JP5279685B2

JP5279685B2 - 照明装置

Info

Publication number: JP5279685B2
Application number: JP2009256981A
Authority: JP
Inventors: 絵里香阪; 俊之米田; 信高小林; 健吾石井
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp; Mitsubishi Electric Lighting Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp; Mitsubishi Electric Lighting Corp
Priority date: 2009-11-10
Filing date: 2009-11-10
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2029-11-10
Also published as: JP2011103190A

Description

この発明は、一つもしくは一組の光学部品で複数の光源の配光を制御する光源装置に関する。

発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」と呼ぶ。）などの光源を用いた照明装置がある。ＬＥＤには、１つのパッケージのなかに複数のＬＥＤ素子が配置されたマルチチップＬＥＤがある。マルチチップＬＥＤを用いることにより、１つの照明装置で用いるパッケージの数を少なくすることができるので、照明装置の製造コストを抑えることができる。
マルチチップＬＥＤには、ＬＥＤ素子が一列に並ぶなど、ＬＥＤ素子の配置が回転非対称なものがある。

特開２００７−５２１８号公報

マルチチップＬＥＤが放射した光の配光を、反射鏡やレンズなどの光学部品を用いて制御する場合、マルチチップＬＥＤ内のＬＥＤ素子の位置が異なることから、ＬＥＤ素子ごとに異なる配光特性となる。特に、マルチチップＬＥＤ内のＬＥＤ素子の配置が回転非対称である場合、全体としての配光特性も回転非対称となる。
この発明は、例えば上記のような課題を解決するためになされたものであり、複数の光源の配置が回転非対称な場合であっても、回転対称な配光特性を得ることを目的とする。

本発明にかかる光源装置は、複数の光源と、光学部品とを有し、
上記複数の光源は、略長方形状の所定の配置領域内に配置され、
上記光学部品は、上記複数の光源が放射した放射光の配光特性を変換し、上記配置領域の長辺方向よりも上記配置領域の短辺方向に上記放射光を拡散させることを特徴とする。

この発明にかかる光源装置によれば、配置領域の長辺方向と短辺方向との区別をなくし、回転対称な配光特性を得ることができる。

実施の形態１における照明装置１００の外観の一例を示す斜視図。実施の形態１における照明装置１００の内部構造の一例を示す側面視断面図。実施の形態１におけるＬＥＤパッケージ１３０の一例を示す正視図。実施の形態１におけるレンズ１２０の一例を示す正視図。実施の形態１における照明装置１００の配光特性を説明するための説明図。実施の形態１における照明装置１００の配光特性を説明するための説明図。実施の形態１における照明装置１００の配光特性を説明するための説明図。実施の形態１におけるＬＥＤパッケージ１３０の別の例を示す正視図。実施の形態２におけるレンズ１２０の出射面１２３の形状の一例を示す正視図（断面図）。実施の形態３におけるケース１１０の構造の一例を示す正視図（断面図）。実施の形態４におけるレンズ１２０の構造の一例を示す正視図。

実施の形態１．
実施の形態１について、図１〜図８を用いて説明する。

図１は、この実施の形態における照明装置１００の外観の一例を示す斜視図である。
照明装置１００（光源装置）は、ケース１１０、レンズ１２０（光学部品）を有する。ケース１１０には、レンズ１２０と係合する光学係合部１１５がある。

図２は、この実施の形態における照明装置１００の内部構造の一例を示す側面視断面図である。
照明装置１００は、更に、ＬＥＤパッケージ１３０、基板１４０、点灯装置１５０を有する。

ＬＥＤパッケージ１３０（光源パッケージ）は、複数のＬＥＤ素子（光源素子）を１つにパッケージングしたものである。ＬＥＤパッケージ１３０は、基板１４０の上に実装されている。点灯装置１５０は、基板１４０に実装されたＬＥＤパッケージ１３０に対して電力を供給する。ＬＥＤパッケージ１３０のＬＥＤ素子は、点灯装置１５０から供給された電力により発光する。
レンズ１２０は、ＬＥＤパッケージ１３０の正面に配置されている。レンズ１２０は、ＬＥＤパッケージ１３０のＬＥＤ素子が放射した光の配光を制御して、照明装置１００に所定の配光特性を与える。
なお、照明装置１００は、レンズ１２０とＬＥＤパッケージ１３０との組を複数有してもよい。

図３は、この実施の形態におけるＬＥＤパッケージ１３０の一例を示す正視図である。
ＬＥＤパッケージ１３０は、いわゆるマルチチップＬＥＤであり、複数のＬＥＤ素子１３３を有する。また、ＬＥＤパッケージ１３０は、パッケージ１３１、複数の電極１３２ａ，１３２ｂ、蛍光体樹脂１３５を有する。

