JP5279329B2 - レンズ付発光ユニット - Google Patents

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Description

本発明は、赤、青、緑などの複数の光色のＬＥＤ素子からの出射光を１つのレンズで混色させるレンズ付発光ユニットに関する。
従来から赤、青、緑などの単色ＬＥＤからの光を色むら無く混色させるものとして、ＬＥＤからの出射光を全て、反射板に当てて多重反射させ、間接光のみを取り出すことによって光の混色性を向上する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、導光部材と拡散層を付加して、個々のＬＥＤからの光を導光部材の全反射を利用して一方向から出射させ、拡散層により均一に散乱性を高め、その出射光の混色性を向上するものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
しかし、上述したような反射光を利用する混色では、反射回数が増加することによって混色性は向上するが、反射面での吸収があるため、出射光量は、反射回数が増加することにより低下する。さらに、出射光は、様々な角度での散乱がおこるため、広角配光となる。また、拡散層を微粒子などで形成したものは、その濃度によって拡散性は向上するが、透過率が低下する。さらに、出射光は、様々な角度での散乱が起こるため、広角配光となる。
また、ＬＥＤ素子の広角配光を狭角配光に変化させて輝度を高めるものとして、凸入射面と全反射面を組み合わせたハイブリッドレンズが知られている（例えば、特許文献３参照）。ハイブリッドレンズは、中央に配置されたＬＥＤ素子からのレンズ入射光を、反射面による全反射によってレンズ中心軸（光軸）に対して略平行光として出射させる光路と、凸入射面による屈折によって光軸に対して略平行光とし集光して出射させる光路の２種類の光路を有する。両光路により、光軸に対して略平行光が出射する狭角配光の光源ユニットが実現される。ＬＥＤ素子が一つの場合は、そのＬＥＤ素子を中央に配置することによって、ＬＥＤ素子から出射された光が凸入射面で屈折し、レンズ中心軸に対して対称な略平行光となって出射される。
しかし、ＬＥＤ素子を複数にすると、中央に一つのＬＥＤ素子を配置することができない。そのため、ハイブリッドレンズに複数の単色ＬＥＤ素子を適用した場合、複数の光色のＬＥＤ素子の位置が、レンズ中心軸に対してそれぞれ片側にずれ、それぞれのＬＥＤ素子から出射されて凸入射面を通過する光路がレンズ中心軸に対して非対称となり、色むらが生じる。また、凸入射面をフラットとしても、このような非軸対称性は残り、色むらが生じる。
特開平１０−２９００２８号公報 特開２００２−１３３９３２号公報 特開昭６０−１３０００１号公報
本発明は、上記問題を解決するものであり、複数の光色のＬＥＤ素子を備えるレンズ付発光ユニットにおいて、狭角配光を可能とすると共に、混色性を向上することを目的とする。
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、基板と、前記基板上に配置される複数のＬＥＤ素子と、前記複数のＬＥＤ素子の略重心を通る前記基板の法線を回転対称軸とする回転体形状のレンズユニットと、を備え、前記複数のＬＥＤ素子には複数の光色のＬＥＤ素子が含まれ、前記レンズユニットが前記ＬＥＤ素子からの光を混色して出射するレンズ付発光ユニットであって、前記レンズユニットは、前記法線と直交する出射面と、前記出射面から基板に向かって凸状に延びる反射面と、前記反射面の基板側から前記出射面に折り返す側方入射面と、前記側方入射面の前記反射面と接していない端部をつなぐ上方入射面と、を備え、前記側方入射面と前記上方入射面との任意の接点について、前記接点と最も離れた前記ＬＥＤ素子からの光が前記接点で屈折させられてなる光路と前記出射面との交点を連続的に結んでなる円の内部の出射面の拡散角を、前記円の外部の出射面の拡散角よりも大きくしたものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のレンズ付発光ユニットにおいて、前記上方入射面は、前記法線と直交する平面であり、前記円の内部の出射面の拡散角は、円の中心部分よりも円の周縁部分の方が大きいものである。