(57)【要約】【課題】光学設計の自由度を得ることができ、高精度の配光制御を行え、ＬＥＤの放熱により、レンズを構成する樹脂が劣化したり、配光特性が変化したりすることを抑えることのできるＬＥＤ照明装置、ＬＥＤ照明器具及びＬＥＤ照明装置用レンズを提供する。【解決手段】複数のＬＥＤを有するＬＥＤ光源の光放出側に配置したレンズに、ＬＥＤ光源からの発光光が入射する入射面と発光光を外部に放出する出射面を設けている。また、ＬＥＤ光源とレンズの出射面は非接触となっている。さらに、レンズはプラスチックで構成されるとともに、レンズの光軸直交断面の最大寸法をΦ（ｍｍ）としたときに、４≦Φ≦７を満たし、レンズの脚部の光軸方向長さをＬＬ（ｍｍ）としたときに、２．８≦ＬＬ≦４．５を満たし、ＬＥＤ光源の光出射部と、レンズの入射面との光軸方向最短距離をＳＤ（ｍｍ）としたときに、１．８≦ＳＤ≦２．２を満たす。【選択図】図１
2012089367.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤ光源と、
前記ＬＥＤ光源の光放出側に配置され、前記ＬＥＤ光源からの発光光が入射する入射面と前記発光光を外部に放出する出射面と前記ＬＥＤ光源の基板に取り付けるための脚部を有するレンズを有し、
前記ＬＥＤ光源と前記レンズの前記入射面は非接触であり、
前記レンズは、ポリカーボネートで構成され、
前記入射面、前記出射面共に凸形状であり、  
前記レンズの光軸直交断面の最大寸法をΦ（ｍｍ）としたときに、４≦Φ≦７であり、
前記レンズの脚部の光軸方向長さをＬＬ（ｍｍ）としたときに、２．８≦ＬＬ≦４．５であり、
前記ＬＥＤ光源の光出射部と、前記レンズの前記入射面との光軸方向最短距離をＳＤ（ｍｍ）としたときに、１．８≦ＳＤ≦２．２であることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項２】
前記ＬＥＤ光源は、複数のＬＥＤを有することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項３】
前記複数のＬＥＤが、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤをそれぞれ少なくとも一つずつ有することを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項４】
前記ＬＥＤ光源が高出力ＬＥＤ光源であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項５】
前記レンズの光軸方向の最大長さをｈ（ｍｍ）としたときに、１．６≦ｈ／Φ≦２．５であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか一項に記載のＬＥＤ照明装置を搭載したことを特徴とするＬＥＤ照明器具。
【請求項７】
ＬＥＤ照明装置用レンズであって、
前記レンズは、
前記ＬＥＤ光源からの発光光が入射する入射面と、
前記発光光を外部に放出する出射面と、
前記ＬＥＤ光源の基板に取り付けるための脚部とを有し、
前記ＬＥＤ光源と前記レンズの前記入射面は非接触であり、
前記レンズは、ポリカーボネートで構成され、
前記入射面、前記出射面共に凸形状であり、  
前記レンズの光軸直交断面の最大寸法をΦ（ｍｍ）としたときに、４≦Φ≦７であり、
前記レンズの脚部の光軸方向長さをＬＬ（ｍｍ）としたときに、２．８≦ＬＬ≦４．５であり、
前記ＬＥＤ光源の光出射部と、前記レンズの前記入射面との光軸方向最短距離をＳＤ（ｍｍ）としたときに、１．８≦ＳＤ≦２．２であることを特徴とするＬＥＤ照明装置用レンズ。
【請求項８】
