KR101336376B1

KR101336376B1 - Ｌｅｄ 광방사 장치

Info

Publication number: KR101336376B1
Application number: KR1020090022443A
Authority: KR
Inventors: 기요유키 가부키; 히로시게 하타
Original assignee: 우시오덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2008-04-08
Filing date: 2009-03-17
Publication date: 2013-12-04
Also published as: EP2109158A1; CN101556984A; US20090251897A1; TWI421444B; US7901108B2; JP2009253067A; KR20090107409A; TW200942744A; CN101556984B; JP4557037B2

Abstract

발광 소자로부터의 광을 높은 효율로 이용할 수 있음과 더불어, 설계의 자유도가 크고, 피조사면에 대해서 광을 고조도로 균일하게 조사할 수 있는 LED 광방사 장치를 제공하는 것이다.

LED 광방사 장치는, 발광 소자와, 투광성 도광 부재를 구비하고, 투광성 도광 부재는, 중앙 볼록 렌즈 부분과, 당해 중앙 볼록 렌즈 부분의 외주에 형성된 제1 통형상 도광 부분과, 당해 제1 통형상 도광 부분의 외주에 형성된 제2 통형상 도광 부분을 가지며 이루어지고, 제1 통형상 도광 부분의 외주면과 제2 통형상 도광 부분의 내주면 사이에 공기층이 형성되어 있으며, 당해 제1 통형상 도광 부분의 외주면과 제2 통형상 도광 부분의 외주면이 모두 동일 초점을 갖는 회전 2차 곡면이며, 이들 회전 2차 곡면의 각각에 의해 발광 소자로부터의 광이 당해 투광성 도광 부재의 광축을 따라 광방사 방향으로 반사되는 것을 특징으로 한다.

Description

ＬＥＤ 광방사 장치{LED LIGHT RADIATION APPARATUS}

본 발명은, LED 광방사 장치에 관한 것이며, 더 자세하게는, LED(Light－Emitting Diode；발광 다이오드)로부터의 광을 광학 부재를 통해 소정의 방향 및 범위에 대해서 방사하는 LED 광방사 장치에 관한 것이다.

종래, 발광 소자(LED)를 광원으로서 이용하고, 이 광원으로부터의 광을 소정의 방향으로 방사하도록, 예를 들면 렌즈 등의 광학 부재를 이용해, 이 광학 부재에 의해 배광 제어를 행하는 구성의 LED 광방사 장치가 널리 사용되고 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조.).

이와 같은 구성의 LED 광방사 장치에 있어서는, 광원으로서의 광학 소자(LED)로부터의 광을 유효하게 이용하기 위해, 광학 소자로부터의 광 중 광학 부재에 이르지 않는 광을, 당해 광학 부재에 도입시키기 위한 반사경을 구비하여 이루어지는 구성의 것이 제안되어 있다(예, 특허 문헌 2 참조.).

구체적으로, 특허 문헌 2에는, 도 11에 나타내는 바와 같이, 광원으로서의 발광 소자(LED)(21)와, 예를 들면 알루미늄 증착막 등으로 이루어진 반사면(108A)을 갖는 반사경(108)을 구비하고, 광학 부재(103)로서 투광성 수지로 이루어지며, 기판(101) 상에 설치된 발광 소자(LED)(21)로부터의 광을 굴절시켜 Z축 방향에 대해서 수직인 방향으로 방사시키는 제1 광학부(104)와, 발광 소자(21)로부터의 광을 집광해 Z축 방향으로 방사시키는 제2 광학부(105)와, 발광 소자(21)로부터의 광을 전반사에 의거하여 Z축 방향으로 방사하는 제3 광학부(106)를 갖는 것이 설치되어 이루어지는 구성의 LED 광방사 장치가 개시되어 있다.

이 LED 광방사 장치의 광학 부재(103)에 있어서는, 제1 광학부(104)에 의해, 발광 소자(21)로부터의 광 중 당해 발광 소자(21)의 개구 반각(발광 소자(21)의 중심축(도 11에 있어서의 Z축)에 대한 각도) 60 ~ 90도의 범위 방향인 광이 굴절되어 Z축 방향에 대해서 수직인 방향으로 방사되고, 제2 광학부(105)에 의해, 발광 소자(21)로부터의 광 중 당해 발광 소자(21)의 개구 반각 35도 이내의 범위 방향인 광이 집광되어 Z축 방향으로 방사되며, 제3 광학부(106)에 의해, 발광 소자(21)로부터의 광 중 당해 발광 소자의 개구 반각 35 ~ 60도의 범위 방향인 광이 전반사되어 Z축 방향으로 방사되는 것이 된다.

도 11에 있어서, 기판(101)은, 기재(101A) 상에 절연층(101B)이 적층되어 있고, 이 절연층(101B) 상에 배선 패턴(101C)이 형성되는 것이다. 또, 동 도면에 있어서, 107은 와이어이며, L5는, 제2 광학부(105)에 입사해 반구 형상의 광방사면(105A)으로부터 방사되는 광의 광로이고, L6는, 제3 광학부(106)에 입사해 반사면(106B)에 의해서 반사되어 원반 형상의 광방사면(106A)으로부터 방사되는 광의 광로이며, L7은, 제1 광학부(104)에 입사해 출사하여, 반사경(108)에 의해 반사되는 광의 광로이다.

이러한 구성의 LED 광방사 장치에 의하면, 광학 부재(103)에 의해 발광 소자(21)로부터의 광의 대부분을 제어할 수 있다, 즉 반사경(108)의 작용에 의해 광학 부재(103)에 도입되는 광의 양을 저감할 수 있다. 따라서, 반사경으로서 큰 것을 설치할 필요가 없기 때문에, 반사경(108)을 설치하는 것에 수반해 장치 자체가 대형화되는 것을 방지할 수 있으며, 그 결과, LED 광방사 장치 자체의 소형화를 도모할 수 있도록 되어 있다.

그렇지만, 이와 같은 LED 광방사 장치에 있어서는, 반사경(108)으로 반사되어 방사되는 광(구체적으로는, 제1 광학부(104)를 거침으로써 방사되는 광)은, 복수의 경계면(구체적으로는, 예를 들면 광학 부재(103)와 당해 광학 부재(103)의 주위에 존재하는 공기층의 경계면)을 거침으로써 방사되게 되기 때문에, 이 경계면에 있어서 생기는 굴절 등에 기인해 경계 반사나 반사 손실의 발생율이 커지고, 그 결과, 높은 광 이용률을 얻을 수 없게 되며, 게다가 방사광을 양호한 것으로 하기 위해서는, 이들 경계면에 있어서의 굴절을 고려한 설계를 하는 것이 필요하기 때문에, 그 설계 자체가 어려운 것이 된다고 하는 문제가 있다.

