(57)【要約】      （修正有）【課題】配光角が小さく、かつ、光束量が多いプロジェクター用等の指向性を有するＬＥＤ光源装置を提供する。【解決手段】実装基板４１上にマトリックス状に表面実装された、同一仕様である多数個のＬＥＤチップ４６を備えたＬＥＤ光源装置２１において、ＬＥＤチップ４６と同数のマイクロリフレクター５１を有するリフレクターブロックを備え、マイクロリフレクター５１が、ＬＥＤチップ４６が載置される底部と、当該底部よりも大径の上部開口とを有し、前記底部は平面視で四角形または角丸四角形であるＬＥＤ光源装置２１。【選択図】図２
2019050326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装基板上にマトリックス状に表面実装された、同一仕様である多数個のＬＥＤチップを備えたＬＥＤ光源装置において、
前記ＬＥＤチップと同数のマイクロリフレクターを有するリフレクターブロックを備え、
マイクロリフレクターが、ＬＥＤチップが載置される底部と、当該底部よりも大径の上部開口とを有し、
前記底部は平面視で四角形または角丸四角形であるＬＥＤ光源装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＬＥＤ光源装置であって、
前記上部開口も平面視で四角形または角丸四角形であるＬＥＤ光源装置。
【請求項３】
請求項２に記載のＬＥＤ光源装置であって、
複数のマイクロリフレクターが格子状に配置されているＬＥＤ光源装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のＬＥＤ光源装置であって、
マイクロリフレクターの内周面は９０％以上の反射率の鏡面反射面を有するＬＥＤ光源装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のＬＥＤ光源装置であって、
マイクロリフレクターの内周面で囲まれた空間には樹脂層が形成されており、
ＬＥＤチップから放射された光束のうち、目標とする配光角を超える光束が、前記樹脂層と空気との境界面に達する前に前記内周面で反射されるように、マイクロリフレクターの高さおよび前記樹脂層の高さが決定されるＬＥＤ光源装置。
【請求項６】
請求項５に記載のＬＥＤ光源装置であって、
前記樹脂層は蛍光体を含み、蛍光体はＬＥＤチップ近傍に偏在するＬＥＤ光源装置。  
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載のＬＥＤ光源装置であって、
マイクロリフレクターの内周面は、傾斜角度が異なる５以上の部位からなる多段構造を有しており、前記底部から前記上部開口に向かって前記部位の傾斜角度が小さいＬＥＤ光源装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載のＬＥＤ光源装置であって、
マイクロリフレクターの内周面は、曲面構造を有しており、前記底部から前記上部開口に向かって傾斜角度が小さいＬＥＤ光源装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載のＬＥＤ光源装置であって、
マイクロリフレクターの内周面の傾斜角度は、ＬＥＤチップの近端部からの放射角度と、ＬＥＤチップの遠端部からの放射角度とに基づいて決定されるＬＥＤ光源装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載のＬＥＤ光源装置であって、
マイクロリフレクターの内周面は、少なくとも表面がアルミニウムまたは銀で構成されており、鏡面反射処理が施されているＬＥＤ光源装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載のＬＥＤ光源装置に用いられるリフレクターブロック。
【請求項１２】
赤色光用ＬＥＤ光源装置と、前記赤色光用ＬＥＤ光源装置から放射される光を変調する赤色光用透過型液晶パネルと、
緑色光用ＬＥＤ光源装置と、前記緑色光用ＬＥＤ光源装置から放射される光を変調する緑色光用透過型液晶パネルと、
青色光用ＬＥＤ光源装置と、前記赤色光用ＬＥＤ光源装置から放射される光を変調する赤色光用透過型液晶パネルと、
赤色光、緑色光および青色光を合成するダイクロイックプリズムと、ダイクロイックプリズムからの合成光を投写する投写光学系と、を備えたプロジェクターにおいて、前記赤色光用ＬＥＤ光源装置、前記緑色光用ＬＥＤ光源装置および前記青色光用ＬＥＤ光源装置が、請求項１〜１０のいずれかに記載のＬＥＤ光源装置により構成されるプロジェクター。
【請求項１３】
請求項１〜１０のいずれかに記載のＬＥＤ光源装置であって、
多数個のＬＥＤチップが、紫外光または赤外光を発光するＬＥＤ光源装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載のＬＥＤ光源装置を複数個連設してなる光源を有するＵＶインク硬化用装置。
【請求項１５】
請求項１３に記載のＬＥＤ光源装置を複数個連設してなる光源を有するＵＶ殺菌用装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクター用等の指向性を有するＬＥＤ光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＥＤチップと同数のマイクロリフレクターを有し、該マイクロリフレクターの内周面が反射面として機能するＬＥＤ光源装置が知られている（たとえば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１６／１９９８０４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術では、マイクロリフレクターの底部および上部開口が平面視で円形状となっており、ＬＥＤチップから放射され、リフレクターの内周面で反射された光束を、目標とする配光角に変換するために十分な内周面の傾斜角度を確保できない場合があった。
【０００５】
本発明は、配光角が小さく、かつ、光束量の多いプロジェクター用等の指向性を有するＬＥＤ光源装置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】
【０００６】
本発明に係るＬＥＤ光源装置は、実装基板上にマトリックス状に表面実装された、同一仕様である多数個のＬＥＤチップを備えたＬＥＤ光源装置において、前記ＬＥＤチップと同数のマイクロリフレクターを有するリフレクターブロックを備え、前記マイクロリフレクターが、ＬＥＤチップが載置される底部開口と、当該底部開口よりも大径の上部開口とを有し、前記底部は平面視で四角形または角丸四角形である。
【０００７】
上記ＬＥＤ光源装置において、前記上部開口も平面視で四角形または角丸四角形であるように構成することができる。
【０００８】
上記ＬＥＤ光源装置において、複数のマイクロリフレクターが格子状に配置されているように構成することができる。
【０００９】
上記ＬＥＤ光源装置において、前記マイクロリフレクターの内周面は９０％以上の反射率の鏡面反射面を有するように構成することができる。
【００１０】
上記ＬＥＤ光源装置において、マイクロリフレクターの内周面で囲まれた空間には樹脂層が形成されており、ＬＥＤチップから放射された光束のうち、目標とする配光角を超える光束が、前記樹脂層と空気との境界面に達する前に前記内周面で反射されるように、マイクロリフレクターの高さおよび前記樹脂層の高さが決定されているように構成することができる。
【００１１】
上記ＬＥＤ光源装置において、前記樹脂は蛍光体を含み、蛍光体はＬＥＤチップ近傍に偏在するように構成することができる。
【００１２】
