part of the lens connector 50. This convex part is provided avoiding the light emitting surface of the light source 40 and an electrode part (not shown) on the substrate 41.
  • the lens connector 50 may be provided with a screw hole, threading, or a hole for connection to the base 20.
  • strength and heat resistance such as a polycarbonate, is used, for example.
  • an adhesive having heat resistance is used.
  • the lens connector 50 serves as a spacer around the substrate 41 and the light source 40 when the lens 30 is fixed. Further, when the lens 30 is made of resin and the base 20 is made of metal, the resin-type lens connector 50 is fixed to the base 20 with a screw, and the lens 30 and the lens connector 50 are bonded together with an adhesive. Since the gaps are bonded and the dissimilar materials are screwed, reliable bonding is possible. It is also possible to provide a screw hole directly in the lens 30 and screw it into the base 20 with a screw. However, in this case, light is reflected or absorbed by the screw holes and the screws, and the light distribution control by the lens 30 becomes difficult. In this way, by using the lens connector 50, it is possible to realize reliable fixing and easy light distribution control.
  • the surface on the light source 40 side of the lens connector 50 is defined as the lower surface, and the surface opposite to the lower surface is defined as the upper surface.
  • the lens 30 is a member that transmits light, such as glass or synthetic resin, and reflects, refracts, and diffuses light on each surface. Alternatively, particles that scatter light such as a scatterer may be sealed inside the lens 30 to have a diffusion function.
  • a cross-sectional view of a specific example of the lens 30 is shown in FIG.
  • the lens 30 has a diffusion part 30a, a total reflection part 30b, and a central part 30c.
  • the entire surface of the diffusion portion 30a is a diffusion surface. This diffusion surface is created by, for example, sandblasting. However, it is not limited to sand blasting, and may be formed using white coating or the like.
  • the diffusing portion 30a includes a cylindrical first portion 30a1 and a second portion 30a2 connected to the first portion 30a1 through a joint surface.
  • the total reflection part 30b is covered with the diffusion part 30a, and the entire surface is mirror-finished.
  • the central part 30c is provided at the center of the total reflection part 30b, and extends from the light source 40 side to the diffusion part 30a along the central axis. The light incident on the central portion 30c from the light source 40 goes straight as it is and is emitted to the outside through the diffusion portion 30a.
  • the second portion 30a2 of the diffusing portion 30a has a hemispherical outer surface centered on the center point O on the joint surface.
  • This outer surface is similar to the inner shape of the globe 10. That is, the distance between the inner surface of the globe 10 and the outer surface of the diffusing portion 30a is substantially constant.
  • the center point O is provided so as to coincide with the center of the globe 10. Thereby, the light from the light source 40 is emitted from the center point O, that is, the center of the globe.
  • the maximum diameters of the diffusing unit 30a and the total reflection unit 30b are equal to or smaller than the diameter of the opening of the globe 10. Thereby, the lens 30 can be inserted into the globe 10.
  • a material of the lens 30 it is preferable to use acrylic, polycarbonate, cycloolefin polymer, glass or the like having high light transmittance.
  • the light source 40 is a component in which one or a plurality of light emitting elements (not shown) such as LEDs are mounted on one surface of a plate-like substrate 41, and generates visible light such as white light.
  • the light-emitting element when a light-emitting element that generates blue-violet light having a wavelength of 450 nm is used, the light-emitting element is covered with a resin material containing a phosphor that absorbs blue-violet light and generates yellow light having a wavelength of about 560 nm.
  • the light source 40 generates white light.
  • the substrate 41 is made of a material having high electrical conductivity such as metal
  • a surface opposite to the surface on which the light source 40 is provided is a sheet (not shown) having electrical insulation and excellent thermal conductivity. It is preferably provided on the surface of the base 20 so as to be in contact with each other.
  • the contact thermal resistance between the light source 40 and the base 20 is small, and the light source 40 and the base 20 are electrically connected to each other. This is because it is preferable to have an insulating relationship.
  • substrate 41 is a raw material with low electrical conductivity, such as ceramics, the said insulating sheet is not necessarily required.
  • the air in the vicinity of the support column 21 is reduced in density due to heat radiation from the support column 21 and flows in a direction opposite to the direction of gravity. Moreover, the air in the vicinity of the globe 10 is absorbed by the low-temperature globe 10, increases in density, and flows in the forward direction (the same direction) with respect to gravity.
  • the light source 40 can be efficiently cooled by a cycle of heat radiation from the support column 21 and heat radiation to the globe 10 by the circulation flow.
  • a power supply circuit (not shown) that supplies power to the light source 40 may be provided inside the base 60, the base connector 23, and the column 21.
  • the power supply circuit receives an AC voltage (for example, 100 V) and converts it to a DC voltage, and then applies the DC voltage to the light source 40 through the wiring 90. In that case, electric power can be supplied to the light source 40 without using an external power source.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the shape of the column 21.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining natural convection in the globe.
  • any of the base 60, the base connector 23, and the column 21 A constant current is supplied to the light source 40 via a power supply circuit (not shown) included in the crab or an external power supply. Thereby, the light source 40 emits light.
  • the function of the lens 30 will be described with reference to FIG.
  • the main component of the light emitted from the light source 40 is totally reflected by the upper surface (recessed surface) of the total reflection part 30b, and is emitted once from the cylindrical side surface of the total reflection part 30b. Further, the light enters the diffusion portion 30a, and is diffused and transmitted through the diffusion portion 30a. Thereby, light is emitted in the lateral direction and obliquely upward in FIG. 2 from the rear side, that is, the emission direction of the light source 40.
  • the light emitted from the light source 40 is finally made wider by the light diffusing unit 30a and diffused and transmitted with a uniform light distribution.
  • the diffusing portion 30a has an outer surface in which the shape of the inner surface of the globe 10 is similar, the distance between the outer surface and the globe 10 is substantially the same throughout. Thereby, the light distribution characteristic of the light emitted from the surface of the diffusion portion 30 a is projected onto the globe 10. That is, if the light distribution is uniform, there is an effect that the globe 10 appears to shine uniformly.
