JP6601708B2 - 照明装置、照明装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、照明装置に関し、特に、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の半導体発光素子と、半導体発光素子を内包するグローブとを備える照明装置に関する。

半導体発光素子の一種であるＬＥＤは、従来の照明光源に比べて、小型、高効率および長寿命である。近年の省エネあるいは省資源に対する市場ニーズが追い風となり、フィラメントコイルを用いた従来の白熱電球の代替えとなる、ＬＥＤを用いた照明装置（以下、単に「ＬＥＤ電球」と記載する場合がある）の需要が増加している。

特許文献１に記載される照明装置のように、一般的にＬＥＤ電球は、口金部分と、複数のＬＥＤと基板とからなる発光モジュールと、ＬＥＤ点灯用の回路が収容され、発光モジュールが保持される筐体部分と、発光モジュールを覆うグローブ部分を備えている。

特開２００６−３１３７１７号公報

ところが、従来のＬＥＤ電球では、発光モジュールをグローブ内に配置する必要があるため、発光モジュールは、グローブの開口よりも小さくする必要があった。

一方、比較的大きな基板に多くのＬＥＤが取り付けられた発光モジュールを用いてＬＥＤ電球の高輝度化を図る場合、グローブは半球形状に近いドーム形などにして開口部の大型化を図り、このようなグローブに大型の発光モジュールを配置する必要があった。この場合、発光モジュールを保持する筐体によって光が遮られるため、発光モジュールに対してグローブの反対側である背方への配光が弱いものとなっていた。

本発明は、上記従来の課題を鑑みなされたものであり、比較的大型の発光モジュールを備えていながら、グローブに発光モジュールを収容し、かつ、筐体を廃して発光モジュール背方への配光を高めることができる照明装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明にかかる照明装置は、口金と、前記口金の直径よりも仮想的な外接円の直径が長い発光モジュールと、接合された状態で前記発光モジュールを収容する第一部材と第二部材とを有し、前記口金が取り付けられる取付部と、前記発光モジュールが放射した光を透過させる透過部とを有するグローブとを備えることを特徴とする。

また、上記目的を達成するために、本発明にかかる照明装置の製造方法は、照明装置の口金が取り付けられる取付部と、内包する発光モジュールが放射した光を透過させる透過部とを有するグローブを形成する別体の第一部材、および、第二部材を前記口金の直径よりも仮想的な外接円の直径が長い前記発光モジュールを収容するように接合し、前記口金を前記取付部に取り付けることを特徴とする。

本発明に係る照明装置によれば、比較的大型の発光モジュールからの光を口金の方向にも放射することができ、高輝度で従来の白熱電球のような外観を得ることができる。また、口金から積極的に熱を逃がすことが可能となる。

図１は、照明装置を示す斜視図である。 図２は、照明装置の分解した状態を示す斜視図である。 図３は、発光モジュールを内包したグローブを示す斜視図である。 図４は、他の実施の形態に係る照明装置を示す斜視図である。 図５は、他の実施の形態に係る照明装置の分解した状態を示す斜視図である。

次に、本発明に係る照明装置、照明装置の製造方法の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明に係る照明装置、照明装置の製造方法の一例を示したものに過ぎない。従って本発明は、以下の実施の形態を参考に請求の範囲の文言によって範囲が画定されるものであり、以下の実施の形態のみに限定されるものではない。よって、以下の実施の形態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、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。

また、図面は、本発明を示すために適宜強調や省略、比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状や位置関係、比率とは異なる場合がある。

（実施の形態１）
図１は、照明装置を示す斜視図である。

図２は、照明装置の分解した状態を示す斜視図である。

これらの図に示すように照明装置１００は、電球形蛍光灯または白熱電球などの代替品となるＬＥＤ電球であって、口金１０１と、発光モジュール１０２と、グローブ１０３とを備えている。本実施の形態の場合、照明装置１００は、駆動装置１２３を備えており、発光モジュール１０２、および、駆動装置１２３を包む外囲器としては、グローブ１０３および口金１０１のみが存在し、照明装置１００は、駆動装置１２３を収容するための筐体などを備えていない。

