JP5796209B2 - 発光装置及びそれを用いた照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、光源として複数の固体発光素子を用いた発光装置及びそれを用いた照明装置に関する。

発光ダイオード（以下、ＬＥＤ）は、低電力で高輝度の発光が可能であり、しかも長寿命であることから、白熱灯や蛍光灯に代替する照明装置用の光源として注目されている。照明装置に用いられるＬＥＤとして、青色光を出射する青色ＬＥＤチップに、この青色光を黄色光に波長変換する蛍光体層を被覆させて、青色光と黄色光との混光にとり白色光を生成する白色ＬＥＤパッケージが知られている。

この種のＬＥＤパッケージは、一般的に、搭載される蛍光体層の発光面が、平面又は半球状で形成されているので、ＬＥＤの前方への指向性が高い配光となる。そのため、このようなＬＥＤパッケージを、拡散透過パネルを備えた照明装置に搭載したとき、拡散透過パネルの出射面において、ＬＥＤの直上部の輝度が局所的に高くなり易く、輝度分布が不均一となり、グレアが生じることがある。

そこで、ＬＥＤパッケージからの光の配光を広角配光とするレンズを備えた発光装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この発光装置は、ＬＥＤの光出射方向に設けられた、断面形状が双山状となったレンズを用いて、ＬＥＤからの光を屈折及び反射させて出射することにより、出射光の配光を広角配光とすると共に、輝度分布を均一化している。

特開２０１１−３４７７０号公報

ところで、照明装置においては、輝度分布の均一化やグレアの低減だけでなく、空間の明るさ感を効果的に向上させることも重要な要素になっている。そして、空間の明るさ感を向上させる照明技術として、天井や壁面等の周囲を均一に明るくする、いわゆるアンビエント照度を向上させることが挙げられる。しかしながら、上記特許文献１に示される発光装置においては、レンズの基板と対向する面が乱反射面として形成されているので、発光装置の施工面側へ光を照射させることができず、アンビエント照度を向上させることができない。

本発明は、上記課題を解決するものであり、施工面側へ光を照射させることができ、アンビエント照度を向上させることができる発光装置及びこの発光装置を用いた照明装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る発光装置は、固体発光素子と、前記固体発光素子が実装される基板と、前記固体発光素子の光導出方向に設けられた光学部材と、を備え、前記光学部材は、前記固体発光素子及び前記基板を覆うように配され、且つ前記基板の周縁部よりも外周側に延設されており、前記固体発光素子と対向して、該固体発光素子からの出射光を入射する入射面と、前記入射面と対峙し、該入射面から入射された光を透過する第１の透過面と、前記第１の透過面の外周側に位置し、前記入射面から入射された光を全反射する全反射面と、前記基板の周縁部の外周側に位置し、前記全反射面で全反射された光を透過する第２の透過面と、を有し、前記第１の透過面は、前記固体発光素子方向に凹状となる凹状湾曲面を有し、前記全反射面は、前記固体発光素子の光導出方向に凸状となる凸状湾曲面を有し、前記第１の透過面及び前記全反射面は、滑らかに連続する曲面として形成されていることを特徴とすることを特徴とする発光装置。

上記発光装置において、前記全反射面の凸状湾曲面は、等角螺旋形状又はそれに準じた形状であることが好ましい。

上記発光装置において、前記基板上に複数の固体発光素子が実装され、前記光学部材は、前記複数の固体発光素子のうち少なくとも前記基板の周縁部に近接する固体発光素子に設けられていることが好ましい。

上記発光装置において、前記基板上に複数の固体発光素子が実装され、前記光学部材は、複数の前記固体発光素子を覆うように設けられていることが好ましい。

上記発光装置において、前記第２の透過面は、内周側から外周側へ前記基板を含む平面から次第に離間するように湾曲されていることが好ましい。

上記発光装置において、前記固体発光素子、前記基板及び前記光学部材を保持する保持部材を備え、前記保持部材は、施工面から突出しており、前記光学部材を前記施工面から所定距離の位置で保持するように構成されていることが好ましい。

上記発光装置において、前記固体発光素子、前記基板及び前記光学部材を保持する保持部材を備え、前記保持部材が、施工面に埋め込まれるように構成されていることが好ましい。

上記発光装置は、照明装置に用いられることが好ましい。

本発明の発光装置によれば、光学部材の入射面から入射された光は、第１の透過面から、又は全反射面で全反射されて基板の周縁部より外周側にある第２の透過面から出射されるので、基板を施工面側としたとき、この施工面側へ光が照射され、アンビエント照度を向上させることができる。

