(57)【要約】【課題】指向性の高い光を出射することができるＬＥＤ光源装置を得ることを目的とする。【解決手段】発光面１０ａを有するＬＥＤ素子１０と、このＬＥＤ素子１０の発光面１０ａから出射された光の一部を全反射によりＬＥＤ素子１０側に戻し、かつ、ＬＥＤ素子１０の発光面１０ａから出射された光の一部を屈折させて出射するプリズム光学素子４０と、このプリズム光学素子４０により全反射された光をプリズム光学素子４０に向けて反射する反射部材２０とを備えたものである。【選択図】          図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光面を有するＬＥＤ素子と、このＬＥＤ素子の発光面から出射された光の一部を全反射により上記ＬＥＤ素子側に戻し、かつ、上記ＬＥＤ素子の発光面から出射された光の一部を屈折させて出射するプリズム光学素子と、このプリズム光学素子により全反射された光を上記プリズム光学素子に向けて反射する反射部材と、を備えることを特徴とするＬＥＤ光源装置。
【請求項２】
プリズム光学素子は、出射面側に突出する突出部を有し、その突出部の頂角が６０度から１２０度の範囲内であることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ光源装置。
【請求項３】
反射部材は、発光面に対して角度を有する面を有していることを特徴とする請求項１または請求項２記載のＬＥＤ光源装置。
【請求項４】
反射部材は、拡散反射面を有していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のＬＥＤ光源装置。
【請求項５】
ＬＥＤ素子の光軸と、プリズム光学素子の突出部の頂部とがずれた位置関係にあることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のＬＥＤ光源装置。
【請求項６】
プリズム光学素子の隣接する頂部間の距離がＬＥＤ素子の幅以上になるように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のＬＥＤ光源装置。
【請求項７】
ＬＥＤ素子とプリズム光学素子との間に、上記プリズム光学素子の屈折率に比べ低屈折率の領域を設けることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載のＬＥＤ光源装置。
【請求項８】
ＬＥＤ素子、プリズム光学素子及び反射部材のうちの少なくとも１つに、ＬＥＤ素子の発光面から出射された光によって励起されて蛍光を出射する蛍光体が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載のＬＥＤ光源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はＬＥＤ光源装置に関するものであり、特に、高い指向性を有するＬＥＤ光源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＬＥＤ光源装置においては、ＬＥＤ素子は反射カップを有するリードフレームの反射カップ内に搭載されており、半球面形状の封止樹脂によってモールドされている。ＬＥＤ素子から出射された光は、直接またはリードフレームを介して封止樹脂の球面形状側表面に到達する。到達した光は封止樹脂表面で屈折して指向性を整えるように封止樹脂表面から出射される（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特許３１８７２８０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように構成された従来のＬＥＤ光源装置においては、球面形状部の任意の一点に異なる方向から光が到達する場合に、これらの光のなす角度θに依存する発散は制御できない。このため、ＬＥＤ素子の発光面が十分に小さく、ほぼ点光源とみなせる場合はθが小さくなり、高指向性の光を得ることができるが、発光面が大きくなるとθに依存する発散が大きくなり、指向性が劣化するという課題があった。
【０００５】
