(57)【要約】【課題】光出射面の成形不良を抑制し、所望とする配光特性を得ることができる発光デバイスおよび投光照明装置を提供する。【解決手段】発光デバイス２１は、複数の発光素子２２１と、レンズ基板２３とを具備する。レンズ基板２３は、複数のレンズ部２３１を有し、透光性樹脂材料の成形体で構成される。複数のレンズ部２３１は、複数の発光素子２２１各々と対向する頂部２３１ａと、頂部２３１ａを通る軸心方向に沿った有底孔２３１ｄを有する光出射面２３１ｂと、頂部２３１ａと光出射面２３１ｂとの間に設けられ上記軸心まわりの回転体形状を有する側周面２３１ｃとをそれぞれ含む。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光素子と、
前記複数の発光素子各々と対向する頂部と、前記頂部を通る軸心方向に沿った有底孔を有する光出射面と、前記頂部と前記光出射面との間に設けられ前記軸心まわりの回転体形状を有する側周面とをそれぞれ含む複数のレンズ部を有し、透光性樹脂材料の成形体で構成されたレンズ基板と
を具備する発光デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の発光デバイスであって、
前記複数のレンズ部各々は、前記有底孔の底部に設けられ前記光出射面側に凸なる形状の凸面部をさらに有する
発光デバイス。
【請求項３】
請求項１または２に記載の発光デバイスであって、
前記複数の発光素子は、前記頂部に向かって凸なる形状の発光面をそれぞれ有し、
前記頂部は、前記発光面に対応する形状の凹面部を有する
発光デバイス。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光デバイスであって、
前記側周面は、前記軸心を中心とする回転曲線からなる曲面体形状を有する
発光デバイス。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光デバイスであって、
前記側周面は、前記頂部から前記光出射面に向かって、前記光出射面に対する傾斜角が段階的に大きくなる複数の環状の斜面部を有する
発光デバイス。
【請求項６】
請求項５に記載の発光デバイスであって、
前記光出射面は、シボ面で構成される
発光デバイス。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の発光デバイスであって、
前記レンズ基板に固定され前記複数の発光素子を支持する配線基板をさらに具備し、
前記レンズ基板は、前記配線基板に向かって突出し前記配線基板に固定される複数のボス部をさらに有する
発光デバイス。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の発光デバイスであって、
前記レンズ基板は、多角形状を有する
発光デバイス。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の発光デバイスであって、
前記複数の発光素子は、複数のＬＥＤを含む
発光デバイス。
【請求項１０】
第１の面と、第２の面とを有する筐体と、
前記第１の面に配置された複数の発光デバイスの集合体で構成された光学ユニットと、
前記第２の面に配置され前記光学ユニットへ電力を供給するように構成された端子盤と
を具備し、
前記複数の発光デバイスは、
前記第１の面内に配置された複数のＬＥＤと、
前記複数のＬＥＤ各々と対向する頂部と、前記頂部を通る軸心方向に沿った有底孔を有する光出射面と、前記頂部と前記光出射面との間に設けられ前記軸心まわりの回転体形状を有する側周面とをそれぞれ含む複数のレンズ部を有し、透光性材料の成形体で構成されたレンズ基板と
をそれぞれ有する投光照明装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の投光照明装置であって、
前記光学ユニットは、前記複数の発光デバイスによって、前記第１の面内において周方向に等分割され、
前記複数の発光デバイスは、それぞれ多角形状を有する
投光照明装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の投光照明装置であって、
前記筐体は、前記光学ユニットの中心部に設けられた貫通穴を有し、
