(57)【要約】      （修正有）【課題】レンズ構造を有する発光装置において、発光素子の光が基板回路に照らされることによって発生する反射光により、発光素子の真上の輝度が強くなりすぎることを防止する。【解決手段】回路基板100と、発光素子200と、レンズ構造300と、を備え、発光素子200は、回路基板100に設けられ、中心点O及び中心点Oを通す光軸Aを有する発光頂面201と、発光頂面201と回路基板100とに隣接する発光側面340と、を含み、前記レンズ構造300は、発光素子200をカバーし、発光素子200からの光を受けることに用いられ、光軸Aを通させて、中心点Oからの光の一部を全反射するための全反射部311と、全反射部311を取り巻いて、中心点Oからの別の光をレンズ構造300から離れさせるための出光部312と、を有する外表面310を含む。【選択図】図１
2016206633.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板と、発光素子と、レンズ構造と、を含んで、
前記発光素子は、前記回路基板に設けられ、中心点及び前記中心点を通す光軸を有する発光頂面と、前記発光頂面と前記回路基板とに隣接する発光側面と、を含み、
前記レンズ構造は、前記発光素子をカバーし、前記発光素子からの光を受けることに用いられ、前記光軸を通させて、前記中心点からの光の一部を全反射するための全反射部と、前記全反射部を取り巻いて、前記中心点からの別の光にレンズ構造を離れさせるための出光部と、を有する外表面を含む、
発光装置。
【請求項２】
前記全反射部と前記出光部との境界及び前記中心点により仮想の線分が定義され、前記仮想の線分及び前記光軸により夾角が定義され、前記夾角が６°〜１８°の範囲にある請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記全反射部は、実質的に数式（１）である
【数１】
2016206633.tif 000009
を満たし、
ただし、Ｑ１は前記全反射部の第１の点であり、Ｑ２は前記第１の点Ｑ１に隣接する第２の点であり、Ｑ３は前記第２の点から前記中心点までの線分に位置する第３の点で、且つ前記第３の点から前記第１の点までの線分が実質的に前記中心点から前記第１の点までの線分に垂直であり、Ｒ１は前記中心点から前記第１の点までの距離であり、ΔＲ１は前記第２の点から前記第３の点までの距離であり、Δθ１は前記第１の点から前記中心点までの線分と前記第２の点から前記中心点までの線分との夾角であり、ｎは前記レンズ構造の材質の屈折率である請求項１又は請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記出光部は、実質的に数式（２）である
【数２】
2016206633.tif 000010
を満たし、
ただし、Ｑ４は前記全反射部の第４の点であり、Ｑ５は前記第４の点に隣接する第５の点であり、Ｑ６は前記第５の点から前記中心点までの線分に位置する第６の点で、且つ前記第６の点から前記第４の点までの線分が実質的に前記中心点から前記第４の点までの線分に垂直であり、Ｒ２は前記中心点から前記第４の点までの距離であり、ΔＲ２は前記第５の点から前記第６の点までの距離であり、Δθ２は前記第４の点から前記中心点までの線分と前記第５の点から前記中心点までの線分との夾角であり、ｎは前記レンズ構造の材質の屈折率である請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項５】
前記外表面は、実質的に数式（３）である
【数３】
2016206633.tif 000011
を満たし、
ただし、Ｙは前記外表面の何れの点から前記中心点までの前記光軸に平行である方向における距離であり、Ｘは前記外表面の前記点から前記光軸までの前記光軸に垂直である方向における距離である請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項６】
前記レンズ構造は、前記外表面と背中合わせになる内表面を含み、前記内表面が実質的に数式（４）である
【数４】
2016206633.tif 000012
を満たし、
