JP2013020716A - Luminous flux control member, and light-emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光素子から出射された光の進行方向を制御する光束制御部材、および前記光束制御部材を有する発光装置に関する。 The present invention relates to a light flux controlling member that controls the traveling direction of light emitted from a light emitting element, and a light emitting device having the light flux controlling member.
近年、省エネルギーの観点から、照明用の光源として、白熱電球や蛍光灯などに代わり、発光ダイオード（ＬＥＤ）が使用されるようになってきている。発光ダイオードを用いて被照射面を照らした場合、光源（発光ダイオード）の直下と光源から離れた位置との間で照度が大きく異なる。したがって、１つの発光ダイオードを用いて広い被照射面を照らした場合、被照射面の中央部と周縁部との間で照度が大きく異なってしまう。 In recent years, from the viewpoint of energy saving, light emitting diodes (LEDs) have been used instead of incandescent bulbs and fluorescent lamps as illumination light sources. When a surface to be irradiated is illuminated using a light emitting diode, the illuminance is greatly different between a position directly below the light source (light emitting diode) and a position away from the light source. Therefore, when a wide illuminated surface is illuminated using a single light emitting diode, the illuminance differs greatly between the central portion and the peripheral portion of the illuminated surface.
このような問題を解決すべく、発光ダイオードを用いて広い被照射面をある程度均一に照らす手段として、導光板を用いて発光ダイオードから出射された光の配光を広げることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。 In order to solve such a problem, it has been proposed to spread the light distribution of light emitted from the light emitting diode using a light guide plate as a means for illuminating a wide illuminated surface to some extent uniformly using the light emitting diode ( For example, see Patent Document 1).
特許文献１には、発光ダイオードおよび導光板を含む発光装置が開示されている。図１Ａは、特許文献１に記載の発光装置１０の斜視図である。図１Ｂは、図１ＡのＡ−Ａ線の断面図である。図１Ａおよび図１Ｂに示されるように、発光装置１０は、発光素子２０と、発光素子２０と対向する位置に配置された第１の導光部３０と、第１の導光部３０の周囲に配置された板状の第２の導光部４０とを有する。第２の導光部４０の厚みは、中央部側から外周部側に向けて漸減している。第１の導光部３０および第２の導光部４０は、一体成形（二材成形）により形成されており、一つの導光板として機能する。 Patent Document 1 discloses a light emitting device including a light emitting diode and a light guide plate. FIG. 1A is a perspective view of a light emitting device 10 described in Patent Document 1. FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1A. As shown in FIG. 1A and FIG. 1B, the light emitting device 10 includes a light emitting element 20, a first light guide 30 disposed at a position facing the light emitting element 20, and the periphery of the first light guide 30. And a plate-like second light guide unit 40 arranged in the plate. The thickness of the 2nd light guide part 40 is reducing gradually toward the outer peripheral part side from the center part side. The first light guide unit 30 and the second light guide unit 40 are formed by integral molding (two-material molding) and function as one light guide plate.
発光素子２０から出射された光は、第１の導光部３０に入射する。第１の導光部３０に入射した光の大部分は、第１の導光部３０の反射面（出射面３２と同じ面）で反射して第２の導光部４０に入射する。第１の導光部３０に入射した光の残部は、第１の導光部３０の出射面３２から外部へ出射される。第２の導光部４０に入射した光は、第２の導光部４０内を外周方向に進み、第２の導光部４０の傾斜面４２または傾斜面４２の裏側に配置された白色シート（不図示）により反射され、第２の導光部４０の出射面４４から外部へ出射される。 The light emitted from the light emitting element 20 enters the first light guide 30. Most of the light incident on the first light guide 30 is reflected by the reflection surface (the same surface as the emission surface 32) of the first light guide 30 and enters the second light guide 40. The remaining part of the light incident on the first light guide 30 is emitted from the emission surface 32 of the first light guide 30 to the outside. The light incident on the second light guide 40 travels in the outer peripheral direction in the second light guide 40 and is a white sheet disposed on the inclined surface 42 of the second light guide 40 or on the back side of the inclined surface 42. The light is reflected by (not shown) and emitted from the emission surface 44 of the second light guide unit 40 to the outside.
特許文献１に記載の発光装置１０は、発光素子２０から出射された光を、第１の導光部３０の出射面３２の全面および第２の導光部４０の出射面４４の全面から出射する。その結果、特許文献１に記載の発光装置１０は、発光素子２０から出射された光を広い被照射面にある程度均一に照射することができる。 The light-emitting device 10 described in Patent Document 1 emits light emitted from the light-emitting element 20 from the entire surface of the emission surface 32 of the first light guide 30 and the entire surface of the emission surface 44 of the second light guide 40. To do. As a result, the light emitting device 10 described in Patent Document 1 can irradiate light emitted from the light emitting element 20 uniformly to a wide irradiated surface to some extent.
しかしながら、特許文献１に記載の全面発光型の発光装置１０では、グレアが問題となることがある。すなわち、図１Ａに示されるように、矢印５０の方向から発光装置１０を直視すると、出射面３２，４４の中心部から手前側の領域において、他の領域より極度に輝度が高い輝線６０が発生する。このような輝線６０の発生は、高品位な発光装置を提供する上では好ましくない。 However, glare may be a problem in the full light emission type light emitting device 10 described in Patent Document 1. That is, as shown in FIG. 1A, when the light emitting device 10 is directly viewed from the direction of the arrow 50, a bright line 60 extremely brighter than other regions is generated in the region on the near side from the center of the emission surfaces 32 and 44. To do. Such generation of the bright line 60 is not preferable in providing a high-quality light-emitting device.
