WO2013157243A1

WO2013157243A1 - 光束制御部材、発光装置および照明装置

Info

Publication number: WO2013157243A1
Application number: PCT/JP2013/002550
Authority: WO
Inventors: 恭平山田; 紀之河原
Original assignee: 株式会社エンプラス
Priority date: 2012-04-17
Filing date: 2013-04-16
Publication date: 2013-10-24
Also published as: CN104379992A; JP6181389B2; JP2014130311A; EP2840304A1; CN104379992B; US9329322B2; EP2840304A4; US20150070930A1

Abstract

　本発明の光束制御部材（２００）は、入射面（２１０）と、入射面（２１０）を挟んで発光素子と対向する位置に形成された全反射面（２２０）と、入射面（２１０）および全反射面（２２０）を挟んで相対する位置に入射面（２１０）および全反射面（２２０）から離れるにつれて断面積が小さくなるようにそれぞれ形成された２つの導光部（２３０）と、２つの導光部（２３０）のそれぞれの外面に形成された２つの出射面（２４０）と、を有する。

Description

光束制御部材、発光装置および照明装置

　本発明は、発光素子から出射された光の進行方向を制御する光束制御部材、前記光束制御部材を有する発光装置、および前記発光装置を有する照明装置に関する。

　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電球やＬＥＤ蛍光管など）が、電球や蛍光管などに代わる照明装置として使用されるようになってきた。ＬＥＤ蛍光管としては、基板上に複数のＬＥＤを所定間隔で配置し、これらのＬＥＤを覆うようにカバーを配置したものが一般的である（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第２００９／１５１０２６号

　しかしながら、従来のＬＥＤ蛍光管には、各ＬＥＤに対応する輝点がカバーを通しても見えてしまい、輝度ムラが大きいという問題がある。このような輝点を目立たなくするためには、ＬＥＤの数を増やしたり、カバーの光透過率を低下させたりすることが考えられるが、これらの手段は省エネルギーの観点から好ましくない。

　本発明の目的は、発光素子およびカバーを有する照明装置（例えば、ＬＥＤ蛍光管）に適用した場合に、少数の発光素子でカバーに均一に光を照射できるように、発光素子から出射された光の配光を制御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、本発明の目的は、この光束制御部材を有する発光装置、およびこの発光装置を有する照明装置を提供することでもある。

　本発明の光束制御部材は、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、発光素子から出射された光の少なくとも一部を入射する入射面と、前記入射面を挟んで前記発光素子と対向する位置に形成され、前記入射面から入射した光の一部を、前記発光素子の光軸と略垂直であり、かつ互いに反対向きである２つの方向に反射させる全反射面と、前記入射面および前記全反射面を挟んで相対する位置に、前記入射面から入射した光の一部および前記全反射面で反射した光を前記入射面および前記全反射面から離れる方向にそれぞれ導光する２つの導光部と、前記２つの導光部のそれぞれの外面に形成され、前記導光部により導光された光をそれぞれ外部に出射する２つの出射面とを有する。

　本発明の発光装置は、本発明の光束制御部材と、前記入射面と対向する位置に配置された発光素子とを有する。

　本発明の照明装置は、本発明の発光装置と、前記発光装置を覆うように前記発光装置に対して空気層を介して配置されたカバーとを有する。

　本発明によれば、エネルギー効率がよく、かつ輝度ムラが小さい照明装置（例えば、ＬＥＤ蛍光管）を提供することができる。

図１Ａは、実施の形態１の照明装置の平面図であり、図１Ｂは、実施の形態１の照明装置の正面図であり、図１Ｃは、実施の形態１の照明装置の側面図である。図２Ａは、図１Ａに示されるＡ－Ａ線の断面図であり、図２Ｂは、図２Ａに示されるＢ－Ｂ線の断面図であり、図２Ｃは、図２Ａにおいて破線で囲まれた領域の部分拡大断面図である。図３Ａは、実施の形態１の光束制御部材の正面図であり、図３Ｂは、実施の形態１の光束制御部材の平面図であり、図３Ｃは、実施の形態１の光束制御部材の底面図であり、図３Ｄは、実施の形態１の光束制御部材の側面図であり、図３Ｅは、図３Ｂに示されるＣ－Ｃ線の断面図であり、図３Ｆは、図３Ｂに示されるＤ－Ｄ線の断面図であり、図３Ｇは、図３Ｂに示されるＥ－Ｅ線の断面図である。図４Ａ～Ｅは、全反射面の形状を説明するための図である。図５Ａは、実施の形態１の光束制御部材内の光路を示す模式図（正面図）であり、図５Ｂは、実施の形態１の光束制御部材内の光路を示す模式図（底面図）である。図６Ａは、実施の形態１の光束制御部材内の光路を示す模式図（正面図）であり、図６Ｂは、実施の形態１の光束制御部材内の光路を示す模式図（底面図）である。実施の形態１の照明装置の正面の照度分布のシミュレーション結果を示すグラフである。図８Ａは、カバーの一部を除去した実施の形態２の照明装置の平面図であり、図８Ｂは、カバーの一部を除去した実施の形態２の照明装置の正面図であり、図８Ｃは、図８Ｂにおいて破線で囲まれた領域の拡大図である。図９Ａは、実施の形態２の光束制御部材の正面図であり、図９Ｂは、実施の形態２の光束制御部材の平面図であり、図９Ｃは、実施の形態２の光束制御部材の底面図であり、図９Ｄは、実施の形態２の光束制御部材の側面図であり、図９Ｅは、図９Ｂに示されるＧ－Ｇ線の断面図であり、図９Ｆは、図９Ｂに示されるＨ－Ｈ線の断面図であり、図９Ｇは、図９Ｂに示されるＩ－Ｉ線の断面図である。図１０Ａは、実施の形態２の光束制御部材内の光路を示す模式図（正面図）であり、図１０Ｂは、実施の形態２の光束制御部材内の光路を示す模式図（底面図）である。実施の形態２の照明装置の正面の照度分布のシミュレーション結果を示すグラフである。図１２Ａは、カバーの一部を除去した実施の形態３の照明装置の正面図であり、図１２Ｂは、実施の形態３の光束制御部材の正面図であり、図１２Ｃは、実施の形態３の光束制御部材の平面図であり、図１２Ｄは、実施の形態３の光束制御部材の底面図であり、図１２Ｅは、図１２Ｃに示されるＪ－Ｊ線の断面図である。図１３Ａは、実施の形態３の光束制御部材の左側面図であり、図１３Ｂは、実施の形態３の光束制御部材の右側面図であり、図１３Ｃは、図１２Ｃに示されるＫ－Ｋ線の断面図であり、図１３Ｄは、図１２Ｃに示されるＬ－Ｌ線の断面図であり、図１３Ｅは、図１２Ｃに示されるＭ－Ｍ線の断面図である。図１４Ａは、カバーの一部を除去した実施の形態４の照明装置の正面図であり、図１４Ｂは、実施の形態４の光束制御部材の正面図であり、図１４Ｃは、実施の形態４の光束制御部材の平面図であり、図１４Ｄは、図１４Ｃに示されるＮ－Ｎ線の断面図である。図１５Ａは、実施の形態４の散乱部材の正面図であり、図１５Ｂは、実施の形態４の散乱部材の平面図であり、図１５Ｃは、実施の形態４の散乱部材の底面図であり、図１５Ｄは、実施の形態４の散乱部材の側面図である。図１６Ａは、光軸を含む光束制御部材の長軸方向の断面において、発光面の一方の端部から出射し、全反射面を透過する光の光軸に対する角度を示した図であり、図１６Ｂは、全反射面から出射した光の光軸に対する出射範囲を示した図であり、図１６Ｃは、散乱部材から出射した光の光軸に対する出射範囲を示した図である。図１７は、実施の形態４の光束制御部材を用いた場合の光路を示す模式図（断面図）である。図１８Ａは、実施の形態４の第１変形例の散乱部材の正面図であり、図１８Ｂは、実施の形態４の第１変形例の散乱部材の平面図であり、図１８Ｃは、実施の形態４の第１変形例の散乱部材の底面図であり、図１８Ｄは、実施の形態４の変形例１の散乱部材の側面図である。図１９Ａは、実施の形態４の変形例２の散乱部材の正面図であり、図１９Ｂは、実施の形態４の第２変形例の散乱部材の平面図であり、図１９Ｃは、実施の形態４の第２変形例の散乱部材の底面図であり、図１９Ｄは、実施の形態４の第２変形例の散乱部材の側面図である。図２０Ａは、実施の形態５の照明装置の断面図であり、図２０Ｂは、実施の形態５の光束制御部材の正面図であり、図２０Ｃは、実施の形態５の光束制御部材の平面図であり、図２０Ｄは、実施の形態５の光束制御部材の底面図であり、図２０Ｅは、図２０Ｃに示されるＯ－Ｏ線の断面図である。図２１Ａは、実施の形態５の光束制御部材の左側面図であり、図２１Ｂは、実施の形態５の光束制御部材の右側面図であり、図２１Ｃは、図２０Ｃに示されるＰ－Ｐ線の断面図であり、図２１Ｄは、図２０Ｃに示されるＱ－Ｑ線の断面図であり、図２１Ｅは、図２０Ｃに示されるＲ－Ｒ線の断面図である。図２２Ａは、実施の形態６の照明装置の断面図であり、図２２Ｂは、図２２Ａに示されるＳ－Ｓ線の断面図であり、図２２Ｃは、図２２Ａに示されるＴ－Ｔ線の断面図である。図２３Ａは、実施の形態６の光束制御部材の正面図であり、図２３Ｂは、実施の形態６の光束制御部材の平面図であり、図２３Ｃは、実施の形態６の光束制御部材の底面図であり、図２３Ｄは、図２３Ｂに示されるＵ－Ｕ線の断面図である。図２４Ａは、実施の形態６の光束制御部材の側面図であり、図２４Ｂは、図２３Ｄに示されるＶ－Ｖ線の断面図であり、図２４Ｃは、図２３Ｄに示されるＷ－Ｗ線の断面図である。図２５Ａは、実施の形態６の散乱部材の平面図であり、図２５Ｂは、実施の形態６の散乱部材の正面図であり、図２５Ｃは、実施の形態６の散乱部材の底面図であり、図２５Ｄは、図２５Ａに示されるＸ－Ｘ線の断面図であり、図２５Ｅは、実施の形態６の散乱部材の側面図であり、図２５Ｆは、図２５Ｃに示されるＹ－Ｙ線の断面図であり、図２５Ｇは、図２５Ｃに示されるＺ－Ｚ線の断面図であり、図２５Ｈは、図２５Ｃに示されるＡＡ－ＡＡ線の断面図である。実施の形態６の光束制御部材の中央部分の拡大断面図である。実施の形態６の光束制御部材本体の中央部分における光路を示す図である。図２８Ａは、実施の形態６の第１変形例の光束制御部材の正面図であり、図２８Ｂは、実施の形態６の第１変形例の光束制御部材の平面図であり、図２８Ｃは、実施の形態６の第１変形例の光束制御部材の底面図であり、図２８Ｄは、図２８Ｂに示されるＡＢ－ＡＢ線の断面図である。図２９Ａは、実施の形態６の第１変形例の光束制御部材の側面図であり、図２９Ｂは、図２８Ｄに示されるＡＣ－ＡＣ線の断面図であり、図２９Ｃは、図２８Ｄに示されるＡＤ－ＡＤ線の断面図であり、図２９Ｄは、図２８Ｄに示されるＡＥ－ＡＥ線の断面図である。図３０Ａは、実施の形態６の第２変形例の光束制御部材の正面図であり、図３０Ｂは、実施の形態６の第２変形例の光束制御部材の平面図であり、図３０Ｃは、実施の形態６の第２変形例の光束制御部材の底面図であり、図３０Ｄは、図３０Ｂに示されるＡＦ－ＡＦ線の断面図である。図３１Ａは、実施の形態６の第２変形例の光束制御部材の側面図であり、図３１Ｂは、図３０Ｄに示されるＡＧ－ＡＧ線の断面図であり、図３１Ｃは、図３０Ｄに示されるＡＨ－ＡＨ線の断面図である。図３２Ａは、凹部の最大深さが１．０ｍｍの光束制御部材内の光路を示す模式図であり、図３２Ｂは、凹部の最大深さが２．０ｍｍの光束制御部材内の光路を示す模式図である。図３３Ａは、照明装置の平面の照度分布のシミュレーション結果を示すグラフであり、図３３Ｂは、照明装置の正面の照度分布のシミュレーション結果を示すグラフである。

