(57)【要約】【課題】基板の上部面と下部面にＬＥＤをそれぞれ実装し、基板の前面方向及び後面方向に光を放出することにより、白熱電球並みの配光特性が得られるＬＥＤランプを提供すること。【解決手段】本発明の実施形態に係るＬＥＤランプは、基板と、基板の上部面に実装される少なくとも一つの第１のＬＥＤと、基板の下部面に実施される少なくとも一つの第２のＬＥＤと、基板が搭載面に搭載され、前記搭載面の上部面に有するヒートシンクと、第２のＬＥＤの下部を覆うようにヒートシンク上に位置する反射面と、基板、第１のＬＥＤ、及び第２のＬＥＤを覆うように配置された透光性カバーと、を備える。【選択図】図２
2012248533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の上部面に実装される少なくとも一つの第１のＬＥＤと、
前記基板の下部面に実施される少なくとも一つの第２のＬＥＤと、
前記基板が搭載面に搭載され、前記搭載面の上部面に形成されるヒートシンクと、
前記第２のＬＥＤの下部を覆うように前記ヒートシンク上に位置する反射面と、
前記基板、前記第１のＬＥＤ、及び前記第２のＬＥＤを覆うように配置された透光性カバーと、
を備えることを特徴とするＬＥＤランプ。
【請求項２】
前記透光性カバーの下端は、前記ヒートシンクの外周縁に結合されることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤランプ。
【請求項３】
前記搭載面は、前記基板よりも狭い面積で形成され、前記第２のＬＥＤは、前記搭載面の外側において前記基板の下部面に実装されることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤランプ。
【請求項４】
前記搭載面は、前記透光性カバーの高さの中間に配置されることを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤランプ。
【請求項５】
前記反射面は、前記搭載面の端部の上部端から透光性カバーの下部端に対応または隣接する下部端まで連続的に接続されることを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤランプ。
【請求項６】
前記反射面は、前記上部端と前記下部端を結ぶ直線に対して窪んだ曲面を有することを特徴とする請求項５に記載のＬＥＤランプ。
【請求項７】
前記反射面は、上部の傾きが下部の傾きよりも大きいことを特徴とする請求項６に記載のＬＥＤランプ。
【請求項８】
前記反射面は、高さの中間において境界をなす凹部と凸部を有することを特徴とする請求項５に記載のＬＥＤランプ。
【請求項９】
前記反射面は、前記上部端と前記下部端を結ぶ直線に対して膨らんだ曲面を有することを特徴とする請求項５に記載のＬＥＤランプ。
【請求項１０】
前記透光性カバーは、前記基板または前記第２のＬＥＤと同じ高さにおける直径が最も大きいことを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤランプ。
【請求項１１】
前記透光性カバーは、互いに結合された上部と下部を有することを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤランプ。
【請求項１２】
前記上部と前記下部の境界が前記基板の周縁に隣接することを特徴とする請求項１１に記載のＬＥＤランプ。
【請求項１３】
前記透光性カバーは、蛍光体を有することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のＬＥＤランプ。
【請求項１４】
前記基板の上部面上には、複数の第１のＬＥＤが実装され、前記基板の下部面上の外郭には、複数の第２のＬＥＤが前記基板の周縁に沿って配列されて実装され、前記第２のＬＥＤの配列の内側に前記第１のＬＥＤが全て位置することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載のＬＥＤランプ。
【請求項１５】
前記第２のＬＥＤの個数が前記第１のＬＥＤの個数よりも多いことを特徴とする請求項１４に記載のＬＥＤランプ。
【請求項１６】
前記基板の下部面には、複数の第２のＬＥＤが所定の配列で実装され、前記反射面は、前記ヒートシンクの上部の周りに設けられ、前記反射面から半径方向に複数の隔壁反射部が突設され、前記複数の隔壁反射部によって前記第２のＬＥＤの実装領域が複数個に区画されることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤランプ。
【請求項１７】
前記基板の上部面には、複数の第１のＬＥＤが所定の配列で実装され、前記基板の上部面に設けられた複数の隔壁反射部によって、前記第１のＬＥＤの実装領域が複数個に区画されることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤランプ。
【請求項１８】
前記ヒートシンクの上部には、複数のカバー支持リブが放射状に延設され、前記透光性カバーは、複数の透光性カバー片を有し、前記複数の透光性カバー片のそれぞれは、隣接するカバー支持リブ間のギャップに側方向に挿設されることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤランプ。
【請求項１９】
前記基板の上部面には、複数の第１のＬＥＤが所定の配列で実装され、前記基板の上部面に設けられた複数の隔壁反射部によって、前記第１のＬＥＤの実装領域が複数個に区画され、前記カバー支持リブのそれぞれは、前記隔壁反射部を有することを特徴とする請求項１８に記載のＬＥＤランプ。
