照明用光源
【課題】配光特性が良好かつ組立作業が簡単な照明用光源を提供する。
【解決手段】基台１４の主面である前面４４に複数個が環状に配された半導体発光素子であるＬＥＤ３０と、ＬＥＤ３０の光出射部に対面する入射面８０を有する導光体２６を備え、導光体２６は、入射面９０と対面する状態で形成され、環状をした第１の境界面部９０と、記第１の境界面部９０の端部から延長して形成された第２の境界面部９２とを有し、第１の境界面部９０は、入射面９０から内部に入射された光の一部を外部前方へ透過させる（Ｌ２）と共に、他の一部（Ｌ３）を第２の境界面部９２へと反射し、第２の境界面部９２は、第１の境界面部９０からの反射光（Ｌ３）の一部を、基台１４の前面４４を避ける斜め後方へ反射する。
【解決手段】基台１４の主面である前面４４に複数個が環状に配された半導体発光素子であるＬＥＤ３０と、ＬＥＤ３０の光出射部に対面する入射面８０を有する導光体２６を備え、導光体２６は、入射面９０と対面する状態で形成され、環状をした第１の境界面部９０と、記第１の境界面部９０の端部から延長して形成された第２の境界面部９２とを有し、第１の境界面部９０は、入射面９０から内部に入射された光の一部を外部前方へ透過させる（Ｌ２）と共に、他の一部（Ｌ３）を第２の境界面部９２へと反射し、第２の境界面部９２は、第１の境界面部９０からの反射光（Ｌ３）の一部を、基台１４の前面４４を避ける斜め後方へ反射する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子を利用した照明用光源に関し、特に配光特性の改良技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、白熱電球の代替品として、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などの半導体発光素子を利用した電球形の照明用光源が普及しつつある。
このような照明用光源は、照射角（配光角）の狭いＬＥＤを光源としているため、白熱電球と比べて配光特性が狭いという課題を有している。そこで、図７に示すように、特許文献１に記載の照明用光源９００では、基台９０１が、第１基台部９０２と、第１基台部９０２の前面の一部の領域から逆錐台状に突出している第２基台部９０３とからなり、第１基台部９０２の前面には第１のＬＥＤ９０４が配置され、第２基台部９０３の前面には第２のＬＥＤ９０５が配置され、第２基台部９０３を前方から第１基台部９０２へ投影した場合において、その投影域内に第１のＬＥＤ９０４の発光面が存在し、第２基台部９０３の側面が光反射面９０６となった構成を採用している。この構成によって、第１のＬＥＤ９０４の出射光を光反射面９０６によって斜め後方へ反射させ、ＬＥＤの照射角の狭さを補って、比較的良好な配光特性を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−８６９４６号公報
【特許文献２】特表２００８−５４７１７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の照明用光源９００の場合、第１基台部９０２の前面と第２基台部９０３の前面とがＬＥＤの搭載面となり、それら２つの搭載面に別途ＬＥＤ９０４，９０５を搭載しなければならないため、ＬＥＤの搭載面が１つしかない場合と比べて組立作業が煩雑である。また、基台９０１を、第１基台部９０２と第２基台部９０３とからなるような複雑な形状にすると、基台９０１のコストアップを招く。
【０００５】
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、配光特性が良好かつ組立作業が簡単な照明用光源を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するため、本発明に係る照明用光源は、基台の主面に複数個が環状に配された半導体発光素子と、前記各半導体発光素子の光出射部に対面する入射面を有する導光体を備え、前記導光体は、前記入射面と対面する状態で形成され、環状をした第１の境界面部と、前記第１の境界面部の端部から延長して形成された第２の境界面部とを有し、前記第１の境界面部は、前記入射面から内部に入射された光の一部を外部前方へ透過させると共に、他の一部を前記第２の境界面部へと反射し、前記第２の境界面部は、前記第１の境界面部からの反射光の一部を、前記基台の前記主面を避ける斜め後方へ反射することを特徴とする。
【０００７】
また、前記複数個の半導体発光素子は円環状に配されていて、前記導光体は、円筒状部と当該円筒状部の一端部から径方向外方に延出されたフレア部とを有し、前記円筒状部の他端部が前記各半導体発光素子の光出射部に対面して、前記入射面を形成しており、前記フレア部は、その内周縁部から外周縁部に至る外表面の、前記円筒状部の軸心を通る平面で切断した断面が、前記円筒状部の前記軸心方向の延長方向に向けて凸状に湾曲形成された山形をしており、前記内周縁部から前記山形の頂部に至る外表面部が前記第１の境界面に構成され、前記頂部から前記外周縁部に至る外表面部が前記第２の境界面部に構成されていることを特徴とする。
【０００８】
さらに、口金と、前記口金を介して給電された電力を、前記半導体発光素子を発光させるための電力に変換する回路ユニットと、前記回路ユニットを内包すると共に、前記基台と前記口金とを連結する筐体と、拡散透過性を有し、前記導光体を覆う状態で前記筐体に取り付けられているグローブと、を有し、前記第２の境界面部で反射し、前記基台の前記主面を避ける斜め後方へ進行する光が到達するグローブ内周面部分に、これ以外の内周面部分よりも拡散性が高くなる拡散処理が施されていることを特徴とする。
【０００９】
この場合に、前記拡散処理は、グローブ内周面に複数個が一様に形成された半球状の第１の窪みと、第１の窪み各々の内面に複数個形成され、前記第１の窪みよりも小さな第２の窪みであることを特徴とする。
【００１０】
また、前記筐体はテーパ筒状をしており、前記筐体の大径側に前記基台および前記グローブが、小径側に前記口金がそれぞれ取り付けられていて、前記テーパ筒の中心軸方向において、前記グローブの前記口金側端部が前記導光体の前記フレア部よりも前記口金に近いことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る照明用光源は、複数個の半導体発光素子が基台の主面に配されている構成であるため、半導体発光素子を基台へ搭載し易く、照明用光源の組立作業が簡単である。また、環状に配置された半導体発光素子から出射され入射面から内部に入射された光の一部を、外部前方へ透過すると共に、前記基台の前記主面を避ける斜め後方へ反射する導光体を備えているため、配光角が狭い半導体発光素子を用いながら照明用光源の配光特性が良好である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態に係るＬＥＤランプの概略構成を示す断面図である。
【図２】上記ＬＥＤランプを構成するＬＥＤモジュールを示す平面図である。
【図３】図１におけるＡ部拡大図である。
【図４】図１におけるＡ部拡大図であり、ＬＥＤから導光体に入射した光の行路の一例を説明するための図である。
【図５】照明用光源の配光特性を説明するための配光曲線図である。
【図６】グローブ開口部近傍に形成された拡散処理部を表す拡大端面図である。
【図７】従来の照明用光源を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る照明用光源の実施の形態について、電球形ＬＥＤランプを例にとり図面を参照しながら説明する。
図１は、半導体発光素子としてＬＥＤを有する電球形ＬＥＤランプ１０（以下、単に「ＬＥＤランプ１０」という。）の概略構成を示す断面図である。ここで、「電球形」とは、一般的な白熱電球の代替光源となるものであって、白熱電球と同規格の口金と光源（ＬＥＤ）を点灯させるための回路ユニットを内蔵し、白熱電球用の照明器具に装着して使用することができるものをいう。
＜全体構成＞
