JP2016110869A - 発光装置および光束制御部材 - Google Patents

Abstract

【課題】発光素子および光束制御部材を近づけて配置する場合であっても、照度ムラの発生を抑制できる発光装置を提供すること。【解決手段】発光装置は、平面視形状が長方形であり、光を出射する発光素子と、光束制御部材と、を有する。光束制御部材は、発光素子の光軸と交わるように配置された凹部の内面であり、発光素子から出射された光が入射する入射面と、光軸を取り囲むように、凹部の開口縁部から径方向に延在し、複数の凸条を格子状に配置された格子状の凸条または複数の凹条を格子状に配置された格子状の凹条が形成された裏面と、裏面の反対側に配置され、入射面で入射した光を出射させる出射面とを含む光束制御部材と、を有する。発光素子の外縁を構成する四辺の各一辺と、格子状の凸条の稜線または格子状の凹条の谷線に平行な第１仮想直線とのなす角度のうち、小さい方の角度は鋭角である。【選択図】図４

Description

本発明は、発光装置と、当該発光装置に組み込まれる光束制御部材に関する。

近年、省エネルギーや小型化の観点から、照明用の光源として、発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」ともいう）が使用されている。そして、ＬＥＤと、ＬＥＤから出射された光の配光を制御する光束制御部材とを組み合わせた発光装置は、蛍光灯やハロゲンランプなどに代わり使用されている。また、液晶表示装置などの透過型画像表示装置では、バックライトとして当該発光装置を搭載した直下型の面光源装置が使用されている（例えば、特許文献１）。

特許文献１に係る面光源装置は、基板と、基板上に配置された発光素子（発光チップ）と、発光素子を覆うように基板上に配置され、発光素子から出射された光の配光を制御する光束制御部材（レンズ）と、光束制御部材から出射された光を拡散させつつ透過させる光拡散部材と、を有する。光束制御部材は、発光素子から出射された光を入射する入射面と、入射面から入射した光を外部に出射する出射面と、出射面の反対側に形成された裏面と、を有する。発光素子から出射された光は、入射面から光束制御部材に入射する。光束制御部材に入射した光は、出射面に到達し、出射面から外部に出射される。

特開２００６−１１４８６３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の面光源装置では、光束制御部材の裏面で入射した光により、光拡散部材上に輪帯状の明部（明帯）が生成されてしまうという問題があった。

前述のような輪帯状の明部の生成を抑制するために、光束制御部材の裏面に格子状の凸部または格子状の凹部を形成することが考えられる。このような光束制御部材を有する面光源装置では、光束制御部材の裏面に到達した光を格子状の凸部または格子状の凹部によって拡散させることで、輪帯状の明部の生成を抑制できると考えられる。

また、近年、面光源装置の薄型化などの理由により、発光素子と光束制御部材とを近づけて配置する場合がある。前述の裏面に格子状の凸部または格子状の凹部を形成された光束制御部材を有する面光源装置において、発光素子と光束制御部材を近づけた場合、入射面で入射した光の一部は、格子状の凸部または格子状の凹部によって形成される光束制御部材内部の傾斜面に到達する。そして、格子状の凸部または格子状の凹部によって形成される光束制御部材内部の傾斜面に到達した光の一部は、内部反射して出射面から出射される。その結果、格子状の凸部または格子状の凹部を形成された光束制御部材を有する面光源装置において、発光素子と面光源装置とを近づけて配置する場合、光拡散部材において、光束制御部材の格子状の凸部または格子状の凹部の内部で反射された光によって、照度ムラが発生するという問題があった。

そこで、本発明の目的は、発光素子および光束制御部材を近づけて配置する場合であっても、照度ムラの発生を抑制できる発光装置および光束制御部材を提供することである。

本発明の発光装置は、平面視形状が長方形であり、光を出射する発光素子と、前記発光素子の光軸と交わるように配置された凹部の内面であり、前記発光素子から出射された光が入射する入射面と、前記光軸を取り囲むように、前記凹部の開口縁部から径方向に延在し、複数の凸条を格子状に配置された格子状の凸条または複数の凹条を格子状に配置された格子状の凹条が形成された裏面と、前記裏面の反対側に配置され、前記入射面で入射した光を出射させる出射面とを含む光束制御部材と、を有し、平面視したとき、前記発光素子の外縁を構成する四辺の各一辺と、前記格子状の凸条の稜線または前記格子状の凹条の谷線に平行な第１仮想直線とのなす角度のうち、小さい方の角度は鋭角である。

また、本発明の光束制御部材は、発光素子から出射された光の配光を制御する光束制御部材であって、前記光束制御部材の中心軸と交わるように裏側に形成された凹部の内面である入射面と、前記中心軸を取り囲むように、前記凹部の開口縁部から径方向に延在した裏面と、前記中心軸と交わるように前記裏面の反対側に配置された出射面と、を有し、前記裏面には、前記中心軸を取り囲むように配置された複数の環状凸部または複数の環状凹部と、前記中心軸を中心として放射状に配置された放射状凸条または放射状凹条と、を有する格子状の凸条または格子状の凹条が配置されている。

