(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体発光素子を光源とするランプであって、
使用する際に外部器具に取付けられ、電力の供給を受ける口金と、
１又は複数個の固体発光素子を含む発光モジュールと、
前記口金から受けた電力を用いて、前記発光モジュールを点灯させる駆動回路と、
前記口金、及び前記発光モジュールが取付けられたランプ筐体と、
前記ランプ筐体上に配置され、当該ランプ筐体側の一方の開口、及び他方の開口を有し、当該一方の開口から当該他方の開口に向かって広がる形状を有する凹形反射鏡と、
透光性材料からなり、内壁に拡散膜を備え、開口部を有する中空の球状形状であって、当該開口部が前記口金に繋がれているグローブとを備え、
前記発光モジュール、及び前記駆動回路は、前記グローブにより覆われており、
前記口金、前記ランプ筐体、前記発光モジュール、前記駆動回路の順に、各構成が配置されており、
前記発光モジュールは、当該発光モジュールからの光を、前記一方の開口から前記他方の開口へ向かう方向へ出射するように前記ランプ筐体に取付けられ、
前記駆動回路は、前記発光モジュールから発する光の一部を遮る位置に配置されることを特徴とするランプ。
【請求項２】
前記発光モジュールの配光は、ランバーシャン配光であることを特徴とする請求項１に記載のランプ。
【請求項３】
前記凹形反射鏡の反射面は、回転楕円体の一部の内壁面からなり、
前記回転楕円体における第１焦点、及び第２焦点が、前記回転楕円体の回転軸上に位置し、
前記凹形反射鏡の反射面は、前記回転楕円体を前記回転軸に対して垂直な２つの切断面において切断してできる形状の内壁面に当たる部分であり、
前記切断面の一方が前記回転軸を横切る位置は、前記第１焦点と前記第２焦点との中点から前記第１焦点までの間にあることを特徴とする請求項１に記載のランプ。
【請求項４】
前記発光モジュールは、
前記回転軸を垂線に持つ発光モジュール取付け面上に配置されていることを特徴とする請求項３に記載のランプ。
【請求項５】
前記第１焦点は、
前記発光モジュールの中心部に位置していることを特徴とする請求項４に記載のランプ。
【請求項６】
前記第２焦点の位置は、
焦点距離を前記第１焦点からグローブトップ間距離で規格化した場合、０．７〜１．２０の間にあることを特徴とする請求項４に記載のランプ。
【請求項７】
前記第２焦点の位置は、
グローブトップ部分にあることを特徴とする請求項４に記載のランプ。
【請求項８】
前記第１焦点は、
前記発光モジュールの中心部から外れて位置していることを特徴とする請求項４に記載のランプ。
【請求項９】
前記発光モジュール取付け面上に複数の発光モジュールが、前記回転軸から放射線上に等間隔で配置されていることを特徴とする請求項８に記載のランプ。
【請求項１０】
前記第１焦点は、前記発光モジュール取付け面よりも前記口金側にあり、
前記発光モジュールは、当該第１焦点と前記凹形反射鏡の反射面の他方の開口端部とを結ぶ線を前記回転軸を中心に回転してできる面よりも、前記回転軸側に位置し、且つ、前記発光モジュール取付け面と前記回転軸とが交わる点と、前記凹形反射鏡の反射面の他方の開口端部を結ぶ点とを前記回転軸を中心に回転してできる面よりも、前記凹形反射鏡の反射面側に位置することを特徴とする請求項９に記載のランプ。
【請求項１１】
前記第１焦点は、前記発光モジュール取付け面よりも前記口金側にあり、
前記発光モジュールの前記回転軸から遠い端部を通り、前記凹形反射鏡の反射面の広い方の開口端部を通る直線が前記回転軸と交わる点に前記第１焦点を配置することを特徴とする請求項９に記載のランプ。
【請求項１２】
前記駆動回路は、
前記回転軸上に配置されていることを特徴とする請求項３に記載のランプ。
【請求項１３】
前記駆動回路は、
前記第１焦点と前記他方の開口の端部とグローブトップとを結ぶ線を、前記回転軸を中心に回転してできる面の内側に配置されていることを特徴とする請求項３に記載のランプ。
【請求項１４】
前記駆動回路は、
表面が反射材で構成された回路カバーで一部または全部を囲まれていることを特徴とする請求項１に記載のランプ。
【請求項１５】
前記回路カバーは、
前記口金側に近づくにつれて、横幅が次第に狭くなる形状であることを特徴とする請求項１４に記載のランプ。
【請求項１６】
前記発光モジュールは、
前記口金と熱的に結合されていることを特徴とする請求項１に記載のランプ。
【請求項１７】
前記凹形反射鏡は、
前記発光モジュールの設置面に垂直な方向における寸法の上限が、前記凹形反射鏡がないとした場合の光束に比べて、略９０％の光束が得られる大きさであることを特徴とする請求項１に記載のランプ。
【請求項１８】
前記凹形反射鏡は、
前記発光モジュールから発する光の一部を透過させることを特徴とする請求項１に記載のランプ。
【請求項１９】
固体発光素子を光源とするランプと、当該ランプが取付けられ、当該ランプに商用電源からの電力を供給する電気器具とからなる照明装置であって、
前記ランプは、
使用する際に外部器具に取付けられ、電力の供給を受ける口金と、
１又は複数個の固体発光素子を含む発光モジュールと、
前記口金から受けた電力を用いて、前記発光モジュールを点灯させる駆動回路と、
前記口金、及び発光モジュールが取付けられたランプ筐体と、
前記ランプ筐体上に配置され、当該ランプ筐体側の一方の開口、及び他方の開口を有し、当該一方の開口から当該他方の開口に向かって広がる形状を有する凹形反射鏡と、
透光性材料からなり、内壁に拡散膜を備え、開口部を有する中空の球状形状であって、当該開口部が前記口金に繋がれているグローブとを備え、
前記発光モジュール、及び前記駆動回路は、前記グローブにより覆われており、
前記口金、前記ランプ筐体、前記発光モジュール、前記駆動回路の順に、各構成が配置されており、
前記発光モジュールは、当該発光モジュールからの光を、前記一方の開口から前記他方の開口へ向かう方向へ出射するように前記ランプ筐体に取付けられ、
前記駆動回路は、前記発光モジュールから発する光の一部を遮る位置に配置され、
前記電気器具は、
前記口金が接続されるソケットを備えることを特徴とする、照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動回路を内蔵し、ＬＥＤ（発光ダイオード：Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）やＥＬ（エレクトロルミネセンス：Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）等の固体発光素子を光源とするランプに関し、より特定的には、駆動回路と発光モジュールの放熱性をより向上させるための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体技術の向上に伴い、固体発光素子を光源とするランプの需要が高まっている。
上記ランプは電力消費量が少なく寿命が長いため、省エネルギー化、省資源化の促進に大きく貢献するものであり、今後益々普及するものと予想される。
ここで、ＬＥＤ等の発光素子を光源として用いる駆動回路を内蔵する従来の電球形ランプが特許文献１〜３に開示されている。
【０００３】
特許文献１には、内面側に反射面が設けられ、外周面が外方に露出する熱伝導性の反射体を備え、反射体が、放熱部材を介して、発光素子と熱的に結合されている発光素子ランプ（「電球形ランプ」に相当）が開示されている。特許文献１には、以上のような構成により、発光素子の点灯によって発生した基板の熱を反射体の外周面を利用して効果的に放熱することができるので、発光素子ランプの温度上昇を効果的に抑制することができると記載されている。