ＬＥＤランプ１０は、図１に示すように、ＬＥＤモジュール１２と、ＬＥＤモジュール１２が搭載された基台１４と、ＬＥＤモジュール１２を覆うグローブ１６と、ＬＥＤモジュール１２を点灯させるための回路ユニット１８と、回路ユニット１８を収容した回路ホルダ２０と、回路ホルダ２０を覆う筐体であるケース２２と、回路ユニット１８と電気的に接続された口金２４と、ＬＥＤモジュール１２からの出射光を受け入れ、受け入れた光を後述するように導光して出射する導光体２６とを備える。
【００１４】
ここで、図１において、紙面上下方向に描かれた一点鎖線はＬＥＤランプ１０のランプ軸Ｊを示しており、紙面上方がＬＥＤランプ１０の前方であって、紙面下方がＬＥＤランプ１０の後方であるとする。また、ＬＥＤランプ１０を構成するある部材または当該部材のある部位を基準とする場合も、ランプ軸Ｊに沿う方向、当該部材または部位よりも紙面上方を前方、紙面下方を後方とする。
＜各部構成＞
（１）半導体発光モジュール
図２は、半導体発光モジュールであるＬＥＤモジュール１２を示す平面図である。図２に示すように、ＬＥＤモジュール１２は、実装基板２８と、実装基板２８に実装された光源としての複数個の（本例では、１６個の）ＬＥＤ３０と、それらＬＥＤ３０を被覆するように実装基板２８上に設けられた封止体３２とを備える。
【００１５】
実装基板２８は、略円環状をした素子実装部３４と、素子実装部３４の内周縁の一箇所から前記円環の中心へ向けて延出した舌片部３６とからなる。舌片部３６の後面には、回路ユニット１８の配線３８（図１）が接続されるコネクタ４０が設けられており、配線３８をコネクタ４０に接続することによってＬＥＤモジュール１２と回路ユニット１８とが電気的に接続される。
【００１６】
複数個のＬＥＤ３０は、素子実装部３４の前面に円環状に実装されている。
ＬＥＤ３０の各々は、略直方体形状の封止体３２によって個別に封止されている。したがって、封止体３２も全部で１６個である。
【００１７】
封止体３２は、主として透光性材料からなるが、ＬＥＤ３０から発せられた光の波長を所定の波長へと変換する必要がある場合には、前記透光性材料に光の波長を変換する波長変換材料が混入される。透光性材料としては、例えばシリコーン樹脂を用いることができ、波長変換材料としては、例えば蛍光体粒子を用いることができる。
【００１８】
本実施の形態では、青色光を出射するＬＥＤ３０と、青色光を黄色光に波長変換する蛍光体粒子が混入された透光性材料で形成された封止体３２とが採用されている。ＬＥＤ３０から出射された青色光の一部が封止体３２によって黄色光に波長変換され、当該黄色光と変換されなかった青色光との混色により生成される白色光がＬＥＤモジュール１２から出射される。
【００１９】
さらに、ＬＥＤモジュール１２は、例えば、紫外線発光の半導体発光素子と三原色（赤色、緑色、青色）に発光する各色蛍光体粒子とを組み合わせたものでも良い。さらに、波長変換材料として半導体、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良い。
【００２０】
（２）基台
図１に戻って、基台１４は、例えば、略円筒形状をしており、その中心軸（筒軸）がランプ軸Ｊと一致する姿勢で配置されている。したがって、基台１４の中空部４２は前後方向に貫通し、基台１４の前面４４および後面４６はいずれも略円環形状の平面である。そして、基台１４の前面４４にＬＥＤモジュール１２が搭載されており、これにより各ＬＥＤ３０がそれぞれの主出射方向を前方に向けた状態で円環状に平面配置された状態となっている。このように全てのＬＥＤ３０が基台１４の前面４４に平面配置された構成であるため、基台１４へＬＥＤ３０を容易に搭載することでき、照明用光源の組立作業が簡単である。基台１４へのＬＥＤモジュール１２の搭載は、例えば、ネジ止め、接着、係合などによって行なうことが考えられる。
【００２１】
なお、前面４４は略円環形状に限定されず、どのような形状であっても良い。また、前面４４は、ＬＥＤ３０を平面配置できるのであれば、必ずしも全体が平面である必要はない。
【００２２】
基台１４は、例えば金属材料からなり、金属材料としては、例えばＡｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｃｕ、またはそれらの内の２以上からなる合金、またはＣｕの合金、特にＡｇ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、ＬＥＤモジュール１２で発生した熱をケース２２に効率良く伝導させることができる。
【００２３】
ＬＥＤランプ１０は、基台１４が中空部４２を有するため軽量である。また、中空部４２内、および、中空部４２を介してグローブ１６内に、回路ユニット１８の一部が配置されているため小型である。
【００２４】
（３）グローブ
グローブ１６は、本実施の形態では、一般電球形状であるＡ型の電球のバルブを模した形状であり、グローブ１６の開口側端部が基台１４およびケース２２に固定されている。ＬＥＤランプ１０の外囲器は、グローブ１６とケース２２とで構成されている。なお、グローブ１６の形状は、Ａ型の電球のバルブを模した形状に限定されず、どのような形状であっても良い。
【００２５】
グローブ１６は、例えば、合成樹脂材料やガラス材料などの透光性材料からなる。グローブ１６の内面は、ＬＥＤモジュール１２から発せられた光を拡散させる拡散処理、例えば、シリカその他の微粒子のふきつけ塗装や白色顔料の塗布塗装が施されている。すなわち、グローブ１６は拡散透過性を有する。グローブ１６の内面に入射した光はグローブ１６を透過しグローブ１６の外部へと取り出される。なお、拡散透過性を得るため、グローブ１６自体を乳白色の材料で形成しても構わない。
【００２６】
（４）回路ユニット
回路ユニット１８は、ＬＥＤ３０を点灯させるためのものであって、回路基板４８と、回路基板４８に実装された各種の電子部品５０，５２とを有している。なお、図面では一部の電子部品にのみ符号を付している。回路ユニット１８は、回路ホルダ２０内に収容されており、例えば、ネジ止め、接着、係合などにより回路ホルダ２０に固定されている。
【００２７】
回路基板４８は、その主面がランプ軸Ｊと平行する姿勢で配置されている。このようにすれば、回路ホルダ２０内に回路ユニット１８をよりコンパクトに格納することができる。また、回路ユニット１８は、熱に弱い電子部品５０がＬＥＤモジュール１２から遠い後方側に位置し、熱に強い電子部品５２がＬＥＤモジュール１２に近い前方側に位置するように配置されている。このようにすれば、熱に弱い電子部品５２がＬＥＤモジュール１２で発生する熱によって熱破壊され難い。
【００２８】
回路ユニット１８と口金２４とは、電気配線５４，５６によって電気的に接続されている。電気配線５４は、回路ホルダ２０に設けられた貫通孔５８を通って、口金２４のシェル部６０と接続されている。また、電気配線５６は、回路ホルダ２０の後方側開口を通って、口金２４のアイレット部６２と接続されている。
【００２９】
回路ユニット１８の一部は、基台１４の中空部４２内、および、グローブ１６内に配置されている。このようにすることで、基台１４よりも後方側における回路ユニット１８を収容するためのスペースを小さくすることができる。したがって、基台１４と口金２４との距離を縮めたり、ケース２２の径を小さくしたりすることが可能であり、ＬＥＤランプ１０の小型化に有利である。
【００３０】
（５）回路ホルダ
回路ホルダ２０は、例えば、両側が開口した略円筒形状であって、大径部６４と小径部６６とで構成される。前方側に位置する大径部６４には回路ユニット１８の大半が収容されている。一方、後方側に位置する小径部６６には口金２４が外嵌されており、これによって回路ホルダ２０の後方側開口が塞がれている。回路ホルダ２０は、例えば、樹脂などの絶縁性材料で形成されていることが好ましい。
【００３１】
