JP6477674B2 - 光源装置 - Google Patents
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Description
本開示は、光源装置に関する。
従来から、電子機器において種々の光源が使用されており、近年、発光素子と蛍光体とを組み合わせた発光ダイオードを用いた光源装置が利用されている。また、このような光源装置を薄膜化するために、フレネルレンズと組み合わせることが提案されている（例えば、特許文献１等）。
このような光源装置では、その用途によって、高い輝度及び色再現性等が要求され、例えば、カメラフラッシュの光源として利用されることがあり、複数の光源装置の混色によって白色光が再現される。
この場合、各光源装置に被覆される蛍光体の色がそのまま被写体に向けられる面に配置されることから、複数の光源装置における各蛍光体層の色を見えにくくする、目隠し効果の要求がある。
この場合、各光源装置に被覆される蛍光体の色がそのまま被写体に向けられる面に配置されることから、複数の光源装置における各蛍光体層の色を見えにくくする、目隠し効果の要求がある。
本開示は、上記事情に鑑みてなされたものであり、発光素子からの入射光量に対する出射光量を大きく低下させることなく、外部からの光の透過を低減させて、いわゆる目隠し効果、つまり、光源装置内に配置される個々の発光素子又はその上に配置される蛍光体層の外部からの視認性を低減させる光源装置を提供することを目的とする。
本開示は、以下の発明を含む。
発光素子と、
光入射面及び光出射面を有し、前記光入射面が前記発光素子と対向する透光部材とを備え、
前記透光部材は、前記光入射面に、再帰性反射レンズ部を有しかつ前記発光素子と正対する内側領域と、前記再帰性反射レンズ部とは異なる形状の外側領域とを備える光源装置。
発光素子と、
光入射面及び光出射面を有し、前記光入射面が前記発光素子と対向する透光部材とを備え、
前記透光部材は、前記光入射面に、再帰性反射レンズ部を有しかつ前記発光素子と正対する内側領域と、前記再帰性反射レンズ部とは異なる形状の外側領域とを備える光源装置。
本開示の光源装置によれば、入射光量に対する出射光量を大きく低下させることなく、その光学特性を必要十分に確保しながら、目隠し効果、つまり、光源装置内に配置される個々の発光素子又はその上に配置される蛍光体層の視認性を低減させることができる。
以下、発明の実施の形態について適宜図面を参照して説明する。ただし、以下に説明する光源装置は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、特定的な記載がない限り、本発明を以下のものに限定しない。また、一の実施の形態、実施例において説明する内容は、他の実施の形態、実施例にも適用可能である。
各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張していることがある。
各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張していることがある。
実施形態１：光源装置
この実施形態の光源装置１０は、図１Ａに示すように、発光素子１１と透光部材１２とを備える。この光源装置１０は、発光素子１１を１つ備える。
この実施形態の光源装置１０は、図１Ａに示すように、発光素子１１と透光部材１２とを備える。この光源装置１０は、発光素子１１を１つ備える。
〔透光部材〕
図１Ａ〜１Ｃに示すように、透光部材１２は、光入射面１２ａと光出射面１２ｂとを有する。光入射面１２ａは、発光素子１１と対向し、発光素子１１から出射される光が入射される面である。光入射面１２ａから入射した光は、光出射面１２ｂから、光入射面１２ａと反対側（つまり、外部）に射出される。
また、透光部材１２は、光入射面１２ａに、再帰性反射レンズ部１２Ａを有し、かつ発光素子１１と正対する内側領域Ｉと、再帰性反射レンズ部１２Ａとは異なる形状の外側領域Ｏとを備える。ここで、正対するとは、発光素子と対面することを意味するが、発光素子の発光面（一辺の長さ又は径：図１Ａのｘ）を透光部材へ投影した領域（以下単に「投影領域」という）の全てが内側領域Ｉと必ずしも対面していなくてもよい。例えば、投影領域の全部又は一部が内側領域Ｉの全部又は一部と一致してもよいし、投影領域の外縁が内側領域Ｉの外縁より内側に存在してもよいし、投影領域の外縁が内側領域Ｉの外縁より外側に存在してもよい。
図１Ａ〜１Ｃに示すように、透光部材１２は、光入射面１２ａと光出射面１２ｂとを有する。光入射面１２ａは、発光素子１１と対向し、発光素子１１から出射される光が入射される面である。光入射面１２ａから入射した光は、光出射面１２ｂから、光入射面１２ａと反対側（つまり、外部）に射出される。
また、透光部材１２は、光入射面１２ａに、再帰性反射レンズ部１２Ａを有し、かつ発光素子１１と正対する内側領域Ｉと、再帰性反射レンズ部１２Ａとは異なる形状の外側領域Ｏとを備える。ここで、正対するとは、発光素子と対面することを意味するが、発光素子の発光面（一辺の長さ又は径：図１Ａのｘ）を透光部材へ投影した領域（以下単に「投影領域」という）の全てが内側領域Ｉと必ずしも対面していなくてもよい。例えば、投影領域の全部又は一部が内側領域Ｉの全部又は一部と一致してもよいし、投影領域の外縁が内側領域Ｉの外縁より内側に存在してもよいし、投影領域の外縁が内側領域Ｉの外縁より外側に存在してもよい。
