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】複数の半導体発光素子１２が基台２０の前面２２にそれぞれの主出射方向を前方に向けた状態で平面配置されており、各半導体発光素子１２の前方には、それら半導体発光素子１２の主出射光の一部を、前記基台２０の前面２２を避けた斜め後方へ反射させ、他の一部を前方に向けて透過させるビームスプリッター８０が配置された構成の照明用光源１とする。
【解決手段】複数の半導体発光素子１２が基台２０の前面２２にそれぞれの主出射方向を前方に向けた状態で平面配置されており、各半導体発光素子１２の前方には、それら半導体発光素子１２の主出射光の一部を、前記基台２０の前面２２を避けた斜め後方へ反射させ、他の一部を前方に向けて透過させるビームスプリッター８０が配置された構成の照明用光源１とする。
【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１５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
【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】
本発明に係る照明用光源は、複数の半導体発光素子が基台の前面にそれぞれの主出射方向を前方に向けた状態で平面配置されており、各半導体発光素子の前方には、それら半導体発光素子の主出射光の一部を前記基台の前面を避けた斜め後方へ反射させ、他の一部を前方に向けて透過させるビームスプリッターが配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る照明用光源は、複数の半導体発光素子が基台の前面に平面配置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、半導体発光素子の主出射光の一部を基台の前面を避けた斜め後方へ反射させるビームスプリッターを備えているため、照射角が狭い半導体発光素子が平面配置されていても照明用光源の配光特性が良好である。さらに、ビームスプリッターは半導体発光素子の主出射光の他の一部を基台の前方に向けて透過させるため、ビームスプリッターによる影が生じ難く、点灯時の照明用光源の意匠性も良好である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態に係る照明用光源を示す一部破断斜視図
【図２】図１に示すＡ−Ａ線に沿った断面矢視図
【図３】図２において二点鎖線で囲んだ部分を示す拡大断面図
【図４】第１の実施形態に係る半導体発光モジュールを示す平面図
【図５】第１の実施形態に係るビームスプリッターを示す断面図
【図６】図１に示すＢ−Ｂ線に沿った断面矢視図
【図７】第１の実施形態に係るビームスプリッターの変形例を示す断面図
【図８】照明用光源の配光特性を説明するための配光曲線図
【図９】第２の実施形態に係る照明用光源の要部構成を示す断面図
【図１０】第３の実施形態に係る照明用光源の要部構成を示す断面図
【図１１】第４の実施形態に係る照明用光源の要部構成を示す断面図
【図１２】第５の実施形態に係る照明用光源を説明するための図
【図１３】変形例に係る半導体発光モジュールを示す平面図
【図１４】変形例に係るグローブに施された拡散処理を説明するための図
【図１５】従来の照明用光源を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態に係る照明用光源について、図面を参照しながら説明する。なお、各図面における部材の縮尺は実際のものとは異なる。また、本願において、数値範囲を示す際に用いる符号「〜」は、その両端の数値を含む。
【００１０】
＜第１の実施形態＞
［概略構成］
図１は、第１の実施形態に係る照明用光源を示す一部破断斜視図である。図２は、図１に示すＡ−Ａ線に沿った断面矢視図である。図３は、図２において二点鎖線で囲んだ部分を示す拡大断面図である。なお、本願図面において紙面上下方向に沿って描かれた一点鎖線は照明用光源のランプ軸Ｊを示しており、紙面上方が照明用光源の前方であって、紙面下方が照明用光源の後方である。 図１から図３に示すように、第１の実施形態に係る照明用光源１は、白熱電球の代替品となるＬＥＤランプであって、光源としての半導体発光モジュール１０と、半導体発光モジュール１０が搭載された基台２０と、半導体発光モジュール１０を覆うグローブ３０と、半導体発光モジュール１０を点灯させるための回路ユニット４０と、回路ユニット４０を収容した回路ホルダ５０と、回路ホルダ５０を覆うケース６０と、回路ユニット４０と電気的に接続された口金７０と、半導体発光モジュール１０からの出射光を拡散させるためのビームスプリッター８０とを備える。
【００１１】
［各部構成］
（１）半導体発光モジュール
図４は、第１の実施形態に係る半導体発光モジュールを示す平面図である。図４に示すように、半導体発光モジュール１０は、実装基板１１と、実装基板１１に実装された光源としての複数の半導体発光素子１２と、それら半導体発光素子１２を被覆するように実装基板１１上に設けられた封止体１３とを備える。なお、本実施の形態では、半導体発光素子１２はＬＥＤであり、半導体発光モジュール１０はＬＥＤモジュールであるが、半導体発光素子１２は、例えば、ＬＤ（レーザダイオード）であっても良く、ＥＬ素子（エレクトリックルミネッセンス素子）であっても良い。
【００１２】
実装基板１１は、中央に略円形の孔部１４を有する略円環状の素子実装部１５と、素子実装部１５の内周縁の一箇所から孔部１４の中心へ向けて延出した舌片部１６とからなる。舌片部１６の後面には、回路ユニット４０の配線４１が接続されるコネクタ１７が設けられており、配線４１をコネクタ１７に接続することによって半導体発光モジュール１０と回路ユニット４０とが電気的に接続される。
【００１３】
半導体発光素子１２は、例えば３２個が素子実装部１５の前面に環状に実装されている。具体的には、素子実装部１５の径方向に沿って並べられた半導体発光素子１２を２個で１組として、１６組が素子実装部１５の周方向に沿って等間隔を空けて並べて円環状に配置されている。なお、本願において環状とは、円環状だけでなく、三角形、四角形、五角形など多角形の環状も含まれる。したがって、半導体発光素子１２は、例えば楕円や多角形の環状に実装されていても良い。
【００１４】
半導体発光素子１２は、１組ごと個別に略直方体形状の封止体１３によって封止されている。したがって、封止体１３は全部で１６個である。各封止体１３の長手方向は、素子実装部１５の径方向と一致しており、前方側からランプ軸Ｊに沿って後方側を見た場合において、ランプ軸Ｊを中心として放射状に配置されている。
【００１５】
封止体１３は、主として透光性材料からなるが、半導体発光素子１２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利用することができ、波長変換材料としては、例えば蛍光体粒子を利用することができる。
【００１６】
本実施の形態では、青色光を出射する半導体発光素子１２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１３とが採用されており、半導体発光素子１２から出射された青色光の一部が封止体１３によって黄色光に波長変換され、未変換の青色光と変換後の黄色光との混色により生成される白色光が半導体発光モジュール１０から出射される。
【００１７】
さらに、半導体発光モジュール１０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利用しても良い。半導体発光素子１２はその主出射方向を前方、すなわちランプ軸Ｊ方向に向けて配置している。
【００１８】
（２）基台
図２に戻って、基台２０は、例えば、略円柱形状の貫通孔２１を有する略円筒形状であり、その筒軸がランプ軸Ｊと一致する姿勢で配置されている。したがって、図３に示すように、貫通孔２１は前後方向に貫通し、基台２０の前面２２および後面２３はいずれも略円環形状の平面である。そして、基台２０の前面２２に半導体発光モジュール１０が搭載されており、これにより各半導体発光素子１２がそれぞれの主出射方向を前方に向けた状態で平面配置された状態となっている。このように全ての半導体発光素子１２が基台２０の前面２２に平面配置された構成であるため、基台２０へ半導体発光素子１２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。
【００１９】
なお、前面２２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２２は、半導体発光素子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。さらに、後面２３も平面に限定されない。
【００２０】
半導体発光モジュール１０は、例えば、ねじを用いてビームスプリッター８０と共に基台２０に共締めで固定されている。なお、半導体発光モジュール１０は基台２０へ接着または係合などで固定されていても良い。
【００２１】
基台２０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、またはそれらの内の２以上からなる合金、またはＣｕと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、半導体発光モジュール１０で発生した熱をケース６０に効率良く伝導させることができる。
【００２２】
照明用光源１は、基台２０に貫通孔２１が設けられているため軽量である。また、貫通孔２１内、および、貫通孔２１を介してグローブ３０内に、回路ユニット４０の一部が配置されているため小型である。
【００２３】
（３）グローブ
図２に戻って、グローブ３０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３０の開口側端部３１をケース６０の前方側端部６２内に圧入することにより、半導体発光モジュール１０およびビームスプリッター８０の前方を覆った状態で、ケース６０に固定されている。照明用光源１の外囲器は、グローブ３０とケース６０とで構成されている。
【００２４】
なお、グローブ３０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。さらには、照明用光源はグローブを備えない構成でも良い。また、グローブ３０は接着剤などによりケース６０に固定されていても良い。
【００２５】
グローブ３０の内面３２には、半導体発光モジュール１０から発せられた光を拡散させる拡散処理、例えば、シリカや白色顔料等による拡散処理が施されている。グローブ３０の内面３２に入射した光はグローブ３０を透過しグローブ３０の外部へと取り出される。
【００２６】
（４）回路ユニット
回路ユニット４０は、半導体発光素子を点灯させるためのものであって、回路基板４２と、当該回路基板４２に実装された各種の電子部品４３，４４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４０は、回路ホルダ５０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５０に固定されている。
【００２７】
回路基板４２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５０内に回路ユニット４０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４０は、熱に弱い電子部品４３が半導体発光モジュール１０から遠い後方側に位置し、熱に強い電子部品４４が半導体発光モジュール１０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４４が半導体発光モジュール１０で発生する熱によって熱破壊され難い。