上記ＬＥＤ光源装置において、マイクロリフレクターの内周面は、傾斜角度が異なる５以上の部位からなる多段構造を有しており、前記底部から前記上部開口に向かって前記部位の傾斜角度が小さくなるように構成することができる。
【００１３】
上記ＬＥＤ光源装置において、マイクロリフレクターの内周面は、曲面構造を有しており、前記底部から前記上部開口に向かって傾斜角度が小さくなるように構成することができる。
【００１４】
上記ＬＥＤ光源装置において、マイクロリフレクターの内周面の傾斜角度は、ＬＥＤチップの近端部からの放射角度と、ＬＥＤチップの遠端部からの放射角度とに基づいて決定されるように構成することができる。
【００１５】
上記ＬＥＤ光源装置において、マイクロリフレクターの内周面は、少なくとも表面がアルミニウムまたは銀で構成されており、鏡面反射処理が施されているように構成することができる。
【００１６】
本発明に係るリフレクターブロックは、上記ＬＥＤ光源装置に用いられる。
【００１７】
本発明に係るプロジェクターは、赤色光用ＬＥＤ光源装置と、前記赤色光用ＬＥＤ光源装置から放射される光を変調する赤色光用透過型液晶パネルと、緑色光用ＬＥＤ光源装置と、前記緑色光用ＬＥＤ光源装置から放射される光を変調する緑色光用透過型液晶パネルと、青色光用ＬＥＤ光源装置と、前記赤色光用ＬＥＤ光源装置から放射される光を変調する赤色光用透過型液晶パネルと、赤色光、緑色光および青色光を合成するダイクロイックプリズムと、ダイクロイックプリズムからの合成光を投写する投写光学系と、を備えたプロジェクターにおいて、前記赤色光用ＬＥＤ光源装置、前記緑色光用ＬＥＤ光源装置および前記青色光用ＬＥＤ光源装置が、上記ＬＥＤ光源装置により構成される。
【００１８】
上記ＬＥＤ光源装置において、前記多数個のＬＥＤチップが、紫外光または赤外光を発光するように構成することができる。
【００１９】
本発明に係るＵＶインク硬化用装置は、上記ＬＥＤ光源装置を複数個連設してなる光源を有するように構成することができる。
【００２０】
本発明に係るＵＶ殺菌用装置は、上記ＬＥＤ光源装置を複数個連設してなる光源を有する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、配光角が小さく、かつ、光束量が多いプロジェクター用等の指向性を有するＬＥＤ光源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１実施形態に係るプロジェクターの構成図である。
【図２】第１実施形態に係るＬＥＤ光源装置の構成側面図である。
【図３】（ａ）第１実施形態に係るリフレクターブロックの平面図と、（ｂ）マイクロリフレクターの模式図と、（ｃ）リフレクターブロックの斜視図である。
【図４】本実施形態に係るマイクロリフレクターの平面図である。
【図５】本実施形態に係るマイクロリフレクターの断面図である。
【図６】マイクロリフレクターの内周面の傾斜角度の求め方を説明するための図である。
【図７】マイクロリフレクターと液晶ライトバルブの大小関係を示す模式図である。
【図８】マイクロリフレクターの有無、および、マイクロリフレクターの構造に関するシミュレーション結果である。
【図９】樹脂の有無に関するシミュレーション結果である。
【図１０Ａ】マイクロリフレクターの高さに関するシミュレーション結果である。
【図１０Ｂ】マイクロリフレクターの高さに関するシミュレーション結果である。
【図１１】マイクロリフレクターの底部および上部開口の形状に関するシミュレーション結果である。
【図１２】マイクロリフレクターＥ１〜Ｅ９の各高さ位置における傾斜角度の例である。
【図１３】図１２に示すＥ１〜Ｅ６の光束量および光度分布などを示すシミュレーション結果である。
【図１４】図１２に示すＥ７〜Ｅ９の光束量および光度分布などを示すシミュレーション結果である。
【図１５】図１２に示すＥ１〜Ｅ９における、光度と光の放射角との関係を示すシミュレーション結果である。
【図１６】図１２に示すＥ１〜Ｅ９におけるピーク光度を示すシミュレーション結果である。
【図１７】第２実施形態に係るＬＥＤ光源装置の構成側面図である。
【図１８】（ａ）他の実施形態に係るリフレクターブロックの平面図と、（ｂ）リフレクターブロックの斜視図である。
【図１９】マイクロリフレクターの内周面の多段構造を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態を説明する。
【００２４】
《第１実施形態》
図１は、第１実施形態に係るプロジェクター１の構成図である。本実施形態のＬＥＤ光源装置は、３つのＬＥＤ光源装置２１と、３つのコリメーターレンズ２２と、３つの液晶ライトバルブ２３と、ダイクロイックプリズム３１と、投射光学系３２とを備えて構成される。
【００２５】
ＬＥＤ光源装置２１、コリメーターレンズ２２および液晶ライトバルブ２３は、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の光をダイクロイックプリズム３１へ放射するためのものである。ＬＥＤ光源装置２１Ｒからの赤色光（Ｒ光）は、コリメーターレンズ２２Ｒで平行化され、液晶ライトバルブ２３Ｒで光変調される。液晶ライトバルブ２３Ｒは、マトリクス状に配置された透過型の液晶パネル（ＨＴＰＳ液晶パネル）であって、Ｒ光を映像信号に応じて画素毎に変調する公知の光変調器である。ＬＥＤ光源装置２１Ｇからの緑色光（Ｇ光）およびＬＥＤ光源装置２１Ｂからの青色光（Ｂ光）も同様であり、コリメーターレンズ２２Ｇ，２２Ｂで平行化され、公知の液晶ライトバルブ２３Ｇ，２３Ｂで光変調される。
【００２６】
ダイクロイックプリズム３１は、互いに直交するように配置された２つのダイクロイック膜を有して、一方のダイクロイック膜はＲ光を反射するが、Ｒ光以外のＧ光およびＢ光を透過し、他方のダイクロイック膜はＢ光を反射するが、Ｂ光以外のＲ光およびＧ光を透過させる。投射光学系３２は、ダイクロイックプリズム３１で合成された光が入射する複数の投写レンズと、複数の投写レンズを収容する投写レンズ筐体とを備え、投射光Ｌを放射してカラー画像をスクリーンに拡大投写する。
【００２７】
図２を参照しながら、ＬＥＤ光源装置２１の構成を詳細に説明する。なお、図２はＬＥＤ光源装置２１の構造を説明するための模式図であり、本実施形態におけるＬＥＤチップ４６の配置を正確に示したものではない。ＬＥＤ光源装置２１は、実装基板４１と、実装基板４１の上面に形成された絶縁層４２と、絶縁層４２の上面に形成された配線層４３と、白色保護層４４と、ＬＥＤチップ４６と、第１の透光性樹脂層４７と、第２の透光性樹脂層４８と、リフレクターブロック５０とを備えている。
【００２８】
実装基板４１は、熱伝導性および電気特性に優れる表面が金属からなる板材であり、例えば表面が銅からなる水冷構造のヒートスプレッダ（上板、中板、下板の３種類の銅板からなる積層構造体）や銅板（例えば、０．５〜２．００ｍｍ厚）により構成される。ガラスエポキシ樹脂のような熱伝導性が低い材料は、特に放熱性の悪くなる発光中心部の光量が特に低下するドーナツ化現象が生じることとなるので採用できない。
【００２９】
実装基板４１の上には、絶縁層４２および配線層４３が形成される。絶縁層４２は、実装基板４１と配線層４３とを電気絶縁するための層であり、ガラスエポキシ樹脂を主要な成分として構成することができる。また、絶縁層４２を、シリコーン樹脂などの有機樹脂を主成分として構成することもできる。また、絶縁層４２上の必要位置に、配線層４３が形成される。配線層４３は、銅箔などの金属膜である。
【００３０】