前記複数の発光デバイスは、前記貫通孔を介して前記端子盤に接続される複数の配線ケーブルを有する
投光照明装置。
【請求項１３】
ＬＥＤチップと、
前記ＬＥＤチップと対向する頂部と、前記頂部を通る軸心方向に沿った有底孔を有する光出射面と、前記頂部と前記光出射面との間に設けられ前記軸心まわりの回転体形状を有する側周面とを含み、透光性樹脂材料で構成されたレンズ部と
を具備する発光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、投光照明用の発光デバイスおよび投光照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を光源に用いた種々の照明装置が知られている。例えば特許文献１には、複数のＬＥＤと、複数のＬＥＤに対応するように設けられた配光レンズとを備えた照明器具が開示されている。
【０００３】
上記特許文献１に記載の配光レンズは、外周壁が略円形に形成され、上端部に複数の凹部が形成されることにより複数の釣り鐘状に形成された部位を有する。上記照明器具は、これらの複数の釣り鐘状に形成された部位の頂部にＬＥＤを各々対向させることで構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−９４３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
表面に複数の３次元構造を有するレンズが配列された透光性基板を製造する場合、典型的には射出成形法が採用される。このような成形体は、厚みの不均一に起因して、レンズ部が設けられる厚肉領域の表面にヒケ等の成形不良が生じやすい。ところが当該ヒケの発生面は光出射面である場合が多いため、所望とする配光特性が得られにくくなるという問題がある。
【０００６】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、光出射面の成形不良を抑制し、所望とする配光特性を得ることができる発光デバイスおよび投光照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る発光デバイスは、複数の発光素子と、レンズ基板とを具備する。
上記レンズ基板は、複数のレンズ部を有し、透光性樹脂材料の成形体で構成される。上記複数のレンズ部は、上記複数の発光素子各々と対向する頂部と、上記頂部を通る軸心方向に沿った有底孔を有する光出射面と、上記頂部と上記光出射面との間に設けられ上記軸心まわりの回転体形状を有する側周面とをそれぞれ含む。
【０００８】
上記発光デバイスにおいて、発光素子（例えばＬＥＤ）から出射した光は、レンズ部の頂部からレンズ部の内部に進入し、側周面における全反射を経て光出射面から出射する。光出射面から出射される光の配光分布は、主に側周面の断面形状で調整され、これにより所望とする配光制御を実現する。
光出射面は、典型的には平坦面で形成される。しかし、成形不良により光出射面の平面度が低下すると、所定の配光制御を得ることが困難となる。また、面内に複数のレンズ部が配列されるレンズ基板においては、光出射面に生じた成形不良によって基板全体に反りやねじれ等が発生し、配光分布の変化を招く。
そこで上記発光デバイスにおいては、各々のレンズ部は、光出射面に有底孔を有する。これによりレンズ部と非レンズ部との厚みの差が緩和されるため、透光性樹脂材料の成形時における光出射面の成形不良が抑制される。したがって上記発光デバイスによれば、光出射面の成形不良を抑制し、所望とする配光特性を得ることが可能となる。
【０００９】
上記複数のレンズ部各々は、上記有底孔の底部に設けられ上記光出射面側に凸なる形状の凸面部をさらに有してもよい。
有底孔の底部に凸面部が設けられることで、有底孔の底部に入射する光の集光作用が得られる。これにより、正面方向の出射光量が高まるため、例えば狭角用の投光照明装置を構成することができる。
【００１０】
上記複数の発光素子が上記頂部に向かって凸なる形状の発光面をそれぞれ有する場合、上記頂部は、上記発光面に対応する形状の凹面部を有してもよい。
上記のように頂部の形状を発光素子の発光面の形状に対応させることにより、発光素子からレンズ部への光の取り込み効率が高まり、光出射面からの出射光量を高めることが可能となる。
