CN209819452U - 透镜及照明器具 - Google Patents

Abstract

本实用新型目的在于提供能够抑制光取出效率的下降并增大光照射面上的光的扩展的透镜等。对入射的光的配光进行控制的透镜(100)，具有：第1突出部(110)，以环状形成在光入射侧的外周部；多个第2突出部(120)，控制从由第1突出部(110)构成的凹部(140)的内表面(141)入射的光的配光，以同心圆环状形成在光射出侧；以及第3突出部(130)，将多个第2突出部(120)包围，呈环状；第3突出部(130)具有阶梯状的内表面(131)而作为光射出面。

Description

透镜及照明器具

技术领域

本实用新型涉及透镜及具备它的照明器具。

背景技术

在下照灯及聚光灯等照明器具中，有时采用对从光源射出的光的配光进行控制的光学零件。作为这样的光学零件，例如采用在光源的前方配置的透镜。例如，在照明器具中，采用将从光源射出的光聚光的聚光透镜。

以往，作为这种透镜，已知在透镜的光入射侧(光源侧)的面以同心圆环状形成有具有菲涅尔透镜功能的多个突出部的透镜(例如专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012－204085号公报

实用新型内容

在使用了透镜的照明器具中，当向壁面或地面等光照射面照射了照明光时，有光不扩展到光照射面整体的情况。此外，关于在照明器具中使用的透镜，希望抑制光取出效率的下降。

本实用新型是为了解决这样的课题而做出的，目的在于提供能够抑制光取出效率的下降并使光照射面上的光的扩展较大的透镜及照明器具。

用来解决课题的手段

为了达成上述目的，本实用新型的透镜的一个技术方案是对入射的光的配光进行控制的透镜，具有：第1突出部，以环状形成在光入射侧的外周部；多个第2突出部，控制从由上述第1突出部构成的凹部的内表面入射的光的配光，以同心圆环状形成在光射出侧；以及第3突出部，将上述多个第2突出部包围，呈环状；上述第3突出部具有阶梯状的内表面作为光射出面。

也可以是，设上述凹部的侧面与底面的交点为第1点，设构成上述第3突出部的上述阶梯状的内表面的多个层中的位于最外侧的层的台阶面与侧面的交点为第2点，将上述第1点与上述第2点连结的直线不与上述多个层各自的台阶面相交。

也可以是，上述多个第2突出部构成菲涅尔透镜的轮带。

也可以是，关于上述多个第2突出部中的位于最外侧的第2突出部，设底部的宽度为W，设高度为H，满足H/W≤1.0。

也可以是，上述多个第2突出部具有中央突出部和以同心环状将上述中央突出部包围的多个环状突出部，上述中央突出部具有平坦面作为光射出面。

也可以是，上述多个第2突出部构成为，从该多个第2突出部射出的光的折射角相对于上述透镜的光轴具有正值。

也可以是，在上述第1突出部的前端部，设置有当从光入射侧将上述透镜进行平面观察时成为凹凸的凹凸构造。

也可以是，上述第1突出部的内表面是构成上述凹部的内表面的一部分的光入射面；上述第1突出部的外表面是将从上述光入射面入射到上述第1突出部的光进行全反射的光反射面；上述第1突出部的前端部是上述光入射面与上述光反射面的连接部；上述凹凸构造设置于上述连接部。