輝線６０の発生を抑制する方法としては、特許文献１に記載されているように、導光板（第１の導光部３０および第２の導光部４０）内に光散乱粒子を配置して、出射光を散乱させることが考えられる。しかしながら、このように出射光を散乱させてしまうと、被照射面に合わせて出射光の進行方向を制御することが困難となってしまう。このため、輝線６０の発生を抑制するために出射光を散乱させることは、好ましくない。 As a method of suppressing the generation of the bright line 60, as described in Patent Document 1, light scattering particles are arranged in the light guide plate (the first light guide unit 30 and the second light guide unit 40). It is conceivable to scatter the emitted light. However, if the outgoing light is scattered in this way, it becomes difficult to control the traveling direction of the outgoing light according to the irradiated surface. For this reason, it is not preferable to scatter the emitted light in order to suppress the generation of the bright line 60.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、被照射面に合わせて出射光の進行方向を制御することができ、かつ直視したときの眩しさを低減することができる光束制御部材を提供することを目的とする。また、本発明は、この光束制御部材を有する発光装置を提供することも目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and provides a light flux controlling member that can control the traveling direction of emitted light in accordance with the surface to be irradiated and can reduce glare when directly viewed. The purpose is to provide. Another object of the present invention is to provide a light emitting device having this light flux controlling member.
本発明の光束制御部材は、発光素子から出射された光の進行方向を制御する光束制御部材であって、前記光束制御部材の中央部に形成され、前記発光素子から出射された光を入射する入射部と、前記光束制御部材の中央部と外周部との間に形成され、前記入射部から入射した光を前記光束制御部材の外周部に導光する板状の導光部と、前記光束制御部材の外周部に形成され、前記導光部により導光された光を外部に出射する出射部とを有する。 The light flux controlling member of the present invention is a light flux controlling member that controls the traveling direction of the light emitted from the light emitting element, and is formed at a central portion of the light flux controlling member to receive the light emitted from the light emitting element. A plate-shaped light guide portion formed between the incident portion and a central portion and an outer peripheral portion of the light flux control member, and guides light incident from the incident portion to the outer peripheral portion of the light flux control member; and the light flux And an emission part that is formed on the outer peripheral part of the control member and emits the light guided by the light guide part to the outside.
本発明の光束制御部材は、被照射面に合わせて出射光の進行方向を制御することができ、かつ直視したときの眩しさを低減することができる。したがって、本発明の光束制御部材を有する発光装置は、直視してもそれほど眩しくなく、高品位な照明を実現することができる。 The light flux controlling member of the present invention can control the traveling direction of the emitted light in accordance with the irradiated surface, and can reduce glare when directly viewed. Therefore, the light-emitting device having the light flux controlling member of the present invention is not so dazzling even when viewed directly, and can realize high-quality illumination.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明では、本発明の光束制御部材の代表例として、発光素子から出射された光を円環状に出射する光束制御部材について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, as a representative example of the light flux controlling member of the present invention, a light flux controlling member that emits light emitted from the light emitting element in an annular shape will be described.
［光束制御部材の構成］
図２〜４は、本実施の形態の光束制御部材１００の構成を示す図である。図２Ａは、光束制御部材１００の上面斜視図であり、図２Ｂは、光束制御部材１００の下面斜視図である。図３Ａは、光束制御部材１００の平面図であり、図３Ｂは、光束制御部材１００の底面図である。図４Ａは、図３Ａおよび図３Ｂに示されるＢ−Ｂ線の断面図であり、図４Ｂは、図４Ａに示される出射部１３０の拡大断面図である。説明の便宜上、図４Ａでは、光束制御部材１００と共に発光素子２００も図示している。
[Configuration of luminous flux control member]
2-4 is a figure which shows the structure of the light beam control member 100 of this Embodiment. FIG. 2A is a top perspective view of the light flux controlling member 100, and FIG. 2B is a bottom perspective view of the light flux controlling member 100. 3A is a plan view of the light flux controlling member 100, and FIG. 3B is a bottom view of the light flux controlling member 100. FIG. 4A is a cross-sectional view taken along line BB shown in FIGS. 3A and 3B, and FIG. 4B is an enlarged cross-sectional view of the emitting portion 130 shown in FIG. 4A. For convenience of explanation, FIG. 4A also shows the light emitting element 200 together with the light flux controlling member 100.
光束制御部材１００は、一体成形により形成されている。光束制御部材１００の材料は、所望の波長の光を通過させ得るものであれば特に限定されない。たとえば、光束制御部材１００の材料は、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）などの光透過性樹脂、またはガラスである。 The light flux controlling member 100 is formed by integral molding. The material of the light flux controlling member 100 is not particularly limited as long as it can transmit light having a desired wavelength. For example, the material of the light flux controlling member 100 is a light transmissive resin such as polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), and epoxy resin (EP), or glass.
図２〜４に示されるように、光束制御部材１００の形状は、中心軸ＣＡを中心として回転対象（円対象）である。したがって、平面視したときの光束制御部材１００の形状は、円形である（図３Ａ参照）。光束制御部材１００は、中心軸ＣＡが発光素子２００の光軸に合致するように、発光素子２００が固定された基板（図示せず）上に取り付けられる（図４Ａ参照）。発光素子２００は、例えば白色発光ダイオードなどの発光ダイオード（ＬＥＤ）である。 As shown in FIGS. 2 to 4, the shape of the light flux controlling member 100 is an object to be rotated (circular object) around the central axis CA. Therefore, the shape of the light flux controlling member 100 when viewed in plan is circular (see FIG. 3A). The light flux controlling member 100 is mounted on a substrate (not shown) to which the light emitting element 200 is fixed so that the central axis CA matches the optical axis of the light emitting element 200 (see FIG. 4A). The light emitting element 200 is a light emitting diode (LED) such as a white light emitting diode.
図４Ａに示されるように、光束制御部材１００は、光束制御部材１００の中央部に形成された入射部１１０と、光束制御部材１００の中央部と外周部との間に形成された、板状の導光部１２０と、光束制御部材１００の外周部に形成された出射部１３０とを有する。また、光束制御部材１００は、光学的に悪影響を与えにくい位置に、円柱形状の凸部１４０を有する。この凸部１４０は、光束制御部材１００をホルダ４２０（後述）に固定する際に使用される。 As shown in FIG. 4A, the light flux controlling member 100 is a plate-like member formed between the incident portion 110 formed at the central portion of the light flux controlling member 100 and the central portion and the outer peripheral portion of the light flux controlling member 100. The light guide unit 120 and the light emitting unit 130 formed on the outer periphery of the light flux controlling member 100. Further, the light flux controlling member 100 has a cylindrical convex portion 140 at a position where it is difficult to optically adversely affect the light flux controlling member 100. The convex portion 140 is used when the light flux controlling member 100 is fixed to a holder 420 (described later).
