(57)【要約】【課題】発光ダイオードから放射される光の利用効率の向上を図ることができる光源装置を提供する。【解決手段】光源装置は、発光面から光を放射する発光素子１０と、発光素子１０に電力を供給するための回路パターンが形成された基板２０と、全体形状が略四半球状に形成され、発光素子１０の発光面１１を覆うように配置された、発光素子１０の発光面１１から放射された光の一部を反射して所定の照射方向に照射する反射面３０とを備える。発光素子１０は、その発光面１１から放射される光の光軸Ｃが反射面３０の略中心位置を通るように発光面１１が基板２０の表面に対して傾いた状態で、基板２０上に実装されている。このとき、反射面３０は、発光素子１０の発光面１１から放射される光のうちその光軸Ｃに対して６０度以内である角度範囲に放射される光をすべて反射することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光面から光を放射する発光ダイオードと、
前記発光ダイオードに電力を供給するための回路パターンが形成された基板と、
前記発光ダイオードの発光面から放射された光を反射して外部に照射する反射面と、を備え、
前記発光ダイオードは、その発光面から放射される光の放射中心軸が前記反射面の略中心位置を通るように当該発光面が前記基板の表面に対して傾いた状態で、前記基板上に実装されていることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
発光面から光を放射する発光ダイオードと、
前記発光ダイオードに電力を供給するための回路パターンが形成された基板と、
全体形状が略四半球状に形成され、且つ前記発光ダイオードの発光面に対向するように前記基板上に被せるようにして配置され、前記発光ダイオードが発した光を反射して前記基板との間に形成された開口部から外部に照射する反射面と、
を備え、前記発光ダイオードの前記発光面は、前記基板の表面に対して前記開口部が設けられた方向とは逆方向に傾いた状態で基板上に実装されていることを特徴とする光源装置。
【請求項３】
前記開口部近傍の反射面は、前記発光ダイオードよりも光の照射方向に略庇状に突出して形成されていることを特徴とする請求項２記載の光源装置。
【請求項４】
前記反射面の前記開口部を形成する端縁の頂点と前記発光ダイオードの発光面の中心とを結ぶ直線と、前記基板に垂直な直線とのなす角度をθＬ′としたときに、前記発光ダイオードの発光面が前記基板の表面に対して傾いている傾き角度は、０度より大きく９０−θＬ′度より小さい範囲内の角度であることを特徴とする請求項２又は３記載の光源装置。
【請求項５】
前記反射面の開口部を形成する端縁は、前記開口部の頂点から開口部の両端部に向かうに従って光を照射する方向に突出する突出量が小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項２乃至４の何れか１項に記載の光源装置。
【請求項６】
前記反射面は回転放物面又は回転楕円面の一部と同じ回転曲面の形状に形成されており、前記発光ダイオードはその発光面の中心が前記反射面の焦点に位置するように配置されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の光源装置。
【請求項７】
前記反射面は、前記回転放物面又は回転楕円面をその回転軸に垂直な所定の平面で切断すると共にその回転軸を含む二つの平面で切断することによって得られる形状を有し、前記二つの平面のなす角度は１８０度以下である所定の角度であることを特徴とする請求項６記載の光源装置。
【請求項８】
前記二つの平面のなす角度が１８０度よりも小さい所定の角度である場合、前記発光ダイオードの発光面から放射されて前記反射面で反射される光の、前記反射面を正面から見たときの前記反射面の単位面積当たりの光量は、前記回転放物面又は回転楕円面をその回転軸に垂直な前記所定の平面で切断すると共にその回転軸を含む一つの平面で切断することによって得られる形状を有する反射面が用いられた場合における当該光量に比べて多いことを特徴とする請求項７記載の光源装置。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れか１項記載の光源装置を複数個用い、前記複数個の光源装置からの光の照射方向が互いに略平行となるように前記複数個の光源装置を配置したことを特徴とする連結型光源装置。
【請求項１０】
前記複数の光源装置は、前記光を照射する方向の側から見たときに、各反射面によって形成される外縁が略円形状となるように配置されていることを特徴とする請求項９記載の連結型光源装置。
【請求項１１】
前記複数の光源装置は、前記光を照射する方向の側から見たときに、直線状となるように配置されていることを特徴とする請求項９記載の連結型光源装置。
【請求項１２】
前記複数の光源装置は、前記光を照射する方向の側から見たときに、隣合う光源装置の反射面の一部が対向するようにして略直線状に配置されていることを特徴とする請求項９記載の連結型光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードからの光を反射面で反射した後に特定の方向に照射する光源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光半導体を利用した発光装置として発光ダイオードが知られている。かかる発光ダイオードは発光素子を光透過性樹脂で封止することにより形成されるものであり、長寿命、小型軽量、瞬時点灯可能、豊富な色再現性等の多くの特性を有している。このため、発光ダイオードは、インジケータや表示灯等の用途で用いられることが多い。また、発光ダイオードは、点光源であるため光の制御が放電灯等に比べて優れているという特性を活かし、光を有効に利用し特定の方向に照射する光源として用いられることもある。
【０００３】
近年では、発光ダイオードの高輝度化が進み、これまでほとんど用いられることがなかった、照明等の大光量が求められる用途で発光ダイオードが使用されることが増えている。特に、このような用途での使用を目的として、発光ダイオード（又は発光素子）と反射面とを組み合わせることにより光を有効に利用することができる光源装置が案出されている（例えば、特許文献１参照。）。かかる光源装置については、プロジェクター用光源や車載用前照灯への応用が期待されている。しかし、現状、発光ダイオード自体の光量はプロジェクター用光源や車載用前照灯として用いるのに十分ではなく、その実用化のためには、発光ダイオードの大光量化と更なる光の利用効率の向上が求められている。
【０００４】
いま、発光素子と反射面とを用いて構成された従来の光源装置を説明する。図１７（ａ）は従来の光源装置の概略平面図、図１７（ｂ）はその光源装置の概略正面図、図１７（ｃ）はその光源装置のＣ−Ｃ矢視方向概略断面図である。かかる光源装置は、図１７に示すように、発光素子６０と、基板７０と、反射面８０とを備える。発光素子６０は、その発光面が上側を向き且つ基板７０の表面と略平行となるように基板７０上に実装されている。すなわち、発光素子６０の発光面から放射される光の放射中心軸（光軸）は略鉛直上方（Ｙ軸方向）を向いている。また、発光素子６０は、金ワイヤ７３により基板７０上に形成された回路パターン（不図示）と接続されている。反射面８０は、発光素子６０を覆うようにして基板７０上に取り付けられている。
【０００５】
発光素子６０の発光面から放射される光の一部は、反射面８０で反射され、照射方向（Ｚ軸方向）に照射される。例えば、図１７（ｃ）に示すように、発光素子６０の発光面から放射される光のうち、ＹＺ平面内においてＹ軸に対して角度０度からＺ軸の正方向へ角度θ３までの角度範囲に放射される光、及び、Ｙ軸に対して角度０度からＺ軸の負方向へ角度９０度までの角度範囲に放射される光は、反射面８０に到達する。このため、これらの光は、反射面８０によって制御されてＺ軸方向（照射方向）に照射される。これに対し、ＹＺ平面内においてＹ軸に対してＺ軸の正方向へ角度θ３よりも大きい角度から角度９０度までの角度範囲に放射される光は、反射面８０で制御されることなく、発散光として発光素子６０から直接外部に放射されるので、特定の照射方向に照射されているとはいえない。例えば、図１７（ｃ）において、発光素子６０の発光面から放射される光のうち、ＹＺ平面内においてＹ軸に対しＺ軸の正方向へ角度θ４の方向に放射される光は、制御された光として利用することができない。ここで、角度θ４は、角度θ３よりも大きな角度であり、例えば４５度である。
【０００６】
