DE102017124429B4

DE102017124429B4 - Beleuchtungsvorrichtung, Verfahren zur Herstellung einer Beleuchtungsvorrichtung und Lichtverteiler

Info

Publication number: DE102017124429B4
Application number: DE102017124429.8A
Authority: DE
Inventors: Kazuyuki Yamae
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2016-10-27
Filing date: 2017-10-19
Publication date: 2023-11-02
Anticipated expiration: 2037-10-20
Also published as: CN207394743U; JP2018073593A; US20180119925A1; US10443819B2; JP6839800B2; DE102017124429A1

Abstract

Beleuchtungsvorrichtung (1), aufweisend:eine Lichtquelle (30); undeinen Lichtverteiler (60), der auf einer Lichtemissionsseite der Lichtquelle (30) angeordnet ist,wobei der Lichtverteiler (60) eine Eintrittsfläche (610) aufweist, durch welche Licht eintritt, und eine Austrittsfläche (620), durch welche das durch die Eintrittsfläche (610) eingetretene Licht austritt,wobei zumindest eines von der Eintrittsfläche (610) und der Austrittsfläche (620) konkave Bereiche (630) aufweist, wobei jeder der konkaven Bereiche (630) eine glatte konkave Oberfläche aufweist,wobei die konkaven Bereiche (630) eine Verteilung von Licht von der Lichtquelle (30), welches von einer optischen Komponente (40, 50) gebrochen und/oder reflektiert wird, steuern und/oder kontrollieren, undwobei die optische Komponente (40, 50) eine reflektierende Komponente (40) und eine optische Linse (50) umfasst,ein Außendurchmesser des Lichtverteilers (60) annähernd gleich ist einem Außendurchmesser der optischen Linse (50),der Lichtverteiler (60) annähernd parallel zu der optischen Linse (50) ist,eine Umfangskante jedes Lichtverteilers (60) und der optischen Linse (50) eine Vielzahl von Vertiefungen umfasst, undeine Umfangskante der reflektierenden Komponente (40) eine Vielzahl von Vorsprüngen umfasst, welche so konfiguriert sind, dass sie in die Vielzahl von Vertiefungen von jedem von dem Lichtverteiler (60) und der optischen Linse (50) hineinragen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung, ein Verfahren zur Herstellung für eine Beleuchtungsvorrichtung und einen Lichtverteiler.
Technischer Hintergrund
Es ist eine Beleuchtungsvorrichtung bekannt, die eine Lichtquelle und eine Lichtverteilerkonverterplatte aufweist, welche die Lichtverteilung der Lichtquelle verändert (siehe zum Beispiel Patentliteratur 1).
Mit dieser Beleuchtungsvorrichtung ist es möglich, die Form, in der das Licht aus der Lichtquelle emittiert wird, zu verändern, indem eine Lichtverteilerkonverterplatte angebracht wird.
Die US 2012 / 0 212 965 A1 beschreibt ein optisches Element zum Brechen von Licht, das von einer Lichtquelle emittiert wird, und zum Projizieren des Lichts von einer Lichtprojektionsfläche desselben eine Vielzahl von konkaven oder konvexen Abschnitten umfasst, die auf der Lichtprojektionsfläche ausgebildet sind. Die konkaven oder konvexen Abschnitte sind konzentrisch auf einer Vielzahl von Kreisen mit einem gemeinsamen Mittelpunkt angeordnet. Die konkaven oder konvexen Abschnitte auf den aneinander angrenzenden Kreisen sind in unterschiedlichen Phasenpositionen in Bezug auf radiale Linien angeordnet, die sich von dem Mittelpunkt aus erstrecken.
Die JP H06 - 38 321 Y2 beschreibt eine variable Beleuchtungsvorrichtung, bei der eine Lichtquelle an einer ungefähren Brennpunktposition einer parabolisch reflektierenden Spiegelfläche eines Reflektors vorgesehen ist, der an einem hinteren Ende eines Lampenkörpers vorgesehen ist. An einer vorderen Position des Reflektors und der Lampe ist eine Kondensorlinse angeordnet, in der eine Vielzahl von Linsenstufen mit gleichen Brennweiten in geeigneten Abständen angeordnet sind. Vor der Kondensorlinse ist eine Streulinse angeordnet, in der eine Vielzahl von Linsenstufen mit jeweils gleicher Brennweite und gleichem Abstand wie die Kondensorlinse angeordnet sind.
Die US 2006/0 087 025 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Substrats, das mit einer Vielzahl von konkaven Abschnitten versehen ist. Das Substrat wird zur Herstellung eines Mikrolinsensubstrats verwendet, das mit einer Vielzahl von Mikrolinsen als konvexe Linsen versehen ist, die unter Verwendung der Vielzahl von konkaven Abschnitten gebildet werden sollen.
Die JP 2012 / 64 367 A beschreibt eine LED-Glühbirne mit einer Abdeckung, einem Gehäuse, einem Sockel und einem LED-Modul. Die Abdeckung umfasst ein Abdeckungsoberteil und ein Abdeckungsunterteil. Das Abdeckungsoberteil hat ein Abdeckungsoberteil-Transmissionsteil, das vom LED-Modul emittiertes Licht nach außen überträgt, und ein Abdeckungsoberteil-Diffusions- und Transmissionsteil, das das vom LED-Modul emittierte Licht nach innen reflektiert und streut und das Licht nach außen überträgt.
Die US 2012 / 0 075 883 A1 beschreibt ein verbessertes LED-Hintergrundbeleuchtungsmodul vom Randtyp, umfassend: eine Abdeckung, eine gedruckte Schaltungsplatine, eine Mehrzahl von LEDs, ein reflektierendes Element, eine Lichtleiterplatte und ein unteres reflektierendes Element, wobei die PCB, die Mehrzahl von LEDs und das reflektierende Element in der Abdeckung angeordnet sind, wobei das reflektierende Element zum Reflektieren eines von den LEDs emittierten Lichts verwendet wird.
Die JP 2000 / 48 613 A beschreibt eine lichtstreuende Platte 1, in der eine Querschnittsform der Vertiefung/Projektion, die durch die Anordnung einer feinen Vertiefung/Projektion 2 erzeugt wird, durch eine Kurve ausgedrückt wird, und die Vertiefungs-/Projektionsform auch in mehreren Richtungsquerschnitten erzeugt wird.
Die US 2015 / 0 308 650 A1 beschreibt eine Lichtreflektoranordnung, die einen Lichtausgang mit im Wesentlichen gleichmäßiger Lichtstärke liefert. Die Lichtreflektoranordnung umfasst mindestens eine Lichtquelle mit Leuchtdioden (LED). Für jede Lichtquelle umfasst die Lichtreflektoranordnung einen ersten Reflektor, der so konfiguriert ist, dass er Licht von der Lichtquelle empfängt und das Licht zu einem zweiten Reflektor reflektiert, so dass das vom zweiten Reflektor reflektierte Licht eine im Wesentlichen gleichmäßige Leuchtdichte aufweist, die aus einer einzigen Richtung beobachtbar ist.
Die JP 2013 / 45 707 A beschreibt einen Beleuchtungskörper, bei dem das von einer LED einer Lichtquelle emittierte Licht durch eine optische Linse gebündelt oder gestreut wird. Eine Mikrolinse, die eine Vielzahl von nahezu kugelförmigen konkaven Linsen aufweist, ist auf der Emissionsflächenseite der optischen Linse installiert.
Stand der Technik
Patentdokumente
Patentliteratur 1: Japanisches Patent Nr. 5698861
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Zwar ist es in einer herkömmlichen Beleuchtungsvorrichtung denkbar, die Lichtverteilerkonverterplatte zum Beispiel durch Sandstrahlen zu bearbeiten, um die Form, in der das Licht von der Lichtquelle emittiert wird, zu verändern, aber je breiter die Lichtverteilung ist, desto schwieriger ist es, den Lichtverteilungswinkel zu kontrollieren, was es schwer macht, die gewünschte Lichtverteilung zu erhalten.
Darüber hinaus wird das Licht der Lichtquelle gestreut, wenn Sandstrahlenbearbeitung verwendet wird, was Streulicht produziert und die Lichtnutzungseffizienz der Lichtquelle reduziert.
Vor diesem Hintergrund wurde die vorliegende Erfindung konzipiert, um das oben genannte Problem zu lösen und hat es als eine Aufgabe, eine Beleuchtungsvorrichtung, ein Verfahren zur Herstellung einer Beleuchtungsvorrichtung und einen Lichtverteiler, der eingerichtet ist, eine breite Lichtverteilung zu kontrollieren und eine Reduktion der Lichtnutzungseffizienz zu verhindern, bereitzustellen.
Lösung der Aufgabe
Die oben beschriebene Aufgabe wird durch die Gegenstände mit den in den unabhängigen Patentansprüchen offenbarten Merkmalen gelöst. Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung nach kann eine breite Lichtverteilung kontrolliert und eine Reduktion der Lichtnutzungseffizienz verhindert werden.
Kurze Beschreibung der Figuren

1 ist eine perspektivische Ansicht der Beleuchtungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform;
2 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Beleuchtungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform;
3 ist eine Querschnittsansicht der Beleuchtungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform entlang der Linie III-III in 1;
4 ist eine perspektivische Ansicht des Lichtverteilers in der Beleuchtungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform;
5 ist eine Querschnittsansicht eines konkaven Bereichs des Lichtverteilers in der Beleuchtungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform;
6 ist ein konzeptionelles Diagramm von konkaven Bereichen des Lichtverteilers in der Beleuchtungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform;
7 zeigt die Beziehung des Punktüberlagerungsverhältnisses und dem Strahlwinkel im Lichtverteiler gemäß der Ausführungsform;
8 zeigt die Beziehung zwischen den Winkeln eines konkaven Bereichs, den Strahlwinkeln und der Lichtnutzungseffizienz in der Beleuchtungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform;
9 zeigt die Beziehung zwischen dem konkaven Bereich, den Strahlwinkeln und der Lichtnutzungseffizienz in der Beleuchtungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform;
10 zeigt die Beziehung zwischen den konkaven Bereichen des Lichtverteilers gemäß dieser Ausführungsform und dem emittierten Licht;
11 (a) zeigt ein konzeptuelles Diagramm, welches einen Prozess bei der Herstellung des Lichtverteilers gemäß der Ausführungsform zeigt; 11 (b) ist eine Draufsicht der in einem Werkstück gebildeten konkaven Bereiche; 11(c) ist eine Draufsicht der in einem Werkstück gebildeten konkaven Bereiche;
12(a) ist eine vergrößerte Draufsicht eines Abschnitts eines konkaven Bereichs des Lichtverteilers gemäß der Ausführungsform; 12(b) ist ein Graph der Profilrauheit eines konkaven Bereichs des Lichtverteilers gemäß der Ausführungsform entlang der Linie XII-XII durch den konkaven Bereich in 12(a); 12(c) ist eine vergrößerte Ansicht des Abschnitts, welcher in 12(b) von einem Quadrat umrandet ist;
13(a) ist eine vergrößerte Draufsicht eines Abschnitts eines konkaven Bereichs des Lichtverteilers gemäß dem Vergleichsbeispiel; 13(b) ist ein Graph der Profilrauheit eines konkaven Bereichs des Lichtverteilers gemäß dem Vergleichsbeispiel, genommen entlang der Linie XII-XII durch den konkaven Bereich in 13(a); und 13(c) ist eine vergrößerte Ansicht des Abschnitts, welcher in 13(b) von einem Quadrat umrandet ist.

Beschreibung von Ausführungsformen
Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben mit Bezug auf die Figuren. Es sei bemerkt, dass die unten beschriebene Ausführungsform ein bestimmtes Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Zahlenwerte, Formen, Materialien, Elemente, die Anordnung und Verbindung der Elemente, und so weiter, welche in der folgenden Ausführungsform angegeben sind, sind reine Beispiele und beschränken daher die vorliegende Erfindung nicht. Daher werden unter den Elementen in der folgenden Ausführungsform diejenigen als optionale Elemente beschrieben, die nicht in irgendeinem unabhängigen Anspruch genannt werden, welche das erfinderische Konzept am breitesten definieren.
Darüber hinaus bedeutet „annähernd“, beispielsweise im Fall von „annähernd gleich“, nicht nur exakt dasselbe, sondern auch das, was als im Wesentlichen dasselbe erkannt werden würde. Gleiches gilt auch für den Begriff „Nähe“ bzw. „Umgebung“.
Es sei bemerkt, dass die Zeichnungen schematisch dargestellt und nicht notwendigerweise präzise Abbildungen sind. Zusätzlich bezeichnen ähnliche Referenzzeichen ähnliche Elemente in den Zeichnungen und wiederholte Beschreibungen davon werden ausgelassen oder vereinfacht.
Im Folgenden werden die Beleuchtungsvorrichtung, das Verfahren zur Herstellung einer Beleuchtungsvorrichtung und der Lichtverteiler gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Ausführungsform
Konfiguration
Zuerst wird die Konfiguration der Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform mit Bezug auf 1 bis 6 beschrieben.
1 ist eine perspektivische Ansicht der Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform. 2 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform. 3 ist eine Querschnittsansicht der Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform entlang der Linie III-III in 1. 4 ist eine perspektivische Ansicht eines Lichtverteilers 60 in der Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform. 5 ist eine Querschnittsansicht eines konkaven Bereichs 630 des Lichtverteilers 60 in der Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform. 6 ist ein konzeptionelles Diagramm von konkaven Bereichen 630 des Lichtverteilers 60 in der Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform.
