(57)【要約】【課題】眩しさが緩和された投光器を提供する。【解決手段】投光器は、半導体発光素子と、半導体発光素子からの光を投光器に透過させる光透過部材１０４と、を備える。光透過部材１０４の出射面１０４ｂには複数のフレネルステップ１５４ａ〜１５４ｇが形成され、それら複数のフレネルステップ１５４ａ〜１５４ｇのステップ幅Ｗａ〜Ｗｇは、それぞれ０．５ｍｍより大きく５０ｍｍ以下である。光透過部材１０４の焦点距離は５０〜１００ｍｍの範囲にある。【選択図】図７
2015015107.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体発光素子と、
前記半導体発光素子からの光を前方に透過させる光透過部材と、を備え、
前記光透過部材の出射面には複数のフレネルステップが形成され、当該複数のフレネルステップのステップ幅は、それぞれ０．５ｍｍより大きく５０ｍｍ以下であることを特徴とする投光器。
【請求項２】
前記フレネルステップは、そのライズ面に、前記半導体発光素子からの光を遮光する遮光部を有することを特徴とする請求項１に記載の投光器。
【請求項３】
前記光透過部材の焦点距離は５０〜１００ｍｍの範囲にあることを特徴とする請求項１または２に記載の投光器。
【請求項４】
前記光透過部材は、樹脂材料によって形成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか記載の投光器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投光器に関する。
【背景技術】
【０００２】
投光器の光源としてＬＥＤが使われている。ＬＥＤの性能は日々向上し、蛍光体との組み合わせで白色光源を実現するものも種々考案されている。近年ではスタジオ照明等の光源として、青色ＬＥＤと黄色蛍光体とを組み合わせた白色光源も考案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−８９３９４号公報
【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、ＬＥＤは指向性が高いため、投光器の光透過部材の輝度が高くなる傾向がある。このため、ＬＥＤを光源に用いた投光器は、人に不快な眩しさを与えやすい。
【０００５】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は眩しさが緩和された投光器の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の投光器は、半導体発光素子と、半導体発光素子からの光を投光器に透過させる光透過部材と、を備える。光透過部材の出射面には複数のフレネルステップが形成され、当該複数のフレネルステップのステップ幅は、それぞれ０．５ｍｍより大きく５０ｍｍ以下である。
【０００７】
この態様によると、光透過部材は、フレネルステップのステップ幅が０．５より大きく５０ｍｍ以下になるよう形成される。つまり、ステップ幅が比較的大きく形成される。これにより、フレネルステップを構成するライズ面（非レンズ面）の面積を比較的大きくすることが可能となる。
【０００８】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、眩しさが緩和された投光器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の形態に係る投光器の概略構成を示す断面図である。
【図２】青色ＬＥＤとＹＡＧ黄色蛍光体とで構成された発光モジュールの発光モデルを模式的に示した図である。
【図３】本実施の形態に係る発光モジュールの発光モデルを模式的に示した図である。
【図４】図４（ａ）は、図２に示す発光モジュールの発光スペクトルの模式図、図４（ｂ）は、図３に示す発光モジュールの発光スペクトルの模式図である。
【図５】本実施の形態の実施例に係る発光モジュールの概略構成を示す図である。
【図６】本実施の形態の実施例に係る発光モジュールの概略構成を示す図である。
【図７】本実施の形態に係る投光器に用いられる光透過部材を示す断面図である。
【図８】第２の実施の形態に係る発光モジュールの概略構成を示す図である。
