JP6286857B2

JP6286857B2 - 照明ランプおよび照明装置

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Publication number: JP6286857B2
Application number: JP2013082418A
Authority: JP
Inventors: 恒人西岡
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp; Mitsubishi Electric Lighting Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp; Mitsubishi Electric Lighting Corp
Priority date: 2013-04-10
Filing date: 2013-04-10
Publication date: 2018-03-07
Anticipated expiration: 2033-04-10
Also published as: JP2014207057A

Description

本発明は、照明ランプおよび照明装置に関し、特にＬＥＤ（発光ダイオード）などの固体発光素子を発光手段とする照明ランプおよび照明装置に関する。

従来、例えば下記の特許文献１に開示されているように、直管形ＬＥＤランプの配光特性を改善する（広配光角化）技術の研究開発が進められている。特許文献１は、ＬＥＤチップの発光面からの光が筒型の管表面から有効に出ていないことを解決することを課題としている。その解決策として、ＬＥＤチップから出る光を有効にガラス管外に出すために、その発光面の向きを管内面に垂直または垂直に近い角度になるようにしている。

また、例えば下記の特許文献２、３、４に開示されているように、直管形ＬＥＤランプの放熱や軽量化の促進、組立て性の改善などを目的とした構成や構造に関して、いくつかの技術が公知である。

実用新案登録第３１５３２７８号公報特開２０１１−１３８６８１号公報特開２０１２−１９５３１９号公報特開２０１２−２０４１６２号公報特許第４５６１０５６号公報特開２００６−３０３５０９号公報特開２０１２−１４６７３８号公報

ＬＥＤ（発光ダイオード）などの固体発光素子を発光手段とする照明ランプでは、透光性を備えた筒管の内部に発光部が設けられる。この発光部は、発光素子、およびこれを実装した基板で構成されるものである。

筒管内部における発光素子の位置は、配光性に直接の影響を与える。また、筒管の内径との関係や発光素子の実装構造との関係から一定の制約はあるものの、材料費の観点および基板による遮光面積の観点からは、基板は小型であることが好ましい。この点、筒管内部における発光部の構成に関して、上記従来の技術には広配光特性および経済性の観点からいまだ改善の余地があった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、高い広配光特性と経済性を兼ね備えた照明ランプおよび照明装置を提供することを目的とする。

本発明にかかる照明ランプは、
発光部と、
前記発光部を内部に収納し、前記発光部から出射される光を透過する筒管と、
を備え、
前記発光部は、
前記筒管の中心軸の側を向く表面に基板電極を備える基板と、
前記基板電極に実装された発光素子と、
を備え、
前記発光素子は、ＬＥＤチップを含む発光素子本体と、前記発光素子本体における前記基板電極と対向する裏面に設けられた素子電極と、を備えており、
前記発光素子は、前記ＬＥＤチップの平面視において、互いに直行する第一幅及び第二幅を備え、
前記第一幅の方向軸と平行な面で切断したときの断面視において、前記素子電極は、前記発光素子本体の前記裏面と重なる実装部と、前記実装部の外周端から前記発光素子本体の下側方向へ延び前記発光素子の側面を構成し前記発光素子の外部に露出された側面部と、前記側面部の下方端部から前記発光素子本体の下方領域の内側に伸び前記基板電極に重なる先端部と、を含むコの字の形状を有し、
前記ＬＥＤチップは、前記素子電極の前記実装部に実装され、
前記発光素子本体は、前記ＬＥＤチップを覆う封止樹脂を含み、
前記平面視において、前記素子電極および前記基板電極は、前記発光素子本体の前記裏面の面内に収まる大きさに設けられており、
前記平面視において、前記素子電極の外形の大きさと前記発光素子本体の前記裏面の外形の大きさとが同じであり、
前記基板は、前記筒管の内径よりも小さな幅を備え、前記中心軸から前記筒管の内面側に偏らせて配置されたことを特徴とする。

本発明にかかる照明装置は、
上記本発明にかかる照明ランプと、
前記照明ランプと接続する点灯装置と、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、高い広配光特性と経済性を兼ね備えることができる。