本発明の発光装置は、発光素子および光束制御部材を近づけて配置する場合であっても、従来の発光装置と比較して、照度ムラの発生を抑制できる。

図１は、実施の形態１に係る発光装置の断面図である。 図２Ａ〜Ｅは、実施の形態１に係る光束制御部材の構成を示す図である。 図３Ａ、Ｂは、実施の形態１に係る光束制御部材の底面図である。 図４は、発光素子の外縁を構成する四辺の各一辺と、格子状の凸条の位置関係を説明するための図である。 図５Ａ、Ｂは、実施の形態１の変形例に係る光束制御部材の構成を示す図である。 図６Ａ、Ｂは、実施の形態１の他の変形例に係る光束制御部材の底面図の一部である。 図７は、実施の形態２に係る光束制御部材の断面図である。 図８Ａ、Ｂは、実施の形態２に係る光束制御部材の底面図である。 図９は、発光素子の外縁を構成する四辺の各一辺と、格子状の凸条の位置関係を説明するための図である。 図１０Ａ、Ｂは、実施の形態２の変形例に係る光束制御部材の構成を示す図である。 図１１Ａ、Ｂは、実施の形態２の他の変形例に係る光束制御部材の底面図の一部である。 図１２は、実施の形態３に係る光束制御部材の断面図である。 図１３Ａ、Ｂは、実施の形態３に係る光束制御部材の底面図である。 図１４は、発光素子の外縁を構成する四辺の各一辺と、格子状の凸条の位置関係を説明するための図である。 図１５Ａ、Ｂは、実施の形態３の変形例に係る光束制御部材の構成を示す図である。 図１６Ａ、Ｂは、実施の形態３の他の変形例に係る光束制御部材の底面図の一部である。 図１７Ａ〜Ｄは、比較例に係る光束制御部材の底面図と、照度分布の測定結果を示すグラフである。 図１８Ａ〜Ｄは、実施の形態に係る光束制御部材の底面図と、照度分布の測定結果を示すグラフである。 図１９Ａ、Ｂは、実施の形態に係る光束制御部材の底面図と、照度分布の測定結果を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

［実施の形態１］
（発光装置の構成）
図１は、実施の形態１に係る発光装置１００の断面図である。

図１に示されるように、発光装置１００は、発光素子パッケージ１１０と、発光素子パッケージ１１０から出射された光の配光を制御する光束制御部材１２０とを有する。なお、図１では、光束制御部材１２０について断面を示すハッチングを省略している。

発光素子パッケージ１１０は、例えば白色発光ダイオードなどの発光ダイオード（ＬＥＤ）である。発光素子パッケージ１１０は、例えば、基板１５０上に配置される。発光素子パッケージ１１０は、パッケージ基板１１１および発光素子（ダイス）１１２を有する。パッケージ基板１１１の上面には、キャビティー１１３が形成されている。キャビティー１１３の内側面１１４は、反射面として機能する。パッケージ基板１１１の材料は、セラミックや樹脂などである。発光素子１１２は、キャビティー１１３の底面に配置されている。キャビティー１１３の底面に発光素子１１２が配置された状態で、キャビティー１１３内にエポキシ樹脂やシリコーン樹脂などの封止樹脂を封入する。本実施の形態では、発光素子パッケージ１１０の平面視形状は、長方形である。

図２Ａ〜Ｅおよび図３Ａ、Ｂは、光束制御部材１２０の構成を示す図である。図２Ａは、光束制御部材１２０の平面図であり、図２Ｂは、正面図であり、図２Ｃは、背面図であり、図２Ｄは、左側面図であり、図２Ｅは、右側面図である。また、図３Ａは、光束制御部材１２０の底面図であり、図３Ｂは、図３Ａの破線で囲まれた領域の拡大図である。

図２Ａ〜Ｅおよび図３Ａ、Ｂに示されるように、光束制御部材１２０は、凹部１２７の内面である入射面１２１と、裏面１２２と、出射面１２３とを有する。また、光束制御部材１２０は、出射面１２３外側に配置された鍔部１２４と、光束制御部材１２０を基板１５０に位置決めして固定するための脚部１２５と、脚部１２５の位置を示す突起１２６とを有していてもよい。光束制御部材１２０は、突起１２６を目印に脚部１２５を基板１５０に位置決めした状態で固定することにより基板１５０に実装される。このとき、光束制御部材１２０は、発光素子パッケージ１１０に対して、発光素子１１２の光軸ＬＡが光束制御部材１２０の中心軸ＣＡと一致するように基板１５０上に実装される（図１参照）。本実施の形態では、発光素子パッケージ１１０が１つの場合について示しているが、発光素子パッケージ１１０は、１つの光束制御部材１２０に対して複数配置されていてもよい。発光素子パッケージ１１０が複数配置されている場合、光軸ＬＡは、複数の発光素子パッケージ１１０からの立体的な光束の中心における光の進行方向をいう。

光束制御部材１２０は、一体成形により形成されている。光束制御部材１２０の材料は、所望の波長の光を通過させ得る材料であれば特に限定されない。たとえば、光束制御部材１２０の材料は、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）などの光透過性樹脂、またはガラスである。

凹部１２７は、光束制御部材１２０の裏側（発光素子パッケージ１１０側）の中央部に発光素子１１２の光軸ＬＡ（光束制御部材１２０の中心軸ＣＡ）と交わるように形成されている。凹部１２７の内面は、入射面１２１として機能する。入射面１２１は、発光素子パッケージ１１０から出射された光の大部分を、その進行方向を制御しつつ光束制御部材１２０の内部に入射させる。入射面１２１は、光束制御部材１２０の中心軸ＣＡと交わり、中心軸ＣＡを回転軸として略回転対称（円対称）である。

裏面１２２は、光束制御部材１２０の裏側に位置し、凹部１２７の開口縁部から径方向に延在する平面である。裏面１２２は、発光素子パッケージ１１０から出射された光のうち、入射面１２１で入射し、出射面１２３で反射した光の一部を拡散反射させる。また、裏面１２２は、光軸ＬＡに対して大きい角度で発光素子パッケージ１１０から出射された光を拡散反射させる。本発明は、裏面１２２に特徴を有するため、裏面１２２の構成については、詳細に後述する。

