JP2012182056A

JP2012182056A - レンズおよび照明器具

Info

Publication number: JP2012182056A
Application number: JP2011045077A
Authority: JP
Inventors: Yukari Sato; 有花里佐藤; Kyoko Sakai; 杏子酒井
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2011-03-02
Filing date: 2011-03-02
Publication date: 2012-09-20

Abstract

【課題】連続した配光特性を取得でき、均一な照射面を取得できるレンズおよび照明器具を提供する。
【解決手段】レンズ１２および照明器具１０は、回路基板１４に複数のＬＥＤチップ１５がライン状に実装されたＬＥＤユニット１３の前面に配置され、各ＬＥＤチップ１５の配列方向に沿った凹状の光入射面部１６と、光入射面部１６に対して平行、かつ、光入射面部１６に入射した光が出射する光出射面部１７とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数のＬＥＤチップが実装されたＬＥＤユニットの前面に配置されるレンズおよびＬＥＤユニットを光源として天井面等に設置される照明器具に関する。

従来より、筐体の上端の開口部に、ライン状に配置された複数のＬＥＤチップの光を透過させる板状部材を取り付けた照明器具が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の照明器具は、板状部材のＬＥＤチップに対向する面に光拡散部が設けられており、光拡散部の反対側の面にフレネルレンズ部が設けられている。

また、従来より、ライン状に並べられた複数のＬＥＤチップが配置された器具本体に、リニアフレネルレンズを取り付けた照明器具が知られている（例えば、特許文献２参照）。
特許文献２に記載の照明器具は、リニアフレネルレンズの表面に、複数の直線状のプリズムが設けられる。

特開２００９−１５８４７３号公報（図２、請求項１）特開２００８−２１８１８６号公報（図４、請求項１）

特許文献１に記載の照明器具は、ＬＥＤチップからの光を光拡散部によって拡散させた後、レンズ部を通して照射する。
従って、特許文献１に記載の照明器具は、照射領域における色むらを低減できる。
特許文献２に記載の照明器具は、複数のＬＥＤチップが並ぶ面がリニアフレネルレンズと向き合い、かつ、ＬＥＤチップが並ぶ直線方向と直線状のプリズムの直線方向とが略平行に設置される。
従って、特許文献２に記載の照明器具は、光の照射効率を向上できる。

ところで、図１１に示すように、特許文献１に記載の照明器具および特許文献２に記載の照明器具と同様に、ＬＥＤチップ１０２を覆って光変換部１０３を有するレンズ１０１を備えた照明器具１００が提案されている。
このような従来の照明器具１００は、レンズ１０１が、光変換部１０３に臨んで配置されてＬＥＤチップ１０１の光軸を回転軸とする回転柱体形状に形成される。
レンズ１０１は、ＬＥＤチップ１０２に対して近い側に入光面１０４が配置され、ＬＥＤチップ１０２に対して遠い側に出光面１０５が配置される。

しかし、このような従来の照明器具１００は、図１２に示すように、レンズ１０１の単体で実現できる配光形状をつなぎあわせた配光特性を有する。
そのため、このような従来の照明器具１００は、ＬＥＤチップ１０２のピッチをＬ１１とし、レンズ１０１の出光面１０５の短手方向の寸法をＬ１２とした場合、Ｌ１１≧Ｌ１２となる。
従って、このような従来の照明器具１００は、ＬＥＤチップ１０２のピッチを狭めるのが難しく、配光の連続性が損なわれたり、照射面に照度むらや色むらを生じたりする。

本発明は、前述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、連続した配光特性を取得でき、均一な照射面を取得できるレンズおよび照明器具を提供することにある。

本発明に係るレンズは、回路基板に複数のＬＥＤチップがライン状に実装されたＬＥＤユニットの前面に配置され、前記各ＬＥＤチップの配列方向に沿った凹状の光入射面部と、前記光入射面部に対して平行、かつ、前記光入射面部に入射した光が出射する光出射面部とを備える。