此外，本实用新型的照明器具的一个技术方案，具备上述的透镜、以及与上述透镜的上述凹部对置而配置的光源。

实用新型效果

能够抑制光取出效率的下降，并使光照射面上的光的扩展较大。

附图说明

图1是实施方式的照明器具的外观图。

图2是实施方式的照明器具的剖视图。

图3是将实施方式的透镜从光射出侧观察时的立体图。

图4是将实施方式的透镜从光入射侧观察时的立体图。

图5是实施方式的透镜的剖视图。

图6是将实施方式的透镜从光入射侧观察时的平面图。

图7是将实施方式的透镜从光入射侧观察时的放大剖视立体图。

图8是用来说明比较例的透镜的光学作用的图。

图9是表示采用了比较例的透镜的照明器具的照明光的X轴方向的照度分布的图。

图10A是采用了比较例的透镜的照明器具的照明光的X轴方向的照度分布中、1/10照度周边的放大图。

图10B是采用了比较例的透镜的照明器具的照明光的X轴方向的照度分布中、1/20照度周边的放大图。

图11是用来说明实施方式的透镜的光学作用的图。

图12是表示采用了实施方式的透镜的照明器具的照明光的X轴方向的照度分布的图。

图13A是采用了实施方式的透镜的照明器具的照明光的X轴方向的照度分布中、1/10照度周边的放大图。

图13B是采用了实施方式的透镜的照明器具的照明光的X轴方向的照度分布中、1/20照度周边的放大图。

附图标记说明

1 照明器具

100、100A 透镜

110 第1突出部

120、120A 第2突出部

121、121A 中央突出部

121a 平坦面

122、122A 环状突出部

130、130A 第3突出部

131 内表面

131a 台阶面

131b 侧面

140 凹部

150 凹凸构造

200 光源

具体实施方式

以下，参照附图对本实用新型的实施方式进行说明。此外，以下说明的实施方式都表示本实用新型的一具体例。因而，在以下的实施方式中表示的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置及连接形态、以及工序及工序的顺序等作为一例而并不意欲限定本实用新型。由此，关于以下的实施方式的构成要素中的、在表示本实用新型的最上位概念的独立权利要求中没有记载的构成要素，设为任意的构成要素进行说明。

另外，各图是示意图，并不一定严格地图示。因而，例如，在各图中比例尺等并不一定一致。此外，在各图中，对于实质上相同的结构赋予相同的附图标记，将重复的说明省略或简化。

(实施方式)

使用图1及图2，对实施方式的照明器具1的结构进行说明。图1是实施方式的照明器具1的外观图。图2是该照明器具1的剖视图。

本实施方式的照明器具1是向下方(地板或地面、墙壁等)照射照明光的下照灯，设置于建筑物的天花板等。例如，照明器具1被埋入而配置在天花板的开口部。

如图1及图2所示，照明器具1具备透镜100和光源200。在本实施方式中，照明器具1还具备器具主体300、筒状部件400、框体500和安装部件600。

本实施方式的照明器具1是通用下照灯，能够使照明光的照射方向变化。具体而言，配置有光源200的器具主体300(灯体部)以能够变更相对于天花板面的姿势的方式可转动地被框体500支承。并且，通过将器具主体300相对于天花板面的姿势进行变更，能够使照明器具1的光的照射方向变化。

以下，对照明器具1的各构成要素详细地进行说明。另外，在本实施方式中，将光源200的光射出侧设为前方侧。

[透镜]

透镜100是对入射的光的配光进行控制的透光性的光学部件。在本实施方式中，透镜100是将入射的光聚光的聚光透镜。

如图2所示，透镜100配置在光源200的前方。具体而言，透镜100与光源200隔开规定的间隔而配置在光源200的光射出侧。因而，透镜100控制从光源200射出并向透镜100入射的光的配光。透镜100的光轴优选与光源200的光轴大致一致。

透镜100以规定的形状形成，以具有规定的透镜作用。透镜100用透光性材料形成。具体而言，透镜100利用丙烯酸、聚碳酸酯等透明树脂材料或玻璃材料等透明材料、通过模具等成形为规定的形状。

这里，使用图3～图7对透镜100的具体形状进行说明。图3是将实施方式的透镜100从光射出侧观察时的立体图，图4是将该透镜100从光入射侧观察时的立体图，图5是该透镜100的剖视图，图6是将该透镜100从光入射侧观察时的平面图，图7是将该透镜100从光入射侧观察时的放大剖视立体图。另外，图3～图7表示设计上的透镜100的形状。

如图3～图5所示，透镜100具有形成在光入射侧(光源200侧)的第1突出部110(第1透光部)、和形成在光射出侧(光源200侧的相反侧)的第2突出部120(第2透光部)及第3突出部130(第3透光部)。

第1突出部110以环状形成在透镜100的光入射侧的外周部。具体而言，第1突出部110将光源200包围而朝向光源200侧突出。在本实施方式中，第1突出部110如图5所示，在剖视中是大致三角形状，随着朝向光源200侧而变窄。

此外，通过在透镜100形成第1突出部110，从而在透镜100形成凹部140。凹部140形成为，向从光源200离开的方向凹陷。具体而言，凹部140是以大致圆柱状或大致圆锥台状那样挖出的形状。

由第1突出部110构成的凹部140形成在与光源200对置的位置。具体而言，凹部140以将光源200的发光部覆盖的方式设置。因而，从光源200射出的光向凹部140入射。具体而言，从光源200射出的光向凹部140的内表面141入射。即，凹部140的内表面141是从光源200射出的光所入射的光入射面。凹部140的内表面141具有作为第1光入射面的侧面141a(壁面)和作为第2光入射面的底面141b。

第1突出部110的内表面111成为构成凹部140的内表面141的一部分的光入射面。在本实施方式中，第1突出部110的内表面111是凹部140的侧面141a。另一方面，第1突出部110的外表面112是将从凹部140的侧面141a(第1突出部110的内表面111)入射到第1突出部110的光全反射的光反射面。第1突出部110的前端部构成光入射面即第1突出部110的内表面111与光反射面即第1突出部110的外表面112之间的连接部(边界部)。