ただし、ｙは前記内表面の何れの点から前記中心点までの前記光軸に平行である方向における距離であり、ｘは前記内表面の前記点から前記光軸までの前記光軸に垂直である方向における距離である請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項７】
前記外表面の前記全反射部は、ざらざらである請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項８】
前記全反射部の粗度のＶＤＩ番号は、１０〜３０の範囲にある請求項７に記載の発光装置。
【請求項９】
前記出光部は、平滑領域と、前記平滑領域と前記全反射部との間に隣接する粗化領域と、を有し、前記粗化領域と前記平滑領域との境界及び前記中心点により仮想の線分が定義され、前記仮想の線分及び前記光軸により夾角が定義され、前記夾角が３６°より小さい請求項７又は請求項８に記載の発光装置。
【請求項１０】
前記粗化領域の粗度のＶＤＩ番号は、１０〜３０の範囲にある請求項９に記載の発光装置。
【請求項１１】
底面と、
前記底面から凹んでなる内表面と、
全反射部と、前記全反射部を取り巻く出光部と、を有する外表面と、
を含むレンズ構造であって、
前記レンズ構造の中心軸と前記底面の仮想共平面とは、交点で交差し、前記全反射部は、実質的に数式（１）である
【数５】
2016206633.tif 000013
を満たし、
ただし、Ｑ１は前記全反射部の第１の点であり、Ｑ２は前記第１の点Ｑ１に隣接する第２の点であり、Ｑ３は前記第２の点から前記交点までの線分に位置する第３の点で、且つ前記第３の点から前記第１の点までの線分が実質的に前記交点から前記第１の点までの線分に垂直であり、Ｒ１は前記交点から前記第１の点までの距離であり、ΔＲ１は前記第２の点から前記第３の点までの距離であり、Δθ１は前記第１の点から前記交点までの線分と前記第２の点から前記交点までの線分との夾角であり、ｎは前記レンズ構造の材質の屈折率であるレンズ構造。
【請求項１２】
前記全反射部と前記出光部との境界及び前記交点により仮想の線分が定義され、前記仮想の線分及び前記中心軸により夾角が定義され、前記夾角が６°〜１８°の範囲にある請求項１１に記載のレンズ構造。
【請求項１３】
前記出光部は、実質的に数式（２）である
【数６】
2016206633.tif 000014
を満たし、
ただし、Ｑ４は前記全反射部の第４の点であり、Ｑ５は前記第４の点Ｑ４に隣接する第５の点であり、Ｑ６は前記第５の点から前記交点までの線分に位置する第６の点で、且つ前記第６の点から前記第４の点までの線分が実質的に前記交点から前記第４の点までの線分に垂直であり、Ｒ２は前記交点から前記第４の点までの距離であり、ΔＲ２は前記第５の点から前記第６の点までの距離であり、Δθ２は前記第４の点から前記交点までの線分と前記第５の点から前記交点までの線分との夾角である請求項１１又は請求項１２に記載のレンズ構造。
【請求項１４】
前記外表面は、実質的に数式（３）である
【数７】
2016206633.tif 000015
を満たし、
ただし、Ｙは前記外表面の何れの点から前記交点までの前記中心軸に平行である方向における距離であり、Ｘは前記外表面の前記点から前記中心軸までの前記中心軸に垂直である方向における距離である請求項１１から請求項１３のいずれか一項に記載のレンズ構造。
【請求項１５】
前記内表面は、実質的に数式（４）である
【数８】
2016206633.tif 000016
を満たし、
ただし、ｙは前記内表面の何れの点から前記交点までの前記中心軸に平行である方向における距離であり、ｘは前記内表面の前記点から前記中心軸までの前記中心軸に垂直である方向における距離である請求項１１から請求項１４のいずれか一項に記載のレンズ構造。
【請求項１６】
前記外表面の前記全反射部は、ざらざらである請求項１１から請求項１４のいずれか一項に記載のレンズ構造。
【請求項１７】
前記全反射部の粗度のＶＤＩ番号は、１０〜３０の範囲にある請求項１６に記載のレンズ構造。
【請求項１８】
前記出光部は、平滑領域と、前記平滑領域と前記全反射部との間に隣接する粗化領域と、を有し、前記粗化領域と前記平滑領域との境界及び前記交点により仮想の線分が定義され、前記仮想の線分及び前記中心軸により夾角が定義され、前記夾角が３６°より小さい請求項１６又は１７に記載のレンズ構造。
【請求項１９】
