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JP2008016303A - Light emitting device - Google Patents

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JP2008016303A
JP2008016303A JP2006186144A JP2006186144A JP2008016303A JP 2008016303 A JP2008016303 A JP 2008016303A JP 2006186144 A JP2006186144 A JP 2006186144A JP 2006186144 A JP2006186144 A JP 2006186144A JP 2008016303 A JP2008016303 A JP 2008016303A
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JP
Japan
Prior art keywords
light
lens
emitting device
light source
parallel
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2006186144A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Toda
雅宏 戸田
Keiichi Shimizu
恵一 清水
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Lighting and Technology Corp
Original Assignee
Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Lighting and Technology Corp filed Critical Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority to JP2006186144A priority Critical patent/JP2008016303A/en
Publication of JP2008016303A publication Critical patent/JP2008016303A/en
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    • H10W72/5522

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  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

【課題】光の放射角が狭くしかも異なる波長成分の混在した光を放射する光源を適用する場合であっても、光の利用効率を向上させて照度分布の一様性を高めることができると共に照射面での色ムラの発生を抑制できる発光装置を提供する。
【解決手段】本発明の発光装置1は、異なる波長成分の混在した光を放射するLEDランプ3と、LEDランプ3から放射された光を光軸に対して平行光にする光学部品ユニット12と、光学部品ユニット12から放出された平行光を入射側レンズ部7aで集光すると共にこの集光された光を無限遠面上に出射側レンズ部7bにより投影するフライアイレンズ7とを備える。
【選択図】図1
Even when a light source that emits light with a narrow light emission angle and different wavelength components is applied, the light use efficiency can be improved and the uniformity of the illuminance distribution can be improved. Provided is a light-emitting device capable of suppressing the occurrence of color unevenness on an irradiation surface.
A light emitting device 1 of the present invention includes an LED lamp 3 that emits light in which different wavelength components are mixed, and an optical component unit 12 that converts light emitted from the LED lamp 3 into parallel light with respect to an optical axis. And a fly-eye lens 7 for condensing the parallel light emitted from the optical component unit 12 by the incident side lens unit 7a and projecting the collected light on the infinity surface by the output side lens unit 7b.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、例えば照明用として利用される発光装置に関する。   The present invention relates to a light emitting device used for illumination, for example.

反射板が設けられた凹部内に発光ダイオード素子を埋設して構成される発光装置が知られている(例えば、特許文献1、2参照)。   2. Description of the Related Art A light emitting device configured by embedding a light emitting diode element in a recess provided with a reflector is known (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

この種の発光装置は、例えば黄色発光蛍光体を樹脂中に含有させた蛍光体層を凹部内に充填すると共に、青色光を発光する発光ダイオード素子を適用することで、発光ダイオード素子が発光する青色光とこの青色光で励起された黄色発光体から発光する黄色光とを混色させて白色光を出射させる。   In this type of light emitting device, for example, a phosphor layer containing a yellow light emitting phosphor in a resin is filled in a recess, and a light emitting diode element that emits blue light is applied, whereby the light emitting diode element emits light. The blue light and the yellow light emitted from the yellow light emitter excited by the blue light are mixed to emit white light.

また、このような発光装置には、凹部に対向する位置にレンズが配置され、配光制御を可能にしている。さらに、この凹部と対向配置するレンズとして、一枚又は二枚のフライアイレンズを用い、このフライアイレンズを複数の発光ダイオード素子に対し、所定の間隔を空けて配置する技術なども提案されている。(例えば、特許文献1参照)。   Further, in such a light emitting device, a lens is disposed at a position facing the concave portion to enable light distribution control. In addition, as a lens to be disposed opposite to the concave portion, one or two fly-eye lenses are used, and a technique for arranging the fly-eye lenses at a predetermined interval with respect to a plurality of light emitting diode elements has also been proposed. Yes. (For example, refer to Patent Document 1).

また、従来、照明法として、クリティカル照明法が知られている。このクリティカル照明法は、光源像を被照射面に形成する。このため、光源表面の輝度分布がそのまま被照射面の輝度分布となるので、輝度分布を均一にすることが難しく、また、被照射面上にも光源像を形成するので、照度むらが発生する。   Conventionally, a critical illumination method is known as an illumination method. In this critical illumination method, a light source image is formed on an irradiated surface. For this reason, since the luminance distribution on the surface of the light source becomes the luminance distribution on the irradiated surface as it is, it is difficult to make the luminance distribution uniform, and a light source image is also formed on the irradiated surface, resulting in uneven illuminance. .

