(57)【要約】【課題】全光束を低下させることなく発光素子からの熱を効率よく放出することができ、小型化を実現することができる照明装置を提供する。【解決手段】ＬＥＤ電球１００は、ＬＥＤ素子７を実装した基板６（ＬＥＤ素子７と基板６とを纏めてＬＥＤパッケージ１６という）をＬＥＤ取付台２に載置してある。なお、ＬＥＤパッケージ１６は、ＬＥＤ素子７を封止するための封止材を有する。グローブ１は、ドーム状をなし、基板６、ＬＥＤ素子７などを覆う。グローブ１の内面には、帯体を格子状に配し、グローブ１の内面に対して格子状の当接面を有して当接する熱伝導部材１１を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子を実装した基板と、前記発光素子及び基板を覆い該発光素子からの光を透過する透光部とを備える照明装置において、
格子状に配した帯体の長手側端部の一方を前記透光部の内面に当接し、前記発光素子の熱を伝導する熱伝導部材を備え、
該熱伝導部材の熱伝導率は、前記透光部の熱伝導率より大きいことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記基板を載置した放熱板を備え、
該放熱板と前記熱伝導部材とを熱的に接続してあることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記透光部は、ドーム状をなし、
前記熱伝導部材は、
前記透光部の頂部内面を除外して当接してあることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記帯体の厚みは、
前記長手側端部の一方から他方の方向に徐々に薄くしてあることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項５】
前記帯体の短手方向の断面形状は、三角形状であることを特徴とする請求項４に記載の照明装置。
【請求項６】
前記帯体の短手方向の断面形状は、台形状であることを特徴とする請求項４に記載の照明装置。
【請求項７】
前記帯体の前記透光部との当接面の幅は、０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項８】
前記熱伝導部材の熱伝導率は、１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項９】
前記熱伝導部材の反射率は、０．９以上であることを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子を実装した基板と、発光素子及び基板を覆い発光素子からの光を透過する透過部とを備える照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」ともいう）又は有機ＥＬのような発光素子は、発光効率の向上、小型化、低消費電力化、長寿命化等の改善がなされ、照明装置又は表示装置などの光源として使用されている。一例としては、従来の白熱電球及び電球形蛍光灯の代替品として、ＬＥＤを光源とするＬＥＤ電球が商品化されている。
【０００３】
ＬＥＤ電球は、基板上にＬＥＤ素子（ＬＥＤチップ）を実装したＬＥＤパッケージ（ＬＥＤモジュール）、ＬＥＤ素子に電力を供給するための電源回路、ＬＥＤパッケーシを収納するグローブ、ＬＥＤ素子による発熱を放熱するためのヒートシンク、灯具に電気的かつ機械的に接続するための口金などの部品で構成されている。
【０００４】
ＬＥＤ電球において、白熱電球と同程度の全光束を確保するためには、ＬＥＤ素子へ供給する電力を多くする必要があり、点灯状態でのＬＥＤ素子の温度が高くなる。ＬＥＤ素子の温度が上昇すると、ＬＥＤ素子の発光効率が低下し、発光効率の低下分を補うためにさらに多くの電力を供給しなければならず、ＬＥＤ素子の温度がさらに高くなるという悪循環に陥る。
【０００５】
このような悪循環を回避するためには、ヒートシンクを大きくしてＬＥＤ素子の発熱を外部へ放熱する方法がある。しかし、ヒートシンクを大きくするとＬＥＤ電球自体の寸法が従来の白熱電球又は電球形蛍光灯より大きくなり、既存の灯具に装着できず装着率が低下して代替品として使用できなくなるという問題があった。
【０００６】
そこで、グローブ（バルブ）の内面にグローブの熱伝導率よりも高い熱伝導率の透光性層を形成するとともに、透光性層の熱伝導率と同等以上の熱伝導率を有する伝熱部を介して、透光性層の一部をヒートシンクに接続することにより、ＬＥＤ素子からの熱を効率よく放出することができるランプが開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−１６２２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１のランプにあっては、グローブ（バルブ）の内面に透光性層を形成してＬＥＤ素子からの熱をブローブへ伝導させるためには、透光性層の熱伝導率が金属と同程度以上となるような材料を用いる必要がある。しかし、金属と同程度以上の熱伝導率を有する材料は、一般的に光の透光性が低くなる。このため、特許文献１のランプでは、光の透過率が低下し、全光束が少なくなるという問題がある。
【０００９】
本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、全光束を低下させることなく発光素子からの熱を効率よく放出することができ、小型化を実現することができる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】
【００１０】
本発明に係る照明装置は、発光素子を実装した基板と、前記発光素子及び基板を覆い該発光素子からの光を透過する透光部とを備える照明装置において、格子状に配した帯体の長手側端部の一方を前記透光部の内面に当接し、前記発光素子の熱を伝導する熱伝導部材を備え、該熱伝導部材の熱伝導率は、前記透光部の熱伝導率より大きいことを特徴とする。
【００１１】