本発明に係るレンズは、前記光入射面部の断面輪郭線が曲線である。

本発明に係るレンズは、前記各ＬＥＤチップの実装ピッチが、当該レンズの幅寸法よりも小さい。

本発明に係るレンズは、長手方向端部が平面半円形状である。

本発明に係るレンズは、前記光出射面部が、略Ｖ字状の断面形状を有する。

本発明に係るレンズは、前記光出射面部が、一対の凸状円弧面と、前記各凸状円弧面に挟まれた凹状円弧面とが連続する断面形状を有する。

本発明に係るレンズは、前記光出射面部が、平面であり、前記光入射面部と前記光出射面部との間に、湾曲面を有する。

本発明に係る照明器具は、前記レンズを用いた。

本発明に係るレンズおよび照明器具によれば、連続した配光特性を取得でき、均一な照射面を取得できるという効果を奏する。

本発明に係る第１実施形態の照明器具の斜め下方から視た外観斜視図本発明に係る第１実施形態の照明器具のレンズ周りの斜め下方から視た分解斜視図本発明に係る第１実施形態の照明器具の配光特性を説明する斜視断面図本発明に係る第１実施形態の照明器具の変形例の斜め下方から視た外観斜視図本発明に係る第１実施形態の照明器具の他の変形例の底面図本発明に係る第２実施形態の照明器具の配光特性を説明する斜視断面図本発明に係る第３実施形態の照明器具の配光特性を説明する斜視断面図本発明に係る第４実施形態の照明器具の斜め下方から視た分解斜視図本発明に係る第５実施形態の照明器具のレンズの短手方向の断面図好ましくない場合のレンズの短手方向の断面図従来の照明器具の斜め下方から視た外観斜視図従来の照明器具の底面図

以下、本発明に係る複数の実施形態のレンズおよび照明器具について図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
図１に示すように、本発明に係る第１実施形態の照明器具１０は、器具本体１１と、器具本体１１に取り付けられたレンズ１２とを備える。
器具本体１１は、厚みの薄い金属製板部材を折り曲げ成形することにより形成されており、器具本体１１の長手方向に沿って長尺のレンズ１２が下方に突出して収容されている。

図２に示すように、照明器具１０は、回路基板１４に複数のＬＥＤチップ１５がライン状に実装されたＬＥＤユニット１３を備える。
回路基板１４は、不図示のプリント回路を有し、そのプリント回路が器具本体１１に取り付けられている不図示の電源ユニットに電気的に接続される。
レンズ１２は、透光性を有するアクリル樹脂等の高分子材料により成形されており、ＬＥＤユニット１３の前面に配置される。
レンズ１２は、各ＬＥＤチップ１５の配列方向に沿った凹状の光入射面部１６と、光入射面部１６に対して平行、かつ、光入射面部１６に入射した光が出射する光出射面部１７とを有する。
光入射面部１６は、垂直方向の断面形状が略半円形に形成されており、器具本体１１の長手方向に沿う長さを有する。

従って、光入射面部１６が、断面視略半円形に形成されているために、ＬＥＤチップ１５からの光成分をやわらかい光に均等に変換できるとともに、成形を容易に行うことができる。
光出射面部１７は、略Ｖ字状の断面形状を有し、中央部の山部分が光入射面部１６の中心部に対応して位置している。

各ＬＥＤチップ１５は、個別に封止されており、単一のレンズ１２の凹状の光入射面部１６に対面して配置される。そのため、従来のもののように、レンズ単体毎に組み合わされて配置されない。
各ＬＥＤチップ１５は、それらの実装ピッチＬ１が、レンズ１２の短手方向の幅寸法Ｌ２よりも小さく設定される。
従って、照明器具１０は、各ＬＥＤチップ１５と単一のレンズ１２との組み合わせにより、小さい実装ピッチのＬＥＤチップ１５により、連続した配光特性を設定できる。