또, 이 LED 광방사 장치에 있어서는, 고각도의 광(예를 들면, 발광 소자(21)의 개구 반각이 60도를 넘는 범위 방향인 광)을 이용하는 것을 목적으로 하여 반사경(108)이 설치되어 있지만, 이 고각도의 광은, 저각도의 광과 비교해 광도가 낮다. 이 때문에, 이 LED 광방사 장치로부터 방사되는 광이 조사되는 피조사면에 있어서는, 반사경(108)에 반사된 광이 조사되게 되는 주변 영역의 조도가, 중앙 영역의 조도와 비교해 꽤 낮아지기 때문에, 당해 피조사면을 고조도로 균일하게 조사하 는 것이 곤란하다고 하는 문제가 있다. 그 때문에, 이와 같은 구성의 LED 광방사 장치는, 특히 면적을 갖는 피조사면에 대한 광조사에는 적합하지 않다. 즉, LED 광방사 장치를, 넓은 면적을 갖는 피조사면에 대해서 광을 조사하기 위해, 발광 소자와 광학 부재로 이루어진 LED 패키지를 복수 구비하고, 이들 복수의 LED 패키지가 공통의 기판 상에 배치되어 이루어지는 구성으로 한 경우에 있어서도, 피조사면에 대해서 광을 균일하게 조사하지 못하며, 게다가 충분한 조도를 얻을 수도 없다.

[특허 문헌 1 : 특허공개 평 8－107235호 공보]

[특허 문헌 2 : 특허공개 2004－281605호 공보]

본 발명은, 이상의 사정에 의거해 행해진 것으로서, 그 목적은, 발광 소자로부터의 광을 높은 효율로 이용할 수 있음과 더불어, 설계 자유도가 크고, 피조사면에 대해서 광을 고조도로 균일하게 조사할 수 있는 LED 광방사 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 LED 광방사 장치는, 발광 소자와, 투광성 도광 부재를 구비하고,

상기 투광성 도광 부재는, 중앙 볼록 렌즈 부분과, 당해 중앙 볼록 렌즈 부분의 외주에 형성된 제1 통형상 도광 부분과, 당해 제1 통형상 도광 부분의 외주에 형성된 제2 통형상 도광 부분을 가지며 이루어지고, 제1 통형상 도광 부분의 외주면과 제2 통형상 도광 부분의 내주면 사이에 공기층이 형성되어 있으며, 당해 제1 통형상 도광 부분의 외주면과 제2 통형상 도광 부분의 외주면이 모두 동일 초점을 갖는 회전 2차 곡면이며, 이들 회전 2차 곡면의 각각에 의해 발광 소자로부터의 광이 당해 투광성 도광 부재의 광축을 따라 광방사 방향으로 반사되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 LED 광방사 장치에 있어서는, 투광성 도광 부재를 구성하는 제2 통형상 도광 부분의 내주면이, 당해 제2 통형상 도광 부분의 외주면에 있어서 반사된 광의 일부를 차단하도록 외측으로 넓어지는 테이퍼 형상인 것이 바람직하다.

본 발명의 LED 광방사 장치에 있어서는, 투광성 도광 부재가 굴절률이 1.4 이상인 재료로 이루어지는 것임이 바람직하다.

본 발명의 LED 광방사 장치는, 복수의 발광 소자가 공통의 기판 상에 설치되어 있고, 당해 복수의 발광 소자의 각각에 대응하도록 투광성 도광 부재가 설치되어 있는 것이어도 된다.

본 발명의 LED 광방사 장치에 있어서는, 투광성 도광 부재가, 중앙 볼록 렌즈 부분과 함께, 복수의 통형상 도광 부분, 구체적으로는 제1 통형상 도광 부분 및 제2 통형상 도광 부분을 가지며, 제1 통형상 도광 부분의 외주면 및 제2 통형상 도광 부분의 외주면으로 이루어지는 동일 초점을 갖는 회전 2차 곡면의 각각에 의해 발광 소자로부터의 광이 당해 투광성 도광 부재의 광축을 따라 광방사 방향으로 반사되는 구성을 갖는 것임으로 인해, 이 투광성 도광 부재를 구성하는 중앙 볼록 렌즈 부분, 제1 통형상 도광 부분 및 제2 통형상 도광 부분 중 어느 구성 부분에 있어서도, 입사한 발광 소자로부터의 광을, 다른 구성 부분에 대해서 출사시키지 않고, 그 내부에 있어서, 광축을 따라 광방사 방향으로 도광하여, 당해 투광성 도광 부재로부터 방사시킬 수 있기 때문에, 당해 투광성 도광 부재에 의한 발광 소자로부터의 광의 배광 제어가 용이해지고, 또 경계 반사의 발생을 방지할 수 있으며, 게다가 반사경 등의 다른 부재를 개재하지 않고, 발광 소자로부터의 광을 투광성 도광 부재에 의해 도광해 방사할 수 있으며, 또 투광성 도광 부재 자체에는, 각각의 구성 부분 내에 있어서 도광로를 형성하면 되며, 복수의 구성 부분을 경계면을 통과해 지나는 것과 같은 도광로를 형성할 필요가 없는 것으로 인해, 큰 설계 자유 도가 얻어진다.

또, 투광성 도광 부재에 있어서는, 그 외주에 공기층이 존재하게 되는 제1 통형상 도광 부분의 외주면, 제2 통형상 도광 부분의 내주면 및 외주면에 의해 광을 전반사시킬 수 있기 때문에, 반사 손실의 발생을 억제할 수 있다.

따라서, 본 발명의 LED 광방사 장치에 의하면, 발광 소자로부터의 광을 높은 효율로 이용할 수 있음과 더불어, 큰 설계 자유도가 얻어지며, 피조사면에 대해서 광을 고조도로 균일하게 조사할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 상세하게 설명한다.

도 1은, 본 발명의 LED 광방사 장치의 구성의 일례를 나타내는 설명용 단면도이고, 도 2는, 도 1의 LED 광방사 장치의 광방사면을 나타내는 설명도이며, 도 3은, 도 1의 LED 광방사 장치를 구성하는 LED 패키지의 구성을 나타내는 설명도이며, 도 4는, 도 3의 LED 패키지의 정면도이고, 도 5는, 도 1의 LED 광방사 장치의 주요부를 확대해 나타내는 설명용 확대 단면도이며, 도 6은, 도 1의 LED 광방사 장치를 구성하는 투광성 도광 부재의 구조를 나타내는 설명용 분해도이다.

