JP2012234906A - 発光装置及びそれを用いた照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】固体発光素子（ＬＥＤ）を用いた発光装置において、出射される光の配光を広くすることができ、光ムラを生じ難いものとする。
【解決手段】発光装置１は、複数のＬＥＤ２と、ＬＥＤ２がアレイ状に実装される基板３と、ＬＥＤ２から放射された光の配光を調整する配光調整部材４と、を備え、配光調整部材４は、２つ以上のＬＥＤ２に共通して設けられ、ＬＥＤ２を格納する収容部４１と、ＬＥＤ２の光導出面上で且つＬＥＤ２の直上部に設けられた凹条曲面部４２と、凹条曲面部４２の両側に設けられ、凹条曲面部４２と面が滑らかに連続する一対の凸条曲面部４３と、を有する。ＬＥＤ２から収容部４１に入射した光の多くは、凹条曲面部４２で全反射されて、側方方向へ進み、凹条曲面部４２を屈折して透過することにより、配光調整部材４から広い配光で出射される。また、指向性が低くなるので、光ムラを生じ難くすることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、光源として複数の固体発光素子を用いた発光装置及びそれを用いた照明装置に関する。

発光ダイオード（以下、ＬＥＤ）は、低電力で高輝度の発光が可能であり、しかも長寿命であることから、白熱灯や蛍光灯に代替する照明装置用の光源として注目されている。しかし、ＬＥＤ単体では、蛍光灯に比べて光量が少ないので、ＬＥＤを光源とする一般的な照明装置では、複数のＬＥＤを備えた発光装置が用いられている。

この種の発光装置として、図１９（ａ）に示すように、長尺状の基板１０３に、複数のＬＥＤ１０２がライン状に実装され、ＬＥＤ１０２全体を覆うように、かまぼこ状の透明樹脂部１０４が設けられた発光装置１０１が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、図２０（ａ）に示すように、半球形状の透明樹脂部１０４を有するＬＥＤパッケージ１０１が複数配置され、このＬＥＤパッケージ１０１の前方に、拡散透過パネル１０７を近接して設置した照明装置１１０が知られている。

特開２００２−２９９６９７号公報

しかしながら、上記特許文献１に示される発光装置１０１は、かまぼこ形状の透明樹脂部１０４によってＬＥＤ２から出射した光は、そのまま直進する、又はＬＥＤ１０２の直上方向に屈折して集光される。そのため、上記発光装置１０１においては、図１９（ｂ）に示すように、放射される光の配光は、光導出方向への指向性が高いものとなる。従って、このような発光装置を用いた照明装置においては、ＬＥＤ１０２の直上部の輝度が高くなり、光拡散カバー等が設けられても、光出射面における輝度分布が不均一となり、グレアが生じ易くなる。

また、上述の照明装置１１０においても、拡散透過パネル１０７のＬＥＤパッケージ１０１直上部の輝度が高くなる。その結果、図２０（ｂ）に示すように、照明装置の発光面（拡散透過パネル１０７）における輝度分布が不均一となり、光源の粒々感を生じさせ、しかもグレアが生じることがある。

本発明は、上記課題を解決するものであり、出射される光の配光を広くすることができ、光ムラを生じ難い発光装置及びこの発光装置を用いた照明装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る発光装置は、複数の固体発光素子と、前記固体発光素子がアレイ状に実装される基板と、前記固体発光素子から放射された光の配光を調整する配光調整部材と、を備え、前記配光調整部材は、前記アレイ状の固体発光素子の、少なくとも２つ以上の固体発光素子に共通して設けられ、前記固体発光素子を格納する収容部と、前記固体発光素子の光導出面上で且つ前記固体発光素子の直上部に設けられた凹条曲面部と、該凹条曲面部の両側に設けられ、前記凹条曲面部と面が滑らかに連続する一対の凸条曲面部と、を有することを特徴とする。

上記発光装置において、前記配光調整部材を覆う拡散透過カバー部材を更に備えることが好ましい。

上記発光装置において、前記配光調整部材の光導出面が、粗面となっていることが好ましい。

上記発光装置において、前記固体発光素子の光導出面は、透明樹脂によって被覆されていることが好ましい。

上記発光装置において、前記固体発光素子と前記収容部の内面との間に、空気層が介在することが好ましい。

前記収容部は、その長手方向に直交する断面形状の勾配が、前記固体発光素子の中央部を通る光導出軸に近づく程、小さくなるように形成されていることが好ましい。

上記発光装置において、前記配光調整部材の光出射面には、長手方向に複数の凸状レンズが設けられていることが好ましい。

上記発光装置において、前記配光調整部材の光出射面には、長手方向に複数の凹状レンズが設けられていることが好ましい。

上記発光装置において、前記透明樹脂は、蛍光体を含有して波長変換部材として構成されていることが好ましい。

上記発光装置において、前記波長変換部材は、前記配光調整部材の長手方向に直交する縦断面視において前記固体発光素子の側方方向の厚さよりも上方方向の厚さが厚くなるように形成されていることが好ましい。

