JP4413570B2

JP4413570B2 - 広角局部照明装置及びバルク型レンズ

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Publication number: JP4413570B2
Application number: JP2003344576A
Authority: JP
Inventors: 智玉置
Original assignee: LAB Sphere Corp
Current assignee: LAB Sphere Corp
Priority date: 2003-10-02
Filing date: 2003-10-02
Publication date: 2010-02-10
Anticipated expiration: 2023-10-02
Also published as: JP2005116182A

Description

本発明は照明装置に関し、特に道路照明や公園や庭園等の街路灯に使用可能な、比較的広い照明半径を広角照明する広角局部照明装置に関する。

一般的な家庭用照明器具として用いられている照明装置としては、白熱灯や蛍光灯などを光源としたものが広く知られている。これらの照明装置は、多くの場合、部屋の天井などに取り付けられ、部屋の中全体を照明するように用いられている。ところで、照明装置の利用法には、部屋の中全体を照明する他に、一部分のみを照らし出すようにした、所謂、ダウンライトや足元灯、或いはスポットライトのような照明器具がある。以下、このような特定の部分のみを照らし出す照明装置を「局部照明装置」と称する。

図１２は、従来の局部照明装置の一例の構造を示す断面図である。従来の局部照明装置は、多くの場合、光源である白熱球１０１全体が納まるようなケース１０３を用い、その内部を反射鏡１０５としての役割を果たすステンレスやアルミニウムなどで覆うことにより、ケース１０３の周囲への光の拡散を少なくし、光がケース１０３の開放部方向へのみ投光されるようにして、特定の部分が照明されるようにしている。

このような従来の局部照明装置では、白熱灯や蛍光灯のように、光が広く拡散するタイプの光源を用いているため、一方向のみを照明しようとする場合、様々な問題がある。まず、局部照明の場合、特定のある部分のみを照明すれば良いのであるが、従来の構造では、ケースの開放部から光が放射されるようにしてはいるものの、完全に光の拡散を抑えることが出来ないため、照明効率そのものが悪い。このため、光源として白熱灯を用いた場合、照明を必要とする部分に十分な明るさを得るためには、最低でも４０Ｗ（１００Ｖの場合）程度の電力消費量の電球が必要であり、電力効率が悪い。

又、光の不要な拡散を抑えるために、ケースの開放部にレンズを取り付けた構造もあるが、主に、白熱灯による放熱を考慮した場合、熱を逃がすために、他の部分に、どうしても大きな開放部を設ける必要があり、結局、その部分での光の放出が起きて、光の利用効率はあまり上がらないこともある。又、投光方向前面にレンズを設けたとしても完全に光の拡散を抑えるには、高度のレンズ設計技術と研磨技術が必要となることから、局部照明装置に使用するには高価になりすぎて実用的でない。これは、白熱灯の代わりに蛍光灯を用いて、熱放出の問題を緩和させたとしても解決出来るものではなく、又、レンズによる重量の増加など、レンズを取り付けること自体、一般的な局部照明装置には好ましいものではない。

更に、従来の局部照明装置は、上記のように４０Ｗ程度以上の白熱電球（又は同様形状の蛍光灯）を入れる必要があるため、その大きさのケースを設置する場所を確保する必要があることから、室内のレイアウトを考えた場合、デザイン的な自由度が低いといった問題もある。特に、ダウンライトのような天井に空洞を設けて取り付ける局部照明装置の場合、天井に空洞を確保出来る場所が限定されてしまうため、室内のインテリアデザインに合った局部照明を得ることが出来ないといった問題があった。レンズなどを設けた場合には、更に重量が重くなりレイアウトの自由度をいっそう奪うことになる。

このような事情を鑑み、互いに隣接して配置された複数のバルク型レンズと、この複数のバルク型レンズのそれぞれに設けられた井戸型の凹部の内部に、それぞれの主発光部を収納した複数の弾丸型ＬＥＤとを備える狭角局部照明装置が提案されている（特許文献１参照。）。
特開２００１−２９７６２２号公報（図７）

特許文献１に開示された狭角局部照明装置は、平行ビームにより、照明したい部分のみを効率良く、確実に照らし出すことが出来る利点を有するものの、集光性や指向性が強すぎるため、小さな面積しか照らせず、街路灯等の目的の場合に不都合が発生する。

上記問題点を鑑み、本発明は、比較的広い面積にわたり、効率良く照明出来る広角局部照明装置を提供することである。

本発明の特徴は、互いに隣接して配置された複数のバルク型レンズと、この複数のバルク型レンズのそれぞれに設けられた井戸型の凹部の内部に、それぞれの主発光部を収納した複数の樹脂モールドされたＬＥＤとを備える広角局部照明装置に関する。即ち、この樹脂モールドされたＬＥＤが、バルク型レンズの光軸方向に垂直な平坦面を出射面とすることを特徴とする。

本発明によれば、比較的広い面積にわたり、効率良く照明出来る広角局部照明装置を提供することが出来る。

次に、図面を参照して、本発明の第１〜第３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。但し、図面は模式的なものであり、各部材の寸法の関係や比率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、具体的な各部材の寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、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勿論である。

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係る広角局部照明装置は、図１に示すように、互いに隣接して配置された複数のバルク型レンズ２ａ，２ｂ，・・・・・，２ｆ，・・・・・と、この複数のバルク型レンズ２ａ，２ｂ，・・・・・，２ｆ，・・・・・のそれぞれに設けられた井戸型の凹部の内部に、それぞれの主発光部を収納した複数の樹脂モールドされたＬＥＤ１ａ，１ｂ，・・・・・，１ｆ，・・・・・とを備える。即ち、この樹脂モールドされたＬＥＤ１ａ，１ｂ，・・・・・，１ｆ，・・・・・が、バルク型レンズ２ａ，２ｂ，・・・・・，２ｆ，・・・・・の光軸方向に垂直な平坦面を出射面とする寸切り封止型ダイオードである。

ここで、「寸切り封止型ダイオード」とは、図３に示すように、バルク型レンズ２の光軸方向に垂直な平坦面を出射面１５とする、樹脂モールドされたＬＥＤを意味する。「寸切り」とは、筒形の物を横にまっすぐに切ることを言うが、丁度、砲弾型（弾丸型）に樹脂モールドされたＬＥＤの頭部を水平に切った（寸切りした）構造に対応する。即ち、第１の実施の形態に係る寸切り封止型ダイオード１は、図３に示すように、第１のピン１１に一体的に接続された基台１１ａの上に配置されたＬＥＤチップ１３と、このＬＥＤチップ１３を被覆する封止樹脂（樹脂封止体）１４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。ＬＥＤチップ１３と第１のピン１１の基台１１ａとはボンディングワイヤ５ａにより、ＬＥＤチップ１３と第２のピン１２とボンディングワイヤ５ｂによりそれぞれ接続されている。この図３に示すように、寸切り封止型ダイオード１の主発光部の頂部の出射面１５は、平坦面（鏡面）をなしている。

図３では、ＬＥＤチップ１３が左側に偏って模式的に示されているが、発光方向の対称性（光軸に関する対称性）を考慮すれば、ＬＥＤチップ１３の中心は、封止樹脂１４の中心に一致するように、封止樹脂１４の中央に配置されることが好ましいことは勿論である。基台１１ａも対応して、封止樹脂１４の中央に配置されることになる。ＬＥＤチップ１３からの光を、一旦、蛍光体に照射して、蛍光体からの蛍光をＬＥＤの出力光として得ている場合は、蛍光体の中心が、封止樹脂１４の中心に一致するように、封止樹脂１４の中央に配置されることが好ましいことになる。いずれにせよ、「樹脂モールドされたＬＥＤ」としての実質的な発光部（発光面）の中心を光軸が通過し、この光軸を中心とした軸対称、若しくは軸対称に近いトポロジーを、封止樹脂１４及びその内部構造が、構成することが好ましいということである。

