(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多面体の光学ガラスの側面に複数の発光装置が取り付けられた光源であって、
前記光学ガラスは、複数の凹部が側面に形成され、
前記発光装置は、前記凹部に取り付けられ、
前記凹部は、第１凹部と、前記第１凹部に取り付けられた発光装置から出射して前記第１凹部が形成された側面に対して垂直な方向に進む光を全反射する面を備えた第２凹部と、を有し、
前記第２凹部は、前記第１凹部が形成された側面に対向する側面における、前記第１凹部に取り付けられた発光装置から出射して前記第１凹部が形成された側面に対して垂直な方向に進む光と、前記第１凹部が形成された側面に対向する側面と、が交差する位置に形成されたことを特徴とする光源。
【請求項２】
前記凹部は、略錐体形状である、ことを特徴とする請求項１に記載の光源。
【請求項３】
前記凹部は、前記光学ガラスの出射面側を向く面の面積が、前記光学ガラスの底面側を向く面の面積よりも大きくなるように形成されている、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光源。
【請求項４】
前記凹部は、前記光学ガラスの対向する各側面にそれぞれ設けられる、ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の光源。
【請求項５】
前記発光装置は、前記光学ガラスの側面と底面とに取り付けられている、ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の光源。
【請求項６】
前記光学ガラスの側面は、前記凹部が形成された領域を除く領域に反射材が取り付けられている、ことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の光源。
【請求項７】
前記凹部と略同一の形状を有するカバーレンズを前記発光装置に取り付け、このカバーレンズを前記凹部に嵌合させて前記発光装置を前記凹部に取り付ける、ことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源に関し、特に、多面体の光学ガラスを用いた光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、多面体の光学ガラスを用いた光源を小型化かつ高出力化するために、光学ガラスの底面や側面に複数のＬＥＤを配置する発明が提案された（特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３２９０５３号公報
【特許文献２】特表２００８−５３６２６６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、上記従来の光源では、光が、特に、対向する側面に対して垂直な方向に進む光が、光学ガラスの側面に取り付けた発光装置に入射して光学ガラスの外部に透過してしまい、光源の出力向上を妨げるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、対向する側面に対して垂直な方向に進む光が光学ガラスの外部へ透過しないようにされた光源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】
本発明によれば、上記課題は、次の手段により解決される。
【０００７】
本発明は、多面体の光学ガラスの側面に複数の発光装置が取り付けられた光源であって、前記光学ガラスは、複数の凹部が側面に形成され、前記発光装置は、前記凹部に取り付けられ、前記凹部は、第１凹部と、前記第１凹部に取り付けられた発光装置から出射して前記第１凹部が形成された側面に対して垂直な方向に進む光を全反射する面を備えた第２凹部と、を有し、前記第２凹部は、前記第１凹部が形成された側面に対向する側面における、前記第１凹部に取り付けられた発光装置から出射して前記第１凹部が形成された側面に対して垂直な方向に進む光と、前記第１凹部が形成された側面に対向する側面と、が交差する位置に形成されたことを特徴とする光源である。
【０００８】
また、本発明は、前記凹部は、略錐体形状である、ことを特徴とする上記の光源である。
【０００９】
また、本発明は、前記凹部は、前記光学ガラスの出射面側を向く面の面積が、前記光学ガラスの底面側を向く面の面積よりも大きくなるように形成されている、ことを特徴とする上記の光源である。
