JP2011221190A - 光束制御部材、発光装置、及び照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハンドリングによる傷が被照射面の照明品質に悪影響を及ぼすことがなく、且つ
光の利用効率を向上させることができる光束制御部材を提供する。
【解決手段】
光束制御部材５の入射面１５及び光制御出射面１０は、発光素子４の発光中心１４から
光軸Ｌ１に対して角度θ１で出射した光が、入射面１５から光束制御部材５に入射し光束
制御部材５内を伝搬する際の光路と光軸Ｌ１とのなす角度をθ２とし、光制御出射面１０
から出射する際の光路と光軸Ｌ１とのなす角度をθ３とし、発光素子４からの光のうち光
制御出射面１０の最外縁１９に到達する光が対応する角度θ１、θ２をθ１ｍａｘ、θ２
ｍａｘとし、角度θ１＞０であって光軸Ｌ１近傍の光が対応する角度θ１、θ２、θ３を
θ１ａｘ、θ２ａｘ、θ３ａｘとしたとき、（θ２ｍａｘ−θ１ｍａｘ）＜０、の条件と
、（θ３ａｘ−θ１ａｘ）＞０、の条件を満足するように形成されている。
【選択図】図４

Description

この発明は、発光素子（例えば、ＬＥＤ）からの光を光束制御部材を介して出射する発
光装置や、この発光装置で被照明部材（広告パネル、液晶表示パネル等）を裏面側から照
明する照明装置、及びこれら発光装置と照明装置を構成する光束制御部材に関するもので
ある。

（従来技術１）
図１４は、従来技術１に係る照明装置１００を示すものである。この従来技術１に係る
照明装置１００は、広告パネル等の被照明部材（図示せず）の裏面側に発光装置１０１が
配置され、その発光装置１０１から出射した光で被照明部材を裏面側から照明するように
なっている。発光装置１０１は、発光素子（ＬＥＤ等）１０２からの光が光束制御部材１
０３を介して出射するようになっている。そして、この従来技術１に係る発光装置１０１
の光束制御部材１０３は、発光素子１０２から出射した光のうちで光軸Ｌａの近傍の光が
光軸Ｌａから離れる方向へ拡がるように屈折させられて入射し、その入射した光がさらに
光軸Ｌａから離れる方向へ拡がるように屈折させられて出射するようになっている。また
、この従来技術１に係る発光装置１０１の光束制御部材１０３は、発光素子１０２から出
射した光のうちで照明光として利用できる限界近傍の光Ｑが光軸Ｌａから離れる方向へ拡
がるように屈折させられて入射し、その入射した光Ｑが光軸Ｌａへ近づく方向に集光され
るように屈折させられて出射するようになっている（特許文献１参照）。ここで、光軸Ｌ
ａとは、発光素子１０２からの立体的な出射光束の中心における光の進行方向をいう。

（従来技術２）
図１５は、従来技術２に係る照明装置１１０を示すものである。この従来技術２に係る
照明装置１１０は、従来技術１と同様に、広告パネル等の被照明部材（図示せず）の裏面
側に発光装置１１１が配置され、その発光装置１１１から出射した光で被照明部材を裏面
側から照明するようになっている。また、この従来技術２に係る発光装置１１１は、従来
技術１と同様に、発光素子（ＬＥＤ等）１１２からの光が光束制御部材１１３を介して出
射するようになっている。そして、この従来技術２に係る発光装置１１１の光束制御部材
１１３は、発光素子１１２から出射した光が屈折させられずに入射し、その入射した光が
光軸Ｌａから離れる方向へ拡がるように屈折させられて出射するようになっている（特許
文献２参照）。