光軸方向に沿った、ＬＥＤチップ１３の位置（高さ）は、封止樹脂１４の中心である必要はない。しかし、ＬＥＤチップ１３の上部に位置し、出射面１５を構成する部分の封止樹脂１４の厚さは、０．６〜５ｍｍ程度が、バルク型レンズ２ａ，２ｂ，・・・・・，２ｆ，・・・・・の集光効率の点から好ましい。より好ましくは、ＬＥＤチップ１３の上部に位置する封止樹脂１４の厚さを０．８〜２ｍｍ程度とすれば良く、このように一定の封止樹脂１４の厚さを用いることにより、バルク型レンズ２ａ，２ｂ，・・・・・，２ｆ，・・・・・の集光効率が良好になる。

なお、図３では、直方体に成形された封止樹脂１４の一面（頂部）が出射面１５と示されているが、バルク型レンズ２の光軸方向に垂直な平坦面を出射面１５とすれば良く、円柱、６角柱、８角柱等を、光軸方向に垂直な面で輪切り（寸切り）した出射面１５を有するような樹脂モールドされたＬＥＤでも良い。例えば、図３の例では、出射面１５が長辺が３〜５ｍｍ、短辺が１．５〜２．５ｍｍの長方形で、光軸方向にそった長さ（高さ）が４〜６ｍｍ程度の扁平な直方体である。更に、出射面１５に連続する側面は出射面１５に垂直である必要もなく、円錐や角錐のようなテーパを有していても良く、段差部を有する側面でも構わない。例えば、図３の構造で、封止樹脂１４の下部（底部近傍）に厚さ０．３〜１ｍｍ、高さ０．８〜１．５ｍｍ程度の段差部からなるスカートをはかせても良い。即ち、光軸方向に垂直な平坦面を出射面１５とすれば、側面等の構造は、任意の形状が許容出来る。

複数のバルク型レンズ２ａ，２ｂ，・・・・・，２ｆ，・・・・・のそれぞれは、図２に示す構造である。図２は、複数のバルク型レンズ２ａ，２ｂ，・・・・・，２ｆ，・・・・・を代表したバルク型レンズ２と、このバルク型レンズ２の収納部１６に収納した寸切り封止型ダイオード１ａ，１ｂ，・・・・・，１ｆ，・・・・・１を代表した寸切り封止型ダイオード１により説明している。バルク型レンズ２の収納部１６の側壁部は、寸切り封止型ダイオード１の主発光部を収納出来るように、寸切り封止型ダイオード１の主発光部の外径寸法に応じ、例えば、直径（内径）２ｒ_ｉ＝２.５〜７ｍｍ^φ程度の円筒形状となっている。図示を省略しているが、寸切り封止型ダイオード１とバルク型レンズ２とを固定するために、寸切り封止型ダイオード１とバルク型レンズ２の収納部１６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。即ち、寸切り封止型ダイオード１の外径と、収納部１６の内径２ｒ_ｉとは、ほぼ同一で且つ僅かに、寸切り封止型ダイオード１の外径の方が小さく設定されている。スペーサは、寸切り封止型ダイオード１の主発光部を除く位置、即ち、図２において、ＬＥＤチップ１３の底面の位置より左方に配置すれば良い。バルク型レンズ２は、凸形状の湾曲面からなる出射面２２を除けば、円柱形状である。このバルク型レンズ２の円柱形状部分の直径（外径）２ｒ_ｅは、１０〜３０ｍｍ^φである。バルク型レンズ２の直径（外径）２ｒ_ｅは、第１の実施の形態に係る広角局部照明装置の使用目的を考慮しつつ、以下のように設計すれば良い。

即ち、図２において、出射面２２の曲率半径をＲ、レンズ媒体４の光軸方向に測った全長をＬ、レンズ媒体４の屈折率をｎとして、
０．９３＜ｋ（Ｒ／Ｌ）＜１．０６・・・・・（１）
の関係を満足することが好ましい。但し、（１）式のｋは、以下の（２）式で与えられる。

ｋ＝１／（０．３５・ｎ −０．１６８）・・・・・（２）
第１の実施の形態に係るバルク型レンズ２の収納部（井戸型の凹部）１６の内部には、樹脂モールドされたＬＥＤ１が収納される。「バルク型」とは、砲弾型、卵型、繭型、蒲鉾型等の塊形状を意味し、従来の薄型レンズと区別する意である。バルク型レンズ２の投光方向となる光軸方向に垂直な断面の形状は、真円、楕円、三角形、四角形、多角形等が可能である。したがって、バルク型のレンズ媒体４の光軸に平行方向の側面からなる外周部は、円柱でも角柱でも構わない。主入射面２１となる湾曲面は、円錐形でも良い。出射面２２は曲率半径Ｒの湾曲面から構成されている。当然であるが、出射面２２とこの出射面２２に接続されるレンズ媒体４の外周部とは曲率が異なる。

本発明者の検討によれば、経験則として、第１の実施の形態に係るバルク型レンズ２において、収納部（井戸型の凹部）１６の天井部２１におけるレンズ面の突き出し量をΔ、レンズ媒体４の光軸に平行方向の側面からなる外周部の外径を２ｒ_ｅとして、
０．０２５＜ Δ／ｒ_ｅ＜０．０７５・・・・・（３）
の関係を満足することが好ましい。更に、より集光効率を高くするためには、
１０ｒ_ｉ＞ｒ_ｅ＞３ｒ_ｉ・・・・・（４）
の関係を満足することが好ましい。バルク型レンズ２の直径（外径）２ｒ_ｅが、収納部１６の内径２ｒ_ｉの１０倍以上でも、本発明のバルク型レンズは、機能するが、必要以上に大きくなり、小型化を目的とする場合は好ましくない。外径／内径比が大きくなるに従い、相対照度が明るくなる。特に、外径／内径比が２．５以上で、顕著にその増大効果が認められる。外径／内径比が１０以上になると、その増大効果が飽和の傾向にあることが経験則として分かっている。現実のＬＥＤの外径を考慮すれば、外径／内径比が１０以上のバルク型レンズ２は必然的に大口径化する。しかし、大口径化のバルク型レンズ２は、レンズ媒体４に気泡が入りやすくなり、或いはクラックが入りやすくなり、製造技術上困難性を伴う。又、装置の小型化の点からも望ましくない。したがって、工業的な意味では、外径／内径比が３以上、１０以下が好ましい。

このように、第１の実施の形態において、レンズ媒体４の外周部の外径が、収納部（井戸型の凹部）１６の内径の３倍以上、１０倍以下であることが好ましい。外径と内径との比を大きくすることは、レンズ媒体４の収納部（井戸型の凹部）１６の側壁部の肉厚を十分に厚くすることに等価である。側壁部の肉厚を十分に厚くすることにより、実開昭６２−９２５０４号公報に開示された前面レンズのようなテーパ形の周面に反射膜を設けた構造を使わずに樹脂モールドされたＬＥＤ１の迷光成分を有効に集光出来る。

「迷光成分」とは、樹脂モールドされたＬＥＤ１の出力光の内、収納部１６の天井部（主入射面）２１以外に向かう光の成分を意味する。寸切り型に成形された封止樹脂１４の平坦な出射面１５以外の所から出る光は、迷光成分となり、照明には寄与しない。更に、寸切り封止型ダイオード１とバルク型レンズ２の収納部１６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、２次的、３次的な迷光成分となっている。しかし、（４）式を満足する幾何学的形状を有するバルク型レンズ２においては、平坦な出射面１５以外の所から出た迷光成分や、これらに起因した高次の迷光成分等をも含めて、１００％に近い集光効率で、有効に照明に寄与出来るようになる。

このように、第１の実施の形態に係るバルク型レンズ２を用いることにより、湾曲面からなる主入射面（凹部天井部）２１以外の収納部１６の側壁部（凹部側壁部）１７も、有効な光の入射面（側壁入射面）として機能し得るのである。（４）式を満足するように、十分厚い側壁部を有して幾何学的構造が設計することにより、外周部に反射鏡を用いなくても、凹部側壁部１７から入力した光が、バルク型レンズ２の外周部からそのまま出力（漏洩）するのが防止出来る。勿論、凹部側壁部１７に垂直に入射した光は外周部から漏洩するであろう。しかし、凹部側壁部１７に、ある入射角で入射した光はスネルの法則で決まる屈折角で屈折する。収納部１６の側壁部に位置するレンズ媒体４の厚さが厚くなると、レンズ媒体４の外周部から漏洩する成分は減少する。そして、（４）式を満足する幾何学的形状になると、レンズ媒体４の外周部から漏洩する成分はほとんど無視出来るようになるためと考えられる。特に、樹脂封止されたＬＥＤでは平坦な出射面１５以外の所から出た光の内、凹部側壁部１７に垂直に入射する成分は少ないので、（４）式を満足する幾何学的形状になると、レンズ媒体４の外周部から漏洩する成分はほとんど無視出来るようになるためと考えられる。この結果、ほぼ、内部量子効率に近い効率で、潜在的なＬＥＤチップ１３の光エネルギを有効に取り出すことが可能となる。

