(57)【要約】【課題】優れた放熱性を備えるとともに、長寿命を実現することができる、小型で大光束のスポット照明装置を提供すること。【解決手段】半導体発光装置と、前記半導体発光装置を搭載する放熱板と、前記半導体発光装置の搭載面側に位置する第１開口部、及び前記第１開口部に対向して連通し且つ前記第１開口部よりも大なる開口径を有する第２開口部を含み、前記半導体発光装置から放射された光の少なくとも一部を透過する熱伝導材料からなる放熱体と、前記半導体発光装置を点灯する回路基板を内蔵し、前記放熱板の半導体発光装置搭載面と反対側の面に配設されたドライバ筐体と、前記ドライバ筐体に接続され前記回路基板に給電する口金と、を備え、前記第１開口部側における前記放熱体の端部が前記放熱板の半導体発光装置搭載面側において前記放熱板に直接的に接続され、前記半導体発光装置から発生する熱を前記放熱板を通じて前記放熱体に伝導して前記放熱体から放熱する放熱経路が形成されていること。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体発光装置と、
前記半導体発光装置を搭載する放熱板と、
前記半導体発光装置の搭載面側に位置する第１開口部、及び前記第１開口部に対向して連通し且つ前記第１開口部よりも大なる開口径を有する第２開口部を含み、前記半導体発光装置から放射された光の少なくとも一部を透過する熱伝導材料からなる放熱体と、
前記半導体発光装置を点灯する回路基板を内蔵し、前記放熱板の半導体発光装置搭載面と反対側の面に配設されたドライバ筐体と、
前記ドライバ筐体に接続され前記回路基板に給電する口金と、を備え、
前記第１開口部側における前記放熱体の端部が前記放熱板の半導体発光装置搭載面側において前記放熱板に直接的に接続され、前記半導体発光装置から発生する熱を前記放熱板を通じて前記放熱体に伝導して前記放熱体から放熱する放熱経路が形成されているスポット照明装置。
【請求項２】
前記放熱体は、円筒状の放熱円筒体である請求項１に記載のスポット照明装置。
【請求項３】
前記放熱板の熱伝導率は、前記放熱体の熱伝導率よりも高い請求項１又は２に記載のスポット照明装置。
【請求項４】
前記放熱板は、熱伝導率が１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の金属又は金属合金からなる請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスポット照明装置。
【請求項５】
前記放熱板の熱膨張係数は、前記放熱体の熱膨張係数よりも高く、前記ドライバ筐体の熱膨張係数よりも低い請求項１乃至４のいずれか１項に記載のスポット照明装置。
【請求項６】
前記放熱体は、ガラス、樹脂、及びセラミックの群から選ばれる少なくとも１つの材料からなる請求項１乃至５のいずれか１項に記載のスポット照明装置。
【請求項７】
前記ドライバ筐体は、樹脂からなる請求項１乃至６のいずれか１項に記載のスポット照明装置。
【請求項８】
前記放熱体は、ガラスからなり、
前記放熱板は、アルミニウムからなり、
前記ドライバ筐体は、ポリカーボネート樹脂からなり、
前記放熱板は、前記放熱板を介した前記放熱体と前記ドライバ筐体との接続部分における応力緩和をなす請求項１乃至７のいずれか１項に記載のスポット照明装置。
【請求項９】
前記放熱経路は、前記ドライバ筐体及び前記口金の配設方向とは反対側に向かって延在している請求項１乃至８のいずれか１項に記載のスポット照明装置。
【請求項１０】
前記放熱体は、前記半導体発光装置から放射された光の少なくとも一部を反射する反射部材を含む請求項１乃至９のいずれか１項に記載のスポット照明装置。
【請求項１１】
前記反射部材は、金属薄膜又は誘電体多層膜である請求項１０に記載のスポット照明装置。
【請求項１２】
前記半導体発光装置から放出される光を集光するレンズを前記放熱体の内部に更に備える請求項１乃至９のいずれか１項に記載のスポット照明装置。
【請求項１３】
前記レンズは、入射した光を側面で反射する反射型レンズである請求項１２に記載のスポット照明装置。
【請求項１４】
前記放熱板と前記ドライバ筐体との間に断熱部材が挟まれている請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のスポット照明装置。
【請求項１５】
前記半導体発光装置は、前記放熱板の片面の中心領域付近に搭載され、
前記放熱体は、前記放熱板の周辺領域に接続されている請求項１乃至１４のいずれか１項に記載のスポット照明装置。
【請求項１６】
前記放熱板は、前記放熱板における前記放熱体の接続部位と比較して前記放熱板における前記半導体発光装置の搭載部位を前記第２開口部に近づける段差を有する請求項１乃至１５のいずれかに記載のスポット照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の半導体発光装置を備えるスポット照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から一般照明器具として、フィラメントを備えるハロゲン電球や当該ハロゲン電球を利用したスポット照明装置が普及していた。しかしながら、近年における省電力、小型化、及び長寿命化のニーズにともない、ＬＥＤ等の発光素子を光源として利用するＬＥＤ電球若しくはＬＥＤランプ、又はＬＥＤを用いたスポット照明装置の開発及び製造が行われ、当該ＬＥＤ電球の普及が進んできている。例えば、特許文献１には、反射鏡付きハロゲン電球を代替するスポット用光源が開示されている。
【０００３】
特許文献１に開示されているスポット用光源は、底部及び側面部を有する椀状の放熱器と、当該放熱器内の底部に設けられた発光素子と、当該発光素子の出射光を制御する光制御部材と、当該発光素子を点灯する回路を内蔵するベースと、当該回路に給電する口金と、を備えている。そして、当該特許文献１のスポット用光源においては、放熱器の側面部が光透過性を有していることから、放熱器の側面部へ導かれた光がスポット用光源の側方へ漏れ出すため、漏れ光を積極的に利用する形態が実現されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４７４５４６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示されているような構造を有するスポット照明装置においては、半導体発光装置から発生する熱を十分に放熱することができず、投入電力を大きくして半導体発光装置の輝度及び光量等を増加させると、半導体発光装置の特性が劣化して所望の光を良好に放射することに支障が生じるおそれがあった。また、半導体発光装置から発生する熱が半導体発光装置用の回路基板に伝導され、場合によっては、当該回路基板の故障及びこれに伴うスポット照明装置自体の寿命の低下という問題が生じる危惧があった。
【０００６】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、優れた放熱性を備えるとともに、長寿命を実現することができる、小型で大光束のスポット照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するべく、本発明の第１の態様は、半導体発光装置と、前記半導体発光装置を搭載する放熱板と、前記半導体発光装置の搭載面側に位置する第１開口部、及び前記第１開口部に対向して連通し且つ前記第１開口部よりも大なる開口径を有する第２開口部を含み、前記半導体発光装置から放射された光の少なくとも一部を透過する熱伝導材料からなる放熱体と、前記半導体発光装置を点灯する回路基板を内蔵し、前記放熱板の半導体発光装置搭載面と反対側の面に配設されたドライバ筐体と、前記ドライバ筐体に接続され前記回路基板に給電する口金と、を備え、前記第１開口部側における前記放熱体の端部が前記放熱板の半導体発光装置搭載面側において前記放熱板に直接的に接続され、前記半導体発光装置から発生する熱を前記放熱板を通じて前記放熱体に伝導して前記放熱体から放熱する放熱経路が形成されているスポット照明装置である。
【０００８】
このような放熱経路が形成されることにより、半導体発光装置において発生した熱は、放熱板を経由して放熱体に伝導され、スポット照明装置の外部に良好に放熱されることになり、半導体発光装置及びスポット照明装置自体の故障を抑制して、スポット照明装置自体の長寿命を実現することができる。
【０００９】
本発明の第２の態様は、上記第１の態様において、前記放熱体が円筒状の放熱円筒体であることである。これにより、スポット照明装置の外観の審美性を向上させ、設置環境に適合したデザイン性のより優れたスポット照明装置を提供することができる。
【００１０】
本発明の第３の態様は、上記第１又は第２の態様において、前記放熱板の熱伝導率が、前記放熱体の熱伝導率よりも高いことである。これにより、放熱板の材料の選択性が高まり、スポット照明装置のコスト低減を容易に図ることができる。
【００１１】
本発明の第４の態様は、上記第１乃至第３の態様のいずれかにおいて、前記放熱板が、熱伝導率が１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の金属又は金属合金からなることである。このような放熱板の構成により、半導体発光装置において発生した熱は、放熱体において良好に伝導され、放熱体からスポット照明装置の外部に良好に放熱されることになる。このような放熱効果により、半導体発光装置及びスポット照明装置自体の故障を抑制して、スポット照明装置自体の長寿命を実現することができる。また、このような放熱板の部材の選定により、放熱板を介した放熱体とドライバ筐体との接続部分における応力の緩和を容易に図ることが可能になる。
【００１２】
本発明の第５の態様は、上記第１乃至第４の態様のいずれかにおいて、前記放熱板の熱膨張係数が、前記放熱体の熱膨張係数よりも高く、前記ドライバ筐体の熱膨張係数よりも低いことである。このように各部材の熱膨張係数を調整することにより、放熱板を介した放熱体とドライバ筐体との接続部分における応力の緩和を図ることでき、スポット照明装置自体の故障を抑制して、長寿命を実現することができる。
【００１３】
本発明の第６の態様は、上記第１乃至第５の態様のいずれかにおいて、前記放熱体が、ガラス、樹脂、及びセラミックの群から選ばれる少なくとも１つの材料からなることである。このような放熱体の構成により、半導体発光装置において発生した熱は、放熱体内において良好に伝導され、スポット照明装置の外部に良好に放熱されることになる。このような放熱効果により、半導体発光装置及びスポット照明装置自体の故障を抑制して、スポット照明装置自体の長寿命を実現することができる。また、このような放熱体の部材の選定により、放熱板を介した放熱体とドライバ筐体との接続部分における応力の緩和を容易に図ることが可能になる。
