"発光ダイオードと、前記発光ダイオードの出射光の開口数を変換するよう設けられた光学系とを有する発光ダイオード照明装置であって、前記発光ダイオードの発光面の代表的寸法をL、前記光学系の代表的寸法をDo、装置から照射される光の開口数をNAoutとしたとき、0.8L/NAout≦Do≦1.1L/NAoutであることを、特徴とする発光ダイオード照明装置。前記光学系は正の屈折力を有するレンズから成り、前記発光ダイオードは前記光学系の焦点または焦点の近傍に配置されており、前記光学系の代表的寸法Doを前記レンズの径とし、前記レンズの焦点距離をfとしたとき、Do≒2f≒L/NAoutであることを、特徴とする請求項1記載の発光ダイオード照明装置。前記発光ダイオードは複数から成り、それぞれ同一方向に光を出射するよう、発光面が同一平面上に配置されており、前記光学系は複数から成り、各発光ダイオードの出射光の開口数を変換するよう、各発光ダイオードに対応して設けられており、各発光ダイオードの発光面の代表的寸法をL、隣り合う発光ダイオード間の間隔をIled、各光学系の代表的寸法をDo、隣り合う光学系間の間隔をIo、装置から照射される光の開口数をNAoutとしたとき、0.8L/NAout≦Do≦1.1L/NAoutIo≦IledIo≦Doであることを、特徴とする請求項1記載の発光ダイオード照明装置。各光学系は正の屈折力を有するレンズから成り、各発光ダイオードはそれぞれ各光学系の焦点または焦点の近傍に配置されており、各光学系の代表的寸法Doを前記レンズの径とし、前記レンズの焦点距離をfとしたとき、Do≒2f≒L/NAoutIo=Iled≦Doであることを、特徴とする請求項3記載の発光ダイオード照明装置。各光学系はテーパーロッドから成り、各光学系の代表的寸法Doを前記テーパーロッドの出口寸法とし、隣り合う光学系間の間隔Ioを前記テーパーロッド出口での間隔とし、前記テーパーロッドの入口寸法をDin、前記テーパーロッドの開き角をφ、各発光ダイオードと各光学系との間隔をtとしたとき、Do≒Din/NAout≒Io=Iledφ<NAout/10L≦Din≦1.1L0<t≦0.2Lであることを、特徴とする請求項3記載の発光ダイオード照明装置。各光学系はテーパーロッドから成り、各光学系の代表的寸法Doを前記テーパーロッドの出口寸法とし、隣り合う光学系間の間隔Ioを前記テーパーロッド出口での間隔とし、前記テーパーロッドの入口寸法をDinとしたとき、Do≒Din/NAout≒Io<Iledであることを、特徴とする請求項3記載の発光ダイオード照明装置。各光学系は複合放物面集光器から成り、各光学系の代表的寸法Doを前記複合放物面集光器の出口寸法とし、前記複合放物面集光器の入口寸法Din、各発光ダイオードと各光学系との間隔をtとしたとき、Do≒Din/NAout≒Io=IledL≦Din≦1.1L0<t≦0.2Lであることを、特徴とする請求項3記載の発光ダイオード照明装置。請求項3乃至7のいずれか1項に記載の発光ダイオード照明装置を構成する発光ダイオード照明用部材であって、各発光ダイオードがそれぞれ同一方向に光を出射可能に、2L<Iled<10Lを満たす間隔で、平面上に等間隔で稠密配列または正方配列されており、各発光ダイオードに対して、各発光ダイオードの発光方向に各光学系を0.4Lまで近接可能に構成されていることを、特徴とする発光ダイオード照明用部材。特許文献1に記載の照明装置は、複数の発光ダイオードに結像光学系を適用したものであり、発光ダイオードの数が増えたことにより、発光する全光束は増える。しかしながら、光学系が複雑で、発光ダイオードの発光面と照射面との距離が長いため、光学系の収差により輝度の減少が大きく、効率も低いという課題があった。また、特許文献2に記載の照明装置は、レンズを使わない新たな光学系を用いているが、輝度の減少を少なくし、効率を上げる考慮はなされていないという課題があった。