JP2011096401A - 液晶レンズを用いる発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶レンズを用いる発光装置において、給電部が発光部からの出力光を遮光して発光効率が低下することを防止しつつ、装置を小型化することができる。
【解決手段】発光装置１は、発光部３と、発光部３を収容する筐体２と、筐体２の開口８に臨むように配置される液晶レンズ４と、液晶レンズ４を制御する電力を受ける給電部５、６と、を備える。液晶レンズ４は、開口８と重畳する内周領域１３と、開口８の外側であって開口８と重畳しない外周領域１４とを有し、内周領域１３内には液晶が封入されており、外周領域１４には給電部５、６が配置されている。給電部５、６を液晶レンズ４の外周領域１４であって、筐体２の外周内に設けることができるので、筐体２の開口８から照射される光が給電部５、６によって遮光されることがなく、装置を小型化することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光部からの出力光を液晶レンズにより集めて配光する発光装置に関する。

従来から、発光部から照射される出力光を、液晶レンズで集めて配光する発光装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。図１５は、このような発光装置１０１の構成を示す。発光装置１０１は、筐体１０２と、筐体１０２に収容される発光部１０３と、発光部１０３からの出力光を集めて配光する液晶レンズ１０４と、液晶レンズ１０４の外周縁端部に接続された給電部１０５と、を備える。給電部１０５は、液晶レンズ１０４を駆動制御し、給電ライン１１２で繋がっている液晶レンズ制御回路１１１と電気的に接続されている。

発光装置１０１は、給電部１０５を介して液晶レンズ制御回路１１１から液晶レンズ１０４を制御するための電力が供給されて、液晶レンズ１０４の屈折率が調整されることにより、光の照射範囲を制御することができる。しかしながら、この発光装置１０１は、給電部１０５が筐体１０２の外部に配置されているので、装置が大型化する。また、給電部１０５を筐体１０２に収容したとき、給電部１０５が発光部１０３からの出力光を遮光し、発光効率が低下する虞がある。

特開２００５−３１７８７９号公報

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、給電部が発光部からの出力光を遮光して発光効率が低下することを防止しつつ、装置を小型化することができる発光装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、発光部と、前記発光部を収容し、光を照射するための開口を有する筐体と、前記筐体の開口に臨むように配置される液晶レンズと、を備えた液晶レンズを用いる発光装置であって、前記液晶レンズを制御する電力を外部電源から受ける給電部を備え、前記液晶レンズは、前記筐体の開口と重畳する内周領域と、前記筐体の開口の外側であって開口と重畳しない外周領域とを有し、前記内周領域内には液晶が封入されており、前記外周領域には前記給電部が配置されているものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載の発光装置において、前記給電部は、前記液晶レンズの外周領域を保持すると共に、液晶レンズ側電極部及び筐体側端子部との間を電気接続する電極部を有し、前記筐体の開口より外周側に配置されるものである。

請求項１の発明によれば、給電部を液晶レンズの外周領域であって、筐体の外周内に設けることができるので、筐体の開口から照射される光が給電部によって遮光されることがなく、装置を小型化することができる。

請求項２の発明によれば、給電部が筐体の開口より外周側に配置されるので、筐体の開口から照射される光が筐体側端子部によって遮光されることがなく、装置をより小型化することができる。

本発明の第１の実施形態に係る発光装置の断面図。 同発光装置の平面図。 同発光装置の液晶レンズと給電部の断面図。 同液晶レンズの液晶レンズ側電極部の平面図。 同発光装置の筐体と一方の給電部の斜視図。 同発光装置の他方の給電部の斜視図。 同発光装置の変形例の液晶レンズと給電部の断面図。 同液晶レンズの液晶レンズ側電極部の平面図。 同発光装置の給電部の斜視図。 （ａ）は本発明の第２の実施形態に係る発光装置の給電部の斜視図、（ｂ）は同発光装置の液晶レンズの拡大平面図。 （ａ）は同発光装置の変形例の給電部の斜視図、（ｂ）は同発光装置の液晶レンズの拡大平面図。 （ａ）は同発光装置の他の変形例の給電部の斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は同発光装置の液晶レンズの拡大平面図。 本発明の第３の実施形態に係る発光装置の平面図。 同発光装置の変形例の平面図。 従来の発光装置の断面図。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る発光装置について、図１乃至図６を参照して説明する。図１及び図２に示されるように、液晶レンズを用いる発光装置１は、筐体２と、筐体２に収容される発光部３と、発光部３からの出力光を集めて配光する液晶レンズ４と、液晶レンズ４に給電するための給電部５、６と、発光部３を点灯制御する点灯回路１０と、液晶レンズ４を駆動制御する液晶レンズ制御回路１１（以下、制御回路という）と、を備える。給電部５、６は、液晶レンズ４の外周縁の一部（図２において左右対称位置）を溝部１５で挟んで支持し、液晶レンズ４を制御するための電力を供給する。液晶レンズ４は、供給される電圧に応じて屈折率が調整され、光の照射範囲を制御するものである。

