JP2013502685A - 照明装置及び斯かる照明装置に適したレンズ - Google Patents

Abstract

照明装置１は、光源２と光源２の前に配置されたレンズ３、２３、３３、４３、５３、６３とを有する。レンズ３、２３、３３、４３、５３、６３は、光源２に面する側に光入射面と、光源２とは反対側に光出射面１４、３８とを備える。レンズ３、２３、３３、４３、５３、６３は、幾つかのストリップ型の相互接続された細長導光素子４、２４、３４、５４、６４を有し、該細長導光素子の第１の端部７、２７、３７、５７及び離隔された第２の端部５、２５、３５、５５、６５は、それぞれ該光入射面及び該光出射面を有する。光源２により発せられる光ビームは、第１の端部７、２７、３７、５７から離隔された第２の端部５、２５、３５、５５、６５へと細長導光素子４、２４、３４、５４、６４における内部全反射により伝達される。

Description

本発明は、光源と前記光源の前に配置されたレンズとを有する照明装置であって、前記レンズは、前記光源に面する側に光入射面と、前記光源とは反対側に光出射面とを備えた照明装置に関する。

本発明はまたレンズに関する。

斯かる照明装置は、欧州特許出願公開EP2009345A2より知られており、レンズを有し、該レンズは、周縁端のまわりに配置された第１の光学反射素子と、レンズ上の同心円状に配置された第２の光学反射素子とを持つ。発光ダイオード（ＬＥＤ）のような光源と該レンズとの間には、反射器が配置される。ＬＥＤの光の前方出射部はレンズに直接に進み、側方出射部はレンズへと進む前に反射器によって反射される。

当該既知の照明装置の欠点は、該レンズの知覚される輝度が、光源の輝度と同じオーダーである点である。高出力ＬＥＤの場合には、強力で目を眩ませるような光が該照明装置によって発せられてしまう。

一般的な屋内照明用に高出力ＬＥＤを用いた斯かる照明装置を使用することは、ＬＥＤの極度に高い輝度のため困難である。ＬＥＤの高い輝度に観測者を直接に曝すことを回避するため、輝度変換器が追加されても良い。しかしながら、斯かる輝度変換器は、光学的効率の減少及び照明装置のコストの増大に導くという欠点を持つ。

本発明の目的は、単純な構造、比較的高い光学的効率及び眩しさを回避するための輝度変換を備えた照明装置を提供することにある。

本目的は、前記レンズは、幾つかのストリップ型の相互接続された細長導光素子を有し、前記細長導光素子の第１の端部及び離隔された第２の端部は、それぞれ前記光入射面及び前記光出射面を有し、前記光源により発せられる光ビームは、前記第１の端部から離隔された前記第２の端部へと前記細長導光素子における内部全反射により伝達される、本発明による照明装置により達成される。

ストリップ型の細長導光素子及び離隔された第２の端部により、開いた構造を持つレンズが得られる。該ストリップ型の細長導光素子により、第１の端部から第２の端部までの第１の方向における長さは、第１の方向に垂直な第２の方向における該細長導光素子の長さと同じオーダーか、又はかなり小さくなる。該開いた構造は、光入射面に比べて比較的大きな光出射面を提供する。光源の明るさは、比較的大きな光出射面にわたって分散され、それにより観測される明るさは大きく低減される。光源からの光ビームは内部全反射により伝達され、それによりレンズの高い光学的効率が得られる。斯かるレンズを備えた照明装置は、広範囲な屋内及び屋外用途に適用可能である。

本発明による照明装置の一実施例は、前記細長導光素子の少なくともストリップ型の前記第２の端部が、互いに対して平行に延在することを特徴とする。

このようにして、光出射面は正方形の形状を持つこととなり、それにより照明装置により発せられる光が、細長蛍光灯により発せられる光に似たものとなり得る。

好適には、該細長導光素子は、第１の端部から第２の端部まで互いに平行に延在し、このことは押出成型によりレンズを製造することを可能とし、そのため第１の端部から第２の端部への第１の方向に垂直な第２の方向における比較的大きな長さが達成され得る。

斯かるレンズを備えた装置は、店内照明のための照明列、バス、列車若しくは飛行機のための照明列、又はトンネル内照明として適している。斯かるレンズはまた、防水型照明器具にも適している。なぜなら、両端部と共に、ＬＥＤが配置される小さな入射領域のみしか防水とされる必要がないからである。

