JP2018085251A - Illuminating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、配光制御が可能な照明装置に関するものである。 The present invention relates to an illumination device capable of controlling light distribution.
照明装置は、その発光面の正面の光度が最も大きく、正面からの角度が増すにつれて光度が減少するような配光特性を有するのが一般的である。そして、このような配光特性を有する照明装置では、照明装置から離れた位置にある被照明面(例えば、このような照明装置を室内照明として天井に取り付けて使用した場合には、床面)における照度は、照明装置の直下のみが大きく、周辺にいくにしたがって急激に減少するといった問題がある。
従来、この問題を回避して被照明面上の比較的広い領域において均一な照度を達成するために、照明装置の配光特性をバットウィング状とすることが知られている(例えば、特許文献1)。
また、特許文献2には、光源とレンズとの間の距離を変更することによって配光制御する照明装置が提案されている。この照明装置では、光源がフレネルレンズの焦点距離fより小さい位置に配置された場合は、出射光が光軸と平行な方向および光軸に対して内側に傾斜した方向に進み、一方、光源がフレネルレンズの焦点距離fより大きい位置に配置された場合は、出射光は、光軸と平行な方向および光軸に対して外側に傾斜した方向に進む。
The illuminating device generally has a light distribution characteristic such that the luminous intensity of the front surface of the light emitting surface is the largest and the luminous intensity decreases as the angle from the front surface increases. And in the illuminating device which has such a light distribution characteristic, the to-be-illuminated surface in the position away from the illuminating device (For example, when using such an illuminating device attached to a ceiling as room lighting, it is a floor surface) There is a problem that the illuminance at is large only under the lighting device and decreases rapidly as it goes to the periphery.
Conventionally, in order to avoid this problem and achieve uniform illuminance in a relatively wide area on the surface to be illuminated, it is known that the light distribution characteristic of the lighting device is a batwing shape (for example, Patent Documents). 1).
上述した特許文献1に記載の照明装置では、複数のプリズムが表面に設けられた配光制御部材を用いているが、その表面形状は、傾斜面および平坦面を含み、複雑な設計が必要であった。
上述した特許文献2に記載の照明装置では、配光制御のために、光源とレンズとの間の距離を変更するため、照明装置が光軸方向に大きくなる、という問題が生じていた。
そこで、本発明は、上述した問題点を解消し、複雑な設計が必要なく、光軸方向の距離を短くして小型化した照明装置を提供することを目的とする。
In the illumination device described in
In the illuminating device described in
In view of the above, an object of the present invention is to solve the above-described problems, to provide a lighting device that is not required to have a complicated design and is reduced in size by reducing the distance in the optical axis direction.
本発明の要旨は、以下のとおりである。
本発明の照明装置は、
光源と、
第1のリニアフレネルレンズと、
第2のリニアフレネルレンズと、
が光軸に沿ってこの順で配置された照明装置であって、
前記第1のリニアフレネルレンズの表面に設けられた複数の平行直線状の第1のプリズムと、前記第2のリニアフレネルレンズの表面に設けられた複数の平行直線状の第2のプリズムと、は所定角度で交差する、
ことを特徴とする。
The gist of the present invention is as follows.
The lighting device of the present invention is
A light source;
A first linear Fresnel lens;
A second linear Fresnel lens;
Are arranged in this order along the optical axis,
A plurality of parallel linear first prisms provided on the surface of the first linear Fresnel lens; and a plurality of parallel linear second prisms provided on the surface of the second linear Fresnel lens; Intersect at a certain angle,
It is characterized by that.
本発明の照明装置では、
前記所定角度は、0度より大きく90度以下である、
ことが好ましい。
In the lighting device of the present invention,
The predetermined angle is greater than 0 degree and 90 degrees or less.
It is preferable.
本発明の照明装置では、
前記第1のリニアフレネルレンズからの出射光は、光軸に対して5度傾斜し、
前記第2のリニアフレネルレンズからの出射光は、光軸に平行である、
ことが好ましい。
In the lighting device of the present invention,
The light emitted from the first linear Fresnel lens is inclined 5 degrees with respect to the optical axis,
The outgoing light from the second linear Fresnel lens is parallel to the optical axis.
It is preferable.