【請求項２０】
前記ヒートシンクは、外部の空気がヒートシンクの内部に流入可能に一定の深さだけ切開して形成される少なくとも一つの空気流動路が設けられることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤランプ。
【請求項２１】
前記空気流動路は、最上部端が前記透光性カバーの高さの中間に位置するように延びることを特徴とする請求項２０に記載のＬＥＤランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤランプに関し、より詳しくは、基板の上部面と下部面にＬＥＤをそれぞれ実装し、基板の前面方向及び後面方向に光を放出することができ、白熱電球並みの配光特性が得られるＬＥＤランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＥＤは、高効率と鮮明度等の様々な特性により、多くの分野において光源として活用されている。その中でも、照明分野において従来のランプにＬＥＤが適用されたＬＥＤランプへの交替が急速に行われている。
【０００３】
このようなＬＥＤランプの指向角は、発光源として用いられるＬＥＤの指向角である１２０°である。従来は、ランプにＬＥＤを使用するに当たって、光効率や寿命性能等は考慮されていたが、指向角の特性は大きな問題として顕在してはいなかった。
【０００４】
しかし、近年、既存の白熱電球並みの指向角及び配光特性を有するＬＥＤランプに対する要求が増えている。
【０００５】
このような要求に応じて、指向角及び配光特性を、従来の白熱電球並にするために、レンズタイプ、レフレクタータイプ、垂直型ＬＥＤのＬＥＤランプが開発されてきた。
【０００６】
しかし、レフレクタータイプのＬＥＤランプは、発光源であるＬＥＤの後面部に光を送ることは容易であるが、光効率が低いという問題点があった。また、レンズタイプのＬＥＤランプは、光制御及び光効率の側面では、レフレクタータイプのＬＥＤランプよりも高いが、光指向角特性の実現には技術的な難しさがあり、特にＬＥＤの後面部に光を送り難いという問題点があった。
【０００７】
一方、垂直型ＬＥＤは、ＬＥＤの上部をバルブと垂直に配置し、側面に発光する形態である。これにより、配光曲線が極めて良好に現れるが、四方に一定に発光するようにＬＥＤを制御することは困難であり、ＬＥＤが実装される基板の分割が必要であり、作業が難しく、価格が高くなるという問題点があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、基板の上部面と下部面にＬＥＤをそれぞれ実装し、基板の前面方向及び後面方向に光を放出することにより、白熱電球並みの配光特性が得られるＬＥＤランプを提供することにある。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、ヒートシンクの一部の形状を変更して反射面を形成することにより、基板の下部面に実装され、基板の後面方向に進行する光を反射させ、指向角を拡張することができるＬＥＤランプを提供することにある。
【００１０】
さらに、本発明のまた他の目的は、ヒートシンクに放熱フィンを設け、ヒートシンクの内部に外部に連通する空気流動路を形成することにより、空気の流れによりＬＥＤから発生する熱を効果的に放出することができるＬＥＤランプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の一実施形態によるＬＥＤランプは、基板と、前記基板の上部面に実装される少なくとも一つの第１のＬＥＤと、前記基板の下部面に実施される少なくとも一つの第２のＬＥＤと、前記基板が搭載面に搭載され、前記搭載面の上部面に形成されるヒートシンクと、前記第２のＬＥＤの下部を覆うように前記ヒートシンク上に位置する反射面と、前記基板、前記第１のＬＥＤ、及び前記第２のＬＥＤを覆うように配置された透光性カバーと、を備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明の一実施形態において、前記透光性カバーの下端は、前記ヒートシンクの外周縁に結合される。
【００１３】
本発明の一実施形態において、前記搭載面は、前記基板よりも狭い面積で形成され、前記第２のＬＥＤは、前記搭載面の外側において前記基板の下部面に実装される。
【００１４】
本発明の一実施形態において、前記搭載面は、前記透光性カバーの高さの中間に配置される。
【００１５】
本発明の一実施形態において、前記反射面は、前記搭載面の端部の上部端から透光性カバーの下部端に対応または隣接する下部端まで連続的に接続される。
【００１６】
本発明の一実施形態において、前記反射面は、前記上部端と前記下部端を結ぶ直線に対して窪んだ曲面を有する。前記反射面は、上部の傾きが下部の傾きよりも大きくてもよい。他の実施形態において、前記反射面は、高さの中間において境界をなす凹部と凸部を有してもよい。また他の実施形態において、前記反射面は、前記上部端と前記下部端を結ぶ直線に対して膨らんだ曲面を有してもよい。
【００１７】
本発明の一実施形態において、前記透光性カバーは、前記基板または前記第２のＬＥＤと同じ高さにおける直径が最も大きい。一実施形態において、前記透光性カバーは、互いに結合された上部と下部を有する。一実施形態において、前記上部と前記下部の境界が前記基板の周縁に隣接する。一実施形態において、前記透光性カバーは、蛍光体を有してもよい。
【００１８】