【０００４】
特許文献２には、外部に露出する周部と、周部の内側に形成された凹部とを有する金属製の外郭部材（「ランプ筐体」に相当）を備え、周部に点状光源が装着され、凹部内に絶縁部材を介して回路部品が収容され、凹部の開口縁部側に口金が配設されており、外郭部材に取付けられた透光性カバーにより点状光源が覆われている電球形ランプが開示されている。特許文献２には、以上のような構成により、点状光源から周部に至る熱伝導が良好で、点状光源に対する冷却性能が優れているので、点状光源の温度上昇を効果的に抑制できると記載されている。
【０００５】
特許文献３には、点灯回路部品の設置面と同一面上に光源（「固体発光素子」に相当）を配置し、反射部材が点灯回路部品（「駆動回路」に相当）の少なくとも一部を覆うことを特徴とする照明装置（「電球形ランプ」に相当）が開示されている。特許文献３には、以上のような構成により、光源からの光を外部へ効率よく取り出すことが可能であると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１１７３４２号公報
【特許文献２】特開２００６−３１３７１７号公報
【特許文献３】特開２００９−２１０８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
利便性の向上や材料コストの削減等の観点から、固体発光素子を光源とするランプを小型化したいという要望がある。
上記特許文献１及び２のような従来の電球形ランプでは、固体発光素子、駆動回路、及び給電用口金がこの順に配置されているため、給電用口金と固体発光素子との間に設けられた駆動回路が邪魔になって、固体発光素子に起因して発生する熱を、直接口金に伝えて放熱することができない。また、特許文献３のような従来の電球形ランプでは、特許文献１及び２と同様に、中央に設けられた点灯回路部品が邪魔になって、固体発光素子に起因して発生する熱を、直接口金に伝えて放熱することができない上、さらに、光源が点灯回路部品の周りに配置されているため、固体発光素子に起因して発生する熱が点灯回路部品に伝わり易く、点灯回路部品の温度上昇により耐久性が低下する。
【０００８】
そこで、特許文献１〜３においては、固体発光素子に起因して発生する熱を外郭部材を利用して放熱している。しかしながら、このような構成において十分な放熱性を備えるためには、外郭部材の包絡体積を十分に確保する必要があるので、ランプの小型化が困難である。また、外郭部材の大きさが駆動回路の大きさにより制約されるため、ランプを小型化する際の障害となる。
【０００９】
また、固体発光素子で生じた熱の一部は、駆動回路を経由して外部に放熱されるため、特に小型化、高光束化に伴い駆動回路や固体発光素子の温度上昇の問題が顕著となり、放熱性の向上が課題となる。
それ故に、本発明の目的は、放熱性や配光特性を向上させた、固体発光素子を光源とするランプ、及び照明装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、固体発光素子を光源とするランプに向けられている。そして上記課題を解決するために、本発明の固体発光素子を光源とするランプは、固体発光素子を光源とするランプであって、発光モジュールと、駆動回路と、ランプ筐体と、凹形反射鏡と、グローブとを備える。発光モジュールは１又は複数個の固体発光素子を含む。駆動回路は口金から受けた電力を用いて発光モジュールを点灯させる。ランプ筐体は口金及び発光モジュールが取付けられている。凹形反射鏡は、ランプ筐体上に配置され、ランプ筐体側の一方の開口、及び他方の開口を有し、一方の開口から他方の開口に向かって広がる形状を有する。グローブは透光性材料からなり、内壁に拡散膜を備え、開口部を有する中空の球状形状であって、開口部が口金に繋がれている。発光モジュール、及び駆動回路は、グローブにより覆われている。口金、ランプ筐体、発光モジュール、駆動回路の順に、各構成が配置されている。発光モジュールは、発光モジュールからの光を、一方の開口から他方の開口へ向かう方向へ出射するようにランプ筐体に取付けられる。駆動回路は、発光モジュールから発する光の一部を遮る位置に配置される。
【００１１】
また、固体発光素子を光源とするランプにおいて、発光モジュールの配光は、ランバーシャン配光であるとよい。
また、固体発光素子を光源とするランプにおいて、凹形反射鏡の反射面は回転楕円体の一部の内壁面からなり、回転楕円体における第１焦点及び第２焦点が回転楕円体の回転軸上に位置し、凹形反射面は回転楕円体を回転軸に対して垂直な２つの切断面において切断してできる形状の内壁面に当たる部分であり、切断面の一方が回転軸を横切る位置は、第１焦点と第２焦点との中点から第１焦点までの間にあるとよい。
【００１２】
また、固体発光素子を光源とするランプにおいて、発光モジュールは、回転軸を垂線に持つ発光モジュール取付け面上に配置されているとよい。
また、固体発光素子を光源とするランプにおいて、第１焦点は、発光モジュールの中心部に位置しているとよい。
【００１３】
また、固体発光素子を光源とするランプにおいて、第２焦点の位置は、焦点距離を第１焦点からグローブトップ間距離で規格化した場合、０．７〜１．２０の間にあるとよい。
また、固体発光素子を光源とするランプにおいて、第２焦点の位置は、グローブトップ部分にあるとよい。
【００１４】
また、固体発光素子を光源とするランプにおいて、第１焦点は、発光モジュールの中心部から外れて位置しているとよい。
また、固体発光素子を光源とするランプにおいて、平面上に複数の発光モジュールが、回転軸から放射線上に等間隔で配置されているとよい。
また、固体発光素子を光源とするランプにおいて、第１焦点は発光モジュール取付け面よりも前記口金側にあり、発光モジュールは第１焦点と凹反射面の他方の開口端部とを結ぶ線を回転軸を中心に回転してできる面よりも回転軸側に位置し、且つ、発光モジュール取付け面と回転軸とが交わる点と、凹反射面の他方の開口端部を結ぶ点とを回転軸を中心に回転してできる面よりも、凹反射面側に位置するとよい。
【００１５】
また、固体発光素子を光源とするランプにおいて、第１焦点は発光モジュール取付け面よりも口金側にあり、発光モジュールの回転軸から遠い端部を通り、凹反射面の広い方の開口端部を通る直線が回転軸と交わる点に第１焦点を配置するとよい。
また、固体発光素子を光源とするランプにおいて、駆動回路は回転軸上に配置されているとよい。
また、固体発光素子を光源とするランプにおいて、駆動回路は、第１焦点と他方の開口の端部とグローブトップとを結ぶ線を、回転軸を中心に回転してできる面の内側に配置されているとよい。
【００１６】
また、固体発光素子を光源とするランプにおいて、駆動回路は、表面が反射材で構成された回路カバーで一部または全部を囲まれているとよい。
また、固体発光素子を光源とするランプにおいて、回路カバーは、口金側に近づくにつれて横幅が次第に狭くなる形状であるとよい。
また、固体発光素子を光源とするランプにおいて、駆動回路は、表面が反射材で構成された回路カバーで一部または全部を囲まれているとよい。
【００１７】
また、固体発光素子を光源とするランプにおいて、発光モジュールは口金と熱的に結合されているとよい。
また、固体発光素子を光源とするランプにおいて、凹形反射鏡は、発光モジュールの設置面に垂直な方向における寸法の上限が、凹形反射鏡がないとした場合の光束に比べて、略９０％の光束が得られる大きさであるとよい。