【００１１】
上記側周面の形状は、特に限定されず、目的とする出射光の照射範囲に応じて適宜設定可能である。
例えば、上記側周面は、上記軸心を中心とする回転曲線からなる曲面体形状を有してもよい。この構成は、例えば、ビームの開きが３０°未満の狭角配光照明に適用可能である。
また、中角配光の場合には、上記側周面は、上記頂部から上記光出射面に向かって、上記光出射面に対する傾斜角が段階的に大きくなる複数の環状の斜面部を有してもよい。この構成は、例えば、ビームの開きが３０°以上６０°未満の中角配光照明に適用可能である。
さらに上記光出射面をシボ面（粗化面）で構成することにより、より広角の配光照明が実現可能である。
【００１２】
上記発光デバイスは、配線基板をさらに具備してもよい。上記配線基板は、上記レンズ基板に固定され、上記複数の発光素子を支持する。この場合、上記レンズ基板は、上記配線基板に向かって突出し上記配線基板に固定される複数のボス部をさらに有してもよい。
複数の発光素子が共通の配線基板上に支持されることで、複数の発光素子とレンズ基板上の複数のレンズ部との間の相対的位置決めを一括的に行うことができるとともに、機器への組み込み作業も容易に行うことができる。また、複数のレンズ部各々の光出射面に上記有底孔が設けられているため、レンズ基板の平面度を維持することができる。これにより複数のボス部を介してレンズ基板を配線基板上に適正に固定することができる。
【００１３】
上記レンズ基板の形状は特に限定されず、例えば、多角形状に形成される。
上記発光デバイスは、単独で用いることも可能であるが、同一構成のものを複数組合せて用いることも可能であり、レンズ基板を多角形状に形成することで、複数のレンズ基板を効率よく集積化することが可能となる。
【００１４】
本発明の一形態に係る投光照明装置は、筐体と、光学ユニットと、端子盤とを具備する。
上記筐体は、第１の面と、第２の面とを有する。
上記光学ユニットは、上記第１の面に配置された複数の発光デバイスの集合体で構成される。
上記端子盤は、上記第２の面に配置され、上記光学ユニットへ電力を供給するように構成される。
上記複数の発光デバイスは、複数のＬＥＤと、レンズ基板とをそれぞれ有する。
上記複数のＬＥＤは、上記第１の面内に配置される。上記レンズ基板は、複数のレンズ部を有し、透光性材料の成形体で構成される。上記複数のレンズ部は、上記複数のＬＥＤ各々と対向する頂部と、上記頂部を通る軸心方向に沿った有底孔を有する光出射面と、上記頂部と上記光出射面との間に設けられ上記軸心まわりの回転体形状を有する側周面とをそれぞれ含む。
【００１５】
上記投光照明装置においては、各々のレンズ部は、光出射面に有底孔を有する。これによりレンズ部と非レンズ部との厚みの差が緩和されるため、透光性樹脂材料の成形時における光出射面の成形不良が抑制される。したがって上記投光照明装置によれば、光出射面の成形不良を抑制し、所望とする配光特性を得ることが可能となる。
【００１６】
上記光学ユニットは、上記複数の発光デバイスによって、上記第１の面内において周方向に等分割され、上記複数の発光デバイスはそれぞれ多角形状を有してもよい。
これにより複数の発光デバイスを効率よく集積化することが可能となる。
【００１７】
上記筐体は、上記光学ユニットの中心部に設けられた貫通穴を有し、上記複数の発光デバイスは、上記貫通孔を介して上記端子盤に接続される複数の配線ケーブルを有してもよい。
これにより配光特性を損なうことなく、各発光デバイスと端子盤との電気的接続を実現することができる。
【００１８】
本発明の他の形態に係る発光デバイスは、ＬＥＤチップと、レンズ部とを具備する。
上記レンズ部は、上記ＬＥＤチップと対向する頂部と、上記頂部を通る軸心方向に沿った有底孔を有する光出射面と、上記頂部と上記光出射面との間に設けられ上記軸心まわりの回転体形状を有する側周面とを含み、透光性樹脂材料で構成される。
上記発光デバイスによれば、光出射面の成形不良を抑制し、所望とする配光特性を得ることが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
