(57)【要約】【課題】半導体発光素子で発生する熱の放熱効率を高めるとともに、半導体発光素子を点灯制御する電子部品の部品点数の削減を図る。【解決手段】電球形照明装置１は、複数のＬＥＤ素子１０が直列接続されてなる素子列Ｒ１〜Ｒ４を有する発光部４と、発光部４が搭載された金属製の基台３と、基台３の発光部４搭載側と反対側に設けられたシェル部７およびアイレット部９を有する口金２とを備えている。  素子列Ｒ１，Ｒ３と、素子列Ｒ２，Ｒ４とが互いに逆並列に接続され、各素子列Ｒ１〜Ｒ４の一方の接続端がアイレット部９に電気的に接続され、他方の接続端がシェル部７に電気的に接続されていて、基台３が、シェル部７の開口側端部７ｂに当接された状態で、口金２に取り付けられている。【選択図】図２
2010170945.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体発光素子が直列接続されてなる第１および第２の発光素子列を有する発光部と、
前記発光部が搭載された金属製の基台と、
前記基台の発光部搭載側と反対側に設けられた、シェル部およびアイレット部を有する口金とを備え、
前記第１および第２の発光素子列が、互いに逆並列に接続され、各発光素子列の接続端のうち一方の接続端が前記アイレット部に電気的に接続され、他方の接続端が前記シェル部に電気的に接続されていて、
前記基台が、前記シェル部の開口側端部に当接された状態で、前記口金に取り付けられている
ことを特徴とする電球形照明装置。
【請求項２】
逆並列に接続された前記第１および第２の発光素子列の前記他方の接続端は、前記基台に直付けされ、前記基台を介して前記シェル部に電気的に接続されている
ことを特徴とする請求項１に記載の電球形照明装置。
【請求項３】
前記基台が、有底筒状に形成されており、
その底部分の外側の面に、前記発光部が搭載され、
筒状部分の外径が、前記シェル部の開口側端部の内径と同等の大きさであり、
前記基台の少なくとも一部が、前記筒状部分の開口側から前記シェル部の開口に挿入されて、前記シェル部に嵌め込まれている
ことを特徴とする請求項１に記載の電球形照明装置。
【請求項４】
前記電球形照明装置は、さらに、前記第１および第２の各発光素子列に直列に接続されて、所定の値以上の電流が供給されるのを制限する定電流素子を有し、
前記定電流素子が、前記基台と口金とで形成される内部空間に収容されている
ことを特徴とする請求項３に記載の電球形照明装置。
【請求項５】
前記第１および第２の発光素子列における半導体発光素子の数は、当該発光素子列毎に含まれる半導体発光素子の各定格電圧および前記定電流素子による電圧降下値との合算値と、前記シェル部と前記アイレット部との間に供給される電圧値とが同等となるように設定されている
ことを特徴とする請求項４に記載の電球形照明装置。
【請求項６】
前記電球形照明装置は、さらに、前記口金に、透光性領域を有する外囲器が取付けられ、
前記外囲器と口金とで形成される内部空間に、前記発光部および基台が収容されている
ことを特徴とする請求項１に記載の電球形照明装置。
【請求項７】
前記第１および第２の発光素子列の各半導体発光素子における前記基台への搭載部分が、絶縁材料または高抵抗材料からなり、
前記第１および第２の発光素子列は、それぞれに含まれている複数の半導体発光素子間に金属線が順次架け渡されていることにより電気的に接続されている
ことを特徴とする請求項１に記載の電球形照明装置。
【請求項８】
前記発光部、さらに前記第１および第２の発光素子列を搭載する導電性のサブマウント基板と、このサブマウント基板を搭載する金属製の台座部と、前記各発光素子列と前記アイレット部とを電気的に接続するリード端子とを有し、
前記第１および第２の発光素子列毎に、前記一方の接続端が、前記リード端子を介して前記アイレット部に電気的に接続され、前記他方の接続端が、前記サブマウント基板および前記台座部を介して前記基台に電気的に接続されている
ことを特徴とする請求項１に記載の電球形照明装置。
【請求項９】
前記サブマウント基板の上面に、絶縁膜が形成されているとともに、この絶縁膜を貫通する導電材料からなるコンタクトが形成され、
前記絶縁膜上には、前記第１および第２の各発光素子列を構成する前記複数の半導体発光素子を電気的に直列接続する配線パターンが形成されていて、
各配線パターン上に、前記複数の半導体発光素子が実装されて前記第１および第２の発光素子列が構成され、
前記配線パターン毎に、当該配線パターンの一方端と前記リード端子とが接続され、他方端と前記コンタクトとが接続されている
ことを特徴とする請求項８に記載の電球形照明装置。
【請求項１０】
前記サブマウント基板が、半導体材料または金属材料で形成されている
ことを特徴とする請求項８に記載の電球形照明装置。
【請求項１１】
前記基台が、アルミニウム、鉄、銅の単体またはこれらを含む合金で形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の電球形照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）等の半導体発光素子を用いた電球形照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ光源は、白熱電球、蛍光灯における輻射、放電による既存の光源と比べて、小型でエネルギー効率が高く、長寿命である。しかも、近年では高光束化も進んできたことから、照明装置における一部の用途では、既存光源に代えてＬＥＤ光源を用いた電球形照明装置が普及し始めている。このＬＥＤ光源を用いた電球形照明装置は、ＬＥＤ光源を点灯制御する点灯回路を備えており、この点灯回路を収容するためのスペースを必要とする。また、ＬＥＤは、温度上昇に伴って、ＬＥＤの発光効率が低下することから、ＬＥＤの温度上昇を抑制するための放熱機構が必要とされている。このようなＬＥＤ光源を用いた電球形照明装置として、従来、ＬＥＤで発生した熱を放熱するヒートシンクを備えたものが使用されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
