(57)【要約】【課題】高出力化と長寿命化の両立が可能なＬＥＤ電球を提供する。【解決手段】グローブの開口に取り付けられた固定部材と、前記固定部材から前記グローブの内部に向けて延伸して設けられている柱状の支持部材と、前記の支持部材の先端側に取り付けられており、少なくともＬＥＤチップ及び蛍光体を有する、白色光を出射する発光装置と、前記グローブの開口に直接的又は間接的に取り付けられており、前記発光装置を発光させるための電力を受電する口金と、前記口金に取り付けられており、前記口金から前記発光装置に供給される電力を制御する電源回路基板と、を備えたＬＥＤ電球であって、前記ＬＥＤチップは、少なくとも、窒化物半導体基板又は炭化珪素基板と、当該基板上に積層された、互いに異なる組成からなる複数の窒化物半導体層を有し、前記支持部材の熱抵抗は９〜１８Ｋ／Ｗであることを特徴とするＬＥＤ電球。【選択図】図５
2014194859.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空のグローブと、
前記グローブの開口に取り付けられた固定部材と、
前記固定部材から前記グローブの内部に向けて延伸して設けられている柱状の支持部材と、
前記の支持部材の先端側に取り付けられており、少なくともＬＥＤチップ及び蛍光体を有する、白色光を出射する発光装置と、
前記グローブの開口に直接的又は間接的に取り付けられており、前記発光装置を発光させるための電力を受電する口金と、
前記口金に取り付けられており、前記口金から前記発光装置に供給される電力を制御する電源回路基板と、
を備えたＬＥＤ電球であって、
前記ＬＥＤチップは、少なくとも、窒化物半導体基板又は炭化珪素基板と、当該基板上に積層された、互いに異なる組成からなる複数の窒化物半導体層を有し、
前記支持部材の熱抵抗は９〜１８Ｋ／Ｗであることを特徴とするＬＥＤ電球。
【請求項２】
前記電源回路基板に、電解コンデンサが実装されていることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ電球。
【請求項３】
前記電源回路基板は、口金内に収納されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のＬＥＤ電球。
【請求項４】
前記口金は、ケースを介して前記グローブに間接的に取り付けられており、
前記電源回路基板は、当該ケースに収納されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のＬＥＤ電球。
【請求項５】
前記支持部材は金属で構成されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のＬＥＤ電球。
【請求項６】
前記支持部材の内部は中空になっていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のＬＥＤ電球。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子としてＬＥＤを用いたＬＥＤ電球に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」と称する）は、従来から知られる蛍光灯や白熱電球のような照明光源に比べて、小型、高効率及び長寿命であることから、新しい光源として期待されている。近年、省資源に対する市場ニーズの高まりを受けて、フィラメントコイルを用いた従来の白熱電球の代替として、ＬＥＤ電球の需要が高まっている。
例えば、特許文献１には、既存の白熱電球における発光中のフィラメントの発光形状をＬＥＤモジュールで擬似的に再現できる電球形ランプが記載されている。具体的には、特許文献１には、サファイア基板とその上に積層された、互いに異なる組成からなる複数の窒化物半導体層を有するＬＥＤチップを蛍光材粒子等を含む封止材で覆い、放熱性の高い部材で形成した基台の一側面に実装してＬＥＤモジュールとした上で、このＬＥＤモジュールを、基台の熱伝導率よりも大きい熱伝導率の材料で構成されたステムによって固定することにより、温度上昇によるＬＥＤチップの発光効率の低下及び寿命の低下を抑制することができることが記載されている（段落［０１１６］［０１１７］［０１２５］〜［０１２７］［０１３３］［０３０２］［０３０３］）。そして、ＬＥＤチップの発光によって生じた熱はステムを介して口金に逃がすことができ、その口金の内部には点灯回路が収納されていることが記載されている（段落［０１５６］［０２２１］）。
