JP5269843B2 - Ｌｅｄ配光レンズ、そのｌｅｄ配光レンズを備えたｌｅｄ照明モジュール及びそのｌｅｄ照明モジュールを備えた照明器具 - Google Patents

Description

本発明は、ＬＥＤ配光レンズ、そのＬＥＤ配光レンズを備えたＬＥＤ照明モジュール、及びそのＬＥＤ照明モジュールを備えた照明器具に関する。

近年、消費電力が少なく長寿命な光源としてＬＥＤが用いられた照明器具が広く普及してきている。このような照明器具に用いられるＬＥＤ配光レンズは、ＬＥＤの光を効率よく前方に出射させるため、種々工夫が施されている。
図１２（ａ）は、ＬＥＤを光源とした照明器具に用いられるＬＥＤ配光レンズの一例を示している。
ここに示すＬＥＤ配光レンズ１００の底部１０１には、ＬＥＤ２００が配設されるＬＥＤ凹所３００が形成され、このＬＥＤ２００が発する光は、凸部入射面４００から入射し光出射面７００より前方へ出射される。またＬＥＤ凹所３００の側面となる側部入射面５００から入射した光は、臨界反射面６００で反射されそこから光出射面７００より前方へ出射されるように設計されている。
図１２（ａ）に示す実線の矢印は設計意図に沿った理想的な光路を示しており、ここでは光の出射角度が０°の場合を示している。

またＬＥＤ照明装置としては、下記特許文献１に記載のものが挙げられる。
ここに記載のＬＥＤ照明装置は、ＬＥＤに臨む凹部に光拡散処理が施された光入射面と、光入射面より入射した光のうち一部の光が全反射されるレンズ側面にある反射面と、反射面で反射された光が出射する前記ＬＥＤに面しないレンズ端面にある平面光出射面と、光入射面より入射された光のうち反射面で反射されない光が出射する凸状光出射面とを有している。

特開２０１０−１２９２０２号公報

しかしながら、図１２（ａ）に示すような従来のＬＥＤ配光レンズ１００においては、以下の問題点がある。
ＬＥＤ配光レンズ１００は、図１２（ａ）の実線で示す矢印のようにＬＥＤ２００が発する光がすべて光出射面７００より前方へ出射され、光ムラのない理想的な照射状態を目指して設計される。

ところが側部入射面５００に入射する光の一部に、側部入射面５００で反射しそこから凸部入射面４００よりＬＥＤ配光レンズ１００内を透過して、図１２（ｂ）の点線で示す矢印のような光路を辿るものがみられる。このように側部入射面５００で反射する特性を持つ設計意図に沿わない不本意な光の量の割合は、ＬＥＤ配光レンズ１００の素材、表面処理、光の入射角などが影響し一様ではなく、あったとしても微量である。しかし、上述の光路を辿る光の光出射面７００からの出射角度は、実線で示す理想的な光路を辿る光の出射角度と異なり、照明効果に影響を与える点が問題となる。すなわち、このような設計意図に沿わない光路を辿る光は、設計意図に沿った光路を辿る光とは違う出射角度で照射面を照射するため、設計意図の光路を辿る光と設計意図に沿わない光路を辿る光とが分離して投射される。すると照射面を強く照らす箇所とそうでない箇所とが生じ、光量の均一性を損なわれ、照射面に光ムラが生じてしまう。

特にＬＥＤ配光レンズ１００が、図１２（ｂ）に示すように照射面となる壁面８００に近接して設置される照明器具（不図示）に用いられた場合、上述の設計意図に沿わない不本意な光路は、壁面８００に対して略垂直に近い角度で強い光となって投射されるため、上述のような光ムラが現れてしまう。
なお、ここで凸部入射面４００を透過しない光も微量であるが発生するが、この場合は凸部入射面４００で反射され光出射面７００から出射されることがないので、光ムラに影響を与えず問題とならない（図１２（ｂ）の２点鎖線参照）。

上記特許文献１に記載のものは、光入射面の全面に光拡散処理を施し、光が光入射面によって拡散されるので、この光入射面が擬似光源となって配光特性の違いが小さくなり、色むらが低減されるというものである。
従って、このように光入射面を擬似光源となるように構成したとしても、上述のような不本意な光路を辿る光が不可避的に発生し、これが光ムラの要因となることが予想される。

本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、光ムラの低減を図ることができるＬＥＤ配光レンズ、そのＬＥＤ配光レンズを備えたＬＥＤ照明モジュール、及びそのＬＥＤ照明モジュールを備えた照明器具を提供することを目的とする。