パッケージ１３１は、ＬＥＤパッケージ１３０の本体である。電極１３２ａ，１３２ｂは、パッケージ１３１の対向する側面に設けられている。パッケージ１３１の正面中央には、略円錐台状（すり鉢状、略円柱状など他の形状であってもよい）の凹部が設けられている。配置領域１３４は、パッケージ１３１凹部の底面に設けられた略長方形状の領域である。複数のＬＥＤ素子１３３は、配置領域１３４内に並べて配置されている。配置領域１３４には、例えば、７個のＬＥＤ素子１３３が一列に並べて配置されている。なお、ＬＥＤ素子１３３の数は、７個に限らず、８個以上でも６個以下でもよい。
蛍光体樹脂１３５は、透明の樹脂に蛍光体を混ぜ込んだものである。蛍光体樹脂１３５は、ＬＥＤ素子１３３の上を覆い、パッケージ１３１凹部を充填している。

複数のＬＥＤ素子１３３は、例えば直列に電気接続されている。電極１３２ａ，１３２ｂ間に電圧を印加すると、ＬＥＤ素子１３３に電圧が加わり発光する。ＬＥＤ素子１３３は、例えば青色光を放射する。ＬＥＤ素子１３３が放射した光の一部は、蛍光体樹脂１３５に混入された蛍光体が吸収する。ＬＥＤが放射した光を吸収した蛍光体は、励起され、波長の異なる光（例えば黄色光）を放射する。ＬＥＤが放射した青色光と、蛍光体が放射した黄色光とが混合することにより、ＬＥＤパッケージ１３０は、白色に見える光を放射する。

図４は、この実施の形態におけるレンズ１２０の一例を示す正視図である。
レンズ１２０は、例えばアクリルやポリカーボネートなどの透明な材料で形成されている。レンズ１２０は、入射面１２１、反射面１２２、出射面１２３、つば部１２４、爪部１２５を有する。

入射面１２１は、ＬＥＤパッケージ１３０が放射した光を入射する面である。入射面１２１の形状は、例えば、球面の一部である。
反射面１２２は、入射面１２１から入射した光の一部を反射して、出射面１２３の方向へ曲げる。反射面１２２は、金属皮膜などにより光を反射するよう加工したものであってもよいし、レンズ１２０外部との屈折率の差により、入射角の大きい光を全反射する構成であってもよい。反射面１２２の形状は、例えば、入射面１２１を構成する球面の中心を焦点とする回転放物面である。
出射面１２３は、レンズ１２０が入射した光を外部に出射する面である。出射面１２３には、凹凸が設けられている。出射面１２３の全体の形状は、例えば、反射面１２２を構成する回転放物面の軸上に中心を有する円である。出射面１２３の凹凸の形状は、例えば、複数の円柱の側面の一部を並べた形状である。出射面１２３の凹凸を構成する複数の円柱の軸は、互いに平行である。

つば部１２４は、出射面１２３の外周に設けられたつば状の部分である。つば部１２４の下面には、出射面１２３と連続する凹凸が設けられている。つば部１２４は、ケース１１０と係合する形状である。ケース１１０とつば部１２４とが係合することにより、レンズ１２０の位置が定まる。これにより、レンズ１２０は、例えば、配置領域１３４の中心が、入射面１２１を構成する球面の中心に一致し、ＬＥＤ素子１３３が放射する光の中心方向が、反射面１２２を構成する回転放物面の中心軸の方向と平行となる位置に配置される。
爪部１２５は、つば部１２４から外側に突出した部分である。爪部１２５は、ケース１１０の光学係合部１１５と係合する形状である。光学係合部１１５と爪部１２５とが係合することにより、レンズ１２０の向きが定まる。これにより、レンズ１２０の向きは、例えば、出射面１２３の凹凸を構成する円柱の軸の向きがＬＥＤパッケージ１３０の配置領域１３４の長辺方向と一致する向きになる。

図５は、この実施の形態における照明装置１００の配光特性を説明するための説明図である。
この図は、複数のＬＥＤ素子１３３のうち、配置領域１３４の中心に位置するＬＥＤ素子１３３（以下「ＬＥＤ素子１３３ａ」と呼ぶ。）が放射した光が、ＬＥＤパッケージ１３０の配置領域１３４の短辺方向に垂直な面（以下「短辺垂直面」と呼ぶ。）内において進む光路の一例を表わす。

ＬＥＤ素子１３３ａが放射した光は、入射面１２１を透過してレンズ１２０内へ入射する。ＬＥＤ素子１３３ａは、入射面１２１を構成する球面のほぼ中心に位置するので、ＬＥＤ素子１３３ａが放射した光は、入射面１２１ではほとんど屈折せず、ほぼ直進する。入射面１２１から入射した光の一部は、そのまま出射面１２３へ向かい、残りの光は、反射面１２２に当たって反射する。ＬＥＤ素子１３３ａは、反射面１２２を構成する回転放物面のほぼ焦点に位置するので、反射面１２２で反射した光は、回転放物面の軸にほぼ平行な光になる。出射面１２３を構成する円柱の軸は、配置領域１３４の長辺方向と平行なので、短辺垂直面による出射面１２３の断面の形状は、直線である。反射面１２２で反射した光は、出射面１２３でほとんど屈折せず、ほぼ直進する。反射面１２２で反射せず入射面１２１から直接来た光は、出射面１２３で屈折し、やや拡散した方向に放射される。

