JP2017067831A - レンズ及び発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】輝線の発生を抑制できるレンズを提供する。【解決手段】レンズ７は、中央部１０及び突出部１１を備える。中央部１０に、第１表面と第１表面が向く方向とは反対の方向を向く表面１０ａとが形成される。突出部１１は、中央部１０の周囲に配置される。突出部１１は、表面１０ａが向く方向に突出する。また、突出部１１は、環状の端部１１ａに平坦面１１ｄが形成される。平坦面１１ｄは、表面１０ａが向く方向と同じ方向を向く。平坦面１１ｄに、光を拡散するための拡散処理が施される。【選択図】図２

Description

この発明は、レンズとレンズを備えた発光装置とに関する。

特許文献１に、レンズを備えた発光装置が記載されている。特許文献１に記載されたレンズは、反射型のフレネルレンズである。

図８は、従来の発光装置に備えられたレンズの断面を示す図である。図８に示すように、従来のレンズ１５は、例えば中央部１６と突出部１７及び突出部１８とを備える。中央部１６は、表面１６ａが発光体１９に対向するように配置される。突出部１７及び突出部１８は、中央部１６の外側に配置される。突出部１７の内周面に照射された光は、突出部１７の外周面で反射し、放射面１５ａから放射される。放射面１５ａから放射されるこの光は、光軸Ｌ１に対して平行に進む。同様に、突出部１８の内周面に照射された光は、突出部１８の外周面で反射し、放射面１５ａから放射される。放射面１５ａから放射されるこの光は、光軸Ｌ１に対して平行に進む。

特開２０１３−１５６３３５号公報

図９は、図８のＥ部を拡大した図である。レンズ１５は、例えば射出成形によって形成される。このため、突出部１７の端部は図９に示すように丸みを帯びる。突出部１８の端部についても同様である。

発光体１９から放射された光の一部は、突出部１７の端部に直接照射される。突出部１７の端部から突出部１７に入った光は、集光されるように端部の表面で屈折し、放射面１５ａから放射される。放射面１５ａから放射されるこの光は、光軸Ｌ１から徐々に離れるように放射面１５ａに対して斜めに進む。

また、発光体１９から放射された光の一部は、突出部１８の端部に直接照射される。突出部１８の端部から突出部１８に入った光は、集光されるように端部の表面で屈折し、放射面１５ａから放射される。放射面１５ａから放射されるこの光は、光軸Ｌ１から徐々に離れるように放射面１５ａに対して斜めに進む。

例えば、発光装置の側方に壁があると、放射面１５ａに対して斜めに進む上記光が壁面に当たり、壁面が線状に明るくなる。本願においては、レンズからの光が壁面等に当たって線状に明るくなることを輝線と呼ぶ。発生する輝線の数は、レンズに備えられた突出部の数に依存する。例えば、レンズに複数の突出部が備えられている場合は、多重スカラップが発生してしまう。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされた。この発明の目的は、輝線の発生を抑制できるレンズを提供することである。この発明の他の目的は、輝線の発生を抑制できるレンズを備えた発光装置を提供することである。

この発明に係るレンズは、第１表面及び第１表面が向く方向とは反対の方向を向く第２表面が形成された中央部と、中央部の周囲に配置され、第２表面が向く方向に突出する突出部と、を備える。突出部は、環状の端部に、第２表面が向く方向と同じ方向を向く平坦面が形成される。平坦面に、光を拡散するための拡散処理が施される。

この発明に係るレンズは、第１表面及び第１表面が向く方向とは反対の方向を向く第２表面が形成された中央部と、中央部の周囲に配置され、第２表面が向く方向に突出する突出部と、を備える。突出部は、環状の端部の表面に、光を拡散するための拡散処理が施される。

この発明に係るレンズは、第１表面及び第１表面が向く方向とは反対の方向を向く第２表面が形成された中央部と、中央部の周囲に配置され、第２表面が向く方向に突出する突出部と、突出部の環状の端部に設けられた、光を拡散するための拡散部と、を備える。

この発明に係る発光装置は、上記何れかのレンズと、レンズの第２表面に対向する発光体と、発光体が設けられた第１筐体と、レンズを保持する第２筐体と、を備える。

この発明に係るレンズは、突出部の端部に平坦面が形成され、この平坦面に光を拡散するための拡散処理が施される。他の例として、突出部の端部に、光を拡散するための拡散処理が施される。また、他の例として、突出部の端部に、光を拡散するための拡散部が設けられる。したがって、輝線の発生を抑制できる。