本発明に係るＬＥＤ配光レンズは、底部にＬＥＤを配設し光を前方に出射させるＬＥＤ凹所と、前記ＬＥＤの光が出射される光出射面とを備えたＬＥＤ配光レンズであって、前記ＬＥＤ凹所の前記光出射面側角部には、前記光出射面方向に向かって形成された彫込部が設けられ、前記彫込部の内周面は拡散面とされていることを特徴とする。
この場合によれば、彫込部に入射する設計意図に沿わない不本意な光路を辿る光は、彫込部の内周面の拡散面で拡散されるので、それ以上の透過が抑制されるとともに、透過する場合でも拡散された状態で透過させることができる。
従って、光の強さが緩和され設計意図に沿った配光を実現することができ、光ムラを低減することができる。

また本発明において、前記光出射面の略中央には、前記底部側に向かって形成され且つその内周面が拡散面とされた穴部が設けられているものとしてもよい。
この場合によれば、彫込部と穴部の存在により、設計意図に沿わない不本意な光路を辿る光は、より確実に彫込部或いは穴部の内周面で拡散されるので、それ以上の透過が抑制されるとともに、透過する場合でも拡散された状態で透過させることができる。
従って、光の強さが緩和され設計意図に沿った配光を実現することができ、より一層光ムラを低減することができる。

さらに本発明において、前記光出射面の表面が断面略波型形状に形成されるとともに、前記穴部が平面視して略長方形状に形成されており、前記穴部の開口部の長辺が、前記ＬＥＤで照射する照射面に対して略平行になるように設けられるものとしてもよい。
この場合によれば、光出射面の表面が断面略波型形状に形成されているので、波型の傾斜部分から出射される光が斜め方向に出射され、光の照射方向を広げる制御を行うことができる。また穴部が平面視して略長方形状に形成されており、前記穴部の開口部の長辺が、前記ＬＥＤで照射する照射面に対して略平行になるよう設けられるものとすれば、横方向に広がる光を実現できる。

本発明のＬＥＤ照明モジュールは、複数のＬＥＤと、前記ＬＥＤを実装する基板と、上述のいずれかのＬＥＤ配光レンズが前記ＬＥＤのそれぞれに対応するように配置されたモジュール本体とを備えたものとすることができる。また本発明の照明器具は、先述のＬＥＤ照明モジュールを備えたものとすることができる。

本発明によれば、光ムラの低減を図ることができる。

（ａ）は本発明の第１実施形態に係るＬＥＤ配光レンズを説明するための模式的断面図であり、（ｂ）は同ＬＥＤ配光レンズの模式的部分破断斜視図である。 第１実施形態に係るＬＥＤ配光レンズの底部にＬＥＤを設置した場合の配光状態を説明するため模式的断面図である。 （ａ）は本発明の第２実施形態に係るＬＥＤ配光レンズを説明するための模式的断面図であり、（ｂ）は同ＬＥＤ配光レンズの模式的部分破断斜視図である。 第２実施形態に係るＬＥＤ配光レンズの底部にＬＥＤを設置した場合の配光状態を説明するため模式的断面図である。 （ａ）は本発明の第３実施形態に係るＬＥＤ配光レンズを説明するための模式的断面図であり、（ｂ）は同ＬＥＤ配光レンズの模式的部分破断斜視図である。 第３実施形態に係るＬＥＤ配光レンズの底部にＬＥＤを設置した場合の配光状態を説明するため模式的断面図である。 （ａ）は本発明の第４実施形態に係るＬＥＤ配光レンズを説明するための模式的断面図であり、（ｂ）は同ＬＥＤ配光レンズの模式的部分破断斜視図である。 第４実施形態に係るＬＥＤ配光レンズを説明するための平面図である。 （ａ）及び（ｂ）は第４実施形態に係るＬＥＤ配光レンズの底部にＬＥＤを設置した場合の配光状態を説明するため模式的断面図であり、（ａ）は図８のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は図８のＢ−Ｂ線断面図である。 図７〜図９に示すＬＥＤ配光レンズを備えたＬＥＤ照明モジュールの一例を示す外観斜視図であり、（ａ）はＬＥＤ照明モジュールの表面側斜視図、（ｂ）はＬＥＤ照明モジュールの裏面側斜視図を示している。 図１０に示すＬＥＤ照明モジュールを備えた照明器具の一例を示す外観斜視図である。 従来のＬＥＤ配光レンズの問題点を説明するための模式図であり、（ａ）は設計意図に沿った光路を示す模式的断面図、（ｂ）は設計意図に沿わない光路も示した模式的断面図である。

以下に本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
まずは、図１（ａ）、図１（ｂ）及び図２を参照しながら、本発明の第１実施形態に係るＬＥＤ配光レンズ１Ａについて説明する。なお、図２では説明のため、光が拡散される拡散面（Ｘ）を太線で示している。
ＬＥＤ配光レンズ１Ａは、透明のアクリル樹脂材などからなり、略円錐台形状の底面を上面１ｂにしたすり鉢形状に形成されている。
ＬＥＤ配光レンズ１Ａの底部１ａの中央部分には、ＬＥＤ凹所２が加工形成されており、ここにＬＥＤ３（発光ダイオード）が前方に光が出射されるように配設される（図２参照）。このＬＥＤ３はオンオフを制御する制御部（不図示）を備えた基板３ａに実装されている。