以下、図面を参照しながら本発明の照明装置を、その実施形態を例示して詳細に説明する。
図1(a)は、本発明の第1実施形態に係る照明装置の斜視図であり、図1(b)はそのzx断面図であり、図1(c)はそのyz断面図である。
照明装置100は、LED等の光源5と、第1のリニアフレネルレンズ10と、第2のリニアフレネルレンズ20と、が光軸(z方向)に沿ってこの順で配置されている。
第1のリニアフレネルレンズ10の光源5側の表面には、複数の平行直線状の第1のプリズム11が、y方向に沿って設けられ、第2のリニアフレネルレンズ20の第1のリニアフレネルレンズ10側の表面には、複数の平行直線状の第2のプリズム21が、x方向に沿って設けられている。すなわち、第1のプリズム11と第2のプリズム21とは90度の角度で交差する。この場合、第1のリニアフレネルレンズ10は、x方向に広がっている光を光軸に平行に出射させ、第2のリニアフレネルレンズ20は、y方向に広がっている光を光軸に平行に出射させるため、結果として照明装置100から出射する光は図2のような配光分布になる。
図2は、照明装置100からの出射光のx方向(実線)およびy方向(破線)における配光分布を示す。x方向およびy方向ともに、±15度程度未満に配光が制御されている。
なお、図面において、フレネルレンズ(0度配光)とは、フレネルレンズからの出射光が光軸に平行である(光軸に対して0度で傾斜している)ことを意味する。
Hereinafter, an illuminating device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings, illustrating an embodiment thereof.
FIG. 1A is a perspective view of a lighting device according to the first embodiment of the present invention, FIG. 1B is a zx sectional view thereof, and FIG. 1C is a yz sectional view thereof.
In the
On the surface of the first linear Fresnel
FIG. 2 shows the light distribution in the x direction (solid line) and the y direction (broken line) of the light emitted from the
In the drawings, the Fresnel lens (0 degree light distribution) means that light emitted from the Fresnel lens is parallel to the optical axis (tilted at 0 degree with respect to the optical axis).
次に、図3(a)に示すように、図1の状態から、第2のリニアフレネルレンズ20のみをxy平面において30度回転させる。すなわち、第1のプリズム11と第2のプリズム21とは60度の角度で交差する。この場合、照明装置100から出射する光は図3(b)のような配光分布になる。図3(b)より、x方向およびy方向ともに、±30度程度まで配光が広がり、y方向の配光は、台形に近い形状であることが分かる。
Next, as shown in FIG. 3A, only the second linear Fresnel
次に、図4(a)に示すように、図1の状態から、第2のリニアフレネルレンズ20のみをxy平面において45度回転させる。すなわち、第1のプリズム11と第2のプリズム21とは45度の角度で交差する。この場合、照明装置100から出射する光は図4(b)のような配光分布になる。図4(b)より、x方向は、±30度程度まで配光が広がり、ピークが2つに分かれ、y方向の配光は、±40度以上に配光が広がり、台形に近い形状であることが分かる。
Next, as shown in FIG. 4A, only the second linear Fresnel
図1〜図4に示すように、第1のプリズム11と第2のプリズム21との交差角度を変更するだけで照明装置100からの出射光の配光分布が大きく変わることが分かる。このように、第2のリニアフレネルレンズ20を回転させるだけで、所望の配光分布を達成することができるので、複雑な設計が必要ない。また、第2のリニアフレネルレンズ20を光軸方向に移動する必要もないので、小型化した照明装置を提供することができる。ただし、第1のリニアフレネルレンズ10および第2のリニアフレネルレンズ20の少なくとも一方を光軸方向に移動させた場合には、出射光の面分布を均一にすることができるという効果も生ずる。
なお、第1実施形態では、第2のリニアフレネルレンズ20のみを回転させたが、第1のリニアフレネルレンズ10のみを回転させてもよいし、第1のリニアフレネルレンズ10および第2のリニアフレネルレンズ20の両方を回転させてもよい。さらに、第1実施形態では、第1のプリズム11は、第1のリニアフレネルレンズ10の光源5側の表面に設けられ、第2のプリズム21は、第2のリニアフレネルレンズ20の第1のリニアフレネルレンズ10側の表面に設けられていたが、それぞれ、反対側の表面に設けられていてもよい。
As shown in FIGS. 1 to 4, it can be seen that the light distribution of the emitted light from the
In the first embodiment, only the second
図5は、本発明の第2実施形態に係る照明装置の断面図である。
照明装置200では、第1のリニアフレネルレンズ10a、10bを用いている点以外、照明装置100と同一である。照明装置100の第1のリニアフレネルレンズ10では、x方向に広がっている光を光軸に平行に出射させていたのに対して、図5(a)に示す第1のリニアフレネルレンズ10aでは、x方向に広がっている光を光軸に対して5度内側に傾斜させ、図5(b)に示す第1のリニアフレネルレンズ10bでは、x方向に広がっている光を光軸に対して5度外側に傾斜させて出射する。図面において、光軸に対して内外に5度で傾斜させたフレネルレンズについて、フレネルレンズ(5度配光)と記載されている。
第2のリニアフレネルレンズ20は、照明装置100の場合と同様に、y方向に広がっている光を光軸に平行に出射させる。それゆえ、図面において、フレネルレンズ(0度配光)と記載されている。
結果として照明装置200から出射する光は図6のような配光分布になる。
FIG. 5 is a cross-sectional view of a lighting apparatus according to the second embodiment of the present invention.
