JP6345632B2 - Illumination device, optical member, and optical member design method - Google Patents

Illumination device, optical member, and optical member design method Download PDF

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本発明は、内照看板に用いる中空エッジライト照明や外照看板照明等として用いられるものであって、光照射面に対する色ムラ及び照度ムラを抑制する照明装置光学部材及び光学部材の設計方法に関する。 The present invention is used as a hollow edge light illumination or an external illumination signboard illumination used for an interior lighting signboard, etc., and is a lighting device , an optical member, and an optical member design method for suppressing color unevenness and illumination intensity unevenness on a light irradiation surface About.

近年、LEDを光源として用いた照明装置であって、光照射面に対する色ムラを抑制するものがある(特許文献1参照)。   In recent years, there is an illuminating device using an LED as a light source, which suppresses color unevenness on a light irradiation surface (see Patent Document 1).

この照明装置は、光源としての白色LEDと、LEDを収容する凹部を有したレンズとを備える。レンズは、凹部に白色LEDから出射する光が入射する第1入射面、第2入射面及び第3入射面を有し、さらに、第1入射面、第2入射面及び第3入射面から入射した光を光照射方向に反射させる反射面と、反射面で反射した光を光照射方向に出射する出射面とを有する。第1入射面及び第2入射面は、白色LEDの光出射範囲の中心領域の光が入射する面であり、第3入射面は、中心領域より外側の領域の光が入射する面である。第3入射面に入射する光は黄色の光を多く含むものでありイエローリングの原因となる光であるが、当該第3入射面に入射した光を特定の領域に集中して照射しないよう反射面を設計することで光照射面に対して照射される光の色ムラを抑制する。   This illuminating device includes a white LED as a light source and a lens having a recess for housing the LED. The lens has a first incident surface, a second incident surface, and a third incident surface on which light emitted from the white LED is incident on the concave portion, and is further incident from the first incident surface, the second incident surface, and the third incident surface. A reflecting surface for reflecting the reflected light in the light irradiation direction, and an exit surface for emitting the light reflected by the reflecting surface in the light irradiation direction. The first incident surface and the second incident surface are surfaces on which light in the central region of the light emitting range of the white LED is incident, and the third incident surface is a surface on which light in a region outside the central region is incident. The light incident on the third incident surface contains a lot of yellow light and causes yellow ring. However, the light incident on the third incident surface is reflected so as not to be concentrated on a specific area. By designing the surface, uneven color of the light irradiated on the light irradiation surface is suppressed.

特開2014−38233号公報JP 2014-38233 A

しかし、従来の照明装置は、光照射面に対して照射される光の色ムラを抑制するものであるが、光源である白色LEDの光軸と光照射面の法線方向とを一致させたものであり、光源の光軸と光照射面の法線方向が直交するような用途、例えば、中空エッジライトとして用いる場合には、光照射面のうち光源の近傍に照射される光の照度が低くなり、必ずしも照度ムラを抑制するものではない、という問題がある。   However, the conventional illumination device suppresses uneven color of the light irradiated on the light irradiation surface, but the optical axis of the white LED as the light source and the normal direction of the light irradiation surface are matched. In applications where the optical axis of the light source and the normal direction of the light irradiation surface are orthogonal, for example, when used as a hollow edge light, the illuminance of light irradiated near the light source on the light irradiation surface is There exists a problem that it becomes low and does not necessarily suppress uneven illumination.

したがって、本発明の目的は、内照看板に用いる中空エッジライト照明や外照看板照明等として用いられるものであって、光照射面に対して照射される光の色ムラ及び照度ムラを抑制することができる照明装置光学部材及び光学部材の設計方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to be used as hollow edge light illumination or external illumination signboard illumination used for an interior lighting signboard, and suppresses unevenness in color and illuminance of light irradiated on a light irradiation surface. Another object of the present invention is to provide a lighting device , an optical member, and a method for designing the optical member .

[1]半導体発光素子と、
前記半導体発光素子から出射され凹部の底面に形成された第1入射面に入射した光束を中心光束として第1出射面から前記半導体発光素子の光軸方向に広角に配光する第1整形部と、前記半導体発光素子から出射され前記凹部の側面を形成する第2入射面に入射した光束を反射面により全反射して集光して周辺光束として第2出射面から前記光軸方向に前記中心光束より配光角が狭い光を出射する第2整形部とを有する光学部材とを備え
前記第1整形部の前記第1出射面及び前記第2整形部の前記第2出射面は、前記光軸と平行な法線を有する平面であり、
前記第2整形部は、前記光軸方向と平行又は略平行の照射面に前記第2出射面から出射した光を照射した場合に、第1の距離に照度の谷を有し、
前記第1整形部の前記第1入射面は、前記照射面に前記第1出射面から出射した光を照射した場合に、前記第1の距離に前記第2整形部の前記照度の谷を補完する照度のピークを有するように凹型の非球面形状に設計された照明装置。
[2]前記第2整形部は、前記第2出射面から前記光軸に平行又は略平行な光を出射する前記[1]に記載の照明装置。
[3]前記半導体発光素子は、前記半導体発光素子が発する第1の色の光で励起して第2の色の光を発する蛍光体が表面に設けられた前記[1]又は[2]に記載の照明装置。
]半導体発光素子から出射され凹部の底面に形成された第1入射面に入射した光束を中心光束として第1出射面から前記半導体発光素子の光軸方向に広角に配光する第1整形部と、
前記半導体発光素子から出射され前記凹部の側面を形成する第2入射面に入射した光束を反射面により全反射して集光して周辺光束として第2出射面から前記光軸方向に前記中心光束より配光角が狭い光を出射する第2整形部とを有し
前記第1整形部の前記第1出射面及び前記第2整形部の前記第2出射面は、前記光軸と平行な法線を有する平面であり、
前記第2整形部は、前記光軸方向と平行又は略平行の照射面に前記第2出射面から出射した光を照射した場合に、第1の距離に照度の谷を有し、
前記第1整形部の前記第1入射面は、前記照射面に前記第1出射面から出射した光を照射した場合に、前記第1の距離に前記第2整形部の前記照度の谷を補完する照度のピークを有するように凹型の非球面形状に設計された光学部材。
[5]半導体発光素子から出射される中心光束として前記半導体発光素子の光軸方向に広角に配光する第1整形部と、
前記半導体発光素子から前記中心光束の周辺に出射される周辺光束を集光して前記光軸方向に前記中心光束より配光角が狭い光を出射する第2整形部とを有する光学部材の設計方法であって、
前記第2整形部から出射した光を前記光軸方向と平行又は略平行の照射面に照射した場合に、照度の谷の第1の距離を求める段階と、
前記第1整形部から出射した光を前記照射面に照射した場合に、前記第1の距離に前記第2整形部の前記照度の谷を補完する照度のピークを有するように前記第1整形部を設計する段階と、を含む光学部材の設計方法。
[1] a semiconductor light emitting device;
A first shaping unit that distributes light from a first emission surface at a wide angle in the optical axis direction of the semiconductor light emitting device with a light beam emitted from the semiconductor light emitting device and incident on a first incident surface formed on the bottom surface of the recess as a central light beam When the emitted from the semiconductor light emitting device, the optical axis direction from the second emission surface as a peripheral light flux to the light beam incident on the second incident face to form a side by total reflection to condensed by the reflecting surface of the concave portion An optical member having a second shaping unit that emits light having a narrower light distribution angle than the central light flux ,
The first emission surface of the first shaping unit and the second emission surface of the second shaping unit are planes having normal lines parallel to the optical axis,
The second shaping unit has a trough of illuminance at a first distance when irradiating light emitted from the second emission surface on an irradiation surface parallel or substantially parallel to the optical axis direction,
The first incident surface of the first shaping unit complements the valley of the illuminance of the second shaping unit to the first distance when the irradiation surface is irradiated with light emitted from the first emission surface. An illumination device designed to have a concave aspherical shape so as to have a peak of illuminance.
[2] The illumination device according to [1], wherein the second shaping unit emits light parallel or substantially parallel to the optical axis from the second emission surface .
[3] In the semiconductor light emitting device according to [1] or [2], the phosphor that is excited by the first color light emitted from the semiconductor light emitting device and emits the second color light is provided on the surface . The lighting device described.
[ 4 ] A first light that is emitted from the semiconductor light emitting element and is distributed at a wide angle in the optical axis direction of the semiconductor light emitting element from the first emission surface as a central light beam that is incident on the first incident surface formed on the bottom surface of the recess. Shaping section;
Said emitted from the semiconductor light emitting element, the center from the second emission surface as a peripheral light flux to the light beam incident on the second incident face to form a side by total reflection to condensed by the reflecting surface of the concave portion in the optical axis direction A second shaping unit that emits light having a narrower light distribution angle than the luminous flux ,
The first emission surface of the first shaping unit and the second emission surface of the second shaping unit are planes having normal lines parallel to the optical axis,
The second shaping unit has a trough of illuminance at a first distance when irradiating light emitted from the second emission surface on an irradiation surface parallel or substantially parallel to the optical axis direction,
The first incident surface of the first shaping unit complements the valley of the illuminance of the second shaping unit to the first distance when the irradiation surface is irradiated with light emitted from the first emission surface. An optical member designed in a concave aspherical shape so as to have a peak of illuminance .
[5] A first shaping unit that distributes light at a wide angle in the optical axis direction of the semiconductor light emitting element as a central light beam emitted from the semiconductor light emitting element;
Design of an optical member having a second shaping unit that condenses a peripheral light beam emitted from the semiconductor light emitting element to the periphery of the central light beam and emits light having a narrower light distribution angle than the central light beam in the optical axis direction A method,
When the light emitted from the second shaping unit is irradiated on an irradiation surface parallel or substantially parallel to the optical axis direction, obtaining a first distance of the valley of illuminance;
When the irradiation surface is irradiated with light emitted from the first shaping unit, the first shaping unit has an illuminance peak that complements the illuminance valley of the second shaping unit at the first distance. And designing the optical member.