回路ホルダ２０の大径部６４はその一部が基台１４の中空部４２に進入しており、回路ユニットの一部は回路ホルダ２０に収容された状態で基台１４の中空部４２内に配置されている。回路ホルダ２０と基台１４とは接触しておらず、それらの間には隙間が設けられている。言い換えれば、回路ホルダ２０の外面（外周面）と基台１４の中空部４２の内面（基台１４の内周面）との間には隙間が設けられている。そして、前記隙間のランプ軸Ｊと直交する方向の幅は、回路ホルダ２０の外周全周に亘って略均一となっている。このように、回路ホルダ２０と基台１４との間に隙間を設けることによって、基台１４から回路ホルダ２０へ熱が伝搬し難くなっている。したがって、回路ホルダ２０が高温になり難く、回路ユニット１８が熱破壊し難い。
【００３２】
上記したように、回路ホルダ２０と基台１４との間に隙間が設けられているため、グローブ１６とケース２２とで構成される外囲器内では空気が対流し易い。すなわち、グローブ１６内の空間と、ケース２２内における基台１４よりも後方側の空間とは、それら隙間を介して空気が循環可能であるため、外囲器内において局所的な高温の箇所が生じ難い。
【００３３】
（６)ケース
ケース２２は、例えば、前方から後方へ向けて縮径したテーパ筒状をしている。ケース２２の前方側端部（大径側端部）６８内には基台１４とグローブ１６の開口側端部とが収容されており、ケース２２、基台１４およびグローブ１６は、例えば、それらで囲まれた空間７０に接着剤を流し込むなどして一体に固着されている。
【００３４】
基台１４の後方側端部の外周縁は、ケース２２の内周面の形状にあわせてテーパ形状となっている。そのテーパ面がケース２２の内周面と面接触しているため、ＬＥＤモジュール１２から基台１４へ伝搬した熱が、さらにケース２２へ伝導し易くなっている。ＬＥＤ３０で発生した熱は、主に、基台１４およびケース２２を介し、さらに回路ホルダ２０の小径部６６を介して口金２４へ伝導し、口金２４から照明器具（不図示）側へ放熱される。
【００３５】
また、上記面接触により間隙がほとんど生じないため、グローブ１６内部を伝播した光が、当該間隙を介してケース２２内部へと漏れるのを可能な限り防止することができる。
ケース２２は、例えば金属材料からなり、金属材料としては、例えばＡｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｃｕ、またはそれらの内の２以上からなる合金、またはＣｕの合金、特にＡｇ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、ケース２２に伝搬した熱を効率良く口金２４側に伝搬させることができる。
【００３６】
（７）口金
口金２４は、ＬＥＤランプ１０が照明器具に取り付けられ点灯された際に、照明器具のソケットから電力を受けるための部材である。口金２４の種類は、特に限定されるものではないが、本実施の形態ではエジソンタイプであるＥ２６口金が使用されている。口金２４は、略円筒形状であって外周面が雄ネジとなっているシェル部６０と、シェル部６０に絶縁部７２を介して装着されたアイレット部６２とを備える。シェル部６０とケース２２との間には絶縁部材７４が介在している。
【００３７】
（８）導光体
図１に示すように、導光体２６は、略「Ｌ」字状の横断面（ランプ軸Ｊを含む平面で切断した断面）を有し、全体的に環状（本例では、円環状）をしている。導光体２６は、ポリカーボネートで形成されている。なお、導光体２６は、ポリカーボネートに限らず、他の透光性材料で形成することとしても構わない。導光体２６は、円筒状部７８と円筒状部７８の一端部からその径方向外方に延出されたフレア部（フランジ部）８２とを有する。
【００３８】
導光体２６は、これと一体成形されキャップ状（有底円筒状）をした蓋材７６を介して、回路ホルダ２０に取り付けられている。取り付けられた状態で、円環状をした導光体２６は、その環状中心がランプ軸Ｊ上に位置する。なお、蓋材７６の円筒部分の一部に、スリット７７が開設されており、実装基板２８の舌片部３６はスリット７７を通って、ランプ軸Ｊの方向に延出されている。
【００３９】
図３に示すのは、図１のＡ部拡大図であり、導光体２６およびその近傍を表している。
導光体２６は、上記したように、ランプ軸Ｊ（図１）とその軸心を共通にする円筒状部７８を有する。円筒状部７８の他端部（ＬＥＤ３０の光出射面と対向する面）８０は、ＬＥＤ３０から出射された光を導光体２６内部へと受け入れる入射面８０となっている。
【００４０】
ＬＥＤ３０は、光強度の角度依存性が約半値全幅１２０°のランバーシアンの特性を示すため、入射面８０の幅とＬＥＤ３０からの距離とは、配光角α＝１２０°で拡がるＬＥＤ３０の出射光の全部が入射面８０に入射するような関係に設定することが好ましい。
【００４１】
導光体２６は、また、上記したように、円筒状部７８の入射面（端面）８０の反対側から当該円筒の外側へ延出された（張り出した）フレア部（フランジ部）８２を有する。
フレア部８２は、その内周縁部から外周縁部に至る外表面の、円筒状部７８の軸心を通る平面で切断した断面（横断面）が、円筒状部７８の前記軸心方向の延長方向に向けて凸状に湾曲形成された山形をしている。
【００４２】
フレア部８２は、当該横断面において、前記山形の頂部８４を境に、ランプ軸Ｊと直交する方向その内側部８６と外側部８８とに分けられる。
上記の構成からなる導光体２６によれば、ＬＥＤ３０から出射され、入射面８０から入射された光は、ＬＥＤランプ１０の前方のみならず、側方および後方にも出射されることとなるのであるが、これについて、図４を参照しながら説明する。
【００４３】
ＬＥＤ３０から真直ぐ前方（ランプ軸Ｊと平行）に出射された光Ｌ１は、入射面８０から導光体２６内部へ入射し、そのまま内部を前方に進行する。
進行した光は、スネルの法則に従い、内側部８６における導光体２６外部との境界面（換言すれば、フレア部８２の内周縁部から前記山形に頂部８４に至る外表面、以下、「第１の境界面９０」と言う。）において、その一部は、透過して導光体２６外部前方へ出射される（Ｌ２）。他の一部は、反射して導光体２６内部をランプ軸Ｊから遠ざかる方向に進行する（Ｌ３）。
【００４４】
そして、内部をランプ軸Ｊから遠ざかる方向に進行した光（Ｌ３）は、外側部８８における導光体２６外部との境界面（換言すれば、フレア部８２の前記山形の頂部８４から外周縁部に至る外表面、以下、「第２の境界面９２」と言う。）において、スネルの法則に従い、その一部は、透過して円環状をした導光体２６の外側へ出射され（Ｌ４）、他の一部は、後方へ反射されて内部を進行し（Ｌ５）、導光体２６の斜め後方へと出射される（Ｌ６）。
【００４５】
ここで、第１の境界面９０は、ランプ軸Ｊの方向から視て環状（本例では、円環状）をしており、第１の境界面９０の外周縁部から延長して形成された第２の境界面９２も環状（本例では、円環状）をしている。
【００４６】
なお、円筒状部７８を有さない導光体（すなわち、フレア部８２のみの導光体）としても、当該導光体に入射した光は導光体の斜め後方へ出射されるのであるが、この場合には、出射位置が基台１４に近づき過ぎるため、出射された光（例えば、Ｌ６に相当する光）が基台１４に遮られてＬＥＤランプの後方へは出射されなくなる。すなわち、円筒状部７８は、導光体から斜め後方に出射される光が可能な限り、基台によって遮られないように設けられているのである。一方、円筒状部７８の全長をより長くすると、導光体から斜め後方に出射される光の内、基台によって遮られる光は一層減少するのであるが、そうすると、入射面８０から入射された光は、フレア部８２に至るまでの間に、円筒状部７８から導光体２６外部へと出射されてしまい、フレア部８２に進入する光の量が減少する結果、導光体から斜め後方に出射される光の量自体が減少してしまう。円筒状部７８の全長はこの点を考慮して、適宜設定される。
【００４７】
また、基台１４に遮られることなく、斜め後方へ光を出射させるためには、フレア部８２の外径は、できるだけ大きいのが好ましいのであるが、本例においては、円環状をした基台１４の外径未満（グローブ１６の開口径未満）とする。基台１４の外径以上とすると、グローブ１６が基台１４に取り付けられなくなるからである。
【００４８】
そして、導光体２６から出射された光は、透過拡散性を有するグローブ１６によって拡散された上で、ＬＥＤランプ１０から出射されることとなる。
