JP2011222380A - Luminous flux control member, light emitting device, and lighting device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、発光素子(例えば、LED)からの光を光束制御部材を介して出射する発
光装置や、この発光装置で被照明部材(例えば、広告パネル)を裏面側から照明する照明
装置、及びこれら発光装置と照明装置を構成する光束制御部材に関するものである。
The present invention relates to a light-emitting device that emits light from a light-emitting element (for example, an LED) through a light flux control member, an illumination device that illuminates a member to be illuminated (for example, an advertising panel) from the back side with the light-emitting device, and The present invention relates to a light flux controlling member constituting the light emitting device and the lighting device.
広告パネル等の光透過性を有する被照明部材を裏面側から照明する照明装置は、光源と
して蛍光ランプを使用するものが知られていたが、近年、蛍光ランプよりも消費電力が少
なく且つ長寿命の発光素子(例えば、LED)を光源として使用するものが開発されてい
る。
An illumination device that illuminates a light-transmitted member such as an advertising panel from the back side has been known to use a fluorescent lamp as a light source. However, in recent years, it consumes less power and has a longer life than a fluorescent lamp. A light-emitting element (for example, LED) has been developed as a light source.
図19は、このような発光素子100を光源として使用した照明装置101を示すもの
である。この図19に示す照明装置101は、被照明部材102が対向するように一対配
置された筐体103の内部に導光板104を一対配置し、それぞれの導光板104の側面
に配置した発光素子100からの光を導光板104の内部に入射させ、その導光板104
の内部に入射した光を被照明部材102に対向する導光板104の出射面から面状に出射
させ、その導光板104から出射した光で被照明部材102を裏面側から照明するように
なっている(特許文献1参照)。
FIG. 19 shows an
The light that has entered the inside of the light source is emitted in a planar shape from the light emission surface of the
しかしながら、図19に示すような照明装置101は、蛍光ランプを光源として使用す
る場合に比較して、消費電力の低減を図ることができ、光源の長寿命化を図ることができ
るものの、被照明部材102の全面を均一照明するために、被照明部材102とほぼ同面
積の導光板104を使用しなければならないため、全体の重量が重くなりすぎるという問
題を有していた。
However, the
そこで、本発明は、被照射面を高品位に照明することができ、発光素子を光源として使
用する軽量の照明装置、この照明装置を構成する発光装置及びこの発光装置を構成する光
束制御部材の提供を目的とする。
Therefore, the present invention can illuminate the irradiated surface with high quality, and includes a lightweight illuminating device that uses a light emitting element as a light source, a light emitting device that constitutes the illuminating device, and a light flux control member that constitutes the light emitting device. For the purpose of provision.
請求項1の発明は、図1〜4、図11〜14に示すように、被照明部材3の端部側に発
光素子(例えば、LED)10と共に配置され、前記発光素子10からの光を光制御出射
面15,53から出射し、この光制御出射面15,53から出射する光で前記被照明部材
3の被照射面3aを照明する光束制御部材11,51に関するものである。この発明に係
る光束制御部材11,51は、前記被照射面3aとほぼ平行の前記発光素子10の光軸L
1上に位置するように、且つ、前記発光素子10と一対一で対向して位置するように配置
される。また、この発明に係る光束制御部材11,51は、前記発光素子10からの光が
入射する入射面17,55と、前記光束制御部材11,51の外側面となる全反射面部1
6b,54と、前記光制御出射面15,53の一部を構成する第1出射面部15a,53
aと、前記光制御出射面15,53の一部を構成する第2出射面部15b,45,48,
53bと、前記入射面17,55と対向する位置に形成された凹面部16a,53cと、
を有している。そして、前記全反射面部16b,54は、前記入射面17,55から入射
した前記発光素子10からの光束の立体角を狭めるように、前記光束を構成する光を全反
射させる。また、前記凹面部16a,53cは、前記光軸L1近傍の光を前記光軸L1か
ら離れる方向に全反射または屈折させる。また、前記第1出射面部15a,53aは、主
に前記全反射面部16b,54で全反射された光を前記光軸L1から離れる方向に向けて
出射させるようになっている。また、前記第2出射面部15b,45,48,53bは、
前記光制御出射面15,53の全てが前記第1出射面部15a,53aで構成されたと仮
定した場合に、前記被照射面3aを照明し得ないことになる光の少なくとも一部の光を前
記被照射面3aを照明し得る方向へ向けて偏向出射させるようになっている。
As shown in FIGS. 1 to 4 and FIGS. 11 to 14, the invention according to
1 and the
6b, 54 and first
a and second light
53b and
have. The total
When it is assumed that all of the light
請求項2の発明は、図1〜4、図11〜14、図16に示すように、発光素子10と、
請求項1の発明に係る光束制御部材11,51と、を備えたことを特徴とする発光装置2
に関するものである。
As shown in FIGS. 1 to 4, FIGS. 11 to 14, and FIG.
Light-
It is about.
