JP6507035B2 - 光束制御部材、発光装置および照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、発光素子から出射された光の配光を制御する光束制御部材、当該光束制御部材を有する発光装置および照明装置に関する。

近年、省エネルギーや環境保全の観点から、発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」ともいう）を光源とする照明装置（例えば、ＬＥＤ電球）が、白熱電球または蛍光灯に代わるものとして使用されている。しかしながら、従来のＬＥＤを光源とする照明装置は、前方方向（光源からの光の出射方向）のみに光を出射し、白熱電球または蛍光灯のように幅広い方向に光を出射することができない。このため、従来の照明装置は、白熱電球または蛍光灯のように天井や壁面からの反射光を利用して室内を広範囲に照らすことができない。

従来のＬＥＤを光源とする照明装置の配光特性を白熱電球または蛍光灯の配光特性に近づけるため、ＬＥＤからの出射光の配光を光束制御部材で制御することが提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。図１は、特許文献１、２に記載の光束制御部材の構成を示す図である。図１Ａは、特許文献１に記載の光束制御部材１０の斜視図であり、図１Ｂは、特許文献１に記載の光束制御部材１０の光路図である。また、図１Ｃは、特許文献２に記載の光束制御部材５０における光路図である。

図１Ａ、Ｂに示されるように、特許文献１に示される光束制御部材１０は、底面２０と、第１側面３０と、第２側面４０とを有する。底面２０は、支持面２１と、入射面２２とを含む。また、入射面２２は、第１入射面２３と、第２入射面２４と、第３入射面２５を含む。第１側面３０は、第１凸面３１と、第１反射面３２とを含む。第２側面４０は、第２凸面４１と、第２反射面４２とを含む。特許文献１に記載の光束制御部材１０では、光源から出射された光のうち、一部の光は、第１入射面２３で入射して、第１凸面３１から出射される。また、光源から出射された光のうち、他の一部の光は、第２入射面２４で入射して、第１反射面３２で反射して、第２凸面４１から出射される。さらに、光源から出射された光のうち、他の一部の光は、第３入射面２５で入射した後、第２反射面４２および第１反射面３２で反射して、第２凸面４１から出射される。

図１Ｃに示されるように、特許文献２に記載の光束制御部材５０は、入射面６０と、凸面７０と、全内部反射面８０とを有する。入射面６０は、第１入射面６１と、第２入射面６２と、を有する。凸面７０は、第１凸面７１と、第２凸面７２とを有する。特許文献２に記載の光束制御部材５０では、光源から出射された光のうち、一部の光は、第１入射面６１で入射して第１凸面７１から出射される。また、光源から出射された光のうち、他の一部の光は、第２入射面６２で入射した後、全内部反射面８０で内部反射して、第２凸面７２から出射される。

このように、光束制御部材１０、５０を用いて光源からの出射光の進行方向を制御することで、前方方向だけでなく、側方方向への出射光を得ることができる。

米国特許出願公開第２０１５／００４３２１３号明細書 米国特許出願公開第２０１４／０２８６０１８号明細書

しかしながら、特許文献１、２に記載の光束制御部材１０、５０には、後方に向かう光が少ないため、配光特性のバランスが悪いという問題がある。

そこで、本発明の目的は、電球または蛍光灯のように、前方方向、側方方向および後方方向のすべてにバランスよく配光することができる光束制御部材を提供することである。また、本発明の別の目的は、この光束制御部材を有する発光装置および照明装置を提供することである。

本発明に係る光束制御部材は、発光素子から出射された光の配光を制御する光束制御部材であって、前記発光素子と対向するように配置された入射領域と、前記入射領域の反対側に配置された第１全反射面と、前記発光素子の光軸に直交する一の方向に配置された出射面と、前記一の方向において、前記出射面の反対側に配置された第２全反射面と、前記光軸に沿う方向において、前記第２全反射面の反対側に配置された第３全反射面と、前記第１全反射面および前記第３全反射面を接続する接続面と、を有し、前記発光素子から出射された光のうち、一部の光は、前記入射領域で入射した後、前記第１全反射面で反射して、前記出射面から出射され、前記発光素子から出射された光のうち、他の一部の光は、前記入射領域で入射して、前記第２全反射面および前記第３全反射面の順番で反射した後、前記接続面から出射して、前記第１全反射面で再度入射した後に前記出射面から出射される。

また、本発明に係る発光装置は、複数の発光素子と、本発明に係る光束制御部材と、を有し、前記光束制御部材は、前記入射領域が前記複数の発光素子と対向するように配置されている。

また、本発明に係る照明装置は、本発明に係る発光装置と、前記発光装置からの出射光を拡散させつつ透過させるカバーと、を有する。

本発明の光束制御部材によれば、複数の発光装置を有する照明装置の配光特性を白熱電球または蛍光灯の配光特性に近づけることができる。

図１Ａ〜Ｃは、特許文献１、２に記載の光束制御部材の構成を示す模式図である。 図２Ａ、Ｂは、実施の形態１に係る照明装置を示す図である。 図３Ａ〜Ｄは、実施の形態１に係る光束制御部材の構成を示す図である。 図４は、図３Ｃに示されるＡ領域の拡大図である。 図５は、実施の形態１に係る光束制御部材における発光素子の中心から出射された光の光路図である。 図６は、実施の形態１に係る光束制御部材における発光素子の内側端部から出射された光の光路図である。 図７は、実施の形態１に係る光束制御部材における発光素子の外側端部から出射された光の光路図である。 図８は、発光素子、発光装置および照明装置の配光特性を示すグラフである。 図９Ａ、Ｂは、実施の形態２に係る照明装置を示す図である。 図１０Ａ、Ｂは、実施の形態２に係る光束制御部材の構成を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

