WO2014041745A1 - 照明装置 - Google Patents

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WO2014041745A1
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light
controlling member
flux controlling
light flux
optical axis
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中村　真人
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株式会社エンプラス
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    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the present invention relates to a lighting device having a light emitting element.
  • LEDs light-emitting diodes
  • LEDs light-emitting diodes
  • a conventional lighting device using an LED as a light source emits light only in the front direction and cannot emit light in a wide range like incandescent bulbs. For this reason, the conventional illuminating device cannot illuminate the room widely using the reflected light from a ceiling or a wall surface like an incandescent bulb.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the illumination device described in Patent Document 1.
  • the LED bulb 101 includes an LED module 102, a base portion 103 on which the LED module 102 is installed, and a globe 104 attached to the base portion 103.
  • the cross-sectional shape of the globe 104 is a dome shape, and the outer diameter D1 of the attachment portion to the base portion 103 is smaller than the outer diameter D2 of the maximum portion.
  • Patent Document 1 describes an example in which the light distribution to the rear is increased by forming the globe 104 so that the outer diameter D1 of the attachment portion is smaller than the maximum outer diameter D2.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the illumination device described in Patent Document 2.
  • the lighting device covers at least one light source 105, a light source substrate 106 on which the light source 105 is mounted, and a light emitting portion of the light source 105, and has translucency and light diffusibility.
  • the cover member 107 is provided. The portion of the cover member 107 having the maximum outer diameter W in the direction orthogonal to the central axis A is located closer to the light source 105 than the center C of the cover member 107 in the central axis A direction.
  • the cover member 107 is formed so that the portion of the cover member 107 having the maximum outer diameter W is located closer to the light source 105 than the center C of the dimension of the cover member 107 in the central axis A direction.
  • the cover member 107 is formed so that the portion of the cover member 107 having the maximum outer diameter W is located closer to the light source 105 than the center C of the dimension of the cover member 107 in the central axis A direction.
  • the outgoing light from the LED light source having the Lambertian light distribution characteristic is expanded by a cover (glove), thereby generating backward outgoing light.
  • a cover glove
  • the side and rear emission components included in the emission light from the LED light source are extremely small. For this reason, it is difficult to realize sufficient omnidirectional light distribution only by the diffusion performance of the cover.
  • An object of the present invention is to provide an illuminating device having a light emitting element and capable of distributing light in a well-balanced manner at all of the front, side, and rear.
  • the illuminating device of the present invention controls one or more light emitting elements disposed on a substrate and having an optical axis along the normal line of the substrate, and light distribution of light emitted from the light emitting elements disposed on the substrate.
  • a light flux control member that covers at least the light emitting element and the light flux control member, and diffuses and transmits light emitted from the light flux control member,
  • the light flux controlling member has a first light flux controlling member disposed to face the light emitting element, and a second light flux controlling member disposed to face the first light flux controlling member,
  • the first light flux controlling member includes an incident surface on which a part of the light emitted from the light emitting element is incident, and a total reflection that reflects a part of the light incident on the incident surface toward the second light flux controlling member.
  • the second light flux controlling member is opposed to the exit surface of the first light flux controlling member, reflects a part of the light emitted from the first light flux controlling member and reaching the second light flux controlling member, and transmits the remaining part.
  • the reflection surface is a rotationally symmetric surface with the optical axis as a rotation axis, and a generatrix of the rotationally symmetric surface is formed to be a concave curve with respect to the first light flux controlling member,
  • the outer peripheral portion of the reflecting surface is formed at a position away from the light emitting element in the direction X of the optical axis as compared to the central portion of the reflecting surface,
  • a distance in the direction X from a point farthest from the substrate on the light flux controlling member to a point farthest from the substrate on the inner surface of the cover is O, and includes a cross section including the optical axis In the direction perpendicular to the optical axis from the intersection of the straight line passing through the outermost edge of the total reflection surface and orthogonal to the optical axis and the inner surface of the cover to the point farthest from the optical axis of the light flux controlling member
  • the distance at Y is R
  • the lighting device of the present invention can distribute light in a balanced manner in all directions. Therefore, the illuminating device of the present invention can illuminate the room over a wide area using the reflected light from the ceiling or wall surface like an incandescent bulb.
  • FIG. 5A is a plan view of a first light flux controlling member and a holder according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5B is a side view of the first light flux controlling member and the holder
  • FIG. 5C is the first light flux controlling member and a holder
  • 5D is a bottom view of the light flux controlling member and the holder
  • FIG. 5D is a cross-sectional view of the first light flux controlling member and the holder along the line AA shown in FIG. 5A.
  • 6A is a plan view of a second light flux controlling member according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 6B is a side view of the second light flux controlling member
  • FIG. 6C is a diagram of the second light flux controlling member.
  • 6D is a bottom view
  • FIG. 6D is a cross-sectional view of the second light flux controlling member along the line AA shown in FIG. 6A.
  • 7A is a plan view of a first light flux controlling member and a holder according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 7B is a side view of the first light flux controlling member and the holder
  • FIG. 7D is a cross-sectional view of the first light flux controlling member and the holder along the line BB shown in FIG. 7A. It is a schematic diagram which shows the structure of the illuminating device for measuring the light distribution characteristic of a light beam control member. It is a graph which shows the relative illumination intensity of all the directions of the illuminating device shown by FIG. It is a schematic diagram which shows the structure of the illuminating device which concerns on Example 1.
  • FIG. 4 is a graph showing the relative illuminance in all directions of the lighting apparatus according to Example 1.
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a configuration of a lighting device according to a second embodiment. It is a graph which shows the relative illumination intensity of all the directions of the illuminating device which concerns on Example 2.
  • FIG. 4 is a graph showing the relative illuminance in all directions of the lighting apparatus according to Example 1.
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a configuration of a lighting device according to a second embodiment. It is a graph
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a configuration of a lighting device according to a third embodiment. It is a graph which shows the relative illumination intensity of all the directions of the illuminating device which concerns on Example 3.
  • FIG. It is a schematic diagram which shows the structure of the illuminating device which concerns on Example 4.
  • FIG. It is a graph which shows the relative illumination intensity of all the directions of the illuminating device which concerns on Example 4.
  • FIG. FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a configuration of a lighting device according to a fifth embodiment. It is a graph which shows the relative illumination intensity of all the directions of the illuminating device which concerns on Example 5.
  • FIG. FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a configuration of a lighting device according to a sixth embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a configuration of a lighting device according to an eighth embodiment. It is a graph which shows the relative illumination intensity of all the directions of the illuminating device which concerns on Example 8.
  • FIG. It is a schematic diagram which shows the structure of the illuminating device which concerns on Example 9.
  • FIG. It is a graph which shows the relative illumination intensity of all the directions of the illuminating device which concerns on Example 9.
  • FIG. It is a schematic diagram which shows the structure of the illuminating device which concerns on Example 10.
  • FIG. It is a graph which shows the relative illumination intensity of all the directions of the illuminating device which concerns on Example 10.
  • FIG. It is a schematic diagram which shows the structure of the illuminating device which concerns on Example 11.
  • FIG. It is a graph which shows the relative illuminance of all the directions of the illuminating device which concerns on Example 11.
  • FIG. It is a schematic diagram which shows the structure of the illuminating device which concerns on Example 12.
  • FIG. It is a schematic diagram which shows the structure of the illuminating device which concerns on Example 13.
  • FIG. 13 It is a graph which shows the relative illumination intensity of all the directions of the illuminating device which concerns on Example 13.
  • FIG. It is a schematic diagram which shows the structure of the illuminating device which concerns on Example 14. It is a graph which shows the relative illumination intensity of all the directions of the illuminating device which concerns on Example 14.
  • FIG. It is a schematic diagram which shows the structure of the illuminating device based on Example 15. It is a graph which shows the relative illumination intensity of all the directions of the illuminating device which concerns on Example 15.
  • FIG. It is a schematic diagram which shows the structure of the illuminating device which concerns on the comparative example 1. It is a graph which shows the relative illumination intensity of all the directions of the illuminating device which concerns on the comparative example 1.
  • FIG. 1 It is a schematic diagram which shows the structure of the illuminating device which concerns on the comparative example 2. It is a graph which shows the relative illumination intensity of all the directions of the illuminating device which concerns on the comparative example 2.
  • FIG. It is a schematic diagram which shows the structure of the illuminating device which concerns on the comparative example 3. It is a graph which shows the relative illumination intensity of all the directions of the illuminating device which concerns on the comparative example 3.
  • FIG. It is a schematic diagram which shows the structure of the illuminating device which concerns on the comparative example 4. It is a graph which shows the relative illumination intensity of all the directions of the illuminating device which concerns on the comparative example 4.
  • FIG. 14 is a graph showing the relative illuminance in all directions of the lighting device according to Comparative Example 5. It is a schematic diagram which shows the structure of the illuminating device which concerns on the comparative example 6. It is a graph which shows the relative illumination intensity of all the directions of the illuminating device which concerns on the comparative example 6. FIG. It is a schematic diagram which shows the structure of the illuminating device which concerns on the comparative example 7. It is a graph which shows the relative illumination intensity of all the directions of the illuminating device which concerns on the comparative example 7. FIG.
  • 6 is a graph showing the correlation between R / O and Ea / Emax in the lighting devices according to Examples 1 to 15 and Comparative Examples 1 to 7.
  • 6 is a graph showing the correlation between R / O and Ed / Emax in the illumination devices according to Examples 1 to 15 and Comparative Examples 1 to 7.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the illumination device according to the embodiment of the present invention.
  • the lighting device 100 includes a housing 110, a substrate 120, a light emitting element 130, a light flux control member 140, and a cover 160.
  • a housing 110 a substrate 120
  • a light emitting element 130 a light emitting element 130
  • a light flux control member 140 a light flux control member
  • the case 110 is disposed on the inclined surface 110 a that is inclined from the edge of one end surface of the case 110 toward the other end of the case 110 and the other end of the case 110. And a base 110b. Further, the housing 110 also serves as a heat sink for releasing heat from the light emitting element 130.
  • a power supply circuit (not shown) that electrically connects the base 110 b and the light emitting element 130 is disposed inside the base 110 b and the heat sink.
  • the inclined surface 110a is formed so as not to block light emitted backward from the cover 160.
  • the substrate 120 is disposed on one end surface of the housing 110.
  • the shape of the substrate 120 is not particularly limited as long as the light emitting element 130 can be mounted, and may not be a plate shape.
  • the light emitting element 130 is a light source of the lighting device 100 and is mounted on the substrate 120 fixed on the housing 110.
  • the light emitting element 130 is disposed on the substrate 120 such that the optical axis LA of the light emitting element 130 is along the normal line of the substrate 120.
  • the light emitting element 130 is a light emitting diode (LED) such as a white light emitting diode.
  • the “optical axis of the light emitting element” refers to the traveling direction of light at the center of the three-dimensional light flux from the light emitting element. When there are a plurality of light emitting elements, it refers to the traveling direction of light at the center of a three-dimensional light beam from the plurality of light emitting elements.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the light beam control member 140.
  • the light flux controlling member 140 controls the light distribution of the light emitted from the light emitting element 130.
  • the light flux control member 140 includes a first light flux control member 141 disposed to face the light emitting element 130 and a second light flux control member 142 disposed to face the first light flux control member 141. And a holder 150.
  • FIGS. 5A to 5D are diagrams showing configurations of the first light beam control member 141 and the holder 150.
  • FIG. 5A is a plan view of the first light flux controlling member 141 and the holder 150
  • FIG. 5B is a side view of the first light flux controlling member 141 and the holder 150
  • FIG. 5C is the first light flux controlling member 141 and the holder.
  • FIG. 5D is a cross-sectional view of the first light flux controlling member 141 and the holder 150 along the line AA shown in FIG. 5A.