【０００３】
また、特許文献２には、ＬＥＤ電球状のＬＥＤランプ装置が点灯回路を備え、該点灯回路は、ＡＣ−ＤＣ変換する電源供給回路およびＬＥＤの点灯状態を制御する点灯制御回路などを備えるとともに、回路基板上には、コンデンサ、抵抗およびＦＥＴなどの各種電子部品が実装されて構成されていることが記載されている（段落［００２５］［００３７］）。
【０００４】
また、特許文献３には、コンデンサを有する電源回路部を備えたＬＥＤ電球等の照明装置が記載され、照明装置の長寿命化を実現するためには電解コンデンサは欠かすことができず、なおかつ電解コンデンサの寿命も長くしなければならないこと、電解コンデンサは電解液を用いているため耐熱性が特に低く、電解コンデンサの寿命は、使用温度と相関があること、一般的には１０℃使用温度を下げるとコンデンサの寿命は２倍に延び、電解コンデンサ寿命は、周囲温度に左右されやすいことが記載されている（段落［００４４］［００４６］［００４７］）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−２３８６０２号公報
【特許文献２】特開２００９−２３０９７１号公報
【特許文献３】特開２０１２−１４６５７４号公報
【特許文献４】特開２０１２−１８４１６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１には、窒化物半導体層を有するＬＥＤチップにおいて、基板としてサファイアを用いることが開示されている。サファイアは比較的安価な材料であるが、窒化物半導体とは格子定数及び熱膨張係数が異なる異種材料であり、サファイア基板上に窒化物半導体結晶をヘテロエピタキシャル成長させた場合、得られる窒化物半導体結晶に
転位や格子欠陥が発生しやすい（特許文献４段落［０００２］参照）。このため、ＬＥＤを多数回にわたって繰り返して発光させたり、高出力を得るために高い電力を投入してＬＥＤチップの過度の温度上昇を招くと、サファイア基板を用いたＬＥＤが劣化して発光効率が低下する等の問題がある。この問題を解決するため、特許文献１のサファイア基板に代えて、窒化物半導体層と同種の窒化物半導体基板等を用いることが考えられる。
【０００７】
この点、窒化物半導体基板を用いた場合には、より高い電力を投入して高出力化し、その結果ＬＥＤチップ自体の温度が上昇しても、サファイア基板を用いた場合に比べて、ＬＥＤ自体の劣化は抑制され得る。しかしながら、特許文献１の構成では、ＬＥＤモジュールは、基台の熱伝導率よりも大きい熱伝導率の材料で構成されたステムに固定されているため、ＬＥＤの発光に伴って生じる熱が、ヒートシンクとして機能するステムを通じて下部の電源回路基板に直ちに到達し、回路の温度上昇を招くため、ひいては回路が破壊され、ＬＥＤ電球の寿命を縮めてしまうという別の問題が生じ得る。このような場合に、電源回路を構成する複数の部品のうち、不特定の電子部品が予期し得ない状態で故障すると、その電子部品が発熱源となってさらに回路周辺の温度上昇を招き、ますますＬＥＤ電球の寿命を縮めてしまう悪循環に陥りかねない。特に、ＬＥＤランプの電気回路を構成する電子部品に電解コンデンサを用いた場合には、電解コンデンサは電解液を用いていることから耐熱性が特に低く、回路の温度上昇によって電解コンデンサが破壊され、電解コンデンサから気化した電解液が電気回路中に放出されて回路部品が熱破損したり、過熱により樹脂部分が熱溶解するおそれがある（特許文献２段落［０００４］、特許文献３段落［００４７］参照）。
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、ＬＥＤ電球を高出力化するために、より高い電力を投入した場合においても、ＬＥＤの発光に伴って生じる熱によりＬＥＤ自体の温度がある程度上昇しても、ＬＥＤ自体が熱劣化することを抑制でき、かつ、ＬＥＤの発光に伴って生じる熱がヒートシンクを通じて電源回路に到達し、回路自体が温度上昇して熱劣化することも抑制でき、それらの相乗効果によって、高出力化と長寿命化の両立が達成可能なＬＥＤ電球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】