本発明によれば、内照看板に用いる中空エッジライト照明や外照看板照明等として用途において、光照射面に対して照射される光の色ムラ及び照度ムラを抑制することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the use as a hollow edge light illumination used for an internal lighting signboard, an external lighting signboard illumination, etc., the color nonuniformity and illumination nonuniformity of the light irradiated with respect to a light irradiation surface can be suppressed.

図1は、本発明の第1の実施の形態に係る照明装置を用いた内照看板の構成の一例を示す概略斜視図である。FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of the configuration of an internal lighting signboard using the illumination device according to the first embodiment of the present invention. 図2は、内照看板の構成を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the interior lighting signboard. 図3は、本発明の第1の実施の形態に係る照明装置の概略の構成例を示す縦断面図である。FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration example of the illumination device according to the first embodiment of the present invention. 図4は、LED光源から出射された光の光路を示す概略図である。FIG. 4 is a schematic view showing an optical path of light emitted from the LED light source. 図5は、光照射面上のLED照明装置からの距離と、当該距離において照射される光の照度との関係を示すグラフ図である。FIG. 5 is a graph showing the relationship between the distance from the LED illumination device on the light irradiation surface and the illuminance of light irradiated at the distance. 図6(a)−(c)は、光照射面上にLED照明装置によって照射された光を示したものである。FIGS. 6A to 6C show light irradiated on the light irradiation surface by the LED illumination device. 図7は、光照射面上のLED照明装置からの距離と、当該距離において照射される光の色度(CIEによるx座標)との関係を示すグラフ図である。FIG. 7 is a graph showing the relationship between the distance from the LED illumination device on the light irradiation surface and the chromaticity (x coordinate by CIE) of light irradiated at the distance. 図8は、光照射面上のLED照明装置からの距離と、当該距離において照射される光の色度(CIEによるy座標)との関係を示すグラフ図である。FIG. 8 is a graph showing the relationship between the distance from the LED illumination device on the light irradiation surface and the chromaticity (y coordinate by CIE) of light irradiated at the distance. 図9は、それぞれ第1の実施の形態の比較例としての照明装置の概略の構成例を示す縦断面図である。FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration example of a lighting device as a comparative example of the first embodiment. 図10は、それぞれ第1の実施の形態の比較例としての照明装置の概略の構成例を示す縦断面図である。FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration example of a lighting device as a comparative example of the first embodiment. 図11は、光照射面上のLED照明装置からの距離と、当該距離において照射される光の照度との関係を示すグラフ図である。FIG. 11 is a graph showing the relationship between the distance from the LED illumination device on the light irradiation surface and the illuminance of light irradiated at the distance. 図12は、それぞれ第1の実施の形態の変形例1としての照明装置の概略の構成例を示す縦断面図である。FIG. 12 is a longitudinal cross-sectional view illustrating a schematic configuration example of the illumination device serving as a first modification of the first embodiment. 図13は、図12に示す照明装置のLED光源から出射された光の光路を示す概略図である。FIG. 13 is a schematic diagram showing an optical path of light emitted from the LED light source of the illumination device shown in FIG. 図14は、それぞれ第1の実施の形態の変形例2としての照明装置の概略の構成例を示す縦断面図である。FIG. 14 is a longitudinal cross-sectional view illustrating a schematic configuration example of a lighting device serving as a second modification of the first embodiment. 図15は、図14に示す照明装置のLED光源から出射された光の光路を示す概略図である。FIG. 15 is a schematic diagram showing an optical path of light emitted from the LED light source of the illumination device shown in FIG. 図16は、本発明の第2の実施の形態に係る照明装置の概略の構成例を示す縦断面図である。FIG. 16: is a longitudinal cross-sectional view which shows the example of a schematic structure of the illuminating device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 図17は、図16に示す照明装置のLED光源から出射された光の光路を示す概略図である。FIG. 17 is a schematic diagram illustrating an optical path of light emitted from the LED light source of the illumination device illustrated in FIG. 16. 図18は、それぞれ第2の実施の形態の変形例1としての照明装置の概略の構成例を示す縦断面図である。FIG. 18 is a longitudinal cross-sectional view illustrating a schematic configuration example of a lighting device as a first modification of the second embodiment. 図19は、図18に示す照明装置のLED光源から出射された光の光路を示す概略図である。FIG. 19 is a schematic diagram showing an optical path of light emitted from the LED light source of the illumination device shown in FIG. 図20は、それぞれ第2の実施の形態の変形例2としての照明装置の概略の構成例を示す縦断面図である。FIG. 20 is a longitudinal cross-sectional view illustrating a schematic configuration example of a lighting device serving as a second modification of the second embodiment. 図21は、図20に示す照明装置のLED光源から出射された光の光路を示す概略図である。FIG. 21 is a schematic diagram illustrating an optical path of light emitted from the LED light source of the illumination device illustrated in FIG. 20. 図22は、照明装置を用いた内照看板の構成の他の例を示す概略斜視図である。FIG. 22 is a schematic perspective view showing another example of the configuration of the internal lighting signboard using the illumination device. 図23は、角度と光度との関係を示したグラフ図である。FIG. 23 is a graph showing the relationship between angle and luminous intensity. 図24は、角度と鉛直面照度との関係を示したグラフ図である。FIG. 24 is a graph showing the relationship between the angle and the vertical surface illuminance.

