(57)【要約】【課題】複数個のＬＥＤ素子を用いて照度アップを図り、個々のＬＥＤ素子特性のバラツキで発生しがちな照射光のバラツキを平均化して照射できるＬＥＤ光源装置を提供すること。【解決手段】ＬＥＤ光源装置１は、複数個の発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）素子が所定の単位面積内に所定間隔あけて配列された素子群からなるＬＥＤ群２と、このＬＥＤ群の光放射側に所定距離離Ｈ離れて配設された遮光部材４とを備え、この遮光部材は、ＬＥＤ群２の真上部分を含む所定範囲に、ＬＥＤ群２の個々のＬＥＤ素子からの全ての発光光が混合された混合光が通過される大きさの光照射開口部４ｃが設けられている。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）素子が所定の単位面積内に所定間隔あけて配列された素子群からなるＬＥＤ群と、前記ＬＥＤ群の光放射側に所定距離Ｈ離して配設された遮光部材とを備え、
前記遮光部材は、前記ＬＥＤ群の真上部分を含む所定範囲に、前記ＬＥＤ群の個々のＬＥＤ素子からの全ての発光光が混合された混合光が通過される大きさの光照射開口部が設けられていることを特徴とするＬＥＤ光源装置。
【請求項２】
前記遮光部材は板状体からなり、前記板状体に前記光照射開口部が設けられて、前記板状体が前記所定距離Ｈ離れた位置に支持及び固定されていることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ光源装置。
【請求項３】
前記遮光部材は、高さが前記所定距離Ｈ１と等しく、内壁面が反射面で形成された両端開放の筒状体からなり、前記筒状体の一方の開放端が前記光照射開口部とされ、前記筒状体の他方の開放端が前記ＬＥＤ群を囲むように載置されていることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ光源装置。
【請求項４】
前記遮光部材は、前記光照射開口部が前記ＬＥＤ群から離れる方向に向かって前記光照射開口部の面積が縮小されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＬＥＤ光源装置。
【請求項５】
前記遮光部材は、前記光照射開口部が拡散板で覆われていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＬＥＤ光源装置。
【請求項６】
前記ＬＥＤ群は、複数個のＬＥＤ素子が隣接するＬＥＤ素子間の距離を同じにして配設されていることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ光源装置。
【請求項７】
前記ＬＥＤ群は、複数個のＬＥＤ素子が発光波長の異なるもので構成されていることを特徴とする請求項１又は６に記載のＬＥＤ光源装置。
【請求項８】
前記ＬＥＤ群及び前記遮光部材は、所定形状のハウジング内に収容されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のＬＥＤ光源装置。
【請求項９】
前記ハウジングは、前記ＬＥＤ群が設けられた所定面積の底板部と、前記底板部の周囲に立設された高さが前記所定距離Ｈよりも高いＨ１の側板部と、前記側板部によって形成された開放端部を覆う光学反射板とからなり、前記光学反射板は、前記遮光部材の前記光照射開口部と対向する領域に高反射率且つ低透過率の中央反射部と、前記中央反射部の周囲から外方へ向かって反射率を徐々に低下且つ透過率を増大した外方反射部とを有していることを特徴とする請求項８に記載のＬＥＤ光源装置。
【請求項１０】
前記所定距離Ｈは、前記高さＨ１の２／３以下に設定されていることを特徴とする請求項９に記載のＬＥＤ光源装置。
【請求項１１】
前記ハウジングは、中央に開口が形成された所定面積の底板部と、前記底板部の周囲に立設された側板部と、前記側板部によって形成された開放端部を覆う光学反射板とからなり、前記底板部に形成された開口から前記光学反射板から離れる方向に向かって、前記ＬＥＤ群及び前記遮光部材が取り付けられて前記底板部の開口が前記光照射開口部とされ、前記光学反射板は、前記遮光部材の前記光照射開口部と対向する領域に高反射率且つ低透過率の中央反射部と、前記中央反射部の周囲から外方へ向かって反射率を徐々に低下且つ透過率を増大した外方反射部とを有していることを特徴とする請求項８に記載のＬＥＤ光源装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載のＬＥＤ光源装置複数個が所定大きさのケース内に配設されて、前記ケースの開口が拡散板で覆われていることを特徴とする照明装置。
【請求項１３】
前記遮光部材の板状体、前記光学反射板及び拡散板は、それぞれ１枚の板体で形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＬＥＤ光源装置及びこの光源装置を用いた照明装置に係り、特に発光波長が異なる複数個のＬＥＤ素子からの光を混色して照射するのに好適なＬＥＤ光源装置及びこの光源装置を用いて広い面積の面状照明光を照射できる照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ、以下、ＬＥＤ又はＬＥＤ素子ともいう）の研究、開発が急速に進み、様々なタイプのＬＥＤが開発・製品化されて、広い分野で使用されており、照明分野でも使用され始めている。照明分野では、例えば蛍光灯に代わる照明器具、液晶パネル用バックライト及び各種の表示・電光板などに使用されている。
【０００３】
これらの照明装置のうち、液晶パネル用バックライト（以下、バックライトという）は、その光源がこれまではその殆どが冷陰極蛍光管（Ｃｏｌｄ  Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ  Ｌｉｇｈｔ、以下、ＣＣＦＬという）であったが、このＣＣＦＬが水銀による環境汚染、応答速度が遅い、部分駆動が困難或いは比較的大型で消費電力が大きいなどの課題を抱えていることから、近年は、このＣＣＦＬに代えて、応答性がよく部分駆動が容易で、しかも消費電力が少なく小型なＬＥＤが使用されるようになって来ている。このＬＥＤを用いたバックライトは、１個ないし複数個のＬＥＤを導光板の一側部に配置して、この導光板面を発光させるエッジライト型と、ＬＥＤと拡散板とを所定距離をあけて対向配設して該ＬＥＤで直接拡散板を照射して拡散板面を発光させる直下型のものとに大別されている。
【０００４】
例えば、下記特許文献１には、直下型の面照明光源装置が記載されている。以下、図２１を参照して、この特許文献１に記載された面照明光源装置の概要を説明する。なお、図２１はこの特許文献１に記載された面照明光源装置の縦断面図である。
