(57)【要約】【課題】発光モジュールに接触している部材による放熱性の向上と、外部に放出される光の光束の向上とが両立された照明用光源を提供すること。【解決手段】透光性のグローブ１０と、グローブ１０の内方に向かって延びるように設けられた支柱４０と、透光性を有する基板２１であって、裏面２１ｂが支柱４０のグローブ１０の内方側の端面４５と接触した状態で固定された基板２１と、基板２１の主面２１ａに配置された複数のＬＥＤ２２とを備え、複数のＬＥＤ２２のうちの、端面４５の直上に相当する主面上の支柱直上領域２９ａに配置されたＬＥＤ２２の数をＡとし、支柱直上領域２９ａ外に配置されたＬＥＤ２２の数をＢとした場合、Ａ／Ｂは、０．３８以上であって１．０以下である照明用光源。【選択図】図６
2014116227.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性のグローブと、
前記グローブの内方に向かって延びるように設けられた支持部材と、
透光性を有する基板であって、裏面が前記支持部材の前記グローブの内方側の端面と接触した状態で固定された基板と、
前記基板の、前記裏面とは反対側の面である主面に配置された複数の発光素子とを備え、
前記複数の発光素子のうちの、前記端面の直上に相当する前記主面上の領域に配置された発光素子の数をＡとし、前記領域外に配置された発光素子の数をＢとした場合、Ａ／Ｂは、０．３８以上であって１．０以下である
照明用光源。
【請求項２】
前記基板は、白色アルミナを素材とする白色アルミナ基板であり、
前記Ａ／Ｂは、０．８以上である
請求項１記載の照明用光源。
【請求項３】
前記基板は、透明アルミナを素材とする透光性アルミナ基板であり、
前記Ａ／Ｂは、０．５以下である
請求項１記載の照明用光源。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の照明用光源を備える
照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子等の発光素子を備える照明用光源および照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）等の半導体発光素子は、高効率および長寿命であることから、各種ランプの新しい光源として期待されており、ＬＥＤを光源とするＬＥＤランプの研究開発が進められている。
【０００３】
ＬＥＤランプとしては、電球形蛍光灯および白熱電球に代替する電球形のＬＥＤランプ（電球形ＬＥＤランプ）がある。電球形ＬＥＤランプでは、基板と、基板上に実装された複数のＬＥＤとを備えるＬＥＤモジュールが用いられる。例えば、特許文献１には、従来の電球形ＬＥＤランプが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３１３７１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、発光特性や外観を白熱電球に模した構成の電球形ＬＥＤランプが検討されている。例えば、白熱電球に用いられるグローブ（ガラスバルブ）を用いて、当該グローブ内の中心位置に、発光モジュールであるＬＥＤモジュールを中空状態で保持する構成の電球形ＬＥＤランプが提案されている。
【０００６】
より具体的には、グローブの開口からグローブの中心に向かって延設された支柱（ステム）を用いて、この支柱の端面にＬＥＤモジュールを固定する。ＬＥＤモジュールは、例えば、基板と、基板の主面に実装された複数のＬＥＤチップとを備えている。
【０００７】
ここで、電球形ＬＥＤランプでは、ＬＥＤから熱が発生し、この熱によって、ＬＥＤの発光効率が低下するという問題がある。また、ＬＥＤは、従来の光源に比べて光による放熱の割合が小さい。
【０００８】
このため、電球形ＬＥＤランプでは、ＬＥＤで発生する熱の放熱性を向上させるために、ヒートシンクを用いることが考えられる。例えば、ＬＥＤモジュールを支持する支柱をヒートシンクとして機能させることができる。
【０００９】
ここで、ＬＥＤモジュール等の発光モジュールにおいて、透光性の基板が採用されている場合、ＬＥＤ等の発光素子からの光の一部は、基板を透過して基板の裏面から外部に放出される。
【００１０】
従って、当該基板の裏面にヒートシンク等の物体を配置した場合、当該物体が、当該基板の裏面から放出される光の障害物となり得る。つまり、当該物体が、ＬＥＤモジュールから発せられ、グローブを介して外部に放出される光の光束を低下させる要因となり得る。
【００１１】
本発明は、上記従来の課題を考慮し、発光モジュールに接触している部材による放熱性の向上と、外部に放出される光の光束の向上とが両立された照明用光源および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】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る照明用光源は、透光性のグローブと、前記グローブの内方に向かって延びるように設けられた支持部材と、透光性を有する基板であって、裏面が前記支持部材の前記グローブの内方側の端面と接触した状態で固定された基板と、前記基板の、前記裏面とは反対側の面である主面に配置された複数の発光素子とを備え、前記複数の発光素子のうちの、前記端面の直上に相当する前記主面上の領域に配置された発光素子の数をＡとし、前記領域外に配置された発光素子の数をＢとした場合、Ａ／Ｂは、０．３８以上であって１．０以下である。
【００１３】
また、本発明の一態様に係る照明用光源において、前記基板は、白色アルミナを素材とする白色アルミナ基板であり、前記Ａ／Ｂは、０．８以上であるとしてもよい。
【００１４】
