JP2007265688A - Collimation lens and lighting fixture using this - Google Patents
Collimation lens and lighting fixture using this Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007265688A JP2007265688A JP2006086521A JP2006086521A JP2007265688A JP 2007265688 A JP2007265688 A JP 2007265688A JP 2006086521 A JP2006086521 A JP 2006086521A JP 2006086521 A JP2006086521 A JP 2006086521A JP 2007265688 A JP2007265688 A JP 2007265688A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- incident
- lens
- optical axis
- collimation lens
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、入射光を平行光に変換するレンズ部の周部に、リフレクタ部を一体的に備えたコリメーションレンズ及びこれを用いた照明装置に関する。 The present invention relates to a collimation lens that is integrally provided with a reflector portion around a lens portion that converts incident light into parallel light, and an illumination device using the same.
従来より、発光ダイオード(LED)からの出射光を平行光に変換するためのレンズとして、LEDからの入射光を光軸方向に屈折させるレンズ部の周部にリフレクタを一体的に備えたコリメーションレンズが知られている。この種のコリメーションレンズにおいて生成される平行光の精度を向上するための技術として、例えば、特許文献1には、レンズ部の周部で拡散光を入射してリフレクタ部の外側反射壁(反射面)へと導く屈折壁(入射面)を湾曲させた技術が開示されている。
ところで、この種のコリメーションレンズにおいては、例えば、小型化への要請や、中央部に形成されるレンズ部の諸元との関係等に応じて、リフレクタ部の反射面の曲率等が制約される場合がある。そして、このように反射面の形状が制約された場合、たとえ、上述の特許文献1に開示された技術のように、リフレクタ部の入射面を湾曲させたとしても十分な平行光を生成することが困難な場合があった。
By the way, in this type of collimation lens, for example, the curvature of the reflecting surface of the reflector portion is restricted depending on the demand for miniaturization and the relationship with the specifications of the lens portion formed in the center portion. There is a case. And when the shape of the reflecting surface is constrained in this way, sufficient parallel light is generated even if the incident surface of the reflector portion is curved, as in the technique disclosed in
本発明は、発光ダイオードからの出射光を十分に高精度な平行光に変換することができるコリメーションレンズ及びこれを用いた照明装置を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the collimation lens which can convert the emitted light from a light emitting diode into sufficiently high precision parallel light, and an illuminating device using the same.
本発明のコリメーションレンズは、発光ダイオードの発光部に正対する第1の入射面を有し、当該第1の入射面からの入射光を光軸方向に屈折させて第1の出射面から出射するレンズ部と、前記第1の入射面の周部で前記発光ダイオードの発光部を囲繞する第2の入射面を有し、当該第2の入射面からの入射光を反射面で光軸方向に反射させて第2の出射面から出射するリフレクタ部とを一体的に具備したコリメーションレンズであって、前記第2の出射面を、光軸の垂直方向に対して傾斜させたことを特徴とする。 The collimation lens of the present invention has a first incident surface facing the light emitting portion of the light emitting diode, refracts incident light from the first incident surface in the optical axis direction, and emits the light from the first emission surface. A lens unit, and a second incident surface surrounding the light emitting unit of the light emitting diode at a peripheral portion of the first incident surface, and incident light from the second incident surface is reflected by the reflecting surface in the optical axis direction. A collimation lens that is integrally provided with a reflector portion that reflects and emits light from a second emission surface, wherein the second emission surface is inclined with respect to a direction perpendicular to the optical axis. .
また、本発明の照明装置は、発光ダイオードからの出射光を制御するレンズ光学系に前記コリメーションレンズを具備したことを特徴とする。 The illuminating device of the present invention is characterized in that the collimation lens is provided in a lens optical system that controls light emitted from a light emitting diode.
本発明によれば、発光ダイオードからの出射光をコリメーションレンズによって十分に高精度な平行光に変換することができ、このようなコリメーションレンズを用いることにより優れた光学特性の照明装置を実現することができる。 According to the present invention, the light emitted from the light emitting diode can be converted into parallel light with sufficiently high accuracy by the collimation lens, and an illumination device having excellent optical characteristics can be realized by using such a collimation lens. Can do.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図面は本発明の一実施形態に係わり、図1は照明装置の分解斜視図、図2は照明装置の要部断面図、図3はコリメーションレンズに入射した光の挙動のシミュレーション結果を示す説明図、図4はコリメーションレンズを出射した光の角度強度分布を示す図表、図4(a)は照明ユニットの正面図であり(b)は(a)のI−I断面図、図6は照明装置の変形例を示す要部断面図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The drawings relate to an embodiment of the present invention, FIG. 1 is an exploded perspective view of the illuminating device, FIG. 2 is a cross-sectional view of the main part of the illuminating device, and FIG. 4 is a chart showing the angular intensity distribution of the light emitted from the collimation lens, FIG. 4A is a front view of the illumination unit, FIG. 4B is a sectional view taken along the line II of FIG. 6A, and FIG. It is principal part sectional drawing which shows this modification.