面照明光源装置２０は、ＬＥＤ２１と、このＬＥＤを中央部に配設した所定面積の底板及びこの底板の対向面を開放して開口部としたハウジング２２と、この開口部を覆う放射側反射部２３とを備えている。ＬＥＤ２１は、赤（Ｒｅｄ）、青（Ｂｌｕｅ）、緑（Ｇｒｅｅｎ）色のＬＥＤ素子が近接配置された集合体からなり、放射側反射部２３は、ＬＥＤ２１の真上部分に所定範囲の中央反射部２３Ａ及び該中央反射部の外周囲に外方反射部２３Ｂが設けられたものとなっている。この中央反射部２３Ａは、外方反射部の反射率より高い反射率、すなわち９８％〜９９．３％の範囲に設定されている。この構成の面照明光源装置によれば、光源にＬＥＤのような指向性の強いものを用いても、この光源からの光を高い効率で利用しながら、ＬＥＤの放射方向の厚みを増大させることなく、広い面積で均一な照明光を得ることができる。
【０００５】
また、下記特許文献２には、直下型のバックライト装置が記載されている。このバックライト装置は、カラー液晶表示パネルの背面にバックライトボックスを配設して、該液晶表示パネルを背面から照明するものとなっている。このバックライトボックスは、発光波長が異なる複数個のＬＥＤ素子からなるＬＥＤユニットからの光を外部へ放出する開口をあけたボックス部と、このボックス部の開口部上に設けられた透過拡散板とで構成されている。この構成のバックライトボックスによれば、ボックス筐体内に透過反射板が設けられて、この透過反射板によって閉ざされた空間内でＬＥＤユニットから発光された各色光の一部が透過反射板を透過せずに反射面と透過反射板との間で複数回に亘って内部反射が繰り返され、その後に透過反射板から透過する。その結果、透過拡散板に入射する光の照射面積が拡大されるために、色ムラや輝度ムラが低減された所望の白色光が得られる。
さらに、下記特許文献３には、特許文献２のバックライト装置と略同じ構成のバックライト装置において、１個乃至複数個のＬＥＤ間に高さ５ｍｍ〜２５ｍｍの隔壁が配設されて光損出を低減させた直下型バックライト装置が記載されている。この隔壁は、拡散板に到達しない高さにして、隣接する隔壁間に配設したＬＥＤ素子からの照射光を区画する働きをしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２７８８６号公報（段落〔００５４〕、〔００６４〕、図１、図４）
【特許文献２】特開２００５−３５２４２６号公報（段落〔００４２〕〜〔００４５〕、図７）
【特許文献３】特開２００７−２８６６２７号公報（段落〔００２４〕、〔００２５〕、図５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１〜３の直下型の面照明光源装置及びバックライト装置（以下、これらを総称したものを照明装置ということがある）によれば、複数個のＬＥＤ素子を用い、これらのＬＥＤ素子からの光を混色して所望の発光色、例えば白色光にして広い面積の面状照明光を得ることができる。しかしながら、これらの照明装置には、幾つかの課題が内在している。例えば、上記特許文献１の面照明光源装置は、ＬＥＤ光源に発光波長の異なるＬＥＤ素子、すなわちＲＧＢ発光素子を１個に纏めたものを使用しているので、この単体ＬＥＤからの発光量、すなわち、発光強度には自ずと限界があり、そのために照度の増大が難しく、広い面積で高照度の照明光を得ることができない。また、現在、このようなＬＥＤは高価なものとなっており、これを組み込んだ装置は自ずとコスト高になる。したがって、この光源装置は、ハイパワー照明を必要とする用途への使用が困難なものとなっている。なお、この特許文献１の面照明光源装置は、本出願人の出願に係るものであるが、単体ＬＥＤからの照度が限定されているため、広い面積で高照度の照明光を得るのが難しくなっている。これに対して、上記特許文献２、３のバックライト装置は、複数個のＬＥＤ素子を所定の間隔をあけて分散配設したものとなっているので、ＬＥＤ素子の増設が可能であり、しかも安価なＬＥＤ素子を使用することができる。しかしながら、一方でＬＥＤの素子数が多くなると、新たな問題が顕在化することが分かった。
【０００８】
その一つの問題は、混色効率及び明るさにある。すなわち、上記特許文献２、３のバックライト装置は、複数個のＬＥＤ素子が所定の間隔をあけて分散配設されているが、この分散配設では、それぞれのＬＥＤ素子からの光が分散された状態で混色されるので、混色効率が劣り、しかも混色するためのスペースが必要となって背高になり装置の薄型化ができない。また、それぞれのＬＥＤ素子からの光が集中されることなくバラバラに発散されるので、明るくしかも均一な照明光を得るのが難しくなっている。
【０００９】
また、他の問題は、現在のＬＥＤ素子が抱える固有の課題として、仕様特性が同じものを揃えるのが極めて難しくなっている現状がある。すなわち、現在のＬＥＤ製造技術では、素材、製造設備、製造環境或いは生産ロットなどの製造条件によって、製造されたＬＥＤ製品の特性が若干違ったものとなり、同じ特性のものを製造するのが極めて困難な状況にある。そのために、ＬＥＤを使用する装置メーカーなどでは、特性が異なる不揃いのＬＥＤ素子を使用せざるを得なく、このようなＬＥＤ素子を多く使用すると、各ＬＥＤから照射される光の照度にバラツキが生じ、均一な照明光を得ることができない。
【００１０】
そこで、本願の発明者らは、これまでの照明装置において複数個のＬＥＤ素子を用いたものは、前記のように、照明光のパワーアップ（照度アップ）、混色効率及び特性のバラツキに伴う光の不均一化などに課題があることから、この課題を如何にすれば解決できるかを検討した。その結果、複数個のＬＥＤ素子からの個々の照射光をそのまま外部へ放射させずに、一度、所定の箇所に集めて、この集めた集中光を分散放射させることによって、前記課題を解決できることを見出し、これに基づいて本発明を完成させるに至ったものである。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、複数個のＬＥＤ素子を用い、照度アップを可能にするとともに、個々のＬＥＤ素子特性のバラツキによる照射光のバラツキを平均化して照明品質を上げ、構成が簡単でしかも安価なＬＥＤ光源装置を提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、また、ＬＥＤ素子に発光波長が異なるものを用いたときに、それら発光色を効率よく混色して照射できるＬＥＤ光源装置を提供することにある。
【００１３】
