JP2015046300A - Reflector and lamp using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光ダイオードに代表される発光体からの光を所定の向きに反射させるリフレクター、およびそれを用いたランプに関する。 The present invention relates to a reflector that reflects light from a light emitter represented by a light emitting diode in a predetermined direction, and a lamp using the reflector.
白熱電球(例えば、ハロゲンランプ)や発光ダイオードに代表される発光体から放射される光の向きを制御して所望の配光プロファイルを得るため、当該光を所定の向きに反射させる反射面を有するリフレクター(反射鏡)を備えたランプが一般的に用いられている。 In order to obtain a desired light distribution profile by controlling the direction of light emitted from an illuminant typified by an incandescent light bulb (for example, a halogen lamp) or a light emitting diode, it has a reflecting surface that reflects the light in a predetermined direction. A lamp provided with a reflector (reflector) is generally used.
例えば、特許文献1に記載されたランプ(例えば、特許文献1中の図2)は、いわゆる回転放物面(パラボラ)で規定された反射面を有するリフレクターを備えている。回転放物面は1つの焦点を有しており、理論上、当該焦点から放射された光は、回転放物面で反射した後、互いに平行な光(平行光)となる。 For example, a lamp described in Patent Document 1 (for example, FIG. 2 in Patent Document 1) includes a reflector having a reflective surface defined by a so-called rotating paraboloid. The paraboloid of revolution has one focal point, and theoretically, the light emitted from the focal point is reflected by the paraboloid of revolution and then becomes parallel light (parallel light).
もちろん、従来のリフレクターが備える反射面は、上述した回転放物面に限られず、回転楕円面やこれらを組み合わせたものもある。さらに言えば、平滑な反射面だけでなく、複数のファセットを寄せ集めて形成された反射面も存在する。 Of course, the reflection surface provided in the conventional reflector is not limited to the above-described rotary paraboloid, and there is a spheroid or a combination of these. Furthermore, not only a smooth reflective surface but also a reflective surface formed by gathering a plurality of facets.
しかしながら、図6に示すように、従来のリフレクターが備える反射面1の断面形状は、当該反射面1上の点a、b、cが反射面1の開口2に近づくにつれて、これらの点a、b、cを通る接線TL1、TL2、TL3と光軸CLとが成す角度が小さくなる(=接線TL1〜TL3が光軸CLに対して平行に近づいていく)ような面(すなわち、椀状の反射面1)になっている。あるいは、図7に示すように、反射面3上の各点を通る接線TL4の、光軸CLに対する角度が一定の面(すなわち、断面が直線状の反射面3)になっている。
However, as shown in FIG. 6, the cross-sectional shape of the reflective surface 1 provided in the conventional reflector is such that the points a, b, c on the reflective surface 1 approach the
このため、理論上は、図8に示すように、発光体4から放射された後、反射面1で反射した光の大部分(以下、これらの光を「被制御光」という。)CTLは、反射面1の開口面とほぼ同じ範囲を照らす(回転放物面の場合)ことになる。もちろん、反射面1の形状によって、開口面よりも狭い範囲を照らす(回転楕円面の場合)場合もあるし、開口面よりもやや広い範囲を照らす(図7に示すように、断面が直線状の回転面[=接線TL4の角度が一定]の場合)場合もある。以下、この被制御光CTLが照らす領域を「明領域」X1という。なお、現実には、光源が点ではなく、焦点から離れた位置から放射される光もあることから、被制御光CTLは理論上よりも広がった光になる。
Therefore, theoretically, as shown in FIG. 8, most of the light emitted from the
発光体4から放射される光には、被制御光CTLの他、反射面1で反射されることなく開口2から直接放射される光(以下、これらの光を「直接光」という。)DLがある。直接光DLの一部は明領域X1を照らす(つまり、明領域X1は、被制御光CTLと直接光DLとに照らされる。)が、その他の直接光DLは、明領域X1の外周に広がり、被制御光CTLがほとんど届かない領域を照らすことになる。以下、明領域X1の外周に広がるこの領域を「暗領域」X2という。
In addition to the controlled light CTL, the light emitted from the
ここで、反射面1の底部に配設した面発光体4上の一点から放射される光について考える。面発光体4上の一点から放射される光は当該面発光体4自身の形状等に基づく所定の範囲の照射角を有している。このため、一点から放射される光の一部は被制御光CTLとなり、残部は直接光DLとなる。例えば、面発光体4上の一点から反射面の開口縁に向かう光L1は、当該開口縁で反射して被制御光CTLとなるが、当該光L1に比べてほんの少しだけ光軸CLと成す角度が小さい光L2は、反射面1で反射されることなく、直接光DLとして放射される。
Here, consider the light emitted from one point on the