また、本発明の一態様に係る照明用光源において、前記基板は、透明アルミナを素材とする透光性アルミナ基板であり、前記Ａ／Ｂは、０．５以下であるとしてもよい。
【００１５】
また、本発明の一態様に係る照明装置は、上記いずれかの態様の照明用光源を備える。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、発光モジュールに接触している部材による放熱性の向上と、外部に放出される光の光束の向上とが両立された照明用光源および照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、実施の形態に係る電球形ランプの外観斜視図である。
【図２】図２は、実施の形態に係る電球形ランプの分解斜視図である。
【図３】図３は、実施の形態に係る電球形ランプの断面図である。
【図４】図４は、実施の形態に係るＬＥＤモジュールの構成を示す図である。
【図５】図５は、基板の主面における支柱直上領域を説明するための図である。
【図６】図６は、支柱直上領域の大きさと、支柱直上のＬＥＤの数との関係を示す図である。
【図７】図７は、支柱直上領域の大きさと配置比率との関係を示す図である。
【図８】図８は、基板が透光性アルミナ基板である場合の実験結果を示す図である。
【図９】図９は、基板が白色アルミナ基板である場合の実験結果を示す図である。
【図１０】図１０は、実施の形態に係る照明装置の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示したものではない。
【００１９】
また、以下で説明する実施の形態は、本発明の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態などは一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００２０】
［電球形ランプの全体構成］
まず、本発明の実施の形態に係る電球形ランプ１の全体構成について、図１〜図３を参照しながら説明する。
【００２１】
図１は、実施の形態に係る電球形ランプ１の外観斜視図である。図２は、実施の形態に係る電球形ランプ１の分解斜視図である。図３は、実施の形態に係る電球形ランプ１の断面図である。
【００２２】
なお、図３において、紙面上下方向に沿って描かれた一点鎖線は電球形ランプ１のランプ軸Ｊ（中心軸）を示している。ランプ軸Ｊとは、電球形ランプ１を照明装置（不図示）のソケットに取り付ける際の回転中心となる軸であり、口金３０の回転軸と一致している。
【００２３】
また、図３において、点灯回路８０については断面図ではなく正面図である。
【００２４】
電球形ランプ１は、照明用光源の一例であり、電球形蛍光灯または白熱電球の代替品となる電球形ＬＥＤランプである。
【００２５】
電球形ランプ１は、透光性のグローブ１０と、光源であるＬＥＤモジュール２０と、支柱４０とを備える。本実施の形態では、電球形ランプ１はさらに、ランプ外部から電力を受ける口金３０と、支持板５０と、樹脂ケース６０と、リード線７０と、点灯回路８０とを備える。
【００２６】
電球形ランプ１は、グローブ１０と樹脂ケース６０と口金３０とによって外囲器が構成されている。
【００２７】
以下、本実施の形態に係る電球形ランプ１の各構成要素について説明する。
【００２８】
［グローブ］
グローブ１０は、ＬＥＤモジュール２０を収納するとともに、ＬＥＤモジュール２０からの光をランプ外部に透過させる透光性カバーである。グローブ１０の内面に入射したＬＥＤモジュール２０の光は、グローブ１０を透過してグローブ１０の外部へと取り出される。
【００２９】
本実施の形態におけるグローブ１０は、ＬＥＤモジュール２０からの光に対して透明な材料から構成されている。このようなグローブ１０としては、例えば、可視光に対して透明なシリカガラス製のガラスバルブ（クリアバルブ）が採用される。
【００３０】
この場合、グローブ１０内に収納されたＬＥＤモジュール２０は、グローブ１０の外側から視認することができる。
【００３１】
なお、グローブ１０は、必ずしも可視光に対して透明である必要はなく、グローブ１０に光拡散機能を持たせてもよい。例えば、シリカや炭酸カルシウム等の光拡散材を含有する樹脂や白色顔料等をグローブ１０の内面または外面の全面に塗布することによって乳白色の光拡散膜を形成してもよい。また、グローブ１０の材質としては、ガラス材に限らず、アクリル（ＰＭＭＡ）またはポリカーボネート（ＰＣ）等の合成樹脂等による樹脂材を用いてもよい。
【００３２】
［ＬＥＤモジュール］
ＬＥＤモジュール２０は、発光素子の一例であるＬＥＤ（ＬＥＤチップ）２２を有し、リード線７０を介してＬＥＤ２２に電力が供給されることにより発光する発光モジュール（発光装置）である。
【００３３】
ＬＥＤモジュール２０は、支持部材の一例である支柱４０によってグローブ１０内で保持されている。
【００３４】
ＬＥＤモジュール２０は、グローブ１０によって形成される球形状の中心位置（例えば、グローブ１０の内径が大きい径大部分の内部）に配置されることが好ましい。
【００３５】
このように、グローブ１０の中心位置にＬＥＤモジュール２０が配置されることにより、電球形ランプ１の配光特性は、従来のフィラメントコイルを用いた一般的な白熱電球と近似した配光特性となる。
【００３６】
また、本実施の形態のＬＥＤモジュール２０は、基板２１と、基板２１の主面に配置された複数のＬＥＤ２２とを備える。
【００３７】
基板２１は、例えば厚さ１ｍｍ程度の基板である。例えば白色アルミナ基板が基板２１として採用される。
【００３８】
なお、ＬＥＤモジュール２０が備える基板２１の素材はアルミナに限定されない。例えば、窒化アルミニウムからなる透光性セラミックス基板、透明なガラス基板、水晶からなる基板、サファイア基板、または樹脂製の基板などが基板２１として採用され得る。