本発明のまた他の目的は、上記のＬＥＤ光源装置を用いて、ＬＥＤの放射方向の厚みを増大させることなく広い面積において高照度で均一な所望の照明光を得ることができる照明装置を提供することにある。なお、これらの目的は、本出願人に係る上記特許文献１の面照明光源装置を改良するものとなっている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的は、以下の構成によって達成できる。すなわち、請求項１に記載のＬＥＤ光源装置に係る発明は、複数個の発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）素子が所定の単位面積内に所定間隔あけて配列された素子群からなるＬＥＤ群と、前記ＬＥＤ群の光放射側に所定距離Ｈ離して配設された遮光部材とを備え、前記遮光部材は、前記ＬＥＤ群の真上部分を含む所定範囲に、前記ＬＥＤ群の個々のＬＥＤ素子からの全ての照射光が混合された混合光が通過される大きさの光照射開口部が設けられていることを特徴とする。
【００１５】
請求項２の発明は、請求項１に記載のＬＥＤ光源装置において、前記遮光部材は板状体からなり、前記板状体に前記光照射開口部が設けられて、前記板状体が前記距離Ｈ離れた位置に支持及び固定されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項３の発明は、請求項１に記載のＬＥＤ光源装置において、前記遮光部材は、高さが前記所定距離Ｈ１と等しく、内壁面が反射面で形成された両端開放の筒状体からなり、前記筒状体の一方の開放端が前記光照射開口部とされ、前記筒状体の他方の開放端が前記ＬＥＤ群を囲むように載置されていることを特徴とする。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載のＬＥＤ光源装置において、前記遮光部材は、前記光照射開口部が前記ＬＥＤ群から離れる方向に向かって前記光照射開口部の面積が縮小されていることを特徴とする。
【００１８】
請求項５の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載のＬＥＤ光源装置において、前記遮光部材は、前記光照射開口部が拡散板で覆われていることを特徴とする。
【００１９】
請求項６の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載のＬＥＤ光源装置において、前記ＬＥＤ群は、複数個のＬＥＤ素子が隣接するＬＥＤ素子間の距離を同じにして配設されていることを特徴とする。
【００２０】
請求項７の発明は、請求項１又は６に記載のＬＥＤ光源装置において、前記ＬＥＤ群は、複数個のＬＥＤ素子が発光波長の異なるもので構成されていることを特徴とする。
【００２１】
請求項８の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載のＬＥＤ光源装置において、前記ＬＥＤ群及び前記遮光部材は、所定形状のハウジング内に収容されていることを特徴とする。
【００２２】
請求項９の発明は、請求項８に記載のＬＥＤ光源装置において、前記ハウジングは、前記ＬＥＤ群が設けられた所定面積の底板部と、前記底板部の周囲に立設された高さが前記所定距離Ｈよりも高いＨ１の側板部と、前記側板部によって形成された開放端部を覆う光学反射板とからなり、前記光学反射板は、前記遮光部材の前記光照射開口部と対向する領域に高反射率且つ低透過率の中央反射部と、前記中央反射部の周囲から外方へ向かって反射率を徐々に低下且つ透過率を増大した外方反射部とを有していることを特徴とする。
【００２３】
請求項１０の発明は、請求項９に記載のＬＥＤ光源装置において、前記所定距離Ｈは、前記高さＨ１の２／３以下に設定されていることを特徴とする。
【００２４】
請求項１１の発明は、請求項８に記載のＬＥＤ光源装置において、前記ハウジングは、中央に開口が形成された所定面積の底板部と、前記底板部の周囲に立設された側板部と、前記側板部によって形成された開放端部を覆う光学反射板とからなり、前記底板部に形成された開口から前記光学反射板から離れる方向に向かって、前記ＬＥＤ群及び前記遮光部材が取り付けられて前記底板部の開口が前記光照射開口部とされ、前記光学反射板は、前記遮光部材の前記光照射開口部と対向する領域に高反射率且つ低透過率の中央反射部と、前記中央反射部の周囲から外方へ向かって反射率を徐々に低下且つ透過率を増大した外方反射部とを有していることを特徴とする。
【００２５】
請求項１２に記載の照明装置に係る発明は、請求項１〜１１のいずれかに記載のＬＥＤ光源装置複数個が所定大きさのケース内に配設されて、前記ケースの開口が拡散板で覆われていることを特徴とする。
【００２６】
請求項１３の発明は、請求項１２に記載の照明装置において、前記遮光部材の板状体、前記光学反射板及び拡散板は、それぞれ１枚の板体で形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
請求項１の発明によれば、光源を複数個のＬＥＤ素子を所定単位面積内に所定間隔あけて配列したＬＥＤ群としたので、これまで複数個のＬＥＤチップを集合して１個のＬＥＤ素子としたＬＥＤに比べて、安価なＬＥＤ素子を使用することができ、また、その個数の増減が容易であり、所望の照度アップが簡単にできる。また、所定大きさの光照射開口部を設けた遮光部材を用いたので、ＬＥＤ群を構成する個々のＬＥＤ素子からの全ての照射光を混合させた混合光を光源にすることができる。すなわち、複数個のＬＥＤ素子に発光波長が違うものを用いると、全ての照射光が混色された混色光を光源にすることができ、また、発光波長を同じものにすると、従来技術が抱える課題である、仕様特性のバラツキを補正、すなわち、バラツキがあっても平均化した光源にすることができる。したがって、このＬＥＤ群は、上記の利点を有しているので、各種照明装置の光源として広く利用できる。例えば、上記特許文献１の照明装置の光源に使用すると、所望の発光色での照度アップを図って均一な照明光を得ることが可能になる。
【００２８】
請求項２の発明によれば、遮光部材を板状体で形成することによって、簡単な構成で安価に作成できる。
【００２９】
請求項３の発明によれば、遮光部材を筒状体で形成することによって、板状体と同じように簡単な構成で安価に作成できる。また、この筒状体内でＬＥＤ群からの発光光を効率よく混合させて光照射開口部から所望の混合光を外部へ照射できる。
【００３０】
請求項４、５の発明によれば、遮光部材の光照射開口部周縁付近から全てのＬＥＤからの光が混色された混色光と異なる、一部のＬＥＤからの混色光が照射されて照明品質が低下するのを防止できる。
【００３１】
請求項６の発明によれば、ＬＥＤ群を構成する複数個のＬＥＤ素子が隣接する距離を同じにして配設することにより、全てのＬＥＤ素子から混合光の区画、すなわち、光照射開口部の大きさを決定するのが容易になる。
【００３２】
請求項７の発明によれば、複数個のＬＥＤ素子に発光波長の異なるものを使用して、すべてのＬＥＤ素子からの混色光を照明光として得ることができる。
【００３３】