また、クリティカル照明法は、照明効率が高いことと、光源系が比較的簡易な構造であることから、光源系全体の大きさやレンズの枚数に制限がある場合などに有用である。つまり、特許文献1、2のように、凹部内に発光ダイオード素子を埋設した構成の発光装置で用いられるレンズは、クリティカル照明法を適用したものがほとんどである。
特開昭61−147585号公報 特開2003−281908号公報 特開2005−190954号公報
The critical illumination method is useful when there is a limitation on the size of the entire light source system or the number of lenses because the illumination efficiency is high and the light source system has a relatively simple structure. That is, as in Patent Documents 1 and 2, most of the lenses used in the light-emitting device having a configuration in which the light-emitting diode element is embedded in the concave portion apply the critical illumination method.
JP-A 61-147585 JP 2003-281908 A JP 2005-190954 A

上記のように、従来のクリティカル照明法では、光源の輝度分布が一様でない場合には、被照射面上に一様な輝度分布を得ることが困難である。また、凹部内中央の発光ダイオード素子から青色光が発光すると共に凹部内全域の蛍光体層から黄色光が発光され、これらの光が混色して白色光を放射する光源では、凹部を外方からみた場合、光源の輝度分布が一様にならない。すなわち、被照射面の中央域では青色光の照度が高い分布となり、一方、被照射面の周縁域では黄色光の照度が高い分布となる色ムラが生じる。   As described above, in the conventional critical illumination method, when the luminance distribution of the light source is not uniform, it is difficult to obtain a uniform luminance distribution on the irradiated surface. In addition, in a light source that emits blue light from the light emitting diode element in the center of the recess and yellow light from the phosphor layer in the entire area of the recess and emits white light by mixing these lights, the recess is exposed from the outside. When viewed, the luminance distribution of the light source is not uniform. In other words, the illuminance of blue light has a high distribution in the central area of the irradiated surface, while the color unevenness has a distribution of high illuminance of yellow light in the peripheral area of the irradiated surface.

また、特許文献3の発光装置では、発光ダイオード素子に対して所定の間隔を空けてフライアイレンズが配置されているので、発光ダイオード素子から光軸方向へ放出された平行光は、フライアイレンズに対しては効率良く入射するものの、発光ダイオード素子から光軸方向に対して交差する方向へ放射された光は、フライアイレンズに入射しなかったり、またレンズ面で反射されてしまい、光源の光を効率良く取り出すことができない場合がある。   Further, in the light emitting device of Patent Document 3, since the fly-eye lens is disposed with a predetermined interval with respect to the light-emitting diode element, the parallel light emitted from the light-emitting diode element in the optical axis direction is the fly-eye lens. However, the light emitted from the light emitting diode element in the direction intersecting the optical axis direction does not enter the fly-eye lens or is reflected by the lens surface, and the light source There are cases where light cannot be extracted efficiently.

さらに、特許文献3の発光装置では、上述したように、発光ダイオード素子及び蛍光体層を設けた凹部に対してフライアイレンズが所定の間隔を空けて配置されているので、発光ダイオード素子から光軸方向へ放出される青色光は、フライアイレンズに対しては入射し易く、光の取出効率が良好である。しかしながら、蛍光体層から放出される黄色光は、青色光に比べて平行光の放出される割合が少ないので、フライアイレンズに入射する量が少なく、光の取出効率が低下する。このため、被照射面では、青色光の光度が高く、黄色光の光度が低くなり、色ムラが発生し易くなる。   Further, in the light emitting device of Patent Document 3, as described above, since the fly-eye lens is arranged at a predetermined interval with respect to the concave portion provided with the light emitting diode element and the phosphor layer, light is emitted from the light emitting diode element. The blue light emitted in the axial direction is easy to enter the fly-eye lens, and the light extraction efficiency is good. However, since the yellow light emitted from the phosphor layer has a smaller proportion of parallel light emitted than the blue light, the amount incident on the fly-eye lens is small, and the light extraction efficiency is lowered. For this reason, on the irradiated surface, the luminous intensity of blue light is high, the luminous intensity of yellow light is low, and color unevenness is likely to occur.