本発明の一実施形態において、前記基板の上部面上には、複数の第１のＬＥＤが実装され、前記基板の下部面上の外郭には、複数の第２のＬＥＤが前記基板の周縁に沿って配列されて実装され、前記第２のＬＥＤの配列の内側に前記第１のＬＥＤが全て位置する。
【００１９】
本発明の一実施形態において、前記第２のＬＥＤの個数が前記第１のＬＥＤの個数よりも多くてもよい。
【００２０】
本発明の一実施形態において、前記基板の下部面には、複数の第２のＬＥＤが所定の配列で実装され、前記反射面は、前記ヒートシンクの上部の周りに設けられ、前記反射面から半径方向に複数の隔壁反射部が突設され、前記複数の隔壁反射部によって前記第２のＬＥＤの実装領域が複数個に区画されてもよい。
【００２１】
本発明の一実施形態において、前記基板の上部面には、複数の第１のＬＥＤが所定の配列で実装され、前記基板の上部面に設けられた複数の隔壁反射部によって、前記第１のＬＥＤの実装領域が複数個に区画されてもよい。
【００２２】
本発明の一実施形態において、前記ヒートシンクの上部には、複数のカバー支持リブが放射状に延設され、前記透光性カバーは、複数の透光性カバー片を有し、前記複数の透光性カバー片のそれぞれは、隣接するカバー支持リブ間のギャップに側方向に挿設されてもよい。
【００２３】
本発明の一実施形態において、前記基板の上部面には、複数の第１のＬＥＤが所定の配列で実装され、前記基板の上部面に設けられた複数の隔壁反射部によって、前記第１のＬＥＤの実装領域が複数個に区画され、前記カバー支持リブのそれぞれは、前記隔壁反射部を有する。
【００２４】
本発明の一実施形態において、前記ヒートシンクは、外部の空気がヒートシンクの内部に流入可能に一定の深さだけ切開して形成される少なくとも一つの空気流動路が設けられる。
【００２５】
本発明の一実施形態において、前記空気流動路は、最上部端が前記透光性カバーの高さの中間に位置するように延びる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によると、基板の上部面と下部面にＬＥＤをそれぞれ実装し、基板の前面方向及び後面方向に光を放出することができ、白熱電球並みの配光特性が得られる。
【００２７】
また、本発明によると、ヒートシンクの一部の形状を変更して反射面を形成することにより、基板の下部面に実装され、基板の後面方向に進行する光を反射させて指向角を拡張することができる。
【００２８】
また、本発明によると、ヒートシンクに放熱フィンを設け、ヒートシンクの内部に外部に連通する空気流動路を形成することにより、空気の流れを通じてＬＥＤから発生する熱を効果的に放出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態によるＬＥＤランプの全体組立図である。
【図２】図１に示したＬＥＤランプの断面図である。
【図３】図１に示したＬＥＤランプを切開した状態を示す底面斜視図である。
【図４】図２の円を拡大して示したＬＥＤランプの拡大断面図である。
【図５】図１〜図４に示した第１のＬＥＤと第２のＬＥＤの光が外部に照射される状態を概念的に示した図である。
【図６】基板の上部面上の第１のＬＥＤと基板の下部面上の第２のＬＥＤの配列を示す平面図である。
【図７】図１〜図５に示したＬＥＤランプの配光分布を示す図である。
【図８】本発明の実施形態によるＬＥＤランプの透光性カバーの他の例を示す図である。
【図９】本発明の実施形態によるＬＥＤランプの透光性カバーの他の例を示す図である。
【図１０】本発明の他の実施形態による膨らんだ反射面を有するＬＥＤランプを示す拡大断面図である。
【図１１】（ａ）及び（ｂ）は、窪んだ反射面を有するＬＥＤランプと膨らんだ反射面を有するＬＥＤランプの差を示す図である。
【図１２】直線傾斜面からなる反射面を有するＬＥＤランプを示す図である。
【図１３】（ａ）及び（ｂ）は、凹面と凸面を全て有する反射面を備えるＬＥＤランプを示す図である。
【図１４】本発明の一実施形態によるＬＥＤランプにおける基板の下部面の第２のＬＥＤの実装領域を分離区画する隔壁反射部を示す図である。
【図１５】本発明の一実施形態によるＬＥＤランプにおける基板の下部面の第２のＬＥＤの実装領域を分離区画する隔壁反射部を示す図である。
【図１６】本発明の他の一実施形態によるＬＥＤランプにおける基板の上部面の第１のＬＥＤの実装領域を分離区画する隔壁反射部を示す図である。
【図１７】本発明の他の一実施形態によるＬＥＤランプにおける基板の上部面の第１のＬＥＤの実装領域を分離区画する隔壁反射部を示す図である。
【図１８】本発明の他の一実施形態によるＬＥＤランプにおける基板上において第１のＬＥＤの実装領域を分離区画する隔壁反射部を示す図である。
【図１９】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の他の実施形態によるＬＥＤチップが基板の上部面と基板の下部面に直接実装されて形成された第１のＬＥＤと第２のＬＥＤを備えるＬＥＤランプを示す図である。
【図２０】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施形態によるＬＥＤランプが適用された灯器具と、前方にのみ光を発する一般のＬＥＤランプが適用された灯器具の配光特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、添付した図面に基づき、本発明の好適な実施形態について詳述する。
【００３１】
発明の理解を助けるために、図面符号を付加するに当たって、同一の構成要素については、たとえ他の図面に示されていても同一の図面符号を使用する。
【００３２】
