特許 6274974 光束制御部材、発光装置および照明装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6274974

(24)【登録日】2018年1月19日

(45)【発行日】2018年2月7日

(54)【発明の名称】光束制御部材、発光装置および照明装置

(51)【国際特許分類】

   F21V 5/00 20180101AFI20180129BHJP

   F21V 3/00 20150101ALI20180129BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20180129BHJP

【ＦＩ】

   F21V5/00 320

   F21V5/00 510

   F21V3/00 320

   F21Y115:10

【請求項の数】5

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2014-114917(P2014-114917)

(22)【出願日】2014年6月3日

(65)【公開番号】特開2015-230749(P2015-230749A)

(43)【公開日】2015年12月21日

【審査請求日】2017年5月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】000208765

【氏名又は名称】株式会社エンプラス

(74)【代理人】

【識別番号】100105050

【弁理士】

【氏名又は名称】鷲田 公一

(72)【発明者】

【氏名】山田 恭平

【審査官】 田中 友章

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１２３８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０１５１５５１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／００７８７２６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２１Ｖ ５／００

Ｆ２１Ｖ ３／００

Ｆ２１Ｙ １１５／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１光束制御部材および第２光束制御部材を有し、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、
前記第１光束制御部材は、
発光素子から出射された光の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、前記入射面で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２つの全反射面と、
前記２つの全反射面の間に配置され、前記発光素子から出射された光の他の一部を前記光軸に沿う方向にそのまま進行させるスリットと、
前記入射面、前記全反射面および前記スリットを挟んで相対する位置に配置され、前記入射面で入射した光の一部および前記全反射面で反射した光を導光する２つの導光部と、
前記導光部の外面に形成され、前記導光部により導光された光を外部に出射する出射面と、
を含み、
前記第２光束制御部材は、前記スリットを覆うように配置され、かつ前記スリットを進行した光を拡散させつつ透過させる拡散透過部を含む、
光束制御部材。

【請求項2】

前記スリットは、前記２つの全反射面の間の境界部を含む断面において、前記発光素子の光軸に対して、少なくとも４５°までの角度で前記発光素子から出射された光をそのまま進行させる、請求項１に記載の光束制御部材。

【請求項3】

発光素子と
前記発光素子の光軸が前記スリットを通るように配置された、請求項１または請求項２に記載の光束制御部材と、
を有する、発光装置。

【請求項4】

複数の請求項３に記載の発光装置と、
前記複数の発光装置を覆うように前記複数の発光装置のそれぞれ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。

【請求項5】

前記発光素子の光軸と前記カバーの外表面との交点における輝度Ａと、前記カバーの外表面において互いに隣接する２つの前記交点の中点における輝度Ｂとは、以下の式（１）を満たす、請求項４に記載の照明装置。
輝度Ａ＜１．７×輝度Ｂ （１）

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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）。

【0004】

特許文献１には、基板上に配置されたＬＥＤをカバーで覆ったＬＥＤ照明燈装置が記載されている。特許文献１に記載のＬＥＤ照明燈装置は、基板と、基板上に一列に配置された複数のＬＥＤと、ＬＥＤの配列方向に沿う稜線を有する１つのシリンドリカルレンズと、複数のＬＥＤおよび１つのシリンドリカルレンズを覆うように配置された光透過カバーとを有する。

【0005】

特許文献１に記載のＬＥＤ照明燈装置では、ＬＥＤから出射された光は、シリンドリカルレンズによって、ＬＥＤの配列方向に垂直な方向に広げられる。そして、シリンドリカルレンズを透過した光は、光透過カバーを透過して外部に出射される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特表２０１１−５１３９１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献１に記載のＬＥＤ照明燈装置では、ＬＥＤの配列方向に垂直な方向への光の配光は制御されるが、ＬＥＤの配列方向への光の配光は制御されない。したがって、ＬＥＤの配列方向について配光を調べると、ＬＥＤの直上部では明るくなりすぎてしまい、ＬＥＤ間では暗くなりすぎてしまっていた。このように、特許文献１に記載のＬＥＤ照明燈装置には、ＬＥＤの配列方向において輝度ムラが生じるという問題があった。

【0008】

そこで、本発明の目的は、複数の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、ＬＥＤの配列方向およびＬＥＤの配列方向に垂直な方向において光の配光を均一にすることで、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を目的とする。