【００３９】
また、リジッド基板ではなく、フレキシブル基板、またはリジッドフレキシブル基板を基板２１として採用することもできる。
【００４０】
また、本実施の形態では、図２に示すように、基板２１の主面に、１２個のＬＥＤ２２によって形成された発光素子列が６列配置されている。つまり、基板２１の主面には計７２個のＬＥＤ２２が配置されている。
【００４１】
また、本実施の形態におけるＬＥＤモジュール２０はさらに、ＬＥＤ２２を封止する封止部材２３を備えている。
【００４２】
具体的には、封止部材２３は、１列に並べられた複数のＬＥＤ２２を一括封止するとともに、ＬＥＤ２２が発する光の波長を変換する波長変換材を有する。本実施の形態では、ＬＥＤ２２から発せられる青色光が、封止部材２３によって白色光に変換され外部に放出される。
【００４３】
なお、本実施の形態では、上述のように、基板２１の主面に複数のＬＥＤ２２が６列に並べられており、これに対応して、主面側に６列の封止部材２３が設けられている。しかし、封止部材２３の列数は６に限定されず、例えば、Ｎ列（Ｎは６以外の正の整数）に並べられたＬＥＤ２２に対応して、Ｎ列の封止部材２３が基板２１に配置されてもよい。
【００４４】
このような構成を有するＬＥＤモジュール２０は、支柱４０の端面４５に接触した状態で固定される。
【００４５】
また、基板２１において、端面４５の直上に相当する主面上の領域（以下、「支柱直上領域」という。）に配置されたＬＥＤ２２の数の、当該領域外に配置されたＬＥＤ２２の数に対する比率（以下、「配置比率」という。）が所定の範囲内となるように設定されている。これにより、支柱４０による放熱性の向上と、外部に放出される光の光束の向上との両立が実現されている。
【００４６】
ＬＥＤモジュール２０の構成の詳細、および、配置比率と光束との関係等については、図４〜図９を用いて後述する。
【００４７】
［口金］
口金３０は、ＬＥＤモジュール２０のＬＥＤ２２を発光させるための電力を電球形ランプ１の外部から受ける受電部である。口金３０は、二接点によって交流電力を受電し、口金３０で受電した電力はリード線を介して点灯回路８０の電力入力部に入力される。
【００４８】
例えば、口金３０には商用電源（ＡＣ１００Ｖ）から交流電力が供給される。具体的には、口金３０は、照明器具（照明装置）のソケットに取り付けられてソケットから交流電力を受ける。これにより、電球形ランプ１（ＬＥＤモジュール２０）が点灯する。
【００４９】
口金３０の種類は、特に限定されるものではないが、本実施の形態では、ねじ込み型のエジソンタイプ（Ｅ型）の口金を用いている。また、口金３０と採用されるＥ型の口金としては、例えば、Ｅ２６形、Ｅ１７形、またはＥ１６形等がある。
【００５０】
［支柱］
支柱４０は、グローブ１０の開口部１１の近傍からグローブ１０の内方に向かって延びるように設けられた金属製のステム（金属支柱）である。
【００５１】
支柱４０は、グローブ１０内でＬＥＤモジュール２０を支持する支持部材として機能する。支柱４０の一端（端面４５）はＬＥＤモジュール２０に接続され、他端は支持板５０に接続されている。
【００５２】
支柱４０は、ＬＥＤモジュール２０で発生する熱を口金３０側に放熱させるための放熱部材としても機能する。従って、支柱４０を熱伝導率の高い金属材料、例えば熱伝導率が約２３７［Ｗ／ｍ・Ｋ］のアルミニウム（Ａｌ）を主成分として構成することで、支柱４０による放熱効率を高めることができる。
【００５３】
その結果、温度上昇によるＬＥＤ２２の発光効率および寿命の低下を抑制することができる。
【００５４】
支柱４０の金属材料としては、アルミニウム合金の他に、銅（Ｃｕ）または鉄（Ｆｅ）等が採用されてもよい。また、支柱４０の素材として金属ではなく樹脂が採用されてもよい。
【００５５】
例えば、支柱４０の素材として、アクリルまたは透明セラミックス等の透明性の高い材料が採用された場合、ＬＥＤモジュール２０から発せられた光を、支柱４０を透過させてグローブ１０の外方に放出させることも可能である。
【００５６】
また、支柱４０として、樹脂等からなる支柱の表面に金属膜を形成したものが採用されてもよい。
【００５７】
支柱４０は、本実施の形態では断面積が一定の円柱状の部材である。支柱４０は、ＬＥＤモジュール２０が固定される端面４５を有し、この端面４５がＬＥＤモジュール２０の基板２１の裏面と当接してＬＥＤモジュール２０を支持する。
【００５８】
具体的には、ＬＥＤモジュール２０の基板２１に設けられた貫通孔２７に、支柱４０の端面４５に設けられた凸部４６が嵌合することで、ＬＥＤモジュール２０の支柱４０に対する位置が規制される。また、このように規制された状態で、ＬＥＤモジュール２０と、支柱４０の端面４５とが、例えばシリコーン樹脂等の樹脂の接着剤により接着される。
【００５９】
このように、本実施の形態では、ＬＥＤモジュール２０は、基板２１の裏面が支柱４０の端面４５と当接した状態で支柱４０に支持されている。これにより、ＬＥＤモジュール２０の放熱効率が高められ、その結果、温度上昇によるＬＥＤ２２の発光効率の低下および寿命の低下を抑制することができる。
【００６０】
なお、基板２１の貫通孔２７および支柱４０の凸部４６は必須の要素ではなく、例えば、基板２１の裏面および支柱４０の端面４５がともに凹凸のない平面であってもよい。
【００６１】
また、支柱４０に凸部４６がなく、基板２１に貫通孔２７がある場合、貫通孔２７は、基板２１と支柱４０とを接着剤で接着する際の、接着剤の逃げ用の空間として機能することができる。これにより、例えば、基板２１の裏面と支柱４０の端面４５とをより密着させることができ、その結果、支柱４０による放熱効率をより向上させることができる。