また、かかる従来の光源装置を複数個用いて連結型光源装置を作製することができる。図１８及び図１９は従来の連結型光源装置の概略正面図である。図１８に示す連結型光源装置は、図１７に示す光源装置を二個用い、それらの基板７０，７０の背面同士を重ね合わせるようにして二個の光源装置を連結することにより得られる。また、図１９に示す連結型光源装置は、図１７に示す光源装置を複数個用い、それらの光源装置を直線状に密に配列することにより得られる。ここでは、各光源装置の発光素子６０を共通の基板７０ａ上に実装している。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−３２６６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、一般に、発光素子の発光面から放射される光については、光軸方向への光放射量が最も多く、光軸からの角度が大きくなるにしたがって光放射量が少なくなる。実際、図１７（ｂ）において、発光素子６０の発光面から斜線で示すような範囲に放射される光の放射量は全放射量の約二割程度である。従来の光源装置では、正面部を除いて、このような角度方向に対応する部分にも反射面８０が存在している。このため、図１７（ｃ）に示す例では、ＹＺ平面内において光軸に対してＺ軸の正方向へ角度θ４の方向に放射される光は、光放射量が多いにもかかわらず、制御された光として利用されない。これに対し、ＹＺ平面内において光軸に対してＺ軸の負方向へ角度９０度付近の方向に放射される光は、光放射量が少ないにもかかわらず、反射面８０によって制御される。すなわち、従来は、発光素子６０の発光面から放射される光のうち、光放射量の多い角度方向に放射される光についてはその一部しか反射面８０で制御しておらず、また、光放射量の少ない角度方向に放射される光についてはその一部を反射面８０で制御していた。したがって、従来の光源装置では、発光素子６０の発光面から放射される光の利用効率が低いという問題があった。
【０００９】
また、光放射量の少ない角度方向に対応する部分にも反射面８０が存在しているので、その分だけ反射面８０の面積が大きくなっている。このため、大きな反射面８０を用いている割には発光素子６０の発光面から放射される光の利用効率が低く、反射面８０を有効に利用していないという問題があった。特に、反射面８０として大きな面積のものを用いると、図１８、図１９に示すような連結型光源装置を作製する際に、使用する光源装置の数量に制約が生じる可能性がある。
【００１０】
本発明は上記事情に基づいてなされたものであり、発光ダイオード（発光素子を含む。）から放射される光の利用効率の向上を図ることができる光源装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、発光面から光を放射する発光ダイオードと、前記発光ダイオードに電力を供給するための回路パターンが形成された基板と、前記発光ダイオードの発光面から放射された光を反射して外部に照射する反射面と、を備え、前記発光ダイオードは、その発光面から放射される光の放射中心軸が前記反射面の略中心位置を通るように当該発光面が前記基板の表面に対して傾いた状態で、前記基板上に実装されていることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項２記載の発明は、発光面から光を放射する発光ダイオードと、前記発光ダイオードに電力を供給するための回路パターンが形成された基板と、全体形状が略四半球状に形成され、且つ前記発光ダイオードの発光面に対向するように前記基板上に被せるようにして配置され、前記発光ダイオードが発した光を反射して前記基板との間に形成された開口部から外部に照射する反射面と、を備え、前記発光ダイオードの前記発光面は、前記基板の表面に対して前記開口部が設けられた方向とは逆方向に傾いた状態で基板上に実装されていることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の光源装置において、前記開口部近傍の反射面は、前記発光ダイオードよりも光の照射方向に略庇状に突出して形成されていることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項２又は３記載の光源装置において、前記反射面の前記開口部を形成する端縁の頂点と前記発光ダイオードの発光面の中心とを結ぶ直線と、前記基板に垂直な直線とのなす角度をθＬ′としたときに、前記発光ダイオードの発光面が前記基板の表面に対して傾いている傾き角度は、０度より大きく９０−θＬ′度より小さい範囲内の角度であることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項２乃至４の何れか１項に記載の光源装置において、前記反射面の開口部を形成する端縁は、前記開口部の頂点から開口部の両端部に向かうに従って光を照射する方向に突出する突出量が小さくなるように形成されていることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項６記載の発明は、請求項１乃至５の何れか１項に記載の光源装置において、前記反射面は回転放物面又は回転楕円面の一部と同じ回転曲面の形状に形成されており、前記発光ダイオードはその発光面の中心が前記反射面の焦点に位置するように配置されていることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の光源装置において、前記反射面は、前記回転放物面又は回転楕円面をその回転軸に垂直な所定の平面で切断すると共にその回転軸を含む二つの平面で切断することによって得られる形状を有し、前記二つの平面のなす角度は１８０度以下である所定の角度であることを特徴とするものである。
【００１８】
請求項８記載の発明は、請求項７記載の光源装置において、前記二つの平面のなす角度が１８０度よりも小さい所定の角度である場合、前記発光ダイオードの発光面から放射されて前記反射面で反射される光の、前記反射面を正面から見たときの前記反射面の単位面積当たりの光量は、前記回転放物面又は回転楕円面をその回転軸に垂直な前記所定の平面で切断すると共にその回転軸を含む一つの平面で切断することによって得られる形状を有する反射面が用いられた場合における当該光量に比べて多いことを特徴とするものである。
【００１９】
請求項９記載の発明に係る連結型光源装置は、請求項１乃至８の何れか１項に記載の光源装置を複数個用い、前記複数個の光源装置からの光の照射方向が互いに略平行となるように前記複数個の光源装置を連結したことを特徴とするものである。
【００２０】
請求項１０記載の発明に係る連結型光源装置は、請求項９記載の連結型光源装置において、前記複数の光源装置は、前記光を照射する方向の側から見たときに、各反射面によって形成される外縁が略円形状となるように配置されていることを特徴とするものである。
【００２１】
請求項１１記載の発明に係る連結型光源装置は、請求項９記載の連結型光源装置において、前記複数の光源装置は、前記光を照射する方向の側から見たときに、直線状となるように配置されていることを特徴とするものである。
【００２２】
請求項１２記載の発明に係る連結型光源装置は、請求項９記載の連結型光源装置において、前記複数の光源装置は、前記光を照射する方向の側から見たときに、隣合う光源装置の反射面の一部が対向するようにして略直線状に配置されていることを特徴とするものである。
【００２３】
尚、本発明に関しては、「発光ダイオード」という用語を、発光素子を光透過性樹脂で封止することにより形成されたもの（いわゆる狭義の発光ダイオード）だけでなく、発光素子単体をも含む広い意味で使用する。また、本発明において、「略四半球状」とは、請求項４で規定されている形状だけでなく、半球を更に半分にした四分の一球及びその四分の一球の一部、並びに、複数の平面により略四分の一球状に形成したもの、例えば三つの平面を用いて形成した楔形形状等をも含むものである。
【発明の効果】
【００２４】
請求項１記載の発明によれば、発光ダイオードは、その発光面から放射される光の放射中心軸が反射面の略中心位置を通るように当該発光面が基板の表面に対して傾いた状態で、基板上に実装されている。これにより、発光ダイオードの発光面を基板の表面に対して傾けない場合に比べて、発光ダイオードの発光面から放射される光のうちその放射中心軸に対してより大きな角度以内である角度範囲に放射される光をすべて反射面で反射することが可能となる。このため、光放射量の多い、上記角度範囲に放射される光のすべてを反射面で制御することができるので、発光ダイオードから放射される光の利用効率の向上を図ることができる。
【００２５】
請求項２記載の発明によれば、発光ダイオードの発光面を、基板の表面に対して開口部が設けられた方向とは逆方向に傾いた状態で基板上に実装したことにより、発光ダイオードが発する光を効率よく反射面で反射して外部に放射することができる。
【００２６】
請求項３記載の発明によれば、開口部近傍の反射面を、発光ダイオードよりも光の照射方向に略庇状に突出して形成することにより、発光ダイオードが発する光を効率よく反射面で反射して外部に放射することができる。
【００２７】
請求項４記載の発明では、反射面の開口部の頂点と発光ダイオードの発光面の中心とを結ぶ直線と、基板に垂直な直線とのなす角度をθＬ′としたときに、発光ダイオードの発光面が基板の表面に対して傾いている傾き角度は、０度より大きく９０−θＬ′度より小さい範囲内の角度である。これにより、発光ダイオードの発光面を基板の表面に対して傾けない場合に比べて、発光ダイオードの発光面から放射される光のうちその放射中心軸に対してより大きな角度以内である角度範囲に放射される光をすべて反射面で反射することが可能となる。このため、光放射量の多い、上記角度範囲に放射される光のすべてを反射面で制御することができるので、発光ダイオードから放射される光の利用効率の向上を図ることができる。