【００１０】
また、本発明は、前記凹部は、前記光学ガラスの対向する各側面にそれぞれ設けられる、ことを特徴とする上記の光源である。
【００１１】
また、本発明は、前記発光装置は、前記光学ガラスの側面と底面とに取り付けられている、ことを特徴とする上記の光源である。
【００１２】
また、本発明は、前記光学ガラスの側面は、前記凹部が形成された領域を除く領域に反射材が取り付けられている、ことを特徴とする上記の光源である。
【００１３】
また、本発明は、前記凹部と略同一の形状を有するカバーレンズを前記発光装置に取り付け、このカバーレンズを前記凹部に嵌合させて前記発光装置を前記凹部に取り付ける、ことを特徴とする上記の光源である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、対向する側面に対して垂直な方向に進む光が光学ガラスの外部へ透過しないようにされた光源を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る光源の概略斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る光源の概略構成を説明する図である。
【図３】光学ガラスに様々な凹部を形成し、形成した凹部を光学ガラスの内部から見た場合の概略図である。
【図４】本発明の実施例１に係る光源の部分概略断面図である。
【図５】比較例１に係る光源の部分概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、添付した図面を参照しつつ、本発明を実施するための形態について説明する。
【００１７】
［本発明の実施形態に係る光源］
図１は、本発明の実施形態に係る光源の概略斜視図である。
【００１８】
図１に示すように、本発明の実施形態に係る光源１は、多面体の光学ガラス１０の側面に複数の発光装置２０が取り付けられた光源である。
【００１９】
本発明の実施形態に係る光源１においては、複数の発光装置２０から出た光が、光学ガラス１０の内部で多重反射し、インテグレートされて、光学ガラス１０の出射面から出射する。
【００２０】
光学ガラス１０は、多面体であり、本発明の実施形態では、出射面１１、底面１２、及び４つの側面（上側面１３、下側面１４、右側面１５、左側面１６）を有する六面体から構成される（出射面１１、下側面１４、及び左側面１６は、図１に現れていない）。なお、光学ガラス１０の形状は、六面体以外にも様々な形状に構成することができる。
【００２１】
複数の発光装置２０は、光学ガラス１０の側面１３〜１６に取り付けられるが、本発明の実施形態に係る光源１においては、光学ガラス１０の側面１３〜１６に加えて、光学ガラス１０の底面１２にも複数の発光装置２０を取り付け、光源１の出力向上を図っている。
【００２２】
図２は、本発明の実施形態に係る光源の概略構成を説明する図であり、（ａ）は光源の部分概略断面図（図１中のＡ−Ａ断面の一部）、（ｂ）は光学ガラスの部分概略断面図、（ｃ）は発光装置の概略断面図である。
【００２３】
なお、以下では、主として光学ガラス１０の上側面１３及び下側面１４を取り上げて説明を行うが、右側面１５及び左側面１６についても、上側面１３及び下側面１４と同様に考えることができる。
【００２４】
（光学ガラス）
光学ガラス１０の上側面１３と下側面１４には、底面１２から出射面１１に近づくにつれて互いに離れていくようにテーパーが付けられている。
【００２５】
また、光学ガラス１０の上側面１３、下側面１４、及び底面１２には、複数の凹部３０が形成されている。この凹部３０は、例えば、光学ガラス１０を切り欠いて形成する。ここでは光学ガラス１０の底面１２も凹部３０を形成するとしたが、底面１２には凹部３０を形成しなくてもよい。
【００２６】
光学ガラス１０の上側面１３と下側面１４に形成された凹部３０は、対向する側面に対して垂直な方向に進む光を全反射する面を有している。「対向する側面」とは、凹部３０が形成された側面に対向する側面のことをいい、本発明の実施形態では、上側面１３（下側面１４）に対向する側面は下側面１４（上側面１３）であり、右側面１５（左側面１６）に対向する側面は左側面１６（右側面１５）である。
【００２７】