この発明は、このような課題を解消するためになされたものであり、指向性の高い光を出射することができるＬＥＤ光源装置を得ることを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るＬＥＤ光源装置は、発光面を有するＬＥＤ素子と、このＬＥＤ素子の発光面から出射された光の一部を全反射によりＬＥＤ素子側に戻し、かつ、ＬＥＤ素子の発光面から出射された光の一部を屈折させて出射するプリズム光学素子と、このプリズム光学素子により全反射された光をプリズム光学素子に向けて反射する反射部材と、を備えるものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１のＬＥＤ光源装置を説明するための断面斜視図である。図２は、図１のＬＥＤ光源装置のＸ−Ｙ平面方向の断面の要部を説明する図である。
【０００８】
まず、図１及び図２を用いて実施の形態１のＬＥＤ光源装置の構成について説明する。表面に発光面１０ａを有するＬＥＤ素子１０が一列に配置されている。各ＬＥＤ素子１０は、その裏面に電極を有しており、この電極は反射板２０に固定されている。反射板２０は、発光面１０ａとほぼ平行な平坦面２０ａと、平坦面２０ａに対して角度を有する面（傾斜面）２０ｂを有している。平坦面２０ａと傾斜面２０ｂはともに正反射面である。ＬＥＤ素子１０は平坦面２０ａに固定されており、このＬＥＤ素子１０の周囲を傾斜面２０ｂが取り囲んでいる。ＬＥＤ素子１０及び反射板２０の表面側は封止材３０により封止されている。封止材３０の表面側にはＬＥＤ素子１０の発光面１０ａ及び反射板２０と対向するようにプリズム光学素子４０が設けられている。
なお、図１において、Ｘ，Ｙ，Ｚは互いに直交する方向を示すものであり、ＸはＬＥＤ光源装置の長辺に平行な方向、ＹはＬＥＤ光源装置の長辺に平行な方向、ＺはＬＥＤ素子１０の発光面１０ａに垂直な方向である。ＬＥＤ素子１０はＸ方向と平行に一列に配置されている。
【０００９】
反射板２０としては、ＬＥＤ素子１０の熱を効率よく伝導させるため、アルミニウムや銅など、熱伝導率の高い材質を用いることが望ましい。反射板２０にはＬＥＤ素子１０に電力を供給するための配線が組み込まれている。高出力を得るために、反射板２０のプリズム光学素子４０に対向する面の反射率は、７０％以上、さらに言えば９０％以上であることが望ましい。このような高い反射率を得るために、反射板２０の表面にアルミニウムや銀などの反射率の高い膜が形成されている。さらに反射板２０はプリズム光学素子４０のプリズム列に対向する領域、より好ましくはプリズム光学素子４０に対向するほぼ全域に設けられていることが望ましい。
【００１０】
封止材３０としては、ＬＥＤ素子１０から出射された光を透過しうる材料を用いる必要がある。このような材料として樹脂が適しており、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂などが用いられる。封止材３０は、ＬＥＤ素子１０を封止するとともに高屈折率のＬＥＤ素子１０からの光の取り出し効率を高めるものである。
【００１１】
プリズム光学素子４０のＬＥＤ素子１０より遠い側の面、すなわち出射側の面に、プリズム列４０ａが設けられている。プリズム列４０ａの断面形状は、出射面側に突出する頂部４０ｂとＬＥＤ素子１０側に突出する谷部４０ｃとが交互に連なる形状をしている。プリズム光学素子４０の出射側の内面はプリズム面４０ｄである。
出射側の面に突出する頂部４０ｂを結ぶ各稜線は、各ＬＥＤ素子の表面（発光面側の面）の中心点からこの表面に対して垂直に伸ばした仮想軸５０（以下、光軸と称する）を中心として同心円状になるように設けられている。
本実施の形態においては、光軸５０とプリズム列４０ａにおける頂部４０ｂとが一致するように構成されている。
【００１２】
なお、頂部４０ｂにおける頂角θが６０度以下の場合にはプリズム面で反射した光が他のプリズム面から出射しやすくなるため、また、１２０度以上ではプリズム面で全反射する光が減少するため、十分な指向性を得ることができず、頂角θは６０度から１２０度、さらに言えば８０度から１００度であることが望ましい。
【００１３】
なお、プリズム光学素子４０としては、アクリル、ポリカーボネート、エポキシ樹脂などの透明樹脂が適している。
【００１４】
次に、図２を用いて実施の形態１のＬＣＤ光源装置の動作について説明する。