本発明にあっては、格子状に配した帯体の長手側端部の一方を透光部の内面に当接し、発光素子の熱を伝導する熱伝導部材を備える。従来のように熱伝導層が透光部の内面全体を覆うように設けられておらず、熱伝導部材が格子状をなすので、熱伝導部材の光透過率が小さい場合でも発光素子からの光を遮ることなく全光束の低下を回避することができる。また、透光部の熱伝導率より大きい熱伝導率を有する熱伝導部材を透光部に当接してあるので、発光素子からの熱が熱伝導部材へ伝わると透光部にも熱が伝わり、透光部の温度が上昇して透光部からの放射及び対流による放熱効果を高めることができる。これにより、発光素子から発する光を妨げることなく、発光素子からの熱を効率良く放出するため、発光素子の温度上昇が抑制でき、発光素子の発光効率が向上する。また、大型のヒートシンクを用いる必要がないため、照明装置の大きさを小型化でき、既存の灯具に取り付けることができるため照明装置の装着率が向上する。
【００１２】
本発明に係る照明装置は、前記基板を載置した放熱板を備え、該放熱板と前記熱伝導部材とを熱的に接続してあることを特徴とする。
【００１３】
本発明にあっては、基板を載置した放熱板を備え、放熱板と熱伝導部材とを熱的に接続してある。発光素子で発生した熱が基板へ伝わり、基板に伝わった熱が放熱板へ伝わる。放熱板と熱伝導部材とを熱的に接続してあるので、放熱板に伝わった熱は熱伝導部材へ伝わり、透光部の温度がさらに上昇する。これにより、発光素子からの熱を一層効率よく放出することができる。
【００１４】
本発明に係る照明装置は、前記透光部は、ドーム状をなし、前記熱伝導部材は、前記透光部の頂部内面を除外して当接してあることを特徴とする。
【００１５】
本発明にあっては、透光部は、ドーム状をなし、熱伝導部材は、透光部の頂部内面を除外して当接してある。透光部の頂部内面、すなわち、透光部の発光素子と対抗する位置（面）には熱伝導部材が存在しないので、例えば、照明装置を灯具に取り付けた状態で外部から格子状の熱伝導部材が見えにくくなる。これにより、透光部に明るさの明暗が生じることなく違和感が生じない。また、透光部の頂部においては、熱伝導部材で光が遮られることがなく全光束の低下を抑制することができる。
【００１６】
本発明に係る照明装置は、前記帯体の厚みは、前記長手側端部の一方から他方の方向に徐々に薄くしてあることを特徴とする。
【００１７】
本発明にあっては、帯体の厚みは、長手側端部の一方、すなわち当接面から長手側端部の他方の方向に徐々に薄くしてある。すなわち、帯体の表面の長手側端部の一方から他方の方向の接線方向と、発光素子で発せられた光が透光部へ向かう進行方向とは、ほぼ一致、あるいは小さい交差角度で交差する。これにより、発光素子で発せられた光が帯体の表面で反射した場合、透光部の方向へ反射されるので、発光素子からの光を透光部から外部へ放射させることができ、全光束の低下を抑制することができる。また、格子状に配した帯体の表面で反射した光を透光部の外部へ導くことができるので、配光特性を向上させることができる。
【００１８】
本発明に係る照明装置は、前記帯体の短手方向の断面形状は、三角形状であることを特徴とする。
【００１９】
本発明にあっては、帯体の短手方向の断面形状は、三角形状である。すなわち、三角形状の頂点が発光素子の方向へ向くので、発光素子で発せられた光が帯板で反射して発光素子の方向、あるいは透光部の内部に戻ることを防止することができ、発光素子で発せられた光が帯体の表面で反射した場合、光を透光部の方向へ反射させて、発光素子からの光をすべて透光部から外部へ放射させることができ、全光束が減少しない。
【００２０】
本発明に係る照明装置は、前記帯体の短手方向の断面形状は、台形状であることを特徴とする。
【００２１】
本発明にあっては、帯体の短手方向の断面形状は、台形状である。すなわち、台形状の上底の面（上底面）の垂線方向が発光素子の方向へ向く。これにより、発光素子で発せられた光が帯体の上底面で反射した場合には、反射光は発光素子の方向、あるいは透光部の内部に戻る。しかし、上底面以外の表面で反射した光は、透光部の方向へ反射されるので、発光素子からの光を透光部から外部へ放射させることができ、全光束の低下を抑制することができる。
【００２２】
本発明に係る照明装置は、前記帯体の前記透光部との当接面の幅は、０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００２３】
本発明にあっては、帯体の透光部との当接面の幅は、０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である。当接面の幅を０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下にすることにより、熱伝導部材と透光部との接触面積を必要十分に大きくすることができ、熱伝導部材から透光部への熱伝導により透光部の温度が上昇するので放熱効果を向上させることができる。また、熱伝導部材と透光部との接触面積を必要十分に小さくすることができ、発光素子からの光が熱伝導部材で遮られることを抑制して全光束の減少を防止することができる。
【００２４】
本発明に係る照明装置は、前記熱伝導部材の熱伝導率は、１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることを特徴とする。
【００２５】
本発明にあっては、熱伝導部材の熱伝導率は、１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である。これにより、熱伝導部材の温度が上昇するので、透光部の温度も上昇させることができ、放熱効果が向上する。
【００２６】
本発明に係る照明装置は、前記熱伝導部材の反射率は、０．９以上であることを特徴とする。
【００２７】