【００２８】
請求項５記載の発明によれば、反射面の面積を小さくして、反射面を有効に利用することができる。
【００２９】
請求項６記載の発明では、反射面は回転放物面又は回転楕円面の一部と同じ回転曲面の形状に形成されており、発光ダイオードはその発光面の中心が反射面の焦点に位置するように配置されている。これにより、反射面を回転放物面の一部と同じ形状に形成した場合にあっては、光源装置から外部に照射される光を平行光とすることができ、反射面を回転楕円面の一部と同じ曲面の形状に形成した場合にあっては、光源装置から外部に照射される光を当該回転楕円面の他方の焦点に集光する光とすることができる。
【００３０】
請求項７記載の発明では、反射面は、回転放物面又は回転楕円面をその回転軸に垂直な所定の平面で切断すると共にその回転軸を含む二つの平面で切断することによって得られる形状を有し、二つの平面のなす角度は１８０度以下である所定の角度である。これにより、反射面の面積を小さくして、光源装置の小型化を図ることができる。
【００３１】
請求項８記載の発明では、前記二つの平面のなす角度が１８０度よりも小さい所定の角度である場合、発光ダイオードの発光面から放射されて反射面で反射される光の、反射面を正面から見たときの反射面の単位面積当たりの光量は、回転放物面又は回転楕円面をその回転軸に垂直な所定の平面で切断すると共にその回転軸を含む一つの平面で切断することによって得られる形状を有する反射面が用いられた場合における当該光量に比べて多い。これにより、高輝度の光源装置を得ることができる。
【００３２】
請求項９記載の発明では、請求項１乃至８の何れか１項に記載の光源装置を複数個用い、複数個の光源装置からの光の照射方向が互いに略平行となるように複数個の光源装置を連結している。これにより、光放射量を増加させることができると共に、各光源装置の発光ダイオードから放射される光の利用効率の向上を図ることができる。
【００３３】
請求項１０記載の発明によれば、複数の光源装置を、光を照射する方向の側から見たときに、各反射面によって形成される外縁が略円形状となるように配置したことにより、外部に放射する光量を増加させることができる。
【００３４】
請求項１１記載の発明によれば、複数の光源装置を、光を照射する方向の側から見たときに、直線状となるように配置したことにより、外部に対して線状の光を照射することができる。
【００３５】
請求項１２記載の発明によれば、複数の光源装置を、光を照射する方向の側から見たときに、隣合う光源装置の反射面の一部が対向するようにして略直線状に配置したことにより、外部に対して照射する線状の光の光量を増加させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下に、本願に係る発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００３７】
まず、本発明の第一実施形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の第一実施形態である光源装置の概略斜視図、図２（ａ）はその光源装置の概略平面図、図２（ｂ）はその光源装置の概略正面図、図２（ｃ）はその光源装置の概略側面図、図３はその光源装置のＡ−Ａ矢視方向概略断面図である。また、図４はその光源装置において発光素子が実装された基板の概略斜視図である。
【００３８】
第一実施形態の光源装置は、図１、図２、図３及び図４に示すように、発光素子１０と、基板２０と、全体形状が略四半球状に形成され、且つ発光素子１０の発光面に対向するように基板２０上に被せるようにして配置された反射面３０とを備える。基板２０上には、図１及び図４に示すように、回路パターン２１が形成されている。この回路パターン２１は発光素子１０に電力を供給するためのものである。具体的に、回路パターン２１としては銅パターンを用いている。また、回路パターン２１を基板２０上に形成する方法としては、基板２０の絶縁層の上に後から回路パターン２１を貼り付ける方法、回路パターン２１を基板２０と一体として形成する方法のいずれを用いてもよい。発光素子１０は、図４に示すように、サブマウント２２を介して基板２０上に実装されている。ここで、発光素子１０の発光面１１には二つの電極が形成されている。発光素子１０の二つの電極は、金ワイヤ２３，２３により回路パターン２１と電気的に接続されている。
【００３９】
反射面３０は、発光素子１０の発光面１１から放射された光の一部を反射するものであり、図１、図２及び図３に示すように、発光素子１０の発光面１１を覆うようにして基板２０に取り付けられている。この反射面３０は、例えばＡｌ等の金属で形成されている。また、反射面３０の一方の表面であって発光素子１０の発光面１１に対向する側の面には、鏡面加工が施されている。発光素子１０の発光面１１から放射された光のうち一部の光は、反射面３０で反射された後、基板２０との間に形成された開口部３１から所定の照射方向に照射されることになる。一方、残りの光は、反射面３０で反射されることなく、直接外部に照射されることになる。この後者の光は発散光であり、かかる光を制御された光として有効に利用することはできない。尚、図１及び図３に示すように、反射面３０の一部は発光素子１０よりも照射方向の側に略庇状に突出しているが、この突出した部分は反射面３０の庇部３２である。
【００４０】
ここで、図２及び図３では、光の照射方向をＺ軸方向としている。このＺ軸方向は、基板２０の表面に略平行な方向であって光源装置の正面側（前側）の方向である。また、Ｘ軸及びＹ軸を、発光素子１０の発光面１１の中心を通りＺ軸に垂直な平面における直交座標軸とし、Ｙ軸を基板１０の表面に垂直な方向とする。そして、かかるＸＹＺ直交座標系の原点を発光素子１０の発光面１１の中心とする。また、各座標軸の正方向は、図２及び図３に示した当該座標軸において矢印で示した方向である。
【００４１】
具体的に、反射面３０は、図３に示すように、発光素子１０の発光面１１から放射される光のうち、ＹＺ平面内において、Ｙ軸に対して角度０度からＺ軸の正方向へ所定の角度θＬ′（０＜θＬ′＜９０）度までの角度範囲に放射される光、及びＹ軸に対して角度０度からＺ軸の負方向へ角度９０度までの角度範囲に放射される光を反射することができる。これらの光は、反射面３０によって制御された光として有効に利用することができる。ここで、角度θＬ′は、発光素子１０の発光面１１と庇部の頂部とを結ぶ直線と、基板３０に垂直な直線（Ｙ軸）とのなす角度である。
【００４２】
第一実施形態では、発光素子１０は、その発光面１１が基板２０の表面に対して開口部３１が設けられた方向とは逆方向に所定の角度だけ傾いた状態で、基板２０上に実装されている。具体的には、例えば発光素子１０の発光面１１から放射される光の放射中心軸（光軸）Ｃが反射面３０の略中心位置を通るように、発光素子１０の発光面１１を基板２０の表面に対して傾けている。これにより、図３に示すように、発光素子１０の発光面１１が基板２０の表面に対して傾いている傾き角度をθ０とすると、発光素子１０の発光面１１から放射される光のうち光軸Ｃに対して所定の角度θ１以内である角度範囲に放射される光がすべて反射面３０で反射されるようにすることができる。すなわち、反射面３０は、かかる角度範囲に放射される光をすべて制御して、Ｚ軸方向に導くことができる。ここで、角度θ１は、角度９０−θ０と、発光素子１０の発光面１１から反射面３０の前側先端部の最上位置に放射される光Ｌの放射角度（光軸Ｃに対する光Ｌの角度）θＬ（＝θＬ′＋θ０）とのうち小さい方の角度である。
【００４３】
いま、一般の発光素子の指向特性及び積分放射量について詳しく説明する。図６は発光素子の指向特性を説明するための図、図７は図６の特性を有する発光素子の積分放射量を説明するための図である。図６において、横軸は光の放射角度を、縦軸は当該放射角度の方向に放射される光の相対放射量を表している。ここで、相対放射量は、放射角度が０度である方向、すなわち光軸方向に放射される光の放射量を「１００」としたときの放射量として定められる。また、図７において、横軸は光の放射角度を、縦軸は当該放射角度以内である角度範囲に放射されたすべての光についてその放射量を加算して得られる相対積分放射量を表している。ここで、相対積分放射量は、発光素子の発光面からあらゆる方向に放射される光の放射量を加算して得られる積分放射量（全放射量）を「１００」としたときの積分放射量として定められる。
【００４４】