出射面１２３は、光束制御部材１２０の表側に、鍔部１２４から突出するように形成されている。出射面１２３は、光束制御部材１２０内に入射した光を、進行方向を制御しつつ外部に出射させる。出射面１２３は、中心軸ＣＡと交わり、中心軸ＣＡを軸として回転対称（円対称）である。

出射面１２３は、中心軸ＣＡを中心とする所定範囲に位置する第１出射面１２３ａと、第１出射面１２３ａの周囲に連続して形成される第２出射面１２３ｂと、第２出射面１２３ｂと鍔部１２４とを接続する第３出射面１２３ｃとを有する（図１参照）。第１出射面１２３ａは、光軸方向に凸の滑らかな曲面である。第１出射面１２３ａの形状は、球面の一部を切り取ったような凹形状である。第２出射面１２３ｂは、第１出射面１２３ａの周囲に位置する、光軸方向に凸の滑らかな曲面である。第２出射面１２３ｂの形状は、円環状の凸形状である。第３出射面１２３ｃは、第２出射面１２３ｂの周囲に位置する曲面である。図１に示される断面において、第３出射面１２３ｃの断面は、直線状であってもよいし、曲線状であってもよい。

次いで、図３を参照して、裏面１２２について詳細に説明する。裏面１２２には、格子状の凸条１３０と、環状の溝１４０とが形成されている。

図３Ａ、Ｂに示すように、格子状の凸条１３０は、凹部１２７を取り囲むように配置されている。格子の単位構造の平面視形状は、特に限定されない。格子の単位構造の平面視形状の例には、三角形（三方格子）、正方形（正方格子）、六角形（六方格子）などが含まれる。本実施の形態では、格子の単位構造の平面視形状は、正方形（正方格子）である。格子状の凸条１３０は、複数の第１凸条１３３と、複数の第２凸条１３５とを有する。第１凸条１３３と、第２凸条１３５とは、同じ形状であるため、ここでは、第１凸条１３３について説明する。

複数の第１凸条１３３は、裏面１２２において、それぞれ第１の方向に延在しており、かつ第１の方向に垂直な第２の方向に配列されている。第２の方向において隣接する第１凸条１３３間の間隔は特に限定されない。本実施の形態では、第２の方向において隣接する第１凸条１３３は、隙間なく配列されている。第１凸条１３３の延在する方向に直交する方向の断面形状は、第１凸条１３３に到達した光を拡散反射させることができれば、特に限定されない。第２の方向における第１凸条１３３の断面形状の例には、三角形状、頂部にＲ面取を施した三角形状、半円形状などが含まれる。本実施の形態では、第２の方向における第１凸条１３３の断面形状は、三角形状である。また、第１凸条１３３の第１稜線１３４は、直線である。なお、隣接する第１凸条１３３で構成される溝部をＲ形状にしてもよい。

複数の第２凸条１３５は、裏面１２２において、それぞれ第２の方向に延在しており、かつ第１の方向に配列されている。このように、複数の第１凸条１３３および複数の第２凸条１３５は、第１稜線１３４と第２稜線１３６とが垂直となるように配置されている。よって、複数の第１凸条１３３および複数の第２凸条１３５に囲まれた部分には、複数の四角錐形状の凹部が形成される。

格子状の凸条１３０は、射出成形に使用する金型加工が可能であり、かつ射出成形において当該金型の形状を適切に転写できる範囲で細かいことが好ましい。なお、格子状の凸条１３０の表面は、適度に粗面化されていることが好ましい。具体的には、ＪＩＳ Ｂ ０６０１−２００１に規定されるＲｚ（最大高さ）が、１０μｍ程度であれば、格子状の凸条１３０の効果を維持しつつ、適度な拡散効果を有する。このような粗面化の効果を得るためには、Ｒｚ（最大高さ）は、５μｍ〜３０μｍの範囲内であることが好ましい。

格子状の凸条１３０が形成されている領域は、特に限定されない。格子状の凸条１３０は、裏面１２２の全面に形成されていなくてもよい。格子状の凸条１３０は、発光素子パッケージ１１０から光軸ＬＡに対する出射角が大きい光が到達しやすい領域に形成されていればよい。

格子状の凸条１３０の形成方法は、特に限定されない。格子状の凸条１３０は、光束制御部材１２０の一部として射出成形により一体成形してもよいし、光束制御部材１２０を成形した後にローレット加工などにより形成してもよい。

環状の溝１４０は、裏面１２２において、光軸ＬＡに対し、格子状の凸条１３０より外側に形成されている。環状の溝１４０は、入射面１２１で入射した光の一部であって、出射面１２３で内部反射し、裏面１２２に向かう光を側方方向（中心軸ＣＡに対して径方向外側）に反射させる。中心軸ＣＡを含む断面において、環状の溝１４０は、略Ｖ字状である。環状の溝１４０は、光軸ＬＡ（中心軸ＣＡ）側に配置された内側傾斜面１４１と、内側傾斜面１４１より外側に配置された外側傾斜面１４２とを有する。