本発明にあっては、熱伝導部材の反射率は、０．９以上である。これにより、熱伝導部材に照射された光を効率良く反射させることができ、全光束の減少を防止することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、発光素子から発する光を妨げることなく、発光素子からの熱を効率良く放出するため、発光素子の温度上昇が抑制でき、発光素子の発光効率が向上する。また、大型のヒートシンクを用いる必要がないため、照明装置の大きさを小型化でき、既存の灯具に取り付けることができるため照明装置の装着率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施の形態１のＬＥＤ電球の一例を示す外観図である。
【図２】実施の形態１のＬＥＤ電球の一例を示す断面図である。
【図３】実施の形態１の熱伝導部材の一例を示す斜視図である。
【図４】実施の形態１の熱伝導部材の一例を示す平面図である。
【図５】実施の形態１の熱伝導部材の一例を示す側面図である。
【図６】実施の形態１の熱伝導部材の取り付け状態の一例を示す断面図である。
【図７】熱伝導部材の帯体の断面形状が三角形の場合の例を示す説明図である。
【図８】熱伝導部材の帯体の断面形状が長方形の場合の例を示す説明図である。
【図９】熱伝導部材の帯体の断面形状が円形の場合の例を示す説明図である。
【図１０】熱伝導部材の帯体の断面形状が台形の場合の例を示す説明図である。
【図１１】熱伝導部材の帯体の断面形状が菱形の場合の例を示す説明図である。
【図１２】熱伝導部材の他の例を示す斜視図である。
【図１３】熱伝導部材の他の例を示す斜視図である。
【図１４】熱伝導部材の他の例を示す斜視図である。
【図１５】実施の形態２のＬＥＤ電球の一例を示す断面図である。
【図１６】実施の形態２の熱伝導部材の一例を示す斜視図である。
【図１７】実施の形態２の熱伝導部材の一例を示す平面図である。
【図１８】実施の形態２の熱伝導部材の一例を示す側面図である。
【図１９】熱伝導部材の他の例を示す斜視図である。
【図２０】熱伝導部材の他の例を示す斜視図である。
【図２１】熱伝導部材の他の例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
（実施の形態１）
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて、ＬＥＤ電球を例として説明する。なお、本実施の形態の照明装置は、ＬＥＤ電球に限定されるものではない。
【００３１】
図１は実施の形態１のＬＥＤ電球１００の一例を示す外観図であり、図２は実施の形態１のＬＥＤ電球１００の一例を示す断面図であり、図３は実施の形態１の熱伝導部材１１の一例を示す斜視図であり、図４は実施の形態１の熱伝導部材１１の一例を示す平面図であり、図５は実施の形態１の熱伝導部材１１の一例を示す側面図である。
【００３２】
図１に示すように、ＬＥＤ電球１００は、外観上、透光部としてのグローブ１、ＬＥＤパッケージを載置する放熱板としてのＬＥＤ取付台２、ヒートシンク３、絶縁リング４、口金５などを備える。
【００３３】
より詳細には、図２に示すように、ＬＥＤ電球１００は、発光素子としてのＬＥＤ素子７（ＬＥＤチップ）を実装した基板６（ＬＥＤ素子７と基板６とを纏めてＬＥＤパッケージ１６という）をＬＥＤ取付台２に載置してある。なお、ＬＥＤパッケージ１６は、ＬＥＤ素子７を封止するための封止材（不図示）を有する。
【００３４】
グローブ１は、ドーム状をなし、基板６、ＬＥＤ素子７などを覆う。グローブ１の内面には、帯体を格子状に配し、グローブ１の内面に対して格子状の当接面を有して当接する熱伝導部材１１を備える。熱伝導部材１１は、グローブ１の頂部内面１０１を除外した内面１０２においてグローブ１と当接（接触）する。
【００３５】
ヒートシンク３の内部には、ＬＥＤ素子７に電力を供給するための電源基板１２を備え、リード線１０により電源基板１２からの電力がＬＥＤパッケージ１６へ供給される。また、導線９により口金５と電源基板１２とが接続してあり、口金５を介して商用電源からの交流電圧が電源基板１２へ供給される。
【００３６】
絶縁リング４は、ヒートシンク３と口金５とを電気的に絶縁する。絶縁リング４の内部には充填材８を充填してある。
【００３７】
ＬＥＤ素子７は、絶縁基板であるサファイア(Ａｌ2 Ｏ3 )基板６を下にして窒化ガリウム(ＧａＮ)からなる半導体発光層を上に積層し、電極層(ＩＴＯ層)が上面に形成されたものである。ＬＥＤ素子７は、ワイヤーによって基板６上にワイヤーボンド実装されている。基板６は配線が施され、ＬＥＤ素子７は基板６上の配線と電気的に接続されている。
【００３８】
ＬＥＤ素子７を封止する封止材は、樹脂製であって、複数のＬＥＤ素子７を覆っており、ＬＥＤ素子７の劣化を抑制する。また、封止材は、蛍光塗料を含有しており、ＬＥＤ素子７が発する光の色を所望の色に変換することができる。
【００３９】
なお、発光素子は、ＬＥＤ素子７に限定されるものではなく、例えば、ＥＬ素子を用いることもできる。また、上述のＬＥＤパッケージ１６を光源として用いているが、これに限らず、従来光源として使用されている各種光源(例えば、フリップチップ実装されたＬＥＤパッケージ)を使用することができる。
【００４０】
グローブ１は、透光性を有するポリカーボネート（ＰＣ)によりドーム状に形成されている。グローブ１の材質は、ポリカーボネートに限定されるものではなく、透光性を持つ材料であれば、例えば、ガラス、アクリル等の材質を使用することもできる。
【００４１】
グローブ１は、ＬＥＤ取付台２上に配置されており、接着剤、ねじ等の公知の方法により固定されている。グローブ１の内面側、又は外面側には光を拡散させる処理が施されており、ＬＥＤパッケージ１６から発する光が拡散される。また、グローブ１の開口部の半径は、ドーム状の半径よりも小さい。なお、熱伝導部材１１の取り付けを容易にすべく、グローブ１の開口部の半径を、ドーム状の半径と同程度にしてもよい。
【００４２】
ＬＥＤ取付台２は、ＬＥＤパッケージ１６（基板６）を積載するための基台である。ＬＥＤパッケージ１６から発する熱をヒートシンク３及び熱伝導部材１１へ伝えるため、ＬＥＤ取付台２の材質は、アルミニウム(Ａ６０６３)を用いている。なお、ＬＥＤ取付台２の材質は、これに限られるものではなく、熱伝導率の高い材質であれば、例えば、鉄、銅、アルミニウム等の金属及びその合金など様々な材質を用いることができる。