さらに、特許文献3の装置の場合、光源とフライアイレンズとをより離間させるほど、配光制御が容易となるものの、一方で光の取出効率の低下を招くことになる。   Furthermore, in the case of the device of Patent Document 3, the light distribution control becomes easier as the light source and the fly-eye lens are further separated, but on the other hand, the light extraction efficiency is lowered.

本発明は、異なる波長成分の混在した光を放射する光源において、光の取出効率を向上させるとともに照度分布を均一にすることができ、さらに照射面での色ムラの発生を抑制できる発光装置の提供を目的とする。   The present invention provides a light-emitting device that can improve the light extraction efficiency and make the illuminance distribution uniform in a light source that emits light in which different wavelength components are mixed, and can further suppress the occurrence of color unevenness on the irradiated surface. For the purpose of provision.

上記目的を達成するために、請求項1記載の発明は、異なる波長成分の混在した光を放射する光源と;前記光源から放射された光を光軸に対して平行光にする光制御手段と;前記平行光を集光させる第1のレンズ及び前記第1のレンズにより集光された光を無限遠面上に投影する第2のレンズを有してなるレンズ体と;を具備することを特徴とする発光装置である。   In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a light source that emits light in which different wavelength components are mixed; and a light control means that makes the light emitted from the light source parallel to the optical axis; A lens body having a first lens for condensing the parallel light and a second lens for projecting the light collected by the first lens onto an infinite surface. The light emitting device is characterized.

すなわち、請求項1記載の発明では、光源から放出されて例えば放射状に拡がる光を、まず光制御手段を通じて光軸に平行な光束として集め、さらにこの平行光を第1のレンズで結像した後、第2のレンズで無限遠面上に投影するので、光の集光率を高めることができる。   That is, in the first aspect of the invention, the light emitted from the light source and expanding, for example, radially, is first collected as a light flux parallel to the optical axis through the light control means, and then the parallel light is imaged by the first lens. Since the second lens projects onto the surface at infinity, the light collection rate can be increased.

詳述すると、請求項1記載の発明では、第2のレンズの前段、すなわち投影レンズの前段に光源像を形成するので、光源と共役(conjugate)の位置関係にある結像部分から後段側にずれた位置が被照射面となる。これにより、異なる波長成分の混在した光を放射する光源を適用した場合であっても、光源自体の輝度分布のばらつきの影響が被照射面に直接的に表れないため、被照射面上の照度ムラの影響が低減され、被照射面上では均一な照度分布を得ることができる。
ここで、レンズ体が有する第1のレンズ及び第2のレンズは、各々が一体又は別体のいずれの構造であってもよい。
More specifically, in the first aspect of the invention, the light source image is formed in the front stage of the second lens, that is, in the front stage of the projection lens, so that the imaging portion having a positional relationship of the conjugate with the light source is moved to the rear stage side. The shifted position becomes the irradiated surface. As a result, even when a light source that emits light with different wavelength components is applied, the influence of variations in the luminance distribution of the light source itself does not appear directly on the irradiated surface. The influence of unevenness is reduced, and a uniform illuminance distribution can be obtained on the irradiated surface.
Here, each of the first lens and the second lens included in the lens body may be an integral structure or a separate structure.

また、請求項2記載の発光装置は、請求項1記載の発光装置において、前記光制御手段が、前記第1のレンズと所定の焦点位置に配置された前記光源との間に設けられ、前記光源から放射された光を入射して平行光を出射する第3のレンズと;前記光源及び前記第1のレンズを前記焦点位置を基準とした放物面で包囲すると共に前記第1のレンズ側に開口する開口部を有し、前記光源から放射され且つ前記第3のレンズを非通過の光を前記放物面で反射して平行光とする反射部材と;を備えることを特徴とする。
つまり、請求項2記載の発光装置では、第3のレンズと反射部材とが協働しつつ、光源から放出される全ての光を平行光にして第1のレンズに入射させることができる。
The light-emitting device according to claim 2 is the light-emitting device according to claim 1, wherein the light control means is provided between the first lens and the light source disposed at a predetermined focal position. A third lens that emits light emitted from a light source and emits parallel light; and surrounds the light source and the first lens with a paraboloid with respect to the focal position and the first lens side And a reflecting member that radiates light from the light source and does not pass through the third lens to be reflected by the paraboloid to be parallel light.
That is, in the light emitting device according to the second aspect, all the light emitted from the light source can be collimated and incident on the first lens while the third lens and the reflecting member cooperate.

