(57)【要約】【課題】複数種類の波長を有する光で対象物を照らす場合であっても対象物の色合いにムラが生じにくい発光ダイオードランプを提供する。【解決手段】発光ダイオードランプ１０を、反射鏡１２と、支柱３２と、支柱３２の表面において反射鏡１２の焦点Ｆを中心として放射状に配設された複数の発光体３０とで構成する。各発光体３０を、発光ダイオード３４と、発光ダイオード３４の背後における焦点Ｆの位置に虚像Ｉを形成するレンズ３６とで構成する。そして、各発光ダイオード３４を構成する複数の発光ダイオード素子４０から放射される光の波長をそれぞれ互いに同一とし、かつ、各発光ダイオード３４から放射される光の波長を少なくとも２種類とすることにより、上記課題を解決できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口および焦点を有する回転面で規定された反射面が内側に形成された反射鏡と、
前記反射面の底部から前記開口に向けて延びる支柱と、
前記支柱の表面において、前記焦点を中心として放射状に配設された複数の発光体とで構成されており、
前記各発光体は、それぞれ、前記反射面に向けて光を放射する複数の発光ダイオード素子で構成された発光ダイオードと、
前記発光ダイオードおよび前記反射面の間に配置され、対応する前記発光ダイオードから放射された光を前記反射面に向けて屈折させるとともに、前記発光ダイオードの背後における前記焦点の位置に前記発光ダイオードの虚像を形成するレンズとを有しており、
前記各発光ダイオードを構成する複数の前記発光ダイオード素子から放射される光の波長はそれぞれ互いに同一であり、かつ、前記各発光ダイオードから放射される光の波長は少なくとも２種類あることを特徴とする発光ダイオードランプ。
【請求項２】
前記各発光ダイオードから放射される光の量は少なくとも２種類あることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードランプ。
【請求項３】
前記反射面は回転放物面で規定されており、前記反射面の前記開口の直径と前記支柱の支柱半径との間には以下の関係式が成立する請求項１または２に記載の発光ダイオードランプ。
０．０５×Ａ＜Ｂ≦０．１４８５×Ａ
Ａ：反射面の開口の直径（ｍｍ）
Ｂ：支柱半径（ｍｍ）
【請求項４】
前記反射面は回転放物面で規定されており、前記反射面の前記開口の直径と前記支柱の支柱半径との間には以下の関係式が成立する請求項１または２に記載の発光ダイオードランプ。
０．０５×Ａ＜Ｂ≦０．１０９×Ａ
Ａ：反射面の開口の直径（ｍｍ）
Ｂ：支柱半径（ｍｍ）
【請求項５】
前記発光ダイオードが所定の波長の光を放射できるような温度となるように、前記支柱の支柱半径が設定されていることを特徴とする請求項３または４に記載の発光ダイオードランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の発光ダイオードを備える発光ダイオードランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の白熱灯（例えば、ハロゲンランプ）に比べて、消費電力が低く、かつ、長寿命といった長所を有する発光ダイオードは、需要者のエコロジー意識の高まりとともに、省エネ対策のひとつとしてその使用範囲が急速に広まっており、とりわけ白熱灯の代替として発光ダイオードを使用したいという要望が高まっている。
【０００３】
これに対し、発光ダイオード素子は、１個あたりの光量が白熱灯と比べて少ないという課題を有していることから、これを補うために複数の発光ダイオード素子を設けることによって多くの光量を出すことのできる発光ダイオードランプが開発されている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