以上は、ＬＥＤ３０から真直ぐ前方に出射される最も輝度の高い光（主出射光）が、導光体２６によって導光され、図示する前方、側方および斜め後方の三方（Ｌ２、Ｌ４、Ｌ６）に出射されることについて説明したが、ＬＥＤ３０からは、配光角１２０°の拡がりをもって光が出射されているため、これら三方のみならず、これら三方間においても導光体２６からは光が広範囲に出射されることは言うまでもない。
【００４９】
なお、上記の例では、フレア部８２の前面は滑らかに湾曲した面としたが、これに限らず、当該湾曲面に沿った連続した平面（微小平面の連続体が好ましい）としても構わない。あるいは、曲面と平面との組み合わせとしても構わない。
【００５０】
［照明用光源の配光特性］
次に、照明用光源であるＬＥＤランプ１０の配光特性が良好である理由を詳細に説明する。図５は、照明用光源の配光特性を説明するための配光曲線図である。図５に示すように、配光曲線図は、ＬＥＤランプ１０の前後方向を含む３６０°の各方向に対する光度の大きさを表しており、ＬＥＤランプ１０のランプ軸Ｊ方向前方を０°、ランプ軸Ｊ方向後方を１８０°として、時計回りおよび反時計回りにそれぞれ１０°間隔に目盛を刻んでいる。配光曲線図の径方向に付した目盛は光度を表しており、光度は各配光曲線における最大値を１とする相対的な大きさで表されている。
【００５１】
図５において、一点鎖線を用いて白熱電球の配光曲線Ａを示し、破線を用いて特許文献１の照明用光源９００の配光曲線Ｂを示し、実線を用いて本実施の形態に係るＬＥＤランプ１０の配光曲線Ｃを示している。
【００５２】
配光特性は配光角に基づき評価した。配光角とは、照明用光源における光度の最大値の半分以上の光度が出射される角度範囲の大きさをいう。図５に示す配光曲線の場合は、光度が０.５以上となる角度範囲の大きさである。
【００５３】
図５から分かるように、白熱電球の配光角は約３１５°であり、特許文献１の照明用光源９００の配光角は約１６５°であり、本実施の形態に係るＬＥＤランプ１０の配光角は約２７０°である。このように、ＬＥＤランプ１０は、照明用光源９００よりも配光角が広く、白熱電球により近い配光角を有する。したがって、ＬＥＤランプ１０は、照明用光源９００よりも配光特性が良く、白熱電球に近似した配光特性を有するといえる。
【００５４】
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は上記した形態に限らないことは勿論であり、例えば、以下のような形態とすることもできる。
（１）上記実施の形態では、半導体発光素子としてＬＥＤを用いたが、これに限らず、例えば、ＬＤ（レーザダイオード）や、ＥＬ素子（エレクトリックルミネッセンス素子）を用いても構わない。
（２）上記実施の形態では、ＬＥＤ３０を円環状に配列したが、これに限らず、他の環状、例えば、三角形、四角形、または五角以上の多角形、あるいは楕円形の環状に配することとしても構わない。
（３）上記実施の形態において、グローブ１６には上述したような拡散処理が施されているのであるが、さらに、グローブ１６の開口部付近の内周面部には、当該内周面部以外の内周面部よりも拡散性が高くなる図６に示すような拡散処理を施しても構わない。
【００５５】
図６は、グローブ１６開口部近傍の内周面近傍を切断し、その切断面のみを表した端面図であり、ランプ軸Ｊを含む平面で切断した端面図である。
グローブ１６の内周面１６Ａの開口部近傍には、半径Ｒ（例えば、Ｒ＝４０[μｍ]）を有する半球状の第１の窪み１６Ｂが一様に形成されており、第１の窪み１６Ｂ各々の内周面には、第１の窪み１６Ｂよりも小さい半径ｒ（例えば、ｒ＝５[μｍ]）を有する半球状の第２の窪み１６Ｃが一様に形成されている。
【００５６】
このように、一様に形成した微小な窪み（ディンプル）の各々に、これよりも小さい窪み（ディンプル）を一様に形成するといった、二重の窪み構造の拡散処理部９４を形成することにより、単一の窪み構造とした場合と比較して一層光拡散性が向上する。
【００５７】
グローブ１６において、拡散処理部９４を形成する領域は、筐体であるケース２２から露出している範囲であって、第２の境界面部９２からの反射光が到達する範囲（領域）が好ましい。導光体２６から後方に出射された光をグローブ１６（の拡散処理部９４）で拡散して、配光範囲をさらに後方に広げるためである。
【００５８】
ここで、第１の窪み１６Ｂの半径は、Ｒ＝２０[μｍ]〜４０[μｍ]の範囲が好ましく、第２の窪みの半径は。ｒ＝２[μｍ]〜８[μｍ]の範囲が好ましい。
なお、グローブ１６全体に上記二重の窪み構造の拡散処理をしないのは以下の理由による。すなわち、拡散性の高い処理が施された領域ほど、そこを通過する光の損失が多くなる。そこで、拡散性と光の損失のバランスを考慮し、特に、拡散性を重視する箇所については、上記二重の窪み構造の拡散処理を施し、光の損失を可能な限り生じさせたくない箇所には、拡散性が過度にならず適度なものとなる処理を施すためである。
（４）キャップ状をした蓋材７６（図１）は、図示した形状に限らないことは言うまでもなく、導光体２６から出射される光の進路を可能な限り遮断しないような形状であれば構わない。
（５）上記実施の形態では、ケース２２内に回路ホルダ２０を設け、回路ユニット１８を回路ホルダ２０に取り付けることとしたが、これに限らず、回路ホルダ２０を廃して、回路ユニットは、基台あるいは蓋材７６に取り付けることとしても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、照明一般に広く利用することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１０ ＬＥＤランプ
１４ 基台
２６ 導光体
３０ ＬＥＤ
４４ 前面
９０ 第１の境界面部
９２ 第２の境界面部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子を利用した照明用光源に関し、特に配光特性の改良技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、白熱電球の代替品として、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などの半導体発光素子を利用した電球形の照明用光源が普及しつつある。
このような照明用光源は、照射角（配光角）の狭いＬＥＤを光源としているため、白熱電球と比べて配光特性が狭いという課題を有している。そこで、図７に示すように、特許文献１に記載の照明用光源９００では、基台９０１が、第１基台部９０２と、第１基台部９０２の前面の一部の領域から逆錐台状に突出している第２基台部９０３とからなり、第１基台部９０２の前面には第１のＬＥＤ９０４が配置され、第２基台部９０３の前面には第２のＬＥＤ９０５が配置され、第２基台部９０３を前方から第１基台部９０２へ投影した場合において、その投影域内に第１のＬＥＤ９０４の発光面が存在し、第２基台部９０３の側面が光反射面９０６となった構成を採用している。この構成によって、第１のＬＥＤ９０４の出射光を光反射面９０６によって斜め後方へ反射させ、ＬＥＤの照射角の狭さを補って、比較的良好な配光特性を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−８６９４６号公報
【特許文献２】特表２００８−５４７１７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の照明用光源９００の場合、第１基台部９０２の前面と第２基台部９０３の前面とがＬＥＤの搭載面となり、それら２つの搭載面に別途ＬＥＤ９０４，９０５を搭載しなければならないため、ＬＥＤの搭載面が１つしかない場合と比べて組立作業が煩雑である。また、基台９０１を、第１基台部９０２と第２基台部９０３とからなるような複雑な形状にすると、基台９０１のコストアップを招く。
【０００５】
