JP2018037415A - Lighting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、光を導光する導光体、およびそれを用いた照明装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a light guide that guides light and a lighting device using the same.
ＬＥＤ照明において、ＬＥＤからの光を導光体内部に導光させると同時に、導光体に備えられた拡散体によって光を拡散させ、外部に射出する方式のものがある。 In LED lighting, there is a type in which light from an LED is guided to the inside of the light guide, and at the same time, the light is diffused by a diffuser provided in the light guide and emitted to the outside.
例えば、特許文献１のように、ＬＥＤを光源とし、光源からの光を金属のリフレクタを用いて導光体に導く方式がある。このような構造により、ＬＥＤからの直接光をリフレクタで遮ることが可能となる。そのため、直接光の眩しさを低減することができる。しかしながら、金属製のリフレクタは、１回の反射で光を１０％程度吸収してしまい、器具効率の低下につながる。一方、導光体を厚くすれば、導光体の入射面が大きくなり器具効率の向上を図ることができる。しかしながら、導光体を厚くすればそれだけ重くなり、材料コストが増加するため、なるべく導光体は薄いほうが望まれる。 For example, as in Patent Document 1, there is a method in which an LED is used as a light source, and light from the light source is guided to a light guide using a metal reflector. With such a structure, direct light from the LED can be blocked by the reflector. Therefore, the glare of direct light can be reduced. However, a metal reflector absorbs about 10% of light with a single reflection, leading to a reduction in instrument efficiency. On the other hand, if the light guide is made thicker, the incident surface of the light guide becomes larger and the efficiency of the appliance can be improved. However, as the light guide becomes thicker, it becomes heavier and the material cost increases. Therefore, it is desirable that the light guide be as thin as possible.
上記で述べたような方式では、一般に、器具効率が８０％前後と低くなること、およびＬＥＤのサイズに比例して導光体が厚くなること、が主な課題となっている。そこで、高い器具効率で薄型な導光体、およびそれを用いた照明装置を提案する。 In the system as described above, the main problems are generally that the instrument efficiency is as low as about 80% and that the light guide becomes thicker in proportion to the size of the LED. Therefore, a thin light guide with high appliance efficiency and a lighting device using the same are proposed.
実施形態の導光体は、導光部と、入射面と、前記入射面と接続する湾曲面と、を有するとともに前記導光部に接続されて前記導光部に光を導く導入部と、を備え、前記入射面上の第１の点と前記湾曲面上の第２の点とを結ぶ線分と、前記第２の点における前記湾曲面の法線と、のなす角θ１は、前記導光体の屈折率をｎとすると、θ１≧sin-1(1/n) である。 The light guide according to the embodiment includes a light guide, an incident surface, and a curved surface connected to the incident surface, and is connected to the light guide and guides light to the light guide. An angle θ 1 formed by a line segment connecting a first point on the incident surface and a second point on the curved surface and a normal line of the curved surface at the second point is When the refractive index of the light guide is n, θ 1 ≧ sin −1 (1 / n).
[第１実施形態]
以下に、図１から図３を参照して、照明装置の第１実施形態について説明する。第１実施形態の照明装置１１は、例えば天井の表面に据え付けられて使用されるか或いは天井に設けた窪みの内側に設置される。
[First embodiment]
Below, 1st Embodiment of an illuminating device is described with reference to FIGS. 1-3. The lighting device 11 of the first embodiment is used by being installed on the surface of a ceiling, for example, or installed inside a recess provided on the ceiling.
図１に示すように、照明装置１１は、光源１２と、光源１２からの光が内部に通される導光体１３と、導光体１３を支持（保持）するベース部材１４と、光源１２に電力を供給する電源回路基板４３と、を備えている。 As shown in FIG. 1, the illumination device 11 includes a light source 12, a light guide 13 through which light from the light source 12 passes, a base member 14 that supports (holds) the light guide 13, and the light source 12. And a power circuit board 43 for supplying electric power.
光源１２は、基板１５（プリント配線板）と、基板１５上に設置された複数のＬＥＤ１６（発光素子）と、を有する。複数のＬＥＤ１６は、基板１５上に例えば一定の間隔で設置されている。ＬＥＤ１６は、後述する導光体１３の入射面１７に沿った方向Ｌにおいて、例えば１０ｍｍの長さを有している。ＬＥＤ１６の一部は、入射面１７に沿った方向Ｌにおいて、入射面１７に重なるようにして配置されている。ＬＥＤ１６の他の部分は、入射面１７に沿った方向Ｌにおいて、導光体１３の入射面１７から外れて配置されている。ＬＥＤ１６と入射面１７との間には、若干の隙間（０．５ｍｍ程度）が設けられている。ただし、隙間はこれに限らない。 The light source 12 includes a substrate 15 (printed wiring board) and a plurality of LEDs 16 (light emitting elements) installed on the substrate 15. The plurality of LEDs 16 are installed on the substrate 15 at regular intervals, for example. The LED 16 has a length of, for example, 10 mm in the direction L along the incident surface 17 of the light guide 13 described later. A part of the LED 16 is disposed so as to overlap the incident surface 17 in the direction L along the incident surface 17. The other part of the LED 16 is arranged away from the incident surface 17 of the light guide 13 in the direction L along the incident surface 17. A slight gap (about 0.5 mm) is provided between the LED 16 and the incident surface 17. However, the gap is not limited to this.
導光体１３は、光源１２から光が入射される導入部１８と、導入部１８と接続される導光部２１と、を有している。導入部１８および導光部２１を含む導光体１３は、例えばアクリル等の透明な材料によって一体的に成形されている。導光体１３の材料としては、アクリルに限定されるものではなく、ポリカーボネートやガラス等であってもよい。導光体１３をアクリルで形成した場合、屈折率ｎは、１．４９である。 The light guide 13 includes an introduction part 18 into which light is incident from the light source 12 and a light guide part 21 connected to the introduction part 18. The light guide 13 including the introduction part 18 and the light guide part 21 is integrally formed of a transparent material such as acrylic. The material of the light guide 13 is not limited to acrylic and may be polycarbonate, glass, or the like. When the light guide 13 is made of acrylic, the refractive index n is 1.49.
図１、図２に示すように、導入部１８は、光源１２と対向する入射面１７と、入射面１７と接続される湾曲面２２と、入射面１７と湾曲面２２との境界に位置する第１の接合点２３と、を有している。入射面１７は、ＬＥＤ１６（発光素子）の発光面および基板１５に沿うように、平滑に形成されている。湾曲面２２は、入射面１７と連続するように設けられている。湾曲面２２は、入射面１７に沿う方向で且つ導光部２１から遠ざかる方向Ｌ１（導光部２１とは反対方向）に向けて凸となる曲面状に湾曲している。本実施形態では、入射面１７は、湾曲面２２がなす曲面の頂点２９の位置から外れた位置に設けられている。ここで、頂点とは、方向Ｌ１を正とする軸に対して最大となる点とする。言い換えると、湾曲面２２は、曲面の頂点位置を含んで構成されている。また、導入部１８の一部（湾曲面２２の一部および入射面１７の一部）は、光源１２と反射面３２との間に突出している。 As shown in FIGS. 1 and 2, the introduction portion 18 is located at the boundary between the incident surface 17 facing the light source 12, the curved surface 22 connected to the incident surface 17, and the incident surface 17 and the curved surface 22. A first junction point 23. The incident surface 17 is formed smoothly so as to follow the light emitting surface of the LED 16 (light emitting element) and the substrate 15. The curved surface 22 is provided so as to be continuous with the incident surface 17. The curved surface 22 is curved in a curved shape that is convex toward the direction L1 (the direction opposite to the light guide unit 21) along the incident surface 17 and away from the light guide unit 21. In the present embodiment, the incident surface 17 is provided at a position deviated from the position of the vertex 29 of the curved surface formed by the curved surface 22. Here, the vertex is a point that is the maximum with respect to an axis whose direction L1 is positive. In other words, the curved surface 22 is configured to include the vertex position of the curved surface. Further, a part of the introduction part 18 (a part of the curved surface 22 and a part of the incident surface 17) protrudes between the light source 12 and the reflecting surface 32.