이 LED 광방사 장치는, 광원으로서 발광 소자(LED；Light－Emitting Diode)(21)를 구비하고, 당해 발광 소자(21)와, 광학 부재로서의 투광성 도광 부재(30)로 된 LED 패키지(20)가 기판(11) 상에 설치되어 이루어지는 구성의 것이다.

LED 패키지(20)를 구성하는 발광 소자(21)는, 기재(11A) 상에 절연층(11B)이 적층되어 있고, 이 절연층(11B) 상에 배선 패턴(도시하지 않음)이 형성되어 있는 기판(11) 상에 있어서, 기재(11A)가 노출되어 이루어진 발광 소자 배치부에 설치되어 있으며, 당해 절연층(11B) 상에 형성되어 있는 배선 패턴에 전기적으로 접속되어 있다.

이 도면의 예에 있어서, 발광 소자(21)는, 예를 들면 실리콘 수지 등의 내열성을 갖는 투명 수지로 이루어지는 반구 형상의 몰드 부재(13)에 의해 몰드되어 있다.

발광 소자(21)로서는, 자외선을 방사하는 것, 혹은 가시광을 방사하는 것 중 어느 것을 이용할 수도 있으며, 예를 들면 COS측에 따른 배광을 나타내는 LED(이하, COS 배광 LED」라고도 한다.)를 적합하게 이용할 수 있다.

그리고, LED 패키지(20)를 구성하는 투광성 도광 부재(30)는, 그 전체 형상이, 원주 형상부와 당해 원주 형상부에 연속하는 완형 형상부를 갖는 대략 완형 형상의 것이며, 원주 형상부는 대략 원통형상의 통형상 기단 부분(31)에 의해 구성되어 있고, 한편, 완형 형상부는, 대략 원주 형상의 중앙 볼록 렌즈 부분(41)과, 당해 중앙 볼록 렌즈 부분(41)의 외주에 형성된, 대략 원통형상의 제1 통형상 도광 부분(51)과, 당해 제1 통형상 도광 부분(51)의 외주에 형성된, 대략 원통형상의 제2 통형상 도광 부분(61)을 가지고 있다. 이 투광성 도광 부재(30)에 있어서는, 완형 형상부의 구성 부분의 각각에 있어서 형성되어 있는 광방사면, 구체적으로는, 중앙 볼록 렌즈 부분(41)의 반구면 형상의 광방사면(49), 제1 통형상 도광 부분(51)의 원반 형상의 광방사면(59) 및 제2 통형상 도광 부분(61)의 원반 형상의 광방사면(69)에 의해, 광방사면(39)이 형성되어 있다.

또, 투광성 도광 부재(30)에는, 광방사면(39)에 대향하는 위치에, 원주 형상부의 통형상 기단 부분(31)에 의해 반구 형상의 발광소자 수용 공간(32)이 형성되어 있다.

이 도면의 예에 있어서, 발광 소자(21)를 몰드하고 있는 몰드 부재(13)와 도광성 도광 부재(30)는, 몰드 부재(13)의 외주면과, 투광성 도광 부재(30)에 있어서의 발광소자 수용 공간(32)를 구획하는 내주면이 광학 접합됨으로써 접합되어 있다. 이것에 의해, 몰드 부재(13)와 투광성 도광 부재(30)의 경계면에 있어서는, 광의 굴절 및 반사의 발생이 억제됨으로 인해, 발광 소자(21)로부터의 광은 높은 효율로 몰드 부재(13)를 통해 투광성 도광 부재(30)에 입사하게 된다.

투광성 도광 부재(30)에는, 제1 통형상 도광 부분(51)의 외주면(52)과 제2 통형상 도광 부분(61)의 내주면(63) 사이에, 제1 통형상 도광 부분(51)을 둘러싸도록 통형상의 간격이 형성되고, 이 간격에 의해, 제1 통형상 도광 부분(51)과 제2 통형상 도광 부분(61)으로 위요(圍繞)되는 공기층 H1가 형성되어 있다.

이 공기층 H1를 구획하는 제1 통형상 도광 부분(51)의 외주면(52)은, 그 형상이, 외주에 공기층이 존재하게 되는 제2 통형상 도광 부분(61)의 외주면(62)과 함께, 회전 2차 곡면으로 되어 있고, 이들 제1 통형상 도광 부분(51)의 외주면(52)으로 이루어지는 회전 2차 곡면과, 제2 통형상 도광 부분(61)의 외주면(62)으로 이루어지는 회전 2차 곡면은, 동일 초점을 갖는 형상으로 되어 있다.

이러한 제1 통형상 도광 부분(51)의 외주면(52) 및 제2 통형상 도광 부분(61)의 외주면(62)에 있어서는, 각각, 그 외주에 공기층이 존재하기 때문에, 외 주면(52)에 의해서는 제1 통형상 도광 부분(51)에 입사한 광이 전반사되며, 또 외주면(62)에 의해서는 제2 통형상 도광 부분(61)에 입사한 광이 전반사되게 된다. 그리고, 이러한 반사광은, 각각의 회전 2차 곡면(외주면(52) 및 외주면(62))의 구성에 따른 소정의 방향으로 반사되고 광축 C를 따라 광방사 방향(도 1에 있어서의 우측)에 위치하는 광방사면(59) 또는 광방사면(69)을 향해 도광되게 된다.

이 도면의 예에 있어서, 제1 통형상 도광 부분(51)의 외주면(52)으로 이루어지는 회전 2차 곡면과, 제2 통형상 도광 부분(61)의 외주면(62)으로 이루어지는 회전 2차 곡면은, 모두 회전 방물면이며, 또, 당해 외주면(52) 및 외주면(62)의 반사광은, 각각, 투광성 도광 부재(30)의 광축 C에 평행한 방향을 향하는 평행광이 된다.

또, 공기층 H1를 구획하는 제2 통형상 도광 부분(61)의 내주면(63)은, 당해 제2 통형상 도광 부분(61)에 입사해, 외주면(62)으로 이루어지는 회전 2차 곡면(회전 방물면)에 의해서 반사되는 광을 광방사면(69)을 향해 도광할 수 있는 것과 같은 형상으로 된다.