請求項８によれば、ＬＥＤ群及び遮光部材をハウジングに収容することにより、ＬＥＤ光源装置を照明装置として使用することができる。
【００３４】
請求項９、１１の発明によれば、遮光部材の光照射開口部からの混合光が光学反射板で分散されて、この光学反射板の照射面から略均一な照明光が照射される。
【００３５】
請求項１０の発明によれば、遮光部材の上に光学反射板を配置しても、光学反射板の中央反射部を暗くさせずに均一な照明光を得ることができる。
【００３６】
請求項１２１の発明によれば、複数個のＬＥＤ光源装置をケース内に配設したので、ＬＥＤ光源装置が有する利点をもった、より広い面積の均一な照明光を得ることができる。
【００３７】
請求項１３の発明によれば、照明装置を複数個のＬＥＤ光源装置で構成しても、これらの遮光部材の板状体、光学反射板及び拡散板をそれぞれ１枚の板体で形成することにより、組立てなどを簡単にして大型の照明装置を簡単に作成できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１は本発明のＬＥＤ光源装置に採用する技術の概要を説明するもので、図１Ａは複数個のＬＥＤ素子からの光を混色した状態の混色概要図、図１Ｂは図１Ａの混色範囲から特定の領域を区画した概要図である。
【図２】図２は図１のＩＩ―ＩＩ線での断面図である。
【図３】図３は一般的なＬＥＤの配光特性を示す図である。
【図４】図４は図２の追加説明図である。
【図５】図５は図１の他の概要説明図である。
【図６】図６は本発明の実施例１に係るＬＥＤ光源装置の斜視図である。
【図７】図７は図６のＬＥＤ光源装置の分解斜視図である。
【図８】図８は図６のＬＥＤ光源装置をＶＩＩＩ―ＶＩＩＩ線で切断した断面図である。
【図９】図９は図６のＬＥＤ光源装置を構成する遮光部材の変形例を示した断面図である。
【図１０】図１０は本発明の実施例２に係るＬＥＤ光源装置の分解斜視図である。
【図１１】図１１は図１０のＬＥＤ光源装置の光学キャップを示し、図１１Ａは光学キャップの斜視図、図１１Ｂは光学キャップをハウジングに固定した状態で上方からみた上面図である。
【図１２】図１２は光学キャップを示し、図１１ＢのＸＩＩ―ＸＩＩ線で切断した断面図である。
【図１３】図１３は光学キャップの変形例を示し、図１３Ａはその光学キャップの斜視図、図１３Ｂは図１３Ａの縦断面図である。
【図１４】図１４は光学キャップの他の変形例を示した斜視図である。
【図１５】図１５は光学キャップのさらに他の変形例の斜視図である。
【図１６】図１６は本発明の実施例３に係るＬＥＤ光源装置の縦断面図である。
【図１７】図１７は上記実施例のＬＥＤ光源装置を用いた照明装置の分解斜視図である。
【図１８】図１８は図１７の照明装置のＸＶＩＩＩ―ＸＶＩＩＩ線で切断した断面図である。
【図１９】図１９は図１７の照明装置のＸＶＩＩＩ―ＸＶＩＩＩ線で切断した、他の実施例のＬＥＤ光源装置を用いた照明装置の断面図である。
【図２０】図２０は図１７の照明装置のＸＶＩＩＩ―ＸＶＩＩＩ線で切断した、また他の実施例のＬＥＤ光源装置を用いた照明装置の断面図である。
【図２１】図２１は従来技術の面照明光源装置の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。但し、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するためのＬＥＤ光源装置及びこの光源装置を用いた照明装置を例示するものであって、本発明をこれらに特定することを意図するものではなく、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものにも等しく適応し得るものである。
まず、図１〜図５を参照して、本発明のＬＥＤ光源装置に採用する技術の概要を説明する。なお、図１は本発明のＬＥＤ光源装置で採用する技術の概要を説明するもので、図１Ａは複数個のＬＥＤ素子からの光を混色した状態の混色概要図、図１Ｂは図１Ａの所定の混色範囲から特定の領域を区画した概要図、図２は図１のＩＩ―ＩＩ線での断面図、図３は一般的なＬＥＤの配光特性を示す図、図４は図２の追加説明図、図５は図１の変形例の概要説明図である。
本発明のＬＥＤ光源装置は、所定の単位面積内に複数個のＬＥＤ素子を所定の間隔あけて密集させて配列したＬＥＤ群２を有している。複数個のＬＥＤ素子は、発光波長が同じもの或いは異なるもののいずれであってもよい。ここでは、波長が異なる３個のＬＥＤ素子、すなわち、赤（Ｒｅｄ）、青（Ｂｌｕｅ）、緑（Ｇｒｅｅｎ）色光を発するＬＥＤ素子を用いた例で説明する。
これらのＬＥＤ素子２ａ〜２ｃを、所定大きさの平坦な基板Ｐ面上に正三角形を描き、この正三角形の各頂点にそれぞれ配列する。この配列により、各ＬＥＤ素子２ａ〜２ｃは等間隔の配置となり、その隣接するＬＥＤ素子間の間隔（長さ）をＤ１とする。なお、符号Ｏは、正三角形の重心を示している。３個のＬＥＤ素子で構成したＬＥＤ群２は一つの光源単位となっている。
【００４０】
ＬＥＤ素子２ａ〜２ｃは、それぞれ所定範囲の照射領域を有している。図１Ａに示すように、ＬＥＤ素子２ａから距離Ｈ離れたところでは照射領域２ａ１、同様にしてＬＥＤ素子２ｂは照射領域２ｂ１及びＬＥＤ素子２ｃは照射領域２ｃ１を有している。これらの照射領域は、所定長さの半径ｒの円で囲まれた領域となっている。これらの照射領域は、ＬＥＤ素子から距離Ｈ離れた位置において、図３に示されるＬＥＤ素子の光軸ＡＸ０から角度θで拡がっている光が照射されている領域である。なお、角度θが異なると、それによって照射領域の範囲が変化する。
これらの照射領域２ａ１〜２ｃ１は、図１ＢのＭｉｘで示す領域で全てが重なっている。この重なり領域Ｍｉｘは、Ｒ、Ｂ、Ｇ色が混色されて白色光となっている。この重なり領域Ｍｉｘは、各照射領域２ａ１〜２ｃ１の円周部分で囲まれた範囲となる。そこで、この重なり領域Ｍｉｘ内で円周部分に内接する内接円を描き、この内接円をＷとする。すると、この内接円Ｗの径の長さは、ＬＥＤ群２が装着された基板Ｐからの高さＨと、隣接するＬＥＤ素子間の距離Ｄ１及び指向角度θとに関連して決定される。なお、指向角度θは、図３に示すように、角度零の光軸ＡＸ０から９０°に向かって離れた角度となっている。また、図３に示される配光特性と同様の配光を持つ光源では、指向角度θ＝６０°で照度は光軸ＡＸ０の半分に、また、指向角度θ＝８２．２°で１／ｅ２の照度となることが知られている。
【００４１】
そこで、主に図２を参照して、３個のＬＥＤ素子２ａ〜２ｃのうち、１個のＬＥＤ素子２ａとの関係で、内接円Ｗの大きさの算出方法を説明する。
ＬＥＤ素子２ａの照射領域の半径ｒを距離ｘ１、ＬＥＤ素子２ａと重心Ｏ間の距離をｘ２、指向角度をθとして、内接円Ｗの直径をＬとすると、
ｘ１＝Ｈ×ｔａｎθ
ｘ２＝１／３×√３×Ｄ１
これのｘ１、ｘ２から、内接円Ｗの直径Ｌは、