以下、本発明の実施の形態及び実施例について図面を参照して説明する。なお、各図中、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付してその重複した説明を省略する。   Hereinafter, embodiments and examples of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in each figure, about the component which has the substantially same function, the same code | symbol is attached | subjected and the duplicate description is abbreviate | omitted.

[第1の実施の形態]
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る照明装置を用いた内照看板の構成の一例を示す概略斜視図である。図2は、内照看板の構成を示す断面図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of the configuration of an internal lighting signboard using the illumination device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the interior lighting signboard.

内照看板2は、内部から光が照射されることで外部に光を拡散させるパネル部3及び4と、パネル部3及び4を保持する外枠部5と、外枠部5内部の下辺に複数配置されてパネル部3及び4に光を照射するLED照明装置100Aとを有する。   The inner signboard 2 has panel portions 3 and 4 that diffuse light to the outside by being irradiated with light from the inside, an outer frame portion 5 that holds the panel portions 3 and 4, and a lower side inside the outer frame portion 5. A plurality of LED illuminating devices 100 </ b> A that are arranged and irradiate the panel portions 3 and 4 with light.

LED照明装置100Aは、後述するLED素子1(図3)の光軸110aを図2の垂直方向とするものであり、パネル部3及び4の光照射面30及び40の法線とそれぞれ直交する。なお、光軸110aと光照射面30及び40の法線とは完全に直交せずに、90°から数度の角度を設けるものであってもよい。言い換えれば、光軸110aと光照射面30及び40とは平行又は略平行である。   The LED illumination device 100A has an optical axis 110a of an LED element 1 (FIG. 3), which will be described later, in the vertical direction in FIG. 2, and is orthogonal to the normal lines of the light irradiation surfaces 30 and 40 of the panel portions 3 and 4, respectively. . The optical axis 110a and the normal lines of the light irradiation surfaces 30 and 40 may be provided with an angle of 90 ° to several degrees without being completely orthogonal. In other words, the optical axis 110a and the light irradiation surfaces 30 and 40 are parallel or substantially parallel.

光照射面30及び40のうち位置L1及びL2に照射される光の鉛直面照度Eは、光軸110aに対して角度θで出射する光の照度Eのsinθ倍となる。 Vertical illuminance E v of the light irradiated to the position L1 and L2 in the light irradiation surface 30 and 40, the sinθ times the illuminance E of the light emitted at an angle θ with respect to the optical axis 110a.

(照明装置の構成)
図3は、本発明の第1の実施の形態に係る照明装置の概略の構成例を示す縦断面図である。また、図4は、LED光源110から出射された光の光路を示す概略図である。
(Configuration of lighting device)
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration example of the illumination device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4 is a schematic diagram showing an optical path of light emitted from the LED light source 110.

この照明装置100Aは、通電方向が縦方向のLED素子を用いた広角配光の光源であるLED光源110と、LED光源110から広角の配光角で出射された光のうち光軸110a付近の光lciを集光して広角の配光角で光を出射するとともに、LED光源110から出射された光のうち光軸110a周辺の光loiを集光して狭角の配光角で光を出射する光学部材130Aとを備える。なお、LED素子は、半導体発光素子の一例である。光学部材130Aは、光学系の一例である。 The illumination device 100A includes an LED light source 110, which is a light source with a wide-angle light distribution using LED elements whose energization direction is a vertical direction, and light in the vicinity of the optical axis 110a of light emitted from the LED light source 110 with a wide-angle light distribution angle. The light l ci is collected to emit light at a wide light distribution angle, and the light l oi around the optical axis 110a out of the light emitted from the LED light source 110 is condensed to form a narrow light distribution angle. And an optical member 130A that emits light. The LED element is an example of a semiconductor light emitting element. The optical member 130A is an example of an optical system.

(LED光源の構成)
LED光源110は、LED素子1と、一例として、銅ブロック111及び放熱器117を含む放熱構造とを有する。なお、放熱構造は樹脂基板やアルミ基板を用いてもよい。また、LED光源110は、LED素子が発する第1の色の光で励起して第2の色の光を発する蛍光体をさらに備える。蛍光体は、LED素子1の表面に樹脂を介して粉末状のものを付着させてもよく、樹脂に蛍光体を含有させたものをLED素子1の表面に形成してもよい。例えば、LED素子1として、青色系の色の光を発するLED素子を用い、蛍光体として、青色系の色の光を黄色系の色の光に変換するYAG系蛍光体、BOS系蛍光体等を用いることにより、LED光源110は、LED素子が発する青色系の色の光と蛍光体が変換して出力する黄色系の色の光とが混合されて白色光を出射する。
(Configuration of LED light source)
The LED light source 110 includes the LED element 1 and, as an example, a heat dissipation structure including a copper block 111 and a radiator 117. The heat dissipation structure may be a resin substrate or an aluminum substrate. The LED light source 110 further includes a phosphor that emits light of the second color when excited by the first color of light emitted from the LED element. The phosphor may be a powdery substance attached to the surface of the LED element 1 via a resin, or a phosphor containing a phosphor may be formed on the surface of the LED element 1. For example, an LED element that emits light of a blue color is used as the LED element 1, and a YAG phosphor that converts blue light into yellow light, a BOS phosphor, or the like as a phosphor. By using the LED light source 110, the blue light emitted from the LED element and the yellow light emitted from the phosphor are mixed and emitted to emit white light.

LED素子1は、一例として、n型半導体基板と、n型半導体基板の表面を部分的に分散して覆うように形成され、n型半導体基板との屈折率の差が0.15以下である誘電体層と、n型半導体基板上に誘電体層を介して形成され、誘電体層、及びn型半導体基板の表面の誘電体層に覆われていない部分に接触するn型半導体層と、n型半導体層上に形成された発光層と、発光層上に形成されたp型半導体層と、n型半導体基板の誘電体層が形成された面と反対側に形成されたn型電極と、p型半導体層上に形成されたp型電極とを備える。   For example, the LED element 1 is formed so as to partially disperse and cover an n-type semiconductor substrate and the surface of the n-type semiconductor substrate, and a difference in refractive index from the n-type semiconductor substrate is 0.15 or less. A dielectric layer, an n-type semiconductor layer formed on the n-type semiconductor substrate via the dielectric layer, and in contact with the dielectric layer and a portion of the surface of the n-type semiconductor substrate that is not covered with the dielectric layer; a light-emitting layer formed on the n-type semiconductor layer, a p-type semiconductor layer formed on the light-emitting layer, an n-type electrode formed on the opposite side of the surface on which the dielectric layer of the n-type semiconductor substrate is formed, And a p-type electrode formed on the p-type semiconductor layer.