特開２００７−１４８３３２号公報 特開２００９−１５２１４２号公報

一般に、照明装置の光束制御部材は、発光素子からの光を制御出射するレンズ面である
光制御出射面が、生産時及び組立時に自動機等で直接ハンドリングされて傷付けられるの
を避ける必要がある。そのため、図８（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、自動機等で
ハンドリングし易くするために光束制御部材５の光制御出射領域の外方に非光学部分とし
てのフランジ８を形成する場合がある。また、図８（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように
、光束制御部材５は、発光素子４が発する熱を放熱する必要がある場合、裏面１１に支持
脚１３を複数形成し、その支持脚１３を発光素子４が取り付けられた基板７上に載せて固
定することにより設けられた裏面１１と基板７との間の隙間９を放熱用に利用することが
ある。ただし、支持脚１３は、発光素子４の近傍、すなわち光束制御部材５の入射面１５
の近傍に配置されると、発光素子４からの光を反射又は屈折させ、光束制御部材５の出射
特性に悪影響を及ぼすことがあるため、発光素子４から遠く離して配置する必要がある。
そこで、支持脚１３をなるべく入射面１５から離れた位置に配置できるように、光束制御
部材５の外縁部にフランジ８を形成し、その裏面１１側に支持脚１３を形成する場合があ
る。

しかしながら、従来技術１に係る光束制御部材１０３は、発光素子１０２から出射した
光のうちで照明光として利用できる限界近傍の光Ｑが光軸Ｌａから離れる方向へ拡げられ
るように屈折させられて入射するようになっているため、出射面の外周下端側にフランジ
を形成すると、照明光として利用できる光の一部がフランジに導光されてしまい、そのフ
ランジに導光された光が照明光として利用できないという問題を生じてしまう（図８（ｂ
）参照）。その結果、従来技術１に係る光束制御部材１０３は、フランジを形成できず、
生産時や組立時のハンドリングが容易ではなかった。フランジがない場合には、出射面の
外周下端側にハンドリング等による傷が付き易く、その傷部を経由して出射される光が存
在すると被照射面の品位を劣化させる虞があった。

一方、従来技術２に係る光束制御部材１１３は、発光素子１１２から出射した光が屈折
させられずに入射するようになっているため、従来技術１の光束制御部材１０３よりもフ
ランジを形成し易い。しかしながら、従来技術２に係る光束制御部材１１３は、フランジ
に導光されて照明光として利用できなくなる光を考慮すると、発光素子１１２から出射し
た光のうちで照明光として利用できる光の入射角（θ１）が小さく制限される（図８（ｃ
）参照）。そこで、従来技術２に係る光束制御部材１１３に対し、光の利用効率を向上さ
せることが求められていた。

そこで、本発明は、生産時及び組立時のハンドリングによる傷が被照射面の照明品質に
悪影響を及ぼすことがなく、且つ光の利用効率を向上させることができるとともに、発光
素子の直上に局所的な明部を発生させるのを防ぐことができる光束制御部材、この光束制
御部材を備えた発光装置、及びこの発光装置を備えた照明装置を提供することを目的とす
る。

請求項１の発明は、図１乃至図５，図８乃至図１０に示すように、発光素子４からの光
を出射するようになっており、光軸が前記発光素子４の光軸Ｌ１と同一軸上に位置するよ
うに配置される光束制御部材５に関するものである。この発明の前記光束制御部材５は、
前記発光素子４からの光を入射させるように、前記発光素子４に対向する裏面１１側の前
記光軸Ｌ１と交わる位置に形成された凹み形状の入射面１５と、前記裏面１１とは反対側
に形成され、前記入射面１５から入射した光を出射させる光制御出射面１０と、を有して
いる。そして、前記発光素子４の発光面４ａと前記光軸Ｌ１との交点である発光中心１４
から前記光軸Ｌ１に対して角度θ１で出射した光が、前記入射面１５から前記光束制御部
材５に入射し前記光束制御部材５内を伝搬する際の光路と前記光軸Ｌ１とのなす角度をθ
２とし、前記光制御出射面１０から出射する際の光路と前記光軸Ｌ１とのなす角度をθ３
とし、前記発光素子４からの光のうち前記光制御出射面１０の最外縁１９部に到達する光
が対応する角度θ１、θ２をθ１ｍａｘ、θ２ｍａｘとし、角度θ１＞０であって光軸Ｌ
１近傍の光が対応する角度θ１、θ２、θ３をθ１ａｘ、θ２ａｘ、θ３ａｘとしたとき
、前記入射面１５および前記光制御出射面１０は、（θ２ｍａｘ−θ１ｍａｘ）＜０、の
条件１と、（θ３ａｘ−θ１ａｘ）＞０、の条件２を満足するように形成されている。