湾曲面２２は、以下のような条件を満たす曲線として形成される。湾曲面２２は、入射面１７上の第１の点２５と、湾曲面２２上の第２の点２６とを結ぶ線分と、第２の点２６における湾曲面２２の法線（ここで、法線は導光体の内面を向くように取る）の成す角θ１が、導光体１３の屈折率をｎとすると、
θ１≧sin-1(1/n) …式（１）
を満たすように形成される。このとき、第１の点２５は、入射面１７上とし、光源（ＬＥＤ）の端部のうち、導光部２１側と対向した位置に設けられる。式（１）によれば、湾曲面２２は、入射面１７から入った光を導光部２１側に全反射できるように湾曲している。ここで、全反射とは、光線が屈折率の高い領域から低い領域に向かう際、それらの領域が成す界面において、その界面の法線方向と光線方向の成す角が臨界角以上となるとほぼ１００％反射される物理現象のことを言う。
The curved surface 22 is formed as a curve that satisfies the following conditions. The curved surface 22 includes a line segment connecting the first point 25 on the incident surface 17 and the second point 26 on the curved surface 22, and a normal line of the curved surface 22 at the second point 26 (where, When the angle θ 1 formed by the normal line is directed to the inner surface of the light guide, the refractive index of the light guide 13 is n.
θ 1 ≧ sin −1 (1 / n) (1)
It is formed to satisfy. At this time, the first point 25 is on the incident surface 17 and is provided at a position facing the light guide portion 21 side in the end portion of the light source (LED). According to Expression (1), the curved surface 22 is curved so that the light entering from the incident surface 17 can be totally reflected toward the light guide unit 21 side. Here, total reflection means that when light rays travel from a region having a high refractive index to a region having a low refractive index, at the interface formed by these regions, the angle between the normal direction of the interface and the direction of the light ray is approximately 100 or more. % Physical phenomenon that is reflected.
導光部２１は、例えば板状をなしており、湾曲面２２側に位置した一つの面２７と、一つの面２７と対向した他の面２８と、を含んでいる。導光部２１は、一つの面２７および他の面２８を横切る方向（厚み方向）に関して、例えば、２０ｍｍの長さ（厚さ）を有する。導光体１３は、湾曲面２２と一つの面２７との境界に、第２の接合点３１を有する。一つの面２７は、第２の接合点３１を介して、湾曲面２２と滑らかに接続されている。このため、第２の接合点３１付近で光漏れを生じることが防止される。これによって、第２の接合点３１において輝度ムラを生じることが防止される。また、第２の接合点３１における湾曲面２２および一つの面２７の法線の方向は、入射面１７の法線の方向と一致している。 The light guide unit 21 has, for example, a plate shape, and includes one surface 27 located on the curved surface 22 side and another surface 28 facing the one surface 27. The light guide 21 has a length (thickness) of, for example, 20 mm with respect to a direction (thickness direction) crossing one surface 27 and the other surface 28. The light guide 13 has a second junction 31 at the boundary between the curved surface 22 and the one surface 27. One surface 27 is smoothly connected to the curved surface 22 via the second junction 31. For this reason, it is prevented that light leaks near the second junction point 31. This prevents luminance unevenness from occurring at the second junction point 31. In addition, the direction of the normal line of the curved surface 22 and one surface 27 at the second junction point 31 coincides with the direction of the normal line of the incident surface 17.
他の面２８は、入射面１７側に設けられており、例えば、入射面１７と連続する平面で構成されている。他の面２８は、例えば、一つの面２７側に向けて光を拡散可能な拡散面で構成されている。拡散面には、例えばサンドブラスト等の表面加工によって微小な凹凸が形成されている。なお、他の面２８は、拡散面として形成されるものに限定されるものではなく、表面に散乱体を付着させて形成してもよい。また、一つの面２７側に拡散面または散乱体を設けてもよい。 The other surface 28 is provided on the incident surface 17 side, and is constituted by a plane that is continuous with the incident surface 17, for example. The other surface 28 is constituted by a diffusing surface capable of diffusing light toward one surface 27, for example. On the diffusing surface, minute irregularities are formed by surface processing such as sandblasting. The other surfaces 28 are not limited to those formed as diffusion surfaces, and may be formed by attaching scatterers to the surface. Further, a diffusing surface or a scatterer may be provided on one surface 27 side.
ベース部材１４は、金属材料（アルミニウム合金等）によって形成されている。ベース部材１４は、反射面３２を備えている。反射面３２は、ベース部材１４の表面に鏡面加工を施して形成される。また、ベース部材１４をＡＢＳ樹脂などの樹脂で形成し、このベース部材１４の表面にアルミニウム蒸着を施した後、アルミニウム蒸着面に鏡面加工を行って反射面３２を形成してもよい。 The base member 14 is made of a metal material (such as an aluminum alloy). The base member 14 includes a reflective surface 32. The reflection surface 32 is formed by applying a mirror finish to the surface of the base member 14. Alternatively, the base member 14 may be formed of a resin such as ABS resin, and after the aluminum vapor deposition is performed on the surface of the base member 14, the reflective surface 32 may be formed by performing mirror processing on the aluminum vapor deposition surface.
反射面３２は、入射面１７に沿う方向で且つ導光部２１から遠ざかる方向Ｌ１（導光部２１とは反対方向）に向けて凸となる曲面状に湾曲している。反射面３２は、導光体１３の湾曲面２２よりも大きい曲率で形成されている。反射面３２は、湾曲面２２の近傍に設けられており、光源１２（ＬＥＤ１６）の入射面１７と対向した部分とは異なる部分に対向している。 The reflection surface 32 is curved in a curved shape that is convex toward the direction L1 (the direction opposite to the light guide portion 21) along the incident surface 17 and away from the light guide portion 21. The reflection surface 32 is formed with a larger curvature than the curved surface 22 of the light guide 13. The reflecting surface 32 is provided in the vicinity of the curved surface 22 and faces a portion different from the portion facing the incident surface 17 of the light source 12 (LED 16).
反射面３２は、以下のような条件を満たす曲線として形成される。図２に示すように、反射面３２は、入射面１７上の第３の点３３と、反射面３２上の第４の点３４とを結ぶ線分と、第４の点３４における反射面３２の法線（ここで、法線はＬＥＤ１６側を向く方向とする）の成す角θ２が、導光体１３の屈折率をｎとすると、
θ２＜sin-1(1/n) …式（２）
を満たすように形成される。このとき、第３の点３３は、入射面１７と湾曲面２２との境界に位置する第１の接合点２３と一致する。第４の点３４は、反射面３２上の任意の点である。
The reflecting surface 32 is formed as a curve that satisfies the following conditions. As shown in FIG. 2, the reflecting surface 32 includes a line segment connecting the third point 33 on the incident surface 17 and the fourth point 34 on the reflecting surface 32, and the reflecting surface 32 at the fourth point 34. When the angle θ 2 formed by the normal line (where the normal line is the direction facing the LED 16 side) is n, the refractive index of the light guide 13 is n.
θ 2 <sin −1 (1 / n) (2)
It is formed to satisfy. At this time, the third point 33 coincides with the first joint point 23 located at the boundary between the incident surface 17 and the curved surface 22. The fourth point 34 is an arbitrary point on the reflection surface 32.
湾曲面２２と反射面３２とは、特異点３５で接合される。特異点３５とは、連続的に接続されていない点（幾何形状の微分が不可能な点）をいう。このため、湾曲面２２と反射面３２とは、滑らかに接続されない。反射面３２と湾曲面２２が特異点３５で接合されない場合、開口ができてしまい、ＬＥＤからの光線がその開口から逃げるため、ロスになる。つまり、反射面３２と湾曲面２２が特異点３５で密閉されることにより、ＬＥＤ１６から発せられる光線を効率よく導光体１３に導くことができる。また、特異点３５により、反射面３２と湾曲面２２をしっかりと固定することができる。 The curved surface 22 and the reflecting surface 32 are joined at a singular point 35. The singular point 35 refers to a point that is not continuously connected (a point where the geometric shape cannot be differentiated). For this reason, the curved surface 22 and the reflective surface 32 are not smoothly connected. When the reflecting surface 32 and the curved surface 22 are not joined at the singular point 35, an opening is formed, and light from the LED escapes from the opening, resulting in a loss. That is, when the reflecting surface 32 and the curved surface 22 are sealed at the singular point 35, the light emitted from the LED 16 can be efficiently guided to the light guide 13. Further, the reflecting surface 32 and the curved surface 22 can be firmly fixed by the singular point 35.