ＬＥＤ凹所２は有底の円筒形状に加工形成されており、光出射面７方向（上面１ｂ側）に掘り込まれた状態に形成されている。ＬＥＤ３の直上部分（ＬＥＤ凹所２の円筒形状の有底部分）はＬＥＤ３の設置側に向かって突出し湾曲形成された凸状入射面４となっている。
凸状入射面４の湾曲度合いは特に限定されるものではないが、効率よくＬＥＤ３が発する光を光出射面７に導くよう設計される。
またＬＥＤ凹所２の筒状壁部の内側面は、側部入射面５とされている。
すり鉢状の傾斜面は、側部入射面５から入射した光を光出射面７に向けて反射する臨界反射面６となっており、この傾斜角度は側部入射面５を透過した光を反射させて光出射面７に導くように設計されている。

ＬＥＤ配光レンズ１Ａの上面１ｂは、平面視において略円形状からなり、ＬＥＤ３の光を前方に出射させる光出射面７が形成されている。光出射面７の略中央には、底部１ａ側に向かって形成された穴部８が設けられている。
ここに示す穴部８は有底の円筒形状に加工形成されており、光出射面７側が開口部８０とされ、平面視して略正方形状に且つ底部１ａ側に向かって縦長の凹状に形成されている。平面視において略円形の穴部８はＬＥＤ凹所２と同心状に形成されている。図では、穴部８の内周面のうち、側面を８ａ、底面を８ｂで示している。

ＬＥＤ配光レンズ１Ａは、金型によって形成されるものとしてもよく、この場合、凸状入射面４、側部入射面５、臨界反射面６、光出射面７を形成する金型のキャビティ内には、研磨処理が施されている。研磨処理の方法は特に限定されるものではないが、研磨剤や研磨装置等によって鏡面状態になるまで研磨される。
研磨処理された金型でＬＥＤ配光レンズ１Ａを成型することにより、上述の各面４〜７を鏡面状態に作製することができる。そしてこのようにＬＥＤ配光レンズ１の所定の各面４〜７を鏡面状態に作製することにより、ＬＥＤ３が発する光を所望の状態で反射、透過させることができる。

一方、穴部８は、研磨処理が施されていない金型によって作製される。すなわち、穴部８が形成されるキャビティの部位は研磨処理を施さず成型すれば、穴部８の内周面が粗面となる。これによって穴部８の内周面を拡散面Ｘ（図２の太線参照）とすることができる。
もちろん積極的に穴部８が形成される箇所を粗し、穴部８の内周面（側面８ａ及び底面８ｂ）に粗面化処理（シボ加工）を施してもよい。

このように穴部８を形成することにより、設計意図に沿わない不本意な光路を辿る光を穴部８の内周面である側面８ａ或いは底面８ｂの拡散面Ｘで拡散させ、それ以上の透過が抑制されるとともに、透過する場合でも拡散された状態で透過させることができる。すなわち、照射面に悪影響を与える可能性のある不本意な光路は、光出射面７より出射されるまでの行程で穴部８の拡散面Ｘで拡散される。具体的な光路については後に詳しく説明する。

ここで穴部８の形状は平面視において図例の略円形状に限定されるものではなく、図５（ｂ）や図７（ｂ）等に示すような略方形状としてもよい。また長円形型（不図示）、楕円形状（不図示）などとしてもよい。
また光出射面７の表面形状も、図例の平坦面に限定されるものではなく、ハニカム形状のセルが複数構成された面としてもよいし、図７等に示す断面波型形状としてもよい。
穴部８の形状や光出射面７の表面形状などは、照明器具に用いられた場合の設置位置、使用目的などに応じて設定される。

さらに穴部８の側面８ａ及び底面８ｂに黒色などの塗装処理を行ってもよい。この場合は、穴部８の側面８ａ及び底面８ｂに当たった光が透過しないよう遮断することができるので、設計意図に沿わない光路を辿る光に起因する光ムラの問題を解消することができる。

ここでＬＥＤ配光レンズ１Ａのサイズは特に限定されるものではないが、例えば光出射面７の直径が１６．３ｍｍ〜１７．２ｍｍである場合は、基板３ａの上面からＬＥＤ配光レンズ１の上面１ｂまでの距離を１０．０ｍｍ〜１１．０ｍｍとし、ＬＥＤ凹所２の直径を５．５ｍｍ〜６．５ｍｍになるように形成するものが望ましい。穴部８の径は２．００ｍｍ〜３．００ｍｍ、深さは４．００ｍｍ〜５．００ｍｍになるように形成するものが望ましい。
穴部８の径が３．００ｍｍより大きくなると、光出射面７の面積が小さくなり、光の取り出し量が少なくなる傾向になるからである。一方、穴部８の径が２．００ｍｍより小さくなると、設計意図に沿わない光路を辿る光を拡散面Ｘで阻止しきれない傾向になる可能性があるからである。
また穴部８の深さが５．００ｍｍより深すぎると凸状入射面４が薄肉なり成型が困難な傾向になる。一方、穴部８の深さが４．００ｍｍより浅いと、設計意図に沿わない光路を辿る光を拡散面Ｘで阻止しきれない傾向となる可能性があるからである。

