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Title:
LIGHT EMITTING UNIT WITH LENS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/131050
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed is a light emitting unit with a lens wherein a plurality of LED elements emitting light of different colors are provided in order to enable narrow-angle light distribution while enhancing color mixing properties. The light emitting unit (10) with a lens comprises a plurality of LED elements (12 (12A-12D)) disposed on a substrate (11) and emitting light of different colors, and a lens unit (13) in the shape of a rotating body which delivers lights from the LED elements (12) while mixing the lights. With regard to an arbitrary contact (P1) of the lateral plane of incidence (14c) and the upper plane of incidence (14d) of the lens unit (13), a diffusion angle of an exit plane (14a) inside a circle (C1), which is formed by continuously connecting the points of intersection (P2) of the exit plane (14a) and an optical path (L1) that is formed by refracting at the contact (P1) light from the LED element (12A) remotest from the contact (P1), is set larger than a diffusion angle of an exit plane outside the circle (C1). Consequently, narrow-angle light distribution is enabled while color mixing properties are enhanced.

Inventors:
SEKII, Hiroyuki (1048, Oaza-Kadoma, Kadoma-sh, Osaka 86, 57186, JP)
関井 広行 (〒86 大阪府門真市大字門真1048番地 パナソニック電工株式会社内 Osaka, 57186, JP)
MATSUBAYASHI, Yoko (1048, Oaza-Kadoma, Kadoma-sh, Osaka 86, 57186, JP)
Application Number:
JP2009/057634
Publication Date:
October 29, 2009
Filing Date:
April 16, 2009
Export Citation:
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Assignee:
PANASONIC ELECTRIC WORKS CO., LTD. (1048, Oaza-Kadoma Kadoma-sh, Osaka 86, 57186, JP)
パナソニック電工株式会社 (〒86 大阪府門真市大字門真1048番地 Osaka, 57186, JP)
SEKII, Hiroyuki (1048, Oaza-Kadoma, Kadoma-sh, Osaka 86, 57186, JP)
関井 広行 (〒86 大阪府門真市大字門真1048番地 パナソニック電工株式会社内 Osaka, 57186, JP)
International Classes:
F21V5/00; F21V5/04; F21V13/04; G02B3/00; G02B3/08; H01L33/00; H01L33/58; H01L33/60; F21Y101/02
Foreign References:
JP2007227679A2007-09-06
JP2007005218A2007-01-11
JP2004335524A2004-11-25
JP2008084989A2008-04-10
JPH10290028A1998-10-27
JP2002133032A2002-05-10
JPS60130001A1985-07-11
JP2008113516A2008-05-15
Other References:
See also references of EP 2276076A4
Attorney, Agent or Firm:
ITAYA, Yasuo (Tokushima Bldg. 7F, 9-10 Minamisemba 3-chome, Chuo-ku, Osaka-sh, Osaka 81, 54200, JP)
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Claims:
1. 基板と、前記基板上に配置される複数のLED素子と、前記複数のLED素子の略重心を通る前記基板の法線を回転対称軸とする回転体形状のレンズユニットと、を備え、前記複数のLED素子には複数の光色のLED素子が含まれ、前記レンズユニットが前記LED素子からの光を混色して出射するレンズ付発光ユニットであって、
 前記レンズユニットは、前記法線と直交する出射面と、前記出射面から基板に向かって凸状に延びる反射面と、前記反射面の基板側から前記出射面に折り返す側方入射面と、前記側方入射面の前記反射面と接していない端部をつなぐ上方入射面と、を備え、
 前記側方入射面と前記上方入射面との任意の接点について、前記接点と最も離れた前記LED素子からの光が前記接点で屈折させられてなる光路と前記出射面との交点を連続的に結んでなる円の内部の出射面の拡散角を、前記円の外部の出射面の拡散角よりも大きくしたことを特徴とするレンズ付発光ユニット。
2. 前記上方入射面は、前記法線と直交する平面であり、
 前記円の内部の出射面の拡散角は、円の中心部分よりも円の周縁部分の方が大きいことを特徴とする請求項1に記載のレンズ付発光ユニット。
3. 前記上方入射面は、前記法線と直交する凸面であり、
 前記円の内部の出射面の拡散角は、円の中心部分よりも円の周縁部分の方が小さいことを特徴とする請求項1に記載のレンズ付発光ユニット。
Description:
レンズ付発光ユニット

