JP2010015898A - 光源装置及びそれを用いた照明器具 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光源装置1は、発光素子12がホルダ11の窪み13の底に設置され、その出光窓口14がレンズ10で覆われており、発光素子12を光源とする光をレンズ10を通して被照射体へ配光するもので、レンズ10が、その光源側レンズ面の中央部の入射部位で凹形状面16と、その被照射体側レンズ面の中央部の出射部位で凹形状面18及びそれの周辺部の出射部位で凸形状面19の連続面とを、夫々軸対称に有しており、|r1|<D/2と、|r1|<|r2|と、D<CA1<D×1.5(Dは出光窓口14の最大径、r1は光源側レンズ面の凹形状面16の中央での曲率半径、r2は被照射体側レンズ面の凹形状面18の中央での曲率半径、CA1は光源側レンズ面の凹形状面16の入射有効開口径)となって、配光を制御している。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明を適用する実施例1の光源装置1の構成を示す断面図である。発光素子12であるLEDとして、LEDチップが封止樹脂によってパッケージされた白色LED(商品名LW E67C;オスラム社製)を用いた。この白色LEDは、ホルダ11内で、LEDチップからの光の波長を変換する蛍光物質が、その樹脂に含有されていることにより、LEDチップが蛍光物質で被覆されたパッケージ構造となっている。この発光素子12は、ホルダ11の窪みの底に設置され、発光素子12から延びた導線がホルダ11を貫通して電源へ接続されたものである。
実施例1で用いた光源装置よりも、さらに周辺に光度のピークを有する実施例2の構成を、図3に示す。図3のようなレンズの光学的な特徴を、表2に示す。その他、LED光源、使用光源の波長およびレンズ材料の屈折率、非球面の式などは、実施例1の条件と同じである。
実施例1で用いた光源装置よりも、前記(式1)、(式2)の条件の臨界に近い実施例3の構成を、図5に示す。図5のようなレンズの光学的な特徴を、表3に示す。その他、LED光源、使用光源の波長およびレンズ材料の屈折率、非球面の式などは、実施例1の条件と同じである。
本発明を適用外であって前記(式1)、(式2)の条件から外れたレンズをLED光源に搭載した比較例1の構成を、図7に示す。図7のようなレンズの光学的な特徴を、表4に示す。その他、LED光源、使用光源の波長およびレンズ材料の屈折率、非球面の式などは、実施例1の条件と同じである。
実施例1でレンズの材料として用いたシリコーンレジンに代えて、d線で屈折率1.59のポリカーボネイトを用いた実施例4の構成を図9に示す。図9のようなレンズの光学的な特徴を、表5に示す。その他、LED光源、使用光源の波長、非球面の式などは、実施例1の条件と同じである。
図1の光源装置1からレンズを外し、レンズなしで照射した場合の配光特性をシミュレーションした。LEDの光源から出射されレンズを介することなく放射される光の配光特性としては、コサインカーブを有するものが殆んどであり、光源に直面する位置、つまり放射角0°の位置がもっとも光の強度が強く、放射角が大きくなるに従い光が減衰し、放射角90°で光を検出できなくなるというものである。このLEDの配光特性を、図14に示す。そして、コサインカーブを有する一般的なLEDの配光特性を図16に示す。放射角0°の光の強度の半分に減衰した放射角(半値角)は、±60°近傍が多い。このような半値角±60°の配光特性を持つLEDは、一般に指向角120°であると表現されるものであり、放射角0°の位置がもっとも光の強度が強く、均一に平面を照射することはできず、均一照明には不向きなものとなる。
実施例1で作製した光源装置1を一つ用いた照明装置を作製し、上から真下の平面の被照射体へ照射した概要図を、図11に示す。実施例1の光源装置の配光特性は、図2の通り52°付近に光度のピークを持っている。この照明装置によれば、放射角度に対する照射面21での照度は、図12に示すようになっており、照明装置真下の照度を100%としたとき、それの±30%の増減の範囲は、放射角度で±55°の範囲である。そのため、図11のように、広範な範囲で、良好な略均一照明が可能であった。
実施例1で作製した光源装置1を複数用いた照明装置30として、被照射体である液晶表示器22の直下から光を照射する直下式バックライトを作製した例を、図13に示す。液晶表示器22は、透明板27、拡散シート26、プリズムシート25、偏光シート24、液晶パネル23が、この順で積層されたものである。このバックライトである照明装置30は、光源装置が広い放射角度の範囲で略均一照明が可能なため、液晶表示器22の透明板27に照明装置30を接近させても均一照明が可能で、かつ光源装置1がコンパクトであるため、光源装置1を所定の間隔で液晶表示装置の後ろの面に配置して、薄型の直下式バックライトとなっている。
Claims (5)
- 発光素子を光源とする光を被照射体側へ透過させるレンズであり、その光源側レンズ面の中央部の入射部位で凹形状面と、その被照射体側レンズ面の中央部の出射部位で凹形状及びそれの周辺部の出射部位で凸形状の連続面とを、それぞれ軸対称に有していることを特徴とする配光制御レンズ。
- 発光素子がホルダの窪みの底に設置され、その窪みで開口している出光窓口がレンズで覆われており、該発光素子を光源とする光を、該出光窓口からレンズを通して被照射体へ配光する光源装置であって、該レンズが、その光源側レンズ面の中央部の入射部位で凹形状面と、その被照射体側レンズ面の中央部の出射部位で凹形状及びそれの周辺部の出射部位で凸形状の連続面とを、それぞれ軸対称に有しており、
- レンズが、透明樹脂、又は透明ゴムで形成されていることを特徴とする請求項2に記載の光源装置。
- 請求項2に記載の光源装置が、1個、又は複数個並べられて、基材上に配置されていることを特徴とする照明器具。
- 前記光源装置の複数が、直下型バックライトとして照明すべき被照射体へ向けられ、平面状の前記基材上に、一定の配列間隔をあけて配置されていることを特徴とする請求項4に記載の照明器具。
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