JP2005129911A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 半導体発光素子を備える照明装置において、輝度むらがなく、かつ人間の目にも安全な照明光を供給する。
【解決手段】 リフレクタ２１の凹状の湾曲面に、蛍光体２２を配設する。蛍光体２２の外形は、円柱状の部材をその軸心を含む面で長手方向に沿って切断した形状を呈する。蛍光体２２の内周面は、両端部２３、２４から中心部に向かって円錐状に傾斜している。蛍光体２２は、青色光が入射すると白色光に変換して拡散する、例えばＹＡＧ系の蛍光材料を含む。蛍光体２２の両端部２３、２４の近傍に、それぞれ青色ＬＥＤ４１、４２を配設する。青色ＬＥＤ４１、４２を、青色光がそれぞれ端部２３、２４から蛍光体２２の中心部に向けて出射するよう配置する。
【選択図】 図４

Description

本発明は半導体発光素子を有する発光装置に関する。

近年、半導体発光素子の分野では高輝度ＬＥＤや白色ＬＥＤ等が開発されており、その用途範囲は広がってきている。例えば、カメラのフラッシュ装置に、従来用いられていたキセノン放電管に替えて白色ＬＥＤを備えた照明装置を用いたものがある。駆動にコンデンサーを必要とするキセノン放電管が有する、カメラ内のスペースを狭めてしまう、高電圧が流れるため危険である、といった問題も白色ＬＥＤを用いれば解消されるからである。白色ＬＥＤから出射された光は、投光光学系を介して被写体に照射される（例えば特許文献１）。
特開２００２−１４８６８６号公報

ところが、ＬＥＤのチップの周囲にはリード、ワイヤが配設されており、発光する部材（チップ）と発光しない部材（リード、ワイヤ）が混在している。従って、ＬＥＤから出射された光を投光光学系を介して射出すると、被写体側においてチップ及びその周囲の影の像も投影され、照射輝度にむらが生じるという問題がある。

また、ＬＥＤのチップは極めて微小であり、上述のように白色ＬＥＤからなる照明装置は、発光源としては小さな点光源である。被写体が人間の場合、このような点光源は見にくく、眼に負担をかけるという問題がある。

本発明は、以上の問題を解決するものであり、光源として半導体発光素子を備える照明装置において、輝度むらがなく、かつ人間の目にも負担をかけない照明光を供給することを目的とする。

本発明に係る発光装置は、発光面を有する半導体発光素子と、発光面から出射される第１次光を反射する反射手段と、反射手段により反射された光を拡散して所定の２次発光面から第２次光を射出する２次発光手段とを備え、発光面の法線と２次発光面の法線とが交差することを特徴とする。

好ましくは、２次発光手段は、円柱状の部材を長手方向に沿って分割した柱状部材であり、この柱状部材はその両端部から中心部に向かって円錐状に傾斜する内周面を有する。

より好ましくは、柱状部材の内周面は、両端部から中心部に向かって径寸法が次第に小さくなるよう、円錐状に傾斜する。

好ましくは、半導体発光素子はその出射光が上述の柱状部材の両端部の少なくとも一方から中心部に向けて出射されるよう配置される。

例えば、半導体発光素子は青色光を発光し、２次発光手段は、入射する青色光を白色光に変換し、拡散して円柱部材の外周面状をなす前記２次発光面から出射させる蛍光体でもよい。

好ましくは、反射手段は、断面が湾曲する形状を呈し、２次発光手段は、反射手段の凹状の湾曲面において、外周面が湾曲面の反対側を向くよう配置される。

また、本発明に係る発光装置は、発光面を有する半導体発光素子と、発光面から出射される第１次光を反射する反射手段と、反射手段により反射された光を拡散して所定の２次発光面から第２次光を射出する２次発光手段とを備え、発光面の向く方向と２次発光面の法線が交差することを特徴とする。

以上のように、本発明によれば、半導体発光素子の出射光を拡散して出射する２次発光手段を有している。従って、投光光学系を介して被写体に照射するとき、輝度むらを防止することができる。