図２に示す寸切り封止型ダイオード１は、第１の屈折率ｎ_１を有したエポキシ樹脂などの透明材料１４でモールドされている。そして、バルク型レンズ２は、第１の屈折率ｎ_１とは異なる第２の屈折率ｎ_０を有する空気２６を介して寸切り封止型ダイオード１を収納している。寸切り封止型ダイオード１は、主入射面２１となる凹部形状の天井部２１に接していてもかまわない（Ｄ1≒０）。又、空気以外の流体若しくは流動体を介して寸切り封止型ダイオード１を収納部１６に収納しても良い。寸切り封止型ダイオード１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１６の寸切り封止型ダイオード１とバルク型レンズ２との間に、スペーサオイルなどの使用も可能である。又、「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出来る。又、バルク型レンズ２の有する第３の屈折率ｎ_２は、第２の屈折率ｎ_０と同じでも、異なっていても良い。第１の屈折率ｎ_１、第２の屈折率ｎ_０、及び第３の屈折率ｎ_２を、それぞれ適当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。又、バルク型レンズ２のレンズ媒体４が有する第３の屈折率ｎ_２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。

更に、本発明者の検討によれば、経験則として、光伝送部の厚さＤ２は、厚い方が好ましく、出射面２２の曲率半径Ｒと同程度から４倍程度が好ましい。更に、光伝送部の厚さＤ２は井戸型の凹部の深さ（＝Ｌ−Ｄ２）の２乃至５倍程度が、集光効率の点から好ましいことが経験則として分かっている。

このようにして、第１の実施の形態に係る広角局部照明装置によれば、寸切り封止型ダイオード１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。特に、特定の部分のみを照明する広角局部照明装置にあっては、照らし出すことが必要な部分以外への光放射がほとんど無くなるため、照明効率が非常に高く、たった一個のＬＥＤで十分な照度を得ることが出来るのである。

図４は、第１の実施の形態に係るバルク型レンズ２を８０個配列した広角局部照明装置７を用いた街路灯を示す。バルク型レンズ２の構造は、Ｒ＝８．３ｍｍ，Ｌ＝１６．３ｍｍ，２ｒｉ＝５．５ｍｍ，２ｒｅ＝１５．２ｍｍ、Ｄ２＝６．２ｍｍ、Ｄ１≒０ｍｍである。広角局部照明装置７は、支柱８と支柱８の頂部に設けた支持ビーム６により、地上４ｍの高さに支えられ、地面に向かう方向を投光方向する。そして、広角局部照明装置７の直下を中心とする照射半径１ｍ，２ｍ，３ｍ，４ｍ，５ｍにおける強度（照度）分布を測定した場合の結果を図５に示す。即ち、図５の横軸は、地表における街路灯の照射半径を示し、縦軸は、各照射半径における最大強度（ピーク強度）を示す。

図５に示すように、第１の実施の形態に係る広角局部照明装置７によれば、照射半径は１ｍ以下では、裸のＬＥＤを８０個配列した局部照明装置と同程度であるが、照射半径が１ｍ以上になるに従い、裸のＬＥＤを８０個配列した局部照明装置よりも明るくなる。図５の裸のＬＥＤを８０個配列した局部照明装置のデータは、図４の街路灯と同一配置で、第１の実施の形態に係る広角局部照明装置７の代わりに、バルク型レンズを用いない裸のＬＥＤを８０個配列した局部照明装置の出力光の強度（照度）分布を測定した結果を、比較用に示している。図５によれば、照射半径が５ｍにおいて、第１の実施の形態に係る広角局部照明装置７による照度は、裸のＬＥＤを８０個配列した局部照明装置の２倍程度明るいことが分かる。

第１の実施の形態に係る広角局部照明装置において使用した寸切り封止型ダイオード１は、電気エネルギを直接光エネルギに変換するため、ハロゲンランプなどの白熱灯や蛍光灯に比し、高効率で、しかも発光に際して白熱を伴わない特徴を有する。白熱球においては、電気エネルギを一旦熱エネルギに変換し、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、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、電気エネルギは放電エネルギに変換されており、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。更に、寸切り封止型ダイオード１は半永久的とも考え得る長寿命で、且つ蛍光灯の光のようにちらつきの問題もない。

なお、本発明の第１の実施の形態に係る広角局部照明装置に用いる寸切り封止型ダイオード１としては、種々の色（波長）のＬＥＤが使用可能である。但し室内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としては、種々の構造のものが使用出来る。例えば白色の蛍光を発する蛍光材を青色や紫外光等のＬＥＤで励起するタイプが使用可能である。又、寸切り封止型ダイオード１として、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）の３枚のＬＥＤチップを点光源と見なせるほど隣接して、寸切り型形状の封止樹脂１４の内部に配置して構成しても良い（或いは、Ｒ，Ｇ，及びＢの３枚のＬＥＤチップを縦に積層して構成しても良い）。或いは、各色２枚づつのＬＥＤチップを用意し、合計６枚のＬＥＤチップを収納部に収納しても良い。この場合、Ｒ，Ｇ，及びＢの３枚のＬＥＤチップを縦に積層したスタックを３組隣接して、基台１１ａの上に配置しても良い。一つの封止樹脂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、封止樹脂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構わない。この場合、一方の電極（接地電極）を共通とすれば、外部ピンは４本で良い。一方、各種装飾用や、所謂インテリアライトなどとして用いる場合には、各種の色によるＬＥＤをそのまま用いることで、様々な色付きの照明が可能となる。Ｒ，Ｇ，及びＢの３枚（６枚、９枚，・・・・・）のＬＥＤチップを寸切り型に成形した封止樹脂１４の内部に搭載した構造の場合は、それぞれのＬＥＤの発光強度を調整することにより、可視光領域のすべての色が選択可能である。勿論、各種蛍光体やフィルターと組み合わせて、ＬＥＤ本体だけでは出し得ない色を出すようにしても良い。

第１の実施の形態に係る広角局部照明装置に用いる寸切り封止型ダイオード１ａ，１ｂ，・・・・・，１ｆ，・・・・・としては、種々の色（波長）のＬＥＤが使用可能である。但し室内照明目的のためには、白色ＬＥＤが好ましい。各種装飾用や、インテリアライトなどとして用いる場合には、各種の色によるＬＥＤをそのまま用いることで、様々な色付きの照明が可能となる。したがって、寸切り封止型ダイオード１ａ，１ｂ，・・・・・，１ｆ，・・・・・の集合体を構成する各ＬＥＤは、異なる発光色のＬＥＤが含まれていても良い。

図１に示す広角局部照明装置（バルク型レンズ集合体）は、ビームの平行性を若干犠牲にし、比較的広範囲を照射可能にしているので、スポット照明装置として、単独で用いることが可能である。例えば、ＲＧＢ３色のスポット照明装置を、それぞれ用意すれば、カラーテレビ放送の撮影スタジオの照明に用いることが可能である。この場合、寸切り封止型ダイオード１ａ，１ｂ，・・・・・，１ｆ，・・・・・を用いることにより、発熱量が少なくなるので、撮影スタジオ内の温度上昇が回避出来る。又、寸切り封止型ダイオード１ａ，１ｂ，・・・・・，１ｆ，・・・・・を用いることにより、時間応答が速いので迅速な光の色切り替えが可能となり、高品位テレビ放送に好適である。