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、配光特性が良好かつ組立作業が簡単な照明用光源を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するため、本発明に係る照明用光源は、基台の主面に複数個が環状に配された半導体発光素子と、前記各半導体発光素子の光出射部に対面する入射面を有する導光体を備え、前記導光体は、前記入射面と対面する状態で形成され、環状をした第１の境界面部と、前記第１の境界面部の端部から延長して形成された第２の境界面部とを有し、前記第１の境界面部は、前記入射面から内部に入射された光の一部を外部前方へ透過させると共に、他の一部を前記第２の境界面部へと反射し、前記第２の境界面部は、前記第１の境界面部からの反射光の一部を、前記基台の前記主面を避ける斜め後方へ反射することを特徴とする。
【０００７】
また、前記複数個の半導体発光素子は円環状に配されていて、前記導光体は、円筒状部と当該円筒状部の一端部から径方向外方に延出されたフレア部とを有し、前記円筒状部の他端部が前記各半導体発光素子の光出射部に対面して、前記入射面を形成しており、前記フレア部は、その内周縁部から外周縁部に至る外表面の、前記円筒状部の軸心を通る平面で切断した断面が、前記円筒状部の前記軸心方向の延長方向に向けて凸状に湾曲形成された山形をしており、前記内周縁部から前記山形の頂部に至る外表面部が前記第１の境界面に構成され、前記頂部から前記外周縁部に至る外表面部が前記第２の境界面部に構成されていることを特徴とする。
【０００８】
さらに、口金と、前記口金を介して給電された電力を、前記半導体発光素子を発光させるための電力に変換する回路ユニットと、前記回路ユニットを内包すると共に、前記基台と前記口金とを連結する筐体と、拡散透過性を有し、前記導光体を覆う状態で前記筐体に取り付けられているグローブと、を有し、前記第２の境界面部で反射し、前記基台の前記主面を避ける斜め後方へ進行する光が到達するグローブ内周面部分に、これ以外の内周面部分よりも拡散性が高くなる拡散処理が施されていることを特徴とする。
【０００９】
この場合に、前記拡散処理は、グローブ内周面に複数個が一様に形成された半球状の第１の窪みと、第１の窪み各々の内面に複数個形成され、前記第１の窪みよりも小さな第２の窪みであることを特徴とする。
【００１０】
また、前記筐体はテーパ筒状をしており、前記筐体の大径側に前記基台および前記グローブが、小径側に前記口金がそれぞれ取り付けられていて、前記テーパ筒の中心軸方向において、前記グローブの前記口金側端部が前記導光体の前記フレア部よりも前記口金に近いことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る照明用光源は、複数個の半導体発光素子が基台の主面に配されている構成であるため、半導体発光素子を基台へ搭載し易く、照明用光源の組立作業が簡単である。また、環状に配置された半導体発光素子から出射され入射面から内部に入射された光の一部を、外部前方へ透過すると共に、前記基台の前記主面を避ける斜め後方へ反射する導光体を備えているため、配光角が狭い半導体発光素子を用いながら照明用光源の配光特性が良好である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態に係るＬＥＤランプの概略構成を示す断面図である。
【図２】上記ＬＥＤランプを構成するＬＥＤモジュールを示す平面図である。
【図３】図１におけるＡ部拡大図である。
【図４】図１におけるＡ部拡大図であり、ＬＥＤから導光体に入射した光の行路の一例を説明するための図である。
【図５】照明用光源の配光特性を説明するための配光曲線図である。
【図６】グローブ開口部近傍に形成された拡散処理部を表す拡大端面図である。
【図７】従来の照明用光源を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る照明用光源の実施の形態について、電球形ＬＥＤランプを例にとり図面を参照しながら説明する。
図１は、半導体発光素子としてＬＥＤを有する電球形ＬＥＤランプ１０（以下、単に「ＬＥＤランプ１０」という。）の概略構成を示す断面図である。ここで、「電球形」とは、一般的な白熱電球の代替光源となるものであって、白熱電球と同規格の口金と光源（ＬＥＤ）を点灯させるための回路ユニットを内蔵し、白熱電球用の照明器具に装着して使用することができるものをいう。
＜全体構成＞
ＬＥＤランプ１０は、図１に示すように、ＬＥＤモジュール１２と、ＬＥＤモジュール１２が搭載された基台１４と、ＬＥＤモジュール１２を覆うグローブ１６と、ＬＥＤモジュール１２を点灯させるための回路ユニット１８と、回路ユニット１８を収容した回路ホルダ２０と、回路ホルダ２０を覆う筐体であるケース２２と、回路ユニット１８と電気的に接続された口金２４と、ＬＥＤモジュール１２からの出射光を受け入れ、受け入れた光を後述するように導光して出射する導光体２６とを備える。
【００１４】
ここで、図１において、紙面上下方向に描かれた一点鎖線はＬＥＤランプ１０のランプ軸Ｊを示しており、紙面上方がＬＥＤランプ１０の前方であって、紙面下方がＬＥＤランプ１０の後方であるとする。また、ＬＥＤランプ１０を構成するある部材または当該部材のある部位を基準とする場合も、ランプ軸Ｊに沿う方向、当該部材または部位よりも紙面上方を前方、紙面下方を後方とする。
＜各部構成＞
（１）半導体発光モジュール
図２は、半導体発光モジュールであるＬＥＤモジュール１２を示す平面図である。図２に示すように、ＬＥＤモジュール１２は、実装基板２８と、実装基板２８に実装された光源としての複数個の（本例では、１６個の）ＬＥＤ３０と、それらＬＥＤ３０を被覆するように実装基板２８上に設けられた封止体３２とを備える。
【００１５】
実装基板２８は、略円環状をした素子実装部３４と、素子実装部３４の内周縁の一箇所から前記円環の中心へ向けて延出した舌片部３６とからなる。舌片部３６の後面には、回路ユニット１８の配線３８（図１）が接続されるコネクタ４０が設けられており、配線３８をコネクタ４０に接続することによってＬＥＤモジュール１２と回路ユニット１８とが電気的に接続される。
【００１６】
複数個のＬＥＤ３０は、素子実装部３４の前面に円環状に実装されている。
ＬＥＤ３０の各々は、略直方体形状の封止体３２によって個別に封止されている。したがって、封止体３２も全部で１６個である。
【００１７】
封止体３２は、主として透光性材料からなるが、ＬＥＤ３０から発せられた光の波長を所定の波長へと変換する必要がある場合には、前記透光性材料に光の波長を変換する波長変換材料が混入される。透光性材料としては、例えばシリコーン樹脂を用いることができ、波長変換材料としては、例えば蛍光体粒子を用いることができる。
【００１８】
本実施の形態では、青色光を出射するＬＥＤ３０と、青色光を黄色光に波長変換する蛍光体粒子が混入された透光性材料で形成された封止体３２とが採用されている。ＬＥＤ３０から出射された青色光の一部が封止体３２によって黄色光に波長変換され、当該黄色光と変換されなかった青色光との混色により生成される白色光がＬＥＤモジュール１２から出射される。
【００１９】
さらに、ＬＥＤモジュール１２は、例えば、紫外線発光の半導体発光素子と三原色（赤色、緑色、青色）に発光する各色蛍光体粒子とを組み合わせたものでも良い。さらに、波長変換材料として半導体、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良い。
【００２０】
（２）基台
図１に戻って、基台１４は、例えば、略円筒形状をしており、その中心軸（筒軸）がランプ軸Ｊと一致する姿勢で配置されている。したがって、基台１４の中空部４２は前後方向に貫通し、基台１４の前面４４および後面４６はいずれも略円環形状の平面である。そして、基台１４の前面４４にＬＥＤモジュール１２が搭載されており、これにより各ＬＥＤ３０がそれぞれの主出射方向を前方に向けた状態で円環状に平面配置された状態となっている。このように全てのＬＥＤ３０が基台１４の前面４４に平面配置された構成であるため、基台１４へＬＥＤ３０を容易に搭載することでき、照明用光源の組立作業が簡単である。基台１４へのＬＥＤモジュール１２の搭載は、例えば、ネジ止め、接着、係合などによって行なうことが考えられる。