In 1 entspricht die Längsrichtung des Lampenkörpers in der Beleuchtungsvorrichtung 1 der x-Achse, die Breitenrichtung des Lampenkörpers entspricht der y-Achse und die und Richtungen auf und ab entsprechen der z-Achse. Die Richtungen, die in 2 und nachfolgenden Figuren dargestellt sind, entsprechen den Richtungen in 1. Es sei bemerkt, dass sich in 1 die Richtungen auf, ab, links, rechts, vorne und hinten abhängig von der Anwendung verändern können und daher nicht auf das in 1 gezeigte Beispiel beschränkt sind. Das gleiche gilt für nachfolgende Figuren.
Wie in den 1 und 2 dargestellt, umfasst die Beleuchtungsvorrichtung 1 einen Lampenkörper 10, eine Lichtquelle 30, eine Befestigungskomponente 32, eine reflektierende Komponente 40 (ein Beispiel der optischen Komponente), eine optische Linse 50 (ein Beispiel der optischen Komponente), einen Lichtverteiler 60, eine Lichtsteuer- und/oder -kontrollkomponente 700, einen Arm 70 und eine Stromversorgungsvorrichtung 90.
1-1. Lampenkörper
Wie in 3 dargestellt beherbergt der Lampenkörper 10 in seinem Inneren beispielsweise eine Lichtquelle 30, eine Befestigungskomponente 32, eine reflektierende Komponente 40, eine optische Linse 50, einen Lichtverteiler 60 und eine Lichtsteuer- und/oder -kontrollkomponente 700. Der Lampenkörper 10 fungiert auch als ein Kühlkörper, der Wärme, die von der Lichtquelle 30 generiert wurde, abführt.
Der Lampenkörper 10 weist ein rohrförmiges Teil 11 und ein Sperrwandteil 16 auf.
In dieser Ausführungsform ist das rohrförmige Teil 11 des Lampenkörpers 10 annähernd ein Zylinder mit beidseits offenen Enden. Das Sperrwandteil 16 ist integral mit dem rohrförmigen Teil 11 ausgebildet, um den inneren Raum im rohrförmigen Teil 11 in einen vorderen Raum 121 und einen hinteren Raum 122 zu teilen. Das Sperrwandteil 16 leitet effizient Wärme, die von der Lichtquelle 30 generiert wird, zum rohrförmigen Teil 11. Dabei wird das rohrförmige Teil 11 von Umgebungsluft gekühlt, da das rohrförmige Teil 11 nach Außen exponiert ist.
Der Lampenkörper 10 definiert eine vordere Öffnung 111, eine hintere Öffnung 112 und eine seitliche Öffnung 113. Die vordere Öffnung 111 befindet sich auf der Seite der positiven Richtung der x-Achse des Lampenkörpers 10 (das heißt auf der Vorderseite des Lampenkörpers 10). Die hintere Öffnung 112 befindet sich auf der Seite der negativen Richtung der x-Achse des Lampenkörpers 10 (das heißt an der Hinterseite des Lampenkörpers 10). Die seitliche Öffnung 113 ist ein Schlitz, der in der
Seitenfläche des rohförmigen Teils 11 ausgebildet ist.
Im vorderen Raum 121 des Lampenkörpers 10 ist die Lichtquelle 30 an der Befestigungsfläche 161 befestigt, welche eine Fläche des Sperrwandteils 16 ist. Darüber hinaus sind eine Befestigungskomponente 32, eine reflektierende Komponente 40, eine optische Linse 50, ein Lichtverteiler 60 und eine Lichtsteuer- und/oder -kontrollkomponente 700 in der angeführten Reihenfolge entlang der positiven Richtung der x-Achse im vorderen Raum 121 angeordnet.
Der Lampenkörper 10 weist im vorderen Raum 121 ein Licht blockierendes Teil 14 auf. Das Licht blockierende Teil 14 steht auf der Befestigungsfläche 161 und umgibt den Umkreis der Lichtquelle 30. In dieser Ausführungsform erstreckt sich das Licht blockierende Teil 14 von der Befestigungsfläche 161 in die positive Richtung der x-Achse und umgibt den Umkreis der Lichtquelle 30. Das Licht blockierende Teil 14 hindert aus der Lichtquelle 30 emittiertes Licht, welches durch den Spalt zwischen der reflektierenden Komponenten 40 und der Befestigungsfläche 161 (oder Lichtquelle 30) ausgetreten ist, daran, weiter in den Spalt zwischen dem rohrförmigen Teil 11 des Lampenkörpers 10 und der reflektierenden Komponente 40 zu lecken. Dies hindert Licht daran, aus dem Spalt zwischen dem rohrförmigen Teil 11 und der reflektierenden Komponenten 40 in die positive Richtung der x-Achse der Beleuchtungsvorrichtung 1 zu lecken.
Darüber hinaus weist der Lampenkörper 10, wie in 2 und 3 dargestellt, im vorderen Raum 121 vordere Finnen 15 auf, die wie Finnen geformt sind und integral mit dem Sperrwandteil 16 und/oder dem rohrförmigen Teil 11 ausgebildet sind. Wärme wird vom Sperrwandteil 16 und/oder dem rohrförmigen Teil 11 zu den vorderen Finnen 15 geleitet und die vorderen Finnen 15 dienen dazu, die zugeleitete Wärme abzuführen. In dieser Ausführungsform sind die vorderen Finnen 15 integral mit sowohl dem rohrförmigen Teil 11 als auch dem Sperrwandteil 16 ausgebildet. Damit wird die von der Lichtquelle 30 generierte Wärme effizient vom Sperrwandteil 16 über die vorderen Finnen 15 zum rohrförmigen Teil 11 geleitet. Darüber hinaus sind die vorderen Finnen so angeordnet, dass sie nicht aus dem vorderen Raum 121 vom Lampenkörper 10 herausragen. Dies macht es möglich, zu verhindern, dass eine strukturierte Oberfläche auf frei liegenden Oberflächen der Beleuchtungsvorrichtung 1 gebildet wird.
Das Sperrwandteil 16 des Lampenkörpers 10 definiert ein Einführungsloch 162 und zwei Durchgangslöcher. Das Einführungsloch 162 ist ein Loch, welches im Sperrwandteil 16 ausgebildet ist um ein Anschlusskabel 92 zuzuführen, um die Lichtquelle 30 mit Strom von einer Stromversorgungsschaltung in der Stromversorgungsvorrichtung 90 zu versorgen. Der Innendurchmesser des Einführungslochs 162 ist annähernd gleich dem Außendurchmesser des Anschlusskabels 92. Dies macht es möglich, Licht daran zu hindern, vom Einführungsloch 162 in den hinteren Raum 122 zu lecken.
Die Durchgangslöcher dienen dazu, ein Armstützenpodest 20, welches den Arm 70 trägt, an dem Sperrwandteil 16 zu befestigen. Das Sperrwandteil 16 wird an das Armstützenpodest 20 befestigt, indem die zwei in 2 dargestellten Schrauben 26 durch die Durchgangslöcher geführt und in Schraubenlöcher geschraubt werden, welche am vorderen Ende (Seite der positiven Richtung der z-Achse) des Armstützenpodests 20 ausgebildet sind.
Der Lampenkörper 10 weist im hinteren Raum 122 hintere Finnen 17 auf, die wie Finnen ausgebildet sind und integral mit dem rohrförmigen Teil 11 und/oder dem Sperrwandteil 16 ausgebildet sind. Die hinteren Finnen 17 sind so angeordnet, dass sie nicht aus dem hinteren Raum 122 vom Lampenkörper 10 herausragen. Darüber hinaus stehen mindestens zwei der hinteren Finnen 17 in der Nähe des Einführungslochs 162, durch welches das Anschlusskabel 92 hindurchgeht. Die Position des Anschlusskabels 92 wird durch die hinteren Finnen 17 beschränkt, welche auf beiden Seiten des Einführungslochs 162 entlang der x-Achse in der Nähe des Einführungslochs 162 stehen. Dies macht es möglich, das Anschlusskabel 92 einfach in eine vorbestimmte Position auszurichten. Darüber hinaus kann das Anschlusskabel 92 einfach in den Arm 70 eingeführt werden, da die Position des Anschlusskabels 92 beschränkt ist. Die Funktion der Positionsbeschränkung des Anschlusskabels 92 wird später beschrieben.
Der Lampenkörper 10 ist aus einem metallischen Material gebildet. In dieser Ausführungsform kann der Lampenkörper 10 beispielsweise mit einem Aluminium-Druckgussverfahren gebildet werden. Die Farbe der Außenfläche des Lampenkörpers 10 kann entsprechend der Anwendung der Beleuchtungsvorrichtung 1 ausgewählt werden. In dieser Ausführungsform ist der Lampenkörper 10 weiß lackiert.
1-2. Lichtquelle
Wie in 2 dargestellt enthält die Lichtquelle 30 lichtemittierende Halbleiterelemente. Die Lichtquelle 30 ist im Lampenkörper 10 angeordnet. Das aus der Lichtquelle 30 emittierte Licht strahlt aus der Beleuchtungsvorrichtung 1 als Emissionslicht aus. In dieser Ausführungsform ist die Lichtquelle 30 ist ein Licht emittierendes Modul, welches Leuchtdioden (LEDs) enthält, und ist eine LED Lichtquelle, die radial ein vorbestimmtes Licht emittiert. Die Lichtquelle ist konfiguriert, beispielsweise weißes Licht zu emittieren. Die Lichtquelle 30 ist aus LEDs vom Chipon-Board Typ (COB) gebildet und weist ein Substrat 302, LEDs 304, welche blanke Chips (LED Chips) sind, die auf dem Substrat 302 montiert sind, und leuchtstoffhaltiges Dichtungsmaterial, welches die LEDs 304 abdichtet, auf. Es sei bemerkt, dass das Dichtungsmaterial in dieser Ausführungsform alle LEDs 304 kollektiv abdichtet, aber die Konfiguration des Dichtungsmittels ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Zum Beispiel kann das Dichtungsmittel in mehreren Linien aufgetragen werden, wobei jede Linie einer Reihe von LEDs 304, die in Linien angeordnet sind, entspricht.
Die Lichtquelle 30 ist an der Befestigungsfläche 161 des Sperrwandteils 16 angebracht. Bei der Beleuchtungsvorrichtung 1, die in den Figuren dargestellt ist, entspricht die optische Achse J der Lichtquelle 30 der x-Achse in den Figuren.
Das Substrat 302 ist ein Substrat zum Montieren der LEDs 304 und ist beispielsweise ein Keramiksubstrat, ein Harzsubstrat oder ein metallbasiertes Substrat, das mit einem isolierenden Film bedeckt ist. Darüber hinaus weist das Substrat 302 beispielsweise eine flache, rechteckige Form in einer Draufsicht auf und ist ortsfest, da die Unterseite des Substrats 302 (die Fläche auf der Seite der negativen Richtung der x-Achse in 2) an der Befestigungsfläche 161 des Sperrwandteils 16 angebracht ist. Es sei bemerkt, dass, auch wenn dies nicht in den Zeichnungen dargestellt ist, ein Paar Elektrodenanschlüsse (positiver und negativer Elektrodenanschluss) auf dem Substrat 302 für den Empfang von Gleichstrom aus einer externen Quelle ausgebildet sind, um die LEDs 304 (die Lichtquelle 30) dazu zu veranlassen, Licht zu emittieren.
1-3. Befestigungskomponente
Die Befestigungskomponente 32 dient dazu, die Lichtquelle 30 am Sperrwandteil 16 zu befestigen. Die Befestigungskomponente 32 weist ein Restriktionsteil 322 und Sperrteile 324 auf.
Das Restriktionsteil 322 beschränkt die Position der Lichtquelle 30 in eine Richtung senkrecht zu der optischen Achse J der Lichtquelle 30 (das heißt eine Position in eine Richtung parallel zu den y- und z-Achsen). Das Restriktionsteil 322 weist eine rechteckige Rahmenform auf, die eine Öffnung 323 (zentrale Öffnung 323) in deren Mitte definiert. Die in der Mitte des Restriktionsteils 322 definierte Öffnung 323 weist eine Form auf, welche derjenigen der Lichtquelle 30 entspricht, und die Lichtquelle 30 ist so angeordnet, dass sie durch die Öffnung 322 exponiert ist.
Darüber hinaus ist die Befestigungskomponente 32 an der Befestigungsfläche 161 des Sperrwandteils 16 angebracht und durch zwei Verbindungskomponenten 36 und zwei Schrauben 38 am Sperrwandteil 16 befestigt. Damit sind die Befestigungskomponente 32 und die Lichtquelle 30, welche in der zentralen Öffnung 323 der Befestigungskomponenten 32 angeordnet ist, am Sperrwandteil 16 befestigt.
Die Sperrteile 324 sind krallenförmige Komponenten, welche die reflektierende Komponente 40 tragen und in Teile der reflektierenden Komponenten 40, welche die Sperrteile aufnehmen, eingreifen. In dieser Ausführungsform weisen die Befestigungskomponente 32 zwei Sperrteile 324 auf. Jedes Sperrteil 324 ist ein annähernd L-förmiges Teil, welches an einem seiner Enden eine schräge Fläche (einen Vorsprung) aufweist, welche in einer Richtung weg von der optischen Achse J hervorragt und sich in ein entsprechendes Teil, welches das Sperrteil aufnimmt, einfügt, so dass auf diese Weise das Sperrteil 324 in Eingriff mit dem das Sperrteil aufnehmende Teil gebracht wird.
