(57)【要約】【課題】前方を十分な明るさで照明することができ、併せて周囲に影が映り難く、その結果優れた装飾性をも示すＬＥＤ電球を提供すること。【解決手段】前面に発光ダイオード（１１）を備え、後端部に発光ダイオードと電気的に接続された口金（１４）を備えた発光装置（１５）、そして発光ダイオード（１１）の発光を反射して前方に放射する光反射部材（１７）を含むＬＥＤ電球であって、光反射部材（１７）の周囲に、底部が開口した中空半球状光拡散性導光部材（１９）を、光反射部材（１７）とは離隔した状態で、その底部の開口部を形成する端面が発光ダイオード（１１）の発光面に対向するように配設されているＬＥＤ電球。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前面に発光ダイオードを備え、後端部に該発光ダイオードと電気的に接続された口金を備えた発光装置、そして発光ダイオードの発光を反射して前方に放射する光反射部材を含むＬＥＤ電球であって、
上記光反射部材の周囲に、底部が開口した中空半球状光拡散性導光部材を、光反射部材とは離隔した状態にて、その底部の開口部を形成する端面が発光ダイオードの発光面に対向するように配設されていることを特徴とするＬＥＤ電球。
【請求項２】
中空半球状光拡散性導光部材が光拡散性微粒子が分散された光透過性樹脂材料の成形体である請求項１に記載のＬＥＤ電球。
【請求項３】
中空半球状光拡散性導光部材が光透過性樹脂材料の成形体の表面もしくは裏面に粗面化処理が施された部材である請求項１に記載のＬＥＤ電球。
【請求項４】
中空半球状光拡散性導光部材の外周面に多層膜が備えられている請求項１に記載のＬＥＤ電球。
【請求項５】
光反射部材の反射面が中空半球状光拡散性部材よりも曲率半径の大きい半球の球面とされている請求項１乃至４のうちのいずれかの項に記載のＬＥＤ電球。
【請求項６】
光反射部材が内周面に反射層が形成された反射鏡である請求項１乃至４のうちのいずれかの項に記載のＬＥＤ電球。
【請求項７】
光反射部材が、その外周面を中空半球状光拡散性部材よりも曲率半径の大きい半球の球面とした光透過性樹脂材料の成形体である請求項１乃至４のうちのいずれかの項に記載のＬＥＤ電球。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、店舗、レストラン、あるいはホテルなどのような照明装置の装飾性が重視される建造物の内部の照明装置として特に有利に用いることができるＬＥＤ電球に関する。
【背景技術】
【０００２】
店舗、レストラン、あるいはホテルのような建造物のエントランス、ロビー、室内などの建造物内部の照明装置として、低消費電力の発光ダイオード（ＬＥＤ：light-emitting diode）を光源として用いた電球（ＬＥＤ電球）の利用が急激に増加している。店舗、レストラン、あるいはホテルなどで客の出入りがある内部空間に設置されるＬＥＤ電球は、その前方を充分な明るさで照らすことができることに加えて、当該内部空間を形成する装置部材として高い装飾性を示すことが望まれる。
【０００３】
しかしながら、ＬＥＤ電球を使用した場合、発光ダイオードから放射される発光の直進性が極めて高いため、ＬＥＤ電球の前方側の照明については特に問題はないが、ＬＥＤ電球の側面側や底部側への光の放射量が、従来の白熱電球やハロゲン電球に比べて極端に少なくなり、この点に起因する装飾性の低下という問題が発生する。すなわち、建造物の外部から、あるいは建造物の内部空間内のＬＥＤ電球の直下位置以外の位置から、ＬＥＤ電球を見た場合に、そのＬＥＤ電球の側面及び底部の暗部が目立ちやすく、さらにそのＬＥＤ電球の側面及び底部の暗部の影が周囲の壁や天井に映って、内部空間の華やかさなどの装飾性を低下させるという好ましくない現象が起こりやすいことが問題となる。
【０００４】
特許文献１は、本願出願人が先に出願したＬＥＤ電球の改良に係る発明を開示した特許出願の公開特許公報であるが、この公開特許公報には、前面に発光ダイオードを備え、後端部に該発光ダイオードと電気的に接続された口金を備えた発光装置、そして発光ダイオードの発光を反射して前方に放射する光反射部材（例えば、反射鏡）を含むＬＥＤ電球であって、光反射部材の外周面に、後端面が発光ダイオードの発光面に対向するように配置された導光層を配設することにより、発光ダイオードからの発光がその外周面側導光層の層内を伝播して外周面導光層からの電球側面側への光発散をもたらすように構成して装飾性を高めたＬＥＤ電球が開示されている。