【００６２】
また、支柱４０の形状は円柱状に限定されず、例えば角柱状でもよい。また、例えば、支柱４０のＬＥＤモジュール２０側の端部が、ＬＥＤモジュール２０に近づくに従って断面積が大きくなるような、または、小さくなるような形状であってもよい。
【００６３】
［支持板］
支持板５０は、支柱４０を支持する部材であり、樹脂ケース６０に固定されている。支持板５０は、グローブ１０の開口部１１の開口端に接続されてグローブ１０の開口部１１を塞ぐように配置されている。
【００６４】
具体的には、支持板５０は、周縁に段差部を有する円盤状部材であり、その段差部にはグローブ１０の開口部１１の開口端が当接されている。そして、この段差部において、支持板５０と樹脂ケース６０とグローブ１０の開口部１１の開口端とは、接着剤によって固着されている。
【００６５】
支持板５０は、支柱４０と同様に、アルミニウム等の熱伝導率の高い金属材料により構成されることで、支持板５０による支柱４０を熱伝導したＬＥＤモジュール２０の熱の放熱効率が高められる。その結果、温度上昇によるＬＥＤの発光効率の低下および寿命の低下をさらに抑制することができる。なお、支持板５０と支柱４０とは同一の金型により一体的に成形されていてもよい。
【００６６】
［樹脂ケース］
樹脂ケース６０は、支柱４０と口金３０とを絶縁すると共に点灯回路８０を収納するための絶縁ケース（回路ホルダ）である。樹脂ケース６０は、大径円筒状の第１ケース部６１と、小径円筒状の第２ケース部６２とから構成されている。樹脂ケース６０は、例えば、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）によって成形されている。
【００６７】
第１ケース部６１の外表面は外気に露出しているので、樹脂ケース６０に伝導した熱は、主に第１ケース部６１から放熱される。第２ケース部６２は、外周面が口金３０の内周面と接触するように構成されており、第２ケース部６２の外周面には口金３０と螺合するための螺合部が形成されている。
【００６８】
［リード線］
２本のリード線７０は、ＬＥＤモジュール２０を点灯させるための電力を点灯回路８０からＬＥＤモジュール２０に供給するためのリード線対である。リード線７０として、例えば銅線等の針金状の金属電線が絶縁性樹脂で被覆された電線が採用される。
【００６９】
各リード線７０は、グローブ１０内に配置され、一端がＬＥＤモジュール２０の外部端子と電気的に接続され、他端が点灯回路８０の電力出力部と電気的に接続されている。言い換えると、当該他端は口金３０と電気的に接続されている。
【００７０】
［点灯回路］
点灯回路８０は、ＬＥＤモジュール２０のＬＥＤ２２を点灯させるための駆動回路（回路ユニット）であり、樹脂ケース６０によって覆われている。点灯回路８０は、口金３０から給電された交流電力を直流電力に変換し、２本のリード線７０を介して変換後の直流電力をＬＥＤモジュール２０のＬＥＤ２２に供給する。
【００７１】
点灯回路８０は、例えば、回路基板と、回路基板に実装された複数の回路素子（電子部品）とによって構成される。回路基板は、金属配線がパターン形成されたプリント基板であり、当該回路基板に実装された複数の回路素子同士を電気的に接続する。本実施の形態において、回路基板は、複数の回路素子が配置された主面がランプ軸と直交する姿勢で配置されている。
【００７２】
また、複数の回路素子は、例えば、各種コンデンサ、抵抗素子、整流回路素子、コイル素子、チョークコイル（チョークトランス）、ノイズフィルタ、ダイオード、または集積回路素子などで構成される。
【００７３】
なお、電球形ランプ１は、必ずしも点灯回路８０を備える必要はない。例えば、照明器具または電池等から電球形ランプ１に直接直流電力が供給される場合には、電球形ランプ１は、点灯回路８０を備えなくてもよい。また、点灯回路８０は、平滑回路に限られるものではなく、調光回路および昇圧回路等を適宜選択し組み合わせることで構成することができる。
【００７４】
［ＬＥＤモジュールの構成の詳細］
次に、本実施の形態に係るＬＥＤモジュール２０について、図４を用いて説明する。
【００７５】
図４は、実施の形態に係るＬＥＤモジュール２０の構成を示す図である。
【００７６】
なお、図４の（ａ）は、ＬＥＤモジュール２０の上面図（ＬＥＤモジュール２０を、主面側（Ｚ軸正の側）から見た図）である。図４の（ｂ）は、ＬＥＤモジュール２０の、図４の（ａ）におけるＡ−Ａ断面を示す図である。図４の（ｃ）は、ＬＥＤモジュール２０の、図４の（ａ）におけるＢ−Ｂ断面を示す図である。
【００７７】
図４の（ａ）〜（ｃ）に示すように、実施の形態におけるＬＥＤモジュール２０は、基板２１と、複数のＬＥＤ２２と、封止部材２３と、金属配線２４と、ワイヤー２５と、端子２６ａ及び２６ｂとを有する。
【００７８】
端子２６ａおよび２６ｂは、貫通孔２８ａおよび２８ｂを囲むように基板２１の主面に所定形状で形成される。端子２６ａおよび２６ｂは、金属配線２４と連続して形成されており、金属配線２４と電気的に接続されている。なお、端子２６ａおよび２６ｂは、金属配線２４と同じ金属材料を用いて、金属配線２４と同時にパターン形成される。
【００７９】
ＬＥＤモジュール２０において、１列に並べられた複数のＬＥＤ２２は、図４の（ｂ）に示すように、金属配線２４およびワイヤー２５によって直列に接続されており、その両端に設けられた端子２６ａおよび２６ｂを介して通電することで発光する。
【００８０】