  • the maximum diameter of the diffusing portion 30a and the total reflection portion 30b is equal to or smaller than the diameter of the opening of the globe 10. Thereby, the lenses 30a and 30b can be inserted into the globe 10. On the other hand, when the maximum diameter of the lenses 30a and 30b is equal to or larger than the diameter of the opening of the globe 10, processing such as dividing the globe 10 is required. This has the effect of reducing the processing process load.
  • the light source 40 generates heat as it emits light. This heat is transmitted from the light source 40 to the substrate 41. Subsequently, the inside of the substrate 41 is transferred to the base 20. The heat transmitted to the base is transmitted to the support 21 through the base 20. A part of the heat transferred to the column 21 is transferred to the globe 10 by convection from the surface of the column 21 and heat radiation, and the other part is transferred to the globe connector 22 by heat conduction. A part of the heat transmitted to the globe connector 22 is transmitted to the globe 10, and the other part is transmitted to the base connector 23. The heat transmitted to the base connector 23 is transmitted to the base 60 through the base connector 23.
  • the base connector 23 and the base 60 are thermally connected to each other by screwing such as grease, a sheet, a tape, etc., which are excellent in thermal conductivity, and screws, and efficiently transfer heat. be able to.
  • a radiation layer 80 is provided on the surface of the support column 21 in order to promote heat dissipation by radiation from the support column 21 to the globe 10.
  • the radiation layer 80 is formed by alumite formed by surface treatment or painting. If a material having a low visible light absorptivity such as white paint is used for the radiation layer 80, the loss of light on the column surface can be reduced.
  • the end of the globe connector 22 is provided with a projection or groove for increasing the connection surface with the globe 10.
  • the globe connector 22 and the globe 10 are fixed with an adhesive having high heat resistance.
  • a radiation layer may be provided on the surface of the globe connector 22 that contacts the air.
  • the radiation layer is formed by alumite formed by surface treatment or painting. If a material with low visible light absorption such as white paint is used for the radiation layer, the loss of light on the surface of the globe connector can be reduced.
  • the surfaces of the support column 21 and the globe 10 are flat, the surface area of the support column 21 is A i , the length of the support column 21 is l g , the radius of the globe connector 22 is r p , the average radius of the base 20 is r b , and the support column 21.
  • the thermal resistance from the junction of the light source 40 to the environment via the base 60 is R lc
  • the thermal resistance from the surface in contact with the outside air of the glove connector to the environment is R gc
  • the heat from the junction of the light source 40 to the surface of the column 21 When resistance is R lp , thermal resistance from the surface of the globe 10 to the environment is R ga , and thermal resistance due to convection and radiation between the column 21 and the globe 10 is R a (r i ), R bulb including r i ( Rimin ) satisfies the following expression (3).
  • the average emissivity of the support 21 surface epsilon i, the average emissivity epsilon o of the globe, and the time, R r (r i) containing r i satisfies the following equation (6).
  • the globe 10 has been described as an example of a configuration that covers substantially the entire surface of the lighting device 100 other than the base 60.
  • the globe 10 is configured to cover only a part using a metal casing. Good.
  • heat can be directly radiated from the surface of a metal housing (not shown).
  • the heat exhausted from the support column 21 warms the air inside the globe, and as shown by the streamline 71 in FIG. 4, the warmed air is naturally convected along the surface of the support column 21 in the opposite direction of gravity. To rise.
  • the air reaching the upper end of the support column 21 is gradually cooled on the inner surface of the globe 10 and descends in the direction of gravity. Due to the air flow, heat transfer from the support column 21 to the globe 10 is promoted, and the lighting device 100 is further cooled.
  • the temperature of the flowing air gradually increases as the air flows upward along the periphery of the support column 21. That is, in the vicinity of the surface of the column 21, the temperature of the air near the lower end of the column 21 is the lowest, and the temperature of the air rises as it approaches the upper end.
  • the shape of the substantially cylindrical portion of the support column 21 is curved along the inner surface of the globe 10 and the space between the support column 21 and the globe 10 is widened, thereby promoting convection, that is, suppressing fluid resistance.
  • heat dissipation from the support column 21 to the globe 10 can be promoted.
  • the circumferential length in a cross section perpendicular to the central axis of the support column 21 is gradually reduced as the distance from the base 20 increases. Therefore, it becomes possible to reduce the surface area of the support column 21 and the cross-sectional area perpendicular to the central axis corresponding to the amount of heat that gradually decreases due to heat dissipation from the surface of the support column 21, while maintaining the heat dissipation performance of the support column 21. Weight can be reduced.
  • the column 21 has a cavity, and has openings at only one end on the base 60 side or both ends including the end on the light source 41 side.
  • the wiring 90 that is electrically connected to the LED 40 can be contained up to the base 60, and the appearance is improved, and at the same time, the possibility of unintentional play of the wiring and blocking light is reduced. be able to.
  • the lens connector 50 is screwed with the base 20 with a screw or the like, and the lens 30 is fixed with an adhesive or the like. Then, a gap is provided between the lens 30 and the light source 40 as shown in FIG.
  • a gap between the lens 30 and the light source 40 it is possible to avoid the influence due to the difference in coefficient of thermal expansion between the light source 40 and the lens 30. Further, the lens 30 can be moved away from the light source 40 that is at a high temperature, that is, the temperature of the lens 30 can be made equal to or lower than the temperature of the light source 40.
  • the wiring 90 may be directly connected to the base, or one of them may be connected to the base 20. By connecting the wiring 90 to the base 20, the amount of wiring can be reduced and the appearance can be improved. In this case, means for electrically connecting the support column 21 and the substrate 41, such as making the base 20, the globe connector 22, and the base connector 23 conductive parts, is required.
  • the base 20, the support column 21, the globe connector 22, and the base connector 23 are separate components, but some or all of them may be integrated components. In this case, it is difficult to manufacture parts. However, it is possible to remove the contact thermal resistance at the joint between the components, and the heat dissipation performance can be further improved.
  • the base connector 60 has electrical conductivity.
