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】照明方向である上方側に開口を有する筒状のケース６０と、前記ケース６０の上方側に前記開口を塞ぐように取り付けられたグローブ３０とで構成される外囲器２内に、光源としての１または複数の発光モジュール１０が収容された照明用光源１において、前記外囲器２内の全ての発光モジュール１０は、主出射方向を上方に向けた姿勢で平面配置されており、前記発光モジュール１０の上方側には、前記発光モジュール１０からの出射光が出射角３０°〜６０°の範囲で最大光度となって前記グローブ３０の内面３２に届くように、前記出射光を拡散させる１または複数の光学部材８０が配置されている構成とする。
【解決手段】照明方向である上方側に開口を有する筒状のケース６０と、前記ケース６０の上方側に前記開口を塞ぐように取り付けられたグローブ３０とで構成される外囲器２内に、光源としての１または複数の発光モジュール１０が収容された照明用光源１において、前記外囲器２内の全ての発光モジュール１０は、主出射方向を上方に向けた姿勢で平面配置されており、前記発光モジュール１０の上方側には、前記発光モジュール１０からの出射光が出射角３０°〜６０°の範囲で最大光度となって前記グローブ３０の内面３２に届くように、前記出射光を拡散させる１または複数の光学部材８０が配置されている構成とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光モジュール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有する発光モジュール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２１に示すように、特許文献１に記載の照明用光源９００は、基台９０１が、第１基台部９０２と、第１基台部９０２の上面の一部の領域から逆錐台状に突出する第２基台部９０３とからなり、第１基台部９０２の上面には第１のＬＥＤ９０４が配置され、第２基台部９０３の上面には第２のＬＥＤ９０５が配置され、第２基台部９０３を上方から第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となった構成としている。この構成によって、第１のＬＥＤ９０４からの出射光を光反射面９０６によって斜め下方へ反射させることで、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の上面と第２基台部９０３の上面とがＬＥＤの搭載面であり、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つだけの場合と比べて組立作業が煩雑である。すなわち、例えば、ロボットを用いてＬＥＤを搭載する場合に、全てのＬＥＤを平面配置するのであれば高さ方向のセッティングが不要であるが、高さの違う搭載面が２つ存在していると、それぞれの高さに対応するための高さ方向のセッティングが必要であり、その結果、ロボット操作が複雑化したり作業速度が低下したりする。
【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、照明方向である上方側に開口を有する筒状のケースと、前記ケースの上方側に前記開口を塞ぐように取り付けられたグローブとで構成される外囲器内に、光源としての１または複数の発光モジュールが収容された照明用光源であって、前記外囲器内の全ての発光モジュールは、主出射方向を上方に向けた姿勢で平面配置されており、前記発光モジュールの上方側には、前記発光モジュールからの出射光を拡散させる１または複数の光学部材が配置されており、前記光学部材は、筒状であってその筒軸がランプ軸と平行である外側部と、当該外側部の筒内に詰められた柱状の内側部とで構成され、前記外側部は透光性材料からなると共に、前記内側部は前記外側部の透光性材料よりも屈折率の低い透光性材料からな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、外囲器内の全ての発光モジュールが主出射方向を上方に向けた姿勢で平面配置されている構成であるため、発光モジュールの取り付けが容易であり、ひいては照明用光源の組立作業が簡単である。さらに、発光モジュールの上方側には、前記発光モジュールからの出射光を拡散させる１または複数の光学部材が配置されているため、照射角が狭い発光モジュール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。
【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】第１の実施形態に係る照明用光源を示す断面図
【図３】回路ホルダを示す斜視図
【図４】光学部材による出射光の拡散の態様を説明するための概略図
【図５】第１の実施形態に係る発光モジュールおよび光学部材を説明するための平面図
【図６】第１の実施形態に係る照明用光源の配光特性を説明するための配光曲線図
【図７】光学部材の高さが照明用光源の配光特性に与える影響を説明するための配光曲線図
【図８】光学部材の外径が照明用光源の配光特性に与える影響を説明するための配光曲線図
【図９】変形例に係る発光モジュールおよび光学部材を説明するための平面図
【図１０】変形例に係る発光モジュールおよび光学部材を説明するための平面図
【図１１】変形例に係る発光モジュールおよび光学部材を説明するための平面図
【図１２】第２の実施形態に係る発光モジュールおよび光学部材を説明するための平面図
【図１３】第３の実施形態に係る発光モジュールおよび光学部材を説明するための平面図
【図１４】第４の実施形態に係る発光モジュールおよび光学部材を説明するための平面図
【図１５】第５の実施形態に係る照明用光源を示す一部破断斜視図
【図１６】第５の実施形態に係る照明用光源を示す断面図
【図１７】図１６において二点鎖線で囲んだ部分を示す拡大断面図
【図１８】第６の実施形態に係る光学部材を説明するための図
【図１９】第６の実施形態に係る光学部材の配光特性を説明するための配光曲線図
【図２０】第６の実施形態の変形例に係る光学部材を説明するための断面図
【図２１】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。
＜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、第１の実施形態に係る照明用光源を示す断面図である。なお、図２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照明方向である上方であって、紙面下方が照明用光源の下方である。
【００１０】
図１および図２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、光源としての発光モジュール１０と、発光モジュール１０が搭載された基台２０と、発光モジュール１０を覆うグローブ３０と、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、発光モジュール１０からの出射光を拡散させるための光学部材８０とを備える。照明用光源１の外囲器２は、グローブ３０とケース６０とで構成され、外囲器２内に発光モジュール１０および光学部材８０が収容されている。
【００１１】
［各部構成］
（１）発光モジュール
図２に示すように、発光モジュール１０は、実装基板１１と、実装基板１１に実装された半導体発光素子１２と、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とを備える半導体発光モジュールであって、ランプ軸Ｊ上に配置されている。なお、本実施の形態では、半導体発光素子１２はＬＥＤであり、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、例えば、上方から見て（平面視において）略正方形の板状であって、基台２０の上面２１に取り付けられている。なお、本願において、上方側から見てとは、上方側からランプ軸Ｊに沿って下方側を見ての意味であり、例えば図２においては、紙面上側からランプ軸Ｊに沿って紙面下側を見ての意味である。
半導体発光素子１２は、実装基板１１の上面に、例えばマトリクス状に５行５列の計２５個が実装されており、それら半導体発光素子１２は、ランプ軸Ｊを中心として点対称となるように平面配置されている。また、各半導体発光素子１２は、それぞれの主出射方向がランプ軸Ｊに沿った上方に向けた姿勢で実装されている。
【００１３】
なお、半導体発光素子１２の数は２５個に限定されず、例えば１個であっても良いし２５個以外の複数であっても良い。また、半導体発光素子１２の配置もマトリックス状に限定されず、例えば円環状などの環状に配置されていても良い。さらに、半導体発光素子１２の姿勢は、半導体発光素子１２の全てがランプ軸Ｊ方向に沿った上方に向いている必要はなく、一部がランプ軸Ｊに対して斜めに傾いた方向に向けた姿勢で実装されていても良く、これにより配光の制御性がより向上して、より好ましい配光を得ることができる。
【００１４】
封止体１３は、例えばブロック状であって、２５個全ての半導体発光素子１２を封止している。封止体１３の上面１３ａは、上方から見て略正方形の平面であって、発光モジュール１０の上方側発光面を構成しており、上面１３ａとランプ軸Ｊとは、上面１３ａの中心において直交している。なお、上面１３ａとランプ軸Ｊとは、必ずしも上面１３ａの中心において直交している必要はないが、ランプ軸Ｊを中心とする全周に亘って均一な配光を得るためには、上面１３ａの中心において交差していることが好ましく、直交していることがより好ましい。
【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。
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発光モジュール１０から出射される。
【００１６】
なお、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。
（２）基台
基台２０は、例えば略円板状であり、その上面２１および下面２２は、いずれも略円形の平面であって、それぞれランプ軸Ｊと直交している。基台２０の上面２１には、発光モジュール１０が平面配置されており、例えば、ねじ止め、接着、係合などにより基台２０に固定されている。なお、上面２１は略円形に限定されず、どのような形状であっても良い。また、上面２１は、発光モジュール１０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、下面２２も平面に限定されない。
【００１７】
基台２０には、上下方向に貫通する一対の貫通孔２３が形成されており、これら貫通孔２３を介して回路ユニット４０の一対の配線４１が基台２０の上方側に導出されている。それら配線４１は、それぞれ発光モジュール１０の実装基板１１に接続されており、これにより発光モジュール１０と回路ユニット４０とが電気的に接続されている。
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、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。
【００１８】
（３）グローブ
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の上方側開口内に圧入することにより、発光モジュール１０および光学部材８０の上方を覆った状態で、ケース６０の上方側開口を塞ぐようにして、ケース６０の上方側端部６１に取り付けられている。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。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。
【００１９】
グローブ３０の内面３２には、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。グローブ３０の最大外径Ｗ１は、ケース６０の上方側端部６１の外径Ｗ２よりも大きい。したがって、グローブ３０の外部へ取り出される光が下方側へ回り込み易く、より大きな配光角を得ることができる。
【００２０】
（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の一方の主面４２ａ側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２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。
【００２１】
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が発光モジュール１０から遠い下方側に位置し、熱に強い電子部品４４が発光モジュール１０に近い上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。
【００２２】
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の下方側開口５４を通って、口金７０のアイレット部７３と接続されている。
（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状であって、大径部５２と小径部５３とで構成される。上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、下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の下方側開口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。
【００２３】
回路ホルダ５０の上方側には基台２０が位置しているが、回路ホルダ５０の上方側端部５５と基台２０とは接触しておらず、隙間が設けられている、また、回路ホルダ５０の外面５６とケース６０の内周面６２とは接触しておらず、隙間が設けられている。したがって、発光モジュール１０で発生した熱が、基台２０やケース６０を介して回路ホルダ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。
【００２４】
図３は、回路ホルダを示す斜視図である。回路ホルダ５０の大径部５２の内周面５２ａには、回路ユニット４０の回路基板４２を回路ホルダ５０に固定するための一対のレール溝５７が、互いに対向するように設けられている。一対のレール溝５７は、回路基板４２がランプ軸Ｊ（図２参照）と平行になる姿勢、すなわち縦置きの姿勢で、回路ユニット４０を回路ホルダ５０に固定するためのものであって、各レール溝５７は、大径部５２の内周面５２に沿って上下方向に延出しており、回路基板４２の両側縁部をそれら一対のレール溝５７に嵌め込むと、回路ユニット４０が縦置きの姿勢で固定される。
【００２５】
一対のレール溝５７は、ランプ軸Ｊを挟んで対向しておらず、ランプ軸Ｊを挟まずに対向しており、ランプ軸Ｊに対しては、両方のレール溝５７が一方側に偏った位置となるよう配置されている。別の表現をすれば、ランプ軸Ｊを含む仮想面で大径部５２内を２つの空間に区切った場合に、一方の空間内に両方のレール溝５７が収まるよう配置されている。したがって、それらレール溝５７に回路基板４２を固定すると、回路基板４２はランプ軸Ｊ上、すなわち大径部５２の中央位置には配置されず、ランプ軸Ｊに対して一方側にずれた位置に配置される。そのため、回路基板４２によって大径部５２内は、一方の主面４２ａ側の広い空間と、他方の主面４２ｂ側の狭い空間とに区切られる。これにより、一方の主面４２ａ側には、より背の高い電子部品を配置することができる。
【００２６】
各レール溝５７は、基礎部５７ａ並びに、当該基礎部５７ａに設けられた第１壁部５７ｂおよび第２壁部５７ｃにより構成されている。
各基礎部５７ａは、大径部５２の内周面５２に沿って上下方向に延伸する長尺状の部位であって、大径部５２の内周面５２ａの一部を内側に膨出させることによって形成されている。それら基礎部５７ａは互いに対向する長尺面５７ｄを有し、それら長尺面５７ｄは、ランプ軸Ｊと直交する仮想面で切断した断面において互いに平行を保っており、それら長尺面５７ｄが各レール溝５７の底面を構成している。
【００２７】
第１壁部５７ｂおよび第２壁部５７ｃは、基礎部５７ａの長尺面５７ｄに、長尺方向に沿って立設されている。長尺面５７ｄのランプ軸Ｊから遠い側の長辺に立設されているのが第１壁部５７ｂであって、長尺面５７ｄのランプ軸Ｊに近い側の長辺に立設されているのが第２壁部５７ｃである。それら第１壁部５７ｂおよび第２壁部５７ｃは、互いに対向しており、レール溝５７の側面を構成している。
【００２８】
第１壁部５７ｂは、基礎部５７ａの長尺面５７ｄの長手方向全体に亘って形成されており、壁の高さが低い（長尺面５７ｄからの突出量が小さい）上方側部分５７ｅと、壁の高さが高い（長尺面５７ｄからの突出量が大きい）下方側部分５７ｆとからなる。すなわち、第１壁部５７ｂは、壁の高さが２段階に変化しており、上方側よりも下方側で、壁が高くなっている。なお、第１壁部５７ｂは、壁の高さが３段階以上に変化していても良い。
【００２９】
