JP2012160666A - Light source module and lighting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は光源モジュール及びそれを備えた照明装置に関する。 The present invention relates to a light source module and an illumination device including the light source module.
近年、環境問題に対する意識が高まり、白熱電球に代表される消費電力の高い照明光源から、LEDのように消費電力の低い照明光源への見直しが活発になっている。LEDは低消費電力であるだけでなく、水銀レスであるという面で見ても環境にやさしい光源であるため、従来光源の置き換えとしてLEDが用いられる事例が増えている。 In recent years, awareness of environmental issues has increased, and the review of an illumination light source with high power consumption, such as an incandescent bulb, to an illumination light source with low power consumption, such as an LED, has become active. Since the LED is not only low power consumption but also an environment-friendly light source in terms of being mercury-free, there are an increasing number of cases where the LED is used as a replacement for the conventional light source.
一方、LEDは指向性の高い光源であるため、従来光源のように光を全周囲に放射するものからLEDへ置き換えを行えば、それぞれの照射面の様子が大きく異なってしまう。そのため、LEDを光源とした電球を用いる場合には、その配光を白熱電球に近づけて実用性を向上させることが課題となる。このような課題を解決するために、例えば、特許文献1には、複数個のLEDとLEDからの光を拡散する蛍光体の層とが形成されたLED電球が記載されている。また、特許文献5には、複数個のLEDを立体的に設置するLEDランプが記載されている。 On the other hand, since the LED is a light source with high directivity, if the LED is replaced with the LED that emits light to the entire periphery like a conventional light source, the state of each irradiation surface will be greatly different. Therefore, in the case of using a light bulb using LED as a light source, it becomes a problem to improve the practicality by bringing the light distribution close to the incandescent light bulb. In order to solve such a problem, for example, Patent Document 1 describes an LED bulb in which a plurality of LEDs and a phosphor layer that diffuses light from the LEDs are formed. Patent Document 5 describes an LED lamp in which a plurality of LEDs are three-dimensionally installed.
このような構成により配光範囲を広げることは可能となるが、電球の美観を損なうだけでなく、構造が複雑であるため実装コストが高くなるというデメリットがある。このようなデメリットがなく、より簡易に上記の課題を解決する手段として、例えば下記のような例が挙げられる。 Although it is possible to widen the light distribution range by such a configuration, it not only impairs the aesthetics of the light bulb, but also has a demerit that the mounting cost becomes high due to the complicated structure. The following examples can be given as means for solving the above-described problems more easily without such disadvantages.
第1の例は、グローブ材料として、99%に近いヘーズ値を有し、分散度60°程度(相対透過率が50%になる角度)を有する拡散性の高い樹脂、または、ガラスを使用することである。 In the first example, a highly diffusible resin or glass having a haze value close to 99% and a degree of dispersion of about 60 ° (an angle at which the relative transmittance becomes 50%) is used as the globe material. That is.
第2の例は、例えば、側方に光を出射するように配置された小型のLED光源を使用し、内部にドーム状のレンズ(ドーム型レンズ)を取り付けることである(例えば特許文献2)。この例では、ある程度側方に光を分散させてから、拡散性の高い樹脂またはガラスをグローブ材料として使用する。 The second example is, for example, using a small LED light source arranged so as to emit light laterally, and attaching a dome-shaped lens (dome-shaped lens) inside (for example, Patent Document 2). . In this example, after light is dispersed to some extent, a highly diffusible resin or glass is used as the glove material.
第3の例は、電球形照明装置のグローブ(光源カバー)内に、グローブの頂端部側に位置する反射面を形成した導光体を取り付けることである(例えば特許文献3)。LEDから出射された光は、導光体内に入射すると、導光体の側周面内面で全反射を繰り返して頂端部側に位置する反射板まで到達し、反射板付近の出射部から後方、すなわち口金方向に出射される。 The 3rd example is attaching the light guide which formed the reflective surface located in the top end side of a globe in the globe (light source cover) of a light bulb type lighting device (for example, patent documents 3). When the light emitted from the LED enters the light guide body, it repeats total reflection on the inner surface of the side peripheral surface of the light guide body and reaches the reflection plate located on the top end side, from the emission section near the reflection plate, behind, That is, it is emitted in the direction of the die.
第4の例は、特許文献4や特許文献6に示すように、光学レンズを用いて光を屈折・反射させることで光を所望の範囲に放射することである。例えば、特許文献4には、LEDから照射される光の波長を変換する波長変換部材と、波長変換部材から出てくる光を集光するレンズとを備えたLED照明装置が記載されている。また、特許文献6には、発光素子と発光素子から放射される光を側面方向へ放射する光方向変換素子とを有した光源モジュールが記載されている。また、特許文献7には、透明部材の中心点付近のグレアの発生を抑制する光学素子及び発光装置が記載されている。このレンズ、光方向変換素子、または光学素子に入射した光は、レンズ、光方向変換素子または光学素子と空気の境界で臨界角以上の角度で入射すると入射角と同じ角度で全反射し伝播する。 A fourth example is to emit light to a desired range by refracting and reflecting light using an optical lens, as shown in Patent Document 4 and Patent Document 6. For example, Patent Literature 4 describes an LED illumination device that includes a wavelength conversion member that converts the wavelength of light emitted from an LED and a lens that collects light emitted from the wavelength conversion member. Patent Document 6 describes a light source module having a light emitting element and a light direction changing element that emits light emitted from the light emitting element in a side surface direction. Patent Document 7 describes an optical element and a light-emitting device that suppress the occurrence of glare near the center point of a transparent member. When the light incident on the lens, the light redirecting element, or the optical element is incident at an angle greater than the critical angle at the boundary between the lens, the light redirecting element or the optical element and the air, the light is totally reflected and propagated at the same angle as the incident angle. .
しかしながら、第1の例では、グローブの拡散性により、例えばビーム角160°程度まで配光範囲は拡がるものの、側方または後方までは広げることは難しい。分散度の高い材質をグローブに用いれば分散度の低い材質と比較して配光範囲は拡がるが、分散度の高い材質は全光線透過率が低く光吸収率が高い傾向にあるため、器具効率(光利用効率)の低下が著しく、例えば80%程度になってしまう。すなわち、第1の例に拡散性の高い材質で作製したグローブを付けることにより、配光範囲は広がるが、光束の損失が20%程度生じてしまう。これにより、このような照明器具(照明装置)は、光源の明るさより低い明るさになるため、器具効率が低くなってしまう。 However, in the first example, due to the diffusibility of the globe, the light distribution range is expanded to, for example, a beam angle of about 160 °, but it is difficult to expand to the side or rear. If a material with a high degree of dispersion is used for the globe, the light distribution range is expanded compared to a material with a low degree of dispersion, but the material with a high degree of dispersion tends to have a low total light transmittance and a high light absorption rate. The decrease in (light utilization efficiency) is remarkable, for example, about 80%. That is, by attaching a glove made of a highly diffusive material to the first example, the light distribution range is expanded, but a loss of light flux is caused by about 20%. Thereby, since such a lighting fixture (illuminating device) becomes brightness lower than the brightness of a light source, fixture efficiency will become low.
また、グローブの材質を変えずに配光範囲を広げるには、光を後方に出射するために、グローブを大型化する必要がある。しかしながら、グローブを極端に大型化すると、従来の電球が収まっていた灯具に入らなくなり、単純な電球の置き換えを行うことができなくなる。 In order to expand the light distribution range without changing the material of the globe, it is necessary to enlarge the globe in order to emit light backward. However, if the glove is made extremely large, it will not be possible to replace the conventional light bulb, and it will not be possible to perform simple light bulb replacement.