前記レンズの光軸方向の最大長さをｈ（ｍｍ）としたときに、１．６≦ｈ／Φ≦２．５であることを特徴とする請求項７に記載のＬＥＤ照明装置用レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ照明装置、ＬＥＤ照明器具及びＬＥＤ照明装置用レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複数色のＬＥＤを搭載したＬＥＤ照明装置が注目されている。しかし、複数個のＬＥＤを１つのＬＥＤ照明装置に搭載する場合、ＬＥＤ照明装置が有する光学系の光軸に対して、少なくとも一つのＬＥＤはその光軸上に置くことができない。そのため、所望の配光特性を得るためには、ＬＥＤ照明装置の光学系の光学設計に自由度を持たせることが必要である。また、色の異なる複数色のＬＥＤを１つのＬＥＤ照明装置に搭載する場合、各色のＬＥＤが優れた単色性ピークを有するため、色ムラが生じやすい。従って、色ムラの問題を解消するためにも、ＬＥＤ照明装置の光学系の光学設計に自由度を持たせることが必要である。
【０００３】
ここで、特許文献１には、１つの単色ＬＥＤと、その単色ＬＥＤを覆う蛍光物質と、それらを覆う砲弾型のレンズとを有するＬＥＤランプが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２４７７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の構成では、ＬＥＤを砲弾型レンズに埋め込んでいるため、ＬＥＤで発光した光の配光制御を砲弾型レンズの出射面の面形状だけで行わざるを得ず、複数のＬＥＤを配置した場合には、所望の配光特性を得るための光学設計の自由度が十分に確保されていない。
【０００６】
また、近年開発が進んでいるＬＥＤは高出力化が進んでおり、従来のＬＥＤに比べ点灯時の温度が高くなる。そのためレンズがＬＥＤに直接接触していると、レンズを構成する樹脂の劣化や、レンズの温度変化により配光特性が変化するなどの問題が生じてしまう。
【０００７】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、光学設計の自由度を得ることができ、高精度の配光制御を行え、ＬＥＤの放熱により、レンズを構成する樹脂が劣化したり、配光特性が変化したりすることを抑えることのできるＬＥＤ照明装置用のレンズ及びそれを用いたＬＥＤ照明器具並びにＬＥＤ照明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】
【０００８】
請求項１に記載のＬＥＤ照明装置は、ＬＥＤ光源と、前記ＬＥＤ光源の光放出側に配置され、前記ＬＥＤ光源からの発光光が入射する入射面と前記発光光を外部に放出する出射面と前記ＬＥＤ光源の基板に取り付けるための脚部を有するレンズを有し、前記ＬＥＤ光源と前記レンズの前記入射面は非接触であり、前記レンズは、ポリカーボネートで構成され、前記入射面、前記出射面共に凸形状であり、前記レンズの光軸直交断面の最大寸法をΦ（ｍｍ）としたときに、４≦Φ≦７であり、前記レンズの脚部の光軸方向長さをＬＬ（ｍｍ）としたときに、２．８≦ＬＬ≦４．５であり、前記ＬＥＤ光源の光出射部と、前記レンズの前記入射面との光軸方向最短距離をＳＤ（ｍｍ）としたときに、１．８≦ＳＤ≦２．２であることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、ＬＥＤ光源とＬＥＤ光源からの発光光が入射するレンズの入射面は非接触であり、レンズはＬＥＤ光源からの発光光が入射する入射面と、ＬＥＤ光源の発光光を外部に放出する出射面を有している。このように、レンズは出射面だけでなく入射面も有しているため、光学設計の自由度を確保できる。そのため、複数のＬＥＤを１つのＬＥＤ照明装置に搭載する場合でも、良好に配光制御を行うことができる。
【００１０】
また、一般的にレンズの光軸直交断面の最大寸法Φが小さくなるほど、配光を狭く制御することがより難しくなる。しかし、本発明によれば、レンズは出射面だけでなく入射面も有し、光学設計の自由度を得ることができるため、Φ（ｍｍ）を４≦Φ≦７と小さくした場合でも良好に配光制御を行うことができる。
【００１１】
さらに、ＬＥＤ光源に、色の異なる複数色のＬＥＤを用いる場合、色ムラの問題が生じてしまう。しかし、本発明によれば、レンズは出射面だけでなく入射面も有し、光学設計の自由度を確保できるため、ＬＥＤ光源に複数色のＬＥＤを用いる場合でも、色ムラを小さく抑えることができる。例えば、ＬＥＤ光源に複数色のＬＥＤを用いる場合において、レンズの光軸に対して各色のＬＥＤを非対称に配置する際に色ムラが生じてしまうが、そのような色ムラも有効に抑えることができる。