特許文献１に記載された発光ダイオードランプでは、複数の発光ダイオード素子が碁盤目状に並べて配置されることによって発光ダイオードが構成されており、さらに、各発光ダイオード素子から出される光の波長は同一ではなく、例えば、赤色光、青色光、そして緑色光を出す発光ダイオード素子を適当な割合で混ぜることにより、対象物をカラーで照らすことができるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２３７０１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された発光ダイオードランプには問題があった。すなわち、発光ダイオードからの光を所望の集光度合いで所望の距離まで届けようとする場合は、反射鏡（リフレクター）を用いて、発光ダイオードからの光を反射鏡の反射面で反射させることになる。とりわけ、発光ダイオードからの光を遠くまで届けようとする場合は、反射面が回転放物面（パラボラ）で形成された反射鏡を使用することになる。回転放物面は焦点Ｆを１つ有しており、この焦点Ｆから放射された後、回転放物面で反射した光は、互いに平行な平行光となって反射鏡から出る。
【０００７】
複数の発光ダイオード素子を並べて配置することによって構成された発光ダイオードの場合、例えば当該発光ダイオードの幾何学的中心位置に反射鏡の焦点Ｆを合わせるようにしたとしても、本当の意味で平行光となるのは当該焦点Ｆが合わせられた発光ダイオード素子から出た光だけであり、それ以外の発光ダイオード素子の位置は焦点Ｆからずれていることから、それ以外の発光ダイオード素子から出た光は厳密な意味では平行光ではない。
【０００８】
このような「ずれ」は微少なものであることから、発光ダイオードランプで照らす対象物が近距離にある場合は大きな問題は出ないかもしれない。しかし、対象物が発光ダイオードランプから遠距離にある場合、上記「ずれ」は無視できないものになる。
【０００９】
具体的にいうと、反射鏡の焦点Ｆに合わせられた発光ダイオード素子からの光（以下、「焦点光」という。）を対象物の中心に当てたとき、反射鏡からずれた位置にある発光ダイオード素子からの光（以下、「非焦点光」という。）は対象物の中心からずれた位置を照らすことになる。このとき、「焦点光」と「非焦点光」とが同じ波長の光であれば問題ないが、互いに異なる波長である場合は、１）「焦点光」だけが当たっている部分、２）「焦点光」および「非焦点光」が当たっている部分、そして、３）「非焦点光」だけが当たっている部分ができてしまい、１）から３）の部分がそれぞれ異なる色合いで照らされる。このため、対象物の色合いが「ムラ」になるという問題があった。
【００１０】
本発明は、このような従来技術の問題に鑑みて開発されたものである。それゆえに本発明の主たる課題は、複数種類の波長を有する光で対象物を照らす場合であっても対象物の色合いにムラが生じにくい発光ダイオードランプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）
本発明の一局面によれば、
開口および焦点を有する回転面で規定された反射面が内側に形成された反射鏡と、
前記反射面の底部から前記開口に向けて延びる支柱と、
前記支柱の表面において、前記焦点を中心として放射状に配設された複数の発光体とで構成されており、
前記各発光体は、それぞれ、前記反射面に向けて光を放射する複数の発光ダイオード素子で構成された発光ダイオードと、
前記発光ダイオードおよび前記反射面の間に配置され、対応する前記発光ダイオードから放射された光を前記反射面に向けて屈折させるとともに、前記発光ダイオードの背後における前記焦点の位置に前記発光ダイオードの虚像を形成するレンズとを有しており、
前記各発光ダイオードを構成する複数の前記発光ダイオード素子から放射される光の波長はそれぞれ互いに同一であり、かつ、前記各発光ダイオードから放射される光の波長は少なくとも２種類あることを特徴とする発光ダイオードランプが提供される。
【００１２】
（２）
好適には、前記各発光ダイオードから放射される光の量は少なくとも２種類ある。
【００１３】
（３）
好適には、前記反射面は回転放物面で規定されており、前記反射面の前記開口の直径と前記支柱の支柱半径との間には以下の関係式が成立する。
０．０５×Ａ＜Ｂ≦０．１４８５×Ａ
Ａ：反射面の開口の直径（ｍｍ）
Ｂ：支柱半径（ｍｍ）
【００１４】
（４）
好適には、前記反射面は回転放物面で規定されており、前記反射面の前記開口の直径と前記支柱の支柱半径との間には以下の関係式が成立する。
０．０５×Ａ＜Ｂ≦０．１０９×Ａ
Ａ：反射面の開口の直径（ｍｍ）
Ｂ：支柱半径（ｍｍ）
【００１５】
（５）
