(57)【要約】【課題】パネルの背後から照明するのに好適であり、照度ムラと色ムラを抑制できるバックライト用の照明装置及び光学素子を提供する。【解決手段】光学素子１は、以下の式を満足する。  ０．０２≦Ｌ／φ１≦０．０４５      （１）  ５．３０＜φ１／φ３＜７．９６      （２）  １．２６＜φ２／φ３＜１．８８      （３）  １．６６＜φ４／φ３＜２．８０      （４）  ０．１７＜Ｈ／φ３＜０．２５      （５）  ０．２５＜Ｌ／φ３＜０．６５      （６）但し、Ｌ：接続平面１ｉの光軸直交方向幅（ｍｍ）φ１：出射面１ｂの外径（ｍｍ）φ２：屈折面１ｇの最大径（ｍｍ）φ３：ＬＥＤ光源２の光放出面の直径（ｍｍ）φ４：拡散面１ｈの最大径（ｍｍ）Ｈ：ＬＥＤ光源２の光放出面と接続平面１ｉとの光軸方向距離（ｍｍ）【選択図】図２
2014146530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤ光源と、
前記ＬＥＤ光源からの発光光が入射する凹状の入射面と、前記発光光を出射する出射面とを備えたＬＥＤ用光学素子と、を有する照明装置であって
前記ＬＥＤ光源は、その光放出面が平面であり、前記光学素子とは接しておらず、
前記光学素子を出射する光線の配光角のピークは、光軸方向を０度としたときに７５度から８５度の範囲にあり、
前記ＬＥＤ用光学素子の前記凹状の入射面は、光軸に近い側の第１面と、前記第１面よりも光軸直交方向外側の第２面とを有し、前記第１面と前記第２面は光軸に直交する接続平面により接続されており、前記接続平面は粗し面となっており、以下の式を満たすことを特徴とするＬＥＤ用光学素子を有する照明装置。
０．０２≦Ｌ／φ１≦０．０４５      （１）
５．３０＜φ１／φ３＜７．９６      （２）
１．２６＜φ２／φ３＜１．８８      （３）
１．６６＜φ４／φ３＜２．８０      （４）
０．１７＜Ｈ／φ３＜０．２５      （５）
０．２５＜Ｌ／φ３＜０．６５      （６）
但し、
Ｌ：前記接続平面の光軸直交方向幅（ｍｍ）
φ１：前記出射面の外径（ｍｍ）
φ２：前記第１面の最大径（ｍｍ）
φ３：前記ＬＥＤ光源の光放出面の直径（ｍｍ）
φ４：前記第２面の最大径（ｍｍ）
Ｈ：前記ＬＥＤ光源の光放出面と前記接続平面との光軸方向距離（ｍｍ）
【請求項２】
以下の式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
２≦φ３≦３      （７）
【請求項３】
前記出射面は非球面であることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記入射面の第１面は非球面であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の照明装置。
【請求項５】
前記入射面の第２面はテーパ面であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の照明装置。
【請求項６】
前記ＬＥＤ光源は、第１の色の光線を出射するＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップから発せられた前記第１の色の光線によって前記第１の色とは異なる第２の色に発光する蛍光体を組み合わせてなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の照明装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の照明装置に用いられることを特徴とするＬＥＤ用光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、比較的大面積の面部材の背面側に設置され、前記面部材を介して光が通過するように照明を行うのに用いられると好適な照明装置及びそれに用いるＬＥＤ用光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の大型の液晶ディスプレイ装置では、液晶パネル背面に配置された多数の冷陰極管からの光を拡散板や反射板等を介して、液晶パネルの背面側に導光し、バックライトとして均一に照明することで明瞭に画像が視認できるようにしていた。