対向する側面の発光装置２０から出射する光は、対向する側面の形状などにより、その進行方向をやや変化させられる場合があるが、光学ガラス１０の屈折率は光学ガラス１０の外部の物質（例えば空気）の屈折率よりも高いため、概ね、「対向する側面に対して垂直な方向」に進行する。
【００２８】
このため、光学ガラスの対向する各側面（「上側面１３及び下側面１４」及び／又は「右側面１５及び左側面１６」）に発光装置２０をそれぞれ取り付ける場合には、これらの発光装置２０に対して、対向する側面の発光装置２０から出射した光、すなわち、「対向する側面に対して垂直な方向」に進む光が、強いエネルギーを保ったまま入射しやすくなり、光学ガラス１０の外部へ透過しやすくなる。
【００２９】
しかしながら、本発明の実施形態に係る光源１によれば、この「対向する側面に対して垂直な方向」に進む光が、凹部３０が有する面によって全反射され、光学ガラス１０の外部へ透過されないようにされる。
【００３０】
なお、凹部３０は、略錐体形状（特に角錐体形状）であることが好ましい。このようにすれば、「対向する側面に対して垂直な方向」に進む光を全反射する面を、凹部３０において容易に形成することができる。
【００３１】
（発光装置）
発光装置２０は、凹部３０に取り付けられる。
【００３２】
発光装置２０としては、例えば、図２に示すように、樹脂などで封止されたＬＥＤチップ２１を取付台２２に取り付けたものを用いる。取付台２２は、ＬＥＤチップ２１が凹部３０の内側に位置するようにして、接着材（図示せず）などにより光学ガラス１０の側面に取り付ける。
【００３３】
発光装置２０には、カバーレンズ２３を取り付けることが好ましい。このようにすれば、ＬＥＤチップ２１の機密性を高めることができる。
【００３４】
また、このカバーレンズ２３は、凹部３０と略同一の形状を有するものであることが特に好ましい。このようにすれば、カバーレンズ２３を凹部３０に嵌合させて発光装置２０を凹部３０に取り付けることができ、発光装置２０を凹部３０に容易に配置できるようになる。
【００３５】
以上説明したように、本発明の実施形態に係る光源１によれば、光学ガラス１０が有する４つの側面１３〜１６に上記した凹部３０が形成されるため、「対向する側面に対して垂直な方向」に進む光が凹部３０により全反射されることとなる。
【００３６】
このため、本発明の実施形態に係る光源１によれば、「対向する側面に対して垂直な方向」に進む光が光学ガラス１０の外部へ透過しないようにすることができ、光源１の出力を向上させることが可能となる。
【００３７】
なお、本発明の実施形態では、２組の対向する側面（「上側面１３及び下側面１４」、「右側面１５及び左側面１６」）に凹部３０が形成され、これに発光装置２０が取り付けられる形態について説明したが、凹部３０や発光装置２０は、１組の対向する側面に設けられていればよい。
【００３８】
［反射材］
光学ガラス１０の側面１３〜１６や底面１２には、凹部３０が形成された領域を除く領域にミラーなどの反射材（図示せず）が取り付けられていることが好ましい。このようにすれば、凹部３０が形成された領域を除く領域、すなわち、反射材（図示せず）が取り付けられた領域においては、光がどのような角度で入射しても、その光が光学ガラス１０の外部に透過してしまうことを防止することができ、光源１の出力をより一層向上させることができる。
【００３９】
［ミラートンネル］
光学ガラス１０をミラートンネル（図示せず）で被覆すれば、光学ガラス１０を透過した光を反射させることができるため、光源１の出力をより一層向上させることができる。
【００４０】
［凹部の向き］
図３は、光学ガラスに様々な凹部を形成し、形成した凹部を光学ガラスの内部から見た場合の概略図であり、（ａ）は凹部を光学ガラスの内部から見た場合の概略図、（ｂ）は凹部４２を拡大した図、（ｃ）は凹部４４を拡大した図、（ｄ）は凹部４６を拡大した図、（ｅ）は凹部４８を拡大した図である。
【００４１】
なお、図３（ａ）は、例えば、図１中のＡ−Ａ断面に垂直な面で光学ガラス１０を切断し、その切断面から下側面１４に形成された様々な凹部を見た図に相当する。また、図３（ａ）においては、図が複雑になることを避けるため、底面１２、右側面１５、及び左側面１６における凹部及び発光装置の図示を省略している。
【００４２】
図３に示すように、光学ガラス１０には、様々な形状の凹部４１〜４８を形成することができるが、凹部は、光学ガラス１０の出射面１１側を向く面の面積が、光学ガラス１０の底面１２側を向く面の面積よりも大きくなるように形成されていることが特に好ましい。
