JP3421698B2

JP3421698B2 - 光学媒体、発光体及び照明器具

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Publication number: JP3421698B2
Application number: JP21076299A
Authority: JP
Inventors: 智玉置; 昭久湊
Original assignee: LAB Sphere Corp
Current assignee: LAB Sphere Corp
Priority date: 1999-07-26
Filing date: 1999-07-26
Publication date: 2003-06-30
Anticipated expiration: 2019-07-26
Also published as: TW504554B; JP2001044515A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発光ダイオード
（ＬＥＤ）等の半導体発光素子の応用技術に係り、特に
この半導体発光素子用の光学媒体、この半導体発光素子
を用いた照明器具、及びこの照明器具用の発光体に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】最近ハロゲンランプを用いた細身の懐中
電灯が市販されるに至っているが、この種の懐中電灯の
電池の寿命は連続点灯では３時間程度であり、また、ハ
ロゲンランプ自身の寿命も短いという欠点を有してい
る。

【０００３】一方、パーソナルコンピュータ、ワードプ
ロセッサ、小型携帯テレビ、車載テレビ等には、液晶表
示装置が多用されている。このような液晶表示基板の照
明（バックライト）は蛍光放電管（蛍光灯）が用いられ
ている。このバックライト用蛍光灯は、携帯テレビや携
帯用パーソナルコンピュータを落下した際には破損した
り、特性が劣化し易いという問題がある。また、冬季寒
冷地等の低温度環境下で使用する場合、管内の水銀蒸気
圧が低下して発光効率が低くなり、充分な輝度を得るこ
とができなくなる。さらに、長時間動作に対する安定性
や信頼性が不十分である。また、最も重要な問題は消費
電力が大きいことである。携帯用パーソナルコンピュー
タを例にすれば、マイクロプロッセッサやメモリで消費
される電力よりも液晶表示部の消費電力が圧倒的に大き
い。このため、蛍光灯をバックライトとして用いた場合
は、長時間にわたり電池で携帯テレビや携帯用パーソナ
ルコンピュータを動作させるのは困難である。また、蛍
光灯は、電源の周波数に対応したパルス的な発光である
ので、個人差はあるが、そのちらつき感から、目の疲労
の問題が生じる。即ち、バックライトのような直接照明
に近い使用方法の場合、長時間、蛍光灯からの光を直視
することによる目の疲労、あるいは、目の疲労からくる
人体への影響などの問題もある。

【０００４】発光ダイオード（ＬＥＤ）等の半導体発光
素子は電気エネルギーを直接光エネルギーに変換するた
め、ハロゲンランプ等の白熱球や蛍光灯に比し、高効率
で、しかも発光に際して発熱を伴わない特徴を有する。
白熱球においては、電気エネルギーを一旦熱エネルギー
に変換し、その発熱に伴う輻射を利用しているのであ
り、その変換効率は原理的に低く、その光への変換効率
が１％を越えることはない。蛍光灯においては電気エネ
ルギーは、放電エネルギーに変換されており、こちらも
同様に、その変換効率は低い。一方、ＬＥＤにおいて
は、変換効率が２０％以上程度が可能で、白熱球や蛍光
灯に比し約１００倍以上の変換効率が容易に達成出来
る。さらに、ＬＥＤ等の半導体発光素子は半永久的とも
考え得る長寿命で、かつ蛍光灯の光のようにちらつきの
問題もないので、目や人体に悪影響を及ぼさない−人に
やさしい光−ということが言える。

【０００５】かかる優れた特徴をＬＥＤは有するもの
の、ＬＥＤの応用は各種機器のコントロールパネルの表
示ランプや、電光掲示板等の表示装置等の極く限られた
範囲に限定されており、ＬＥＤが照明装置に使用された
例は少ない。最近、鍵穴の照明用のＬＥＤ応用製品も一
部において知られているが、小さな面積しか照明できな
いものである。このような特殊な例を除けば、一般に、
ＬＥＤが照明用に使用されることはない。

【０００６】これはＬＥＤの輝度は極めて高いにもかか
わらず、ＬＥＤ１個の光の出射面積が１ｍｍ²程度の小
さな面積であるため、照明器具としての十分な光束が得
られないことに起因している。

【０００７】図７は、従来技術において、レンズ１０１
を用いて、ＬＥＤからの光を平行光線とする場合の光路
を示す模式的な断面図である。単純に考えると、図７に
示すような光学系を用いれば、ＬＥＤからの光を所定の
ビーム径にして平行光線とすことが可能なように思われ
る。が、現実には、小さなＬＥＤチップの像の影響が出
るため、明るく且つ太いビームにするのは困難である。
つまり、ビームを拡大しても、照度はその分小さくな
り、照明器具としての実用には適さない。

【０００８】このように、従来の光学系を用いたので
は、１個のＬＥＤの発光では、照明の対象となる面上の
照度が、所望の照度に達しない。つまり、光により照ら
された面上の単位面積当たりの光束が足りないのであ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】単純には、ＬＥＤを多
数マトリクス状に配列した照明器具を構成すれば、一定
の照度は得られるであろう。しかし、現在のところＬＥ
Ｄの主材料は、高価な化合物半導体が用いられており、
なおかつ、エピタキシャル成長や不純物拡散等の高度の
製造技術が要求されるため、ＬＥＤの製造単価（コス
ト）の低減には一定の限界がある。さらに、青色ＬＥＤ
の材料である窒化ガリウム（ＧａＮ）のエピタキシャル
成長の基板には、高価なサファイア基板が用いられてい
る等各半導体材料特有の事情もある。

【００１０】従って、所望の照度を得るために、比較的
高価なＬＥＤを多数配列する等の方法により照明装置
（照明器具）を組み立てたのでは、あまりにも高価にな
りすぎるため、現実的ではない。また、シリコン（Ｓ
ｉ）では直径現在３００ｍｍのウェハが使用され始めて
いるが、ＬＥＤの材料である化合物半導体のエピタキシ
ャル成長用基板としては、このような大口径ウェハは現
状では入手出来ない。さらに、エピタキシャル成長の均
一性等の製造技術上の問題もあり、基本的に大面積の発
光領域を有したＬＥＤを製造するのは困難である。

【００１１】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものである。従って、本発明の目的は、ＬＥＤ等の市
販されている低温光源を用いることが可能で、且つその
数を多数必要とすることなく、所望の照度を得ることが
可能な光学媒体を提供することである。なお、本発明に
おいては、「低温光源」とは、白熱球や蛍光灯のよう
に、発光に際して発熱作用を伴う光源と区別するための
用語として用いていることに留意されたい。即ち、「低
温光源」とは、発光に際して発熱作用が少ない光源と定
義される。例えば、ＬＥＤや半導体レーザ等の半導体発
光素子が「低温光源」の範疇に含まれる。

【００１２】本発明の他の目的は、市販されている低温
光源の潜在的な光エネルギーを効率良く引き出し、且
つ、それ自身には何ら手を加えることなく、容易に、光
の発散、収束等の光路の変更や焦点の変更が可能な光学
媒体を提供することである。