本発明の第１の実施形態に係る発光装置の側断面図。 同発光装置の斜視図。 （ａ）（ｂ）は同発光装置における光学部材の第１の透過面及び全反射面の形状を説明するための図。 同発光装置に用いられる固体発光装置の詳細な構成を示す側断面図。 同上実施形態の変形例に係る発光装置の側断面図。 （ａ）別の変形例に係る発光装置の側断面図、（ｂ）は更に別の変形例に係る発光装置の側断面図。 更に別の変形例に係る発光装置の斜視図。 更に別の変形例に係る発光装置の側断面図。 本発明の第２の実施形態に係る発光装置及びこれを用いた照明装置の側断面図。 同上実施形態の変形例に係る発光装置の側断面図。 別の変形例に係る発光装置の斜視図。 更に別の変形例に係る発光装置の側断面図。 更に別の変形例に係る発光装置の側断面図。

本発明の第１の実施形態に係る発光装置及びそれを用いた照明装置について、図１乃至図４を参照して説明する。本実施形態の発光装置１は、図１及び図２に示すように、固体発光素子としての発光ダイオード（以下、ＬＥＤ）２と、ＬＥＤ２が実装される配線基板（以下、基板）３と、ＬＥＤ２から放射された光の配光を調整する光学部材４と、を備える。発光装置１は、基板３側を施工面とすればよく、基板３の下面と施工面との間に、アンビエント照明用の空間が設けられる。

光学部材４は、アクリル樹脂、シリコーン樹脂又はガラス等の透光性材料から形成されたレンズであり、ＬＥＤ２及び基板３を覆うように配され、且つ基板３の周縁部よりも外周側に延設されている。例えば、基板３が矩形状であり、その対角線の長さが３ｃｍであれば、光学部材４の外径はφ９ｃｍとされるが、光学部材４の外周が基板３の周縁部よりも十分に大きければよく、上記サイズに限られない。なお、固体発光素子は、ＬＥＤに限らず、例えば、有機ＥＬ素子等であってもよい。

また、光学部材４は、ＬＥＤ２からの光を入射する入射面４１と、入射面４１からの光を透過する第１の透過面４２と、入射面４１からの光を全反射する全反射面４３と、全反射面４３で全反射された光を透過する第２の透過面４４と、を有する。

入射面４１は、光学部材４の底面の略中央部であって、ＬＥＤ２と対向する位置に形成されている。また、入射面４１は、ＬＥＤ２を収納する凹状の収容部４１ａを有する。この収容部４１ａの内表面（入射面４１）の形状は、ＬＥＤ２から一定の距離を持つように、例えば、半球状に形成されている。また、入射面４１の形状は、ＬＥＤ２から放射状に出射された光を全反射することなく効率的に光学部材４内に導入できるように、平滑面とされる。また、収容部４１ａには、例えば、光学部材４を構成する樹脂材料と同じ材料等が適宜に充填されていてもよい。本実施形態においては、収容部４１ａの周囲に、基板３を収容する凹部４１ｂが形成される。この凹部４１ｂは、基板３の大きさ及び厚みと略同じ大きさ及び深さに形成され、基板３のＬＥＤ２が実装されていない面と、光学部材４の底面（第２の透過面４４）とが面一な面とされる。

第１の透過面４２は、光学部材４の光出射面の略中央部であって、入射面４１と対峙する位置に形成されている。また、第１の透過面４２は、ＬＥＤ２の方向に凹状となる凹状湾曲面４２ａを有する。この凹状湾曲面４２ａによって、入射面４１からの光は、第１の透過面４２の界面で外周側へ屈折して、光学部材４外へ放射されるので、ＬＥＤ２からの出射光の配光を広角にすることができる。

図例では、第１の透過面４２が平滑な面として形成された例を示すが、これに限らず、第１の透過面４２は粗面として形成されていてもよい。すなわち、第１の透過面４２の表面を粗面化することによって、入射面４１からの光が、第１の透過面４２を透過するときに拡散されるので、グレアの発生を抑制することができる。粗面化は、例えば、小さな砂等の光学部材４よりも硬度の高い材料を表面に当てるブラスト処理等によって行われる。このとき、第１の透過面４２の表面に当てる砂の量又は砂粒のサイズを適宜に調整することにより粗度を任意に設定することができる。また、第１の透過面４２上において、粗度に分布を持たせてもよい。例えば、第１の透過面４２におけるＬＥＤ２の直上部は、特に輝度が高くなるので、この部分の粗度を高くすることにより、グレアの発生を効果的に抑制することができる。

