JP6326596B1

JP6326596B1 - 発光ダイオードランプ

Info

Publication number: JP6326596B1
Application number: JP2017133172A
Authority: JP
Inventors: 哲也郷田; 山下　健一; 健一山下
Original assignee: Phoenix Electric Co Ltd
Current assignee: Phoenix Electric Co Ltd
Priority date: 2017-07-06
Filing date: 2017-07-06
Publication date: 2018-05-23
Anticipated expiration: 2037-07-06
Also published as: JP2019016519A

Abstract

【課題】特定の入射角依存性を有するバンドパスフィルタを使用する場合において、赤色光を出してしまう可能性を極小化できる発光ダイオードランプを提供する。【解決手段】発光ダイオードランプ１０を、発光ダイオード２０と、発光ダイオード２０からの光に含まれる特定の波長の光を遮断する光遮断機能を有するバンドパスフィルタ６０と、バンドパスフィルタ６０が光遮断機能を奏することができる最大入射角度以下の角度で発光ダイオード２０からの光をバンドパスフィルタ６０に対して入射させる光角度調整具１２とで構成することにより、上記課題を解決できる。【選択図】図２

Description

本発明は、例えば可視光の放射を効率的に制限した発光ダイオードランプに関する。

従来の白熱灯（例えば、ハロゲンランプ）に比べて、消費電力が低く、かつ、長寿命といった長所を有する発光ダイオードは、需要者のエコロジー意識の高まりとともに、省エネ対策のひとつとしてその使用範囲が急速に広まっており、特にセンサー等に使用される比較的小型の光源として発光ダイオードが使用されるようになっている。

例えば、特許文献１に記載された発光ダイオードランプでは、バンドパスフィルタを用いて発光ダイオードから放射される光に含まれる可視光を除去する技術が開示されている。

特開２０１３−１８６０９５号公報

ところで、赤外線センサー等に使用されているAlGaAs系の赤外線発光ダイオードは、発光量のピークに対応する波長が十分に赤外線領域にある場合であっても、発光波長分布が可視光側に長く延びる傾向にあることから、当該赤外線発光ダイオードからの光にも可視光が含まれている。

センサーとして使用する場合、発光ダイオードランプからの光には可視光（赤色光）が含まれずセンサー用の発光ダイオードランプが点灯しているのかどうかがわからない方が好まれる傾向にある。

不要な波長の光をカットしたい場合は一般にバンドパスフィルタが使用されており、センサー用の発光ダイオードランプの場合もバンドパスフィルタを使用することで大部分の可視光をカットすることができる。

しかしながら、バンドパスフィルタには、所定の角度よりも大きい入射角で入ってきた光に対しては光遮断（カットオフ）機能を奏することができない（以下、これをバンドパスフィルタの「入射角依存性」という。）傾向があることがわかった。さらに、この傾向は基板の表面に光学薄膜を成膜したバンドパスフィルタにおいて顕著であることもわかった。この光学薄膜のバンドパスフィルタは、例えば吸収によって透過する光を選択するバンドパスフィルタに比べて、カットする波長とカットしない波長との境界波長が明確であることから、光学薄膜のバンドパスフィルタを使用したいという要望が多い。

さらに言えば、発光ダイオードは、一般に、放射する光の「開き角」を明示して販売等されているが、例えば、開き角が１０°の発光ダイオードから放射される光は、当該発光ダイオードから放射されるすべての光のうち、光軸と成す角度が１０°以下となる光の量が５０％であることを意味している。換言すれば、残りの５０％の光は、光軸と成す角度が１０°を超える光である。この点を上述したバンドパスフィルタの入射角依存性と併せて考えたとき、単に発光ダイオードとバンドパスフィルタとを組み合わせただけの発光ダイオードランプの場合、バンドパスフィルタが光遮断機能を奏することができる最大入射角度よりも大きい角度で多くの光がバンドパスフィルタに入光することになる。このため、バンドパスフィルタを使用しているにもかかわらず、不所望な波長を有する光を遮断しきれないという問題が多発している。

本発明は、このような従来技術の問題に鑑みて開発されたものである。それゆえに本発明の主たる課題は、特定の入射角依存性を有するバンドパスフィルタを使用する場合において、不所望な波長の光を出してしまう可能性を極小化できる発光ダイオードランプを提供することにある。

本発明の一局面によれば、
発光ダイオードと、
前記発光ダイオードからの光に含まれる特定の波長の光を遮断する光遮断機能を有するバンドパスフィルタと、
前記バンドパスフィルタが前記光遮断機能を奏することができる最大入射角度以下の角度で前記発光ダイオードからの光を前記バンドパスフィルタに対して入射させる光角度調整具とを備えており、
前記光角度調整具は、回転放物面で規定された反射面を有するリフレクタであり、
前記発光ダイオードは、前記反射面の底部に配設されており、
前記バンドパスフィルタは、前記反射面の開口に配設されており、
前記発光ダイオードの光軸を含む仮想断面における、前記発光ダイオードの発光中心と前記反射面の前記開口の端縁とを結ぶ直線と、前記光軸とが成す角度は、前記最大入射角度以下であることを特徴とする発光ダイオードランプが提供される。