この場合、光L1が反射面1で反射するまで、光L1と光L2とが成す角度はほぼゼロ(つまり、両者は、ほぼ同じ軌跡)であるが、光L1が反射面1で反射した後は、角度Aを成すことになる。そして、この角度Aが照射面における暗領域X2の幅Yに対応することになる。例えば、被制御光CTLを収束させる特性を有する反射面1(例えば、回転楕円面)の方が、そのような傾向が小さい反射面1(例えば、回転放物面)に比べて上記角度Aが大きくなることから、暗領域X2の幅Yも広くなる。 In this case, until the light L1 is reflected by the reflecting surface 1, the angle formed by the light L1 and the light L2 is substantially zero (that is, both are substantially the same locus), but after the light L1 is reflected by the reflecting surface 1. Will form an angle A. This angle A corresponds to the width Y of the dark region X2 on the irradiation surface. For example, the reflection surface 1 (for example, a spheroid) having a characteristic of converging the controlled light CTL has the angle A compared to the reflection surface 1 (for example, a paraboloid) having a small tendency. Since it becomes larger, the width Y of the dark region X2 also becomes wider.
以上のような理由から、従来の反射面1を有するリフレクター5を用いた場合、照射面の明領域X1における光の強度が大きくなり過ぎ、かつ、明領域X1の外周に広がる暗領域X2の幅Yが広すぎる傾向にあった。つまり、従来のリフレクターでは、スポット的な配光プロファイルを有する光しか照射することができなかった。このため、スポット的な光ではなく、より広い範囲を明るく照らしたいという要求を満たすことのできるリフレクターが求められていた。
For the above reasons, when the
本発明は、このような従来技術の問題に鑑みて開発されたものである。それゆえに本発明の主たる課題は、中心部分(光軸近傍)の光の強度を著しく低下させることなく明領域X1の範囲を広げることによって、より広い範囲を明るく照らすことができるとともに、暗領域X2の幅を小さくして配光プロファイルをスムースな曲線とし、照射光の輪郭をぼかして違和感の少ない配光にすることができるリフレクター、およびそれを用いたランプを提供することにある。 The present invention has been developed in view of such problems of the prior art. Therefore, the main object of the present invention is to illuminate a wider area brightly by expanding the range of the bright region X1 without significantly reducing the light intensity in the central portion (near the optical axis), and to darken the region X2. It is intended to provide a reflector capable of reducing the width of the light source to make the light distribution profile a smooth curve, blurring the contour of the irradiated light, and making the light distribution less strange, and a lamp using the same.
請求項1に記載した発明は、
発光体からの光を反射させる反射面を有するリフレクターであって、
前記反射面の断面形状は、少なくとも開口部分において、
前記反射面の開口端に近い前記反射面上の点を通る接線ほど光軸と成す角度が大きくなるように形成されていることを特徴とするリフレクターである。
The invention described in claim 1
A reflector having a reflecting surface for reflecting light from a light emitter;
The cross-sectional shape of the reflecting surface is at least in the opening portion.
The reflector is characterized in that the angle formed with the optical axis increases as the tangent line passes through a point on the reflecting surface near the opening end of the reflecting surface.
請求項2に記載した発明は、請求項1に記載のリフレクターをより具体的に規定したものであり、
前記反射面の断面形状は、放物線の一部、楕円の一部、あるいは円の一部に基づくものであることを特徴とするリフレクターである。
The invention described in
A cross-sectional shape of the reflecting surface is based on a part of a parabola, a part of an ellipse, or a part of a circle.
請求項3に記載した発明は、請求項1または2に記載のリフレクターをより具体的に規定したものであり、
前記反射面の前記開口部分に続いて形成されている底部分の形状は、回転楕円面または回転放物面で規定されていることを特徴とするリフレクターである。
The invention described in
The shape of the bottom part formed after the said opening part of the said reflective surface is a reflector characterized by being prescribed | regulated by the rotation ellipse surface or the rotation paraboloid.
請求項4に記載した発明は、
発光体と、
請求項1から3のいずれかに記載のリフレクターとを備えるランプである。
The invention described in
A light emitter;
A lamp comprising the reflector according to claim 1.
