JP2015138761A - Lighting device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lighting device suppressed in unevenness of brightness.SOLUTION: The lighting device includes: a light source 20 including a solid light emitting element; and an optical element 10 outputting light incident from the light source 20. The optical element 10 includes: an incident surface 101 to which the light from the light source 20 is incident; and an output surface 102 which outputs the light incident from the incident surface 101. The incident surface 101 is provided with an annular projection part 11 having an incident part 111 into which the light from the light source 20 is directly incident, and a reflection part 112 reflecting the light incident to the incident part 111. The projection part 11 is formed into a first shape in a planar view. A plurality of light dispersion parts 13 dispersing the light are arranged in a prescribed arrangement pattern on at least part of the output surface 102, and therefore, the first shape is different from a shape in the prescribed arrangement pattern.

Description

本発明は、光学部材を備える照明装置に関する。   The present invention relates to an illumination device including an optical member.

LEDスポットライトやLEDユニバーサルダウンライトなど、様々な配光バリエーションのある照明装置が提案されている。これらの照明装置を用いると、例えば店舗や食品スーパー、居住空間などにおいて、用途に合わせた光の演出(空間演出)を行うことができる。   Lighting devices with various light distribution variations such as LED spotlights and LED universal downlights have been proposed. When these lighting devices are used, for example, in a store, a food supermarket, a living space, etc., it is possible to produce a light effect (space effect) suitable for the application.

LEDスポットライトやLEDユニバーサルダウンライトなどでは、配光バリエーションを制御するために光源の照射方向側に光学レンズを設置して用いることが多い。光学レンズには様々な種類があり、所望の用途に合わせて選択した光学レンズを設置することで拡散や狭角から広角まで幅広く配光を制御することができる。これにより、例えば、スポット的に照射物を照らすなど用途に合わせた様々な光の演出を行うことができる。   In LED spotlights, LED universal downlights, and the like, an optical lens is often installed and used on the irradiation direction side of a light source in order to control light distribution variations. There are various types of optical lenses, and by installing an optical lens selected according to a desired application, it is possible to control light distribution from a wide range of diffusion and narrow angle to wide angle. Thereby, for example, various effects of light can be performed according to the application, such as irradiating an irradiation object in a spot manner.

従来、光学レンズを薄く小さくするために、光学レンズとしてフレネルレンズを採用することが提案されている(例えば特許文献1)。   Conventionally, in order to make the optical lens thin and small, it has been proposed to employ a Fresnel lens as the optical lens (for example, Patent Document 1).

特開2007−134316号公報JP 2007-134316 A

しかしながら、従来の照明装置においては、輝度ムラが発生するという問題がある。   However, the conventional lighting device has a problem that uneven brightness occurs.

そこで、本発明は、上述の事情を鑑みてなされたもので、輝度ムラが抑制された照明装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide an illumination device in which luminance unevenness is suppressed.

上記目的を達成するために、本発明に係る照明装置の一態様は、固体発光素子を含む光源と、前記光源から入射された光を出射する光学部材と、を備え、前記光学部材は、前記光源からの光が入射する入射面と、前記入射面から入射した光が出射する出射面とを備え、前記入射面は、前記光源からの光が直接的に入射する入射部と、前記入射部に入射した光を反射する反射部とを有する環状の突起部を備え、前記突起部は平面視において第一の形状を有し、前記出射面の少なくとも一部には、光を拡散する複数の光拡散部が所定の配置パターンで配置され、前記第一の形状は、前記所定の配置パターンの形状と異なる。   In order to achieve the above object, one aspect of an illumination device according to the present invention includes a light source including a solid light-emitting element, and an optical member that emits light incident from the light source, and the optical member includes A light incident surface on which light from a light source is incident; and an output surface from which light incident from the light incident surface is emitted. The light incident surface includes an incident portion on which light from the light source is directly incident; and the light incident portion. An annular protrusion having a reflecting portion that reflects light incident on the protrusion, the protrusion having a first shape in plan view, and at least a part of the emission surface has a plurality of light diffusing portions. The light diffusion portions are arranged in a predetermined arrangement pattern, and the first shape is different from the shape of the predetermined arrangement pattern.

また、本発明に係る照明装置の一態様において、前記光拡散部は、隣接する前記光拡散部間に隙間がないように配置される構成としてもよい。   Moreover, the one aspect | mode of the illuminating device which concerns on this invention WHEREIN: The said light-diffusion part is good also as a structure arrange | positioned so that there may be no clearance gap between the said adjacent light-diffusion parts.

また、本発明に係る照明装置の一態様において、前記光拡散部は、球面状の形状を有す構成としてもよい。   Moreover, the one aspect | mode of the illuminating device which concerns on this invention WHEREIN: The said light-diffusion part is good also as a structure which has a spherical shape.

また、本発明に係る照明装置の一態様において、前記所定の配置パターンの形状は、前記光学部材の光軸を中心とする螺旋形状である構成としてもよい。   Moreover, the aspect of the illumination device according to the present invention may be configured such that the shape of the predetermined arrangement pattern is a spiral shape centered on the optical axis of the optical member.

本発明によれば、輝度ムラが抑制された照明装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the illuminating device by which the brightness nonuniformity was suppressed can be provided.

図1は、実施の形態に係る照明装置の分解斜視図である。FIG. 1 is an exploded perspective view of a lighting device according to an embodiment. 図2は、実施の形態に係る照明装置の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the illumination device according to the embodiment. 図3は、実施の形態に係る光学部材の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the optical member according to the embodiment. 図4は、実施の形態に係る光学部材の出射面を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an emission surface of the optical member according to the embodiment. 図5は、実施の形態に係る光学部材の出射面の中心付近を示す拡大図である。FIG. 5 is an enlarged view showing the vicinity of the center of the emission surface of the optical member according to the embodiment. 図6は、実施の形態に係る光学部材の一部拡大断面図である。FIG. 6 is a partially enlarged cross-sectional view of the optical member according to the embodiment. 図7は、光学部材の光拡散部が形成された出射面を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating an emission surface on which a light diffusion portion of the optical member is formed. 図8は、光学部材の光拡散部が形成された出射面の中心付近を示す拡大図である。FIG. 8 is an enlarged view showing the vicinity of the center of the emission surface where the light diffusion portion of the optical member is formed. 図9は、出射面に光拡散部が形成された光学部材の一部拡大断面図である。FIG. 9 is a partially enlarged cross-sectional view of an optical member having a light diffusion portion formed on the exit surface. 図10は、光学部材に入射される光源からの光の光路の概略図である。FIG. 10 is a schematic view of an optical path of light from a light source incident on the optical member.