【００１４】
本発明の第７の態様は、上記第１乃至第６の態様のいずれかにおいて、前記ドライバ筐体が、樹脂からなることである。このようなドライバ筐体の部材の選定により、放熱板を介した放熱体とドライバ筐体との接続部分における応力の緩和を容易に図ることが可能になる。
【００１５】
本発明の第８の態様は、上記第１乃至第７の態様のいずれかにおいて、前記放熱体がガラスからなり、前記放熱板がアルミニウムからなり、前記ドライバ筐体がポリカーボネート樹脂からなり、前記放熱板が、前記放熱板を介した前記放熱体と前記ドライバ筐体との接続部分における応力緩和をなすことである。このように放熱体、放熱板、及びドライバ筐体の各部材の選定を行い、放熱板を介した放熱体とドライバ筐体との接続部分における応力緩和を図ることができれば、スポット照明装置自体の故障を抑制して、より長寿命化が図られたスポット照明装置の提供を実現することができる。
【００１６】
本発明の第９の態様は、上記第１乃至８の態様のいずれかにおいて、前記放熱経路が前記ドライバ筐体及び前記口金の配設方向とは反対側に向かって延在していることである。このような放熱経路Ａが形成されることにより、半導体発光装置から発生する熱は、半導体発光装置の搭載面側及び放熱体の配設側とは反対側に設けられた回路基板に向かって伝導されることがなくなり、回路基板が当該熱の影響を受けることがなくなる。従って、回路基板の故障が発生しにくくなり、回路基板及びスポット照明装置自体の寿命をより長くすることができる。
【００１７】
本発明の第１０の態様は、上記第１乃至９の態様のいずれかにおいて、前記放熱体が前記半導体発光装置から放射された光の少なくとも一部を反射する反射部材を含んでいることである。このような放熱体の構成により、半導体発光装置から放射された光を集光させて出射し、且つ反射部材において反射しなかった光をスポット照明装置の側方に放射することができる。これにより、本態様のスポット照明装置が、良好なＬＥＤ型のダイクロハロゲン電球として機能することになる。
【００１８】
本発明の第１１の態様は、上記第１０の態様において、前記反射部材が金属薄膜又は誘電体多層膜であることである。これにより、スポット照明装置から集光されて出射する光と、側方から放射する光とのバランスを容易に調整することができ、より良好な光学特性を有するＬＥＤ型のダイクロハロゲン電球を実現することができる。
【００１９】
本発明の第１２の態様は、上記第１乃至９の態様のいずれかにおいて、前記半導体発光装置から放出される光を集光するレンズを前記放熱体の内部に更に備えることである。このようなレンズを設けることにより、半導体発光装置から放射された光を集光させて出射し、且つレンズにおいて集光されなかった光をスポット照明装置の側方に放射することができる。これにより、本態様のスポット照明装置が、良好なＬＥＤ型のダイクロハロゲン電球として機能することになる。
【００２０】
本発明の第１３の態様は、上記第１２の態様において、前記レンズが入射した光を側面で反射する反射型レンズであることである。これにより、スポット照明装置から集光されて出射する光と、側方から放射する光とのバランスを容易に調整することができ、より良好な光学特性を有するＬＥＤ型のダイクロハロゲン電球を実現することができる。
【００２１】
本発明の第１４の態様は、上記第１乃至第１３の態様のいずれかにおいて、前記放熱板と前記ドライバ筐体との間に断熱部材が挟まれていることである。このような断熱部材により、回路基板が熱の影響を受けることがなくなり、回路基板の故障が防止されて、回路基板及びスポット照明装置自体の寿命をより長くすることができる。
【００２２】
本発明の第１５の態様は、上記第１乃至第１４の態様のいずれかにおいて、前記半導体発光装置が前記放熱板の片面の中心領域付近に搭載され、前記放熱体が前記放熱板の周辺領域に接続されていることである。このような構成により、半導体発光装置から放射される光を良好に集光して、スポット照明装置の外部に出射することができる。
【００２３】
本発明の第１６の態様は、上記第１乃至第１５の態様のいずれかにおいて、前記放熱板が前記放熱板における前記放熱体の接続部位と比較して前記放熱板における前記半導体発光装置の搭載部位を前記第２開口部に近づける段差を有することである。このような放熱板の形状により、半導体発光装置の搭載の自由度及び回路基板の設置の自由度が向上され、更には半導体発光装置から出射する光が放熱体を介して外部へ放射されやすくなる。従って、本態様に係るスポット照明装置が、より放熱性の優れた良好なＬＥＤ型のダイクロハロゲン電球として機能することになる。
【発明の効果】
【００２４】
以上のことから、本発明によれば、優れた放熱性を備えるとともに、長寿命を実現することができる、小型で大光束のスポット照明装置を提供することができる。また、放熱性が優れているためドライバ筐体の小型化が可能であり、装置全体が軽量化されたスポット照明装置を提供することができる。さらに、本発明に係るスポット照明装置を用いることにより、従来のフィラメント型のダイクロハロゲン電球（反射鏡付きハロゲン電球）から半導体発光装置を備えるダイクロハロゲン電球に代替することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施例に係るスポット照明装置の全体を一部縦断面で示す一部切欠正面図である。
【図２】実施例に係るスポット照明装置を構成する発光モジュールの正面図である。
【図３】実施例に係るスポット照明装置を構成する発光モジュールの上面図である。
【図４】図３の線IV-IVに沿った発光モジュールの断面図である。
【図５】図４に示された断面図の要部拡大図である。
【図６】実施例に係るスポット照明装置を構成するレンズの側面図である。
【図７】実施例に係るスポット照明装置を構成するレンズの上面図である。
【図８】図７の線VIII-VIIIに沿ったレンズの断面図である。
【図９】変形例１に係るスポット照明装置の全体を一部縦断面で示す一部切欠正面図である。
【図１０】変形例１に係るスポット照明装置を構成するＬＥＤパッケージ装置の断面図である。
【図１１】変形例１に係るスポット照明装置の電気回路構成の概略を示す電気回路図である。
【図１２】図１１の回路構成における各トランジスタの作動状態、及び各ＬＥＤの駆動電流の電流値の一例を示すタイムチャートである。
【図１３】図１１の回路構成における各トランジスタの作動状態、及び各ＬＥＤの駆動電流の電流値の一例を示すタイムチャートである。
【図１４】変形例２に係るスポット照明装置の全体を一部縦断面で示す一部切欠正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について、実施例及び各変形例に基づき詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明する内容に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において任意に変更して実施することが可能である。また、実施例及び各変形例の説明に用いる図面は、いずれも本発明によるスポット照明装置及びその構造部材等を模式的に示すものであって、理解を深めるべく部分的な強調、拡大、縮小、又は省略などを行っており、スポット照明装置及びその構造部材等の縮尺や形状等を正確に表すものとはなっていない場合がある。更に、実施例及び各変形例で用いる様々な数値及び数量は、いずれも一例を示すものであり、必要に応じて適宜変更することが可能である。
【００２７】
≪実施例≫
以下において、図１乃至図８を参照しつつ、本発明の本実施例に係るスポット照明装置及びその構成部材を説明する。図１は、本実施例に係るスポット照明装置の全体を一部縦断面で示す一部切欠正面図である。図２は、本実施例に係るスポット照明装置を構成する発光モジュールの正面図である。図３は、本実施例に係るスポット照明装置を構成する発光モジュールの上面図である。図４は、図３の線IV-IVに沿った発光モジュールの断面図であり、図５は図４に示された断面図の要部拡大図である。図６は本実施例に係るスポット照明装置を構成するレンズの側面図であり、図７は本実施例に係るスポット照明装置を構成するレンズの上面図であり、図８は図７の線VIII-VIIIに沿ったレンズの断面図である。
【００２８】
＜スポット照明装置の構成＞
図１に示すように、スポット照明装置１は、ドライバ筐体２、光源として機能する発光モジュール（半導体発光装置）３、大きさの異なる２つの開口部（第１開口部４ａ及び第２開口部４ｂ）を有するとともに発光モジュール３の側方を囲むように配設された放熱体の一態様である放熱円筒体４、放熱円筒体４の空洞４ｃ内に配設されたレンズ５、ドライバ筐体２と発光モジュール３及び放熱円筒体４との間に配設された放熱板６、ドライバ筐体２と放熱板６との間に配設された断熱部材７、並びにドライバ筐体２に接続された口金８から構成されている。本実施例に係るスポット照明装置１においては、外部から供給される電力が口金８を介して発光モジュール３に給電され、発光モジュール３が駆動することによって放射される光が放熱円筒体４又はレンズ５を透過して外部に出射される。すなわち、本実施例に係るスポット照明装置１は、一般的なダイクロハロゲン電球（反射鏡付きハロゲン電球）と同様の外形及び機能を備えている。
【００２９】
（ドライバ筐体）
スポット照明装置１のドライバ筐体２は、放熱板６の近傍部分が略円錐台状に形成され、口金８の近傍部分が略四角柱状に形成され、その内部には種々の部品を内蔵するための空洞２ａが形成されている。ここで種々の部品としては、図１に示すように、発光モジュール３を点灯するためのドライバ回路を含む回路基板９がある。また、ドライバ筐体２は、外力によって破損等が生じることがない、比較的に強固な材料から形成されている。更に、ドライバ筐体２の材料としては、熱伝導性の比較的低い材料を用いることが好ましい。これは、発光モジュール３において生じる熱を、放熱板６を通じてドライバ筐体２側に伝導されることを抑制し、かつ、ドライバ筐体２内のドライバ回路の発熱を外部に放射するためである。ドライバ筐体２の材料として、例えば、樹脂、セラミック、金属等の材料を用いることができるが、特に熱放熱性、熱伝導性、耐久性等の観点から、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ナイロン等の樹脂が好ましい。
【００３０】