【００１２】
また、本発明によれば、ＬＥＤ光源とレンズの入射面は非接触である。そのため、ＬＥＤ光源で発生した熱が直接レンズに伝わる事がないため、ＬＥＤ光源に高出力なＬＥＤを用いる場合であってもレンズにプラスチックを用いる事ができる。さらに、レンズの温度変化に伴う屈折率の変化も低減するため、配光特性の変化も小さく抑えられ、配光制御に優れたＬＥＤ照明装置を提供することができる。
【００１３】
加えて、前記レンズは、ポリカーボネートで構成されているので、透明性、耐久性に優れ、また、レンズの温度変化による配光特性の変化をより小さく抑えることができる。又、前記レンズの入射面、出射面共に凸形状とすること、及び前記レンズの光軸直交断面の最大寸法Φ（ｍｍ）が、４≦Φ≦７を満たし、前記レンズの脚部の光軸方向長さＬＬ（ｍｍ）が、２．８≦ＬＬ≦４．５を満たすので、ＬＥＤ光源からの光をより収束させることが出来、更には、前記レンズの前記入射面との光軸方向最短距離ＳＤ（ｍｍ）が、１．８≦ＳＤ≦２．２を満たすことで、高出力のＬＥＤを用いたとしても、熱による劣化を低減できる。尚、好ましくは、５≦Φ≦６、２．８≦ＬＬ≦３．０、１．９≦ＳＤ≦２．１のいずれか１つ以上を満たすのがよい。
【００１４】
請求項２に記載のＬＥＤ照明装置は、請求項１に記載の発明であって、前記ＬＥＤ光源は、複数のＬＥＤを有することを特徴とする。
【００１５】
前記ＬＥＤ光源は、複数のＬＥＤを有すると、各ＬＥＤの出射光の色を異ならせることで、カラフルな光線を出射したり、或いは三原色を用いて白色光も出射できる。
【００１６】
請求項３に記載のＬＥＤ照明装置は、請求項２に記載の発明であって、前記複数のＬＥＤが、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤをそれぞれ少なくとも１つずつ有することを特徴とする。
【００１７】
複数のＬＥＤが、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤをそれぞれ少なくとも１つずつ有することにより、各ＬＥＤから発光した赤色、緑色、青色の３色の光を混色することにより、白色光を形成することができる。
【００１８】
請求項４に記載のＬＥＤ照明装置は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明であって、前記ＬＥＤ光源が高出力ＬＥＤ光源であることを特徴とする。
【００１９】
請求項５に記載のＬＥＤ照明装置は、請求項１乃至４の何れかに記載の発明であって、前記レンズの光軸方向の最大長さをｈ（ｍｍ）としたときに、１．６≦ｈ／Φ≦２．５であることを特徴とする。
【００２０】
レンズの光軸方向の長さをｈ（ｍｍ）、レンズの光軸直交断面の最大寸法をΦ（ｍｍ）としたときに、１．６≦ｈ／Φ≦２．５とすることにより、ＬＥＤ光源に複数色のＬＥＤを用いる場合でも、色ムラを有効に低減することができる。また、ＬＥＤ光源に複数色のＬＥＤを用いる場合において、レンズの光軸に対して各色のＬＥＤを非対称に配置したとしても、色ムラを有効に低減することができる。さらに、レンズの出射面から出射される光の中心強度を強めることができる。
【００２１】
ここで、１．６≦ｈ／Φとすることにより、レンズの出射面の面形状に自由度を与えることができ、曲率の小さな面形状にしたり、非球面形状にすることができる。また、色ムラの発生を抑えつつ、ＬＥＤ光源で発生した光の取り出し効率を高めることができる。
【００２２】
また、ｈ／Φ≦２．５とすることにより、ＬＥＤ光源で発生した光の取り出し効率を下げすぎずに、色ムラをより改善することができる。尚、１．６≦ｈ／Φ≦１．８を満たすと、より好ましい。
【００２３】
請求項６に記載のＬＥＤ照明器具は、請求項１乃至５の何れか一項に記載のＬＥＤ照明装置を搭載したことを特徴とする。
【００２４】
請求項７に記載のＬＥＤ照明装置用レンズは、ＬＥＤ照明装置用レンズであって、前記レンズは、前記ＬＥＤ光源からの発光光が入射する入射面と、前記発光光を外部に放出する出射面と、前記ＬＥＤ光源の基板に取り付けるための脚部とを有し、前記ＬＥＤ光源と前記レンズの前記入射面は非接触であり、