また、請求項3記載の発光装置は、請求項1又は2記載の発光装置において、前記第3のレンズが、前記反射部材の前記開口部の内周縁と前記焦点位置とを結ぶ円錐状の仮想面と接する位置に配置されていることを特徴とする。
請求項3記載の発光装置では、第3のレンズの後段から放出される平行光を反射部材の開口部を通じて第1のレンズに適切に入射させることができる。
The light emitting device according to claim 3 is the light emitting device according to claim 1 or 2, wherein the third lens has a conical virtual shape connecting the inner peripheral edge of the opening of the reflecting member and the focal position. It is arrange | positioned in the position which touches a surface.
In the light emitting device according to the third aspect, the parallel light emitted from the rear stage of the third lens can be appropriately incident on the first lens through the opening of the reflecting member.

さらに、請求項4記載の発光装置は、請求項1ないし3のいずれか1項に記載の発光装置において、前記第3のレンズは、前記光源と対向する側の面が平面状で、且つ前記第1のレンズと対向する側の面が凸形状又はフレネル形状に形成されていることを特徴とする。
請求項4記載の発光装置では、第3のレンズとして例えばフレネルレンズを適用することで、第1のレンズに入射させるべき平行光を好適につくり出すことができる。
Furthermore, the light-emitting device according to claim 4 is the light-emitting device according to any one of claims 1 to 3, wherein the third lens has a flat surface on the side facing the light source, and The surface on the side facing the first lens is formed in a convex shape or a Fresnel shape.
In the light emitting device according to claim 4, by applying, for example, a Fresnel lens as the third lens, parallel light to be incident on the first lens can be suitably created.

さらに、請求項5記載の発光装置は、請求項1ないし4のいずれか1項に記載の発光装置において、前記第1のレンズと前記第2のレンズとは、単一のフライアイレンズで構成されていることを特徴とする。
請求項5記載の発光装置では、レンズ体の第1及び第2のレンズで得られる二種類の光学的機能が単一のフライアイレンズで実現されるので、発光装置本体の薄型化を図れることに加え、所望の範囲に対して適切に光を照射させることができる。
Furthermore, the light-emitting device according to claim 5 is the light-emitting device according to any one of claims 1 to 4, wherein the first lens and the second lens are configured by a single fly-eye lens. It is characterized by being.
In the light-emitting device according to claim 5, since the two types of optical functions obtained by the first and second lenses of the lens body are realized by a single fly-eye lens, the light-emitting device body can be thinned. In addition to this, it is possible to appropriately irradiate the desired range with light.

請求項1記載の発明によれば、光源から放射される光を、光軸に平行な光束として揃え、この平行光を結像した後、無限遠面上に投影するので、光の利用効率を向上させることができる。さらに、請求項1記載の発明によれば、投影レンズとして機能する第2のレンズの前段に光源像を形成するので、第2のレンズと共役の位置関係にある光源の輝度分布のばらつきの影響が、被照射面に直接的に表れず、被照射面上の照度ムラの影響を低減できると共に、被照射面での照度分布を均一にすることができる。   According to the first aspect of the present invention, the light emitted from the light source is aligned as a light beam parallel to the optical axis, and the parallel light is imaged and then projected onto the infinity surface. Can be improved. Furthermore, according to the first aspect of the present invention, since the light source image is formed in the front stage of the second lens functioning as the projection lens, the influence of the variation in the luminance distribution of the light source that is conjugate with the second lens is affected. However, it does not appear directly on the irradiated surface, the influence of uneven illuminance on the irradiated surface can be reduced, and the illuminance distribution on the irradiated surface can be made uniform.

また、請求項2記載の発明によれば、第3のレンズと反射部材とが協働しつつ、光源から放出される全ての光を平行光にして第1のレンズに効率的に入射させ、これを第2のレンズを介して出射させることができるので、光の取出効率の向上を図ることができる。   According to the second aspect of the present invention, all the light emitted from the light source is made parallel light and efficiently incident on the first lens while the third lens and the reflecting member cooperate. Since this can be emitted through the second lens, the light extraction efficiency can be improved.

さらに、請求項3記載の発光装置によれば、第3のレンズの後段から放出される平行光を反射部材の開口部を通じて第1のレンズに適切に入射させることができるので、請求項2記載の発明と同様、光の取出効率を向上させることができる。   Furthermore, according to the light emitting device of the third aspect, the parallel light emitted from the rear stage of the third lens can be appropriately incident on the first lens through the opening of the reflecting member. As in the case of the invention, the light extraction efficiency can be improved.