　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。以下の説明では、本発明の照明装置の代表例として、蛍光管に代えて使用されうる照明装置について説明する。

　［実施の形態１］
　（照明装置の構成）
　図１および図２は、本発明の実施の形態１の照明装置１００の構成を示す図である。図１Ａは、照明装置１００の平面図であり、図１Ｂは、照明装置１００の正面図であり、図１Ｃは、照明装置１００の側面図である。図２Ａは、図１Ａに示されるＡ－Ａ線の断面図であり、図２Ｂは、図２Ａに示されるＢ－Ｂ線の断面図であり、図２Ｃは、図２Ａにおいて破線で囲まれた領域の部分拡大断面図である。

　図１および図２に示されるように、照明装置１００は、フレーム（筐体）１１０、基板１２０、複数の発光素子１３０、複数の光束制御部材２００およびカバー１４０を有する。一組の発光素子１３０および光束制御部材２００は、発光装置として機能する。図１および図２に示される例では、照明装置１００は、３つの発光装置を有している。

　複数の発光素子１３０は、照明装置１００の光源であり、フレーム１１０に取り付けられた基板１２０上に一列に配置されている（図２Ｃ参照）。図２Ａに示される例では、３つの発光素子１３０が基板１２０上に一列に配置されている。各発光素子１３０は、光束制御部材２００の入射面２１０（後述）と対向する位置に配置されている。発光素子１３０は、例えば白色発光ダイオードなどの発光ダイオード（ＬＥＤ）である。フレーム１１０および基板１２０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１２０に高い熱伝導性を要しない場合は、基板１２０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。

　複数の光束制御部材２００は、それぞれ発光素子１３０と対になるように基板１２０上に一列に配置されている（図２Ａ参照）。光束制御部材２００は、発光素子１３０から出射された光の配光を制御する。光束制御部材２００は、一体成形により形成されている。光束制御部材２００の材料は、所望の波長の光を通過させ得るものであれば特に限定されない。光束制御部材２００の材料の例には、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や、光透過性のガラスなどが含まれる。また、光束制御部材２００の内部にビーズなどの光散乱子を分散させてもよい。

　本発明の照明装置１００は、光束制御部材２００の形状に主たる特徴を有する。そこで、光束制御部材２００の形状については、別途詳細に説明する。

　カバー１４０は、光束制御部材２００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１４０は、すべての発光装置（発光素子１３０および光束制御部材２００）を覆うように、発光装置に対して空気層を介して配置されている。カバー１４０の外面は、有効発光領域となる。

　カバー１４０の形状は、空気層を介して発光装置を覆うことができれば、特に限定されない。図２Ｂに示される例では、カバー１４０は、円筒の一部を切り欠いた形状であるが、カバー１４０は、円筒形状などであってもよい。

　カバー１４０の材料は、光透過性を有するものであれば、特に限定されない。カバー１４０の材料の例には、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、スチレン・メチルメタクリレート共重合樹脂（ＭＳ）などの光透過性樹脂や、光透過性のガラスなどが含まれる。また、カバー１４０に光拡散能を付与する手段も、特に限定されない。たとえば、カバー１４０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、光透過性樹脂中にビーズなどの散乱子を分散させてもよい。

　（光束制御部材の形状）
　図３は、本発明の実施の形態１の光束制御部材２００の構成を示す図である。図３Ａは、光束制御部材２００の正面図であり、図３Ｂは、光束制御部材２００の平面図であり、図３Ｃは、光束制御部材２００の底面図であり、図３Ｄは、光束制御部材２００の側面図であり、図３Ｅは、図３Ｂに示されるＣ－Ｃ線の断面図であり、図３Ｆは、図３Ｂに示されるＤ－Ｄ線の断面図であり、図３Ｇは、図３Ｂに示されるＥ－Ｅ線の断面図である。

　図３に示されるように、光束制御部材２００は、発光素子１３０から出射された光を入射する入射面２１０と、入射面２１０から入射した光の一部を所定の方向に反射させる全反射面２２０と、入射面２１０から入射した光の一部および全反射面２２０で反射した光を導光する２つの導光部２３０と、導光部２３０内を伝播する光のうち臨界角以下の角度で内部入射する光を外部に出射する２つの出射面２４０とを有する。

　入射面２１０は、ＬＥＤなどの点状光源である発光素子１３０から出射された光を入射する。入射面２１０は、光束制御部材２００の底面（発光素子１３０側の面）の中央部に形成されている凹部２５０の内面である。図３に示される例では、凹部２５０の形状は半球状または半楕円体状であり、入射面２１０はエッジを含まない曲面で構成されている。入射面２１０の形状は、特に限定されないが、この後図５および図６を用いて説明するように、エッジを含まない曲面であることが好ましい。

　全反射面２２０は、入射面２１０を挟んで発光素子１３０と対向する位置に形成されており、かつ発光素子の光軸ＬＡ（図２Ｃ参照）を含む、基板１２０に垂直な仮想平面に対して面対称に形成されている。全反射面２２０は、入射面２１０から入射した光の一部を、発光素子の光軸ＬＡおよび前記仮想平面と略垂直であり、かつ互いに反対向きである２つの方向（２つの導光部２３０の方向）に反射させる。すなわち、全反射面２２０は、到達した光を２つの導光部２３０に向けて反射させる。なお、本明細書において、「発光素子の光軸」とは、発光素子からの立体的な光束の中心における光の進行方向をいう。また、全反射面２２０は、発光素子１３０の発光面の中央部分から出射される光を対象にして設計される。

