JP2010140674A

JP2010140674A - 照明装置

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Publication number: JP2010140674A
Application number: JP2008313547A
Authority: JP
Inventors: Ryoji Yokoya; 良二横谷
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2008-12-09
Filing date: 2008-12-09
Publication date: 2010-06-24
Anticipated expiration: 2028-12-09
Also published as: JP5167099B2; WO2010067817A1

Abstract

【課題】前方へ照射される光の照射パターンに生じる色むらを軽減することができる照明装置を提供する。
【解決手段】照明装置は、ＬＥＤチップ（発光素子）１が一表面側に実装された基板２とＬＥＤチップ１から放射される青色光によって励起され黄色系の光を放射する蛍光体を含有し且つＬＥＤチップ１を基板２との間に囲む形で基板２の前記一表面側に配設されたドーム状の蛍光体キャップ（色変換部材）４とを有する発光装置Ａと、基板２の前記一表面側において蛍光体キャップ４を囲む形で配設され発光装置Ａから放射された光の配光を制御する反射鏡８とを備える。反射鏡８は、内側面８ｂが蛍光体キャップ４の表面上に焦点Ｆ１が位置する放物線を光軸Ｍ１の周りに回転して形成される曲面から構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、照明装置に関するものである。

従来から、白色ＬＥＤからなる発光装置と、発光装置からの光の配光を制御する反射鏡とを備えた照明装置が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１に記載された照明装置では、前記反射鏡が、碗状に形成されるとともに内側面の形状が前記照明装置の光軸に対して回転対称である曲面となるように形成している。この種の照明装置として、図６に示す構成の照明装置がある。

図６に示す構成の照明装置は、発光素子としてＬＥＤチップ１を用いた発光装置Ａ’と、碗状に形成され発光装置Ａ’から放射される光の配光を制御する反射鏡８’とを備えている。ここで、発光装置Ａ’は、青色光を放射するＬＥＤチップ１と、ＬＥＤチップ１が一表面側に実装された基板２と、ＬＥＤチップ１から放射される青色光によって励起され黄色系の光（以下、黄色光と称す。）を放射する蛍光体（以下、黄色蛍光体と称す。）を含有した透光性材料により形成された色変換部材である蛍光体キャップ４’とを有する。また、蛍光体キャップ４’は、ＬＥＤチップ１を基板２との間に囲む形で基板２の前記一表面側に配設されているものであって、回転楕円体の一部を構成する曲面からなるドーム状に形成されるとともに、当該曲面を構成する回転楕円体の長径方向が、発光装置Ａ’の光軸Ｍ１方向と一致するように設定されている。

ここに、ＬＥＤチップ１から放射された青色光と当該青色光によって励起される黄色蛍光体から放射された黄色光とが混合されることで白色光が形成される。

ところで、図６に示す構成の照明装置が備える反射鏡８’の内側面８ｂ’では、発光装置Ａ’の光軸Ｍ１に対して回転対称であってＬＥＤチップ１と前記光軸Ｍ１とが交差する点Ｐ１に焦点が位置する放物面から構成されている。

従って、蛍光体キャップ４’の外側の表面上の点、例えば、蛍光体キャップ４’の表面上において蛍光体キャップ４’の頂点から離間した任意の点Ｐ３から、点Ｐ１と点Ｐ３とを通る方向で、反射鏡８’の内側面８ｂ’と交差する点Ｐ２に入射する光は、反射鏡８’によって前記光軸Ｍ１に平行な方向に反射される。ここで、蛍光体キャップ４’は、前述のように回転楕円体からなるドーム状に形成されているため、点Ｐ３における蛍光体キャップ４’の接平面に対する法線と、点Ｐ１と点Ｐ２とを結ぶ直線とは略一致する。更に、このことは、点Ｐ１と反射鏡８’の内側面８ｂ’上の任意の点とを結ぶ線上の蛍光体キャップ４’との交点についても同様のことが言える。例えば、図６に示すように、曲面状に形成された蛍光体キャップ４’の表面上の点Ｐ３から、点Ｐ３での接平面の法線方向Ｄ１１に放射される光は、反射鏡８’の内側面８ｂ’上の点Ｐ２において前記光軸Ｍ１に略平行な方向Ｄ１２へ反射される。一方、曲面状に形成された蛍光体キャップ４’の外側の表面上における蛍光体キャップ４’の頂点に位置する点Ｐ４から、点Ｐ４での接平面の法線方向とは交差する方向Ｄ２１に放射される光は、点Ｐ２において前記光軸Ｍ１に平行な方向と交差する方向Ｄ２２に反射される。また、曲面状に形成された蛍光体キャップ４’の外周面上における蛍光体キャップ４’と基板２の前記一表面との接合部近傍に位置する点Ｐ５から、点Ｐ５での接平面の法線方向とは交差する方向Ｄ３１に放射される光も、点Ｐ２において前記光軸Ｍ１に平行な方向と交差する方向Ｄ３２に反射される。