一方、第２壁部５７ｃは、基礎部５７ａの長尺面５７ｄの長手方向全体に亘っては形成されておらず、長尺面５７ｄの下方側端部付近にのみ形成されている。第２壁部５７ｃが形成されている領域は、第１壁部５７ｂの下方側部分５７ｆが形成されている領域よりも狭く、下方側部分５７ｆの下方側と第２壁部５７ｃとは対向しているが、下方側部分５７ｆの上方側と対向する領域には第２壁部５７ｃは存在しない。そして、第２壁部５７ｃは、第１壁部５７ｂの下方側部分５７ｆと壁の高さが同じである。
【００３０】
回路基板４２のレール溝５７への嵌め込み作業は、回路基板４２をレール溝５７に対して斜めに傾けながら、回路基板４２の下方側両コーナー部分を第１壁部５７ｂに当接させ、当接させた状態で下方側両コーナー部分を第１壁部５７ｂに沿って下方に滑らせながら、同時に回路基板４２の姿勢をレール溝５７と平行になるよう徐々に起こし、最後は第１壁部５７ｂの下方側部分５７ｆと第２壁部５７ｃとの間に下方側両コーナー部分を嵌め込み、さらに回路基板４２の両側縁部を第１壁部５７ｂに沿わせることによって完了する。
【００３１】
レール溝５７の延伸方向において、第１壁部５７ｂの上方側端部が第２壁部５７ｃの上方側端部よりも上方側に位置するため、回路基板４２を斜めに傾けたままレール溝５７に対して位置決めすることができ、回路基板４２の下方側両コーナー部分をレール溝５７に差し込み易い。また、回路基板４２の下方側両コーナー部分をレール溝５７の上方側端部に差し込む際に、回路基板４２の一方の主面４２ａをどちら側に向けておけば良いのか、視覚的に把握し易い。
【００３２】
第１壁部５７ｂは、上方側部分５７ｅが下方側部分５７ｆよりも、壁の高さが低くなっているため、その低くなっている分だけ回路ユニット４０の電子部品４３，４４や半田等が第１壁部５７ｂに当たり難い。したがって、回路基板４２上の広い範囲に電子部品４３，４４を実装することができる。第２壁部５７ｃについても同様に、回路基板４２を固定するために必要最小限となる部分にしか設けられていないため、電子部品４３，４４や半田等が第２壁部５７ｃに当たり難く、回路基板４２上の広い範囲に電子部品４３，４４を実装することができる。
【００３３】
なお、基礎部５７aは必ずしも必要はなく、レール溝５７は、第１壁部５７ｂおよび第２壁部５７ｃを大径部５２の内周面５２から直接延出させた構成であっても良い。その場合は、レール溝５７は第１壁部５７ｂおよび第２壁部５７ｃで構成されることとなる。
従来の回路ケースのレール溝は、対向する一対の壁部がレール溝の延伸方向において同じ領域に設けられていたため、各壁部の上方側端部の位置が揃っており、レール溝の上方側端部に回路基板の下方側両コーナー部分を差し込むのが容易ではなかった。そのため、回路ユニットの取り付け作業が煩雑であった。
【００３４】
しかしながら、本実施の形態に係る回路ホルダ５０は、対向する一対の壁部（第１壁部５７ｂおよび第２壁部５７ｃ）の上方側端部の位置がずれているため、具体的には、ランプ軸Ｊから遠い側である第１壁部５７ｂの上方側端部よりも、ランプ軸Ｊに近い側である第２壁部５７ｃの上方側端部の方が、下方側に位置しているため、回路基板４２をレール溝５７に対して傾けた姿勢で、レール溝５７の上方側端部に回路基板４２の下方側両コーナー部分を差し込むことができる。したがって、回路ユニット４０の固定作業性が容易である。また、レール溝５７の第１壁部５７ｂの壁の高さは一定ではなく段差が設けられているため、壁の高さが低くなった部分では、回路ユニット４０の電子部品４３，４４や半田等が第１壁部５７ｂに当たって邪魔になり難い。
【００３５】
（６)ケース
ケース６０は、例えば、両端が開口し上方から下方へ向けて縮径した略円筒状を有する。ケース６０の上方側開口内には基台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。
【００３６】
基台２０の下方側端部の外周縁は、ケース６０の内周面６２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２４がケース６０の内周面６２と面接触しているため、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。
【００３７】
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。
【００３８】
（７）口金
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、例えばエジソンタイプであるＥ２６口金やＥ１７口金が挙げられる。口金７０は、略円筒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。
【００３９】
（８）光学部材
光学部材８０は、発光モジュール１０からの出射光が出射角３０°〜６０°の範囲で最大光度となってグローブ３０の内面３２に届くように、前記出射光を拡散させるための部材であって、発光モジュール１０の上方側に配置されている。なお、出射角は、ランプ軸Ｊに沿った上方を０°、ランプ軸Ｊに沿った下方を１８０°として定義する。
【００４０】
光学部材８０は、例えば、略柱状であってランプ軸Ｊ上に配置されており、光学部材８０の柱軸とランプ軸Ｊとは一致している。なお、光学部材８０の柱軸は必ずしもランプ軸Ｊと一致している必要はないが、ランプ軸Ｊを中心とする全周に亘って均一な配光を得るためには、前記柱軸がランプ軸Ｊと平行であることが好ましく、前記柱軸とランプ軸Ｊとが一致していることがより好ましい。
【００４１】
光学部材８０は、例えば、筒状であってその筒軸がランプ軸Ｊと平行である外側部８１と、外側部８１の筒内に詰められた柱状の内側部８２とで構成される。より具体的には、光学部材８０は円柱状であって、外側部８１はランプ軸Ｊと一致する筒軸を有する円筒状であって、内側部８２は外側部８１の筒内に隙間なく詰められた円柱状である。
図４は、光学部材による出射光の拡散の態様を説明するための概略図である。図４（ａ）に示すように、光学部材８０の上面８０ａは、外側部８１の上面８１ａと内側部８２の上面８２ａとで構成されている。光学部材８０の下面８０ｂは、外側部８１の下面８１ｂと内側部８２の下面８２ｂとで構成されている。光学部材８０の上面８０ａおよび下面８０ｂはそれぞれ平面である。
【００４２】
なお、光学部材８０の上面８０ａおよび下面８０ｂは平面に限定されない。例えば、光学部材８０の上面８０ａを、倒円錐面などの凹面や、円錐面などの凸面として、光学部材８０から出射される光の拡散度合いを調整しても良い。光学部材８０の下面８０ｂは、発光モジュール１０からの出射光が光学部材８０内に入射し易いという観点からは、封止体１３の上面１３ａとの間に隙間ができ難いように平面であることが好ましい。
【００４３】
光学部材８０の外周面８０ｃは、外側部８１の外周面８１ｃで構成されている。なお、外側部８１の外周面８１ｃには鏡面処理が施されていても良い。このようにすれば、外周面８０ｃから光学部材８０内へ光が入射するのを防止できる。外周面８１ｃ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。
【００４４】
外側部８１の内周面８１ｄは内側部８２の外周面８２ｃと全面に亘って接触しており、外側部８１と内側部８２との間に隙間はない。すなわち、外側部８１の内周面８１ｄと内側部８２の外周面８２ｃとは同一面であって、外側部８１と内側部８２の界面である。なお、外側部８１と内側部８２との間には隙間があっても良いが、隙間があると光のロスが生じるため、隙間はない方が好ましい。
【００４５】
図５は、第１の実施形態に係る発光モジュールおよび光学部材を説明するための平面図である。図５に示すように、光学部材８０は、上方側から見て、発光モジュール１０の封止体１３の上面１３ａよりも小さい。すなわち、光学部材８０の上面８０ａおよび下面８０ｂの面積は、封止体１３の上面１３ａの面積よりも小さい。このようにすれば、封止体１３の上面１３ａ全体が光学部材８０によって隠れることがない。すなわち、上面１３ａの一部を露出させることができる。そのため、図４（ａ）において光路Ｌ１で示すように、発光モジュール１０からの出射光の一部を、光学部材８０内に入射させることなく、直接グローブ３０の内面３２に届けることができる。
【００４６】
封止体１３の上面１３ａにおける光学部材８０で隠れる領域の面積は、上面１３ａ全体の面積４０％〜７８％であることが好ましい。本実施の形態では、光学部材８０の外径（外側部８１の外径でもある）Ｒ１は１５ｍｍであり、封止体１３の上面１３ａの一辺の長さＷ３は２１ｍｍであるため、前記隠れる領域の面積は上面１３ａ全体の面積の４０％である。
【００４７】
なお、光学部材８０の外径Ｒ１と封止体１３の上面１３ａの一辺の長さＷ３とを同じ大きさにすれば、光学部材８０を上面１３ａ上からはみ出ないように設置するだけで、光学部材８０の柱軸をランプ軸Ｊと一致させることができ、光学部材８０の位置決めが容易である。
なお、図２に示す光学部材８０の高さ（上下方向の長さ）Ｔは１５ｍｍであり、図５に示す内側部８２の外径Ｒ２は１０ｍｍであって、光学部材８０の外径Ｒ１および内側部８２の外径Ｒ２は、それぞれ上下方向全体に亘って均一である。
【００４８】
図４に戻って、光学部材８０は、上方側から見て、光学部材８０の全体が封止体１３の上面１３ａと重なる位置に配置されている。このようにすれば、光学部材８０の下面８０ｂの全体が封止体１３の上面１３ａと接触するため、発光モジュール１０からの出射光を光学部材８０内に効率良く入射させることができる。
外側部８１および内側部８２は、それぞれ透光性材料からなる。ただし、内側部８２の材料は、外側部８１の材料よりも屈折率が低い。外側部８１および内側部８２を構成する透光性材料としては、それぞれ、シリコーンやポリカーボネート等の樹脂材料、ガラス、セラミックなどが挙げられる。例えば、外側部８１を屈折率１．５０のガラスで構成し、内側部８２を屈折率１．４１のシリコーンで構成することが考えられる。
【００４９】
なお、外側部８１および内側部８２のいずれか一方または両方の内部に、入射した光を内部散乱させるための光散乱体が含まれていても良い。光散乱体としては、例えば、シリカ、アルミナ、酸化亜鉛やチタニアなどで構成された無色透明または有色透明の粒体が考えられる。そして、粒体の形状としては例えば略球形状が考えられ、その場に直径は０．１μｍ〜４０μｍの範囲であることが好ましい。また、光散乱体の添加量は、１０ｗｔ％〜６０ｗｔ％の範囲であることが好ましい。
【００５０】
発光モジュール１０の封止体１３の上面１３ａから出射され、外側部８１の下面８１ｂから外側部８１内に入射した光は、図４（ａ）において光路Ｌ２で示すように、外側部８１の外周面８１ｃおよび内周面８１ｄの間で反射を繰り返し、外側部８１の上面８１ａから光学部材８０外へ出射する。光が外周面８１ｃで反射されるのは、外側部８１の材料が空気よりも屈折率が高いからであり、光が内周面８１ｄで反射されるのは、外側部８１の材料が内側部８２の材料よりも屈折率が高いからである。このように、一旦外側部８１内へ入射した光は、外周面８１ｃや内周面８１ｄから外へ漏れ難いため、上面８１ａまで導かれて上面８１ａから出射される。
【００５１】
一方、発光モジュール１０の封止体１３の上面１３ａから出射され、内側部８２の下面８２ｂから内側部８２内に入射した光は、内側部８２の対向する外周面８２ｃ間で反射を繰り返し、一部は、図４（ａ）において光路Ｌ３で示すように、内側部８２の上面８２ａから光学部材８０外へ出射するが、残りは、光路Ｌ４，Ｌ５で示すように、内側部８２の外周面８２ｃ（外側部８１の内周面８１ｄ）を透過して外側部８１内へ入射する。光が外周面８２ｃで反射せず外周面８２ｃを透過するのは、内側部８２の材料が外側部８１の材料の屈折率よりも低いからである。
【００５２】
内側部８２から外側部８１内に入射した光は、外側部８１の外周面８１ｃおよび内周面８１ｄの間で反射を繰り返し、光路Ｌ３で示すように、外側部８１の上面８１ａから光学部材８０外へ出射する。このように、光学部材８０に入射した光は、より屈折率の高い材料で形成された外側部８１に集まり、主として外側部８１の上面８１ａから出射される。
また、外側部８１の上面８１ａから出射される光は、主としてランプ軸Ｊに沿って上方へ出射されるのではなく、主としてランプ軸Ｊに対して３０°〜６０°の範囲の出射角で出射される。出射角が０°にならずこのような角度になるのは、外側部８１内に入射した光の多くは、外側部８１内をランプ軸Ｊに沿って真っ直ぐに進まず、外側部８１内をジグザグに内部反射しながら進むからである。特に、内側部８２から外側部８１へ集まる光は、ランプ軸Ｊと平行でない角度で外側部８１内へ入射してくるため、外側部８１内をジグザグに進む。ジグザグに進んだ光は、上面８１ａから出射された後も、真っ直ぐランプ軸Ｊに沿った方向に向かわず、ランプ軸Ｊに対して傾斜した斜め上方の方向へ向かう。このような斜め上方へ向かう出射光が多いために、全体として、主としてランプ軸Ｊに対して３０°〜６０°の範囲の出射角で出射されることになる。
【００５３】
図４（ｂ）に示すように、発光モジュール１０からの出射光は、出射角３０°〜６０°の範囲で最大光度となってグローブ３０の内面３２に届くように、光学部材８０によって拡散される。したがって、グローブ３０の内面３２における下方寄りの領域に光がより多く届くことになり、照明用光源１の配光角が広がる。なお、グローブ３０に届いた光は、さらにグローブ３０によって拡散される。
【００５４】
なお、広い配光角を得るためには、光学部材８０の上面８０ａが、ケース６０の上方側端部６１よりも、ランプ軸Ｊに沿った方向における上方側に位置していることが好ましい。さらに、封止体１３の上面１３ａが、ケース６０の上方側端部６１よりも、ランプ軸Ｊに沿った方向における上方側に位置していることがより好ましい。
以上のことから、照明用光源１は、照射角が狭い発光モジュール１０が平面配置されていても、光学部材８０によってその照射角を広げることができるため、配光特性が良好である。また、外側部８１が筒状であって光学部材８０の外周全体に亘って存在しているため、ランプ軸Ｊを中心とする全周に亘って照射角を広げることができ、その全周に亘って配光特性が良好である。
【００５５】
［照明用光源の配光特性］
図６は、第１の実施形態に係る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に示すように、配光曲線図は、照明用光源１の上下方向を含む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に沿った上方を０°、ランプ軸Ｊに沿った下方を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１００％とする相対的な大きさで表されている。
【００５６】
図６における二点鎖線は、白熱電球の配光曲線Ａを示す。破線は、第１の実施形態に係る照明用光源１からグローブ３０および光学部材８０を取り除いた場合の配光曲線Ｂを示す。一点鎖線は、第１の実施形態に係る照明用光源１から光学部材８０を取り除いた場合の配光曲線Ｃを示す。太い実線は、第１の実施形態に係る照明用光源１からグローブ３０を取り除いた場合の配光曲線Ｄを示す。細い実線は、第１の実施形態に係る照明用光源１の配光曲線Ｅを示す。
【００５７】
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６に示す配光曲線の場合は、光度が５０％以上となる角度範囲の大きさである。
図６に示すように、配光曲線Ａの配光角は約３１０°であり、配光曲線Ｂの配光角は約１２０°であり、配光曲線Ｃの配光角は約２４０°であり、配光曲線Ｄの配光角は約１７０°であり、配光曲線Ｅの配光角は約２８５°である。
【００５８】
グローブ３０が無い状態において、光学部材８０の有無により配光曲線がどのように変化するのかは、配光曲線Ｂと配光曲線Ｄとを比べれば分かる。配光曲線Ｂから分かるように、光学部材８０が無い場合は出射角０°において最大光度となるのに対して、配光曲線Ｄから分かるように、光学部材８０が有る場合は出射角４０°において最大光度となる。このことから、光学部材８０によって、発光モジュール１０からの出射光は拡散され、配光角が広がっているのが分かる。
【００５９】
グローブ３０を取り付けた状態において、光学部材８０の有無により配光曲線がどのように変化するのかは、配光曲線Ｃと配光曲線Ｅとを比べれば分かる。配光曲線Ｃから分かるように、光学部材８０が無い場合は配光角が２４０°であるのに対して、配光曲線Ｅから分かるように、光学部材８０が有る場合は配光角が２８５°にまで広がる。このように、光学部材８０を設置することによって、配光角が広がり配光特性が良好になることが確認できた。
【００６０】
さらに、配光曲線Ａと配光曲線Ｅとを比べれば、第１の実施形態に係る照明用光源１の配光特性がより白熱電球に近似した配光特性を有することが分かる。
発光モジュール１０からの出射光は、光学部材８０によって、出射角３０°〜６０°の範囲で最大光度となってグローブ３０の内面３２に届くことが好ましい。出射角が３０°未満であると、配光角の広がりが十分でないため良好な配光特性が得られず、出射角が６０°を超えると、ランプ軸Ｊに沿って上方へ向かう光の量が不足して上方が薄暗くなる。
【００６１】
次に、光学部材の高さおよび外径が照明用光源の配光特性に与える影響について調べた。図７は、光学部材の高さが照明用光源の配光特性に与える影響を説明するための配光曲線図である。図８は、光学部材の外径が照明用光源の配光特性に与える影響を説明するための配光曲線図である。