透光部材１２の平面視における外形は、特に限定されるものではなく、四角形等の多角形でもよいし、円形又は楕円形でもよい。ただし、透光部材の内側領域及び外側領域以外の領域、例えば、外側領域のさらに外側に存在する部分は、フランジ部とされ、透光部材１２の取り付け等に利用することができ、この部位の形状は任意である。
（内側領域Ｉ）
内側領域Ｉの平面形状（光入射面側から見た形状）は、例えば、円形、楕円形、多角形、これらの一部の形状または組み合わせ形状等種々の形状とすることができる。なかでも、円形が好ましい。内側領域Ｉの平面形状の大きさは、用いる発光素子の大きさによって適宜設定することができ、例えば、その直径又は長さ（図１Ａのｙ１）は、発光素子の発光面の一辺の最大長さ又は最大径ｘ（以下、単位に発光面の径ｘという）と同じか小さい。つまり、ｙ１≦ｘであることが挙げられる。ただし、発光素子が複数搭載される光源装置の場合には、発光素子の数又は配列形態に応じて、発光素子の一辺の長さ又は径及びそれらの間隔を考慮して決定することができる。
内側領域Ｉの平面形状（光入射面側から見た形状）は、例えば、円形、楕円形、多角形、これらの一部の形状または組み合わせ形状等種々の形状とすることができる。なかでも、円形が好ましい。内側領域Ｉの平面形状の大きさは、用いる発光素子の大きさによって適宜設定することができ、例えば、その直径又は長さ（図１Ａのｙ１）は、発光素子の発光面の一辺の最大長さ又は最大径ｘ（以下、単位に発光面の径ｘという）と同じか小さい。つまり、ｙ１≦ｘであることが挙げられる。ただし、発光素子が複数搭載される光源装置の場合には、発光素子の数又は配列形態に応じて、発光素子の一辺の長さ又は径及びそれらの間隔を考慮して決定することができる。
再帰性反射レンズ部１２Ａとは、光源と反対側となる光出射面から入射した光を光出射面に向かって戻す機能を備えるレンズ部を意味する。再帰性反射の性能は、例えば、ＪＩＳ Ｚ ８７１４：１９９５等の規定に準じて決定することができる。このような性能を実現するために、公知の形状を利用することができる。例えば、平面視が同心円状で断面視が９０度の角度を持つ凸形状（例えば、図１参照）、フルコーナーキューブプリズム（平面視が複数のひし形で、いずれのひし形も隣のひし形とのなす角が９０度の角度をもつ凸凹形状、例えば、図２参照）、ハーフコーナーキューブプリズム（平面視が複数の二等辺三角形で、３つの二等辺三角形の頂点が１点で接する凸形状、例えば、図３参照）、平面視がストライプ状の形状、平面視がストライプ状で断面視が９０度の角度をもつ凸形状（例えば、図４参照）等が挙げられる。その配置及び大きさは適宜調整することができる。再帰性反射レンズ機能を有するこれらの形状は、再帰性反射をしない形状と組み合わせられていてもよい。再帰性反射をしない形状とは、例えば、平面、シボ形状等が挙げられる。特に、再帰性反射レンズ部が９０度のプリズムの凸形状の場合には、リング状のプリズム面を有する形状であることが好ましい。なお、ここでの９０度とは、厳密な意味のみならず、±１０度程度又は±５度程度のずれは許容され、９０度を構成する部位において若干丸みを帯びていてもよい。再帰性反射をしない形状と組み合わせられた再帰性反射レンズ部は、内側領域の平面積の５０％以上を占めることが好ましく、７０％以上がさらに好ましい。
図１Ａ〜１Ｃにおいては、同心円状のプリズム面を複数連続的に連結した形状である。従って、プリズム面を構成する面は、隣接する面と９０度の角度で交わっており、その高さ（図１Ｃのｈ１）は、用いる発光素子の大きさ、得ようとする光源装置の大きさ等によって適宜調整することができる。例えば、２５μｍから１５０μｍ程度が挙げられる。また、その高さｈ１に応じて、そのピッチ（図１Ｃ中のＰ１）は適宜設定することができる。ここでは、例えば、ｈ１は７５μｍ、ピッチＰ１は１５０μｍである。なお、プリズム面が連結する部位は、丸みを有していてもよい。
内側領域Ｉにおける最大厚みは、例えば、０．１〜１０ｍｍ程度が挙げられ、０．５〜５ｍｍ程度が好ましい。
内側領域Ｉにおける最大厚みは、例えば、０．１〜１０ｍｍ程度が挙げられ、０．５〜５ｍｍ程度が好ましい。
再帰性反射レンズ部は、例えば、図７に示すように、発光素子に向かって凸の円錐の形状（図７、９中、Ｍ）を有するものであってもよいし（円錐の先端は若干丸みを帯びていてもよい）、図８に示すように、発光素子に向かって凸の球の一部の形状（図８中、Ｎ）を有するものであってもよい。凸の円錐の形状及び凸の球の一部の形状は、再帰性反射レンズ部のどの位置に配置していてもよいが、例えば、中心付近に配置されていることが好ましい。ここでの中心付近とは、再帰性反射レンズ部の中心又はその近傍を意味する。
内側領域Ｉでは、図１Ｄに示すように、透光部材の光入射面１２ａ側から入射した光（光源からの光、図１Ｄ中、Ａ参照）は、再帰性レンズ部に当たると、平行光ではなく、外側（正面方向を０度としたときの）０度付近から離れた６０度付近の方向（図１Ｄ中、Ｂ参照）に進む。つまり、外周のフレネルレンズ部の０度付近を照らすこととなる。よって、発光素子からの入射光量に対する出射光量を大きく低下させることはない。一方、透光部材の光出射面１２ｂ側から入射した外部光（例えば、太陽光など）は、光入射面１２ａ側の再帰性反射レンズ部で反射を繰り返し、最終的に、入射した外部光の元に戻る。このような内側領域Ｉでは、この光源装置を外側から視認した際に、後述するように、発光素子又はその上に配置される蛍光体層の色を見えにくくする、目隠し効果を増大させることができる。
（外側領域Ｏ）
外側領域Ｏは、例えば、一方向において内側領域Ｉを挟んで配置されていてもよいが、内側領域Ｉの全周を囲んで配置されていることが好ましい。