以上、本発明によれば、光出射面の成形不良を抑制し、所望とする配光特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る投光照明装置の全体を示す斜視図である。
【図２】上記投光照明装置の正面図である。
【図３】上記投光照明装置の側面図である。
【図４】図２におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図５】上記投光照明装置における光学ユニットの平面図である。
【図６】上記光学ユニットにおける発光デバイスの分解斜視図である。
【図７】上記発光デバイスにおけるレンズ基板を示す図であり、Ａは正面図、Ｂは一方向から見た側面図、Ｃは他の方向から見た側面図である。
【図８】上記レンズ基板におけるレンズ部を示す図であり、Ａは概略斜視図、Ｂは概略断面図、Ｃはレンズ部を透過する光線追跡図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る発光デバイスのレンズ部の構造を示す図であり、Ａは概略断面図、Ｂは光線追跡図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【００２２】
＜第１の実施形態＞
図１は本発明の一実施形態に係る投光照明装置の全体を示す斜視図、図２は上記投光照明装置の正面図、図３は上記投光照明装置の側面図、図４は、図２におけるＡ−Ａ線断面図である。各図においてＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸は相互に直交する３軸方向を示し、Ｘ軸は左右方向、Ｙ軸は前後方向、Ｚ軸は高さ方向にそれぞれ対応する。
【００２３】
［投光照明装置の全体構成］
本実施形態の投光照明装置１００は、筐体１０と、光学ユニット２０と、ヒートシンク５と、端子ボックス（端子盤）６と、ベース９とを有する。
【００２４】
筐体１０は、金属材料で構成され、主板部１１と、一対の突出片部１２とを有する。主板部１１は、正面側の第１の面１１１と、背面側の第２の面１１２とを有し、全体として多角形状（本実施形態では六角形状）に形成される。一対の突出片部１２は、主板部１１においてＸ軸方向に対向する２つの辺部の周縁から背面側に向かってそれぞれ形成される。一対の突出片部１２は、筐体１０とベース９とを相互に接続する接続部として構成される。
【００２５】
図５は、光学ユニット２０の平面図である。光学ユニット２０は、筐体１０の第１の面１１１に配置された複数の発光デバイス２１の集合体で構成される。
【００２６】
光学ユニット２０は、第１の面１１１上に環状に並べられた複数（本実施形態では６個）の発光デバイス２１によって周方向に等分割される。各々の発光デバイス２１は多角形状（本実施形態では概略三角形状）に形成され、各々が環状に配列されることで多角形状（本実施形態では概略六角形状）の光学ユニット２０を構成する。
【００２７】
複数の発光デバイス２１は、それぞれ同一の構成を有する。発光デバイス２１は、複数のＬＥＤを搭載したＬＥＤ基板２２と、複数のＬＥＤから出射した光を集光する複数のレンズ部を有するレンズ基板２３との積層構造を有する。上述のように各発光デバイス２１は多角形状に形成されているため、複数のレンズ基板２３等を効率よく集積化することが可能となる。光学ユニット２０は、筐体１０の第１の面１１１に設置された透明なカバー１によって被覆される。なお発光デバイス２１の構成の詳細については後述する。
【００２８】
ヒートシンク５は、筐体１０の第２の面１１２に配置される。ヒートシンク５は、光学ユニット２０を所定温度以下に冷却するためのもので、本実施形態ではヒートパイプ方式のヒートシンクが採用されるが、勿論これに限られない。
【００２９】
ヒートシンク５は、筐体１０の第２の面１１２に設置されたガード７によって被覆される。ガード７は、例えばパンチメタルを箱状に折り曲げて形成され、その周縁部が第２の面１１２に複数のネジを介して固定される。ガード７は、飛来物や落下物からヒートシンク５を保護する機能を有する。
【００３０】
端子ボックス６は、金属製の連結パイプ６１を介して筐体１０の第２の面１１２に設置される。端子ボックス６は、外部電源（商用電源）に接続され、光学ユニット２０を構成する複数の発光デバイス２１へ必要な電力を供給する。
【００３１】