本発明の他の局面によれば、
発光ダイオードと、
前記発光ダイオードからの光に含まれる特定の波長の光を遮断する光遮断機能を有するバンドパスフィルタと、
前記発光ダイオードからの光の内、前記バンドパスフィルタに対して前記バンドパスフィルタが前記光遮断機能を奏することができる最大入射角度よりも大きな角度で入射する光を遮断する光遮断具とを備えており、
前記光遮断具は、筒状の遮断筒であり、
前記遮断筒の一方端部に前記発光ダイオードが配設され、他方端部に前記バンドパスフィルタが配設されており、
前記発光ダイオードの光軸を含む仮想断面における、前記発光ダイオードの発光中心と前記遮断筒の他方端縁とを結ぶ直線と前記光軸とが成す角度は、前記最大入射角度以下であることを特徴とする発光ダイオードランプが提供される。

本発明の他の局面によれば、
発光ダイオードと、
前記発光ダイオードからの光に含まれる特定の波長の光を遮断する光遮断機能を有するバンドパスフィルタと、
前記発光ダイオードからの光の内、前記バンドパスフィルタに対して前記バンドパスフィルタが前記光遮断機能を奏することができる最大入射角度よりも大きな角度で入射する光の少なくとも一部を遮断する光遮断具と、
前記光遮断具で遮断されない前記発光ダイオードからの光を前記最大入射角度以下の角度で前記バンドパスフィルタに対して入射させる光角度調整具とを備えており、
前記光遮断具は筒状の遮断筒であり、
前記光角度調整具はレンズであり、
前記遮断筒の一方端部に前記発光ダイオードが配設され、他方端部に前記バンドパスフィルタが配設されており、
前記レンズは、前記遮断筒の内部空間に配設されていることを特徴とする発光ダイオードランプが提供される。

好適には、前記最大入射角度θは、以下の式１および２を満たすことを特徴とする。
式１： λ_Cθ＝λ₀×（１−ｓｉｎ²θ）^0.5
λ₀：垂直入射（入射角０°）時の透過中心波長[nm]
λ_Cθ：透過中心波長[nm]
式２： λ_Lθ＝λ₀×（１−ｓｉｎ²θ）^0.5−α
λ₀：垂直入射（入射角０°）時の透過中心波長[nm]
λ_Lθ：透過下限波長[nm]
α：バンドパスフィルタ６０の透過中心波長λ_Cθ−透過下限波長λ_Lθ [nm]

本発明によれば、特定の入射角依存性を有するバンドパスフィルタを使用する場合において、不所望な波長の光を出してしまう可能性を極小化できる発光ダイオードランプを提供することができた。

なお、本明細書の全体を通して、「回転放物面」とは厳密な数学的定義に基づく回転放物面に限定されるものではなく、発明の意義を没却しない範囲であれば、反射面で反射した光の平行度合いが多少低くなる面であっても「回転放物面」に含まれる。

また、同じく本明細書の全体を通して、「バンドパスフィルタの入光側平面が回転放物面の回転軸と互いに直交する」とは厳密な意味での「直交」に限定されるものではなく、発明の意義を没却しない範囲であれば、多少の傾きがあっても「直交」に含まれる。さらに、本明細書の全体を通して、バンドパスフィルタに対する光の「入射角」とは、当該光とバンドパスフィルタの入光側平面に直交する線とが成す角度をいう。

本発明が適用された発光ダイオードランプ１０の一例を示す平面図である。本発明が適用された発光ダイオードランプ１０の一例を示す断面図である。本発明が適用された発光ダイオードランプ１０の一例を示す断面図である。変形例に係る発光ダイオードランプ１０を示す断面図である。他の変形例に係る発光ダイオードランプ１０を示す断面図である。他の変形例に係る発光ダイオードランプ１０を示す断面図である。他の変形例に係る発光ダイオードランプ１０を示す平面図である。他の変形例に係る発光ダイオードランプ１０を示す平面図である。他の変形例に係る発光ダイオードランプ１０を示す平面図である。他の変形例に係る発光ダイオードランプ１０を示す断面図である。ヒートシンク５０に対する発光ダイオード２０の取り付け態様の例を示す断面図である。他の変形例に係る発光ダイオードランプ１０を示す断面図である。他の変形例に係る発光ダイオードランプ１０を示す断面図である。他の変形例に係る発光ダイオードランプ１０を示す平面図である。他の変形例に係る発光ダイオードランプ１０を示す平面図である。他の変形例に係る発光ダイオードランプ１０を示す平面図である。他の変形例に係る発光ダイオードランプ１０を示す平面図である。他の変形例に係る発光ダイオードランプ１０を示す平面図である。

（発光ダイオードランプ１０の構成）
以下、本発明が適用された発光ダイオードランプ１０について説明する。なお、各符号に関し、以下の説明では、同一構造のものが複数個使用されている場合、各構造を上位概念として説明する場合にはアルファベットの枝番を付けずアラビア数字のみで示し、各構造を互いに区別する必要がある場合（すなわち下位概念で示す場合）にはアルファベット小文字の枝番をアラビア数字に続けて付すことにより区別する。

この発光ダイオードランプ１０は、図１および図２に示すように、大略、発光ダイオード２０と、光角度調整具１２としてのリフレクタ３０と、ヒートシンク５０と、バンドパスフィルタ６０とを備えている。

発光ダイオード２０は、外部から電力を受け取ることによって所定のピーク波長の光を放出する電子部品である。本実施例では、発光ダイオード２０として、ピーク波長が９００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下の赤外線光を発する１つの発光ダイオード素子２２と、当該発光ダイオード素子２２から放出された光を所定の開き角にまとめる発光ダイオードレンズ２４とで構成されたものを使用しているが、発光ダイオード素子２２が発する光のピーク波長はこれに限定されるものではないし、また、複数の発光ダイオード素子を並べたものを発光ダイオード２０に使用してもよい。また、発光ダイオードレンズ２４は本発明に必須の構成要素ではない。