内側傾斜面１４１は、中心軸ＣＡ（光軸ＬＡ）を取り囲むように配置されている。中心軸ＣＡを含む断面において、内側傾斜面１４１は、中心軸ＣＡに沿って配置されている。

外側傾斜面１４２には、複数の凸部１４３が形成されている。複数の凸部１４３は、それぞれ断面が略三角形状であり、かつ中心軸ＣＡに対して回転対称（凸部１４３の数をｎとしたときｎ回対称）となるように形成されている。各凸部１４３は、平面状の第１傾斜面１４４と、平面状の第２傾斜面１４５と、第１傾斜面１４４と第２傾斜面１４５との交線である第３稜線１４６とを有しており、全反射プリズムのように機能する。図１に示されるように、光軸ＬＡおよび第３稜線１４６を含む光束制御部材１２０の断面において、光軸ＬＡと、第３稜線１４６を含む第３仮想直線Ｌ３とは、光軸方向について、裏面１２２に対して外側傾斜面１４２よりも遠い位置で交わる。すなわち、各凸部１４３は、裏側（発光素子パッケージ１１０側）よりも表側の方が中心軸ＣＡに近づくように、中心軸ＣＡに対し所定の角度（例えば６０°）で傾斜している。ここで「光軸方向」とは、発光素子１１２から出射される光の進行方向をいう。

前述のとおり、環状の溝１４０は、出射面１２３で反射し、裏面１２２に向かう光を側方方向（中心軸ＣＡに対して径方向外側）に反射させる。このとき、環状の溝１４０に到達した光は、凸部１４３の第１傾斜面１４４および第２傾斜面１４５で順次反射して、側方方向に向かう光となる。環状の溝１４０で反射した光は、例えば鍔部１２４から出射される。

環状の溝１４０の位置は特に限定されないが、出射面１２３で反射した光が多く到達する領域に形成されていることが好ましい。出射面１２３で反射した光の到達位置は、出射面１２３の形状など様々な要因により変化するため、光束制御部材１２０に応じて適宜設定される。

なお、格子状の凸条１３０と環状の溝１４０との間に位置する平面状の裏面１２２の一部と、環状の溝１４０より径方向外側に位置する平面状の裏面１２２の他の一部との中心軸ＣＡ方向における位置は、特に限定されない。環状の溝１４０の内側の平面状の裏面１２２の一部と、環状の溝１４０の外側の平面状の裏面１２２の他の一部とは、中心軸ＣＡ方向において同じ位置であってもよいし、異なる位置であってもよい。本実施の形態では、これらは、中心軸ＣＡ方向において同じ位置（高さ）に配置されている。

図４は、発光素子１１２の外縁を構成する四辺の各一辺と、格子状の凸条１３０の位置関係を説明するための図である。なお、図４では、発光素子１１２、凹部１２７、第１稜線１３４および第２稜線１３６のみを平面視した様子を模式的に示している。

図４に示されるように、発光素子パッケージ１１０および光束制御部材１２０は、発光素子パッケージ１１０の外縁を構成する四辺の各一辺と、格子状の凸条１３０の稜線（第１凸条１３３の第１稜線１３４および第２凸条１３５の第２稜線１３６）に平行な第１仮想直線Ｌ１とのなす角度のうち、小さい角度θ１が鋭角になるように配置されている。本実施の形態では、発光素子パッケージ１１０の外縁を構成する四辺の各一辺と、第１仮想直線Ｌ１とのなす角度のうち、小さい角度θ１が４５°となるように、発光素子パッケージ１１０および光束制御部材１２０が配置されている。

（効果）
以上のように本実施の形態に係る発光装置１００は、発光素子パッケージ１１０の外縁を構成する四辺の各一辺と、格子状の凸条１３０の稜線（第１凸条１３３の第１稜線１３４および第２凸条１３５の第２稜線１３６）に平行な第１仮想直線Ｌ１とのなす角度のうち、小さい方の角度θ１が鋭角であるため、発光素子パッケージ１１０および光束制御部材１２０を近づけて配置する場合であっても、照度ムラの発生を抑制できる（図１７および図１８参照）。

（変形例）
なお、図５に示されるように、光束制御部材１２０’は、環状の溝１４０’に複数の凸部１４３が形成されていなくてもよい。この場合、光束制御部材１２０’の環状の溝１４０’は、内側傾斜面１４１および外側傾斜面１４２’を有する。内側傾斜面１４１は、実施の形態１の光束制御部材１２０の内側傾斜面１４１と同じである。外側傾斜面１４２’は、中心軸ＣＡ（光軸ＬＡ）を取り囲むように配置されている。中心軸ＣＡを含む断面において、光軸ＬＡと外側傾斜面１４２’の断面を含む仮想直線Ｌ２とは、光軸方向について、裏面１２２に対して外側傾斜面１４２’よりも遠い位置で交わる。

また、図６Ａに示される第１凸条１３３および第２凸条１３５の延在方向にそれぞれ垂直な方向における断面形状は、頂部にＲ面取を施した三角形状であってもよい。この場合においても、図６Ｂに示されるように、環状の溝１４０に複数の凸部１４３が形成されていなくてもよい。また、特に図示しないが、隣接する２つの第１凸条１３３および隣接する２つの第２凸条１３５により形成される四角錐形状の凹部の各辺も、Ｒ面取されていてもよい。

また、特に図示しないが、裏面１２２には、格子状の凸条１３０に代えて格子状の凹条が形成されていてもよい。この場合、格子状の凹条は、複数の第１凹条と、複数の第２凹条とを有する。複数の第１凹条は、それぞれ第１の方向に延在しており、かつ裏面１２２において、第１の方向に垂直な第２の方向に配列されている。第２の方向における第１凹条の断面形状の例には、三角形状、頂部にＲ面取を施した三角形状、半円形状などが含まれる。また、第１凹条の谷線は、直線である。複数の第２凹条は、それぞれ第２の方向に延在しており、かつ第１の方向に配列されている。また、第１の方向における第２凹条の断面形状の例には、三角形状、頂部にＲ面取を施した三角形状、半円形状などが含まれる。また、発光素子パッケージ１１０の外縁を構成する四辺の各一辺と、格子状の凹条の谷線に平行な第１仮想直線Ｌ１とのなす角度のうち、小さい角度が鋭角になるように配置される。