【０００５】
特許文献１に添付された図面の図１と図２とを、本出願の添付図面に同じく図１と図２として示し、後述する本発明の理解を容易にするために、まず特許文献１に開示のＬＥＤ電球の具体的な構成を以下に詳しく説明する。
【０００６】
図１と図２に示すＬＥＤ電球１０は、前面に発光ダイオード１１を備え、後端部に発光ダイオード１１と電気的に接続された口金１４を備えた発光ダイオード支持具１５、そして発光ダイオード支持具１５から前方に延びるように設置された、発光ダイオード１１の発光を内周面にて反射させることのできる筒状反射鏡１６を備えている。このＬＥＤ電球１０では、筒状反射鏡１６が、光反射性材料からなる内周面側光反射層１７と光透過性材料からなる外周面側導光層１８とを含み、かつ筒状反射鏡１６の外周面側導光層１８の後端面１８ａが発光ダイオード１１の発光面１３ａに対向配置されており、この配置により、発光ダイオード１１の発光の一部がこの外周面側導光層１８の後端面１８ａを介して外周面側導光層内を伝播して外周面側導光層１８からの光発散をもたらし装飾性を高めるようにされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−９４４３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の発明者は、特許文献１に開示されたＬＥＤ電球について、特に店舗、レストラン、あるいはホテルなどのような照明装置の装飾性が重視される営業が行なわれる建造物の内部空間に設置する照明装置としての実用性を詳しく評価した。そして、その結果、特許文献１に開示されたＬＥＤ電球は、上記のような特に装飾性が重視される営業が行なわれる建造物の内部空間で用いる照明装置としての有用性は高いものの、その実用性を高めるためには、装飾性の向上などの更なる改良が必要であることを見出した。
【０００９】
すなわち、本発明者の研究によると、特許文献１に開示されたＬＥＤ電球は、反射鏡（光反射部材）の配設により発光ダイオードからの発光を反射して前方へ放射させる特性に優れ、さらに反射鏡の外周面側導光層を介しての反射鏡側面からの外周側への光放射性もあることから、前述した従来のＬＥＤ電球の課題である側面側や底部側への光放射の不足については一応の改善が見られるものの、その改善の程度が充分とは云えないという問題がある。
【００１０】
従って、本発明の課題は、前方を充分な明るさで照明することができる、前面に反射鏡などの光反射部材を備えたＬＥＤ電球であって、かつＬＥＤ電球の側面や底部側に近接した位置にある壁面や天井面にも充分な光量の光を供給することができ、これにより装飾性が更に向上したＬＥＤ電球を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の発明者は、特許文献１に開示のＬＥＤ電球についての上記の課題を解決するための方法を検討した結果、発光装置に備えられた発光ダイオードから電球前方に直進する発光については、特許文献１に開示の構成の反射鏡と同様な機能を持つ光反射部材を採用することによってその優れた光放射特性を維持しながらも、一方では、発光ダイオードの側面から発光装置の側面側に直進する発光の利用に際して、特許文献１に開示されている反射鏡の外側面に備えられた導光層に代えて、反射鏡などの光反射部材とは独立に、底部が開口した中空半球状光拡散性導光部材（或いは、椀状光拡散性導光部材）を光反射部材の周囲に配設することにより、電球の側面側や底部側へ放射される発光の光量が平均化されて柔らかな印象を与えるようになり、その結果、ＬＥＤ電球の問題点であった側面側や底部側での暗部の形成がさらに有効に解消することができ、装飾性がさらに向上することを見出し、本発明に到達した。
【００１２】
従って、本発明は、前面に発光ダイオードを備え、後端部に該発光ダイオードと電気的に接続された口金を備えた発光装置、そして発光ダイオードの発光を反射して前方に放射する光反射部材を含むＬＥＤ電球であって、上記光反射部材の周囲に、底部が開口した中空半球状光拡散性導光部材を、光反射部材とは離隔した状態にて、その底部の開口部を形成する端面が発光ダイオードの発光面に対向するように配設されていることを特徴とするＬＥＤ電球にある。
【００１３】
本発明のＬＥＤ電球の好ましい態様は、次の通りである。
