(57)【要約】【課題】比較的簡素な構成で、中心部分と周辺部分との間の光の強度のばらつきを抑制した発光装置を提供する。【解決手段】ＬＥＤ発光素子と、該ＬＥＤ発光素子を覆うように配置され、透光性材料を含んで成る透光性部材と、前記透光性部材の前記ＬＥＤ素子と対向する面と反対側の面を覆うように配置された蛍光体層と、を含み、該透光性部材は、前記透光性材料と異なる屈折率を有する散乱領域を複数有し、前記ＬＥＤ発光素子の出射角度が０°の方向に平行な方向からの上面視において、前記ＬＥＤ発光素子の直上に位置する前記散乱領域の寸法が、前記発光素子よりも外側に位置する前記散乱領域の寸法よりも小さいことを特徴とする発光装置である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤ発光素子と、
該ＬＥＤ発光素子を覆うように配置され、透光性材料を含んで成る透光性部材と、
前記透光性部材の前記ＬＥＤ素子と対向する面と反対側の面を覆うように配置された蛍光体層と、
を含み、
該透光性部材は、前記透光性材料と異なる屈折率を有する散乱領域を複数有し、
前記ＬＥＤ発光素子の出射角度が０°の方向に平行な方向からの上面視において、前記ＬＥＤ発光素子の直上に位置する前記散乱領域の寸法が、前記発光素子よりも外側に位置する前記散乱領域の寸法よりも小さいことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記散乱領域が、空孔であることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記散乱領域が、前記透光性材料よりも屈折率の大きい材料から成ることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項４】
前記透光性材料と前記散乱領域の屈折率の差が、０．０５以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項５】
前記ＬＥＤ発光素子の出射角度が３０°の方向に位置する前記散乱領域の寸法が、前記ＬＥＤ発光素子の出射角度が０°の方向に位置する前記散乱領域の寸法の１．５倍以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項６】
前記散乱領域は、寸法が前記発光素子の発光ピーク波長の８０％以上であることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載の発光装置。
【請求項７】
前記蛍光体層は、前記透光性部材から離間させて基板上に配置されている請求項１〜６いずれか１項に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ発光素子を利用した発光装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ（発光ダイオード）発光素子を用いた発光装置は、小型化が容易であるというメリットと電力効率が高いメリットを有している。このため、近年、テレビを含む各種ディスプレイのバックライト、および照明装置等の多くの分野でＬＥＤ発光素子を用いた発光装置が用いられている。
例えば、ＧａＮ系ＬＥＤ発光素子の青色発光のような波長の短い光を発光可能なＬＥＤ発光素子は、１種以上の蛍光体材料と組み合わせ、この蛍光体材料を励起することにより、発光素子が発する光と蛍光体により励起された光とが混色されて白色を含む所望の色の発光することができる。
【０００３】
しかし、ＬＥＤ発光素子を用いたこのような従来の発光装置では、光の出射方向によらず比較的均一に光を発すること（均一な発光強度を得ること）が容易でないという問題があった。これは、ＬＥＤ発光素子の光が配向性を有し、出射角度（照射角度）により発光強度がかなり異なることに起因する。
【０００４】
図１５は、ＬＥＤ発光素子の１種である青色ＬＥＤの出射角度θｅと発光強度の関係を例示する図である。図１５は、発光強度の相対値を示している。図１５から、出射角度が０°のときに発光強度が最大となり、出射角度の絶対値が増加するにつれ、発光強度が減少していくことが分かる。図１５に示す青色ＬＥＤでは、出射角度が６０°(水平方向から３０°)の発光強度は、出射角度が０°の時の発光強度の約半分と大きく減少している。従って、このようなＬＥＤ素子を特段の対策を講ずることなく照明装置等の発光装置に用いると、中心部分（出射角度の小さい部分）が明るく、周辺部分（出射角度の大きい部分）が暗い、不均一な発光を生じる。
【０００５】
また、上述のように白色光等の所望の色の発光を得るために、蛍光体を用いてＬＥＤ発光素子の発光の一部を波長の長い光に変換する場合、蛍光体の変換効率は励起に用いる光の強度により変わる。その結果、ＬＥＤ発光素子からの光がその出射角度により発光強度が大きく異なると、ＬＥＤ発光素子の発光のうち、蛍光体により変換されずに発光装置の外部に至る光と、蛍光体により変換された後発光装置の外部に至る光との比率がＬＥＤ発光素子の出射角度により異なり、色むらを生じるという問題がある。
【０００６】
このため、発光装置から出る光の強度が出射角度に依らずある程度均一になるように、例えば散乱板等を設置することで出射角度が０°近傍である領域に到達する光を減少させることが行われている。
また、蛍光体を用いる場合、蛍光体は、例えば樹脂に埋め込まれてＬＥＤ素子の周囲に配置されているが、この蛍光体の密度を出射角度に対応して、変化させることにより、蛍光体により変換されずに発光装置の外部に至る光と、蛍光体により変換されて発光装置の外部に至る光との比率がＬＥＤ発光素子の出射角度により変化するのを抑制することで色むらの発生を抑制することが行われている。
【０００７】
さらには、特許文献１は、ＬＥＤの周囲を覆うレンズ内に光を散乱させるための散乱粒子を配置し、その散乱粒子の直径をＬＥＤの出射角度が小さい領域では、０．１５μｍプラスマイナス０．０５μｍ程度と小さくし、出射角度が大きい領域では、０．２５μｍプラスマイナス０．０５μｍと大きくすることで、ＬＥＤの出射角度の違いによる光の強度のばらつきを抑制することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許公開公報第ＵＳ２０１１／０００１１５１号
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】「光学の原理III」, Born and Wolf, 東海大学出版会