　図４を用いて、全反射面２２０の形状について説明する。図４Ａおよび図４Ｂは、発光素子を光源とするスポットライトに用いられる光束制御部材１０の構成を示す図である。図４Ａは、光束制御部材１０の斜視図であり、図４Ｂは、光束制御部材１０の断面図である。図４Ａおよび図４Ｂに示されるように、光束制御部材１０は、発光素子から出射された光を入射する入射面１２と、入射面１２から入射した光の一部を全反射する全反射面１４と、入射面１２から入射した光の一部および全反射面１４で反射した光を出射する出射面１６とを有する。入射面１２は、光束制御部材１０の底部に形成された円錐台状の凹部の内面である。全反射面１４は、光束制御部材１０の底部の外縁から出射面１６の外縁に延びる面であり、光束制御部材１０の中心軸を取り囲むように形成された回転対称面である。全反射面１４の直径は、入射面１２側（底部側）から出射面１６側に向けて漸増している。全反射面１４を構成する母線は、外側に凸の円弧状曲線である。出射面１６は、光束制御部材１０において入射面１２（底部）の反対側に位置する平面である。

　図４Ｃは、光束制御部材１０を使用したときの光路を示す図である。図４Ｃに示されるように、所定の位置に配置された点光源から出射された光は、入射面１２から光束制御部材１０内に入射する。光束制御部材１０内に入射した光の一部は、そのまま出射面１６から外部に向けて出射される。光束制御部材１０内に入射した光の残部は、全反射面１４で出射面１６方向に反射され、出射面１６から外部に向けて出射される。このように、点光源から出射された光は、配光を制御されて出射面１６から出射される。

　この光束制御部材１０を、図４Ｂに示されるＦ－Ｆ線で２分割し、２つの分割片の底部同士を接合させると、図４Ｄに示される光束制御部材１０’となる。図４Ｅに示されるように、このような光束制御部材１０’では、点光源から出射された光は、２つの全反射面１４で反射されて、互いに反対向きである２つの方向に進む光となる。本実施の形態の光束制御部材２００の全反射面２２０の形状は、基本的には、図４Ｄに示される光束制御部材１０’の全反射面１４の形状と同じである。なお、以後の説明では、図４Ｄおよび図４Ｅにおいて符番「１８」で示される、２つの全反射面１４の境界線近傍の部位を「全反射面の接続部」と称することがある。

　２つの導光部２３０は、入射面２１０および全反射面２２０を挟んで相対する位置（発光素子の光軸ＬＡを含み、かつ基板１２０に垂直な仮想平面に対して面対称）に形成されたロッド状の部材である。２つの導光部２３０は、図４Ｄに示される光束制御部材１０’の出射面１６にそれぞれ接続されている。導光部２３０は、入射面２１０から入射した光の一部および全反射面２２０で反射した光を、少しずつ外部に出射させながら、入射面２１０および全反射面２２０から離れる方向に導光する。したがって、導光部２３０の外面は、導光部２３０により導光された光を外部に出射する出射面２４０として機能する。

　導光部２３０は、入射した光を導光部２３０の表面で全反射させることで、入射した光を入射面２１０および全反射面２２０から離れる方向に導く。一方で、導光部２３０は、入射した光を導光部２３０の表面（出射面２４０）から出射させる。これらの導光と出射とを両立するため、導光部２３０は、入射面２１０および全反射面２２０から離れるにつれて断面積が小さくなるように形成されている。図３に示される例では、厚みおよび幅の両方を調整することで、導光部２３０の断面積を制御しているが、厚みおよび幅のいずれか一方のみを調整することで、断面積を制御してもよい。導光部２３０の短軸方向の断面形状は、特に限定されず、必要とする配光特性に応じて適宜選択される。図３に示される例では、導光部２３０の短軸方向の断面形状は、半円状である。実施の形態１の光束制御部材２００においては、導光部２３０全体が断面積変化部として形成されている。

　出射面２４０から出射される光量を均一にする観点から、導光部２３０内にはビーズなどの散乱子が分散していることが好ましい。また、出射面２４０に光拡散処理（例えば、粗面化処理）が施されていてもよい。

　図５および図６は、図２Ｃに示される領域における、光束制御部材２００内の光路を示す模式図である。図５は、入射面２１０がエッジを含む場合（凹部２５０が２つの半円錐台を接合させた形状の場合；図４Ｄ参照）の光路図であり、図６は、入射面２１０がエッジを含まない場合（凹部２５０が略半球状の場合）の光路図である。また、図５に示される光束制御部材２００では、全反射面の接続部２２２が面取りされていないが、図６に示される光束制御部材２００では、全反射面の接続部２２２が丸み面取りされている。なお、図５Ａおよび図６Ａは、正面図であり、図５Ｂおよび図６Ｂは、底面図である。これらの図では、散乱子を含まない光透過性樹脂を用いて光束制御部材２００を作製したものとしてシミュレーションしている。

　図５および図６に示されるように、発光素子１３０から出射された光は、入射面２１０から光束制御部材２００内に入射する。光束制御部材２００内に入射した光の一部（発光素子１３０の光軸ＬＡに対して大きな角度で出射された光）は、そのまま導光部２３０に到達する。一方で、光束制御部材２００内に入射した光の一部（発光素子１３０の光軸ＬＡに対して小さな角度で出射された光）は、全反射面２２０において導光部２３０に向けて反射される。結果として、発光素子１３０から出射された上方方向（発光素子１３０の光軸ＬＡ方向）に向かう光は、側方方向（発光素子１３０の光軸ＬＡに対して略垂直方向）へ向かう光となり、２つの導光部２３０のいずれかに入射する。導光部２３０に入射した光は、少しずつ出射面２４０から外部に出射されながら、導光部２３０の端部に向けて導光される。結果として、導光部２３０の外面全体（出射面２４０全体）から略均一に光が出射される。光束制御部材２００の出射面２４０から出射された光は、空気層を透過してカバー１４０の内面に到達する。カバー１４０の内面に到達した光は、拡散されつつカバー１４０を透過する。結果として、カバー１４０の外表面全面から略均一に光が出射される。このようにして、点状光源である発光素子１３０からの出射光を光束制御部材２００によって線状の光に変換することができる。

　図５に示されるように、入射面２１０がエッジを含み、かつ全反射面の接続部２２２が面取りされていない場合は、入射面２１０から入射し、全反射面２２０に到達した光は、その大部分が導光部２３０に向けて反射される。したがって、図５に示される光束制御部材２００を使用した場合、全反射面２２０の近傍が暗くなるおそれがある。一方、図６に示されるように、入射面２１０がエッジを含まず、かつ全反射面の接続部２２２が面取りされている場合は、入射面２１０から入射し、全反射面２２０に到達した光の一部は、全反射面２２０で反射することなく、全反射面２２０から外部に出射される。したがって、全反射面２２０の近傍が暗くなることを回避するためには、入射面２１０の形状をエッジを含まない形状としたり、全反射面の接続部２２２を面取りしたりすることが好ましい。

　（照明装置の照度分布のシミュレーション）
　図１および図２に示される実施の形態１の照明装置１００の照度分布をシミュレーションした。

　基板１２０上に３つの発光素子１３０（白色ＬＥＤ）を中心間距離が１００ｍｍとなるように一列に配置し、各発光素子１３０の上に長さ１００ｍｍの光束制御部材２００を配置した。３つの光束制御部材２００は、それぞれの長軸が１つの直線上に並ぶように配置されている。照明装置１００の全長は３３０ｍｍであり、カバー１４０の外径は２６ｍｍである。

　図７は、照明装置１００を正面から観察した場合（図１Ｂのように観察した場合）の照度分布のシミュレーション結果を示すグラフである。横軸は、照明装置１００の長軸方向の位置（Ｄ；単位ｍｍ）を示しており、真ん中の発光素子１３０が配置されている点を「０」としている。縦軸は、カバー１４０の外面（外表面）における各位置の照度（Ｉ；単位ｌｕｘ）を示している。すなわち、図７は、照明装置１００自体の明るさの分布を示している。矢印は、発光素子１３０に対応する位置を示している。

　図７に示されるように、実施の形態１の照明装置１００では、発光素子１３０を３つしか有していないにも関わらず、輝度ムラが小さかった。このことから、実施の形態１の光束制御部材２００は、発光素子１３０から出射された光の配光を適切に制御できていることがわかる。

　（効果）
　実施の形態１の照明装置１００は、少数の発光素子１３０でカバー１４０にほぼ均一に光を照射することができるため、エネルギー効率がよく、かつ輝度ムラが小さい。

　［実施の形態２］
　（照明装置の構成）
　図８は、本発明の実施の形態２の照明装置３００の構成を示す部分断面図である。図８Ａは、カバー１４０の一部を除去した照明装置３００の平面図であり、図８Ｂは、カバー１４０の一部を除去し、内部を観察可能にした照明装置３００の正面図であり、図８Ｃは、図８Ｂにおいて破線で囲まれた領域の拡大図である。

　図８に示されるように、照明装置３００は、フレーム１１０、基板１２０、複数の発光素子１３０、複数の光束制御部材４００およびカバー１４０を有する。一組の発光素子１３０および光束制御部材４００は、発光装置として機能する。実施の形態２の照明装置３００は、光束制御部材４００の形状が実施の形態１の照明装置１００と異なる。そこで、実施の形態１の照明装置１００と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