図２のように、ＬＥＤ素子１０の発光面１０ａから出射され、発光面１０ａに対して垂直方向に進行する光６０は、反射板２０で反射することなく封止材３０中、プリズム光学素子４０中を進行し、プリズム光学素子４０のプリズム面４０ｄに到達する。プリズム面４０ｄに到達した光は、プリズム面４０ｄで全反射した後、主に異なるプリズム面４０ｄで再度全反射し、プリズム光学素子４０中、封止材３０中を進行し反射板２０の傾斜面２０ｂに到達し、この傾斜面２０ｂで反射される。その後、再度封止材３０中、プリズム光学素子４０中を進行し、プリズム光学素子４０のプリズム面４０ｄに到達する。プリズム面４０ｄに到達した光は、プリズム面４０ｄに対する入射角度（入射光とプリズム面の法線がなす角度）、プリズム光学素子４０の屈折率及びプリズム光学素子４０の出射側領域の屈折率で定まる方向に屈折してプリズム光学素子４０から出射される。この際、光は屈折率が高い側から低い側に出射するので発光面１０ａに対して垂直な方向に近づく方向に屈折する。
【００１５】
一方、ＬＥＤ素子１０の発光面１０ａから出射され、発光面１０ａに対して斜め方向に進行する光６１は、反射板２０で反射された後、封止材３０中、プリズム光学素子４０中を進行し、プリズム光学素子４０のプリズム面４０ｄに到達する。プリズム面４０ｄに到達した光は、上記と同様に、発光面１０ａに対して垂直な方向に近づく方向に屈折してプリズム光学素子４０から出射される。
【００１６】
このように、ＬＥＤ素子１０の発光面１０ａから出射された光は直接または反射板２０を介して封止材３０中、プリズム光学素子４０中を進行してプリズム光学素子４０のプリズム面４０ｄに到達し、入射光とプリズム面４０ｄの法線がなす角に応じて、屈折して指向性を整えて出射する光と全反射する光に分離される。全反射した光は、主に異なるプリズム面で再度全反射し、ＬＥＤ素子１０または反射板２０へと戻され、さらにＬＥＤ素子１０または反射板２０で反射され、再利用が図られる。
【００１７】
以上のように、プリズム光学素子４０のプリズム面４０ｄの任意の一点に到達する光の入射角によって出射する光を制限するため、到達する光の発散角が広がっても、出射光の指向性の広がりを軽減できる。また、プリズム面４０ｄへの到達光のうち屈折出射しなかった光は、ＬＥＤ素子１０または反射板２０に戻され、再利用されるため、高出力かつ高指向性のＬＥＤ光源装置を得ることができる。なお、反射板２０は、発光面１０ａに対して角度を有する面（傾斜面）２０ｂを有しているので、この効果を高めることができる。
【００１８】
図３は、実施の形態１のＬＥＤ光源装置における出射光強度の出射光角度依存性を示す図である。本実施の形態においては、プリズム列４０ａは稜線に垂直な断面形状が頂角６０から１２０度の三角形状としているため、プリズム面４０ｄで全反射した光は効率よくＬＥＤ素子１０または反射板２０に戻すことができ、図３に示すように指向性がよく、高出力なＬＥＤ光源装置を得ることができる。
【００１９】
また、プリズム列４０ａをＬＥＤ素子１０の光軸５０を中心として同心円状に設けているため、図１におけるＸ−Ｙ平面とＹ−Ｚ平面で偏りの少ない指向性を得ることができる。
【００２０】
さらにまた、反射板２０の反射率を７０％以上としているため、プリズム光学素子４０から戻された光を効率よく再利用でき、高出力なＬＥＤ光源装置を得ることができる。
【００２１】
図４〜図６は、この発明の実施の形態１の変形例について説明する図であり、図２に相当する図である。
上記説明においては、プリズム列の稜線に垂直な断面形状が頂角一定の三角形状としたものを示したが、これに限定されるものではなく、図４に示すごとくプリズム列４１ａの位置によって頂角４１ｂが変化しても良い。また、図５に示すごとくプリズム列４２ａが台形形状のものや、図６に示すごとくプリズム列４３ａが曲面を含む形状のものであっても良い。
【００２２】
実施の形態２．
図７は、この発明の実施の形態２のＬＥＤ光源装置を説明するための断面斜視図である。図８は、この発明の実施の形態２のＬＥＤ光源装置の動作について説明する図であり、その（ａ）は図７のＬＥＤ光源装置のＹ−Ｚ平面方向の断面の要部を説明する図であり、その（ｂ）は比較例として正反射面を有する反射板に置き換えた図である。
【００２３】
まず、図７及び図８用いて実施の形態２のＬＥＤ光源装置の構成について説明する。実施の形態２が実施の形態１と相違する点は、出射面側に、稜線が長辺に沿って伸び、かつ、稜線に垂直な断面形状が頂角約９０度の三角形状であるプリズム列４４ａが設けられたプリズム光学素子４４を用いる点及び、プリズム光学素子４４に対向する面が反射率７０％以上の拡散反射面２１ａである反射板２１を用いる点である。これらの点を除けば実施の形態１と同様の構成を有するものである。
