CN109563979A - 光束控制部件、发光装置及照明装置 - Google Patents

光束控制部件、发光装置及照明装置 Download PDF

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Abstract

照明装置(300)具有被照射面(310)和在该被照射面(310)的正上方倾斜地配置的发光装置(200)。发光装置(200)具有发光元件(210)和光束控制部件(100)。光束控制部件(100)将发光元件(210)的出射光配光为比发光元件(210)的光轴(OA)更朝向上方的光和更朝向下方的光。朝向上方的光的光轴与光轴(OA)所成的角度θ1的绝对值比朝向下方的光的光轴与光轴(OA)所成的角度θ2的绝对值小。

Description

光束控制部件、发光装置及照明装置
技术领域
本发明涉及光束控制部件、具有该光束控制部件的发光装置、以及具有该发光装置的照明装置。
背景技术
近年来，从节能的观点考虑，作为照明用的光源，使用发光二极管(以下称作“LED”)来代替荧光灯或卤素灯等。另外，近年来，大力研究利用人造光进行的植物、蘑菇的栽培，使用LED作为该人造光的光源。此外，LED比以往的光源更高价，因此，要求以较少的LED均匀地照射较宽的区域。
在用于利用LED均匀地照射较宽的区域的技术中，已知有图12及图13A～图13E所示那样的光束控制部件，该光束控制部件具有两个入射区域，在各个入射区域中形成有由作为入射面的内侧倾斜面和作为全反射面的外侧倾斜面构成的多个突条。该光束控制部件能够将相对于被照射面倾斜地配置的LED的出射光更均匀地向更远方射出(例如，参照专利文献1)。
另外，在使用LED的植物栽培用的照明装置中，如图15A及图15B所示，已知有一种具有多个发光装置的照明装置，该多个发光装置在距被照射面规定高度处，在比被照射面更靠外侧的位置相对地排成列状，且相对于被照射面倾斜地配置(例如，参照专利文献2)。此外，在图15A、图15B中，附图标记10表示栽培棚，20表示栽培用容器，25表示栽培用容器的开口部，30表示被照射面，40表示基板，50表示发光装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-018733号公报
专利文献2：日本特开2015-130838号公报
发明内容
发明要解决的问题
在上述照明装置中，例如可以使用具有专利文献1中记载的光束控制部件和发光元件的发光装置，作为发光装置50。在上述照明装置中，为了对被照射面中的较接近发光装置的部分也均匀地进行照射，有时如图15A、图15B所示，将发光装置配置于平面方向上的被照射面的外侧。因此，对于上述照明装置，从照明装置或使用该照明装置的植物栽培中的空间的有效利用的观点来看，存在研究的余地。
本发明的第一课题在于，提供在倾斜地照射被照射面时，能够用光均匀地照射被照射面上的光源附近处至远方的光束控制部件及发光装置。
另外，本发明的第二课题在于，提供对被照射面上的光源附近处至远方均匀地照射的照明装置。
解决问题的方案
作为用于解决上述第一课题的第一方案，本发明提供一种光束控制部件，其用于对从发光元件射出的光的配光进行控制，其具有：入射区域，用于在与上述发光元件相对地配置时使来自上述发光元件的出射光入射；以及出射区域，相对于上述入射区域配置于与上述发光元件相反的一侧，使入射至上述入射区域的光射出，上述入射区域包括：第一控制部，至少配置于包含作为上述光束控制部件的光学基准的基准轴的上述光束控制部件的剖面中的、由上述基准轴划分的两个区域中的一方侧，用于以使入射至上述入射区域的光以比上述基准轴更倾向一方侧的方向从上述出射区域射出的方式，控制来自上述发光元件的出射光，该基准轴与上述发光元件的光轴重合；以及第二控制部，至少配置于上述剖面中的上述两个区域中的另一方侧，用于以使入射至上述入射区域的光以比上述基准轴更倾向另一方侧的方向从上述出射区域射出的方式，控制来自上述发光元件的出射光，上述第二控制部具有折射入射面，该折射入射面使来自上述发光元件的出射光以相对于上述基准轴的角度变小的方式，向上述光束控制部件内折射并入射，表示上述剖面中的来自上述出射区域的出射光的每个射出方向的光度的配光曲线中包含：经过了上述第一控制部的光的、从上述出射区域射出的出射光所形成的第一峰值；和经过了上述第二控制部的光的、从上述出射区域射出的出射光所形成的第二峰值，上述第一峰值相对于上述基准轴的角度θ1的绝对值比上述第二峰值相对于上述基准轴的角度θ2的绝对值小。
另外，作为用于解决上述第一课题的第二方案，本发明提供一种发光装置，其具有上述的光束控制部件、发光元件。
并且，作为用于解决上述第二课题的一方案，本发明提供一种照明装置，其具有：平面状的被照射面；以及上述的发光装置，在上述被照射面的正上方，以上述光轴相对于上述被照射面斜交叉的方向，以使上述第二控制部相对于上述第一控制部位于上述被照射面侧的方式配置。
