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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2017-139225(P2017-139225A)
(43)【公開日】2017年8月10日
(54)【発明の名称】導光体および発光装置
(51)【国際特許分類】
F21K 9/61 20160101AFI20170714BHJP
F21K 9/232 20160101ALI20170714BHJP
F21K 9/68 20160101ALI20170714BHJP
F21K 9/69 20160101ALI20170714BHJP
H01L 33/58 20100101ALI20170714BHJP
H01L 33/60 20100101ALI20170714BHJP
G02B 6/00 20060101ALI20170714BHJP
G02B 6/42 20060101ALI20170714BHJP
F21Y 115/10 20160101ALN20170714BHJP
【ＦＩ】
F21K9/61
F21K9/232 100
F21K9/68
F21K9/69
H01L33/58
H01L33/60
G02B6/00 326
G02B6/42
F21Y115:10
【審査請求】有
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
【全頁数】22
(21)【出願番号】特願2017-16813(P2017-16813)
(22)【出願日】2017年2月1日
(62)【分割の表示】特願2012-2113(P2012-2113)の分割
【原出願日】2012年1月10日
(31)【優先権主張番号】特願2011-3419(P2011-3419)
(32)【優先日】2011年1月11日
(33)【優先権主張国】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000227364
【氏名又は名称】株式会社ｎｉｔｔｏｈ
(71)【出願人】
【識別番号】591061046
【氏名又は名称】小池 康博
(74)【代理人】
【識別番号】110000121
【氏名又は名称】アイアット国際特許業務法人
(72)【発明者】
【氏名】望月 恵一
(72)【発明者】
【氏名】篠原 克徳
【テーマコード（参考）】
2H038
2H137
3K243
5F142
【Ｆターム（参考）】
2H038AA52
2H038AA54
2H038BA01
2H038BA42
2H137AA10
2H137AB06
2H137AB15
2H137AC11
2H137BA06
2H137BA08
2H137BA12
2H137BA19
2H137BA21
2H137BA22
2H137BB02
2H137BC51
2H137BC58
2H137CA12F
2H137CA28A
2H137CA34
2H137EA11
2H137FA00
2H137HA00
3K243MA01
5F142AA03
5F142BA32
5F142CB11
5F142CE00
5F142CE06
5F142CE16
5F142CE22
5F142DA12
5F142DB16
5F142DB18
5F142HA03
(57)【要約】 （修正有）
【課題】ＬＥＤから出射した光が照明光として導光体から外部に出射する出射効率の低下を抑えながら、基板の後方に出射させることができる導光体および発光装置を提供すること。【解決手段】導光体１は、導光部材５の一端側に配置される光入射面７と、光入射面７に対して導光部材５を挟んで他端側に配置される光反射面１１と、光入射面７と光反射面１１との間に配置される導光部材５の側面に配置され、光入射面７から導光部材５内に入射した光を外部に出射する光出射面としての側面１４とを有する。導光部材５は、中実体にて構成されると共に、光散乱粒子を含有する光散乱導光部材として形成されている。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
導光体において、
導光部材の一端側に配置される光入射面と、
前記光入射面に対して前記導光部材を挟んで他端側に配置される光反射面と、
前記光入射面と前記光反射面との間に配置される導光部材の側面に配置され、前記光入射面から前記導光部材内に入射した光を外部に出射する光出射面と、
を有し、
前記導光部材は、中実体にて構成されると共に、少なくとも一部が光散乱粒子を含有する光散乱導光部材により形成され、
前記光入射面は、前記光反射面の側に錐面状に凹む凹面を呈すると共に、前記光反射面で反射した光線の一部を光入射面で全反射させる、
ことを特徴とする導光体。
導光部材の一端側に配置される光入射面と、
前記光入射面に対して前記導光部材を挟んで他端側に配置される光反射面と、
前記光入射面と前記光反射面との間に配置される導光部材の側面に配置され、前記光入射面から前記導光部材内に入射した光を外部に出射する光出射面と、
を有し、
前記導光部材は、中実体にて構成されると共に、少なくとも一部が光散乱粒子を含有する光散乱導光部材により形成され、
前記光入射面は、前記光反射面の側に錐面状に凹む凹面を呈すると共に、前記光反射面で反射した光線の一部を光入射面で全反射させる、