また、固体発光素子を光源とするランプにおいて、凹形反射鏡は、発光モジュールから発する光の一部を透過させるとよい。
【００１８】
また上記課題を解決するために、本発明の照明装置は、固体発光素子を光源とするランプと、当該ランプが取付けられ、当該ランプに商用電源からの電力を供給する電気器具とからなる照明装置であり、当該ランプは、発光モジュールと、駆動回路と、ランプ筐体と、凹形反射鏡と、グローブとを備える。発光モジュールは１又は複数個の固体発光素子を含む。駆動回路は口金から受けた電力を用いて発光モジュールを点灯させる。ランプ筐体は口金及び発光モジュールが取付けられている。凹形反射鏡は、ランプ筐体上に配置され、ランプ筐体側の一方の開口、及び他方の開口を有し、一方の開口から他方の開口に向かって広がる形状を有する。グローブは透光性材料からなり、内壁に拡散膜を備え、開口部を有する中空の球状形状であって、開口部が口金に繋がれている。発光モジュール、及び駆動回路は、グローブにより覆われている。口金、ランプ筐体、発光モジュール、駆動回路の順に、各構成が配置されている。発光モジュールは、発光モジュールからの光を、一方の開口から他方の開口へ向かう方向へ出射するようにランプ筐体に取付けられる。駆動回路は、発光モジュールから発する光の一部を遮る位置に配置される。電気器具は、口金が接続されるソケットを備える。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明のランプ、及び照明装置においては、発光モジュールが発生する熱を、駆動回路を経由することなく、直接、口金に伝達し、器具のソケットを介して、器具に伝えて、放熱することが可能となる。従来、放熱のために必要な包絡体積を確保するためにランプ筐体のサイズ小型化が制限されていたが、その制限が緩和、又はなくなるため、ランプ全体を小さくすることが可能となる。
また、熱が駆動回路に伝わり難いので、駆動回路への熱負担が軽減し、駆動回路の耐久性の向上が期待できる。また、発光モジュールと口金との間に駆動回路を配置しない構成が可能となり、発光モジュールの放熱性を高めることが構造的に容易である。
さらに、発光モジュールと口金との間に駆動回路を配置することによる、グローブ上に映る駆動回路の影を発光モジュール近傍に配置する凹形反射鏡により消去することが可能となる。発光モジュールと口金との間に駆動回路を配置している従来の電球形ランプと同等に鉛直下方向近傍の光度が最大となる配光曲線を実現し得る。
【００２０】
従来の固体発光素子を光源として用い駆動回路を内蔵するランプでは、駆動回路を発光モジュールと口金との間に配置するものが多く、本願のように発光モジュールからの光の出射側の位置に駆動回路を設置するというような構成は今までになく新しい。特に、本願のように、発光モジュールの光出射分布が高くなる発光モジュールの真上を含む上方、広くは光出射方向の下流側の位置に、あえて駆動回路を設置するという発想は、ランプ光束が大幅に低下したり、照射面において照度のムラが生じるであろうという思い込みから、今まで誰も実用化しようとは考えなかったものと推測される。また、反射鏡により発光モジュールから発する光の一部を反射して、駆動回路により発光モジュールから発する光が遮られるグローブ内面の部分を照らすので、ランプ直下の照度の低下を防ぐとともに、グローブ上の明るさのムラを無くすことができる。さらに、駆動回路表面に反射材を設けることにより、駆動回路によるランプ光束の低下を緩和することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１の実施形態に係る固体発光素子を光源とするランプ１００の外観を示す図
【図２】（ａ）は波長変換部材により個々のＬＥＤ素子を封止する形態の断面を示す図、（ｂ）は複数のＬＥＤ素子を波長変換部材により一括封止する形態の断面を示す図
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、発光モジュール１３０におけるＬＥＤ素子の配列方法の具体例を示す図
【図４】本最適化の検討のために行った計算の条件を示す図
【図５】駆動回路カバー１４の中心位置１４ａを位置ａ〜ｃのそれぞれに設定した各ランプの配光曲線を示す図
【図６】図５と同一条件で、各ランプの受光面９０における照度分布を示す図
【図７】駆動回路カバー１４の中心位置と出射効率との相関を示す図
【図８】本最適化の検討のために行った計算の条件を示す図
【図９】各反射鏡を平面視した形状を一部に含む楕円の規定方法を示す図
【図１０】各反射鏡の形状を特定する楕円１０の焦点距離ｆ、長半径、短半径、及び出射効率の値の一覧を示す図
【図１１】反射鏡なし、及び反射鏡Ｍ１〜Ｍ６のそれぞれを備える各ランプの配光曲線を示す図
【図１２】図１１と同一条件の各ランプによる受光面９０における照度分布を示す図
【図１３】本最適化の検討のために行った計算の条件を示す図
【図１４】駆動回路カバーＡ〜Ｃのそれぞれを備える各ランプの配光曲線を示す図
【図１５】図１４と同一条件の各ランプの、受光面９０における照度分布を示す図
【図１６】本最適化の検討のために行った計算の条件、および変形駆動回路カバーを示す図
【図１７】図１３に示した回転楕円体の駆動回路カバーＣを備えるランプ、及び図１６に示した同じ位置で上方を円錐形に変形した駆動回路カバーＣ'を備えるランプの配光曲線を示す図
【図１８】図１７と同一条件の各ランプの受光面９０における照度分布を示す図
【図１９】反射鏡を備えないランプ、及び反射鏡Ｍ７〜Ｍ９の何れかを備える各ランプの配光曲線を示す図
【図２０】図１９と同一条件の各ランプの受光面９０における照度分布を示す図
【図２１】反射鏡高さと出射効率との相関を示す図
【図２２】図２１の横軸を「反射鏡高さ／光源モジュールとグローブトップ間の距離」とし、縦軸を、反射鏡なしの場合の全光束で各全光束を規格化した図
【図２３】（ａ），（ｂ）は、反射鏡１５の回転軸を兼ねるランプ中心軸Ｚが発光モジュール取付け面１２と交わる点を中心にして、８個の発光モジュールを、放射線状に、等間隔、等距離に配置した計算条件を示す図
【図２４】（ａ），（ｂ）は、図２３（ａ），（ｂ）のランプについて、反射鏡の焦点の位置を説明するための図
【図２５】各反射鏡の形状を特定する焦点距離、長半径、短半径、高さ、及び出射効率の値の一覧を示す図
【図２６】反射鏡を備えないランプ、及び反射鏡Ｍ１０〜Ｍ１３の何れかを備える各ランプの配光曲線を示す図
【図２７】図２６と同一条件の各ランプの受光面９０における照度分布を示す図
【図２８】第２の実施形態に係る照明装置２００の外観を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
［第１の実施形態］
＜概要＞
第１の実施形態は、口金、ランプ筐体、発光モジュール、駆動回路の順に各構成を配置し、反射鏡を用いて駆動回路により光が遮られるグローブ内面の部分を照らす、グローブを備えるランプであり、発光モジュールが発生する熱を駆動回路に伝わり難くして、駆動回路への熱負担を軽減し、駆動回路の耐久性を向上させたものである。
【００２３】
＜構成＞
図１は、第１の実施形態に係る固体発光素子を光源とするランプ１００の外観を示す図である。