本発明によれば、中心部分(=明領域X1)の光の強度を著しく低下させることなく、より広い範囲を明るく照らすことのできるリフレクター、およびそれを用いたランプを提供することができた。 According to the present invention, it is possible to provide a reflector that can brightly illuminate a wider range without significantly reducing the light intensity of the central portion (= bright region X1), and a lamp using the same.
以下、本発明が適用されたランプ10の実施例について、図面を用いて説明する。図1に示すように、ランプ10は、大略、発光体12と、リフレクター14と、ランプ本体15と、前面カバー16とで構成されている。
Hereinafter, embodiments of the
発光体12は、電力を受けることによって所定の光を放射するものであり、本実施例では面状に発光する発光部18と、当該発光部18を保持するとともに、発光部18に電力を供給するための給電回路(図示せず)がプリントされた発光部保持部材20とで構成されている。発光部18には、発光部保持部材20上に多数のLED素子を配置してあたかも面状に発光するようにしたものや、有機EL(Electro-Luminescence)に代表される面状に発光するものが使用される。もちろん、発光体12は面状に発光するものに限定されず、略点状に発光するもの、さらには、LEDや有機ELに限られず、白熱灯や高圧放電灯を含むあらゆるものを使用することができる。
The
リフレクター14は、発光体12から放射された光を反射させる反射面22がその内側に形成された部材である。このリフレクター14の材質としては、ガラス、アルミニウム、あるいは樹脂等が使用され、アルミニウムの場合は、反射面22に金属蒸着がなされている(あるいは、金属蒸着ではなく、アルマイト処理してもよい。)。また、ガラスの場合は、アルミニウム等の金属膜の他、多層膜コートによる可視光反射膜も用いることができる。さらに、本実施例の反射面22は滑面であるが、ファセット面であってもよい。
The
反射面22は、その一方端側に開口24を有しており、他方端側が当該開口24よりも狭い底部分26になっている。また、本実施例の反射面22は、図2に示すように、中心軸CLを有する回転面で構成されており、反射面22の断面形状は、開口端28に近い反射面22上の点100、102、104を通る接線TL100、TL102、TL104ほど中心軸CLと成す角度が大きくなるように形成されている。端的に言えば、本発明が適用されたリフレクター14の反射面22は、従来のリフレクターにおける反射面の形状とは逆に反った形状になっている。また、反射面22の断面形状は、図3に示すように、放物線の一部(図3(a))、楕円の一部(図3(b))、あるいは円の一部(図3(c))に基づくものであってもよい。
The reflecting
図1に戻り、ランプ本体15は、熱伝導性が良好な材料で形成された部材であり、リフレクター収容部29と、ソケット30と、口金32とで構成されている。なお、本実施例では、リフレクター収容部29とソケット30とが一体的に形成されている。
Returning to FIG. 1, the
リフレクター収容部29は、リフレクター14を収容することのできる凹所50を有する部分であり、その開口周縁には、リフレクター14の開口端周縁および前面カバー16の周縁を取り付けることのできる段部52が形成されている。
The
ソケット30は略円筒状の部分であり、その一方端部に形成された開口に発光体12が取り付けられているとともに、他方端部は縮径されている。なお、本実施例の場合、ソケット30の一方端部に形成された開口は発光体12よりも大きいことから、発光体12は略円盤状の発光体支持部材54に載せられたうえで、当該発光体支持部材54とともにソケット30の開口に取り付けられている。
The
ソケット30内には、発光体12(本実施例では発光部18)に発光電力を供給するための電源回路34が収容されている。なお、商用電力を直接供給できる発光体12を使用する場合(例えば、白熱電球など)、この電源回路34は不要である。また、ソケット30内には、口金32と電源回路34との間を電気的に導通させるとともに、電源回路34と発光体12との間を電気的に導通させるリード線56が配設されている。
In the
口金32は、ソケット30における他方端部の先端に取り付けられた導電性部材であり、「E11」や「E17」というように予め規定された形状に成型されている。
The
前面カバー16は、ユーザーが発光体12に直接手を触れてしまうのを防止したり、発光体12に雨滴や埃が付着するのを回避したりするため、リフレクター14の開口端28に取り付けられた略板状の透光性部材である。前面カバー16は、ポリカーボネートやアクリル等の樹脂やガラスで形成されるのが一般的である。なお、ユーザーが発光体12に直接手を触れてしまうおそれ、および、雨滴や埃の心配が無い場合等には、前面カバー16は不要である。
The
次に、本発明が適用されたランプ10を組み立てる手順について簡単に説明する。予め、発光部18と発光部保持部材20とを組み合わせて発光体12を構成しておく。また、ソケット30の他方端部の先端に口金32を固定するとともに、各リード線56の一端を口金32に対して電気的に接続しておく。
Next, a procedure for assembling the
リード線56の他端を電源回路34に対して電気的に接続したうえで、当該電源回路34をソケット30内に収容し、然る後、発光体12(発光体支持部材54を含む)をソケット30の一方端に取り付ける(事前に、リード線56を電源回路34と発光体12との間に接続させておくことは言うまでもない。)。
After the other end of the
最後に、底部分26で発光体12を囲むようにしてリフレクター14をソケット30のリフレクター収容部29に収容・固定し、必要に応じて前面カバー16を(リフレクター収容部29の段部52を利用して)リフレクター14の開口端28に取り付けることにより、ランプ10の組み立てが完了する。リフレクター14をソケット30に取り付ける際、リフレクター14における反射面22の中心軸CLを発光体12(本実施例では、発光部18)の光軸CLと一致させる。