(本発明の基礎となる知見)
本発明の実施の形態に関する説明に先立って、本発明の基礎となる知見について説明する。ここでは、光源として集積型のLEDモジュールを用い、複数の環状の突起部を有するフレネルレンズを光学部材として用いる照明装置において、輝度ムラを抑制する技術について説明する。
(Knowledge that is the basis of the present invention)
Prior to the description of the embodiment of the present invention, the knowledge that forms the basis of the present invention will be described. Here, a technique for suppressing luminance unevenness in an illumination device that uses an integrated LED module as a light source and uses a Fresnel lens having a plurality of annular protrusions as an optical member will be described.

光源として集積型のLEDモジュールを用いる照明装置においては、フレネルレンズによって配光制御された出射光に、集積されたLEDチップの行列状の配置パターンに対応する輝度ムラが発生する場合がある。以下、当該輝度ムラを抑制するために、光学部材の出射面に多数の微小な光拡散部(凹凸部)を形成する技術について説明する。   In an illuminating device that uses an integrated LED module as a light source, luminance unevenness corresponding to a matrix-like arrangement pattern of integrated LED chips may occur in outgoing light that is light-distributed and controlled by a Fresnel lens. Hereinafter, a technique for forming a large number of minute light diffusion portions (uneven portions) on the emission surface of the optical member in order to suppress the luminance unevenness will be described.

図7は、光学部材90の光拡散部が形成された出射面を示す図である。ここで、出射面とは、光源から光学部材90に入射された光が出射される側の面であり、入射面とは、光源からの光が光学部材90に直接入射される側の面である。図7に示される網目状の実線が、各光拡散部の輪郭を示す。また、図7に示される中心点C2は、出射面上において光軸が通る点を示す。さらに、図7には、光拡散部の輪郭の他に、光学部材90の入射面に形成された環状の突起部の一部の稜線が点線によって示されている。図7に示されるように、突起部は中心点C2を中心とする同心円状に形成されている。   FIG. 7 is a view showing an emission surface on which the light diffusion portion of the optical member 90 is formed. Here, the emission surface is a surface on the side where light incident on the optical member 90 from the light source is emitted, and the incidence surface is a surface on the side where light from the light source is directly incident on the optical member 90. is there. The mesh-like solid line shown in FIG. 7 shows the outline of each light diffusion part. A center point C2 shown in FIG. 7 indicates a point through which the optical axis passes on the exit surface. Further, in FIG. 7, in addition to the outline of the light diffusing portion, a part of the ridge line of the annular protrusion formed on the incident surface of the optical member 90 is indicated by a dotted line. As shown in FIG. 7, the protrusions are formed concentrically around the center point C2.

図8は、図7に示される光学部材90の出射面の中心点C2付近を示す拡大図である。図8に示されるように、光学部材90の出射面の光拡散部は、中心点C2を中心とするほぼ同心円状の配置パターンで配置されている。すなわち、光拡散部は、隣り合う光拡散部が、中心点C2を中心とする同心円に沿って並ぶように配置されている。   FIG. 8 is an enlarged view showing the vicinity of the center point C2 of the emission surface of the optical member 90 shown in FIG. As shown in FIG. 8, the light diffusing portions on the exit surface of the optical member 90 are arranged in a substantially concentric arrangement pattern centered on the center point C2. That is, the light diffusing portions are arranged so that adjacent light diffusing portions are arranged along a concentric circle with the center point C2 as the center.

図9は、光学部材90の光軸を通る断面の一部を拡大して示す図である。図9に示されるように、光学部材90の出射面に形成された光拡散部93は、同一の曲率半径を有する凸状の球面形状に形成されている。また、光学部材90の入射面には、光源からの光が直接的に入射する入射部911と、入射部911に入射した光を反射する反射部912とを有する環状の突起部91が形成されている。   FIG. 9 is an enlarged view showing a part of a cross section passing through the optical axis of the optical member 90. As shown in FIG. 9, the light diffusing portion 93 formed on the exit surface of the optical member 90 is formed in a convex spherical shape having the same radius of curvature. In addition, on the incident surface of the optical member 90, an annular protrusion 91 having an incident portion 911 where light from the light source directly enters and a reflection portion 912 that reflects light incident on the incident portion 911 is formed. ing.

図7、図8及び図9に示されるような光学部材90を用いることによって、光源におけるLEDチップの配置に対応する輝度ムラは抑制される。   By using the optical member 90 as shown in FIGS. 7, 8, and 9, luminance unevenness corresponding to the arrangement of the LED chips in the light source is suppressed.

しかしながら、光学部材90を用いた場合には、出射光の外周に環状の輝度ムラが発生することが判明した。当該輝度ムラについて、図10を用いて説明する。   However, it has been found that when the optical member 90 is used, annular luminance unevenness occurs on the outer periphery of the emitted light. The luminance unevenness will be described with reference to FIG.