【図９】第３の実施の形態に係る光透過部材を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組合せは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【００１２】
（第１の実施の形態）
（投光器）
はじめに、投光器の概略構成について説明する。図１は、第１の形態に係る投光器の概略構成を示す断面図である。
【００１３】
本実施の形態に係る投光器１００は、スポットライト等として用いられる。図１に示す投光器１００は、少なくとも１個以上の半導体発光素子を有する発光モジュール１０２と、発光モジュール１０２が出射した光を前方へ透過させる光透過部材１０４と、発光モジュール１０２が発する熱を放熱する放熱機構１０６と、発光モジュール１０２および光透過部材１０４を収容する筐体１０８と、を備える。投光器１００をテレビスタジオ等でスポットライトとして用いる場合は、出射光束が、５０００〜３００００ルーメンの発光モジュール１０２によって３０００ルーメン以上の照射光を実現できる。
【００１４】
（筐体）
筐体１０８は、断面が多角形または円形の筒状の部材であり、熱伝導性が良好で軽量な材質、例えば、アルミニウム、マグネシウム、チタン、鉄、銅、ステンレス、銀、ニッケルなどの金属材料や、熱伝導率の良い充填材を混合した高熱伝導性プラスチック材料、例えば、ポリアミド、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＯＭ（ポリアセタールコポリマー）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）、ＰＳＵ（ポリスルホン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）、ＰＡＲ（ポリアリレート）、ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ＰＥＫ（ポリエーテルケトン）、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、フェノールアラルキル樹脂、フラン樹脂、アミノ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ＡＤＣ樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノキシ樹脂、シリコーン樹脂、などで構成されている。
熱伝導率の良い充填材は、例えば、アルミニウム、マグネシウム、チタン、鉄、銅、ステンレス、銀、ニッケルなどの金属粉や金属繊維、またはこれら金属をメッキや蒸着などの製膜した粒子、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＢＮ、ＡｌＮ、ＳｉＣ、ＴｉＯ２、ＹＡＧ、Ｃなどの粉体や繊維、などである。
また、筐体１０８は、光透過部材１０４を透過した光が通過する前側開口１０８ａと、放熱機構１０６からの熱を外部へ放出するための放熱開口１０８ｂとが形成されている。なお、放熱機構１０６からの熱をより効率的に外部に放出するため、放熱機構１０６が筐体１０８に収まらない構成、または、通風性の高いメッシュで囲まれた構成をとってもよい。
【００１５】
また、前側開口１０８ａの各辺には、バンドア１１０が設けられている。バンドア１１０は、開閉角度を調節することにより、投光器１００の照射範囲を設定することができる。バンドア１１０の内面１１０ａは、光の反射率が高い鏡面や白色面で形成してもよい。これにより、バンドア１１０の内面１１０ａで反射された光も照射光として利用できるため、より明るい照射光量を実現できる。効率が向上し、照射光として利用できる光を増加させることができる。また、光の照射範囲を制御するためには内面１１０ａを黒色など光の反射率を抑えた面で形成してもよい。あるいは、投光器１００は、バンドア１１０を設けない構成であってもよい。
【００１６】
筐体１０８は、その内面に反射部（鏡面や白色部）が形成されていてもよい。これにより、発光モジュール１０２から出射した光のうち、光透過部材１０４に直接向かわずに筐体１０８の内面で吸収されていた光が内面で反射されることで照射光として利用できる。そのため、投光器１００における光源の利用効率が向上し、より明るい投光器を実現する、あるいは同じ明るさの照射光を低消費電力で実現できる。