【００２４】
次に、図８（ａ）を用いて動作について説明する。上述した実施の形態１と同様に、ＬＥＤ素子１０の発光面１０ａから出射された光は直接または反射板２１を介して封止材３０中、プリズム光学素子４４中を進行し、プリズム光学素子４４のプリズム面４４ｄに到達する。プリズム面４４ｄに到達した光は、入射光とプリズム面４４ｄの法線がなす角に応じて、屈折して指向性を整えて出射する光と全反射する光に分離される。全反射した光は、主に異なるプリズム面４４ｄで再度全反射し、反射板２１またはＬＥＤ素子１０へと戻り、さらにプリズム光学素子４４側に反射されることで再利用される。
【００２５】
ここで、反射板２１のプリズム光学素子４４に対向する面を拡散反射面２１ａとしているため、反射板２１で反射した光は拡散光となってプリズム光学素子４４側に反射される。
図８（ａ）に示すように、ＬＥＤ素子１０から出射される光のうち、発光面１０ａに対して垂直に出射された光６０，６１は、プリズム光学素子４４のプリズム面４４ｄで全反射されて反射板２１の拡散反射面２１ａに垂直に入射した後、入射方向と異なる斜め方向にも反射される。この斜め方向に反射された光は、プリズム光学素子４４のプリズム面４４ｄから出射される。
【００２６】
これに対し、図８（ｂ）に示すように、正反射面２０ａを有する反射板２０を用いる場合には、ＬＥＤ素子１０から出射される光のうち、発光面１０ａに対して垂直に出射された光６０，６１は、プリズム光学素子４４のプリズム面４４ｄで全反射されて反射板２０の正反射面２０ａに垂直に入射した後、入射方向と同じ方向に反射する。この反射した光は、プリズム光学素子４４で再度全反射されてＬＥＤ素子１０に戻る。このように、正反射面２０ａを有する反射板２０を用いる場合には、ＬＥＤ素子１０から出射された光の一部は、プリズム光学素子４４から出射されずにＬＥＤ光源装置内で閉じ込められてしまう場合がある。
本実施の形態においては、拡散反射面２１ａを有する反射板２１を用いることにより、ＬＥＤ光源装置内で光の閉じ込めが起こる確率が減り、高出力化が可能となる。
【００２７】
また、本実施の形態のように、互いに平行な稜線を備えたプリズム光学素子４４を用いる場合には、プリズム列４４ａの稜線に直交する面の指向性を高めることができる。即ち、ＬＥＤ光源装置の長辺に平行な平面（図７においてはＸ−Ｙ平面）に比べ、短辺に平行な平面（図７においてはＹ−Ｚ平面）の指向性を高めることができる。
【００２８】
なお、実施の形態２においては、稜線が長辺に沿って伸び、かつ、稜線に垂直な断面形状が頂角約９０度の三角形状であるプリズム列４４ａが設けられたプリズム光学素子４４を用いるものについて説明したが、このプリズム光学素子４４に代えて実施の形態１において説明したプリズム光学素子４０〜４３を用いるものであっても、上述したような、拡散反射面を有する反射板を用いることにより高出力化できるという効果が得られる。
【００２９】
実施の形態３．
図９は、この発明の実施の形態３のＬＥＤ光源装置を説明するための断面斜視図である。図１０は、この発明の実施の形態３のＬＥＤ光源装置の動作について説明する図であり、その（ａ）は図９のＬＥＤ光源装置のＸ−Ｙ平面方向の断面の要部を説明する図であり、その（ｂ）は比較例として光軸と頂部とが一致するように配置した図である。
【００３０】
まず、図９及び図１０用いて実施の形態３のＬＥＤ光源装置の構成について説明する。実施の形態３が実施の形態１と相違する点は、出射面側に、稜線が短辺に沿って伸びるプリズム列４５ａが設けられたプリズム光学素子４５を用いる点、ＬＥＤ素子１０の光軸５０とプリズム光学素子４５の突出部の頂部４５ｂとがずれた位置関係（ねじれの位置関係）にある点、及び、反射板２２の裏面側に設けられた回路基板２５とＬＥＤ素子１０の表面に設けられた電極とが反射板２２に設けられた開口部２２ａを介してワイヤ３５により接続されている点である。これらの点を除けば、実施の形態１と同様の構成を有するものである。
【００３１】
なお、回路基板２５としては、熱伝導率が高いアルミニウムなどを用いるものが望ましい。
【００３２】