Die Befestigungskomponente 32 kann beispielsweise gebildet werden, indem ein Harzmaterial verwendet wird, wie beispielsweise Polybutylenterephthalat (PBT) oder Polycarbonat.
1-4. Verbindungskomponenten
Die Verbindungskomponenten 36 sind Komponenten, an welche Drähte (nicht in den Zeichnungen dargestellt) zur Stromversorgung der Lichtquelle 30 angeschlossen sind. Die Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform weist zwei Verbindungskomponenten 36 auf. Ein Draht mit hohem Potential ist mit einer Verbindungskomponenten 36 verbunden und ein Draht mit niedrigem Potential ist mit der anderen Verbindungskomponenten 36 verbunden. Eine Elektrode (nicht in den Zeichnungen dargestellt) zur Stromversorgung der Lichtquelle 30 ist auf jeder Verbindungskomponente 36 bereitgestellt. Die Elektroden sind mit auf der Lichtquelle 30 ausgebildeten Elektrodenanschlüssen verbunden.
Darüber hinaus haben die Verbindungskomponenten 36 die Funktion, die Position der Lichtquelle 30 zu beschränken. Jede Verbindungskomponente 36 definiert ein Durchgangsloch, durch das eine Schraube 38 geht, und die Schrauben 38, welche in die Durchgangslöcher eingeführt sind, fixieren die Verbindungskomponenten 38 auf das Sperrwandteil 16 und die Befestigungskomponente 32. Hier ist die Position der Lichtquelle entlang der optischen Achse beschränkt durch Teile der Verbindungskomponenten 36 nahe der optischen Achse J, welche die Lichtquelle 30 niederdrücken in Richtung des Sperrwandteils 16.
Der Hauptrahmen der Verbindungskomponenten 36 kann gebildet werden, indem ein Harzmaterial so wie PBT oder Polycarbonat verwendet wird. Darüber hinaus können die Elektroden auf den Verbindungskomponenten 36 gebildet werden, indem ein elektrisch leitfähiges Material wie Kupfer verwendet wird.
1-5. Reflektierende Komponente
Die reflektierende Komponente 40 kontrolliert und/oder steuert die Verteilung des Lichts von der Lichtquelle 30. In dieser Ausführungsform reflektiert die reflektierende Komponente 40 das Licht von der Lichtquelle 30 in Richtung zur optischen Linse 50. Die reflektierende Komponente 40 weist annähernd die Form einer Röhre auf, mit einer Öffnung, durch welche die optische Achse J verläuft.
Die reflektierende Komponente 40 weist ein Gehäuseteil 401 und ein Rahmenteil 405 auf.
Das Gehäuseteil 401 weist annähernd die Form einer Schüssel auf, deren innerer Durchmesser allmählich an Größe zunimmt vom Ende in der negativen Richtung der x-Achse bis zum Ende in der positiven Richtung der x-Achse. Das Gehäuseteil 401 definiert vorne eine vordere Öffnung 409 und weist einen Boden an der Hinterseite auf. Die hintere Öffnung 403, durch welche die optische Achse J verläuft, ist im zentralen Bereich des unteren Teils 402 des Gehäuseteils 401 definiert.
Das Rahmenteil 405 weist eine Röhrenform auf, die sich von der inneren Umfangskante des unteren Teils 402 in Richtung der negativen x-Achse erstreckt. Das Rahmenteil 405 definiert eine hintere Öffnung 403, die sich zur x-Achse hin öffnet. Das Rahmenteil 405 verengt sich allmählich in Richtung der negativen x-Achse, so dass das Licht von der Lichtquelle 30 in Richtung zur optischen Linse 50 reflektiert wird.
Die die Sperrteile aufnehmenden Teile, die mit den Sperrteilen 324 der Befestigungskomponente 32 in Eingriff treten, sind am Außenumfang der reflektierenden Komponente 40 ausgebildet. Die die Sperrteile aufnehmenden Teile sind Löcher, welche in Komponenten ausgebildet sind, welche auf der äußeren Umfangsseite der reflektierenden Komponente 40 stehen. Die die Sperrteile aufnehmenden Teile treten mit den Sperrteilen 324 in Eingriff, um die reflektierende Komponente 40 gegen die Befestigungskomponente 32 zu sperren. Dies befestigt die reflektierende Komponente 40 am Sperrwandteil 16 durch die Befestigungskomponente 32.
Drei Sperrteile 410 sind am Lichtemissionsende der reflektierenden Komponenten 40 vorgesehen. Die Sperrteile 410 sind krallenförmige Komponenten, die mit der optischen Linse 50 in Eingriff treten.
Die reflektierende Komponente 40 kann beispielsweise ausgebildet werden unter Verwendung eines harten, weißen Harzmaterials, wie zum Beispiel Polybutylenterephthalat (PBT).
1-6. Optische Komponente
Wie in 2 und 3 dargestellt ist die optische Linse 50 eine lichtdurchlässige Komponente, die eine Eintrittsfläche 510 aufweist, durch die das Licht von der reflektierenden Komponenten 40 eintritt, und eine Austrittsfläche 520, durch die das durch die Eintrittsfläche 510 eingetretene Licht austritt. Die optische Linse 50 hat eine Funktion zum Transmittieren und zum Kontrollieren und/oder Steuern der Verteilung des einfallenden Lichts von der reflektierenden Komponenten 40. In dieser Ausführungsform ist die optische Linse eine Fresnel-Linse. Dies macht es der Beleuchtungsvorrichtung möglich, das Emissionslicht zu fokussieren und einen punktförmigen beleuchteten Bereich zu bilden.
Drei die Sperrteile aufnehmenden Teile 530 werden auf der Umfangskante der optischen Linse 50 bereitgestellt. In dieser Ausführungsform sind die die Sperrteile aufnehmenden Teile 530 Vertiefungen in der äußeren Umfangsseite der optischen Linse 50. Die die Sperrteile aufnehmenden Teile 530 der optischen Linse 50 treten mit den Sperrteilen 410 der reflektierenden Komponenten 40 in Eingriff, um die optische Linse 50 gegen die reflektierende Komponente 40 zu sperren. Dies befestigt die optische Linse 50 am Sperrwandteil 16 über die reflektierende Komponente 40 und die Befestigungskomponente 32. Darüber hinaus kann aus der reflektierenden Komponente 40 emittiertes Licht effizient in die optische Linse 50 eintreten, da die optische Linse 50 am Licht emittierenden Ende der reflektierenden Komponenten 40 angebracht ist.
Die optische Linse 50 ist ausgebildet unter Verwendung eines lichtdurchlässigen Materials und kann ausgebildet werden unter Verwendung eines transparenten Harzmaterials so wie PMMA (Acryl) oder Polycarbonat oder unter Verwendung eines transparenten Materials wie Glas.
1-7. Lichtverteiler
Der Lichtverteiler 60 ist eine scheibenförmige, lichtdurchlässige Lichtverteilungskontrollkomponente. Der Lichtverteiler 60 hat eine Funktion zum Transmittieren und zum Kontrollieren und/oder Steuern der Verteilung des einfallenden Lichts von der optischen Linse 50. Der äußere Durchmesser des Lichtverteilers ist annähernd gleich dem äußeren Durchmesser der optischen Linse 50. Der Lichtverteiler 60 ist ferner in Richtung der positiven x-Achse angeordnet als die optische Linse 50 und ist annähernd parallel zur optischen Linse 50. Mit anderen Worten ist der Lichtverteiler 60 auf der Lichtemissionsseite der Lichtquelle 30 angebracht. In dieser Ausführungsform gibt es einen Spalt zwischen dem Lichtverteiler 60 und der optischen Linse 50, aber der Lichtverteiler 60 und die optische Linse 50 können ohne Spalt in engem Kontakt angeordnet sein. Der Lichtverteiler 60 weist eine Eintrittsfläche 610, durch die das Licht von der optischen Linse 50 eintritt, und eine Austrittsfläche 620 auf, durch die das durch die Eintrittsfläche 610 eingetretene Licht austritt.
Die Eintrittsfläche 610 befindet sich auf der Seite der negativen x-Achse des Lichtverteilers 60 und liegt gegenüber der Austrittsfläche 520 der optischen Linse 50. Die Austrittsfläche 620 befindet sich auf der Seite der positiven x-Achse des Lichtverteilers 60. Die Eintrittsfläche 610 und/oder die Austrittsfläche 620 beinhalten eine Vielzahl von verteilten konkaven Bereichen 630, wobei jeder eine glatte konkave Oberfläche aufweist. In dieser Ausführungsform sind die konkaven Bereiche 630 in einer Matrix in der Eintrittsfläche angeordnet und jeder konkave Bereich 630 ist eine annähernd halbkugelförmige Vertiefung. Es sei bemerkt, dass die konkaven Bereiche 630 vorzugsweise gleichförmig angeordnet sind, aber sie können auch zufällig angeordnet sein.
Wie in den 4 und 5 in einer Draufsicht dargestellt, ist jeder konkave Bereich 630 annähernd kreisförmig, und in einem Querschnitt, der annähernd parallel zur optischen Achse J der Lichtquelle 30 genommen wurde, weist jeder konkave Bereich 630 annähernd die Form eines Bogens auf. Mit anderen Worten ist jeder konkave Bereich 630 annähernd halbkugelförmig. Wenn der Radius des konkaven Bereichs 630 als R definiert ist, der Mittelpunkt, welcher den annähernden Kreisbogen bestimmt, als O definiert ist, der Abstand von der Linie H, welche senkrecht zu der Eintrittsfläche 610 ist, in welcher der konkave Bereich 630 ausgebildet ist und durch den Mittelpunkt O verläuft, zum Umkreis P des konkaven Bereichs 630 als d definiert ist und der spitze Winkel zwischen (i) der Linie L, die den Mittelpunkt O und den Umkreis P des konkaven Bereichs 630 verbindet, und (ii) der Linie H als α definiert ist, kann der Winkel α wie in Gleichung 1 ausgedrückt werden.
$α = a r c t a n (\frac{d}{\sqrt{R^{2} - d^{2}}})$
Die Gleichung 2 ist abgeleitet vom Satz des Pythagoras und der Gleichung 1.
$α = arctan (\frac{2 d D}{(d^{2} - D^{2})})$
Darüber hinaus erfüllt der Winkel α die Bedingungen in Gleichung 3, wenn die Gleichungen 1 und 2 erfüllt sind.
$10 ° < arctan (\frac{2 d D}{(d^{2} - D^{2})}) < 50 °$
Wenn der Winkel α den Gleichung 3 erfüllt, befindet er sich in einem Bereich, der eine gewünschte Lichtverteilungskontrolle ermöglicht.
Darüber hinaus erfüllt der Abstand d den Gleichung 4. Der Abstand d kann insbesondere den Gleichung 5 erfüllen.
$0,05 \leq d \leq 5 (mm)$
$0,05 \leq d \leq 0,5 (mm)$
Die arithmetische mittlere Rauheit Ra der konkaven Fläche jedes konkaven Bereichs 630 ist maximal 1 µm. Genauer gesagt wird die arithmetische mittlere Rauheit Ra abgeleitet durch Berechnen einer Mittellinie aus der Rauheitskurve des konkaven Bereichs 630, Extrahieren einer Referenzlänge in der Richtung der Mittellinie, Aufsummieren der absoluten Werte der Abweichung von einer Mittellinie des extrahierten Abschnitts zu einer Messkurve und Berechnen des Mittelwerts. Wenn die Rauheitskurve als y = f(x) ausgedrückt wird, wobei die Richtung der Mittellinie des extrahierten Abschnitts die x-Achse ist und die y-Achse die Richtung senkrecht zur x-Achse ist, ist die arithmetische mittlere Rauheit Ra dargestellt durch die Gleichung 6. Die arithmetische mittlere Rauheit Ra ist im Einzelnen festgelegt in JIS B0601-2001.
$R_{a} = \frac{1}{L} \int_{0}^{L} | ƒ (x) | d x$
In einer Draufsicht des Lichtverteilers 60, wie in 6 dargestellt, ist, wenn der Punktdurchmesser jedes konkaven Bereichs 630 als A ausgedrückt wird, der Inter-Punkt-Abstand zwischen zwei benachbarten konkaven Bereichen 630 als B ausgedrückt und das Punktüberlagerungsverhältnis als T ausgedrückt wird, die Gleichung 7 erfüllt. Der Inter-Punkt-Abstand B ist der Abstand zwischen den Mittelpunkten zweier benachbarter konkaver Bereiche 630 in einer Draufsicht. Es sei bemerkt, dass in 6 das Punktüberlagerungsverhältnis T beispielhaft als 111 % dargestellt ist.
$T = (\frac{A}{B})$
7 stellt die Beziehung zwischen dem Punktüberlagerungsverhältnis und dem Strahlwinkel in der Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform dar. In 7 zeigt die Linie, welche mit zwei kurzen Strichen und einem langen Strich gezeichnet ist, einen 1/2 Strahlwinkel an und die mit kurzen Strichen gezeichnete Linie zeigt einen 1/10 Strahlwinkel an. Als optische Linse 50 wird eine hybride Fresnel-Linse verwendet, der Abstand zwischen der optischen Linse 50 und dem Lichtverteiler 60 ist 3 mm, der Punktdurchmesser A des konkaven Bereichs 630 ist 0,2 mm und der Winkel α des konkaven Bereichs 630 ist 30°. Es sei bemerkt, dass ein 1/2 Strahlwinkel ein Winkel ist, bei dem die Intensität des von der Beleuchtungsvorrichtung 1 emittierten Lichts die halbe zentrale Intensität ist. Ein 1/10 Strahlwinkel ist ein Winkel, bei dem die Intensität des von der Beleuchtungsvorrichtung 1 emittierten Lichts 1/10 der zentralen Intensität ist.