本発明の実施の形態１にかかる照明ランプの主要構成を示す斜視図である。本発明の実施の形態１にかかる照明ランプの主要構成と特徴を説明するための断面図である。本発明の実施の形態１にかかる照明ランプの配光角について説明するための図である。本発明の実施の形態１にかかるＬＥＤ素子の外観を示す平面図である。本発明の実施の形態１にかかるＬＥＤ素子と基板との接続を示す断面図である。本発明の実施の形態１の第１変形例にかかる照明ランプの主要構成と特徴を説明する断面図である。本発明の実施の形態１の第１変形例にかかる照明ランプの配光角を示す図である。本発明の実施の形態１の第２変形例にかかる照明ランプの主要構成と特徴を説明する断面図である。本発明の実施の形態１の第２変形例にかかる照明ランプの配光角を示す図である。本発明の実施の形態１の第３変形例にかかる照明ランプの主要構成と特徴を説明する断面図である。本発明の実施の形態１の第３変形例にかかる照明ランプの配光角を示す図である。本発明の実施の形態２にかかるＬＥＤ素子と基板との接続を示す断面図である。実施の形態に対する比較例の照明ランプの主要構成と課題を説明する断面図である。図１３に示すＬＥＤ素子の発光面を配設した場合の、照明ランプの配光角（度）のシミュレーション結果を重ねた図である。実施の形態１およびその第１〜３変形例が有する、比較例に対する優位性を説明するための表である。実施の形態に対する比較例として示す、ＬＥＤ素子と基板の接続構造の平面図である。図１６のＢ−Ｂ線に沿ってＬＥＤ素子を切断した断面図である。実施の形態に対する比較例として示す、ＬＥＤ素子と基板の接続構造を示す図である。図１８のＣ−Ｃ線に沿ってＬＥＤ素子および基板を切断した断面図である。

実施の形態１．
［実施の形態１の装置の構成］
（照明ランプの構成）
図１は、本発明の実施の形態１にかかる照明ランプの主要構成を示す斜視図である。図１を参照して、実施の形態１にかかる照明ランプ１の構成を説明する。照明ランプ１は、直管形ＬＥＤランプである。図２は、本発明の実施の形態１にかかる照明ランプの主要構成と特徴を説明するための断面図である。

照明ランプ１は、第１端部４０および第２端部４１を備える筒管４を備えている。筒管４は、外形Ｒ１および内径Ｒ２を備えている。第１端部４０には、筒管４と同心円状の筒型であるアース口金５の第１嵌合部５２が接続する。アース口金５は、第１嵌合部５２の逆側に底部を備えた第１口金筐体５０、およびその底部に取り付けられた１本のアース端子５１を備えている。

第２端部４１には、筒管４と同心円状の筒型である給電口金６の第２嵌合部６２が接続する。給電口金６は、第２嵌合部６２の逆側に底部を備えた第２口金筐体６０、およびその底部に設けられた２本のＬ型形状の給電端子６１を備えている。筒管４の素材は透光性であり、ガラス素材でも樹脂素材でも良い。

照明ランプ１は、筒管４の内部に発光部７を備えている。発光部７は、複数のＬＥＤ素子１０が、幅Ｗを備える長尺の基板２０に、直列に一定距離離間しつつ表面実装されたものである。発光部７においてＬＥＤ素子１０と基板２０の回路パターンとが電気的に接続されるとともに、基板２０はアース端子５１および給電端子６１と電気的に接続されている。発光部７には図示しない駆動回路などを含んでも良い。基板２０は、基材２００と、基板電極２０１とを備えている。これらの構造については、図５を用いて後ほど説明する。

実施の形態１において、基板２０の幅（短辺の長さ）寸法Ｗは、Ｗ１＝４．００〔ｍｍ〕に設定する。実施の形態１では、筒管４に、Ｔ８タイプの外管バルブを使用する。実施の形態１において、ＬＥＤ素子１０の発光面は、筒管４の筒方向の中心軸ＯからＤ１だけ筒管４の内面側に偏移して、筒管４の内面に近接して配設される。つまり、基板２０が、ＬＥＤ素子１０の光出射方向と逆の方向に、中心軸ＯからＤ１だけ偏らせて配置される。実施の形態１では、Ｄ１＝１１．９〔ｍｍ〕とする。

なお、本発明においてＷ１は上記寸法に限定されるものではなく、４．００〔ｍｍ〕以外の寸法とすることもできる。ＬＥＤ素子１０の寸法（Ｌ１、Ｌ２）、ＬＥＤに電流を供給するためのパターン、安全規格に対応して必要となる沿面距離、筒管４の寸法、筒管４への発光部７の取り付け構造など、照明ランプ１の製品仕様によって決定される。また、本発明においてＤ１は上記寸法に限定するものではない。筒管４の寸法や基板２０の厚さ寸法などを含む、照明ランプ１の製品仕様に応じて決定される。