第１の実施形態に係るランプ１００は、固体発光素子を光源とするランプであって、図１に示すように、口金１１０、ランプ筐体１２０、発光モジュール１３０、駆動回路部１４０、反射鏡１５０、支持部材１６０、及びグローブ１７０を備えている。ここで、図１中に点線を用いて記載した部分は、グローブ１７０を透かして見たときの反射鏡１５０とランプ筐体１２０、及び、さらに反射鏡１５０を透かして見たときの発光モジュール１３０を示している。なお、本実施形態では、グローブ１７０は透過率が９６％の拡散タイプなので、実際にグローブ１７０を透かして内部空間を見ることはできない。
【００２４】
口金１１０は、金属や樹脂等の構造材により形成され、使用する際に外部器具に取付けられ、商用電源に接続されて、電力の供給を受ける部分である。なお、口金１１０の形状は特に限定されるものではなく、ソケットとの電気的接続部分に金属が使われるものであればよい。例えば本実施形態では、既存の電球に使用されているＥ口金を用いている。これ以外にも、ＢＡ口金や、ピンタイプのＧ口金、ＧＵ口金、及びＧＸ口金などを用いることができる。また、新規格の口金であってもよい。
ランプ筐体１２０は、一方から他方に向けて外径が小さくなる円筒状形状をしている。外径の大きい方が、発光モジュール取付け面１２１であり、同面に発光モジュール１３０を囲むように反射鏡１５０が接続されている。外形が小さい方は、開口部を有し、口金１１０で塞がれている。筒状形状のランプ筐体内部には、口金１１０から駆動回路部１４０に電力を給電する電線などが収められている。
【００２５】
ランプ筐体１２０、発光モジュール取付け面１２１、反射鏡１５０の構成として、例えば、（１）ランプ筐体１２０と発光モジュール取付け面１２１が一体成型されたもの、（２）発光モジュール取付け面１２１を構成する部材がランプ筐体１２０の外形の大きい方を塞ぐ蓋体を構成するもの、（３）発光モジュール取付け面１２１と反射鏡１５０を一体成型した部材でランプ筐体１２０の外形の大きい方を塞ぐもの、（４）ランプ筐体と反射鏡を一体成型したものとすることができる。
（１）の構成の場合、発光モジュール１３０で発生した熱をランプ筐体１２０を介して放熱する際に有利である。（２）の構成の場合、外径が一方から他方に小さくなる円筒形状のランプ筐体１２０において、内径も外形同様に一方から他方に小さくなる構造とする際に有利である。（３）の構成の場合、（２）の効果に加え、発光モジュール１３０で発生した熱を反射鏡１５０を介して放熱する際に有利である。（４）の構成の場合、発光モジュールで発生した熱をランプ筐体１２０、反射鏡１５０の両方を介して放熱する際に有利である。
【００２６】
発光モジュール１３０は、ＬＥＤやＥＬ等の、１個又は複数個の固体発光素子をまとめてユニット化した、照明用の固体発光素子の集合体である。発光モジュール１３０は、グローブ１７０により覆われており、熱伝導部材からなるランプ筐体１２０の発光モジュール取付け面１２１のほぼ中央に設置され、口金１１０から給電された駆動回路部１４０により駆動される。
発光モジュール１３０を発光モジュール取付け面１２１と面接触するように圧して取付けると、発光モジュール１３０で発生した熱を発光モジュール取付け面１２１を介して放熱する際に、熱伝導経路が太くなるので有利である。
【００２７】
発光モジュール１３０は赤、緑、又は青等の単色を発光するＬＥＤやＥＬをユニット化したものであってもよいし、これらの各色のＬＥＤやＥＬを適宜組み合わせて、白色や他の任意の色を発光するものであってもよい。また、発光モジュール１３０は、ＬＥＤの周りにＹＡＧ蛍光体、珪酸塩蛍光体、酸窒化物蛍光体、希土類ドープガラス蛍光体、有機蛍光体、及び金属錯体蛍光体等の波長変換部材をモールドして、白色や他の任意の色を発光するものであってもよい。例えば、発光モジュール１３０は、青を発光するＬＥＤの周りに、青を青の補色に変換する波長変換部材をモールドし、白色を発光するものであってもよい。
【００２８】
発光モジュール１３０は、ＬＥＤ素子を一次実装したモジュール基板に波長変換部材を搭載する形態、及びＬＥＤ素子と蛍光体からなるパッケージをモジュール基板に２次実装する形態であってもよい。
また、図２（ａ）の断面図に示すように、発光モジュール１３０は、モジュール基板１３１上に複数のＬＥＤ素子１３２ａ〜ｃを搭載し、シリコーン樹脂等に青色励起の蛍光体等を分散した波長変換部材１３３ａ〜ｃにより個々のＬＥＤ素子１３２ａ〜ｃを封止する形態であってもよい。また発光モジュール１３０は、図２（ｂ）の断面図に示すように、モジュール基板１３４上に搭載した複数のＬＥＤ素子１３５ａ〜ｆを波長変換部材１３６により一括封止する形態であってもよい。図２（ｂ）のように、面状に一括封止する形態にすると拡散光が出射されるので、本発明において、より高いの効果を得ることが可能となる。
【００２９】
図３（ａ）〜（ｃ）は、発光モジュール１３０におけるＬＥＤ素子の配列方法の具体例を示す図である。
図３（ａ）に示すように、例えば、発光モジュール１３０は、高光束の３個のＬＥＤ１３７を５〜１５ｍｍ程度の間隔で３角形に配置する。また、図３（ｂ）に示すように、例えば、発光モジュール１３０は、やや高光束の２２個のＬＥＤ１３８を２次元的に配置する。また、図３（ｃ）に示すように、例えば、発光モジュール１３０は、小型の７２個のＬＥＤ１３９を２次元的に密集させて１０〜１５ｍｍ角程度の四角形の面光源を構成している。係る面光源の中央が発光部の中心となる。
【００３０】
ここで、発光モジュール１３０の封止材としては、シリコーン樹脂のほか、フッ素系樹脂、ゾルゲルガラス、及び低融点ガラス等が考えられ、また、熱伝導性、チクソ性、及び光拡散性（ＬＥＤ光と蛍光体光の混色）を向上させるために、透光性の金属酸化物、窒化物，炭化物（酸化珪素、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化珪素、窒化硼素、及び炭化珪素等）の微粒子（数ｎｍ〜数百ｎｍのナノ微粒子、及び数μｍ〜数十μｍのマイクロ微粒子）を添加することが好ましい。
発光モジュール１３０の基板には、熱伝導率の高いものが好ましく、セラミック、金属又は、上記の金属酸化物を添加した樹脂を用いることができる。
【００３１】
発光モジュール１３０と口金１１０とを熱的に結合し、発光モジュール１３０の口金１１０を介した放熱性を高めるために、各構成要素は、以下のようになっている。
ランプ筐体１２０は、本体部分が金属材料、又は、金属酸化物の微粒子を含むことにより熱伝導率を高めた樹脂材料などの熱伝導材料からなり、口金１１０とは反対側の面が発光モジュール取付け面１２１となる。ランプ筐体１２０が金属材料からなる場合には、口金１１０とランプ筐体１２０とが、これらの間に絶縁性材料からなりかつ熱伝導性が高い絶縁部材（図示せず）が介在して接続される。ここで絶縁部材としては、セラミックや高熱伝導樹脂材料などの熱伝導性が高い部材を用いることができる。また、口金１１０内にシリコーン樹脂等を充填することにより、口金１１０内における熱伝導性を高めることができる。
【００３２】
かかる構成により、発光モジュール１３０の熱をランプ筐体１２０からだけでなく、積極的に口金１１０を介して放熱することが可能となる。また、ランプ筐体１２０のサイズを小さくすることが可能となり、その結果、ランプ全体の形状を小型化することや、比較的自由な形状にすることができ、既存の電球に近い、又は、同等の形状にすることが可能となる。また、口金経由の放熱性がよくなるので、発光モジュールにより高い電力を投入しても、発光モジュールの温度上昇を抑制し得るので、より高いランプ光束を得ることができる。なお、以上のようにランプ筐体１２０は小さくてよいので、口金１１０とランプ筐体１２０とを一体化させて口金部としてもよい。さらに、支持部材１６０を反射鏡１５０に固定する代わりにランプ筐体１２０に固定して、口金１１０とランプ筐体１２０と支持部材１６０とを一体化させて口金部として扱ってもよい。また、ランプ筐体１２０と反射鏡１５０を一体化、又は、直接接するようにすると、反射鏡１５０を通じて積極的に放熱することも可能となる。