  • the base connector may be made of a material having high electrical insulation (PBT (Polybutylene terephthalate), polycarbonate, PEEK (Polyetheretherketone, etc.))
  • a layer having high electrical insulation may be formed on the surface.
  • an electric circuit not shown
  • both the positive electrode and the negative electrode of the wiring 90 are connected to the electric circuit.
  • the wiring 90 is directly connected to the base when there is no electric circuit.
  • the power supply circuit is disposed outside the lighting device 100, but the power supply circuit may be housed inside the base 60, the base connector 23, and the support column 21.
  • the support column 21 is provided in the globe 10, it is possible to efficiently dissipate heat and to improve the heat dissipation performance of the lighting device 100.
  • the illumination device of the second embodiment is shown in FIG.
  • the illumination device 100A according to the second embodiment has a configuration in which a light guide column 31 is used instead of the lens 30 in the illumination device 100 according to the first embodiment shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b). Yes.
  • the light guide column 31 is provided with a scatterer 32 therein.
  • the scatterer 32 is, for example, sealed with white particles.
  • a cavity may be provided in the light guide column 31, and the inner surface thereof may be roughened by sandblasting.

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Abstract

［課題］器具効率を向上させ、かつ放熱性を向上させることが可能な照明装置を提供する。 ［解決手段］本実施形態による照明装置は、一端に開口を有し内部が空洞のグローブと、前記グローブ内に収納される板状のベースと、前記グローブ内に収納され前記ベース上に配置された少なくとも１つのＬＥＤを有する光源と、前記グローブ内に収納され前記光源の発光面を覆い、光の透過性を有するレンズと、前記グローブ内に収納され前記ベースに対して前記光源および前記レンズと反対側に設けられ前記ベースを支持する支柱と、前記支柱の表面に設けられ熱の輻射を行う輻射層と、前記グローブの前記一端において前記支柱に接続されるグローブコネクタと、前記グローブコネクタに接続される口金コネクタと、前記口金コネクタに接続され、前記光源に電力を供給するための口金と、前記口金と前記光源とを電気的に接続する配線と、を備える。

Description

照明装置
　本発明の実施形態は、照明装置に関する。
　一般に、ＬＥＤ(Light-Emitting Diode)を用いた照明装置は、光を発生するＬＥＤを基台の一つの面に配置し、ＬＥＤを覆うようにして球状のグローブを設けて、ＬＥＤからの光を外部に拡散および射出している。このような照明装置では、ＬＥＤからの熱を基台に伝熱し、外気に接している基台の他の表面（放熱面）から外部へと放熱している。
　ＬＥＤを用いた照明装置では、一般のフィラメント等を用いた照明装置例えば白熱電球等と同程度の配光角すなわちＬＥＤが発する光の広がりの程度を示す尺度と、全光束すなわちＬＥＤが発する光の明るさの程度を示す尺度と、透明感すなわち照明装置の光を透過する面の割合を示す尺度と、白熱電球のような光源の位置の実現とが求められている。なお、白熱電球は、フィラメントの位置するグローブの中心から光が射出され、光源の位置はグローブの中心となる。
　ＬＥＤを用いた照明装置において、配光角を増加させるためには、光が最終的に射出されるグローブの外表面の面積を増加させるとともに，ＬＥＤの発光面から前方に照射される光を、できるだけ全方位に向けて射出されるように配光制御する必要がある。
　また、全光束を増加させるためには、より高出力のＬＥＤを用いることが必要となるので、ＬＥＤからの発熱量が増加する。ＬＥＤが発する熱は、ＬＥＤ素子自体や、電源回路等の回路基板等に影響を与え、これらＬＥＤ素子や回路基板等の性能に劣化が生じる。このため、照明装置の放熱性能を向上させるためには、基台の放熱面の面積を増加させる必要がある。
　また、透明感を向上させるためには、照明装置の外表面におけるグローブ表面の割合を増加させるとともに、グローブ内部に配置される不透明部材の表面積を縮小させる必要がある。光源をグローブ中心に配置するためには、光源から発生する熱をグローブおよび口金に効果的に伝熱させるとともに、グローブ中心からの光を不透明部材によって遮らない構成が必要になる。