次に図２を参照しながら、ＬＥＤ３が発する光の光路について説明する。
図２では設計意図に沿った光の光路を実線で、設計意図に沿わない光の光路を点線で、凸状入射面４で反射される光の光路を２点鎖線で示している。
まず、ＬＥＤ３から発せられる光のほとんどは設計意図に沿ってＬＥＤ配光レンズ１Ａを透過して光出射面７から出射される。具体的には凸状入射面４から入射する光は、凸状入射面４を透過する際、若干屈折した後、光出射面７から前方に出射される。また側部入射面５から入射する光は、側部入射面５を透過する際、若干屈折した後、臨界反射面６に到達する。臨界反射面６に到達した光は臨界反射面６で反射して、光出射面７から前方に出射される。
これらの光出射面７から前方に向かって直進する光は、設計意図に沿った配光で出射され（図２の実線矢印参照）、照射面を均一な光量で略円形状に照らす。

ところが、微量とはいえ、凸状入射面４及び側部入射面５に入射されずそこで反射してしまう光がある。
２点鎖線で示す凸状入射面４に当たって反射する光は、ＬＥＤ配光レンズ１の底部１ａへと反射され、光出射面７に到達することがないので、光ムラなどの悪影響を与えることがない。一方、側部入射面５に当たって反射する光でその後、凸状入射面４を透過し光出射面７へ到達しそうな光路を描く光がある。しかしこれらは穴部８の側面８ａ或いは底面８ｂの拡散面Ｘに当たって光が拡散するので、照射面に強く当たる光のそれ以上の透過が抑制される（図２の点線矢印参照）。たとえ拡散面Ｘにあたってもなお、ＬＥＤ配光レンズ１Ａ内を光出射面７に向かって透過する光があったとしても、拡散面Ｘで拡散されているので、従来のように例えば略垂直に近い角度で投射される強い光として光出射面７から出射されることがない。
従って、設計意図に沿った配光を実現することができ、光ムラの低減を図ることができる。

続いて、図３（ａ）及び（ｂ）、図４を参照しながら、本発明の第２実施形態に係るＬＥＤ配光レンズ１Ｂについて説明する。なお、図４では説明のため、光が拡散される彫込部９に形成された拡散面（Ｙ）を太線で示している。また、上述の実施形態と共通する部分には共通の符号を付し、共通する説明は省略する。
本実施形態に係るＬＥＤ配光レンズ１Ｂは、ＬＥＤ凹所２の光出射面７側角部には、光出射面７方向に向かって形成された彫込部９が設けられている点で上述の実施形態と異なる。

ＬＥＤ配光レンズ１Ｂの底部１ａの中央部分には、ＬＥＤ凹所２が加工形成されており、ＬＥＤ３の直上部分はＬＥＤ３の設置側に向かって突出し湾曲形成された凸状入射面４となっている。ＬＥＤ凹所２の筒状壁部の内側面は側部入射面５とされている。彫込部９は、この凸状入射面４と側部入射面５の境目となるＬＥＤ凹所２の光出射面７側角部（ＬＥＤ凹所２の円筒形状の有底側角部）に形成され、凸状入射面４の外周に沿って光出射面７方向に向かって掘り込まれた状態に形成されている。

彫込部９の深さは、図例のものはＬＥＤ配光レンズ１Ｂの高さの３分の１程度になっているが、これに限定されず、光出射面７まで部分的に貫ぬかれて形成されたものとしてもよい。
また側部入射面５或いは凸状入射面４の各三面Ｙとの境目近傍は、設計意図の理論上、彫込部９（拡散面Ｙ）に入射することがないよう設計される。これにより、彫込部９による光量の損失を最小限に抑えることができる。
なお、図では、彫込部９の内周面のうち、凸状入射面４と連なる内側面を９ａ、側部入射面５と連なる外側面を９ｂで示している。

ＬＥＤ配光レンズ１Ｂは、第１実施形態と同様に金型によって形成されるものとしてもよい。この場合、凸状入射面４、側部入射面５、臨界反射面６、光出射面７が形成される金型のキャビティ内は研磨処理がなされている一方、彫込部９は、研磨処理が施されていない金型によって作製される。すなわち、彫込部９が形成されるキャビティの部位は研磨処理を施さず成型すれば、彫込部９の内周面（９ａ，９ｂ）が粗面となる。これによって彫込部９の内周面を拡散面Ｙ（図４の太線参照）とすることができる。もちろん積極的に彫込部９が形成される箇所を粗し、彫込部９の内周面（９ａ，９ｂ）に粗面化処理（シボ加工）を施してもよい。