【0009】

また、本発明は、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も目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明に係る光束制御部材は、第１光束制御部材および第２光束制御部材を有し、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、前記第１光束制御部材は、発光素子から出射された光の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、前記入射面で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２つの全反射面と、前記２つの全反射面の間に配置され、前記発光素子から出射された光の他の一部を前記光軸に沿う方向にそのまま進行させるスリットと、前記入射面、前記全反射面および前記スリットを挟んで相対する位置に配置され、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導光する２つの導光部と、前記導光部の外面に形成され、前記導光部により導光された光を外部に出射する出射面と、を含み、前記第２光束制御部材は、前記スリットを覆うように配置され、かつ前記スリットを進行した光を拡散させつつ透過させる拡散透過部を含む。

【0011】

また、本発明に係る発光装置は、発光素子と、前記発光素子の光軸が前記スリットを通るように配置された、本発明に係る光束制御部材と、を有する。

【0012】

また、本発明に係る照明装置は、本発明に係る複数の発光装置と、前記複数の発光装置を覆うように前記複数の発光装置のそれぞれに対して空気層を介して配置されたカバーと、を有する。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、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。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１Ａ〜Ｃは、実施の形態に係る照明装置の構成を示す図である。

【図2】図２は、実施の形態に係る光束制御部材の断面図である。

【図3】図３Ａ〜Ｃは、第１光束制御部材の構成を示す図である。

【図4】図４Ａ〜Ｃは、第１光束制御部材の構成を示す図である。

【図5】図５Ａ〜Ｅは、全反射面を説明するための図である。

【図6】図６Ａ〜Ｃは、第２光束制御部材の構成を示す図である。

【図7】図７Ａ〜Ｃは、第２光束制御部材の構成を示す図である。

【図8】図８Ａは、比較例の光束制御部材の構成を示す断面図であり、図８Ｂは、シミュレーション条件を説明するための図であり、図８Ｃは、シミュレーション結果を示すグラフである。

【図9】図９Ａは、シミュレーション結果を示すグラフであり、図９Ｂは、スリットの中心からの距離と、カバーの外表面における輝度との関係を示すグラフである。

【図10】図１０Ａは、比較例の光束制御部材の構成を示す図であり、図１０Ｂは、シミュレーション結果を示すグラフであり、図１０Ｃは、スリットの中心からの距離と、スリットを通る光の光量との関係を示すグラフである。

【図11】図１１Ａ、Ｂは、実施の形態の変形例に係る光束制御部材の構成を示す図である。

【図12】図１２Ａ、Ｂは、実施の形態の他の変形例に係る光束制御部材の構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

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。

【0016】

（照明装置の構成）
図１は、本発明の一実施の形態に係る照明装置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、図１Ａに示されるＡ−Ａ線の断面図であり、図１Ｃは、図１Ｂにおいて破線で囲まれた領域の部分拡大断面図である。

【0017】

図１に示されるように、照明装置１００は、フレーム（筐体）１１０と、基板１２０と、発光素子１３２および光束制御部材１５０をそれぞれ有する複数の発光装置１３０と、カバー１４０とを有する。複数の光束制御部材１５０は、それぞれ１つの発光素子１３２と対になるように基板１２０上に一列に配置されている。

【0018】

複数の発光素子１３２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。各発光素子１３２は、後述する光束制御部材１５０の入射面１５３と対向する位置に配置されている。発光素子１３２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。

【0019】

カバー１４０は、光束制御部材１５０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１３０を覆うように、複数の発光装置１３０のそれぞれ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。

【0020】

カバー１４０の形状は、空気層を介してすべての発光装置１３０を覆うことができれば、特に限定されない。カバー１４０の形状は、円筒形状であってもよいし、円筒の一部を切り欠いた形状であってもよい。本実施の形態では、カバー１４０は、円筒の一部を切り欠いた形状である。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。

【0021】

（光束制御部材の構成）
図２は、本実施の形態に係る光束制御部材１５０の断面図である。図２に示されるように、光束制御部材１５０は、第１光束制御部材１５１および第２光束制御部材１５２を有する。光束制御部材１５０は、発光素子１３２から出射された光の配光を制御する。第１光束制御部材１５１および第２光束制御部材１５２は、それぞれ一体成形により別個に形成されている。第１光束制御部材１５１および第２光束制御部材１５２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。第１光束制御部材１５１および第２光束制御部材１５２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、第１光束制御部材１５１および第２光束制御部材１５２の内部にビーズなどの光散乱子を分散させてもよい。