The
The second
As a result, the light emitted from the
図6(a)は、第1のプリズム11がy方向に設けられ、第2のプリズム21がx方向に設けられているため、第1のプリズム11と第2のプリズム21とが90度の角度で交差する状態の配光分布を示す。x方向は、第1のリニアフレネルレンズが5度配光の影響で、±20度程度に、y方向は、第2のリニアフレネルレンズが0度配光の影響で、±15度程度に配光が制御されている。
図6(b)は、図3(a)と同様に、第1のプリズム11がy方向に設けられ、第2のプリズム21がx方向に対して30度傾斜した方向に設けられているため、第1のプリズム11と第2のプリズム21とが60度の角度で交差する状態の配光分布を示す。x方向およびy方向ともに、±30度程度まで配光が広がっている。また、x方向の配光は、台形に近い形状であり、y方向の配光は、ピークが2つに分かれた形状である。
図6(c)は、図4(a)と同様に、第1のプリズム11がy方向に設けられ、第2のプリズム21がx方向に対して45度傾斜した方向に設けられているため、第1のプリズム11と第2のプリズム21とが45度の角度で交差する状態の配光分布を示す。x方向は、±30度程度まで配光が広がり、ピークが大きく2つに分かれ、y方向の配光は、±60度近くまで配光が広がり、ピークが小さく2つに分かれている。
図6(b)(c)に示すように、第1のリニアフレネルレンズ10a、10bとして、5度配光のレンズを使用し、第2のリニアフレネルレンズ20を回転させることにより、照明装置の配光特性をバットウィング状に近い形状とすることができる。
In FIG. 6A, since the
In FIG. 6B, as in FIG. 3A, the
In FIG. 6C, as in FIG. 4A, the
As shown in FIGS. 6B and 6C, the first
図示を省略するが、本発明の第3実施形態に係る照明装置では、第1のリニアフレネルレンズは、x方向に広がっている光を光軸に対して5度内側または外側に傾斜させ、第2のリニアフレネルレンズは、y方向に広がっている光を光軸に対して5度内側または外側に傾斜させる。結果として照明装置から出射する光は図7のような配光分布になる。
図7(a)は、第1のプリズムがy方向に設けられ、第2のプリズムがx方向に設けられているため、第1のプリズムと第2のプリズムとが90度の角度で交差する状態の配光分布を示す。x方向およびy方向ともに、±20度程度まで配光が広がっている。また、x方向の配光は、台形に近い形状であり、y方向の配光は、ピークが2つに分かれた形状である。
図7(b)は、図3(a)と同様に、第1のプリズムがy方向に設けられ、第2のプリズムがx方向に対して30度傾斜した方向に設けられているため、第1のプリズムと第2のプリズムとが60度の角度で交差する状態の配光分布を示す。x方向およびy方向ともに、±40度程度まで配光が広がっている。また、x方向の配光は、ピークが2つに分かれた形状であり、y方向の配光は、台形に近い形状である。
図7(c)は、図4(a)と同様に、第1のプリズムがy方向に設けられ、第2のプリズムがx方向に対して45度傾斜した方向に設けられているため、第1のプリズムと第2のプリズムとが45度の角度で交差する状態の配光分布を示す。x方向およびy方向ともに、±40度程度まで配光が広がっている。また、x方向の配光は、ピークが2つに分かれた形状であり、y方向の配光は、台形に近い形状である。
Although not shown, in the illumination device according to the third embodiment of the present invention, the first linear Fresnel lens tilts the light spreading in the x direction inward or outward by 5 degrees with respect to the optical axis. The second linear Fresnel lens tilts the light spreading in the y direction inward or outward by 5 degrees with respect to the optical axis. As a result, the light emitted from the illumination device has a light distribution as shown in FIG.