図10は、光学部材90に入射される光源からの光の光路の概略図である。図10に示されるように、光学部材90の入射面には、環状の突起部91が複数形成される。突起部91は、光源からの光が直接的に入射する入射部911と、入射部911に入射した光を反射する反射部912とを有する。光学部材90の突起部91に光源から直接的に入射する光の大部分が、図10に示される光路P1、P2、P3及びP4のような光路に沿って伝播する。すなわち、突起部91に入射される光(P1参照)は、突起部91の入射部911に入射し、屈折されて突起部91内を伝播した後(P2参照)、反射部912で反射され、配光制御した角度方向へ行き(図10は狭角の場合)、出射面に入射して(P3参照)、出射面から出射する(P4参照)。しかしながら、突起部91に入射される光の一部は、図10に示される光路P5、P6及びP7、並びに、光路P8、P9及びP10のような光路に沿って伝播する。すなわち、突起部91の入射部911に入射した光の一部(P5及びP8参照)は、反射部912によって反射されることなく出射面まで伝播し(P6及びP9参照)、光学部材90によって適切に配光制御されることなく出射する(P7及びP10参照)。   FIG. 10 is a schematic view of an optical path of light from a light source incident on the optical member 90. As shown in FIG. 10, a plurality of annular protrusions 91 are formed on the incident surface of the optical member 90. The protrusion 91 includes an incident part 911 where light from the light source is directly incident and a reflection part 912 that reflects light incident on the incident part 911. Most of the light that directly enters the protrusion 91 of the optical member 90 from the light source propagates along the optical paths P1, P2, P3, and P4 shown in FIG. That is, the light incident on the protrusion 91 (see P1) is incident on the incident portion 911 of the protrusion 91, refracted and propagated in the protrusion 91 (see P2), and then reflected by the reflecting portion 912. The light travels in the angle direction in which light distribution is controlled (FIG. 10 shows a narrow angle), enters the exit surface (see P3), and exits from the exit surface (see P4). However, part of the light incident on the protrusion 91 propagates along optical paths such as the optical paths P5, P6 and P7 and the optical paths P8, P9 and P10 shown in FIG. That is, a part of the light (see P5 and P8) incident on the incident portion 911 of the protrusion 91 propagates to the exit surface without being reflected by the reflecting portion 912 (see P6 and P9), and is appropriately applied by the optical member 90. The light is emitted without being subjected to light distribution control (see P7 and P10).

このような光学部材90によって適切に配光制御されることなく出射する光は、光学部材90の入射面に同心円状に形成された各突起部91において発生するため、出射光の外周に、同心円状の輝度ムラが発生する。なお、光学部材90の出射面に形成された光拡散部93によって、この輝度ムラは、十分に抑制されない。すなわち、光拡散部93は突起部91の平面視における形状と同様に同心円状の配置パターンで配置されているため、中心点C2を中心とする同一円周上の光の光拡散部93による径方向における屈折の向きは、当該同一円周上の各位置において大きく異ならない。また、当該同一円周上の光は、周方向においては、光拡散部93によって様々な向きに屈折されて拡散されるが、同心円状の光が周方向に拡散しても、光全体としての輝度分布の変化は小さい。したがって、上記の輝度ムラの原因となる同心円状の光(図10のP7及びP10)は、同心円状に配置された光拡散部93を透過しても、ほぼ同心円状の輝度分布を維持したまま、光学部材90の出射面から出射する。すなわち、光拡散部93によって、出射光の外周における輝度ムラは十分に抑制されない。この輝度ムラは、照明装置を使用する際、壁面、床面などの光照射面に環状の照度ムラとなって現れる。   Since the light emitted without being appropriately controlled by the optical member 90 is generated at each protrusion 91 formed concentrically on the incident surface of the optical member 90, a concentric circle is formed on the outer periphery of the emitted light. Brightness unevenness occurs. It should be noted that this luminance unevenness is not sufficiently suppressed by the light diffusion portion 93 formed on the exit surface of the optical member 90. That is, since the light diffusing portion 93 is arranged in a concentric arrangement pattern similar to the shape of the projection 91 in plan view, the diameter of the light on the same circumference centered at the center point C2 by the light diffusing portion 93. The direction of refraction in the direction does not differ greatly at each position on the same circumference. The light on the same circumference is refracted and diffused in various directions by the light diffusing unit 93 in the circumferential direction, but even if concentric light diffuses in the circumferential direction, The change in luminance distribution is small. Accordingly, the concentric light (P7 and P10 in FIG. 10) that causes the above-described luminance unevenness maintains the substantially concentric luminance distribution even though it passes through the light diffusion portion 93 arranged concentrically. The light exits from the exit surface of the optical member 90. That is, the light diffusion portion 93 does not sufficiently suppress the luminance unevenness on the outer periphery of the emitted light. This luminance unevenness appears as an annular illuminance unevenness on a light irradiation surface such as a wall surface or a floor surface when the lighting device is used.

なお、輝度ムラを抑制するための手段として、例えば、光学部材90の出射面にシボ加工を施して、出射光を拡散させる手段が考えられる。しかしながら、光学部材90の出射面に輝度ムラを十分抑制し得る程度のシボ加工を施すと、シボ加工部における光の反射成分が増大し、また、拡散の度合いも大きくなる。したがって、出射光の中心付近における光度が大幅に低下するという問題が発生する。   Note that, as means for suppressing luminance unevenness, for example, means for applying an embossing process to the exit surface of the optical member 90 to diffuse the emitted light can be considered. However, if the surface of the light emitting surface of the optical member 90 is subjected to a textured process that can sufficiently suppress uneven brightness, the light reflection component in the textured part increases and the degree of diffusion also increases. Therefore, there arises a problem that the luminous intensity in the vicinity of the center of the emitted light is significantly reduced.

本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、照明装置の輝度ムラを抑制することを目的とする。さらに、本発明の実施の形態における、照明装置の出射光の中心付近における光度低下を抑制する手段についても説明する。   This invention is made | formed based on the said knowledge, and aims at suppressing the brightness nonuniformity of an illuminating device. Further, a means for suppressing a decrease in luminous intensity in the vicinity of the center of the emitted light of the illumination device in the embodiment of the present invention will be described.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、工程(ステップ)、工程の順序などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that each of the embodiments described below shows a preferred specific example of the present invention. Accordingly, the numerical values, shapes, materials, components, arrangement positions and connection forms of components, steps (steps), order of steps, and the like shown in the following embodiments are merely examples and are intended to limit the present invention. is not. Therefore, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in the independent claims showing the highest concept of the present invention are described as optional constituent elements.

なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。   Each figure is a schematic diagram and is not necessarily illustrated strictly. Moreover, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the substantially same structure, The overlapping description is abbreviate | omitted or simplified.

(実施の形態)
まず、本発明の実施の形態に係る照明装置について、図を用いて説明する。
(Embodiment)
First, a lighting device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、実施の形態に係る照明装置の分解斜視図である。   FIG. 1 is an exploded perspective view of a lighting device according to an embodiment.

