特開 2023-69675 発光装置

(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】P2023069675

(43)【公開日】2023-05-18

(54)【発明の名称】発光装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/60 20100101AFI20230511BHJP

   F21S 2/00 20160101ALI20230511BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20230511BHJP

【ＦＩ】

H01L33/60

F21S2/00 310

F21Y115:10

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021181729

(22)【出願日】2021-11-08

(71)【出願人】

【識別番号】000131430

【氏名又は名称】シチズン電子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100114018

【弁理士】

【氏名又は名称】南山 知広

(74)【代理人】

【識別番号】100180806

【弁理士】

【氏名又は名称】三浦 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100207778

【弁理士】

【氏名又は名称】阿形 直起

(72)【発明者】

【氏名】勝俣 敏伸

(72)【発明者】

【氏名】栗城 新吾

(72)【発明者】

【氏名】荻原 健

【テーマコード（参考）】

5F142

【Ｆターム（参考）】

5F142AA13

5F142BA02

5F142BA32

5F142CD02

5F142CD17

5F142CD18

5F142CD44

5F142CD47

5F142CE03

5F142CE06

5F142CE13

5F142CE16

5F142CE17

5F142CE32

5F142GA21

5F142GA31

5F142HA03

(57)【要約】

【課題】照射領域の照度を均一化させることを可能とする発光装置を提供する。
【解決手段】発光装置は、開口部の外側近傍に照射領域を形成するための発光装置であって、長方形の基板と、基板に配置された発光素子と、基板の長手方向に延伸して発光素子を挟んで対向する一対の第１反射面、および基板の短手方向に延伸して発光素子を挟んで対向する一対の第２反射面により発光素子を囲み、かつ、発光素子からの光を外部に出射する開口部の外縁を形成する反射枠と、第１反射面から発光素子の中央に向かって突出する突出部と、を有し、第１反射面は、基板から開口部に向かって広がるように傾斜し、かつ、基板の側に凸の曲面を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

開口部の外側近傍に照射領域を形成するための発光装置であって、
長方形の基板と、
前記基板に配置された発光素子と、
前記基板の長手方向に延伸して前記発光素子を挟んで対向する一対の第１反射面、および前記基板の短手方向に延伸して前記発光素子を挟んで対向する一対の第２反射面により前記発光素子を囲み、かつ、前記発光素子からの光を外部に出射する前記開口部の外縁を形成する反射枠と、
前記第１反射面から前記発光素子の中央に向かって突出する突出部と、を有し、
前記第１反射面は、前記基板から前記開口部に向かって広がるように傾斜し、かつ、前記基板の側に凸の曲面を有する、
ことを特徴とする発光装置。

【請求項2】

前記第２反射面は、前記基板から前記開口部に向かって広がるように傾斜し、かつ、前記開口部の側に凸の放物線状の断面形状を有する、
請求項１に記載の発光装置。

【請求項3】

前記突出部は、前記基板に平行な三角形状の上面と、前記基板に垂直な側面とを有する、
請求項１または２に記載の発光装置。

【請求項4】

前記突出部の上面の前記発光素子に対向する頂点は、前記発光素子と前記第１反射面の上端とを結ぶ線分上、または当該線分から下方に０．５ｍｍ以内の範囲に位置する、
請求項３に記載の発光装置。

【請求項5】

前記突出部は、前記第１反射面から上方に延出した形状を有する、
請求項１－４のいずれか一項に記載の発光装置。

【請求項6】

前記第２反射面の下端部と前記基板とがなす角の角度は、４０度以上５０度以下である、
請求項１－５のいずれか一項に記載の発光装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発光装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、発光素子としてＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いた発光装置が知られている。このような発光装置においては、発光素子から出射された光を金属等の反射板（リフレクタ）により所望の照射方向に反射させることにより、照射方向における輝度を向上させることがなされている。

