JP2014120557A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光装置において、発光体の裏面に対応する部分からも外部に光を出射する。
【解決手段】透光性を有する保護カバー１０（カバー）と、保護カバー１０とは反対の向きに光Ｌを出射するＬＥＤパッケージ２２（発光体）と、ＬＥＤパッケージ２２に対して、保護カバー１０とは反対の側に配置され、ＬＥＤパッケージ２２から出射した光Ｌを、保護カバー１０に向けて反射するリフレクタ８０（反射部材）とを備え、保護カバー１０の外面（外方に向いた面）のうちリフレクタ８０で反射された光Ｌが到達する部分に、リフレクタ８０で反射された光Ｌを、ＬＥＤパッケージ２２の基板２１に実装された部分２１ｃに向けて反射する反射コーティング１１（内向き反射部）を有する
【選択図】図１５

Description

本発明はＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）などの発光体を用いた発光装置に関し、詳細には、発光体から出射された光を反射部材で反射させて発光体の背面方向（光の出射方向とは反対の方向）に出射するようにした反射型の発光装置の改良に関する。

発光装置として、発光体（ＬＥＤパッケージ）の発光面に対向させて反射部材（リフレクタ）を配置し、ＬＥＤパッケージから出射した光（出射光）をリフレクタで反射させ、その反射した光（反射光）をＬＥＤパッケージの背面方向に出射させる、いわゆる反射型のものが開発されている（特許文献１）。

この反射型の発光装置は、ＬＥＤパッケージからの出射光を高い効率で外部に出射することができるため、高い輝度が求められる発光装置では特に有用である。

特開平１０−３３５７０６号公報

しかし、特許文献１に記載された発光装置は、ＬＥＤパッケージからリフレクタに向けて出射し、リフレクタで反射した光は、その一部が、ＬＥＤパッケージ自体によって遮られ、発光装置の外部に出射しない。
この結果、発光装置の外部から発光装置の光を見る者は、ＬＥＤパッケージの周囲は明るく光って見えるものの、ＬＥＤパッケージの裏面に相当する部分だけは暗くなり、不自然な印象を与える。

本発明は上記事情に鑑みなされたもので、発光体の裏面に対応する部分からも外部に光を出射することができる発光装置を提供することを目的とする。

本発明に係る発光装置は、発光体から反射部材に向けて出射し、反射部材で反射されて発光体の裏面側に配置されたカバーに向かった光の一部を、カバーの外方を向いた面（外面）側の内向き反射部によって、発光体（発光体が基板に実装されていて、基板の方が発光体よりも大きいときは、その発光体が実装されている基板の部分。以下、同じ。）に向けて反射させることで、その内向き反射部で反射された光を、発光体の裏面に対応した部分で、カバーの外面に向けて反射させ、発光装置の外部から見たとき、発光体の裏面からも光を視認させるものである。

すなわち、本発明に係る発光装置は、透光性を有するカバーと、前記カバーとは反対の向きに光を出射する発光体と、前記発光体に対して、前記カバーとは反対の側に配置され、前記発光体から出射した光を、前記カバーに向けて反射する反射部材とを備え、前記カバーの外方に向いた面のうち前記反射部材で反射された光が到達する部分に、前記反射部材で反射された光を、前記発光体の裏面（発光体が基板に実装されていて、その基板が発光体よりも大きいときは、その発光体が実装されている基板の部分の裏面）に向けて反射する内向き反射部を有することを特徴とする。

本発明に係る発光装置によれば、発光体の裏面に対応する部分からも外部に光を出射することができる。

本発明の発光装置の一実施形態としてのＬＥＤ光源ユニットを備えた交通信号灯を示す模式図である。 図１に示したＬＥＤ光源ユニットの外観を示す斜視図である。 図２に示したＬＥＤ光源ユニットの分解斜視図である。 保護カバーの内面に形成された溝を示す図である。 保護カバーの外面に形成された反射コーティングを示す図である。 反射コーティングおよび切欠きによる斜め反射面を示す要部断面図である。 電気回路を実装面側から見た平面図である。 電気回路を配線面側から見た平面図である。 電気回路の回路図である。 断熱カバーのおもて面側を主に示す斜視図である。 断熱カバーの各凹部が、対応するＬＥＤパッケージを囲んだ状態を示す要部断面図である。 二点鎖線で示した断熱カバーの凹み部に対応する一部範囲に、３個の駆動部品と１１個のＬＥＤパッケージとが含まれる様子を示す模式図である。 保護カバーの内面と断熱カバーのおもて面との間の隙間に、駆動部品とＬＥＤパッケージとが閉じ込められた様子を示す要部断面図である。 リフレクタのおもて面に形成された凹反射面を示す斜視図である。 ＬＥＤパッケージから出射した光が第１反射面、第２反射面、第３反射面で反射された様子を示す断面模式図である。 第３反射面で反射された光が反射コーティングで反射され、さらに斜め反射面で反射されて外部出射された様子を示す断面模式図である。 ＬＥＤ光源ユニットの外部から見たときの、出射光の様子を示す模式図である。 反射コーティングを六法格子状に配列した例を示す模式図である。 反射コーティングを放射状に延びた線上に配列した例を示す模式図である。

以下、本発明に係る発光装置の実施形態について、図面を参照して説明する。

本実施形態は、本発明に係る発光装置を図１に示した交通信号灯２００の各色（赤色、橙色、青緑色）にそれぞれ対応した灯火部であるＬＥＤ光源ユニット１００（発光装置の一例）に適用した例である。なお、交通信号灯の色は、赤、黄、青と表現することがある。

（構成）
図１に示した交通信号灯２００は、中空角柱状の本体ケース１５０に、３つのＬＥＤ光源ユニット１００，１００，１００が鉛直方向に並んで配置され、各ＬＥＤ光源ユニット１００の上縁に沿って庇１６０が設けられている。