［実施の形態２］
実施の形態２に係る発光装置は、光束制御部材２２０の裏面２２２に形成された格子状の凸条２３０の構成のみが実施の形態１に係る発光装置１００と異なる。そこで、実施の形態１に係る発光装置１００と同じ構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。

図７は、実施の形態２に係る光束制御部材２２０の断面図である。図８Ａは、光束制御部材２２０の底面図であり、図８Ｂは、図８Ａに破線で囲まれた領域の拡大図である。なお、図７では、光束制御部材２２０について断面を示すハッチングを省略している。

図７および図８Ａ、Ｂに示されるように、実施の形態２に係る光束制御部材２２０の裏面２２２には、格子状の凸条２３０が形成されている。本実施の形態における格子の単位構造の平面視形状は、三角形（三方格子）である。格子状の凸条２３０は、複数の第３凸条２３３と、複数の第４凸条２３５と、複数の第５凸条２３７とを有する。なお、第３凸条２３３、第４凸条２３５および第５凸条２３７は、実施の形態１における第１凸条１３３および第２凸条１３５と同じ形態である。

第３凸条２３３は、平面視したときに、発光素子１１２の外縁を構成する四辺の各一辺と平行でなく、当該各一辺に垂直でない方向に延在している。第４凸条２３５は、裏面２２２おいて、第３凸条２３３の延在方向に対して平面方向に６０°回転させて配置されている。また、第５凸条２３７は、裏面２２２において、さらに同じ平面方向に６０°回転させて配置されている。すなわち、第３凸条２３３の第４稜線２３４と、第４凸条２３５の第５稜線２３６とのなす角度のうち、小さい角度は６０°であり、第４凸条の第５稜線２３６と、第５凸条２３７の第６稜線２３８とのなす角度のうち、小さい角度も６０°である。よって、第３凸条２３３、第４凸条２３５および第５凸条２３７に囲まれた部分には、三角錐形状の凹部が形成される。

図９は、発光素子１１２の外縁を構成する四辺の各一辺と、格子状の凸条２３０の位置関係を説明するための図である。なお、図９では、発光素子１１２、凹部１２７、第４稜線２３４、第５稜線２３６および第６稜線２３８のみを平面視した様子を模式的に示している。

図９に示されるように、実施の形態２においても、発光素子パッケージ１１０および光束制御部材２２０は、発光素子パッケージ１１０外縁の各一辺と、格子状の凸条２３０の稜線（第３凸条２３３の第４稜線２３４、第４凸条２３５の第５稜線２３６および第５凸条２３７の第６稜線２３８）に平行な第１仮想直線Ｌ１とのなす角度のうち、小さい角度θ１が鋭角になるように配置されている。

（効果）
以上のように、本実施の形態に係る発光装置２００は、実施の形態１と同様の効果を有する。

（変形例）
なお、図１０Ａ、Ｂに示されるように、光束制御部材２２０’は、環状の溝１４０’に複数の凸部１４３が形成されていなくてもよい。この場合、光束制御部材２２０’の環状の溝１４０’は、内側傾斜面１４１および外側傾斜面１４２’を有する。内側傾斜面１４１は、実施の形態２の光束制御部材２２０の内側傾斜面１４１と同じである。外側傾斜面１４２’は、中心軸ＣＡ（光軸ＬＡ）を取り囲むように配置されている。中心軸ＣＡを含む断面において、光軸ＬＡと外側傾斜面１４２’の断面を含む仮想直線Ｌ２とは、光軸方向について、裏面２２２に対して外側傾斜面１４２’よりも遠い位置で交わる。

また、図１１Ａに示されるように、図８Ｂに示した第３凸条２３３、第４凸条２３５および第５凸条２３７の延在方向に垂直な方向における断面形状は、頂部にＲ面取を施した三角形状であってもよい。また、特に図示しないが、裏面２２２に平行な三角錐形状の断面において、隣接する側面の断面は、Ｒ面取されていてもよい。この場合においても、図１１Ｂに示されるように、環状の溝１４０’に複数の凸部１４３が形成されていなくてもよい。

また、特に図示しないが、裏面２２２には、格子状の凸条２３０に代えて格子状の凹条が形成されていてもよい。この場合、格子状の凹条は、複数の第１凹条と、複数の第２凹条と、複数の第３凹条とを有する。第３凹条の第４谷線と、第４凹条の第５谷線とのなす角度のうち、小さい角度は６０°であり、第４凹条の第５谷線と、第５凹条の第６谷線とのなす角度のうち、小さい角度も６０°である。各谷線に直交する方向における第１凹条、第２凹条および第３凹条の断面形状の例には、三角形状、頂部にＲ面取を施した三角形状、半円形状などが含まれる。また、第１凹条、第２凹条および第３凹条の谷線は、直線である。また、発光素子パッケージ１１０の外縁を構成する四辺の各一辺と、格子状の凹条の谷線に平行な第１仮想直線Ｌ１とのなす角度のうち、小さい角度が鋭角になるように配置されている。

［実施の形態３］
実施の形態３に係る発光装置は、光束制御部材３２０の裏面３２２に形成された格子状の凸条３３０の構成のみが実施の形態１に係る発光装置１００と異なる。そこで、実施の形態１に係る発光装置１００と同じ構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。

図１２は、実施の形態３に係る光束制御部材３００の断面図である。図１３Ａは、光束制御部材３２０の底面図であり、図１３Ｂは、図１３Ａに破線で囲まれた領域の拡大図である。なお、図１２では、光束制御部材３２０について断面を示すハッチングを省略している。