全反射面４３は、第１の透過面４２の外周側の位置に設けられ、その外径は基板３の周縁部より十分に大きく、光学部材４の周縁部を成す。また、全反射面４３は、ＬＥＤ２の光導出方向に凸状となる凸状湾曲面４３ａを有する。入射面４１からの光は、凸状湾曲面４３ａ（全反射面４３）の界面で全反射されて、光学部材４内における基板３の周縁部よりも外周側の領域へ導光される。

第２の透過面４４は、基板３の周縁部の外周側に位置するように設けられる。本実施形態において、第２の透過面４４は、基板３のＬＥＤ２が実装された面とは反対側の面と面一となる平坦な面として形成され、その外周縁が全反射面４３の周縁部と連結されている。第２の透過面４４の表面も、上記第１の透過面４２と同様に、粗面化されていてもよい。こうすれば、全反射面４３からの光が、第２の透過面４４を透過するときに拡散されるので、広範囲に光を照射することができる。また、第２の透過面４４の表面に微細の凹凸構造を形成してもよく、この場合も粗面化と同様の効果が得られる。

ここで、光学部材４の第１の透過面４２及び全反射面４３の詳細な形状について図３（ａ）（ｂ）を参照して説明する。光学部材４の全反射面４３は、等角螺旋形状、又はそれに準じた形状に形成されることが好ましい。ここで、等角螺旋とは、図３（ａ）に示すように、ある原点と等角螺旋上の点を通る直線と、その等角螺旋上の点の接線とのなす角（以下、角αという）が常に一定である曲線をいう。上記原点にＬＥＤ２の発光部を配置し、角（９０°−α）、すなわち、ＬＥＤ２（原点）からの光の全反射面４３（等角螺旋）への入射角を、臨界角以上の角度にすれば、ＬＥＤ２（原点）から出た光は理論上、全て全反射面４３の界面で全反射する。つまり、図３（ｂ）に示すように、全反射面４３は、角αが所定の角度以下である等角螺旋を含む曲面から形成される。一方、第１の透過面４２は、角αが所定の角度以上となる曲線を含む曲面から形成される。例えば、光学部材４がポリカーボネート樹脂によって形成されている場合、ポリカーボネート樹脂の屈折率は１．５８５であり、臨界角は約３９°であるから、角α＝５１°（＝９０°−３９°）となる。つまり、この例において、全反射面４３は、角α＝５１°以下となる等角螺旋を含む曲面から形成され、一方、第１の透過面４２は、角α＝５１°以上となる曲線を含む曲面から形成される。また、これら第１の透過面４２及び全反射面４３が、滑らかに連続する曲面として形成されることにより、これら曲率が変化する領域における光ムラの発生を抑制することができる。

ＬＥＤ２は、図４に示すように、ＬＥＤ２の出射光の波長を変換する波長変換部材２１が被覆されて、ＬＥＤパッケージとして構成される。このＬＥＤパッケージの大きさは、例えば、２ｍｍとされる。ＬＥＤ２は、発光装置１として所望の光色の発光を可能とする光源であれば特に限定されないが、発光ピーク波長が４６０ｎｍの青色光を放射するＧａＮ系青色ＬＥＤチップが好適に用いられる。本実施形態において、ＬＥＤ２には、素子上面に陽極及び陰極の各電極が設けられた、いわゆるフェイスアップ型の素子が用いられる。ＬＥＤ２の実装方法としては、ＬＥＤ２が基板３上に、ダイボンド材３１によって接合され、ＬＥＤ２の素子上面に設けられた各電極を、基板３上に設けられた配線パターン３２に、ワイヤ３３を用いて結線させる。これにより、ＬＥＤ２と配線パターン３２とが電気的に接続される。ダイボンド材３１としては、例えば、シリコーン系樹脂、銀ペースト、その他高耐熱のエポキシ系樹脂材等が用いられる。なお、ここでは、ＬＥＤ２の実装方法として、フェイスアップ式の素子をワイヤボンディング実装する例を示したが、ＬＥＤ２は下面側に電極を配したフェイスダウン式の素子であってもよく、この場合、例えば、フリップチップ実装によりＬＥＤ２が実装される。

基板３は、母材として、例えば、ガラスエポキシ樹脂等の汎用の基板用板材が好適に用いられる。アルミナや窒化アルミ等のセラミック基板、表面に絶縁層が設けられた金属基板であってもよい。この基板３上に、ＬＥＤ２に給電するための配線パターン３２が設けられている。基板３の形状は、ＬＥＤ２及び波長変換部材２１等の搭載部材を搭載できるサイズ及び形状であればよく、厚みは、取り扱い時に撓み等の変形を生じない強度を有する程度であればよい。