［口金］
口金１０１は、発光モジュール１０２に供給される電力を外部から受ける部材であり、電球取付用のソケット（図示せず）と係合することにより照明装置１００をソケットに取り付ける部材である。本実施の形態の場合、照明装置１００は、ＬＥＤ電球であるため、口金１０１の外側の形状は、一般的に白熱電球などが取り付けられるソケットに内側から螺合可能な形状となっている。また、口金１０１の内側の形状は、接合されたグローブ１０３の取付部１３４に外側から螺合可能な形状となっている。

具体的に口金１０１は、外側に雄ネジ、内側に雌ネジが設けられた筒形状の第一電極部１１１と、第一電極部１１１の底部開口を絶縁部材を介して閉塞するように取り付けられる第二電極部１１２とを備えている。

［発光モジュール］
発光モジュール１０２は、最大の外形部分（シルエット）に外接する仮想的な外接円の直径が口金１０１の開口部の直径よりも長い部品であり、光源１２１と、基板１２２とを備えている。

発光モジュール１０２の取り付け態様は特に限定されるものではないが、例えば本実施の形態の場合、発光モジュール１０２は、グローブ１０３の内方の底部１３６に載置状態で配置され、底部１３６から発光モジュール１０２の厚さ程度の距離を隔てた上方にグローブ１０３内方に向かって突出状態で取り付けられた保持部１３５により保持されている。

基板１２２は、光源１２１を保持するとともに、光源１２１に電力を供給するための配線を保持する部材であり、本実施の形態の場合、円板形状となっている。また、基板１２２を構成する材料は、特に限定されるものではないが、例えば、樹脂、セラミック、ガラス等を例示することができる。

例えば、基板１２２を構成する材料が、アルミナを焼成させて得られる白色のセラミックである場合、光源１２１から基板１２２に向かって放射された光を散乱（乱反射）させながら導光し、光源１２１の間や光源１２１の反対側から光を放射させることができるため、口金１０１部分にまで配光を広げることが可能となる。

また、基板１２２を構成する樹脂としては、具体的に例えば、ガラス繊維とエポキシ樹脂とからなるガラスエポキシ、ポリイミド等を挙示することができる。

また、基板１２２を構成する金属としては、具体的に例えば、アルミニウム合金基板、鉄合金、銅合金等を挙示することができる。なお、基板１２２が金属製の場合、光源１２１との絶縁を確保するため、基板１２２は、光源１２１と金属部分との間に絶縁膜（レジスト）を備える場合がある。なお、絶縁膜は、照明装置１００の発光効率を向上させるため高い反射率を有するもの、例えば、白色レジストなどを採用してもよい。

光源１２１は、供給された電力に基づき光を放射する発光素子である。本実施の形態の場合、光源１２１としては、半導体発光素子が採用されており、基板１２２の片面上に複数個実装されている。

光源１２１は、具体的に例えば半導体発光素子の一つである発光ダイオード（ＬＥＤ）を備えている。本実施の形態の場合、無機系半導体からなる発光ダイオードが採用されており、基板１２２の表面に同心円上に並べて取り付けられている。なお、光源１２１は、基板１２２側（裏側）にも光を放射している。

発光モジュール１０２に採用される発光ダイオードは、黄色よりも短波長の単色光を放射するものであり、具体的には青色の光を放射する。また、本実施の形態の光源１２１は、キャビティーの底部に発光ダイオードが取り付けられたパッケージ型の素子であり、白色光を放射するために、発光ダイオードが放射する光に基づき前記発光ダイオードが放射する光とは異なる光を放射する光変換物質を含有する樹脂部材がキャビティー内に充填されている。発光モジュール１０２は、表面実装型（ＳＭＤ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｄｅｖｉｃｅ）のモジュールである。