図2は、図1に示される照明装置の断面図である。   FIG. 2 is a cross-sectional view of the lighting device shown in FIG.

図1及び図2に示される照明装置1は、例えばスポットライトや下方に光を照射するダウンライトなどの照明器具に用いられる。   The illuminating device 1 shown by FIG.1 and FIG.2 is used for lighting fixtures, such as a spotlight and the downlight which irradiates light below, for example.

図1及び図2に示されるように、照明装置1は、光学部材10と、光源20と、反射板30と、器具本体40と、枠体50とを備える。照明装置1は、図1に示されるように、器具本体40と光源20と反射板30と光学部材10と枠体50とがこの順で積層されて構成される。   As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the lighting device 1 includes an optical member 10, a light source 20, a reflecting plate 30, an instrument main body 40, and a frame body 50. As illustrated in FIG. 1, the illumination device 1 is configured by stacking an instrument body 40, a light source 20, a reflector 30, an optical member 10, and a frame body 50 in this order.

以下、照明装置1における各構成部材について詳細に説明する。   Hereinafter, each component in the illuminating device 1 is demonstrated in detail.

[光源20]
まず、光源20について説明する。
[Light source 20]
First, the light source 20 will be described.

光源20は、例えば発光素子を有する発光モジュールであって、所定の光を放射状に出射するLED光源である。光源20は、例えば白色光を出射するように構成されている。光源20は、基台20bと、基台20b上に実装されたベアチップ(LEDチップ)である複数のLED20aと、それらLED20aを封止し、蛍光体を含む封止部材とを備える。なお、本実施の形態では、封止部材は全てのLED20aを一括封止しているが、封止部材の構成はこれに限られない。ライン状に配列されたLED20aの配列方向に沿って複数本のライン状に封止部材を形成する構成としてもよい。   The light source 20 is a light emitting module having a light emitting element, for example, and is an LED light source that emits predetermined light radially. The light source 20 is configured to emit white light, for example. The light source 20 includes a base 20b, a plurality of LEDs 20a that are bare chips (LED chips) mounted on the base 20b, and a sealing member that seals the LEDs 20a and includes a phosphor. In the present embodiment, the sealing member collectively seals all the LEDs 20a, but the configuration of the sealing member is not limited to this. It is good also as a structure which forms a sealing member in the shape of a plurality of lines along the arrangement direction of LED20a arranged in the shape of a line.

また、図2に示される照明装置1において、光源20の光軸は鉛直方向(図で下方向)である。   Moreover, in the illuminating device 1 shown by FIG. 2, the optical axis of the light source 20 is a perpendicular direction (downward in a figure).

基台20bは、複数のLED20aを実装するための実装基板であって、例えばセラミックス基板、樹脂基板又は絶縁被覆されたメタルベース基板などである。また、基台20bは、例えば平面視において矩形形状である平面を有する板状であり、基台20bの底面(図2の上側)が器具本体40に取り付けられて固定される。なお、図示しないが、基台20bには、LED20a(光源20)を発光させるための直流電力を外部から受電するための一対の電極端子(正電極端子及び負電極端子)が形成されている。   The base 20b is a mounting substrate for mounting the plurality of LEDs 20a, and is, for example, a ceramic substrate, a resin substrate, an insulating-coated metal base substrate, or the like. The base 20b is, for example, a plate having a plane that is rectangular in plan view, and the bottom surface (upper side in FIG. 2) of the base 20b is attached to the instrument body 40 and fixed. Although not shown, the base 20b is formed with a pair of electrode terminals (a positive electrode terminal and a negative electrode terminal) for receiving DC power from outside for causing the LED 20a (light source 20) to emit light.

[反射板30]
次に、反射板30について説明する。反射板30は、反射機能を有し、光源20からの光が入射する開口である入射口と、入射口から入射した光が反射板30から出射する開口である出射口とを有する。反射板30は、内径が入射口から出射口に向かって漸次大きくなるように構成された円環枠状(漏斗状)であり、例えばポリブチレンテレフタレート(PBT)など硬質の白色樹脂材料を用いて形成することができる。
[Reflector 30]
Next, the reflector 30 will be described. The reflecting plate 30 has a reflecting function and has an incident port that is an opening through which light from the light source 20 enters and an emitting port that is an opening through which light incident from the incident port exits from the reflecting plate 30. The reflecting plate 30 has an annular frame shape (funnel shape) configured so that the inner diameter gradually increases from the entrance to the exit, and is made of, for example, a hard white resin material such as polybutylene terephthalate (PBT). Can be formed.

反射板30の内周面は、光源20からの光を反射する反射面となっており、入射口から入射した光を反射させて出射口から出射させるように構成されている。   The inner peripheral surface of the reflecting plate 30 is a reflecting surface that reflects light from the light source 20, and is configured to reflect the light incident from the incident port and emit the light from the output port.

なお、反射板30は、アルミニウムなどの金属材料により形成するとしてもよい。また、反射板30は、樹脂により形成され、反射板30の内面に、反射面として、銀やアルミニウムなどの金属材料からなる金属蒸着膜(金属反射膜)を形成するとしてもよい。   The reflector 30 may be formed of a metal material such as aluminum. Moreover, the reflecting plate 30 may be formed of a resin, and a metal vapor deposition film (metal reflecting film) made of a metal material such as silver or aluminum may be formed on the inner surface of the reflecting plate 30 as a reflecting surface.

[器具本体40]
次に、器具本体40について説明する。器具本体40は、光源20を内部で支持する。
[Equipment body 40]
Next, the instrument body 40 will be described. The instrument body 40 supports the light source 20 inside.

本実施の形態では、器具本体40は、光源20が取り付けられる取付台である。また、器具本体40は、光源20で発生する熱を放熱するヒートシンクとしても機能する。器具本体40は、金属材料を用いて略円柱状に形成され、例えばアルミダイカスト工程を経て形成される。   In the present embodiment, the instrument body 40 is a mounting base to which the light source 20 is attached. The instrument body 40 also functions as a heat sink that dissipates heat generated by the light source 20. The instrument main body 40 is formed in a substantially cylindrical shape using a metal material, and is formed, for example, through an aluminum die casting process.