本発明は、このような課題に着目してなされたもので、発光ダイオードの発光面に対する照射面の輝度の減少を抑えることができ、発光ダイオードの全光束に対する照射面を照射する光の効率を高めることができる発光ダイオード照明装置および発光ダイオード照明用部材を提供することを目的としている。上記目的を達成するために、本発明に係る発光ダイオード照明装置は、発光ダイオードと、前記発光ダイオードの出射光の開口数を変換するよう設けられた光学系とを有する発光ダイオード照明装置であって、前記発光ダイオードの発光面の代表的寸法をL、前記光学系の代表的寸法をDo、装置から照射される光の開口数をNAoutとしたとき、0.8L/NAout≦Do≦1.1L/NAoutであることを、特徴とする。特に、本発明に係る発光ダイオード照明装置は、前記発光ダイオードは複数から成り、それぞれ同一方向に光を出射するよう、発光面が同一平面上に配置されており、前記光学系は複数から成り、各発光ダイオードの出射光の開口数を変換するよう、各発光ダイオードに対応して設けられており、各発光ダイオードの発光面の代表的寸法をL、隣り合う発光ダイオード間の間隔をIled、各光学系の代表的寸法をDo、隣り合う光学系間の間隔をIo、装置から照射される光の開口数をNAoutとしたとき、0.8L/NAout≦Do≦1.1L/NAoutIo≦IledIo≦Doであることが好ましい。発光ダイオードの光の出射パターンは、ランベルト分布をしている。光学系の入射開口数をNAinとすると、発光ダイオードの出射光が光学系に入射する効率ηinは、ランベルト分布を入射開口数に対する角度まで積分した値であり、ηin=Sin2θ=NAin2となる。図19に、発光ダイオードの法線と出射光とのなす角度θに対する、発光ダイオード出力光の光度およびその角度までの開口数を持つ光学系への入射効率のグラフを示す。NAin=1であれば入射効率ηinは100となり、これに近いほど入射効率ηinが高くなる。一方、光学系の出射開口数は、装置の照射開口数NAoutに合わせる必要がある。この照射開口数NAoutは、光ファイバ光源では、接続される光ファイバの開口数石英ファイバの場合0.2、多成分ファイバの場合0.5が多く用いられている以下となり、映写機では、投影レンズの開口数F1.4の投影レンズで開口数は0.34以下となる。本発明に係る発光ダイオード照明装置は、光学系の出射開口数を抑えて、装置の照射開口数NAoutに合わせることができる。このため、発光ダイオードの発光面に対する照射面の輝度の減少を抑えることができ、発光ダイオードの全光束に対する照射面を照射する光の効率を高めることができる。なお、発光面が同一平面上に配置されたとは、各発光ダイオードの発光面がある一つの平面上に配置されている場合だけでなく、その平面から僅かにずれた範囲内に配置されている場合も含んでいる。また、L/NAout≒Doであることが好ましい。本発明に係る発光ダイオード照明装置で、前記光学系は正の屈折力を有するレンズから成り、前記発光ダイオードは前記光学系の焦点または焦点の近傍に配置されており、前記光学系の代表的寸法Doを前記レンズの径とし、前記レンズの焦点距離をfとしたとき、Do≒2f≒L/NAoutであってもよい。特に、発光ダイオードおよび光学系が複数から成る場合、本発明に係る発光ダイオード照明装置で、各光学系は正の屈折力を有するレンズから成り、各発光ダイオードはそれぞれ各光学系の焦点または焦点の近傍に配置されており、各光学系の代表的寸法Doを前記レンズの径とし、前記レンズの焦点距離をfとしたとき、Do≒2f≒L/NAoutIo=Iled≦Doであってもよい。これらの光学系がレンズから成る場合、レンズを利用して、発光ダイオードの発光面に対する照射面の輝度の減少を抑えることができ、発光ダイオードの全光束に対する照射面を照射する光の効率を高めることができる。また、照射光の効率をより高めるために、発光ダイオードをレンズの焦点位置に配置し、レンズの出射位置の近傍を照射面としたコリメート光学系から成ることが好ましい。