【００３３】
駆動回路部１４０は、グローブ１７０により覆われており、口金１１０、ランプ筐体１２０、及び発光モジュール１３０から離れた位置に設置され、口金１１０から受けた電力を用いて、発光モジュール１３０を点灯させるものである。
本実施形態においては、口金１１０、ランプ筐体１２０、発光モジュール１３０、駆動回路部１４０の順に配置されている。すなわち、駆動回路部１４０は、発光モジュール１３０の光出射方向側で、発光モジュール１３０に対して口金とは反対側の位置で、かつ、発光モジュールから離れた位置に、発光モジュール１３０から発せられた光の一部を遮るように設置されている。
【００３４】
本実施例では、発光モジュール１３０側から見た駆動回路部１４０の平面視形状は円形をしている。発光モジュール取付け面１２１も平面視形状は円形をしている。また、駆動回路部１４０がランプの口金１１０の中心とグローブ１７０のトップとを結ぶランプの中心軸Ｚ（図１中の一点鎖線）上に配置されている。ここで中心軸Ｚは、発光モジュール取付け面１２１の中心を通る。また発光モジュール１３０は、発光モジュール取付け面１２１の中央に配置されている。かかる構成により、対称性のよい配光特性を得ることができる。
また、駆動回路部１４０は、発光モジュール１３０の点灯に適した電力を出力する電子回路１４１と、電子回路１４１の周りに設置された反射材で構成された回路カバー１４２とを含む。
【００３５】
回路カバー１４２は、電子回路を保持するものであり、電子回路の発熱に耐え、かつ反射率が比較的高い物質が好ましい。ここで回路カバー１４２は、経年的な反射率低下が少なく、また拡散反射するものであって、発光モジュール１３０から出射される可視光の波長域において反射率が８０％程度、あるいは８０％以上のものが望ましい。反射率の高い材料の例として、アルミニウム、銀、及び白金などの高反射率金属を含む材料や、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化イットリウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、及び酸化バリウムなどからなる酸化金属微粒子を用いることができる。粒子径が１μｍ〜３０μｍの酸化金属微粒子を用いると光拡散効果を発するので、より均一な配光特性を得ることができる。また、酸化金属微粒子を含有する樹脂やガラスであってもよい。あるいは、係る酸化金属からなる多層反射膜であってもよい。
【００３６】
なお、回路カバー１４２の形状は、容積を稼ぎつつ発光モジュール１３０から発せられた光をできるだけ遮らないようにするために、発光面に平行な断面が最も広い部分から発光モジュール１３０側に近づくにつれて次第に細くなるような形状であることが望ましい。本実施形態では、回路カバー１４２は発光モジュール１３０側に凸の略半球形状、又は略楕円球体の半分程度の形状であるが、例えば、発光モジュール１３０側に頂点を向けた円錐、及び角錐等であってもよいし、これらの先端部分を削除した円錐台、及び角錐台等であってもよい。
また、回路カバー１４２の形状は、反射鏡１５０の広い方の開口端部で反射された光が直接グローブに入射するのを出来るだけ遮ぎることがないようにするために、発光面に平行な断面が最も広い部分から口金と相対するグローブトップ側は容積を持たないようにするか、もしくはグローブトップ側に近づくにつれて次第に細くなるような形状であることが望ましい。
【００３７】
駆動回路部１４０は発光モジュール１３０から発する光を遮るように発光モジュール１３０の上方に配置されている。
反射鏡１５０は、ランプ筐体１２０上に配置され、発光モジュール１３０から発する光の一部を反射するように、例えばアルミニウムの表面を鏡面加工したものや、樹脂等により成形し表面に金属を蒸着したものである。ここで反射鏡１５０は、鏡面反射するものであって、発光モジュール１３０から出射される可視光の波長域において反射率が８５％程度、好ましくは８５％以上のものが望ましい。なお、反射鏡１５０を半透明にしたり穴を開ける等して、一部の光を通過させて、口金近傍の反射鏡による遮光量を低減したり、上方光束、下方光束などの配光曲線を調整することもできる。
【００３８】
反射鏡１５０は、回転楕円体の第１焦点と第２焦点を結ぶ回転軸に垂直な２つの切断面において切断してできる形状の内壁面に当たる部分を反射面とする凹形反射鏡である。従って、反射鏡１５０はランプ筐体１２０側の一方の開口、及び他方の開口を有し、一方の開口から他方の開口に向かって広がる形状を有する。ここでランプの中心軸Ｚ（図１中の１点鎖線）が回転楕円体の回転軸と一致している。この回転軸が発光モジュール取付け面１２１の垂線となる。また回転楕円体の切断面の一方が回転軸を横切る位置は、第１焦点と第２焦点との中点から第１焦点まで間にある。よって第２焦点は反射鏡１５０における他方の開口の外にあることとなり、本実施形態ではグローブトップの近辺に固定される。第１焦点の位置に発光モジュール１３０の発光部が配置され、第２焦点に向けて反射鏡の開口が広くなる。
【００３９】
第１焦点と第２焦点の間に駆動回路部１４０が配置される。第１焦点と反射鏡の広い方の開口（上記他方の開口）の端部とグローブトップとを結ぶ線を前記回転軸を中心に回転してできる面の内側に駆動回路部１４０が配置される。さらに駆動回路部１４０を構成する回路部品中で最も背の高い部品を回転軸上に配置すると、係る構成を実現する際に有効である。ここでグローブトップとは、グローブ１７０における発光モジュール１３０から最も遠い部分をいう。
なお反射鏡１５０の焦点等の適正位置等については、以下に詳細に説明する。
【００４０】
支持部材１６０は、駆動回路部１４０を支持して固定する。本実施形態においては、支持部材１６０は、反射鏡１５０に取付けられた３本の棒状の支柱である。支持部材１６０の一端は反射鏡１５０に、他端は駆動回路部１４０に等間隔に配置されている。ここで支柱の数に制限はないが、あまり多いと支持部材により光路が大きく遮られるので望ましくない。また３本の支柱で駆動回路部１４０を支持することにより、支持部材による遮光を抑制するために支持部材に細い支柱を使用しても、ランプを傾けたときに駆動回路部１４０の位置ずれを防止することができる。また支持部材１６０を口金１１０から駆動回路部１４０への給電配線として兼用することも可能である。同様に駆動回路部１４０から発光モジュール１３０への給電配線として兼用することも可能である。
支持部材１６０には、ガラスや樹脂などの透光部材や、金属やセラミックなどの反射部材を用いることもできる。
【００４１】
回路部品は、基板の両面に実装してもよい。必要な基板面積を小さくすることができるので、駆動回路部を小さくすることができる。特に、背の高い回路部品を反射鏡１５０の反射面を構成する回転楕円体の回転軸（図１中の１点鎖線）上に配置すると、駆動回路部を縦長にできるので、発光モジュール１３０から発する光が駆動回路部により遮られる面積を小さくすることができる。すなわちグローブ先端部の輝度低下を抑制することができる。
なお、電子回路１４１と発光モジュール１３０との間、及び電子回路１４１と口金１１０との間の配線（図示せず）は、支持部材１６０に添わせるとよい。
【００４２】