入射部１１０は、発光素子２００から出射された光を入射し、入射した光を導光部１２０に導く。図４Ａに示されるように、入射部１１０は、入射面１１２、第１の全反射面１１４および第２の全反射面１１６を有する。 The incident unit 110 receives the light emitted from the light emitting element 200 and guides the incident light to the light guide unit 120. As illustrated in FIG. 4A, the incident unit 110 includes an incident surface 112, a first total reflection surface 114, and a second total reflection surface 116.
入射面１１２は、発光素子２００から出射された光を入射する。入射面１１２は、光束制御部材１００の裏側（発光素子２００が配置される側）において、発光素子２００に対向する位置に形成されている第１の凹部１５０の内面である。第１の凹部１５０の形状は、略円錐台状である。入射面１１２は、中心軸ＣＡを中心とする回転対称面であり、中心軸ＣＡと交わるように形成されている。入射面１１２は、第１の凹部１５０の天面を構成する内天面１１２ａと、第１の凹部１５０の側面を構成するテーパ状の内側面１１２ｂとを含む。内側面１１２ｂの直径は、内天面１１２ａ側から開口縁側に向けて漸増している。 The incident surface 112 is incident on the light emitted from the light emitting element 200. The incident surface 112 is an inner surface of the first recess 150 formed at a position facing the light emitting element 200 on the back side of the light flux controlling member 100 (the side where the light emitting element 200 is disposed). The shape of the first recess 150 is substantially a truncated cone. The incident surface 112 is a rotationally symmetric surface with the central axis CA as the center, and is formed so as to intersect the central axis CA. The incident surface 112 includes an inner top surface 112 a that forms the top surface of the first recess 150, and a tapered inner surface 112 b that forms the side surface of the first recess 150. The diameter of the inner side surface 112b gradually increases from the inner top surface 112a side toward the opening edge side.
第１の全反射面１１４は、入射面１１２から入射した光の一部を第２の全反射面１１６に向けて反射させる。第１の全反射面１１４は、入射部１１０の底部の外縁から、第２の全反射面１１６側に向けて延びる面である。本実施の形態では、入射部１１０の底部の外縁から、入射部１１０と凸部１４０との接続部の外縁まで延びる面が第１の全反射面１１４となる。第１の全反射面１１４は、中心軸ＣＡを中心とする回転対称面である。第１の全反射面１１４の直径は、入射面１１２側（底部側）から凸部１４０側に向けて漸増している。第１の全反射面１１４を構成する母線は、外側（中心軸ＣＡから離れる側）に凸の円弧状曲線である（図４Ａ参照）。本実施の形態では、第１の全反射面１１４は、非球面で形成されている。 The first total reflection surface 114 reflects a part of the light incident from the incident surface 112 toward the second total reflection surface 116. The first total reflection surface 114 is a surface extending from the outer edge of the bottom of the incident portion 110 toward the second total reflection surface 116 side. In the present embodiment, the first total reflection surface 114 is a surface extending from the outer edge of the bottom of the incident portion 110 to the outer edge of the connection portion between the incident portion 110 and the convex portion 140. The first total reflection surface 114 is a rotationally symmetric surface with the central axis CA as the center. The diameter of the first total reflection surface 114 gradually increases from the incident surface 112 side (bottom side) toward the convex portion 140 side. The generatrix that forms the first total reflection surface 114 is an arcuate curve that protrudes outward (side away from the central axis CA) (see FIG. 4A). In the present embodiment, the first total reflection surface 114 is formed as an aspherical surface.
第２の全反射面１１６は、入射面１１２から入射した光および第１の全反射面１１４で反射した光を導光部１２０に向けて反射させる。第２の全反射面１１６は、光束制御部材１００の表側（発光素子２００が配置されない側）において、中心軸ＣＡと交わるように形成されている第２の凹部１５２の内面である。第２の凹部１５２の形状は、略円錐状である。第２の全反射面１１６は、中心軸ＣＡを中心とする回転対称面である。第２の全反射面１１６の直径は、入射面１３１側（裏側）から出射面１３２側（表側）に向けて漸増している。第２の全反射面１１６を構成する母線は、内側（中心軸ＣＡ側）に凸の円弧状曲線である（図４Ａ参照）。本実施の形態では、第２の全反射面１１６は、中心軸ＣＡにおいて収斂する非球面のテーパ形状に形成されている。 The second total reflection surface 116 reflects the light incident from the incident surface 112 and the light reflected by the first total reflection surface 114 toward the light guide unit 120. The second total reflection surface 116 is the inner surface of the second recess 152 formed so as to intersect the central axis CA on the front side of the light flux controlling member 100 (the side where the light emitting element 200 is not disposed). The shape of the second recess 152 is substantially conical. The second total reflection surface 116 is a rotationally symmetric surface with the central axis CA as the center. The diameter of the second total reflection surface 116 gradually increases from the incident surface 131 side (back side) toward the emission surface 132 side (front side). The generatrix that constitutes the second total reflection surface 116 is an arcuate curve that protrudes inward (center axis CA side) (see FIG. 4A). In the present embodiment, second total reflection surface 116 is formed in an aspheric taper shape that converges on central axis CA.
導光部１２０は、入射部１１０の外側に形成された、板状の部材である。導光部１２０は、入射部１１０から入射した光を、実質的に外部に出射することなく光束制御部材１００の外周部に導く。ここで「実質的に外部に出射しない」とは、発光素子２００が中心軸ＣＡと交わる一点からのみ光を発する点光源であると仮定した場合に、導光部１２０の表裏両面から外部に光が漏れないことを意味する。実際には、発光素子２００は点光源ではないため、光が外部に出射されることはありうる。 The light guide unit 120 is a plate-like member formed outside the incident unit 110. The light guide unit 120 guides the light incident from the incident unit 110 to the outer peripheral portion of the light flux controlling member 100 without substantially exiting to the outside. Here, “substantially does not emit to the outside” means that light is emitted from both the front and back surfaces of the light guide unit 120 to the outside when the light emitting element 200 is assumed to be a point light source that emits light only from one point intersecting the central axis CA. Means no leakage. Actually, since the light emitting element 200 is not a point light source, light may be emitted to the outside.