図1,2に示す照明装置1は、例えば、表面実装型の発光ダイオード(LED)12を光源とする光源ユニット10と、この光源ユニット10に冠設するレンズ筐体20とを有する。
The
光源ユニット10は、例えば、平面略矩形形状をなすLED基板11を有し、LED基板11の略中央部には、出射平面12aに片凸レンズ13が固設されたLED12が半田付け等によって実装されている。ここで、LED12は、例えば、組立装置のマシーン設定等が厳格に行われることによって、LED基板11上に設定された取付位置に高精度に位置決め固定されている。また、LED基板11は、レンズ筐体20の基部側開口部を閉塞する蓋体15に固設されている。
The
レンズ筐体20は、LED12の光軸O方向に沿って延びる筒状形状をなし、LED12からの出射光を均一照度の照明光に調光するためのレンズ光学系21を内部に収容する。本実施形態において、レンズ筐体20は、略角筒形状をなし、先端部に内向フランジ20aが突設されている。また、レンズ筐体20の中途の内面には、段部20bが設けられている。
The
レンズ光学系21は、LED12からの出射光を略平行光に変換するコリメーションレンズ22と、レンズ筐体20内で蓋体15との間にコリメーションレンズ22を保持するホルダ23と、コリメーションレンズ22からの出射光が入射するフライアイレンズ24と、ホルダ23とフライアイレンズ24との間に介在するスペーサ25とを具備する。
The lens
コリメーションレンズ22は、例えば、光軸O上に配設されたレンズ部30と、このレンズ部の周部に配設されたリフレクタ部31とが光透過性の樹脂成型品で一体形成された光学部材で構成されている。
The
本実施形態において、レンズ部30は、例えば、入射面(第1の入射面)30aと出射面(第1の出射面)30bとが球面で形成された両凸レンズで構成されている。このレンズ部30の入射面30aはLED12の発光部に片凸レンズ13を介して正対されており、入射面30aには、LED12からの出射光のうち、放射角の小さい光線が入射される。そして、レンズ部30は、入射面30aからの入射光を光軸O方向に屈折させて出射面30bから出射する。
In the present embodiment, the
また、リフレクタ部31は、例えば、レンズ部30の入射面30aの周部でLED12の発光部を囲繞する入射面(第2の入射面)31aと、この入射面31aからの入射光を反射する反射面31bと、反射面31bからの反射光を出射する出射面(第2の出射面)31cとを有する。
In addition, the
入射面31aは、例えば、先端部がレンズ部30の入射面30aの周部に連続するとともに、基部がLED12の出射平面12aに当接する円筒形状をなす曲面で構成され、LED12から出射される放射角の大きい光線を入射する。また、反射面31bは、例えば、光軸Oを中心とする略回転放物線形状をなす曲面で形成され、入射面31aからの入射光を光軸O方向に全反射する。また、出射面31cは、例えば、光軸Oに対して法線が傾斜された環状のバンクで形成され、反射面31bからの反射光を出射する。
For example, the
ここで、出射面31cは、光軸Oに対称なバンクで形成されることにより、リフレクタ部31の出射側にプリズムを形成する。これにより、反射面31bで反射した光線は、出射面31cから出射する際に、光軸Oに対してより平行な方向に屈折される。すなわち、例えば、図3に示すように、出射面31cは、その法線が光軸Oに対して鋭角側に傾斜されることにより、反射面31bからの反射光を光軸Oに対して拡開側に屈折させて出射する。これにより、出射面31cからの出射光は、光軸Oに対してより平行となる方向に補正され、例えば、図4に実線で示すように、高精度の平行光が生成される。換言すれば、出射面31cの傾斜角は、入射面31a及び反射面31bとの相対関係に基づき、実験やシミュレーション等によって適値に設定されることにより、入射面31aからの入射光を、反射面31bと協働して光軸O方向に沿ったより高精度の平行光に変換する。なお、出射面31cが傾斜されていない場合の出射光の挙動を図3中に2点鎖線で示し、その角度強度分布を図4中に2点鎖線で示す。
Here, the
ホルダ23は、内部にコリメーションレンズ22を収容可能な略角筒形状をなし、その先端部にはコリメーションレンズ22に当接する内向フランジ23aが突設されている。そして、ホルダ23は、レンズ筐体20に内挿され、基部側が蓋体15に当接されるとともに、先端部側がスペーサ25を介して段部20bに当接されることにより、コリメーションレンズ22をレンズ筐体20内の設定位置に保持する。
The
フライアイレンズ24は、例えば、段部20bよりも先端側でレンズ筐体20に内挿されるフランジ部24aの内側に、複数のレンズ部24bがマトリクス状に一体形成された光透過性の樹脂成型品で構成されている。このフライアイレンズ24は、フランジ部24aの先端面が内向フランジ20aに当接されるとともに、フランジ部24aの基端面がスペーサ25から延出する突片25aに当接されることによってレンズ筐体20内に保持される。そして、フライアイレンズ24の各レンズ部24bは、コリメーションレンズ22から入射する平行光を互いに重畳する位置に出射することにより、特定の領域を均一に照射する。
The fly-
ここで、例えば、図5に示すように、上述の照明装置1を複数組み合わせることにより、比較的大光量を必要とするヘッドランプ等のような車両用灯具50を構成することが可能である。
Here, for example, as shown in FIG. 5, it is possible to configure a
すなわち、この車両用灯具50は、例えば、複数の保持穴51aがマトリクス状に配列されて開口する筐体51を有し、この筐体51の各保持穴51a内に、各照明装置1がそれぞれ照明モジュールとして組み込まれて要部が構成されている。この場合、各保持穴51aに組み込まれる照明装置1の仕様は適宜変更可能であり、例えば、異なる発光色や光量の照明装置1を組み合わせることにより各種バリエーションの車両用灯具50を実現することができる。
In other words, the
このような実施形態によれば、LED12の発光部に正対する入射面30aを有し、当該入射面30aからの入射光を光軸O方向に屈折させて出射面30bから出射するレンズ部30と、入射面30aの周部でLED12の発光部を囲繞する入射面31aを有し、当該入射面31aからの入射光を反射面31bで光軸O方向に反射させて出射面31cから出射するリフレクタ部31とを一体的に具備したコリメーションレンズ22において、リフレクタ部31の出射面31cを光軸Oの垂直方向に対して傾斜させることにより、反射面31bからの反射光を補正して出射することができる。
According to such an embodiment, the