グローブ１７０は、開口部を有する球状形状の中空のカバーであり、樹脂材又はガラス材などの透光性材料で外郭が構成されている。開口部端部が口金１１０に接着材で繋がれている。グローブ１７０の内壁には、通過する光、及び内部に反射する光の進む方向をバラバラの方向に変えて拡散させ、輝度ムラを軽減することを目的に拡散膜が形成されている。拡散膜の材料には酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化イットリウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化バリウム、及び酸化カルシウムなどからなる酸化金属微粒子を用いることができる。なお、アクリル系樹脂を主成分とするバインダーにより拡散膜を形成すると環境的に好ましい。また拡散膜の代わりまたは併用して、グローブ１７０を構成する透光性樹脂材やガラス材にかかる微粒子を含有するものを用いてもよい。或いは、微粒子の代わりに微小な気泡であってもよい。
本実施形態においては、発光モジュールと口金との間に駆動回路がないので、発光モジュールを直接、熱的に口金に接続することが可能となり、放熱特性を大きく改善することができる。
ランプの寿命は、一般にＬＥＤ素子及び回路部品の寿命で決まる。ＬＥＤ素子の長寿命化により回路部品の寿命で律速される場合もある。電界コンデンサのように熱に弱い部品など一部の回路部品を口金内に配置して、動作中の温度上昇を抑制することができれば、安価な電界コンデンサを使用してもランプの長寿命化を実現し得る。
【００４３】
＜発光モジュールと駆動回路との位置関係＞
グローブ上に回路の影が強く写る好ましくない状態が、どのような条件の場合に生じるかを検討する。
図４は、本最適化の検討のために行った計算の条件を示す図である。
図４においては、下方向を照射方向とし、グローブ１７を仮想的に切断し、切断面を正面から見た様子を示している。
また図４においては、受光面９０に対して、グローブ１７が接触する寸前までランプ１００を近づけている。
【００４４】
本計算においては、発光モジュール１３はランバーシャンの配光特性を有し、光束は１０００ｌｍである。発光モジュール１３の形状は正方形であって、発光面の寸法は２０×２０ｍｍである。
また、駆動回路カバー１４は、拡散反射するものであり、その反射率は発光モジュール１３から出射される可視光の波長域において８０％程度である。駆動回路カバー１４の形状は、長半径１５ｍｍ、短半径１０ｍｍの回転楕円体（spheroid）であり、ここでは赤道半径よりも極半径のほうが長い扁長楕円体 (prolate spheroid)である。
また、グローブ１７は、拡散タイプであり、その透過率は発光モジュール１３から出射される可視光の波長域において９６％程度である。グローブ１７の形状は、半径３５ｍｍの球体で、球体の一部に口金との接合部をもつものである。
【００４５】
ここで、発光モジュール１３の発光面に垂直な発光面の中心を通る中心軸と、駆動回路カバー１４における極半径（ここでは長半径）と、グローブ１７における回転中心軸とを一致させる。
発光モジュール１３はグローブ１７のグローブトップ１７ａから図中の上方向へ６６ｍｍ（球体の中心から図中の上方向へ３１ｍｍ）の位置に固定する。
ここで、駆動回路カバー１４の中心位置を、発光モジュール１３の発光面からの距離Ｘにより規定し、以下に、Ｘ＝２１ｍｍとする位置ａ、Ｘ＝３１ｍｍとする位置ｂ、Ｘ＝４１ｍｍとする位置ｃのそれぞれに駆動回路カバー１４を設定した各ランプの配光特性、及び受光面９０における照度分布を検証する。
【００４６】
図５は、駆動回路カバー１４の中心位置１４ａを位置ａ〜ｃのそれぞれに設定した各ランプの配光曲線を示す図である。ここで本実施形態の配光曲線を示す図においては、発光モジュールの中心点から、ランプ光軸の中心へ向かう方向を鉛直角ゼロ度としている。
配光特性は、光源から十分離れた距離（ランプの縦の長さの１０倍程度離れた距離）で、光源の中心を固定し、光源を回転させるか測定側を回転させて行う。ここで、発光モジュールの光束は１０００ｌｍとしている。
【００４７】
図５より、光源モジュールと駆動回路カバーが離れる程、鉛直下光度が上昇し、位置ｃでは僅かに鉛直下光度が周囲より低くなっていることがわかる。
図６は、図５と同一条件で、各ランプの受光面９０における照度分布を示す図である。この照度分布は、グローブ１７上の明るさのムラ、いわゆるグローブトップ上での駆動回路カバー１４の影の判断基準となる。
図６より、駆動回路カバー１４が発光モジュール１３から離れる程、グローブ１７のグローブトップを中心とする領域に駆動回路カバー１４の影が顕著に表れることがわかる。
【００４８】
図７は、駆動回路カバー１４の中心位置と出射効率との相関を示す図である。ここで、「出射効率＝グローブから出射される全光束／発光モジュールの全光束」と定義する。「駆動回路カバー１４の中心位置と発光モジュール１３との距離」を横軸にとり、出射効率を縦軸にとっている。
図７は、駆動回路カバー１４の中心位置と出射効率との相関を示す図である。ここで、「出射効率＝全光束の合計／発光モジュールの全光束」と定義する。「駆動回路カバー１４の中心位置と発光モジュール１３との距離」を横軸にとり、出射効率を縦軸にとっている。
図７に示すように、駆動回路カバー１４と発光モジュール１３との距離が長くなる程、出射効率が向上する傾向にある。
【００４９】
＜反射鏡の最適化＞
図１に示した反射鏡１５０の最適化のために、焦点距離が異なる複数の反射鏡Ｍ１〜Ｍ６を準備し、それぞれの場合の配光特性を検証して、反射鏡１５０の最適な焦点位置を検討する。
図８は、本最適化の検討のために行った計算の条件を示す図である。
図８においては、下方向を照射方向とし、グローブ１７を仮想的に切断し、切断面を正面から見た様子を示している。
ここで発光モジュール１３と駆動回路カバー１４との位置関係及び各寸法等、特に言及しない構成や方法については、上記＜発光モジュールと駆動回路との位置関係＞における位置ａ（駆動回路カバー１４の中心位置と、発光モジュール１３の発光面との距離Ｘ＝２１ｍｍ）の場合に準ずる。
【００５０】
本測定においては、図８に示すように、反射鏡１５の小さい方の開口部分と発光モジュール１３の取付け面とを揃えて、反射鏡１５の第１焦点を発光モジュール１３の発光面の中心位置に固定し、反射鏡１５の大きい方の開口部分が発光モジュール１３の出射方向側に位置するように反射鏡１５を配置する。
ここで反射鏡１５の小さい方の開口部分から大きい方の開口部分までの中心軸Ｚ（図１中の１点鎖線）方向の距離に相当する「反射鏡高さｈ」を、反射鏡Ｍ１〜Ｍ６において、１０ｍｍに統一する。また反射鏡１５の反射面は鏡面反射するように鏡面加工されており、反射率は発光モジュール１３から出射される可視光の波長域において８５％程度である。
【００５１】
また駆動回路カバー１４の中心位置を、発光モジュール１３０の中心位置から、出射方向側に２１ｍｍ離れた位置に固定する。ここで回路カバー１４２の外面は拡散反射するものであり、反射率は発光モジュール１３から出射される可視光の波長域において８０％程度である。
図８における反射鏡１５を平面視した形状は、楕円の一部分の形状を示している。
そこで、上記楕円の長半径、短半径、及び焦点距離等を規定することにより、反射鏡Ｍ１〜Ｍ６の形状を特定することができる。
【００５２】
図９は、各反射鏡を平面視した形状を一部に含む楕円の規定方法を示す図である。