続いて、図３等を参照して、本実施形態の照明装置１１の作用について説明する。図３では、ＬＥＤ１６から照射された光を実線で示す。本実施形態において、ＬＥＤ１６から照射された光の一部は、入射面１７を介して直接に導入部１８内に照射される。このとき、入射面１７上の第１の点２５と湾曲面２２上の第２の点２６とを結ぶ線分と、第２の点２６における湾曲面２２の法線の成す角（入射角）θが、式（１）のように臨界角以上となる（図２参照）。このため、ＬＥＤ１６から照射され入射面１７の第１の点２５を通る光は、湾曲面２２において全反射される。これによって、当該光が途中で外部に漏れ出すことなく導光部２１まで導光される。 Next, the operation of the illumination device 11 of the present embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 3, the light irradiated from LED16 is shown as a continuous line. In the present embodiment, a part of the light emitted from the LED 16 is directly irradiated into the introducing portion 18 through the incident surface 17. At this time, an angle (incident angle) formed by a line segment connecting the first point 25 on the incident surface 17 and the second point 26 on the curved surface 22 and the normal line of the curved surface 22 at the second point 26. θ is equal to or greater than the critical angle as shown in Equation (1) (see FIG. 2). For this reason, the light irradiated from the LED 16 and passing through the first point 25 on the incident surface 17 is totally reflected on the curved surface 22. Accordingly, the light is guided to the light guide unit 21 without leaking to the outside in the middle.
同様に、ＬＥＤ１６から照射され、入射面１７の第１の点２５から第１の接合点２３の間を通る光の湾曲面２２に対する入射角は、上記した第１の点２５を通って湾曲面２２に照射される光の入射角よりも大きくなる。このため、入射面１７の第１の点２５から第１の接合点２３の間を通る光は、湾曲面２２における入射角が臨界角以上となるため、湾曲面２２において全反射される。つまり、第１の点２５から第１の接合点２３の間を通る光についても、途中で外部に漏れ出すことなく導光部２１に向けて導光される。 Similarly, the incident angle with respect to the curved surface 22 of the light irradiated from the LED 16 and passing between the first point 25 and the first junction point 23 of the incident surface 17 passes through the first point 25 described above and the curved surface. It becomes larger than the incident angle of the light irradiated to 22. For this reason, the light passing between the first point 25 and the first junction 23 on the incident surface 17 is totally reflected on the curved surface 22 because the incident angle on the curved surface 22 is greater than or equal to the critical angle. That is, light passing between the first point 25 and the first junction point 23 is also guided toward the light guide unit 21 without leaking to the outside on the way.
入射面１７から外れた位置でＬＥＤ１６から発せられた光は、反射面３２に照射される。反射面３２では、反射面３２に照射された光の約９０％を湾曲面２２側に反射させることができる（反射面３２に照射された光の約１０％は反射面３２に吸収される。）。反射面３２で反射された光は、湾曲面２２に入射され、導入部１８内を通過する。導入部１８内を通る光は、途中で外部に漏れ出すことなく導光体１３に向けて導光される。なぜなら、湾曲面２２に到達した光は、湾曲面２２で屈折されて導入部１８内に入射されるが、その入射直後の光の方向と、湾曲面２２の法線方向との成す角は必ず全反射角以下の範囲に収束され、導光体１３に向かうからである。つまり、湾曲面２２に入射された光は、導光体１３に向かう方向に収束される。 Light emitted from the LED 16 at a position deviating from the incident surface 17 is applied to the reflecting surface 32. The reflecting surface 32 can reflect about 90% of the light irradiated on the reflecting surface 32 toward the curved surface 22 (about 10% of the light irradiated on the reflecting surface 32 is absorbed by the reflecting surface 32. ). The light reflected by the reflecting surface 32 is incident on the curved surface 22 and passes through the introducing portion 18. The light passing through the introduction part 18 is guided toward the light guide 13 without leaking to the outside on the way. This is because the light that has reached the curved surface 22 is refracted by the curved surface 22 and is incident on the introduction portion 18, but the angle formed between the direction of light immediately after the incidence and the normal direction of the curved surface 22 is always This is because the light is converged in the range of the total reflection angle or less and directed toward the light guide 13. That is, the light incident on the curved surface 22 is converged in the direction toward the light guide 13.
導光部２１に導光された光は、拡散面である他の面２８で拡散され、一つの面２７を介して外部に照射される。このように本実施形態では、光源１２から入射面１７を介して導入部１８に直接入射される光と、反射面３２を介して間接的に導入部１８に入射される光の両方を導光部２１に向けて導光できるため、器具効率を約９５％程度にまで高めることができる。 The light guided to the light guide unit 21 is diffused on the other surface 28 which is a diffusion surface, and is irradiated to the outside through one surface 27. As described above, in this embodiment, both the light directly incident on the introduction unit 18 from the light source 12 through the incident surface 17 and the light incident on the introduction unit 18 indirectly through the reflection surface 32 are guided. Since the light can be guided toward the portion 21, the instrument efficiency can be increased to about 95%.
第１実施形態によれば、導光体１３は、光を導光する導光体１３であって、導光部２１と、入射面１７と、入射面１７と接続する湾曲面２２と、を有するとともに導光部２１に接続されて導光部２１に光を導光する導入部１８と、を備え、入射面１７上の第１の点２５と湾曲面２２上の第２の点２６とを結ぶ線分と、第２の点２６における湾曲面２２の法線と、のなす角θ１は、導光体１３の屈折率をｎとすると、θ１≧sin-1(1/n)である。 According to the first embodiment, the light guide 13 is a light guide 13 that guides light, and includes a light guide 21, an incident surface 17, and a curved surface 22 connected to the incident surface 17. An introduction unit 18 that is connected to the light guide unit 21 and guides light to the light guide unit 21, and includes a first point 25 on the incident surface 17 and a second point 26 on the curved surface 22. And the normal line of the curved surface 22 at the second point 26, the angle θ 1 is defined as θ 1 ≧ sin −1 (1 / n), where n is the refractive index of the light guide 13. It is.
この構成によれば、入射面１７を通って湾曲面２２に到達する光の、湾曲面２２に対する入射角を臨界角以上とすることができる。これによって、湾曲面２２において光を全反射させることができ、導光体１３の外部に光が漏れ出してしまうことを防止することができる。さらに、金属製のリフレクター等で反射させる場合と異なり、全反射では、反射の際に反射面で吸収されるロスを生じない。以上によって、器具効率を向上することができる。 According to this configuration, the incident angle of the light that reaches the curved surface 22 through the incident surface 17 with respect to the curved surface 22 can be greater than or equal to the critical angle. Thereby, the light can be totally reflected at the curved surface 22, and the light can be prevented from leaking out of the light guide 13. Further, unlike the case of reflecting with a metal reflector or the like, the total reflection does not cause a loss that is absorbed by the reflecting surface at the time of reflection. As described above, the instrument efficiency can be improved.
湾曲面２２は、入射面１７に沿う方向で且つ導光部２１から遠ざかる方向Ｌ１に向けて凸になるように湾曲する。この構成によれば、簡単な構造によって、湾曲面２２において光を全反射させる構造を実現することができる。 The curved surface 22 is curved so as to be convex in a direction along the incident surface 17 and in a direction L1 away from the light guide unit 21. According to this configuration, it is possible to realize a structure that totally reflects light on the curved surface 22 with a simple structure.
この場合、照明装置１１は、上記導光体１３と、入射面１７に対向する位置に設けられる光源１２と、を備え、第１の点２５は、ＬＥＤ１６の導光部２１側の端部と対向する。この構成によれば、式（１）との関係で第１の点をこのように規定することで、入射面１７と湾曲面２２との間の境界点から第１の点２５の間の範囲で、光源１２から発せられて入射面１７に入射される光の、湾曲面２２における入射角を臨界角以上にすることができる。これによって、湾曲面２２に到達する光を全反射させることができる。 In this case, the illuminating device 11 includes the light guide 13 and the light source 12 provided at a position facing the incident surface 17, and the first point 25 is an end of the LED 16 on the light guide 21 side. opposite. According to this configuration, the range between the boundary point between the incident surface 17 and the curved surface 22 and the first point 25 is defined in this way by defining the first point in relation to the expression (1). Thus, the incident angle at the curved surface 22 of the light emitted from the light source 12 and incident on the incident surface 17 can be made greater than or equal to the critical angle. Thereby, the light reaching the curved surface 22 can be totally reflected.
照明装置１１は、入射面１７に光を照射する光源１２と、入射面１７から外れて光源１２から発せられた光を湾曲面２２に向けて反射する反射面３２と、を備え、入射面１７上の第３の点３３と反射面３２上の第４の点３４とを結ぶ線分と、第４の点３４における反射面３２の法線と、のなす角θ２は、θ２＜sin-1(1/n)である。 The illuminating device 11 includes a light source 12 that irradiates light on the incident surface 17, and a reflective surface 32 that reflects light emitted from the light source 12 away from the incident surface 17 toward the curved surface 22. The angle θ 2 formed by the line segment connecting the third point 33 above and the fourth point 34 on the reflecting surface 32 and the normal line of the reflecting surface 32 at the fourth point 34 is θ 2 <sin -1 (1 / n).