図１及び図２を参照すると、本発明の一実施形態によるＬＥＤランプ１００は、発光源、ヒートシンク１２０、ベース部１３０、及び透光性カバー１４０を備える。発光源は、基板１１３の上部面と下部面のそれぞれに実装されたＬＥＤ１１１、１１２を有する。このように、ＬＥＤ１１１、１１２が、基板１１３の前面方向に対向する上部面と、後面方向に対向する下部面とにそれぞれ配置されることにより、ＬＥＤランプ１００は、前面方向及び後面方向に光を放出することができる。ＬＥＤランプ１００は、電源印加時、ＬＥＤ１１１、１１２が基板１１３の回路または配線を介して電力が供給されて動作し、光を外部に照射するように構成される。
【００３３】
説明の便宜のために、基板１１３の上部面に実装されるＬＥＤを第１のＬＥＤ１１１といい、基板１１３の下部面に実装されるＬＥＤを第２のＬＥＤ１１２という。
【００３４】
図２及び図３に示すように、第１のＬＥＤ１１１は、基板１１３の上部面に実装され、前方側、すなわち、図２に示すＬＥＤランプ１００の上部側に光を照射し、第２のＬＥＤ１１２は、基板１１３の下部面に実装され、後方側と側方側、すなわち、図２に示すＬＥＤランプ１００の側面方向及び下部側方向に光を照射する。
【００３５】
上述のように、本実施形態によるＬＥＤランプ１００は、第１のＬＥＤ１１１及び第２のＬＥＤ１１２が基板１１３の上部面・下部面にそれぞれ実装され、外部に照射される光の発光領域を互いに分担することにより、直進性を有するＬＥＤの限界を克服し、白熱電球並みの配光特性が得られる。
【００３６】
ここで、第１のＬＥＤ１１１及び第２のＬＥＤ１１２は、印刷回路基板上に複数個のＬＥＤチップが集積されて発光チップを形成するＣＯＢ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｂｏａｒｄ）形態で設けられ、または、リードフレームが含まれたパッケージ形態のＬＥＤ素子またはこれらの組合せで設けられてもよい。また、第１のＬＥＤ１１１及び第２のＬＥＤ１１２から照射する光は、赤、青、緑のいずれか一つ以上であり、または白色光であってもよい。
【００３７】
基板１１３は、発光源である第１のＬＥＤ１１１及び第２のＬＥＤ１１２が実装され、電源ケーブル（図示せず）を介して基板１１３に電力を供給する外部電源と電気的に接続され、発光源と電気的に接続されるように予め設定されたパターン回路を有する印刷回路基板であってもよい。
【００３８】
このような基板１１３は、ヒートシンク１２０の上部面に形成された搭載面１２２に搭載される。基板１１３は、最外郭の端部が搭載面１２２よりも外側に突出するように、搭載面１２２よりもさらに広い面積を有する。基板１１３が搭載面１２２上に搭載されるとき、基板１１３の中心とヒートシンク１２０の中心が対応することが好ましい。基板１１３の端部が搭載面１２２の外側に突出するので、基板１１３の下部面には、第２のＬＥＤ１１２の実装される領域が、搭載面１２２の下部の周りに沿って設けられる。
【００３９】
ここで、基板１１３は、円盤状または三角状若しくは四角状の多角板状であってもよい。
【００４０】
また、基板１１３は、図２及び図３に示したように、固定部材によって取り替え可能に組み立てられ、または、搭載面１２２に接着性を有する放熱パッド（図示せず）を配置し、その放熱パッドによって搭載面１２２に接着されてもよい。
【００４１】
ヒートシンク１２０は、ベース部１３０と結合され、ＬＥＤランプ１００の全般的な外形をなし、発光源の発光時に、発生する熱を外部に放出する役割を果たす。このようなヒートシンク１２０は、発光源の発光時に、発生する熱を効果的に放出するように、アルミニウムのような熱伝導性に優れた金属素材により構成されていてもよく、その外部面には、放熱面積を拡大して熱放出効率を高くするように、周り方向に沿って複数個の放熱フィン１２６が設けられてもよい。
【００４２】
これとともに、ＬＥＤランプ１００は、図２及び図３に示すように、相対的に冷たい外部の空気がヒートシンク１２０の内部に流入し、対流による放熱が行われるように、ヒートシンク１２０の外部面から内側に一定の深さだけ窪んで形成される空気流動路１２８が設けられてもよい。
【００４３】
このような空気流動路１２８は、密閉した最上部端１２８ａが搭載面１２２の下部側まで延び、相対的に温度が最も高い基板１１３の下部側の付近まで冷たい空気が到達するようにし、発光源から発生した熱を迅速に放出することができる。
【００４４】
放熱フィン１２６と空気流動路１２８のいずれか一つのみをヒートシンク１２０に設けてもよいが、放熱効率の極大化のために、放熱フィン１２６と空気流動路１２８をヒートシンク１２０に全て設けてもよい。
【００４５】
また、放熱フィン１２６と空気流動路１２８を全て有するヒートシンク１２０の場合には、外部面に周り方向に沿って複数個の放熱フィン１２６が所定の間隔だけ離隔して形成され、隣接する放熱フィン１２６間に空気流動路１２８を形成することにより、ヒートシンク１２０の全体が均一に冷却されるようにする。
【００４６】
ヒートシンク１２０は、上部面に基板１１３が搭載可能に平らな搭載面１２２を有し、下部側は、ベース部１３０に結合される。
【００４７】
ヒートシンク１２０は、透光性カバー１４０と結合される。このとき、搭載面１２２は、透光性カバー１４０の高さの中間に配置されるように、透光性カバー１４０の下端の結合位置から上側に一定の高さだけさらに延びて位置する。これにより、基板１１３の上部面・下部面にそれぞれ実装される第１のＬＥＤ１１１及び第２のＬＥＤ１１２も、透光性カバー１４０の高さの中間に配置され、第１のＬＥＤ１１１から発生した光は、透光性カバー１４０の上部領域から外部に照射され、第２のＬＥＤ１１２から発生した光は、透光性カバー１４０の下部領域から外部に照射されるようになる。