ドライバ筐体２の熱伝導率は、例えば３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であってもよく、好ましくは、５．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下である。例えば、ドライバ筐体２の材料の一例であるポリカーボネートの熱伝導率は、約０．１９Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。
【００３１】
ドライバ筐体２の熱膨張係数は、例えば１０×１０-6／℃〜３００×１０-6／℃の範囲内であってもよく、好ましくは、５０×１０-6／℃〜１５０×１０-6／℃の範囲内である。そして、ドライバ筐体２の熱膨張係数は、放熱板６の熱膨張係数にできる限り近づけることが特に好ましい。このような熱膨張係数の調整により、ドライバ筐体２と放熱板６との熱膨張係数の差をより小さくすることができ、ドライバ筐体２と放熱板６との接続部分における歪みを小さくして応力緩和を図ることができる。すなわち、ドライバ筐体２と放熱板６との接続部分における物理的な故障を抑制することができる。例えば、ドライバ筐体２の材料の一例であるポリカーボネートの熱膨張係数は、約７０〜８０×１０-6／℃である。
【００３２】
（発光モジュール）
図１に示すように、発光モジュール３は、放熱板６の片面の中心領域に搭載されている。また、発光モジュール３は、モジュール本体３ａと、モジュール本体３ａ内に格納された波長変換部材３ｂを有している。モジュール本体３ａは、外部から加えられる衝撃等から波長変換部材３ｂを保護するために設けられており、モジュール本体３ａの材質は比較的硬い金属等の材料（例えば、鉄、アルミニウム、銅、セラミック）が用いられる。また、モジュール本体３ａには、発光モジュール３を放熱板６に搭載するために用いられるネジ１１が螺合するためのネジ穴１２が設けられており、モジュール本体３ａが放熱板６にネジ１１を介して固定されることになる。更に、モジュール本体３ａには、光が出射するための円形の開口が設けられており、例えば当該開口から内部で白色化を完了した光を取り出すことが可能である。一方、別の場合には、当該開口にガラス板等が設置され、当該ガラス面のモジュール内部側に蛍光体を塗布し、この部分で白色化を行って光を取り出すようにすることもできる。なお、当該開口は、円形に限られることなく、長方形等の多角形又はその他の形であってもよい。すなわち、当該開口の形状は、要求される発光モジュール３の光出射面の形状に合わせて、適宜変更することができる。
【００３３】
図２乃至図４から分かるように、モジュール本体３ａは、外形が四角状であって配線基板として機能する平板部２１と、平板部２１のチップ実装面２１ａ上に位置し、形状が円筒状の側壁部２２と、から構成されている。また、図２及び図３から分かるように、平板部２１のチップ実装面２１ａ上であって側壁部２２の内側には、１２個の半導体発光素子であるＬＥＤチップ２３が規則的に配列されている。具体的には、平板部２１の中央部に４個のＬＥＤチップ２３が等間隔で配置され、当該４個のＬＥＤチップ２３の四方を囲むように８個のＬＥＤチップ２３が配置されている。そして、中央部に配置された４個のＬＥＤチップ２３のそれぞれは、平板部２１の中心から等しい距離だけ離間した位置に配置され、同様に、四方を囲むように配置された８個のＬＥＤチップ２３のそれぞれは、平板部２１の中心から等しい距離だけ離間した位置に配置されている。すなわち、当該４個のＬＥＤチップ２３及び当該８個のＬＥＤチップのそれぞれが同心円状に配置され、１２個のＬＥＤチップ２３全体として、略円形のＬＥＤチップ実装領域を形成している。なお、図２乃至図４には示していないが、平板部２１には、これらのＬＥＤチップ２３のそれぞれに電力を供給するための配線パターンが形成されている。
【００３４】
本実施例において、ＬＥＤチップ２３には、４５０ｎｍのピーク波長を有した青色光を発するＬＥＤチップを用いる。具体的には、このようなＬＥＤチップとして、例えばＩｎＧａＮ半導体が発光層に用いられるＧａＮ系ＬＥＤチップがある。なお、ＬＥＤチップ２３の種類や発光波長特性はこれに限定されるものではなく、本発明の要旨から逸脱しない限りにおいて、様々なＬＥＤチップなどの半導体発光素子を用いることができる。本実施例においてＬＥＤチップ２３が発する光のピーク波長は、３６０ｎｍ〜４８０ｎｍの波長範囲内にあることが好ましく、４４０ｎｍ〜４７０ｎｍの波長範囲内にあることがより好ましい。
【００３５】
なお、モジュール本体３ａの材質は、上述したものに限定されるものではなく、例えば、電気絶縁性に優れた材料として、樹脂、ガラスエポキシ、樹脂中にフィラーを含有した複合樹脂などから選択された材料を用いてもよい。或いは、平板部２１のチップ実装面２１ａにおける光の反射性を良好にして波長変換部材３ｂの発光効率を向上させる上では、アルミナ粉末、シリカ粉末、酸化マグネシウム、酸化チタンなどの白色顔料を含むシリコーン樹脂を用いることが好ましい。より優れた放熱性を得るため、モジュール本体３ａをアルミニウム等の金属から構成してもよく、当該アルミニウム等の金属の上に樹脂等の層間絶縁膜を形成し、平板部２１の配線パターンなどを金属製の本体から電気的に絶縁してもよい。
【００３６】
図５に示すように、ＬＥＤチップ２３の平板部２１側に向く面には、ｐ電極２６とｎ電極２７とが設けられている。ＬＥＤチップ２３においては、平板部２１のチップ実装面２１ａに形成されている配線パターン２８にｐ電極２６が接合されると共に、同じくチップ実装面２１ａに形成された配線パターン２９にｎ電極２７が接合されている。これらｐ電極２６及びｎ電極２７の配線パターン２８及び配線パターン２９への接続は、図示しない金属バンプを介し、または、ハンダ付けによって行っている。図示されていない他のＬＥＤチップ２３も、それぞれのＬＥＤチップ２３に対応して平板部２１のチップ実装面２１ａに形成された配線パターン２８及び配線パターン２９に、ｐ電極２６及びｎ電極２７が同様にして接合されている。
【００３７】
なお、ＬＥＤチップ２３の平板部２１への実装方法は、これに限定されるものではなく、ＬＥＤチップ２３の種類や構造などに応じて適切な方法を選択可能である。例えば、ＬＥＤチップ２３を平板部２１の所定位置に接着固定した後、各ＬＥＤチップ２３の２つの電極をワイヤボンディングで対応する配線パターンに接続してもよいし、一方の電極を上述のように対応する配線パターンに接合すると共に、他方の電極をワイヤボンディングで対応する配線パターンに接続するようにしてもよい。
【００３８】
図２乃至図４から分かるように、側壁部２２によって囲まれた内部領域には、ＬＥＤチップ２３から出射した青色光を波長変換する波長変換部材３ｂが設けられている。本実施例に係る発光モジュール３においては、ＬＥＤチップ２３から放射された青色光と、当該青色光が波長変換部材３ｂによって波長変換されて出射される光とを合成し、当該合成光をモジュール本体３ａの開口から出射している。なお、波長変換部材３ｂは、モジュールの格納ケースの開口にガラス板等が設置され、当該ガラス面のモジュール内部側に塗布され、この部分で白色化を行って光を取り出すようにすることもできる。
【００３９】
また、図５に示すように、波長変換部材３ｂは、ＬＥＤチップ２３から入射する青色光の少なくとも一部を吸収し、当該青色光とは異なる波長の出射光を放出する蛍光体２４と、蛍光体２４を保持する母材２５とから構成されている。本実施例に係る波長変換部材３ｂにおいては、青色光を放射するＬＥＤチップ２３を半導体発光素子として使用しているため、当該青色光の一部を黄色光に波長変換して白色光を合成可能である。従って、本実施例における蛍光体２４は、青色光を吸収して励起し、基底状態に戻る際に青色光とは異なる波長の光を発する黄色蛍光体が用いられる。
【００４０】
具体的な黄色蛍光体の発光ピーク波長は、通常は５３０ｎｍ以上、好ましくは５４０ｎｍ以上、より好ましくは５５０ｎｍ以上で、通常は６２０ｎｍ以下、好ましくは６００ｎｍ以下、より好ましくは５８０ｎｍ以下の波長範囲にあるものが好適である。中でも、黄色蛍光体として例えば、Ｙ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ［ＹＡＧ蛍光体］、（Ｙ，Ｇｄ）3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ）Ｓｉ2Ｎ2Ｏ2：Ｅｕ、α−サイアロン、Ｌａ3Ｓｉ6Ｎ11：Ｃｅ（但し、その一部がＣａやＯで置換されていてもよい）が好ましい。
【００４１】
母材２５には、樹脂又はガラス等の透光性を備える材料を用いることができ、本実施例においては、樹脂を使用した。本実施例において、波長変換部材３ｂは、樹脂である母材２５に蛍光体２４を練り込むことにより形成されている。
【００４２】
具体的な樹脂としては、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル系樹脂（例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂）、アクリル系樹脂（例えば、ポリメタクリル酸メチル樹脂）、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、及びシリコーン系樹脂を用いることが好ましい。また、樹脂は、ＬＥＤチップから放出される光（例えば、紫外光、近紫外光、又は青色光等）、または、波長変換部材から放出される可視光を吸収しないことが好ましい。更には、ＬＥＤチップ２３から発せられる青色光に対して十分な透明性と耐久性とを有していることが好ましい。
【００４３】
これらの樹脂は、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。また、これらの樹脂の共重合体であってもよく、２種類以上を積層して使用してもよい。
【００４４】
なお、樹脂としては、ポリカーボネート樹脂が、透明性、耐熱性、機械的特性、難燃性に優れる点で、最も好ましく使用できる。
【００４５】
また、発光モジュール３から出射される光も白色光に限られることなく、青色光、赤色光、黄色光等の有色光を出射するようにしてもよい。
【００４６】
（放熱板）
図１に示すように、放熱板６は、ドライバ筐体２と発光モジュール３との間に配設され、発光モジュール３を搭載するモジュール用実装基板として機能している。より具体的には、放熱板６にはネジ穴６ａが形成されており、発光モジュール３のネジ穴１２と連通させ、ネジ１１を用いて発光モジュール３が放熱板６の発光モジュール搭載面６ｂの中心領域に強固に搭載されることになる。そして、放熱板６は、その外縁部分がドライバ筐体２の一端（口金８が配設されている端部とは反対側に位置する端部）の外縁部分に強固に接続されている。なお、ドライバ筐体２と放熱板６との接続は、一般的な接着剤を用いてもよいし、或いはネジ等の接合部材を用いてもよい。