特許文献１には、複数のＬＥＤを搭載した有底筒状の金属製ヒートシンクと、ヒートシンクの開口側端部に絶縁材料からなる筒状の連結部材を介して取付けられた口金と、ヒートシンクの筒状の内側に収容された各ＬＥＤを点灯する点灯回路とを備えた電球形ランプ（電球形照明装置）が記載されている。
【特許文献１】特開２００６−３１３７１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の電球形照明装置は、ＬＥＤで発生した熱をヒートシンクの外周面から放熱することはできるが、このような自然対流による放熱方法はあまり放熱効率が高いとはいえない。このため、必然的にヒートシンクの寸法が大きくなり電球形照明装置自体が大型化してしまう。このようなことから、電球形照明装置における放熱効率の向上が望まれている。
【０００５】
さらに、上記従来の電球形照明装置では、商用交流電源の交流電圧を変圧、整流、平滑化する電子部品など、点灯回路における部品数が比較的多く、電子部品の部品点数を削減したいという要望もある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、半導体発光素子で発生する熱の放熱効率を高めるとともに、半導体発光素子を点灯制御する電子部品の部品点数を削減できる電球形照明装置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】
本発明に係る電球形照明装置は、複数の半導体発光素子が直列接続されてなる第１および第２の発光素子列を有する発光部と、前記発光部が搭載された金属製の基台と、前記基台の発光部搭載側と反対側に設けられた、シェル部およびアイレット部を有する口金とを備え、前記第１および第２の発光素子列が、互いに逆並列に接続され、各発光素子列の接続端のうち一方の接続端が前記アイレット部に電気的に接続され、他方の接続端が前記シェル部に電気的に接続されていて、前記基台が、前記シェル部の開口側端部に当接された状態で、前記口金に取り付けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
上記構成の電球形照明装置よれば、複数の半導体発光素子が直列接続されてなる第１および第２の発光素子列が金属製の基台に搭載されていて、この基台が口金に直接取り付けられているので、当該基台と口金との間の熱抵抗は小さく、各半導体発光素子で発生した熱を、基台を介して効率よく口金に熱伝導させることができる。したがって、当該熱を、口金から、さらにソケット、電線および照明装置の筐体へと熱伝導させて放熱することができる。このような熱伝導による放熱は、ヒートシンクの外周面からの放熱（放射）と比べて効果的であり、従来よりも電球形照明装置の放熱効率を高めることができる。
【０００８】
また、上記構成の電球形照明装置によれば、第１および第２の発光素子列が、互いに逆並列に接続されているので、第１および第２の発光素子列のうち一方の発光素子列の各半導体発光素子を、商用電源の正の半サイクルで点灯し、他方の発光素子列の各半導体発光素子を、商用電源の負の半サイクルで点灯させることができる。このように、上記構成の電球形照明装置は、商用電源の交流電圧を整流することなくそのまま利用するので、点灯回路において整流回路が不要となり、整流素子を有する従来の電球形照明装置と比べ、部品点数を削減することができる。
【０００９】
本発明によれば、半導体発光素子で発生する熱を口金に熱伝導させて、その放熱効率を高めるとともに、半導体発光素子を交流点灯させることにより、点灯制御のための電子部品の部品点数を削減できる電球形照明装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
［第１の実施形態］
＜全体構成＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電球形照明装置１の構成を示す模式断面図であり、同図において、電球形照明装置１の要部を拡大して示している。
【００１１】
電球形照明装置１は、有底筒状の口金２と、口金２の開口側端部に内嵌された金属製の基台３と、基台３に搭載された複数のＬＥＤ素子１０を有する発光部４と、各ＬＥＤ素子１０を点灯制御する点灯回路５と、口金２の開口側端部に外嵌された透光性のグローブ６（外囲器）とを備えている。本実施形態では、半導体発光素子の一例としてＬＥＤ素子が使用されている。
【００１２】
口金２は、その本体を構成し、かつ底部に貫通孔７ａを有する金属製のシェル部７と、貫通孔７ａの内周に沿って形成された環状の絶縁部８と、絶縁部８を介して貫通孔７ａに挿通された金属製のアイレット部９とを有している。
シェル部７の周壁には、ネジ溝が形成されており、シェル部７をソケットにねじ込むことにより、電球形照明装置１を取付対象の照明機器に取り付けることができる。
【００１３】