 本発明は、赤、青、緑などの複数の光色 LED素子からの出射光を1つのレンズで混色さ せるレンズ付発光ユニットに関する。

 従来から赤、青、緑などの単色LEDからの を色むら無く混色させる装置として、例え 、日本国特許公開平10-290028号公報に記載さ ているように、LEDからの出射光を全て、反 板に当てて多重反射させ、間接光のみを取 出すことによって光の混色性を向上する装 が知られている。また、例えば、日本国特 公開2002-133932号公報に記載されているよう 、導光部材と拡散層を付加して、個々のLED らの光を導光部材の全反射を利用して一方 から出射させ、拡散層により均一に散乱性 高め、その出射光の混色性を向上する装置 提案されている。

 しかし、上述したような反射光を利用す 混色では、反射回数が増加することによっ 混色性は向上するが、反射面での吸収があ ため、出射光量は、反射回数が増加するこ により低下する。さらに、出射光は、様々 角度での散乱がおこるため、広角配光とな 。また、拡散層を微粒子などで形成したも は、その濃度によって拡散性は向上するが 透過率が低下する。さらに、出射光は、様 な角度での散乱が起こるため、広角配光と る。

 また、LED素子の広角配光を狭角配光に変 させて輝度を高めるものとして、例えば、 本国特許公開昭60-130001号公報に記載されて るように、凸入射面と全反射面を組み合わ た集光レンズが提案されている。この集光 ンズは、中央に配置されたLED素子からのレ ズ入射光を、反射面による全反射によって ンズ中心軸(光軸)に対して略平行光として 射させる光路と、凸入射面による屈折によ て光軸に対して略平行光とし集光して出射 せる光路の2種類の光路を有する。両光路に り、光軸に対して略平行光が出射する狭角 光の光源ユニットが実現される。LED素子が つの場合は、そのLED素子を中央に配置する とによって、LED素子から出射された光が凸 射面で屈折し、レンズ中心軸に対して対称 略平行光となって出射される。

 しかし、LED素子を複数にすると、中央に つのLED素子を配置することができない。そ ため、集光レンズに複数の単色LED素子を適 した場合、複数の光色のLED素子の位置が、 ンズ中心軸に対してそれぞれ片側にずれ、 れぞれのLED素子から出射されて凸入射面を 過する光路がレンズ中心軸に対して非対称 なり、色むらが生じる。また、凸入射面を ラットとしても、このような非軸対称性は り、色むらが生じる。

 上記の問題点を解決するため、本発明の 的は、複数の光色のLED素子を備えるレンズ 発光ユニットにおいて、狭角配光を可能と ると共に、混色性を向上することにある。

 上記目的を達成するために本発明は、基 と、前記基板上に配置される複数のLED素子 、前記複数のLED素子の略重心を通る前記基 の法線を回転対称軸とする回転体形状のレ ズユニットと、を備え、前記複数のLED素子 は複数の光色のLED素子が含まれ、前記レン ユニットが前記LED素子からの光を混色して 射するレンズ付発光ユニットであって、前 レンズユニットは、前記法線と直交する出 面と、前記出射面から基板に向かって凸状 延びる反射面と、前記反射面の基板側から 記出射面に折り返す側方入射面と、前記側 入射面の前記反射面と接していない端部を なぐ上方入射面と、を備え、前記側方入射 と前記上方入射面との任意の接点について 前記接点と最も離れた前記LED素子からの光 前記接点で屈折させられてなる光路と前記 射面との交点を連続的に結んでなる円の内 の出射面の拡散角を、前記円の外部の出射 の拡散角よりも大きくしたものである。

 この構成によれば、側方入射面と上方入 面の任意の接点について、前記接点と最も れた発光ダイオードパッケージからの光が 記接点で屈折させられてなる光路と出射面 の交点を結んでなる円の内部の出射面上の 分の拡散角を前記円の外部の出射面上の部 の拡散角よりも大きくしたので、集光レン による狭角配光を可能としつつ、上方入射 に入射する光の混色が十分となり、発光ユ ットの混色性を向上することができる。

 本発明は、上述の改良された発明におい 、前記上方入射面は、前記法線と直交する 面であり、前記円の内部の出射面の拡散角 、円の中心部分よりも円の周縁部分の方が きいものである。