前記レンズは、ポリカーボネートで構成され、前記入射面、前記出射面共に凸形状であり、前記レンズの光軸直交断面の最大寸法をΦ（ｍｍ）としたときに、４≦Φ≦７であり、前記レンズの脚部の光軸方向長さをＬＬ（ｍｍ）としたときに、２．８≦ＬＬ≦４．５であり、前記ＬＥＤ光源の光出射部と、前記レンズの前記入射面との光軸方向最短距離をＳＤ（ｍｍ）としたときに、１．８≦ＳＤ≦２．２であることを特徴とする。本発明の効果は請求項１の発明と同様である。
【００２５】
請求項８に記載のＬＥＤ照明装置用レンズは、請求項６に記載の発明であって、前記レンズの光軸方向の最大長さをｈ（ｍｍ）としたときに、１．６≦ｈ／Φ≦２．５であることを特徴とする。本発明の効果は請求項５の発明と同様である。
【００２６】
本発明に係るＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）照明装置は、ＬＥＤ光源と、レンズと、を有するものである。
【００２７】
ＬＥＤ光源は、複数のＬＥＤを有している。複数のＬＥＤとしては、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤをそれぞれ少なくとも１つずつ有することが好ましい。
【００２８】
あるいは、複数のＬＥＤを、単色のＬＥＤで構成しても良い。また、複数のＬＥＤ各々を、レンズの光軸に対して対称に配置しても良いし、非対称に配置しても良い。さらに、ＬＥＤ光源に複数色のＬＥＤを用いる場合において、レンズの光軸に対してＬＥＤの色を対称に配置しても良いし、非対称に配置しても良い。
【００２９】
ＬＥＤ光源は、高出力ＬＥＤ光源であることが好ましい。ここで、高出力ＬＥＤ光源としては、出力が０．５ワット以上のＬＥＤにより構成することができる。
【００３０】
レンズは、ＬＥＤ光源の光放出側に配置されており、ＬＥＤ光源からの発光光が入射する入射面と、ＬＥＤ光源からの発光光を外部に出射する出射面を有する。また、レンズの入射面とＬＥＤ光源は非接触となっている。レンズ入射面とＬＥＤ光源との間は空気により充填されていることが好ましい。
【００３１】
レンズは、レンズの光軸直交断面の最大寸法をΦ（ｍｍ）としたときに、４≦Φ≦７であり、より好ましくは５≦Φ≦６である。また、レンズの光軸方向の最大長さをｈ（ｍｍ）、としたときに、１．６≦ｈ／Φ≦２．５であることが好ましく、１．６≦ｈ／Φ≦１．８であると、より好ましい。
【００３２】
レンズの脚部の光軸方向長さをＬＬ（ｍｍ）としたときに、２．８≦ＬＬ≦４．５であり、より好ましくは２．８≦ＬＬ≦３．０である。又、ＬＥＤ光源の光出射部と、レンズの入射面との光軸方向最短距離をＳＤ（ｍｍ）としたときに、１．８≦ＳＤ≦２．２であり、より好ましくは、１．９≦ＳＤ≦２．１である。
【００３３】
レンズの入射面としては、正の屈折力を有するレンズ面により構成されていることが好ましい。レンズの入射面のレンズ形状は凸形状である。さらに、入射面の形状を非球面形状としても良い。
【００３４】
レンズの出射面としては、正の屈折力を有するレンズ面により構成されていることが好ましい。レンズの入射面のレンズ形状は凸形状である。また、レンズの出射面の形状を非球面形状としても良い。さらに、レンズの出射面の形状としては、レンズに入射した光の一部を全反射してレンズの先端側に光を導く形状としても良い。
【００３５】
また、レンズの入射面や出射面に、回折構造やレンズアレイ構造を設けても良い。
【００３６】
レンズは、凹部を有していても良い。また、凹部は、入射面と側面入射面を有していることが好ましい。ここで、入射面は、レンズの光軸方向に対してＬＥＤ光源と対向するように形成されており、側面入射面は、レンズの光軸垂直方向に対してＬＥＤ光源と対向するように形成されている。また、入射面及び側面入射面とＬＥＤ光源は非接触とすることが好ましい。また、ＬＥＤ光源が凹部により囲まれていることが好ましく、これにより、ＬＥＤ光源から出射された光をレンズによって効率良く取り出すことができる。さらに、レンズに凹部を設けることにより、レンズの配線基板への取り付けをより容易にすることが可能となる。
【００３７】