これに対し近年では、省エネの観点から、バックライトの光源としてＬＥＤ光源が使用されるようになってきた。また、液晶ディスプレイ装置に表示される画像に応じて明暗を制御することができるという観点からも、ＬＥＤ光源は使いやすく、これにより更に液晶ディスプレイ装置の消費電力を下げることができる。
【０００３】
このように液晶ディスプレイ装置のバックライトとしてＬＥＤ光源を用いる場合、ＬＥＤ光源のチップ自体が小さいため、かかるチップを液晶パネルの背面側に直接配置しようとすると、均一な照度を確保するためには、無数のチップが必要になって現実的でない。そこで、ＬＥＤチップから放出された光を均一照度の照明光に変換する光学素子が必要になる。特許文献１、２には、ＬＥＤ光源からの光を入射してなるべく均一照度な照明光に変換することができる、液晶用バックライト用の光学素子が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2010-211246号公報
【特許文献２】特開2009-43628号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１、２に開示された光学素子は、出射面形状が連続的であり、従って出射光の配光特性が連続的となっている。ここで、液晶パネルで表示される画像を自然な色で発色させるために、白色光を発光させるＬＥＤ光源がバックライトに一般的に用いられる。このように白色光を発光させるＬＥＤ光源としては、現在のところ、青色光線を放出する青色ＬＥＤチップと、青色ＬＥＤチップから発せられた青色光線によって黄色に発光する蛍光体を組み合わせたものが広く用いられている。
【０００６】
しかるに、青色ＬＥＤチップと蛍光体とを用いた白色ＬＥＤ光源の特性として、蛍光体を通過した白色光において光軸を中心としたイエローリングと呼ばれる色ムラが生じる恐れがあり、このような色ムラが生じた白色光を液晶パネルの背面に照射すると、液晶パネルに表示される画像の自然な発色を損なう恐れがある。特に、青色ＬＥＤチップを、それより大きな蛍光体で封止するタイプのＬＥＤ光源では、青色ＬＥＤチップから出射する青色の光線が光学素子を通過する経路と蛍光体から出射する黄色の光線が通過する経路が異なる。（ある面積の出射面から光を出射する光源を、以下、面発光光源という）従って光学素子の出射面の同じ位置でも、発光面の異なる位置から出射された光束が通過することになり、出射角が異なる。これにより色ムラが増幅される傾向がある。しかしながら、特許文献１、２には、有効な色ムラの抑制についての対策が具体的に開示されていない。
【０００７】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、パネルの背後から照明するのに好適であり、照度ムラと色ムラを抑制できる照明装置及びＬＥＤ用光学素子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】
【０００８】
請求項１に記載のＬＥＤ用光学素子を有する照明装置は、ＬＥＤ光源と、前記ＬＥＤ光源の光放出側に配置され、前記ＬＥＤ光源からの発光光が入射する凹状の入射面と、前記発光光を外部に放出する出射面とを備えたＬＥＤ用光学素子とを有し、
前記ＬＥＤ光源は、その光放出面が平面であり、前記光学素子とは接しておらず、
前記光学素子を出射する光線の配光角のピークは、光軸方向を０度としたときに７５度から８５度の範囲にあり、