ことを特徴とする導光体。
【請求項2】
請求項１記載の導光体において、
前記導光部材は、前記光軸と平行な側面を有する円柱体形状を有している、
ことを特徴とする導光体。
前記導光部材は、前記光軸と平行な側面を有する円柱体形状を有している、
ことを特徴とする導光体。
【請求項3】
請求項１または２に記載の導光体において、
前記導光部材は、全体が前記光散乱導光部材により構成されている、
ことを特徴とする導光体。
前記導光部材は、全体が前記光散乱導光部材により構成されている、
ことを特徴とする導光体。
【請求項4】
請求項１または２に記載の導光体において、
前記導光部材は、前記光散乱導光部材により形成される光散乱導光層と、光散乱粒子を含まない透明部として形成される透明層とを有し、前記光散乱導光層と前記光入射面との間に、前記透明層が配置されている、
ことを特徴とする導光体。
前記導光部材は、前記光散乱導光部材により形成される光散乱導光層と、光散乱粒子を含まない透明部として形成される透明層とを有し、前記光散乱導光層と前記光入射面との間に、前記透明層が配置されている、
ことを特徴とする導光体。
【請求項5】
請求項１から４のいずれか１項に記載の導光体において、
前記光反射面の周囲には、前記導光部材に連通し前記導光体の外部に光を出射する導光部材が設けられている、
ことを特徴とする導光体。
前記光反射面の周囲には、前記導光部材に連通し前記導光体の外部に光を出射する導光部材が設けられている、
ことを特徴とする導光体。
【請求項6】
請求項１から５のいずれか１項に記載の導光体と、
前記導光体の前記光入射面に光を入射させる光源と、
を有することを特徴とする発光装置。
前記導光体の前記光入射面に光を入射させる光源と、
を有することを特徴とする発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、導光体および発光装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）のハイパワー化、高効率化により、白熱電球の代替えとして、ＬＥＤ照明装置が実用化されてきている。白熱電球は、発光部（フィラメント）がガラスの球殻内の空間に配置され、口金との間に距離があるため、口金の後方（口金に対してフィラメントが配置される方向とは反対の方向）にも光が出射される配光特性を有する。一方、ＬＥＤ照明装置は、発光部が基板に搭載されているため、基板の後方方向（基板に対して発光部が搭載される方向とは反対の方向）に光を出射させ難いという特性がある。そのため、ＬＥＤ照明装置においても白熱電球の配光特性を得られるように、たとえば、特許文献１には、ＬＥＤから出射した光を導光体および光源カバーを用いて基板の後方方向に出射させる構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００９−２８９６９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、ＬＥＤから出射された光を基板の後方に出射させるためには、ＬＥＤから前方に向けて出射した光を後方に向けて反射させる必要がある。そのため、この反射時に光量が損失し、ＬＥＤから出射した光が照明光として導光体等から外部に出射する率である出射効率が低下するという問題がある。たとえば、上述の先行技術文献の発明では、導光部が円柱且つ透明体であるため、反射部で反射した光のうち、再度ＬＥＤまたはＬＥＤ基板に吸収されてしまう光が発生する。また、導光体によって閉じ込められる光（導光体の外部に出射することができない光）も発生してしまう。よって、出射効率が低下してしまう。
【0005】
そこで、本発明は、ＬＥＤから出射した光が照明光として導光体から外部に出射する出射効率の低下を抑えながら、基板の後方に出射させることができる導光体を提供することを課題とする。また、ＬＥＤから出射した光が照明光として導光体から外部に出射する出射効率の低下を抑えながら、基板の後方に出射させることができる発光装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するため、本発明は、導光体において、導光部材の一端側に配置される光入射面と、光入射面に対して導光部材を挟んで他端側に配置される光反射面と、光入射面と光反射面との間に配置される導光部材の側面に配置され、光入射面から導光部材内に入射した光を外部に出射する光出射面と、を有し、導光部材は、中実体にて構成されると共に、少なくとも一部が光散乱粒子を含有する光散乱導光部材により形成され、光入射面は、前記光反射面の側に錐面状に凹む凹面を呈すると共に、光反射面で反射した光線の一部を光入射面で全反射させることとしている。
【0007】
また、本発明の導光体において、導光部材は、光軸と平行な側面を有する円柱体形状を有している、
【0008】
また、本発明の導光体において、導光部材は、全体が光散乱導光部材により構成されていることが好ましい。
【0009】
また、本発明の導光体において、導光部材は、光散乱導光部材により形成される光散乱導光層と、光散乱粒子を含まない透明部として形成される透明層とを有し、光散乱導光層と光入射面との間に、透明層が配置されていることが好ましい。
【0010】