［実施の形態１］
実施の形態１では、本発明の照明装置の代表例として、白熱電球に代えて使用されうる照明装置について説明する。

（照明装置の構成）
図２は、本発明の実施の形態１に係る照明装置１００の構成を示す図である。図２Ａは、照明装置１００の断面図であり、図２Ｂは、発光素子１１０の配置を説明するための図（平面視）である。図２Ａでは、筐体１５０の内部機構を省略している。

図２Ａ、Ｂに示されるように、照明装置１００は、発光素子１１０および光束制御部材１２０を含む発光装置１３０と、基板１４５と、カバー１４７と、筐体１５０とを有する。

発光素子１１０は、照明装置１００の光源であり、筐体１５０に実装されている。たとえば、発光素子１１０は、白色発光ダイオードなどの発光ダイオード（ＬＥＤ）である。発光素子１１０の数は、２以上であれば特に限定されない。本実施の形態では、発光素子１１０の数は、２２個である。また、発光素子１１０は、周方向に等間隔に配置されている。発光素子１１０は、その光軸ＯＡが光束制御部材１２０と交わるように配置される（図４参照）。ここで、「発光素子の光軸」とは、発光素子１１０の発光面の中心から出射され、当該発光面に対する法線に沿う方向に進む光の進行方向を言う。したがって、本実施の形態では、発光素子１１０の光軸ＯＡは、２２本存在する。以下の説明では、発光素子１１０からの出射光の光軸ＯＡに沿う出射方向を前方とし、その反対の方向を後方とする。

光束制御部材１２０は、発光素子１１０から出射された光の配光を制御する。光束制御部材１２０は、環状であり、発光素子１１０の光軸ＯＡと交わるように筐体１５０に配置される。光束制御部材１２０の形状は、回転軸ＲＡに対して回転対称である。回転軸ＲＡは、発光素子１１０の光軸ＯＡと平行である。本発明の特徴の一つは、光束制御部材１２０の形状であるため、光束制御部材１２０の詳細は、後述する。

基板１４５は、発光素子１１０および光束制御部材１２０を支持する。基板１４５は、筐体１５０（突出部１５４）上に配置されている。基板１４５は、例えば、アルミニウムや銅などの熱伝導性の高い金属からなる。基板１４５に高い熱伝導性を要しない場合は、基板１４５として、ガラス不織布にエポキシ樹脂を含浸させた樹脂製基板を用いてもよい。

カバー１４７は、光束制御部材１２０を覆い、光束制御部材１２０から出射した光を拡散させつつ透過させる。カバー１４７は、光透過性を有する。カバー１４７は、開口部を含む中空領域を有する。発光装置１３０は、カバー１４７の中空領域内に配置される。たとえば、カバー１４７の材料は、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）などの光透過性樹脂、またはガラスである。カバー１４７は、光拡散性も有する。カバー１４７に光拡散能を付与する手段は、特に限定されない。たとえば、透明な材料で作製されたカバー１４７の内面または外面に光拡散処理（例えば、粗面化処理）を行ってもよいし、上記の透明な材料に、ビーズなどの散乱子を含む光拡散性の材料を配合してカバー１４７を作製してもよい。

カバー１４７は、光束制御部材１２０の回転軸ＲＡに対して回転対称な形状を含むことが好ましい。カバー１４７の形状は、例えば、回転対称な形状のみからなる形状であってもよいし、回転対称な形状の一部分を含む形状であってもよい。カバー１４７の形状は、光束制御部材１２０からの出射光の配光のバランスをさらに改善することができる形状であることが好ましい。たとえば、カバー１４７の形状は、後方への光の光量をより多くする観点から、カバー１４７の最大外径に比べてカバー１４７の開口部の径が小さい形状であることが好ましい。カバー１４７の形状は、例えば球冠形状（球面の一部を平面で切り取った形状）である。

筐体１５０は、発光素子１１０、光束制御部材１２０およびカバー１４７を配置した基板１４５を筐体１５０の前方端部で支持する。筐体１５０は、光束制御部材１２０の回転軸ＲＡを回転軸とする略回転対称である。筐体１５０は、口金１５１と、口金１５１の前方に配置され、前方に向かうにつれて回転軸ＲＡからの距離が漸増するテーパー面１５２と、テーパー面１５２の前端縁から内側に形成される、回転軸ＲＡに垂直な円環状の平面で構成される環状端面１５３と、環状端面１５３の内周縁から前方に突出する円柱状の突出部１５４と、を有している。

突出部１５４の円形の前端面には、発光素子１１０が実装されている。環状端面１５３には、カバー１４７の開口部が当接している。環状端面１５３の外径は、カバー１４７の開口部の外径とほぼ同じである。環状端面１５３は、カバー１４７の開口部が当接する台座となっている。