本実施形態の交通信号灯２００は、図１に示したように、３つのＬＥＤ光源ユニット１００が縦に並んだものであるが、３つのＬＥＤ光源ユニット１００が横に並んだものであってもよい。

ただし、積雪地向けの交通信号灯２００としては、図示のように、ＬＥＤ光源ユニット１００が縦に並んだ縦型のものの方が着雪は少なく、雪害対応の観点で有利である。

各ＬＥＤ光源ユニット１００は、図２，３に示すように、略円板皿状に形成された保護カバー１０（カバー）と、渦巻き状に形成された電気回路２０と、断熱カバー７０と、光を反射させるリフレクタ８０（反射部材）と、ゴムパッキン９０とを備えている。

保護カバー１０は、例えばポリカーボネートにより形成されていて、後述するＬＥＤパッケージ２２（発光体：図６等参照）から出射された光Ｌを透過させる透光性を有している。

この保護カバー１０は、厚さが略均一で、外面１０ａ（外方に向いた面）が緩やかな凸の曲面（例えば球面）で形成され、内面１０ｂ（内方に向いた面）は緩やかな凹の曲面（例えば球面）に形成されている。

外面１０ａが曲面で形成されていることにより、太陽光などの強い光が保護カバー１０に照射されたときであっても、外面１０ａで反射した光が、平面の場合のように外面１０ａの全面に亘って反射し、その反射した光の向きが特定の一方向に揃うのを防ぐことができる。

この結果、いずれの方向から交通信号灯２００を見ても、太陽光が映り込むことによる強い反射光の影響でＬＥＤ光源ユニット１００から発光した光Ｌの全てを視認できなくなるのを防止することができる。つまり、太陽光が映り込んでいない部分でＬＥＤ光源ユニット１００から発光した光Ｌを視認することができる。

一方、保護カバー１０自体の厚さは略均一であることが、後述する熱の伝達の観点から好ましいため、内面１０ｂも緩やかな曲面となっているが、この内面１０ｂには、後述の電気回路２０の基板２１が接して設けられるため、基板２１が接する部分には、図４に示すように、底面１０ｆが平坦な面の、渦巻き状に延びた溝１０ｅが形成されている。

また、外面１０ａには、図５，６に示すように、後述する多数の反射コーティング１１（内向き反射部の一例）が形成されている。

これらの反射コーティング１１は、それぞれ例えば直径１［ｍｍ］程度の小円形状に、蒸着または印刷によって形成された、内面１０ｂの側から入射した光Ｌを内面１０ｂの側に反射させる反射面である。なお、この反射コーティング１１は、内方から到達した光の全てを反射するものであってもよいし、到達した光の一部を透過し、一部を反射するハーフミラーであってもよい。

また、これらの反射コーティング１１は、外面１０ａのうち、対応する各ＬＥＤパッケージ２２の裏面２２ｄ（図６）の中心（発光点２２ｃに対応する位置）に対応する点１０ｄを中心とした円周上に沿って並ぶように複数配置されているとともに、その点１０ｄを中心とする複数の同心円の円周上に配置されている（図５）。

一方、内面１０ｂ（厳密には、内面１０ｂに形成された溝１０ｅの底面１０ｆ）には、上述した反射コーティング１１にそれぞれ対応して、斜め反射面１２ａ（外向き反射部の一例）を有する切欠き１２が形成されている。

これら切欠き１２によって斜め反射面１２ａを形成されているが、この切欠き１２によって内面１０ｂの側に生じた凹んだ部分には、蒸着や白色接着剤等が充填されて、斜め反射面１２ａでの反射光量が調整されている。

各切欠き１２は、それぞれ対応する反射コーティング１１の配置に応じた位置に配置されているが、反射コーティング１１が、同心円状に配置されているため、切欠き１２も、円周上に沿って並ぶように複数配置されているとともに、各ＬＥＤパッケージ２２の裏面２２ｄの中心を中心とする複数の同心円の円周上に配置されている。

電気回路２０は、図７に示すように、渦巻き状に形成された基板２１の実装面２１ａ（他方の面）に、３６個のＬＥＤパッケージ２２（発光体）と、ＬＥＤパッケージ２２を定電流で発光させるために駆動する３個の駆動部品２５とが接続されている。

実装面２１ａに接続された３６個のＬＥＤパッケージ２２は、それぞれセラミックや樹脂などで成形された金型の中にＬＥＤチップが実装され、シリコン樹脂等で封入されたものであり、３個の駆動部品２５は、例えばそれぞれトランジスタ（ＭＯＳ−ＦＥＴ）である。

ＬＥＤパッケージ２２が実装されている基板２１の部分２１ｃは、ＬＥＤパッケージ２２よりも大きく形成されている。

なお、駆動部品２５は、ＬＥＤパッケージ２２よりも、伝熱量が格段に大きい高発熱体である。

これら３６個のＬＥＤパッケージ２２および３個の駆動部品２５は、渦巻き状の基板２１が延びる方向に沿って一列に、略等間隔で分布して設けられている。

基板２１の、実装面２１ａの裏側の面には、図８に示すように、実装された駆動部品２５に交流の商用電源で電力を供給する、銅箔等による電源配線２６ｂが形成されている。以下、この電源配線２６ｂが形成された面を配線面２１ｂという。

なお、実装面２１ａにも、ＬＥＤパッケージ２２同士やＬＥＤパッケージ２２と駆動回路とを接続する銅箔等によるＬＥＤ間信号線２６ｃが形成されている。

基板２１は、例えば、５０〜４００［μｍ］程度の厚さで形成され基材ＦＲ４（Flame Retardant Type 4）に銅箔で電源配線２６ｂおよびＬＥＤ間信号線２６ｃを形成し、透明なレジストを塗布したガラスエポキシ基板であり、基材の部分は光Ｌを含めて可視光線をある程度透過するが、電源配線２６ｂおよびＬＥＤ間信号線２６ｃの部分は光Ｌを透過しない。