구체적으로, 제2 통형상 도광 부분(61)의 내주면(63)은, 제2 통형상 도광 부분(61)의 외주면(62)으로부터의 반사광이 광방사면(69)에 이를 때까지의 광로(이하, 「반사광로」라고도 한다.)를　저해하지 않도록, 당해 반사광로에 평행하게 되어 있어도 되지만, 이 반사광로의 일부를 차단하도록 외측으로 넓어지는 테이퍼 형상인 것이 바람직하다.

제2 통형상 도광 부분(61)의 내주면(63)을 외측으로 넓어지는 테이퍼 형상으 로 하여, 외주면(62)으로부터의 반사광의 일부를 차단하도록 함으로써, 이 내주면(63)에 의해 외주면(62)에 있어서 반사되는 광 중 제2 통형상 도광 부분(61) 내에 있어서 직선적으로 광방사면(69)에 이를 수 있는 방향 이외의 방향을 향하는 광을 반사하기 위한 반사면이 형성되고, 이 반사면에 있어서는, 그 외주에 공기층 H1가 존재하고 있기 때문에, 입사된 광이 전반사되게 된다.

이 도면의 예에 있어서, 도 5에 상세히 나타내는 바와 같이, 제2 통형상 도광 부분(61)의 내주면(63)은, 제1 테이퍼면(63A)과 당해 제1 테이퍼면(63A)보다 작은 경사 각도를 갖는 제2 테이퍼면(63B)에 의해 구성되어 있고, 이들 중 제2 테이퍼면(63B)에 의해 반사면이 형성되어 있다.

제2 통형상 도광 부분(61)의 내주면(63)에 있어서의 제2 테이퍼면(63B)에 의해 형성되는 반사면은, 그 경사 각도 α가, 당해 제2 통형상 도광 부분(61)의 광방사면(69)으로부터 방사되는 광, 구체적으로는, 당해 제2 테이퍼면(63B)으로 이루어지는 반사면에 의해 가상선(가)와 이루는 각 β(= 2α)로 광방사면(69)을 향해 반사되고 당해 광방사면(69)으로부터 방사되는 광의 가상선(가)과 이루는 각 γ가 20도 이하가 되도록, 하기의 식 (1)의 조건을 충족시키는 것이 바람직하다. 이 식 (1)에 있어서, n은, 투광성 도광 부재(30)를 구성하는 재료의 굴절률이다.

이 경우, 가상선(가)는, 제2 통형상 도광 부분(61)의 외주면(62)에 있어서 반사되는 광의 반사광로에 평행한 선분이며, 이 도면의 예에 있어서는, 투광성 도광 부재(30)의 광축 C에 평행이 된다.

[수학식 1]

식 (1)

또, 투광성 도광 부재(30)에 있어서는, 제1 통형상 도광 부분(51)의 내주면(53)은, 당해 제1 통형상 도광 부분(51)에 있어서의 광방사면(59), 및 중앙 볼록 렌즈 부분(41)에 있어서의 광방사면(49)으로부터 방사되는 광의 광로를 저해하는 일이 없는 것과 같은 형상으로 된다.

이 도면의 예에 있어서, 제1 통형상 도광 부분(51)의 내주면(53)은, 광축 C에 평행으로 되어 있고, 당해 내주면(53)에 의해 중앙 볼록 렌즈 부분(41)의 광방사면(49)으로부터 방사되는 광을 통과시키기 위한 원주 형상의 공간이 구획되어 있다.

이와 같은 구성의 투광성 도광 부재(30)는, 예를 들면 통형상 기단부(31)와 제2 통형상 도광 부분(61)을 형성하기 위한 제1 구조체(70)와, 중앙 볼록 렌즈 부분(41)과 제1 통형상 도광 부분(51)을 형성하기 위한 제2 구조체(80)를 조합하여 접합함으로써 제작할 수 있다.

투광성 도광 부재(30)를 형성하기 위한 제1 구조체(70)는, 전체 형상이 대략 완형 형상의 완형 형상체이고, 통형상 기단부(31)와 제2 통형상 도광 부분(61)을 가지며, 내부에, 제2 구조체(80)를 수용함과 함께, 발광소자 수용 공간(32) 및 공기층 H1를 형성하기 위한 기둥 형상의 내부 공간(71)이 형성되어 이루어지는 것이다.

이 제1 구조체(70)의 내부 공간(71)은, 발광소자 수용 공간(32)을 구획하기 위한 곡형상 형성면(71A)과, 당해 곡형상 형성면(71A)에 연속하는, 제2 구조체(80)의 접합면 및 제2 통형상 도광 부분(61)의 내주면(63)에 있어서의 제1 테이퍼면(63A)을 형성하기 위한 테이퍼 형상 형성면(71B)과, 당해 테이퍼 형상 형성면(71B)에 연속하는, 제2 통형상 도광 부분(61)의 내주면(63)에 있어서의 제2 테이퍼면(63B)에 의해 구획되어 있다.

그리하여, 테이퍼 형상 형성면(71B)을 구성하는 테이퍼면은, 제2 통형상 도광 부분(61)에 입사한 광이 외주면(62)에 이를 때까지의 어느 도광로 상에도, 제1 구조체(70)와 제2 구조체(80)의 경계면(구체적으로는, 제1 구조체(70)의 테이퍼 형상 형성면(71B)과 후술의 제2 구조체(80)의 접합면(82)의 접합에 의해 형성되는 경계면)이 위치하는 일이 없도록, 즉 도광로와 경계면이 교차하는 일이 없도록, 그 경사 각도가 설정되어 있다.

구체적으로는, 제2 통형상 도광 부분(61)의 외주면(62)에 이르는 광의 도광로 중 가장 중심측에 형성되는 도광로(가장 가상선(가)(도 5 참조)로 이루는 각도가 작아지는 광의 도광로이며, 도 3에 있어서의 L3로 나타나는 광의 광로에 관련된 도광로)를 따르도록 테이퍼 형상 형성면(71B)의 경사 각도가 설정된다.

또, 제2 구조체(80)는, 그 외관 형상이 대략 완형 형상의 통형상체로서, 중앙 볼록 렌즈 부분(41)과 제1 통형상 도광 부분(51)을 갖는 것이다.

이 제2 구조체(80)는, 그 저면에 의해, 발광소자 수용 공간(32)을 구획하기 위한 발광소자 수용 공간 구획용면(81)이 형성되어 있고, 또, 그 외주면은, 제1 구조체(70)와의 접합면을 형성하기 위한 테이퍼면으로 이루어지는 접합면(82)과, 당 해 접합면(82)보다 작은 경사 각도를 가지는 테이퍼면으로 이루어지는, 제1 통형상 도광 부분(51)의 외주면(52)에 의해 구성되어 있다.

