(57)【要約】【課題】ＬＥＤと波長変換部材とレンズとを有するＬＥＤ照明装置において、照射面の色むらを低減する。【解決手段】ＬＥＤ照明装置１は、ＬＥＤ２と、ＬＥＤ２から照射される光を受けて、その一部の光の波長を変換する波長変換部材３と、波長変換部材３から出てくる光を集光するレンズ４とを備える。レンズ４は、波長変換部材３の前方を取り囲むように凹部４１が形成され、回転対称軸４０に略直交して凹部４１の底面に位置する第１の入射面４２と、凹部４１の側面に位置する第２の入射面４３と、第２の入射面４３よりレンズ内部に入射された光を反射する外周反射面４４と、光を出射する光出射面４５とを有する。さらに、レンズ４は、光出射面４５のうち回転対称軸４０から離れた周縁部に、光を拡散する光拡散部５を備える。これにより、光出射面４５の周縁部に偏在する黄色光Ｌ２が光拡散部５によって拡散される。【選択図】図１
2010170734.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤと、前記ＬＥＤから照射される光を受けて、その一部の光の波長を変換する波長
変換部材と、前記波長変換部材から出てくる光を集光するレンズと、を備え、
前記レンズは、
前記ＬＥＤの光軸を回転対称軸とする回転体形状を有し、前記波長変換部材の前方を取
り囲むように凹部が形成され、
前記回転対称軸に略直交して前記凹部の底面に位置する第１の入射面と、
前記凹部の側面に位置する第２の入射面と、
前記第２の入射面よりレンズ内部に入射された光を反射する外周反射面と、
前記第１の入射面よりレンズ内部に入射された光、及び、前記外周反射面で反射された
光を出射する光出射面と、を有するＬＥＤ照明装置であって、
前記光出射面及び前記外周反射面の少なくとも一方の面のうち前記回転対称軸から離れ
た周縁部に、光を拡散する光拡散部を備えたことを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項２】
前記光拡散部は、粗面加工又は白色塗装により形成されることを特徴とする請求項１に
記載のＬＥＤ照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤと集光レンズを有するＬＥＤ照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＬＥＤ（発光ダイオード）とＬＥＤから照射される光を集光するためのレン
ズを有するＬＥＤ照明装置が知られている。図７は、このようなＬＥＤ照明装置１０１の
構成を示す。なお、レンズ１０４の断面ハッチングは図示を省いている。ＬＥＤ照明装置
１０１は、ＬＥＤ１０２と、波長変換部材１０３と、レンズ１０４とを有する。レンズ１
０４は、波長変換部材１０３を取り囲むように凹部１４１が形成されており、凹部１４１
の底面に位置する第１の入射面１４２と、凹部１４１の側面に位置する第２の入射面１４
３と、第２の入射面１４３よりレンズ１０４内に入射した光を反射する外周反射面１４４
と、第１の入射面１４２よりレンズ１０４内部に入射した光及び外周反射面１４４で反射
された光を出射する光出射面１４５とを有している。
【０００３】
ＬＥＤ１０２から照射された光は、波長変換部材１０３に入射する。波長変換部材１０
３に入射した光は、その一部が波長変換部材１０３の蛍光体に吸収される。蛍光体は、吸
収した光よりも長い波長の光を放出することによって波長を変換する。波長変換された光
は、波長変換部材１０３から照射される。波長変換部材１０３に入射した光のうち、蛍光
体に吸収されなかった光は、波長変換されずに波長変換部材１０３を透過する。すなわち
、波長変換部材１０３から出てくる光には、ＬＥＤ１０２から照射されて波長変換されず
に波長変換部材１０３を透過した光と、波長変換されて波長変換部材１０３から照射され
る光とがある。ＬＥＤ１０２として青色ＬＥＤを用い、ＬＥＤ１０２から照射される青色
光の一部を波長変換する波長変換部材１０３とを組み合わせることにより、波長変換され
なかった光と波長変換された光が混色された白色光が得られる。
【０００４】
ここで、波長変換されなかった光は、ＬＥＤ１０２を光源として照射され、波長変換さ
れた光は、波長変換部材１０３を光源として照射される。従って、それぞれの光の配光特