筐体２は、一方側に開口８を有した筒形状であり、発光部３からの出力光を液晶レンズ４へ向けて反射する反射板７と、給電部５、６と機械的及び電気的に接続される筐体側端子部９（以下、端子部という）と、を備える。また、筐体２は、点灯回路１０と、制御回路１１と、端子部９と制御回路１１を繋ぐ給電ライン１２と、を収容する。点灯回路１０と制御回路１１への電源供給は外部電源（図示せず）から行われる。

発光部３は、例えば、ＬＥＤチップ、蛍光灯、白熱灯、高輝度放電灯などで構成される。液晶レンズ４は、円板形状に形成され、平面視において筐体２の開口８と重畳する内周領域１３と、筐体２の開口８の外側であって開口８と重畳しない外周領域１４と、を有し、筐体２の開口８に臨むように配置される。

給電部５、６は、液晶レンズ４の外周領域１４を保持し、筐体２の開口８側にある端面３７上に配置される。反射板７は、筐体２の開口８へ向けて拡径した椀状に形成され、内面に光反射率の高いアルミニウムが蒸着された樹脂構造体から成る。

図３及び図４に示されるように、液晶レンズ４は、２枚の透明基板２０、２１と、これら透明基板２０、２１に封入される液晶２２と、液晶２２を制御するための電圧を印加する液晶レンズ側電極部２３と、透明基板２０、２１間に液晶２２を封じ込めるためのシール材２４と、を有する。液晶レンズ側電極部２３は、透明基板２０、２１の対向面に設けられ、給電部５、６から電力供給を受ける。透明基板２０、２１は、円状に形成されたガラス板や透明なプラスチック板から成る。液晶２２は、シール材２４が液晶レンズ側電極部２３の最外周に沿って設けられることで、液晶レンズ４の内周領域１３内に配置される。

液晶レンズ側電極部２３は、ＩＴＯ透明導電膜から成り、図中で上側の透明基板２０に設けられた中心電極２５及び帯状電極２６、２７と、図中で下側の透明基板２１に設けられた円状電極２８と、を有する。各電極２５〜２８は、引出電極２５ａ、２６ａ、２７ａ、２８ａをそれぞれ有する。中心電極２５は円状に形成され、帯状電極２６、２７はＣ字の相似形状にそれぞれ形成され、中心電極２５の外周に各Ｃ字の切欠部分の開口方向が揃えられて配置される。各電極２５〜２７は引出電極２５ａ〜２７ａを介して給電部５と、円状電極２８は引出電極２８ａを介して給電部６とそれぞれ繋がっており、制御回路１１により個別に電圧制御される。これら電極２５〜２８の形状は、上記に限定されず、例えば、透明基板２０に設けられた中心電極２５及び帯状電極２６、２７と同じ形状の電極が透明基板２１に設けられていてもよい。

液晶レンズ４の外周縁まで引き出された引出電極２５ａ〜２８ａは、後述する給電部５、６の導通部１６と接触し易いように、透明基板２０、２１の各端面にまでさらに引き出される。なお、引出電極２５ａ〜２８ａは、透明基板２０、２１の端面にまで引き出されるのではなく、透明基板２０、２１の端面に各引出電極と対応する導体が形成され、この導体と繋がる位置にまで引き出されてもよい。

液晶レンズ４は、制御回路１１による制御の下、中心電極２５、帯状電極２６、２７及び円状電極２８にそれぞれ異なる電圧が印加されることにより、液晶２２内の液晶分子の配光が制御されて、液晶２２の屈折率を調整することができる。

図５及び図６に示されるように、給電部５、６は、断面Ｕ字状のブロック体であり、液晶レンズ４を支持するための溝部１５と、電極部である複数の導通部１６及び給電ピン１７と、を有する。導通部１６及び給電ピン１７は、対応するもの同士が電気的に接続されており、さらに液晶レンズ側電極部２３と端子部９との間を電気的に接続するものである。なお、給電部５は、液晶レンズ４の３つの引出電極２５ａ〜２７ａと接するので、３つの導通部１６と３本の給電ピン１７を有し、給電部６は、液晶レンズ４の１つの引出電極２８ａと接するので、１つの導通部１６と１本の給電ピン１７を有し、さらに端子部９への保持力を向上させるための２本のダミーピン１８を有する。

端子部９は、筐体２の開口８側にある端面３７に埋め込まれるブロック体であり、給電部５、６の給電ピン１７やダミーピン１８が挿入される挿入口１９を有し、挿入口１９に設けた導体に給電ライン１２が接続されており、これにより、給電ライン１２を介して制御回路１１と繋がっている。

このような構成の発光装置１によれば、給電部５、６を液晶レンズ４の外周領域１４であって、筐体２の外周内に設けることができるので、筐体２の開口８から照射される光が給電部５、６によって遮光されることがなく、装置を小型化することができる。また、給電部５、６が筐体２の開口８より外周側に配置されるので、筐体２の開口８から照射される光が端子部９によって遮光されることがなく、装置をより小型化することができる。