請求項3の発明は、図1〜4、図11〜14、図16に示すように、請求項2の発明に
係る発光装置2と、前記発光装置2から出射された光で照明される被照明部材3と、を備
えたことを特徴とする照明装置1に関するものである。
As shown in FIGS. 1 to 4, 11 to 14, and 16, the invention of
本発明によれば、被照明部材の端部側に配置された光束制御部材からの出射光で被照射
部材の被照射面を効率的に照明することができるため、被照射面とほぼ同面積の導光板を
使用した照明装置と比較し、被照射面の照明品位は極力低下させずに、照明装置の重量を
格段に低減することができる。
According to the present invention, since the irradiated surface of the irradiated member can be efficiently illuminated with the light emitted from the light flux controlling member disposed on the end side of the irradiated member, the area approximately the same as the irradiated surface. Compared with an illuminating device using the above light guide plate, the illumination quality of the irradiated surface can be significantly reduced and the weight of the illuminating device can be significantly reduced.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳述する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(発光装置及び照明装置)
図1乃至図2は、本実施形態に係る照明装置1及びこの照明装置1を構成する発光装置
2を示すものである。このうち、図1(a)は、発光装置2の基準光軸L0を含む照明装
置1の模式的断面図である。また、図1(b)は、照明装置1を斜め上方から見て示す外
観斜視図である。また、図2は、発光装置2の基準光軸L0を含む断面図である。ここで
、基準光軸L0とは、発光装置2からの立体的な出射光束の中心における光の進行方向を
いう。
(Light emitting device and lighting device)
1 and 2 show a
図1に示すように、照明装置1は、光透過性を有する平板状の被照明部材3(例えば、
広告パネル)を対向するように一対配置し、これら被照明部材3,3の下端を底板4で支
持し、これら被照明部材3,3の左側端間の隙間と右側端間の隙間をそれぞれ側板5,5
で塞ぎ、これら被照明部材3,3の上端を天板6で塞いで、内部に空間7を有する筐体8
が構成されている。そして、この照明装置1は、筐体8を構成する底板4の上面(筐体8
の内部側の面)に発光装置2を取り付けることにより、筐体8の内部に発光装置2を収容
し、一対の被照明部材3,3の裏面側(内部空間側)で且つ下端側から一対の被照明部材
3,3の被照射面(内面)3a,3aを発光装置2で照明するようになっている。また、
図1に示す照明装置1において、一対の被照明部材3,3の間隔が下端側よりも上端側の
方が僅かに大きくなるように、一対の被照明部材3,3が底板4及び天板6に固定されて
いる。なお、一対の被照明部材3,3は、発光装置2の出射光特性に応じて、下端側の間
隔よりも上端側の間隔の方が僅かに大きくなるように配置するか、平行に配置するか、又
は下端側の間隔よりも上端側の間隔の方が僅かに小さくなるように配置してもよい。すな
わち、一対の被照明部材3,3は、その被照射面3a,3aが発光装置2で照明される程
度の姿勢で、発光素子10の光軸L1を含む断面において、光軸L1を軸として略対称位
置に配置されていればよい。また、発光装置2は、基準光軸L0が被照射面3aに対して
ほぼ平行に位置するように底板4に取り付けられる。
As shown in FIG. 1, the illuminating
A pair of advertising panels) are arranged so as to face each other, the lower ends of the illuminated
A
Is configured. And this illuminating
The
In the illuminating
図2に示すように、発光装置2は、発光素子10(例えば、LED及び封止部材によっ
て封止されたLED)からの光を光束制御部材11を介して出射するようになっており、
発光素子10と光束制御部材11とが一対一で対応している。発光素子10は、基板12
を介して筐体8の底板4に固定されている(図1参照)。また、光束制御部材11は、ホ
ルダ13を介して基板12に固定されている。なお、本実施形態においては、発光素子1
0の光軸L1(発光素子4からの立体的な出射光束の中心における光の進行方向)と基準
光軸L1とが一致している場合を例にして説明する。したがって、以下の説明において、
基準光軸L0を光軸L1と言い換えて説明する。
As shown in FIG. 2, the
The
Is fixed to the bottom plate 4 of the housing 8 (see FIG. 1). Further, the light
A case where the optical axis L1 of 0 (the traveling direction of light at the center of the three-dimensional outgoing light beam from the light emitting element 4) and the reference optical axis L1 will be described as an example. Therefore, in the following description:
The reference optical axis L0 will be described in other words as the optical axis L1.
(光束制御部材の第1実施形態)
図3乃至図4は、光束制御部材11の第1実施形態を示すものである。なお、図3(a
)が光束制御部材11を斜め上方から見た外観斜視図であり、図3(b)が光束制御部材
11を斜め下方から見た外観斜視図である。また、図4(a)が光束制御部材11の平面
図であり、図4(b)が図4(a)のA1−A1線に沿って切断して示す光束制御部材1
1の断面図であり、図4(c)が光束制御部材11の正面図であり、図4(d)が光束制