本発明による照明装置の他の実施例は、前記細長導光素子の少なくとも前記第２の端部が、互いに対して同心円状に配置された環状のストリップであることを特徴とする。

このようにして、光出射面は円筒形の形状を持つこととなり、それにより照明装置により発せられる光が、白熱電球により発せられる光に似たものとなり得る。

好適には、該細長導光素子は、第１の端部から第２の端部まで環状であり、それにより各細長導光素子がカップ状である。

斯かるレンズを備えた装置は、家庭用照明、又はオフィス照明若しくは店内照明のためのダウンライトに適している。

本発明による照明装置の更に他の実施例は、前記細長導光素子の少なくとも一部が、前記第１及び／又は第２の端部の近くにおいて互いに少なくとも接続されたことを特徴とする。

斯くして連続的な光入射面及び/又は出射面が得られ、平滑な外観を持つレンズを提供する。細長導光素子が相互接続される領域は好適には、該細長導光素子における内部全反射の乱れを防ぐため、可能な限り小さい。

本発明による照明装置の他の実施例は、前記レンズの前記光出射面の面積が、前記光源の発光面積よりも少なくとも１００倍、好適には少なくとも１００００倍大きいことを特徴とする。

光源の発光面に対する光出射面の拡大により、知覚される輝度の低減が得られる。望ましい輝度に依存して、細長導光素子の数及び形状と共に、光入射面と発光面との比が選択される。

本発明による照明装置の他の実施例は、前記細長導光素子の前記第１の端部の面が、前記細長導光素子に直接向かう前記光源の光ビームに略垂直に延在することを特徴とする。

細長導光素子に向けて光源により発せられる全ての光が、該細長導光素子に入射することとなり、それにより光学的効率が最適となる。

本発明による照明装置の更に他の実施例は、前記光出射面は斜めの形状、凸型形状又は凹型形状を持つことを特徴とする。

光出射面の形状は、該照明装置により発せられる光及び該光の視覚的な外観を改善し、該照明装置から発せられるビームパターンをかなりの程度決定する。このことは、例えば調光式光ビームを生成するための自動車のヘッドライトシステムのような、ビーム制御が重要である用途において有用である。

本発明による照明装置の他の実施例は、前記レンズはアクリル、ポリカーボネート又はその他の透明な物質からつくられたことを特徴とする。

斯かる材料からは、比較的安価なレンズが容易に生成され得る。

本発明による照明装置の他の実施例は、前記レンズは射出成型又は押出成型によりつくられたことを特徴とする。

斯かる製造工程は、比較的容易である。射出成型の場合には、抜き勾配問題を回避するため、レンズが幾つかの部分から組み立てられることができる。

本発明は、図面を参照しながら、より詳細に説明される。

本発明による照明装置の第１の実施例の断面図である。 本発明による照明装置の第１の実施例の斜視上面図である。 光ビームが光源により発せられ、レンズの細長導光素子により内部反射される、図１に示された照明装置のレンズの断面図である。 本発明による照明装置の第２の実施例の斜視図である。 本発明による照明装置の第３の実施例の断面図である。 図４に示された照明装置の第３の実施例の斜視底面図である。 本発明による照明装置の第４の実施例の断面図である。 本発明による照明装置の第５の実施例の断面図である。 本発明による照明装置の第６の実施例の断面図である。