この発明の実施の形態１における発光装置を備えた照明器具を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１における発光装置の断面を示す図である。 レンズの要部を拡大した図である。 発光体から照射された光の経路を示す図である。 発光体から照射された光の経路を示す図である。 この発明の実施の形態１におけるレンズの他の構成例を示す図である。 この発明の実施の形態１におけるレンズの他の構成例を示す図である。 従来の発光装置の要部の断面を示す図である。 図８のＥ部を拡大した図である。

添付の図面を参照し、本発明を説明する。重複する説明は、適宜簡略化或いは省略する。各図において、同一の符号は同一の部分又は相当する部分を示す。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における発光装置１を備えた照明器具２を示す斜視図である。図１は、スポットライト型の照明器具２を一例として示す。発光装置１の用途は、スポットライト用に限定されない。例えば、発光装置１をダウンライト型の照明器具に用いても良い。照明器具２は、例えば部屋の天井に設置される。照明器具２を天井以外の場所に設置しても良い。例えば、照明器具２を部屋の壁に設置しても良い。

照明器具２は、例えば灯具３及び電源ケース４を備える。灯具３は、発光体５（図１において図示せず）を備える。電源ケース４に、発光体５を点灯させるための電源装置が収容される。図１は、電源ケース４から下方に延びる軸を介して灯具３が電源ケース４に支持される例を示す。

灯具３は、例えば支持部６及び発光装置１を備える。図２は、この発明の実施の形態１における発光装置１の断面を示す図である。発光装置１は、例えば発光体５、レンズ７、筐体８及び筐体９を備える。

発光体５は、例えば基板と複数のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）素子とを備えた光源モジュールからなる。例えば、基板に複数のＬＥＤ素子が実装される。複数のＬＥＤ素子は、蛍光体が混入された封止層で覆われる。発光体５は、このような面状の発光部が形成されたＣＯＢ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｂｏａｒｄ）モジュールであっても良い。

発光装置１では、レンズ７によって配光制御が行われる。即ち、レンズ７は、発光体５から照射された光を所望の配光に制御する部材である。図２に示す記号Ｌは、レンズ７の光軸を示す。光軸Ｌは、発光体５の発光中心を通る法線に一致する。レンズ７は、例えば反射型のフレネルレンズである。

レンズ７の全体形状は、光軸Ｌに接する一枚の板を光軸Ｌを中心に回転させた時に得られる形状である。レンズ７の表面のうち、発光体５の反対側を向く面は発光体５からの光が放射される放射面７ａである。放射面７ａは、例えば平坦に形成される。光軸Ｌは、放射面７ａの中心を通る。本実施の形態に示す例では、光軸Ｌは放射面７ａに直交する。

レンズ７は、例えば中央部１０と複数の突出部とを備える。本実施の形態では、レンズ７が突出部１１及び突出部１２を備える例について説明する。レンズ７が備える突出部は１つでも良い。レンズ７は、３つ以上の突出部を備えても良い。

中央部１０は、一定の間隔を空けて発光体５に対向する。発光体５に対向する中央部１０の表面１０ａは、例えば、発光体５側に突出する凸状を呈する。本実施の形態では、表面１０ａが発光体５に対向する平坦面とこの平坦面の周囲に配置された湾曲面とによって凸状に形成される例を示す。光軸Ｌは、この平坦面の中心を通る。なお、表面１０ａは、平坦な面のみで形成されても良い。表面１０ａは、湾曲する面のみで形成されても良い。中央部１０の表面のうち、表面１０ａが向く方向とは反対の方向を向く表面は、放射面７ａの一部を形成する。

突出部１１は、中央部１０の周囲に配置される。突出部１１は、中央部１０の周囲を囲むように形成され、発光体５側に突出する。即ち、突出部１１は、表面１０ａが向く方向に突出する。図３は、レンズ７の要部を拡大した図である。突出部１１は、全体として環状を呈する。突出部１１は、発光体５側の端部１１ａに近づくに従って幅が狭くなる。例えば、突出部１１の内周面１１ｂは、光軸Ｌと平行に形成される。内周面１１ｂは、光軸Ｌ側を向く面である。突出部１１の外周面１１ｃは、端部１１ａに近づくに従って光軸Ｌに近づくように形成される。外周面１１ｃは、内周面１１ｂが向く方向とは反対の方向を向く面である。