上記発光装置において、前記波長変換部材は、前記配光調整部材の長手方向に直交する縦断面視において縦長の凸形状に形成されていることが好ましい。

上記発光装置において、前記波長変換部材は、前記配光調整部材の長手方向に直交する縦断面視において縦長の三角形状に形成されていることが好ましい。

上記発光装置において、前記波長変換部材は、上面視において円形状となるように形成されていることが好ましい。

上記発光装置において、前記波長変換部材は、上面視において前記配光調整部材の長手方向に沿って楕円形状となるように形成されていることが好ましい。

上記発光装置において、前記波長変換部材は、前記透明樹脂に、蛍光体を含有する樹脂が塗布されている、又は蛍光体シートが付されていることが好ましい。

上記発光装置において、前記複数の固体発光素子は、直線状に配置され、前記配光調整部材は、直線状に構成されていることが好ましい。

上記発光装置において、前記複数の固体発光素子は、円環状に配置され、前記配光調整部材は、円環状に構成されていることが好ましい。

上記発光装置は、照明装置に用いられることが好ましい。

本発明の発光装置によれば、固体発光素子から配光調整部材の収容部に入射した光の多くは、凹条曲面部で全反射されて、側方方向へ進み、凹条曲面部を屈折して透過することにより、配光調整部材から広い配光で出射される。また、指向性が低くなるので、照明装置に用いられたときに、光ムラを生じ難くすることができる。

本発明の第１の実施形態に係る発光装置の長手方向に沿う側断面図。 同発光装置の分解斜視図。 （ａ）は同発光装置における固体発光素子から出射された光路を示す側断面図、（ｂ）は同発光装置の配光曲線を示す側断面図。 （ａ）は同発光装置を組み込んだ照明装置の長手方向に沿う側断面図、（ｂ）は短手方向に沿う側断面図、（ｃ）は上面図。 （ａ）は同照明装置の変形例を示す短手方向に沿う側断面図、（ｂ）は別の変形例を示す側断面図、（ｃ）は更に別の変形例を示す側断面図。 （ａ）は本発明の第２の実施形態に係る発光装置の分解斜視図。 同発光装置の短手方向に沿う側断面図。 （ａ）は本発明の第３の実施形態に係る発光装置の短手方向に沿う側断面図、（ｂ）は同発光装置における固体発光素子から出射された光路を示す側断面図。 本発明の第４の実施形態に係る発光装置の分解斜視図。 （ａ）は図９のＡ−Ａ’線断面図、（ｂ）は同発光装置の上面図、（ｃ）は同発光装置における配光を示す上面図。 （ａ）は本発明の第５の実施形態に係る発光装置に用いられる配光調整部材の長手方向に沿う断面図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は同発光装置における配光を示す上面図。 同照明装置の変形例を組み込んだ照明装置の長手方向に沿う側断面図。 （ａ）は本発明の第６の実施形態に係る発光装置の側断面図、（ｂ）は同発光装置の配光曲線を示す側断面図、（ｃ）は上面図。 （ａ）は同発光装置の変形例における側断面図、（ｂ）は同発光装置の配光曲線を示す側断面図。 同発光装置の別の変形例における側断面図。 本発明の第７の実施形態に係る発光装置の側断面図、（ｂ）は上面図。 （ａ）は同発光装置において複数の固体発光素子及び波長変換部材を用いた構成を示す上面図、（ｂ）は同発光装置を組み込んだ照明装置の長手方向に沿う側断面図、（ｃ）は短手方向に沿う側断面図、（ｄ）は上面図。 （ａ）は本発明の第７の実施形態に係る発光装置において複数の固体発光素子及び波長変換部材を用いた構成を示す上面図、（ｂ）は同発光装置を組み込んだ照明装置の上面図、（ｃ）は同照明装置の一部側断面図。 （ａ）は従来の発光装置の側面図、（ｂ）はその配光曲線を示す図。 （ａ）は従来の発光装置を複数組み込んだ照明装置の側断面図、（ｂ）は同照明装置の上面から視た輝度分布を示す図。

本発明の第１の実施形態に係る発光装置及びそれを用いた照明装置について、図１乃至図４を参照して説明する。本実施形態の発光装置１は、図１及び図２に示すように、固体発光素子としての複数の発光ダイオード（以下、ＬＥＤ）２と、ＬＥＤ２がアレイ状に実装される配線基板（以下、基板）３と、ＬＥＤ２から放射された光の配光を調整する配光調整部材４と、を備える。配光調整部材４は、アレイ状に配されたＬＥＤ２の、少なくとも２つ以上のＬＥＤ２に共通して設けられる。また、配光調整部材４は、ＬＥＤ２を格納する収容部４１と、ＬＥＤ２の光導出面上で且つＬＥＤ２の直上部に設けられた凹条曲面部４２と、凹条曲面部４２の両側に設けられ、凹条曲面部４２と面が滑らかに連続する一対の凸条曲面部４３と、を有する。凸条曲面部４３は、基板３に中心を有する略正円を構成する円弧（図１の点線で示す）をスイープして得られた半球面から構成される。凹条曲面部４２は、凸条曲面部４３とは逆方向に湾曲した面であり、一対の凸条曲面部４３を滑らかに連結する面であり、ＬＥＤ２の光出射面の中央部を通る光導出軸Ｌ上と直交する面である。