  • the first light flux controlling member 141 controls the traveling direction of a part of the light emitted from the light emitting element 130.
  • the first light flux controlling member 141 functions so that the light distribution from the first light flux controlling member 141 is narrower than the light emitted from the light emitting element 130.
  • the first light flux controlling member 141 has a substantially circular shape in plan view.
  • the first light flux controlling member 141 is formed integrally with the holder 150, and is disposed with respect to the light emitting element 130 via an air layer so that the center axis CA1 thereof coincides with the optical axis LA of the light emitting element 130. (See FIG. 4).
  • the first light flux controlling member 141 has a refracting portion 161, a Fresnel lens portion 162, and an exit surface 163. Assuming that the exit surface 163 side is the front side of the first light flux controlling member 141, the refracting portion 161 is formed at the center of the back side surface of the first light flux controlling member 141.
  • the refracting unit 161 allows a part of the light emitted from the light emitting element 130 to be incident and refracted toward the emission surface 163.
  • the refracting portion 161 functions as an incident surface for light incident on the first light flux controlling member 141.
  • the Fresnel lens part 162 is formed around the refraction part 161.
  • the Fresnel lens portion 162 has a plurality of annular protrusions 162a arranged concentrically.
  • the annular protrusion 162a has an inner first inclined surface 162b and an outer second inclined surface 162c.
  • the first inclined surface 162b is incident on the light emitted from the light emitting element 130.
  • the first inclined surface 162b functions as an incident surface for light incident on the first light flux controlling member 141.
  • the second inclined surface 162 c totally reflects a part of the light incident on the first inclined surface 162 b toward the second light flux controlling member 142.
  • the second inclined surface 162c functions as a total reflection surface that totally reflects a part of the light incident from the first inclined surface 162b. That is, the Fresnel lens unit 162 functions as a reflection type Fresnel lens.
  • the first light flux controlling member 141 is formed by, for example, injection molding.
  • the material of the first light flux controlling member 141 is not particularly limited as long as it has a high transmittance that allows light having a desired wavelength to pass therethrough.
  • the material of the first light flux controlling member 141 is a light transmissive resin such as polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), and epoxy resin (EP), or glass.
  • the refracting portion 161 and the first inclined surface 162 b cause a part of the light emitted from the light emitting element 130 to enter the first light flux controlling member 141.
  • the refraction part 161 is a surface having a circular shape in plan view.
  • the refracting portion 161 is, for example, a flat, spherical, aspherical, or refractive Fresnel lens.
  • the shape of the refracting portion 161 is rotationally symmetric (circular) with the central axis CA1 as the central axis.
  • the first inclined surface 162b is a surface that extends from the top edge of the annular protrusion 162a to the bottom edge inside the annular protrusion 162a, and is a rotationally symmetric surface that is centered on the central axis CA1 of the first light flux controlling member 141. is there. That is, the first inclined surface 162b is formed in an annular shape having the central axis CA1 as the central axis.
  • the inclination angle of the first inclined surface 162b may be different from each other, and may include the case of being parallel to the optical axis LA (inclination angle 90 °).
  • the bus line of the first inclined surface 162b may be a straight line or a curved line. When the first inclined surface 162b is a curved surface, the inclination angle of the first inclined surface 162b is an angle of the tangent line of the first inclined surface 162b with respect to the central axis CA1.
  • the second inclined surface 162c totally reflects a part of the light incident from the first inclined surface 162b toward the second light flux controlling member 142.
  • the second inclined surface 162c is a surface that extends from the top edge of the annular protrusion 162a to the bottom edge outside the annular protrusion 162a.
  • a flange 148 is provided between the outer edge of the outermost second inclined surface 162 c and the outer edge of the emission surface 163. This flange 148 may not be provided.
  • the second inclined surface 162c is a rotationally symmetric surface formed so as to surround the central axis CA1 of the first light flux controlling member 141.
  • the diameter of the second inclined surface 162c is gradually increased from the top edge to the bottom edge of the annular protrusion 162a.
  • the generatrix that constitutes the second inclined surface 162c is an arcuate curve that is convex outward (side away from the central axis CA1).
  • the bus forming the second inclined surface 162c may be a straight line according to the light distribution characteristic required for the lighting device 100. That is, the second inclined surface 162c may be tapered.
  • bus line generally means a straight line that draws a ruled surface, but in the present invention, it is used as a word including a curve for drawing the second inclined surface 162c that is a rotationally symmetric surface.
  • the inclination angle of the second inclined surface 162c may be different for each second inclined surface 162c.
  • the inclination angle of the second inclined surface 162c when the second inclined surface 162c is a curved surface is an angle of the tangent line of the second inclined surface 162c with respect to the central axis CA1.
  • the emission surface 163 emits a part of the light incident from the refraction part 161 and the first inclined surface 162b and the light totally reflected by the second inclined surface 162c toward the second light flux controlling member 142.
  • the exit surface 163 is a surface located on the opposite side (front side) of the Fresnel lens portion 162 formed on the back side in the first light flux controlling member 141. That is, the emission surface 163 is disposed so as to face the second light flux controlling member 142.
  • FIGS. 6A to 6D are diagrams showing the configuration of the second light beam control member 142.
  • 6A is a plan view of the second light flux control member 142
  • FIG. 6B is a side view of the second light flux control member 142
  • FIG. 6C is a bottom view of the second light flux control member 142
  • FIG. FIG. 6B is a cross-sectional view of the second light flux controlling member 142 along the line AA shown in FIG. 6A.
  • the second light flux control member 142 controls the direction of travel of some of the light emitted from the first light flux control member 141 and reaches the second light flux control member 142 to reflect it, and transmits the remaining part.
  • the second light flux controlling member 142 is a member having a substantially circular shape in plan view.
  • the second light flux controlling member 142 is supported by the holder 150, and is disposed via the air layer with respect to the first light flux controlling member 141 so that the central axis CA2 thereof coincides with the optical axis LA of the light emitting element 130. ing.
  • Means for imparting the above-described partial reflection and partial transmission functions to the second light flux controlling member 142 is not particularly limited.
  • a transmission / reflection film may be formed on the surface of the second light flux controlling member 142 made of a light transmissive material (the surface facing the light emitting element 130 and the first light flux controlling member 141).
  • the light transmissive material include transparent resin materials such as polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), and epoxy resin (EP), and glass.
  • the transmission / reflection film include a multilayer film of TiO 2 and SiO 2, a multilayer film of ZnO 2 and SiO 2, a multilayer film of Ta 2 O 5 and SiO 2 , and aluminum (Al). A metal thin film or the like.
  • light scatterers such as beads may be dispersed inside the second light flux controlling member 142 made of a light transmissive material. That is, the second light flux controlling member 142 may be formed of a material that reflects part of light and transmits part of light.
  • a light transmission part may be formed in the second light flux controlling member 142 made of a light reflective material.
  • the light reflective material include white resin and metal.
  • the light transmitting part include a through hole and a recessed part with a bottom. In the latter case, the light emitted from the light emitting element 130 and the first light flux controlling member 141 is transmitted through the bottom of the concave portion (the portion where the thickness is reduced).
  • the second light flux controlling member 142 having both light reflectivity and light transmissivity is made of white polymethyl methacrylate having a visible light transmittance of about 20% and a reflectance of about 78%. Can be formed.
  • the surface of the second light beam control member 142 that faces the first light beam control member 141 is such that the reflection intensity in the regular reflection direction of incident light is greater than the reflection intensity in other directions. Preferably it is formed. Therefore, the surface of the second light flux controlling member 142 facing the first light flux controlling member 141 is formed to be a glossy surface.
  • the second light flux controlling member 142 has a reflecting surface 145 that faces the first light flux controlling member 141 and reflects part of the light emitted from the first light flux controlling member 141.
  • the reflecting surface 145 reflects part of the emitted light from the first light flux controlling member 141 toward the holder 150. The reflected light passes through the holder 150 and reaches the middle part (side part) and the lower part of the cover 160.
  • the reflecting surface 145 of the second light flux controlling member 142 is a rotationally symmetric (circular symmetric) surface centered on the central axis CA2 of the second light flux controlling member 142.
  • the bus line from the center of the rotationally symmetric surface to the outer peripheral portion is a concave curve with respect to the light emitting element 130 and the first light flux controlling member 141, and the reflection surface 145 has the bus bar. It is a curved surface in a state where is rotated 360 °. That is, the reflecting surface 145 has an aspherical curved surface whose height from the light emitting element 130 increases from the center toward the outer peripheral portion.
  • the outer peripheral portion of the reflecting surface 145 is formed at a position where the distance (height) from the light emitting element 130 in the direction of the optical axis LA of the light emitting element 130 is larger than the center of the reflecting surface 145.
  • the reflecting surface 145 is an aspherical curved surface whose height from the light emitting element 130 increases from the center toward the outer periphery, or from the center to the outer periphery from the center to a predetermined point. As the height increases from the light emitting element 130 (substrate 120), the height from the light emitting element 130 decreases from the center to the outer peripheral portion from the predetermined point to the outer peripheral portion. .
  • the inclination angle of the reflecting surface 145 with respect to the surface direction of the substrate 120 decreases from the center toward the outer peripheral portion.
  • the reflection surface 145 has a zero inclination angle (parallel to the substrate 120) with respect to the surface direction of the substrate 120 at a position between the center and the outer periphery and close to the outer periphery.
  • the “bus line” generally means a straight line that draws a ruled surface, but in the present invention, it is used as a term including a curve for drawing the reflecting surface 145 that is a rotationally symmetric surface.
  • Holder 150 is positioned on the substrate 120 and positions the first light flux control member 141 and the second light flux control member 142 with respect to the light emitting element 130.
  • the holder 150 is a light-transmitting member formed in a substantially cylindrical shape.
  • the second light flux controlling member 142 is fixed to one end of the holder 150.
  • the other end of the holder 150 is fixed to the substrate 120.
  • the end to which the second light flux controlling member 142 is fixed is referred to as an “upper end”, and the end that is fixed to the substrate 120 is referred to as a “lower end”. .
  • the holder 150 is formed by integral molding together with the first light flux controlling member 141.
  • the material of the holder 150 is not particularly limited as long as it can pass light of a desired wavelength.
  • the material of the holder 150 is a light transmissive resin such as polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), and epoxy resin (EP), or glass.
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • PC polycarbonate
  • EP epoxy resin
  • glass glass.
  • these light transmitting materials may contain scatterers, or the surface of the holder 150 may be subjected to a light diffusing treatment.
  • the upper end portion of the holder 150 is provided with a guide protrusion 152 and a claw portion 153 for fixing the second light flux controlling member 142 on the end surface 151 of the upper end portion. .
  • the guide protrusion 152 is formed on a part of the outer peripheral portion of the end surface 151 at the upper end portion, and prevents the second light flux controlling member 142 from moving in the radial direction of the holder 150.
  • the number of guide protrusions 152 is not particularly limited, but is usually two or more.
  • the holder 150 has two guide protrusions 152 facing each other.
  • the shape of the guide protrusion 152 is not particularly limited as long as the guide protrusion 152 can be diameter-fitted with the second light flux controlling member 142.
  • the shape of the guide protrusion 152 when viewed in plan is an arc shape.
  • claw part 153 is formed in the end surface 151 of an upper end part. As will be described later, the claw portion 153 is fitted into the fitting portion 143 (recessed portion 144) of the second light flux controlling member 142 to prevent the second light flux controlling member 142 from coming off and rotating.
  • the number of the claw portions 153 is not particularly limited, but is usually two or more. In the example shown in FIGS. 5A to 5D, the holder 150 has two claw portions 153 that face each other. Further, the shape of the claw portion 153 is not particularly limited as long as the claw portion 153 can be fitted into the concave portion 144 of the second light flux control member 142 when the second light flux control member 142 is rotated.