まず、図６のグラフによれば、放射角度が２０度であるときの光の放射量は約「９５」、放射角度が４５度であるときの光の放射量は約「７０」、そして、放射角度が７０度であるときの光の放射量は約「３５」である。すなわち、発光素子から放射される光については、放射角度が小さくなるほど放射量が多く、放射角度が大きくなるほど放射量が少ない。このように、発光素子は、光軸付近の方向に放射される光の放射量が多いという指向特性を有する。また、図７のグラフによれば、光軸に対して４５度以内である角度範囲に放射される光の相対積分放射量は約「５０」、光軸に対して６０度以内である角度範囲に放射される光の相対積分放射量は約「７７」、そして、光軸に対して７０度以内である角度範囲に放射される光の相対積分放射量は約「９０」である。これから、例えば、光軸に対して６０度以内である角度範囲に放射される光の積分放射量は全放射量の約７７％であるが、光軸に対して６０度から９０度までの角度範囲に放射される光の積分放射量は全放射量の約２３％であることが分かる。このような発光素子の特性を考慮すると、第一実施形態の光源装置において、もし発光素子１０の発光面１１から光軸に対して６０度以上である角度範囲に放射される光を反射面３０に入射させることにしても、有効利用できる光の放射量が大幅に増加するわけではない。むしろ、発光素子１０からの光を有効に利用するためには、発光素子１０の発光面１１から光軸に対して６０度以内である角度範囲に放射される光をすべて反射面３０に入射させるようにすればよい。したがって、第一実施形態では、発光素子１０の発光面１１から放射される光のうち光軸に対して６０度以内である角度範囲に放射される光がすべて反射面３０で反射されるように、基板２０の表面に対する発光素子１０の発光面１１の傾き角度θ０を設定することが望ましい。
【００４５】
また、第一実施形態では、発光素子１０の発光面１１が基板２０の表面に対して傾いた状態で発光素子１０を基板２０上に実装する方法として、サブマウント２２を利用した方法を用いている。通常、サブマウントは例えば光デバイス用パッケージ内のレーザ本体に発生する熱を放散させることを目的として使用される。これに対し、第一実施形態では、サブマウント２２を、主として発光素子１０の発光面１１を基板２０の表面に対して傾けるための手段として利用しているのである。すなわち、図４に示すように、サブマウント２２として傾斜面を有するものを用い、その傾斜面に発光素子１０を取り付けている。そして、発光素子１０を、そのサブマウント２２を介して基板２０上に実装している。
【００４６】
尚、発光素子１０の発光面１１が基板２０の表面に対して傾いた状態で発光素子１０を基板２０上に実装する方法としては、上記のサブマウント２２を利用した方法に限られず、他の方法を用いることができる。図５は発光素子の発光面が基板の表面に対して傾いた状態で発光素子を基板上に実装する他の方法を説明するための図である。この図５に示す他の方法は、傾斜面を有する基板２０ａを利用する方法である。例えば、かかる傾斜面は基板２０ａの所定の端部に形成されている。そして、発光素子１０を基板２０ａの傾斜面上に実装することにより、発光素子１０の発光面１１をその傾斜面以外の基板２０ａの表面に対して所定の角度だけ傾けることができる。
【００４７】
また、第一実施形態では、基板２０を、熱伝導性に優れた材料を用いて作製している。実際、基板２０の材料としては熱伝導度が少なくとも１２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）であるものを用いている。このような材料の具体例としては、Ａｌ、Ｃｕ、ＡｌＮ、一部のセラミックス等を挙げることができる。同様に、サブマウント２２も、熱伝導度が少なくとも１２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）である材料を用いて作製している。例えば、サブマウント２２の材料としては、ＡｌやＣｕ等を用いることができる。このように、基板２０及びサブマウント２２は熱伝導性に優れているので、発光素子１０から発せられる熱を、サブマウント２２を介して基板２０へ効果的に伝達し、広い面積を有する基板２０から外部に放射することができる。一般に、発光素子では、熱により光出力の低下や寿命の低下が起こるため、特に出力の高い発光素子を用いる際には放熱を行うことが必要不可欠である。
【００４８】
次に、反射面３０の形状について説明する。具体的に、反射面３０は、例えば回転放物面又は回転楕円面の一部と同じ回転曲面の形状に形成される。図８は反射面３０を回転放物面の一部と同じ回転曲面の形状に形成した場合における光の経路を説明するための図である。反射面３０を回転放物面の一部と同じ回転曲面の形状に形成した場合には、発光素子１０を、その発光面１１の中心が当該回転放物面の焦点に位置するように配置する。これにより、図８に示すように、発光素子１０の発光面１１から放射された光のうち反射面３０に直接入射する光は、反射面３０で反射された後、Ｚ軸方向に略平行に進行する。また、図９は反射面３０を回転楕円面の一部と同じ回転曲面の形状に形成した場合における光の経路を説明するための図である。反射面３０を回転楕円面の一部と同じ回転曲面の形状に形成した場合には、発光素子１０を、その発光面１１の中心が当該回転楕円面の二つの焦点のうち反射面３０に近い方の焦点に位置するように配置する。これにより、図９に示すように、発光素子１０の発光面１１から放射された光のうち反射面３０に直接入射する光は、反射面３０で反射された後、当該回転楕円面の他方の焦点に集光する。このように、反射面３０を回転放物面又は回転楕円面の一部と同じ形状に形成することにより、発光素子１０の発光面１１から放射される光を平行光又は一点に集束する光として外部に取り出すことができる。
【００４９】
尚、図８及び図９に示すように、発光素子1０を、発光素子１０の発光面１１から放射された後に反射面３０で反射される光の進行を遮らないように配置することが望ましい。これは、反射面３０によって進行方向が制御された光を確実に外部に取り出すためである。
【００５０】
第一実施形態の光源装置では、発光素子を、その発光面から放射される光の光軸が反射面の略中心位置を通るように発光面が基板の表面に対して傾いた状態で、基板上に実装している。これにより、例えば、発光素子の発光面から放射される光のうち光軸に対して６０度以内である角度範囲に放射される光をすべて反射面で反射することが可能となる。このため、光放射量の多い、上記角度範囲に放射される光のすべてを反射面で制御することができるので、発光素子から放射される光の利用効率の向上を図ることができる。
【００５１】
また、第一実施形態の光源装置では、熱伝導度が少なくとも１２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）である材料を用いて基板を作製している。これにより、発光素子から発せられる熱を基板に効率よく伝達し、基板から外部に放射することができるので、放熱性の向上を図ることができる。
【００５２】
尚、上記の第一実施形態では、発光素子の発光面を、光軸が反射面の略中心位置を通るように基板の表面に対して傾けた場合について説明したが、一般には、発光素子の発光面を、基板の表面に対して所定の角度範囲内で傾ければ、発光素子から放射される光の利用効率の向上を図ることができる。したがって、本発明は、発光素子の発光面を、光軸が反射面の略中心位置を通るように基板の表面に対して傾けたものに限定されるものではない。以下、この点を詳しく説明する。
【００５３】
図１０は発光素子から放射される光の利用効率の向上を図ることができる発光素子の発光面の傾き角度θ０の範囲を説明するための図である。上述したように、発光素子の発光面から放射される光については、放射角度（光軸Ｃに対する当該光の角度）が小さくなるほど放射量が多く、放射角度が大きくなるほど放射量が少ない。したがって、発光素子１０から放射される光の利用効率の向上を図るためには、なるべく大きな放射角度以内の角度方向に放射される光をすべて反射面３０で反射させ、主にこれらの光を利用する必要がある。
【００５４】
まず、発光素子１０の発光面の傾き角度θ０が０度である場合、すわわち、従来の光源装置の場合、反射面３０によって制御された光として有効に利用することができる光は、図１０（ａ）に示すように、光軸Ｃに対して角度０度から左側へ角度θＬ′度までの角度範囲に放射される光、及び、光軸Ｃに対して角度０度から右側へ角度９０度までの角度範囲に放射される光である。この場合には、放射角度θＬ′以内の角度方向に放射される光をすべて反射面３０で反射させることができる。次に、発光素子１０の発光面の傾き角度θ０を大きくしていき、その傾き角度θ０が４５−θＬ′／２度になった場合、反射面３０によって制御された光として有効に利用することができる光は、図１０（ｂ）に示すように、光軸Ｃに対して角度０度から左側へ角度θ０＋θＬ′＝４５＋θＬ′／２度までの角度範囲に放射される光、及び、光軸Ｃに対して角度０度から右側へ角度９０−θ０＝４５＋θＬ′／２度までの角度範囲に放射される光である。したがって、放射角度４５＋θＬ′／２度以内の角度方向に放射される光をすべて反射面３０で反射させることができ、発光素子１０から放射される光を最も効率よく利用することができる。この図１０（ｂ）に示す状況は、上記の第一実施形態に該当する。次に、発光素子１０の発光面の傾き角度θ０をさらに大きくしていき、その傾き角度θ０が９０−θＬ′度になった場合、反射面３０によって制御された光として有効に利用することができる光は、図１０（ｃ）に示すように、光軸Ｃに対して角度０度から左側へ角度θ０＋θＬ′＝９０度までの角度範囲に放射される光、及び、光軸Ｃに対して角度０度から右側へ角度９０−θ０＝θＬ′度までの角度範囲内に放射される光である。この場合には、放射角度θＬ′以内の角度方向に放射される光をすべて反射面３０で反射させることができる。すなわち、有効に利用することができる光は、図１０（ａ）の場合と同じである。その後、発光素子１０の発光面の傾き角度θ０をさらに大きくすると（図１０（ｄ）参照）、発光素子１０から放射される光の利用効率は、図１０（ａ）又は（ｃ）に示す場合に比べて低下する。