如图6及图7所示，在第1突出部110的前端部，设置有当从光入射侧将透镜100进行平面观察时呈凹凸状的凹凸构造150。即，凹凸构造150设置为，在第1突出部110的内表面111(光入射面)与第1突出部110的外表面112(光反射面)的连接部，在与凹部140的开口面水平的平面内呈凹凸状。

具体而言，凹凸构造150是交替地以环状反复形成有多个微小凹部和微小凸部的构造。凹凸构造150遍及第1突出部110的前端部的整周而形成。

如图4、图5及图7所示，在本实施方式中，凹凸构造150不仅形成在第1突出部110的前端部，还形成在从第1突出部110的前端到第1突出部110的基部的范围中。

具体而言，凹凸构造150以朝向凹部140的深度方向延伸的方式设置在第1突出部110的内表面整面(即凹部140的侧面141a的整面)。更具体地讲，凹凸构造150是将以从凹部140的开口面(第1突出部110的前端)延伸到凹部140的底面141b的方式形成为直线状的导水槽状的微小凹部、沿着凹部140的侧面141a的周向连续地形成了多个的形状。换言之，凹凸构造150是将直线状的凸条的微小凸部沿着凹部140的周向连续地形成了多个的形状。

如图6所示，关于凹凸构造150，当从光入射侧将透镜100进行平面观察时，如果设从第1突出部110的外表面112(光反射面)到微小凹部的底的距离为a，设从第1突出部110的外表面112(光反射面)到微小凸部的顶点的距离为b，则满足b－a>a的关系。另外，距离b例如优选的是0.01mm以下。此外，a也可以是0mm。

此外，在凹部140的底面141b，设置有多个凹坑(dimple)160。在本实施方式中，凹坑160铺满凹部140的底面141b的整面而形成。

如图3及图5所示，第2突出部120向与第1突出部110相反的一侧突出，在透镜100的光射出侧以同心圆环状形成有多个。多个第2突出部120形成在与凹部140背对的位置。多个第2突出部120控制从由第1突出部110构成的凹部140的内表面141入射的光的配光。具体而言，多个第2突出部120控制向凹部140的侧面141a及底面141b入射的光的配光。

在本实施方式中，多个第2突出部120构成菲涅尔透镜的轮带。由此，能够使透镜100薄型化。具体而言，多个第2突出部120由中央突出部121和将中央突出部121以同心环状包围的多个环状突出部122构成。

中央突出部121是作为菲涅尔透镜的中心部的透镜，是向远离光源200的方向突出而形成的凸透镜。中央突出部121的中心轴是透镜100的光轴J(中心轴)，优选与光源200的光轴大致一致。

在本实施方式中，中央突出部121作为光射出面而具有平坦面121a和弯曲面121b。平坦面121a形成在中央突出部121的中央部。在本实施方式中，平坦面121a在俯视中是圆形。弯曲面121b将平坦面121a包围而形成在中央突出部121的周边部。弯曲面121b的表面形状例如构成球面的表面的一部分。即，弯曲面121b的截面形状是圆弧。另外，弯曲面121b的表面形状不限于此。

多个环状突出部122是菲涅尔透镜中的形成锯齿状的截面的部分。各环状突出部122在剖视中是大致三角形状，随着从光源200远离而变窄。各环状突出部122的中心轴优选与光源200的光轴大致一致。

多个环状突出部122各自的纵横比(aspect ratio)可以是1.0以下，优选的是0.82以下。特别是，关于多个环状突出部122中的位于最外侧的环状突出部122(即，多个第2突出部120中的位于最外侧的第2突出部120)，纵横比可以是0.82以下。即，关于位于最外侧的环状突出部122，如果设底部的宽度为W，设高度为H，则可以满足H/W≤0.82。

在本实施方式中，形成有2个环状突出部122。在此情况下，关于外侧的环状突出部122，如果设底部的宽度为W1，设高度为H1，则W1＝6.188mm，H1＝4.948mm。因而，外侧的环状突出部122的纵横比(H1/W1)是0.7996。此外，关于内侧的环状突出部122，如果设底部的宽度为W2，设高度为H2，则W2＝6.236mm，H2＝4.643mm。因而，内侧的环状突出部122的纵横比(H2/W2)是0.7445。

如图5所示，第3突出部130与第2突出部120同样，向与第1突出部110相反的一侧突出。第3突出部130将第2突出部120包围而形成为环状。第3突出部130随着从光源200远离而变窄。

第3突出部130作为光射出面而具有阶梯状的内表面131。即，第3突出部130的内表面131由多层构成。具体而言，第3突出部130的内表面131在各层中具有台阶面131a和侧面131b。构成第3突出部130的内表面131的各层的台阶面131a在平面视图中是圆环状，随着向光源200接近而内径变小。这样，在第3突出部130的内表面131，形成有同心圆环状的台阶部。