ＬＥＤ２は、発光装置１として所望の光色の発光を可能とする光源であれば特に限定されないが、発光ピーク波長が４６０ｎｍの青色光を放射するＧａＮ系青色ＬＥＤチップが好適に用いられる。ＬＥＤ２の大きさも、特に限定されないが、□０．３ｍｍサイズのものが好ましい。本実施形態において、ＬＥＤ２には、素子上面に陽極及び陰極の各電極が設けられた、いわゆるフェイスアップ型の素子が用いられる。ＬＥＤ２の実装方法としては、ＬＥＤ２が基板３上に、ダイボンド材（不図示）によって接合され、ＬＥＤ２の素子上面に設けられた各電極を、基板３上に設けられた配線パターン（不図示）に、ワイヤ３１を用いて結線させる。これにより、ＬＥＤ２と配線パターンとが電気的に接続される。ダイボンド材としては、例えば、シリコーン系樹脂、銀ペースト、その他高耐熱のエポキシ系樹脂材等が用いられる。なお、ここでは、ＬＥＤ２の実装方法として、フェイスアップ式の素子を、ダイボンド及びワイヤボンディング実装する例を示したが、ＬＥＤ２は下面側に電極を配したフェイスダウン式の素子であってもよく、この場合、ＬＥＤ２は、例えば、フリップチップ実装により実装される。

基板３は、母材として、例えば、ガラスエポキシ樹脂等の汎用の基板用板材が好適に用いられる。アルミナや窒化アルミ等のセラミック基板、表面に絶縁層が設けられた金属基板であってもよい。この基板３上に、ＬＥＤ２に給電するための配線パターンが設けられている。基板３の形状は、ＬＥＤ２及び配光調整部材４等の搭載部材を搭載できるサイズ及び形状であればよく、厚みは、取り扱い時に撓み等の変形を生じない強度を有する程度であればよい。なお、上述した□０．３ｍｍサイズのＬＥＤ２を用いる場合、ＬＥＤ２の個数にもよるが、例えば、４０ｍｍ×２００ｍｍの長尺矩形状の基板３が用いられる。

基板３上に形成された配線パターンは、例えば、Ａｕ表面でメッキ法により形成される。メッキ法は、Ａｕに限られず、例えば、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ等であってもよい。また、各パターン部の表面のＡｕは、基板３との接着力を向上させるために、例えば、Ａｕ／Ｎｉ／Ａｇといった積層構造とされてもよい。なお、配線パターンは、その表面に光反射処理が施され、ＬＥＤ２からの基板３側へ出射された光を反射するように構成されていてもよい。また、基板３及び配線パターンの表面は、ワイヤ３１の結線やＬＥＤ２の実装に必要な領域を除き、白色レジストによって覆われていることが好ましい。この白色レジストは、例えば、リフトオフ法等により形成される。こうすれば、白色レジストによって各パターン部が保護されるので、配線の安定性が向上し、しかも、発光装置１を照明装置に組み込む際の取り扱いが容易となり、装置の製造効率が良くなる。

ワイヤ３１には、例えば、汎用の金ワイヤが用いられる。また、アルミワイヤ、銀ワイヤ又は銅ワイヤ等であってもよい。ワイヤ３１は、熱接合又は超音波接合等の公知の接合方法により、ＬＥＤ２の各電極及び配線パターンに接合される。

配光調整部材４は、基板３と対向する面のうちＬＥＤ２の直上部が凹状に形成されて、ＬＥＤ２を格納する収容部４１を成し、この収容部４１と対峙する凹条曲面部４２を中心として一対の凸条曲面部４３が対称に設けられている。収容部４１が、ＬＥＤ２からの光を配光調整部材４内に入射させる光入射面とすると、凹条曲面部４２及び凸条曲面部４３は、配光調整部材４外へ光を導出させる光導出面４４となる。また、基板３上のＬＥＤ２と収容部４１との間には、空気層４５が介在している。配光調整部材４は、ＬＥＤ２群を覆う様に、アクリル樹脂、シリコーン樹脂又はガラス等の透光性を有する材料によって、上記形状に形成されたものである。

また、収容部４１は、配光調整部材４の長手方向に直交する断面形状の勾配が、ＬＥＤ２の中央部を通る光導出軸Ｌに近づく程、小さくなるように形成されている（図１参照）。こうすれば、収容部４１の光導出軸Ｌの近傍に入射した光を、より側方方向へ屈折させることができる。

次に、ＬＥＤ２から出射された光が、配光調整部材４に入射することにより、どのように配光制御されるかを、図３（ａ）（ｂ）を参照して説明する。ＬＥＤ２から出射された光は、図３（ａ）に示すように、収容部４１から入射し、配光調整部材４内を進み、凹条曲面部４２に入射し、一部の光は、屈折しつつ外部に出射される。しかし、凹条曲面部４２の入射面は、収容部４１から入射した光に対して凸状になっているので、ＬＥＤ２の導光軸Ｌより側方位置では、光の入射角が大きくなる。そのため、収容部４１から入射した光の多くは、屈折透過することなく、側方方向へ全反射され、収容部４１の側方方向に位置する凸条曲面部４３に入射する。一方、凸条曲面部４３の入射面は、凹条曲面部４２で全反射された光に対して凹状になっているので、光の入射角が小さくなり、凹条曲面部４２で屈折されて、更に側方方向へ出射される。

つまり、ＬＥＤ２から出射され、配光調整部材４に入射した光は、一部の光が収容部４１を屈折透過するものの、多くの光は凸条曲面部４３から側方方向に放射される。そのため、配光調整部材４から放射される光は、図３（ｂ）に示すように、光導出軸Ｌ方向の出射光束が少なく、側方方向への出射光束が多くなる、いわゆるバットウィング型の配光曲線を描くように放射される。従って、発光装置１は、ＬＥＤ２から放射される光の配光を広くすることができ、ＬＥＤ光源特有の指向性を低くすることができる。

また、配光調整部材４の長手方向に対しては、入射角度の大きい一部の光が、配光調整部材４内及び基板３上に設けられた白色レジスト（不図示）による反射及び拡散を繰り返して、長手方向に導光されながら、配光調整部材４外へ出射される。