基台３は、有底筒状に形成されており、その底部からなる基台本体部３ａと、筒部３ｂとを有している。基台３が、筒部３ｂ側を先頭にしてシェル部７の開口部に挿通されて、シェル部７の開口側端部７ｂに挟み込まれた状態で、開口側端部７ｂがかしめられて固定されている。筒状部分３ｂの外径が、前記シェル部の開口側端部７ｂの内径と嵌合できるよう同等の大きさになっている。これによって、基台３がシェル部７に当接され、基台３とシェル部７とが熱的にも電気的にも接続された構成とされている。基台３は、例えばＡｌ、Ｆｅ、Ｃｕの単体またはこれらを含む合金など、熱伝導性および電気伝導性の高い金属材料を用いて作製することができる。
【００１４】
点灯回路５は、回路基板３１と各種の電子部品とから構成され、アイレット部９と接続されたリード線３２と、発光部４と電気的に接続するための複数のリード線３３とを備えている。そして、回路基板３１が、口金３の絶縁部８に設けられた筒状の取付台３４にねじで取付けられ、点灯回路５が、口金２と基台３とで形成された内部空間Ｋ１に収容されている。点灯回路５における詳細な構成および点灯制御の機能については後述する。
【００１５】
グローブ６は、白熱電球のガラス球に似たなし（西洋なし）形（Ａ形）をしており、その下端の開口側端部６ａが、その内周をシェル部７の開口側端部７ｂの外周面に当接されて、接着剤によりシェル部７に固着されている。このようにして、グローブ６と口金２とで形成された内部空間Ｋ２に、基台３および発光部４が収容されている。
グローブ６には、ガラス材料、例えばソーダライムガラスを使用して作製することができる。また、グローブ６に、透光性を有する合成樹脂材料を使用することもでき、その場合には、発光部４の各ＬＥＤ素子１０における発光時の発熱を考慮して耐熱特性に優れたものが良い。これにより、外囲器を構成するグローブ６全体において、発光部４の各ＬＥＤ素子１０からの光を取り出すための透光性領域が形成されている。
【００１６】
また、グローブ６には、光拡散を行うための処理が施されている。このようなグローブ６は、電球形照明装置１の外観を白熱電球の外観に類似するように整えると共に、発光部４の各ＬＥＤ素子１０から出射された光のムラを少なくすることができる。
＜詳細構成＞
図２（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る電球形照明装置１の要部である基台３および発光部４の構成を示す模式平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す発光部４を拡大して示している。なお、図１の電球形照明装置１の拡大された要部では、図２（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面が示されている。
（基台本体部について）
先ず、発光部４が搭載された基台３の基台本体部３ａについて説明する。
【００１７】
基台本体部３ａの上面２１に、四角状の中央領域２１ａと、この中央領域２１ａと離間した外周縁領域２１ｂとを有している。これら中央領域２１ａと外周縁領域２１ｂとの間の領域において、基台本体部３ａの厚さ方向に貫通する４つの貫通孔２２が、基台本体部３ａに形成されている。そして、基台本体部３ａの上面２１において、中央領域２１ａ、外周縁領域２１ｂおよび各貫通孔２２の開口部を除く領域に、絶縁膜２３が形成されている。したがって、中央領域２１ａおよび外周縁領域２１ｂでは、基台本体部３ａの金属表面が露出された状態とされている。絶縁膜２３は、例えば、エポキシ等の樹脂材料、エナメル材、酸化金属膜を使用することができる。
【００１８】
上面２１の絶縁膜２３上には、接続パッド２４と、中央領域２１ａに近接する位置に設けられたランド２６と、これら接続パッド２４とランド２６とを接続する配線パターン２５とが形成されている。これら接続パッド２４、ランド２６および配線パターン２５からなる４組が、貫通孔２２に近接する位置にそれぞれ配設されており、各接続パッド２４に、点灯回路５からのリード線３３が接続されている。
【００１９】
発光部４は、上面２１の中央領域２１ａに搭載された各ＬＥＤ素子１０と、各ＬＥＤ素子１０を内包するように成形され蛍光体層２７とを有している。
各ＬＥＤ素子１０は、具体的には青色ＬＥＤであり、蛍光体層２７は、黄色蛍光体材料を含有するシリコーン樹脂成形体で構成されている。
蛍光体層２７は、各ＬＥＤ素子１０とともにランド２６および基台本体部３ａの中央領域２１ａを覆うような状態で絶縁膜２３上に形成されている。
【００２０】
本実施例では、発光部４、蛍光体層２７の上面視において、四角形をしている例を示している。これ以外にも、例えば、円形、五角形以上の多角形、例えば六角形にすることで、配光の等方性を向上させることができる。
（ＬＥＤ素子の構成）
次に、発光部４の有するＬＥＤ素子１０について詳しく説明する。
【００２１】
図３（ａ）は、ＬＥＤ素子１０の構成を示す模式断面図であり、図３（ｂ）は、ＬＥＤ素子１０の模式平面図を示している。ＬＥＤ素子１０は、絶縁材料からなる基板１１と、ｎ型ＧａＮ半導体層１２と、発光層１３と、ｐ型ＧａＮ半導体層１４とをこの順で備え、さらに、各層１２〜１４に電気を流すための電極となる、ｐ型ＧａＮ半導体層１４上の透明電極１５と、透明電極１５上のｐ型電極１６と、ｎ型ＧａＮ半導体層１２上のｎ型電極１７とを有している。なお、ｎ型ＧａＮ半導体層１２上では、発光層１３とｎ型電極１７とが、互いに離間した状態で配設されている。
【００２２】
このＬＥＤ素子１０は、発光層１３で出射された光を透明電極１５側から取り出すトップエミッション型とされている。発光層１３からは近紫外光（３５０ｎｍ）から青緑色光（５２０ｎｍ）が放出される。
基板１１は、例えばサファイア、セラミックス等の絶縁材料、または、窒化ガリウム（ＧａＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）などの高抵抗の半導体材料を用いて作製することができる。