請求項２の発明は、請求項１の発明における前記入射面１５および前記光制御出射面１
０に特徴を有するものである。すなわち、請求項１の発明における前記入射面１５および
前記光制御出射面１０は、更に、（θ２ａｘ−θ１ａｘ）＞０、の条件３を満足するよう
に形成されている。

請求項３の発明は、請求項１または２の発明における前記入射面１５および前記光制御
出射面１０に特徴を有するものである。すなわち、請求項１または２の発明における前記
入射面１５および前記光制御出射面１０は、更に、Δθ３／Δθ１≧０、の条件４を満足
するように形成されている。

請求項４の発明は、図１及び図９に示すように、発光素子４と、請求項１乃至３のいず
れかの発明に係る光束制御部材５と、を備えたことを特徴とする発光装置２に関するもの
である。

請求項５の発明は、図１及び図９に示すように、請求項４の発明に係る発光装置２と、
この発光装置２から出射された光で照明される被照明部材３と、を備えた照明装置１に関
するものである。

本発明の光束制御部材は、光束制御部材の入射面から入射した光が経由しない死角領域
を広げることができるため、光束制御には寄与しないフランジや支持脚の形成位置につい
て、光束制御部材の設計の自由度を高めることができる。

また、本発明の光束制御部材は、発光素子からの出射光のうち、光軸近傍の光を広げる
ことができるため、光束制御部材上に被照射面を配置して照明装置とした場合には、発光
素子直上に局所的な明部が発生するのを防ぐことができ、被照射面の照明光を高品位化す
ることができる。

本実施形態に係る発光装置及びこの発光装置を使用した照明装置を示す断面図である。 図１の発光装置を構成する光束制御部材の第１実施形態を示す図である。図２（ａ）が光束制御部材の平面図、図２（ｂ）が図２（ａ）のＡ１−Ａ１線に沿って切断して示す断面図、図２（ｃ）が光束制御部材の裏面図、図２（ｄ）が光束制御部材の側面図である。 第１実施形態に係る光束制御部材の使用状態を説明する図である。 第１実施形態に係る光束制御部材の入射面形状を説明する図であり、図１に対応する断面図である。 第１実施形態に係る光束制御部材の入射角θ１と出射角θ３との関係を示す図である。 第１実施形態に係る光束制御部材の入射角θ１と出射角θ３との角度比（θ３／θ１）と入射角θ１との関係を示す図である。 図７（ａ）は、第１実施形態に係る光束制御部材から出射される光の光度（ただし、最も高光度の数値を１とした場合の無次元値）と観察角ηとの関係を示す図である。図７（ｂ）は、第１実施形態に係る光束制御部材からの出射光の光度測定状態を示す図である。 第１実施形態に係る光束制御部材（図８（ａ））、比較例１に係る光束制御部材（図８（ｂ））、及び比較例２に係る光束制御部材（図８（ｃ））を対比して説明するための図である。 第２実施形態に係る光束制御部材を使用した発光装置及びこの発光装置を有する照明装置の断面図である。 第２実施形態に係る光束制御部材の図である。図１０（ａ）が光束制御部材の平面図、図１０（ｂ）が図１０（ａ）のＡ２−Ａ２線に沿って切断して示す断面図、図１０（ｃ）が光束制御部材の裏面図、図１０（ｄ）が光束制御部材の側面図である。 第２実施形態に係る光束制御部材の入射角θ１と出射角θ３との角度比（θ３／θ１）と入射角θ１との関係を示す図である。 第２実施形態に係る光束制御部材から出射される光の光度（ただし、最も高光度の数値を１とした場合の無次元値）と観察角ηとの関係を示す図である。 図１３（ａ）が光束制御部材の取付状態の変形例１を示す図であり、図１３（ｂ）が光束制御部材の取付状態の変形例２を示す図である。 従来技術１に係る発光装置を示す断面図である。 従来技術２に係る発光装置を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳述する。