請求項4記載の発光装置によれば、第3のレンズとして例えばフレネルレンズを適用することで、第1のレンズに入射させるべき平行光を好適につくり出すことができ、得られた平行光を第1及び第2のレンズ側に導光することができる。   According to the light emitting device of the fourth aspect, by applying, for example, a Fresnel lens as the third lens, the parallel light to be incident on the first lens can be suitably created, and the obtained parallel light is the first lens. The light can be guided to the first and second lens sides.

請求項5記載の発光装置によれば、第1及び第2のレンズで得られる二種類の光学的機能が単一のフライアイレンズで実現されるので、所望の範囲に対して適切に光を照射させることができる共に装置本体の薄形化を図ることができ、これにより、有用な発光装置を得ることができる。   According to the light emitting device of the fifth aspect, since the two types of optical functions obtained by the first and second lenses are realized by a single fly-eye lens, the light is appropriately emitted within a desired range. In addition to being able to irradiate, it is possible to reduce the thickness of the main body of the apparatus, whereby a useful light-emitting device can be obtained.

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づき説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る発光装置の構成を示す断面図であり、また、図2は、この発光装置が備えるLEDランプの断面図である。さらに、図3は、この発光装置内で導光される光の導光路を示す図であり、また、図4は、この発光装置の各構成部分のレイアウトを説明するための図である。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a light-emitting device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of an LED lamp included in the light-emitting device. Further, FIG. 3 is a diagram illustrating a light guide path of light guided in the light emitting device, and FIG. 4 is a diagram for explaining a layout of each component of the light emitting device.

図1に示すように、本実施形態の発光装置1は、LEDランプ3と、光制御手段として機能する光学部品ユニット12と、単一のフライアイレンズ7と、から主に構成される。フライアイレンズ7は、第1のレンズとして機能するセル(マトリックス)状に並ぶ複数の入射面側レンズ部7aと、第2のレンズとして機能するセル状に並ぶ複数の出射面側レンズ部7bとを備える。   As shown in FIG. 1, the light emitting device 1 of the present embodiment is mainly composed of an LED lamp 3, an optical component unit 12 that functions as a light control means, and a single fly-eye lens 7. The fly-eye lens 7 includes a plurality of incident surface side lens portions 7a arranged in a cell (matrix) functioning as a first lens, and a plurality of output surface side lens portions 7b arranged in a cell shape functioning as a second lens. Is provided.

LEDランプ3は、異なる波長成分の混在した光を放射する光源であって、図2に示すように、凹部22が形成された基材23及び発光素子(発光ダイオード素子)28を有する。基材23は、例えば基板24、絶縁層25、一対の電極層26(26a、26b)及び凹部形成部材27が順次積層されたものである。   The LED lamp 3 is a light source that emits light in which different wavelength components are mixed. As shown in FIG. 2, the LED lamp 3 includes a base material 23 having a recess 22 and a light emitting element (light emitting diode element) 28. The base material 23 is formed by sequentially laminating, for example, a substrate 24, an insulating layer 25, a pair of electrode layers 26 (26a, 26b), and a recess forming member 27.

発光素子28は、基材23の凹部22内に設けられており、一対の電極層6のうちの一方の電極層26a上に銀ペーストなどの導電性接着剤により接着(ダイボンド)されている。これにより、発光素子28の下部電極は、電極層26aに接続されている。また、発光素子28の上部電極は、金線などのボンディングワイヤ29により他方の電極層26bに接続されている。   The light emitting element 28 is provided in the recess 22 of the base material 23, and is bonded (die-bonded) on one electrode layer 26 a of the pair of electrode layers 6 with a conductive adhesive such as silver paste. Thereby, the lower electrode of the light emitting element 28 is connected to the electrode layer 26a. The upper electrode of the light emitting element 28 is connected to the other electrode layer 26b by a bonding wire 29 such as a gold wire.