光学部材８０の高さＴを２２ｍｍに固定し、光学部材８０の外径Ｒ１に種々変更を加えて照明用光源１の配光特性を確認したところ、図７に示すように、外径Ｒ１が５ｍｍ（外径Ｒ２は４ｍｍ）の場合の配光角は１７５°、外径Ｒ１が１０ｍｍ（外径Ｒ２は９ｍｍ）の場合の配光角は２１０°、外径Ｒ１が１５ｍｍ（外径Ｒ２は１４ｍｍ）の場合の配光角は２３０°であった。この結果から、少なくとも封止体１３の上面１３ａからはみ出さない限り（上面１３ａの一辺の長さＷ３以下であれば）、光学部材８０の外径Ｒ１を大きくするほど配光特性が良いことが推測される。そして、外径Ｒ１が５ｍｍ以上であれば配光角約１８０°を実現できる。
【００６２】
また、光学部材８０の外径Ｒ１を１０ｍｍ（外径Ｒ２は９ｍｍ）に固定し、光学部材８０の高さＴに種々変更を加えて照明用光源１の配光特性を確認したところ、図８に示すように、高さＴが２２ｍｍの場合の配光角は２０５°、高さＴが２５ｍｍの場合の配光角は２３５°、高さＴが３５ｍｍの場合の配光角は２３０°、高さＴが４５ｍｍの場合の配光角は２３５°であった。この結果から、光学部材８０の高さＴは配光特性にはあまり影響がないことが分かった。
【００６３】
なお、図６、図７、図８に示す結果は、それぞれ実験系が異なるため（光学部材８０とグローブ３０との位置関係などが異なる）、同一実験系内での配光角の比較は有効であっても、異なる実験系間での配光角の比較は有効でない。
［第１の実施形態の変形例］
第１の実施形態に係る照明用光源１の変形例として以下の構成が挙げられる。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。
【００６４】
第１の実施形態に係る光学部材８０は略円柱状であったが、本発明に係る光学部材は略円柱状に限定されない。例えば、図９に示すように、略角筒状の外側部１８１と略角柱状の内側部１８２とで構成される略正四角柱状の光学部材１８０であっても良い。また、略円柱状および略正四角柱状以外の柱状であっても良く、柱状以外の形状であっても良い。但し、光学部材を円柱状にすることは、ランプ軸Ｊと中心とする全周に亘って均一な配光とするための好ましい一例となる。
【００６５】
第１の実施形態に係る発光モジュール１０は、上方側発光面となる封止体１３の上面１３ａが略正方形であったが、本発明に係る封止体の上面は略正方形に限定されない。例えば、図１０に示すように、発光モジュール２１０の封止体２１３の上面２１３ａは、中心がランプ軸Ｊ上に位置する略円形であっても良く、このようにすれば、ランプ軸Ｊと中心とする全周に亘って均一な配光を得易い。
【００６６】
第１の実施形態に係る光学部材８０は、上方側から見て、発光モジュール１０の封止体１３の上面１３ａよりも小さかったが、例えば、図１１に示す光学部材３８０のように、上方側から見て、発光モジュール１０の封止体１３の上面１３ａよりも大きくても良い。このようにすれば、発光モジュール１０からの出射光を光学部材３８０によってより拡散させることができるが、前記出射光が直接グローブ３０の内面３２に届くことがないため上方への光量は低減する。
【００６７】
第１の実施形態に係る光学部材８０は、外径Ｒ１が上下方向全体に亘って均一であったが、均一でなくても良い。例えば、上下方向における中間部において外径が小さくなった（中間部の外径が絞られた）鼓形の形状であっても良く、下方側に向かって外径Ｒ１が大きくなる略円錐台状であっても良く、上方側に向かって外径Ｒ１が大きくなる略円錐台状であっても良い。
【００６８】
第１の実施形態に係る光学部材８０は、外側部８１と内側部８２とで構成され、径方向に２層の構造であったが、径方向に３層以上の構造であっても良い。その場合でも、全ての層が透光性材料で形成されており、外側の層ほど透光性材料の屈折率が高ければ、発光モジュール１０からの出射光が出射角３０°〜６０°の範囲で最大光度となってグローブ３０の内面３２に届くように、前記出射光を拡散させることができる。
【００６９】
＜第２の実施形態＞
図１２は、第２の実施形態に係る発光モジュールおよび光学部材を説明するための平面図である。図１２に示すように、第２の実施の形態に係る照明用光源は、発光モジュール４１０が複数であって光学部材４８０も複数である点において、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。
【００７０】
発光モジュール４１０は、例えば５つであって、基台２０の上面２１にランプ軸Ｊを中心に点対称で平面配置されている。具体的には、発光モジュール４１０は、ランプ軸Ｊ上に１つ配置されていると共に、その四方に１つずつ配置されている。このように発光モジュール４１０が複数の場合でも、平面配置されていれば基台２０への取り付けは容易である。なお、各発光モジュール４１０は、実装基板４１１、半導体発光素子（不図示）、および封止体４１３を備え、第１の実施形態に係る発光モジュール１０とはサイズが異なるが、その他の構成は略同じである。
【００７１】
光学部材４８０も、例えば５つであって、それぞれ外側部４８１と内側部４８２とで構成されており、第１の実施形態に係る光学部材８０とはサイズが異なるが、その他の構成は略同じである。各光学部材４８０は、発光モジュール４１０と１対１の関係で、各発光モジュール４１０の上方側に、各光学部材４８０の柱軸が各発光モジュール４１０の封止体４１３の上面４１３ａの中心に位置するように、配置されている。
【００７２】
このように複数の発光モジュール４１０に複数の光学部材４８０が１対１の関係で配置されている構成の場合も、それぞれの光学部材４８０によって、各発光モジュール４１０からの出射光が出射角３０°〜６０°の範囲で最大光度となってグローブ３０の内面３２に届くように、前記出射光が拡散されるため、照射角が狭い発光モジュール４１０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。
【００７３】
＜第３の実施形態＞
図１３は、第３の実施形態に係る発光モジュールおよび光学部材を説明するための平面図である。図１３に示すように、第３の実施の形態に係る照明用光源は、複数の光学部材５８０を備える点において、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。
【００７４】
光学部材５８０は、例えば５つであって、それぞれが外側部５８１と内側部５８２とで構成されており、各光学部材５８０は、第１の実施形態に係る光学部材８０と構成が略同じであるが、外径Ｒ１が光学部材８０のよりも小さい。発光モジュール１０は、基台２０の上面２１のランプ軸Ｊ上に配置されており、全ての光学部材５８０は、上方から見て、発光モジュール１０の封止体１３の上面１３ａと重なる位置に、ランプ軸Ｊを中心に点対称で配置されている。具体的には、１つの光学部材５８０が、その柱軸が封止体１３の上面１３ａの中心に位置するように配置されており、その光学部材５８０に対して、封止体１３の上面１３ａの四隅に向けた四方に４つの光学部材５８０が配置されている。
【００７５】
このように１つの発光モジュール１０の上方側に複数の光学部材５８０が配置されている場合も、それら光学部材５８０によって、発光モジュール１０からの出射光が出射角３０°〜６０°の範囲で最大光度となってグローブ３０の内面３２に届くように、前記出射光が拡散されるため、照射角が狭い発光モジュール１０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。
【００７６】
＜第４の実施形態＞
図１４は、第４の実施形態に係る発光モジュールおよび光学部材を説明するための図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。図１４（ａ）に示すように、第４の実施の形態に係る照明用光源は、発光モジュール６１０が複数であり、それらに対し光学部材６８０が１つである点において、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。
【００７７】
発光モジュール６１０は、例えば５つであって、基台２０の上面２１にランプ軸を中心に点対称で平面配置されている。具体的には、発光モジュール６１０は、ランプ軸Ｊ上に１つ配置されていると共に、その四方に１つずつ配置されている。このように発光モジュール６１０が複数の場合でも、平面配置されていれば基台２０への取り付けは容易である。各発光モジュール６１０は、実装基板６１１、半導体発光素子（不図示）、および封止体６１３を備え、第１の実施形態に係る発光モジュール１０と構成は略同じであるが、サイズが光学部材８０よりも小さい。
【００７８】
光学部材６８０は、外側部６８１と内側部６８２とで構成されており、第１の実施形態に係る光学部材８０と構成が略同じであるが、外径Ｒ１が光学部材８０のよりも大きい。光学部材６８０は、その柱軸とランプ軸Ｊとが一致した状態で、発光モジュール６１０の上方側に配置されており、ランプ軸Ｊ上に配置された発光モジュール６１０の封止体６１３の上面６１３ａを完全に覆っていると共に、その四方に配置された各発光モジュール６１０の封止体６１３の上面６１３ａのランプ軸Ｊ側の約半分を覆っている。
【００７９】
図１４（ｂ）に示すように、隣り合う発光モジュール６１０の封止体６１３間の隙間６０３には、樹脂などの透光性材料が充填されており、各発光モジュール６１０からの出射光が光学部材６８０内に効率良く入射するようになっている。
このように複数の発光モジュール６１０に対して１つの光学部材６８０が配置された構成の場合も、光学部材６８０によって、各発光モジュール６１０からの出射光が出射角３０°〜６０°の範囲で最大光度となってグローブ３０の内面３２に届くように、前記出射光が拡散されるため、照射角が狭い発光モジュール６１０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。
【００８０】
＜第５の実施形態＞
図１５は、第５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１６は、第５の実施形態に係る照明用光源を示す断面図である。図１７は、図１６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。
図１５および図１６に示すように、第５の実施形態に係る照明用光源７００は、発光モジュール７１０、基台７２０、グローブ３０、回路ユニット４０、回路ホルダ７５０、ケース６０、口金７０、光学部材７８０およびキャップ部材７９０を備える。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。
【００８１】
図１５に示すように、発光モジュール７１０は、略円環状の実装基板７１１と、実装基板７１１に実装された光源としての複数の半導体発光素子７１２と、それら半導体発光素子７１２を被覆するように実装基板７１１上に設けられた封止体７１３とを備える。
実装基板７１１は、中央に略円形の孔部７１４を有し、内周縁の一箇所から孔部７１４の中心へ向けて舌片部７１５が延設されている。そして、舌片部７１５の下面に、回路ユニット４０の配線４１が接続されるコネクタ７１６が設けられており、配線４１をコネクタ７１６に接続することによって発光モジュール７１０と回路ユニット４０とが電気的に接続される（図１６参照）。
【００８２】
半導体発光素子７１２は、例えば３２個が実装基板７１１の上面に環状に実装されている。具体的には、実装基板７１１の径方向に沿って並べられた半導体発光素子７１２を２個で１組として、１６組が実装基板７１１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７１２は、例えば楕円や多角形の環状に実装されていても良い。
【００８３】
半導体発光素子７１２は、１組ごと個別に略直方体形状の封止体７１３によって封止されている。したがって、封止体７１３は全部で１６個である。各封止体７１３の長手方向は、実装基板７１１の径方向と一致しており、上方側からランプ軸Ｊに沿って下方側を見た場合において（平面視において）、ランプ軸Ｊを中心として放射状に配置されている。
基台７２０は、例えば、略円柱状の貫通孔７２１を有する略円筒状であり、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。そして、基台７２０の上面７２２には発光モジュール７１０が、各半導体発光素子７１２がそれぞれの主出射方向を上方に向いた状態で搭載されている。基台７２０に貫通孔７２１が設けられているため、照明用光源７００は軽量である。また、貫通孔７２１内と、貫通孔７２１を介してグローブ３０内とに、回路ユニット４０の一部が配置されているため、照明用光源７００は小型である。
【００８４】
回路ホルダ７５０は、例えば、両側が開口した略円筒状であって、基台７２０の貫通孔７２１を貫通している大径部７５２と、口金７０が外嵌されている小径部７５３とで構成される。大径部７５２の上方側端部７５５には有底筒状のキャップ部材７９０が取り付けられており、大径部７５２およびキャップ部材７９０の内部に回路ユニット４０が収容されている。
【００８５】
回路ホルダ７５０には、発光モジュール７１０の舌片部７１５に対応した位置に貫通孔７５７が設けられている。舌片部７１５の先端は、貫通孔７５７を介して回路ホルダ７５０内に挿入されており、舌片部７１５に設けられたコネクタ７１６は、回路ホルダ７５０内に位置している。
図１７に示すように、回路ホルダ７５０と基台７２０とは接触しておらず、回路ホルダ７５０の外面７５６と基台７２０の貫通孔７２１の周面７２３との間には隙間が設けられている。したがって、発光モジュール７１０で発生した熱が回路ホルダ７５０へ伝搬し難く、回路ホルダ７５０が高温になり難いため、回路ユニット４０が熱破壊し難い。
【００８６】
図１６に戻って、キャップ部材７９０は、上方側が閉塞し下方が開口した有底筒状であり、上方へ向かって漸次縮径した上方部分７９１と、上下方向に径が均一な円筒状の下方部分７９２とで構成され、上方部分７９１はグローブ３０内に位置し、下方部分７９２は光学部材７８０の貫通孔７８３内に位置する。下方部分７９２と光学部材７８０と間には隙間が設けられている。したがって、発光モジュール７１０で発生した熱が光学部材７８０を介して回路ホルダ７５０へ伝搬し難く、回路ホルダ７５０が高温になり難いため、回路ユニット４０が熱破壊し難い。
【００８７】
光学部材７８０は、発光モジュール７１０からの出射光が出射角３０°〜６０°の範囲で最大光度となってグローブ３０の内面３２に届くように、前記出射光を拡散させるための部材であって、発光モジュール７１０の上方側に配置されている。
光学部材７８０は、例えば、中央に略円筒状の貫通孔７８３を有する略円錐台状（上方側に向かって外径が大きくなる略円錐台状）であって、光学部材７８０の中心軸（外側部７８１および内側部７８２の中心軸でもある）とランプ軸Ｊとは一致している。なお、光学部材７８０の中心軸は必ずしもランプ軸Ｊと一致している必要はないが、ランプ軸Ｊを中心とする全周に亘って均一な配光を得るためには、前記中心軸がランプ軸Ｊと平行であることが好ましく、前記中心軸とランプ軸Ｊとが一致していることがより好ましい。
【００８８】
光学部材７８０は、中央に略円筒状の貫通孔を有する略円錐台状（上方側に向かって外径が大きくなる略円錐台状）の内側部７８２と、図１７に示すように、内側部７８２の下面７８２ｂおよび外周面７８２ｃを覆う外側部７８１とで構成されている。外側部７８１および内側部７８２は、それぞれ第１の実施形態に係る外側部８１および内側部８２と同様の透光性材料で構成されている。
【００８９】
光学部材７８０の上面７８０ａは、外側部７８１の上面７８１ａと内側部７８２の上面７８２ａとで構成されている。光学部材７８０の下面７８０ｂは、外側部７８１の下面７８１ｂで構成されている。光学部材７８０の外周面７８０ｃは、外側部７８１の外周面７８１ｃで構成されている。なお、外側部７８１と内側部７８２との間には隙間がない。
光学部材７８０の上面７８０ａおよび下面７８０ｂは、それぞれランプ軸Ｊと直交する平面であり、光学部材７８０の外周面７８０ｃはランプ軸Ｊに対して傾斜した斜面である。なお、光学部材７８０の上面７８０ａおよび下面７８０ｂは平面に限定されず、例えば、光学部材７８０の上面７８０ａを、倒円錐面などの凹面や、円錐面などの凸面として、光学部材７８０から出射される光の拡散度合いを調整しても良い。封止体７１３の上面７１３ａに接触させる光学部材７８０の下面７８０ｂは、平面であることが好ましい。
【００９０】
発光モジュール７１０の封止体７１３から出射され、外側部７８１の下面７８１ｂから外側部７８１内に入射し、さらに内側部７８２の外周面７８２ｃで反射した光は、例えば図１７において光路Ｌ６で示すように、外側部７８１内で内部反射を繰り返し、外側部７８１の上面７８１ａから光学部材７８０外へ出射する。
発光モジュール７１０の封止体７１３から出射され、外側部７８１の下面７８１ｂから外側部７８１内に入射し、さらに内側部７８２の下面７８２ｂに入射した光は、例えば図１７において光路Ｌ７で示すように、内側部７８２を透過して内側部７８２の上面７８２ａから光学部材７８０外へ出射する。また、例えば図１７において光路Ｌ８で示すように、内側部７８２内で散乱して外側部７８１に入射する。外側部７８１に入射した光は、外側部７８１内で内部反射を繰り返し、外側部７８１の上面７８１ａから光学部材７８０外へ出射する。
【００９１】