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のレンズ付発光ユニットにおいて、前記上方入射面は、前記法線と直交する凸面であり、前記円の内部の出射面の拡散角は、円の中心部分よりも円の周縁部分の方が小さいものである。
請求項１に記載の発明によれば、側方入射面と上方入射面の任意の接点について、前記接点と最も離れた発光ダイオードパッケージからの光が前記接点で屈折させられてなる光路と出射面との交点を結んでなる円の内部の出射面上の部分の拡散角を前記円の外部の出射面上の部分の拡散角よりも大きくしたので、ハイブリッドレンズによる狭角配光を可能としつつ、上方入射面に入射する光の混色が十分となり、発光ユニットの混色性を向上することができる。
請求項２に記載の発明によれば、上方入射面が基板の法線と直交する平面である場合には、レンズ中心の混色性が高いため、当該部分の拡散を抑えることにより、集光性を向上させることができる。
請求項３に記載の発明によれば、上方入射面が基板の法線と直交する凸面である場合には、レンズ中心軸に対して略平行光が増加し、レンズ中心軸からずれた集光となるため最も混色性が低くなるが、円の中心部分の拡散を高め、円の周縁部分の拡散を低くすることにより最小限の拡散角で混色性を向上させることができる。
以下、本発明の第１の実施形態に係るレンズ付発光ユニットについて説明する。図１は、本実施形態のレンズ付発光ユニットの上面を示し、図２（ａ）（ｂ）は、同ユニットの断面を示す。同図においてレンズ断面のハッチングは省いている（以下、同様）。レンズ付発光ユニット１０は、基板１１と、基板１１上に配置される複数のＬＥＤ素子１２Ａ乃至１２Ｄ（総称してＬＥＤ素子１２という）と、複数のＬＥＤ素子１２の略重心を通る基板１１の法線を回転対称軸とする回転体形状であるレンズユニット１３とを備える。複数のＬＥＤ素子１２には複数の光色のＬＥＤ素子１２が含まれ、レンズユニット１３がＬＥＤ素子１２からの光を混色して出射する。
基板１１は、母材がガラスエポキシとアルミなどから成る板であり、ＬＥＤ素子１２の配線パターンが施されており、ＬＥＤ素子１２の配置面を提供する。ＬＥＤ素子１２は、順方向に電圧を加えた際に発光する半導体素子である。複数のＬＥＤ素子１２Ａ乃至１２Ｄの光色は、例えば、それぞれ赤色（Ｒ）、青色（Ｂ）、緑色（Ｇ）、黄色（Ｙ）などであり、このように全て互いに異なる光色であってもよいし、同じ光色のＬＥＤ素子が含まれていてもよい。複数のＬＥＤ素子を１つのパッケージに収納して、発光ダイオードパッケージを構成したものを用いてもよい。レンズユニット１３は、アクリル又はガラスなどの透光性の材質からなり、ＬＥＤ素子１２の前面に配置されてＬＥＤ素子１２からの光を集光する機能と拡散する機能とを有する。