（発光装置及び照明装置）
図１は、本実施形態に係る照明装置１及びこの照明装置１を構成する発光装置２を示す
ものであり、発光装置２の基準光軸Ｌ０を含む照明装置１の一部断面図である。この図１
に示すように、照明装置１は、光透過性を有する被照明部材３（例えば、広告パネル、液
晶パネル等）の背面側に発光装置２を配置し、その発光装置２から出射した光によって被
照明部材３を背面側から照明するようになっている。発光装置２は、発光素子４（例えば
、ＬＥＤ及び封止部材によって封止されたＬＥＤ）からの光を光束制御部材５を介して出
射するようになっており、発光素子４と光束制御部材５とが一対一で対応している。ここ
で、基準光軸Ｌ０とは、発光装置２からの立体的な出射光束の中心における光の進行方向
をいう。なお、本実施形態においては、発光素子４の光軸Ｌ１（発光素子４からの立体的
な出射光束の中心における光の進行方向）と基準光軸Ｌ０とが一致している場合を例にし
て説明する。したがって、以下の説明において、基準光軸Ｌ０を光軸Ｌ１と言い換えて説
明する。

（光束制御部材の第１実施形態）
図２乃至図３は、光束制御部材５の第１実施形態を示すものである。なお、図２（ａ）
が光束制御部材５の平面図であり、図２（ｂ）が図２（ａ）のＡ１−Ａ１線に沿って切断
して示す光束制御部材５の断面図であり、図２（ｃ）が光束制御部材５の裏面図であり、
図２（ｄ）が光束制御部材５の側面図である。また、図３は、光束制御部材５の使用状態
を説明するための図である。

光束制御部材５は、例えば、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）、ＰＣ（ポリカーボ
ネート）、ＥＰ（エポキシ樹脂）等の透明樹脂材料や透明なガラスで形成されている。

この光束制御部材５は、平面形状が円形形状となるように形成されており、その中心軸
６が平面形状の図心に合致し、中心軸６が光束制御部材５の光軸と重なり、その中心軸６
が発光素子４の光軸Ｌ１と一致するように基板７上に配置される。したがって、光束制御
部材５の中心軸６を適宜光軸Ｌ１として書き換えて説明する。そして、この光束制御部材
５は、中心軸６を中心とする回転対称形状であるリング状のフランジ８が形成されている
。また、光束制御部材５のフランジ８の径方向内方側で且つフランジ８の上方側には、中
心軸６を中心とする回転対称形状の光制御出射面１０が形成されている。また、光束制御
部材５の発光素子４に対向する裏面１１側には、中心軸６を中心とする回転対称形状の凹
み１２が形成されている。また、光束制御部材５のフランジ８の裏面１１には、複数の丸
棒状の支持脚１３が等間隔で形成されている。この光束制御部材５の支持脚１３は、発光
素子４が設置された基板７上に接着等して固定することにより、発光素子４の発光中心１
４と光束制御部材５の裏面１１の高さ位置（基板７の法線方向への高さ位置）が同一とな
るように、光束制御部材５を基板７上に支持する（図３参照）。

光束制御部材５の凹み１２は、その内面が発光素子４からの光を光束制御部材５の内部
に入射させる入射面１５であり、その入射面１５の形状が非球面形状となるように形成さ
れている。この光束制御部材５の入射面１５は、発光素子４から出射した光のうちで光軸
Ｌ１近傍の光を光軸Ｌ１から離れる方向へ屈折させて入射させるように形成されている。
ここで、図３に示すように、発光中心１４から出射して入射面１５に到達した光と光軸Ｌ
１とのなす角（入射角）をθ１とし、入射面１５から光束制御部材５の内部に入射した光
と光軸Ｌ１に平行な線１６とのなす角をθ２とすると、θ１＜θ２となるように、入射面
１５は発光素子４から出射した光のうちで光軸Ｌ１近傍の光を屈折させるようになってい
る（図１参照）。また、図３に示すように、入射面１５から光束制御部材５内に入射した
光が光制御出射面１０に到達した位置をＰｘとし、この光制御出射面１０上のＰｘから出
射した光の進行方向と光軸Ｌ１に平行な線２２とのなす角をθ３とする。