外側領域Ｏは、例えば、一方向において内側領域Ｉを挟んで配置されていてもよいが、内側領域Ｉの全周を囲んで配置されていることが好ましい。
外側領域Ｏの平面形状は、内側領域Ｉを含む形状として、例えば、円形、楕円形、多角形、これらの一部の形状または組み合わせ形状等種々の形状とすることができる。なかでも、円形が好ましい。内側領域が複数存在する場合は、それらを取り囲む円形が複数連結した形状であることが好ましい。
外側領域の光入射面の形状は、再帰性反射レンズ部とは異なる形状であれば特に限定されるものではなく、例えば、平坦でもよいし、凹凸を有する形状でもよいし、シボを有する形状でもよいし、各種のレンズ形状であってもよい。なかでも、フレネルレンズを有することが好ましい。
具体的には、図１Ａ〜１Ｃに示すように、透光部材１２は、光入射面１２ａに、再帰性反射レンズ部１２Ａの外側に、外側領域Ｏとして、内側領域Ｉの円周方向に沿って配列される複数の単位フレネルレンズ１３を有するフレネルレンズ部を有する。フレネルレンズ部では、複数の単位フレネルレンズ１３は、同心円又は同心楕円に沿って配置されている。これによって、外側領域Ｏは、フレネルレンズとしての機能を果たす。
単位フレネルレンズ１３は、レンズ面１３ａと、このレンズ面１３ａ間に位置するライズ面１３ｂとを有する。レンズ面１３ａとライズ面１３ｂとが連結する凸の頂点部１３ｃ及び凹の頂点部１３ｄは、いずれも、鋭角を構成するものでもよいし、その鋭角に丸みを有していてもよい。特に、凸の頂点部１３ｃが丸みを帯びていることにより、光を散乱しやすく、よって、目隠し効果を増大させることができる。本願明細書においては、レンズ面１３ａとライズ面１３ｂとが連結する凸の頂点部１３ｃにおける単位フレネルレンズ１３の角度をフレネル角αと称する。
レンズ面１３ａ及びライズ面１３ｂは、図１Ｃに示すような断面形状が、直線、内側に凹又は凸の曲線のいずれでもよい。
レンズ面１３ａ及びライズ面１３ｂは、図１Ｃに示すような断面形状が、直線、内側に凹又は凸の曲線のいずれでもよい。
透光部材１２の外側領域Ｏにおける単位フレネルレンズ１３内の最大厚みは、例えば、０．１〜１０ｍｍ程度が挙げられ、０．５〜５ｍｍ程度が好ましい。
内側領域Ｉを含む外側領域Ｏの最大直径又は長さ（図１Ａのｙ０）は、例えば、光源装置に用いる発光素子の発光面の一辺の長さ又は径の２倍以上、５倍以下が好ましい。
外側領域Ｏがフレネルレンズの場合は、ライズ面の投影面積を大きく確保することにより、目隠し効果を増大させることができる。具体的には、レンズ面に対するライズ面の割合（ライズ面／レンズ面）を、１より大きくすればよい。
また、本実施形態では、透光部材における、外側領域Ｏの占める割合を大きく確保すること、具体的には、内側領域Ｉの下方に加えて、外側領域Ｏの内側領域Ｉ側の一部の下方に発光素子が配置されるようにすることにより、発光素子から外側領域Ｏに入射する光の量（入射光量）に対する外側領域Ｏから出射する光の量（出射光量）を大きく低下することなく、光出射面側から光源装置を観察する場合に、発光素子又はその上に配置される蛍光体層の色を見えにくくする、目隠し効果をより増大させることができる。
透光部材１２は、当該分野で公知の材料によって、公知の製造方法により製造することができる。材料としては、樹脂又はガラス等が挙げられる。これら材料内には、光拡散材等が含有されていてもよい。光拡散材としては、ガラスファイバー、ワラストナイトなどの繊維状フィラー、窒化アルミニウム、カーボン等の無機フィラー、シリカ、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、ガラス、蛍光体の結晶又は焼結体、蛍光体と無機物の結合材との焼結体等が挙げられる。
透光部材１２の光入射面１２ａ及び／又は光出射面１２ｂには、保護膜、反射膜、反射防止膜等が形成されていてもよい。
例えば、反射防止膜としては、二酸化ケイ素と、二酸化ジルコニウムとからなる４層構造のものが適用できる。これにより、発光素子からの光の出射効率を向上させながら、外部からの光の透過を低減して、目隠し効果を最大限に発揮させることができる。
透光部材１２の光入射面１２ａ及び／又は光出射面１２ｂには、保護膜、反射膜、反射防止膜等が形成されていてもよい。
例えば、反射防止膜としては、二酸化ケイ素と、二酸化ジルコニウムとからなる４層構造のものが適用できる。これにより、発光素子からの光の出射効率を向上させながら、外部からの光の透過を低減して、目隠し効果を最大限に発揮させることができる。
透光部材１２は、光出射面１２ｂが、発光素子１１の発光面に対して水平に配置できるように、平坦又は略平坦であることが好ましいが、ランダムな凹及び／又は凸形状を有していてもよい。ここでの凹及び／又は凸形状は、光入射面１２ａにおける複数の単位フレネルレンズ１３の高さ、つまり、レンズ面１３ａとライズ面１３ｂとで構成される高さ又は深さよりも低い又は浅い。言い換えると、凹及び／又は凸形状は、いわゆるシボ加工、マット加工による微細な凹凸を意味する。具体的には、サンドブラスト、ショットブラスト（遠心式ブラスト）等の物理的処理、溶剤を利用したエッチングによる化学処理等によって形成することができる。なかでも、透光部材１２の光出射面は、シボを有することが好ましい。
このような形状により、出射する光を均一に拡散することができる。
このような形状により、出射する光を均一に拡散することができる。
透光部材１２の製造方法としては、インジェクションモールド法、精密研削加工、レーザ加工等の種々の方法が挙げられる。