発光素子28は、その放出した光で蛍光体を励起して可視光を発光させるものであって、青色光を発光するLEDチップである。一方、内側に反射面を有する上記凹部22内には、蛍光体層31が形成されている。蛍光体層31は、発光素子28からの青色光により励起され黄色光を発光する黄色系蛍光体粒子蛍光体(粒子)を含有する。すなわち、LEDランプ3は、発光素子28から発光される青色光と、蛍光体層31の励起により発光される黄色光との混色によって白色光を放射面3aから放射する。ここで、図2に示すように、このようなLEDランプ3では、発光素子28の放射角度によって蛍光体層31を通過する青色光の経路長が異なるため、放射面3aからは、白色光の周辺の波長の光が僅かに混在して放射される。   The light emitting element 28 is an LED chip that emits blue light by exciting phosphors with the emitted light to emit visible light. On the other hand, a phosphor layer 31 is formed in the recess 22 having a reflection surface on the inside. The phosphor layer 31 contains a yellow phosphor particle phosphor (particle) that is excited by blue light from the light emitting element 28 and emits yellow light. That is, the LED lamp 3 radiates white light from the radiation surface 3 a by mixing the blue light emitted from the light emitting element 28 and the yellow light emitted by the excitation of the phosphor layer 31. Here, as shown in FIG. 2, in such an LED lamp 3, since the path length of the blue light passing through the phosphor layer 31 differs depending on the emission angle of the light emitting element 28, white light is emitted from the emission surface 3a. Light of peripheral wavelengths is emitted in a slightly mixed manner.

光学部品ユニット12は、LEDランプ3から放射された光を光軸に対して平行な光束に揃えるものであって、第3のレンズとして機能するフレネルレンズ5と反射部材2とで構成される。フレネルレンズ5は、図1、図2及び図4に示すように、上述したフライアイレンズ7の入射面側レンズ部7aと焦点位置3b上に放射面3aの中央位置が重なるように配置された上記LEDランプ3との間に設けられている。フレネルレンズ5は、LEDランプ3と対向する側の面がフラットであり、一方、フライアイレンズ7の入射面側レンズ部7aと対向する側の面5aが細い輪状のフレネル形状で形成されている。これにより、LEDランプ3から放射された光を入射して平行光を出射する。なお、このように平行光が得られるレンズであれば、フライアイレンズ7の入射面側レンズ部7aと対向する側の面を、凸形状により形成してもよい。   The optical component unit 12 aligns the light emitted from the LED lamp 3 with a light flux parallel to the optical axis, and is composed of the Fresnel lens 5 and the reflecting member 2 functioning as a third lens. As shown in FIGS. 1, 2, and 4, the Fresnel lens 5 is arranged so that the center position of the radiation surface 3a overlaps the incident surface side lens portion 7a of the fly-eye lens 7 and the focal position 3b. It is provided between the LED lamps 3. The surface of the Fresnel lens 5 facing the LED lamp 3 is flat, while the surface 5a facing the incident surface side lens portion 7a of the fly-eye lens 7 is formed in a thin annular Fresnel shape. . Thereby, the light radiated from the LED lamp 3 enters and emits parallel light. In addition, if it is a lens which can obtain parallel light in this way, you may form the surface of the side facing the entrance plane side lens part 7a of the fly eye lens 7 by convex shape.

一方、反射部材2は、図1、図2及び図4に示すように、フライアイレンズ7の入射面側レンズ部7a及びLEDランプ3を、焦点位置3bを基準とした放物面2aで包囲すると共に入射面側レンズ部7a全体に対して開口する開口部2bを有する。また、前記LEDランプ3は、光の放射面3aと逆側の部位が光源支持部を通じて反射部材2に取り付けられている。さらに、フレネルレンズ5は、その周縁部分を透光性の高いアクリルやガラスなどの材料で構成されたレンズ支持部材8により保持されつつ反射部材2に対して取り付けられている。また、反射部材2は、LEDランプ3から放射され且つフレネルレンズ5を通過していない光(例えばレンズ支持部材8を通過した光)を鏡面仕上げされた放物面2aで反射して平行光とする。   On the other hand, the reflecting member 2 surrounds the incident surface side lens portion 7a of the fly-eye lens 7 and the LED lamp 3 with a paraboloid 2a with reference to the focal position 3b, as shown in FIGS. And an opening 2b that opens to the entire incident surface side lens portion 7a. Further, the LED lamp 3 is attached to the reflecting member 2 through a light source support portion at a portion opposite to the light emitting surface 3a. Further, the Fresnel lens 5 is attached to the reflecting member 2 while its peripheral portion is held by a lens support member 8 made of a material such as highly translucent acrylic or glass. Further, the reflecting member 2 reflects the light emitted from the LED lamp 3 and not passing through the Fresnel lens 5 (for example, the light passing through the lens support member 8) by the parabolic surface 2a having a mirror finish, and becomes parallel light. To do.