光束制御部材５の入射面１５は、発光素子４から出射した光のうちで光軸Ｌ１近傍以外
の光を光軸Ｌ１へ近づく方向へ屈折させて入射させるように形成されている。すなわち、
光束制御部材５の入射面１５は、発光素子４から出射した光のうちで光軸Ｌ１近傍以外の
光をθ１＞θ２となるように屈折させて入射させるように形成されている。このように、
光軸Ｌ１近傍の領域とそれよりθ１の大きな領域とではθ１とθ２との関係が逆転してい
る。ただし、本実施形態において、入射面１５は、被照射部材３（透明プラスチック板、
ガラス板等の光透過性を有する板状部材）での光の表面反射率及び発光素子４から出射さ
れる光の光度を考慮して、θ１が８０°までの光をθ３の最大値が７０°程度で出射する
ように形成されている。θ３の値が大きすぎると被照明部材３の表面で表面反射され易く
なる。ここで、本実施形態において、光軸Ｌ１近傍とは、θ１が０〜１７°の角度範囲と
する。

また、光束制御部材５の入射面１５は、図４に示すように、光制御出射面１０の最外縁
１９に到達する光（Ｑ）の光束制御部材５への入射点１７から発光中心１４までの寸法を
ｒとし、半径ｒの仮想円１８を入射面１５に内接する位置まで移動させると、仮想円１８
の頂部と入射面１５の最深部との間に隙間Ｃ１が生じるような形状に形成されている。な
お、入射面１５と裏面１１との境界部分にＣ面取りやＲ面取りをした場合、入射面１５は
その境界部分を含まないものとする。言い換えれば、光制御出射面１０に到達する光が光
束制御部材５へ入射する領域が入射面１５となる。

光束制御部材５の光制御出射面１０は、光軸Ｌ１を中心とする所定範囲に形成された第
１の出射面２０と、この第１の出射面２０の周囲に連続して形成される第２の出射面２１
とからなっている。このうち、第１の出射面２０は、図２（ｂ）に示すように、下に凸の
滑らかな曲面形状であり、球の一部を切り取ったような凹み形状になっている。また、第
２の出射面２１は、図２（ｂ）に示すように、第１の出射面２０に連続して形成された上
に凸の滑らかな曲面形状であり、その平面形状が第１の出射面２０を取り囲む略中空円板
形状に形成されている。そして、これら第１の出射面２０と第２の出射面２１が滑らかに
接続され、その両出射面２０，２１の接続部分が変曲点になっている。このような光制御
出射面１０は、光束制御部材５の内部に入射した発光素子４からの光を光軸Ｌ１から遠ざ
ける方向へ向けて出射させるようになっている。そして、この光束制御部材５において、
入射点１７と出射点１９とを結ぶ線分を光軸Ｌ１を対称軸として回転させてできる仮想面
よりも裏面１１側には、入射面１５を経由して光束制御部材５内に入射した光が到達しな
い死角領域が形成される。

このような光束制御部材の形状と出射光特性との関係を、図５及び図６に基づき説明す
る。

図５は、θ１とθ３の関係を示す図である。この図５に示すように、θ３は、θ１の最
大値である８０°から所定角度（δ）だけ小さな角度θ１ｘ（８０°−δ）までの範囲（
θ１ｘ≦θ１≦８０°）においてほぼ一定の値となる。これは、光制御出射面１０から出
射する光は、θ１ｘ≦θ１≦８０°の範囲でほぼ平行な光になることを意味している。ま
た、このθ１とθ３の関係は、θ１＜θ１ｘの範囲において、θ１＜θ３になっている。
これは、光制御出射面１０から出射する光は、θ１＜θ１ｘの範囲において、光束制御部
材５への光の入射角θ１よりも拡げて出射されることを意味している。なお、本実施形態
に係る光束制御部材５は、θ１ｘが６０°になるように、入射面１５及び光制御出射面１
０が形成されている。そして、本実施形態に係る光束制御部材５は、入射角θ１がθ１ｘ
≦θ１≦８０°の角度範囲において、θ３がほぼ一定の値（６９°±４°）となるように
、入射面１５及び光制御出射面１０が形成されている。