基板３上に形成された配線パターン３２は、例えば、Ａｕ表面でメッキ法により形成される。メッキ法は、Ａｕに限られず、例えば、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ等であってもよい。また、各パターン部の表面のＡｕは、基板３との接着力を向上させるために、例えば、Ａｕ／Ｎｉ／Ａｇといった積層構造とされてもよい。なお、配線パターン３２は、その表面に光反射処理が施され、ＬＥＤ２からの基板３側へ出射された光を反射するように構成されていてもよい。また、基板３及び配線パターン３２の表面は、ワイヤ３３の結線やＬＥＤ２の実装に必要な領域を除き、白色レジストによって覆われていることが好ましい。この白色レジストは、例えば、リフトオフ法等により形成される。こうすれば、白色レジストによって各パターン部が保護されるので、配線の安定性が向上し、しかも、発光装置１を照明装置に組み込む際の取り扱いが容易となり、装置の製造効率が良くなる。

ワイヤ３３には、例えば、汎用の金ワイヤが用いられる。また、アルミワイヤ、銀ワイヤ又は銅ワイヤ等であってもよい。ワイヤ３３は、熱接合又は超音波接合等の公知の接合方法により、ＬＥＤ２の各電極及び配線パターン３２に接合される。

波長変換部材２１は、透光性を有する樹脂材料（例えば、シリコーン樹脂）に、ＬＥＤ２から出射された青色光によって励起され、黄色光を放射する粒子状の黄色蛍光体を分散させた混合材料を、上述した形状に形成加工して作製された光学部材である。透光性を有する樹脂材料は、例えば、屈折率が１．２〜１．５のシリコーン樹脂が用いられる。

蛍光体には、ＬＥＤ２から出射された青色光の一部を吸収して励起され、波長５００〜６５０ｎｍの波長域にピーク波長を有する周知の黄色蛍光体が好適に用いられる。この黄色蛍光体は、発光ピーク波長が黄色波長域内にあり、且つ、発光波長域が赤色波長域を含むものである。黄色蛍光体としては、イットリウム（Yttrium）とアルミニウム（Aluminum）の複合酸化物のガーネット（Garnet）構造の結晶から成る、いわゆるＹＡＧ系蛍光体が挙げられるが、これに限られない。例えば、色温度や演色性を調整するため等に、複数色の蛍光体を混色させて用いてもよく、赤色蛍光体と緑色蛍光体を適宜に混合させることにより、演色性の高い白色光を得ることができる。なお、波長変換部材２１を構成する樹脂材料には、上記蛍光体に加えて、例えば、光拡散材又はフィラー等が添加されてもよい。

波長変換部材２１には、図示した半球形状のものが用いられる。また、縦断面視においてはＬＥＤ２の側方方向の厚さよりも上方方向の厚さが厚く、光導出方向に頂点部を有する縦長の凸形状であって、縦断面が高さ方向に長径を有する半楕円形状となるように形成されていてもよい。このような波長変換部材２１を、ＬＥＤ２に被覆させれば、ＬＥＤ２からの出射光の波長を変換して、任意の光色の光を出射するだけでなく、ＬＥＤ２及びワイヤ３３を保護することができる。

波長変換部材２１の形成方法としては、例えば、上述した形状に成形された金型に、蛍光体含有樹脂を充填し、ＬＥＤ２が実装された基板３を、逆さまの状態で、金型内の樹脂上面に置載して、硬化させる方法が挙げられる。また、ＬＥＤ２が設置される空間に凹部を設けた碗形状の成形品を、蛍光体含有樹脂を用いて予め作成し、この凹部に成形品と同様の樹脂を充填してＬＥＤ２を覆うように基板３上に置載して、硬化させる方法であってもよい。更に、ＬＥＤ２が実装された基板３上にディスペンサを用いて、比較的チクソ性の高い蛍光体含有樹脂を塗布して所望の形状を形成してもよい。また、この成形体を切削及び研磨することにより、上述した波長変換部材２１の形状となるように形成加工する方法であってもよい。形成された波長変換部材２１は、上述した樹脂が硬化する前に、その樹脂によって、又は硬化後には同様の樹脂によって、基板３上に接着される。

ＬＥＤ２から発せられた光は、その発光部の略中心を通る光導出軸を中心として放射状に出射される。光の一部は、波長変換部材２１に含まれる蛍光体に当たり、基底状態にある蛍光体を励起状態に遷移させ、励起状態となった蛍光体は、ＬＥＤ２からの光とは波長が異なる光を放出して基底状態に戻る。このとき放出された光と、ＬＥＤ２自体から出射された光とが混光されて、ＬＥＤ２（パッケージ）の発光面から、所定波長の光が放射される。