【０００９】
上記課題を解決するための本発明の要旨は、以下の通りである。
［１］中空のグローブと、前記グローブの開口に取り付けられた固定部材と、前記固定部材から前記グローブの内部に向けて延伸して設けられている柱状の支持部材と、前記の支持部材の先端側に取り付けられており、少なくともＬＥＤチップ及び蛍光体を有する、白色光を出射する発光装置と、前記グローブの開口に直接的又は間接的に取り付けられており、前記発光装置を発光させるための電力を受電する口金と、前記口金に取り付けられており、前記口金から前記発光装置に供給される電力を制御する電源回路基板と、を備えたＬＥＤ電球であって、前記ＬＥＤチップは、少なくとも、窒化物半導体基板又は炭化珪素基板と、当該基板上に積層された、互いに異なる組成からなる複数の窒化物半導体層を有し、  前記支持部材の熱抵抗は９〜１８Ｋ／Ｗであることを特徴とするＬＥＤ電球。
［２］前記電源回路基板に、電解コンデンサが実装されていることを特徴とする［１］に記載のＬＥＤ電球。
［３］前記電源回路基板は、口金内に収納されていることを特徴とする［１］又は［２］に記載のＬＥＤ電球。
［４］前記口金は、ケースを介して前記グローブに間接的に取り付けられており、前記電源回路基板は、当該ケースに収納されていることを特徴とする［１］又は［２］に記載のＬＥＤ電球。
［５］前記支持部材は金属で構成されることを特徴とする［１］から［４］のいずれかに記載のＬＥＤ電球。
［６］前記支持部材の内部は中空になっていることを特徴とする［１］から［５］のいず
れかに記載のＬＥＤ電球。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、サファイア基板上にではなく、窒化物半導体結晶層と格子定数及び熱膨張係数がほぼ同じ窒化物半導体基板上、又は格子定数がほぼ同じ炭化珪素基板上に、窒化物半導体結晶層をエピタキシャル成長させたＬＥＤを用いるため、ＬＥＤ電球を高出力化するために、より高い電力を投入した場合においても、ＬＥＤの発光に伴って生じる熱によりＬＥＤ自体の温度がある程度上昇しても、ＬＥＤ自体が熱劣化することを抑制できる。
【００１１】
また、本発明によれば、ＬＥＤ電球を高出力化するために、より高い電力を投入した場合においても、ＬＥＤの発光に伴って生じる熱がヒートシンクとなる支持部材（ステム）を通じて電源回路に到達することを抑制し、これにより回路自体が温度上昇して熱劣化することを抑制できる。
本発明によれば、それらの相乗効果によって、ＬＥＤ電球の高出力化と長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係るＬＥＤランプの斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係るＬＥＤランプの断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るＬＥＤチップ周辺部の断面拡大図である。
【図４】シミュレーションで用いたＬＥＤランプの正面図である。
【図５】シミュレーションで用いたＬＥＤランプの上部を示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明について詳細に説明する。以下に記載する発明構成要件の説明は、本発明の実施態様の一例（代表例）であり、本発明はその要旨を超えない限り、これらの形態のみに限定する趣旨のものではない。なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
【００１４】
＜ＬＥＤ電球の構成＞
図１は、本発明の実施形態のＬＥＤ電球１００の構成を示す外観斜視図である。図１に示すように、ＬＥＤ電球１００は、中空のグローブ１１０、グローブの間口に取り付けられた固定部材１２０、固定部材からグローブの内部に向けて延伸して設けられている柱状の支持部材１３０、支持部材に取り付けられた基台１４０、基台を介して支持部材の先端側に取り付けられた発光装置（ＬＥＤモジュール）１５０、リード線１８２、ケース１８３、及び口金１８０を含む、電球形のＬＥＤランプである。