【００２８】
回路ユニット４０と口金７０とは、電気配線４５，４６によって電気的に接続されている。電気配線４５は、回路ホルダ５０に設けられた貫通孔５１を通って、口金７０のシェル部７１と接続されている。また、電気配線４６は、回路ホルダ５０の後方側開口５４を通って、口金７０のアイレット部７３と接続されている。
【００２９】
回路ユニット４０の一部は、基台２０の貫通孔２１内、および、グローブ３０内に配置されている。このようにすることで、基台２０よりも後方側における回路ユニット４０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２０と口金７０との距離を縮めたり、ケース６０の径を小さくしたりすることが可能であり、照明用光源１の小型化に有利である。
【００３０】
（５）回路ホルダ
回路ホルダ５０は、例えば、両側が開口した略円筒形状であって、大径部５２と小径部５３とで構成される。前方側に位置する大径部５２には回路ユニット４０の大半が収容されている。一方、後方側に位置する小径部５３には口金７０が外嵌されており、これによって回路ホルダ５０の後方側開口５４が塞がれている。回路ホルダ５０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５０の大径部５２は基台２０の貫通孔２１を貫通しており、回路ユニットの一部は回路ホルダ５０に収容された状態で基台２０の貫通孔２１内に配置されている。図３に示すように、回路ホルダ５０と基台２０とは接触しておらず、回路ホルダ５０の外面５５と基台２０の貫通孔２１の内面２４との間には隙間が設けられている。また、回路ホルダ５０は、半導体発光モジュール１０およびビームスプリッター８０とも接触しておらず、半導体発光モジュール１０の実装基板１１と回路ホルダ５０の外面５５との間、および、回路ホルダ５０の前方側端部５７とビームスプリッター８０との間にも隙間が設けられている。したがって、半導体発光モジュール１０で発生した熱が回路ホルダ５０へ伝搬し難く、回路ホルダ５０が高温になり難いため、回路ユニット４０が熱破壊し難い。
【００３２】
（６)ケース
図２に戻って、ケース６０は、例えば、両端が開口し前方から後方へ向けて縮径した円筒形状を有する。図３に示すように、ケース６０の前方側端部６２内には基台２０とグローブ３０の開口側端部３１とが収容されており、例えばカシメによりケース６０が基台２０に固定されている。なお、ケース６０、基台２０およびグローブ３０で囲まれた空間６３に接着剤を流し込むなどしてケース６０が基台２０に固定されていても良い。
【００３３】
基台２０の後方側端部の外周縁は、ケース６０の内周面６４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２５がケース６０の内周面６４と面接触しているため、半導体発光モジュール１０から基台２０へ伝搬した熱が、さらにケース６０へ伝導し易くなっている。半導体発光素子１２で発生した熱は、主に、基台２０およびケース６０を介し、さらに回路ホルダ５０の小径部５３を介して口金７０へ伝導し、口金７０から照明器具（不図示）側へ放熱される。
【００３４】
ケース６０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、またはそれらの内の２以上からなる合金、またはＣｕと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６０に伝搬した熱を効率良く口金７０側に伝搬させることができる。なお、ケース６０の材料は、金属に限定されず、例えば熱伝導率の高い樹脂などであっても良い。
【００３５】
（７）口金
図２に戻って、口金７０は、照明用光源１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７０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７０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７１と、シェル部７１に絶縁部７２を介して装着されたアイレット部７３とを備える。シェル部７１とケース６０との間には絶縁部材７４が介在している。
【００３６】
（８）ビームスプリッター
図５は、第１の実施形態に係るビームスプリッターを示す断面図である。図５に示すように、ビームスプリッター８０は、例えば、有底筒状であって、両側が開口した略円筒形状の本体部８１と、本体部８１の後方側開口を塞ぐ略円環形状の取付部８２とを備え、回路ホルダ５０の前方側端部５７に取り付けられている。なお、例えば図３における二点鎖線が本体部８１と取付部８２との境界である。
【００３７】
図６は、図１に示すＢ−Ｂ線に沿った断面矢視図である。図６に示すように、ビームスプリッター８０には、孔部８３が設けられており、取付部８２の外周縁を半導体発光モジュール１０の実装基板１１の内周縁に載置した状態で、孔部８３に挿入したねじ９０を基台２０のねじ穴２６にねじ込むことによって、ビームスプリッター８０および実装基板１１が基台２０に共締めされている。なお、図１に示すように、孔部８３は、例えば取付部８２の外周縁の３箇所に設けられている。
【００３８】
図４に示すように、実装基板１１の素子実装部１５の内周縁には、一箇所に切欠部１８が設けられており、また図３に示すように、取付部８２の後面には、一箇所に突起８４が設けられている。これら切欠部１８および突起８４を利用すれは、突起８４を切欠部１８に嵌め込むだけの簡単な作業で、半導体発光素子１２の位置に対応する適切な位置にビームスプリッター８０を位置決めすることができる。
【００３９】
また、取付部８２の前面８５にも、回路ホルダ５０の蓋材５８の後方側端部５９と係合する略円柱形状の凹部８６が設けられており、凹部８６に後方側端部５９を嵌め込み接着などすることによって、キャップ状の蓋材５８がビームスプリッター８０に取り付けられる。
【００４０】
取付部８２の略中央には略円形の孔部８７が設けられており、この孔部８７を介して回路ホルダ５０内の空間と蓋材５８内の空間とが連通している。したがって、本来回路ホルダ５０内に収容される回路ユニット４０の一部を孔部８７内および蓋材５８内にも収容することができる。また、孔部８７が設けられているため、ビームスプリッター８０が回路ユニット４０収容の邪魔にならない。
【００４１】
ビームスプリッター８０は、透光性材料からなる。透光性材料としては、例えば、ポリカーボネート等の樹脂材料、ガラス、セラミックなどが考えられる。そして、本体部８１の外周面８８には鏡面処理が施されている。外周面８８に鏡面処理を施す方法としては、例えば金属薄膜や誘電体多層膜などの反射膜を、例えば熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、スパッタ法、メッキ、などの方法により形成することが考えられる。
【００４２】
図２に示すように、本体部８１は、その外径が後方から前方へ向けて漸次拡径した略円筒状であり、後方側からランプ軸Ｊに沿って前方側を見た場合において、本体部８１の外周面８８は環状である。本体部８１は、その筒軸と基台２０の前面２２とが直交するような姿勢で、半導体発光モジュール１０から浮いた状態で、半導体発光素子１２の前方に配置されている。環状に配置された半導体発光素子１２の前方は、環状の外周面８８で覆われた状態となっており、半導体発光素子１２と外周面８８とが対向している。すなわち、半導体発光素子１２の主出射方向は外周面８８に向けられており、外周面８８がビームスプリッター８０の受光面となっている。
【００４３】
半導体発光モジュール１０から出射され本体部８１の外周面８８に入射した主出射光は、図３の光路Ｌ１で示すように、その一部が外周面８８によって基台２０の前面２２を避けた斜め後方へ反射される。また、図３の光路Ｌ２で示すように、他の一部は本体部８１を透過して前方に向かう。すなわち、ビームスプリッター８０のビームスプリッターとしての機能は、主に本体部８１によって発揮される。
【００４４】
半導体発光素子１２の主出射光の一部を基台２０の前面２２を避けた斜め後方へ反射させる本体部８１を備えているため、照射角が狭い半導体発光素子１２を用いていても照明用光源１の配光特性が良好である。また、半導体発光素子１２が環状に配置されており、それに対応して外周面８８も環状に配置されているため、基台２０の前面２２を避けた斜め後方への反射は、基台２０の外側全周に亘って生じる。したがって、ランプ軸Ｊを中心とする全周に亘って配光特性が良好である。
【００４５】
さらに、本体部８１は、一部の光を反射させるだけでなく、他の一部の光を透過させるため、ビームスプリッター８０による影が生じ難く、点灯時に照明用光源１を前方から見た場合の意匠性が良好である。
【００４６】
本実施の形態では、ビームスプリッター８０の反射率（外周面８８の反射率）が５０％となり、ビームスプリッター８０の透過率（外周面８８の透過率）が５０％となるように、外周面８８に鏡面加工が施されている。照明用光源１の配光特性を良好に保つためには、反射率は５０％以上であることが好ましい。また、照明用光源１の点灯時の意匠性を良好に保つためには、透過率は４０％以上であることが好ましい。まとめると、本体部８１による光の吸収が０％と仮定した場合、反射率は、５０％〜６０％が好ましく、透過率は、４０％〜５０％が好ましい。
【００４７】
なお、反射率および透過率は、外周面８８の全体に亘って均一である必要はなく、領域によってそれらが変化する構成でも良い。
図３に示すように、半導体発光モジュール１０の封止体１３は、前方側からランプ軸Ｊに沿って後方側を見た場合において、本体部８１の真下に位置し、封止体１３全体がビームスプリッター８０によって覆われている。外周面８８の後方側端縁（外周面８８のランプ軸Ｊ側端縁）８９は、半導体発光素子１２の照射角θのランプ軸Ｊ側の臨界角上、もしくは、当該臨界角よりもランプ軸Ｊ側に位置している。この構成により、ビームスプリッター８０の後面と半導体発光モジュール１０との隙間に出射光が入り難くなっており、出射光のロスが防止されている。
【００４８】
本体部８１の外周面８８は、本体部８１の筒軸側に凹入した凹曲面形状である。より具体的には、本体部８１をランプ軸Ｊ（本体部８１の筒軸と一致）を含む仮想面で切断した場合の切断面（以下、「縦断面」と称する）において、外周面８８の形状はランプ軸Ｊ側に膨らんだ略円弧形状である。言い換えると、前記切断面における外周面８８の後方側端縁８９と前方側端縁とを結ぶ直線よりもランプ軸Ｊ側に凹入した略円弧形状である。具体的には、本実施の形態の場合、縦断面における外周面８８の円弧の形状は略楕円弧形状である。
【００４９】
このような形状は、より真後ろに近い（よりランプ軸Ｊと平行に近い）斜め後方に半導体発光素子１２の出射光を反射させることに適しており、照明用光源１の配光角を広げるのに有効である。また、反射光を特定の方向に集中させるのにも有利である。
【００５０】
なお、本実施の形態では、本体部８１の外周面８８の全体に鏡面処理が施されているが、必ずしも全体に鏡面処理が施されている必要はなく、外周面８８の一部のみに鏡面処理が施されていても良い。一部に鏡面処理を施さないことによって、前方へ抜ける光量を局所的に増加させることができる。
【００５１】