特開２０１２－２１２６８２号公報
　本実施形態は、全光束を増加、配光角を拡大、透明感を向上させるとともに、光源を中心に配置することが可能な照明装置を提供する。
　本実施形態による照明装置は、一端に開口を有し内部が空洞のグローブと、前記グローブ内に収納される板状のベースと、前記グローブ内に収納され前記ベース上に配置された少なくとも１つのＬＥＤを有する光源と、前記グローブ内に収納され前記光源の発光面を覆い、光の透過性を有するレンズと、前記グローブ内に収納され前記ベースに対して前記光源および前記レンズと反対側に設けられ前記ベースを支持する支柱と、前記支柱の表面に設けられ熱の輻射を行う輻射層と、前記グローブの前記一端において前記支柱に接続されるグローブコネクタと、前記グローブコネクタに接続される口金コネクタと、前記口金コネクタに接続され、前記光源に電力を供給するための口金と、前記口金と前記光源とを電気的に接続する配線と、を備える。
図１（ａ）、１（ｂ）は、第１実施形態による照明装置を示す図。 第１実施形態による照明装置のレンズを示す図。 第１実施形態による照明装置の支柱を示す図。 第１実施形態による照明装置のグローブ内の対流を説明する図。 第２実施形態のよる照明装置を示す図。
　以下、図面を参照して実施形態について説明する。
（第１実施形態）
　図１（ａ）、１（ｂ）に、第１実施形態による照明装置１００を示す。なお、図１（ａ）は、照明装置１００の外形図、図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＡ－Ａ線で切断した照明装置１００を切断した断面図である。
　本実施形態においては、照明装置１００は室内の天井等に設けられたソケットに装着される例にとって説明するが、これに限定されるものではない。この第１実施形態の照明装置１００は、グローブ１０と、口金６０と、を備えている。グローブ１０は、グローブ１０に内包された後述する光源から射出された光を、表面から外部に射出する。口金６０は、照明装置１００を、図示しないソケットに対して、例えば螺合等により固定する際に、電気的かつ機械的な接続部分となる。なお、本実施形態においては、照明装置１００は、軸すなわちＡ－Ａ線を中心に略対称形状を有する。以下では、この軸を照明装置１００の中心軸と呼ぶ。
　図１（ａ）に示すように、照明装置１００の中心軸と重力方向を一致させてソケットに装着された状態では、照明装置１００は口金６０が上側に位置し、グローブ１０が下側に位置する。室内の電源等により図示しないソケットに対して給電されると、グローブ１０内に設けられた光源から光が射出し、グローブ１０の表面を通して外部に射出され、照明装置１００は照明として機能する。
　グローブ１０は一端に開口部を有し、この開口部は、口金６０の開口部の直径に相当する直径を有している。グローブ１０は、内部が空洞であり、かつ上記中心軸に沿って開口部から下方に向かうに連れて、グローブ１０の中心軸に垂直な断面におけるグローブ１０の周長が次第に増加し、グローブ１０の周長が最大値をとった後、次第に縮小する形状を有している。
　更に、本実施形態の照明装置１００は、図１（ｂ）に示すように、グローブ１０の内側に設けられた板状のベース２０と、このベース２０上に配置された基板４１と，基板４１上に設けられた光源４０と、光源４０に電気的に接続される配線９０と、光源４０の発光面側に配置され、光の透過性を有するレンズ３０と、ベース２０上に設けられ、レンズ３０を固定するレンズコネクタ５０と、ベース２０を支持する支柱２１と、支柱２１の表面に設けられた輻射層８０と、支柱２１に接続され、グローブ１０を支持するグローブコネクタ２２と、グローブコネクタ２２を口金６０に繋ぐ口金コネクタ２３と、を備えている。
　ベース２０は、基板４１が配置される平板形状を有する部材であり、光源４０が発する熱を内部で伝導し、支柱２１に伝える。以下では、ベース２０の光源４０側を下面、この下面とは反対の面を上面と定義する。ベース２０は、例えば図１（ｂ）に示すように略円盤形状でもよいし，多角形状でもよい。ベース２０の一部に、レンズコネクタ５０および支柱２１への接続のためのネジ穴、もしくはネジ切り、もしくは孔が設けられている。また、ベース２０には、上面から下面へと配線９０を通すための貫通孔が設けられている。ベース２０に貫通孔を設けずに支柱２１の側面に穴を設けて配線９０をベース２０の基板４１側に到達させてもよい。なお、ベース２０の材質としては、例えばアルミニウム合金や銅合金などの熱伝導性に優れる材料が用いられる。
　支柱２１は、内部に空洞を有する部材であり、光源４０が発する熱を内部で伝導するとともに、一部の熱をグローブ１０および口金６０へと伝える。支柱２１は、例えば図１（ｂ）に示すような湾曲した略円柱形状を有する。支柱２１の材料としては、例えばアルミニウム合金や銅合金などの熱伝導性に優れる材料が用いられる。支柱２１の中心軸に垂直な断面における支柱２１の周長は口金６０側に至るに従い変化し、上記周長はベース２０の周長以下である。ここで、周長は、外周の周長を意味する。
　また、支柱２１の内部には空気が満たされているが、水やフロロカーボン等の冷媒を封入し、ヒートパイプとして作動させることにより伝熱を促進してもよい。また、ヒートパイプを挿入してもよい。支柱２１の表面には、表面処理により形成したアルマイトや、塗装など、熱輻射性の高い輻射層８０が設けられる。輻射層８０に白色塗装など可視光の吸収性が低い材料を用いれば、支柱２１の表面での光の損失を小さくすることができる。以下では、支柱２１の中空側の面を内面、この内面とは反対の面を外面（表面）と呼ぶ。
　グローブコネクタ２２は、支柱２１、グローブ１０、および口金コネクタ２３を結合させる部材である。光源４０で発生した熱の一部は、支柱２１を経由してグローブコネクタ２２に伝わり、グローブ１０に伝えられる。グローブコネクタ２２は、例えば図１（ｂ）に示すように略円筒形状を有する。グローブコネクタ２２には、支柱２１および口金コネクタ２３のいずれかと一体、あるいは支柱２１あるいは口金コネクタ２３と接続するためのねじ穴等が設けられる。また、グローブ１０への接触面積を大きくするための凸部、あるいは、溝などが設けられる。なお、グローブコネクタ２２としては、例えばアルミニウム合金、銅合金などの熱伝導性に優れる材料が用いられる。グローブ１０との接続には、例えば耐熱性を有する接着剤が用いられる。なお、グローブコネクタ２２の空気に接する面には、表面処理により形成したアルマイトや、塗装など、熱輻射性の高い輻射層を設けてもよい。輻射層に白色塗装など可視光の吸収性が低い材料を用いれば、グローブコネクタ２２の表面での光の損失を小さくすることができる。