【0003】

このような発光装置においては、輝度の向上だけではなく、照射面における輝度むらを低減させることも求められている。特許文献１には、発光装置の反射面を発光素子に向かって突出させることにより、輝度むらを低減させる発光装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８－４１５６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

このような発光装置において、照射領域における照度をさらに均一化させることが求められている。特に、発光素子として紫外光を出射するＬＥＤを用いた殺菌用途の発光装置においては、所望の殺菌効果を得るため、照射領域が発光装置に近い場合でも十分に照度を均一化させることが求められている。

【0006】

本発明は上述の課題を解決するためになされたものであり、照射領域における照度を均一化させることを可能とする発光装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る発光装置は、開口部の外側近傍に照射領域を形成するための発光装置であって、長方形の基板と、基板に配置された発光素子と、基板の長手方向に延伸して発光素子を挟んで対向する一対の第１反射面、および基板の短手方向に延伸して発光素子を挟んで対向する一対の第２反射面により発光素子を囲み、かつ、発光素子からの光を外部に出射する開口部の外縁を形成する反射枠と、第１反射面から発光素子の中央に向かって突出する突出部と、を有し、第１反射面は、基板から開口部に向かって広がるように傾斜し、かつ、基板の側に凸の曲面を有する、ことを特徴とする。

【0008】

また、本発明に係る発光装置において、第２反射面は、前記基板から前記開口部に向かって広がるように傾斜し、かつ、開口部の側に凸の放物線状の断面形状を有する、ことが好ましい。

【0009】

また、本発明に係る発光装置において、突出部は、基板に平行な三角形状の上面と、基板に垂直な側面とを有する、ことが好ましい。

【0010】

また、本発明に係る発光装置において、突出部の上面の発光素子に対向する頂点は、発光素子と第１反射面の上端とを結ぶ線分上、または線分から下方に０．５ｍｍ以内の範囲に位置する、ことが好ましい。

【0011】

また、本発明に係る発光装置において、突出部は、第１反射面から上方に延出した形状を有する、ことが好ましい。

【0012】

また、本発明に係る発光装置において、第２反射面の下端部と基板とがなす角の角度は、４０度以上５０度以下である、ことが好ましい。

【発明の効果】

【0013】

本発明に係る発光装置は、照射領域における照度を均一化させることを可能とする。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】発光装置１の平面図である。

【図2】発光装置１の断面図である。

【図3】発光装置１の断面図である。

【図4】発光装置１の模式図である。

【図5】発光装置１の模式図である。

【図6】発光装置１の模式図である。

【図7】実施例および比較例の照度分布を示す図である。

【図8】実施例および比較例の照度分布画像を示す図である。

【図9】実施例および比較例の照度分布画像を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、図面を参照しつつ、本発明の様々な実施形態について説明する。本発明の技術的範囲はそれらの実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明及びその均等物に及ぶ点に留意されたい。

【0016】

図１は、実施形態に係る発光装置１の平面図であり、図２は、図１のII－II断面における発光装置１の断面図であり、図３は、図１のIII－III断面における発光装置１の断面図である。なお、図２および図３においては、断面から奥に見える構成が破線により図示されている。発光装置１は、基板１１と、配線パターン１２と、電極１３と、発光素子１４と、反射枠１５と、突出部１６とを有する。

【0017】

基板１１は、絶縁性のセラミック又は樹脂により形成される矩形の平板状の部材である。セラミックとしては、窒化アルミ、酸化アルミ（アルミナ）又はＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics）等が用いられる。樹脂としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂又はポリエステル樹脂等が用いられる。基板１１には、上下を貫通する二つの貫通孔１１１が形成される。

【0018】

配線パターン１２は、いずれも導電性の第１配線１２１および第２配線１２２を有する。第１配線１２１および第２配線１２２は、相互に離間して、かつ、二つの貫通孔１１１の上部をそれぞれ被覆するように、基板１１の上面に配置される。配線パターン１２は、金、銀、銅、ニッケル、アルミニウム等により形成されるが、発光素子１４からの光を反射しやすい銀、アルミニウム等で表面を形成することが好ましい。