本実施形態では、公知の銅箔付き絶縁樹脂シート（たとえば、絶縁層４２となるガラスエポキシ樹脂と、配線層４３となる銅箔とが予め積層されたシート）を、実装基板４１の上にラミネートすることで、実装基板４１上に絶縁層４２および配線層４３を積層することができる。また、配線層４３は、積層された銅箔付き絶縁樹脂シートの銅箔を、フォトエッチングすることにより不要な部分を取り除くことで、配線層４３として形成される。
【００３１】
白色保護層４４は、配線層４３を保護するとともに、反射材としての役割も奏する。白色保護層４４として、シリコーン樹脂を主成分とした白色有機樹脂を用いることができる。また、白色保護層４４として、ガラスエポキシ樹脂やポリアミド樹脂を主要な成分とし、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛、アルミナなどの白色無機顔料を含む構成とすることもできる。
【００３２】
ＬＥＤチップ４６は、例えば窒化ガリウム系（ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ）、リン化ガリウム系（ＧａＰ、ＧａＡｓＰ）、ヒ素化ガリウム系（ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＧａＩｎＰ）、酸化亜鉛系（ＺｎＯ）の中から発光色に応じて選択される表面実装型ＬＥＤベアチップである。多数個のＬＥＤチップ４６がリフレクターブロック内でｎ行×ｍ列（例えば、６直列×７並列、５直列×４並列）にマトリックス状に配置され、所謂ＣＯＢ（Chip On Board）実装される。高輝度を実現するために、ＬＥＤチップ４６は、例えば最大定格電流３００ｍＡ以上、好ましくは最大定格電流４００ｍＡ以上、さらに好ましくは最大定格電流５００ｍＡ以上のＬＥＤチップを使用する。ＬＥＤチップ４６の大きさは、３〜５ｍｍ四方以下（好ましくは１．５ｍｍ四方以下）であり、発光色単位で全て同一の仕様である。第１実施形態では１．０×１．０×０．１５ｍｍ、ランバーシアン配光特性のＬＥＤチップを使用した。また、本実施形態では、ＬＥＤチップ４６の下面にバンプ４９を接続することで、ＬＥＤ４６をフリップチップ実装している。
【００３３】
第１の透光性樹脂層４７および第２の透過性樹脂層４８は、例えば、エポキシ系やシリコーン系樹脂からなる透明の樹脂層である。第１の透光性樹脂層４７および第２の透過性樹脂層４８は、図２に示すように、リフレクターの内部に形成されており、ＬＥＤチップ４６およびリフレクターの内周面を封止している。第１の透光性樹脂層４７には、所望のＲ光、Ｇ光、Ｂ光を放射するために、赤色、緑色および／または青色の蛍光体が混入される。また、第１の透光性樹脂層４７は、図２に示すように、ＬＥＤチップ４６の上面よりも少し高い位置（たとえば、ＬＥＤチップ４６の上面から０．１〜０．５ｍｍの位置）まで形成されている。これにより、蛍光体をＬＥＤチップ４６近傍に偏在させることができ、その結果、蛍光体による発光で生じた熱を、ＬＥＤチップ４６を介して外部に放出することができる。なお、第２の透光性樹脂層４８には、蛍光体は含まれない。
【００３４】
本実施形態では、第１の透光性樹脂層４７および第２の透過性樹脂層４８は、以下のように製造される。まず、第１の透光性樹脂層４７を形成することとなる、蛍光体を含む透光性樹脂をＬＥＤチップ４６の上面を覆う高さまで充填する。そして、充填した蛍光体を透光性樹脂を固化し、第１の透光性樹脂層４７を形成する。次いで、第２の透光性樹脂層４８を形成することとなる、蛍光体を含まない透光性樹脂を充填し、第２の透光性樹脂層４８を形成する。なお、第２の透光性樹脂層４８は、図２に示すように、マイクロリフレクター５１の高さ位置まで形成する必要はなく、ＬＥＤチップ４６から放射された光束を一定の配光角の範囲とできる高さ位置まで形成される（詳細は後述する）。なお、第１の透光性樹脂層４７を、ＬＥＤチップ４６からの発光を集束させる表面が球形（側面視弓形）の凸レンズ（マイクロレンズ）として形成してもよい。この凸レンズを設けることにより、配光角を目標値以内（例えば１０〜３０度）とすることが容易に実現できる。
【００３５】
図３を参照しながら、リフレクターブロック５０の構成を詳細に説明する。リフレクターブロック５０は、２０個のマイクロリフレクター５１を備えて構成される。板状のリフレクターブロック５０は一体成形されており、本実施形態では、有機系樹脂を射出成形することにより作製されている。高精度な表面を形成することができれば、リフレクターブロック５０の製造は射出成形に限定されず、樹脂や金属を切削することにより作製してもよい。また、３Ｄプリンタにより作製してもよい。
【００３６】
２０個のマイクロリフレクター５１は、図３（ａ），（ｃ）に示すように、縦方向４．２５ｍｍピッチ、横方向４．２５ｍｍピッチで５行×４列に配置されている。また、マイクロリフレクター５１は、図３（ｂ）に示すように、底部５５と上部開口５６とを有し、底部５５から上部開口５６に向けて拡径された空間Ｓを有する。なお、空間Ｓには、蛍光体を含む透光性樹脂および蛍光体を含まない透光性樹脂が充填され、第１の透光性樹脂層４７および第２の透光性樹脂層４８が形成される。
【００３７】
また、図４は、マイクロリフレクター５１の平面図であり、図５は、マイクロリフレクター５１の断面図である。なお、図４および図５においては、底部および上部開口を平面視で円形状としたマイクロリフレクターを破線で併記している。また、図４に示すように、マイクロリフレクター５１の内周面５２は、底部５５から上部開口５６にかけて拡径となっており、高さ位置が低いほど傾斜角度が大きい曲面構造となっている。
【００３８】
具体的には、本実施形態に係るマイクロリフレクター５１では、ＬＥＤチップ４６から放射され、内周面５２に反射した反射光が目標とする配光角の範囲となるように、高さ位置ごとに傾斜角度が設定されている。特に、ＬＥＤチップ４６から放射された光束のうち、放射角度の大きい光束ほど内周面５２の低い位置で反射されるため、内周面５２の低い位置ほど傾斜角度は大きく、一方、放射角度の小さい光束ほど内周面５２の高い位置で反射されるため、内周面５２の高い位置ほど傾斜角度は小さくなっている。
【００３９】
目標とする配光角（本実施形態では、光軸を中心とした３０°以内の範囲）とするために、内周面５２の傾斜角度は、次のように決定される。ここで、図６は、内周面５２の傾斜角度の決定方法を説明するための図である。図６では、図６（Ａ）に示すように、ＬＥＤチップ４６の上面中心から放射された放射角度θＲｍの光束Ｒｍが内周面５２に反射する位置Ｐ１の傾斜角度を求める場面を例示して説明する。なお、図６に示す例においては、図６（Ａ）に示すように、ＬＥＤチップ４６近端部から放射された光束をＲｎとし、ＬＥＤチップ４６遠端部から放射された光束をＲｆとし、光束Ｒｎ，Ｒｆの放射角度をそれぞれθＲｎ，θＲｆとして説明する。また、図６（Ｂ）に示すように、内周面５２の位置Ｐ１における傾斜角度をδとし、ＬＥＤチップ４６上面に対する垂線をＰＬとして説明する。
【００４０】
光束Ｒｎについては放射角度がθＲｎのため、図６（Ｂ）に示すように、Ｐ１を頂点とする内周面５２と光束Ｒｎ（入射光）との間の角度はθＲｎ‐δとなる。また、光束Ｒｎは内周面５２において鏡面反射されるため、Ｐ１を頂点とする内周面５２と光束Ｒｎ（反射光）との間の角度もθＲｎ‐δとなる（不図示）。そして、垂線ＰＬに対する光束Ｒｎ（反射光）の角度（反射角度）は、図６（Ｂ）に示すように、Ｐ１を頂点とする内周面５２と光束Ｒｎ（反射光）との間の角度θＲｎ‐δから、内周面５２の位置Ｐ１における傾斜角度δを引いた、θＲｎ‐２δとなる。同様に、垂線ＰＬに対する光束Ｒｆ（反射光）の反射角度はθＲｆ‐２δとなる。なお、図６（Ｂ）から分かるように、垂線ＰＬに対する光束Ｒｎの反射角度θＲｎ‐２δと、垂線ＰＬに対する光束Ｒｆの反射角度θＲｆ‐２δとは正負が逆の角度となる。本実施形態では、垂線ＰＬに対する光束Ｒｎの反射角度θＲｎ‐２δと光束Ｒｆの反射角度θＲｆ‐２δとがバランスをとるように、位置Ｐ１の傾斜角度δを求める。具体的には、下記式（１）の関係となるように、下記式（１）を展開して、位置Ｐ１の傾斜角度δを下記式（２），（３）により求める。