ここで、照明装置から前方へ照射される光の照射パターンにおいて、前記光軸Ｍ１に平行な方向Ｄ１２に反射される光は、前記照射パターンの中央部に配光され、前記光軸Ｍ１と交差する方向Ｄ２２，Ｄ３２に反射される光は、前記照射パターンの周辺部に配光される。つまり、蛍光体キャップ４’の外側の表面上の点Ｐ３から、蛍光体キャップ４’の外側の表面上の点Ｐ３での接平面の法線方向Ｄ１１に放射される光は、前記照射パターンの中央部に配光され、蛍光体キャップ４’の外側の表面上の点Ｐ４および点Ｐ５から、蛍光体キャップ４’の外側の表面上の点Ｐ４および点Ｐ５での接平面の法線方向と交差する方向Ｄ２１，Ｄ３１に放射される光は、前記照射パターンの周辺部に配光されることになる。
特開２００１−３３２１０４号公報

しかしながら、図６に示す構成の照明装置に使用される発光装置Ａ’では、蛍光体キャップ４’の表面から放射される黄色光が、拡散配光を示す（図７の曲線イ）のに対して、蛍光体キャップ４’の表面から放射される青色光は、黄色光の配光特性に比べて蛍光体キャップ４’の外側の表面上の点Ｐ３での接平面の法線方向に指向性を有する配光特性を示す（図７の曲線ロ）。従って、蛍光体キャップ４’の外側の表面上の点から放射される光は、放射方向に依存し、放射方向と蛍光体キャップ４’の外側の表面上の点での接平面の法線方向とのなす角度が小さいほど青色光の比率が高くなる。なお、青色光の配光特性が蛍光体キャップ４’の外側の表面上の点での接平面の法線方向に指向性を有するのは、ＬＥＤチップ１から放射された青色光であって蛍光体キャップ４’に含まれる黄色蛍光体で反射されずに蛍光体キャップ４’を透過する成分が含まれることによる。例えば、曲面状に形成された蛍光体キャップ４’の外側の表面上の点Ｐ３から放射される光は、点Ｐでの接平面の法線方向Ｄ１１に放射される光が最も青色光の比率が高く、一方、放射方向と点Ｐ３での法線方向とのなす角度が大きくなるほど黄色光の比率が高くなる。即ち、点Ｐ３から、前記法線方向Ｄ１１と交差する方向Ｄ４１へ放射される光は、前記法線方向Ｄ１１に放射される光に比べて黄色光の比率が高い。

従って、図６に示す構成の照明装置では、照明装置から前方へ照射される光の照射パターンにおいて、前記照射パターンの中央部は、青色がかった色となり、前記照射パターンの周辺部は、黄色がかった色となり、前記照射パターンの中央部と周辺部とで色むらが顕著となることがあった。

本願発明は、前記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、前方へ照射される光の照射パターンに生じる色むらを軽減することができる照明装置を提供することにある。

請求項１の発明は、発光素子と当該発光素子が一表面側に実装された基板と発光素子から放射される光によって励起され当該光の色とは異なる色の光を放射する蛍光体を含有した透光性材料により表面が曲面状のドーム状に形成された色変換部材とを有する発光装置と、基板の前記一表面側において色変換部材を囲む形で配設され発光装置から放射される光の配光を制御する反射鏡とを備え、色変換部材は、発光素子を基板との間に囲む形で基板の前記一表面側に配設されてなり、反射鏡は、内側面の形状が、色変換部材の表面および内部のいずれかにおける前記発光装置の光軸から前記光軸とは直交する方向に離間した位置に焦点が位置する少なくとも１つの放物線を前記光軸の周りに回転して形成される曲面から構成されてなることを特徴とする。

この発明によれば、反射鏡の内側面が、色変換部材の表面および内部のいずれかにおける発光装置の光軸から当該光軸とは直交する方向に離間した位置に焦点が位置する少なくとも１つの放物線を前記光軸の周りに回転して形成される曲面から構成された形状に形成されていることにより、照明装置から前方へ照射される光の照射パターンにおいて、中央部と周辺部との間で生じる発光素子から放射される光と前記発光素子から放射される光とは色が異なる光との比率の差異を低減することができるので、前記照射パターンに生じる色むらを軽減することができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記反射鏡は、前記内側面の形状が、前記色変換部材の前記表面および前記内部のいずれかにおける前記光軸から前記光軸とは直交する方向に離間した位置に前記焦点が位置する複数の前記放物線を前記光軸の周りに回転して形成される複数の前記曲面から構成されてなり、且つ、前記内側面における前記色変換部材の表面から離れた部位を構成する前記曲面ほど前記放物線の前記焦点が前記色変換部材の頂点の近くに位置するように形成されてなることを特徴とする。