此外，在本实施方式中，如果将凹部140的侧面141a与底面141b的交点设为第1点P1，将构成第3突出部130的阶梯状的内表面131的多个层中的位于最外侧的层的、台阶面131a与侧面131b的交点设为第2点P2，则将第1点P1与第2点P2连结的直线不与构成第3突出部130的阶梯状的内表面131的多个层各自的台阶面131a相交。

如图5所示，第3突出部130的外表面132与第1突出部110的外表面112连续。即，第3突出部130的外表面132是与第1突出部110的外表面112同样地将从凹部140的内表面141(光入射面)入射到第3突出部130的光全反射的光反射面。

这样构成的透镜100如图2所示，被固定到器具主体300。在本实施方式中，透镜100经由固定于器具主体300的框状的安装部件600而被固定于器具主体300。具体而言，安装部件600以嵌入的方式固定于器具主体300的侧边部320的内表面，透镜100被设在该安装部件600的前方侧的开口端部上的爪部610卡止。如图3～图5所示，在透镜100的光射出侧的周缘部，形成有供安装部件600的爪部610卡止的台阶状的凹陷部170。如图2所示，通过使安装部件600的爪部610利用咬接(snap in)而卡止于透镜100的凹陷部170，能够将透镜100固定到安装部件600。另外，安装部件600例如是树脂制的，但也可以是金属制的。

[光源]

如图2所示，光源200被配置于器具主体300。具体而言，被固定于器具主体300的固定部310。例如，光源200被载置到固定部310的载置面，被用保持件等安装部件安装到固定部310。

光源200是具有LED的LED光源(LED模组)。光源200例如是放出白色光的白色LED光源。作为一例，光源200是COB(Chip On Board)构造，具有基板、安装于基板的LED、和将LED密封的密封部件。

基板是用来安装LED的安装基板，例如是陶瓷基板、树脂基板或基于金属的基板等。另外，在基板上，设置有用来从外部接受用来使LED发光的直流电力的一对电极端子、和用来向LED供给直流电的金属配线。电极端子被用电线与电源电路电连接。电源电路例如内置在配置于器具主体300外部的电源盒。

LED是发光元件的一例，例如是发出单色的可视光的裸芯片。具体而言，LED是在通电的情况下发出蓝色光的蓝色LED芯片。LED例如在基板上以矩阵状配置有多个，被形成于基板的金属配线相互电连接。另外，LED只要配置至少1个就可以。

密封部件例如是透光性树脂。本实施方式中的密封部件，作为对来自LED的光进行波长变换的波长变换材料而含有荧光体。密封部件例如是使荧光体分散到硅酮树脂中的含荧光体树脂。作为荧光体粒子，在LED是蓝色LED芯片的情况下，为了得到白色光，例如能够使用YAG类的黄色荧光体。在本实施方式中，密封部件形成为圆形且将全部的LED一并密封，但也可以将多个LED按每列以线状密封，也可以将各LED一个个地单独密封。

这样，本实施方式中的光源200是由蓝色LED芯片和黄色荧光体构成的白色LED光源。黄色荧光体将蓝色LED芯片发出的蓝色光的一部分吸收而被激励并放出黄色光。并且，该黄色光与没有被黄色荧光体吸收的蓝色光混合而成为白色光，从密封部件(发光部)射出白色光。

[器具主体]

如图2所示，器具主体300是安装光源200的基台。此外，器具主体300也作为将由光源200产生的热散热的热沉发挥功能。因而，器具主体300可以由铝等金属材料或高热传导树脂等热传导率高的材料构成。作为一例，器具主体300整体是一体物，例如是由铝形成的铝压铸制品。

在本实施方式中，器具主体300具备固定部310、侧边部320和散热部330。

固定部310是将光源200固定的台状的部分。固定部310具有将光源200载置的载置面。该载置面是固定部310的前方侧的面。此外，在固定部310，可以安装有将光源200包围而形成的反射体。由此，能够利用反射体使从光源200向侧方射出的光反射而向透镜100入射。

侧边部320是设置在固定部310前方侧的筒状的部分。侧边部320设置于固定部310的周缘。从侧边部320的前方侧的开口端部射出照明器具1的射出光。

散热部330是将由光源200产生的热散热的部分。具体而言，散热部330是散热片，是设置在固定部310后方侧的多个板状体。多个散热片相互平行地立设于固定部310的背面。通过这样将散热部330设置于固定部310，能够将由光源200产生的热效率良好地散热。

这样构成的器具主体300为了将照明器具1的光的照射方向变更而可转动(摇头)地被框体500支承。具体而言，器具主体300构成为，相对于固定于天花板开口部的框体500的相对角度发生变化。在本实施方式中，器具主体300能够以与框体500的框部510的开口面平行的方向(在本实施方式中是水平方向)为转动轴而转动。