【００１７】
（光透過部材）
光透過部材１０４はフレネルレンズである。光透過部材１０４は、発光モジュール１０２との相対位置が変化するように、筐体１０８に対してスライドするように設けられている。光透過部材１０４の詳細な構成については、図７で後述する。
【００１８】
（放熱機構）
放熱機構１０６は、発光モジュール１０２が発した熱を吸収し、外部へ効率よく排出できるように構成されている。放熱機構１０６としては、ヒートシンクや放熱ファン等が挙げられる。また、ヒートシンクや放熱ファンに加えて、あるいは代えて、発光モジュール１０２が直接搭載される搭載部にペルチェ素子やヒートパイプを設けてもよい。より好ましくは、ペルチェ素子と、少なくとも一部がＣｕからなる大型ヒートシンクと、大型の放熱ファンとを組み合わせた放熱機構であってもよい。効率の良い放熱機構とすることで、発光モジュールの温度が下がり、発光モジュールの発光効率が高まるので、消費電力を抑えることができる。また、放熱機構の小型化が可能となる。
【００１９】
また、放熱機構１０６として水冷ユニットを取り付けてもよい。これにより、大型のヒートシンクを採用する場合と比較して小型・軽量化が図られる。また、放熱機構１０６の各部材の放熱部に放熱塗料を塗布してもよい。これにより、単位面積当たりの放熱性が高まり、例えば、ヒートシンクを小型・軽量化できる。
【００２０】
（発光モジュール）
次に、発光モジュールについて説明する。例えば、投光器で採用されているＬＥＤモジュールの白色化方式が青色ＬＥＤとＹＡＧ黄色蛍光体との組合せの場合、青色ＬＥＤから青色光が鉛直方向に出射されるが、それに対し青色光を吸収した蛍光体は、ランバーシアンに発光する。図２は、青色ＬＥＤとＹＡＧ黄色蛍光体とで構成された発光モジュールの発光モデルを模式的に示した図である。図２に示す発光モジュール（以下、比較例に係る発光モジュールと称する場合がある。）のように、ドーム直上は青白い光が、ドームの外周付近は黄色光が出射され、照射方向によって発光色が変動する。
【００２１】
図３は、本実施の形態に係る発光モジュールの発光モデルを模式的に示した図である。図３に示す発光モジュール１０２は、半導体発光素子１１２と、半導体発光素子１１２が搭載される素子搭載用基板１１４と、黄色蛍光体１１６および青色蛍光体１１８と、黄色蛍光体１１６および青色蛍光体１１８が適量分散された封止部材１２０と、を有する。封止部材１２０は、ドーム状に形成されている。なお、半導体発光素子１１２を一体的に封止した封止部材１２０は、図３に示すドーム状に限定されず、円柱状、直方体形状、ピラミッド形状、コーン状等の他の形状であってもよい。図３に示すように、本実施の形態に係る発光モジュールの白色化方式では、半導体発光素子１１２であるｎＵＶ−ＬＥＤから出射された紫外線又は短波長可視光は、ほとんど蛍光体に吸収され、第１の蛍光体（黄色蛍光体１１６）、第２の蛍光体（青色蛍光体１１８）においてランバーシアンな発光をする。そのため、ドーム直上とドームの外周付近とで青色光と黄色光との比率がほとんど変わらず、照射方向によって発光色が変動しない。
【００２２】
図４（ａ）は、図２に示す発光モジュールの発光スペクトルの模式図、図４（ｂ）は、図３に示す発光モジュールの発光スペクトルの模式図である。図４（ａ）に示すように、青色ＬＥＤとＹＡＧ黄色蛍光体で構成された発光モジュールは、４５０ｎｍ近傍の青色光をＬＥＤ自体の色で実現しており、その領域の発光スペクトルが非常にシャープとなる。周辺視においては、青色光に対する感受性が高いため、このような発光モジュールをスタジオ照明の光源に用いると、照射された人が不快な眩しさを感じてしまう。
【００２３】
しかしながら、本実施の形態に係る発光モジュールは、図４（ｂ）に示すように、４５０ｎｍ近傍の青色光を青色蛍光体のランバーシアンな発光で実現しており、その領域の発光スペクトルはブロードになっている。そのため、前述のような不快な眩しさが低減される。
【００２４】
また、黒文字で書かれた原稿などを読む場合、背景が白色（無彩色）のときよりもクリーム色（有彩色）のときの方が読みやすいと言われている。このような観点では、図４（ａ）に示す発光モジュールのように、ある程度以上の相対強度を有する波長域が広い照射光が好ましい。この場合、演色性も高くなるため、照射光によって照らされた人の肌もきれいに見える。そこで、このような発光モジュールを用いた投光器を、キャスターやアナウンサーが座る机に設置し、顔を照射するように配置してもよい。