レンズは配線基板への位置決めのための形状を有していても良い。位置決めのための形状として、上述したようなレンズに凹部を設けた形状や、凸部を設けた形状が挙げられる。このような、配線基板への位置決めのための形状をレンズに設けることにより、レンズの配線基板への取り付けをより容易にすることができる。また、配線基板への位置決めのための形状をレンズに設けることにより、レンズの配線基板への取り付け方向を視覚的に判断することができるので、取り付けの作業性を向上させることができる。
【００３８】
レンズの凹部の一部の面に、レンズに入射した光の一部を全反射してレンズの先端側に光を導くような面を形成しても良い。このような面をレンズの凹部を形成する一部の面に設ける、つまりは、ＬＥＤ光源近傍に設けることにより、ＬＥＤ光源から出射した光の取り出し効率を高めることができる。
【００３９】
また、複数色のＬＥＤを用いた場合でも、各色を混色させ、色ムラをなくし均一な色の発光として砲弾型レンズから出射させるために、レンズの側面の少なくとも一部に拡散部を設けてもよい。側面とは、レンズの光軸に平行な面、又はレンズの光軸に対して３度以内で傾いた面であって、稜線（レンズの光軸を含む断面と側面との交線）が直線であるものをいう。拡散部とは、入射した光を拡散する効果のある面をいい、点描状の微小な凹凸やアレイ形状の凹凸が形成された面、もしくは粗し面を含み、加えて、例えばレンズを金型で成形する際に、離型時の引き抜き力でレンズの側面に付く傷なども含む。側面には、レンズ内の光が側面から外部に出射することを防止するように、銀やアルミの蒸着やメッキなどにより反射膜が形成されていて良い。本発明者は、特に側面に拡散部を設けることで、色ムラ抑制効果が高くなることを見出した。
【００４０】
レンズは出射面の少なくとも一部に拡散部を設けてもよい。出射面とは、側面より光軸方向出射側に形成された面をいう。拡散部には、上述に記載のものの他、更に輪帯形状の凹凸が形成された面を含む。
【００４１】
レンズは入射面の少なくとも一部に拡散部を有するか、又はレンズの入射面とＬＥＤ光源との間に、拡散部を有する拡散部材を備えてもよい。入射面とは、ＬＥＤ光源からの光を入射する面をいい、レンズの光軸方向入射側に筒状の脚部が設けられている場合、脚部の内周になる側面入射面も含む。拡散部には、上述に記載のものの他、更に輪帯形状の凹凸が形成された面を含む。拡散部材とは、例えばプラスチック等の光透過素材からなる板状又はブロック状であって拡散部を形成しており、レンズの入射面とＬＥＤ光源との間に配置できるものが好ましく、入射面及びＬＥＤ光源のいずれか一方に接していても良いが、双方に接していないことが望ましい。出射面及び／又は入射面には、反射防止膜が形成されていて良い。
【００４２】
レンズは、プラスチックで構成されている。レンズを構成するプラスチックとしては、ポリカーボネートを用いる。ポリカーボネートを用いることで、射出成形により製造でき、製造コストを大幅に低減させることができる。
【００４３】
ＬＥＤ照明装置としては、ＬＥＤ光源とレンズとの間にリフレクタを配置しても良い。ここで、リフレクタとは、ＬＥＤ光源から出射された光を反射するものであり、リフレクタとしては、反射面を有することが好ましい。リフレクタの反射面の面形状としては、平面、曲面、回転放物面、半回転放物面、放物中面などが挙げられ、それぞれを組み合わせて反射面を形成しても良い。また、光軸方向からみたリフレクタの形状は、円形状、楕円形状、多角形状としても良い。
【００４４】
リフレクタの反射面は、銀やアルミが蒸着またはメッキされていることが好ましく、これにより高い反射率を得ることができる。また、リフレクタの反射面をなし地状に形成しても良い。なし地状とすることにより、異なる波長成分の光をより混合することができ、色ムラを低減することができる。
【００４５】
リフレクタは、ＬＥＤ光源の外周を囲んで配置されていることが好ましい。また、リフレクタは、ＬＥＤ光源の光の出射方向側ほど、径が大きくなるテーパ形状であることが好ましい。
【００４６】
ＬＥＤ照明装置を搭載した照明器具としては、室内や室外で用いられる、一般照明用器具（レーザーポインター、インジケーターなど）、住宅用照明器具、オフィス用照明器具、店装・展示用照明器具、街路灯用照明器具、誘導灯器具及び信号装置、広告塔、照明用ポール、水中照明用ライト、ストロボ用ライト、スポットライト、ダウンライト、懐中電灯、電光掲示板（サインボード）、調光器、自動点滅器、ディスプレイ等のバックライト、動画装置、照光式スイッチ、光センサ、医療用ライト、車載ライト等が挙げられる。