連結パイプ６１は、ガード７の中央部を貫通し、端子ボックス６は、ガード７の外側に設置されている。これによりガード７は、筐体１０と端子ボックス６との間に挟まれた状態で、筐体１０に固定される。
【００３２】
連結パイプ６１は、筐体１０の第２の面１１２と端子ボックス６との間に接続される。筐体１０の中心部には連結パイプ６１の内部と連通する貫通孔１１３が形成されており、これら貫通孔１１３と連結パイプ６１の内部を介して、各発光デバイス２１に配線ケーブルが端子ボックス６の内部に配置された端子盤と電気的に接続されている。これにより配光特性を損なうことなく、各発光デバイス２１と端子ボックス６との電気的接続を実現することができる。
【００３３】
ベース９は、筐体１０を照明塔あるいは照明台に設置するための固定部として構成される。ベース９は、筐体１０の一対の突出片部１２に連結される一対の脚部９１を有する。各々の脚部９１は、突出片部１２に対してＸ軸まわりに回動可能に連結される。筐体１０の回動操作は、各々の脚部９１に設けられたレバー９２を用いて行われる。回動範囲は特に限定されず、本実施形態では、水平方向に対して仰角６０°および俯角８０°の範囲で調整可能に構成される。またベース９は、照明塔あるいは照明台に対してＺ軸まわりの回動調整も可能に構成される。
【００３４】
［発光デバイス］
続いて、発光デバイス２１の詳細について説明する。
【００３５】
図６は、発光デバイス２１の構成を示す分解斜視図、図７Ａはレンズ基板２３の正面図、図７Ｂはレンズ基板２３の一方向から見た側面図、図７Ｃはレンズ基板２３の他の方向から見た側面図である。
【００３６】
発光デバイス２１は、ＬＥＤ基板２２と、レンズ基板２３と、放熱シート２４とを有する。発光デバイス２１は、筐体１０の第１の面１１１上に、放熱シート２４、ＬＥＤ基板２２およびレンズ基板２３を順に積層することで構成される。
【００３７】
ＬＥＤ基板２２、レンズ基板２３および放熱シート２４は、正面方向（Ｙ軸方向）から見たときの形状がいずれも同等の大きさの略三角形状に形成されている。ＬＥＤ基板２２、レンズ基板２３および放熱シート２４は、それぞれ３つのコーナ部を有する。
【００３８】
（ＬＥＤ基板）
ＬＥＤ基板２２は、複数のＬＥＤ２２１（発光素子）と、複数のＬＥＤを支持する配線基板２２２とを有する。
【００３９】
複数のＬＥＤ２２１は、典型的には、ＬＥＤランプやＬＥＤチップで構成され、本実施形態では、光出射部がドーム状（凸状）のレンズ部で被覆されたＬＥＤチップで構成される。複数のＬＥＤ２２１は、各々の発光面を正面方向（＋Ｙ方向）に向けて配線基板２２２上に所定の間隔をあけて実装されている。
【００４０】
配線基板２２２は、金属、セラミックあるいは合成樹脂を基材とした単層あるいは多層の配線基板で構成される。配線基板２２２の各隅部および面内の所定位置には、レンズ基板２３および放熱シート２４を相互に固定するためのネジ部材が貫通する貫通孔２２３が設けられている。また配線基板２２２の１つの頂部には、各々のＬＥＤ２２１へ電力を供給するための配線ケーブルと接続されるコネクタ２２４が実装されている。
【００４１】
（レンズ基板）
レンズ基板２３は、ＬＥＤ基板２２上の複数のＬＥＤ２２１各々に対向して配置された複数のレンズ部２３１を有し、透光性樹脂材料の成形体で構成される。
【００４２】
レンズ基板２３は、ＸＺ平面に平行な略三角形状の主板部２３２と、主板部２３２の各辺縁部からＬＥＤ基板２２に向かって垂下する側壁部２３３と、側壁部２３３に連設されたＸＺ平面に平行な３つのコーナ部２３４とを有する略浅皿形状に形成される。
【００４３】
複数のレンズ部２３１は、主板部２３２の面内にＬＥＤ２２１に対応して配列され、主板部２３２からＬＥＤ基板２２に向かって突出する砲弾形状に形成される。レンズ部２３１の表面は外気（空気）と接触している。
【００４４】
図８Ａはレンズ部２３１の概略斜視図、図８Ｂはレンズ部２３１の概略断面図、図８Ｃはレンズ部２３１を透過する光線の追跡図である。
【００４５】
複数のレンズ部２３１は、頂部２３１ａと、光出射面２３１ｂと、側周面２３１ｃとをそれぞれ有する。頂部２３１ａは、複数のＬＥＤ２２１各々と対向する。光出射面２３１ｂは、主板部２３２の表面と面一に形成され、頂部２３１ａを通る軸心２３１ｙ方向に沿った有底孔２３１ｄを有する。側周面２３１ｃは、頂部２３１ａと光出射面２３１ｂとの間に設けられ、上記軸心まわりの回転体形状を有する。