発光モジュール７１０の封止体７１３から出射され、外側部７８１の外周面７８１ｃで反射した光は、例えば図１７において光路Ｌ９で示すように、斜め下方に向かう。なお、外側部７８１の外周面７８１ｃには鏡面処理が施されていても良い。このようにすれば、外周面７８１ｃから外側部７８１内へ光が入射するのを防止できる。外周面７８１ｃ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。
【００９２】
以上のようにして、発光モジュール７１０からの出射光は、出射角３０°〜６０°の範囲で最大光度となってグローブ３０の内面３２に届くように、光学部材７８０によって拡散される。したがって、グローブ３０の内面３２における下方寄りの領域に光がより多く届くことになり、照明用光源７００の配光角が広がる。グローブ３０に届いた光は、さらにグローブ３０によって拡散される。このような構成とすることで、照明用光源７００は配光角２７０°〜３１０°を実現できた。なお、光学部材７８０がない場合の配光角は約２２０°であった。
【００９３】
なお、広い配光角を得るためには、光学部材７８０の上面７８０ａおよび外周面７８０ｃが、ケース６０の上方側端部６１よりも、ランプ軸Ｊに沿った方向における上方側に位置していることが好ましい。さらに、封止体７１３の上面７１３ａが、ケース６０の上方側端部６１よりも、ランプ軸Ｊに沿った方向における上方側に位置していることがより好ましい。
【００９４】
照明用光源７００は、照射角が狭い発光モジュール７１０が平面配置されていても、光学部材７８０によってその照射角を広げることができるため、配光特性が良好である。また、外側部７８１が光学部材７８０の外周全体に亘って存在しているため、ランプ軸Ｊを中心とする全周に亘って照射角を広げることができ、その全周に亘って配光特性が良好である。
【００９５】
＜第６の実施形態＞
図１８は、第６の実施形態に係る光学部材を説明するための図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）は光学部材による出射光の拡散の態様を説明するための概略図である。なお、図１８（ｂ）では、光学部材および発光モジュール以外の部材は省略している。
図１８（ａ）に示すように、第６の実施の形態に係る照明用光源８００は、光学部材８８０の上面８８０ａおよび下面８８０ｂが平面でない点、および、光学部材８８０と発光モジュール１０との間に隙間８０１が設けら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。
【００９６】
光学部材８８０は、発光モジュール１０からの出射光が出射角３０°〜６０°の範囲で最大光度となってグローブ３０の内面３２に届くように、前記出射光を拡散させるための部材であって、図１８（ａ）に示すように、基台２０の上面２１に取り付けられた一対の支持部材８９０によって支持されており、発光モジュール１０の上方側に、発光モジュール１０から離した状態で配置されている。
【００９７】
各支持部材８９０は、基台２０にねじ止めされる台座８９１と、当該台座８９１に延設された支柱８９２とを備え、当該支柱８９２の基端には、発光モジュール１０を基台２０に固定するための爪状の固定部８９３が設けられ、当該支柱８９２の先端には、光学部材８８０を上下から掴んで固定する断面略コ字形の把持部８９４が設けられている。
光学部材８８０は、例えば、筒状であってその筒軸がランプ軸Ｊと平行である外側部８８１と、外側部８８１の筒内に詰められた柱状の内側部８８２とで構成される。より具体的には、光学部材８８０は円柱状であって、外側部８８１はランプ軸Ｊと一致する筒軸を有する円筒状であって、内側部８８２は外側部８８１の筒内に隙間なく詰められた円柱状であってその柱軸がランプ軸Ｊと一致する。
【００９８】
図１８（ｂ）に示すように、光学部材８８０の上面８８０ａは、外側部８８１の上面８８１ａと内側部８８２の上面８８２ａとで構成されている。光学部材８８０の下面８８０ｂは、外側部８８１の下面８８１ｂと内側部８８２の下面８８２ｂとで構成されている。光学部材８８０の上面８８０ａおよび下面８８０ｂはそれぞれ曲面である。
外側部８８１および内側部８８２は、それぞれ透光性材料からなる。ただし、内側部８８２の材料は、外側部８８１の材料よりも屈折率が低い。発光モジュール１０の上方側発光面１３ａから出射され、光学部材８８０に入射した光は、より屈折率の高い材料で形成された外側部８８１に集まり、図１８（ｂ）において光路Ｌ１０で示すように、主として外側部８８１の上面８８１ａから出射される。なお、外側部８８１の上面８８１ａから出射される光は、主としてランプ軸Ｊに沿って上方へ出射されるのではなく、主としてランプ軸Ｊに対して３０°〜６０°の範囲の出射角で出射される。
【００９９】
光学部材８８０の上面８８０ａは、光学部材８８０内から上面８８０ａを透過して外部へ出射する光を、グローブ３０の頂部３３へ向けて集光させる集光面となっている。具体的には、上面８８０ａは、発光モジュール１０側に凹んだ凹曲面形状であって、ランプ軸Ｊ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、発光モジュール１０側に凹んだ略楕円弧形状である。光学部材８８０の上面８８０ａから出射する光は、図１８（ｂ）において光路Ｌ１１で示すように、グローブ３０の頂部３３に集束する。したがって、グローブ３０の頂部３３を明るくすることができ、配光特性をより良好にすることができる。
【０１００】
光学部材８８０の下面８８０ｂは、発光モジュール１０からの出射光の一部をグローブ３０の裾部３４へ向けて反射させる反射面となっている。具体的には、下面８８０ｂは、発光モジュール１０側に突出した凸曲面形状であって、縦断面において、発光モジュール１０側に膨らんだ略楕円弧形状である。発光モジュール１０から出射され、光学部材８８０の下面８８０ｂに入射した光の一部は、図１８（ｂ）において光路Ｌ１２で示すように、斜め下方に反射してグローブ３０の裾部３４に届く。したがって、グローブ３０の裾部３４を明るくすることができ、配光特性をより良好にすることができる。
【０１０１】
光学部材８８０と発光モジュール１０との間には隙間８０１が設けられている。光学部材８８０は、発光モジュール１０から離した状態で配置されているため、光学部材８８０と発光モジュール１０は接触していない。したがって、光学部材８８０の下面８８０ｂと発光モジュール１０の上方側発光面１３ａも接触しておらず、光学部材８８０の下面８８０ｂと発光モジュール１０の上方側発光面１３ａとは離間しているので、下面８８０ｂで反射した光が、発光モジュール１０や基台２０には向かわず、グローブ３０の裾部３４に届き易い。また、光学部材８０が発光モジュール１０に接触していないため、発光モジュール１０の上方側発光面１３ａに荷重や応力がかかり難い。
【０１０２】
図１９は、第６の実施形態に係る光学部材の配光特性を説明するための配光曲線図である。第６の実施形態に係る光学部材８８０の配光特性を、第１の実施形態に係る光学部材８０の配光特性と比較してみると、図１９に示すように、発光モジュール１０からの出射光が、出射角３０°〜６０°の範囲で最大光度となってグローブ３０の内面３２に届く点においては同じである。しかしながら、第６の実施形態に係る光学部材８８０は、上面８８０ａが集光面となっているため、第１の実施形態に係る光学部材８０よりも、出射角０°付近の光度が増している。また、第６の実施形態に係る光学部材８８０は、下面８８０ｂが反射面となっているため、第１の実施形態に係る光学部材８０よりも、出射角９０°付近の光度が増している。
【０１０３】
なお、第６の実施形態に係る光学部材８８０は、上面８８０ａが集光面になっている点、下面８８０ｂが反射面となっている点、発光モジュール１０との間に隙間８０１が設けられている点の３点全てを満たす構成に限定されず、それら３点の内の少なくとも１点を満たしていれば良い。
図２０は、第６の実施形態の変形例に係る光学部材を説明するための断面図である。例えば、図２０（ａ）に示す例では、光学部材８８０Ａは、上面８８０Ａａが平面であり集光面となっていないが、下面８８０Ａｂは反射面となっており、発光モジュール１０との間には隙間８０１Ａが設けられている。この場合、グローブ３０の頂部３３には集光し易くなっていないが、グローブ３０の裾部３４には光が届き易くなっている。
【０１０４】
また、図２０（ｂ）に示す例では、光学部材８８０Ｂは、上面８８０Ｂａが集光面となっているが、下面８８０Ｂｂは反射面となっておらず、発光モジュール１０との間には隙間８０１Ｂが設けられている。この場合、グローブ３０の頂部３３には集光し易くなっているがが、グローブ３０の裾部３４には光が届き易くなっていない。
また、図２０（ｃ）に示す例では、光学部材８８０Ｃは、上面８８０Ｃａが集光面となっており、下面８８０Ｃｂも反射面となっており、発光モジュール１０との間にも隙間８０１Ｃが設けられている。但し、光学部材８８０Ｃは、ランプ軸Ｊ付近では発光モジュール１０と接触しており、ランプ軸Ｊ上には隙間はなく、隙間８０１Ｃが存在するのは、下面８８０Ｃｂの外周領域と上方側発光面１３ａの外周領域との間である。この場合、グローブ３０の頂部３３には集光し易くなっており、グローブ３０の裾部３４にも光が届き易くなっている。このように、少なくとも光学部材８８０Ｃの下面８８０Ｃｂの外周領域が反射面となっており、且つ、光学部材８８０Ｃの下面８８０Ｃｂの外周領域と発光モジュール１０の上方側発光面との間に隙間８０１Ｃが設けられていれば、上方側発光面１３ａの外周領域からの出射光を効率良くグローブ３０の裾部３４へ届けることができる。また、ランプ軸Ｊ上の光学部材８８０Ｃと発光モジュール１０とが接触している箇所において、光学部材８８０Ｃを発光モジュール１０に固定することが可能である。
【０１０５】
また、光学部材の上面の集光面は、縦断面において発光モジュール１０側に凹んだ略楕円弧形状に限定されず、グローブ３０の頂部３３に集光可能な形状であれば良い。例えば、図２０（ｄ）に示す光学部材８８０Ｄのように、上面８８０Ｄａの集光面が、縦断面において発光モジュール１０側に凹んだ略Ｖ字状であっても良い。この場合も、グローブ３０の頂部３３を明るくする効果を奏する。
【０１０６】
さらに、光学部材の下面の反射面は、縦断面において発光モジュール１０側に突出した略楕円弧形状に限定されず、グローブ３０の裾部３４に光が届き易い形状であれば良い。例えば、図２０（ｄ）に示す光学部材８８０Ｄのように、下面８８０Ｄｂの反射面が、縦断面において発光モジュール１０側に突出した略Ｖ字状であっても良い。この場合も、グローブ３０の裾部３４を明るくする効果を奏する。
【０１０７】
また、光学部材は、上面の全体が集光面となっている必要はなく、上面の一部のみが集光面となっていても良い。例えば、図２０（ｅ）に示す光学部材８８０Ｅの上面８８０Ｅａように、ランプ軸Ｊ付近では集光面ではない平面であり、その平面の外側の外周領域に環状の集光面が形成されていても良い。
同様に、光学部材は、下面の全体が反射面となっている必要はなく、下面の一部のみが反射面となっていても良い。例えば、図２０（ｅ）に示す光学部材８８０Ｅの下面８８０Ｅｂように、ランプ軸Ｊ付近では集光面ではない平面であり、その平面の外側の外周領域に環状の反射面が形成されていても良い。この場合でも、上方側発光面１３ａの外周領域からの出射光を効率良くグローブ３０の裾部３４へ届けることができる。
【０１０８】
さらに、光学部材は、上面の集光面と下面の反射面の形状の種類が違っていても良い。例えば、図２０（ｆ）に示す光学部材８８０Ｆのように、上面８８０Ｆａは、縦断面において発光モジュール１０側に突出した略楕円弧形状であるが、下面８８０Ｆｂは、ランプ軸Ｊ付近では平面であって、且つ、その平面の外側に環状の集光面が形成されており、下面８８０Ｆｂの平面の部分が発光モジュール１０に固定されている態様であっても良い。
【０１０９】
＜その他＞
以上、本発明の構成を第１〜第６の実施の形態およびそれらの変形例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６の実施形態に係る構成、およびそれらの変形例に係る構成を、部分的に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。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
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】
【０１１１】
１，７００ 照明用光源
２ 外囲器
１０，２１０，４１０，６１０，７１０ 発光モジュール
１３ａ，２１３ａ，４１３ａ，６１３ａ，７１３ａ 上方側発光面
３０ グローブ
３２ 内面
３３ 頂部
３４ 裾部
６０ ケース
６１ 上方側端部
８０，１８０，３８０，４８０，５８０，６８０，７８０ 光学部材
８０ｂ，７８０ｂ 下面
８１，１８１，３８１，４８１，５８１，６８１，７８１ 外側部
８２，１８２，３８２，４８２，５８２，６８２，７８２ 内側部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光モジュール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有する発光モジュール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２１に示すように、特許文献１に記載の照明用光源９００は、基台９０１が、第１基台部９０２と、第１基台部９０２の上面の一部の領域から逆錐台状に突出する第２基台部９０３とからなり、第１基台部９０２の上面には第１のＬＥＤ９０４が配置され、第２基台部９０３の上面には第２のＬＥＤ９０５が配置され、第２基台部９０３を上方から第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となった構成としている。この構成によって、第１のＬＥＤ９０４からの出射光を光反射面９０６によって斜め下方へ反射させることで、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の上面と第２基台部９０３の上面とがＬＥＤの搭載面であり、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つだけの場合と比べて組立作業が煩雑である。すなわち、例えば、ロボットを用いてＬＥＤを搭載する場合に、全てのＬＥＤを平面配置するのであれば高さ方向のセッティングが不要であるが、高さの違う搭載面が２つ存在していると、それぞれの高さに対応するための高さ方向のセッティングが必要であり、その結果、ロボット操作が複雑化したり作業速度が低下したりする。
【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、照明方向である上方側に開口を有する筒状のケースと、前記ケースの上方側に前記開口を塞ぐように取り付けられたグローブとで構成される外囲器内に、光源としての１または複数の発光モジュールが収容された照明用光源であって、前記外囲器内の全ての発光モジュールは、主出射方向を上方に向けた姿勢で平面配置されており、前記発光モジュールの上方側には、前記発光モジュールからの出射光を拡散させる１または複数の光学部材が配置されており、前記光学部材は、筒状であってその筒軸がランプ軸と平行である外側部と、当該外側部の筒内に詰められた柱状の内側部とで構成され、前記外側部は透光性材料からなると共に、前記内側部は前記外側部の透光性材料よりも屈折率の低い透光性材料からな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、外囲器内の全ての発光モジュールが主出射方向を上方に向けた姿勢で平面配置されている構成であるため、発光モジュールの取り付けが容易であり、ひいては照明用光源の組立作業が簡単である。さらに、発光モジュールの上方側には、前記発光モジュールからの出射光を拡散させる１または複数の光学部材が配置されているため、照射角が狭い発光モジュール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。
【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】第１の実施形態に係る照明用光源を示す断面図
【図３】回路ホルダを示す斜視図
【図４】光学部材による出射光の拡散の態様を説明するための概略図
【図５】第１の実施形態に係る発光モジュールおよび光学部材を説明するための平面図
【図６】第１の実施形態に係る照明用光源の配光特性を説明するための配光曲線図
【図７】光学部材の高さが照明用光源の配光特性に与える影響を説明するための配光曲線図
【図８】光学部材の外径が照明用光源の配光特性に与える影響を説明するための配光曲線図
【図９】変形例に係る発光モジュールおよび光学部材を説明するための平面図
【図１０】変形例に係る発光モジュールおよび光学部材を説明するための平面図
【図１１】変形例に係る発光モジュールおよび光学部材を説明するための平面図
【図１２】第２の実施形態に係る発光モジュールおよび光学部材を説明するための平面図
【図１３】第３の実施形態に係る発光モジュールおよび光学部材を説明するための平面図
【図１４】第４の実施形態に係る発光モジュールおよび光学部材を説明するための平面図
【図１５】第５の実施形態に係る照明用光源を示す一部破断斜視図
【図１６】第５の実施形態に係る照明用光源を示す断面図
【図１７】図１６において二点鎖線で囲んだ部分を示す拡大断面図
【図１８】第６の実施形態に係る光学部材を説明するための図
【図１９】第６の実施形態に係る光学部材の配光特性を説明するための配光曲線図