【0022】

図３および図４は、第１光束制御部材１５１の構成を示す図である。図３Ａは、第１光束制御部材１５１の正面図であり、図３Ｂは、底面図であり、図３Ｃは、平面図である。図４Ａは、第１光束制御部材１５１の側面図であり、図４Ｂは、図３Ｂに示されるＡ−Ａ線の断面図であり、図４Ｃは、図３Ｂに示されるＢ−Ｂ線の断面図である。

【0023】

図３および図４に示されるように、第１光束制御部材１５１は、入射面１５３、２つの全反射面１５４、２つの導光部１５５、２つの出射面１５６およびスリット１５７を有する。第１光束制御部材１５１は、発光素子１３２の光軸ＬＡがスリット１５７を通るように配置される。ここで、「発光素子の光軸」とは、発光素子１３２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。

【0024】

入射面１５３は、ＬＥＤなどの点状光源である発光素子１３２から出射された光の一部を入射させる。入射面１５３は、第１光束制御部材１５１の底面（発光素子１３２側の面）の中央部に形成されている第１凹部１５８の内面である。第１凹部１５８の形状は、特に限定されない。第１凹部１５８の形状は、半球状や半楕円体状などのように、エッジを含まない曲面であることが好ましい。

【0025】

２つの全反射面１５４は、入射面１５３を挟んで発光素子１３２と対向する位置に形成されている。また、２つの全反射面１５４は、発光素子の光軸ＬＡ（図２参照）を含み、かつスリット１５７に平行であって、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。２つの全反射面１５４は、それぞれ、入射面１５３から入射した光の一部を、発光素子１３２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１５５の方向）に反射させる。すなわち、２つの全反射面１５４は、到達した光を２つの導光部１５５に向けて反射させる。

【0026】

図５を用いて、全反射面１５４の形状について説明する。図５Ａおよび図５Ｂ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５Ａは、光束制御部材１０の斜視図であり、図５Ｂは、光束制御部材１０の断面図である。図５Ａおよび図５Ｂ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。

【0027】

図５Ｃ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５Ｃ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。

【0028】

この光束制御部材１０を、図５Ｂに示されるＡ−Ａ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５Ｄに示される光束制御部材１０’となる。図５Ｅ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。本実施の形態の第１光束制御部材１５１の全反射面１５４の形状は、基本的には、図５Ｄ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５Ｄおよび図５Ｅ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。また、このとき、全反射面１４の境界線は、弧である。

【0029】

２つの導光部１５５は、入射面１５３、全反射面１５４および全反射面１５４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）に形成されている。導光部１５５は、入射面１５３から入射した光の一部および全反射面１５４で反射した光を、少しずつ外部に出射させながら、入射面１５３および全反射面１５４から離れる方向に導光する。導光部１５５は、導光部本体１６０、一対の補強部材１６１、一対の位置決め凸部１６２および４つのガイド係合溝１６４を有する。したがって、導光部本体１６０の外面は、導光された光を外部に出射する出射面１５６として機能する。

【0030】

出射面１５６から出射される光量を均一にする観点から、導光部１５５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１５６に光拡散処理（例えば、粗面化処理）が施されていてもよい。

【0031】

導光部１５５の形状は、特に限定されない。本実施の形態では、導光部１５５は、ロッド状の部材である。２つの導光部１５５は、図５Ｄ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１５５の短軸方向の断面積は、特に限定されない。本実施の形態では、導光部１５５の短軸方向の断面積は、導光部１５５の長軸方向のいずれの位置においても同じである。また、断面積が全反射面１５４から離れるにつれて小さくなるように、導光部１５５は形成されていてもよい。導光部１５５の短軸方向の断面積が全反射面１５４から離れるにつれて、小さくなる場合には、導光部１５５の厚みおよび幅の両方を調整することで制御してもよいし、厚みおよび幅のいずれか一方のみを調整することで制御してもよい。また、導光部１５５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。本実施の形態では、導光部１５５の短軸方向の断面形状は、略半円状である。

【0032】

また、導光部本体１６０の底面（発光素子の光軸ＬＡ方向についての発光素子１３２側の面）には、第２凹部１６３がそれぞれ形成されている。第２凹部１６３を形成することで、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。２つの第２凹部１６３は、いずれも第１光束制御部材１５１の中央部近傍に形成されているが、第１凹部１５８とは連通していない。