樹脂部材が備える光変換物質は、半導体発光素子が放射する光によって励起されて半導体発光素子が放射する光とは異なる波長の光を放射する蛍光物質、および、半導体発光素子が放射する光または蛍光物質が放射する光の一部の波長を吸収する（透過させない）顔料や染料などのフィルタ物質のうちの少なくとも一方の物質を含むものである。

本実施の形態の場合、樹脂部材が備える光変換物質は、蛍光物質を含んでいる。蛍光物質は、半導体発光素子が放射する光（例えば青色）によって励起されて蛍光発光し、半導体発光素子が発する光とは異なる色（例えば黄色）の光を放射する。以上により、半導体発光素子が放射する青色の光と光変換物質によって放射される黄色の光が混ざり合って、これらの光を一度に看取する人は、発光モジュール１０２から白色光（擬似的な）が照射されていると認識する。なお、樹脂部材が備える光変換物質は、複数種類の蛍光物質を含んでいてもよく、異なる種類の蛍光の光量の比率を変えることで白色光の色度を効果的に調整することが可能となる。

樹脂部材を構成する樹脂は、光変換物質を分散状態で保持し、半導体発光素子が放射する光や光変換物質が変換した光を透過させることができる透光性を有している。具体的に例えば、シリコーン樹脂又はエポキシ樹脂等の透明な樹脂を挙示することができる。

光変換物質としては、例えばＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系の蛍光物質を例示することができる。当該ＹＡＧは、半導体発光素子が放射する青色の光に基づき黄色の光を放射することができる物質である。また、光変換物質として含まれる他の蛍光物質としては、ＣＡＳＮ（ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ）を挙示することができる。これは、半導体発光素子が放射する光に基づき赤色を放射する物質であり、全体として放射する光のスペクトルを調整し、擬似的な白色光の色度を調整する。さらに、光変換物質は、緑色を放射する蛍光物質などを加えて、または、代替的に含んでいてもよい。

樹脂部材はさらに、シリカなどの微粒子からなる光拡散材を分散的に含んでいてもよい。これにより光が散乱（乱反射）し、光源１２１から放射される光の配光分布を広げることができ、また、半導体発光素子の個々の存在感を抑制することができる。

［駆動装置］
駆動装置１２３は、口金１０１を介して供給される電力（交流）を光源１２１を発光させるための電力（直流）に変換する駆動回路（図示せず）を備えた装置である。本実施の形態の場合、駆動装置１２３は、基板１２２の光源１２１が設けられている面と反対側の面に突出状態で取り付けられており、発光モジュール１０２がグローブ１０３に保持された状態でグローブ１０３の取付部１３４の内方、つまり、口金１０１の内方に配置されるものとなっている。

なお、駆動装置１２３は、口金１０１の第一電極部１１１、および、第二電極部１１２にそれぞれ接続される受給側リード線（図示せず）と発光モジュール１０２に接続される供給側リード線（図示せず）とを備えている。

駆動回路は、発光モジュール１０２を点灯（発光）させるための点灯回路であって、発光モジュール１０２に所定の電力を供給する。

本実施の形態の場合、駆動回路は、回路基板と、回路基板に接続された複数の回路素子（電子部品）とによって構成されている。

回路基板（図示せず）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ものである。

回路素子は、例えば、ブリッジ回路、セラミックコンデンサ（出力側平滑コンデンサ）、電解コンデンサ、チョークコイル、ノイズフィルタなどで構成される。

図３は、発光モジュールを内包したグローブを示す斜視図である。

グローブ１０３は、発光モジュール１０２を収容状態で覆うとともに、発光モジュール１０２が放射した光を透過する機能を備えた部材であり、第一部材１３１と第二部材１３２とを接合することにより形成される接合部１３９を有する部材である。

本実施の形態の場合、第一部材１３１、および、第二部材１３２は、口金１０１が取り付けられる取付部１３４と、発光モジュール１０２が放射した光を透過させる透過部１３３とをそれぞれ備えている。また、第一部材１３１、および、第二部材１３２は、発光モジュール１０２の光軸を含む面でグローブ１０３を分割した形状となっている。