【００４８】
このとき、第２のＬＥＤ１１２から発生してヒートシンク１２０に向かう光の方向を、透光性カバー１４０側に変えるために、ヒートシンク１２０には反射面１２４が設けられる。搭載面１２２と同一の高さにおいて、搭載面１２２の外郭にさらに延びた面があり、その延びた面と搭載面１２２をヒートシンク１２０の仮想の上部面と仮定するとき、その仮想の上部面の搭載面１２２の外側領域が、下部側に切開された図２に示すような形状により、反射面１２４は、搭載面１２２の最外郭の端部の下側に形成される。
【００４９】
第２のＬＥＤ１１２から発生した光の一部を透光性カバー１４０側に反射させる役割を果たす反射面１２４は、反射率を高めるために少なくとも一つの反射層１２５を有してもよい。このような反射層１２５は、光に対する反射効率の高いアルミニウム、クロムのような反射物質を材料として、蒸着、陽極酸化処理、めっき等の様々な方法によって形成されてもよい。反射層１２５無しにヒートシンクの金属面を、例えば、鏡面処理して反射面として用いてもよい。また、反射シートまたはフィルム、または反射体をヒートシンクの切開された形状面に付着して反射面を形成してもよい。
【００５０】
第２のＬＥＤ１１２から発生した光の一部は、直接透光性カバー１４０側に進行し、第２のＬＥＤ１１２から発生した光の残りは、ヒートシンク１２０側に進行する。反射面１２４は、搭載面１２２の下部側において、搭載面１２２の端部を経てさらに拡張され、第２のＬＥＤ１１２を覆っているので、ヒートシンク１２０側に向かう光を、透光性カバー１４０側に反射させる（図５参照）。
【００５１】
このように、第２のＬＥＤ１１２の下部を覆っている反射面１２４によって、第２のＬＥＤ１１２から発生した光の一部を透光性カバー１４０側に反射させることにより、ＬＥＤランプ１００の指向角を拡張させ、白熱電球並みの配光特性を得ることができる。
【００５２】
図４に示すように、反射面１２４は、搭載面１２２の端部を上部端または開始端１２４１とし、その開始端１２４１から透光性カバー１４０の下部端に対応または隣接する下部端または終了端１２４２まで延びて形成される。また、反射面１２４は、開始端１２４１から終了端１２４２まで、終了端１２４２に対する水平距離が連続的に減少する傾斜した曲面に形成される。ここで、「水平距離」とは、反射面１２４上の任意の点から終了端１２４２を垂直に通る仮想の垂直線Ｔまでの最短距離を意味する。このとき、反射面１２４は、開始端１２４１と終了端１２４２を接続した直線から凹状に陥没した曲面に形成され、曲面は、上部側の傾きが下部側の傾きよりも大きい。
【００５３】
第２のＬＥＤ１１２による発光領域は、反射面１２４に向かう反射領域Ｒ１と、反射面１２４に向かわずに、透光性カバー１４０から光が直接照射される非反射領域Ｒ２とに分けられる。反射面１２４が固定された状態で、第２のＬＥＤ１１２と反射面１２４との間の水平離隔距離（すなわち、最短離隔距離：Ｄ）を調整し、反射領域Ｒ１に対する非反射領域Ｒ２の比を調整する。
【００５４】
本実施形態では、非反射領域Ｒ２の比率が増え、後方への光の強さを高くするように、第２のＬＥＤ１１２と反射面１２４との間に相対的に大きな水平離隔距離Ｄを置く。さらに具体的には、第２のＬＥＤ１１２と反射面１２４の開始端１２４１との間の距離、すなわち、水平離隔距離Ｄが第２のＬＥＤ１１２から反射面１２４の終了端１２４２までの水平距離よりも大きい。また、第２のＬＥＤ１１２と反射面１２４の開始端１２４１との間の離隔距離Ｄは、第２のＬＥＤ１１２から基板１１３の端部までの距離よりも大きい。
【００５５】
また、透光性カバー１４０は、基板１１３または第２のＬＥＤ１１２との十分な距離が確保されるように、基板１１３または第２のＬＥＤ１１２と同一の高さにおいて最も大きな直径を有することが好ましい。また、透光性カバー１４０は、基板１１３を基準として上部と下部に分けられるが、透光性カバー１４０の上部は、基板１１３と隣接した位置から一定の高さまで相対的に大きな曲率を有するのに対して、透光性カバー１４０の下部は、基板１１３に隣接した部分よりも基板１１３から遠い部分に大きな曲率を有する領域を含む。このように大きな曲率を有する透光性カバー１４０の下部の一部領域は、上述した非反射領域Ｒ２に含まれ、または透光性カバー１４０の下部の一部領域にオーバーラップされる。
【００５６】
図６は、第１のＬＥＤ１１１が実装された基板１１３の上部面側において、第１のＬＥＤ１１１及び第２のＬＥＤ１１２が実装されている基板１１３を示した平面図である。図６において、第２のＬＥＤ１１２は、点線で示す。
【００５７】
図６を参照すると、円盤状の基板１１３の上部面には、基板１１３の中心と端部との間の中間に五つの第１のＬＥＤ１１１が円形に配列されている。基板１１３の中心から全ての第１のＬＥＤ１１１までの距離は同じである。また、基板１１３の下部面には、２３個の第２のＬＥＤ１１２が基板１１３の端部に隣接して外郭に位置され、この第２のＬＥＤ１１２は、基板１１３の円形周縁に沿って円形に配列されている。
【００５８】
上述した第１のＬＥＤ１１１と第２のＬＥＤ１１２の個数は、必要に応じて変更することができる。しかし、第２のＬＥＤ１１２の個数が第１のＬＥＤ１１１の個数よりも多いことが好ましい。第２のＬＥＤ１１２の個数が第１のＬＥＤ１１１の個数よりも２倍以上多いことがより好ましい。
【００５９】
第２のＬＥＤ１１２の中心を接続する仮想的な第２円Ｃ２は、第１のＬＥＤ１１１の中心を接続する仮想的な第１円Ｃ１と同一の中心を有し、第１円Ｃ１よりも大きな直径を有する。これにより、第２のＬＥＤ１１２の配列の内側に全ての第１のＬＥＤ１１１が位置している。第２円Ｃ２と第１円Ｃ１との間の距離は、第２円Ｃ２と基板１１３の端部との間の距離よりも２倍以上大きいことが好ましい。