好適には、前記発光ダイオードが所定の波長の光を放射できるような温度となるように、前記支柱の支柱半径が設定されている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、１つの発光ダイオードを構成する複数の発光ダイオード素子から放射される光の波長を互いに同一とし、かつ、発光ダイオード単位で少なくとも２種類の波長の光を放射できるようにしている。これにより、１つの発光ダイオードからの光は同発光ダイオードを構成する発光ダイオード素子ごとに所定の「ずれ」をもって対象物を照らすが、１つの発光ダイオードを構成する各発光ダイオード素子からは同じ波長の光が放射されることから、上記のような「ずれ」があっても対象物の色合いにムラは生じない。
【００１７】
そして、各発光ダイオードから放射される光の波長には少なくとも２種類ある、つまり、ある発光ダイオードから放射された光とは異なる波長の光が別の発光ダイオードから放射されることになる。このとき、上述のように１つの発光ダイオードからは同じ波長の光を放射するようにしているので、ある発光ダイオードから放射された光が所定の「ずれ」をもって対象物を照らしたところに、別の発光ダイオードから放射された波長の異なる光が同様の「ずれ」をもって対象物を照らすことになる。このように、互いに異なる波長を有する光が同様の「ずれ」をもって対象物を照らすことから、対象物の色合いにムラが生じるのを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明が適用された発光ダイオードランプ１０の一例を示す断面図である。
【図２】本発明が適用された発光ダイオードランプ１０の一例を示す正面図である。
【図３】本発明が適用された発光ダイオード光源１４の一例を示す斜視図である。
【図４】本発明が適用された発光ダイオード光源１４の一例を示す断面図である。
【図５】発光ダイオード３４の一例を示す図である。
【図６】シミュレーションで使用したモデルを示す図である。
【図７】支柱半径Ｂの定義を示す図である。
【図８】シミュレーションの結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明が適用された発光ダイオードランプ１０について説明する。この発光ダイオードランプ１０は、図１および図２に示すように、大略、椀状の反射鏡１２と、発光ダイオード光源１４とで構成されている。
【００２０】
反射鏡１２は、その内側に形成された反射面２０と、反射面２０で反射した光を放出する開口２２と、当該開口２２に対向する位置で反射面２０の底部中央に設けられ、ホルダー１６に嵌め込まれる略円筒状の中央取付筒部２４とを有している。また、反射鏡１２の中心を通り開口２２に直交する直線を、反射鏡１２（および反射面２０）の中心軸Ｃとする。
【００２１】
反射鏡１２の材質としては、ガラスあるいはアルミニウム等が使用され、アルミニウムの場合は反射面２０に金属蒸着がなされ、ガラスの場合は金属蒸着の他、多層膜の反射面２０が椀状部分の内表面（つまり、反射面２０が形成される面）に形成される。とりわけ、発光ダイオードランプ１０では、発光ダイオード光源１４を構成する発光ダイオード３４（後述）からの熱が支柱３２（後述）によって効率的に放散されることから、ガラスやアルミニウム等に比べて熱に弱い樹脂等も反射鏡１２の材料として使用することができる。なお、本実施例では、反射鏡１２の開口２２を覆うポリカーボネート製の前面カバー２６が取り付けられているが、当該前面カバー２６は発光ダイオードランプ１０の必須構成要素ではない。また、透明材料であれば、前面カバー２６の材料としてガラス等他の材料を用いることができる。
【００２２】
反射面２０は、上述した中心軸Ｃを中心とする回転面で規定されており、反射鏡１２の内側における当該中心軸Ｃ上に焦点Ｆが設定されている。この焦点Ｆの位置は反射鏡１２の内側に収容する発光ダイオード３４の大きさや個数等の要素に基づいて最適な位置に設定されている。例えば、発光ダイオード３４が大きく、あるいは発光ダイオード３４の個数が多い場合には、焦点Ｆの位置は反射面２０の底部からやや距離をおいて設定され、逆に、発光ダイオード３４が小さく、あるいは発光ダイオード３４の個数が少ない場合には、焦点Ｆの位置は反射面２０の底部寄りに設定されることになる。なお、反射面２０を規定する回転面が回転楕円面や回転放物面である場合、これらを規定する楕円や放物線の焦点が反射面２０の焦点Ｆとなる。