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、上述のように散乱板を用いる方法は、ＬＥＤ発光素子の発光特性に合わせた最適な散乱板を作製することが容易ではないこと、および散乱板を保持するための機構を設ける必要があり、発光装置が大型化するという問題があった。また、散乱板を用いても出射角度の違いによる光の強度のばらつきの発生を充分に抑制できない場合があった。
さらに、特許文献１に記載の方法を用いても得られる効果が限定的であり、発光装置の中心部分と周辺部分と間の光の強度のばらつきの発生を充分に抑制できない場合があった。
【００１１】
そこで、本発明は、比較的簡素な構成で、中心部分と周辺部分との間の光の強度のばらつきを抑制した発光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】
【００１２】
本発明の態様の１つは、ＬＥＤ発光素子と、該ＬＥＤ発光素子を覆うように配置され、透光性材料を含んで成る透光性部材と、前記透光性部材の前記ＬＥＤ素子と対向する側と反対側の面を覆うように配置された蛍光体層と、を含み、該透光性部材は、前記透光性材料と異なる屈折率を有する散乱領域を複数有し、前記ＬＥＤ発光素子の出射角度が０°の方向に平行な方向からの上面視において、前記ＬＥＤ発光素子の直上に位置する前記散乱領域の寸法が、前記発光素子よりも外側に位置する前記散乱領域の寸法よりも小さいことを特徴とする発光装置である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の１つの実施形態に係る発光装置は、比較的簡素な構成で、中心部分と周辺部分との間の光の強度のばらつきが抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の１つの実施形態に係る発光装置１００の断面図である。
【図２】図２は、出射角度の定義を説明するための断面図である。
【図３】図３（ａ）は、例えば０°のように、出射角度の絶対値がかなり小さい光Ｌが透光性部材４に入射した場合のＭｉｅ散乱を示す模式断面図であり、図３（ｂ）は、例えば３０°または４５°のように、出射角度の絶対値がある程度大きい光Ｌが透光性部材４に入射した場合のＭｉｅ散乱を示す模式断面図である。
【図４】図４は、計算モデルの概念図である。
【図５】図５は、Ｍｉｅ散乱強度の出射角度依存性を計算した結果を示すグラフである。
【図６】図６は、透光性部材用材料を合成石英とし、散乱領域６として、空孔(真空)、中屈折率材料であるＢＫ７および高屈折率材料であるＬａＳＦＮ９を用いた場合の散乱プロファイルを示す。
【図７】図７は、散乱領域６を空孔とし、透光性部材用材料に合成石英、ＢＫ７およびＬａＳＦＮ９を用いた場合のＭｉｅ散乱プロファイルの計算結果を示す。
【図８】図８は、式（１）〜（４）により、空孔を有する透光性部材４を用いた場合の散乱強度を計算した結果(ω０＝８６°、ωθ＝４５°、ωＢＧ＝８°)を示し、比較のために空孔を有しない透光性部材を用いた場合の散乱強度を計算した結果も併せて示す。
【図９】図９は、図８に示す、空孔を用いた場合の発光強度を分子とし、空孔を用いなかった場合の発光強度を分母として、両者の比を示すグラフである。
【図１０】図１０は、本計算例で用いた半値幅の分布関数ω（θ）を示すグラフである。
【図１１】図１１は、半値幅ωと空孔の寸法Ｄ（空孔径）との関係を、ＭｉｅＰｌｏｔを用いて計算した結果を示すグラフである。
【図１２】図１２は、式（５）を用いて求めた、空孔の寸法（空孔径）Ｄと出射角度θとの関係を示すグラフである。
【図１３】図１３は、図１２に示した空孔の寸法（空孔径）Ｄと出射角度θとの関係と、式（６）を用いて得た近似式の結果（点線）を示す。
【図１４】図１４は、図１２に示した空孔の寸法（空孔径）Ｄと出射角度θとの関係と、式（７）、（８）を用いて得た近似式の結果（点線）を示す。
【図１５】図１５は、ＬＥＤ発光素子の１種である青色ＬＥＤの出射角度θと発光強度の関係を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」及びそれらの用語を含む別の用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が制限されるものではない。また、複数の図面に表れる同一符号の部分は同一の部分又は部材を示す。
【００１６】
本願発明者は、鋭意検討した結果、Ｍｉｅ（ミー）散乱を活用することで、出射角度の違いによる光の強度のばらつきを抑制できることを見出し、本発明の１つの実施形態に係る発光装置に至ったものである。
また、本発明の１つの実施形態に係る発光装置では、蛍光体層を有している。透光性部材によるＭｉｅ散乱を活用するともに、Ｍｉｅ散乱を生じさせるために配置した透光性部材の発光素子と対向する面の反対側の面を覆うように蛍光体層を配置することで当該蛍光体層に入射するＬＥＤ素子の光の強度の出射角度の違いによるばらつきが抑制されることより、色むらの発生が抑制される。
そこで、まずＭｉｅ散乱の概要を説明し、その後、本発明に係る発光装置の詳細を説明する。
Ｍｉｅ散乱は、光の媒質中に屈折率が異なる領域が存在する場合に生じる光の散乱現象の一種であり、その領域の寸法が入射光の波長以上である場合に生じる光の散乱を、特に「Ｍｉｅ散乱」と呼ぶ。
すなわち、透光性材料から成る透光性部材の内部に、例えば空孔または粒子のように当該透光性材料と異なる屈折率を有する領域（以下、「散乱領域」と言う）を有している場合、この散乱領域の寸法Ｄと入射光の波長λの関係が、おおよそＤ／λ≧１．０の関係を満たすとＭｉｅ散乱が生じる(例えば、非特許文献１を参照。)。
なお、散乱領域の寸法Ｄと入射光の波長λの関係がおおよそＤ／λ≧０．８の場合に生じる光の散乱もＭｉｅ散乱の成分を多く含んでいることが知られている(例えば、非特許文献１を参照。)。したがって、本明細書ではこのＤ／λ≧０．８の関係を満たす光の散乱も「Ｍｉｅ散乱」に含めて説明する。
【００１７】
Ｍｉｅ散乱の特徴は、散乱光が非常に大きい前方成分（前方に散乱する光の強度）を有すること、および上述の散乱領域の寸法を変えることにより、前方成分について、直進成分（入射光と同じ方向に進む光の強度）と直進方向からずれた方向に進む散乱光強度との比率等の散乱特性を制御できることである。