突出部１１の端部１１ａに、平坦面１１ｄが形成される。平坦面１１ｄが形成される端部１１ａは、全体として環状を呈する。平坦面１１ｄは、光軸Ｌの周囲を囲むように環状に形成される。平坦面１１ｄは、表面１０ａが向く方向と同じ方向を向く。平坦面１１ｄには、光を拡散するための拡散処理が施される。例えば、平坦面１１ｄに、拡散処理としてシボ加工が施される。平坦面１１ｄに凹凸を形成しても良い。突出部１１の内周面１１ｂ及び外周面１１ｃに、光を拡散するための拡散処理は施されない。

突出部１２は、突出部１１の周囲に配置される。突出部１２は、突出部１１の周囲を囲むように形成され、発光体５側に突出する。即ち、突出部１２は、突出部１１と同様に表面１０ａが向く方向に突出する。突出部１２は、全体として環状を呈する。突出部１１及び突出部１２は、中央部１０の周囲に、光軸Ｌを中心とする同心円状に配置される。突出部１２は、発光体５側の端部１２ａに近づくに従って幅が狭くなる。例えば、突出部１２の内周面１２ｂは、光軸Ｌと平行に形成される。内周面１２ｂは、光軸Ｌ側を向く面である。突出部１２の外周面１２ｃは、端部１２ａに近づくに従って光軸Ｌに近づくように形成される。外周面１２ｃは、内周面１２ｂが向く方向とは反対の方向を向く面である。

突出部１２の端部１２ａに、平坦面１２ｄが形成される。平坦面１２ｄが形成される端部１２ａは、全体として環状を呈する。平坦面１２ｄは、光軸Ｌの周囲を囲むように環状に形成される。平坦面１２ｄは、表面１０ａが向く方向と同じ方向を向く。平坦面１２ｄには、光を拡散するための拡散処理が施される。例えば、平坦面１２ｄに、拡散処理としてシボ加工が施される。平坦面１２ｄに凹凸を形成しても良い。突出部１２の内周面１２ｂ及び外周面１２ｃに、光を拡散するための拡散処理は施されない。

本実施の形態は、レンズ７が反射型のフレネルレンズである例を示す。レンズ７は、屈折型のフレネルレンズであっても良い。

筐体８は、例えば円形の板状を呈する。筐体８に、発光体５が設けられる。放熱性を向上させるため、筐体８の背面にヒートシンクを設けても良い。ヒートシンクは、例えば、アルミダイカスト等の熱伝導率が高い材料で形成される。

筐体９は、例えば円筒状を呈する。レンズ７は、筐体９に保持される。例えば、筐体９の一方の縁部に、レンズ７を保持するための溝９ａが形成される。レンズ７の縁が溝９ａに嵌め込まれることにより、レンズ７が筐体９に保持される。筐体９の他方の縁部に、筐体８が取り付けられる。発光装置１の発光効率を向上させるため、筐体９の内周面に反射材を設けても良い。

次に、レンズ７の配光特性について説明する。図４及び図５は、発光体５から照射された光の経路を示す図である。図５は、図４のＡ部を拡大した図である。

発光体５から放射された光の一部は、レンズ７の中央部１０に直接照射される。図４の光路Ｂは、このような光が進む経路を示す。光路Ｂを進む光は、表面１０ａに照射され、表面１０ａから中央部１０に入る。光路Ｂを進む光は、表面１０ａで屈折し、放射面７ａからレンズ７の外に放射される。放射面７ａから放射されるこの光は、光軸Ｌに対して平行に進む。

発光体５から放射された光の一部は、突出部１１の内周面１１ｂに直接照射される。図４の光路Ｃは、このような光が進む経路を示す。光路Ｃを進む光は、内周面１１ｂに照射され、内周面１１ｂから突出部１１に入る。光路Ｃを進む光は、内周面１１ｂで屈折し、外周面１１ｃで全反射する。外周面１１ｃで反射した光は、放射面７ａからレンズ７の外に放射される。放射面７ａから放射されるこの光は、光軸Ｌに対して平行に進む。

発光体５から放射された光の一部は、突出部１２の内周面１２ｂに直接照射される。図４の光路Ｄは、このような光が進む経路を示す。光路Ｄを進む光は、内周面１２ｂに照射され、内周面１２ｂから突出部１２に入る。光路Ｄを進む光は、内周面１２ｂで屈折し、外周面１２ｃで全反射する。外周面１２ｃで反射した光は、放射面７ａからレンズ７の外に放射される。放射面７ａから放射される光は、光軸Ｌに対して平行に進む。