Hier zeigt die Simulation, dass bei 1/2 und 1/10 Strahlwinkeln, wenn das Punktüberlagerungsverhältnis T zweier benachbarter konkaver Bereiche 630 mindestens 50% und höchstens 250% ist, der Strahlwinkel zunimmt. Insbesondere zeigt das Ergebnis der Simulation, dass bei 1/2 und 1/10 Strahlwinkeln der Strahlwinkel seinen Höhepunkt erreicht, wenn das Punktüberlagerungsverhältnis T annähernd 111% ist. Es sei bemerkt, dass zwei benachbarte konkave Bereiche 630 immer noch als „überlagert“ definiert sind, selbst wenn das Punktüberlagerungsverhältnis T weniger als 100% ist.
Wie in den 2 und 4 dargestellt kann der Lichtverteiler 60 an die Beleuchtungsvorrichtung 1 angebaut und von dieser abgebaut werden. Genauer gesagt sind die die Sperrteile aufnehmenden Teile 640 auf der Umfangskante des Lichtverteilers 60 bereitgestellt. In dieser Ausführungsform bestehen die die Sperrteile aufnehmenden Teile 640 aus drei Vertiefungen im Lichtverteiler 60. Die die Sperrteile aufnehmenden Teile 640 des Lichtverteilers 60 treten mit den Sperrteilen in Eingriff, welche auf der Innenseite der Lichtsteuer- und/oder -kontrollkomponente 700 ausgebildet sind, um den Lichtverteiler 60 gegen die Lichtsteuer- und/oder - kontrollkomponente 700 zu sperren. Dies befestigt den Lichtverteiler 60 an den Sperrwandteil 16 über die Lichtsteuer- und/oder -kontrollkomponente 700. Darüber hinaus tritt das aus der optischen Linse 50 emittierte Licht effizient in den Lichtverteiler 60, da der Lichtverteiler 60 auf dem Lichteintrittsende der Lichtsteuer- und/oder - kontrollkomponente 700 angeordnet ist.
Es sei bemerkt, dass in dieser Ausführungsform der Abstand d in Bezug auf einen einzigen konkaven Bereich 630 definiert ist. Wenn das Punktüberlagerungsverhältnis des konkaven Bereichs 630 größer als 100% ist, ist es denkbar, dass der Umkreises P des konkaven Bereichs 630 sich ändern wird, aber der Abstand d sollte nicht so interpretiert werden. Selbst in einem solchen Fall ist der Umkreis P, wenn man einen einzigen konkaven Bereich 630 betrachtet, selbst wenn dieser virtuelle konkave Bereich 630 einen Bereich aufweist, der mit einem benachbarten konkaven Bereich überlagert ist, wie durch den Punktdurchmesser A in 6 dargestellt, als der Umkreis des virtuellen konkaven Bereichs 630 definiert.
Es sei bemerkt, dass der Lichtverteiler 60 in dieser Ausführungsform am Ende in Richtung der negativen x-Achse der Lichtsteuer- und/oder -kontrollkomponente 700 bereitgestellt ist, aber dies ist nicht beschränkend. Zum Beispiel kann der Lichtverteiler 60 an der reflektierenden Komponente 40 der optischen Linse 50 oder am rohrförmigen Teil 11 angebracht sein. Mit anderen Worten, solange der Lichtverteiler 60 an die Beleuchtungsvorrichtung 1 angebracht und von dieser abgenommen werden kann, kann der Lichtverteiler 60 an der Außenseite der Lichtsteuer- und/oder - kontrollkomponente 700 bereitgestellt werden, und eine Kombination von bekannten Konfigurationen kann für dessen Befestigung verwendet werden. Dementsprechend ist die Befestigung nicht begrenzt auf die die Sperrteile aufnehmenden Teile 640 des Lichtverteilers 60 und Sperrteile, welche auf der Innenseite der Lichtsteuer- und/oder -kontrollkomponente 700 ausgebildet sind.
Der Lichtverteiler 60 wird ausgebildet unter Verwendung eines lichtdurchlässigen Materials und kann ausgebildet werden unter Verwendung eines transparenten Harzmaterials wie etwa PMMA (Acryl) oder Polycarbonat oder unter Verwendung eines transparenten Materials wie Glas.
1-8. Lichtsteuer- und/oder -kontrollkomponente
Wie in den 2 und 3 dargestellt weist die Lichtsteuer- und/oder - kontrollkomponente 700 eine Eintrittsöffnung 710, durch die das Licht vom Lichtverteiler 60 eintritt, und eine Austrittsöffnung 720 auf, durch welche das Licht austritt, welches durch den Lichtverteiler 60 durchgegangen ist. Die Lichtsteuer- und/oder -kontrollkomponente 700 ist eine annähernd rohrförmige Komponente, die im Inneren des Lampenkörpers 10 angebracht ist auf der Seite der Austrittsfläche 520 der optischen Linse 50. Die Lichtsteuer- und/oder -kontrollkomponente 700 ist eine zum Lampenkörper 10 separate Komponente.
Die Lichtsteuer- und/oder -kontrollkomponente 700 ist so angeordnet, dass die optische Achse J durch die Eintrittsöffnung 710 und durch die Austrittsöffnung 720 verläuft. Darüber hinaus ist der Außendurchmesser der Austrittsöffnung 720 der Lichtsteuer- und/oder -kontrollkomponente 700 annähernd gleich dem Innendurchmesser der vorderen Öffnung 111 des Lampenkörpers 10. Dies verhindert eine Reduktion in dem Bereich, durch den das Emissionslicht durch die vordere Öffnung 111 des Lampenkörpers 10 passiert, welche durch die Lichtsteuer- und/oder -kontrollkomponente 700 verursacht wird. Dies verhindert auch, dass emittiertes Licht von zwischen dem Lampenkörper 10 und der Lichtsteuer- und/oder - kontrollkomponente 700 rausleckt.
Die Lichtsteuer- und/oder -kontrollkomponente 700 ist so angeordnet, dass sich die Austrittsöffnung 720 in der Nähe der vorderen Öffnung 111 des Lampenkörpers 10 befindet. Darüber hinaus ist die Länge der Lichtsteuer- und/oder - kontrollkomponente 700 entlang der optischen Achse J (x-Achse) annähernd gleich dem Abstand von der Austrittsfläche 520 der optischen Linse 50 zu der vorderen Öffnung 111 des Lampenkörpers 10. Damit deckt die Lichtsteuer- und/oder - kontrollkomponente 700 den Bereich der inneren Fläche des Lampenkörpers 10 von der Umgebung der Austrittsfläche 520 der optischen Linse 50 bis zur Umgebung der vorderen Öffnung 111 des Lampenkörpers 10 ab. Hier ist die innere Fläche (Fläche auf der Seite der optischen Achse J) der Lichtsteuer- und/oder -kontrollkomponente 700 eine schwarze anti-glare Oberfläche. Dementsprechend ist die innere Fläche in der Umgebung der vorderen Öffnung 111 des Lampenkörpers 10 abgedeckt von der inneren Fläche der Lichtsteuer- und/oder -kontrollkomponente 700, welche eine schwarze anti-glare Oberfläche ist. Dies verhindert Blendung auf der inneren Oberfläche in der Umgebung der vorderen Öffnung 111 des Lampenkörpers 10.
Solange die innere Fläche der Lichtsteuer- und/oder -kontrollkomponente 700 eine schwarze anti-glare Oberfläche ist, besteht keine besondere Beschränkung in anderen Aspekten der Oberfläche. Die schwarze anti-glare Oberfläche kann beispielsweise durch Deglossing produziert werden. Die schwarze anti-glare Oberfläche kann auch produziert werden, indem eine schwarz lackierte oder aus schwarzem Material gemachte Oberfläche mit Sandstrahlen behandelt wird. Um Blendung bzw. Glare auf der Innenfläche der Lichtsteuer- und/oder - kontrollkomponente 700 weiter zu verhindern, kann eine Stufenstruktur (Baffle- bzw. Streustruktur) auf der Innenfläche der Lichtsteuer- und/oder -kontrollkomponente 700 ausgebildet sein.
Die Lichtsteuer- und/oder -kontrollkomponente 700 weist auf ihrem äußeren Rand die die Sperrteile aufnehmenden Teile 760 auf. Die Lichtsteuer- und/oder - kontrollkomponente 700 wird innerhalb des Lampenkörpers 10 gehalten durch die die Sperrteile aufnehmenden Teile 760, welche in Eingriff mit den Sperrteilen 114 treten. In dieser Ausführungsform sind die die Sperrteile aufnehmenden Teile 760 Vorsprünge, die mit den Sperrteilen 114, welche Aussparungen sind, in Eingriff treten. Dies macht es möglich, die Lichtsteuer- und/oder -kontrollkomponente 700 einfach zu befestigen, indem einfach die Lichtsteuer- und/oder -kontrollkomponente 700 in die vordere Öffnung 111 des Lampenkörpers 10 eingeführt wird. Dementsprechend, mit einer Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform, ist es einfacher, eine schwarze anti-glare Oberfläche auf der Innenfläche des Lampenkörpers 10 auszubilden, als wenn die innere und äußere Fläche des Lampenkörpers 10 mit unterschiedlichen Farben gestrichen ist.
Zum Beispiel kann die Lichtsteuer- und/oder -kontrollkomponente 700 ausgebildet werden unter Verwendung eines Harzmaterials wie etwa Polycarbonat oder PBT. Dies macht es möglich, eine Lichtsteuer- und/oder -kontrollkomponente 700 unter Verwendung eines Harzmaterials zu bilden, was es möglich macht, die Lichtsteuer- und/oder -kontrollkomponente 700 einfach und günstig herzustellen.
1-9. Armstützenpodest
Das Armstützenpodest 20 ist eine Komponente, die den Arm 70 stützt. Das Armstützenpodest 20 ist am Lampenkörper 10 im hinteren Raum 122 befestigt. In dieser Ausführungsform ist das Armstützenpodest 20 am Sperrwandteil 16 an der Seite des hinteren Raums 122 befestigt.
Das Armstützenpodest 20 weist einen Wärmeableiter 28 auf, der thermisch mit dem Lampenkörper 10 verbunden ist, und ein Armstützteil 242, das mit dem unteren Ende des Arms 70 gekoppelt ist. Wie oben beschrieben ist das Armstützenpodest 20 in dieser Ausführungsform am Sperrwandteil 16 des Lampenkörpers 10 befestigt. Dies gibt dem Wärmeableiter 28 des Armstützenpodests 20 die Funktion, die Wärme, welche von der Lichtquelle 30 generiert wurde, abzuleiten. In dieser Ausführungsform ist der Wärmeableiter 28 auf der Seite der negativen x-Achse des Armstützenpodests 20 angeordnet. Der Wärmeableiter 28 weist eine freiliegende Fläche auf, welche der Umgebung ausgesetzt ist und weist Vorsprünge und Vertiefungen auf. In dieser Ausführungsform weist der Wärmeableiter 28 annähernd eine Scheibenform auf. Eine Vielzahl von Nuten, welche sich entlang der z-Achse erstrecken, sind auf der Fläche, die der Umgebung ausgesetzt ist, ausgebildet. Die Nuten vergrößern die Oberfläche des Wärmeableiters 28 und erhöhen damit die Wärmeableitungsrate.
Der Wärmeableiter 28 schließt die hintere Öffnung 112, welche die Öffnung auf der Seite des hinteren Raums 122 des Lampenkörpers 10 ist. Als ein Ergebnis davon, dass der Wärmeableiter 28 die hintere Öffnung 112 schließt, kann es verhindert werden, dass man die hinteren Finnen 17, das Anschlusskabel 92, und so weiter, welche im hinteren Raum 122 des Lampenkörpers 10 angeordnet sind, von außen sieht. Es sei bemerkt, dass „schließen“ nicht unbedingt komplett schließen bedeutet. Zum Beispiel kann eine Lücke, die gebraucht wird, um den Wärmeableiter 28 (mit anderen Worten, in dieser Ausführungsform das Armstützenpodest 20) durch die hintere Öffnung 112 einzuführen, zwischen dem Wärmeableiter 28 und der hinteren Öffnung 112 bereitgestellt sein. Darüber hinaus kann der Wärmeableiter 28 die hintere Öffnung 112 in einem Maße abdecken, dass das Innere des hinteren Raums 122 des Lampenkörpers 10 zum größten Teil nicht sichtbar ist.
Darüber hinaus weist die Oberfläche des Wärmeableiters 28, die der Außenseite des hinteren Raums 122 gegenüberliegt, Vertiefungen und Vorsprünge auf und ist innen auf der Seite des hinteren Raums 122 angeordnet.
Das Armstützteil 242 stützt dem Arm 70. In dieser Ausführungsform weist das Armstützteil 242 einen annähernd halbkreisförmigen Querschnitt auf, welcher der Form des zweiten Endes 74 des Arms 70 entspricht.