前記粗化領域の粗度のＶＤＩ番号は、１０〜３０の範囲にある請求項１８に記載のレンズ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置に関し、特に、発光装置及びそのレンズ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
普通の発光ダイオードのパッケージでは、発光角度が一定的なもの（例えば、約１２０°程度）であり、各種の異なる発光モジュールの光学特性に対する要求を満たすために、メーカーは、一般的に、発光ダイオードのパッケージの上方を、発光ダイオードのパッケージから放射された光の形を調整するための１つの二次光学レンズでカバーする。
【０００３】
発光ダイオードのパッケージは、発光ダイオードチップと、反射器と、蛍光材料と、を含む。蛍光材料と発光ダイオードチップが反射器の凹溝の中にパッケージングされる。この発光ダイオードのパッケージがその上表面しか出光しないため、メーカーは、発光ダイオードのパッケージの上表面から出光された光の形に基づいて、二次光学レンズの出光面及び入光面の形を設計すればよい。
【０００４】
製造技術の発展に従って、発光ダイオードチップを、反射器にパッケージングせずに、そのまま蛍光膜で被覆してもよい。しかしながら、反射器がないため、発光ダイオードチップの側面から発出した光が直接回路基板に差して、二次光学レンズに反射されて、更に、発光ダイオードチップの真上の輝度が高すぎるようになってしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これに鑑みて、本発明の目的は、発光素子の光が回路基板に照らされることによって発生する反射光により、発光素子の真上の輝度が強すぎるようになる問題を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の一実施形態による発光装置は、回路基板と、発光素子と、レンズ構造と、を含む。発光素子は、回路基板に設けられ、中心点及び中心点を通す光軸を有する発光頂面と、発光頂面と回路基板とに隣接する発光側面と、を含む。レンズ構造は、発光素子をカバーし、発光素子からの光を受けることに用いられ、光軸を通させて、中心点からの光の一部を全反射するための全反射部と、全反射部を取り巻いて、中心点からの別の光にレンズ構造を離れさせるための出光部と、を有する外表面を含む。
【０００７】
本発明の別の実施形態によるレンズ構造は、底面と、内表面と、外表面と、を含む。内表面は、底面から凹んでなる。外表面は、全反射部と、全反射部を取り巻く出光部と、を有する。レンズ構造の中心軸と底面の仮想共平面とは、交点で交差する。全反射部は、実質的に数式（１）である
【数１】
2016206633.tif 000003
を満たし、
ただし、Ｑ１は全反射部の第１の点であり、Ｑ２は第１の点Ｑ１に隣接する第２の点であり、Ｑ３は第２の点から交点までの線分に位置する第３の点で、且つ第３の点から第１の点までの線分が実質的に交点から第１の点までの線分に垂直であり、Ｒ１は交点から第１の点までの距離であり、ΔＲ１は第２の点から第３の点までの距離であり、Δθ１は第１の点から交点までの線分と第２の点から交点までの線分との夾角であり、ｎはレンズ構造の材質の屈折率である。
【発明の効果】
【０００８】
上記実施形態によると、発光素子の発光頂面の中心点からの光の一部が全反射部により全反射されるため、発光素子の発光側面が回路基板に向かって発出した光が回路基板により上向きに反射されても、発光素子の真上の輝度が高すぎることはない。
【０００９】
以上は、本発明が解決しようとする課題、課題を解決するための手段、及び発明の効果等を述べるためのものだけであり、本発明の具体的な細部については、下記の実施形態及び関連の図面において詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
下記図面の説明は、本発明の上記または他の目的、特徴、メリット、実施例をより分かりやすくするためのものである。
【図１】本発明の一実施形態による発光装置を示す断面図である。
【図２】図１に示したレンズ構造の一部を示す側面図である。
【図３】図２に示したレンズ構造の一部を示す側面図である。
【図４】図２に示したレンズ構造の一部を示す側面図である。