前記ＬＥＤ用光学素子の前記凹状の入射面は、光軸に近い側の第１面と、前記第１面よりも光軸直交方向外側の第２面とを有し、前記第１面と前記第２面は光軸に直交する接続平面により接続されており、前記接続平面は粗し面となっており、以下の式を満たすことを特徴とする。
０．０２≦Ｌ／φ１≦０．０４５      （１）
５．３０＜φ１／φ３＜７．９６      （２）
１．２６＜φ２／φ３＜１．８８      （３）
１．６６＜φ４／φ３＜２．８０      （４）
０．１７＜Ｈ／φ３＜０．２５      （５）
０．２５＜Ｌ／φ３＜０．６５      （６）
但し、
Ｌ：前記接続平面の光軸直交方向幅（ｍｍ）
φ１：前記出射面の外径（ｍｍ）
φ２：前記第１面の最大径（ｍｍ）
φ３：前記ＬＥＤ光源の光放出面の直径（ｍｍ）
φ４：前記第２面の最大径（ｍｍ）
Ｈ：前記ＬＥＤ光源の光放出面と前記接続平面との光軸方向距離（ｍｍ）
【０００９】
前記ＬＥＤ光源がランバーシャン型の発光特性を持つことに鑑みて、前記ＬＥＤ用光学素子の前記凹状の入射面を、光軸に近い側の第１面と、前記第１面よりも光軸直交方向外側の第２面とから構成し、前記ＬＥＤ光源から光軸付近に出射された比較的強度が強い光線は、前記第１面で入射させ、より広範囲に出射するように屈折させる一方、前記ＬＥＤ光源から光軸に対して角度付けされて出射する光線は、前記光軸から離れた前記第２面で入射させることで、色ムラを抑制できる。
【００１０】
ここで、前記第１面と前記第２面との間を、どのように扱うかという問題がある。前記第１平面と前記第２平面との間に入射する光線は、比較的色分かれが強い傾向がある。そこで、本発明者は鋭意研究の結果、前記第１面と前記第２面との間を、光軸に直交する接続平面で接続し、前記接続平面を粗し面とすることで、前記接続平面に入射する光線において色ムラを抑制することを見いだしたのである。また、出射面で全反射した一部の光が前記平面部付近に到達し前記平面部で反射、もしくは、いったん光学素子を通過後、基板で反射し再び光学素子を通過し出射面から出し、照明する面に輝線がリング状に現れる照度ムラを抑制することも可能にした。更に、前記接続平面の面積の適正範囲が課題となることに鑑みて、（１）式を満たすようにしたのである。すなわち、（１）式の値が下限値を上回ることで、十分な色ムラ抑制効果を確保でき、（１）式の値が上限値を下回ることで、照度ムラ抑制効果を確保しつつ光学素子の小型化を図れる。
【００１１】
又、（２）式の値が下限値を上回ることで、より広範囲に光線を出射することができる。一方、（２）式の値が上限値を下回ることで、ＬＥＤ用光学素子をコンパクトなものとできる。
【００１２】
又、（３）式の値が下限値を上回ることで、光軸付近の光線をなるべく多く前記第１面から取り込むことで、出射効率を高めることができる。一方、（３）式の値が上限値を下回ることで、色分かれの傾向が強い前記ＬＥＤ光源から出射する周辺側の光が前記第１面に入射しにくくなり、より色ムラを抑制できる。
【００１３】
又、（４）式の値が下限値を上回ることで、光軸に対して角度付けされた光線をなるべく多く前記第２面から取り込むことで、出射効率を高めることができる。一方、（４）式の値が上限値を下回ることで、色分かれの傾向が強い前記ＬＥＤ光源から出射する周辺側の光が前記第２面に入射しにくくなり、より色ムラを抑制できる。
【００１４】
又、（５）式の値が下限値を上回ることで、前記接続平面に入射する光線の入射角を大きく確保できるので、色ムラ抑制効果が高まる。一方、（５）式の値が上限値を下回ることで、ＬＥＤ用光学素子の高さを低く抑えることができ、バックライト用の照明装置に好適である。
【００１５】
又、（６）式の値が下限値を上回ることで、十分な色ムラ抑制効果を確保できる。一方、（６）式の値が上限値を下回ることで、光学素子の小型化を図れる。