【数１】
2019050326.tif 000003
【数２】
2019050326.tif 000004
【数３】
2019050326.tif 000005
【００４１】
なお、光束Ｒｎ，Ｒｆの放射角度θＲｎ，θＲｆは、内周面の口径に応じて変化する。すなわち、図６（Ａ）に示すマイクロリフレクター５１よりも内周面５２の口径が大きいマイクロリフレクターでは、内周面の同じ高さ位置においても、光束Ｒｎ，Ｒｆの放射角度θＲｎ，θＲｆは、図６（Ａ）に示すマイクロリフレクター５１よりも大きくなる。そのため、マイクロリフレクター５１の内周面５２の各高さ位置における口径を予め決めておくことで、内周面５２の各高さ位置における光束Ｒｎ，Ｒｆの放射角度θＲｎ，θＲｆを予め求めることができ、これにより、内周面５２の各高さ位置における傾斜角度δをリフレクターごとに予め決定することができる。
【００４２】
また、図４に示すように、本実施形態に係るマイクロリフレクター５１の底部５５は、平面視で四角形または角丸四角形の形状を有している。このように、マイクロリフレクター５１の底部５５を平面視で四角形または角丸四角形の形状とすることで、円形状とした場合と比べて、図４に示すように、マイクロリフレクター５１の配列方向（図４中、ｘ軸方向およびｙ軸方向）における内周面５２の距離ＬＡ１を、円形状とした場合の距離ＬＢ１と比べて、短くすることができ、その結果、マイクロリフレクター５１の配列方向におけるＬＥＤチップ４６から内周面５２までの距離ＬＡ２を、円形状とした場合の距離ＬＢ２と比べて、長くすることができる。これにより、図５に示すように、内周面５２の傾斜角度、特に、底部５５近傍における傾斜角度を十分に確保することができ、たとえば図５に示すように、ＬＥＤチップ４６から放射される放射角度の大きい光束Ｒであっても目標の配光角の範囲内に反射することができる。
【００４３】
たとえば、図５に示す例において、光束Ｒは、放射角度が大きいため、ＬＥＤチップ４６近傍の内周面５２において反射される。本実施形態では、マイクロリフレクター５１の底部５５および上部開口５６を平面視で四角形または角丸四角形の形状とすることで、底部５５近傍における内周面５２の傾斜角度を大きくすることができるため、反射光Ｒ１は、目標の配光角の範囲内で反射される。これに対して、マイクロリフレクター５１の底部および上部開口を平面視で円形状とした場合（図５中、破線で示す。）には、マイクロリフレクター５１の底部５５および上部開口５６を平面視で四角形または角丸四角形とした場合と比べて、底部５５近傍における内周面５２の傾斜角度を大きくすることができないため、反射光Ｒ２は、目標の配光角の範囲を超えて反射される場合があり、その結果、配光特性の優れたＬＥＤ光源装置を提供できない場合がある。
【００４４】
さらに、図４に示すように、本実施形態に係るマイクロリフレクター５１では、底部５５に加えて、上部開口５６を平面視で四角形または角丸四角形の形状としている。このように、マイクロリフレクター５１の上部開口５６も平面視で四角形または角丸四角形の形状とすることで、円形状とした場合と比べて、マイクロリフレクター５１の対角方向（図４中のｘｙ軸方向）における内周面５２の距離ＬＡ４を、円形状とした場合の距離ＬＢ２と比べて、長くすることができる。これにより、図５に示すように、内周面５２の傾斜角度を十分に確保することができ、たとえば図５に示すように、ＬＥＤチップ４６から放射される放射角度の大きい光束Ｒであっても目標の配光角の範囲内に反射することができる。
【００４５】
さらに、マイクロリフレクター５１の内周面（反射層）５２は、アルミのメッキあるいはアルミ蒸着により、または、銀の化学研磨あるいは銀蒸着により、少なくとも表面がアルミまたは銀で構成されており、さらに、光を鏡面反射する鏡面反射処理が施されている。ここで、反射面における光の反射には、鏡面反射または正反射と呼ばれる反射（以降、鏡面反射という）と、拡散反射または乱反射と呼ばれる反射（以降、拡散反射という）とがある。鏡面反射とは、反射面が比較的平らになっており、反射光が、入射光と等しい角度で反射（正反射）する反射である。このような鏡面反射を行う反射面としては、表面粗度Ｒｙが０．５μｍ以下、より好ましくは０．３μｍ以下であることが好ましい。一方、拡散反射とは、たとえば反射面に比較的粗い凹凸がある場合や反射面がざらざらしている場合などに、入射光が様々な角度で反射してしまい、入射光が拡散してしまう反射である。本実施形態における内周面５２は、９０％以上の光が鏡面反射で反射するように（鏡面反射での反射率が９０％以上となるように）、鏡面反射処理が施されている。なお、反射面を、光が反射して物が映る鏡のように仕上げた鏡面状態にした場合も、主に拡散反射が行われていることも多く、鏡のように物が映る「鏡面状態」と、本発明の「鏡面反射」が行われる状態とでは、性質が異なる場合がある。また、上記の表面粗度Ｒｙとは、ＪＩＳ  Ｂ０６０１：１９９４で規定されていた最大高さをいい、これは、ＪＩＳ  Ｂ０６０１：２０１３で規定する輪郭曲線要素の高さＺｔに相当する。
【００４６】
各マイクロリフレクター５１の底部中央には、ＬＥＤチップ４６が配置されている。図３の上下に延びる４本の直線上に並ぶ５個のマイクロリフレクター５１に配置されるＬＥＤチップ４６が直列に接続されており、直列に接続された５個のＬＥＤチップ群は並列に接続されている（５直列×４並列）。マトリックス状に配置された２０個のＬＥＤチップ４６がなす配光角度は３０度以下であることが好ましく、更に好ましくは５〜２０度または１０〜１５度とする。なお、図３では、マイクロリフレクター５１を２０個設ける態様を例示しているが、マイクロリフレクター５１の個数はこれに限定されず、例えば、８個〜１００個（好ましくは１２個〜１００個、より好ましくは１６個〜５０個でもよい。
【００４７】
リフレクターブロック５０は、図７に示すように、液晶ライトバルブ２３よりも一回り大きい照射面を構成する大きさとすることが好ましい。別の観点からは、照射面の外縁を構成する各マイクロリフレクター５１に液晶ライトバルブ２３が完全に囲繞される（最も外側に位置する各マイクロリフレクター５１に液晶ライトバルブ２３が重ならない）ように照射面を構成することが好ましい。このような構成とすることにより、高出力且つ均一性に優れた照射光をダイクロイックプリズム３１に入射することができるからである。また、本実施形態に係るリフレクターブロック５０では、マイクロリフレクター５１の上部開口５６が平面視で四角形または角丸四角形の形状となっているため、複数のマイクロリフレクター５１をコンパクトに配置することができ、この点からも、高出力且つ均一性に優れた照射光をダイクロイックプリズム３１に入射することができる。
【００４８】
以上に説明したＬＥＤ光源装置２１は、同一仕様のものが三つ設けられ、赤色光（Ｒ光）、緑色光（Ｇ光）および青色光（Ｂ光）を発光するための光源として利用される。なお、図１に示すプロジェクター１では、コリメーターレンズ２２を備える構成を例示したが、コリメーターレンズ２２を備えない構成とすることもできる。本実施形態では、ＬＥＤ光源装置２１がリフレクターブロック５０を有し、高い配光性特性を有するため、コリメーターレンズ２２を備えなくとも、プロジェクター１に必要な光束を液晶ライトバルブ２３に放射することができるためである。
【００４９】
＜シミュレーション＞