　口金コネクタ２３は、口金６０と螺合可能な部材であり、光源４０が発する熱を内部で伝導し、口金６０に伝える。口金コネクタ２３は、例えば図１（ｂ）に示すような円筒形状を有するとともに、両端に開口部を有する。口金コネクタ２３はその一部にグローブコネクタ２２および口金６０への接続のためのネジ穴、もしくはネジ切り、もしくは孔が設けられる。なお、口金コネクタ２３の材料としては、例えばアルミニウム合金、銅合金、セラミックス等の熱伝導性に優れる材料が用いられる。以下では、口金コネクタ２３のグローブコネクタ２２側の面を下面、口金６０と螺合する面を側面と定義する。
　レンズコネクタ５０は、レンズ３０を基板４１に固定するための部材である。レンズコネクタ５０は、例えば図１（ｂ）に示すように略円盤形状を有する。また、レンズコネクタ５０の一部に、基板４１をベース２０に押し付けるための凸部が設けられていても良い。この凸部は、光源４０の発光面、および基板４１上の図示しない電極部を避けて設けられる。レンズコネクタ５０にはベース２０への接続のためのネジ穴、もしくはネジ切り、もしくは孔が設けられても良い。なお、レンズコネクタ５０の材料としては、例えばポリカーボネート等の、強度および耐熱性に優れる合成樹脂が用いられる。レンズ３０との接続には、例えば耐熱性を有する接着剤が用いられる。
　レンズコネクタ５０は、レンズ３０を固定するとき、基板４１及び光源４０周辺のスペーサの役割を果たす。また、レンズ３０が樹脂製、ベース２０が金属製であるとき、樹脂製のレンズコネクタ５０を、ねじによりベース２０に固定し、レンズ３０とレンズコネクタ５０を接着剤により接着すれば、同種の材料間は接着、異種材料間はねじ止めになるため、確実な接合が可能となる。なお、レンズ３０に直接ネジ穴を設け、ベース２０とネジにより螺合することも可能である。しかし、この場合は、ねじ穴およびねじによる、光の反射あるいは吸収が発生し、レンズ３０による配光制御が困難となる。このように、レンズコネクタ５０を用いることにより、確実な固定、および容易な配光制御を実現することができる。以下では、レンズコネクタ５０の光源４０側の面を下面、この下面とは反対の面を上面と定義する。
　レンズ３０は、例えばガラスや合成樹脂等の光を透過する部材であり、その各面において光を反射、屈折、拡散する。あるいは、レンズ３０の内部に、散乱体などの光を散乱させる粒子を封止し、拡散機能を持たせてもよい。このレンズ３０の一具体例の断面図を図２に示す。レンズ３０は、拡散部３０ａと、全反射部３０ｂと、中央部３０ｃと、を有している。拡散部３０ａは、全面が拡散面となっている。この拡散面は、例えばサンドブラストによって作成される。しかし、このサンドブラストに限るものではなく、白塗装などを用いて形成してもよい。また、拡散部３０ａは、円筒形状の第１部分３０ａ１と、この第１部分３０ａ１と接合面で接続する第２部分３０ａ２と、を有している。全反射部３０ｂは、拡散部３０ａに覆われ、全面が鏡面仕上げとなっている。中央部３０ｃは全反射部３０ｂの中央に設けられ、光源４０側から中心軸に沿って拡散部３０ａまで延在している。光源４０から中央部３０ｃに入射した光は、そのまま直進し、拡散部３０ａを通して外部に射出される。
　また、拡散部３０ａの第２部分３０ａ２は、上記接合面における中心点Ｏを中心とした半球状の外面を有している。この外面は、グローブ１０の内面形状と相似となる。すなわち、グローブ１０の内面と、拡散部３０ａの外面との距離はほぼ一定となる。また、中心点Ｏは、グローブ１０の中心に一致するように設けられる。これにより、光源４０からの光は、中心点Ｏすなわちグローブの中心から射出されるようになる。拡散部３０ａおよび全反射部３０ｂの最大直径は、グローブ１０の開口部の直径以下とする。これにより、グローブ１０の内部へ、レンズ３０の挿入が可能となる。レンズ３０の材質としては、光の透過性の高い、アクリル、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー、ガラス等を用いることが好ましい。
　光源４０は、板状の基板４１の一方の面にＬＥＤ等の発光素子（図示せず）が１つまたは複数実装される部品であり、例えば白色光等の可視光を発生する。一例として、波長４５０ｎｍの青紫色光を発生する発光素子を用いる場合、この発光素子を、青紫色光を吸収して波長５６０ｎｍ近傍の黄色光を発生する蛍光体を含む樹脂材等で覆うことにより、光源４０は白色光を発生する。
　基板４１が金属等の電気伝導性の高い材料からなる場合には、光源４０が設けられている面とは逆の面を、電気絶縁性を有し、かつ熱伝導性に優れるシート（図示せず）を介して接するようにベース２０の表面に設けられることが好ましい。これは、後述するように、光源４０が発する熱をベース２０に伝えるためには、光源４０とベース２０との間の接触熱抵抗は小さいほど好ましく、また、光源４０とベース２０とは、電気的に絶縁関係であることが好ましいためである。なお、基板４１が、セラミックス等の電気伝導性の低い素材の場合には、前記絶縁シートは必ずしも必要ではない。
　なお、後述する図４の流線７１に示すように、支柱２１の近傍の空気は、支柱２１からの放熱により密度が小さくなり、重力の方向と逆方向に流れる。また、グローブ１０近傍の空気は、低温のグローブ１０に吸熱され、密度が大きくなり、重力に対して順方向（同じ方向）に流れる。この循環流による支柱２１からの放熱、グローブ１０への放熱のサイクルにより、効率的に光源４０を冷却することができる。
　口金６０、口金コネクタ２３、支柱２１の内部に、光源４０に対して電力を供給する図示しない電源回路を備えていてもよい。電源回路は、交流電圧（例えば、１００Ｖ）を受けて、直流電圧に変換した後に、配線９０を通じて光源４０に対してこの直流電圧を印加する。その場合、外部電源を用いずに光源４０に電力を供給することができる。
（機能の説明）
　以下、図１（ａ）乃至図４を参照して、照明装置１００の機能について詳細に説明する。