(光学部材の構成)
光学部材130Aは、LED光源110から広角の配光角で出射された光のうち光軸110a付近の光lciが入射する凹型の非球面形状で形成された入射面131aと、入射面131aにおいて屈折することで広角の配光角となった光lciを出射する出射面131bと、LED光源110から出射された光のうち光軸110a周辺の光loiが入射する略円柱状の入射面132bと、入射面132bで屈折した光loiを全反射する反射面132cと、反射面132cにおいて反射することで狭角の配光角となった光loiを出射する出射面132dとを備える。
(Configuration of optical member)
The optical member 130A includes an incident surface 131a A formed in a concave aspherical shape on which light l ci near the optical axis 110a is incident out of light emitted from the LED light source 110 with a wide light distribution angle, and an incident surface 131a. A light emitting surface 131b that emits light l ci having a wide light distribution angle by being refracted at A , and a substantially cylindrical shape from which light l oi around the optical axis 110a is incident out of the light emitted from the LED light source 110. An incident surface 132b, a reflecting surface 132c that totally reflects the light l oi refracted by the incident surface 132b, and an emitting surface 132d that emits the light l oi having a narrow light distribution angle by being reflected by the reflecting surface 132c. Is provided.

入射面131a、出射面131b及び光学部材130A内の光lciの経路を第1の整形レンズ部と呼ぶ。また、入射面132b、反射面132c、出射面132d及び光学部材130A内の光loiの経路を第2の整形レンズ部と呼ぶ。なお、第1の実施の形態において、第1及び第2の整形レンズ部は光学部材130Aにおいて重複する領域を有する。 The path of the light l ci in the entrance surface 131a A , the exit surface 131b, and the optical member 130A is referred to as a first shaping lens unit. The path of the light l oi in the incident surface 132b, the reflecting surface 132c, the emitting surface 132d, and the optical member 130A is referred to as a second shaping lens unit. In the first embodiment, the first and second shaping lens portions have overlapping regions in the optical member 130A.

第1及び第2の整形レンズ部は、例えば、アクリル樹脂等の透明樹脂から形成される。ここで、第1の整形レンズ部は、第1の整形部の一例であり、第2の整形レンズ部は、第2の整形部の一例である。図3中、Pは点光源の位置を示す。光学部材130Aは、光軸110aを中心として回転対称な形状を有する。   The first and second shaping lens portions are made of a transparent resin such as an acrylic resin, for example. Here, the first shaping lens unit is an example of a first shaping unit, and the second shaping lens unit is an example of a second shaping unit. In FIG. 3, P indicates the position of the point light source. The optical member 130A has a rotationally symmetric shape about the optical axis 110a.

ここで、第1の整形レンズ部を透過して照射される光束を中心光束lと呼ぶこととする。また、第2の整形レンズ部を透過して照射される光束を周辺光束lと呼ぶこととする。 Here, a light beam transmitted through the first shaping lens unit is referred to as a central light beam l c . Further, a light beam that is irradiated through the second shaping lens unit is referred to as a peripheral light beam l o .

第2の整形レンズ部の反射面132cは、入射面132bで屈折した光が臨界角より大きい角度で入射できるように設計され、かつ、反射した光が光軸110aとなるべく狭角光となるように設計されるものであり、光軸110aを中心とし、放物線を回転して得られる回転放物面又はベジェ曲線等の非球面形状を回転して得られる面に近似した面となっている。なお、第2の整形レンズ部の反射面132cの代わりに金属板等の反射鏡を用いてもよい。   The reflecting surface 132c of the second shaping lens unit is designed so that the light refracted by the incident surface 132b can be incident at an angle larger than the critical angle, and the reflected light becomes as narrow-angle light as possible on the optical axis 110a. It is a surface approximated to a surface obtained by rotating an aspherical shape such as a rotating paraboloid or a Bezier curve obtained by rotating a parabola around the optical axis 110a. A reflecting mirror such as a metal plate may be used instead of the reflecting surface 132c of the second shaping lens unit.

なお、第1の整形レンズ部の出射面131b及び第2の整形レンズ部の出射面132dは、光軸と直交する平面であり円形形状を有する。   The exit surface 131b of the first shaping lens unit and the exit surface 132d of the second shaping lens unit are planes orthogonal to the optical axis and have a circular shape.

図5は、光照射面30又は120上のLED照明装置100Aからの距離と、当該距離において照射される光の照度との関係を示すグラフ図である。また、図6(a)−(c)は、光照射面30又は120上にLED照明装置100Aによって照射された光を示したものである。なお、以下に説明するLED照明装置100Aからの距離及びLED照明装置100Aの光軸110aからの角度θは一例であり、LED照明装置100Aの設計及び光照射面30及び40との位置関係により変動する値である。   FIG. 5 is a graph showing the relationship between the distance from the LED illumination device 100A on the light irradiation surface 30 or 120 and the illuminance of light irradiated at the distance. FIGS. 6A to 6C show light irradiated on the light irradiation surface 30 or 120 by the LED illumination device 100A. The distance from the LED lighting device 100A and the angle θ from the optical axis 110a of the LED lighting device 100A described below are examples, and vary depending on the design of the LED lighting device 100A and the positional relationship with the light irradiation surfaces 30 and 40. The value to be

図5の実線及び図6(b)に示すように、中央光束lは、広角に配光されているためLED照明装置100Aからの距離が比較的近い位置(40mm付近)で照度のピークを有する。 As shown in solid line and 6 (b) of FIG. 5, the central ray l c, the peak of the illuminance at a distance relatively close from the LED lighting device 100A (around 40 mm) because it is light distribution in a wide angle Have.

図5の細破線及び図6(c)に示すように、周辺光束lは、狭角に配光されているためLED照明装置100Aからの距離が比較的遠い位置(120mm付近)で照度のピークを有するとともに、距離が比較的近い位置(40mm付近)に照度の谷を有する。なお、周辺光束lの照度の谷の距離は、中央光束lのピークの距離と一致している。 As shown in the thin broken line in FIG. 5 and FIG. 6C, the peripheral luminous flux l o is distributed at a narrow angle, so that the illuminance of the illuminance is at a relatively far position (around 120 mm) from the LED illumination device 100A. It has a peak and has a valley of illuminance at a relatively short distance (around 40 mm). It should be noted that the distance of the valley of the illuminance of the peripheral light beam l o coincides with the peak distance of the central light beam l c .

従って、図5の太破線及び図6(a)に示すように、全光束は中央光束lと周辺光束lとを合成したものであるため、周辺光束lの照度の谷が中央光束lの照度のピークによって補われるとともに、距離が120mm以降はゆるやかに単調減少する照度が得られる。 Therefore, as shown in the thick broken line in FIG. 5 and FIG. 6A, the total luminous flux is a combination of the central luminous flux l c and the peripheral luminous flux l o , so that the illuminance valley of the peripheral luminous flux l o is the central luminous flux. Illuminance that is compensated by the illuminance peak of l c and gradually and monotonously decreases after the distance of 120 mm is obtained.

ここで、周辺光束lに照度の谷が生じる理由について図2、図23及び図24を用いて説明する。図23は、角度θと光度Iとの関係を示したグラフ図である。また、図24は、角度θと鉛直面照度Eとの関係を示したグラフ図である。 Here, the reason why the peripheral light l o the illuminance of the valley occurs will be described with reference to FIG. 2, FIGS. 23 and 24. FIG. 23 is a graph showing the relationship between the angle θ and the luminous intensity I. Further, FIG. 24 is a graph showing a relationship between the angle θ and the vertical plane illuminance E v.