図７乃至図９は、上記実施形態の変形例に係る発光装置１の液晶レンズ４及び給電部５を示す。この発光装置１の液晶レンズ４は、引出電極２５ａ〜２８ａが全て同じ方向に向かって引き出されて形成され、これら引出電極２５ａ〜２８ａは全て一方の給電部５に接続される。この給電部５は、液晶レンズ４の４つの引出電極２５ａ〜２８ａと接するので、４つの導通部１６と４本の給電ピン１７を有する。他方の給電部相当は、給電構成を有さないもので、液晶レンズ４を支持する機能を有するものでよい。この変形例においても、上述の発光装置１と同等の作用効果が得られる。

（第２の実施形態）
図１０（ａ）（ｂ）は、第２の実施形態に係る発光装置１の液晶レンズ４と給電部５を示す。この発光装置１の給電部５は溝部１５の溝の一端を塞ぐように壁部３２を有し、液晶レンズ４は給電部５の壁部３２と対向する位置に切欠部３３を有する。液晶レンズ４は、その切欠部３３が給電部５の壁部３２と嵌合して給電部５に支持される。このため、各導通部１６と引出電極２５ａ〜２７ａの位置ずれが防止され、液晶レンズ４への給電が確実となる。なお、他方の給電部６に給電部５と同様の構成を有してもよい。

図１１（ａ）（ｂ）は、上記実施形態の第１の変形例に係る発光装置１の液晶レンズ４と給電部５を示す。この発光装置１の給電部５は溝部１５の溝の両端を塞ぐように２つの壁部３２を有し、液晶レンズ４は給電部５の壁部３２と対向する位置に切欠部３３を有する。液晶レンズ４は、その切欠部３３が給電部５の２つの壁部３２と嵌合して給電部５に支持される。このため、各導通部１６と引出電極２５ａ〜２７ａの位置ずれがより防止され、液晶レンズ４への給電がより確実となる。

図１２（ａ）（ｂ）（ｃ）は、上記実施形態の第２の変形例に係る発光装置１の液晶レンズ４と給電部５を示す。この発光装置１の給電部５は溝部１５にある導通部１６間に凸部３４を有し、液晶レンズ４は給電部５の凸部３４と対向する位置に凹部３５を有する。液晶レンズ４は、その凹部３５が液晶レンズ４の凸部３４と嵌合して給電部５に支持される。このため、各導通部１６と引出電極２５ａ〜２７ａの位置ずれがより防止され、液晶レンズ４への給電がより確実となる。

（第３の実施形態）
図１３は、第３の実施形態に係る発光装置１を示す。この発光装置１は、給電部５、６に加えて、液晶レンズ４を支持するための複数の接続部５１をさらに備える。接続部５１は、断面Ｕ字状のブロック体であり、前述給電部の構成と同様に、液晶レンズ４を支持するための溝部と、筐体２に保持されるためのダミーピンと、を有する。筐体２は、開口８側にある端面３７上に接続部５１のダミーピンが挿入される挿入口（図示なし）を有する。液晶レンズ４は、給電部５、６及び接続部５１により支持されるので、筐体２に確実に保持される。

図１４は、上記実施形態の変形例に係る発光装置１を示す。この発光装置１は、上記接続部５１に代えて、液晶レンズ４の表面から筐体２に向かって設けられた孔を挿通するようにして取り付けられるネジ５３を有する。液晶レンズ４は、給電部５、６及びネジ５３により支持されるので、筐体２に確実に保持される。

なお、本発明は、上記の実施形態の構成に限られず、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、給電部や接続部によって液晶レンズが支持されるものを示したが、筐体の開口側にある端面上に複数の爪部を設け、この爪部で液晶レンズの外周縁を挟んで液晶レンズを支持するものであっても構わない。

１ 発光装置（液晶レンズを用いる発光装置）
２ 筐体
３ 発光部
４ 液晶レンズ
５、６ 給電部
８ 開口
９ 端子部（筐体側端子部）
１２ 給電ライン
１３ 内周領域
１４ 外周領域
１６ 導通部（電極部）
１７ 給電ピン（電極部）
２０、２１ 透明基板
２２ 液晶
２３ 液晶レンズ側電極部

Claims (2)

1. 発光部と、前記発光部を収容する筐体と、前記筐体の開口に臨むように配置される液晶レンズと、を備えた液晶レンズを用いる発光装置であって、
   前記液晶レンズを制御する電力を外部電源から受ける給電部を備え、
   前記液晶レンズは、前記筐体の開口と重畳する内周領域と、前記筐体の開口の外側であって開口と重畳しない外周領域とを有し、前記内周領域内には液晶が封入されており、前記外周領域には前記給電部が配置されていることを特徴とする液晶レンズを用いる発光装置。
2. 前記給電部は、前記液晶レンズの外周領域を保持すると共に、液晶レンズ側電極部及び筐体側端子部との間を電気接続する電極部を有し、前記筐体の開口より外周側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の液晶レンズを用いる発光装置。