发明效果
本发明的光束控制部件在倾斜地照射被照射面时能够用光均匀地照射被照射面上的光源附近处至远方。由此，具有该光束控制部件和发光元件的本发明的发光装置也能够在倾斜地照射被照射面时用光均匀地照射被照射面上的光源附近处至远方。并且，利用该发光装置倾斜地照射被照射面的本发明的照明装置能够均匀地照射被照射面上的光源附近处至远方的该被照射面。
附图说明
图1A是示意性地表示本发明的一实施方式的照明装置的结构的主视图，
图1B是示意性地表示上述照明装置的结构的俯视图。
图2是示意性地表示本发明的一实施方式的发光装置的结构的剖面图。
图3A是本发明的一实施方式的光束控制部件的俯视图，图3B是上述光束控制部件的仰视图，图3C是表示上述光束控制部件的、沿着图3B的C-C线的剖面的图，图3D是表示上述光束控制部件的、沿着图3B的D-D线的剖面的图，图3E是表示上述光束控制部件的、沿着图3B的E-E线的剖面的图。
图4A是放大表示沿着图3B中的C-C线的上述光束控制部件的剖面的图，图4B是放大表示沿着图3B中的D-D线的上述光束控制部件的剖面的图，图4C是放大表示沿着图3B中的E-E线的上述光束控制部件的剖面的图。
图5A是用于表示上述发光装置相对于被照射面的方向的图，图5B是表示上述发光装置的出射光的配光曲线的一例的曲线图。
图6A是表示上述发光装置的出射光的射出方向上的光度(配光特性)的一例的曲线图，图6B是表示图6A的图中的示出配光特性的曲线的倾斜度的曲线图。
图7A是表示距上述发光装置的距离Dz为50mm的被照射面的Y方向上的照度分布的图，图7B是表示该距离Dz为100mm的上述照度分布的图，图7C是表示该距离Dz为125mm的上述照度分布的图。
图8A是表示上述距离Dz为150mm的上述照度分布的图，图8B是表示该距离Dz为200mm的上述照度分布的图，图8C是表示该距离Dz为250mm的上述照度分布的图。
图9A是表示上述照明装置的Y方向上的上述发光装置间的距离Dy为250mm的情况下的、被照射面的Y方向上的照度分布的图，图9B是表示上述距离Dy为1000mm的情况下的、被照射面的Y方向上的照度分布的图。
图10A是表示上述照明装置的X方向上的上述发光装置间的距离Dx为21mm的情况下的、被照射面的X方向上的照度分布的图，图10B是表示上述距离Dx为60mm的情况下的、被照射面的X方向上的照度分布的图。
图11A是表示由以使上述发光装置的光轴与被照射面所成的角度θa为40°的方式设置的一对上述发光装置所形成的被照射面的XY方向上的照度分布的图，图11B是表示由以使上述角度θa为45°的方式设置的一对上述发光装置所形成的照射面的XY方向上的照度分布的图，图11C是表示由以使上述角度θa为35°的方式设置的一对上述发光装置所形成的被照射面的XY方向上的照度分布的图。
图12是示意性地表示以往的发光装置的一例的结构的剖面图。
图13A是以往的光束控制部件的一例的俯视图，图13B是上述光束控制部件的一例的仰视图，图13C是表示上述光束控制部件的一例的、沿着图13B的C-C线的剖面的图，图13D是表示上述光束控制部件的一例的、沿着图13B的D-D线的剖面的图，图13E是表示上述光束控制部件的一例的、沿着图13B的E-E线的剖面的图。
图14A表示示出以往的发光装置的出射光的配光曲线的一例的曲线图，图14B是表示由以使以往的发光装置的光轴与被照射面所成的角度θa为45°的方式设置的一对以往的发光装置所形成的被照射面的XY方向上的照度分布的图。
图15A是示意性地表示以往的照明装置的一例的结构的主视图，图15B是示意性地表示以往的照明装置的一例的结构的俯视图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。
图1系列是示意性地表示本实施方式中的照明装置的结构的图。图1A是照明装置300的主视图，图1B是照明装置300的俯视图。如图1所示，照明装置300具有多个发光装置200、和平面状的被照射面310。发光装置200包括光束控制部件100及未图示的发光元件。此外，在图1A和图1B中比例尺不同。
发光装置200都配置于距被照射面310规定的高度的位置，且沿着被照射面310的一对边中的每个边在被照射面310的正上方配置成一列。更详细地，发光装置200配置为，其下端位于被照射面310的上述边的上方，且从该边的上方向内侧倾斜。发光装置200与被照射面310的大小相比足够小，因此可以说发光装置200实质上配置于上述的边的上方。
在上述的列中例如配置有六个发光装置200。各列的发光装置200以等间隔配置。此外，将发光装置200排列的方向设为X方向，将发光装置200相对的方向设为Y方向，将发光装置200距被照射面310的高度方向设为Z方向。此外，可自由调整各发光装置200距被照射面310的高度。