Wie in den 1 und 2 dargestellt, weist der Arm 70 ein Ende (in der positiven Richtung der z-Achse) auf, das mit der Stromversorgungsvorrichtung 90 verbunden ist, und ein weiteres Ende (in der negativen Richtung der z-Achse), das mit dem Lampenkörper 10 verbunden ist. Der Arm 70 weist ein säulenförmiges Rotationsachsenteil auf, das in entgegengesetzte Richtungen hervorsteht. In dieser Ausführungsform ist das Rotationsachsenteil eine säulenförmige Komponente, die sich in Richtungen senkrecht zu der optischen Achse J und den Richtungen auf und ab des Arms 70 erstreckt. Der Arm 70 ist drehbar am Armstützenpodest 20 befestigt, indem er zwischen einer Blattfeder und dem Armstützteil 242 des Armstützenpodests 20 gehalten wird. Mit anderen Worten ist der Arm 70 über das Armstützenpodest 20 am Lampenkörper 10 befestigt. Der Arm 70 ist in der seitlichen Öffnung 113, die in der seitlichen Fläche des rohrförmigen Teils 11 ausgebildet ist, angeordnet.
Das Armstützenpodest 20 ist aus einem metallischen Material gemacht. In dieser Ausführungsform kann das Armstützenpodest zum Beispiel durch ein Aluminium-Druckgussverfahren gebildet sein. Die Farbe der äußeren Fläche des Armstützenpodests 20 kann je nach Anwendung der Beleuchtungsvorrichtung 1 ausgewählt sein. In dieser Ausführungsform ist das Armstützenpodest 20 genauso wie der Lampenkörper 10 weiß lackiert.
1-10. Arm
Wie in den 2 und 3 dargestellt, weist der Arm 70 ein erstes Ende 73, welches mit der Stromversorgungsvorrichtung 90 verbunden ist, und ein zweites Ende 74, welches mit dem Lampenkörper 10 verbunden ist, auf. In dieser Ausführungsform weist der Arm 70 einen Armhauptkörper 72, ein erstes Ende 73 und ein zweites Ende 74 auf. Das zweite Ende 74 weist ein annähernd säulenförmiges Rotationsachsenteil auf, das in entgegengesetzte Richtungen hervorsteht. In dieser Ausführungsform weist das zweite Ende 74 das annähernd säulenförmige Rotationsachsenteil auf, das sich in Richtungen senkrecht zu der optischen Achse J und der Längsrichtung des Arms 70 erstreckt. Der Arm 70 ist drehbar am Armstützenpodest 20 befestigt, indem das zweite Ende 74 des Arms 70 zwischen einer Blattfeder 80 und dem Armstützteil 242 des Armstützenpodests 20 getragen ist. Mit anderen Worten ist der Arm 70 über das Armstützenpodest 20 mit dem Lampenkörper 10 verbunden. Der Arm 70 ist in der seitlichen Öffnung 113, welche in der Seitenfläche des rohrförmigen Teils 11 ausgebildet ist, angeordnet. Mit anderen Worten ist der Arm 70 von außen über die seitliche Öffnung 113 in den Lampenkörper 10 eingeführt.
Im Folgenden wird die Konfiguration des Arms 70 im Detail mit Bezug auf 3 beschrieben werden.
Wie in 3 dargestellt weist der Arm 70 ein erstes Ende 73, welches mit der Stromversorgungsvorrichtung 90 verbunden ist, und ein zweites Ende 74 innerhalb des Lampenkörpers 10 auf, und innerhalb des Arms 70 ist ein Einführungsloch 76 in der Längsrichtung des Arms 70 ausgebildet. Das Anschlusskabel 92 ist in das Einführungsloch 76 eingeführt und Strom wird der Lichtquelle 30 von der Stromversorgungsvorrichtung 90 über das Anschlusskabel 92 zugeführt. Auf diese Weise ist das Anschlusskabel 92 vor Beschädigung geschützt, da das Anschlusskabel 92 nicht der Umgebung ausgesetzt ist.
Der Arm 70 ist aus einem metallischen Material gebildet. In dieser Ausführungsform kann der Arm 70 zum Beispiel durch ein Aluminium-Druckgussverfahren hergestellt sein.
1-11. Blattfeder
Die Blattfeder 80 ist eine elastische Komponente zur drehbaren Befestigung des Arms 70 am Armstützenpodest 20. In dieser Ausführungsform ist die Blattfeder 80 C-förmig, wie in 3 dargestellt, und ist durch die Schrauben 86 und 88 am Armstützenpodest 20 in einem Zustand befestigt, in dem das zweite Ende 74 des Arms 70 zwischen der Blattfeder 80 und dem Armstützenpodest 20 ist. Auf diese Weise ist der Arm 70 am Armstützenpodest 20 befestigt.
Da sich das zweite Ende 74 des Arms 70 zwischen der Blattfeder 80 und dem Armstützenpodest 20 befindet, ist der Arm 70 um das zweite Ende 74 relativ zum Armstützenpodest 20 drehbar. Darüber hinaus kann das erforderliche Drehmoment, das erforderlich ist, um den Arm 70 zu drehen, einstellen, indem man die Schraube 88, welche die Blattfeder am Armstützenpodest 20 befestigt, zu unterschiedlichen Maßen einschraubt. Wenn die Beleuchtungsvorrichtung 1 in einem zusammengesetzten Zustand ist, ist die Schraube 88 in einer Position angeordnet, in der die Schraube 88 mit einem Schraubenzieher von der seitlichen Öffnung 113 des Lampenkörpers 10 verstellt werden kann. Dies erlaubt einem Benutzer, das Drehmoment, das nötig ist, um den Arm 70 zu drehen, einzustellen, ohne die Beleuchtungsvorrichtung 1 auseinandernehmen zu müssen.
Die Blattfeder 80 besteht aus einem metallischen Material. In dieser Ausführungsform kann die Blattfeder zum Beispiel aus Eisen bestehen.
1-12. Stromversorgungsvorrichtung
Wie in den 1 und 2 dargestellt, ist die Stromversorgungsvorrichtung 90 ein Gehäuse, das eine Stromversorgungsschaltung zur Stromversorgung der Lichtquelle 30 enthält. In dieser Ausführungsform wandelt die Stromversorgungsschaltung in der Stromversorgungsvorrichtung 90 Wechselstrom, der von einer Quelle, die sich außerhalb der Stromversorgungsvorrichtung 90 befindet, geliefert wird, in Gleichstrom um und liefert den Gleichstrom an die LEDs 304 der Lichtquelle 30 über das Anschlusskabel 92.
Der Außenwandteil der Stromversorgungsvorrichtung 90 ist aus Metall oder Harzmaterial gebildet. In dieser Ausführungsform besteht der Außenwandteil aus zum Beispiel Aluminium.
2. Beleuchtungsvorrichtung
Die Verteilung des Lichts, welche durch die Beleuchtungsvorrichtung 1 erreicht wird, wird mit Bezug auf die 8 bis 10 beschrieben werden.
8 stellt die Beziehung zwischen den Winkeln des konkaven Bereichs 630, den Strahlwinkeln und der Lichtnutzungseffizienz in der Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform dar. 9 stellt die Beziehung zwischen dem konkaven Bereich 630, den Strahlwinkeln und der Lichtnutzungseffizienz in der Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform dar. Die Strahlwinkel in den 8 und 9 sind 1/2 Strahlwinkel.
In den 8 und 9 ist die Dicke des Lichtverteilers 60 2 mm und die Überlagerungsrate ist 110%. In 8 wird eine reflektierende Komponente 40 mit 80% Reflexionsvermögen verwendet und in 9 wird eine reflektierende Komponente 40 mit 70% Reflexionsvermögen verwendet.
In 8 wird eine typische Fresnel-Linse als optische Linse 50 verwendet. Die gestrichpunktete Linie repräsentiert einen Graphen, der die Beziehung des konkaven Bereichs 630 und dem 1/2 Strahlwinkel darstellt, und die Linie mit zwei kurzen Strichen und einem langen Strich repräsentiert einen Graphen, der die Beziehung des konkaven Bereichs und der Lichtnutzungseffizienz darstellt. Beide Graphen sind simulierte Ergebnisse. Die Quadratsymbole kennzeichnen Ergebnisse von tatsächlichen Experimenten und stellen die Beziehung zwischen dem konkaven Bereich 630 und dem 1/2 Strahlwinkel dar. Die Diamantsymbole kennzeichnen ebenfalls Ergebnisse von tatsächlichen Experimenten und stellen die Beziehung zwischen dem konkaven Bereich 630 und der Lichtnutzungseffizienz dar. Es sei bemerkt, dass die Lichtnutzungseffizienz 1 (100%) ist, wenn der Winkel α des konkaven Bereichs 630 gleich 0 ist.
In 9 wird eine Hybrid-Fresnel-Linse als optische Linse 50 verwendet. Die gestrichpunktete Linie repräsentiert einen Graphen, der die Beziehung zwischen dem konkaven Bereich 630 und dem 1/2 Strahlwinkel darstellt, und die Linie mit zwei kurzen Strichen und einem langen Strich repräsentiert einen Graphen, der die Beziehung des konkaven Bereichs 630 und der Lichtnutzungseffizienz darstellt. Beide Graphen sind simulierte Ergebnisse. Die Quadratsymbole kennzeichnen Ergebnisse von tatsächlichen Experimenten und stellen die Beziehung zwischen dem konkaven Bereich 630 und dem 1/2 Strahlwinkel dar. Die Diamantsymbole kennzeichnen ebenfalls Ergebnisse von tatsächlichen Experimenten und stellen die Beziehung zwischen dem konkaven Bereich 630 und der Lichtnutzungseffizienz dar. Es sei bemerkt, dass die Lichtnutzungseffizienz 1 (100%) ist, wenn der Winkel α des konkaven Bereichs 630 gleich 0 ist.
In den 8 und 9 zeigen die Ergebnisse, dass auch bei der Benutzung unterschiedlicher Linsen der Winkel α vorzugsweise in einem Bereich von einschließlich 10° bis einschließlich 50° liegt. Ein signifikanter Unterschied tritt in dem 1/2 Strahlwinkel auf zwischen einem Winkel α in einem Bereich von einschließlich 10° bis einschließlich 50° und einem Winkel α von 0° (das heißt wenn kein konkaver Bereich 630 ausgebildet ist). Wenn eine optische Komponente verwendet wird, die zum Beispiel mit Sandstrahlen bearbeitet wurde, kann es sein, dass die Lichtnutzungseffizienz 0,9 oder weniger ist. Mit dem Lichtverteiler 60 gemäß dieser Ausführungsform, da der Winkel α in einem Bereich von einschließlich 10° bis einschließlich 50° ist und die Lichtnutzungseffizienz wenigstens 0,9 ist, kann gesagt werden, dass die Lichtnutzungseffizienz hoch ist.
10 ist ein konzeptionelles Diagramm, welches die Beziehung zwischen den konkaven Bereichen 630 des Lichtverteilers 60 gemäß dieser Ausführungsform und dem emittierten Licht darstellt. 10 stellt das emittierte Licht, den Prismenwinkel in der x-Achsenrichtung (ein Beispiel der Hauptachse), den Prismenwinkel in der y-Achsenrichtung und den 1/2 Strahlwinkel für verschiedene Fälle betreffend die konkaven Bereiche 630 dar, einschließlich eines Falles, bei dem die konkaven Bereiche 630 nicht ausgebildet sind, und Fällen, bei denen das Punktüberlagerungsverhältnis der konkaven Bereiche 630 allmählich zunimmt. Mit anderen Worten nimmt in 10 das Punktüberlagerungsverhältnis entlang der x-Achsenrichtung zu.
Wie in 10 dargestellt sind bei einem Lichtverteiler 60, in dem die konkaven Bereiche 630 nicht ausgebildet sind, der Winkel α in der x-Achsenrichtung und der Winkel α in der y-Achsenrichtung jeweils 0° und der 1/2 Strahlwinkel ist 10° × 10°. Bei dem konkaven Bereich 630 ist der 1/2 Strahlwinkel 16° × 11°, wenn der Winkel α in der x-Achsenrichtung 25° und der Winkel α in der y-Achsenrichtung 15° ist. Bei dem konkaven Bereich 630 ist der 1/2 Strahlwinkel 21° × 10°, wenn der Winkel α in der x-Achsenrichtung 30° und der Winkel α in der y-Achsenrichtung 10° ist. Bei dem konkaven Bereich 630 ist der 1/2 Strahlwinkel 27° × 13°, wenn der Winkel α in der x-Achsenrichtung 45° und der Winkel α in der y-Achsenrichtung 10° ist. Bei dem konkaven Bereich 630 ist der 1/2 Strahlwinkel 40° × 9°, wenn der Winkel α in der x-Achsenrichtung 70° und der Winkel α in der y-Achsenrichtung 0° ist.
Auf diese Weise zeigen die Ergebnisse, dass der 1/2 Strahlwinkel in der x-Achsenrichtung umso größer ist, je größer die anisotrope Eigenschaft (das Seitenverhältnis) des Winkels α in der x-Achsenrichtung und des Winkels α in der y-Achsenrichtung ist (in dieser Ausführungsform ist der Winkel α in der x-Achsenrichtung größer als der Winkel α in der y-Achsenrichtung). Es sei bemerkt, dass sich der 1/2 Strahlwinkel in der y-Achsenrichtung erhöht, wenn der Winkel α in der y-Achsenrichtung größer ist als der Winkel α in der x-Achsenrichtung. Mit anderen Worten ist es möglich, die anisotrope Lichtverteilung zu steuern und/oder zu kontrollieren, indem man die anisotrope Eigenschaft des Winkels α in Richtung der x-Achse und des Winkels α in Richtung der y-Achse verändert.
3. Verfahren zum Herstellen des Lichtverteilers
Als nächstes wird das Verfahren zur Herstellung des Lichtverteilers 60 mit Bezug auf 11 beschrieben.