【００２３】
発光ダイオード光源１４は、図１および図２に加えて図３を参照し、４つの発光体３０と、これらを所定の位置で保持する支柱３２とで構成されている。なお、発光体３０の数は４つに限られるものではなく、発光体３０を２つ以上用いることにより、本発明の効果を奏することができる。
【００２４】
発光体３０は、図４に示すように、発光ダイオード３４と、レンズ３６と、レンズ保持部材３８とで構成されている。本実施例で使用されている４つの発光体３０は、反射面２０の底部から中心軸Ｃに沿って延びる略四角柱状の支柱３２の先端部において、それぞれ反射面２０の焦点Ｆを中心として周方向に均等間隔で放射状に配設されている。
【００２５】
発光ダイオード３４は、図５に示すように、複数の発光ダイオード素子４０で構成されている。なお、本実施例では、９つの発光ダイオード素子４０を碁盤目状に並べて１つの発光ダイオード３４が構成されている。発光ダイオード３４を構成する発光ダイオード素子４０の数はこれに限定されるものではなく、２つ以上の発光ダイオード素子４０で１つの発光ダイオード３４が構成されればよい。
【００２６】
発光ダイオード素子４０は、所定の電流を流すことにより、例えば１２０°の光放射角（光放射角θはもちろんこれに限られない。）で特定波長の光を放射する電子部品である。本実施例において、１つの発光ダイオード３４を構成する複数の発光ダイオード素子４０は、すべて同じ波長の光を放射するようになっている。また、各発光ダイオード３４から放射される光の波長は少なくとも２種類あるようになっている。例えば、本実施例の発光ダイオードランプ１０では４つの発光体３０が使用されており、４つの発光ダイオード３４が使用されているが、これら４つの発光ダイオード３４のうち、いずれか３つが同じ波長の光を放出するようになっており、残りの１つの発光ダイオード３４からは、これとは異なる波長の光が放出されるようになっている。もちろん、これに限定されることはなく、いずれか２つの発光ダイオード３４から同じ波長の光が放出され、残りの２つの発光ダイオード３４からはこれとは異なる波長の光が放出されるようにしてもよい。さらに言えば、４つの発光ダイオード３４からそれぞれ互いに異なる４種類の波長の光が放出できるようにしてもよい。
【００２７】
また、各発光ダイオード３４から放射される光の波長については、紫外光、可視光、あるいは赤外光等、どのような波長の光を組み合わせてもよい。例えば、赤、青、緑といった３種類の可視光を組み合わせることもできるし、互いに波長の異なる複数種類の赤外光を組み合わせることもできる。
【００２８】
図１および図４に戻り、レンズ３６は、発光ダイオード３４と反射面２０との間において、発光ダイオード３４に対向離間して配設されたポリカーボネート製の凸メニスカスレンズ（略短冊形状の断面を有しており、一方の面が凸面、他方の面が凹面となっているレンズ）であり、発光ダイオード３４から放射された光を反射面２０に向けて屈折させるとともに、発光ダイオード３４の背後に同発光ダイオード３４の虚像Ｉを形成する光学部品である。もちろん、レンズ３６の材質はポリカーボネートに限定されることはなく、ガラス等の材料を使用することができる。
【００２９】
図４に示すように、発光ダイオード３４の背後に形成される虚像Ｉの大きさは、同発光ダイオード３４の実寸法よりも大きくなる。さらに、虚像Ｉの位置が同発光ダイオード３４の実位置から離れるほど、形成される虚像Ｉの寸法も大きくなる傾向にある。なお、凸メニスカスレンズの他に、平凸レンズや両凸レンズを使用することもできるが、レンズ３６の左右端部に入光する発光ダイオード３４からの光がレンズ３６の入射面で反射して迷光となりやすいという点から、凸メニスカスレンズを用いるのが好適である。
【００３０】
また、各発光体３０におけるレンズ３６によって形成される発光ダイオード３４の虚像Ｉは、その幾何学的中心が反射面２０における焦点Ｆに位置するように設定されている。このような位置に虚像Ｉを設定する手段として、レンズ３６の屈折率を調節することによって光学的に虚像Ｉの位置を調整してもよい。あるいは、支柱３２の断面寸法を調整してもよい。支柱３２の断面寸法を小さくしていくと虚像Ｉの位置は焦点Ｆから遠ざかるようになり、逆に、断面寸法を大きくしていくと虚像Ｉの位置は焦点Ｆに近づくようになる。もちろん、両者を併用してもよい。