【００６０】
第１のＬＥＤ１１１と第２のＬＥＤ１１２の配列及び／または個数は、上述した反射面の構造と同様、ＬＥＤランプの配光特性を決定する重要な構成となる。
【００６１】
図７に示すように、ＬＥＤランプ１００の配光領域は、第１のＬＥＤ１１１（図２〜図６参照）が優勢な第１の配光角θ１の領域と、第２のＬＥＤ１１２（図２〜図６参照）が優勢な第２の配光角θ２の領域を有し、上述したＬＥＤランプ１００の構成によると、第１の配光角θ１が第２の配光角θ２よりも小さくなる。最も好ましくは、第１の配光角θ１は１２０°であり、第２の配光角θ２は２４０°である。
【００６２】
さらに図２〜図４を参照すると、ヒートシンク１２０の下部には、外部からＬＥＤランプ１００側に電源を供給するためのベース部１３０が結合される。このようなベース部１３０は、内部に基板１１３側に電源を供給するように電源供給部１３４が内蔵され、下部端には、外部から電源が印加され、電源供給部１３４側に電源を供給するためのソケット型接続部１３２が設けられている。このようなソケット型接続部１３２は、白熱電球のソケットと同一の形態に作製され、通常に用いられる白熱電球を代替可能にするためのものである。
【００６３】
上述した透光性カバー１４０は、第１のＬＥＤ１１１と第２のＬＥＤ１１２を外部環境から保護するとともに、発光時に発生する光を外部に照射させるように、下端がヒートシンク１２０の上部の外側周縁と結合するように設けられる。また、透光性カバー１４０は、内部に空間部Ｓを有する。このような透光性カバー１４０は、第１のＬＥＤ１１１及び第２のＬＥＤ１１２から発生する光を拡散させて外部に照射するように光拡散機能を有することが好ましい。
【００６４】
上述したように、透光性カバー１４０は、ヒートシンク１２０と結合される下部端が、反射面１２４の終了端または下部端と結合されるようにし、反射面１２４から反射された光が、全て透光性カバー１４０から外部に放出されるようにする。
【００６５】
ここで、透光性カバー１４０は、図示された形状以外にも、互いに異なる曲率を有する放物線状や多角形状等の様々な形状を有してもよい。
【００６６】
また、図には、透光性カバー１４０の開放された下部端が、ヒートシンク１２０にラッチされるものと示されているが、これに限定されるものではなく、螺合や嵌め込み等の公知の様々な結合方式が用いられてもよい。
【００６７】
図８及び図９は、本発明の他の実施形態に係る透光性カバーを示す拡大断面図である。
【００６８】
図８を参照すると、透光性カバー１４０は、互いに結合された上部１４０ａと下部１４０ｂを有する。透光性カバー１４０の上部１４０ａと下部１４０ｂは、互いに別途形成されて結合される。上部１４０ａと下部１４０ｂ間の結合方式は、接着、固定、または噛合い方式が採用されてもよい。上部１４０ａと下部１４０ｂ間の境界は、相対的に光が多く到達しない基板１１３の高さまたはその付近と定められ、これによると、上部１４０ａと下部１４０ｂ間の境界から光が透過されながら引き起こされる配光特性の歪みを最小化することができる。
【００６９】
透光性カバー１４０の上部１４０ａと下部１４０ｂの光学特性を異にすることができる。例えば、上部１４０ａの光透過率を下部１４０ｂの光透過率よりも高くし、上部１４０ａの光拡散率を下部１４０ｂの光拡散率よりも低くし、前方への光量を多くし、側方及び後方には光が広く分布するようにすることができる。
【００７０】
図９を参照すると、透光性カバー１４０は、リモートフォスファ（ｒｅｍｏｔｅ  ｐｈｏｓｐｈｏｒ）としての機能をする蛍光体１４１を有してもよい。蛍光体１４１は、透光性カバー１４０を成形するとき、その透光性カバー１４０を構成する樹脂内に混合されることにより、透光性カバー１４０の内部に分散されていてもよい。または、透光性カバー１４０の内部面または外部面に蛍光体が層状に形成されてもよい。本実施形態では、透光性カバー１４０の上部１４０ａと下部１４０ｂに同一の種類の蛍光体が略同一の分散度で適用されるが、透光性カバー１４０の上部１４０ａと下部１４０ｂに適用される蛍光体の種類または分散度を異にしてもよい。さらには、透光性カバー１４０の上部１４０ａと下部１４０ｂのいずれか一つにのみ蛍光体を適用してもよい。本実施形態では、上部１４０ａと下部１４０ｂが結合されるタイプの透光性カバー１４０に蛍光体１４１が適用されたが、上部と下部が一体成形された透光性カバー１４０にも蛍光体が適用されてもよいことは勿論である。本実施形態では、蛍光体１４１が色温度値を変更する用途として用いられた。
【００７１】
図１０は、本発明の他の実施形態により、膨らんだ放射面を有するＬＥＤランプを示す図であり、図１１の（ａ）及び（ｂ）は、窪んだ反射面を有するＬＥＤランプと膨らんだ反射面を有するＬＥＤランプの差を示す図である。
【００７２】
上述した実施形態において、基板１１３の下部面の第２のＬＥＤ１１２からの光を反射させる反射面１２４として窪んだ反射面を用いる構造について主に説明した。上述した実施形態における窪んだ反射面は、基板１１３の下部面側の第２のＬＥＤ１１２から出た光の光束量を高める。
【００７３】
図１０を参照すると、反射面１２４の開始端１２４１と終了端１２４２との間に全体的に膨らんだ反射面１２４が適用されたＬＥＤランプが示されている。開始端１２４１と終了端１２４２を連結した直線よりも、反射面１２４がさらに突出している。このような反射面１２４は、ＬＥＤランプの後方及び側方への光束量を小さくすることが要求される場合に有用である。
【００７４】