また、ビームスプリッター８０の本体部８１の外周面８８の形状は、縦断面においてランプ軸Ｊ側に膨らんだ略円弧形状に限定されず、図７（ａ）に示すように、ビームスプリッター８０ａの本体部８１ａの外周面８８ａの形状は、縦断面において直線状であっても良い。また、図７（ｂ）に示すように、ビームスプリッター８０ｂの本体部８１ｂの外周面８８ｂの形状は、縦断面においてランプ軸Ｊとは反対側に膨らんだ略円弧形状であっても良い。
【００５２】
また、本実施の形態に係るビームスプリッター８０は有底筒状であったが、図７（ｃ）に示すように、ビームスプリッター８０ｃは、略板状であっても良い。例えば、回路ユニット４０が回路ホルダ５０内に収まっているのであれば、ビームスプリッター８０ｃに孔部は必要でないので、孔部のない略円板形状のビームスプリッター８０ｃとすることが考えられる。この場合、ビームスプリッター８０ｃには、半導体発光素子１２と対向する領域に受光面８８ｃを設けることが考えられる。
【００５３】
さらに、図７（ｄ）に示すように、ビームスプリッター８０ｄが、受光面８８ｄが設けられた略円板形状である場合に、ビームスプリッター８０ｄの前面８９ｄを凹曲面形状にして、ビームスプリッター８０ｄ内から出射する光を前方へ集中させる構成としても良い。
【００５４】
［照明用光源の配光特性］
次に、照明用光源１の配光特性が良好である理由を詳細に説明する。図８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８に示すように、配光曲線図は、照明用光源１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、照明用光源１のランプ軸Ｊに沿った前方を０°、ランプ軸Ｊに沿った後方を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。
【００５５】
図８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照明用光源１の配光曲線Ｃを示している。
【００５６】
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８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。
【００５７】
図８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照明用光源１の配光角は約２７０°である。このように、照明用光源１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、照明用光源１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。
【００５８】
なお、照明用光源１の配光角を更に大きくする方法の１つとして、半導体発光素子１２を、実装基板１１の素子実装部１５の外周縁に配置することが考えられる。このようにすれば、ビームスプリッター８０によって、より真後ろに近い（よりランプ軸Ｊと平行に近い）斜め後方に半導体発光素子１２の出射光を反射させることができる。
【００５９】
＜第２の実施形態＞
図９は、第２の実施形態に係る照明用光源の要部構成を示す断面図である。図９に示すように、第２の実施の形態に係る照明用光源１００は、ビームスプリッター１８０が回路ホルダ１５０ではなく半導体発光モジュール１１０の実装基板１１１に固定されている点において、第１の実施形態に係る照明用光源１と相違する。その他の構成については基本的に第１の実施形態に係る照明用光源１と略同様である。したがって、上記相違点についてのみ詳細に説明し、その他の構成については説明を簡略若しくは省略する。なお、第１の実施形態と同じ部材については、そのまま第１の実施形態と同じ符号を用いている。
【００６０】
第２の実施形態に係る照明用光源１００は、白熱電球の代替品となるＬＥＤランプであって、光源としての半導体発光モジュール１１０と、半導体発光モジュール１１０が搭載された基台２０と、半導体発光モジュール１１０を覆うグローブ３０と、半導体発光モジュール１１０を点灯させるための回路ユニット４０と、回路ユニット４０を収容した回路ホルダ１５０と、回路ホルダ１５０を覆うケース６０と、回路ユニット４０と電気的に接続された口金（不図示）と、半導体発光モジュール１１０からの出射光を拡散させるためのビームスプリッター１８０とを備える。
【００６１】
半導体発光モジュール１１０は、実装基板１１１、複数の半導体発光素子（不図示）および１１３を備え、コネクタ１１７が実装基板１１１の舌片部１１６の後面ではなく前面に設けられている点を除いては、第１の実施形態に係る半導体発光モジュール１０と略同じ態様である。なお、コネクタ１１７には、第１の実施形態と同様に回路ユニット４０の配線４１が接続される。
【００６２】
回路ホルダ１５０は、前方側端部１５７にビームスプリッター１８０ではなく蓋材１５８の後方側端部１５９が取り付けられている点を除いては、第１の実施の形態に係る回路ホルダ５０と略同じ態様である。
【００６３】
ビームスプリッター１８０は、例えば、第１の実施形態に係るビームスプリッター８０のような取付部８２を有しておらず、両側が開口した略円筒形状の本体部１８１だけで構成されている。本体部１８１は、第１の実施形態に係るビームスプリッター８０の本体部８１の後方側端部をランプ軸Ｊに沿って後方に延出させたような略円筒形状であり、第１の実施形態のように回路ホルダ１５０には固定されておらず、後方側端部１８９が実装基板１１１の素子実装面１１５の前面１１９に固定されている。
【００６４】
本体部１８１の外周面１８８は全体が鏡面処理されており受光面となっている。半導体発光モジュール１１０から出射され外周面１８８に入射した主出射光は、その一部が外周面１８８によって基台２０の前面２２を避けた斜め後方へ反射され、他の一部が本体部１８１を透過して前方に向かう。そのため、照射角が狭い半導体発光素子を用いても照明用光源１００の配光特性が良好である。さらに、ビームスプリッター１８０は、一部の光を反射させるだけでなく、他の一部の光を透過させるため、照明用光源１００の点灯時の意匠性が良好である。
【００６５】
第２の実施形態に係る照明用光源１００は、上記のような構成であるため、ビームスプリッター１８０と半導体発光モジュール１１０の実装基板１１１との間に隙間がなく、半導体発光モジュール１１０の出射光がその隙間に侵入してロスすることがない。また、ビームスプリッター１８０を固定し易い。
【００６６】
＜第３の実施形態＞
図１０は、第３の実施形態に係る照明用光源の要部構成を示す断面図である。図１０に示すように、第３の実施の形態に係る照明用光源２００は、ビームスプリッター２８０が実装基板１１１に固定されているのではなく、グローブ２３０に固定されている点において、第２の実施形態に係る照明用光源１００と相違する。その他の構成については基本的に第２の実施形態に係る照明用光源１００と略同様である。したがって、上記相違点についてのみ詳細に説明し、その他の構成については説明を簡略若しくは省略する。なお、既に説明した実施形態と同じ部材が使用されている場合は、その実施形態と同じ符号を用いている。
【００６７】
第３の実施形態に係る照明用光源２００は、白熱電球の代替品となるＬＥＤランプであって、光源としての半導体発光モジュール１１０と、半導体発光モジュール１１０が搭載された基台２０と、半導体発光モジュール１１０を覆うグローブ２３０と、半導体発光モジュール１１０を点灯させるための回路ユニット４０と、回路ユニット４０を収容した回路ホルダ１５０と、回路ホルダ１５０を覆うケース６０と、回路ユニット４０と電気的に接続された口金（不図示）と、半導体発光モジュール１１０からの出射光を拡散させるためのビームスプリッター２８０とを備える。
【００６８】
グローブ２３０は、ランプ軸Ｊと直交する仮想面によってグローブ２３０を前後方向に２分割してなる前方側部材２３１および後方側部材２３２で構成されており、それら前方側部材２３１および後方側部材２３２を合わせて一般電球形状であるＡ型の電球のバルブを模した形状となる。後方側部材２３２の後方側端部２３３はケース６０の前方側端部６２内に収容されており、ケース６０、基台２０および後方側部材２３２が、例えば接着剤を流し込むなどして一体に固着されている。後方側部材２３２の前方側には前方側部材２３１が取り付けられている。
【００６９】
ビームスプリッター２８０は、例えば、第１の実施形態に係るビームスプリッター８０の本体部８１の前方側端部をランプ軸Ｊから遠ざかるように延出させたような略円筒形状であり、第２の実施形態のように実装基板１１１には固定されておらず、前方側端部２８９がグローブ２３０の後方側部材２３２に固定されている。具体的には、後方側部材２３２の前方側端部２３４には本体部２８１の前方側端部２８９を係合させるための係合溝２３５が設けられており、係合溝２３５に前方側端部２８９を係合させることによって固定されている。
【００７０】
本体部２８１の外周面２８８は全体が鏡面処理されており受光面となっている。半導体発光モジュール１１０から出射され外周面２８８に入射した主出射光は、その一部が外周面２８８によって基台２０の前面２２を避けた斜め後方へ反射され、他の一部が本体部２８１を透過して前方に向かう。そのため、照射角が狭い半導体発光素子を用いても照明用光源１００の配光特性が良好である。さらに、ビームスプリッター２８０は、一部の光を反射させるだけでなく、他の一部の光を透過させるため、照明用光源２００の点灯時の意匠性が良好である。
【００７１】
第３の実施形態に係る照明用光源２００は、上記のような構成であるため、ビームスプリッター２８０が半導体発光モジュール１１０や回路ホルダ１５０と接触していない。したがって、ビームスプリッター２８０に半導体発光モジュール１１０で発生した熱が伝わり難い。
【００７２】
＜第４の実施形態＞
図１１は、第４の実施形態に係る照明用光源の要部構成を示す断面図である。図１１に示すように、第４の実施の形態に係る照明用光源３００は、グローブを備えておらず、ビームスプリッター３８０がグローブの役割を果たす点において、第１の実施形態に係る照明用光源１と相違する。その他の構成については基本的に第１の実施形態に係る照明用光源１と略同様である。したがって、上記相違点についてのみ詳細に説明し、その他の構成については説明を簡略若しくは省略する。なお、第１の実施形態と同じ部材については、第１の実施形態と同じ符号を用いている。
【００７３】
第４の実施形態に係る照明用光源３００は、白熱電球の代替品となるＬＥＤランプであって、光源としての半導体発光モジュール１０と、半導体発光モジュール１０が搭載された基台２０と、半導体発光モジュール１０を点灯させるための回路ユニット４０と、回路ユニット４０を収容した回路ホルダ３５０と、回路ホルダ３５０を覆うケース６０と、回路ユニット４０と電気的に接続された口金（不図示）と、半導体発光モジュール１０からの出射光を拡散させるためのビームスプリッター３８０とを備える。
【００７４】
回路ホルダ３５０は、前方側端部３５７にビームスプリッター３８０ではなく、略板状の蓋材３５８が取り付けられている点を除いては、第１の実施の形態に係る回路ホルダ５０と略同じ態様である。
【００７５】
ビームスプリッター３８０は、前面３８２が凸曲面形状の板状であって半導体発光モジュール１０を覆っており、ビームスプリッター３８０の後方側端部３８１がケース６０の前方側端部６２内に差し込まれた状態でケース６０に固定されている。ビームスプリッター３８０の後面３８３には、実装基板１１上に環状に配置された半導体発光素子（不図示）に対応する位置に、ランプ軸Ｊを中心とした環状の受光面３８４が形成されている。受光面３８４は、縦断面において封止体１３を覆うような略円弧形状に形成されており、その受光面３８４に鏡面加工が施されている。