この発明によれば、前記反射鏡の前記内側面が、複数の前記曲面から構成され且つ前記内側面における前記色変換部材の前記表面から離れた部位を構成する前記曲面を形成する前記放物線ほど前記焦点が前記色変換部材の頂点の近くに位置するように形成されていることにより、前記反射鏡の前記内側面で反射される光を前記反射鏡の外側に取り出すための前記反射鏡の前記端部の開口径が小さくなるように前記内側面の形状を形成することが可能なので、前記反射鏡のサイズを小さくすることができるから、照明装置のコンパクト化が図れる。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記焦点は、前記色変換部材の前記表面上と前記色変換部材の前記内部における前記色変換部材の表面に沿った仮想曲面上とのいずれかに位置し、前記色変換部材の前記表面上と前記仮想曲面上とのいずれかの前記焦点での接平面の法線が前記曲面と交差するように設定されてなることを特徴とする。

この発明によれば、前記焦点が、前記色変換部材の前記表面上と前記色変換部材の前記内部における前記色変換部材の表面に沿った仮想曲面上とのいずれかの前記焦点での接平面の法線と前記曲面とが交差するように設定されていることにより、照明装置から前方へ照射される光の照射パターンにおいて、前記色変換部材の前記表面から前記色変換部材の前記表面上と前記色変換部材の前記内部における前記色変換部材の前記表面に沿った仮想曲面上とのいずれかに位置する前記焦点での接平面の法線方向に放射して前記反射鏡に入射する光を前記照射パターンの中央部に配光することができるので、前記照射パターンに生じる色むらを軽減することができる。

請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記反射鏡の前記光軸に平行な方向における前記基板側とは反対側の端部に位置する前記曲面を形成する前記放物線の前記焦点は、前記焦点での接平面の前記法線が前記反射鏡の前記端部に交差するように設定されてなることを特徴とする。

この発明によれば、前記反射鏡の前記光軸方向における前記発光装置とは反対側の端部に位置する前記曲面を形成する前記放物線の前記焦点が、前記焦点での接平面の前記法線と前記反射鏡の前記端部に交差するように設定されていることにより、照明装置から前方へ照射される光の照射パターンにおいて、前記色変換部材の前記表面における比較的輝度が高い部位から放射した光を前記照射パターンの中央部に配光することができるので、照明装置の正面光度を高めることができる。

請求項１の発明によれば、反射鏡の内側面が、色変換部材の表面および内部のいずれかにおける発光装置の光軸から当該光軸とは直交する方向に離間した位置に焦点が位置する放物線を前記光軸の周りに回転して形成される曲面から構成されていることにより、照明装置の前方の光の照射パターンにおいて、中央部と周辺部との間で生じる互いに色の異なる複数種類の光の比率の差異を低減することができるので、前記照射パターンに生じる色むらを軽減することができる。

（実施形態１）
以下、実施形態１について図１に基づいて説明する。

本実施形態の照明装置は、図１（ａ）に示すように、発光素子としてＬＥＤチップ１を用いた発光装置Ａと、碗状に形成され且つ発光装置Ａから放射された光を反射して配光を制御する反射鏡８とを備える。

また、本実施形態の照明装置は、図１（ａ）に示すように、有底円筒状に形成されるとともに反射鏡８が内部に収納された筐体６と、筐体６の前面側に装着される透明カバー１０と、筐体６の前面開口部の周部に取り付けられ反射鏡８および透明カバー１０を保持するための保持枠９とを備えている。ここに、保持枠９は、内径が筐体６の前面開口部よりも小さく且つ外径が筐体６の外周径よりも大きい円環状部９ａと、当該円環状部９ａの一面側から円環状部９ａの全周に亘って突出した突出部９ｂとからなる形状に形成されている。保持枠９は、突出部９ｂの内側に筐体６の側壁６ｂの前端部が嵌入した状態で、突出部９ｂに穿設されたねじ挿通孔９ｃに挿通された複数本の取付ねじ９１を筐体６の側壁６ｂの前面開口部付近に形成されたネジ孔６ｃに螺合させることで、筐体６に取り付けられている。ここで、保持枠９が筐体６に取り付けられた状態では、保持枠９の円環状部９ａの前記一面側と筐体６の前面開口部の周部前面６ａとの間に、反射鏡８の前端縁から外方へ延設された外鍔部８ｃと外鍔部８ｃ上に載置された透明カバー１０とが挟持される。なお、筐体６は、Ａｌ等の金属材料で形成されている。また、透明カバー１０は、アクリル樹脂で形成されているが、アクリル樹脂に限らず、ポリカーボネイドやガラス等で形成してもよい。

