JP2018061024A - 光束制御部材、発光装置および照明装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光束制御部材132は、発光素子131から出射された光を入射する入射面133と、入射面133を挟んで前記発光素子131と対向する位置に配置され、入射面133から入射した光の一部を、前記発光素子の光軸と略垂直であり、かつ互いに反対向きである2つの方向にそれぞれ反射させる2つの反射面134と、2つの反射面134を挟んで互いに対向して配置され、2つの反射面134で反射された光をそれぞれ外部に出射させる2つの出射面135とを有する。2つの出射面135のそれぞれには、複数の第1凸条140が配置されており、かつ出射面側から見たときに、複数の第1凸条140の稜線が、発光素子131の光軸と略平行である。
【選択図】図4
Description
(照明装置の構成)
図2および図3は、実施の形態1に係る照明装置100の構成を示す図である。図2Aは、照明装置100の平面図であり、図2Bは、正面図である。図3Aは、図2Bに示される3A−3A線の断面図であり、図3Bは、図2Aに示される3B−3B線の断面図である。図4は、図3Bの一部を拡大した部分拡大断面図である。
図5A〜5Cおよび図6A〜6Cは、光束制御部材132の構成を示す図である。図5Aは、光束制御部材132の正面図であり、図5Bは、平面図であり、図5Cは、側面図である。図6Aは、図5Bの6A−6A線の断面図であり、図6Bは、底面図であり、図6Cは、図5Bの6C−6C線の断面図である。
h1=b×cos(2πd1/a)・・・式(1)
(a:複数の第1凸条140の中心間距離(mm)、b:第1凸条140の高さ(mm)、d1:光束制御部材132の出射面135の中心からの距離(X軸方向の距離;mm)、h1:光束制御部材132の出射面135の基準面からの高さ(Y軸方向の高さ;mm))
シミュレーション1−1では、図5A〜6Cの光束制御部材132において、発光素子131の光軸LAに対して垂直な断面における出射面135の複数の第1凸条140の中心間距離aと高さbの比率および中心間距離aを以下のように設定した実施の形態1に係る光束制御部材A−1〜A−6およびB−1〜B−4を用いた照明装置100の、光拡散板150上における色度Y値と照度分布を解析した。色度Y値および照度分布の解析は、1つの発光装置130のみを有する照明装置100を用いて行った。
また、比較のため、2つの出射面135に第1凸条140を有しない以外は図5A〜6Cの光束制御部材132と同様である比較用の光束制御部材(図8A〜Cの光束制御部材20)を用いた照明装置の、光拡散板上における色度Y値と照度分布も解析した。
発光素子131の光軸LAに対して垂直な断面において、第1凸条140を有する出射面135の断面形状が下記式(1)を満たすように、出射面135を設定した。
h1=b×cos(2πd1/a)・・・式(1)
a:複数の第1凸条140の中心間距離(mm)
b:第1凸条140の高さ(mm)
d1:光束制御部材132の出射面135の中心からの距離(mm)
h1:光束制御部材132の出射面135の基準面からの高さ(mm)
光束制御部材A−1:中心間距離a=250μm、高さb=125μm
光束制御部材A−2:中心間距離a=500μm、高さb=250μm
光束制御部材A−3:中心間距離a=750μm、高さb=375μm
光束制御部材A−4:中心間距離a=1000μm、高さb=500μm
光束制御部材A−5:中心間距離a=1250μm、高さb=625μm
光束制御部材A−6:中心間距離a=1500μm、高さb=750μm
・光束制御部材B:中心間距離a:高さb=13:1
光束制御部材B−1:中心間距離a=250μm、高さb=19μm
光束制御部材B−2:中心間距離a=500μm、高さb=38μm
光束制御部材B−3:中心間距離a=750μm、高さb=57μm
光束制御部材B−4:中心間距離a=1000μm、高さb=76μm