筐体１５０のテーパー面１５２で囲まれる部分の内部には、口金１５１と発光素子１１０とを電気的に接続する電源回路が配設されている。また、筐体１５０は、発光素子１１０からの熱を放出するためのヒートシンクを兼ねている。このため、筐体１５０は、アルミニウムや銅などの熱伝導性の高い金属によって構成されていることが好ましい。

発光素子１１０から出射された光は、光束制御部材１２０によって全方向に向かうように制御される。光束制御部材１２０から出射された光は、カバー１４７を拡散しつつ透過する。

（光束制御部材の構成）
ここで、光束制御部材１２０について詳細に説明する。図３Ａ〜Ｄおよび図４は、光束制御部材１２０の構成を示す図である。図３Ａは、光束制御部材１２０の平面図であり、図３Ｂは、底面図である。図３Ｃは、断面図であり、図３Ｄは、側面図である。図４は、図３Ｃに示されるＡ領域の拡大図である。なお、図４では、ハッチングを省略している。

図３Ａ〜Ｄおよび図４に示されるように、光束制御部材１２０は、入射領域１２１と、第１全反射面１２２と、出射面１２３と、第２全反射面１２４と、第３全反射面１２５と、接続面１２６とを有する。また、本実施の形態では、光束制御部材１２０は、発光素子１１０から発せられる熱を外部に逃がすための間隙を形成するとともに、光束制御部材１２０を基板１４５に固定するための脚部１２７を有している。前述のとおり、光束制御部材１２０は、環状であり、かつ回転軸ＲＡに対して回転対称である。すなわち、入射領域１２１、第１全反射面１２２、出射面１２３、第２全反射面１２４、第３全反射面１２５および接続面１２６は、それぞれ、環状の回転対称面である。光束制御部材１２０の回転軸ＲＡは、各発光素子１１０の光軸ＯＡに沿って配置されている。より具体的には、回転軸ＲＡは、各発光素子１１０の光軸ＯＡに対して第２全反射面１２４および第３全反射面１２５側であって、かつ光軸ＯＡから第２全反射面１２４および第３全反射面１２５より離れた位置に配置された、光軸ＯＡに沿う軸である。

入射領域１２１は、発光素子１１０と対向するように配置されている。入射領域１２１は、発光素子１１０から出射された光のうち、少なくとも一部の光を光束制御部材１２０の内部に入射させる。入射領域１２１の形状は、特に限定されない。入射領域１２１は、平面であってもよいし、曲面であってもよいし、複数の面で構成されてもよい。本実施の形態では、入射領域１２１は、複数の面を含む第１入射面１３１と、第２入射面１３２とを含む。

第１入射面１３１は、発光素子１１０と対向するように配置されている。第１入射面１３１の形状は、特に限定されない。第１入射面１３１は、平面であってもよいし、曲面であってもよいし、複数の面を有してもよい。本実施の形態では、第１入射面１３１は、複数の面を有し、第１凸部１３３と、第２凸部１３４とを含む。

第１凸部１３３は、各発光素子１１０の光軸ＯＡと出射面１２３との間に配置されている。第１凸部１３３は、発光素子１１０から出射され、出射面１２３側に向かう光のうち、一部の光を入射させ、第１全反射面１２２に向けて反射させる。第１凸部１３３は、内側第１傾斜面１３５と、外側第１傾斜面１３６と、第１稜線１３７と、を含む。内側第１傾斜面１３５は、回転軸ＲＡ側に配置されている。一方、外側第１傾斜面１３６は、回転軸ＲＡから内側第１傾斜面１３５より離れた位置に配置されている。内側第１傾斜面１３５および外側第１傾斜面１３６は、それぞれ１つの面であってもよいし、複数の面を有していてもよい。本実施の形態では、内側第１傾斜面１３５および外側第１傾斜面１３６は、それぞれ１つの面である。内側第１傾斜面１３５および外側第１傾斜面１３６の境界には、第１稜線１３７が形成される。

内側第１傾斜面１３５は、発光素子１１０から出射した光の一部を外側第１傾斜面１３６に向けて屈折させる。回転軸ＲＡを含む断面における内側第１傾斜面１３５の形状は、特に限定されない。回転軸ＲＡを含む断面における内側第１傾斜面１３５の形状は、直線であってもよいし、曲線であってもよい。本実施の形態では、回転軸ＲＡを含む断面における内側第１傾斜面１３５の形状は、直線である。回転軸ＲＡを含む断面において、回転軸ＲＡに対する内側第１傾斜面１３５の傾斜角度は、前述の機能を発揮することができれば特に限定されない。本実施の形態では、回転軸ＲＡに対する内側第１傾斜面１３５の傾斜角度は、０°である。すなわち、本実施の形態では、内側第１傾斜面１３５は、回転軸ＲＡ（発光素子１１０の光軸ＯＡ）に沿う方向に配置されている。

外側第１傾斜面１３６は、内側第１傾斜面１３５で入射した光を第１全反射面１２２に向けて反射させる。回転軸ＲＡを含む断面における外側第１傾斜面１３６の形状は、特に限定されない。回転軸ＲＡを含む断面における外側第１傾斜面１３６の形状は、直線であってもよいし、曲線であってもよい。本実施の形態では、回転軸ＲＡを含む断面における外側第１傾斜面１３６の形状は、直線である。回転軸ＲＡを含む断面において、回転軸ＲＡに対する外側第１傾斜面１３６の傾斜角度（外側第１傾斜面１３６の発光素子１１０側端部を通り回転軸ＲＡに平行な線と外側第１傾斜面１３６とのなす角）は、前述の機能を発揮することができれば特に限定されない。本実施の形態では、外側第１傾斜面１３６の傾斜角度は、５５°である。また、回転軸ＲＡを含む断面において、外側第１傾斜面１３６は、基板１４５から離れるにつれて、回転軸ＲＡから遠ざかるように形成されている。