【図５】本発明の実験結果による輝度分布曲線を示す対照図である。
【図６】本発明の別の実施形態による発光装置を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面で本発明の複数の実施形態を開示し、明らかに説明するために、数多くの実際の細部を下記でまとめて説明する。しかしながら、当業者であれば、理解すべきなのは、本発明の一部の実施形態において、これらの実際の細部は、必須なものではないので、本発明を制限するためのものではない。また、図面を簡略化するために、ある従来慣用の構造及び素子は、図面において簡単で模式的に示される。また、読者が読みやすくするために、図面における各素子が実際的な寸法で示されるものではない。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態による発光装置を示す断面図である。図１に示すように、本実施形態において、発光装置は、回路基板１００と、発光素子２００と、レンズ構造３００と、を含む。発光素子２００は、回路基板１００における駆動回路（図示せず）により駆動されて発光するように、回路基板１００に設けられる。レンズ構造３００は、発光素子２００をカバーしており、発光素子２００からの光を受けて、所望の光の形を発生させるように前記光の走行経路を変えることに用いられる。発光素子２００は、発光頂面２０１と、発光側面２０２と、を有する。発光側面２０２は、発光頂面２０１と回路基板１００とに隣接する。より具体的には、回路基板１００は、レンズ構造３００に向かう上表面１０１を有する。発光素子２００は、回路基板１００の上表面１０１に設けられ、発光側面２０２が発光頂面２０１と回路基板１００の上表面１０１とに隣接する。発光素子２００の発光頂面２０１と発光側面２０２の何れも、発光素子２００内の光を外へ放射するように用いられる。
【００１３】
例としては、一部の実施形態において、発光素子２００は、発光ダイオードチップ２１０と、波長変換被覆層２２０と、含む。発光ダイオードチップ２１０が回路基板１００の上表面１０１に設けられ、即ち、発光ダイオードチップ２１０の下面が回路基板１００の上表面１０１に固定される。波長変換被覆層２２０は、発光ダイオードチップ２１０の余った表面から放射した光の波長を転換して、所望の波長に該当する光を得るように、発光ダイオードチップ２１０の余った表面（頂面及び側面を含む）を被覆する。発光ダイオードチップ２１０の余った表面から放射した光は、波長変換被覆層２２０を通して、波長変換被覆層２２０の側面及び頂面から突き出すことができる。従って、波長変換被覆層２２０の側面は、発光素子２００の発光側面２０２であり、波長変換被覆層２２０の頂面は、発光素子２００の発光頂面２０１である。一部の実施形態において、発光ダイオードチップ２１０は、青色光発光ダイオードチップ又は紫外線発光ダイオードチップであってもよく、波長変換被覆層２２０は、一部の青色光又は紫外線を赤色光や、緑色光、黄色光に転換可能な蛍光膜であってもよいが、本発明はこれに限定されない。
【００１４】
発光側面２０２により、発光ダイオードチップ２１０から発出した光が外へ放射し、且つ発光側面２０２が回路基板１００の上表面１０１に隣接する。それ故に、発光ダイオードチップ２１０から発出した光は、発光側面２０２を通して、下向きに回路基板１００の上表面１０１まで走行する。この光が回路基板１００の上表面１０１に到着すると、上表面１０１により上向きに反射されて、発光素子２００の真上の輝度が高すぎるようになる。
【００１５】
発光素子２００の真上の輝度が高すぎる問題を解決するために、本発明では、以下の技術的解決手段を提出する。図１に示すように、レンズ構造３００は、外表面３１０と、内表面３２０と、を含む。外表面３１０と内表面３２０とは、背中合わせになる。内表面３２０が外表面３１０よりも発光素子２００に近づき、発光素子２００から発出した光が内表面３２０を通してからレンズ構造３００に入り、更に外表面３１０からレンズ構造３００を離れる。本実施形態において、外表面３１０は、全反射部３１１と、出光部３１２と、を含む。発光頂面２０１は、中心点Ｏ及び光軸Ａを有する。光軸Ａが中心点Ｏを通して発光頂面２０１に垂直である。光軸Ａが全反射部３１１を通し、且つ出光部３１２が全反射部３１１を取り巻く。発光素子２００が発光する場合、全反射部３１１は、発光頂面２０１の中心点Ｏからの光の一部を全反射させ、且つ出光部３１２は、中心点Ｏからの光にレンズ構造３００を離れさせることができる。