リフレクタ３０は、ガラスやアルミニウム等の金属で形成されたリフレクタ本体３２と、発光ダイオード２０から放出された光を反射させる反射面３４と、反射面３４で反射した光を外部へ放射するための開口３６とを有している。

反射面３４は、一部を欠いた回転放物面（パラボラ）で構成されている。具体的に説明すると、本実施例に係るリフレクタ３０の反射面３４は、回転軸ＲＣＬを有する回転放物面を、当該回転軸ＲＣＬを含む平面ＰＡに平行な切断面ＰＢで切断することによって得られた大小２つの回転放物面の一部のうち、大きい方（つまり、回転軸ＲＣＬを含む方）で規定されている。換言すれば、反射面３４は、小さい方の回転放物面の一部を欠いたようになっている。なお、回転軸ＲＣＬを含む平面ＰＡと切断面ＰＢとの間の距離ＤＳは、発光ダイオード２０の底面から発光中心までの距離と一致している。

ヒートシンク５０は、本実施例の場合、略直方体状に形成されており、ひとつの側面の表面に発光ダイオード２０が配設および保持されている（以下、この側面を「発光ダイオード配設側面５２」という。）。この発光ダイオード配設側面５２は、リフレクタ３０の反射面３４を規定する切断面ＰＢと一致するように形成されている。また、ヒートシンク５０は、発光中の発光ダイオード２０からの熱を受け取り、この熱を拡散および放散する役割を有している。このため、ヒートシンク５０は熱伝導性の高い材料で形成するのが好ましい。

また、ヒートシンク５０をリフレクタ３０と組み合わせたとき、ヒートシンク５０の発光ダイオード配設側面５２上に配設された発光ダイオード２０の発光中心Ｃがリフレクタ３０の反射面３４を規定する回転放物面の焦点Ｆの位置と一致するようになっている。

さらに、ヒートシンク５０の全体形状は、当該ヒートシンク５０をリフレクタ３０と組み合わせたとき、リフレクタ３０の反射面３４を規定する回転放物面の欠けた部分（つまり、回転軸ＲＣＬを含まない小さい方の回転放物面の一部）をヒートシンク５０が含むようになっている（図中の点線Ｒを参照）。

これにより、リフレクタ３０の反射面３４およびヒートシンク５０の発光ダイオード配設側面５２で周囲が囲われたひとつの凹所３８が形成され、この凹所３８内に発光ダイオード２０が位置することになる。この結果、発光ダイオード２０からの光が不所望に周囲に漏れることなく、開口３６およびバンドパスフィルタ６０を通して外部に出ることになる。また、ヒートシンク５０が発光ダイオードランプ１０の外側に露出しているので、発光中の発光ダイオード２０からの熱がヒートシンク５０を介して外部へ放出されやすいという利点もある。

なお、図示していないが、ヒートシンク５０は、発光ダイオード２０に給電する給電回路も備えている。この給電回路は、ヒートシンク５０の表面上に形成されていてもよいし、ヒートシンク５０の内部に形成されていてもよい。もちろん、給電ケーブル等で発光ダイオード２０に直接給電してもよい。

バンドパスフィルタ６０は、所定範囲の波長の光のみを透過させ、その範囲外の波長の光（本実施例では、９２０ｎｍ以下の光）は透過させない（遮断する）カットオフ機能を有する薄板材である。本実施例の場合、可視領域の波長を有する光（可視光）を遮断する機能を有する多層膜で構成されたバンドパスフィルタ６０が使用されている。もちろん、バンドパスフィルタ６０が透過させる光の波長の範囲は発光ダイオードランプ１０に求められる光の波長に応じて決定される。

先に述べたように、バンドパスフィルタ６０には「入射角依存性」があり、このバンドパスフィルタ６０に対して所定の角度よりも大きい入射角で入ってきた光は遮断することができない。例えば、本実施例に係るバンドパスフィルタ６０の入射角依存性による、バンドパスフィルタ６０が光遮断機能を奏することができる最大入射角度は後述するように約１１°である。すなわち、バンドパスフィルタ６０の入光側平面６２に対して１１°よりも大きな入射角で入った可視光はこのバンドパスフィルタ６０で遮断されることなく発光ダイオードランプ１０から出ることになる。

本実施例のバンドパスフィルタ６０はリフレクタ３０の開口３６を覆い、このバンドパスフィルタ６０の入光側平面６２は、反射面３４を規定する回転放物面の回転軸ＲＣＬと互いに直交するようになっている。

ここで、バンドパスフィルタ６０の入射角依存性による、バンドパスフィルタ６０が光遮断機能を奏することができる最大入射角度について説明する。ある入射角θにおいてバンドパスフィルタ６０を透過する光の中心波長（以下、「透過中心波長λ_Cθ」という。）は、以下の式で求めることができる。
λ_Cθ＝λ₀×（１−ｓｉｎ²θ）^0.5
λ₀：垂直入射（入射角０°）時の透過中心波長[nm]
λ_Cθ：透過中心波長[nm]
しかし、この式で求められる透過中心波長λ_Cθは、あくまでバンドパスフィルタ６０を透過する光の中心波長であり、透過することのできる透過下限波長λ_Lθ（換言すると、遮断することのできる光の最大波長）ではない。そこで、バンドパスフィルタ６０ごとに異なる透過下限波長λ_Lθを用いて以下の式を構成する。
λ_Lθ＝λ₀×（１−ｓｉｎ²θ）^0.5−α
λ₀：垂直入射（入射角０°）時の透過中心波長[nm]
λ_Lθ：透過下限波長[nm]
α：バンドパスフィルタ６０の透過中心波長λ_Cθ−透過下限波長λ_Lθ [nm]
上記式を用いることにより、透過下限波長λ_Lθを設定すれば最大入射角度θを算出することができる。