また、本発明の導光体において、光反射面の周囲には、導光部材に連通し導光体の外部に光を出射する導光部材が設けられていることが好ましい。
【0011】
上記目的を達成するため、本発明は、発光装置を、上述の導光体と、この導光体の光入射面に光を入射させる光源とを有する構成としている。
【0012】
上記目的を達成するため、本発明は、導光体において、導光部材の一端側に配置される光入射面と、光入射面に対して導光部材を挟んで他端側に配置される光反射面と、光入射面と光反射面との間に配置される導光部材の側面に配置され、光入射面から導光部材内に入射した光を外部に出射する光出射面と、を有し、導光部材は、中実体にて構成されると共に、少なくとも一部が光散乱粒子を含有する光散乱導光部材により形成され、光出射面が光反射面を含む面と成す角が鋭角となるように、導光部材はその光軸に直交する面の直径が光入射面から光反射面に向かって徐々に大きくなる円錐台形を呈していて、光反射面の直径は、導光部材のうち光反射面が位置する前端側とは反対の後端縁の直径よりも大きく設けられることで、反射面の周囲が導光部材の後端縁よりも側方に競り出していることとしている。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、ＬＥＤから出射した光が照明光として導光体から外部に出射する出射効率の低下を抑えながら、基板の後方に出射させることができる導光体を提供することができる。また、ＬＥＤから出射した光が照明光として導光体から外部に出射する出射効率の低下を抑えながら、基板の後方に出射させることができる発光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明の第１の実施の形態に係る導光体および発光装置の構成を示す断面図である。
【図4】単一真球粒子による散乱光強度の角度分布（Α、Θ）を示すグラフである。
【図5】導光体を透過する光線の光路の例を示す図である。
【図6】導光体を透過する光線の光路を説明するための図である。
【図7】導光部材を無色透明体としたときに導光部材を透過する光線の光路を説明するための図である。
【図8】導光体を透過する光線の光路を説明するための図である。
【図9】導光部材を無色透明体としたときの導光部材から出射する光の配光角および輝度分布を示す図である。
【図10】導光部材を濁度０．４９（λ＝550nm）の光散乱導光体としたときに導光部材から出射する光の配光角および輝度分布を示す図である。
【図11】導光部材を濁度０．９８（λ＝550nm）の光散乱導光体としたときに導光部材から出射する光の配光角および輝度分布を示す図である。
【図12】導光部材を濁度１．７（λ＝550nm）の光散乱導光体としたときに導光部材から出射する光の配光角および輝度分布を示す図である。
【図13】導光部材を濁度２．０（λ＝550nm）の光散乱導光体としたときに導光部材から出射する光の配光角および輝度分布を示す図である。
【図14】導光部材を濁度２．２（λ＝550nm）の光散乱導光体としたときに導光部材から出射する光の配光角および輝度分布を示す図である。
【図15】導光部材を濁度２．４（λ＝550nm）の光散乱導光体としたときに導光部材から出射する光の配光角および輝度分布を示す図である。
【図16】導光部材を濁度２．９（λ＝550nm）の光散乱導光体としたときに導光部材から出射する光の配光角および輝度分布を示す図である。
【図17】導光部材を濁度３．９（λ＝550nm）の光散乱導光体としたときに導光部材から出射する光の配光角および輝度分布を示す図である。
【図18】導光部材を濁度４．９（λ＝550nm）の光散乱導光体としたときに導光部材から出射する光の配光角および輝度分布を示す図である。
【図19】導光部材を濁度９．７（λ＝550nm）の光散乱導光体としたときに導光部材から出射する光の配光角および輝度分布を示す図である。
【図20】導光体からの光の出射状態を示す図である。上段（Ａ）は、濁度０．９８（λ＝550nm）の光散乱導光体としたときの出射状態を示す図であり、下段（Ｂ）は、光散乱粒子を含まないとき出射状態を示す図である。
【図21】導光体および発光装置の変形例を示す図である。
【図22】導光体および発光装置の他の実施の形態を示す図である。
【図25】導光体および発光装置の変形例を示す図である。
【図26】導光体および発光装置の変形例を示す図である。
【図27】導光体および発光装置の変形例を示す図である。
【図30】導光体および発光装置の変形例を示す図である。
【図33】導光体の前端面の前面を光反射部材で覆った構成の導光体を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
（第１の実施の形態）以下、本発明の第１の実施の形態に係る導光体１および発光装置２の構成について、図面を参照しながら説明する。
【0016】
（発光装置２の概略構成）図１は、本発明の実施の形態に係る導光体１およびこの導光体１を備える発光装置２について、光軸Ｘを含む面における構成を示す断面図である。説明の便宜上、図１に矢印Ｆで示す方向を前方（前側）とし、その反対方向である矢印Ｂで示す方向を後方（後側）とし、また、光軸Ｘと直交する方向を側方として、以下の説明を行うこととする。図２は、導光体１を前方から見た正面図であり、図３は、導光体１を後方から見た背面図である。なお、発光装置２を実際に使用する際には、図１に示す発光装置２の前方を上方、あるいは下方等の所望の方向に向けて使用することができる。