【００１５】
図２は、本発明の実施形態のＬＥＤ電球１００の内部の構成を示す断面図である。図２に示すように、ＬＥＤ電球１００は、さらに、ケース１８３（ａ）の中に、電気回路基板１８１を含む。口金１８０から供給された電力は、電気回路基板１８１によって制御され、２本のリード線１８２を経由して、発光装置１５０に供給されている。また、電源回路基板１８１には電解コンデンサ（図示せず）が実装されている。
【００１６】
（グローブ１１０）
グローブ１１０は、白熱電球のバルブ（フィラメント部を封入したガラス球）に相当する部分である。グローブ１１０は、中空であり、透光性を有するとともに、一定の剛性を備えた部材で構成されるのが好ましい。例えば、アルミナ多結晶体を主成分とする透光性セラミックス、透明なシリカガラス等の無機物や、透光性と剛性を兼ね備えた樹脂等の有
機物を好適に用いることができる。これらの材料を用いることにより、グローブ１１０は、光拡散性を有する乳白色のグローブとして用いてもよく、また、従来の白熱電球のフィラメントコイルの発光を模したＬＥＤモジュールの発光が外部から視認しやすいように透明なグローブとして用いてもよい。
【００１７】
（固定部材１２０）
固定部材１２０は、柱状の支持部材１３０を固定するための部材であり、発光装置１５０を取り付ける支持部材１３０の先端側とは反対側を固定するものである。固定部材１２０は、グローブ１１０の間口に取り付けて用いることができ、例えば、図１のようにグローブ１１０の開口部を塞ぐようにして構成してもよいが、支持部材１３０を固定しうる限り、そのような態様に限定されることなく構成してもよい。固定部材１２０は、熱伝導率の高い材料であって、一定の剛性を備えた部材で構成されるのが好ましい。例えば、アルミニウム等の金属やセラミックス等の無機物を好適に用いることができる。
【００１８】
（支持部材１３０）
支持部材１３０は、発光装置１５０を支持するための部材である。支持部材１３０は、柱状の部材であり、固定部材１２０からグローブ１１０の内部に向けて延伸して設けられるものである。したがって、支持部材１３０は、発光装置１５０と固定部材１２０とを結ぶ経路にあり、発光装置１５０から固定部材１２０への、発光に伴う熱の伝達を制御する重要な役割を果たす部材である。
【００１９】
支持部材１３０の熱抵抗は、８Ｋ／Ｗ以上、好ましくは１０Ｋ／Ｗ以上、より好ましくは１２Ｋ／Ｗ以上、さらに好ましくは１４ＫＷ以上であり、２０Ｋ／Ｗ以下、好ましくは１９Ｋ／Ｗ以下、より好ましくは１８ＫＷ／以下、さらに好ましくは１７Ｋ／Ｗ以下である。支持部材の熱抵抗が上記の下限を下回ると、熱抵抗が小さすぎて、特に高出力化のため高い電力を投入した場合に、支持部材からみて発光装置とは反対側に設置された電源回路基板に、発熱した発光装置からの熱が到達して回路の温度上昇を招き、回路が熱劣化してＬＥＤ電球の寿命を縮めるおそれがある。特に、電気回路基板に電解コンデンサを実装している場合は、電解コンデンサは電解液を用いていることから耐熱性が特に低く、回路の温度上昇によって電解コンデンサが破壊され、気化した電解液が回路中に放出して回路部品が熱破損したり、それがさらに発熱源となって、ますますＬＥＤ電球の寿命を縮めてしまうという悪循環に陥るおそれがある。一方、支持部材の熱抵抗が上記の上限を上回ると、熱抵抗が大きすぎて、特に高出力化のため高い電力を投入した場合に、発光装置からの放熱が不十分となり、たとえ、従来のサファイア基板を使用したＬＥＤよりも高温で使用可能な本願発明のＬＥＤを用いた場合であっても、高温に耐えうる能力には一定の限界があり、ＬＥＤチップの温度が過度に上昇することにより、ＬＥＤチップ自体が熱劣化して発光効率の低下等を招き、ＬＥＤ電球の寿命を縮めるおそれがある。
【００２０】