【００３１】
レンズ保持部材３８は、金属や不透明樹脂あるいは透光性樹脂等で形成された環状体であり、発光ダイオード３４を囲繞するようにして、その一方端が支柱３２の表面に取り付けられているとともに、他方端部にレンズ３６が嵌め込まれている（あるいは、レンズ３６と一体に形成されてもよい。）。レンズ保持部材３８が金属や不透明樹脂で形成されている場合、発光ダイオード３４から放射される光のすべてがレンズ３６を通して放射される。また、レンズ保持部材３８が透光性樹脂で形成されている場合、大部分がレンズ３６を通して放射されるが、一部は透光性樹脂製のレンズ保持部材３８を通って放射される。
【００３２】
支柱３２は、反射面２０の底部から中心軸Ｃに沿って延びるアルミニウム製（熱伝導性の高い材料であれば銅など他の材料を使用してもよい。）の四角柱材（例えば、発光体３０の数が３つであれば三角柱材を用い、５つであれば五角柱材を用いるのが好適である。）であり、その先端部において４つの発光体３０がそれぞれ反射面２０の焦点Ｆを中心として周方向に均等間隔で放射状に配設されている。
【００３３】
このように、支柱３２は、熱伝導性の高いアルミニウムで形成されていることから、発光ダイオード３４が発光すると同時に発生する熱を発光ダイオード３４から素早く受け取ることができるようになっている。つまり、支柱３２は、単に発光ダイオード３４やレンズ３６を保持するだけでなく、発光ダイオード３４の放熱材としての役割も有している。また、支柱３２の他方端部は、反射鏡１２の中央取付筒部２４に挿入された後、シリコン系接着剤等によって反射鏡１２に接着されている（図１）。
【００３４】
支柱３２における４つの側面には、それぞれ発光ダイオード３４に給電するための給電部材４２が配設されており（図４）、この給電部材４２を通じて発光ダイオード３４に電力が供給されるようになっている。本実施例では、支柱３２がアルミニウム製であることから、支柱３２と給電部材４２との間を絶縁する必要がある。なお、給電部材４２への給電は、外部の電源（図示せず）からリード線（図示せず）を介して行われる。また、リード線を用いて発光ダイオード３４に直接給電するようにしてもよい。
【００３５】
この発光ダイオードランプ１０は、一例を示せば以下の手順で製造される。発光ダイオード３４を支柱３２に接着した後、当該発光ダイオード３４と給電部材４２との電気的接続を行うことによって実装する。そして、発光ダイオード３４の周囲にレンズ保持部材３８を配置した後、レンズ３６をそれぞれ取り付ける。然る後、支柱３２を反射鏡１２の中央取付筒部２４に挿入し、所定の位置においてシリコン系接着剤等で固定する。
【００３６】
このようにして製造した発光ダイオードランプ１０の給電部材４２に通電すると、当該給電部材４２を介して発光ダイオード３４に通電され、発光ダイオード３４が光を放射する。発光ダイオード３４から放射された光は、レンズ３６で屈折されて、あたかも虚像Ｉを中心として放射されたかのような光路を進み、それぞれ反射面２０で反射した後、開口２２に配設された前面カバー２６を通って発光ダイオードランプ１０から外部へ出る。
【００３７】
本実施例の発光ダイオードランプ１０によれば、１つの発光ダイオード３４を構成する複数（９つ）の発光ダイオード素子４０から放射される光の波長が互いに同一であり、かつ、発光ダイオード３４単位で少なくとも２種類の波長の光が放射される。これにより、１つの発光ダイオード３４からの光は、同発光ダイオード３４を構成する発光ダイオード素子４０ごとに所定の「ずれ」をもって対象物を照らす。しかし、上述のように、１つの発光ダイオード３４を構成する各発光ダイオード素子４０からは同じ波長の光が放射されることから、上記のような「ずれ」があっても対象物の色合いにムラは生じない。
【００３８】
そして、各発光ダイオード３４から放射される光の波長には少なくとも２種類ある、つまり、ある発光ダイオード３４から放射された光とは異なる波長の光が別の発光ダイオード３４から放射されることになる。このとき、上述のように１つの発光ダイオード３４からは同じ波長の光を放射するようにしているので、ある発光ダイオード３４から放射された光が所定の「ずれ」をもって対象物を照らしたところに、別の発光ダイオード３４から放射された波長の異なる光が同様の「ずれ」をもって対象物を照らすことになる。このように、互いに異なる波長を有する光が同様の「ずれ」をもって対象物を照らすことから、対象物の色合いにムラが生じるのを抑えることができる。