各个发光装置200以后述的第二控制部相对于第一控制部位于被照射面310侧的方式配置。另外，各个发光装置200以使发光元件(图2中的附图标记210)的光轴OA相对于被照射面310斜交叉的方向配置。例如，发光装置200以使被照射面310与发光元件(图2中的附图标记210)的光轴OA以角度θa(例如40°)相交的方式，被基板220支撑。此外，对于被照射面310与光轴OA相交的角度θa，在超过0°且小于90°的范围内，可被适当地调整为使被照射面310的照度的均匀性较高的角度。
图2是示意性地表示发光装置200的结构的剖面图。如图2所示，发光装置200具有：在基板220上配置的发光元件210、在基板220及发光元件210上配置的光束控制部件100。发光元件210例如是白色发光二极管等发光二极管(LED)。光束控制部件100是对从发光元件210射出的光的配光进行控制的部件。光束控制部件100相对于发光元件210，以使发光元件210的光轴OA与光束控制部件100的中心轴CA一致的方式配置。中心轴CA是用于对光束控制部件100赋予所期望的光学功能或对该光学功能进行控制的、作为光束控制部件100的设计上的基准的轴(基准轴)。
图3系列及图4系列是示意性地表示光束控制部件100的结构的图。图3A是光束控制部件100的俯视图，图3B是光束控制部件100的仰视图。图3C是沿着图3B中的C-C线的光束控制部件100的剖面图，图3D是沿着图3B中的D-D线的光束控制部件100的剖面图，图3E是沿着图3B中的E-E线的光束控制部件100的剖面图。图4A是放大表示沿着图3B中的C-C线的光束控制部件100的剖面的图，图4B是放大表示沿着图3B中的D-D线的光束控制部件100的剖面的图，图4C是放大表示沿着图3B中的E-E线的光束控制部件100的剖面的图。
如图3系列及图4系列所示，光束控制部件100具有有底的圆筒体的形状(杯状)。光束控制部件100具有：入射区域110，用于在与发光元件210相对地配置时使来自发光元件210的出射光入射；以及出射区域150，相对于入射区域110配置在与发光元件210相反的一侧，将入射至入射区域110的光射出。相当于上述圆筒体的底板的、圆形的板状部的一个面(与圆筒的内部相对的面)是入射区域110，另一个面是出射区域150。入射区域110及出射区域150的平面形状都是圆形。
另外，光束控制部件100具有相当于上述圆筒体的周壁的筒部160。筒部160的形状是大致圆筒形状。筒部160从入射区域110侧支撑上述板状部，决定入射区域110及出射区域150相对于发光元件210的位置。
并且，光束控制部件100具有从筒部160的开口端向上述周壁的径向延伸的环板状的凸缘部170、和从凸缘部170突出的三个凸起172。凸起172是从凸缘部170的平面向与筒部160相反的一侧突出的圆柱体。凸起172分别配置于将凸缘部170沿周向四等分时的三个部位。
光束控制部件100具有中心轴CA。中心轴CA是光束控制部件100的几何学的中心轴。中心轴CA通过入射区域110的平面形状(圆形)的中心，另外中心轴CA也是筒部160的中心轴。
光束控制部件100通过一体成型来形成。对于光束控制部件100的材料，可以从使所希望的波长的光通过的具有透光性的材料中适当选择。作为光束控制部件100的材料，包括：聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、环氧树脂(EP)等透光性树脂、以及玻璃。
入射区域110包括第一控制部120及第二控制部130。第一控制部120是用于以使入射至入射区域110的光以倾向下述两个区域中的一方侧的方向从出射区域150射出的方式，对来自发光元件210的出射光进行控制(改变出射光的行进方向)的部分，上述两个区域是入射区域110中的、包含发光元件210的光轴OA的光束控制部件100的剖面中的由光轴OA划分的两个区域。出射光的控制是通过折射和全反射等进行的。第一控制部120包含配置于上述剖面中的由光轴OA划分的两个区域中的一方侧(图2中是光轴OA的上侧)的部分。更具体地，第一控制部120包括：第一倾斜面部121、部分环状菲涅耳透镜部122、内侧槽壁部123及部分环状突条部124。
第一倾斜面部121具有以光轴OA为中心的扇形(半圆)的平面形状。另外，第一倾斜面部121是随着在平面方向上远离上述中心，沿着光轴OA(中心轴CA)的方向上的距发光元件210的距离增加的部分。第一倾斜面部121由内侧倾斜面部121a和外侧倾斜面部121b构成。内侧倾斜面部121a是从上述中心扩展的、以较小的倾斜角倾斜的部分。外侧倾斜面部121b是与内侧倾斜面部121a的外侧相连、且以较大的倾斜角倾斜的部分。“以较小(大)的倾斜角倾斜”是指，随着在平面方向上远离上述中心，沿着光轴OA(中心轴CA)的方向上的距发光元件210的距离增加的比率小(大)。