具体而言，被拧入到在器具主体300的侧面设置的突起部340中的螺栓700沿着框体500的支承部520的狭缝移动，从而器具主体300转动。

[筒状部件]

如图1及图2所示，筒状部件400是在器具主体300的侧边部320的前方侧的内表面配置的筒状部件。筒状部件400配置在比透镜100靠前方侧。筒状部件400例如能够用聚碳酸酯或PBT等树脂材料形成。

筒状部件400作为抑制眩光的遮挡体发挥功能。筒状部件400的内表面例如是作为眩光抑制面的黑色面。黑色的眩光抑制面例如能够通过对涂装为黑色的面实施消光处理来实现。此外，黑色的眩光抑制面还能够通过对涂装为黑色的面或由黑色部件构成的面实施压纹加工来实现。

进而，在本实施方式中，为了进一步抑制筒状部件400的内表面的眩光，在筒状部件400的内表面设置有台阶部。

[框体]

如图1及图2所示，框体500以器具主体300能够转动的方式支承着器具主体300。

在本实施方式中，框体500具备将器具主体300的侧边部320包围的板状的框部510、和可转动地支承器具主体300的支承部520。支承部520是从框部510的一部分立设而形成的支承臂。在支承部520，形成有沿着器具主体300的转动方向形成的狭缝。通过将螺栓700经由支承部520的狭缝拧入到器具主体300的突起部340中，能够以器具主体300可相对于支承部520转动的状态将器具主体300固定到支承部520。框体500例如由金属板构成。

将照明器具1向天花板的开口部设置时，向圆筒状的金属制的固定部件(未图示)安装框体500，将安装有框体500的固定部件固定于天花板的开口部，从而能够将照明器具1固定到天花板的开口部。在此情况下，利用在固定部件的外周面设置的多个安装弹簧，能够将固定部件固定到天花板的开口部。

另外，该固定部件也可以是照明器具1的一部分。此外，也可以不使用固定部件，而是通过将框体500直接固定于天花板的开口部，来将照明器具1固定到天花板的开口部。

[透镜的光学作用]

接着，对于本实施方式的透镜100的光学作用，与比较例的透镜100A比较而进行说明。另外，比较例的透镜100A也包含在本实用新型中。

首先，使用图8对比较例的透镜100A的光学作用进行说明。图8是用来说明比较例的透镜100A的光学作用的图。在图8中，粗实线表示从光源200射出的光的轨迹。

图8所示的比较例的透镜100A与本实施方式的透镜100同样地具有第1突出部110、第2突出部120A及第3突出部130A，但是在比较例的透镜100A中，第2突出部120A的中央突出部121A不具有平坦面，中央突出部121A整体为球面状的弯曲面，并且第2突出部120A的环状突出部122A的纵横比变高。具体而言，在比较例的透镜100A中，关于外侧的环状突出部122A的底部的宽度W1和高度H1，是W1＝5.255mm，H1＝6.002mm，关于内侧的环状突出部122A的底部的宽度W2和高度H2，是W2＝6.243mm，H2＝5.860mm。因而，外侧的环状突出部122A的纵横比(H1/W1)是1.149。此外，内侧的环状突出部122A的纵横比(H2/W2)是0.939。

此外，在比较例的透镜100A的第3突出部130A中，如果设凹部140的侧面141a与底面141b的交点为第1点P1，设构成第3突出部130A的阶梯状的内表面131的多个层中的位于最外侧的层的台阶面131a与侧面131b的交点为第2点P2，则将第1点P1与第2点P2连结的直线与构成第3突出部130A的阶梯状的内表面131的多个层各自的台阶面131a相交。

在这样构成的比较例的透镜100A中，如图8所示，从光源200射出的光向凹部140的内表面141入射。具体而言，从光源200射出的光向凹部140的侧面141a及底面141b入射。

此时，向凹部140的内表面141中的侧面141a(即，第1突出部110的内表面111)入射的光，穿过第1突出部110及第3突出部130A向透镜100的外部射出。

具体而言，入射到第1突出部110的光在第1突出部110内直线前进，在第1突出部110的外表面112或第3突出部130A的外表面132进行全反射，在第1突出部110及/或第3突出部130A中直线前进，从第3突出部130A的阶梯状的内表面131向透镜100的外部射出。

另一方面，向凹部140的内表面141中的底面141b入射的光穿过第2突出部120A向透镜100A的外部射出。具体而言，向凹部140的底面141b入射的光穿过第2突出部120A的中央突出部121A或多个环状突出部122A向透镜100A的外部射出。

在此情况下，穿过第2突出部120A的中央突出部121A的光在中央突出部121A的外表面受到折射作用而聚光并向透镜100A的外部射出。此外，穿过第2突出部120A的环状突出部122A的光也与中央突出部121A同样地，在环状突出部122A的外表面受到折射作用而聚光。此时，如图8所示，在穿过环状突出部122A的光之中，也包括相对于透镜100A的光轴J折射角为负值而向透镜100A的外部射出的光。