次に、光学部材４によって、光がどのように配光制御されるか、上述した図１を参照して説明する。ＬＥＤ２から光学部材４の入射面４１に入射した光のうち、ＬＥＤ２の直上方向へ向かう光は、第１の透過面４２を屈折しながら透過して光学部材４外へ放射される。このとき、第１の透過面４２が凹状碗曲面４２ａとなっていることにより、第１の透過面４２に入射した光は外周側へ屈折して出射されるので、出射光の配光を広角にすることができる。次に、第１の透過面４２よりも外周側へ向かう光は、全反射面４３によって全反射される。この全反射面４３によって全反射される光は、第２の透過面４４に入射し、その入射角が臨界角以下である場合、第２の透過面４４を屈折しながら透過する。その結果、発光装置１は、基板３の周縁部の外周側の領域に光を照射することができる。従って、本実施形態の発光装置１によれば、発光装置１の施工面側（図中下方向）へ光を照射させることができ、アンビエント照度を向上させることができる。

ところで、全反射面４３によって全反射されて第２の透過面４４に入射した光のうち、その入射角が臨界角以上である光（不図示）は、第２の透過面４４の界面で全反射されて、再び全反射面４３へ入射する。全反射面４３は、凸状碗曲面４３ａとして構成されており、周縁部近傍ほど第２の透過面４４との成す角が小さくなるので、この領域において第２の透過面４４で全反射された光の全反射面４３への入射角は小さくなり易い。従って、再び全反射面４３へ入射した光は、この界面を屈折しながら透過して、発光装置１の側方方向へ出射される。

本実施形態の変形例に係る発光装置について図５を参照して説明する。上記実施形態においては、光学部材４の入射面４１の周囲に、基板３を収容する凹部４１ｂが形成された例を示した。一方、本変形例の発光装置１は、図５に示すように、光学部材４が、基板３を収容する構造を有しておらず、フラットな底面を有し、基板３の周囲に、基板３と同じ厚みの透明基板４５が設けられているものである。この透明基板４５は、光学部材４と同じ材料又は同様の屈折率を有する材料で形成されており、光学部材４と透明基板４５との界面に入射する光は全反射することなく、この界面を透過することができる。従って、本変形例においては、透明基板４５の光学部材４とは反対側の面が、上記実施形態における第２の透過面４４に相当する。この面は、粗面化されていてもよい。

この構成によれば、光学部材４の底面がフラットであるため、光学部材４の成形加工が容易であり、これを用いた発光装置１の生産性を良くすることができる。

次に、別の変形例に係る発光装置について図６を参照して説明する。本変形例の発光装置１は、図６（ａ）に示すように、光学部材４の第２の透過面４４が、この第２の透過面４４の内周側から外周側へ向けて、基板３を含む平面から次第に離間するように湾曲されているものである。すなわち、第２の透過面４４は、基板３の周縁部から、全反射面４３の周縁部に掛けて次第に大きくなる逆テーパ形状に形成されている。他の構成は上記実施形態と同様である。また、第２の透過面４４の表面が粗面化されていてもよい。

この構成によれば、入射面４１からの光のうち、全反射面４３よりも更に外周側へ放射された光が、第２の透過面４４に入射して、この界面で全反射されて、全反射面４３へ向かい、全反射面４３を透過して、光学部材４外へ放射される。つまり、全反射面４３からも光が照射されるので、光学部材４の表面全体から光を照射することができる。また、本変形例においては、入射面４１からの光は、全反射面４３で全反射されて、第２の透過面４４へ入射したとき、この界面での入射角が小さくなるので、第２の透過面４４で全反射されることなく、この界面を屈折しながら透過する。従って、発光装置１の施工面側（図中下方向）の広い範囲に光を照射することができる。また、光学部材４の体積が小さいので、製造に必要な樹脂等の材料を少なくすることができ、材料コストを低減することができる。

また、同図では、逆テーパ形状の第２の透過面４４が、フラットな面として形成された例を示すが、図６（ｂ）に示すように、第２の透過面４４が、緩やかに湾曲した碗形状であってもよい。この構成によれば、全反射面４３から出射される光の出射角度を、ＬＥＤ２の光導出方向に近いで角度にすることができる。このように、第２の透過面４４の傾斜形状を変えることにより、側方方向への光の広がりを変化させることができる。