発光装置Ａは、ＬＥＤチップ１と、ＬＥＤチップ１が一表面側に実装された基板２と、ＬＥＤチップ１から放射される光によって励起され当該光とは異なる色の光を放射する蛍光体を含有した透光性材料により形成されたドーム状の色変換部材である蛍光体キャップ４と、透光性材料で形成され且つＬＥＤチップ１と蛍光体キャップ４との間にＬＥＤチップ１を覆う形で設けられた略球状の曲面の一部から構成された凸レンズ状の透明部材からなる光学部材３とを備える。ここにおいて、蛍光体キャップ４は、ＬＥＤチップ１を基板２との間に囲む形で基板２の前記一表面側に配設されている。

また、発光装置Ａでは、ＬＥＤチップ１として、ＧａＮ系の青色ＬＥＤチップを用いている。蛍光体キャップ４に使用される蛍光体としては、ＬＥＤチップ１から放射された青色光によって励起されて黄色光を放射する粒子状の黄色蛍光体を用いている。ここで、ＬＥＤチップ１から放射され光学部材３および蛍光体キャップ４を透過した青色光と、蛍光体キャップ４の黄色蛍光体から放射された黄色光とが混合されることで白色光が形成される。なお、本実施形態では、ＬＥＤチップ１を１個だけ有する発光装置Ａを用いる例について説明したが、これに限定されず、ＬＥＤチップ１を複数個有する発光装置Ａを用いてもよい。

基板２は、セラミック基板（例えば、アルミナセラミック基板、窒化アルミニウム基板等）からなる絶縁性基板の一表面側に金属材料（例えば、Ｃｕ）からなる通電用の配線パターン（図示せず）が形成されている。なお、基板２は、セラミック基板に限らず、ガラスエポキシ樹脂基板などを用いてもよい。また、本実施形態では、ＬＥＤチップ１が基板２の配線パターンの一部からなるダイパッド部（図示せず）に半田や銀ペースト等の各種接合材料を用いて接合されている。また、基板２は、筐体６の底壁６ｄに対して弾力性のある絶縁シート７により接合されている。更に、基板２は、複数本の固定ねじ６１により筐体６の底壁６ｄに固定されている。なお、絶縁シート７としては、例えば、シリカやアルミナ等のフィラーからなる充填材を含有し且つ加熱時に低粘度化する樹脂シート、例えば、溶融シリカを高充填して熱伝導率を高めたエポキシ樹脂シートである有機グリーンシート等を使用してもよい。また、絶縁シート７の厚みは、例えば、０．５ｍｍ程度に設定すればよいが、これに限定されるものではない。また、前記有機グリーンシートは、加熱時の樹脂流動性が高く凹凸面への密着性が高いという特徴がある。従って、絶縁シート７として前記有機グリーンシートを用いれば、絶縁シート７と基板２および筐体６の底壁６ｄとの間に空隙が発生するのを防止することができる。

光学部材３は、ＬＥＤチップ１と蛍光体キャップ４との間に設けられＬＥＤチップ１を封止している。また、光学部材３は、透光性材料としてシリコーン樹脂を採用しているが、シリコーン樹脂に限らず、エポキシ樹脂、ガラス等を採用してもよい。

蛍光体キャップ４は、表面が回転楕円体を長径方向の中央で半分に分割してなる曲面から構成され、当該曲面を構成する回転楕円体の長径方向が、発光装置Ａの光軸Ｍ１方向と一致するように設定されている。また、前記回転楕円体は、長径の寸法と短径の寸法との比が６対５となるように設定されている。なお、蛍光体キャップ４は、表面が半球面となるように形成されたものであってもよい。

また、蛍光体キャップ４のＬＥＤチップ１側の内面と光学部材３の表面との間に空気層５が設けられている。従って、空気層５が設けられていることにより、蛍光体キャップ４内で黄色蛍光体により光学部材３側へ散乱される青色光および黄色蛍光体から発する黄色光が光学部材３を透過し基板２等に吸収されるのを抑制することができるので、発光装置Ａの光の取り出し効率を向上させることができる。また、空気層５が設けられていることにより、反射板８を筐体６の前面側から取り付ける際に、反射板８の一部が蛍光体キャップ４に接触しても、衝撃が光学部材３に伝わるのを防止することができるので、光学部材３およびＬＥＤチップ１が損傷するのを防ぐことができる。

また、蛍光体キャップ４は、透明なシリコーン樹脂からなる透光性材料に前述の黄色蛍光体を均一に分散させた混合材料を用いて形成されている。なお、蛍光体キャップ４の材料として用いる透光性材料に含有させる蛍光体は、黄色蛍光体に限られず、例えば、赤色蛍光体と緑色蛍光体とを用いてもよい。また、蛍光体キャップ４の材料として用いる透光性材料は、シリコーン樹脂に限らず、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネイドおよびガラス等を採用してもよい。