第２凸部１３４は、各発光素子１１０の光軸ＯＡに直交する一の方向（より正確には、回転軸ＲＡに直交する方向）において、第１凸部１３３よりも第２入射面１３２側（回転軸ＲＡ側）に配置されている。第２凸部１３４は、主として発光素子１１０の出射面１２３側の端部から出射された光のうち、一部の光を入射させ、第１全反射面１２２に向けて反射させる。第２凸部１３４は、外側第２傾斜面１３８と、内側第２傾斜面１３９と、第２稜線１４０と、を含む。内側第２傾斜面１３９は、回転軸ＲＡ側に配置されている。一方、外側第２傾斜面１３８は、回転軸ＲＡから内側第２傾斜面１３９より離れた位置に配置されている。外側第２傾斜面１３８および内側第２傾斜面１３９は、それぞれ１つの面であってもよいし、複数の面を有していてもよい。本実施の形態では、外側第２傾斜面１３８および内側第２傾斜面１３９は、それぞれ１つの面である。外側第２傾斜面１３８および内側第２傾斜面１３９の境界には、第２稜線１４０が形成される。

外側第２傾斜面１３８は、発光素子１１０から出射した光の一部を内側第２傾斜面１３９に向けて屈折させる。回転軸ＲＡを含む断面における外側第２傾斜面１３８の形状は、特に限定されない。回転軸ＲＡを含む断面における外側第２傾斜面１３８の形状は、直線であってもよいし、曲線であってもよい。本実施の形態では、回転軸ＲＡを含む断面における外側第２傾斜面１３８の形状は、直線である。本実施の形態では、回転軸ＲＡに対する外側第２傾斜面１３８の傾斜角度は、０°である。すなわち、外側第２傾斜面１３８は、回転軸ＲＡ（発光素子１１０の光軸ＯＡ）に沿う方向に配置されている。

内側第２傾斜面１３９は、外側第２傾斜面１３８で入射した光を第１全反射面１２２に向けて反射させる。回転軸ＲＡを含む断面における内側第２傾斜面１３９の形状は、特に限定されない。回転軸ＲＡを含む断面における内側第２傾斜面１３９の形状は、直線であってもよいし、曲線であってもよい。本実施の形態では、回転軸ＲＡを含む断面における内側第２傾斜面１３９の形状は、直線である。回転軸ＲＡを含む断面において、回転軸ＲＡに対する内側第２傾斜面１３９の傾斜角度（内側第２傾斜面１３９の発光素子１１０側端部を通り回転軸ＲＡに平行な線と内側第２傾斜面１３９とのなす角）は、前述の機能を発揮することができれば特に限定さない。本実施の形態では、内側第２傾斜面１３９の傾斜角度は、２６．６°である。また、回転軸ＲＡを含む断面において、内側第２傾斜面１３９は、基板１４５から離れるにつれて、回転軸ＲＡに近づくように形成されている。
れず、適宜設定される。

回転軸ＲＡを含む断面において、第１凸部１３３および第２凸部１３４の間の領域の形状は、直線であってもよいし、曲線であってもよい。本実施の形態では、当該領域の形状は、直線である。より具体的には、本実施の形態では、回転軸ＲＡを含む断面における第１凸部１３３および第２凸部１３４の間の領域の形状は、基板１４５から離れるにつれて、回転軸ＲＡに近づくように形成されている。

第２入射面１３２は、各発光素子１１０の光軸ＯＡに直交する一の方向（より正確には、回転軸ＲＡに直交する方向）において、第１入射面１３１よりも第２全反射面１２４側（回転軸ＲＡ側）に配置されている。第２入射面１３２は、発光素子１１０から出射された光のうち、第２全反射面１２４側（回転軸ＲＡ側）に向かって進行する光を入射させる。第２入射面１３２の形状は、特に限定されない。回転軸ＲＡを含む断面において、第２入射面１３２の形状は、直線であってもよいし、曲線であってもよい。本実施の形態は、回転軸ＲＡを含む断面における第２入射面１３２の形状は、直線である。また、回転軸ＲＡを含む断面における回転軸ＲＡに対する第２入射面１３２の傾斜角度は、特に限定されない。本実施の形態では、回転軸ＲＡを含む断面における回転軸ＲＡに対する第２入射面１３２の傾斜角度は、０°である。すなわち、回転軸ＲＡを含む断面において、第２入射面１３２は、回転軸ＲＡに沿って配置されている。また、射出成形時の離型を考慮して、回転軸ＲＡを含む断面において、第２入射面１３２は、基板１４５から離れるにつれて、回転軸ＲＡから離れるように傾斜していてもよい。

第１全反射面１２２は、入射領域１２１の反対側に配置されている。第１全反射面１２２は、入射領域１２１で入射した光のうち、一部の光を出射面１２３に向けて、回転軸ＲＡから離れる方向に全反射させる。回転軸ＲＡを含む断面において、第１全反射面１２２は、回転軸ＲＡから離れるにつれて（一の方向に向かうにつれて）、その接線の傾きが小さくなるように形成されている。