具体的には、器具本体40は、光源20を取り付けるための取付部を有する。つまり、器具本体40は、光源20を取付部に取り付けることで光源20を固定する。なお、器具本体40に光源20を固定する構成は、器具本体40に光源20を直接固定する構成に限られない。例えば、器具本体40の取付部に放熱部材(ヒートシンク)を介して、光源20を固定する構成としてもよい。   Specifically, the instrument main body 40 has an attachment portion for attaching the light source 20. That is, the instrument main body 40 fixes the light source 20 by attaching the light source 20 to an attachment part. In addition, the structure which fixes the light source 20 to the instrument main body 40 is not restricted to the structure which fixes the light source 20 to the instrument main body 40 directly. For example, it is good also as a structure which fixes the light source 20 to the attachment part of the instrument main body 40 via a heat radiating member (heat sink).

また、図1に示されるように、器具本体40の下部(図1で下部)には、下方に向かって突出する複数の放熱フィンが設けられている。これにより、光源20で発生する熱を効率よく放熱させることができる。   As shown in FIG. 1, a plurality of heat radiating fins protruding downward are provided at the lower part of the instrument body 40 (lower part in FIG. 1). Thereby, the heat generated by the light source 20 can be efficiently radiated.

[枠体50]
次に、枠体50について説明する。枠体50は、例えば灯具であり、器具本体40に取り付けられることで、器具本体40と枠体50とで光学部材10と反射板30とを固定する。
[Frame 50]
Next, the frame 50 will be described. The frame 50 is, for example, a lamp, and is fixed to the optical member 10 and the reflection plate 30 by the instrument main body 40 and the frame 50 by being attached to the instrument main body 40.

枠体50の上端部(図2で上端部)には、径方向の外向きに突出するフランジが周方向に亘って一体に形成されている。また、枠体50の上部には、光学部材10を通過した光源20からの光が入射する入射口が設けられている。また、枠体50の下部には、枠体50に入射した光を外部に出射させる出射口が設けられている。これら入射口及び出射口は円形状に開口されている。   A flange projecting outward in the radial direction is integrally formed on the upper end portion (upper end portion in FIG. 2) of the frame body 50 in the circumferential direction. In addition, an entrance for receiving light from the light source 20 that has passed through the optical member 10 is provided on the upper portion of the frame 50. In addition, at the lower part of the frame body 50, there is provided an emission port for emitting light incident on the frame body 50 to the outside. These entrance and exit are opened in a circular shape.

枠体50は、器具本体40と同様に、金属材料を用いて略円柱状に形成され、例えばアルミダイカスト工程を経て形成される。   The frame 50 is formed in a substantially cylindrical shape using a metal material, like the instrument body 40, and is formed, for example, through an aluminum die casting process.

[光学部材10]
次に、光学部材10について説明する。光学部材10は、器具本体40に固定された光源20と対向する位置に配置され、光源20から入射された光を出射する。
[Optical member 10]
Next, the optical member 10 will be described. The optical member 10 is disposed at a position facing the light source 20 fixed to the instrument body 40 and emits light incident from the light source 20.

本実施の形態における光学部材10は、枠体50の内底面に固定され、光学部材10の入射面(図2で上側面)から入射した光源20の光を入射面に対向する出射面(図2で下側面)から出射させる。   The optical member 10 according to the present embodiment is fixed to the inner bottom surface of the frame 50, and the light exiting surface (see FIG. 2) that receives the light of the light source 20 incident from the incident surface (upper side surface in FIG. 2 is emitted from the lower side).

光学部材10は、透光性材料を用いて形成されており、例えばPMMA(アクリル)、ポリカーボネートなどの透明樹脂材料、又は、ガラス材料などの透明材料を用いて形成することができる。   The optical member 10 is formed using a translucent material, and can be formed using a transparent resin material such as PMMA (acrylic) or polycarbonate, or a transparent material such as a glass material.

ここで、光学部材10について、図3〜図6を用いて詳述する。   Here, the optical member 10 will be described in detail with reference to FIGS.

図3は、実施の形態に係る光学部材の一例の断面図である。   FIG. 3 is a cross-sectional view of an example of the optical member according to the embodiment.

図4は、実施の形態に係る光学部材の一例の出射面を示す図である。   FIG. 4 is a diagram illustrating an emission surface of an example of the optical member according to the embodiment.

図5は、実施の形態に係る光学部材の一例の出射面の中心付近の拡大図である。   FIG. 5 is an enlarged view of the vicinity of the center of the emission surface of an example of the optical member according to the embodiment.

図6は、実施の形態に係る光学部材の一例の断面の一部を拡大して示した図である。   FIG. 6 is an enlarged view of a part of a cross section of an example of the optical member according to the embodiment.

図3に示されるように、光学部材10は、光源20からの光が入射される入射面101と、入射面101から入射された光を出射する出射面102とを備える。また、入射面101は、複数の環状の突起部11と、中央部12とを備える。   As shown in FIG. 3, the optical member 10 includes an incident surface 101 on which light from the light source 20 is incident and an output surface 102 that emits light incident from the incident surface 101. In addition, the incident surface 101 includes a plurality of annular protrusions 11 and a central portion 12.

また、各突起部11は円環状であり、図6に示されるように、光源20からの光が直接的に入射する入射部111と、入射部111に入射した光を反射することで光を出射する反射部112とを備える。   Each protrusion 11 has an annular shape, and as shown in FIG. 6, an incident part 111 into which light from the light source 20 directly enters and a light incident on the incident part 111 is reflected to reflect light. And a reflecting portion 112 that emits light.