次に、図４（ａ）乃至（ｃ）を参照して、複数のＬＥＤ２及び配光調整部材４を備えた発光装置１を組み込んだ照明装置１０について説明する。照明装置１０は、本体部５と、発光装置１を本体部５に固定するための取付板６と、発光装置１の光導出方向に設けられる光拡散透過パネル（以下、光拡散パネル）７と、発光装置１から放射される光を光拡散パネル７の方向へ反射させる反射板８と、を備える。なお、本実施形態において、照明装置１０は、長尺形状のベースライトを想定して例示されているが、照明装置１０は、例えば、正方矩形状の基板３にアレイ状に配されたＬＥＤ２等が複数列配置されてたものであってもよく、その形状等は特に限定されない。

本体部５は、発光装置１が固定される底面を有する取付枠５１と、この取付枠５１の開口側に取り付けされ、光拡散パネル７を保持する開口枠５２と、を備える。取付枠５１は、前面が開口した缶形状の構造部材であり、発光装置１を収納可能なように、基板３より大きな矩形状の底面部と、この底面部の四方に立設された側面部とを備える。取付枠５１の側面部は、開口側の外周縁が薄くなるよう形成されて被嵌込部として構成されている。この被嵌込部に開口枠５２の側面部が嵌め込まれて、外側からネジ５３が挿通されることにより、取付枠５１と開口枠５２とが固定される。開口枠５２は、光を放射するために中央が開口した枠状部材であり、光拡散パネル７を保持するため、開口の周縁部が内側に突出している。また、開口は、基板３のサイズよりも大きく、また、光導出方向に従って開口面積が広くなるように形成されている。これら取付枠５１及び開口枠５２は、例えば、所定の剛性を有するアルミニウム板又は鋼板等の板材を、所定形状にプレス加工したものである。取付枠５１の内側面は、白色塗料等によりコーティングされていてもよい。

取付板６は、発光装置１の基板３と取付枠５１の底面との間に隙間ができるように、発光装置１を保持する部材であり、所定の剛性を有するアルミニウム板又は鋼板等の板材を、上記形状にプレス加工したものである。発光装置１の基板３と取付板６とは、それらを貫通するネジ６１によって固定される。取付板６は、ネジ（不図示）又は接着等により、取付枠５１に固定される。また、例えば、所定の樹脂板又は止め具を用いて、基板３の端部と取付板６とを挟み込むように固定してもよい（不図示）。取付板６は、発光装置１からの熱を効率的に放熱できるように、熱伝導性のよい材料から構成されていることが望ましく、また、取付枠５１の底面と対向する面に放熱フィンが形成されていてもよい。基板３と取付枠５１の底面との間には、発光装置１を点灯駆動するための電源部や配線等（不図示）が収納される。

光拡散パネル７は、アクリル樹脂等の透光性樹脂に酸化チタン等の拡散粒子を添加した乳白色材料を、開口枠５２の内寸形状と略同形状に形成加工した矩形板状部材である。なお、光拡散パネル７は、透明なガラス板又は樹脂板の表面又は裏面に、サンドブラスト処理を施して粗面としたもの、又はシボ加工を施したもの等であってもよい。

反射板８は、反射性を有する屈曲した一対の板材を、基板３上にマトリックス状に配置されたＬＥＤ２及びこれらを覆う配光調整部材４の長手方向に沿って両側に、且つ光導出軸Ｌ（図４（ｂ））に対して傾斜するように配置したものである。この反射板８は、例えば、記形状に形成された樹脂構造体に、高反射性の白色塗料を塗装して作製された光拡散反射板が好適に用いられる。反射板８は、その表面により反射率の高い銀又はアルミニウムが蒸着されたものであってもよい。

このように構成された照明装置１０において、発光装置１から放射された光は、直接又は反射板８を介して、光拡散パネル７に入射し、照明装置１０外に出射される。このとき、光拡散パネル７が発光装置１に近接して配置された場合であっても、発光装置１は、図３（ｂ）に示したように、配光調整部材４によってバットウイング配光の光を放射するので、光拡散パネル７に入射する光は指向性が低くなっている。この光は、光拡散パネル７によって更に拡散されて出射されるので、光拡散パネル７全体が光っているように見せることができ、光拡散パネル７の輝度分布を均一とすることができる。また、光拡散パネル７を発光装置１に近接して配置することができるので、照明装置１０を薄型化することができる。

また、発光装置１は、光を広角に放射できるので、その周囲を反射板８で覆った場合、この反射板８へ入射される光が多くなる。従って、反射板８の反射面の形状等を調整することにより、配光制御性の高い照明装置１０を実現することができる。更に、照明装置１０の光拡散パネル７の出射面において、ＬＥＤ２光源独特の粒々感が抑制され、グレアを軽減することができる。

次に、本実施形態の照明装置１０の変形例を、図５（ａ）乃至（ｃ）を参照して説明する。図５（ａ）に示す変形例は、ＬＥＤ２の光導出面が、透明樹脂９０によって被覆されているものである。本例では、配光調整部材４の収容部４１及び基板３によって囲まれる空間に、透明樹脂９０が充填されている。この構成によれば、透明樹脂９０によってＬＥＤ２及びＬＥＤ２に通電するためのワイヤ３１を保護することができるので、ワイヤ３１の断線等が生じ難くなり、デバイスの信頼性を向上させることができる。透明樹脂９０には、例えば、配光調整部材４を構成する樹脂と同じものが用いられる。また、例えば、ＬＥＤ２の光出射面を構成する材料と、配光調整部材４を構成する材料との中間の屈折率を有する材料を用いることができる。こうすれば、ＬＥＤ２の光出射面、透明樹脂９０及び配光調整部材４の各界面での全反射を抑制することができ、ＬＥＤ２から出射された光を効率的に配光調整部材４に導光することができ、光利用効率を向上させることができる。