　図３は、支柱２１の形状を説明する図である。図４はグローブ内の自然対流を説明する図である。
　室内の天井等や、灯具に設けられるソケットに照明装置１００の口金６０が装着された状態で、室内の電源等によりソケットに対して給電されると、口金６０、口金コネクタ２３、支柱２１のいずれかに内包される図示しない電源回路、もしくは、外部電源、を介して光源４０に定電流が供給される。これにより光源４０は光を照射する。
　図２を参照して、レンズ３０の機能について説明する．光源４０から発せられた光の主な成分は、全反射部３０ｂの上面（窪んでいる面）により全反射され、全反射部３０ｂの円筒状の側面より一旦射出する。さらに、拡散部３０ａに入射し、この拡散部３０ａより拡散および透過される。これにより、後方側すなわち光源４０の射出方向よりも図２において横方向および斜め上方向へ光が射出される。
　また、反射部３０ｂの上面すなわち窪んでいる面で全反射されなかった光は、反射部３０ｂの上面より透過する。さらに、拡散部３０ａに入射し、この拡散部３０ａより拡散透過される。これにより、前方側すなわち光源４０射出方向へ光が射出される。
　以上により、光源４０から発せられた光は、最終的に拡散部３０ａより広配光にされ、かつ均一な配光で拡散透過される。
　また、拡散部３０ａは，グローブ１０の内面形状が相似となる外面を有しているため、この外面とグローブ１０との間隔が至るところ実質的同じになっている。これにより、拡散部３０ａの面から射出された光の配光特性がグローブ１０に投影されることになる。つまり、光の配光が均一であれば、グローブ１０が均一に光るように見えるという効果がある。
　拡散部３０ａおよび全反射部３０ｂの最大直径はグローブ１０の開口部の直径以下とする。これにより、グローブ１０内部へのレンズ３０ａ、３０ｂの挿入が可能となる。一方、レンズ３０ａ、３０ｂの最大直径がグローブ１０の開口部の直径以上である場合には、グローブ１０を分割する等の加工が必要となる。これにより、加工プロセスの負荷を低減するという効果がある。
　光源４０は発光に伴い熱を発生する。この熱は、光源４０から基板４１に伝わる。続いて、基板４１内を伝熱してベース２０に伝わる。ベースに伝わった熱は、ベース２０内を通って支柱２１に伝わる。支柱２１に伝わった熱は、一部が支柱２１の表面からの対流と熱放射によりグローブ１０に伝わり、他の一部は熱伝導によりグローブコネクタ２２に伝わる。グローブコネクタ２２に伝わった熱は、一部がグローブ１０に伝わり、他の一部が口金コネクタ２３に伝わる。そして、口金コネクタ２３に伝わった熱は、口金コネクタ２３を介して口金６０に伝わる。この際、前述のように基板４１とベース２０との間、ベース２０と支柱２１との間、支柱２１とグローブコネクタ２２の間、グローブコネクタ２２とグローブ１０の間、グローブコネクタ２２と口金コネクタ２３との間、及び口金コネクタ２３と口金６０との間は、それぞれ熱伝導性に優れるグリス、シート、テープ等や、ネジ等の螺合により熱的に接続されており、効率的に伝熱させることができる。
　支柱２１からグローブ１０への輻射による放熱を促進するために、支柱２１の表面には輻射層８０が設けられている。輻射層８０は、表面処理により形成したアルマイトや、塗装などにより形成される。輻射層８０に白色塗装など可視光の吸収性が低い材料を用いれば、支柱表面での光の損失を小さくすることができる。
　グローブコネクタ２２の端部にはグローブ１０との接続面を増やすための凸部、もしくは溝を設ける。グローブコネクタ２２とグローブ１０は、耐熱性の高い接着剤により固定する。
　グローブコネクタ２２から環境への放熱を促進するために、グローブコネクタ２２の空気と接する面に輻射層を設けてもよい。輻射層は、表面処理により形成したアルマイトや、塗装などにより形成される。輻射層に白色塗装など可視光の吸収性が低い材料を用いれば、グローブコネクタ表面での光の損失を小さくすることができる。
　支柱２１、及び、グローブ１０の表面は平坦とし、支柱２１の表面積をＡｉ、支柱２１の長さをｌｇ、グローブコネクタ２２の半径をｒｐ、ベース２０の平均半径をｒｂ、支柱２１を表面積が等価な球に近似した場合の半径をｒｉ、光源４０のジャンクションが耐熱温度となる場合のｒｉをｒｉｍｉｎとすると、表面積Ａｉは次の式（１）を満たす。　
　　　　４πｒｉｍｉｎ ２≦Ａｉ　　　　（１）
　ここで、照明装置１００全体の熱抵抗をＲｂｕｌｂ（ｒｉ）、光源４０の発熱量をＱｌ、光源４０のジャンクションの耐熱温度上昇をΔＴｊｍａｘとすると、ｒｉｍｉｎは次の式（２）を満たす。　
　　　　ΔＴｊｍａｘ＝Ｒｂｕｌｂ（ｒｉｍｉｎ）Ｑｌ　　　　　　　　（２）
　ここで、光源４０のジャンクションから口金６０を経由した環境への熱抵抗をＲｌｃ、グローブコネクタの外気と接する面から環境への熱抵抗をＲｇｃ、光源４０のジャンクションから支柱２１表面への熱抵抗をＲｌｐ、グローブ１０の表面から環境への熱抵抗をＲｇａ、支柱２１とグローブ１０との間の対流と輻射による熱抵抗をＲａ（ｒｉ）とすると、ｒｉを含むＲｂｕｌｂ（ｒｉｍｉｎ）は次の式（３）を満たす。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　ここで、支柱２１とグローブ１０との間の対流による熱抵抗をＲｃ（ｒｉ）、支柱２１とグローブ１０との間の輻射による熱抵抗をＲｒ（ｒｉ）とすると、ｒｉを含むＲａ（ｒｉ）は次の式（４）を満たす。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　ここで、支柱２１表面の平均温度をＴｉ、前記グローブの平均温度をＴｏ、グローブ１０を球体に近似した場合の等価半径をｒｏ、としたとき、ｒｉを含むＲｃ（ｒｉ）は次の式（５）を満たす。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　ここで、支柱２１表面の平均輻射率をεｉ、前記グローブの平均輻射率をεｏ、としたとき、ｒｉを含むＲｒ（ｒｉ）は次の式（６）を満たす。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　一方、支柱２１によって照明装置１００の配光角が縮小しないためには、図３に示すように、グローブコネクタ２２と基板４１とを結ぶ線７０の内側に支柱２１を収める必要がある。グローブコネクタ２２の半径をｒｐ、基板４１の等価半径をｒｂ、支柱２１の長さをｌｇとした場合、支柱２１の口金側端部と基板４１端部の成す角θｐとの関係は次の式（７）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　また、支柱２１の表面積Ａｉとの関係は次の式（８）で表される。　