【００１６】
上記実施形態において、発光頂面２０１の中心点Ｏからの光の一部が全反射部３１１に全反射されるため、発光ダイオードチップ２１０が発光側面２０２を介して回路基板１００に向かって発出した光が、上表面１０１により上向きに反射されても、発光素子２００の真上の輝度が高すぎることはない。
【００１７】
図２は、図１に示したレンズ構造３００の一部を示す側面図である。図２に示すように、全反射部３１１と出光部３１２とが境界３１３で交差する。つまり、境界３１３と光軸Ａとの間に位置する外表面３１０の一部は全反射部３１１であり、余った部分の外表面３１０は出光部３１２である。境界３１３と中心点Ｏとにより、仮想の線分Ｌ１が定義される。仮想の線分Ｌ１と光軸Ａとにより、夾角αが定義される。夾角αが６°〜１８°の範囲にある。夾角αによって境界３１３の位置を定義できるため、全反射部３１１のカバー範囲を更に定義することができる。上記範圍内にある夾角αにより定義された全反射部３１１のカバー範囲では、発光素子２００（図１参照）の真上の輝度が高すぎることを効果的に避けることができる。
【００１８】
全反射部３１１が中心点Ｏからの光を全反射することに寄与するために、一部の実施形態において、本発明の一実施形態として、以下の技術的解決手段を提出する。ここで、図３を参照されたい。図３は、図２に示したレンズ構造３００の一部を示す側面図である。図３に示すように、全反射部３１１は、第１の点Ｑ１及び第２の点Ｑ２を有する。第１の点Ｑ１と第２の点Ｑ２とが隣接する。注意すべきなのは、本明細書において記述される「２つの点が隣接する」とは、２つの点の間隔が非常に小さくて、一点の接平面に別の点の接平面を通させることを意味する。例としては、第２の点Ｑ２と第１の点Ｑ１との間隔が非常に小さく、第１の点Ｑ１の接平面に第２の点Ｑ２を通させる。第２の点Ｑ２から中心点Ｏまでの線分において、第３の点Ｑ３を取って、前記第３の点Ｑ３から第１の点Ｑ１までの線分が実質的に中心点Ｏから第１の点Ｑ１までの線分に垂直である。中心点Ｏから第１の点Ｑ１までの距離はＲ１であり、第２の点Ｑ２から第３の点Ｑ３までの距離はΔＲ１であり、第１の点Ｑ１から中心点Ｏまでの線分と第２の点Ｑ２から中心点Ｏまでの線分とにより夾角Δθ１が定義され、レンズ構造３００の材質が屈折率ｎを有する。全反射部３１１は、実質的に上記数式（１）を満たす。
【００１９】
全反射部３１１が上記数式（１）を実質的に満たす場合、全反射部３１１は、中心点Ｏからの光を効果的に反射でき、その原理が下記のとおりである。外表面３１０の外側の媒体は、屈折率１の空気である。外表面３１０内側の媒体は、屈折率ｎのレンズ構造３００の材質である。スネルの法則（Ｓｎｅｌｌ’ｓ  Ｌａｗ）によると、光が外表面３１０の内側から外表面３１０まで進む場合、屈折が発生し、入射角がθｉであり、屈折角がθｔであれば、ｎ×ｓｉｎθｉ＝１×ｓｉｎθｔである。全反射の場合、屈折角θｔが９０°であれば、ｎ×ｓｉｎθｉ＝１×ｓｉｎ９０°＝１であるため、θｉ＝ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ）であり、この時のθｉは、臨界角とも称される。光が外表面３１０の内側から外表面３１０まで進む場合に全反射を確かに発生させるためには、この光の外表面３１０に対する入射角θｉは、θｉ＞ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ）を満たすことが好ましい。また、第３の点Ｑ３から第１の点Ｑ１までの線分がこの入射光の進み方向に実質的に垂直であるため、入射角θｉと∠Ｑ２Ｑ１Ｑ３とは等しい。それ故、∠Ｑ２Ｑ１Ｑ３＞ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ）を満たすと、中心点Ｏからの光を外表面３１０に全反射させることができる。また、第１の点Ｑ１と第２の点Ｑ２との間隔が非常に小さいので、Δθ１が非常に小さいため、第１の点Ｑ１から第３の点Ｑ３までの距離は、Ｒ１・Δθ１におおよそ等しいため、
【数２】
2016206633.tif 000004