このように彫込部９を形成することにより、設計意図に沿わない不本意な光路を辿る光を内周面である内側面９ａ，外側面９ｂの拡散面Ｙで拡散させ、それ以上の透過が抑制されるとともに、透過する場合でも拡散された状態で透過させることができる。光路については後に詳しく説明する。

ＬＥＤ配光レンズ１の上面１ｂは、平面視において略円形状からなり、ＬＥＤ３の光を前方に出射させる光出射面７が形成されている。
光出射面７の表面形状は、図例の平坦面に限定されるものではなく、ハニカム形状のセルが複数構成された面としてもよいし、図７等に示す断面波型形状としてもよい。
彫込部９の形状や光出射面７の表面形状などは、照明器具に用いられた場合の設置位置、使用目的などに応じて設定される。

彫込部９の内周面（９ａ，９ｂ）の全面には、黒色などの塗装処理を行ってもよい。これによれば、彫込部９の内周面（９ａ，９ｂ）に当たった光を透過しないよう遮ることができるので、設計意図に沿わない光路を辿る光に起因する光ムラの問題を解消することができる。
なお、彫込部９の内周面（９ａ，９ｂ）に粗面化処理もしくは塗装処理を行う場合は、側部入射面５まで加工しないよう留意することが必要である。設計意図に沿って光出射面７に到達するはずの光まで拡散或いは遮断してしまうからである。
またここでＬＥＤ配光レンズ１Ｂのサイズは第１実施形態と同様に特に限定されるものではないが、例えば彫込部９の深さは４．００ｍｍ〜５．００ｍｍになるように形成するものが望ましい。あまりに彫込部９の深さが４．００ｍｍより浅いと設計意図に沿わない光路を辿る光を拡散面Ｙで阻止しきれない可能性があるからである。

次に図４を参照しながら、ＬＥＤ３が発する光の光路について説明する。
図４でも設計意図に沿った光の光路を実線で、設計意図に沿わない光の光路を点線で、凸状入射面４で反射される光の光路を２点鎖線で示している。
まず、ＬＥＤ３から発せられる光のほとんどは設計意図に沿ってＬＥＤ配光レンズ１Ｂを透過して光出射面７から出射される。具体的には凸状入射面４から入射する光は、凸状入射面４を透過する際、若干屈折した後、光出射面７に向かって前方に出射される。また側部入射面５から入射する光は、側部入射面５を透過する際、若干屈折した後、臨界反射面６に到達する。臨界反射面６に到達した光は臨界反射面６で反射して、光出射面７に向かって前方に出射される。
これらの光出射面７から前方に向かって直進する光は、光ムラもなく、設計意図に沿った配光で出射され（図４の実線矢印参照）、照射面を均一な光量で略円形状に照らす。

ところが、上述と同様に微量とはいえ、凸状入射面４及び側部入射面５に入射されずそこで反射してしまう光がある。この光は、側部入射面５に当たって反射する光でその後、凸状入射面４を透過し光出射面７へ到達しそうな光路を描くが、彫込部９の存在により、その内側面９ａ或いは外側面９ｂの拡散面Ｙに当たって拡散し、それ以上の透過が抑制され（図４の点線矢印参照）、透過する場合でも拡散された状態で透過させることができる。
従って、設計意図に沿った配光を実現することができ、光ムラの低減を図ることができる。

続いて、図５（ａ）及び（ｂ）、図６を参照しながら、本発明の第３実施形態に係るＬＥＤ配光レンズ１Ｃについて説明する。なお、図６では説明のため、光が拡散される穴部８に形成された拡散面（Ｘ）、彫込部９に形成された拡散面（Ｙ）を太線で示している。また、上述の実施形態と共通する部分には共通の符号を付し、共通する説明は省略する。
本実施形態に係るＬＥＤ配光レンズ１Ｃの上面１ｂの光出射面７の略中央には、底部１ａ側に向かって形成された穴部８が設けられている。またＬＥＤ凹所２の光出射面７側角部（ＬＥＤ凹所２の円筒形状の有底側角部）に光出射面７方向に向かって掘り込まれた状態に形成された彫込部９が設けられている点で上述の実施形態と異なる。