出射面１２３は、各発光素子１１０の発光素子１１０の光軸ＯＡに直交する一の方向（より正確には、回転軸ＲＡから離れる方向）に配置されている。より具体的には、出射面１２３は、回転軸ＲＡから見て、光束制御部材１２０の最も外側に配置されている。出射面１２３は、光束制御部材１２０の内部を進行した光を外部に出射させる。出射面１２３は、１つの面であってもよいし、複数の面を含んでいてもよい。本実施の形態では、出射面１２３は、１つの面で構成されている。回転軸ＲＡを含む断面における出射面１２３の形状は、特に限定されない。回転軸ＲＡを含む断面における出射面１２３の形状は、直線であってもよいし、曲線であってもよい。本実施の形態では、回転軸ＲＡを含む断面における出射面１２３の形状は、直線である。また、回転軸ＲＡを含む断面において、回転軸ＲＡに対する出射面１２３の傾斜角度は、特に限定されない。本実施の形態では、回転軸ＲＡを含む断面において、回転軸ＲＡに対する出射面１２３の傾斜角度は、０°である。すなわち、出射面１２３は、回転軸ＲＡ（発光素子１１０の光軸ＯＡ）に沿う方向に配置されている。

第２全反射面１２４は、各発光素子１１０の光軸ＯＡに直交する一の方向（より正確には、回転軸ＲＡに直交する方向）において、出射面１２３の反対側に配置されている。言い換えると、第２全反射面１２４は、回転軸ＲＡと出射面１２３との間に配置されている。第２全反射面１２４は、１つの面であってもよいし、複数の面を含んでいてもよい。本実施の形態では、第２全反射面１２４は、１つの面である。回転軸ＲＡを含む断面における第２全反射面１２４の形状は、特に限定されない。回転軸ＲＡを含む断面における第２全反射面１２４の形状は、直線であってもよいし、曲線であってもよい。本実施の形態では、回転軸ＲＡを含む断面における第２全反射面１２４の形状は、曲線である。回転軸ＲＡを含む断面において、第２全反射面１２４は、回転軸ＲＡから離れるにつれて、基板１４５に近づくように形成されている。言い換えると、第３全反射面１２５に近づくにつれて、出射面１２３から遠ざかるように形成されている。また、回転軸ＲＡを含む断面において、第２全反射面１２４は、回転軸ＲＡから離れるにつれて、その接線の傾きが小さくなるように（回転軸ＲＡに対して直交する線と平行に近付くように）形成されている。

第３全反射面１２５は、各発光素子１１０の光軸ＯＡに沿う方向において、第２全反射面１２４の反対側に配置されている。第３全反射面１２５は、１つの面であってもよいし、複数の面を含んでいてもよい。本実施の形態では、第３全反射面１２５は、１つの面である。回転軸ＲＡを含む断面における第３全反射面１２５の形状は、特に限定されない。回転軸ＲＡを含む断面における第３全反射面１２５の形状は、直線であってもよいし、曲線であってもよい。本実施の形態では、回転軸ＲＡを含む断面における第３全反射面１２５の形状は、直線である。回転軸ＲＡを含む断面において、第３全反射面１２５は、回転軸ＲＡから離れるにつれて、基板１４５から離れるように形成されている。言い換えると、第３全反射面１２５は、第２全反射面１２４に近づくにつれて、出射面１２３から遠ざかるように形成されている。

また、本実施の形態では、第３全反射面１２５は、第２全反射面１２４に接続されている。さらに、各発光素子１１０の光軸ＯＡに直交する一の方向（より正確には、回転軸ＲＡに直交する方向）において、第３全反射面１２５は、第１全反射面１２２と部分的に重なっている。光軸ＯＡを含む断面において、光軸ＯＡ（回転軸ＲＡ）に直交する方向に沿って見た場合、第３全反射面１２５および第１全反射面１２２が重なっている部分には、接続面１２６が配置されている。このように、光束制御部材１２０は、光軸ＯＡに沿う方向において、第３全反射面１２５の基板１４５から遠い端部を、第１全反射面１２２の基板１４５に近い端部より前方に配置されているため、小型化（薄型化）することができる。

さらに、回転軸ＲＡを含む断面において、第１入射面１３１で入射した光を適切に出射面１２３に向けて反射させる（第１全反射面１２２を透過する光を少なくする）観点から、第３全反射面１２５の基板１４５から遠い端部における接線の傾きは、第１全反射面１２２の基板１４５に近い端部における接線の傾きより小さいことが好ましい。

接続面１２６は、第１全反射面１２２および第３全反射面１２５を接続する。接続面１２６は、１つの面であってもよいし、複数の面であってもよい。本実施の形態では、接続面１２６は、１つの面である。また、回転軸ＲＡを含む断面における接続面１２６の形状は、特に限定されない。回転軸ＲＡを含む断面における接続面１２６の形状は、直線であってもよいし、曲線であってもよい。本実施の形態では、回転軸ＲＡを含む断面における接続面１２６の形状は、直線である。回転軸ＲＡを含む断面において、回転軸ＲＡに対する接続面１２６の傾斜角度は、特に限定されない。本実施の形態では、回転軸ＲＡに対する接続面１２６の傾斜角度は、０°である。すなわち、本実施の形態では、接続面１２６は、回転軸ＲＡに沿う方向に配置されている。