部分环状菲涅耳透镜部122在第一倾斜面部121的圆弧的外侧沿着该圆弧配置。部分环状菲涅耳透镜部122由多个突条构成，各个突条具有圆弧状的棱线、以该棱线为界的上述中心侧的内侧周壁部122a、和与其相反的一侧的外侧周壁部122b。上述多个突条以其棱线位于同心圆上的方式配置。外侧周壁部122b构成为全反射面。这样，部分环状菲涅耳透镜部122构成反射型的菲涅耳透镜部。
内侧槽壁部123配置于入射区域150的平面形状中的第一倾斜面部121以及部分环状菲涅耳透镜部122以外的、另一方的半圆部分中的最靠中心侧的位置。内侧槽壁部123是具有以光轴OA为中心的圆弧状的平面形状的V字槽中的两个相对的槽壁中的内侧、即更靠中心侧的槽壁的部分。内侧槽壁部123也就是从光轴OA扩展至上述V字槽的底的、平面形状为半圆的倾斜面。内侧槽壁部123的顶部在光轴OA方向上位于比第一倾斜面部121的顶部更远离发光元件210的位置。这样，内侧槽壁部123的中心位于比第一倾斜面部121的中心更加低(距发光元件210更加远)的位置。
部分环状突条部124配置于上述另一方的半圆部分中的最靠外侧的位置。部分环状突条部124具有圆弧上的棱线，具有更靠中心侧的内周壁部124a、和其相反侧的外周壁部124b。外周壁部124b也与部分环状菲涅耳透镜部122全反射面同样地，构成为全反射面。
第二控制部130是用于以使入射至入射区域110的光以倾向下述两个区域的另一方侧(图2中是光轴OA的下侧)的方向从出射区域150射出的方式，对来自发光元件210的出射光进行控制(改变出射光的行进方向)的部分，上述两个区域是入射区域110中的、上述剖面中的由光轴OA划分的区域。该出射光的控制也是通过折射和全反射等进行的。第二控制部130包含配置于上述剖面中的由光轴OA划分的两个区域中的另一侧(图2中是光轴OA的下侧)的部分。更具体地，第二控制部130包括外侧槽壁部131及第二倾斜面部132。
外侧槽壁部131是上述V字槽中的两个相对的槽壁中的外侧、即与上述中心侧相反的一侧的槽壁的部分。
第二倾斜面部132是配置为与外侧槽壁部131的外侧相连，且随着在平面方向远离上述中心而光轴OA方向上的距发光元件210的距离增加的部分。第二倾斜面部132的平面形状是，从以中心轴CA为中心的包含第二倾斜面部132的扇形中，将靠近该中心的、包含外侧槽壁部131的外周缘部的较小的扇形切除后的形状。
上述的部分环状突条部124在第二倾斜面部132的外侧的圆弧的外侧沿着该外侧的圆弧配置。例如，部分环状突条部124配置为与第二倾斜面部132的外侧相连。
此外，凸起172配置于凸缘部中的第一控制部120侧、第二控制部130侧、以及它们的边界部这三个部位。通过凸起172及与之嵌合的基板220的孔，将光束控制部件100在发光装置200中配置成使第二控制部130相对于第一控制部120位于被照射面310侧(图2中的下方)。
图5A是用于表示发光装置200相对于被照射面的方向的图，图5B是以相对强度来表示图5A所示的方向的发光装置200的出射光的配光曲线的一例的概念图。从发光元件210射出的光入射至入射区域110，其配向受到控制，并从出射区域150向规定的方向射出。在图5A及图5B中，单点划线表示发光元件210的光轴OA。另外，在图5A中，如上所述，θa表示光轴OA(中心轴CA)与被照射面所成的角度。根据被照射面的大小来调整θa，在是本实施方式的大小的情况下，θa例如为35°～45°。以下，将比图2的光轴OA更靠第一倾斜面部121侧的方向设为上方(正)，将第二倾斜面部132侧的方向设为下方(负)，来说明光束控制部件100对光的配向的控制。
经过了上述的第一控制部120、即第一倾斜面部121、部分环状菲涅耳透镜部122、内侧槽壁部123及部分环状突条部124的出射光都从发光装置200向Y方向上的远方射出。对于该朝向远方的出射光，在发光装置200的配光曲线中在光轴OA的上方形成第一峰值。另外，经过了上述的第二控制部130、即第二倾斜面部132及外侧槽壁部131的出射光都向发光装置200的正下方(Z方向)射出。对于该朝向下方的出射光，在发光装置200的配光曲线中在光轴OA的下方形成第二峰值。
如图5B所示，发光装置200中的θ1例如为+11°，θ2例如为-35°。θ1的绝对值比θ2的绝对值小，另外，θ1方向上的光度(第一峰值的强度)比θ2方向上的光度(第二峰值的强度)大。
此外，上述“第一峰值”是指，出射光成分的光度的增减交替的部分中的、光度为最大值的部分。在图6A及图6B中，由箭头P1所指处表示第一峰值。图6A是以角度为横轴并将标出各角度处的光度的点连起来描绘而成的、表示发光装置200的配光特性的曲线，在该曲线中，第一峰值处的切线的倾斜度为零。另外，上述“第二峰值”是指，位于第一峰值的负(-)侧且最接近第一峰值的位置的、表示配光特性(光度)的曲线的倾斜度从增加向减少转变的部分。在图6A及图6B中，由箭头P2所指处表示第二峰值。