である。上記原理によると、全反射部３１１が上記数式（１）を満たすと、中心点Ｏからの光の一部を外表面３１０に全反射させて、発光素子２００の真上が明るすぎである問題を克服することができる。
【００２０】
出光部３１２で中心点Ｏからの光に外表面３１０を離れさせることに寄与するために、一部の実施形態において、本発明の一実施形態として、以下の技術的解決手段を提出する。ここで、図４を参照されたい。図４は、図２に示したレンズ構造３００の一部を示す側面図である。図４に示すように、全反射部３１１は、第４の点Ｑ４及び第５の点Ｑ５を有する。第４の点Ｑ４と第５の点Ｑ５とは隣接する。より具体的には、第５の点Ｑ５と第４の点Ｑ４との間隔が非常に小さく、第４の点Ｑ４の接平面に第５の点Ｑ５を通させる。第５の点Ｑ５から中心点Ｏまでの線分において、第６の点Ｑ６を取って、前記第６の点Ｑ６から第４の点Ｑ４までの線分が中心点Ｏから第４の点Ｑ４までの線分に実質的に垂直である。中心点Ｏから第４の点Ｑ４までの距離はＲ２であり、第５の点Ｑ５から第６の点Ｑ６までの距離はΔＲ２であり、第４の点Ｑ４から中心点Ｏまでの線分と第５の点Ｑ５から中心点Ｏまでの線分とにより夾角Δθ２が定義され、出光部３１２は、実質的に数式（２）である
【数３】
2016206633.tif 000005
を満たす。
【００２１】
出光部３１２が上記数式（２）を実質的に満たす場合、中心点Ｏからの光は、外表面３１０を離れることができ、その原理が下記のとおりである。外表面３１０の外側の媒体は、屈折率１の空気である。外表面３１０内側の媒体は、屈折率ｎのレンズ構造３００の材質である。スネルの法則（Ｓｎｅｌｌ’ｓ  Ｌａｗ）によると、光が外表面３１０に対する入射角θｉがθｉ＝ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ）を満たす場合、光は、全反射されて外表面３１０を離れなくなる。光が外表面３１０の内側から外表面３１０まで進む場合、確かに屈折して外表面３１０を離れるようにするには、この光が外表面３１０に対する入射角θｉは、θｉ＜ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ）を満たす。また、第６の点Ｑ６から第４の点Ｑ４までの線分がこの入射光の前進方向に実質的に垂直であるため、入射角θｉと∠Ｑ５Ｑ４Ｑ６とは等しい。それ故、∠Ｑ５Ｑ４Ｑ６＜ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ）を満たすと、中心点Ｏからの光を外表面３１０の内側から外表面３１０の外側まで屈折させることができる。また、第４の点Ｑ４と第５の点Ｑ５との間隔が非常に小さいので、Δθ２が非常に小さいため、第４の点Ｑ４から第６の点Ｑ６までの距離は、Ｒ２・Δθ２におおよそ等しいため、
【数４】
2016206633.tif 000006
である。上記原理によると、出光部３１２が上記数式（２）を満たすと、中心点Ｏからの光の一部が外表面３１０まで進む場合、外表面３１０の外側まで屈折するように、出光に寄与する。
【００２２】
一部の実施形態において、図２に示すように、レンズ構造３００は、中心軸Ｃを有する。中心軸Ｃが発光頂面２０１（図２参照）の光軸Ａと重ね合わせる。つまり、レンズ構造３００が発光頂面２０１の光軸Ａに対して軸対称となる。レンズ構造３００は、底面３３０と、側面３４０と、を含む。内表面３２０が底面３３０から凹んでなる。側面３４０が外表面３１０及び底面３３０に隣接する。底面３３０は、仮想共平面Ｐを有し、この仮想共平面Ｐとは、底面３３０から延ばした仮想平面であり、且つ前記仮想平面と底面３３０とが面一である。中心軸Ｃと底面３３０との仮想共平面Ｐとは、交点Ｉで交差する。交点Ｉが発光頂面２０１の中心点Ｏと重ね合わせる。つまり、図３において、第３の点Ｑ３も第２の点Ｑ２から交点Ｉまでの線分に位置し、且つ第３の点Ｑ３から第１の点Ｑ１までの線分も交点Ｉから第１の点Ｑ１までの線分に実質的に垂直であり、Ｒ１も交点Ｉから第１の点Ｑ１までの距離であり、且つΔθ１も第１の点Ｑ１から交点Ｉまでの線分と第２の点Ｑ２から交点Ｉまでの線分との夾角である。また、図４において、第６の点Ｑ６も第５の点Ｑ５から交点Ｉまでの線分に位置し、第６の点Ｑ６から第４の点Ｑ４までの線分も交点Ｉから第４の点Ｑ４までの線分に実質的に垂直であり、Ｒ２も交点Ｉから第４の点Ｑ４までの距離であり、且つΔθ２も第４の点Ｑ４から交点Ｉまでの線分と第５の点Ｑ５から交点Ｉまでの線分との夾角である。