【００１６】
請求項２に記載の照明装置は、請求項１に記載の発明において、以下の式を満たすことを特徴とする。
２≦φ３≦３      （７）
【００１７】
（７）式の値が下限値以上であることで、色ムラの問題が顕在化しやすいので、本発明のＬＥＤ光学素子を用いる効果がある。一方、（７）式の値が上限値以下であることで、発光特性が良好なＬＥＤ光源を入手しやすいので、照度ムラと色ムラを抑制できる。
【００１８】
請求項３に記載の照明装置は、請求項１又は２に記載の発明において、前記出射面は非球面であることを特徴とする。
【００１９】
これにより、出射光の出射方向を高精度に制御できる。
【００２０】
請求項４に記載の照明装置は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記入射面の第１面は非球面であることを特徴とする。
【００２１】
これにより、前記出射面の面形状と相まって、出射光の出射方向を高精度に制御できる。
【００２２】
請求項５に記載の照明装置は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記入射面の第２面はテーパ面であることを特徴とする。
【００２３】
これにより、前記ＬＥＤ光学素子を成形する金型の加工が容易になる。
【００２４】
請求項６に記載の照明装置は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記ＬＥＤ光源は、第１の色の光線を出射するＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップから発せられた前記第１の色の光線によって前記第１の色とは異なる第２の色に発光する蛍光体を組み合わせてなることを特徴とする。
【００２５】
請求項７に記載のＬＥＤ用光学素子は、請求項１〜６のいずれかに記載の照明装置に用いられることを特徴とする。
【００２６】
本発明に係る照明装置は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）光源と、ＬＥＤ用光学素子と、を有するものである。
【００２７】
ＬＥＤ光源としては、様々なものを用いることが出来るが、光放出面がフラットな形状を有し、更に白色光を出射する白色ＬＥＤを用いることが好ましい。
【００２８】
白色ＬＥＤとしては、青色ＬＥＤチップと青色ＬＥＤチップから発せられた青色光線によって黄色に発光するＹＡＧ蛍光体等の蛍光体を組み合わせたものが好ましく用いられる。白色ＬＥＤとしては、例えば特開２００８−２３１２１８号公報に記載されたものを用いることができるが、これに限られない。
【００２９】
白色ＬＥＤは、一例として図１に示すように、パッケージ基板ＰＴ上に配置され、電極ＥＴに接続されたＬＥＤチップＣＰと、ＬＥＤチップＣＰを封止するようにしてその上に形成された蛍光体層ＥＬと、蛍光体層ＥＬを周囲で囲うテーパ状の反射面ＭＲと、反射面ＭＲを支持するケースＣＳとからなる。後述するＬＥＤ光源の光放出面の直径φ３は、反射面ＭＲの最大径であり、２ｍｍ以上、３ｍｍ以下であると好ましい。ＬＥＤチップＣＰは、第１の所定波長の光（第１の色の光）を出射するものであり、本実施の形態においては青色光を出射するようになっている。但し、本発明のＬＥＤチップの波長及び蛍光体の出射光の波長は限定されず、ＬＥＤチップによる出射光の波長と、蛍光体による出射光の波長とが補色関係にあり合成された光が白色光となる組合せであればものであれば、使用可能である。
【００３０】