〔発光素子〕
発光素子１１は、少なくとも窒化物半導体積層体を備えることが好ましい。窒化物半導体積層体は、第１半導体層（例えば、ｎ型半導体層）、発光層、第２半導体層（例えば、ｐ型半導体層）がこの順に積層されており、発光に寄与する積層体である。窒化物半導体積層体の厚みは、３０μｍ程度以下が好ましい。窒化物半導体積層体は、半導体層をエピタキシャル成長させることができる基板、例えば、サファイア（Ａｌ2Ｏ3）のような基板を有していてもよいし、有していなくてもよい。
第１半導体層、発光層及び第２半導体層の種類、材料は特に限定されるものではなく、例えば、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体等、種々の半導体が挙げられる。具体的には、ＩｎXＡｌYＧａ1-X-YＮ（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）等の窒化物系の半導体材料が挙げられ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＡｌＮ等を用いることができる。各層の膜厚及び層構造は、当該分野で公知のものを利用することができる。
発光素子１１は、少なくとも窒化物半導体積層体を備えることが好ましい。窒化物半導体積層体は、第１半導体層（例えば、ｎ型半導体層）、発光層、第２半導体層（例えば、ｐ型半導体層）がこの順に積層されており、発光に寄与する積層体である。窒化物半導体積層体の厚みは、３０μｍ程度以下が好ましい。窒化物半導体積層体は、半導体層をエピタキシャル成長させることができる基板、例えば、サファイア（Ａｌ2Ｏ3）のような基板を有していてもよいし、有していなくてもよい。
第１半導体層、発光層及び第２半導体層の種類、材料は特に限定されるものではなく、例えば、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体等、種々の半導体が挙げられる。具体的には、ＩｎXＡｌYＧａ1-X-YＮ（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）等の窒化物系の半導体材料が挙げられ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＡｌＮ等を用いることができる。各層の膜厚及び層構造は、当該分野で公知のものを利用することができる。
発光素子の大きさは、例えば、組み合わせる透光部材の大きさによって適宜調整することができる。例えば、発光素子の外縁が、透光部材の外側領域Ｏに配置される大きさであることが好ましい。言い換えると、発光素子が、透光部材１２の内側領域Ｉの下方だけでなく、外側領域Ｏの内側領域Ｉ側の一部の下方にまで配置される大きさであることが好ましい。具体的には、発光面の径ｘは、０．９〜２．９ｍｍが挙げられる。このような大きさとすることにより、特に、透光部材の小型化を実現して、より一層発光装置の小型化及び薄型化を実現することができる。
発光素子１１の厚みは、半導体成長用の基板の有無にかかわらず、電極を含む厚みとして、２００μｍ以下であることが好ましく、窒化物半導体積層体のみによって、２０μｍ以下であることがより好ましい。
発光素子１１の厚みは、半導体成長用の基板の有無にかかわらず、電極を含む厚みとして、２００μｍ以下であることが好ましく、窒化物半導体積層体のみによって、２０μｍ以下であることがより好ましい。
発光素子１１は、図１Ａで示すように、実装基板１４にフリップチップ実装されているものが好ましい。これにより、上述したように、第１電極及び第２電極が接続される面とは反対側の面が、全面にわたって発光面として機能させることができる。
発光素子は、基体上に１つのみ実装されていてもよいし、複数でもよい。発光素子の大きさ、形状、発光波長は適宜選択することができる。複数の発光素子が実装される場合、その配置は不規則でもよく、行列など規則的又は周期的に配置されてもよい。複数の発光素子は、直列、並列、直並列又は並直列のいずれの接続形態でもよい。
発光素子は、基体上に１つのみ実装されていてもよいし、複数でもよい。発光素子の大きさ、形状、発光波長は適宜選択することができる。複数の発光素子が実装される場合、その配置は不規則でもよく、行列など規則的又は周期的に配置されてもよい。複数の発光素子は、直列、並列、直並列又は並直列のいずれの接続形態でもよい。
〔発光素子と透光部材との配置〕
上述したように、発光素子１１は、透光部材１２の光入射面１２ａに対向して配置されている。
発光素子１１の中心（又は重心）が、透光部材１２の内側領域Ｉの中心（又は重心）と一致しないように配置されていてもよい、つまり、透光部材１２の内側領域Ｉの中心からシフトしていてもよいが、一致するように配置されていることが好ましい。
上述したように、発光素子１１は、透光部材１２の光入射面１２ａに対向して配置されている。
発光素子１１の中心（又は重心）が、透光部材１２の内側領域Ｉの中心（又は重心）と一致しないように配置されていてもよい、つまり、透光部材１２の内側領域Ｉの中心からシフトしていてもよいが、一致するように配置されていることが好ましい。
発光素子と透過部材の光入射面１２ａの内側領域Ｉとの最短距離ｚは、発光素子の発光面の径ｘの半分以下であることが好ましい。別の観点から、最短距離ｚは、内側領域Ｉを含む外側領域Ｏの最大直径又は長さｙ０の１／４以下が挙げられる。具体的には、最短距離ｚは、０．２〜１．０ｍｍが挙げられる。