【００４３】
ヒートシンク３は、側面部に複数の放熱フィンをヒートシンク３の中心から外側に向けて放射状に設けてあり、ＬＥＤパッケージ１６から発する熱を放熱する。ヒートシンク３はＬＥＤ取付台２に接着剤、ねじ、かしめ等の公知の方法により固定してある。ＬＥＤパッケージ１６からＬＥＤ取付台２を介して伝わった熱をヒートシンク３全体に効率よく伝えるため、ヒートシンク３の材質は、アルミニウム(Ａ６０６３)を用いている。なお、ヒートシンク３の材質は、これに限られるものではなく、熱伝導率の高い材質であれば、例えば、鉄、銅、アルミニウム等の金属及びその合金など様々な材質を用いることができる。
【００４４】
また、ヒートシンク３の表面はアルマイト処理が施してある。ヒートシンク３の放射率が通常のアルミニウムに比べ高くなるため効果的に放熱することができる。なお、ヒートシンク３の表面処理は、これに限られるものではなく、放射塗料を塗布するなど放射率が向上する様々な手段を用いることができる。
【００４５】
絶縁リング４は、ヒートシンク３と口金５とが電気的に接触しないように絶縁するための部材である、絶縁リング４の材質は、例えば、ポリブチレンテレフタラート（ＰＢＴ)である。なお、絶縁リング４の材質は、これに限られるものではなく、絶縁性の高い材質であれば、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）などの様々な材質を使用することができる。絶縁リング４は、ヒートシンク３に接着剤、ねじ等の公知の方法により固定してある。
【００４６】
電源基板１２は、図示しない複数の電子部品(例えば、商業電源から供給された交流電力を直流電力に整流する整流回路、当該整流回路により整流された直流電力の電圧値を調整する電圧調整回路等)が実装された基板である。電源基板１２は、ＬＥＤパッケージ１６（ＬＥＤ素子７）を発光させるための回路基板である。電源基板１２は、絶縁リング４に、係止手段、固着手段等の公知の方法により固定してある。
【００４７】
口金５は、例えば、エジソンタイプのＥ２６形の口金であって、ねじ山を備えた筒状に形成された金属性のシェル部を有している。口金５は、当該シェル部の一端側の頂部に絶縁部を介して金属製のアイレット部を有し、他端側が絶縁リング４に装着されている。
【００４８】
充填材８は、絶縁リング４及び口金５内部に充填されており、電源基板１２を覆っている。充填材８の材質は、絶縁性が高く、熱伝導率が高い樹脂であり、電源基板１２から発する熱を絶縁リング４及び口金５へ伝導する役目を有する。
【００４９】
導線９は、電源基板１２と口金５とを電気的に接続するための配線である。導線９は、電源基板１２と口金５のアイレット部の内側面に接続されており、また図示しない導線が電源基板１２と口金５のシェル部の内側面に接続されており、図示しない灯具内の電極と接触して、電源基板１２に灯具から供給される電力を伝える役目を有する。
【００５０】
リード線１０は、電源基板１２とＬＥＤパッケージ１６とを電気的に接続するための配線である。リード線１０を介して電源基板１２によって整流・調整された直流電力がＬＥＤパッケージ１６へ供給される。
【００５１】
図３〜図５に示すように、熱伝導部材１１は、ＬＥＤ取付台２に熱的に接続させて装着するための装着部１１１、複数の帯状の帯体１１２、１１３、１１４、１１５を有する。熱伝導部材１１は、帯体１１２〜１１５を格子状に配し、帯体１１２〜１１５の長手側端部の一方をグローブ１の内面１０２に当接してある。
【００５２】
より具体的には、熱伝導部材１１は、帯体１１２〜１１４により、グローブ１内面側の円周方向に沿って横方向の格子が円周状に等間隔で３列なすようにしてある。また、熱伝導部材１１は、２４個の帯体１１５により、グローブ１内面側の円周方向に沿って、縦方向の格子が放射状に等間隔で２４列なすようにしてある。
【００５３】
なお、格子の列を多くする、すなわち格子の間隔が狭いほど、グローブ１へ熱を伝える効果が大きくなるので、ＬＥＤ電球１００の温度をどの程度下げるかによって、熱伝導部材１１の格子の数を決定することができる。
【００５４】
図３〜図５に示すように、熱伝導部材１１もグローブ１と同様にドーム状をなす。熱伝導部材１１は、ドーム状の頂部には格子を構成せずに開口部１１６を設けてある。熱伝導部材１１をグローブ１の内側に取り付けた場合、熱伝導部材１１は、グローブ１の頂部内面１０１を除外した内面１０２で当接する。すなわち、熱伝導部材１１は、ＬＥＤパッケージ１６と対向する位置のグローブ１の部分（上側部）を覆っていない。これは、ＬＥＤ電球１００を灯具に取り付けた場合、一般的にはグローブ１の中央部（ドーム形状の頂部）が見える。そこで、グローブ１の中央部（ドーム形状の頂部）を熱伝導部材１１で塞がないようにすることにより、外部から格子状の熱伝導部材１１を視認しにくくすることができる。
【００５５】
熱伝導部材１１は、グローブ１の内面側に接着剤によって取り付けられ、熱的に接続されている。接着剤の熱伝導率は高いほどよい。また、熱伝導部材１１は、ＬＥＤ取付台２と放熱樹脂等によって熱的に接続されており、これによってＬＥＤパッケージ１６の発熱は、ＬＥＤ取付台２を介して熱伝導部材１１へ伝わる。熱伝導部材１１に伝わった熱は、さらにグローブ１へ伝わり、グローブ１から放熱される。なお、熱伝導部材１１のグローブ１への取り付け方法は、接着剤に限定されるものではなく、例えば、グローブ１にインサート成形する等様々な手段を用いることができる。
【００５６】
熱伝導部材１１の材質は、アルミニウム(Ａ６０６３)であり、熱伝導部材１１の熱伝導率は、２１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、伝熱効果に優れている。なお、熱伝導部材１１の材質は、アルミニウムに限定されるものではなく、熱伝導率の高い材質であれば、例えば、鉄、銅、アルミニウム等の金属及びその合金など様々な材質を用いることができる。グローブ１への熱伝導を効果的にするためには、熱伝導部材１１の熱伝導率は、１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であればよい。