支持部材１３０は、熱伝導率の高い材料であって、発光装置を支持できる程度の一定の剛性を備えた部材で構成されるのが好ましい。例えば、アルミニウム等の金属やセラミックス等の無機物を好適に用いることができ、特に、アルミニウム等の金属を用いて支持部材１３０が構成されることが、熱伝導を効率よく行う点で好ましい。このように熱伝導性の高い材料を支持部材１３０に用いる場合、本発明の特徴である支持部材の熱抵抗を所定の範囲内とするために、支持部材の長さが長くなるように調整したり、支持部材の長手方向に対して垂直な断面の断面積が小さくなるように調整して用いることが好ましい。例えば、図１及び図２に示す、断面積が一定である柱状の支持部材１３０に代えて、部分的に断面積が小さくなるようなくびれ形状、先細り形状等の支持部材を用いてもよい。また、柱状の支持部材の内部を中空として熱伝導率を下げ、支持部材全体の熱抵抗が所定の範囲内となるように調整することも有効である。
【００２１】
支持部材１３０は、熱伝導率の低い材料であって、発光装置を保持できる程度の一定の剛性を備えた部材で構成されていてもよい。シリカガラス等の無機物や、樹脂等の有機物を用いてもよい。このように熱伝導性の低い材料を支持部材１３０に用いる場合、本発明の特徴である支持部材の熱抵抗を所定の範囲内とするために、支持部材の長さが短くなるように全体を調整したり、支持部材の長手方向に対して垂直な断面の断面積が大きくなるように調整して用いることが好ましい。例えば、図１及び図２に示す、断面積が一定である柱状の支持部材１３０に代えて、部分的に断面積が大きくなるような形状、先太り形状等の支持部材を用いてもよい。また、柱状の支持部材の内部に熱伝導率の高い部分を設けて複合的な構造にしたり、あるいは多層構造とし、支持部材全体の熱抵抗が所定の範囲内となるように調整することも有効である。
【００２２】
支持部材１３０は、本発明のＬＥＤ電球の使用目的や用途に応じて、不透明、半透明又は透明になるように、その材料及び製法を選択して用いることができる。例えば、支持部材の内部に配線などを通してそれが外部から視認できないようにするためには、不透明な支持部材が好適に用いられ、その反対に、支持部材によって発光装置からの光に影が生じることを回避するためには、透明な支持部材が好適に用いられる。発光装置からの光によって支持部材が光り輝くような視覚的な美感を追求する用途には、例えば、透明でかつ表面形状に装飾を施した支持部材が好適である。
【００２３】
柱状の支持部材１３０は、その長さを適切に選択することによって、中空のグローブ１１０内の適切な高さに発光装置を配置することができる。このため、本発明のＬＥＤ電球は、従来の白熱電球と同様に全方位に良好な配光を実現することが可能な照明装置であり、代替電球として利用価値が高い。
【００２４】
（基台１４０）
基台１４０は、ＬＥＤチップ、ＬＥＤモジュール又はＬＥＤパッケージ等の発光装置１５０を設置するための部材であり、通常、支持部材１３０の先端側に固定されて用いられる。良好な配光特性を確保するためには、基台１４０は透光性を有することが好ましく、その材料として上記の透光性材料を例示することができる。また、配光特性への影響が無視できる場合には、半透明ないし不透明な材料を用いてもよい。ＬＥＤ電球の長寿命化の観点から、発光に伴う発光装置の著しい温度上昇を回避し、放熱を促進するため、基台１４０は、熱伝導率の高い材料で構成されるのが好ましい。この目的には、例えば、アルミニウム等の金属やセラミックス等の無機物を好適に用いることができる。基台１４０は、ＬＥＤ電球の目的や用途に応じて形状や大きさを適宜選択して用いることができる。
【００２５】
（発光装置１５０）
発光装置１５０は、ＬＥＤ電球１００の光源であって、少なくともＬＥＤチップ及び蛍光体を有し、白色光を出射する部材である。発光装置１５０は、例えば、１又は複数のＬＥＤチップ及び蛍光体を有してもよく、ＬＥＤモジュールや市販のＬＥＤパッケージであってもよい。発光装置１５０は、支持部材１３０の先端側に取り付けられており、その支持部材１３０の反対側には、固定部材１２０が設けられている。この場合、発光装置１５０は、図１、図２のように、支持部材１３０の先端側の端面に取り付けられてもよいが、ＬＥＤ電球の目的や用途に応じて、支持部材１３０の先端側の側面に取り付けられてもよい。また、発光装置１５０は、図１、図２のように、基台１４０に設置することが好ましいが、基台を介さずに支持部材１３０に直接設置してもよい。
【００２６】
（ＬＥＤチップ１６０）