11, (a) zeigt ein konzeptionelles Diagramm, welches einen Prozess in der Herstellung des Lichtverteilers 60 gemäß der Ausführungsform darstellt. 11, (b) und (c) sind Draufsichten der konkaven Bereiche 630, die in einem Werkstück 210 ausgebildet sind.
Wie in 11, (a) dargestellt, wird bei der Herstellung des Lichtverteilers 60 beispielsweise eine Laser-Fabrikationsvorrichtung 200 verwendet. Vorbereitungen werden im Werkstück 210 getroffen um den Lichtverteiler 60 herzustellen. Die Laser-Fabrikationsvorrichtung 200 beinhaltet eine Laserlichtquelle 201, einen Galvanometer-Scanner 202 und eine fθ Linse 203.
Die Laserlichtquelle 201 ist konfiguriert, auf Empfang einer Anweisung von einer Steuer- und/oder Regeleinheit einen Laser in Richtung zum Galvanometer-Scanner 202 zu emittieren.
Der Galvanometer-Scanner 202 beinhaltet zwei Galvanometer 202a und zwei Galvanometerspiegel 202b. Die zwei Galvanometer 202a und die zwei Galvanometerspiegel 202b sind in einer Eins-zu-eins-Korrespondenz bereitgestellt. Die Galvanometer 202a sind Vorrichtungen, die den Laser auf ein Ziel ausrichten und das Laserlicht der Laserlichtquelle 201 über eine Steuer- und/oder Regeleinheit an- und ausschalten. Darüber hinaus beinhalten die Galvanometer 202a Servoantriebe zur Steuerung und/oder Regelung des Betriebs der Galvanometerspiegel 202b und die Servoantriebe steuern und/oder regeln die Ausrichtung der Galvanometerspiegel 202b in Antwort auf Empfang einer Anweisung der Steuer- und/oder Regeleinheit. Die Galvanometerspiegel 202b sind Spiegel, die das Laserlicht reflektieren, und sind zum Beispiel Berylliumspiegel, die Beryllium als Material beinhalten.
Die fθ Linse 203 ist eine Linse, welche die Beziehung Y = fθ aufweist, wobei Y die Bildhöhe proportional zu einem Einfallswinkel θ von Laserlicht und f die Brennweite ist. Die fθ Linse 203 ist über dem Werkstück 210, das auf einem Podest platziert ist, angeordnet. Die Bildhöhe Y ist zum Beispiel, wenn das Werkstück 210 eine Scheibe ist, annähernd der Radius dieser Scheibe. Mit anderen Worten kann die Laserfabrikationsvorrichtung bis zur Kante des Werkstücks 210 fertigen.
Das Laserlicht, welches von der Laserlichtquelle 201 emittiert wird, wird von den Galvanometerspiegeln 202b in Richtung zur fθ Linse 203 reflektiert. Die fθ Linse 203 ist in der Lage, den Laserlichteinfall darauf so zu fokussieren, dass der Brennpunkt des von den Galvanometerspiegeln 202b des Galvanometer-Scanners 202 abgelenkten Laserlichts in derselben Ebene verteilt ist.
In der Laserfabrikationsvorrichtung 200 wird das Licht annähernd senkrecht zu der Fläche des Ziels fokussiert, da das Laserlicht unabhängig vom Einfallswinkel in derselben Ebene fokussiert ist, was es möglich macht, das Werkstück 210 genau herzustellen. Da der Servoantrieb durch eine Steuer- und/oder Regeleinheit gesteuert und/oder geregelt wird, ist es möglich, den Winkel der Galvanometerspiegel 202b frei zu ändern auf jeden beliebigen Winkel auf die Drehachse. Damit wird das auf die Galvanometerspiegel 202b emittierte Laserlicht in einer Lichtemissionsebene des Werkstücks 210 in jede beliebige Richtung gescannt (Schritt zum Bilden eines konkaven Bereichs). Anders ausgedrückt werden im Schritt zum Bilden eines konkaven Bereichs eine Vielzahl von verteilten konkaven Bereichen 630 gebildet, wobei jeder eine glatte konkave Oberfläche besitzt, indem Laserlicht auf das Werkstück 210 emittiert wird und der Brennpunkt des Laserlichts gescannt wird. Somit wird der Lichtverteiler 60 hergestellt.
In 11, (b) und (c) in sind als ein Beispiel konkave Bereiche 630 dargestellt, die in einem Werkstück 210 durch Benutzung einer Laserfabrikationsvorrichtung 200 gebildet wurden. Wenn die Leistung der Laserlichtquelle 201 3 W ist, der Abstand zwischen der fθ Linse 203 und dem Werkstück 210 150 mm ist, die Scangeschwindigkeit des auf das Werkstück 210 emittierten Laserlichts 1200 m/s ist und die Frequenz des Laserlichts 5 kHz ist, wird, wie in 11 (b) gezeigt, ein Lichtverteiler 60 hergestellt, welcher konkave Bereiche 630 aufweist, die in einem Inter-Punkt-Abstand B von 240 µm angeordnet sind.
Wenn die Leistung der Laserlichtquelle 201 4 W ist, der Abstand zwischen der f9 Linse 203 und dem Werkstück 210 150 mm ist, die Scangeschwindigkeit des auf das Werkstück 210 emittierten Laserlichts 900 m/s ist und die Frequenz des Laserlichts 5 kHz ist, wird, wie in 11 (b) gezeigt, ein Lichtverteiler 60 hergestellt, der konkave Bereiche aufweist, die in einem Inter-Punkt-Abstand B von 180 µm angeordnet sind.
Aus diesen Ergebnissen kann der Inter-Punkt-Abstand B in der Gleichung 8 ausgedrückt werden, wobei S die Scangeschwindigkeit des auf das Werkstück 210 emittierten Laserlichts ist und F die Frequenz des Laserlichts ist.
$B = (\frac{S}{F})$
Dementsprechend wird der Inter-Punkt-Abstand B durch die Beziehung zwischen der Laserlichtfrequenz und der Scangeschwindigkeit bestimmt. Darüber hinaus werden der Winkel α und der Durchmesser des konkaven Bereichs 630 durch die Beziehung zwischen der Leistung der Laserlichtquelle 201 und dem Abstand zwischen der fθ Linse 203 und dem Werkstück 210 bestimmt.
Es sei bemerkt, dass, wenn die Geschwindigkeit der Änderungen im Winkel der Galvanometerspiegel 202b verringert wird, eine Nut erzeugt wird, welche in einer Draufsicht die Form einer teilweisen annähernden Säule aufweist, wie der konkave Bereich 630, der in 10 (d) gezeigt ist, und wenn die Geschwindigkeit erhöht wird, wird die Seitenfläche des konkaven Bereichs wellig, wie die konkaven Bereiche 630 in 10 (c) und (b), und wenn die Geschwindigkeit weiter erhöht wird, nimmt der konkave Bereich annähernd eine Halbkugelform an, wie in 10 (a) gezeigt.
4. Arithmetische mittlere Rauheit des konkaven Bereichs des Lichtverteilers
Als nächstes wird die arithmetische mittlere Rauheit Ra des konkaven Bereichs 630 des Lichtverteilers 60 beschrieben.
12(a) ist eine vergrößerte Draufsicht eines Abschnitts des konkaven Bereichs 630 des Lichtverteilers 60 gemäß dieser Ausführungsform. 12(b) ist ein Graph der Profilrauheit des konkaven Bereichs 630 des Lichtverteilers 60 gemäß dieser Ausführungsform, genommen an der Linie XII-XII durch den konkaven Bereich 630 in 12(a). 12(c) ist eine vergrößerte Ansicht des von dem Quadrat in 12(b) umgebenen Abschnitts.
12(a) ist eine Draufsicht eines tatsächlichen Lichtverteilers 60, welcher konkave Bereiche 630 aufweist, die durch die Benutzung einer Laserfabrikationsvorrichtung 200 in 11 gebildet werden. Die arithmetische mittlere Rauheit Ra in 12(c) wird unter Verwendung von Gleichung 6 als 0,042 µm berechnet. Diese arithmetische mittlere Rauheit Ra überschreitet 1 µm nicht. Weist die arithmetische mittlere Rauheit Ra höchstens 1 µm auf, besitzt der konkave Bereich 630 eine glatte gekrümmte Oberfläche, wie in 12(b) dargestellt.
Da dieser konkave Bereich 630 eine glatte gekrümmte Oberfläche aufweist, kann die Lichtverteilung einfach gesteuert und/oder kontrolliert werden. Darüber hinaus ist es unwahrscheinlich, dass die Lichtnutzungseffizienz abnimmt, wenn das Licht, das auf den konkaven Bereich einfällt, reflektiert wird.
5. Vergleichsbeispiel einer arithmetischen mittleren Rauheit eines konkaven Bereichs des Lichtverteilers
Als nächstes wird ein Vergleichsbeispiel zur Bildung konkaver Bereiche durch Benutzung einer Laserfabrikationsvorrichtung 200 in 11 gegeben. In diesem Vergleichsbeispiel wird die Laserherstellung durchgeführt, indem das Werkstück 210 verwendet wird, welches ein anderes Werkstück als das ist, das für den Lichtverteiler 60 verwendet wird.
13(a) ist eine vergrößerte Draufsicht eines Abschnitts eines konkaven Bereichs eines Lichtverteilers gemäß dem Vergleichsbeispiel. 13(b) ist ein Graph der Profilrauheit eines konkaven Bereichs des Lichtverteilers gemäß dem Vergleichsbeispiel, genommen an der Linie XIII-XIII durch den konkaven Bereich in 13(a). 13(c) ist eine vergrößerte Ansicht des von dem Quadrat umgebenen Abschnitts) in 13(b).
13(a) ist eine vergrößerte Draufsicht eines tatsächlichen Lichtverteilers, welcher konkave Bereiche 630 aufweist, die durch Benutzung einer Laserfabrikationsvorrichtung gebildet sind. Die arithmetische mittlere Rauheit Ra in 13(c) wird unter Verwendung der Gleichung 6 als 1,690 µm berechnet. Diese arithmetische mittlere Rauheit Ra ist größer als 1 µm. In 13(a) und (b) kann gesehen werden, dass die Oberfläche des konkaven Bereichs rau ist.
Dementsprechend ist die Lichtverteilung schwer zu steuern und/oder zu kontrollieren, wenn die arithmetische mittlere Rauheit Ra des konkaven Bereichs hoch ist. Darüber hinaus gibt es Fälle, in denen die Lichtnutzungseffizienz abnimmt aufgrund der Reflexion des Lichteinfalls auf dem konkaven Bereich.
Wirkungen im Betrieb
Als nächstes werden die Wirkungen im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung 1, des Verfahrens zur Herstellung einer Beleuchtungsvorrichtung 1 und des Lichtverteilers 60 gemäß dieser Ausführungsform beschrieben.
Wie oben beschrieben weist die Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform eine Lichtquelle 30 und einen Lichtverteiler 60 auf, welcher an der Lichtemissionsseite der Lichtquelle 30 angeordnet ist. Der Lichtverteiler 60 weist eine Eintrittsfläche 610, durch die das Licht eintritt, und eine Austrittsfläche 620 auf, durch die das durch die Eintrittsfläche 610 eingetretene Licht austritt. Die Eintrittsfläche 610 und/oder die Austrittsfläche 620 weist bzw. weisen konkave Bereiche 630 auf. Jeder konkave Bereich 630 weist eine glatte konkave Oberfläche auf. Die konkaven Bereiche 630 steuern und/oder kontrollieren die Verteilung des Lichts von der Lichtquelle 30, welches von der optischen Linse 50 oder der reflektierenden Komponenten 40 gebrochen oder reflektiert wird.
Mit dieser Konfiguration kann ein größerer Lichtverteilungswinkel gesteuert und/oder kontrolliert werden als zum Beispiel bei einer mit Sandstrahlen bearbeiteten optischen Komponente, da glatte konkave Bereiche 630 auf dem Lichtverteiler 60 verteilt sind. Darüber hinaus wird Streulicht mit dem Lichtverteiler 60 seltener erzeugt als wenn Sandstrahlenbearbeitung durchgeführt wird, was eine Reduzierung der Lichtnutzungseffizienz der Lichtquelle 30 verhindert.
Dementsprechend kann mit der Beleuchtungsvorrichtung 1 eine breite Lichtverteilung gesteuert und/oder geregelt und eine Reduzierung der Lichtnutzungseffizienz verhindert werden.
Darüber hinaus ist der Lichtverteiler 60 gemäß dieser Ausführungsform auf der Lichtemissionsseite der Lichtquelle 30 angeordnet und weist auf: eine Eintrittsfläche 610, durch die das Licht von der Lichtquelle 30 eintritt; eine Austrittsfläche 620, durch die das durch die Eintrittsfläche 610 eingetretene Licht austritt; und konkave Bereiche 630, die in der Eintrittsfläche 610 und/oder der Austrittsfläche 620 verteilt sind. Jeder konkave Bereich 630 weist eine glatte konkave Oberfläche auf. Die konkaven Bereiche 630 steuern und/oder kontrollieren die Verteilung des Lichts aus der Lichtquelle 30, welches von der optischen Linse 50 oder der reflektierenden Komponenten 40 gebrochen oder reflektiert wird.
Dieser Lichtverteiler 60 ist für eine Beleuchtungsvorrichtung geeignet und ist in der Lage, eine breite Lichtverteilung zu kontrollieren und eine Reduzierung der Lichtnutzungseffizienz zu verhindern, wenn er in einer Beleuchtungsvorrichtung verwendet wird.