ここで、基板２１の基材はガラスエポキシ基板に限定するものではなく、光学透過特性を有するものとして耐熱透明フィルム、例えば透明ポリイミドフィルムが望ましい。

ガラスエポキシ製の基板２１は、一般的にリジッド基板と言われているように、柔軟性がなく、実装面２１ａ、配線面２１ｂともに略平坦な面となっている。

ただし、基板２１は上述したように薄く形成されているため、基板２１が渦巻き状に延びた方向については、上下方向（基板２１の厚さ方向に沿った方向）に僅かな量の変形が可能となっている。この場合であっても、基板２１の幅方向（渦巻き状に延びた方向に対して直交する方向）に沿っては、略平坦な面が維持されている。

電気回路２０は、その外径が保護カバー１０の内面１０ｂの直径よりもわずかに小さい程度に形成されていて、基板２１の配線面２１ｂが保護カバー１０の内面１０ｂに形成された溝１０ｅの底に接して設けられている。保護カバー１０に対する基板２１の接着は、例えば、熱伝導性の良い接着剤や両面テープ等が用いられている。

そして、電気回路２０が保護カバー１０の内面１０ｂ（溝１０ｅの底面１０ｆ）に接着された状態で、３６個のＬＥＤパッケージ２２は、保護カバー１０の内面１０ｂの全面に亘る領域（特定の領域）内で、おおよそ均一に分布した配置となる。

基板２１の配線面２１ｂが保護カバー１０の内面１０ｂに接着されていることで、実装面２１ａの各ＬＥＤパッケージ２２から出射された光Ｌは、リフレクタ８０に向かう方向に進む。

基板２１に実装された３６個のＬＥＤパッケージ２２と３個の駆動部品２５および駆動回路と電源配線２６ｂおよびＬＥＤ間信号線２６ｃとによって構成された電気回路は、図９に示すものとなっている。

基板２１に実装された３６個のＬＥＤパッケージ２２のうち、図７に示した基板２１の渦巻きの外周部分に配置されている１７個のＬＥＤパッケージ２２は、図９の回路図における１段目のＬＥＤブロック２２Ａに対応し、残りの１９個のＬＥＤパッケージ２２は、図９の回路図における２段目のＬＥＤブロック２２Ｂに対応している。

断熱カバー７０は、保護カバー１０と同様に光Ｌを透過する透光性を有し、基板２１上のＬＥＤパッケージ２２に対向する、図１０に示したおもて面７０ａは、保護カバー１０の内面１０ｂの曲面に略沿うような曲面で形成されている。

そして、このおもて面７０ａには、３６個の凹んだ凹部７１が形成されている。これら３６個の凹部７１は、保護カバー１０に接着された電気回路２０の３６個のＬＥＤパッケージ２２の位置にそれぞれ対応した位置に形成されていて、図１１に示すように、各凹部７１が対応するＬＥＤパッケージ２２の周囲を囲み、保護カバー１０と断熱カバー７０とによって、各ＬＥＤパッケージ２２の周囲を小さい空間に仕切っている。

また、断熱カバー７０には、図１０，１２に示すように、３個の駆動部品２５が集中して配置されている領域に対応した範囲を囲む、輪郭形状が例えば概略扇形状の凹み部７２が形成されている。

この凹み部７２においては、断熱カバー７０のおもて面７０ｂが、他の部分におけるおもて面７０ａよりも低く形成されていて、下部の領域に集中して配置されている３個の駆動部品２５を一体的に囲んでいる。

また、凹み部７２には、図１２に示すように、３個の駆動部品２５の他に１１個のＬＥＤパッケージ２２も含まれ、これら３個の駆動部品２５および１１個のＬＥＤパッケージ２２は、図１３に示すように、保護カバー１０と断熱カバー７０とによって囲まれ、保護カバー１０の内面１０ｂと断熱カバー７０のおもて面７０ａとの間に形成された隙間７３および１１個の凹部７１からなる単一の空間７４内に閉じこめられている。

リフレクタ８０は、電気回路２０および断熱カバー７０を挟んで、保護カバー１０とは反対の側に、電気回路２０の実装面２１ａに対向して配置されている。

リフレクタ８０の、断熱カバー７０に対向したおもて面８０ａには、図１４に示すように、３６個の凹反射面８１が形成されている。これら３６個の凹反射面８１は、保護カバー１０に接着された電気回路２０の３６個のＬＥＤパッケージ２２の位置にそれぞれ対応した位置に形成されている。

各凹反射面８１はそれぞれ、図１５に示すように、ＬＥＤパッケージ２２が実装された基板２１の部分２１ｃに略正対する、略円錐状の斜面により形成された第１反射面８１ａと、第１反射面８１ａの外側に連なる、発光点２２ｃを焦点とした回転放物面により形成された第２反射面８１ｂと、第２反射面８１ｂの外側に連なる、発光点２２ｃから出射し、第１反射面８１ａによって反射された光Ｌを、保護カバー１０に向かう方向成分およびＬＥＤパッケージ２２の周囲からＬＥＤパッケージ２２に向かう方向成分を有する向きに反射する第３反射面８１ｃとを有している。

第１反射面８１ａは、ＬＥＤパッケージ２２が実装された基板２１の部分２１ｃに略正対する範囲に形成されているため、その第１反射面８１ａの大きさは基板２１の部分２１ｃの大きさと略同じ大きさである。

また、第１反射面８１ａは、ＬＥＤパッケージ２２の光軸に略沿って出射した光Ｌを第３反射面８１ｃに向けて反射させるように、その形状、向きが設定されている。

第２反射面８１ｂは第１反射面８０ｂに比べて大きく形成されている。

ここで、保護カバー１０の外面１０ａには、前述した多数の反射コーティング１１が形成されているが（図５，６参照）、これらの反射コーティング１１は、発光点２２ｃから出射し、第１反射面８１ａによって反射され、第３反射面８１ｃで反射された光Ｌが到達する位置に点在して設けられている。