【００７６】
半導体発光モジュール１０から出射されビームスプリッター３８０の受光面３８４に入射した主出射光は、その一部が受光面３８４によって基台２０の前面２２を避けた斜め後方へ反射され、他の一部がビームスプリッター３８０を透過して前方に向かう。そのため、照射角が狭い半導体発光素子を用いても照明用光源３００の配光特性が良好である。さらに、ビームスプリッター３８０は、一部の光を反射させるだけでなく、他の一部の光を透過させるため、照明用光源１００の点灯時の意匠性が良好である。
【００７７】
第４の実施形態に係る照明用光源３００は、上記のような構成であるため、グローブを必要としないぶん部材点数が少なく、照明用光源３００の組立作業がより簡単である。
＜第５の実施形態＞
図１２は、第５の実施形態に係る照明用光源を説明するための図であって、図１２（ａ）は照明用光源の要部構成を示す断面図であり、図１２（ｂ）は半導体発光モジュールの平面図である。図１２（ａ）に示すように、第５の実施の形態に係る照明用光源４００は、半導体発光モジュール４１０にはランプ軸Ｊ付近にも半導体発光素子４１２が配置されている点において、第２の実施形態に係る照明用光源１００と相違する。その他の構成については基本的に第２の実施形態に係る照明用光源１００と略同様である。したがって、上記相違点についてのみ詳細に説明し、その他の構成については説明を簡略若しくは省略する。なお、既に説明した実施形態と同じ部材が使用されている場合は、その実施形態と同じ符号を用いている。
【００７８】
第５の実施形態に係る照明用光源４００は、白熱電球の代替品となるＬＥＤランプであって、光源としての半導体発光モジュール４１０と、半導体発光モジュール４１０が搭載された基台２０と、半導体発光モジュール４１０を覆うグローブ３０と、半導体発光モジュール４１０を点灯させるための回路ユニット４０と、回路ユニット４０を収容した回路ホルダ３５０と、回路ホルダ１５０を覆うケース６０と、回路ユニット４０と電気的に接続された口金（不図示）と、半導体発光モジュール４１０からの出射光を拡散させるためのビームスプリッター１８０とを備える。
【００７９】
図１２（ｂ）に示すように、半導体発光モジュール４１０は、略円環形状ではなく略円形状の実装基板４１１を有し、実装基板４１１には半導体発光素子４１２が環状に配置されているだけでなく、その環の内側にも配置されている。具体的には、例えば、実装基板４１１の中央領域（ランプ軸Ｊ付近の領域）に、例えば２個を１組とする４組の半導体発光素子４１２が配置されている。それら４組の半導体発光素子４１２は、ビームスプリッター１８０の内側に位置している。なお、半導体発光素子４１２は１組ごと封止体４１３により封止されている。また、実装基板４１１の後面にはコネクタ４１７が設けられている。
【００８０】
第５の実施形態に係る照明用光源４００は、上記のような構成であるため、ビームスプリッター１８０の内側に位置する半導体発光素子４１２から出射された光が、ビームスプリッター１８０に殆ど干渉されることなく前方へ向かう。したがって、前方へ向かう光量を大きくすることができるため、ビームスプリッター１８０による影が生じ難い。
【００８１】
＜変形例＞
以上、本発明の構成を第１〜第５の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施の形態に限られない。例えば、第１〜第５の実施形態に係る照明用光源の部分的な構成、および下記の変形例に係る構成を、適宜組み合わせてなる照明用光源であっても良い。また、上記実施の形態に記載した材料、数値等は好ましいものを例示しているだけであり、それに限定されることはない。さらに、本発明の技術的思想の範囲を逸脱しない範囲で、照明用光源の構成に適宜変更を加えることは可能である。
【００８２】
例えば、本発明に係る半導体発光モジュールは、半導体発光素子を複数ではなく１つだけ備える構成であっても良い。
また、図１３（ａ）に示す半導体発光モジュール５１０のように、封止体５１３を、実装基板５１１の素子実装部５１５に、封止体５１３の長手方向が素子実装部５１５の周方向に沿うように配置しても良い。実装基板５１１の素子実装部５１５には複数の半導体発光素子５１２が素子実装部５１５の周方向に沿って並べて配置され、それら半導体発光素子５１２は２個を１組として封止体５１３により封止されており、封止体５１３の長手方向は素子実装部１５の周方向に沿っている。このような構成とすれば、発光する部分が素子実装部５１５の周方向においてより連続に近い状態となるため、周方向の照度むらが生じ難い。
【００８３】
また、図１３（ｂ）に示す半導体発光モジュール６１０のように、複数の半導体発光素子６１２を、実装基板６１１の素子実装部６１５に、素子実装部６１５の周方向に沿って千鳥状に配置しても良い。半導体発光素子６１２は、例えば１個ずつ個別の封止体６１３で封止されている。このような構成とすれば、発光する部分をより満遍なく素子実装部６１５上に形成することができ、より配光特性が良好になる。
【００８４】
また、図１３（ｃ）に示す半導体発光モジュール７１０のように、複数の半導体発光素子７１２を、実装基板７１１の素子実装部７１５に、素子実装部７１５の周方向に沿って並べて配置し、全ての半導体発光素子７１２を１つの略円環形状の封止体７１３で封止しても良い。このような構成とすれば、発光する部分を素子実装部７１５の周方向に連続させることができるため、周方向の照度むらが生じ難い。
【００８５】
また、図１３（ｄ）に示す半導体発光モジュール８１０のように、基台２０に複数を組み合わせて搭載するものであっても良い。例えば、実装基板８１１は略半円弧形状の素子実装部８１５と素子実装部８１５の一箇所から延出した舌片部８１６とからなり、素子実装部８１５には複数の半導体発光素子８１２が円弧状に並べて配置されており、それら半導体発光素子８１２が１つの略円弧形状の封止体８１３で封止されている。また、舌片部８１６にはコネクタ８１７が設けられている。このような構成であったとしても、各半導体発光モジュール８１０が基台２０の前面２２に搭載される、すなわち平面配置されるのであれば、組立作業は煩雑にならない。
【００８６】
次に、本発明に係るグローブ３０に関しての変形例を説明する。グローブ３０には、ビームスプリッター８０により基台２０の前面２２を避けた斜め後方へ反射した光が到達する領域（図２おいて符号３４で示す領域。以下、開口部近傍領域３４と称する。）に、それ以外の領域よりも光拡散性が高くなるような拡散処理が施されていても良い。
【００８７】
図１４は、変形例に係るグローブに施された拡散処理を説明するための図であり、グローブ３０の開口部近傍領域３４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。
【００８８】
グローブ３０の内周面３２には、開口部近傍領域３４に、半径Ｒ（例えば、Ｒ＝４０μｍ）を有する半球状の第１の窪み３５が一様に複数形成されている。また、各第１の窪み３５の内面には、第１の窪み３５よりも小さい半径ｒ（例えば、ｒ＝５μｍ）を有する半球状の第２の窪み３６が一様に複数形成されている。なお、第１の窪み３５の半径は、Ｒ＝２０μｍ〜４０μｍの範囲が好ましく、第２の窪みの半径は、ｒ＝２μｍ〜８μｍの範囲が好ましい。
【００８９】
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、二重の窪み構造の領域を形成することにより、外周面８８によって基台２０の前面２２を避けた斜め後方へ反射された光をグローブ３０（の開口部近傍領域３４）で拡散して、配光範囲をさらに後方に広げることができる。
【００９０】
特に、このような二重窪み構造を開口部近傍領域３４のみに形成し、それ以外の領域には二重窪み構造を形成しないことで、斜め後方へ反射された光以外の光、例えば前方や側方へ向かう光を、グローブ３０でロスさせることなく効率良くグローブ３０の外側へ取り出すことができる。
【００９１】
また、半導体発光素子はその主出射方向を前方、すなわちランプ軸Ｊ方向に向けて配置したが、半導体発光素子をランプ軸Ｊ方向に対して全て、あるいは一部を傾けて配置しても良く、これにより、配光の制御性が向上し、所望の配光を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
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】
【００９３】
１，１００，２００，３００，４００ 照明用光源
１２，５１２，６１２，７１２，８１２ 半導体発光素子
１８ 内面
２０ 基台
２１ 貫通孔
２２ 前面
３０ グローブ
３５，３６ 窪み
４０ 回路ユニット
５０，１５０，３５０ 回路ホルダ
５５ 外面
８０，１８０，２８０，３８０ ビームスプリッター
８８，１８８，２８８，３８４ 外周面（受光面）
【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１５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
【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】
本発明に係る照明用光源は、複数の半導体発光素子が基台の前面にそれぞれの主出射方向を前方に向けた状態で平面配置されており、各半導体発光素子の前方には、それら半導体発光素子の主出射光の一部を前記基台の前面を避けた斜め後方へ反射させ、他の一部を前方に向けて透過させるビームスプリッターが配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る照明用光源は、複数の半導体発光素子が基台の前面に平面配置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、半導体発光素子の主出射光の一部を基台の前面を避けた斜め後方へ反射させるビームスプリッターを備えているため、照射角が狭い半導体発光素子が平面配置されていても照明用光源の配光特性が良好である。さらに、ビームスプリッターは半導体発光素子の主出射光の他の一部を基台の前方に向けて透過させるため、ビームスプリッターによる影が生じ難く、点灯時の照明用光源の意匠性も良好である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態に係る照明用光源を示す一部破断斜視図
【図２】図１に示すＡ−Ａ線に沿った断面矢視図
【図３】図２において二点鎖線で囲んだ部分を示す拡大断面図
【図４】第１の実施形態に係る半導体発光モジュールを示す平面図
【図５】第１の実施形態に係るビームスプリッターを示す断面図
【図６】図１に示すＢ−Ｂ線に沿った断面矢視図
【図７】第１の実施形態に係るビームスプリッターの変形例を示す断面図
【図８】照明用光源の配光特性を説明するための配光曲線図
【図９】第２の実施形態に係る照明用光源の要部構成を示す断面図
【図１０】第３の実施形態に係る照明用光源の要部構成を示す断面図
【図１１】第４の実施形態に係る照明用光源の要部構成を示す断面図
【図１２】第５の実施形態に係る照明用光源を説明するための図
【図１３】変形例に係る半導体発光モジュールを示す平面図
【図１４】変形例に係るグローブに施された拡散処理を説明するための図