図６は、この実施の形態における照明装置１００の配光特性を説明するための説明図である。
この図は、複数のＬＥＤ素子１３３のうち、配置領域１３４の端に位置するＬＥＤ素子１３３（以下「ＬＥＤ素子１３３ｂ」と呼ぶ。）が放射した光が、短辺垂直面内において進む光路の一例を表わす。

ＬＥＤ素子１３３ｂは、入射面１２１を構成する球面の中心からずれた位置にあるので、入射面１２１で屈折する。更に、反射面１２２で反射した光は、回転放物面の軸に平行な光とならず、やや斜めに進む。また、ＬＥＤ素子１３３ｂが放射した光が出射面１２３に垂直に当たる位置は、出射面１２３の中心よりもＬＥＤ素子１３３ｂがある側にずれた位置になるので、ＬＥＤ素子１３３ｂがある側は、拡散が狭く、逆の側は、拡散が広くなる。

ＬＥＤ素子１３３ｂと左右対称な位置にもＬＥＤ素子１３３が配置されているので、短辺垂直面内における配光特性は、全体として左右対称となるが、ＬＥＤパッケージ１３０内のＬＥＤが１個の場合と比較すると、やや拡散の大きい配光特性となる。

図７は、この実施の形態における照明装置１００の配光特性を説明するための説明図である。
この図は、複数のＬＥＤ素子１３３が放射した光が、ＬＥＤパッケージ１３０の配置領域１３４の長辺方向に垂直な面（以下「長辺垂直面」と呼ぶ。）内において進む光路の一例を表わす。

複数のＬＥＤ素子１３３は一列に並んでいるので、長辺方向から見るとすべて真ん中に位置する。したがって、ＬＥＤ素子１３３が放射した光が出射面１２３に到達するまでの光路は、図５で説明したＬＥＤ素子１３３ａが放射した光の光路と同じである。
出射面１２３には凹凸が設けられているので、出射面１２３に到達した光は、到達した位置により様々な方向へ屈折する。このため、長辺垂直面内における配光特性は、出射面１２３が平らな場合と比較して、拡散の大きい配光特性となる。出射面１２３の凹凸の高さや角度を変えれば、拡散の程度が変化する。

仮に、出射面１２３が平らだったとすると、短辺垂直面内における配光特性のほうが長辺垂直面内における配光特性よりも拡散の大きい配光特性になる。
出射面１２３に凹凸を設けることにより長辺垂直面内における配光特性を拡散が大きな配光特性とすることにより、長辺垂直面内における配光特性を、短辺垂直面内における配光特性と同程度の拡散を持つ配光特性にすることができる。これにより、照明装置１００の配光特性を、配置領域１３４の長辺方向と短辺方向との区別なく、回転対称な配光特性にすることができる。

図８は、この実施の形態におけるＬＥＤパッケージ１３０の別の例を示す正視図である。
この例に示したＬＥＤパッケージ１３０は、１７個のＬＥＤ素子１３３が３列（６個・５個・６個）に並んでいる。このように、複数のＬＥＤ素子１３３は、１列ではなく、２列以上に並んでいてもよい。また、各列のＬＥＤ素子１３３は、この例のように列ごとにずれた位置に並んでいてもよいし、碁盤の目状に並んでいてもよい。配置領域１３４が正方形ではなく長方形でありさえすれば、配置領域１３４内のＬＥＤ素子１３３の配置は問わない。

いずれにしろ、配置領域１３４が長方形である場合、出射面１２３が平らだったとすると、短辺垂直面内における配光特性のほうが長辺垂直面内における配光特性よりも拡散の大きい配光特性になる。したがって、出射面１２３に凹凸を設けることにより長辺垂直面内における配光特性を拡散が大きな配光特性とすることにより、長辺垂直面内における配光特性を、短辺垂直面内における配光特性と同程度の拡散を持つ配光特性にし、照明装置１００の配光特性を、配置領域１３４の長辺方向と短辺方向との区別なく、回転対称な配光特性にすることができる。

この実施の形態における光源装置（照明装置１００）は、複数の光源（ＬＥＤ素子１３３）と、光学部品（レンズ１２０）とを有し、上記複数の光源は、略長方形状の所定の配置領域１３４内に配置され、上記光学部品は、上記複数の光源が放射した放射光の配光特性を変換し、上記配置領域１３４の長辺方向よりも上記配置領域１３４の短辺方向に上記放射光を拡散させるので、配置領域１３４の長辺方向と短辺方向との区別なく、回転対称な配光特性を得ることができる。

上記光学部品は、上記放射光を外部に出射する出射面１２３を備えるレンズ１２０を有し、上記レンズ１２０の出射面１２３は、上記配置領域１３４の長辺方向よりも上記配置領域１３４の短辺方向に上記放射光を拡散させる形状であるので、配置領域の長辺方向と短辺方向との区別なく、回転対称な配光特性を得ることができる。

上記レンズ１２０の出射面１２３は、上記配置領域１３４の短辺方向に略垂直な平面（短辺垂直面）による断面形状が、上記配置領域１３４の長辺方向に略垂直な平面による断面形状（長辺垂直面）よりも凹凸の角度が小さいので、上記配置領域１３４の長辺方向よりも上記配置領域１３４の短辺方向に上記放射光を拡散させることができる。