【００２５】
以下に、本実施の形態に係る発光モジュールが備える半導体発光素子や蛍光体等の各部材について詳述する。
【００２６】
［半導体発光素子］
半導体発光素子１１２は、例えば、紫外線や短波長可視光を発するＬＥＤチップである。例えば、ピーク波長が３８０〜４８０ｎｍのＬＥＤチップ等が挙げられる。好ましくは、ピーク波長が３８０〜４３０ｎｍの紫色ＬＥＤチップがよい。紫外線や短波長可視光を発する発光素子であれば、ＬＥＤ以外であってもよく、ＬＤ素子やＥＬ素子であってもよい。また、発光モジュール１０２に用いる半導体発光素子１１２は、光量や照射範囲を考慮して複数であってもよい。
【００２７】
［蛍光体の組合せ］
例えば、半導体発光素子１１２が紫色ＬＥＤチップの場合、基本的には、黄色蛍光体と青色蛍光体とを組み合わせるが、照射光に必要な色温度や演色性を考慮して、適宜赤色や緑色の蛍光体を組み合せてもよい。各色の蛍光体は、全て封止部材１２０に分散させてもよい。あるいは、赤色および緑色の蛍光体を半導体発光素子１１２の直上に配置し、黄色蛍光体１１６および青色蛍光体１１８を封止部材１２０に分散させてもよい。なお、半導体発光素子１１２として青色ＬＥＤチップを用いる場合、青色蛍光体を用いない、あるいは、青色蛍光体の量を相対的に少なくしてもよい。更に、青色以外の蛍光体をチップから近い位置に配置し、青色蛍光体を最上部に配置すると非点灯時の見栄えが良くなる。
【００２８】
［封止部材］
封止部材１２０は、光を透過させる透明な部材であり、例えば、ジメチルシリコーン系の樹脂が用いられる。これ以外には、フェニルシリコーン・アクリルシリコーン等のシリコーン系、ゾルゲル（シリカ、チタニア等）系、エポキシ系、アクリル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）系、フッ素ポリマー系、メラミン系、ＰＶＢ（ポリビニルブチラール）系、ガラス系（ホウケイ酸系、アルミノシリケート系、ソーダボロシリケート系等）等を封止部材１２０として用いてもよい。また、蛍光体を含有する封止部材の厚みは、０．１〜３０ｍｍ程度が好ましい。また、封止部材１２０に分散される蛍光体濃度は、０．１〜２０ｖｏｌ％程度が好ましい。
【００２９】
封止部材１２０の形成方法として、塗布（ディスペンサ塗布等）、射出成型、注型、トランスファ成型等の型を用いた成型、スクリーン印刷、ディッピング、スプレー、インクジェット法等の印刷法が挙げられる。
【００３０】
［素子搭載用基板］
素子搭載用基板１１４としては、金属基板（アルミ基板、銅基板等）、セラミック基板（アルミナ、窒化アルミ等）、樹脂基板（ガラスエポキシ基板等）、リードフレーム、樹脂枠と一体となったリードフレーム、フレキシブル基板（ＦＰＣ）等が挙げられる。基板は、熱伝導性、電気絶縁性、価格等を考慮して選定される。
【００３１】
［黄色蛍光体］
黄色蛍光体としては、紫外光（紫外線）または短波長可視光で励起され発光する以下の蛍光体が挙げられる。
（１）（Ｃａ１−ｘ−ｙ−ｚ−ｗ、Ｓｒｘ、ＭＩＩｙ、Ｅｕｚ、ＭＲｗ）７（ＳｉＯ３）６Ｘ２（ＭＩＩは、Ｍｇ、ＢａおよびＺｎのうち少なくとも一種の元素を含み、ＭＲは、希土類元素およびＭｎのうち少なくとも一種の元素を含み、Ｘは、ＣｌまたはＣｌを必須とする複数のハロゲン元素を含む。また、ｘ、ｙ、ｚ、ｗは、０．１＜ｘ＜０．７、０≦ｙ＜０．３、０＜ｚ＜０．４、０≦ｗ＜０．１を満たす。）
（２）ＣｓＭ１１−ａＰ２Ｏ７：Ｅｕ２＋ａ（Ｍ１は、ＣａおよびＳｒの少なくとも一種の元素を含み、ａは０．００１≦ａ≦０．５の範囲である。）
（３）Ｂａ２−ａＭｇＳｉ２Ｏ７：Ｅｕ２＋ａ（ａは０．００１≦ａ≦０．５の範囲である。）
ここで、（１）の黄色蛍光体は、青色光をあまり吸収しない、つまり青色蛍光体が発する光の再吸収が少ないことから、蛍光体を含有する樹脂層の厚さが変動しても発光色は変わりにくい。その結果、発光色の色度分布のばらつきを抑制できる。なお、本願発明の趣旨に沿っていれば、上述の黄色蛍光体以外であってもよい。
【００３２】
［青色蛍光体］
青色蛍光体としては、紫外光（紫外線）または短波長可視光で励起され発光する以下の蛍光体が挙げられる。