또한, 접합면(82)을 구성하는 테이퍼면은, 접합되게 되는 제1 구조체(70)의 테이퍼 형상 형성면(71B)과 동일한 경사 각도를 갖고 있다.

구체적으로, 투광성 도광 부재(30)는, 제1 구조체(70)와 제2 구조체(80)를 준비하고, 제1 구조체(70)의 내부 공간(71) 내에, 제2 구조체(80)를 삽입해, 축을 일치시킨 상태에 있어서, 제2 구조체(80)의 접합면(82)을, 제1 구조체(70)의 테이퍼 형상 형성면(71B)에 있어서의 접합면을 형성하기 위한 부분(도 6에 있어서, 좌측 부분)에 맞닿게 하고 점접합에 의해 접합부 S1를 형성해 고정함과 동시에, 제2 구조체(80)의 외주면(52)에 있어서의, 광방사면(59)측의 주연부(도 6에 있어서, 우단 주연부)와, 제1 구조체(70)의 제2 테이퍼면(63B)에 있어서의, 광방사면(69)측의 주연부(도 6에 있어서, 우단 주연부)를 점접합함으로써 접합부 S2를 형성해 고정하는 것에 의해, 투광성 도광 부재(30)가 제작된다.

이와 같은 구성의 투광성 도광 부재(30)는, 굴절률이 1.4 이상인 재료로 이루어지는 것이 바람직하고, 구체적으로는, 투명 아크릴(PMMA : 폴리메틸메타크릴레이트) 수지 및 폴리카보네이트 수지 등을 예로 들 수 있다.

또, 투광성 도광 부재(30)의 통형상 기단 부분(31)에는, 그 외주면에, 광흡수층(15)이 설치되어 있는 것이 바람직하다.

광흡수층(15)의 재질로서는, 예를 들면 흑색 필름 및 흑색 도료 등을 들 수 있다.

LED 광방사 장치의 구체적인 구성의 일례로서는, 발광 소자(21)로서 COS 배광 LED가 이용되고, 투광성 도광 부재(30)로서 굴절률 1.485의 PMMA 수지로 이루어지는 것이 이용되고 있으며, 또, 그 치수가, 발광 소자(21)는, 외경이 1mm 각이며, 투광성 도광 부재(30)는, 중앙 볼록 렌즈 부분(41)에 관계된 광방사면(49)의 외경 M1이 3.6mm, 제1 통형상 도광 부분(51)에 관계된 광방사면(59)의 외경 M2가 6.2 mm, 제2 통형상 도광 부분(61)에 관계된 광방사면(69)의 외경 M3이 11mm인 것을 들 수 있다.

이상과 같은 구성을 갖는 LED 광방사 장치에 있어서는, 광원인 발광 소자(21)가 발광됨으로써, 당해 발광 소자(21)로부터의 광이, 몰드 부재(13)를 통해 투광성 도광 부재(30)에 입사되고, 당해 투광성 도광 부재(30)에 의해 도광되어 광방사면(39)으로부터 방사되게 된다.

그리고, 이 LED 광방사 장치에 있어서는, 투광성 도광 부재(30)가, 중앙 볼록 렌즈 부분(41)과 함께, 복수의 통형상 도광 부분, 구체적으로는 제1 통형상 도광 부분(51) 및 제2 통형상 도광 부분(61)을 가지며, 제1 통형상 도광 부분(51)의 외주면(52) 및 제2 통형상 도광 부분(61)의 외주면(62)으로 이루어지는 동일 초점을 갖는 회전 방물면의 각각에 의해 발광 소자(21)로부터의 광이 광축을 따라 광방사 방향으로 반사되는 구성을 가지는 것임으로 인해, 몰드 부재(13)를 통해 투광성 도광 부재(30)에 입사된 발광 소자(21)로부터의 광은, 당해 투광성 도광 부재(30)의 광방사면(39)을 구성하는 각 구성 부분, 구체적으로는, 광방사면(49)에 관계된 중앙 볼록 렌즈 부분(41), 광방사면(59)에 관계된 제1 통형상 도광 부분(51) 및 광 방사면(69)에 관계된 제2 통형상 도광 부분(61) 중 어느 것에 의해 도광되어 광방사면(39)으로부터 방사된다.

구체적으로는, 발광 소자(21)로부터의 광 중 당해 발광 소자(21)의 개구 반각(발광 소자(21)의 중심축에 대한 각도) 20도 이하의 범위 방향인 광은, 광로 L1로 나타내는 바와 같이, 중앙 볼록 렌즈 부분(41)에 입사해, 광방사면(49)을 향해서 직선적으로 유도되어 당해 광방사면(49)으로부터 방사되게 된다.

또, 발광 소자(21)로부터의 광 중 당해 발광 소자(21)의 개구 반각 20도를 넘으며 70도 이하의 범위 방향인 광은, 그 일부가, 광로 L2로 나타내는 바와 같이, 제1 통형상 도광 부분(51)에 입사하고, 회전 방물면으로 이루어지는 외주면(52)으로 반사됨으로써 광방사면(59)을 향해 유도되어 당해 광방사면(59)으로부터 방사된다. 또 나머지의 일부는, 광로 L3로 나타내는 바와 같이, 제2 통형상 도광 부분(61)에 입사해, 회전 방물면으로 이루어지는 외주면(62)으로 반사되어 그 반사광의 일부(예를 들면, 도 1에 있어서의 광로 L3－1)는 광방사면(69)을 향해 유도되고, 다른 일부(예를 들면, 도 1에 있어서의 광로 L3－2)는 내주면(63)에 있어서의 제2 테이퍼면(63B)으로 반사됨으로써 광방사면(69)을 향해 유도되며, 그 모두가 당해 광방사면(69)으로부터 방사되는 것이 된다.

그리하여, 이 LED 광방사 장치에 있어서는, 발광 소자(21)로부터의 광 중 당해 발광 소자(21)의 개구 반각 70도 이하의 범위 방향인 광이 투광성 도광 부재(30)에 도광되고 광방사면(39)으로부터 방사되게 되지만, 발광 소자(21)로서 COS 배광 LED를 이용함으로써, 이 COS 배광 LED로 이루어지는 발광 소자(21)는, 개구 반각 70도를 넘는 범위 방향으로 방사되는 광의 비율(광량)이 작은 것이기 때문에, 발광 소자(21)로부터의 광을, 80% 매우 높은 이용률로 이용할 수 있다.