Darüber hinaus ist die arithmetische mittlere Rauheit Ra der konkaven Oberfläche jedes konkaven Bereichs 630 in einer Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform höchstens 1 µm.
Damit ist die Oberfläche eines konkaven Bereichs 630 glatter, je kleiner die arithmetische mittlere Rauheit Ra ist, und als solches wird Streulicht seltener durch die Streuung von Licht durch die konkaven Bereiche 630 erzeugt. Dementsprechend ist es unwahrscheinlicher, dass die Lichtnutzungseffizienz reduziert wird.
Darüber hinaus weist ein konkaver Bereich 630 in einer Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform in einem Querschnitt jedes konkaven Bereichs 630 der konkaven Bereiche 630, der im Wesentlichen parallel zu der optischen Achse J genommen ist, annähernd die Form eines Bogens auf und erfüllt Gleichung 9, wobei d ein Abstand vom Umkreis eines konkaven Bereichs 630 zu einer Linie ist, welche senkrecht zu der Eintrittsfläche 610 und/oder der Austrittsfläche 620 steht, einen konkaven Bereich 630 aufweist und durch einen Mittelpunkt O verläuft, welcher die annähernde Bogenform definiert.
$0,05 \leq d \leq 5 (mm)$
Wenn der Abstand d zu klein ist, wird das Licht von den konkaven Bereichen 630 gebrochen, und wenn der Abstand d zu groß ist, verringert sich die Wirksamkeit der Steuerung und/oder Regelung der Lichtverteilung reduziert.
Da der Abstand d weder zu klein noch zu groß ist, kann die Lichtverteilung des vom Lichtverteiler 60 übertragenen Lichts sicher gesteuert und/oder kontrolliert werden.
Darüber hinaus weist ein konkaver Bereich 630 in einer Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform in einem Querschnitt jedes konkaven Bereichs 630 der konkaven Bereiche 630, der im Wesentlichen parallel zu der optischen Achse J der Lichtquelle 30 genommen wird, annähernde eine Bogenform auf und erfüllt Gleichung 10, wobei d ein Abstand vom Umkreis eines konkaven Bereichs 630 zu einer Linie ist, welche senkrecht zu der Eintrittsfläche 610 und/oder der Austrittsfläche 620 steht, einen konkaven Bereich 630 aufweist und durch einen Mittelpunkt O verläuft, welcher die annähernde Bogenform definiert.
$0,05 \leq d \leq 0,5 (mm)$
Dies macht es möglich, Farbunebenheiten, die vom Licht von der Lichtquelle 30 resultieren, zu verhindern, da der Abstand d des konkaven Bereichs 630 noch kürzer ist.
Darüber hinaus weist ein konkaver Bereich 630 in einer Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform in einem Querschnitt jedes konkaven Bereichs 630 der konkaven Bereiche 630, der im Wesentlichen parallel zu der optischen Achse J der Lichtquelle 30 genommen wird, annähernd die Form eines Bogens auf und erfüllt Gleichung 11, wobei d ein Abstand vom Umkreis eines konkaven Bereichs 630 zu einer Linie ist, welche senkrecht zu der Eintrittsfläche 610 und/oder der Austrittsfläche 620 steht, einen konkaven Bereich 630 aufweist und durch einen Mittelpunkt O verläuft, welcher die annähernde Bogenform definiert, und D die Tiefe eines konkaven Bereichs ist.
$10 ° < arctan (\frac{2 d D}{(d^{2} - D^{2})}) < 50 °$
Dies macht es möglich, die Lichtverteilung sicher zu steuern und/oder zu kontrollieren, da sich der Winkel α eines konkaven Bereichs 630 in einem Bereich befindet, der effektiv für die Steuerung und/oder Kontrolle der Lichtverteilung ist.
Darüber hinaus weist ein konkaver Bereich 630 in einer Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform in einem Querschnitt jedes konkaven Bereichs 630 der konkaven Bereiche 630, der im Wesentlichen parallel zu der optischen Achse J der Lichtquelle 30 genommen wird, annähernd die Form eines Bogens auf und erfüllt Gleichung 12, wobei d ein Abstand vom Umkreis eines konkaven Bereichs 630 zu einer Linie ist, welche senkrecht zu der Eintrittsfläche 610 und/oder der Austrittsfläche 620 steht, einen konkaven Bereich 630 aufweist und durch einen Mittelpunkt O verläuft, welcher die annähernde Bogenform definiert, D die Tiefe eines konkaven Bereichs ist und α ein spitzer Winkel zwischen einer zweiten Linie, welche den Mittelpunkt O und den Umkreis des konkaven Bereichs 630 verbindet, und der ersten Linie ist.
$α = arctan (\frac{2 d D}{(d^{2} - D^{2})})$
Darüber hinaus weist jeder konkave Bereich 630 in der Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform in einer Draufsicht annähernd die Form einer Ellipse auf und der spitze Winkel entlang der Hauptachse der annähernden Ellipsenform ist um mindestens 10° größer als der spitze Winkel entlang der Nebenachse der annähernden Ellipsenform.
Dies macht es möglich, das Bildseitenverhältnis der Lichtverteilung zu kontrollieren, da der Winkel α in x-Achsenrichtung größer als der Winkel α in y-Achsenrichtung ist. Dies macht es möglich, das Licht so zu verteilen, wie vom Benutzer gewünscht.
Darüber hinaus haben die konkaven Bereiche 630 in einer Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform in einer Draufsicht, die im Wesentlichen parallel zu der optischen Achse J der Lichtquelle 30 genommen ist, jeweils annähernd eine Kreisform und erfüllen die Gleichung 13, wobei A ein Punktdurchmesser jedes konkaven Bereichs 630 ist, B der Inter-Punkt-Abstand zwischen zwei benachbarten konkaven Bereichen 630 ist und T das Punktüberlagerungsverhältnis zwischen zwei benachbarten konkaven Bereichen 630 ist.
$T = (\frac{A}{B})$
Das Punktüberlagerungsverhältnis T ist mindestens 50% und höchstens 250%.
Verglichen mit wenn ein konkaver Bereich 630 nicht gebildet ist, macht es dies möglich, Licht eines noch größeren Verteilungswinkels zu steuern und/oder zu kontrollieren, da sich das Punktüberlagerungsverhältnis T des konkaven Bereichs 630 in einem Bereich befindet, in dem das Licht weit verteilt werden kann.
Darüber hinaus ist die optische Komponente in einer Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform eine reflektierende Komponente 40, welche das Licht von der Lichtquelle 30 reflektiert, und die reflektierende Komponente 40 weist eine Reflexionsvermögen von mindestens 70% auf.
Dies macht es möglich, eine Reduzierung der Lichtnutzungseffizienz zu verhindern.
Darüber hinaus kann der Lichtverteiler 60 an einer Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform angebracht und von dieser abgenommen werden.
Wenn die konkaven Bereiche 630 in der optischen Linse 50 gebildet sind, muss die Gestaltung der Linse auf einer fallweisen Basis geändert werden, um Licht in einem gewünschten Verteilungswinkel zu emittieren, was die Herstellungskosten erhöht und es schwierig macht, die optische Linse 50 in kurzer Zeit herzustellen. Darüber hinaus kann es ein Problem bei der Vervielfältigung des konkaven Bereichs 630 gemäß dieser Ausführungsform geben, abhängig von dem Material der optischen Linse 50 und der Gerätschaft, welche zur Herstellung der optischen Linse 50 verwendet wird. Darüber hinaus muss die Beleuchtungsvorrichtung 1 auseinandergenommen und die optische Linse 50 ausgetauscht werden, wenn die konkaven Bereiche 630 in der optischen Linse 50 gebildet sind. In diesem Fall ist das Anbringen und Abnehmen der optischen Linse 50 lästig.
Mit der Beleuchtungsvorrichtung 1 besteht jedoch keine Notwendigkeit, die optische Linse 50 auszutauschen; ein gewünschter Verteilungswinkel von Licht kann erreicht werden, indem man den Lichtverteiler 60 austauscht. Dementsprechend kann verhindert werden, dass sich die Herstellungskosten erhöhen, verglichen mit einem Fall, wenn die optische Linse 50 individuell angepasst ist, um zu erreichen, dass das Licht einen gewünschten Verteilungswinkel aufweist, und die Herstellung kann in kürzerer Zeit erfolgen. Dies macht es einfach, Licht mit einem gewünschten Verteilungswinkel zu emittieren.
Darüber hinaus umfasst das Verfahren zur Herstellung einer Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform die Bildung konkaver Bereiche 630, die verteilt sind und je eine glatte konkave Oberfläche aufweisen, durch emittieren von Laserlicht auf das Werkstück 210 und scannen eines Fokuspunktes des Laserlichts.
Dies macht es möglich, die Herstellungskosten zu reduzieren, da keine Notwendigkeit besteht, eine Form vorzubereiten, welche der Form und Größe der konkaven Bereiche 630 entspricht. Darüber hinaus ist es möglich, schneller konkave Bereiche 630 auf dem Werkstück 210 zu bilden, indem Laserlicht auf das Werkstück 210 emittiert wird, verglichen mit wenn eine Form vorbereitet wird. Dies macht es möglich, schnell den Lichtverteiler 60 herzustellen. Darüber hinaus kann der Inter-Punkt-Abstand B anhand des Verhältnisses zwischen der Frequenz des Laserlichts und der Scangeschwindigkeit bestimmt werden und der Winkel α und der Herstellungsdurchmesser (Entfernung d), welche definierende Eigenschaften des konkaven Bereichs 630 sind, können anhand der Beziehung zwischen der Leistung der Laserlichtquelle 201 und dem Abstand zwischen der fθ Linse 203 und dem Werkstück 210 bestimmt werden. Dementsprechend gibt dies dem Lichtverteiler 60 mehr Spielraum, da es möglich ist, einen Lichtverteiler 60 herzustellen, welcher eine gewünschte Lichtverteilung realisiert.
Konkave Bereiche 630 sind in einer Matrix in der Eintrittsfläche 610 angeordnet und jeder konkave Bereich 630 ist eine annähernd halbkreisförmige Vertiefung.
Darüber hinaus, gemäß eines Verfahrens zur Herstellung einer Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform, in einer Draufsicht, die im Wesentlichen parallel zur optischen Achse J der Lichtquelle 30 genommen ist, weist jeder der konkaven Bereiche 630 annähernd eine Kreisform und erfüllt Gleichung 13, wobei A ein Punktdurchmesser jedes konkaven Bereichs 630 ist, B ein Inter-Punkt-Abstand zwischen zwei benachbarten konkaven Bereichen 630 ist, ausgedrückt als, bei der Emission von Laserlicht, eine Scangeschwindigkeit des Laserlichts geteilt durch die Frequenz des Laserlichts, und T ein Punktüberlagerungsverhältnis zwischen zwei benachbarten konkaven Bereichen 630 ist, das mindestens 50% und höchstens 250% ist.
Darüber hinaus sind die konkaven Bereiche 630 in einer Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform in einer Matrix in der Eintrittsfläche 610 angeordnet und jeder konkave Bereich 630 ist eine annähernd halbkugelförmige Vertiefung.
Darüber hinaus befindet sich in einer Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform der Winkel α in einem Bereich von einschließlich 10° bis einschließlich 50° und die Lichtnutzungseffizienz des Lichtverteilers 60 ist mindestens 0,9.
Darüber hinaus weist in einer Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform in einer Draufsicht, im Wesentlichen parallel zu der optischen Achse J der Lichtquelle 30 genommen, jeder konkave Bereich 630 annähernd eine Kreisform auf.
Darüber hinaus erfüllt ein konkaver Bereich 630 in einer Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform in einem Querschnitt jedes konkaven Bereichs 630 die Gleichung 9, wobei d ein Radius in Millimetern der annähernden Kreisform des konkaven Bereichs 630, gemessen auf der Eintrittsfläche 610 und/oder der Austrittsfläche 620, welche konkave Bereiche 630 aufweist/aufweisen.
Darüber hinaus ist in einer Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform jeder konkave Bereich 630 annähernd halbkugelförmig und durch eine Kugel definiert und ein Abstand zwischen den Mittelpunkten zweier benachbarter konkaver Bereiche 630 ist kleiner als ein Durchmesser der Kugel, die zwei benachbarte konkave Bereiche 630 definiert.
Darüber hinaus umfasst die optische Komponente in einer Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform mindestens eines von einer reflektierenden Komponente und einer optischen Linse 50.
Darüber hinaus umfasst die optische Komponente in einer Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform eine reflektierende Komponente und eine optische Linse 50. Darüber hinaus ist ein Außendurchmesser des Lichtverteilers 60 annähernd gleich dem Außendurchmesser der optischen Linse 50. Weiter ist der Lichtverteiler 60 annähernd parallel zu der optischen Linse 50. Weiterhin umfasst eine Umfangskante von jedem von dem Lichtverteiler und der optischen Linse 50 eine Vielzahl von Vertiefungen, und eine Umfangskante der reflektierenden Komponente umfasst eine Vielzahl von Vorsprüngen, welche so konfiguriert sind, dass sie in die Vielzahl von Vertiefungen von jedem von dem Lichtverteiler 60 und der optischen Linse 50 hineinragen.
Andere Ausführungsformen
Vorstehend wurde die vorliegende Erfindung basierend auf einer Ausführungsform beschrieben, aber die vorliegende Erfindung ist nicht beschränkt auf diese Ausführungsform.
Darüber hinaus sind die hinteren Finnen in der oberen Ausführungsform integral mit dem rohrförmigen Teil und dem Sperrwandteil geformt, aber die Konfiguration der hinteren Finnen ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Es genügt, wenn die hinteren Finnen integral mit zumindest einem von dem rohrförmigen Teil und dem Sperrwandteil ausgebildet sind.