導光部１２０は、入射部１１０から入射した光を導光部１２０の表面および／または裏面で全反射させることで、入射部１１０から入射した光を実質的に外部に出射することなく光束制御部材１００の外周部に導く。このため、導光部１２０の厚みは、一定であるか（図４Ａ参照）、または入射部１１０側（中央側）から出射部１３０側（外周側）に向けて漸増する。 The light guide unit 120 totally reflects the light incident from the incident unit 110 on the front surface and / or back surface of the light guide unit 120, thereby controlling the light flux without substantially emitting the light incident from the incident unit 110 to the outside. Guide to the outer periphery of the member 100. For this reason, the thickness of the light guide unit 120 is constant (see FIG. 4A) or gradually increases from the incident unit 110 side (center side) toward the emission unit 130 side (outer peripheral side).
出射部１３０は、板状の導光部１２０の外周部に形成されている。出射部１３０は、導光部１２０から入射した光を外部に出射する。図４Ｂに示されるように、出射部１３０は、第１の出射面１３２ａ、第２の出射面１３２ｂおよび第３の出射面１３２ｃを有する。第１の出射面１３２ａは、光束制御部材１００の表面（発光素子２００と対向しない側の面）の外周部に位置する。第１の出射面１３２ａは、主として、傾斜面１３４ａ，１３４ｂ（後述）で反射された光を外部に出射する。第２の出射面１３２ｂおよび第３の出射面１３２ｃは、光束制御部材１００の径方向（中心軸ＣＡに直交する方向）の端部に位置する。第２の出射面１３２ｂおよび第３の出射面１３２ｃは、主として、傾斜面１３４ａ，１３４ｂで反射されなかった光を外部に出射する。 The emission unit 130 is formed on the outer periphery of the plate-shaped light guide unit 120. The emitting unit 130 emits the light incident from the light guide unit 120 to the outside. As shown in FIG. 4B, the emission unit 130 has a first emission surface 132a, a second emission surface 132b, and a third emission surface 132c. The first emission surface 132a is located on the outer peripheral portion of the surface of the light flux controlling member 100 (the surface on the side not facing the light emitting element 200). The first emission surface 132a mainly emits the light reflected by the inclined surfaces 134a and 134b (described later) to the outside. The 2nd output surface 132b and the 3rd output surface 132c are located in the edge part of the radial direction (direction orthogonal to central axis CA) of the light beam control member 100. FIG. The second emission surface 132b and the third emission surface 132c mainly emit light that has not been reflected by the inclined surfaces 134a and 134b to the outside.
図４Ａおよび図４Ｂに示されるように、光束制御部材１００の外周部には、２つの傾斜面１３４ａ，１３４ｂが形成されている。これらの傾斜面１３４ａ，１３４ｂは、導光部１２０から入射した光を反射して、第１の出射面１３２ａから出射させる。本実施の形態の光束制御部材１００では、２つの傾斜面１３４ａ，１３４ｂが形成されているが、傾斜面の数は、１つであってもよいし、２つ以上であってもよい。また、２つ以上の傾斜面が形成されている場合は、各傾斜面の角度は、同一であってもよいし、それぞれ異なっていてもよい。図４Ｂに示されるように、各傾斜面１３４ａ，１３４ｂの角度を変えることで、光束制御部材１００の配光特性をより詳細に設定することができる。 As shown in FIGS. 4A and 4B, two inclined surfaces 134 a and 134 b are formed on the outer peripheral portion of the light flux controlling member 100. The inclined surfaces 134a and 134b reflect the light incident from the light guide unit 120 and emit the light from the first emission surface 132a. In light flux controlling member 100 of the present embodiment, two inclined surfaces 134a and 134b are formed, but the number of inclined surfaces may be one or two or more. Further, when two or more inclined surfaces are formed, the angles of the inclined surfaces may be the same or different from each other. As shown in FIG. 4B, the light distribution characteristics of the light flux controlling member 100 can be set in more detail by changing the angles of the inclined surfaces 134a and 134b.
［光束制御部材の効果］
図５は、光束制御部材１００における光路の一例を示す図である。この図では、発光素子２００が点光源であると仮定したときの光路を示している。また、シーリングライトとして最適な配光特性となるように、各構成要素の形状および位置が調整されている。
[Effect of luminous flux control member]
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of an optical path in the light flux controlling member 100. This figure shows an optical path when it is assumed that the light emitting element 200 is a point light source. In addition, the shape and position of each component are adjusted so as to obtain the optimum light distribution characteristics as a ceiling light.