反射鏡８は、碗状に形成され、反射鏡８の底部には、発光装置Ａが挿入される発光装置挿入口８ａが形成されている。また、反射鏡８の材料としては、例えば、ＬＥＤチップ１や蛍光体から放射される光の反射率が高い金属（例えば、Ａｌ等）などを採用すればよく、本実施形態では、Ａｌを採用している。また、反射鏡８の内側面８ｂは、ＡｌやＡｇなどを蒸着することで所望の反射率を確保している。なお、反射鏡８の材料は金属に限らず、高耐熱の樹脂等を採用してもよい。

ところで、反射鏡８の内側面８ｂは、蛍光体キャップ４の表面上において発光装置Ａの光軸Ｍ１から当該光軸Ｍ１とは直交する方向に離間した位置に焦点Ｆ１が位置する１つの放物線を前記光軸Ｍ１の周りに回転して形成される曲面から構成されている。図１（ｂ）に反射鏡８の内側面８ｂの形状と、蛍光体キャップ４の表面から放射して反射鏡８の内側面８ｂで反射される光の経路とについて、シミュレーションを行った結果を示す。図１（ｂ）において、縦軸は、前記光軸Ｍ１方向、横軸は当該光軸Ｍ１と直交する方向を表し、縦軸および横軸それぞれに記載した数値は、前記光軸Ｍ１と基板２の表面との交点から前記光軸Ｍ１方向および前記光軸Ｍ１と直交する方向への距離を表す。図１（ｂ）から、蛍光体キャップ４の表面における焦点Ｆ１に対応する位置から蛍光体キャップ４の表面上の焦点Ｆ１での接平面の法線方向へ放射される光だけでなく、蛍光体キャップ４の表面における焦点Ｆ１に対応する位置から当該法線方向とは交差する方向に放射される光も反射鏡８によって前記光軸Ｍ１に平行な方向へ反射されることが判る（図１（ｂ）の矢印参照）。

ここで、発光装置Ａでは、曲面状の蛍光体キャップ４の表面上の焦点Ｆ１での接平面の法線方向に放射される光が青色光の比率が最も高く、一方、放射方向と当該法線方向とのなす角度が大きくなるほど黄色光の比率が高くなっている。従って、本実施形態の照明装置では、ＬＥＤチップ１から放射され蛍光体キャップ４の表面における焦点Ｆ１に対応する位置から前記法線方向に放射される青色光の比率が高い光だけでなく、蛍光体キャップ４に含有された蛍光体から前記法線方向とは交差する方向に放射される黄色光の比率が高い光も前記光軸Ｍ１に平行な方向へ反射される。一方、蛍光体キャップ４の表面における焦点Ｆ１以外の任意の点（図示せず）に対応する位置から、反射鏡８の内側面８ｂに向かって方向へ放射される光は、前記光軸Ｍ１と交差する方向へ反射される。

従って、照明装置から前方へ照射される光の照射パターンにおいて、蛍光体キャップ４の表面上における焦点Ｆ１に対応する位置から放射され前記照射パターンの中央部に配光される光の黄色光の比率を従来例の照明装置（図６参照）に比べて上昇させるとともに、前記照射パターンの周辺部に配光される光の青色光の比率を従来例の照明装置（図６参照）に比べて上昇させることができる。しかして、前記照射パターンにおいて、中央部と周辺部との間で生じるＬＥＤチップ１から放射される青色光と蛍光体キャップ４から放射される黄色光との比率の差異を低減することができるので、前記照射パターンに生じる色むらを軽減することができる。

なお、反射鏡８の内側面８ｂを構成する前記曲面を形成する前記放物線の焦点Ｆ１の位置は、蛍光体キャップ４の表面上に位置するものであれば、図１（ｂ）に示す位置に限定されない。また、本実施形態では、反射鏡８の内側面８ｂを構成する前記曲面を形成する前記放物線の焦点Ｆ１が蛍光体キャップ４の表面上に位置する例について説明したが、これに限定されるものではなく、焦点Ｆ１が蛍光体キャップ４の内部に位置するようにしても本実施形態と同様の効果が得られる。