また、発光体５から放射された光の一部は、突出部１１の平坦面１１ｄに直接照射される。上述したように、平坦面１１ｄには光を拡散するための拡散処理が施されている。このため、平坦面１１ｄに照射された光は、平坦面１１ｄで拡散される。例えば、平坦面１１ｄに照射された光の一部は平坦面１１ｄから突出部１１に入る。平坦面１１ｄから突出部１１に入った光は、平坦面１１ｄで種々の方向に屈折する。

発光体５から照射された光の一部は、突出部１２の平坦面１２ｄに直接照射される。上述したように、平坦面１２ｄには光を拡散するための拡散処理が施されている。このため、平坦面１２ｄに照射された光は、平坦面１１ｄに照射された光と同様に平坦面１２ｄで拡散される。例えば、平坦面１２ｄに照射された光の一部は平坦面１２ｄから突出部１２に入る。平坦面１２ｄから突出部１２に入った光は、平坦面１２ｄで種々の方向に屈折する。

上記構成を有する発光装置１では、平坦面１１ｄに照射された光は、平坦面１１ｄで拡散される。同様に、平坦面１２ｄに照射された光は、平坦面１２ｄで拡散される。発光装置１の側方に壁がある環境下でも、壁面に輝線が発生することを抑制できる。

なお、放射面７ａにシボ加工のような拡散処理を施しても、輝線の発生を抑制することは可能である。しかし、かかる場合は、光の損失が大きくなってしまう。上記構成を有する発光装置１であれば、光の損失を抑えた上で、輝線の発生を抑制できる。

次に、輝線の発生を抑制することが可能なレンズ７の他の構成について説明する。以下に示す例では、レンズ７以外の照明器具２の構成は上記例で示した構成と同じである。

図６は、この発明の実施の形態１におけるレンズ７の他の構成例を示す図である。図６に示すレンズ７の構成は、端部１１ａ及び端部１２ａの構成以外は、図２及び図３に示すレンズ７の構成と同じである。例えば、レンズ７の全体形状は、光軸Ｌに接する一枚の板を光軸Ｌを中心に回転させた時に得られる形状である。図６は、レンズ７が反射型のフレネルレンズである例を示す。レンズ７は、屈折型のフレネルレンズであっても良い。

図６に示すレンズ７では、突出部１１の端部１１ａに平坦面は形成されていない。端部１１ａの表面は、例えば外側に膨らむ凸状の湾曲面で形成される。端部１１ａは、全体として環状を呈する。端部１１ａの表面には、光を拡散するための拡散処理が施される。例えば、端部１１ａの表面に拡散処理としてシボ加工が施される。突出部１１の内周面１１ｂ及び外周面１１ｃに、光を拡散するための拡散処理は施されていない。

突出部１１の端部１１ａと同様に、突出部１２の端部１２ａに平坦面は形成されていない。端部１２ａの表面は、例えば外側に膨らむ凸状の湾曲面で形成される。端部１２ａは、全体として環状を呈する。端部１２ａの表面には、光を拡散するための拡散処理が施される。例えば、端部１２ａの表面に拡散処理としてシボ加工が施される。突出部１２の内周面１２ｂ及び外周面１２ｃに、光を拡散するための拡散処理は施されていない。

発光体５から放射された光の一部は、突出部１１の端部１１ａに直接照射される。上述したように、端部１１ａには光を拡散するための拡散処理が施されている。このため、端部１１ａに照射された光は、端部１１ａで拡散される。例えば、端部１１ａに照射された光の一部は端部１１ａから突出部１１に入る。端部１１ａから突出部１１に入った光は、端部１１ａの表面で種々の方向に屈折する。

また、発光体５から照射された光の一部は、突出部１２の端部１２ａに直接照射される。端部１２ａには光を拡散するための拡散処理が施されている。このため、端部１２ａに照射された光は、端部１２ａで拡散される。例えば、平坦面１２ｄに照射された光の一部は端部１２ａから突出部１２に入る。端部１２ａから突出部１２に入った光は、端部１２ａの表面で種々の方向に屈折する。

図７は、この発明の実施の形態１におけるレンズ７の他の構成例を示す図である。図７に示すレンズ７は、拡散部１３及び拡散部１４を備える点で図２及び図３に示すレンズ７と相違する。また、図７に示すレンズ７は、端部１１ａ及び端部１２ａの構成が図２及び図３に示すレンズ７の構成と相違する。図７に示すレンズ７の他の構成は、図２及び図３に示すレンズ７の構成と同じである。例えば、レンズ７の全体形状は、光軸Ｌに接する一枚の板を光軸Ｌを中心に回転させた時に得られる形状である。図７は、レンズ７が反射型のフレネルレンズである例を示す。レンズ７は、屈折型のフレネルレンズであっても良い。