【００２３】
各ＬＥＤ素子１０は、基板１１を、中央領域２１ａ（図２参照）に当接させた状態で、基台本体部３ａに固着されており、各層１２〜１４および各電極１５〜１７と金属製の基台３とは、非接触の状態とされている。
なお、図２（ａ）および（ｂ）には、各ＬＥＤ素子１０の平面が示されており、簡単のため、ｐ型電極１６が白丸で、ｎ型電極１７が黒丸で示されている。
（素子列の構成）
図２（ｂ）に示すように、発光部４では、２７個のＬＥＤ素子１０が直列に接続されてなる４本の素子列Ｒ１〜Ｒ４が形成されている。各素子列Ｒ１〜Ｒ４は、直列に隣接するＬＥＤ素子１０のうち一方のＬＥＤ素子１０のｐ型電極１６と他方のＬＥＤ素子１０のｎ型電極１７とがワイヤボンディングによりワイヤＷで接続されている。そして、素子列Ｒ１では、一方端のＬＥＤ素子１０のｐ型電極１６とランド２６とがワイヤボンディングによりワイヤＷで接続され、他方端のＬＥＤ素子１０のｎ型電極１７と基台本体部３ａとがワイヤボンディングによりワイヤＷで接続されている。なお、図２（ａ）および（ｂ）では、分かり易くするため、基台本体部３ａとワイヤＷとの接続箇所が二重丸で表されているとともに、符号１８で示されている。
【００２４】
また、素子列Ｒ２では、一方端のＬＥＤ素子１０のｐ型電極１６と基台本体部３ａとがワイヤボンディングによりワイヤＷで接続され、他方端のＬＥＤ素子１０のｎ型電極１７とランド２６とがワイヤボンディングによりワイヤＷで接続されている。
また、素子列Ｒ３は、素子列Ｒ１と同様に、一方端のＬＥＤ素子１０のｐ型電極１６とランド２６、および他方端のＬＥＤ素子１０のｎ型電極１７と基台本体部３ａが、それぞれワイヤＷで接続されている。素子列Ｒ４は、素子列Ｒ２と同様に、一方端のＬＥＤ素子１０のｐ型電極１６と基台本体部３ａ、および他方端のＬＥＤ素子１０のｎ型電極１７とランド２６が、それぞれワイヤＷで接続されている。
【００２５】
上記構成の電球形照明装置１によれば、素子列Ｒ１〜Ｒ４を構成する複数のＬＥＤ素子１０が金属製の基台３に搭載され、この基台３が口金２に直接取り付けられているので、ともに金属製である基台３と口金２との間の熱抵抗は小さく、各ＬＥＤ素子１０で発生した熱を、基台３を介して効率よく口金２に熱伝導させることができる。したがって、当該熱を、口金２から、さらにソケット、電線および照明装置の筐体へと熱伝導させて放熱することができるので、ヒートシンクの外周面から放熱する従来の電球形照明装置と比べて、電球形照明装置１の放熱効率を高めることができる。また、基台３の大きさを、従来のヒートシンクと比べて、より小さくすることができるので、電球形照明装置１を小型化することができる。
【００２６】
なお、本実施形態では、基台３が、グローブ６と口金２とで形成された内部空間Ｋ２に収容されているので、基台３での漏電、発熱等によるトラブルを防止することができる。
＜点灯回路＞
図４は、電球形照明装置１の回路構成を例示する回路図であり、発光部４および点灯回路５の回路構成が示されている。
【００２７】
図４に示すように、発光部４は、シェル部７とアイレット部９との間において、各素子列Ｒ１〜Ｒ４の一方端が、基台本体部３ａの接続部１８を介しシェル部７に接続され、他方端が接続パッド２４を介してアイレット部９に接続されている。そして、これら素子列Ｒ１〜Ｒ４では、素子列Ｒ１，Ｒ３と、素子列Ｒ２，Ｒ４とが、互いに逆並列の関係に接続されている。一方の素子列Ｒ１，Ｒ３の導通方向が、アイレット部９からシェル部７の方向とされ、他方の素子列Ｒ２，Ｒ４の導通方向が、シェル部７からアイレット部９の方向とされている。
【００２８】
点灯回路５は、定電流ダイオード３５と、キャパシタ３６と、抵抗素子３７とを有し、商用交流電源４０から供給される電力を発光部４に供給している。
詳しく説明すると、各接続パッド２４とアイレット部９との間に、定電流ダイオード３５と抵抗素子３７とが直列に接続されていて、定電流ダイオード３５が接続パッド２４側に、抵抗素子３７がアイレット部９側にそれぞれ配設されている。また、定電流ダイオード３５と抵抗素子３７との間から分岐された配線にキャパシタ３６が接続され、このキャパシタ３６は、シェル部７に接続されている。このようにして、素子列Ｒ１〜Ｒ４毎に、キャパシタ３６を並列に接続することにより、素子列Ｒ１〜Ｒ４に流れる交流電流をそれぞれ平滑化することができる。
【００２９】
また、定電流ダイオード３５は、各素子列Ｒ１〜Ｒ４に所定値を超えた電流が流れるのを制限している。また、抵抗素子３７は、定電流ダイオード３５およびキャパシタ３６に過電流が流れるのを制限している。これら定電流ダイオード３５、キャパシタ３６および抵抗素子３７が、回路基板３１に搭載されている。
このような回路構成を備えた電球形照明装置１では、素子列Ｒ１およびＲ３を構成するＬＥＤ素子１０が、商用交流電源のうちの一方の半サイクルで点灯され、素子列Ｒ２およびＲ４を構成するＬＥＤ素子１０が、商用交流電源のうちの他方の半サイクルで点灯される。
【００３０】
なお、本実施形態では、ＬＥＤ素子１０の定格電流における順電圧値Ｖｆが約３Ｖであり、各素子列Ｒ１〜Ｒ４において、定格電流における２７個のＬＥＤ素子１０の順電圧値Ｖｆの合計値が約８１Ｖに設定されている。そして、シェル部７とアイレット部９間に商用交流電源の定格電圧１００Ｖが印加された際、定電流ダイオード３５および抵抗素子３７における電圧降下が、商用交流電源の定格電圧と、順電圧値Ｖｆの前記合計値との差分約１９Ｖと同等になるように、定電流ダイオード３５および抵抗素子３７の内部抵抗値が設定されている。