【0017】
発光装置２は、導光体１と、光源としてＬＥＤ３と、ＬＥＤ３が搭載されるＬＥＤ基板４とを有している。ＬＥＤ３は、ＬＥＤ基板４に実装され、図示外の電源部から供給される電力により発光可能とされている。発光装置２は、ＬＥＤ３から出射された光を、導光体１を介して導光体１の周囲に出射することができるように構成されている。本実施の形態に係る発光装置２では、ＬＥＤ３は、複数の発光部（ＬＥＤチップ）を有し、各発光部は、蛍光材が混合された樹脂材により覆われている。したがって、ＬＥＤ３は、光出射部から全体として面発光に近い状態で光を出射することができる。
【0018】
導光体１は、光を透過することができる導光部材５と、光を反射させる光反射部材６とを有している。なお、図１および後述の図５等において、導光部材５の断面部は、光線Ｌ１Ａ等の光線を見易くするため、ハッチングを省略している。導光部材５は、たとえば、無色透明のＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート樹脂）に後述する光散乱粒子が含有され光散乱導光部材として構成されている。なお、ＰＭＭＡに換えて、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ベンジルメタクリレート等の樹脂により、導光部材５を形成することもできる。導光部材５は、光軸Ｘを回転軸として、図１に示す断面を回転させた回転体を呈するものであり、光軸Ｘと直交する断面の面積が、後方から前方に向かって連続的に大きくなる形状を呈している。すなわち、導光部材５は、後方から前方に向かって直径が大きくなる、いわゆる円錐台状を呈している。
【0019】
導光部材５の後端部には、光入射面７が形成されている。導光部材５は、ＬＥＤ３と光入射面７との間に僅かな空気層８を有するように、ＬＥＤ基板４に対して取り付けられている。光入射面７の外周の縁部には、後方に向けて突起状に延設される凸条部９が形成されている。導光部材５は、凸条部９において、ＬＥＤ基板４に対して支持されている。そして、凸条部９が、ＬＥＤ基板４に対して、たとえば、接着剤により固着されることで、導光部材５は、ＬＥＤ基板４に対して固定された状態で取り付けられる。凸条部９は、光入射面７の外周の全域に亘って形成されていてもよく、また、部分的に形成されていてもよい。凸条部９を部分的に形成する場合には、導光部材５がＬＥＤ基板４に安定して支持されるように光軸Ｘの周囲に均一間隔で形成することが好ましい。
【0020】
導光部材５の前端部には、光反射部材６が配置されている。光反射部材６は、たとえば、白色の高反射のポリカーボネート材により形成され、円盤状を呈している。導光部材５の前端部には、前端面から後方に凹む円形の凹部１０が形成され、この凹部１０内に光反射部材６が嵌合されている。光反射部材６は、後端面が光反射面１１として形成されている。したがって、光反射部材６が凹部１０に嵌合された状態で、導光部材５から光反射面１１に入射した光は、再び導光部材５側に反射させられる。光反射面１１の直径Ｒ１は、導光部材５の後端縁１２の直径Ｒ２よりも大きい。つまり、導光体１は、光反射面１１の外周縁１３が、後端縁１２よりも側方に競り出るように、構成されている。
【0021】
導光部材５には、光を多重散乱させることができる光散乱粒子が含有され、光散乱導光部材として構成されている。光散乱粒子は、たとえば、以下に説明するシリコーン粒子により形成することができる。導光部材５は、体積的に一様な散乱能が与えられた導光体であり、光散乱粒子としての球形粒子を多数含んでいる。導光部材５の内部に光が入射すると、その光はシリコーン粒子（光散乱粒子）によって散乱することになる。
【0022】
ここで、光散乱粒子（シリコーン粒子）の理論的な基礎を与えるＭｉｅ散乱理論について説明する。Ｍｉｅ散乱理論は、一様な屈折率を有する媒体（マトリックス）中に該媒体と異なる屈折率を有する球形粒子（光散乱粒子）が存在するケースについてマックスウェルの電磁方程式の解を求めたものである。光散乱粒子に相当する光散乱粒子によって散乱した散乱光の角度に依存した強度分布Ｉ（Α、Θ）は下記（１）式で表される。Αは、光散乱粒子の光学的大きさを示すサイズパラメータであり、マトリックス中での光の波長λで規格化された球形粒子（光散乱粒子）の半径ｒに相当する量である。角度Θは散乱角で、入射光の進行方向と同一方向をΘ＝１８０°にとる。
【0023】
また、（１）式中のｉ１、ｉ２は（４）式で表される。そして、（２）〜（４）式中の下添字ν付のａおよびｂは（５）式で表される。上添字１および下添字νを付したＰ（ｃｏｓΘ）は、Ｌｅｇｅｎｄｒｅの多項式、下添字ν付のａ、ｂは１次、２次のＲｅｃａｔｔｉ−Ｂｅｓｓｅｌ関数Ψ＊、ζ＊（ただし、「＊」は下添字νを意味する。）とその導関数とからなる。ｍはマトリックスを基準にした光散乱粒子の相対屈折率で、ｍ＝ｎｓｃａｔｔｅｒ／ｎｍａｔｒｉｘである。
【0024】
【数1】
【0025】