Ｌ＝２（ｘ１−ｘ２）                                                （式１）
となる。
この式１に上記のｘ１、ｘ２を代入すると、
Ｌ＝２（Ｈ×ｔａｎθ−√３／３×Ｄ１）                              （式２）
となる。
そこで、予め、距離Ｄ１、高さＨ及び角度θを所定の値に設定して、直径Ｌを求めると、以下の値になる。
（ｉ）Ｈ＝８ｍｍ
Ｄ１＝８．９２ｍｍ、θ＝６０°のときに、Ｌ＝１７．４ｍｍとなる。
（ｉｉ）Ｈ＝１０ｍ
Ｄ１＝８．９２ｍｍ、θ＝６０°のときに、Ｌ＝２４．３ｍｍとなる。
（ｉｉｉ）Ｈ＝１３．３ｍｍ
Ｄ１＝８．９２ｍｍ、θ＝６０のときに、Ｌ＝３５．９ｍｍとなる。
【００４２】
上記式２から、Ｄ１、θの値を所定の一定値にしてＬを算出すると、上記（ｉ）〜（ｉｉｉ）の結果が得られる。この関係をさらに追加説明すると、図４に示すように、例えば、Ｈａを８ｍｍにすると、直径Ｌａ（１７．４ｍｍ）の内接円Ｗａ、同様にして、Ｈｂを１０ｍｍにすると、直径Ｌｂ（２４．３ｍｍ）の内接円Ｗｂ、Ｈｃを１３．３ｍｍにすると、直径Ｌｃ（３５．９ｍｍ）となる内接円Ｗｃを描くことができる。なお、上記（ｉ）〜（ｉｉｉ）は、ＬＥＤ素子２ａとの関係で算出した値であるが、他のＬＥＤ素子２ｂ、２ｃとの間でも同じ値が算出される。
上記式２を用いると、内接円Ｗの径の長さを算出でき、この内接円Ｗ内は、３個のＬＥＤ素子２ａ〜２ｃからの全ての発光色が混色された混色光、すなわち、白色光が照射される範囲（領域）が区画されたものとなる。そしてまた、この上記式２で算出された内接円Ｗの径の長さは、３個のＬＥＤ素子２ａ〜２ｃからの全ての発光色が混色された混色光が照射される範囲（領域）であり、換言すると、ＬＥＤ群２の混色光を内接円Ｗの面積を持つ光源として利用できる。なお、この光源は、内接円Ｗの外周辺付近ＷＳ（図２参照）において、３個のＬＥＤ素子２ａ〜２ｃからの光が全て混色されずに、２個のＬＥＤ素子の混色光となって、内接円内の混色光と異なったものとなり、光源品質が低下することがある。そこで、その対策が必要になるが、この対策は後述する。
ＬＥＤ群２を構成する３個のＬＥＤ素子は、正三角形の頂点にそれぞれ配列したが、この配列位置を正三角形の頂点から変更しても内接円を描くことが可能である。図５は、一つのＬＥＤ素子２ｂ'を他のＬＥＤ素子２ａ、２ｃから離したときの内接円を示している。ＬＥＤ群２の個数は、３個に限定されるものでなく、他の個数、例えば２個或いは４個以上であってもよい。４個以上にする場合は、同心円上に等間隔に、つまり、正ｎ角形を描きその頂点にＬＥＤを配設するのが好ましい。ＬＥＤ群２は、複数個のＬＥＤ素子を所定距離離して分散配置できるので、安価なＬＥＤ素子の使用が可能になり、また、その個数を増やしてより照度を高くすることが可能になる。指向角度θの範囲は、６０°〜８２．２°にするのが好ましい。ただし、図３に示される配光特性図とは異なる配光を持つＬＥＤを用いる場合はこの限りではない。
【００４３】
このＬＥＤ群２の照射光、すなわち内接円Ｗから照射される照射光は、これまでの複数個のＬＥＤ素子を集合して１個にしたＬＥＤに比べて、ＬＥＤ素子の増減が容易で所望の照度が簡単に得られ、しかも、所望の混色光を得ることができる。また、複数個のＬＥＤ素子は、安価な素子を使用して、照度アップができる。また、ＬＥＤ群２には、発光波長の異なるＬＥＤ素子を用いたが、同じ波長のものでもよく、この場合は、従来技術が抱える課題、すなわち、仕様特性のバラツキを補正、すなわち、個々のＬＥＤ素子からの光にバラツキがあっても平均化した光が得られる。したがって、このＬＥＤ群の光源は、前記の利点を有しているので、各種照明装置の光源として利用できる。例えば、上記特許文献１の面照明光源装置の光源に利用すると、照度アップを図って均一な照明光を得ることが可能になる。以下、この光源を利用したＬＥＤ光源装置を説明する。
【実施例１】
【００４４】
図６〜図９を参照して、本発明の実施例１に係るＬＥＤ光源装置を説明する。なお、図６は本発明の実施例１に係るＬＥＤ光源装置の斜視図、図７は図６のＬＥＤ光源装置の分解斜視図、図８は図６のＬＥＤ光源装置をＶＩＩＩ―ＶＩＩＩ線で切断した断面図、図９はＬＥＤ光源装置を構成する遮光部材の変形例を示した断面図である。
実施例１に係るＬＥＤ光源装置１は、図６、図７に示すように、複数個のＬＥＤ素子からなるＬＥＤ群２と、このＬＥＤ群２を内部に収容するハウジング３と、このハウジング内に収容されてＬＥＤ群２からの照射光を所定の範囲で遮光し制限する遮光部材４と、ハウジング３の上方開口部３ｆを塞ぎＬＥＤ群２からの光を外部へ分散させ且つ略均一にして外方へ照射させる光学反射板５とを備えている。
【００４５】
ＬＥＤ群２は、上記のＬＥＤ群で形成されている。すなわち、このＬＥＤ群２は、複数個、例えば３個のＬＥＤ素子２ａ〜２ｃからなり、これらのＬＥＤ素子は図示を省略した配線基板上に所定の距離Ｄ１をあけて所定配列で配設されている。３個のＬＥＤ素子２ａ〜２ｃは、ハウジング３の底板部３ａに一辺Ｄ１の正三角形を描き、この三角形の頂点にそれぞれ配設されている。個々のＬＥＤ素子間の距離Ｄ１は８．９２ｍｍにしてある。これらＬＥＤ素子２ａ〜２ｃは、ハウジングへの装着時にそれらの発光部がハウジングの底板部３ａから内部へ露出される。３個のＬＥＤ素子２ａ〜２ｃの発光色は、色の三原色の赤（Ｒｅｄ）、青（Ｂｌｕｅ）、緑（Ｇｒｅｅｎ）となっている。配線基板は、所定大きさの放熱板の上に絶縁層が積層され、さらに、この絶縁層の上に電極が配線されて、この配線にＬＥＤ素子が電気接続されたものとなっている。なお、ＬＥＤ素子は３個に限定されず、それ以外の個数、２個又は４個以上でもよい。これらはＲＧＢ以外の発光色のもの、或いは同色のものでもよい。４個以上にする場合は、同心円上に等間隔に、つまり、基板上に正ｎ角形を描き、この頂点に配設するのが好ましい。ＬＥＤ群２は、複数個のＬＥＤ素子を所定距離離して分散配設するので、安価なＬＥＤ素子の使用が可能になり、また、その個数を増やしてより照度を高くすることも可能になる。
【００４６】