ここで、フレネルレンズ5は、図4に示すように、反射部材2の開口部2bの内周縁と焦点位置3bとを結ぶ円錐状の仮想面5bと接する位置に配置されており、これにより、フライアイレンズ7の入射面側レンズ部7aへ光軸に対して平行な光束を適切に入射させることができる。   Here, as shown in FIG. 4, the Fresnel lens 5 is disposed at a position in contact with the conical virtual surface 5b connecting the inner peripheral edge of the opening 2b of the reflecting member 2 and the focal position 3b. A light beam parallel to the optical axis can be appropriately incident on the incident surface side lens portion 7 a of the fly-eye lens 7.

フライアイレンズ7は、上述したように入射面側レンズ部7aと出射面側レンズ部7bとで構成される。入射面側レンズ部7aは、光学部品ユニット12から放出された平行光を集光(結像)する。一方、出射面側レンズ部7bは、入射面側レンズ部7aにより集光された光を無限遠面上に投影する。すなわち、図3に示すように、出射面側レンズ部7bの個々のセル状レンズ部分から出射される光は、放射状に拡がって隣接するセル状レンズ部分の光束どうしが重なりつつ投影面9に照射される。   As described above, the fly-eye lens 7 includes the entrance surface side lens portion 7a and the exit surface side lens portion 7b. The incident surface side lens unit 7 a collects (images) the parallel light emitted from the optical component unit 12. On the other hand, the exit surface side lens unit 7b projects the light collected by the entrance surface side lens unit 7a onto the infinity surface. That is, as shown in FIG. 3, the light emitted from the individual cellular lens portions of the exit surface side lens portion 7b spreads radially and irradiates the projection surface 9 while the light beams of the adjacent cellular lens portions overlap. Is done.

ここで、本実施形態の発光装置1では、LEDランプ3の放射面3aからは、白色光の周辺の波長の光が僅かに混在して放射(黄色光と青色光の混在した光が放射)され、色ムラが生じているものの、出射面側レンズ部7bの前段、すなわち投影レンズの前段に光源像を形成するので、LEDランプ3と共役の位置関係にある結像部分(入射面側レンズ部7aの結像位置)から後段側にずれた位置が被照射面(投影面9)となる。これにより、LEDランプ3自体の輝度分布のばらつきの影響が被照射面に直接的に表れないため、被照射面上の照度ムラの影響が低減され、投影面9上では均一な照度分布を得ることができる。   Here, in the light-emitting device 1 of the present embodiment, light having a wavelength around white light is slightly mixed and emitted from the radiation surface 3a of the LED lamp 3 (light mixed with yellow light and blue light is emitted). Although the color unevenness is generated, the light source image is formed in the front stage of the exit surface side lens portion 7b, that is, the front stage of the projection lens. Therefore, the imaging portion (incident surface side lens) having a conjugate positional relationship with the LED lamp 3 is used. The position shifted from the imaging position of the portion 7a to the rear side is the irradiated surface (projection surface 9). Thereby, since the influence of the variation in the luminance distribution of the LED lamp 3 itself does not appear directly on the irradiated surface, the influence of the illuminance unevenness on the irradiated surface is reduced, and a uniform illuminance distribution is obtained on the projection surface 9. be able to.

既述したように、本実施形態に係る発光装置1では、LEDランプ3から放出されて放射状に拡がる光を、まず光学部品ユニット12を通じて光軸に平行な光束として集め、さらにこの平行光をフライアイレンズ7の入射面側レンズ部7aで結像した後、無限遠面上に投影するので、上記のように照度ムラの影響を低減できると共に、光の取出効率を高めることができる。   As described above, in the light emitting device 1 according to the present embodiment, the light emitted from the LED lamp 3 and radially spread is first collected as a light flux parallel to the optical axis through the optical component unit 12, and further this parallel light is Since an image is formed on the incident surface side lens portion 7a of the eye lens 7 and then projected onto the infinity surface, the influence of uneven illuminance can be reduced as described above, and the light extraction efficiency can be increased.