また、電球形照明装置の熱設計において、一般にアルミニウムなどの材料からなる筐体部からの放熱を考慮することが必要となる。筐体部とは、LEDなどの光源を固定し、また、光源を駆動するための駆動回路や、駆動回路の電源などを収容するための部材である。高輝度のLEDモジュールを用いた電球形照明装置の筐体部は、光源などから生じた熱の放熱効果を高めるために表面積を大きくする必要がある。このような筐体部を用いた電球形照明装置において、グローブを大きくすることは、電球形照明装置の大型化を引き起こしてしまうため、実用的ではない。 Moreover, in the thermal design of a light bulb-type lighting device, it is necessary to consider heat radiation from a housing portion generally made of a material such as aluminum. The housing portion is a member for fixing a light source such as an LED and accommodating a drive circuit for driving the light source, a power source for the drive circuit, and the like. A housing portion of a light bulb-type lighting device using a high-brightness LED module needs to have a large surface area in order to enhance the heat dissipation effect of heat generated from a light source or the like. In a bulb-type lighting device using such a casing, it is not practical to increase the size of the globe, since this increases the size of the bulb-type lighting device.
第2の例では、第1の例と比較して、グローブが小型でも配光範囲を広げることができる。その一方、複数のLEDの配光の調整が難しい上に、第1の例と同様、器具効率が低いといった問題がある。 In the second example, compared with the first example, the light distribution range can be expanded even if the globe is small. On the other hand, it is difficult to adjust the light distribution of the plurality of LEDs, and there is a problem that the instrument efficiency is low as in the first example.
また、特許文献2に記載されているドーム型レンズ付きのLEDは、いわゆる砲弾型LEDであり、このようなLEDの場合、放熱などの観点から、高輝度のLEDでは実現できない。このように、輝度の低いLEDを用いて、高輝度の光源を実現するためには、多数のLEDを散在させる必要があるので、価格の高騰やエネルギー効率の悪化を招く。 Further, the LED with a dome-shaped lens described in Patent Document 2 is a so-called bullet-type LED, and such an LED cannot be realized with a high-brightness LED from the viewpoint of heat dissipation. Thus, in order to realize a high-luminance light source using low-luminance LEDs, it is necessary to disperse a large number of LEDs, leading to a rise in price and deterioration in energy efficiency.
第3の例では、反射面(反射部)が、光源カバーの球面中心からグローブ(光源カバー)の頂端までの間隔を等分したときの中点よりもグローブの頂端側へ位置するように配設されている。なぜならば、反射面と筐体部との距離が短いと、反射面で反射した光が筐体部によって遮られてしまう範囲が大きいからである。このため、口金方向に出射した光が筐体部で遮られないようにするためには、反射面を筐体部から離して、十分な距離を確保しなければならない。一方、導光体は、その内部が中空ではなく中実である。そのため、筐体部から十分な距離を確保しようとすると導光体の重量が大きくなってしまう。また、全反射の繰り返しにより反射面に導光する導光体の部分は、口金方向に光を出射するように配光範囲を広げることに寄与しない。 In the third example, the reflecting surface (reflecting portion) is arranged so as to be positioned on the top end side of the globe from the midpoint when the distance from the spherical surface center of the light source cover to the top end of the globe (light source cover) is equally divided. It is installed. This is because if the distance between the reflecting surface and the casing is short, the range in which the light reflected by the reflecting surface is blocked by the casing is large. For this reason, in order to prevent the light emitted in the direction of the base from being blocked by the casing, it is necessary to ensure a sufficient distance by separating the reflecting surface from the casing. On the other hand, the inside of the light guide is solid rather than hollow. For this reason, if a sufficient distance from the casing is to be ensured, the weight of the light guide increases. Further, the portion of the light guide that guides light to the reflecting surface by repeating total reflection does not contribute to widening the light distribution range so that light is emitted in the direction of the base.
このように、第3の例では、配光範囲を拡張することに寄与しない部分が大きい導光体が広く存在するため、配光範囲は広がるが、電球形照明装置の大型化を引き起こす可能性があり、実用的ではない。 Thus, in the third example, there is a wide light guide that does not contribute to extending the light distribution range, so the light distribution range is widened, but there is a possibility of increasing the size of the bulb-type lighting device. Is not practical.
また、一般的に導光体として用いられる透明アクリル樹脂は、例えば厚み15mmであれば透過率92%程度である。すなわち、8%程度の光は、出射されず損失してしまう。これらの損失した光は、導光体に入射する前に、入射せずに反射してしまったものであったり、導光体に入射した後、導光体内部を全反射して進む間に光吸収されてしまったりしたものである。反射面を筐体部から離して設置した場合、つまり、導光体の長さを長くし、反射面をグローブの頂端側に近づけた場合、導光体に入射した光が導光体内部を進む距離は長くなる。これにより、光の透過率は一層低下してしまい、器具効率が低下するといった問題がある。 Moreover, the transparent acrylic resin generally used as a light guide has a transmittance of about 92% when the thickness is 15 mm, for example. That is, about 8% of the light is lost without being emitted. These lost lights may have been reflected without being incident before entering the light guide, or after being incident on the light guide and totally reflected inside the light guide. The light has been absorbed. When the reflective surface is installed away from the casing, that is, when the length of the light guide is increased and the reflective surface is brought closer to the top end side of the globe, the light incident on the light guide passes through the inside of the light guide. The distance traveled is longer. As a result, there is a problem that the light transmittance is further lowered, and the instrument efficiency is lowered.
第4の例では、例えば特許文献4のように、レンズの形状を工夫することによって、LED照明装置の前方に対する集光性と、色むらの低減とを両立させている。しかしながら、LED照明装置の側方または後方への配光について、全く考慮されていない。特許文献6の光方向変換素子には、入射した光を側方、斜め前方および斜め後方に出射するための光反射面が形成されているが、さらに、光方向変換素子に光拡散材を含有させる構成と、上記光反射面との組み合わせによって、光の拡散性を均一化し、輝度むらの低減を図っている。この結果、この光方向変換素子は、体積全体で光が拡散するため、シミュレーションを用いた形状の設計に膨大な時間を費やしてしまうことが危惧される。また、光吸収率も透明材料のみの場合と比較して高くなってしまうため、器具効率の低下を招いてしまう。 In the fourth example, as in Patent Document 4, for example, by contriving the shape of the lens, the light condensing property with respect to the front of the LED lighting device and the reduction in color unevenness are compatible. However, no consideration is given to the light distribution to the side or rear of the LED lighting device. The light redirecting element of Patent Document 6 is formed with a light reflecting surface for emitting incident light sideways, obliquely forward and obliquely backward, and further includes a light diffusing material in the light redirecting element. The combination of the configuration and the light reflecting surface makes the light diffusibility uniform and reduces luminance unevenness. As a result, since this light redirecting element diffuses light over the entire volume, it is feared that a huge amount of time will be spent in designing the shape using simulation. Moreover, since the light absorptance also becomes high compared with the case of only a transparent material, the fall of instrument efficiency will be caused.
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、白熱電球のように配光範囲が広く、安価で、且つ、光利用効率の高い照明装置の光源モジュールを実現することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to realize a light source module of a lighting device that has a wide light distribution range, such as an incandescent bulb, is inexpensive, and has high light utilization efficiency. That is.
上記の課題を解決するために、本発明における光源モジュールは、光を出射する発光部と、発光部から出射された出射光の少なくとも一部を、当該出射光の出射前方に対して垂直な方向または斜め後方に放射する光方向変換素子とを備えた光源モジュールにおいて、当該光方向変換素子は、該光方向変換素子の径が発光部から遠ざかるにつれて小さくなるように、該光方向変換素子の外周壁が、全体として、内側へ傾斜していることを特徴としている。 In order to solve the above-described problems, a light source module according to the present invention includes a light emitting unit that emits light, and at least part of the emitted light emitted from the light emitting unit in a direction perpendicular to the emission front of the emitted light. Alternatively, in the light source module including the light direction changing element that radiates obliquely backward, the light direction changing element has an outer periphery of the light direction changing element so that the diameter of the light direction changing element becomes smaller as the distance from the light emitting portion increases. As a whole, the wall is inclined inward.