この構成によれば、反射面３２の曲率を湾曲面２２の曲率よりも大きくすることができる。このため、反射面３２をコンパクトに形成することができ、照明装置１１をコンパクト且つ薄型に構成することができる。 According to this configuration, the curvature of the reflecting surface 32 can be made larger than the curvature of the curved surface 22. For this reason, the reflective surface 32 can be formed compactly and the illuminating device 11 can be comprised compactly and thinly.
反射面３２は、入射面１７に沿う方向で且つ導光部２１から遠ざかる方向Ｌ１に向けて凸になるように湾曲する。この構成によれば、湾曲面２２に向けて効率よく光を反射できる構成を簡単な構造で実現することができる。 The reflective surface 32 is curved so as to be convex in the direction along the incident surface 17 and in the direction L1 away from the light guide unit 21. According to this configuration, a configuration capable of efficiently reflecting light toward the curved surface 22 can be realized with a simple structure.
照明装置１１は、湾曲面２２と一つの面２７との間に位置する第２の接合点３１を有し、第２の接合点３１における湾曲面２２および一つの面２７の法線の方向は、入射面１７の法線の方向と一致する。この構成によれば、一枚の板の端部に切削加工を行って湾曲面２２を形成することで導光体１３を形成することができる。これによって、導光体１３の製造工程を簡単にして、製造コストを削減することができる。 The illuminating device 11 has a second joint point 31 located between the curved surface 22 and one surface 27, and the direction of the normal line of the curved surface 22 and the one surface 27 at the second joint point 31 is , Which coincides with the direction of the normal line of the incident surface 17. According to this configuration, the light guide 13 can be formed by cutting the end portion of one plate to form the curved surface 22. Thereby, the manufacturing process of the light guide 13 can be simplified and the manufacturing cost can be reduced.
湾曲面２２と反射面３２とは、特異点３５で接合される。この構成によれば、特異点３５を境に光線の方向を不連続にすることができる。これによって導光体１３の内部を通る光線の照射方向を多様化し、最終的に導光体から射出される光の方向も多様化することがでる。つまり、広配光を実現することができる。
さらに、導光体１３の湾曲面２２は、以下のような条件を満たす曲線として形成されることが好ましい。すなわち、湾曲面２２は、入射面１７上の第１の点２５と、湾曲面２２上の第２の点２６とを結ぶ線分と、第２の点２６における湾曲面２２の法線の成す角θ１が、導光体１３の屈折率をｎとすると、
θ１＝sin-1(1/n) …式（３）
を満たすように形成される（条件１）。
The curved surface 22 and the reflecting surface 32 are joined at a singular point 35. According to this configuration, the direction of the light beam can be made discontinuous with the singular point 35 as a boundary. As a result, the irradiation direction of the light beam passing through the inside of the light guide 13 can be diversified, and the direction of the light finally emitted from the light guide can also be diversified. That is, wide light distribution can be realized.
Furthermore, the curved surface 22 of the light guide 13 is preferably formed as a curve that satisfies the following conditions. That is, the curved surface 22 forms a line segment connecting the first point 25 on the incident surface 17 and the second point 26 on the curved surface 22, and the normal line of the curved surface 22 at the second point 26. When the angle θ 1 is n and the refractive index of the light guide 13 is n,
θ 1 = sin −1 (1 / n) (3)
(Condition 1).
この条件１によれば、全反射条件を満たしつつθ１を最も小さくでき、湾曲面２２および導入部１８を最もコンパクト（薄型）に形成することができる。これによって、照明装置１１を小型（薄型）に構成することができる。 According to this condition 1, while satisfying the total reflection condition can minimize the theta 1, can be formed most compact (thin) the curved surface 22 and the inlet section 18. Thereby, the illuminating device 11 can be comprised small (thin).
さらに、反射面３２は、以下のような条件を満たす曲線として形成されることが好ましい。すなわち、反射面３２は、光源１２のＬＥＤ１６上の第３の点３３と反射面３２上の第４の点３４とを結ぶ線分と、第４の点３４における反射面３２の法線の成す角θ２が、θ２＝０或いはθ２≒０になるように形成されることが好ましい（条件２）。条件２によれば、反射面３２をできるだけコンパクトにして照明装置１１を小型（薄型）に構成することができる。
[第２実施形態]
続いて、図４から図８を参照して、照明装置の第２実施形態について説明する。以下は、主として第１実施形態と異なる部分について説明し、第１実施形態と共通する部分については図示または説明を省略する。第２実施形態の照明装置１１は、いわゆる電球型をなしている。
Furthermore, the reflecting surface 32 is preferably formed as a curve that satisfies the following conditions. That is, the reflecting surface 32 is formed by a line segment connecting the third point 33 on the LED 16 of the light source 12 and the fourth point 34 on the reflecting surface 32 and a normal line of the reflecting surface 32 at the fourth point 34. The angle θ 2 is preferably formed so that θ 2 = 0 or θ 2 ≈0 (condition 2). According to Condition 2, the reflecting surface 32 can be made as compact as possible, and the illumination device 11 can be configured to be small (thin).
[Second Embodiment]
Then, 2nd Embodiment of an illuminating device is described with reference to FIGS. In the following description, parts different from the first embodiment will be mainly described, and illustration or description of parts common to the first embodiment will be omitted. The illuminating device 11 of 2nd Embodiment has comprised what is called a light bulb type.
図４、図５に示すように、照明装置１１は、光源１２と、光源１２からの光が内部に通される導光体１３と、導光体１３の内部に収納された球形の伝熱部４１と、導光体１３および伝熱部４１を支持（保持）する口金４２（ベース部材）と、光源１２に電力を供給する電源回路基板４３と、を備えている。 As shown in FIGS. 4 and 5, the illuminating device 11 includes a light source 12, a light guide 13 through which light from the light source 12 is passed, and a spherical heat transfer housed in the light guide 13. A base 41 that supports (holds) the light guide 13 and the heat transfer section 41, and a power circuit board 43 that supplies power to the light source 12.
光源１２は、基板１５（プリント配線板）と、基板１５上に設置された複数のＬＥＤ１６（発光素子）と、を有する。複数のＬＥＤ１６は、基板１５（プリント配線板）上に例えば一定の間隔で設置されている。複数のＬＥＤ１６は、口金４２の中心軸Ｃを中心とした同一の円上に配置されている。図６に示すように、ＬＥＤ１６の一部は、入射面１７に沿った方向Ｌにおいて、導光体１３の入射面１７に重なるように配置されている。ＬＥＤ１６の他の部分は、入射面１７に沿った方向Ｌにおいて、導光体１３の入射面１７から外れて配置されている。ＬＥＤ１６と入射面１７との間には、若干の隙間（たとえば０．５ｍｍ程度）が設けられている。図７に示すように、光源１２（ＬＥＤ１６）は、口金４２のある方向（口金４２の突出する方向Ｄ１）に光を照射することができる。 The light source 12 includes a substrate 15 (printed wiring board) and a plurality of LEDs 16 (light emitting elements) installed on the substrate 15. The plurality of LEDs 16 are installed on the substrate 15 (printed wiring board) at regular intervals, for example. The plurality of LEDs 16 are arranged on the same circle around the central axis C of the base 42. As shown in FIG. 6, a part of the LED 16 is disposed so as to overlap the incident surface 17 of the light guide 13 in the direction L along the incident surface 17. The other part of the LED 16 is arranged away from the incident surface 17 of the light guide 13 in the direction L along the incident surface 17. A slight gap (for example, about 0.5 mm) is provided between the LED 16 and the incident surface 17. As shown in FIG. 7, the light source 12 (LED 16) can irradiate light in a direction in which the base 42 is present (direction D1 in which the base 42 protrudes).
図４、図５に示すように、本実施形態では、導光部２１は、全体として、例えば内部が空洞になった球状をなしている。具体的には、導光体１３は、例えば、直径６０ｍｍの球に一部沿う形状をなしており、これは白熱電球に沿う形状である。 As shown in FIGS. 4 and 5, in the present embodiment, the light guide unit 21 has a spherical shape with a hollow inside as a whole. Specifically, for example, the light guide 13 has a shape partially along a sphere having a diameter of 60 mm, which is a shape along an incandescent bulb.