従って、この出射面31cの傾斜角を、反射面31bの諸元等に基づいて適値に設定することにより、コリメーションレンズ22のリフレクタ部31で高精度な平行光を得ることができる。
Therefore, highly accurate parallel light can be obtained by the
また、反射面31bからの反射光を出射面31cで補正する構成とすることにより、リフレクタ部31の反射面31bの設計の自由度を増加させることができる。従って、リフレクタ部31の仕様に拘束されることなくレンズ部30を設計でき、レンズ部30の諸元を適切に設定すれば、レンズ部30においても高精度な平行光を生成することができる。すなわち、コリメーションレンズ22全体としても高精度は平行光を得ることができる。
Further, by adopting a configuration in which the reflected light from the reflecting
そして、このように高精度な平行光をフライアイレンズ24に入射させることにより、均斉度の高い照明光を照明装置1から出射することができる。
Then, by making the highly accurate parallel light incident on the fly-
ここで、例えば、図6に示すように、リフレクタ部31の出射面31cを光軸O対称に傾斜させる構成に加え、入射面31aを、光軸O方向に対して傾斜させたテーパ面で構成することも可能である。そして、これら入射面31a及び出射面31cの各傾斜角及び反射面31bの形状等を総合的に勘案して適切に設定すてば、さらに高精度な平行光を得ることができる。
Here, for example, as shown in FIG. 6, in addition to the configuration in which the
また、本実施形態においては、例えば、図6に示すように、LED12(片凸レンズ13)とコリメーションレンズ22の入射面30a,31aで囲まれた領域内に、例えば光透過性樹脂からなる充填剤35を充填することも可能である。このように構成すれば、LED12とコリメーションレンズ22との間の位置決め精度を向上することができ、さらに高精度な平行光を実現することができる。また、充填剤35の屈折率を、片凸レンズ13或いはコリメーションレンズ22の屈折率と一致させることにより、界面での光のエネルギーロスを低減することができる。
Further, in the present embodiment, for example, as shown in FIG. 6, a filler made of, for example, a light-transmitting resin in a region surrounded by the incident surfaces 30 a and 31 a of the LED 12 (single convex lens 13) and the
1…照明装置、10…光源ユニット、11…LED基板、12a…出射平面、13…片凸レンズ、15…蓋体、20…レンズ筐体、20a…内向フランジ、20b…段部、21…レンズ光学系、22…コリメーションレンズ、23…ホルダ、23a…内向フランジ、24…フライアイレンズ、24a…フランジ部、24b…レンズ部、25…スペーサ、25a…突片、30…レンズ部、30a…入射面(第1の入射面)、30b…出射面(第1の出射面)、31…リフレクタ部、31a…入射面(第2の入射面)、31b…反射面、31c…出射面(第2の出射面)、35…充填剤、50…車両用灯具、51…筐体、51a…保持穴、O…光軸
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記第1の入射面の周部で前記発光ダイオードの発光部を囲繞する第2の入射面を有し、当該第2の入射面からの入射光を反射面で光軸方向に反射させて第2の出射面から出射するリフレクタ部とを一体的に具備したコリメーションレンズであって、
前記第2の出射面を、光軸の垂直方向に対して傾斜させたことを特徴とするコリメーションレンズ。 A lens unit that has a first incident surface facing the light emitting unit of the light emitting diode, refracts incident light from the first incident surface in the optical axis direction, and emits the light from the first output surface;
A second incident surface surrounding the light emitting portion of the light emitting diode at a peripheral portion of the first incident surface; incident light from the second incident surface is reflected by the reflecting surface in the optical axis direction; A collimation lens that integrally includes a reflector portion that emits light from two exit surfaces,
A collimation lens, wherein the second emission surface is inclined with respect to a direction perpendicular to an optical axis.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006086521A JP2007265688A (en) | 2006-03-27 | 2006-03-27 | Collimation lens and lighting fixture using this |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006086521A JP2007265688A (en) | 2006-03-27 | 2006-03-27 | Collimation lens and lighting fixture using this |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007265688A true JP2007265688A (en) | 2007-10-11 |
Family
ID=38638485