上記構成によれば、光方向変換素子は、例えば、円錐台形または略円錐台形のように、光方向変換素子の径が発光部から遠ざかるにつれて小さくなるように、該光方向変換素子の外周壁が全体として内側に傾斜している。このような光方向変換素子は、光方向変換素子に入射した光の一部を、上記外周壁の内面にて反射させ、上記出射前方に対して垂直な方向または斜め後方へ進行させる。あるいは、上記外周壁の内面にて反射した光が、上記内面と対向する内面に到達し、上記外周壁の内側から外側へ出射する場合に、屈折作用によって、光の進路を上記出射前方に対してさらに斜め後方へ変更する。したがって、本発明の光方向変換素子は、上記出射前方に対して垂直な方向または斜め後方に対する光の放射量を増大させることができる。 According to the above configuration, the light direction changing element has an outer peripheral wall of the light direction changing element such that the diameter of the light direction changing element becomes smaller as the distance from the light emitting portion increases, for example, a truncated cone shape or a substantially truncated cone shape. It is inclined inward as a whole. Such a light direction changing element reflects a part of the light incident on the light direction changing element on the inner surface of the outer peripheral wall and advances the light in a direction perpendicular to the front of the emission or obliquely rearward. Alternatively, when the light reflected by the inner surface of the outer peripheral wall reaches the inner surface opposite to the inner surface and exits from the inner side to the outer side of the outer peripheral wall, the light path is directed to the emission front by refraction. And then change back diagonally. Therefore, the light redirecting element of the present invention can increase the amount of light emitted in the direction perpendicular to the front of the emission or in the oblique rear.
なお、光方向変換素子の形状は、円錐台形及び略円錐台形に限られない。また、このような光方向変換素子の外周壁は、平面に限られず、例えば、波状のように、平面でない外周壁であってもよい。また、このような光方向変換素子の母線は直線に限られず、2次以上の高次関数で表される曲線、双曲線、または指数関数で表される曲線などの任意の曲線の一部であってもよいし、任意の曲線または直線の組み合わせであってもよい。これにより、光源モジュールは、配光範囲が広がり、より広い範囲に光を照射することができる。 The shape of the light direction changing element is not limited to the truncated cone shape and the substantially truncated cone shape. Moreover, the outer peripheral wall of such a light direction change element is not restricted to a plane, For example, the outer peripheral wall which is not a plane like a wave shape may be sufficient. In addition, the bus of such a light redirecting element is not limited to a straight line, but may be a part of an arbitrary curve such as a curve represented by a quadratic or higher order function, a hyperbola, or a curve represented by an exponential function. It may be a combination of arbitrary curves or straight lines. Thereby, the light source module has a wide light distribution range, and can irradiate light over a wider range.
また、このような光方向変換素子は、外周壁を全体として内側へ傾斜させるという簡単な構成を採用しているため、設計が容易であり、光利用効率が高い光源モジュールを実現することができる。 Moreover, since such a light direction change element employ | adopts the simple structure which inclines an outer peripheral wall as a whole inside, it is easy to design and can implement | achieve a light source module with high light utilization efficiency. .
また、本発明における光源モジュールの前記光方向変換素子は、前記発光部から出射された出射光の少なくとも一部を透過させる反射面であって、出射光の少なくとも一部を、上記外周壁の内面に向けて反射させるための反射面を備えていることが好ましい。 Further, the light direction changing element of the light source module according to the present invention is a reflecting surface that transmits at least a part of the emitted light emitted from the light emitting unit, and at least a part of the emitted light is transmitted to the inner surface of the outer peripheral wall. It is preferable to have a reflecting surface for reflecting toward the surface.
このような反射面を有することにより、反射面にて反射した光を、外周壁の内面に到達させるので、外周壁の内面に到達する光を増大させることができる。この結果、上述した屈折作用によって、斜め後方に放射する光を増大させることができる。これにより、光源モジュールは、より広い範囲に光を照射することができる。 By having such a reflection surface, the light reflected by the reflection surface reaches the inner surface of the outer peripheral wall, so that the light reaching the inner surface of the outer peripheral wall can be increased. As a result, the light radiated diagonally backward can be increased by the above-described refraction action. Thereby, the light source module can irradiate light over a wider range.
また、本発明における光源モジュールの前記光方向変換素子は、前記発光部と前記反射面との間に、前記発光部から出射された出射光が入射する入射面を更に有し、前記反射面の形状は、凹形状であり、前記入射面の形状は、凸形状であることが好ましい。 The light direction changing element of the light source module according to the present invention further includes an incident surface on which the emitted light emitted from the light emitting unit is incident between the light emitting unit and the reflecting surface, Preferably, the shape is a concave shape, and the shape of the incident surface is a convex shape.
前記光方向変換素子の強度を確保するためには、前記入射面と前記反射面との厚みは、少なくとも数mm程度確保する必要がある(例えば2mm)。しかし、光変換素子の厚みが大きくなると、光の損失は増えてしまう。凹形状の反射面との厚みを最小限確保し、より入射面と反射面との厚みを小さくするために、光を入射する入射面の形状は凸形状であることが適している。 In order to ensure the strength of the light redirecting element, it is necessary to secure a thickness of at least several millimeters (for example, 2 mm) between the incident surface and the reflecting surface. However, as the thickness of the light conversion element increases, the loss of light increases. In order to ensure the minimum thickness of the concave reflecting surface and to further reduce the thickness of the incident surface and the reflecting surface, it is suitable that the shape of the incident surface on which light is incident is a convex shape.
上記構成によれば、凸形状の前記入射面は、発光部から出射した光が屈折して前方に集中する光学作用も有している。これにより、光方向変換素子に入射した光が効率よく反射面に到達することができる。また、凸形状の入射面と凹形状の反射面との厚みを少なくすることができるため、光の損失を低減できる。また、光方向変換素子の厚みを少なくすることにより、小型化、軽量化、及び、光方向変換素子の低価格化を実現することができる。 According to the above configuration, the convex incident surface also has an optical function in which light emitted from the light emitting portion is refracted and concentrated forward. Thereby, the light incident on the light redirecting element can efficiently reach the reflecting surface. Further, since the thickness of the convex incident surface and the concave reflecting surface can be reduced, light loss can be reduced. Further, by reducing the thickness of the light redirecting element, it is possible to realize a reduction in size, weight, and cost reduction of the light redirecting element.
また、本発明における光源モジュールの前記入射面は、前記発光部を覆うための凹形状の部分を更に有しており、前記入射面の凹形状の部分は、前記入射面の凸形状の部分を囲むように設けられてもよい。 In addition, the incident surface of the light source module according to the present invention further includes a concave portion for covering the light emitting portion, and the concave portion of the incident surface is a convex portion of the incident surface. You may provide so that it may surround.
このような構成により、発光部から出射された光がどのような方向であっても、前記光方向変換素子に光を入射することができるため、より光利用効率の高い光源モジュールを実現することができる。 With such a configuration, the light can be incident on the light direction changing element regardless of the direction of the light emitted from the light emitting unit, and thus a light source module with higher light utilization efficiency can be realized. Can do.
また、本発明における光源モジュールの前記光方向変換素子は、前記反射面を介さずに、前記外周壁に到達する光を、前記外周壁の内面によって、該光方向変換素子の中心に向かう方向に反射させてもよい。 Further, the light direction conversion element of the light source module according to the present invention causes the light reaching the outer peripheral wall to pass in the direction toward the center of the light direction conversion element by the inner surface of the outer peripheral wall without passing through the reflection surface. It may be reflected.
また、本発明における光源モジュールの前記光方向変換素子は、前記光方向変換素子の中心に向かう方向に反射させた光を、光が反射した外周壁の部分の対角に位置する外周壁の内面に導き、当該対角に位置する外周壁から斜め後方へ出射させてもよい。 Further, the light direction conversion element of the light source module according to the present invention includes an inner surface of the outer peripheral wall positioned at a diagonal of the outer peripheral wall portion from which the light reflected in the direction toward the center of the light direction conversion element is reflected. And may be emitted obliquely rearward from the outer peripheral wall located at the diagonal.
反射面を介さずに外周壁に到達する光は、前記外周壁の内面で反射される。この反射された光には、内面に対する入射角度によって全反射された光も含まれる場合がある。この反射された光の方向は、前記外周壁の傾きにより決定される。これにより、外周壁にて反射された光の一部は反射面より外部に出力され、一部は、光が反射した外周壁の部分の対角に位置する外周壁の部分から、斜め後方へ出射される。 Light that reaches the outer peripheral wall without passing through the reflecting surface is reflected by the inner surface of the outer peripheral wall. The reflected light may include light totally reflected depending on the incident angle with respect to the inner surface. The direction of the reflected light is determined by the inclination of the outer peripheral wall. Thereby, a part of the light reflected by the outer peripheral wall is output to the outside from the reflecting surface, and a part of the light is obliquely rearward from the outer peripheral wall portion located diagonally to the outer peripheral wall portion where the light is reflected. Emitted.