レンズユニット１３は、ハイブリッドレンズであり、基板１１の法線と直交する出射面１４ａと、出射面１４ａから基板１１に向かって凸状に延びる反射面１４ｂと、反射面１４ｂの基板１１側から出射面１４ａに折り返す側方入射面１４ｃと、側方入射面１４ｃの反射面１４ｂと接していない端部をつなぐ上方入射面１４ｄとを備える。出射面１４ａは、レンズユニット１３に入射した光をレンズユニット１３外部に取り出すように設計した面である。出射面１４ａは、拡散シートの貼付、又は、凹凸形状の形成などによって拡散機能が付与される。反射面１４ｂは、全反射面、すなわち、屈折率が大きい媒質から小さい媒質に光が入射するときに、入射光が異なる媒質の境界面を透過せず全て反射するように、面の傾斜を入射角が臨界角以上になるように設計した面である。反射面１４ｂには、漏れ光をさらに無くすため、反射部材を設けてもよい。反射部材は、光を反射するように銀蒸着や多層膜処理を施したものなどがある。側方入射面１４ｃは、ＬＥＤ素子１２の配置面に対して略垂直な面とすることによって、入射した光がほぼ全て反射面１４ｂに到達するように設計した面である。上方入射面１４ｄは、ＬＥＤ素子１２の配置面に対して略平行であり、この面を入射した光はほぼ全て出射面１４ａに到達するよう設計した面である。
側方入射面１４ｃと上方入射面１４ｄとの任意の接点Ｐ１について、接点Ｐ１と最も離れたＬＥＤ素子１２Ａからの光が接点Ｐ１で屈折させられてなる光路Ｌ１と出射面１４ａとの交点Ｐ２を連続的に結んでなる半径Ｄ１の円Ｃ１の内部の出射面１４ａの拡散角を、円Ｃ１の外部の出射面１４ａの拡散角よりも大きくしている。拡散角とは、平行光を入射した場合、出射される光が広がる角度のことであり、その角度は、中心光度の１／２ビーム角で定義される。出射面１４ａに異なる拡散角を設ける手段としては、ミクロオーダーの凹凸形状を表面に設けた拡散角の異なる拡散シート、又は、拡散材の濃度による拡散角の異なる拡散シートを用いてもよいし、レンズユニット１３の表面に直接異なる形状の凹凸形状を設けてもよい。この凹凸形状は、球面形状でも楕円曲線、双曲線、放物線、サイン（ｓｉｎ）曲線を軸回転させたものでもよい。
ここで、出射面１４ａに本実施形態の拡散手段が無い場合について説明する。図３（ａ）（ｂ）は、出射面１４ａに本実施形態の拡散手段が無い場合の光路を示す。図３（ｂ）に示すように、ＬＥＤ素子１２から出射され、側方入射面１４ｃを通過する光は、レンズ１３内の反射面１４ｂで一度全反射されてレンズ中心軸ＡＸに略平行になって半径Ｄ１の円Ｃ１外部の出射面１４ａを通過して出射される。この光路では、異なるＬＥＤ素子１２Ａ、１２Ｂから出射される光の配光でのズレはほとんど無い。それに対し、図３（ａ）に示すように、ＬＥＤ素子１２から出射され、上方入射面１４ｄを通過する光は、ＬＥＤ素子１２自身の配光で、円Ｃ１内部の出射面１４ａを通過して出射される。この光路では、異なるＬＥＤ素子１２Ａ、１２Ｂのレンズ中心軸ＡＸからの位置ズレが、配光でのズレとなる。配光でのズレのために、互いに異なる色光を出射する複数のＬＥＤ素子１２Ａ、１２Ｂからの光の混色が低く、本実施形態の拡散手段が無い場合、色むらが生じる。
一方、出射面１４ａに本実施形態の拡散手段が有る場合について説明する。図２（ａ）（ｂ）は、出射面１４ａに本実施形態の拡散手段が有る場合の光路を示す。図２（ｂ）に示すように、ＬＥＤ素子１２から出射され、側方入射面１４ｃを通過する光は、反射面１４ｂで全反射されて円Ｃ１外部の出射面１４ａを通過して出射される。円Ｃ１外部の出射面１４ａの拡散角を大きくしないので、この光路では、出射面１４ａでの光の拡散が抑えられ、必要以上に配光が広がらない。それに対し、図２（ａ）に示すように、ＬＥＤ素子１２から出射され、上方入射面１４ｄを通過する光は、円Ｃ１内部の出射面１４ａを通過して出射される。この光は、反射面１４ｂを経由せず、混色性が低いことから、円Ｃ１内部の出射面１４ａの拡散角を大きくしたので、この光路では、出射面１４ａで光が拡散し、混色性が向上する。