＜第１の実施の形態の第１変形例＞
図６に示す第１の実施の形態の変形例に係るバルク型レンズ１１６は、図２に示したバルク型レンズ２と同様に、主入射面２１と、主入射面２１から入射した光を出射する出射面２２と、主入射面２１と出射面２２とを接続し、寸切り封止型ダイオード１から発せられた光の波長に対して透明の固体（レンズ媒体）４からなる光伝送部とを有する。更に、このバルク型レンズ１１６は寸切り封止型ダイオード１を収納するための井戸型の凹部を有している。

窒化ガリウム（ＧａＮ）系半導体材料のエピタキシャル成長基板として絶縁性の高いサファイア基板が用いられている。このため、通常は青色ＬＥＤのアノード電極及びカソード電極はともにＧａＮ系半導体材料のエピタキシャル成長層の表面側から取り出される。このサファイア基板は青色ＬＥＤの波長に対して透明であるため、青色ＬＥＤを搭載する寸切りモールド型パッケージの底部に透明材料を用いる等の所定の光学的設計をすれば、青色ＬＥＤからの発光は基板の裏面方向からも取り出すことが可能である。このような場合、図６に示すように、バルク型レンズ１１６の後面に、背面鏡１２６を配置するのが好ましい。図６では、背面鏡１２６は、バルク型レンズ１１６の側面のほぼ全面を被覆しているが、バルク型レンズ１１６の側面の一部のみ被覆するように形成してもかまわないし、側面部への形成は省略しても良い。背面鏡１２６は、Ａｌ、真鍮、ステンレス等の金属を図６に示す形状に旋盤・フライス盤等を用いて研削加工、若しくはプレス加工機等により成型加工し、その後、その表面を研磨して構成すれば良い。更に、これらの表面にニッケル（Ｎｉ）メッキや金（Ａｕ）メッキを施せば反射率が向上するので好ましい。安価、且つ簡便な方法としては、Ａｌ薄膜等の反射率の高い金属薄膜を接着した構造でも構わない。或いは、熱可塑性樹脂を押出成形若しくは射出成形により図６に示す形状に加工し、この表面にＡｌ箔等の反射率の高い金属薄膜や誘電体多層膜を真空蒸着やスパッタリングで堆積した構造、若しくは高反射性ポリエステル白色フィルム等を接着した構造でも構わない。更に、バルク型レンズ１１６の後面に反射率の高い金属薄膜や誘電体多層膜を真空蒸着やスパッタリングで直接堆積した構造や、反射率の高い金属薄膜をメッキにより形成した構造やこれらの複合膜でも構わない。

背面鏡１２６には、第１のピン１１及び第２のピン１２を貫通させる孔があいており、背面鏡１２６に第１のピン１１と第２のピン１２とを電気的に短絡しないように考慮している。寸切り封止型ダイオード１からの発光は裏面方向（図６において右方向）にも進む。この寸切り封止型ダイオード１から右方向（裏方向）に出力する光は、背面鏡１２６で反射され、寸切り封止型ダイオード１の表面から左方向に出力される。結局、寸切り封止型ダイオード１の右方向（裏方向）に出力する光も、表面方向（図６において左方向）にも進む光と合成され、出射面により所定の発散角が与えられる。

図６に示す第１の実施の形態の変形例に係るバルク型レンズ１１６を用いた広角局部照明装置においても、寸切り封止型ダイオード１がバルク型レンズ１１６の井戸型の凹部にほぼ完全に閉じこめられ、バルク型レンズ１１６の後面には、背面鏡１２６が配置されているので、これらの迷光成分がすべて最終的には発光面となる前面から出力可能である。したがって、すべての迷光成分が、有効に照明に寄与出来るようになる。即ち、井戸型の凹部に着目すれば、主入射面２１以外の凹部側壁部１７も、有効な光の入射部として機能し、凹部側壁部（側壁入射面）１７を透過した迷光成分は、背面鏡１２６で反射され、最終的には発光面側から出力可能である。又、寸切り封止型ダイオード１とバルク型レンズ１１６の凹部との間にはそれぞれの界面で多重反射した成分も、井戸型の凹部の内部に閉じこめられ、背面鏡１２６により内部で反射し、発光面となる前面側に導かれる。この結果、これらの多重反射成分がすべて最終的には発光面から出力される。このようにして、図６に示す第１の実施の形態の変形例に係るバルク型レンズ１１６を用いた広角局部照明装置によれば、寸切り封止型ダイオード１の数を、極度に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。

＜制御回路＞
図２に示すバルク型レンズ２、或いは、図６に示すバルク型レンズ１１６を用いるにせよ、第１の実施の形態に係る広角局部照明装置では、図１に示すように、複数のバルク型レンズ２ａ，２ｂ，・・・・・，２ｆ，・・・・・を、レンズ固定手段（レンズ固定板）７２により固定されている。更に、このレンズ固定手段（レンズ固定板）７２の近傍には、複数の寸切り封止型ダイオード（ＬＥＤ）１ａ，１ｂ，・・・・・，１ｆ，・・・・・のそれぞれ電気的に接続された制御回路を備えている。制御回路８５の一例を図７に示す。図１の寸切り封止型ダイオード（ＬＥＤ）１ａ，１ｂ，・・・・・，１ｆ，・・・・・は、ｎ個の寸切り封止型ダイオードＤ _１，Ｄ_２，・・・・・・，Ｄ_ｎとして示されている。寸切り封止型ダイオードＤ _１，Ｄ_２，・・・・・・，Ｄ_ｎを同時に発光させるためには、商用の交流を整流する整流回路８１と、整流回路８１に接続された電流制限素子（固定抵抗）８２と、電流制限素子８２に接続された平滑回路８３と、平滑回路８３に接続された定電流素子（若しくは定電流回路）８４とにより制御回路８５を構成すれば良い。

図７では、ｎ個の寸切り封止型ダイオードＤ _１，Ｄ_２，・・・・・・，Ｄ_ｎの直列回路を示しているが、複数の寸切り封止型ダイオード１を並列接続しても良い。但し、５０個程度の寸切り封止型ダイオード１（ＬＥＤ）を直列接続すると、商用の交流を整流した１３０Ｖ程度の直流電圧をそのまま使えるので、回路が簡単化するので好ましい。１００個程度のＬＥＤを、同時に発光させるためには、５０個の直列回路を２つ並列接続すれば良い。直列接続するＬＥＤの個数は、動作電圧により選定すれば良い。

図１において、回路基板６６や制御回路筐体６５等は、円錐形の絶縁ケース６３の内部に収納されている。そして、レンズ固定手段（レンズ固定板）７２は、この絶縁ケース６３に固定金具７３ａ，７３ｂ，・・・・で固定されている。更に、回路基板６６は、レンズ固定手段（レンズ固定板）７２に固定金具７１ａ，７１ｂ，・・・・で固定されている。寸切り封止型ダイオード１ａ，１ｂ，・・・・・，１ｆ，・・・・・としての各ＬＥＤからは、それぞれ２本ずつピンが出ている（図２及び図６参照。）。この各ＬＥＤからのピンは、それぞれ２本ずつ回路基板６６に直接半田付けされ、制御回路から所定の電流が印加される。

円錐形の絶縁ケース６３の絞られた頂部近傍には、図１に示すように、ＡＣ１００Ｖ電極６１ｂが接続されている。このＡＣ１００Ｖ電極６１ｂと絶縁終端６２により絶縁され、ＡＣ１００Ｖ電極６１ａが配置されている。ＡＣ１００Ｖ電極６１ａ、６１ｂ及び絶縁終端６２により、ＡＣ１００Ｖ口金６１が構成されている。ＡＣ１００Ｖ電極６１ａには、電源供給用線材６４ａが、ＡＣ１００Ｖ電極６１ｂには、電源供給用線材６４ｂが接続され、この電源供給用線材６４ａ、６４ｂにより、制御回路筐体６５の内部に収納された制御回路にＡＣ１００Ｖが供給される。
＜第１の実施の形態の第２変形例＞
又、第１の実施の形態に係るバルク型レンズ集合体は、図８に示すように、支持基板３１に取り付けても良い。即ち、図１に示すバルク型レンズ集合体を、ソケット台座８８を用いて支持基板３１に取り付ければ、センサ４５からの情報で、点灯／消灯を制御出来る。図１に示すバルク型レンズ集合体の円錐形の絶縁ケース６３には口金６１が付いているので、支持基板３１となる天井に配置されたソケット台座８８に設けられたランプソケットに差し込むだけで、バルク型レンズ集合体を支持基板３１に固定出来る。