【図２０】第６の実施形態の変形例に係る光学部材を説明するための断面図
【図２１】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。
＜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、第１の実施形態に係る照明用光源を示す断面図である。なお、図２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照明方向である上方であって、紙面下方が照明用光源の下方である。
【００１０】
図１および図２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、光源としての発光モジュール１０と、発光モジュール１０が搭載された基台２０と、発光モジュール１０を覆うグローブ３０と、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、発光モジュール１０からの出射光を拡散させるための光学部材８０とを備える。照明用光源１の外囲器２は、グローブ３０とケース６０とで構成され、外囲器２内に発光モジュール１０および光学部材８０が収容されている。
【００１１】
［各部構成］
（１）発光モジュール
図２に示すように、発光モジュール１０は、実装基板１１と、実装基板１１に実装された半導体発光素子１２と、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とを備える半導体発光モジュールであって、ランプ軸Ｊ上に配置されている。なお、本実施の形態では、半導体発光素子１２はＬＥＤであり、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、例えば、上方から見て（平面視において）略正方形の板状であって、基台２０の上面２１に取り付けられている。なお、本願において、上方側から見てとは、上方側からランプ軸Ｊに沿って下方側を見ての意味であり、例えば図２においては、紙面上側からランプ軸Ｊに沿って紙面下側を見ての意味である。
半導体発光素子１２は、実装基板１１の上面に、例えばマトリクス状に５行５列の計２５個が実装されており、それら半導体発光素子１２は、ランプ軸Ｊを中心として点対称となるように平面配置されている。また、各半導体発光素子１２は、それぞれの主出射方向がランプ軸Ｊに沿った上方に向けた姿勢で実装されている。
【００１３】
なお、半導体発光素子１２の数は２５個に限定されず、例えば１個であっても良いし２５個以外の複数であっても良い。また、半導体発光素子１２の配置もマトリックス状に限定されず、例えば円環状などの環状に配置されていても良い。さらに、半導体発光素子１２の姿勢は、半導体発光素子１２の全てがランプ軸Ｊ方向に沿った上方に向いている必要はなく、一部がランプ軸Ｊに対して斜めに傾いた方向に向けた姿勢で実装されていても良く、これにより配光の制御性がより向上して、より好ましい配光を得ることができる。
【００１４】
封止体１３は、例えばブロック状であって、２５個全ての半導体発光素子１２を封止している。封止体１３の上面１３ａは、上方から見て略正方形の平面であって、発光モジュール１０の上方側発光面を構成しており、上面１３ａとランプ軸Ｊとは、上面１３ａの中心において直交している。なお、上面１３ａとランプ軸Ｊとは、必ずしも上面１３ａの中心において直交している必要はないが、ランプ軸Ｊを中心とする全周に亘って均一な配光を得るためには、上面１３ａの中心において交差していることが好ましく、直交していることがより好ましい。
【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。
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発光モジュール１０から出射される。
【００１６】
なお、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。
（２）基台
基台２０は、例えば略円板状であり、その上面２１および下面２２は、いずれも略円形の平面であって、それぞれランプ軸Ｊと直交している。基台２０の上面２１には、発光モジュール１０が平面配置されており、例えば、ねじ止め、接着、係合などにより基台２０に固定されている。なお、上面２１は略円形に限定されず、どのような形状であっても良い。また、上面２１は、発光モジュール１０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、下面２２も平面に限定されない。
【００１７】
基台２０には、上下方向に貫通する一対の貫通孔２３が形成されており、これら貫通孔２３を介して回路ユニット４０の一対の配線４１が基台２０の上方側に導出されている。それら配線４１は、それぞれ発光モジュール１０の実装基板１１に接続されており、これにより発光モジュール１０と回路ユニット４０とが電気的に接続されている。
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、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。
【００１８】
（３）グローブ
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の上方側開口内に圧入することにより、発光モジュール１０および光学部材８０の上方を覆った状態で、ケース６０の上方側開口を塞ぐようにして、ケース６０の上方側端部６１に取り付けられている。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。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。
【００１９】
グローブ３０の内面３２には、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。グローブ３０の最大外径Ｗ１は、ケース６０の上方側端部６１の外径Ｗ２よりも大きい。したがって、グローブ３０の外部へ取り出される光が下方側へ回り込み易く、より大きな配光角を得ることができる。
【００２０】
（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の一方の主面４２ａ側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２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。
【００２１】
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が発光モジュール１０から遠い下方側に位置し、熱に強い電子部品４４が発光モジュール１０に近い上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。
【００２２】
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の下方側開口５４を通って、口金７０のアイレット部７３と接続されている。
（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状であって、大径部５２と小径部５３とで構成される。上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、下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の下方側開口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。
【００２３】
回路ホルダ５０の上方側には基台２０が位置しているが、回路ホルダ５０の上方側端部５５と基台２０とは接触しておらず、隙間が設けられている、また、回路ホルダ５０の外面５６とケース６０の内周面６２とは接触しておらず、隙間が設けられている。したがって、発光モジュール１０で発生した熱が、基台２０やケース６０を介して回路ホルダ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。
【００２４】
図３は、回路ホルダを示す斜視図である。回路ホルダ５０の大径部５２の内周面５２ａには、回路ユニット４０の回路基板４２を回路ホルダ５０に固定するための一対のレール溝５７が、互いに対向するように設けられている。一対のレール溝５７は、回路基板４２がランプ軸Ｊ（図２参照）と平行になる姿勢、すなわち縦置きの姿勢で、回路ユニット４０を回路ホルダ５０に固定するためのものであって、各レール溝５７は、大径部５２の内周面５２に沿って上下方向に延出しており、回路基板４２の両側縁部をそれら一対のレール溝５７に嵌め込むと、回路ユニット４０が縦置きの姿勢で固定される。
【００２５】
一対のレール溝５７は、ランプ軸Ｊを挟んで対向しておらず、ランプ軸Ｊを挟まずに対向しており、ランプ軸Ｊに対しては、両方のレール溝５７が一方側に偏った位置となるよう配置されている。別の表現をすれば、ランプ軸Ｊを含む仮想面で大径部５２内を２つの空間に区切った場合に、一方の空間内に両方のレール溝５７が収まるよう配置されている。したがって、それらレール溝５７に回路基板４２を固定すると、回路基板４２はランプ軸Ｊ上、すなわち大径部５２の中央位置には配置されず、ランプ軸Ｊに対して一方側にずれた位置に配置される。そのため、回路基板４２によって大径部５２内は、一方の主面４２ａ側の広い空間と、他方の主面４２ｂ側の狭い空間とに区切られる。これにより、一方の主面４２ａ側には、より背の高い電子部品を配置することができる。
【００２６】
各レール溝５７は、基礎部５７ａ並びに、当該基礎部５７ａに設けられた第１壁部５７ｂおよび第２壁部５７ｃにより構成されている。
各基礎部５７ａは、大径部５２の内周面５２に沿って上下方向に延伸する長尺状の部位であって、大径部５２の内周面５２ａの一部を内側に膨出させることによって形成されている。それら基礎部５７ａは互いに対向する長尺面５７ｄを有し、それら長尺面５７ｄは、ランプ軸Ｊと直交する仮想面で切断した断面において互いに平行を保っており、それら長尺面５７ｄが各レール溝５７の底面を構成している。
【００２７】
第１壁部５７ｂおよび第２壁部５７ｃは、基礎部５７ａの長尺面５７ｄに、長尺方向に沿って立設されている。長尺面５７ｄのランプ軸Ｊから遠い側の長辺に立設されているのが第１壁部５７ｂであって、長尺面５７ｄのランプ軸Ｊに近い側の長辺に立設されているのが第２壁部５７ｃである。それら第１壁部５７ｂおよび第２壁部５７ｃは、互いに対向しており、レール溝５７の側面を構成している。
【００２８】
第１壁部５７ｂは、基礎部５７ａの長尺面５７ｄの長手方向全体に亘って形成されており、壁の高さが低い（長尺面５７ｄからの突出量が小さい）上方側部分５７ｅと、壁の高さが高い（長尺面５７ｄからの突出量が大きい）下方側部分５７ｆとからなる。すなわち、第１壁部５７ｂは、壁の高さが２段階に変化しており、上方側よりも下方側で、壁が高くなっている。なお、第１壁部５７ｂは、壁の高さが３段階以上に変化していても良い。
【００２９】
一方、第２壁部５７ｃは、基礎部５７ａの長尺面５７ｄの長手方向全体に亘っては形成されておらず、長尺面５７ｄの下方側端部付近にのみ形成されている。第２壁部５７ｃが形成されている領域は、第１壁部５７ｂの下方側部分５７ｆが形成されている領域よりも狭く、下方側部分５７ｆの下方側と第２壁部５７ｃとは対向しているが、下方側部分５７ｆの上方側と対向する領域には第２壁部５７ｃは存在しない。そして、第２壁部５７ｃは、第１壁部５７ｂの下方側部分５７ｆと壁の高さが同じである。
【００３０】
回路基板４２のレール溝５７への嵌め込み作業は、回路基板４２をレール溝５７に対して斜めに傾けながら、回路基板４２の下方側両コーナー部分を第１壁部５７ｂに当接させ、当接させた状態で下方側両コーナー部分を第１壁部５７ｂに沿って下方に滑らせながら、同時に回路基板４２の姿勢をレール溝５７と平行になるよう徐々に起こし、最後は第１壁部５７ｂの下方側部分５７ｆと第２壁部５７ｃとの間に下方側両コーナー部分を嵌め込み、さらに回路基板４２の両側縁部を第１壁部５７ｂに沿わせることによって完了する。
【００３１】
レール溝５７の延伸方向において、第１壁部５７ｂの上方側端部が第２壁部５７ｃの上方側端部よりも上方側に位置するため、回路基板４２を斜めに傾けたままレール溝５７に対して位置決めすることができ、回路基板４２の下方側両コーナー部分をレール溝５７に差し込み易い。また、回路基板４２の下方側両コーナー部分をレール溝５７の上方側端部に差し込む際に、回路基板４２の一方の主面４２ａをどちら側に向けておけば良いのか、視覚的に把握し易い。
【００３２】
第１壁部５７ｂは、上方側部分５７ｅが下方側部分５７ｆよりも、壁の高さが低くなっているため、その低くなっている分だけ回路ユニット４０の電子部品４３，４４や半田等が第１壁部５７ｂに当たり難い。したがって、回路基板４２上の広い範囲に電子部品４３，４４を実装することができる。第２壁部５７ｃについても同様に、回路基板４２を固定するために必要最小限となる部分にしか設けられていないため、電子部品４３，４４や半田等が第２壁部５７ｃに当たり難く、回路基板４２上の広い範囲に電子部品４３，４４を実装することができる。
【００３３】
なお、基礎部５７aは必ずしも必要はなく、レール溝５７は、第１壁部５７ｂおよび第２壁部５７ｃを大径部５２の内周面５２から直接延出させた構成であっても良い。その場合は、レール溝５７は第１壁部５７ｂおよび第２壁部５７ｃで構成されることとなる。
従来の回路ケースのレール溝は、対向する一対の壁部がレール溝の延伸方向において同じ領域に設けられていたため、各壁部の上方側端部の位置が揃っており、レール溝の上方側端部に回路基板の下方側両コーナー部分を差し込むのが容易ではなかった。そのため、回路ユニットの取り付け作業が煩雑であった。
【００３４】
しかしながら、本実施の形態に係る回路ホルダ５０は、対向する一対の壁部（第１壁部５７ｂおよび第２壁部５７ｃ）の上方側端部の位置がずれているため、具体的には、ランプ軸Ｊから遠い側である第１壁部５７ｂの上方側端部よりも、ランプ軸Ｊに近い側である第２壁部５７ｃの上方側端部の方が、下方側に位置しているため、回路基板４２をレール溝５７に対して傾けた姿勢で、レール溝５７の上方側端部に回路基板４２の下方側両コーナー部分を差し込むことができる。したがって、回路ユニット４０の固定作業性が容易である。また、レール溝５７の第１壁部５７ｂの壁の高さは一定ではなく段差が設けられているため、壁の高さが低くなった部分では、回路ユニット４０の電子部品４３，４４や半田等が第１壁部５７ｂに当たって邪魔になり難い。
【００３５】
（６)ケース
ケース６０は、例えば、両端が開口し上方から下方へ向けて縮径した略円筒状を有する。ケース６０の上方側開口内には基台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。
【００３６】
基台２０の下方側端部の外周縁は、ケース６０の内周面６２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２４がケース６０の内周面６２と面接触しているため、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。
【００３７】
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。
【００３８】
（７）口金
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、例えばエジソンタイプであるＥ２６口金やＥ１７口金が挙げられる。口金７０は、略円筒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。
【００３９】
（８）光学部材
光学部材８０は、発光モジュール１０からの出射光が出射角３０°〜６０°の範囲で最大光度となってグローブ３０の内面３２に届くように、前記出射光を拡散させるための部材であって、発光モジュール１０の上方側に配置されている。なお、出射角は、ランプ軸Ｊに沿った上方を０°、ランプ軸Ｊに沿った下方を１８０°として定義する。
【００４０】
光学部材８０は、例えば、略柱状であってランプ軸Ｊ上に配置されており、光学部材８０の柱軸とランプ軸Ｊとは一致している。なお、光学部材８０の柱軸は必ずしもランプ軸Ｊと一致している必要はないが、ランプ軸Ｊを中心とする全周に亘って均一な配光を得るためには、前記柱軸がランプ軸Ｊと平行であることが好ましく、前記柱軸とランプ軸Ｊとが一致していることがより好ましい。
【００４１】
光学部材８０は、例えば、筒状であってその筒軸がランプ軸Ｊと平行である外側部８１と、外側部８１の筒内に詰められた柱状の内側部８２とで構成される。より具体的には、光学部材８０は円柱状であって、外側部８１はランプ軸Ｊと一致する筒軸を有する円筒状であって、内側部８２は外側部８１の筒内に隙間なく詰められた円柱状である。
図４は、光学部材による出射光の拡散の態様を説明するための概略図である。図４（ａ）に示すように、光学部材８０の上面８０ａは、外側部８１の上面８１ａと内側部８２の上面８２ａとで構成されている。光学部材８０の下面８０ｂは、外側部８１の下面８１ｂと内側部８２の下面８２ｂとで構成されている。光学部材８０の上面８０ａおよび下面８０ｂはそれぞれ平面である。