이와 같이, 투광성 도광 부재(30)를 구성하는 중앙 볼록 렌즈 부분(41), 제1 통형상 도광 부분(51) 및 제2 통형상 도광 부분(61) 중 어느 구성 부분에 있어서도, 입사한 발광 소자(21)로부터의 광을, 다른 부분에 대해서 출사시키지 않고, 그 내부에 있어서, 당해 투광성 도광 부재(30)의 광축 C를 따라 광방사 방향으로 도광하고, 광방사면으로부터 방사시킬 수 있기 때문에, 당해 투광성 도광 부재(30)에 의한 발광 소자(21)로부터의 광의 배광 제어가 용이해지며, 또 경계 반사의 발생을 방지할 수 있다. 게다가, 반사경 등의 다른 부재를 개재하지 않고, 발광 소자(21)로부터의 광을 투광성 도광 부재(30)에 의해 도광하여 방사할 수 있으며, 또 투광성 도광 부재(30) 자체에는, 각각의 구성 부분 내에 있어서 도광로를 형성하면 되고, 복수의 구성 부분을 분계면을 통과해 지나는 것과 같은 도광로를 형성할 필요가 없는 것으로 인해, 큰 설계 자유도가 얻어진다.

또, 투광성 도광 부재(30)에 있어서는, 그 외주에 공기층이 존재하게 되는 제1 통형상 도광 부분(51)의 외주면(52), 제2 통형상 도광 부분(61)의 내주면(63)에 있어서의 제2 테이퍼면(63B) 및 외주면(62)에 의해 광을 전반사시킬 수 있기 때문에, 반사 손실의 발생을 억제할 수 있다.

또한, 발광 소자(21)로부터의 광 중, 저각도의 광과 비교해 광도가 작은 고각도의 광의 이용이 억제됨으로 인해, 광방사면(39)으로부터 방사되는 광이 조사되게 되는 피조사면에 있어서, 고조도 및 조도의 균일성을 얻을 수 있다.

따라서, 이 LED 광방사 장치에 의하면, 발광 소자로부터의 광을 높은 효율로 이용할 수 있음과 더불어, 큰 설계 자유도가 얻어지고, 또 LED 패키지(20)로부터 방사되는 광에 높은 균일성이 얻어지는 것으로 인해, 피조사면에 대해서 광을 고조도로 균일하게 조사할 수 있다.

또, 이 LED 광방사 장치에 있어서는, 통형상 기단 부분(31)의 외주면에 광흡수층(15)이 설치되어 있고, 발광 소자(21)로부터의 광 중 투광성 도광 부재(30)에 입사한 것이 광방사면(39)으로부터의 방사되지 않는 광, 구체적으로는 발광 소자(21)의 개구 각도 70도를 넘는 범위 방향의 광을, 당해 광흡수층(15)에 의해 흡수할 수 있기 때문에, 통형상 기단 부분(31)으로부터 광이 방사되는 것에 기인하는 미광(迷光)의 발생을 방지할 수 있다.

또한, 이 LED 광방사 장치에 있어서는, 투광성 도광 부재(30)가, 제1 구조체(70)와, 제2 구조체(80)가 조합되어 이루어지는 것이지만, 제1 구조체(70)가 통형상 기단부(31), 및 제2 통형상 도광 부분(61)을 갖는 것이고, 한편, 제2 구조체(80)가 중앙 볼록 렌즈 부분(41) 및 제1 통형상 도광 부분(51)을 갖는 것이며, 이들을 조합함으로써 형성되는 경계면이, 투광성 도광 부재(30) 내에 형성되는 도광로와 교차하지 않도록, 당해 도광로를 따르는 것임으로 인해, 이 제1 구조체(70)와 제2 구조체(80)의 경계면의 전역을 광접합할 필요가 없으며, 접합부 S1, S2를 점 형상으로 할 수 있기 때문에, 그 제조가 매우 용이하고, 또, 제1 구조체(70)와 제2 구조체(80)의 경계면을 도광로를 따라 형성하면 되는 것으로 인해, 이들 구조체의 설계도 용이해진다.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 LED 광방사 장치는, 특히 넓은 면적을 가지는 피조사면에 대해서 광을 조사하기 위한 장치, 구체적으로는, 레지스터 조사용 광원 장치 등으로서 적합하게 이용할 수 있다.

구체적으로는, 도 7 및 도 8에 나타내는 바와 같이, 발광 소자(21)와 투광성 도광 부재(30)로 이루어지는 LED 패키지(20)를 복수(도 7 및 도 8의 예에 있어서는, ((2×30) + 29)개) 구비하고, 이들 복수의 LED 패키지(20)가 공통의 기판(11) 상에 배치되어 이루어지는 구성을 가지며, 이 공통의 기판(11) 상에 설치된 복수의 발광 소자(21)를 면 형상(띠형상) 광원으로 하여 형성되는 것을 들 수 있다.

도 7에 있어서, 17은, 멀티 렌즈, 18은, 콘덴서 렌즈, 19는, 콜리메이터 렌즈이다. 또, 동 도면에 있어서는, 기판(11)이 도시되어 있지 않다.

이러한 복수의 LED 패키지(20)를 구비한 LED 광방사 장치에 있어서는, 당해 복수의 LED 패키지(20)의 각각으로부터 방사되는 광에 높은 균일성이 얻어지는 것으로 인해, 넓은 면적을 갖는 피조사면에 대해서 균일하게 광을 조사할 수 있음과 더불어, 당해 피조사면에 있어서 높은 조도를 얻을 수 있다.

또, 통형상 기단 부분(31)에 광흡수층(15)이 설치되어 있음으로써, 당해 통형상 기단 부분(31)으로부터 인접하는 다른 LED 패키지(20)에 대해서 광이 조사되고, 이 광의 조사에 따라 LED 패키지(20)가 과열되는 것을 방지할 수 있기 때문에, 복수의 발광 소자(21)가 발광하는 것에 수반해 발생하는 열에 의해 장치 자체가 과열되는 것을 억제할 수 있다.

이하, 본 발명의 LED 광방사 장치에 대해 구체적으로 설명했지만, 본 발명은 이상의 예로 한정되는 것이 아니며, 여러 가지의 변경을 추가할 수 있다.