【００３１】
上記構成の電球形照明装置１は、商用交流電源の交流電圧を変圧および整流することなくそのまま利用するため、点灯回路において変圧器や整流回路が不要であり、点灯回路の部品点数を削減することができる。これによって、電球形照明装置１をより小型化することができる。
［第２の実施形態］
＜全体構成＞
図５は、本発明の第２の実施形態に係る電球形照明装置５１の構成を示す模式断面図であり、同図において、電球形照明装置５１の要部を拡大して示している。
【００３２】
先ず、図５に示す電球形照明装置５１と、上記第１の実施形態に係る電球形照明装置１との違いについて説明する。
図１の電球形照明装置１が、複数のＬＥＤ素子１０を有する発光部４を備え、これら複数のＬＥＤ素子１０が金属製の基台３に個々に搭載された構成であるのに対して、図５の電球形照明装置５１は、複数のＬＥＤ素子が実装されたＬＥＤパッケージ５４で構成された発光部を備え、このＬＥＤパッケージ５４が金属製の基台５３に搭載されている点が異なっている。なお、図１に示す電球形照明装置１と同じ構成要素については、簡単のため、同じ符号で示し、その説明を省略する。
＜詳細構成＞
次に、電球形照明装置５１の構成について詳しく説明する。
（基台について）
基台５３は、有底筒状に形成され、その底部からなる基台本体部５３ａと、筒部５３ｂとを有し、筒部５３ｂ側を先頭にしてシェル部７の開口部に挿通され、シェル部７の開口側端部７ｂに挟み込まれた状態で、開口側端部７ｂがかしめられて固定されている。基台５３は、例えばＡｌ、Ｆｅ、Ｃｕの単体またはこれらを含む合金などを用いて作製することができる。これにより、基台５３とシェル部７とが、電気的に接続された構成とされている。
【００３３】
基台本体部５３ａは、その中央部分を基台５３の外側に凹ませて、その上面７１の中央部分を突出させた高台７２を有している。この高台７２上に、ＬＥＤパッケージ５４が搭載されている。
また、基台本体部５３ａの上面７１では、図２に示す基台本体部３ａの上面２１と同様に、その一部に絶縁膜２３が形成されている。
【００３４】
上面７１の絶縁膜２３上に、点灯回路５５からのリード線３３が接続された２つの接続パッド７４が形成されている。
（ＬＥＤパッケージの構成）
発光部を構成するＬＥＤパッケージ５４は、凹部６１ａが形成されたキャビティ６１と、凹部６１ａの底部を貫通する状態でキャビティ６１に取り付けられた凸状のヒートスラグ（台座部）６２と、ヒートスラグ６２上に搭載されたサブマウント基板６３と、サブマウント基板６３上に配置された複数のＬＥＤチップ６４と、各ＬＥＤチップ６４と電気的に接続するリードフレーム６５と、各ＬＥＤチップ６４を内包する蛍光体層６６と、凹部６１ａに封入されたシリコーン樹脂で形成されたレンズ６７とを有している。
【００３５】
各ＬＥＤチップ６４は、後述する複数のＬＥＤ素子を備えている。
凹部６１ａを構成するキャビティ６１の内側の面は、反射板の機能を有し、凹部６１ａの底部側から開口側に向かって、開口部が広がるテーパ状に形成されている。
ヒートスラグ６２は、金属材料からなり、例えばＡｌ、Ｆｅ、Ｃｕの単体またはこれらを含む合金などを用いて作製することができる。サブマウント基板６３は、例えばｎ型シリコンなどの半導体材料、またはＡｌ、Ｆｅ、Ｃｕの単体またはこれらを含む合金などの金属材料を用いて作製することができる。このように、ヒートスラグ６２およびサブマウント基板６３に熱伝導性および電気伝導性の高い材料を用いることで、各ＬＥＤチップ６４で発生した熱を、ヒートスラグ６２およびサブマウント基板６３を介して効率よく基台５３に熱伝導させることができる。
【００３６】
リードフレーム６５は、接続パッド７４と半田付けされて接続されている。
蛍光体層６６は、蛍光体材料を含有するシリコーン樹脂で形成されている。この蛍光体層６６における蛍光体材料の発光色とＬＥＤチップ６４の発光色の組合せで、所定の光色を得ることができる。例えば、青色光を発するＬＥＤチップと、緑色光、赤色光を発する２種類の蛍光体材料を組合わせることで、白色光を発する電球形照明装置が得られる。また、このような蛍光体層を使わず、ＬＥＤチップだけを用いると単色の電球形照明装置を得ることができる。
（ＬＥＤチップの構成）
図６（ａ）は、ＬＥＤパッケージ５４の有するＬＥＤチップ６４、サブマウント基板６３およびヒートスラグ６２を示す模式平面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すＢ−Ｂ断面図である。
【００３７】
サブマウント基板６３上には、酸化シリコン又は窒化シリコンからなる絶縁膜７３が形成されている。この絶縁膜７３上には、ＬＥＤチップを直列に接続する配線パターン７５ａ，７５ｂが形成されている。配線パターン７５ａには、３つのＬＥＤチップ６４ａ〜６４ｃが実装され、ＬＥＤチップ６４ａ側となる一方端にランド７６が形成され、ＬＥＤチップ６４ｃ側となる他方端に、絶縁膜７３を貫通する導電材料からなるコンタクト７７が形成されている。また、配線パターン７５ｂには、３つのＬＥＤチップ６４ｄ〜６４ｆが実装され、ＬＥＤチップ６４ｄ側となる一方端にランド７６が形成され、ＬＥＤチップ６４ｆ側となる他方端に、絶縁膜７３を貫通する導電材料からなるコンタクト７７が形成されている。各ランド７６とリードフレーム６５とは、ワイヤボンディングによりワイヤＷで接続されている（図６（ａ）および図５参照）。これによって、各配線パターン７５ａ，７５ｂを、ワイヤＷ、リードフレーム６５およびリード線３３を介して、点灯回路５５に電気的に接続された構成とされている。
【００３８】