【0019】

電極１３は、いずれも導電性の第１電極１３１および第２電極１３２を有する。第１電極１３１および第２電極１３２は、相互に離間して、かつ、二つの貫通孔１１１の下部をそれぞれ被覆するように、基板１１の下面に配置される。第１電極１３１は、貫通孔１１１を介して第１配線１２１と電気的に接続される。第２電極１３２は、貫通孔１１１を介して第２配線１２２と電気的に接続される。

【0020】

発光素子１４は、ＬＥＤである。発光素子１４の下面には、アノード電極及びカソード電極が配置される。発光素子１４は、アノード電極およびカソード電極が第１配線１２１および第２配線１２２とそれぞれ接合されるように、基板１１に配置される。発光素子１４は、アノード電極およびカソード電極、第１配線１２１および第２配線１２２を介して、電極１３に接続された外部電源から電流を供給されることにより、２００ｎｍ－３８０ｎｍの波長帯の紫外光を出射する。

【0021】

反射枠１５は、発光素子１４から出射された紫外光を上方に反射するための部材であり、絶縁性のセラミック又は樹脂により形成される。反射枠１５は、基板１１の長手方向に延伸し、発光素子１４を挟んで対向する一対の第１反射面１５１と、基板１１の短手方向に延伸し、発光素子１４を挟んで対向する一対の第２反射面１５２とにより、発光素子１４を囲むように基板１１に配置される。また、反射枠１５は、第１反射面１５１および第２反射面１５２により、開口部Ｓの外縁を形成する。開口部Ｓは、図２および図３において破線で図示されるように、第１反射面１５１および第２反射面１５２の上端により形成される矩形の内側をいう。

【0022】

第１反射面１５１および第２反射面１５２は、上方に向かって広がるように（すなわち、上方に向かうに伴って発光素子１４から離間する方向に）傾斜する。図２に示すように、第１反射面１５１は、基板１１の側に凸の曲面である。好ましくは、第１反射面１５１は、基板１１の側に凸の放物線状の断面形状を有する。図３に示すように、第２反射面１５２は、上方に凸の曲面である。好ましくは、第２反射面１５２は、上方に凸の放物線状の断面形状を有する。なお、第２反射面１５２は、上方に向かって広がるように傾斜する平面であってもよい。

【0023】

突出部１６は、一対の第１反射面１５１のそれぞれに形成される、発光素子１４の中央に向かって突出する部材である。突出部１６は、基板１１に平行な三角形状の上面１６１と、基板１１に垂直な側面１６２とを有し、三角柱の下部が第１反射面１５１に埋め込まれたような形状を有する。突出部１６が上述した形状を有することにより、側面１６２は、発光素子１４から出射された光を第２反射面１５２の方向に反射させるように、発光素子１４に対して傾斜して配置される。また、突出部１６は平面視したときに上面１６１の発光素子１４に対向する頂点１６３が第１反射面１５１の下端部と重なるような位置に形成される。すなわち、突出部１６は、基板１１からではなく第１反射面１５１から上方に延出した形状を有し、突出部１６の下端部は、全周が第１反射面１５１に接続する。また、突出部１６は、第２反射面１５２とは離間して形成される。なお、図２では突出部１６は第１反射面１５１と別体として図示されているが、一体として形成されてもよい。

【0024】

第１反射面１５１、第２反射面１５２および突出部１６の表面は、銀又はアルミニウム等による膜が形成される。これにより、反射枠１５の紫外光に対する反射率が向上する。

【0025】

発光素子１４から出射された光は、直接に、または反射枠１５、突出部１６若しくは配線パターン１２等により反射され、開口部Ｓから出射され、発光装置１の上方の照射領域Ｔに到達する。一般に、図２及び図３に一点鎖線で示すように、開口部Ｓの直上に加えて、反射枠１５の直上を含む領域が照射領域Ｔとして設定される。そして、発光装置１においては、そのような照射領域Ｔにおける照度を均一化させることが求められている。