更に別の変形例に係る発光装置について図７を参照して説明する。本変形例の発光装置１は、基板３上に複数のＬＥＤ２が実装され、複数のＬＥＤ２のうち、基板３の周縁部に近接するＬＥＤ２に、光学部材４が設けられているものである。他の構成は上記実施形態と同様である。なお、図例では、上記実施形態で示した光学部材４を用いた構成を示すが、上記図６に示した変形例の光学部材４を用いてもよい。

また、図例では、ＬＥＤ２は、基板３上に格子状に配置されている構成を示すが、これに限らず、例えば、複数のＬＥＤ２がアレイ状、同心円状、又は環状等（不図示）に配置されていてもよい。更に、基板３の中央寄りに配置されたＬＥＤ２にも、基板３の周縁部に近接するＬＥＤ２と同様に、光学部材４が設けられている構成を示す。なお、基板３の中央寄りに配置されたＬＥＤ２には、出射光の配光を広角に配光制御し、基板３側へ光を出射しないように構成された別途の光学部材（不図示）が設けられていてもよい。

この構成によれば、複数のＬＥＤ２を用いているので、アンビエント照度をより向上させることができる。しかも広範囲に亘ってアンビエント照度を高くすることができる。

更に別の変形例に係る発光装置について図８を参照して説明する。本変形例の発光装置１は、基板３上に複数のＬＥＤ２が実装され、一つの光学部材４が、これら複数のＬＥＤ２を覆うように設けられているものである。本変形例においては、基板３上に複数のＬＥＤ２がアレイ状に配置されている。これに限らず、上記図７に示した変形例と同様に、複数のＬＥＤ２が格子状に配置されていてもよいし、同心円状又は環状等（不図示）に配置されていてもよい。本変形例においては、光学部材４の入射面４１にある収容部４１ａが、複数のＬＥＤ２を収容できるように、大きく形成されている。なお、光学部材４の底面が、上記図５に示した変形例と同様にフラットに形成されていてもよく、この場合、光学部材４の底面に透明基板４５（図５参照）が設けられる。また、光学部材４の周縁部が、上記図６で示した変形例と同様に、光学部材４の第２の透過面４４が、この第２の透過面４４の内周側から外周側へ向けて、基板３を含む平面から次第に離間するように、湾曲されているものであってもよい。他の構成は上記図７に示した変形例と同様である。

この構成によれば、複数のＬＥＤ２を密集させたＬＥＤ群から成る光源を備えた発光装置１おいても、上記実施形態と同様に、発光装置１の施工面側へ光を照射させることができ、アンビエント照度を向上させることができる。また、本変形例のように、アレイ状に配置されている複数のＬＥＤ２の夫々の出射光は、光学部材４の入射面４１と基板３とで囲まれる収容部４１ａ内で、複数回反射されて光学部材４に入射する。従って、発光装置１から照射される光の輝度ムラを低減することができ、また、ＬＥＤ光源特有の粒々感を低減することができる。

次に、本発明の第２の実施形態に係る発光装置及びこれを用いた照明装置について、図９を参照して説明する。本実施形態の発光装置１は、ＬＥＤ２、基板３及び光学部材４を保持する保持部材を備え、この保持部材は、天井等の施工面６から突出しており、光学部材４を施工面６から所定距離の位置で保持するように構成されているものである。本実施形態において、保持部材は、器具本体５の底面に組み込まれている。基板３は、ネジ５１により器具本体５（保持部材）に固定される。光学部材４には、上記第１の実施形態の変形例で説明した透明基板４５（図５参照）を用い、底面がフラットな光学部材４が用いられてもよい（不図示）。この発光装置１に、光学部材４を覆うように拡散透過パネル７が取り付けられ、更に電源部等（不図示）が設けられて、照明装置１０が構成される。照明装置１０は、ボルト６１により施工面６に固定される。図例では、上記第１の実施形態で示した光学部材４を用いた構成を示すが、上記図６に示した光学部材４であってもよい。

器具本体５は、所定の剛性を有するアルミニウム板又は鋼板等の板材を、上記形状にプレス加工したものであり、上記電源部が内蔵されている。この電源部からは正負極のリード線（不図示）が引き出されており、これらのリード線により、電源部が所定の外部給電部（不図示）に電気的に接続される。なお、施工面６は、天井に限らず、壁面等であってもよい。この施工面６の表面には、可視光に対する反射率が高い白色の壁紙等が貼着されていることが好ましい。