・光束制御部材の外径:Y軸方向の長さ11.1mm、X軸方向の長さ9.2mm
・発光素子の高さ:0.75mm
・発光素子の大きさ:φ28mm
・基板120と光拡散板150との間隔:70mm
図10Aは、実施の形態1に係る光束制御部材A−1〜A−6を用いた照明装置100の、光拡散板150上における色度Y値の解析結果を示すグラフであり、図10Bは、光束制御部材A−1を用いた照明装置100の光拡散板150上における照度分布の解析結果を示す図であり、図10Cは、光束制御部材A−6を用いた照明装置100の光拡散板150上における照度分布の解析結果を示す図である。
図11Aは、実施の形態1に係る光束制御部材B−1〜B−4を用いた照明装置100の、光拡散板150上における色度Y値の解析結果を示すグラフであり、図11Bは、光束制御部材B−1を用いた照明装置100の光拡散板150上における照度分布の解析結果を示す図であり、図11Cは、光束制御部材B−3を用いた照明装置100の光拡散板150上における照度分布の解析結果を示す図である。
図9A、図10Aおよび図11Aの横軸は、光拡散板150における、発光素子131の光軸LAからの距離d2(Y軸方向の距離;mm)を示し、縦軸は、光拡散板150における色度Y値を示している。図9B、図10B、図10C、図11Bおよび図11Cの横軸方向は、図9A、図1Aおよび図11Aの横軸方向とそれぞれ対応している。
シミュレーション1−2では、発光素子131の光軸LAに対して垂直な断面における出射面135の複数の第1凸条140の中心間距離aと高さbの比率および中心間距離aの大きさを以下のように設定した光束制御部材C−3〜C−8およびD−1〜D−4を用いて、光拡散板150上における色度Y値と照度分布をさらに解析した。出射面135のパラメータ以外のパラメータは、シミュレーション1−1と同様に設定した。
・光束制御部材C:中心間距離a:高さb=5:1
光束制御部材C−3:中心間距離a=250μm、高さb=50μm
光束制御部材C−4:中心間距離a=500μm、高さb=100μm
光束制御部材C−5:中心間距離a=750μm、高さb=150μm
光束制御部材C−6:中心間距離a=1000μm、高さb=200μm
光束制御部材C−7:中心間距離a=1250μm、高さb=250μm
光束制御部材C−8:中心間距離a=1500μm、高さb=300μm
・光束制御部材D:中心間距離a:高さb=11:1
光束制御部材D−1:中心間距離a=250μm、高さb=22μm
光束制御部材D−2:中心間距離a=500μm、高さb=45μm
光束制御部材D−3:中心間距離a=750μm、高さb=68μm
光束制御部材D−4:中心間距離a=1000μm、高さb=90μm
図13Aは、実施の形態1に係る光束制御部材D−1〜D−4を用いた照明装置100の、光拡散板150上における色度Y値の解析結果を示すグラフであり、図13Bは、光束制御部材D−1を用いた照明装置100の光拡散板150上における照度分布の解析結果を示す図であり、図13Cは、光束制御部材D−4を用いた照明装置100の光拡散板150上における照度分布の解析結果を示す図である。
図12Aおよび図13Aの横軸は、光拡散板150における、発光素子131の光軸LAからの距離d2(Y軸方向の距離;mm)を示し、縦軸は、光拡散板150における色度Y値を示している。図12B、図12C、図13Bおよび図13Cの横軸方向は、図12Aおよび図13Aの横軸方向とそれぞれ対応している。
シミュレーション1−3では、発光素子131の光軸LAに対して垂直な断面における出射面135の複数の第1凸条140の中心間距離aと高さbの比率および中心間距離aの大きさを以下のように設定した光束制御部材C−1〜C−11およびE−1〜E−11を用いて、光拡散板150上における色度Y値と照度分布をさらに解析した。出射面135のパラメータ以外のパラメータは、シミュレーション1−1と同様に設定した。
・光束制御部材C:中心間距離a:高さb=5:1
光束制御部材C−1:中心間距離a=100μm、高さb=20μm