　（光束制御部材の形状）
　図９は、本発明の実施の形態２の光束制御部材４００の構成を示す図である。図９Ａは、光束制御部材４００の正面図であり、図９Ｂは、光束制御部材４００の平面図であり、図９Ｃは、光束制御部材４００の底面図であり、図９Ｄは、光束制御部材４００の側面図であり、図９Ｅは、図９Ｂに示されるＧ－Ｇ線の断面図であり、図９Ｆは、図９Ｂに示されるＨ－Ｈ線の断面図であり、図９Ｇは、図９Ｂに示されるＩ－Ｉ線の断面図である。

　実施の形態２の光束制御部材４００は、実施の形態１の光束制御部材２００の中央部近傍の側面の一部を切り欠いた形状をしている。このため、実施の形態２の光束制御部材４００は、中央部近傍の側面に新たな出射面４１０を有している。また、実施の形態２の光束制御部材４００は、中央部の側面下部に、略シリンドリカル形状の新たな出射面４２０も有している。したがって、実施の形態２の光束制御部材４００では、実施の形態１の光束制御部材２００に比べて、全反射面２２０の面積が小さくなっている。

　これらの新たな出射面４１０，４２０は、入射面２１０から入射した光の一部を全反射面２２０近傍から外部に出射させる。したがって、実施の形態２の光束制御部材４００では、実施の形態１の光束制御部材２００に比べて、全反射面２２０近傍から出射される光量が増大する。

　また、実施の形態２の光束制御部材４００は、光束制御部材４００を基板１２０に固定するための２つの脚４３０と、光束制御部材４００の強度を向上させる２枚の補強板４４０も有している。

　図１０は、図８Ｃに示される領域における、光束制御部材４００内の光路を示す模式図である。図１０Ａは正面図であり、図１０Ｂは底面図である。

　図１０に示されるように、発光素子１３０から出射された光は、入射面２１０から光束制御部材４００内に入射する。光束制御部材４００内に入射した光の一部（発光素子１３０の光軸ＬＡに対して大きな角度で出射された光）は、そのまま導光部２３０に到達するか、またはそのまま出射面４１０，４２０から外部に出射される。一方で、光束制御部材４００内に入射した光の一部（発光素子１３０の光軸ＬＡに対して小さな角度で出射された光）は、全反射面２２０において導光部２３０に向けて反射される。導光部２３０に入射した光は、そのまま出射面４１０から外部に出射されるか、または少しずつ出射面２４０から外部に出射されながら、導光部２３０の端部に向けて導光される。結果として、導光部２３０の外面全体（出射面２４０，４１０）から略均一に光が出射される。光束制御部材４００から出射された光は、空気層を透過してカバー１４０の内面に到達する。カバー１４０の内面に到達した光は、拡散されつつカバー１４０を透過する。結果として、カバー１４０の外表面全面から略均一に光が出射される。

　図１０に示されるように、実施の形態２の光束制御部材４００では、入射面２１０から入射した光の一部は、全反射面２２０に到達することなく、また導光部２３０内を導光されることもなく、全反射面２２０の近傍に位置する出射面４１０，４２０から外部に出射される。したがって、実施の形態２の光束制御部材４００では、実施の形態１の光束制御部材２００に比べて、全反射面２２０の周辺から出射される光量が増大する。

　（照明装置の照度分布のシミュレーション）
　図８に示される実施の形態２の照明装置３００の照度分布をシミュレーションした。図１１は、照明装置３００を正面から観察した場合（図８Ｂのように観察した場合）の照度分布のシミュレーション結果を示すグラフである。横軸は、照明装置３００の長軸方向の位置（Ｄ；単位ｍｍ）を示しており、真ん中の発光素子１３０が配置されている点を「０」としている。縦軸は、カバー１４０の外面（外表面）における各位置の照度（Ｉ；単位ｌｕｘ）を示している。

　図７において矢印で示されるように、実施の形態１の照明装置１００では、発光素子１３０に対応する部位においてわずかに照度の低下が生じていた。これは、全反射面２２０の周辺から出射される光がほとんどないためである。これに対し、実施の形態２の照明装置３００では、全反射面２２０の周辺からも光が出射されるため、図１１に示されるように、発光素子１３０に対応する部位においても照度の低下はほとんど生じなかった。

　（効果）
　実施の形態２の照明装置３００は、実施の形態１の照明装置１００の効果に加えて、全反射面２２０の周辺から出射される光量が増大するため、有効発光量域内の輝度ムラをより小さくできるという効果を有する。

　［実施の形態３］
　（照明装置の構成）
　図１２および図１３は、実施の形態３の照明装置５００および光束制御部材６００の構成を示す図である。図１２Ａは、カバー１４０の一部を除去し、内部を観察可能にした照明装置５００の正面図であり、図１２Ｂは、光束制御部材６００の正面図であり、図１２Ｃは、光束制御部材６００の平面図であり、図１２Ｄは、光束制御部材６００の底面図であり、図１２Ｅは、図１２Ｃに示されるＪ－Ｊ線の断面図である。図１３Ａは、光束制御部材６００の左側面図であり、図１３Ｂは、光束制御部材６００の右側面図であり、図１３Ｃは、図１２Ｃに示されるＫ－Ｋ線の断面図であり、図１３Ｄは、図１２Ｃに示されるＬ－Ｌ線の断面図であり、図１３Ｅは、図１２Ｃに示されるＭ－Ｍ線の断面図である。

　図１２Ａに示されるように、照明装置５００は、フレーム１１０、基板１２０、複数の発光素子１３０、複数の光束制御部材６００およびカバー１４０を有する。一組の発光素子１３０および光束制御部材６００は、発光装置として機能する。実施の形態３の照明装置５００は、光束制御部材６００の形状が実施の形態１の照明装置１００と異なる。そこで、実施の形態１の照明装置１００と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

　（光束制御部材の形状）
　図１２Ｂ～Ｅおよび図１３に示されるように、実施の形態３の光束制御部材６００の導光部６３０は、発光素子１３０（入射面２１０）から離れた部位に形成された断面積が変化しない領域と、発光素子１３０（入射面２１０）に近い側に形成された断面積が変化する断面積変化部とを有している。発光素子１３０側の導光部６３０の基板１２０からの高さと、発光素子から離れた部位の導光部１３０の基板からの高さとは、同じである。また、光束制御部材６００は、一対の位置決め突起６２０と、一対の補強部材６４０とを有する。

　位置決め突起６２０は、基板１２０に対して光束制御部材６００を位置決めする。位置決め突起６２０は、略円柱形状に形成されている。位置決め突起６２０は、導光部６３０の裏面に配置されている。

　補強部材６４０は、光束制御部材６００の強度を向上させる。補強部材６４０の配置位置および形状は、光束制御部材６００の全反射面２２０の機能を大きく阻害せず、かつ光束制御部材６００の強度を向上させることができれば、特に限定されない。本実施の形態では、補強部材６４０は、光束制御部材６００の底面（発光素子１３０側の面）側に配置されており、導光部６３０の端面同士を連接している。

　また、特に図示しないが、実施の形態３の光束制御部材６００においても、発光素子１３０から出射された光は、実施の形態１の光束制御部材２００を用いた場合と同じように制御される。なお、全反射面２２０で全反射せずに出射する光成分は、発光素子１３０の発光面が大きくなるほど増加する。このような場合には、光束制御部材６００のように入射面２１０全体を曲面で形成せず、入射面２１０がエッジを有する状態であっても、全反射面２２０から出射する光が生成する。したがって、全反射する光と、出射する光とのバランスを考慮し、照明装置５００のカバー１４０上に発光品位を悪化させる強いコントラストの明暗部が生じないようにエッジの有無を調整すればよい。

　（効果）
　実施の形態３の照明装置５００は、実施の形態１の照明装置１００と同じ効果を有する。

　［実施の形態４］
　（照明装置の構成）
　図１４および図１５は、実施の形態４の照明装置７００、光束制御部材８００および散乱部材８２０の構成を示す図である。図１４Ａは、カバー１４０の一部を除去し、内部を観察可能にした照明装置７００の正面図であり、図１４Ｂは、光束制御部材８００の正面図であり、図１４Ｃは、光束制御部材８００の平面図であり、図１４Ｄは、図１４Ｃに示されるＮ－Ｎ線の断面図である。図１５Ａは、散乱部材８２０の正面図であり、図１５Ｂは、散乱部材８２０の平面図であり、図１５Ｃは、散乱部材８２０の底面図であり、図１５Ｄは、散乱部材８２０の側面図である。

　図１４Ａに示されるように、照明装置７００は、フレーム１１０、基板１２０、複数の発光素子１３０、複数の光束制御部材８００およびカバー１４０を有する。一組の発光素子１３０および光束制御部材８００は、発光装置として機能する。実施の形態４の照明装置７００は、光束制御部材８００の構成が実施の形態３の照明装置７００と異なる。そこで、実施の形態３の照明装置７００と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

　（光束制御部材の形状）
　図１４Ｂ～Ｄおよび図１５に示されるように、実施の形態４の光束制御部材８００は、実施の形態３の光束制御部材６００（光束制御部材本体）に加え、散乱部材８２０をさらに有する。