まず、一般的に、光照射面の鉛直面照度は、E=Esinθであるため、θを0に近づけるとE成分は低下する。また、LED照明装置100Aと光照射面30及び40との距離はθ=90°のときを基準に1/sinθ倍に大きくなるため、θを0に近づけると距離の逆二乗則によりEはsinθ倍に低下する。つまりθ=90°の時を基準にすると、Eはsinθ倍になる。この低下分を補って均一照明を目指すためにはθが小さい領域で光度を高くする必要があるため、求められる配光は狭角となる。 First, in general, the vertical illuminance of the light irradiation surface is E v = Esin θ. Therefore, when θ is brought close to 0, the E v component decreases. Further, since the distance between the LED lighting device 100A and the light irradiation surface 30 and 40 which increases in 1 / sin [theta times relative to the time of θ = 90 °, E v by the inverse square law of the distance brought close to theta to 0 sin 2 decreases to θ times. That is, when referred to the case of θ = 90 °, E v is the sin 3 theta times. In order to compensate for this decrease and aim for uniform illumination, it is necessary to increase the luminous intensity in a region where θ is small, so that the required light distribution has a narrow angle.

仮にこの狭角配光レンズの配光をガウシアン分布だとすると、角度θと光度Iの関係は図23に示すグラフのようになる。この関係を鉛直面照度Eに換算(×sinθ)して正規化すると、図24に示すグラフのようになる。 If the light distribution of the narrow-angle light distribution lens is a Gaussian distribution, the relationship between the angle θ and the luminous intensity I is as shown in the graph in FIG. Normalizing in terms (× sin 3 θ) in this relationship vertical illuminance E v, is as in the graph shown in FIG. 24.

仮にθe(図2の光照射面30又は40の上端面とLED照明装置100Aを結んだ線分と、LED照明装置100Aの光軸がなす角)が10°とする。LED照明装置100Aとして、狭角配光の照明装置(1/2ビーム角10°)を選択すると、光照射面30又は40に照度のピークが表れない反面、θ<10°の光が看板端部に吸収されて、光の利用効率が低く光照射面の平均照度が低い照明となってしまう。従って、狭角配光の照明装置を選択することは省エネルギーの観点からは現実的ではない。そこで、光照射面30又は40の平均照度を高くするために、広角配光の照明装置を選択することになる。   Suppose that θe (the angle formed by the line segment connecting the upper end surface of the light irradiation surface 30 or 40 in FIG. 2 and the LED illumination device 100A and the optical axis of the LED illumination device 100A) is 10 °. When a narrow-angle light distribution illumination device (1/2 beam angle 10 °) is selected as the LED illumination device 100A, no light intensity peak appears on the light irradiation surface 30 or 40, but light of θ <10 ° is emitted from the signboard edge. The light is not absorbed efficiently, and the illumination efficiency is low and the average illumination intensity of the light irradiation surface is low. Therefore, it is not realistic from the viewpoint of energy saving to select a lighting device with a narrow-angle light distribution. Therefore, in order to increase the average illuminance of the light irradiation surface 30 or 40, a lighting device with a wide-angle light distribution is selected.

広角配光の照明装置として、例えば1/2ビーム角20°の照明装置を選択した場合、光照射面30又は40上に照度のピークを持つことになる。つまり、狭角配光の照明装置に比べて光の利用効率が高く光照射面の平均照度が高くなるという利点がある反面、照度のピークを持つために照度ムラが生じるという欠点がある。   For example, when an illumination device having a 1/2 beam angle of 20 ° is selected as the illumination device with a wide-angle light distribution, the light irradiation surface 30 or 40 has an illuminance peak. In other words, the light use efficiency is high and the average illuminance of the light irradiation surface is high compared to a narrow-angle light distribution illuminating device, but there is a disadvantage that illuminance unevenness occurs due to the peak of illuminance.

なお、図24に示すグラフには表れていないが、θ>30°〜40°位の範囲においてLED照明装置100Aの漏れ光(光学部材130Aにうまく取り込まれなかった迷光)が要因となってEが高くなる。θ>30°〜40°の範囲のEの上昇と、上述した照度のピークとの間に発生するのが、周辺光束lに生じる照度の谷である。 Although not shown in the graph shown in FIG. 24, E is caused by leakage light of the LED illumination device 100A (stray light that has not been successfully captured by the optical member 130A) in the range of θ> 30 ° to 40 °. v increases. and increase in θ> 30 ° ~40 ° in the range of E v, to occur between the peaks of the illuminance as described above is the illumination of the valley that occurs peripheral light l o.

図7は、光照射面30又は120上のLED照明装置100Aからの距離と、当該距離において照射される光の色度(CIEによるx座標)との関係を示すグラフ図である。また、図8は、光照射面30又は120上のLED照明装置100Aからの距離と、当該距離において照射される光の色度(CIEによるy座標)との関係を示すグラフ図である。なお、図7及び図8は、LED素子1として、青色系の色の光を発するLED素子を用い、蛍光体として、青色系の色の光を黄色系の色の光に変換するYAG系蛍光体、BOS系蛍光体等を用いた場合の例である。   FIG. 7 is a graph showing the relationship between the distance from the LED illumination device 100A on the light irradiation surface 30 or 120 and the chromaticity (x coordinate by CIE) of light irradiated at the distance. FIG. 8 is a graph showing the relationship between the distance from the LED illumination device 100A on the light irradiation surface 30 or 120 and the chromaticity (y coordinate by CIE) of light irradiated at the distance. 7 and 8 use a LED element that emits blue light as the LED element 1, and use YAG fluorescent light that converts blue light into yellow light as a phosphor. Body, a BOS phosphor, and the like.

図7及び図8の細破線に示すように、周辺光束lは、蛍光体の影響を受けた波長が長い光が多く、黄色に近い光であって、このような光が狭角に配光されているため前述した照度のピーク位置よりもLED照明装置100Aに近い位置(60mm付近)でピークを有する。これは、多くのLEDパッケージが光の取り出し効率を高めるために、青色LEDのチップ面積よりもLEDパッケージの発光面積(蛍光体面積)を大きくしていることが原因となっている。 As shown in thin broken line in FIG. 7 and FIG. 8, the peripheral light l o, many wavelengths affected phosphor is long light, a light close to yellow, distribution such light within a narrow angle Since it is illuminated, it has a peak at a position (near 60 mm) closer to the LED illumination device 100A than the peak position of illuminance described above. This is because many LED packages increase the light emitting area (phosphor area) of the LED package rather than the chip area of the blue LED in order to increase the light extraction efficiency.

また、図7及び図8の実線に示すように、中央光束lは、蛍光体の影響を受けておらず波長が短い光が多く、青色に近い光である。つまり、周辺光束loの黄色に近い部分に、中央光束lcの青色に近い光を重ねることで色ムラを抑制する。 Further, as shown in solid lines in FIGS. 7 and 8, the central ray l c, many optical wavelength shorter not affected by the phosphor, a light close to blue. That is, color unevenness is suppressed by superimposing light close to the blue color of the central light beam lc on the portion of the peripheral light beam lo close to yellow.

(比較例)
図9及び図10は、それぞれ第1の実施の形態の比較例としての照明装置の概略の構成例を示す縦断面図である。
(Comparative example)
FIG. 9 and FIG. 10 are longitudinal sectional views showing schematic configuration examples of a lighting device as a comparative example of the first embodiment.

LED照明装置100B及び100Cは、LED照明装置100Aと異なる光学部材130B及び130Cを有し、他の構成は同様である。光学部材130B及び130Cは、入射面131a及び131aの形状が光学部材130Aの入射面131aと異なり、入射面131aが非球面形状であるのに対し、入射面131aは球面形状により、入射面131aは円錐形状により形成される。 The LED lighting devices 100B and 100C have optical members 130B and 130C different from the LED lighting device 100A, and the other configurations are the same. An optical member 130B and 130C are different shapes of the incident surface 131a B and 131a C is an incident surface 131a A of the optical member 130A, while the incident surface 131a A is an aspherical shape, the incident surface 131a B by spherical The incident surface 131a C is formed in a conical shape.