  • an end surface 151 for placing the second light flux controlling member 142 is formed over the entire circumference. That is, the end surface 151 also exists inside the guide protrusion 152 and inside the claw portion 153 (see FIG. 5A). Therefore, when the light flux controlling member 140 is viewed in plan, the outer peripheral portion (flange 146) of the second light flux controlling member 142 overlaps the end surface 151 of the upper end portion over the entire circumference. This prevents light from leaking from the gap between the second light flux controlling member 142 and the holder 150.
  • a boss 155 for positioning the holder 150 on the housing 110 and a latch for latching to a not-illustrated locking hole formed on one end surface of the housing 110 or the substrate 120.
  • a claw 157 is provided.
  • a ventilation port 156 for ventilating the air around the first light flux controlling member 141 is also provided.
  • the manufacturing method of the light flux controlling member 140 is not particularly limited.
  • the light flux control member 140 can be manufactured by assembling the second light flux control member 142 to an integrally molded product of the first light flux control member 141 and the holder 150.
  • an adhesive or the like may be used.
  • the integrally molded product of the first light flux controlling member 141 and the holder 150 can be manufactured by injection molding using, for example, a colorless and transparent resin material.
  • the second light flux controlling member 142 is formed by, for example, injection molding using a colorless and transparent resin material, and then depositing a transmission / reflection film on the surface to be the reflective surface 145, or using a white resin material. Can be produced.
  • the second light flux controlling member 142 rotates the second light flux controlling member 142 by fitting the claw portion 153 of the first light flux controlling member 141 into the concave portion 144 of the second light flux controlling member 142, thereby rotating the first light flux controlling member 142.
  • 141 and the holder 150 are integrally molded.
  • the light flux controlling member 140 can be manufactured by assembling the first light flux controlling member 141 to the holder 150 and the second light flux controlling member 142 to the holder 150.
  • the degree of freedom in selecting materials for forming the holder 150 and the first light flux controlling member 141 is improved. For example, it becomes easy to form the holder 150 with a light transmissive material including a scatterer and to form the first light flux controlling member 141 with a light transmissive material not including a scatterer.
  • the light having a large angle with respect to the optical axis LA of the light emitting element 130 enters the first light flux controlling member 141 from the first inclined surface 162b.
  • the light that has entered the first light flux controlling member 141 is reflected by the second inclined surface 162 c toward the second light flux controlling member 142 and is emitted from the emission surface 163.
  • a part of the light reaching the second light flux control member 142 passes through the second light flux control member 142 and reaches the upper part of the cover 160.
  • a part of the light reaching the second light flux controlling member 142 is reflected by the reflecting surface 145 of the second light flux controlling member 142 and reaches the middle part (side part) and the lower part of the cover 160 via the holder 150. .
  • the light reflected at the center of the second light flux controlling member 142 is directed toward the center of the cover 160.
  • the light reflected at the outer periphery of the second light flux controlling member 142 travels to the lower part of the cover 160.
  • Light having a small angle with respect to the optical axis LA of the light emitting element 130 enters the first light flux controlling member 141 from the refracting portion 161, exits from the exit surface 163, and reaches the second light flux controlling member 142. A part of the light reaching the second light flux control member 142 passes through the second light flux control member 142 and reaches the upper part of the cover 160.
  • part of the light reaching the second light flux controlling member 142 is reflected by the reflecting surface 145 of the second light flux controlling member 142 and reaches the middle and lower portions of the cover 160 via the holder 150.
  • the light reflected at the center of the second light flux controlling member 142 is directed toward the center of the cover 160.
  • the light reflected at the outer peripheral portion of the second light flux controlling member 142 is directed to the lower portion of the cover 160.
  • the emitted light from the light emitting element 130 is distributed toward the front, side, and rear (see FIG. 9).
  • the cover 160 allows light (reflected light and transmitted light) whose traveling direction is controlled by the light flux controlling member 140 to be diffused and transmitted.
  • the cover 160 is a member in which a hollow region having an opening is formed.
  • the substrate 120, the light emitting element 130, and the light flux controlling member 140 are disposed in the hollow region of the cover 160.
  • the means for imparting light diffusing ability to the cover 160 is not particularly limited.
  • the inner surface or the outer surface of the cover 160 may be subjected to light diffusion treatment (for example, roughening treatment), or a light diffusing material (for example, a light transmissive material including scatterers such as beads) is used.
  • the cover 160 may be manufactured.
  • the inner diameter of the cover 160 gradually increases from P0 to P5.
  • the shape of the cover 160 further satisfies the following formula (1).
  • the shape of the cover 160 may be, for example, a spherical crown shape (a shape obtained by cutting off a part of the spherical surface with a plane), but is not particularly limited as long as the following expression (1) is further satisfied. 0.33 ⁇ R / O ⁇ 1.2 (1)
  • “O” is the direction X from the point farthest from the substrate 120 on the light flux controlling member 140 to the point farthest from the substrate 120 on the inner surface of the cover 160 in the direction X along the optical axis LA. (See FIG. 3).
  • “The point farthest from the substrate on the light flux controlling member in the direction X” is the position farthest from the substrate in the direction X among the portions having the function of controlling the light distribution of the emitted light of the light flux controlling member 140. Is a point. For example, it is a point on the guide protrusion 152 or a point on the outer peripheral portion of the second light flux controlling member 142 (P1 in FIG. 4).
  • a point farthest from the substrate on the inner surface of the cover in the direction X is, for example, an intersection (P2 in FIG. 3) between the inner surface of the cover 160 and the optical axis LA.
  • the “distance in the direction X” between these points is, for example, the difference between the distance from P2 to the surface of the substrate 120 and the distance from P1 to the surface of the substrate 120.
  • R represents a straight line passing through the outermost edge of the total reflection surface from the point farthest from the optical axis LA of the light flux controlling member 140 in the cross section including the optical axis LA and the cover perpendicular to the optical axis LA. This is the distance in the direction Y perpendicular to the optical axis LA to the intersection with the inner surface (see FIG. 3).
  • a point of the light flux controlling member farthest from the optical axis in the direction Y means a position farthest from the optical axis in the direction Y in the portion having the function of controlling the light distribution of the emitted light of the light flux controlling member 140 This is a point.
  • the point on the side surface at the upper end of the holder 150 (P3 in FIG. 4).
  • the “intersection of the straight line passing through the outermost edge of the total reflection surface and orthogonal to the optical axis LA and the inner surface of the cover” means, for example, the outermost edge (Fresnel) of the total reflection surface of the light flux controlling member 140 in the cross section including the optical axis LA.
  • This is an intersection (P4 in FIG. 3) between a straight line that passes through the bottom edge of the second inclined surface 162c located at the outermost edge of the lens portion 162 and is perpendicular to the optical axis LA and the inner surface of the cover 160.
  • the “distance in the direction Y” between these points is, for example, the difference between the distance from P4 to the optical axis LA and the distance from P3 to the optical axis LA.
  • the surface passing through the outermost edge portion of the total reflection surface of the light flux controlling member 140 can be rephrased as a formation reference surface of the second inclined surface 162c which is the total reflection surface.
  • R / O is 0.33 or less, out of the light emitted from light flux controlling member 140, to cover 160 in the light of 0 ° or more and 30 ° or less with respect to optical axis LA with reference to the light emission center of light emitting element 130.
  • the incident angle becomes larger, and this light becomes difficult to be emitted from the cover 160. For this reason, among the light emitted from the cover 160, the amount of light of 0 ° or more and 30 ° or less with respect to the optical axis LA is reduced.
  • the amount of light emitted from the cover 160 that is 0 ° or more and 30 ° or less with respect to the optical axis LA with respect to the light emission center of the light emitting element 130 increases. , The amount of light of more than 90 ° and not more than 120 ° is relatively reduced. For this reason, the light distribution of the light emitted from the cover 160 may be narrowed.
  • the front or back surface of the cover 160 may be smooth or a roughened surface. By roughening the front surface or the back surface of the cover 160, the illuminance unevenness of the lighting device 100 can be reduced.
  • the illuminating device 100 satisfy
  • Ea is the sum of the relative illuminances of the light emitted from the cover 160 and emitted from the light emitting element 130 to the region of 0 ° or more and 30 ° or less with respect to the optical axis LA with reference to the light emission center.
  • Ed represents the sum of the relative illuminances of light emitted in the region of more than 90 ° and not more than 120 °.
  • Emax is the sum of the relative illuminances of the light emitted from the cover 160 and emitted from the light emitting element 130 to the region of 30 ° to 60 ° with respect to the optical axis LA with reference to the emission center of the light emitting element 130.
  • Ec is the sum of the relative illuminances of the light emitted to the region of 60 ° to 90 ° and less than 120 °
  • Ee is the sum of the relative illuminances of the light emitted to the region of 120 ° to 150 ° and less.
  • the “relative illuminance” is illuminance at a position equidistant from the light emission center of the light emitting element.
  • the relative illuminance may be a measured value or a calculated value of illuminance on the virtual surface.
  • Ea Emax
  • Ea / Emax has a maximum value of 1.
  • Ea / Emax is 0.8 or less, the amount of light emitted from the cover 160 that is 0 ° or more and 30 ° or less with respect to the optical axis LA is reduced. For this reason, the light distribution of the light emitted from the cover 160 becomes a dark light distribution near 0 °, which is not preferable.
  • Ed / Emax is 0.6 or less, the amount of light emitted from the cover 160 that is greater than 90 ° and less than or equal to 120 ° with respect to the optical axis LA is reduced. For this reason, the emitted light from the cover 160 does not reach the rear of the lighting device (the other end side of the housing 110) sufficiently. Therefore, an omnidirectional light distribution that is optimal as a lighting device may not be obtained.
  • Ea / Emax and Ed / Emax can be adjusted by the above-described R / O and the distance from the surface of the substrate 120 to the point P5 (see FIG. 3) having the maximum diameter on the inner surface of the cover 160 in the direction Y of the optical axis LA. .
  • the light amount of the front light tends to increase and the light amount of the side and rear light tends to decrease.
  • P5 is located farther from the substrate 120 than P1 in the direction of the optical axis LA, the light quantity of the side and rear light tends to increase and the light quantity of the front light tends to decrease.
  • the light emitted from the light emitting element 130 having a large angle with respect to the optical axis LA of the light emitting element 130 is reflected by the second inclined surface 162 c of the first light flux controlling member 141, thereby causing the second light flux controlling member 142 to Increasing the amount of light reaching. Then, a part of the light reaching the second light flux controlling member 142 is reflected toward the middle part and the lower part of the cover 160, thereby increasing the amount of the emitted light to the side and the rear.
  • the illuminating device 100 can implement
  • the lighting device 100 can be used for indoor lighting or the like instead of an incandescent lamp.
  • the lighting device 100 can consume less power than an incandescent lamp and can be used for a longer period than an incandescent lamp.
  • FIG. 7 is a view showing a configuration of a first light flux controlling member and a holder according to another embodiment of the present invention.
  • 7A is a plan view of the first light flux controlling member 741 and the holder 150
  • FIG. 7B is a side view of the first light flux controlling member 741 and the holder 150
  • FIG. 7C is the first light flux controlling member 741 and the holder 150.
  • 150 is a bottom view
  • FIG. 7D is a cross-sectional view of the first light flux controlling member 741 and the holder 150 along the line BB shown in FIG. 7A.
  • the same components as those of the first light flux controlling member 141 and the holder 150 shown in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the light beam control member 740 includes a first light beam control member 741 and a holder 150 in addition to a second light beam control member 142 (not shown).
  • the first light flux controlling member 741 is incident from the incident surface 761 on which the light emitted from the light emitting element 130 is incident, the total reflection surface 762 that totally reflects a part of the light incident from the incident surface 761, and the incident surface 761. A part of the light and an emission surface 163 that emits the light reflected by the total reflection surface 762.