一実施形態では、発光面の径ｘが内側領域Ｉを含む外側領域Ｏの最大直径又は最大長さｙ０の半分以下であり、かつ、発光素子と透光部材１２の内側領域Ｉとの最短距離ｚが、内側領域Ｉを含む外側領域Ｏの最大直径又は最大長さｙ０の１／４以下及び／又は発光面の径ｘの半分以下であるものが好ましい。
さらに、発光面の径ｘが、０．６５〜２．０ｍｍであり、内側領域Ｉを含む外側領域Ｏの最大直径又は最大長さｙ０が１．５〜５．０ｍｍであり、かつ発光素子と透光部材の内側領域との最短距離ｚが０．２〜１．０ｍｍであるものが好ましい。
再帰性反射レンズ部の形状が、図１Ａ等のような凸形状である場合、例えば、そのピッチＰ１は、用いる発光素子の大きさ、得ようとする光源装置の大きさ等によって適宜調整することができる。例えば、間隔Ｗ１は、０．０５ｍｍ〜０．４ｍｍ程度が挙げられる。凸部の高さは０．０２５ｍｍ〜０．２ｍｍ程度が挙げられる。
さらに、発光面の径ｘが、０．６５〜２．０ｍｍであり、内側領域Ｉを含む外側領域Ｏの最大直径又は最大長さｙ０が１．５〜５．０ｍｍであり、かつ発光素子と透光部材の内側領域との最短距離ｚが０．２〜１．０ｍｍであるものが好ましい。
再帰性反射レンズ部の形状が、図１Ａ等のような凸形状である場合、例えば、そのピッチＰ１は、用いる発光素子の大きさ、得ようとする光源装置の大きさ等によって適宜調整することができる。例えば、間隔Ｗ１は、０．０５ｍｍ〜０．４ｍｍ程度が挙げられる。凸部の高さは０．０２５ｍｍ〜０．２ｍｍ程度が挙げられる。
（蛍光体層）
発光素子１１の発光面の上には、蛍光体層が配置されていることが好ましい。
蛍光体層には、発光素子からの光を波長変換する蛍光体を含有するものが好ましい。特に、蛍光体が黄色、橙色、赤色等の色が視認される場合に、本実施形態のいわゆる目隠し効果が有効に機能する。
発光素子の発光面の上に、蛍光体層が配置されている場合には、本明細書では、後述する発光素子と内側領域Ｉとの最短距離ｚは、蛍光体層の上面と透光部材１２の内側領域Ｉとの最短距離を指す。
発光素子１１の発光面の上には、蛍光体層が配置されていることが好ましい。
蛍光体層には、発光素子からの光を波長変換する蛍光体を含有するものが好ましい。特に、蛍光体が黄色、橙色、赤色等の色が視認される場合に、本実施形態のいわゆる目隠し効果が有効に機能する。
発光素子の発光面の上に、蛍光体層が配置されている場合には、本明細書では、後述する発光素子と内側領域Ｉとの最短距離ｚは、蛍光体層の上面と透光部材１２の内側領域Ｉとの最短距離を指す。
蛍光体は、当該分野で公知のものを使用することができる。例えば、セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）系蛍光体、セリウムで賦活されたルテチウム・アルミニウム・ガーネット（ＬＡＧ）、ユウロピウム及び／又はクロムで賦活された窒素含有アルミノ珪酸カルシウム（ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2）系蛍光体、ユウロピウムで賦活されたシリケート（（Ｓｒ，Ｂａ）2ＳｉＯ4）系蛍光体、βサイアロン蛍光体、ＣＡＳＮ系又はＳＣＡＳＮ系蛍光体等の窒化物系蛍光体、ＫＳＦ系蛍光体（Ｋ2ＳｉＦ6：Ｍｎ）、硫化物系蛍光体、いわゆるナノクリスタル、量子ドットと称される発光物質でもよい。発光物質としては、半導体材料、例えば、ＩＩ−ＶＩ族、ＩＩＩ−Ｖ族、ＩＶ−ＶＩ族半導体、具体的には、ＣｄＳｅ、コアシェル型のＣｄＳxＳｅ1-x／ＺｎＳ、ＧａＰ等のナノサイズの高分散粒子が挙げられる。
蛍光体層は、発光層から出射される光の６０％以上を透過するものが好ましく、さらに７５％以上を透過するものがより好ましく、９０％以上を透過するものが最も好ましい。
蛍光体層は、例えば、蛍光体の他、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、これらの変性樹脂又はこれらの樹脂を１種以上含むハイブリッド樹脂等などを利用して形成することができる。具体的には、エポキシ／変性エポキシ樹脂、シリコーン／変性シリコーン／ハイブリッドシリコーン樹脂、ポリイミド（ＰＩ）、変性ポリイミド樹脂、ポリアミド（ＰＡ）、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等が挙げられる。
蛍光体層は、例えば、蛍光体の他、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、これらの変性樹脂又はこれらの樹脂を１種以上含むハイブリッド樹脂等などを利用して形成することができる。具体的には、エポキシ／変性エポキシ樹脂、シリコーン／変性シリコーン／ハイブリッドシリコーン樹脂、ポリイミド（ＰＩ）、変性ポリイミド樹脂、ポリアミド（ＰＡ）、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等が挙げられる。
蛍光体層は、充填材（例えば、拡散剤、着色剤等）を含んでいてもよい。例えば、シリカ、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、ガラス、蛍光体の結晶又は焼結体、蛍光体と無機物の結合材との焼結体等が挙げられる。
蛍光体層の厚みは特に限定されるものではなく、例えば、１〜３００μｍ程度が挙げられ、１０〜２５０μｍ程度が好ましく、１０〜２００μｍ程度がより好ましい。言い換えると、内側領域Ｉを含む外側領域Ｏの最大径又は最大長さｙ０の５〜１０％の厚みが挙げられ、６〜７％程度の厚みが好ましい。また、発光素子と透光部材との最短距離ｚと同等か、それよりも小さい厚みが挙げられ、２０〜１００％が好ましい。