次に、レンズ付発光ユニット１０から出射される光の配光曲線を説明する。配光曲線は、光源や器具の空間の各方向への光度分布を示すものである。図４（ａ）（ｂ）は、本実施形態の拡散手段が有る場合の配光曲線、図５（ａ）（ｂ）は、本実施形態の拡散手段が無い場合の配光曲線を示し、横軸は、出射される光のレンズ中心軸ＡＸからの角度、縦軸は、その角度における光度である。図４（ａ）及び図５（ａ）は、光が円Ｃ１内部の出射面１４ａを通過する場合、図４（ｂ）及び図５（ｂ）は、光が円Ｃ１外部の出射面１４ａを通過する場合を示す。図４（ａ）と図５（ａ）を比較すると、光が円Ｃ１内部の出射面１４ａを通過する場合であって、出射面１４ａの拡散手段が有る場合は、無い場合に比べてＬＥＤ素子１２Ａ、１２Ｂの配光曲線の差異が小さくなっている。また、図４（ｂ）と図５（ｂ）を見ると、光が円Ｃ１外部の出射面１４ａを通過する場合、拡散手段の有無に関わらず、ＬＥＤ素子１２Ａと１２Ｂの配光曲線の差異が小さく、出射面１４ａの拡散手段が有ることによって配光がほとんど広げられていない。
このように、本実施形態のレンズ付発光ユニット１０では、レンズユニット１３の反射面１４ｂで反射される光は、異なるＬＥＤ素子１２Ａ、１２Ｂから出射される光の配光でのズレがほとんど無いことから、その反射光が出射される部分の出射面１４ａの拡散角を大きくしないので、狭角配光が可能となる。また、レンズユニット１３の上方入射面１４ｄを通過する光は、異なるＬＥＤ素子１２Ａ、１２Ｂのレンズ中心軸ＡＸからのそれぞれの位置ズレが配光でのズレとなることから、その光が出射される部分の出射面１４ａの拡散角を大きくしたので、混色性を向上し、色むらを防ぐことができる。すなわち、ハイブリッドレンズによる狭角配光を可能としつつ、上方入射面１４ｄに入射する光の混色が十分となり、レンズ付発光ユニット１０の混色性を向上することができる。
次に、本発明の第２の実施形態に係るレンズ付発光ユニットについて説明する。図６は、本実施形態のレンズ付発光ユニットの上面を示し、図７は、同ユニットの断面を示す。本実施形態のレンズ付発光ユニット２０は、第１の実施形態と同様の構成を有すると共に、上方入射面１４ｄは、基板１１の法線と直交する平面であり、円Ｃ１の内部の出射面１４ａの拡散角は、円Ｃ１の中心部分よりも円Ｃ１の周縁部分の方を大きくしている。詳しくは、ＬＥＤ素子１２から上方入射面１４ｄを通過してレンズ中心軸ＡＸに略平行な光が出射面１４ａに到達する位置を連続して結んでなる円を、レンズ中心から距離Ｄ２の円Ｃ２とした場合、円Ｃ２内部の出射面１４ａの拡散角よりも、円Ｃ２外部かつ円Ｃ１内部の拡散角の方を大きくした。
ここで、出射面１４ａに本実施形態の拡散手段が無い場合について説明する。図８（ａ）（ｂ）は、出射面１４ａに本実施形態の拡散手段が無い場合の光路を示す。図８（ａ）に示すように、半径Ｄ１の円Ｃ１については、第１の実施形態と同様である。それに対し、図８（ｂ）に示すように、ＬＥＤ素子１２から出射され、レンズ中心軸ＡＸに略平行な光Ｌ２は、上方入射面１４ｄに対して鉛直に入射するため、屈折率ｎと屈折角θに関するスネルの法則（ｎ・ｓｉｎθ＝n’・ｓｉｎθ’）により、境界面（上方入射面１４ｄ）でその出射角が変化することがなく、レンズ中心軸ＡＸに略平行なまま出射面１４ａに到達して出射される。ＬＥＤ素子１２は、発光面領域内で略一定の強度が出力され、配光形状は略ランバーティアン（Lambertian）形状となっていることから、この光路では、複数のＬＥＤ素子１２が中心軸対称に近接して配置されていれば、レンズ中心軸ＡＸ近傍の混色性は良くなる。
一方、出射面１４ａに本実施形態の拡散手段が有る場合について説明する。図７は、出射面１４ａに本実施形態の拡散手段が有る場合の光路を示す。ＬＥＤ素子１２から出射され、レンズ中心軸ＡＸに略平行な光は、上方入射面１４ｄで出射角が変化せずに、円Ｃ２内部の出射面１４ａに到達して出射される。この光は混色性が良いことから、円Ｃ２内部の出射面１４ａの拡散角を大きくしないので、この光路では、出射面１４ａでの光の拡散が抑えられ、必要以上に配光が広がらない。また、ＬＥＤ素子１２から出射され、上方入射面１４ｄを通過するレンズ中心軸ＡＸに略平行でない光は、円Ｃ２外部かつ円Ｃ１内部の出射面１４ａを通過して出射される。この光は、上方入射面１４ｄで出射角が変化し、混色性が低いことから、円Ｃ２外部かつ円Ｃ１内部の出射面１４ａの拡散角を大きくしたので、この光路では、出射面１４ａで光が拡散し、混色性が向上する。