  • the incident surface 761 is an inner surface of a recess formed at the bottom of the first light flux controlling member 741.
  • the incident surface 761 has an inner top surface that forms the top surface of the recess, and a tapered inner surface that forms the side surface of the recess.
  • the inner surface gradually increases in inner diameter from the inner top surface side toward the opening edge side so that the inner diameter dimension on the opening edge side is larger than the inner diameter dimension on the inner top surface side edge (see FIG. 7D). ).
  • the total reflection surface 762 is a surface extending from the outer edge of the bottom of the first light flux controlling member 741 to the outer edge of the emission surface 163.
  • the total reflection surface 762 is a rotationally symmetric surface formed so as to surround the central axis CA1 of the first light flux controlling member 741.
  • the diameter of the total reflection surface 762 gradually increases from the bottom side toward the emission surface 163 side.
  • the generatrix forming total reflection surface 762 is an arcuate curve convex outward (side away from central axis CA1).
  • the generatrix that constitutes the total reflection surface 762 may be a straight line, and the total reflection surface 762 may be tapered.
  • “R” in this modification can also be defined in the same manner as the illumination device having the light flux controlling member 140. That is, “R” in the present modified example is the light of the light flux controlling member 740 from the intersection of the straight line passing through the outermost edge of the total reflection surface 762 and orthogonal to the optical axis LA and the inner surface of the cover in the cross section including the optical axis LA. This is the distance in the direction Y perpendicular to the optical axis LA to the point farthest from the axis LA.
  • the outermost edge portion of the total reflection surface 762 is the upper edge of the total reflection surface 762, and is indicated by a point P6 in FIG. 7D, for example.
  • the surface passing through the outermost edge portion of the total reflection surface 762 of the light flux controlling member 740 can be rephrased as the formation reference surface of the total reflection surface 762. Even if such a light flux controlling member 740 is used, the lighting device 100 can achieve a light distribution characteristic close to that of an incandescent bulb.
  • the light distribution characteristics of a lighting device equipped with a cover having a different shape were obtained by simulation. Specifically, relative illuminance in all directions on a plane including the optical axis LA was obtained using the light emission center of the light emitting element 130 as a reference point. In this simulation, the illuminance on a virtual surface at a distance of 1000 mm from the light emission center of the light emitting element 130 was calculated.
  • FIG. 9 is a graph showing the light distribution characteristics of the illuminating device (light flux controlling member 140).
  • the maximum illuminance is “1” and the relative illuminance in each direction is shown (the following graphs are also the same).
  • 0 ° means the front (upward direction in FIG. 8)
  • 90 ° means the side (horizontal direction in FIG. 8)
  • 180 ° means the rear (downward direction in FIG. 8).
  • the range from 0 ° to 30 ° in the above graph is “front”, the range from 30 ° to 90 ° is “side”, and the range from 90 ° to 180 ° is “back”. Also say.
  • the relationship between the light distribution characteristic at the positive angle and the light distribution characteristic at the negative angle is line symmetric with the 0 ° -180 ° line (optical axis LA) as the symmetry axis.
  • the light distribution of the light emitted from the light emitting element 130 is controlled by the light flux control member 140, and the amount of light on the side (about 60 °) and rear (over 120 ° and 150 ° or less) is increased.
  • the amount of light in front (0 ° to 30 °) and rear (over 90 ° to 120 °) is relatively small, and the light distribution control member 140 alone cannot provide a well-balanced light distribution.
  • Example 1 The light distribution characteristics of the lighting device 1 having the cover having the shape shown in FIG.
  • the distance (O) in the direction X from the point farthest from the substrate (previously P1) on the light flux controlling member to the furthest point from the substrate (previously point P2) on the inner surface of the cover is 17. 8 mm.
  • the distance (R) is 13.44 mm.
  • the distance (Q) in the direction X from the point P1 to the point P5 having the maximum inner diameter of the cover is 12.7 mm.
  • FIG. 11 shows that the lighting device 1 has a wide and well-balanced light distribution characteristic.
  • Example 2 to 15 The light distribution characteristics of the lighting devices 2 to 15 were obtained in the same manner as in Example 1 except that the lighting device 1 was replaced with the lighting devices 2 to 15.
  • FIGS. 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, and 38 show the shapes of the covers of the illumination devices 2 to 15, respectively.
  • Table 1 below shows O, R, and Q in the lighting devices 2 to 15.
  • the light distribution characteristics of the illumination devices 2 to 15 are shown in FIGS. 13, 15, 17, 19, 21, 23, 25, 27, 29, 31, 33, 35, 37 and 39.
  • FIG. Further, a graph showing the correlation between R / O and Ea / Emax of the lighting devices 2 to 15 is shown in FIG. 54, and a graph showing the correlation between R / O and Ed / Emax of the lighting devices 2 to 15 is shown in FIG. Respectively.