（１）Ｍ１ａ（Ｍ２Ｏ４）ｂＸｃ：Ｒｅｄ（Ｍ１は、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａのうち一種以上の元素を必須とし、一部をＭｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｋ、Ａｇ、Ｔｌからなる群の元素に置き換えることができる。Ｍ２は、Ｐを必須とし、一部をＶ、Ｓｉ、Ａｓ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｂからなる群の元素に置き換えることができる。Ｘは少なくとも１種のハロゲン元素、Ｒｅは、Ｅｕ２＋必須とする少なくとも１種の希土類元素又はＭｎを示す。ａは４．２≦ａ≦５．８、ｂは２．５≦ｂ≦３．５、ｃは０．８＜ｃ＜１．４、ｄは０．０１＜ｄ＜０．１の範囲である。）
（２）Ｍ１１−ａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋a（Ｍ１は、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素、ａは０．００１≦ａ≦０．５の範囲である。）
（３）Ｍ１１−ａＭｇＳｉ２Ｏ８：Ｅｕ２＋ａ（Ｍ１は、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素、ａは０．００１≦ａ≦０．８の範囲である。）
（４）Ｍ１２−ａ（Ｂ５Ｏ９）Ｘ：Ｒｅａ（Ｍ１は、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素、Ｘは少なくとも１種のハロゲン元素、Ｒｅは、Ｅｕ２＋必須とする少なくとも１種の希土類元素又はＭｎを示す。ａは０．００１≦ａ≦０．５の範囲である。）
なお、本願発明の趣旨に沿っていれば、上述の青色蛍光体以外であってもよい。
【００３３】
［赤色蛍光体］
赤色蛍光体としては、紫外光（紫外線）または短波長可視光で励起され発光する以下の蛍光体が挙げられる。
（１）Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ
（２）Ｌａ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ
（３）（Ｓｒ，Ｃａ）Ｓ：Ｅｕ
（４）ＣａＳ：Ｅｕ
（５）Ｂａ２Ｚｎ３：Ｍｎ
（６）ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ
（７）Ｓｒ０．９５Ｃａ０．９５Ｅｕ０．１ＳｉＯ４
（８）Ｎａ３（Ｙ１−ｘＥｕｘ）Ｓｉ２Ｏ７
（９）Ｃａ２ＳｉＳ４：Ｅｕ
（１０）Ｅｕ２ＳｉＳ４
（１１）３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ２・ＧｅＯ２：Ｍｎ
（１２）Ｍ（Ｇａ１−ｘＥｕｘ）２Ｏ４（ＭはＣａ、Ｓｒ、Ｂａの少なくとも一種の元素）
なお、本願発明の趣旨に沿っていれば、上述の赤色蛍光体以外であってもよい。
【００３４】
［緑色蛍光体］
緑蛍光体としては、紫外光（紫外線）または短波長可視光で励起され発光する以下の蛍光体が挙げられる。
（１）（Ｓｉ，Ａｌ）６（Ｏ，Ｎ）８：Ｅｕ（βサイアロン）
（２）（Ｓｒ１−ｘ−ｙ，Ｃａｘ）Ｇａ２（Ｓｚ、Ｓｅ１−ｚ）４：Ｅｕ２＋ｙ（０≦ｘ＜１、０＜ｙ＜０．２、０＜ｘ＋ｙ≦１、０＜ｚ≦１）
（３）（Ｓｒ１−ｘ−ｙ−ｚ，Ｃａｘ，Ｂａｙ，Ｍｇｚ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋ｗ（０＜ｘ＜１、０．５＜ｙ＜１、０＜ｚ＜１、０．０３＜ｗ＜０．２、０＜ｘ＋ｙ＋ｚ＋ｗ＜１）
（４）Ｙ３（Ａｌ１−ｘ，Ｇａｘ）５Ｏ１２：Ｃｅ（０＜ｘ≦1）
（５）ＣａＳｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ
（６）ＣａＳｃ２Ｏ４：Ｅｕ
（７）（Ｂａ，Ｓｒ）３Ｓｉ２Ｏ３Ｎ：Ｅｕ２＋
（８）ＮａＢａＳｃＳｉ２Ｏ７：Ｅｕ２＋
（９）ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ
（１０）ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ，Ｍｎ
なお、本願発明の趣旨に沿っていれば、上述の緑色蛍光体以外であってもよい。