性が相違し、レンズ１０４の光出射面１４５の中心部付近から出射される光Ｌ１０１は、
混色が良好のため白色光となり、光出射面の周縁部から出射される光Ｌ１０２は、混色不
良により黄色光となる。このため、照射面１０９において混色不良による色むらが発生す
る。図８は、ＬＥＤ照明装置１０１の照射面１０９における色むらの例を示す。照射面１
０９は、例えば、照射範囲の中心部付近１９１が白く、周辺部１９２が黄色みを帯びる。
【０００５】
このような照射面の色むらを低減する対策として、光出射面の周縁部から出射される黄
色光を照射範囲の中心方向に集束するレンズを備えたＬＥＤ照明装置が知られている（例
えば、特許文献１参照）。しかし、そのようなＬＥＤ照明装置では、黄色光が集束される
ので、照射面における黄色光が集束される範囲が黄色みを帯び、色むらの低減が不十分と
なる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２１６７８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記問題を解決するものであり、ＬＥＤと波長変換部材とレンズとを有する
ＬＥＤ照明装置において、照射面の色むらを低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、ＬＥＤと、前記ＬＥＤから照射される光
を受けて、その一部の光の波長を変換する波長変換部材と、前記波長変換部材から出てく
る光を集光するレンズと、を備え、前記レンズは、前記ＬＥＤの光軸を回転対称軸とする
回転体形状を有し、前記波長変換部材の前方を取り囲むように凹部が形成され、前記回転
対称軸に略直交して前記凹部の底面に位置する第１の入射面と、前記凹部の側面に位置す
る第２の入射面と、前記第２の入射面よりレンズ内部に入射された光を反射する外周反射
面と、前記第１の入射面よりレンズ内部に入射された光、及び、前記外周反射面で反射さ
れた光を出射する光出射面と、を有するＬＥＤ照明装置であって、前記光出射面及び前記
外周反射面の少なくとも一方の面のうち前記回転対称軸から離れた周縁部に、光を拡散す
る光拡散部を備えたものである。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載のＬＥＤ照明装置において、前記光拡散部は、粗面
加工又は白色塗装により形成されるものである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、光出射面及び外周反射面の周縁部に偏在する、波長変換部材
で波長変換された光の割合が高い黄色光が、光拡散部によって拡散されるので、照射面の
色むらが低減される。
【００１１】
請求項２の発明によれば、光拡散部は、金型から外す段階では滑面であり、離型が容易
である。また、レンズを成型した後に、例えば、ＬＥＤ照明装置から照射面への距離等に
応じて、光拡散部を形成する領域を調整することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るＬＥＤ照明装置の断面図。
【図２】同実施形態の変形例に係るＬＥＤ照明装置の断面図。
【図３】同実施形態の別の変形例に係るＬＥＤ照明装置の断面図。
【図４】同実施形態のさらに別の変形例に係るＬＥＤ照明装置の断面図。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るＬＥＤ照明装置の断面図。
【図６】本発明の第３の実施形態に係るＬＥＤ照明装置の断面図。
【図７】従来のＬＥＤ照明装置の断面図。
【図８】同装置による照射面を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係るＬＥＤ照明装置を図１を参照して説明する。図１は本実
施形態のＬＥＤ照明装置１の構成を示す。ＬＥＤ照明装置１は、ＬＥＤ２と、ＬＥＤ２か
ら照射される光を受けて、その一部の光の波長を変換する波長変換部材３と、波長変換部
材３から出てくる光を集光するレンズ４とを備える。レンズ４は、ＬＥＤ２の光軸を回転
対称軸４０とする回転体形状を有し、波長変換部材３の前方を取り囲むように凹部４１が