【図１５】従来の照明用光源を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態に係る照明用光源について、図面を参照しながら説明する。なお、各図面における部材の縮尺は実際のものとは異なる。また、本願において、数値範囲を示す際に用いる符号「〜」は、その両端の数値を含む。
【００１０】
＜第１の実施形態＞
［概略構成］
図１は、第１の実施形態に係る照明用光源を示す一部破断斜視図である。図２は、図１に示すＡ−Ａ線に沿った断面矢視図である。図３は、図２において二点鎖線で囲んだ部分を示す拡大断面図である。なお、本願図面において紙面上下方向に沿って描かれた一点鎖線は照明用光源のランプ軸Ｊを示しており、紙面上方が照明用光源の前方であって、紙面下方が照明用光源の後方である。 図１から図３に示すように、第１の実施形態に係る照明用光源１は、白熱電球の代替品となるＬＥＤランプであって、光源としての半導体発光モジュール１０と、半導体発光モジュール１０が搭載された基台２０と、半導体発光モジュール１０を覆うグローブ３０と、半導体発光モジュール１０を点灯させるための回路ユニット４０と、回路ユニット４０を収容した回路ホルダ５０と、回路ホルダ５０を覆うケース６０と、回路ユニット４０と電気的に接続された口金７０と、半導体発光モジュール１０からの出射光を拡散させるためのビームスプリッター８０とを備える。
【００１１】
［各部構成］
（１）半導体発光モジュール
図４は、第１の実施形態に係る半導体発光モジュールを示す平面図である。図４に示すように、半導体発光モジュール１０は、実装基板１１と、実装基板１１に実装された光源としての複数の半導体発光素子１２と、それら半導体発光素子１２を被覆するように実装基板１１上に設けられた封止体１３とを備える。なお、本実施の形態では、半導体発光素子１２はＬＥＤであり、半導体発光モジュール１０はＬＥＤモジュールであるが、半導体発光素子１２は、例えば、ＬＤ（レーザダイオード）であっても良く、ＥＬ素子（エレクトリックルミネッセンス素子）であっても良い。
【００１２】
実装基板１１は、中央に略円形の孔部１４を有する略円環状の素子実装部１５と、素子実装部１５の内周縁の一箇所から孔部１４の中心へ向けて延出した舌片部１６とからなる。舌片部１６の後面には、回路ユニット４０の配線４１が接続されるコネクタ１７が設けられており、配線４１をコネクタ１７に接続することによって半導体発光モジュール１０と回路ユニット４０とが電気的に接続される。
【００１３】
半導体発光素子１２は、例えば３２個が素子実装部１５の前面に環状に実装されている。具体的には、素子実装部１５の径方向に沿って並べられた半導体発光素子１２を２個で１組として、１６組が素子実装部１５の周方向に沿って等間隔を空けて並べて円環状に配置されている。なお、本願において環状とは、円環状だけでなく、三角形、四角形、五角形など多角形の環状も含まれる。したがって、半導体発光素子１２は、例えば楕円や多角形の環状に実装されていても良い。
【００１４】
半導体発光素子１２は、１組ごと個別に略直方体形状の封止体１３によって封止されている。したがって、封止体１３は全部で１６個である。各封止体１３の長手方向は、素子実装部１５の径方向と一致しており、前方側からランプ軸Ｊに沿って後方側を見た場合において、ランプ軸Ｊを中心として放射状に配置されている。
【００１５】
封止体１３は、主として透光性材料からなるが、半導体発光素子１２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利用することができ、波長変換材料としては、例えば蛍光体粒子を利用することができる。
【００１６】
本実施の形態では、青色光を出射する半導体発光素子１２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１３とが採用されており、半導体発光素子１２から出射された青色光の一部が封止体１３によって黄色光に波長変換され、未変換の青色光と変換後の黄色光との混色により生成される白色光が半導体発光モジュール１０から出射される。
【００１７】
さらに、半導体発光モジュール１０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利用しても良い。半導体発光素子１２はその主出射方向を前方、すなわちランプ軸Ｊ方向に向けて配置している。
【００１８】
（２）基台
図２に戻って、基台２０は、例えば、略円柱形状の貫通孔２１を有する略円筒形状であり、その筒軸がランプ軸Ｊと一致する姿勢で配置されている。したがって、図３に示すように、貫通孔２１は前後方向に貫通し、基台２０の前面２２および後面２３はいずれも略円環形状の平面である。そして、基台２０の前面２２に半導体発光モジュール１０が搭載されており、これにより各半導体発光素子１２がそれぞれの主出射方向を前方に向けた状態で平面配置された状態となっている。このように全ての半導体発光素子１２が基台２０の前面２２に平面配置された構成であるため、基台２０へ半導体発光素子１２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。
【００１９】
なお、前面２２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２２は、半導体発光素子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。さらに、後面２３も平面に限定されない。
【００２０】
半導体発光モジュール１０は、例えば、ねじを用いてビームスプリッター８０と共に基台２０に共締めで固定されている。なお、半導体発光モジュール１０は基台２０へ接着または係合などで固定されていても良い。
【００２１】
基台２０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、またはそれらの内の２以上からなる合金、またはＣｕと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、半導体発光モジュール１０で発生した熱をケース６０に効率良く伝導させることができる。
【００２２】
照明用光源１は、基台２０に貫通孔２１が設けられているため軽量である。また、貫通孔２１内、および、貫通孔２１を介してグローブ３０内に、回路ユニット４０の一部が配置されているため小型である。
【００２３】
（３）グローブ
図２に戻って、グローブ３０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３０の開口側端部３１をケース６０の前方側端部６２内に圧入することにより、半導体発光モジュール１０およびビームスプリッター８０の前方を覆った状態で、ケース６０に固定されている。照明用光源１の外囲器は、グローブ３０とケース６０とで構成されている。
【００２４】
なお、グローブ３０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。さらには、照明用光源はグローブを備えない構成でも良い。また、グローブ３０は接着剤などによりケース６０に固定されていても良い。
【００２５】
グローブ３０の内面３２には、半導体発光モジュール１０から発せられた光を拡散させる拡散処理、例えば、シリカや白色顔料等による拡散処理が施されている。グローブ３０の内面３２に入射した光はグローブ３０を透過しグローブ３０の外部へと取り出される。
【００２６】
（４）回路ユニット
回路ユニット４０は、半導体発光素子を点灯させるためのものであって、回路基板４２と、当該回路基板４２に実装された各種の電子部品４３，４４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４０は、回路ホルダ５０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５０に固定されている。
【００２７】
回路基板４２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５０内に回路ユニット４０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４０は、熱に弱い電子部品４３が半導体発光モジュール１０から遠い後方側に位置し、熱に強い電子部品４４が半導体発光モジュール１０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４４が半導体発光モジュール１０で発生する熱によって熱破壊され難い。
【００２８】
回路ユニット４０と口金７０とは、電気配線４５，４６によって電気的に接続されている。電気配線４５は、回路ホルダ５０に設けられた貫通孔５１を通って、口金７０のシェル部７１と接続されている。また、電気配線４６は、回路ホルダ５０の後方側開口５４を通って、口金７０のアイレット部７３と接続されている。
【００２９】
回路ユニット４０の一部は、基台２０の貫通孔２１内、および、グローブ３０内に配置されている。このようにすることで、基台２０よりも後方側における回路ユニット４０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２０と口金７０との距離を縮めたり、ケース６０の径を小さくしたりすることが可能であり、照明用光源１の小型化に有利である。
【００３０】
（５）回路ホルダ
回路ホルダ５０は、例えば、両側が開口した略円筒形状であって、大径部５２と小径部５３とで構成される。前方側に位置する大径部５２には回路ユニット４０の大半が収容されている。一方、後方側に位置する小径部５３には口金７０が外嵌されており、これによって回路ホルダ５０の後方側開口５４が塞がれている。回路ホルダ５０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５０の大径部５２は基台２０の貫通孔２１を貫通しており、回路ユニットの一部は回路ホルダ５０に収容された状態で基台２０の貫通孔２１内に配置されている。図３に示すように、回路ホルダ５０と基台２０とは接触しておらず、回路ホルダ５０の外面５５と基台２０の貫通孔２１の内面２４との間には隙間が設けられている。また、回路ホルダ５０は、半導体発光モジュール１０およびビームスプリッター８０とも接触しておらず、半導体発光モジュール１０の実装基板１１と回路ホルダ５０の外面５５との間、および、回路ホルダ５０の前方側端部５７とビームスプリッター８０との間にも隙間が設けられている。したがって、半導体発光モジュール１０で発生した熱が回路ホルダ５０へ伝搬し難く、回路ホルダ５０が高温になり難いため、回路ユニット４０が熱破壊し難い。
【００３２】
（６)ケース
図２に戻って、ケース６０は、例えば、両端が開口し前方から後方へ向けて縮径した円筒形状を有する。図３に示すように、ケース６０の前方側端部６２内には基台２０とグローブ３０の開口側端部３１とが収容されており、例えばカシメによりケース６０が基台２０に固定されている。なお、ケース６０、基台２０およびグローブ３０で囲まれた空間６３に接着剤を流し込むなどしてケース６０が基台２０に固定されていても良い。
【００３３】
基台２０の後方側端部の外周縁は、ケース６０の内周面６４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２５がケース６０の内周面６４と面接触しているため、半導体発光モジュール１０から基台２０へ伝搬した熱が、さらにケース６０へ伝導し易くなっている。半導体発光素子１２で発生した熱は、主に、基台２０およびケース６０を介し、さらに回路ホルダ５０の小径部５３を介して口金７０へ伝導し、口金７０から照明器具（不図示）側へ放熱される。
【００３４】