御部材11の側面図であり、図4(e)が光束制御部材11の裏面図であり、図4(f)
が図4(a)のA2−A2線に沿って切断して示す光束制御部材11の断面図である。
(First embodiment of light flux controlling member)
3 to 4 show the first embodiment of the light
) Is an external perspective view of the light
4 (c) is a front view of the light
FIG. 6 is a cross-sectional view of the light
光束制御部材11は、PMMA(ポリメタクリル酸メチル)、PC(ポリカーボネート
)、EP(エポキシ樹脂)等の透明樹脂材料や透明なガラスで形成されている。この光束
制御部材11は、平面形状が円形形状となるように形成されており、リング状のフランジ
14の上面側に光制御出射面15が形成され、フランジ14の下面側に全反射面16及び
入射面17が形成されている。そして、この光束制御部材11は、その中心軸18が発光
素子10の光軸L1と一致するように基板12上に配置される(図2参照)。したがって
、光束制御部材11の中心軸18を適宜光軸L1として書き換えて説明する。
The light
光束制御部材11の入射面17は、光束制御部材11の裏面20側に形成された凹み2
1の内面であり、断面形状が等脚台形形状であって、中心軸18の回りに回転対称となる
ように形成されている。この光束制御部材11の入射面17は、凹み21の底面である第
1入射面17aと、この第1入射面17aから凹み21の開口縁まで延びるテーパ状円筒
面である第2入射面17bとを有している。ここで、第2入射面17bは、第1入射面1
7a側の端縁の内径寸法よりも開口縁側の内径寸法の方が大径となるように、第1入射面
17a側から裏面20(開口縁)側に向かうにしたがって内径が漸増しており、発光素子
10からの光が入射する際の屈折及び金型からの離型のための抜け勾配等を考慮して形成
されている。
The
The cross-sectional shape is an isosceles trapezoidal shape, and is formed to be rotationally symmetric about the
The inner diameter gradually increases from the
光束制御部材11の全反射面16は、中心軸18を中心として回転対称に形成され且つ
頂部を下にしたように形成された略円錐形状の第1全反射面16aと、この第1全反射面
16aよりも径方向外方に位置し且つ第1全反射面16aに対向するように形成された略
テーパ形状の第2全反射面16bとを有している。
The
第1全反射面16aは、主に第1入射面17aから入射した光を第2全反射面16bへ
向けて全反射するようになっている。この第1全反射面16aは、中心軸18に沿って第
1入射面17a寄りの位置からフランジ14側へ向かうに従い拡開する非球面の凹面部で
あり、内部に略逆円錐形状の空間22を生じさせるように形成されている。そして、この
第1全反射面16aは、発光素子10の発光点23から出射して第1入射面17aから光
束制御部材11の内部に入射した光束を平行光束化して第2全反射面16b側へ全反射す
るようになっている(図5参照)。これにより、発光素子10からの出射光束における光
軸L1近傍の光束密度を低下させるようになっている。なお、図5において、発光点23
は、発光素子10の光軸L1(発光中心24)から発光面25の外縁までの中間位置とし
ている。
The first
Is an intermediate position from the optical axis L 1 (light emission center 24) of the
第2全反射面16bは、第1全反射面16aで全反射された光、及び第2入射面17b
から光束制御部材11の内部に入射して直接到達した光を光制御出射面15側へ向けて全
反射するようになっている。この第2全反射面16bは、中心軸18に沿って裏面20側
からフランジ14側へ向かうに従い拡径し、第1全反射面16aとの間に導光部26が形
成されるように、第1全反射面16aよりも径方向外方に離れて位置しており、中心軸1
8を中心とする回転対称の面であって、光束制御部材11の外周面である。
The second
Then, the light that directly enters and reaches the inside of the light
8 is a rotationally symmetric surface about 8 and is the outer peripheral surface of the light
第1全反射面16a及び第2全反射面16bの上部(図4(b),(c)における上部
であって、裏面20の反対側)には、中心軸18を中心とする円板状のフランジ14が第
2全反射面16bの径方向外方へ出っ張るように形成されている。フランジ14は、ホル
ダ13のフランジ収容凹所27に係合され、光束制御部材11の中心軸18とホルダ13
の中心軸28の軸心合わせをすると共に、ホルダ13に接着等で固定されるか又は脱着可
能な状態で保持されるようになっている(図2参照)。そして、このフランジ14の上面
側が光制御出射面15になっている。
A disk shape centering on the
The
光制御出射面15は、裏面20の反対側に位置し、平面視した形状が中心軸18を中心
とする回転対称の中空円板形状であり、光出射特性の異なる第1出射面部15aと第2出
射面部15bとを有している。
The light
第1出射面部15aは、フランジ14の内径寸法とほぼ同一幅で且つ中心線30に沿っ
てフランジ14の一方の径方向外端から他方の径方向外端まで延びる平面であり、その法
線方向が中心軸18と平行であって、中心線30,31に対して線対称の形状になってい
る(図4(a)参照)。この第1出射面部15aは、第1入射面17a及び第2入射面1
7bから光束制御部材11の内部に入射した発光素子10からの出射光束の立体角を第2
全反射面16bで狭めた後、光軸L1からやや離れる方向に向けて出射させるようになっ
ている(図1及び図5参照)。
The first
The solid angle of the light beam emitted from the
After being narrowed by the
第2出射面部15bは、第1出射面部15aを両側から挟むように位置する一対の突起
32,32の傾斜面(表面)であり、正面側から見た突起32の形状が二等辺三角形であ
り、突起32の頂部33の稜線が中心線31に沿って位置するように、且つ、突起32の
頂部33の稜線が第1出射面部15aの延びる方向(中心線30に沿った方向)に直交す
るようになっている。そして、突起32を形作る一対の傾斜面である第2出射面部15b
,15bは、頂部33から逆方向で且つ第1出射面部15aの延びる方向(中心線30の