【００４７】
また、放熱板６は、熱伝導性の比較的に高く且つ硬質な材料から構成されていることが好ましく、例えば、アルミニウム、鉄、若しくは銅等の金属、又はアルミナ系セラミックから構成されている。熱伝導性、加工の容易性、及びコストの面から、アルミニウムが特に好ましい。このような構成から、放熱板６は、発光モジュール３において発生する熱を良好に伝導することができ、発光モジュール３の温度上昇を良好に抑制することができる。すなわち、放熱板６は、ヒートシンクとして機能していることになる。
【００４８】
放熱板６の熱伝導率は、例えば２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であってもよく、好ましくは、１５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である。例えば、放熱板６の材料の一例であるアルミニウムの熱伝導率は、約２５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。
【００４９】
放熱板６の熱膨張係数は、例えば２．０×１０-6／℃〜１００×１０-6／℃の範囲内であってもよく、好ましくは、１０×１０-6／℃〜５０×１０-6／℃の範囲内である。そして、放熱板６の熱膨張係数は、ドライバ筐体２の熱膨張係数を越えず且つ放熱円筒体４の熱膨張係数よりも小さくならない範囲で、ドライバ筐体２及び放熱円筒体４の熱膨張係数にできる限り近づけることが特に好ましい。すなわち、放熱板６の熱膨張係数は、放熱円筒体４の熱膨張係数よりも高く、ドライバ筐体２の熱膨張係数よりも低くなる。このように、発光モジュール３を囲む部材（本実施例の放熱円筒体４及び放熱板６）を一体的に形成することなく、且つ熱膨張係数を上記のような調整を行うことにより、上述したようなドライバ筐体２と放熱板６との接続部分、及び放熱円筒体４と放熱板６との接続部分（すなわち、放熱板６を介した放熱円筒体４とドライバ筐体２との接続部分）における歪みを小さくして応力緩和を図り、各接続部分における物理的な故障を抑制することができる。換言すると、本実施例に係るスポット照明装置１は、光源を囲む部材が一体的に形成されている照明装置と比較して、歪みの発生が抑制され、長寿命化が図られていることになる。例えば、放熱板６の材料の一例であるアルミニウムの熱膨張係数は、約２３×１０-6／℃である。
【００５０】
また、本実施例においては、発光モジュール３を囲む部材である放熱円筒体４と放熱板６とを一体的に形成しないため、放熱円筒体４と放熱板６とを別々の異なる材料を選択することができる。これにより、本実施例においては、放熱性及び光透過性等のスポット照明装置１の特性に関し、最適の構造物を実現することができる。
【００５１】
そして、図１に示すように、放熱板６の中央部（発光モジュール３を搭載する部分）には凸部６ｃが形成されている。これにより、発光モジュール搭載面６ｂが放熱円筒体４と放熱板６との界面よりもレンズ５側に偏移している。換言すれば、放熱板６は、放熱板６における放熱円筒体４の接続部位と比較して、放熱板６における発光モジュール３の搭載部位を放熱円筒体４の第２開口部４ｂに近づける段差を有している。このような放熱板６の形状により、発光モジュール３の搭載の自由度及び回路基板９の設置の自由度が向上され、更には発光モジュール３から出射する光が放熱円筒体４を介して外部へ放射されやすくなる。従って、本実施例に係るスポット照明装置１が、より放熱性の優れた良好なＬＥＤ型のダイクロハロゲン電球として機能することになる。
【００５２】
（放熱円筒体）
図１に示すように、放熱円筒体４は、第１開口部４ａ及び第１開口部４ａよりも大なる開口径を有する第２開口部４ｂを含むとともに、その内部に発光モジュール３及びレンズ５を配設することができる空洞４ｃが形成されている。すなわち、第１開口部４ａと第２開口部４ｂとは、空洞４Ｃによって連通している。放熱円筒体４は、開口径の小なる第１開口部４ａが発光モジュール３の搭載側に位置するとともに、発光モジュール３の側方を囲むように配設されている。そして、放熱円筒体４の第１開口部４ａ側の端部は、放熱板６の発光モジュール搭載面６ｂ側の周辺領域（外縁部分）に直接的に接続されている。ここで、直接的に接続とは、放熱円筒体４と放熱板６とが他の部材を介在することなく接触して接続されていることに限定されず、放熱円筒体４と放熱板６との間の熱伝導にほとんど影響しない接着剤を介在して放熱円筒体４と放熱板６とが実質的に接触していることを含むものと定義する。
【００５３】
放熱円筒体４は、光の一部を直接的に反射する場合、又は光を反射する反射部材を有する場合に、その形状は、発光モジュール３から放射される光を集光し、スポット照明装置１からスポット光を照射することができる形状であることが必要となる。本実施例においは、スポット光を照射するために、放熱円筒体４の側面が放物状に形成されている。すなわち、放熱円筒体４の外形は、椀の底部を除去したような形状となっている。また、放熱円筒体４の外形はこれに限定されることなく、例えば、内部に空洞ができた円錐台状（すなわち、中空円錐状）であってもよい。換言すれば、放熱円筒体４の側面は、湾曲することなく、平坦に形成されてもよい。
【００５４】
放熱円筒体４は、その内側面に一定の波長のみ光を反射する部材（いわゆる、波長選択的な反射部材）を形成していてもよい。例えば、放熱円筒体４は、波長が短い光を反射する部材から構成され、波長の長い赤色光の一部を透過してもよい。このような場合、スポット照明装置１は、側方から赤色光を放射し、赤みを帯びた色彩を呈することができる。
【００５５】
一定の波長のみ光を反射する部材としては、放熱円筒体４の内側面に反射部材を形成してもよい。例えば、蒸着、又はスパッタ等の公知の成膜技術を利用して、反射部材として機能する金属薄膜又は誘電体多層膜が成膜されている。誘電体多層膜としては、例えば、セラミック又はタンタルを用いることができる。これにより、放熱円筒体４に到達した光の少なくとも一部は、放熱円筒体４の反射部材によって反射され、放熱円筒体４の第２開口部４ｂ側に導かれることになる。
【００５６】
また、放熱円筒体４は、発光モジュール３から放射された光の少なくとも一部を透過する材料から構成されている。なお、本実施例においては、レンズ５を用いて発光モジュール３から出射した光を集光するため、放熱円筒体４の材料、入射する全ての光を透過する光透過率を備えていてもよい。そして、放熱円筒体４は、熱伝導性の比較的に高く且つ硬質な材料から構成されていることが好ましい。例えば、放熱円筒体４には、ガラス、樹脂、及びセラミックの群から選ばれる少なくとも１つ材料を用いることができる。このような材料から放熱円筒体４が構成されることによって、発光モジュール３から出射した光が放熱円筒体４を透過してスポット照明装置１の側方にも放射されるため、本実施例に係るスポット照明装置１が良好なＬＥＤ型のダイクロハロゲン電球として機能することになる。
【００５７】
放熱円筒体４の熱伝導率は、例えば０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であってもよく、好ましくは、１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である。例えば、放熱円筒体４の材料の一例であるガラスの熱伝導率は、約１．０５Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。
【００５８】
放熱円筒体４の熱膨張係数は、例えば０．５×１０-6／℃〜１０×１０-6／℃の範囲内であってもよく、好ましくは、１．０×１０-6／℃〜１０×１０-6／℃の範囲内である。そして、放熱円筒体４の熱膨張係数は、放熱板６の熱膨張係数にできる限り近づけることが特に好ましい。このような熱膨張係数の調整により、上述したような放熱円筒体４と放熱板６との接続部分における歪みを小さくして応力緩和を図ることができ、放熱円筒体４と放熱板６との接続部分における物理的な故障を抑制することができる。例えば、放熱円筒体４の材料の一例であるガラスの熱膨張係数は、約９×１０-6／℃である。
【００５９】
上述したような放熱円筒体４の形状、接続位置、及び材料によって、発光モジュール３において発生した熱は、放熱板６を経由して放熱円筒体４に伝導されることになる。更に、放熱円筒体４に伝導された熱は、第１開口部４ａ側から第２開口部４ｂ側に向かって伝導されつつ外部に放熱されることになる。すなわち、放熱円筒体４及び放熱板６によって、発光モジュール３から発生する熱を放熱板６を通じて放熱円筒体４に伝導して放熱円筒体４から放熱する放熱経路Ａ（図１においては破線矢印Ａによって示す）が形成されていることになる。そして、この放熱経路Ａは、ドライバ筐体２及び口金８の配設方向とは反対側に向かって延在している。このような放熱経路Ａが形成されることにより、発光モジュール３から発生する熱をスポット照明装置１の外部に良好に放熱することができる。そして、発光モジュール３から発生する熱は、発光モジュール３の搭載面側及び放熱円筒体４の配設側とは反対側に設けられた回路基板９に向かって伝導されることがなくなり、回路基板９が当該熱の影響を受けることがなくなる。すなわち、回路基板９の故障が発生しにくくなり、回路基板９及びスポット照明装置１自体の寿命を長くすることができる。
【００６０】
なお、本実施例においては、放熱経路Ａを構成する放熱体として円筒状の放熱円筒体４を用いているが、筒の外形（すなわち、筒の延在方向に対して直交する方向における断面形状）は円形に限定されることなく、角状又は楕円状であってもよい。すなわち、放熱円筒体４に代えて、角状又は楕円状等の放熱筒状体を用いてもよい。放熱筒状体は、断面形状が円形である放熱円筒体を含む概念であり、その断面形状は、円形、楕円形、卵形、三角形、四角形、５以上の多角形などのいずれかである場合を含む。また、放熱筒状体の断面形状は、上記形状の他、複数の曲線の組合せで形成されるものや、１以上の曲線と１以上の直線との組合せにより形成されるものも含む。このような場合には、ドライバ筐体２、レンズ５、放熱板６、及び断熱部材７等の各種の構成部材の形状を、放熱筒状体４の形状に合わせる必要がある。
【００６１】
（レンズ）