この場合、レンズ系が正弦条件を満たし、入射開口数が1に近くなるよう簡単な構成で設計することができる。各発光ダイオードとコリメート光学系とをユニットとし、このユニットを平面上に隙間なく配列する事により、より大きな面を高い照度で照射することができる。また、照射面の照度を均一にするために、各レンズの出射側にミキシングロッドを配置してもよい。また、本発明に係る発光ダイオード照明装置で、各光学系はテーパーロッドから成り、各光学系の代表的寸法Doを前記テーパーロッドの出口寸法とし、隣り合う光学系間の間隔Ioを前記テーパーロッド出口での間隔とし、前記テーパーロッドの入口寸法をDin、前記テーパーロッドの開き角をφ、各発光ダイオードと各光学系との間隔をtとしたとき、Do≒Din/NAout≒Io=Iledφ<NAout/10L≦Din≦1.1L0<t≦0.2Lであってもよい。また、本発明に係る発光ダイオード照明装置で、各光学系はテーパーロッドから成り、各光学系の代表的寸法Doを前記テーパーロッドの出口寸法とし、隣り合う光学系間の間隔Ioを前記テーパーロッド出口での間隔とし、前記テーパーロッドの入口寸法をDinとしたとき、Do≒Din/NAout≒Io<Iledであってもよい。これらの光学系がテーパーロッドから成る場合、テーパーロッドを利用して、発光ダイオードの発光面に対する照射面の輝度の減少を抑えることができ、発光ダイオードの全光束に対する照射面を照射する光の効率を高めることができる。また、発光ダイオードの発光面の形状が正方形の場合、テーパーロッドも正方形であることが好ましい。発光面に対して平行な面において、発光ダイオードとテーパーロッドとの組から成るユニットが、正方格子の各格子点に配置されていることが好ましい。また、本発明に係る発光ダイオード照明装置で、各光学系は複合放物面集光器から成り、各光学系の代表的寸法Doを前記複合放物面集光器の出口寸法とし、前記複合放物面集光器の入口寸法Din、各発光ダイオードと各光学系との間隔をtとしたとき、Do≒Din/NAout≒Io=IledL≦Din≦1.1L0<t≦0.2Lであってもよい。この光学系が複合放物面集光器から成る場合、複合放物面集光器を利用して、発光ダイオードの発光面に対する照射面の輝度の減少を抑えることができ、発光ダイオードの全光束に対する照射面を照射する光の効率を高めることができる。また、発光ダイオードの発光面の形状が正方形の場合、複合放物面集光器も正方形であることが好ましい。発光面に対して平行な面において、発光ダイオードと複合放物面集光器との組から成るユニットが、正方格子の各格子点に配置されていることが好ましい。本発明に係る発光ダイオード照明用部材は、本発明に係る発光ダイオード照明装置を構成する発光ダイオード照明用部材であって、各発光ダイオードがそれぞれ同一方向に光を出射可能に、2L<Iled<10Lを満たす間隔で、平面上に等間隔で稠密配列または正方配列されており、各発光ダイオードに対して、各発光ダイオードの発光方向に各光学系を0.4Lまで近接可能に構成されていることを、特徴とする。本発明に係る発光ダイオード照明用部材によれば、本発明に係る発光ダイオード照明装置を簡単な構成で容易に構成することができる。本発明に係る発光ダイオード照明用部材は、発光ダイオードを分散配置することにより、放熱性を上げ、個々の発光ダイオードが持つ性能を出すことができる。本発明に係る発光ダイオード照明用部材は、発光ダイオードが屈折率の大きい媒質により封止されることなく、気中に配置されていることが好ましい。また、発光ダイオードの発光方向に光学系を配置できるよう、ボンディングワイヤ等の構造物をできるだけ発光方向に配置しないことが好ましい。発光ダイオードを配列する基板は、アルミや銅など、放熱性の良い材質から成ることが好ましい。発光ダイオードの間隔Iledは、照明系の照射開口数により決まるが、高輝度照明装置として使いやすい照射開口数が0.1~0.5であることから、2L<Iled<10Lであることが好ましい。