ケース６０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、またはそれらの内の２以上からなる合金、またはＣｕと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６０に伝搬した熱を効率良く口金７０側に伝搬させることができる。なお、ケース６０の材料は、金属に限定されず、例えば熱伝導率の高い樹脂などであっても良い。
【００３５】
（７）口金
図２に戻って、口金７０は、照明用光源１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７０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７０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７１と、シェル部７１に絶縁部７２を介して装着されたアイレット部７３とを備える。シェル部７１とケース６０との間には絶縁部材７４が介在している。
【００３６】
（８）ビームスプリッター
図５は、第１の実施形態に係るビームスプリッターを示す断面図である。図５に示すように、ビームスプリッター８０は、例えば、有底筒状であって、両側が開口した略円筒形状の本体部８１と、本体部８１の後方側開口を塞ぐ略円環形状の取付部８２とを備え、回路ホルダ５０の前方側端部５７に取り付けられている。なお、例えば図３における二点鎖線が本体部８１と取付部８２との境界である。
【００３７】
図６は、図１に示すＢ−Ｂ線に沿った断面矢視図である。図６に示すように、ビームスプリッター８０には、孔部８３が設けられており、取付部８２の外周縁を半導体発光モジュール１０の実装基板１１の内周縁に載置した状態で、孔部８３に挿入したねじ９０を基台２０のねじ穴２６にねじ込むことによって、ビームスプリッター８０および実装基板１１が基台２０に共締めされている。なお、図１に示すように、孔部８３は、例えば取付部８２の外周縁の３箇所に設けられている。
【００３８】
図４に示すように、実装基板１１の素子実装部１５の内周縁には、一箇所に切欠部１８が設けられており、また図３に示すように、取付部８２の後面には、一箇所に突起８４が設けられている。これら切欠部１８および突起８４を利用すれは、突起８４を切欠部１８に嵌め込むだけの簡単な作業で、半導体発光素子１２の位置に対応する適切な位置にビームスプリッター８０を位置決めすることができる。
【００３９】
また、取付部８２の前面８５にも、回路ホルダ５０の蓋材５８の後方側端部５９と係合する略円柱形状の凹部８６が設けられており、凹部８６に後方側端部５９を嵌め込み接着などすることによって、キャップ状の蓋材５８がビームスプリッター８０に取り付けられる。
【００４０】
取付部８２の略中央には略円形の孔部８７が設けられており、この孔部８７を介して回路ホルダ５０内の空間と蓋材５８内の空間とが連通している。したがって、本来回路ホルダ５０内に収容される回路ユニット４０の一部を孔部８７内および蓋材５８内にも収容することができる。また、孔部８７が設けられているため、ビームスプリッター８０が回路ユニット４０収容の邪魔にならない。
【００４１】
ビームスプリッター８０は、透光性材料からなる。透光性材料としては、例えば、ポリカーボネート等の樹脂材料、ガラス、セラミックなどが考えられる。そして、本体部８１の外周面８８には鏡面処理が施されている。外周面８８に鏡面処理を施す方法としては、例えば金属薄膜や誘電体多層膜などの反射膜を、例えば熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、スパッタ法、メッキ、などの方法により形成することが考えられる。
【００４２】
図２に示すように、本体部８１は、その外径が後方から前方へ向けて漸次拡径した略円筒状であり、後方側からランプ軸Ｊに沿って前方側を見た場合において、本体部８１の外周面８８は環状である。本体部８１は、その筒軸と基台２０の前面２２とが直交するような姿勢で、半導体発光モジュール１０から浮いた状態で、半導体発光素子１２の前方に配置されている。環状に配置された半導体発光素子１２の前方は、環状の外周面８８で覆われた状態となっており、半導体発光素子１２と外周面８８とが対向している。すなわち、半導体発光素子１２の主出射方向は外周面８８に向けられており、外周面８８がビームスプリッター８０の受光面となっている。
【００４３】
半導体発光モジュール１０から出射され本体部８１の外周面８８に入射した主出射光は、図３の光路Ｌ１で示すように、その一部が外周面８８によって基台２０の前面２２を避けた斜め後方へ反射される。また、図３の光路Ｌ２で示すように、他の一部は本体部８１を透過して前方に向かう。すなわち、ビームスプリッター８０のビームスプリッターとしての機能は、主に本体部８１によって発揮される。
【００４４】
半導体発光素子１２の主出射光の一部を基台２０の前面２２を避けた斜め後方へ反射させる本体部８１を備えているため、照射角が狭い半導体発光素子１２を用いていても照明用光源１の配光特性が良好である。また、半導体発光素子１２が環状に配置されており、それに対応して外周面８８も環状に配置されているため、基台２０の前面２２を避けた斜め後方への反射は、基台２０の外側全周に亘って生じる。したがって、ランプ軸Ｊを中心とする全周に亘って配光特性が良好である。
【００４５】
さらに、本体部８１は、一部の光を反射させるだけでなく、他の一部の光を透過させるため、ビームスプリッター８０による影が生じ難く、点灯時に照明用光源１を前方から見た場合の意匠性が良好である。
【００４６】
本実施の形態では、ビームスプリッター８０の反射率（外周面８８の反射率）が５０％となり、ビームスプリッター８０の透過率（外周面８８の透過率）が５０％となるように、外周面８８に鏡面加工が施されている。照明用光源１の配光特性を良好に保つためには、反射率は５０％以上であることが好ましい。また、照明用光源１の点灯時の意匠性を良好に保つためには、透過率は４０％以上であることが好ましい。まとめると、本体部８１による光の吸収が０％と仮定した場合、反射率は、５０％〜６０％が好ましく、透過率は、４０％〜５０％が好ましい。
【００４７】
なお、反射率および透過率は、外周面８８の全体に亘って均一である必要はなく、領域によってそれらが変化する構成でも良い。
図３に示すように、半導体発光モジュール１０の封止体１３は、前方側からランプ軸Ｊに沿って後方側を見た場合において、本体部８１の真下に位置し、封止体１３全体がビームスプリッター８０によって覆われている。外周面８８の後方側端縁（外周面８８のランプ軸Ｊ側端縁）８９は、半導体発光素子１２の照射角θのランプ軸Ｊ側の臨界角上、もしくは、当該臨界角よりもランプ軸Ｊ側に位置している。この構成により、ビームスプリッター８０の後面と半導体発光モジュール１０との隙間に出射光が入り難くなっており、出射光のロスが防止されている。
【００４８】
本体部８１の外周面８８は、本体部８１の筒軸側に凹入した凹曲面形状である。より具体的には、本体部８１をランプ軸Ｊ（本体部８１の筒軸と一致）を含む仮想面で切断した場合の切断面（以下、「縦断面」と称する）において、外周面８８の形状はランプ軸Ｊ側に膨らんだ略円弧形状である。言い換えると、前記切断面における外周面８８の後方側端縁８９と前方側端縁とを結ぶ直線よりもランプ軸Ｊ側に凹入した略円弧形状である。具体的には、本実施の形態の場合、縦断面における外周面８８の円弧の形状は略楕円弧形状である。
【００４９】
このような形状は、より真後ろに近い（よりランプ軸Ｊと平行に近い）斜め後方に半導体発光素子１２の出射光を反射させることに適しており、照明用光源１の配光角を広げるのに有効である。また、反射光を特定の方向に集中させるのにも有利である。
【００５０】
なお、本実施の形態では、本体部８１の外周面８８の全体に鏡面処理が施されているが、必ずしも全体に鏡面処理が施されている必要はなく、外周面８８の一部のみに鏡面処理が施されていても良い。一部に鏡面処理を施さないことによって、前方へ抜ける光量を局所的に増加させることができる。
【００５１】
また、ビームスプリッター８０の本体部８１の外周面８８の形状は、縦断面においてランプ軸Ｊ側に膨らんだ略円弧形状に限定されず、図７（ａ）に示すように、ビームスプリッター８０ａの本体部８１ａの外周面８８ａの形状は、縦断面において直線状であっても良い。また、図７（ｂ）に示すように、ビームスプリッター８０ｂの本体部８１ｂの外周面８８ｂの形状は、縦断面においてランプ軸Ｊとは反対側に膨らんだ略円弧形状であっても良い。
【００５２】
また、本実施の形態に係るビームスプリッター８０は有底筒状であったが、図７（ｃ）に示すように、ビームスプリッター８０ｃは、略板状であっても良い。例えば、回路ユニット４０が回路ホルダ５０内に収まっているのであれば、ビームスプリッター８０ｃに孔部は必要でないので、孔部のない略円板形状のビームスプリッター８０ｃとすることが考えられる。この場合、ビームスプリッター８０ｃには、半導体発光素子１２と対向する領域に受光面８８ｃを設けることが考えられる。
【００５３】
さらに、図７（ｄ）に示すように、ビームスプリッター８０ｄが、受光面８８ｄが設けられた略円板形状である場合に、ビームスプリッター８０ｄの前面８９ｄを凹曲面形状にして、ビームスプリッター８０ｄ内から出射する光を前方へ集中させる構成としても良い。
【００５４】
［照明用光源の配光特性］
次に、照明用光源１の配光特性が良好である理由を詳細に説明する。図８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８に示すように、配光曲線図は、照明用光源１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、照明用光源１のランプ軸Ｊに沿った前方を０°、ランプ軸Ｊに沿った後方を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。
【００５５】
図８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照明用光源１の配光曲線Ｃを示している。
【００５６】
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８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。
【００５７】
図８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照明用光源１の配光角は約２７０°である。このように、照明用光源１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、照明用光源１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。
【００５８】
なお、照明用光源１の配光角を更に大きくする方法の１つとして、半導体発光素子１２を、実装基板１１の素子実装部１５の外周縁に配置することが考えられる。このようにすれば、ビームスプリッター８０によって、より真後ろに近い（よりランプ軸Ｊと平行に近い）斜め後方に半導体発光素子１２の出射光を反射させることができる。
【００５９】
＜第２の実施形態＞