Finally, the
口金32および電源回路34を介して発光体12に給電することにより、発光体12から光が放射される。図4に示すように、発光体12から放射された光の一部は、リフレクター14の反射面22で反射した被制御光CTLとして照射面を照らす。また、当該光の残部は、直接光DLとして照射面を照らす。
By supplying power to the
ここで、発光部18上の一点から放射される光について考える。発光体18上の一点から放射される光は当該発光体18自身の形状等に基づく所定の範囲の照射角を有している。このため、一点から放射される光の一部は被制御光CTLとなり、残部は直接光DLとなる。例えば、発光部18上の一点から反射面22の開口端28に向かう光L100は、反射面22で反射して被制御光CTL100となるが、当該光L100に比べてほんの少しだけ光軸(中心軸)CLと成す角度が小さい光L102は、反射面22で反射されることなく、直接光DL102として放射される。
Here, the light emitted from one point on the
このとき、本実施例のリフレクター14における反射面22の断面形状は、上述のように、開口端28に近い反射面22上の点100、102、104を通る接線TL100、TL102、TL104ほど中心軸CLと成す角度が大きくなるように形成されている(図2参照)ことから、被制御光CTLも光軸CLから遠ざかっていく方向の角度を有している。このため、被制御光CTLで照らされる明領域X1は反射面22の開口24面領域よりも十分に広くなり、従来のリフレクターのように被制御光CTLが過度に収束されるのを回避できる。
At this time, the cross-sectional shape of the reflecting
また、発光体12からほぼ同じ方向に放射された光L100、L102を考えたとき、被制御光CTL100と直接光DL102が成す角度Bは、従来のリフレクターにおける角度Aと比較して明らかに小さくなる。この角度Bは照射面における暗領域X2の幅Yに対応することから、本実施例のリフレクター14によれば、従来のリフレクターを用いた場合に比べて暗領域X2の幅Yが小さくなる。
Further, when considering the lights L100 and L102 emitted from the
したがって、本実施例のリフレクター14を用いることにより、中心部分(光軸CLの近傍)の光の強度を著しく低下させることなく明領域X1の範囲を広げることにより、より広い範囲を明るく照らすことができるとともに、暗領域X2の幅Yを小さくして配光プロファイルをスムースな曲線とし、照射光の輪郭をぼかして違和感の少ない配光にすることができる。
Therefore, by using the
(他の実施例)
上述の実施例では、リフレクター14における反射面22の断面形状は、その全体が「開口端28に近い反射面22上の点100、102、104を通る接線TL100、TL102、TL104ほど中心軸CLと成す角度が大きくなるように」形成されているが、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、反射面22における少なくとも開口部分36が「反った形状」に形成されていればよい。すなわち、図5に示すように、反射面22の開口部分36を本発明の「反った面」とし、これに続く反射面22の底部分38を従来のリフレクターに採用されていた回転楕円面、回転放物面、あるいは、断面が直線状の回転面等で規定してもよい。
(Other examples)
In the above-described embodiment, the cross-sectional shape of the reflecting
反射面22をこのように構成することで、理論上、光軸CLの近傍では集束光(回転楕円面を用いた場合)や平行光(回転放物面を用いた場合)を得つつ、周辺光の配光プロファイルをスムースな曲線とし、照射光の輪郭をぼかして違和感の少ない配光を得ることができるようになる点で好適である。
By constructing the reflecting
なお、「反った面」の領域を「従来型の面(回転楕円面や回転放物面等)」の領域に比べて小さくし過ぎないように注意を要する。「反った面」の領域が小さ過ぎると、「反った面」による、配光プロファイルをスムースな曲線にする効果が少なくなり過ぎて、「従来型の面」だけで反射面22を構成した場合とほとんど同じになってしまうからである。
It should be noted that the “warped surface” region should not be made too small compared to the “conventional surface (spheroid surface, paraboloid, etc.)” region. When the “warped surface” area is too small, the effect of making the light distribution profile a smooth curve due to the “warped surface” becomes too small, and the
また、上記実施例では、1つのランプ10に対して1つの発光体12および1つのリフレクター14を用いる場合について説明したが、1つのランプ10に対して複数の発光体12および複数のリフレクター14を用いることもできる。もちろん、1つの発光体12に対して1つのリフレクター14を用いてもよいし、複数の発光体12に対して1つのリフレクター14を用いてもよい。
In the above embodiment, the case where one
10…ランプ、12…発光体、14…リフレクター、15…ランプ本体、16…前面カバー、18…発光部、20…発光部保持部材、22…反射面、24…(反射面の)開口、26…底部分、28…(反射面の)開口端、29…リフレクター収容部、30…ソケット、32…口金、34…電源回路、36…(反射面の)開口部分、38…(反射面の)底部分、50…凹所、52…段部、54…発光体支持部材、56…リード線、CL…光軸(中心軸)、TL…接線