【００５５】
上述したことから容易に分かるように、一般に、発光素子１０の発光面の傾き角度θ０が、０＜θ０＜９０−θＬ′という範囲内にあれば、発光素子の発光面を基板の表面に対して傾けない場合に比べて、発光素子１０の発光面から放射される光のうちその光軸Ｃに対してより大きな角度以内である角度範囲に放射される光をすべて反射面３０で反射することが可能となる。このため、光放射量の多い、上記角度範囲に放射される光のすべてを反射面３０で制御することができるので、発光素子１０から放射される光の利用効率の向上を図ることができる。
【００５６】
次に、本発明の第二実施形態について図面を参照して説明する。図１１（ａ）は本発明の第二実施形態である光源装置の概略平面図、図１１（ｂ）はその光源装置の概略正面図、図１１（ｃ）はその光源装置の概略側面図、図１２はその光源装置のＢ−Ｂ矢視方向概略断面図である。尚、第二実施形態において、第一実施形態のものと同一の機能を有するものには、同一の符号を付すことにより、その詳細な説明を省略する。
【００５７】
第二実施形態の光源装置は、図１１及び図１２に示すように、発光素子１０と、基板２０と、反射面３０ａと、固定部材４０，４０とを備える。かかる光源装置が第一実施形態のものと異なる主な点は、図１１（ｂ）に示すように、照射方向（正面側）から見たときに、光源装置が扇形の形状をしている点である。すなわち、基板２０を細長い棒状に形成すると共に、反射面３０ａとして面積の小さなものを用いている。その他の構成は第一実施形態のものと同様である。
【００５８】
基板２０は、例えば、図４に示す基板において発光素子１０の左右両側を切断することにより得られる。この基板２０上にも回路パターンが形成されており、回路パターンは金ワイヤにより発光素子１０の二つの電極と電気的に接続されている。図１１及び図１２では回路パターン及び金ワイヤの図示を省略している。また、発光素子１０は、図１２に示すように、その発光面１１から放射される光の光軸Ｃが反射面３０ａの略中心位置を通るように発光面１１が基板２０の表面に対して傾いた状態で、基板２０上に実装されている。具体的には、第二実施形態でも、上記第一実施形態と同様に、サブマウント２２の傾斜面に発光素子１０を取り付け、発光素子１０をそのサブマウント２２を介して基板２０上に実装している。
【００５９】
反射面３０ａは、第一実施形態と同様に、回転放物面又は回転楕円面の一部と同じ回転曲面の形状に形成されている。具体的に、この反射面３０ａは、回転放物面又は回転楕円面をその回転軸に垂直な所定の平面で切断すると共にその回転軸を含む二つの平面であってそれらの間の角度（＝２θ２）が例えば１２０度である二つの平面で切断することによって得られる形状を有している。そして、発光素子１０は、その発光面１１の中心が当該回転放物面又は回転楕円面の焦点に位置するように配置される。但し、この場合であっても、基板２０の表面に対する発光素子１０の発光面１１の傾き角度θ０を調整することにより、反射面３０ａは、発光素子１０の発光面１１から放射される光のうちその光軸Ｃに対して６０度以内である角度範囲に放射される光をすべて反射することが可能となる。
【００６０】
このように、第二実施形態における反射面３０ａは、図２（ａ）に示す第一実施形態における反射面３０の左右の端部を削除したものに相当し、反射面３０に比べて面積が小さくなっている。特に、正面側から見たときの反射面３０ａの横幅は正面側から見たときの反射面３０の横幅よりも小さい。このため、第二実施形態の光源装置では、発光素子１０の発光面１１から放射される光のうち反射面に到達することができる光の放射量は、第一実施形態の光源装置に比べて少なくなる。しかし、上述したように、発光素子１０の発光面１１からその光軸に対して６０度以上である角度範囲に放射される光の積分放射量は、発光素子１０から放射される光の全放射量に比べるととても少ない。このため、第二実施形態の光源装置では、反射面３０ａの面積を小さくしているが、そのことによって外部に照射される光の放射量が大きな影響を受けることはない。
【００６１】
第二実施形態では、基板２０を棒状に形成しているので、何らの手段を用いずに反射面３０ａを基板２０にしっかりと取り付けることは容易でない。このため、二つの固定部材４０，４０を用いて反射面３０ａと基板２０とを固定することにしている。具体的に、二つの固定部材４０，４０はそれぞれ、反射面３０ａの左端部又は右端部とそれに対応する側における基板２０の端部との間に取り付けられる。すなわち、光源装置の両側面が固定部材４０，４０となっている。
【００６２】
また、固定部材４０，４０は、熱伝導度が少なくとも１２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）である材料を用いて作製されている。例えば、固定部材４０，４０の材料としては、Ａｌが用いられる。このため、発光素子１０から発せられる熱を、サブマウント２２及び基板２０を介して固定部材４０，４０に効果的に伝達し、広い面積を有する固定部材４０，４０から外部に放射することができる。
【００６３】
第二実施形態の光源装置でも、上記第一実施形態の光源装置と同様の作用・効果を奏する。特に、第二実施形態では、反射面として、回転放物面又は回転楕円面をその回転軸に垂直な所定の平面で切断すると共にその回転軸を含む二つの平面であってそれらの間の角度が１２０度である二つの平面で切断することによって得られる形状を有するものを用いている。これにより、反射面の面積を小さくして、光源装置の小型化を図ることができる。
【００６４】
尚、上記の第二実施形態では、反射面として、回転放物面又は回転楕円面をその回転軸に垂直な所定の平面で切断すると共にその回転軸を含む二つの平面であってそれらの間の角度が１２０度である二つの平面で切断することによって得られる形状を有するものを用いた場合について説明したが、反射面としては、回転放物面又は回転楕円面をその回転軸に垂直な所定の平面で切断すると共にその回転軸を含む二つの平面であってそれらの間の角度が１２０度より大きく１８０度より小さい二つの平面で切断することによって得られる形状を有するものを用いてもよい。このような反射面を有する光源装置でも、上述した第二実施形態の光源装置と同様の効果を奏することができる。特に、発光素子として半値角が狭いものを用いた場合には、反射面としては、回転放物面又は回転楕円面をその回転軸に垂直な所定の平面で切断すると共にその回転軸を含む二つの平面であってそれらの間の角度が１２０度より小さい二つの平面で切断することによって得られる形状を有するものを用いてもよい。この場合も、上述した第二実施形態の光源装置と同様の効果を奏することができる。
【００６５】
また、第二実施形態の光源装置については、発光素子の発光面から放射されて反射面で反射される光の、反射面を正面から見たときの反射面の単位面積当たりの光量が、回転放物面又は回転楕円面をその回転軸に垂直な所定の平面で切断すると共にその回転軸を含む一つの平面（或いは、その回転軸を含む二つの平面であってそれらの間の角度が１８０度である二つの平面）で切断することによって得られる形状を有する反射面が用いられた場合（すなわち、第一実施形態の光源装置の場合）における当該光量に比べて多くなるように、反射面の形状を設計することが望ましい。これにより、高輝度の光源装置を得ることができる。いま、これを実現するための条件を説明する。具体的に、第一実施形態の光源装置において、反射面を正面から見たときの反射面の面積をＳ１＝πｒ２・（１８０／３６０）とし、発光素子の発光面から放射される光のうち反射面で反射される光の光量をＰ１とすると、発光素子の発光面から放射されて反射面で反射される光の、反射面を正面から見たときの反射面の単位面積当たりの光量はＰ１／Ｓ１で与えられる。一方、第二実施形態の光源装置において、反射面を正面から見たときの反射面の面積をＳ２＝πｒ２・（２θ２／３６０）とし、発光素子の発光面から放射される光のうち反射面で反射される光の光量をＰ２とすると、発光素子の発光面から放射されて反射面で反射される光の、反射面を正面から見たときの反射面の単位面積当たりの光量はＰ２／Ｓ２で与えられる。ここで、ｒは反射面を正面から見たときの反射面の半径であり、２θ２は、図１１（ｂ）に示すように、第二実施形態における反射面の中心角である。したがって、第二実施形態の場合における上記単位面積当たりの光量Ｐ２／Ｓ２が、第一実施形態の場合における上記単位面積当たりの光量Ｐ１／Ｓ１に比べて多くなるようにするには、Ｐ１／Ｓ１＜Ｐ２／Ｓ２、すなわち、Ｐ１・（２θ２／１８０）＜Ｐ２であればよい。
【００６６】
ところで、上記の第一及び第二の実施形態における光源装置は、連結型光源装置を作製するために用いることができる。かかる連結型光源装置は、第一又は第二の実施形態における光源装置を複数個用い、複数個の光源装置からの光の照射方向が互いに略平行となるようにそれら複数個の光源装置を連結したものである。以下に、連結型光源装置の具体例を第三、第四及び第五の実施形態として説明する。
【００６７】