具体的には、本実施の形態に係るＬＥＤモジュール２０は、上述のように７２個のＬＥＤ２２を有している。これらＬＥＤ２２のそれぞれは、単色の可視光を発するベアチップであり、透光性のダイアタッチ剤（ダイボンド剤）によって基板２１の主面にダイボンディングされている。つまり、本実施の形態に係るＬＥＤモジュール２０は、ＣＯＢ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｂｏａｒｄ）構造である。
【００８１】
各ＬＥＤ２２としては、例えば青色光を発光する青色ＬＥＤチップが採用される。青色ＬＥＤチップとしては、例えばＩｎＧａＮ系の材料によって構成された、中心波長が４４０ｎｍ〜４７０ｎｍの窒化ガリウム系の半導体発光素子が用いられる。
【００８２】
封止部材２３は、１列に並べられた複数のＬＥＤ２２を一括封止するとともに、ＬＥＤ２２が発する光の波長を変換する波長変換材を有する。
【００８３】
本実施の形態において、封止部材２３は、所定の樹脂の中に、波長変換材として所定の蛍光体粒子が含有された蛍光体含有樹脂によって形成されている。
【００８４】
なお、所定の樹脂としては、例えばシリコーン樹脂等の透光性材料が採用される。また、所定の蛍光体粒子としては、例えばＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系の黄色蛍光体粒子が採用される。
【００８５】
この黄色蛍光体粒子は、ＬＥＤ２２からの青色光によって励起されると黄色光を放出する。その結果、当該黄色光とＬＥＤ２２からの青色光とによって得られる白色光が放出される。
【００８６】
ここで、基板２１として、上述のように、白色アルミナ基板が基板２１として採用された場合、基板２１は透明ではないが、透光性を有しており、かつ、厚みも１ｍｍ程度である。
【００８７】
そのため、主面に配置されたＬＥＤ２２から発せられた光が、基板２１を透過して裏面から放出される。具体的には、ＬＥＤ２２から基板２１に向かう光、および、封止部材２３内において拡散または反射した光が基板２１内に進入する。
【００８８】
なお、例えば厚さ１ｍｍで光の反射率が９４％の白色アルミナ基板の場合、主面側の光束と裏面側の光束との比は、約９５：５である。また、例えば厚さ０．６３５ｍｍで光の反射率が８８％の白色アルミナ基板の場合、主面側の光束と裏面側の光束との比は、約９３：７である。
【００８９】
また、本実施の形態では、図１等に示すように、ＬＥＤモジュール２０は、支柱４０によってグローブ１０の中心領域に保持されている。つまり、基板２１の裏面から放出される光を、グローブ１０を介して外部に放出させることができる。
【００９０】
従って、例えば生産コストの抑制の観点から、基板２１として比較的に安価な白色アルミナ基板を採用した場合であっても、基板２１の裏面から放出される光を利用することで、電球形ランプ１から放出される光の全光束を向上させることは可能である。
【００９１】
そこで、例えば、基板２１の主面において、支柱直上領域を避けて全てのＬＥＤ２２を配置すること、または、支柱４０の、基板２１の裏面に接触している端面４５の面積を小さくすることで、より多くの光を基板２１の裏面から放出させることが考えられる。
【００９２】
しかしながら、この場合、支柱４０による放熱効率の低下という別の問題が生じ、これにより、個々のＬＥＤ２２の発光効率が低下し、その結果、電球形ランプ１から放出される光の全光束が低下することが考えられる。
【００９３】
すなわち、電球形ランプ１から放出される光の全光束を向上させることを考えた場合、ＬＥＤモジュール２０における放熱性を向上させることが有利であり、そのためには、支柱４０とＬＥＤモジュール２０の基板２１との接触面積を大きくしたほうが有利である。
【００９４】
しかし、基板２１の裏面に固定された、支柱４０の端面４５の存在は、基板２１の裏面からの光の放出の妨げとなる。そのため、単に、支柱４０と基板２１との接触面積を大きくするだけでは、電球形ランプ１から放出される光の全光束の向上という観点から好ましいとは言えない。
【００９５】
そこで、本願発明者らは、鋭意検討と実験の結果、基板２１の主面上における発光素子（ＬＥＤ２２）の配置比率が所定の範囲内であることが、電球形ランプ１から放出される光の全光束の向上にとって好ましいことを見出した。
【００９６】
以下、図５〜図９を用いて、ＬＥＤ２２の配置比率と光束との関係について説明する。
【００９７】
［支柱直上領域と支柱直上チップ数との関係］
図５は、基板２１の主面２１ａにおける支柱直上領域２９ａを説明するための図である。
【００９８】
図６は、支柱直上領域２９ａの大きさと、支柱４０の直上のＬＥＤ２２の数との関係を示す図である。
【００９９】
図５に示すように、基板２１は、複数のＬＥＤ２２が実装される主面２１ａと、主面２１ａと対向する面であって、支柱４０の端面４５と接続される面である裏面２１ｂとを有する。
【０１００】
なお、図５では、支柱直上領域２９ａを明確に図示するために、主面２１ａ上に配置された複数のＬＥＤ２２および金属配線２４等の図示は省略している。
【０１０１】
本実施の形態では、円形の端面４５が、基板２１の裏面２１ｂと接触した状態で、基板２１が支柱４０に固定される。つまり、基板２１の裏面２１ｂには、支柱４０の端面４５と接触する領域である支柱接触領域２９ｂが存在する。
【０１０２】
さらに、基板２１の主面２１ａには、支柱接触領域２９ｂに対向する位置に、支柱直上領域２９ａが存在する。
【０１０３】
つまり、端面４５の直上に相当する主面２１ａ上の領域である支柱直上領域２９ａの位置、形状、および大きさは、基板２１の裏面２１ｂにおける支柱４０の取り付け位置、ならびに、支柱４０の端面４５の形状および大きさによって規定される。
【０１０４】
なお、便宜上、支柱４０の端面４５から、基板２１の主面２１ａに向かう方向（本実施の形態におけるＺ軸正の方向）を、「上」と表現している。
【０１０５】