【００３５】
上述した本実施の形態に係る発光モジュールは、照射方向によって発光色が変動しない。よって、本実施の形態に係る発光モジュールを備えた投光器は、照射面での色ムラが抑制された高品質な照射光を実現でき、高品質な照射光を必要とする照明器（スタジオ照明器等）には好適である。スタジオ照明等では、使用目的によりいろいろな配光パターンの照明器が必要となる。そこで、発光モジュールが備える半導体発光素子毎にレンズや反射鏡などの光学部材を設けて、使用目的に合った配光パターンを実現してもよい。
【００３６】
また、比較例に係る発光モジュールの場合、複数の青色ＬＥＤチップを配列すると、色ムラによるＬＥＤチップの粒状感が出ることがある。そのため、粒状感を低減するために、ＬＥＤチップの周辺に拡散シートを配置することがあるが、コストの増大や光の損失を招くことになる。一方、本実施の形態に係る発光モジュールは、色ムラや輝度ムラが少ないため、拡散シートを省略できる。
【００３７】
図５は、本実施の形態の実施例に係る発光モジュールの概略構成を示す図である。なお、上述と同じ部材については、同じ符号を付して説明を適宜省略する。
【００３８】
図５に示す発光モジュール１２２は、複数の半導体発光素子１１２が素子搭載用基板１１４上にアレイ状またはマトリックス状に配列されており、その周囲を囲むように白色枠１２４が設けられている。白色枠１２４は、フッ素樹脂や白樹脂（反射率の高い粉末を混ぜた樹脂）で形成するとよい。白色枠１２４で区画された領域には、複数種の蛍光体を樹脂に分散させた封止部材１２０が所定の形状となるように充填されている。所定の形状とは、平坦面や、発光モジュール１２２が発する光の出射方向を制御する凸面、凹面、または、その他の形状であってもよい。
【００３９】
白色枠１２４は、その内側にテーパ１２４ａが形成されている。これにより、半導体発光素子１１２から白色枠１２４に向かって出射された光を発光モジュール１２２の照射方向に向かって反射できるため、所望の照射領域の光量を向上できる。なお、枠の内側に反射面（例えば蒸着面）を形成してもよい。また、白色枠１２４の代わりに反射部材を設けてもよい。
【００４０】
封止部材１２０と素子搭載用基板１１４とは、シリコーン樹脂などの樹脂材料のタック性等によって互いに接着される。また、白色枠１２４は、封止部材１２０がテーパ１２４ａを押すことによって素子搭載用基板１１４に対して固定される。
【００４１】
図６は、本実施の形態の実施例に係る発光モジュールの概略構成を示す図である。大光量が必要な発光モジュールでは、数百個から数万個のＬＥＤチップを使用する。また、発光モジュールの面積も大きくなる。このような場合、一つのモジュールで構成すると、ＬＥＤチップ一つが故障しても不良品となるため、歩留りが悪く、損失額も大きくなってしまう。これを抑制するために、大面積を同形状で分割した発光モジュールを組み合わせて、所望の形状を実現するのがよい。図６では、扇状の複数の発光モジュール１０２ａを８個並べて円形の発光面を形成したものである。
【００４２】
前述の扇状の発光モジュール１０２ａにおいて、発光モジュール１０２ａが備える複数の半導体発光素子の配置密度を中心側が密に、外側に行くにつれて粗になるようにすることで、照射領域の中心部が明るい配光パターンを形成できる。このような配光パターンは、照射範囲と非照射範囲との境の明暗差を少なくしたい場合、または、複数の照明器が照射する光を重ね合わせて使用する場合に好適である。
【００４３】
なお、発光モジュールにおける発光部（半導体発光素子）のレイアウトは種々取り得る。例えば、複数の半導体発光素子を、バンドア１１０が設けられている前側開口１０８ａの各辺と平行とならないように、うず巻き状や２重うず巻き状に配置することで、バンドア１１０使用時に照射面に生ずる光ムラを低減できる。同様の効果は、複数の半導体発光素子を格子状にすることでも得られる。
【００４４】
また、複数の半導体発光素子を、四角状または円状にレイアウトした発光部としてもよい。また、大きさが異なる、複数の円状にレイアウトされた発光部を、同心状に配置してもよい。また、大きさが異なる、複数の四角状に配置された発光部を、同心状に配置してもよい。これにより、複数の半導体発光素子を用いた際の影が低減できる。
【００４５】