基板２０を筒管４に取り付ける取付構造は特に限定しないが、例えば図示しない接着部材を用いて筒管４に取付けても良い。あるいは、筒管４が樹脂製である場合には、筒管４の内面に、基板２０を取付可能な保持部を筒管４と一体に形成しても良い。また、この図示しない保持部は、別途の部材を用いて筒管４の内部空間に筒管４の内面に基板２０を取り付け可能に配設しても良い。

図３は、本発明の実施の形態１にかかる照明ランプ１の配光角について説明するための図である。実施の形態１によれば、照明ランプ１を図示しない照明装置（器具）に装着した場合の配光角（度）θ２は、約３１０°となることが、シミュレーションで確認されている。

なお、図３等に示すとおり、シミュレーションでは、主に中心点Ｏからの距離Ｄ１等の対比を行うため、基板２０が非透光性の基材であるものとして、配光角θ２を計算している。

配光角θ２（度）は、ＬＥＤ素子１０の部品仕様や、筒管４の表面に対する拡散、集光といった光学処理によって変わる。配光角θ２（度）は、図示しない照明ランプ１に装着する照明装置（器具）の光学仕様などによっても変わる。しかし、これらの条件を固定すれば、基板２０を器具側に最大偏移（Ｄ１）して配設することが配光角（度）の最大化に寄与する。

ＬＥＤパッケージの配光特性や筒管（外管バルブ）の光学特性などを勘案しながら、照明ランプの設計仕様を満足するように、基板の幅寸法（つまり基板の短辺の長さ）と配設位置とを計算により求める。

円の「弦」や「弧」の具体的数値は、幾何学的に一般式で導出することができる。一般に、円の直径をＲ、配光角に相当する中心角をθ、基板の幅寸法に相当する弦の長さをＷとした場合は、Ｗ＝Ｒ×ｓｉｎ（θ／２）である。θは弧度法で測った角度である。θ１は、ＬＥＤパッケージの配光特性で、例えばθ１＝１２０°〜１３０°である。

（ＬＥＤ素子の構成）
図４は、本発明の実施の形態１にかかるＬＥＤ素子１０の外観を示す平面図である。図５は、本発明の実施の形態１にかかるＬＥＤ素子１０と基板２０との接続を示す断面図である。以下、これらの図面を用いてＬＥＤ素子１０の構成を説明する。

実施の形態１では、ＬＥＤ素子１０を基板２０に対していわゆるフリップチップ実装する。これにより、基板２０の幅（短辺の長さ）寸法Ｗを最小化できるので、発光部７を筒管４の内（壁）面に近接して配接可能となる。

ＬＥＤ素子１０は、図４に示すように、横幅Ｌ１、縦幅Ｌ２の寸法を備えている。図５は、図４のＡ−Ａ線に沿ってＬＥＤ素子１０を切断した断面構造を示している。図５に示すように、ＬＥＤ素子１０は、その内部にＬＥＤチップ１００を有している。ＬＥＤチップはいわゆるベアチップである。ＬＥＤ素子１０は、その裏面側に、カソード電極１０７およびアノード電極１０６を備えている。

ＬＥＤチップ１００は、カソード電極１０７の上面に接着部材１０３を介して固定される。カソード電極１０７とアノード電極１０６に、ＬＥＤチップ１００のカソードおよびアノードがワイヤ１０２を介して接続されている。ケース１０５がＬＥＤチップ１００の周りを囲い、ケース１０５の内部には蛍光体１０１を含む封止樹脂１０４でＬＥＤチップ１００が封止される。

アノード電極１０６およびカソード電極１０７は、それぞれ、ＬＥＤチップ１００側を向く平面部１０６ａ、１０７ａを備えている。平面部１０７ａは、ＬＥＤチップ１００の実装面となっている。平面部１０６ａ、１０７ａから下方に直角に折れ曲がり、ケース１０５と平行な側面部１０６ｂ、１０７ｂが形成されている。側面部１０６ｂ、１０７ｂから、さらに直角に内側に折れ曲がって、先端部１０６ｃ、１０７ｃが形成されている。その結果、図４に示すとおり、アノード電極１０６およびカソード電極１０７は、それぞれ、全体としてコの字の断面形状を備えている。

ＬＥＤ素子を、便宜上、「ＬＥＤ素子本体」と「素子電極」に区分する。そうすると、実施の形態１では、カソード電極１０７およびアノード電極１０６が「素子電極」に相当している。また、ＬＥＤ素子１０のうち素子電極を除いた部分が、「ＬＥＤ素子本体」に相当している。図５には、ＬＥＤ素子本体１１を模式的に示している。ＬＥＤ素子本体１１は、ＬＥＤチップ１００及びそのパッケージ構造（つまりケース１０５や封止樹脂１０４等）である。