  • the cover of the illumination device 15 and the light flux control member in Example 15 are formed larger than the cover and the light flux control member of the illumination device in other Examples. Even in such a lighting device, the light distribution characteristic close to that of an incandescent light bulb can be realized by satisfying the above-described formula (1) for R / O.
  • the light distribution characteristics of the lighting devices 16 to 22 were determined in the same manner as in Example 1 except that the lighting device 1 was replaced with the lighting devices 16 to 22.
  • 40, 42, 44, 46, 48, 50 and 52 show the shapes of the covers of the illumination devices 16-22.
  • Table 1 below shows O, R, and Q in the lighting devices 16 to 22.
  • the light distribution characteristics of the lighting devices 16 to 22 are shown in FIGS. 41, 43, 45, 47, 49, 51 and 53.
  • a graph showing the correlation between R / O and Ea / Emax of the lighting devices 16 to 22 is shown in FIG. 54
  • a graph showing the correlation between R / O and Ed / Emax of the lighting devices 16 to 22 is shown in FIG. Respectively.
  • the light distribution control by the light flux controlling member 140 reduces the amount of light relatively forward (0 ° to 30 °) and backward (90 °). It can be seen that a well-balanced light distribution can be realized by increasing the amount of light (super 120 ° or less).
  • O is substantially fixed, and the distance in the direction X from the surface of the substrate 120 to P5 (maximum diameter position) is increased (the position of P5 is made higher). It can be seen that the amount of light behind increases.
  • the lighting device of the present invention can be used in place of an incandescent bulb, it can be widely applied to various lighting devices such as chandeliers and indirect lighting devices.

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Abstract

　照明装置（１００）は、発光素子１３０を出射した光を、光束制御部材（１４０）の第１光束制御部材によって第２光束制御部材に配向し、第２光束制御部材から照明装置（１００）の側方および後方に配向し、方向ＸにおけるＰ１－Ｐ２間距離Ｏに対する、方向ＹにおけるＰ３－Ｐ４間距離Ｒの比Ｒ／Ｏが０．３３よりも大きく１．２よりも小さい形状を有するカバー（１６０）を通過させ、照明装置（１００）の前方、側方および後方のすべてにバランスよく配光する。

Description

照明装置
　本発明は、発光素子を有する照明装置に関する。
　近年、省エネルギーや環境保全の観点から、発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」ともいう）を光源とする照明装置（例えば、ＬＥＤ電球）が、白熱電球に代えて使用されている。しかしながら、従来のＬＥＤを光源とする照明装置は、前方のみに光を出射し、白熱電球のように幅広い方向に光を出射することができない。このため、従来の照明装置は、白熱電球のように天井や壁面からの反射光を利用して室内を広範囲に照らすことができない。
　ＬＥＤを光源とする照明装置の配光特性を白熱電球の配光特性に近づけるため、ＬＥＤを覆うカバーの形状によって、ＬＥＤからの出射光をＬＥＤよりも後方に配光させることが提案されている（例えば、特許文献１および２参照）。
　図１は、特許文献１に記載の照明装置の構成を示す模式図である。図１に示されるように、ＬＥＤ電球１０１は、ＬＥＤモジュール１０２と、ＬＥＤモジュール１０２が設置された基体部１０３と、基体部１０３に取り付けられたグローブ１０４とを有する。グローブ１０４の断面形状は、ドーム型形状であり、基体部１０３への取り付け部の外径Ｄ１が最大の部分の外径Ｄ２よりも小さい。このように特許文献１には、取り付け部の外径Ｄ１が最大外径Ｄ２よりも小さくなるようにグローブ１０４を形成することによって、後方への配光を増加させる例が記載されている。
　図２は、特許文献２に記載の照明装置の構成を示す模式図である。図２に示されるように、照明装置は、少なくとも一つ以上の光源１０５と、光源１０５を実装する光源基板１０６と、光源１０５の出光部の周囲を覆い、かつ透光性及び光拡散性を有するカバー部材１０７とを備えている。カバー部材１０７の中心軸Ａに直交する方向の最大外径Ｗの部分は、中心軸Ａ方向におけるカバー部材１０７の中央Ｃよりも光源１０５側に位置している。このように特許文献２には、カバー部材１０７の最大外径Ｗの部分が、中心軸Ａ方向におけるカバー部材１０７の寸法の中央Ｃよりも光源１０５側に位置するようにカバー部材１０７を形成することによって、後方への配光を増加させる例が記載されている。
特開２０１２－６４５６８号公報 特開２０１２－７４２４８号公報
　上記特許文献に記載された技術では、ランバーシアン配光特性を有するＬＥＤ光源からの出射光をカバー（グローブ）によって拡げることで、後方への出射光を生成している。しかしながら、ＬＥＤ光源からの出射光に含まれる側方および後方への出射成分は、極端に少ない。このため、カバーの拡散性能のみでは、十分な全方位配光を実現することは困難である。
　ＬＥＤ照明装置の側方および後方の光量を増やす手段としては、ＬＥＤ光源からの出射光の配光を光束制御部材で制御することが考えられる。しかしながら、側方および後方の光の光量を光束制御部材によって増やすと、全方位の配光特性では著しいばらつきが生じることがある。したがって、このような光束制御部材を用いる場合では、光束制御部材からの出射光の配光特性を、全方位において均整度の高い配光とするためのさらなる手段が必要となる。
　本発明の目的は、発光素子を有する照明装置であって、前方、側方および後方のすべてにバランスよく配光することができる照明装置を提供することである。
　本発明の照明装置は、基板上に配置され、基板の法線に沿う光軸を有する１以上の発光素子と、前記基板上に配置され、前記発光素子から出射された光の配光を制御する光束制御部材と、少なくとも前記発光素子および前記光束制御部材を覆い、前記光束制御部材から出射された光を拡散させつつ透過させるカバーと、を有し、
　前記光束制御部材は、前記発光素子に対向して配置される第１光束制御部材と、前記第１光束制御部材に対向して配置される第２光束制御部材と、を有し、
　前記第１光束制御部材は、前記発光素子から出射された光の一部を入射する入射面と、前記入射面に入射した光の一部を前記第２光束制御部材に向けて反射する全反射面と、前記入射面に入射した光の一部および前記全反射面で反射された光を前記第２光束制御部材に向けて出射する出射面と、を有し、
　前記第２光束制御部材は、前記第１光束制御部材の出射面と対向し、前記第１光束制御部材から出射され前記第２光束制御部材に到達した光の一部を反射させ、残部を透過させる反射面を有し、
　前記反射面は、前記光軸を回転軸とする回転対称面であり、前記回転対称面の母線が前記第１光束制御部材に対して凹の曲線となるように形成され、
　前記反射面の外周部は、前記反射面の中心部と比較して、前記光軸の方向Ｘにおける前記発光素子からの距離が離れた位置に形成され、
　前記方向Ｘにおいて、前記光束制御部材上の前記基板から最も離れた点から、前記カバーの内面上の前記基板から最も離れた点までの前記方向Ｘにおける距離をＯとし、前記光軸を含む断面において、前記全反射面の最外縁部を通り前記光軸に直交する直線と前記カバーの内面との交点から前記光束制御部材の前記光軸から最も離れた点までの前記光軸に直交する方向Ｙにおける距離をＲとしたときに、Ｏに対するＲの比Ｒ／Ｏが０．３３よりも大きく１．２よりも小さい。
　本発明の照明装置は、全方位にバランスよく配光させることができる。したがって、本発明の照明装置は、白熱電球のように天井や壁面からの反射光を利用して室内を広範囲に照らすことができる。
特許文献１に記載の照明装置の構成を示す模式図である。 特許文献２に記載の照明装置の構成を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る照明装置の要部断面図である。 本発明の一実施形態に係る光束制御部材の断面図である。 図５Ａは、本発明の一実施形態に係る第１光束制御部材およびホルダーの平面図であり、図５Ｂは、当該第１光束制御部材およびホルダーの側面図であり、図５Ｃは、当該第１光束制御部材およびホルダーの底面図であり、図５Ｄは、当該第１光束制御部材およびホルダーの、図５Ａに示されるＡ－Ａ線に沿っての断面図である。 図６Ａは、本発明の一実施形態に係る第２光束制御部材の平面図であり、図６Ｂは、当該第２光束制御部材の側面図であり、図６Ｃは、当該第２光束制御部材の底面図であり、図６Ｄは、当該第２光束制御部材の、図６Ａに示されるＡ－Ａ線に沿っての断面図である。 図７Ａは、本発明の他の実施形態に係る第１光束制御部材およびホルダーの平面図であり、図７Ｂは、当該第１光束制御部材およびホルダーの側面図であり、図７Ｃは、当該第１光束制御部材およびホルダーの底面図であり、図７Ｄは、当該第１光束制御部材およびホルダーの、図７Ａに示すＢ－Ｂ線に沿っての断面図である。 光束制御部材の配光特性を測定するための照明装置の構成を示す模式図である。 図８に示される照明装置の全方位の相対照度を示すグラフである。 実施例１に係る照明装置の構成を示す模式図である。 実施例１に係る照明装置の全方位の相対照度を示すグラフである。 実施例２に係る照明装置の構成を示す模式図である。 実施例２に係る照明装置の全方位の相対照度を示すグラフである。 実施例３に係る照明装置の構成を示す模式図である。 実施例３に係る照明装置の全方位の相対照度を示すグラフである。 実施例４に係る照明装置の構成を示す模式図である。 実施例４に係る照明装置の全方位の相対照度を示すグラフである。 実施例５に係る照明装置の構成を示す模式図である。 実施例５に係る照明装置の全方位の相対照度を示すグラフである。 実施例６に係る照明装置の構成を示す模式図である。 実施例６に係る照明装置の全方位の相対照度を示すグラフである。 実施例７に係る照明装置の構成を示す模式図である。 実施例７に係る照明装置の全方位の相対照度を示すグラフである。 実施例８に係る照明装置の構成を示す模式図である。 実施例８に係る照明装置の全方位の相対照度を示すグラフである。 実施例９に係る照明装置の構成を示す模式図である。 実施例９に係る照明装置の全方位の相対照度を示すグラフである。 実施例１０に係る照明装置の構成を示す模式図である。 実施例１０に係る照明装置の全方位の相対照度を示すグラフである。 実施例１１に係る照明装置の構成を示す模式図である。 実施例１１に係る照明装置の全方位の相対照度を示すグラフである。 実施例１２に係る照明装置の構成を示す模式図である。 実施例１２に係る照明装置の全方位の相対照度を示すグラフである。 実施例１３に係る照明装置の構成を示す模式図である。 実施例１３に係る照明装置の全方位の相対照度を示すグラフである。 実施例１４に係る照明装置の構成を示す模式図である。 実施例１４に係る照明装置の全方位の相対照度を示すグラフである。 実施例１５に係る照明装置の構成を示す模式図である。 実施例１５に係る照明装置の全方位の相対照度を示すグラフである。 比較例１に係る照明装置の構成を示す模式図である。 比較例１に係る照明装置の全方位の相対照度を示すグラフである。 比較例２に係る照明装置の構成を示す模式図である。 比較例２に係る照明装置の全方位の相対照度を示すグラフである。 比較例３に係る照明装置の構成を示す模式図である。 比較例３に係る照明装置の全方位の相対照度を示すグラフである。 比較例４に係る照明装置の構成を示す模式図である。 比較例４に係る照明装置の全方位の相対照度を示すグラフである。 比較例５に係る照明装置の構成を示す模式図である。 比較例５に係る照明装置の全方位の相対照度を示すグラフである。 比較例６に係る照明装置の構成を示す模式図である。 比較例６に係る照明装置の全方位の相対照度を示すグラフである。 比較例７に係る照明装置の構成を示す模式図である。 比較例７に係る照明装置の全方位の相対照度を示すグラフである。 実施例１～１５および比較例１～７に係る照明装置におけるＲ／ＯとＥａ／Ｅｍａｘとの相関を示すグラフである。 実施例１～１５および比較例１～７に係る照明装置におけるＲ／ＯとＥｄ／Ｅｍａｘとの相関を示すグラフである。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明では、本発明の照明装置の代表例として、白熱電球に代えて使用されうる照明装置について説明する。