図５に示されるように、発光素子２００から出射された光１６０ａ〜ｄは、入射部１１０の入射面１１２ａ，１１２ｂから光束制御部材１００内に入射する。光束制御部材１００内に入射した光１６０ａ〜ｄは、入射部１１０の第１の全反射面１１４および／または第２の全反射面１１６で反射して、光束制御部材１００の中心軸ＣＡに対して略垂直方向の光となり、導光部１２０に導かれる。導光部１２０に到達した光１６０ａ〜ｄは、全反射をせずに直接出射部１３０に導かれるか、全反射をして出射部１３０に導かれる。このとき、導光部１２０内の光１６０ａ〜ｄが、外部に出射されることは実質的にない。出射部１３０に到達した光の一部１６０ａ，１６０ｂは、そのまま第２の出射面１３２ｂまたは第３の出射面１３２ｃから、水平方向（中心軸ＣＡに対して垂直方向）または後方方向（発光素子２００の光軸方向の反対の方向）に出射される。また、出射部１３０に到達した光の残部１６０ｃ，１６０ｄは、傾斜面１３４ａ，１３４ｂで反射して、第１の出射面１３２ａから、前方方向（発光素子２００の光軸方向）に出射される。 As shown in FIG. 5, light 160 a to d emitted from the light emitting element 200 enters the light flux controlling member 100 from the incident surfaces 112 a and 112 b of the incident part 110. Lights 160 a to 160 d that have entered the light beam control member 100 are reflected by the first total reflection surface 114 and / or the second total reflection surface 116 of the incident portion 110, and are centered on the central axis CA of the light beam control member 100. Thus, the light is substantially vertical and is guided to the light guide unit 120. The lights 160a to 160d reaching the light guide unit 120 are directly guided to the emitting unit 130 without being totally reflected, or are totally reflected and led to the emitting unit 130. At this time, the lights 160a to 160d in the light guide unit 120 are not substantially emitted to the outside. A part of the light 160a and 160b that has reached the emission unit 130 is directly transmitted from the second emission surface 132b or the third emission surface 132c in the horizontal direction (perpendicular to the central axis CA) or the rear direction (the light emitting element 200). In the direction opposite to the optical axis direction). Further, the remaining portions 160c and 160d of the light that has reached the emitting portion 130 are reflected by the inclined surfaces 134a and 134b and are emitted from the first emitting surface 132a in the forward direction (the optical axis direction of the light emitting element 200).
また、図５に示されるように、発光素子２００から出射された光のうち、前方方向（光軸に対して０〜２５°）の光１６０ａ，１６０ｂは、第２の出射面１３２ｂまたは第３の出射面１３２ｃから、水平方向または後方方向に出射される。すなわち、光束制御部材１００を有する発光装置（後述）をシーリングライトとして使用した場合、発光素子２００から出射された光のうちで一番明るい前方方向の光１６０ａ，１６０ｂは、天井方向に出射される。 As shown in FIG. 5, among the light emitted from the light emitting element 200, the light 160 a and 160 b in the forward direction (0 to 25 degrees with respect to the optical axis) is the second emission surface 132 b or the third. Is emitted in the horizontal direction or the backward direction from the emission surface 132c. That is, when a light emitting device (described later) having the light flux controlling member 100 is used as a ceiling light, the brightest forward light 160a, 160b among the light emitted from the light emitting element 200 is emitted in the ceiling direction. .
一方、発光素子２００から出射された光のうち、斜め前方方向（光軸に対して２５〜５０°）の光１６０ｃおよび水平方向（光軸に対して５０〜７５°）の光１６０ｄは、第１の出射面１３２ａから、前方方向に出射される。すなわち、光束制御部材１００を有する発光装置（後述）をシーリングライトとして使用した場合、発光素子２００から出射された光のうちでそれほど明るくない斜め前方方向の光１６０ｃおよび水平方向の光１６０ｄは、床方向または壁方向に出射される。 On the other hand, among the light emitted from the light emitting element 200, the light 160c in the diagonally forward direction (25 to 50 ° with respect to the optical axis) and the light 160d in the horizontal direction (50 to 75 ° with respect to the optical axis) The light is emitted in the forward direction from one emission surface 132a. That is, when a light emitting device (described later) having the light flux controlling member 100 is used as a ceiling light, the light 160c in the obliquely forward direction and the light 160d in the horizontal direction that are not so bright among the light emitted from the light emitting element 200 are The light is emitted in the direction or the wall direction.
このように、本実施の形態の光束制御部材１００は、発光素子２００から出射された光を、光束制御部材１００の外周部に形成された出射部１３０のみから出射するため、直視したときに発生する輝線の長さが短い（実施例参照）。 As described above, the light flux controlling member 100 according to the present embodiment emits the light emitted from the light emitting element 200 only from the light emitting portion 130 formed on the outer peripheral portion of the light flux controlling member 100, and thus occurs when looking directly. The length of the bright line is short (see examples).
また、本実施の形態の光束制御部材１００は、傾斜面１３４および出射面１３２の位置および形状を調整することで、出射光の進行方向を容易に制御することができる。たとえば、上述のように、発光素子２００から出射された前方方向の光１６０ａ，１６０ｂを天井方向に出射することで、天井からの反射光を利用した間接照明を実現することが可能となる。 Further, light flux controlling member 100 of the present embodiment can easily control the traveling direction of the emitted light by adjusting the positions and shapes of inclined surface 134 and emitting surface 132. For example, as described above, indirect illumination using reflected light from the ceiling can be realized by emitting forward light 160a and 160b emitted from the light emitting element 200 toward the ceiling.
以上のように、本実施の形態の光束制御部材１００を有する発光装置は、直視してもそれほど眩しくなく、かつ高品位な照明を実現することができる。 As described above, the light emitting device having the light flux controlling member 100 according to the present embodiment is not so dazzling even when viewed directly, and can realize high-quality illumination.
［光束制御部材の変形例］
上記の説明では、入射部１１０内に２つの全反射面１１４，１１６を形成した光束制御部材１００について説明したが、入射部１１０の構成は、発光素子２００から出射された光を導光部１２０に導くことができれば、特に限定されない。
[Modified example of light flux controlling member]
In the above description, the light flux controlling member 100 in which the two total reflection surfaces 114 and 116 are formed in the incident portion 110 has been described. However, the configuration of the incident portion 110 is that the light emitted from the light emitting element 200 is guided to the light guide portion 120. If it can guide to, it will not be specifically limited.
たとえば、図６Ａに示されるように、入射部１１０内に、複数の傾斜面を有するフレネル部３１２と全反射面３１４とを形成してもよい。このようにすることで、発光素子２００から出射された光を全反射面３１４で反射して、導光部１２０に導くことができる。また、図６Ｂに示されるように、発光素子２００として側面発光型の発光素子を使用し、発光素子２００に対向する位置に反射面３１６を形成してもよい。このようにすることで、発光素子２００から出射された光を導光部１２０に直接導くことができる。 For example, as shown in FIG. 6A, a Fresnel portion 312 having a plurality of inclined surfaces and a total reflection surface 314 may be formed in the incident portion 110. In this way, the light emitted from the light emitting element 200 can be reflected by the total reflection surface 314 and guided to the light guide unit 120. In addition, as illustrated in FIG. 6B, a side-emitting light emitting element may be used as the light emitting element 200, and the reflective surface 316 may be formed at a position facing the light emitting element 200. By doing in this way, the light radiate | emitted from the light emitting element 200 can be directly guide | induced to the light guide part 120. FIG.