これにより、光源モジュールは、配光範囲が広がり、より広い範囲に光を照射することができる。 Thereby, the light source module has a wide light distribution range, and can irradiate light over a wider range.
また、本発明における光源モジュールの前記反射面は、発光部の中心から水平方向に遠ざかるにつれて、傾きが水平に近づく形状であってもよい。 In addition, the reflection surface of the light source module according to the present invention may have a shape in which the inclination becomes horizontal as the distance from the center of the light emitting unit increases in the horizontal direction.
前記反射面に入射する光は、発光部から遠ざかるにつれて光軸に対して傾くので、反射面の傾きを水平に近づけても全反射面を形成することができる。これにより、より光方向変換素子の斜め後方へ光を反射させることができる。 Since the light incident on the reflection surface is inclined with respect to the optical axis as the distance from the light emitting unit is increased, the total reflection surface can be formed even when the inclination of the reflection surface is made closer to the horizontal. Thereby, light can be reflected more obliquely to the rear of the light direction conversion element.
また、本発明における光源モジュールの前記光方向変換素子は、前記発光部から出射された出射光の出射前方に対して、断面円形状となるように形成されていることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said light direction change element of the light source module in this invention is formed so that it may become circular cross section with respect to the emission front of the emitted light radiate | emitted from the said light emission part.
上記構成により、光源モジュールは、各方位に対し、均一に光を配分して出射することができる。 With the above configuration, the light source module can uniformly distribute and emit light in each direction.
また、本発明における光源モジュールの前記光方向変換素子は、更に鍔状の基台部を有していてもよい。 Moreover, the said light direction change element of the light source module in this invention may have a bowl-shaped base part further.
また、本発明における前記基台部は、前記光方向変換素子を固定するための機構を有していてもよい。 Moreover, the said base part in this invention may have a mechanism for fixing the said light direction change element.
上記構成によれば、基台部は、ビスや爪などの手段により光方向変換素子を固定する機構を有している。また、基台部は、発光部を固定する機構部品及び当該発光部に繋がる配線を隠す機構部品を挟み込んで固定する機構を有していてもよい。このように、光変換素子及び上記機構部品をまとめて固定することができるため、安定性が増す。 According to the said structure, the base part has a mechanism which fixes an optical direction change element by means, such as a screw and a nail | claw. Further, the base unit may have a mechanism for sandwiching and fixing a mechanism part for fixing the light emitting part and a mechanism part for hiding the wiring connected to the light emitting part. In this way, the light conversion element and the mechanical component can be fixed together, so that stability is increased.
また、本発明における光源モジュールの前記光方向変換素子は、透明材料から構成されていてもよい。 Moreover, the said light direction change element of the light source module in this invention may be comprised from the transparent material.
このような光方向変換素子を介することによる光損失は、拡散粒子を含有する素材と比較して少なくなるため、光利用効率の高い光源モジュールを実現することができる。 Light loss due to passing through such a light redirecting element is reduced compared to a material containing diffusing particles, so that a light source module with high light utilization efficiency can be realized.
また、本発明における光源モジュールの前記光方向変換素子は、表面の一部または全部に光拡散処理が施されていてもよい。 Moreover, the light direction conversion element of the light source module according to the present invention may be subjected to a light diffusion process on a part or all of the surface thereof.
上記構成によれば、光源モジュールは、光拡散性の高い材料を別個に設けることなく、高い照度でムラのない出力光を得ることができる。 According to the above configuration, the light source module can obtain uniform output light with high illuminance without separately providing a material with high light diffusibility.
また、このような光源モジュールを照明装置に適用した際、グローブの材料や光学特性等を考慮する必要がないため、安価な照明装置を実現することができる。 In addition, when such a light source module is applied to a lighting device, it is not necessary to consider the material of the globe, optical characteristics, and the like, so that an inexpensive lighting device can be realized.
また、本発明における光源モジュールの前記発光部は、LEDであってもよい。 Moreover, LED may be sufficient as the said light emission part of the light source module in this invention.
このように、発光部に消費電力の低いLEDを用いることによって、消費電力の低い光源モジュールを実現することができる。 Thus, a light source module with low power consumption can be realized by using an LED with low power consumption for the light emitting portion.
また、上述した光源モジュールを備えた照明装置も本発明の技術的範囲に含まれる。 Moreover, the illuminating device provided with the light source module mentioned above is also contained in the technical scope of this invention.
本発明の光源モジュールは、光を出射する発光部と、発光部から出射された出射光の少なくとも一部を、当該出射光の出射前方に対して垂直な方向または斜め後方に放射する光方向変換素子とを備えた光源モジュールにおいて、当該光方向変換素子は、該光方向変換素子の径が発光部から遠ざかるにつれて小さくなるように、該光方向変換素子の外周壁が、全体として、内側へ傾斜していることを特徴としている。 The light source module of the present invention includes a light emitting unit that emits light, and a light direction conversion that emits at least a part of the emitted light emitted from the light emitting unit in a direction perpendicular to or obliquely backward from the emission front of the emitted light. In the light source module including the element, the outer peripheral wall of the light direction changing element is inclined inward as a whole so that the diameter of the light direction changing element becomes smaller as the diameter of the light direction changing element becomes farther from the light emitting unit. It is characterized by that.
したがって、本発明の光方向変換素子は、上記出射前方に対して垂直な方向または斜め後方に対する光の放射量を増大させることができる。また、光源モジュールは、配光範囲が広がり、より広い範囲に光を照射することができる。また、このような光方向変換素子は、外周壁を全体として内側へ傾斜させるという簡単な構成を採用しているため、設計が容易であり、光利用効率が高い光源モジュールを実現することができる。 Therefore, the light redirecting element of the present invention can increase the amount of light emitted in the direction perpendicular to the front of the emission or in the oblique rear. Further, the light source module has a wide light distribution range, and can irradiate light over a wider range. Moreover, since such a light direction change element employ | adopts the simple structure which inclines an outer peripheral wall as a whole inside, it is easy to design and can implement | achieve a light source module with high light utilization efficiency. .
〔実施の形態1〕
本発明の実施形態について図面に基づいて説明すると以下の通りである。なお、本発明はこれに限定されるものではなく、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に限定的な記載が無い限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
[Embodiment 1]
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The present invention is not limited to this, and the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are within the scope of the present invention unless otherwise specified. Is not intended to be limited to that, but merely an illustrative example.
(電球形照明装置1の概略)
本発明の電球形照明装置(照明装置)1の概略を図2に示す。図2は、電球形照明装置1の概略を示す図であり、(a)は、電球形照明装置1の側面図を示し、(b)は、電球形照明装置1の上面図を示す。
(Outline of the bulb-type lighting device 1)
An outline of a light bulb-type lighting device (lighting device) 1 of the present invention is shown in FIG. 2A and 2B are diagrams showing an outline of the bulb-type illumination device 1, wherein FIG. 2A shows a side view of the bulb-type illumination device 1, and FIG. 2B shows a top view of the bulb-type illumination device 1. FIG.
図2に示すように、電球形照明装置1は、LEDモジュール(光源モジュール)10、グローブ11、筐体12、口金13、及び、リフレクタ14を備えている。 As shown in FIG. 2, the bulb-type lighting device 1 includes an LED module (light source module) 10, a globe 11, a housing 12, a base 13, and a reflector 14.