なお、このようなＬＥＤチップとしては、公知の青色ＬＥＤチップを用いることができる。青色ＬＥＤチップとしては、ＩｎxＧａ1-xＮ系をはじめ既存のあらゆるものを使用することができる。青色ＬＥＤチップの発光ピーク波長は４４０〜４８０ｎｍのものが好ましい。また、ＬＥＤチップの形態としては、基板上にＬＥＤチップを実装し、そのまま上方または側方に放射させるタイプ、又は、サファイア基板などの透明基板上に青色ＬＥＤチップを実装し、その表面にバンプを形成した後、裏返して基板上の電極と接続する、いわゆるフリップチップ接続タイプなど、どのような形態のＬＥＤチップでも適用することが可能である。
【００３１】
図１で、蛍光体層ＥＬは、ＬＥＤチップＣＰから出射される第１の所定波長の光を第２の所定波長の光（第２の色の光）に変換する蛍光体を有している。後述する実施の形態では、ＬＥＤチップから出射される青色光を黄色光に変換するようになっている。これにより、図１（ｂ）の蛍光体層ＥＬの全面より白色光が出射するようになっている。すなわち、ＬＥＤ光源は、出射面が所定の面積を有する面発光光源ということができる。
【００３２】
このような蛍光体層に用いられる蛍光体は、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ａｌ、Ｌａ及びＧａの原料として酸化物、又は高温で容易に酸化物になる化合物を使用し、それらを化学量論比で十分に混合して原料を得る。又は、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅ、Ｓｍの希土類元素を化学量論比で酸に溶解した溶解液を蓚酸で共沈したものを焼成して得られる共沈酸化物と、酸化アルミニウム、酸化ガリウムとを混合して混合原料を得る。これにフラックスとしてフッ化アンモニウム等のフッ化物を適量混合して加圧し成形体を得る。成形体を坩堝に詰め、空気中１３５０〜１４５０℃の温度範囲で２〜５時間焼成して、蛍光体の発光特性を持った焼結体を得ることができる。
【００３３】
ＬＥＤ光源は、高出力ＬＥＤ光源であることが好ましい。ここで、高出力ＬＥＤ光源としては、出力が０．５ワット以上のＬＥＤにより構成することができる。
【００３４】
ＬＥＤ用光学素子は、ＬＥＤ光源の光放出側に配置されており、ＬＥＤ光源からの発光光が入射する入射面と、ＬＥＤ光源からの発光光を外部に出射する全体的に凸状の出射面を有する。レンズの入射面とＬＥＤ光源の光放出面は非接触となっていると好ましく、また入射面とＬＥＤ光源との間は空気により充填されていることが好ましい。
【００３５】
光学素子は、ＬＥＤ光源を設けた基板に当接する脚部を有し、この脚部の高さは前記ＬＥＤ光源の高さより低いと好ましい。この脚部は、周方向に不連続に形成されていると好ましい。
【００３６】
光学素子は、プラスチックで構成されていると好ましい。光学素子を構成するプラスチックとしては、例えばポリカーボネートやアクリルを用いることができる。ポリカーボネートやアクリルを用いることで、射出成形により製造でき、製造コストを大幅に低減させることができる。
【００３７】
拡散面としては、シボ加工や粗し加工を施した面をいい、好ましくは面粗さがＲａ０．２μm以上のものをいう。表面粗さＲａを光束の波長の１／２以上の値にすることで拡散効果を有することが可能となる。また、一般的に鏡面はＲａ０．０２５μm以下をいう。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、パネルの背後から照明するのに好適であり、照度ムラと色ムラを抑制できる照明装置及びＬＥＤ用光学素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】（ａ）はＬＥＤ光源の断面図、（ｂ）は正面図である。
【図２】本実施の形態にかかる照明装置の光軸方向断面図である。
【図３】実施例１の光学素子を示す図であり、（ａ）は出射面側から見た図、（ｂ）は光軸方向VIB-VIB断面図、（ｃ）は光軸方向VIC-VIC断面図、（ｄ）は底面側から見た図である。
【図４】実施例１の半部断面図である。