また、図6に示されるように、光学部材10の出射面102は、光を拡散する複数の光拡散部13を備える。出射面102が備える光拡散部13は、図4及び図5に示されるような配置パターンで配置される。図4及び図5に示される網目状の実線が、各光拡散部13の輪郭を示す。本実施の形態では、光拡散部13は、球面状の形状を有する。また、図4及び図5に示される中心点C1は、出射面上において光軸が通る点を示す。さらに、図4には、光拡散部13の輪郭の他に、光学部材10の入射面101に形成された突起部11の一部の稜線が点線によって示されている。図4に示されるように、複数の突起部11は中心点C1を中心とする同心円状に形成されている。   As shown in FIG. 6, the emission surface 102 of the optical member 10 includes a plurality of light diffusion portions 13 that diffuse light. The light diffusion portions 13 provided on the emission surface 102 are arranged in an arrangement pattern as shown in FIGS. A mesh-like solid line shown in FIGS. 4 and 5 indicates the outline of each light diffusion portion 13. In the present embodiment, the light diffusion portion 13 has a spherical shape. Moreover, the center point C1 shown in FIG.4 and FIG.5 shows the point through which an optical axis passes on an output surface. Further, in FIG. 4, in addition to the outline of the light diffusing portion 13, a part of the ridge line of the protrusion 11 formed on the incident surface 101 of the optical member 10 is indicated by a dotted line. As shown in FIG. 4, the plurality of protrusions 11 are formed concentrically around the center point C1.

図5に示されるように、光拡散部13は、中心点C1付近においては、ほぼ同心円状に配置されるが、それ以外の出射面102の領域においては、光拡散部13は中心点C1を中心としてほぼ螺旋形状(渦巻き形状)に配置される。   As shown in FIG. 5, the light diffusing unit 13 is arranged substantially concentrically in the vicinity of the center point C1, but the light diffusing unit 13 has the center point C1 in the other region of the emission surface 102. It is arranged in a substantially spiral shape (spiral shape) as the center.

[作用]
ここで、本実施の形態に係る照明装置1の主に光学部材10の作用について説明する。図10を用いて上述したように、本実施の形態に係る光学部材10を用いた場合にも、光源20からの光のうち環状の突起部11の反射部112に入射することなく、出射面102に到達する環状の光が発生し得る。
[Action]
Here, the operation of the optical member 10 of the lighting apparatus 1 according to the present embodiment will be mainly described. As described above with reference to FIG. 10, even when the optical member 10 according to the present embodiment is used, the light exit from the light source 20 without entering the reflecting portion 112 of the annular protrusion 11. An annular light reaching 102 can be generated.

上述したように、当該環状の光の周方向に沿って、光拡散部が配置されている場合には、当該環状の光に起因する輝度ムラを抑制できない。すなわち、フレネルレンズからなる光学部材の入射面に形成された環状の突起部の平面視における形状と、光学部材の出射面に形成された光拡散部の配置パターンの形状とが一致する場合には、出射光の外周における環状の輝度ムラを抑制できない。そこで、本実施の形態では、光学部材10の突起部11の平面視における形状と、光拡散部13の配置パターンの形状とを一致させない構成を採用している。これにより、出射光の外周における輝度ムラを抑制できる。   As described above, when the light diffusion portion is arranged along the circumferential direction of the annular light, luminance unevenness caused by the annular light cannot be suppressed. That is, when the shape in plan view of the annular protrusion formed on the incident surface of the optical member made of a Fresnel lens matches the shape of the arrangement pattern of the light diffusion portion formed on the emission surface of the optical member The annular luminance unevenness on the outer periphery of the emitted light cannot be suppressed. Therefore, in the present embodiment, a configuration is adopted in which the shape of the projection 11 of the optical member 10 in plan view and the shape of the arrangement pattern of the light diffusion portion 13 are not matched. Thereby, the brightness nonuniformity in the outer periphery of emitted light can be suppressed.

以下、本実施の形態における、突起部11の平面視における形状と、光拡散部13の配置パターンの形状との関係について詳述する。   Hereinafter, the relationship between the shape of the protrusion 11 in plan view and the shape of the arrangement pattern of the light diffusion portion 13 in the present embodiment will be described in detail.

本実施の形態に係る光学部材10の各突起部11は、図4に示されるように、平面視において円環状の形状を有する。したがって、突起部11の入射部111から入射されて反射部112によって反射されずに出射面102に到達する光も円環状の形状を有する。一方、光拡散部13の配置パターンは、図4及び図5に示されるように、螺旋形状である。   As shown in FIG. 4, each protrusion 11 of the optical member 10 according to the present embodiment has an annular shape in plan view. Therefore, the light that is incident from the incident portion 111 of the protrusion 11 and reaches the emission surface 102 without being reflected by the reflecting portion 112 also has an annular shape. On the other hand, the arrangement pattern of the light diffusion portions 13 is a spiral shape as shown in FIGS. 4 and 5.

したがって、本実施の形態では、隣り合う光拡散部13の配列方向が、上記円環状の光の周方向に一致しない。これにより、当該円環状の光の光拡散部13による径方向における屈折の方向は、光の周方向の位置によって大きく異なる。そのため、当該円環状の光は、径方向の広い範囲に拡散されるため、照明装置1の出射光の外周における輝度ムラが抑制される。   Therefore, in the present embodiment, the arrangement direction of the adjacent light diffusion portions 13 does not coincide with the circumferential direction of the annular light. Thereby, the direction of refraction in the radial direction by the light diffusion portion 13 of the annular light greatly varies depending on the position in the circumferential direction of the light. Therefore, since the said annular | circular shaped light is spread | diffused in the wide range of radial direction, the brightness nonuniformity in the outer periphery of the emitted light of the illuminating device 1 is suppressed.

本実施の形態では、光拡散部13の配置パターンの形状として、螺旋形状を採用したが、配置パターンの形状はこれに限られない。照明装置1の輝度ムラの原因となる環状の光の径方向と、当該環状の光の光路上における隣接する光拡散部13の配列方向とが一致しないような任意の予め定められた規則性を有する配置パターンの形状が採用され得る。また、突起部11の平面視における形状と光拡散部13の配置パターンの形状とが一致しないように、突起部11の平面視における形状を円形以外の形状に変えてもよい。   In the present embodiment, a spiral shape is adopted as the shape of the arrangement pattern of the light diffusing unit 13, but the shape of the arrangement pattern is not limited to this. Arbitrary predetermined regularity such that the radial direction of the annular light causing the uneven brightness of the lighting device 1 and the arrangement direction of the adjacent light diffusion portions 13 on the optical path of the annular light do not coincide with each other. The shape of the arrangement pattern can be adopted. In addition, the shape of the projection 11 in plan view may be changed to a shape other than a circle so that the shape of the projection 11 in plan view and the shape of the arrangement pattern of the light diffusion portion 13 do not match.