また、上記の説明では、出射部１３０内に３つの出射面１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃおよび２つの傾斜面１３４ａ，１３４ｂを形成した光束制御部材１００について説明したが、出射部１３０の構成は、導光部１２０から入射した光を外部に出射することができれば、特に限定されない。 In the above description, the light flux controlling member 100 in which the three emission surfaces 132a, 132b, 132c and the two inclined surfaces 134a, 134b are formed in the emission unit 130 has been described. However, the configuration of the emission unit 130 is a light guide. If the light which injected from the part 120 can be radiate | emitted outside, it will not specifically limit.
たとえば、図７Ａに示されるように、出射部１３０の表側（発光素子２００が配置されていない側）に、凸曲面状の出射面３３２ａを形成してもよい。また、図７Ｂに示されるように、出射部１３０の表側（発光素子２００が配置されていない側）に、粗面化された出射面３３２ｂを形成してもよい。このようにすることで、導光部１２０から入射した光を出射面３３２ａ，３３２ｂから外部に出射することができる。 For example, as shown in FIG. 7A, a convex curved emission surface 332a may be formed on the front side of the emission part 130 (the side where the light emitting element 200 is not disposed). Further, as shown in FIG. 7B, a roughened emission surface 332b may be formed on the front side of the emission part 130 (the side where the light emitting element 200 is not disposed). By doing in this way, the light which entered from the light guide part 120 can be radiate | emitted outside from the output surfaces 332a and 332b.
また、上記の説明では、円環状に出射部１３０を形成した光束制御部材１００について説明したが、平面視したときの出射部１３０の形状は、出射部１３０が光束制御部材の外周部に形成されていれば、特に限定されない。たとえば、平面視したときの出射部１３０の形状は、多角形状であってもよいし、楕円形状であってもよい。 In the above description, the light flux controlling member 100 in which the light emitting portion 130 is formed in an annular shape has been described. However, the shape of the light emitting portion 130 when viewed in plan is that the light emitting portion 130 is formed on the outer peripheral portion of the light flux controlling member. If it is, it will not be specifically limited. For example, the shape of the emission part 130 when viewed in plan may be a polygonal shape or an elliptical shape.
［発光装置の構成］
次に、本実施の形態の光束制御部材１００を有する発光装置について説明する。
[Configuration of light emitting device]
Next, a light emitting device having the light flux controlling member 100 of the present embodiment will be described.
図８および図９は、本実施の形態の発光装置４００の構成を示す図である。図８Ａは、発光装置４００の平面図であり、図８Ｂは、発光装置４００の底面図である。図９Ａは、図８Ａおよび図８Ｂに示されるＣ−Ｃ線で外装部４１０および基板２１０を切断したときの発光装置４００の正面図である。図９Ｂは、図９Ａに示される正面図において、さらにホルダ４２０および光束制御部材１００の一部を除去したときの発光装置４００の正面図である。 8 and 9 are diagrams showing a configuration of the light emitting device 400 of the present embodiment. 8A is a plan view of the light emitting device 400, and FIG. 8B is a bottom view of the light emitting device 400. FIG. FIG. 9A is a front view of the light emitting device 400 when the exterior portion 410 and the substrate 210 are cut along the line CC shown in FIGS. 8A and 8B. FIG. 9B is a front view of light emitting device 400 when holder 420 and part of light flux controlling member 100 are further removed from the front view shown in FIG. 9A.
図８および図９に示されるように、発光装置４００は、光束制御部材１００、発光素子２００、基板２１０、外装部４１０およびホルダ４２０を有する。 As shown in FIGS. 8 and 9, the light emitting device 400 includes a light flux controlling member 100, a light emitting element 200, a substrate 210, an exterior part 410, and a holder 420.
発光素子２００は、基板２１０上に実装されている。また、光束制御部材１００の凸部１４０は、ホルダ４２０に嵌め込まれている。ホルダ４２０は、基板２１０に固定されており、基板２１０は、外装部４１０に固定されている。光束制御部材１００は、その中心軸ＣＡが発光素子２００の光軸に合致するように配置されている。 The light emitting element 200 is mounted on the substrate 210. Further, the convex portion 140 of the light flux controlling member 100 is fitted into the holder 420. The holder 420 is fixed to the substrate 210, and the substrate 210 is fixed to the exterior part 410. The light flux controlling member 100 is arranged so that the central axis CA thereof matches the optical axis of the light emitting element 200.
外装部４１０の材料は、目的に応じて選択されうる。たとえば、光束制御部材１００の配光特性（一部の光が水平方向および後方方向に出射される）を活かす場合は、外装部４１０の材料は、透明材料であることが好ましい。一方、発光装置４００の前方方向を主として照らす場合は、外装部４１０の材料は、高効率で光を反射させうる材料（白色材料や金属光沢面を形成できる材料など）であることが好ましい。 The material of the exterior part 410 can be selected according to the purpose. For example, when taking advantage of the light distribution characteristics of the light flux controlling member 100 (part of the light is emitted in the horizontal direction and the backward direction), the material of the exterior portion 410 is preferably a transparent material. On the other hand, when the front direction of the light emitting device 400 is mainly illuminated, the material of the exterior portion 410 is preferably a material that can reflect light with high efficiency (such as a white material or a material that can form a metallic glossy surface).