光束制御部材C−2:中心間距離a=125μm、高さb=25μm
光束制御部材C−3:中心間距離a=250μm、高さb=50μm
光束制御部材C−4:中心間距離a=500μm、高さb=100μm
光束制御部材C−5:中心間距離a=750μm、高さb=150μm
光束制御部材C−6:中心間距離a=1000μm、高さb=200μm
光束制御部材C−7:中心間距離a=1250μm、高さb=250μm
光束制御部材C−8:中心間距離a=1500μm、高さb=300μm
光束制御部材C−9:中心間距離a=2000μm、高さb=400μm
光束制御部材C−10:中心間距離a=3000μm、高さb=600μm
光束制御部材C−11:中心間距離a=4000μm、高さb=800μm
・光束制御部材E:中心間距離a:高さb=10:1
光束制御部材E−1:中心間距離a=100μm、高さb=10μm
光束制御部材E−2:中心間距離a=125μm、高さb=12μm
光束制御部材E−3:中心間距離a=250μm、高さb=25μm
光束制御部材E−4:中心間距離a=500μm、高さb=50μm
光束制御部材E−5:中心間距離a=750μm、高さb=75μm
光束制御部材E−6:中心間距離a=1000μm、高さb=100μm
光束制御部材E−7:中心間距離a=1250μm、高さb=125μm
光束制御部材E−8:中心間距離a=1500μm、高さb=150μm
光束制御部材E−9:中心間距離a=2000μm、高さb=200μm
光束制御部材E−10:中心間距離a=3000μm、高さb=300μm
光束制御部材E−11:中心間距離a=4000μm、高さb=400μm
図15Aは、実施の形態1に係る光束制御部材E−1〜E―11を用いた照明装置100の、光拡散板150上における色度Y値の解析結果を示すグラフであり、図15Bは、光束制御部材E−2を用いた照明装置100の光拡散板150上における照度分布の解析結果を示す図であり、図15Cは、光束制御部材E−9を用いた照明装置100の光拡散板150上における照度分布の解析結果を示す図である。
図14Aおよび図15Aの横軸は、光拡散板150における、発光素子131の光軸LAからの距離d2(Y軸方向の距離;mm)を示し、縦軸は、光拡散板150における色度Y値を示している。図14B、図14C、図15Bおよび図15Cの横軸方向は、図14Aおよび図15Aの横軸方向とそれぞれ対応している。
以上のように、実施の形態1に係る光束制御部材132は、2つの出射面135に複数の第1凸条140が設けられている。それにより、発光素子131から出射された光を、光軸LAに対して略垂直で、かつ互いに反対向きである2つの方向に拡げつつ、出射方向を適度に変えることができるので、所望の配光特性を維持しつつ、色ムラを抑制することができる。
次に、図16および図17を参照して、実施の形態2に係る光束制御部材132について説明する。図16A〜16Cおよび図17A〜17Cは、実施の形態2に係る光束制御部材の構成を示す図である。図16Aは、光束制御部材132の正面図であり、図16Bは、平面図であり、図16Cは、側面図である。図17Aは、図16Bの17A−17A線の断面図であり、図17Bは、底面図であり、図17Cは、図16Bの17C−17C線の断面図である。実施の形態2に係る光束制御部材132は、2つの反射面134が複数の第2凸条141をさらに有する点で、実施の形態1に係る光束制御部材132と異なる。そこで、実施の形態1に係る光束制御部材132と同じ構成要素については同一の符番を付して、その説明を省略する。
シミュレーション2では、図18Aの光束制御部材において、2つの出射面135の複数の第1凸条140の中心間距離aと高さbを以下のように設定し、かつ2つの反射面134の複数の第2凸条141を以下のように設定した実施の形態2に係る光束制御部材Gを用いた照明装置100の、光拡散板150上における色度Y値と照度分布を解析した。出射面135および反射面134のパラメータ以外のパラメータは、シミュレーション1−1と同様に設定した。