本発明によれば、発光ダイオードの発光面に対する照射面の輝度の減少を抑えることができ、発光ダイオードの全光束に対する照射面を照射する光の効率を高めることができる発光ダイオード照明装置および発光ダイオード照明用部材を提供することができる。以下、図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。図1乃至図8に、本発明の第1の実施の形態の発光ダイオード照明装置を示す。図1に示すように、発光ダイオード照明装置10は、複数のLED発光ダイオード11と、複数の光学系12と、ミキシングロッド13とを有している。LED11は、7つから成り、発光面が同一平面上になるよう配置され、六角形の頂点と中心とに千鳥状に配列されている。各LED11は、同一方向に光を出射するようになっている。各光学系12は、正の屈折力を有する2つの凸レンズ21a、21bから成り、各LED11の出射光の開口数を変換するよう、各LED11に対応して設けられている。各光学系12は、各LED11の発光面に近接して配置されている。ミキシングロッド13は、六角柱状を成し、各光学系12の出射側に配置されている。具体的な一例では、図2に示すように、各LED11は、発光面が正方形であり、発光面の代表的寸法として、一辺の寸法L=2mmである。各光学系12のレンズ21a、21bは2群2枚構成で、焦点距離fは4mm、代表的寸法のレンズ径Do=Dlens、レンズ21b出射面で光線が通過する最大径は8mmである。光学系12の出射側の照射面14は、径約8mmである。したがって、Dlens=Do=2fとなっている。また、照射開口数NAoutの設計値は、レンズが正弦条件を満たすとすると、NAout=L/2fであり、LED11の対辺方向で、NAout=2/2×4=0.25、LED11の対角方向で、NAout=2.8/2×4=0.35である。光学系12の各レンズ21a、21bは、凸側を照射面14に向けた状態で配置されている。各レンズ21a、21bの曲率半径rmm、中心厚および間隔dmm、屈折率n、アッベ数νを、以下に示す。ここで、r1およびr2はそれぞれレンズ21aのLED11側および照射面14側の曲率半径、r3およびr4はそれぞれレンズ21bのLED11側および照射面14側の曲率半径である。d0はレンズ21a,21bの光軸におけるLED11とレンズ21aとの間隔、d1およびd3はそれぞれ各レンズ21a,21bの中心厚、d2はレンズ21aとレンズ21bとの間隔、d4はレンズ21bと照射面14との間隔である。n1およびn2はそれぞれ各レンズ21a,21bの屈折率、ν1およびν2はそれぞれ各レンズ21a,21bのアッベ数である。k4はレンズ21bの円錐定数である。d0=0.5r1=∞d1=2.0n1=1.5168ν1=64.17r2=-2.5d2=1r3=∞d3=4.8n2=1.8467ν2=23.78r4=-5.42d4=0.5k4=-1.33図3はLED11の中心から出た光線のsinθと照射面14での光線の光軸からの距離を示す。ここで、θはLED11の発光面での光線と光軸とのなす角度である。正弦条件では光線の高さ光軸からの距離hは、h=fsinθとなる。ここで、fは光学系12の焦点距離f=4mmである。図3から、ほぼ正弦条件を満たしていることがわかる。図4および図5に、下記条件でのモンテカルロシミュレーションの結果を示す。LED寸法2mm角LED全光束314lmLED輝度25cd/mm2スクリーン寸法10mm角図41m角図5光線本数100万本フレネル損失無視図4は、照射面14の照度分布を示し、10照度以上の照射径は、8.4mmとなっている。また、図5は、照射面14から1m離れた面の照度分布を示し、10照度以上の照射寸法は、520mm角となっている。照射面14は、発光面として見ることができ、輝度光軸方向平均輝度は、1250/4.2×4.2×3.14=22.6cd/mm2で、LED11の発光面に対して約10減少している。照射効率=照射面14に到達した光束/LED11の全光束は、87であった。