对照明器具使用这样构成的比较例的透镜100A的情况下，从照明器具照射的照明光的光照射面上的照度分布成为图9、图10A、图10B所示的结果。图9是表示使用比较例的透镜100A的照明器具的照明光的X轴方向的照度分布的图。图10A是图9所示的照度分布中的1/10照度周边的放大图，图10B是图9所示的照度分布中的1/20照度周边的放大图。另外，在图9、图10A及图10B中表示了非相干(incoherent)照度。

在使用比较例的透镜100A的照明器具中，包围多个第2突出部120A的环状的第3突出部130A作为光射出面而具有阶梯状的内表面131。因而，如图9所示，在使用比较例的透镜100A的照明器具中，能够抑制光取出效率的下降并增大光照射面上的光的扩展。另外，在图9中，最大照度为5324.4[lx]。在此情况下，如图10A及图10B所示，与最大照度的1/10即532.44[lx]对应的1/10照度的位置是308.6[mm]，与最大照度的1/20即266.22[lx]对应的1/20照度的位置是347.8[mm]。因而，在使用比较例的透镜100A的照明器具中，从与1/10照度的位置对应的配光角(1/10照度角)到与1/20照度的位置对应的配光角(1/20照度角)的照度衰减的距离为347.8[mm]－308.6[mm]＝39.2[mm]。

关于在照明器具中使用的透镜，有希望进一步增大光照射面上的光的扩展的情况。在此情况下，希望不使光取出效率下降地增大光照射面上的光的扩展。

因此，本申请的发明者通过进一步钻研透镜的形状，对不使光取出效率下降地增大光照射面上的光的扩展进行了研究。结果，本申请发明者发现了图3～图6所示的透镜100。

以下，使用图11对本实施方式的透镜100的特征进行说明。图11是用来说明实施方式的透镜100的光学作用的图。另外，在图11中，粗实线表示从光源200射出的光的轨迹。

如图11所示，在本实施方式的透镜100(实施例)中，从光源200射出的光也向凹部140的内表面141入射。具体而言，从光源200射出的光向凹部140的侧面141a及底面141b入射。

此时，向凹部140的内表面141中的侧面141a(即，第1突出部110的内表面111)入射的光穿过第1突出部110及第3突出部130向透镜100的外部射出。

具体而言，入射到第1突出部110的光在第1突出部110内直线前进，在第1突出部110的外表面112或第3突出部130的外表面132全反射，在第1突出部110及/或第3突出部130中直线前进，从包围多个第2突出部120的环状的第3突出部130的阶梯状的内表面131向透镜100的外部射出。通过该结构，能够抑制光取出效率的下降并增大光照射面上的光的扩展。

此外，在本实施方式的透镜中，将凹部140的侧面141a与底面141b的交点即第1点P1、和构成第3突出部130的阶梯状的内表面131的多个层中的位于最外侧的层的台阶面131a与侧面131b的交点即第2点P2连结的直线不与第3突出部130的多个层各自的台阶面131a交叉。由此，能够减小从凹部140的侧面141a入射并从台阶面131a射出的光的比例、增大向透镜100的外侧行进的光的比例。由此，能够更加增大光照射面上的光的扩展。

另一方面，向凹部140的内表面141中的底面141b入射的光穿过第2突出部120向透镜100的外部射出。具体而言，向凹部140的底面141b入射的光穿过第2突出部120的中央突出部121或多个环状突出部122向透镜100的外部射出。

在此情况下，多个环状突出部122中的位于最外侧的环状突出部122的纵横比(H1/W1)为1.0以下。由此，能够不使光取出效率下降地进一步增大光照射面上的光的扩展。对于这一点，与图8所示的比较例的透镜100A比较而进行说明。

如果如比较例的透镜100A那样、多个环状突出部122A中的位于最外侧的环状突出部122A的纵横比(H1/W1)比1.0大，则环状突出部122A的表面(光控制面)的倾斜变得陡峭，从环状突出部122A射出的光相对于光轴J的折射角变小，在环状突出部122A与空气层的界面处不折射而全反射。在此情况下，从环状突出部122A射出的光的折射角相对于光轴J成为负值。

并且，如果如比较例的透镜100A那样、位于最外侧的环状突出部122A的纵横比(H1/W1)比1.0大，则从最外侧的环状突出部122A的内侧的环状突出部122A射出的光向位于最外侧的环状突出部122A入射，光取出效率下降。