【００４２】
なお、光学部材８０の上面８０ａおよび下面８０ｂは平面に限定されない。例えば、光学部材８０の上面８０ａを、倒円錐面などの凹面や、円錐面などの凸面として、光学部材８０から出射される光の拡散度合いを調整しても良い。光学部材８０の下面８０ｂは、発光モジュール１０からの出射光が光学部材８０内に入射し易いという観点からは、封止体１３の上面１３ａとの間に隙間ができ難いように平面であることが好ましい。
【００４３】
光学部材８０の外周面８０ｃは、外側部８１の外周面８１ｃで構成されている。なお、外側部８１の外周面８１ｃには鏡面処理が施されていても良い。このようにすれば、外周面８０ｃから光学部材８０内へ光が入射するのを防止できる。外周面８１ｃ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。
【００４４】
外側部８１の内周面８１ｄは内側部８２の外周面８２ｃと全面に亘って接触しており、外側部８１と内側部８２との間に隙間はない。すなわち、外側部８１の内周面８１ｄと内側部８２の外周面８２ｃとは同一面であって、外側部８１と内側部８２の界面である。なお、外側部８１と内側部８２との間には隙間があっても良いが、隙間があると光のロスが生じるため、隙間はない方が好ましい。
【００４５】
図５は、第１の実施形態に係る発光モジュールおよび光学部材を説明するための平面図である。図５に示すように、光学部材８０は、上方側から見て、発光モジュール１０の封止体１３の上面１３ａよりも小さい。すなわち、光学部材８０の上面８０ａおよび下面８０ｂの面積は、封止体１３の上面１３ａの面積よりも小さい。このようにすれば、封止体１３の上面１３ａ全体が光学部材８０によって隠れることがない。すなわち、上面１３ａの一部を露出させることができる。そのため、図４（ａ）において光路Ｌ１で示すように、発光モジュール１０からの出射光の一部を、光学部材８０内に入射させることなく、直接グローブ３０の内面３２に届けることができる。
【００４６】
封止体１３の上面１３ａにおける光学部材８０で隠れる領域の面積は、上面１３ａ全体の面積４０％〜７８％であることが好ましい。本実施の形態では、光学部材８０の外径（外側部８１の外径でもある）Ｒ１は１５ｍｍであり、封止体１３の上面１３ａの一辺の長さＷ３は２１ｍｍであるため、前記隠れる領域の面積は上面１３ａ全体の面積の４０％である。
【００４７】
なお、光学部材８０の外径Ｒ１と封止体１３の上面１３ａの一辺の長さＷ３とを同じ大きさにすれば、光学部材８０を上面１３ａ上からはみ出ないように設置するだけで、光学部材８０の柱軸をランプ軸Ｊと一致させることができ、光学部材８０の位置決めが容易である。
なお、図２に示す光学部材８０の高さ（上下方向の長さ）Ｔは１５ｍｍであり、図５に示す内側部８２の外径Ｒ２は１０ｍｍであって、光学部材８０の外径Ｒ１および内側部８２の外径Ｒ２は、それぞれ上下方向全体に亘って均一である。
【００４８】
図４に戻って、光学部材８０は、上方側から見て、光学部材８０の全体が封止体１３の上面１３ａと重なる位置に配置されている。このようにすれば、光学部材８０の下面８０ｂの全体が封止体１３の上面１３ａと接触するため、発光モジュール１０からの出射光を光学部材８０内に効率良く入射させることができる。
外側部８１および内側部８２は、それぞれ透光性材料からなる。ただし、内側部８２の材料は、外側部８１の材料よりも屈折率が低い。外側部８１および内側部８２を構成する透光性材料としては、それぞれ、シリコーンやポリカーボネート等の樹脂材料、ガラス、セラミックなどが挙げられる。例えば、外側部８１を屈折率１．５０のガラスで構成し、内側部８２を屈折率１．４１のシリコーンで構成することが考えられる。
【００４９】
なお、外側部８１および内側部８２のいずれか一方または両方の内部に、入射した光を内部散乱させるための光散乱体が含まれていても良い。光散乱体としては、例えば、シリカ、アルミナ、酸化亜鉛やチタニアなどで構成された無色透明または有色透明の粒体が考えられる。そして、粒体の形状としては例えば略球形状が考えられ、その場に直径は０．１μｍ〜４０μｍの範囲であることが好ましい。また、光散乱体の添加量は、１０ｗｔ％〜６０ｗｔ％の範囲であることが好ましい。
【００５０】
発光モジュール１０の封止体１３の上面１３ａから出射され、外側部８１の下面８１ｂから外側部８１内に入射した光は、図４（ａ）において光路Ｌ２で示すように、外側部８１の外周面８１ｃおよび内周面８１ｄの間で反射を繰り返し、外側部８１の上面８１ａから光学部材８０外へ出射する。光が外周面８１ｃで反射されるのは、外側部８１の材料が空気よりも屈折率が高いからであり、光が内周面８１ｄで反射されるのは、外側部８１の材料が内側部８２の材料よりも屈折率が高いからである。このように、一旦外側部８１内へ入射した光は、外周面８１ｃや内周面８１ｄから外へ漏れ難いため、上面８１ａまで導かれて上面８１ａから出射される。
【００５１】
一方、発光モジュール１０の封止体１３の上面１３ａから出射され、内側部８２の下面８２ｂから内側部８２内に入射した光は、内側部８２の対向する外周面８２ｃ間で反射を繰り返し、一部は、図４（ａ）において光路Ｌ３で示すように、内側部８２の上面８２ａから光学部材８０外へ出射するが、残りは、光路Ｌ４，Ｌ５で示すように、内側部８２の外周面８２ｃ（外側部８１の内周面８１ｄ）を透過して外側部８１内へ入射する。光が外周面８２ｃで反射せず外周面８２ｃを透過するのは、内側部８２の材料が外側部８１の材料の屈折率よりも低いからである。
【００５２】
内側部８２から外側部８１内に入射した光は、外側部８１の外周面８１ｃおよび内周面８１ｄの間で反射を繰り返し、光路Ｌ３で示すように、外側部８１の上面８１ａから光学部材８０外へ出射する。このように、光学部材８０に入射した光は、より屈折率の高い材料で形成された外側部８１に集まり、主として外側部８１の上面８１ａから出射される。
また、外側部８１の上面８１ａから出射される光は、主としてランプ軸Ｊに沿って上方へ出射されるのではなく、主としてランプ軸Ｊに対して３０°〜６０°の範囲の出射角で出射される。出射角が０°にならずこのような角度になるのは、外側部８１内に入射した光の多くは、外側部８１内をランプ軸Ｊに沿って真っ直ぐに進まず、外側部８１内をジグザグに内部反射しながら進むからである。特に、内側部８２から外側部８１へ集まる光は、ランプ軸Ｊと平行でない角度で外側部８１内へ入射してくるため、外側部８１内をジグザグに進む。ジグザグに進んだ光は、上面８１ａから出射された後も、真っ直ぐランプ軸Ｊに沿った方向に向かわず、ランプ軸Ｊに対して傾斜した斜め上方の方向へ向かう。このような斜め上方へ向かう出射光が多いために、全体として、主としてランプ軸Ｊに対して３０°〜６０°の範囲の出射角で出射されることになる。
【００５３】
図４（ｂ）に示すように、発光モジュール１０からの出射光は、出射角３０°〜６０°の範囲で最大光度となってグローブ３０の内面３２に届くように、光学部材８０によって拡散される。したがって、グローブ３０の内面３２における下方寄りの領域に光がより多く届くことになり、照明用光源１の配光角が広がる。なお、グローブ３０に届いた光は、さらにグローブ３０によって拡散される。
【００５４】
なお、広い配光角を得るためには、光学部材８０の上面８０ａが、ケース６０の上方側端部６１よりも、ランプ軸Ｊに沿った方向における上方側に位置していることが好ましい。さらに、封止体１３の上面１３ａが、ケース６０の上方側端部６１よりも、ランプ軸Ｊに沿った方向における上方側に位置していることがより好ましい。
以上のことから、照明用光源１は、照射角が狭い発光モジュール１０が平面配置されていても、光学部材８０によってその照射角を広げることができるため、配光特性が良好である。また、外側部８１が筒状であって光学部材８０の外周全体に亘って存在しているため、ランプ軸Ｊを中心とする全周に亘って照射角を広げることができ、その全周に亘って配光特性が良好である。
【００５５】
［照明用光源の配光特性］
図６は、第１の実施形態に係る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に示すように、配光曲線図は、照明用光源１の上下方向を含む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に沿った上方を０°、ランプ軸Ｊに沿った下方を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１００％とする相対的な大きさで表されている。
【００５６】
図６における二点鎖線は、白熱電球の配光曲線Ａを示す。破線は、第１の実施形態に係る照明用光源１からグローブ３０および光学部材８０を取り除いた場合の配光曲線Ｂを示す。一点鎖線は、第１の実施形態に係る照明用光源１から光学部材８０を取り除いた場合の配光曲線Ｃを示す。太い実線は、第１の実施形態に係る照明用光源１からグローブ３０を取り除いた場合の配光曲線Ｄを示す。細い実線は、第１の実施形態に係る照明用光源１の配光曲線Ｅを示す。
【００５７】
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６に示す配光曲線の場合は、光度が５０％以上となる角度範囲の大きさである。
図６に示すように、配光曲線Ａの配光角は約３１０°であり、配光曲線Ｂの配光角は約１２０°であり、配光曲線Ｃの配光角は約２４０°であり、配光曲線Ｄの配光角は約１７０°であり、配光曲線Ｅの配光角は約２８５°である。
【００５８】
グローブ３０が無い状態において、光学部材８０の有無により配光曲線がどのように変化するのかは、配光曲線Ｂと配光曲線Ｄとを比べれば分かる。配光曲線Ｂから分かるように、光学部材８０が無い場合は出射角０°において最大光度となるのに対して、配光曲線Ｄから分かるように、光学部材８０が有る場合は出射角４０°において最大光度となる。このことから、光学部材８０によって、発光モジュール１０からの出射光は拡散され、配光角が広がっているのが分かる。
【００５９】
グローブ３０を取り付けた状態において、光学部材８０の有無により配光曲線がどのように変化するのかは、配光曲線Ｃと配光曲線Ｅとを比べれば分かる。配光曲線Ｃから分かるように、光学部材８０が無い場合は配光角が２４０°であるのに対して、配光曲線Ｅから分かるように、光学部材８０が有る場合は配光角が２８５°にまで広がる。このように、光学部材８０を設置することによって、配光角が広がり配光特性が良好になることが確認できた。
【００６０】
さらに、配光曲線Ａと配光曲線Ｅとを比べれば、第１の実施形態に係る照明用光源１の配光特性がより白熱電球に近似した配光特性を有することが分かる。
発光モジュール１０からの出射光は、光学部材８０によって、出射角３０°〜６０°の範囲で最大光度となってグローブ３０の内面３２に届くことが好ましい。出射角が３０°未満であると、配光角の広がりが十分でないため良好な配光特性が得られず、出射角が６０°を超えると、ランプ軸Ｊに沿って上方へ向かう光の量が不足して上方が薄暗くなる。
【００６１】
次に、光学部材の高さおよび外径が照明用光源の配光特性に与える影響について調べた。図７は、光学部材の高さが照明用光源の配光特性に与える影響を説明するための配光曲線図である。図８は、光学部材の外径が照明用光源の配光特性に与える影響を説明するための配光曲線図である。
光学部材８０の高さＴを２２ｍｍに固定し、光学部材８０の外径Ｒ１に種々変更を加えて照明用光源１の配光特性を確認したところ、図７に示すように、外径Ｒ１が５ｍｍ（外径Ｒ２は４ｍｍ）の場合の配光角は１７５°、外径Ｒ１が１０ｍｍ（外径Ｒ２は９ｍｍ）の場合の配光角は２１０°、外径Ｒ１が１５ｍｍ（外径Ｒ２は１４ｍｍ）の場合の配光角は２３０°であった。この結果から、少なくとも封止体１３の上面１３ａからはみ出さない限り（上面１３ａの一辺の長さＷ３以下であれば）、光学部材８０の外径Ｒ１を大きくするほど配光特性が良いことが推測される。そして、外径Ｒ１が５ｍｍ以上であれば配光角約１８０°を実現できる。
【００６２】
また、光学部材８０の外径Ｒ１を１０ｍｍ（外径Ｒ２は９ｍｍ）に固定し、光学部材８０の高さＴに種々変更を加えて照明用光源１の配光特性を確認したところ、図８に示すように、高さＴが２２ｍｍの場合の配光角は２０５°、高さＴが２５ｍｍの場合の配光角は２３５°、高さＴが３５ｍｍの場合の配光角は２３０°、高さＴが４５ｍｍの場合の配光角は２３５°であった。この結果から、光学部材８０の高さＴは配光特性にはあまり影響がないことが分かった。
【００６３】
なお、図６、図７、図８に示す結果は、それぞれ実験系が異なるため（光学部材８０とグローブ３０との位置関係などが異なる）、同一実験系内での配光角の比較は有効であっても、異なる実験系間での配光角の比較は有効でない。
［第１の実施形態の変形例］
第１の実施形態に係る照明用光源１の変形例として以下の構成が挙げられる。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。
【００６４】
第１の実施形態に係る光学部材８０は略円柱状であったが、本発明に係る光学部材は略円柱状に限定されない。例えば、図９に示すように、略角筒状の外側部１８１と略角柱状の内側部１８２とで構成される略正四角柱状の光学部材１８０であっても良い。また、略円柱状および略正四角柱状以外の柱状であっても良く、柱状以外の形状であっても良い。但し、光学部材を円柱状にすることは、ランプ軸Ｊと中心とする全周に亘って均一な配光とするための好ましい一例となる。
【００６５】
第１の実施形態に係る発光モジュール１０は、上方側発光面となる封止体１３の上面１３ａが略正方形であったが、本発明に係る封止体の上面は略正方形に限定されない。例えば、図１０に示すように、発光モジュール２１０の封止体２１３の上面２１３ａは、中心がランプ軸Ｊ上に位置する略円形であっても良く、このようにすれば、ランプ軸Ｊと中心とする全周に亘って均一な配光を得易い。
【００６６】
第１の実施形態に係る光学部材８０は、上方側から見て、発光モジュール１０の封止体１３の上面１３ａよりも小さかったが、例えば、図１１に示す光学部材３８０のように、上方側から見て、発光モジュール１０の封止体１３の上面１３ａよりも大きくても良い。このようにすれば、発光モジュール１０からの出射光を光学部材３８０によってより拡散させることができるが、前記出射光が直接グローブ３０の内面３２に届くことがないため上方への光量は低減する。
【００６７】
第１の実施形態に係る光学部材８０は、外径Ｒ１が上下方向全体に亘って均一であったが、均一でなくても良い。例えば、上下方向における中間部において外径が小さくなった（中間部の外径が絞られた）鼓形の形状であっても良く、下方側に向かって外径Ｒ１が大きくなる略円錐台状であっても良く、上方側に向かって外径Ｒ１が大きくなる略円錐台状であっても良い。
【００６８】
第１の実施形態に係る光学部材８０は、外側部８１と内側部８２とで構成され、径方向に２層の構造であったが、径方向に３層以上の構造であっても良い。その場合でも、全ての層が透光性材料で形成されており、外側の層ほど透光性材料の屈折率が高ければ、発光モジュール１０からの出射光が出射角３０°〜６０°の範囲で最大光度となってグローブ３０の内面３２に届くように、前記出射光を拡散させることができる。
【００６９】
＜第２の実施形態＞
図１２は、第２の実施形態に係る発光モジュールおよび光学部材を説明するための平面図である。図１２に示すように、第２の実施の形態に係る照明用光源は、発光モジュール４１０が複数であって光学部材４８０も複数である点において、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。
【００７０】
発光モジュール４１０は、例えば５つであって、基台２０の上面２１にランプ軸Ｊを中心に点対称で平面配置されている。具体的には、発光モジュール４１０は、ランプ軸Ｊ上に１つ配置されていると共に、その四方に１つずつ配置されている。このように発光モジュール４１０が複数の場合でも、平面配置されていれば基台２０への取り付けは容易である。なお、各発光モジュール４１０は、実装基板４１１、半導体発光素子（不図示）、および封止体４１３を備え、第１の実施形態に係る発光モジュール１０とはサイズが異なるが、その他の構成は略同じである。
【００７１】
光学部材４８０も、例えば５つであって、それぞれ外側部４８１と内側部４８２とで構成されており、第１の実施形態に係る光学部材８０とはサイズが異なるが、その他の構成は略同じである。各光学部材４８０は、発光モジュール４１０と１対１の関係で、各発光モジュール４１０の上方側に、各光学部材４８０の柱軸が各発光モジュール４１０の封止体４１３の上面４１３ａの中心に位置するように、配置されている。
【００７２】
このように複数の発光モジュール４１０に複数の光学部材４８０が１対１の関係で配置されている構成の場合も、それぞれの光学部材４８０によって、各発光モジュール４１０からの出射光が出射角３０°〜６０°の範囲で最大光度となってグローブ３０の内面３２に届くように、前記出射光が拡散されるため、照射角が狭い発光モジュール４１０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。
【００７３】
＜第３の実施形態＞
図１３は、第３の実施形態に係る発光モジュールおよび光学部材を説明するための平面図である。図１３に示すように、第３の実施の形態に係る照明用光源は、複数の光学部材５８０を備える点において、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。