【００４６】
レンズ部２３１の頂部２３１ａに対向するＬＥＤ２２１は、図８Ｃに示すように頂部２３１ａに向かって凸なる形状の発光面２２１ｐを有する。発光面２２１ｐは、例えば、ＬＥＤ２２１の発光部に形成されたレンズ面で構成される。一方、頂部２３１ａは、発光面２２１ｐに対向し発光面２２１ｐに対応する形状の凹面部Ｐ１を有する。これにより、ＬＥＤ２２１からレンズ部２３１への光の取り込み効率が高まり、光出射面２３１ｂからの出射光量を高めることが可能となる。
【００４７】
有底孔２３１ｄは、光出射面２３１ｂから頂部２３１ａに向かって所定の深さで形成された丸孔で構成される。本実施形態では、有底孔２３１ｄの底部に光出射面２３１ｂ側に凸なる形状の凸面部Ｐ２が設けられている。有底孔２３１ｄの底部に凸面部Ｐ２が設けられることで、有底孔２３１ｄの底部に入射する光の集光作用が得られる。これにより、正面方向（＋Ｙ方向）の出射光量が高まるため、例えば狭角用の投光照明装置を構成することができる。
【００４８】
側周面２３１ｃの形状は、特に限定されず、目的とする出射光の照射範囲に応じて適宜設定可能である。本実施形態では、側周面２３１ｃは、軸心２３１ｙを中心とする回転曲線からなる曲面体形状（典型的には、放物面等の二次曲面）を有する。この構成により、例えば、ビームの開きが３０°未満の狭角配光照明に適用可能となる。
【００４９】
レンズ基板２３はさらに、ＬＥＤ基板２２に固定される複数のボス部２３５を有する。ボス部２３５は、コーナ部２３４と、主板部２３２の中央部にそれぞれ設けられており、各々のボス部２３５にはＬＥＤ基板２２上の貫通孔２２３に整列するネジ挿通孔２３５ａがそれぞれ形成されている。
【００５０】
各々のボス部２３５は、レンズ部２３１の頂部２３１ａよりもＬＥＤ基板２２に向かって突出している。これにより、ＬＥＤ基板２２へのレンズ基板２３の固定時に、複数のレンズ部２３１各々の頂部２３１ａは、ＬＥＤ基板２２との間に所定の間隙を介して対向する。このときＬＥＤ２２１は、図８Ｃに示すように、発光面２２１ｐが頂部２３１ａの凹面部Ｐ１に隙間をあけて対向するように、凹面部Ｐ１に収容される。
【００５１】
コーナ部２３４にはさらに、ボス部２３５の近傍に設けられた位置決めピン２３６がそれぞれ設けられている。位置決めピン２３６は、ボス部２３５よりも大きな突出量でコーナ部２３４からＬＥＤ基板２２に向かって突出し、ＬＥＤ基板２２上の位置決め孔２２５にそれぞれ嵌合可能に構成される。
【００５２】
以上のような構成を有するレンズ基板２３は、透光性樹脂材料の射出成形体で構成される。レンズ基板２３を構成する透光性樹脂材料は特に限定されず、本実施形態ではアクリル樹脂で構成される。これにより機械的強度が高く、耐候性に優れたレンズ基板を構成することができる。
【００５３】
（放熱シート）
放熱シート２４は、所定厚みの樹脂等で構成されており、ＬＥＤ基板２２と筐体１０の第１の面１１１との間に配置される。放熱シート２４には、ＬＥＤ基板２２の貫通孔２２３およびレンズ基板２３のネジ挿通孔２３５ａに各々整列するネジ孔２４１と、ＬＥＤ基板２２の位置決め孔２２５と整列しレンズ基板２３の位置決めピン２３６が嵌合する嵌合孔２４２とがそれぞれ形成されている。放熱シート２４は、ＬＥＤ基板２２およびレンズ基板２３と積層された状態で、筐体１０の第１の面１１１に複数のネジを介して固定される。
【００５４】
［投光照明装置の動作］
以上のように構成される本実施形態の投光照明装置１００において、光学ユニット２０を構成する複数の発光デバイス２１は各々同時に点灯される。各発光デバイス２１において、ＬＥＤ基板２２上の複数のＬＥＤ２２１から出射した光は、対向するレンズ基板２３の複数のレンズ部２３１によって集光され、カバー１を透過して所定の照射領域へ照射される。
【００５５】
図８Ｃに示すように、各々のＬＥＤ２２１から出射した光は、それぞれ、レンズ部２３１の頂部２３１ａ（凹面部Ｐ１）からレンズ部２３１の内部に進入し、光出射面２３１ｂから外気へ出射する。光出射面２３１ｂからの出射光Ｌは、正面方向（＋Ｙ方向）へ向かう出射光Ｌ１と、正面方向に対してやや斜め方向に向かう出射光Ｌ２とを含む。出射光Ｌ１は、主として、側周面２３１ｃで全反射した光と、有底孔２３１ｄの底部（凸面部Ｐ２）を透過した光とを含む。一方、出射光Ｌ２は、主として、頂部２３１ａからから直線的に光出射面２３１ｂに到達した光で構成される。