図５（ｂ）に示す変形例は、ＬＥＤ２の光導出面が、半球状に形成された透明樹脂部材９１によって被覆されているものである。本例では、透明樹脂部材９１と配光調整部材４の収容部４１との間に空気層４５が介在している。半球状の透明樹脂部材９１の形成方法としては、例えば、所定形状の金型に、透明樹脂を充填し、ＬＥＤ２が実装された基板３を、逆さまの状態で、金型内の樹脂上面に置載して、硬化させる方法が挙げられる。また、ＬＥＤ２が設置される空間に凹部を設けた碗形状の成形品を、透明樹脂を用いて予め作成し、この凹部に成形品と同様の樹脂を充填してＬＥＤ２を覆うように基板３上に置載して、硬化させる方法であってもよい。この構成においても、上記変形例と同様に、ＬＥＤ２及びワイヤ３１を保護することができる。

図５（ｃ）に示す変形例は、ＬＥＤ２の光導出面が、上記図５（ｂ）に示した半球状に透明樹脂部材９１を構成する樹脂に、蛍光体を含有させた、波長変換部材９２によって被覆されているものである。この構成によれば、ＬＥＤ２及びワイヤ３１を保護することができ、且つＬＥＤ２からの出射光の波長を変換して、任意の光色の光を出射することができる。

次に、本発明の第２の実施形態に係る発光装置について、図６及び図７を参照して説明する。本実施形態の発光装置１は、図６に示すように、配光調整部材４を覆う拡散透過カバー部材（以下、拡散カバー）７１を更に備えるものである。なお、本実施形態においても、図７に示すように、ＬＥＤ２の光導出面が、半球状に形成された波長変換部材９２によって被覆されている。

拡散カバー７１は、基板３と対向する面が開口し、配光調整部材４を収納できる収納空間を有する缶形状の光学部材であり、アクリル樹脂等の透光性樹脂に白色塗料を添加した乳白色材料から形成される。また、図７に示すように、拡散カバー７１の短手方向の断面において、拡散カバー７１の基板３と対向する面と両側面部とは、湾曲面によって連続するように形成されている。こうすれば、当該箇所における光ムラを抑制することができる。

本実施形態によれば、拡散カバー７１の側面から光を放射できるので、より広い範囲を照明することができる。また、上述した第１の実施形態の照明装置１に用いられた本体部５や光拡散パネル７を用いることなく、電源部等を配置するだけで照明装置１０を組み上げることができるので、装置の組立が簡素化され、製造効率を向上させることができる。更に、本体部５が不要なので、照明装置１０を更に薄型化することができる。

次に、本発明の第３の実施形態に係る発光装置及びそれを用いた照明装置について、図８を参照して説明する。本実施形態の発光装置１は、図８（ａ）に示すように、配光調整部材４の光導出面４４が、粗面となっているものである。図例では、粗面の箇所を太線で示している。光導出面４４の粗面処理は、例えば、サンドブラストによる＃１００番の粗さで行われる。この粗面における微細な凹部と平滑部（不図示）の面積割合は、例えば、１：１程度であるが、この限りではなく、配光調整部材４の出射光の配光によって適宜調整される。サンドブラストの粒径も同様である。

ところで、光導出面４４が平滑面であると、配光調整部材４の光導出面４４で全反射されることなく、屈折して透過した光（直接光）と、光導出面４４で一度以上全反射された後に光導出面４４から出射された光（全反射光）とは、配光に粗密が生じ易い。そのため、発光装置１を組み込んだ照明装置１０（図４（ａ）参照）において、光拡散パネル７で輝度ムラを生じさせることがある。これに対して、配光調整部材４の光導出面４４を粗面とするにより、この粗密を軽減することができ、光拡散パネル７での輝度ムラを抑制し、光拡散パネル７の輝度分布をより均一にすることができる。

次に、本発明の第４の実施形態に係る発光装置について、図９及び図１０を参照して説明する。本実施形態の発光装置１は、図９に示すように、配光調整部材４の光導出面４４には、長手方向に複数の凸状レンズ４６が設けられているものである。図１０（ａ）は、図９のＡ−Ａ’断面を示す。本実施形態においても、上記第２の実施形態と同様に、拡散カバー７１が設けられている。拡散カバー７１は、図１０（ｂ）に示すように、配光調整部材４に比べて、長手方向の長さは略同等で、短手方向の長さは大きくなるように形成されている。

この発光装置１の配光を図１０（ｃ）に示す。同図において、複数の凸状レンズ４６を設けた配光調整部材４を用いたときの配光を実線で、凸状レンズ４６を設けていない配光調整部材４を用いたときの配光を点線で表記している。つまり、本実施形態によれば、配光調整部材４の光導出面４４に複数の凸状レンズ４６を設けることにより、同図に示すように、凸状レンズ４６によって上面視における配光が絞られる。従って、配光調整部材４の短手方向へ放射される光を多くすることができ、その方向に拡散カバー７１を配置しても、拡散カバー７１の光出射面における短手方向の輝度分布を均一にすることができる。また、拡散カバー７１を近接させることができるので、この発光装置１を用いた照明装置１０をより薄型化することができる。