　　　　　Ａｉ≦πｌｇ（ｒｐ＋ｒｂ）　　　（８）
　なお、本実施形態では、グローブ１０は、口金６０以外の、照明装置１００の略全表面を覆う構成を例に説明したが、金属筐体を併用し、一部のみを覆う構成であってもよい。この場合には、グローブ１０表面からの放熱に加え、図示しない金属筐体の表面から直接放熱することができる。
　支柱２１から排出された熱は、グローブ内部の空気を暖める、そして、図４の流線７１に示すように、暖められた空気は自然対流により、支柱２１の表面に沿って、重力逆方向へ上昇する。支柱２１の上端に至った空気は、グローブ１０の内面で次第に冷却され、重力方向へと下降する。この空気の流れにより、支柱２１からグローブ１０への伝熱は促進され、照明装置１００はさらに冷却される。この際、支柱２１の周囲に沿って、空気が上側へ流れて行くにつれ、流れる空気の温度は徐々に上昇していく。すなわち、支柱２１の表面近傍において、支柱２１の下端付近の空気の温度が最も低く、上端に近づくにつれ空気の温度が上昇していく。本実施形態のように、光源４０を支柱２１の下端に設けることで、より低温の空気によって効率的に光源４０を冷却することができる。
　また、本実施形態のように、支柱２１の略円筒部の形状をグローブ１０の内面に沿って湾曲させ、支柱２１とグローブ１０間の間隔を広げることで、対流を促進、すなわち流体抵抗を抑制し、支柱２１からグローブ１０への放熱を促進させることができる。
　本実施形態においては、支柱２１の中心軸に対して垂直な断面における周長をベース２０から離れるに連れて次第に縮小させている。これにより、支柱２１表面からの放熱により次第に減少する熱量に対応して、支柱２１の表面積、および中心軸に垂直な断面積を縮小させることが可能となり、支柱２１の放熱性能を維持しながら、重量を削減することができる。
　本実施形態のように、支柱２１の内部に空洞を有するとともに、口金６０側の一端のみ、もしくは光源４１側の端部を含む両端に開口部を有し、更に、支柱２１の略円柱部の側面に開口部を設けることで、ＬＥＤ４０に電気的に接続される配線９０を、口金６０まで内包することができ、外観を向上させると同時に配線の遊びが意図せず光を遮る可能性を減らすことができる。
　レンズコネクタ５０はネジ等によりベース２０と螺合し、接着剤等によりレンズ３０を固定する。そして図１（ｂ）に示すようにレンズ３０と光源４０の間に隙間を設ける。レンズ３０と光源４０に隙間を設けることで、光源４０とレンズ３０の熱膨張率の差による影響を回避することができる。また、高温となる光源４０から、レンズ３０を遠ざける、すなわち、レンズ３０の温度を、光源４０の温度以下にすることができる。この構成により、レンズ３０の材料として、光源４０の耐熱温度以下の材質、例えばアクリル等の材料を用いた場合に、光源４０に、より大きな電力を投入し、より大きな全光束を得ることが可能となる。
　配線９０は、口金に直接接続するか、もしくは、その一方をベース２０に接続してもよい。ベース２０に配線９０を接続することにより、配線量を減らすとともに、外観を向上させることができる。この場合にはベース２０、グローブコネクタ２２、口金コネクタ２３を導電性のある部品とするなど、支柱２１と基板４１を電気的に接続する手段が必要となる。
　本実施形態では、ベース２０、支柱２１、グローブコネクタ２２、口金コネクタ２３を別部品としたが、一部、もしくは全てを一体の部品としてもよい。この場合には、部品製作は難しくなる。しかし、部品間の接合部での接触熱抵抗を除去することが可能となり、放熱性能をさらに向上させることができる。
　本実施形態では、口金コネクタ６０は電気伝導性を有するとしたが、口金コネクタは、電気的な絶縁性の高い素材（ＰＢＴ(Polybutylene terephthalate)、ポリカーボネート、ＰＥＥＫ(Polyetheretherketone)など）により製作するか、もしくは、その表面に電気絶縁性の高い層を形成しても良い。この場合には、口金コネクタ６０内部に図示しない電気回路を配置する際に、電気的な不具合を回避することができる。なお、配線９０は、正極および負極どちらも電気回路に接続する。なお、配線９０は、電気回路が存在しない場合には口金に直接接続する。
　本実施形態では、電源回路を照明装置１００の外部に配置する場合を想定しているが、電源回路を、口金６０、口金コネクタ２３、支柱２１の内部に収納することもできる。
　本実施形態の照明装置１００によれば、支柱２１がグローブ１０内に設けられるために、効率的に放熱を行うことができ、照明装置１００の放熱性能を向上させることが可能となる。
（第２実施形態）
　第２実施形態の照明装置を図５に示す。この第２実施形態の照明装置１００Ａは、図１（ａ）、１（ｂ）に示す第１実施形態の照明装置１００において、レンズ３０の代わりに、導光柱３１を用いた構成を有している。この導光柱３１は、内部に散乱体３２が設けられる。散乱体３２は、例えば、白色粒子を封止したものである。あるいは、散乱体３２として、導光柱３１に空洞を設け、その内面をサンドブラストで粗らしても良い。
　本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

Claims (20)

  1. 　一端に開口を有し内部が空洞のグローブと、
    　前記グローブ内に収納される板状のベースと、
    　前記グローブ内に収納され前記ベース上に配置された少なくとも１つのＬＥＤを有する光源と、
    　前記グローブ内に収納され前記光源の発光面を覆い、光の透過性を有するレンズと、
    　前記グローブ内に収納され前記ベースに対して前記光源および前記レンズと反対側に設けられ前記ベースを支持する支柱と、
    　前記支柱の表面に設けられ熱の輻射を行う輻射層と、
    　前記グローブの前記一端において前記支柱に接続されるグローブコネクタと、
    　前記グローブコネクタに接続される口金コネクタと、
    　前記口金コネクタに接続され、前記光源に電力を供給するための口金と、