【0026】

図４－図６は、発光素子１４から出射された光の経路を説明するための発光装置１の模式図である。図４は図１に、図５は図２に、図６は図３にそれぞれ対応する図であるが、見やすさのため、一部の構成の図示が省略されている。

【0027】

図４において破線で図示される、発光素子１４から突出部１６の側面１６２に向かって出射された光Ｌ１（Ｌ１ａ、Ｌ１ｂおよびＬ１ｃ）は、側面１６２で反射される。側面１６２の頂部１６３に近い部分で反射される光Ｌ１ａは、第２反射面１５２の短手方向の端部のうち、発光素子１４を挟んで、反射点である側面１６２と反対側の端部で上方に反射されて照射領域Ｔに到達する。側面１６２の中央付近で反射される光Ｌ１ｂは、第２反射面１５２の中央付近で上方に反射されて照射領域Ｔに到達する。側面１６２の第１反射面１５１に近い部分で反射される光Ｌ１ｃは、第２反射面１５２の短手方向の端部のうち、発光素子１４に対して、反射点である側面１６２と同じ側の端部で上方に反射されて照射領域Ｔに到達する。このように、発光素子１４から側面１６２に向かう光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂおよびＬ１ｃは、第２反射面１５２の全体に分散されるため、長手方向の端部の照度を均一に増加させる。

【0028】

一般に、反射枠（リフレクタ）を用いた発光装置においては、発光素子が配置されている位置に対応する照射領域Ｔの中央部の照度が大きくなり、照射領域Ｔの端部の照度が小さくなる。したがって、照射領域Ｔにおける照度を均一化させるためには、照射領域Ｔの端部の照度を増加させる必要がある。また、照射領域Ｔが矩形状である場合には、照射領域Ｔの長手方向の端部の照度が特に小さくなるため、長手方向の端部の照度を増加させることが照度を均一化させるために重要である。

【0029】

発光装置１は、発光素子１４の方向に向かって突出する突出部１６と、上方に向かって反射枠の内周が広がるように傾斜する第２反射面１５２とを有する。これにより、発光素子１４から長手方向の中央部に向かって出射された光Ｌ１が長手方向の端部から出射され、照射領域Ｔの長手方向の端部に到達するようになるため、照度が均一化される。

【0030】

なお、光Ｌ１は、側面１６２および第２反射面１５２でそれぞれ反射されるものとしたが、光Ｌ１の発光素子１４からの出射角度が大きい場合には、これらの光は第２反射面１５２で反射されることなく直接に照射領域Ｔに到達する。これらの光は、第２反射面１５２で反射されることにより減衰することがないため、長手方向の端部における照度をより増加させ、照射領域Ｔの照度を均一化させる。

【0031】

図４において一点鎖線で図示される、発光素子１４から第１反射面１５１に向かって出射された光Ｌ２（Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ）は、突出部１６に接触することなく第１反射面１５１で上方に反射され、照射領域Ｔに到達する。このとき、発光装置１において、突出部１６が第２反射面１５２と離間していることにより、発光素子１４から長手方向の端部に向かって出射された光Ｌ２ａは、突出部１６において反射されることはない。光Ｌ２ａは、第１反射面１５１が基板１１の側に凸の曲面であることにより、第１反射面１５１で１回反射されて照射領域Ｔの長手方向の端部に到達する。これにより、長手方向の端部に向かって出射された光が受ける反射減衰の影響が最小限となるため、照射領域Ｔの長手方向の端部の照度が増加して、照度が均一化される。

