JP2011095660A - 光反射部材及びレンズ及び照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】光源からの光を拡散する部材として、照明器具に使用した場合に高い器具効率が得られる部材を提供する。
【解決手段】レンズ１０は、一般的なコリメータレンズと同様に、ＬＥＤからの入射光を側面部１２で反射して略平行な光に変換する。このレンズ１０の側面部１２には、凹曲面を有する突起１４が複数配列されている。このため、レンズ１０は、くぼみ１１で内側に入射される入射光を、側面部１２の反射面で反射して略平行な光に変換するだけでなく、突起１４の凹曲面で反射して拡散する。そして、レンズ１０は、この光を表面部１３で外側に出射する。
【選択図】図３

Description

本発明は、光反射部材及びレンズ及び照明器具に関するものである。

ＬＥＤからの光を集光する技術としてコリメータレンズを使用するものが広く知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。

特表２００２−５２８８６１号公報 特開２００６−３０１５４４号公報 特開２００７−５２１８号公報

コリメータレンズを用いた照明器具において、広いビーム角を得ようとする場合、レンズの表面にシボ加工を施し、その度合で光の拡散を制御する方法がとられる。しかしながら、シボ加工を施した場合はレンズを透過する光の量が減少し、器具効率が落ちる傾向があるという課題があった。また、シボ加工を施したレンズはレンズ表面部全体が光り、グレア感が強いという課題があった。

本発明は、例えば、光源からの光を拡散する部材として、照明器具に使用した場合に高い器具効率が得られる部材を提供することを目的とする。

本発明の一の態様に係る光反射部材は、一端部で内側に入射される入射光を側面部で反射して他端部で外側に出射する光反射部材であり、前記入射光を反射して拡散する凹曲面を有する光拡散部を前記側面部に複数配列したことを特徴とする。

本発明の一の態様によれば、一端部で内側に入射される入射光を側面部で反射して他端部で外側に出射する光反射部材において、前記入射光を反射して拡散する凹曲面を有する光拡散部を前記側面部に複数配列したことにより、光源からの光を拡散する部材として、照明器具に使用した場合に高い器具効率が得られる部材を提供することが可能となる。

実施の形態１に係る照明器具の外形斜視図である。 実施の形態１に係る照明器具の分解斜視図である。 実施の形態１に係るレンズの斜視図である。 実施の形態１に係る照明器具の部分断面図である。 実施の形態１に係る照明器具における光の反射方向を示す図である。 実施の形態１の変形例に係る照明器具における光の反射方向を示す図である。 突起のないコリメータレンズを用いた場合の配光曲線を示す図である。 実施の形態１に係る突起のあるレンズを用いた場合の配光曲線を示す図である。 実施の形態２に係るレンズの斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態に係る照明器具３０の外形斜視図である。図２は、照明器具３０の分解斜視図である。

照明器具３０は、レンズ１０（光反射部材の例）を備え、光源としてＬＥＤ２０を用いる。照明器具３０は、レンズ１０のほかに、器具本体３１、灯具３２、ＬＥＤユニット３３、レンズホルダ３４、レンズ押さえ板３５、押さえリング３６を備える。器具本体３１は、例えば天井に取り付けられる。灯具３２は、器具本体３１に取り付けられる。灯具３２は、例えば水平方向及び垂直方向に回転可能に取り付けられる（向きが調節できるようになっている）。ＬＥＤユニット３３、レンズホルダ３４、レンズ押さえ板３５は、順番に灯具３２の内側に取り付けられる。ここでは、例として４つのＬＥＤ２０がＬＥＤユニット３３に配置されているが、ＬＥＤ２０の数はこれに限るものではない。レンズ１０は、各ＬＥＤ２０に対応する位置に１つずつ配設される。レンズ１０は、レンズホルダ３４によって支持されるとともに、レンズ押さえ板３５によって固定される。押さえリング３６は、灯具３２の内側に設けられた溝とレンズ押さえ板３５の間に取り付けられ、レンズ押さえ板３５を固定する。

図３（ａ）及び（ｂ）は、レンズ１０の斜視図である。

レンズ１０は、くぼみ１１、側面部１２、表面部１３で構成される。レンズ１０は、アクリル等のプラスチック樹脂で一体成形される。くぼみ１１は、ＬＥＤ２０を収納し、ＬＥＤ２０から光をレンズ１０の内側に入射する。側面部１２は、略円錐台形状に形成されており、外表面には略半球状（球の一部の形状であることを意味し、球の１／２の形状に限らず、球の１／２未満の形状も含むものとする）の突起１４（光拡散部の例）が複数設けられている。側面部１２の突起１４がない部分は、回転放物線形状に形成されている。側面部１２は、光をレンズ１０の内側で反射する。表面部１３は、光をレンズ１０の外側に出射する。