より具体的には、透光性部材の内部に入射光の波長よりも大きな寸法を有する散乱領域を配置することにより、Ｍｉｅ散乱を生じさせることができる。この結果、散乱光のほとんどを前方散乱（入射光の方向からプラスマイナス９０°以内の方向への散乱）とすることができる。そして、散乱領域の寸法Ｄについて、Ｄ／λ≧１．０を満たしながら、かつＤの値が大きい程、散乱光の直進成分および入射光の方向からのずれ（傾き）が小さい方向への散乱強度が増加する。一方、Ｄ／λ≧１．０を満たしながら、かつＤの値が小さい程、入射光の方向からのずれ（傾き）が大きい方向の散乱強度が大きくなる。
【００１８】
本発明者は、このＭｉｅ散乱を活用することで本発明の発光装置に至ったものである。
詳細を後述するように、本発明の１つの実施形態に係る発光装置では、ＬＥＤ発光素子を覆うように配置された透光性部材において、ＬＥＤ発光素子の発光のうち、出射角度が小さい（例えば、出射角度が０°）光が到達する部分には、寸法Ｄが小さい散乱領域を配置し、入射方向からずれた方向に散乱する光を増加させている。一方、ＬＥＤ発光素子の発光のうち、出射角度が大きい光が到達する部分には、寸法Ｄが大きい散乱領域を配置し、入射方向と平行に進む光（直進成分）および入射方向からのずれが小さい方向に散乱する光を増加させている。
これにより、中心部分と周辺部分との間の光の強度のばらつきを抑制できる。
【００１９】
図１は、本発明の１つの実施形態に係る発光装置１００の断面図である。
以下に、発光装置１００の詳細を説明する。
発光装置１００は、ＬＥＤ発光素子２と、ＬＥＤ発光素子２を覆うように配置された透光性部材４とを有している。発光装置１００は、また、必要に応じて、図１に示すように、透光性部材４を挟んでＬＥＤ発光素子２の反対側に位置し、透光性部材４を覆うように配置された蛍光体層８（すなわち、透光性部材４のＬＥＤ素子２と対向する面と反対側の面を覆うように配置された蛍光体層８）を有してよい。  以下に、ＬＥＤ発光素子２、透光性部材４および蛍光体層８について説明する。
【００２０】
・ＬＥＤ発光素子２
ＬＥＤ発光素子２は、赤色ＬＥＤチップ、緑色ＬＥＤチップおよび青色ＬＥＤチップを含む任意の発光ダイオード（ＬＥＤ）チップを含む素子であってよい。好ましいＬＥＤ発光素子の例として、発光装置が蛍光体を含む場合に蛍光体を充分に励起できる比較的短い波長の光を発光できる青色ＬＥＤチップを挙げることができる。
図１に示す実施形態では、発光装置１００は、１つのＬＥＤ発光素子２を有しているが、これに限定されるものではなく、例えば発光装置１００の中心部（図１の左右方向の中心）近傍に複数のＬＥＤ発光素子２を配置する等、複数のＬＥＤ発光素子２を配置してよい。
【００２１】
・透光性部材４
透光性部材４は、透光性材料を含んでおり、好ましくは透光性材料により形成されている。本明細書において「透光性材料」とは、入射したＬＥＤ発光素子２からの光の少なくとも一部を透過させることができる材料を意味し、好ましくは、例えば５０％以上、より好ましくは７０％以上の内部透過率（後述の散乱領域６により散乱されて透過する光も透過光として含んだ透過率）を有する。透光性部材４を形成する透光性材料は、好ましくは、ＬＥＤ発光素子２のピーク波長の光に対して透明である。
透光性部材４を形成する透光性材料（以下、「透光性部材用材料」という場合がある）として、ガラス材料および樹脂材料を例示できる。具体的なガラス材料として、中屈折材料である、石英ガラス（例えば合成溶融石英ガラス）および硼珪酸ガラス（例えば、ＢＫ７（登録商標）、パイレックス（登録商標））を例示でき、高屈折材料として例えばＬａＳＦＮ９（登録商標）ガラス例示できる。また、樹脂材料として、シリコーン樹脂およびポリイミド樹脂を例示することができる。
図１に示す実施形態では、透光性部材は球殻形状（球状でかつ中心部分に空洞（好ましくは図１に示すように球状の空洞）を有する）の一部分（図１では上半分）となっている。この球殻形状または球形状の一部分である形状だと、ＬＥＤ発光素子２と透光性部材４との距離および透光性部材４の厚さが、光の出射方向に依らず概ね一定となることから好ましい。
また、図１に示す実施形態では、透光性部材４とＬＥＤ発光素子２とは離間している。これにより、透光性部材４がＬＥＤ発光素子２の発熱による影響を受けにくくなるため好ましい。
しかし、透光性部材４の形状および配置はこれに限定されるものではなく、任意の形状を有してよく、またＬＥＤ発光素子２と透光性部材４とが接触することを含め任意の配置を選択してよい。
【００２２】
図２は、出射角度の定義を説明するための断面図である。矢印Ｎは、ＬＥＤ発光素子２出射面（ＬＥＤ発光素子２のＬＥＤチップの出射面）に垂直な方向（図２では、ＬＥＤ発光素子２の出射光がＬＥＤ発光素子２の真上に進む方向）を示す。矢印Ｌ（出射光Ｌ）は、ＬＥＤ発光素子２からの発光の１つの出射方向を示す。出射角度θは、出射面に垂直な方向と、光の出射方向の為す角度、すなわち矢印Ｎと矢印Ｌの為す角度である。時計回りの方向を正としている。
【００２３】
また、図１に示す実施形態では、ＬＥＤ発光素子２の発光のうち、出射角度が−９０°から＋９０°（出射角度の絶対値が９０°以内）の光が透光性部材４に入射するようになっている。
しかし、本願発明は、Ｍｉｅ散乱を用いて、ＬＥＤ発光素子２の出射光のなかでも、とりわけ、出射角度の小さな光を出射方向からずれた広い角度範囲に散乱することを目的の１つとしている。このため、ＬＥＤ発光素子２の発光のうち、出射角度が比較的小さい光だけを透光性部材４に入射するようにしてもよい。すなわち、例えば、ＬＥＤ発光素子２の発光のうち、少なくとも出射角度が−４５°から４５°の範囲の光（または少なくとも−６０°から６０°の範囲の光）が入射するように透光性部材４を構成してよい。なおこのような構成では、出射角が大きな領域からの漏れ光を遮るための遮光板を設けることが好ましい。
【００２４】
透光性部材４は、その内部に複数の散乱領域６を有している。散乱領域６は、透光性部材を形成している透光性材料（透光性部材用材料）と屈折率が異なる。散乱領域６の屈折率は、透光性部材用材料よりも高くてもよく、また低くてもよい。
より確実にＭｉｅ散乱の効果を得るためには、散乱領域６の屈折率と透光性部材用材料の屈折率とは０．００５以上異なることが好ましく、０．４０以上異なることがより好ましい。
【００２５】
散乱領域６は、透光性部材用材料と屈折率が異なる限り任意の材料を用いてよい。
例えば、散乱領域６の屈折率を透光性部材用材料の屈折率よりも０．４０以上低くする方法として、空孔を散乱領域６として用いてよい。空孔の内部は、真空でよく、また気体で満たしてもよい。このような気体として、空気を用いてもよく、また例えば、窒素、ヘリウムおよびアルゴンのような、透光性部材用材料に対して活性でない気体を用いてもよい。このような空孔は屈折率が１．０である散乱領域６として機能する。