 この構成によれば、上方入射面が基板の 線と直交する平面である場合には、レンズ 心の混色性が高いため、当該部分の拡散を えることにより、集光性を向上させること できる。

 本発明は、上述の改良された発明におい 、前記上方入射面は、前記法線と直交する 面であり、前記円の内部の出射面の拡散角 、円の中心部分よりも円の周縁部分の方が さいものである。

 この構成によれば、上方入射面が基板の 線と直交する凸面である場合には、レンズ 心軸に対して略平行光が増加し、レンズ中 軸からずれた集光となるため最も混色性が くなるが、円の中心部分の拡散を高め、円 周縁部分の拡散を低くすることにより最小 の拡散角で混色性を向上させることができ 。

図1は本発明の第1の実施形態に係るレ ズ付発光ユニットの上面図である。 図2(a)は同ユニットの上方入射面を通過 する光路を示す図1のX-X’線断面図、図2(b)は 方入射面を通過する光路を示す断面図であ 。 図3(a)は出射面に本実施形態の拡散手段 が無い場合における上方入射面を通過する光 路を示す断面図、図3(b)は同場合における側 入射面を通過する光路を示す断面図である 図4(a)は本発明の第1の実施形態に係る ンズ付発光ユニットにおける円の内部出射 透過光の配光曲線図、図4(b)は同ユニットに ける円の外部出射面透過光の配光曲線図で る。 図5(a)は出射面に本実施形態の拡散手段 が無い場合における円の内部出射面透過光の 配光曲線図、図5(b)は同場合における円の外 出射面透過光の配光曲線図である。 図6は本発明の第2の実施形態に係るレ ズ付発光ユニットの上面図である。 図7は同ユニットの図6のX-X’線断面図 ある。 図8(a)は出射面に本実施形態の拡散手段 が無い場合における上方入射面を通過する光 路を示す断面図、図8(b)は同場合における上 入射面を通過するレンズ中心軸に対して略 行な光路を示す断面図である。 図9(a)は本発明の第2の実施形態に係る ンズ付発光ユニットにおける円の内部の中 部分の出射面透過光の配光曲線図、図9(b)は ユニットにおける円の内部の周縁部分の出 面透過光の配光曲線図である。 図10(a)は出射面に本実施形態の拡散手 が無い場合における円の内部の中心部分の 射面透過光の配光曲線図、図10(b)は同場合 おける円の内部の周縁部分の出射面透過光 配光曲線図である。 図11は本発明の第3の実施形態に係るレ ンズ付発光ユニットの上面図。 図12は同ユニットの図11のX-X’線断面 である。 図13(a)は出射面に本実施形態の拡散手 が無い場合における上方入射面を通過する 路を示す断面図、図13(b)は同場合における 方入射面を通過するレンズ中心軸に対して 平行な光及び凸レンズ焦点を通過する光の 路を示す断面図である。 図14(a)は本発明の第3の実施形態に係る レンズ付発光ユニットにおける円の内部の中 心部分の出射面透過光の配光曲線図、図14(b) 同ユニットにおける円の内部の周縁部分の 射面透過光の配光曲線図である。 図15(a)は出射面に本実施形態の拡散手 が無い場合における円の内部の中心部分の 射面透過光の配光曲線図、図15(b)は同場合 おける円の内部の周縁部分の出射面透過光 配光曲線図である。 図16(a)は本発明のレンズ付発光ユニッ の変形例の上面図、図16(b)は同変形例のX-X 線断面図である。

10、20、30 レンズ付発光ユニット
11 基板
12 LED素子
13、33 レンズユニット
14a 出射面
14b 反射面
14c 側方入射面
14d、34d 上方入射面

 以下、本発明を具体化した第1の実施形態 に係るレンズ付発光ユニットについて説明す る。図1は、本実施形態のレンズ付発光ユニ トの上面を示し、図2(a)(b)は、同ユニットの 面を示す。同図においてレンズ断面のハッ ングは省いている(以下、同様)。レンズ付 光ユニット10は、基板11と、基板11上に配置 れる複数のLED素子12A乃至12D(総称してLED素子1 2という)と、複数のLED素子12の略重心を通る 板11の法線を回転対称軸とする回転体形状で あるレンズユニット13とを備える。複数のLED 子12には複数の光色のLED素子12が含まれ、レ ンズユニット13がLED素子12からの光を混色し 出射する。