図４は、上記（１）〜（５）式に基づいて、単一真球粒子による強度分布Ｉ（Α、Θ）を示すグラフである。この図４では、原点Ｇの位置に光散乱粒子としての真球粒子があり、図４における下方から入射光が入射した場合の散乱光強度の角度分布Ｉ（Α、Θ）を示している。そして、原点Ｇから各曲線までの距離が、それぞれの散乱角方向の散乱光強度である。ひとつの曲線はΑが１．７であるときの散乱光強度、別の曲線はΑが１１．５であるときの散乱光強度、さらに別の曲線はΑが６９．２であるときの散乱光強度である。なお、図４においては、散乱光強度を対数目盛で示している。このため、図４では僅かな強度差として見える部分が、実際には非常に大きな差となる。
【0026】
この図４に示すように、サイズパラメータΑが大きくなればなるほど（ある波長λで考えた場合は真球粒子の粒径が大きくなればなるほど）、図４における上方（照射方向の前方）に対して指向性が高く光が散乱されていることがわかる。また、実際のところ、散乱光強度の角度分布Ｉ（Α、Θ）は、入射光波長λを固定すれば、散乱子の半径ｒと、媒体および光散乱粒子の相対屈折率ｍとをパラメータとして制御することができる。
【0027】
このような、単一真球粒子がＮ個含まれる導光部材５に光が入射すると、光は真球粒子により散乱される。散乱光は光散乱導光部材中を進み、他の真球粒子により再度散乱される。ある程度以上の体積濃度で粒子を添加した場合には、このような散乱が逐次的に複数回行われた後、光が光散乱導光部材から出射する。このような散乱光がさらに散乱されるような現象を多重散乱現象と呼ぶ。このような多重散乱においては、透明ポリマーでの光線追跡法による解析は容易ではない。しかし、モンテカルロ法により光の挙動を追跡し、その特性を解析することはできる。それによると、入射光が無偏光の場合、散乱角の累積分布関数Ｆ（Θ）は下記の（６）式で表される。
【0028】
【数2】
【0029】
ここで（６）式中のＩ（Θ）は、（１）式で表されるサイズパラメータΑの真球粒子の散乱強度である。強度Ｉｏの光が導光部材５に入射し、距離ｙを透過した後、光の強度が散乱によりＩに減衰したとすると、これらの関係は下記の（７）式で表される。
【0030】
【数3】
【0031】
この（７）式中のτは濁度と呼ばれ、媒体の散乱係数に相当するものであり、下記の（８）式のように粒子数Ｎに比例する。なお、（８）式中、σｓは散乱断面積である。
【0032】
【数4】
【0033】
（７）式から長さＬの導光部材５を散乱せずに透過する確率Ｐｔ（Ｌ）は下記の（９）式で表される。
【0034】
【数5】
【0035】
反対に光路長Ｌまでに散乱される確率Ｐｓ（Ｌ）は下記の（１０）式で表される。【数6】
【0036】
これらの式からわかるように、濁度τを変えることにより、光散乱導光部材内での多重散乱の度合いを制御することができる。
【0037】
以上の関係式により、光散乱粒子のサイズパラメータΑと濁度τとの少なくとも１つをパラメータとして、導光部材５内での多重散乱が制御可能である。
【0038】
ここで、導光部材５に含有されている光散乱粒子は、たとえば、平均粒径が２．４μｍの透光性のシリコーン粒子とすることができる。また、光散乱粒子による散乱係数に相当する散乱パラメータである濁度τは、τ＝０．４９（λ＝５５０ｎｍ）とすることができる。
【0039】
上述のように導光体１を構成することで、ＬＥＤ３から出射した光の導光体１内での光量の損失を抑えながら、かつ、配光角を広げることができ、発光装置２の配光特性を白熱電球の配光特性に近づけることができる。また、さらに、導光体１から出射される光の輝度斑の低減を図ることができる。上述の効果は、次のようなメカニズムで奏されると考えられる。
【0040】
先ず、光反射面１１が備えられていることで、ＬＥＤ３から出射した光のうち、導光体１から後方側に出射する光の量を増やすことができると考えられる。つまり、図５に示すように、ＬＥＤ３から出射し、導光部材５に入射した光の一部は、光線Ｌ１Ａ、Ｌ１Ｂのように、光反射面１１により、光軸Ｘと直交する方向よりも後側に向けて反射される。これにより、導光部材５の前端面に光反射面１１を備えない場合に比べて、光反射面１１を備える方が、導光部材５から出射する光の配光角を後方側に広げることができると考えられる。なお、光線Ｌ１Ａは、Ｐ１，Ｐ２において、また光線Ｌ１Ｂは、Ｑ１，Ｑ２において光路が屈折しているが、これは、光線Ｌ１Ａ、Ｌ１Ｂが、光散乱粒子により散乱された状態を示している。
【0041】
また、導光部材５は、光軸Ｘに直交する面の直径が光入射面７から光反射面１１に向かって徐々に大きくなる円錐台を呈している。したがって、導光部材５の光出射面としての側面１４は、側面１４が仮に光軸Ｘと平行な場合に比べて、光反射面１１で反射され側面１４に入射する光の入射角が小さくなる方向に傾斜している。これにより、光反射面１１で反射し側面１４に入射する光は、側面１４で全反射し導光部材５の中に戻る割合が減少し、導光部材５の外部に効率良く出射させることができると考えられる。
【0042】
つまり、光出射面である側面１４が、図６に仮想的に示す側面１４Ａのように光軸Ｘと平行な場合には、この側面１４Ａに全反射角で入射する光線Ｌ２Ａ，Ｌ２Ｂが、導光部材５内へ光線Ｌ３Ａ，Ｌ３Ｂとして反射されてしまう場合であっても、側面１４のように光線Ｌ２Ａ，Ｌ２Ｂの入射角が小さくなるように構成されることで、光線Ｌ４Ａ，Ｌ４Ｂとして導光部材５の外側に出射させることができる。これにより、光反射面１１で反射した光を、導光部材５の外部に効率良く出射させることができると考えられる。