第1凸条140の中心間距離a:高さb=7.5:1
第1凸条140の中心間距離a=750μm、高さb=100μm
まず、発光素子131の光軸LAを含む断面における、光束制御部材Gの2つの反射面134の断面形状を設定した。
図18Aは、発光素子131の光軸LAを含む断面における、光束制御部材Gの反射面134の断面形状の一部を示すグラフである。図18Bは、発光素子131の光軸LAを含む断面において、第2凸条141を有する図17A〜Cの光束制御部材Gの反射面134の断面形状の解析結果から、第2凸条141を有しない図6A〜Cの光束制御部材132の反射面134の断面形状の解析結果を差し引いた結果(Δh2;mm)を示すグラフである。
図18Aおよび図18Bの横軸は、発光素子131の光軸LAからの距離d2(Y軸方向の距離;mm)を示している。図18Aの縦軸は、反射面134の、発光素子131の光軸LAが交わる点に対する底面138からの高さh2(Z軸方向の高さ;mm)を示している。図18Bの縦軸は、第2凸条141を有する光束制御部材Gの反射面134の断面形状から、第2凸条141を有しない図6の光束制御部材の反射面134の断面形状を差し引いた差Δh2(Z軸方向の高さ;mm)を示している。
a’:第2凸条141の中心間距離(mm)
b’:第2凸条141の高さ(Z軸方向の長さ;mm)
第2凸条141の中心間距離a’:高さb’=20:1
第2凸条141の中心間距離a’=500μm、高さb’=25μm
図19Aの横軸は、光拡散板150における、発光素子131の光軸LAからの距離d2(Y軸方向の距離;mm)を示し、縦軸は、光拡散板150における色度Y値を示している。図19Bの横軸方向は、図19Aの横軸方向と対応している。
以上のように、実施の形態2に係る光束制御部材132は、2つの出射面135に複数の第1凸条140が設けられているだけでなく、2つの反射面134に複数の第2凸条141がさらに設けられている。それにより、実施の形態1に係る光束制御部材132よりも、さらに第2凸条141で反射方向や出射方向をさらに調整することができるので、所望の配光特性を維持しつつ、色ムラを一層抑制することができる。
次に、図20および図21を参照して、実施の形態3に係る光束制御部材132について説明する。図20A〜20Cおよび図21A〜21Cは、実施の形態3に係る光束制御部材の構成を示す図である。図20Aは、光束制御部材132の正面図であり、図20Bは、平面図であり、図20Cは、側面図である。図21Aは、図20Bの21A−21A線の断面図であり、図21Bは、底面図であり、図21Cは、図20Bの21C−21C線の断面図である。実施の形態3に係る光束制御部材132は、主に、X軸方向の幅が小さく、2つの脚部137がY軸方向に対向するように配置され、かつ凹部139の形状が異なる点で、実施の形態2に係る光束制御部材132と異なる。そこで、実施の形態2に係る光束制御部材132と同じ構成要素については同一の符番を付して、その説明を省略する。
以上のように、実施の形態3に係る光束制御部材132は、X軸方向の幅が小さく形成されている。それにより、実施の形態3に係る光束制御部材132は、実施の形態2に係る光束制御部材132と同様の効果を有することに加えて、さらに小型化することができる。さらに、実施の形態3に係る光束制御部材132は、肉抜き部139aをさらに有する。それにより、成形サイクルを短縮できる他、光束制御部材の製造時の成形収縮(型抜き後の成形収縮)を一層低減できるので、収縮による外観不良の発生を抑制可能な光束制御部材132を効率よく生産することができる。
次に、図22および図23を参照して、実施の形態4に係る光束制御部材132について説明する。図22A〜22Cおよび図23A〜23Cは、実施の形態4に係る光束制御部材の構成を示す図である。図22Aは、光束制御部材132の正面図であり、図22Bは、平面図であり、図22Cは、側面図である。図23Aは、図22Bの23A−23A線の断面図であり、図23Bは、底面図であり、図23Cは、図22Bの23C−23C線の断面図である。実施の形態4に係る光束制御部材132は、第1側面133cが複数の第3凸条142をさらに有する点で、実施の形態3に係る光束制御部材132と異なる。そこで、実施の形態3に係る光束制御部材132と同じ構成要素については同一の符番を付して、その説明を省略する。