［発光装置の効果］
本実施の形態の発光装置４００は、発光素子２００から出射された光を、光束制御部材１００の外周部に形成された出射部１３０のみから出射するため、直視したときに発生する輝線の長さが短い（実施例参照）。また、本実施の形態の発光装置４００は、光束制御部材１００の各構成要素の位置および形状を調整することで、出射光の進行方向を容易に制御することができる。したがって、本実施の形態の発光装置４００は、直視してもそれほど眩しくなく、かつ高品位な照明を実現することができる。
[Effect of light emitting device]
Since the light emitting device 400 according to the present embodiment emits the light emitted from the light emitting element 200 only from the emitting portion 130 formed on the outer peripheral portion of the light flux controlling member 100, the length of the bright line generated when viewed directly. Is short (see examples). Moreover, the light emitting device 400 of the present embodiment can easily control the traveling direction of the emitted light by adjusting the position and shape of each component of the light flux controlling member 100. Therefore, the light-emitting device 400 of this embodiment is not dazzling even when viewed directly and can realize high-quality illumination.
以下、本発明を実施例を参照して詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail with reference to an Example, this invention is not limited by these Examples.
１．光束制御部材の準備
図２〜４に示される本発明の光束制御部材１００（実施例の光束制御部材１００）と、図１０〜１２に示される比較例の光束制御部材５００を準備した。
1. Preparation of Light Beam Control Member A light beam control member 100 of the present invention shown in FIGS. 2 to 4 (light beam control member 100 of the example) and a light beam control member 500 of a comparative example shown in FIGS. 10 to 12 were prepared.
図１０Ａは、比較例の光束制御部材５００の上面斜視図であり、図１０Ｂは、比較例の光束制御部材５００の下面斜視図である。図１１Ａは、比較例の光束制御部材５００の平面図であり、図１１Ｂは、比較例の光束制御部材５００の底面図である。図１２Ａは、図１１Ａおよび図１１Ｂに示されるＤ−Ｄ線の断面図であり、図１２Ｂは、外周部の拡大断面図である。説明の便宜上、図１２Ａでは、光束制御部材５００と共に発光素子２００も図示している。 FIG. 10A is a top perspective view of a light flux control member 500 of a comparative example, and FIG. 10B is a bottom perspective view of the light flux control member 500 of a comparative example. FIG. 11A is a plan view of the light flux controlling member 500 of the comparative example, and FIG. 11B is a bottom view of the light flux controlling member 500 of the comparative example. 12A is a cross-sectional view taken along the line DD shown in FIGS. 11A and 11B, and FIG. 12B is an enlarged cross-sectional view of the outer peripheral portion. For convenience of explanation, FIG. 12A also shows the light emitting element 200 together with the light flux controlling member 500.
図１０〜１２に示されるように、比較例の光束制御部材５００では、入射した光を外部に出射させるための傾斜面が、光束制御部材の中央部から外周部までの全体に亘って形成されている。すなわち、比較例の光束制御部材は、導光部を有していない点で実施例の光束制御部材と異なる。 As shown in FIGS. 10 to 12, in the light flux controlling member 500 of the comparative example, an inclined surface for emitting incident light to the outside is formed over the entire area from the central portion to the outer peripheral portion of the light flux controlling member. ing. That is, the light flux controlling member of the comparative example is different from the light flux controlling member of the embodiment in that it does not have a light guide portion.
実施例の光束制御部材１００および比較例の光束制御部材５００は、いずれもＰＭＭＡを用いて一体成形により作製した。実施例の光束制御部材１００の外径は、６０ｍｍである。比較例の光束制御部材５００の外径は、１１０ｍｍである。 The light flux controlling member 100 of the example and the light flux controlling member 500 of the comparative example were both produced by integral molding using PMMA. The outer diameter of the light flux controlling member 100 of the embodiment is 60 mm. The outer diameter of the light flux controlling member 500 of the comparative example is 110 mm.
２．光束制御部材の評価
（１）輝線の長さの評価
図１３に示されるように、光束制御部材１００，５００を発光素子２００の上に設置し、基準面に対して３０°の角度から見たときの輝度の分布を調べた。輝度の測定は、デジタルカメラ６００を用いて光束制御部材１００，５００の写真を撮影し、得られた写真から専用のソフトウェアを用いて各ピクセルの輝度を数値化することで行った。
2. Evaluation of Light Beam Control Member (1) Evaluation of Bright Line Length As shown in FIG. 13, the light beam control members 100 and 500 are installed on the light emitting element 200 and viewed from an angle of 30 ° with respect to the reference plane. When the luminance distribution was examined. The luminance was measured by taking photographs of the light flux controlling members 100 and 500 using the digital camera 600 and digitizing the luminance of each pixel from the obtained photographs using dedicated software.
図１４Ａは、実施例の光束制御部材１００の写真である。この写真はグレースケールに変換されているが、元の写真では、輝度が高い箇所は赤色で、輝度が低い箇所は青色で表示されている。図１４Ｂは、図１４Ａに示されるＥ−Ｅ線の各点における輝度を示すグラフである。このグラフの各点の位置は、図１４Ａの写真のＥ−Ｅ線上の各点の位置と対応している。これらの写真およびグラフにおいて、矢印の箇所に輝線が現れている。 FIG. 14A is a photograph of the light flux controlling member 100 of the example. This photograph has been converted to gray scale, but in the original photograph, the portion with high luminance is displayed in red and the portion with low luminance is displayed in blue. FIG. 14B is a graph showing the luminance at each point of the EE line shown in FIG. 14A. The position of each point on this graph corresponds to the position of each point on the EE line of the photograph in FIG. 14A. In these photographs and graphs, bright lines appear at the arrows.
図１５Ａは、比較例の光束制御部材５００の写真である。図１５Ｂは、図１５Ａに示されるＦ−Ｆ線における輝度を示すグラフである。これらの写真およびグラフにおいて、矢印の箇所に輝線が現れている。 FIG. 15A is a photograph of the light flux controlling member 500 of the comparative example. FIG. 15B is a graph showing the luminance at the FF line shown in FIG. 15A. In these photographs and graphs, bright lines appear at the arrows.
図１６は、実施例の光束制御部材１００および比較例の光束制御部材５００における、光束制御部材の中心部からの距離と輝度の関係を示すグラフである。このグラフでは、実施例の光束制御部材１００および比較例の光束制御部材５００のそれぞれについて、最も輝度が高い箇所（輝線）の輝度を１００％としている。 FIG. 16 is a graph showing the relationship between the distance from the center of the light beam control member and the luminance in the light beam control member 100 of the example and the light beam control member 500 of the comparative example. In this graph, for each of the light flux controlling member 100 of the example and the light flux controlling member 500 of the comparative example, the brightness of the highest brightness (bright line) is 100%.