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006086521A Pending JP2007265688A (en) | 2006-03-27 | 2006-03-27 | Collimation lens and lighting fixture using this |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007265688A (en) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009294652A (en) * | 2008-05-09 | 2009-12-17 | Yasuhiro Koike | Optical element for led |
WO2010020161A1 (en) * | 2008-08-18 | 2010-02-25 | 香港理工大学 | A group of led tail lamps for vehicle |
JP2010107844A (en) * | 2008-10-31 | 2010-05-13 | Enplas Corp | Lens for illumination and illuminator including the same |
JP2011523098A (en) * | 2008-06-13 | 2011-08-04 | リュメック インク | Orientable lens for LED luminaire |
WO2011130648A2 (en) * | 2010-04-16 | 2011-10-20 | Solais Lighting, Inc. | Miniature cellular structure for retrofit led lamp secondary optics |
CN102788313A (en) * | 2011-05-18 | 2012-11-21 | 海洋王照明科技股份有限公司 | Floodlight lens and lamp |
JP2012238436A (en) * | 2011-05-11 | 2012-12-06 | Kyoto Denkiki Kk | Lighting device |
KR20160103661A (en) * | 2015-02-25 | 2016-09-02 | 현대모비스 주식회사 | Lamp apparatus for an automobile |
CN106152004A (en) * | 2008-08-18 | 2016-11-23 | 香港理工大学 | LED automobile tail lamp group |
KR20180085380A (en) * | 2009-08-28 | 2018-07-26 | 제너럴 일렉트릭 캄파니 | Light emitting diode-light guide coupling apparatus |
CN114754301A (en) * | 2020-12-25 | 2022-07-15 | 理光工业解决方案有限公司 | Portable lighting device |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0758362A (en) * | 1993-07-23 | 1995-03-03 | Solari & Co Udine Spa | Optical system for light emitting diode |
JP2005093622A (en) * | 2003-09-16 | 2005-04-07 | Ccs Inc | Light irradiation apparatus and optical unit |
WO2005053041A1 (en) * | 2003-11-25 | 2005-06-09 | Matsushita Electric Works, Ltd. | Light emitting device using light emitting diode chip |
JP2005203481A (en) * | 2004-01-14 | 2005-07-28 | Nitto Kogaku Kk | Ultraviolet ray irradiator |
-
2006
- 2006-03-27 JP JP2006086521A patent/JP2007265688A/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0758362A (en) * | 1993-07-23 | 1995-03-03 | Solari & Co Udine Spa | Optical system for light emitting diode |
JP2005093622A (en) * | 2003-09-16 | 2005-04-07 | Ccs Inc | Light irradiation apparatus and optical unit |
WO2005053041A1 (en) * | 2003-11-25 | 2005-06-09 | Matsushita Electric Works, Ltd. | Light emitting device using light emitting diode chip |
JP2005203481A (en) * | 2004-01-14 | 2005-07-28 | Nitto Kogaku Kk | Ultraviolet ray irradiator |
Cited By (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009294652A (en) * | 2008-05-09 | 2009-12-17 | Yasuhiro Koike | Optical element for led |
JP2011523098A (en) * | 2008-06-13 | 2011-08-04 | リュメック インク | Orientable lens for LED luminaire |
CN106152004A (en) * | 2008-08-18 | 2016-11-23 | 香港理工大学 | LED automobile tail lamp group |
WO2010020161A1 (en) * | 2008-08-18 | 2010-02-25 | 香港理工大学 | A group of led tail lamps for vehicle |
US10132463B2 (en) | 2008-08-18 | 2018-11-20 | The Hong Kong Polytechnic University | LED automotive tail lamp set |