導光体１３は、口金４２の近傍に位置されて光源１２から光が入射される導入部１８と、導入部１８と接続される導光部２１と、を有している。導入部１８および導光部２１を含む導光体１３は、例えばアクリル等の透明な材料によって一体的に成形されている。導光体１３の材料としては、アクリルに限定されるものではなく、ポリカーボネートやガラス等であってもよい。 The light guide 13 includes an introduction portion 18 that is positioned near the base 42 and receives light from the light source 12, and a light guide portion 21 that is connected to the introduction portion 18. The light guide 13 including the introduction part 18 and the light guide part 21 is integrally formed of a transparent material such as acrylic. The material of the light guide 13 is not limited to acrylic and may be polycarbonate, glass, or the like.
導入部１８の形態は、第１実施形態と同様である。図７に示すように、導入部１８は、光源１２と対向する入射面１７と、入射面１７と接続される湾曲面２２と、入射面１７と湾曲面２２との境界に位置する第１の接合点２３（図６参照）と、を有している。入射面１７は、ＬＥＤ１６（発光素子）の発光面および基板１５に沿うように、平滑に形成されている。図５に示すように、入射面１７は、円柱形の口金４２の中心軸Ｃと交差（直交）している。 The form of the introduction part 18 is the same as that of the first embodiment. As shown in FIG. 7, the introduction unit 18 includes a first incident surface 17 that faces the light source 12, a curved surface 22 that is connected to the incident surface 17, and a first boundary located between the incident surface 17 and the curved surface 22. And a junction point 23 (see FIG. 6). The incident surface 17 is formed smoothly so as to follow the light emitting surface of the LED 16 (light emitting element) and the substrate 15. As shown in FIG. 5, the incident surface 17 intersects (orthogonally) the central axis C of the cylindrical base 42.
図６に示すように、湾曲面２２は、入射面１７と連続して設けられている。湾曲面２２は、入射面１７に沿う方向で且つ導光部２１から遠ざかる方向Ｌ１（口金４２の中心軸Ｃに近づく方向）に向けて凸となる曲面状に湾曲している。本実施形態では、入射面１７は、湾曲面２２がなす曲面の頂点２９の位置から外れた位置に設けられている。言い換えると、湾曲面２２は、曲面の頂点位置を含んで構成されている。湾曲面２２は、第１実施形態で示した式（１）を満たす曲線として形成される。湾曲面２２は、入射面１７から入った光を導光部２１側に全反射できるように湾曲している。 As shown in FIG. 6, the curved surface 22 is provided continuously with the incident surface 17. The curved surface 22 is curved in a curved shape that is convex toward the direction L1 (direction approaching the central axis C of the base 42) in the direction along the incident surface 17 and away from the light guide portion 21. In the present embodiment, the incident surface 17 is provided at a position deviated from the position of the vertex 29 of the curved surface formed by the curved surface 22. In other words, the curved surface 22 is configured to include the vertex position of the curved surface. The curved surface 22 is formed as a curve that satisfies the formula (1) shown in the first embodiment. The curved surface 22 is curved so that light entering from the incident surface 17 can be totally reflected to the light guide unit 21 side.
導入部１８の一部（湾曲面２２の一部および入射面１７の一部）は、光源１２と反射面３２との間に突出している。 A part of the introduction part 18 (a part of the curved surface 22 and a part of the incident surface 17) protrudes between the light source 12 and the reflecting surface 32.
図５に示すように、導光部２１は、口金４２が突出する方向Ｄ１とは反対の方向Ｄ２に球形に突出している。導光部２１は、導入部１８と一体に形成された半球形の第１部分２１Ａと、第１部分２１Ａと接着剤等で接合された半球形の第２部分２１Ｂと、を有する。ただし、導光部２１は一体成型してもよく、このような接合部は無くてもよい。導光部２１は、外周面である一つの面２７と、一つの面２７と対向した内周面である他の面２８と、を含んでいる。図６に示すように、導光体１３は、湾曲面２２と一つの面２７との境界に、第２の接合点３１を有する。 As shown in FIG. 5, the light guide portion 21 protrudes in a spherical shape in a direction D2 opposite to the direction D1 in which the base 42 protrudes. The light guide 21 includes a hemispherical first portion 21A formed integrally with the introduction portion 18, and a hemispherical second portion 21B joined to the first portion 21A with an adhesive or the like. However, the light guide part 21 may be integrally formed, and such a joint part may not be provided. The light guide unit 21 includes one surface 27 that is an outer peripheral surface and another surface 28 that is an inner peripheral surface facing the one surface 27. As shown in FIG. 6, the light guide 13 has a second junction 31 at the boundary between the curved surface 22 and one surface 27.
他の面２８は、例えば、光を拡散する拡散面で構成されている。拡散面には、例えばサンドブラスト等の表面加工によって微小な凹凸が形成されている。他の面２８は、拡散面として形成されるものに限定されるものではなく、表面に散乱体を付着させて形成してもよい。他の面２８は、例えば、入射面１７と滑らかに連続する。導光部２１の一つの面２７には、例えば、フッ素樹脂等によってコーティングを施してもよい。フッ素樹脂のコーティングによって、他の面２８に指紋が付着したり、他の面２８に傷が付いたりしてしまうことを防止できる。なお、一つの面２７側に拡散面または散乱体を設けてもよい。 The other surface 28 is constituted by, for example, a diffusion surface that diffuses light. On the diffusing surface, minute irregularities are formed by surface processing such as sandblasting. The other surface 28 is not limited to the one formed as a diffusion surface, and may be formed by attaching a scatterer to the surface. The other surface 28 is smoothly continuous with the incident surface 17, for example. One surface 27 of the light guide unit 21 may be coated with, for example, a fluororesin. By coating the fluororesin, it is possible to prevent fingerprints from attaching to the other surface 28 or scratching the other surface 28. A diffusion surface or a scatterer may be provided on one surface 27 side.
口金４２は、金属材料（アルミニウム合金等）によって形成されている。図６に示すように、口金４２は、反射面３２を含んでいる。この口金４２および伝熱部４１に対して、光源１２、導光体１３、および電源回路基板４３が取付けられている。電源回路基板４３は、伝熱部４１の内部に設けてもよい。反射面３２は、鏡面加工を施して形成される。また、反射面３２は、ＡＢＳ樹脂などの樹脂にアルミニウム蒸着を施した後、これに鏡面加工を行って形成してもよい。 The base 42 is made of a metal material (aluminum alloy or the like). As shown in FIG. 6, the base 42 includes a reflective surface 32. The light source 12, the light guide 13, and the power circuit board 43 are attached to the base 42 and the heat transfer section 41. The power circuit board 43 may be provided inside the heat transfer section 41. The reflecting surface 32 is formed by applying a mirror finish. Alternatively, the reflecting surface 32 may be formed by applying aluminum vapor deposition to a resin such as ABS resin and then performing mirror processing on the aluminum surface.
図６に示すように、反射面３２は、入射面１７に沿う方向で且つ導光部から遠ざかる方向Ｌ１（口金４２の中心軸Ｃに近づく方向）に向けて凸となる曲面状に湾曲している。反射面３２は、導光体１３の湾曲面２２よりも大きい曲率で形成されている。反射面３２は、第１実施形態で示した式（２）を満たす曲線として形成される。反射面３２は、湾曲面２２の近傍に設けられており、光源１２（ＬＥＤ１６）の入射面１７と対向した部分とは異なる部分に対向している。 As shown in FIG. 6, the reflecting surface 32 is curved in a curved shape that is convex toward the direction L1 (direction approaching the central axis C of the base 42) in the direction along the incident surface 17 and away from the light guide unit. Yes. The reflection surface 32 is formed with a larger curvature than the curved surface 22 of the light guide 13. The reflecting surface 32 is formed as a curve that satisfies the formula (2) shown in the first embodiment. The reflecting surface 32 is provided in the vicinity of the curved surface 22 and faces a portion different from the portion facing the incident surface 17 of the light source 12 (LED 16).
伝熱部４１は、例えば、アルミニウム合金によって球形に形成されている。伝熱部４１は、口金４２に物理的に固定されるとともに熱的に接続されていてもよい。伝熱部４１は、光源１２の基板１５に対して、例えば、高い熱伝導性と弾力性を有するシート４４を介して熱的に接続されている。このため、光源１２で発生した熱は、口金４２および伝熱部４１に対して伝達され、周囲の空気および導光体１３を介して外界に放出される。伝熱部４１は、上記シート４４を介さずに、直接的に基板１５に接触されていてもよい。 The heat transfer part 41 is formed in a spherical shape by an aluminum alloy, for example. The heat transfer unit 41 may be physically fixed to the base 42 and thermally connected. The heat transfer unit 41 is thermally connected to the substrate 15 of the light source 12 via, for example, a sheet 44 having high thermal conductivity and elasticity. For this reason, the heat generated by the light source 12 is transmitted to the base 42 and the heat transfer section 41 and is released to the outside through the surrounding air and the light guide 13. The heat transfer unit 41 may be in direct contact with the substrate 15 without the sheet 44 interposed therebetween.