照射開口数は、sintan-1260/1000=0.252対辺方向sintan-1380/1000=0.355対角方向で、開口数の増加は2以下であった。輝度の減少は、照射効率分といえる。このように、図2の構成では、光学系12の出射開口数を抑えて、照射開口数NAoutに合わせることができる。このため、LED11の発光面に対する照射面14の輝度の減少を抑えることができ、LED11の全光束に対する照射面14を照射する光の効率を高めることができる。なお、LEDが1つの場合には、図2により発光ダイオード照明装置10を構成することができる。図1に示すように、発光ダイオード照明装置10は、図2に示すLED11、光学系12の組を平面上に7ユニット稠密配置している。ユニットの間隔、すなわち隣り合うLED11間の間隔Iled、および隣り合う光学系12間の間隔Ioは、レンズ径Doと同じ8mmであるIo=Iled=Do=8mm。ユニットの照射面14で、一辺12.6mmの正六角柱のミキシングロッド13を照射し、ミキシングロッド13の出力面を発光ダイオード照明装置10の照射面15としている。図6に、下記条件でのモンテカルロシミュレーションの結果を示す。LED寸法2mm角LED全光束314lmLED輝度25cd/mm2LED数量7個スクリーン寸法30mm角図6a1m角図6b光線本数100万本フレネル損失無視図6aは、照射面15の照度分布を示し、照射形状は1辺13.2mmの正六角形となっている。図6bは、照射面15から1m離れた面の照度分布を示し、10照度以上の照射寸法は、対辺方向で620mmとなっている。照射面15の輝度は、8500/13.2×13.2×1.73/2/2×6=18.81cd/mm2で、輝度の減少は25であった。照射効率は89であった。照射開口数は、sintan-1310/1000=0.296対辺方向sintan-1380/1000=0.355対角方向で、開口数の増加は対辺方向18、対角方向1であった。ミキシングロッド13による照射面積および照射開口数の増加により、輝度が減少している。なお、図7に示すように、発光ダイオード照明装置10は、LED11と光学系12とから成るユニットの間隔、すなわち隣り合うLED11間の間隔Iled、および隣り合う光学系12間の間隔Ioを、レンズ径Doより小さくしてもよいIo=Iled<Do。図7の場合、Io=Iled=6.92mm=0.86Doである。この場合、正六角柱のミキシングロッド13の一辺は、11mmである。図8に、図6と同じ条件でのモンテカルロシミュレーションの結果を示す。図8aは、照射面15の照度分布を示し、照射形状は1辺11.4mmの正六角形となっている。図8bは、照射面15から1m離れた面の照度分布を示し、10照度以下の照射寸法は、対辺方向で560mmとなっている。照射面15の輝度は、7800/11.4×11.4×1.73/2/2×6=23.1cd/mm2で、輝度の減少は7と少ないが、照射効率は80と低い値となった。Io=0.8Doでは輝度減少0、照射効率71であった。この条件までが、高輝度照明装置として使用可能な範囲である。照射開口数は、sintan-1280/1000=0.27対辺方向sintan-1380/1000=0.355対角方向で、照射開口数の増加は対辺方向8、対角方向1で、図6の場合よりも小さくなっている。効率よりも高輝度に重きを置いた設計になっているといえる。また、ミキシングロッド13の入射部の照度分布が比較的均一なため、ミキシングロッド13を短くできるという利点もある。図9乃至図13に、本発明の第2の実施の形態の発光ダイオード照明装置を示す。図9に示すように、発光ダイオード照明装置30は、複数のLED11と、複数の光学系12とを有している。なお、以下の説明では、本発明の第1の実施の形態の発光ダイオード照明装置10と同一の構成には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。