なお、リフレクタ８０は、詳細には、図３，１４に示すように、各凹反射面８１が複数の小さな小反射面（これら小反射面は、凸面であってもよいし、凹面であってもよいし、平面であってもよい。）の組み合わせによって形成された、いわゆるファセットリフレクタであるが、後述する図１５は、表示が複雑になるのを避けるため、小反射面を省略した表示で記載されている。

また、このファセットリフレクタ８０の各凹反射面８１を構成する各小反射面は、各々の一部が、第１反射面８１ａ、第２反射面８１ｂ、第３反射面８１ｃの条件を満たすものとなっている。

例えば、第２反射面の８１ｂを構成している多数の小反射面は、それぞれ、回転放物面に接する面を一部に有しており、その小反射面のうちの、回転放物面に接する面で反射した光Ｌは、回転放物面で反射したのと同一の向きに反射される。第１反射面８１ａ、第３反射面８１ｃをそれぞれ構成している多数の各小反射面も同様に、対応する第１反射面８１ａ、第３反射面８１ｃが単一面とした場合の条件を、少なくとも一部が満たしている。

小反射面のうちの、回転放物面に接する面以外の部分で反射した光Ｌは、回転放物面で反射した光Ｌに対して、僅かな角度だけ離れた方向に向けて反射されるが、本実施形態の作用等の説明においては、小反射面のうちの、回転放物面に接する面で反射した光Ｌについて説明し、他の部分で反射した光Ｌについては、本発明の本質的事項ではないため、説明を省略する。

ただし、そのような、回転放物面に接する面以外の部分で反射した光Ｌの進行方向については、回転放物面に接する面で反射した光Ｌの進行方向に「略」の文言を付すことで、説明したものとする。

なお、リフレクタ８０は、上述したファセットリフレクタに限定されるものではなく、多数の小反射面に分割されていない、第１反射面８１ａ、第２反射面８１ｂ、第３反射面８１ｃが、それぞれ単一の連続した面で形成されているものであってもよい。

また、リフレクタ８０の周縁の枠部８２には、図３に示すように、電気回路２０に外部の制御機器から商用電源等の電力を供給するための電力線が接続されるコネクタ８８が形成されている。

コネクタ８８と電気回路２０の電極２６ａ，２６ａとは、図示を省略した電線によって接続されていて、その電線は、リフレクタ８０および断熱カバー７０を貫いて配線されている。

ゴムパッキン９０は、保護カバー１０、断熱カバー７０およびリフレクタ８０の周縁に密着して、これら保護カバー１０、断熱カバー７０およびリフレクタ８０を、図２に示すように一体化して保持し、保護カバー１０とリフレクタ８０とで仕切られた内部の空間に雨や雪などが浸入するのを阻止している。

（作用、効果）
以上のように構成された本実施形態のＬＥＤ光源ユニット１００によれば、コネクタ８８を通じて供給された電力により、電気回路２０の各駆動部品２５が駆動され、各駆動部品２５の駆動によって、各ＬＥＤパッケージ２２の発光点２２ｃから、図１５に示すように、リフレクタ８０に向けて光Ｌが出射される。

発光点２２ｃから出射された光Ｌは、断熱カバー７０を透過してリフレクタ８０に到達するが、出射された光Ｌのうち、ＬＥＤパッケージ２２の光軸に略沿って出射した一部の光Ｌは、第１反射面８１ａに到達し、光軸から離れる方向に出射した大部分の光Ｌは、第２反射面８１ｂに到達する。

ここで、第１反射面８１ａで反射された光Ｌと第２反射面８１ｂで反射された光Ｌとを区別するために、以下、第１反射面８１ａで反射された光を光Ｌ１、第２反射面８１ｂで反射された光を光Ｌ２とそれぞれ表記する場合がある。

第２反射面８１ｂは、ＬＥＤパッケージ２２の発光点２２ｃを焦点とする回転放物面（厳密には、回転放物面を基準とした多数の小反射面（少なくとも一部に、回転放物面に接する面を有する面）が組み合わされた面）であるため、第２反射面８１ｂに到達し、この第２反射面８１ｂで反射された光Ｌは、互いに略平行な光Ｌ２として反射され、この光Ｌ２は断熱カバー７０を再び透過する。

断熱カバー７０を透過した光Ｌ２の一部は、保護カバー１０に接している電気回路２０の、駆動部品２５や銅箔の電源配線２６ｂ、ＬＥＤ間信号線２６ｃなどによって遮られるが、残りの大部分の光Ｌは電気回路２０が接している部分以外の部分、および基板２１の電源配線２６ｂやＬＥＤ間信号線２６ｃが貼られていない部分などを通って、保護カバー１０を透過し、ＬＥＤ光源ユニット１００の外部に出射され、外部の歩行者や運転者等によって視認される。

なお、第２反射面８１ｂで反射した光Ｌ２の一部は、反射コーティング１１に入射するが、この反射コーティング１１の外方に露出した面が黒色等の濃い色で形成されているものであるときは、反射コーティング１１に入射した光Ｌ２の一部または全部が、その黒色等の色によって吸収され、外部に出射する光Ｌ２は、多くても、入射した光Ｌ２のうちの一部となる。