次に、本発明の第三実施形態について図面を参照して説明する。図１３は本発明の第三実施形態である連結型光源装置の概略正面図である。尚、第三実施形態において、第二実施形態のものと同一の機能を有するものには、同一の符号を付すことにより、その詳細な説明を省略する。
【００６８】
第三実施形態の連結型光源装置は、図１３に示すように、第二実施形態の光源装置を三個用い、照射方向（正面側）から見たときに略円形状となるように三個の光源装置を配置している。すなわち、第二実施形態の光源装置における反射面３０ａは、回転放物面又は回転楕円面をその回転軸に垂直な所定の平面で切断すると共にその回転軸を含む二つの平面であってそれらの間の角度が１２０度である二つの平面で切断することによって得られる形状を有している。このため、三個の光源装置の発光素子１０がそれぞれ中央に位置するように三個の光源装置を組み合わせて連結型光源装置を作製すると、図１３に示すように、その連結型光源装置を正面側から見たときの形状は略円形となるのである。このように、第二実施形態の光源装置では、その反射面３０ａの面積を小さくしているので、かかる光源装置を密に並べることが可能である。
【００６９】
また、第三実施形態では、第二実施形態の光源装置をそのまま用いているのではなく、隣り合う光源装置については、共通の固定部材４０ａを用いて一方の光源装置における反射面３０ａと基板２０とを固定すると共に他方の光源装置における反射面３０ａと基板２０とを固定している。すなわち、第三実施形態では、合計三つの固定部材４０ａ，４０ａ，４０ａが用いられており、かかる固定部材４０ａ，４０ａ，４０ａは、光源装置の反射面３０ａと基板２０とを固定する役割を果たすと共に、三個の光源装置を一つのユニットとして連結する連結手段の役割をも果たしている。尚、必ずしも共通の固定部材４０ａを用いて三個の光源装置を連結する必要はない。例えば、第二実施形態の三個の光源装置をそのまま用い、隣接する固定部材の表面同士を接着剤等で貼り付けることにより連結型光源装置を作製するようにしてもよい。
【００７０】
第三実施形態の連結型光源装置は、第二実施形態の光源装置を三個用いて作製されているので、各光源装置の発光素子から放射される光の利用効率の向上を図ることができる。また、第三実施形態の連結型光源装置と図１８に示す従来の連結型光源装置とを比べると、前者では光源装置を三個用いているのに対し、後者では光源装置を二個しか用いていない。このため、第三実施形態の連結型光源装置は、図１８に示す従来の連結型光源装置と略同じ外観を有しているが、その従来の連結型光源装置に比べて光放射量を増加させることができる。したがって、第三実施形態の連結型光源装置は、例えば、プロジェクター用光源や車載用前照灯として用いるのに好適である。
【００７１】
次に、本発明の第四実施形態について図面を参照して説明する。図１４は本発明の第四実施形態である連結型光源装置の概略正面図である。尚、第四実施形態において、第二実施形態のものと同一の機能を有するものには、同一の符号を付すことにより、その詳細な説明を省略する。
【００７２】
第四実施形態の連結型光源装置は、図１４に示すように、第二実施形態の光源装置を複数個用い、それら複数個の光源装置を直線状に密に配列している。具体的には、各光源装置は、発光素子１０を下側に、反射面３０ａを上側に向けた状態で直線状に並べられている。すなわち、複数の光源装置は、照射方向から見たときにその上下の方向（発光素子１０から反射面３０に向かう方向を上方向とする。）が同じになるように配置され、且つ、その上下方向と照射方向とに直交する方向に沿って配置されている。
【００７３】
また、第四実施形態では、各光源装置の発光素子１０を共通の基板２０ｂ上に実装している。これにより、複数個の光源装置は一つのユニットとして連結される。すなわち、かかる共通の基板２０ｂは、各光源装置を連結する連結手段としての役割をも果たしている。更に、隣り合う光源装置の間には複数の支持部材５０，５０，・・・が設けられている。これらの支持部材５０，５０，・・・は、共通の基板２０ｂに略垂直に取り付けられており、隣り合う光源装置における二つの固定部材４０，４０を支持する。すなわち、複数の支持部材５０，５０，・・・も、各光源装置を連結する連結手段としての役割を果たす。また、支持部材５０は、熱伝導度が少なくとも１２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）である材料を用いて作製されている。例えば、支持部材５０の材料としては、Ａｌが用いられる。このため、発光素子１０から発せられる熱を支持部材５０からも外部に放射することができる。
【００７４】
第四実施形態の連結型光源装置は、第二実施形態の光源装置を複数個用いて作製されているので、各光源装置の発光素子から放射される光の利用効率の向上を図ることができる。また、第四実施形態の連結型光源装置と図１９に示す従来の連結型光源装置とを比べると、前者における各光源装置の反射面は後者における光源装置の反射面よりも小さいので、前者の連結型光源装置は、後者の連結型光源装置に比べて、各光源装置をその配列方向に沿って密に配置することができるという利点がある。
【００７５】
尚、上記の第四実施形態では、各光源装置の発光素子１０を共通の基板２０ｂ上に実装した場合について説明したが、必ずしも共通の基板を用いて複数個の光源装置を連結する必要はない。例えば、第二実施形態の複数個の光源装置をそのまま用い、それらの光源装置を別の単一の基板又は連結用部材の上に配置することにより、連結型光源装置を作製するようにしてもよい。
【００７６】
次に、本発明の第五実施形態について図面を参照して説明する。図１５は本発明の第五実施形態である連結型光源装置の概略正面図である。尚、第五実施形態において、第二実施形態のものと同一の機能を有するものには、同一の符号を付すことにより、その詳細な説明を省略する。
【００７７】
第五実施形態の連結型光源装置は、上記第四実施形態と同様に、第二実施形態の光源装置を複数個用い、それら複数個の光源装置を直線状に密に配列している。しかし、上記第四実施形態とは異なり、各光源装置は、図１５に示すように、発光素子１０を下側に、反射面３０ａを上側に向けた状態の光源装置と、発光素子１０を上側に、反射面３０ａを下側に向けた状態の光源装置とを交互に並べている。すなわち、複数の光源装置は、照射方向から見たときにその上下の方向が交互に逆転するように配置され、且つ、その上下方向と照射方向とに直交する方向に沿って互いに隣接する反射面の一部が対向するように配置されている。
【００７８】
また、第五実施形態では、第二実施形態の光源装置をそのまま用いているのではなく、隣り合う光源装置については、共通の固定部材４０ａを用いて一方の光源装置における反射面３０ａと基板２０とを固定すると共に他方の光源装置における反射面３０ａと基板２０とを固定している。すなわち、第五実施形態では、複数の固定部材４０ａ，４０ａ，・・・が用いられており、かかる固定部材４０ａ，４０ａ，・・・は、光源装置の反射面３０ａと基板２０とを固定する役割を果たすと共に、複数個の光源装置を一つのユニットとして連結する連結手段の役割をも果たしている。尚、必ずしも共通の固定部材４０ａを用いて複数個の光源装置を連結する必要はなく、第二実施形態の複数個の光源装置をそのまま用いて連結型光源装置を作製するようにしてもよい。
【００７９】
第五実施形態の連結型光源装置も、第二実施形態の光源装置を複数個用いて作製されているので、各光源装置の発光素子から放射される光の利用効率の向上を図ることができる。また、第五実施形態の連結型光源装置は、第四実施形態の連結型光源装置に比べて、各光源装置をその配列方向に沿ってさらに密に配置することができる。
【００８０】
尚、本発明は上記の各実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内において種々の変形が可能である。
【００８１】
例えば、上記の第一及び第二の実施形態の光源装置においては、発光素子の発光面から光軸に対して６０度以上である角度範囲に放射される光が到達する反射面の部分であって発光素子よりも照射方向の側に位置する反射面の一部を削除するようにしてもよい。言い換えると、反射面の開口部を形成する端縁は、開口部の頂点から開口部の両端部に向かうに従って光を照射する方向に突出する突出量が小さくなるように形成するようにしてもよい。
【００８２】
具体例として、かかる反射面の一部が削除された第二実施形態の変形例を説明する。図１６（ａ）は第二実施形態の変形例である光源装置の概略側面図、図１６（ｂ）はその光源装置の概略断面図である。図１６に示す光源装置では、図１６（ａ）と図１１（ｃ）、図１６（ｂ）と図１２を比べると分かるように、発光素子１０よりも照射方向の側に位置する反射面３０ａの一部、基板２０の一部及び固定部材４０の一部が削除されている。これにより、この変形例では、上記の第二実施形態よりも、反射面３０ａの面積をさらに小さくして、反射面３０ａを有効に利用することができる。
【００８３】
また、上記の第一及び第二の実施形態の光源装置においては、発光素子や金ワイヤを保護するために、発光素子及びその周辺部分を光透過性樹脂で封止してもよい。この場合、その封止後の樹脂を、発光素子の発光面を中心とする略半球状に形成することが望ましい。