次に、本実施形態のレンズ付発光ユニット２０から出射される光の配光曲線を説明する。図９（ａ）（ｂ）は、本実施形態の拡散手段が有る場合の配光曲線、図１０（ａ）（ｂ）は、本実施形態の拡散手段が無い場合の配光曲線を示す。図９（ａ）及び図１０（ａ）は、光が円Ｃ２内部の出射面１４ａを通過する場合、図９（ｂ）及び図１０（ｂ）は、光が円Ｃ２外部かつ円Ｃ１内部の出射面１４ａを通過する場合を示す。図９（ａ）と図１０（ａ）を見ると、光が円Ｃ２内部の出射面１４ａを通過する場合、拡散手段の有無に関わらず、ＬＥＤ素子１２Ａ、１２Ｂの配光曲線の差異が小さく、出射面１４ａの拡散手段が有ることによって配光がほとんど広げられていない。また、図９（ｂ）と図１０（ｂ）を比較すると、光が円Ｃ２外部かつ円Ｃ１内部の出射面１４ａを通過する場合であって、出射面１４ａの拡散手段が有る場合は、無い場合に比べてＬＥＤ素子１２Ａ、１２Ｂの配光曲線の差異が小さくなっている。
このように、上方入射面１４ｄが平面である場合には、レンズ中心軸ＡＸに略平行に上方入射面１４ｄに入射する光Ｌ２は、略平行のままレンズ中心軸ＡＸ近傍の出射面１４ａから出射され、複数のＬＥＤ素子１２Ａ、１２Ｂの中心軸対称な近接配置により混色性が高いことから、レンズ中心軸ＡＸ近傍の出射面１４ａの拡散角を大きくしないので、必要以上に配光を広げないようにすることができる。また、それ以外の上方入射面１４ｄを通過する光は、混色性が低いことから、その光が出射される部分の出射面１４ａの拡散角を大きくしたので、混色性を向上し、色むらを防ぐことができる。すなわち、上方入射面１４ｄが基板１１の法線と直交する平面である場合には、レンズ中心の混色性が高いため、当該部分の拡散を抑えることにより、集光性を向上させることができる。
次に、本発明の第３の実施形態に係るレンズ付発光ユニットについて説明する。図１１は、本実施形態のレンズ付発光ユニットの上面を示し、図１２は、同ユニットの断面を示す。本実施形態のレンズ付発光ユニット３０は、第１の実施形態と同様の構成を有すると共に、上方入射面３４ｄは、基板１１の法線と直交する凸面であり、円Ｃ１の内部の出射面１４ａの拡散角は、円Ｃ１の中心部分よりも円Ｃ１の周縁部分の方が小さい。詳しくは、ＬＥＤ素子１２から上方入射面３４ｄを通過してレンズ中心軸ＡＸに略平行な光が出射面１４ａに到達する位置を連続して結んで成る円を、レンズ中心から距離Ｄ３の円Ｃ３とした場合、円Ｃ３内部の出射面１４ａの拡散角よりも、円Ｃ３外部かつ円Ｃ１内部の拡散角の方を小さくした。上方入射面３４ｄは、下に凸の形状であり、凸レンズとなっている。
ここで、出射面１４ａに本実施形態の拡散手段が無い場合について説明する。図１３（ａ）（ｂ）は、出射面１４ａに本実施形態の拡散手段が無い場合の光路を示す。図１３（ａ）に示すように、半径Ｄ１の円Ｃ１については、第１の実施形態と同様である。それに対し、図１３（ｂ）に示すように、ＬＥＤ素子１２から出射され、上方入射面３４ｄ（凸レンズ）の焦点近傍から入射した光Ｌ３Ａは、レンズ中心軸ＡＸに略平行な光に屈折される。ＬＥＤ素子１２から出射され、レンズ中心軸ＡＸに対して略平行な光Ｌ３Ｂは焦点に集光される。そのため、凸形状の外周内に光が集光されて、出射面１４ａから出射されるが、この光路では、異なるＬＥＤ素子１２Ａ、１２Ｂからの光の配光形状の違いが大きくなる。