図６（ｂ）に示すように、絶縁膜７３上の各ＬＥＤチップ６４の直下には、ＬＥＤチップ６４で発生した熱をサブマウント基板６３側に熱伝導させるための金属薄板７９が、配線パターン７５ａ，７５ｂと離間した状態で配設されている。各ＬＥＤチップ６４は、金属製のバンプ８０を複数有しており、このうちの一部が配線パターン７５に接続され、残りが金属薄板７９に当接されている。
【００３９】
また、サブマウント基板６３と絶縁膜７３との間には、ＬＥＤチップ６４から出射された光を反射させる反射金属層７８が設けられており、コンタクト７７が反射金属層７８に当接されている。したがって、コンタクト７７に接続された各配線パターン７５ａ，７５ｂは、反射金属層７８、サブマウント基板６３、ヒートスラグ６２および基台５３を介して口金２と電気的に接続された構成とされている。反射金属層７８は高反射率の金属材料、Ａｇ，Ａｌ，Ｒｈ等を使用することができる。
（ＬＥＤ素子の構成）
図７（ａ）は、ＬＥＤチップ６４が備える複数のＬＥＤ素子を説明するための模式平面図である。
【００４０】
ＬＥＤチップ６４は、３行３列のマトリックス状に配列された９つのＬＥＤ素子９０ａ〜９０ｉを備えている。各ＬＥＤ素子９０は、ｐ型電極８６およびｎ型電極８７を有している。そして、９つのＬＥＤ素子９０ａ〜９０ｉが、直列に接続された構成とされている。具体的には、例えば、ＬＥＤ素子９０ａのｐ型電極８６とＬＥＤ素子９０ｂのｎ型電極８７とが電気的に接続され、ＬＥＤ素子９０ｂのｐ型電極８６とＬＥＤ素子９０ｃのｎ型電極８７とが電気的に接続され、以下ＬＥＤ素子９０ｃ〜９０ｉにおいても同様に、この順で、かつ一方のｐ型電極８６と、他方のｎ型電極８７とが電気的に接続されている。
【００４１】
次に、ＬＥＤ素子９０の構成について、図７（ｂ）を用いて詳しく説明する。図７（ｂ）は、図７（ａ）の二点鎖線に沿って切断した状態のＬＥＤチップ６４のＣ矢視断面図である。
ＬＥＤ素子９０は、透明基板８１と、ｎ型ＧａＮ半導体層８２と、発光層８３と、ｐ型ＧａＮ半導体層８４とをこの順で備え、さらに、各層８２〜８４の形成領域を規定するバンク８５ａ，８５ｂと、ｐ型ＧａＮ半導体層８４上のｐ型電極８６と、ｎ型ＧａＮ半導体層８２上のｎ型電極８７と、ｐ型電極８６およびバンク８５ａ，８５ｂの上に形成された絶縁層８８および放熱金属層８９とを有している。ｐ形ＧａＮ半導体層８４との界面におけるｐ電極８６として、高反射金属であるＡｇ，Ａｌ，Ｒｈ等を使用することができる。バンク及びｐ型電極を覆う絶縁層には酸化シリコン、又は窒化シリコンを使用できる。放熱金属層には強度確保、金属拡散防止のためＷ、Ｐｔなどを使用できる。なお、ｎ型ＧａＮ半導体層８２上では、発光層８３とｎ型電極８７とが互いに離間した状態で配設されている。
【００４２】
このＬＥＤ素子９０は、発光層８３で出射された光を透明基板８１側から取り出すボトムエミッション型とされている。
透明基板８１は、サファイア、セラミックなど絶縁材料、窒化ガリウム、炭化珪素などの半導体材料を用いて作製することができる。
バンク８５ａは、透明基板８１上に形成され、バンク８５ｂは、ｎ型ＧａＮ半導体層８２上における発光層８３とｎ型電極８７との間に形成されている。
【００４３】
また、ＬＥＤ素子９０ａ〜９０ｉが、直列の接続関係となるように、当該直列に隣接するＬＥＤ素子間において、一方のＬＥＤ素子のｐ型電極８６と他方のＬＥＤ素子のｎ型電極８７とが、素子間配線９１で接続されている。
なお、図７（ａ）は、図７（ｂ）に示すＬＥＤチップ６４のＤ−Ｄ断面とされている。
図８は、ＬＥＤチップ６４の模式平面図であって、サブマウント基板６３上の配線パターン７５および金属薄板７９に取り付けるＬＥＤチップ６４の取付部分の構成を示している。
【００４４】
図８に示すように、ＬＥＤチップ６４の当該取付部分では、ＬＥＤ素子９０ａのｎ型電極８７と、ＬＥＤ素子９０ｉのｐ型電極８６の一部とを除く領域に、絶縁層８８および放熱金属層８９が設けられている。この放熱金属層８９に、複数のバンプ８０が所定の間隔を有して配設されるとともに、ＬＥＤ素子９０ａのｎ型電極８７にバンプ８０ａが、ＬＥＤ素子９０ｉのｐ型電極８６にバンプ８０ｂがそれぞれ取り付けられている。
【００４５】
各ＬＥＤチップ６４は、放熱金属層８９をサブマウント基板６３側にして、配線パターン７５に、バンプ８０ａおよびバンプ８０ｂが接続された状態で取り付けられ、放熱金属層８９に配設された複数のバンプ８０が、金属薄板７９に取り付けられている。
各配線パターン７５ａ，７５ｂにおいて、３つのＬＥＤチップ６４の導通方向を合わせることにより、２７個のＬＥＤ素子９０が直列に接続されてなる素子列Ｑ１，Ｑ２が形成されている（図６（ａ）参照）。しかも、これら素子列Ｑ１，Ｑ２が、互いに逆並列に接続されている。具体的には、例えば、素子列Ｑ１では、配線パターン７５ａにおけるランド７６側に、ＬＥＤチップ６４ａにおけるＬＥＤ素子９０ｉのｐ型電極８６を接続し、コンタクト７７側に、ＬＥＤチップ６４ｃにおけるＬＥＤ素子９０ａのｎ型電極８７を接続する。一方、素子列Ｑ２では、配線パターン７５ｂにおけるランド７６側に、ＬＥＤチップ６４ｄにおけるＬＥＤ素子９０ａのｎ型電極８７を接続し、コンタクト７７側に、ＬＥＤチップ６４ｆにおけるＬＥＤ素子９０ｉのｐ型電極８６を接続する。このようにして、素子列Ｑ１，Ｑ２の導通方向が互いに異なる逆並列の接続にすることができる。
【００４６】