図11は、光照射面30又は120上のLED照明装置100A‐100Cからの距離と、当該距離において照射される光の照度との関係を示すグラフ図である。   FIG. 11 is a graph showing the relationship between the distance from the LED illumination devices 100A-100C on the light irradiation surface 30 or 120 and the illuminance of the light irradiated at the distance.

図5において説明したように、光学部材130Aにおいて、周辺光束lの照度の谷の距離は、中央光束lのピークの距離と一致しているが、光学部材130B及び130Cにおいて、周辺光束lの照度の谷の距離は、中央光束lのピークの距離と一致しない。 As described with reference to FIG. 5, in the optical member 130A, the distance of the valley of the illuminance of the peripheral light beam l o coincides with the peak distance of the central light beam l c , but in the optical members 130B and 130C, the peripheral light beam l The distance of the illuminance valley of o does not coincide with the peak distance of the central light beam l c .

(第1の実施の形態の効果)
上記第1の実施の形態によれば、以下の効果を奏する。
(1)光学部材130Aによって中央光束lを広角配光とし、周辺光束lを狭角配光としたことで、中空エッジライトとして用いた場合に光照射面30及び40に対する色ムラ及び照度ムラを抑制することができる。なお、LED素子1自体は、色ムラを有する広角配光の光源を用いることができるため、色ムラの少ない高額な光源を用いる必要がなくコストを抑えることができる。
(2)LED照明装置100Aの出射面131b及び132dを平面で構成したため、汚れが蓄積しにくく清掃も容易となり、メンテナンスの頻度を抑えることができる。
(Effects of the first embodiment)
According to the first embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The central light beam l c has a wide-angle light distribution and the peripheral light beam l o has a narrow-angle light distribution by the optical member 130A, so that color unevenness and illuminance on the light irradiation surfaces 30 and 40 when used as a hollow edge light. Unevenness can be suppressed. In addition, since the LED element 1 itself can use a light source with a wide-angle light distribution having color unevenness, it is not necessary to use an expensive light source with little color unevenness, and cost can be suppressed.
(2) Since the emission surfaces 131b and 132d of the LED lighting device 100A are configured as flat surfaces, dirt does not accumulate easily and cleaning is facilitated, and the frequency of maintenance can be suppressed.

[変形例1]
図12は、それぞれ第1の実施の形態の変形例1としての照明装置の概略の構成例を示す縦断面図である。また、図13は、図12に示す照明装置のLED光源110から出射された光の光路を示す概略図である。
[Modification 1]
FIG. 12 is a longitudinal cross-sectional view illustrating a schematic configuration example of the illumination device serving as a first modification of the first embodiment. FIG. 13 is a schematic view showing an optical path of light emitted from the LED light source 110 of the illumination device shown in FIG.

変形例1の照明装置100Dは、LED照明装置100Aと異なる光学部材130Dを有し、他の構成は同様である。光学部材130Dは、入射面131aの形状が光学部材130Aの入射面131aと異なり、入射面131aが凹形状であるのに対し、入射面131aは凸形状であって、中央光束lを出射面131bに入射するよう集光するものである。また、光学部材130Dは、出射面131bの形状が光学部材130Aの出射面131bと異なり、出射面131bが平面であるのに対し、出射面131bは凹形状であって、集光された中央光束lを広角配光とするものである。 The illumination device 100D of Modification 1 has an optical member 130D different from the LED illumination device 100A, and the other configurations are the same. The optical member 130D is different from the shape of the incident surface 131a D is an incident surface 131a A of the optical member 130A, while the incident surface 131a A is concave, incident surface 131a D is a convex shape, the central ray l the c is for the light collector to be incident on the exit surface 131b D. The optical member 130D, the shape of the exit surface 131b D is different from the emission surface 131b of the optical member 130A, whereas the emission surface 131b is a flat exit surface 131b D is a concave shape, it is condensed the central ray l c is for the wide angle light distribution.

上記構成により、第1の実施の形態と同様の中央光束lが得られ、同様の作用効果を奏する。 With the above structure, the same central ray l c of the first embodiment is obtained, the same effects.

[変形例2]
図14は、それぞれ第1の実施の形態の変形例2としての照明装置の概略の構成例を示す縦断面図である。また、図15は、図14に示す照明装置のLED光源110から出射された光の光路を示す概略図である。
[Modification 2]
FIG. 14 is a longitudinal cross-sectional view illustrating a schematic configuration example of a lighting device serving as a second modification of the first embodiment. FIG. 15 is a schematic view showing an optical path of light emitted from the LED light source 110 of the illumination device shown in FIG.

変形例2の照明装置100Eは、LED照明装置100Aと異なる光学部材130Eを有し、他の構成は同様である。光学部材130Eは、入射面131aの形状が光学部材130Aの入射面131aと異なり、入射面131aが凹形状であるのに対し、入射面131aは凸形状であって、中央光束lを反射面131bに入射するよう集光するものである。 The illumination device 100E of Modification 2 has an optical member 130E different from the LED illumination device 100A, and the other configurations are the same. The optical member 130E is different from the shape of the incident surface 131a E is the incident surface 131a A of the optical member 130A, while the incident surface 131a A is concave, incident surface 131a E is a convex shape, the central ray l c is condensed so as to be incident on the reflection surface 131b E.

また、光学部材130Eは、平面の出射面131bを有する光学部材130Aと異なり、集光された中央光束lを全反射する反射面131bと反射された中央光束lを光照射面30又は120の方向に出射する出射面131cとを有する。 The optical member 130E is different from the optical member 130A having an exit surface 131b of the plane, focused central ray l c of total reflection light irradiation surface 30 of the central ray l c which is reflected and the reflection surface 131b E to or And an emission surface 131c E that emits in the direction of 120.

上記構成により、第1の実施の形態及び変形例1に比べて中央光束lをより広角に配光することができる。 With the above structure, it is possible to light distribution of the central ray l c a wider angle compared to the embodiment and Modification 1 of the first embodiment.

[第2の実施の形態]
第2の実施の形態は、パネル部が両側ではなく片側にのみ設けられるような内照看板又は外照看板において用いられる点で第1の実施の形態と異なり、これに伴いLED照明装置の光学部材の入射面の形状が異なる。なお、第1の実施の形態と共通する構成については共通の符号を付している。
[Second Embodiment]
The second embodiment is different from the first embodiment in that it is used in an internal lighting signboard or an external lighting signboard in which the panel portion is provided only on one side rather than on both sides. The shape of the incident surface of the member is different. In addition, about the structure which is common in 1st Embodiment, the common code | symbol is attached | subjected.

(照明装置の構成)
図16は、本発明の第2の実施の形態に係る照明装置の概略の構成例を示す縦断面図である。また、図17は、図16に示す照明装置のLED光源110から出射された光の光路を示す概略図である。
(Configuration of lighting device)
FIG. 16: is a longitudinal cross-sectional view which shows the example of a schematic structure of the illuminating device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. FIG. 17 is a schematic view showing an optical path of light emitted from the LED light source 110 of the illumination device shown in FIG.