【００１３】本発明のさらに他の目的は、安価で十分な
照度と長期間に渡る安定性と信頼性を有した発光体を提
供することである。

【００１４】本発明のさらに他の目的は、電力消費量が
少なく、ちらつきのない発光体を提供することである。

【００１５】本発明のさらに他の目的は、電池の寿命が
長く、携帯に適した照明器具を提供することである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の特徴は、
第１の湾曲面からなる入射面と、低温光源の主発光部を
収納するための凹部であって、第１の湾曲面からなる底
部と、凹部を構成すべくこの底部に連続して形成された
側壁部とから構成された収納部と、入射面から入射した
光を出射する第２の湾曲面からなる出射面と、入射面と
出射面とを接続し、低温光源から発せられる光の波長に
対して透明の固体からなる光伝送部とを具備する光学媒
体であることである。具体的には、第１及び第２の湾曲
面は光伝送部の端面として存在し得る。「透明の固体」
としては、アクリル樹脂等の透明樹脂、石英ガラス、ソ
ーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、鉛ガラス等の種々
のガラス材料、透明プラスチック材料等が使用可能であ
る。あるいは、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、硫化亜鉛（Ｚｎ
Ｓ）、炭化珪素（ＳｉＣ）等の結晶性材料を用いてもか
まわない。

【００１７】ここで、既に説明したように、「低温光
源」とは、ＬＥＤや半導体レーザ等の発光に際して、顕
著な発熱作用を伴わない光源という意味で用いられてい
ることに留意されたい。「低温光源」を用いれば、本発
明の第１の特徴に係る光学媒体の凹部（収納部）の内部
に、「低温光源」を収納した場合において、その発熱作
用によって、光学媒体に熱的影響を与えることがない。

【００１８】本発明の第１の特徴に係る光学媒体によれ
ば、市販されている低温光源を用いることが可能で、且
つその数を多数必要とすることなく、所望の照度を簡単
に得ることが出来る。この照度は従来公知のレンズ等の
光学系では達成不可能な照度である。即ち、従来の技術
常識では予測できない照度を実現出来るものである。例
えば、ＬＥＤには内部量子効率と外部量子効率がある
が、通常外部量子効率は内部量子効率よりも低い。本発
明の第１の特徴に係る光学媒体により、ＬＥＤを収納部
（凹部）に収納することにより、内部量子効率とほぼ等
しい効率で、潜在的なＬＥＤの光エネルギーを有効に取
り出すことが可能となる。

【００１９】また、本発明の第１の特徴に係る光学媒体
によれば、市販されているＬＥＤ等の低温光源それ自身
には何ら手を加えることなく、容易に、光の発散、収束
等の光路の変更や焦点の変更が可能である。

【００２０】本発明の第１の特徴に係る「低温光源」
は、所定の発散角で特定方向に光を発する光源であるこ
とが好ましい。特定方向に光を発する発散角が既知であ
れば、集光や分散等の光学的設計が容易になり、第１及
び第２の湾曲面の曲率半径等の選定が簡単にできるから
である。なお、第１及び第２の湾曲面のいずれか一方
は、曲率半径無限大、若しくは無限大に近い平坦な面を
含みうることに留意すべきである。第１及び第２の湾曲
面のいずれか一方が、無限大ではない所定の（有限の）
曲率半径を有していれば、光の収束、発散が制御可能で
あるからである。また、「所定の発散角」は０°、即ち
平行光線をも含み得るということに留意すべきである。
また、発散角が９０°であっても、収納部が低温光源の
主発光部をほぼ完全に光学的に覆っているため、有効に
その光を集光することが可能である。これは、従来のレ
ンズ等の光学系では不可能な作用である。即ち、第１の
湾曲面からなる入射面（底部）以外の収納部の内壁部
も、有効な光の入射部として機能しうる。

【００２１】具体的には、本発明の第１の特徴に係る
「低温光源」は、第１の屈折率を有した透明材料でモー
ルドされた半導体発光素子であり、収納部は、第１の屈
折率とは異なる第２の屈折率を有する流体若しくは流動
体を介して低温光源を収納するようにすればよい。ここ
で、「流体」とは、低温光源から発せられる光の波長に
対して透明な気体若しくは液体の意であり、最も簡便に
は空気が使用できる。「流動体」とはゾル状、コロイド
状若しくはゲル状の光の波長に対して透明の物質をい
う。あるいは、本発明の第１の特徴における「低温光源
の主発光部」は、第１の屈折率を有した透明材料からな
る伝送部を有する光ファイバーの端部であり、収納部
は、第１の屈折率とは異なる第２の屈折率を有する流体
若しくは流動体を介して光ファイバーの端部を収納する
ようにしてもよい。この場合、光ファイバーの他方の端
部から所定の光を入力するための光源は必ずしも、半導
体発光素子に限られない。なぜなら、白熱球からの光で
あっても、光学媒体の凹部（収納部）の内部に収納され
る光ファイバーの端部は低温に維持出来るからである。

【００２２】本発明の第２の特徴は、所定の波長の光を
発する低温光源と、この低温光源の主発光部をほぼ完全
に覆う光学媒体とから少なくとも構成された発光体であ
ることである。そして、この光学媒体は、第１の湾曲面
からなる入射面と、低温光源の主発光部を収納するため
の凹部であって、第１の湾曲面からなる底部と、凹部を
構成すべくこの底部に連続して形成された側壁部とから
構成された収納部と、入射面から入射した光を出射する
第２の湾曲面からなる出射面と、入射面と出射面とを接
続し、低温光源から発せられた光の波長に対して透明の
固体からなる光伝送部とを少なくとも有している。

【００２３】本発明の第２の特徴に係る発光体において
は、発光に際して発熱作用が少ない低温光源を用いてい
るので、光学媒体の凹部（収納部）の内部に、光源を収
納した場合においても、その発熱作用によって、光学媒
体に熱的影響を与えることがなく、長期動作において
も、信頼性と安定性を維持出来る。

【００２４】本発明の第２の特徴に係る発光体によれ
ば、少ない数の低温光源で、所望の照度を簡単に得るこ
とが出来る。この照度は従来公知の光学系では達成不可
能な照度で、従来の技術常識では予測できない十分な明
るさである。さらに、この発光体は、電力消費量が少な
く、ちらつきもない。

【００２５】本発明の第２の特徴に係る発光体におい
て、低温光源は、所定の発散角で特定方向に光を発する
光学形状を有することが好ましい。光の発散角が既知で
あれば、集光や分散等の光学的設計が容易になり、第１
及び第２の湾曲面の曲率半径等の選定が簡単にできるか
らである。なお、第１の特徴において説明したように、
第１及び第２の湾曲面のいずれか一方は、曲率半径無限
大、若しくは無限大に近い平坦な面を含みうる。

【００２６】本発明の第２の特徴に係る発光体におい
て、低温光源は、第１の屈折率を有した透明材料でモー
ルドされた半導体発光素子であり、収納部は、第１の屈
折率とは異なる第２の屈折率を有する流体若しくは流動
体を介して低温光源を収納することが好ましい。「流
体」とは、第１の特徴において定義したように、透明な
気体若しくは液体の意であり、「流動体」とはゾル状、
コロイド状若しくはゲル状の物質をいう。

【００２７】あるいは、本発明の第２の特徴に係る発光
体において、低温光源の主発光部は、所定の光源に光学
的に接続され、第１の屈折率を有した透明材料からなる
伝送部を有する光ファイバーの端部であり、収納部は、
第１の屈折率とは異なる第２の屈折率を有する流体若し
くは流動体を介して光ファイバーの端部を収納するよう
にしてもい。