（１）中空半球状光拡散性導光部材が光拡散性微粒子が分散された光透過性樹脂材料の成形体である。
（２）中空半球状光拡散性導光部材が光透過性樹脂材料の成形体の表面もしくは裏面に粗面化処理が施されている部材である。
（３）中空半球状光拡散性導光部材の外周面に多層膜が備えられている。
（４）光反射部材が中空半球状光拡散性部材よりも曲率半径の大きい半球の球面とされた反射面を持つ。
（５）光反射部材が内周面に反射層が形成された反射鏡である。
（６）光反射部材が、その外周面を中空半球状光拡散性部材よりも曲率半径の大きい半球の球面とした光透過性樹脂材料の成形体である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のＬＥＤ電球は、発光ダイオードの発光を前方側に設けられた光反射部材にて反射させるため、前方を十分な明るさで照明することができ、また光反射部材と独立に配設された中空半球状（椀型）光拡散性部材により、発光ダイオードの側面側に放射する光を効果的かつ平均的に電球の側面側と底部側に放射供給するため、全体として周囲に柔らかな印象を与える光を供給し、電球の影が映り難くなる。そして、本発明のＬＥＤ電球は、光反射部材の外周面に設けられた中空半球状光拡散性部材が柔らかに発光している印象を与えるため、装飾性についても極めて優れた照明装置となる。
更に、本発明のＬＥＤ電球では、光反射部材と中空半球状光拡散性導光部材とを一体として成型する必要がないため、その製造が容易となるとの利点もある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】特開２０１２−９４４３１号公報に図示されたＬＥＤ電球の外観図である。
【図２】図１のＬＥＤ電球の一部切り欠き拡大図である。
【図３】図１のＬＥＤ電球の代表的な使用形態を示す図である。
【図４】本発明のＬＥＤ電球の発光装置に配設されている発光ダイオード、光反射部材、そして底部が開口した中空中空半球状光拡散性導光部材の形状と相対的な位置関係を示す構成図である。
【図５】第４図のＬＥＤ電球とは異なるタイプの光反射部材を備える本発明のＬＥＤ電球の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明のＬＥＤ電球を、添付図面の図１乃至図５を用いて詳しく説明する。なお、図１、図２、そして図３は、前述した特許文献１（特開２０１２−９４４３１号公報）に掲載されているＬＥＤ電球の構成例及び使用例を示す図面であるが、これらの図に示されている発光装置、すなわち、前面に発光ダイオードを備え、後端部に該発光ダイオードと電気的に接続された口金を備えた発光装置については、本発明のＬＥＤ電球に備えられている発光装置と実質的な違いはないため、まず、これらの図を用いて本発明のＬＥＤ電球の発光装置の構成を説明する。
【００１７】
図１と図２に示すＬＥＤ電球１０の発光装置は、前面に発光ダイオード１１を備え、後端部に発光ダイオード１１と電気的に接続された口金１４を備えた発光ダイオード支持具１５を含む。
【００１８】
発光ダイオード１１としては、例えば、発光色が白色である公知の発光ダイオードが用いられる。発光色が赤色、青色、あるいは緑色の発光ダイオードを用いることもできる。
【００１９】
発光ダイオード１１は、発光ダイオードチップ（図示なし）が搭載されたステム１２と、ステム１２のキャップ１３とから構成される。キャップ１３は、例えば透明樹脂から形成されていて、発光ダイオードチップからの発光を外部に透過させる。発光ダイオード１１では、発光ダイオードチップの発光が上記キャップ１３の表面（すなわち発光面）１３ａから取り出される。
【００２０】
発光ダイオード１１には、発光ダイオード１１を駆動する電気回路２１を介して口金１４が電気的に接続されている。ねじ込み型の口金１４に代えて、例えば、バイポスト型の口金を用いることもできる。駆動用の電気回路２１の構成は周知であるので、詳細な説明は行なわない。
【００２１】
図３は、特許文献１に掲載されたＬＥＤ電球の使用形態の例を示すが、このような使用形態は、本発明のＬＥＤ電球についても同様である。
【００２２】
すなわち、図３に示すように、ＬＥＤ電球１０は、例えば、室内の天井３１に設置されたソケット３２に挿入されて使用される。ＬＥＤ電球１０において、筒状反射鏡１６の外周側への充分な光放射が実現すれば、電球１０及びソケット３２の影が天井３１に映り難い。