グローブ１０３を構成する材料は特に限定されるものではないが、本実施の形態の場合、グローブ１０３は可視光を良好に透過させることができるポリオレフィン系の樹脂が採用されている。また、第一部材１３１は、透過部１３３と取付部１３４とを一体に成形することに製造される。第二部材１３２も同様である。

また、第一部材１３１と第二部材１３２との接合方法も特に限定されるものではなく、例えば、第一部材１３１と第二部材１３２とを単に突き合わせた接合でもよく、インロー状態で接合してもよい。また、一方に爪を設け他方に前記爪に係合する係合部を設け、爪と係合部とを携行させることにより第一部材１３１と第二部材１３２とを接合させてもよい。また、第一部材１３１と第二部材との接合部１３９は、機械的に接合された状態ばかりで無く、接着剤により化学的に接合される場合や、超音波溶接（溶着）により接合されるものでもかまわない。

さらに、口金１０１を取付部１３４に取り付けることにより第一部材１３１と第二部材１３２との接合状態を維持、または、補助的に維持することができる。

本実施の形態の場合、取付部１３４は、第一部材１３１と第二部材１３２とが接合された状態で、円筒形状となっており、外周面には口金１０１の内方に螺合する雄ねじが設けられている。また、取付部１３４の内側は駆動装置１２３が内包される空洞を備えており、取付部１３４が駆動装置１２３と口金１０１との絶縁状態（リード線を除く）を維持する機能を果たしている。取付部１３４の底部（透過部１３３と反対側）の端面は、リード線が通過できる程度の貫通孔が設けられている。本実施の形態の場合、グローブ１０３は、前記貫通孔のみが開口した袋状となっている。

（実施の形態２）
続いて、実施の形態２について説明する。なお、実施の形態１と同様の作用や機能、同様の形状や機構や構造を有するもの（部分）には同じ符号を付して説明を省略する場合がある。また、以下では実施の形態１と異なる点を中心に説明し、同じ内容については説明を省略する場合がある。

図４は、他の実施の形態に係る照明装置を示す斜視図である。

図５は、他の実施の形態に係る照明装置の分解した状態を示す斜視図である。

これらの図に示すように照明装置１００は、実施の形態１と同様、口金１０１と、発光モジュール１０２と、グローブ１０３と、駆動装置１２３とを備えている。本実施の形態の場合、照明装置１００は、ステム１０４を備えている。また、発光モジュール１０２、および、駆動装置１２３を包む外囲器としては、グローブ１０３および口金１０１のみが存在し、駆動装置１２３を収容するための筐体などを備えていない点も実施の形態１と同様である。

［発光モジュール］
本実施の形態の場合、発光モジュール１０２は、グローブ１０３の内部空間において、グローブ１０３に接触せずに浮いた状態で配置されている。具体的には、取付部１３４の内方に取り付けられた駆動装置１２３から光軸に沿って突出するステム１０４によって、発光モジュール１０２はグローブ１０３内に保持されている。

本実施の形態の場合、グローブ１０３は、発光モジュール１０２の光軸に交差（直交）する面で分割された状態の第一部材１３１と第二部材１３２とで構成されている。

第一部材１３１は、発光モジュール１０２が放射した光を透過させる透過部１３３からなり、取付部１３４を備えていない。第一部材１３１は、中空の半球形状となっている。一方第二部材１３２は、口金１０１が取り付けられる取付部１３４と、発光モジュール１０２が放射した光を透過させる透過部１３３とを備えている。

第二部材１３２は、発光モジュール１０２からの光を透過する透過部１３３と、口金１０１が取り付けられる取付部１３４とを備えており、樹脂などにより一体に成形することに製造されている。

また本実施の形態の場合、口金１０１を取付部１３４に取り付けても第一部材１３１と第二部材１３２とを接合することはできないため、第一部材１３１と第二部材１３２とは、螺合などの機械的な接合、接着剤などによる化学的な接合、超音波溶接（溶着）等により接合状態を維持させる。

