JP2015162446A

JP2015162446A - 光学レンズ、光源ユニット、および照明器具

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Publication number: JP2015162446A
Application number: JP2014039060A
Authority: JP
Inventors: 宏行小松; Hiroyuki Komatsu; 健吾石井; Kengo Ishii
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-02-28
Filing date: 2014-02-28
Publication date: 2015-09-07
Anticipated expiration: 2034-02-28
Also published as: JP6314540B2

Abstract

【課題】少ない光ロスでグレアを低減することのできる光学レンズ、光源ユニット、および照明器具を提供する。【解決手段】照明器具１は、器具本体６と、この器具本体６に取り付けられる光源ユニット１０と、を備える。光源ユニット取付部７には、光源ユニット１０が取り付けられる。光源ユニット１０は、ＬＥＤモジュール２０と、このＬＥＤモジュール２０に取り付けられる光学部品３０と、この光学部品３０に接するように取り付けられる光拡散パネル４０と、を備える。接続板３２における光学レンズ３４の配置は、光学部品３０がＬＥＤモジュール２０に取り付けられたとき、ＬＥＤ２４に光学レンズ３４が一つずつ被さってこれらが一対の組となるように定められている。光源ユニット１０は、光学レンズ３４から光が出射されるとともに光拡散パネル４０からも光が出射される。【選択図】図１

Description

本発明は、光学レンズ、光源ユニット、および照明器具に関する。

従来、例えば特開２０１２−６４３４４号公報に記載されているように、サイドエミッタ方式のＬＥＤを導光板の開口部４２に嵌め込み、導光板を介してＬＥＤの光を面発光させるようにして、不快グレアを低減する照明器具がある。

また、例えば特開２０１１−１４６２７１号公報に記載されているように、従来の蛍光灯の照明器具と同様に、ルーバー部材を取り付けてグレアを軽減するものがある。

また、例えば特開２０１３−２５８０８３号公報に記載されているように、レンズユニットをレンズ、レンズホルダー、シート及びレンズカバーで構成し、これらの部品を透明または透光性の部材とすることで、レンズの周囲から出射された光が強調されずに眩しさ感を和らげるものがある。

特開２０１２−６４３４４号公報特開２０１３−２５８０８３号公報特開２０１１−１４６２７１号公報

上記従来の照明器具では、導光板を介してＬＥＤの直下方向へと光が出射される。このため、ＬＥＤが発する光が導光板の内部で反射したり拡散したりすることによる光ロスが生じるという問題があった。また、ルーバー部材を取り付けてグレアを軽減する場合、ルーバによる反射ロスが生ずるという問題があった。また、レンズユニットをレンズ、レンズホルダー、シート及びレンズカバーで構成する上記従来技術では、積極的に拡散部に光をとばしていないので十分な輝度が得られないという問題があった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、少ない光ロスでグレアを低減することのできる光学レンズ、光源ユニット、および照明器具を提供することを目的とする。

本発明にかかる光源ユニットは、発光素子が実装された基板と、前記発光素子の発光面側に設けられ、前記発光素子に被さる光学レンズと、前記光学レンズが嵌まり込む開口部を備え前記開口部から前記光学レンズを露出させる光拡散パネルと、を備える。

本発明にかかる照明器具は、光源ユニットと、前記光源ユニットが取り付けられる器具本体と、を備え、前記光源ユニットは、発光素子が実装された基板と、前記発光素子の発光面側に設けられ、前記発光素子に被さる光学レンズと、前記光学レンズが嵌まり込む開口部を備え前記開口部から前記光学レンズを露出させる光拡散パネルと、を備える。

本発明にかかる光学レンズは、発光素子の光が入射する入射面と、入射された光を出射する出射面と、前記出射面の縁に沿って前記出射面を囲う外周面とを備え、前記入射面は、平面部と、前記平面部から斜め方向かつ前記発光素子の側に広がる傾斜面とを備え、前記傾斜面に入射した光が前記外周面から出射される。