また、半導体発光素子は、その発光面に直交する直線が２次発光手段の２次発光面の法線と交差するよう設けられる。このように半導体発光素子を配設することにより、当該出射光の光軸の方向に沿って２次発光手段から光が導かれるよう各部材が配置される場合に比べ、２次発光手段により導かれる光の方向に沿った発光装置の寸法を短縮することが出来る。すなわち、半導体発光素子から２次発光手段に至る光路の長さを節約することができる。その結果、全体として発光装置の小型化が図られる。また、被写体が人間であっても、半導体発光素子の出射光が被写体である人間の目に直接入らないため眼に負担をかけることがなく、安全である。

図１は、本発明に係る実施形態が適用される発光装置を備える照明装置を模式的に示す図である。照明装置１０は、発光装置２０と投光光学系３０を有する。発光装置２０から出射される光は投光光学系３０により拡大され、被写体に照射される。

図２は発光装置２０を略中央で縦方向に切断したときの端面図である。発光装置２０のリフレクタ２１は、従来のキセノン管を用いたフラッシュ装置のリフレクタと同一の構成を有する。すなわち、図２に示されるように、リフレクタ２１の断面は例えば放物線形状に湾曲する形状を呈し、その凹状の内壁面は反射部材で構成される。

図３は発光装置２０の正面図、図４は図３の線IV−IV矢視断面図である。リフレクタ２１の凹状の湾曲面２１Ａ（図２参照）には、蛍光体２２（２次発光手段）が配設される。図５は蛍光体２２の外観斜視図であり、内部の形状は破線で示される。蛍光体２２の外形は、円柱状の部材をその軸心を含む面で長手方向に沿って切断した形状を呈する。蛍光体２２の内周面２２Ａは、両端部２３、２４から中心部に向かって径寸法が次第に小さくなる円錐状に傾斜している。端部２３の近傍の底面において径方向に沿った縁部２３Ａ、２３Ｂ、及び端部２４の近傍の底面において径方向に沿った縁部２４Ａ、２４Ｂは、図２に示すように、それぞれ湾曲面２１Ａに当接している。換言すると、上述のように断面が湾曲する形状を呈するリフレクタ２１の凹状の湾曲面（内壁面）において、蛍光体２２はその外周面（後述する２次発光面Ｐ３）がリフレクタ２１の湾曲面の反対側を向くよう配置される。蛍光体２２は、青色光が入射すると白色光に変換して拡散し、この白色光は円柱状の外周面をなす２次発光面Ｐ３から蛍光体２２の外部へ射出される。また、蛍光体２２は、例えばＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）系の蛍光材料を含んでいる。

図３及び図４に示すように、蛍光体２２の両端部２３、２４の近傍にはそれぞれ青色ＬＥＤ４１、４２が配設される。青色ＬＥＤ４１、４２は、それぞれ略平面状の発光面Ｐ１、Ｐ２から青色光を発する発光体である。青色ＬＥＤ４１、４２は、発光面Ｐ１、Ｐ２からの青色の出射光がそれぞれ端部２３、２４から蛍光体２２の中心部に向けて出射されるよう配置されている。

発光面Ｐ１、Ｐ２から出射され、両端部２３、２４から入射される青色光の一部は、リフレクタ２１の内壁面で反射され、蛍光体２２の内部へ入射する。蛍光体２２内の蛍光材料により、青色光は白色光に変換され、拡散されて、蛍光体２２の２次発光面Ｐ３から出射される。また、両端部２３、２４から入射される青色光の一部は、直接蛍光体２２の内部へ入射し、蛍光材料により白色光に変換され、拡散されて、蛍光体２２の２次発光面Ｐ３から出射される。