【0033】

第２凹部１６３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、かつ第１光束制御部材１５１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１６３の平面視形状は、底辺が発光素子１３２側に位置する台形である（図３Ｂ参照）。また、第２凹部１６３の深さも特に限定されず、適宜設定されうる。なお、第１光束制御部材１５１を射出成形により成形する場合、第２凹部１６３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。

【0034】

補強部材１６１は、第１光束制御部材１５１の強度を向上させる。補強部材１６１の位置および形状は、第１光束制御部材１５１の全反射面１５４の機能を大きく阻害せず、かつ第１光束制御部材１５１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１６１は、第１光束制御部材１５１の底面（発光素子１３２側の面）側に配置されており、導光部１５５の側面同士を連接している。

【0035】

位置決め凸部１６２は、基板１２０に対して光束制御部材１５０を位置決めするための凸部である。位置決め凸部１６２は、補強部材１６１の裏面に配置されている。

【0036】

ガイド係合溝１６４は、補強部材１６１および位置決め凸部１６２と比較して発光素子１３２から離れた位置に配置されている。ガイド係合溝１６４は、後述する第２光束制御部材１５２の係合突起１７４（図６参照）が係合することで、第１光束制御部材１５１に対して第２光束制御部材１５２を位置決めするための溝である。

【0037】

スリット１５７は、２つの全反射面１５４の間において、全反射面１５４の境界線に沿って配置されている貫通孔である。スリット１５７は、発光素子１３２から出射された光の他の一部を光軸ＬＡに沿う方向にそのまま進行させる。全反射面１５４間におけるスリット１５７の形状および位置は、特に限定されない。本実施の形態では、スリット１５７は、前記仮想平面を含む断面において、発光素子１３２の光軸ＬＡに対して、少なくとも４５°までの角度で発光素子１３２から出射された光をそのまま進行させるようにスリット１５７が配置されている。スリット１５７から出射される光の光量は、発光素子１３２の光軸ＬＡに対して、４５°超の角度で出射された光をそのまま進行させるようにしても大きく変化しない。スリット１５７の長軸方向の長さ（幅）は、特に限定されない。スリット１５７を進行させる光の光量に応じて適宜設定すればよい。

【0038】

図２に示されるように、第２光束制御部材１５２は、少なくともスリット１５７を覆うように配置され、発光素子１３２から出射し、第１光束制御部材１５１に入射せずにそのまま進行した光（スリット１５７を透過した光）を拡散させつつ透過させる。第２光束制御部材１５２の形状は、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。第２光束制御部材１５２の形状の例には、半円筒形状や釣り鐘様形状（逆Ｕ字型）などが含まれる。本実施の形態では、第２光束制御部材１５２の形状は、鐘様形状である。

【0039】

図６および図７は、第２光束制御部材１５２の構成を示す図である。図６Ａは、第２光束制御部材１５２の正面図であり、図６Ｂは、平面図であり、図６Ｃは、底面図である。図７Ａは、第２光束制御部材１５２の側面図であり、図７Ｂは、図６Ｂに示されるＡ−Ａ線の断面図であり、図７Ｃは、図６Ｂに示されるＢ−Ｂ線の断面図である。図６および図７に示されるように、第２光束制御部材１５２は、半円筒部１７１および２つの側壁部１７２を有する。

【0040】

半円筒部１７１は、全反射面１５４の直上近傍に配置される。半円筒部１７１の内面には、複数の凹条（拡散透過部）１７３が形成されている。複数の凹条１７３は、第２光束制御部材１５２の軸方向に垂直な方向に半円環状に配置されている。ここで、「第２光束制御部材１５２の軸」とは、半円筒部１７１の軸線をいう。

【0041】

２つの側壁部１７２は、それぞれ半円筒部１７１の側縁に連接している。側壁部１７２の内面の中央部分には、複数の凹条１７３（拡散透過部）が形成されている。複数の凹条１７３は、第２光束制御部材１５２の軸方向に垂直な方向に直線状に配置されている。また、半円筒部１７１に配置された複数の凹条１７３と、半円筒部１７１に配置された複数の凹条１７３に対応した側壁部１７２に配置された複数の凹条１７３とは、それぞれ連なるように配置されている。凹条１７３は、到達した光を拡散させつつ透過させる。凹条１７３の断面形状は、特に限定されない。凹条１７３の断面形状の例には、半円形状や三角形などが含まれる。本実施の形態では、凹条１７３の断面形状は、半円形状である。各凹条１７３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。本実施の形態では、各凹条１７３は、同一形状に形成されている。