【0043】
また、図５に示すように、光反射面１１の直径Ｒ１が、導光部材５の後端縁１２の直径Ｒ２よりも大きく、光反射面１１の周囲が後端縁１２よりも側方に競り出していることで、導光体１から出射する光の配光角を後方に向かってより大きくすることができると考えられる。つまり、導光部材５の後端縁１２の直径Ｒ２よりも光反射面１１の直径Ｒ１を大きくすることで、直径Ｒ１が、直径Ｒ２以下の場合に比べて、光反射面１１で後側に向けて反射された光が、導光部材５により遮光される割合が少なくなると考えられる。
【0044】
さらに、導光部材５には、光散乱粒子が含有されている。これにより、ＬＥＤ３から導光部材５に入射した光の導光部材５内での反射回数を少なくさせて導光部材５の外側に出射することができると考えられる。反射の回数を少なくすることで、反射による光量の損失を抑制することができる。たとえば、導光部材５に光散乱粒子が含有されていない場合は、たとえば、図７に示すように、ＬＥＤ３から導光部材５に入射した光線Ｌ５は、光反射面１１とＬＥＤ３との間で反射を繰り返した後、導光部材５の外側に出射することがある。そのため、反射を繰り返す度に光量が損失される。
【0045】
これに対し、導光部材５内に光散乱粒子を含有させることで、たとえば、図８に示す光線Ｌ６のように、光散乱粒子により光反射面１１に入射する入射角が大きくなる方向に散乱させられる光線を発生させることができる。光反射面１１に入射する光線の入射角が大きくなることで、ＬＥＤ３から光入射面７に入射した光が導光部材５の外側に出射するまでに光反射面１１とＬＥＤ３との間で繰り返される反射の回数を減らすことができると考えられる。このように光反射面１１とＬＥＤ３との間で繰り返される反射の回数を減らすことで、反射による光量の損失を減らすことができる。すなわち、ＬＥＤ３から出射された光が導光体１から出射される割合である出射効率を大きくすることができる。
【0046】
また、ＬＥＤ３から導光部材５内に入射した光は、光散乱粒子により散乱させられるため、導光部材５から出射する光の輝度斑の低減が図られる。図９から図１９に、無色透明なＰＭＭＡ樹脂にて形成される導光部材５に、直径２．４μｍの球体の光散乱粒子を含有させた場合と含有させない場合の配光角および輝度分布の比較を表すグラフを示す。各グラフにおいて、放射方向は輝度を示す。また、配光角０度の方向が発光装置２の前方に対応し、配光角１８０度の方向が後方に対応している。また、各配光角の輝度は、±２度の範囲における平均輝度が示されている。
【0047】
図９は、導光部材５に光散乱粒子を含有させない場合であり、導光部材５が無色透明の場合の配光角および輝度分布を示す。この場合の、出射効率は６２％である。図１０は、導光部材５を濁度０．４９（λ＝550nm）の光散乱導光体とした場合における配光角および輝度分布を示す。この場合の、出射効率は６５％である。
図１１は、導光部材５を濁度０．９８（λ＝550nm）の光散乱導光体とした場合における配光角および輝度分布を示す。この場合の、出射効率は６７％である。
図１２は、導光部材５を濁度１．７（λ＝550nm）の光散乱導光体とした場合における配光角および輝度分布を示す。この場合の、出射効率は７０％である。
図１３は、導光部材５を濁度２．０（λ＝550nm）の光散乱導光体とした場合における配光角および輝度分布を示す。この場合の、出射効率は７１％である。
図１４は、導光部材５を濁度２．２（λ＝550nm）の光散乱導光体とした場合における配光角および輝度分布を示す。この場合の、出射効率は７１％である。
図１５は、導光部材５を濁度２．４（λ＝550nm）の光散乱導光体とした場合における配光角および輝度分布を示す。この場合の、出射効率は７２％である。
図１６は、導光部材５を濁度２．９（λ＝550nm）の光散乱導光体とした場合における配光角および輝度分布を示す。この場合の、出射効率は７３％である。
図１７は、導光部材５を濁度３．９（λ＝550nm）の光散乱導光体とした場合における配光角および輝度分布を示す。この場合の、出射効率は７５％である。
図１８は、導光部材５を濁度４．９（λ＝550nm）の光散乱導光体とした場合における配光角および輝度分布を示す。この場合の、出射効率は７７％である。
図１９は、導光部材５を濁度９．７（λ＝550nm）の光散乱導光体とした場合における配光角および輝度分布を示す。この場合の、出射効率は７９％である。
【0048】
図９から図１９に示すように、導光部材５の濁度τの値が高くなるほど、出射効率が大きくなる傾向がある。また、光散乱導光体の濁度を、０．３＜τ＜６．５の範囲とすることで、配光角の増大と輝度斑の低減を図ることができ、特に、光散乱導光体の濁度を、０．６９＜τ＜５．１の範囲とすることで、導光体１から出射する光の配光と輝度斑が、より電球の配光および輝度斑に近いものとなる。さらに、光散乱導光体の濁度を、１．２＜τ＜３．２の範囲とすることで、図１２から図１６に示すように、導光体１から出射する光の配光角を大きくしながら輝度斑を少ないものとすることができる。
【0049】