【００５７】
図６は実施の形態１の熱伝導部材１１の取り付け状態の一例を示す断面図である。熱伝導部材１１の帯体１１２、１１３、１１４（なお、帯体１１５は不図示）の長手側端部の一方は、グローブ１の内面１０２に対して当接面１４で当接するように熱伝導部材１１をグローブ１へ固定してある。なお、以下の説明は帯体１１５についても同様である。
【００５８】
図６に示すように、帯体１１２〜１１４の短手方向の断面形状は、当接面１４（長手側端部の一方）からＬＥＤ素子７の方向（長手側端部の他方の方向）に厚みが徐々に薄くなるテーパ状をなしている。図６の例では、帯体１１２〜１１４の断面形状は、三角形状をなす。すなわち、三角形状は、ＬＥＤパッケージ１６の発光面（ＬＥＤ素子７）の最外部と、熱伝導部材１１の当接面１４の最外部とをそれぞれ結んだ２つの仮想直線（図６中の実線と破線）を２辺とし、グローブ１との当接面１４を３つ目の辺として構成される。
【００５９】
帯体１１２〜１１４の表面のＬＥＤ素子７方向の接線方向（図６中の実線と破線の方向）と、ＬＥＤ素子７で発せられた光がグローブ１へ向かう進行方向とは、ほぼ一致、あるいは小さい交差角度で交差する。これにより、ＬＥＤ素子７で発せられた光が帯体１１２〜１１４の表面でほぼ９０度に近い入射角で入射し、入射した光は、帯体１１２〜１１４の表面に沿ってグローブ１の方向へ反射されるので、ＬＥＤ素子７からの光をグローブ１から外部へ放射させることができ、全光束の低下を抑制することができる。また、格子状に配した帯体１１２〜１１４の表面で反射した光をグローブ１の外部へ導くことができるので、配光特性を向上させることができる。なお、図６の例では、熱伝導部材１１の断面形状は、三角形状をなしているが、三角形状に限定されない。
【００６０】
次に、熱伝導部材１１の帯体の短手方向の断面形状の差異について説明する。図７は熱伝導部材１１の帯体１１３の断面形状が三角形の場合の例を示す説明図である。なお、図７では、熱伝導部材１１の帯体１１３について説明するが、他の帯体１１２、１１４、１１５についても同様である。
【００６１】
図７に示すように、帯体１１３の断面形状は、帯体１１３がグローブ１の内側と当接する当接面１４、帯体１１３の２つの表面１１３ａ、１１３ｂの３面で構成される三角形状をなす。帯体１１３は接着剤１３によりグローブ１に固定してある。
【００６２】
図７に示すように、帯体１１３の断面形状を三角形にした場合、ＬＥＤパッケージ１６の発光面（ＬＥＤ素子７）の最外周部から発せられた光が、帯体１１３の表面１１３ａ又は表面１１３ｂに入射すると、入射した光は、表面１１３ａ又は表面１１３ｂですべて反射され、グローブ１を透過してＬＥＤ電球１００の外へ放射される。ＬＥＤパッケージ１６の発光面全てで同様の現象となるので、全光束は減少しないという効果を得ることができる。また、格子状に配された帯体を有するので、熱伝導部材１１で反射した光は拡散し、ＬＥＤ電球１００の背面側（グローブ１から見てヒートシンク３側）にも進行するので、ＬＥＤ電球１００の配光特性が向上する。
【００６３】
また、帯体１１３の断面形状が三角形であるので、すなわち、三角形状の頂点がＬＥＤ素子７の方向へ向くので、ＬＥＤ素子７で発せられた光が帯体１１３で反射してＬＥＤ素子７の方向へ戻ること、あるいはグローブ１と反対側のグローブ１の内部に戻ることによりＬＥＤ電球１００内部で吸収されることを防止することができる。これにより、ＬＥＤ素子７で発せられた光が帯体１１３の表面で反射した場合、光をグローブ１の方向へ反射させて、ＬＥＤ素子７からの光をすべてグローブ１から外部へ放射させることができ、全光束が減少しない。
【００６４】
図８は熱伝導部材１１の帯体１０３の断面形状が長方形の場合の例を示す説明図である。図８に示すように、帯体１０３の断面形状が長方形の場合、ＬＥＤパッケージ１６の発光面（ＬＥＤ素子７）の最外周部から発せられた光が、帯体１０３へ入射する場合に、帯体１０３の端面１０３ｃ以外の面に入射したときは、入射光は、帯体１０３で反射され、ＬＥＤ電球１００の外へ放射される。しかし、帯体１０３の端面１０３ｃに入射したときは、入射光が端面１０３ｃで反射され、反射光はＬＥＤ電球１００の内部に戻る。この結果、ＬＥＤ素子７から発せられた光のうち、図８の符号Ａで示す領域へ入射する光は、ＬＥＤ電球１００の外へ放射されず内部で吸収されることになる。ＬＥＤパッケージ１６の発光面のすべてで同様の現象が起こるので、全光束が減少することになる。なお、断面形状が正方形の場合も長方形の場合と同様である。
【００６５】
図９は熱伝導部材１１の帯体２０３の断面形状が円形の場合の例を示す説明図である。図９に示すように、帯体２０３の断面形状が円形の場合、ＬＥＤパッケージ１６の発光面（ＬＥＤ素子７）の最外周部から発せられた光が、帯体２０３へ入射する場合に、帯体２０３の略半面２０３ｃ以外の面に入射したときは、入射光は、帯体２０３で反射され、ＬＥＤ電球１００の外へ放射される。しかし、帯体２０３の略半面２０３ｃに入射したときは、入射光が半面２０３ｃで反射され、反射光はＬＥＤ電球１００の内部に戻る。この結果、ＬＥＤ素子７から発せられた光のうち、図９の符号Ａで示す領域へ入射する光は、ＬＥＤ電球１００の外へ放射されず内部で吸収されることになる。ＬＥＤパッケージ１６の発光面のすべてで同様の現象が起こるので、全光束が減少することになる。
【００６６】