【００７４】
光学部材５８０は、例えば５つであって、それぞれが外側部５８１と内側部５８２とで構成されており、各光学部材５８０は、第１の実施形態に係る光学部材８０と構成が略同じであるが、外径Ｒ１が光学部材８０のよりも小さい。発光モジュール１０は、基台２０の上面２１のランプ軸Ｊ上に配置されており、全ての光学部材５８０は、上方から見て、発光モジュール１０の封止体１３の上面１３ａと重なる位置に、ランプ軸Ｊを中心に点対称で配置されている。具体的には、１つの光学部材５８０が、その柱軸が封止体１３の上面１３ａの中心に位置するように配置されており、その光学部材５８０に対して、封止体１３の上面１３ａの四隅に向けた四方に４つの光学部材５８０が配置されている。
【００７５】
このように１つの発光モジュール１０の上方側に複数の光学部材５８０が配置されている場合も、それら光学部材５８０によって、発光モジュール１０からの出射光が出射角３０°〜６０°の範囲で最大光度となってグローブ３０の内面３２に届くように、前記出射光が拡散されるため、照射角が狭い発光モジュール１０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。
【００７６】
＜第４の実施形態＞
図１４は、第４の実施形態に係る発光モジュールおよび光学部材を説明するための図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。図１４（ａ）に示すように、第４の実施の形態に係る照明用光源は、発光モジュール６１０が複数であり、それらに対し光学部材６８０が１つである点において、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。
【００７７】
発光モジュール６１０は、例えば５つであって、基台２０の上面２１にランプ軸を中心に点対称で平面配置されている。具体的には、発光モジュール６１０は、ランプ軸Ｊ上に１つ配置されていると共に、その四方に１つずつ配置されている。このように発光モジュール６１０が複数の場合でも、平面配置されていれば基台２０への取り付けは容易である。各発光モジュール６１０は、実装基板６１１、半導体発光素子（不図示）、および封止体６１３を備え、第１の実施形態に係る発光モジュール１０と構成は略同じであるが、サイズが光学部材８０よりも小さい。
【００７８】
光学部材６８０は、外側部６８１と内側部６８２とで構成されており、第１の実施形態に係る光学部材８０と構成が略同じであるが、外径Ｒ１が光学部材８０のよりも大きい。光学部材６８０は、その柱軸とランプ軸Ｊとが一致した状態で、発光モジュール６１０の上方側に配置されており、ランプ軸Ｊ上に配置された発光モジュール６１０の封止体６１３の上面６１３ａを完全に覆っていると共に、その四方に配置された各発光モジュール６１０の封止体６１３の上面６１３ａのランプ軸Ｊ側の約半分を覆っている。
【００７９】
図１４（ｂ）に示すように、隣り合う発光モジュール６１０の封止体６１３間の隙間６０３には、樹脂などの透光性材料が充填されており、各発光モジュール６１０からの出射光が光学部材６８０内に効率良く入射するようになっている。
このように複数の発光モジュール６１０に対して１つの光学部材６８０が配置された構成の場合も、光学部材６８０によって、各発光モジュール６１０からの出射光が出射角３０°〜６０°の範囲で最大光度となってグローブ３０の内面３２に届くように、前記出射光が拡散されるため、照射角が狭い発光モジュール６１０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。
【００８０】
＜第５の実施形態＞
図１５は、第５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１６は、第５の実施形態に係る照明用光源を示す断面図である。図１７は、図１６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。
図１５および図１６に示すように、第５の実施形態に係る照明用光源７００は、発光モジュール７１０、基台７２０、グローブ３０、回路ユニット４０、回路ホルダ７５０、ケース６０、口金７０、光学部材７８０およびキャップ部材７９０を備える。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。
【００８１】
図１５に示すように、発光モジュール７１０は、略円環状の実装基板７１１と、実装基板７１１に実装された光源としての複数の半導体発光素子７１２と、それら半導体発光素子７１２を被覆するように実装基板７１１上に設けられた封止体７１３とを備える。
実装基板７１１は、中央に略円形の孔部７１４を有し、内周縁の一箇所から孔部７１４の中心へ向けて舌片部７１５が延設されている。そして、舌片部７１５の下面に、回路ユニット４０の配線４１が接続されるコネクタ７１６が設けられており、配線４１をコネクタ７１６に接続することによって発光モジュール７１０と回路ユニット４０とが電気的に接続される（図１６参照）。
【００８２】
半導体発光素子７１２は、例えば３２個が実装基板７１１の上面に環状に実装されている。具体的には、実装基板７１１の径方向に沿って並べられた半導体発光素子７１２を２個で１組として、１６組が実装基板７１１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７１２は、例えば楕円や多角形の環状に実装されていても良い。
【００８３】
半導体発光素子７１２は、１組ごと個別に略直方体形状の封止体７１３によって封止されている。したがって、封止体７１３は全部で１６個である。各封止体７１３の長手方向は、実装基板７１１の径方向と一致しており、上方側からランプ軸Ｊに沿って下方側を見た場合において（平面視において）、ランプ軸Ｊを中心として放射状に配置されている。
基台７２０は、例えば、略円柱状の貫通孔７２１を有する略円筒状であり、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。そして、基台７２０の上面７２２には発光モジュール７１０が、各半導体発光素子７１２がそれぞれの主出射方向を上方に向いた状態で搭載されている。基台７２０に貫通孔７２１が設けられているため、照明用光源７００は軽量である。また、貫通孔７２１内と、貫通孔７２１を介してグローブ３０内とに、回路ユニット４０の一部が配置されているため、照明用光源７００は小型である。
【００８４】
回路ホルダ７５０は、例えば、両側が開口した略円筒状であって、基台７２０の貫通孔７２１を貫通している大径部７５２と、口金７０が外嵌されている小径部７５３とで構成される。大径部７５２の上方側端部７５５には有底筒状のキャップ部材７９０が取り付けられており、大径部７５２およびキャップ部材７９０の内部に回路ユニット４０が収容されている。
【００８５】
回路ホルダ７５０には、発光モジュール７１０の舌片部７１５に対応した位置に貫通孔７５７が設けられている。舌片部７１５の先端は、貫通孔７５７を介して回路ホルダ７５０内に挿入されており、舌片部７１５に設けられたコネクタ７１６は、回路ホルダ７５０内に位置している。
図１７に示すように、回路ホルダ７５０と基台７２０とは接触しておらず、回路ホルダ７５０の外面７５６と基台７２０の貫通孔７２１の周面７２３との間には隙間が設けられている。したがって、発光モジュール７１０で発生した熱が回路ホルダ７５０へ伝搬し難く、回路ホルダ７５０が高温になり難いため、回路ユニット４０が熱破壊し難い。
【００８６】
図１６に戻って、キャップ部材７９０は、上方側が閉塞し下方が開口した有底筒状であり、上方へ向かって漸次縮径した上方部分７９１と、上下方向に径が均一な円筒状の下方部分７９２とで構成され、上方部分７９１はグローブ３０内に位置し、下方部分７９２は光学部材７８０の貫通孔７８３内に位置する。下方部分７９２と光学部材７８０と間には隙間が設けられている。したがって、発光モジュール７１０で発生した熱が光学部材７８０を介して回路ホルダ７５０へ伝搬し難く、回路ホルダ７５０が高温になり難いため、回路ユニット４０が熱破壊し難い。
【００８７】
光学部材７８０は、発光モジュール７１０からの出射光が出射角３０°〜６０°の範囲で最大光度となってグローブ３０の内面３２に届くように、前記出射光を拡散させるための部材であって、発光モジュール７１０の上方側に配置されている。
光学部材７８０は、例えば、中央に略円筒状の貫通孔７８３を有する略円錐台状（上方側に向かって外径が大きくなる略円錐台状）であって、光学部材７８０の中心軸（外側部７８１および内側部７８２の中心軸でもある）とランプ軸Ｊとは一致している。なお、光学部材７８０の中心軸は必ずしもランプ軸Ｊと一致している必要はないが、ランプ軸Ｊを中心とする全周に亘って均一な配光を得るためには、前記中心軸がランプ軸Ｊと平行であることが好ましく、前記中心軸とランプ軸Ｊとが一致していることがより好ましい。
【００８８】
光学部材７８０は、中央に略円筒状の貫通孔を有する略円錐台状（上方側に向かって外径が大きくなる略円錐台状）の内側部７８２と、図１７に示すように、内側部７８２の下面７８２ｂおよび外周面７８２ｃを覆う外側部７８１とで構成されている。外側部７８１および内側部７８２は、それぞれ第１の実施形態に係る外側部８１および内側部８２と同様の透光性材料で構成されている。
【００８９】
光学部材７８０の上面７８０ａは、外側部７８１の上面７８１ａと内側部７８２の上面７８２ａとで構成されている。光学部材７８０の下面７８０ｂは、外側部７８１の下面７８１ｂで構成されている。光学部材７８０の外周面７８０ｃは、外側部７８１の外周面７８１ｃで構成されている。なお、外側部７８１と内側部７８２との間には隙間がない。
光学部材７８０の上面７８０ａおよび下面７８０ｂは、それぞれランプ軸Ｊと直交する平面であり、光学部材７８０の外周面７８０ｃはランプ軸Ｊに対して傾斜した斜面である。なお、光学部材７８０の上面７８０ａおよび下面７８０ｂは平面に限定されず、例えば、光学部材７８０の上面７８０ａを、倒円錐面などの凹面や、円錐面などの凸面として、光学部材７８０から出射される光の拡散度合いを調整しても良い。封止体７１３の上面７１３ａに接触させる光学部材７８０の下面７８０ｂは、平面であることが好ましい。
【００９０】
発光モジュール７１０の封止体７１３から出射され、外側部７８１の下面７８１ｂから外側部７８１内に入射し、さらに内側部７８２の外周面７８２ｃで反射した光は、例えば図１７において光路Ｌ６で示すように、外側部７８１内で内部反射を繰り返し、外側部７８１の上面７８１ａから光学部材７８０外へ出射する。
発光モジュール７１０の封止体７１３から出射され、外側部７８１の下面７８１ｂから外側部７８１内に入射し、さらに内側部７８２の下面７８２ｂに入射した光は、例えば図１７において光路Ｌ７で示すように、内側部７８２を透過して内側部７８２の上面７８２ａから光学部材７８０外へ出射する。また、例えば図１７において光路Ｌ８で示すように、内側部７８２内で散乱して外側部７８１に入射する。外側部７８１に入射した光は、外側部７８１内で内部反射を繰り返し、外側部７８１の上面７８１ａから光学部材７８０外へ出射する。
【００９１】
発光モジュール７１０の封止体７１３から出射され、外側部７８１の外周面７８１ｃで反射した光は、例えば図１７において光路Ｌ９で示すように、斜め下方に向かう。なお、外側部７８１の外周面７８１ｃには鏡面処理が施されていても良い。このようにすれば、外周面７８１ｃから外側部７８１内へ光が入射するのを防止できる。外周面７８１ｃ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。
【００９２】
以上のようにして、発光モジュール７１０からの出射光は、出射角３０°〜６０°の範囲で最大光度となってグローブ３０の内面３２に届くように、光学部材７８０によって拡散される。したがって、グローブ３０の内面３２における下方寄りの領域に光がより多く届くことになり、照明用光源７００の配光角が広がる。グローブ３０に届いた光は、さらにグローブ３０によって拡散される。このような構成とすることで、照明用光源７００は配光角２７０°〜３１０°を実現できた。なお、光学部材７８０がない場合の配光角は約２２０°であった。
【００９３】
なお、広い配光角を得るためには、光学部材７８０の上面７８０ａおよび外周面７８０ｃが、ケース６０の上方側端部６１よりも、ランプ軸Ｊに沿った方向における上方側に位置していることが好ましい。さらに、封止体７１３の上面７１３ａが、ケース６０の上方側端部６１よりも、ランプ軸Ｊに沿った方向における上方側に位置していることがより好ましい。
【００９４】
照明用光源７００は、照射角が狭い発光モジュール７１０が平面配置されていても、光学部材７８０によってその照射角を広げることができるため、配光特性が良好である。また、外側部７８１が光学部材７８０の外周全体に亘って存在しているため、ランプ軸Ｊを中心とする全周に亘って照射角を広げることができ、その全周に亘って配光特性が良好である。
【００９５】
＜第６の実施形態＞
図１８は、第６の実施形態に係る光学部材を説明するための図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）は光学部材による出射光の拡散の態様を説明するための概略図である。なお、図１８（ｂ）では、光学部材および発光モジュール以外の部材は省略している。
図１８（ａ）に示すように、第６の実施の形態に係る照明用光源８００は、光学部材８８０の上面８８０ａおよび下面８８０ｂが平面でない点、および、光学部材８８０と発光モジュール１０との間に隙間８０１が設けら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。
【００９６】
光学部材８８０は、発光モジュール１０からの出射光が出射角３０°〜６０°の範囲で最大光度となってグローブ３０の内面３２に届くように、前記出射光を拡散させるための部材であって、図１８（ａ）に示すように、基台２０の上面２１に取り付けられた一対の支持部材８９０によって支持されており、発光モジュール１０の上方側に、発光モジュール１０から離した状態で配置されている。
【００９７】
各支持部材８９０は、基台２０にねじ止めされる台座８９１と、当該台座８９１に延設された支柱８９２とを備え、当該支柱８９２の基端には、発光モジュール１０を基台２０に固定するための爪状の固定部８９３が設けられ、当該支柱８９２の先端には、光学部材８８０を上下から掴んで固定する断面略コ字形の把持部８９４が設けられている。
光学部材８８０は、例えば、筒状であってその筒軸がランプ軸Ｊと平行である外側部８８１と、外側部８８１の筒内に詰められた柱状の内側部８８２とで構成される。より具体的には、光学部材８８０は円柱状であって、外側部８８１はランプ軸Ｊと一致する筒軸を有する円筒状であって、内側部８８２は外側部８８１の筒内に隙間なく詰められた円柱状であってその柱軸がランプ軸Ｊと一致する。
【００９８】
図１８（ｂ）に示すように、光学部材８８０の上面８８０ａは、外側部８８１の上面８８１ａと内側部８８２の上面８８２ａとで構成されている。光学部材８８０の下面８８０ｂは、外側部８８１の下面８８１ｂと内側部８８２の下面８８２ｂとで構成されている。光学部材８８０の上面８８０ａおよび下面８８０ｂはそれぞれ曲面である。
外側部８８１および内側部８８２は、それぞれ透光性材料からなる。ただし、内側部８８２の材料は、外側部８８１の材料よりも屈折率が低い。発光モジュール１０の上方側発光面１３ａから出射され、光学部材８８０に入射した光は、より屈折率の高い材料で形成された外側部８８１に集まり、図１８（ｂ）において光路Ｌ１０で示すように、主として外側部８８１の上面８８１ａから出射される。なお、外側部８８１の上面８８１ａから出射される光は、主としてランプ軸Ｊに沿って上方へ出射されるのではなく、主としてランプ軸Ｊに対して３０°〜６０°の範囲の出射角で出射される。
【００９９】
光学部材８８０の上面８８０ａは、光学部材８８０内から上面８８０ａを透過して外部へ出射する光を、グローブ３０の頂部３３へ向けて集光させる集光面となっている。具体的には、上面８８０ａは、発光モジュール１０側に凹んだ凹曲面形状であって、ランプ軸Ｊ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、発光モジュール１０側に凹んだ略楕円弧形状である。光学部材８８０の上面８８０ａから出射する光は、図１８（ｂ）において光路Ｌ１１で示すように、グローブ３０の頂部３３に集束する。したがって、グローブ３０の頂部３３を明るくすることができ、配光特性をより良好にすることができる。
【０１００】
光学部材８８０の下面８８０ｂは、発光モジュール１０からの出射光の一部をグローブ３０の裾部３４へ向けて反射させる反射面となっている。具体的には、下面８８０ｂは、発光モジュール１０側に突出した凸曲面形状であって、縦断面において、発光モジュール１０側に膨らんだ略楕円弧形状である。発光モジュール１０から出射され、光学部材８８０の下面８８０ｂに入射した光の一部は、図１８（ｂ）において光路Ｌ１２で示すように、斜め下方に反射してグローブ３０の裾部３４に届く。したがって、グローブ３０の裾部３４を明るくすることができ、配光特性をより良好にすることができる。
【０１０１】