ＬＥＤ素子１０では、ＬＥＤ素子本体１１の裏面に素子電極が設けられた構成となっている。素子電極および基板電極２０１は、ＬＥＤ素子本体１１の裏面側の面内に配置されている。「ＬＥＤ素子本体１１の裏面側」とは、ＬＥＤ素子１０における光出射方向とは逆側を意味している。素子電極および基板電極２０１が、ＬＥＤ素子本体１１の裏面側の面内に収まっており、この面内より外側には突き出ていない。

この点について図面を用いて説明する。まず、平面視（図４の平面図で見た方向）では、ＬＥＤ素子１０の外形寸法は、ケース１０５の外形寸法と一致する。つまり、ＬＥＤ素子１０の外形寸法は、図４のＬ１×Ｌ２である。さらに、実施の形態１では、アノード電極１０６およびカソード電極１０７の外形寸法（外側端部の幅寸法および長さ寸法）は、平面視で、ちょうどＬＥＤ素子１０の外形寸法と同じである。さらに、基板電極２０１の外側端部間の寸法も、ＬＥＤ素子１０の外形寸法と同じであるものとする。

基板電極２０１は、図５に示すように所定の間隔を置いて２つの部分に分かれている。ここで「基板電極２０１の外側端部の間の寸法」と言った場合には、一方の外側端部２０１ａから逆側の外側端部２０１ｂまでの寸法を意味している。なお、図５では、これと寸法Ｌ１がちょうど一致している。

このように、ＬＥＤ素子１０では、アノード電極１０６、カソード電極１０７、および基板電極２０１が、ケース１０５の外側に突出することがない。つまり、素子電極が、ＬＥＤ素子本体１１の裏面の面内に収まっており、ＬＥＤ素子１０と基板２０とが対向して重なり合う領域に収まっている。このため、実装面積を最小化することができる。

なお、先端部１０６ｃ、１０７ｃの端および基板電極２０１の外側端部２０１ａ、２０１ｂが、ＬＥＤ素子１０の寸法Ｌ１よりも内側に入り込むようにしてもよい。また、素子電極の外形寸法と基板電極２０１は、必ずしも同一形状および同一面積でなくとも良く、外側端部２０１ａ、２０１ｂの間の寸法のほうが、素子電極の外形寸法よりも小さくともよい。

ＬＥＤ素子１０は、青色ＬＥＤおよび蛍光体（黄色）の素子構成とする。但し、近紫外ＬＥＤおよび３色の蛍光体や、いわゆる３色ＬＥＤの素子構成であっても良い。好ましいパッケージタイプとして、ＳＯＪ（ＳｍａｌｌＯｕｔｌｉｎｅＪ-ｌｅａｄｅｄ）、ＢＧＡ（ＢａｌｌＧｒｉｄＡｒｒａｙ）、ＬＧＡ（ＬａｎｄＧｒｉｄＡｒｒａｙ）、ＬＬＣＣ (ＬｅａｄＬｅｓｓＣｈｉｐＣａｒｒｉｅｒ)のいずれかを適用してもよい。

基板２０は、基材２００上に基板電極２０１が形成されたものである。基板電極２０１は２つの部分から成っており、それぞれの部分は、アノード電極１０６の先端部１０６ｃおよびカソード電極１０７の先端部１０７ｃと同じ大きさを備えている。その結果、図４に示すように、基板電極２０１は寸法Ｌ１の外側にはみ出していない。

基材２００は、電路となる導電性パターンを形成できること、ＬＥＤ素子１０を面実装可能できること、パターン上の基板電極（パッド）２０１とＬＥＤ素子１０が有するアノード電極１０６およびカソード電極１０７とが電気的かつ物理的に接続可能な材料であることを満たせばよい。

実施の形態１では、基板２０の材料として透光性を有する基板（透光性の基材および基板電極）を使用する。具体的には、ガラスや樹脂材料を用いることで、基板２０が、ＬＥＤ素子１０の搭載面と反対側の裏面にも光が透過するようにする。これにより、一層の広配光角化を可能とする。

次に、ＬＥＤ素子１０と基板２０との接続について説明する。実施の形態１にかかるフリップチップ実装は、半田や導電ペースト等を用いずに、基板電極（パッド）２０１とＬＥＤ素子１０が有するアノード電極１０６およびカソード電極１０７とを接続する実装構造である。これにより、接続に要する面積（実装面積）を小さくすることができる。