　前述したように、全反射面２２０は、入射面２１０から入射した光の一部を、２つの導光部６３０が延在する方向に反射させる。また、全反射面２２０は、発光素子１３０の発光面の中央部分から出射される光を対象にして設計される。よって、発光素子１３０の発光面の中央部分でない部分（例えば、発光面の外周部）から出射された光の一部は、全反射面２２０で反射せずに全反射面２２０から外部に出射してしまう場合がある。この全反射面２２０から出射した光は、全反射面２２０（発光素子１３０）の直上領域に明部を発生させる。これにより、照明装置７００に輝度ムラができてしまうおそれがある。散乱部材８２０は、このような全反射面２２０から出射してしまった光を散乱（反射または屈折透過）させて全反射面２２０の直上部分に明部が生じることを抑制する。

　図１５に示されるように、散乱部材８２０は、略半円筒形状に形成されており、複数のプリズム列８２２を有する。本明細書において、略半円筒形状とは、半円筒の形状を含み、半円筒の側縁に連結する側壁をさらに有していてもよい形状である。すなわち、散乱部材８２０の軸方向に直交する断面の形状は、釣り鐘様形状（逆Ｕ字型）である。散乱部材８２０の軸とは、例えば半円筒の部分の軸線である。散乱部材８２０の形状は、例えば半円筒形状であってもよい。散乱部材８２０は、全反射面２２０の直上近傍に配置されている。なお、散乱部材８２０の配置位置については、後で改めて説明する。

　複数のプリズム列８２２は、散乱部材８２０の内面に、かつ散乱部材８２０の軸方向に直交する方向に配置されている。すなわち、プリズム列８２２は、半円筒部分の内面に半円環状に配置されるとともに、側壁の内面に直線状に配置されている。複数のプリズム列８２２の断面形状は、三角形である。複数のプリズム列８２２は、それぞれ第１平面８２４および第２平面８２６を有する。第１平面８２４と第２平面８２６とは、交互に連続して配置されている。

　各プリズム列８２２は、同一の形状であってもよいし、異なった形状であってもよい。図１５に示される散乱部材８２０では、各プリズム列８２２は、同一形状に形成されている。第１傾斜面８２４および第２傾斜面８２６の光軸ＬＡに対する傾斜角度は、全反射面２２０（発光素子１３０）の直上領域に明部が生じないようにすることができれば、特に限定されない。

　図１６は、散乱部材８２０の配置位置を説明するための図である。図１６Ａは、光軸を含む光束制御部材の長軸方向の断面において、発光素子１３０の発光面の一方の端部から出射し、全反射面２２０を透過する光の出射範囲（θ１）を示した図であり、図１６Ｂは、全反射面２２０から出射した光の出射範囲（θ２）を示した図であり、図１６Ｃは、散乱部材８２０で制御された光の出射範囲（θ３）を示した図である。図１７は、光束制御部材８００を用いた場合の光路を示す断面図である。

　前述したように、光束制御部材８００の全反射面２２０は、発光素子１３０の発光面の中央部分から出射される光を対象にして設計されているため、発光素子１３０の発光面の中央部分から出射される光は、ほぼ全て全反射面２２０により導光部６３０に向かって反射される。一方、発光面の中央部分以外の領域から出射される光は、全反射面２２０で反射されずに、透過する場合もあり得る。そこで、光軸ＬＡを含み、かつ光束制御部材８００の長軸方向の断面において、発光素子１３０の発光面の端部から出射される光の光路についてシミュレーションした。その結果、図１６Ａに示されるように、発光素子１３０の発光面の端部から出射される光のうち、ある角度範囲の光が全反射面２２０を透過することがわかった。

　図１６Ａおよび図１７に示されるように、光軸を含む光束制御部材８００の長軸方向の断面において、発光素子１３０の発光面の端部から出射した光のうち、発光面の端部を通り、光軸ＬＡと平行な直線ＬＡ’に対して、発光面の中心側に５～１５°の角度（θ１）で出射した光は、全反射面２２０で反射せずに透過することがわかった。発光面の中央部分以外であって、かつ端部以外の発光点からの出射光にも、全反射面２２０で反射せずに透過する光の角度範囲が存在する。

　発光素子１３０の発光面全体からの出射光を光束制御部材８００へ入射させ、全反射面２２０で反射せずに透過する光によって、全反射面２２０からどのような配光で光が出射するかシミュレーションした。その際、光束制御部材８００の出射面２４０を遮光し、全反射面２２０からの出射光のみを対象とした。

　その結果、図１６Ｂおよび図１７に示されるように、光軸を含む光束制御部材８００の長軸方向の断面において、全反射面２２０から出射したＬ１光は、光軸ＬＡを０°とした場合、左右にそれぞれ約３５°の角度方向に明るさのピークを形成することがわかった。

　そこで、前述した散乱部材８２０は、発光素子１３０の直上領域であって、少なくとも光軸ＬＡに対して３５°までの範囲の光を覆うように配置されれば、最も高光度で出射する３５°方向の出射光の進行方向を乱すことができ、全反射面２２０の直上領域に明部が生じる可能性を低くすることができる。なお、このピーク角度は、発光素子１３０の大きさ、配光特性、および光束制御部材８００の入射面２１０と全反射面２２０の形状によって異なる。したがって、シミュレーションまたは実測によってピーク角度を確認し、その方向の光が散乱部材８２０を介して出射されるように、散乱部材８２０による被覆範囲を決定すればよい。

　次に、全反射面２２０の直上領域であって、少なくとも光軸ＬＡに対して３５°までの範囲を覆うように散乱部材８２０を配置した場合の光の光路についてシミュレーションした。なお、導光部６３０に伝播する光を遮断しているため、導光部６３０から出射される光は、考慮していない。

　図１６Ｃおよび図１７に示されるように、光軸を含む光束制御部材８００の長軸方向の断面において、全反射面２２０の直上領域であって、少なくとも光軸ＬＡに対して約３５°までの範囲を覆うように散乱部材８２０を配置した場合、散乱部材８２０の出射面から出射した光は、光軸ＬＡを０°とした場合、左右にそれぞれ約６０°の角度方向に明るさのピークを形成することがわかった。

　すなわち、光軸を含む光束制御部材８００の長軸方向の断面において、全反射面２２０から出射した光のピーク角度は、散乱部材８２０によって光軸ＬＡを０°とした場合に、３５°から６０°に広げられていることがわかった。また、光のピーク角度が大きくなることで、散乱部材８２０を透過した光のカバー１４０までの距離が長くなる。このため、カバー１４０上に明部が生じにくくなる。

　このように、散乱部材８２０は、全反射面２２０から出射した光を散乱させることで、発光素子１３０の直上領域に生じるおそれのある明部を解消する。しかし、入射面２１０、全反射面２２０、２つの導光部６３０および２つの出射面２４０を有する光束制御部材本体（実施の形態３の光束制御部材６００）から出射される光の波長と、散乱部材８２０から出射される光の波長とが異なると、光束制御部材８００内で色ムラが生じてしまう。よって、散乱部材８２０は、可視光領域については、光束制御部材本体と同程度の波長特性の光を出射することが好ましい。このためには、光束制御部材本体の材料と、散乱部材８２０の材料とは、いずれも以下の方法で求められる４００～８００ｎｍの波長の光についての透過率差（ΔＴ）が１５％以内であることが好ましい。

　（透過率差（ΔＴ）の求め方）
　板厚１ｍｍの平板状に形成した各材料に、可視光領域である４００～８００ｎｍの波長の光を照射して、各波長における光の透過率を求める。各材料について、透過率の最大値（Ｔ_ｍａｘ）から透過率の最小値（Ｔ_ｍｉｎ）を差し引いて透過率差（ΔＴ）とする。

　光束制御部材本体の材料と、散乱部材８２０の材料とは、前述の要件を満たせば、同じであってもよいし、異なっていてもよい。このような透過率差（ΔＴ）の条件を満たす材料の例には、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、スチレン・メチルメタクリレート共重合樹脂（ＭＳ）などの光透過性樹脂や、光透過性のガラスなどが含まれる。このように、光束制御部材本体の材料および散乱部材８２０の材料の透過率差を１５％以内とすることで、光束制御部材本体および散乱部材８２０から出射される光の色味を同様にすることができる。

　（効果）
　以上のように、実施の形態４の照明装置７００は、光束制御部材８００が散乱部材８２０を有しているため、発光素子１３０の直上領域に明部が生じることを防止することができる。すなわち、照明装置７００の発光領域全体から均一に光を出射することができるため、エネルギー効率がよく、かつ輝度ムラが小さい。また、光束制御部材８００を構成する材料の透過率差を１５％以内にすることで、色ムラの発生も抑制することができる。

　（第１変形例）
　図１８は、実施の形態４の第１変形例の散乱部材８２０ａの構成を示す図である。図１８Ａは、散乱部材８２０ａの正面図であり、図１８Ｂは、散乱部材８２０ａの平面図であり、図１８Ｃは、散乱部材８２０ａの底面図であり、図１８Ｄは、散乱部材８２０ａの側面図である。