延びる方向)に沿って傾斜している。このような第2出射面部15bは、突起32の頂部
33の稜線が延びる方向(中心線31に沿った方向)の光量よりも突起32の傾斜面(第
2出射面部15b)の傾斜方向(中心線30に沿った方向)の光量が多くなるように光を
偏向出射させるようになっている。
The second
, 15b are inclined in the opposite direction from the top 33 and along the direction in which the first
(ホルダ)
図6は、光束制御部材11を発光素子10に対して位置決めした状態で保持するために
使用されるホルダ13を示すものである(図2参照)。なお、図6(a)がホルダ13の
平面図であり、図6(b)が図6(a)のA3−A3線に沿って切断して示すホルダ13
の断面図であり、図6(c)がホルダ13の裏面図である。
(holder)
FIG. 6 shows a
FIG. 6C is a rear view of the
図6に示すように、ホルダ13は、光束制御部材11を保持する筒状部34と、この筒
状部34の裏面35側に形成された板状の光源保持部36と、を有している。
As shown in FIG. 6, the
筒状部34は、光束制御部材11を収容する略円錐台形状の空間37が中心軸28に沿
って貫通するように形成され、光束制御部材11のフランジ14を係合するためのフラン
ジ収容凹所27が上端部に形成されている。
The
筒状部34の空間37を形成する内壁40は、ホルダ13の空間37内に光束制御部材
11を収容した際に、光束制御部材11の外周面(第2全反射面16b)との間に隙間が
生じるように、上端から下端に向かって内径が漸減するテーパ形状に形成されている(図
2参照)。
The
フランジ収容凹所27は、空間37の上端縁に沿って形成されたリング状の凹みであり
、光束制御部材11のフランジ14の外周面に密接する内周壁27aと、光束制御部材1
1のフランジ14の下面を支持する底壁27bとからなっている。そして、このフランジ
収容凹所27内に光束制御部材11のフランジ14を係合することにより、ホルダ13の
中心軸28と光束制御部材11の中心軸18が同軸上に位置するように軸心合わせが行わ
れる(図2参照)。
The
It consists of a
光源保持部36は、筒状部34の裏面35側に張り出した板状部材であり、発光素子1
0の角柱状のケース41を微小な隙間をもって収容する貫通穴42が形成されている。こ
の光源保持部36は、貫通穴42に発光素子10のケース41が収容された状態で基板1
2上に載置されると、ホルダ13を発光素子10に対して位置決めした状態(光軸L1と
中心軸28とを合致させた状態)で保持することができるようになっている。したがって
、ホルダ13は、フランジ収容凹所27に光束制御部材11のフランジ14を係合し、光
源保持部36の貫通穴42に発光素子10のケース41を係合し、光源保持部36を基板
12上に載置することにより、光束制御部材11の中心軸18及びホルダ13の中心軸2
8を発光素子10の光軸L1と同軸上に合致させた状態で、光束制御部材11を発光素子
10に対して位置決め保持することが可能になる(図2参照)。なお、本実施形態におい
ては、発光素子10の外表面と光束制御部材11の第1入射面17aとの間に僅かな隙間
が生じるように、且つ、発光素子10の発光面25と光束制御部材11の裏面20とが同
一平面上に位置するように(基板12上の高さ位置が同一となるように)、光束制御部材
11と発光素子10とがホルダ13によって位置決めされるようになっている(図2参照
)。
The light
A through
2, the
The light
このようなホルダ13は、光束制御部材11と同様に、PMMA(ポリメタクリル酸メ
チル)、PC(ポリカーボネート)、EP(エポキシ樹脂)等の透明樹脂材料や透明なガ
ラスで形成されると、第2の光束制御部材として利用することができ、発光素子10から
の光を照明光として出射させることも可能になる。
When such a
(光束制御部材の出射光特性)
図7乃至図10は、本実施形態に係る光束制御部材11の出射光特性を比較例に係る光
束制御部材43の出射光特性と対比して説明するための図である。このうち、図7(a)
は本実施形態に係る光束制御部材11と座標軸との関係を示す斜視図であり、図7(b)
は比較例に係る光束制御部材43と座標軸との関係を示す斜視図である。また、図8(a
)は発光素子10から出射した光の光路を本実施形態の光束制御部材11及び測定面44
と関連付けして模式的に示す図であり、図8(b)は発光素子10から出射した光の光路
を比較例の光束制御部材43及び測定面44と関連付けして模式的に示す図である。また
、図9(a)は本実施形態に係る光束制御部材11から出射した光で照明された測定面4
4上における照度をX軸方向とY軸方向に分けて示す図であり、図9(b)は比較例に係
る光束制御部材43から出射した光で照明された測定面44上における照度をX軸方向と
Y軸方向に分けて示す図である。また、図10(a)は本実施形態に係る光束制御部材1
1から出射した光で照明された測定面44上における照度分布をZ軸に沿った方向から見
て模式的に示す図であり、図10(b)は比較例に係る光束制御部材43からの出射した
光で照明された測定面44上における照度分布をZ軸に沿った方向から見て模式的に示す
図である。なお、図8乃至図10は、光束制御部材11,43の出射光特性に関するシミ
ュレーション実験の結果を模式的に示すものである。また、図9(a),(b)において
、横軸は光軸(0位置)からの距離(mm)を示し、縦軸は測定面44上における照度(
lx)を示している。
(Emission light characteristics of light flux controlling member)
7 to 10 are diagrams for explaining the emitted light characteristics of the light
These are perspective views which show the relationship between the light
These are perspective views which show the relationship between the light
) Indicates the optical path of the light emitted from the
FIG. 8B is a diagram schematically showing the optical path of the light emitted from the
FIG. 9B shows the illuminance on the
FIG. 10B is a diagram schematically showing an illuminance distribution on the
lx).