【００２８】本発明の第３の特徴は、互いに対向配置さ
れ、所定の波長の光を発する第１及び第２の低温光源
と、これらの第１及び第２の低温光源の主発光部を、そ
れぞれほぼ完全に覆う第１及び第２の光学媒体とから少
なくとも構成された発光体であることである。

【００２９】そして、この第１の光学媒体は、第１の湾
曲面からなる第１の入射面と、第１の低温光源の主発光
部を収納するための第１の凹部であって、第１の湾曲面
からなる底部と、第１の凹部を構成すべくこの底部に連
続して形成された側壁部とから構成された第１の収納部
と、第１の入射面から入射した光を出射する第２の湾曲
面からなる第１の出射面と、第１の入射面と第１の出射
面とを接続し、第１の低温光源から発せられた光の波長
に対して透明の固体からなる第１の光伝送部とを少なく
とも有する。一方、第２の光学媒体は、第３の湾曲面か
らなる第２の入射面と、第２の低温光源の主発光部を収
納するための第２の凹部であって、第３の湾曲面からな
る底部と、第２の凹部を構成すべくこの底部に連続して
形成された側壁部とから構成された第２の収納部と、第
２の入射面から入射した光を出射する第４の湾曲面から
なる第２の出射面と、第２の入射面と第２の出射面とを
接続し、第２の低温光源から発せられた光の波長に対し
て透明の固体からなる第２の光伝送部とを少なくとも有
する。ここで、第１及び第２の出射面を構成する第２及
び第４の湾曲面は所定の曲率半径を有したなだらかな湾
曲面でも良く、或いは傾斜面を有する階段形状等でもか
まわない。

【００３０】本発明の第３の特徴に係る発光体は、丁
度、第２の特徴に係る発光体を２つ用意し互いに対向配
置した構造に類似している。このように、互いに対向し
た第１及び第２の低温光源を配置することにより、照明
装置に適した棒状（１次元形状）の発光体を形成でき
る。さらに、複数個の第１の低温光源を有する第１の光
学媒体と、複数個の第２の低温光源を有する第２の光学
媒体とを用意し、これら複数個の第１の低温光源と複数
個の第２の低温光源とを互いに対向配置すれば、照明装
置に適した板状（２次元形状）の発光体を形成できる。
光を特定方向に発するためには、第１及び第２の出射面
からの出力光の方向の反対側に反射板を配置しても良い
ことは勿論である。

【００３１】本発明の第４の特徴は、電池と、この電池
の陽極及び陰極にそれぞれ接続された電極を有した半導
体チップを透明材料でモールドし、所定の波長の光を発
する半導体発光素子と、この半導体発光素子の主発光部
を、ほぼ完全に覆う光学媒体とから少なくとも構成され
た照明器具であることである。光学媒体は、第１の湾曲
面からなる入射面と、半導体発光素子の主発光部を収納
するための凹部であって、第１の湾曲面からなる底部
と、凹部を構成すべくこの底部に連続して形成された側
壁部とから構成された収納部と、入射面から入射した光
を出射する第２の湾曲面からなる出射面と、入射面と出
射面とを接続し、半導体発光素子の発する光の波長に対
して透明の固体からなる光伝送部とを少なくとも有す
る。

【００３２】本発明の第４の特徴に係る照明器具におい
ては、単一の半導体発光素子を用いればよいので、構造
が簡単で、しかも製造コストを低く出来る。また、光学
媒体により、この半導体発光素子の潜在的な光エネルギ
ーを効率良く引き出し、照明に必要な十分な照度を得る
ことが出来る。さらに、この照明器具は、長期間に渡る
安定性と信頼性に優れ、ちらつきもない。さらに、電力
消費量が少ないため、電池の寿命が長い。

【００３３】本発明の第４の特徴に係る照明器具は懐中
電灯の他、携帯用のパーソナルコンピュータ、ワードプ
ロセッサ、小型テレビ、車載テレビ等の液晶表示装置の
照明器具（バックライト）としても使用可能である。そ
の他、間接照明を含めた種々の電気製品等に適用可能で
ある。

【００３４】

【発明の実施の形態】次に、図面を参照して、本発明の
第１乃至第４の実施の形態を説明する。以下の図面の記
載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符
号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、
厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実の
ものとは異なることに留意すべきである。したがって、
具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべき
ものである。また図面相互間においても互いの寸法の関
係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんで
ある。

【００３５】（第１の実施の形態）図１は、本発明の第
１の実施の形態に係る発光体を示す模式的な断面図であ
る。図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係
る発光体は、所定の波長の光を発する低温光源１と、こ
の低温光源１をほぼ完全に覆う光学媒体２とから少なく
とも構成されている。そして、この光学媒体２は、第１
の湾曲面からなる入射面と、低温光源１の主発光部を収
納するための凹部であって、第１の湾曲面からなる底部
と、凹部を構成すべくこの底部に連続して形成された側
壁部とから構成された収納部と、入射面から入射した光
を出射する第２の湾曲面からなる出射面と、入射面と出
射面とを接続し、低温光源から発せられた光の波長に対
して透明の固体からなる光伝送部とを有する。

【００３６】図１の低温光源１は、第１のピン１１に一
体的に接続された基台の上に配置されたＬＥＤチップ１
３と、このＬＥＤチップ１３を被覆する樹脂モールド１
４と、第１のピン１１と対をなす第２のピン１２とから
少なくとも構成された樹脂モールドされたＬＥＤであ
る。この樹脂モールドされたＬＥＤ１の主発光部の頂部
は、図１に示すように、凸形状の湾曲面を有している。
このように樹脂モールド１４の頂部近傍が凸形状の湾曲
面をなす事により、ＬＥＤチップ１３からの光は、所定
の発散角で図１の右方向に出力する。

【００３７】凸形状の湾曲面部を除けば、樹脂モールド
されたＬＥＤ１は、例えば、直径（外径）２〜３ｍｍφ
の円柱形状である。光学媒体２の収納部の側壁部は、樹
脂モールドされたＬＥＤ１の主発光部を収納できるよう
に、直径（内径）２.５〜４ｍｍφの円筒形状となって
いる。図示を省略しているが、ＬＥＤ１と光学媒体２と
を固定するために、ＬＥＤ１と光学媒体２の収納部との
間には、厚さ０．２５〜０．５ｍｍ程度のスペーサが挿
入されている。このスペーサは、ＬＥＤ１の主発光部を
除く位置、即ち、図１において、ＬＥＤチップ１３の底
面より左方に配置すればよい。光学媒体２は、凸形状の
第２の湾曲面からなる出射面を有する頂部を除けば、ほ
ぼＬＥＤ１と同様な円柱形状である。この光学媒体２の
円柱形状部分の直径（外径）は、１０〜３０ｍｍφであ
る。光学媒体２の直径（外径）は、本発明の第１の実施
の形態に係る発光体の使用目的に応じて選択できる。従
って、１０ｍｍφ以下でも、３０ｍｍφ以上でもかまわ
ない。