例えば、透過下限波長λ_Lθが人間の目に見えない赤色光の最大波長である９２０ｎｍに近い９２０．５ｎｍ、透過中心波長λ₀が９３０ｎｍのバンドパスフィルタ６０を用いる場合、最大入射角度は１１°になる。ここで、一般に可視光の波長は７８０から８００ｎｍ程度と言われている。しかし、発明者らが３５人の被検者に対して実験を試みたところ、３５人全員が９１０ｎｍまでの波長の光を見ることができ、波長が９２０ｎｍになると３５人全員が見えなくなることがわかった。この結果を踏まえて、上記の通り、人間の目に見えない赤色光の最大波長を９２０ｎｍに設定している。

（発光ダイオードランプ１０の組立）
発光ダイオードランプ１０の組立の手順を簡単に説明する。先ず、所定の形状に成形したヒートシンク５０における発光ダイオード配設側面５２に発光ダイオード２０を配設する。ヒートシンク５０に対する発光ダイオード２０の配設方法は特に限定されるものではないが、発光中に生じる発光ダイオード２０の熱が効率よくヒートシンク５０に伝導するような配設方法を選択するのが好適である。例えば、熱伝導率の高い接着剤で発光ダイオード２０をヒートシンク５０の表面に接着することが考えられる。また、ヒートシンク５０に対する発光ダイオード２０の配設とともに、発光ダイオード２０への給電回路の実装を行う。

然る後、ヒートシンク５０をリフレクタ３０と組み合わせ、最後に、リフレクタ３０（より正確には、ヒートシンク５０をリフレクタ３０と組み合わせることによってできた凹所３８）の開口３６を覆うようにバンドパスフィルタ６０を配設して、発光ダイオードランプ１０が完成する。

（発光ダイオードランプ１０の特徴）
本実施例に係る発光ダイオードランプ１０によれば、リフレクタ３０の反射面３４を構成する回転放物面の焦点Ｆの位置に発光ダイオード２０の発光中心Ｃが一致するように発光ダイオード２０が保持されている。これにより、図３に示すように、当該発光ダイオード２０からの光は反射面３４で反射することによって回転放物面の回転軸ＲＣＬに平行な平行光となって開口３６から出る。一方、バンドパスフィルタ６０はリフレクタ３０の開口３６を覆うように配置されており、かつ、バンドパスフィルタ６０の入光側平面６２は回転放物面の回転軸ＲＣＬと互いに直交するようになっている。つまり、リフレクタ３０の開口３６から出る平行光はバンドパスフィルタ６０の入光側平面６２に対してほぼ垂直（入射角がほぼゼロ度）で入射するようになる。したがって、バンドパスフィルタ６０が強い入射角依存性を有している場合（つまり、許容されうる入射角の範囲が狭い場合）であっても、発光ダイオードランプ１０から不所望な波長の光を出してしまう可能性を極小化できる。

（変形例１）
図４に示すように、上記実施例に係る発光ダイオードランプ１０の構成に、遮光部材７０，７２，７４のうち少なくともひとつを加えてもよい。この遮光部材７０，７２，７４は、回転放物面の回転軸ＲＣＬと互いに平行な角度（つまり、発光ダイオードランプ１０の正面）から発光ダイオードランプ１０を見たときに発光ダイオード２０を直視できないようにするための部材である。なお、遮光部材７０，７２，７４は、発光ダイオード２０からの光を遮光できるものであれば特にその材質が限定されるものではなく、例えば、金属、不透明樹脂、セラミック材等が考えられる。

遮光部材７０，７２，７４の長さは、例えば、遮光部材７０のように、ヒートシンク５０における発光ダイオード配設側面５２に対応する位置から少なくとも発光ダイオード２０の発光中心Ｃまでを遮光するようになっている。これに代えて、遮光部材７２のように、ヒートシンク５０の発光ダイオード配設側面５２に対応する位置から発光ダイオード２０を構成する発光ダイオードレンズ２４の先端までにしてもよい。さらに言えば、遮光部材７４のように、発光ダイオード２０の発光中心Ｃと反射面３４の開口３６側端とを結ぶ直線ＬＬまで長くしてもよい。遮光部材７４のように長くすることで、発光中心Ｃから出て反射面３４で反射することなく直接開口３６に向かう光（つまり、バンドパスフィルタ６０に対して大きな入射角で入る光）を遮断することができる。

また、遮光部材７０を配設する位置は、発光ダイオード２０の上方（開口３６に向かう方向）であればどの位置でもよい。図４には、ヒートシンク５０における発光ダイオード配設側面５２から突設された遮光部材７２，７４と、バンドパスフィルタ６０の上方表面に沿って配設された遮光部材７０とを示しているが、いずれかひとつを選択すればよい。また、遮光部材７０，７２，７４に当たった光が反射して不所望な角度で開口３６から出るのを避けるため、遮光部材７０，７２，７４における発光ダイオード２０に対向する面に光吸収材（例えば黒色塗膜。以下、同じ。）を設けてもよい。