这样，光束控制部件100控制发光元件210的出射光的大部分的光束的方向，使其朝向比发光元件210的光轴OA的光束到达的位置稍靠远方，并且控制一部分的光束的方向，使其朝向发光装置200的正下方的位置。朝向远方的光的方向性例如在图1A中由相对于光轴OA成+θ1的角度的箭头表示，朝向正下方的光的方向性由相对于光轴OA成-θ2的角度的箭头表示。此外，角度θ2的绝对值通常比角度θ3更小，该角度θ3是将被照射面310的端(被照射面310与支撑发光装置200的框架的交点)设为P、将发光元件210的发光面的中心设为O时的线段OP与光轴OA所成的角度。因此，在照明装置300中，在将光轴OA的上侧设为正，将下侧(被照射面310侧)设为负时，θ1>0°且θ2<0°，另外，|θ1|<|θ2|<|θ3|。
在此，在照明装置300中，将X方向上的发光装置200的排列个数设为5个，将X方向上的发光装置200间的间隔Dx(中心间距离)设为21mm，将Y方向上的相对的发光装置200间的距离Dy设为410mm。此外，该Dy与图1A中的D1相同。这时的图1A中的D2例如为450mm。发光装置200的位置的基准是发光元件210的发光面的中心。在图7系列及图8系列中示出：在上述的照明装置300中，改变Z方向上的从发光装置200到被照射面310的距离(高度)Dz时的、Y方向上的照度的分布的一例。
图7A是表示距发光装置200的距离Dz为50mm的被照射面310的Y方向上的照度分布的图。图7B是表示该距离Dz为100mm的上述照度分布的图，图7C是表示该距离Dz为125mm的上述照度分布的图。另外，图8A是表示该距离Dz为150mm的上述照度分布的图，图8B是表示该距离Dz为200mm的上述照度分布的图，图8C是表示该距离Dz为250mm的上述照度分布的图。
另外，在表1中示出改变上述的照明装置300中的从发光装置200到被照射面310的距离Dz时的、被照射面310的Y方向上的照度分布的均齐度。均齐度是将各照度分布中的上述照度的最小值除以该照度的平均值而得到的值，可以说越接近1则照度分布越均匀。根据图7A～图8C及下述表1可知，在上述距离Dz为125～250mm的情况下，上述照度分布具有上述均齐度为0.75以上的充分均匀的分布。
[表1]
接着，在表2中示出改变照明装置300的Y方向上的发光装置200间的距离Dy时的、被照射面310的Y方向上的照度分布的均齐度。另外，在图9A中示出在上述距离Dy为250mm的情况下的、被照射面310的Y方向上的照度分布，在图9B中示出上述距离Dy为1000mm的情况下的、被照射面310的Y方向上的照度分布。此外，上述的照明装置300中的Dx为21mm，Dz为250mm。
[表2]
在上述的照明装置300中，对于任意的上述Dy都能实现均齐度为0.75以上的充分均匀的照度分布。尤其是，在上述的照明装置300中，在上述Dy为Dz的2～8倍的范围内，能实现均齐度为0.80以上的进一步均匀的照度分布。
接着，在表3中示出改变照明装置300的X方向上的发光装置200间的距离Dx时的、被照射面310的X方向上的照度分布的均齐度。另外，在图10A中示出上述距离Dx为21mm的情况下的、被照射面310的X方向上的照度分布，在图10B中示出上述距离Dx为60mm的情况下的、被照射面310的X方向上的照度分布。此外，上述的照明装置中的Dy为410mm，Dz为250mm。另外，上述的照度分布是上述Dy的中央(Y方向上的距发光装置200的距离为205mm的位置)处的X方向的照度分布。
[表3]
在上述的照明装置300中，在上述Dx为70mm以下的范围内，能实现均齐度为0.75以上的充分均匀的照度分布。尤其是，在上述的照明装置300中，在上述Dx为60mm以下的范围内，能实现均齐度为0.80以上的进一步均匀的照度分布。
接着，在图11系列中表示在上述的照明装置300中改变在Y方向上相对的一对发光装置200的设置角度时的、该发光装置200所照射的被照射面310的XY方向上的照度分布。
图11A是表示由以使发光装置200的光轴OA与被照射面310所成的角度θa为40°的方式设置的一对发光装置200所形成的被照射面310的XY方向上的照度分布的图，图11B是表示由以使上述角度θa为45°的方式设置的一对发光装置200所形成的被照射面310的XY方向上的照度分布的图，图11C是表示由以使上述角度θa为35°的方式设置的一对发光装置200所形成的被照射面310的XY方向上的照度分布的图。此外，上述的照明装置300中的Dy为410mm，Dz为250mm。
如图11A～图11C中表明的那样，在上述θa为35°～45°的范围内，能实现充分均匀的照度分布，在上述θa为40°时能实现进一步均匀的照度分布。