本実施形態において、蛍光体２２の内周面２２Ａは、上述のように両端部２３、２４から中心部に向かって径寸法が小さくなる円錐状となっている。従って、発光面Ｐ１、Ｐ２からその法線Ｖ１、Ｖ２方向に多少の広がりをもって射出される青色ＬＥＤ４１、４２の直接光とリフレクタ２１による反射光とを、効率よく蛍光体２２内部へ取り込むことができる。

図４に示されるように、青色ＬＥＤ４１、４２の発光面Ｐ１、Ｐ２の法線Ｖ１、Ｖ２（別言すると、出射光の光軸）は図４中の上下方向に沿っており、各発光面Ｐ１、Ｐ２からの光は、略直角に偏向されて、蛍光体２２の２次発光面Ｐ３から左方向に向かって出射光が出射される。すなわち、青色ＬＥＤ４１、４２の発光面Ｐ１、Ｐ２の法線Ｖ１、Ｖ２と、蛍光体２２の２次発光面Ｐ３の法線Ｖ３とは略直角（略９０度）に交差している。換言すれば、発光面Ｐ１、Ｐ２の向く方向は蛍光体２２の２次発光面Ｐ３の法線Ｖ３と交差している。

このような青色ＬＥＤ４１、４２の各発光面Ｐ１、Ｐ２と蛍光体２２の２次発光面Ｐ３との相対的位置関係により、蛍光体２２により導かれる光の方向に沿った発光装置２０の寸法を短縮することができる。また、使用者や被写体である人物が２次発光面Ｐ３側から青色ＬＥＤ４１、４２の発光面Ｐ１、Ｐ２を直接視認することはできないので、眼に負担をかけることがなく安全である。

さらに、本実施形態によれば、従来のキセノン管を用いたフラッシュ装置のリフレクタをそのまま活用できるので経済的である。

尚、本実施形態では発光体である青色ＬＥＤを用いているが、発光体を樹脂で封止した、いわゆる砲弾型の発光素子を用いてもよい。砲弾型の発光素子を用いる場合、封止樹脂により形成される光学系の光軸が２次発光面Ｐ３の法線と交差するよう配置される。

本発明に係る実施形態が適用される発光装置と拡大光学系を模式的に示す図である。 発光装置のリフレクタの端面図である。 リフレクタの正面図である。 図３のリフレクタの線IV−IV矢視断面図である。 蛍光体の外観斜視図である。

符号の説明

１０ 照明装置
２０ 発光装置
２１ リフレクタ
２２ 蛍光体
４１、４２ 青色ＬＥＤ

Claims (7)

1. 発光面を有する半導体発光素子と、
   前記発光面から出射される第１次光を反射する反射手段と、
   前記反射手段により反射された光を拡散して所定の２次発光面から第２次光を射出する２次発光手段とを備え、
   前記発光面の法線と前記２次発光面の法線とが交差することを特徴とする発光装置。
2. 前記２次発光手段は、円柱状の部材を長手方向に沿って分割した柱状部材であり、この柱状部材はその両端部から中心部に向かって円錐状に傾斜する内周面を有することを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
3. 前記内周面は、前記両端部から前記中心部に向かって径寸法が次第に小さくなるよう、円錐状に傾斜することを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
4. 前記半導体発光素子は前記出射光が前記両端部の少なくとも一方から前記中心部に向けて出射されるよう配置されることを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
5. 前記半導体発光素子は青色光を発光し、
   前記２次発光手段は、入射する青色光を白色光に変換し、拡散して前記円柱状部材の外周面状をなす前記２次発光面から出射させる蛍光体であることを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の発光装置。
6. 前記反射手段は、断面が湾曲する形状を呈し、
   前記２次発光手段は、前記反射手段の凹状の湾曲面において、外周面が前記湾曲面の反対側を向くよう配置されることを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
7. 発光面を有する半導体発光素子と、
   前記発光面から出射される第１次光を反射する反射手段と、
   前記反射手段により反射された光を拡散して所定の２次発光面から第２次光を射出する２次発光手段とを備え、
   前記発光面の向く方向と前記２次発光面の法線が交差することを特徴とする発光装置。