配光特性は、反射面の形状により異なり、これは、反射面の形状により光束が相対的に最も大きな領域（以下、「最大光速領域」という）の位置が変化することに起因している。
【００７５】
図１１（ａ）は、反射面の全体が凹面からなるＬＥＤランプにおいて、第２のＬＥＤによって得られる最大光速領域をＸ−Ｙ座標上に示した図であり、（ｂ）は、反射面の全体が凸面からなるＬＥＤランプにおいて、最大光速領域をＸ−Ｙ座標上に示した図である。
【００７６】
図１１（ａ）及び（ｂ）において、Ｙ軸は、ＬＥＤランプの中心を垂直に通り、Ｘ軸は、Ｙ軸と直交し、ＬＥＤランプの光源部を水平に通る。Ｘ軸とＹ軸によって二次元面は、４個の象限、すなわち、第１象限、第２象限、第３象限、第４象限に区切られる。図示の便宜のために、図１１（ａ）及び（ｂ）には、第１象限と第４象限のみを示している。
【００７７】
反射面１２４の全体が単一の凹面からなるＬＥＤランプ１００の場合、第２のＬＥＤによる最大光速領域ｕが、図１１（ａ）に示すように、Ｘ軸の下方の第４象限にのみ含まれている。これは、ＬＥＤランプ１００の後方に光の分布が多いことを意味する。反射面１２４の全体が単一の凸面からなるＬＥＤランプ１００の場合、図１１（ｂ）に示すように、第２のＬＥＤによる最大光速領域ｕがＸ軸にわたりＸ軸と隣接した第１象限と第４象限に存在する。これは、ＬＥＤランプ１００の側方に光の分布が多いことを意味する。
【００７８】
単一の凹面を有する反射面を用いる場合、単一の凹面の窪んだ程度を大きくするほど、Ｘ軸の下方の第４象限内の光分布が多くなり、単一の凸面を有する反射面を用いる場合、単一の凸面の膨らんだ程度を大きくするほどＬＥＤランプの側方に多量の光が分布する。
【００７９】
本発明の実施形態によるＬＥＤランプは、曲線反射面ではなく、直線反射面を含んでもよい。この形態は、図１２に示されている。図１２を参照すると、開始端１２４１と終了端１２４２を連結する直線面が反射面１２４を構成するＬＥＤランプを示している。反射面１２４が、図１２に示すように、単一の直線面からなる場合、直線面が傾きまたは傾斜度を調整することにより、ＬＥＤランプの配光をある程度調整することができる。曲面を含む反射面に部分的に直線面が適用され、その直線面がＬＥＤランプの配光特性を調整するのに関与することもできる。
【００８０】
図１３（ａ）及び（ｂ）を参照すると、凹部１２４ａと凸部１２４ｂとの両方を有する反射面１２４が使用されるＬＥＤランプを示している。図１３（ａ）に示すように、反射面１２４の下部に凹部１２４ａが設けられ、反射面１２４の上部に凸部１２４ｂが設けられる。また、図１３（ｂ）に示すように、反射面１２４の上部に凹部１２４ａが設けられ、反射面１２４の下部には、凸部１２４ｂが設けられる。図１３（ａ）及び（ｂ）に示した構造はともに、反射面１２４の中間において曲率が正（＋）曲率から負（−）曲率に変わり、またはその逆に変わり、凹部１２４ａと凸部１２４ｂを全て有する一つの反射面１２４となる。
【００８１】
このように、反射面１２４の中間において曲率が正（＋）曲率から負（−）曲率に変わり、またはその逆に変わる構造を用いると、ＬＥＤランプの後方または側方への配光特性を所望に調整する場合において、設計自由度を高めることが可能となる。配光特性の調整に用いられる構成として、反射面１２４上における凸面と凹面の順序、凸面と凹面の個数、長さ、曲率等が考えられる。また、上述したような直線の傾斜した反射面を、凹または凸の曲面と一緒に反射面に適用し、 配光特性調整の設計自由度をさらに高める。
【００８２】
図１４及び図１５は、本発明の他の実施形態によるＬＥＤ装置に第２のＬＥＤ用の隔壁反射部をさらに備える例を示す図である。図１４は、図４、図８、図９、図１０、図１２、及び図１３と同じ方向から示したＬＥＤランプの拡大断面図であり、図１５は、ヒートシンクを横に切断し、基板を下方から上方に示したＬＥＤランプの底面図である。
【００８３】
図１４及び図１５を参照すると、本実施形態によるＬＥＤランプは、ヒートシンク１２０の上部の周縁面である反射面１２４から半径方向に突設されたリブ状の隔壁反射部１２９をさらに備える。複数の隔壁反射部１２９は、第２のＬＥＤ１１２の実装領域を複数個に分割する。このような隔壁反射部１２９は、第２のＬＥＤ１１２の個数が少ない場合、複数の隔壁反射部１２９による反射光を交差させることにより、ＬＥＤランプの周縁方向に広く光が分散されて照射することを防ぐ。
【００８４】
図１６は、本発明のさらに別の実施形態に係るＬＥＤ装置を示した正面図であり、図１７は、図１６のＩ−Ｉ線による横断面図である。
【００８５】
まず、図１７を参照すると、本実施形態によるＬＥＤランプは、第１のＬＥＤ１１１の実装領域を複数個に分割する複数の上部隔壁反射部１２９’を有する。複数の上部隔壁反射部１２９’は、搭載面１２２の上部に一体形成され、一定の角度で配列されている。また、上部隔壁反射部１２９’は、側方向に透光性カバー１４０の位置まで延長され、透光性カバー１４０の外形に対応する形状のコーナを有する。複数の上部隔壁反射部１２９’によって、搭載面１２２の上部領域が複数個の領域に区切られ、搭載面１２２の複数の領域のそれぞれに、複数個に分割された扇状の基板１１３のそれぞれが実装される。分割された基板１１３のそれぞれの上部面の中間部分には、一つ以上の第１のＬＥＤ１１１が実装され、分割された基板１１３のそれぞれの下部面の端部の付近には、一つ以上の第２のＬＥＤ１１２が実装される。上述した実施形態と同様に、ヒートシンク１２０は、搭載面１２２の下部の外周縁部に反射面１２４を有する。
【００８６】