（変形例２）
さらに、図４に示したようにヒートシンク５０とは別個の遮光部材７０，７２，７４を配設するのではなく、図５に示すように、発光ダイオード２０の上方に位置する少なくとも一部のヒートシンク５０を反射面３４に向かって突出させることにより、ヒートシンク５０における発光ダイオード配設側面５２の上下方向断面において段７６を設けてこれを遮光部材７８とすることで、ヒートシンク５０と遮光部材７８とを一体に形成してもよい。これにより、図４に示したように、遮光部材７０，７２，７４をヒートシンク５０とは別体として形成するのと同様の効果を得ることができる。また、遮光部材７８に当たった光が反射して不所望な角度で開口３６から出るのを避けるため、段７６における発光ダイオード２０に対向する面に光吸収材を設けてもよい。

（変形例３）
また、ヒートシンク５０と遮光部材７８とを一体に形成する他の例として、図６に示すように、ヒートシンク５０における発光ダイオード配設側面５２の上下方向断面形状を傾斜させてもよい。具体的に説明すると、発光ダイオード２０の発光中心Ｃの位置は反射面３４を規定する回転放物面の焦点Ｆの位置と一致させつつ、発光ダイオード配設側面５２の開口３６側端（上方端）が少なくとも発光ダイオード２０の発光中心Ｃに対応する位置となるように発光ダイオード配設側面５２の上下方向断面形状を回転軸ＲＣＬに対して傾ける。これにより、発光ダイオード２０よりも上方に位置する発光ダイオード配設側面５２の全体を遮光部材７８として機能させることができる。また、遮光部材７８に相当する面に当たった光が反射して不所望な角度で開口３６から出るのを避けるため、当該面に光吸収材を設けてもよい。

（変形例４）
上述した実施例では、リフレクタ３０の反射面３４は、回転軸ＲＣＬを含む平面ＰＡに平行な切断面ＰＢで当該回転軸ＲＣＬを有する回転放物面を切断することによって得られた大小２つの回転放物面の一部のうち、大きい方（つまり、回転軸ＲＣＬを含む方）で規定されているが、反射面３４は一部を欠いた回転放物面で規定されていればこの態様に限定されるものではない。例えば、図７に示すように、回転放物面の回転軸ＲＣＬを中心として４分の１（中心角度９０°に相当する部分）を欠いたような反射面３４であってもよく、また、図８に示すように、回転放物面の回転軸ＲＣＬを中心として８分の１（中心角度４５°にほぼ相当する部分）を欠いたような反射面３４であってもよい。いずれの場合でも、ヒートシンク５０をリフレクタ３０と組み合わせたとき、当該ヒートシンク５０がリフレクタ３０の反射面３４を規定する回転放物面の欠けた部分を含むようになっている（図７および図８の点線Ｒを参照）。

これにより、リフレクタ３０の反射面３４およびヒートシンク５０の発光ダイオード配設側面５２で周囲が囲われたひとつの凹所３８が形成され、この凹所３８内に発光ダイオード２０が位置することになる。この結果、発光ダイオード２０からの光が不所望に周囲に漏れることなく、バンドパスフィルタ６０を通して外部へ出すことができる。また、ヒートシンク５０が発光ダイオードランプ１０の外側に直接露出しているので、発光中の発光ダイオード２０からの熱がヒートシンク５０を介して外部へ放出されやすいという利点がある。

（変形例５）
また、図９に示すように、一対の発光ダイオード２０ａ，２０ｂと、各発光ダイオード２０ａ，２０ｂにそれぞれ対応する反射面３４ａ，３４ｂを組み合わせて発光ダイオードランプ１０を構成してもよい。反射面３４ａ，３４ｂはそれぞれ別個の焦点Ｆａ，Ｆｂを有しており、一対の発光ダイオード２０ａ，２０ｂの各発光中心Ｃａ，Ｃｂはそれぞれ対応する反射面３４ａ，３４ｂの焦点Ｆａ，Ｆｂに一致している。

これにより、複数の発光ダイオード２０ａ，２０ｂを用いて発光ダイオードランプ１０を構成する場合であっても、個々の発光中心を各反射面３４ａ，３４ｂの焦点Ｆａ，Ｆｂに合わせることができるので、焦点Ｆａ，Ｆｂからずれて各発光ダイオード２０ａ，２０ｂから放射され、反射面３４ａ，３４ｂで反射した後で平行光にならない光を低減することができる。この結果、複数の発光ダイオード２０ａ，２０ｂを用いる場合であっても、バンドパスフィルタ６０の入射角依存性にかかわらず、発光ダイオードランプ１０から不所望な波長の光を出してしまう可能性を極小化できる。

（変形例６）
また、ヒートシンク５０がリフレクタ３０の反射面３４を規定する回転放物面の欠けた部分を含むようにすることは、図１０に示すような場合も含まれる。図１０に示す発光ダイオードランプ１０では、リフレクタ３０は完全な（一部が欠けていない）回転放物面で規定された凹所８０を有している。そして、ヒートシンク５０は発光ダイオード配設側面５２の反対側に凹所８０を規定するのと同じ回転放物面の一部で規定された曲面８２を有しており、ヒートシンク５０は、リフレクタ３０の凹所８０の表面に曲面８２をぴったりと当接させるようにして当該凹所８０内に配設されている。このとき、ヒートシンク５０の発光ダイオード配設側面５２は上述した実施例で述べた切断面ＰＢと一致しており、発光ダイオード２０の発光中心Ｃは凹所８０を規定する回転放物面の焦点Ｆの位置と一致するようになっている。また、反射面３４は、ヒートシンク５０の曲面８２が凹所８０の表面に当接しない範囲に形成されている。