【0042】

また、側壁部１７２の両端部の内側には、４つの係合突起１７４が配置されている。４つの係合突起１７４は、第１光束制御部材１５１に配置された４つのガイド係合溝１６４に係合することで、第２光束制御部材１５２を第１光束制御部材１５１に位置決めする。半円筒部１７１が連接していない側壁部１７２の端部には、第２光束制御部材１５２を基板１２０に位置決めおよび固定するための突起部１７５が配置されている。基板１２０に固定された第１光束制御部材１５１のガイド係合溝１６４に第２光束制御部材１５２の係合突起１７４を係合しつつ、第２光束制御部材１５２の突起部１７５を基板１２０の係合凹部（図示省略）にはめ込むことにより、第２光束制御部材１５２を基板１２０および第１光束制御部材１５１に固定することができる。

【0043】

発光素子１３２から出射された光の一部は、入射面１５３から第１光束制御部材１５１内に入射する。光束制御部材１５０内に入射した光の一部（発光素子１３２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１５４において導光部１５５に向けて反射される。さらに、第１光束制御部材１５１内に入射した光の他の一部（発光素子１３２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１５５に到達する。また、発光素子１３２から出射し、発光素子１３２の光軸ＬＡに沿う光は、そのままスリット１５７を通過する。

【0044】

導光部１５５に入射した光は、少しずつ出射面１５６から外部に出射されながら、導光部１５５の端部に向けて導光される。結果として、光束制御部材１５０の外面全体から略均一に光が出射される。一方、スリット１５７を通過した光および発光素子１３２の中心以外から出射した光は、第２光束制御部材１５２に到達する。第２光束制御部材１５２に入射した光は、複数の凹条１７３で拡散されつつ光束制御部材１５０の外部に透過する。光束制御部材１５０の出射面１５６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１３２からの出射光を光束制御部材１５０によって線状の光に変換することができる。

【0045】

（シミュレーション１）
シミュレーション１では、本実施の形態に係る照明装置１００のカバー１４０の外表面における輝度分布をシミュレーションした。また、比較のため、スリット１５７を有さない比較例に係る光束制御部材を有する比較例に係る照明装置（図８Ａ参照）のカバーの外表面における輝度分布もシミュレーションした。

【0046】

図８Ｂは、照明装置１００を正面から観察した場合の輝度分布のシミュレーション条件を説明するための図である。図８Ｂに示されるように、本シミュレーションでは、基板１２０上に複数の発光素子１３２（白色ＬＥＤ）を中心間距離（Ｐ）が４８ｍｍとなるように一列に配置し、各発光素子１３２の上に長さ３８ｍｍの光束制御部材１５０を配置した。また、発光素子１３２の発光面からカバー１４０の外表面までの距離を１６ｍｍとし、光束制御部材１５０の高さを６．７ｍｍとし、カバー１４０の内径を２４ｍｍとした。なお、本シミュレーションでは、１つの発光素子１３２のみを点灯させた場合の例を示している。

【0047】

図８Ｃは、シミュレーション結果を示すグラフである。図８Ｃの横軸は、シミュレーションした発光素子１３２（光束制御部材１５０）に隣接する発光素子１３２の光軸ＬＡからの距離（ｍｍ）を示している。また、縦軸は、輝度（ｃｄ／ｍ^２）を示している。図８Ｃの実線は、本実施の形態に係る光束制御部材１５０を使用した場合のシミュレーション結果を示しており、破線は、比較例の光束制御部材を使用した場合のシミュレーション結果を示している。

【0048】

図８Ｂに示されるように、スリット１５７を有する光束制御部材１５０を用いた本実施の形態に係る照明装置１００は、スリット１５７を有さない比較例の光束制御部材（図８Ａ参照）を用いた比較例の照明装置と比較して、スリット１５７直上のカバー１４０の外表面における輝度が高かった。また、光束制御部材１５０から出射される光の輝度は、発光素子１３２の光軸ＬＡと、カバー１４０の外表面との交点から離れるにしたがって低かった。