実施の形態１では、ＬＥＤ素子１０を基板２０に実装するために、超音波接合工法を用いるものとする。超音波接合工法は、異種金属どうしの接合が容易であること、薄い金属どうしの接合が可能であること、温度特性や導電性に優れること、半田や蝋（ロウ）材と異なりフラックスが不要であること、特別な環境条件が不要であること、表面処理（清浄処理）が不要であること、熟練を必要としないこと、などの利点がある。なお、超音波接合工法に代えて、圧接工法或いは溶接工法を用いてもよい。

なお、基板電極（パッド）２０１、アノード電極１０６、カソード電極１０７に、各電極素材と同種（または異種の）素材によって金属バンプを形成して、基板電極（パッド）２０１とアノード電極１０６およびカソード電極１０７との接続に用いても良い。

（照明装置の構成）
次に、上記の実施の形態１にかかる照明ランプ１を用いた照明装置を説明する。照明ランプ１は、公知の点灯装置と接続することで、照明装置を構成する。点灯装置は、点灯回路、調光回路、および制御回路を備える。点灯回路は、一端側（入力側）で商用電源に接続し、他端側（出力側）で照明ランプ１に接続される。

点灯回路は、商用電源から供給される交流電流を制御し、照明ランプ１に電力を供給して照明ランプ１を点灯させる。調光回路は、指定された調光率に従って照明ランプ１を調光制御するように、点灯回路に制御信号を与える。ＬＥＤ照明ランプを制御するための点灯装置は既に公知であり、新規な事項ではないため、これ以上の説明は省略する。

［実施の形態の効果］
（実施の形態に対する比較例およびその課題）
図１３は、実施の形態に対する比較例の照明ランプの主要構成と課題を説明する断面図である。なお、ＬＥＤ素子１０は、実施の形態１と同様の方法で、基板２０ｄに載置（表面実装）されている。

図示のとおり、ＬＥＤ（パッケージ）の発光面は筒管４の筒方向の中心軸と略重なる位置に配設されている。この場合は、筒管４の内壁面との間に必要なクリアランスを確保するために、筒管４の内径寸法Ｒ２（２４．０４〔ｍｍ〕）未満の値を設定する。すなわち、例えば、基板２０ｄの幅（短辺の長さ）寸法Ｗは、Ｗ＝２４．００〔ｍｍ〕に設定する。実施の形態１と比較すると大型の基板２０ｄは、実施の形態１で述べたのと同様の構造で筒管４に固定される。

図１４は、図１３に示すＬＥＤ素子１０の発光面を配設した場合の、照明ランプ１の配光角（度）のシミュレーション結果を重ねた図である。図１３に示す位置にＬＥＤ素子１０の発光面を配設した場合には、照明ランプ１の配光角（度）θ２は、約１９０°となることが、シミュレーションで確認されている。

基板２０ｄが透光性ではないと、基板２０ｄがＬＥＤ素子１０から出射される光を遮蔽するため、実施の形態１と同等の配光角（度）を得ることはできない。仮に、基板２０ｄを透光性の機能を付加すれば改善は可能であるが、基板２０ｄは大型であり、大型の基板２０ｄを筒管４に取り付ける構成が複雑となりやすい。その結果、材料コストや製造コストが増加してしまう。

図１６は、実施の形態に対する比較例として示す、ＬＥＤ素子１１０と基板２２０の接続構造の平面図である。図１７は、図１６のＢ−Ｂ線に沿ってＬＥＤ素子１１０を切断した断面図である。ＬＥＤ素子１１０のケース１０５は実施の形態１と同様に横幅Ｌ１を有しているが、アノード電極２０６およびカソード電極２０７の先端部がパッケージの外側に突き出ている。このため、これらの電極を含めた横幅が、図１６に示すとおり、Ｌ１を超える大きさＬｂとなっている。

さらに、接続部材３がアノード電極２０６およびカソード電極２０７の先端部を覆うように広範囲に塗布されている。なお、接続部材３は、後述する実施の形態２でも述べるが、半田などの接続手段である。

その結果、半田等の接続部材３のフィレットが、ＬＥＤ素子１０の外形のさらに外側の領域まで及んでしまう。これに応じて、基板２２０の基板電極２２１の外側端部の寸法Ｌｃも、基板２０の基板電極２０１よりも大きな幅となっている。その結果、この比較例では、実施の形態１に比して、実装面積が大きくなってしまうという問題がある。