図２０の上段（Ａ）は、光散乱導光体の濁度０．９８（λ＝５５０ｎｍ）のとき、すなわち図１１に示す輝度分布の導光部材５を有する導光体１の光の出射状態を示す図である。また、図２０の下段（Ｂ）は、導光部材５に光散乱粒子を含まないとき、すなわち図９に示す輝度分布の導光部材５を有する導光体１の光の出射状態を示す図である。各図とも、白色部が出射する光を示し、白色部が多くなるほど出射する光の輝度が高くなっている。図２０（Ｂ）に示すように、導光部材５を無色透明とした場合には、導光体１の前部に光っている部分が集中しているように見える。これに対し、導光部材５を光散乱部材とした場合には、図２０（Ａ）に示すように、図２０（Ｂ）に示す状態に比べて、導光体１が全体的に一様に光って見える。このように導光部材５を光散乱部材とすることで、発光装置２の配光特性を白熱電球の配光特性に近づけることができる。
【0050】
（本実施の形態の主な効果）上述のように、導光体１は、導光部材５の一端側に配置される光入射面７と、光入射面７に対して導光部材５を挟んで他端側に配置される光反射面１１と、光入射面７と光反射面１１との間に配置される導光部材５の側面に配置され、光入射面７から導光部材５内に入射した光を外部に出射する光出射面としての側面１４とを有し、導光部材５は、中実体にて構成されると共に、光散乱粒子を含有する光散乱導光部材として形成されている。
【0051】
導光体１をこのように構成することで、光入射面７から入射した光の一部が、光反射面１１により光軸Ｘと直交する方向よりも後側に向けて反射される。そのため、導光部材５の前端面に光反射部材６を備えない場合に比べて、光反射部材６を備える方が、導光部材５から出射する光の配光角を後方側に広げることができる。また、導光部材５には、光散乱粒子が含有されている。これにより、ＬＥＤ３から導光体１内に入射した光が導光体１から出射される出射効率を大きくすることができる。また、ＬＥＤ３から導光部材５内に入射した光は、光散乱粒子により散乱される。そのため、導光部材５から出射する光の輝度斑の低減を図ることができる。
【0052】
また、導光体１の光出射面としての側面１４は、光反射面１１を含む面と成す角が鋭角である傾斜面となっている。すなわち、側面１４は、光反射面１１で反射され側面１４に入射する光に対して入射角が大きくなる方向に傾斜している。そのため、光反射面１１で反射し側面１４に入射する光は、側面１４で全反射し導光部材５の中に戻る割合が減少し、導光部材５の外部に効率良く出射させることができる。つまり、光反射面１１で反射した光を、導光部材５の外部に効率良く出射させることができる。
【0053】
また、導光部材５には、光散乱粒子が全体的に含有され、導光部材５の全体が光散乱導光部材により構成されている。そのため、導光体１の光出射効率を高めることができる。
【0054】
なお、導光部材５を濁度τが０．３よりも大きく６．５よりも小さい光散乱導光体とすることで、配光角の大きさと輝度斑の低減を図ることができ、濁度τを１．２よりも大きく３．２よりも小さくすることで、導光体１から出射する光の配光角を大きくしながら輝度斑を少ないものとすることができる。
【0055】
導光部材５は、上述した形状に限らず、図２１の上段（Ａ）、中段（Ｂ）、下段（Ｃ）に示す形状としてもよい。つまり、図２１（Ａ）に示すように、側面１４の光軸Ｘに対する傾斜角が、図１０等に示す導光部材５の側面１４の光軸Ｘに対する傾斜角より大きくなるように構成してもよい。また、図２１（Ｂ）に示すように、光入射面７と側面１４の傾斜面との間に円筒部１５を配置してもよい。さらに、図２１（Ｃ）に示すように、光出射面としての側面１４を球面の一部にて形成するように構成してもよい。図２１（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すように導光体１を構成することで、後方側へ配光量をより増やすことが可能となる。
【0056】
（第２の実施の形態）導光体１の導光部材は、図２２に示す導光部材２１として構成してもよい。導光部材２１は、光散乱導光部材により形成される光散乱導光層２２と光散乱粒子を含まない透明部として形成される透明層２３とを有し、光散乱導光層２２と光入射面７との間に、透明層２３が配置されている。なお、図２２では、導光部材２１の断面部についてはハッチングを省略して表わしている。導光部材２１をこのように構成することで、導光体１からの光の出射の状態を、図２３に示すように、見た目においてより白熱電球に近いものとすることができる。図２３は、導光部材２１を有する導光体１の光の出射状態を示す図であり、白色部が出射する光を示し、白色部が多くなるほど出射する光の輝度が高い状態となっている。導光部材２１を用いることで、口金から離れた位置に発光部（フィラメント）が配置されている白熱電球のように、見た目の光の出射の状態を、口金から離れた位置に光源が配置されているようにすることができる。図２４は、無色透明なＰＭＭＡに直径２．４μｍの球形の光散乱粒子が含有され、濁度２．０の光散乱導光体から成る導光部材２１における配光角および輝度分布を示すグラフである。なお、導光部材２１は、たとえば、透明層２３を一次側として成形した後、光散乱導光層２２を二次側として透明層２３と一体に成形する、いわゆる二色成形にて製造することができる。
【0057】