図１、及び図６乃至図８から分かるように、レンズ５は、放熱円筒体４の第２開口部２ｂを閉塞する蓋として機能する蓋部５ａ、及び発光モジュール３から入射する光を集光する集光部５ｂから構成されている。蓋部５ａは円盤状に形成されており、その外縁部分が放熱円筒体４の内側面に固着されている。また、集光部５ｂは略円錐台状に形成されており、その一端には凹部５ｃが形成されている。更に、レンズ５は、発光モジュール３から出射した光を凹部５ｃからレンズ５の内部に導入させるため、発光モジュール３に対して凹部５ｃが対向するように配設される。なお、レンズ５の固着方法は接着剤に限定されることなく、例えば、レンズ５の蓋部５ａの直径を放熱円筒体４の第２開口部４ｂの開口径よりも若干大きく設定し、レンズ５を接着剤を使用することなく嵌合させてもよい。このようにすることで、レンズの着脱を容易に行うことができる。
【００６２】
本実施例におけるレンズ５は、入射した光を集光部５ｂの内側面５ｄにおいて反射して集光する反射型レンズである。なお、このような集光部５ｂの構造から、本実施例に係る蓋部５ａは単に光を透過する構造となっているが、蓋部５ａに光を集光する構造を更に形成してもよい。このようなレンズ５の構造により、放熱円筒体４の第２開口部２ｂから出射する光は集光されることになり、本実施例に係るスポット照明装置１を用いて被照射物をスポット的に照射することができる。そして、レンズ５の集光部５ｂの内側面５ｄにおいて反射されなかった光（内側面５ｄを透過した光）は、放熱円筒体４に到達し、放熱円筒体４を透過してスポット照明装置１の側方に放射されることになる。
【００６３】
（断熱部材）
断熱部材７は、放熱板６の発光モジュール搭載面６ｂとは反対側に設けられている。すなわち、断熱部材７は、放熱板６とドライバ筐体２との間に配設されている。断熱部材７は、繊維系材料、及び発泡系材料のいずれであってもよい。ここで、断熱部材７は、ドライバ筐体２の空洞２ａ近傍において、放熱板６ができるかぎり露出しないように設けられることが好ましい。このようにすることで、放熱板６の発光モジュール搭載面６ｂとは反対側の面からドライバ筐体２の空洞２ａ内に熱が放熱されることを防止し、回路基板９の温度上昇を抑制することができる。従って、回路基板９の故障が発生しにくくなり、回路基板９及びスポット照明装置１自体の寿命を長くすることができる。
【００６４】
なお、発光モジュール３から発生した大半の熱を放熱経路Ａに沿って伝導させ、放熱円筒体４から良好に放熱することで回路基板９の温度上昇を十分に抑制することができれば、断熱部材７を設けなくてもよく、或いは断熱部材７の設置領域を小さくしてもよい。
【００６５】
（口金）
図１に示すように、口金８は、スポット照明装置１の電力供給源に設けられた給電ソケット（ピン孔）に嵌挿することができるように、ピン状に形成されている。また、口金８は、ドライバ筐体２に内蔵された回路基板９と配線（図示せず）を介して電気的に接続されている。従って、口金８を電力供給源の給電ソケットに嵌挿すると、電力供給源から口金８及び当該配線を経由して回路基板９に所望の電力が供給されることになる。
【００６６】
なお、口金８は、図１に示すようなピンタイプに限定されることなく、電力供給源の給電ソケットの形状に合わせて適宜変更することができる。例えば、給電ソケットが日本における一般的な螺合型のソケットである場合、口金８の形状は、ドライバ筐体２の略四角柱状の部分と同等の寸法であって、その表面がねじ切られた形状であってもよい。このような場合には、口金８が当該給電ソケットに螺合することによって着脱自在となっている。
【００６７】
＜スポット照明装置の動作＞
次に、本実施例に係るスポット照明装置１の動作について説明する。
【００６８】
先ず、屋内又は屋外に設けられている照明システムの給電ソケット（図示せず）に口金８を嵌挿し、スポット照明装置１を当該照明システムに取り付ける。このような状態において、照明システムの給電スイッチをオン状態に移行させ、スポット照明装置１に電力を供給する。当該電力は口金８及び回路基板９等を介して発光モジュール３に供給され、発光モジュール３のＬＥＤチップ２３が発光して、発光モジュール３から所望の光が放射される。
【００６９】
発光モジュール３から放射した光は、レンズ５の凹部５ｃからレンズ５内に向かって入射する。この際、レンズ５の凹部５ｃが発光モジュール３の光出射面を取り囲むように配置されているため、発光モジュール３から放射される光は全てレンズ５内に入射することになる。
【００７０】
レンズ５内に入射した光の大部分は、レンズ５の集光部５ｂの内側面５ｄにおいて反射することで集光され、蓋部５ａを透過してスポット光としてスポット照明装置１から出射することになる。一方、レンズ５内に入射した光のうち、レンズ５の集光部５ｂの内側面５ｄにおいて反射することなく透過した光は、放熱円筒体４を透過してスポット照明装置１の側方に放射される。このような光の放射により、本実施例に係るスポット照明装置１は、ＬＥＤ型のダイクロハロゲン電球として機能することになる。
【００７１】
そして、発光モジュール３の駆動に伴って発生した熱は、放熱板６及び放熱円筒体４によって形成される放熱経路Ａに沿って伝導し、ドライバ筐体２の回路基板９に影響を与えることなく、放熱円筒体４から放熱されることになる。これにより、スポット照明装置１の放熱性が向上され、発光モジュール３及び回路基板９の故障を防止し、スポット照明装置１自体の寿命を長くすることができる。
【００７２】
＜本実施例と比較例との比較＞
本実施例における放熱経路Ａを持つ照明装置（放熱円筒体と放熱板による放熱経路が形成されている）と、そのような放熱経路Ａを持たない照明装置（例えば光透過性の椀状放熱器を備えた装置、以下「比較例」と称する）とを、以下の条件にて放熱状態をシミュレーションにより比較する。
【００７３】
第１条件として、照明装置の形状により放熱状態が変化する為、本実施例と比較例において、照明装置の形状を図１に示すスポット照明装置１と同一とする。第２条件として、消費電力３．８Ｗのうち、電源回路による発熱電力０．７Ｗ、発光素子による発熱電力０．６２Ｗ、発光に消費される電力を２．４８Ｗとする。第３条件として、本実施例においては、光透過性を持つ放熱円筒体４で使用する材料の熱伝導率を１．２Ｗ／ｍ・Ｋとし、放熱板６で使用する材料の熱伝導率を９２Ｗ／ｍ・Ｋとする。比較例においては、実施例の放熱円筒体４と放熱板６に相当する部位が同一の材料により一体成形された光透過性を持つ椀状放熱体であり、椀状放熱体で使用する材料の熱伝導率を１．２Ｗ／ｍ・Ｋとする。第４条件として、電源回路を収納する筐体部の熱伝導率を０．１９Ｗ／ｍ・Ｋとする。第５条件として、全ての部材の放射率を０．９５とする。
【００７４】
上記の条件において、発光素子の接地面の温度を比較すると、本実施例は８０．８℃であり、比較例は９０．５℃であった。また、本実施例における照明装置では、放熱経路Ａを介して放熱がなされ、放熱板及び回路基板における温度も約８０℃であったが、比較例における照明装置では、放熱板及び回路基板における温度も約９０℃であった。すなわち、本実施例における照明装置は、比較例における照明装置と比較して、発光素子の周辺領域の温度が約１０℃低くなっていた。一般的に、発光素子や電子部品の寿命は、温度１０℃の低下で２倍になるため、比較例のスポット照明の寿命を例えば２００００時間と想定すると、本実施例のスポット照明の寿命は４００００時間に伸びる。
【００７５】
以上のことから、本実施例におけるスポット照明装置１においては、放熱円筒体４及び放熱板６によって放熱経路Ａが形成されているため、発光モジュール３から発生する熱を放熱板６を通じて放熱円筒体４に伝導して放熱円筒体４から確実に放熱していることが確認できた。そして、本実施例のような放熱経路Ａを形成しない比較例と比較すると、スポット照明装置１はその温度を１０℃〜２０℃低減することが期待できる。そして、当該比較例の寿命が１００００時間程度であることに対し、本実施例におけるスポット照明装置１は、このような放熱特性によって約２５０００時間という長寿命を実現し、市場における要求を十分に満たすことができている。このことは、スポット照明装置１自体の温度が１０℃上昇すると、一般的に寿命が半減するということから考えて、本実施例におけるスポット照明装置１が当該比較例と比較して、２倍以上の寿命を備えていることを示している。
【００７６】
≪変形例１≫
上述した実施例においては、複数のＬＥＤチップ２３を備えるチップ・オン・ボード（ＣＯＢ：Chip On Board）タイプの発光モジュール３を半導体発光装置として放熱板６に固定していたが、半導体発光装置は上述したようなＣＯＢに限定されることはない。例えば、ＬＥＤチップを波長変換部材内に埋設したようなパッケージタイプのＬＥＤパッケージ装置を半導体発光装置として用いてもよい。以下において、図９及び図１０を参照しつつ、このようなＬＥＤパッケージ装置を用いたスポット照明装置１’を変形例１として説明する。図９は、変形例１に係るスポット照明装置１’の全体を一部縦断面で示す一部切欠正面図である。図１０は、変形例１に係るスポット照明装置を構成するＬＥＤパッケージ装置の断面図である。なお、上述した実施例と同様の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００７７】
＜スポット照明装置の構成＞
本変形例に係るスポット照明装置１’の構成と、上述した実施例に係るスポット照明装置１の構成との相違点は、発光モジュール３に代えて第１ＬＥＤパッケージ装置４１（以下、第１ＬＥＤ４１とも称する）、及び第２ＬＥＤパッケージ装置４２（以下、第２ＬＥＤ４２とも称する）を放熱板６に固定している点のみである。従って、本変形例に係るスポット照明装置１’においては、第１ＬＥＤ４１及び第２ＬＥＤ４２から放射する光をレンズ５又は放熱円筒体４から放射することになる。
【００７８】
（ＬＥＤパッケージ装置）
次に、図１０を参照しつつ本発明の変形例に係る第１ＬＥＤ４１の構成を説明する。本変形例において、第１ＬＥＤ４１は、白色光を放射する光源である。図１０に示すように、本変形例に係る第１ＬＥＤ４１は、パッケージ４３、パッケージ４３内に実装された半導体発光素子であるＬＥＤチップ４４、及びＬＥＤチップ４４から放射される光の少なくとも一部を波長変換する機能を有する波長変換部材４５から構成されている。
【００７９】
従って、本変形例に係る第１ＬＥＤ４１においては、ＬＥＤチップ４４から放射される光と、波長変換部材４５の機能によって波長変換された互いに波長の異なる光との合成光である白色光、又は波長変換部材４５の機能によって波長変換された互いに波長の異なる光のみの合成光である白色光が、波長変換部材４５のから外部に向かって出射することになる。以下において、第１ＬＥＤ４１を構成する各部材を詳細に説明する。
【００８０】
〔パッケージ〕