上記レンズ１２０の出射面１２３は、上記配置領域１３４の短辺方向に略垂直な平面（短辺垂直面）による断面形状が略直線状であるので、上記配置領域１３４の長辺方向よりも上記配置領域１３４の短辺方向に上記放射光を拡散させることができる。

上記光源装置は、光学係合部１１５を有し、上記光学係合部１１５は、上記光学部品と係合することにより、上記光学部品と上記複数の光源が配置された配置領域１３４との位置関係を定めるので、組み立て時の位置合わせが容易であり、光源装置の製造コストを抑えることができる。

この実施の形態における照明装置１００は、上記光源装置と、上記複数の光源を点灯させる点灯装置１５０とを有するので、配置領域の長辺方向と短辺方向との区別なく、回転対称な配光特性を得ることができる。

なお、この例では、ＬＥＤパッケージ１３０が放射した光の配光を制御する光学部品は、レンズ１２０だけであるが、光学部品は、レンズ・鏡など複数の部品を組み合わせたものであってもよい。

以上説明した照明装置１００は、ＬＥＤ素子１３３をｍ列×ｎ列（ただしｍ＞ｎ）で配置したマルチチップＬＥＤ（ＬＥＤパッケージ１３０）と、前記マルチチップＬＥＤの発光面に対向する位置に設置されたレンズ１２０とを有し、前記レンズ１２０の出射面１２３は前記ＬＥＤ素子１３３がｎ列並ぶ方向（短辺方向）の拡散能力が、ｍ列並ぶ方向（長辺方向）の拡散能力に比べ高い異方性を有する。
これにより、ＬＥＤ発光面の光の強度分布が光軸に対し回転対称でないマルチチップＬＥＤを光源に用いた場合においても、照射面に回転対称な光を照射することができる。

また、照明装置１００は、前記レンズ１２０の側面に位置決め凸部（爪部１２５）を有し、それに対応する凹部（光学係合部１１５）を有するレンズホルダー（ケース１１０）を組み合わせている。
レンズホルダーにより、レンズ１２０がＬＥＤ光軸を回転軸とした方向に回転することを抑えることができ、これによりＬＥＤチップ（ＬＥＤ素子１３３）の並び方とレンズ出射面１２３に設置された異方性を有する拡散加工の光拡散方向の正確な位置決めが行えることで、照射面における光の制御により高い効果を示す。

照明装置１００は、ＬＥＤパッケージ１３０とレンズ１２０とレンズホルダー（ケース１１０）とを備える。
レンズ１２０は、ＬＥＤパッケージ１３０の正面（ＬＥＤパッケージ１３０が光を出射する側）に配置されている。ＬＥＤパッケージ１３０とレンズ１２０とは、高反射のレンズホルダーにより位置決めされ、ＬＥＤパッケージ１３０の光軸とレンズ１２０の軸とは一致またはほぼ一致する。

ＬＥＤパッケージ１３０は、白色光を発する。ＬＥＤパッケージ１３０は、セラミックスパッケージ（パッケージ１３１）と例えば１０個のＬＥＤ素子１３３とを備える。
セラミックスパッケージ１３１は、中心部分に円柱状の凹部を有する。ＬＥＤ素子１３３は、セラミックスパッケージ１３１の凹部に、例えばＸ軸方向（長辺方向）に７列Ｙ軸方向（短辺方向）に１列で配置されている。また、セラミックスパッケージ１３１の凹部には、蛍光体を混入したシリコーン樹脂（蛍光体樹脂１３５）が充填されている。
ＬＥＤ素子１３３は、青色光を発する発光体であり、蛍光体は、ＬＥＤ素子１３３から発せられた青色光を黄色光に波長変換する。
セラミックスパッケージ１３１は、電力供給用の電極１３２ａ，１３２ｂを有する。電極１３２ａ，１２３ｂに印加された電力は、例えばワイヤを介してＬＥＤ素子１３３に供給される。

レンズ１２０は、光軸を回転の中心とした概ね回転体である。レンズ１２０の形状は、概ね釣鐘状またはコップ状である。ただし、レンズ１２０は、中空ではなくソリッドである。レンズ１２０は、アクリル樹脂、ポリカーボネイト樹脂あるいはガラスなどの透明な材料（レンズ素材）で形成されている。
レンズ１２０は、ＬＥＤパッケージ１３０の発光面に対向するよう設置されている。レンズ１２０には、ＬＥＤパッケージ１３０に対向する部分に入光凹部（入射面１２１）が存在する。入光凹部の形状は、ＬＥＤパッケージ１３０内に中心を持つ球面の一部となっている。球の中心は、例えばＬＥＤパッケージ１３０の中心と一致している。
レンズ１２０の反射面１２２は、ＬＥＤパッケージ１３０内に焦点を持つ回転放物面形状をしている。回転放物面の焦点は、例えば入光凹部を構成する球の中心と一致している。
レンズ１２０の出射面１２３は、ＬＥＤパッケージ１３０の発光面に平行でＬＥＤパッケージ１３０の光軸上に中心を持つ円を基準面とする。出射面１２３は、その基準面の上に、Ｘ軸方向（長辺方向）に平行に伸びる円柱の一部をＹ軸方向（短辺方向）に複数並べて設置された形状である。出射面１２３の側面には、つば部１２４が設けられている。つば部１２４は、例えば、出射面１２３と同心円の形状である。
レンズつば部（つば部１２４）の側面には、位置決め凸部（爪部１２５）が設けられている。位置決め凸部は、成形の際のゲートを兼用している。すなわち、樹脂などのレンズ１２０の材料をレンズ１２０の型に流し込んで成形する際、材料を型に流し込むための入り口（ゲート）に当たる部分を、成形後、位置決め凸部として利用する。