（封止部材）
発光素子は、その側面の一部を封止（被覆）又は発光素子を基体に固定する機能を有する部材である、封止部材で被覆されていることが好ましい。封止部材は、セラミック、樹脂、誘電体、パルプ、ガラス又はこれらの複合材料等により形成することができる。なかでも、任意の形状に容易に成形することができるという観点から、上述したような樹脂が好ましい。
発光素子は、その側面の一部を封止（被覆）又は発光素子を基体に固定する機能を有する部材である、封止部材で被覆されていることが好ましい。封止部材は、セラミック、樹脂、誘電体、パルプ、ガラス又はこれらの複合材料等により形成することができる。なかでも、任意の形状に容易に成形することができるという観点から、上述したような樹脂が好ましい。
実施形態２：光源装置
この実施形態の光源装置は、図２Ａ〜２Ｃに示すように、再帰性反射レンズ部２２Ａの表面形状が、コーナーキューブの凹凸形状である以外、実質的に実施形態１の光源装置１０と同様の構成を有する。
よって、光源装置１０と同様の効果を発揮する。
再帰性反射レンズ部２２Ａの形状が、フルコーナーキューブプリズム（平面視が複数のひし形で、いずれのひし形も隣のひし形とのなす角が９０度の角度をもつ凸凹形状）である場合、例えば、その一辺の長さは、用いる発光素子の大きさ、得ようとする光源装置の大きさ等によって適宜調整することができる。例えば、凸部および凹部のピッチＰ３は、０．１ｍｍ〜０．４ｍｍ程度が挙げられる。従って、一辺の長さは０．１２ｍｍ〜０．４９ｍｍ程度が挙げられる。
この実施形態の光源装置は、図２Ａ〜２Ｃに示すように、再帰性反射レンズ部２２Ａの表面形状が、コーナーキューブの凹凸形状である以外、実質的に実施形態１の光源装置１０と同様の構成を有する。
よって、光源装置１０と同様の効果を発揮する。
再帰性反射レンズ部２２Ａの形状が、フルコーナーキューブプリズム（平面視が複数のひし形で、いずれのひし形も隣のひし形とのなす角が９０度の角度をもつ凸凹形状）である場合、例えば、その一辺の長さは、用いる発光素子の大きさ、得ようとする光源装置の大きさ等によって適宜調整することができる。例えば、凸部および凹部のピッチＰ３は、０．１ｍｍ〜０．４ｍｍ程度が挙げられる。従って、一辺の長さは０．１２ｍｍ〜０．４９ｍｍ程度が挙げられる。
実施形態３：光源装置
この実施形態の光源装置は、図３Ａ及び３Ｂに示すように、再帰性反射レンズ部３２Ａの表面形状が、ハーフコーナーキューブプリズム（平面視が複数の二等辺三角形で、３つの二等辺三角形の頂点が１点で接する凸形状）である以外、実質的に実施形態１の光源装置１０と同様の構成を有する。
よって、光源装置１０と同様の効果を発揮する。
再帰性反射レンズ部３２Ａの形状が、このような凸形状である場合、例えば、その一辺の長さは、用いる発光素子の大きさ、得ようとする光源装置の大きさ等によって適宜調整することができる。例えば、凸部のピッチＰ４は、０．１ｍｍ〜０．４ｍｍ程度が挙げられる。従って、一辺の長さは０．１２ｍｍ〜０．４９ｍｍ程度が挙げられる。
また、その凸部の頂点は（図３Ｂ中のＴ）は、丸みを帯びていてもよい。
この実施形態の光源装置は、図３Ａ及び３Ｂに示すように、再帰性反射レンズ部３２Ａの表面形状が、ハーフコーナーキューブプリズム（平面視が複数の二等辺三角形で、３つの二等辺三角形の頂点が１点で接する凸形状）である以外、実質的に実施形態１の光源装置１０と同様の構成を有する。
よって、光源装置１０と同様の効果を発揮する。
再帰性反射レンズ部３２Ａの形状が、このような凸形状である場合、例えば、その一辺の長さは、用いる発光素子の大きさ、得ようとする光源装置の大きさ等によって適宜調整することができる。例えば、凸部のピッチＰ４は、０．１ｍｍ〜０．４ｍｍ程度が挙げられる。従って、一辺の長さは０．１２ｍｍ〜０．４９ｍｍ程度が挙げられる。
また、その凸部の頂点は（図３Ｂ中のＴ）は、丸みを帯びていてもよい。
実施形態４：光源装置
この実施形態の光源装置は、図４Ａ及び４Ｂに示すように、再帰性反射レンズ部４２Ａの表面形状が、平面視がストライプ状で断面視が９０度の角度をもつ凸形状である以外、実質的に実施形態１の光源装置１０と同様の構成を有する。
よって、光源装置１０と同様の効果を発揮する。
再帰性反射レンズ部４２Ａの形状が、このような凸形状である場合、例えば、その高さ等は、用いる発光素子の大きさ、得ようとする光源装置の大きさ等によって適宜調整することができる。例えば、凸部のピッチＰ５は、０．０５ｍｍ〜０．４ｍｍ程度が挙げられる。従って、凸部の高さ（図４Ｂのｈ５）は０．０２５ｍｍ〜０．２ｍｍ程度が挙げられる。
この実施形態の光源装置は、図４Ａ及び４Ｂに示すように、再帰性反射レンズ部４２Ａの表面形状が、平面視がストライプ状で断面視が９０度の角度をもつ凸形状である以外、実質的に実施形態１の光源装置１０と同様の構成を有する。
よって、光源装置１０と同様の効果を発揮する。
再帰性反射レンズ部４２Ａの形状が、このような凸形状である場合、例えば、その高さ等は、用いる発光素子の大きさ、得ようとする光源装置の大きさ等によって適宜調整することができる。例えば、凸部のピッチＰ５は、０．０５ｍｍ〜０．４ｍｍ程度が挙げられる。従って、凸部の高さ（図４Ｂのｈ５）は０．０２５ｍｍ〜０．２ｍｍ程度が挙げられる。
実施形態５：光源装置
この実施形態の光源装置は、図５Ａ及び５Ｂに示すように、再帰性反射レンズ部５２Ａの表面形状が、同心円のプリズム面が平面５２Ｚを介して連結した形状である以外、実質的に実施形態１の光源装置１０と同様の構成を有する。