パッケージ４３は、電気絶縁性に優れて良好な放熱性を有し、かつ、反射率の高い（好ましくは反射率が８０％以上の）アルミナ系セラミックから構成されている。また、パッケージ４３には、ＬＥＤチップ４４を収納するための開口部４３ａが形成されており、当該開口部４３ａの底面にＬＥＤチップ４４が実装されている。更に、パッケージ４３の実装面（すなわち、開口部４３ａの底面には、ＬＥＤチップ４４を実装し且つＬＥＤチップ４４に対して電流を供給するための配線パターン（図示せず）が形成されている。
【００８１】
なお、パッケージ４３の材質はアルミナ系セラミックに限定されるものではなく、例えば、電気絶縁性に優れた材料として、樹脂、ガラスエポキシ樹脂、樹脂中にフィラーを含有した複合樹脂などから選択された材料を用いてパッケージ４３の本体を形成してもよい。或いは、パッケージ４３のチップ実装面における光の反射性を良くして第１ＬＥＤ４１の発光効率を向上させる上では、アルミナ粉末、シリカ粉末、酸化マグネシウム、酸化チタンなどの白色顔料を含むシリコーン樹脂を用いることが好ましい。一方、より優れた放熱性及び反射性を得るため、パッケージ４３の本体を絶縁体で被覆したアルミニウム等の金属製としてもよい。このような場合には、パッケージ４３の配線パターンなどを金属製の本体から電気的に絶縁する必要がある。
【００８２】
〔ＬＥＤチップ〕
本変形例においては、１個のＬＥＤチップ４４が第１ＬＥＤ４１の発光源である半導体光源として機能している。本変形例においてＬＥＤチップ４４には、４３０ｎｍ〜４８０ｎｍの範囲内にピーク波長を有した青色光を発する青色発光ダイオード、又は３６０ｎｍ〜４３０ｎｍの範囲内にピーク波長を有した紫外〜紫色光を発する紫色発光ダイオードを用いることができる。青色発光ダイオードの場合において、ピーク波長は４３０ｎｍ〜４８０ｎｍの波長範囲内にあることが好ましく、特に４５０ｎｍであることが好ましい。紫色発光ダイオードの場合においては、ピーク波長は３６０ｎｍ〜４３０ｎｍの波長範囲内にあることが好ましく、特に４００〜４１５ｎｍであることが好ましい。
【００８３】
なお、ＬＥＤチップ４４の数量は１個に限定されることなく、同一のピーク波長を有する光を出射する複数のＬＥＤチップ４４を半導体発光源として用いてもよい。また、ＬＥＤチップ４４の種類や発光波長特性はこれに限定されるものではなく、本発明の要旨から逸脱しない限りにおいて、様々なＬＥＤチップなどの半導体発光素子を用いることができる。
【００８４】
ＬＥＤチップ４４は、パッケージ４３の開口部４３ａの底面（すなわち、チップ実装面）に対向する面側に、電極（図示せず）を有している。そして、上述したパッケージ４３上の配線パターンには、当該電極が電気的に接続されている。当該電極と配線パターンとの電気的な接続は、例えば金属バンプを介し、ハンダ付けによって行われている。なお、ＬＥＤチップ４４のパッケージ４３への実装方法は、これに限定されるものではなく、ＬＥＤチップ４４の種類や構造などに応じて適切な方法を選択可能である。例えば、ＬＥＤチップ４４をパッケージ４３の所定位置に接着固定した後、ＬＥＤチップ４４の電極を対応する配線パターンにワイヤボンディングによって接続してもよい。
【００８５】
〔波長変換部材〕
波長変換部材４５は、ＬＥＤチップ４４から入射する入射光の少なくとも一部を吸収し、当該入射光とは異なる波長の出射光を放出する複数の蛍光体と、複数の蛍光体を保持する母材とから構成されている。すなわち、波長変換部材４５は、複数の蛍光体を含有する部材である。
【００８６】
本変形例の第１ＬＥＤ４１において、青色光を放射する青色発光ダイオードをＬＥＤチップ４４として使用した場合、第１ＬＥＤ４１から白色光を得るためには、当該青色光の少なくとも一部を緑色光及び赤色光に波長変換し、当該緑色光及び赤色光のいずれにも波長変換されなかった（すなわち、波長変換部材４５を透過する）青色光を当該緑色光及び赤色光と混合して白色光を合成する必要がある。このような場合、本変形例における蛍光体には、青色光を吸収して励起し、基底状態に戻る際に青色光とは異なる波長を有する緑色光を放射することができる緑色蛍光体、及び青色光を吸収して励起し、基底状態に戻る際に青色光とは異なる波長を有する赤色光を放射することができる赤色蛍光体が用いられる。
【００８７】
一方、紫外〜紫色光を放射する紫色発光ダイオードをＬＥＤチップ４４として使用した場合、第１ＬＥＤ４１から白色光を得るためには、当該紫外〜紫色光の少なくとも一部を青色光、緑色光及び赤色光に波長変換し、当該青色光、緑色光及び赤色光の混合により白色光を合成する必要がある。このような場合、本変形例における蛍光体には、紫外〜紫色光を吸収して励起し、基底状態に戻る際に紫外〜紫色光とは異なる波長を有する青色光を放射することができる青色蛍光体、紫外〜紫色光を吸収して励起し、基底状態に戻る際に紫外〜紫色光とは異なる波長を有する緑色光を放射することができる緑色蛍光体、及び紫外〜紫色光を吸収して励起し、基底状態に戻る際に紫外〜紫色光とは異なる波長を有する赤色光を放射することができる赤色蛍光体が用いられる。
【００８８】
以下において、各蛍光体の具体例を示す。
【００８９】
本変形例に係る第１ＬＥＤ４１における緑色蛍光体は、発光ピーク波長が、通常は５１０ｎｍ以上、好ましくは５３０ｎｍ以上、より好ましくは５３５ｎｍ以上で、通常は５７０ｎｍ未満、好ましくは５５０ｎｍ以下、さらに好ましくは５４５ｎｍ以下の波長範囲にあるものが好適である。具体的な緑色蛍光体として、例えば、（Ｙ，Ｌｕ）3Ａｌ，Ｇａ）5Ｏ12：Ｃｅ、ＣａＳｃ2Ｏ4：Ｃｅ、Ｃａ3（Ｓｃ，Ｍｇ）2Ｓｉ3Ｏ12：Ｃｅ、（Ｓｒ，Ｂａ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ（ＢＳＳ）、（Ｓｉ，Ａｌ）6（Ｏ，Ｎ）8：Ｅｕ（β−サイアロン）、（Ｂａ，Ｓｒ）3Ｓｉ6Ｏ12Ｎ2：Ｅｕ（ＢＳＯＮ）、ＳｒＧａ2Ｓ4：Ｅｕ、ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ，Ｍｎ、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｍｇ）Ｓｉ2Ｏ2Ｎ2：Ｅｕが用いられることが好ましい。中でも、ＢＳＳ、β−サイアロン、ＢＳＯＮ、ＳｒＧａ2Ｓ4：Ｅｕ、ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ，Ｍｎが用いられることがより好ましく、ＢＳＳ、β−サイアロン、ＢＳＯＮが用いられることがさらに好ましく、β−サイアロン、ＢＳＯＮが用いられることが特に好ましく、β−サイアロンが用いられることが最も好ましい。本変形例では、緑色蛍光体としてβ−サイアロンが用いられている。
【００９０】
本変形例に係る第１ＬＥＤ４１における赤色蛍光体は、発光ピーク波長が、通常は５７０ｎｍ以上、好ましくは５８０ｎｍ以上、より好ましくは６００ｎｍ以上、さらに好ましくは６３０ｎｍ以上、特に好ましくは６４５ｎｍ以上で、通常は７８０ｎｍ以下、好ましくは７００ｎｍ以下、より好ましくは６８０ｎｍ以下の波長範囲にあるものが好適である。具体的な赤色蛍光体として、例えば、ＣａＡｌＳｉ（Ｎ，Ｏ）3：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）2Ｓｉ5（Ｎ，Ｏ）8：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）Ｓｉ（Ｎ，Ｏ）2：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）ＡｌＳｉ（Ｎ，Ｏ）3：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｂａ）3ＳｉＯ5：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ）Ｓ：Ｅｕ、ＳｒＡｌＳｉ4Ｎ7：Ｅｕが好ましく、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）2Ｓｉ5（Ｎ，Ｏ）8：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉ（Ｎ，Ｏ）3：Ｅｕ、ＳｒＡｌＳｉ4Ｎ7：Ｅｕが好ましい。中でも、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉ（Ｎ，Ｏ）3：Ｅｕ、ＳｒＡｌＳｉ4Ｎ7：Ｅｕがより好ましく、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉ（Ｎ，Ｏ）3：Ｅｕがさらに好ましい。本変形例では、赤色蛍光体としてＣａＡｌＳｉ（Ｎ，Ｏ）3：Ｅｕ（以下、ＣＡＳＮとも称する）が用いられている。
【００９１】
赤色蛍光体として、例えば、ＣａＡｌＳｉ（Ｎ，Ｏ）3：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）2Ｓｉ5（Ｎ，Ｏ）8：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）Ｓｉ（Ｎ，Ｏ）2：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）ＡｌＳｉ（Ｎ，Ｏ）3：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｂａ）3ＳｉＯ5：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ）Ｓ：Ｅｕ、ＳｒＡｌＳｉ4Ｎ7：Ｅｕ、Ｅｕ（ジベンゾイルメタン）3・１，１０−フェナントロリン錯体などのβ−ジケトン系Ｅｕ錯体、カルボン酸系Ｅｕ錯体が好ましく、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）2Ｓｉ5（Ｎ，Ｏ）8：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉ（Ｎ，Ｏ）3：Ｅｕ、ＳｒＡｌＳｉ4Ｎ7：Ｅｕが用いられることが好ましい。中でも、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉ（Ｎ，Ｏ）3：Ｅｕ、ＳｒＡｌＳｉ4Ｎ7：Ｅｕがより好ましく、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉ（Ｎ，Ｏ）3：Ｅｕがさらに好ましい。
【００９２】