예를 들면, 투광성 도광 부재는, 제1 통형상 도광 부분의 외주면과 제2 통형상 도광 부분의 외주면이 모두 동일 초점을 갖는 회전 2차 곡면이며, 이러한 회전 2차 곡면의 각각이 발광 소자로부터의 광을 당해 투광성 도광 부재의 광축을 따라 광방사 방향으로 반사할 수 있는 구성을 가지는 것이면, 당해 회전 2차 곡면은, 도 1에 관련된 투광성 도광 부재(30)를 갖는 것과 같은 회전 방물면으로 한정되지 않고, 예를 들면 도 9에 나타내는 바와 같이, 회전 타원면이어도 된다.

이 경우, 도 9의 LED 광방사 장치는, 회전 2차 곡면으로서 회전 타원면을 갖는 투광성 도광 부재(90)를 구비하고 있는 것 이외는, 도 1에 관련된 LED 광방사 장치와 동일한 구성을 갖는 것이며, 당해 투광성 도광 부재(90)는, 제1 통형상 도광 부분(91)의 외주면(91A)과 제2 통형상 도광 부분(92)의 외주면(92A)이 모두 동일 초점을 갖는 회전 타원면인 것 이외는, 도 1에 관련된 투광성 도광 부재(30)와 동일한 구성을 가지는 것이다.

도 9에 있어서, L1은, 중앙 볼록 렌즈 부분(41)에 입사해 광방사면(49)으로부터 방사되는 광의 광로이고, L2는, 제1 통형상 도광 부분(91)에 입사해 외주면(91A)에 의해 반사되어 광방사면(91B)으로부터 방사되는 광의 광로이며, L3은, 제2 통형상 도광 부분(92)에 입사해 외주면(92A)에 의해 반사되어 광방사면(92B)으로부터 방사되는 광의 광로이다. 또, 곡선(나)는, 제1 통형상 도광 부분(91)에 있어서의 외주면(91A)에 관계되는 회전 2차 곡면(회전 타원면)을 연장한 가상선이며, 곡선(다)는, 제2 통형상 도광 부분(92)에 있어서의 외주면(92A)에 관계되는 회전 2 차 곡면(회전 타원면)을 연장한 가상선이다.

이와 같은 구성의 투광성 도광 부재(90)를 구비한 LED 광방사 장치에 의해서도, 도 1의 LED 광방사 장치와 동일하게 하여 발광 소자(21)로부터의 광을 높은 효율로 이용할 수 있음과 더불어, 큰 설계 자유도가 얻어지며, 피조사면에 대해서 광을 고조도로 균일하게 조사할 수 있다.

또, 투광성 도광 부재는, 중앙 볼록 렌즈 부분, 제1 통형상 도광 부분 및 제2 통형상 도광 부분을 갖는 것이면 되고, 이러한 구성 부분 외에, 그 외의 구성 부분, 예를 들면 도 10에 나타내는 바와 같이, 제2 통형상 도광 부분(61)의 외주에, 제3 통형상 도광 부분(96)이 형성되어 이루어지는 구성을 갖는 것이어도 된다.

이 때, 도 10의 LED 광방사 장치는, 제3 통형상 도광 부분(96)을 갖는 투광성 도광 부재(95)를 구비하고 있는 것, 및 통형상 기단 부분(31)의 외주면에 광흡수층(15)이 설치되어 있지 않은 것 이외는, 도 1에 관련된 LED 광방사 장치와 동일한 구성을 가지는 것이며, 당해 투광성 도광 부재(95)는, 제3 통형상 도광 부분(96)을 갖는 것인 것 이외는, 도 1에 관련된 투광성 도광 부재(30)와 동일한 구성을 가지는 것이다.

이 투광성 도광 부재(95)에 있어서, 제3 통형상 도광 부분(96)은, 기본적으로, 제2 통형상 도광 부분(61)과 동일 구조를 갖고 있다.

구체적으로, 투광성 도광 부재(95)에 있어서는, 제1 통형상 도광 부분(51)과 제2 통형상 도광 부분(61) 사이에 공기층 H1가 형성되어 있음과 동시에, 제2 통형상 도광 부분(61)의 외주면(62)과 제3 통형상 도광 부분(96)의 내주면(97B) 사이 에, 제2 통형상 도광 부분(61)을 둘러싸도록 통형상의 간격이 형성되고, 이 간격에 의해, 제2 통형상 도광 부분(61)과 제3 통형상 도광 부분(96)으로 위요되는 공기층 H2가 형성되어 있다.

또, 공기층 H2를 구획하는 제3 통형상 도광 부분(96)의 내주면(97B)은, 외측으로 넓어지는 테이퍼 형상으로 되어 있고, 이 내주면(97B)에 의해, 당해 제3 통형상 도광 부분(96)의 외주면(97A)에 있어서 반사되는 광 중 당해 제3 통형상 도광 부분(96) 내에 있어서 직선적으로 광방사면(99)에 이를 수 있는 방향 이외의 방향을 향하는 광을 전반사하기 위한 반사면이 형성되어 있다. 또한, 그 외주에 공기층이 존재하게 되는 제3 통형상 도광 부분(96)의 외주면(97A)은, 회전 2차 곡면(도면의 예에 있어서는, 회전 방물면)으로 되어 있고, 이 제3 통형상 도광 부분(96)의 외주면(97A)으로 이루어지는 회전 2차 곡면은, 제1 통형상 도광 부분(51)의 외주면(52)으로 이루어지는 회전 2차 곡면 및 제2 통형상 도광 부분(61)의 외주면(62)으로 이루어지는 회전 2차 곡면과 동일 초점을 가지며, 발광 소자(21)로부터의 광을 투광성 도광 부재(95)의 광축을 따라 광방사 방향으로 반사할 수 있는 형상으로 되어 있다.

도 10에 있어서, L1은, 중앙 볼록 렌즈 부분(41)에 입사해 광방사면(49)으로부터 방사되는 광의 광로이며, L2는, 제1 통형상 도광 부분(51)에 입사해 외주면(52)에 의해 반사되어 광방사면(59)으로부터 방사되는 광의 광로이고, L3은, 제2 통형상 도광 부분(61)에 입사해 외주면(62)에 의해 반사되어 광방사면(69)으로부터 방사되는 광의 광로이며, L4는, 제3 통형상 도광 부분(96)에 입사해 외주면(97A)에 의해 반사되고, 필요에 따라서 내주면(97B)에 의해 반사되어 광방사면(99)으로부터 방사되는 광의 광로이다.