（光束制御部材における光の光路）
図５〜７は、発光装置１３０の部分拡大光路図である。これらの図では、回転軸ＲＡを含む断面における光路を示している。図５は、発光素子１１０の中心から出射された光の光路図である。図６は、発光素子１１０の内側端部から出射された光の光路図である。図７は、発光素子１１０の外側端部から出射された光の光路図である。なお、図５〜７では、光路を示すため、光束制御部材１２０のハッチングを省略している。

図５に示されるように、発光素子１１０の中心から出射された光のうち、発光素子１１０の光軸ＯＡに対する出射角度が小さな光は、第１凸部１３３および第２凸部１３４の間の領域で入射して、第１全反射面１２２で反射された後に、出射面１２３から出射される。このとき、出射面１２３から出射される光のうち、多くの光は、後方に向けて出射される。また、発光素子１１０の中心から出射された光のうち、発光素子１１０の光軸ＯＡに対する出射角度が大きく、第２入射面１３２側（回転軸ＲＡ側）に向かって出射された光は、第２入射面１３２で入射して、第２全反射面１２４および第３全反射面１２５の順番で反射した後、接続面１２６から出射して、第１全反射面１２２で再度入射した後に出射面１２３から出射される。さらに、発光素子１１０の中心から出射された光のうち、発光素子１１０の光軸ＯＡに対する出射角度が大きく、第１凸部１３３側（外側）に向かって出射された光は、内側第１傾斜面１３５で入射して、外側第１傾斜面１３６で反射した後、第１全反射面１２２で再度内部反射して出射面１２３から出射される。

また、図６に示されるように、発光素子１１０の回転軸ＲＡ側の端部から出射した光のうち、発光素子１１０の光軸ＯＡに対する出射角度が大きく、第２入射面１３２側（回転軸ＲＡ側）に向かって出射された光）は、第２入射面１３２で入射して、第２全反射面１２４および第３全反射面１２５の順番で反射した後、接続面１２６から出射して、第１全反射面１２２で再度入射した後に出射面１２３から出射される。一方、発光素子１１０の回転軸ＲＡ側の端部から出射した光のうち、発光素子１１０の光軸ＯＡに対する出射角度が大きく、第１凸部１３３側（外側）に向かって出射された光は、第１入射面１３１で入射して、第１全反射面１２２で反射した後、出射面１２３から出射される。このとき、出射面１２３から出射される光のうち、多くの光は、後方に向けて出射される。

このように、第１全反射面１２２、第２全反射面１２４および第３全反射面１２５は、発光素子１１０の光軸ＯＡよりも第２入射面１３２寄りから出射された光が光束制御部材１２０に入射した後に全反射されやすいように設計されている。よって、図７に示されるように、発光素子１１０の外側の端部から出射した光のうち、一部の光は、第１入射面１３１または第２入射面１３２で入射した後、様々な経路で第１全反射面１２２、第２全反射面１２４および第３全反射面１２５に到達し、全反射せずに出射される。このとき、出射される光の多くは、回転軸ＲＡから離れる方向に向けて出射される。

また、図５〜７に示されるように、発光素子１１０から出射され、光束制御部材１２０の内部を進行して出射面１２３から出射された光のうち、一部の光は、出射面１２３から側方（外側）に向かって出射される。また、発光素子１１０から出射された光のうち、一部の光は、出射面１２３以外からも出射される。具体的には、発光素子１１０から出射された光のうち、一部の光は、第１全反射面１２２、第２全反射面１２４および第３全反射面１２５からも出射される。なお、発光素子１１０から出射された光は、第２全反射面１２４からも出射されるが、図５〜７では図示されていない。

（発光装置および照明装置の配光特性）
次に、本実施の形態に係る光束制御部材１２０の効果を確認するために、２２個の発光素子１１０および光束制御部材１２０を有する発光装置１３０の配光特性と、発光装置１３０にカバー１４７を取り付けた照明装置１００の配光特性をそれぞれシミュレーションした。具体的には、回転軸ＲＡと、２２個の発光素子１１０の発光面を含む仮想平面との交点を基準点として、回転軸ＲＡを含む平面における全方位の相対照度を求めた。本シミュレーションでは、当該基準点から１０００ｍｍの距離にある仮想面における照度を算出した。また、比較のため、２２個の発光素子１１０のみの配光特性についてもシミュレーションした。

図８は、発光素子１１０、発光装置１３０および照明装置１００の配光特性を示すグラフである。グラフの外側に記載されている数値は、当該基準点に対する角度（°）を示している。０°は光軸ＯＡの方向（前方方向）、９０°は水平方向（側方方向）、１８０°は、後方方向を示している。また、グラフの内側に記載されている数値は、各方向の相対照度（最大値１）を示している。グラフの点線は、発光素子１１０のみを用いた場合の結果を示しており、一点鎖線は、発光素子１１０および光束制御部材１２０を組み合わせた場合（発光装置１３０）の結果を示しており、実線は、発光素子１１０と、光束制御部材１２０と、カバー１４７を組み合わせた場合（照明装置１００）の結果を示している。