本変形例に係る第１ＬＥＤ４１における青色蛍光体の発光ピーク波長は、通常は４２０ｎｍ以上、好ましくは４３０ｎｍ以上、より好ましくは４４０ｎｍ以上で、通常は５００ｎｍ未満、好ましくは４９０ｎｍ以下、より好ましくは４８０ｎｍ以下、更に好ましくは４７０ｎｍ以下、特に好ましくは４６０ｎｍ以下の波長範囲にあるものが好適である。具体的な青色蛍光体として、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）ＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）10（ＰＯ4）6（Ｃｌ，Ｆ）2：Ｅｕ、（Ｂａ，Ｃａ，Ｍｇ，Ｓｒ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ、（Ｂａ，Ｃａ，Ｓｒ）3ＭｇＳｉ2Ｏ8：Ｅｕが好ましく、（Ｂａ，Ｓｒ）ＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）10（ＰＯ4）6（Ｃｌ，Ｆ）2：Ｅｕ、Ｂａ3ＭｇＳｉ2Ｏ8：Ｅｕがより好ましく、Ｓｒ10（ＰＯ4）6Ｃ12：Ｅｕ、ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕがさらに好ましく、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ（より具体的には、Ｓｒ5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ（以下、ＳＣＡとも称する。）や、（Ｓｒ1-xＢａx）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ（ｘ＞０、好ましくは０．４＞ｘ＞０．１２）（以下、ＳＢＣＡとも称する。））が特に好ましい。本変形例では、青色蛍光体としてＳＢＣＡが用いられている。
【００９３】
本変形例の波長変換部材４５に用いられる母材は、上述した実施例に係る波長変換部材３ｂの母材２５と同様の材料を用いることができる。ここでは、当該母材の説明は省略するものとする。
【００９４】
本変形例に係る第１ＬＥＤ４１は、上述した蛍光体の混合比率を変えることにより、出射する白色光の色温度が約１９００Ｋに調整されている。
【００９５】
本変形例に係る第２ＬＥＤ４２は、上述した第１ＬＥＤ４１とほぼ同一の構造であるが、第１ＬＥＤ４１における蛍光体の混合比率とは異なる混合比率によって複数の蛍光体が混合され、出射する白色光の色温度が約２７００Ｋに調整されている。
＜スポット照明装置の電気回路構成＞
次に、本変形例に係るスポット照明装置１’の電気回路構成及びスポット照明装置１’の発光制御を説明する。図１１は、本変形例に係るスポット照明装置１’の電気回路構成の概略を示す電気回路図である。また、図１２及び図１３は、図１１の回路構成における各トランジスタの作動状態、及び各ＬＥＤの駆動電流の電流値の一例を示すタイムチャートである。
【００９６】
図１１から分かるように、スポット照明装置１’の発光モジュール３には、１個の第１ＬＥＤ４１、２個の第２ＬＥＤ４２に加え、電流制限用の抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２、並びにＬＥＤを駆動用の駆動電流を供給するためのトランジスタＱ１及びトランジスタＱ２が設けられている。ここで、抵抗Ｒ１は対応する第１ＬＥＤ４１に流れる電流を適正な大きさに調整するために設けられ、抵抗Ｒ２は対応する２個の第２ＬＥＤ４２に流れる電流を適正な大きさに調整するために設けられている。
【００９７】
具体的には、第１ＬＥＤ４１は抵抗Ｒ１に対して直列に接続されており、第１ＬＥＤ４１のアノードが抵抗Ｒ１を介して電源５１ａの正極に接続されている。また、第１ＬＥＤ４１のカソードは、トランジスタＱ１のコレクタに接続され、トランジスタＱ１のエミッタが電源５１ａの負極に接続されている。一方、２個の第２ＬＥＤ４２は極性を同じくして互いに並列に接続されており、第１ＬＥＤ４１と同様に、アノードが抵抗Ｒ２を介して電源５１ｂの正極に接続されると共に、カソードがトランジスタＱ２を介して電源５１ｂの負極に接続されている。
【００９８】
ここで、電源５１ａは、スポット照明装置１’の外部から口金８を介して供給される交流電圧を直流電圧に変換する変換回路からなる直流電源であり、スポット照明装置１’の回路基板９に設けられている。同様に、電源５１ｂは、スポット照明装置１’の外部から口金８を介して供給される交流電圧を直流電圧に変換する変換回路からなる直流電源であり、スポット照明装置１’の回路基板９に設けられている。また、図１１には図示しないもの、電源５１ａ、５１ｂはスポット照明装置１’の外部電源に接続されている。
【００９９】
また、トランジスタＱ１、Ｑ２は、いずれもそれぞれのベース信号に応じてオン・オフ状態を切り換え可能であり、電流制御部５２からそれぞれのベースに対して個別にベース信号が送出されるようになっている。より具体的な接続関係としては、トランジスタＱ１のベースには、電流制御部５２を構成する定電流制御回路５２ａが接続され、トランジスタＱ２のベースには、電流制御部５２を構成するデューティ比制御回路５２ｂが接続されている。
【０１００】
更に、スポット照明装置１’は、スポット照明装置１’から出射する光の輝度等の発光特性の調整を外部から行うための操作部５３に接続している。具体的に、操作部５３は、電流制御部５２に接続され、スポット照明装置１’から出射する光の輝度等の発光特性を設定するための操作に応じ、設定された輝度に対応した駆動信号を電流制御部５２に伝達する。そして、電流制御部５２は、当該駆動信号に応じて、トランジスタＱ１及びトランジスタＱ２の動作を制御し、第１ＬＥＤ４１に供給される駆動電流と、第２ＬＥＤ４２に供給される駆動電流とを制御する。
【０１０１】
次に、電流制御部５２における具体的な制御について説明する。上述したように、電流制御部５２は、定電流制御回路５２ａ及びデューティ比制御回路５２ｂを備えており、定電流制御回路５２ａがトランジスタＱ１にベース信号を供給し、デューティ比制御回路５２ｂがトランジスタＱ２にベース信号を供給する。
【０１０２】
すなわち、第１ＬＥＤ４１は定電流制御回路５２ａによって制御され、より具体的には、トランジスタＱ１がＯＮ駆動することにより、第１ＬＥＤ４１には一定値の駆動電流が常に供給されることになり、第１ＬＥＤ４１に流れる実際の駆動電流（すなわち、第２ＬＥＤ４２に供給される電力量）は一定となる。
【０１０３】
一方、第２ＬＥＤ４２はデューティ比制御回路５２ｂによって制御され、より具体的には、トランジスタＱ２に供給されるベース信号の大きさは変化しないものの、ベース信号の供給時間と非供給時間の比率が制御されている。すなわち、トランジスタＱ２を所定の周期で断続的にオンオフ駆動させることにより、第２ＬＥＤ４２に供給される駆動電流の供給時間及び非供給時間の比率が制御され、第２ＬＥＤ４２に流れる実際の駆動電流（すなわち、第２ＬＥＤ４２に供給される電力量）がデューティ比制御回路５２ｂによって制御されることになる。換言すれば、第２ＬＥＤ４２に供給される駆動電流は、デューティ比制御回路５２ｂによって上述した駆動信号に応じて可変電流で制御されることになる。
【０１０４】
なお、電流制御部５２は、操作部５３から供給される電気信号に対応した制御内容を記憶する記憶部（例えば、メモリ）を有していてもよい。このような場合、電流制御部５２は、操作部５３から供給される電気信号に対応する制御内容を当該記憶部から読み出し、読み出した制御内容に応じてトランジスタＱ１及びトランジスタＱ２の動作を制御することになる。
【０１０５】
次に、図１２及び図１３を参照しつつ、定電流制御回路５２ａ及びデューティ比制御回路５２ｂによる駆動電流の制御を具体的に説明する。
【０１０６】
先ず、比較的に暗く且つ赤味をおびている合成白色光をスポット照明装置１’から出射する場合を、図１２に示す。図１２に示す状態において、トランジスタＱ１がオン状態になると第１ＬＥＤ４１に電流値Ａ０の駆動電流が流れ、第１ＬＥＤ４１から１９００Ｋの白色光が出射する。一方、トランジスタＱ２は、周期ｔ０（例えば２０ｍｓ）の間において、オン期間ｔ１のみ（例えば３ｍｓ）オン状態となり、当該オン期間ｔ１の間に第１ＬＥＤ４１に電流値Ａ０の駆動電流が流れ、第２ＬＥＤ４２から２７００Ｋの白色光が出射する。
【０１０７】
このように、トランジスタＱ２のオン期間ｔ１を周期ｔ０に対して比較短くすると、トランジスタＱ２がオン状態の際に、第２ＬＥＤ４２に瞬間的（すなわち、ｔ１の期間）に流れる駆動電流の電流値はＡ０で同一であるものの、実際にスポット照明装置１’を使用している状態（すなわち、ｔ０の周期が複数回繰り返されている状態）において、第２ＬＥＤ４２に実際に供給される駆動電流の電流値はＡ０よりも半分以下になる。従って、図１２に示されている状態においては、第２ＬＥＤ４２から出射する１９００Ｋの光が第１ＬＥＤ４１から出射する２７００Ｋの光よりも明るくなり、スポット照明装置１’から出射する合成白色光の色温度は１９００Ｋに近づき、全体として均一に赤みがかった色の合成白色光が出射することになる。
【０１０８】
上述した状態からスポット照明装置１’の出射光を明るくする（すなわち、調光する）ために、例えば図１３に示すように、トランジスタＱ２のオン期間をオン期間ｔ１よりも長いオン期間ｔ２（例えば、１８ｍｓ）とし、トランジスタＱ２の駆動時間を長くする。
【０１０９】
このように、トランジスタＱ２のオン期間を周期ｔ０に近づけると、実際にスポット照明装置１’を使用している状態（すなわち、ｔ０の周期が複数回繰り返されている状態）において、第２ＬＥＤ４２に実際に供給される駆動電流の電流値は、図１２の状態と比して、第２ＬＥＤ４２に瞬間的（すなわち、ｔ２の期間）に流れる駆動電流の電流値（Ａ０）に近づくことになる。従って、図１３に示されている状態においては、第２ＬＥＤ４２から出射する１９００Ｋの光と第１ＬＥＤ４１から出射する２７００Ｋの光の明るさはほぼ同一になり、スポット照明装置１’から出射する合成白色光の色温度は２７００Ｋにより近づき、より昼白色に近い色の光を出射することになる。
【０１１０】
このように、定電流制御回路５２ａによって第１ＬＥＤ４１に流れる実際の駆動電流を一定にしつつ、デューティ比制御回路５２ｂによって第２ＬＥＤ４２に供給される駆動電流の供給時間及び非供給時間を調整することにより、１９００Ｋの光を一定の強度で出射しつつ２７００Ｋの光の強度を自在に調整することが可能となり、スポット照明装置１’から出射する合成白色光の強度の変化に応じて色温度を変化させることが可能になる。すなわち、スポット照明装置１’から出射する合成白色光の強度が小さい（すなわち、合成白色光が比較的暗い）場合には、合成白色光の色温度を１９００Ｋに近づけることができ、スポット照明装置１’から出射する合成白色光の強度が大きき（すなわち、合成白色光が比較的明るい）場合には、合成白色光の色温度を２７００Ｋに近づけることができる。