    　前記口金と前記光源とを電気的に接続する配線と、
    　を備える照明装置。
  2. 　前記支柱は、前記グローブの内面に相似な外表面を有する請求項１記載の照明装置。
  3. 　前記レンズの最大径は、前記グローブの前記一端の前記開口の径よりも小さい請求項１記載の照明装置。
  4. 　前記レンズの外面は前記グローブの内面に相似となる形状である請求項１記載の照明装置。
  5. 　前記支柱の内部に、空洞が設けられている請求項１記載の照明装置。
  6. 　前記支柱の中心軸に垂直な断面における前記支柱の周長が、前記口金側に至るに従い変化し、前記周長は、前記ベースの周長以下である請求項１記載の照明装置。
  7. 　前記支柱の中心軸に垂直な断面における前記支柱の周長が、前記レンズから照射される光の配光角を阻害しない範囲である請求項１記載の照明装置。
  8. 　前記グローブコネクタは、凸部もしくは溝を有する請求項１記載の照明装置。
  9. 　前記支柱は、前記配線を通す少なくとも１つの孔を有する請求項１記載の照明装置。
  10. 　前記ベース、前記支柱、前記グローブコネクタ、前記口金コネクタは導電性を有し、前記口金コネクタは、前記光源と電気的に接続される請求項１記載の照明装置。
  11. 　前記口金コネクタは、セラミックスまたは金属により形成され、前記支柱と接続する面に開口部を有する請求項１記載の照明装置。
  12. 　一端に開口を有し内部が空洞のグローブと、
    　前記グローブ内に収納される板状のベースと、
    　前記グローブ内に収納され前記ベース上に配置された少なくとも１つのＬＥＤを有する光源と、
    　前記グローブ内に収納され前記光源の発光面を覆い、光の透過性を有するレンズと、
    　前記グローブ内に収納され前記ベースに対して前記光源および前記レンズと反対側に設けられ前記ベースを支持するとともに、前記グローブの内面に相似な外表面を有する支柱と、
    　前記グローブの前記一端において前記支柱に接続されるグローブコネクタと、
    　前記グローブコネクタに接続される口金コネクタと、
    　前記口金コネクタに接続され、前記光源に電力を供給するための口金と、
    　前記口金と前記光源とを電気的に接続する配線と、
    　を備える照明装置。
  13. 　前記レンズの最大径は、前記グローブの前記一端の前記開口の径よりも小さい請求項１２記載の照明装置。
  14. 　前記レンズの外面は前記グローブの内面に相似となる形状である請求項１２記載の照明装置。
  15. 　一端に開口を有し内部が空洞のグローブと、
    　前記グローブ内に収納される板状のベースと、
    　前記グローブ内に収納され前記ベース上に配置された少なくとも１つのＬＥＤを有する光源と、
    　前記グローブ内に収納され前記光源の発光面を覆い、内部が空洞の導光柱と、
    　前記グローブ内に収納され前記導光柱の空洞に設けられた散乱体と、
    　前記グローブ内に収納され前記ベースに対して前記光源および前記導光柱と反対側に設けられ前記ベースを支持する支柱と、
    　前記支柱の表面に設けられ熱の輻射を行う輻射層と、
    　前記グローブの前記一端において前記支柱に接続されるグローブコネクタと、
    　前記グローブコネクタに接続される口金コネクタと、
    　前記口金コネクタに接続され、前記光源に電力を供給するための口金と、
    　前記口金と前記光源とを電気的に接続する配線と、
    　を備える照明装置。
  16. 　前記支柱は、前記グローブの内面に相似な外表面を有する請求項１５記載の照明装置。
  17. 　前記支柱の表面積をＡｉとし、前記支柱の長さをｌｇ、前記グローブコネクタの半径をｒｐ、前記ベースの平均半径をｒｂ、前記支柱を表面積が等価な球に近似した場合の半径をｒｉ、前記光源のジャンクションが耐熱温度となる場合の前記ｒｉをｒｉｍｉｎとすると、次の式（１）を満たし、
    　　　　４πｒｉｍｉｎ ２≦Ａｉ≦πｌｇ（ｒｐ＋ｒｂ）　　　　（１）照明装置全体の熱抵抗をＲｂｕｌｂ（ｒｉ）、前記光源の発熱量をＱｌ、前記光源の接合の耐熱温度上昇をΔＴｊｍａｘとすると、次の式（２）を満たし、
    　　　　ΔＴｊｍａｘ＝Ｒｂｕｌｂ（ｒｉｍｉｎ）Ｑｌ　　　　　　　　（２）前記光源のジャンクションから前記口金を経由した環境への熱抵抗をＲｌｃ、前記グローブコネクタの外気と接する面から環境への熱抵抗をＲｇｃ、前記光源のジャンクションから前記支柱表面への熱抵抗をＲｌｐ、前記グローブの表面から環境への熱抵抗をＲｇａ、前記支柱と前記グローブとの間の対流と輻射による熱抵抗をＲａ（ｒｉ）とすると、次の式（３）を満たし、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
     　前記支柱と前記グローブとの間の対流による熱抵抗をＲｃ（ｒｉ）、前記支柱とグローブとの間の輻射による熱抵抗をＲｒ（ｒｉ）とすると、次の式（４）を満たし、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
     　前記支柱表面の平均温度をＴｉ、前記グローブの平均温度をＴｏ、前記グローブを球体に近似した場合の等価半径をｒｏ、としたとき、次の式（５）を満たし、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
     　前記支柱表面の平均輻射率をεｉ、前記グローブの平均輻射率をεｏ、としたとき、次の式（６）を満たす
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
     請求項１記載の照明装置。
  18. 　前記支柱の内部に、空洞が設けられている請求項１２記載の照明装置。
  19. 　前記支柱の中心軸に垂直な断面における前記支柱の周長が、前記口金側に至るに従い変化し、前記周長は、前記ベースの周長以下である請求項１２記載の照明装置。
  20. 　前記支柱の中心軸に垂直な断面における前記支柱の周長が、前記レンズから照射される光の配光角を阻害しない範囲である請求項１２記載の照明装置。
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