【００５６】
光出射面２３１ｂから出射される光の配光分布は、主に側周面２３１ｃの断面形状で調整され、これにより所望とする配光制御を実現する。本実施形態では、出射光Ｌ２の光量よりも出射光Ｌ１の光量が多く、かつ、光出射面２３１ｂからの出射光Ｌ２の出射角（光出射面２３１ｂの法線と出射光Ｌ２とのなす角）が所定以下となるようにレンズ部２３１の形状が最適化される。これにより正面方向への出射光量を高めつつ、所定の狭角範囲に十分な光量の光を出射することが可能となる。
【００５７】
本実施形態では、ＬＥＤ基板２２の複数のＬＥＤ２２１とレンズ基板２３の複数のレンズ部２３１とが個々に対応して設けられているため、レンズ基板２３の面内において均一な光を出射することができる。また光学ユニット２０が複数の発光デバイス２１を組み合わせて構成されるため、所望の口径を有する投光照明装置を容易に構成することができる。
【００５８】
さらに本実施形態の投光照明装置１００によれば、筐体１０が多角形状に形成されているため、当該投光照明装置１００を上下左右方向に効率よく複数台配列することが可能となる。
【００５９】
本実施形態では、各レンズ部２３１の頂部２３１ａに、ＬＥＤ２２１の発光面２２１ｐに対応する形状の凹面部Ｐ１が設けられている。このため、ＬＥＤ２２１からレンズ部２３１への光の取り込み効率が高まり、光出射面２３１ｂからの出射光量を高めることが可能となる。
【００６０】
また本実施形態では、有底孔２３１ｄの底部に凸面部Ｐ２が設けられているため、有底孔２３１ｄの底部に入射する光の集光作用が得られる。これにより、正面方向の出射光量が高められるため、狭角用（例えば、ビームの開きが３０°未満）の投光照明装置として好適に用いることが可能となる。
【００６１】
さらに本実施形態においては、レンズ部２３１各々の光出射面２３１ｂに所定深さの有底孔２３１ｄが設けられているため、透光性樹脂材料の射出成形体で構成されるレンズ基板２３の光出射面２３１ｂの平面度が高まり、所定の配光制御を実現することができる。
【００６２】
すなわち、面内に複数のレンズ部が配列されるレンズ基板においては、厚みの不均一に起因して、レンズ部が設けられる厚肉領域の表面にヒケ等の成形不良が生じやすい。ところが当該ヒケの発生面は、光出射面である場合が多いため、光出射面に生じた成形不良によって基板全体に反りやねじれ等が発生し、これにより所定の配光分布が得られにくくなる。そこで本実施形態においては、各々のレンズ部２３１が、光出射面２３１ｂに有底孔２３１ｄを有する。これによりレンズ部と非レンズ部との厚みの差が緩和されるため、透光性樹脂材料の成形時における光出射面２３１ｂの成形不良が抑制される。したがって本実施形態によれば、光出射面２３１ｂの成形不良を抑制し、所望とする配光特性を得ることが可能となる。
【００６３】
また、有底孔２３１ｄが頂部２３１ａを通るレンズ部２３１の軸心に沿って形成されているため、頂部２３１ａから入射する光の集光作用を阻害することなく、光出射面２３１ｂから光を出射することができる。
【００６４】
なお、成形時における光出射面２３１ｂのヒケの発生を抑制できる限りにおいて有底孔２３１ｄの深さ、直径等は特に限定されず、レンズ部２３１の高さや直径、レンズ基板２３の大きさ、更にはレンズ部２３１に要求される配光特性等に応じて適宜設定可能である。
【００６５】
そして本実施形態の発光デバイス２１においては、複数のＬＥＤ２２１が共通の配線基板２２２上に支持される。このため、複数のＬＥＤ２２１とレンズ基板２３上の複数のレンズ部２３１との間の相対的位置決めを一括的に行うことができるとともに、筐体１０への組み込み作業も容易に行うことができる。また上述のように、複数のレンズ部２３１各々の光出射面２３１ｂに上記有底孔２３１ｄが設けられているため、レンズ基板２３の平面度を維持することができる。これにより複数のボス部２３５を介してレンズ基板２３を配線基板２２２上に適正に固定することができる。
【００６６】