図８に示されるように、発光装置１３０（一点鎖線）では、前方方向に向かう光に加えて、±１２０°近傍方向に向かう光が適切に生成されることがわかった。これは、光束制御部材１２０の第２全反射面１２４および第３全反射面１２５により、発光素子１１０から回転軸ＲＡ（基準点）側に出射された光を適切に後方方向に向けて制御できたためだと考えられる。このように、発光装置１３０では、前方方向、側方方向および後方方向へ向かう出射光量を均等にすることにより光のムラを低減できることがわかった。また、発光装置１３０にカバー１４７を取り付けた照明装置１００では、前方方向、側方方向および後方方向へ向かう出射光量を均等にすることにより光のムラをより低減できることがわかった。

（効果）
以上のように、本実施の形態に係る光束制御部材１２０を有する照明装置１００は、発光素子１１０から光束制御部材１２０の回転軸ＲＡ側に向かって出射される光を制御するための第２全反射面１２４および第３全反射面１２５を有しているため、発光素子１１０から光束制御部材１２０の回転軸ＲＡ側に向かって出射される光も適切に後方に向けて進行するように制御できる。本実施の形態に係る照明装置１００は、従来の照明装置に比べて、より白熱電球に近い配光特性を示すことができる。

［実施の形態２］
次に、実施の形態２に係る照明装置２００について説明する。実施の形態２では、本発明の照明装置の代表例として、蛍光灯に代えて使用されうる照明装置について説明する。

（照明装置の構成）
図９は、本発明の実施の形態２に係る照明装置２００の構成を示す図である。図９Ａは、照明装置２００の断面図であり、図９Ｂは、発光素子１１０の配置を説明するための図（平面視）である。図１０は、実施の形態２に係る光束制御部材２２０の構成を示す図である。図１０Ａは、光束制御部材２２０をカバー２４７側から見た場合の斜視図であり、図１０Ｂは、光束制御部材２２０を基板２４５側から見た場合の斜視図である。

図９Ａ、Ｂに示されるように、照明装置２００は、２つの発光装置２３０と、基板２４５と、カバー２４７とを有する。２つの発光装置２３０は、それぞれ、複数の発光素子１１０と、光束制御部材２２０と、脚部２２７とを含む。

発光素子１１０は、実施の形態１に係る照明装置１００に使用された発光素子１１０と同じである。各発光装置２３０において、複数の発光素子１１０は、基板２４５上に一列に配置されている。１つの発光装置２３０における発光素子１１０の数は、２以上であれば特に限定されない。本実施の形態では、発光素子１１０の数は、１１個である。光束制御部材２２０は、柱状に形成されている。２つの発光装置２３０は、光束制御部材２２０の第２全反射面２２４同士および第３全反射面２２５同士が互いに対向するように、基板２４５上に配置されている。なお、光束制御部材２２０については、後述する。

カバー２４７は、光束制御部材２２０から出射された光を拡散させつつ外部に透過させる。カバー２４７は、すべての発光装置２３０を覆うように、発光装置２３０に対して空気層を介して配置されている。カバー２４７の外面は、有効発光領域となる。カバー２４７の形状は、空気層を介して発光装置２３０を覆うことができれば、特に限定されない。図９Ａに示される例では、カバー２４７は、円筒の一部を切り欠いた形状であるが、カバー２４７は、円筒形状などであってもよい。

図１０Ａ、Ｂに示されるように、実施の形態２に係る光束制御部材２２０は、柱状に形成されている。光束制御部材２２０は、入射領域２２１、第１全反射面２２２、出射面２２３、第２全反射面２２４、第３全反射面２２５および接続面２２６を有する。入射領域２２１、第１全反射面２２２、出射面２２３、第２全反射面２２４、第３全反射面２２５および接続面２２６は、各発光素子１１０の光軸ＯＡに沿う方向と、光軸ＯＡに直交する一の方向（より正確には、出射面２２３と、第２全反射面２２４および第３全反射面２２５とを結ぶ方向）と、に対して直交する方向（複数の発光素子１１０の配列方向）に延在している。したがって、各面は、当該方向（複数の発光素子１１０の配列方向）については曲率を有していない。

入射領域２２１は、発光素子１１０と対向するように配置されている。入射領域２２１は、第１入射面２３１および第２入射面２３２を含む。第１入射面２３１は、内側第１傾斜面２３５、外側第１傾斜面２３６および第１稜線２３７を含む第１凸部２３３と、外側第２傾斜面２３８、内側第２傾斜面２３９および第２稜線２４０を含む第２凸部２３４と、を有する。

入射領域２２１、第１全反射面２２２、出射面２２３、第２全反射面２２４、第３全反射面２２５および接続面２２６の短軸方向の断面の形状は、実施の形態１における光束制御部材１２０の回転軸ＲＡを含む断面の一方の形状と同じである。また、入射領域２２１、第１全反射面２２２、出射面２２３、第２全反射面２２４、第３全反射面２２５および接続面２２６の機能は、実施の形態１における光束制御部材１２０の入射領域１２１、第１全反射面１２２、出射面１２３、第２全反射面１２４、第３全反射面１２５および接続面１２６の機能とそれぞれ同じである。

（効果）
以上のように、実施の形態２に係る光束制御部材２２０は、実施の形態１に係る光束制御部材１２０と同様の効果を有する。本実施の形態に係る照明装置２００は、従来の照明装置に比べて、より蛍光灯に近い配光特性を示すことができる。