【0049】

（シミュレーション２）
次に、カバー１４０上の輝度分布に対するスリット１５７の幅の影響についてシミュレーションした。シミュレーションには、スリット１５７の幅が０．０５ｍｍ、０．１ｍｍ、０．３ｍｍおよび１．０ｍｍの４種類の第１光束制御部材１５１を使用した。本シミュレーションでは、第２光束制御部材１５２を使用せず、スリット１５７を通過する光のみが照射するカバー１４０の外表面の輝度分布を調べた。その他のシミュレーションの条件は、シミュレーション１と同じである。

【0050】

図９Ａは、シミュレーション結果を示すグラフであり、図９Ｂは、光束制御部材１５０の長軸方向（発光素子１３２の配列方向）におけるスリット１５７の中心からの距離と、カバー１４０の外表面における輝度との関係を示すグラフである。図９Ａの横軸は、スリット１５７の中心（第１光束制御部材１５１の中心）からの距離（ｍｍ）を示しており、図９Ｂの横軸は、スリット幅（ｍｍ）を示している。図９Ａおよび図９Ｂの縦軸は、カバー１４０の外表面における輝度（ｃｄ／ｍ^２）を示している。図９Ａにおける破線はスリット１５７の幅が０．０５ｍｍの第１光束制御部材１５１を用いた場合の結果を示しており、一点鎖線はスリット１５７の幅が０．１ｍｍの第１光束制御部材１５１を用いた場合の結果を示しており、二点鎖線はスリット１５７の幅が０．３ｍｍの第１光束制御部材１５１を用いた場合の結果を示しており、実線はスリット１５７の幅が１．０ｍｍの第１光束制御部材１５１を用いた場合の結果を示している。

【0051】

図９Ａに示されるように、スリット１５７の幅が長くなるにつれてスリット１５７を通る光が多くなることが分かる。また、図９Ｂに示されるように、スリット１５７の幅と、スリット１５７を通る光の光量との間には、相関関係があることが分かった。

【0052】

（シミュレーション３）
次に、本実施の形態に係る光束制御部材１５０を有する照明装置１００を用いて、カバー１４０の外表面の輝度分布に対するスリット１５７の幅の影響についてシミュレーションした。また、比較例としてスリットが塞がれた光束制御部材（図１０Ａ参照）を有する照明装置についてシミュレーションした。その他のシミュレーション条件は、シミュレーション１と同じである。

【0053】

図１０Ｂは、シミュレーション結果を示すグラフであり、図１０Ｃは、光束制御部材１５０の長軸方向（発光素子１３２の配列方向）におけるスリット１５７の中心からの距離と、スリット１５７を通る光の光量との関係を示すグラフである。図１０Ｂおよび図１０Ｃの横軸は、スリット幅（ｍｍ）を示しており、図１０Ｂおよび図１０Ｃの縦軸は、カバー１４０の外表面における輝度（ｃｄ／ｍ^２）を示している。図１０Ｂにおける太い実線はスリット１５７の幅が０．０５ｍｍの第１光束制御部材１５１を用いた場合の結果を示しており、太い破線はスリット１５７の幅が０．１ｍｍの第１光束制御部材１５１を用いた場合の結果を示しており、太い一点鎖線はスリット１５７の幅が０．３ｍｍの第１光束制御部材１５１を用いた場合の結果を示しており、太い二点鎖線はスリット１５７の幅が１．０ｍｍの第１光束制御部材１５１を用いた場合の結果を示している。図１０Ｂにおける細い実線は平坦部の幅が０．３ｍｍの第１光束制御部材１５１を用いた場合の結果を示しており、細い破線は平坦部の幅が０．６ｍｍの第１光束制御部材１５１を用いた場合の結果を示しており、細い一点鎖線は平坦部の幅が１．２ｍｍの第１光束制御部材１５１を用いた場合の結果を示している。

【0054】

図１０Ｂに示されるように、スリット１５７の幅が長くなるにつれてスリット１５７を通る光が多くなることが分かる。また、図１０Ｃに示されるように、スリット１５７の幅と、スリット１５７を通る光の光量との間には、相関関係があることが分かった。