 基板11は、母材がガラスエポキシとアル などから成る板であり、LED素子12の配線パタ ーンが施されており、LED素子12の配置面を提 する。LED素子12は、順方向に電圧を加えた に発光する半導体素子である。複数のLED素 12A乃至12Dの光色は、例えば、それぞれ赤色(R )、青色(B)、緑色(G)、黄色(Y)などであり、こ ように全て互いに異なる光色であってもよ し、同じ光色のLED素子が含まれていてもよ 。複数のLED素子を1つのパッケージに収納し 、発光ダイオードパッケージを構成したも を用いてもよい。レンズユニット13は、ア リル又はガラスなどの透光性の材質からな 、LED素子12の前面に配置されてLED素子12から 光を集光する機能と拡散する機能とを有す 。

 レンズユニット13は、集光レンズであり この集光レンズは、日本国特許公開昭60-13000 1号公報に記載のものであって、基板11の法線 と直交する出射面14aと、出射面14aから基板11 向かって凸状に延びる反射面14bと、反射面1 4bの基板11側から出射面14aに折り返す側方入 面14cと、側方入射面14cの反射面14bと接して ない端部をつなぐ上方入射面14dとを備える 出射面14aは、レンズユニット13に入射した光 をレンズユニット13外部に取り出すように設 した面である。出射面14aは、拡散シートの 付、又は、凹凸形状の形成などによって拡 機能が付与される。反射面14bは、全反射面 すなわち、屈折率が大きい媒質から小さい 質に光が入射するときに、入射光が異なる 質の境界面を透過せず全て反射するように 面の傾斜を入射角が臨界角以上になるよう 設計した面である。反射面14bには、漏れ光 さらに無くすため、反射部材を設けてもよ 。反射部材は、光を反射するように銀蒸着 多層膜処理を施したものなどがある。側方 射面14cは、LED素子12の配置面に対して略垂 な面とすることによって、入射した光がほ 全て反射面14bに到達するように設計した面 ある。上方入射面14dは、LED素子12の配置面に 対して略平行であり、この面を入射した光は ほぼ全て出射面14aに到達するよう設計した面 である。

 側方入射面14cと上方入射面14dとの任意の 点P1について、接点P1と最も離れたLED素子12A からの光が接点P1で屈折させられてなる光路L 1と出射面14aとの交点P2を連続的に結んでなる 半径D1の円C1の内部の出射面14aの拡散角を、 C1の外部の出射面14aの拡散角よりも大きくし ている。拡散角とは、平行光を入射した場合 、出射される光が広がる角度のことであり、 その角度は、中心光度の1/2ビーム角で定義さ れる。出射面14aに異なる拡散角を設ける手段 としては、ミクロオーダーの凹凸形状を表面 に設けた拡散角の異なる拡散シート、又は、 拡散材の濃度による拡散角の異なる拡散シー トを用いてもよいし、レンズユニット13の表 に直接異なる形状の凹凸形状を設けてもよ 。この凹凸形状は、球面形状でも楕円曲線 双曲線、放物線、サイン(sin)曲線を軸回転 せたものでもよい。

 ここで、出射面14aに本実施形態の拡散手 が無い場合について説明する。図3(a)(b)は、 出射面14aに本実施形態の拡散手段が無い場合 の光路を示す。図3(b)に示すように、LED素子12 から出射され、側方入射面14cを通過する光は 、レンズ13内の反射面14bで一度全反射されて ンズ中心軸AXに略平行になって半径D1の円C1 部の出射面14aを通過して出射される。この 路では、異なるLED素子12A、12Bから出射され 光の配光でのズレはほとんど無い。それに し、図3(a)に示すように、LED素子12から出射 れ、上方入射面14dを通過する光は、LED素子1 2自身の配光で、円C1内部の出射面14aを通過し て出射される。この光路では、異なるLED素子 12A、12Bのレンズ中心軸AXからの位置ズレが、 光でのズレとなる。配光でのズレのために 互いに異なる色光を出射する複数のLED素子1 2A、12Bからの光の混色が低く、本実施形態の 散手段が無い場合、色むらが生じる。