図１０に示すような発光ダイオードランプ１０であっても、発光中の発光ダイオード２０からの熱はヒートシンク５０の曲面８２から凹所８０の表面を介してリフレクタ本体３２に伝わり、リフレクタ本体３２から外部へ放出されることになる。

（変形例７）
上述した実施例では、発光ダイオード２０をヒートシンク５０の発光ダイオード配設側面５２に直接取り付けるようにしていたが、発光ダイオード２０は、その発光中心Ｃが反射面３４を規定する回転放物面の焦点Ｆに一致されていればどのような態様でヒートシンク５０に取り付けられていてもよい。例えば、図１１に示すように発光ダイオード２０を実装基板８４に実装し、然る後、発光ダイオード２０が実装された実装基板８４をヒートシンク５０の発光ダイオード配設側面５２に接着等の手段で取り付けてもよい。

（変形例８）
さらに、図１２に示すように、光角度調整具１２として、発光ダイオード２０の前側に集光レンズ３９を追加してもよい。集光レンズ３９の焦点Ｆ１の位置は、発光ダイオード２０の発光中心Ｃおよび回転放物面の焦点Ｆと一致している。集光レンズ３９を使用することにより、回転放物面の回転軸ＲＣＬを中心とした角度がより狭い範囲の反射面３４を有するリフレクタ３０を使用しつつ、より広い範囲の反射面３４を有するリフレクタ３０を使用した場合と同じ光量を放射することができる。

（他の変形例）
上述してきたように、光角度調整具１２として一部を欠いた回転放物面で規定された反射面３４を有するリフレクタ３０を使用する場合はリフレクタ３０の反射面３４の形状に起因して断面形状が円形の光を出力することが難しいが、以下の変形例のようにすれば、断面形状が円形の光を容易に出力できる。

（変形例９）
上述した実施例では、光角度調整具１２としてリフレクタ３０を使用していたが、光角度調整具１２はこれに限定されるものではなく、例えば、図１３に示すように、レンズ９０を使用してもよい。

具体的に説明すると、レンズ９０は発光ダイオード２０とバンドパスフィルタ６０との間に配設されており、また、レンズ９０の焦点Ｆ２の位置が発光ダイオード２０の発光中心Ｃの位置と一致するようにレンズ９０の位置および発光ダイオード２０の位置が互いに調整されている。また、レンズ９０の中心軸ＬＣＬがバンドパスフィルタ６０の入光側平面６２と直交するようにレンズ９０の位置およびバンドパスフィルタ６０の位置が互いに調整されている。

これにより、発光ダイオード２０からのほぼ全ての光はレンズ９０で屈折した後、レンズ９０の中心軸ＬＣＬと互いに平行な平行光としてバンドパスフィルタ６０に入射する。このとき、上述のように、レンズ９０の中心軸ＬＣＬがバンドパスフィルタ６０の入光側平面６２と直交するように調整されていることから、レンズ９０から出る平行光はバンドパスフィルタ６０の入光側平面６２に対してほぼ垂直（入射角がほぼゼロ度）で入射するようになる。したがって、バンドパスフィルタ６０が強い入射角依存性を有している場合（つまり、許容されうる入射角の範囲が狭い場合）であっても、発光ダイオードランプ１０から不所望な波長の光を出してしまう可能性を極小化できる。

（変形例１０）
また、光角度調整具１２であるレンズ９０と、光遮断具１４である遮光筒１００とを組み合わせてもよい。例えば、図１４に示すように、遮光筒１００の内部空間１０２にレンズ９０を配設する。そして、遮光筒１００の一方端部１０４において、当該内部空間１０２に向けて光を放射するように発光ダイオード２０を配設する。さらに、遮光筒１００の他方端部１０６にバンドパスフィルタ６０を配設する。発光ダイオード２０の発光中心Ｃとレンズ９０の焦点Ｆ２との位置関係、および、レンズ９０の中心軸ＬＣＬとバンドパスフィルタ６０の入光側平面６２との位置関係は変形例９で説明したものと同じである。

これにより、発光ダイオード２０から放射された光の内、遮光筒１００の内面１０８に当たることなく直接レンズ９０に入った光がレンズ９０の中心軸ＬＣＬと平行な平行光となり、バンドパスフィルタ６０を通過する際に所定の範囲の波長の光が遮断されるので、発光ダイオードランプ１０からは所望の範囲の波長を有する光を出すことができる。

逆に、発光ダイオード２０から放射された光の内、遮光筒１００の内面１０８に当たった光は内面１０８で吸収されるなどして減少するので、不所望な角度でレンズ９０に入って中心軸ＬＣＬと平行な平行光にならない光が減少し、バンドパスフィルタ６０を通過する光に不所望な範囲の波長の光が混ざる可能性をより低減させることができる。この点、遮光筒１００の内面１０８に光吸収材を塗布する等して配設するのがさらに好適である。以上の通り、本実施例における遮光筒１００は、バンドパスフィルタ６０が光遮断機能を奏することができる最大入射角度よりも大きな角度で入射する光の少なくとも一部を遮断する機能を有している。