以下に、好適な配光角および光束量を得るために、Ａ．マイクロリフレクターの有無およびマイクロリフレクターの内周面の構造（直線構造か曲線構造か、鏡面反射か拡散反射か）、Ｂ．樹脂の有無、Ｃ．マイクロリフレクターの高さ、Ｄ．マイクロリフレクターの底部および上部開口の形状（平面視で角丸四角形か円形か）、Ｅ．マイクロリフレクターの高さ位置ごとの内周面の傾斜角度について、それぞれシミュレーションを行った。なお、以下においては、マイクロリフレクターは底部の直径が１．２１ｍｍであり、ＬＥＤチップは、発光強度が３ルーメン（ｌｍ）、径１ｍｍ、高さ０．１７ｍｍの円形チップであり、透光性樹脂層には蛍光体を含まず、透光性樹脂層の上には半球状レンズを有しない条件でシミュレーションを行った。
【００５０】
＜Ａ．マイクロリフレクターの有無およびマイクロリフレクターの内周面の構造＞
図８は、マイクロリフレクターの有無およびマイクロリフレクターの内周面の構造（直線構造か曲面構造か、鏡面反射か拡散反射か）に関するシミュレーション結果を示す図である。図８に示す例では、Ａ１〜Ａ６で示す６つのＬＥＤ光源装置について、光束量および配光特性についてシミュレーションを行った。具体的には、Ａ１は、ＬＥＤチップを厚さ０．４ｍｍ、屈折率１．５、および透過率１００％の透光性樹脂で封止したＬＥＤ光源装置である。Ａ２は、ＬＥＤチップの上に直径４ｍｍ、屈折率１．５、透過率９７％の透光性樹脂の半球状レンズを封じたＬＥＤ光源装置である。Ａ３は、樹脂で作製したマイクロリフレクターを有し、当該マイクロリフレクターは拡散反射（鏡面反射が１０％）を行い、マイクロリフレクターの内周面は傾斜角度が６０°のみの直線構造となっており、内周面で囲まれた空間にはマイクロリフレクターの高さまで透光性樹脂層が形成されており、底部が直径２ｍｍ、マイクロリフレクターの高さが１ｍｍ、上部開口が直径３．１５ｍｍのＬＥＤ光源装置である。Ａ４は、内周面がアルミニウムで構成されたマイクロリフレクターを有し、当該マイクロリフレクターの内周面は鏡面反射（鏡面反射が９０％）を行い、マイクロリフレクターの内周面は傾斜角度が６０°のみの直線構造となっており、内周面で囲まれた空間にはマイクロリフレクターの高さまで透光性樹脂層が形成されており、底部が直径２ｍｍ、マイクロリフレクターの高さが１ｍｍ、上部開口が直径３．１５ｍｍのＬＥＤ光源装置である。Ａ５は、マイクロリフレクターの内周面が、曲面構造であり、かつ、上部開口に近いほど傾斜角度が小さくなっており、当該複数の内周面はアルミニウムで構成され鏡面反射（鏡面反射が９０％）を行い、内周面で囲まれた空間にはマイクロリフレクターの高さまで透光性樹脂層が形成されており、底部が直径１．５ｍｍ、マイクロリフレクターの高さが４ｍｍ、上部開口が直径３．２４ｍｍのＬＥＤ光源装置である。Ａ６は、マイクロリフレクターの内周面が、曲面構造であり、かつ、上部開口に近いほど傾斜角度が小さくなっており、当該複数の内周面は拡散反射（鏡面反射が１０％）を行い、内周面で囲まれた空間にはマイクロリフレクターの高さまで透光性樹脂層が形成されており、底部が直径１．５ｍｍ、マイクロリフレクターの高さが４ｍｍ、上部開口が直径３．２４ｍｍのＬＥＤ光源装置である。なお、Ａ１〜Ａ５の配光特性のグラフは縦軸（光度）の目盛が０．２ｃｄごととなっており、Ａ６の配光特性のグラフは縦軸（光度）の目盛が０．０５ｃｄごととなっている。
【００５１】
当該シミュレーションの結果、マイクロリフレクターを有するＬＥＤ光源装置（Ａ３〜Ａ６）では、マイクロリフレクターを有しないＬＥＤ光源装置（Ａ１，Ａ２）と比べて、配光角が小さくなることが分かる。また、マイクロリフレクターを設けた場合でも、マイクロリフレクターの内周面が鏡面反射（鏡面反射が９０％）を行う場合（Ａ４，Ａ５）には、拡散反射（鏡面反射が１０％）を行う場合（Ａ３、Ａ６）と比べて、配光角が小さく、かつ、光束量が多くなることが分かる。さらに、マイクロリフレクターを有し、かつ、マイクロリフレクターの内周面が鏡面反射を行う場合でも、内周面が曲面構造であり、かつ、上部開口に近いほど内周面の傾斜角度が小さい場合（Ａ５）には、内周面が傾斜角度６０°のみの直線構造の場合（Ａ４）と比べて、配光角が小さく、かつ、光束量が多くなることが分かる。
【００５２】
以上のように、ＬＥＤ光源装置は、図８に示すＡ５のように、（１）マイクロリフレクターを有し、（２）マイクロリフレクターの内周面が鏡面反射を行い、並びに、（３）マイクロリフレクターの内周面が、曲面構造であり、かつ、上部開口に近いほど内周面の傾斜角度を小さくすることで、光束量を多くし、かつ、配光角の小さくすることができる。
【００５３】
＜Ｂ．樹脂の有無＞
図９は、樹脂の有無に関する、マイクロリフレクターのシミュレーション結果である。図９に示す例では、マイクロリフレクターの内周面で囲まれた空間に透光性樹脂層が形成されていないＬＥＤ光源装置をＢ１とし、マイクロリフレクターの内周面で囲まれた空間にリフレクターの高さまで透光性樹脂層が形成されているＬＥＤ光源装置をＢ２として、マイクロリフレクターの中心線を０°とした場合の、光束の放射角ごとの光度を、シミュレーションした結果を示す。また、下記表１は、Ｂ１とＢ２における光束量とピーク光度を示す表である。なお、Ｂ２は、図８のＡ５と同様に、リフレクターの内周面が鏡面反射を行い、当該内周面が曲面構造であり、かつ、上部開口に近いほど内周面の傾斜角度が小さくなっており、Ｂ１は、透光性樹脂層が形成されていないこと以外は、Ｂ２と同様に構成されている。
【表１】
2019050326.tif 000006
【００５４】
図９および表１に示すように、マイクロリフレクターの内周面で囲まれた空間に透光性樹脂層が形成されている場合（Ｂ２）には、マイクロリフレクターの内周面で囲まれた空間に透光性樹脂層が形成されていない場合（Ｂ１）と比べて、ピーク光度は高く、かつ、光束量は多くなる。
【００５５】
以上のように、マイクロリフレクターの内周面で囲まれた空間に透光性樹脂層が形成されている場合には、ピーク光度を高く、かつ、光束量を多くすることができる。ここで、屈折率の異なる材料の境界面ではスネルの法則に従って光が屈折する。また、屈折率が大きい材料Ａから屈折率の小さい材料Ｂに光が入射する場合には、入射角の大きい光束（入射角が臨界角以上の光束）は全反射されて材料Ａの中に戻り、入射角の小さい光束（入射角が臨界角未満の光束）はスネルの法則に従い屈折した後、他方の材料Ｂへと放出される。光束が全反射する入射角の限界である臨界角は、材料Ａの屈折率と材料Ｂの屈折率との差が小さいほど、大きくなる。ＬＥＤチップ、透光性樹脂層、および空気の屈折率は、ＬＥＤチップ＞透光性樹脂＞空気の関係が成り立つため、ＬＥＤチップと透光性樹脂層との境界面における臨界角は、ＬＥＤチップと空気との境界面における臨界角よりも大きくなる。そのため、ＬＥＤチップと透光性樹脂層との境界面においては、ＬＥＤチップと空気との境界面よりも多くの光が放出されることとなり、これにより、当該シミュレーションにおいて、透光性樹脂層を形成したことで、ピーク光度が高く、かつ、光束量が多くなったと考えられる。なお、図８のＡ１に示すように、透光性樹脂層だけを有し、マイクロリフレクターを有しない場合には、ＬＥＤチップから放出された光束は、様々な放射角を有するため、透光性樹脂層と空気との境界面において多くの光束が全反射され、光束量は少なくなる。これに対して、マイクロリフレクターを有する場合には、透光性樹脂層と空気との境界面に到達する前に、多くの光束がマイクロリフレクターの内周面で反射されて、臨界角未満に角度変換されるため、透光性樹脂層から空気へと放出され、ピーク光度を高く、かつ、光束量を多くすることができる。
【００５６】
＜Ｃ．マイクロリフレクターの高さ＞