レンズホルダー（ケース１１０）は、レンズ１２０を設置する凹部を有する。凹部は、レンズ１２０の反射面１２２と干渉しない大きさを有する。また、レンズつば部１２４を支える環状凹部を有する。環状凹部の側面には、位置決め凸部に対応する位置決め凹部（光学係合部１１５）が存在する。

ＬＥＤ素子１３３から発した青色光は、パッケージ１３１の凹部内に充填されている蛍光体によって波長変換されながら広がり、ＬＥＤパッケージ１３０の発光面のほぼ全域から出射する。この際、ＬＥＤ素子１３３から遠ざかるにつれ単位面積当たりの光量が落ちる。よって、ＬＥＤパッケージ１３０が放射する光の強度分布は、ＬＥＤ素子１３３近傍では強度が強く、離れるにつれ強度が低くなる。よって、ＬＥＤパッケージ１３０の発光面の光の強度分布は、Ｙ軸方向（短辺方向）よりもＸ軸方向（長辺方向）に広がりを持っている。

レンズ１２０は、ＬＥＤパッケージ１３０から発した光を入光凹部（入射面１２１）から入射し、入射した光を反射面１２２で反射して、反射した光を出射面１２３から出射する。
ＬＥＤパッケージ１３０から出射して入光凹部に到達した光は、入光凹部の中心がＬＥＤパッケージ１３０の中心と一致しているため、屈折の作用をあまり受けずにレンズ１２０内に入射される。入射した光のうち、反射面１２２へ向かう光は、反射面１２２で全反射した後、出射面１２３へ向かう。一方、残りの入射した光は、直接、出射面１２３へ向かう。出射面１２３へ到達した光は、出射面１２３に形成された円柱の中心軸と平行な面（短辺垂直面）と、垂直な面（長辺垂直面）とで、異なる屈折作用を受ける。Ｘ−Ｚ平面（短辺垂直面）上の光は、出射面１２３が平面であるため拡散が弱い。一方、Ｙ−Ｚ平面（長辺垂直面）上の光は、界面が円状であり、この円状の界面で各々の方向に屈折され、拡散機能が発揮される。
よって、レンズ１２０は、ＬＥＤパッケージ１３０の光の強度分布が狭い軸方向（短辺方向）の光を、分布が広い軸方向（長辺方向）の光よりも拡散させる。このため、ＬＥＤパッケージ１３０の光を照射面において回転対称に近く集光することができる。また、照度むらを軽減できる。

なお、レンズ入光部（入射面１２１）、反射面（反射面１２２）の形状は、異なる形状でもよく、例えば、回転楕円形状や回転双曲面形状、回転多項式面などの形状であってもよい。
また、位置決め凸部（爪部１２５）の位置は、いずれの位置であってもよいが、位置決め凸部を成形の際のゲートと兼ねて設置する場合、Ｘ軸方向（長辺方向）から材料が流れ込む位置に取り付けるのが好ましい。出射面に形成された円柱がＸ軸方向に延びているため、位置決め凸部をＸ軸方向（長辺方向）と平行な位置に取り付けることにより、成形時に材料が流動しやすくなる。

実施の形態２．
実施の形態２について、図９を用いて説明する。
なお、実施の形態１と共通する部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。

図９は、この実施の形態におけるレンズ１２０の出射面１２３の形状の一例を示す正視図（断面図）である。
出射面１２３の凹凸の形状は、例えば、複数の回転楕円体面の一部を複数並べた形状である。出射面１２３の凹凸を構成する複数の回転楕円体の回転軸は、長軸方向であり、互いに平行である。また、出射面１２３の凹凸を構成する回転楕円体の回転軸の向きがＬＥＤパッケージ１３０の配置領域１３４の長辺方向と一致する向きになるよう、レンズ１２０を配置する。

このように、出射面１２３の形状は、短辺垂直面による断面にも凹凸が現れる形状であってもよい。その場合、長辺垂直面内における配光特性だけでなく、短辺垂直面内における配光特性も、拡散の大きい配光特性になる。
この例では、出射面１２３の凹凸を構成する回転楕円体の回転軸が長軸方向であり、配置領域１３４の長辺方向と一致する向きなので、短辺垂直面内における凹凸の角度は、長辺垂直面内における凹凸の角度よりも小さい。このため、短辺垂直面内における配光特性の拡散度合いは、長辺垂直面内における配光特性の拡散度合いよりも小さくなる。これにより、長辺垂直面内における配光特性と、短辺垂直面内における配光特性とを、同程度の拡散を持つ配光特性にし、照明装置１００の配光特性を、配置領域１３４の長辺方向と短辺方向との区別なく、回転対称な配光特性にすることができる。
実験により得られたデータによれば、配置領域１３４の短辺方向の長さに対して、長辺方向の長さがｎ倍（ｎは１より大きい実数）である場合、回転楕円体の短軸の長さに対して、長軸の長さを^４√ｎ（ｎの４乗根）倍以上√ｎ（ｎの平方根）倍以下にすれば、長辺垂直面内における配光特性と、短辺垂直面内における配光特性とを、同程度の拡散を持つ配光特性にすることができる。