伝熱部４１の外周面は、例えば、白色に塗装されているが、他の色（青、黄、緑、赤、ピンク、オレンジ、黒、その他の色）で塗装されてもよいし、塗装を省略して、アルミニウム合金自体の色を露出させてもよい。伝熱部４１の外周面の塗装に用いる塗料は、様々な塗料を用いることができ、温度によって色が変化する塗料であってもよいし、照明装置１１を消灯した際に暗闇中で光る塗料（蓄光性のある塗料）でもよい。 The outer peripheral surface of the heat transfer section 41 is painted white, for example, but may be painted in other colors (blue, yellow, green, red, pink, orange, black, other colors) or painted. May be omitted to expose the color of the aluminum alloy itself. Various paints can be used as the paint used for coating the outer peripheral surface of the heat transfer section 41. The paint may change in color depending on the temperature, or paint that glows in the dark when the lighting device 11 is turned off. (Luminous paint) may be used.
図５に示すように、伝熱部４１は、さらに、表面に塗装して形成した表示面４５（表示部）を有している。この表示面４５には、例えば、企業の商標やロゴ、商品名、型式番号、「熱い」等の注意書きや、商品の説明文等を表示することができる。なお、導光体１３は、透明であるため、伝熱部４１の外周面の塗装および表示面４５は、ユーザが外界から視認することができる。一方、照明装置１１を点灯させた状態では、導光体１３が発光するため、その内部にある伝熱部４１の外周面の塗装および表示面４５は、外界から視認することができなくなる。そのため、点灯時において表示面４５に光が遮られることはなく、均一な照明となる。 As shown in FIG. 5, the heat transfer part 41 further has a display surface 45 (display part) formed by painting on the surface. On the display surface 45, for example, a company trademark, a logo, a product name, a model number, a cautionary note such as “hot”, a description of the product, and the like can be displayed. In addition, since the light guide 13 is transparent, the coating of the outer peripheral surface of the heat transfer unit 41 and the display surface 45 can be visually recognized by the user from the outside. On the other hand, when the lighting device 11 is turned on, the light guide 13 emits light, so that the coating on the outer peripheral surface of the heat transfer section 41 and the display surface 45 cannot be viewed from the outside. Therefore, the light is not blocked by the display surface 45 during lighting, and the illumination is uniform.
続いて、図６、図７等を参照して、本実施形態の照明装置１１の作用について説明する。本実施形態において、ＬＥＤ１６から照射された光の一部は、入射面１７を介して直接に導入部１８内に入射される。このとき、入射面１７上の第１の点２５と湾曲面２２上の第２の点２６とを結ぶ線分と、第２の点２６における湾曲面２２の法線の成す角（入射角）θ１が、式（１）のように臨界角以上となる（図２参照）。このため、ＬＥＤ１６から発せられ入射面１７の第１の点２５を通る光は、湾曲面２２において全反射される。これによって、当該光が導光部２１に向けて導光される。 Subsequently, the operation of the illumination device 11 of the present embodiment will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, a part of the light emitted from the LED 16 is directly incident on the introduction unit 18 via the incident surface 17. At this time, an angle (incident angle) formed by a line segment connecting the first point 25 on the incident surface 17 and the second point 26 on the curved surface 22 and the normal line of the curved surface 22 at the second point 26. θ 1 is equal to or greater than the critical angle as shown in Equation (1) (see FIG. 2). For this reason, the light emitted from the LED 16 and passing through the first point 25 of the incident surface 17 is totally reflected at the curved surface 22. Accordingly, the light is guided toward the light guide unit 21.
同様に、ＬＥＤ１６から照射され、入射面１７の第１の点２５から第１の接合点２３の間を通る光の、湾曲面２２に対する入射角は、上記した第１の点２５を通って湾曲面２２に照射される光の入射角よりも大きくなる。このため、入射面１７の第１の点２５から第１の接合点２３の間を通る光は、湾曲面２２における入射角が臨界角以上となり、湾曲面２２において全反射される。以上から、第１の点２５から第１の接合点２３の間を通る光についても、導光部２１に向けて導光される。 Similarly, the incident angle with respect to the curved surface 22 of the light irradiated from the LED 16 and passing between the first point 25 of the incident surface 17 and the first junction point 23 is curved through the first point 25 described above. It becomes larger than the incident angle of the light irradiated to the surface 22. For this reason, the light passing between the first point 25 and the first junction point 23 on the incident surface 17 has an incident angle on the curved surface 22 that is equal to or greater than the critical angle, and is totally reflected on the curved surface 22. From the above, the light passing between the first point 25 and the first junction point 23 is also guided toward the light guide unit 21.
入射面１７から外れる方向にＬＥＤ１６から発せられた光は、反射面３２に照射される。反射面３２では、反射面３２に照射された光の約９０％を湾曲面２２側に反射させることができる（反射面３２に照射された光の約１０％は反射面３２に吸収される）。反射面３２で反射された光は、湾曲面２２から入射されて導入部１８内を通過する。導入部１８内を通る光は、導光体１３に向けて導光される。 The light emitted from the LED 16 in a direction away from the incident surface 17 is applied to the reflecting surface 32. The reflecting surface 32 can reflect about 90% of the light irradiated on the reflecting surface 32 toward the curved surface 22 (about 10% of the light irradiated on the reflecting surface 32 is absorbed by the reflecting surface 32). . The light reflected by the reflecting surface 32 is incident from the curved surface 22 and passes through the introducing portion 18. The light passing through the introduction part 18 is guided toward the light guide 13.
導光部２１に導光された光は、拡散面である他の面２８で拡散され、一つの面２７を介して外部に照射される。このように本実施形態では、光源１２から入射面１７を介して導入部１８に直接に照射される光と、反射面３２を介して間接的に導入部１８に照射される光の両方を導光部２１に向けて導光するため、器具効率を８２％程度にまで高めることができる。また、図８に示すように、１／２配光角が約３６０度となる。図８では、ＬＥＤ１６から口金４２に向かう方向が１８０度の位置に対応する。 The light guided to the light guide unit 21 is diffused on the other surface 28 which is a diffusion surface, and is irradiated to the outside through one surface 27. As described above, in the present embodiment, both the light directly applied to the introduction unit 18 from the light source 12 through the incident surface 17 and the light applied to the introduction unit 18 indirectly through the reflection surface 32 are guided. Since the light is guided toward the optical part 21, the instrument efficiency can be increased to about 82%. Further, as shown in FIG. 8, the 1/2 light distribution angle is about 360 degrees. In FIG. 8, the direction from the LED 16 toward the base 42 corresponds to a position of 180 degrees.
一方、ＬＥＤ１６で生じた熱は、口金４２および伝熱部４１に伝達される。これによって、ＬＥＤ１６において耐熱温度を超えて発熱してしまうことが防止される。 On the other hand, the heat generated by the LED 16 is transmitted to the base 42 and the heat transfer part 41. This prevents the LED 16 from generating heat beyond the heat resistance temperature.
本実施形態によれば、照明装置１１は、口金４２と、口金４２が突出する方向とは反対の方向に突出した導光部２１と、入射面１７と当該入射面１７と接続され入射面１７から入った光を導光部２１側に全反射可能に湾曲した湾曲面２２とを有する導入部１８と、を有した導光体１３と、口金４２の突出する方向Ｄ１に光を照射して入射面１７から導光体１３内に光を入射する光源１２と、を備える。 According to this embodiment, the illuminating device 11 is connected to the base 42, the light guide portion 21 protruding in the direction opposite to the direction in which the base 42 protrudes, the incident surface 17, and the incident surface 17. The light guide 13 having the curved surface 22 that is curved so that the light entering from the light guide portion 21 can be totally reflected on the light guide portion 21 side, and the direction D1 in which the base 42 protrudes is irradiated with the light. And a light source 12 that enters light into the light guide 13 from the incident surface 17.