 一方、出射面14aに本実施形態の拡散手段 有る場合について説明する。図2(a)(b)は、出 射面14aに本実施形態の拡散手段が有る場合の 光路を示す。図2(b)に示すように、LED素子12か ら出射され、側方入射面14cを通過する光は、 反射面14bで全反射されて円C1外部の出射面14a 通過して出射される。円C1外部の出射面14a 拡散角を大きくしないので、この光路では 出射面14aでの光の拡散が抑えられ、必要以 に配光が広がらない。それに対し、図2(a)に すように、LED素子12から出射され、上方入 面14dを通過する光は、円C1内部の出射面14aを 通過して出射される。この光は、反射面14bを 経由せず、混色性が低いことから、円C1内部 出射面14aの拡散角を大きくしたので、この 路では、出射面14aで光が拡散し、混色性が 上する。

 次に、レンズ付発光ユニット10から出射 れる光の配光曲線を説明する。配光曲線は 光源や器具の空間の各方向への光度分布を すものである。図4(a)(b)は、本実施形態の拡 手段が有る場合の配光曲線、図5(a)(b)は、本 実施形態の拡散手段が無い場合の配光曲線を 示し、横軸は、出射される光のレンズ中心軸 AXからの角度、縦軸は、その角度における光 である。図4(a)及び図5(a)は、光が円C1内部の 出射面14aを通過する場合、図4(b)及び図5(b)は 光が円C1外部の出射面14aを通過する場合を す。図4(a)と図5(a)を比較すると、光が円C1内 の出射面14aを通過する場合であって、出射 14aの拡散手段が有る場合は、無い場合に比 てLED素子12A、12Bの配光曲線の差異が小さく っている。また、図4(b)と図5(b)を見ると、 が円C1外部の出射面14aを通過する場合、拡散 手段の有無に関わらず、LED素子12Aと12Bの配光 曲線の差異が小さく、出射面14aの拡散手段が 有ることによって配光がほとんど広げられて いない。

 このように、本実施形態のレンズ付発光 ニット10では、レンズユニット13の反射面14b で反射される光は、異なるLED素子12A、12Bから 出射される光の配光でのズレがほとんど無い ことから、その反射光が出射される部分の出 射面14aの拡散角を大きくしないので、狭角配 光が可能となる。また、レンズユニット13の 方入射面14dを通過する光は、異なるLED素子1 2A、12Bのレンズ中心軸AXからのそれぞれの位 ズレが配光でのズレとなることから、その が出射される部分の出射面14aの拡散角を大 くしたので、混色性を向上し、色むらを防 ことができる。すなわち、集光レンズによ 狭角配光を可能としつつ、上方入射面14dに 射する光の混色が十分となり、レンズ付発 ユニット10の混色性を向上することができる 。

 次に、本発明を具体化した第2の実施形態 に係るレンズ付発光ユニットについて説明す る。図6は、本実施形態のレンズ付発光ユニ トの上面を示し、図7は、同ユニットの断面 示す。本実施形態のレンズ付発光ユニット2 0は、第1の実施形態と同様の構成を有すると に、上方入射面14dは、基板11の法線と直交 る平面であり、円C1の内部の出射面14aの拡散 角は、円C1の中心部分よりも円C1の周縁部分 方を大きくしている。詳しくは、LED素子12か ら上方入射面14dを通過してレンズ中心軸AXに 平行な光が出射面14aに到達する位置を連続 て結んでなる円を、レンズ中心から距離D2 円C2とした場合、円C2内部の出射面14aの拡散 よりも、円C2外部かつ円C1内部の拡散角の方 を大きくした。

 ここで、出射面14aに本実施形態の拡散手 が無い場合について説明する。図8(a)(b)は、 出射面14aに本実施形態の拡散手段が無い場合 の光路を示す。図8(a)に示すように、半径D1の 円C1については、第1の実施形態と同様である 。それに対し、図8(b)に示すように、LED素子12 から出射され、レンズ中心軸AXに略平行な光L 2は、上方入射面14dに対して鉛直に入射する め、屈折率nと屈折角θに関するスネルの法 (n・sinθ=n’・sinθ’)により、境界面(上方入 面14d)でその出射角が変化することがなく、 レンズ中心軸AXに略平行なまま出射面14aに到 して出射される。LED素子12は、発光面領域 で略一定の強度が出力され、配光形状は略 ンバーティアン(Lambertian)形状となっている とから、この光路では、複数のLED素子12が中 心軸対称に近接して配置されていれば、レン ズ中心軸AX近傍の混色性は良くなる。