図９においては、規定すべき楕円１０の中心とＸＹ座標の原点とを一致させ、長軸をＹ軸方向に合わせている。従って、楕円１０とＹ軸との交点Ｙ１、Ｙ２におけるＹ値の絶対値が長半径を示し、楕円１０とＸ軸との交点Ｘ１、Ｘ２におけるＸ値の絶対値が短半径を示す。また、楕円１０における第１焦点Ｆ１、及び第２焦点Ｆ２がＹ軸上に位置し、第１焦点Ｆ１が交点Ｙ１と楕円１０の中心との間にあり、第２焦点Ｆ２が楕円１０の中心と交点Ｙ２との間にある。ここで第１焦点Ｆ１のＹ値と第２焦点Ｆ２のＹ値との差分が焦点距離ｆである。
【００５３】
図１０は、各反射鏡の形状を特定する楕円１０の焦点距離ｆ、長半径、短半径、及び出射効率の値の一覧を示す図である。
図１０に示すように、反射鏡Ｍ１が６つの反射鏡の中で最も焦点距離ｆが短く４６．２ｍｍであり、続いて反射鏡Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５、Ｍ６の順に５３．０、５９．７、６６．３、７２．９、７９．６ｍｍの順に焦点距離ｆが長くなる。これらの長さを発光モジュール１３からグローブ１７のグローブトップ間距離で規格化した場合、Ｍ１〜Ｍ６の順に、０．７〜１．２０まで０．１ずつ増加するように設定している（以下、グローブトップ間距離で規格化した焦点距離ｆを「規格化焦点距離」と呼ぶ。）。また、出射効率も同等の規格化を行っている（以下、グローブトップ間距離で規格化した出射効率を「規格化出射効率」と呼ぶ。）。
【００５４】
図１０より、焦点距離を発光モジュール１３からグローブ１７のグローブトップ間距離と一致させた場合、最も出射効率が高くなることがわかる。
図１１は、反射鏡なし、及び反射鏡Ｍ１〜Ｍ６のそれぞれを備える各ランプの配光曲線を示す図である。
図１１より、反射鏡Ｍ１〜Ｍ６のいずれの場合においても、ランプ直下の光度が低くなる状態が発生していないことがわかる。また反射鏡の焦点距離が長い程、ランプ直下の光度が高くなることがわかる。
【００５５】
図１２は、図１１と同一条件の各ランプによる受光面９０における照度分布を示す図である。
図１２より、反射鏡１５の焦点距離が長い程、グローブ１７のグローブトップが明るくなることがわかる。
以上により、規格化焦点距離を０．７〜１．２０の範囲で変化させても、グローブトップが明るいことがわかる。さらに、焦点距離を発光モジュール１３からグローブ１７のグローブトップ間距離と一致させると、効率的に好ましい。
【００５６】
＜駆動回路カバーの最適化＞
図１に示した駆動回路カバー１４の最適化のために、配置の高さが異なる複数の駆動回路カバーＡ〜Ｃを準備し、それぞれの場合の配光特性を検証して、駆動回路カバー１４の最適な配置の高さを検討する。
図１３は、本最適化の検討のために行った計算の条件を示す図である。
図１３においては、下方向を照射方向とし、グローブ１７を仮想的に切断し、切断面をから見たランプの様子を示している。
ここで発光モジュール１３と駆動回路カバー１４との位置関係及び各寸法等、特に言及しない構成や方法については、上記＜反射鏡の最適化＞における反射鏡Ｍ４（焦点距離ｆ＝６６ｍｍ）の場合に準ずる。また図１３には、発光モジュール１３の中心部から発した光が反射鏡１５の広い方の開口端部で反射をし、グローブ１７のグローブトップに入射する光線を描写している。
【００５７】
本計算においては、駆動回路カバーＡ（図１３中の実線）が３つの駆動回路カバーの中で最も発光モジュール１３に近く２１ｍｍであり、続いて駆動回路カバーＢ（図１３中の一点鎖線）の３１ｍｍ、駆動回路カバーＣ（図１３中の二点鎖線）の４１ｍｍの順に発光モジュール１３に対して駆動回路カバー１４が離れている。
図１４は、駆動回路カバーＡ〜Ｃのそれぞれを備える各ランプの配光曲線を示す図である。
図１４より、光源モジュールに対して駆動回路カバー１４が離れるほど、鉛直下光度は高くなることがわかる。
図１５は、図１４と同一条件の各ランプの、受光面９０における照度分布を示す図である。
【００５８】
図１５より、駆動回路カバーＡ、Ｂの場合には、反射鏡１５の広い方の開口端部により反射された光がグローブ１７のグローブトップ付近に当たるため、グローブ１７のグローブトップを中心とする領域に駆動回路カバー１４の影がほとんど現れない。しかしながら、駆動回路カバーＣの場合には、反射鏡１５の広い方の開口端部により反射された光が駆動回路カバーＣにより遮蔽される。そのため、駆動回路カバーによる影がグローブ１７上に写しだされている。
図１６は、本最適化の検討のために行った計算の条件、および変形駆動回路カバーを示す図である。
【００５９】
図１６では、駆動回路カバーＣ’を図１３の駆動回路カバーＣと同じ位置に固定し、反射鏡１５の広い方の開口端部により反射される光（図１６中の二点鎖線）を遮蔽しないよう、駆動回路カバーＣ’の上方を円錐形にしている。
図１７は、図１３に示した回転楕円体の駆動回路カバーＣを備えるランプ、及び図１６に示した同じ位置で上方を円錐形に変形した駆動回路カバーＣ'を備えるランプの配光曲線を示す図である。
図１８は、図１７と同一条件の各ランプの受光面９０における照度分布を示す図である。
図１８に示すように、駆動回路カバーＣ'では、反射鏡１５の広い方の開口端部により反射された光がグローブトップ付近に当たるため、グローブ１７のグローブトップを中心とする領域に影が現れない。よって、駆動回路カバー１４は、反射鏡により反射された光が直接ランプトップ付近に当たる程度の大きさや形状であれば好ましい。詳細には、反射鏡により反射された光が直接ランプトップ付近に当たるようにするためには、駆動回路カバー１４を、発光モジュール１３の設置面の中心点と、反射鏡１５における発光モジュール１３０から遠い側の端部と、グローブトップとを結ぶ領域内に配置すればよい。
【００６０】
さらに、「反射鏡の高さｈ」による影響を検討するため、「反射鏡の高さｈ」を５、１０、１５ｍｍの反射鏡Ｍ７〜Ｍ９として、発光モジュール１３と駆動回路カバー１４との位置関係及び各寸法等、特に言及しない構成や方法については、上記＜発光モジュールと駆動回路との位置関係＞における位置ａ（駆動回路カバー１４の中心位置と、発光モジュール１３の発光面との距離Ｘ＝２１）の場合に準ずる。なお、各反射鏡の焦点間距離は６６ｍｍとする。
図１９は、反射鏡を備えないランプ、及び反射鏡Ｍ７〜Ｍ９の何れかを備える各ランプの配光曲線を示す図である。
図２０は、図１９と同一条件の各ランプの受光面９０における照度分布を示す図である。
図２１は、反射鏡高さと全光束との相関を示す図である。ここで、「反射鏡高さ」を横軸にとり、先に定義した「出射効率」を縦軸にとっている。
【００６１】
図１９、図２１は反射鏡高さが高い程、ランプ直下の光度は高くなるが、出射効率は低下することを示している。
図２２は、図２１の横軸を「反射鏡高さ／光源モジュールとグローブトップ間の距離」とし、縦軸を、反射鏡なしの場合の全光束で各全光束を規格化した図であり、図中の破線は反射鏡Ｍ７〜Ｍ９の場合における近似曲線である（以下、反射鏡なしの場合の全光束で規格化した全光束を「規格化全光束」と呼ぶ。）。
図２２に示すように、規格化全光束が０．９の時の「反射鏡高さ／光源モジュールとグローブトップ間の距離」の値は０．２４である。
よって、反射鏡なしの場合に対して、規格化全光束の低下を０．９程度に抑えるために、「反射鏡高さ／光源モジュールとグローブトップ間の距離」の値を０．２４以下にすることが望ましい。
【００６２】
［第１の変形例］
第１の変形例では、発光モジュール１３を小型化し複数配置したランプを検討する。
図２３（ａ），（ｂ）は、反射鏡１５の回転軸を兼ねるランプ中心軸Ｚが発光モジュール取付け面１２と交わる点を中心にして、８個の発光モジュールを、放射線状に、等間隔、等距離に配置した計算条件を示す図である。図２３（ａ）においては、下方向を照射方向とし、グローブ１７を仮想的に切断し、切断面を正面から見た様子を示している。図２３（ｂ）においては、グローブ１７を外して、８個の発光モジュール１３３１〜１３３８を上方から見た様子を示している。