次に、本発明の第５の実施形態に係る発光装置及びそれを用いた照明装置について、図１１を参照して説明する。本実施形態の発光装置１は、図１１（ａ）に示すように、配光調整部材４の光出射面には、長手方向に複数の凹状レンズ４７が設けられているものである。また、本実施形態においても、上記第２，４の実施形態と同様に、拡散カバー７１が設けられているが、拡散カバー７１は、図１１（ｂ）に示すように、長手方向の長さも、短手方向の長さも、配光調整部材４に比べて、若干大きくなるように形成されている。他の構成は、上記第４の実施形態と同様である。

この発光装置１の配光は、図１１（ｃ）に示すように、複数の凹状レンズ４７を設けた配光調整部材４を用いたときの配光（実線）が、凹状レンズ４７を設けていない配光調整部材４を用いたときの配光（点線）よりも、配光調整部材４の長手方向に広がっている。つまり、本実施形態によれば、アレイ状に配された隣り合うＬＥＤ２からの出射光を、効果的に混光することができ、拡散カバー７１の光出射面における長手方向の輝度分布を均一にすることができる。

次に、図１２を参照して、本実施形態の変形例に係る発光装置を用いた照明装置１０について説明する。この変形例に係る発光装置１は、複数の凹状レンズ４７を設けた配光調整部材４を用い、且つ発光色の異なる発光装置１を用いたものである。発光装置１の出射光の光色は、ＬＥＤ２に用いられるチップの種類、波長変換部材９２に用いられる蛍光体の種類や添加量、その他、波長変換部材９２に添加される色素や塗料等を調整することによって、任意の色度に設定される。照明装置１０の照射光の光色は、照明装置１０の使用環境等により異なるが、一般的なリビング用照明装置であれば、例えば、図示したように、白色光を出射する発光装置１ａと電球色光を出射する発光装置１ｂとの組み合わせが挙げられる。

従来のＬＥＤ照明装置において、これら光色の異なる光は、光拡散パネル７により、有る程度は混光されるが、発光装置１と光拡散パネル７との距離が近接している場合には、混光が十分になされず、光拡散パネル７の出射面において、色ムラを生じることがあった。これに対して、この変形例においては、複数の凹状レンズ４７を設けた配光調整部材４を用いているので、各発光装置１ａ，１ｂからの出射光の混色が促進される。従って、光拡散パネル７の出射面からは、白色光及び電球色光が混光された光が均一に出射され、照明装置の色ムラを抑制することができる。なお、発光装置１の光色は、上述した白色光及び電球色光に限らず、例えば、赤色（Ｒ）光、緑色（Ｇ）光を及び青色（Ｂ）光を夫々出射する複数の発光装置を用いることができる。

次に、本発明の第６の実施形態に係る発光装置について、図１３（ａ）乃至（ｃ）を参照して説明する。本実施形態の発光装置１は、ＬＥＤ２の出射光を波長変換する波長変換部材９２を備え、この波長変換部材９２が、配光調整部材４の長手方向に直交する縦断面視においてＬＥＤ２の側方方向の厚さよりも上方方向の厚さが厚くなるように形成されているものである。

本実施形態において、波長変換部材９２は、縦断面視においてＬＥＤ２の側方方向の厚さよりも上方方向の厚さが厚く、光導出方向に頂点部９３を有するように、本実施形態においては、縦長の凸形状であって、縦断面が高さ方向に長径を有する半楕円形状となるように形成されている。長径及び短径の比は、例えば、２：１とされるが、この限りではない。

波長変換部材９２は、透光性を有する樹脂材料（例えば、シリコーン樹脂）に、ＬＥＤ２から出射された青色光によって励起され、黄色光を放射する粒子状の黄色蛍光体を分散させた混合材料を、上述した形状に形成加工して作製された光学部材である。透光性を有する樹脂材料は、例えば、屈折率が１．２〜１．５のシリコーン樹脂が用いられる。

蛍光体には、ＬＥＤ２から出射された青色光の一部を吸収して励起され、波長５００〜６５０ｎｍの波長域にピーク波長を有する周知の黄色蛍光体が好適に用いられる。この黄色蛍光体は、発光ピーク波長が黄色波長域内にあり、且つ、発光波長域が赤色波長域を含むものである。黄色蛍光体としては、イットリウム（Yttrium）とアルミニウム（Aluminum）の複合酸化物のガーネット（Garnet）構造の結晶から成る、いわゆるＹＡＧ系蛍光体が挙げられるが、これに限られない。例えば、色温度や演色性を調整するため等に、複数色の蛍光体を混色させて用いてもよく、赤色蛍光体と緑色蛍光体を適宜に混合させることにより、演色性の高い白色光を得ることができる。なお、波長変換部材９２を構成する樹脂材料には、上記蛍光体に加えて、例えば、光拡散材又はフィラー等が添加されてもよい。この波長変換部材９２は、上述した図５（ｂ）で示した透明樹脂部材９１と同様の方法により形成される。

ＬＥＤ２から発せられた光は、光導出軸Ｌを中心として放射状に出射される。そして、光の一部は、波長変換部材９２に含まれる蛍光体に当たり、基底状態にある蛍光体を励起状態に遷移させる。励起状態となった蛍光体は、ＬＥＤ２からの光とは波長が異なる光を放出して基底状態に戻る。これにより、蛍光体は、ＬＥＤ２からの光の波長を変換した光を放射することができる。蛍光体によって波長変換された光は、光導出軸Ｌの方向に限らず、蛍光体から放射状に出射される。つまり、ＬＥＤ２から放射された光は、蛍光体によって、波長変換されるだけでなく、ＬＥＤ２から放射されたときの光の直進方向通りには進まず、放射状に拡散される。また、波長変換された光は、他の蛍光体の表面においても更に拡散され得る。