形成され、回転対称軸４０に略直交して凹部４１の底面に位置する第１の入射面４２と、
凹部４１の側面に位置する第２の入射面４３と、第２の入射面４３よりレンズ内部に入射
された光を反射する外周反射面４４と、第１の入射面４２よりレンズ内部に入射された光
、及び、外周反射面４４で反射された光を出射する光出射面４５とを有する。さらに、レ
ンズ４は、光出射面４５のうち回転対称軸４０から離れた周縁部に、光を拡散する光拡散
部５を備える。
【００１４】
ＬＥＤ２は、青色発光ダイオードであり、例えばＩｎＧａＮ（窒化インジウムガリウム
）系材料が用いられ、基板２１上に実装され、基板２１上の配線を介してＬＥＤ２外部の
点灯回路（図示せず）に接続される。波長変換部材３は、蛍光体を含む樹脂等であり、例
えば、ＬＥＤ２の発光面を取り囲むように中実又は中空の扁平な略円柱状に形成される。
波長変換部材３は、中空の略半球状に形成されたものであってもよい。蛍光体には、例え
ば（Ｙ，Ｇｄ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋系蛍光体が用いられる。ＬＥＤ２と
波長変換部材３とによって白色ＬＥＤが構成される。
【００１５】
レンズ４は、アクリル樹脂等の透明樹脂又はガラス等を金型等により成型したものであ
る。レンズ４の第１の入射面４２は、波長変換部材３から出てくる光をレンズ内部に入射
させて、光出射面４５に向けて屈折させる面であり、波長変換部材３側に凸になるように
形成してもよい。第２の入射面４３は、波長変換部材３から出てくる光をレンズ内部に入
射させて、外周反射面４４に向けて屈折させる面であり、開口側に広くなるような円錐台
側面形状を成している。外周反射面４４は、レンズ４の外周面にあって、第２の入射面４
３から入射された光を光出射面４５に向けて略全反射する面であり、反射された光が略平
行光に集光されるような曲面形状に形成されている。光出射面４５は、波長変換部材３に
面しないレンズ４の端面にあって、レンズ４から光を出射する面であり、レンズ４の回転
対称軸４０に対して略垂直な略平面とされている。
【００１６】
光拡散部５は、光を出射する側に凸の凸レンズ形状であり、光出射面４５の周縁部、例
えば、平面視で光出射面４５の周囲を外周とする略円環状の面領域に、金型等によりレン
ズ４と一体に成型される。光拡散部５の凸レンズとしての焦点は、光出射面４５の近傍に
設定される。なお、レンズ４は、波長変換部材３又は基板２１に図示していない部材によ
り位置決め固定される。
【００１７】
上記のように構成されたＬＥＤ照明装置１においては、光出射面４５の中心部付近から
出射される光Ｌ１は、波長変換部材３で波長変換されなかった光と波長変換された光が適
度な割合で混色された白色光である。この白色光Ｌ１は、レンズ４により、例えば、回転
対称軸４０に略平行に集光されて照射面に照射される。これに対して、光出射面４５の周
縁部から出射される光Ｌ２は、波長変換部材３で波長変換された光の割合が高い黄色光と
なる。この黄色光Ｌ２は、光拡散部５の凸レンズにより、その焦点より離れた距離におい
て拡散されて、照射面に照射される。
【００１８】
このように、光出射面４５の周縁部に偏在する黄色光Ｌ２が光拡散部５によって拡散さ
れるので、照射面の色むらが低減される。また、光出射面４５から出射される大部分の光
は、光拡散部５よりも回転対称軸４０側の面領域から拡散されずに出射される白色光Ｌ１
であるので、ＬＥＤ照明装置１の集光性が殆ど低下しない。
【００１９】
図２は本実施形態の変形例に係るＬＥＤ照明装置１の構成を示す。本変形例では、光出
射面４５の周縁部に設けられる光拡散部５ａを凸レンズ形状に替えて凹レンズ形状とした
。光拡散部５ａは、例えば、平面視で光出射面４５の周囲を外周とする略円環状の面領域
に、金型等によりレンズ４と一体に成型される。
【００２０】
このように構成された本変形例においては、光出射面４５の周縁部から出射される光Ｌ
２は、光拡散部５ａの凹レンズにより拡散されて照射面に照射される。光出射面４５の周
縁部に偏在する黄色光Ｌ２が光拡散部５ａによって拡散されるので、照射面の色むらが低
減される。
【００２１】
図３は本実施形態の別の変形例に係るＬＥＤ照明装置１の構成を示す。この変形例では