接着，作为现有技术相对于发光装置200的对比，对专利文献1中记载的发光装置的一例的结构以及基于该发光装置的照度分布进行说明。图12是示意性地表示专利文献1中记载的发光装置的一例的结构的剖面图。另外，图13A是专利文献1中记载的光束控制部件的一例的俯视图，图13B是上述光束控制部件的一例的仰视图，图13C是表示上述光束控制部件的一例的、沿着图13B的C-C线的剖面的图，图13D是表示上述光束控制部件的一例的、沿着图13B的D-D线的剖面的图，图13E是表示上述光束控制部件的一例的、沿着图13B的E-E线的剖面的图。E-E线相对于C-C线或D-D线以45°的角度交叉。
如图12所示，发光装置600具有光束控制部件500来代替光束控制部件100，除此以外，具有与上述的发光装置200相同的结构。如图13A至图13E所示，光束控制部件500具有入射区域510来代替入射区域110，除此以外，具有与上述的光束控制部件100相同的结构。
入射区域510包括第一透镜区域520及第二透镜区域530。第一透镜区域520及第二透镜区域530的俯视形状分别是以光束控制部件500的中心轴CA为中心的扇形。第一透镜区域520的上述扇形的中心角例如为220°，第二透镜区域530的上述扇形的中心角例如为140°。
第一透镜区域520包括位于上述扇形中的中心侧的第一控制部521、和位于其外周侧的多个第一突起522。第一控制部521的形状为，将中心轴向第二透镜区域530侧倾斜10°的大致圆锥体保留该大致圆锥体的顶点并以第二透镜区域530的上述扇形沿垂直方向切除后的形状。第一控制部521的顶点位于第一控制部521内。
第一突起522形成与倾斜10°的反射型菲涅耳透镜部相同的凹凸。第一突起522的各自的平面形状为弧状。第一突起522的每一个具有比其棱线更靠内侧的第一倾斜面、和比其棱线更靠外侧的第二倾斜面。该第二倾斜面构成为全反射面。
第二透镜区域530包括位于上述扇形中的中心侧的第二控制部531、和位于其外周侧的多个第二突起532。第二控制部531具有的形状为，将圆锥从其顶点沿着其中心轴以第一透镜区域520中的上述扇形切除后的形状。上述圆锥的上述中心轴与中心轴CA一致。
第二突起532的各自的平面形状为以中心轴CA为曲率中心的圆弧状。第二突起532的每一个具有比其棱线更靠内侧的第三倾斜面、和比该棱线更靠外侧的第四倾斜面。该第四倾斜面构成为全反射面。
在发光装置600中，发光元件210的出射光入射至入射区域510，其配向受到控制，并从出射区域150向规定的方向射出。入射至第一控制部521及第二控制部531的光都从出射区域150向上方射出。入射至第一突起522的第一倾斜面的光在该第一突起522的第二倾斜面全反射后，从出射区域150向上方射出。入射至第二突起532的第三倾斜面的光在该第二突起532的第四倾斜面全反射后，从出射区域150向上方射出。这样，入射至光束控制部件500的入射区域510的光的配向都以从出射区域150向上方射出的方式受到控制。在光束控制部件500的出射光的配光曲线中，存在相当于上述第一峰值的峰值，但不存在相当于上述第二峰值的峰值。如图14A所示，连结光束控制部件500的上述配光曲线中的峰值和光轴OA的起点的直线、与光轴OA所成的角度θ3例如为21°。
图14B是表示以使发光装置600的光轴OA与被照射面310所成的角度θa为45°的方式设置的一对发光装置600所形成的被照射面310的XY方向上的照度分布的图。此外，一对发光装置600排列在比Y方向上的被照射面310的外缘(图14B虚线)分别靠内侧20mm的位置(即与上述的发光装置200相同的位置)。
与发光装置200同样地，发光装置600照射光直至远方，且还对被照射面310的Y方向上的端部照射光。但是，发光装置600所照射的、被照射面310上的照度明显比发光装置200的该照度低。另外，发光装置600所照射的被照射面310上的照度较高的部分在Y方向上的被照射面310的中央部中断，均齐度比发光装置200低。
与上述的发光装置600的光束控制部件500相比，本实施方式的发光装置200的光束控制部件100使发光元件210的光轴OA附近的比较强的出射光的一部分朝向远方和近处来配向，使发光元件210的出射光的剩余部分朝向远方来配向。因此，具有光束控制部件100的发光装置200能够以适度的平衡对远方和正下方这两者进行照射。由此，发光装置200即使配置于被照射面310的正上方，也能够充分且均等地照射被照射面310上的从Y方向的端至远方的范围。
此外，本实施方式中的光束控制部件100在具有上述的光学特性的范围内，也可以包含进一步的构成要素。
例如，光束控制部件100中的入射区域110中的壁面及筒部160的壁面都相对于光轴OA以比0°大的角度倾斜，这从防止由于咬边部的形成而难以从模具中取出产品的情况的观点来看，是优选的。
另外，部分环状菲涅耳透镜部122中的多个内侧周壁部122a的倾斜角可以相同，也可以不同。多个外侧周壁部122b的倾斜角也同样地可以相同，也可以不同。