図１０は熱伝導部材１１の帯体１２３の断面形状が台形の場合の例を示す説明図である。図１０に示すように、帯体１２３の断面形状が台形の場合、ＬＥＤパッケージ１６の発光面（ＬＥＤ素子７）の最外周部から発せられた光が、帯体１２３の上底の面（上底面）１２３ｃに入射した場合にのみ反射してＬＥＤ電球１００の内部に戻ることになり、上底面１２３ｃ以外の表面１２３ａ又は表面１２３ｂに入射した光は、ＬＥＤ電球１００の外へ放射される。その結果、ＬＥＤ素子７から発せられた光のうち、図１０の符号Ａで示す領域へ入射する光だけがＬＥＤ電球１００の外へ放射されないだけで、ＬＥＤ素子７から発せられた光の体部分は、表面１２３ａ、１２３ｂで反射されてＬＥＤ電球１００の外へ放射される。ＬＥＤパッケージ１６の発光面のすべてで同様の現象が起こるので、帯体の形状が長方形又は円形の場合に比べて全光束の減少を抑制することができる。
【００６７】
図１１は熱伝導部材１１の帯体１３３の断面形状が菱形の場合の例を示す説明図である。図１１に示すように、熱伝導部材１１の帯体１３３の断面形状を菱形にした場合、断面形状が三角形の場合の利点又は効果に加え、熱伝導部材１１に当たる光が少なくなり、外部から熱伝導部材１１が視認しにくくなるという効果もある。この場合、光は接着剤１３を通るため、接着剤１３の材質は、透光性及び熱伝導率が高いものを使用するのが望ましい。なお、図１１の例では、接着剤１３は、帯体１３３の一部であるとすることができる。
【００６８】
図７〜図１１に例示したように、熱伝導部材１１の帯体の短手方向の断面形状は、様々な形状を用いることができる。しかし、全光束の減少を抑制するためには、帯体（接着剤１３を含む）とグローブ１との当接面の幅が同等であれば、断面形状は、長方形（正方形）、円形、台形、三角形（菱形）の順により多くの効果を得ることができる。ただし、格子の間隔によっては、帯体の断面形状が長方形、正方形、円形等であってもよい。なお、図７〜図１１において、帯体の当接面の幅は同等であるとしている。
【００６９】
上述のように、帯体の断面形状は、三角形、あるいは台形の場合、全光束の減少を抑制するのに効果的である。しかし、断面形状は、三角形又は台形に限定されるものではない。例えば、当接面１４からＬＥＤ素子７の方向に徐々に厚みが薄くなるようなテーパ状をなせばよい。すなわち、帯体の表面のＬＥＤ素子７方向の接線方向と、ＬＥＤ素子７で発せられた光がグローブ１へ向かう進行方向とは、ほぼ一致、あるいは小さい交差角度で交差するように断面形状を設定することができる。これにより、ＬＥＤ素子７で発せられた光が帯体の表面で反射した場合、グローブ１の方向へ反射されるので、ＬＥＤ素子７からの光をグローブ１から外部へ放射させることができ、全光束の低下を抑制することができる。また、格子状に配した帯体の表面で反射した光をグローブ１の外部へ導くことができるので、配光特性を向上させることができる。また、帯体の断面形状は、上述の形状に類する形状(例えば、角部が面取り又はフィレット加工されている形状)とすることもできる。
【００７０】
帯体（接着剤１３を含む）とグローブ１との当接面１４の幅は、０．５ｍｍである。なお、当接面１４の幅は、熱伝導部材１１の熱伝導率によって変更することができる。しかし、当接面１４の幅が小さい場合には、熱をグローブ１へ伝えにくくなり、また幅が大きい場合には、デザイン上、光学上の問題が起こり得る。このため、当接面１４の幅は、０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることが望ましい。すなわち、当接面１４の幅を０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下にすることにより、熱伝導部材１１とグローブ１との接触面積を必要十分に大きくすることができ、熱伝導部材１１からグローブ１への熱伝導によりグローブ１の温度が上昇するので放熱効果を向上させることができる。また、熱伝導部材１１とグローブ１との接触面積を必要十分に小さくすることができ、ＬＥＤ素子７からの光が熱伝導部材１１で遮られることを抑制して全光束の減少を防止することができる。
【００７１】
熱伝導部材１１の表面は、鏡面加工が施されており、その可視光領域の反射率は０．９５である。このため、熱伝導部材１１の表面に入射した光は、そのほとんどが反射され、グローブ１を透過してＬＥＤ電球１００の外へ放射される。なお、熱伝導部材１１の反射率は、０．９５でなくてもよく、例えば、反射率が０．９〜０．９５未満となるように表面処理を施すことにより光を効果的に反射させることができ、全光束の減少を防止することができる。すなわち、熱伝導部材１１の反射率を０．９以上とすることにより、熱伝導部材１１に照射された光を効率良く反射させることができ、全光束の減少を防止することができる。
【００７２】
次に放熱経路について説明する。電源基板１２上の電子部品の発熱は、主に電源基板１２及び充填材８を介して、あるいはリード線９を介して口金５へと伝わり、口金５から図示しない灯具へ伝わり、ＬＥＤ電球１００球の外部へ放射、対流及び熱伝導によって放熱される。また、電源基板１２上の電子部品の発熱の一部は、電源基板１２及び充填材８を介して絶縁リング４へと伝わり、ＬＥＤ電球１００の外部へ放射と対流とによって放熱される。さらに、発熱の一部はヒートシンク３へと伝わりＬＥＤ電球１００の外部へ放射と対流とによって放熱される。
【００７３】
ＬＥＤパッケージ１６（ＬＥＤ素子７）の発熱は、ＬＥＤ取付台２を介してヒートシンク３へと伝わり、ＬＥＤ電球１００の外部へ放射と対流とによって放熱される。
【００７４】
従来のように、格子状の熱伝導部材１１を具備しない場合には、グローブ１の熱伝導率が約１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であるため、グローブ１のうち、ＬＥＤ取付台２と接する部分から数ｍｍ程度の箇所までしか熱が伝わらない。このため、グローブ１全体にはほとんど熱が伝わらず、グローブ１からの放熱は極微量であるため、放熱経路は、主にヒートシンク３のみである。グローブ１はＬＥＤ電球の表面積の約１／３を占めるため、表面積の約１／３が放熱に寄与せず、放熱効率が良くなかった。
【００７５】