【００３８】本発明の第１の実施の形態に係るＬＥＤ１
は、第１の屈折率ｎ₁を有したエポキシ樹脂等の透明材
料でモールドされている。そして、光学媒体２は、第１
の屈折率ｎ₁とは異なる第２の屈折率ｎ₀を有する空気を
介してＬＥＤ１を収納している。空気以外の流体若しく
は流動体を介してＬＥＤ１を収納部に収納しても良い。
ＬＥＤ１から発せられる光の波長に対して透明な気体若
しくは液体であれば、種々の「流体」が使用可能であ
る。収納部のＬＥＤ１と光学媒体２との間に、スペーサ
オイル等の使用も可能である。また、「流動体」として
の種々のゾル状、コロイド状若しくはゲル状の透明物質
が使用できる。また、光学媒体２は、第２の屈折率ｎ₀
とは異なる第３の屈折率ｎ₂を有するようにすればよ
い。第１の屈折率ｎ₁、第２の屈折率ｎ₀、及び第３の屈
折率ｎ₂を、それぞれ最適な値に選定することにより、
ＬＥＤチップ１３からの光を収束させることも分散させ
ることも可能である。また、光学媒体２の光伝送部の有
する第３の屈折率ｎ₂を次第に大きく、若しくは、次第
に小さくするようにして光路設計をしても良い。

【００３９】一般には、樹脂モールド１４の凸形状の湾
曲面以外の所から出る光は、いわゆる迷光成分となり、
照明には寄与しない。しかし、本発明の第１の実施の形
態においては、樹脂モールドされたＬＥＤ１が光学媒体
２の収納部にほぼ完全に閉じこめられているので、これ
らの迷光成分が有効に照明に寄与出来るようになる。

【００４０】即ち、第１の湾曲面からなる入射面（底
部）以外の収納部の内壁部も、有効な光の入射部として
機能しうるのである。また、ＬＥＤ１と光学媒体２の収
納部との間にはそれぞれの界面で反射した光の成分が多
重反射し、迷光成分となっている。従来公知のレンズ等
の光学系では、これらの迷光成分は、照明に寄与できる
ように取り出すことは出来ない。しかし、これらの迷光
成分も、本発明の第１の実施の形態においては、収納部
の内部に閉じこめられているので、最終的には、照明に
寄与できる成分となりうる。

【００４１】この結果、樹脂モールド１４の形状等の光
の取り出し効率や、光学系相互の反射成分等に依存せ
ず、ほぼ、内部量子効率とほぼ等しい効率で、潜在的な
ＬＥＤチップ１３の光エネルギーを有効に取り出すこと
が可能となる。

【００４２】このようにして、本発明の第１の実施の形
態に係る発光体によれば、市販されている樹脂モールド
されたＬＥＤ１の数を多数必要とすることなく、照明に
寄与する光ビームとして所望の照射面積の光束を確保
し、且つ所望の照度を簡単に得ることが出来る。この照
度は従来公知のレンズ等の光学系では達成不可能な照度
である。驚くことに、現在市販されているハロゲンラン
プを用いた細身の懐中電灯と同程度の照度がたった一個
のＬＥＤで実現できたのである。このように、本発明の
第１の実施の形態に係る発光体によれば、従来の技術常
識では全く予測できない照度を、図１に示すような簡単
な構造で、実現出来る。

【００４３】ここで、従来の光学系として示した図７と
図１とを比較してみる。図１と図７において、光軸方向
は同一の距離であるが、図１に示す本発明の第１の実施
の形態に係る光学媒体２の方が遙かに、光のビーム径を
広く出来ることが分かる。また、図７に示した従来の光
学系では、図示した器具以外に、レンズホルダ等や駆動
装置等の付加的な器具が必要で、調整が煩雑であるが、
図１に示す本発明の第１の実施の形態に係る光学媒体２
では、簡単な構成で光路の拡大、収束等が実現できる。

【００４４】なお、本発明の第１の実施の形態に係る発
光体に用いる樹脂モールドされたＬＥＤ１としては、種
々の色（波長）のＬＥＤが使用可能である。但し、懐中
電灯のような照明目的のためには、白色ＬＥＤが人間の
目には自然であるので好ましい。白色ＬＥＤは種々の構
造のものが使用できる。たとえば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）
及び青（Ｂ）の３枚のＬＥＤチップを縦に積層して構成
しても良い。この場合、樹脂モールド１４から、それぞ
れの色のＬＥＤチップに対応し、合計６本のピンが導出
されても良く、樹脂モールド１４の内部配線として、６
本のピンを２本にまとめ、外部ピンとしては２本設けら
れた構造としてもかまわない。また、一方の電極（接地
電極）を共通とすれば、外部ピンは４本でよい。

【００４５】即ち、この白色ＬＥＤを、図１に示す樹脂
モールドされたＬＥＤ１として用い、この白色ＬＥＤ１
に対して所定電圧が印加出来るように電池ケースとこの
電池ケースの中の電池（例えば単３電池）を収納すれ
ば、ペンタイプの細身の懐中電灯（携帯用照明器具）が
完成する。この電池の陽極及び陰極にそれぞれ、白色Ｌ
ＥＤ１の電極を接続する構造とすれば良いのである。こ
の結果、簡単な構造で、製造単価の低い懐中電灯（携帯
用照明器具）が提供できる。この懐中電灯（携帯用照明
器具）は、長期間に渡る安定性と信頼性に優れ、特に、
電力消費量が少ないため、電池の寿命が長いという従来
予測できなかった優れた特性を有する。

【００４６】本発明の第１の実施の形態に係る発光体に
用いる光学媒体２としては、アクリル樹脂等の透明樹
脂、石英ガラス、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラ
ス、鉛ガラス等の種々のガラス材料、透明プラスチック
材料等が使用可能である。あるいは、酸化亜鉛（Ｚｎ
Ｏ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、炭化珪素（ＳｉＣ）等の結
晶性材料を用いてもかまわない。この内、アクリル樹脂
等の透明樹脂や透明プラスチック材料等は、光学媒体２
を大量生産するのに好適な材料である。即ち、一度金型
を作り、この金型により成形加工すれば光学媒体２が簡
単に大量生産できる。

【００４７】［第１の実施の形態の変形例１］上記のよ
うに、本発明の第１の実施の形態に係る発光体において
は、光学媒体２を用いることにより、市販されている低
温光源（ＬＥＤ等）それ自身には何ら手を加えることな
く、容易に、光の発散、収束等の光路の変更や焦点の変
更が可能であるという有利な効果を奏するものである。
特に、「低温光源」から特定方向に光を発する発散角が
既知であれば、集光や分散等の光学的設計が容易にな
り、第１及び第２の湾曲面の曲率半径等の選定が簡単に
できる。

【００４８】さらに、図２に示すように、第１の光学媒
体２の外側に第２の光学媒体３を配置し、更に、第２の
光学媒体３の外側に第３の光学媒体４を配置すれば、樹
脂モールドされたＬＥＤ１の光のビーム径を更に広い照
射面積となるように拡大することが可能である。第２の
光学媒体３は、第１の光学媒体２と同様に、光の波長に
対して透明の固体からなり、第３の湾曲面を底部に有
し、第１の光学媒体２を収納するための収納部と、第３
の湾曲面に対向した第４の湾曲面からなる出射面とを具
備している。また、第３の光学媒体４は、第５の湾曲面
を底部に有し、第２の光学媒体３を収納するための収納
部と、第５の湾曲面に対向した第６の湾曲面からなる出
射面とを具備している。