図９は、第２の実施形態に係る照明用光源の要部構成を示す断面図である。図９に示すように、第２の実施の形態に係る照明用光源１００は、ビームスプリッター１８０が回路ホルダ１５０ではなく半導体発光モジュール１１０の実装基板１１１に固定されている点において、第１の実施形態に係る照明用光源１と相違する。その他の構成については基本的に第１の実施形態に係る照明用光源１と略同様である。したがって、上記相違点についてのみ詳細に説明し、その他の構成については説明を簡略若しくは省略する。なお、第１の実施形態と同じ部材については、そのまま第１の実施形態と同じ符号を用いている。
【００６０】
第２の実施形態に係る照明用光源１００は、白熱電球の代替品となるＬＥＤランプであって、光源としての半導体発光モジュール１１０と、半導体発光モジュール１１０が搭載された基台２０と、半導体発光モジュール１１０を覆うグローブ３０と、半導体発光モジュール１１０を点灯させるための回路ユニット４０と、回路ユニット４０を収容した回路ホルダ１５０と、回路ホルダ１５０を覆うケース６０と、回路ユニット４０と電気的に接続された口金（不図示）と、半導体発光モジュール１１０からの出射光を拡散させるためのビームスプリッター１８０とを備える。
【００６１】
半導体発光モジュール１１０は、実装基板１１１、複数の半導体発光素子（不図示）および１１３を備え、コネクタ１１７が実装基板１１１の舌片部１１６の後面ではなく前面に設けられている点を除いては、第１の実施形態に係る半導体発光モジュール１０と略同じ態様である。なお、コネクタ１１７には、第１の実施形態と同様に回路ユニット４０の配線４１が接続される。
【００６２】
回路ホルダ１５０は、前方側端部１５７にビームスプリッター１８０ではなく蓋材１５８の後方側端部１５９が取り付けられている点を除いては、第１の実施の形態に係る回路ホルダ５０と略同じ態様である。
【００６３】
ビームスプリッター１８０は、例えば、第１の実施形態に係るビームスプリッター８０のような取付部８２を有しておらず、両側が開口した略円筒形状の本体部１８１だけで構成されている。本体部１８１は、第１の実施形態に係るビームスプリッター８０の本体部８１の後方側端部をランプ軸Ｊに沿って後方に延出させたような略円筒形状であり、第１の実施形態のように回路ホルダ１５０には固定されておらず、後方側端部１８９が実装基板１１１の素子実装面１１５の前面１１９に固定されている。
【００６４】
本体部１８１の外周面１８８は全体が鏡面処理されており受光面となっている。半導体発光モジュール１１０から出射され外周面１８８に入射した主出射光は、その一部が外周面１８８によって基台２０の前面２２を避けた斜め後方へ反射され、他の一部が本体部１８１を透過して前方に向かう。そのため、照射角が狭い半導体発光素子を用いても照明用光源１００の配光特性が良好である。さらに、ビームスプリッター１８０は、一部の光を反射させるだけでなく、他の一部の光を透過させるため、照明用光源１００の点灯時の意匠性が良好である。
【００６５】
第２の実施形態に係る照明用光源１００は、上記のような構成であるため、ビームスプリッター１８０と半導体発光モジュール１１０の実装基板１１１との間に隙間がなく、半導体発光モジュール１１０の出射光がその隙間に侵入してロスすることがない。また、ビームスプリッター１８０を固定し易い。
【００６６】
＜第３の実施形態＞
図１０は、第３の実施形態に係る照明用光源の要部構成を示す断面図である。図１０に示すように、第３の実施の形態に係る照明用光源２００は、ビームスプリッター２８０が実装基板１１１に固定されているのではなく、グローブ２３０に固定されている点において、第２の実施形態に係る照明用光源１００と相違する。その他の構成については基本的に第２の実施形態に係る照明用光源１００と略同様である。したがって、上記相違点についてのみ詳細に説明し、その他の構成については説明を簡略若しくは省略する。なお、既に説明した実施形態と同じ部材が使用されている場合は、その実施形態と同じ符号を用いている。
【００６７】
第３の実施形態に係る照明用光源２００は、白熱電球の代替品となるＬＥＤランプであって、光源としての半導体発光モジュール１１０と、半導体発光モジュール１１０が搭載された基台２０と、半導体発光モジュール１１０を覆うグローブ２３０と、半導体発光モジュール１１０を点灯させるための回路ユニット４０と、回路ユニット４０を収容した回路ホルダ１５０と、回路ホルダ１５０を覆うケース６０と、回路ユニット４０と電気的に接続された口金（不図示）と、半導体発光モジュール１１０からの出射光を拡散させるためのビームスプリッター２８０とを備える。
【００６８】
グローブ２３０は、ランプ軸Ｊと直交する仮想面によってグローブ２３０を前後方向に２分割してなる前方側部材２３１および後方側部材２３２で構成されており、それら前方側部材２３１および後方側部材２３２を合わせて一般電球形状であるＡ型の電球のバルブを模した形状となる。後方側部材２３２の後方側端部２３３はケース６０の前方側端部６２内に収容されており、ケース６０、基台２０および後方側部材２３２が、例えば接着剤を流し込むなどして一体に固着されている。後方側部材２３２の前方側には前方側部材２３１が取り付けられている。
【００６９】
ビームスプリッター２８０は、例えば、第１の実施形態に係るビームスプリッター８０の本体部８１の前方側端部をランプ軸Ｊから遠ざかるように延出させたような略円筒形状であり、第２の実施形態のように実装基板１１１には固定されておらず、前方側端部２８９がグローブ２３０の後方側部材２３２に固定されている。具体的には、後方側部材２３２の前方側端部２３４には本体部２８１の前方側端部２８９を係合させるための係合溝２３５が設けられており、係合溝２３５に前方側端部２８９を係合させることによって固定されている。
【００７０】
本体部２８１の外周面２８８は全体が鏡面処理されており受光面となっている。半導体発光モジュール１１０から出射され外周面２８８に入射した主出射光は、その一部が外周面２８８によって基台２０の前面２２を避けた斜め後方へ反射され、他の一部が本体部２８１を透過して前方に向かう。そのため、照射角が狭い半導体発光素子を用いても照明用光源１００の配光特性が良好である。さらに、ビームスプリッター２８０は、一部の光を反射させるだけでなく、他の一部の光を透過させるため、照明用光源２００の点灯時の意匠性が良好である。
【００７１】
第３の実施形態に係る照明用光源２００は、上記のような構成であるため、ビームスプリッター２８０が半導体発光モジュール１１０や回路ホルダ１５０と接触していない。したがって、ビームスプリッター２８０に半導体発光モジュール１１０で発生した熱が伝わり難い。
【００７２】
＜第４の実施形態＞
図１１は、第４の実施形態に係る照明用光源の要部構成を示す断面図である。図１１に示すように、第４の実施の形態に係る照明用光源３００は、グローブを備えておらず、ビームスプリッター３８０がグローブの役割を果たす点において、第１の実施形態に係る照明用光源１と相違する。その他の構成については基本的に第１の実施形態に係る照明用光源１と略同様である。したがって、上記相違点についてのみ詳細に説明し、その他の構成については説明を簡略若しくは省略する。なお、第１の実施形態と同じ部材については、第１の実施形態と同じ符号を用いている。
【００７３】
第４の実施形態に係る照明用光源３００は、白熱電球の代替品となるＬＥＤランプであって、光源としての半導体発光モジュール１０と、半導体発光モジュール１０が搭載された基台２０と、半導体発光モジュール１０を点灯させるための回路ユニット４０と、回路ユニット４０を収容した回路ホルダ３５０と、回路ホルダ３５０を覆うケース６０と、回路ユニット４０と電気的に接続された口金（不図示）と、半導体発光モジュール１０からの出射光を拡散させるためのビームスプリッター３８０とを備える。
【００７４】
回路ホルダ３５０は、前方側端部３５７にビームスプリッター３８０ではなく、略板状の蓋材３５８が取り付けられている点を除いては、第１の実施の形態に係る回路ホルダ５０と略同じ態様である。
【００７５】
ビームスプリッター３８０は、前面３８２が凸曲面形状の板状であって半導体発光モジュール１０を覆っており、ビームスプリッター３８０の後方側端部３８１がケース６０の前方側端部６２内に差し込まれた状態でケース６０に固定されている。ビームスプリッター３８０の後面３８３には、実装基板１１上に環状に配置された半導体発光素子（不図示）に対応する位置に、ランプ軸Ｊを中心とした環状の受光面３８４が形成されている。受光面３８４は、縦断面において封止体１３を覆うような略円弧形状に形成されており、その受光面３８４に鏡面加工が施されている。
【００７６】
半導体発光モジュール１０から出射されビームスプリッター３８０の受光面３８４に入射した主出射光は、その一部が受光面３８４によって基台２０の前面２２を避けた斜め後方へ反射され、他の一部がビームスプリッター３８０を透過して前方に向かう。そのため、照射角が狭い半導体発光素子を用いても照明用光源３００の配光特性が良好である。さらに、ビームスプリッター３８０は、一部の光を反射させるだけでなく、他の一部の光を透過させるため、照明用光源１００の点灯時の意匠性が良好である。
【００７７】
第４の実施形態に係る照明用光源３００は、上記のような構成であるため、グローブを必要としないぶん部材点数が少なく、照明用光源３００の組立作業がより簡単である。
＜第５の実施形態＞
図１２は、第５の実施形態に係る照明用光源を説明するための図であって、図１２（ａ）は照明用光源の要部構成を示す断面図であり、図１２（ｂ）は半導体発光モジュールの平面図である。図１２（ａ）に示すように、第５の実施の形態に係る照明用光源４００は、半導体発光モジュール４１０にはランプ軸Ｊ付近にも半導体発光素子４１２が配置されている点において、第２の実施形態に係る照明用光源１００と相違する。その他の構成については基本的に第２の実施形態に係る照明用光源１００と略同様である。したがって、上記相違点についてのみ詳細に説明し、その他の構成については説明を簡略若しくは省略する。なお、既に説明した実施形態と同じ部材が使用されている場合は、その実施形態と同じ符号を用いている。
【００７８】
第５の実施形態に係る照明用光源４００は、白熱電球の代替品となるＬＥＤランプであって、光源としての半導体発光モジュール４１０と、半導体発光モジュール４１０が搭載された基台２０と、半導体発光モジュール４１０を覆うグローブ３０と、半導体発光モジュール４１０を点灯させるための回路ユニット４０と、回路ユニット４０を収容した回路ホルダ３５０と、回路ホルダ１５０を覆うケース６０と、回路ユニット４０と電気的に接続された口金（不図示）と、半導体発光モジュール４１０からの出射光を拡散させるためのビームスプリッター１８０とを備える。
【００７９】
図１２（ｂ）に示すように、半導体発光モジュール４１０は、略円環形状ではなく略円形状の実装基板４１１を有し、実装基板４１１には半導体発光素子４１２が環状に配置されているだけでなく、その環の内側にも配置されている。具体的には、例えば、実装基板４１１の中央領域（ランプ軸Ｊ付近の領域）に、例えば２個を１組とする４組の半導体発光素子４１２が配置されている。それら４組の半導体発光素子４１２は、ビームスプリッター１８０の内側に位置している。なお、半導体発光素子４１２は１組ごと封止体４１３により封止されている。また、実装基板４１１の後面にはコネクタ４１７が設けられている。
【００８０】
第５の実施形態に係る照明用光源４００は、上記のような構成であるため、ビームスプリッター１８０の内側に位置する半導体発光素子４１２から出射された光が、ビームスプリッター１８０に殆ど干渉されることなく前方へ向かう。したがって、前方へ向かう光量を大きくすることができるため、ビームスプリッター１８０による影が生じ難い。
【００８１】
＜変形例＞