【００４３】
光学ガラス１０の出射面１１側を向く面とは、当該面の法線（図３中の破線）が光学ガラス１０の底面１２に平行な線（図３中の一点鎖線）よりも光学ガラス１０の出射面１１側に傾いていることをいい、光学ガラス１０の底面１２側を向く面とは、当該面の法線（図３中の破線）が光学ガラス１０の底面１２に平行な線（図３中の一点鎖線）よりも光学ガラス１０の底面１１側に傾いていることをいう。
【００４４】
このようにすれば、「対向する側面に対して垂直な方向」に進む光が、凹部にて光学ガラス１０の底面１２側よりも光学ガラス１０の出射面１１側へ反射されるようになるため、出射面１１側よりも底面１２側により多くの発光装置２０を取り付けた場合において、発光装置２０に光が入射する割合を小さくすることができる。このため、発光装置２０を介して光が光学ガラス１０の外部へ透過してしまうことをより一層防止することができるようになり、光源１の出力をより一層向上させることができる。
【００４５】
具体的に説明すると、凹部４２と凹部４４は、同一形状（正三角錐形状）の凹部であるが、
凹部４２の面４２ａ、４２ｂは光学ガラス１０の出射面１１側を向く面であり、
凹部４２の面４２ｃは光学ガラス１０の底面１２側を向く面であり、
凹部４４の面４４ａは光学ガラス１０の出射面１１側を向く面であり、
凹部４４の面４４ｂ、４４ｃは光学ガラス１０の底面１２側を向く面である。
したがって、凹部４２と凹部４４とでは、凹部４２の方が凹部４４よりも光学ガラス１０の出射面１１側を向く面の面積が大きく、好ましい。
【００４６】
また、凹部４６と凹部４８は、同一形状（正五角錐形状）の凹部であるが、
凹部４６の面４６ａ、４６ｂ、４６ｃは光学ガラス１０の出射面１１側を向く面であり、
凹部４６の面４６ｄ、４６ｅは光学ガラス１０の底面１２側を向く面であり、
凹部４８の面４８ａ、４８ｂは光学ガラス１０の出射面１１側を向く面であり、
凹部４８の面４８ｃ、４８ｄ、４８ｅは光学ガラス１０の底面１２側を向く面である。
したがって、凹部４６と凹部４８とでは、凹部４６の方が凹部４８よりも光学ガラス１０の出射面１１側を向く面の面積が大きく、好ましい。
【実施例１】
【００４７】
次に、本発明の実施例１として、凹部が全反射する面を有しているか否かを確認する方法の一例について説明する。
【００４８】
上記したように、本発明の実施形態に係る光源１においては、光学ガラスの側面に形成された凹部が、「対向する側面に対して垂直な方向」に進む光を全反射する面を有している。
【００４９】
より具体的に説明すると、凹部は、「対向する側面に対して垂直な方向」に進む光が臨界角以上の角度で入射するように傾斜した面を有している。
【００５０】
凹部が有する面がこのように傾斜しているか否かは、様々な方法により確認することができるが、実施例１では、本発明の理解を容易にすべく、２つの略三角錐体状の凹部（第１の凹部５１、第２の凹部５２）を一例として取り上げ、これらの凹部（第１の凹部５１、第２の凹部５２）が上記の面を有しているか否かを光学ガラス１０の出射面１１と底面１２とに対して垂直な断面（図１のＡ−Ａ断面に相当する面）で確認する場合について説明する。
【００５１】
図４は、本発明の実施例１に係る光源の部分概略断面図である。
【００５２】
図４に示すように、第１の凹部５１は光学ガラス１０の出射面１１側を向く面５１ａと光学ガラス１０の底面１２側を向く面５１ｂを有しており、第２の凹部５２は光学ガラス１０の出射面１１側を向く面５２ａと光学ガラス１０の底面１２側を向く面５２ｂとを有している。
【００５３】
ただし、上側面１３に対して垂直な方向に進む光を、第１の凹部５１は光学ガラス１０の出射面１１側を向く面５１ａで全反射させ、第２の凹部５２は光学ガラス１０の底面１２側を向く面５２ｂで全反射させる。
【００５４】
そこで、第１の凹部５１については光学ガラス１０の出射面１１側を向く面５１ａを検討し、第２の凹部５２については光学ガラス１０の底面１２側を向く面５２ｂを検討することにする。
【００５５】
なお、図が複雑になるのを避けるため、図４では、上側面１３や底面１２に形成された凹部や、この凹部に取り付けられる発光装置の図示を省略している。また、第１の凹部５１と第２の凹部５２とは、略三角錐体状であるため、図４に図示されていない面も備えているが、これらの面についての説明は省略する。