　［照明装置の構成］
　図３は、本発明の一実施形態に係る照明装置の構成を示す断面図である。図３に示されるように、照明装置１００は、筐体１１０、基板１２０、発光素子１３０、光束制御部材１４０およびカバー１６０を有する。以下、各構成要素について説明する。
　（１）筐体、基板および発光素子
　筐体１１０は、筐体１１０の一端面の縁から筐体１１０の他端側に向けて傾斜する傾斜面１１０ａと、筐体１１０の他端に配置される口金１１０ｂと、を有する。さらに筐体１１０は、発光素子１３０からの熱を放出するためのヒートシンクを兼ねている。口金１１０ｂおよびヒートシンク内部には、口金１１０ｂと発光素子１３０とを電気的に接続する不図示の電源回路が配設されている。傾斜面１１０ａは、カバー１６０から後方へ出射された光を遮らないために形成されている。
　基板１２０は、筐体１１０の一端面上に配置されている。基板１２０の形状は、発光素子１３０を実装することができれば特に限定されず、板状でなくてもよい。
　発光素子１３０は、照明装置１００の光源であり、筐体１１０上に固定された基板１２０上に実装されている。発光素子１３０は、発光素子１３０の光軸ＬＡが基板１２０の法線に沿うように、基板１２０上に配置される。たとえば、発光素子１３０は、白色発光ダイオードなどの発光ダイオード（ＬＥＤ）である。「発光素子の光軸」とは、発光素子からの立体的な光束の中心における光の進行方向を言う。発光素子が複数ある場合は、複数の発光素子からの立体的な光束の中心における光の進行方向を言う。
　（２）光束制御部材
　図４は、光束制御部材１４０の断面図である。光束制御部材１４０は、発光素子１３０から出射された光の配光を制御する。図４に示されるように、光束制御部材１４０は、発光素子１３０に対向して配置される第１光束制御部材１４１、第１光束制御部材１４１に対向して配置される第２光束制御部材１４２およびホルダー１５０を含む。
　（２－１）第１光束制御部材
　図５Ａ～Ｄは、第１光束制御部材１４１およびホルダー１５０の構成を示す図である。図５Ａは、第１光束制御部材１４１およびホルダー１５０の平面図であり、図５Ｂは、第１光束制御部材１４１およびホルダー１５０の側面図であり、図５Ｃは、第１光束制御部材１４１およびホルダー１５０の底面図であり、図５Ｄは、第１光束制御部材１４１およびホルダー１５０の、図５Ａに示されるＡ－Ａ線に沿っての断面図である。
　第１光束制御部材１４１は、発光素子１３０から出射された光の一部の進行方向を制御する。第１光束制御部材１４１は、第１光束制御部材１４１からの出射光が発光素子１３０からの出射光よりも配光が狭まるように機能する。図５Ａに示されるように、第１光束制御部材１４１は、平面視形状が略円形に形成されている。第１光束制御部材１４１は、ホルダー１５０と一体的に形成されており、その中心軸ＣＡ１が発光素子１３０の光軸ＬＡと一致するように、発光素子１３０に対して空気層を介して配置されている（図４参照）。
　図４および図５Ｄに示されるように、第１光束制御部材１４１は、屈折部１６１と、フレネルレンズ部１６２と、出射面１６３とを有する。出射面１６３側を第１光束制御部材１４１の表側とすると、屈折部１６１は、第１光束制御部材１４１の裏側面における中心部に形成されている。屈折部１６１は、発光素子１３０から出射された光の一部を入射して出射面１６３に向けて屈折させる。このように屈折部１６１は、第１光束制御部材１４１に入射する光の入射面として機能する。
　フレネルレンズ部１６２は、屈折部１６１の周囲に形成されている。フレネルレンズ部１６２は、同心円状に配置された円環状の突起１６２ａを複数有する。円環状の突起１６２ａは、内側の第１傾斜面１６２ｂと外側の第２傾斜面１６２ｃとを有する。第１傾斜面１６２ｂは、発光素子１３０から出射された光を入射する。このように第１傾斜面１６２ｂは、第１光束制御部材１４１に入射する光の入射面として機能する。第２傾斜面１６２ｃは、第１傾斜面１６２ｂに入射した光の一部を第２光束制御部材１４２に向けて全反射する。このように第２傾斜面１６２ｃは、第１傾斜面１６２ｂから入射した光の一部を全反射する全反射面として機能する。すなわち、フレネルレンズ部１６２は反射型のフレネルレンズとして機能する。
　第１光束制御部材１４１は、例えば射出成形により形成される。第１光束制御部材１４１の材料は、所望の波長の光を通過させ得る透過性の高いものであれば特に限定されない。たとえば、第１光束制御部材１４１の材料は、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）などの光透過性樹脂、またはガラスである。
　屈折部１６１および第１傾斜面１６２ｂは、発光素子１３０から出射された光の一部を第１光束制御部材１４１の内部に入射させる。屈折部１６１は、平面視形状が円形の面である。屈折部１６１は、例えば、平面、球面、非球面または屈折型のフレネルレンズである。屈折部１６１の形状は、中心軸ＣＡ１を中心軸とする回転対称（円形）である。
　第１傾斜面１６２ｂは、円環状の突起１６２ａの頂縁から円環状の突起１６２ａの内側の底縁に至る面であり、第１光束制御部材１４１の中心軸ＣＡ１を中心とする回転対称面である。すなわち、第１傾斜面１６２ｂは、中心軸ＣＡ１を中心軸とする円環形状に形成されている。第１傾斜面１６２ｂの傾斜角は、それぞれ異なっていてもよいし、光軸ＬＡと平行（傾斜角９０°）の場合を含みうる。第１傾斜面１６２ｂの母線は、直線であってもよいし、曲線であってもよい。第１傾斜面１６２ｂが曲面である場合における第１傾斜面１６２ｂの傾斜角は、第１傾斜面１６２ｂの接線の、中心軸ＣＡ１に対する角度である。
　第２傾斜面１６２ｃは、第１傾斜面１６２ｂから入射した光の一部を第２光束制御部材１４２に向けて全反射する。第２傾斜面１６２ｃは、円環状の突起１６２ａの頂縁から円環状の突起１６２ａの外側の底縁に至る面である。最も外側の第２傾斜面１６２ｃの外縁と出射面１６３の外縁との間には、フランジ１４８が設けられている。このフランジ１４８は設けられなくてもよい。
　第２傾斜面１６２ｃは、第１光束制御部材１４１の中心軸ＣＡ１を取り囲むように形成された回転対称面である。第２傾斜面１６２ｃの直径は、円環状の突起１６２ａの頂縁から底縁に向けて漸増している。第２傾斜面１６２ｃを構成する母線は、外側（中心軸ＣＡ１から離れる側）に凸の円弧状曲線である。また、照明装置１００に求められる配光特性に応じて、第２傾斜面１６２ｃを構成する母線を直線としてもよい。すなわち、第２傾斜面１６２ｃは、テーパー形状であってもよい。
　なお、「母線」とは、一般的に線織面を描く直線を意味するが、本発明では回転対称面である第２傾斜面１６２ｃを描くための曲線を含む語として用いる。第２傾斜面１６２ｃの傾斜角は、個々の第２傾斜面１６２ｃで異なっていてもよい。第２傾斜面１６２ｃが曲面である場合における第２傾斜面１６２ｃの傾斜角は、第２傾斜面１６２ｃの接線の、中心軸ＣＡ１に対する角度である。
　出射面１６３は、屈折部１６１および第１傾斜面１６２ｂから入射した光の一部および第２傾斜面１６２ｃで全反射された光を第２光束制御部材１４２に向けて出射する。出射面１６３は、第１光束制御部材１４１において、裏側に形成されるフレネルレンズ部１６２の反対側（表側）に位置する面である。すなわち、出射面１６３は、第２光束制御部材１４２と対向するように配置されている。
　（２－２）第２光束制御部材
　図６Ａ～Ｄは、第２光束制御部材１４２の構成を示す図である。図６Ａは、第２光束制御部材１４２の平面図であり、図６Ｂは、第２光束制御部材１４２の側面図であり、図６Ｃは、第２光束制御部材１４２の底面図であり、図６Ｄは、第２光束制御部材１４２の、図６Ａに示されるＡ－Ａ線に沿っての断面図である。
　第２光束制御部材１４２は、第１光束制御部材１４１から出射され第２光束制御部材１４２に到達した光のうち、一部の光の進行方向を制御して反射させ、残部を透過させる。図６Ａに示されるように、第２光束制御部材１４２は、平面視形状が略円形に形成された部材である。第２光束制御部材１４２は、ホルダー１５０により支持されており、その中心軸ＣＡ２が発光素子１３０の光軸ＬＡと一致するように、第１光束制御部材１４１に対して空気層を介して配置されている。
　第２光束制御部材１４２に前述した部分反射、部分透過の機能を付与する手段は、特に限定されない。たとえば、光透過性の材料からなる第２光束制御部材１４２の表面（発光素子１３０および第１光束制御部材１４１に対向する面）に透過反射膜を形成すればよい。光透過性の材料の例には、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）などの透明樹脂材料や、ガラスなどが含まれる。透過反射膜の例には、ＴｉＯ２およびＳｉＯ２の多層膜、ＺｎＯ２およびＳｉＯ２の多層膜、Ｔａ２Ｏ５およびＳｉＯ２の多層膜などの誘電体多層膜や、アルミニウム（Ａｌ）などからなる金属薄膜などが含まれる。
　また、光透過性の材料からなる第２光束制御部材１４２の内部にビーズなどの光散乱子を分散させてもよい。すなわち、第２光束制御部材１４２は、一部の光を反射させ、一部の光を透過させる材料により形成されていてもよい。
　また、光反射性の材料からなる第２光束制御部材１４２に光透過部を形成してもよい。光反射性の材料の例には、白色樹脂や金属などが含まれる。光透過部の例には、貫通孔や有底の凹部などが含まれる。後者の場合、発光素子１３０および第１光束制御部材１４１からの出射光は、凹部の底部（厚みが薄くなっている部分）を透過する。たとえば、可視光の透過率が２０％程度であり、反射率が７８％程度である白色のポリメタクリル酸メチルを用いて、光反射性および光透過性の機能を併せ持つ第２光束制御部材１４２を形成することができる。
　第２光束制御部材１４２の第１光束制御部材１４１と対向する面（この後説明する反射面１４５）は、入射光の正反射方向の反射強度が他の方向の反射強度よりも大きくなるように形成されていることが好ましい。したがって、第２光束制御部材１４２の第１光束制御部材１４１と対向する面は、光沢面となるように形成されている。
　第２光束制御部材１４２は、第１光束制御部材１４１と対向し、かつ第１光束制御部材１４１から出射された光の一部を反射させる反射面１４５を有する。反射面１４５は、第１光束制御部材１４１からの出射光の一部をホルダー１５０に向けて反射させる。反射した光は、ホルダー１５０を透過してカバー１６０の中部（側部）および下部に到達する。
　第２光束制御部材１４２の反射面１４５は、第２光束制御部材１４２の中心軸ＣＡ２を中心とする回転対称（円対称）面である。また、図４に示されるように、この回転対称面の中心から外周部にかけての母線は、発光素子１３０および第１光束制御部材１４１に対して凹の曲線であり、反射面１４５は、この母線を３６０°回転させた状態の曲面である。すなわち、反射面１４５は、中心から外周部に向かうにつれて発光素子１３０からの高さが高くなる非球面形状の曲面を有する。
　また、反射面１４５の外周部は、反射面１４５の中心と比較して、発光素子１３０の光軸ＬＡ方向における発光素子１３０からの距離（高さ）が離れた位置に形成されている。たとえば、反射面１４５は、中心から外周部に向かうにつれて発光素子１３０からの高さが高くなる非球面形状の曲面であるか、または、中心部から所定の地点までは中心部から外周部に向かうにつれて発光素子１３０（基板１２０）からの高さが高くなり、前記所定の地点から外周部までは中心部から外周部に向かうにつれて発光素子１３０からの高さが低くなる非球面形状の曲面である。
　前者の場合、基板１２０の面方向に対する反射面１４５の傾斜角度は、中心から外周部に向かうにつれて小さくなる。一方、後者の場合、反射面１４５には、中心と外周部との間であって、かつ外周部に近い位置に、基板１２０の面方向に対する傾斜角度が零（基板１２０と平行）となる点が存在する。なお、前述の通り、「母線」とは、一般的に線織面を描く直線を意味するが、本発明では回転対称面である反射面１４５を描くための曲線を含む語として用いる。
　（３）ホルダー
　ホルダー１５０は、基板１２０に位置決めされるとともに、発光素子１３０に対して第１光束制御部材１４１および第２光束制御部材１４２を位置決めする。
　ホルダー１５０は、略円筒形状に形成された光透過性を有する部材である。ホルダー１５０の一方の端部には、第２光束制御部材１４２が固定される。ホルダー１５０の他方の端部は、基板１２０に固定される。以下の説明では、ホルダー１５０の２つの端部のうち、第２光束制御部材１４２が固定される端部を「上端部」と呼び、基板１２０に固定される端部を「下端部」と呼ぶ。