グローブ11は、LEDモジュール10を覆って保護するとともに、LEDモジュール10より放射された光を透過させる。グローブ11は、例えば、ポリカーボネート(PC)等の透明樹脂またはガラスによって形成されている。また、グローブ11は、ヘーズ値99%の光拡散性樹脂によって形成されてもよい。また、グローブ11の表面にマイクロメートルオーダーのランダムで微小な凹凸を加工してもよい。このように加工されたグローブ11は、表面構造による屈折作用で光を拡散することができる。なお、グローブ11は球面状または曲面状に形成されていることが好ましい。
The globe 11 covers and protects the
筐体12は、略円錐台形状であり、筐体12の径が小さいほうの一端に口金13が設けられ、他端にグローブ11を設けると共に、LEDモジュール10及び内部の光を効率よく反射するリフレクタ14を固定する。筐体12において、リフレクタ14を固定している端は、リフレクタ14及びLEDモジュール10を取り付けるため平坦に形成されていてもよい。
The housing 12 has a substantially frustoconical shape. The base 13 is provided at one end of the smaller diameter of the housing 12, the globe 11 is provided at the other end, and the
また、筐体12は、LEDモジュール10を駆動するための駆動回路及び駆動回路に印加する直流バイアスを生成する電源(図示しない)などを収容するための部材である。筐体12は、更に、駆動回路、電源、及びLEDモジュール10から生じた熱を放熱する。なお、筐体12の形状は、一例であり、円錐台形状以外の形状であってもよい。
The housing 12 is a member for housing a drive circuit for driving the
口金13は、駆動回路と電気的に接続されていると共に、外部の電源につながるソケットに螺合するような、螺旋型の形状を有している。口金13は、筐体12の径が小さいほうの一端に設けられている。 The base 13 is electrically connected to the drive circuit and has a spiral shape that is screwed into a socket connected to an external power source. The base 13 is provided at one end of the housing 12 having a smaller diameter.
リフレクタ14は、筐体12の径が大きいほうの一端、つまり、口金13が設けられていない方の端に固定されている。リフレクタ14は、グローブ11の反射光及びLEDモジュール10の放射光を反射するための部材である。また、リフレクタ14は、図2に示すように、LEDモジュール10のLED部110(後述する)を固定するための基板押さえ141と、LED部110の上面を露出させるための開口部142と、電極113(後述する)に接続する駆動回路からの配線を通すためにリフレクタ14の上面に隆起させ、配線を固定した配線隠し143とを有している。
The reflector 14 is fixed to one end of the housing 12 having a larger diameter, that is, the end where the base 13 is not provided. The reflector 14 is a member for reflecting the reflected light of the globe 11 and the emitted light of the
また、リフレクタ14の高さは、LED部110の高さとほぼ同一となるように構成されている。なお、リフレクタ14の高さは一例であり、これに限定されない。また、開口部142の形状は、例えば、矩形状であるが、これに限定されない。
The height of the reflector 14 is configured to be substantially the same as the height of the
LEDモジュール10は、光方向変換素子100と、LED部110とを備えている。
The
光方向変換素子100は、LED部110から出射された出射光の少なくとも一部を、反射または屈折させることで、当該出射光の出射前方に対して垂直な方向または斜め後方に放射する。光方向変換素子100は、透過率の高い透明材料で作られており、且つ、100℃程度の熱源であるLED部110の近傍に設置するため、耐熱性が高い材料、例えば、ポリカーボネート(PC)により形成されていることが好ましい。このような光方向変換素子100を介することによる光損失は、拡散粒子を含有する素材と比較して少なくなるため、光利用効率の高いLEDモジュール100を実現することができる。
The light
なお、光方向変換素子100は、PCに限定されず、例えば、PMMA(ポリメタクリル酸メチル)に代表されるアクリル樹脂等の透明樹脂であってもよい。また、LED部110の熱源の温度はこれに限定されない。光方向変換素子100の構成については後述する。
In addition, the light
LED部110は、光を出射する発光部111と、発光部111を固定する基板112と、発光部111に電流を供給する電極113とを有している。また、LED部110は、筐体12上に形成されている。
The
発光部111は、複数個のLED(図示せず)が互いに間隔をもって実装され、蛍光体を含んだ樹脂で封止されている。また、発光部111は、基板112上の中央部に固定されている。なお、発光部111の固定場所はこれに限定されない。このように、発光部111にLEDを使用することによって、消費電力の低いLEDモジュール10を実現することができる。
In the
基板112は、矩形状に形成されているが、基板112の形状はこれに限定されない。また、基板112は、筐体12上に形成されている。基板112は、リフレクタ14の基板押さえ141と嵌合されることでLED部110を固定している。
The
次に、図1を参照して、光方向変換素子100の構成を説明する。
Next, the configuration of the light
(光方向変換素子100の構成)
図1は、LEDモジュール10の構成を示す図であり、図2(b)におけるA−A線矢視断面図である。図1に示すように、光方向変換素子100は、光方向変換素子本体部101と、基台部102とを含んでいる。
(Configuration of the light direction changing element 100)
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of the
光方向変換素子本体部101は、基台部102の上面に設けられており、光方向変換素子本体部101の径が発光部111から遠ざかる方向、つまり、図1において0°方向に向かうに従い、径が小さくなるように、光方向変換素子本体部101の傾斜面105が、全体として、内側へ傾斜するように形成されている。
The light direction changing element main body 101 is provided on the upper surface of the base portion 102, and the diameter of the light direction changing element main body 101 is away from the
また、光方向変換素子本体部101は、凸入射面(入射面)103、出射面(反射面)104、及び、傾斜面(外周壁)105が形成されている。 The light redirecting element main body 101 has a convex incident surface (incident surface) 103, an output surface (reflective surface) 104, and an inclined surface (outer peripheral wall) 105.
凸入射面103は、LED部110と出射面104との間に設けられ、LED部110の発光部111から出射された出射光を入射する。具体的には、出射光を入射し、屈折させて、当該出射光の出射前方となる直進方向(0°方向)に集中させる。
The convex incident surface 103 is provided between the
出射面104は、凹形状を成している。具体的には、出射面104は、漏斗形状または朝顔形状のような、発光部111の中心から水平方向に遠ざかるにつれて、傾きが水平に近づく形状である。出射面104は、発光部111から出射された出射光の少なくとも一部を透過させる。また、出射面104は、出射光の少なくとも一部を、傾斜面105の内面に向けて反射させる。具体的には、出射面104は、図1に示す0°方向に対して垂直な90°方向または90°方向よりも180°方向に傾斜した方向に反射させる。出射面104によって反射された光には、全反射された光が含まれている場合がある。出射面104による光の全反射は、光方向変換素子100の屈折率によって定められる臨界角によって生じるか生じないかが設定され、出射面104で反射した光(反射光)の反射方向は、出射面104の傾斜角度により設定される。
The emission surface 104 has a concave shape. Specifically, the emission surface 104 has a shape such as a funnel shape or a morning glory shape, the inclination of which becomes closer to the horizontal as the distance from the center of the
傾斜面105は、出射面104で反射した反射光を屈折させ、出射光の出射前方に対して斜め後方に放射する。また、傾斜面105は、反射光をより後方向へ放射する。これにより、反射光は光方向変換素子100の外部へと出射される。
The inclined surface 105 refracts the reflected light reflected by the emission surface 104 and radiates it obliquely backward with respect to the emission front of the emission light. Further, the inclined surface 105 radiates the reflected light in the backward direction. Thereby, the reflected light is emitted to the outside of the light
基台部102は、鍔状または脚状に形成されている。基台部102は、発光部111を覆うための凹形状の部分である凹入射面(入射面)106を有している。凹入射面106は、凸入射面103と同様に、LED部110の発光部111から出射された出射光を入射する。また、凹入射面106は、凸入射面103を囲むように設けられている。
The base part 102 is formed in a bowl shape or a leg shape. The base unit 102 has a concave incident surface (incident surface) 106 that is a concave portion for covering the
このような構成により、LED部110から出射された光がどのような方向であっても、光方向変換素子100に光を入射することができるため、より光利用効率の高いLEDモジュール10を実現することができる。
With such a configuration, since the light emitted from the
また、基台部102は、リフレクタ14における筐体12に接触している面と対向する面に形成されている。この基台部102におけるリフレクタ14に接触している面を基台部102の下面と呼び、基台部102の下面と対向する面を基台部102の上面と呼ぶ。 Moreover, the base part 102 is formed in the surface facing the surface which is contacting the housing | casing 12 in the reflector 14. FIG. A surface of the base portion 102 that is in contact with the reflector 14 is referred to as a lower surface of the base portion 102, and a surface that faces the lower surface of the base portion 102 is referred to as an upper surface of the base portion 102.