なお、出射面１２３の凹凸の形状は、円柱側面や回転楕円体面の一部に限らず、トーラス面の一部など他の形状であってもよい。いずれにしても、短辺垂直面内における凹凸の角度が、長辺垂直面内における凹凸の角度より小さければ、短辺垂直面内における配光特性の拡散度合いは、長辺垂直面内における配光特性の拡散度合いよりも小さくなる。これにより、長辺垂直面内における配光特性と、短辺垂直面内における配光特性とを、同程度の拡散を持つ配光特性にし、照明装置１００の配光特性を、配置領域１３４の長辺方向と短辺方向との区別なく、回転対称な配光特性にすることができる。

以上説明した照明装置１００において、レンズ１２０の出射面１２３には、Ｘ軸方向（長辺方向）、Ｙ軸方向（短辺方向）の各方向に異なる曲率を持つ凸部を複数平行に配置している。この凸部は、例えば、Ｘ軸方向を長軸、Ｙ軸方向を短軸とする回転楕円体である。
レンズ１２０は、ＬＥＤパッケージ１３０から発した光を入光凹部（入射面１２１）から入射し、入射した光を反射面１２２で反射して、反射した光を出射面１２３から出射する。
ＬＥＤパッケージ１３０から出射し入光凹部に到達した光は、入光凹部の中心がＬＥＤパッケージ１３０の中心と一致しているため、屈折の作用をあまり受けずにレンズ１２０内に入射される。入射した光のうち、反射面１２２へ向かう光は、反射面１２２で全反射した後、出射面１２３へ向かう。一方、残りの入射した光は、直接、出射面１２３へ向かう。出射面１２３へ到達した光は、出射面１２３に形成された回転楕円体の長軸方向と平行な面（短辺垂直面）と回転楕円体の短軸方向と平行な面（長辺垂直面）とで、異なる屈折作用を受ける。Ｙ−Ｚ平面（長辺垂直面）における回転楕円体の曲率は、Ｘ−Ｚ平面（短辺垂直面）における回転楕円体の曲率に比べ小さいため、Ｙ−Ｚ平面（長辺垂直面）の光は、Ｘ−Ｚ平面（短辺垂直面）の光よりも、広く拡散される。
よって、レンズ１２０は、ＬＥＤパッケージ１３０の光の強度分布が狭い軸方向（短辺方向）の光を、分布が広い軸方向（長辺方向）の光よりも拡散させる。このため、ＬＥＤパッケージ１３０の光を照射面において回転対称に近く集光することができる。また、照度むらを軽減できる。

レンズ１２０の出射面１２３の凸部におけるＸ軸方向（長辺方向）の曲率とＹ軸方向（短辺方向）の曲率との比は、ＬＥＤパッケージ１３０の形状と相関関係を持つ。光源の長軸径（長辺）と短軸径（短辺）の比がｎ：１であれば、出射面に設置した回転楕円体の長軸と短軸の比は√ｎ〜^４√ｎ：１の場合に、照射面で回転対称形に集光することができる。例えば、光源の長軸径：短軸径が１０：１の場合、レンズ出射面が鏡面状（平面）であれば、照射面は、光源の長軸径の方向に長く伸びる楕円形となり回転対称形に集光できないのに対し、レンズ出射面に長軸：短軸が２：１の回転楕円体の凸部を設置すれば、回転対称形に集光できる。
このように、レンズ出射面１２３に異方性を有する拡散加工を施すことにより、マルチチップＬＥＤを光源に用いた場合でも、照射面に回転対称形に集光することができる。

以上のように、レンズ出射面１２３上に異方性を有する形状を設置することにより、光源にマルチチップＬＥＤを使用した場合に照射面にできる非回転対称な照度むらをなくし、照射面に回転対称な光とすることができる。

なお、各構成部材の材質、形状などは、上述した例に限らない。
例えば、レンズ出射面１２３に設置する凹凸の形状は、半径の異なる円柱や曲率の異なる回転楕円体が混合した形状であってもよい。
また、レンズ出射面１２３を別部品とする構成であってもよい。すなわち、レンズ１２０の出射面１２３は平面状とし、その上にシートを設置する。シートは、上述した（凹凸のある）出射面１２３と同様の異方性拡散機能を有する。位置決め機能として、シートには、爪部１２５に対応する凸部を設ける。これにより、出射面１２３に凹凸がある場合と同様の効果を得ることができる。

実施の形態３．
実施の形態３について、図１０を用いて説明する。
なお、実施の形態１と共通する部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。