另一方面，在本实施方式的透镜100中，多个环状突出部122中的位于最外侧的环状突出部122的纵横比(H1/W1)为1.0以下。通过该结构，能够使环状突出部122的表面(光控制面)的倾斜较平缓，所以能够增大从环状突出部122射出的光相对于光轴J的折射角。由此，能够抑制穿过环状突出部122的光在环状突出部122与空气层的界面发生全反射，所以能够使从环状突出部122射出的光的折射角相对于光轴J成为正值。结果，如图11所示，能够增大从环状突出部122射出并向外侧行进的光的比例，所以与比较例的透镜100A相比，能够增大光照射面上的光的扩展。

并且，通过使位于最外侧的环状突出部122的纵横比(H1/W1)为1.0以下，能够抑制从最外侧的环状突出部122的内侧的环状突出部122射出的光向位于最外侧的环状突出部122入射。由此，还能够抑制光取出效率的下降。

此外，位于最外侧的环状突出部122的纵横比(H1/W1)更优选的是0.82以下。由此，能够进一步增大光照射面上的光的扩展，并且能够进一步抑制光取出效率的下降。另外，在本实施方式中，在全部的环状突出部122中，纵横比为0.82以下。由此，能够使从全部的环状突出部122射出的光的折射角相对于光轴J为正值。因而，能够进一步增大光照射面上的光的扩展。

此外，在本实施方式的透镜100中，在中央突出部121形成有平坦面121a。由此，本实施方式的透镜100的中央突出部121与比较例的透镜100A的中央突出部121A相比汇聚作用较弱，所以能够使穿过中央突出部121的光平缓地聚光。结果，即使通过环状突出部122增大了向外侧行进的光的比例，也能够消除穿过了中央突出部121的光与穿过了环状突出部122的光的边界部分的照度差，所以能够使光照射面上的照度分布平滑。

使用了该透镜100的照明器具1的照明光的光照射面上的照度分布成为图12、图13A及图13B所示的结果。图12是表示使用了实施方式的透镜100的照明器具1的照明光的X轴方向的照度分布的图。图13A是图12所示的照度分布中的1/10照度周边的放大图，图13B是图12所示的照度分布中的1/20照度周边的放大图。另外，在图12、图13A及图13B中表示了非相干照度。

如图12、图13A及图13B所示，本实施方式的透镜100，与具有图9、图10A及图10B所示的照度分布的比较例的透镜100A相比，能够进一步增大光照射面上的光的扩展。

具体而言，在图12中，最大照度为3391.6[lx]。在此情况下，如图13A及图13B所示，与最大照度的1/10即339.16[lx]对应的1/10照度的位置是377.2[mm]，与最大照度的1/20即169.58[lx]对应的1/20照度的位置是426.7[mm]。因而，在使用了本实施方式的透镜100的照明器具1中，从与1/10照度的位置对应的配光角(1/10照度角)到与1/20照度的位置对应的配光角(1/20照度角)的照度衰减的距离为426.7[mm]－377.2[mm]＝49.5[mm]。

另一方面，如上述那样，在使用了比较例的透镜100A的照明器具中，从1/10照度角到1/20照度角的照度衰减的距离是39.2[mm]。

因而，与比较例的透镜100A相比，使用本实施方式的透镜100的情况下，照明光的照度衰减的斜率更平缓，能够将光扩展到光照射面整体。

如以上说明的那样，根据本实施方式的透镜100，能够抑制光取出效率的下降并增大光照射面上的光的扩展。

此外，在本实施方式的透镜100中，在第1突出部110的前端部设置有凹凸构造150。

由此，即使在制造透镜100时第1突出部110的前端部带有圆度，也能够通过凹凸构造150减弱入射到第1突出部110的前端部的光受到的聚光作用。结果，即使是在光入射侧形成有环状的第1突出部110的构造，也能够通过第1突出部110抑制亮线的产生。

并且，在本实施方式的透镜100中，同心圆环状的多个第2突出部120不是形成在形成有第1突出部110的一侧(光入射侧)，而是形成在与形成有第1突出部110的一侧相反的一侧(光射出侧)。由此，与将圆环状的多个第2突出部120形成在光入射侧的情况相比，还能够抑制眩光的发生。

此外，在本实施方式的透镜100中，第1突出部110的内表面111成为构成凹部140的内表面141的一部分的光入射面，第1突出部110的外表面112成为将入射到第1突出部110的光全反射的光反射面。并且，第1突出部110的前端部构成该光入射面与光反射面的连接部，凹凸构造150设置在该连接部。

具有成为全反射面的外表面112的第1突出部110在对入射到透镜100的光的配光进行控制方面是重要的，有意地使来自光源200的光向第1突出部110的前端部入射。因此，如果在具有全反射面的第1突出部110的前端部没有形成凹凸构造150则亮线容易醒目，但在本实施方式中，由于在第1突出部110的前端部形成有凹凸构造150，所以能够有效地抑制亮线的发生。