また、凹入射面106は、光方向変換素子100を固定するための機構である固定穴107を有している。固定穴107は、例えば、ビス15などを挿通させることにより、光方向変換素子100とリフレクタ14とを筐体12に強固に取り付けることができる。このように基台部102は、ビスや爪などの手段により光方向変換素子100を固定する機構を有している。
The concave incident surface 106 has a fixing hole 107 that is a mechanism for fixing the light
また、凹入射面106は、発光部111を固定する機構部品及び当該発光部111に繋がる配線を隠す機構部品である配線隠し143を挟み込んで固定する機構を有している。このように、光方向変換素子100及び上記機構部品をまとめて固定することができるため、安定性が増す。
Further, the concave incident surface 106 has a mechanism for sandwiching and fixing a mechanism part for fixing the
また、基台部102の上面にはビス15の螺旋山の面と基台部102の上面とを同一の高さにするための凹形状(図示せず)が設けられていてもよい。また、基台部102の下面にはリフレクタ14の凹凸形状(図示せず)と嵌合できる形状を有していることが好ましい。 In addition, a concave shape (not shown) may be provided on the upper surface of the base portion 102 so that the surface of the spiral crest of the screw 15 and the upper surface of the base portion 102 have the same height. Moreover, it is preferable that the lower surface of the base portion 102 has a shape that can be fitted to the uneven shape (not shown) of the reflector 14.
(凸入射面103の形状について)
凸入射面103の形状は、図1に示すように凸形状である。
(About the shape of the convex incident surface 103)
The shape of the convex incident surface 103 is a convex shape as shown in FIG.
仮に光方向変換素子100の入射面が凹形状で設けられている場合、入射面から入射した光は屈折して広がる。そのため、出射面104へ到達して反射する光は減少し、直接傾斜面105へ向かう光は増加する。これにより、正面斜め方向の光強度が大きくなり、後方向への光強度の増加が少なくなる。この場合、発光部111から見た光方向変換素子100の高さを低くし、半径を大きくすることにより傾斜面105に光が到達しにくくすれば、出射面104で反射する光を増やすことができ、後方向の光強度は増加する。
If the incident surface of the
一方、出射面104は、筐体12が光を遮らないように、LED部110から見てなるべく高い位置に設けられることが好ましい。出射面104が高い位置に設けられることにより、光を出射面104にて反射し、斜め後方へ打ち下ろすように光を出射しても、筐体12を避けて出射することができるからである。
On the other hand, the emission surface 104 is preferably provided at a position as high as possible when viewed from the
光方向変換素子100の入射面が凹形状である場合、光方向変換素子100の出射面104がLED部110より高い位置にするためには、出射面104にて反射する光を増やすために、光方向変換素子100の半径を大きくする必要がある。しかし、光方向変換素子100は、図2に示すように電球形照明装置1の中に設けられるものであるため、光方向変換素子100の半径は電球形照明装置1の大きさに制限される。そのため、半径の大きさに制限のある光方向変換素子100の入射部には凹形状は適していない。
In the case where the incident surface of the light
また、図1のように、出射面104の形状が凹形状であるとき、光方向変換素子100は、0°方向から180°方向に向けた孔が存在する。しかし、光方向変換素子100の強度を確保するためには、光を入射する入射面と出射面104との厚みは、少なくとも数mm(例えば、2mm)程度確保する必要がある。しかし、入射面と出射面104との厚みが大きくなると、光の損失は増えてしまう(例えば、PMMAの場合、2mm毎に8%の光損失)。そのため、入射面と出射面104との厚みを最小限確保し、より入射面と出射面104との厚みを小さくするために、光を入射する入射面の形状は凸形状または、平面状が適しているといえる。
Further, as shown in FIG. 1, when the shape of the emission surface 104 is concave, the light
次に光方向変換素子100の入射面が平面状である場合を考察する。入射面を平面状とした場合、入射面を凸状とした場合と比べ、側面方向に向かうに従い入射面と出射面104との厚みは大きくなる。上述したように厚みが大きくなると、光の損失は増えてしまうため、光を入射する入射面の形状は、凸形状が適しているといえる。
Next, a case where the incident surface of the light
このように、凸入射面103の形状を凸形状にすることにより、凸入射面103と出射面104との厚みを少なくすることができるため、光の損失を低減できる。また、凸入射面103と出射面104との厚みを少なくすることにより、小型化及び軽量化を実現でき、更には、光方向変換素子100の低価格化を実現することができる。
Thus, by making the shape of the convex incident surface 103 convex, the thickness of the convex incident surface 103 and the exit surface 104 can be reduced, so that light loss can be reduced. Further, by reducing the thicknesses of the convex incident surface 103 and the output surface 104, it is possible to reduce the size and weight, and further to reduce the price of the
(LEDモジュール10の出射光の例)
次に、LEDモジュール10の出射光の例を図3に示す。図3は、LEDモジュール10を通過する光の一例を示した図である。図3に示すように、LED部110から出射した光は、光方向変換素子100を介し、光方向変換素子100の外部に出射する。図3においては、特に図3の右側方向に出射する光に注目している。
(Example of light emitted from LED module 10)
Next, the example of the emitted light of the
図3に示すように、LED部110から出射した光は、凸入射面103で、屈折して正面方向へと出射方向を変える。出射面104に到達した光は、その一部が透過光22となり、残りが反射光23となる。透過光22は、LED部110から出射した光の一部が出射面104で、臨界角に満たない入射角で入射するために透過して出射する光である。
As shown in FIG. 3, the light emitted from the
反射光23は、出射面104で反射され、90°方向またはこの90°方向よりも鈍角な方向、つまり、180°方向に傾斜した方向に導かれ、傾斜面105から出射される光である。 The reflected light 23 is light that is reflected by the emission surface 104, guided in a 90 ° direction or an obtuse angle than the 90 ° direction, that is, a direction inclined in the 180 ° direction, and emitted from the inclined surface 105.
また、反射光23は出射面104のより高い面で反射することにより、筐体12に遮られる光を減ずることができる。さらに、出射面104の傾きを変えることにより、任意の方向に光を集中させることができる。そのため、出射面104は、配光をコントロールすることができる。 Further, the reflected light 23 is reflected by a higher surface of the emission surface 104, so that the light blocked by the housing 12 can be reduced. Furthermore, by changing the inclination of the emission surface 104, the light can be concentrated in an arbitrary direction. Therefore, the emission surface 104 can control light distribution.
透過光24は、凹入射面106の側面に入射し傾斜面105から透過して90°方向へ出射する光である。 The transmitted light 24 is light that enters the side surface of the concave incident surface 106, passes through the inclined surface 105, and exits in the 90 ° direction.