LED11は、6つから成り、発光面が同一平面上になるよう配置され、上下に3つずつ等間隔で配列されている。各LED11は、同一方向に光を出射するようになっている。各光学系12は、テーパーロッド31から成り、各LED11の出射光の開口数を変換するよう、各LED11に対応して設けられている。具体的な一例では、図10に示すように、各LED11の正方形の発光面の正面に、正方形テーパーロッド31の入射面を配置し、出射面の正面に照射面14を配置する。図11に、下記条件でのモンテカルロシミュレーションの結果を示す。LED寸法2mm角LED全光束314lmLED輝度25cd/mm2LED-テーパーロッド間隔0.2mmテーパーロッド-照射面間隔0.5mmテーパーロッド入口寸法Din2mmテーパーロッド出口寸法Dout5mm、8mmテーパーロッド開き角φ/Din/Dout0.01、0.1、0.2テーパーロッド材質BK7スクリーン寸法10mm角図11a1m角図11b光線本数100万本フレネル損失無視図11aに、Din/Dout=0.25、φ/Din/Dout=0.1の場合の照射面14の照度分布を示す。照射形状は出口寸法と同程度の寸法の正方形で、照度分布はほぼ均一となっている。他の条件でも、照度形状は、出口寸法と同程度の寸法の正方形で、照度分布はほぼ均一となる。図11bに、テーパーロッド31から1m離れたスクリーン上での照度分布を示す。照射面14の輝度は、1600/8.4×8.4=22.8cd/mm2Din/Dout=0.25のとき600/5.4×5.4=20.6cd/mm2Din/Dout=0.4のときである。輝度の減少は、テーパーロッド31と照射面14との間隔0.5mmの間の光の広がりによる照射面積の広がりによって起こっている。10照度以上の照射開口数を、表1に示す。表1に示すように、照射開口数は、開き角が小さければDin/Doutに近づき、照射光の角度分布も開口数以上では0、開口数付近で鋭く立ち上がる形状となる。開き角が大きくなると分布が鈍って、照射開口数はDin/Doutより大きくなる。このように、照射開口数は、φ/Din/Doutと相関が大きく、φ/Din/Dout=0.1以下であれば、分布がシャープで高輝度照明装置として望ましいことがわかる。LED11とテーパーロッド31との間隔による、照射効率の変化を表2に示す。表2では、LED-テーパーロッド間隔、テーパーロッド入口寸法とも、LED寸法を1とした時の相対値で示している。表2に示すように、LED11とテーパーロッド31との間隔tが0に近ければ照射効率は非常に高いが、0に近づけるには限界がある。テーパーロッド31の入口寸法を大きくすれば照射効率は上がるが、出口寸法も大きなるため、入口寸法の2乗に反比例して輝度は小さくなる。高輝度照明装置では、輝度劣化が30以下、照射効率70以上が求められるため、表2から、テーパーロッド31の入口寸法はLED寸法の1.1倍以下L≦Din≦1.1L、LED-テーパーロッド間隔はLED寸法の0.2倍以下0<t≦0.2Lが望ましい。ここで、LED-テーパーロッド間隔は空気中の距離で、屈折率nの媒質中ではn倍になる。図9に示すように、発光ダイオード照明装置30は、図10に示すLED11とテーパーロッド31の組を、テーパーロッド出口寸法Doutと同じ間隔でIo=Dout=Do、6組正方配列したもので、図10の6倍の面積を照射することができる。図12に、下記条件でのモンテカルロシミュレーションの結果を示す。LED寸法2mm角LED全光束314lmLED数量6個LED輝度25cd/mm2LED-テーパーロッド間隔0.2mmテーパーロッド-照射面間隔0.5mmテーパーロッド入口寸法Din2mmテーパーロッド出口寸法Dout8mmテーパーロッド出口間隔8mmLEDの間隔8mmテーパーロッド開き角φ/Din/Dout0.1テーパーロッド材質BK7スクリーン寸法30mm角図12a1m角図12b光線本数100万本フレネル損失無視図12aは、照射面15の照度分布を示す。