【0032】

また、発光装置１において、第１反射面１５１は上方に広がるように傾斜し、かつ、突出部１６は、平面視したときに頂点１６３が第１反射面１５１の下端部と重なるように位置する。これにより、突出部１６は第１反射面１５１から上方に延出した形状を有し、第１反射面１５１は突出部１６よりも発光素子１４の側に回り込んだ領域Ｕ（図４においてハッチングで図示）を有する。第１反射面１５１が領域Ｕを有することにより、発光素子１４から略短手方向に出射された光のうち、水平方向に出射された光Ｌ２ｂが、第１反射面１５１の領域Ｕで上方に反射され、照射領域Ｔの短手方向の端部にそのまま到達する。

【0033】

仮に、第１反射面１５１が基板１１に対して垂直であり、領域Ｕが存在しないとすると、発光素子１４から略短手方向に出射された光は、すべてが光Ｌ１のように突出部１６で反射され、第２反射面１５２に向かうこととなる。この場合、突出部１６の上方に相当する、照射領域Ｔの長手方向の中央部、かつ短手方向の端部の照度が著しく減少し、照度の均一性が低下する。第１反射面１５１が領域Ｕを有することにより、発光素子１４から略短手方向に出射された光が、光Ｌ１のように長手方向の端部に向かう光と、光Ｌ２ｂのように長手方向の中央部、かつ短手方向の端部に向かう光とに分散され、照度が均一化される。

【0034】

図４において二点鎖線で図示される、発光素子１４から第２反射面１５２に向かって出射された光Ｌ３は、第２反射面１５２で上方に反射されて、発光装置１の外部に出射される。すなわち、発光装置１において、第２反射面１５２が上方に向かって広がるように傾斜することにより、光Ｌ３は第２反射面１５２で１回反射されて照射領域Ｔに到達する。これにより、長手方向の端部に向かって出射された光が受ける反射減衰の影響が最小限となるため、照射領域Ｔの長手方向の端部の照度が増加して、照度が均一化される。

【0035】

図５においては、発光素子１４から第１反射面１５１に向かって出射された光Ｌ２の経路が破線で図示されている。発光装置１において、第１反射面１５１が基板１１の側に凸の曲面であることにより、反射後の光Ｌ２は、基板１１に垂直な方向に反射されやすくなる。すなわち、反射後の光Ｌ２は、第１反射面１５１の上方である、照射領域Ｔの短手方向の端部に集光される。したがって、照射領域Ｔの短手方向の端部の照度が増加して照度が均一化される。また、第１反射面１５１が基板１１の側に凸の放物線状の断面形状を有する場合には、光Ｌ２は基板１１に垂直な方向に特に反射されやすくなる。

【0036】

また、突出部１６の側面１６２の、上端における短手方向の幅Ｘ１に対する、発光素子１４の上面の高さにおける短手方向の幅Ｘ２の比は０．５以下であり、好ましくは０．２５以下である。幅Ｘ１と幅Ｘ２との比がこのようになるような傾斜を第１反射面１５１が有することにより、光Ｌ２が基板１１に垂直な方向に特に反射されやすくなる。

【0037】

また、図５に示すように、突出部１６の上面の発光素子１４に対向する頂点１６３は、発光素子１４と第１反射面１５１の上端とを結ぶ線分Ａ上に位置する。線分Ａは、例えば、発光素子１４の上面の、第１反射面１５１から遠い辺１４１と第１反射面１５１の上端とを結ぶ線分である。これにより、発光素子１４から線分Ａよりも上方に出射された光は、突出部１６によって反射されることなく発光装置１の外部に出射される。そして、発光素子１４から線分Ａよりも下方に出射され、突出部１６がなかったとすれば、第１反射面１５１で反射され、長手方向の中央部から出射されていたはずの光が突出部１６の側面１６２で反射され、長手方向の端部から出射される。すなわち、発光装置１において、突出部１６の上面１６１の発光素子１４に対向する頂点が線分Ａ上に位置することにより、反射減衰を受けない光がそのまま上方に出射されるとともに、反射減衰を受ける光がすべて長手方向の端部から出射されることとなる。発光素子１４から出射された光は、突出部１６の側面１６２または第１反射面１５１で反射されることによって、他の反射面に向かうことなく、発光装置１の外部に出射される。これにより、照射領域Ｔの中央部の照度の減少を最小限としながら照度が均一化される。