図7(a)に示すように、本実施形態に係る光束制御部材11は、第2出射面部15b
の頂部33の稜線がX軸方向に沿って位置するように配置されている。また、図7(b)
に示すように、比較例に係る光束制御部材43は、光制御出射面15の全てが本実施形態
に係る光束制御部材11の第1出射面部15aに対応するものである。
As shown in FIG. 7A, the light
Are arranged so that the ridgeline of the
As shown in FIG. 4, in the light
図8(a),(b)に示すように、本実施形態に係る光束制御部材11及び比較例に係
る光束制御部材43は、発光素子10の発光中心P1から出射した光が第1入射面17a
から入射する位置P2、この位置P2から光束制御部材11の内部に入射した光が第1全
反射面16aに到達した位置P3、この第1全反射面16aの位置P3で反射された光が
第2全反射面16bに到達した位置P4が同一である(表1及び2参照)。なお、表1は
、本実施形態に係る光束制御部材11の出射光特性に関するシミュレーション実験結果を
数値で示すものである。また、表2は、比較例に係る光束制御部材43の出射光特性に関
するシミュレーション実験結果を数値で示すものである。
As shown in FIGS. 8A and 8B, the light
From the position P2, the position P3 where the light entering the light
しかし、図8(a)に示す本実施形態に係る光束制御部材11は、第2全反射面16b
の位置P4で反射された光が光制御出射面15の第2出射面部15bの位置P5に到達す
ることになる(表1参照)。一方、図8(b)に示す比較例に係る光束制御部材43は、
第2全反射面16bの位置P4で反射された光が光制御出射面15(第1出射面部15a
)の位置P5’に到達することになり、図8(a)の位置P5とは異なる位置P5’が到
達位置となる(表2参照)。
However, the light
The light reflected at the position P4 reaches the position P5 of the second
The light reflected at the position P4 of the second
) Position P5 ′, and a position P5 ′ different from position P5 in FIG. 8A is the arrival position (see Table 2).
また、図8(a)に示す本実施形態に係る光束制御部材11は、第2出射面部15bの
位置P5から出射した光が測定面44の位置P6に到達することになる(表1参照)。一
方、図8(b)に示す比較例に係る光束制御部材43は、光制御出射面15の位置P5’
から出射した光が測定面44の位置P6’に到達することになり、図8(a)の位置P6
とは異なる位置P6’に到達することになる(表2参照)。
Further, in the light
The light emitted from the light reaches the position P6 ′ of the
A position P6 ′ different from that is reached (see Table 2).
表1のY軸方向における測定面上の位置P6の寸法(−27.06mm)と、表2のY
軸方向における測定面上の位置P6’の寸法(3.9278mm)とを対比して明らかな
ように、本実施形態に係る光束制御部材11は、比較例に係る光束制御部材43よりもY
軸方向へ大きく偏って光を出射する。
The dimension (−27.06 mm) of the position P6 on the measurement surface in the Y-axis direction in Table 1 and the Y in Table 2
As apparent from the comparison with the dimension (3.9278 mm) of the position P6 ′ on the measurement surface in the axial direction, the light
Light is emitted with a large bias in the axial direction.
図9(a)に示すように、本実施形態に係る光束制御部材11から出射される光で照明
される測定面44上におけるY軸方向に沿った照度分布は、光軸L1を中心にして線対称
の曲線C1で且つ光軸L1からY軸方向に+ya及び−yaの位置にピーク位置が生じる
曲線C1で表される(図10(a)参照)。また、図9(a)に示すように、本実施形態
に係る光束制御部材11から出射される光の光量は、X軸方向に沿って出射される光の光
量よりもY軸方向に沿って出射される光の光量の方が多くなっている。これは、第2出射
面部15b,15bが、頂部33を境にして逆方向に(+Y軸方向と−Y軸方向に沿って
)傾斜していることによるものである。また、図9(a)に示すように、本実施形態に係
る光束制御部材11から出射される光で照明される測定面44上におけるX軸方向に沿っ
た照度分布は、光軸L1を中心にして線対称の曲線C2で且つ光軸L1上にピーク位置が
生じる曲線C2で表される。
As shown in FIG. 9A, the illuminance distribution along the Y-axis direction on the
これに対し、図9(b)に示すように、比較例に係る光束制御部材43から出射される
光で照明される測定面44上におけるX軸方向及びY軸方向に沿った照度分布は、全く同
一であり、光軸L1を中心とする線対称の曲線C3で且つ光軸L1上にピーク位置が生じ
る曲線C3で表される。なお、図10(b)に示すように、比較例に係る光束制御部材4
3から出射される光で照明される測定面44上における照度は、光軸L1を中心とする回
転対称の分布をしている。これは、比較例に係る光束制御部材43の光制御出射面15が
、光軸L1を中心とする回転対称の平面であり、光軸L1に直交する仮想平面上に位置す
る平面であることによる。
On the other hand, as shown in FIG. 9B, the illuminance distribution along the X-axis direction and the Y-axis direction on the
The illuminance on the
(本実施形態の効果)
以上の説明のように、本実施形態に係る光束制御部材11は、第2出射面部15bを構
成する突起32の頂部33の稜線が被照明部材3の被照射面3aとほぼ平行になるように
(図7におけるY軸が被照射面3aにほぼ直交するように)配置されると、比較例に係る
光束制御部材43と比較して、被照射面3aを照明する光の光量を多くすることができる
(図1(a)、図7(a),(b)参照)。すなわち、本実施形態に係る光束制御部材1
1は、比較例に係る光束制御部材43によっては被照射面3aの照明光とし得ない光(図
7(a)におけるX軸に沿った方向の光)の少なくとも一部を、第2出射面部15aが被
照射面3a寄りに(図7(a)における+Y軸及び−Y軸方向寄りに)偏向出射させるこ
とができ、発光素子10からの光を被照射面3aの照明光として効率的に利用することが
できる(図1(a)、図7(a),(b)参照)。しかも、本実施形態に係る光束制御部