【００５６】
図４に示すように、第１の凹部５１において、光学ガラス１０の出射面１１側を向く面５１ａは、光学ガラス１０の下側面１４に対して傾斜角ε１で傾斜している。また、第２の凹部５２において、光学ガラス１０の底面１２側を向く面５２ｂは、光学ガラス１０の下側面１４に対して傾斜角ε２で傾斜している。
【００５７】
ここで、上側面１３に対して垂直な方向に進む光は、第１の凹部５１が有する光学ガラス１０の出射面１１側を向く面５１ａに対して入射角θ１で入射するものとする。
【００５８】
また、上側面１３に対して垂直な方向に進む光は、第２の凹部５２が有する光学ガラス１０の底面１２側を向く面５２ｂに対して入射角θ２で入射するものとする。
【００５９】
また、光学ガラス１０の上側面１３のテーパー角はαとし、光学ガラスの下側面１４のテーパー角はβとする。
【００６０】
この場合、傾斜角ε１と傾斜角ε２は、次式で表すことができる。
・θ１＝１８０−ε１＋（α＋β）・・・式１
・θ２＝１８０−ε２＋（α＋β）・・・式２
【００６１】
入射角θ１が、第１の凹部５１が有する光学ガラス１０の出射面１１側を向く面５１ａの臨界角θｃ１よりも大きければ（次式参照）、上側面１３に対して垂直な方向に進む光は、第１の凹部５１が有する光学ガラス１０の出射面１１側を向く面５１ａで全反射する。
・θ１＞θｃ１・・・式３
【００６２】
また、入射角θ２が、第２の凹部５２が有する光学ガラス１０の底面１２側を向く面５２ｂの臨界角θｃ２よりも大きければ（次式参照）、上側面１３に対して垂直な方向に進む光は、第２の凹部５２が有する光学ガラス１０の底面１２側を向く面５２ｂで全反射する。
・θ２＞θｃ２・・・式４
【００６３】
式１〜式４より、次式が導出される。
・１８０−ε１＋（α＋β）＞θｃ１・・・式５
・１８０−ε２＋（α＋β）＞θｃ２・・・式６
【００６４】
したがって、本発明の実施例１で一例として取り上げた第１の凹部５１と第２の凹部５２とについては、傾斜角ε１と傾斜角ε２がそれぞれ式５、式６を満たすか否かを判断することにより、「対向する側面に対して垂直な方向」に進む光を全反射する面を有しているか否かを確認することができる。
【００６５】
なお、臨界角θｃ１と臨界角θｃ２は、次式により求められる。
・ｓｉｎ（θｃ１）＝ｎ凹部の内側の物質／ｎ光学ガラス・・・式７
・ｓｉｎ（θｃ２）＝ｎ凹部の内側の物質／ｎ光学ガラス・・・式８
【００６６】
ここで、ｎ凹部の内側の物質は、第１の凹部５１、５２の内側にある物質（例：カバーレンズがない場合は空気、カバーレンズがある場合はカバーレンズ）の屈折率であり、ｎ光学ガラスは、光学ガラス１０の屈折率である。
【００６７】
［比較例１］
図５は、比較例１に係る光源の部分概略断面図である。
【００６８】
図５に示すように、比較例１に係る光源においては、光学ガラス１０の上側面１３及び下側面１４に凹部が形成されていない。このため、比較例１に係る光源では、上側面１３に対して垂直な方向に進む光の一部が、光学ガラス１０の下側面１４で全反射されず、光学ガラス１０の外部へ透過してしまう。なお、図５では上側面１３や底面１２に取り付けられる発光装置の図示を省略している。
【００６９】
以上、本発明の実施形態及び実施例について説明したが、これらの説明は、本発明の一例に関するものであり、本発明は、これらの説明によって何ら限定されるものではない。
【符号の説明】
【００７０】
１    光源
１０    光学ガラス
１１    出射面
１２    底面
１３    上側面
１４    下側面
１５    右側面
１６    左側面
２０    発光装置
２１    ＬＥＤチップ
２２    取付台
２３    カバーレンズ
３０、４１〜４８  凹部
４２ａ〜４２ｃ    凹部４２が有する面
４４ａ〜４４ｃ    凹部４４が有する面
４６ａ〜４６ｅ    凹部４６が有する面
４８ａ〜４８ｅ    凹部４８が有する面
５１    第１の凹部
５２    第２の凹部
５１ａ、５１ｂ    第１の凹部５１が有する面
５２ａ、５２ｂ    第２の凹部５２が有する面
【図１】
0005682326.tif 000002
【図２】
0005682326.tif 000003
【図３】
0005682326.tif 000004
【図４】
0005682326.tif 000005
【図５】
0005682326.tif 000006