【0038】

なお、突出部１６の頂点１６３は、線分Ａよりも下方に位置してもよい。この場合も、発光面の中央部の照度の減少を最小限としながら照度が均一化される。ただし、頂点１６３が線分Ａ上に位置することにより、突出部１６がなかったとすれば第１反射面１５１で反射されていたはずの光がすべて突出部１６の側面１６２で反射されるようになるため、最も照度が均一化される。なお、突出部１６の頂点１６３は、第１反射面１５１から離間している。

【0039】

図６においては、発光素子１４から第２反射面１５２に向かって出射された光Ｌ３の経路が破線で図示されている。発光装置１において、第２反射面１５２が上方に凸の曲面であることにより、出射角度（光の進行方向の基板１１に対する角度をいう。）の低い光Ｌ３ａは、第１反射面１５１で基板１１に対して垂直な方向に反射されやすくなる。また、出射角度の高い光Ｌ３ｂは、第１反射面１５１で発光素子１４から離間する方向に反射されやすくなる。したがって、光Ｌ３ｂは、照射領域Ｔのうち、開口部Ｓの直上よりも外側の領域に到達しやすくなり、照射領域Ｔの長手方向の端部における照度が増加する。なお、光Ｌ３ａを基板１１に対して垂直な方向に反射させやすくするため、第２反射面１５２の下端部と基板１１とがなす角の角度θは、４０度以上５０度以下であることが好ましく、４５度であることがより好ましい。

【0040】

以上説明したように、発光装置１は、基板１１に配置された発光素子と、第１反射面１５１および第２反射面１５２により発光素子１４を囲む反射枠１５と、を有する。また、第１反射面１５１および第２反射面１５２は、上方に向かって反射枠の内周が広がるように傾斜し、第１反射面１５１には、発光素子の中央に向かって突出する突出部１６が形成される。これにより、発光装置１は、照度を均一化することを可能とする。

【0041】

上述した説明では、発光素子１４は紫外光を出射するＬＥＤであるものとしたが、このような例に限られない。発光素子１４は、可視光又は赤外光等を出射するＬＥＤであってもよい。

【0042】

上述した説明では、突出部１６は、平面視したときに上面１６２の発光素子１４に対向する頂点１６３が第１反射面１５１の下端部と重なるように位置するものとしたが、このような例に限られない。突出部１６の頂点１６３は、第１反射面１５１の下端部よりも発光素子１４の側に位置してもよい。すなわち、突出部１６は、一部が第１反射面１５１から、残部が基板１１から上方に延出した形状を有してもよい。また、突出部１６の頂点１６３は、第１反射面１５１の下端部よりも発光素子１４から遠い側に位置してもよい。

【0043】

上述した説明では、突出部１６は、三角柱の下部が第１反射面１５１に埋め込まれたような形状を有するものとしたが、このような例に限られない。突出部１６２は、側面１６２が発光素子１４からの光を第２反射面１５２の方向に反射するように発光素子１４に対して傾斜して配置されるような他の形状を有してもよい。例えば、上面１６１は、三角形ではなく、台形や五角形等の形状であってもよい。

【0044】

また、突出部１６の側面１６２は、基板１１に垂直であり、かつ第１反射面１５１の側に凸の湾曲面であってもよい。このようにすることで、側面１６２が平面の場合と比較して、発光素子１４から側面１６２で反射されるまでの光路長が長くなるため、発光素子１４から水平方向より上方に出射された光の反射点の位置が高くなる。したがって、側面１６２で反射された後に第２反射面１５２でさらに反射されて照射領域Ｔに到達する光の割合が小さくなり、側面１６２で反射された後に直接に照射領域Ｔに到達する光の割合が大きくなる。側面１６２で反射された後に直接に照射領域Ｔに到達する光は、反射による減衰の影響を一度しか受けないため、このような光の割合が大きくなることにより、発光装置１の全体としての光の取出し効率が向上する。