この構成によれば、光源１２は口金の突出する方向Ｄ１に光を照射するため、通常の照明装置１１では出しにくい光成分（口金４２の突出する方向Ｄ１への光成分）を作り出すことができる。一方、導光体１３に入射した光は、導光体１３および全反射可能な湾曲面２２によって口金４２が突出する方向Ｄ１とは反対の方向Ｄ２に導光される。これによって、照明装置１１を中心とする３６０度の方向に光を射出することが可能となり、広配光を実現することができる。 According to this configuration, since the light source 12 irradiates light in the direction D1 in which the base protrudes, it is possible to create a light component (light component in the direction D1 in which the base 42 protrudes) that is difficult to be emitted by the normal illumination device 11. . On the other hand, the light incident on the light guide 13 is guided in a direction D2 opposite to the direction D1 in which the base 42 protrudes by the light guide 13 and the curved surface 22 capable of total reflection. This makes it possible to emit light in a 360-degree direction centered on the illumination device 11 and to realize wide light distribution.
照明装置１１は、湾曲面２２の近傍に設けられ、入射面１７から外れて光源１２から照射された光を湾曲面２２に向けて反射する反射面３２を備える。この構成によれば、反射面３２で反射され、湾曲面２２に入射される光成分を生成することができる。これによって、導光体１３内に導光される光線の方向を多様化することができ、広配光を実現することができる。
導入部１８の一部は、光源１２と反射面３２との間に突出する。この構成によれば、光源１２から発せられた一部の光を、入射面１７上において導入部１８の光源１２と対向する側から導光部２１に入射させることができる。また同時に、それ以外の、光源１２から発せられた光を反射面３２によって反射させ、さらに湾曲面２２から導光体１３に入射させることができる。これらによって、高効率の照明装置１１を実現できるとともに、導光体１３内を通る光線の方向を多様化して、広配光を実現することができる。
The illuminating device 11 includes a reflecting surface 32 that is provided in the vicinity of the curved surface 22 and reflects the light emitted from the light source 12 away from the incident surface 17 toward the curved surface 22. According to this configuration, it is possible to generate a light component that is reflected by the reflecting surface 32 and incident on the curved surface 22. Thereby, the direction of the light beam guided into the light guide 13 can be diversified, and wide light distribution can be realized.
A part of the introduction part 18 protrudes between the light source 12 and the reflection surface 32. According to this configuration, a part of the light emitted from the light source 12 can be incident on the light guide unit 21 from the side of the introduction unit 18 facing the light source 12 on the incident surface 17. At the same time, other light emitted from the light source 12 can be reflected by the reflecting surface 32 and further incident on the light guide 13 from the curved surface 22. By these, the highly efficient illumination device 11 can be realized, and the direction of the light beam passing through the light guide 13 can be diversified to realize a wide light distribution.
さらに、導光体１３の湾曲面２２は、以下のような条件を満たす曲線として形成されることが好ましい。すなわち、湾曲面２２は、入射面１７上の第１の点２５と、湾曲面２２上の第２の点２６とを結ぶ線分と、第２の点２６における湾曲面２２の法線の成す角θ１が、導光体１３の屈折率をｎとすると、
θ１＝sin-1(1/n) …式（３）
を満たすように形成される（条件１）。
Furthermore, the curved surface 22 of the light guide 13 is preferably formed as a curve that satisfies the following conditions. That is, the curved surface 22 forms a line segment connecting the first point 25 on the incident surface 17 and the second point 26 on the curved surface 22, and the normal line of the curved surface 22 at the second point 26. When the angle θ 1 is n and the refractive index of the light guide 13 is n,
θ 1 = sin −1 (1 / n) (3)
(Condition 1).
この条件１によれば、全反射条件を満たしながらθ１を最も小さくでき、湾曲面２２および導入部１８を最もコンパクト（薄型）に形成することができる。これによって、照明装置１１を小型（薄型）に構成することができる。 According to this condition 1, while satisfying the total reflection condition can minimize the theta 1, can be formed most compact (thin) the curved surface 22 and the inlet section 18. Thereby, the illuminating device 11 can be comprised small (thin).
さらに、反射面３２は、以下のような条件を満たす曲線として形成されることが好ましい。すなわち、反射面３２は、光源１２のＬＥＤ１６上の第３の点３３と反射面３２上の第４の点３４とを結ぶ線分と、第４の点３４における反射面３２の法線の成す角θ２が、θ２＝０になるように形成されることが好ましい。これによって、反射面３２をできるだけコンパクトにして照明装置を小型（薄型）に構成することができる。 Furthermore, the reflecting surface 32 is preferably formed as a curve that satisfies the following conditions. That is, the reflecting surface 32 is formed by a line segment connecting the third point 33 on the LED 16 of the light source 12 and the fourth point 34 on the reflecting surface 32 and a normal line of the reflecting surface 32 at the fourth point 34. The angle θ 2 is preferably formed so that θ 2 = 0. Thereby, the reflecting surface 32 can be made as compact as possible, and the lighting device can be made small (thin).
以下に、上記実施形態に記載された他の発明を付記する。
[１]
前記導光体の内部に収納されるとともに、表面に情報を記載した表示面を有する伝熱部を備える照明装置。
Hereinafter, other inventions described in the above embodiment will be added.
[1]
An illuminating device including a heat transfer unit that is housed inside the light guide and has a display surface on which information is written.
この構成によれば、伝熱部４１に情報を表示することができる。このため、照明装置１１を点灯させない状態でユーザに各種の情報（企業情報、商品情報、注意書き等）を伝達することができる。また、照明装置１１を点灯させた状態では、導光体１３が発光して内部にある伝熱部４１および表示面４５が見えなくなるため、照明の品質に影響を及ぼすこともない。
[２]
前記導光体の内部に収納されるとともに、表面に所定の塗料（温度によって色が変化する塗料、蓄光性のある塗料）が塗布された伝熱部を備える照明装置。
According to this configuration, information can be displayed on the heat transfer section 41. For this reason, various information (company information, product information, notes, etc.) can be transmitted to the user without lighting the lighting device 11. In the state where the lighting device 11 is turned on, the light guide 13 emits light and the heat transfer section 41 and the display surface 45 inside the light guide 13 become invisible, so the lighting quality is not affected.
[2]
An illuminating device including a heat transfer unit that is housed inside the light guide and has a predetermined coating material (a coating material that changes color depending on temperature, or a phosphorescent coating material) applied to a surface thereof.
この構成によれば、照明装置１１を消灯した際にも伝熱部４１の部分を光らせたり、伝熱部４１の温度によってユーザに表示する情報を変化させたりすることができる。 According to this configuration, even when the lighting device 11 is turned off, the portion of the heat transfer unit 41 can be illuminated, or information to be displayed to the user can be changed depending on the temperature of the heat transfer unit 41.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］
光を導光する導光体であって、
導光部と、
入射面と、前記入射面と接続する湾曲面と、を有するとともに前記導光部に接続されて前記導光部に光を導く導入部と、
を備え、
前記入射面上の第１の点と前記湾曲面上の第２の点とを結ぶ線分と、前記第２の点における前記湾曲面の法線と、のなす角θ１は、
前記導光体の屈折率をｎとすると、
θ１≧sin-1(1/n)
である導光体。
［２］
前記湾曲面は、前記入射面に沿う方向で且つ前記導光部から遠ざかる方向に向けて凸になるように湾曲する［１］に記載の導光体。
［３］
前記湾曲面は、前記導光部の一つの面と滑らかに接続される［２］に記載の導光体。
［４］
θ１=sin-1(1/n)
である［３］に記載の導光体。
［５］
［４］に記載の導光体と、
前記入射面に対向する位置に設けられ、前記入射面に沿って延びる発光面を有する光源と、
を備え、
前記第１の点は、前記光源の前記導光部側の端部と対向する［４］に記載の照明装置。
［６］
前記入射面に光を照射する光源と、
前記入射面から外れて前記光源から照射された光を前記湾曲面に向けて反射する反射面と、
を備え、
前記入射面上の第３の点と前記反射面上の第４の点とを結ぶ線分と、前記第４の点における前記湾曲面の法線と、のなす角θ２は、
θ２＜sin-1(1/n)
である［５］に記載の照明装置。
［７］
前記反射面は、前記入射面に沿う方向で且つ前記導光部から遠ざかる方向に向けて凸になるように湾曲する［６］に記載の照明装置。
［８］
前記第３の点は、前記入射面と前記湾曲面との境界にある第１の接合点と一致する［７］に記載の照明装置。
［９］
θ２＝０である［８］に記載の照明装置。
［１０］
前記湾曲面と前記一つの面との間に位置する第２の接合点を有し、
前記第２の接合点における前記湾曲面および前記一つの面の法線の方向は、前記入射面の法線の方向と一致する［９］に記載の照明装置。
［１１］
前記湾曲面と前記反射面とは、特異点で接合される［１０］に記載の照明装置。
［１２］
前記導光部は、球形をなしている［１１］に記載の照明装置。
［１３］
口金を備え、
前記光源は、前記口金の突出する方向に光を照射する［１２］に記載の照明装置。
［１４］
前記導光体の内部に収納されるとともに前記光源からの熱が伝えられる伝熱部を備える［１３］に記載の照明装置。
［１５］
導光部と、入射面と当該入射面と接続され前記入射面から入った光を前記導光部側に全反射可能に湾曲した湾曲面とを有する導入部と、を有した導光体と、
前記入射面に沿った方向において一部が前記導光体と重なるように位置されるとともに、前記入射面を介して前記導光体内に光を照射する光源と、
を備える照明装置。
［１６］
前記光源の前記一部とは異なる部分に対向するとともに、前記光源からの光を前記湾曲面に向けて反射する反射面を備える［１５］に記載の照明装置。
［１７］
前記反射面の曲率は、前記湾曲面の曲率よりも大きい［１６］に記載の照明装置。
［１８］
口金と、
口金が突出する方向とは反対の方向に突出した導光部と、入射面と当該入射面と接続され前記入射面から入った光を前記導光部側に全反射可能に湾曲した湾曲面とを有する導入部と、を有した導光体と、
前記口金の突出する方向に光を照射して前記入射面から導光体内に光を入射する光源と、
を備える照明装置。
［１９］
前記湾曲面の近傍に設けられ、前記入射面から外れて前記光源から照射された光を前記湾曲面に向けて反射する反射面を備える［１８］に記載の照明装置。
［２０］
前記導入部の一部は、前記光源と前記反射面との間に突出する［１９］に記載の導光体。
Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
Hereinafter, the invention described in the scope of claims of the present application will be appended.