材11は、一対の対向する被照射面3a,3aの間に配置された場合に、両方の被照射面
3a,3aを均等に照明することが可能となる(図1(a)参照)。なお、上記「ほぼ平
行」及び「ほぼ直交」とは、被照射面3aに対する光束制御部材11の組付誤差等を考慮
したものである。
(Effect of this embodiment)
As described above, the light
したがって、本実施形態に係る光束制御部材11は、発光素子10と組み合わせて発光
装置2を構成すれば、従来技術のような導光板を使用することなく被照明部材3を照明す
ることが可能になるため、被照射面とほぼ同面積の導光板を使用した従来の照明装置と比
較し、照明装置1の構成を簡単化することができると共に、照明装置1を格段に軽量化す
ることができる。
Therefore, when the light
また、本実施形態に係る光束制御部材11を使用した発光装置2は、光束制御部材11
を用いずに発光素子10のみで被照射面3a,3aを照明した場合と比べて、発光素子1
0から離れた天板6近傍の被照射面3a,3aも十分な光で照明することができ、且つ、
発光素子10近傍に特異的な明部を発生させることを防止することができる。
Further, the
Compared to the case where the
The
Generation of a specific bright portion in the vicinity of the
(光束制御部材の第2実施形態)
図11は、光束制御部材11の第2実施形態を示すものである。この図11に示す光束
制御部材11は、第1実施形態の光束制御部材11における第2出射面部15bを構成す
る二等辺三角形の突起32に代え、上面が円弧状曲面45の突起46を形成したものであ
る。この突起46の頂部は、第1実施形態の光束制御部材11における二等辺三角形の突
起32の頂部33と同一位置(光束制御部材11を平面視した場合の同一位置)になるよ
うに形成されている。そして、この実施形態に係る光束制御部材11における突起46の
円弧状曲面45は、第1実施形態の光束制御部材11における第2出射面部15bとほぼ
同様に機能し、発光素子からの光を偏向出射させることができる。すなわち、本実施形態
に係る光束制御部材11の円弧状曲面45が第1実施形態に係る光束制御部材11の第2
出射面部15b,15bに対応する。このような構成の光束制御部材11は、第1実施形
態に係る光束制御部材11と同様の効果を得ることができる。
(Second embodiment of light flux controlling member)
FIG. 11 shows a second embodiment of the light
This corresponds to the
(光束制御部材の第3実施形態)
図12は、光束制御部材11の第3実施形態を示すものである。この図12に示す光束
制御部材11は、第1実施形態の光束制御部材11における第2出射面部15bを構成す
る二等辺三角形の突起32に代え、凹み47を形成したものである。この光束制御部材1
1の凹み47は、正面側から見た形状が頂部を下にした二等辺三角形であり、傾斜面48
,48が交差する底部50が第1実施形態の光束制御部材11における二等辺三角形の突
起32の頂部33と同一位置(光束制御部材11を平面視した場合の同一位置)に形成さ
れている。そして、この実施形態に係る光束制御部材11の凹み47の一対の傾斜面48
,48は、第1実施形態の光束制御部材11における第2出射面部15b,15bとほぼ
同様に機能し、発光素子からの光を偏向出射させることができる。すなわち、本実施形態
に係る光束制御部材11の一対の傾斜面48,48が第1実施形態に係る光束制御部材1
1の第2出射面部15b,15bに対応する。このような構成の光束制御部材は、第1実
施形態に係る光束制御部材11と同様の効果を得ることができる。
(Third embodiment of light flux controlling member)
FIG. 12 shows a third embodiment of the light
1
48 are formed at the same position as the top 33 of the isosceles
, 48 function in substantially the same manner as the second
This corresponds to one second
(光束制御部材の第4実施形態)
図13乃至図14は、本願発明の第4実施形態に係る光束制御部材51を示すものであ
る。なお、図13は、光束制御部材51の外観斜視図(斜め上方から見た外観図)である
。また、図14(a)が光束制御部材51の平面図、図14(b)が図14(a)の光束
制御部材51をA4−A4線に沿って切断して示す断面図、図14(c)が光束制御部材
51の裏面図、図14(d)が図14(b)のB部を拡大して示す図である。
(Fourth embodiment of light flux controlling member)
13 to 14 show a light
光束制御部材51は、第1実施形態の光束制御部材11と同様に、PMMA(ポリメタ
クリル酸メチル)、PC(ポリカーボネート)、EP(エポキシ樹脂)等の透明樹脂材料
や透明なガラスで形成されている。この光束制御部材51は、リング状のフランジ52の
上面側に光制御出射面53が形成され、フランジ52の下面側に全反射面54及び入射面
55が形成されている。そして、この光束制御部材51は、中心軸56が発光素子10の
光軸L1と同軸上に位置するように、発光素子10が固定された基板12上に取り付けら
れるようになっている(図16参照)。
The light
光束制御部材51の入射面55は、光束制御部材51の裏面15側に形成された凹み5
8の内面であり、断面形状が等脚台形形状であって、中心軸56の回りに回転対称となる
ように形成されている。この光束制御部材51の入射面55は、凹み58の底面である第
1入射面55aと、この第1入射面55aから凹み58の開口縁まで延びるテーパ状円筒
面である第2入射面55bとを有している。第1入射面55aは、中心軸56を含む中央
部に円板状の平面部分55a1が形成され、この平面部分55a1の径方向外方側に中心
軸56を中心とするフレネルレンズ55a2が形成されている。第2入射面55bは、第
1入射面55a側の端縁の内径寸法よりも開口縁側の内径寸法の方が大径となるように、
第1入射面55a側から開口縁側へ向かうにしたがって内径が漸増している。
The
8 has an isosceles trapezoidal cross-sectional shape and is formed to be rotationally symmetric about the
The inner diameter gradually increases from the
光束制御部材51の裏面57は、凹み58の開口縁を含む仮想平面であり、中心軸56
に直交する仮想平面である。
The
Is a virtual plane orthogonal to
光束制御部材51の全反射面54は、裏面57の外周縁(凹み58の開口縁)からフラ
ンジ52の下面まで延びる外表面であり、中心軸56を取り囲むように形成された回転対
称面(略円錐台形状の外表面)である。この光束制御部材51の全反射面54は、裏面5
7からフランジ52に向かうに従って外径が漸増しており、その母線が外側(中心軸56