図１０Ａ、図１０Ｂは、マイクロリフレクターの高さを変えた場合のシミュレーション結果を示す図である。なお、図１０Ａの高さ１．０ｍｍ〜２．９ｍｍの配光特性のグラフでは縦軸（光度）の目盛が０．２ｃｄごととなっており最大目盛は１．２ｃｄとなっている。一方、図１０Ｂの高さ４．０ｍｍ〜１０．０ｍｍの配光特性のグラフでは縦軸（光度）の目盛が０．５ｃｄごととなっており最大目盛は３．０ｃｄとなっている。また、当該シミュレーションに用いたＬＥＤ光源装置は、高さがそれぞれ異なること以外は、図８のＡ５と同様に、リフレクターの内周面が鏡面反射を行い、当該内周面が曲面構造であり、かつ、上部開口に近いほど内周面の傾斜角度が小さくなっているものである。
【００５７】
図１０Ａの光線図から分かるように、マイクロリフレクターの高さが２ｍｍ未満の場合には、全体の光束量は小さくなる傾向にあることが分かった。これは、マイクロリフレクターの高さが２ｍｍ未満の場合には、内周面で反射されずに透光性樹脂層と空気との境界面まで到達する光束が多く、このような光束では放射角度が臨界角以上となる場合があり、その場合、透光性樹脂層と空気との境界面において全反射されるためである。一方、マイクロリフレクターの高さを２ｍｍ以上とすることで、光束量は多くなる傾向にあることが分かる。特に、マイクロリフレクターの高さを高くすることで、３０°以内の配光角における光束量が多くなることが分かる。マイクロリフレクターの高さを高くすることで、目標とする配光角を超えた光束の大部分は、内周面で角度変換されて、目標とする配光角の範囲内となるためである。
【００５８】
以上のように、本実施形態に係るマイクロリフレクター５１では、底部から上部開口までのマイクロリフレクターの高さを２ｍｍ以上とすることで、配光角を小さくすることができ、３０°以内の配光角の範囲の光束量を多くすることができる。
【００５９】
＜Ｄ．マイクロリフレクターの底部および上部開口の形状＞
図１１は、マイクロリフレクターの底部および上部開口の形状（平面視で角丸四角形か円形か）に関するシミュレーション結果を示す図である。図１１には、マイクロリフレクターの内周面の底部および上部開口が平面視で角丸四角形の形状を有するＬＥＤ光源装置をＤ１とし、マイクロリフレクターの内周面の底部および上部開口が平面視で円形状を有するＬＥＤ光源装置をＤ２として、マイクロリフレクターの中心線を０°とした場合の、放射角ごとの光束の光度をシミュレーションした結果を示している。なお、当該シミュレーションに用いたＬＥＤ光源装置は、図８のＡ５と同様に、マイクロリフレクターの内周面が鏡面反射を行い、当該内周面が曲面構造であり、かつ、上部開口に近いほど内周面の傾斜角度が小さくなっている。
【００６０】
図１１に示すように、マイクロリフレクターの内周面の底部および上部開口が平面視で角丸四角形の形状を有する場合（Ｄ１）には、マイクロリフレクターの内周面の底部および上部開口が平面視で円形状を有する場合（Ｄ２）と比べて、それぞれの放射角において光束量が多くなることが分かる。これは、マイクロフレクターの底部および上部開口を平面視で四角形または角丸四角形の形状とすることで、図４に示すように、マイクロリフレクターの配列方向における内周面の距離ＬＡ２を長くすることができるとともに、ＬＥＤチップから内周面までの距離ＬＡ１を短くすることができ、これにより、図５に示すように、内周面の傾斜角度を十分に確保することができ、その結果、ＬＥＤチップから放射される放射角度の大きい光束Ｒなどの光束なども、目標の配光角の範囲内に反射することができるためである。
【００６１】
＜Ｅ．マイクロリフレクターの内周面の各高さ位置における傾斜角度＞
図１２〜１６は、マイクロリフレクターの内周面の各高さ位置における傾斜角度に関するシミュレーションを説明するための図である。図１２〜１６に示す例では、マイクロリフレクターの高さを２．９ｍｍとし、上部開口の口径を直径２．４０〜４．２６ｍｍとし、底部の口径を直径１．２１ｍｍとし、内周面の各高さ位置における傾斜角度をそれぞれ変更したＥ１〜Ｅ９の９つのシミュレーションを行った。図１２は、Ｅ１〜Ｅ９の各高さ位置における傾斜角度の例を示す図であり、図１３，１４は、Ｅ１〜Ｅ９の光束量および光度分布を示す図であり、図１５はＥ１〜Ｅ６，Ｅ８，Ｅ９における光の放射角と光度との関係を示す図であり、図１６は、Ｅ１〜Ｅ６，Ｅ８，Ｅ９のピーク光度を示す図である。なお、図１３，１４において、Ｅ１〜Ｅ９の配光特性のグラフは縦軸（光度）の目盛が０．２ｃｄごととなっており最大目盛は１．２ｃｄとなっている。
【００６２】
さらに、図１２〜１６に示す例において、Ｅ１〜９は、上述した式（２），（３）を用いて、内周面の傾斜角度を決定している。ただし、それぞれマイクロリフレクターＥ１〜Ｅ９において、各高さ位置における口径が異なるため、各高さ位置における傾斜角度は異なっている。具体的には、図１２に示すように、Ｅ１は、底部からの高さ位置０．２５〜０．４ｍｍにおける傾斜角度が３４．９９°、底部からの高さ位置０．４〜０．５ｍｍにおける傾斜角度が２１．８０°、底部からの高さ位置０．５〜０．６ｍｍにおける傾斜角度が２６．５７°、底部からの高さ位置０．６〜１．０ｍｍにおける傾斜角度が１６．７０°、底部からの高さ位置１．０〜１．６ｍｍにおける傾斜角度が１２．２３°、底部からの高さ位置１．６〜２．２ｍｍにおける傾斜角度が８．５３°、底部からの高さ位置２．２〜２．９ｍｍにおける傾斜角度が４．９０°となっている。同様に、Ｅ２〜Ｅ９も、図１２に示すように、各高さ位置における傾斜角度が設定されている。
【００６３】
当該シミュレーションの結果、図１３，１４の光束（量）の欄に示すように、Ｅ１からＥ９にかけて、光束量はわずかながら上昇することが分かった。一方、図１３，１４の配光特性および光度分布の欄、並びに、図１５および図１６に示すように、Ｅ１からＥ８にかけて配光角は小さくなり、Ｅ８において配光角が最も小さくなった。特に、図１５に示すように、光束の放射角が１０°以下の場合には、Ｅ８，Ｅ６，Ｅ５，Ｅ９，Ｅ４，Ｅ３，Ｅ２，Ｅ１の順に光度が高く、これから、Ｅ８，Ｅ６，Ｅ５，Ｅ９，Ｅ４，Ｅ３，Ｅ２，Ｅ１の順に、配光角が小さい範囲において光束量が多いことが分かる。また、図１６では、光度がピークとなる角度での光度（ピーク光度）を示しており、ピーク光度は、Ｅ８で最も高くなっており、Ｅ８では光束が最も収束していること、すなわち、配光角が小さいことが分かる。なお、図１６に示す例では、Ｅ１〜Ｅ６，Ｅ８，Ｅ９に加えて、図８に示すＡ１〜Ａ５のピーク光度も示している。
【００６４】
なお、図１２〜１６のシミュレーション結果において、Ｅ９がＥ８よりも配光角が減少するのは、以下の理由によるものと考えられる。すなわち、Ｅ８に比べて、Ｅ９では、内周面の傾斜角度が大きすぎるため、光束が内周面に反射して角度変換した場合でも、反射光の反射角度が目標とする配光角の範囲を超えてしまう場合があり、全体として光束分布が広がったと考えられる。
【００６５】
図１３〜図１６の結果、上記式（２），（３）に従った内周面の各高さ位置における傾斜角度として、以下のような傾向があることが分かった。具体的には、Ｅ２〜Ｅ９に示すように、上部開口の口径を直径２．６０〜４．２６ｍｍとし、底部の口径を直径１．２１ｍｍとした場合に、０．２５〜０．４ｍｍの高さにおける内周面の傾斜角度を３５〜４９°とし、０．４〜０．５ｍｍの高さにおける内周面の傾斜角度を２２〜４５°とし、０．５〜０．６ｍｍの高さにおける内周面の傾斜角度を２７〜３８°とし、０．６〜１．０ｍｍの高さにおける内周面の傾斜角度を２０〜３５°とし、１．０〜１．６ｍｍの高さにおける内周面の傾斜角度を１５〜３０°とし、１．６〜２．２ｍｍの高さにおける内周面の傾斜角度を１１〜２５°とし、２．２〜２．５５ｍｍの高さにおける内周面の傾斜角度を８〜２０°とし、２．５５〜３ｍｍの高さにおける内周面の傾斜角度を８〜１８°とすることで、配光角を小さくすることができることが分かる。