シミュレーション3では、図23Aの光束制御部材において、複数の第3凸条142の中心間距離と高さを以下のように設定した実施の形態4に係る光束制御部材Hを用いた照明装置100の、光拡散板150上における照度分布を解析した。
また、比較のため、複数の第3凸条142を有しない以外は実施の形態4に係る光束制御部材Hと同様である光束制御部材I(図21Aの光束制御部材132)を用いた照明装置100の、光拡散板150上における照度分布も解析した。
なお、第1側面133c以外のパラメータは、シミュレーション2と同様に設定した。
第3凸条142の中心間距離=650μm、高さ=240μm
以上のように、実施の形態4に係る光束制御部材132は、2つの第1側面133cに、それぞれ複数の第3凸条142が配置されている。それにより、実施の形態4に係る光束制御部材132は、実施の形態3に係る光束制御部材132と同様の効果を有することに加えて、さらに第3天面133dで反射した光に起因する輝度ムラも抑制することができる。
110 筐体
120、120’ 基板
130 発光装置
131 発光素子
132 光束制御部材
133 入射面
133a 第1天面
133b 第2天面
133c 第1側面
133d 第3天面
133e 第2側面
133f 第3側面
134 反射面
135 出射面
136 鍔部
137 脚部
138 底面
139 凹部
140 第1凸条
141 第2凸条
142 第3凸条
150 光拡散板
170 ケーブル
171 コーキング材
CA 中心軸
LA 光軸
Claims (8)
- 発光素子から出射された光の配光を制御する光束制御部材であって、
発光素子から出射された光を入射する入射面と、
前記入射面を挟んで前記発光素子と対向する位置に配置され、前記入射面から入射した光の一部を、前記発光素子の光軸と略垂直であり、かつ互いに反対向きである2つの方向にそれぞれ反射させる2つの反射面と、
前記2つの反射面を挟んで互いに対向して配置され、前記2つの反射面で反射された光をそれぞれ外部に出射させる2つの出射面と、
を有する光束制御部材であって、
前記2つの出射面のそれぞれには、複数の第1凸条が配置されており、かつ
前記出射面側から見たときに、前記複数の第1凸条の稜線が、前記発光素子の光軸と略平行である、光束制御部材。 - 前記発光素子の光軸に対して垂直な断面において、
前記複数の第1凸条の中心間距離aが一定である、請求項1に記載の光束制御部材。 - 前記発光素子の光軸に対して垂直な断面において、
前記複数の第1凸条の中心間距離aと高さbの比率が、a:b=2:1〜13:1である、請求項1または2に記載の光束制御部材。 - 前記発光素子の光軸に対して垂直な断面において、
前記複数の第1凸条の中心間距離aと高さbの比率が、a:b=5:1〜11:1である、請求項3に記載の光束制御部材。 - 前記発光素子の光軸に対して垂直な断面において、
前記複数の第1凸条の中心間距離aが、0.125mm超2.000mm未満である、請求項4に記載の光束制御部材。 - 前記2つの反射面の少なくとも一部には、複数の第2凸条がさらに配置されており、
前記第2凸条の稜線と前記第1凸条の稜線とはねじれの位置関係を満たす、請求項1〜5のいずれか一項に記載の光束制御部材。 - 発光素子と、
前記入射面が、前記発光素子の光軸と交わるように配置された、請求項1〜6のいずれか一項に記載の光束制御部材と、
を有する、発光装置。 - 複数の請求項7に記載の発光装置と、
前記発光装置から出射された光を拡散させつつ透過させる光拡散板と、
を有する、照明装置。
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