本実施の形態では、熱伝導部材１１がグローブ１の内面側及びＬＥＤ取付台２と熱的に接触（接続）してあるので、ＬＥＤパッケージ１６の発熱は、ＬＥＤ取付台２を介して熱伝導部材１１へ伝わり、熱伝導部材１１に伝わった熱がさらに接着剤１３を介してグローブ１の内面側へ伝わる。グローブ１の内面側へ伝わった熱は、グローブ１の外面側へ伝わる。グローブ１の熱伝導率は、１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であるが、グローブ１の肉厚が１ｍｍ程度のため、グローブ１の外面側まで熱が伝わる。熱伝導部材１１とグローブ１とが熱的に接触している部分からグローブ１全体へと熱が伝わり、グローブ１の温度が上昇する。グローブ１の熱伝導率は小さいが、熱伝導部材１１の格子の間隔が最適化されているため、格子に囲まれたグローブ１の温度は十分に上昇し、グローブ１から放射と対流とによって放熱する量が大幅に増加する。これにより、ＬＥＤパッケージ１６から発する熱をグローブ１からも効率良く放出でき、ＬＥＤパッケージ１６の温度上昇が抑制されるので、ＬＥＤパッケージ１６の発光効率が向上する。
【００７６】
次に、ＬＥＤ素子７から発せられた光の進行経路について説明する。ＬＥＤパッケージ１６（ＬＥＤ素子７）から発する光は、主にグローブ１内の空気中を介して、グローブ１の内部を透過してＬＥＤ電球１００の外部へ放射される。また、ＬＥＤパッケージ１６から発する光の一部は、グローブ１内の空気中を介して格子状の熱伝導部材１１の表面に入射し、表面で反射した光は、グローブ１の内部を透過してＬＥＤ電球１００の外部へ放射される。
【００７７】
グローブ１の内面側の面積に対する熱伝導部材１１の当接面１４の面積の割合は、例えば、９．２％程度である。熱伝導部材１１へ入射する光は、例えば、反射率が０．９５の帯体表面で反射してＬＥＤ電球１００の外部へ放射されるので、ＬＥＤ電球１００の全光束は、熱伝導部材１１を具備しない場合に比べて、約９９．５４％（９０．８％＋９．２％×０．９５）となり、ほとんど光の損失がないといえる。放熱効果が向上することによりＬＥＤパッケージ１６の発光効率が向上するので、実質的にはＬＥＤ電球１００の全光束は向上することになる。
【００７８】
また、格子状の熱伝導部材１１で反射した光は拡散し、ＬＥＤ電球１００の背面側（グローブ１から見てヒートシンク３の方向）にも光が届くようになるため、配光特性が向上する。
【００７９】
実施の形態１の構成を用いて放熱効果をシミュレーションした結果、実施の形態１の熱伝導部材１１を具備する場合には、具備しない場合と比較して、グローブ１の平均温度が約１０．５℃上昇し、その結果、ＬＥＤ電球１００の主要部の温度が約８．５℃低下することが分かった。
【００８０】
図１２、図１３及び図１４は熱伝導部材１１の他の例を示す斜視図である。図１２〜図１４に示すように、格子状の熱伝導部材１１は、横方向及び縦方向の格子の数又は格子間の間隔を適宜決定することができる。また、熱伝導部材の格子の形状は、これらに例に限定されず、様々な形態のものを用いることができる。
【００８１】
本実施の形態では、グローブ１の熱伝導率（例えば、１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下）より大きい熱伝導率（例えば、１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上）を有し、帯状の帯体１１２〜１１５を格子状に配しグローブ１の内面に対して格子状の当接面１４を有して当接した熱伝導部材１１を備える。従来のように熱伝導層をグローブ１の内面全体を覆うように設けられておらず、熱伝導部材１１が格子状をなすので、熱伝導部材１１の光透過率が小さい場合でもＬＥＤ素子７（ＬＥＤパッケージ１６）からの光を遮ることなく全光束の低下を回避することができる。また、グローブ１の熱伝導率より大きい熱伝導率を有する熱伝導部材１１をグローブ１に当接してあるので、ＬＥＤ素子７からの熱が熱伝導部材１１へ伝わるとグローブ１にも熱が伝わり、グローブ１の温度が上昇してグローブ１からの放射及び対流による放熱効果を高めることができる。これにより、ＬＥＤ素子７から発する光を妨げることなく、ＬＥＤ素子７からの熱を効率良く放出するため、ＬＥＤ素子７の温度上昇が抑制でき、ＬＥＤ素子７の発光効率が向上する。また、大型のヒートシンクを用いる必要がないため、ＬＥＤ電球１００の大きさを小型化でき、既存の灯具に取り付けることができるためＬＥＤ電球１００の装着率が向上する。
【００８２】
また、グローブ１は、ドーム状をなし、熱伝導部材１１は、グローブ１の頂部内面を除外して当接してある。グローブ１の頂部内面、すなわち、グローブ１のＬＥＤ素子７と対抗する位置（面）には熱伝導部材１１が存在しないので、例えば、ＬＥＤ電球１００を灯具に取り付けた状態で外部から格子状の熱伝導部材１１が見えにくくなる。これにより、グローブ１に明るさの明暗が生じることなく違和感が生じない。また、グローブ１の頂部においては、熱伝導部材１１で光が遮られることがなく全光束の低下を抑制することができる。
【００８３】
（実施の形態２）
実施の形態１では、格子状の熱伝導部材１１は、ドーム状の頂部には格子を構成せずに開口部１１６を設けた構成であった。すなわち、熱伝導部材１１は、ＬＥＤパッケージ１６と対向する位置のグローブ１の部分（頂部）を覆っていない構成であったが、熱伝導部材の構成はこれに限定されるものではなく、グローブ１の内側全面を覆った構成であってもよい。
【００８４】
図１５は実施の形態２のＬＥＤ電球１２０の一例を示す断面図であり、図１６は実施の形態２の熱伝導部材２１の一例を示す斜視図であり、図１７は実施の形態２の熱伝導部材２１の一例を示す平面図であり、図１８は実施の形態２の熱伝導部材２１の一例を示す側面図である。
【００８５】
図１５に示すように、実施の形態２のＬＥＤ電球１２０と実施の形態１のＬＥＤ電球１００との相違点は、熱伝導部材１１に代えて熱伝導部材２１を用いる点である。なお、実施の形態１と同様の箇所は同一符号を付して説明を省略する。
【００８６】