【００２１】
なお、前面４４は略円環形状に限定されず、どのような形状であっても良い。また、前面４４は、ＬＥＤ３０を平面配置できるのであれば、必ずしも全体が平面である必要はない。
【００２２】
基台１４は、例えば金属材料からなり、金属材料としては、例えばＡｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｃｕ、またはそれらの内の２以上からなる合金、またはＣｕの合金、特にＡｇ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、ＬＥＤモジュール１２で発生した熱をケース２２に効率良く伝導させることができる。
【００２３】
ＬＥＤランプ１０は、基台１４が中空部４２を有するため軽量である。また、中空部４２内、および、中空部４２を介してグローブ１６内に、回路ユニット１８の一部が配置されているため小型である。
【００２４】
（３）グローブ
グローブ１６は、本実施の形態では、一般電球形状であるＡ型の電球のバルブを模した形状であり、グローブ１６の開口側端部が基台１４およびケース２２に固定されている。ＬＥＤランプ１０の外囲器は、グローブ１６とケース２２とで構成されている。なお、グローブ１６の形状は、Ａ型の電球のバルブを模した形状に限定されず、どのような形状であっても良い。
【００２５】
グローブ１６は、例えば、合成樹脂材料やガラス材料などの透光性材料からなる。グローブ１６の内面は、ＬＥＤモジュール１２から発せられた光を拡散させる拡散処理、例えば、シリカその他の微粒子のふきつけ塗装や白色顔料の塗布塗装が施されている。すなわち、グローブ１６は拡散透過性を有する。グローブ１６の内面に入射した光はグローブ１６を透過しグローブ１６の外部へと取り出される。なお、拡散透過性を得るため、グローブ１６自体を乳白色の材料で形成しても構わない。
【００２６】
（４）回路ユニット
回路ユニット１８は、ＬＥＤ３０を点灯させるためのものであって、回路基板４８と、回路基板４８に実装された各種の電子部品５０，５２とを有している。なお、図面では一部の電子部品にのみ符号を付している。回路ユニット１８は、回路ホルダ２０内に収容されており、例えば、ネジ止め、接着、係合などにより回路ホルダ２０に固定されている。
【００２７】
回路基板４８は、その主面がランプ軸Ｊと平行する姿勢で配置されている。このようにすれば、回路ホルダ２０内に回路ユニット１８をよりコンパクトに格納することができる。また、回路ユニット１８は、熱に弱い電子部品５０がＬＥＤモジュール１２から遠い後方側に位置し、熱に強い電子部品５２がＬＥＤモジュール１２に近い前方側に位置するように配置されている。このようにすれば、熱に弱い電子部品５２がＬＥＤモジュール１２で発生する熱によって熱破壊され難い。
【００２８】
回路ユニット１８と口金２４とは、電気配線５４，５６によって電気的に接続されている。電気配線５４は、回路ホルダ２０に設けられた貫通孔５８を通って、口金２４のシェル部６０と接続されている。また、電気配線５６は、回路ホルダ２０の後方側開口を通って、口金２４のアイレット部６２と接続されている。
【００２９】
回路ユニット１８の一部は、基台１４の中空部４２内、および、グローブ１６内に配置されている。このようにすることで、基台１４よりも後方側における回路ユニット１８を収容するためのスペースを小さくすることができる。したがって、基台１４と口金２４との距離を縮めたり、ケース２２の径を小さくしたりすることが可能であり、ＬＥＤランプ１０の小型化に有利である。
【００３０】
（５）回路ホルダ
回路ホルダ２０は、例えば、両側が開口した略円筒形状であって、大径部６４と小径部６６とで構成される。前方側に位置する大径部６４には回路ユニット１８の大半が収容されている。一方、後方側に位置する小径部６６には口金２４が外嵌されており、これによって回路ホルダ２０の後方側開口が塞がれている。回路ホルダ２０は、例えば、樹脂などの絶縁性材料で形成されていることが好ましい。
【００３１】
回路ホルダ２０の大径部６４はその一部が基台１４の中空部４２に進入しており、回路ユニットの一部は回路ホルダ２０に収容された状態で基台１４の中空部４２内に配置されている。回路ホルダ２０と基台１４とは接触しておらず、それらの間には隙間が設けられている。言い換えれば、回路ホルダ２０の外面（外周面）と基台１４の中空部４２の内面（基台１４の内周面）との間には隙間が設けられている。そして、前記隙間のランプ軸Ｊと直交する方向の幅は、回路ホルダ２０の外周全周に亘って略均一となっている。このように、回路ホルダ２０と基台１４との間に隙間を設けることによって、基台１４から回路ホルダ２０へ熱が伝搬し難くなっている。したがって、回路ホルダ２０が高温になり難く、回路ユニット１８が熱破壊し難い。
【００３２】
上記したように、回路ホルダ２０と基台１４との間に隙間が設けられているため、グローブ１６とケース２２とで構成される外囲器内では空気が対流し易い。すなわち、グローブ１６内の空間と、ケース２２内における基台１４よりも後方側の空間とは、それら隙間を介して空気が循環可能であるため、外囲器内において局所的な高温の箇所が生じ難い。
【００３３】
（６)ケース
ケース２２は、例えば、前方から後方へ向けて縮径したテーパ筒状をしている。ケース２２の前方側端部（大径側端部）６８内には基台１４とグローブ１６の開口側端部とが収容されており、ケース２２、基台１４およびグローブ１６は、例えば、それらで囲まれた空間７０に接着剤を流し込むなどして一体に固着されている。
【００３４】
基台１４の後方側端部の外周縁は、ケース２２の内周面の形状にあわせてテーパ形状となっている。そのテーパ面がケース２２の内周面と面接触しているため、ＬＥＤモジュール１２から基台１４へ伝搬した熱が、さらにケース２２へ伝導し易くなっている。ＬＥＤ３０で発生した熱は、主に、基台１４およびケース２２を介し、さらに回路ホルダ２０の小径部６６を介して口金２４へ伝導し、口金２４から照明器具（不図示）側へ放熱される。
【００３５】
また、上記面接触により間隙がほとんど生じないため、グローブ１６内部を伝播した光が、当該間隙を介してケース２２内部へと漏れるのを可能な限り防止することができる。
ケース２２は、例えば金属材料からなり、金属材料としては、例えばＡｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｃｕ、またはそれらの内の２以上からなる合金、またはＣｕの合金、特にＡｇ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、ケース２２に伝搬した熱を効率良く口金２４側に伝搬させることができる。
【００３６】
（７）口金
口金２４は、ＬＥＤランプ１０が照明器具に取り付けられ点灯された際に、照明器具のソケットから電力を受けるための部材である。口金２４の種類は、特に限定されるものではないが、本実施の形態ではエジソンタイプであるＥ２６口金が使用されている。口金２４は、略円筒形状であって外周面が雄ネジとなっているシェル部６０と、シェル部６０に絶縁部７２を介して装着されたアイレット部６２とを備える。シェル部６０とケース２２との間には絶縁部材７４が介在している。
【００３７】
（８）導光体
図１に示すように、導光体２６は、略「Ｌ」字状の横断面（ランプ軸Ｊを含む平面で切断した断面）を有し、全体的に環状（本例では、円環状）をしている。導光体２６は、ポリカーボネートで形成されている。なお、導光体２６は、ポリカーボネートに限らず、他の透光性材料で形成することとしても構わない。導光体２６は、円筒状部７８と円筒状部７８の一端部からその径方向外方に延出されたフレア部（フランジ部）８２とを有する。
【００３８】
導光体２６は、これと一体成形されキャップ状（有底円筒状）をした蓋材７６を介して、回路ホルダ２０に取り付けられている。取り付けられた状態で、円環状をした導光体２６は、その環状中心がランプ軸Ｊ上に位置する。なお、蓋材７６の円筒部分の一部に、スリット７７が開設されており、実装基板２８の舌片部３６はスリット７７を通って、ランプ軸Ｊの方向に延出されている。