上記構成の電球形照明装置５１では、複数のＬＥＤ素子９０を備えるＬＥＤパッケージ５４が、口金２に直接取り付けられた金属製の基台５３に搭載されている。また、ＬＥＤパッケージ５４において、各ＬＥＤ素子９０を配置したサブマウント基板６３が半導体材料または金属材料からなり、このサブマウント基板６３を搭載したヒートスラグ６２が金属材料からなり、ともに熱伝導性および電気伝導性が高い材料で作製されている。上記構成の電球形照明装置５１によれば、各ＬＥＤ素子９０から、サブマウント基板６３、ヒートスラグ６２、基台５３および口金２までの放熱経路における熱抵抗を抑制することができるので、各ＬＥＤ素子９０で発生した熱を効率よく口金２に熱伝導させることができる。したがって、電球形照明装置５１においても、上記第１の実施形態の電球形照明装置１が得られる効果と同等の効果が得られる。
＜点灯回路＞
図９は、電球形照明装置５１の回路構成を例示する回路図であり、ＬＥＤパッケージ５４およびＬＥＤパッケージ５４を点灯制御する点灯回路５５の回路構成が示されている。
【００４７】
図９に示す電球形照明装置５１の回路構成は、図４に示す電球形照明装置１の回路構成が、素子列Ｒ１〜Ｒ４と４本の素子列を備えているのに対して、素子列Ｑ１，Ｑ２と２本の素子列を備えている点が異なっている。この素子列の数の違いにより、実装される定電流ダイオード３５、キャパシタ３６および抵抗素子３７の数が異なるが、基本的な構成は同じであるので、その説明を省略する。
【００４８】
したがって、電球形照明装置５１の点灯回路５５においても、変圧器や整流回路が不要となり、点灯回路の部品点数を削減することができるので、上記第１の実施形態の電球形照明装置１が得られる効果と同等の効果が得られる。
以上、本発明に係る電球形照明装置について、実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの実施形態に限られない。
【００４９】
例えば、以下のような変形例が考えられる。
［変形例］
（１）上記実施形態では、金属製の基台が、有底筒状に形成された構成を示したが、基台の形状は、電球型照明装置の仕様または用途に合わせて適宜選択することができる。例えば、有底筒状の筒部に代えて、半円筒状、円弧状または柱状の脚部を備えた基台の構成とすることができる。
【００５０】
また、基台を複数の部材で構成することもできる。図１０は、変形例に係る電球形照明装置の一例を示す部分断面図であって、金属製の有底筒状部材１０３ａと、金属製の筒状の延長部材１０３ｂとで構成された基台１０３を備えた電球形照明装置１０１が示されている。
このように金属製の部材で構成された基台を用いる限り、上記実施形態で得られる効果と同等の効果を得ることができる。
（２）上記実施形態では、基台の全体が口金のシェル部の内側に配置された状態で、基台が口金に取り付けられた構成を示したが、基台の少なくとも一部がシェル部の外側に配置された状態となる構成であってもよい。
【００５１】
この場合において、基台のシェル部の外側となる部分の外周をケースで覆う構成としてもよい。例えば、図１０には、基台１０３の外周がケース１０６で覆われた構成が示されている。このように、ケースを設けることにより基台を隠すことができるので、美観を向上させることができるとともに、基台における漏電、発熱等のトラブルが発生するのを防止することができる。
（３）上記実施形態では、基台が、口金のシェル部に内嵌された構成を示したが、口金のシェル部に外嵌された基台の構成であってもよい。
（４）上記実施形態では、基台が、口金のシェル部に開口側端部に挟み込まれた状態で、開口側端部７ｂがかしめられて固定された構成を示しているが、基台と口金のシェル部とを半田付けによって固定する構成、または基台と口金のシェル部とをネジもしくピンなどで接合する構成であってもよい。
（５）上記実施形態では、２７個のＬＥＤ素子が直列接続されてなる素子列の構成が示されているが、素子列を構成するＬＥＤ素子の数は、電球型照明装置の仕様または用途に合わせて適宜選択することができる。また、複数の素子列間において、ＬＥＤ素子の数が異なる構成であってもよい。
（６）上記実施形態では、２本または４本の素子列の構成が示されているが、素子列の数は、電球型照明装置の仕様または用途に合わせて適宜選択することができる。また、素子列の数が奇数となる構成であってもよい。
（７）上記実施形態では、半導体発光素子の一例としてＬＥＤ素子を備えた発光部の構成が示されているが、有機ＥＬ（ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）を備えた発光部の構成であってもよい。
（８）上記実施形態では、定電流ダイオードと、キャパシタと、抵抗素子とを備えた点灯回路の構成を示したが、点灯回路の構成は、電球型照明装置の仕様または用途に合わせて適宜変更することができる。例えば、電球型照明装置の調光レベルを調節するための電子部品を取り付けた構成とすることができる。
（９）上記実施形態では、（西洋なし）形（Ａ形）の形状を有するグローブの構成を示したが、グローブの形状は、電球型照明装置の仕様または用途に合わせて適宜変更することができる。
（１０）上記実施形態では、外囲器が透光性のグローブからなり、外囲器全体に、ＬＥＤ素子からの光を取り出すための透光性領域が形成された構成を示したが、外囲器の透光性領域は、電球型照明装置の仕様または用途に合わせて適宜変更することができる。
【００５２】
例えば、図１０の電球型照明装置１０１には、ケース１０６に取付けられ、基台１０３および発光部１０４を覆う外囲器１０７が設けられている。この外囲器１０７は、半球状の反射鏡１０８と、反射鏡１０８に取付けられたガラス製のレンズ１０８とを有し、発光部１０４からの光を、レンズ１０８から出射させることができる。