図８に示すように、支持基板３１の裏面には、図１に示すバルク型レンズ集合体の点灯状態を制御する回路部３が配置されている。そして、この回路部３にセンサ４５が接続されている。センサ４５は、バルク型レンズ集合体の点灯状態を制御するために必要な情報を供給する。この支持基板３１には、ＡＣ１００Ｖ制御用の回路部３を搭載した回路基板４１が取り付けられている。

（第２の実施の形態）
第１の実施の形態に係る広角局部照明装置では、図１に示すように、互いに隣接して配置された複数のバルク型レンズ２ａ，２ｂ，・・・・・，２ｆ，・・・・・からなる集合体を示した。しかし、比較的照度が低くても良いような用途であれば、単一のバルク型レンズ２を用いた広角局部照明装置を採用可能である。即ち、本発明の第２の実施の形態に係る広角局部照明装置は、図９及び図１０に示すように、寸切り封止型ダイオード１と、この寸切り封止型ダイオード１の主発光部を収納する井戸型の凹部を有し、この井戸型の凹部に収納された寸切り封止型ダイオード１からの出力光を、所定の発散角で特定方向に出射するバルク型レンズ２と、寸切り封止型ダイオード１の点灯状態を制御する回路部３と、この回路部３に接続され、寸切り封止型ダイオードの点灯状態を制御するために必要な情報を供給するセンサ４５とを備える。「寸切り封止型ダイオード」とは、第１の実施の形態で定義したように、図３に示すように、バルク型レンズ２の光軸方向に垂直な平坦面を出射面１５とする、樹脂モールドされたＬＥＤを意味する。そして、寸切り封止型ダイオード１を内部に収納したバルク型レンズ２は、支持基板３１に取り付けられている。

図１０に示すように、バルク型レンズ２は、支持基板３１の裏面側から支持基板３１に設けられた穴部に挿入され、バルク型レンズ２の底部より伸延させたストッパ３３によって支持されている。バルク型レンズ２の支持基板裏面側には、反射鏡３５が設けられており、この反射鏡３５によって寸切り封止型ダイオード１の裏面側に僅かに放射された光をバルク型レンズ２方向へ反射させている。反射鏡３５としては、例えばステンレス、アルミニウム（Ａｌ）などの光沢を有する金属板、或いはクロム（Ｃｒ）メッキ、金（Ａｕ）メッキ、銀（Ａｇ）メッキなどの金属光沢メッキや金属蒸着を施されたプラスチック板などである。特に、寸切り封止型ダイオード１を用いているため、耐熱性に劣るプラスチック板等の反射鏡を使用することが出来る。

図１０に示すように、支持基板３１には、広角局部照明装置の投光方向（光軸方向）を表面とすれば、その裏面側に電力制御用の回路部３を搭載した回路基板４１が取り付けられており、表面側には、外部状況の変化を検知するためのセンサ４５が設けられている。但し、センサ４５は、必ずしも、支持基板３１の表面側に配置されている必要はない。又、回路部とセンサとは直接電気な信号線で接続されている必要はなく、無線や光信号等でセンサから回路部へ信号を伝達しても良い。

図１１は、本発明の第２の実施の形態に係る広角局部照明装置の構成を示すブロック図である。本発明の第２の実施の形態に係る広角局部照明装置では、先に説明したように、この広角局部照明装置の周囲の状況を検知するためのセンサ４５が設けられて、このセンサ４５からの出力信号により、自動的に寸切り封止型ダイオード１を点、消灯することが出来るようにしている。図９に示す回路基板４１の内部には、図１１に示す回路部３が集積化されている。即ち、回路部３は、電源５１と、この電源５１に接続された制御用スイッチ５２とから構成されている。電源５１は、周知のブリッジ回路等で商用交流を整流するもので良く、公知の種々のスイッチング電源が使用可能である。後述するように、非常灯や誘導灯のように、停電時にも動作させるためには、電池との並列回路にしておけば良い。又、電池のみで動作させるようにしておけば、商用交流の電源線の配置が困難な種々の場所に、本発明の広角局部照明装置を簡単に接地出来る。更に、制御用スイッチ５２には、寸切り封止型ダイオード１及びセンサ４５が接続され、寸切り封止型ダイオード１を制御する。センサ４５からの出力信号は一定の条件となったときに、制御用スイッチ５２がオン状態となり、その条件が無くなったときにオフ状態になるような信号である。そして、この回路部３では、センサ４５からの出力信号を受けた制御スイッチ５２が電源５１からの電力を寸切り封止型ダイオード１へ導通させる。制御スイッチ５２としては、例えばセンサ４５からの出力信号（オン、オフ信号）により各種の半導体スイッチング素子や、ソリッドステートリレー、メカニカルリレー等が使用可能である。又、商用電源をオン／オフ出来るソリッドステートリレーも可能である。例えば、半導体スイッチング素子としては、ＩＧＢＴ、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、静電誘導トランジスタ（ＳＩＴ）、バイポーラトランジスタ（ＢＪＴ）、静電誘導サイリスタ（ＳＩ）、ＧＴＯサイリスタ等が使用可能である。具体的には、ｎＭＯＳトランジスタを制御スイッチ５２として用いた場合で説明すれば、ｎＭＯＳトランジスタのゲート電極に"ハイレベル"の信号を、センサ４５からの出力信号として印加すれば、ｎＭＯＳトランジスタは、ターン・オンする。又、センサ４５からの出力信号を受けて、寸切り封止型ダイオード１を、所定のパルス幅と所定の繰り返し周波数で点滅動作させるためには、制御スイッチ５２は、上記の半導体スイッチング素子とこの半導体スイッチング素子の駆動回路、更に駆動回路に信号を供給するパルス発信回路等を組み合わせることが可能である。更に、これらの半導体スイッチング素子とこの半導体スイッチング素子の駆動回路等を同一半導体基板に搭載したパワーＩＣでも良い。このように、制御スイッチ５２に所定の駆動回路を内蔵しておけば、種々のモードで点灯状態を制御出来、例えば、警報装置的な使用が可能である。センサ４５としては、例えば温度センサ、赤外線センサ、湿度センサ、照度センサ、加速度センサ、音響センサ、及び移動体センサなどである。センサ４５の内部回路として、増幅器、作動増幅器、バッファ増幅器等を内蔵し、高感度化と高安定化を達成しても良い。或いはラッチ回路等を内蔵し、一定状態を維持するようにしたり、所定の遅延回路と組み合わせ、そのラッチ状態をリセットする回路を付加してもかまわない。