【００３９】
図３に示すのは、図１のＡ部拡大図であり、導光体２６およびその近傍を表している。
導光体２６は、上記したように、ランプ軸Ｊ（図１）とその軸心を共通にする円筒状部７８を有する。円筒状部７８の他端部（ＬＥＤ３０の光出射面と対向する面）８０は、ＬＥＤ３０から出射された光を導光体２６内部へと受け入れる入射面８０となっている。
【００４０】
ＬＥＤ３０は、光強度の角度依存性が約半値全幅１２０°のランバーシアンの特性を示すため、入射面８０の幅とＬＥＤ３０からの距離とは、配光角α＝１２０°で拡がるＬＥＤ３０の出射光の全部が入射面８０に入射するような関係に設定することが好ましい。
【００４１】
導光体２６は、また、上記したように、円筒状部７８の入射面（端面）８０の反対側から当該円筒の外側へ延出された（張り出した）フレア部（フランジ部）８２を有する。
フレア部８２は、その内周縁部から外周縁部に至る外表面の、円筒状部７８の軸心を通る平面で切断した断面（横断面）が、円筒状部７８の前記軸心方向の延長方向に向けて凸状に湾曲形成された山形をしている。
【００４２】
フレア部８２は、当該横断面において、前記山形の頂部８４を境に、ランプ軸Ｊと直交する方向その内側部８６と外側部８８とに分けられる。
上記の構成からなる導光体２６によれば、ＬＥＤ３０から出射され、入射面８０から入射された光は、ＬＥＤランプ１０の前方のみならず、側方および後方にも出射されることとなるのであるが、これについて、図４を参照しながら説明する。
【００４３】
ＬＥＤ３０から真直ぐ前方（ランプ軸Ｊと平行）に出射された光Ｌ１は、入射面８０から導光体２６内部へ入射し、そのまま内部を前方に進行する。
進行した光は、スネルの法則に従い、内側部８６における導光体２６外部との境界面（換言すれば、フレア部８２の内周縁部から前記山形に頂部８４に至る外表面、以下、「第１の境界面９０」と言う。）において、その一部は、透過して導光体２６外部前方へ出射される（Ｌ２）。他の一部は、反射して導光体２６内部をランプ軸Ｊから遠ざかる方向に進行する（Ｌ３）。
【００４４】
そして、内部をランプ軸Ｊから遠ざかる方向に進行した光（Ｌ３）は、外側部８８における導光体２６外部との境界面（換言すれば、フレア部８２の前記山形の頂部８４から外周縁部に至る外表面、以下、「第２の境界面９２」と言う。）において、スネルの法則に従い、その一部は、透過して円環状をした導光体２６の外側へ出射され（Ｌ４）、他の一部は、後方へ反射されて内部を進行し（Ｌ５）、導光体２６の斜め後方へと出射される（Ｌ６）。
【００４５】
ここで、第１の境界面９０は、ランプ軸Ｊの方向から視て環状（本例では、円環状）をしており、第１の境界面９０の外周縁部から延長して形成された第２の境界面９２も環状（本例では、円環状）をしている。
【００４６】
なお、円筒状部７８を有さない導光体（すなわち、フレア部８２のみの導光体）としても、当該導光体に入射した光は導光体の斜め後方へ出射されるのであるが、この場合には、出射位置が基台１４に近づき過ぎるため、出射された光（例えば、Ｌ６に相当する光）が基台１４に遮られてＬＥＤランプの後方へは出射されなくなる。すなわち、円筒状部７８は、導光体から斜め後方に出射される光が可能な限り、基台によって遮られないように設けられているのである。一方、円筒状部７８の全長をより長くすると、導光体から斜め後方に出射される光の内、基台によって遮られる光は一層減少するのであるが、そうすると、入射面８０から入射された光は、フレア部８２に至るまでの間に、円筒状部７８から導光体２６外部へと出射されてしまい、フレア部８２に進入する光の量が減少する結果、導光体から斜め後方に出射される光の量自体が減少してしまう。円筒状部７８の全長はこの点を考慮して、適宜設定される。
【００４７】
また、基台１４に遮られることなく、斜め後方へ光を出射させるためには、フレア部８２の外径は、できるだけ大きいのが好ましいのであるが、本例においては、円環状をした基台１４の外径未満（グローブ１６の開口径未満）とする。基台１４の外径以上とすると、グローブ１６が基台１４に取り付けられなくなるからである。
【００４８】
そして、導光体２６から出射された光は、透過拡散性を有するグローブ１６によって拡散された上で、ＬＥＤランプ１０から出射されることとなる。
以上は、ＬＥＤ３０から真直ぐ前方に出射される最も輝度の高い光（主出射光）が、導光体２６によって導光され、図示する前方、側方および斜め後方の三方（Ｌ２、Ｌ４、Ｌ６）に出射されることについて説明したが、ＬＥＤ３０からは、配光角１２０°の拡がりをもって光が出射されているため、これら三方のみならず、これら三方間においても導光体２６からは光が広範囲に出射されることは言うまでもない。
【００４９】
なお、上記の例では、フレア部８２の前面は滑らかに湾曲した面としたが、これに限らず、当該湾曲面に沿った連続した平面（微小平面の連続体が好ましい）としても構わない。あるいは、曲面と平面との組み合わせとしても構わない。
【００５０】
［照明用光源の配光特性］
次に、照明用光源であるＬＥＤランプ１０の配光特性が良好である理由を詳細に説明する。図５は、照明用光源の配光特性を説明するための配光曲線図である。図５に示すように、配光曲線図は、ＬＥＤランプ１０の前後方向を含む３６０°の各方向に対する光度の大きさを表しており、ＬＥＤランプ１０のランプ軸Ｊ方向前方を０°、ランプ軸Ｊ方向後方を１８０°として、時計回りおよび反時計回りにそれぞれ１０°間隔に目盛を刻んでいる。配光曲線図の径方向に付した目盛は光度を表しており、光度は各配光曲線における最大値を１とする相対的な大きさで表されている。
【００５１】
図５において、一点鎖線を用いて白熱電球の配光曲線Ａを示し、破線を用いて特許文献１の照明用光源９００の配光曲線Ｂを示し、実線を用いて本実施の形態に係るＬＥＤランプ１０の配光曲線Ｃを示している。
【００５２】
配光特性は配光角に基づき評価した。配光角とは、照明用光源における光度の最大値の半分以上の光度が出射される角度範囲の大きさをいう。図５に示す配光曲線の場合は、光度が０.５以上となる角度範囲の大きさである。
【００５３】
図５から分かるように、白熱電球の配光角は約３１５°であり、特許文献１の照明用光源９００の配光角は約１６５°であり、本実施の形態に係るＬＥＤランプ１０の配光角は約２７０°である。このように、ＬＥＤランプ１０は、照明用光源９００よりも配光角が広く、白熱電球により近い配光角を有する。したがって、ＬＥＤランプ１０は、照明用光源９００よりも配光特性が良く、白熱電球に近似した配光特性を有するといえる。
【００５４】
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は上記した形態に限らないことは勿論であり、例えば、以下のような形態とすることもできる。
（１）上記実施の形態では、半導体発光素子としてＬＥＤを用いたが、これに限らず、例えば、ＬＤ（レーザダイオード）や、ＥＬ素子（エレクトリックルミネッセンス素子）を用いても構わない。
（２）上記実施の形態では、ＬＥＤ３０を円環状に配列したが、これに限らず、他の環状、例えば、三角形、四角形、または五角以上の多角形、あるいは楕円形の環状に配することとしても構わない。
（３）上記実施の形態において、グローブ１６には上述したような拡散処理が施されているのであるが、さらに、グローブ１６の開口部付近の内周面部には、当該内周面部以外の内周面部よりも拡散性が高くなる図６に示すような拡散処理を施しても構わない。
【００５５】
図６は、グローブ１６開口部近傍の内周面近傍を切断し、その切断面のみを表した端面図であり、ランプ軸Ｊを含む平面で切断した端面図である。
グローブ１６の内周面１６Ａの開口部近傍には、半径Ｒ（例えば、Ｒ＝４０[μｍ]）を有する半球状の第１の窪み１６Ｂが一様に形成されており、第１の窪み１６Ｂ各々の内周面には、第１の窪み１６Ｂよりも小さい半径ｒ（例えば、ｒ＝５[μｍ]）を有する半球状の第２の窪み１６Ｃが一様に形成されている。
【００５６】