【図５】実施例１の半部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。図２は、本実施の形態にかかる照明装置の光軸方向断面図である。本実施の形態にかかる照明装置は、バックライト用として好適であり、光学素子１と、回路基板３上に形成されたＬＥＤ光源２を有している。詳細は図示していないが、ＬＥＤ光源２は、青色光を放出するＬＥＤチップと、その光放出側に設けられた黄色蛍光体とを積層してなり、全体的に正方形板状を有し、光放出面２ａはフラットになっている。尚、ＬＥＤ光源２は、図１に示すものと基本的に同様である。
【００４１】
光学素子１は、プラスチックとしてポリカーボネート又はアクリルを用いている。さらに、光学素子１は、ＬＥＤ光源２の光放出側に配置されており、ＬＥＤ光源２からの発光光が入射する凹状の入射面１ａと、光軸ＯＡ付近は凹状であるが全体的に凸状であって入射面１ａから入射した光を外部に放出する出射面１ｂと、基板３に対向する底面１ｄと、出射面１ｂの外周に設けられた円筒面もしくは円錐面である外周面１ｆとを有する。外周面１ｆは、ＬＥＤ用光学素子１を射出成形する際に、ゲートが設けられる部位である。
【００４２】
凹状の入射面１ａは、ＬＥＤ光源２の光放出面２ａの中心における法線（光軸ＯＡと一致）が通過する球面もしくは非球面の屈折面（第１面）１ｇと、屈折面１ｇよりもＬＥＤ光源２側であって光軸直交方向外側に設けられ、光の拡散作用を持つ拡散面（第２面）１ｈとを有する。屈折面１ｇは非球面である。
【００４３】
拡散面１ｈは、ＬＥＤ光源２の光放出面２ａから遠ざかるに連れて光軸直交方向の寸法が小さくなるテーパ形状を有しており、ＬＥＤ用光学素子１を成形する金型の対応する転写面の粗度を高めることで、粗し面とできる。又、入射面１ａの拡散面側端部と、拡散面１ｈの入射面側端部との間を接続する接続平面１ｉを設ける。本実施形態の光学素子１は、以下の式を満足する。
０．０２≦Ｌ／φ１≦０．０４５      （１）
５．３０＜φ１／φ３＜７．９６      （２）
１．２６＜φ２／φ３＜１．８８      （３）
１．６６＜φ４／φ３＜２．８０      （４）
０．１７＜Ｈ／φ３＜０．２５      （５）
０．２５＜Ｌ／φ３＜０．６５      （６）
但し、
Ｌ：接続平面１ｉの光軸直交方向幅（ｍｍ）
φ１：出射面１ｂの外径（ｍｍ）
φ２：屈折面１ｇの最大径（ｍｍ）
φ３：ＬＥＤ光源２の光放出面の直径（ｍｍ）
φ４：拡散面１ｈの最大径（ｍｍ）
Ｈ：ＬＥＤ光源２の光放出面と接続平面１ｉとの光軸方向距離（ｍｍ）
【００４４】
出射面１ｂは、本実施の形態では、３領域に分けられている。より具体的には、光軸ＯＡの周囲の、光軸を中心としてくぼんだ第１領域１ｂ１と、その外側の第２領域１ｂ２と、最も外側の第３領域１ｂ３とからなる。本実施の形態では、連続した非球面からなるが、領域間を不連続としても良い。
【００４５】
底面１ｄは、拡散面１ｈと同様に、金型の対応する転写面の粗度を高めることで、拡散作用を持つ粗し面とできる。また、外周面１ｆも、金型の対応する転写面の粗度を高めることで、拡散作用を持つ粗し面とできる。
【００４６】
本実施の形態では、底面１ｄは、周方向に等間隔に３つの脚部１ｊを有しており、脚部１ｊの球面を基板３の表面に当接させて取り付けられている。脚部１ｊを周方向に不連続に配置することで、ＬＥＤ光源２を密封することが抑制され、ＬＥＤ光源２の配線の引き出しや通気性の確保を行える。脚部１ｊ全体は、拡散面１ｈと同様に、金型の対応する転写面の粗度を高めることで、拡散作用を持つ粗し面とできる。
【００４７】
脚部１ｊの高さはＬＥＤ光源２の高さより低くなっており、よってＬＥＤ用光学素子１をＬＥＤ光源２に対して取り付けたとき、底面１ｄは、ＬＥＤ光源２の光放出面２ａよりも光放出方向と逆側に配置される。これにより、光放出面２ａから放出された光が、底面１ｄ側に回り込むことを抑制できる。特に光源の周辺部分の光は強度としてはやや低く、光学素子裏面の平面から入射した場合、配光制御が難しいため照度に寄与し難い。しかし、青色に対し黄色の成分割合が大きいため色ムラの発生要因にはなり得る。底面１ｄが光源の発光面よりも下側にあることで制御しやすい光取り込みが可能となる。