本実施形態において、波長変換部材９２は、縦断面視においてＬＥＤ２の側方方向の厚さよりも上方方向の厚さが厚くなっているので、ＬＥＤ２から放射された光のうち、光導出軸Ｌ方向に進む光は、波長変換部材９２内の最も長い距離を通る。すなわち、光導出軸Ｌ方向に進む光は、波長変換部材９２内を通る距離（光路）が長いだけ、蛍光体に当たる確率が高くなるので、光導出軸Ｌ方向への進行が妨げられる。すなわち、波長変換部材９２の縦断面視においてＬＥＤ２の側方方向の厚さよりも上方方向の厚さが厚くなれば、厚くなるほど、光導出軸Ｌ方向へ進む光は少なくなる。更に、蛍光体で変換された光は、波長変換部材４の出射面に対して、概ね拡散配光（例えばＢＺ分類のＢＺ５）として出射される。従って、上方に対して側方を向く面の割合が多くなる程、側方に広がる配光が得られる。

従って、波長変換部材９２から放射される光は、図１３（ｂ）に示すように、光導出軸Ｌ方向の出射光束が少なく、側方方向への出射光束が多くなる、いわゆるバットウィング型の配光曲線を描くように放射される。従って、発光装置１は、ＬＥＤ２から放射される光の配光を広くすることができ、ＬＥＤ光源特有の指向性を低くすることができる。

また、この発光装置１を組み込んだ照明装置１においては、波長変換部材９２によって、配光調整部材４の長手方向に対しても側方方向へ出射される光を多くすることができ、より広い配光とすることができる。

また、図１３（ｃ）に示すように、波長変換部材９２は、上面視において円形であるので、ＬＥＤ２の側方向方に等方的に光が出射される。従って、複数の発光装置１がアレイ状に配置されたとき、光拡散パネル７に均等に光を照射することができ、光拡散パネル７の輝度分布を均一とすることができる。

次に、本実施形態の発光装置１の変形例を、図１４（ａ）（ｂ）及び図１５を参照して説明する。図１４（ａ）に示す変形例は、波長変換部材９２が、縦断面視において縦長の三角形状となるように形成されているものである。なお、波長変換部材９２の頂点部９３は、錐状ではなく、所定の丸みを有するように形成されている。他の構成は、上述した実施形態と同様である。

この波長変換部材９２においては、ＬＥＤ２から放射された光のうち、光導出軸Ｌ方向に進む光は、波長変換部材９２内の長い距離を通って出射されるので、波長変換部材９２に含まれる蛍光体によって光導出軸Ｌ方向への進行が妨げられる。更に、蛍光体で変換された光は、波長変換部材４の出射面に対して、概ね拡散配光（ＢＺ５）として出射される。その結果、上記第１の実施形態よりも側方を向く面の割合が多くなることから、図１４（ｂ）に示すように、バットウイング配光がより顕著となる。

この構成によれば、発光装置１を用いた照明装置１０（図４（ｂ）参照）において、光拡散パネル７と発光装置１との距離を、更に小さくすることができ、照明装置１０をより薄型化することができる。また、反射板８による配光制御性を更に向上させることができる。

図１５に示す変形例は、波長変換部材９２が、ＬＥＤ２と対向する面に凹部９４を有し、且つ厚みが均一な薄肉部材９５として形成され、凹部９４内に透明な樹脂９６が充填されているものである。この薄肉部材９５は、ＬＥＤ２を被覆するように形成された半球状の透明な樹脂９６に、蛍光体を含有する樹脂を塗布することによって形成される、又は蛍光体シートを被覆させたものである。波長変換部材９２（薄肉部材９５）の厚みは、例えば、０．１〜０．５ｍｍとされる。透明な樹脂９６は、蛍光体を含まない点を除き、薄肉部材９５を構成する樹脂と同様のものが用いられ、例えば、シリコーン樹脂等が好適に用いられる。

上述したように、波長変換部材９２の形状が、上方に長径を有する半楕円形上であると、ＬＥＤ２からの出射光の、波長変換部材９２内での光路長に差異が生じるので、色ムラを発生させることがある。これに対して、波長変換部材９２の厚みが薄肉で且つ均一に形成することにより、波長変換部材９２の形状に関わらず、波長変換部材９２（薄肉部材９５）内の光路差が均一化されるので、色ムラを抑制することができる。

次に、本発明の第７の実施形態に係る発光装置及びそれを用いた照明装置について、図１６及び図１７を参照して説明する。本実施形態の発光装置１において、波長変換部材９２の縦断面形状は、図１６（ａ）に示すように、上記第６の実施形態と同様であるが、図１６（ｂ）に示すように、波長変換部材９２の上面視において楕円形状となるように形成されているものである。

上面視において楕円形状となった波長変換部材９２においては、波長変換部材９２の側面面積として、短径方向から視た面積が、長径方向から視た面積よりも大きくなることから、短径方向の出射光束が、長径方向に比べて大きくなる。