このように規定される支柱直上領域２９ａは、本実施の形態では円形であり、その大きさは、図６に示すように、支柱直上領域２９ａである円の直径Ｄによって表現される。つまり、直径Ｄが大きければ、支柱直上領域２９ａの面積は大きい。
【０１０６】
また、直径Ｄは、支柱４０の端面４５の直径と一致する。さらに、本実施の形態では、支柱４０は円柱状の部材であるため、直径Ｄは、支柱４０の直径とも一致する。
【０１０７】
つまり、支柱４０の直径を変えることで、支柱直上領域２９ａも変化する。
【０１０８】
ここで、図６に示すように、７２個のＬＥＤ２２がマトリクス状に配置されている場合、支柱直上領域２９ａが変化すると、支柱直上領域２９ａに配置されているＬＥＤ２２の数（支柱直上チップ数）は、変化する。
【０１０９】
例えば、図６に示す例においては、支柱直上領域２９ａに配置されているＬＥＤ２２の数は“２８”である。また、Ｄを大きくすることで、支柱直上チップ数は増加し、Ｄを小さくすることで、支柱直上チップ数は減少することが分かる。
【０１１０】
なお、本実施の形態では、支柱直上領域２９ａ内に少なくとも一部が含まれているＬＥＤ２２は、支柱直上領域２９ａに配置されているＬＥＤ２２とみなされる。
【０１１１】
次に、支柱直上領域２９ａの大きさ、つまり、支柱４０の太さと、電球形ランプ１からの光の全光束との関係を示す実験結果について、図７〜図９を参照しながら説明する。
【０１１２】
［支柱直上領域と配置比率との関係］
図７は、支柱直上領域２９ａの大きさと、配置比率との関係を示す図である。
【０１１３】
なお、本実験では、基板２１のＸ軸方向の幅Ｌ（図６参照）は、２５ｍｍであり、基板２１のＹ軸方向の幅Ｗ（図６参照）は、１８ｍｍである。また、基板２１の厚みは１ｍｍである。
【０１１４】
また、支柱４０の直径（つまり、支柱直上領域２９ａの直径Ｄ）を、９ｍｍ、１２ｍｍ、１５ｍｍ、１７ｍｍと変化させると、支柱直上チップ数Ａ、支柱直上以外のチップ数Ｂ（ＬＥＤ２２の総数７２−Ａ）、および、配置比率（Ａ／Ｂ）は、図７に示すように変化する。
【０１１５】
［実験結果１：透光性アルミナ基板］
上記条件において、まず、基板２１が、透明アルミナを素材とする透光性アルミナ基板（可視光の透過率が９５％）である場合の実験結果を図８に示す。
【０１１６】
図８は、基板２１が透光性アルミナ基板である場合の実験結果を示す図である。
【０１１７】
図８の（ａ）のグラフに示すように、支柱直上領域２９ａの直径Ｄが９ｍｍ、１２ｍｍ、１５ｍｍ、１７ｍｍのそれぞれである場合に、ＬＥＤモジュール２０に対する投入電力を変化させ、電球形ランプ１から放出される光の全光束を測定した。
【０１１８】
その結果、支柱直上領域２９ａの直径Ｄがいずれの場合であっても、投入電力を上げるに従い、全光束も増加するが、投入電力がある値を超えると全光束が低下することが分かる。
【０１１９】
これは、投入電力の増加に伴って各ＬＥＤ２２の発熱量も増加し、これにより、各ＬＥＤ２２の発光効率が低下したためと考えられる。
【０１２０】
また、この実験結果から、図８の（ｂ）に示す、配置比率（Ａ／Ｂ）と、ピーク強度比との関係のグラフが得られた。
【０１２１】
具体的には、図８の（ｂ）に示すグラフは、支柱直上領域２９ａの直径Ｄが１２ｍｍである場合の光のピーク強度を“１”とした場合の、配置比率とピーク強度比との関係を示すグラフである。つまり、図８の（ｂ）のグラフにおける縦軸の数値（ピーク強度比）が大きいほど、電球形ランプ１から放出される光の全光束が大きい（より明るく視認される）と言える。
【０１２２】
図８の（ｂ）に示されるように、基板２１が透光性アルミナ基板である場合、配置比率（Ａ／Ｂ）とピーク強度との関係を示すグラフでは、０．３８から０．５の間で極大点が存在する。
【０１２３】
そのため、基板２１が透光性アルミナ基板である場合、電球形ランプ１の光束を最大化する、という観点からは、配置比率（Ａ／Ｂ）が、当該極大点を中心とした範囲、例えば、０．３８から０．５であることが好ましいと言える。
【０１２４】
［実験結果２：白色アルミナ基板］
次に、基板２１が、白色アルミナを素材とする白色アルミナ基板（可視光の透過率が５％）である場合の実験結果を図８に示す。
【０１２５】
図９は、基板２１が白色アルミナ基板である場合の実験結果を示す図である。
【０１２６】
図９の（ａ）のグラフに示すように、支柱直上領域２９ａの直径Ｄが９ｍｍ、１２ｍｍ、１５ｍｍ、１７ｍｍのそれぞれである場合に、ＬＥＤモジュール２０に対する投入電力を変化させ、電球形ランプ１から放出される光の全光束を測定した。
【０１２７】
その結果、基板２１が透光性アルミナ基板である場合と同じく、投入電力の増加に伴って一旦増加した全光束が、ＬＥＤ２２の発熱量の増加に起因する発光効率の低下によって、減少するという傾向が観測された。
【０１２８】
また、この実験結果から、図９の（ｂ）に示す、配置比率（Ａ／Ｂ）と、ピーク強度比との関係のグラフが得られた。
【０１２９】
具体的には、図９の（ｂ）に示すグラフは、図８の（ｂ）に示すグラフと同じく、支柱直上領域２９ａの直径Ｄが１２ｍｍである場合の光のピーク強度を“１”とした場合の、配置比率とピーク強度比との関係を示すグラフである。つまり、図９の（ｂ）のグラフにおける縦軸の数値（ピーク強度比）が大きいほど、電球形ランプ１から放出される光の全光束が大きい（より明るく視認される）と言える。
【０１３０】
図９の（ｂ）に示されるように、基板２１が白色アルミナ基板である場合、配置比率（Ａ／Ｂ）とピーク強度比との関係を示すグラフでは、０．８から１．０の間は、ピーク強度比が最大で、かつ、ほぼ変化がないといえる。
【０１３１】
そのため、基板２１が白色アルミナ基板である場合、電球形ランプ１の光束を最大化する、という観点からは、配置比率（Ａ／Ｂ）が、ピーク強度比が最大とみなされる範囲、例えば、０．８から１．０であることが好ましいと言える。