から離れる側)へ凸の円弧状曲線である(図14(b)参照)。そして、この全反射面5
4は、主に第2入射面55bから入射した発光素子10からの光を光制御出射面53側へ
向けて全反射するようになっている(図18参照)。
The
The outer diameter gradually increases from 7 toward the
It is an arcuate curve convex to the side away from (see FIG. 14B). And this
No. 4 is configured to totally reflect light from the
光束制御部材51の光制御出射面53は、裏面57の反対側に位置し、平面視した形状
が中心軸56を中心とする円板形状であり、光出射特性の異なる第1出射面部53a,第
2出射面部53b,及び第3出射面部53cを有している。
The light
第1出射面部53aは、図14(a)〜(b)に示すように、中心線60に沿って帯状
に形成された平面であり、その法線方向が中心軸56と平行となるように形成された平面
である。この第1出射面部53aは、中心線60に対して線対称の形状であり、中心線6
0に沿ったフランジ12の一方の径方向外周端から他方の径方向外方端まで形成されてい
る。そして、この第1出射面部53aは、主に第2入射面55bから光束制御部材51の
内部に入射した後に全反射面54で全反射されて光束の立体角が狭められた光を、光軸L
1からやや離れる方向に向かって出射させるようになっている(図18参照)。また、こ
の第1出射面部53aは、第1入射面55aから入射した光の一部を光軸L1からやや離
れる方向に向かって出射させるようになっている(図18参照)。
As shown in FIGS. 14A to 14B, the first
It is formed from one radially outer peripheral end of the
The light is emitted in a direction slightly away from 1 (see FIG. 18). Further, the first
第2出射面部53bは、第1出射面部53aを両側から挟むように位置する一対の突起
61,61の表面であり、正面側から見た形状が二等辺三角形の突起61を形作る一対の
傾斜面である。そして、一対の第2出射面部53b,53bの交差部である突起61の頂
部62は、その稜線が中心線63に沿って位置するように、且つ、その稜線が第1出射面
部53aの延びる方向(中心線60)に直交するようになっている。そして、突起61を
形作る一対の傾斜面である第2出射面部53b,53bは、頂部62から逆方向で且つ中
心線60の延びる方向に沿って傾斜している。このような第2出射面部53bは、突起6
1の頂部62の稜線が延びる方向(中心線63に沿った方向)の光量よりも頂部62の稜
線が延びる方向に直交する方向(中心線60に沿った方向)の光量が多くなるように光を
偏向出射させるようになっている。
The second
Light so that the amount of light in the direction orthogonal to the direction in which the ridge line of the top 62 extends (direction along the center line 60) is larger than the amount of light in the direction in which the ridge line of the top 62 extends (direction along the center line 63). Is deflected and emitted.
第3出射面部53cは、光制御出射面53を平面視した場合、光制御出射面53の中央
部に位置している。この第3出射面部53cは、中心軸56を中心とする非球面形状の凹
面部を形成する内面であり、第1入射面55aから入射した光を光軸L1の周りに第1出
射面部53aよりも大きく拡げて出射させるようになっている(図18参照)。したがっ
て、この第3出射面部53cを有する光束制御部材51は、光制御出射面53寄りの被照
射面を効率的に照明することが可能になる。このように機能する凹面部であれば、非球面
形状に限らず、光軸L1上に頂部を有する円錐形状に形成してもよい。
The third
そして、本実施形態に係る光束制御部材51は、図15に示すようなホルダ64に収容
され、ホルダ64を介して発光素子10及び基板12に組み付けられると、第1実施形態
の光束制御部材11と同様に、中心軸56が発光素子10の光軸L1と同軸上に位置する
ように位置決めされ、基板12上に位置決めされた状態で支持されることになる(図16
参照)。なお、図15に示すホルダ64は、図6に示したホルダ13と同様の構成である
ため、図6に示したホルダ13に対応する構成部分に、図6に示したホルダ13の構成部
分と同一符号を付し、図6に示したホルダ13と重複する説明を省略する。
The light
reference). The
以上のように、本実施形態に係る光束制御部材51は、第1実施形態の光束制御部材1
1と同様の出射光特性が生じる。したがって、本実施形態に係る光束制御部材51は、第
1実施形態の光束制御部材11と同様の効果を得ることができる。
As described above, the light
1 has the same outgoing light characteristics. Therefore, the light
なお、図17に示す光束制御部材65は、本実施形態に係る光束制御部材51の第2出
射面部53bを省略したものであり、光制御出射面53が第1出射面部53aと第3出射
面部53cのみから構成されるため、光軸L1の周りに回転対称の光束を出射することに
なり(図18参照)、対向する一対の被照明部材3,3間に配置された場合、被照明部材
3を照明し得る光量が本実施形態の光束制御部材51よりも少なくなる。
Note that the light
(その他の変形例)
本発明の照明装置1は、底板4に発光装置2を配置する態様に限定されるものではなく
(図1参照)、天板6に発光装置2を配置してもよく、また、側板5に発光装置2を配置
してもよい。また、本発明の照明装置1は、底板4,側板5,天板6のうちの複数又は全
てに発光装置2を配置するようにしてもよい。さらに、本発明の照明装置1は、被照射面
3aが四角形状の場合には、被照射面3aのコーナー部に配置するようにしてもよい。
(Other variations)
The
また、本発明の照明装置1は、被照射面3aの大きさに応じ、発光装置2を単数又は複
数使用する。
Moreover, the illuminating
また、本発明の照明装置1に使用する光束制御部材11,51は、一対の突起32,4
6,61又は一対の凹み47を形成する態様を例示したが、これに限られるものではなく
、より多くの第2出射面部として機能する突起又は凹みによって光制御出射面15,53
の一部を構成するようにしてもよい。
The light
However, the present invention is not limited to this, and the light control emission surfaces 15 and 53 are formed by more protrusions or depressions that function as second emission surface portions.