　図１８に示されるように、実施の形態４の第１変形例の光束制御部材は、散乱部材８２０ａの形状が実施の形態４の光束制御部材８００と異なる。そこで、実施の形態４の光束制御部材８００と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

　（拡散部材の形状）
　実施の形態４の第１変形例の散乱部材８２０ａは、複数のプリズム列８２２ａを有する。複数のプリズム列８２２ａは、散乱部材８２０ａ（略半円筒部分）の内面にのみ配置されており、第１傾斜面８２４および第２傾斜面８２６を有する。複数のプリズム列８２２ａは、散乱部材８２０ａの軸と平行に配置されている。なお、複数のプリズム列８２２ａは、成形時のアンダーカットを考慮して、側壁の内面には配置されていない。また、複数のプリズム列８２２ａは、アンダーカットを考慮して、それぞれ同一形状でない。

　（第２変形例）
　図１９は、実施の形態４の第２変形例の散乱部材８２０ｂの構成を示す図である。図１９Ａは、散乱部材８２０ｂの正面図であり、図１９Ｂは、散乱部材８２０ｂの平面図であり、図１９Ｃは、散乱部材８２０ｂの底面図であり、図１９Ｄは、散乱部材８２０ｂの側面図である。

　図１９に示されるように、実施の形態４の第２変形例の光束制御部材は、散乱部材８２０ｂの形状が実施の形態４の光束制御部材８００と異なる。そこで、実施の形態４の光束制御部材８００と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

　（拡散部材の形状）
　実施の形態４の第２変形例の散乱部材８２０ｂは、複数のプリズム列８２２ｂを有する。複数のプリズム列８２２ｂは、散乱部材８２０ｂ（略半円筒部分）の外周面に配置されており、第１傾斜面８２４および第２傾斜面８２６を有する。複数のプリズム列８２２ｂは、散乱部材８２０ｂの軸と平行に配置されている。

　（効果）
　実施の形態４の第１変形例および第２変形例の光束制御部材を有する照明装置も、実施の形態４の照明装置７００と同じ効果を有する。なお、特に図示しないが、複数のプリズム列は、散乱部材の（略円筒部分）の外面であって、散乱部材の軸に直交する方向に配置されていてもよい。

　なお、実施の形態４およびその変形例では、複数のプリズム列８２２，８２２ａ，８２２ｂを有する散乱部材を示したが、複数のプリズム列８２２，８２２ａ，８２２ｂに代えて、複数の四角錐を配置してもよい。この場合、複数の四角錐は、散乱部材の（略円筒部分）の外面または内面に配置される。複数の四角錐の配置態様は、特に限定されない。たとえば、四角錐の底面の一辺が散乱部材の軸と平行になるように四角錐を配置してもよいし、四角錐の底面の一辺が散乱部材の軸に対して傾くように（例えば、４５°）配置してもよい。

　［実施の形態５］
　（照明装置の構成）
　図２０および図２１は、実施の形態５の照明装置９００および光束制御部材１０００の構成を示す図である。図２０Ａは、照明装置９００の断面図であり、図２０Ｂは、光束制御部材１０００の正面図であり、図２０Ｃは、光束制御部材１０００の平面図であり、図２０Ｄは、光束制御部材１０００の底面図であり、図２０Ｅは、図２０Ｃに示されるＯ－Ｏ線の断面図である。図２１Ａは、光束制御部材１０００の左側面図であり、図２１Ｂは、光束制御部材１０００の右側面図であり、図２１Ｃは、図２０Ｃに示されるＰ－Ｐ線の断面図であり、図２１Ｄは、図２０Ｃに示されるＱ－Ｑ線の断面図であり、図２１Ｅは、図２０Ｃに示されるＲ－Ｒ線の断面図である。なお、図２０Ｂ～Ｅ、図２１Ａ～Ｅでは、散乱部材８２０を省略している。

　図２０Ａに示されるように、照明装置９００は、フレーム１１０、基板１２０、複数の発光素子１３０、複数の光束制御部材１０００およびカバー１４０を有する。一組の発光素子１３０および光束制御部材１０００は、発光装置として機能する。実施の形態５の照明装置９００は、光束制御部材１０００の形状が実施の形態４の照明装置７００と異なる。そこで、実施の形態４の照明装置７００と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

　（光束制御部材の形状）
　図２０Ｂ～Ｅおよび図２１に示されるように、実施の形態５の光束制御部材１０００は、散乱部材８２０を取り付ける段部がない。これにより、全反射面２２０および導光部１０３０を滑らかに繋いでいる。

　補強部材１０４０の光軸ＬＡを含む光束制御部材１０００の短軸方向の断面形状は、Ｌ字型である。光軸ＬＡを含む光束制御部材１０００の長軸方向における補強部材１０４０は、入射面２１０を挟んで形成される一対の断面積変化部の両側面まで延長されており、導光部６３０を連接している。

　実施の形態５の光束制御部材１０００も、実施の形態４の散乱部材８２０および実施の形態４の変形例１，２の散乱部材８２０ａ，８２０ｂのいずれを有していてもよい。また、散乱部材８２０，８２０ａ，８２０ｂによる被覆範囲も前述したとおりである。

　（効果）
　以上のように、実施の形態５の照明装置９００は、全反射面２２０および導光部１０３０（出射面２４０）を滑らかに繋いでいるため、全反射面２２０を大きくすることができるとともに、段部による明るさの不連続性を解消することができる。また、補強部材１０４０を導光部１０３０の側面まで延長しているため、更なる強度の向上を図ることができる。

　なお、導光部２３０，６３０，１０３０は、全反射面の接続部２２２を含む平面で分割されていてもよい。この場合、導光部２３０，６３０，１０３０同士が補強部材などにより接合されることが好ましい。

　［実施の形態６］
　（照明装置の構成）
　図２２～図２６は、実施の形態６の照明装置１１００、光束制御部材１２００および散乱部材１２２０の構成を示す図である。図２２Ａは、照明装置１１００を正面から見た断面図であり、図２２Ｂは、図２２Ａに示されるＳ－Ｓ線の断面図であり、図２２Ｃは、図２２Ａに示されるＴ－Ｔ線の断面図である。図２３Ａは、光束制御部材１２００の正面図であり、図２３Ｂは、光束制御部材１２００の平面図であり、図２３Ｃは、光束制御部材１２００の底面図であり、図２３Ｄは、図２３Ｂに示されるＵ－Ｕ線の断面図である。図２４Ａは、光束制御部材１２００の側面図であり、図２４Ｂは、図２３Ｄに示されるＶ－Ｖ線の断面図であり、図２４Ｃは、図２３Ｄに示されるＷ－Ｗ線の断面図である。なお、図２３および図２４では、散乱部材１２２０と、後述の補助突起１２２７と係合する係合穴とを省略している。図２５Ａは、散乱部材１２２０の平面図であり、図２５Ｂは、散乱部材１２２０の正面図であり、図２５Ｃは、散乱部材１２２０の底面図であり、図２５Ｄは、図２５Ａに示されるＸ－Ｘ線の断面図であり、図２５Ｅは、散乱部材１２２０の側面図であり、図２５Ｆは、図２５Ｃに示されるＹ－Ｙ線の断面図であり、図２５Ｇは、図２５Ｃに示されるＺ－Ｚ線の断面図であり、図２５Ｈは、図２５Ｃに示されるＡＡ－ＡＡ線の断面図である。図２６は、光束制御部材１２００の中央部分の拡大断面図である。

　図２２に示されるように、照明装置１１００は、フレーム１１０、基板１２０、複数の発光素子１３０、複数の光束制御部材１２００およびカバー１４０を有する。一組の発光素子１３０および光束制御部材１２００は、発光装置として機能する。実施の形態６の照明装置１１００は、光束制御部材１２００の形状が実施の形態５の照明装置１０００と異なる。そこで、実施の形態５の照明装置１０００と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

　（光束制御部材の形状）
　図２２～図２６に示されるように、実施の形態６の光束制御部材１２００は、光束制御部材本体および散乱部材１２２０を有する。

　光束制御部材本体は、入射面２１０、全反射面２２０、２つの導光部１２３０および２つの出射面２４０を有する。

　導光部１２３０の底面（発光素子の光軸ＬＡ方向についての発光素子１３０側の面）には、第２凹部１２７０がそれぞれ形成されている。２つの第２凹部１２７０は、いずれも光束制御部材１２００の中央部近傍に形成されているが、凹部２５０とは連通していない。

　第２凹部１２７０の大きさおよび形状は、所望の配光特性（本発明の効果を損ねない配光特性）が得られ、かつ光束制御部材１２００に要求される強度を確保することができれば、特に限定されない。本実施の形態において、第２凹部１２７０の平面視形状は、底辺が発光素子１３０側に位置する二等辺三角形である（図２３Ｃ参照）。第２凹部１２７０の深さは、発光素子１３０側では一定であるが、発光素子１３０から離れるにつれて徐々に浅くなっている（図２３Ｄ参照）。たとえば、第２凹部１２７０の最大深さは、０．５～１．５ｍｍ程度である。光束制御部材本体の短軸方向における第２凹部１２７０の断面形状は、底部が直線であり、側部が曲線である（図２４Ｃ参照）。すなわち、第２凹部１２７０内面の形状は、底部が平面であり、側部が曲面である。なお、光束制御部材１２００を射出成形により成形する場合、第２凹部１２７０は、ヒケが発生するおそれがある部位に形成することが好ましい。これにより、射出成形時におけるヒケの発生を抑制することができるとともに、製造コストを削減することができる。