第２反射面８１ｂで反射された光Ｌ２は、基板２１の部分２１ｃを除いて、中心部に近い部分ほど、光量が大きい。

しかし、この光量の多い中心部分に近い部分の光Ｌ２は、反射コーティング１１によって、少なくとも一部の透過が遮られることで、外部への出射光量が抑制される。

よって、第２反射面８１ｂで反射された光Ｌ２の、光量分布（基板２１の部分２１ｃを除いた中心部分に近い部分の光量と他の部分の光量と）の差を低減することができる。

なお、光Ｌ２が断熱カバー７０を透過するとき、厳密には、断熱カバー７０と空気層との界面において入射角度に応じた屈折が起きるが、この屈折の影響は本発明に係る発光装置の本質的な事項と無関係であるため、本実施形態のＬＥＤ光源ユニット１００においては、屈折の影響が無いものとして、光Ｌ２の進行方向を記載している。後述する光Ｌ１についても同様である。

一方、第１反射面８１ａに到達した光Ｌは第１反射面８１ａで反射され、この反射された光Ｌ１は、第２反射面８１ｂの外側に配置されている第３反射面８１ｃに略入射する。

そして、第３反射面８１ｃに到達した光Ｌ１は、保護カバー１０に向かう方向成分およびＬＥＤパッケージ２２の周囲からＬＥＤパッケージ２２が実装された基板２１の部分２１ｃに向かう方向成分を有する向きに反射される。

この第３反射面８１ｃで反射された光Ｌ１の一部は、図１６に示すように、保護カバー１０の外面１０ａに配置された反射コーティング１１に到達し、各反射コーティング１１は、到達した光Ｌ１を、ＬＥＤパッケージ２２が実装されている基板２１のＬＥＤパッケージ２２が実装されている部分２１ｃに向けて反射する。

ここで、保護カバー１０の内面１０ｂのうち、各反射コーティング１１によって、ＬＥＤパッケージ２２の実装された基板２１の部分２１ｃに向けて反射された光Ｌ１の通過部分には、それぞれ対応する切欠き１２が形成されている。

これら各切欠き１２は、各反射コーティング１１によってＬＥＤパッケージ２２の実装されている基板２１の部分２１ｃに向けて反射された光Ｌ１を、保護カバー１０の外面１０ａに向かう平行光Ｌ１として反射する斜め反射面１２ａを形成しているため、各反射コーティング１１によってＬＥＤパッケージ２２の裏面２２ｄに向けて反射された光Ｌ１は、この斜め反射面１２ａに到達する。

斜め反射面１２ａに到達した光Ｌ１は、保護カバー１０の外面１０ａに向かう平行光Ｌ１として反射され、保護カバー１０を透過して、ＬＥＤ光源ユニット１００の外部に出射される。

つまり、第１反射面８１ａに到達した光Ｌ１は、ＬＥＤパッケージ２２の実装されている基板２１の部分２１ｃに対応した部分から出射されたように視認される光Ｌ１となり、しかも、その光Ｌ１は、第２反射面８１ｂで反射された光Ｌ２と同じ向きに、略平行光として出射される。

したがって、ＬＥＤ光源ユニット１００の外部の歩行者や自動車の運転者等は、図１７に示すように、各ＬＥＤパッケージ２２の周囲からは、第２反射面８１ｂによって反射された光Ｌ２を視認し、各ＬＥＤパッケージ２２の実装されている基板２１の部分２１ｃからは、第１反射面８１ａ、第３反射面８１ｃ、反射コーティング１１および斜め反射面１２ａによって反射された光Ｌ１を視認することができる。

つまり、従来の反射型の発光装置であれば、発光体の周囲の部分からは光が出射されて、発光装置の外部の歩行者や自動車の運転者等は、その光を視認することができるが、発光体の裏面の部分（本実施形態のように、発光体としてのＬＥＤパッケージ２２が、不透明の基板２１に実装されていて、しかも、そのＬＥＤパッケージ２２が実装されている基板２１の部分２１ｃが、ＬＥＤパッケージ２２よりも大きく形成されているものの場合は、その基板２１の部分２１ｃを指す。以下、同じ。）については光が遮光されるため、発光装置の外部の歩行者等は、その発光体の裏面の部分だけが暗く見えるため、中央部だけが真っ暗に見える不自然さ、違和感を歩行者等に与える。

しかし、本実施形態のＬＥＤ光源ユニット１００においては、ＬＥＤパッケージ２２の実装された基板２１の部分２１ｃからも光Ｌ１を視認させることができ、そのような不自然さ、違和感を緩和させることができる。

しかも、ＬＥＤパッケージ２２の実装された基板２１の部分２１ｃから外部に出射する光Ｌ１は、従来の反射型の発光装置においては、ＬＥＤパッケージに遮蔽されて外部に出射しなかった光であるため、ＬＥＤパッケージ２２から出射した光Ｌの、外部への出射効率を向上させることができる。

なお、上述した実施形態においては、ＬＥＤパッケージ２２が基板２１に実装されていて、その実装されている基板２１の部分２１ｃがＬＥＤパッケージ２２よりも大きいため、リフレクタ８０からの光Ｌは、ＬＥＤパッケージ２２が実装された基板２１の部分２１ｃによって遮られるが、ＬＥＤパッケージ２２等の発光体が基板に実装されていないものであったり、基板に実装されていたとしても、基板が透明であるか、または発光体が実装されている基板の部分が発光体よりも小さく形成された発光装置の場合は、反射部材（リフレクタ８０）で反射された光は、発光体そのものによって遮られる。

この場合、発光装置の外部から発光装置を見る者にとっては、発光体の裏面部分のみが、発光しない部分となるため、発光体の裏面から光を出射させるのが本発明の発光装置である。

そして、本発明の発光装置においては、反射部材で反射された光を発光体の裏面に向けて反射させるものとして、内向き反射部が定義されているが、上述した実施形態のように、発光体が基板に実装されていて、その実装されている基板の部分が発光体よりも大きいものであるときは、内向き反射部は、反射部材で反射された光を発光体の実装されている基板の部分に向けて反射させるものであればよく、必ずしも、発光体の実装されている基板の部分よりも小さい発光体の裏面に向けて光を反射させるものである必要はなく、「反射部材で反射された光を発光体の裏面に向けて反射させる」内向き反射部には、「反射部材で反射された光を発光体の実装された基板の部分に向けて反射させる」ものも含む。