 一方、出射面14aに本実施形態の拡散手段 有る場合について説明する。図7は、出射面 14aに本実施形態の拡散手段が有る場合の光路 を示す。LED素子12から出射され、レンズ中心 AXに略平行な光は、上方入射面14dで出射角 変化せずに、円C2内部の出射面14aに到達して 出射される。この光は混色性が良いことから 、円C2内部の出射面14aの拡散角を大きくしな ので、この光路では、出射面14aでの光の拡 が抑えられ、必要以上に配光が広がらない また、LED素子12から出射され、上方入射面14 dを通過するレンズ中心軸AXに略平行でない光 は、円C2外部かつ円C1内部の出射面14aを通過 て出射される。この光は、上方入射面14dで 射角が変化し、混色性が低いことから、円C2 外部かつ円C1内部の出射面14aの拡散角を大き したので、この光路では、出射面14aで光が 散し、混色性が向上する。

 次に、本実施形態のレンズ付発光ユニッ 20から出射される光の配光曲線を説明する 図9(a)(b)は、本実施形態の拡散手段が有る場 の配光曲線、図10(a)(b)は、本実施形態の拡 手段が無い場合の配光曲線を示す。図9(a)及 図10(a)は、光が円C2内部の出射面14aを通過す る場合、図9(b)及び図10(b)は、光が円C2外部か 円C1内部の出射面14aを通過する場合を示す 図9(a)と図10(a)を見ると、光が円C2内部の出射 面14aを通過する場合、拡散手段の有無に関わ らず、LED素子12A、12Bの配光曲線の差異が小さ く、出射面14aの拡散手段が有ることによって 配光がほとんど広げられていない。また、図 9(b)と図10(b)を比較すると、光が円C2外部かつ C1内部の出射面14aを通過する場合であって 出射面14aの拡散手段が有る場合は、無い場 に比べてLED素子12A、12Bの配光曲線の差異が さくなっている。

 このように、上方入射面14dが平面である 合には、レンズ中心軸AXに略平行に上方入 面14dに入射する光L2は、略平行のままレンズ 中心軸AX近傍の出射面14aから出射され、複数 LED素子12A、12Bの中心軸対称な近接配置によ 混色性が高いことから、レンズ中心軸AX近 の出射面14aの拡散角を大きくしないので、 要以上に配光を広げないようにすることが きる。また、それ以外の上方入射面14dを通 する光は、混色性が低いことから、その光 出射される部分の出射面14aの拡散角を大き したので、混色性を向上し、色むらを防ぐ とができる。すなわち、上方入射面14dが基 11の法線と直交する平面である場合には、レ ンズ中心の混色性が高いため、当該部分の拡 散を抑えることにより、集光性を向上させる ことができる。

 次に、本発明を具体化した第3の実施形態 に係るレンズ付発光ユニットについて説明す る。図11は、本実施形態のレンズ付発光ユニ トの上面を示し、図12は、同ユニットの断 を示す。本実施形態のレンズ付発光ユニッ 30は、第1の実施形態と同様の構成を有する 共に、上方入射面34dは、基板11の法線と直交 する凸面であり、円C1の内部の出射面14aの拡 角は、円C1の中心部分よりも円C1の周縁部分 の方が小さい。詳しくは、LED素子12から上方 射面34dを通過してレンズ中心軸AXに略平行 光が出射面14aに到達する位置を連続して結 で成る円を、レンズ中心から距離D3の円C3と た場合、円C3内部の出射面14aの拡散角より 、円C3外部かつ円C1内部の拡散角の方を小さ した。上方入射面34dは、下に凸の形状であ 、凸レンズとなっている。

 ここで、出射面14aに本実施形態の拡散手 が無い場合について説明する。図13(a)(b)は 出射面14aに本実施形態の拡散手段が無い場 の光路を示す。図13(a)に示すように、半径D1 円C1については、第1の実施形態と同様であ 。それに対し、図13(b)に示すように、LED素 12から出射され、上方入射面34d(凸レンズ)の 点近傍から入射した光L3Aは、レンズ中心軸A Xに略平行な光に屈折される。LED素子12から出 射され、レンズ中心軸AXに対して略平行な光L 3Bは焦点に集光される。そのため、凸形状の 周内に光が集光されて、出射面14aから出射 れるが、この光路では、異なるLED素子12A、1 2Bからの光の配光形状の違いが大きくなる。