【００４９】図２に示すように、本発明の第１の実施の
形態の変形例１においても、ＬＥＤ１は、第１の屈折率
ｎ₁を有したエポキシ樹脂等の透明材料でモールドされ
ている。そして、第３の屈折率ｎ₂を有する第１の光学
媒体２は、第２の屈折率ｎ₀を有する空気を介してＬＥ
Ｄ１を収納している。さらに、第４の屈折率ｎ₃を有す
る第２の光学媒体３は、第２の屈折率ｎ₀を有する空気
を介して第１の光学媒体２を収納している。そして、第
５の屈折率ｎ₄を有する第３の光学媒体４は、空気を介
して第２の光学媒体３を収納している。空気以外の流体
若しくは流動体を介してＬＥＤ１、第１の光学媒体２及
び第２の光学媒体３を、それぞれの収納部に収納しても
良い。また、第３の屈折率ｎ₂、第４の屈折率ｎ₃若しく
は、第５の屈折率ｎ₄を次第に大きく、或いは、次第に
小さくするようにして光路設計をしても良い。

【００５０】本発明の第１の実施の形態の変形例１のよ
うに、ビーム径をあまり広げすぎると照度が減少するの
で、懐中電灯のような目的には不適となるが、均一な照
明を必要とするバックライト（間接照明系）には好適と
なる。即ち、通常のＬＥＤをバックライト（間接照明
系）に用いると、ＬＥＤの発光点がスポット状に明るく
なり、明るさのバラツキが目立つが、図２に示すように
してビーム径を、５０〜１００ｍｍφ程度まで拡大すれ
ば、均一なバックライト照明が可能となる。

【００５１】［第１の実施の形態の変形例２］図１にお
いて、光学媒体２は、凹形状の第１の湾曲面からなる収
納部、及び凸形状の第２の湾曲面からなる出射面を有し
ていた。しかし、図１は例示であり、第１の湾曲面や第
２の湾曲面は、目的に応じて、種々の形状が採用可能で
ある。

【００５２】図３は、本発明の第１の実施の形態の変形
例２として、凹形状の第２の湾曲面からなる出射面を有
す光学媒体２１を示す。図３に示すような凹形状の第２
の湾曲面を用いると、光は分散する傾向になるので、バ
ックライト（間接照明系）には好適な均一性を得ること
が出来る。

【００５３】（第２の実施の形態）図４は、本発明の第
２の実施の形態に係る発光体を示す模式的な断面図であ
る。図４に示すように、本発明の第１の実施の形態に係
る発光体は、所定の波長の光を発する低温光源の主発光
部２３と、この低温光源の主発光部２３をほぼ完全に覆
う光学媒体２とから少なくとも構成されている。そし
て、この光学媒体２は、第１の湾曲面からなる入射面
と、低温光源の主発光部を収納するための凹部であっ
て、第１の湾曲面からなる底部と、この凹部を構成すべ
くこの底部に連続して形成された側壁部とから構成され
た収納部と、入射面から入射した光を出射する第２の湾
曲面からなる出射面と、入射面と出射面とを接続し、低
温光源から発せられた光の波長に対して透明の固体から
なる光伝送部とを少なくとも有する。ここで、「低温光
源の主発光部」は、第１の屈折率を有した透明材料から
なる伝送部を有する光ファイバー束２３の端部である。

【００５４】図４に示す光ファイバー束２３は、複数の
光ファイバー２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，・・・・・の集合か
ら構成されている。複数の光ファイバー２３ａ，２３
ｂ，２３ｃ，・・・・・からの光は、所定の発散角で図４の
右方向に出力する。光ファイバー束２３を構成する複数
の光ファイバー２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，・・・・・はスト
レート形状でも、撚りが加えられた形状でも良い。ま
た、光ファイバー束２３ではなく、単一の光ファイバー
でも良いことは勿論である。

【００５５】光ファイバー束２３は、例えば、直径（外
径）４〜５ｍｍφの円柱形状である。光学媒体２４の収
納部の側壁部は、光ファイバー束２３の端部を収納でき
るように、直径（内径）４.５〜６ｍｍφの円筒形状と
なっている。図示を省略しているが、ＬＥＤ１と光学媒
体２４とを固定するために、光ファイバー束２３と光学
媒体２４の収納部との間には、厚さ０．２５〜０．５ｍ
ｍ程度のスペーサが挿入されている。光学媒体２４は、
凸形状の第２の湾曲面からなる出射面となる頂部を除け
ば、円柱形状である。この光学媒体２４の円柱形状部分
の直径（外径）は、１０〜３０ｍｍφである。光学媒体
２４の直径（外径）は、本発明の第２の実施の形態に係
る発光体の使用目的に応じて選択できる。従って、１０
ｍｍφ以下でも、３０ｍｍφ以上でもかまわない。

【００５６】本発明の第２の実施の形態に係る光ファイ
バー束２３は、第１の屈折率ｎ₁を有するクラッド部を
有する複数の光ファイバー２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，・・
・・・の集合から構成されている。そして、光学媒体２４
は、第１の屈折率ｎ₁とは異なる第２の屈折率ｎ₀を有す
る空気を介して光ファイバー束２３の端部を収納してい
る。空気以外の流体若しくは流動体を介して光ファイバ
ー束２３の端部を収納部に収納しても良い。また、光学
媒体２４は、第２の屈折率ｎ₀とは異なる第３の屈折率
ｎ₆を有するようにすればよい。第１の屈折率ｎ₁、第２
の屈折率ｎ₀、及び第３の屈折率ｎ₆を、それぞれ最適な
値に選定することにより、光ファイバー束２３の端部か
らの光を収束させることも分散させることも可能であ
る。また、光学媒体２４の有する第３の屈折率ｎ₆を次
第に大きく、若しくは、次第に小さくするようにして光
路設計をしても良い。

【００５７】本発明の第２の実施の形態において、光フ
ァイバー束２３の端部と光学媒体２４の収納部との間に
はそれぞれの界面で反射した光の成分が多重反射し、迷
光成分となる。従来公知のレンズ等の光学系では、これ
らの迷光成分は、照明に寄与できるように取り出すこと
は出来ない。しかし、これらの迷光成分も、本発明の第
２の実施の形態においては、収納部の内部に閉じこめら
れているので、最終的には、照明に寄与できる成分とな
りうる。

【００５８】このようにして、本発明の第２の実施の形
態に係る発光体によれば、照明に寄与する光ビームとし
て所望の照射面積を自由に選択でき、且つ所望の照度を
簡単に得ることが出来る。

【００５９】本発明の第２の実施の形態に係る光ファイ
バー束２３の他方の端部から所定の光を入力するための
光源は必ずしも、半導体発光素子に限られない。なぜな
ら、白熱球からの光であっても、光学媒体２４の収納部
の内部に収納される光ファイバー束２３の端部は低温に
維持出来るからである。従って、半導体発光素子以外の
光源を用いれば、本発明の第１の実施の形態に係る発光
体の場合のように、ＬＥＤの出力で規定される光束の制
限を解除出来るので、極めて明るい照明系を実現でき
る。