另外，入射区域110中的相邻的面部(例如，内侧周壁部122a和外侧周壁部122b等)也可以通过曲面等其他的面相连。从更容易基于射出成型来生产光束控制部件100的观点来看，配置这样的其他的面是适宜的。
另外，入射区域110中的面部的母线(该面部中的沿着倾斜方向的线)可以是直线，也可以是曲线。
另外，第一倾斜面部121及第二倾斜面部132的平面形状也可以不是半圆。例如，与第一倾斜面部121相比，第二倾斜面部132也可以是中心角更小的扇形。此外，第一倾斜面部121及第二倾斜面部132的平面形状都是半圆，这从使模具的制造容易，并且使光束控制部件100的方向的确认容易的观点来看是适宜的。
另外，第一倾斜面部121及第二倾斜面部132的平面形状也可以都不是以中心轴CA为中心的扇形。例如，该平面形状可以是从中心轴CA逐渐扩展的多边形，也可以是越过中心轴CA而扩展的形状(中心轴CA也可以位于该平面形状内)。
另外，入射区域110也可以还包含第一控制部120和第二控制部130以外的其他控制部。
另外，上述控制部在实现所期望的功能的范围内，也可以不由倾斜面形成。例如，第一倾斜面部121也可以由菲涅耳透镜部构成。
另外，出射区域150可以是平滑面，也可以是经粗糙化的面。从实质上不将由入射区域110所控制的配光弄乱而减小被照射面310的照度不均的观点来看，使出射区域150粗糙化是适宜的。出射区域150的表面粗糙度可以由十点平均粗糙度RzJIS、算术平均粗糙度Ra以及最大高度粗糙度Rz(都是在日本工业标准JIS B0601：2013中规定的粗糙度参数)等来规定。例如，从照度不均的抑制和配光的精密控制的观点来看，优选出射区域150的十点平均粗糙度RzJIS为3μm以下，此外从得到出射光的适度的漫射效果的观点来看，优选为1μm以上。
根据以上说明可知，光束控制部件100包括：入射区域110，用于在与发光元件210相对地配置时使来自发光元件210的出射光入射；以及出射区域150，相对于入射区域110配置于与发光元件210相反的一侧，使入射至入射区域110的光射出，入射区域110包括：第一控制部120，至少配置于包含作为光束控制部件100的光学基准的中心轴CA的光束控制部件100的剖面中的、由中心轴CA划分的两个区域中的一方侧，用于以使入射至入射区域110的光以比中心轴CA更倾向一方侧的方向从出射区域150射出的方式，控制来自发光元件210的出射光，该中心轴CA与发光元件210的光轴OA重合；以及第二控制部130，至少配置于剖面中的两个区域中的另一方侧，用于以使入射至入射区域110的光以比中心轴CA更倾向另一方侧的方向从出射区域150射出的方式，控制来自发光元件210的出射光，第二控制部130具有折射入射面，该折射入射面使来自发光元件210的出射光以相对于中心轴CA的角度变小的方式，向光束控制部件100内折射并入射，表示剖面中的来自出射区域150的出射光的每个射出方向的光度的配光曲线中包括：经过了第一控制部120的光的、从出射区域150射出的出射光所形成的第一峰值；和经过了第二控制部130的光的、从出射区域150射出的出射光所形成的第二峰值，第一峰值相对于中心轴CA的角度θ1的绝对值比第二峰值相对于中心轴CA的角度θ2的绝对值小。由此，光束控制部件100在适用于照明装置300时能够对被照射面310从光源附近至远方均匀地进行照射。
另外，入射区域110的平面形状是以中心轴CA为中心的圆形，入射区域110包括：第一倾斜面部121，具有从中心轴CA侧向其外缘扩展的平面形状，且沿着中心轴CA的方向上的距发光元件210的距离随着靠近外缘而增加；反射型的部分环状菲涅耳透镜部122，在径向上配置于第一倾斜面部121的外缘的更外侧；第二倾斜面部132，配置于入射区域的平面形状中的第一倾斜面部121及部分环状菲涅耳透镜部122以外的部分，具有从中心轴CA侧向其外缘扩展的平面形状，且沿着中心轴CA的方向上的距发光元件210的距离随着靠近外缘而增加；以及部分环状突条部124，在径向上配置于第二倾斜面部132的外缘的更外侧，具有内周壁部和外周壁部，第一控制部120包括第一倾斜面部121、部分环状菲涅耳透镜部122、以及部分环状突条部124，第二控制部130包括第二倾斜面部132，这从入射区域110的形状的简化的观点来看是优选的。
另外，第一倾斜面部121包括：内侧倾斜面部121a，从中心轴CA扩展，距上述的发光元件210的距离的增长率较小；以及外侧倾斜面部121b，与内侧倾斜面部121a的外侧相连，距上述的发光元件210的距离的增长率较大，这从提高向远方照射的光的强度的观点来看是优选的。
另外，第一倾斜面部121的平面形状为半圆，这从入射区域110的形状及其设计的简化、和光束控制部件100相对于发光元件210的设置作业的效率提高的观点来看，是优选的。
另外，发光装置200具有光束控制部件100和发光元件210，因此在适用于照明装置300时能够对被照射面310从光源附近至远方均匀地进行照射。