【0045】

上述した説明では、発光装置１は一つの発光素子１４および反射枠１５を有するものとしたが、このような例に限られない。発光装置１は、長手方向又は短手方向に複数の反射枠１５が連結され、各反射枠１５に発光素子１４が囲まれる線状発光装置または面状発光装置であってもよい。発光装置１の照射領域Ｔは、開口部Ｓの上方に加えて反射枠１５の上方を含むため、複数の反射枠１５が連結されたとしても、連結部分の上方の照度が低下することはない。すなわち、発光装置１は、上述したような構成を有することにより、線状発光装置または面状発光装置として利用される場合でも、照度を均一化することができる。

【0046】

以下では、発光装置１の照度分布をシミュレーションにより計算した結果について説明する。

【0047】

まず、突出部１６の有無による照度分布の変化を確かめるために、実施例１および比較例１を用意した。実施例１は、第１反射面１５１が基板１１の側に凸の放物線状の断面形状を有し、第２反射面１５２が開口部Ｓの側に凸の放物線状の断面形状を有し、かつ、突出部１６の上面１６１の発光素子１４に対向する頂点１６３が、発光素子１４と第１反射面１５１の上端とを結ぶ線分Ａ上に位置する発光装置とした。比較例１は、実施例１と同じ形状の第１反射面１５１および第２反射面１５２を有するが、突出部１６を有しない発光装置とした。また、シミュレーションにおいて、発光素子１４から出射された光は、鉛直上方を光軸とするランバーシアン配光分布を有するものとした。

【0048】

図７は、実施例１および比較例１の、照射領域Ｔの長手方向における照度分布を示す図である。図７のグラフの横軸は発光素子１４からの距離Ｄであり、縦軸は長手方向の中央から距離Ｄの位置における光の照度Ｅである。破線で示す比較例１においては、発光素子の鉛直上方である中央部における放射強度が最も大きく、端部に向かって放射強度が単調に小さくなっている。これに対し、実線で示す実施例１においては、中央部から端部にわたって放射強度が一定の範囲に保たれている。また、実施例１の端部における放射強度は比較例１の端部における放射強度よりも大きい。したがって、発光装置１が突出部１６を有することにより、突出部１６を有しない場合と比較して照射領域Ｔの長手方向の端部における放射強度が増加し、照射領域Ｔの照度が均一化されているといえる。

【0049】

次に、第１反射面１５１および第２反射面１５２の形状による照度分布の変化を確かめるために、実施例２および比較例２をさらに用意した。実施例２は、実施例１を、第２反射面１５２が基板１１の側に凸の放物線の断面形状を有するように変更した発光装置とした。比較例２は、実施例１を、第１反射面１５１が開口部Ｓの側に凸の放物線状の断面形状を有するように変更した発光装置とした。

【0050】

図８は、実施例１、実施例２および比較例２の照度分布画像を示す図である。図８の画像は、照射領域Ｔを平面視したときの照度の大きさをヒートマップにより示したものであり、白色に近い部分の照度が大きく、黒色に近い部分の照度が小さいことを示す。図８のヒートマップにおいて、照射領域Ｔは実施例および比較例の反射枠の上面に近接している、上面から３．０ｍｍの位置に設定した。また、図８に示す均一性は、ヒートマップにおける各点の照度のうち、最大の照度に対する最小の照度の比をパーセント表示したものである。

【0051】

図８に示すように、比較例２の照度分布は、実施例１および２の照度分布と比較してむらがあり、均一性も小さかった。これは、第１反射面１５１を上方に凸の曲面とすることにより突出部１６の側面１６２の面積が小さくなり、突出部１６で反射されて長手方向の端部で出射される光の割合が小さくなったためと考えられる。