一方、出射面１４ａに本実施形態の拡散手段が有る場合について説明する。図１２は、出射面１４ａに本実施形態の拡散手段が有る場合の光路を示す。異なるＬＥＤ素子１２Ａ、１２Ｂから出射され、円Ｃ３内部の出射面１４ａを通過して出射される光は、互いの配光形状の違いが大きいことから、円Ｃ３内部の出射面１４ａの拡散角を大きくしたので、この光路では、出射面１４ａで光が拡散し、混色性が向上する。また、円Ｃ３外部かつ円Ｃ１内部の出射面１４ａの拡散角は小さくしたので、この部分を通過する光路では、出射面１４ａでの光の拡散が抑えられ、必要以上に配光が広がらない。
次に、本実施形態のレンズ付発光ユニット３０から出射される光の配光曲線を説明する。図１４（ａ）（ｂ）は、本実施形態の拡散手段が有る場合の配光曲線、図１５（ａ）（ｂ）は、本実施形態の拡散手段が無い場合の配光曲線を示す。図１４及（ａ）び図１５（ａ）は、光が円Ｃ３内部の出射面１４ａを通過する場合、図１４及（ｂ）び図１５（ｂ）は、光が円Ｃ３外部かつ円Ｃ１内部の出射面１４ａを通過する場合を示す。図１４（ａ）と図１５（ａ）を比較すると、光が円Ｃ３内部の出射面１４ａを通過する場合であって、出射面１４ａの拡散手段が有る場合は、無い場合に比べてＬＥＤ素子１２Ａ、１２Ｂの配光曲線の差異が小さくなっている。また、図１４（ｂ）と図１５（ｂ）を見ると、光が円Ｃ３外部かつ円Ｃ１内部の出射面１４ａを通過する場合、拡散手段の有無に関わらず、ＬＥＤ素子１２Ａ、１２Ｂの配光曲線の差異が比較的小さく、出射面１４ａの拡散手段が有ることによって配光があまり広げられていない。
このように、上方入射面１４ｄが凸面である場合には、凸面で形成される凸レンズの焦点近傍から上方入射面１４ｄに入射した光Ｌ３Ａはレンズ中心軸ＡＸに略平行となり、レンズ中心軸ＡＸに対して略平行に入射した光Ｌ３Ｂは焦点に集光し、どちらもレンズ中心軸ＡＸ近傍の出射面１４ａから出射され、異なるＬＥＤ素子１２Ａ、１２Ｂからの配光形状の違いが大きく、混色性が低いことから、レンズ中心軸ＡＸ近傍の出射面１４ａの拡散角を大きくしたので、混色性を向上し、色むらを防ぐことができる。また、それ以外の上方入射面１４ｄを通過する光は、混色性が低くないことから、その光が出射される部分の出射面１４ａの拡散角を小さくしたので、必要以上に配光を広げないようにすることができる。すなわち、上方入射面１４ｄが基板１１の法線と直交する凸面である場合には、レンズ中心軸に対して略平行光が増加し、レンズ中心軸ＡＸからずれた集光となるため最も混色性が低くなるが、円Ｃ１の中心部分の拡散を高め、円Ｃ１の周縁部分の拡散を低くすることにより最小限の拡散角で混色性を向上させることができる。
次に、本発明のレンズ付発光ユニット１０、２０、３０の変形例について説明する。図１６（ａ）は、レンズ付発光ユニットの上面を示し、図１６（ｂ）は、同ユニットの断面を示す。ＬＥＤ素子１２の光取出し効率を改善するため、シリコン状の封止キャップ１９が基板１１のＬＥＤ素子１２出射面側に設けられることがあるが、この封止キャップ１９を略半円球形状にすることによって、ＬＥＤ素子１２からの配光形状は、やや集光されるものの、ほぼランバーティアン（Lambertian）形状となることから、前記の各実施形態の特徴はそのまま適用することができる。
なお、本発明は、上記の実施形態の構成に限られず、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、ＬＥＤ素子１２の光色は、４色に限定されるものではなく、３つのＬＥＤ素子１２による３色であってもよい。