（変形例１１）
光角度調整具１２を使用せず、光遮断具１４である遮光筒１００だけで発光ダイオードランプ１０を構成してもよい。例えば、図１５に示すように、遮光筒１００の一方端部１０４に発光ダイオード２０を配設し、他方端部１０６にバンドパスフィルタ６０を配設する。この実施例において、発光ダイオード２０の光軸ＣＬを含む断面における、発光ダイオード２０の発光中心Ｃと遮光筒１００の他方端縁１１０とを結ぶ直線ＬＬ２と、光軸ＣＬとが成す角度は、バンドパスフィルタ６０の入射角依存性に基づく角度（例えば、１０°）以下となるように遮光筒１００の長さＬと他方端部１０６の径Ｄとが設定されている。なお、発光ダイオード２０の光軸ＣＬがバンドパスフィルタ６０の入光側平面６２と直交するように発光ダイオード２０の位置およびバンドパスフィルタ６０の位置が互いに調整されている。

これにより、発光ダイオード２０から放射された光の内、光軸ＣＬと成す角度がバンドパスフィルタ６０の入射角依存性に基づく最大入射角度（例えば、１１°）以下の光はバンドパスフィルタ６０を通り、遮光筒１００から出て行く。また、光軸ＣＬと成す角度がバンドパスフィルタ６０の入射角依存性に基づく最大入射角度（例えば、１１°）よりも大きい光は内面１０８に当たって吸収されるなどして減少するので、バンドパスフィルタ６０を通過する光に不所望な範囲の波長の光が混ざる可能性をより低減させることができる。この点、遮光筒１００の内面１０８に光吸収材を塗布する等して配設するのがさらに好適である。以上の通り、本実施例における遮光筒１００は、バンドパスフィルタ６０が光遮断機能を奏することができる最大入射角度よりも大きな角度で入射する光を遮断する機能を有している。

（変形例１２）
例えば、図１６に示すように、光遮断具１４を遮光板１２０で構成してもよい。この遮光板１２０は、バンドパスフィルタ６０の入光側平面６２、あるいはそれと反対側の面に沿って配設される板材であり、光通過孔１２２が形成されている。なお、発光ダイオード２０の光軸ＣＬがバンドパスフィルタ６０の入光側平面６２と直交するように発光ダイオード２０の位置およびバンドパスフィルタ６０の位置が互いに調整されている。遮光板１２０の発光ダイオード２０に対向する面に光吸収材を塗布する等するのがさらに好適である。

遮光板１２０における光通過孔１２２の径Ｄ１は、発光ダイオード２０における発光中心Ｃから遮光板１２０までの距離Ｌに応じて決定される。すなわち、発光ダイオード２０の光軸ＣＬを含む断面における、発光ダイオード２０の発光中心Ｃと、遮光板１２０における光通過孔１２２の縁１２４とを結ぶ直線ＬＬ３と光軸ＣＬとが成す角度が、バンドパスフィルタ６０の入射角依存性に基づく最大入射角度（例えば、１１°）以下となるように距離Ｌと光通過孔１２２の径Ｄ１とが設定されている。

これにより、発光ダイオード２０から放射された光の内、光軸ＣＬと成す角度がバンドパスフィルタ６０の入射角依存性に基づく最大入射角度（例えば、１１°）以下の光は遮光板１２０の光通過孔１２２を通過した後、バンドパスフィルタ６０を通って行く。また、光軸ＣＬと成す角度がバンドパスフィルタ６０の入射角依存性に基づく最大入射角度（例えば、１１°）よりも大きい光は遮光板１２０に当たって吸収されるなどして減少するので、バンドパスフィルタ６０を通過する光に不所望な範囲の波長の光が混ざる可能性をより低減させることができる。この点、遮光板１２０の発光ダイオード２０に向かう面に光吸収材を塗布する等して配設するのがさらに好適である。また、本実施例の場合、図１６に示すように、遮光筒１００の一方端部１０４に発光ダイオード２０を配設し、他方端部１０６にバンドパスフィルタ６０および遮光板１２０を配設してもよい。本実施例における遮光筒１００は、変形例１０や１１における遮光筒１００とは異なり、他方端部１０６の径Ｄの上限設定に制限はなく、径Ｄを十分に大きく設定することができる。以上の通り、本実施例における遮光板１２０は、バンドパスフィルタ６０が光遮断機能を奏することができる最大入射角度よりも大きな角度で入射する光を遮断する機能を有している。

（変形例１３）
光角度調整具１２としてのリフレクタ３０を使用する場合であっても、例えば、図１７に示すように、完全な回転放物面で規定された反射面３４を有するリフレクタ３０を用いることで断面形状が円形の光を容易に出力できる。本実施例では、リフレクタ３０における反射面３４の底部４０に発光ダイオード２０が配設され、開口３６にバンドパスフィルタ６０が配設されている。そして、発光ダイオード２０の光軸ＣＬを含む断面における、発光ダイオード２０の発光中心Ｃと反射面３４の他方端縁４２とを結ぶ直線ＬＬ４と、光軸ＣＬとが成す角度は、バンドパスフィルタ６０の入射角依存性に基づく最大入射角度（例えば、１１°）以下となるように反射面３４（リフレクタ３０）の長さＬと開口３６の径Ｄとが設定されている。

また、反射面３４を規定する回転放物面の焦点Ｆの位置が発光ダイオード２０の発光中心Ｃの位置と一致するようにリフレクタ３０の位置および発光ダイオード２０の位置が互いに調整されている。また、発光ダイオード２０の光軸ＣＬがバンドパスフィルタ６０の入光側平面６２と直交するように発光ダイオード２０の位置およびバンドパスフィルタ６０の位置が互いに調整されている。