第2の実施の形態の照明装置100Fは、第1の実施の形態のLED照明装置100Aと異なる光学部材130Fを有し、他の構成は同様である。光学部材130Aの入射面131aが全て凹レンズであるのに対し、光学部材130Fは、半分が凸レンズである入射面131aF1であり、半分が凹レンズである入射面131aF2であって、これらを組み合わせたものである。入射面131aF1は凸レンズであって、中央光束lのうち図17中の光軸110aより左側の光束を集光して狭角配光とするものであり、入射面131aF2は凹レンズであって、中央光束lのうち光軸110aより右側の光束を広角配光とするものである。 The illumination device 100F of the second embodiment has an optical member 130F different from the LED illumination device 100A of the first embodiment, and the other configurations are the same. The incident surface 131a A of the optical member 130A is all a concave lens, whereas the optical member 130F is an incident surface 131a F1 that is a half convex lens, and an incident surface 131a F2 that is a half concave lens, which are combined. It is a thing. Incident surface 131a F1 is a convex lens, the left side of the light beam from the optical axis 110a in out view 17 of the central ray l c is condensed is intended to narrow-angle light distribution, the incident surface 131a F2 is a concave lens Te, in which the right of the light beam from the optical axis 110a of the central ray l c a wide angle light distribution.

上記構成により、図16及び図17の右側に光照射面が存在する場合に、中央光束lのうち光軸110aより右側の光束は、広角に配光されているためLED照明装置100Fからの距離が比較的近い位置で照度のピークを有するとともに、中央光束lのうち光軸110aより左側の光束は、狭角に配光されているためLED照明装置100Gからの距離が比較的遠い位置で照度のピークを有するよう配光される。従って、距離が比較的遠い位置の照度を第1の実施の形態に比べて向上させることができる。 With the above configuration, if there is a light irradiation surface on the right side of FIG. 16 and FIG. 17, the right side of the light beam from the optical axis 110a of the central ray l c is from LED lighting apparatus 100F because it is light distribution in a wide angle with distance has a peak illuminance in a relatively close, left of the light beam from the optical axis 110a of the central ray l c, the distance is relatively far position from the LED lighting apparatus 100G because it is light distribution in the narrow angle The light is distributed so as to have a peak of illuminance. Therefore, the illuminance at a relatively far position can be improved as compared with the first embodiment.

[変形例1]
図18は、それぞれ第2の実施の形態の変形例1としての照明装置の概略の構成例を示す縦断面図である。また、図19は、図18に示す照明装置のLED光源110から出射された光の光路を示す概略図である。
[Modification 1]
FIG. 18 is a longitudinal cross-sectional view illustrating a schematic configuration example of a lighting device as a first modification of the second embodiment. FIG. 19 is a schematic view showing an optical path of light emitted from the LED light source 110 of the illumination device shown in FIG.

変形例1の照明装置100Gは、LEG照明装置100Aと異なる光学部材130Gを有し、他の構成は同様である。光学部材130Gは、入射面131aの形状が光学部材130Aの入射面131aと異なり、入射面131aが凹形状であるのに対し、入射面131aは凸形状であって、中央光束lを出射面131bに入射するよう集光するものである。また、光学部材130Gは、出射面131bの形状が光学部材130Aの出射面131bと異なり、出射面131bが平面であるのに対し、出射面131bは、出射面132dの内径側に設けられた円筒状の凹部の底面であって、当該底面の深さが図面左側から右側にかけて曲線状又は直線状に浅くなっていく形状であり、集光された中央光束lを図中右側に広角に出射させるものである。 The illumination device 100G of Modification 1 includes an optical member 130G that is different from the LEG illumination device 100A, and the other configurations are the same. The optical member 130G is different shapes of the incident surface 131a G is an incident surface 131a A of the optical member 130A, while the incident surface 131a A is concave, incident surface 131a G is a convex shape, the central ray l c is condensed so as to enter the exit surface 131b G. The optical member 130G is different in the shape of the exit surface 131b G from the exit surface 131b of the optical member 130A and the exit surface 131b is flat, whereas the exit surface 131b G is provided on the inner diameter side of the exit surface 132d. The bottom surface of the cylindrical concave portion has a shape in which the depth of the bottom surface becomes shallower in a curved or linear shape from the left side to the right side of the drawing, and the condensed central light beam l c is wide-angled on the right side in the drawing. Is emitted.

上記構成により、第2の実施の形態と同様の効果を奏することができる。
[変形例2]
図20は、それぞれ第2の実施の形態の変形例2としての照明装置の概略の構成例を示す縦断面図である。また、図21は、図20に示す照明装置のLED光源110から出射された光の光路を示す概略図である。
With the above configuration, the same effects as those of the second embodiment can be obtained.
[Modification 2]
FIG. 20 is a longitudinal cross-sectional view illustrating a schematic configuration example of a lighting device serving as a second modification of the second embodiment. FIG. 21 is a schematic diagram showing an optical path of light emitted from the LED light source 110 of the illumination device shown in FIG.

変形例2の照明装置100Hは、LED照明装置100Aと異なる光学部材130Hを有し、他の構成は同様である。光学部材130Hは、入射面131aの形状が光学部材130Aの入射面131aと異なり、入射面131aが凹形状であるのに対し、入射面131aは凸形状であって、中央光束lを反射面131bに入射するよう集光するものである。 The illumination device 100H of Modification 2 includes an optical member 130H different from the LED illumination device 100A, and the other configurations are the same. The optical member 130H is different shapes of the incident surface 131a H is an incident surface 131a A of the optical member 130A, while the incident surface 131a A is concave, incident surface 131a H is a convex shape, the central ray l the c is for the light collector to be incident on the reflecting surface 131b H.

また、光学部材130Hは、平面の出射面131bを有する光学部材130Aと異なり、集光された中央光束lを全反射する反射面131bと反射された中央光束lを光照射面の方向に出射する出射面131cとを有する。 The optical member 130H is different from the optical member 130A having an exit surface 131b of the plane, focused central ray l c the direction of the light irradiation surface of the central ray l c which is reflected a total reflection to the reflecting surface 131b H And a light exit surface 131c H that exits from the light source.

上記構成により、第2の実施の形態及び変形例1に比べて中央光束lをより広角に配光することができる。 With the above structure, it is possible to light distribution of the central ray l c a wider angle compared to the embodiment and Modification 1 of the second embodiment.

なお、本発明は、上記実施の形態及び上記実施例に限定されず、発明の要旨を変更しない範囲内で種々に変形可能である。例えば、LED照明装置100A‐100H(総称してLED照明装置100)は、図1に示すように内照看板2の外枠部5内部の下辺に配置するのに加えて、上辺に配置してもよい。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment and said Example, A various deformation | transformation is possible within the range which does not change the summary of invention. For example, the LED lighting devices 100A-100H (collectively LED lighting devices 100) are arranged on the upper side in addition to being arranged on the lower side inside the outer frame portion 5 of the internal lighting signboard 2 as shown in FIG. Also good.

図22は、照明装置を用いた内照看板の構成の他の例を示す概略斜視図である。   FIG. 22 is a schematic perspective view showing another example of the configuration of the internal lighting signboard using the illumination device.

図22に示すように、内照看板2Aは、外枠部5内部の上辺及び下辺にLED照明装置100を配置することで、LED照明装置100からの距離に対して単調減少する照度を互いに補うことができ、パネル部3及び4の照度ムラを抑制することができる。   As shown in FIG. 22, the interior lighting signboard 2 </ b> A arranges the LED lighting devices 100 on the upper side and the lower side inside the outer frame portion 5, thereby supplementing each other with illuminance that monotonously decreases with respect to the distance from the LED lighting device 100. It is possible to suppress illuminance unevenness of the panel portions 3 and 4.