此外，在本实施方式的透镜100中，如果设从第1突出部110的外表面112(光反射面)到微小凹部的底的距离为a、设从第1突出部110的外表面112(光反射面)到微小凸部的顶点的距离为b，则满足b－a>a的关系。即，满足b>2a的关系。

由此，能够更有效地抑制在第1突出部110产生亮线。

此外，在本实施方式的透镜100中，在凹部140的底面141b，设置有多个凹坑160。

由此，能够由多个凹坑160使向凹部140的底面141b入射的光扩散，所以能够抑制从透镜100射出的光的照度不匀及颜色不匀。

(变形例)

以上，基于实施方式对本实用新型的透镜及照明器具进行了说明，但本实用新型并不限定于上述实施方式。

例如，在上述实施方式中，光源200由蓝色LED芯片和黄色荧光体构成以放出白色光，但不限于此。例如，也可以使用含有红色荧光体及绿色荧光体的含荧光体树脂，通过将该含荧光体树脂与蓝色LED芯片组合而放出白色光。

此外，在上述实施方式中，作为LED而使用了蓝色LED芯片，但不限于此。例如，作为LED，也可以使用发出蓝色以外的颜色的LED芯片。在此情况下，在使用与蓝色LED芯片相比放出短波长的紫外光的紫外LED芯片的情况下，能够使用将主要被紫外光激励而以三原色(红色、绿色、蓝色)发光的各色荧光体组合而成的结构。另外，作为将LED的光的波长变换的波长变换材料而使用了荧光体，但不限于此。例如，作为荧光体以外的波长变换材料，能够使用含有半导体、金属络合物、有机染料、颜料等将某个波长的光吸收并发出与所吸收的光不同波长的光的物质的材料。

此外，在上述实施方式中，光源200是在基板上直接安装着LED芯片的COB构造的LED模组，但不限于此。例如，也可以代替COB构造的LED模组而使用SMD(Surface MountDevice)构造的LED模组。SMD构造的LED模组是采用在树脂制的封装体(容器)的凹部中安装LED芯片并在该凹部内封入了密封部件(含荧光体树脂)的封装型的LED元件(SMD型LED元件)、将其在基板上安装1个或多个而得到的结构。

此外，在上述实施方式中，对光源200使用了LED，但不限于此。例如，对于光源200，也可以使用半导体激光器等半导体发光元件、或有机EL(Electro Luminescence)、无机EL等LED以外的固体发光元件，也可以使用荧光灯或高亮度灯等现有的灯。

除此以外，对于上述实施方式实施本领域技术人员想到的各种变形而得到的形态、在不脱离本实用新型的主旨的范围内将上述实施方式的构成要素及功能任意地组合而实现的形态也包含在本实用新型中。

Claims (9)

1.一种透镜，对入射的光的配光进行控制，其特征在于，

具有：

第1突出部，以环状形成在光入射侧的外周部；

多个第2突出部，控制从由上述第1突出部构成的凹部的内表面入射的光的配光，以同心圆环状形成在光射出侧；以及

第3突出部，将上述多个第2突出部包围，呈环状；

上述第3突出部具有阶梯状的内表面作为光射出面。

2.如权利要求1所述的透镜，其特征在于，

设上述凹部的侧面与底面的交点为第1点，

设构成上述第3突出部的上述阶梯状的内表面的多个层中的位于最外侧的层的台阶面与侧面的交点为第2点，

将上述第1点与上述第2点连结的直线不与上述多个层各自的台阶面相交。

3.如权利要求1所述的透镜，其特征在于，

上述多个第2突出部构成菲涅尔透镜的轮带。

4.如权利要求3所述的透镜，其特征在于，

关于上述多个第2突出部中的位于最外侧的第2突出部，设底部的宽度为W，设高度为H，满足H/W≤1.0。

5.如权利要求3或4所述的透镜，其特征在于，

上述多个第2突出部具有中央突出部和以同心环状将上述中央突出部包围的多个环状突出部；

上述中央突出部具有平坦面作为光射出面。

6.如权利要求1～4中任一项所述的透镜，其特征在于，

上述多个第2突出部构成为，从该多个第2突出部射出的光的折射角相对于上述透镜的光轴具有正值。

7.如权利要求1～4中任一项所述的透镜，其特征在于，

在上述第1突出部的前端部，设置有当从光入射侧将上述透镜进行平面观察时成为凹凸的凹凸构造。

8.如权利要求7所述的透镜，其特征在于，

上述第1突出部的内表面是构成上述凹部的内表面的一部分的光入射面；

上述第1突出部的外表面是将从上述光入射面入射到上述第1突出部的光进行全反射的光反射面；

上述第1突出部的前端部是上述光入射面与上述光反射面的连接部；

上述凹凸构造设置于上述连接部。

9.一种照明器具，其特征在于，

具备：

权利要求1～8中任一项所述的透镜；以及

光源，与上述透镜的上述凹部对置而配置。