図４は、照明器具３０の部分断面図であり、具体的には１組のレンズ１０及びＬＥＤ２０を示している。なお、図４において、レンズ１０を示す部分は、図３（ａ）のＡ−Ａ断面図に相当する。

くぼみ１１は、第１入射面１５及び第２入射面１６を有する。側面部１２の突起１４がない部分は、反射面１７を有する。側面部１２の突起１４がある部分、即ち、それぞれの突起１４は、凹曲面１８を有する。表面部１３は、出射面１９を有する。

光源となるＬＥＤ２０は、レンズ１０のくぼみ１１に近接する位置関係で配置される。ＬＥＤ２０は、第１入射面１５及び第２入射面１６に対して光を放射する。第１入射面１５及び第２入射面１６は、ＬＥＤ２０から出射される光をレンズ１０の内側に入射する。第１入射面１５は、ＬＥＤ２０の表面に対向する位置（ＬＥＤ２０の上方）にあり、入射した光を出射面１９に向けて屈折させる。一方、第２入射面１６は、ＬＥＤ２０の表面に対して斜め方向の位置（ＬＥＤ２０の斜め上方）にあり、入射した光を反射面１７や凹曲面１８に向けて屈折させる。反射面１７は、第２入射面１６から入射される光を反射して略平行な光に変換する。凹曲面１８は、第２入射面１６から入射される光を反射して拡散する。なお、側面部１２の中で凹曲面１８のない部分は、全て反射面１７になっている。つまり、それぞれの突起１４の凹曲面１８は、反射面１７と連続した面になっている。出射面１９は、レンズ１０の中心軸（垂直軸）に対して略垂直な平面となるように形成されている。出射面１９は、第１入射面１５から入射される光、反射面１７で反射して略平行になる光、凹曲面１８で反射して拡散する光をレンズ１０の外側に出射する。

なお、図４では、側面部１２の中でＬＥＤ２０に最も近い部分（最下部）にしか反射面１７がなく、それ以外の部分（反射面１７より上側の部分）が全て凹曲面１８になっているが、凹曲面１８の間に反射面１７があってもよい。つまり、隣り合う突起１４の凹曲面１８の間に反射面１７があってもよい。例えば、図４において、左側の下から１番目の突起１４と２番目の突起１４の間、２番目の突起１４と３番目の突起１４の間等に間隔を設け、間隔を設けた部分に反射面１７を形成してもよい。また、図４では、左右両側に同数（具体的には５つ）の突起１４が設けられているが、左側と右側で異なる数の突起１４が設けられていてもよい。

図５は、図４の部分拡大図であり、さらに照明器具３０における光の反射方向（一部のみ）を示している。

前述したように、ＬＥＤ２０から照射された光は、第２入射面１６を介し、側面部１２によって形成される反射面１７にて、レンズ１０の中心軸に対して略平行な方向に反射される。これによって、配光制御がなされる。また、側面部１２の突起１４が湾曲しているため、第２入射面１６を介して突起１４に照射される光は、照射される位置に応じて反射される方向が異なり、結果的に拡散されることになる。つまり、突起１４に入射する光は、突起１４によって形成される凹曲面１８にて、レンズ１０の中心軸に対して平行な方向以外にも反射される。

上記のように、本実施の形態では、凹曲面１８を有する突起１４がレンズ１０の側面部１２に複数配列されている。このため、レンズ１０は、くぼみ１１（一端部）で内側に入射される入射光を、側面部１２の反射面１７で反射して略平行な光に変換するだけでなく、突起１４の凹曲面１８で反射して拡散する。そして、レンズ１０は、この光を表面部１３（他端部）で外側に出射する。これにより、レンズ１０から、側面部１２の反射面１７で略平行方向に反射された光と突起１４の凹曲面１８で拡散された光が出射されることになり、広いビーム角を得ることが可能となる。

なお、図５等では、それぞれの突起１４全体が湾曲し、全体で凹曲面１８を形成しているが、光が当たらない部分は曲面でなく、例えば平坦な面であってもよい。そのような変形例を図６に示す。図６において、それぞれの突起１４の表面のうち、ＬＥＤ２０から第２入射面１６を介して照射される光が当たらない面は湾曲しておらず、平面２１になっている。このように、それぞれの突起１４の表面のうち、少なくとも光が当たる面を曲面とすれば、前述したのと同様の効果が得られる。

下記のように、突起１４のないコリメータレンズと、突起１４のあるレンズ１０を用いて、それぞれから出射される光のビーム角を実際に比較したところ、突起１４のあるレンズ１０では突起１４のないコリメータレンズよりも広いビーム角が得られることが確認できた。

図７は、突起１４のないコリメータレンズを用いた場合の配光曲線を示す図である。図８は、球径約３ｍｍの球の一部（略半球状）をなす突起１４を側面部１２に１１０個配列したレンズ１０を用いた場合の配光曲線を示す図である。いずれのレンズも、突起１４の有無の違いを除けば同形状のものである。