図３に、発光装置１５０の構成要素であるＬＥＤチップ１６０周辺部の断面拡大図を示す。ＬＥＤチップ１６０は、窒化物半導体基板又は炭化珪素基板１６１と、当該基板上に積層された、互いに異なる組成からなる複数の窒化物半導体層１６２を有し、封止材１７
０（蛍光体を含む）に覆われた状態で、チップボンディング材１６８によって基台１４０の上に設けられている。
【００２７】
ＬＥＤチップ１６０の窒化物半導体層１６２には、カソード電極１６３とアノード電極１６４とが形成され、これらの電極には、それぞれワイヤーボンド部１６５と１６６とが形成されている。ＬＥＤチップ１６０が複数ある場合には、隣接するＬＥＤチップ１６０のカソード電極１６３とアノード電極１６４とが、ワイヤーボンド部１６５と１６６とを介して、金ワイヤー１６７で直列に接続されている。これらのＬＥＤチップ１６０に、リード線１８２（図示せず）から電力が供給されて、ＬＥＤチップ１６０が発光する。
ＬＥＤチップ１６０には、近紫外光又は青色光を発するＬＥＤチップを用いることができ、その場合、発光のピーク波長は、３６０ｎｍ〜４８０ｎｍの範囲内にあるのが好ましい。
【００２８】
基板１６１には、ＬＥＤチップ１６０の発光層を構成する半導体材料と、格子定数や熱膨張係数等が同等か又は近い材料を用いることが好ましく、本発明では、発光層に窒化物半導体を用い、窒化物半導体基板又は炭化水素基板１６１を用いる。中でも、ＧａＮ基板は、発光層を構成する半導体材料がＧａ含有窒化物半導体である場合に、格子定数及び熱膨張係数がほぼ等しいので、基板と半導体発光層の間のミスマッチがほとんどなく、発光効率の点でも耐久性の点でも、特に好ましい。これらの基板を用いることにより、ＬＥＤチップ１６０に大電流を投入しても、発熱による熱劣化が少なく、長寿命でかつ大光束のＬＥＤ電球を実現することができる。
これらのＬＥＤチップを構成する材料は、ＬＥＤ電球の目的や用途に応じて、公知の材料を適宜選択することができ、公知の方法でＬＥＤチップを製造することができる。
【００２９】
（封止材１７０、蛍光体）
封止材１７０（蛍光体を含んでもよい）は、ＬＥＤチップ１６０を覆うための部材であり、耐熱性及び透光性を兼ね備えた部材であることが好ましい。また、蛍光体は、用いるＬＥＤチップに応じて種々の蛍光体を選択することができる。このような部材は、例えば、ＬＥＤチップ１６０からの光によって励起されて発光する青色蛍光体、緑色蛍光体及び赤色蛍光体が混ぜ込まれた透光性樹脂によってポッティング等することにより製造することができる。
これらの封止材及び蛍光体等は、ＬＥＤ電球の目的や用途に応じて、公知の材料を適宜選択して組み合わせることができ、公知の製造方法を適宜選択して製造することができる。
【００３０】
（口金１８０）
口金１８０は、発光装置１５０を発光させるための電力を受電するための部材である。口金１８０は、グローブ１１０の開口に直接取り付けてもよいし、図２に示すとおり、例えば、絶縁性のケースを介して、グローブ１１０の開口に間接的に取り付けてもよい。口金１８０の形状には制限がなく、ネジ込むタイプや差し込むタイプなど、用途に応じて選択することができる。例えば、一般の交流電力を入力する場合、交流電源と接続されたＥ２６口金用ソケットに取り付けるため、口金１８０をＥ２６形として用いることができる。
【００３１】
（電源回路基板１８１、リード線１８２、ケース１８３）
電源回路基板１８１は、口金１８０から発光装置１５０に供給される電力を制御するためのものであり、口金１８０に取り付けられている。電源回路基板には、複数の回路素子を実装することができ、例えば、発光装置１５０を発光させるための点灯回路、調光回路等の公知の回路を適宜選択し、組み合わせて構成することができる。図２においては、電源回路基板は、絶縁性のケースに収納されている態様が示されているが、必要な絶縁性が
保たれている限り、導電性のケースに収納されていてもよく、口金内に収納されていてもよい。
【００３２】
電源回路基板１８１には、電解コンデンサ（図示せず）が実装されていてもよい。点灯回路、駆動回路等の回路素子として電解コンデンサを用いることで、例えば、回路の制御性能を高めるだけでなく、回路をサージ電圧等から守ることができ、ＬＥＤの破壊を防ぐことができる。