図１８は、実施の形態に対する比較例として示す、ＬＥＤ素子１０と基板２２０の接続構造を示す図である。図１９は、図１８のＣ−Ｃ線に沿ってＬＥＤ素子１１０および基板２２０を切断した断面図である。図１８および図１９に示す比較例では、実施の形態１と同じＬＥＤ素子１０であるため、アノード電極１０６およびカソード電極１０７を含めた寸法は実施の形態１と同じくＬ１である。しかし、基板電極２２１の外側端部の寸法Ｌｅが実施の形態１の場合に比して大きくなっており、接続部材３を基板電極２２１に合わせて広範囲に塗布しているので、実装面積が大きくなってしまうという問題がある。

これに対し、実施の形態１にかかる基板２０においては、基板電極２０１の各部分が、先端部１０６ｃおよび１０７ｃとそれぞれ同じ大きさである。さらに、基板電極２０１の各部分が、先端部１０６ｃ、１０７ｃと対向する領域にのみ形成されている。従って、実装面積を最小限にすることができる。

なお、ここでは上記特許文献に記載の技術的課題についても、概略的に説明する。
特許文献１に記載の技術は、異なる複数の向きにＬＥＤから光を出射させるため、異なる複数の向きに対応して、ＬＥＤを載置（実装）する複数の基板を用いて構成する必要があり、構造が複雑であるという問題があった。

特許文献２に記載の技術は、ＬＥＤ素子を載置（実装）する基板を、ガラス管の内面の離間した２箇所に架橋することを前提にしており、ＬＥＤ素子の外形寸法をはるかに超える短辺（幅）寸法を有する基板が必要となり、基板の材料費を増大させてしまうという問題があった。特許文献３および特許文献４に記載の技術も同様の課題を有していた。

また、特許文献２に記載の技術では、この特許文献２の図３等に図示されているとおり、ＬＥＤ素子がパッケージ外形からさらに外側に突き出た部分を備えている。これは、上記の図１７および図１９に記載の比較例と同種の構造であり、上記比較例と同様の問題点を有していた。

さらに、特許文献３には透光性の基板を用いると記載されているが、ガラス管内の中心軸付近にＬＥＤ素子が配設される構造である。この場合、配光範囲（角度）は最大とならず、また、基板の両端部を保持するために設けられる凹部は配光特性を不連続とし、光学特性の面でも課題を有していた。

（実施の形態１の効果）
実施の形態１において、基板２０の幅（短辺の長さ）を寸法Ｗ１として、ＬＥＤ素子１０の発光面を、筒管４の筒方向の中心軸ＯからＤ１だけＬＥＤ素子１０の光出射方向と逆側に偏移させている。発光部７を筒管４の内面に近接して配設するので、発光部７が器具側への光を遮蔽する範囲が最小となり、照明ランプ１は最大の配光角度を得ることができる。しかも、基板２０は透光性の基材２００で形成されているので、さらなる広配光角の向上が達成される。

実施の形態１において、基板２０の幅（短辺の長さ）寸法Ｗは、必要最低限の面積に応じたものである。基板２０は最小面積となるので、軽量化と材料コストの低減に寄与する。透光性の基板材料を用いた場合であっても、コストアップを避けることができる。

また、基板２０を小型化することによって、基板２０は、複雑な構成を必要とすることなく簡素な方法で筒管４の内部空間に取付けが可能となるので、軽量化、材料コストの低減、および製造コストの低減、製造品質の安定化に寄与する。

［実施の形態１の変形例］
以下、図面を参照しつつ、実施の形態１の他の変形例を説明する。ＬＥＤパッケージのサイズが多少大きい場合や、ＬＥＤパッケージを長尺方法に並列に載置する場合などには、基板の幅（短辺の長さ）は、最小寸法以外のバリエーションから選択されてもよい。

図６は、本発明の実施の形態１の第１変形例にかかる照明ランプの主要構成と特徴を説明する断面図である。図７は、本発明の実施の形態１の第１変形例にかかる照明ランプの配光角を示す図である。

第１変形例では、幅Ｗ２を備える基板２０ａを用いている点が、実施の形態１とは異なっている。Ｗ２は、Ｗ１よりも大きい。基板２０ａが幅Ｗ２を備えることで、本変形例では、ＬＥＤ素子１０の発光面は、筒管４の筒方向の中心軸ＯからＤ２だけ器具側に偏移して、筒管４の内面に近接して配設される。Ｄ２は、Ｄ１よりも小さい。

図８は、本発明の実施の形態１の第２変形例にかかる照明ランプの主要構成と特徴を説明する断面図である。図９は、本発明の実施の形態１の第２変形例にかかる照明ランプの配光角を示す図である。