【００６６】
より好適には、Ｅ４〜Ｅ９に示すように、上部開口の口径を直径３．０６〜４．２６ｍｍとし、底部の口径を直径１．２１ｍｍとした場合に、０．２５〜０．４ｍｍの高さにおける内周面の傾斜角度を３８〜４９°とし、０．４〜０．５ｍｍの高さにおける内周面の傾斜角度を２７〜４５°とし、０．５〜０．６ｍｍの高さにおける内周面の傾斜角度を２７〜３８°とし、０．６〜１．０ｍｍの高さにおける内周面の傾斜角度を２２〜３５°とし、１．０〜１．６ｍｍの高さにおける内周面の傾斜角度を２１〜３０°とし、１．６〜２．２ｍｍの高さにおける内周面の傾斜角度を１７〜２５°とし、２．２〜２．５５ｍｍの高さにおける内周面の傾斜角度を１３〜２０°とし、２．５５〜３ｍｍの高さにおける内周面の傾斜角度を１２〜１８°とすることで、配光角をより小さくすることができることが分かった。
【００６７】
さらに好適には、Ｅ６〜Ｅ８に示すように、上部開口の口径を直径３．４６〜３．８６ｍｍとし、底部の口径を直径１．２１ｍｍとした場合に、０．２５〜０．４ｍｍの高さにおける内周面の傾斜角度を４６〜４７°とし、０．４〜０．５ｍｍの高さにおける内周面の傾斜角度を３５〜４１°とし、０．５〜０．６ｍｍの高さにおける内周面の傾斜角度を３１〜３５°とし、０．６〜１．０ｍｍの高さにおける内周面の傾斜角度を２８〜３０°とし、１．０〜１．６ｍｍの高さにおける内周面の傾斜角度を２３〜２６°とし、１．６〜２．２ｍｍの高さにおける内周面の傾斜角度を１９〜２２°とし、２．２〜２．５５ｍｍの高さにおける内周面の傾斜角度を１５〜１８°とし、２．５５〜３ｍｍの高さにおける内周面の傾斜角度を１４．１〜１５°とすることで、配光角をさらに小さくすることができることが分かった。
【００６８】
以上のように、本実施形態に係るＬＥＤ光源装置２１では、ＬＥＤチップ４６と同数のマイクロリフレクター５１を有するリフレクターブロック５０を備え、マイクロリフレクター５１の底部５５を平面視で四角形または角丸四角形とすることで、図４に示すように、マイクロリフレクター５１の配列方向におけるＬＥＤチップ４６から内周面５２までの距離ＬＡ１を、マイクロリフレクター５１の底部５５を平面視で円形状とした場合の距離ＬＢ１と比べて短くすることができる。また、本実施形態に係るＬＥＤ光源装置２１では、マイクロリフレクター５１の上部開口５６も平面視で四角形または角丸四角形とすることで、図４に示すように、マイクロリフレクター５１の対角方向におけるＬＥＤチップ４６から内周面５２までの距離ＬＡ４を、マイクロリフレクター５１の上部開口５６を平面視で円形状とした場合の距離ＬＢ２と比べて短くすることができる。これにより、図５に示すように、内周面５２の傾斜角度を受分に確保することができ、ＬＥＤチップ４６から放射される放射角度の大きい光束Ｒも、目標の配光角の範囲内に反射することができる。その結果、ＬＥＤ光源装置２１において、配光角を小さく、かつ、光束量を多くすることができる。
【００６９】
さらに、本実施形態に係るＬＥＤ光源装置２１では、マイクロリフレクター５１の内周面５２を９０％以上の反射率の鏡面反射面とすることで、内周面５２で反射された光束を目標とする配光角の範囲とすることができるとともに、光束を外部に放射されやすくすることができ、配光角を小さく、かつ、光束量を多くすることができる。
【００７０】
また、本実施形態に係るＬＥＤ光源装置２１では、ＬＥＤチップ４６から放射された光束のうち、目標とする配光角を超える光束が、第２の透光性樹脂層４８と空気との境界面に達する前に内周面５２で反射されるように、マイクロリフレクター５１の高さおよび第２の透光性樹脂層４８の高さが決定されている。すなわち、ＬＥＤチップ４６から照射される光束は、様々な放射角度で照射されるが、本実施形態に係るＬＥＤ光源装置２１では、放射角度が目標とする配光角（光軸を中心とした３０°）を超える光束が、マイクロリフレクター５１の内周面５２で反射され、配光角内の反射角度に角度変換されてから、第２の透光性樹脂層４８と空気との境界面に達するように、マイクロリフレクター５１の高さ、および、第２の透光性樹脂層４８の高さが決定される。このように、マイクロリフレクター５１の高さ、および、第２の透光性樹脂層４８の高さを決定することで、第２の透光性樹脂層４８と空気との境界面に到達した大部分の光束を臨界角未満とすることができ、第２の透光性樹脂層４８から大気へと放出される光束量を多くすることができる。なお、このようなＬＥＤ光源装置２１とするためには、マイクロリフレクター５１の高さは２ｍｍ以上であることが好ましく、より好ましくは、シミュレーションにより決定される。なお、図８のＡ１に示すように、透光性樹脂層だけを有し、マイクロリフレクターを有しない場合には、ＬＥＤチップから放出された光束は、様々な放射角を有するため、透光性樹脂層と空気との境界面において多くの光束が全反射され、光束量は少なくなる。これに対して、マイクロリフレクターを有する場合には、透光性樹脂層と空気との境界面に到達する前に、多くの光束がマイクロリフレクターの内周面で反射されて、臨界角未満に角度変換されるため、透光性樹脂層から空気へと放出され、ピーク光度および光束量を高くすることができる。
【００７１】
加えて、本実施形態では、マイクロリフレクター５１の内周面５２を曲面構造とすることで、内周面５２のいずれの高さ位置においても、内周面５２の傾斜角度を、配光角を小さく、かつ、光束量を多くすることができる角度とすることができる。特に、本実施形態では、上記式（２），（３）で示したように、内周面５２の傾斜角度を、ＬＥＤチップ４６の近端部からの放射角度θＲｎと、ＬＥＤチップ４６の遠端部からの放射角度θＲｆとに基づいて決定することで、目標とする配光角の範囲内となるように、光を反射することができる。
【００７２】
さらに、本実施形態に係るＬＥＤ光源装置２１では、マイクロリフレクター５１の底部５５および上部開口５６を平面視で四角形または角丸四角形状とすることで、複数のマイクロリフレクター５１を格子状に配置しても、ＬＥＤ光源装置２１をコンパクトにすることができ、また千鳥配列を行う場合と比べて、端部における光のムラを防止することができる。
【００７３】
《第２実施形態》
次に、第２実施形態に係るＬＥＤ光源装置１２１を、図１７に基づいて説明する。図１７は、ワイヤーボンディングタイプであり、一方の電極端子が上面、他方の電極端子が下面にあるＬＥＤチップを備えたＬＥＤ光源装置１２１の構成断面図である。図１７に示すように、第２実施形態のＬＥＤ光源装置１２１は、ＬＥＤチップ４６の一方の端子がワイヤーボンディングにより配線層４３と接続されており、ワイヤー１４６を保護するための第２の白色保護層１４１を有する点、および第２の透光性樹脂層１４８がレンズ型の形状となっている点で、第１実施形態のＬＥＤ光源装置２１と相違する。以下では、相違点を中心に説明し、共通する構成については説明を割愛する。
【００７４】
ＬＥＤ光源装置１２１は、実装基板４１と、実装基板４１の上面にラミネート処理により積層された絶縁層４２および配線層４３と、白色保護層４４と、第２の白色保護層１４１と、ＬＥＤチップ４６と、第１の透光性樹脂層４７と、レンズ型の第２の透光性樹脂層１４８と、ダム部材１４９と、リフレクターブロック１５０とを備えている。
【００７５】
第２実施形態では、白色保護層４４の上にダム部材１４９が形成されている。ダム部材１４９は、製造時における封止樹脂の流動を防ぐとともに、その上面にリフレクターブロック１５０が配置される。なお、第２実施形態では、ダム部材１４９および第２の白色保護層１４１で囲われた空間が、第１実施形態と同様に、平面視で四角形または角丸四角形の形状を有するように構成される。また、ダム部材１４９は、樹脂や金属材料などで構成することができ、第１実施形態の内周面５２と同様に鏡面反射処理を施すことが好ましい。