つまり、内向き反射部は、反射部材で反射された光を、発光体自体や発光体が実装された基板の部分などの、反射部材で反射された光を遮光する部材・部分に向けて反射させるものであればよい。

また、本実施形態のＬＥＤ光源ユニット１００は、ＬＥＤパッケージ２２の裏面２２ｄの中心に対応する点１０ｄを中心とした円周上に並んだ複数の反射コーティング１１のそれぞれによって反射された光Ｌは、保護カバー１０の内面１０ｂにおいて、ＬＥＤパッケージ２２の裏面２２ｄの中心に対応する点を中心とする円周上に並ぶため、斜め反射面１２ａが、この内面１０ｂにおいてＬＥＤパッケージ２２の裏面２２ｄの中心に対応した点を中心とした円周上に沿って配置されていることで、各反射コーティング１１で反射された光Ｌを、対応する斜め反射面１２ａによってそれぞれ個別に、反射させることができる。

したがって、各斜め反射面１２ａを形成する際に、個々の斜め反射面１２ａの傾斜角度を適宜調整することで、ＬＥＤ光源ユニット１００から出射する光Ｌ１の向きを個別に調整することができる。

また、第３反射面８１ｃから反射コーティング１１に到達した光Ｌ１は、反射コーティング１１での反射によって、拡散の程度が高くなるため、斜め反射面１２ａの大きさを、反射コーティング１１の大きさよりも大きくすることが好ましい。

各反射コーティング１１で反射された後の光Ｌ１は、拡散の程度が高くなることで、反射コーティング１１の大きさよりも拡がった大きさとなって斜め反射面１２ａに到達するため、斜め反射面１２ａの大きさを反射コーティング１１の大きさよりも大きくすることで、光の利用効率を高めることができるからである。

また、保護カバー１０から出射する光Ｌは、ＬＥＤパッケージ２２の裏面２２ｄに対応する部分においては、ＬＥＤパッケージ２２の裏面２２ｄの中心に対応する点１０ｄを中心とした円周上に並んだものとなるが、このように光Ｌが円周上に並んでいることにより、ＬＥＤパッケージ２２の裏面２２ｄの外周縁部を境界とする出射光Ｌの明暗のコントラストを緩和させることができる。

なお、本実施形態のＬＥＤ光源ユニット１００における個々の反射コーティング１１は、小円形状に形成されたものであるが、本発明の発光装置においては、反射コーティング１１の形状は小円形状に限定されるものではなく、種々の形状を適用することができる。

また、本実施形態のＬＥＤ光源ユニット１００は、複数の反射コーティング１１が円周上に配列されたものであるが、本発明の発光装置は、複数の反射コーティング１１が円周上に配列されたものに限定されるものではなく、また、同心円の円周上に配列されたものに限定されるものでもない。

すなわち、例えば図１８に示すように、複数の反射コーティング１１が六方格子（図示の二点鎖線で示す正六角形の頂点または中心点が、隣接する他の正六角形の頂点または中心点に重なるように配置された格子）の頂点位置に配列されたものであってもよいし、例えば図１９に示すように、複数の反射コーティング１１が放射状に延びた線上に配列されたものであってもよい。

なお、斜め反射面１２ａは、各反射コーティング１１に対応して形成されるが、反射コーティング１１の数と同数の切欠き１２を精度よく形成するにはコストが掛かるため、円周に沿って配置される複数の切欠き１２を、その円周に沿って繋いだ形状とした、単一の円環状の溝を、複数の切欠き１２に代えて適用するのが好ましい。

このように、斜め反射面１２ａを、反射コーティング１１のように点在させるのではなく、周方向に繋いだ環状に形成することで、斜め反射面１２ａの大きさを反射コーティング１１の大きさよりも大きくすることもできるため、光の利用効率を高める上でも好ましい。

さらに、本実施形態のＬＥＤ光源ユニット１００のように、反射コーティング１１を同心円状に並ぶように配置した構成を適用した場合には、複数の切欠き１２を円環状の単一の溝によって代用したものを、反射コーティング１１に対応して同心円状に配置した構成とすることができる。

本実施形態のＬＥＤ光源ユニット１００は、切欠き１２の斜め反射面１２ａによって、反射コーティング１１からの光Ｌを反射させるものであるが、本発明に係る発光装置における外向き反射部としては、切欠き１２による斜め反射面１２ａに限定されるものではなく、複数の平面状の反射面を組み合わせた反射面や球面等曲面の一部による反射面などを適用することもでき、さらに、反射コーティング１１から到達する光Ｌを保護カバー１０の外方に向けて反射させるものであれば、いかなる態様のものであってもよい。

つまり、本発明の発光装置における外向き反射部としては、反射コーティング１１と同様の蒸着や印刷などによって形成される反射面であってもよい。

また、本発明の発光装置は、反射コーティング１１のような内向き反射部を少なくとも備えるものであれば、外向き反射部として新たな構成部材を備えるものでなくてもよい。

すなわち、本発明の発光装置は、反射部材からの反射光のうち一部は、カバーの外方に向いた面（外面）の内向き反射部に到達する。

内向き反射部に到達した反射光は、内向き反射部によって反射され、カバーの内部を通って、ＬＥＤパッケージ等発光体の裏面に向かう。

そして、発光体の裏面に向かった光の一部は、カバーの内面に特段の外向き反射部が設けられていない場合であっても、発光体の裏面に対応する部分（例えば、カバーの内面や、発光体の裏面乃至発光体が実装された基板の裏面）で少なくとも一部は反射され、その反射された光の一部はカバーの外面に向かって進み、発光装置の外部に出射される。