これにより、発光ダイオード２０から放射された光の内、光軸ＣＬと成す角度がバンドパスフィルタ６０の入射角依存性に基づく最大入射角度（例えば、１１°）以下の光は反射面３４に当たることなく直接にバンドパスフィルタ６０を通過して出て行く。また、光軸ＣＬと成す角度がバンドパスフィルタ６０の入射角依存性に基づく最大入射角度（例えば、１１°）よりも大きい光は反射面３４で反射した後、光軸ＣＬにほぼ平行な平行光としてバンドパスフィルタ６０に十分に小さな入射角で入る。本実施例によれば、光軸ＣＬと成す角度に関係なく、発光ダイオード２０から放射されるほぼすべての光がバンドパスフィルタ６０の入射角依存性に基づく最大入射角度（例えば、１１°）以下の角度でバンドパスフィルタ６０を通過する点で好適である。

（変形例１４）
また、図１８に示すように、レンズ９０の出光面（発光ダイオード２０に対向する面とは反対側の面）に沿ってバンドパスフィルタ６０を配設してもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０…発光ダイオードランプ、１２…光角度調整具、１４…光遮断具
２０…発光ダイオード、２２…発光ダイオード素子、２４…発光ダイオードレンズ
３０…リフレクタ、３２…リフレクタ本体、３４…反射面、３６…開口、３８…凹所、３９…集光レンズ、４０…（リフレクタ３０の）底部、４２…（反射面３４の）他方端縁、
５０…ヒートシンク、５２…発光ダイオード配設側面
６０…バンドパスフィルタ、６２…入光側平面
７０，７２，７４…遮光部材、７６…段、７８…遮光部材
８０…凹所、８２…曲面、８４…実装基板
９０…レンズ
１００…遮光筒、１０２…内部空間、１０４…（遮光筒１００の）一方端部、１０６…（遮光筒１００の）他方端部、１０８…（遮光筒１００の）内面、１１０…（遮光筒１００の）他方端縁
１２０…遮光板、１２２…光通過孔、１２４…（光通過孔の）縁

Claims

発光ダイオードと、
前記発光ダイオードからの光に含まれる特定の波長の光を遮断する光遮断機能を有するバンドパスフィルタと、
前記バンドパスフィルタが前記光遮断機能を奏することができる最大入射角度以下の角度で前記発光ダイオードからの光を前記バンドパスフィルタに対して入射させる光角度調整具とを備えており、
前記光角度調整具は、回転放物面で規定された反射面を有するリフレクタであり、
前記発光ダイオードは、前記反射面の底部に配設されており、
前記バンドパスフィルタは、前記反射面の開口に配設されており、
前記発光ダイオードの光軸を含む仮想断面における、前記発光ダイオードの発光中心と前記反射面の前記開口の端縁とを結ぶ直線と、前記光軸とが成す角度は、前記最大入射角度以下であることを特徴とする発光ダイオードランプ。
発光ダイオードと、
前記発光ダイオードからの光に含まれる特定の波長の光を遮断する光遮断機能を有するバンドパスフィルタと、
前記発光ダイオードからの光の内、前記バンドパスフィルタに対して前記バンドパスフィルタが前記光遮断機能を奏することができる最大入射角度よりも大きな角度で入射する光を遮断する光遮断具とを備えており、
前記光遮断具は、筒状の遮断筒であり、
前記遮断筒の一方端部に前記発光ダイオードが配設され、他方端部に前記バンドパスフィルタが配設されており、
前記発光ダイオードの光軸を含む仮想断面における、前記発光ダイオードの発光中心と前記遮断筒の他方端縁とを結ぶ直線と前記光軸とが成す角度は、前記最大入射角度以下であることを特徴とする発光ダイオードランプ。
発光ダイオードと、
前記発光ダイオードからの光に含まれる特定の波長の光を遮断する光遮断機能を有するバンドパスフィルタと、
前記発光ダイオードからの光の内、前記バンドパスフィルタに対して前記バンドパスフィルタが前記光遮断機能を奏することができる最大入射角度よりも大きな角度で入射する光の少なくとも一部を遮断する光遮断具と、
前記光遮断具で遮断されない前記発光ダイオードからの光を前記最大入射角度以下の角度で前記バンドパスフィルタに対して入射させる光角度調整具とを備えており、
前記光遮断具は筒状の遮断筒であり、
前記光角度調整具はレンズであり、
前記遮断筒の一方端部に前記発光ダイオードが配設され、他方端部に前記バンドパスフィルタが配設されており、
前記レンズは、前記遮断筒の内部空間に配設されていることを特徴とする発光ダイオードランプ。
前記最大入射角度θは、以下の式１および２を満たすことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の発光ダイオードランプ。
式１： λ_Cθ＝λ₀×（１−ｓｉｎ²θ）^0.5
λ₀：垂直入射（入射角０°）時の透過中心波長[nm]
λ_Cθ：透過中心波長[nm]
式２： λ_Lθ＝λ₀×（１−ｓｉｎ²θ）^0.5−α
λ₀：垂直入射（入射角０°）時の透過中心波長[nm]
λ_Lθ：透過下限波長[nm]
α：バンドパスフィルタ６０の透過中心波長λ_Cθ−透過下限波長λ_Lθ [nm]