本実施の形態の場合、取付部１３４は、第二部材１３２の透過部１３３と一体に成形されており、外周に雄ねじが設けられた円筒形状となっている。また、取付部１３４の内側は、駆動装置１２３、および、ステム１０４を介して発光モジュール１０２を所定の位置に保持するための保持部として機能しており、駆動装置１２３を取付部１３４の内部に固定することができるものとなっている。

以上の照明装置１００によれば、発光モジュール１０２の光軸やその近傍に接合部１３９が配置されないため、より良好な配光状態を得ることができる。

［製造方法］
次に、照明装置１００の製造方法を実施の形態１に係る照明装置１００を用いて説明する。

別々に成形された第一部材１３１、および、第二部材１３２を発光モジュール１０２を収容するように接合する。このように、第一部材１３１、および、第二部材１３２の大きく開口した部分を突き合わせてグローブ１０３を形成することで、口金１０１の開口部よりも大きな発光モジュール１０２をグローブ１０３の内方に収容することが可能となる。

なお、第一部材１３１と第二部材１３２とを接合する前に、第一部材１３１の底部１３６と保持部１３５との間に発光モジュール１０２の基板１２２の周縁部を挟み込んでおき、第二部材１３２の底部１３６と保持部１３５との間に発光モジュール１０２の基板１２２の周縁部を差し込むようにして第一部材１３１と第二部材とを接合することで、グローブ１０３の形成と発光モジュール１０２の保持を同時に行うことができる。

次に、口金１０１の第一電極部１１１を取付部１３４に螺着する。この際、駆動装置１２３から延びたリード線の一つを第一電極部１１１の内面と取付部１３４の外面の間に挟み込み第一電極部１１１とリード線との導通を図る。また、これにより、第一部材１３１と第二部材１３２との接合状態が維持、または、補助的に維持される。

次に、第一電極部１１１は、取付部１３４に取り付けられた後かしめられ、取付部１３４に固定される。

次に、駆動装置１２３から延びた他のリード線と第二電極部１１２とを半田付けなどにより接続し、第一電極部１１１と第二電極部１１２とを絶縁部材を介して取り付ける。

以上により、照明装置１００が製造される。

次に、照明装置１００の製造方法を実施の形態２に係る照明装置１００を用いて説明する。

まず、発光モジュール１０２とステム１０４と駆動装置１２３とを所定の状態に組み付けてサブアッシーを形成する。

次に、第一部材１３１とは別々に成形された第二部材１３２の取付部１３４の内方に駆動装置１２３を挿入し、前記サブアッシーを第二部材１３２に配置する。ここで、第二部材１３２とサブアッシーとの固定は、ネジ止めなどの機械的な固定、および、接着剤などによる化学的な固定の少なくともいずれか一方を例示することができる。第二部材１３２にサブアッシーが取り付けられた状態で、取付部１３４の底部に設けられた貫通孔からリード線が突出している。

次に、口金１０１を第二部材１３２の取付部１３４に取り付けるが、リード線との接続などは前記製造方法と同様である。

次に第二部材１３２の開口を覆うようにして第一部材１３１を取り付け、第一部材１３１と第二部材１３２を接合して接合部１３９を形成する。以上により照明装置１００が製造される。

［効果］
以上説明したような製造方法で製造された照明装置１００によれば、規格化された口金１０１の大きさに制限されることなく、自由に発光モジュール１０２の大きさを選定することができる。従って、規格に則ったソケットに取り付けることのできる照明装置でありながら、高輝度の照明装置１００を提供することが可能となる。

また、口金１０１以外の部分を発光モジュール１０２からの光が透過する透過部１３３とし、口金１０１よりも大きな発光モジュール１０２を内部に収容することができるため、従前の白熱電球の様に広い配光分布の照明装置１００を提供することが可能となる。

また、駆動装置１２３で発生する熱を積極的に口金１０１に逃がすことができ、安定した状態で照明装置１００を使用することができる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本発明に含まれる。

例えば、上記実施の形態では、第一部材１３１と第二部材１３２とを接合することでグローブ１０３を形成したが、グローブ１０３は、３以上の部材を接合して形成してもかまわない。