JP2010107844A (en) * | 2008-10-31 | 2010-05-13 | Enplas Corp | Lens for illumination and illuminator including the same |
KR102025016B1 (en) | 2009-08-28 | 2019-09-24 | 제너럴 일렉트릭 캄파니 | Light emitting diode-light guide coupling apparatus |
KR20180085380A (en) * | 2009-08-28 | 2018-07-26 | 제너럴 일렉트릭 캄파니 | Light emitting diode-light guide coupling apparatus |
WO2011130648A2 (en) * | 2010-04-16 | 2011-10-20 | Solais Lighting, Inc. | Miniature cellular structure for retrofit led lamp secondary optics |
WO2011130648A3 (en) * | 2010-04-16 | 2012-02-02 | Solais Lighting, Inc. | Miniature cellular structure for retrofit led lamp secondary optics |
KR101488557B1 (en) * | 2011-05-11 | 2015-02-02 | 교토덴키키 가부시키가이샤 | Illuminating device |
JP2012238436A (en) * | 2011-05-11 | 2012-12-06 | Kyoto Denkiki Kk | Lighting device |
CN102788313B (en) * | 2011-05-18 | 2014-02-19 | 海洋王照明科技股份有限公司 | Floodlight lens and lamp |
CN102788313A (en) * | 2011-05-18 | 2012-11-21 | 海洋王照明科技股份有限公司 | Floodlight lens and lamp |
KR20160103661A (en) * | 2015-02-25 | 2016-09-02 | 현대모비스 주식회사 | Lamp apparatus for an automobile |
KR102339518B1 (en) * | 2015-02-25 | 2021-12-16 | 현대모비스 주식회사 | Lamp apparatus for an automobile |
CN114754301A (en) * | 2020-12-25 | 2022-07-15 | 理光工业解决方案有限公司 | Portable lighting device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2007265688A (en) | Collimation lens and lighting fixture using this | |
JP4537822B2 (en) | Lamp | |
JP5567435B2 (en) | Vehicle lighting | |
JP5415539B2 (en) | Compact optical system for producing uniform collimated light | |
JP4825140B2 (en) | Vehicle lighting | |
CN106500026B (en) | Lamps apparatus for vehicle | |
US10436408B2 (en) | Lighting device, corresponding lamp and method | |
CN110023675B (en) | Headlight module for a vehicle | |
CN107614964B (en) | Light flux controlling member, light emitting device, and lighting device | |
US10253941B2 (en) | Lighting device, corresponding lamp and method | |
JP4468291B2 (en) | Lighting device | |
US20200256537A1 (en) | Vehicular lighting fixture | |
CN211821815U (en) | Lamp unit | |
JP2007294197A (en) | Lighting system | |
JP2004311162A (en) | Lighting device | |
KR20180097131A (en) | Light emitting diode lamp | |
JP2013037918A (en) | Lighting device | |
JP6823439B2 (en) | Lenses and vehicle lamps with wraparound light guide | |
JP2020205147A (en) | Light guide body and vehicular lighting fixture | |
JPWO2012042833A1 (en) | Light source device, light source lens, and illumination device | |
JP5027898B2 (en) | Lighting fixture | |
JP2006073250A (en) | Lighting system | |
JP5005399B2 (en) | Lighting device | |
JP7075842B2 (en) | Vehicle lighting | |
JP2018152177A (en) | Light emitting diode lamp |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20081002 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100421 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100427 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100517 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100706 |