【００２３】
次に、特許文献１に開示したＬＥＤ電球に対する本発明のＬＥＤ電球の特徴的構成である中空半球状光拡散性導光部材、すなわち光反射部材そしてその周囲に光反射部材と独立して配設される底部が開口した中空半球状光拡散性導光部材について、図４と図５を用いて説明する。
【００２４】
本発明のＬＥＤ電球の構成部材の内の光反射部材は、特許文献１に開示された反射鏡と同一の反射鏡であってもよく、あるいは当該反射鏡と同様の機能を持つ他の形状の光反射部材であってもよい。図４に示した光反射部材２６は、特許文献１に示された反射鏡と類似の構造を持つ筒型反射鏡に属するが、その形状は、外側に僅かに凸型に膨張した中空半球型（あるいは椀型）の形状にある。この光反射部材２６は、図１乃至図３に示した発光ダイオード支持具から前方に延びるように設置される。光反射部材２６の外周面は、図１乃至図３に示した筒状の取り付け部と同様な取り付け部により発光ダイオード支持具に固定される。図２に示されているように、取り付け部は、発光ダイオード支持具の前面に設けられた開口部の内側にねじ込み固定される。
【００２５】
なお、光反射部材を、図４に見られるように、中空半球型（あるいは椀型）の形状とする場合、その曲率半径は通常、後述する中空半球状（椀型）光拡散性導光部材の曲率半径よりも大きくする。
【００２６】
光反射部材２６の内周面には、図２に示されているように、支持体の内側面に、光反射性材料からなる内周面側光反射層が形成される。
【００２７】
光反射部材２６に内周面側光反射層を形成する光反射性材料としては、金属材料（代表例、アルミニウム金属）を用いることが好ましい。或いは、光反射部材は、合成樹脂成形体の表面に金属層を形成した構成を持つこともできる。
【００２８】
内周面側光反射層を金属材料から形成する場合、光反射層の厚みを０．５乃至３０μｍの範囲内に設定することも好ましい。
【００２９】
本発明のＬＥＤ電球の光反射部材２６では、内周面側光反射層の外側に着色層を設けても良い。
【００３０】
着色層は、例えば、透明樹脂層の内部に顔料が分散配置された構成を有している。
【００３１】
なお、前記のように内周面側光反射層を、その厚みを小さくして発光ダイオードの発光に対して半透明の膜とすることにより、光反射層の内周面に到達した発光ダイオードの発光の一部は光反射層、そして着色層が付設されている場合には、着色層を通って、着色層の顔料と対応する発光色にて、中空半球状光拡散性導光部材の外周面から出射させることもできる。
【００３２】
着色層を備えるＬＥＤ電球は、例えば、発光色が白色である発光ダイオードを用いて、前方を白色光にて十分な明るさで照明する一方で、別の発光色の発光ダイオードを追加で設置することなく、光反射部材の外周面にて装飾性の高い発光色（例えば、赤色、緑色、青色、あるいは紫色）を発光させることができる。
【００３３】
なお、図４に示すように、光反射部材２６の前端部にフレネルレンズ２９（あるいは凸レンズ）を装着することにより、発光ダイオードの発光が更に集光されるため、前方を更に明るく照明することが可能になる。また、ＬＥＤ電球の前面での輝度が相対的に均一になり、このため前方側から発光ダイオード１１の発光状態が顕著に現れにくくなるため、従来の電球（例、ハロゲン電球）との見掛け上の互換性も良くなる。
【００３４】
光反射部材２６の内周面にて、発光ダイオードの発光の大部分は、前方に反射される。このため、本発明のＬＥＤ電球も、前方を充分な明るさで照明するというＬＥＤ電球としての高い基本性能を示す。
【００３５】
前述のように、本発明のＬＥＤ電球は、光反射部材２６の周囲に、底部が開口した中空半球状光拡散性導光部材２７を、その底部の開口部を形成する端面（後端面）２８が発光ダイオードの発光面に対向するように配設したことを主要な特徴とする。この中空半球状光拡散性導光部材２７は、例えば、光拡散性微粒子が分散された光透過性樹脂材料の成形体であるか、あるいは光透過性樹脂材料の成形体の表面もしくは裏面に粗面化処理が施された部材である。
【００３６】
中空半球状光拡散性導光部材に分散される光拡散性微粒子については、特に限定はないが、例えば、シリカ微粒子、炭酸カルシウム微粒子、硫酸バリウム微粒子、シリコーン微粒子、ポリスチレン微粒子、アクリル樹脂微粒子などの公知の光拡散性微粒子が用いられる。中空半球状光拡散性導光部材に分散される光拡散性微粒子の量は、中空半球状光拡散性導光部材に要求される光拡散性を考慮して決定される。