【０１３２】
［実験結果についての考察］
本願発明者らは、上述の図８および図９に示される実験結果から、以下の考察の結果を得た。
【０１３３】
すなわち、基板２１の光透過率が低い場合（基板２１の光の反射率が高い場合）、支柱直上領域２９ａに配置されたＬＥＤ２２の割合が大きい方が、電球形ランプ１の全光束の観点から有利である。
【０１３４】
言い換えると、基板２１の光透過率が高い場合（基板２１の光の反射率が低い場合）、支柱直上領域２９ａに配置されたＬＥＤ２２の割合が小さい方が、電球形ランプ１の全光束の観点から有利である。
【０１３５】
これらの考察の結果は、電球形ランプ１の全光束に対し、ＬＥＤ２２の発熱の影響と、基板２１の裏面２１ｂから放出される光の影響とのいずれが大きいか等の観点から説明される。
【０１３６】
具体的には、基板２１の光透過率が低い場合、基板２１を透過する光束は小さいため、基板２１の裏面２１ｂからの光の放出量、および、支柱４０の端面４５で反射した光の基板２１の主面２１ａからの放出量も小さい。その結果、ＬＥＤ２２の発熱の影響が、電球形ランプ１の全光束に対して支配的となる。
【０１３７】
つまり、基板２１の光透過率が低い場合、支柱直上領域２９ａに配置されたＬＥＤ２２の割合を大きくして放熱性を高めることが、電球形ランプ１の全光束を増加させるために有利である。
【０１３８】
一方、基板２１の光透過率が高い場合、基板２１を透過する光束が大きいため、基板２１の裏面２１ｂからの光の放出の影響が、電球形ランプ１の全光束に対して支配的となる。
【０１３９】
つまり、基板２１の光透過率が高い場合、支柱直上領域２９ａに配置されたＬＥＤ２２の割合を小さくすることで、基板２１の裏面２１ｂからの光の放出量を増加させることが、電球形ランプ１の全光束を増加させるために有利である。
【０１４０】
以上のことから、基板２１の光透過率が低くなるにつれて、ＬＥＤ２２の発熱の影響が大きくなり、その結果、電球形ランプ１の全光束の観点から最適である配置比率（Ａ／Ｂ）が、上方にシフトすると考えられる。
【０１４１】
言い換えると、基板２１の光透過率が高くなるにつれて、基板２１の裏面２１ｂから放出される光の影響が大きくなり、その結果、電球形ランプ１の全光束の観点から最適である配置比率（Ａ／Ｂ）が、下方にシフトすると考えられる。
【０１４２】
すなわち、図８および図９に示される実験結果と、これら実験結果に対する考察の結果から、以下の結論が導かれる。
【０１４３】
すなわち、複数のＬＥＤ２２が配置された透光性の基板２１を備えるＬＥＤモジュール２０において、支柱直上領域２９ａに配置されたＬＥＤ２２の数をＡとし、支柱直上領域２９ａ外に配置されたＬＥＤ２２の数をＢとした場合、配置比率（Ａ／Ｂ）は、０．３８以上であって１．０以下であることが好ましい。
【０１４４】
具体的には、上記透光性の基板２１とは、本実施の形態では、可視光の透過率（基板２１の主面２１ａから裏面２１ｂに向かって放出される光束のうち、基板２１を透過する光束の割合）が５％以上の基板２１である。
【０１４５】
以上のように、本実施の形態に係るＬＥＤモジュール２０は、透光性を有する基板２１であって、裏面２１ｂが支柱４０（支持部材）の端面４５と接触した状態で固定される基板２１と、基板２１の主面２１ａに配置された複数のＬＥＤ２２（発光素子）とを備える。
【０１４６】
また、複数のＬＥＤ２２のうちの、端面４５の直上に相当する主面２１ａ上の領域（支柱直上領域２９ａ）に配置されたＬＥＤ２２の数Ａの、当該領域外に配置されたＬＥＤ２２の数Ｂに対する割合（Ａ／Ｂ）は、０．３８以上であって１．０以下である。
【０１４７】
なお、上記割合（Ａ／Ｂ）を、支柱直上領域２９ａに配置されたＬＥＤ２２の数Ａの、ＬＥＤ２２の全数（Ａ＋Ｂ）に対する割合（Ａ／Ａ＋Ｂ）に換算すると、（Ａ／Ａ＋Ｂ）は、０．２７以上であって０．５以下である。
【０１４８】
また、本実施の形態に係る電球形ランプ１は、透光性のグローブ１０と、グローブ１０の内方に向かって延びるように設けられた支柱４０（支持部材）と、支柱４０のグローブ１０の内方側の端面４５に固定されたＬＥＤモジュール２０とを備える。
【０１４９】
電球形ランプ１は、上記ＬＥＤモジュール２０を光源として備えることで、ＬＥＤモジュール２０に接触している部材（支柱４０）による放熱性の向上と、外部に放出される光の光束の向上とを両立させることができる。その結果、例えば、電力の消費量を抑制しつつ、電球形ランプ１から放出される光の光束を向上させることができる。
【０１５０】
また、基板２１として白色アルミナ基板等の安価な白色基板を用いることで、例えば、低コスト化を実現することもできる。
【０１５１】
また、電球形ランプ１では、ＬＥＤモジュール２０は、支柱４０によってグローブ１０の内方で支持されている。これにより、例えば、白熱電球に近似した配光特性を有する電球形ランプ１が実現される。
【０１５２】
［照明装置］
また、本発明は、上述の電球形ランプ１（照明用光源）として実現することができるだけでなく、電球形ランプ１（照明用光源）を備える照明装置としても実現することができる。
【０１５３】
以下、本発明の実施の形態に係る照明装置について、図１０を用いて説明する。
【０１５４】
図１０は、実施の形態に係る照明装置２の概略断面図である。
【０１５５】
図１０に示すように、本発明の実施の形態に係る照明装置２は、例えば、室内の天井に装着されて使用され、上記の実施の形態に係る電球形ランプ１と、点灯器具３とを備える。
【０１５６】
点灯器具３は、電球形ランプ１を消灯及び点灯させる器具であり、天井に取り付けられる器具本体４と、電球形ランプ１を覆う透光性のランプカバー５とを備える。