　図２５および図２６に示されるように、散乱部材１２２０は、複数のプリズム列１２２２と、複数の補助突起１２２７と、複数の固定爪１２２８と、を有する。本実施の形態の散乱部材１２２０は、実施の形態４および各変形例の散乱部材８２０，８２０ａ，８２０ｂと比較して、散乱部材１２２０の軸方向（光束制御部材本体の長軸方向）に延在している。散乱部材１２２０の長軸方向の両端部には、複数の補助突起１２２７および複数の固定爪１２２８が配置されている。

　複数のプリズム列１２２２は、散乱部材１２２０の内面の一部に、かつ散乱部材１２２０の軸方向に直交する方向に配置されている。光束制御部材本体に対する複数のプリズム列１２２２の配置位置は、実施の形態４および各変形例の複数のプリズム列８２２，８２２ａ，８２２ｂと同じである。複数のプリズム列１２２２は、それぞれ第１曲面１２２３および第２曲面１２２４を有する。散乱部材１２２０の軸方向における第１曲面１２２３および第２曲面１２２４の断面形状は、それぞれ略四分円である（図２６参照）。第１曲面１２２３および第２曲面１２２４は、交互に連続して配置されている。

　補助突起１２２７は、導光部１２３０の上部の発光素子１３０側に配置された図外の係合穴に係合することで、光束制御部材本体における強度不足の箇所を散乱部材１２２０で補強するための突起である。補助突起１２２７は、光束制御部材本体側に配置されている。補助突起１２２７は、散乱部材１２２０の短軸方向の中央部分であって、かつ散乱部材１２２０の長軸方向の発光素子１３０から離れた部位に配置されている（図２５Ｃ参照）。

　固定爪１２２８は、光束制御部材本体とともに、散乱部材１２２０を基板１２０に固定する。固定爪１２２８は、散乱部材１２２０を平面視した場合、四隅に形成されている（図２５Ａ～Ｄ参照）。

　図２７は、光束制御部材本体の中央部分における光路を示す図である。図２７に示されるように、発光素子１３０の光軸ＬＡに対して小さい角度で出射された光は、入射面２１０から光束制御部材本体に入射する。光軸ＬＡに対して小さい角度で出射された光は、高光度であるため、全反射面２２０が機能せずに、そのまま出射されてしまうと、発光素子１３０の直上部分に明部を生じさせてしまう。本実施の形態の発明では、光束制御部材本体に入射した光の一部を、全反射面２２０で導光部１２３０に向かって反射しているため、発光素子１３０の近傍部分に明部が発生するのを抑制している（発光素子１３０の近傍部分が暗部となりやすい）。一方、光軸ＬＡに対して大きい角度で出射された光も、入射面２１０から光束制御部材本体に入射する。そして、光束制御部材本体に入射した光の一部は、一旦、第２凹部１２７０内を経由して（光束制御部材本体から出射して）、再度、光束制御部材本体に入射する。この光は、導光部１２３０の出射面２４０からカバー１４０に向かって出射される。このように、光軸ＬＡに対して大きい角度で出射された光であって、第２凹部１２７０を経由して屈折されて出射面２４０から出射される光（図２７において実線で示す）は、第２凹部１２７０が形成されていない光束制御部材本体を導光する光（図２７において破線で示す）よりも、光軸ＬＡ側で出射される。これにより、発光素子１３０の近傍部分に生じやすい暗部の発生が抑制される。

　（効果）
　以上のように、実施の形態６の照明装置１１００は、実施の形態５の照明装置９００と同様の効果を有する。また、実施の形態６の光束制御部材１２００は、導光部１２３０に第２凹部１２７０が形成されているため、実施の形態５の光束制御部材１０００と比較して軽量化することができるとともに、材料コストを削減することができる。また、プリズム列１２２２の入射面の断面形状に丸みを付けることで、カバー１４０に向かって出射される光の出射方向を調整することができる。

　（第１変形例）
　図２８および図２９は、実施の形態６の第１変形例の光束制御部材１４００の構成を示す図である。図２８Ａは、光束制御部材１４００の正面図であり、図２８Ｂは、光束制御部材１４００の平面図であり、図２８Ｃは、光束制御部材１４００の底面図であり、図２８Ｄは、図２８Ｂに示されるＡＢ－ＡＢ線の断面図である。図２９Ａは、光束制御部材１４００の側面図であり、図２９Ｂは、図２８Ｄに示されるＡＣ－ＡＣ線の断面図であり、図２９Ｃは、図２８Ｄに示されるＡＤ－ＡＤ線の断面図であり、図２９Ｄは、図２８Ｄに示されるＡＤ－ＡＤ線の断面図である。なお、図２８および図２９では、散乱部材１２２０を省略している。

　図２８および図２９に示されるように、実施の形態６の第１変形例の光束制御部材１４００は、光束制御部材本体の第２凹部１４７０の形状が実施の形態６の光束制御部材１２００と異なる。そこで、実施の形態６の光束制御部材１２００と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

　（光束制御部材の形状）
　実施の形態６の第１変形例の光束制御部材１４００において、第２凹部１４７０は、一方の端部が発光素子１３０側に位置し、他方の端部が光束制御部材１４００の長軸方向の側面に達している（図２８Ｃおよび図２８Ｄ参照）。第２凹部１４７０の深さは、発光素子１３０側（光束制御部材１４００の中央側）では浅く、光束制御部材１４００の側面側（光束制御部材１４００の端部側）では深く形成されている。また、導光部１２３０の中央部分における第２凹部１４７０の深さは、発光素子１３０から離れるにつれて徐々に深くなるように形成されている。また、発光素子１３０側の部位における第２凹部１４７０の短軸方向の断面形状は半円状であり（図２９Ｃ参照）、光束制御部材１４００の側面側の部位における第２凹部１４７０の短軸方向の断面形状は釣り鐘型である（図２９Ｄ参照）。

　以上のように、実施の形態６の第１変形例の光束制御部材１４００を有する照明装置は、実施の形態６の光束制御部材１２００を有する照明装置１１００と同様の効果を有する。また、第２凹部１４７０の大きさが、実施の形態６の第２凹部１２７０より大きいため、さらに軽量化することができる。

　（第２変形例）
　図３０および図３１は、実施の形態６の第２変形例の光束制御部材１６００の構成を示す図である。図３０Ａは、光束制御部材１６００の正面図であり、図３０Ｂは、光束制御部材１６００の平面図であり、図３０Ｃは、光束制御部材１６００の底面図であり、図３０Ｄは、図３０Ｂに示されるＡＦ－ＡＦ線の断面図である。図３１Ａは、光束制御部材１６００の側面図であり、図３１Ｂは、図３０Ｄに示されるＡＧ－ＡＧ線の断面図であり、図３１Ｃは、図３０Ｄに示されるＡＨ－ＡＨ線の断面図である。なお、図３０および図３１では、散乱部材１２２０を省略している。

　図３０および図３１に示されるように、実施の形態６の第２変形例の光束制御部材１６００は、第２凹部１６７０の形状が実施の形態６の光束制御部材１２００と異なる。そこで、実施の形態６の光束制御部材１２００と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

　（光束制御部材の形状）
　実施の形態６の第２変形例の一方の第２凹部１６７０は、発光素子１３０側の端部で他方の第２凹部１６７０と連通している（図３０Ｃおよび図３０Ｄ参照）。このため、本変形例では、入射面２１０の発光素子１３０側の一部は、第２凹部１６７０によって切り取られている。

　第２凹部１６７０の深さは、発光素子１３０側では一定であるが、発光素子１３０から離れるにつれて徐々に浅くなっている。光束制御部材本体の短軸方向における第２凹部１６７０の断面形状は、円の一部を切り欠いた形状である（図３１Ｂおよび図３１Ｃ参照）。

　第２凹部１６７０の内面は、発光素子１３０から出射された光の一部を入射する第２入射面１６１４を有する。すなわち、第２凹部１６７０の内面の一部は、第２入射面１６１４として機能する。第２入射面１６１４は、光軸ＬＡに対して大きい角度で出射された光を入射する。第２入射面１６１４は、第２凹部１６７０の内面の発光素子１３０側に配置されている。また、第２入射面１６１４は、入射面２１０を取り囲むように配置されており、入射面２１０の開口縁部に繋がっている。

　図３２Ａは、第２凹部１６７０の最大深さが１．０ｍｍの光束制御部材１６００の中央部分における光路を示す図である。図３２Ｂは、第２凹部の最大深さが２．０ｍｍの光束制御部材１６００’の中央部分における光路を示す図である。