【発明の効果】
【００４７】
本発明によれば、光学設計の自由度を得ることができ、高精度の配光制御を行え、ＬＥＤの放熱により、レンズを構成する樹脂が劣化したり、配光特性が変化したりすることを抑えることのできるＬＥＤ照明装置、ＬＥＤ照明器具及びＬＥＤ照明装置用レンズを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】第１の実施の形態にかかるＬＥＤ照明装置の断面図である。
【図２】第１の実施の形態にかかるＬＥＤ照明装置の断面図である。
【図３】第２の実施の形態にかかるＬＥＤ照明装置の断面図である。
【図４】第３の実施の形態にかかるＬＥＤ照明装置の断面図である。
【図５】ＬＥＤ照明装置の実施例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
【００５０】
（第１の実施の形態）
図１及び図２は、第１の実施の形態にかかるＬＥＤ照明装置を、光軸を含む断面で切断して示す断面図である。第１の実施の形態にかかるＬＥＤ照明装置は、レンズ１とＬＥＤ光源２を有している。
【００５１】
ＬＥＤ光源２は、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤをそれぞれ１つずつ有している。また、それぞれのＬＥＤは、配線基板７上に固定されて設けられている。これら青色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤから出射された３色をレンズ１で混色することにより、白色光を形成している。また、ＬＥＤ光源２を構成するＬＥＤの出力は０．５ワット以上となっている。
【００５２】
レンズ１は、ＬＥＤ光源２の光放出側に配置されており、ＬＥＤ光源２からの発光光が入射する入射面３と発光光を外部に放出する出射面５を有している。ＬＥＤ光源２から出射した光は、レンズ１によって、配光制御され出射面５から出射される。
【００５３】
また、レンズ１は凹部６を有し、凹部６は入射面３と側面入射面４を有している。ここで、入射面３及び側面入射面４とＬＥＤ光源２は非接触であるとともに、ＬＥＤ光源２の側面は側面入射面３により囲まれている。
【００５４】
また、レンズ１は図１及び図２に示すように砲弾型のレンズ形状を有しており、本実施の形態では、レンズ１の入射面３は凸形状、レンズ１の出射面５も凸形状を有している。
【００５５】
本実施の形態では、入射面３から入射した光は、凸形状の入射面３で屈折して集光され、さらに、凸形状の出射面５で屈折して集光された光となり、レンズ１の外部に出射される。また、側面入射面３から入射した光は、凸形状の出射面５で屈折して集光された光となり、レンズ１の外部に出射される。また、入射面３または側面入射面４から入射した光の一部を、レンズ１内部の出射面５で全反射して、レンズ１の先端側へ光を導いている。
【００５６】
さらに、レンズ１は、プラスチックで構成されており、本実施の形態では、プラスチックとしてポリカーボネートを用いている。
【００５７】
レンズ１は、レンズ１の光軸直交断面の最大寸法をΦ（ｍｍ）としたときに、４≦Φ≦７を満たしている。また、レンズ１の光軸方向の最大長さをｈ（ｍｍ）としたときに、１．６≦ｈ／Φ≦２．５を満たしている。ここで、図１は、Φ＝４ｍｍ、ｈ／Φ＝１．６としたときのＬＥＤ照明装置の断面図を示している。Φ＝４ｍｍ、ｈ／Φ＝１．６とすることにより、色ムラの発生を抑えつつ、ＬＥＤ光源で発生した光の取り出し効率を高めることができる。図２は、Φ＝７ｍｍ、ｈ／Φ＝２．５としたときのＬＥＤ照明装置の断面図を示している。Φ＝７ｍｍ、ｈ／Φ＝２．５とすることにより、ＬＥＤ光源で発生した光の取り出し効率を下げすぎずに、色ムラをより改善することができる。
【００５８】