【００８４】
また、上記の実施形態では、庇部の端縁が基板の端縁と同一である場合について説明したが、庇部の全部又は一部が基板の端縁によりも光の照射方向の側に突出するように形成してもよい。
【００８５】
また、上記の実施形態では、反射面が回転放物面又は回転楕円面の一部と同じ回転曲面の形状に形成されている場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば反射面は回転曲面でない凹状の曲面形状であってもよいし、平面状であってもよいし、複数の平面状の反射面を用いて形成したものであってもよい。
【００８６】
更に、上記の第一及び第二の実施形態の光源装置においては、発光素子の代わりに、発光素子を光透過性樹脂で封止することにより形成された発光ダイオード（狭義の発光ダイオード）を用いてもよい。かかる発光ダイオードとしては、具体的に、レンズ型発光ダイオードやチップＬＥＤを挙げることができる。ここで、チップＬＥＤは、表面実装が容易にできる小型の発光ダイオードである。特に、発光ダイオードとしてレンズ型発光ダイオードのように集光特性の優れたものを用いれば、例えば第二実施形態の光源装置において、たとえ図１１（ｂ）に示す角度θ２を４５度であるように反射面の面積をさらに小さくしたとしても、発光ダイオードから放射される光の利用効率が低下することはない。このため、光源装置の更なる小型化を図ることができる。
【００８７】
加えて、上記の第三及び第四の実施形態では、第二実施形態の光源装置を用いて連結型光源装置を作製した場合について説明したが、第一実施形態の光源装置を用いて連結型光源装置を作製するようにしてもよい。この場合、第一実施形態の光源装置を用いて作製した連結型光源装置の外観は、図１８又は図１９に示す従来の連結型光源装置の外観と同じになるが、この連結型光源装置では、第一実施形態の光源装置が用いられているので、各光源装置の発光素子から放射される光の利用効率の向上を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
以上説明したように、本発明の光源装置では、発光ダイオードは、その発光面から放射される光の放射中心軸が反射面の略中心位置を通るように当該発光面が基板の表面に対して傾いた状態で、基板上に実装されている。これにより、発光ダイオードの発光面を基板の表面に対して傾けない場合に比べて、発光ダイオードの発光面から放射される光のうちその放射中心軸に対してより大きな角度以内である角度範囲に放射される光をすべて反射面で反射することが可能となる。このため、光放射量の多い、上記角度範囲に放射される光のすべてを反射面で制御することができるので、発光ダイオードから放射される光の利用効率の向上を図ることができる。したがって、本発明は、例えば、プロジェクターを含む画像表示装置の光源、スポットライトや車載用前照灯を含む照明灯等に用いられる光源装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の第一実施形態である光源装置の概略斜視図である。
【図２】（ａ）はその光源装置の概略平面図、（ｂ）はその光源装置の概略正面図、（ｃ）はその光源装置の概略側面図である。
【図３】その光源装置のＡ−Ａ矢視方向概略断面図である。
【図４】その光源装置において発光素子が実装された基板の概略斜視図である。
【図５】発光素子の発光面が基板の表面に対して傾いた状態で発光素子を基板上に実装する他の方法を説明するための図である。
【図６】発光素子の指向特性を説明するための図である。
【図７】図６の特性を有する発光素子の積分放射量を説明するための図である。
【図８】反射面を回転放物面の一部と同じ曲面の形状に形成した場合における光の経路を説明するための図である。
【図９】反射面を回転楕円面の一部と同じ曲面の形状に形成した場合における光の経路を説明するための図である。
【図１０】発光素子から放射される光の利用効率の向上を図ることができる発光素子の発光面の傾き角度θ０の範囲を説明するための図である。
【図１１】（ａ）は本発明の第二実施形態である光源装置の概略平面図、（ｂ）はその光源装置の概略正面図、（ｃ）はその光源装置の概略側面図である。
【図１２】その光源装置のＢ−Ｂ矢視方向概略断面図である。
【図１３】本発明の第三実施形態である連結型光源装置の概略正面図である。
【図１４】本発明の第四実施形態である連結型光源装置の概略正面図である。
【図１５】本発明の第五実施形態である連結型光源装置の概略正面図である。
【図１６】（ａ）は第二実施形態の変形例である光源装置の概略側面図、（ｂ）はその光源装置の概略断面図である。
【図１７】（ａ）は従来の光源装置の概略平面図、（ｂ）はその光源装置の概略正面図、（ｃ）はその光源装置のＣ−Ｃ矢視方向概略断面図である。
【図１８】は従来の連結型光源装置の概略正面図である。
【図１９】は従来の連結型光源装置の概略正面図である。
【符号の説明】
【００９０】
１０  発光素子
１１  発光面
２０，２０ａ，２０ｂ  基板
２１  回路パターン
２２  サブマウント
２３  金ワイヤ
３０，３０ａ  反射面
３１  開口部
３２  庇部
４０，４０ａ  固定部材
５０  支持部材
【図１】
2008108942.tif 000003
【図２】
2008108942.tif 000004
【図３】
2008108942.tif 000005
【図４】
2008108942.tif 000006
【図５】
2008108942.tif 000007
【図６】
2008108942.tif 000008
【図７】
2008108942.tif 000009
【図８】
2008108942.tif 000010
【図９】
2008108942.tif 000011
【図１０】
2008108942.tif 000012
【図１１】
2008108942.tif 000013
【図１２】
2008108942.tif 000014
【図１３】
2008108942.tif 000015
【図１４】
2008108942.tif 000016
【図１５】
2008108942.tif 000017
【図１６】
2008108942.tif 000018
【図１７】
2008108942.tif 000019
【図１８】
2008108942.tif 000020
【図１９】
2008108942.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成20年1月25日(2008.1.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光面から光を放射する発光ダイオードと、
前記発光ダイオードに電力を供給するための回路パターンが形成された基板と、
前記発光ダイオードの発光面から放射された光を反射して外部に照射する反射面と、を備え、
前記発光ダイオードは、その発光面から放射される光の放射中心軸が前記反射面の略中心位置を通るように当該発光面が前記基板の表面に対して傾いた状態で、前記基板上に実装されていることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
発光面から光を放射する発光ダイオードと、
前記発光ダイオードに電力を供給するための回路パターンが形成された基板と、
全体形状が略四半球状に形成され、且つ前記発光ダイオードの発光面に対向するように前記基板上に被せるようにして配置され、前記発光ダイオードが発した光を反射して前記基板との間に形成された開口部から外部に照射する反射面と、
を備え、前記発光ダイオードの前記発光面は、前記基板の表面に対して前記開口部が設けられた方向とは逆方向に傾いた状態で基板上に実装され、
前記開口部近傍の反射面は、前記発光ダイオードよりも光の照射方向に略庇状に突出して形成されていることを特徴とする光源装置。
【請求項３】
前記反射面の前記開口部を形成する端縁の頂点と前記発光ダイオードの発光面の中心とを結ぶ直線と、前記基板に垂直な直線とのなす角度をθＬ′としたときに、前記発光ダイオードの発光面が前記基板の表面に対して傾いている傾き角度は、０度より大きく９０−θＬ′度より小さい範囲内の角度であることを特徴とする請求項２記載の光源装置。
【請求項４】
前記反射面の開口部を形成する端縁は、前記開口部の頂点から開口部の両端部に向かうに従って光を照射する方向に突出する突出量が小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項２又は３記載の光源装置。
【請求項５】
前記反射面は回転放物面又は回転楕円面の一部と同じ回転曲面の形状に形成されており、且つ、前記回転放物面又は回転楕円面をその回転軸に垂直な所定の平面で切断すると共にその回転軸を含む二つの平面で切断することによって得られる形状を有し、前記二つの平面のなす角度は１８０度以下である所定の角度であり、前記発光ダイオードはその発光面の中心が前記反射面の焦点に位置するように配置されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の光源装置。
【請求項６】