ハウジング３は、図７に示すように、互いに直交する辺の長さＬ１（例えば、１００ｍｍ）が同じで所定の肉厚（１．０ｍｍ）を有する正方形形状の底板部３ａと、この底板部３ａから所定高さＨ１（２０ｍｍ）垂直に立設した側板部３ｂ〜３ｅと、底板部３ａと対向する領域を開放して開口部３ｆとした浅底扁平の箱状体からなり、合成樹脂材料或いは金属板材などで形成されている。このハウジング３は、内壁面が反射面で形成されている。この反射面は、例えば、内壁面に反射材を塗布或いはハウジング３そのものを反射部材にしたもので形成されている。このような反射部材には、例えば、超微細発泡光反射部材があり、これを使用するのが好ましい。また、ハウジング３は、このような超微細発泡光反射部材を用いそれを折曲加工などで形成するのが好ましい。また、同じ材料又は他の材料を用い一体成型したものでもよい。このハウジング３は、底板部３ａの略中央部に３個のＬＥＤ素子２ａ〜２ｃの各発光部が露出される貫通孔が形成されている。なお、ハウジング３は、互いに直交する辺の長さを同じにした正方形形状の箱型にしたが、他の形状、例えば長方形形状にしてもよい。このハウジング３は、４面の側板部３ｂ〜３ｅを必ずしも必須とするものでなく、ハウジング３を複数個連接するときは、接触する一方又は全部の側板部を省いてもよい。側板部を省くと、連接するハウジング間で光が相互に通過して、連接部が暗くなるのを防止できる。なお、この側板部を省くと機械的強度が低下することがあるので、その場合は側板に代えて支柱となる板片で支持するのが好ましい。なお、底板部の広さ及び側板部の省略は、後述するこのＬＥＤ光源装置を複数個配設して照明装置を作製するときに決められる。
【００４７】
遮光部材４は、図７、図８に示すように、ＬＥＤ群２の真上部分とその近傍部分を含む範囲の大きさの開口部４ｃを有する貫通孔を設けた板状体からなり、所定の光反射率及び光透過率を有する板材、例えば、超微細発泡光反射部材で形成されている。すなわち、この板状体は、その表裏面４ａ、４ｂが高反射率を有する反射面で形成されている。この遮光部材４は、表裏面を反射面で形成するので中間反射板にもなっている。また、この板状体は、ハウジング３の開口部３ｆと略同じ大きさになっている。貫通孔の開口部４ｃは、前記内接円Ｗの径の長さで形成される。すなわち、この開口部４ｃの大きさは、ハウジング３の底板部３ａからの高さをＨ、ＬＥＤ群２の指向角度をθ、ＬＥＤ素子間の距離をＤ１として、上記式（２）によって決定される。この開口部４ｃは、混合光を照射するので、以下、光照射開口部という。
【００４８】
光学反射板５は、図６〜図８に示すように、ハウジング３の開口部３ｆを塞ぎ遮光部材４の光照射開口部４ｃからの放射光を略均一にして外部へ照射させるもので、所定の肉厚（例えば、１．０ｍｍ）を有する薄板反射板、例えば、超微細発泡光反射部材で形成されている。この光学反射板５は、ハウジング３の辺長Ｌ１と同じ長さの辺長を有し、表裏面５ａ、５ｂのうち、少なくとも裏面５ｂが高い光反射率を有する反射面で形成されている。なお、表面５ａも反射面にするのが好ましい。表面５ａを反射面で形成すると、後述する照明装置において拡散板との間で照射光を多重反射させてより均一な照明光を得ることができる。表面５ａは、光照射面となっている。
【００４９】
この光学反射板５は、遮光部材４の光照射開口部４ｃと対向する範囲の領域を高光反射率で且つ低光透過率とした中央反射部５Ａと、この中央反射部の外周囲から外方へ向かって光反射率が低減する一方で光透過率が大きくなるようにした外方反射部５Ｂとを有している。中央反射部５Ａは、光照射開口部４ｃの開口面積より若干大きくした面積にして、この領域は、光反射率を高く、しかも光透過率を低くして、不快感を生じる強い光、いわゆるグレア（ｇｌａｒｅ）を生じることないように加工されている。この中央反射部５Ａの反射率及び透過率は、光学反射板５の肉厚を他の外方反射部５Ｂと比べて肉薄とする加工、または、反射板を貫通しない所定形状の溝、例えばＶ字型溝、或いは、超微小の貫通孔を設けるなどの加工を行うことによって設定される。また、高さＨを高くしてハウジング３の高さＨ１に接近させる、例えば、Ｈ１を２０ｍｍにしてＨを１８ｍｍにすると照明面全体の照度が均一でなくなる。このように、Ｈの高さによって照明面全体の照度が均一にできなくなる。そこで、この高さＨをハウジング３の高さＨ１に対して２／３以下、１／４以上にするのが好ましい。
【００５０】
外方反射部５Ｂは、中央反射部５Ａの外周囲から外方へ向かって開口面積を大きくした複数個の貫通孔で形成されている。それぞれの貫通孔は、その開口面積を単位面積当たりに占める開口面積、すなわち所定の開口率にして、所定の規則性を持たせて配列されている（図７参照）。これらの貫通孔は、中央反射部５Ａに近い付近の貫通孔、外周縁付近の貫通孔及びその中間部の貫通孔をそれぞれ５Ｂ１、５Ｂ３及び５Ｂ２とすると、これらの貫通孔付近の開口率の関係は、５Ｂ１＜５Ｂ２＜５Ｂ３となっている。また、規則性は、例えば、直交格子状や六方格子状、或いは同心円状の配列にするのが好ましい。また、この光学反射板は、貫通孔からＬＥＤ素子の直接光が発射されて、いわゆるグレアを生じさせることがあるので、このグレアを防止するために各貫通孔の角度を調節して、直接光を発生させないようににするのが好ましい。この角度調節は、貫通孔をＬＥＤ光軸ＡＸ０に対して所定角度にする。なお、この光学反射板５は、外方反射部５Ｂに所定大きさの貫通孔を形成したが、その他の方法、例えば、透明基板に所定の反射パターンなどを印刷などして形成したものでもよい。
【００５１】
このＬＥＤ光源装置１の組立ては、ハウジング３の底板部３ａの背面に配線基板に固定したＬＥＤ群２を装着して、それぞれのＬＥＤ素子２ａ〜２ｃの発光部を底板部３ａに設けた貫通孔を通過させて底板部３ａの面へ露出させる。次いで、遮光部材４をハウジング３内へ底板部から高さＨ離した位置に固定する。これにより、ＬＥＤ群２の真上部分及びこの近傍と遮光部材４の光照射開口部４ｃとが対峙する。その後、ハウジング３の開口部３ｆを光学反射板５で塞ぎ、その開口部縁を利用してこの光学反射板５を固定して、組立てを完了する。
【００５２】
組立てたＬＥＤ光源装置１は、ＬＥＤ群２が点灯されると、遮光部材４の光照射開口部４ｃから、各ＬＥＤ素子２ａ〜２ｃからの光が直接混色された混色光及び遮光部材４とハウジングの底板部３ａとの間で多重反射されて混色された混色光が放射される。光照射開口部４ｃからの放射光は、光学反射板５の中央反射部５Ａに当たって、その一部がこの中央反射部５Ａを通過して外部へ照射され、他の一部が反射されて、この反射光がハウジング３の内壁面と光学反射板５の外方反射部５Ｂの背面との間で多重反射を繰り返して、外方反射部５Ｂの貫通孔を通過して外部へ放射される。その結果、光学反射板５の照射面５ａから略均一となった面照明光が照射される。
【００５３】
このＬＥＤ光源装置１は、遮光部材４の光照射開口部４ｃ周辺の光照射面から２色しか混色されない照明光が出ることがあり、この照明光によって、照明品質が低下することがあるので、この対策が必要となる。この照明光は、図２の領域ＷＳの光となっている。
図９を参照して、この対策を説明する。なお、図９は改良した遮光部材を示し、図９Ａは変形例の断面図、図９Ｂは開口部を拡散板で塞いだ状態の断面図である。
図９の遮光部材４Ａは、光照射開口部４ｃの周縁を外方、すなわち、ＬＥＤ群２から離れる方向にあって、中心に向かって開口面積が縮小されるように傾斜させたものである。この傾斜面の角度αは４５°にするのが好ましい。また、図９Ｂの遮光部材４Ｂは、光照射開口部４ｃを拡散板で覆ったものである。