【０１１１】
上述した変形例において、トランジスタＱ２をオン状態にし、第２ＬＥＤ４２に駆動電流を供給するタイミングとしては、トランジスタＱ１に供給する駆動電流が所定値（例えば、２００ｍＡ）以上になった場合としてもよい。このように調整することで、駆動電流の値が小さい状態においては、第１ＬＥＤ４１のみから光を出射させて、１９００Ｋの白色光を放射することができ、駆動電流の値が大きい状態になると、第２ＬＥＤ４２からも２７００Ｋの白色光を放射させ、合成白色光の強度（すなわち、駆動電流の値）に応じて合成白色光の色温度を調整することができる。
【０１１２】
なお、第１ＬＥＤ４１は定電流制御回路５２ａによって制御され、第２ＬＥＤ４２はデューティ比制御回路５２ｂによって制御される構造を有していたが、第１ＬＥＤ４１もデューティ比制御回路によって制御される構造を有し、第１ＬＥＤ４１に供給される駆動電流が停止されたときに、第１ＬＥＤ４１に供給される駆動電流が前記駆動信号に応じて可変電流で制御されるようにしてもよい。これにより、スポット照明装置１’が消灯するまでの挙動を一段とフィラメント型のダイクロハロゲン電球に近づけることができる。なお、第１ＬＥＤ４１に供給される駆動電流が停止されるとは、周期的に駆動電流が０になる期間ではなく、駆動電流の供給が完全に停止することをいう。
【０１１３】
また、第１ＬＥＤ４１は定電流制御回路５２ａによって制御され、第２ＬＥＤ４２はデューティ比制御回路５２ｂによって制御される構造を有していたが、第２ＬＥＤ４２に供給される駆動電流が停止されたときに、第１ＬＥＤ４１に供給される駆動電流が停止されるようにしてもよい。これにより、第１ＬＥＤ４１に供給される駆動電流が停止されたときに、スポット照明装置１’を消灯することができ、スポット照明装置１’の挙動を一段とフィラメント型のダイクロハロゲン電球に近づけることができる。
【０１１４】
なお、第１ＬＥＤ４１及び第２ＬＥＤ４２から放射する白色光の色温度は、上述した数値に限定されることなく、スポット照明装置１’の使用環境及び使用用途等に応じて、適宜変更することができる。また、上述した変形例においては、１個の第１ＬＥＤ４１、及び２個の第２ＬＥＤ４２を放熱板６に固定していたが、第１ＬＥＤ４１及び第２ＬＥＤ４２をマトリックス状に配列して放熱板６に固定してもよい。更に、複数のＬＥＤパッケージ装置を放熱板６に固定する場合、全てのＬＥＤパッケージ装置の色温度が異なる必要はなく、当該複数のＬＥＤパッケージ装置から選ばれる少なくとも１組が、互いに異なる色温度の光を放射してもよい。
【０１１５】
そして、第１ＬＥＤ４１及び第２ＬＥＤ４２の少なくとも一方から放射される光について、波長、黒体放射軌跡からの距離、分光分布、及び規格化分光分布等のパラメータを調整することにより、第１ＬＥＤ４１及び第２ＬＥＤ４２の少なくとも一方から自然な色の白色光であって、緑色、黄色、及び赤色における彩度が優れた白色光を放射させてもよい。このように調整された半導体発光装置を用いることにより、照射対象である被照射物の色が異なる場合であっても、種々の色の被照射物に対しても最適な白色光を照射することができ、被照射物をより鮮やか且つ鮮明に照らし出すことができる。
【０１１６】
なお、上述した実施例に係るスポット照明装置１’においては、バイポーラトランジスタであるトランジスタＱ１、Ｑ２がスイッチング素子として用いられていたが、ＭＯＳ電界効果型トランジスタ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）をバイポーラトランジスタに代えて用いてもよい。
【０１１７】
本変形例においても、第１ＬＥＤ４１及び第２ＬＥＤ４２において生じた熱は、放熱板６及び放熱円筒体４によって形成される放熱経路Ａに沿って伝導し、ドライバ筐体２の回路基板９に影響を与えることなく、放熱円筒体４から放熱されることになる。これにより、スポット照明装置１’の放熱性が向上され、発光モジュール３及び回路基板９の故障を防止し、スポット照明装置１’自体の寿命を長くすることができる。
【０１１８】
≪変形例２≫
上述した実施例及び変形例１においては、半導体発光装置である発光モジュール３、第１ＬＥＤ４１、又は第２ＬＥＤ４２が放熱板６に直接搭載されていたため、放熱円筒体４の第２開口部４ｂ付近において、半導体発光装置から光が出射されていた。そして、このような構造においては、スポット照明装置１、１’の光の焦点位置と点光源である半導体発光装置の位置との関係上、レンズ５が必要になっていた。しかしながら、放熱円筒体４の中央部において、半導体発光装置から光が出射されるように調整し、レンズを放熱円筒体４内に設けない構造を採用してもよい。以下において、図１４を参照しつつ、このようなレンズが不要となるスポット照明装置１"を変形例２として説明する。図１４は、変形例２に係るスポット照明装置１"の全体を一部縦断面で示す一部切欠正面図である。なお、上述した実施例及び変形例１と同一の構成については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【０１１９】
＜スポット照明装置の構成＞
本変形例に係るスポット照明装置１"の構成と、上述した変形例１’に係るスポット照明装置１の構成との相違点は、複数の第１ＬＥＤ４１、複数の第２ＬＥＤ４２及び支持部材６１から半導体発光装置であるＬＥＤ光源６２を構成している点、レンズ５に代えて放熱円筒体の第２開口部２ｂを閉塞する蓋体６３を配設している点、その内側面に反射部材が形成された放熱円筒体４"を配設している点である。なお、その他の構造及び部材については同一である。
【０１２０】
より具体的に、本変形例に係るＬＥＤ光源６２は、放熱板６に固定された円柱状の支持部材６１と、支持部材６１の側面に固着された複数（例えば４個）の第１ＬＥＤ４１及び複数（例えば４個）の第２ＬＥＤ４２から構成されている。支持部材６１は、熱伝導性の比較的に高い部材から構成されることが好ましく、例えば、ガラス、樹脂、及びセラミックの群から選ばれる少なくととも１つ材料から構成されている。第１ＬＥＤ４１及び第２ＬＥＤ４２は、放熱円筒体４"の空洞４"ｃの中央部に位置するように、半田等の接合部材を用いて支持部材６１に支持されている。これにより、放熱円筒体４"の中央部において、第１ＬＥＤ４１及び第２ＬＥＤ４２（すなわち、ＬＥＤ光源６２）から光が出射されることになる。ここで、支持部材６１の表面又は内部には配線パターン（図示せず）が形成されており、第１ＬＥＤ４１及び第２ＬＥＤ４２は当該配線パターンを介して回路基板９に電気的に接続されている。
【０１２１】
また、放熱円筒体４"の内側面には、ＬＥＤ光源６２から放射した光の一部を反射する反射部材が形成されている。例えば、蒸着、又はスパッタ等の公知の成膜技術を利用して、反射部材として機能する金属薄膜又は誘電体多層膜が成膜されている。誘電体多層膜としては、例えば、セラミック又はタンタルを用いることができる。これにより、放熱円筒体４"に到達した光の少なくとも一部は、放熱円筒体４"の反射部材によって反射され、蓋体６３に導かれることになる。すなわち、本変形例においては、上述した実施例及び変形例１におけるレンズ５を利用することなく、放熱円筒体４"の内側面に形成された反射部材を利用して集光している。なお、当該金属薄膜又は誘電体多層膜によって反射しなかった光は、放熱円筒体４"からスポット照明装置１"の側方に向けて放射されることになる。
【０１２２】
蓋体６３は、高い光透過性を有するガラス、又は樹脂等の部材から構成されている。これにより、蓋体６３に到達した光は、蓋体６３によって反射されることなく、スポット照明装置１"の外部に出射されることになる。
【０１２３】
このようなＬＥＤ光源６２、放熱円筒体４"、 及び蓋体６３の構造により、スポット照明装置１"の光の焦点を点光源として機能するＬＥＤ光源６２の位置と合わせ、ＬＥＤ光源６２から放射した光を蓋体６３に向かって良好に集光させつつスポット照明装置１"の外部に出射することができる。すなわち、集光用のレンズを用いることなく、スポット照明装置１"からスポット光を照射することができ、スポット照明装置１"をＬＥＤ型のダイクロハロゲン電球として機能させることができる。また、支持部材６１が熱伝導性の比較的に高い部材から構成されているため、第１ＬＥＤ４１及び第２ＬＥＤ４２において発生する熱は、支持部材６１を介して放熱板６に伝導し、更には放熱経路Ａを介して放熱円筒体４"に伝導し、放熱円筒体４"からスポット照明装置１"の外部に放熱されることになる。すなわち、スポット照明装置１"の放熱性が向上され、ＬＥＤ光源６２及び回路基板９の故障を防止し、スポット照明装置１"自体の寿命を長くすることができる。
【符号の説明】
【０１２４】
１、１’、１"    スポット照明装置
２    ドライバ筐体
２ａ    空洞
３    発光モジュール（半導体発光装置）
３ａ    モジュール本体
３ｂ    波長変換部材
４、  ４"  放熱円筒体（放熱体）
４ａ    第１開口部
４ｂ    第２開口部
４ｃ、４"ｃ    空洞
５    レンズ
５ａ    蓋部
５ｂ    集光部
５ｃ    凹部
５ｄ    内側面
６    放熱板
６ａ    ネジ穴
６ｂ    発光モジュール搭載面
６ｃ    凸部
７    断熱部材
８    口金
９    回路基板
１１    ネジ
１２    ネジ穴
２１    平板部
２２    側壁部
２３    ＬＥＤチップ
２４    蛍光体
２５    母材
２６    ｐ電極
２７    ｎ電極
２８、２９    配線パターン
４１    第１ＬＥＤパッケージ装置（第１ＬＥＤ）
４２    第２ＬＥＤパッケージ装置（第２ＬＥＤ）
４３    パッケージ
４４    ＬＥＤチップ
４５    波長変換部材
５１ａ、５１ｂ    電源
５２    電流制御部
５２ａ    定電流制御回路
５２ｂ    デューティ比制御回路
５３    操作部
６１    支持部材
６２    ＬＥＤ光源
６３    蓋体
Ｒ１、Ｒ２    抵抗
Ｑ１、Ｑ２    トランジスタ
【図１】
2015195170.tif 000003
【図２】
2015195170.tif 000004
【図３】
2015195170.tif 000005
【図４】
2015195170.tif 000006
【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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