　ホルダー１５０は、第１光束制御部材１４１と共に一体成形により形成されている。ホルダー１５０の材料は、所望の波長の光を通過させ得るものであれば特に限定されない。たとえば、ホルダー１５０の材料は、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）などの光透過性樹脂、またはガラスである。ホルダー１５０に光拡散能を付与する場合には、これらの光透過性の材料に散乱子を含ませてもよいし、ホルダー１５０の表面に光拡散処理を施してもよい。
　図５Ａ～図５Ｄに示されるように、ホルダー１５０の上端部には、上端部の端面１５１上に第２光束制御部材１４２を固定するための、ガイド突起１５２および爪部１５３が設けられている。
　ガイド突起１５２は、上端部の端面１５１の外周部の一部に形成されており、第２光束制御部材１４２がホルダー１５０の径方向に移動することを防止する。ガイド突起１５２の数は、特に限定されないが、通常は２つ以上である。図５Ａ～図５Ｄに示される例では、ホルダー１５０は、互いに対向する２つのガイド突起１５２を有している。また、ガイド突起１５２の形状は、第２光束制御部材１４２と径嵌合することができれば特に限定されない。図５Ａ～図５Ｄに示される例では、平面視したときのガイド突起１５２の形状は、円弧状である。
　爪部１５３は、上端部の端面１５１に形成されている。後述するように、爪部１５３は、第２光束制御部材１４２の嵌合部１４３（凹部１４４）に嵌合して、第２光束制御部材１４２が外れることおよび回転することを防止する。爪部１５３の数は、特に限定されないが、通常は２つ以上である。図５Ａ～図５Ｄに示される例では、ホルダー１５０は、互いに対向する２つの爪部１５３を有している。また、爪部１５３の形状は、第２光束制御部材１４２を回転させたときに、爪部１５３を第２光束制御部材１４２の凹部１４４に嵌合させることができれば特に限定されない。
　ホルダー１５０の上端部には、全周にわたり、第２光束制御部材１４２を載せるための端面１５１が形成されている。すなわち、ガイド突起１５２の内側および爪部１５３の内側にも端面１５１は存在する（図５Ａ参照）。したがって、光束制御部材１４０を平面視したとき、第２光束制御部材１４２の外周部（フランジ１４６）は、上端部の端面１５１に、全周にわたり重なる。このため、第２光束制御部材１４２とホルダー１５０との隙間から光が漏れることが防止される。
　ホルダー１５０の下端部には、ホルダー１５０を筐体１１０に位置決めするためのボス１５５と、筐体１１０または基板１２０の一端面に形成された不図示の係止用の孔に係止する係止爪１５７が設けられている。また、第１光束制御部材１４１の周囲の空気を換気するための換気口１５６も設けられている。
　光束制御部材１４０の製造方法は、特に限定されない。たとえば、光束制御部材１４０は、第１光束制御部材１４１とホルダー１５０との一体成形物に第２光束制御部材１４２を組み付けることによって製造されうる。第２光束制御部材１４２を組み付ける際には、接着剤などを使用してもよい。第１光束制御部材１４１とホルダー１５０の一体成形物は、例えば無色透明の樹脂材料を用いて射出成形により作製されうる。
　第２光束制御部材１４２は、例えば、無色透明の樹脂材料を用いて射出成形した後に、反射面１４５となる面に透過反射膜を蒸着することによって、または、白色の樹脂材料を用いて射出成形することによって、作製されうる。第２光束制御部材１４２は、第１光束制御部材１４１の爪部１５３を第２光束制御部材１４２の凹部１４４に嵌合させて第２光束制御部材１４２を回転させることによって、第１光束制御部材１４１およびホルダー１５０の一体成形物に組み付けられる。
　なお、第１光束制御部材１４１とホルダー１５０とを別々に成形してもよい。この場合は、第１光束制御部材１４１をホルダー１５０に組み付け、また第２光束制御部材１４２をホルダー１５０に組み付けることで、光束制御部材１４０を製造することができる。第１光束制御部材１４１とホルダー１５０とを別々に成形することにより、ホルダー１５０および第１光束制御部材１４１を形成する材料の選択の自由度が向上する。たとえば、散乱子を含む光透過性の材料でホルダー１５０を形成し、散乱子を含まない光透過性の材料で第１光束制御部材１４１を形成することが容易となる。
　次に、光束制御部材１４０における、発光素子１３０から出射された光の光路について説明する。
　発光素子１３０の光軸ＬＡに対する角度が大きい光は、第１傾斜面１６２ｂから第１光束制御部材１４１に入射する。第１光束制御部材１４１に入射した光は、第２傾斜面１６２ｃで第２光束制御部材１４２に向けて反射し、出射面１６３から出射される。そして、第２光束制御部材１４２に到達した光の一部は、第２光束制御部材１４２を透過してカバー１６０の上部に到達する。
　また、第２光束制御部材１４２に到達した光の一部は、第２光束制御部材１４２の反射面１４５で反射して、ホルダー１５０を介してカバー１６０の中部（側部）および下部に到達する。このとき、第２光束制御部材１４２の中心部において反射した光は、カバー１６０の中部に向かう。一方、第２光束制御部材１４２の外周部において反射した光は、カバー１６０の下部に向かう。
　発光素子１３０の光軸ＬＡに対する角度が小さい光は、屈折部１６１から第１光束制御部材１４１に入射し、出射面１６３から出射して第２光束制御部材１４２に到達する。そして、第２光束制御部材１４２に到達した光の一部は、第２光束制御部材１４２を透過してカバー１６０の上部に到達する。
　一方、第２光束制御部材１４２に到達した光の一部は、第２光束制御部材１４２の反射面１４５で反射して、ホルダー１５０を介してカバー１６０の中部および下部に到達する。このとき、第２光束制御部材１４２の中心部において反射した光は、カバー１６０の中部に向かう。また、第２光束制御部材１４２の外周部において反射した光は、カバー１６０の下部に向かう。こうして、発光素子１３０からの出射光は、前方、側方および後方に向けて配光される（図９参照）。
　（４）カバー
　カバー１６０は、光束制御部材１４０により進行方向を制御された光（反射光および透過光）を拡散させつつ透過させる。カバー１６０は、開口部を有する中空領域が形成された部材である。基板１２０、発光素子１３０および光束制御部材１４０は、カバー１６０の中空領域内に配置される。
　カバー１６０に光拡散能を付与する手段は、特に限定されない。たとえば、カバー１６０の内面または外面に光拡散処理（例えば、粗面化処理）を行ってもよいし、光拡散性の材料（例えば、ビーズなどの散乱子を含む光透過性の材料）を用いてカバー１６０を作製してもよい。
　カバー１６０は、方向Ｙにおけるカバー１６０の開口部上の点をＰ０とし、方向Ｙにおける光軸ＬＡから最大径となる点をＰ５としたとき、Ｐ０からＰ５に向かって、カバー１６０の内径が漸増するように形成される。カバー１６０の形状は、さらに下記式（１）を満たす。カバー１６０の形状は、例えば球冠形状（球面の一部を平面で切り取った形状）でありうるが、下記式（１）をさらに満たす範囲において特に限定されない。
　　０．３３＜Ｒ／Ｏ＜１．２　　　（１）
　上記式中、「Ｏ」は、光軸ＬＡに沿う方向Ｘにおいて、光束制御部材１４０上の基板１２０から最も離れた点から、カバー１６０の内面上の基板１２０から最も離れた点までの方向Ｘにおける距離である（図３参照）。「方向Ｘにおいて光束制御部材上の基板から最も離れた点」とは、光束制御部材１４０の出射光の配光を制御する機能を有する部分のうち、方向Ｘにおいて基板から最も離れた位置にある点である。たとえばガイド突起１５２上の点または第２光束制御部材１４２の外周部上の点（図４中のＰ１）である。「方向Ｘにおいてカバーの内面上の基板から最も離れた点」は、例えばカバー１６０の内面と光軸ＬＡとの交点（図３中のＰ２）である。これらの点間の「方向Ｘにおける距離」とは、例えば、Ｐ２から基板１２０の表面までの距離と、Ｐ１から基板１２０の表面までの距離との差である。
　上記式中、「Ｒ」は、光軸ＬＡを含む断面において、光束制御部材１４０の光軸ＬＡから最も離れた点から全反射面の最外縁部を通り光軸ＬＡに直交する直線とカバーの内面との交点までの光軸ＬＡに直交する方向Ｙにおける距離である（図３参照）。「方向Ｙにおいて光束制御部材の、光軸から最も離れた点」とは、光束制御部材１４０の出射光の配光を制御する機能を有する部分のうち、方向Ｙにおいて光軸から最も離れた位置にある点である。たとえばホルダー１５０の上端部における側面上の点（図４中のＰ３）である。「全反射面の最外縁部を通り光軸ＬＡに直交する直線とカバーの内面との交点」とは、例えば光軸ＬＡを含む断面において光束制御部材１４０の全反射面の最外縁部（フレネルレンズ部１６２の最外縁に位置する第２傾斜面１６２ｃの底縁）を通り光軸ＬＡに直交する直線とカバー１６０の部分における内面との交点（図３中のＰ４）である。これらの点間の「方向Ｙにおける距離」とは、例えば、Ｐ４から光軸ＬＡまでの距離と、Ｐ３から光軸ＬＡまでの距離との差である。光束制御部材１４０の全反射面の最外縁部を通る面は、全反射面である第２傾斜面１６２ｃの形成基準面と言い換えることもできる。
　Ｒ／Ｏが０．３３以下であると、光束制御部材１４０から出射した光のうち、発光素子１３０の発光中心を基準として光軸ＬＡに対して０°以上３０°以下の光におけるカバー１６０への入射角が大きくなり、この光がカバー１６０から出射しにくくなる。このため、カバー１６０から出射する光のうち、光軸ＬＡに対して０°以上３０°以下の光の光量が少なくなってしまう。
　Ｒ／Ｏが１．２以上であると、カバー１６０から出射する光のうち、発光素子１３０の発光中心を基準として光軸ＬＡに対して０°以上３０°以下の光の光量は多くなるが、９０°超１２０°以下の光の光量が相対的に少なくなる。このため、カバー１６０から出射する光の配光が狭くなることがある。
　なお、カバー１６０の表面または裏面は、滑らかであってもよいし、粗面化された面であってもよい。カバー１６０の表面または裏面を粗面化することによって、照明装置１００の照度ムラを小さくすることが可能となる。
　照明装置１００は、照明装置として全方位に適切な配光を実現する観点から、下記式（２）および式（３）の関係を満たすことが好ましい。
　　０．８＜Ｅａ／Ｅｍａｘ≦１　　　（２）
　　０．６＜Ｅｄ／Ｅｍａｘ≦１　　　（３）
　上記式中、Ｅａは、カバー１６０から出射された光のうち、発光素子１３０の発光中心を基準として光軸ＬＡに対して０°以上３０°以下の領域に出射された光の相対照度の和を表し、Ｅｄは、９０°超１２０°以下の領域に出射された光の相対照度の和を表す。また、Ｅｍａｘは、カバー１６０から出射された光の、発光素子１３０の発光中心を基準として光軸ＬＡに対して３０°超～６０°以下の領域に出射された光の相対照度の和をＥｂ、６０°超９０°以下の領域に出射された光の相対照度の和をＥｃ、１２０°超１５０°以下の領域に出射された光の相対照度の和をＥｅとしたときの、Ｅａ～Ｅｅのうちの最大値を表す。「相対照度」とは、発光素子の発光中心から等距離の位置における照度である。相対照度は、実測値であってもよいし、仮想面における照度の計算値であってもよい。
　上記式（２）において、Ｅａ＝Ｅｍａｘのとき、Ｅａ／Ｅｍａｘは最大値１となる。Ｅａ／Ｅｍａｘが０．８以下であると、カバー１６０から出射する光のうち、光軸ＬＡに対して０°以上３０°以下の光の光量が少なくなる。このため、カバー１６０からの出射光の配光分布は、０°付近で暗い配光分布となり、好ましくない。
　上記式（３）において、Ｅｄ＝Ｅｍａｘのとき、Ｅｄ／Ｅｍａｘは最大値１となる。Ｅｄ／Ｅｍａｘが０．６以下であると、カバー１６０から出射する光のうち、光軸ＬＡに対して９０°超１２０°以下の光の光量が少なくなる。このため、カバー１６０からの出射光が、照明装置の後方（筐体１１０の他端側）まで十分に届かない。よって照明装置として最適な全方位配光が得られないことがある。
　Ｅａ／ＥｍａｘおよびＥｄ／Ｅｍａｘは、前述したＲ／Ｏや、光軸ＬＡの方向Ｙにおける基板１２０表面からカバー１６０内面上において最大径となる点Ｐ５（図３参照）までの距離によって調整されうる。たとえば、光軸ＬＡの方向において、Ｐ５がＰ１よりも基板１２０側にある場合では、前方の光の光量が増加し、側方および後方の光の光量が減少する傾向にある。光軸ＬＡの方向において、Ｐ５がＰ１よりも基板１２０から遠い位置にある場合では、側方および後方の光の光量が増加し、前方の光の光量が減少する傾向にある。
　［効果］
　照明装置１００では、発光素子１３０の光軸ＬＡに対する角度が大きい発光素子１３０からの出射光を、第１光束制御部材１４１の第２傾斜面１６２ｃで反射させることで、第２光束制御部材１４２に到達する光の光量を増やしている。そして、第２光束制御部材１４２に到達した光の一部をカバー１６０の中部および下部に向けて反射させることで、側方および後方への出射光の光量を増やしている。さらに、光束制御部材１４０からの出射光を、前述の式（１）を満たす形状のカバー１６０に通すことによって、カバー１６０から前方、側方および後方の各方向への出射光量を均等にする。このため、照明装置１００は、白熱電球に近い配光特性を実現することができる。照明装置１００は、白熱電球に代えて室内照明などに使用されうる。また、照明装置１００は、白熱電球よりも消費電力を少なくすることができるとともに、白熱電球よりも長期間使用することができる。
　［光束制御部材の変形例］