【００５４】
このＬＥＤ光源装置１によれば、ＬＥＤ群からの混合色を照射する光源、すなわち内接円Ｗから照射される光は、これまで複数個のＬＥＤ素子を集合して１個にしたＬＥＤに比べて、ＬＥＤ素子の増減が容易で所望の照度が簡単に得られ、しかも、所望の混色光を得ることができる。また、複数個のＬＥＤ素子を用いることができるため、安価な素子を複数使用して照度アップができる。また、ＬＥＤ群２には、発光波長の異なるＬＥＤ素子を用いたが、同じ波長のＬＥＤ素子を用いてもよく、この場合は、従来技術が抱える課題、すなわち、仕様特性のバラツキを補正、すなわち、個々のＬＥＤ素子の照射光にバラツキがあっても平均化した照明光が得られる。したがって、このＬＥＤ光源装置１は、前記の利点を有しているので、各種照明装置の光源として利用できる。例えば、上記特許文献１の光源に利用すると照度アップして均一な照明光を得ることが可能になる。勿論、このＬＥＤ光源装置単独でも照明装置として使用することができる。
【実施例２】
【００５５】
図１０〜図１５を参照して、本発明の実施例２に係るＬＥＤ光源装置を説明する。なお、図１０は本発明の実施例２に係るＬＥＤ光源装置の分解斜視図、図１１は図１０のＬＥＤ光源装置の光学キャップを示し、図１１Ａは光学キャップの斜視図、図１１Ｂは光学キャップをハウジングに固定した状態で上方からみた上面図、図１２は光学キャップを示し、図１１ＢのＸＩＩ―ＸＩＩ線で切断した断面図である。
【００５６】
実施例２のＬＥＤ光源装置１Ａは、実施例１のＬＥＤ光源装置１の遮光部材に代えて光学キャップを使用した構成に特徴がある。そこで、以下、実施例１のＬＥＤ光源装置１と共通する構成には同じ符号を付し、重複説明を省略して異なる構成を詳述する。
ＬＥＤ光源装置１Ａは、ＬＥＤ群２に被せて、このＬＥＤ群２からの光を内部へ集めて混色して、外部へ放射させる光学キャップ７をハウジング３内に固定した構成となっている。この光学キャップ７は、両端が開口し所定の長さ及び太さで内部が空洞の円形筒状体からなり、合成樹脂材料或いは金属板材などで形成されている。この光学キャップ７は、図１１Ａ、図１２に示すように、内径（直径）が上記内接円Ｗの直径Ｌと同じで、その長さ（高さ）がＨとなっている。直径Ｌは、上記式２により算出される。すなわち、ＬＥＤ素子２ａの指向角零の光軸ＡＸ０と重心Ｏ間の距離ｘ１（ｒと同じ）、ＬＥＤ素子２ａと重心Ｏ間の距離をｘ２、指向角度をθとして、直径Ｌは式２で算出される。
【００５７】
この光学キャップ７は内壁面が反射面で形成されている。この反射面は、内壁面に反射材を塗布或いはキャップそのものを反射部材としたもので形成されている。また、外壁面も反射面にするのが好ましい。この反射部材には、例えば、超微細発泡光反射部材があり、これを使用するのが好ましい。両端の開口部７ａ、７ｂのうち、一方の開口部７ａは、ＬＥＤ群２の周囲を囲む大きさの内径を有し、この部分がハウジング３の底板部３ａに接触・固定される。他方の開口部７ｂは、ＬＥＤ群２からの光を放射させる光照射開口部となっている。符号７ｃは、側壁部を表している。光学キャップ７は、一方の開口部７ａに取付け片、例えば、この開口部の開口縁を所定の長さ外方へ延設した片を設けるのが好ましい。この取付け片を設けることにより、ハウジング３への固定が容易になる。なお、ＬＥＤ光源装置を大型化しようとすると、複数個の光学キャップが必要となるので、このような場合、複数個の光学キャップを所定単位で一体形成したものを使用するのが好ましい。
【００５８】
この光学キャップ７は、光照射開口部７ｂを所定の光反射率及び光透過率を有し、光を拡散させる拡散カバー８で覆うのが好ましい。開口部７ｂを拡散カバー８で覆うと、ＬＥＤ群２からの光がキャップ内壁及び拡散カバー８の反射面で多重反射されて混色効率が格段にアップし、また、図２の領域ＷＳに相当する領域での課題を解消できる。しかしがら、拡散カバーに反射率の高いものを使用すると、キャップ内に光が封じ込まれて外部への放射量が少なくなり光損出が発生するので、光透過率が高く光反射率が低くしたものを用いる。
【００５９】
光学キャップ７をハウジング３内に設置すると、３個のＬＥＤ素子２ａ〜２ｃからの照射光が光学キャップ内で効率よく混合されて、開口部７ｂから外へ放射させることができる。すなわち、３個のＬＥＤ素子２ａ〜２ｃに同じ発光色のものを使用したときは、これらのＬＥＤ素子に特性上のバラツキが存在しても効率よく混成して平均した光を放射でき、また、３個のＬＥＤ素子２ａ〜２ｃに異なる発光色のものを使用したときは、効率よく混色させることができる。また、複数個のＬＥＤ素子が所定の距離をあけて配設されて、これらが光学キャップで覆われているので、照度アップとなるとともに、開口部７ｂからの光源面積が拡大される。すなわち、ＬＥＤ素子を１個にした光源装置、例えば、上記特許文献１の点光源と比べると、点光源からの光源面積が拡大されたものとなる。
【００６０】
このＬＥＤ光源装置１Ａは、光学キャップ７に両端の開口部を同じ大きさした筒状体を使用したが、この形状を変更してもよい。
以下、図１３、図１４を参照して、光学キャップの変形例を説明する。なお、図１３は光学キャップの変形例を示し、図１３Ａはその光学キャップの斜視図、図１３Ｂは図１３Ａの縦断面図、図１４は他の変形例の斜視図である。
【００６１】
図１３の光学キャップ７Ａは、底部の開口部７ａから上方へ向かって、その途中の高さＨ'から側壁部７ｃを内側へ所定角度（例えば４５°）折曲して、その直径を徐々に絞り込んで、上方の光照射開口部７ｂの大きさを底部の開口部７ａより小さくした筒状体で形成されている。材料などは、光学キャップ７と同じになっている。この光学キャップ７Ａによれば、絞り込まれて形成された傾斜面７ｃ'が内径方向へ向いているので、この傾斜した反射面を利用して、キャップ内部で各ＬＥＤ素子２ａ〜２ｃからの光をより効率よく混色（混合）させることができる。また、図１４Ａの光学キャップ７Ｂは、頂部に同様の開口部７ｂを設けたものであり、さらに、図１４Ｃの光学キャップ７Ｃは、光学キャップ７の開口部７ｂの周縁を鋸歯状にして、内径方向へ所定角度傾斜させたものである。この鋸歯状は、開口部縁の簡単な加工によって作成できる。これらの光学キャップ７Ｂ、７Ｃによっても、光学キャップ７Ａと略同様の作用効果を奏することができる。
【００６２】
この実施例のＬＥＤ光源装置１Ａは、光学キャップを円形筒状体のものを使用したが、この形状に限定されるものでなく、非円形状のもの、例えば直方体形状にして筒状体を使用してもよい。
【００６３】
図１５を参照して、光学キャップのさらに他の変形例を説明する。なお、図１５は光学キャップのさらに他の変形例を示し、図１５Ａは直方体形状の光学キャップの斜視図、図１５Ｂは図１５Ａの光学キャップの一部を変更したものの斜視図である。
【００６４】