また、本実施の形態では、光学部材10の中心点C1付近の光拡散部13の、上記円環状の光に起因する輝度ムラに対する影響は小さいため、中心点C1付近の光拡散部13は、同心円状の配置パターンで配置されている。しかしながら、中心点C1付近の光拡散部13も、螺旋形状の配置パターンで配置してもよい。   In the present embodiment, the light diffusing unit 13 near the center point C1 of the optical member 10 has little influence on the luminance unevenness caused by the annular light. Therefore, the light diffusing unit 13 near the center point C1 is They are arranged in a concentric arrangement pattern. However, the light diffusion part 13 near the center point C1 may also be arranged in a spiral arrangement pattern.

また、本実施の形態では、光拡散部13は、図4及び図5に示されるように、隣接する光拡散部13間に隙間がないように配置されている。このように配置することで、光拡散部13の配置パターンの形状に対応する輝度ムラが発生することを抑制することができる。   Moreover, in this Embodiment, the light-diffusion part 13 is arrange | positioned so that there may be no clearance gap between the adjacent light-diffusion parts 13, as FIG.4 and FIG.5 shows. By arranging in this way, it is possible to suppress the occurrence of luminance unevenness corresponding to the shape of the arrangement pattern of the light diffusion portion 13.

また、各光拡散部13の寸法及び曲率半径は、出射光の光度を大幅に低下させることなく、輝度ムラを抑制できるように最適化され得る。   In addition, the size and the radius of curvature of each light diffusion portion 13 can be optimized so as to suppress luminance unevenness without significantly reducing the luminous intensity of the emitted light.

また、本実施の形態では、光拡散部13の形状を凸状の球面形状としたが、光拡散部13の形状はこれに限られず、凹状の球面形状としてもよい。   In the present embodiment, the light diffusing portion 13 has a convex spherical shape, but the shape of the light diffusing portion 13 is not limited to this, and may be a concave spherical shape.

[効果など]
以上に述べたとおり、本実施の形態に係る照明装置1は、集積されたLED20aからなる光源20と、光源20から入射された光を出射する光学部材10とを備える。そして、光学部材10は、光源20からの光が入射する入射面101と、入射面101から入射する光を出射する出射面102とを備える。また、入射面101は、光源20からの光が直接的に入射する入射部111と、入射部111に入射した光を反射する反射部112とを有する環状の突起部11を備える。さらに、出射面102の少なくとも一部には、光を拡散する複数の光拡散部13が所定の配置パターンで配置され、当該所定の配置パターンの形状は、突起部11の平面視における形状と異なる。
[Effects, etc.]
As described above, the illumination device 1 according to the present embodiment includes the light source 20 including the integrated LEDs 20a and the optical member 10 that emits the light incident from the light source 20. The optical member 10 includes an incident surface 101 on which light from the light source 20 is incident and an output surface 102 that emits light incident from the incident surface 101. Further, the incident surface 101 includes an annular protrusion 11 having an incident part 111 into which light from the light source 20 is directly incident and a reflection part 112 that reflects light incident on the incident part 111. Furthermore, a plurality of light diffusing portions 13 that diffuse light are arranged in a predetermined arrangement pattern on at least a part of the emission surface 102, and the shape of the predetermined arrangement pattern is different from the shape of the projection 11 in plan view. .

この構成により、本実施の形態に係る照明装置1においては、光学部材10が備える突起部11の入射部111から入射して、反射部112によって反射されることなく出射面102に到達する環状の光を光拡散部13によって拡散させることができる。したがって、本実施の形態に係る照明装置1においては、出射光の外周における輝度ムラを抑制することが可能となる。   With this configuration, in the illumination device 1 according to the present embodiment, an annular shape that is incident from the incident portion 111 of the protrusion 11 included in the optical member 10 and reaches the emission surface 102 without being reflected by the reflecting portion 112. Light can be diffused by the light diffusion unit 13. Therefore, in the illumination device 1 according to the present embodiment, it is possible to suppress luminance unevenness on the outer periphery of the emitted light.

また、本実施の形態に係る照明装置1においては、さらに、光拡散部13が、隣接する光拡散部13間に隙間ができないように配置されている。   Moreover, in the illuminating device 1 which concerns on this Embodiment, the light-diffusion part 13 is further arrange | positioned so that a clearance gap may not be made between the adjacent light-diffusion parts 13. FIG.

この構成により、本実施の形態に係る照明装置1においては、光拡散部13の配置パターンの形状に対応する輝度ムラを抑制することができる。   With this configuration, in the illumination device 1 according to the present embodiment, it is possible to suppress luminance unevenness corresponding to the shape of the arrangement pattern of the light diffusion unit 13.

本実施の形態に係る照明装置1においては、さらに、光拡散部13は、球面状の形状を有する。   In lighting device 1 according to the present embodiment, light diffusing unit 13 further has a spherical shape.

この構成により、照明装置1の出射光の中心光度を大幅に低下させることなく、輝度ムラを抑制することができる。また、この構成によれば、シボ加工などを用いて光拡散を行う場合に比べて、光拡散の度合いを制御し易い。また、光拡散部13の形状を金型によって成型する場合、球面状の光拡散部13は、シボ加工状の形状の光拡散部より、容易にかつ再現性よく成型できる。   With this configuration, luminance unevenness can be suppressed without significantly reducing the central luminous intensity of the emitted light of the lighting device 1. Further, according to this configuration, it is easier to control the degree of light diffusion as compared with the case where light diffusion is performed using texture processing or the like. Further, when the shape of the light diffusing portion 13 is molded by a mold, the spherical light diffusing portion 13 can be molded more easily and with better reproducibility than the light diffusing portion having a textured shape.

(変形例など)
以上、本発明に係る照明装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されない。
(Variations, etc.)
As mentioned above, although the illuminating device which concerns on this invention was demonstrated based on embodiment, this invention is not limited to these embodiment.