電源回路において通常使用される電解コンデンサとしては、アルミ電解コンデンサを例示することができる。アルミ電解コンデンサの場合、通常、周囲温度が４０℃程度であれば１万時間経過しても十分な寿命を示すものの、温度の上昇により急激に劣化が加速することが知られている。したがって、ＬＥＤ電球の内部に、熱を発生するＬＥＤと電解コンデンサを実装した電源回路基板が近接して存在する場合は、両者の間の熱移動（ＬＥＤ側から電源回路側への放熱）を制御する部材を選択することが極めて重要である。したがって、本発明の特徴の一つである、両者の間の熱移動を制御し、支持部材の温度勾配を適切に設けるための特定の熱抵抗を有する支持部材は、ＬＥＤ電球の高出力化及び長寿命化のために重要であり、中でも、ＬＥＤ電球に、電子部品として耐熱性が特に低い電解コンデンサを使用する場合に特に意義がある。
【００３３】
リード線１８２は、口金１８０から供給された電力を発光装置１５０に供給するための電線である。図２においては、口金１８０を通じて供給された交流電力を、電源回路基板１８１の点灯回路（図示せず）によって直流電力に変換し、これを２本のリード線１８２を通じて、発光装置１５０に供給している。
ケース１８３は、電気回路基板等の部材を収納するために適宜設けられるものであり、目的に応じて導電性又は絶縁性の材料を用いて形成することができる。本発明の固定部材１２０と一体として形成してもよいし、別個の部材としてもよい。例えば、図１において、ケース１８３を樹脂等の絶縁性の材料で形成することにより、支持部材１３０と口金１８０とを絶縁することができる。また、例えば、図２において、ケース１８３を、樹脂等の絶縁性の材料で形成した上で、第１ケース１８３ａと第２ケース１８３ｂの２つの筐体からなるように構成し、第１ケース１８３ａに、電源回路基板１８１等を収納することができる。
【００３４】
＜熱抵抗の計算＞
本発明の柱状の支持部材において、発光装置の発熱によって生じる温度勾配は、主として支持部材の長手方向に生じるものであって、この方向に熱の移動が生じるように設計されることから、本発明の支持部材の熱抵抗は、支持部材の長さに比例し、支持部材の断面積及び熱伝導率に反比例するものとして定義する。本発明の支持部材の熱抵抗（Ｋ／Ｗ）は、発熱源である発光装置側の支持部材の温度又はこれに対応する温度と、固定部材側の支持部材の温度又はこれに対応する温度との温度差（Ｋ）を求め、この温度差（Ｋ）を、発光のための投入電力（Ｗ）で除して求めるものと定義する。なお、実際に、支持部材と固定部材の接触面そのものの温度と、支持部材と発熱源である発光装置の接触面そのもの温度とを、ＬＥＤ電球を破壊せずに測定することは困難であることから、それぞれの部位の温度に対応する温度を測定することが許容されるものとした。発熱源である発光装置側の支持部材の温度に対応する温度とは、発光装置が設置される設置面の温度とし、また、固定部材側の支持部材の温度に対応する温度とは、固定部材上に支持部材が設置される設置面の温度とする。
【００３５】
後述のシミュレーションによる解析においては、上記の定義に基づいて、支持部材のＬＥＤパッケージ設置面の最高温度と、固定部材の最高温度との温度差（Ｋ）をシミュレーションによる計算で求め、この温度差を、発光のための投入電力（Ｗ）で除して熱抵抗を求めた。
【００３６】
＜シミュレーション＞
ＬＥＤ電球の発光による発熱時の温度の解析を、SolidWorks Flow Simulationを用いて行った。図４に解析のためのシミュレーションで用いたＬＥＤ電球２００の正面図を、図５にＬＥＤ電球２００の上部斜視図を示した。シミュレーションで用いたＬＥＤ電球の構成は以下のとおりである。
【００３７】
（サイズ及び位置関係等）
長さ３５ｍｍ、断面５ｍｍｘ５ｍｍの支持部材２３０の先端側に、３．５ｍｍｘ３ｍｍｘ１ｍｍのＬＥＤパッケージ２５０が２個設置され、樹脂からなる光学部材２７１でそれぞれ覆われているものとした。また、支持部材２３０は直径Φ４０ｍｍの固定部材２２０面の中心に設置されており、これらは樹脂製のグローブ２１０で覆われているものとした。また、固定部材２２０面の下にはケース（筐体）２８３と口金２８０が設置され、固定部材面から口金先端までの距離を約６２ｍｍとし、ＬＥＤ電球のモデルの全長を１２４ｍｍとした。