また、発光モジュール全体を発光モジュールの発光面と垂直に交わる軸や光軸を中心に回転してもよい。これにより、色ムラや光ムラ（輝度ムラ）が低減できる。また、複数の半導体発光素子は、放熱性を考慮して分散配置してもよい。これにより、温度上昇が抑制され、半導体発光素子の発光効率が向上する。
【００４６】
次に、光透過部材１０４の構成についてさらに詳細に説明する。
図７は、本実施の形態に係る投光器１００に用いられる光透過部材１０４を示す断面図である。光透過部材１０４は、透光性を有する樹脂材料により形成される。例えばポリカーボネート、アクリル、ハイヒートポリカ、その他の透光性を有する樹脂材料から、射出成形、切削加工等により形成される。仮にガラスでフレネルレンズを形成した際にフレネルステップを大きくすると、レンズ厚みが大きくなり、光透過部材１０４ひいては投光器１００の重量が大きくなることが懸念される。しかしながら、光透過部材１０４を樹脂材料により形成することで、重量の増大を抑止でき、むしろ軽量化することができる。この軽量化は、例えばスポットライトのように天井面に投光器１００を吊り下げて使う場合には特に有用である。
【００４７】
図７に示す光透過部材１０４は、上述したようにフレネルレンズであり、平凸レンズを同心円状に分割し、各部分の厚みを減らして平面上に配置した形状を有する。具体的には、光透過部材１０４は、その出射面１０４ｂ側に、発光モジュール１０２からの光を屈折させるフレネル面１５０ａ〜１５０ｇ（以下、これらをまとめて「フレネル面１５０」ともよぶ）と、隣り合うフレネル面１５０の間に設けられるライズ面１５２ａ〜１５２（以下、これらをまとめて「ライズ面１５２」ともよぶ）とを有する。発光モジュール１０２が出射した光の大半はこのフレネル面１５０を通って投光器１００外に出ていく。つまり、ライズ面１５２は低輝度部に相当する。
【００４８】
フレネル面１５０とライズ面１５２とにより、断面形状が略三角形のフレネルステップ１５４ａ〜１５４ｇ（以下、これらをまとめて「フレネルステップ１５４」ともよぶ）が形成される。フレネルステップ１５４ａ〜１５４ｇは、それぞれステップ幅Ｗａ〜Ｗｇ（以下、これらをまとめて「ステップ幅Ｗ」ともよぶ）が０．５ｍｍより大きくなるよう形成される。つまり、ステップ幅Ｗが比較的大きくなるよう形成される。ここで「ステップ幅」とは、フレネル面１５０とライズ面１５２とが交差する稜線間の距離をいう。
【００４９】
ステップ幅Ｗは０．５ｍｍより大きければよく、それぞれの大小関係は問わない。例えば、すべてのフレネルステップ１５４のステップ幅Ｗが同じになるよう形成されてもよい。また例えば、中心から離れるにつれてステップ幅Ｗが小さくなるよう形成されてもよい。つまり、ステップ幅ＷがＷｇ＞Ｗｆ＞Ｗｅ＞Ｗｄ＞Ｗｃ＞Ｗｂ＞Ｗａ＞０．５ｍｍを満たすように形成されてもよい。
【００５０】
なお、フレネルステップ１５４は、より望ましくは、ステップ幅Ｗが１ｍｍより大きくなるよう形成される。さらに望ましくは、ステップ幅Ｗが５ｍｍより大きくなるよう形成される。また、投光器１００の前側開口１０８ａの開口幅が一般に２００ｍｍであることを考慮すると、フレネルステップ幅Ｗは５０ｍｍ以下であることが望ましい。
【００５１】
また、光透過部材１０４は、平坦な入射面１０４ａを基準とした各フレネルステップ１５４の高さが、略同一となるように形成される。
【００５２】
また、光透過部材１０４は、焦点距離が５０〜５００ｍｍとなるよう形成される。つまり、この条件を満たすように各フレネルステップ１５４が形成される。このように焦点距離を比較的小さくすると、フレネルステップ１５４のライズ面１５２の面積は比較的大きくなる。
【００５３】
上述のように構成された光透過部材１０４、すなわち、ステップ幅Ｗおよびライズ面１５２の面積が比較的大きくなるよう構成された光透過部材１０４を、その光軸から外れた位置から見ると、視野に入るライズ面１５２（低輝度部）の割合が比較的高くなる。そのため、光を照射された人が感じる眩しさが緩和される。
【００５４】
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態に係る投光器１００と第２の実施の形態に係る投光器との主な違いは発光モジュールの構成である。