以上、本発明の構成を第１〜第５の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施の形態に限られない。例えば、第１〜第５の実施形態に係る照明用光源の部分的な構成、および下記の変形例に係る構成を、適宜組み合わせてなる照明用光源であっても良い。また、上記実施の形態に記載した材料、数値等は好ましいものを例示しているだけであり、それに限定されることはない。さらに、本発明の技術的思想の範囲を逸脱しない範囲で、照明用光源の構成に適宜変更を加えることは可能である。
【００８２】
例えば、本発明に係る半導体発光モジュールは、半導体発光素子を複数ではなく１つだけ備える構成であっても良い。
また、図１３（ａ）に示す半導体発光モジュール５１０のように、封止体５１３を、実装基板５１１の素子実装部５１５に、封止体５１３の長手方向が素子実装部５１５の周方向に沿うように配置しても良い。実装基板５１１の素子実装部５１５には複数の半導体発光素子５１２が素子実装部５１５の周方向に沿って並べて配置され、それら半導体発光素子５１２は２個を１組として封止体５１３により封止されており、封止体５１３の長手方向は素子実装部１５の周方向に沿っている。このような構成とすれば、発光する部分が素子実装部５１５の周方向においてより連続に近い状態となるため、周方向の照度むらが生じ難い。
【００８３】
また、図１３（ｂ）に示す半導体発光モジュール６１０のように、複数の半導体発光素子６１２を、実装基板６１１の素子実装部６１５に、素子実装部６１５の周方向に沿って千鳥状に配置しても良い。半導体発光素子６１２は、例えば１個ずつ個別の封止体６１３で封止されている。このような構成とすれば、発光する部分をより満遍なく素子実装部６１５上に形成することができ、より配光特性が良好になる。
【００８４】
また、図１３（ｃ）に示す半導体発光モジュール７１０のように、複数の半導体発光素子７１２を、実装基板７１１の素子実装部７１５に、素子実装部７１５の周方向に沿って並べて配置し、全ての半導体発光素子７１２を１つの略円環形状の封止体７１３で封止しても良い。このような構成とすれば、発光する部分を素子実装部７１５の周方向に連続させることができるため、周方向の照度むらが生じ難い。
【００８５】
また、図１３（ｄ）に示す半導体発光モジュール８１０のように、基台２０に複数を組み合わせて搭載するものであっても良い。例えば、実装基板８１１は略半円弧形状の素子実装部８１５と素子実装部８１５の一箇所から延出した舌片部８１６とからなり、素子実装部８１５には複数の半導体発光素子８１２が円弧状に並べて配置されており、それら半導体発光素子８１２が１つの略円弧形状の封止体８１３で封止されている。また、舌片部８１６にはコネクタ８１７が設けられている。このような構成であったとしても、各半導体発光モジュール８１０が基台２０の前面２２に搭載される、すなわち平面配置されるのであれば、組立作業は煩雑にならない。
【００８６】
次に、本発明に係るグローブ３０に関しての変形例を説明する。グローブ３０には、ビームスプリッター８０により基台２０の前面２２を避けた斜め後方へ反射した光が到達する領域（図２おいて符号３４で示す領域。以下、開口部近傍領域３４と称する。）に、それ以外の領域よりも光拡散性が高くなるような拡散処理が施されていても良い。
【００８７】
図１４は、変形例に係るグローブに施された拡散処理を説明するための図であり、グローブ３０の開口部近傍領域３４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。
【００８８】
グローブ３０の内周面３２には、開口部近傍領域３４に、半径Ｒ（例えば、Ｒ＝４０μｍ）を有する半球状の第１の窪み３５が一様に複数形成されている。また、各第１の窪み３５の内面には、第１の窪み３５よりも小さい半径ｒ（例えば、ｒ＝５μｍ）を有する半球状の第２の窪み３６が一様に複数形成されている。なお、第１の窪み３５の半径は、Ｒ＝２０μｍ〜４０μｍの範囲が好ましく、第２の窪みの半径は、ｒ＝２μｍ〜８μｍの範囲が好ましい。
【００８９】
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、二重の窪み構造の領域を形成することにより、外周面８８によって基台２０の前面２２を避けた斜め後方へ反射された光をグローブ３０（の開口部近傍領域３４）で拡散して、配光範囲をさらに後方に広げることができる。
【００９０】
特に、このような二重窪み構造を開口部近傍領域３４のみに形成し、それ以外の領域には二重窪み構造を形成しないことで、斜め後方へ反射された光以外の光、例えば前方や側方へ向かう光を、グローブ３０でロスさせることなく効率良くグローブ３０の外側へ取り出すことができる。
【００９１】
また、半導体発光素子はその主出射方向を前方、すなわちランプ軸Ｊ方向に向けて配置したが、半導体発光素子をランプ軸Ｊ方向に対して全て、あるいは一部を傾けて配置しても良く、これにより、配光の制御性が向上し、所望の配光を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
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】
【００９３】
１，１００，２００，３００，４００ 照明用光源
１２，５１２，６１２，７１２，８１２ 半導体発光素子
１８ 内面
２０ 基台
２１ 貫通孔
２２ 前面
３０ グローブ
３５，３６ 窪み
４０ 回路ユニット
５０，１５０，３５０ 回路ホルダ
５５ 外面
８０，１８０，２８０，３８０ ビームスプリッター
８８，１８８，２８８，３８４ 外周面（受光面）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体発光素子が基台の前面にそれぞれの主出射方向を前方に向けた状態で平面配置されており、各半導体発光素子の前方には、それら半導体発光素子の主出射光の一部を前記基台の前面を避けた斜め後方へ反射させ、他の一部を前方に向けて透過させるビームスプリッターが配置されていることを特徴とする照明用光源。
【請求項２】
前記複数の半導体発光素子は、前記基台の前面に環状に配置されており、前記ビームスプリッターは、それら半導体発光素子と対向する環状の受光面を有し、当該受光面に入射した光の一部を前記基台の前面を避けた斜め後方へ反射させ、他の一部を前方に向けて透過させることを特徴とする請求項１記載の照明用光源。
【請求項３】
前記ビームスプリッターは筒状の本体部を有し、前記本体部は、その筒軸が前記基台の前面と直交し、その外径が後方から前方へ向けて漸次拡径し、その外周面が前記複数の半導体発光素子の前方を覆っており、前記本体部の外周面が前記受光面であることを特徴とする請求項２記載の照明用光源。
【請求項４】
前記本体部の外周面は、前記本体部の筒軸側に凹入した凹曲面形状であることを特徴とする請求項３記載の照明用光源。
【請求項５】
前記ビームスプリッターは、反射率が５０％〜６０％であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の照明用光源。
【請求項６】
前記ビームスプリッターは、透過率が４０％〜５０％であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の照明用光源。
【請求項７】
前記基台は前後方向に貫通する貫通孔を有し、前記貫通孔内には前記複数の半導体発光素子を点灯させるための回路ユニットの少なくとも一部が配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の照明用光源。
【請求項８】
前記ビームスプリッターの前方を覆うグローブを備え、当該グローブは、前記斜め後方へ反射した光が到達する領域の方がそれ以外の領域よりも光拡散性が高いことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の照明用光源。
【請求項９】
半導体発光素子をランプ軸方向に対して全て、あるいは一部を傾けて配置したことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の照明用光源。
【請求項１０】
前記グローブの内周面には、前記斜め後方へ反射した光が到達する領域に複数の窪みが形成されており、それぞれの窪みの内面にはさらに窪みが形成されていることを特徴とする請求項８に記載の照明用光源。
【請求項１】
複数の半導体発光素子が基台の前面にそれぞれの主出射方向を前方に向けた状態で平面配置されており、各半導体発光素子の前方には、それら半導体発光素子の主出射光の一部を前記基台の前面を避けた斜め後方へ反射させ、他の一部を前方に向けて透過させるビームスプリッターが配置されていることを特徴とする照明用光源。
【請求項２】
前記複数の半導体発光素子は、前記基台の前面に環状に配置されており、前記ビームスプリッターは、それら半導体発光素子と対向する環状の受光面を有し、当該受光面に入射した光の一部を前記基台の前面を避けた斜め後方へ反射させ、他の一部を前方に向けて透過させることを特徴とする請求項１記載の照明用光源。
【請求項３】
前記ビームスプリッターは筒状の本体部を有し、前記本体部は、その筒軸が前記基台の前面と直交し、その外径が後方から前方へ向けて漸次拡径し、その外周面が前記複数の半導体発光素子の前方を覆っており、前記本体部の外周面が前記受光面であることを特徴とする請求項２記載の照明用光源。
【請求項４】
前記本体部の外周面は、前記本体部の筒軸側に凹入した凹曲面形状であることを特徴とする請求項３記載の照明用光源。
【請求項５】
前記ビームスプリッターは、反射率が５０％〜６０％であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の照明用光源。
【請求項６】
前記ビームスプリッターは、透過率が４０％〜５０％であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の照明用光源。
【請求項７】
前記基台は前後方向に貫通する貫通孔を有し、前記貫通孔内には前記複数の半導体発光素子を点灯させるための回路ユニットの少なくとも一部が配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の照明用光源。
【請求項８】
前記ビームスプリッターの前方を覆うグローブを備え、当該グローブは、前記斜め後方へ反射した光が到達する領域の方がそれ以外の領域よりも光拡散性が高いことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の照明用光源。
【請求項９】
半導体発光素子をランプ軸方向に対して全て、あるいは一部を傾けて配置したことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の照明用光源。
【請求項１０】
前記グローブの内周面には、前記斜め後方へ反射した光が到達する領域に複数の窪みが形成されており、それぞれの窪みの内面にはさらに窪みが形成されていることを特徴とする請求項８に記載の照明用光源。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−１５１１４５（Ｐ２０１２−１５１１４５Ａ）
【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２０１１−６４１２（Ｐ２０１１−６４１２）
【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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