【００３８】
（温度、発熱、熱伝導率及び放射率）
環境温度は２５℃とし、発熱源であるＬＥＤパッケージは、それぞれ２．５Ｗで発熱するものとし、２個併せて５Ｗの熱源になるものとした。樹脂を想定している光学部材およびグローブの熱伝導率は０．１９Ｗ／ｍＫとし、固定部材、筐体、口金の熱伝導率は９２Ｗ／ｍＫとした。重力は、口金を上にし、ＬＥＤパッケージが下になるように設定した。なお、各部材の放射率は０．９５とした。
【００３９】
（投入電力、支持部材の熱伝導率）
発光装置への投入電力は、低出力を想定した２Ｗと、高出力を想定した５Ｗとし、支持部材の熱伝導率は５０〜１４０Ｗ／ｍＫの範囲で変化させて計算を行った。
計算終了後、支持部材におけるＬＥＤパッケージ設置面の最高温度をＴ１、固定部材の支持部材設置面の最高温度をＴ２とし、Ｔ１−Ｔ２（温度差ΔＴ）を投入電力で除した値を熱抵抗して解析を行った。
【００４０】
（評価基準）
本発明のＬＥＤチップは、従来のサファイア基板を用いたＬＥＤチップと比べて、高温耐久性に優れることを考慮して、Ｔ１については、Ｔ１が１７０℃以上となった場合に限り、一律に総合判断を×とした。
また、ＬＥＤチップと異なり、電源回路基板には耐熱性が極めて低い電解コンデンサが実装されうることを考慮して、その周辺温度に対応するＴ２については、Ｔ２が８０．５℃以上となった場合に一律に総合判断を×とし、Ｔ２が８０℃以上８０．５℃未満となった場合を△、７９℃以上８０℃未満となった場合を○、それ以下であってＴ１が×でない場合を◎として総合判断した。
【００４１】
（解析結果）
低出力を想定した投入電力２Ｗの場合、熱抵抗の値によらず、ＬＥＤパッケージ設置面の最高温度Ｔ１は約６５℃〜８９℃と十分低く、また、ＬＥＤと比較して耐熱性の低い電源回路基板の周辺温度である固定部材の設置面の最高温度Ｔ２も、４７℃〜４９℃と低かった。
一方、高出力を想定した投入電力５Ｗの場合の結果を表１に示す。
【００４２】
【表１】
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【００４３】
ＬＥＤ電球は、高出力化でき、かつ、長寿命であることが求められるところ、上記のとおり、投入電力が低い場合（２Ｗ）は、Ｔ１とＴ２の各々の許容し得る温度に対して、支持部材の熱抵抗の影響は無視しうる。
しかしながら、表１に示すとおり、投入電力が高い場合（５Ｗ）は、Ｔ１とＴ２の各々の許容し得る温度に対して、支持部材の熱抵抗の影響が顕著に生じる。すなわち、熱抵抗が最も低いＮｏ．１（８．０Ｋ／Ｗ）では、電源回路基板の周辺温度Ｔ２が最も高くなり（約８１℃）、実用上問題が生じかねないのに対し、逆に、熱抵抗が高いＮｏ．６（１９．９Ｋ／Ｗ）では、ＬＥＤ近傍のＴ１の温度が最も高くなり（約１７６℃）、ＬＥＤの熱劣化を生じかねない。
【００４４】
このように、ＬＥＤ電球を高出力化する場合においても、ＬＥＤ側と電気回路基板側の各々の許容し得る温度を超えることを回避し、ＬＥＤ電球の長寿命化を達成することが重要であるが、その目的と達成のために、そのために、支持部材の熱抵抗値を本願発明の範囲内にすることが有効である。
【符号の説明】
【００４５】
１００、２００  ＬＥＤ電球
１１０、２１０  グローブ
１２０、２２０  固定部材
１３０、２３０  支持部材
１４０  基台
１５０  発光装置（ＬＥＤモジュール）
１６０  ＬＥＤチップ
１６１  窒化物半導体基板又は炭化珪素基板
１６２  窒化物半導体層
１６３  カソード電極
１６４  アノード電極
１６５、１６６  ワイヤーボンド部
１６７  金ワイヤー
１６８  チップボンディング材
１７０  封止材（蛍光体を含んでもよい）
１８０、２８０  口金
１８１  電源回路基板
１８２  リード線
１８３、２８３  ケース（筐体）
１８３ａ  第１のケース
１８３ｂ  第２のケース
２５０  発光装置（ＬＥＤパッケージ）
２７１  光学部材
【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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