You may make it comprise some.
本発明の光束制御部材11,51は、発光素子10からの全出射光束の立体角を狭める
機能を有する全反射面部(第2全反射面16b,全反射面54)と、光軸L1に沿って出
射した場合には被照射面3aに到達し得ない光を被照射面3aに向かう光に偏向させる凹
面部(第1全反射面16a,第3出射面部53c)と、被照射面3aと平行に出射する光
を被照射面3aに向かう光に偏向させる部分(第2出射面部15b,53b)の3つの要
素を兼ね備えることが特徴であり、それらの機能を有するものであれば、第1〜第4実施
形態の形状に限定されない。
The light
本発明に係る発光装置は、広告パネル等の被照明部材を背面側から照明する内照式の照
明装置に適用できることはもちろんのこと、天井、床面、壁面等を照明する外照式の照明
装置や、案内灯としても使用することができる。
The light-emitting device according to the present invention can be applied to an internally-illuminated illumination device that illuminates an illuminated member such as an advertising panel from the back side, as well as an externally-illuminated illumination that illuminates the ceiling, floor surface, wall surface, etc. It can also be used as a device or a guide light.
1……照明装置、2……発光装置、3……被照明部材、3a……被照射面、10……発
光素子(例えば、LED)、11,51……光束制御部材、15,53……光制御出射面
、15a,53a……第1出射面部、15b,53b……第2出射面部、16a……第1
全反射面(凹面部)、16b……第2全反射面(全反射面部)、17,55……入射面、
45……円弧状曲面(第2出射面部)、48……傾斜面(第2出射面部)、53c……第
3出射面部(凹面部)、54……全反射面(全反射面部)、L1……光軸
DESCRIPTION OF
Total reflection surface (concave surface portion), 16b... Second total reflection surface (total reflection surface portion), 17, 55.
45... Arc-shaped curved surface (second exit surface portion) 48... Inclined surface (second exit surface portion) 53 c. Third exit surface portion (concave portion) 54 54 Total reflection surface (total reflection surface portion),
Claims (3)
から出射し、この光制御出射面から出射する光で前記被照明部材の被照射面を照明する光
束制御部材であって、
前記被照射面とほぼ平行の前記発光素子の光軸上に位置するように、且つ、前記発光素
子と一対一で対向して位置するように配置され、
前記発光素子からの光が入射する入射面と、
前記光束制御部材の外側面となる全反射面部と、
前記光制御出射面の一部を構成する第1出射面部と、
前記光制御出射面の一部を構成する第2出射面部と、
前記入射面と対向する位置に形成された凹面部と、を有し、
前記全反射面部は、前記入射面から入射した前記発光素子からの光束の立体角を狭める
ように、前記光束を構成する光を全反射させ、
前記凹面部は、前記光軸近傍の光を前記光軸から離れる方向に全反射又は屈折させ、
前記第1出射面部は、主に前記全反射面部で全反射された光を前記光軸から離れる方向
に向けて出射させ、
前記第2出射面部は、前記光制御出射面の全てが前記第1出射面部で構成されたと仮定
した場合に、前記被照射面を照明し得ないことになる光の少なくとも一部の光を前記被照
射面を照明し得る方向へ向けて偏向出射させる、
ことを特徴とする光束制御部材。 The light emitting element is disposed on the end side of the illuminated member, emits light from the light emitting element from the light control emitting surface, and illuminates the illuminated surface of the illuminated member with the light emitted from the light control emitting surface. A light flux controlling member,
It is disposed so as to be positioned on the optical axis of the light emitting element substantially parallel to the irradiated surface, and to be opposed to the light emitting element on a one-to-one basis,
An incident surface on which light from the light emitting element is incident;
A total reflection surface portion serving as an outer surface of the light flux controlling member;
A first emission surface portion constituting a part of the light control emission surface;
A second emission surface portion constituting a part of the light control emission surface;
A concave surface portion formed at a position facing the incident surface,
The total reflection surface portion totally reflects light constituting the light flux so as to narrow a solid angle of the light flux from the light emitting element incident from the incident surface,
The concave surface portion totally reflects or refracts light in the vicinity of the optical axis in a direction away from the optical axis,
The first emission surface portion emits light that is mainly totally reflected by the total reflection surface portion in a direction away from the optical axis,
The second emission surface portion is configured to emit at least a part of light that cannot illuminate the irradiated surface when it is assumed that all of the light control emission surface is configured by the first emission surface portion. Deflected and emitted in the direction that can illuminate the illuminated surface,
A light flux controlling member characterized by the above.
と、を備えたことを特徴とする照明装置。 An illuminating device comprising: the light-emitting device according to claim 2; and a member to be illuminated illuminated with light emitted from the light-emitting device.
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