また、入射面１５から入射する光は、Δθ３／Δθ１≧０を満たすように光制御出射面
１０から出射するため、光束制御部材５から被照射部材３までの光路が交差することがな
く、輪帯状の明部を発生させることがない。

図６は、本実施形態に係る光束制御部材５のθ１と（θ３／θ１）との関係を示す図で
ある。この図６に示すように、（θ３／θ１）は、θ１が増加すると漸減するように、下
に凸の滑らかな曲線で表される。そして、（θ３／θ１）は、入射角θ１が（θ１ｘ≦θ
１≦８０°）の角度範囲内におけるθａのときに１になる。すなわち、入射角θ１＝θａ
のときに、出射角θ３と入射角θ１が等しくなり、光が光制御出射面１０で屈折されるこ
となく出射する。なお、本実施形態に係る光束制御部材５は、θａが６５°となるように
、入射面１５及び光制御出射面１０が形成されている。

図７（ａ）は、本実施形態に係る発光装置２における観測角（η）と光度との関係を示
す図である。なお、観測角（η）は、図７（ｂ）に示すように、発光素子４から所定距離
Ｒだけ離れた位置に半球状の仮想測定面２３を設定し、この仮想測定面２３上の一点から
発光素子４の発光中心を見る角であり、視線方向と光軸Ｌ１とのなす角である。

図７（ａ）に示すように、本実施形態の発光装置２を使用し、光束制御部材５から出射
される照明光の光度を仮想測定面２３上の観測点において測定した結果、観測角ηが０°
〜±６５°の範囲における光度が下凸の曲線で表され、観測角ηが＋６５°，−６５°に
おいて光度が最も高くなっている。また、本実施形態において、観測角ηが０である仮想
測定面２３の光軸Ｌ１上に位置する観測点の光度は、観測角ηが０°〜±６５°の範囲内
において最も低い。ここで、図７（ａ）の光度は、観測角ηが６５°の場合の光度を１と
し、観測角ηが６５°以外の場合における光度と観測角ηが６５°の場合の光度とを対比
して示す無次元値である。

（比較例１及び２との対比）
以下、図１及び図８（ａ）に示す本実施形態に係る光束制御部材５を、図８（ｂ）に示
す比較例１の光束制御部材５、及び図８（ｃ）に示す比較例２の光束制御部材５と対比し
て説明する。なお、図８（ａ）〜（ｃ）の光束制御部材５は、入射面１５以外の他の構成
が全て同一となるように形成されたものである。

図１及び図８（ａ）に示すように、本実施形態に係る光束制御部材５は、入射面１５が
発光素子４からの光のうちで光軸Ｌ１近傍の光以外の光をθ１＞θ２となるように光軸Ｌ
１寄りに屈折させて入射させるため、フランジ８を形成したとしても広角度（例えば、θ
１＝８０°）の入射光を光制御出射面１０に導き、発光素子４からの光を効率的に照明光
として利用することができる。

これに対し、図８（ｂ）に示すように、従来技術１の入射面形状を適用した比較例１に
係る光束制御部材５は、発光素子４からの広角度（例えば、θ１＝８０°）の光が入射面
１５によってθ１＜θ２となるように（光軸Ｌ１からより一層離れる方向に）屈折させら
れる。その結果、図８（ｂ）に示す光束制御部材５は、発光素子４からの広角度（例えば
、θ１＝８０°）の光が入射面１５によって屈折させられた後にフランジ８に導光されて
しまい、発光素子４からの光を効率的に照明光として利用することができない。

また、図８（ｃ）に示すように、従来技術２の入射面形状を適用した比較例２に係る光
束制御部材５は、発光素子４からの広角度（例えば、θ１＝８０°）の光が入射面１５に
よって屈折させられることなくそのまま入射してフランジ８に導光されてしまい、発光素
子４からの光を効率的に照明光として利用することができない。