また、散乱領域６の屈折率を透光性部材用材料の屈折率よりも０．４０以上高くする方法として、散乱領域６を例えば、ＬａＳＦＮ９のような屈折率が１．６以上の高屈折材料により形成してよい。
【００２６】
これ以外にも例えばシリコーン樹脂、ＢＫ７およびパイレックス（登録商標）を用いてよい。さらに粒径が比較的制御しやすい材料であるシリカ、酸化チタン、チタン酸バリウム、炭酸カルシウム、水酸化マグネシウムまたは酸化アルミナを用いてもよい。
【００２７】
散乱領域６は、その寸法Ｄが、ＬＥＤ発光素子２の発光ピーク波長の８０％以上である。Ｍｉｅ散乱を起こさせるためには、散乱領域６の寸法が入射する光の波長λと同じかそれ以上（すなわち、Ｄ≧λ）であることが好ましい。一般に、ＬＥＤ発光素子は、そのピーク波長がλである場合、その発光スペクトルは、λよりも短い波長まで裾を有しており、λの８０％程度になると発光強度も略ゼロに近づいている。従って、λの８０％以上の寸法を有していれば、ＬＥＤ発光素子２からの入射光に対して、十分なＭｉｅ散乱を生じさせることができる。
例えば、青色ＬＥＤ発光素子は、０．４６μｍ程度の発光ピーク波長を有することが多い。従って、ＬＥＤ発光素子２が青色ＬＥＤ発光素子であれば、散乱領域６は、例えば、約０．３７μｍ以上の寸法を有する。
【００２８】
本発明ではＭｉｅ散乱による光の拡散効果を利用することから、散乱強度の計算が容易であり、設計が行いやすい球形が散乱領域６の好ましい形状の１つとなる。
なお、散乱領域６が球形の場合は、「散乱領域６の寸法」は、散乱領域６の直径を意味する。一方、散乱領域６の形状が球形以外の形状である場合、「散乱領域６の寸法」は、同じ体積を有する球の直径を意味する。
【００２９】
さらに、透光性部材４の内部における散乱領域６の寸法は、ＬＥＤ発光素子２の出射角度に対応して変化している。例えば、出射角度０°または出射角度０°近傍の光が入射する、ＬＥＤ発光素子２の直上（図２の紙面の上方向）に位置する散乱領域６の寸法が、出射角度が０°から傾いた光（出射角度の絶対値が０°から離れた光（例えば、出射角度の絶対値が１５°、３０°、４５°または６０°である光）が入射する部位に位置する散乱領域の寸法より小さくなっている。
【００３０】
これは、換言すれば、ＬＥＤ発光素子２の出射角度が０°の方向に平行な方向からの上面視（すなわち、図１、２において紙面の上方から下方を見た場合（図２の矢印Ｎと反対の方向から見た場合））において、ＬＥＤ発光素子２の直上に位置する散乱領域６の寸法が、当該直上部の外側に位置する散乱領域６の寸法よりも小さいことを意味する。
【００３１】
このような散乱領域６の寸法分布による効果を、図３を用いて説明する。図３（ａ）は、例えば０°のように、出射角度の絶対値がかなり小さい光Ｌが透光性部材４に入射した場合のＭｉｅ散乱を示す模式断面図であり、図３（ｂ）は、例えば３０°または４５°のように、出射角度の絶対値がある程度大きい光Ｌが透光性部材４に入射した場合のＭｉｅ散乱を示す模式断面図である。
【００３２】
図３（ａ）では、ＬＥＤ発光素子２から出射された光Ｌは、ＬＥＤ発光素子２の直上のように、透光性部材４において、寸法の小さい散乱領域６が配置されている領域に入射する。そして、光Ｌは、寸法の小さい散乱領域６によりＭｉｅ散乱される。この結果、光Ｌ２のように光Ｌと同じ方向に進む光以外に、光Ｌ１およびＬ３のように、光Ｌの進行方向からずれた方向に進む散乱光を生じる。そして、散乱領域６の寸法が小さいことから、光Ｌ１およびＬ３は、光Ｌの方向から、大きく離れた角度であっても比較的高い強度を有する。
【００３３】
図３（ｂ）では、ＬＥＤ発光素子２から出射された光Ｌは、上面視において、ＬＥＤ発光素子２の直上よりも外側に位置し（直上部から離れている）、寸法の比較的大きい散乱領域６が配置されている領域に入射する。そして、光Ｌは、寸法の比較的大きい散乱領域６によりＭｉｅ散乱される。この結果、光Ｌ２のように光Ｌと同じ方向に進む光以外に、光Ｌ１およびＬ３のように、光Ｌの進行方向からずれた方向に進む散乱光を生じる。しかし、散乱領域６の寸法が比較的大きいことから、光Ｌ１およびＬ３は、光Ｌの方向から、大きく離れた角度では低い強度しか有しない。
【００３４】
このことは、ＬＥＤ発光素子２の発光のうち、出射角度が小さく、従って強度が強い光Ｌは、散乱領域６により、かなり広い角度範囲に亘り強い強度で散乱されるため、透光性部材から外に出る際には、元々の出射角度と同じ方向に進む光（直進成分）の強度は、かなり低くなり、当該出射角度から逸れた方向に進む光が増加すること意味する。
さらには、ＬＥＤ発光素子２の発光のうち、出射角度が大きく、従って強度が弱い光Ｌは、散乱領域６により、出射角度と同じ方向進む光（直線成分）の比率が高く、狭い角度範囲を中心に散乱されるため、透光性部材から外に出る際も、元々の出射角度と同じ方向に進む光（直進成分）の強度は、それほど低下しないことを意味する。
この結果、発光装置１００は、透光性部材４の内部の散乱領域６の寸法分布を適正にするという極めて簡素な構成によって、ＬＥＤ発光素子２からの出射光が透光性部材４に入射する際は、透光性部材４の中心部分（ＬＥＤ発光素子２の絶対値の小さい出射角度の方向）と周辺部分（ＬＥＤ発光素子２の絶対値の大きい出射角度の方向）との間で光の強度に大きな違い（すなわち、ばらつき）を有しても、透光性部材４の外側（すなわち、発光装置１００の外側）においては、中心部分と周辺部分との光の強度の差が充分に抑制されている。
【００３５】
このような、散乱領域６の寸法の分布は、様々な形態により実現しうる。例えば、図１に示すように出射角度θの絶対値が多くなるとともに暫時（連続的に）散乱領域６の寸法を増加させてよい。
また、例えば３０°毎のように一定の角度範囲毎にゾーンを区切って（例えば、θの絶対値が０°〜３０°、３０°〜６０°および６０°〜９０°のような３つのゾーン）、各ゾーン毎に散乱領域６の寸法を変えてもよい（同一ゾーン内では、散乱領域６同程度の寸法を有する）。この場合、ゾーンの区切り方は、３０°毎以外、１０°毎または１５°毎のように一定の角度範囲としてもよく、またゾーン毎に角度範囲を変えてもよい。
これら２つの方法を組み合わせて、散乱領域６の寸法が、暫時増加する部分と、角度範囲毎に増加する部分との両方を形成してもよい。
さらには、上述の３つの方法と組み合わせて、出射角度が高角度（例えば、出射角度θの絶対値が６０°以上または７０°以上）の範囲については、散乱領域６を設けない構成としてもよい。出射角度が大きい光については、散乱をさせず、直進成分のみとするためである。
【００３６】