（実施形態２）
本実施形態の照明装置の基本構成は実施形態１とほぼ同じであり、図２（ｂ）に示すように、反射鏡８０の内側面８０ｂが、蛍光体キャップ４の表面上において発光装置Ａの光軸Ｍ１から当該光軸Ｍ１とは直交する方向に離間した位置に焦点Ｆ２が位置する放物線Ｐａ２（図２（ａ）参照）と、蛍光体キャップ４の表面上に焦点Ｆ３が位置する放物線Ｐａ３（図２（ａ）参照）とを前記光軸Ｍ１の周りに回転して形成される２つの曲面８２ｂ，８３ｂとからから構成されている点が相違する。ここで、曲面８２ｂを形成する放物線Ｐａ２の焦点Ｆ２に比べて、曲面８２ｂよりも蛍光体キャップ４の表面から離間した曲面８３ｂを形成する放物線Ｐａ３の焦点Ｆ３のほうが、蛍光体キャップ４の頂点の近くに位置している。なお、図２は、反射鏡８０の内側面８０ｂの形状と、蛍光体キャップ４の表面から放射して反射鏡８０の内側面８０ｂで反射される光の経路とについて、シミュレーションを行った結果を示す。図２において、縦軸は、発光装置Ａの光軸Ｍ１方向、横軸は光軸Ｍ１と直交する方向を表し、縦軸および横軸それぞれに記載した数値は、前記光軸Ｍ１と基板２の表面との交点から前記光軸Ｍ１方向および前記光軸Ｍ１と直交する方向への距離を表す。また、実施形態１の照明装置と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図２（ｂ）から、蛍光体キャップ４の表面上における焦点Ｆ２に対応する位置から放射した光のうち反射鏡８０の内側面８０ｂにおける曲面８２ｂに入射した成分と、蛍光体キャップ４の表面上における焦点Ｆ３に対応した位置から放射した光のうち内側面８０ｂにおける曲面８３ｂに入射した成分とが、反射鏡８０によって前記光軸Ｍ１に平行な方向に反射されることが判る（図２（ｂ）の矢印参照）。

従って、照明装置から前方へ照射される光の照射パターンにおいて、蛍光体キャップ４の表面上の焦点Ｆ２および焦点Ｆ３に対応する位置から放射され前記照射パターンの中央部に配光される光の青色光の比率を従来例の照明装置（図６参照）に比べて上昇させるとともに、前記照射パターンの周辺部に配光される光の青色光の比率を従来例の照明装置（図６参照）に比べて上昇させることができる。しかして、前記照射パターンにおいて、中央部と周辺部との間で生じるＬＥＤチップ１から放射される青色光と蛍光体キャップ４から放射される黄色光との比率の差異を低減することができるので、前記照射パターンに生じる色むらを軽減することができる。

ところで、実施形態１の照明装置では、図２（ｂ）に示すように、反射鏡８の内側面８ｂが単一の放物線を前記光軸Ｍ１の周りに回転して形成される曲面からなるため、蛍光体キャップ４のサイズを大きくした場合、焦点Ｆ１と前記曲面との間の距離を小さくすることにより反射鏡８のサイズの拡大を抑制することを目的として、焦点Ｆ１を蛍光体キャップ４の表面における蛍光体キャップ４と基板２の前記一表面との接合部近傍に設定することが考えられる。ところが、蛍光体キャップ４の表面における蛍光体キャップ４と基板２の前記一表面との接合部近傍は輝度が低いため、照明装置の正面光度が低下してしまう。

一方、蛍光体キャップ４のサイズを大きくした場合において、焦点Ｆ１を蛍光体キャップ４の表面上における比較的輝度が高い部位、即ち、蛍光体キャップ４の頂点の近くに設けると、焦点Ｆ１と反射鏡８の内側面８ｂを構成する前記曲面との間の距離が大きくなり、焦点Ｆ１と反射鏡８の内側面８ｂを構成する前記曲面の曲率が小さくなるので、反射鏡８のサイズが大きくなる。従って、照明装置のコンパクト化が図れない。

これに対して、本実施形態では、反射鏡８０の内側面８０ｂが、蛍光体キャップ４の表面上に焦点Ｆ２が位置する放物線Ｐａ２を前記光軸Ｍ１の周りに回転して形成される曲面８２ｂと、蛍光体キャップ４の表面上において焦点Ｆ２よりも蛍光体キャップ４の頂点の近くに焦点Ｆ３が位置する放物線Ｐａ３を前記光軸Ｍ１の周りに回転して形成される曲面８３ｂとから構成された形状に形成されていることにより、蛍光体キャップ４の表面上において輝度が比較的高い焦点Ｆ３に対応する位置から放射される光が、反射鏡８０によって前記光軸Ｍ１に平行な方向に反射され前記照射パターンの中央部に配光されるので、照射装置の正面光度を高めることができる。

また、図２（ｂ）に示すように、実施形態１の照明装置に使用される反射鏡８に比べて、反射鏡８０の前記光軸Ｍ１方向における発光装置Ａとは反対側の端部８０ｄの開口径を小さくすることができるので、反射鏡８０全体のサイズの小型化を図れるから、照明装置のコンパクト化が図れる。

なお、本実施形態では、反射鏡８０の内側面８０ｂが、上述の曲面８２ｂと曲面８３ｂとから構成される例について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、図３に示すように、曲面８３ｂと、当該曲面８３ｂの蛍光体キャップ４側の端部から蛍光体キャップ４と基板２の前記一表面との接合部に向かって延設された傾斜面８４ｂとから構成されるものとしてもよい。