前記二つの平面のなす角度が１８０度よりも小さい所定の角度である場合、前記発光ダイオードの発光面から放射されて前記反射面で反射される光の、前記反射面を正面から見たときの前記反射面の単位面積当たりの光量は、前記回転放物面又は回転楕円面をその回転軸に垂直な前記所定の平面で切断すると共にその回転軸を含む一つの平面で切断することによって得られる形状を有する反射面が用いられた場合における当該光量に比べて多いことを特徴とする請求項５記載の光源装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか１項記載の光源装置を複数個用い、前記複数個の光源装置からの光の照射方向が互いに略平行となるように前記複数個の光源装置を配置したことを特徴とする連結型光源装置。
【請求項８】
前記複数の光源装置は、前記光を照射する方向の側から見たときに、隣合う光源装置の反射面の一部が対向するようにして略直線状に配置されていることを特徴とする請求項７記載の連結型光源装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
請求項２記載の発明は、発光面から光を放射する発光ダイオードと、前記発光ダイオードに電力を供給するための回路パターンが形成された基板と、全体形状が略四半球状に形成され、且つ前記発光ダイオードの発光面に対向するように前記基板上に被せるようにして配置され、前記発光ダイオードが発した光を反射して前記基板との間に形成された開口部から外部に照射する反射面と、を備え、前記発光ダイオードの前記発光面は、前記基板の表面に対して前記開口部が設けられた方向とは逆方向に傾いた状態で基板上に実装され、前記開口部近傍の反射面は、前記発光ダイオードよりも光の照射方向に略庇状に突出して形成されていることを特徴とするものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の光源装置において、前記反射面の前記開口部を形成する端縁の頂点と前記発光ダイオードの発光面の中心とを結ぶ直線と、前記基板に垂直な直線とのなす角度をθＬ′としたときに、前記発光ダイオードの発光面が前記基板の表面に対して傾いている傾き角度は、０度より大きく９０−θＬ′度より小さい範囲内の角度であることを特徴とするものである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項２又は３記載の光源装置において、前記反射面の開口部を形成する端縁は、前記開口部の頂点から開口部の両端部に向かうに従って光を照射する方向に突出する突出量が小さくなるように形成されていることを特徴とするものである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４の何れか１項に記載の光源装置において、前記反射面は回転放物面又は回転楕円面の一部と同じ回転曲面の形状に形成されており、且つ前記回転放物面又は回転楕円面をその回転軸に垂直な所定の平面で切断すると共にその回転軸を含む二つの平面で切断することによって得られる形状を有し、前記二つの平面のなす角度は１８０度以下である所定の角度であり、前記発光ダイオードはその発光面の中心が前記反射面の焦点に位置するように配置されていることを特徴とするものである。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の光源装置において、前記二つの平面のなす角度が１８０度よりも小さい所定の角度である場合、前記発光ダイオードの発光面から放射されて前記反射面で反射される光の、前記反射面を正面から見たときの前記反射面の単位面積当たりの光量は、前記回転放物面又は回転楕円面をその回転軸に垂直な前記所定の平面で切断すると共にその回転軸を含む一つの平面で切断することによって得られる形状を有する反射面が用いられた場合における当該光量に比べて多いことを特徴とするものである。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
請求項７記載の発明に係る連結型光源装置は、請求項１乃至６の何れか１項に記載の光源装置を複数個用い、前記複数個の光源装置からの光の照射方向が互いに略平行となるように前記複数個の光源装置を連結したことを特徴とするものである。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
請求項８記載の発明に係る連結型光源装置は、請求項７記載の連結型光源装置において、前記複数の光源装置は、前記光を照射する方向の側から見たときに、隣合う光源装置の反射面の一部が対向するようにして略直線状に配置されていることを特徴とするものである。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
また、開口部近傍の反射面を、発光ダイオードよりも光の照射方向に略庇状に突出して形成することにより、発光ダイオードが発する光を効率よく反射面で反射して外部に放射することができる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
請求項３記載の発明では、反射面の開口部の頂点と発光ダイオードの発光面の中心とを結ぶ直線と、基板に垂直な直線とのなす角度をθＬ′としたときに、発光ダイオードの発光面が基板の表面に対して傾いている傾き角度は、０度より大きく９０−θＬ′度より小さい範囲内の角度である。これにより、発光ダイオードの発光面を基板の表面に対して傾けない場合に比べて、発光ダイオードの発光面から放射される光のうちその放射中心軸に対してより大きな角度以内である角度範囲に放射される光をすべて反射面で反射することが可能となる。このため、光放射量の多い、上記角度範囲に放射される光のすべてを反射面で制御することができるので、発光ダイオードから放射される光の利用効率の向上を図ることができる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
請求項４記載の発明によれば、反射面の面積を小さくして、反射面を有効に利用することができる。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
請求項５記載の発明では、反射面は回転放物面又は回転楕円面の一部と同じ回転曲面の形状に形成されており、発光ダイオードはその発光面の中心が反射面の焦点に位置するように配置されている。これにより、反射面を回転放物面の一部と同じ形状に形成した場合にあっては、光源装置から外部に照射される光を平行光とすることができ、反射面を回転楕円面の一部と同じ曲面の形状に形成した場合にあっては、光源装置から外部に照射される光を当該回転楕円面の他方の焦点に集光する光とすることができる。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
また、反射面は、回転放物面又は回転楕円面をその回転軸に垂直な所定の平面で切断すると共にその回転軸を含む二つの平面で切断することによって得られる形状を有し、二つの平面のなす角度は１８０度以下である所定の角度である。これにより、反射面の面積を小さくして、光源装置の小型化を図ることができる。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
請求項６記載の発明では、前記二つの平面のなす角度が１８０度よりも小さい所定の角度である場合、発光ダイオードの発光面から放射されて反射面で反射される光の、反射面を正面から見たときの反射面の単位面積当たりの光量は、回転放物面又は回転楕円面をその回転軸に垂直な所定の平面で切断すると共にその回転軸を含む一つの平面で切断することによって得られる形状を有する反射面が用いられた場合における当該光量に比べて多い。これにより、高輝度の光源装置を得ることができる。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
請求項７記載の発明では、請求項１乃至６の何れか１項に記載の光源装置を複数個用い、複数個の光源装置からの光の照射方向が互いに略平行となるように複数個の光源装置を連結している。これにより、光放射量を増加させることができると共に、各光源装置の発光ダイオードから放射される光の利用効率の向上を図ることができる。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
また、複数の光源装置を、光を照射する方向の側から見たときに、各反射面によって形成される外縁が略円形状となるように配置することにより、外部に放射する光量を増加させることができる。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
また、複数の光源装置を、光を照射する方向の側から見たときに、直線状となるように配置することにより、外部に対して線状の光を照射することができる。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
請求項８記載の発明によれば、複数の光源装置を、光を照射する方向の側から見たときに、隣合う光源装置の反射面の一部が対向するようにして略直線状に配置したことにより、外部に対して照射する線状の光の光量を増加させることができる。