【０１５７】
器具本体４は、ソケット４ａを有する。ソケット４ａには、電球形ランプ１の口金３０がねじ込まれる。このソケット４ａを介して電球形ランプ１に電力が供給される。
【０１５８】
（その他）
以上、本発明に係る電球形ランプおよび照明装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。
【０１５９】
例えば、基板２１の裏面２１ｂに、波長変換材を含む波長変換部が配置されていてもよい。また、この場合、例えば、上記の黄色蛍光体粒子を波長変換材として含む蛍光体含有樹脂、または、上記の黄色蛍光体粒子を波長変換材として含むガラス焼結体等によって、波長変換部が形成されてもよい。
【０１６０】
このように、基板２１の裏面２１ｂに波長変換部を配置することで、基板２１の裏面２１ｂから放出される光の色を、基板２１の主面２１ａに配置された封止部材２３から放出される光の色に近づけることができる。つまり、ＬＥＤモジュール２０から発せられる光における色ムラの発生を抑制することができる。
【０１６１】
また、上記の実施の形態において、ＬＥＤモジュール２０は、青色ＬＥＤチップであるＬＥＤ２２を備えるとした。
【０１６２】
また、ＬＥＤモジュール２０が備える封止部材２３は、波長変換材として黄色蛍光体粒子を含むとした。つまり、ＬＥＤモジュール２０では、青色ＬＥＤチップ（ＬＥＤ２２）と、黄色蛍光体粒子との組み合わせによって白色光を放出するとした。
【０１６３】
しかしながら、ＬＥＤ２２の発光色と波長変換材の種類との組み合わせはこれに限らない。
【０１６４】
例えば、ＬＥＤモジュール２０は、赤色蛍光体および緑色蛍光体を波長変換材として採用し、これと青色ＬＥＤチップであるＬＥＤ２２とを組み合わせることによりに白色光を放出してもよい。
【０１６５】
また、ＬＥＤ２２として、青色以外の色を発光するＬＥＤチップが採用されてもよい。例えば、ＬＥＤ２２として紫外線発光のＬＥＤチップを用いる場合、波長変換材として採用する蛍光体粒子としては、三原色（赤色、緑色、青色）に発光する各色蛍光体粒子を組み合わせたものが採用される。
【０１６６】
さらに、蛍光体粒子以外の材料が波長変換材として採用されてもよい。例えば、波長変換材として、半導体、金属錯体、有機染料、または顔料など、ある波長の光を吸収し、吸収した光とは異なる波長の光を発する物質を含んでいる材料を用いてもよい。
【０１６７】
また、上記の実施の形態において、ＬＥＤ２２は、ＬＥＤチップそのものでなくてもよい。ＬＥＤ２２は、例えば、上面が開口したパッケージとパッケージ内に配置されたＬＥＤチップとを備えるＳＭＤ（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｍｏｕｎｔ  Ｄｅｖｉｃｅ）型のＬＥＤであってもよい。
【０１６８】
また、上記の実施の形態において、ＬＥＤモジュール２０の光源である発光素子として、ＬＥＤチップ（ＬＥＤ２２）が採用されるとした。しかしながら、半導体レーザ等の半導体発光素子、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）または無機ＥＬ等が、ＬＥＤモジュール２０が備える発光素子として採用されてもよい。
【０１６９】
また、上記の実施の形態では、グローブ１０の大きさは樹脂ケース６０の大きさよりも大きいとした（例えば、図１参照）。しかし、例えば、グローブ１０の大きさを樹脂ケース６０の大きさよりも小さくした電球形ランプにも、上述のＬＥＤモジュール２０を発光装置として採用することができる。
【０１７０】
また、上記の実施の形態では、ＬＥＤモジュール２０を発光モジュールとして採用した電球形ランプ１について説明したが、実施の形態に係るＬＥＤモジュール２０は、直管形ランプまたは丸形ランプ等の照明用光源における発光装置として採用されてもよい。また、ランプ以外の機器における発光装置としてＬＥＤモジュール２０が用いられてもよい。
【０１７１】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したもの、または、実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１７２】
本発明は、ＬＥＤ等の発光素子を有するランプ、特に、従来の白熱電球等を代替する電球形ランプ等として有用であり、照明装置等における機器の光源として広く利用することができる。
【符号の説明】
【０１７３】
１  電球形ランプ
２  照明装置
３  点灯器具
４  器具本体
４ａ  ソケット
５  ランプカバー
１０  グローブ
１１  開口部
２０  ＬＥＤモジュール
２１  基板
２１ａ  主面
２１ｂ  裏面
２２  ＬＥＤ
２３  封止部材
２４  金属配線
２５  ワイヤー
２６ａ、２６ｂ  端子
２７、２８ａ、２８ｂ  貫通孔
２９ａ  支柱直上領域
２９ｂ  支柱接触領域
３０  口金
４０  支柱
４５  端面
４６  凸部
５０  支持板
６０  樹脂ケース
６１  第１ケース部
６２  第２ケース部
７０  リード線
８０  点灯回路
【図１】
2014116227.tif 000003
【図２】
2014116227.tif 000004
【図３】
2014116227.tif 000005
【図４】
2014116227.tif 000006
【図５】
2014116227.tif 000007
【図６】
2014116227.tif 000008
【図７】
2014116227.tif 000009
【図８】
2014116227.tif 000010
【図９】
2014116227.tif 000011
【図１０】
2014116227.tif 000012