In FIG. 7A, since the first prism is provided in the y direction and the second prism is provided in the x direction, the first prism and the second prism intersect at an angle of 90 degrees. The light distribution of the state is shown. The light distribution spreads to about ± 20 degrees in both the x direction and the y direction. Further, the light distribution in the x direction has a shape close to a trapezoid, and the light distribution in the y direction has a shape in which the peak is divided into two.
In FIG. 7B, as in FIG. 3A, the first prism is provided in the y direction and the second prism is provided in a direction inclined by 30 degrees with respect to the x direction. The light distribution is shown in a state where the first prism and the second prism intersect at an angle of 60 degrees. The light distribution spreads to about ± 40 degrees in both the x direction and the y direction. The light distribution in the x direction has a shape with two peaks, and the light distribution in the y direction has a shape close to a trapezoid.
In FIG. 7C, as in FIG. 4A, the first prism is provided in the y direction and the second prism is provided in a direction inclined by 45 degrees with respect to the x direction. The light distribution is shown in a state where the first prism and the second prism intersect at an angle of 45 degrees. The light distribution spreads to about ± 40 degrees in both the x direction and the y direction. The light distribution in the x direction has a shape with two peaks, and the light distribution in the y direction has a shape close to a trapezoid.
なお、上述した第2実施形態および第3実施形態では、リニアフレネルレンズからの出射光は、光軸に対して5度傾斜していたが、5度とは一例であり、任意の傾斜角度に設定することができる。 In addition, in 2nd Embodiment and 3rd Embodiment mentioned above, the emitted light from a linear Fresnel lens inclined 5 degree | times with respect to the optical axis, However, 5 degree | times is an example and it makes it an arbitrary inclination angle. Can be set.
図8には、参考例として、リニアフレネルレンズの代わりに均一プリズムが形成されたレンズ(プリズムシート)を用いた際の出射光の配光分布を示す。参考例に係る照明装置では、光源と、複数の平行直線状の第1の均一プリズムが表面に形成された第1のプリズムシートと、複数の平行直線状の第2の均一プリズムが表面に形成された第2のプリズムシートと、が光軸に沿ってこの順で配置されている。
図8(a)は、第1の均一プリズムがy方向に設けられ、第2の均一プリズムがx方向に設けられているため、第1の均一プリズムと第2の均一プリズムとが90度の角度で交差する状態の配光分布を示す。x方向およびy方向ともに、透過光がゼロになっている。
図8(b)は、第1の均一プリズムがx方向に対して45度傾斜した方向に設けられ、第2の均一プリズムがx方向に対して135度傾斜した方向に設けられているため、第1の均一プリズムと第2の均一プリズムとが90度の角度で交差する状態の配光分布を示す。x方向およびy方向ともに、±20度以内の透過光がゼロになり、±20度より大きい範囲では角度の絶対値が大きくなるにつれて強度が減少している。
図8(c)は、第1の均一プリズムがy方向に設けられ、第2の均一プリズムがx方向に対して30度傾斜した方向に設けられているため、第1の均一プリズムと第2の均一プリズムとが60度の角度で交差する状態の配光分布を示す。x方向は、±25度以内の透過光がゼロになり、±45度程度にピークが現れ、±45度超の範囲では角度の絶対値が大きくなるにつれて強度が減少している。y方向は、±10度以内の透過光がゼロになり、±10度から±50度の範囲は略一定であり、50度超の範囲では角度の絶対値が大きくなるにつれて強度が減少している。
図8(d)は、第1の均一プリズムがy方向に設けられ、第2の均一プリズムがx方向に対して45度傾斜した方向に設けられているため、第1の均一プリズムと第2の均一プリズムとが45度の角度で交差する状態の配光分布を示す。x方向およびy方向ともに、±15度以内の透過光がゼロになっている。x方向は、±15度から±40度の範囲では角度の絶対値が大きくなるにつれて強度が減少し、±40度において増加した後、±40度超の範囲では角度の絶対値が大きくなるにつれて強度が減少している。y方向は、±15度超の範囲では角度の絶対値が大きくなるにつれて強度が減少している。
リニアフレネルレンズを用いた場合と異なり、プリズムシートを用いると、0度付近の透過光が0となり、一般的な照明装置として有効な配光分布を達成することはできない。
FIG. 8 shows a light distribution of emitted light when a lens (prism sheet) in which a uniform prism is formed instead of a linear Fresnel lens is used as a reference example. In the illumination device according to the reference example, a light source, a first prism sheet having a plurality of parallel linear first uniform prisms formed on the surface, and a plurality of parallel linear second uniform prisms formed on the surface The second prism sheet thus formed is arranged in this order along the optical axis.