、光出射面４５の周縁部に設けられる光拡散部５ｂは、プリズム加工により形成される。
光拡散部５ｂは、例えば、複数の断面三角形状のプリズム構造が、平面視で同心円状に、
金型等によりレンズ４と一体に成型される。この変形例においても、光出射面４５の周縁
部に偏在する黄色光Ｌ２が光拡散部５ｂによって拡散されるので、照射面の色むらが低減
される。
【００２２】
図４は本実施形態のさらに別の変形例に係るＬＥＤ照明装置１の構成を示す。この変形
例では、光拡散部５ｃは、粗面加工又は白色塗装により形成される。粗面加工は、例えば
、シボ加工であり、シボ加工の場合は、光出射面４５の周縁部に砂目又は梨地等が付けら
れる。白色塗装の場合は、酸化チタン等の光拡散物質を含む塗料が、光出射面４５の周縁
部に塗布される。
【００２３】
この変形例においても、光出射面４５の周縁部に偏在する黄色光Ｌ２が光拡散部５ｃに
よって拡散されるので、照射面の色むらが低減される。光拡散部５ｃは、粗面加工又は白
色塗装により形成されるので、金型から外す段階では滑面であり、離型が容易である。ま
た、レンズ４を成型した後に、例えば、ＬＥＤ照明装置から照射面への距離等に応じて、
光拡散部５ｃを形成する領域を調整することが可能となる。
【００２４】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係るＬＥＤ照明装置１０を図５を参照して説明する。図５は
本実施形態のＬＥＤ照明装置１０の構成を示す。第１の実施形態と同等の箇所には同じ符
号を付している。本実施形態のＬＥＤ照明装置１０は、第１の実施形態における光拡散部
５を光出射面４５の周縁部に設けることに替えて、外周反射面４４のうち回転対称軸４０
から離れた周縁部に、光を拡散する光拡散部５ｄを設けるようにした。光拡散部５ｄは、
粗面加工又は白色塗装により形成される。
【００２５】
本実施形態においては、外周反射面４４の周縁部に偏在する黄色光Ｌ２が光拡散部５ｄ
によって拡散されるので、照射面の色むらが低減される。また、光出射面４５から出射さ
れる大部分の光は、第１の入射面４２よりレンズ内部に入射した白色光Ｌ１、及び、第２
の入射面４３よりレンズ内部に入射し、外周反射面４４のうち光拡散部５ｄよりも回転対
称軸４０側の面領域から反射される白色光であり、光拡散部５ｄによって拡散されないの
で、ＬＥＤ照明装置１０の集光性が殆ど低下しない。
【００２６】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係るＬＥＤ照明装置１１を図６を参照して説明する。図６は
本実施形態のＬＥＤ照明装置１１の構成を示す。本実施形態のＬＥＤ照明装置１１は、光
出射面４５及び外周反射面４４のうち回転対称軸４０から離れた周縁部に、光を拡散する
光拡散部５ｅを設けるようにした。光拡散部５ｅは、例えば、粗面加工又は白色塗装によ
り形成される。
【００２７】
本実施形態においては、光出射面４５及び外周反射面４４の周縁部に偏在する黄色光が
光拡散部５ｄによって拡散されるので、照射面の色むらが一層低減される。
【００２８】
なお、本発明は、上記の実施形態の構成に限られず、発明の要旨を変更しない範囲で種
々の変形が可能である。例えば、ＬＥＤ２は、複数のＬＥＤ素子を配置したものであって
もよい。また、光拡散部５ｃは、ブラスト加工により粗面加工されたものであってもよい
。
【符号の説明】
【００２９】
１、１０、１１  ＬＥＤ照明装置
２  ＬＥＤ
３  波長変換部材
４  レンズ
４０  回転対称軸
４１  凹部
４２  第１の入射面
４３  第２の入射面
４４  外周反射面
４５  光出射面
５、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ  光拡散部
【図１】
2010170734.tif 000003
【図２】
2010170734.tif 000004
【図３】
2010170734.tif 000005
【図４】
2010170734.tif 000006
【図５】
2010170734.tif 000007
【図６】
2010170734.tif 000008
【図７】
2010170734.tif 000009
【図８】
2010170734.tif 000010