例えば、上記実施の形態では、光源20としてベアチップである複数のLED20aが基台20bに直接実装されたCOB(Chip On Board)型の発光モジュールを採用したが、他の固体発光素子を用いてもよい。例えば、光源として、表面実装(SMD:Surface Mount Device)型LEDを基台20bに実装したSMD型の発光モジュールを用いてもよい。また、有機EL素子など他の固体発光素子を用いてもよい。   For example, in the above embodiment, a COB (Chip On Board) type light emitting module in which a plurality of LEDs 20a that are bare chips are directly mounted on the base 20b is used as the light source 20, but other solid light emitting elements may be used. Good. For example, an SMD type light emitting module in which a surface mount device (SMD: Surface Mount Device) type LED is mounted on the base 20b may be used as the light source. Moreover, you may use other solid light emitting elements, such as an organic EL element.

また、上記実施の形態では、光拡散部13の配置パターンの形状として螺旋形状を採用したが、突起部11の平面視における形状と異なる配置パターンの形状は、これに限られない。例えば、突起部11の平面視における形状が同心円状であれば、光拡散部13の配置パターンの形状としては、矩形形状などが採用され得る。また、光源20におけるLED20aの配置パターンに対応する輝度ムラを抑制するために、光拡散部13の配置パターンの形状として、LED20aの配置パターンの形状と異なる形状が採用されてもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the spiral shape was employ | adopted as the shape of the arrangement pattern of the light-diffusion part 13, the shape of the arrangement pattern different from the shape in the planar view of the projection part 11 is not restricted to this. For example, if the shape of the projection 11 in a plan view is concentric, a rectangular shape or the like can be adopted as the shape of the arrangement pattern of the light diffusion portion 13. Further, in order to suppress luminance unevenness corresponding to the arrangement pattern of the LEDs 20 a in the light source 20, a shape different from the arrangement pattern of the LEDs 20 a may be adopted as the arrangement pattern of the light diffusion unit 13.

また、上記実施の形態では、光源20において複数のベアチップであるLED20aを用いたが、単一のLEDチップを用いてもよい。この構成においては、例えば、単一のLEDチップの配光パターンに輝度ムラがある場合に、光学部材10から出射される光の輝度ムラを抑制することができる。   Moreover, in the said embodiment, although LED20a which is several bare chips was used in the light source 20, you may use a single LED chip. In this configuration, for example, when there is uneven brightness in the light distribution pattern of a single LED chip, uneven brightness in the light emitted from the optical member 10 can be suppressed.

また、上記実施の形態では、全ての光拡散部13の曲率半径を同一とする構成を採用したが、光拡散部13毎に曲率半径を変えてもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the structure which makes the curvature radius of all the light-diffusion parts 13 the same was employ | adopted, you may change a curvature radius for every light-diffusion part 13. FIG.

また、上記実施の形態では、球面状の光拡散部13を採用したが、光拡散部13の形状は、これに限られない。例えば、微小な平面を組み合わせたファセット状の形状などが採用され得る。   Moreover, in the said embodiment, although the spherical light-diffusion part 13 was employ | adopted, the shape of the light-diffusion part 13 is not restricted to this. For example, a faceted shape combined with a minute plane can be adopted.

また、上記実施の形態では、反射板30を用いたが、反射板30を用いなくてもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the reflecting plate 30 was used, the reflecting plate 30 does not need to be used.

その他、実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、又は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態又は変形例における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。   In addition, a form obtained by making various modifications conceivable by those skilled in the art with respect to the embodiment, or realized by arbitrarily combining the components and functions in the embodiment or the modification without departing from the gist of the present invention. Forms to be made are also included in the present invention.

1 照明装置
10、90 光学部材
11、91 突起部
12 中央部
13、93 光拡散部
20 光源
20a LED
20b 基台
30 反射板
40 器具本体
50 枠体
101 入射面
102 出射面
111、911 入射部
112、912 反射部
C1、C2 中心点
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Illuminating device 10, 90 Optical member 11, 91 Protrusion part 12 Center part 13, 93 Light-diffusion part 20 Light source 20a LED
20b Base 30 Reflector 40 Instrument body 50 Frame 101 Entrance surface 102 Exit surface 111, 911 Incident portion 112, 912 Reflector C1, C2 Center point

Claims (4)

固体発光素子を含む光源と、
前記光源から入射された光を出射する光学部材と、を備え、
前記光学部材は、前記光源からの光が入射する入射面と、前記入射面から入射した光が出射する出射面とを備え、
前記入射面は、前記光源からの光が直接的に入射する入射部と、前記入射部に入射した光を反射する反射部とを有する環状の突起部を備え、
前記突起部は平面視において第一の形状を有し、
前記出射面の少なくとも一部には、光を拡散する複数の光拡散部が所定の配置パターンで配置され、
前記第一の形状は、前記所定の配置パターンの形状と異なる
照明装置。
A light source including a solid state light emitting device;
An optical member that emits light incident from the light source, and
The optical member includes an incident surface on which light from the light source is incident, and an output surface from which light incident from the incident surface is emitted,
The incident surface includes an annular protrusion having an incident portion on which light from the light source is directly incident and a reflecting portion that reflects light incident on the incident portion,
The protrusion has a first shape in plan view,
A plurality of light diffusion portions for diffusing light are arranged in a predetermined arrangement pattern on at least a part of the emission surface,
The first shape is different from the shape of the predetermined arrangement pattern.
前記光拡散部は、隣接する前記光拡散部間に隙間がないように配置される
請求項1に記載の照明装置。
The illuminating device according to claim 1, wherein the light diffusing unit is disposed so that there is no gap between the adjacent light diffusing units.
前記光拡散部は、球面状の形状を有する
請求項1又は2に記載の照明装置。
The lighting device according to claim 1, wherein the light diffusion portion has a spherical shape.
前記所定の配置パターンの形状は、前記光学部材の光軸を中心とする螺旋形状である
請求項1〜3のいずれか1項に記載の照明装置。
The illuminating device according to any one of claims 1 to 3, wherein the shape of the predetermined arrangement pattern is a spiral shape centering on an optical axis of the optical member.
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