図12bは、テーパーロッド31から1m離れたスクリーン上での照度分布を示す。照射面15の輝度は、9600/24.4×16.4=24.0cd/mm2で、テーパーロッド31と照射面15との間隔で起きる照射面積の広がりが、6つのテーパーロッド群の周辺でしか起こらないため、輝度の劣化は図10の場合よりも小さくなる。なお、図13に示すように、発光ダイオード照明装置30は、LED11の間隔およびテーパーロッド31の入口の間隔を、テーパーロッド31の出口の間隔より広げてもよい。この場合、LED11の間隔を空けることにより、放熱設計が容易になる。図14乃至図17に、本発明の第3の実施の形態の発光ダイオード照明装置を示す。図14に示すように、発光ダイオード照明装置50は、複数のLED11と、複数の光学系12とを有している。なお、以下の説明では、本発明の第1および第2の実施の形態の発光ダイオード照明装置10、30と同一の構成には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。LED11は、6つから成り、発光面が同一平面上になるよう配置され、上下に3つずつ等間隔で配列されている。各LED11は、同一方向に光を出射するようになっている。各光学系12は、複合放物面鏡複合放物面集光器51から成り、各LED11の出射光の開口数を変換するよう、各LED11に対応して設けられている。具体的な一例では、図15に示すように、各LED11の正方形の発光面の正面に、正方形複合放物面鏡51の入射面を配置し、出射面の正面に照射面14を配置する。図16に、複合放物面鏡51の1つの面の形状を示す。図16に示すように、61は放物面鏡、62は放物面鏡の焦点位置、63は放物面鏡の光軸、64は複合放物面鏡51の光軸、φcpcは放物面鏡の光軸と複合放物面鏡51の光軸とのなす角、Dinは複合放物面鏡51の入口寸法、Doutは複合放物面鏡51の出口寸法である。正方形複合放物面鏡51は、複合放物面鏡51の光軸64を中心に0度、90度、180度、270度回転した4枚の放物面鏡61により構成されている。正方形複合放物面鏡51の照射開口数NAoutは、NAout=sinφcpc=Din/Doutである。図17に、下記条件でのモンテカルロシミュレーションの結果を示す。LED寸法2mm角LED全光束314lmLED輝度25cd/mm2LED-複合放物面鏡間隔0.2mm複合放物面鏡-照射面間隔0.5mm複合放物面鏡入口寸法Din2mm複合放物面鏡出口寸法Dout8mmスクリーン寸法10mm角図17a1m角図17b光線本数100万本反射率100図17aは、照射面14の照度分布を示し、図17bは、照射面14から1m離れたスクリーンの照度分布を示している。照射面14の輝度は、1530/8.4×8.4=21.7cd/mm2で、輝度の減少は13、照射効率は83.5である。照射開口数は、sintan-1260/1000=0.252対辺方向sintan-1350/1000=0.33対角方向である。照射面14の照度分布は、中心が周辺の約半分であるが、テーパーロッド31のような開口数の劣化が無いという特徴がある。照射効率は、テーパーロッド31と同じく表2となる。したがって、複合放物面鏡51の入口寸法はLED11寸法の1.1倍以下L≦Din≦1.1L、LED-複合放物面鏡間隔はLED11寸法の0.2倍以下0<t≦0.2Lが望ましい。なお、ここでは中空の複合放物面鏡51を示したが、ガラスの内面全反射を用いた複合放物面鏡であってもよい。図14に示すように、発光ダイオード照明装置50は、図15に示すLED11と複合放物面鏡51のユニットを、複合放物面鏡出口寸法Doutと同じ間隔でIo=Dout=Do、6組正方配列したもので、図15の6倍の面積を照射することができる。この場合にも、テーパーロッド31を用いた発光ダイオード照明装置30と同様に、図15の場合よりも輝度が高くなる。図18に、本発明の実施の形態の発光ダイオード照明用部材を示す。