次に、天井面に設置された場合の照明器具１０の配光特性について説明する。
図３に示すように、回路基板１４のプリント回路への給電により、ＬＥＤチップ１５がそれぞれ発光される。
ＬＥＤチップ１５からの光成分は、単一のレンズ１２において凹状の光入射面部１６に入射されて光出射面部１７から出射される。
このとき、光入射面部１６の中央部に入射された光成分は、光出射面部１７の中央部から天井面に対向する床面に向けて出射される。
そして、光入射面部１６の側部に入射された光成分は、光出射面部１７の内面により反射されてから天井面に向けて出射される。

図４に示すように、照明器具１０に適用される変形例のレンズ２０は、長手方向の一端部に平面半円形状に形成された湾曲部２１を有する。
そのため、変形例のレンズ２０は、長手方向の一端部の湾曲部２１により、一端部において、回転柱体と同様のやわらかい配光を設定できる。

図５に示すように、照明器具１０に適用される変形例のレンズ３０は、長手方向の両端部に平面半円形状に形成された湾曲部３１を有する。
そのため、変形例のレンズ３０は、長手方向の両端部の湾曲部３１により、両端部において、回転柱体と同様のやわらかい配光を設定できる。

以上、説明したように第１実施形態のレンズ１２，２０，３０によれば、ライン状に配置されたＬＥＤチップ１５から出射した光成分が、凹状の光入射面部１６から入射されて光出射面部１７から出射される。
従って、第１実施形態のレンズ１２，２０，３０によれば、従来のものように、レンズ単体の配光形状をつなぎあわせたものではなく、連続した配光特性を取得できる。
また、第１実施形態のレンズ１２，２０，３０によれば、ＬＥＤチップ１５から出射した光成分が、単一構造内で光学的に処理される。
従って、第１実施形態のレンズ１２，２０，３０によれば、照射面に照度むらや色むらを生ずることがなく、均一な照射面を取得できる。

また、第１実施形態のレンズ１２，２０，３０によれば、ＬＥＤチップ１５の実装ピッチを小さくできるために、連続した配光特性を設定できる。

そして、第１実施形態のレンズ１２，２０，３０によれば、長手方向の端部の湾曲部２１，３１により、端部において、回転柱体と同様のやわらかい配光を設定できる。

さらに、第１実施形態のレンズ１２，２０，３０によれば、光出射面部１７が、略Ｖ字状の断面形状を有するために、ＬＥＤチップ１５からの光成分を床方向および側方向へ出射できるために、全般照明用およびウォールウォッシャ用に適用できる。

さらにまた、第１実施形態の照明器具１０によれば、連続した配光特性を取得でき、均一な照射面を取得できる。

加えて、第１実施形態のレンズ１２，２０，３０によれば、光入射面部１６が、断面視略半円形に形成されているために、ＬＥＤチップ１５からの光成分をやわらかい光に均等に変換できるとともに、成形を容易に行うことができる。

（第２実施形態）
次に、本発明に係る第２実施形態のレンズおよび照明器具について説明する。
なお、以下の各実施形態において、前述した第１実施形態と重複する構成要素や機能的に同様な構成要素については、図中に同一符号あるいは相当符号を付することによって説明を簡略化あるいは省略する。

図６に示すように、本発明に係る第２実施形態の照明器具４０に装備されるレンズ４１は、一対の凸状円弧面４３と、凸状円弧面４３に挟まれた凹状円弧面４４とが連続する断面形状を有する光出射面部４２を備える。
ＬＥＤチップ１５からの光成分は、単一のレンズ４１において凹状の光入射面部１６に入射されて光出射面部４２から出射される。
このとき、光入射面部１６の中央部に入射された光成分は、光出射面部４２の中央部の凹状円弧面４４から天井面に対向する床面に向けて出射される。
そして、光入射面部１６の側部に入射された光成分は、凸状円弧面４３から拡散されて側部に向けて出射される。