穴部８は光出射面７側が開口部８０とされ、平面視して略正方形状に且つ底部１ａ側に向かって縦長の凹状に形成されている。従って側面視して縦長の長方形状の側面８ａが４面形成され、平面視して底面８ｂが略正方形状に形成されている。それ以外は、第１実施形態と同様であり、穴部８の形状も図例の平面視において略正方形状に限定されるものではなく、図１（ｂ）の略円形状や図７等に示すような略方形状の他、長円形型（不図示）、楕円形状（不図示）などとしてもよい。
また光出射面７の表面形状も、図例の平坦面に限定されるものではなく、ハニカム形状のセルが複数構成された面としてもよいし、図７等に示す断面波型形状としてもよい。
さらに彫込部９の形状、掘り込み深さ及び光出射面７の表面形状などは、照明器具に用いられた場合の設置位置、使用目的などに応じて設定される。
そして穴部８及び彫込部９に粗面化処理（シボ加工）を施してもよい点、黒色などの塗装処理を行ってもよい点は上述の実施形態と同様である。

次に図６を参照しながら、ＬＥＤ３が発する光の光路について説明する。
図６でも設計意図に沿った光の光路を実線で、設計意図に沿わない光の光路を点線で、凸状入射面４で反射される光の光路を２点鎖線で示している。
まず、ＬＥＤ３から発せられる光のほとんどは設計意図に沿ってＬＥＤ配光レンズ１Ｃを透過して光出射面７から出射される。具体的には凸状入射面４から入射する光は、凸状入射面４を透過する際、若干屈折した後、光出射面７に向かって前方に出射される。また側部入射面５から入射する光は、側部入射面５を透過する際、若干屈折した後、臨界反射面６に到達する。臨界反射面６に到達した光は臨界反射面６で反射して、光出射面７に向かって前方に出射される。
これらの光出射面７から前方に向かって直進する光は、光ムラもなく、設計意図に沿った配光で出射され（図６の実線矢印参照）、照射面を均一な光量で略円形状に照らす。

ところが、上述と同様に微量とはいえ、凸状入射面４及び側部入射面５に入射されず反射してしまう光がある。そのうちの側部入射面５に当たって反射する光で、その後、凸状入射面４を透過し光出射面７へ到達しそうな光路を描くものがあるが、この光は、穴部８の側面８ａ、底面８ｂ、彫込部９の内側面９ａ、外側面９ｂの拡散面Ｘ，Ｙに当たって拡散し、それ以上の透過が大幅に抑制され（図６の点線矢印参照）、透過する場合でも拡散された状態で透過させることができる。
従って、設計意図に沿った配光を実現することができ、光ムラの低減を図ることができる。

続いて、図７〜図９を参照しながら、本発明の第４実施形態に係るＬＥＤ配光レンズ１Ｄについて説明する。なお、図９（ａ）及び（ｂ）では説明のため、光が拡散される穴部８に形成された拡散面（Ｘ）、彫込部９に形成された拡散面（Ｙ）を太線で示している。また、上述の実施形態と共通する部分には共通の符号を付し、共通する説明は省略する。さらに図８ではＬＥＤ配光レンズ１Ｄと照射面２０の関係のみを図示しているが、実際は照明器具（図１１参照）に組み込まれて用いられる。

本実施形態に係るＬＥＤ配光レンズ１Ｄは、光出射面７の表面が断面波型形状に形成されるとともに、穴部８が平面視して略長方形状に形成されており、穴部８の開口部８０の長辺８ｃが、ＬＥＤ３で照射する照射面２０に対して略平行になるように設けられる点で上述の実施形態と異なる。
ＬＥＤ配光レンズ１Ｄの上面１ｂの光出射面７の略中央には、底部１ａ側に向かって形成された穴部８が設けられているともに、ＬＥＤ凹所２の光出射面７側角部には、光出射面７方向に向かって形成された彫込部９が設けられている点は第３実施形態と同様である。

穴部８は光出射面７側が開口部８０とされ、平面視して細長の略長方形状に且つ底部１ａ側に向かって凹状に形成されている。このように穴部８を平面視して細長の略長方形状とすることにより、凹所とした部分の面積を小さくすることができるので、全体の光の損失量を低くすることができるものでありながら、図９（ａ）に示すように設計意図に沿わない光を穴部８や彫込部９の拡散面Ｘ，Ｙで拡散させることができる。図中、８ａは穴部８の側面、８ｂは穴部８の底面、８ｃは穴部８の開口部８０の長辺、８ｄは穴部８の開口部８０の短辺を示している。
図８は、光出射面７の平面図であり、２点鎖線で照射面２０を示している。