図７では、ビーム角が約８°である。図８では、ビーム角が約２４°である。よって、この例において、突起１４のあるレンズ１０では突起１４のないコリメータレンズよりもビーム角が約１６°広い。

なお、レンズ１０とＬＥＤ２０の間の距離や、突起１４の曲率、大きさ、形状、数量、位置、配置する範囲等を変えることにより、光の拡散のさせ方を調節することができる。また、本実施の形態では、側面部１２に突起１４が一様に（略均等な距離をあけて）配列されているが、突起１４は任意の並べ方で配列されてよい。また、本実施の形態では、それぞれの突起１４の曲率、大きさ、形状が統一されているが、突起１４の曲率、大きさ、形状は互いに異なっていてもよい。

本実施の形態によれば、透過効率を低下させることのないようにレンズ表面にシボ加工を行わず、拡散した光を取り出せるＬＥＤ光源用レンズを提供することが可能となる。そのため、高い器具効率を達成することができる。つまり、光源からの光を拡散する部材として、照明器具３０に使用した場合に高い器具効率が得られるレンズ１０を提供することができる。また、グレア感のないレンズ１０を提供することができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、レンズ１０の側面部１２に、略半球状の突起１４を複数形成していたが、入射光を反射して拡散する凹曲面を有するものであれば、他の形状の突起１４を形成していてもよい。

図９は、本実施の形態に係るレンズ１０の斜視図である。

このレンズ１０では、側面部１２に配列された突起１４が、端部を球状とする略円柱状に形成されている。

本実施の形態も、実施の形態１と同様の効果を奏する。

実施の形態３．
実施の形態１及び２では、光反射部材として、湾曲状の突起１４を側面部１２に複数配列したレンズ１０を用いていたが、入射光を反射して拡散する凹曲面を有する光拡散部を側面部に複数配列したものであれば、他の部材を用いてもよい。例えば、実施の形態１又は２と同様の側面部を備えるリフレクタを用いることができる。図示していないが、この場合、リフレクタは、ＬＥＤ側の端部（一端部）に設けられた開口部で内側に入射される入射光を側面部で反射して他端部に設けられた開口部で外側に出射する。リフレクタは、例えばＬＥＤ側に（下方に）向かって徐々に開口部が狭くなるように略テーパー状に形成される。リフレクタの側面部の内表面には、略半球状（球の一部の形状であることを意味し、球の１／２の形状に限らず、球の１／２未満の形状も含むものとする）のくぼみ（光拡散部の例）が複数設けられる。側面部のくぼみがない部分は、実施の形態１及び２に係るレンズ１０と同様に、反射面を有する。側面部のくぼみがある部分、即ち、それぞれのくぼみは、凹曲面を有する。

光源となるＬＥＤは、リフレクタのＬＥＤ側の端部（一端部）に設けられた開口部に対して光を放射する。反射面は、この開口部から入射される光を反射して略平行な光に変換する。凹曲面は、この開口部から入射される光を反射して拡散する。リフレクタの他端部に設けられた開口部は、ＬＥＤ側の端部の開口部から入射される光、反射面で反射して略平行になる光、凹曲面で反射して拡散する光をリフレクタの外側に出射する。

本実施の形態も、実施の形態１と同様の効果を奏する。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、これらのうち、２つ以上の実施の形態を組み合わせて実施しても構わない。あるいは、これらのうち、１つの実施の形態を部分的に実施しても構わない。あるいは、これらのうち、２つ以上の実施の形態を部分的に組み合わせて実施しても構わない。

１０ レンズ、１１ くぼみ、１２ 側面部、１３ 表面部、１４ 突起、１５ 第１入射面、１６ 第２入射面、１７ 反射面、１８ 凹曲面、１９ 出射面、２０ ＬＥＤ、２１ 平面、３０ 照明器具、３１ 器具本体、３２ 灯具、３３ ＬＥＤユニット、３４ レンズホルダ、３５ レンズ押さえ板、３６ 押さえリング。

Claims (4)

1. 一端部で内側に入射される入射光を側面部で反射して他端部で外側に出射する光反射部材において、
   前記入射光を反射して拡散する凹曲面を有する光拡散部を前記側面部に複数配列したことを特徴とする光反射部材。
2. 前記側面部は、前記入射光を反射して略平行の光に変換する反射面を有しており、
   前記光拡散部の凹曲面は、前記側面部の反射面と連続した面であることを特徴とする請求項１に記載の光反射部材。
3. 光源からの入射光を側面部で反射して略平行な光に変換するレンズにおいて、
   湾曲状の突起を前記側面部に複数形成したことを特徴とするレンズ。
4. 請求項１又は２に記載の光反射部材と請求項３に記載のレンズとのいずれかを備え、光源としてＬＥＤを用いることを特徴とする照明器具。

Images