図１６のグラフから、比較例の光束制御部材５００では、輝線の長さが４０ｍｍ程度であるのに対し、実施例の光束制御部材１００では、輝線の長さが１５ｍｍ程度であることがわかる。このことから、実施例の光束制御部材１００は、比較例の光束制御部材５００に比べて、直視しても眩しくないことが示唆される。 From the graph of FIG. 16, it can be seen that the luminous flux length of the luminous flux control member 500 of the comparative example is about 40 mm, whereas the luminous flux length of the luminous flux control member 100 of the embodiment is about 15 mm. From this, it is suggested that the light flux controlling member 100 of the example is not dazzled even when viewed directly, compared with the light flux controlling member 500 of the comparative example.
（２）被照射面の照度分布の評価
図１７Ａに示されるように、３.５ｍ四方の正方形状の被照射面６１０の中心部の上方２.５ｍの位置に、実施例の光束制御部材１００または比較例の光束制御部材５００を配置して、被照射面６１０の照度分布を測定した。被照射面６１０の照度は、図１７Ｂに示される８点において測定した。被照射面６１０の照度の測定結果を表１に示す。
(2) Evaluation of Illuminance Distribution on Irradiated Surface As shown in FIG. 17A, the light flux controlling member 100 according to the embodiment is located at a position 2.5 m above the center of the irradiated surface 610 having a square shape of 3.5 m square. Alternatively, the light flux control member 500 of the comparative example is arranged, and the illuminance distribution of the irradiated surface 610 is measured. The illuminance of the irradiated surface 610 was measured at 8 points shown in FIG. 17B. Table 1 shows the measurement results of the illuminance on the irradiated surface 610.
表１から、実施例の光束制御部材１００は、比較例の光束制御部材５００とほぼ同程度の照射能力を有していることがわかる。このことから、比較例の光束制御部材５００のように、光束制御部材の全面から光を出射させなくても、被照射面を十分に照らしうることがわかる。 From Table 1, it can be seen that the light flux controlling member 100 of the example has substantially the same irradiation ability as the light flux controlling member 500 of the comparative example. From this, it can be seen that the irradiated surface can be sufficiently illuminated without emitting light from the entire surface of the light flux controlling member as in the light flux controlling member 500 of the comparative example.
本発明の光束制御部材は、例えば、シーリングライト用のレンズなどとして有用である。 The light flux controlling member of the present invention is useful as, for example, a lens for a ceiling light.
１０ 発光装置
２０ 発光素子
３０ 第１の導光部
３２ 第１の導光部の出射面
４０ 第２の導光部
４２ 第２の導光部の傾斜面
４４ 第２の導光部の出射面
５０ 視線の方向
６０ 輝線
１００ 光束制御部材
１１０ 入射部
１１２ 入射面
１１２ａ 内天面
１１２ｂ 内側面
１１４ 第１の全反射面
１１６ 第２の全反射面
１２０ 導光部
１３０ 出射部
１３２ａ 第１の出射面
１３２ｂ 第２の出射面
１３２ｃ 第３の出射面
１３４ａ，１３４ｂ 傾斜面
１４０ 凸部
１５０ 第１の凹部
１５２ 第２の凹部
１６０ａ〜ｄ 発光素子から出射された光
２００ 発光素子
２１０ 基板
３１２ フレネル部
３１４ 全反射面
３１６ 反射面
３３２ａ，３３２ｂ 出射面
４００ 発光装置
４１０ 外装部
４２０ ホルダ
５００ 比較例の光束制御部材
６００ デジタルカメラ
６１０ 被照射面
ＣＡ 中心軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Light-emitting device 20 Light-emitting element 30 1st light guide part 32 Output surface of 1st light guide part 40 2nd light guide part 42 Inclined surface of 2nd light guide part 44 Output surface of 2nd light guide part 50 direction of line of sight 60 bright line 100 light flux controlling member 110 incident portion 112 incident surface 112a inner top surface 112b inner side surface 114 first total reflection surface 116 second total reflection surface 120 light guide portion 130 emission portion 132a first emission surface 132b Second exit surface 132c Third exit surface 134a, 134b Inclined surface 140 Projection 150 First recess 152 Second recess 160a-d Light emitted from light emitting element 200 Light emitting element 210 Substrate 312 Fresnel part 314 All Reflective surface 316 Reflective surface 332a, 332b Outgoing surface 400 Light emitting device 410 Exterior portion 420 Holder 500 Light flux controlling member of comparative example 600 Digital camera La 610 Irradiated surface CA Central axis
Claims (4)
前記光束制御部材の中央部に形成され、前記発光素子から出射された光を入射する入射部と、
前記光束制御部材の中央部と外周部との間に形成され、前記入射部から入射した光を前記光束制御部材の外周部に導光する板状の導光部と、
前記光束制御部材の外周部に形成され、前記導光部により導光された光を外部に出射する出射部と、
を有する、光束制御部材。 A light flux controlling member for controlling the traveling direction of light emitted from the light emitting element,
An incident portion that is formed at a central portion of the light flux controlling member and receives light emitted from the light emitting element;
A plate-shaped light guide part that is formed between a central part and an outer peripheral part of the light flux control member, and guides light incident from the incident part to the outer peripheral part of the light flux control member;
An emission part that is formed on the outer periphery of the light flux controlling member and emits the light guided by the light guide part to the outside;
A light flux controlling member.
前記発光素子は、前記光束制御部材の中央部近傍に配置されている、
発光装置。 The light flux controlling member according to any one of claims 1 to 3, and a light emitting element,
The light emitting element is disposed in the vicinity of the center of the light flux controlling member,
Light emitting device.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2011150805A JP2013020716A (en) | 2011-07-07 | 2011-07-07 | Luminous flux control member, and light-emitting device |
Applications Claiming Priority (1)
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