次に、図１０（ａ）を用いて実施の形態１のＬＣＤ光源装置の動作について説明する。上述した実施の形態１と同様に、ＬＥＤ素子１０の発光面１０ａから出射された光は直接または反射板２２を介して封止材３０中、プリズム光学素子４５中を進行し、プリズム光学素子４５のプリズム面４５ｄに到達する。プリズム面４５ｄに到達した光は、入射光とプリズム面４５ｄの法線がなす角に応じて、屈折して指向性を整えて出射する光と全反射する光に分離される。全反射した光は、主に異なるプリズム面４５ｄで再度全反射し、反射板２２またはＬＥＤ素子１０へと戻り、さらにプリズム光学素子４５側に反射されることで再利用される。
【００３３】
光軸５０とプリズム光学素子４５のプリズム列４５ａの頂部４５ｂとがずれた位置関係で配置した場合、図１０（ａ）に示すように、ＬＥＤ素子から出射される光のうち、発光面に対して垂直に出射された光６０は、プリズム光学素子４５のプリズム面４５ｄで全反射されて反射板２０に戻される。反射板２０の傾斜面で斜め方向に反射した光は、プリズム光学素子４５のプリズム面４５ｄから出射される。
【００３４】
これに対し、光軸５０とプリズム光学素子４５のプリズム列４５ａの頂部４５ｂとが一致するように配置した場合、図１０(ｂ)のように、ＬＥＤ素子から出射される光のうち、発光面に対して垂直に出射された光６０は、プリズム光学素子４５のプリズム面４５ｄで全反射されて反射板２０に戻されずにＬＥＤ素子１０に戻される。この光はプリズム光学素子４５のプリズム面４５ｄから出射されずにＬＥＤ光源装置内で閉じ込められてしまう。
【００３５】
このように、プリズム光学素子４５をねじれの位置関係で配置することにより、プリズム光学素子４５から全反射により戻される光の多くが反射板に戻されることになる。その結果、ＬＥＤ光源装置内で閉じ込められた光がＬＥＤ光源装置内で吸収されることによる吸収損失を軽減でき、発熱抑制、高出力化が可能となる。
【００３６】
なお、プリズム列４５ａの隣接する頂部４５ｂ間の距離ＬがＬＥＤ素子１０の幅Ｗ以上（Ｌ≧ｗ）となるようなプリズム光学素子を用いることにより、さらに多くの光をプリズム光学素子から全反射により反射板に戻すことができる。その結果、さらにＬＥＤ光源装置内での吸収損失を軽減でき、発熱抑制、高出力化が可能となる。
【００３７】
なお、実施の形態３においては、稜線が短辺に沿って伸びるプリズム列４５ａが設けられたプリズム光学素子４５を用いるものについて説明したが、このプリズム光学素子４５に代えて実施の形態１及び２において説明したプリズム光学素子４０〜４４を用いるものであっても、上述したような、プリズム光学素子をねじれの位置関係に配置することによる効果が得られる。
【００３８】
実施の形態４．
図１１は、この発明の実施の形態４のＬＥＤ光源装置を説明するための断面斜視図である。図１２は、図１１のＬＥＤ光源装置のＸ−Ｙ平面方向の断面の要部を説明する図である。
【００３９】
まず、図１１及び図１２用いて実施の形態４のＬＥＤ光源装置の構成について説明する。実施の形態４が実施の形態１と相違する点は、出射面側に突出する円錐形状のプリズム部４６ａを有するプリズム光学素子４６を用いる点、反射板２３の裏面側に設けられた回路基板２５とＬＥＤ素子１０とがワイヤ３５により接続されている点、及び、ワイヤ３５を包み込むように充填された封止材３０とプリズム光学素子４６の間に空気層７０が設けられる点である。これらの点を除けば、実施の形態１と同様の構成を有するものである。
【００４０】
次に、図１２を用いて実施の形態４のＬＣＤ光源装置の動作について説明する。図１２のように、ＬＥＤ素子１０の発光面１０ａから出射された光６０は直接または反射板２３を介して封止材３０中、空気層７０中、プリズム光学素子４６中を進行し、プリズム光学素子４６のプリズム面４６ｄに到達する。プリズム面４６ｄに到達した光は、入射光とプリズム面４６ｄの法線がなす角に応じて、屈折して指向性を整えて出射する光と全反射する光に分離される。全反射した光は、主に異なるプリズム面４６ｄで再度全反射し、反射板２３またはＬＥＤ素子１０へと戻り、さらにプリズム光学素子４６側に反射されることで再利用される。
【００４１】
本実施の形態は、プリズム光学素子４６のＬＥＤ素子１０と対向する側の面、すなわち入射側の面に接する領域がプリズム光学素子４６の屈折率に比べ低屈折率となるように構成するものであり、特にプリズム光学素子４６に接するように空気層７０を設けるものである。このため、プリズム光学素子４６への入射光は低屈折率領域から高屈折率領域へ入射することとなり、スネルの法則に従い屈折することで、プリズム光学素子４６内での光の発散は軽減され、出射光の指向性が向上する。