図１０は、この実施の形態におけるケース１１０の構造の一例を示す正視図（断面図）である。
ケース１１０は、光源係合部１１１を有する。

光源係合部１１１は、ケース１１０の上側（基板１４０側）に突出した略円板状の突起である。光源係合部１１１は、ＬＥＤパッケージ１３０と係合する形状を有する。光源係合部１１１は、貫通穴１１２、２つの溝部１１３ａ，１１３ｂを有する。
貫通穴１１２は、略正方形状の穴であり、貫通している。貫通穴１１２は、ＬＥＤパッケージ１３０のパッケージ１３１よりわずかに大きく、パッケージ１３１がちょうど嵌まる形状である。貫通穴１１２にパッケージ１３１が嵌まることにより、ＬＥＤパッケージ１３０に対するケース１１０の位置が定まり、ＬＥＤパッケージ１３０に対するレンズ１２０の位置が定まる。
２つの溝部１１３ａ，１１３ｂは、ＬＥＤパッケージ１３０の電極１３２ａ，１３２ｂに対応する位置に設けられている。溝部１１３ａ，１１３ｂは、光源係合部１１１とＬＥＤパッケージ１３０とが干渉するのを防ぐ。また、溝部１１３ａと溝部１１３ｂとは対向する位置に設けられ、９０度ずれた方向には溝部がないことから、誤って、ケース１１０を９０度ずれた向きに取り付けようとすると、光源係合部１１１と電極１３２ａ，１３２ｂとが干渉して、取り付けられないようになっている。これにより、ＬＥＤパッケージ１３０に対するケース１１０の向きが定まり、ＬＥＤパッケージ１３０に対するレンズ１２０の向きが定まる。

この実施の形態における光源装置（照明装置１００）は、光源パッケージ（ＬＥＤパッケージ１３０）と、光源係合部１１１とを有し、上記光源パッケージは、上記複数の光源（ＬＥＤ素子１３３）が配置された配置領域１３４を有し、上記光源係合部１１１は、上記光源パッケージと係合することにより、上記光学部品（レンズ１２０）と上記複数の光源が配置された配置領域１３４との位置関係を定めるので、照明装置１００の組み立てが容易になり、照明装置１００の製造コストを抑えることができる。

以上説明した照明装置１００において、レンズホルダー（ケース１１０）の凹部の底面には、ＬＥＤパッケージ１３０用の穴が存在する。ＬＥＤパッケージ１３０用の穴は、ＬＥＤパッケージと干渉しない大きさである。ＬＥＤパッケージ１３０用の穴の側面には、ＬＥＤ電極１３２ａ，１３２ｂとの干渉を避けるための凹部が存在する。
レンズ１２０は、レンズつば部１２４がレンズホルダーの環状凹部上に設置されることでＺ軸方向の位置が決定する。レンズ位置決め凸部（爪部１２５）がレンズホルダー位置決め凹部（光学係合部１１５）で固定されることで、Ｘ−Ｙ平面における回転が抑えられる。
このように、レンズホルダー（ケース１１０）によって、レンズ１２０とＬＥＤパッケージ１３０との位置関係が一意に決定する。これにより、この照明装置１００において重要な、ＬＥＤ素子１３３の並び方とレンズ出射面１２３に形成された円柱の延びる方向との関係を、一意に決定することができる。

実施の形態４．
実施の形態４について、図１１を用いて説明する。
なお、実施の形態１と共通する部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。

図１１は、この実施の形態におけるレンズ１２０の構造の一例を示す正視図である。
レンズ１２０は、２つの光源係合部１２６ａ，１２６ｂを有する。

光源係合部１２６ａ，１２６ｂは、反射面１２２から上側（基板１４０側）に向かって突出した略直方体状の突起である。光源係合部１２６ａ，１２６ｂは、ＬＥＤパッケージ１３０と係合する形状を有する。光源係合部１２６ａ，１２６ｂの間隔は、ＬＥＤパッケージ１３０のパッケージ１３１の幅よりわずかに大きく、パッケージ１３１を挟み込む。これにより、ＬＥＤパッケージ１３０に対するレンズ１２０の位置が定まる。光源係合部１２６ａ，１２６ｂは、パッケージ１３１に電極１３２ａ，１３２ｂが設けられていない側面に係合する。誤ってレンズ１２０を９０度ずれた方向に取り付けようとすると、光源係合部１２６ａ，１２６ｂがＬＥＤパッケージ１３０の電極１３２ａ，１３２ｂと干渉して、取り付けられないようになっている。これにより、ＬＥＤパッケージ１３０に対するレンズ１２０の向きが定まる。

このように、ケース１１０を介さず、レンズ１２０とＬＥＤパッケージ１３０とが直接係合することにより、レンズ１２０とＬＥＤパッケージ１３０との位置関係や向きの関係が定まるよう構成してもよい。

この実施の形態における光源装置（照明装置１００）は、上記光源係合部１２６ａ，１２６ｂを上記光学部品（レンズ１２０）が備えるので、上記光学部品と上記複数の光源（ＬＥＤ素子１３３）が配置された配置領域１３４との位置関係が容易に定まり、照明装置１００の組み立てが容易になり、照明装置１００の製造コストを抑えることができる。