【００４８】
次に、光学素子の好適な実施例について説明する。
【００４９】
（実施例１）
図３に、実施例１にかかる光学素子を示す。図４に実施例１の半部断面における各部寸法を詳細に示す。図中の数字は、寸法（ｍｍ）である。各部については、上述した実施の形態と同じ符号を付す。本実施例では脚部１ｊが等間隔に設置され、外周面１ｆにおいて、各脚部１ｊ近傍に、組み付け基準となる凸部１ｋを形成している。
【００５０】
入射面１ａの屈折面１ｇと、出射面１ｂは非球面形状である。表１に実施例１のレンズデータを示す。
【００５１】
【表１】
2014146530.tif 000003
【００５２】
尚、これ以降（表のレンズデータ含む）において、１０のべき乗数（例えば、２．５×１０-3）を、Ｅ（例えば、２．５×Ｅ−３）を用いて表す場合がある。LED光源の光出射面の中心部の座標を原点とし、原点を通る、出射面に垂直な線を光軸とした時、光学素子の光学面は、それぞれ数１式に表に示す係数を代入した数式で規定される、光軸の周りに軸対称な非球面に形成されている。
【００５３】
【数１】
2014146530.tif 000004
【００５４】
ここで、Ｘ（H）は原点から光軸方向の距離、κは円錐係数、Ａiは非球面係数、Hは光軸垂直方向の光軸からの距離（半径）、ｒは曲率半径である。
【００５５】
実施例１において、入射面の屈折面１ｇは単一の非球面であり、出射面１ｂは、光軸を含む第１領域１ｂ１，その外側の第２領域１ｂ２、その外側の第３領域１ｂ３の３領域からなる。この実施例１を用いた照明装置において、配光角のピークは、78度である。
【００５６】
（実施例２）
実施例２は、実施例１の屈折面１ｇに対して、表１に示すように非球面係数１０次までを用い、高次成分を用いない非球面形状としたが、実施例１の屈折面１ｇとほぼ同一形状であるため、図面は省略する。入射面以外の構成は、出射面を含めて同様である。この実施例２を用いた照明装置において、配光角のピークは、78度である。
【００５７】
（実施例３）
実施例３は、実施例１に対して屈折面１ｇの形状が異なる。より具体的には、成形時の変形を考慮して、表１に示すように非球面係数を変えている。図５に実施例３の半部断面における各部寸法を詳細に示す。それ以外の構成は、出射面を含めて同様である。この実施例３を用いた照明装置において、配光角のピークは、78度である。
【００５８】
表２に、実施例１，３のφ１〜φ４、Ｌ，Ｈの値を示すとともに、（１）〜（６）式の値を示す。尚、ＬＥＤ光源の光発光部の直径は、２ｍｍ及び３ｍｍとし、両方の値を用いて（１）〜（６）式を計算した。
【００５９】
【表２】
2014146530.tif 000005
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、明細書に記載の実施例に限定されるものではなく、他の実施例・変形例を含むことは、本明細書に記載された実施例や思想から本分野の当業者にとって明らかである。
【符号の説明】
【００６１】
１ 学素子
１ａ 入射面
１ｂ 出射面
１ｂ１ 第１領域
１ｂ２ 第２領域
１ｂ３ 第３領域
１ｄ 底面
１ｆ 外周面
１ｇ 屈折面
１ｈ 拡散面
１ｉ 段差
１ｊ 脚部
１ｋ 凸部
２ ＬＥＤ光源
２ａ 光放出面
３ 回路基板
【図１】
2014146530.tif 000006
【図２】
2014146530.tif 000007
【図３】
2014146530.tif 000008
【図４】
2014146530.tif 000009
【図５】
2014146530.tif 000010