本発明によれば、開口部からＬＥＤの光を出射させつつその周囲で光拡散パネルによって光を拡散させることで、少ない光ロスでグレア感を低減することができる。

本発明の実施の形態にかかる照明器具の斜視図である。実施の形態にかかる照明器具の光源ユニットを示す斜視図である。実施の形態にかかる光源ユニットの部分断面図である。実施の形態にかかる光源ユニットの分解斜視図である。

図１は、本発明の実施の形態にかかる照明器具１の斜視図である。照明器具１は、器具本体６と、この器具本体６に取り付けられる光源ユニット１０と、を備える。器具本体６は、直方体形状の筐体２と、この筐体２の内部に取り付けられる点灯装置（図示せず）と、同じく筐体２の内部に取り付けられた電源端子台及び調光信号線用端子（いずれも図示せず）と、筐体２の長手方向の端部に取り付けられた器具取付部５と、筐体２の内部に設けられた光源ユニット取付部７とを備える。電源端子台及び調光信号線用端子（いずれも図示せず）には、筐体２の外部から電線を挿入可能とされている。器具取付部５は、天井などに設けられるバー（図示せず）に係合する。光源ユニット取付部７には、光源ユニット１０が取り付けられる。

図２は、実施の形態にかかる照明器具の光源ユニット１０を示す斜視図である。図３は、実施の形態にかかる光源ユニット１０の部分断面図であり、図２の仮想平面Ａに沿って切断した切り口を図示したものである。光源ユニット１０は、ＬＥＤモジュール２０と、このＬＥＤモジュール２０に取り付けられる光学部品３０と、この光学部品３０に接するように取り付けられる光拡散パネル４０と、を備える。

ＬＥＤモジュール２０は、プリント基板２２と、このプリント基板２２に実装される１２個のＬＥＤ２４と、を備える。ＬＥＤ２４はプリント基板２２に等間隔に２列に並べられている。

図４は、実施の形態にかかる光源ユニット１０の分解斜視図である。光学部品３０は、ＬＥＤ２４が発する光を拡散または集光する１２個の光学レンズ３４と、これら複数の光学レンズ３４それぞれと接続する接続板３２とを備える。光学レンズ３４は、接続板３２の表面に等間隔で並べて設けられている。接続板３２における光学レンズ３４の配置は、光学部品３０がＬＥＤモジュール２０に取り付けられたとき、ＬＥＤ２４に光学レンズ３４が一つずつ被さってこれらが一対の組となる（ＬＥＤ２４と光学レンズ３４が同軸上（同心円）に位置する）ように定められている。光学レンズ３４は、入射面３４１と、入射面３４１と対向する出射面３４２と、これらの入射面３４１および出射面３４２を結ぶ外周面３４３を備えている。外周面３４３は、出射面３４２の縁に沿って出射面３４２を囲うように設けられている。光学レンズ３４の外形は柱状であり、より具体的には円柱であり、出射面３４２はこの円柱の底面である。光学レンズ３４は、外周面３４３が斜めとなるテーパ状であってもよく、このテーパ状は出射面３４２側にいくほど直径が小さくなってもよい。図３の断面図にあるとおり、光学レンズ３４の内部側（ＬＥＤ２４と対面する側）にはすり鉢状に凹んだ凹部３８が設けられており、この凹部３８の表面が入射面３４１である。入射面３４１は、平面部３４１１と傾斜面３４１２を備えている。本実施の形態では、平面部３４１１を、その輪郭が光学レンズ３４と同じ円形である平坦な面としており、傾斜面３４１２を、平面部３４１１から斜め方向に広がりかつＬＥＤ２４の側を向く平坦な面としている。凹部３８の直径は、凹部３８の出口にいくほど徐々にかつ連続的に増加している。傾斜面３４１２に入射した光が外周面３４３から出射される。