図18に示すように、発光ダイオード照明用部材70は、7つのLED11を平面基板71に、Iled=8mmの間隔で、等間隔で稠密配列して形成されている。なお、以下の説明では、本発明の第1、第2および第3の実施の形態の発光ダイオード照明装置10、30、50と同一の構成には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。各LED11は、高輝度照明装置として使いやすい照射開口数が0.1~0.5であることから、2L<Iled<10Lの間隔Iledで配列されている。なお、7つのLED11と同じ面積を、1個のLEDにすると5.3mm角のチップとなる。このLEDを2mm角のLEDと相似形で作ると、発熱量は7倍に増える。このとき、放熱抵抗は、2/5.3=1/2.7倍に減るが、結果としてチップの温度上昇は、5.3/2=2.7倍に増える。ここで、LEDのチップ温度上限は通常150°Cとされており、これを守るためには、発熱量を1/2.7に減らす必要が生じ、結果として、発光面積を7倍にしても、全光束は2.77の平方根倍にしかならない。放熱のための多くの提案がなされているが、高輝度LEDの発光面積を大きくするには、放熱による限界がある。このため、発光ダイオード照明用部材70では、LED11を分散配置して放熱性を上げ、結果として個々のLED11が持つ性能を出すことができるようにしている。平面基板71は、放熱性の良い、アルミまたは銅製である。以下に、発光ダイオード照明用部材70を使用して、本発明の第1の実施の形態の発光ダイオード照明装置10と同じガラス、同じ焦点距離、同じ径で、LED11の発光面から光学系12の第1面までの距離をd0=0.8としたときの設計例を示す。d0=0.8r1=∞d1=2n1=1.5168ν1=64.17r2=-3.2d2=1r3=∞d3=3.8n2=1.8467ν2=23.78r4=-5.1d4=0.5k4=-1.6同様にd0=1とした時の設計例を示す。d0=1r1=∞d1=2.4n1=1.5168ν1=64.17r2=-3.6d2=1r3=∞d3=2.8n2=1.8467ν2=23.78r4=-5.3d4=0.5k4=-1.9これらの設計における発光ダイオード照明装置10d0=0.5と同じ条件でのモンテカルロシミュレーション結果を、表3に示す。表3に示すように、LED11から光学系12の第1面までの距離d0が大きくなると、輝度の変化はないが、照射効率が低くなる。表3より、第1面までの距離d0がLED11の寸法Lの0.4倍以下が好ましい。このため、LED11の配線材、カバーガラス、構造物等は、LED発光面からLED寸法の0.4倍以内になくてはならない。次に、発光ダイオード照明用部材70を使用して、発光ダイオード照明装置10においてLED11と第一レンズ21aとの間をシリコーン屈折率=1.4で封止した場合の設計例を示す。d0=0.5n1=1.4ν1=50r1=∞d1=1.4n1=1.5168ν1=64.17r2=-2.1d2=1r3=∞d3=5.6n2=1.8467ν2=23.78r4=-5d4=0.5k4=-0.67この設計における発光ダイオード照明装置10と同一条件でのモンテカルロシミュレーション結果は、照射面の輝度11cd/mm2、照射効率44であった。封止することにより、LED出射光の開口数は、1.4=屈折率倍になりる。これは、開口数=1とすると、LED寸法が1.4倍、面積が2倍、輝度が1/2になったと同じ効果が生じる。照射面の輝度、照射効率とも発光ダイオード照明装置10の半分になったのは、この効果による。このことから、高輝度LED照明装置においては、LED11を気中に配置することが重要である。本発明の第1、第2および第3の実施の形態の発光ダイオード照明装置10、30、50の照射面を、新たな発光面として扱うこともできる。すなわち、輝度を落とすことなく、開口数を下げ、発光面積を上げた新たな発光面となる。例えば、発光ダイオード照明装置10、30、50の照射面を、反射型の表示素子に結像して使用することもできる。"