光学部材８８０と発光モジュール１０との間には隙間８０１が設けられている。光学部材８８０は、発光モジュール１０から離した状態で配置されているため、光学部材８８０と発光モジュール１０は接触していない。したがって、光学部材８８０の下面８８０ｂと発光モジュール１０の上方側発光面１３ａも接触しておらず、光学部材８８０の下面８８０ｂと発光モジュール１０の上方側発光面１３ａとは離間しているので、下面８８０ｂで反射した光が、発光モジュール１０や基台２０には向かわず、グローブ３０の裾部３４に届き易い。また、光学部材８０が発光モジュール１０に接触していないため、発光モジュール１０の上方側発光面１３ａに荷重や応力がかかり難い。
【０１０２】
図１９は、第６の実施形態に係る光学部材の配光特性を説明するための配光曲線図である。第６の実施形態に係る光学部材８８０の配光特性を、第１の実施形態に係る光学部材８０の配光特性と比較してみると、図１９に示すように、発光モジュール１０からの出射光が、出射角３０°〜６０°の範囲で最大光度となってグローブ３０の内面３２に届く点においては同じである。しかしながら、第６の実施形態に係る光学部材８８０は、上面８８０ａが集光面となっているため、第１の実施形態に係る光学部材８０よりも、出射角０°付近の光度が増している。また、第６の実施形態に係る光学部材８８０は、下面８８０ｂが反射面となっているため、第１の実施形態に係る光学部材８０よりも、出射角９０°付近の光度が増している。
【０１０３】
なお、第６の実施形態に係る光学部材８８０は、上面８８０ａが集光面になっている点、下面８８０ｂが反射面となっている点、発光モジュール１０との間に隙間８０１が設けられている点の３点全てを満たす構成に限定されず、それら３点の内の少なくとも１点を満たしていれば良い。
図２０は、第６の実施形態の変形例に係る光学部材を説明するための断面図である。例えば、図２０（ａ）に示す例では、光学部材８８０Ａは、上面８８０Ａａが平面であり集光面となっていないが、下面８８０Ａｂは反射面となっており、発光モジュール１０との間には隙間８０１Ａが設けられている。この場合、グローブ３０の頂部３３には集光し易くなっていないが、グローブ３０の裾部３４には光が届き易くなっている。
【０１０４】
また、図２０（ｂ）に示す例では、光学部材８８０Ｂは、上面８８０Ｂａが集光面となっているが、下面８８０Ｂｂは反射面となっておらず、発光モジュール１０との間には隙間８０１Ｂが設けられている。この場合、グローブ３０の頂部３３には集光し易くなっているがが、グローブ３０の裾部３４には光が届き易くなっていない。
また、図２０（ｃ）に示す例では、光学部材８８０Ｃは、上面８８０Ｃａが集光面となっており、下面８８０Ｃｂも反射面となっており、発光モジュール１０との間にも隙間８０１Ｃが設けられている。但し、光学部材８８０Ｃは、ランプ軸Ｊ付近では発光モジュール１０と接触しており、ランプ軸Ｊ上には隙間はなく、隙間８０１Ｃが存在するのは、下面８８０Ｃｂの外周領域と上方側発光面１３ａの外周領域との間である。この場合、グローブ３０の頂部３３には集光し易くなっており、グローブ３０の裾部３４にも光が届き易くなっている。このように、少なくとも光学部材８８０Ｃの下面８８０Ｃｂの外周領域が反射面となっており、且つ、光学部材８８０Ｃの下面８８０Ｃｂの外周領域と発光モジュール１０の上方側発光面との間に隙間８０１Ｃが設けられていれば、上方側発光面１３ａの外周領域からの出射光を効率良くグローブ３０の裾部３４へ届けることができる。また、ランプ軸Ｊ上の光学部材８８０Ｃと発光モジュール１０とが接触している箇所において、光学部材８８０Ｃを発光モジュール１０に固定することが可能である。
【０１０５】
また、光学部材の上面の集光面は、縦断面において発光モジュール１０側に凹んだ略楕円弧形状に限定されず、グローブ３０の頂部３３に集光可能な形状であれば良い。例えば、図２０（ｄ）に示す光学部材８８０Ｄのように、上面８８０Ｄａの集光面が、縦断面において発光モジュール１０側に凹んだ略Ｖ字状であっても良い。この場合も、グローブ３０の頂部３３を明るくする効果を奏する。
【０１０６】
さらに、光学部材の下面の反射面は、縦断面において発光モジュール１０側に突出した略楕円弧形状に限定されず、グローブ３０の裾部３４に光が届き易い形状であれば良い。例えば、図２０（ｄ）に示す光学部材８８０Ｄのように、下面８８０Ｄｂの反射面が、縦断面において発光モジュール１０側に突出した略Ｖ字状であっても良い。この場合も、グローブ３０の裾部３４を明るくする効果を奏する。
【０１０７】
また、光学部材は、上面の全体が集光面となっている必要はなく、上面の一部のみが集光面となっていても良い。例えば、図２０（ｅ）に示す光学部材８８０Ｅの上面８８０Ｅａように、ランプ軸Ｊ付近では集光面ではない平面であり、その平面の外側の外周領域に環状の集光面が形成されていても良い。
同様に、光学部材は、下面の全体が反射面となっている必要はなく、下面の一部のみが反射面となっていても良い。例えば、図２０（ｅ）に示す光学部材８８０Ｅの下面８８０Ｅｂように、ランプ軸Ｊ付近では集光面ではない平面であり、その平面の外側の外周領域に環状の反射面が形成されていても良い。この場合でも、上方側発光面１３ａの外周領域からの出射光を効率良くグローブ３０の裾部３４へ届けることができる。
【０１０８】
さらに、光学部材は、上面の集光面と下面の反射面の形状の種類が違っていても良い。例えば、図２０（ｆ）に示す光学部材８８０Ｆのように、上面８８０Ｆａは、縦断面において発光モジュール１０側に突出した略楕円弧形状であるが、下面８８０Ｆｂは、ランプ軸Ｊ付近では平面であって、且つ、その平面の外側に環状の集光面が形成されており、下面８８０Ｆｂの平面の部分が発光モジュール１０に固定されている態様であっても良い。
【０１０９】
＜その他＞
以上、本発明の構成を第１〜第６の実施の形態およびそれらの変形例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６の実施形態に係る構成、およびそれらの変形例に係る構成を、部分的に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。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
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】
【０１１１】
１，７００ 照明用光源
２ 外囲器
１０，２１０，４１０，６１０，７１０ 発光モジュール
１３ａ，２１３ａ，４１３ａ，６１３ａ，７１３ａ 上方側発光面
３０ グローブ
３２ 内面
３３ 頂部
３４ 裾部
６０ ケース
６１ 上方側端部
８０，１８０，３８０，４８０，５８０，６８０，７８０ 光学部材
８０ｂ，７８０ｂ 下面
８１，１８１，３８１，４８１，５８１，６８１，７８１ 外側部
８２，１８２，３８２，４８２，５８２，６８２，７８２ 内側部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明方向である上方側に開口を有する筒状のケースと、前記ケースの上方側に前記開口を塞ぐように取り付けられたグローブとで構成される外囲器内に、光源としての１または複数の発光モジュールが収容された照明用光源であって、
前記外囲器内の全ての発光モジュールは、主出射方向を上方に向けた姿勢で平面配置されており、前記発光モジュールの上方側には、前記発光モジュールからの出射光を拡散させる１または複数の光学部材が配置されており、
前記光学部材は、筒状であってその筒軸がランプ軸と平行である外側部と、当該外側部の筒内に詰められた柱状の内側部とで構成され、前記外側部は透光性材料からなると共に、前記内側部は前記外側部の透光性材料よりも屈折率の低い透光性材料からなることを特徴とする照明用光源。
【請求項２】
前記外側部は、筒軸がランプ軸と一致した円筒状であって、前記内側部は、前記外側部の筒内に隙間なく詰められた円柱状であ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】
前記光学部材の下面の少なくとも一部は、前記発光モジュールからの出射光の一部を前記グローブの裾部へ向けて反射させる反射面となっていることを特徴とする請求項１または２に記載の照明用光源。
【請求項４】
前記光学部材の上面の少なくとも一部は、前記光学部材内から前記上面を透過して外部へ出射する光を、前記グローブの頂部へ向けて集光させる集光面となっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の照明用光源。
【請求項５】
照明方向である上方側に開口を有する筒状のケースと、前記ケースの上方側に前記開口を塞ぐように取り付けられたグローブとで構成される外囲器内に、光源としての１または複数の発光モジュールが収容された照明用光源であって、
前記外囲器内の全ての発光モジュールは、主出射方向を上方に向けた姿勢で平面配置されており、前記発光モジュールの上方側には、前記発光モジュールからの出射光を拡散させる１または複数の光学部材が配置されており、
前記光学部材は、円錐台状であってその中心軸がランプ軸と平行である内側部と、当該内側部の下面および外周面を覆う外側部とで構成され、前記外側部は透光性材料からなると共に、前記内側部は前記外側部の透光性材料よりも屈折率の低い透光性材料からなることを特徴とする照明用光源。
【請求項６】
前記光学部材は、上方側から見て、前記発光モジュールの上方側発光面よりも小さく、かつ、前記光学部材全体が前記上方側発光面と重なる位置に配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の照明用光源。
【請求項７】
前記光学部材の下面は、前記発光モジュールの上方側発光面と面接触し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】
前記光学部材と前記発光モジュールとの間に隙間が設けられている請求項１〜６のいずれかに記載の照明用光源。
【請求項９】
前記グローブの最大外径は、前記ケースの上方側端部の外径よりも大きい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】
前記発光モジュールは１つであって、ランプ軸上に配置されており、前記光学部材も１つであって、ランプ軸上に配置されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の照明用光源。
【請求項１１】
前記発光モジュールは複数であって、ランプ軸を中心に点対称で配置されており、前記光学部材も複数であって、前記各発光モジュールの上方側に１対１の関係で配置されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の照明用光源。
【請求項１２】
前記発光モジュールは１つであって、ランプ軸上に配置されており、前記光学部材は複数であって、上方から見て、前記発光モジュールの上方側発光面と重なる位置に全ての光学部材が配置されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の照明用光源。
【請求項１３】
前記発光モジュールは複数であって、ランプ軸を中心に点対称で配置されており、前記光学部材は１つであって、ランプ軸上に配置されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の照明用光源。
【請求項１】
照明方向である上方側に開口を有する筒状のケースと、前記ケースの上方側に前記開口を塞ぐように取り付けられたグローブとで構成される外囲器内に、光源としての１または複数の発光モジュールが収容された照明用光源であって、
前記外囲器内の全ての発光モジュールは、主出射方向を上方に向けた姿勢で平面配置されており、前記発光モジュールの上方側には、前記発光モジュールからの出射光を拡散させる１または複数の光学部材が配置されており、
前記光学部材は、筒状であってその筒軸がランプ軸と平行である外側部と、当該外側部の筒内に詰められた柱状の内側部とで構成され、前記外側部は透光性材料からなると共に、前記内側部は前記外側部の透光性材料よりも屈折率の低い透光性材料からなることを特徴とする照明用光源。
【請求項２】
前記外側部は、筒軸がランプ軸と一致した円筒状であって、前記内側部は、前記外側部の筒内に隙間なく詰められた円柱状であ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】
前記光学部材の下面の少なくとも一部は、前記発光モジュールからの出射光の一部を前記グローブの裾部へ向けて反射させる反射面となっていることを特徴とする請求項１または２に記載の照明用光源。
【請求項４】
前記光学部材の上面の少なくとも一部は、前記光学部材内から前記上面を透過して外部へ出射する光を、前記グローブの頂部へ向けて集光させる集光面となっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の照明用光源。
【請求項５】
照明方向である上方側に開口を有する筒状のケースと、前記ケースの上方側に前記開口を塞ぐように取り付けられたグローブとで構成される外囲器内に、光源としての１または複数の発光モジュールが収容された照明用光源であって、
前記外囲器内の全ての発光モジュールは、主出射方向を上方に向けた姿勢で平面配置されており、前記発光モジュールの上方側には、前記発光モジュールからの出射光を拡散させる１または複数の光学部材が配置されており、
前記光学部材は、円錐台状であってその中心軸がランプ軸と平行である内側部と、当該内側部の下面および外周面を覆う外側部とで構成され、前記外側部は透光性材料からなると共に、前記内側部は前記外側部の透光性材料よりも屈折率の低い透光性材料からなることを特徴とする照明用光源。
【請求項６】
前記光学部材は、上方側から見て、前記発光モジュールの上方側発光面よりも小さく、かつ、前記光学部材全体が前記上方側発光面と重なる位置に配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の照明用光源。
【請求項７】
前記光学部材の下面は、前記発光モジュールの上方側発光面と面接触し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】
前記光学部材と前記発光モジュールとの間に隙間が設けられている請求項１〜６のいずれかに記載の照明用光源。
【請求項９】
前記グローブの最大外径は、前記ケースの上方側端部の外径よりも大きい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】
前記発光モジュールは１つであって、ランプ軸上に配置されており、前記光学部材も１つであって、ランプ軸上に配置されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の照明用光源。
【請求項１１】
前記発光モジュールは複数であって、ランプ軸を中心に点対称で配置されており、前記光学部材も複数であって、前記各発光モジュールの上方側に１対１の関係で配置されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の照明用光源。
【請求項１２】
前記発光モジュールは１つであって、ランプ軸上に配置されており、前記光学部材は複数であって、上方から見て、前記発光モジュールの上方側発光面と重なる位置に全ての光学部材が配置されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の照明用光源。
【請求項１３】
前記発光モジュールは複数であって、ランプ軸を中心に点対称で配置されており、前記光学部材は１つであって、ランプ軸上に配置されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか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１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【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１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１３−８０６９５（Ｐ２０１３−８０６９５Ａ）
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１７１７３４（Ｐ２０１２−１７１７３４）
【出願日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【分割の表示】特願２０１２−５２９９９５（Ｐ２０１２−５２９９９５）の分割
【原出願日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【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２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【分割の表示】特願２０１２−５２９９９５（Ｐ２０１２−５２９９９５）の分割
【原出願日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【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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