本計算においては、８個の発光モジュール（□５×５ｍｍ）の合計光束を１０００ｌｍとしている。さらに、発光モジュール１３と駆動回路カバー１４との位置関係及び各寸法等、特に言及しない構成や方法については、上記＜発光モジュールと駆動回路との位置関係＞における位置ａ（駆動回路カバー１４の中心位置と、発光モジュール１３の発光面との距離Ｘ＝２１ｍｍ）の場合に準ずる。なお、反射鏡の高さは１０ｍｍとする。また各発光モジュールはランバーシャン配光としている。
【００６３】
図２４（ａ），（ｂ）は、図２３（ａ），（ｂ）のランプについて、反射鏡の焦点の位置を説明するための図である。
図２４（ａ）においては、各反射鏡の第２焦点をグローブ１７のグローブトップの位置に置き、第１焦点をランプの中心軸Ｚ上の発光モジュール取付け面の位置に置く場合（反射鏡Ｍ１０）と、それ以外の位置に置く場合（反射鏡Ｍ１１〜Ｍ１３）とについて記載している。また図２４（ａ）中の破線で囲った部分を図２４（ｂ）に詳細に示す。
図２４（ａ）においては、反射鏡Ｍ１０は発光モジュール取付け面１２上に第１焦点を配置し、反射鏡Ｍ１１は発光モジュール１３３１のランプ中心軸Ｚに近い端部を通り反射鏡１５の広い方の開口端部を通る直線がランプ中心軸Ｚと交わる点に第１焦点を配置し、反射鏡Ｍ１２は発光モジュール１３３１の中央を通り反射鏡１５の広い方の開口端部を通る直線がランプ中心軸Ｚと交わる点に第１焦点を配置し、反射鏡Ｍ１３は発光モジュール１３３１のランプ中心軸から遠い端部を通り反射鏡１５の広い方の開口端部を通る直線がランプ中心軸Ｚと交わる点に第１焦点を配置した場合である。
図２５は、各反射鏡の形状を特定する焦点距離、長半径、短半径、高さ、及び出射効率の値の一覧を示す図である。反射鏡Ｍ１１、Ｍ１２において、反射鏡Ｍ１０、Ｍ１３に対して９割程度の高い出射効率が得られることを示している。
図２６は、反射鏡を備えないランプ、及び反射鏡Ｍ１０〜Ｍ１３の何れかを備える各ランプの配光曲線を示す図である。反射鏡Ｍ１０〜Ｍ１３のいずれも反射鏡がない場合に比べ、高い鉛直下光度が得られ、反射鏡Ｍ１１からＭ１３に向けて、鉛直下光度が高くなる傾向を示している。反射鏡Ｍ１３の場合は、最も高い鉛直下光度となり、反射鏡Ｍ１０の場合もほぼ同じ配光曲線となる。
【００６４】
図２７は、図２６と同一条件の各ランプの受光面９０における照度分布を示す図である。
図２６は、反射鏡の第１焦点の位置が発光モジュール１３３１〜１３３８取付け面より離れるほど、鉛直下光度は高くなることを示している。図２７は、発光モジュール１３３１〜１３３８の取付け面より最も離れた位置を第１焦点とする反射鏡Ｍ１３、および発光モジュール１３３１〜１３３８全体の中心位置を第１焦点とする反射鏡Ｍ１０において、グローブ１７のグローブトップに駆動回路カバー１４の影が現れることを示している。一方、反射鏡Ｍ１３の場合の第１焦点と反射鏡Ｍ１０の場合の第１焦点との間に、第１焦点が位置する反射鏡Ｍ１１、Ｍ１２の場合は、共にグローブトップが最も明るくなることを示している。
発光モジュール１３３１〜１３３８は、第１焦点Ｆ１と反射鏡１５の広い方の開口端部を結ぶ線を、回転軸Ｚを中心に回転してできる面よりも回転軸側に位置し、且つ、発光モジュール取付け面と回転軸Ｚが交わる点と反射鏡１５の広い方の開口端部を結ぶ点を、回転軸Ｚを中心に回転してできる面よりも反射鏡側に位置する場合、駆動回路カバー１４の影が低減され、かつ、高い出射効率、高い鉛直下光度も得ることができる。
発光モジュール１３３１のランプ中心軸から遠い端部を通り反射鏡１５の広い方の開口端部を通る直線がランプ中心軸Ｚと交わる点に第１焦点を配置した反射鏡Ｍ１３の場合、駆動回路カバー１４の影の影響が少なく、かつ、最も高い出射効率、高い鉛直下光度を得ることができる。
第１焦点Ｆ１を発光モジュール取付け面１２上にした反射鏡Ｍ１０の場合、駆動回路カバー１４の影が現れるものの、高い鉛直下光度を得ることができる。
【００６５】
［第２の実施形態］
＜概要＞
第２の実施形態は、第１の実施形態のランプ１００が取付けられた照明装置である。
＜構成＞
図２８は、第２の実施形態に係る照明装置２００の外観を示す図である。
第２の実施形態に係る照明装置２００は、第１の実施形態のランプ１００、及び当該ランプ１００に商用電源からの電力を供給する電気器具２１０を備えている。
電気器具２１０は、ランプ１００の口金１１０が接続されるソケット２１１を含む。
【００６６】
ここで照明装置２００においては、斜めの状態でランプ１００を使用している。
従来の固体発光素子を光源とするランプは、発光モジュールと口金との間に駆動回路があるので、口金の近くからグローブにすることができず、周辺の照度が極端に落ちる傾向がある。
しかしながら、第２の実施形態に係るランプ１００は発光モジュールと口金との間に駆動回路がなく、口金１１０の近くから大きくグローブ１７０を張り出させ、配光特性を電球に近いものとしているので、照明装置２００のような斜めの状態や横の状態でランプ１００を使用しても、従来の固体発光素子を光源とするランプを同様に使用したときのように照度が極端に落ちることがない。
【００６７】
＜まとめ＞
以上説明したように、第１〜２の実施形態や第１の変形例のランプや電気器具によれば、口金や発光モジュールから離れた位置に駆動回路を設置することにより、発光モジュールが発生する熱が駆動回路に伝わり難くなるので、駆動回路への熱負担が軽減し、駆動回路の耐久性の向上が期待できる。また、発光モジュールと口金との間に駆動回路がないので、発光モジュールの放熱性を高めることが構造的に容易になる。また、反射鏡により発光モジュールから発する光の一部を反射して、駆動回路により発光モジュールから発する光が遮られるグローブ内面の部分を照らすので、ランプ直下の照度の低下を防ぐとともに、グローブ上の明るさのムラを無くすことができ、反射鏡がない場合よりも駆動回路の大きさの割に発光モジュールを小さくすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明のランプは、フィラメントや放電を用いた既存のランプ、例えば、電球、コンパクト蛍光灯、反射鏡付ランプ、ＨＩＤなどと同様の外形形状、配光特性をも実現し得るものである。その結果、既存の照明器具にそのまま取付けることが可能で、既存ランプを取付けた場合と同等の器具配光を得ることができる。その上で、長寿命、高効率が実現できることから、その産業的利用価値は極めて高い。
【符号の説明】
【００６９】
１００    ランプ
１１０    口金
１２０    ランプ筐体
１３０    発光モジュール
１３１    モジュール基板
１３２ａ〜ｃ    ＬＥＤ素子
１３３ａ〜ｃ    波長変換部材
１３４    モジュール基板
１３５ａ〜ｆ    ＬＥＤ素子
１３６    波長変換部材
１３７、１３８、１３９    ＬＥＤ
１４０    駆動回路部
１４１    電子回路
１４２    回路カバー
１５０    反射鏡
１６０    支持部材
１７０    グローブ
２００    照明装置
２１０    電気器具
２１１    ソケット
１３３１〜１３３８    発光モジュール
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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