光学キャップ７Ｄは、複数個、例えば、８個のＬＥＤ素子からなるＬＥＤ群を覆う大きさに形成した枠状の筒状体で形成したものであり、また、光学キャップ７Ｅは光学キャップ７Ｄの光照射開口部を縮小したものである。これらの光学キャップ７Ｄ、７Ｅは、各ＬＥＤ素子からの発光光を全て混合する領域、すなわち、上記Ｗの領域を区画することができないので、発光波長の同じものを用いて、光源光を平均化した光源用にして用いるのが好ましい。
【実施例３】
【００６５】
図１６を参照して、本発明の実施例３に係るＬＥＤ光源装置を説明する。なお、図１６は本発明の実施例３に係るＬＥＤ光源装置の縦断面図である。
【００６６】
実施例３のＬＥＤ光源装置１Ｂは、実施例２のＬＥＤ光源装置１Ａで用いた光学キャップを使用せず、これに代えて、実施例１のＬＥＤ光源装置１のハウジング底板部にＬＥＤ群２を収容する凹み穴を設けたものである。そこで、以下、実施例１、２のＬＥＤ光源装置と共通する構成には同じ符号を付し、重複説明を省略して異なる構成を詳述する。
ＬＥＤ光源装置１Ｂは、ハウジング３Ｂの底板部３ａをＬＥＤ光源装置１の底板部より高さＨ上昇させた位置に設け、この底板部３ａの略中央部に光学キャップ７と略同じ形状の凹み穴３０を形成したものとなっている。この凹み穴３０は、底板部３ａ表面と同一面に設けられた円形の開口部３０ｂと、この開口部から深さＨ掘下げた底にＬＥＤ群２を設ける底部３０ａとで形成されている。この開口部３０ｂは、光学キャップ７の光照射開口部７ｂと同じ機能の光照射開口部となっている。この光照射開口部３０ｂ（７ｂ）及び底部の直径はＬとなっている。底板部３ａには、ＬＥＤ群２を構成するそれぞれのＬＥＤ素子の発光部を露出させる貫通孔が形成されている。符号３０ｃは、凹み穴の内壁を表している。また、この開口部３０ｂに、拡散カバー８を装着してもよい。
【００６７】
このＬＥＤ光源装置１Ｂは、凹み穴３０の底板部背面にＬＥＤ群２を取付けて、それぞれのＬＥＤ素子の発光部を凹み穴３０の底部から露出させる。この構成において、ＬＥＤ群２が点灯されると、それぞれのＬＥＤ素子２ａ〜２ｃからの発光光が凹み穴３０内で混色（混合）されて、光照射開口部３０ｂから放射される。放射された光は、底板部の表面と光学反射板５の裏面反射面との間で多重反射されて、光学反射板５の表面から外方へ照射される。このＬＥＤ光源装置１Ｂは、凹み穴３０がＬＥＤ光源装置１Ｂの光学キャップ７と同様の機能を果たすものとなる。また、ハウジングの底板部と光学反射板との隙間がＬＥＤ光源装置１のそれより狭くなり、ハウジングの高さを背低にできる。このＬＥＤ光源装置１Ｂによれば、凹み穴が成型加工などにより簡単に作成でき、ＬＥＤ光源装置１Ａの光学キャップ７が不要となり、部品点数が少なくなり安価になる。
【００６８】
次に、図１７〜図２０を参照して、上記のＬＥＤ光源装置を用いた照明装置を説明する。
図１７の照明装置は、上記のＬＥＤ光源装置を複数個用いた照明装置の分解斜視図である。この照明装置１０は実施例１〜３のＬＥＤ光源装置を複数個用いたものに共通したものとなっている。すなわち、この照明装置１０は、実施例１〜３のＬＥＤ光源装置のいずれかの光源装置複数個をマトリクス状（直交格子状）に配設して、これらＬＥＤ光源装置の光学反射板の上方に所定距離をあけて拡散板１１を配設した構成となっている。複数個のＬＥＤ光源装置１１１〜１３３は、行方向に３個及び列方向にそれぞれ３個が併設配設されている。なお、符号のＬＥＤ光源装置１１１は、１行１列目の装置、また、ＬＥＤ光源装置１３３は３行３列目の装置を表している。複数個のＬＥＤ光源装置１１１〜１３３は、隣接して併設されるので、ハウジングの底板部及び最外側の側板部並びに光学反射板及び遮光部材を共通にして、内部の側板部が省かれている。すなわち、ハウジングは底板部の面積を広げ、この拡大された底板部の周囲から側板部が立設されている。この照明装置に使用するハウジングをケースということがある。
この照明装置１０は、それぞれ実施例１〜３のＬＥＤ光源装置で構成されるので、それぞれのＬＥＤ光源装置の利点をもった大面積で均一な面照明光を得ることができる。
【００６９】
まず、図１８を参照して、実施例１のＬＥＤ光源装置複数個用いた照明装置を説明する。なお、図１８は図１７の照明装置をＸＶＩＩＩ―ＸＶＩＩＩ線で切断した断面図である。
照明装置１０Ａは、実施例１のＬＥＤ光源装置複数個をマトリクス状（直交格子状）に配設して、これらのＬＥＤ光源装置の光学反射板の上方に、所定距離をあけて拡散板１１を配設した構成となっている。複数個のＬＥＤ光源装置は、隣接して併設されるので、ハウジングの底板部及び最外側の側板部並びに光学反射板及び遮光部材を共通にして、内部の側板部が省かれている。すなわち、ハウジングは底板部の面積を広げ、この拡大された底板部の周囲から側板部が立設されている。
【００７０】
図１９の照明装置１０Ｂは、実施例２のＬＥＤ光源装置を複数個配設して構成したものである。複数個のＬＥＤ光源装置を隣接して併設されるので、ハウジングの底板部及び最外側の側板部を共通にし、隣接するＬＥＤ光源装置の側板部を、共通の１枚である仕切り板３ｂ１としている。
【００７１】
図２０の照明装置１０Ｃは、実施例３のＬＥＤ光源装置を複数個隣接併設して構成したものである。図２０では複数個のＬＥＤ光源装置をそのまま隣接併設しているが、図１９と同様に、ハウジングの底板部及び最外側の側板部を共通にし、隣接するＬＥＤ光源装置の側板部を共通の１枚としてもよい。
これらの照明装置１０Ａ〜１０Ｃによっても、照明装置１０と同じ作用効果を奏することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１、１Ａ〜１Ｂ    ＬＥＤ光源装置  
２                ＬＥＤ群
２ａ〜２ｃ        ＬＥＤ素子
３                ハウジング
３ａ              底板部
３ｂ〜３ｅ        側板部
３ｆ              開口部
３０              凹み穴
４                遮光部材
４ｃ              光照射開口部
５                光学反射板
５Ａ              中央反射部
５Ｂ              外方反射部
５Ｂ１〜５Ｂ３      貫通孔
６                拡散板
７、７Ａ〜７Ｅ    遮光部材（光学キャップ）
７ｂ              光照射開口部
８                拡散カバー
１０、１０Ａ〜１０Ｃ    照明装置
１１              拡散板
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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