[1]
A light guide for guiding light,
A light guide;
An entrance surface, a curved surface connected to the entrance surface, and an introduction portion that is connected to the light guide portion and guides light to the light guide portion;
With
An angle θ 1 formed by a line segment connecting the first point on the incident surface and the second point on the curved surface and the normal line of the curved surface at the second point is:
When the refractive index of the light guide is n,
θ 1 ≧ sin -1 (1 / n)
Is a light guide.
[2]
The light guide according to [1], wherein the curved surface is curved so as to protrude toward a direction along the incident surface and away from the light guide unit.
[3]
The light guide according to [2], wherein the curved surface is smoothly connected to one surface of the light guide unit.
[4]
θ 1 = sin -1 (1 / n)
The light guide according to [3].
[5]
The light guide according to [4],
A light source provided at a position facing the incident surface and having a light emitting surface extending along the incident surface;
With
The lighting device according to [4], wherein the first point faces an end portion of the light source on the light guide unit side.
[6]
A light source for irradiating the incident surface with light;
A reflective surface that reflects the light emitted from the light source away from the incident surface toward the curved surface;
With
An angle θ 2 formed by a line segment connecting the third point on the incident surface and the fourth point on the reflecting surface and the normal line of the curved surface at the fourth point is:
θ 2 <sin -1 (1 / n)
The illumination device according to [5].
[7]
The illumination device according to [6], wherein the reflection surface is curved so as to be convex in a direction along the incident surface and in a direction away from the light guide unit.
[8]
The lighting device according to [7], wherein the third point coincides with a first junction point at a boundary between the incident surface and the curved surface.
[9]
The lighting device according to [8], wherein θ 2 = 0.
[10]
A second junction point located between the curved surface and the one surface;
The illuminating device according to [9], wherein a direction of a normal line of the curved surface and the one surface at the second joining point coincides with a direction of a normal line of the incident surface.
[11]
The lighting device according to [10], wherein the curved surface and the reflecting surface are joined at a singular point.
[12]
The lighting device according to [11], wherein the light guide section has a spherical shape.
[13]
With a base,
The lighting device according to [12], wherein the light source irradiates light in a direction in which the base protrudes.
[14]
[13] The illumination device according to [13], further including a heat transfer unit that is housed in the light guide and that transmits heat from the light source.
[15]
A light guide having a light guide, and an introduction surface having an entrance surface and a curved surface that is connected to the entrance surface and curved so as to be able to totally reflect light entering the entrance surface toward the light guide portion; ,
A light source that is positioned so as to partially overlap the light guide in a direction along the incident surface, and that irradiates light into the light guide through the incident surface;
A lighting device comprising:
[16]
[15] The illumination device according to [15], further including a reflection surface that faces a portion different from the portion of the light source and reflects light from the light source toward the curved surface.
[17]
The curvature of the said reflective surface is a illuminating device as described in [16] larger than the curvature of the said curved surface.
[18]
With a base,
A light guide that protrudes in a direction opposite to the direction in which the base protrudes, a curved surface that is connected to the incident surface and the incident surface, and is curved so that light entering from the incident surface can be totally reflected toward the light guide portion. A light guide having an introduction part having
A light source that irradiates light in the protruding direction of the base and makes light enter the light guide from the incident surface;
A lighting device comprising:
[19]
[18] The illumination device according to [18], further including a reflective surface that is provided in the vicinity of the curved surface and reflects light emitted from the light source outside the incident surface toward the curved surface.
[20]
A part of said introducing | transducing part is a light guide as described in [19] which protrudes between the said light source and the said reflective surface.
１１…照明装置、１２…光源、１３…導光体、１６…ＬＥＤ、１７…入射面、１８…導入部、２１…導光部、２２…湾曲面、２３…第１の接合点、２５…第１の点、２６…第２の点、２７…一つの面、３１…第２の接合点、３２…反射面、３３…第３の点、３４…第４の点、３５…特異点、４２…口金。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Illuminating device, 12 ... Light source, 13 ... Light guide, 16 ... LED, 17 ... Incident surface, 18 ... Introduction part, 21 ... Light guide part, 22 ... Curved surface, 23 ... 1st junction, 25 ... 1st point, 26 ... 2nd point, 27 ... 1 surface, 31 ... 2nd junction, 32 ... reflective surface, 33 ... 3rd point, 34 ... 4th point, 35 ... singular point, 42 ... The base.
Claims (17)
前記入射面に光を照射する光源と、
前記入射面から外れて前記光源から照射された光を前記湾曲面に向けて反射する反射面と、
を備え、
前記湾曲面と前記反射面とは、特異点で接する照明装置。 A light guide including a light guide, the line segment connecting a first point on an incident surface of the light guide and a second point on a curved surface connected to the incident surface; The angle θ 1 formed by the normal of the curved surface at point 2 is θ 1 ≧ sin −1 (1 / n), where n is the refractive index of the light guide,
A light source for irradiating the incident surface with light;
A reflective surface that reflects the light emitted from the light source away from the incident surface toward the curved surface;
With
The curved surface and the reflective surface are lighting devices that are in contact with each other at a singular point.
前記光源は、前記口金の突出する方向に光を照射する請求項１に記載の照明装置。 With a base,
The lighting device according to claim 1, wherein the light source irradiates light in a direction in which the base protrudes.
反射可能に湾曲した湾曲面と、を有した導光体と、
一部が前記導光体と対向し、前記入射面を介して前記導光体内に光を照射する光源と、
前記光源の前記一部とは異なる部分に対向するとともに、前記光源からの光を、前記湾曲面に向けて反射する反射面と、
を備える照明装置。 A light guide having a light guide, and a curved surface that is connected to the incident surface and the incident surface and is curved so as to be able to totally reflect light entering from the incident surface toward the light guide;
A light source partially facing the light guide and irradiating light into the light guide through the incident surface;
A reflective surface that faces a portion different from the part of the light source and reflects light from the light source toward the curved surface;
A lighting device comprising:
前記光源は、前記口金の突出する方向に光を照射する請求項６に記載の照明装置。 With a base,
The lighting device according to claim 6, wherein the light source emits light in a direction in which the base protrudes.
口金が突出する方向とは反対の方向に突出した導光部を有した導光体と、
前記口金の突出する方向に光を照射して、前記導光体の入射面から前記導光体内に光を入射する光源と、
前記入射面と接続され前記入射面から入った光を前記導光部側に全反射可能に湾曲した湾曲面の近傍に設けられ、前記入射面から外れて前記光源から照射された光を前記湾曲面に向けて反射する反射面と、
を備える照明装置。 With a base,
A light guide having a light guide portion protruding in a direction opposite to the direction in which the base protrudes;
A light source that irradiates light in a direction in which the base protrudes, and enters the light from the incident surface of the light guide into the light guide;
Light that is connected to the incident surface and is incident on the incident surface is provided in the vicinity of a curved surface that is curved so that it can be totally reflected on the light guide unit side. A reflective surface that reflects toward the surface;
A lighting device comprising:
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