なお、反射鏡８０の内側面８０ｂを構成する前記曲面を形成する放物線Ｐａ２，Ｐａ３の焦点Ｆ２、Ｆ３の位置は、蛍光体キャップ４の表面上に位置するものであれば、図２（ｂ）に示す位置に限定されない。また、本実施形態では、反射鏡８０の内側面８０ｂを構成する前記曲面を形成する放物線Ｐａ２，Ｐａ３の焦点Ｆ２，Ｆ３が蛍光体キャップ４の表面上に位置する例について説明したが、これに限定されるものではなく、焦点Ｆ２，Ｆ３が蛍光体キャップ４の内部に位置するようにしても本実施形態と同様の効果が得られる。

（実施形態３）
本実施形態の照明装置の基本構成は実施形態１とほぼ同じであり、図４に示すように、反射鏡８の内側面８ｂの形状が、前記放物線の焦点Ｆ１が蛍光体キャップ４の表面上に位置する単一の放物線を発光装置Ａの光軸Ｍ１の周りに回転して形成される曲面から構成されている。また、焦点Ｆ１が、蛍光体キャップ４の表面上に位置し、蛍光体キャップ４の表面上の焦点Ｆ１での接平面の法線が前記曲面と交差するように設定されている。

本実施形態では、反射鏡８の内側面８ｂが焦点Ｆ１を有する単一の前記放物線より形成された前記曲面からなり、反射鏡８の前記光軸Ｍ１に平行な方向における基板２側とは反対側の端部８ｄに位置する前記曲面を構成する。また、前記曲面を形成する前記放物線の焦点Ｆ１が、焦点Ｆ１での接平面の前記法線が反射鏡８の前記端部８ｄに交差するように設定されている。なお、図４は、反射鏡８の内側面８ｂの形状と、蛍光体キャップ４の表面から放射して反射鏡８の内側面８ｂで反射される光の経路とについて、シミュレーションを行った結果を示す。図４において、縦軸は、発光装置Ａの光軸Ｍ１方向、横軸は光軸Ｍ１と直交する方向を表し、縦軸および横軸それぞれに記載した数値は、前記光軸Ｍ１と基板２の表面との交点から前記光軸Ｍ１方向および前記光軸Ｍ１と直交する方向への距離を表す。また、実施形態１の照明装置と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図４から、蛍光体キャップ４の表面上における焦点Ｆ１に対応する位置から蛍光体キャップ４の表面上の焦点Ｆ１での接平面の法線方向に放射した光が、反射鏡８に入射して反射鏡８によって前記光軸Ｍ１に平行な方向に反射されることが判る（図４参照）。

ところで、蛍光体キャップ４の表面の輝度分布は、ＬＥＤチップ１から放射され蛍光体キャップ４の内面に入射する青色光の光度に依存する。発光装置Ａでは、ＬＥＤチップ１が凸レンズ状の光学部材３で封止されているので、蛍光体キャップ４の内面に入射する青色光の光度は、蛍光体キャップ４と基板２との接合部から蛍光体キャップ４の頂点に向かうほど高くなっている。従って、蛍光体キャップ４の表面の輝度は、蛍光体キャップ４と基板２との接合部近傍から蛍光体キャップ４の頂点に向かうほど高くなるように分布している。従って、照明装置の正面光度を高めるためには、図５に示すように、焦点Ｆ１の位置を蛍光体キャップ４の頂点に設定することが考えられる。図５に示す構成の照明装置では、蛍光体キャップ４の表面上における焦点Ｆ１に対応する位置から放射される光のうち、放射方向と蛍光体キャップ４の表面上の焦点Ｆ１での接平面の法線方向とのなす角度が比較的大きい光のみが反射鏡８の内側面８ｂに入射することとなる（図５の矢印Ｄ５１）。

しかしながら、発光装置Ａにおいて、蛍光体キャップ４の表面上における焦点Ｆ１に対応する位置から放射される光のうち、放射方向と蛍光体キャップ４の表面上の焦点Ｆ１での接平面の法線方向とのなす角度が大きい光ほど、黄色光の比率が高いことから、図５に示す照明装置では、前記照射パターンの中央部に配光される光の黄色光の比率が前記照射パターンの周辺部に配光される光の黄色光の比率に比べて上昇し、前記照射パターンに色むらが生じるおそれがあった。

また、図５に示す照明装置では、反射鏡８の内側面８ｂにおける蛍光体キャップ４と基板２との接合部近傍には、蛍光体キャップ４の頂点から放射した光が入射せず（図５の矢印Ｄ６１）、反射鏡８によって前記照射パターンの中央部に配光される光が減少し、照明装置の正面光度の低下を生ずるおそれもある。