【００２３】
一部の実施形態において、図２に示すように、外表面３１０は、実質的に数式（３）である
【数５】
2016206633.tif 000007
を満たす。
ただし、Ｙは外表面３１０の何れの点から中心点Ｏ（又は交点Ｉ）までの光軸Ａ（又は中心軸Ｃ）に平行である方向における距離（即ち、図２に示す縦方向の距離）であり、Ｘは外表面３１０の前記点から光軸Ａまでの光軸Ａに垂直である方向における距離（即ち、図２に示す横方向の距離）である。外表面３１０が上記数式（３）を実質的に滿足する場合、全反射部３１１は、中心点Ｏからの光を全反射し、且つ出光部３１２は、中心点Ｏからの光に外表面３１０を離れさせることができる。
【００２４】
一部の実施形態において、図２に示すように、内表面３２０は、実質的に数式（４）である
【数６】
2016206633.tif 000008
を満たす。
ただし、ｙは内表面３２０の何れの点から中心点Ｏ（又は交点Ｉ）までの光軸Ａ（又は中心軸Ｃ）に平行である方向における距離（即ち、図２に示す縦方向の距離）であり、ｘは内表面３２０の前記点から光軸Ａ（又は中心軸Ｃ）までの光軸Ａ（又は中心軸Ｃ）に垂直である方向における距離（即ち、図２に示す横方向の距離）である。内表面３２０が上記数式（４）を実質的に満たし、且つ外表面３１０が実質的に上記数式（３）を満たす場合、全反射部３１１が中心点Ｏからの光を確かに全反射し、且つ出光部３１２が中心点Ｏからの光に外表面３１０を確かに離れさせることができる。
【００２５】
一部の実施形態において、図２に示すように、内表面３２０は曲面であり、且つこの曲面における何れの点から中心点Ｏ（又は交点Ｉ）までの横方向の距離が前記点から中心点Ｏ（又は交点Ｉ）までの縦方向の距離とは反比例する。出光部３１２は、曲面領域３１２１及び平面領域３１２２を含む。曲面領域３１２１が全反射部３１１と平面領域３１２２との間に隣接する。平面領域３１２２が側面３４０に隣接する。曲面領域３１２１と平面領域３１２２とが境界３１２３で交差する。平面領域３１２２と側面３４０とが境界３５０で交差する。内表面３２０と底面３３０とが境界３６０で交差する。境界３６０から光軸Ａ（又は中心軸Ｃ）までの光軸Ａ（又は中心軸Ｃ）に平行である方向において距離ｄ１が定義される。境界３１２３から光軸Ａ（又は中心軸Ｃ）までの光軸Ａ（又は中心軸Ｃ）に平行である方向において距離ｄ２が定義される。境界３５０から光軸Ａ（又は中心軸Ｃ）までの光軸Ａ（又は中心軸Ｃ）に平行である方向において距離ｄ３が定義される。距離ｄ１と、ｄ２と、ｄ３との関係は、４≦ｄ２／ｄ１≦６を満たし、且つｄ３＞ｄ２を満たすことが好ましい。この設計により、光が全反射部３１１において全反射され、且つ出光部３１２を介してレンズ構造３００を離れるように効果的にすることができる。
【００２６】
一部の実施形態において、図２に示すように、内表面３２０から中心点Ｏ（又は交点Ｉ）までの光軸Ａ（又は中心軸Ｃ）に平行である方向における最大距離は、距離ｄ４である。平面領域３１２２から中心点Ｏ（又は交点Ｉ）までの光軸Ａ（又は中心軸Ｃ）に平行である方向において距離ｄ５が定義される。外表面３１０から中心点Ｏ（又は交点Ｉ）までの光軸Ａ（又は中心軸Ｃ）に平行である方向における最大距離は、距離ｄ６である。距離ｄ４と、ｄ５と、ｄ６との関係は、１．２≦ｄ６／ｄ４≦１．８を満たし、且つｄ５＞０．５ｍｍを満たすことが好ましい。この設計により、光が全反射部３１１において全反射され、且つ出光部３１２を介してレンズ構造３００を離れるように効果的にすることができる。
【００２７】
一部の実施形態において、レンズ構造３００の材質は、屈折率が１．４５〜１．６５の範囲にある透光性プラスチックである。注意すべきなのは、本明細書に記載の「Ａ〜Ｂの範囲にある数値」とは、前記値がＡより大きくてＢより小さい何れの値であってもよい以外、前記値がＡに等しい又はＢに等しくてもよい。
【００２８】