【００６０】なお、光ファイバー束２３の端部の形状
は、図示のものに限られないことは勿論である。

【００６１】（第３の実施の形態：棒状発光体）図５
（ａ）は、本発明の第３の実施の形態に係る棒状発光体
を示すための軸方向に沿った模式的な断面図で、図５
（ｂ）は図５（ａ）のＡ−Ａ方向から見た断面図であ
る。図５に示すように、本発明の第３の実施の形態に係
る発光体は、互いに対向配置され、所定の波長の光を発
する第１の低温光源４１及び第２の低温光源４２と、こ
れらの第１の低温光源４１及び第２の低温光源４２を、
それぞれほぼ完全に覆う第１の光学媒体５１及び第２の
光学媒体５２とから少なくとも構成されている。

【００６２】そして、この第１の光学媒体５１は、第１
の湾曲面からなる第１の入射面と、第１の低温光源４１
の主発光部を収納するための第１の凹部であって、第１
の湾曲面からなる底部と、第１の凹部を構成すべくこの
底部に連続して形成された側壁部とから構成された第１
の収納部と、第１の入射面から入射した光を出射する第
２の湾曲面からなる第１の出射面と、第１の入射面と第
１の出射面とを接続し、第１の低温光源４１から発せら
れた光の波長に対して透明の固体からなる第１の光伝送
部とを少なくとも有する。

【００６３】一方、第２の光学媒体５２は、第３の湾曲
面からなる第２の入射面と、第２の低温光源４２の主発
光部を収納するための第２の凹部であって、第３の湾曲
面からなる底部と、第２の凹部を構成すべくこの底部に
連続して形成された側壁部とから構成された第２の収納
部と、第２の入射面から入射した光を出射する第４の湾
曲面からなる第２の出射面と、第２の入射面と第２の出
射面とを接続し、第２の低温光源４２の発する光の波長
に対して透明の固体からなる第２の光伝送部とを少なく
とも有する。

【００６４】図５（ａ）に示すように、第１の光学媒体
５１の第１の出射面は、４つの傾斜面と３つ平坦面から
なる連続段差形状部からなる第２の湾曲面を有してい
る。同様に、第２の光学媒体５２の第２の出射面は、４
つの傾斜面と３つ平坦面からなる連続段差形状部からな
る第４の湾曲面を有している。そして、第１及び第２の
出射面とが互いに対向配置することにより、出力光がそ
れぞれの傾斜面を介して、図５（ａ）の上方に出射する
ように構成されている。但し、連続段差形状部を構成す
る傾斜面及び平坦面の個数は、設計上任意に選択可能で
ある。また、第１及び第２の出射面を構成する第２及び
第４の湾曲面は所定の曲率半径を有したなだらかな湾曲
面でも良い。光を特定方向（図５（ａ）の上方に）に発
するためには、第１及び第２の出射面からの出力光の方
向の反対側に反射板３２を配置することが好ましいこと
は勿論である。図５（ａ）において、反射板３２は第１
の光学媒体５１及び第２の光学媒体５２を搭載する支持
基板の役割をも果たしている。さらに、図５に示すよう
に、これらの反射板３２、第１の光学媒体５１及び第２
の光学媒体５２等は円筒形状の外側カバー３１の内部に
収納されている。また、第１の低温光源４１及び第２の
低温光源４２は、第１の光学媒体５１及び第２の光学媒
体５２のそれぞれの収納部に接続された第１の終端部３
４及び第２の終端部３５により固定されている。図示を
省略しているが、第１の低温光源４１と第１の終端部３
４との間には、厚さ０．２５〜０．５ｍｍ程度のスペー
サが挿入されており、第２の低温光源４２と第２の終端
部３５との間にも、同様なスペーサが挿入されている。

【００６５】なお、第１の光学媒体５１及び第２の光学
媒体５２とは、薄い透明材料で互いに連続するように構
成しても良い。すなわち、第１の光学媒体５１、第２の
光学媒体５２、及び接続部の薄い透明材料を同一材料と
することにより、一体で構成することも可能である。

【００６６】本発明の第３の実施の形態に係る棒状発光
体は、丁度、第１の実施の形態に係る発光体を２つ用意
し、互いに対向配置した構造と解釈することも可能であ
る。

【００６７】即ち、第１の低温光源４１及び第２の低温
光源４２は、それぞれ第１のピンに一体的に接続された
基台の上に配置されたＬＥＤチップと、このＬＥＤチッ
プを被覆する樹脂モールドと、第１のピンと対をなす第
２のピンとから少なくとも構成された樹脂モールドされ
たＬＥＤである。これらの樹脂モールドされたＬＥＤ４
１及び４２としては、種々の色（波長）のＬＥＤが使用
可能である。但し、照明目的のためには、白色ＬＥＤが
人間の目には自然であるので好ましいであろう。これら
の樹脂モールドされたＬＥＤ４１及び４２のそれぞれの
主発光部の頂部は、図５（ａ）に示すように、凸形状の
湾曲面を有している。このように樹脂モールドの頂部近
傍が凸形状の湾曲面をなす事により、ＬＥＤチップから
の光は、所定の発散角で図５（ａ）において、それぞれ
対向して左右方向に出力する。このように、互いに対向
した第１の低温光源４１及び第２の低温光源４２を配置
することにより、照明装置に適した棒状（１次元形状）
の発光体を形成できる。

【００６８】本発明の第３の実施の形態においては、樹
脂モールドされたＬＥＤ４１及びＬＥＤ４２が、それぞ
れ、第１の光学媒体５１及び第２の光学媒体５２の収納
部にほぼ完全に閉じこめられているので、これらのＬＥ
Ｄからの迷光成分が有効に照明に寄与出来るようにな
る。また、ＬＥＤ４１と第１の光学媒体５１の収納部と
の間、及びＬＥＤ４２と第１の光学媒体５２の収納部と
の間にはそれぞれの界面で反射した光の成分が多重反射
し、迷光成分となっているが、これらの迷光成分も、収
納部の内部に閉じこめられているので、最終的には、照
明に寄与できる成分となりうる。

【００６９】このようにして、本発明の第３の実施の形
態に係る棒状発光体によれば、わずか２個の市販のＬＥ
Ｄ４１及び４２を用いて、室内照明やパーソナルコンピ
ュータ等の液晶表示装置のバックライト照明に適した照
度を簡単に得ることが出来る。

【００７０】（第４の実施の形態：板状発光体）図６
（ｂ）は、本発明の第４の実施の形態に係る板状発光体
の模式的な上面図で、図６（ａ）は図６（ｂ）のＢ−Ｂ
方向から見た模式的な断面図である。

【００７１】図６に示すように、本発明の第４の実施の
形態に係る板状発光体は、互いに対向配置された複数個
の第１の低温光源４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，・・・・・及び
複数個の第２の低温光源４２ｇ，４２ｈ，４２ｉ，・・・・
・と、これら複数個の第１の低温光源４１ａ，４１ｂ，
４１ｃ，・・・・・及び複数個の第２の低温光源４２ｇ，４
２ｈ，４２ｉ，・・・・・の周囲を、それぞれほぼ完全に覆
う、第１の光学媒体６１及び第２の光学媒体６２とから
構成されている。

【００７２】第１の光学媒体６１は、第１の湾曲面から
なる第１の入射面と、複数個の第１の低温光源４１ａ，
４１ｂ，４１ｃ，・・・・・から発せられる光の波長に対し
て透明の固体からなる第１の光伝送部と、第１の湾曲面
を底部に有し、第１の低温光源４１の主発光部を収納す
るための複数個の第１の収納部と、第１の湾曲面から入
射した光を第１の光伝送部を介して出射する第２の湾曲
面からなる第１の出射面とを具備している。