また、導光体１は、図２５に示すように、ＬＥＤ３から出射した光が導光部材５内に入射する光入射面を、光反射面１１の側に向かって錐面状に凹む凹面を呈する光入射面２５としてもよい。このように、光入射面２５を円錐面とすることで、光反射面１１で反射した光線の一部を、光線Ｌ７Ａ，Ｌ７Ｂのように光入射面２５で全反射させ、導光部材５の外部に出射させ易くすることができる。つまり、たとえば、光入射面を図２６に示す光入射面７のように平面とした場合には、光反射面１１で反射され光入射面７に入射する光は、光入射面７を透過し再度ＬＥＤ３あるいはＬＥＤ基板４に吸収され易くなる。これに対し、光入射面２５を円錐面とすることで、光反射面１１で反射され光入射面２５に入射する光を光入射面２５で側方に向けて全反射させ易くなる。これにより、導光部材５の外部に出射させ易くすることができると共に配光角を大きくすることができる。
【0058】
導光部材５は、図２７に示すように、側面１４については、図１等と同様に傾斜させることが好ましく、光入射面については、図２５に示すように、円錐面状の光入射面２５とすることが好ましい。図２７に示すように導光部材５を構成することで、光反射面１１で反射した光を導光部材５の外部に出射させる率を一層高くすることができることに加えて配光角を大きくすることができる。
【0059】
しかしながら、図２５に示すように、光出射面を光軸Ｘと平行な側面２６としてもよい。すなわち、導光部材５を円柱体に構成してもよい。導光部材５を円柱体としても、光入射面２５を円錐面とすることで、光反射面１１で反射された光を導光部材５の外部に出射させ易くすることができ。これにより、出射効率を向上させることができると共に配光角を大きくすることができる。
【0060】
図２８は、図２５に示す導光体１において、導光部材５を無色透明なポリカーボネートにて形成し、直径２．４μｍの球体の光散乱粒子を含有させ、濁度２．３８（λ＝５５０nm）とした光散乱導光体とした場合における導光体１の配光角および輝度分布を示すグラフである。この場合の、出射効率は８４％である。
【0061】
図２９は、図２６に示す導光体１において、導光部材５を無色透明なポリカーボネートにて形成し、直径２．４μｍの球体の光散乱粒子を含有させ、濁度２．３８（λ＝５５０nm）とした光散乱導光体とした場合における導光体１の配光角および輝度分布を示すグラフである。この場合の、出射効率は７９％である。なお図２８,２９のグラフにおいて、放射方向は輝度を示す。また、配光角０度の方向が発光装置２の前方に対応し、配光角１８０度の方向が後方に対応している。また、各配光角の輝度は、±２度の範囲における平均輝度が示されている。
【0062】
導光体１および発光装置２は、図３０に示す構成としてもよい。図３０に示す導光体１および発光装置２において、上述の実施の形態で説明した構成と同様の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。図３０に示す導光体１および発光装置２は、光反射部材６の周囲に、導光部材５に連通することで、導光部材５内に入射した光を他端方向（前方）に向けて光を出射することができる導光部材である周囲導光部材３０が設けられている。周囲導光部材３０が設けられていることで、ＬＥＤ３から導光部材５に入射した光の一部が、たとえば、光線Ｌ７Ｃ，Ｌ７Ｄのように、周囲導光部材３０の他端面すなわち前端面３１から出射する。導光体１の輝度分布は、配光の中心側の輝度が小さくなり易い傾向がある。しかしながら、周囲導光部材３０の前端面３１から光が出射することで、導光体１の配光の中心側の輝度を向上させることができ、照度斑の低減を図ることができる。なお、ＬＥＤ３から導光部材５に入射した光の一部には、周囲導光部材３０の側面３２から出射する光もある。側面３２は、側面２６に連続する面である。なお、図３０に示す導光体１および発光装置２において、上述の実施の形態で説明した構成と同様の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0063】
図３０に示す導光体１から出射する光の配光角および輝度分布を図３１に示す。また、図３０に示す導光体１から出射する光の照度分布を図３２に示す。
【0064】
図３３に示すように、導光体１の前端面の前面を光反射部材６で覆った構成の導光体１から出射される光の配光角および輝度分布を図３４に示す。また、図３３に示す導光体１から出射する光の照度分布を図３５に示す。図３１と図３４との比較、および図３２と図３５との比較から判るように、光反射部材６の周囲に周囲導光部材３０を設けることで、導光体１の前端面の前面を光反射部材６で覆う構成に比べて、導光体１の配光の中心側の輝度が高くなり、照度斑の低減が図られる。
【0065】
また、図３０に示す導光体１において、周囲導光部材３０を備えることで、導光体１から出射する光の配光角、輝度分布および照度分布を、前端面３１の面積や光出射面の形状に対応したものにすることができる。
【0066】
上述の各実施の形態では、光反射部材６の後方の面を光反射面１１として形成しているが、光反射面１１は、導光部材５の前端面に、たとえば、アルミを蒸着したり、あるいは、反射テープを貼着する等によっても形成することができる。
【符号の説明】
【0067】
１ … 導光体２ … 発光装置
５ … 導光部材（光散乱導光部材）
７ … 光入射面
１１ … 光反射面
１４ … 側面（光出射面）
２２ … 光散乱導光層
２３ … 透明層
３０ … 周囲導光部材（導光部材）