第２実施形態のレンズ４１および照明器具４０によれば、光を拡散できるために、広い照射範囲を取得できる。

（第３実施形態）
次に、本発明に係る第３実施形態のレンズおよび照明器具について説明する。
図７に示すように、本発明に係る第３実施形態の照明器具５０に装備されるレンズ５１は、平面の光出射面部５２を有し、光入射面部１６と光出射面部５２との間に、湾曲面５３を有する。
ＬＥＤチップ１５からの光成分は、単一のレンズ５１において凹状の光入射面部１６に入射されて光出射面部５２から出射される。
このとき、光入射面部１６の中央部に入射された光成分は、光出射面部５２の中央部から天井面に対向する床面に向けて出射される。
そして、光入射面部１６の側部に入射された光成分は、湾曲面５３の内面により反射されてから床面に向けて出射される。

第３実施形態のレンズ５１および照明器具５０によれば、光を集光できるために、スポットライトに適用できる。

（第４実施形態）
次に、本発明に係る第４実施形態のレンズおよび照明器具について説明する。
図８に示すように、本発明に係る第４実施形態の照明器具６０は、第１実施形態と同一の構造を有するレンズ１２を備え、ＬＥＤチップ１５を一括してライン状に封止したＬＥＤユニット６１を備える。

（第５実施形態）
次に、本発明に係る第５実施形態のレンズおよび照明器具について説明する。
図９に示すように、本発明に係る第５実施形態の照明器具７０に装備されるレンズ７１は、光出射面部７２と、光入射面部７３とを有し、外側に湾曲面７４を有する。
レンズ７１は、光入射面部７３の断面輪郭線が曲線であって、屈曲部を有さない。
ＬＥＤチップ１５からの光成分は、単一のレンズ７１において光入射面部７３に入射されて光出射面部７２から出射される。
このとき、光入射面部７３に入射された光成分は、光入射面部７３が屈曲部を有さないために、なめらかな光路に変換され、天井面に対向する床面に向けて出射される。

第５実施形態のレンズ７１および照明器具７０によれば、ＬＥＤチップ１５からの光成分が、屈曲部を有さない光入射面部７３によりなめらかな光路に変換でき、照射面にむらを起こしにくくできる。

これに対して、図１０に示すように、好ましくないレンズ１５０は、光入射面部１５１に屈曲部１５２を有し、光出射面部１５３を有する。
この場合、光入射面部１５１に屈曲部１５２を有するために、ＬＥＤチップ１５からの光成分が、光入射面部１５１の屈曲部１５２によりきつい光に変換されてしまい、照射面にむらを起こしやすくなって具合が悪い。

なお、本発明のレンズおよび照明器具において器具本体，回路基板等は、前述した各実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形や改良等が可能である。

１０，４０，５０，６０，７０照明器具
１２，２０，３０，４１，５１，７１レンズ
１３，６１ＬＥＤユニット
１４回路基板
１５ＬＥＤチップ
１６，７３光入射面部
１７，４２，５２，７２光出射面部
４３凸状円弧面
４４凹状円弧面
５３，７４湾曲面

Claims

回路基板に複数のＬＥＤチップがライン状に実装されたＬＥＤユニットの前面に配置され、
前記各ＬＥＤチップの配列方向に沿った凹状の光入射面部と、
前記光入射面部に対して平行、かつ、前記光入射面部に入射した光が出射する光出射面部とを備えるレンズ。
請求項１に記載のレンズにおいて、
前記光入射面部の断面輪郭線が曲線であるレンズ。
請求項１または請求項２に記載のレンズにおいて、
前記各ＬＥＤチップの実装ピッチが、当該レンズの幅寸法よりも小さいレンズ。
請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１項に記載のレンズにおいて、
長手方向端部が平面半円形状であるレンズ。
請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１項に記載のレンズにおいて、
前記光出射面部が、略Ｖ字状の断面形状を有するレンズ。
請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１項に記載のレンズにおいて、
前記光出射面部が、一対の凸状円弧面と、前記各凸状円弧面に挟まれた凹状円弧面とが連続する断面形状を有するレンズ。
請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１項に記載のレンズにおいて、
前記光出射面部が、平面であり、前記光入射面部と前記光出射面部との間に、湾曲面を有するレンズ。
請求項１ないし請求項７のうちのいずれか１項に記載のレンズを用いた照明器具。