図面において、同様の部分は同一の参照番号により示される。

図１Ａ、１Ｂ及び２は、本発明による照明装置１の第１の実施例を示す。照明装置１は、光源としての高出力ＬＥＤ２と、レンズ３とを有する。レンズ３は、プレート６によって離隔された第２の端部５の近くで相互接続された、幾つかの細長導光素子４を有する。細長導光素子の第１の端部７は、ＬＥＤ２の近くに位置する。第１の端部７は離隔されており、第１の端部７間の距離は、プレート６における第２の端部５間の距離よりも、かなり小さい。細長導光素子４はカップ型であり、第１の端部７及び第２の端部５の両方が環状のストリップを形成する。細長導光素子４の第１の端部７はそれぞれ、受光面８を備える。全ての細長導光素子４の受光面８は、レンズ３の光入射面を形成する。受光面８は、ＬＥＤ２の全ての光ビームが受光面８の１つに入射し、細長導光素子４間の開口部９に光ビームが入射しないように、互いに対して配置される。好適には、各受光面８は、当該受光面８に入射する光ビームに略垂直に延在する。２つの同心円状に配置された細長導光素子４は、これら素子の第２の端部７により互いに接続されるが、第１の端部７のすぐ先では、細長導光素子４は離隔されている。細長導光素子４間には、ＬＥＤ２から離れるにつれて大きくなる開口部９が存在する。ストリップ型の細長導光素子４は、ＬＥＤ２からプレート６に向かう方向及び円周方向において比較的長い。細長導光素子４は曲線状であり、光ビーム１０、１１が細長導光素子４の第２の端部５に到達し、プレート６の光出射面１４を通って第２の端部から離れるまで、受光面８に入射する光ビーム１０、１１が、細長導光素子４の内面１２及び外面１３により、細長導光素子４内で全反射されるような大きさとされる。

細長導光素子４により、特に該素子の曲線状の形状及び細長導光素子４間の開口部９により、細長導光素子４の第２の端部５を相互接続するプレート６の光出射面１４が、細長導光素子４の受光面８により形成される光出射面よりも、かなり大きくなる。好適には、光出射面１４は、ＬＥＤ２の発光面２'よりも、少なくとも１００倍、更に好適には少なくとも１００００倍大きい。ＬＥＤ２の発光面２'は例えば、１×１ｍｍ乃至３×３ｍｍであり、輝度は例えば１０^７ｃｄ／ｍ^２である。好適には、知覚される輝度は、１０^４ｃｄ／ｍ^２乃至５×１０^４ｃｄ／ｍ^２である。それ故、レンズの光出射面は好適には、５×１０^−４ｍ^２乃至１０^−２ｍ^２のオーダーである。細長導光素子４の数は好適には少なくとも３であり、多くとも５０である。ＬＥＤ２の輝度はかなり分解され、かなり低い輝度が観測者により知覚される。しかしながら、内部全反射により、レンズ３の光学的効率は高く、光は殆ど損失されない。

レンズ３は、アクリル、ポリカーボネート又はその他の透明な物質でできており、好適には射出成型によりつくられる。射出成型工程の間の抜き勾配問題を克服するため、幾つかの部分からつくられても良い。

図３は、本発明による照明装置のレンズの第２の実施例２３を示す。レンズ２３は、図１に示されたレンズ３と同様の断面を持つ。しかしながら、円形の形状の代わりに、レンズ２３は、より正方形の形状を持つ。レンズ２３は、互いに平行に延在する幾つかのストリップ型の細長導光素子２４を有する。細長導光素子２４は、正方形のプレート２６によって第２の端部５の近くで相互接続される。細長導光素子２４の第１の端部２７は、幾つかのＬＥＤ２が行又は列で配置され得る通路３１の近くに配置される。第１の端部２７は離隔されており、第１の端部２７間の距離は、第２の端部２５間の距離、即ち第２の端部がプレート２６に入る位置における距離よりも、かなり小さい。細長導光素子２４の第１の端部２７はそれぞれ受光面２８を備え、全ての細長導光素子２４の受光面２８が斯くしてレンズ２３の光入射面を形成する。受光面２８は、ＬＥＤ２の全ての光ビームが受光面２８の１つに入射し、細長導光素子２４間の開口部２９に光ビームが入射しないように、互いに対して配置される。

通路３１におけるＬＥＤの行の光ビームは、図２に示される態様で、細長導光素子２４を通して内部全反射により導光される。レンズ２３は押出成型によりつくられても良く、それにより押出方向に例えば１メートルもの比較的長いレンズが得られる。斯かるレンズは、例えばバス、列車、飛行機又は駐車場のための照明装置として利用され得る。

ＬＥＤ２の行又はアレイの発光面全体は、全てのＬＥＤ２の発光面２'の合計である。好適には、プレート２６におけるレンズ２３の光出射面は、ＬＥＤ２の発光面全体よりも少なくとも１００倍、より好適には少なくとも１００００倍大きい。