図５は、本発明の実験結果による輝度分布曲線を示す対照図である。図５に示すように、従来の曲線Ｖ１は、全反射部を有しないレンズ構造を採用した発光装置の輝度分布曲線であり、改良された曲線Ｖ２は、本発明に係るレンズ構造３００を採用した発光装置の輝度分布曲線である。従来の曲線Ｖ１と改良された曲線Ｖ２から、従来の曲線Ｖ１では中央部分における輝度が著しく増加するのは、発光素子２００の真上が明るすぎる現象を示すことに対して、改良された曲線Ｖ２では中央部分における輝度が著しく増加することがないのは、発光素子２００の真上が明るすぎる現象はないことを示すことが判明される。これにより、本発明の実施形態に係るレンズ構造３００により、発光素子２００の真上が明るすぎる問題を確実に改善できることが判明される。
【００２９】
図６は、本発明の別の実施形態による発光装置を示す側面図である。図６に示すように、本実施形態は、主に、外表面３１０ａの一部がざらざらであり、且つ前記外表面３１０が平坦であることに、前記実施形態と異なっている。具体的には、外表面３１０ａの全反射部３１１ａは、ざらざらである。例としては、全反射部３１１ａの粗度のドイツ技術者協会規格（Ｖｅｒｅｉｎ  Ｄｅｕｔｓｃｈｅｒ  Ｉｎｇｅｒｉｅｕｒｅ；ＶＤＩ）番号は、１０〜３０の範囲にある。本明細書に記載の「ＶＤＩ番号」とは、ドイツ工学標準によって定義された表面粗度値である。全反射部３１１ａの粗化設計により、発光装置の輝度分布曲線がよりスムーズになる。
【００３０】
一部の実施形態において、図６に示すように、全反射部３１１ａが全体的にざらざらであるだけでなく、出光部３１２ａの一部がざらざらであってもよい。更に、出光部３１２ａは、粗化領域３１２４ａと、平滑領域３１２５ａと、を有する。粗化領域３１２４ａが平滑領域３１２５ａと全反射部３１１ａとの間に隣接する。つまり、出光部３１２ａにおける全反射部３１１ａに近づく領域は、ざらざらであり、且つ出光部３１２ａにおける全反射部３１１ａから離れた領域は、平滑である。粗化領域３１２４ａは、平滑領域３１２５ａよりもざらざらである。例としては、粗化領域３１２４ａの粗度のＶＤＩ番号は、１０〜３０の範囲にある。粗化領域３１２４ａと平滑領域３１２５ａとにより、境界３１２６ａが定義される。境界３１２６ａと中心点Ｏ（又は交点Ｉ）とにより、仮想の線分Ｌ２が定義される。仮想の線分Ｌ２と光軸Ａ（又は中心軸Ｃ）とにより、夾角βが定義される。夾角βが３６°より小さい。夾角βにより境界３１２６ａの位置が定義され、ざらざらしている全反射部３１１ａ及び粗化領域３１２４ａのカバー範囲が更に定義される。このカバー範囲における全反射部３１１ａ及び粗化領域３１２４ａにより、発光装置の光の形がよりスムーズになる。
【００３１】
本発明を実施形態で前述の通りに開示したが、これは、本発明を限定するものではなく、当業者であれば、本発明の思想と範囲から逸脱しない限り、多様の変更や修正を加えることができ、したがって、本発明の保護範囲は、下記添付の特許請求の範囲で指定した内容を基準とするものである。
【符号の説明】
【００３２】
１００  回路基板
１０１  上表面
２００  発光素子
２０１  発光頂面
２０２  発光側面
２１０  発光ダイオードチップ
２２０  波長変換被覆層
３００  レンズ構造
３１０、３１０ａ  外表面
３１１、３１１ａ  全反射部
３１２、３１２ａ  出光部
３１２１  曲面領域
３１２２  平面領域
３１２３、３１２６ａ、３１３、３５０、３６０  境界
３１２４ａ  粗化領域
３１２５ａ  平滑領域
３２０  内表面
３３０  底面
３４０  側面
Ａ  光軸
Ｃ  中心軸
ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、ｄ５、ｄ６、Ｒ１、Ｒ２、ΔＲ１、ΔＲ２  距離
Ｌ１、Ｌ２  仮想の線分
Ｉ  交点
Ｏ  中心点
Ｐ  仮想共平面
Ｑ１  第１の点
Ｑ２  第２の点
Ｑ３  第３の点
Ｑ４  第４の点
Ｑ５  第５の点
Ｑ６  第６の点
Δθ１、Δθ２、α、β  夾角
Ｖ１  従来の曲線
Ｖ２  改良された曲線
θｉ  入射角
【図１】
2016206633.tif 000017
【図２】
2016206633.tif 000018
【図３】
2016206633.tif 000019
【図４】
2016206633.tif 000020
【図５】
2016206633.tif 000021
【図６】
2016206633.tif 000022