図１７（ａ）乃至（ｄ）に示すように、複数のＬＥＤ２及び波長変換部材９２を備えた発光装置１を組み込んだ照明装置１０において、複数の発光装置１は、波長変換部材４の長径方向に沿うように、長尺の基板３上にアレイ状に配置されている。なお、照明装置１０の他の構成は、上述した第１の実施形態（図４参照）に示した構成と同様である。

本実施形態において、長尺の基板３上に、等ピッチで一列に複数の発光装置を配置すれば、基板３の短尺方向への光を多くすることができる。これより、複数の発光装置１をアレイ状に配した列が、夫々の列間隔が広い場合において、光拡散パネル７が発光装置１に近接して配置されても、列毎に光ムラが生じることがなく、光拡散パネル７の出射面の輝度分布を均一にすることができる。

次に、本発明の第８の実施形態に係る発光装置及びそれを用いた照明装置について、図１８を参照して説明する。本実施形態の発光装置１は、図１８（ａ）に示すように、複数のＬＥＤ２が、円環状の基板３上に配置され、これに対応するように、配光調整部材４が円環状に構成されているものである。また、図１８（ｂ）に示すように、円環状の基板３及び配光調整部材４を覆うように、円形の拡散カバー７１が設けられている。基板３は、円板状の器具本体５４にネジ等によって固定される。また、図１８（ｃ）に示すように、器具本体５４の略中央部には取付用ソケット５５が配され、この取付用ソケット５５と基板３に形成された回路とが配線によって結線される。また、器具本体５４の裏面側には、電源部（不図示）等が設置されており、取付用ソケット５５を介して発光装置１と電気的に接続される。

本実施形態によれば、円環状にＬＥＤ２と配光調整部材４とを配置することにより、丸型で、光出射面の輝度分布が均一な、面発光照明装置を実現することができる。

なお、本発明は、アレイ状に配されたＬＥＤ２の配列方向に対して直交する方向への配光を広くする配光調整部材４を備えたものであれば、上述した実施形態に限らず、種々の変形が可能である。例えば、上述した第６の実施形態に示される波長変部材９２の出射面形状と、配光調整部材４の収容部４１の形状とを対応させて、波長変部材９２から出射される光が、配光調整部材４へ効率的に入射されるようにすることもできる。

１ 発光装置
１０ 照明装置
２ ＬＥＤ（固体発光素子）
４ 配光調整部材
４１ 収容部
４２ 凹条曲面部
４３ 凸状曲面部
４４ 光導出面
４６ 凸状レンズ
４７ 凹状レンズ
７１ 拡散カバー（拡散透過カバー部材）
９２ 波長変換部材
Ｌ 光導出軸

Claims (18)

1. 複数の固体発光素子と、
   前記固体発光素子がアレイ状に実装される基板と、
   前記固体発光素子から放射された光の配光を調整する配光調整部材と、を備え、
   前記配光調整部材は、
   前記アレイ状の固体発光素子の、少なくとも２つ以上の固体発光素子に共通して設けられ、
   前記固体発光素子を格納する収容部と、
   前記固体発光素子の光導出面上で且つ前記固体発光素子の直上部に設けられた凹条曲面部と、
   該凹条曲面部の両側に設けられ、前記凹条曲面部と面が滑らかに連続する一対の凸条曲面部と、を有することを特徴とする発光装置。
2. 前記配光調整部材を覆う拡散透過カバー部材を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
3. 前記配光調整部材の光導出面が、粗面となっていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発光装置。
4. 前記固体発光素子の光導出面は、透明樹脂によって被覆されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の発光装置。
5. 前記固体発光素子と前記収容部の内面との間に、空気層が介在することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の発光装置。
6. 前記収容部は、その長手方向に直交する断面形状の勾配が、前記固体発光素子の中央部を通る光導出軸に近づく程、小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の発光装置。
7. 前記配光調整部材の光出射面には、長手方向に複数の凸状レンズが設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の発光装置。
8. 前記配光調整部材の光出射面には、長手方向に複数の凹状レンズが設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の発光装置。
9. 前記透明樹脂は、蛍光体を含有して波長変換部材として構成されていることを特徴とする請求項４に記載の発光装置。
10. 前記波長変換部材は、前記配光調整部材の長手方向に直交する縦断面視において前記固体発光素子の側方方向の厚さよりも上方方向の厚さが厚くなるように形成されていることを特徴とする請求項９に記載の発光装置。
11. 前記波長変換部材は、前記配光調整部材の長手方向に直交する縦断面視において縦長の凸形状に形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の発光装置。
12. 前記波長変換部材は、前記配光調整部材の長手方向に直交する縦断面視において縦長の三角形状に形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の発光装置。
13. 前記波長変換部材は、上面視において円形状となるように形成されていることを特徴とする請求項１０乃至請求項１２のいずれか一項に記載の発光装置。
14. 前記波長変換部材は、上面視において前記配光調整部材の長手方向に沿って楕円形状となるように形成されていることを特徴とする請求項１０乃至請求項１２のいずれか一項に記載の発光装置。
15. 前記波長変換部材は、前記透明樹脂に、蛍光体を含有する樹脂が塗布されている、又は蛍光体シートが付されていることを特徴とする請求項９乃至請求項１４のいずれか一項に記載の発光装置。
16. 前記複数の固体発光素子は、直線状に配置され、
    前記配光調整部材は、直線状に構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１５のいずれか一項に記載の発光装置。
17. 前記複数の固体発光素子は、円環状に配置され、
    前記配光調整部材は、円環状に構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１５のいずれか一項に記載の発光装置。
18. 請求項１乃至請求項１７のいずれか一項に記載の発光装置を用いた照明装置。