よって、光源装置１０と同様の効果を発揮する。
再帰性反射レンズ部５２Ａの形状が、このような凸形状である場合、例えば、その間隔Ｗ１は、用いる発光素子の大きさ、得ようとする光源装置の大きさ等によって適宜調整することができる。実施形態１に対して、投影した時の内側領域Ｉに、断面視で凸同士の間に、平面又は球面を設けることにより、再帰性反射でない領域を配置することができる。例えば、内側領域Ｉの全体に対して、再帰性反射でない領域は、５０％以下で設けることができる。
この実施形態の光源装置は、図５Ａ及び５Ｂに示すように、再帰性反射レンズ部５２Ａの表面形状が、同心円のプリズム面が平面５２Ｚを介して連結した形状である以外、実質的に実施形態１の光源装置１０と同様の構成を有する。
よって、光源装置１０と同様の効果を発揮する。
再帰性反射レンズ部５２Ａの形状が、このような凸形状である場合、例えば、その間隔Ｗ１は、用いる発光素子の大きさ、得ようとする光源装置の大きさ等によって適宜調整することができる。実施形態１に対して、投影した時の内側領域Ｉに、断面視で凸同士の間に、平面又は球面を設けることにより、再帰性反射でない領域を配置することができる。例えば、内側領域Ｉの全体に対して、再帰性反射でない領域は、５０％以下で設けることができる。
実施形態６：光源装置
この実施形態の光源装置は、図６Ａ及び６Ｂに示すように、再帰性反射レンズ部６２Ａの表面形状が、ハーフコーナーキューブプリズム（平面視が複数の二等辺三角形で、３つの二等辺三角形の頂点が１点で接する凸形状）が平面６２Ｚを介して連結した形状である以外、実質的に実施形態３の光源装置１０と同様の構成を有する。
よって、光源装置１０と同様の効果を発揮する。
再帰性反射レンズ部６２Ａの形状が、このような凸形状である場合、例えば、その間隔Ｗ２は、用いる発光素子の大きさ、得ようとする光源装置の大きさ等によって適宜調整することができる。実施形態３に対して、投影した時の内側領域Ｉに、再帰性反射レンズ部同士の間に、平面又は球面を設けることにより、再帰性反射でない領域を配置することができる。例えば、内側領域Ｉの全体に対して、再帰性反射でない領域は、５０％以下で設けることができる。
この実施形態の光源装置は、図６Ａ及び６Ｂに示すように、再帰性反射レンズ部６２Ａの表面形状が、ハーフコーナーキューブプリズム（平面視が複数の二等辺三角形で、３つの二等辺三角形の頂点が１点で接する凸形状）が平面６２Ｚを介して連結した形状である以外、実質的に実施形態３の光源装置１０と同様の構成を有する。
よって、光源装置１０と同様の効果を発揮する。
再帰性反射レンズ部６２Ａの形状が、このような凸形状である場合、例えば、その間隔Ｗ２は、用いる発光素子の大きさ、得ようとする光源装置の大きさ等によって適宜調整することができる。実施形態３に対して、投影した時の内側領域Ｉに、再帰性反射レンズ部同士の間に、平面又は球面を設けることにより、再帰性反射でない領域を配置することができる。例えば、内側領域Ｉの全体に対して、再帰性反射でない領域は、５０％以下で設けることができる。
実施形態７：光源装置
この実施形態の発光装置９０は、図９Ａ及び９Ｂに示すように、２つの発光素子１１Ａ、１１Ｂと、透光部材９２とを備える以外、実施形態１の発光装置と実質的に同様の構成を有する。
透光部材９２は、光入射面９２ａに、再帰性反射レンズ部１２Ａを有し、かつ発光素子１１Ａ、１１Ｂと正対する内側領域Ｉと、再帰性反射レンズ部１２Ａとは異なる形状の外側領域Ｏとを備える。再帰性反射レンズ部１２Ａの形状は、図１Ｂに示す再帰性反射レンズ部１２Ａと同様である。
２つの再帰性レンズ部１２Ａの間には、再帰性レンズ部１２Ａと異なる領域、例えば、フレネルレンズ部Ｍが配置されている。このフレネルレンズ部Ｍは発光素子から出射された光を、外部に照射することができる。
この実施形態の発光装置９０は、図９Ａ及び９Ｂに示すように、２つの発光素子１１Ａ、１１Ｂと、透光部材９２とを備える以外、実施形態１の発光装置と実質的に同様の構成を有する。
透光部材９２は、光入射面９２ａに、再帰性反射レンズ部１２Ａを有し、かつ発光素子１１Ａ、１１Ｂと正対する内側領域Ｉと、再帰性反射レンズ部１２Ａとは異なる形状の外側領域Ｏとを備える。再帰性反射レンズ部１２Ａの形状は、図１Ｂに示す再帰性反射レンズ部１２Ａと同様である。
２つの再帰性レンズ部１２Ａの間には、再帰性レンズ部１２Ａと異なる領域、例えば、フレネルレンズ部Ｍが配置されている。このフレネルレンズ部Ｍは発光素子から出射された光を、外部に照射することができる。
実施形態８：光源装置
この実施形態の発光装置１００は、図１０Ａ及び１０Ｂに示すように、２つの発光素子１１Ａ、１１Ｂと、透光部材１０２とを備える以外、実施形態１の発光装置と実質的に同様の構成を有する。
透光部材１０２は、光入射面１０２ａに、再帰性反射レンズ部４２Ａを有し、かつ発光素子１１Ａ、１１Ｂと正対する内側領域Ｉと、再帰性反射レンズ部４２Ａとは異なる形状の外側領域Ｏとを備える。再帰性反射レンズ部４２Ａの形状は、図４Ａに示す再帰性反射レンズ部４２Ａと同様である。
２つの再帰性レンズ部４２Ａの間には、再帰性レンズ部４２Ａと異なる領域、例えば、フレネルレンズ部Ｍが配置されている。このフレネルレンズ部Ｍは発光素子から出射された光を、外部に照射することができる。
この実施形態の発光装置１００は、図１０Ａ及び１０Ｂに示すように、２つの発光素子１１Ａ、１１Ｂと、透光部材１０２とを備える以外、実施形態１の発光装置と実質的に同様の構成を有する。