レンズ２３の外面を圧延することにより、他の形状のレンズもつくられ得る。

図４Ａ及び５は、本発明による照明装置のレンズの第３の実施例３３を示す。レンズ３３は、カップ型の曲線状の細長導光素子３４を有する。細長導光素子３４の第１の端部３７は互いに抗して配置され、光入射面３６を形成する。細長導光素子３４の第２の端部３５は離隔されており、第２の端部３５間の距離は、第１の端部３７間の距離よりもかなり大きい。細長導光素子３４の間には、開口部３９が配置される。第２の端部３５の近くにおいて、細長導光素子３４は光出射面３８を備え、光出射面３８が配置される領域によりレンズ３３の光出射面が形成される。光入射面３６の面積は、レンズ３３の光出射面３８の面積よりもかなり小さく、これにより知覚される該照明装置の輝度は、光入射面３６に対向して配置されたＬＥＤ２の輝度よりもかなり低くなる。発せられる光を適宜修正するため、それぞれ図４Ｂ、４Ｃ、４Ｄに示されるように、細長導光素子３４の第２の端部３５は、凸型の光出射面４０、凹型の光出射面４１、又は斜めの光出射面４２を備えても良い。

図６は、本発明による照明装置のレンズの第４の実施例４３を示す。レンズ４３は、第２の端部３５が共通の平坦な面ではなく凸型の面に配置される点で、レンズ３３とは異なる。

図７は、本発明による照明装置のレンズの第５の実施例５３を示す。レンズ５３は、第１の端部５７の近くにおける細長導光素子５４の厚さが、レンズ５４の内側に近い部分よりも外側に近い部分のほうが大きく、全ての細長導光素子５４の第２の端部５５に近くにおける厚さが等しい点で、レンズ３３とは異なる。

図８は、本発明による照明装置のレンズの第６の実施例６３を示す。レンズ６３は、外側のカップ型の細長導光素子６４の第２の端部６５が広げられ、それにより該素子の光出射面６８が、他の細長導光素子５４の光出射面５８から離れた方向を向く点で、レンズ５３とは異なる。

図６、７又は８に示されるような断面を持つ、図３に示されるような、より正方形のレンズを製造することも可能である。

外側の細長導光素子３４を延長し、第２の端部が凸型の面、波状の面又はその他いずれかの形状の面に配置されるようにすることも可能である。

光の分散を更に改善するため、艶消し構造又は拡散構造のような微細構造を備えた細長導光素子の光出射面を備えることも可能である。

導光材料、不透明材料又はホルダのいずれかにより、第１の端部と第２の端部との間のどこかで、細長導光素子を互いに接続することも可能である。

好適には、細長導光素子は剛性のものである。しかしながら、柔軟な細長導光素子を製造し、各細長導光素子の光出射面の位置が適宜変更され得るようにすることも可能である。

Claims (10)

1. 光源と前記光源の前に配置されたレンズとを有する照明装置であって、前記レンズは、前記光源に面する側に光入射面と、前記光源とは反対側に光出射面とを備えた照明装置において、前記レンズは、幾つかのストリップ型の相互接続された細長導光素子を有し、前記細長導光素子の第１の端部及び離隔された第２の端部は、それぞれ前記光入射面及び前記光出射面を有し、前記光源により発せられる光ビームは、前記第１の端部から離隔された前記第２の端部へと前記細長導光素子における内部全反射により伝達されることを特徴とする、照明装置。
2. 前記細長導光素子の少なくともストリップ型の前記第２の端部が、互いに対して平行に延在することを特徴とする、請求項１に記載の照明装置。
3. 前記細長導光素子の少なくとも前記第２の端部が、互いに対して同心円状に配置された環状のストリップであることを特徴とする、請求項１に記載の照明装置。
4. 前記細長導光素子の少なくとも一部が、前記第１及び／又は第２の端部の近くにおいて互いに少なくとも接続されたことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の照明装置。
5. 前記レンズの前記光出射面の面積が、前記光源の発光面積よりも少なくとも１００倍、好適には少なくとも１００００倍大きいことを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の照明装置。
6. 前記細長導光素子の前記第１の端部の受光面が、前記細長導光素子に直接向かう前記光源の光ビームに略垂直に延在することを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の照明装置。
7. 前記光出射面は斜めの形状、凸型形状又は凹型形状を持つことを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の照明装置。
8. 前記レンズはアクリル、ポリカーボネート又はその他の透明な物質からつくられたことを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の照明装置。
9. 前記レンズは射出成型又は押出成型によりつくられたことを特徴とする、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の照明装置。
10. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載の照明装置における使用に適したレンズ。

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