DESCRIPTION OF
請求項1に記載した発明は、
発光体からの光を反射させる反射面を内側に有するリフレクターであって、
前記反射面の断面形状は、少なくとも開口部分において、
前記反射面の開口端に近い前記反射面上の点を通る接線ほど光軸と成す角度が大きくなるように形成されており、
前記反射面の断面形状は、放物線の一部、楕円の一部、あるいは円の一部に基づくものであることを特徴とするリフレクターである。
The invention described in claim 1
A reflector having a reflective surface on the inside for reflecting light from the light emitter;
The cross-sectional shape of the reflecting surface is at least in the opening portion.
The tangent line passing through the point on the reflection surface close to the opening end of the reflection surface is formed so that the angle formed with the optical axis increases .
A cross-sectional shape of the reflecting surface is based on a part of a parabola, a part of an ellipse, or a part of a circle .
請求項2に記載した発明は、請求項1に記載のリフレクターをより具体的に規定したものであり、
前記反射面の前記開口部分に続いて形成されている底部分の形状は、回転楕円面または回転放物面で規定されていることを特徴とするリフレクターである。
The invention described in
The shape of the bottom part formed after the said opening part of the said reflective surface is a reflector characterized by being prescribed | regulated by the rotation ellipse surface or the rotation paraboloid.
請求項3に記載した発明は、
発光体と、
請求項1または2に記載のリフレクターとを備えるランプである。
The invention described in
A light emitter;
A lamp and a reflector according to
請求項1に記載した発明は、
発光体からの光を反射させる反射面を内側に有するリフレクターであって、
前記反射面は、回転面で構成されており、
前記反射面の断面形状は、少なくとも開口部分において、前記反射面の開口端に近い前記反射面上の点を通る接線ほど光軸と成す角度が大きくなるように形成されており、
さらに、前記反射面の断面形状は、放物線の一部、楕円の一部、あるいは円の一部に基づくものであることを特徴とするリフレクターである。
The invention described in claim 1
A reflector having a reflective surface on the inside for reflecting light from the light emitter;
The reflecting surface is composed of a rotating surface,
The cross-sectional shape of the reflective surface is formed such that at least in the opening portion, the angle formed with the optical axis increases as the tangent line passes through a point on the reflective surface close to the opening end of the reflective surface.
Furthermore, the cross-sectional shape of the reflective surface is based on a part of a parabola, a part of an ellipse, or a part of a circle.
Claims (4)
前記反射面の断面形状は、少なくとも開口部分において、
前記反射面の開口端に近い前記反射面上の点を通る接線ほど光軸と成す角度が大きくなるように形成されていることを特徴とするリフレクター。 A reflector having a reflecting surface for reflecting light from a light emitter;
The cross-sectional shape of the reflecting surface is at least in the opening portion.
The reflector is characterized in that the angle formed with the optical axis increases as a tangent line passes through a point on the reflecting surface near the opening end of the reflecting surface.
請求項1から3のいずれかに記載のリフレクターとを備えるランプ。 A light emitter;
A lamp comprising the reflector according to claim 1.
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