また、ＬＥＤランプは、上述した実施形態において説明したように、第２のＬＥＤ１１２の実装領域を分離区画する隔壁反射部１２９（図１４及び図１５参照、以下「下部隔壁反射部」という）をさらに備えてもよい。また、上部隔壁反射部１２９’と下部隔壁反射部１２９（図１４及び図１５参照）は、搭載面１２２において直線状に連なるように連結されてもよい。下部隔壁反射部も、側方向に透光性カバー１４０の位置まで延び、透光性カバー１４０の外形に対応する形状のコーナを有する。
【００８７】
図１６及び図１７をともに参照すると、上下に連結された上部隔壁反射部１２９’と下部隔壁反射部１２９が一つのカバー支持リブＲを形成する。複数のカバー支持リブＲは、ヒートシンクの上部において放射状に延びている。透光性カバー１４０は、複数個の透光性カバー片１０４２で構成され、複数の透光性カバー片１０４２のそれぞれは、両側端がヒートシンクの隣接する二つのカバー支持リブＲ、Ｒに接するように、カバー支持リブＲ、Ｒ間のギャップに側方向に挿入結合される。図１７では、カバー支持リブを示す部材番号を、上部隔壁反射部を示す部材番号の１２９’の側の括弧内に表示し、図１６では、カバー支持リブＲを構成する二部分、すなわち、上部隔壁反射部１２９’と下部隔壁反射部１２９を区分するように、基板が搭載される搭載面を通る二点鎖線で表示した。
【００８８】
このとき、各カバー支持リブＲは、上部隔壁反射部１２９’と下部隔壁反射部１２９を有してもよい。または、下部隔壁反射部無しに、上部隔壁反射部１２９’のみをカバー支持リブＲとして用いてもよい。複数の透光性カバー片１０４２のそれぞれが、隣接する二つのカバー支持リブＲ、Ｒ間の該当ギャップに側方向に挿入結合され、複数の透光性カバー片１０４２が一つの透光性カバー１４０を形成する構造を用いると、上述した単一の透光性カバーを用いることにより、基板１１３を外郭方向にさらに拡張させ、それにより、基板１１３の下部面の第２のＬＥＤ１１２を反射面からさらに遠く位置させる設計が可能となる。
【００８９】
上述した実施形態のように、一体型の単一の透光性カバーを垂直方向にヒートシンクに結合する構造は、透光性カバーの下端が基板に干渉する問題により、基板を外側方向に拡張する設計をするのに制限があった。透光性カバー片１０４２のそれぞれをカバー支持リブＲ、Ｒ間のギャップに側方向に挿入結合する構造を採用すると、透光性カバー片１０４２の結合時、透光性カバーの下端と基板との干渉の問題を解決することができ、基板を外側方向にさらに長く拡張することができる。
【００９０】
図１８は、上部隔壁反射部１２９ａの他の実施形態を説明するための図であって、円形の単一基板１１３上に複数の上部隔壁反射部１２９’が付着され、単一基板１１３の上部面を三つの領域に区画分割する。
【００９１】
上述した実施形態では、第１のＬＥＤ１１１及び第２のＬＥＤ１１２においてともに、リード端子を含むパッケージ形態のＬＥＤ素子が用いられるものについて説明されている。
【００９２】
しかし、図１９（ａ）及び（ｂ）に示すように、基板、すなわち、印刷回路基板１１３に直接実装されたＬＥＤチップ１１１’、１１２’が第１のＬＥＤと第２のＬＥＤに採用されてもよい。
【００９３】
図１９（ａ）は、基板１１３の上部面に直接実装されたＬＥＤチップ１１１’が、上述した実施形態の第１のＬＥＤとしての役割をするものを示し、図１９（ｂ）は、基板の下部面に直接実装された他のＬＥＤチップ１１２’が、上述した実施形態の第２のＬＥＤとしての役割をするものを示す。第１のＬＥＤとしてのＬＥＤチップ１１１’は、基板１１３の上部面に直接形成された第１の透光性封止材Ｍ１により封止されており、第２のＬＥＤとしてのＬＥＤチップ１１２’は、基板１１３の下部面に直接形成された第２の透光性封止材Ｍ２により封止されている。本実施形態によると、基板１１３の上部面と下部面の全てにＬＥＤチップ１１１’、１１２’が直接実装される構造であるが、基板１１３の上部面と下部面のいずれか一面にのみ、ＬＥＤチップを直接実装する構造を採用し、他面には、パッケージタイプのＬＥＤを実装する構造を採用することもできる。
【００９４】
図２０（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ上述したように、前方、側方、及び後方に光を照射する本発明の実施形態によるＬＥＤランプ１００が適用された照明器具１と、前方にのみ光を発する一般のＬＥＤランプ１００が適用された照明器具１を示す概略図であって、図２０（ａ）に示した照明器具１は、上述した基板の上部面の第１のＬＥＤによって前方１２０の領域に光（実線で表示）が照射され、後方２４０の領域に対しては、基板の下部面の第２のＬＥＤによって光（点線で表示）が照射されるのに対して、図２０（ｂ）に示したＬＥＤ灯器具１は、前方１２０°範囲領域にのみ光を発する。
【００９５】
本発明は、このような特定の構造に限定されるものではない。当業界において通常の知識を有する者であれば、添付の特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内で容易に修正または変更をすることができる。しかし、このような単純な設計変形または修正による均等物、交替物、及び変形物は、全て本発明の権利範囲に属することは明らかである。
【００９６】
反射面１２４が傾斜面と曲面で形成されるものを図示、説明しているが、これに限定されず、直線と曲線が組み合わせられた様々な形態で形成されてもよいことは明らかである。
【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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