第２変形例では、幅Ｗ３を備える基板２０ｂを用いている点が、実施の形態１とは異なっている。Ｗ３は、Ｗ２よりも大きい。基板２０ｂが幅Ｗ３を備えることで、本変形例では、ＬＥＤ素子１０の発光面は、筒管４の筒方向の中心軸ＯからＤ３だけ器具側に偏移して、筒管４の内面に近接して配設される。Ｄ３は、Ｄ２よりも小さい。

図１０は、本発明の実施の形態１の第３変形例にかかる照明ランプの主要構成と特徴を説明する断面図である。図１１は、本発明の実施の形態１の第３変形例にかかる照明ランプの配光角を示す図である。

第３変形例では、幅Ｗ４を備える基板２０ｃを用いている点が、実施の形態１とは異なっている。Ｗ４は、Ｗ３よりも大きい。基板２０ｃが幅Ｗ４を備えることで、本変形例では、ＬＥＤ素子１０の発光面は、筒管４の筒方向の中心軸ＯからＤ４だけ器具側に偏移して、筒管４の内面に近接して配設される。Ｄ４は、Ｄ３よりも小さい。

図１５は、実施の形態１およびその第１〜３変形例が有する、比較例に対する優位性を説明するための表である。実施の形態１およびその第１〜３変形例が有する有利な効果について、比較例と対比しつつ説明する。

図１５の表は、筒管４の筒方向の中心軸Ｏから偏移させた距離Ｄ１〜Ｄ４と、基板２０ａ〜２０ｄそれぞれの幅Ｗ１〜Ｗ４とを備える場合の、配光角θ２（度）のシミュレーション結果をまとめたものである。図１３および図１４に示した比較例では、Ｄ＝０．００〔ｍｍ〕、Ｗ＝２４．００〔ｍｍ〕である。この表に示すように、実施の形態１およびその変形例では、比較例と比べて、配光角θ２が飛躍的に大きくなっている。

なお、実施の形態１では、パッケージ化されたＬＥＤ素子１０を、基板２０に実装している。しかしながら、本発明はこれに限られるものではなく、ＬＥＤチップ１００を直接に基板２０に実装するいわゆるベアチップ実装技術を用いてもよい。その場合の実装方法は、フリップチップ実装であることが好ましく、超音波接合工法、圧接工法、溶接工法のいずれかを用いてもよい。

ＬＥＤチップ１００を基板２０にベアチップ実装する場合には、ＬＥＤチップ１００そのものが「ＬＥＤ素子本体」に相当する。そして、ＬＥＤチップ１００の裏面に設けられるべき電極（具体的には、金属バンプ）が、「素子電極」に相当する。

この変形例においてＬＥＤチップ１００のベアチップ実装を行う場合にも、ＬＥＤ素子本体（ＬＥＤチップ１００）の裏面の面内において、素子電極（金属バンプ）および基板電極が収まっていることが好ましい。これにより、実装面積を極小化することができる。

実施の形態１では、基板２０をガラス等の透光性の基材２００で形成したが、フィルム状（シート状）の基板であって透光性あるいは半透光性のものを使用してもよい。筒管４の内面に接するように、このフィルム状の基板を曲げて取り付けてもよい。

こうすることで、ＬＥＤ素子１０の発光面を、筒管４の筒方向の中心軸Ｏから最大限、器具側に偏移させることができ、筒管４の内面に最大限近接して配設することができる。よって、一層の広配光角化が可能であり、また、軽量化も可能となる。

フィルム状の基板に対しても、ＬＥＤチップ１００を直接に実装してもよい。また、基板２０を非透光性の基材で形成してもよい。少なくとも中心軸Ｏからの偏移により得られる広配光角化の効果は得られるからである。

筒管４の素材は、ガラス素材の筒管と樹脂素材の筒管とを積層構造としたハイブリッド管でも良い。口金（実施の形態１ではアース口金５および給電口金６）のタイプは限定しない。嵌合部（実施の形態１ではアース口金５の第１嵌合部５２および給電口金６の第２嵌合部６２）の構造や口金と筒管との嵌合の方法は、図１に示した具体的構造に限定されるものではない。

実施の形態２．
実施の形態２にかかる照明ランプ１は、ＬＥＤ素子１０において接続部材３が用いられている点を除き、実施の形態１と同様の構成を備えている。従って、実施の形態２にかかる照明ランプ１も、実施の形態１と同様に、筒管４および発光部７を備える。