反射光25は、凸入射面103から入射した光が出射面104を介さずに傾斜面105に到達し、傾斜面105の内面によって光方向変換素子100の中心に向かう方向に反射された光である。
The reflected
また、反射光25は、光方向変換素子100の中心に向かう方向に反射した後、光が反射した傾斜面105の部分の対角に位置する傾斜面105の内面に導かれ、当該対角に位置する傾斜面105から斜め後方へ出射される光である。
The reflected
なお、図3に示す光は、一例であり、LEDモジュール10を通過する光はこの限りではない。
The light shown in FIG. 3 is an example, and the light passing through the
反射光25の方向は、傾斜面105の傾きにより決定される。例えば、特許文献4に記載の、発光部111から遠いほど直径が大きい逆円錐台形状の光学レンズの場合、光学レンズの側面の傾斜面に直接光が入射すれば、その傾斜面で反射して0°方向へ出射し、正面方向の光強度が高くなるためビーム角は狭くなる。
The direction of the reflected
そこで、傾斜面105を延長してできる円錐の頂角を大きくとるように傾斜面105を傾けることにより、反射光25の一部は出射面104より外部に出力され、一部は、光が反射した傾斜面105の部分の対角に位置する傾斜面105の部分から、斜め後方へ出力される。これにより、配光範囲が広がり、より広い範囲に光を照射することができる。
Therefore, by tilting the inclined surface 105 so as to increase the apex angle of the cone formed by extending the inclined surface 105, a part of the reflected
このように、光方向変換素子100から出射される光は、側方または側方より後方にも光が出射される。また、光方向変換素子100から出射される反射光23、透過光24、及び反射光25のように側方または後方へ向かう光は、グローブ11の拡散効果により更に後方へも出射される。特に、グローブ11の高さが上がることでより広範囲へ光を出射することができる。
As described above, the light emitted from the light
さらに出射面104またはグローブ11で反射され、LEDモジュール10付近に導光された光は、リフレクタ14によって更に反射させることにより、電球形照明装置1の外へ効率よく光を取り出すことができる。
Further, the light reflected by the emission surface 104 or the globe 11 and guided to the vicinity of the
(配光範囲の比較)
従来の電球形照明装置では、LED部110の発光部111から、光の出射前方(0°方向)を中心に全方向へ光は発せられ、当該出射前方から垂直方向に近づくに従い、光の強度は低下する。すなわち、0°方向へ向かう光が最も光強度が高い。そのため、本発明における電球形照明装置1では、配光範囲を広げるために、光の強度を全方向へ分散させる。
(Comparison of light distribution range)
In the conventional bulb-type lighting device, light is emitted from the
図4は、LED部110のみの配光特性を示す配光曲線図である。また、図5は、拡散性のグローブ11を取り付けたLED部110の配光特性を示す配光曲線図である。図6は、LED部110と光方向変換素子100とからなるLEDモジュール10の配光特性を示す配光曲線図である。図7は、グローブ11を取り付けたLEDモジュール10の配光特性を示す配光曲線図である。
FIG. 4 is a light distribution curve diagram showing the light distribution characteristics of only the
ここで、図4から図7の配光曲線図において、周方向は、各光源(LED部または、LEDモジュール)の光軸(図1における0°方向)との角度を示し、径方向は最大値を100%として相対表示した光度を示している。 Here, in the light distribution curve diagrams of FIGS. 4 to 7, the circumferential direction indicates an angle with the optical axis (0 ° direction in FIG. 1) of each light source (LED section or LED module), and the radial direction is the maximum. The light intensity is shown relative to a value of 100%.
図5に示すように、LED部110に拡散性のグローブ11を取り付けることにより、LED部110から出射された光は、図4と比較して、後方(180°方向)に出射される光の割合が大きくなっている。
As shown in FIG. 5, by attaching the diffusible globe 11 to the
また、図6に示すように、LED部110と光方向変換素子100とからなるLEDモジュール10は、0°方向に出射される光が減少し、90°方向及び90°から180°に向かう方向に出射される光が増加する。
Further, as shown in FIG. 6, the
また、グローブ11を取り付けた、LEDモジュール10は、図7に、緩やかな配光強度の変化によって示されているように、光度のムラを軽減していることがわかる。
Moreover, it turns out that the
このように、本発明におけるLEDモジュール10の、光方向変換素子100は、光方向変換素子100の径がLED部110から遠ざかるにつれて小さくなるように、光方向変換素子100の傾斜面105が、全体として、内側へ傾斜している。
Thus, the light
このような光方向変換素子100は、光方向変換素子100に入射した光の一部を、傾斜面105の内面にて反射させ、出射前方に対して垂直な方向または斜め後方へ進行させる。あるいは、傾斜面105の内面にて反射した光が、該傾斜面105の内面と対向する内面に到達し、傾斜面105の内側から外側へ出射する場合に、屈折作用によって、光の進路を出射前方に対してさらに斜め後方へ変更する。したがって、本発明の光方向変換素子100は、出射前方に対して垂直な方向または斜め後方に対する光の放射量を増大させることができる。
Such a light
また、このような光方向変換素子100は、傾斜面105を全体として内側へ傾斜させるという簡単な構成を採用しているため、設計が容易であり、光利用効率が高いLEDモジュール10を実現することができる。
Moreover, since such a light
また、出射面104は、LED部110の中心から水平方向に遠ざかるにつれて、傾きが水平に近づく形状であってもよい。出射面104に入射する光は、LED部110から遠ざかるにつれて光軸に対して傾くので、出射面104の傾きを水平に近づけても全反射面を形成することができる。これにより、より光方向変換素子100の斜め後方へ光を反射させることができる。
Further, the emission surface 104 may have a shape in which the inclination approaches the horizontal as the distance from the center of the
〔実施の形態2〕
本発明の他の実施形態(実施形態2)について、図8から図11を参照して説明する。
[Embodiment 2]
Another embodiment (second embodiment) of the present invention will be described with reference to FIGS.
本実施形態では、実施形態1にて説明した光方向変換素子100の表面の一部または全部に、光拡散処理が施されることにより、光拡散面を形成した光方向変換素子200を含むLEDモジュール20について説明を行う。なお、本実施形態において、前記実施形態1にて説明した図1と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
In the present embodiment, an LED including the light direction changing element 200 in which a light diffusion surface is formed by performing a light diffusion process on part or all of the surface of the light
図8は、LEDモジュール20の構成を示す図であり、図2(b)におけるA−A線矢視断面図である。図8に示すように、LEDモジュール20は、光方向変換素子200及びLED部110を備えている。また、光方向変換素子200は、光方向変換素子本体部101と、基台部102aとを含んでいる。
FIG. 8 is a diagram showing the configuration of the
また、光方向変換素子本体部101は、凸入射面(入射面)103a、出射面(反射面)104a、及び、傾斜面(外周壁)105aが形成されており、それぞれ、図1の凸入射面103、出射面104及び傾斜面105に相当する。また、基台部102aは、凹入射面(入射面)106aを有しており、これは、図1の凹入射面106に相当する。 Further, the light redirecting element main body 101 has a convex incident surface (incident surface) 103a, an outgoing surface (reflective surface) 104a, and an inclined surface (outer peripheral wall) 105a. It corresponds to the surface 103, the exit surface 104, and the inclined surface 105. The base portion 102a has a concave incident surface (incident surface) 106a, which corresponds to the concave incident surface 106 in FIG.
基台部102a、凸入射面103a、出射面104a、傾斜面105a、及び凹入射面106aは、表面の一部または全部にブラスト処理による梨地面の形成、光拡散シートの貼り付け、光拡散材の塗布などの光拡散処理が施され、それぞれ、光拡散面202、光拡散面203、光拡散面204、光拡散面205、および、光拡散面206を形成している。 The base part 102a, the convex incident surface 103a, the exit surface 104a, the inclined surface 105a, and the concave incident surface 106a are formed on a part or all of the surface by blasting, pasting a light diffusion sheet, a light diffusing material A light diffusing process such as coating is performed to form a light diffusing surface 202, a light diffusing surface 203, a light diffusing surface 204, a light diffusing surface 205, and a light diffusing surface 206, respectively.
(LEDモジュール20の出射光の例)
次に、LEDモジュール20の出射光の例を図9に示す。図9は、LEDモジュール20を通過する光の一例を示した図である。図9に示すように、LED部110から出射した光は、光方向変換素子200を介し、光方向変換素子200の外部に出射する。図9においては、特に図9の右側方向に出射する光に注目している。
(Example of light emitted from LED module 20)
Next, an example of light emitted from the
図9に示すように、LED部110から出射した光は、凸入射面103aに設けられた光拡散面203および凹入射面106aに設けられた光拡散面206に入射し散乱する。その後、出射面104aに設けられた光拡散面204、傾斜面105aに設けられた光拡散面205に光が到達するたびに光は散乱され、拡がる。
As shown in FIG. 9, the light emitted from the
このとき、凸入射面103aおよび出射面104aには光拡散処理を施さなければ、出射面104aで反射される光の割合が増えるため、正面へ出射する光が減少し、出射面104aで反射された光は、傾斜面105aに集中する。傾斜面105aに集中した光は、光拡散面205で散乱されるため配光が拡がる。 At this time, if the light incident treatment 103a and the light exit surface 104a are not subjected to light diffusion processing, the ratio of the light reflected by the light exit surface 104a increases, so that the light emitted to the front surface decreases and is reflected by the light exit surface 104a. The concentrated light is concentrated on the inclined surface 105a. Since the light concentrated on the inclined surface 105a is scattered by the light diffusion surface 205, the light distribution spreads.