 一方、出射面14aに本実施形態の拡散手段 有る場合について説明する。図12は、出射 14aに本実施形態の拡散手段が有る場合の光 を示す。異なるLED素子12A、12Bから出射され 円C3内部の出射面14aを通過して出射される光 は、互いの配光形状の違いが大きいことから 、円C3内部の出射面14aの拡散角を大きくした で、この光路では、出射面14aで光が拡散し 混色性が向上する。また、円C3外部かつ円C1 内部の出射面14aの拡散角は小さくしたので、 この部分を通過する光路では、出射面14aでの 光の拡散が抑えられ、必要以上に配光が広が らない。

 次に、本実施形態のレンズ付発光ユニッ 30から出射される光の配光曲線を説明する 図14(a)(b)は、本実施形態の拡散手段が有る場 合の配光曲線、図15(a)(b)は、本実施形態の拡 手段が無い場合の配光曲線を示す。図14及(a )び図15(a)は、光が円C3内部の出射面14aを通過 る場合、図14及(b)び図15(b)は、光が円C3外部 つ円C1内部の出射面14aを通過する場合を示 。図14(a)と図15(a)を比較すると、光が円C3内 の出射面14aを通過する場合であって、出射 14aの拡散手段が有る場合は、無い場合に比 てLED素子12A、12Bの配光曲線の差異が小さく っている。また、図14(b)と図15(b)を見ると、 が円C3外部かつ円C1内部の出射面14aを通過す る場合、拡散手段の有無に関わらず、LED素子 12A、12Bの配光曲線の差異が比較的小さく、出 射面14aの拡散手段が有ることによって配光が あまり広げられていない。

 このように、上方入射面14dが凸面である 合には、凸面で形成される凸レンズの焦点 傍から上方入射面14dに入射した光L3Aはレン 中心軸AXに略平行となり、レンズ中心軸AXに 対して略平行に入射した光L3Bは焦点に集光し 、どちらもレンズ中心軸AX近傍の出射面14aか 出射され、異なるLED素子12A、12Bからの配光 状の違いが大きく、混色性が低いことから レンズ中心軸AX近傍の出射面14aの拡散角を きくしたので、混色性を向上し、色むらを ぐことができる。また、それ以外の上方入 面14dを通過する光は、混色性が低くないこ から、その光が出射される部分の出射面14a 拡散角を小さくしたので、必要以上に配光 広げないようにすることができる。すなわ 、上方入射面14dが基板11の法線と直交する凸 面である場合には、レンズ中心軸に対して略 平行光が増加し、レンズ中心軸AXからずれた 光となるため最も混色性が低くなるが、円C 1の中心部分の拡散を高め、円C1の周縁部分の 拡散を低くすることにより最小限の拡散角で 混色性を向上させることができる。

 次に、本発明のレンズ付発光ユニット10 20、30の変形例について説明する。図16(a)は レンズ付発光ユニットの上面を示し、図16(b) は、同ユニットの断面を示す。LED素子12の光 出し効率を改善するため、シリコン状の封 キャップ19が基板11のLED素子12出射面側に設 られることがあるが、この封止キャップ19 略半円球形状にすることによって、LED素子12 からの配光形状は、やや集光されるものの、 ほぼランバーティアン(Lambertian)形状となるこ とから、前記の各実施形態の特徴はそのまま 適用することができる。

 なお、本発明は、上記の実施形態の構成 限られず、種々の変形が可能である。例え 、LED素子12の光色は、4色に限定されるもの はなく、3つのLED素子12による3色であっても よい。

 本発明は、日本国特許出願2008-113516に基 いており、その内容は、上記特許出願の明 書及び図面を参照することによって結果的 本発明に合体されるべきものである。

 また、本発明は、添付した図面を参照し 実施の形態により十分に記載されているけ ども、さまざまな変更や変形が可能である とは、この分野の通常の知識を有するもの とって明らかであろう。それ故、そのよう 変更及び変形は、本発明の範囲を逸脱する のではなく、本発明の範囲に含まれると解 されるべきである。