なお、以上の分布において、出射角度θの絶対値の増加に対して、どのような比率で散乱領域６の寸法を増加させるかについては、用いるＬＥＤ発光素子２のスペクトル（ピーク波長等）、透光性部材４の形状、透光性部材用材料の屈折率、散乱領域６の屈折率等のパラメータを考慮の上、適宜定めてよい。
１つの好ましい形態として、ＬＥＤ発光素子２の出射角度θが０°の方向における散乱領域６の寸法に対して、ＬＥＤ発光素子２の出射角度θの絶対値が３０°の方向における散乱領域の寸法が１．５倍以上であることを例示できる。
【００３７】
なお、当業者であれば容易に理解するように、空孔を形成または、透光性部材用材料と異なる屈折率を有する部材を配置する等により、散乱領域６を形成した場合、喩え同じ寸法を意図して形成しても得られる散乱領域６の実寸法はばらつきを有している。
従って、本明細書おいて「散乱領域６の寸法」という場合は、平均値を意味する。すなわち、透光性部材４の該当する領域に存在する個々の散乱領域６の実寸法の平均値を意味する。
また、透光性部材４において、ＬＥＤ発光素子２の特定の出射角度θの方向の散乱領域６の寸法と言う場合（例えば、「ＬＥＤ発光素子２の出射角度の絶対値が３０°の方向の散乱領域６の寸法」）と言う場合、当該出射角度θの方向に進む直線が透光性部材４内を通過する部分のみならず、θから例えばプラスマイナス２．５°のような所定の角度範囲内に進む直線が通過する領域にある散乱領域６の実寸法の平均をいう。
さらに、散乱領域６の実寸法を容易に得るために、その測定を出射角度θが０°の線を通る断面上で行ってもよい。
また、出射角度０°線は、上面視したＬＥＤチップの中心から、上述のように出射面に垂直な方向に伸びる線としてよい。ＬＥＤチップが複数ある場合は、複数のＬＥＤチップの発光を合成した発光特性において強度が最大となる方向を１個のＬＥＤチップの上面視における中心から出射面に垂直な方向に伸びる線とするのが適当である。
【００３８】
透光性部材４に上述の寸法分布を有する散乱領域６を形成することは、既知の方法を用いて行ってよい。
散乱領域６が空孔である場合には、例えば、通常の多孔質ガラスの作製方法(例えば、矢澤, New Glass, vol. 23, p3を参照)を用い、空孔径を所望の値に制御することで得ることができる。
散乱領域６が透光性部材用材料と屈折率が異なる物質により形成される場合、例えば、当該屈折率が異なる物質について、予め所望の粒径分布を有する粒子を得て、これを溶融状態の透光性部材用材料内に弱攪拌等で配置することにより、得ることができる。また、透光性部材４内に散乱領域６を構成する材料を添加するとともに散乱領域形成の核となる別の材料を適宜添加し、熱処理による凝集効果を利用することにより本発明における散乱領域６を形成することができる。
【００３９】
・蛍光体層８
上述のように、発光装置１００は、必要に応じて、透光性部材４を挟んでＬＥＤ発光素子２の反対側に位置し、透光性部材４を覆うように配置された蛍光体層８（すなわち、透光性部材４のＬＥＤ素子２と対向する面と反対側の面を覆うように配置された蛍光体層８）を有してよい。
なお、図１に示す実施形態では、蛍光体層８は、透光性部材４と接触しているが、これに限定されるものではない。例えば、透光性部材４から蛍光体層８に熱が伝わるのを抑制し、蛍光体層８が劣化するのを防止する等を目的として、蛍光体層８は、透光性部材４から離間して透光性部材４を覆うように配置されてよい。例えば、ドーム形状（例えば、透光性部材を収納するための空間を中心部に有する、半球体等の球体の一部分）に形成させた蛍光体層８は、その形状と同心球となるドーム形状（例えば、発光素子を収納するための空間を中心部に有する、半球体等の球体の一部分）に形成させた透光性部材から間隔を空けて、同一の基板上に配置することにより、両部材を離間させることができる。このとき、間隔は、蛍光体層が熱の影響を受けにくい距離だけ空けることが好ましい。また、透光性部材も、発光素子からの熱の影響を受けにくい距離だけ、発光素子との間隔を空けることが好ましい。
蛍光体層８は、例えば蛍光体を含む樹脂層であってもよく、また、透光性部材４の表面に塗布された蛍光体であってもよい。蛍光体は、赤色蛍光体、緑色蛍光体、黄色蛍光体（例えば、ＹＡＧ蛍光体）を含む、従来のＬＥＤ発光素子を用いた発光装置に用いられている任意の蛍光体であってよい。赤色蛍光体として、窒化物蛍光体や、Ｍｎ４＋付活Ｍｇフルオロジャーマネート蛍光体（３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ２・ＧｅＯ２：Ｍｎ４＋）及びＭ１２Ｍ２Ｆ６：Ｍｎ４＋（Ｍ１＝Ｌｉ＋,Ｎａ＋，Ｋ＋，Ｒｂ＋，Ｃｓ＋，ＮＨ４＋；Ｍ２＝Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｔｉ，Ｚｒ）蛍光体が好適な具体例として挙げられる。
また、緑色発光する蛍光体として、Ｓｉ６−ｚＡｌｚＯｚＮ８−ｚ：Ｅｕ、Ｅｕ付活クロロシリケート蛍光体、Ｅｕ付活シリケート蛍光体、Ｅｕ付活βサイアロン蛍光体、Ｅｕ付活チオガレート蛍光体、希土類アルミン酸塩蛍光体などが用いられる。蛍光体は１種類のみでもよく、また２種類以上を用いてもよい。
【００４０】
上述のように、発光装置１００では、透光性部材４から出る光は、中心部と周辺部とで強度の差が抑制されている。このため、ＬＥＤ素子２の光が透光性部材を透過した後蛍光体層８に入射するように、蛍光体層８を透光性部材４のＬＥＤ素子２と対向する面と反対側の面を覆うように配置することで、喩え、用いる蛍光体の変換効率が入射する光の強度により変動する場合であっても色むらの発生を抑制できる。
すなわち従来のＬＥＤ発光素子と蛍光体層とを用いた発光装置では、均一な配光を得るために、例えば蛍光体層の内部に含まれる蛍光体の量や密度をＬＥＤ発光素子の配光特性（出射角度θによる発光強度の変化）に応じて変化させる必要があったが、本発明の１つの携帯にかかる発光装置ではそのような構成を用いずに色むらの抑制された高い演色性を得ることができる。このことは、蛍光体層８の厚さおよびその内部の蛍光体密度を一定にしても高い演色性を得ることができることを示している。
また、蛍光体層８を透光性部材４のＬＥＤ素子２と対向する面を覆うように配置する（すなわち、透光性部材に対して蛍光体層８とＬＥＤ素子２が同じ側に位置する）と、透光性部材４には、ＬＥＤ素子２から出射し、波長が変換されることなく蛍光体層８を通過した光と、蛍光体層８により波長が変換された光とが入射することなる。光の波長に応じて透光性部材４での散乱特性が異なるため、蛍光体層８により波長が変換されていない光と波長が変換された光の両方を透光性部材４の外側に均一に出射することは困難である。このような理由からも蛍光体層８は、透光性部材４のＬＥＤ素子２と対向する面と反対側の面を覆うように配置される。