Darüber hinaus sind die vorderen Finnen in der oberen Ausführungsform integral ausgebildet mit dem rohrförmigen Teil, dem Sperrwandteil und dem Licht blockierenden Teil, aber die Konfiguration der vorderen Finnen ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Es genügt, wenn die vorderen Finnen integral mit mindestens einem von dem rohrförmigen Teil, dem Sperrwandteil und dem Licht blockierenden Teil ausgebildet sind.
Darüber hinaus werden in der oberen Ausführungsform in der Lichtquelle LEDs vom COB Typ verwendet, aber andere Typen von Licht emittierenden Halbleiterelemente können auch verwendet werden. Zum Beispiel können LEDs vom Oberflächenmontagetyp (SMD) verwendet werden. Darüber hinaus können andere Licht emittierende Halbleiterelemente wie etwa organische elektrolumineszierende Elemente (EL) verwendet werden.
Während das Vorstehende einen oder mehrere Aspekte der vorliegenden Erfindung basierend auf Ausführungsformen beschrieben hat, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt. Ausführungsformen, zu welchen die Fachleute gelangen, indem sie Modifikationen an den obigen Ausführungsformen vornehmen, so wie auch Ausführungsformen, zu denen gelangt wird durch Kombinieren von verschiedenen Elementen und Funktionen, die in den obigen Ausführungsformen beschrieben sind, ohne wesentlich von den neuen Lehren und Vorteilen der vorliegenden Erfindung abzuweichen, sind als in den Bereich der vorliegenden Erfindung fallend gedacht.
Liste der Bezugszeichen

1: Beleuchtungsvorrichtung
30: Lichtquelle
40: Reflektierende Komponente (optische Komponente)
50: Optische Linse (optische Komponente)
60: Lichtverteiler
210: Werkstück
610: Eintrittsfläche
620: Austrittsfläche
630: Konkaver Bereich
J: optische Achse
O: Mittelpunkt

Claims

Beleuchtungsvorrichtung (1), aufweisend: eine Lichtquelle (30); und einen Lichtverteiler (60), der auf einer Lichtemissionsseite der Lichtquelle (30) angeordnet ist, wobei der Lichtverteiler (60) eine Eintrittsfläche (610) aufweist, durch welche Licht eintritt, und eine Austrittsfläche (620), durch welche das durch die Eintrittsfläche (610) eingetretene Licht austritt, wobei zumindest eines von der Eintrittsfläche (610) und der Austrittsfläche (620) konkave Bereiche (630) aufweist, wobei jeder der konkaven Bereiche (630) eine glatte konkave Oberfläche aufweist, wobei die konkaven Bereiche (630) eine Verteilung von Licht von der Lichtquelle (30), welches von einer optischen Komponente (40, 50) gebrochen und/oder reflektiert wird, steuern und/oder kontrollieren, und wobei die optische Komponente (40, 50) eine reflektierende Komponente (40) und eine optische Linse (50) umfasst, ein Außendurchmesser des Lichtverteilers (60) annähernd gleich ist einem Außendurchmesser der optischen Linse (50), der Lichtverteiler (60) annähernd parallel zu der optischen Linse (50) ist, eine Umfangskante jedes Lichtverteilers (60) und der optischen Linse (50) eine Vielzahl von Vertiefungen umfasst, und eine Umfangskante der reflektierenden Komponente (40) eine Vielzahl von Vorsprüngen umfasst, welche so konfiguriert sind, dass sie in die Vielzahl von Vertiefungen von jedem von dem Lichtverteiler (60) und der optischen Linse (50) hineinragen.
Beleuchtungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, worin eine arithmetische mittlere Rauheit der glatten konkaven Oberfläche höchstens 1 µm ist.
Beleuchtungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, worin in einem im Wesentlichen parallel zu einer optischen Achse (J) der Lichtquelle (30) verlaufenden Querschnitt eines jeden konkaven Bereichs der konkaven Bereiche (630) der konkave Bereich: annähernd die Form eines Bogens aufweist; und die folgende Gleichung erfüllt: $0,05 \leq d \leq 5$
wobei d ein Abstand in Millimetern von einem Umkreis des konkaven Bereichs zu einer Linie ist, welche senkrecht zu der zumindest einen von der Eintrittsfläche (610) und der Austrittsfläche (620) ist, die den konkaven Bereich aufweist, und durch einen Mittelpunkt (O) verläuft, der die annähernde Bogenform definiert.
Beleuchtungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, worin in einem im Wesentlichen parallel zu einer optischen Achse (J) der Lichtquelle (30) verlaufenden Querschnitt eines jeden konkaven Bereichs der konkaven Bereiche (630) der konkave Bereich: annähernd die Form eines Bogens aufweist; und die folgende Gleichung erfüllt: $0,05 \leq d \leq 0,5$
wobei d ein Abstand in Millimetern von einem Umkreis des konkaven Bereichs zu einer Linie ist, welche senkrecht zu der zumindest einen von der Eintrittsfläche (610) und der Austrittsfläche (620) ist, die den konkaven Bereich aufweist und durch einen Mittelpunkt (O) verläuft, der die annähernde Bogenform definiert.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin in einem im Wesentlichen parallel zu einer optischen Achse (J) der Lichtquelle (30) verlaufenden Querschnitt eines jeden konkaven Bereichs der konkaven Bereiche (630) der konkave Bereich: annähernd die Form eines Bogens aufweist; und die folgende Gleichung erfüllt: $10^{\circ} < arctan (\frac{2 d D}{(d^{2} - D^{2})}) < 50^{\circ}$
wobei d ein Abstand von einem Umkreis des konkaven Bereichs zu einer Linie ist, welche senkrecht zu der zumindest einen von der Eintrittsfläche (610) und der Austrittsfläche (620) ist, die den konkaven Bereich aufweist, und durch einen Mittelpunkt (O) verläuft, der die annähernde Bogenform definiert, und D eine Tiefe des konkaven Bereichs ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin in einem im Wesentlichen parallel zu einer optischen Achse (J) der Lichtquelle (30) verlaufenden Querschnitt eines jeden konkaven Bereichs der konkaven Bereiche (630) der konkave Bereich: annähernd die Form eines Bogens aufweist; und die folgende Gleichung erfüllt: $α = arctan (\frac{2 d D}{(d^{2} - D^{2})})$
wobei d ein Abstand von einem Umkreis des konkaven Bereichs zu einer ersten Linie ist, welche senkrecht zu der zumindest einen von der Eintrittsfläche (610) und der Austrittsfläche (620) ist, die den konkaven Bereich aufweist, und durch einen Mittelpunkt (O) verläuft, der die annähernde Bogenform definiert, D eine Tiefe des konkaven Bereichs und α ein spitzer Winkel zwischen einer zweiten Linie, welche den Mittelpunkt (O) und den Umkreis des konkaven Bereichs verbindet, und der ersten Linie ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin ein Umriss jedes der konkaven Bereiche (630) in einer Draufsicht annähernd die Form einer Ellipse aufweist und für jeden der konkaven Bereiche (630) ein spitzer Winkel zwischen einer zweiten Linie, welche einen Mittelpunkt (O), der die annähernde Bogenform definiert, und einem Umkreis des konkaven Bereichs verbindet, und einer ersten Linie, welche senkrecht zu der zumindest einen von der Eintrittsfläche (610) und der Austrittsfläche (620) ist, die den konkaven Bereich aufweist und durch den Mittelpunkt (O) in einem Querschnitt verläuft, in dem der konkave Bereich durch eine Ebene geschnitten wird, die durch die Hauptachse des Umrisses des konkaven Bereichs, der die annähernde Ellipsenform aufweist, und eine gerade Linie, die annähernd parallel zur optischen Achse der Lichtquelle (30) verläuft, definiert ist, um mindestens 10° größer ist als ein spitzer Winkel zwischen einer zweiten Linie, welche den Mittelpunkt (O) und den Umkreis des konkaven Bereichs verbindet, und der ersten Linie in einem Querschnitt, in dem der konkave Bereich durch eine Ebene geschnitten wird, die durch die Nebenachse des Umrisses des konkaven Bereichs, der die annähernde Ellipsenform aufweist, und eine gerade Linie, die annähernd parallel zur optischen Achse der Lichtquelle (30) verläuft, definiert ist.
Beleuchtungsvorrichtung gemäß Anspruch 6, worin α in einem Bereich von einschließlich 10° bis einschließlich 50° liegt.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, worin in einer im Wesentlichen parallel zu einer optischen Achse (J) der Lichtquelle (30) genommenen Draufsicht die konkaven Bereiche (630): jeweils annähernd die Form eines Kreises aufweisen; und die folgende Gleichung erfüllen: $T = (\frac{A}{B})$
wobei A ein Punktdurchmesser jedes der konkaven Bereiche (630), B ein Inter-Punkt-Abstand zwischen zwei benachbarten konkaven Bereichen (630), und T ein Punktüberlagerungsverhältnis zwischen zwei benachbarten konkaven Bereichen (630) ist und mindestens 50% und höchstens 250% ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, worin die optische Komponente (40, 50) eine reflektierende Komponente (40) ist, welche Licht von der Lichtquelle (30) reflektiert, und die reflektierende Komponente (40) ein Reflexionsvermögen von mindestens 70% aufweist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, worin der Lichtverteiler (60) an der Beleuchtungsvorrichtung (1) angebracht und von dieser abgenommen werden kann.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, worin die konkaven Bereiche (630) in einer Matrix in der Eintrittsfläche (610) angeordnet sind und jeder der konkaven Bereiche (630) eine annähernd halbkugelförmige Vertiefung ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, worin jeder der konkaven Bereiche (630) in einer Draufsicht, welche im Wesentlichen parallel zu einer optischen Achse (J) der Lichtquelle (30) genommen ist, annähernd eine Kreisform aufweist.
Beleuchtungsvorrichtung gemäß Anspruch 13, worin in einem im Wesentlichen parallel zu der optischen Achse (J) der Lichtquelle (30) verlaufenden Querschnitt eines jeden konkaven Bereichs der konkaven Bereiche (630) der konkave Bereich die folgende Gleichung erfüllt: $0,05 \leq d \leq 5,$
wobei d ein Radius in Millimetern der annähernden Kreisform des konkaven Bereichs ist, gemessen auf der zumindest einen von der Eintrittsfläche (610) und der Austrittsfläche (620), die den konkaven Bereich aufweist.
Beleuchtungsvorrichtung gemäß Anspruch 13, worin jeder der konkaven Bereiche (630) annähernd halbkugelförmig und durch eine Kugel definiert ist, und ein Abstand zwischen Mittelpunkten von zwei benachbarten konkaven Bereichen (630) kleiner ist als der Durchmesser der Kugel, welche die zwei benachbarten konkaven Bereiche (630) definiert.
Verfahren zur Herstellung der Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei das Verfahren umfasst: Bilden der konkaven Bereiche (630), die jeweils die glatte konkave Oberfläche beinhalten, durch Emittieren von Laserlicht auf ein Werkstück (210) und Scannen eines Brennpunkts des Laserlichts.
Verfahren gemäß Anspruch 16, worin die konkaven Bereiche (630) in einer Draufsicht, die im Wesentlichen parallel zu einer optischen Achse (J) der Lichtquelle (30) genommen ist: jeweils annähernd eine Kreisform aufweisen, und die folgende Gleichung erfüllen: $T = (\frac{A}{B})$
wobei A ein Punktdurchmesser jedes der konkaven Bereiche (630) ist, B ein Inter-Punkt-Abstand zwischen zwei benachbarten konkaven Bereichen (630) ist, ausgedrückt als eine Scangeschwindigkeit des Laserlichts, wenn Laserlicht emittiert wird, geteilt durch die Frequenz des Laserlichts, und T ein Punktüberlagerungsverhältnis zwischen zwei benachbarten konkaven Bereichen (630) ist und mindestens 50% und höchstens 250% ist.
Lichtverteiler (60), welcher auf einer Lichtemissionsseite einer Lichtquelle (30) angeordnet ist, wobei der Lichtverteiler (60) aufweist: eine Eintrittsfläche (610), durch welche Licht von der Lichtquelle (30) eintritt; eine Austrittsfläche (620), durch die das durch die Eintrittsfläche (610) eingetretene Licht austritt; und konkave Bereiche (630), die in zumindest einer von der Eintrittsfläche (610) und der Austrittsfläche (620) verteilt sind, wobei jeder der konkaven Bereiche (630) eine glatte konkave Oberfläche aufweist, wobei die konkaven Bereiche (630) die Verteilung des Lichts von der Lichtquelle (30) steuern und/oder kontrollieren, wobei das Licht von einer optischen Komponente (40, 50) gebrochen oder reflektiert wird, die optische Komponente (40, 50) eine reflektierende Komponente (40) und eine optische Linse (50) umfasst, ein Außendurchmesser des Lichtverteilers (60) annähernd gleich ist einem Außendurchmesser der optischen Linse (50), der Lichtverteiler (60) annähernd parallel zu der optischen Linse (50) ist, eine Umfangskante jedes Lichtverteilers (60) und der optischen Linse (50) eine Vielzahl von Vertiefungen umfasst, und eine Umfangskante der reflektierenden Komponente (40) eine Vielzahl von Vorsprüngen umfasst, welche so konfiguriert sind, dass sie in die Vielzahl von Vertiefungen von jedem von dem Lichtverteiler (60) und der optischen Linse (50) hineinragen.