特に、発光体の裏面や発光体が実装された基板の裏面には、電気的な配線として予め形成された銅箔等の金属の光沢部があり、このような金属の光沢部は、発光体の裏面に向かった光の一部をカバーの外面に向かって反射させる性能が高い。

したがって、カバーの内面に、特段の外向き反射部を形成する必要はないが、前述した実施形態における斜め反射面１２ａのように、外向き反射部を形成したものでは、発光装置の外部に光を反射させる効率が高められるため、外向き反射部を有するものが好ましい。

なお、カバーの内面に発光体の裏面乃至発光体が実装された基板の裏面が接していないものであっても、光は、カバーの内面で反射される他、カバーの内面から一旦出射し、発光体の裏面乃至発光体が実装された基板の裏面で反射してカバーの内部に再度入射し、カバーの外面に向けて進み、発光装置の外部に出射される。

したがって、本発明に係る発光装置は、本実施形態のＬＥＤ光源ユニット１００のように、基板２１の配線面２１ｂが保護カバー１０の内面１０ｂに接して設けられているものでなくてもよい。

本実施形態のＬＥＤ光源ユニット１００は、本発明に係る発光装置における内向き反射部として、蒸着等による反射コーティング１１を適用したものであるが、内向き反射部としては、本実施形態のＬＥＤ光源ユニット１００における、切欠き１２による斜め反射面１２ａと同様の斜め反射面を適用してもよく、この場合、斜め反射面１２ａと同様に円環状に繋がった溝としてもよい。

また、本実施形態のＬＥＤ光源ユニット１００は、保護カバー１０に太陽光などの強い光が照射されていても、光Ｌの少なくとも一部を視認可能とするために、保護カバー１０の外面１０ａは緩やかな曲面形状に形成されているが、本発明に係る発光装置におけるカバーは、この実施形態のものに限定されるものではなく、外面を平面としたものであってもよい。

同様に、本発明に係る発光装置は、カバーの内面も平面であってもよい。

また、本実施形態のＬＥＤ光源ユニ・BR>Bト１００は、保護カバー１０に電気回路２０が接着されているが、電気回路２０の各駆動部品２５は、定電流駆動のためのトランジスタであり、そのトランジスタによる伝熱量が大きいため、非常に高温となる。

この駆動部品２５が発した熱は、基板２１を介して保護カバー１０に熱伝達により直接伝達して保護カバー１０を温め、保護カバー１０の外面１０ａに雪や氷などが付着した場合であっても、この駆動部品２５から保護カバー１０に伝達された熱によって、付着した雪や氷を溶かすことができ、付着した雪や氷によって光Ｌが遮られるのを防止することができる。

また、本実施形態のＬＥＤ光源ユニット１００は、保護カバー１０の内面１０ｂに形成された溝１０ｅの底面１０ｆが平坦な面に形成されているため、平坦な面に形成されている基板２１の配線面２１ｂが底面１０ｆに接して配置された状態で、保護カバー１０と基板２１との密着性が高められ、両者の接触を安定させ、例えば、柔軟性の高いポリイミドなどの高価な材料を用いずに、ガラスエポキシ製等の、柔軟性を欠いたり、柔軟性の低いリーズナブルな価格の基板をも用いることができ、製造コストの上昇を抑制することができる。

本実施形態のＬＥＤ光源ユニット１００は、３個の駆動部品２５が、ＬＥＤパッケージ２２が略均一に分布している、保護カバー１０の内面１０ｂの全体領域よりも小さい領域に纏められて配置されているため、個々の駆動部品２５によって雪や氷などがそれぞれ溶かされた領域同士が繋がり、溶かされた領域は一つの大きな領域となる。

このように、３個の駆動部品２５が、３６個のＬＥＤパッケージ２２が分散して配置されている範囲よりも狭い領域に纏められて配置されていることにより、その一つに纏まった領域に対応する雪や氷等を溶かすことができ、雪や氷等で遮光されずに外部に出射する光Ｌの出射面の面積が大きくなり、交通信号灯２００の外部からその光Ｌを視認する場合、光Ｌの視認性を向上させることができるとともに、その光Ｌが交通信号灯２００によるものであることも認識させ易くなる。

本実施形態のＬＥＤ光源ユニット１００は、３つの駆動部品２５が、保護カバー１０および断熱カバー７０によって、断熱カバー７０の凹み部７２に対応した単一の空間７４内に閉じこめられている。

したがって、単一の空間７４に閉じ込められた空気は、その単一の空間７４内だけで対流するため、単一の空間７４に纏めて配置された３つの駆動部品２５に接する空気の熱は外部に拡散せず、単一の空間７４を仕切っている保護カバー１０や断熱カバー７０にのみ伝達され、熱を保護カバー１０に効率よく伝達することができる。

なお、各ＬＥＤパッケージ２２は、駆動部品２５よりも伝熱量は小さいものの、熱は発するため、本実施形態のＬＥＤ光源ユニット１００は、各ＬＥＤパッケージ２２の設置されている位置に対応した保護カバー１０の部分についても、ＬＥＤパッケージ２２が発する熱は、接触する保護カバー１０に熱伝導により直接伝達して、雪や氷等を溶かすことができるとともに、凹部７１に閉じ込められている空気に対流熱伝達され、この閉じこめられている空気を介して対流熱伝達により、保護カバー１０や断熱カバー７０に伝えられ、雪や氷等を溶かす性能を向上させることができる。

断熱カバー７０に形成された凹部７１はＬＥＤパッケージ２２を個別に仕切って、ＬＥＤパッケージ２２からの対流熱伝達により温められた空気の拡散を抑制するものであるが、凹み部７２においては、３個の駆動部品２５とともに含まれるように単一の空間７４で一体的に仕切っていて、ＬＥＤパッケージ２２を個別に仕切っていないため、凹部７１を必ずしも形成する必要はないが、凹部７１があると、断熱カバー７０のおもて面７０ｂでの不規則な反射を防止することができる。