図８は、第２の実施の形態に係る発光モジュールの概略構成を示す図である。図８に示す発光モジュール１３０は、半導体発光素子を搭載した複数の表面実装型パッケージ１０２ｄと、半導体発光素子を搭載した複数の表面実装型パッケージ１０２ｅと、を有する。表面実装型パッケージ１０２ｄと表面実装型パッケージ１０２ｅとは色温度が異なる。例えば、表面実装型パッケージ１０２ｄの色温度は２７００Ｋで、表面実装型パッケージ１０２ｅの色温度は５０００Ｋである。表面実装型パッケージ１０２ｄと表面実装型パッケージ１０２ｅは、いずれも正方形状を有する。表面実装型パッケージ１０２ｄと表面実装型パッケージ１０２ｅは、千鳥格子状に並んで略正方形状の発光面を形成している。この発光モジュール１３０では、表面実装型パッケージ１０２ｄと表面実装型パッケージ１０２ｅの出力を変えることで照射光の色温度を変えることができる。また、このように配列することで、色温度の異なる発光モジュール間の境界を目立ちにくすることができる。
【００５５】
なお、発光モジュールの形状は、図８で示した正方形状に限られず、種々の形状を取り得る。また図８では、発光モジュールが二種類の色温度の表面実装型パッケージを有する場合について説明したが、これに限られず、三種類以上の色温度の表面実装型パッケージを含んでもよい。例えば、発光モジュールは、青色、緑色、赤色の三種類の色温度の表面実装型パッケージを含んでいてもよい。この場合、各表面実装型パッケージを適宜配列し、出力制御することにより、色温度を自由に変えることができる。
【００５６】
（第３の実施の形態）
第１の実施の形態に係る投光器１００と第３の実施の形態に係る投光器との主な違いは光透過部材の構成である。
図９は、第３の実施の形態に係る光透過部材を示す断面図である。図９に示す光透過部材１５６では、フレネルステップ１５４は、ライズ面１５２ａ〜１５２ｇに、発光モジュール１０２からの光を遮光する遮光部１５８ａ〜１５８ｇ（以下、これらをまとめて「遮光部１５８」ともよぶ）を有する。ここで「遮光する」とは、光がライズ面１５２から漏れ出ないようにする場合に加え、ライズ面１５２から漏れ出る光の量を低減させる場合も含む。
【００５７】
遮光部１５８は、例えば、ライズ面１５２にシボ加工等の粗化処理を施すことによって形成される。つまり、この場合は、フレネルステップの一部が遮光部１５８として機能する。また例えば、遮光部１５８は、ライズ面１５２に、非透光性の塗料を塗装することにより形成されてもよい。この場合は、塗装された塗料が遮光部１５８として機能する。なお、光を通さない限り、塗料および塗装方法に制限はない。
【００５８】
本実施の形態に係る光透過部材１５６によれば、ライズ面１５２から漏れ出る光の量が低減されるため、光を照射された人が感じる眩しさがより緩和される。
【００５９】
なお、図９では、すべてのライズ面１５２に遮光部１５８を形成した場合を示しているが、これに限られず、一部のライズ面１５２に遮光部１５８を形成してもよい。例えば、ライズ面１５２ｇとライズ面１５２ｆにだけ、すなわち中央付近のライズ面１５２にだけ遮光部１５８を形成してもよい。
【００６０】
以上、本発明を上述の実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて各実施の形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。
【００６１】
上述の各形態では、青色蛍光体と黄色蛍光体とを組み合わせ発光モジュールについて説明したが、色の組合せはこれらに限られない。
【符号の説明】
【００６２】
１０  発光モジュール、１００  投光器、１０２，１０２ａ  発光モジュール、１０４  光透過部材、１０６  放熱機構、１０８  筐体、１０８ａ  前側開口、１０８ｂ  放熱開口、１１０  バンドア、１１２，１１２ｂ，１１２ｃ  半導体発光素子、１１４  素子搭載用基板、１１６  黄色蛍光体、１１８  青色蛍光体、１２０  封止部材、１２２  発光モジュール、１２４  白色枠、１２４ａ  テーパ、１２６，１３０  発光モジュール、１５０  フレネル面、１５２  ライズ面、１５４  フレネルステップ、１５６  光透過部材、１５８  遮光部。
【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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