光拡散パネル４０は、光学レンズ３４が嵌まり込む１２個の開口部４２が形成されている。光学レンズ３４が嵌め込まれたとき、開口部４２の内面が光学レンズ３４の外周面３４３に近接し、好ましくは開口部４２の内面が外周面３４３と隙間無く当接する。出射面３４２は、開口部４２から露出する。

次に、この実施の形態における光学部品３０の機能について説明する。ＬＥＤ２４が発する光は、光学レンズ３４の凹部３８から入射し、光学レンズ３４の光学特性に応じて、屈折、反射をしながら、光学レンズ３４から出射される光の配光が制御される。光学レンズ３４に入射された光は、外周面３４３によって反射される光と、外周面３４３で反射されずに外周面３４３から出射される光に分けられる。これは、例えば、外周面３４３に当たる光の角度によって、全反射される光と、全反射されずに屈折して外部に出射される光に分かれるためである。

光学レンズ３４の外周面３４３から出射された光は、開口部４２の端面から光拡散パネル４０内に入射される。光拡散パネル４０内に光が入射されると、光拡散パネル４０内を乱反射しながら光が伝播するとともに、光拡散パネル４０の外表面から光拡散パネル４０の外部に光が出射される。

このように、本実施の形態における光源ユニット１０は、光学レンズ３４の出射面３４２および外周面３４３から光が出射されるとともに光拡散パネル４０からも光が出射されるので、光学レンズ３４と光拡散パネル４０との間の輝度差を少なくできる。光学レンズ３４と光拡散パネル４０の輝度差が少ないので、グレア（まぶしさ）を感じ難くすることができる。

また、光学レンズ３４の円周部に沿って拡散するようにしているので、光学レンズ３４をどの角度から見ても、グレア感を軽減することができる。例えば、従来の蛍光灯器具のように、ルーバー片を用いていた場合にあっては、そのルーバー片による遮光が得られる場合、グレア感を軽減できるものの、見る角度が変わると、ルーバー片による遮光が行なえないという欠点があった。しかしながら、本実施の形態にかかる光源ユニット１０においては、前述のように、光学レンズ３４の外形が円柱形状であり、この光学レンズ３４の周囲を光拡散パネル４０によって光を拡散するので、光学レンズ３４の全周囲に渡って輝度差が少なくなり、光学レンズ３４をどの角度から見ても、グレア感を軽減することができる。

さらに詳細に説明すると、光学レンズ３４によってＬＥＤ２４から出射される光の遮光角を決定して、従来のルーバー片のような遮光機能を実現している。その一方で、光拡散パネル４０によって光学レンズ３４の周囲を拡散光で照らして明るくし、光学レンズ３４の周囲との輝度差を少なくしている。これにより、従来のルーバー片のように遮光されない範囲（例えば、光源ユニット１０の直下から見上げたとき）におけるグレアを軽減することができる。

なお、本実施の形態にかかる光源ユニット１０は１２個のＬＥＤ２４および１２個の光学レンズ３４を備えるものとしたが、本発明はこれに限られず、必要に応じて個数および平面方向位置を変更して、１つ以上の所望数のＬＥＤ２４および光学レンズ３４を有する光源ユニットを提供すればよい。

また、本実施の形態では光拡散パネル４０の開口部４２に光学レンズ３４がそれぞれ嵌められるようにしているが、本発明はこれに限られない。全ての開口部４２に光学レンズ３４を嵌めることなく、選択的に嵌めるようにしてもよい。つまり、複数の開口部４２のうち一部の開口部４２には光学レンズ３４が嵌めこまれ、他の開口部４２には光学レンズ３４がはめ込まれておらずＬＥＤ２４が露出するかあるいはＬＥＤ２４も設けない状態としてもよい。