【００４２】
なお、上記説明においては、プリズム光学素子４６の入射側に低屈折率を有するものとして空気層７０を設けるものについて説明したが、プリズム光学素子とＬＥＤ素子との間にプリズム光学素子よりも低屈折率の領域を設けられるものであれば良い。例えば、プリズム光学素子の入射側の面に接するように封止材が設けられる構成において、封止材の屈折率がプリズム光学素子の屈折率よりも低くなるように構成されたもの、あるいは、封止材内にプリズム光学素子の屈折率よりも低い領域を有するものであっても良い。これらの場合にも、低屈折率領域から高屈折率領域に光が入射することにより、光の発散が軽減され、出射光の指向性を向上することができる。
【００４３】
本実施の形態のように出射側の面に円錐形状のプリズム部４６ａを有するプリズム光学素子４６を用いる場合には、実施の形態１と同様に、Ｘ−Ｙ平面とＹ−Ｚ平面で偏りの少ない指向性を得ることができる。
【００４４】
なお、本実施の形態においては、円錐形状のプリズムが設けられたプリズム光学素子４６を用いるものについて説明したが、このプリズム光学素子４６に代えて実施の形態１〜３において説明したプリズム光学素子４０〜４５を用いるものであっても、上述したような、プリズム光学素子４６とＬＥＤ素子１０との間に低屈折領域を設けることによる効果が得られる。
【００４５】
実施の形態５．
図１３は、この発明の実施の形態５のＬＥＤ光源装置の構成を説明するための図であり、その（ａ）は平面図、その（ｂ）はＡ−Ａ線断面図、その（ｃ）はＢ−Ｂ線断面図である。図１４は、図１３（ｃ）の拡大図であり、動作について説明するための図である。
【００４６】
まず図１３を用いて、実施の形態５のＬＥＤ光源装置の構成について説明する。図１３のように、実施の形態５のＬＥＤ光源装置は、発光面１０ａを有するＬＥＤ素子１０と、反射板２４と、回路基板２５と、プリズム光学素子４７を備えている。
反射板２４は、底面部２４ａと側面部２４ｂを有し、側面部２４ｂは円筒形状を有している。反射板２４の表面（反射面）には、ＬＥＤ素子１０からの光の照射によって励起されて蛍光を発する蛍光体８０が塗布により形成されている。
反射板２４の側面部２４ｂの上方部には、底面部２４ａに対向するように円板形状のプリズム光学素子４７が設けられる。
プリズム光学素子４７には、その出射側の面にＬＥＤ素子１０の光軸を中心とする同心円状のプリズム列４７ａが設けられている。反射板２４とプリズム光学素子４７によって囲まれた空間は空気層７０である。
ＬＥＤ素子１０は、その発光面１０ａが反射板２４の底面部２４ａに対向するように配置される。ＬＥＤ素子１０は、発光面１０ａの反対側の面に電極を有しており、この電極は回路基板２５に固定される。回路基板２５の端部は反射板２４の側面部２４ｂに固定される。ＬＥＤ素子１０は封止材３０により封止されている。ここでは、ＬＥＤ素子１０として青色光を出射するものを用いる。
【００４７】
次に、図１４を用いて実施の形態５のＬＣＤ光源装置の動作について説明する。図１４のように、ＬＥＤ素子１０の発光面１０ａから出射された光６０，６１は、封止材３０中、空気層７０中を通過して、反射板２４の蛍光体８０が塗布された反射面に到達する。反射板２４に到達した光の一部は、塗布された蛍光体８０によって、緑色と赤色の光に変換される。この結果、反射板２４によって反射された光は、青色、緑色、赤色が混合した光となる。
【００４８】
反射板２４で反射された光は、散乱光となって、空気層７０中、プリズム光学素子４７中を通過して、プリズム光学素子４７のプリズム面４７ｄに到達する。プリズム面４７ｄに到達した光は、プリズム面４７ｄへの入射角度に応じて、一部は全反射され、一部は屈折して出射される。プリズム面４７ｄで全反射した光は、主に異なるプリズム面４７ｄで再度全反射して反射板２４側に戻され、反射板２４によりプリズム光学素子４７側に再度反射されプリズム面４７ｄから屈折して出射される。
【００４９】
このように構成されたＬＥＤ光源装置においては、高出力で指向性の高い光を出射することができるとともに、単色光を出射するＬＥＤ素子から任意の色の光を得ることができる。
【００５０】
なお、反射板２４の表面に蛍光体８０を塗布したものについて説明したが、これに限るものではなく、プリズム光学素子４７の入射側の面に蛍光体を塗布したものであっても良い。また、封止材３０として、蛍光体を混入したものを用いることにより、ＬＥＤ素子上に蛍光体を配置したものであっても良い。これらの場合にも上記と同様の効果を得ることができる。