光出射面７の表面形状は、断面波型形状に形成されており、図中７ａは波型の山部分、７ｂは谷部分、７ｃは傾斜部分を示している。この山部分７ａと谷部分７ｂとは穴部８の短辺８ｄと略平行に起伏するように形成されており、照明器具としてこのＬＥＤ配光レンズ１Ｄを設置する際には、照射面２０に対して例えば山部分７ａが直交する方向に配されることが望ましい。詳しくは図９（ａ）、図９（ｂ）を参照しながら、後に説明する。
なお、ここでＬＥＤ配光レンズ１Ｄの光出射面７に形成される隣り合う山部分７ａと山部分７ａの間隔は、特に限定されるものではなく、光を広げたい場合は、間隔を狭くすればよいし、光を直進させたい場合は、間隔を広くすればよい。例えば山部分７ａと山部分７ａの間隔が０．５ｍｍ〜１．５ｍｍになるように形成するものとしてもよい。
穴部８及び彫込部９の内周面（８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂ）に粗面化処理（シボ加工）を施してもよい点、黒色などの塗装処理を行ってもよい点は上述の実施形態と同様である。

次に図９（ａ）、図９（ｂ）を参照しながら、ＬＥＤ３が発する光の光路について説明する。
図９（ａ）、図９（ｂ）でも設計意図に沿った光の光路を実線で、設計意図に沿わない光の光路を点線で、凸状入射面４で反射される光の光路を２点鎖線で示している。
まず、ＬＥＤ３から発せられる光のほとんどは設計意図に沿ってＬＥＤ配光レンズ１Ｄを透過して光出射面７から出射される。具体的には凸状入射面４から入射する光は、凸状入射面４を透過する際、若干屈折した後、光出射面７に向かって前方に出射される。また側部入射面５から入射する光は、側部入射面５を透過する際、若干屈折した後、臨界反射面６に到達する。臨界反射面６に到達した光は臨界反射面６で反射して、光出射面７に向かって前方に出射される。このとき図９（ｂ）に示すように山部分７ａ（谷部分７ｂも同様）から出射される光は前方に直進する状態で出射される。
また図９（ａ）に示すように傾斜部分７ｃから出射される光は屈折して斜め横方向に出射される。すなわち、照射面２０に対して山部分７ａが直交する方向に配されているので、この傾斜部分７ｃから出射される光は照射面２０に対して略平行に、すなわち左右横方向に広がった光として出射される（図９（ａ）の実線矢印参照）。
これらの光出射面７から出射される光は、光ムラもなく、設計意図に沿った配光で出射され（図９（ａ）及び（ｂ）の実線矢印参照）、照射面２０は均一な光量で横方向（長辺８ｃ方向）に広がった略楕円形状に照らされる。

ところが、上述と同様に微量とはいえ、凸状入射面４及び側部入射面５に入射されずそこで反射してしまう光がある。そのうちの側部入射面５に当たって反射する光で、その後、凸状入射面４を透過し光出射面７へ到達しそうな光路を描くものがあるが、この光は、穴部８の側面８ａ、底面８ｂ、彫込部９の内側面９ａ、外側面９ｂの拡散面Ｘ，Ｙに当たって拡散し、それ以上の透過が大幅に抑制され（図９（ａ）及び（ｂ）の点線矢印参照）、透過する場合でも拡散された状態で透過させることができる。
従って、穴部８及び彫込部９の存在により光出射面７から設計意図に沿わない強い光の出射がより一層緩和され、設計意図に沿った配光を実現することができ、光ムラの低減を図ることができる。

以上の構成によれば、光出射面７の表面が断面略波型形状に形成されているので、光出射面７から出射される光を特定の方向（上述の例では照射面２０に対して左右横方向）に広げる制御を行うことができる。このときも設計意図に沿わない不本意な光路を辿る光は、穴部８、彫込部９の内周面（８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂ）で拡散されるので、それ以上の透過が抑制されるとともに、透過する場合でも拡散された状態で透過させることができる。
従って、特に照射面に対して近接して配置され且つ照射面を美しく照らすことが要求される間接照明などとして設置される照明器具に用いられるＬＥＤ配光レンズ１Ｄに好適とされる。

図１０（ａ）及び（ｂ）には、第４実施形態に係るＬＥＤ配光レンズ１Ｄを備えたＬＥＤ照明モジュール１０の一例を示している。なお、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）ではＬＥＤ３及び基板３ａの図示を説明のため省略し、図１０（ｂ）に示す部分拡大斜視図は、縦断面斜視図を示しているが、ＬＥＤ配光レンズ１Ｄの構造をわかりやすくするためハッチングを省略して示す。
ＬＥＤ照明モジュール１０は、複数のＬＥＤ（図８（ａ）、（ｂ）参照）と、ＬＥＤを実装する基板（図８（ａ）、（ｂ）参照）と、ＬＥＤ配光レンズ１ＤがＬＥＤのそれぞれに対応するように配置されたモジュール本体１０ａとを備えている。
モジュール本体１０ａは、所定の間隔を空けて適宜設けられた取付孔１０ｂが形成された基材１０ａａと、ＬＥＤ配光レンズ１Ｄが複数設けられる円筒部１０ａｂとを備えている。
取付孔１０ｂには照明器具として用いられる場合にビスなどの固定具（不図示）が挿通される。
図ではＬＥＤ配光レンズ１Ｄが長手方向に一列に配列されており、円筒部１０ａｂとＬＥＤ配光レンズ１Ｄとが一体に形成されている例を示している。
なお、モジュール本体１０ａとＬＥＤ配光レンズ１Ｄとを別体に形成し、ＬＥＤ配光レンズ１Ｄを後から組み込む構成としてもよい。