本発明の照明装置は、白熱電球または蛍光灯に代えて使用されうるため、シャンデリアや蛍光灯、間接照明装置などの各種照明機器に幅広く適用されうる。

１０、５０ 光束制御部材
２０ 底面
２１ 支持面
２２、６０ 入射面
２３、６１ 第１入射面
２４、６２ 第２入射面
２５ 第３入射面
３０ 第１側面
３１ 第１凸面
３２ 第１反射面
４０ 第２側面
４１ 第２凸面
４２ 第２反射面
７０ 凸面
７１ 第１凸面
７２ 第２凸面
８０ 全内部反射面
１００、２００ 照明装置
１１０ 発光素子
１２０、２２０ 光束制御部材
１２１、２２１ 入射領域
１２２、２２２ 第１全反射面
１２３、２２３ 出射面
１２４、２２４ 第２全反射面
１２５、２２５ 第３全反射面
１２６、２２６ 接続面
１２７、２２７ 脚部
１３０、２３０ 発光装置
１３１、２３１ 第１入射面
１３２、２３２ 第２入射面
１３３、２３３ 第１凸部
１３４、２３４ 第２凸部
１３５、２３５ 内側第１傾斜面
１３６、２３６ 外側第１傾斜面
１３７、２３７ 第１稜線
１３８、２３８ 外側第２傾斜面
１３９、２３９ 内側第２傾斜面
１４０、２４０ 第２稜線
１４５、２４５ 基板
１４７、２４７ カバー
１５０ 筐体
１５１ 口金
１５２ テーパー面
１５３ 環状端面
１５４ 突出部
ＯＡ 光軸
ＲＡ 回転軸

Claims (10)

1. 発光素子から出射された光の配光を制御する光束制御部材であって、
   前記発光素子と対向するように配置された入射領域と、
   前記入射領域の反対側に配置された第１全反射面と、
   前記発光素子の光軸に直交する一の方向に配置された出射面と、
   前記一の方向において、前記出射面の反対側に配置された第２全反射面と、
   前記光軸に沿う方向において、前記第２全反射面の反対側に配置された第３全反射面と、
   前記第１全反射面および前記第３全反射面を接続する接続面と、
   を有し、
   前記発光素子から出射された光のうち、一部の光は、前記入射領域で入射した後、前記第１全反射面で反射して、前記出射面から出射され、
   前記発光素子から出射された光のうち、他の一部の光は、前記入射領域で入射して、前記第２全反射面および前記第３全反射面の順番で反射した後、前記接続面から出射して、前記第１全反射面で再度入射した後に前記出射面から出射される、
   光束制御部材。
2. 前記入射領域は、
   前記発光素子と対向するように配置され、前記発光素子から出射された光のうち、少なくとも前記光軸に対する出射角度が小さい光が入射する第１入射面と、
   前記一の方向において、前記第１入射面よりも前記第２全反射面側に配置され、前記発光素子から出射された光のうち、前記第２全反射面側に向かって進行する光が入射する第２入射面と、
   を有する、請求項１に記載の光束制御部材。
3. 前記第２入射面は、前記光軸に沿って配置されている、請求項２に記載の光束制御部材。
4. 前記第１入射面は、
   前記光軸と前記出射面との間に配置され、前記発光素子から出射され、前記出射面側に向かう光のうち、一部の光を入射させた後に、前記第１全反射面に向かって反射させる第１凸部と、
   前記一の方向において、前記第１凸部よりも前記第２入射面側に配置され、主として前記発光素子の前記出射面側の端部から出射された光のうち、一部の光を入射させた後に、前記第１全反射面に向かって反射させる第２凸部と、を含む、
   請求項２または請求項３に記載の光束制御部材。
5. 前記第１全反射面は、前記一の方向に向かうにつれて、接線の傾きが徐々に小さくなるように形成されており、
   前記第２全反射面は、前記第３全反射面に近づくにつれて、前記出射面から遠ざかるように形成され、
   前記第３全反射面は、前記第２全反射面に近づくにつれて、前記出射面から遠ざかるように形成されている、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の光束制御部材。
6. 前記接続面および前記出射面は、前記光軸に沿う方向に配置されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光束制御部材。
7. 前記入射領域、前記第１全反射面、前記出射面、前記第２全反射面、前記第３全反射面および前記接続面は、前記光軸に対して前記第２全反射面および前記第３全反射面側であって、かつ前記光軸から前記第２全反射面および前記第３全反射面より離れた位置に配置された、前記光軸に沿う軸を回転軸とする回転対称である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の光束制御部材。
8. 前記入射領域、前記第１全反射面、前記出射面、前記第２全反射面、前記第３全反射面および前記接続面は、前記光軸と、前記一の方向と、に対して直交する方向に延在している、請求項１〜６のいずれか一項に記載の光束制御部材。
9. 複数の発光素子と、
   請求項１〜８のいずれか一項に記載の光束制御部材と、を有し、
   前記光束制御部材は、前記入射領域が前記複数の発光素子と対向するように配置されている、
   発光装置。
10. 請求項９に記載の発光装置と、
    前記発光装置からの出射光を拡散させつつ透過させるカバーと、
    を有する、照明装置。

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