透光部材１０２は、光入射面１０２ａに、再帰性反射レンズ部４２Ａを有し、かつ発光素子１１Ａ、１１Ｂと正対する内側領域Ｉと、再帰性反射レンズ部４２Ａとは異なる形状の外側領域Ｏとを備える。再帰性反射レンズ部４２Ａの形状は、図４Ａに示す再帰性反射レンズ部４２Ａと同様である。
２つの再帰性レンズ部４２Ａの間には、再帰性レンズ部４２Ａと異なる領域、例えば、フレネルレンズ部Ｍが配置されている。このフレネルレンズ部Ｍは発光素子から出射された光を、外部に照射することができる。
本発明の光源装置は、カメラのフラッシュ、液晶ディスプレイのバックライト光源、各種照明器具、大型ディスプレイ、広告、行き先案内等の各種表示装置、さらには、デジタルビデオカメラ、ファクシミリ、コピー機、スキャナ等における画像読取装置、プロジェクタ装置、車載用の各種照明などの用途に応じて利用することができる。
１０、９０、１００ 光源装置
１１、１１Ａ、１１Ｂ 発光素子
１２、２２、３２、４２、５２、６２、７２、８２、９２、１０２ 透光部材
１２ａ、２２ａ、３２ａ、４２ａ、５２ａ、６２ａ、７２ａ、８２ａ、９２ａ、１０２ａ 光入射面
１２ｂ、２２ｂ、３２ｂ、４２ｂ、５２ｂ、６２ｂ、７２ｂ、８２ｂ、９２ｂ 光出射面
１２Ａ、４２Ａ 再帰性反射レンズ部
１３ 単位フレネルレンズ
１３ａ レンズ面
１３ｂ ライズ面
１３ｃ 凸の頂点部
１３ｄ 凹の頂点部
１４ 実装基板
５２Ｚ、６２Ｚ 平面
ｄ３ 凹部の深さ
ｈ１、ｈ３、ｈ４、ｈ５、ｈ６ 凸部の高さ
ｈ２ 単位フレネルレンズの高さ
Ｐ１、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６ 凸部のピッチ
Ｐ２ 単位フレネルレンズのピッチ
ｘ 発光素子の発光面の一辺の長さ又は径
ｙ１ 内側領域Ｉの直径又は長さ
ｙ０ 内側領域Ｉを含む外側領域Ｏの最大直径又は最大長さ
ｚ 発光素子と透光部材との最短距離
Ｉ 内側領域
Ｏ 外側領域
α フレネル角
β レンズ面の傾斜角度（レンズ角）
γ ライズ面の傾斜角度（ライズ角）
Ｍ、Ｎ フレネルレンズ部
１１、１１Ａ、１１Ｂ 発光素子
１２、２２、３２、４２、５２、６２、７２、８２、９２、１０２ 透光部材
１２ａ、２２ａ、３２ａ、４２ａ、５２ａ、６２ａ、７２ａ、８２ａ、９２ａ、１０２ａ 光入射面
１２ｂ、２２ｂ、３２ｂ、４２ｂ、５２ｂ、６２ｂ、７２ｂ、８２ｂ、９２ｂ 光出射面
１２Ａ、４２Ａ 再帰性反射レンズ部
１３ 単位フレネルレンズ
１３ａ レンズ面
１３ｂ ライズ面
１３ｃ 凸の頂点部
１３ｄ 凹の頂点部
１４ 実装基板
５２Ｚ、６２Ｚ 平面
ｄ３ 凹部の深さ
ｈ１、ｈ３、ｈ４、ｈ５、ｈ６ 凸部の高さ
ｈ２ 単位フレネルレンズの高さ
Ｐ１、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６ 凸部のピッチ
Ｐ２ 単位フレネルレンズのピッチ
ｘ 発光素子の発光面の一辺の長さ又は径
ｙ１ 内側領域Ｉの直径又は長さ
ｙ０ 内側領域Ｉを含む外側領域Ｏの最大直径又は最大長さ
ｚ 発光素子と透光部材との最短距離
Ｉ 内側領域
Ｏ 外側領域
α フレネル角
β レンズ面の傾斜角度（レンズ角）
γ ライズ面の傾斜角度（ライズ角）
Ｍ、Ｎ フレネルレンズ部
Claims (7)
- 発光面を有する発光素子と、
前記発光素子の発光面上に配置されている蛍光体層と、
光入射面及び光出射面を有し、前記光入射面が前記発光素子と対向する透光部材とを備え、
前記透光部材は、前記光入射面に、再帰性反射レンズ部を有しかつ前記発光素子と正対する内側領域と、前記再帰性反射レンズ部とは異なる形状の外側領域とを有し、
前記光出射面は平坦又は略平坦であり、
前記内側領域における前記透光部材の最大厚みは０．１ｍｍ〜１０ｍｍであり、
前記外側領域における前記透光部材の最大厚みは０．１ｍｍ〜１０ｍｍであり、
前記内側領域は、フルコーナーキューブプリズム又はハーフコーナーキューブプリズムであり、
前記フルコーナーキューブプリズムは、平面視が複数のひし形で、いずれのひし形も隣のひし形とのなす角が９０度の角度の凹凸形状であり、前記凹凸形状の凸部のピッチ間は０．１ｍｍ〜０．４ｍｍ、前記凸部の高さは０．０２５ｍｍ〜０．２ｍｍであり、
前記ハーフコーナーキューブプリズムは、平面視が複数の二等辺三角形で、３つの二等辺三角形の頂点が１点で接する凸形状であり、前記凸部のピッチ間は、０．１ｍｍ〜０．４ｍｍであり、前記凸部の高さは０．０２５ｍｍ〜０．２ｍｍであり、
前記外側領域は、円周方向に沿って配列される複数の単位フレネルレンズを有するフレネルレンズ部である光源装置。 - 前記光出射面の表面が、シボを有する請求項１に記載の光源装置。
- 前記発光素子と前記光入射面との距離が、前記発光素子における発光面の最大幅の半分以下である請求項１又は２に記載の光源装置。
- 前記発光素子と前記光出射面との距離が０．２ｍｍ〜１．０ｍｍである請求項１〜３のいずれか１つに記載の光源装置。
- 前記再帰性反射レンズ部は、発光素子に向かって１つの凸の円錐の形状を有する請求項１〜４のいずれか１つに記載の光源装置。
- 前記再帰性反射レンズ部を２以上備え、前記再帰性反射レンズ部間の領域に、前記外側領域と同じ、前記再帰性反射レンズ部とは異なる領域を備える請求項１に記載の光源装置。
- 前記再帰性反射レンズ部間の領域にフレネルレンズ部を備える請求項６に記載の光源装置。
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