図１０（ｂ）に示すようにモジュール本体１０ａを裏面側からみるとすり鉢状の臨界反射面６とＬＥＤ凹所２が複数見える状態になっている。また、図１０（ｂ）の部分拡大斜視図に示すように、ＬＥＤ凹所２の有底部分は凸状入射面４が形成され、光出射面７方向に掘り込まれた状態に形成された彫込部９、光出射面７の略中央には穴部８が形成されている。
なお、ＬＥＤ照明モジュール１０の構成は図例のようにライン型のものに限定されるものではなく、ＬＥＤ配光レンズ１Ｄの数や配列状態もこれに限定されるものではない。ここでは５個のＬＥＤ配光レンズ１Ｄを一列に配したものを１モジュールとして構成しているが、例えば３個のＬＥＤ配光レンズ１Ｄを複数列配したものを１モジュールとしてもよい。またここでは一例として第４実施形態として説明したＬＥＤ配光レンズ１Ｄが設けられたＬＥＤ照明モジュール１０を説明したが、第１実施形態〜第３実施形態で説明したＬＥＤ配光レンズ１Ａ〜１Ｃ等を用いてもよいことは言うまでもない。

図１１は図１０（ａ）及び（ｂ）に示したＬＥＤ照明モジュール１０を備えた照明器具１１の一例である。このように上述したＬＥＤ配光レンズ１ＤをＬＥＤ照明モジュール１０とし、照明器具１１に組み込めば照明器具として使用できる。
図では長手方向に一列にＬＥＤ配光レンズ１Ｄが配列されたライン型の照明器具１１を示しており、棚下やショーケース、壁面などに間接照明として固定して使用される。
照明器具１１は、ＬＥＤに電圧を供給するための電源部などが内装され略直方体形状に形成された本体部１１ａと、本体部１１ａにビスなどの固定具１０ｃによって取り付けられるＬＥＤ照明モジュール１０とを備えている。ＬＥＤ照明モジュール１０は長手方向に複数個、連結具１１ｂによって連結されている。

これによれば、光ムラのない設計意図に沿った配光が実現できる照明器具１１とすることができ、ＬＥＤの特性を活かし消費電力が少なく長寿命な照明器具１１を構成することができる。特にＬＥＤ配光レンズ１Ｄの光出射面７から出射される光は、光ムラもなく、設計意図に沿った配光で出射され（図９（ａ）及び（ｂ）の実線矢印参照）、照射面を均一な光量で且つ横方向に広がった略楕円形状に照らすことができる。
従って、図例のようにＬＥＤ配光レンズ１Ｄを複数一列に並べて配置した照明器具１１とすれば、光ムラがなく照射面全体を明るく照らすことができ、光の演出効果を高めることができる。
なお、ここでは図示していないが、照射角度を自在に調整できる取付金具を備えたものとしてもよい。また照明器具１１の構成も図例に限定されるものではない。

１Ａ〜１Ｄ ＬＥＤ配光レンズ
２ ＬＥＤ凹所
３ ＬＥＤ
８ 穴部
９ 彫込部
１０ 照明モジュール
１１ 照明器具
Ｘ，Ｙ 拡散面

Claims (5)

1. 底部にＬＥＤを配設し光を前方に出射させるＬＥＤ凹所と、前記ＬＥＤの光が出射される光出射面とを備えたＬＥＤ配光レンズであって、
   前記ＬＥＤ凹所の前記光出射面側角部には、前記光出射面方向に向かって形成された彫込部が設けられ、前記彫込部の内周面は拡散面とされていることを特徴とするＬＥＤ配光レンズ。
2. 請求項１において、
   前記光出射面の略中央には、前記底部側に向かって形成され且つその内周面が拡散面とされた穴部が設けられていることを特徴とするＬＥＤ配光レンズ。
3. 請求項１または請求項２において、
   前記光出射面の表面が断面略波型形状に形成されるとともに、前記穴部が平面視して略長方形状に形成されており、前記穴部の開口部の長辺が、前記ＬＥＤで照射する照射面に対して略平行になるように設けられることを特徴とするＬＥＤ配光レンズ。
4. 複数のＬＥＤと、
   前記ＬＥＤを実装する基板と、
   請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の複数のＬＥＤ配光レンズが前記ＬＥＤのそれぞれに対応するように配置されたモジュール本体とを備えたことを特徴とするＬＥＤ照明モジュール。
5. 請求項４に記載のＬＥＤ照明モジュールを備えたことを特徴とする照明器具。

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