センサ４５として温度センサを取り付けた場合は、広角局部照明装置の外部の温度変化により点、消灯を行うことが出来るようになり、例えば周囲の気温の変化により点、消灯を行うようにすれば、火災などが発生した場合に、足元のみを照明する広角局部照明装置として使用することが出来る。温度センサとしては、サーミスタ、熱電対、パイロメータ、半導体温度センサ、或いは焦電効果を用いたもの等が使用可能である。半導体温度センサは、例えば、サーミスタと同様に半導体薄膜、酸化物半導体の温度による抵抗変化を測定するものの他に、ｐｎ接合ダイオードの逆方向リーク電流や順方向降下電圧の温度による変化を利用したものが使用出来る。或いは、トランジスタのベース・エミッタ間電圧Ｖ_ＢＥの温度による変化を利用したものが使用出来る。赤外線センサは、温度センサの一種として考えることも可能であり、焦電効果を用いた赤外線センサでも良い。赤外線センサとしては、Ｐｂ_ｘＳｎ_１−ｘＴｅ，Ｈｇ_ｘＣｄ_１−ｘＴｅ等の赤外線領域に禁制帯幅を有する半導体赤外線センサが好ましい。ゲルマニウム（Ｇｅ）に金（Ａｕ）をドープし、その不純物レベルのエネルギを利用するものでも構わない。センサ４５として赤外線センサを取り付けた場合は、広角局部照明装置の外部で熱源の変化や移動により点、消灯を行うことが出来るようになり、例えば熱源である人の出入りなどがあった場合、或いは火災などによる周囲の熱現象の変化により、点灯したり消灯したりすることが出来る。したがって、本発明の第２の実施の形態に係る広角局部照明装置を門灯として取り付ければ玄関先などを、人の出入りがあった場合にのみ照らし出したり、同様にトイレや廊下など人の出入りしているときのみ、しかも部分的な照明で良いような場所に好適に用いることが出来る。トイレや廊下は無人状態では自動的に、消灯状態に出来るので、人為的な消し忘れの問題は無くなり、省エネルギに寄与出来る。又、窓の周囲や普段人の出入りのないような所に設置することで、防犯灯としても機能させることが出来る。防犯灯としても機能させる場合は、バルク型レンズ（２，１１６）の光軸方向を可変とし、このバルク型レンズ（２，１１６）の光軸方向を機械的に移動させる駆動部を設けても良い。このように、光軸方向を機械的に移動させる駆動部を設けておけば、侵入者を検知し、侵入者の位置を追尾しながら局部照明することも可能である。センサ４５として湿度センサを取り付けた場合は、広角局部照明装置の外部の湿度変化により点、消灯を行うことが出来るようになり、例えば雨が降って来て、湿度が上がり、雨により周囲の状況が暗くなった場合には点灯し、雨が止んで日が照ることにより湿度が下がれば消灯させることが出来る。湿度センサは多孔質セラミックスの電気抵抗や容量の変化を測定するタイプの他、毛髪湿度計等と組み合わせた半ば機械的なセンサでも良い。或いはダイオードやトランジスタ等の半導体素子の水分吸着による特性変化を測定するタイプのもので構わない。センサ４５として照度センサを取り付けた場合は、広角局部照明装置の外部の明るさの変化により点、消灯を行うことが出来るようになり、例えば夕暮れから夜間、或いは雨の日などの暗いときには点灯し、明るくなれば消灯したりすることが出来るので門灯や街頭などにも好適に用いることが出来る。照度センサとしては、硫化カドミウム（ＣｄＳ）等の光導電素子、ｐｉｎダイオードやフォトトランジスタ等の種々の照度センサが使用可能である。この場合は、照度センサの出力に応じて、寸切り封止型ダイオード１の輝度をアナログ的に変化するように制御スイッチ５２を構成しておけば良い。ＰＷＭコンバータ等を用いて、寸切り封止型ダイオード１の輝度を線型（若しくは段階的に）変化させても良い。このように、照度センサの出力に応じて、自動的に明るさを調整し、不要の場合は消灯状態に出来るので、省エネルギに寄与出来る。

センサ４５として加速度センサを取り付けた場合は、広角局部照明装置の外部で振動が起きた場合に、この振動を広角局部照明装置が移動する加速度として捕らえるもので、例えば人の出入りなどによって広角局部照明装置の周囲に振動が起こったり、又は地震や土砂崩れなどの災害によって広角局部照明装置が振動した場合に、点灯したり消灯したりすることが出来る。したがって、門灯として利用したり、或いはトイレや廊下など、人の出入りしているときのみ照明することが必要な場所に、非常灯や誘導灯を兼ねて設置することが出来る。災害が発生し、避難通路となる廊下等では、災害による振動で自動的に、且つ、必要部分のみを点灯することが出来るため、全体を照らし出してしまう場合より、避難通路がはっきりとして分かりやすくなる。なお、この場合、加速度センサのみを床面に設置しても良い。非常灯や誘導灯の目的の場合は、商用交流を整流するスイッチング電源と電池との並列回路にしておき、停電時には電池で動作させるようにすれば良い。寸切り封止型ダイオード１を用いれば、消費電力が小さいので、長時間の点灯が可能である。例えば、災害復旧に数日以上要するような大災害の場合は、避難後の停電時の照明にも使用出来る。加速度センサとしては、シリコン（Ｓｉ）の片持ち梁の機械的変形を利用したもの、或いは集積化静電サーボ型加速度センサ等の半導体マイクロマシン技術を用いたものが使用可能である。センサ４５として音響センサを取り付けた場合は、広角局部照明装置の外部で音がした場合に点、消灯を行うことが出来るようになり、例えば人が出入りすることなどにより発生した音、又は地震や水害、或いは火災などの災害により発生した音を検知して、点灯したり消灯したりすることが出来る。したがって、門灯、トイレ、廊下などに配置することが好適であり、更に、窓の周囲や普段人の出入りのないような所に設置することで、防犯灯としても機能させることが出来る。センサ４５として移動体センサを取り付けた場合は、広角局部照明装置の外部で何等かの物体が移動した場合に点、消灯を行うことが出来るようになり、例えば人や自動車などが出入りすることなどにより移動する物体を検知した場合に、点灯したり消灯したりすることが出来る。したがって、門灯、トイレ、廊下などに配置することが好適であり、又、自動車の車庫などでも出入口のみを部分的に照らし出すといった用途に好適である。更に、窓の周囲や普段人の出入りのないような所に設置することで、防犯灯としても機能させることが出来る。音響センサには圧電素子等が使用出来る。

なお、これらのセンサは一つとは限らず、様々なセンサを複数設けても良く、その組み合わせは自由である。

以上説明したように、本発明の第２の実施の形態による広角局部照明装置は、寸切り封止型ダイオード１とバルク型レンズ（２，１１６）によって、局部照明として非常に高い照明効率を得ることが出来、且つ各種センサの働きにより局部照明が好適な場所において、自動的に点、消灯を行うことが可能となるのである。

又、消費電力、発熱量ともに非常に少なくすることが出来、且つ、小型、軽量であるため、間接照明のようなインテリアライトとして室内に設けた場合には、室内における配置の自由度が向上し、様々な場所で使用することが可能となる。したがって、例えば天井に取り付けるダウンライトのような間接局部照明として、天井のあらゆる場所に簡単に取り付けることが出来、又、例えば置物や絵画などを照明する広角局部照明装置として好適に使用することが可能である。

（第３の実施の形態）
図４に示した街路灯は、地面に向かう方向を投光方向としている。しかし、投光方向を、ほぼ水平方向にし、緑色表示灯、黄色表示灯及び赤色表示灯で一組とすれば、交通信号灯としても機能する。即ち、第１の実施の形態に係るバルク型レンズ２を複数個配列した、緑色広角局部照明装置、黄色広角局部照明装置及び赤色広角局部照明装置を用意すれば交通信号灯になる。

緑色広角局部照明装置においては、互いに隣接して配置された複数のバルク型レンズ２ａ，２ｂ，・・・・・，２ｆ，・・・・・のそれぞれに設けられた井戸型の凹部の内部に、緑色の寸切り封止型ダイオード１ａ，１ｂ，・・・・・，１ｆ，・・・・・とを備えるようにすれば良い。同様に、黄色広角局部照明装置においては、互いに隣接して配置された複数のバルク型レンズのそれぞれに設けられた井戸型の凹部の内部に、黄色の寸切り封止型ダイオードを備えるようにし、赤色広角局部照明装置においては、互いに隣接して配置された複数のバルク型レンズのそれぞれに設けられた井戸型の凹部の内部に、赤色の寸切り封止型ダイオードを備えるようにすれば良い。

色覚異常は、１色型色覚（全色盲）、２色型色覚（色盲）、異常３色型色覚（色弱）の３つに分類される。色覚異常者からは発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いた信号灯は見えにくいという苦情がある。従来、色覚異常者は色が識別出来なくても、明度の差を利用して色を特定している場合があった。例えば赤色は黄色よりも明度が低いので、赤色と黄色が直接識別出来なくても色は特定出来ていた。しかし、信号灯としてＬＥＤを用いると、ＬＥＤの赤色の明度が相対的に高いため、明度差により黄色と識別出来なくなり見えにくくなってしまうからである。特にＬＥＤの発光は赤色と緑色の区別が付かないという問題もある。更に、ＬＥＤからの光は指向性が強く、小さな点光源からの発光と認めれれるので、色覚異常者には識別しにくいようである。第１の実施の形態において説明したように、図１に示した広角局部照明装置は、比較的広い照明半径に対し、十分な照度を得ることが可能である。実際に色覚異常者による試験をした結果、色覚異常者から、極めて見やすいという評価が得られた。したがって、本発明の広角局部照明装置は「色覚異常者に優しい交通信号灯」として極めて有効である。