【００３９】
（反射面２０における開口２２の寸法と支柱３２の寸法との関係について）
上述のように、支柱３２は発光ダイオード３４の放熱材としての役割も有していることから、支柱３２の断面積（より具体的には、中心軸Ｃに直交する面で支柱３２を切断したときの断面積）を大きくするほど支柱３２の放熱能力は大きくなり、より多くの光を放射できる高出力の発光ダイオード３４が使用できるようになる。
【００４０】
しかしながら、支柱３２の断面積を大きくしていくと、別の問題が生じることがわかった。すなわち、上述のように、レンズ３６によって発光ダイオード３４の背後に当該発光ダイオード３４の虚像Ｉが形成されるが、この虚像Ｉの大きさは虚像Ｉの位置が同発光ダイオード３４の実位置から離れるほど大きくなる傾向にある。上記実施例に係る発光ダイオードランプ１０は、この虚像Ｉの位置を反射面２０の焦点Ｆの位置に合わせることがポイントのひとつであり、支柱３２の表面に取り付けた複数の発光ダイオード３４の虚像Ｉの位置を反射面２０によって１つに定まる焦点Ｆの位置に合わせる必要があることから、必然的に、支柱３２の断面の中心に焦点Ｆが位置するように、支柱３２と反射鏡１２との位置を設定することになる。
【００４１】
このため、支柱３２の断面積を大きくするほど支柱３２の表面から焦点Ｆまでの距離は長くなっていく。支柱３２の表面位置（つまり、発光ダイオード３４の実位置）から焦点Ｆまでの距離が長くなると、発光ダイオード３４の虚像Ｉも大きくなっていく傾向にある。発光ダイオード３４の虚像Ｉが大きくなると、見かけ上、虚像Ｉから放射される光は、焦点Ｆからずれた位置から放射されるものが多くなり、かつ、焦点Ｆからのずれの距離も長くなっていく。つまり、支柱３２の断面積を大きくするほど、所望の照射範囲外を照らす光の量が多くなることが考えられる。
【００４２】
そこで、反射面２０における開口２２の直径Ａ（ｍｍ）と、支柱３２の支柱半径Ｂ（ｍｍ）との関係について、図６に示すようなモデルを用いて検討を行った。
【００４３】
まず、「支柱半径Ｂ」の定義について説明する。図７に示すように、支柱半径Ｂとは、発光ダイオード３４の底面に接触する支柱３２の表面から、当該支柱３２の中心までの距離である。例えば、４つの発光ダイオード３４が実装される支柱３２の場合、当該支柱３２の断面は正方形となり、この場合の支柱半径Ｂは図７（ａ）に示される距離となる。同様に、３つの発光ダイオード３４が実装される支柱３２の場合、当該支柱３２の断面は正三角形となり、この場合の支柱半径Ｂは図７（ｂ）に示される距離となる。さらに、６つの発光ダイオード３４が実装される支柱３２の場合、当該支柱３２の断面は正六角形となり、この場合の支柱半径Ｂは図７（ｃ）に示される距離となる。
【００４４】
図６に戻り、使用したモデルについて説明する。回転放物面で規定された反射面２０を有する反射鏡１２を使用し、開口２２から所定の距離Ｒ先の対象面に光を照射する。今回のモデルではＲを１０ｍに設定しているが、もちろんこれに限定されるものではなく、数ｍであってもよいし、数百ｍに設定してもよい。理論的には、反射面２０の焦点Ｆから放射された光は、当該反射面２０で反射することにより、平行光として放射されることから、対象面でも開口２２の寸法と同じ範囲（以下、これを「ターゲット範囲Ｔ」という。）が照らされることになる。しかし、実際には、発光ダイオード３４の虚像Ｉは実物よりも大きい所定の面積を有していることから、焦点Ｆからずれた位置から放射された光は、反射面２０で反射した後、ターゲット範囲Ｔから外れてしまい、有効な光ではなくなってしまう。
【００４５】
シミュレーションでは、１辺の長さが２６ｍｍの略正方形状の発光ダイオード３４を４つ使用し、これら４つの発光ダイオード３４を実装できる最小の寸法である１３ｍｍを支柱３２の支柱半径Ｂとした。そして、反射面２０における開口２２の直径Ａを、支柱３２の支柱半径Ｂ（１３ｍｍ）の２０倍である２６０ｍｍに設定した。支柱半径Ｂが１３ｍｍの支柱３２を用いたときにおけるターゲット範囲Ｔの光量を１００％として、開口２２の直径Ａおよび発光ダイオード３４の大きさは変えずに支柱３２の支柱半径Ｂだけを大きくしていき、それぞれの場合におけるターゲット範囲Ｔの光量の割合を求めた。なお、反射面２０における開口２２の直径Ａは、１００ｍｍから１０００ｍｍが一般的である。