（１１）上記実施形態に係る電球型照明装置が、さらに、配光を調整するために、ＬＥＤ素子から出射された光を所定の方向に導く導光部材と、導光部材によって導かれた光を出射させる光出射部材とを備えた構成としてもよい。具体的には、例えば、図１１に示すように、電球形照明装置１１１が、発光部１１４を覆うような状態で基台１１３に立設された透明材料からなる導光部材１１５と、この導光部材１１５の頂部に設けられ光出射部材１１６とを備え、この導光部材１１５によって発光部１１４から出射された光の少なくとも一部を光出射部材１１６に導く構成とされている。そして、この光出射部材１１６に導かれた光を、光出射部材１１６から全方位または所定の方向に出射させることができるものである。
（１２）上記実施例において、異なる発光色のＬＥＤチップを組合わせてもよい。例えば、青色ＬＥＤチップと赤色ＬＥＤチップからなる素子列に緑色蛍光体を組合わせることで、好ましい演色を得ることが可能となる。また、蛍光体を使わず、青色ＬＥＤチップ、緑色ＬＥＤチップ、赤色ＬＥＤチップからなる素子列とすることで、白色光を得ることができる。素子列ごとに異なる発光色のＬＥＤチップとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、照明装置等に広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】第１の実施形態に係る電球形照明装置の構成を示す模式断面図である。
【図２】第１の実施形態に係る電球形照明装置の要部であって、図２（ａ）は、基台および発光部の構成を示す模式平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す発光部が拡大された図である。
【図３】ＬＥＤ素子の構成を示す図であって、図３（ａ）が模式断面図であり、図３（ｂ）が模式平面図である。
【図４】第１の実施形態に係る電球形照明装置の回路構成を例示する回路図である。
【図５】第２の実施形態に係る電球形照明装置の構成を示す模式断面図である。
【図６】ＬＥＤパッケージの一部であって、図６（ａ）が模式平面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すＢ−Ｂ断面図である。
【図７】ＬＥＤ素子の構成を示す図であって、図７（ａ）が模式平面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）に示す二点鎖線での矢視断面図である。
【図８】ＬＥＤチップの模式平面図である。
【図９】第２の実施形態に係る電球形照明装置の回路構成を例示する回路図である。
【図１０】変形例に係る電球形照明装置の一例を示す部分断面図である。
【図１１】変形例に係る電球形照明装置の一例を示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１    電球形照明装置
２    口金
３    基台
３ａ  基台本体部
３ｂ  筒部
４    発光部
５    点灯回路
６    グローブ（外囲器）
７    シェル部
７ａ  貫通孔
７ｂ  開口側端部
８    絶縁部
９    アイレット部
１０    ＬＥＤ素子
１１    基板
１２    ｎ型ＧａＮ半導体層
１３    発光層
１４    ｐ型ＧａＮ半導体層
１５    透明電極
１６    ｐ型電極
１７    ｎ型電極
１８    接続部
２１    上面
２１ａ  中央領域
２１ｂ  外周縁領域
２２    貫通孔
２３    絶縁膜
２４    接続パッド
２５    配線パターン
２６    ランド
２７    蛍光体層
３１    回路基板
３２    リード線
３３    リード線
３４    取付台
３５    定電流ダイオード
３６    キャパシタ
３７    抵抗素子
４０    商用交流電源
５１    電球形照明装置
５３    基台
５３ａ  基台本体部
５３ｂ  筒部
５４    ＬＥＤパッケージ（発光部）
５５    点灯回路
６１    キャビティ
６１ａ  凹部
６２    ヒートスラグ（台座部）
６３    サブマウント基板
６４    ＬＥＤチップ
６５    リードフレーム
６６    蛍光体層
６７    レンズ
７１    上面
７２    高台
７３    絶縁膜
７４    接続パッド
７５    配線パターン
７６    ランド
７７    コンタクト
７８    反射金属層
７９    金属薄板
８０    バンプ
８１    透明基板
８２    ｎ型ＧａＮ半導体層
８３    発光層
８４    ｐ型ＧａＮ半導体層
８５ａ，８５ｂ  バンク
８６    ｐ型電極
８７    ｎ型電極
８８    絶縁層
８９    放熱金属層
９０    ＬＥＤ素子
１０１    電球形照明装置
１０３    基台
１０３ａ    有底筒状部材
１０３ｂ    延長部材
１０４    発光部
１０６    ケース
１０７    外囲器
１０８    反射鏡
１０９    レンズ
１１１    電球形照明装置
１１３    基台
１１４    発光部
１１５    導光部材
１１６    光出射部材
【図１】
2010170945.tif 000003
【図２】
2010170945.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010170945.tif 000009
【図８】
2010170945.tif 000010
【図９】
2010170945.tif 000011
【図１０】
2010170945.tif 000012
【図１１】
2010170945.tif 000013