更に、レンズ１は、凹部６の周囲に筒状の脚部１０を有し、脚部１０の光軸方向長さをＬＬ（ｍｍ）としたときに、２．８≦ＬＬ≦４．５を満たす。これによりΦとの兼ね合いで、光源からの光をより収束させることが可能となる。又、ＬＥＤ光源２の光出射部と、レンズ１の入射面３との光軸方向最短距離をＳＤ（ｍｍ）としたときに、１．８≦ＳＤ≦２．２を満たす。これにより高出力のＬＥＤを用いたとしても、熱による劣化を低減できる。
【００５９】
（第２の実施の形態）
図３は、第２の実施の形態にかかるＬＥＤ照明装置を、光軸を含む断面で切断して示す断面図である。第２の実施の形態にかかるＬＥＤ照明装置は、ＬＥＤ光源２とレンズ１とリフレクタ８を有している。第２の実施の形態において、リフレクタ８以外の構成は、第１の実施の形態の構成と共通であり、図１に示したものである。
【００６０】
本実施の形態において、図３に示すように、リフレクタ８は、ＬＥＤ光源２とレンズ１の間に配置されている。また、リフレクタ８は配線基板７上に配置されており、配線基板７からの距離が遠ざかるにつれて内径が大きくなる円筒形状であり、リフレクタ８で囲まれた空間内にＬＥＤ光源２が配置されている。リフレクタ８は、ＬＥＤ光源２から発せられた光の取り出し効率を向上させることを可能にしている。
【００６１】
また、本実施の形態のリフレクタ８は、リフレクタ８の光源側の面に銀を蒸着して形成しており、さらなる光取り出し効率の向上を可能にしている。
【００６２】
（第３の実施の形態）
図４は、第３の実施の形態にかかるＬＥＤ照明装置を、光軸を含む断面で切断して示す断面図である。第３の実施の形態にかかるＬＥＤ照明装置は、ＬＥＤ光源２とレンズ１を有している。第３の実施の形態において、レンズ１の凹部６以外の構成は、第１の実施の形態の構成と共通であり、図１に示したものである。
【００６３】
本実施の形態において、レンズ１の凹部６は図４に示すような形状を有しており、レンズ１の凹部６の一部の面には、レンズ１に入射した光の一部を全反射してレンズ１の先端側に光を導く面９が形成されている。このような面をレンズ１の凹部６の一部の面に設ける、つまりは、ＬＥＤ光源２近傍に設けることにより、ＬＥＤ光源２から出射した光の取り出し効率を高めることができる。
【００６４】
（実施例）
上述した第１の実施の形態に該当する本発明のレンズの実施例を図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す。図５（ａ）は、実施例のレンズを出射面側から見た図である。図５（ｂ）は、実施例のレンズを側面側から見た図である。図５（ｃ）は、実施例のレンズを入射面側から見た図である。図５（ｂ）から、実施例のレンズ１は、ＬＥＤ光源の基板に取り付けるための脚部１０を有していることがわかる。また、ＬＥＤ光源２とレンズ１の前記入射面３が非接触であることも図５（ｂ）からわかる。このレンズ１はポリカーボネート製であり、入射面、出射面共に凸形状である。また、レンズ１の光軸直交断面の最大寸法をΦ（ｍｍ）としたときに、実施例のΦの値は、５．４ｍｍである。また、レンズ１の脚部１０の光軸方向長さをＬＬ（ｍｍ）としたときに、実施例のＬＬの値は、約２．９６ｍｍである。さらに、ＬＥＤ光源２の光出射部と、レンズの入射面３との光軸方向最短距離をＳＤ（ｍｍ）としたときに、実施例のＳＤの値は、約２．１ｍｍである。また、レンズ１の光軸方向の最大長さをｈ（ｍｍ）としたときに、実施例のｈ／Φの値は、１．６５である。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明のＬＥＤ照明装置は、光学設計の自由度を得ることができ、高精度の配光制御を行え、ＬＥＤの放熱により、レンズを構成する樹脂が劣化したり、配光特性が変化したりすることを抑えることのできるＬＥＤ照明装置を提供することができるので、一般照明用のＬＥＤ照明装置の普及に寄与することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１  レンズ
２  ＬＥＤ光源
３  入射面
４  側面入射面
５  出射面
６  凹部
７  配線基板
８  リフレクタ
９  面
１０  脚部
【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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