以上説明した照明装置１００は、前記レンズ１２０にＬＥＤパッケージ１３０を設置する入光凹部（入射面１２１）が存在し、その入光凹部の両側にＬＥＤパッケージ１３０に平行な方向に伸びる凸状部（光源係合部１２６ａ，１２６ｂ）を有する。
凸状部を設置することにより、レンズ１２０がＬＥＤ光軸を回転軸とした方向に回転することを抑えることができ、これによりＬＥＤチップ（ＬＥＤ素子１３３）の並び方とレンズ出射面１２３に設置された異方性を有する拡散加工の光拡散方向の正確な位置決めが行えることで、照射面における光の制御により高い効果を示す。

以上説明した照明装置１００において、レンズ入光凹部（入射面１２１）のＬＥＤパッケージ１３０に最も接近する位置に、Ｙ軸方向（短辺方向）に延びる２本の筋状の凸部（光源係合部１２６ａ，１２６ｂ）を設ける。２本の筋状凸部の間隔は、ＬＥＤパッケージ１３０の大きさより大きく、レンズ１２０がＬＥＤパッケージ１３０の上で回転しない大きさである。筋状凸部のＹ軸方向に延びる長さは、例えばＬＥＤパッケージ１３０の大きさと同等である。筋状凸部の高さは、例えばＬＥＤパッケージ１３０の高さと同等である。
レンズホルダー（ケース１１０）は、レンズ１２０を設置する凹部を有する。凹部は、レンズ１２０の反射面１２２と干渉しない大きさである。また、レンズつば部１２４を支える環状凹部を有する。レンズホルダーの凹部の底面には、ＬＥＤパッケージ１３０設置するための穴が存在する。ＬＥＤパッケージ１３０用の穴は、パッケージ１３１と電極１３２ａ，１３２ｂを併せた大きさと干渉しない大きさである。
レンズ１２０は、レンズつば部１２４がレンズホルダーの環状凹部上に設置されることでＺ軸方向の位置が決定する。ＬＥＤ入光凹部に設置された筋状凸部（光源係合部１２６ａ，１２６ｂ）とＬＥＤパッケージ１３０が固定されることで、Ｘ−Ｙ平面における回転が抑えられる。
筋状凸部を設けることにより、レンズホルダーを介さずに、レンズ１２０とＬＥＤパッケージ１３０のＸ−Ｙ平面との位置関係が一意に決定できる。これにより、この照明装置１００において重要な、ＬＥＤ素子１３３の並び方とレンズ出射面１２３に形成された円柱の延びる方向との関係を、より正確に一意に決定することができる。
なお、筋状凸部（光源係合部１２６ａ，１２６ｂ）の大きさは、ＬＥＤパッケージ１３０の大きさと高さが同等であるため、レンズ１２０を光軸を回転軸として９０度回転させた場合には、ＬＥＤパッケージ１３０の電極１３２ａ，１２３ｂと干渉して、設置できない。これにより、ＬＥＤパッケージ１３０とレンズ１２０との位置関係を一意に決定することができる。

１００照明装置、１１０ケース、１１１，１２６光源係合部、１１２貫通穴、１１３溝部、１１５光学係合部、１２０レンズ、１２１入射面、１２２反射面、１２３出射面、１２４つば部、１２５爪部、１３０ＬＥＤパッケージ、１３１パッケージ、１３２電極、１３３ＬＥＤ素子、１３４配置領域、１３５蛍光体樹脂、１４０基板、１５０点灯装置。

Claims

複数の光源と、当該複数の光源が配置された略長方形状の配置領域とを有する光源パッケージと、
上記複数の光源から放射される放射光を外部に出射する略円形状の出射面が形成されたレンズを有し、当該出射面に、それぞれ楕円の長軸を回転軸として楕円を回転して得られる複数の回転体を互いの回転軸が平行になるように並べた形状の凹凸が設けられた光学部品と、
上記光学部品に設けられ、上記光源パッケージと係合することにより、上記複数の回転体の回転軸の方向と上記配置領域の長辺方向とが一致するように上記光学部品と上記配置領域との位置関係を定める光源係合部と、
上記複数の光源を点灯させる点灯装置と
を備えることを特徴とする照明装置。
ｎを１より大きい実数、上記配置領域の長辺方向の長さを上記配置領域の短辺方向の長さのｎ倍としたとき、上記複数の回転体の楕円の長軸の長さが上記複数の回転体の楕円の短軸の長さの ^４ √ｎ倍以上√ｎ倍以下であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
複数の光源と、当該複数の光源が配置された略長方形状の配置領域とを有する光源パッケージと、
上記複数の光源から放射される放射光を外部に出射する略円形状の出射面が形成されたレンズを有し、当該出射面に、それぞれ長方形の長辺を回転軸として長方形を回転して得られる複数の回転体を互いの回転軸が平行になるように並べた形状の凹凸が設けられた光学部品と、
上記光学部品に設けられ、上記光源パッケージと係合することにより、上記複数の回転体の回転軸の方向と上記配置領域の長辺方向とが一致するように上記光学部品と上記配置領域との位置関係を定める光源係合部と、
上記複数の光源を点灯させる点灯装置と
を備えることを特徴とする照明装置。