【0052】

これに対し、実施例１および２は、８０％以上という高い均一性を有しており、照度が均一化されているといえる。しかしながら、実施例２の照度分布は、実施例１の照度分布と比較して、第２反射面１５２の下端部に相当する、長手方向の端部と中央部の中間付近の位置における照度が小さく、均一性がわずかに小さかった。これは、第２反射面１５２を下方に凸の曲面とすることにより第２反射面１５２の下端部の傾斜が小さくなり、下端部で反射された光が基板１１に垂直な方向に反射されにくくなったためと考えられる。

【0053】

したがって、発光装置１において、第１反射面１５１が基板１１の側に凸の放物線状の断面形状を有することにより、照射領域Ｔの照度が均一化されるといえる。さらに、第２反射面１５２が開口部Ｓの側に凸の放物線状の断面形状を有することにより、照射領域Ｔの照度がより均一化されるといえる。

【0054】

次に、突出部１６の上面１６１の発光素子１４に対向する頂点１６３の位置による照度分布の変化を確かめるために、実施例３および比較例３を準備した。実施例３は、実施例１において、頂点１６３が発光素子１４と第１反射面１５１の上端とを結ぶ線分Ａよりも下方に０．５ｍｍの位置となるように、突出部１６の上面１６１を低くした発光装置とした。比較例３は、実施例１において、頂点１６３が発光素子１４と第１反射面１５１の上端とを結ぶ線分Ａよりも上方に１．０ｍｍの位置となるように、突出部１６の上面１６１を高くした発光装置とした。なお、実施例１において、頂点１６３の基板１１に対する高さは７．０ｍｍであった。

【0055】

図９は、実施例１、実施例３および比較例３の照度分布画像を示す図である。図９に示すように、比較例３の照度分布は、実施例１および３の照度分布と比較して、短手方向の端部における照度が小さく、均一性も小さかった。これは、突出部１６の上面を上方にしたことにより、発光素子１４から短手方向に向かって出射され、照射領域Ｔに直接到達するはずだった光が、突出部１６で反射され、第２反射面１５２に向かったためと考えられる。

【0056】

これに対し、実施例１および３は、８０％以上という高い均一性を有していた。しかしながら、実施例３の照度分布は、実施例１の照度分布と比較して、長手方向の端部、および、第２反射面１５２の下端部に相当する、長手方向の端部と中央部の中間付近の位置におけるにおける照度が小さく、均一性も小さかった。これは、突出部１６の上面を下方にしたことにより突出部１６の側面１６２の面積が小さくなり、突出部１６で反射されて長手方向の端部で出射される光の割合が小さくなったためと考えられる。

【0057】

したがって、発光装置１において、突出部１６の上面１６１の発光素子１４に対向する頂点１６３が発光素子１４と第１反射面１５１の上端とを結ぶ線分Ａ上、または線分Ａよりも下方に位置することにより、照射領域Ｔの照度が均一化されるといえる。頂点１６３が線分Ａから下方に０．５ｍｍ以内の範囲に位置するときに、概ね８０パーセント以上の均一性が得られた。したがって、頂点１６３が線分Ａ上、または線分Ａから下方に０．５ｍｍ以内の範囲に位置することにより、照射領域Ｔの照度が良好に均一化されるといえる。

【0058】

当業者は、本発明の精神および範囲から外れることなく、様々な変更、置換及び修正をこれに加えることが可能であることを理解されたい。例えば、上述した実施形態及び変形例は、本発明の範囲において、適宜に組み合わせて実施されてもよい。

【符号の説明】

【0059】

１ 発光装置
１１ 基板
１４ 発光素子
１５ 反射枠
１５１ 第１反射面
１５２ 第２反射面
１６ 突出部
１６１ 上面
１６２ 側面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】