図１２および図１３Ａ、Ｂに示されるように、実施の形態３に係る光束制御部材３２０の裏面３２２には、格子状の凸条３３０が形成されている。本実施の形態における格子の単位構造の平面視形状は、略四角形（対向する二辺が直線、他の対向する二辺が円弧）である。格子状の凸条３３０は、複数の第６凸条（環状凸部）３３３と、複数の第７凸条（放射状凸条）３３７とを有する。

第６凸条３３３は、裏面３２２において、中心軸ＣＡを取り囲むように、かつ同心円状となるように配置された環状の凸部である。第６凸条３３３は、第１環状面３３４、第２環状面３３５および第７稜線３３６を有する。第１環状面３３４は、中心軸ＣＡ側に配置されている。光軸ＬＡを含む光束制御部材３２０の断面において、光軸ＬＡと第１環状面３３４を含む仮想直線とは、光軸方向について、裏面３２２から離れた位置で交わる。第２環状面３３５は、第１環状面３３４の外側に配置されている。光軸ＬＡを含む光束制御部材３２０の断面において、光軸ＬＡと第２環状面３３５を含む仮想直線とは、光軸方向と反対側の方向において、裏面３２２に対して遠い位置で中心軸ＣＡ（光軸ＬＡ）と交わる。第７稜線３３６は、第１環状面３３４および第２環状面３３５の交線であり、裏面３２２を含む仮想平面上に配置されている。隣接する第６凸条３３３は、隙間なく配置されていてもよいし、所定の間隙を有するように配置されていてもよい。本実施の形態では、隣接する第６凸条３３３は、間隙なく配置されている。

第７凸条３３７は、裏面３２２において、中心軸ＣＡを中心として放射状に配置されている。第７凸条３３７の第８稜線３３８に直交する断面形状は、第７凸条３３７に到達した光を拡散させることができれば、特に限定されない。第７凸条３３７の周方向の断面形状の例には、三角形状、頂部にＲ面取を施した三角形状、半円形状などが含まれる。本実施の形態では、周方向における第７凸条３３７の断面形状は、三角形状である。また、本実施の形態では、中心軸ＣＡ側（凹部１３７の開口部近傍）の第７凸条３３７の断面積は、中心軸ＣＡを中心とした径方向外側の第７凸条３３７の断面積より小さく形成されている。複数の第７凸条３３７は、同じ形状であってもよいし、それぞれ異なる形状であってもよい。本実施の形態では、複数の第７凸条３３７は、同じ形状である。第７凸条３３７の第８稜線３３８は、直線であり、裏面３２２を含む仮想平面上に配置されている。

第７凸条３３７の数および配置は、特に限定されない。本実施の形態では、第７凸条３３７の数は、３６個である。また、３６個の第７凸条３３７は、周方向に均等に配置されている。なお、凹部１２７の開口部近傍における格子状の凸条３３０の表面におけるＲｚ（最大高さ）は、１０μｍ程度である。

図１４は、発光素子１１２の外縁を構成する四辺の各一辺と、格子状の凸条の位置関係を説明するための図である。なお、図１４では、発光素子１１２、凹部１２７、第７稜線３３６および第８稜線３３８のみを平面視した様子を模式的に示している。

図１４に示されるように、発光素子パッケージ１１０および光束制御部材３２０は、発光素子１１２の外縁を構成する四辺の各一辺と、格子状の凸条３３０の稜線（第６凸条３３３の第７稜線３３６および第７凸条３３７の第８稜線３３８）に平行な第１仮想直線Ｌ１とのなす角度のうち、小さい角度θ１が鋭角になるように配置されている。

（効果）
以上のように、本実施の形態に係る発光装置は、実施の形態１と同様の効果を有する。

（変形例）
なお、図１５Ａ、Ｂに示されるように、光束制御部材３２０’は、環状の溝１４０’に複数の凸部１４３が形成されていなくてもよい。この場合、光束制御部材３２０’の環状の溝１４０’は、内側傾斜面１４１および外側傾斜面１４２’を有する。内側傾斜面１４１は、実施の形態２と同じである。外側傾斜面１４２’は、中心軸ＣＡ（光軸ＬＡ）を取り囲むように配置されている。中心軸ＣＡを含む断面において、光軸ＬＡ（中心軸ＣＡ）と外側傾斜面１４２’の断面を含む仮想直線Ｌ２とは、光軸方向について、外側傾斜面１４２’よりも遠い位置で交わる。

また、図１６Ａに示されるように、図１３Ｂに示した第６凸条３３３および第７凸条３３７の延在方向にそれぞれ垂直な方向における断面形状は、頂部にＲ面取を施した三角形状であってもよい。この場合においても、図１６Ｂに示されるように、環状の溝１４０’に複数の凸部１４３が形成されていなくてもよい。

また、特に図示しないが、裏面３２２には、格子状の凸条３３０に代えて格子状の凹条が形成されていてもよい。この場合、格子状の凹条は、複数の第６凹条と、複数の第７凹条とを有する。第６凹条は、第１環状面、第２環状面および第７稜線を有していてもよい。第１環状面は、中心軸ＣＡ側に配置されている。光軸ＬＡを含む光束制御部材３２０の断面において、光軸ＬＡ（中心軸ＣＡ）と第１環状面を含む仮想直線とは、光軸方向について、裏面３２２に対して出射面１２３より遠い位置で中心軸ＣＡ（光軸ＬＡ）と交わる。第２環状面は、第１環状面の外側に配置されている。光軸ＬＡを含む光束制御部材３２０の断面において、光軸ＬＡと第２環状面を含む仮想直線とは、光軸方向と反対側の方向において、裏面３２２から離れた位置で交わる。第７稜線３３６は、第１環状面および第２環状面の交線であり、裏面を含む仮想平面上に配置されている。第７凹条は、裏面において、中心軸ＣＡを中心として放射状に配置されている。第７凸条３３７の周方向の断面形状は、三角形状であってもよい。また、本実施の形態では、中心軸ＣＡ側（凹部１３７の開口部近傍）の第７凹条の断面積は、中心軸ＣＡを中心とした径方向外側の第７凹条の断面積より小さく形成されている。第７凹条の第８稜線は、直線であり、裏面３２２を含む仮想平面上に配置されている。