透光性部材を透過する光の散乱特性は、散乱領域が設けられた透光性部材を透過する光の波長に依存する。例えば、透光性部材を蛍光体層の外側に設ける（すなわち、蛍光体層を透光性部材のＬＥＤ発光素子と対向する面を覆うように配置する）と、透光性部材を透過する２種類の光、すなわち、ＬＥＤ発光素子からの光と蛍光体層で波長変換された波長の大きく異なる光のそれぞれに対して散乱領域の大きさを調節する必要がある。それに対し、本発明は、蛍光体層の内側に透光性部材を設けている（すなわち、蛍光体層を透光性部材４のＬＥＤ発光素子と対向する面と反対側の面を覆うように配置している）。そのため、本発明は、蛍光体層からの光を考慮することなく、発光素子の光に対して散乱領域の大きさを調節するだけで済むので光学設計が容易となる利点がある。
【００４１】
・本発明の効果の検証
図１に示す発光装置１００において、透光性部材４を形成する透光性材料（透光性部材用材料）を合成石英ガラス(屈折率１．４６５)とし、散乱領域６を球形の空孔（内部は真空：屈折率１．００）とし、寸法（直径）Ｄを入射波の波長サイズと同じ０．４６μｍから１．３８μｍまで変化させ、波長０．４６μｍの光が入射した場合のＭｉｅ散乱強度の出射角度（すなわち、Ｍｉｅ散乱を起こした後、透光性部材４の外側に出射した角度（散乱角度））依存性を計算した。なお本計算はＭｉｅ散乱計算プログラムであるＭｉｅｐｌｏｔ(http://www.philiplaven.com参照、Switzerland)を用いて行った。入射光は無偏光と仮定した。またこの計算に用いた上述の屈折率は青色ＬＥＤの主発光ピーク波長である波長０．４６μｍでの値である。
【００４２】
図５は、Ｍｉｅ散乱強度の出射角度依存性を計算した結果を示すグラフである。すなわち、Ｍｉｅ散乱された光の進む方向である出射角度（散乱角度）と発光強度との関係を示す。図５中の記載「Ｄ＝０．４６μｍ」、「Ｄ＝０．９２μｍ」および「Ｄ＝１．３８μｍ」はそれぞれ空孔の直径を表している。発光強度は、それぞれ、出射角度が０°の時を１として、規格化している。空孔の直径が異なると散乱光強度の出射角度依存性が異なることが分かる。より詳細には、散乱領域６の直径Ｄが０．４６μｍの場合、散乱光は半値幅が約５０°と拡がっているのに対し、直径Ｄが１．３８μｍの場合、散乱光は半値幅が１３°程度とあまり拡がっていないことが分かる。これから例えば、出射角度が０°の付近に直径が０．４６μｍと寸法の小さな散乱領域６を配置し、出射角度の絶対値が３０°以上の部分に寸法が２倍（０．９２μｍ）または３倍（１．３８μｍ）の散乱領域６を配置することにより、発光強度の均一性を向上できることを示している。
【００４３】
次に透光性部材用材料を合成石英(屈折率１．４６５)とし、散乱領域６として、空孔(真空、屈折率１)、中屈折率材料であるＢＫ７(屈折率１．５２３、硼珪酸ガラス)および高屈折率材料であるＬａＳＦＮ９(屈折率１．８７１)を用いた場合の散乱プロファイルを図６に示す。ここで計算に用いた、散乱領域の寸法、および入射波の波長は０．４６μｍである(散乱領域６がＬａＳＦＮ９の場合のみ、入射波長は０．４８０μｍ)。なおＢＫ７、ＬａＳＦＮ９はSchott Glass社の製品である。図６に示すように、Ｍｉｅ散乱の強度は、散乱領域６が空孔である方が、散乱領域６が微粒子（ＢＫ７およびＬａＳＦＮ９）の場合より大きくなっている。 また、散乱領域６が空孔である場合の方が、出射角度の絶対値がより大きい範囲までＭｉｅ散乱を生じることが分かる。また、ＢＫ７とＬａＳＦＮ９とを比べると屈折率の大きいＬａＳＦＮ９よりも屈折率の小さいＢＫ７の方がより大きな出射角度までＭｉｅ散乱が生じることが分かる。しかし、これらの差は比較的小さい。従って、散乱領域６が、透光性部材用材料（合成石英）と比べて屈折率がかなり小さい空孔（透光性部材用材料より屈折率が０．４６５小さい）、 透光性部材用材料と比べて屈折率が僅かに大きいＢＫ７（透光性部材用材料より屈折率が０．０５８大きい）および透光性部材用材料と比べて屈折率がかなり大きいＬａＳＦＮ９（透光性部材用材料より屈折率が０．４０６大きい）のいずれを用いても充分にＭｉｅ散乱を生じ、本発明の効果を得ることができることが分かる。
なおＬａＳＦＮ９のみ計算に用いた波長が０．０２０μｍ大きくなっているが、ＬａＳＦＮ９の波長−屈折率表から推定した屈折率の違いは非常に小さく、波長が０．４６０μｍの場合の計算結果とほぼ同じ結果を与えるため、後述する計算においても ＬａＳＦＮ９については波長を０．４８０μｍとして計算を行った。
【００４４】
図７に散乱領域６を空孔（内部は真空）とし、透光性部材用材料（透光性部材４を形成する材料）に合成石英、ＢＫ７およびＬａＳＦＮ９を用いた場合のＭｉｅ散乱プロファイルの計算結果を示す。
空孔の寸法および用いた波長は０．４６μｍ(ＬａＳＦＮ９のみ波長は０．４８μｍ)である。透光性部材用材料が合成石英（透光性部材用材料より屈折率が０．４６５大きい）およびＢＫ７（透光性部材用材料より屈折率が０．５２３大きい）である場合は、ほぼ同じ散乱プロファイルが得られているのに対し, 透光性部材用材料が高屈折率材料であるＬａＳＦＮ９（透光性部材用材料より屈折率が０．８７１大きい）を用いた場合は、Ｍｉｅ散乱を生じる出射角度の範囲が多少狭くなっていることが分かる。しかしながらいずれの計算例でも広い範囲の出射角度領域で散乱が生じており、透光性部材用材料が異なる場合でもＭｉｅ散乱を用いて、出射角度の違いによる光の強度のばらつきを抑制できることを示している。
【００４５】
次に、ＬＥＤ発光素子２の出射角度０°の方向に位置する散乱領域６の寸法を０．４５μｍとし、ＬＥＤ発光素子２の出射角度が大きくなる方向に、連続的に散乱領域６の寸法を増加させて（出射角度に比例して寸法を増加させて）、ＬＥＤ発光素子の出射角度９０°の方向に位置する散乱領域の寸法を１．３５μｍとした場合のＭｉｅ散乱プロファイルを評価した。
【００４６】
最初にこの計算を行うに当たって用いた計算モデルの概念図、計算に用いた変数の説明および計算式を示す。
図４は、計算モデルの概念図である。垂直方向（すなわち、ＬＥＤ発光素子２の出射角度０°の方向）をＺ方向とし、水平方向をＸ方向とし、垂直方向からの角度θの発光強度（散乱後の発光強度）の計算を行った。また角度θは時計回りを正とした。出射角度θ方向の散乱後の発光強度をI(θ)とすると、Ｉ(θ)はＬＥＤ発光素子２の発光強度I０(θ)のうち散乱後も直進方向に進む光の強度（直線成分）に加えθからφだけずれた方向に進むＬＥＤ発光素子２からの出射光が散乱領域６によってθ方向に散乱された散乱光の強度を足したものとなる。以下に本モデルにおける計算式を示す。