本実施形態のＬＥＤ光源ユニット１００は、渦巻き状の基板２１にＬＥＤパッケージ２２や駆動部品２５を実装したものであるが、本発明に係る発光装置における回路は、この実施形態のものに限定されるものではなく、少なくとも、ＬＥＤパッケージ２２が実装されたものであればよく、基板２１上に駆動部品２５を備えないものであってもよい。

また、本発明に係る発光装置における回路は、少なくとも発光体が実装される部分についてのみ基板２１を有し、電源配線２６ｂおよびＬＥＤ間信号線２６ｃに形成される部分については基板２１を有しないものであってもよい。

この場合、保護カバー１０の内面１０ｂに形成される溝１０ｅは、その基板２１に対応する部分にのみ形成されていればよく、電源配線２６ｂおよびＬＥＤ間信号線２６ｃは、保護カバー１０の内面１０ｂに直接接着されていればよい。

また、基板２１の形状は、渦巻き状のものに限定されるものではなく、１つ以上のＬＥＤパッケージ２２を実装したものであれば、いかなる形状のものであってもよく、同心円状の複数の環状のものや、複数の放射線状のものなど、反射光Ｌを可能な限り遮らないものであれば、如何なる形状のものであってもよい。

また、反射型の発光装置である本実施形態のＬＥＤ光源ユニット１００は、ＬＥＤパッケージ２２からの出射光Ｌの向き等をリフレクタ８０の形状等によって任意に調整することができるため、出射光Ｌを出射しようとする範囲については、出射光Ｌを高い効率で外部に出射することができるため、従来の非反射型ＬＥＤの交通信号灯の灯火部に比べて、ＬＥＤパッケージ２２の数量を大幅に低減することができ、コストを低減することができる。

例えば、従来の、非反射型の交通信号灯のＬＥＤ光源ユニットは、百数十個から四百数十個のＬＥＤパッケージを用いているが、本実施形態のＬＥＤ光源ユニット１００は、わずか３６個のＬＥＤパッケージ２２によって、従来の非反射型のＬＥＤ光源ユニットと同程度またはそれ以上の視認性を得ることができる。

しかも、点光源であるＬＥＤパッケージ２２の光をリフレクタ８０の凹反射面８１の全体に拡げて出射させるため、単位面積当たりの光量を低減することができ、まぶしさ（グレア）を軽減させることができるため、車両の運転者が直視するものである交通信号灯２００のＬＥＤ光源ユニット１００として好適なものとなる。

本実施形態のＬＥＤ光源ユニット１００は、駆動部品２５からの発熱を対流による伝達としても有効に利用するために、断熱カバー７０を備えたものであるが、本発明に係る発光装置は、この実施形態のものに限定されるものでなく、断熱カバーを備えないものであってもよい。

本実施形態のＬＥＤ光源ユニット１００は、高発熱体として、ＬＥＤパッケージ２２の駆動部品２５、具体的にはＭＯＳ−ＦＥＴを適用したものであるが、本発明は、この実施形態のものに限定されるものではなく、例えば、ＬＥＤパッケージ２２に対して直列に接続される順電圧調整用の抵抗などを高発熱体として適用することもできる。

上述した実施形態は、本発明に係る発光装置を交通信号灯２００のＬＥＤ光源ユニット１００に適用した例であるが、本発明に係る発光装置は、この実施形態に限定されるものではなく、街路灯や照明器具、電光看板等に適用することができる。

１０ 保護カバー（カバー）
１０ａ 外面（外方に向いた面）
１０ｂ 内面（内方に向いた面）
１０ｄ ＬＥＤパッケージの裏面の中心（発光点に対応する位置）に対応する点
１１ 反射コーティング（内向き反射部）
１２ａ 斜め反射面（外向き反射部）
２１ 基板
２１ｃ ＬＥＤパッケージが実装された基板の部分（発光体の裏面）
２２ ＬＥＤパッケージ（発光体）
２２ｃ 発光点
２２ｄ 裏面
８０ リフレクタ（反射部材）
８１ａ 第１反射面
８１ｂ 第２反射面
８１ｃ 第３反射面
１００ 光源ユニット（発光装置）
２００ 交通信号灯
Ｌ 光、出射光、反射光
Ｌ１ 第１反射面で反射された光
Ｌ２ 第２反射面で反射された光

Claims (4)

1. 透光性を有するカバーと、
   前記カバーとは反対の向きに光を出射する発光体と、
   前記発光体に対して、前記カバーとは反対の側に配置され、前記発光体から出射した光を、前記カバーに向けて反射する反射部材とを備え、
   前記カバーの外方に向いた面のうち前記反射部材で反射された光が到達する部分に、前記反射部材で反射された光を、前記発光体の裏面に向けて反射する内向き反射部を有することを特徴とする発光装置。
2. 前記内向き反射部によって反射された光が通る前記カバーの部分に、前記内向き反射部によって反射された光を前記カバーの外方に向けて反射させる外向き反射部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. 前記内向き反射部が、前記カバーの外方を向いた面のうち、前記発光体の裏面の中心に対応する点を中心とした円周上に沿って並ぶように複数配置され、
   前記外向き反射部は、前記複数の内向き反射部の各々に対応して、前記カバーの内方に向いた面において、円周上に沿って配置されていることを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
4. 前記反射部材は、前記発光体の発光面に略正対する中心部分が、略円錐状の斜面により形成された第１反射面と、前記第１反射面の外側に連なる、前記発光体の発光点を焦点とした回転放物面により形成された第２反射面と、前記第２反射面の外側に連なる、前記第１反射面によって反射された光を、前記カバーに向かう方向成分および前記発光体の周囲から前記発光体に向かう方向成分を有する向きに反射する第３反射面とを有し、
   前記内向き反射部は、前記第３反射面で反射された光が到達する部分に配置されていることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項に記載の発光装置。