このように、一様に形成した微小な窪み（ディンプル）の各々に、これよりも小さい窪み（ディンプル）を一様に形成するといった、二重の窪み構造の拡散処理部９４を形成することにより、単一の窪み構造とした場合と比較して一層光拡散性が向上する。
【００５７】
グローブ１６において、拡散処理部９４を形成する領域は、筐体であるケース２２から露出している範囲であって、第２の境界面部９２からの反射光が到達する範囲（領域）が好ましい。導光体２６から後方に出射された光をグローブ１６（の拡散処理部９４）で拡散して、配光範囲をさらに後方に広げるためである。
【００５８】
ここで、第１の窪み１６Ｂの半径は、Ｒ＝２０[μｍ]〜４０[μｍ]の範囲が好ましく、第２の窪みの半径は。ｒ＝２[μｍ]〜８[μｍ]の範囲が好ましい。
なお、グローブ１６全体に上記二重の窪み構造の拡散処理をしないのは以下の理由による。すなわち、拡散性の高い処理が施された領域ほど、そこを通過する光の損失が多くなる。そこで、拡散性と光の損失のバランスを考慮し、特に、拡散性を重視する箇所については、上記二重の窪み構造の拡散処理を施し、光の損失を可能な限り生じさせたくない箇所には、拡散性が過度にならず適度なものとなる処理を施すためである。
（４）キャップ状をした蓋材７６（図１）は、図示した形状に限らないことは言うまでもなく、導光体２６から出射される光の進路を可能な限り遮断しないような形状であれば構わない。
（５）上記実施の形態では、ケース２２内に回路ホルダ２０を設け、回路ユニット１８を回路ホルダ２０に取り付けることとしたが、これに限らず、回路ホルダ２０を廃して、回路ユニットは、基台あるいは蓋材７６に取り付けることとしても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、照明一般に広く利用することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１０ ＬＥＤランプ
１４ 基台
２６ 導光体
３０ ＬＥＤ
４４ 前面
９０ 第１の境界面部
９２ 第２の境界面部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台の主面に複数個が環状に配された半導体発光素子と、
前記各半導体発光素子の光出射部に対面する入射面を有する導光体を備え、
前記導光体は、
前記入射面と対面する状態で形成され、環状をした第１の境界面部と、
前記第１の境界面部の端部から延長して形成された第２の境界面部とを有し、
前記第１の境界面部は、前記入射面から内部に入射された光の一部を外部前方へ透過させると共に、他の一部を前記第２の境界面部へと反射し、
前記第２の境界面部は、前記第１の境界面部からの反射光の一部を、前記基台の前記主面を避ける斜め後方へ反射することを特徴とする請求項１に記載の照明用光源。
【請求項２】
前記複数個の半導体発光素子は円環状に配されていて、
前記導光体は、円筒状部と当該円筒状部の一端部から径方向外方に延出されたフレア部とを有し、
前記円筒状部の他端部が前記各半導体発光素子の光出射部に対面して、前記入射面を形成しており、
前記フレア部は、その内周縁部から外周縁部に至る外表面の、前記円筒状部の軸心を通る平面で切断した断面が、前記円筒状部の前記軸心方向の延長方向に向けて凸状に湾曲形成された山形をしており、
前記内周縁部から前記山形の頂部に至る外表面部が前記第１の境界面に構成され、前記頂部から前記外周縁部に至る外表面部が前記第２の境界面部に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の照明用光源。
【請求項３】
口金と、
前記口金を介して給電された電力を、前記半導体発光素子を発光させるための電力に変換する回路ユニットと、
前記回路ユニットを内包すると共に、前記基台と前記口金とを連結する筐体と、
拡散透過性を有し、前記導光体を覆う状態で前記筐体に取り付けられているグローブと、
を有し、
前記第２の境界面部で反射し、前記基台の前記主面を避ける斜め後方へ進行する光が到達するグローブ内周面部分に、これ以外の内周面部分よりも拡散性が高くなる拡散処理が施されていることを特徴とする請求項２に記載の照明用光源。
【請求項４】
前記拡散処理は、グローブ内周面に複数個が一様に形成された半球状の第１の窪みと、第１の窪み各々の内面に複数個形成され、前記第１の窪みよりも小さな第２の窪みであることを特徴とする請求項３に記載の照明用光源。
【請求項５】
前記筐体はテーパ筒状をしており、
前記筐体の大径側に前記基台および前記グローブが、小径側に前記口金がそれぞれ取り付けられていて、
前記テーパ筒の中心軸方向において、前記グローブの前記口金側端部が前記導光体の前記フレア部よりも前記口金に近いことを特徴とする請求項４に記載の照明用光源。
【請求項１】
基台の主面に複数個が環状に配された半導体発光素子と、
前記各半導体発光素子の光出射部に対面する入射面を有する導光体を備え、
前記導光体は、
前記入射面と対面する状態で形成され、環状をした第１の境界面部と、
前記第１の境界面部の端部から延長して形成された第２の境界面部とを有し、
前記第１の境界面部は、前記入射面から内部に入射された光の一部を外部前方へ透過させると共に、他の一部を前記第２の境界面部へと反射し、
前記第２の境界面部は、前記第１の境界面部からの反射光の一部を、前記基台の前記主面を避ける斜め後方へ反射することを特徴とする請求項１に記載の照明用光源。
【請求項２】
前記複数個の半導体発光素子は円環状に配されていて、
前記導光体は、円筒状部と当該円筒状部の一端部から径方向外方に延出されたフレア部とを有し、
前記円筒状部の他端部が前記各半導体発光素子の光出射部に対面して、前記入射面を形成しており、
前記フレア部は、その内周縁部から外周縁部に至る外表面の、前記円筒状部の軸心を通る平面で切断した断面が、前記円筒状部の前記軸心方向の延長方向に向けて凸状に湾曲形成された山形をしており、
前記内周縁部から前記山形の頂部に至る外表面部が前記第１の境界面に構成され、前記頂部から前記外周縁部に至る外表面部が前記第２の境界面部に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の照明用光源。
【請求項３】
口金と、
前記口金を介して給電された電力を、前記半導体発光素子を発光させるための電力に変換する回路ユニットと、
前記回路ユニットを内包すると共に、前記基台と前記口金とを連結する筐体と、
拡散透過性を有し、前記導光体を覆う状態で前記筐体に取り付けられているグローブと、
を有し、
前記第２の境界面部で反射し、前記基台の前記主面を避ける斜め後方へ進行する光が到達するグローブ内周面部分に、これ以外の内周面部分よりも拡散性が高くなる拡散処理が施されていることを特徴とする請求項２に記載の照明用光源。
【請求項４】
前記拡散処理は、グローブ内周面に複数個が一様に形成された半球状の第１の窪みと、第１の窪み各々の内面に複数個形成され、前記第１の窪みよりも小さな第２の窪みであることを特徴とする請求項３に記載の照明用光源。
【請求項５】
前記筐体はテーパ筒状をしており、
前記筐体の大径側に前記基台および前記グローブが、小径側に前記口金がそれぞれ取り付けられていて、
前記テーパ筒の中心軸方向において、前記グローブの前記口金側端部が前記導光体の前記フレア部よりも前記口金に近いことを特徴とする請求項４に記載の照明用光源。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１５０８８６（Ｐ２０１２−１５０８８６Ａ）
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６４１４（Ｐ２０１１−６４１４）
【出願日】平成２３年１月１４日（２０１１．１．１４）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１４日（２０１１．１．１４）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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