以上、本発明を実施の形態により具体的に説明したが、本発明は前記実施形態にのみ限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上述した実施形態では、青色光を発光する発光素子と青色光に励起されて黄色光を発光する蛍光体層とを備えたLEDランプにより白色光を得ていたが、これに代えて、例えばRGB蛍光体層と紫外発光タイプの発光素子とから白色発光を得るLEDランプを本発明の発光装置の光源として適用してもよい。   Although the present invention has been specifically described above by the embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, in the embodiment described above, white light is obtained by an LED lamp including a light emitting element that emits blue light and a phosphor layer that is excited by blue light and emits yellow light. For example, an LED lamp that obtains white light emission from an RGB phosphor layer and an ultraviolet light emitting type light emitting element may be applied as the light source of the light emitting device of the present invention.

本発明の実施形態に係る発光装置の構成を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of the light-emitting device which concerns on embodiment of this invention. 図1に示す発光装置が備えるLEDランプの断面図。Sectional drawing of the LED lamp with which the light-emitting device shown in FIG. 1 is provided. 図1の発光装置内で導光される光の光路を示す図。The figure which shows the optical path of the light guided within the light-emitting device of FIG. 図1に示す発光装置の各構成部分のレイアウトを説明するための図。FIG. 3 is a diagram for explaining a layout of each component of the light emitting device illustrated in FIG. 1.

符号の説明Explanation of symbols

1…発光装置、2…反射部材、2a…放物面、2b…開口部、3…LEDランプ、3a…発光面、3b…焦点位置、5…フレネルレンズ、5b…仮想面、6…光源支持部、7…フライアイレンズ、7a…入射側レンズ部、7b…出射側レンズ部、9…投影面、12…光学部品ユニット、28…発光素子、31…蛍光体層。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light-emitting device, 2 ... Reflective member, 2a ... Parabolic surface, 2b ... Opening part, 3 ... LED lamp, 3a ... Light-emitting surface, 3b ... Focus position, 5 ... Fresnel lens, 5b ... Virtual surface, 6 ... Light source support 7, a fly-eye lens, 7 a, an incident side lens unit, 7 b, an exit side lens unit, 9, a projection surface, 12, an optical component unit, 28, a light emitting element, 31, a phosphor layer.

Claims (5)

異なる波長成分の混在した光を放射する光源と;
前記光源から放射された光を光軸に対して平行光にする光制御手段と;
前記平行光を集光させる第1のレンズ及び前記第1のレンズにより集光された光を無限遠面上に投影する第2のレンズを有してなるレンズ体と;
を具備することを特徴とする発光装置。
A light source that emits light with different wavelength components;
Light control means for making the light emitted from the light source parallel to the optical axis;
A lens body having a first lens for condensing the parallel light and a second lens for projecting the light collected by the first lens onto an infinite surface;
A light-emitting device comprising:
前記光制御手段は、
前記第1のレンズと所定の焦点位置に配置された前記光源との間に設けられ、前記光源から放射された光を入射して平行光を出射する第3のレンズと;
前記光源及び前記第1のレンズを前記焦点位置を基準とした放物面で包囲すると共に前記第1のレンズ側に開口する開口部を有し、前記光源から放射され且つ前記第3のレンズを非通過の光を前記放物面で反射して平行光とする反射部材と;
を備えることを特徴とする請求項1記載の発光装置。
The light control means includes
A third lens that is provided between the first lens and the light source disposed at a predetermined focal position and that receives light emitted from the light source and emits parallel light;
The light source and the first lens are surrounded by a paraboloid with respect to the focal position, and have an opening that opens to the first lens side. A reflecting member that reflects non-passing light on the paraboloid to make parallel light;
The light-emitting device according to claim 1.
前記第3のレンズは、前記反射部材の前記開口部の内周縁と前記焦点位置とを結ぶ円錐状の仮想面に接する位置に配置されていることを特徴とする請求項1又は2記載の発光装置。   3. The light emitting device according to claim 1, wherein the third lens is disposed at a position in contact with a conical virtual surface connecting an inner peripheral edge of the opening of the reflecting member and the focal position. apparatus. 前記第3のレンズは、前記光源と対向する側の面が平面状で、且つ前記第1のレンズと対向する側の面が凸形状又はフレネル形状に形成されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の発光装置。   The surface of the third lens facing the light source is flat and the surface facing the first lens is formed in a convex shape or a Fresnel shape. The light emitting device according to any one of 1 to 3. 前記第1のレンズと前記第2のレンズとは、単一のフライアイレンズで構成されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の発光装置。   5. The light-emitting device according to claim 1, wherein the first lens and the second lens are configured by a single fly-eye lens.
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