　光束制御部材１４０に代えて、図７に示されるように、フレネルレンズ部１６２を含まない光束制御部材７４０を用いることができる。図７は、本発明の他の実施形態に係る第１光束制御部材およびホルダーの構成を示す図である。図７Ａは、第１光束制御部材７４１およびホルダー１５０の平面図であり、図７Ｂは、第１光束制御部材７４１およびホルダー１５０の側面図であり、図７Ｃは、第１光束制御部材７４１およびホルダー１５０の底面図であり、図７Ｄは、第１光束制御部材７４１およびホルダー１５０の、図７Ａに示すＢ－Ｂ線に沿っての断面図である。図４に示した第１光束制御部材１４１およびホルダー１５０と同じ構成要素を同じ符号で示し、その説明を省略する。
　光束制御部材７４０は、図示しない第２光束制御部材１４２に加えて、第１光束制御部材７４１およびホルダー１５０を有する。第１光束制御部材７４１は、発光素子１３０から出射された光を入射する入射面７６１と、入射面７６１から入射した光の一部を全反射する全反射面７６２と、入射面７６１から入射した光の一部および全反射面７６２で反射した光を出射する出射面１６３とを有する。
　入射面７６１は、第１光束制御部材７４１の底部に形成された凹部の内面である。入射面７６１は、凹部の天面を構成する内天面と、凹部の側面を構成するテーパー状の内側面とを有する。内側面は、内天面側の縁の内径寸法よりも開口縁側の内径寸法の方が大径となるように、内天面側から開口縁側に向かうに従って内径が漸増している（図７Ｄ参照）。
　全反射面７６２は、第１光束制御部材７４１の底部の外縁から出射面１６３の外縁に延びる面である。全反射面７６２は、第１光束制御部材７４１の中心軸ＣＡ１を取り囲むように形成された回転対称面である。全反射面７６２の直径は、底部側から出射面１６３側に向けて漸増している。全反射面７６２を構成する母線は、外側（中心軸ＣＡ１から離れる側）に凸の円弧状曲線である。全反射面７６２を構成する母線を直線とし、全反射面７６２をテーパー形状としてもよい。
　本変形例における「Ｒ」も、光束制御部材１４０を有する照明装置と同様に定義することができる。すなわち、本変形例における「Ｒ」は、光軸ＬＡを含む断面において、全反射面７６２の最外縁部を通り光軸ＬＡに直交する直線とカバーの内面との交点から光束制御部材７４０の光軸ＬＡから最も離れた点までの光軸ＬＡに直交する方向Ｙにおける距離である。
　全反射面７６２の最外縁部とは、全反射面７６２の上端縁であり、例えば図７Ｄ中では点Ｐ６で示される。光束制御部材７４０の全反射面７６２の最外縁部を通る面は、全反射面７６２の形成基準面と言い換えることもできる。このような光束制御部材７４０を用いても、照明装置１００は、白熱電球に近い配光特性を実現しうる。
　形状の異なるカバーを装着した照明装置の配光特性をシミュレーションによって求めた。具体的には、発光素子１３０の発光中心を基準点として、光軸ＬＡを含む平面における全方位の相対照度を求めた。本シミュレーションでは、発光素子１３０の発光中心から１０００ｍｍの距離にある仮想面における照度を算出した。
　（光束制御部材の配光特性）
　図８に示すように、カバー１６０を有さない照明装置を用いて、光束制御部材１４０の配光特性を調べた。図９は、上記照明装置（光束制御部材１４０）の配光特性を示すグラフである。このグラフでは、最大照度を「１」として、各方位における相対照度を示している（以下のグラフも同じ）。０°は前方（図８における上方方向）を意味し、９０°は側方（図８における水平方向）を意味し、１８０°は後方（図８における下方方向）を意味する。また、配光特性については、上記グラフにおける０°以上３０°以下の範囲を「前方」、３０°超９０°以下の範囲を「側方」、９０°超１８０°以下の範囲を「後方」、とも言う。なお、上記グラフ中、正の角度の配光特性と負の角度の配光特性の関係は、０°－１８０°線（光軸ＬＡ）を対称軸とする線対称である。
　図９から、発光素子１３０からの出射光の配光が光束制御部材１４０によって制御され、側方（約６０°）および後方（１２０°超１５０°以下）の光量が多くなっていることがわかる。一方で、前方（０°以上３０°以下）および後方（９０°超１２０°以下）の光量が相対的に少なく、光束制御部材１４０だけではバランスのよい配光を行えないことがわかる。
　（実施例１）
　図１０に示す形状のカバーを有する照明装置１の配光特性を求めた。照明装置１において、光束制御部材における基板から最も離れた点（前述のＰ１）から、カバーの内面における基板から最も離れた（前述の点Ｐ２）までの、方向Ｘにおける距離（Ｏ）は１７．８ｍｍである。また、光束制御部材における光軸から最も離れた点（前述のＰ３）から、全反射面の形成基準面と同一高さに位置するカバーの内面における点（前述のＰ４）までの、方向Ｙにおける距離（Ｒ）は１３．４４ｍｍである。また、点Ｐ１からカバー内面の最大径の点Ｐ５までの方向Ｘにおける距離（Ｑ）は１２．７ｍｍである。
　照明装置１の配光特性を図１１に示す。さらに、照明装置１の、Ｒ／ＯとＥａ／Ｅｍａｘとの相関を示すグラフを図５４に、照明装置１の、Ｒ／ＯとＥｄ／Ｅｍａｘとの相関を示すグラフを図５５に、それぞれ示す。図１１から、照明装置１は、広くかつバランスのよい配光特性を有することがわかる。
　（実施例２～１５）
　照明装置１を照明装置２～１５に代える以外は実施例１と同様にして、照明装置２～１５の配光特性を求めた。照明装置２～１５のカバーの形状を図１２，１４，１６，１８，２０，２２，２４，２６，２８，３０，３２，３４，３６および３８に示す。また、照明装置２～１５におけるＯ，ＲおよびＱを以下の表１に示す。また、照明装置２～１５の配光特性を図１３，１５，１７，１９，２１，２３，２５，２７，２９，３１，３３，３５，３７および３９に示す。さらに、照明装置２～１５の、Ｒ／ＯとＥａ／Ｅｍａｘとの相関を示すグラフを図５４に、照明装置２～１５の、Ｒ／ＯとＥｄ／Ｅｍａｘとの相関を示すグラフを図５５に、それぞれ示す。
　実施例１５における照明装置１５のカバーおよび光束制御部材は、他の実施例における照明装置のカバーおよび光束制御部材よりも、大きめに形成されている。このような照明装置であっても、Ｒ／Ｏが前述の式（１）を満たすことにより、白熱電球に近い配光特性を実現しうる。
　（比較例１～７）
　照明装置１を照明装置１６～２２に代える以外は実施例１と同様にして、照明装置１６～２２の配光特性を求めた。照明装置１６～２２のカバーの形状を図４０，４２，４４，４６，４８，５０および５２に示す。また、照明装置１６～２２におけるＯ，ＲおよびＱを以下の表１に示す。また、照明装置１６～２２の配光特性を図４１，４３，４５，４７，４９，５１および５３に示す。さらに、照明装置１６～２２の、Ｒ／ＯとＥａ／Ｅｍａｘとの相関を示すグラフを図５４に、照明装置１６～２２の、Ｒ／ＯとＥｄ／Ｅｍａｘとの相関を示すグラフを図５５に、それぞれ示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　図１１～図３９、図５４および図５５に示されるように、照明装置１～１５では、全方位の各角度範囲における光量（Ｅａ～Ｅｅ）の最大値（Ｅｍａｘ）に対して８０％以上の光量が前方（０°以上３０°以下）で得られ、かつ後方（９０°超１２０°以下）でも６０％以上の光量が得られる。これらのことから、上記式（１）を満たすカバー１６０を使用することで、光束制御部材１４０による配光制御では光量が相対的に少なくなる前方（０°以上３０°以下）および後方（９０°超１２０°以下）の光量を多くして、バランスのよい配光を実現できることがわかる。
　一方で、図４０～４７に示されるように、照明装置１６～１９では、Ｒに対してＯが大きすぎ、前方（０°以上３０°以下）の光量が少ないままであるため、バランスのよい配光を実現できない。また、図４８～５３および図５５に示されるように、照明装置２０～２２では、ＲがＯに対して大きすぎ、後方（９０°超１２０°以下）の光量が少ないままであるため、バランスのよい配光を実現できない。
　また、例えば実施例１～３および７より、Ｏを実質的に固定して、基板１２０の表面からＰ５（最大径位置）までの方向Ｘにおける距離を大きくする（Ｐ５の位置をより高くする）と、後方の光量が増加することがわかる。
　また、例えば実施例３，１３および比較例４より、ＯとＱを実質的に固定して、Ｒを大きくすると、３０°超１５０°以下の光量が低下し、Ｒを小さくすると、前方（０°以上３０°以下）および後方（１５０°超１８０°以下）の光量が低下することがわかる。
　また、例えば実施例１，４，比較例１および４より、Ｏを実質的に固定して、Ｒを小さくし、かつＰ５の位置をより高くすると、前方から側方（０°以上６０°以下）の光量が低下し、かつ後方（１５０°超１８０°以下）の光量が増加することがわかる。
　また、例えば実施例３，５および８より、Ｏを実質的に固定して、Ｒを大きくし、かつ、かつＰ５の位置をより高くすると、前方から側方（０°以上６０°以下）の光量および後方（１２０°超１８０°以下）の光量がともに増加することがわかる。
　２０１２年９月１１日出願の特願２０１２－１９９４６４の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
　本発明の照明装置は、白熱電球に代えて使用されうるため、シャンデリアや間接照明装置などの各種照明機器に幅広く適用されうる。
　１～２２，１００　照明装置
　１０１　ＬＥＤ電球
　１０２　ＬＥＤモジュール
　１０３　基体部
　１０４　グローブ
　１０５　光源
　１０６　光源基板
　１０７　カバー部材
　１１０　筐体
　１１０ａ　傾斜面
　１１０ｂ　口金
　１２０　基板
　１３０　発光素子
　１４０，７４０　光束制御部材
　１４１，７４１　第１光束制御部材
　１４２　第２光束制御部材
　１４３　嵌合部
　１４４　凹部
　１４５　反射面
　１４６，１４８　フランジ
　１５０　ホルダー
　１５１　端面
　１５２　ガイド突起
　１５３　爪部
　１５５　ボス
　１５６　換気口
　１５７　係止爪
　１６０　カバー
　１６１　屈折部
　１６２　フレネルレンズ部
　１６２ａ　円環状の突起
　１６２ｂ　第１傾斜面
　１６２ｃ　第２傾斜面
　１６３　出射面
　７６１　入射面
　７６２　全反射面
　Ａ，ＣＡ１，ＣＡ２　中心軸
　Ｃ　中央
　ＬＡ　光軸
　Ｐ０　カバー１６０の開口部上の点
　Ｐ１　方向Ｘにおいて基板１２０から最も離れた光束制御部材１４０上の点
　Ｐ２　方向Ｘにおいて基板１２０から最も離れたカバー１６０の内面上の点
　Ｐ３　方向Ｙにおいて光軸ＬＡから最も離れた光束制御部材１４０の点
　Ｐ４　方向Ｙにおいて全反射面の最外縁部を通る直線とカバー１６０の内面との交点
　Ｐ５　方向Ｙにおいて光軸ＬＡから最も離れたカバー１６０の内面上の点
　Ｐ６　光軸ＬＡを含む断面における全反射面７６２の最外縁部を示す点
 

Claims (3)

  1. 　基板上に配置され、基板の法線に沿う光軸を有する１以上の発光素子と、
    　前記基板上に配置され、前記発光素子から出射された光の配光を制御する光束制御部材と、
    　少なくとも前記発光素子および前記光束制御部材を覆い、前記光束制御部材から出射された光を拡散させつつ透過させるカバーと、
    　を有し、
    　前記光束制御部材は、前記発光素子に対向して配置される第１光束制御部材と、前記第１光束制御部材に対向して配置される第２光束制御部材と、を有し、
    　前記第１光束制御部材は、前記発光素子から出射された光の一部を入射する入射面と、前記入射面に入射した光の一部を前記第２光束制御部材に向けて反射する全反射面と、前記入射面に入射した光の一部および前記全反射面で反射された光を前記第２光束制御部材に向けて出射する出射面と、を有し、
    　前記第２光束制御部材は、前記第１光束制御部材の出射面と対向し、前記第１光束制御部材から出射され前記第２光束制御部材に到達した光の一部を反射させ、残部を透過させる反射面を有し、
    　前記反射面は、前記光軸を回転軸とする回転対称面であり、前記回転対称面の母線が前記第１光束制御部材に対して凹の曲線となるように形成され、
    　前記反射面の外周部は、前記反射面の中心部と比較して、前記光軸の方向Ｘにおける前記発光素子からの距離が離れた位置に形成され、
    　前記方向Ｘにおいて、前記光束制御部材上の前記基板から最も離れた点から、前記カバーの内面上の前記基板から最も離れた点までの前記方向Ｘにおける距離をＯとし、
    　前記光軸を含む断面において、前記全反射面の最外縁部を通り前記光軸に直交する直線と前記カバーの内面との交点から前記光束制御部材の前記光軸から最も離れた点までの前記光軸に直交する方向Ｙにおける距離をＲとしたときに、
    　Ｏに対するＲの比Ｒ／Ｏが０．３３よりも大きく１．２よりも小さい、
    　照明装置。
  2. 　前記第１光束制御部材は、同心円状に配置された円環状の突起を複数有するフレネルレンズ部を有し、
    　前記円環状の突起は、前記入射面として機能する内側の第１傾斜面と、前記全反射面として機能する外側の第２傾斜面と、を有する、
    　請求項１に記載の照明装置。
  3. 　前記カバーから出射された光のうち、前記発光素子の発光中心を基準として前記光軸に対して０°以上３０°以下の領域に出射された光の相対照度の和をＥａ、３０°超６０°以下の領域に出射された光の相対照度の和をＥｂ、６０°超９０°以下の領域に出射された光の相対照度の和をＥｃ、９０°超１２０°以下の領域に出射された光の相対照度の和をＥｄ、１２０°超１５０°以下の領域に出射された光の相対照度の和をＥｅとし、前記Ｅａ～Ｅｅのうちの最大値をＥｍａｘとしたときに、
    　Ｅａ／Ｅｍａｘが０．８より大きく１以下であり、Ｅｄ／Ｅｍａｘが０．６より大きく１以下である、
    　請求項１に記載の照明装置。
     
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