【００７６】
ＬＥＤチップ４６の端子の一方は、たとえば導電性ペーストや半田などにより、一方の配線層４３と接続しており、ＬＥＤチップ４６の他方の端子はワイヤーボンディングによりワイヤー１４６で他方の配線層４３と接続している。さらに、ワイヤー１４６を保護するために、第２の白色保護層１４１が形成されている。第２の白色保護層１４１は、白色保護層４４と同様に、シリコーン樹脂を主成分とした白色有機樹脂を用いることができ、ガラスエポキシ樹脂やポリアミド樹脂を主要な成分とし、白色無機粉末（白色無機顔料）を含む構成とすることもできる。
【００７７】
図１７に示すように、ダム部材１４９および第２の白色保護層１４１の上には、リフレクターブロック１５０が配置、固定される。リフレクターブロック１５０を構成する各マイクロリフレクター１５１の内周面１５２は、ダム部材１４９および保護層１４５の側面とともに、リフレクターとして機能する。なお、第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、マイクロリフレクター１５１の底部１５５および上部開口１５６は、平面視で四角形または角丸四角形の形状を有するように構成されている。これにより、リフレクターとして機能する、ダム部材１４９および保護層１４５の側面、並びに、マイクロリフレクター１５１からなる構造体は、底部および上部開口１５６が、第１実施形態と同様に、平面視で四角形または角丸四角形の形状を有することとなる。
【００７８】
さらに、第２実施形態に係るＬＥＤ光源装置１２１では、第１実施形態と同様に、蛍光体を有する第１の透光性樹脂層１４７が形成されているとともに、レンズ型の第２の透光性樹脂層１４８を有している。ここで、図８のＡ２に示すように、第２の透光性樹脂層１４８をレンズ形状とすることで、光束量の増加を図ることができる。なお、第２の透光性樹脂層１４８を、レンズ型とせずに、第１実施形態と同様に、マイクロリフレクター５１の内周面５２を封止するように構成することができる。すなわち、第２の透光性樹脂層１４８を、ＬＥＤチップ４６から放射された光束のうち、目標とする配光角を超える光束が、第２の透光性樹脂層１４８と空気との境界面に達する前に内周面５２で反射されるように、第２の透光性樹脂層１４８を、マイクロリフレクター５１の一定の高さ位置まで形成する構成とすることができる。
【００７９】
以上に説明した第２実施形態のＬＥＤ光源装置１２１によれば、ワイヤーボンディングによりＬＥＤチップ４６を配線層４３に接続するＬＥＤ光源装置においても、第１実施形態と同様に、配光角を小さくし、かつ、光束量を多くすることができる。
【００８０】
以上、本開示にて幾つかの実施形態を単に例示として詳細に説明したが、本発明の新規な教示及び有利な効果から実質的に逸脱せずに、その実施の形態には多くの改変例が可能である。
【００８１】
たとえば、上述したＬＥＤ光源装置２１，１２１を用いて、ＵＶ硬化型インク硬化用装置やＵＶ殺菌用装置を構成することもできる。この場合、モジュール基板に、複数のＬＥＤ光源装置２１，１２１を複数個連設することで、ＵＶ硬化型インク硬化用装置やＵＶ殺菌用装置を構成することができる。また、この場合、ＬＥＤチップ４６は、紫外線を放射するＬＥＤチップを用いることとなる。具体的には、ＵＶＡ（３２０〜４００ｎｍの波長）の紫外線を放射するＬＥＤチップを備えることで、ＵＶ硬化型インク硬化用装置を構成することができる。また、ＵＶＣ（２００〜２９０ｎｍの波長）の紫外線を放射するＬＥＤチップを備えることで、ＵＶ殺菌用装置を構成することができる。なお、ＵＶＣの紫外線を放射するＬＥＤチップを用いる場合には、透光性樹脂層に代えて、ＬＥＤチップを保護するための石英ガラスなどでカバーすることが好ましい。このように、ＬＥＤ光源装置２１，１２１を用いたＵＶ硬化型インク硬化用装置やＵＶ殺菌用装置は、リフレクターブロックを有しているため、光源と受光面との距離が離れていても高い紫外線強度を維持することができ、光源から離して使用するＵＶ硬化やＵＶ殺菌の用途に適している。
【００８２】
また、上述した実施形態では、ＬＥＤ光源装置２１，１２１が、可視光を放射するＬＥＤチップ４６を備える構成を例示したが、この構成に限定されず、赤外光を放射するＬＥＤチップを備える構成としてもよい。赤外光を放射するＬＥＤ光源装置２１，１２１は、たとえば防犯カメラ装置や暗視カメラ装置に備えることができ、これらカメラ装置の光源として利用することができる。
【００８３】
また、上述した実施形態では、マイクロリフレクター５１の底部５５および上部開口５６が平面視で四角形または角丸四角形の形状となる構成を例示したが、この構成に限定されず、たとえば、図１８に示すように、底部５５は平面視で四角形または角丸四角形の形状とし、上部開口５６は平面視で円形の形状とすることもできる。この場合、図１８に示すように、マイクロリフレクター５１は、千鳥配列で配置することが好ましい。
【００８４】
加えて、上述した実施形態では、マイクロリフレクター５１の内周面５２を曲面構造とする構成を例示したが、この構成に限定されず、たとえば、マイクロリフレクター５１の内周面５２を、高さ位置に応じて傾斜角度の異なる複数の直線傾斜面から構成された多段構造とすることができる。たとえば、図１９に示す例では、内周面５２は、傾斜角度がそれぞれ異なる８つの直線傾斜面５２１〜５２８から構成されている。
【００８５】
また、上述した実施形態では、第２の透光性樹脂層４８には、蛍光体は含まない構成を例示したが、第２の透光性樹脂層４８も蛍光体を含むように構成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明のＬＥＤ光源装置は、遠くまで出力を有効に使いたい赤外線照明（例えば、赤外線カメラ用）、ＵＶ印刷／ＵＶ硬化／ＵＶ露光用光源、ヘッドランプに好適である。特に離れた対象物に、より多くの出力を与えたい赤外線照明やＵＶ硬化（紫外線硬化型シート等の効果作業等）の用途において効果が大きい（これらのモジュール構成については、第３実施形態を参照）。更に、赤外線照明で本モジュールを適用した場合は、今まで実現できなかった高出力で小型化（ハンディ）も可能となり、個人ユースのセキュリティ装置（例えば、携帯電話に簡単に取り付け、暗闇での周囲の観察チェックが可能となる）や、車載取付用としての利用も可能になる。
【符号の説明】
【００８７】
２１：ＬＥＤ光源装置
４１：実装基板
４２：絶縁層
４３：配線層
４４：白色保護層
４５：載置部
４６：ＬＥＤチップ
４７：第１の透光性樹脂層
４８：第２の透光性樹脂層
４９：バンプ
５０：リフレクターブロック
５１：マイクロリフレクター
５２：内周面
５５：底部
５６：上部開口
２２：コリメーターレンズ
２３：液晶ライトバルブ
３１：ダイクロイックプリズム
３２：投射光学系
１２１：ＬＥＤ光源装置
１４１：第２の白色保護層
１４８：第２の透光性樹脂層
１４９：ダム部材
１５０：リフレクターブロック
１５１：マイクロリフレクター
【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１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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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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