（本実施形態の効果）
以上のように、本実施形態の光束制御部材５は、フランジ８を形成したとしても、発光
素子４からの広角度（例えば、θ１＝８０°）の光を照明光として効率的に利用すること
が可能になり、広告パネル等の被照明部材３を明るく照明することが可能になる。

また、本実施形態の光束制御部材５は、照明光として利用する光のうちで最大の入射角
θ１近傍の範囲（６０°≦θ１≦８０°）の光を光制御出射面１０から平行光束化して出
射し、最大の入射角θ１近傍の光を拡げすぎることなく出射できるようになっているため
、被照明部材３で反射されてしまう光（照明光として直接利用されない光）を少なくする
ことができ、光の利用効率を高めることができる。

また、本実施形態の光束制御部材５は、入射光をΔθ３／Δθ１≧０となるように出射
させるため、被照明部材３の被照射面に輪帯状の明部を発生させることがない。

また、本実施形態の光束制御部材５は、光制御出射面１０の径方向外方にフランジ８を
形成することができるため、生産時及び発光素子４等との組立時において、光制御出射面
１０の径方向外方に出っ張るフランジ８が自動機で容易にハンドリングされ、光制御出射
面１０が自動機で傷付けられることがない。

このような本実施形態に係る光束制御部材５を使用した発光装置２及びこの発光装置を
備えた照明装置１は、発光素子４からの光を広告パネル等の被照明部材３の照明に効率的
に利用することができ、広告パネル等の被照明部材３を明るく照明することが可能になる
ため、照明品質を向上させることができる。

（光束制御部材の第２実施形態）
図９乃至図１０は、光束制御部材５の第２実施形態を示すものである。なお、図９は、
第２実施形態に係る光束制御部材５を使用した発光装置２及びこの発光装置２を有する照
明装置１の断面図である。また、図１０（ａ）が光束制御部材５の平面図であり、図１０
（ｂ）が図１０（ａ）のＡ２−Ａ２線に沿って切断して示す光束制御部材５の断面図であ
り、図１０（ｃ）が光束制御部材５の裏面図であり、図１０（ｄ）が光束制御部材５の側
面図である。なお、本実施形態に係る光束制御部材５は、入射面１５の形状を除く他の構
成が図１及び図２に示した光束制御部材５の第１実施形態と同様であるので、光束制御部
材５の第１実施形態に対応する部分に同一符号を付し、光束制御部材５の第１実施形態の
説明と重複する説明を省略する。

本実施形態の光束制御部材５は、入射面１５を形作る凹み１２の開口縁の直径Ｄと凹み
１２の最大深さＨとの比（Ｄ／Ｈ）が２．７であるのに対し、第１実施形態に係る光束制
御部材５の（Ｄ／Ｈ）が３．４であり、凹み１２の開口縁が第１実施形態に係る光束制御
部材５の凹み１２の開口縁よりも小さく形成されている。

また、本実施形態の光束制御部材５の入射面１５は、光軸Ｌ１近傍（θ１が０〜４０°
の角度範囲）以外の光を光軸Ｌ１に近づけるように屈折させて入射させるようになってい
る。

また、図１１に示すように、本実施形態の光束制御部材５は、θ１が７１°のときに（
θ３／θ１）が１となるように、入射面１５及び光制御出射面１０が形作られている。そ
して、本実施形態の光束制御部材５は、照明光として利用する光のうちで最大の入射角θ
１近傍の範囲（６０°≦θ１≦８０°）の光を光制御出射面１０から平行光束化して（７
１．５°±３．５°の角度範囲の光束として）出射し、最大の入射角θ１近傍の光を拡げ
すぎることなく出射できるようになっている。

なお、図１１における（θ３／θ１）とθ１との関係を示す線は、図６の（θ３／θ１
）とθ１との関係を示す線を横軸に沿って移動させるとほぼ重なるようになっている。

また、図１２に示すように、本実施形態の光束制御部材５は、観測角（η）が７１°の
ときに最高光度となるように、入射面１５及び光制御出射面１０が形作られている。

このような本実施形態の光束制御部材５は、第１実施形態に係る光束制御部材５と同様
の効果を得ることができる。

また、本実施形態の光束制御部材５を使用する発光装置２及びこの発光装置２を備えた
照明装置１は、第１実施形態に係る発光装置及び照明装置と同様の効果を得ることができ
る。