図１２は、本発明の実施の形態２にかかるＬＥＤ素子と基板との接続を示す断面図である。以下、図１２を参照して、ＬＥＤ素子１０と基板２０との接続（実施の形態１との相異部分）を説明する。実施の形態２にかかるフリップチップ実装方法では、接続部材３を用いて、基板電極（パッド）２０１とＬＥＤ素子１０が有するアノード電極１０６およびカソード電極１０７とを接続する。

接続部材３としては、半田、導電ペースト、ＡＣＦ（異方性導電フィルム）、ＡＣＰ（異方性導電ペースト）、金属バンプ等を用いることができる。具体的な好ましいパッケージタイプとしては、実施の形態１と同様に、ＳＯＪ、ＢＧＡ、ＬＧＡ、ＬＬＣＣを用いてもよい。

実施の形態２では、接続部材３は、アノード電極１０６およびカソード電極１０７の先端部１０６ｃ、１０７ｃにのみ設けられている。さらに、基板電極２０１が先端部１０６ｃ、１０７ｃと同じ大きさであり、且つ接続部材３が先端部１０６ｃ、１０７ｃと対向する領域をはみ出さないように形成されている。従って、実装面積を最小限にすることができる。

実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、配光角度の最大化、基板２０を最小面積とすることによる軽量化および材料コスト低減、基板２０の小型化に伴う製造コスト低減、製造品質安定化といった効果を得ることができる。

１照明ランプ（直管形ＬＥＤランプ）、１０、１１０ＬＥＤ素子、１１ＬＥＤ素子本体、１００ＬＥＤチップ、１０１蛍光体、１０２ワイヤ、１０３接着部材、１０４封止部材、１０５ケース、１０６アノード電極、１０７カソード電極、１０６ａ、１０７ａ平面部、１０６ｂ、１０７ｂ側面部、１０６ｃ、１０７ｃ先端部、２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ基板、２００基材、２０１基板電極、２０１ａ外側端部、２０１ｂ外側端部、２０６アノード電極、２０７カソード電極、２２０基板、２２１基板電極、３接続部材、４筒管、４０第１端部、４１第２端部、５アース口金、５０第１口金筐体、５１アース端子、５２第１嵌合部、６給電口金、６０第２口金筐体、６１給電端子、６２第２嵌合部、７発光部

Claims

発光部と、
前記発光部を内部に収納し、前記発光部から出射される光を透過する筒管と、
を備え、
前記発光部は、
前記筒管の中心軸の側を向く表面に基板電極を備える基板と、
前記基板電極に実装された発光素子と、
を備え、
前記発光素子は、ＬＥＤチップを含む発光素子本体と、前記発光素子本体における前記基板電極と対向する裏面に設けられた素子電極と、を備えており、
前記発光素子は、前記ＬＥＤチップの平面視において、互いに直行する第一幅及び第二幅を備え、
前記第一幅の方向軸と平行な面で切断したときの断面視において、前記素子電極は、前記発光素子本体の前記裏面と重なる実装部と、前記実装部の外周端から前記発光素子本体の下側方向へ延び前記発光素子の側面を構成し前記発光素子の外部に露出された側面部と、前記側面部の下方端部から前記発光素子本体の下方領域の内側に伸び前記基板電極に重なる先端部と、を含むコの字の形状を有し、
前記ＬＥＤチップは、前記素子電極の前記実装部に実装され、
前記発光素子本体は、前記ＬＥＤチップを覆う封止樹脂を含み、
前記平面視において、前記素子電極および前記基板電極は、前記発光素子本体の前記裏面の面内に収まる大きさに設けられており、
前記平面視において、前記素子電極の外形の大きさと前記発光素子本体の前記裏面の外形の大きさとが同じであり、
前記基板は、前記筒管の内径よりも小さな幅を備え、前記中心軸から前記筒管の内面側に偏らせて配置されたことを特徴とする照明ランプ。
前記基板は、フィルム状基板であり、
前記フィルム状基板が、前記筒管の内面に接するように曲げられて配置されたことを特徴とする請求項１に記載の照明ランプ。
前記基板電極と前記素子電極とが、直接に接続されたことを特徴とする請求項１または２に記載の照明ランプ。
前記基板電極と前記素子電極とが、超音波接合、圧接、および溶接のいずれか１つを用いて直接に接続されたことを特徴とする請求項３に記載の照明ランプ。
前記基板電極と前記素子電極とが、接続部材を介して接続されており、
前記接続部材は、前記基板電極と前記素子電極とが対向する領域をはみ出さないように設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載の照明ランプ。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の照明ランプと、
前記照明ランプと接続する点灯装置と、
を備えることを特徴とする照明装置。