また、グローブ１０３の形状に特に限定はなく、全体として細長い形状であってもよく、一部に平面を有する立体形状であってもよい。

また、上記の実施の形態において、発光モジュール１０２は、青色を放射する半導体発光素子と黄色蛍光体とによって白色光を放射するものとして説明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樹脂部材を用いて白色光を放射するものでもよい。

また、樹脂部材を用いることなくＲＧＢをそれぞれ放射する半導体発光素子を複数個備え、全体として白色光を放射し、また、任意の色の光を放射するような発光モジュール１０２でもかまわない。

また、半導体発光素子としては、半導体レーザ、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）などを用いてもよい。

また、発光モジュール１０２は、ＬＥＤチップ（ベアチップ）が基板１２２に直接実装された構造であるＣＯＢ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｂｏａｒｄ）型の発光モジュール１０２でもかまわない。

また、発光モジュール１０２の全体形状は円板形状に限定されるものではなく、矩形などの多角形や棒状などでもかまわない。発光モジュール１０２の最大のシルエットの仮想的な外接円の直径が口金１０１の開口部の直径よりも長ければよい。

本発明は、従来の白熱電球等を代替する照明装置等として有用である。

１００ 照明装置
１０１ 口金
１０２ 発光モジュール
１０３ グローブ
１２３ 駆動装置
１３１ 第一部材
１３２ 第二部材
１３３ 透過部
１３４ 取付部
１３５ 保持部

Claims (2)

1. 口金と、
   前記口金の直径よりも仮想的な外接円の直径が長い発光モジュールと、
   前記発光モジュールに突出状態で取り付けられ、前記発光モジュールを点灯させるための駆動装置と、
   接合された状態で前記発光モジュールを収容する第一部材と第二部材とを有し、前記口金が取り付けられる取付部と前記発光モジュールが放射した光を透過させる透過部とを有するグローブとを備え、
   前記第一部材は、前記透過部の一部と、前記取付部の一部と、前記発光モジュールを保持する保持部の一部と、前記発光モジュールを載置する底部の一部と、を備え、
   前記第二部材は、前記透過部の他部と、前記取付部の他部と、前記発光モジュールを保持する保持部の他部と、前記発光モジュールを載置する底部の他部と、を備え、
   前記第一部材、および、前記第二部材は、前記取付部に前記口金を取り付けることにより接合状態を維持、または、補助的に維持され、
   前記発光モジュールは、
   前記底部と前記保持部との間に周縁部が挟まれ、
   前記駆動装置は、
   前記発光モジュールが前記グローブの前記保持部と前記底部とに保持された状態で前記グローブの前記取付部の内方であって、前記口金の内方に配置される
   照明装置。
2. 口金と、前記口金の直径よりも仮想的な外接円の直径が長い発光モジュールと、前記発光モジュールを点灯させるための駆動装置と、接合された状態で前記発光モジュールを収容する第一部材と第二部材とを有し、前記口金が取り付けられる取付部と前記発光モジュールが放射した光を透過させる透過部とを有するグローブとを備え、前記第一部材は、前記透過部の一部と、前記取付部の一部と、前記発光モジュールを保持する保持部の一部と、前記発光モジュールを載置する底部の一部と、を備え、前記第二部材は、前記透過部の他部と、前記取付部の他部と、前記発光モジュールを保持する保持部の他部と、前記発光モジュールを載置する底部の他部と、を備える照明装置の製造方法であって、
   前記第一部材と前記第二部材とを接合する前に、前記第一部材の前記底部と前記保持部との間に前記発光モジュールの周縁部を挟み込んでおき、前記第二部材の前記底部と前記保持部との間に前記発光モジュールの周縁部を差し込むようにして前記第一部材と前記第二部材とを接合することにより前記口金の直径よりも仮想的な外接円の直径が長い前記発光モジュールを収容し、前記駆動装置を、前記取付部の内方に配置し、
   前記口金を前記取付部に取り付ける
   照明装置の製造方法。

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