本発明の第１の実施形態に係るレンズ付発光ユニットの上面図。 （ａ）は同ユニットの上方入射面を通過する光路を示す図１のＸ−Ｘ’線断面図、（ｂ）は側方入射面を通過する光路を示す断面図。 （ａ）は出射面に本実施形態の拡散手段が無い場合における上方入射面を通過する光路を示す断面図、（ｂ）は同場合における側方入射面を通過する光路を示す断面図。 （ａ）は本発明の第１の実施形態に係るレンズ付発光ユニットにおける円の内部出射面透過光の配光曲線図、（ｂ）は同ユニットにおける円の外部出射面透過光の配光曲線図。 （ａ）は出射面に本実施形態の拡散手段が無い場合における円の内部出射面透過光の配光曲線図、（ｂ）は同場合における円の外部出射面透過光の配光曲線図。 本発明の第２の実施形態に係るレンズ付発光ユニットの上面図。 同ユニットの図６のＸ−Ｘ’線断面図。 （ａ）は出射面に本実施形態の拡散手段が無い場合における上方入射面を通過する光路を示す断面図、（ｂ）は同場合における上方入射面を通過するレンズ中心軸に対して略平行な光路を示す断面図。 （ａ）は本発明の第２の実施形態に係るレンズ付発光ユニットにおける円の内部の中心部分の出射面透過光の配光曲線図、（ｂ）は同ユニットにおける円の内部の周縁部分の出射面透過光の配光曲線図。 （ａ）は出射面に本実施形態の拡散手段が無い場合における円の内部の中心部分の出射面透過光の配光曲線図、（ｂ）は同場合における円の内部の周縁部分の出射面透過光の配光曲線図。 本発明の第３の実施形態に係るレンズ付発光ユニットの上面図。 同ユニットの図１１のＸ−Ｘ’線断面図。 （ａ）は出射面に本実施形態の拡散手段が無い場合における上方入射面を通過する光路を示す断面図、（ｂ）は同場合における上方入射面を通過するレンズ中心軸に対して略平行な光及び凸レンズ焦点を通過する光の光路を示す断面図。 （ａ）は本発明の第３の実施形態に係るレンズ付発光ユニットにおける円の内部の中心部分の出射面透過光の配光曲線図、（ｂ）は同ユニットにおける円の内部の周縁部分の出射面透過光の配光曲線図。 （ａ）は出射面に本実施形態の拡散手段が無い場合における円の内部の中心部分の出射面透過光の配光曲線図、（ｂ）は同場合における円の内部の周縁部分の出射面透過光の配光曲線図。 （ａ）は本発明のレンズ付発光ユニットの変形例の上面図、（ｂ）は同変形例のＸ−Ｘ’線断面図。
符号の説明
１０、２０、３０ レンズ付発光ユニット
１１ 基板
１２ ＬＥＤ素子
１３、３３ レンズユニット
１４ａ 出射面
１４ｂ 反射面
１４ｃ 側方入射面
１４ｄ、３４ｄ 上方入射面

Claims (3)

  1. 基板と、前記基板上に配置される複数のＬＥＤ素子と、前記複数のＬＥＤ素子の略重心を通る前記基板の法線を回転対称軸とする回転体形状のレンズユニットと、を備え、前記複数のＬＥＤ素子には複数の光色のＬＥＤ素子が含まれ、前記レンズユニットが前記ＬＥＤ素子からの光を混色して出射するレンズ付発光ユニットであって、
    前記レンズユニットは、前記法線と直交する出射面と、前記出射面から基板に向かって凸状に延びる反射面と、前記反射面の基板側から前記出射面に折り返す側方入射面と、前記側方入射面の前記反射面と接していない端部をつなぐ上方入射面と、を備え、
    前記側方入射面と前記上方入射面との任意の接点について、前記接点と最も離れた前記ＬＥＤ素子からの光が前記接点で屈折させられてなる光路と前記出射面との交点を連続的に結んでなる円の内部の出射面の拡散角を、前記円の外部の出射面の拡散角よりも大きくしたことを特徴とするレンズ付発光ユニット。
  2. 前記上方入射面は、前記法線と直交する平面であり、
    前記円の内部の出射面の拡散角は、円の中心部分よりも円の周縁部分の方が大きいことを特徴とする請求項１に記載のレンズ付発光ユニット。
  3. 前記上方入射面は、前記法線と直交する凸面であり、
    前記円の内部の出射面の拡散角は、円の中心部分よりも円の周縁部分の方が小さいことを特徴とする請求項１に記載のレンズ付発光ユニット。
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