【0055】

図８Ｂに示されるように、本実施の形態に係る照明装置１００は、基板１２０上に複数の発光装置（光束制御部材１５０および発光素子１３２）が配置されている。そして、図８Ｃに示されるように、１つの発光装置１３０のみを使用した場合、カバー０の外表面における光の輝度は、発光装置１３０の中心から離れるにつれて低くなっていた。したがって、カバー１４０全体から均一に光を出射させるためには、発光装置１３０から出射される光を、隣接する光束制御部材１５０から出射された光と部分的に重複させることが必要となる。このように、部分的に光を重複させて、照明装置１００全体として光を均一に出射させるためには、発光素子１３２の光軸ＬＡとカバー１４０の外表面との交点における輝度Ａと、カバー１４０の外表面において互いに隣接する２つの当該交点の中点における輝度Ｂとは、「輝度Ａ＜１．７×輝度Ｂ」を満たすことが好ましい。より具体的には、（輝度Ａ＋輝度Ｃ×２）≒（２×輝度Ｂ）、かつ１．７×輝度Ｂ≦（輝度Ａ＋輝度Ｃ×２）≦２．３×輝度Ｂを満たすことが好ましい。ここで、「輝度Ｃ」は、輝度Ａを示す光束制御部材１５０に隣接する光束制御部材１５０の光軸ＬＡと、カバー１４０の外表面との交点における輝度をいう。発光素子１３２の中心間距離、空間距離、光束制御部材１５０の材料および拡散カバーを適宜変更しても、輝度Ａ、輝度Ｂおよび輝度Ｃが前述の範囲内にあれば、照明装置１００から出射される光の輝度の均一性を確保することができる。

【0056】

なお、複数の凹条１７３の断面が三角形である場合、凹条１７３は、第１傾斜面および第２傾斜面を有する。

【0057】

（効果）
本発明者は、特許文献１に記載のＬＥＤ照明燈装置における問題を解決するために、まず前述した反射面１５４を有する光束制御部材を作製した。この光束制御部材では、発光素子１３２の直上部が明るくなりすぎるという問題を解決することができたが、今度は発光素子１３２間が明るくなり、発光素子１３２の直上部が暗くなってしまうという問題があった。

【0058】

そこで、本発明者は、反射面１５４の間にスリット１５７を設けることで、発光素子１３２から出射した光をそのままスリット１５７を通るように進行させた。これにより、本実施の形態に係る照明装置１００では、発光素子１３２の直上部分を明るくすることができ、発光素子１３２の配列方向の輝度ムラを少なくすることができる。また、スリット１５７を通る光の光路上に凹条（拡散透過部）１７３を有する第２光束制御部材１５２を配置することで、照明装置１００の有効発光領域から出射される光の光量を均一にすることができる。

【0059】

（変形例）
図１１および図１２は、実施の形態の変形例に係る発光装置１３０の構成を示す図である。図１１Ａは、変形例に係る第１光束制御部材１５１の配置を示した斜視図であり、図１１Ｂは、図１１Ａに示される第１光束制御部材１５１に第２光束制御部材１５２を組み合わせた状態を示す図である。図１２Ａは、発光素子１３２の光軸ＬＡに垂直な平面において導光部１５５が連結した状態の光束制御部材１５０を示す斜視図であり、図１２Ｂは、発光素子１３２の光軸ＬＡを含む平面において導光部１５５が連結した状態の光束制御部材１５０を示す斜視図である。

【0060】

図１１Ａ、Ｂに示されるように、実施の形態１の変形例に係る光束制御部材１５０では、複数の光束制御部材１５０（第１光束制御部材１５１および第２光束制御部材１５２）が連なって配置されていてもよい。また、図１２Ａ、Ｂに示されるように、実施の形態１の変形例に係る光束制御部材１５０では、２つの導光部１５５の全反射面１５４と反対側の端面同士が結合されており、全体として、円環形状となるように形成されていてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0061】

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。

【符号の説明】

【0062】

１００ 照明装置
１１０ フレーム
１２０ 基板
１３０ 発光装置
１３２ 発光素子
１４０ カバー
１５０ 光束制御部材
１５１ 第１光束制御部材
１５２ 第２光束制御部材
１５３ 入射面
１５４ 全反射面
１５５ 導光部
１５６ 出射面
１５７ スリット
１５８ 第１凹部
１６０ 導入部本体
１６１ 補強部材
１６２ 位置決め凸部
１６３ 第２凹部
１６４ ガイド係合溝
１７１ 半円筒部
１７２ 側壁部
１７３ 凹条
１７４ 係合突起
１７５ 突起部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】