【００４７】
【数１】
2015225994.tif 000003
【００４８】
ここで式（１）は、Ｍｉｅ散乱が生じた後のθ方向の発光強度の計算式であり、式（２）は、θ方向に進むＬＥＤ発光素子２の発光強度の計算式であり、式（３）はφ方向に進む光のＭｉｅ散乱の強度プロファイルを正規分布関数で近似したときの計算式を示す。なおＭｉｅ散乱の散乱拡がりを示すパラメータであるωはパラメータθにも依存するため式（３）は角度θおよびφの関数となる。
また式（２）中のａはＬＥＤ発光素子２からの発光の強度（配向性）が真円ではなく楕円状となる場合に楕円度を示すパラメータ(ａ＝１のときが真円となる)である。
式（３）は角度パラメータとしてθとφの２つのパラメータを持つが、これはＬＥＤ発光素子２からθ−φ方向に放射された光が散乱領域６によって散乱され、θ方向に進むことによるものである。
なお、一般にＭｉｅ散乱の散乱プロファイルの出射角度依存性は非常に複雑になるが、本計算例ではＭｉｅ散乱の散乱強度が強い領域を主に利用するため、散乱強度プロファイルを、半値幅ω（θ）を有する正規分布関数で近似しても問題はない。
【００４９】
次に、上述の計算式を用い、空孔（散乱領域６）により、発光装置の配光性がどのように変化するかを計算した例を示す。なお本計算例では前述のようにＭｉｅ散乱の強度プロファイルを正規分布関数で近似しているため、全散乱強度は空孔の寸法によらず一定となる。実際には一つの空孔によるＭｉｅ散乱の積分強度は空孔の寸法に対して依存性を持つが、ＬＥＤ発光素子２から放射される光が進行する方向の空孔数を適当に変化させることにより、本計算で用いた仮定(Ｍｉｅ散乱の積分強度が一定)を満足させることが可能である。
また本計算では数値計算上の複雑さを避けるために、計算パラメータとして、Ｍｉｅ散乱のパラメータとして図５に示されている空孔の大きさＤではなくＭｉｅ散乱の強度式（式（３）中に示されている半値幅ω（θ）を用いた。この理由は、図５に示されている様にＭｉｅ散乱近似式（式（３））のωと空孔の寸法Ｄは基本的には１対1の関係にあり、半値幅ωの分布関数から空孔の寸法Ｄの分布関数を容易に求めることができるためである。
【００５０】
以下の計算例では最初に半値幅ωのθに対する分布関数ω（θ）を仮定し、これに対応する散乱プロファイルＩ（θ）を計算した。また前述の計算とは独立して空孔の寸法Ｄの半値幅ω依存性を示す分布関数Ｄ（ω）を求め。最終的に散乱プロファイルI（θ）に対応する空孔の寸法Ｄの分布関数Ｄ（ω）を得た。
半値幅の分布関数ω（θ）として、いろいろな分布関数が考えられるが、ここでは種々の物理量を示す分布関数として一般的なものであるGauss関数タイプの分布関数を用いた(式（４）)。用いた分布関数はＬＥＤ発光素子２の出射角度が０°のときに半値幅が最大となり（ω＝ω０＋ωＢＧ）、θが大きくなるに従い半値幅が小さくなる関数であり、θ＝ωθのときにω＝ω０／２＋ωＢＧとなる。
【００５１】
【数２】
2015225994.tif 000004
【００５２】
図８は、式（１）〜（４）により、空孔（散乱領域６）を有する透光性部材４を用いた場合（図中の「空孔内包ガラス球殻」）の散乱強度を計算した結果(ω０＝８６°、ωθ＝４５°、ωＢＧ＝８°)を示し、比較のために空孔を有しない透光性部材を用いた場合（図中の「空孔なし」）の散乱強度を計算した結果も併せて示す。なお本計算では垂直方向（θ＝０）の発光強度を１としている。
【００５３】
空孔を有しない場合と比較すると、明らかに垂直方向以外の方向の発光強度が増加しており、空孔（散乱領域６）を用いたため、より均一な発光強度がかられていることが分かる。空孔を用いない場合、出射角度が垂直方向から少しでもずれると発光強度が減少し、出射角度が６０°では、出射角度０°の場合と比較して発光強度が半分以下にまで減少し、配光性が低下していることが分かる。これに対し、空孔を用いた場合、出射角度が４０°近辺まではほぼ一定の発光強度が得られており、出射角度が６０°の方向でも出射角度が０°の場合の７０％程度の発光強度が得られている。
【００５４】
図９は、図８に示す、空孔用いた場合の発光強度を分子とし、空孔を用いなかった場合の発光強度を分母として、両者の比を示すグラフである。図９は、空孔を用いることによりどの程度配光性が向上したかを示している。
出射角度が大きくなるとともに空孔の散乱による寄与が増大し、出射角度６０°付近では発光強度は空孔を用いない場合と比較すると１．５倍程度大きくなっていることが分かる。なお相対的な散乱強度は出射角度が６０°を超えた辺りから若干減少しているが、これは空孔からの散乱が主に垂直方向から生じるため、 出射角度が６０°よりも大きい領域ではその寄与が減少してしまうためと思われる。しかし発光装置１００の用途（照明、バックライト等）を考慮すると、出射角度が９０°に近い領域は例えば照明器具等の側面方向に対応しており、この領域での発光を利用するケースはほとんどないと考えられ、散乱による発光強度の増加が減少しても実用的には問題ない場合がほとんどである。
【００５５】
図１０は、本計算例で用いた半値幅の分布関数ω（θ）を示すグラフである。
図１０に示す分布関数では出射角度θ＝０での半値幅は約９４°となっており、この値はＭｉｅ散乱の計算結果から求めた空孔の寸法である約０．２４μｍに対応している。
【００５６】
図１１は、半値幅ωと空孔の寸法Ｄ（空孔径）との関係を、ＭｉｅＰｌｏｔを用いて計算した結果を示すグラフである。なお、この計算例では、波長を０．４６μｍ、透光性部材用材料は石英ガラス（屈折率ｎ＝１．４７）、空孔の屈折率ｎ＝１．０として計算を行った。
図１１から、空孔の寸法が１μｍ、Ｍｉｅ散乱の半値幅ωが１０°近傍で空孔の寸法との関係が大きく変化していることが分かる。特に空孔の寸法が１μｍ以上の場合のＭｉｅ散乱の半値幅は１μｍ以下の場合と比較するとあまり変化しておらず、 空孔の寸法（空孔径）は最大でも２μｍ程度あればよいことを示している。
【００５７】
次に空孔の寸法分布の出射角度依存性を求める。このためには図１１のグラスの横軸をＭｉｅ散乱の半値幅ωではなく、ＬＥＤ発光素子２からの光の出射角度に変換する必要がある。上述のようにＭｉｅ散乱の半値幅ωの分布関数としてGauss関数（式（４））を仮定していることから、式（５）を用いることによりωをθの変換を行うことができる。