図１６〜図１８に示すように、熱伝導部材２１は、ＬＥＤ取付台２に熱的に接続させて装着するための装着部２１１、複数の帯状の帯体２１２、２１３を有する。熱伝導部材２１は、それぞれ９個の帯体２１２、２１３を格子状に配し、グローブ１の内面のほぼ全面に対して格子状の当接面を有して当接することができる形状にしてある。具体的には、熱伝導部材２１は、帯体２１２、２１３それぞれをグローブ１内面側の円周方向に沿って格子が９列×９列をなす構造を有する。なお、格子の列の数が多いほど、すなわち格子の間隔が狭いほど、熱伝導部材２１からグローブ１への熱伝導の効果が大きくなるので、ＬＥＤ電球１２０の温度をどの程度に抑えるかに応じて、格子の列数等を調整することができる。
【００８７】
熱伝導部材２１の格子は、グローブ１内面側全面を覆っている。これによって、グローブ１全体に効果的に熱を伝えることができる。なお、実施の形態１のようにグローブ１内面側の一部分のみを覆ってもよい。
【００８８】
熱伝導部材２１は、実施の形態１と同様に、グローブ１の内面側に接着剤１３によって取り付けられており熱的に接続されている。また、熱伝導部材２１は、ＬＥＤ取付台２と放熱樹脂等によって熱的に接続されている。熱伝導部材２１の材質は、アルミニウム（Ａ６０６３）であり、表面の反射率は０．９５である。
【００８９】
熱伝導部材２１が、グローブ１と当接する当接面（１４）の幅は、実施の形態１と同様に０．５ｍｍである。帯体２１１、２１２の厚みは、例えば、１．０ｍｍである。帯体２１１、２１２の厚さは、厚いほど放熱効果に優れる。
【００９０】
帯体２１１、２１２の短手方向の断面形状は、実施の形態１の図１０の例と同様である。すなわち、帯体２１１、２１２の断面形状は、台形をなす。また、帯体２１１、２１２の断面形状は、図７、図８、図９、図１１等で例示した形状と同様の形状とすることができるが、これらに限定されるものではない。帯体２１１、２１２の断面形状を実施の形態１と同様にすることにより、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００９１】
実施の形態２では、グローブ１の内面側の面積に対する格子状の熱伝導部材２１がグローブ１に当接する当接面の面積の割合は、例えば、９．４％である。熱伝導部材２１の表面の反射率は、０．９５である。また、帯体２１１、２１２の断面形状が台形であり、上底の面（上底面）で反射してＬＥＤ電球１２０内部に戻って外部へ放射されない光の割合は、例えば、３０％程度である。これらの条件により、ＬＥＤ電球１２０の全光束は、熱伝導部材２１を具備しない場合に比べて、熱伝導部材２１を具備する場合には、９６．８５％（９０．６％＋９．４％×０．７×０．９５）となり、光の損失は少ない。放熱効果が向上することによりＬＥＤパッケージ１６の発光効率が向上するので、実質的にはＬＥＤ電球１００の全光束は同程度か、あるいは向上することになる。
【００９２】
また、格子状の熱伝導部材２１で反射した光は拡散し、ＬＥＤ電球１２０の背面側（グローブ１から見てヒートシンク３の方向）にも光が届くようになるため、配光特性が向上する。
【００９３】
実施の形態２の構成を用いて放熱効果をシミュレーションした結果、実施の形態２の熱伝導部材２１を具備する場合には、具備しない場合と比較して、グローブ１の平均温度が約１１．０℃上昇し、その結果、ＬＥＤ電球１２０の主要部の温度が約９．３℃低下することが分かった。
【００９４】
図１９、図２０及び図２１は熱伝導部材２１の他の例を示す斜視図である。図１９〜図２１に示すように、格子状の熱伝導部材２１は、格子の数又は格子間の間隔を適宜決定することができる。また、熱伝導部材２１の格子の形状は、これらに例に限定されず、様々な形態のものを用いることができる。
【００９５】
実施の形態２では、グローブ１の熱伝導率（例えば、１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下）より大きい熱伝導率（例えば、１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上）を有し、帯状の帯体２１２、２１３を格子状に配しグローブ１の内面に対して格子状の当接面（１４）を有して当接した熱伝導部材２１を備える。熱伝導部材２１が格子状をなすので、熱伝導部材２１の光透過率が小さい場合でもＬＥＤ素子７（ＬＥＤパッケージ１６）からの光を遮ることなく全光束の低下を回避することができる。また、グローブ１の熱伝導率より大きい熱伝導率を有する熱伝導部材２１をグローブ１に当接してあるので、ＬＥＤ素子７からの熱が熱伝導部材２１へ伝わるとグローブ１にも熱が伝わり、グローブ１の温度が上昇してグローブ１からの放射及び対流による放熱効果を高めることができる。これにより、ＬＥＤ素子７から発する光を妨げることなく、ＬＥＤ素子７からの熱を効率良く放出するため、ＬＥＤ素子７の温度上昇が抑制でき、ＬＥＤ素子７の発光効率が向上する。また、大型のヒートシンクを用いる必要がないため、ＬＥＤ電球１２０の大きさを小型化でき、既存の灯具に取り付けることができるためＬＥＤ電球１２０の装着率が向上する。
【００９６】
本発明は特許請求の範囲に記載した事項の範囲内において種々変更した形態にて実施することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
以上のように本実施の形態のＬＥＤ電球は、放熱効果が高いので、ＬＥＤを用いたＬＥＤ電球だけではなく、他の照明装置に適用できる用途の広いものである。
【符号の説明】
【００９８】
１  グローブ（透光部）
２  ＬＥＤ取付台（放熱板）
３  ヒートシンク
４  絶縁リング
５  口金
６  基板
７  ＬＥＤ素子(発光素子)
１１  熱伝導部材
１１２、１１３、１１４、１１５  帯体
１３  接着剤
１４  当接面
１６  ＬＥＤパッケージ
２１  熱伝導部材
２１２、２１３  帯体
【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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