【００７３】一方、第２の光学媒体６２は、第３の湾曲
面からなる第２の入射面と、複数個の第２の低温光源４
２ｇ，４２ｈ，４２ｉ，・・・・・から発せられる光の波長
に対して透明の固体からなる第２の光伝送部と、第３の
湾曲面を底部に有し、第２の低温光源４２の主発光部を
収納するための複数個の第２の収納部と、第３の湾曲面
から入射した光を第２の光伝送部を介して出射する第４
の湾曲面からなる第２の出射面とを具備している。

【００７４】図６（ａ）に示すように、第１の光学媒体
６１の第１の出射面は、４つの傾斜面と３つ平坦面から
なる連続段差形状部からなる第２の湾曲面を有してい
る。同様に、第２の光学媒体６２の第２の出射面は、４
つの傾斜面と３つ平坦面からなる連続段差形状部からな
る第４の湾曲面を有している。そして、第１及び第２の
出射面とが互いに対向配置することにより、出力光がそ
れぞれの傾斜面を介して、図６（ａ）の上方に出射する
ように構成されている。但し、第１及び第２の出射面を
構成する第２及び第４の湾曲面は所定の曲率半径を有し
たなだらかな湾曲面でも良い。光を特定方向（図６
（ａ）の上方に）に発するためには、第１及び第２の出
射面からの出力光の方向の反対側に反射板３２を配置す
ることが好ましいことは勿論である。図６（ａ）におい
て、反射板３２は第１の光学媒体６１及び第２の光学媒
体６２を搭載する支持基板の役割をも果たしている。さ
らに、図６に示すように、これらの反射板３２の下には
底板３７が配置され、第１の光学媒体６１及び第２の光
学媒体６２の上方には、外側カバー３８が設置されてい
る。また、複数個の第１の低温光源４１ａ，４１ｂ，４
１ｃ，・・・・・及び複数個の第２の低温光源４２ｇ，４２
ｈ，４２ｉ，・・・・・は、第１の光学媒体６１及び第２の
光学媒体６２のそれぞれの収納部に接続された外周部３
６と底板３７とにより固定されている。図示を省略して
いるが、複数個の第１の低温光源４１ａ，４１ｂ，４１
ｃ，・・・・・と外周部３６若しくは底板３７と間には所定
のスペーサが挿入されている。同様に、複数個の第２の
低温光源４２ｇ，４２ｈ，４２ｉ，・・・・・と外周部３６
若しくは底板３７と間には所定のスペーサが挿入され、
固定されている。

【００７５】なお、第１の光学媒体６１及び第２の光学
媒体６２とは、薄い透明材料で互いに連続するように構
成しても良い。すなわち、第１の光学媒体６１、第２の
光学媒体６２、及び接続部の薄い透明材料を同一材料と
することにより、一体で構成することも可能である。

【００７６】本発明の第４の実施の形態に係る板状発光
体は、丁度、第３の実施の形態に係る棒状発光体を並列
配置した構造と解釈することも可能である。複数個の第
１の低温光源４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，・・・・・は、それ
ぞれ複数個の第１のピン１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，・・・・
に一体的に接続された複数の基台の上にそれぞれ配置さ
れた複数のＬＥＤチップと、このＬＥＤチップを被覆す
る樹脂モールドと、第１のピンと対をなす複数個の第２
のピン１２ａ，・・・・・とから少なくとも構成された樹脂
モールドされたＬＥＤである。同様に、複数個の第２の
低温光源４２ｇ，４２ｈ，４２ｉ，・・・・・は、それぞれ
複数個の第１のピン１１ｇ，１１ｈ，１１ｉ，・・・・・に
一体的に接続された複数の基台の上にそれぞれ配置され
た複数のＬＥＤチップと、このＬＥＤチップを被覆する
樹脂モールドと、第１のピンと対をなす複数個の第２の
ピン１２ｇ，・・・・・とから少なくとも構成された樹脂モ
ールドされたＬＥＤである。これらの樹脂モールドされ
たＬＥＤ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，・・・・・，及び４２
ｇ，４２ｈ，４２ｉ，・・・・・としては、種々の色（波
長）のＬＥＤが使用可能である。但し、照明目的のため
には、白色ＬＥＤが好ましい。これらの樹脂モールドさ
れたＬＥＤ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，・・・・・，及び４２
ｇ，４２ｈ，４２ｉ，・・・・・のそれぞれの主発光部の頂
部は、図６（ａ）に示すように、凸形状の湾曲面を有し
ている。このように樹脂モールドの頂部近傍が凸形状の
湾曲面をなす事により、ＬＥＤチップからの光は、所定
の発散角で図６（ａ）において、それぞれ対向して左右
方向に出力する。このように、互いに対向した複数個の
第１の低温光源４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，・・・・・及び複
数個の第２の低温光源４２ｇ，４２ｈ，４２ｉ，・・・・・
を配置することにより、照明装置に適した板状（２次元
形状）の発光体を形成できる。

【００７７】本発明の第４の実施の形態においては、第
１の実施の形態において既に説明したように、樹脂モー
ルドされた複数個の第１の低温光源４１ａ，４１ｂ，４
１ｃ，・・・・・及び複数個の第２の低温光源４２ｇ，４２
ｈ，４２ｉ，・・・・・が、それぞれ、第１の光学媒体６１
及び第２の光学媒体６２の収納部にほぼ完全に閉じこめ
られているので、これらのＬＥＤからの迷光成分が有効
に照明に寄与出来るようになる。また、複数個の第１の
低温光源４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，・・・・・と第１の光学
媒体６１の収納部との間、及び複数個の第２の低温光源
４２ｇ，４２ｈ，４２ｉ，・・・・・と第１の光学媒体６２
の収納部との間にはそれぞれの界面で反射した光の成分
が多重反射し、迷光成分となっているが、これらの迷光
成分も、収納部の内部に閉じこめられているので、最終
的には、照明に寄与できる成分となりうる。

【００７８】このようにして、本発明の第４の実施の形
態に係る板状発光体によれば、少ない個数の第１の低温
光源４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，・・・・・，４２ｇ，４２
ｈ，４２ｉ，・・・・・を用いて、室内照明やパーソナルコ
ンピュータ等の液晶表示装置のバックライト照明に使用
可能な、所望の照度を簡単に得ることが出来る。

【００７９】なお、図６においては、複数個の第１の低
温光源４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，・・・・・を左側に、複数
個の第２の低温光源４２ｇ，４２ｈ，４２ｉ，・・・・・を
右側に配置し対向配置しているが、更に同様な複数個の
第３の低温光源を図６に示す矩形の上辺に沿って配置
し、数個の第４の低温光源を図６に示す矩形の下辺に沿
って配置し、４辺を低温光源の配列で囲むような構成で
もかまわない。

【００８０】また、図６においては、第１の光学媒体６
１及び第２の光学媒体６２とが、第１及び第２の出射面
とを互いに対向するようにして平行配置されているが、
４辺を低温光源の配列で囲むような構成では、同心四角
形若しくは同心円上に段差部や曲面部を配列しても良
い。例えば、円錐や半球状の斜面からほぼ均一に内側方
向に光路を形成するように、幾何学的形状を設計しても
良い。即ち、４辺のそれぞれに配列された複数の低温光
源から発せられた光が、互いに中心線方向の傾斜の光路
を維持しながら、図６（ａ）の上方に出射するような光
学系を構成しても良い。同心四角形若しくは同心円上に
段差部や曲面部を配列する場合は、光学媒体は一体で形
成できる。