拡散透過パネル７は、器具本体５の施工面６に近接する基部５２に固定され、光学部材４の第２の透過面４４を覆う第１パネル７１と、この第１パネル７１に係止され、第２の透過面４２及び全反射面４３を覆う碗形状の第２パネル７２と、を備える。第１パネル７１は、器具本体５にネジ５３によりネジ止めされており、主として、発光装置１の施工面６側に出射される光を拡散透過する。なお、この第１パネル７２は、拡散性の無いクリアパネルであってもよい。第２パネル７２は、第１パネル７１とネジ又はツメ等により係止されており、発光装置１の施工面６とは反対側にある空間側に出射される光を拡散透過する。この拡散透過パネル７は、アクリル樹脂等の透光性樹脂に酸化チタン等の拡散粒子を添加した乳白色材料を、所定形状に形成加工した部材である。なお、拡散透過パネル７は、透明なガラス板又は樹脂板の表面又は裏面に、サンドブラスト処理を施して粗面としたもの、又はシボ加工を施したもの等であってもよい。

この構成によれば、光学部材４の第２の透過面４４から出射された光は、第１パネル７１により拡散されて放射されるので、施工面６に輝度ムラ無く照射され、見栄えよくアンビエント照度を向上させることができる。また、光学部材４の第１の透過面４２から出射された光は、第２パネル７１により拡散されて放射されるので、室内に照射される光によるグレアの発生を抑制することができる。

上記第２の実施形態の変形例に係る発光装置及びこれを用いた照明装置について図１０を参照して説明する。本変形例の発光装置１は、第２の透過面４４から出射された光を側方方向へ反射する反射部材８が、器具本体５を囲うように設けられたものである。器具本体５は施工面６と近接する基部５２の外周側に保持枠５４が延設されている。本変形例において、器具本体５は箱形状であり、各側面に反射部材８が取り付けられている。この発光装置１に、光学部材４を覆うように拡散透過パネル７が取り付けられ、更に電源部等（不図示）が設けられて、照明装置１０が構成される。拡散透過パネル７は、保持枠５４の周縁部にネジ５５により固定される。

反射部材８は、光学部材４と器具本体５との接合箇所から保持枠５４の周縁部を連接し、器具本体５の基部５２に向けて凹状に湾曲した形状に形成されている。反射部材８は、上述した形状に形成されたアルミニウム等金属板、又は樹脂形成板に高反射性の白色塗料を塗装して作製された光拡散反射板等が好適に用いられる。反射部材８は、その表面により反射率の高い銀又はアルミニウムが蒸着されたものであってもよい。

本変形例においては、拡散透過パネル７には、直方体箱形状のものが用いられるが、これに限らず、反射部材８を収容できるように形成されていればよい。拡散透過パネル７の周縁部にはネジ孔（不図示）が形成され、このネジ孔にネジ５５が挿通されて、保持枠５４の周縁部に固定される。このネジ孔には、ネジ５５のネジ頭を収容する皿孔が形成されていることが好ましい。こうすれば、ネジ５５のネジ頭が照射光を遮らないようにすることができる。

この構成によれば、光学部材４の第２の透過面４４から出射された光のうち、器具本体５の基部５２の近傍に照射される光が、反射部材８によって側方方向へ反射されるので、施工面６のより広い範囲に光を照射することができ、広い空間のアンビエント照度を向上させることができる。

別の変形例に係る発光装置及びこれを用いた照明装置について図１１を参照して説明する。本変形例に係る発光装置１は、上記図７に示した変形例のように、基板３上に複数のＬＥＤ２が設けられ、基板３の周縁部に近接するＬＥＤ２に光学部材４が配され、また、上記保持部材を更に設けたものである。また、基板３の周囲に上記図５に示した透明基板４５が配されている。なお、上記図８に示した複数のＬＥＤ２を覆う光学部材４が用いられてもよい。この発光装置１に、上記図１０に示した拡散透過パネル７及び反射部材８が取り付けられ、更に電源部等（不図示）が設けられて、照明装置１０が構成される。

この構成によれば、複数のＬＥＤ２を用いているので、アンビエント照度をより向上させることができる、しかも広範囲に亘ってアンビエント照度を高くすることができる。

更に別の変形例に係る発光装置及びこれを用いた照明装置について図１２を参照して説明する。本変形例の発光装置１は、光学部材４が、上記図６に示した変形例と同様に、第２の透過面４４が、この第２の透過面４４の内周側から外周側へ向けて、基板３を含む平面から次第に離間するように湾曲されているものを用いたものである。また、ＬＥＤ２、基板３及び光学部材４を保持する保持部材を備え、この保持部材が、施工面６に埋め込まれるように構成されている。本例において、保持部材は、器具本体５の底面に組み込まれている。この発光装置１には、光学部材４を覆うように拡散透過パネル７が取り付けられ、更に電源部等（不図示）が備えられて、照明装置１０が構成される。本変形例の拡散透過パネル７は、光学部材４の第１の透過面４２及び全反射面４３と対向する面が平坦面７３として構成され、第２の透過面４４と対向する面が平坦面７３の周縁部から器具本体５へテーパ状になるよう傾斜した傾斜面７４として形成されている。他の構成は上記図９に示した変形例と同様である。