【００５８】
【数３】
2015225994.tif 000005
【００５９】
図１２は、式（５）を用いて求めた、空孔の寸法（空孔径）Ｄと出射角度θとの関係を示すグラフである。
なお、ここで出射角θは正負のいずれの値も取ることが可能であるが、半値幅ωは定義より正のみの値となる。但し出射角θの正負はあくまでも角度の符合の定義方法のみ（例えば時計回りを正とする等）で決まるため、符合の正負について本質的な違いはない。
図１２から分かるように出射角度が増加するに従い、空孔の寸法も増大していることが分かる。また、おおよそ出射角度が４５°、空孔の寸法（空孔径）Ｄが１μｍを境界として出射角度と空孔の寸法との間の関数系が異なっていることも分かる。本計算例では、透光性部材用材料として石英、散乱領域６を空孔（真空）として計算して、図１１および図１２の関係を得たが、透光性部材用材料および／または散乱領域６に、本計算例と異なる屈折率を有する材料を用いた場合も同様の計算を行うことが可能である。例えば、透光性部材用材料として石英ガラスを用い、散乱領域６として、屈折率の異なるＢＫ２を用いた場合も図６に示したようにＭｉｅ散乱を生じることから。本計算例と同様の計算を行い、図１１および図１２に相当する結果を得ることにより、配光性の改善を図ることができる。
【００６０】
次に本計算例で示すような透光性部材４を作製することを考えると、１つの方法として透光性部材４が図１２に示すような空孔の寸法分布を持つように作製することを挙げることができる。しかしながらこの方法を用いた場合、得られた透光性部材４内の空孔の寸法分布が設計値と同等となっているかの検証が容易ではない場合がある。このため２つ目の方法として空孔の寸法（空孔径）の分布を適当な関数で近似することを考えた。
この場合すべての出射角度に対して一つの近似関数を用いる方法、透光性部材４をいくつかの領域に分割し、それぞれの領域に対して十分な精度を持つ関数で近似する方法がある。
最初に、１つの分布関数ですべての出射角度における空孔の寸法を近似する方法について述べる。図１２から分かるように空孔の寸法（空孔径）の分布の近似関数としては上向きに凸であり、かつ出射角度の原点（０°）に対して対称な関数を選択すれば良いことが分かる。このような関数は一般に偶関数と呼ばれるものであり、種々の近似関数が考えられる。一番簡単な例として、空孔の寸法（空孔径）Ｄが出射角度の二次関数で近似できる場合について述べる。式（６）に空孔の寸法Ｄの近似関数を示す。
【００６１】
【数４】
2015225994.tif 000006
【００６２】
式（６）はＬＥＤ発光素子２の出射角度が０°の方向にある空孔（散乱領域６）の寸法をＤ０とした時、出射角度θにおける空孔の寸法が、Ｄ０＋ａθ２で表されることを示している。
図１３は、図１２に示した空孔の寸法（空孔径）Ｄと出射角度θとの関係と、式（６）のを用いて得た近似式の結果（点線）を示す。図１３の近似式は、式（６）を用い、最小二乗フィッティングによりＤ０と比例定数ａを決定して求めた。
最小二乗フィッティングにより得られたＤ０とａの値はそれぞれＤ０＝０．２１６μｍ、ａ＝０．０００５３２であった。このことは、ＬＥＤ発光素子２の出射角度が０°の方向の空孔の寸法は、０．２１６μｍであり、出射角度θの方向では、出射角度θ（単位は°）の値を２乗し、これに０．０００５３２を乗じた値だけＤ０よりも大きい空孔寸法孔に制御することにより、発光装置の配光性を改善できることを示している。
なお出射角度が４５°から６０°の領域では空孔の寸法が近似関数の値よりもＭｉｅ散乱から計算した値の方が大きくなっており、この領域では図８で計算した配光プロファイルと若干異なった配光性が得られる可能性があることが分かる。
【００６３】
次に透光性部材４を領域に分割し、出射角度の値に応じて異なる近似関数を用いた場合について述べる。図１２の結果から、本計算例では出射角度約４５°を境に二つの関数で近似するのが適当であると思われること、図１２から出射角度が４５°よりも小さい領域は一つの近似関数を用いる場合と同様に上に凸となる関数、出射角度が４５°よりも大きい領域では下に凸となる関数で近似するのが適当であることが分かる。
式（７）、（８）にこのような条件を満足する近似関数を示す。
【００６４】
2015225994.tif 000007
【００６５】
ここでＤ０およびａは、１つの近似関数式（６）を用いた場合と同じパラメータ、すなわち、Ｄ０はＬＥＤ発光素子２の出射角度が０°の方向にある空孔（散乱領域６）の寸法であり、ａは比例定数である。θｐは、領域を分割する部分の出射角度の値、ｂおよびθｂは、１つ目の領域とは異なる領域の近似関数を表すパラメータを示す。
図１４は、図１２に示した空孔の寸法（空孔径）Ｄと出射角度θとの関係と、式（７）、（８）を用いて得た近似式の結果（点線）を示す。
最小二乗法によりパラメータを決定することにより、図１４に示す空孔の寸法と出射角度の近似関数を求めた。
【００６６】
最小二乗フィッティングにより得た、パラメータＤ０、ａ、ｂ、θｐおよびθｂの値は以下の通りである。Ｄ０＝０．２１６μｍ、ａ＝０．０００５３２、ｂ＝０．００２２４４２３、θｐ＝４３．０およびθｂ＝６３．９５８８。
透光性部材４内の空孔の寸法の分布を１つの分布関数で近似した場合（図１３）と比較すると、図１４では、出射角度が大きな領域でもＭｉｅ散乱から計算した空孔の寸法との乖離が小さく、より良好な配光特性が得られることが分かる。
なお出射角度が約５５°よりも大きな領域では近似関数のフィッティング精度が減少しているが、必要があればさらに近似領域を分割し、新たなフィッティング関数を代入すればよりフィッティング精度を向上させることも可能である。
【符号の説明】
【００６７】
２  ＬＥＤ発光素子
４  透光性部材
６  散乱領域
８  蛍光体層
１００  発光装置
【図１】
2015225994.tif 000008
【図２】
2015225994.tif 000009
【図３】
2015225994.tif 000010
【図４】
2015225994.tif 000011
【図５】
2015225994.tif 000012
【図６】
2015225994.tif 000013
【図７】
2015225994.tif 000014
【図８】
2015225994.tif 000015
【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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