【００３７】
本発明のＬＥＤ電球に備えられた中空半球状光拡散性導光部材は、発光ダイオードの側面からの発光を、当該部材の端面から取り入れ、部材の内部に分散された光拡散性微粒子あるいは内周面もしくは外周面の粗面により、反射と拡散を繰り返えさせながら、当該部材内を進行させ、併せて、部材の外周側に拡散光を均等に供給する。すなわち、この光拡散工程により、内部で充分に拡散された光が、その部材の外周側にむらなく放射（供給）される。そして、この光拡散性導光部材は、その外周側に向けて凸状に湾曲した中空半球形状（椀型）により、特許文献１の図１乃至図３に示した筒状反射鏡の外側に積層された外周面導光層に比べて、その表面積が増大するため、外周側に放射（供給）する拡散光の光量が増加し、かつ放射される光の届く領域が広くなる。
【００３８】
なお、中空半球状光拡散性導光部材の外周面には、フィルム状あるいは蒸着により形成された透過波長の選択が可能な多層膜が備えられていることが好ましい。
【００３９】
従って、本発明のＬＥＤ電球を用いることにより、特許文献１に開示したＬＥＤ電球では充分防ぐことが難しかったＬＥＤ電球の側面側の壁や天井に影が映る現象のさらなる低減が実現する。そして、本発明のＬＥＤ電球では、その側面や底部側でも充分な明るさの光の放射が現れるため、通常のハロゲン電球の使用と同様に照明器具としての違和感が少なくなる。
【００４０】
発光ダイオード１１の発光面の少なくとも一部は、中空半球状光拡散性導光部材２７の内周面後端の開口面の後方側に配置されていることが好ましい。この配置により、発光ダイオードからの発光が中空半球状光拡散性導光部材２７の後端面に入射し易くなる。
【００４１】
中空半球状光拡散性導光部材２７の後端面の法線と、発光ダイオードの発光面の上記法線が交差する点における平面とのなす角度は、９０±５０度（特に９０±４０度）の範囲内にあることが好ましい。この配置により発光ダイオード１１の発光の導光部材後端面での反射が抑制されるため、中空半球状光拡散性導光部材２７に効率良く入射する。
【００４２】
中空半球状光拡散性導光部材２７の外周面には複数の溝が形成されていてもよい。この複数の溝の形成により、発光ダイオード１１の発光が、導光部材後端面から中空半球状光拡散性導光部材２７の内部に入射したのち、複数の溝の内側面から中空半球状光拡散性導光部材２７の側面側に出射し易くなる。
【００４３】
なお、中空半球状光拡散性導光部材２７には、上記の溝に代えて、あるいは溝に加えて、複数の窪みを形成することもできる。
【００４４】
次に、図５に本発明のＬＥＤ電球の別の形態（発光装置の全体構成を省略した状態にて示してある）に関する説明を記載する。図５のＬＥＤ電球（発光装置全体の図示は省略）は、図４のＬＥＤ電極（発光装置全体の図示は省略）と同様に、光反射部材そしてその周囲に光反射部材と独立して配設される、底部が開口した中空半球状光拡散性導光部材２７とを示す図であるが、光反射部材３０が、中空でない半球状に成形された透明部材であって、その光反射面が、その透明部材の外周面である点において図４とは異なる。なお、この図５に示す半球状の光反射部材自体は既に公知であって、その基本性能は、図４に示した反射鏡である光反射部材と同様である。この図５に示された構成のＬＥＤ電球であっても、図４に示した構成のＬＥＤ電球と同様に優れた装飾性を併せて示す照明効果（前方のみならず、側面側や後方側にも充分な光量の光の放射が得られる効果）が実現する。
【符号の説明】
【００４５】
１０  ＬＥＤ電球
１１  発光ダイオード
１２  ステム
１３  キャップ
１３ａ  発光面
１４  口金
１５  発光ダイオード支持具
１６  筒状反射鏡（光反射部材）
１６ａ  取り付け部
１７  内周面側光反射層
１８  外周面側導光層
１８ａ  後端面
１８ｂ  溝
２１  電気回路
２２  フレネルレンズ
２６  光反射部材
２７  中空半球状光拡散性導光部材
２８  中空半球状光拡散性導光部材の端面（後端面）
２９  フレネルレンズ
３０  半球状光反射部材
３１  天井
３２  ソケット
【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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