　図３２Ａに示されるように、第２凹部１６７０の最大深さが１．０ｍｍの光束制御部材１６００において、光軸ＬＡに対して小さい角度で出射された光は、入射面２１０から光束制御部材１６００に入射する。光軸ＬＡに対して小さい角度で出射された光は、高光度であるため、全反射面２２０が機能せずに、そのまま出射されてしまうと、発光素子１３０の直上部分に明部を生じさせてしまう。本実施の形態では、光束制御部材１６００に入射した光の一部を、全反射面２２０で導光部１２３０に向かって反射しているため、発光素子１３０の直上部分における明部の発生が抑制される（逆に発光素子１３０の直上部分が暗部となるおそれがある）。一方、光軸ＬＡに対して大きい角度で出射された光は、第２入射面１６１４から光束制御部材１６００に入射する。この光の一部は、入射面２１０から入射した光よりも、光軸ＬＡ側で出射される。これにより、発光素子１３０の直上部分に生じやすい暗部の発生が抑制される。一方、図３２Ｂに示されるように、第２凹部１６７０’の最大深さが２．０ｍｍの光束制御部材１６００’では、最大深さが１．０ｍｍの第２凹部１６７０を有する光束制御部材１６００よりも、第２入射面１６１４’から入射する光が多くなる。このため、発光素子１３０の直上部分に出射される光が多くなり、発光素子１３０の直上部分に明部が生じてしまうおそれがある。よって、第２凹部１６７０の最大深さは、輝度ムラを生じさせないために、発光素子１３０の近傍で出射する光と導光部１２３０を伝播する光とのバランスを考慮し、適宜調整されることが好ましい。

　以上のように、実施の形態６の第２変形例の光束制御部材１６００は、実施の形態６の光束制御部材１２００と同様の効果を有する。

　（照明装置の照度分布のシミュレーション）
　第２凹部を有する光束制御部材本体を含む照明装置の照度分布をシミュレーションした。光束制御部材本体として、第２凹部１２７０が連通していない実施の形態６の光束制御部材本体、第２凹部１６７０が連通しており、第２凹部１６７０の最大深さが０．５，１．０，１．５，２．０ｍｍの各光束制御部材本体を使用した。また、比較するために、第２凹部を有さない実施の形態５の光束制御部材１０００を含む照明装置についてもシミュレーションした。

　基板１２０上に１つの発光素子１３０（白色ＬＥＤ）を配置し、発光素子１３０の上に長さ１００ｍｍの光束制御部材本体を配置した。カバー１４０の外径は、２６ｍｍである。なお、これらの照明装置において、散乱部材１２２０は、配置していない。

　図３３Ａは、照明装置の上側の照度分布のシミュレーション結果を示すグラフであり、図３３Ｂは、照明装置の手前側（正面側）の照度分布のシミュレーション結果を示すグラフである。横軸は、照明装置の長軸方向の位置（Ｄ；単位ｍｍ）を示しており、発光素子１３０が配置されている点を「０」としている。縦軸は、カバー１４０の外面（外表面）を被照射面と仮定した場合における各位置の照度（Ｉ；単位ｌｕｘ）を示している。図３３において、実線Ａは、凹部を有さない光束制御部材１０００を有する照明装置の輝度分布を示しており、破線Ｂは、凹部の最大深さが０．５ｍｍの光束制御部材本体を有する照明装置の輝度分布を示しており、一点鎖線Ｃは、第２凹部の最大深さが１．０ｍｍの光束制御部材本体を有する照明装置の輝度分布を示しており、破線Ｄは、第２凹部の最大深さが１．５ｍｍの光束制御部材本体を有する照明装置の輝度分布を示しており、実線Ｅは、第２凹部の最大深さが２．０ｍｍの光束制御部材本体を有する照明装置の輝度分布を示しており、実線Ｆは、第２凹部が連通していない光束制御部材本体を有する照明装置の輝度分布を示している。なお、照明装置の長軸方向の位置として、＋６０ｍｍ、－６０ｍｍ付近のピークは、光束制御部材の側面から出射された光によるものである。

　図３３Ａおよび図３３Ｂに示されるように、第２凹部の最大深さが０．０、０．５、１．０、１．５ｍｍの光束制御部材本体（実施の形態６の第２変形例の光束制御部材１６００）、および第２凹部１２７０が凹部２５０に連通していない光束制御部材本体（実施の形態６の光束制御部材１２００）では、導光部の端部から出射される光によるカバー１４０の外面における照度と、中央部近傍から出射される光によるカバー１４０の外面における照度がほぼ同じであり、輝度ムラが小さかった。一方、第２凹部１６７０’の最大深さが２．０ｍｍの光束制御部材本体１６００’では、導光部１２３０の端部から出射される光によるカバー１４０の外面における照度より、中央部近傍から出射される光によるカバー１４０の外面における照度が著しく大きかったため、大きな輝度ムラが生じてしまった。よって、今回使用した光束制御部材本体においては、第２凹部の最大深さは、０．０～１．５ｍｍの範囲内であることが好ましい。

　本出願は、２０１２年４月１７日出願の特願２０１２－０９３８１３、２０１２年１１月３０日出願の特願２０１２－２６３１６２および２０１３年３月８日出願の特願２０１３－０４６７３５に基づく優先権を主張する。当該出願明細書および図面に記載された内容は、すべて本願明細書に援用される。

　本発明の照明装置は、蛍光管などに代えて使用されうるため、各種照明機器に幅広く適用されうる。

　１００，３００，５００，７００，９００，１１００　照明装置
　１１０　フレーム
　１２０　基板
　１３０　発光素子
　１４０　カバー
　２００，４００，６００，８００，１０００，１２００，１４００，１６００，１６００’　光束制御部材
　２１０　入射面
　２２０　全反射面
　２２２　全反射面の接続部
　２３０，６３０，１０３０，１２３０　導光部
　２４０，４１０，４２０　出射面
　２５０　凹部
　４３０　脚
　４４０　補強板
　６２０　位置決め突起
　６４０，１０４０　補強部材
　８２０，８２０ａ，８２０ｂ，１２２０　散乱部材
　８２２，８２２ａ，８２２ｂ，１２２２　プリズム列
　８２４　第１傾斜面
　８２６　第２傾斜面
　１２２３　第１曲面
　１２２４　第２曲面
　１２２７　補助突起
　１２２８　固定爪
　１２７０，１４７０，１６７０，１６７０’　第２凹部
　１６１４，１６１４’　第２入射面

Claims

　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、
　発光素子から出射された光の少なくとも一部を入射する入射面と、
　前記入射面を挟んで前記発光素子と対向する位置に形成され、前記入射面から入射した光の一部を、前記発光素子の光軸と略垂直であり、かつ互いに反対向きである２つの方向に反射させる全反射面と、
　前記入射面および前記全反射面を挟んで相対する位置に、前記入射面から入射した光の一部および前記全反射面で反射した光を前記入射面および前記全反射面から離れる方向にそれぞれ導光する２つの導光部と、
　前記２つの導光部のそれぞれの外面に形成され、前記導光部により導光された光をそれぞれ外部に出射する２つの出射面と、
　を有する、光束制御部材。
　前記入射面から入射した光の一部は、前記全反射面から外部に出射される、請求項１に記載の光束制御部材。
　前記入射面は、エッジを含まない曲面である、請求項２に記載の光束制御部材。
　前記入射面から入射した光の一部は、前記全反射面および前記導光部に到達せずに外部に出射される、請求項１に記載の光束制御部材。
　前記２つの導光部は、前記入射面および前記全反射面から離れるにつれて断面積が小さくなる断面積変化部がそれぞれ形成されている、請求項１～４のいずれか一項に記載の光束制御部材。
　前記２つの導光部の、前記発光素子の光軸方向についての前記発光素子側には、凹部がそれぞれ形成されている、請求項１～５のいずれか一項に記載の光束制御部材。
　前記凹部の内面は、前記発光素子から出射された光の一部を入射する第２入射面を有し、
　前記第２入射面から入射した光は、前記全反射面に到達せずに前記導光部に到達する、
　請求項６に記載の光束制御部材。
　前記全反射面から外部に出射された光を散乱するように制御する散乱部材をさらに有し、
　前記散乱部材は、前記全反射面の少なくとも一部を覆うように配置されており、
　前記散乱部材の外面または内面には、複数のプリズム列または複数の四角錐が配置されている、
　請求項１～７のいずれか一項に記載の光束制御部材。
　前記入射面、前記全反射面、前記２つの導光部および前記２つの出射面を有する光束制御部材本体と、前記散乱部材とは別部材であり、
　前記光束制御部材本体の材料と、前記散乱部材の材料とは、いずれも以下の方法で求められる４００～８００ｎｍの波長の光についての透過率差（ΔＴ）が１５％以内である、請求項８に記載の光束制御部材。
　［透過率差（ΔＴ）の求め方］
　板厚１ｍｍの平板状に形成した各材料に、４００～８００ｎｍの波長の光を照射して、各波長における光の透過率を求める。透過率の最大値（Ｔ_ｍａｘ）から透過率の最小値（Ｔ_ｍｉｎ）を差し引いて透過率差（ΔＴ）とする。
　請求項１～９のいずれか一項に記載の光束制御部材と、
　前記入射面と対向する位置に配置された発光素子と、
　を有する、発光装置。
　請求項１０に記載の発光装置と、
　前記発光装置を覆うように前記発光装置に対して空気層を介して配置されたカバーと、
　を有する、照明装置。