In FIG. 8A, since the first uniform prism is provided in the y direction and the second uniform prism is provided in the x direction, the first uniform prism and the second uniform prism are 90 degrees. The light distribution in a state of intersecting at an angle is shown. The transmitted light is zero in both the x direction and the y direction.
In FIG. 8B, the first uniform prism is provided in a direction inclined by 45 degrees with respect to the x direction, and the second uniform prism is provided in a direction inclined by 135 degrees with respect to the x direction. The light distribution is shown in a state where the first uniform prism and the second uniform prism intersect at an angle of 90 degrees. In both the x-direction and the y-direction, the transmitted light within ± 20 degrees becomes zero, and the intensity decreases as the absolute value of the angle increases in a range larger than ± 20 degrees.
In FIG. 8C, since the first uniform prism is provided in the y direction and the second uniform prism is provided in a direction inclined by 30 degrees with respect to the x direction, the first uniform prism and the second uniform prism are provided. A light distribution in a state where the uniform prism intersects at an angle of 60 degrees. In the x direction, the transmitted light within ± 25 degrees becomes zero, a peak appears at about ± 45 degrees, and the intensity decreases as the absolute value of the angle increases in the range exceeding ± 45 degrees. In the y direction, the transmitted light within ± 10 degrees becomes zero, the range from ± 10 degrees to ± 50 degrees is substantially constant, and in the range exceeding 50 degrees, the intensity decreases as the absolute value of the angle increases. Yes.
In FIG. 8D, since the first uniform prism is provided in the y direction and the second uniform prism is provided in a direction inclined by 45 degrees with respect to the x direction, the first uniform prism and the second uniform prism are provided. The light distribution in a state in which the uniform prism intersects at an angle of 45 degrees. In both the x direction and the y direction, the transmitted light within ± 15 degrees is zero. In the x-direction, the intensity decreases as the absolute value of the angle increases in the range of ± 15 degrees to ± 40 degrees, increases after the increase of ± 40 degrees, and then increases as the absolute value of the angle increases within the range of ± 40 degrees. The strength is decreasing. In the y direction, the intensity decreases as the absolute value of the angle increases in the range exceeding ± 15 degrees.
Unlike the case where a linear Fresnel lens is used, when a prism sheet is used, the transmitted light near 0 degrees becomes 0, and a light distribution effective as a general lighting device cannot be achieved.
5 光源
10、10a、10b 第1のリニアフレネルレンズ
11 第1のプリズム
20 第2のリニアフレネルレンズ
21 第2のプリズム
100、200 照明装置
DESCRIPTION OF
Claims (3)
第1のリニアフレネルレンズと、
第2のリニアフレネルレンズと、
が光軸に沿ってこの順で配置された照明装置であって、
前記第1のリニアフレネルレンズの表面に設けられた複数の平行直線状の第1のプリズムと、前記第2のリニアフレネルレンズの表面に設けられた複数の平行直線状の第2のプリズムと、は所定角度で交差する、
ことを特徴とする照明装置。 A light source;
A first linear Fresnel lens;
A second linear Fresnel lens;
Are arranged in this order along the optical axis,
A plurality of parallel linear first prisms provided on the surface of the first linear Fresnel lens; and a plurality of parallel linear second prisms provided on the surface of the second linear Fresnel lens; Intersect at a certain angle,
A lighting device characterized by that.
請求項1に記載の照明装置。 The predetermined angle is greater than 0 degree and 90 degrees or less.
The lighting device according to claim 1.
前記第2のリニアフレネルレンズからの出射光は、光軸に平行である、
請求項1または2に記載の照明装置。 The light emitted from the first linear Fresnel lens is inclined 5 degrees with respect to the optical axis,
The outgoing light from the second linear Fresnel lens is parallel to the optical axis.
The illumination device according to claim 1 or 2.
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CN109764303A (en) * | 2018-12-19 | 2019-05-17 | 深圳市九洲光电科技有限公司 | A kind of double lens LED light |
JP2020087746A (en) * | 2018-11-27 | 2020-06-04 | 日亜化学工業株式会社 | Illumination device and light-emitting unit |
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