另外，照明装置300具有：平面状的被照射面310；以及发光装置200，在被照射面310的正上方，以中心轴CA相对于被照射面310斜交叉的方向，以使第二控制部130相对于第一控制部120位于被照射面310侧的方式配置，因此能够提供能均匀地照射被照射面310上的光源附近处至远方的区域的照明装置300。
本申请主张基于在2016年8月5日提出的日本专利申请特愿2016-154891号的优先权。将该申请说明书及附图中记载的内容全部引用到本申请说明书中。
工业实用性
本发明的光束控制部件、发光装置及照明装置能够使从发光元件射出的光均匀且高效地照射平面形状的被照射面。本发明的发光装置及照明装置例如在植物栽培用的照明、工作灯(台式照明)、读书灯等、需要来自相对于被照射面倾斜的方向的均匀光的照射的用途中，是有用的。
附图标记说明
10 栽培棚
20 栽培用容器
25 开口部
30、310 被照射面
40、220 基板
50、200、600 发光装置
100、500 光束控制部件
110、510 入射区域
120、521 第一控制部
121 第一倾斜面部
121a 内侧倾斜面部
121b 外侧倾斜面部
122 部分环状菲涅耳透镜部
122a 内侧周壁部
122b 外侧周壁部
123 内侧槽壁部
124 部分环状突条部
124a 内周壁部
124b 外周壁部
130、531 第二控制部
131 外侧槽壁部
132 第二倾斜面部
150 出射区域
160 筒部
170 凸缘部
172 凸起
210 发光元件
300 照明装置
520 第一透镜区域
522 第一突起
530 第二透镜区域
532 第二突起
CA 中心轴
OA 光轴

Claims (6)

1.一种光束控制部件，其用于对从发光元件射出的光的配光进行控制，其中，具有：
入射区域，用于在与所述发光元件相对地配置时使来自所述发光元件的出射光入射；以及出射区域，相对于所述入射区域配置于与所述发光元件相反的一侧，使入射至所述入射区域的光射出，
所述入射区域包括：第一控制部，至少配置于包含作为所述光束控制部件的光学基准的基准轴的所述光束控制部件的剖面中的、由所述基准轴划分的两个区域中的一方侧，用于以使入射至所述入射区域的光以比所述基准轴更倾向一方侧的方向从所述出射区域射出的方式，控制来自所述发光元件的出射光，该基准轴与所述发光元件的光轴重合；以及第二控制部，至少配置于所述剖面中的所述两个区域中的另一方侧，用于以使入射至所述入射区域的光以比所述基准轴更倾向另一方侧的方向从所述出射区域射出的方式，控制来自所述发光元件的出射光，
所述第二控制部具有折射入射面，该折射入射面使来自所述发光元件的出射光以相对于所述基准轴的角度变小的方式，向所述光束控制部件内折射并入射，
表示所述剖面中的来自所述出射区域的出射光的每个射出方向的光度的配光曲线中包含：经过了所述第一控制部的光的、从所述出射区域射出的出射光所形成的第一峰值；和经过了所述第二控制部的光的、从所述出射区域射出的出射光所形成的第二峰值，
所述第一峰值相对于所述基准轴的角度θ1的绝对值比所述第二峰值相对于所述基准轴的角度θ2的绝对值小。
2.如权利要求1所述的光束控制部件，其中，
所述入射区域的平面形状是以所述基准轴为中心的圆形，
所述入射区域包括：
第一倾斜面部，具有从所述中心侧向其外缘扩展的平面形状，且沿着所述基准轴的方向上的距所述发光元件的距离随着靠近所述外缘而增加；
反射型的部分环状菲涅耳透镜部，在径向上配置于所述第一倾斜面部的所述外缘的更外侧；
第二倾斜面部，配置于所述入射区域的平面形状中的所述第一倾斜面部及所述部分环状菲涅耳透镜部以外的部分，具有从所述中心侧向其外缘扩展的平面形状，且沿着所述基准轴的方向上的距所述发光元件的距离随着靠近所述外缘而增加；以及
部分环状突条部，在径向上配置于所述第二倾斜面部的所述外缘的更外侧，具有内周壁部和外周壁部，
所述第一控制部包括所述第一倾斜面部、所述部分环状菲涅耳透镜部、以及所述部分环状突条部，
所述第二控制部包括所述第二倾斜面部。
3.如权利要求2所述的光束控制部件，其中，
所述第一倾斜面部包括：内侧倾斜面部，从所述中心扩展，距所述发光元件的距离的增长率较小；以及外侧倾斜面部，与所述内侧倾斜面部的外侧相连，距所述发光元件的距离的增长率较大。
4.如权利要求2或3所述的光束控制部件，其中，
所述第一倾斜面部的平面形状为半圆。
5.一种发光装置，其中，
包括权利要求1～4中任意一项所述的光束控制部件、和发光元件。
6.一种照明装置，具有：
平面状的被照射面；以及
权利要求5所述的发光装置，在所述被照射面的正上方，以所述光轴相对于所述被照射面斜交叉的方向，以使所述第二控制部相对于所述第一控制部位于所述被照射面侧的方式配置。
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