이러한 투광성 도광 부재(95)를 구비한 LED 광방사 장치에 의해서도, 도 1의 LED 광방사 장치와 동일하게 하여 발광 소자(21)로부터의 광을 높은 효율로 이용할 수 있음과 더불어, 큰 설계 자유도가 얻어지며, 피조사면에 대해서 광을 고조도로 균일하게 조사할 수 있다.

또, 투광성 도광 부재에 있어서, 제1 통형상 도광 부분의 내주면의 형상은, 전술과 같이, 당해 제1 통형상 도광 부분의 광방사면, 및 중앙 볼록 렌즈 부분의 광방사면으로부터 방사되는 광의 광로를 저해하는 형상을 갖는 것이 아니면 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 계단 형상이어도 된다.

또, LED 광방사 장치는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 발광 소자(21)가 몰드 부재(13)에 의해 몰드되어 있고, 당해 몰드 부재(13)와 투광성 도광 부재(30)가 광접합돠어 이루어지는 구성을 갖는 것에 한정되지 않고, 예를 들면, 발광 소자로서 발열량이 큰 것을 이용할 경우에는, 투광성 도광 부재의 내열성을 감안해, 투광성 도광 부재가 발광 소자와 일정 공간(공기층)을 개재해 배치되는 구성을 갖는 것이어도 된다.

도 1은 본 발명의 LED 광방사 장치의 구성의 일례를 나타내는 설명용 단면도이다.

도 2는 도 1의 LED 광방사 장치의 광방사면을 나타내는 설명도이다.

도 3은 도 1의 LED 광방사 장치를 구성하는 LED 패키지의 구성을 나타내는 설명도이다.

도 4는 도 3의 LED 패키지의 정면도이다.

도 5는 도 1의 LED 광방사 장치의 주요부를 확대해 나타내는 설명용 확대 단면도이다.

도 6은 도 1의 LED 광방사 장치를 구성하는 투광성 도광 부재의 구조를 나타내는 설명용 분해도이다.

도 7은 본 발명의 LED 광방사 장치를 레지스터 조사용 광원 장치로서 이용하는 경우의 구성의 일례를 나타내는 설명용 사시도이다.

도 8은 도 7의 LED 광방사 장치의 정면도이다.

도 9는 본 발명의 LED 광방사 장치의 구성의 다른 예를 나타내는 설명용 단면도이다.

도 10은 본 발명의 LED 광방사 장치의 구성의 또 다른 예를 나타내는 설명용 단면도이다.

도 11은 종래의 LED 광방사 장치의 구성을 나타내는 설명용 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11 : 기판 11A : 기재

11B : 절연층 13 : 몰드 부재

15 : 광흡수층 17 : 멀티 렌즈

18 : 콘덴서 렌즈 19 : 콜리메이터 렌즈

20 : LED 패키지 21 : 발광 소자

30 : 투광성 도광 부재 31 : 통형상 기단 부분

32 : 발광소자 수용 공간 39 : 광방사면

41 : 중앙 볼록 렌즈 부분 49 : 광방사면

51 : 제1 통형상 도광 부분 52 : 외주면

53 : 내주면 59 : 광방사면

61 : 제2 통형상 도광 부분 62 : 외주면

63 : 내주면 63A : 제1 테이퍼면

63B : 제2 테이퍼면 69 : 광방사면

70 : 제1 구조체 71 : 내부 공간

71A : 곡형상 형성면 71B : 테이퍼 형상 형성면

80 : 제2 구조체 81 : 발광소자 수용 공간 구획용면

82 : 접합면 90 : 투광성 도광 부재

91 : 제1 통형상 도광 부분 91A : 외주면

91B : 광방사면 92 : 제2 통형상 도광 부분

92A : 외주면 92B : 광방사면

95 : 투광성 도광 부재 96 : 제3 통형상 도광 부분

97A : 외주면 97B : 내주면

99 : 광방사면 101 : 기판

101A : 기재 101B : 절연층

101C : 배선 패턴 103 : 광학 부재

104 : 제1 광학부 105 : 제2 광학부

105A : 광방사면 106 : 제3 광학부

106A : 광방사면 106B : 반사면

107 : 와이어 108 : 반사경

108A : 반사면 H1, H2 : 공기층

S1, S2 : 접합부

Claims

발광 소자와, 투광성 도광 부재를 구비하고,

상기 발광 소자는 몰드 부재에 의해 몰드되고, 당해 몰드 부재와 상기 투광성 도광 부재는 광학 접합되는 것에 의해 접합되어 있으며,

상기 투광성 도광 부재는, 중앙 볼록 렌즈 부분과, 당해 중앙 볼록 렌즈 부분의 외주에 형성된 제1 통형상 도광 부분과, 당해 제1 통형상 도광 부분의 외주에, 당해 제1 통형상 도광 부분과 겹치도록 형성된 제2 통형상 도광 부분을 가지고 이루어지며,

상기 제1 통형상 도광 부분의 외주면과 상기 제2 통형상 도광 부분의 외주면이 모두 동일 초점을 갖는 회전 2차 곡면이며,

상기 제1 통형상 도광 부분 및 제2 통형상 도광 부분의 회전 2차 곡면의 각각에 의해 발광 소자로부터의 광이 당해 투광성 도광 부재의 광축을 따라 광방사 방향으로 반사되며,

상기 발광 소자로부터 상기 제1 통형상 도광 부분 및 제2 통형상 도광 부분에 입사한 광 중, 개구 반각이 작은 광은 제1 통형상 도광 부분의 외주면에서 반사하도록 당해 제1 통형상 도광 부분을 구성함과 함께, 제1 통형상 도광 부분의 외주면에서 반사하는 광보다도 큰 개구 반각을 가진 광은, 제2 통형상 도광 부분의 외주면에서 반사하도록, 제2 통형상 도광 부분을 구성한 것을 특징으로 하는 LED 광방사 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 제1 통형상 도광 부분의 외주면과, 상기 제2 통형상 도광 부분의 내주면 사이에 공기층이 형성된 것을 특징으로 하는 LED 광방사 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 투광성 도광 부재는, 제2 통형상 도광 부분을 형성하는 제1 구조체와, 중앙 볼록 렌즈 부분 및 제1 통형상 도광 부분을 형성하는 제2 구조체가, 조합되어 접합된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 LED 광방사 장치.
청구항 2에 있어서,

상기 투광성 도광 부재를 구성하는 제2 통형상 도광 부분의 내주면이, 당해 제2 통형상 도광 부분의 외주면에서 반사된 광의 일부를 차단하도록 외측으로 넓어지는 테이퍼 형상인 것을 특징으로 하는 LED 광방사 장치.