また、本実施の形態では、一つの光学部品３０に対して、一つの光拡散パネル４０が取り付けられる場合について説明したが、２つの光学部品３０に対して、一つの光拡散パネル４０が取り付けられるようにしてもよいし、その他の組合せであっても構わない。なお光拡散パネル４０を重ねて２枚以上設けても良い。

なお、本実施の形態では、好ましい形態として光学レンズ３４を円柱形状としたが、本発明はこれに限られない。光学レンズ３４の柱形状の底面が角を有してもよく、例えば外形が角柱状、典型的には三角柱、四角柱、五角柱、六角柱、その他の角柱としてもよく、角柱の底面形状は内角の等しい正多角形に限定されない。また、楕円柱としてもよく、底面の輪郭が曲面を有する様々な柱としてもよく、複数の円が繋がった図形を底面とする柱としてもよい。

ＬＥＤ２４と光学レンズ３４を一対一で対応させたが、本発明はこれに限られず、１つの光学レンズ３４が複数のＬＥＤ２４に被せられるようにしてもよい。なお、発光素子としてＬＥＤ２４の代わりに有機ＥＬ素子を用いても良い。

１照明器具、２筐体、５器具取付部、６器具本体、７光源ユニット取付部、１０光源ユニット、２０モジュール、２２プリント基板、３０光学部品、３２接続板、３４光学レンズ、３８凹部、４０光拡散パネル、４２開口部、３４１入射面、３４２出射面、３４３外周面、３４１１平面部、３４１２傾斜面

Claims

発光素子が実装された基板と、
前記発光素子の発光面側に設けられ、前記発光素子に被さる光学レンズと、
前記光学レンズが嵌まり込む開口部を備え前記開口部から前記光学レンズを露出させる光拡散パネルと、
を備える光源ユニット。
前記光学レンズの外形は柱状であり、前記光拡散パネルの前記開口部が前記光学レンズの外周面を覆い、前記開口部が前記光学レンズの底面を露出させる請求項１に記載の光源ユニット。
前記光学レンズは円柱形状である請求項２に記載の光源ユニット。
前記光学レンズは、発光素子の光が入射する入射面と、入射された光を出射する出射面と、前記出射面の縁に沿って前記出射面を囲う外周面とを備え、
前記入射面は、平面部と、前記平面部から斜め方向かつ前記発光素子の側に広がる傾斜面とを備え、
前記傾斜面に入射した光が前記外周面から出射される請求項１〜３のいずれか１項に記載の光源ユニット。
前記発光素子および前記光学レンズが複数設けられ、
複数の前記光学レンズそれぞれが接続板に接続されて一つの光学部品が構成される請求項１〜４のいずれか１項に記載の光源ユニット。
前記光学レンズが複数設けられた光学部品を備え、
前記光拡散パネルの前記開口部は、前記光学部品の複数の光学レンズがそれぞれ嵌まり込むように複数個形成された請求項１〜５のいずれか１項に記載の光源ユニット。
前記光学レンズが複数設けられた光学部品を備え、
前記光拡散パネルには、複数の開口部が形成され、
前記複数の開口部のうち一部の開口部に前記光学部品の前記光学レンズが嵌め込まれ他の開口部には前記光学部品の前記光学レンズが嵌め込まれない請求項１〜７のいずれか１項に記載の光源ユニット。
光源ユニットと、
前記光源ユニットが取り付けられる器具本体と、
を備え、
前記光源ユニットは、
発光素子が実装された基板と、
前記発光素子の発光面側に設けられ、前記発光素子に被さる光学レンズと、
前記光学レンズが嵌まり込む開口部を備え前記開口部から前記光学レンズを露出させる光拡散パネルと、
を備える照明器具。
発光素子の光が入射する入射面と、入射された光を出射する出射面と、前記出射面の縁に沿って前記出射面を囲う外周面とを備え、
前記入射面は、平面部と、前記平面部から斜め方向かつ前記発光素子の側に広がる傾斜面とを備え、
前記傾斜面に入射した光が前記外周面から出射される光学レンズ。