［発光装置の照度分布］
次に、本実施の形態１〜３に係る発光装置における配光特性を調べた。具体的には、発光素子パッケージ１１０の発光面と平行になるように、空気層を介して発光素子パッケージ１１０上に配置された被照射面における照度を測定した。本測定では、基板１５０の表面と、被照射面（４００ｍｍ×４００ｍｍ）との距離は、１９ｍｍであり、光束制御部材の直径は、１９ｍｍとした。また、本測定では、発光素子パッケージ１１０および光束制御部材１２０、２２０、３２０は、それぞれ１個である。また、比較のため、最大高さ（Ｒｚ）が６０μｍであり、かつ発光素子１１２の外縁を構成する四辺の各一辺と、第１仮想直線Ｌ１とのなす角度が９０°である光束制御部材４２０（比較例１の光束制御部材４２０ともいう）と、最大高さ（Ｒｚ）が１０μｍであり、かつ発光素子１１２の外縁を構成する四辺の各一辺と、第１仮想直線Ｌ１とのなす角度のうち、小さい角度が鋭角である光束制御部材５２０（比較例２の光束制御部材５２０ともいう）とについても被照射面における照度を測定した。

図１７Ａ〜Ｄ、図１８Ａ〜Ｄおよび図１９Ａ、Ｂは、使用した光束制御部材と、測定結果を示すグラフである。図１７Ａは、比較例１に係る光束制御部材４２０の底面図であり、図１７Ｂは、比較例２に係る光束制御部材４２０を用いた場合の測定結果であり、図１７Ｃは、比較例２に係る光束制御部材５２０の底面図であり、図１７Ｄは、比較例２に係る光束制御部材５２０を用いた場合の測定結果である。図１８Ａは、実施の形態１に係る光束制御部材１２０の底面図であり、図１８Ｂは、実施の形態１に係る光束制御部材１２０を用いた場合の測定結果であり、図１８Ｃは、実施の形態２に係る光束制御部材２２０の底面図であり、図１８Ｄは、実施の形態２に係る光束制御部材２２０を用いた場合の測定結果である。図１９Ａは、実施の形態３に係る光束制御部材３２０の底面図であり、図１９Ｂは、実施の形態３に係る光束制御部材３２０を用いた場合の測定結果である。

なお、図１７Ｂ、図１７Ｄ、図１８Ｂ、図１８Ｄに示される照度分布は、被照射面における明暗を強調にするために補正した。ここで、当該補正方法について説明する。補正では、得られたデジタル画像の任意の画素について、当該任意の画素を中心とした所定範囲の画素の明るさの平均値を当該画素の明るさとした。当補正をデジタル画像のすべての画素に対して行った。このように、この補正を全ての画素に対し行うことで、デジタル画像の明暗をより明確にすることができる。

図１７Ａ〜Ｄに示されるように、発光素子パッケージ１１０の外縁を構成する四辺の各一辺と、裏面１２２に形成された格子状の凸条の稜線に平行な仮想直線とのなす角度が平行であるか直交する比較例１、２に係る光束制御部材４２０、５２０を有する発光装置では、照度ムラが生じていた。特に、図１７Ｂに示されるように、図１７Ａに示される比較例１に係る光束制御部材４２０を有する発光装置では、発光面の中心（図１９Ｂの中央部分）から４０ｍｍ程度の位置に花弁様の照度ムラが生じていた。

一方、図１８Ａ〜Ｄおよび図１９Ａ、Ｂに示されるように、発光素子パッケージ１１０の外縁を構成する四辺の各一辺と、裏面１２２、２２２、３２２に形成された格子状の凸条１３０、２３０、３３０の稜線に平行な仮想直線とのなす角度のうち、小さい角度が鋭角の実施の形態１〜３に係る光束制御部材１２０、２２０、３２０を有する発光装置では、照度ムラが抑制されていた。

以上のように、実施の形態１〜３に係る光束制御部材１２０、２２０、３２０は、比較例１の光束制御部材４２０と比較して第１凸条１３３および第２凸条１３５（四角錐の凹部）が小さいため、比較例１の光束制御部材４２０における花弁様の照度ムラを発生させる光が生じにくい。また、実施の形態１〜３に係る光束制御部材１２０、２２０、３２０は、発光素子パッケージ１１０の外縁を構成する四辺の各一辺と、仮想直線とのなす角度のうち、小さい角度が鋭角になるように配置されているため、比較例１の光束制御部材４２０における花弁様の照度ムラを発生させる光が生じても、当該花弁様の照度ムラとなることがない。なお、光束制御部材内を伝播する光が到達し得る傾斜面を小さくできるため、格子状の凹条よりも格子状の凸条の方が内部反射を抑制でき、花弁様の照度ムラを発生させる光をより生じにくくすることができる。