拡散部１３は、突出部１１の端部１１ａに設けられる。突出部１１の端部１１ａには、拡散処理が施された平坦面は形成されていない。光を拡散する機能は拡散部１３が備える。端部１１ａに設けられた拡散部１３は、全体として環状を呈する。拡散部１３は、例えば突出部１１の材料とは異なる材料で形成される。例えば、拡散部１３は乳白色の材料で形成される。突出部１１は透明の材料で形成される。他の例として、拡散部１３は拡散材を含む材料で形成される。突出部１１は拡散材を含まない材料で形成される。拡散部１３は、例えば二色成形等の成形方法によって突出部１１と一体に形成される。

拡散部１４は、突出部１２の端部１２ａに設けられる。突出部１２の端部１２ａには、拡散処理が施された平坦面は形成されていない。光を拡散する機能は拡散部１４が備える。端部１２ａに設けられた拡散部１４は、全体として環状を呈する。拡散部１４は、拡散部１３と同様に、例えば突出部１２の材料とは異なる材料で形成される。

発光体５から放射された光の一部は、拡散部１３に直接照射される。上述したように、拡散部１３は光を拡散する機能を有する。このため、拡散部１３に照射された光は、拡散部１３を通過する際に拡散される。例えば、拡散部１３に照射された光の一部は拡散部１３から突出部１１に入る。拡散部１３を介して突出部１１に入る光は、拡散部１３においてその進行方向が種々の方向に変化する。

また、発光体５から照射された光の一部は、拡散部１４に直接照射される。拡散部１４は光を拡散する機能を有する。このため、拡散部１４に照射された光は、拡散部１４を通過する際に拡散される。例えば、拡散部１４に照射された光の一部は拡散部１４から突出部１２に入る。拡散部１４を介して突出部１２に入る光は、拡散部１４においてその進行方向が種々の方向に変化する。

図６に示す構成或いは図７に示す構成を採用しても、輝線の発生を抑制することができる。

１ 発光装置
２ 照明器具
３ 灯具
４ 電源ケース
５ 発光体
６ 支持部
７ レンズ
７ａ 放射面
８ 筐体（第１筐体）
９ 筐体（第２筐体）
９ａ 溝
１０ 中央部
１０ａ 表面（第２表面）
１１ 突出部
１１ａ 端部
１１ｂ 内周面
１１ｃ 外周面
１１ｄ 平坦面
１２ 突出部（第２突出部）
１２ａ 端部
１２ｂ 内周面
１２ｃ 外周面
１２ｄ 平坦面
１３、１４ 拡散部
１５ レンズ
１５ａ 放射面
１６ 中央部
１６ａ 表面
１７、１８ 突出部
１９ 発光体

Claims (6)

1. 第１表面及び前記第１表面が向く方向とは反対の方向を向く第２表面が形成された中央部と、
   前記中央部の周囲に配置され、前記第２表面が向く方向に突出する突出部と、
   を備え、
   前記突出部は、環状の端部に、前記第２表面が向く方向と同じ方向を向く平坦面が形成され、
   前記平坦面に、光を拡散するための拡散処理が施された
   レンズ。
2. 第１表面及び前記第１表面が向く方向とは反対の方向を向く第２表面が形成された中央部と、
   前記中央部の周囲に配置され、前記第２表面が向く方向に突出する突出部と、
   を備え、
   前記突出部は、環状の端部の表面に、光を拡散するための拡散処理が施されたレンズ。
3. 第１表面及び前記第１表面が向く方向とは反対の方向を向く第２表面が形成された中央部と、
   前記中央部の周囲に配置され、前記第２表面が向く方向に突出する突出部と、
   前記突出部の環状の端部に設けられた、光を拡散するための拡散部と、
   を備えたレンズ。
4. 前記拡散部は、前記突出部の材料とは異なる材料で形成された請求項３に記載のレンズ。
5. 前記突出部の周囲に配置され、前記第２表面が向く方向に突出する第２突出部を更に備え、
   前記突出部と前記第２突出部とは、前記中央部の周囲に同心円状に配置された請求項１から請求項４の何れか一項に記載のレンズ。
6. 請求項１から請求項５の何れか一項に記載の前記レンズと、
   前記レンズの前記第２表面に対向する発光体と、
   前記発光体が設けられた第１筐体と、
   前記レンズを保持する第２筐体と、
   を備えた発光装置。

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