（他の変形例）
上記各実施形態は、発光素子４の発光面４ａと光束制御部材５の裏面１１とが基板１１
に対して同一高さとなるように組み付けられている。しかし、本発明は、上記各実施形態
に限定されるものではなく、図１３（ａ）に示すように、光束制御部材５の裏面１１を発
光素子４の発光面４ａよりも高い位置に配置するようにしてもよい。また、図１３（ｂ）
に示すように、光束制御部材５の凹み１２内に発光面４ａを配置するようにしてもよい。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、発光素子４の発光面の位置
やフランジ８の厚さ等に応じ、照明光として利用する光の入射角θ１の最大値を８０°以
上にしてもよく、また、照明光として利用する光の入射角θ１の最大値を８０°以下にし
てもよい。

また、本発明は、（θ３／θ１）＝１となるθ１の値（θａ）が６５°と７１°の実施
形態を例示したが、これに限られず、光束制御部材５の第１実施形態の効果と同様の効果
を得ることができるように、入射面１５の形状及び光制御出射面１０の形状を形作った結
果、θａが６５°と７１°以外の角度になってもよい。

本発明に係る発光装置は、広告パネルや液晶表示パネル等の被照明部材を背面側から照
明する内照式の照明装置に適用できることはもちろんのこと、天井、床面、壁面等を照明
する外照式の照明装置や、案内灯としても使用することができる。

１……照明装置、２……発光装置、３……被照明部材、４……発光素子（例えば、ＬＥ
Ｄ）、４ａ……発光面、５……光束制御部材、６……中心軸、８……フランジ、１０……
光制御出射面、１１……裏面、１４……発光中心、１５……入射面、１９……最外縁、Ｌ
１……光軸

Claims (5)

1. 発光素子からの光を出射するようになっており、光軸が前記発光素子の光軸と同一軸上
   に位置するように配置される光束制御部材において、
   前記光束制御部材は、
   前記発光素子からの光を入射させるように、前記発光素子に対向する裏面側の前記光軸
   と交わる位置に形成された凹み形状の入射面と、
   前記裏面とは反対側に形成され、前記入射面から入射した光を出射させる光制御出射面
   と、を有し、
   前記発光素子の発光面と前記光軸との交点である発光中心から前記光軸に対して角度θ
   １で出射した光が、前記入射面から前記光束制御部材に入射し前記光束制御部材内を伝搬
   する際の光路と前記光軸とのなす角度をθ２とし、前記光制御出射面から出射する際の光
   路と前記光軸とのなす角度をθ３とし、前記発光素子からの光のうち前記光制御出射面の
   最外縁部に到達する光が対応する角度θ１、θ２をθ１ｍａｘ、θ２ｍａｘとし、角度θ
   １＞０であって光軸近傍の光が対応する角度θ１、θ２、θ３をθ１ａｘ、θ２ａｘ、θ
   ３ａｘとしたとき、
   前記入射面および前記光制御出射面は、
   条件１：（θ２ｍａｘ−θ１ｍａｘ）＜０、
   条件２：（θ３ａｘ−θ１ａｘ）＞０、
   を満足するように形成されている、
   ことを特徴とする光束制御部材。
2. 前記入射面および前記光制御出射面は、更に、
   条件３：（θ２ａｘ−θ１ａｘ）＞０、
   を満足するように形成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の光束制御部材。
3. 前記入射面および前記光制御出射面は、更に、
   条件４：Δθ３／Δθ１≧０、
   を満足するように形成されている、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の光束制御部材。
4. 発光素子と、請求項１乃至３のいずれかに記載の光束制御部材と、を備えたことを特徴
   とする発光装置。
5. 請求項４に記載の発光装置と、前記発光装置から出射された光で照明される被照明部材
   と、を備えたことを特徴とする照明装置。

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