例えば、色盲・色弱の色覚異常者にでも識別出来る色に、青色と黄色の組み合わせがある。青色と黄色の波長をそれぞれλ_４＝４４５〜５００ｎｍ、λ_５＝５６０〜５９０ｎｍとすれば、２色覚異常者は混同しない。例えば、交通信号灯の赤色広角局部照明装置は警交仕規第２３号等の規格である波長λ_Ｒ＝６２５ｎｍの赤色の光を発光する寸切り封止型ダイオードで構成し、交通信号灯の緑色は規格の波長の寸切り封止型ダイオードの他に、波長λ_４＝４４５〜５００ｎｍの青色の光をそれぞれ発する寸切り封止型ダイオードを混ぜる。より好ましくは、波長λ_４＝４４５〜４８０ｎｍの青色寸切り封止型ダイオードを一部に混ぜる。又、交通信号灯の黄色は、規格の波長の寸切り封止型ダイオードの他に、波長λ_５＝５６０〜５９０ｎｍの黄色の光を発光する寸切り封止型ダイオードを一部に混ぜる。具体的には、例えば青色の寸切り封止型ダイオードとしてＩｎ_ｘＧａ_１−ｘＮを用いることとすれば、Ｉｎの組成ｘを選ぶことにより、波長λ_４＝４４５〜５００ｎｍ（或いは４４５〜４８０ｎｍ）とすることが出来る。又、黄色の寸切り封止型ダイオードとしてＡｌ_ｘＧａ_ｙＩｎ_{１−ｘ−ｙ}Ｐを用いることとすれば、Ａｌの組成ｘ、Ｇａの組成ｙを選ぶことにより、波長λ_５＝５６０〜５９０ｎｍとすることが出来る。赤色の寸切り封止型ダイオードとしては波長λ_Ｒ＝６２５ｎｍのＡｌ_ｘＧａ_ｙＡｓ_{１−ｘ−ｙ}Ｐを用いることが出来る。Ａｌ_ｘＧａ_ｙＡｓ_{１−ｘ−ｙ}ＰのＬＥＤは極めて高輝度であるので、高明度補助表示灯に好適である。

このように、緑色広角局部照明装置においては、互いに隣接して配置された複数のバルク型レンズ２ａ，２ｂ，・・・・・，２ｆ，・・・・・のそれぞれに設けられた井戸型の凹部の内部に、緑色と青色の二種類の寸切り封止型ダイオードを備えるようにしても良い。この場合、複数のバルク型レンズ２ａ，２ｂ，・・・・・，２ｆ，・・・・・を二種類に分類し、分類に応じて、二種類の寸切り封止型ダイオードを配分しても良く、寸切り封止型ダイオードの内部に二種類のＬＥＤチップを封止しても良い。同様に、黄色広角局部照明装置においては、互いに隣接して配置された複数のバルク型レンズのそれぞれに設けられた井戸型の凹部の内部に、波長の異なる２種類の黄色の寸切り封止型ダイオードを備えるようにしても良い。この場合も、複数のバルク型レンズを二種類に分類し、二種類の寸切り封止型ダイオードを備えるようにしても良く、寸切り封止型ダイオードの内部に二種類のＬＥＤチップを封止しても良い。赤色広角局部照明装置においても同様に、波長の異なる２種類の赤色の寸切り封止型ダイオードを備えるようにすることも可能である。
なお、緑色広角局部照明装置、黄色広角局部照明装置及び赤色広角局部照明装置を用意する代わりに、単一の広角局部照明装置を用意し、この単一の広角局部照明装置を構成する複数のバルク型レンズ２ａ，２ｂ，・・・・・，２ｆ，・・・・・のそれぞれに設けられた井戸型の凹部の内部に、緑色、黄色、赤色の３色の寸切り封止型ダイオードをセットで、それぞれ収納し、電気的に色を切り替えるように構成しても良い。

（その他の実施の形態）
以上本発明を適用した実施の形態を説明したが、上記した第１〜第３の実施の形態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。当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用形態が明らかとなろう。

上述した実施の形態では、センサ４５により広角局部照明装置の点、消灯を行うこととしたが、これに代えて、又はセンサと組み合わせて、計時手段であるタイマーを用いて、ＬＥＤの点、消灯を行うようにしても良い。

例えばセンサ４５に代えてタイマーを用いて自動的に点、消灯を行うようにした場合は、一定の時刻になると点灯したり、消灯させたりすることが出来るようになる。又、上述した各種センサと組み合わせてタイマーを用いた場合には、センサ４５によって広角局部照明装置を点灯させ、タイマーにより一定時間後に消灯させるような使い方が出来る。更に、タイマーにより一定の時刻から時刻まで点灯させている間、又は消灯させている間に、各種センサによって外部の状況の変化を検知して、点灯又は消灯させるような使い方も可能である。

又、第２の実施の形態では、図２に示したように、ＬＥＤチップ１３を保持している第１のピン１１の基台１１ａは、平面形状のものとしているが、これに代えて、この基台１１ａの形状を、ＬＥＤチップ１３の光放射が前面方向へ反射されるように、カップ形状（「お椀形状」などとも称する）に加工されていても良い。この場合、前述した反射鏡３５は不要としても良い。

特に、耐熱性のバルク型レンズを使用すれば、消費電力の大きい大電流発光ダイオード（寸切り封止型ダイオード）も使用可能である。耐熱性のバルク型レンズ用の光学材料としては、石英ガラス、サファイアガラス等の耐熱ガラスが好ましい。或いは、ポリサルホン樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリカーボネイト樹脂、ポリエーテルエステルアミド樹脂、メタクリル樹脂、非晶性ポリオレフィン樹脂、パーフルオロアルキル基を有する高分子材料等の耐熱性樹脂等の耐熱性光学材料が使用可能である。酸化亜鉛（ＺｎＯ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、炭化珪素（ＳｉＣ）等の結晶性材料でも良い。

更に、上述した説明から理解出来るように温度センサ、赤色外線センサ、湿度センサ、照度センサ、加速度センサ、音響センサ等は半導体製造技術で実現可能であるので、回路部３とセンサ４５とをモノリシックに集積化しても良い。

又、本発明のセンサ４５は、寸切り封止型ダイオードのターンオン用とターンオフ用の２系統設けても良い。

更に、複数のバルク型レンズ（２，１１６）及び複数のバルク型レンズの内部に収納された寸切り封止型ダイオード１を、二次元的に（例えばマトリクス状に）一定ピッチで離間して配置し、二次元的に逐次移動するスポットライト照明をしても良い。この場合は、複数のセンサを部屋の要部に配置し、その部屋の入室者の人数を認識出来るようにしても良い。例えば、回路部３にＲＡＭ及びＲＯＭ等の半導体記憶装置とマイクロプロセッサをも搭載し、入室者に応じて、二次元マトリクスの所定の位置をランダム・アクセスし、スポットライト照明の位置を時々刻々変化するようにしても良い。例えば、５０名程度収納出来る大型トイレに一人だけ入室した場合と、２名入室した場合と、１０名入室した場合、更に５０名入室した場合において照明位置を対応させて変化させるようにすれば、より省エネルギが実現出来る。

又、トイレに限らず、遊園地、展示会場等でも同様な選択的照明による誘導が可能である。例えば、半導体記憶装置とマイクロプロセッサにより、局部照明で進行方向を指示し、各個人を所定のブースまで、誘導するように出来る。このためには、各人が前もって所定のＩＤ番号のＩＣカードを所有するようにしておいても良い。そして、ＩＣカードには、無線発信器を搭載し、本発明のセンサ４５が、その無線発信器から送られた信号中のＩＤ信号を認識するように構成すれば、その特定の個人の通路のみを選択的にスポットライト照明し、誘導することも可能である。したがって、セキュリティシステムにも適用可能である。大型トイレの場合はＩＤ番号は、不要で単に人数及び入室順番を認識し、空いている箇所に至る通路をスポットライト照明し、誘導し、更に必要箇所のスポットライト照明のみを選択的に行えば省エネルギに寄与出来る。この大型トイレの例では、大型トイレの天井に複数の本発明の広角局部照明装置をマトリクス状に、一定ピッチで離間して、配置しておき、複数のセンサ４５の信号に応じて、マイクロプロセッサが半導体記憶装置のデータを参照しながら、照明すべき位置座標を指示し、これに応じて各寸切り封止型ダイオード１が点灯することになる。したがって、トイレ使用者はスポットライトに誘導されて大型トイレを使用出来る。