これに対して、本実施形態の照明装置では、図４に示すように、反射鏡８によって、蛍光体キャップ４の表面上における焦点Ｆ１に対応する位置から蛍光体キャップ４の表面上の焦点Ｆ１での接平面の法線方向に放射される青色光の比率の高い光が、前記光軸Ｍ１に平行な方向に反射されることにより、前記照射パターンの中央部に配光される光の黄色光の比率が上昇するのを抑制することができる。従って、前記照射パターンにおいて、中央部と周辺部との間で生じるＬＥＤチップ１から放射される青色光と蛍光体キャップ４から放射される黄色光との比率の差異を低減することができるので、前記照射パターンに生じる色むらを軽減することができる。また、蛍光体キャップ４の表面から放射される光に対する反射鏡８の内側面８ｂに入射する光の比率を高めることにより、焦点Ｆ１から放射した光が反射鏡８により前記光軸Ｍ１に平行な方向に反射される効率を上昇させることができるので、照明装置の正面光度を高めることができる。

また、本実施形態では、反射鏡８の内側面８ｂが焦点Ｆ１を有する単一の前記放物線より形成された前記曲面からなり、反射鏡８の前記光軸Ｍ１方向における基板２側とは反対側の端部８ｄに位置する前記曲面を構成する。また、前記曲面を形成する前記放物線の焦点Ｆ１が、焦点Ｆ１での接平面の前記法線が反射鏡８の前記端部８ｄに交差するように設定されている。

従って、反射板８の内側面８ｂが、焦点Ｆ１に対応する蛍光体キャップ４の表面における比較的輝度が高い位置から、蛍光体キャップ４の表面上の焦点Ｆ１での接平面の法線方向に放射される光が、前記照射パターンの中央部に配光されるので、前記照射パターンに生じる色むらを軽減することができるとともに照明装置の正面光度を高めることができる。

なお、反射鏡８の内側面８ｂを構成する前記曲面を形成する前記放物線の焦点Ｆ１の位置は、蛍光体キャップ４の表面上に位置するものであれば、図４に示す位置に限定されない。また、本実施形態では、反射鏡８の内側面８ｂを構成する前記曲面を形成する前記放物線の焦点Ｆ１が蛍光体キャップ４の表面上に位置する例について説明したが、これに限定されるものではなく、焦点Ｆ１が蛍光体キャップ４の内部における蛍光体キャップ４の表面に沿った仮想曲面上に位置するようにし、前記曲面に、前記仮想曲面上に位置する焦点Ｆ１での接平面の法線が交差するように設定しても本実施形態と同様の効果が得られる。

実施形態１の照明装置を示し、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は概略説明図である。実施形態２の照明装置の概略説明図である。同上の他の実施例の概略説明図である。実施形態３の照明装置の概略説明図である。同上の概略説明図である。従来例の概略断面図である。同上の発光装置の概略断面図である。

符号の説明

１ＬＥＤチップ（発光素子）
２基板
４蛍光体キャップ（色変換部材）
８反射鏡
８ｂ内側面
８ｄ端部
８０反射鏡
８０ｂ内側面
８２ｂ，８３ｂ曲面
Ａ発光装置
Ｍ１光軸
Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３焦点

Claims

発光素子と当該発光素子が一表面側に実装された基板と発光素子から放射される光によって励起され当該光の色とは異なる色の光を放射する蛍光体を含有した透光性材料により表面が曲面状のドーム状に形成された色変換部材とを有する発光装置と、基板の前記一表面側において色変換部材を囲む形で配設され発光装置から放射される光の配光を制御する反射鏡とを備え、色変換部材は、発光素子を基板との間に囲む形で基板の前記一表面側に配設されてなり、反射鏡は、内側面の形状が、色変換部材の表面および内部のいずれかにおける前記発光装置の光軸から前記光軸とは直交する方向に離間した位置に焦点が位置する少なくとも１つの放物線を前記光軸の周りに回転して形成される曲面から構成されてなることを特徴とする照明装置。
前記反射鏡は、前記内側面の形状が、前記色変換部材の前記表面および前記内部のいずれかにおける前記光軸から前記光軸とは直交する方向に離間した位置に前記焦点が位置する複数の前記放物線を前記光軸の周りに回転して形成される複数の前記曲面から構成されてなり、且つ、前記内側面における前記色変換部材の表面から離れた部位を構成する前記曲面ほど前記放物線の前記焦点が前記色変換部材の頂点の近くに位置するように形成されてなることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
前記焦点は、前記色変換部材の前記表面上と前記色変換部材の前記内部における前記色変換部材の表面に沿った仮想曲面上とのいずれかに位置し、前記色変換部材の前記表面上と前記仮想曲面上とのいずれかの前記焦点での接平面の法線が前記曲面と交差するように設定されてなることを特徴とする請求項１または請求項２記載の照明装置。
前記反射鏡の前記光軸に平行な方向における前記基板側とは反対側の端部に位置する前記曲面を形成する前記放物線の前記焦点は、前記焦点での接平面の前記法線が前記反射鏡の前記端部に交差するように設定されてなることを特徴とする請求項３記載の照明装置。