この構成によれば、上記実施形態と同様に、発光装置１の施工面側へ光を照射させることができ、アンビエント照度を向上させることができる。また、器具本体５（保持部材）が施工面６に埋め込まれているので、照明装置１０における施工面６から突出する部分が少なくなり、照明装置１０の外観をスリム化することができる。

更に別の変形例に係る発光装置及びこれを用いた照明装置について図１３を参照して説明する。本変形例の発光装置１は、上記第図１１に示した変形例と同様に、基板３上に複数のＬＥＤ２が設けられ、各ＬＥＤ２に、上記図６，９に示し他変形例の光学部材４が用いられたものである。この発光装置１には、光学部材４を覆うように拡散透過パネル７が取り付けられ、更に電源部等（不図示）が備えられて、照明装置１０が構成される。他の構成は上記変形例と同様である。

この構成によれば、上記変形例と同様に、複数のＬＥＤ２を用いているので、アンビエント照度を広範囲に亘って高くすることができ、また、照明装置１０の外観をスリム化することができる。

なお、本発明は、光学部材４が基板３の周縁部より外周側に延設され、この光学部材４の底面側から光を出射するように構成されたものであれば、上述した実施形態に限らず、種々の変形が可能である。例えば、図７，図８，図１１及び図１３に示した発光装置１においては、複数のＬＥＤに発光色の異なるものを用い、各光色を光学部材４で混光させてもよい。また、ＬＥＤ２の設けられる波長変換部材２１の出射面形状と、光学部材４の収容部４１ａの形状とを対応させて、波長変換部材２１から出射される光が、光学部材４へ効率的に入射されるようにすることもできる。

１ 発光装置
１０ 照明装置
２ ＬＥＤ（固体発光素子）
３ 基板
４ 光学部材
４１ 入射面
４１ａ 収容部
４２ 第１の透過面
４２ａ 凹状湾曲面
４３ 全反射面
４３ａ 凸状湾曲面
４４ 第２の透過面
５ 器具本体（保持部材）
６ 施工面

Claims (8)

1. 固体発光素子と、前記固体発光素子が実装される基板と、前記固体発光素子の光導出方向に設けられた光学部材と、を備え、
   前記光学部材は、
   前記固体発光素子及び前記基板を覆うように配され、且つ前記基板の周縁部よりも外周側に延設されており、
   前記固体発光素子と対向して、該固体発光素子からの出射光を入射する入射面と、
   前記入射面と対峙し、該入射面から入射された光を透過する第１の透過面と、
   前記第１の透過面の外周側に位置し、前記入射面から入射された光を全反射する全反射面と、
   前記基板の周縁部の外周側に位置し、前記全反射面で全反射された光を透過する第２の透過面と、を有し、
   前記第１の透過面は、前記固体発光素子方向に凹状となる凹状湾曲面を有し、
   前記全反射面は、前記固体発光素子の光導出方向に凸状となる凸状湾曲面を有し、
   前記第１の透過面及び前記全反射面は、滑らかに連続する曲面として形成されていることを特徴とすることを特徴とする発光装置。
2. 前記全反射面の凸状湾曲面は、等角螺旋形状又はそれに準じた形状であることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
3. 前記基板上に複数の固体発光素子が実装され、 前記光学部材は、前記複数の固体発光素子のうち少なくとも前記基板の周縁部に近接する固体発光素子に設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発光装置。
4. 前記基板上に複数の固体発光素子が実装され、 前記光学部材は、複数の前記固体発光素子を覆うように設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２の発光装置。
5. 前記第２の透過面は、内周側から外周側へ前記基板を含む平面から次第に離間するように湾曲されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の発光装置。
6. 前記固体発光素子、前記基板及び前記光学部材を保持する保持部材を備え、 前記保持部材は、施工面から突出しており、前記光学部材を前記施工面から所定距離の位置で保持するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の発光装置。
7. 前記固体発光素子、前記基板及び前記光学部材を保持する保持部材を備え、 前記保持部材が、施工面に埋め込まれるように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の発光装置を用いた照明装置。

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