又、複数のバルク型レンズ（２，１１６）及び複数のバルク型レンズの内部に収納された寸切り封止型ダイオード１を、一次元的に、一定ピッチで離間して配置し、一次元的に逐次移動するスポットライト照明による誘導をしても良い。長い廊下等の一次元的な照明誘導をするためには、回路部にＲＡＭ及びＲＯＭ等の半導体記憶装置とマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）を搭載し、複数のセンサの信号に応じて、マイクロプロセッサが半導体記憶装置のデータを参照しながら、照明すべき位置座標を指示し、これに応じて各寸切り封止型ダイオードが、順次、点灯し、明るい場所が逐次移動するようなスポットライト照明するので、極めて省エネルギに寄与すること大である。マイクロプロセッサは、複数のセンサからの信号に応じて人間の歩行速度を認識し、次の照明領域を決定し、回路部に、どの寸切り封止型ダイオードを選択的にオン・オフするのかを指示させることが出来る。
図２において、バルク型レンズ外形を円柱形状の場合で示しているが、バルク型レンズ外形は、出射方向に向かって開く円錐形や回転放物面、回転楕円面等でも構わない。

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など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。

本発明の第１の実施の形態に係る広角局部照明装置の断面図である。本発明の第１の実施の形態に係る広角局部照明装置に用いるバルク型レンズの構造を説明する模式的断面図である。本発明の第１の実施の形態に係る広角局部照明装置に用いる寸切り封止型ダイオードの要部を説明する模式的鳥瞰図である。本発明の第１の実施の形態に係る広角局部照明装置による照度分布を測定する測定系を説明する模式図である。本発明の第１の実施の形態に係る広角局部照明装置の照度分布の一例を示すグラフである。本発明の第１の実施の形態の第１変形例に係るバルク型レンズの構造を説明する模式的断面図である。本発明の第１の実施の形態に係る広角局部照明装置の制御回路の構成を示すブロック図である。本発明の第１の実施の形態の第２変形例に係る広角局部照明装置の概略構成を示す鳥瞰図である。本発明の第２の実施の形態に係る広角局部照明装置の概略構成を示す鳥瞰図である。本発明の第２の実施の形態に係る広角局部照明装置の一部を示す断面図である。本発明の第２の実施の形態に係る広角局部照明装置の構成を示すブロック図である。従来の局部照明装置に用いる寸切り封止型ダイオード部分近傍の要部断面図である。

符号の説明

１，１ａ，１ｂ，・・・・・封止型ダイオード
２，２ａ，２ｂ，・・・・・バルク型レンズ
３回路部
４レンズ媒体
５ａボンディングワイヤ
５ｂボンディングワイヤ
６支持ビーム
７広角局部照明装置
８支柱
１１第１のピン
１１ａ基台
１２第２のピン
１３ＬＥＤチップ
１４封止樹脂（透明材料）
１５出射面
１６収納部
１７凹部側壁部（側壁入射面）
２１主入射面（凹部天井部）
２２出射面
２６空気
３１支持基板
３３ストッパ
３５反射鏡
４１回路基板
４５センサ
５１電源
５２制御スイッチ
５２制御用スイッチ
６１口金
６１ＡＣ１００Ｖ口金
６１ａ，６１ｂＡＣ１００Ｖ電極
６２絶縁終端
６３絶縁ケース
６４ａ電源供給用線材
６４ｂ電源供給用線材
６５制御回路筐体
６６回路基板
７１ａ，７１ｂ，７３ａ，７３ｂ，固定金具
７２レンズ固定手段（レンズ固定板）
８１整流回路
８２電流制限素子
８３平滑回路
８４定電流素子
８５制御回路
８８ソケット台座
１０１白熱球
１０３ケース
１０５反射鏡
１１６バルク型レンズ
１２６背面鏡

Claims

互いに隣接して配置され、それぞれ出射面及び該出射面に連続する外周部を有する複数のバルク型レンズと、
該複数のバルク型レンズのそれぞれに設けられ、前記出射面に対向する天井部を主入射面とし、前記天井部に連続する側壁部を有する井戸型の凹部の内部に、前記天井部との間にそれぞれ流体を介して、それぞれの主発光部を収納した複数の樹脂モールドされたＬＥＤとを備え、
前記出射面と前記主入射面とを接続する光伝送部の厚さが、前記凹部の深さの２〜５倍であり、
前記樹脂モールドされたＬＥＤは、前記バルク型レンズの光軸方向に垂直な、前記樹脂モールドの樹脂からなる平坦面を有し、該平坦面を前記流体に接していることを特徴とする広角局部照明装置。
前記光伝送部の厚さが、前記出射面の曲率半径と同程度から４倍であることを特徴とする請求項１に記載の広角局部照明装置。
互いに隣接して配置され、それぞれ出射面及び該出射面に連続する外周部を有する複数のバルク型レンズと、
該複数のバルク型レンズのそれぞれに設けられ、前記出射面に対向する天井部を主入射面とし、前記天井部に連続する側壁部を有する井戸型の凹部の内部に、前記天井部との間にそれぞれ流体を介して、それぞれの主発光部を収納した複数の樹脂モールドされたＬＥＤとを備え、
前記出射面と前記主入射面とを接続する光伝送部の厚さが、前記出射面の曲率半径と同程度から４倍であり、
前記樹脂モールドされたＬＥＤは、前記バルク型レンズの光軸方向に垂直な、前記樹脂モールドの樹脂からなる平坦面を有し、該平坦面を前記流体に接していることを特徴とする広角局部照明装置。
前記樹脂モールドされたＬＥＤが、前記平坦面に連続する、前記樹脂からなる側面を有し、該側面が前記流体に接していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の広角局部照明装置。
前記側面が前記平坦面に垂直であることを特徴とする請求項４に記載の広角局部照明装置。
互いに隣接して配置された複数のバルク型レンズと、該複数のバルク型レンズのそれぞれに設けられた井戸型の凹部の内部に、それぞれ前記バルク型レンズの光軸方向に垂直で、樹脂からなる平坦面をＬＥＤの出射面として有する樹脂モールドされたＬＥＤを収納する局部照明装置に用いられるバルク型レンズであって、
前記バルク型レンズが、出射面及び該出射面に連続する外周部を有し、
前記凹部が、前記出射面に対向する天井部を主入射面とし、前記天井部に連続する側壁部を有し、
前記天井部との間にそれぞれ流体を介して前記樹脂モールドされたＬＥＤが収納され、前記バルク型レンズの前記出射面と前記主入射面とを接続する光伝送部の厚さが、前記凹部の深さの２〜５倍であることを特徴とするバルク型レンズ。
前記光伝送部の厚さが、前記バルク型レンズの前記出射面の曲率半径と同程度から４倍であることを特徴とする請求項６に記載のバルク型レンズ。
互いに隣接して配置された複数のバルク型レンズと、該複数のバルク型レンズのそれぞれに設けられた井戸型の凹部の内部に、それぞれ前記バルク型レンズの光軸方向に垂直で、樹脂からなる平坦面をＬＥＤの出射面として有する樹脂モールドされたＬＥＤを収納する局部照明装置に用いられるバルク型レンズであって、
前記バルク型レンズが、出射面及び該出射面に連続する外周部を有し、
前記凹部が、前記出射面に対向する天井部を主入射面とし、前記天井部に連続する側壁部を有し、
前記天井部との間にそれぞれ流体を介して前記樹脂モールドされたＬＥＤが収納され、
前記バルク型レンズの前記出射面と前記主入射面とを接続する光伝送部の厚さが、前記バルク型レンズの前記出射面の曲率半径と同程度から４倍であることを特徴とするバルク型レンズ。