1 LED素子
2 内照看板
3、4 パネル部
5 外枠部
30、40 光照射面
100 LED照明装置
100A‐100H LED照明装置
110 LED光源
110a 光軸
111 銅ブロック
117 放熱器
130A‐130H 光学部材
131a 入射面
131a 入射面
131a 入射面
131a 入射面
131a 入射面
131aF1 入射面
131aF2 入射面
131a 入射面
131a 入射面
131b 出射面
131b 出射面
131b 反射面
131b 出射面
131b 反射面
131c 出射面
131c 出射面
132b 入射面
132c 反射面
132d 出射面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 LED element 2 Internal illumination signboard 3, 4 Panel part 5 Outer frame part 30, 40 Light irradiation surface 100 LED illumination apparatus 100A-100H LED illumination apparatus 110 LED light source 110a Optical axis 111 Copper block 117 Radiator 130A-130H Optical member 131a A entrance surface 131a B entrance surface 131a C entrance surface 131a D entrance surface 131a E entrance surface 131a F1 entrance surface 131a F2 entrance surface 131a G entrance surface 131a H entrance surface 131b exit surface 131b D exit surface 131b E exit surface 131b G exit surface 131b H reflecting surface 131c E emitting surface 131c H emitting surface 132b incident surface 132c reflecting surface 132d emitting surface

Claims (5)

半導体発光素子と、
前記半導体発光素子から出射され凹部の底面に形成された第1入射面に入射した光束を中心光束として第1出射面から前記半導体発光素子の光軸方向に広角に配光する第1整形部と、前記半導体発光素子から出射され前記凹部の側面を形成する第2入射面に入射した光束を反射面により全反射して集光して周辺光束として第2出射面から前記光軸方向に前記中心光束より配光角が狭い光を出射する第2整形部とを有する光学部材とを備え
前記第1整形部の前記第1出射面及び前記第2整形部の前記第2出射面は、前記光軸と平行な法線を有する平面であり、
前記第2整形部は、前記光軸方向と平行又は略平行の照射面に前記第2出射面から出射した光を照射した場合に、第1の距離に照度の谷を有し、
前記第1整形部の前記第1入射面は、前記照射面に前記第1出射面から出射した光を照射した場合に、前記第1の距離に前記第2整形部の前記照度の谷を補完する照度のピークを有するように凹型の非球面形状に設計された照明装置。
A semiconductor light emitting device;
A first shaping unit that distributes light from a first emission surface at a wide angle in the optical axis direction of the semiconductor light emitting device with a light beam emitted from the semiconductor light emitting device and incident on a first incident surface formed on the bottom surface of the recess as a central light beam When the emitted from the semiconductor light emitting device, the optical axis direction from the second emission surface as a peripheral light flux to the light beam incident on the second incident face to form a side by total reflection to condensed by the reflecting surface of the concave portion An optical member having a second shaping unit that emits light having a narrower light distribution angle than the central light flux ,
The first emission surface of the first shaping unit and the second emission surface of the second shaping unit are planes having normal lines parallel to the optical axis,
The second shaping unit has a trough of illuminance at a first distance when irradiating light emitted from the second emission surface on an irradiation surface parallel or substantially parallel to the optical axis direction,
The first incident surface of the first shaping unit complements the valley of the illuminance of the second shaping unit to the first distance when the irradiation surface is irradiated with light emitted from the first emission surface. An illumination device designed to have a concave aspherical shape so as to have a peak of illuminance.
前記第2整形部は、前記第2出射面から前記光軸に平行又は略平行な光を出射する請求項1に記載の照明装置。 The lighting device according to claim 1, wherein the second shaping unit emits light parallel or substantially parallel to the optical axis from the second emission surface . 前記半導体発光素子は、前記半導体発光素子が発する第1の色の光で励起して第2の色の光を発する蛍光体が表面に設けられた請求項1又は2に記載の照明装置。3. The lighting device according to claim 1, wherein the semiconductor light emitting element is provided with a phosphor that is excited by a first color light emitted from the semiconductor light emitting element to emit a second color light. 半導体発光素子から出射され凹部の底面に形成された第1入射面に入射した光束を中心光束として第1出射面から前記半導体発光素子の光軸方向に広角に配光する第1整形部と、
前記半導体発光素子から出射され前記凹部の側面を形成する第2入射面に入射した光束を反射面により全反射して集光して周辺光束として第2出射面から前記光軸方向に前記中心光束より配光角が狭い光を出射する第2整形部とを有し
前記第1整形部の前記第1出射面及び前記第2整形部の前記第2出射面は、前記光軸と平行な法線を有する平面であり、
前記第2整形部は、前記光軸方向と平行又は略平行の照射面に前記第2出射面から出射した光を照射した場合に、第1の距離に照度の谷を有し、
前記第1整形部の前記第1入射面は、前記照射面に前記第1出射面から出射した光を照射した場合に、前記第1の距離に前記第2整形部の前記照度の谷を補完する照度のピークを有するように凹型の非球面形状に設計された光学部材。
A first shaping unit that distributes light from a first emission surface at a wide angle in the optical axis direction of the semiconductor light-emitting element as a central light beam emitted from the semiconductor light-emitting element and incident on a first incident surface formed on the bottom surface of the recess; ,
Said emitted from the semiconductor light emitting element, the center from the second emission surface as a peripheral light flux to the light beam incident on the second incident face to form a side by total reflection to condensed by the reflecting surface of the concave portion in the optical axis direction A second shaping unit that emits light having a narrower light distribution angle than the luminous flux ,
The first emission surface of the first shaping unit and the second emission surface of the second shaping unit are planes having normal lines parallel to the optical axis,
The second shaping unit has a trough of illuminance at a first distance when irradiating light emitted from the second emission surface on an irradiation surface parallel or substantially parallel to the optical axis direction,
The first incident surface of the first shaping unit complements the valley of the illuminance of the second shaping unit to the first distance when the irradiation surface is irradiated with light emitted from the first emission surface. An optical member designed in a concave aspherical shape so as to have a peak of illuminance .
半導体発光素子から出射される中心光束として前記半導体発光素子の光軸方向に広角に配光する第1整形部と、A first shaping unit that distributes light at a wide angle in the optical axis direction of the semiconductor light emitting element as a central light beam emitted from the semiconductor light emitting element;
前記半導体発光素子から前記中心光束の周辺に出射される周辺光束を集光して前記光軸方向に前記中心光束より配光角が狭い光を出射する第2整形部とを有する光学部材の設計方法であって、Design of an optical member having a second shaping unit that condenses a peripheral light beam emitted from the semiconductor light emitting element to the periphery of the central light beam and emits light having a narrower light distribution angle than the central light beam in the optical axis direction A method,
前記第2整形部から出射した光を前記光軸方向と平行又は略平行の照射面に照射した場合に、照度の谷の第1の距離を求める段階と、When the light emitted from the second shaping unit is irradiated on an irradiation surface parallel or substantially parallel to the optical axis direction, obtaining a first distance of the valley of illuminance;
前記第1整形部から出射した光を前記照射面に照射した場合に、前記第1の距離に前記第2整形部の前記照度の谷を補完する照度のピークを有するように前記第1整形部を設計する段階と、When the irradiation surface is irradiated with light emitted from the first shaping unit, the first shaping unit has an illuminance peak that complements the illuminance valley of the second shaping unit at the first distance. Designing the stage,
を含む光学部材の設計方法。An optical member design method including:
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