本発明に係る発光装置は、例えば、液晶表示装置のバックライトや看板、一般照明などに光源として組み込むことができる。

１００ 発光装置
１１０ 発光素子パッケージ
１１１ パッケージ基板
１１２ 発光素子
１１３ キャビティー
１１４ 内側面
１２０、１２０’、２２０、２２０’３２０、３２０’、４２０、５２０ 光束制御部材
１２１ 入射面
１２２、２２２、３２２ 裏面
１２３ 出射面
１２３ａ 第１出射面
１２３ｂ 第２出射面
１２３ｃ 第３出射面
１２４ 鍔部
１２５ 脚部
１２６ 突起
１２７ 凹部
１３０、２３０、３３０ 格子状の凸条
１３３ 第１凸条
１３４ 第１稜線
１３５ 第２凸条
１３６ 第２稜線
１４０、１４０’ 環状の溝
１４１ 内側環状面
１４２ 外側環状面
１４３ 凸部
１４４ 第１傾斜面
１４５ 第２傾斜面
１４６ 第３稜線
２３３ 第３凸条
２３４ 第４稜線
２３５ 第４凸条
２３６ 第５稜線
２３７ 第５凸条
２３８ 第６稜線
３３３ 第６凸条
３３４ 第１傾斜面
３３５ 第２傾斜面
３３６ 第７稜線
３３７ 第７凸条
３３８ 第８稜線

Claims (8)

1. 平面視形状が長方形であり、光を出射する発光素子と、
   前記発光素子の光軸と交わるように配置された凹部の内面であり、前記発光素子から出射された光が入射する入射面と、前記光軸を取り囲むように、前記凹部の開口縁部から径方向に延在し、複数の凸条を格子状に配置された格子状の凸条または複数の凹条を格子状に配置された格子状の凹条が形成された裏面と、前記裏面の反対側に配置され、前記入射面で入射した光を出射させる出射面とを含む光束制御部材と、を有し、
   平面視したとき、前記発光素子の外縁を構成する四辺の各一辺と、前記格子状の凸条の稜線または前記格子状の凹条の谷線に平行な第１仮想直線とのなす角度のうち、小さい方の角度は鋭角である、
   発光装置。
2. 前記光束制御部材は、前記裏面において、前記光軸に対し、前記格子状の凸条または前記格子状の凹条より径方向の外側に、前記光軸に対して回転対称となるように形成された環状の溝をさらに有し、
   前記環状の溝は、前記光軸側に配置された内側傾斜面と、前記光軸に対して前記内側傾斜面より外側に配置された外側傾斜面とを有し、
   前記光軸を含む前記光束制御部材の断面において、前記光軸と前記外側傾斜面の断面を含む第２仮想直線とは、前記光軸方向について、前記裏面に対して前記外側傾斜面よりも遠い位置で交わる、
   請求項１に記載の発光装置。
3. 前記外側傾斜面には、断面略三角形状の複数の凸部が配置されており、
   前記複数の凸部は、それぞれ、第１傾斜面、第２傾斜面、および前記第１傾斜面と前記第２傾斜面との交線である稜線を有しており、
   前記複数の凸部は、前記光軸に対して回転対称となるように配置されており、
   前記光軸および前記凸部の稜線を含む前記光束制御部材の断面において、前記光軸と前記凸部の稜線を含む第３仮想直線とは、前記光軸方向について、前記裏面に対して前記凸部よりも遠い位置で交わる、
   請求項２に記載の発光装置。
4. 前記格子状の凸条または前記格子状の凹条は、
   正方格子であるか、
   三方格子であるか、または
   前記裏面において、前記光軸を取り囲むように配置された複数の環状凸部または複数の環状凹部と、前記光軸を中心として放射状に配置された複数の放射状凸条または放射状凹条と、を有する格子である、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の発光装置。
5. 前記発光素子の外縁を構成する四辺の各一辺と、前記第１仮想直線とのなす角度のうち、小さい方の角度は、４５°である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の発光装置。
6. 発光素子から出射された光の配光を制御する光束制御部材であって、
   前記光束制御部材の中心軸と交わるように裏側に形成された凹部の内面である入射面と、
   前記中心軸を取り囲むように、前記凹部の開口縁部から径方向に延在した裏面と、
   前記中心軸と交わるように前記裏面の反対側に配置された出射面と、を有し、
   前記裏面には、前記中心軸を取り囲むように配置された複数の環状凸部または複数の環状凹部と、前記中心軸を中心として放射状に配置された放射状凸条または放射状凹条と、を有する格子状の凸条または格子状の凹条が配置されている、
   光束制御部材。
7. 前記裏面において、前記中心軸に対し、前記格子状の凸条または前記格子状の凹条より径方向の外側に、前記中心軸に対して回転対称となるように形成された環状の溝をさらに有し、
   前記環状の溝は、前記中心軸側に配置された内側傾斜面と、前記光軸に対して前記内側傾斜面より外側に配置された外側傾斜面とを有し、
   前記中心軸を含む断面において、前記中心軸と前記外側傾斜面の断面を含む第２仮想直線とは、前記発光素子の光軸方向について、前記裏面に対して前記外側傾斜面よりも遠い位置で交わる、
   請求項６に記載の光束制御部材。
8. 前記外側傾斜面には、断面略三角形状の複数の凸部が配置されており、
   前記複数の凸部は、それぞれ、第１傾斜面、第２傾斜面、および前記第１傾斜面と前記第２傾斜面との交線である稜線を有しており、
   前記複数の凸部は、前記中心軸に対して回転対称となるように配置されており、
   前記中心軸および前記凸部の稜線を含む断面において、前記中心軸と前記凸部の稜線を含む第３仮想直線とは、前記光軸方向について、前記裏面に対して前記凸部よりも遠い位置で交わる、
   請求項７に記載の光束制御部材。