また、光拡散面204及び光拡散面205を設けることにより、外部に放射される光はより広い表面積で拡散される。そのため、光度のムラはより緩和される。ただし、光拡散面204で傾斜面105aへ反射する光が散乱されてしまうので、傾斜面105aに向かう光の割合は減少し、前方へ向かう光の割合が増える。 Further, by providing the light diffusion surface 204 and the light diffusion surface 205, the light emitted to the outside is diffused with a wider surface area. Therefore, the unevenness in luminous intensity is further alleviated. However, since the light reflected by the light diffusing surface 204 to the inclined surface 105a is scattered, the proportion of light traveling toward the inclined surface 105a decreases and the proportion of light traveling forward increases.
このように、光度のムラを緩和することと配光範囲を広げることは本形態においてトレードオフの関係にあるが、光拡散処理を施す面を選択することにより光度のムラの度合いと配光範囲をコントロールすることが可能になる。また、各光拡散面において、拡散させる度合いを変えることでも光度のムラおよび配光範囲をコントロールすることができる。 As described above, there is a trade-off relationship in the present embodiment to alleviate unevenness in luminous intensity and widen the light distribution range, but the degree of unevenness in luminous intensity and the light distribution range can be selected by selecting the surface to be subjected to the light diffusion process. Can be controlled. In addition, unevenness in light intensity and light distribution range can be controlled by changing the degree of diffusion on each light diffusion surface.
(配光範囲の比較)
図10は、図8のLEDモジュール20において、光方向変換素子200の傾斜面105aの表面のみに光拡散処理を施したLEDモジュール20の配光特性を示す配光曲線図である。また、図11は、図8のLEDモジュール20の光方向変換素子200の表面の全部に光拡散処理を施したLEDモジュール20の配光特性を示す配光曲線図である。
(Comparison of light distribution range)
FIG. 10 is a light distribution curve diagram showing the light distribution characteristics of the
図10に示すように、図6に示した配光曲線図と比べ、配光曲線は緩やかになり、光度のムラを軽減していることがわかる。 As shown in FIG. 10, it can be seen that, compared with the light distribution curve diagram shown in FIG.
また、光方向変換素子200の表面の全部に光拡散処理を施すことにより、図11に示すように、より緩やかな光強度の変化を示しており、光度のムラはより緩和されることがわかる。また、図11に示す配光曲線図は、図7に示した配光曲線図に近似していることがわかる。このように、グローブ11で光を拡散させなくとも、光方向変換素子200の表面で光拡散を行えば、図7で示したような配光特性に近づけることが可能である。そのため、LEDモジュール20は、光拡散性の高い材料を別個に設けることなく、高い照度でムラのない出力光を得ることができる。
In addition, by performing light diffusion treatment on the entire surface of the light redirecting element 200, as shown in FIG. 11, a more gradual change in light intensity is shown, and it can be seen that the unevenness in luminous intensity is further alleviated. . Further, it can be seen that the light distribution curve diagram shown in FIG. 11 approximates the light distribution curve diagram shown in FIG. Thus, even if light is not diffused by the globe 11, if light diffusion is performed on the surface of the light redirecting element 200, it is possible to approximate the light distribution characteristics as shown in FIG. 7. Therefore, the
また、このようなLEDモジュール20を電球形照明装置1に適用した際、グローブの材料や光学特性等を考慮する必要がない。つまり、光拡散性のグローブ11を用いる必要がないため、透明のグローブ11等を用いることができるため、安価な照明装置を実現することができる。
Further, when such an
(光方向変換素子100及び光方向変換素子200の形状の例)
本実施形態1及び実施形態2において、光方向変換素子100及び光方向変換素子200の形状は円錐台形状であることを例に説明を行ったが、光方向変換素子100及び光方向変換素子200の形状はこれに限定されない。
(Examples of shapes of the light
In the first embodiment and the second embodiment, the light
図12に光方向変換素子100及び光方向変換素子200の形状の例を示す。図12に示すように、光方向変換素子100及び光方向変換素子200の形状は、(a)のように円錐台形であってもよいし、(b)、(d)及び(e)に示すように、母線が直線に限られず、2次以上の高次関数で表される曲線、双曲線、または指数関数で表される曲線などの任意の曲線の一部であってもよい。また、(c)及び(f)に示すように。外周壁が波状のように、平面でなくてもよい。これにより、LEDモジュール10及びLEDモジュール20は、配光範囲が広がり、より広い範囲に光を照射することができる。
FIG. 12 shows examples of the shapes of the
また、本発明における光方向変換素子100及び光方向変換素子200は、LED部110出射された出射光の出射前方に対して、(a)、(b)、(d)、(e)及び(f)に示すように、断面円形状となるように形成されていてもよいし、(c)のように波状に形成されていてもよい。このような構成により、LEDモジュール10及びLEDモジュール20は、各方位に対し、均一に光を配分して出射することができる。
In addition, the light
なお、光方向変換素子100及び光方向変換素子200の断面と、発光部111とが平行に設置されていることが好ましい。
In addition, it is preferable that the cross section of the light
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and can be obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Embodiments are also included in the technical scope of the present invention.
本発明は、広範囲に光を照射する照明装置、特に電球形照明装置に好適に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be suitably used for an illumination device that irradiates light over a wide range, particularly a light bulb-type illumination device.
1 電球形照明装置
10 LEDモジュール(光源モジュール)
100 光方向変換素子
101 光方向変換素子本体部
102 基台部
103 凸入射面(入射面)
104 出射面(反射面)
105 傾斜面(外周壁)
106 凹入射面(入射面)
107 固定穴
110 LED部
111 発光部
112 基板
113 電極
11 グローブ
12 筐体
13 口金
14 リフレクタ
141 基板押さえ
142 開口部
143 配線隠し
15 ビス
20 LEDモジュール
200 光方向変換素子
102a 基台部
103a 凸入射面(入射面)
104a 出射面(反射面)
105a 傾斜面(外周壁)
106a 凹入射面(入射面)
202 光拡散面
203 光拡散面
204 光拡散面
205 光拡散面
206 光拡散面
22 透過光
23 反射光
24 透過光
25 反射光
1 Light
DESCRIPTION OF
104 Output surface (reflection surface)
105 Inclined surface (outer wall)
106 Concave incident surface (incident surface)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 107
104a Emission surface (reflection surface)
105a Inclined surface (outer wall)
106a Concave incident surface (incident surface)
202 Light diffusing surface 203 Light diffusing surface 204 Light diffusing surface 205 Light diffusing surface 206 Light diffusing surface 22 Transmitted light 23 Reflected light 24 Transmitted light 25 Reflected light
Claims (14)
当該光方向変換素子は、該光方向変換素子の径が発光部から遠ざかるにつれて小さくなるように、該光方向変換素子の外周壁が、全体として、内側へ傾斜していることを特徴とする光源モジュール。 Light source module comprising: a light emitting unit that emits light; and a light direction changing element that emits at least a part of the emitted light emitted from the light emitting unit in a direction perpendicular to or obliquely rearward of the emission front of the emitted light In
The light direction changing element is characterized in that the outer peripheral wall of the light direction changing element as a whole is inclined inward so that the diameter of the light direction changing element becomes smaller as the distance from the light emitting portion increases. module.
前記反射面の形状は、凹形状であり、
前記入射面の形状は、凸形状であることを特徴とする請求項2に記載の光源モジュール。 The light direction changing element further includes an incident surface on which the emitted light emitted from the light emitting unit is incident between the light emitting unit and the reflecting surface,
The shape of the reflecting surface is a concave shape,
The light source module according to claim 2, wherein a shape of the incident surface is a convex shape.
前記入射面の凹形状の部分は、前記入射面の凸形状の部分を囲むように設けられていることを特徴とする請求項3に記載の光源モジュール。 The incident surface further includes a concave portion for covering the light emitting portion,
The light source module according to claim 3, wherein the concave portion of the incident surface is provided so as to surround the convex portion of the incident surface.
An illuminating device comprising the light source module according to claim 1.
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