以上のように本実施形態によれば、レンズ基板２３の光出射面の成形不良を抑制することができるため、所望とする配光特性を得ることが可能となる。
【００６７】
＜第２の実施形態＞
図９Ａ，Ｂはそれぞれ、本発明の第２の実施形態に係る発光デバイスのレンズ部の構造を示す概略断面図および光線追跡図である。以下、第１の実施形態と異なる構成について主に説明し、上述の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。
【００６８】
本実施形態の形態においてレンズ部３３１は、側周面３３１ｃの構成が上述の第１の実施形態におけるレンズ部２３１の構成と異なる。すなわち本実施形態に係る投光照明装置あるいは発光デバイスは、第１の実施形態よりも広い照射角範囲で光を照射可能に構成される。
【００６９】
レンズ部３３１は、頂部２３１ａと、光出射面２３１ｂと、側周面３３１ｃとをそれぞれ有する。頂部２３１ａは、ＬＥＤ２２１と対向する。光出射面２３１ｂは、頂部２３１ａを通る軸心２３１ｙ方向に沿った有底孔２３１ｄを有する。側周面３３１ｃは、頂部２３１ａと光出射面２３１ｂとの間に設けられ、上記軸心まわりの回転体形状を有する。
【００７０】
本実施形態において側周面３３１ｃは、頂部２３１ａから光出射面２３１ｂに向かって、光出射面２３１ｂに対する傾斜角が段階的に大きくなる複数の環状の斜面部３３１ｃ１，３３１ｃ２を有する。上記斜面部の数は特に限定されず、３つ以上であってもよい。
【００７１】
上記構成のレンズ部３３１においては、側周面３３１ｃが複数の斜面部３３１ｃ１，３３１ｃ２で構成されているため、頂部２３１ａ（凹面部Ｐ１）から入射したＬＥＤ２２１の出射光は、第１の実施形態と比較して広範囲に偏向されて光出射面２３１ｂから出射される。配光特性は、上記斜面部のテーパ角、範囲、数等により調整可能である。また、有底孔２３１ｄの底部に形成される凸面部Ｐ２は、必要に応じて省略可能である。
【００７２】
本実施形態によれば、例えば、ビームの開きが３０°以上６０°未満の中角配光照明に適用可能である。また、光出射面２３１ｂをシボ面（粗化面）で構成することで、光出射面２３１ｂにおける拡散効果によって更に照射角範囲を広げることができる。
【００７３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００７４】
例えば以上の実施形態では、６個の発光デバイス２１を環状に配列して六角形状の光学ユニット２０を構成したが、これに代えて、８個の発光デバイスを環状に配列して八角形状の光学ユニットを構成してもよい。また発光デバイス２１の形状は三角形状に限られず、矩形状等の他の多角形状であってもよく、配列形態も環状の場合に限られない。
【００７５】
また以上の実施形態では、個々のレンズ部の側周面を曲線あるいはテーパ面で構成したが、これらを組み合わせて構成されてもよい。
【００７６】
また、レンズ基板２３の光出射面２３１に形成される有底孔２３１ｄは、全てのレンズ部２３１に対応して設けられていなくてもよく、有底孔２３１ｄを有するレンズ部と有底孔２３１ｄを有しないレンズ部とが混在していてもよい。
【００７７】
さらに以上の実施形態では、複数のＬＥＤ２２１と、これら複数のＬＥＤ２２１に対応して配置された複数のレンズ部２３１とを有する発光デバイス２１を例に挙げて説明したが、これに代えて、単一のＬＥＤと当該ＬＥＤに対向する単一のレンズ部とを備えた発光デバイスにも、本発明は適用可能である。
【００７８】
そして以上の実施形態では、発光素子としてＬＥＤを例に挙げて説明したが、これに限られず、例えば有機ＥＬ素子や無機ＥＬ素子等の他の発光素子が用いられてもよい。
【符号の説明】
【００７９】
５…ヒートシンク
６…端子ボックス
９…ベース
１０…筐体
２０…光学ユニット
２１…発光デバイス
２２…ＬＥＤ基板
２３…レンズ基板
１００…投光照明装置
２２１…ＬＥＤ
２３１，３３１…レンズ部
２３１ａ…頂部
２３１ｂ…光出射面
２３１ｃ，３３１ｃ…側周面
２３１ｄ…有底孔
Ｐ１…凹面部
Ｐ２…凸面部
【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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