【００４６】
シミュレーションの結果を表１および図８に示す。なお、図８は、支柱半径Ｂの倍率とターゲット範囲Ｔを照らす光量との関係を示すグラフである。
【表１】
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【００４７】
支柱半径Ｂが１３ｍｍの支柱３２を用いたときにおけるターゲット範囲Ｔの光量を１００％としたとき、ターゲット範囲Ｔの光量が５０％未満になると製品として成立しなくなる。したがって、ターゲット範囲Ｔの光量が１００％のときの支柱半径Ｂを１としたとき、支柱半径Ｂが２．９７まで大きくしたときにターゲット範囲Ｔの光量が５０％になることから、支柱半径Ｂは「１＜Ｂ≦２．９７」であることが必要となる。なお、モデルとする開口２２から対象面までの距離Ｒが長くなれば、ターゲット範囲Ｔの光量の下限割合も当然に小さくなる。
【００４８】
さらに言えば、ターゲット範囲Ｔの光量が７０％を下回らない範囲とすることが好適であることから、換言すると、支柱半径Ｂは「１＜Ｂ≦２．１８」であることが好適である。
【００４９】
上述のように、反射面２０における開口２２の直径Ａを、支柱３２の支柱半径Ｂ（１３ｍｍ）の２０倍である２６０ｍｍに設定していることから、支柱半径Ｂと反射面２０における開口２２の直径Ａとの関係は、ターゲット範囲Ｔの光量が５０％を下回らない範囲である「０．０５×Ａ＜Ｂ≦０．１４８５×Ａ」の関係を満たす必要がある。なお、支柱半径Ｂを開口２２の直径Ａの１／２０（＝０．０５）倍よりも大きくするのは、もし支柱半径Ｂをこれよりも小さくすると、発光ダイオード３４の放熱の関係で反射面２０の大きさに見合った出力の発光ダイオード３４を使用するのが難しくなるからである。また、反射面２０の大きさは、ターゲット範囲Ｔの大きさに基づいて決定される。
【００５０】
さらに言えば、支柱半径Ｂと反射面２０における開口２２の直径Ａとの関係は、ターゲット範囲Ｔの光量が７０％を下回らない範囲である「０．０５×Ａ＜Ｂ≦０．１０９×Ａ」の関係を満たすことが好適である。
【００５１】
なお、シミュレーションの結果のように、支柱半径Ｂが大きくなるとターゲット範囲Ｔの光量が低下するのは、上述した通り、発光ダイオード３４の虚像Ｉが実物よりも大きい所定の面積を有しており、発光ダイオード３４の実位置から焦点Ｆまでの距離が長くなると虚像Ｉも大きくなっていく傾向にあることから、支柱半径Ｂが大きくなると、虚像Ｉから放射される光で焦点Ｆからずれたものが見かけ上多くなる結果、反射面２０で反射した後、ターゲット範囲Ｔから外れてしまう光が多くなることが原因である。
【００５２】
加えて、支柱半径Ｂが大きくなると、発光ダイオード３４から放射され、反射面２０で反射した光が支柱３２にぶつかってしまう確率が増加することも原因である。
【００５３】
ところで、発光中の発光ダイオード３４の温度に着目すると、蛍光体を使用していない発光ダイオード３４の場合、発光中の温度が高くなると、放射する光の波長が増加する傾向がある。したがって、上述した支柱半径Ｂと開口２２の直径Ａとの関係を満たしつつ、発光中の発光ダイオード３４が希望する波長の光を放射できるような温度となるように支柱半径Ｂを設定するのが好適である。
【００５４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５５】
１０…発光ダイオードランプ、１２…反射鏡、１４…発光ダイオード光源、２０…反射面、２２…開口、２４…中央取付筒部、２６…前面カバー、３０…発光体、３２…支柱、３４…発光ダイオード、３６…レンズ、３８…レンズ保持部材、４０…発光ダイオード素子、４２…給電部材
Ｃ…中心軸、Ｉ…虚像、Ｔ…ターゲット範囲、Ｒ…シミュレーションにおける開口２２から対象面までの距離
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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