【００５１】
また、ＬＥＤ素子として青色光を出射するもの、蛍光体として緑色、赤色の蛍光を発するものについて説明したが、ＬＥＤ素子からの光により蛍光を発する組合せであれば良く、その種類及び発光色は限定されない。例えば、ＬＥＤ素子として紫外光を出射するものを用い、蛍光体として紫外光によって赤色、青色、緑色などの蛍光を発するものを用いても良い。
【００５２】
また、同心円状のプリズム列４７ａが設けられたプリズム光学素子４７を用いるものについて説明したが、このプリズム光学素子４７に代えて実施の形態２及び３において説明した直線状のプリズム列が設けられたプリズム光学素子４４，４５を用いても良く、実施の形態４において説明した円錐形状のプリズムが設けられたプリズム光学素子４６を用いても良い。
【００５３】
なお、実施の形態１から３においては、封止材とプリズム光学素子を別部材としたものを示したが、これらを一体化しても良い。
【００５４】
なお、実施の形態１から４においては、ＬＥＤ素子を一列状に配置するもの、実施の形態５においては、ＬＥＤ素子を一つ配置するものを示したが、ＬＥＤ素子の配置位置や個数を限定するものではなく、例えばＬＥＤ素子を複数列に配置しても良い。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、指向性の高い光を出射することができるＬＥＤ光源装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１によるＬＥＤ光源装置の断面斜視図である。
【図２】図１のＬＥＤ光源装置のＸ−Ｙ平面方向の断面の要部を説明する図である。
【図３】この発明の実施の形態１のＬＥＤ光源装置における出射光強度の出射光角度依存性を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１によるＬＥＤ光源装置の変形例を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１によるＬＥＤ光源装置の変形例を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態１によるＬＥＤ光源装置の変形例を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態２によるＬＥＤ光源装置の断面斜視図である。
【図８】この発明の実施の形態２のＬＥＤ光源装置の動作について説明する図であり、その（ａ）は図７のＬＥＤ光源装置のＹ−Ｚ平面方向の断面の要部を説明する図であり、その（ｂ）は比較例として正反射面を有する反射板に置き換えた図である。
【図９】この発明の実施の形態３によるＬＥＤ光源装置の断面斜視図である。
【図１０】この発明の実施の形態３のＬＥＤ光源装置の動作について説明する図であり、その（ａ）は図９のＬＥＤ光源装置のＸ−Ｙ平面方向の断面の要部を説明する図であり、その（ｂ）は比較例として光軸と頂部とが一致するように配置した図である。
【図１１】この発明の実施の形態４によるＬＥＤ光源装置の断面斜視図である。
【図１２】図１１に示すＬＥＤ光源装置のＸ−Ｙ平面方向の断面の要部を説明する図である。
【図１３】この発明の実施の形態５によるＬＥＤ光源装置の構成を説明するための図であり、その（ａ）が平面図、その（ｂ）がＡ−Ａ線断面図、その（ｃ）がＢ−Ｂ線断面図である。
【図１４】図１３（ｂ）の拡大図であり、実施の形態５のＬＥＤ光源装置の動作について説明する図である。
【符号の説明】
１０  ＬＥＤ素子
１０ａ  発光面
２０，２１，２２，２３，２４  反射板（反射部材）
２１ａ  拡散反射面
４０，４１，４２，４３，４４，４５，４６，４７  プリズム光学素子
５０  光軸
７０  空気層
８０  蛍光体
【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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【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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