【００８１】（その他の実施の形態）上記のように、本
発明は第１乃至第４の実施の形態によって記載したが、
この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定す
るものであると理解すべきではない。この開示から当業
者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明
らかとなろう。

【００８２】例えば、第１の実施の形態に係る発光体を
複数個配列して照明器具等を構成しても良い。この場合
は、１次元的、２次元的、或いは３次元的な配列が可能
である。

【００８３】また、上記の第１乃至第４の実施の形態の
説明においては、ＬＥＤと光学媒体の収納部との間にス
ペーサを挿入して、ＬＥＤを光学媒体に固定する場合に
ついて説明したが、接着剤、ネジやクランプ機構等の他
の手段を用いて固定しても良いことは勿論である。

【００８４】さらに、光学媒体２，２１，２４等の外側
形状は、必ずしも光学的に平坦である必要はなく、クリ
スタルグラスのように、細かい凹凸を設けたものでもか
まわない。細かい凹凸を設ければ、出力光は四方八方に
発散するので、バックライト照明や間接照明の場合に
は、好都合である。

【００８５】このように、本発明はここでは記載してい
ない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。した
がって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特
許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められ
るものである。

【００８６】

【発明の効果】本発明によれば、ＬＥＤ等の市販されて
いる低温光源を用いることが可能で、且つその数を多数
必要とすることなく、所望の照度を得ることが可能な光
学媒体を提供することが出来る。

【００８７】また、本発明によれば、低温光源の潜在的
な光エネルギーを効率良く引き出し、従来公知のレンズ
等の光学系では達成不可能な照度を実現できる。

【００８８】さらに本発明によれば、低温光源それ自身
には何ら手を加えることなく、容易に、光の発散、収束
等の光路の変更や焦点の変更が可能な光学媒体を提供す
ることが出来る。

【００８９】さらに本発明によれば、安価で十分な照度
と長期間に渡る安定性と信頼性を有した１次元形状若し
くは２次元形状等の発光体を提供することが出来る。

【００９０】さらに本発明によれば、電力消費量が少な
く、ちらつきのない発光体を提供することが出来る。

【００９１】さらに本発明によれば、電池の寿命が長
く、携帯に適した照明器具を提供することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る発光体を示す
模式的な断面図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態の変形例（変形例
１）に係る発光体を示す模式的な断面図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態の変形例（変形例
２）に係る発光体を示す模式的な断面図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態に係る発光体を示す
模式的な断面図である。

【図５】図５（ａ）は、本発明の第３の実施の形態に係
る棒状発光体を示すための軸方向に沿った模式的な断面
図で、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ−Ａ方向から見た断
面図である。

【図６】図６（ｂ）は、本発明の第４の実施の形態に係
る板状発光体の模式的な上面図で、図６（ａ）は図６
（ｂ）のＢ−Ｂ方向から見た模式的な断面図である。

【図７】従来技術において、発光ダイオード（ＬＥＤ）
からの光を集光する場合の模式的な断面図である。

【符号の説明】１低温光源（樹脂モールドされたＬＥＤ）２，２１，２４光学媒体（第１の光学媒体）３第２の光学媒体４第３の光学媒体１１，１１ａ，・・・・，１１ｌ第１のピン１２，１２ａ，１２ｇ第２のピン１３ＬＥＤチップ１４樹脂モールド２３光ファイバー束２３ａ，２３ｂ，２３ｃ光ファイバー３１外側カバー３２反射板３４第１の終端部３５第２の終端部３６外周部３７底板３８外側カバー４１，４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，・・・・・第１の低温光
源４２，４２ｇ，４２ｈ，４２ｉ，・・・・・第２の低温光
源５１，６１第１の光学媒体５２，６２第２の光学媒体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＦ２１Ｖ 8/00 Ｆ２１Ｖ 8/00 ６０１ＥＨ０１Ｌ 33/00 Ｈ０１Ｌ 33/00 ＭＦ２１Ｙ 101:02 Ｆ２１Ｙ 101:02 (56)参考文献特開平７−273372（ＪＰ，Ａ) 実開平７−27011（ＪＰ，Ｕ) 実開昭62−26806（ＪＰ，Ｕ) 実開昭63−79005（ＪＰ，Ｕ) 実開平３−81653（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 33/00 H01S 5/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】凸形状の頂部を有する樹脂モールドされ
た半導体発光素子と、前記樹脂部分を完全に収納する
ように内径２．５〜４ｍｍφの円筒形状の面をなす内側
壁部と、該内側壁部に連続した第１の湾曲面からなり前
記頂部から出射した光を入射する入射面とを有し、前記
内側壁部は、前記半導体発光素子から出射する迷光成分
を入射する前記半導体発光素子の収納部、前記第１の湾曲面に対向した第２の湾曲面からなる出射
面、前記入射面と前記出射面とを接続する光伝送部、前記出射面に連続し、前記内側壁部と平行方向の外径が
１０〜３０ｍｍφの円柱形状の面をなす外側壁部を有す
る光学媒体とを備え、前記内側壁部と前記半導体発光素
子との間隔は０．２５〜０．５ｍｍであることを特徴と
する照明用の発光体。
【請求項２】前記内側壁部と前記半導体発光素子との
間にスペーサを更に挿入したことを特徴とする請求項１
に記載の照明用の発光体。
【請求項３】前記第１及び第２の湾曲面の曲率が、互
いに反対方向であることを特徴とする請求項１又は２に
記載の照明用の発光体。
【請求項４】前記光学媒体を第１の光学媒体、前記光
学媒体の収納部を第１の収納部とし、前記第１の光学媒
体を収納する第２の収納部を有する第２の光学媒体によ
り、前記第１の光学媒体を収納したことを特徴とする請
求項１〜３のいずれか１項に記載の照明用の発光体。
【請求項５】電池と、該電池の陽極及び陰極にそれぞれ接続された電極を有し
た半導体チップを凸形状の頂部を有する透明材料でモー
ルドした半導体発光素子と、前記半導体発光素子の樹脂部分を完全に収納するように
内径２．５〜４ｍｍφの円筒形状の面をなす内側壁部
と、該内側壁部に連続した第１の湾曲面からなり前記頂
部から出射した光を入射する入射面とを有し、前記内側
壁部は、前記半導体発光素子から出射する迷光成分を入
射する前記半導体発光素子の収納部、前記第１の湾曲面
に対向した第２の湾曲面からなる出射面、前記入射面と
前記出射面とを接続する光伝送部、前記出射面に連続
し、前記内側壁部と平行方向の外径が１０〜３０ｍｍφ
の円柱形状の面をなす外側壁部を有する光学媒体とを備
え、前記内側壁部と前記半導体発光素子との間隔は０．
２５〜０．５ｍｍであることを特徴とする照明器具。
【請求項６】前記内側壁部と前記半導体発光素子との
間にスペーサを更に挿入したことを特徴とする請求項５
に記載の照明器具。
【請求項７】前記第２の湾曲面を光の出射方向に対し
て凸となるように構成し、出射光を収束させることを特
徴とする請求項５又は６に記載の照明器具。