JP2018180127A - Lens and lighting apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レンズ及びこれを備える照明器具に関する。 The present invention relates to a lens and a luminaire including the same.
ダウンライト又はスポットライト等の照明器具には、光源から出射する光の配光を制御する光学部品が用いられる場合がある。このような光学部品として、例えば、光源の前方にレンズが配置される。従来、この種のレンズとして、レンズの光入射側(光源側)の面にフレネルレンズ機能を有する複数の突出部が同心円環状に形成されたものが知られている(例えば特許文献1)。 A lighting device such as a downlight or a spotlight may use an optical component that controls the distribution of light emitted from a light source. As such an optical component, for example, a lens is disposed in front of the light source. Heretofore, as this type of lens, there is known a lens in which a plurality of projections having a Fresnel lens function are formed in a concentric ring shape on the light incident side (light source side) of the lens (for example, Patent Document 1).
しかしながら、フレネルレンズ機能を有する複数の突出部をレンズの光出射側の面に形成すると、突出部の先端部のR形状によるレンズ効果によって光照射面に輝線が発生したり、グレアが発生したりして、光照射面の品質が低下するという課題がある。 However, when a plurality of protrusions having a Fresnel lens function are formed on the light emitting side of the lens, bright lines may be generated or glare may occur on the light emitting surface due to the lens effect due to the R shape of the tip of the protrusions. As a result, there is a problem that the quality of the light irradiated surface is degraded.
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、光入射側に環状の突出部が形成されている構造であっても、輝線及びグレアの発生を抑制して品質の高い光照射面を実現できるレンズ及び照明器具を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and it is possible to suppress the occurrence of bright lines and glare and to achieve high quality even in a structure in which an annular protrusion is formed on the light incident side. An object of the present invention is to provide a lens and a luminaire that can realize a light irradiation surface.
上記目的を達成するために、本発明に係るレンズの一態様は、入射する光の配光を制御するレンズであって、光入射側の外周部に環状に形成された第1突出部と、前記第1突出部により構成される凹部の内面から入射する光の配光を制御し、光出射側に同心円環状に形成された複数の第2突出部とを有し、前記第1突出部の先端部には、光入射側から前記レンズを平面視したときに凹凸をなす凹凸構造が設けられている。 In order to achieve the above object, one aspect of the lens according to the present invention is a lens for controlling the distribution of incident light, which is a first protrusion formed annularly on the outer peripheral portion on the light incident side; The light distribution of light incident from the inner surface of the recess formed by the first protrusion is controlled, and a plurality of second protrusions formed concentrically and annularly on the light emission side are provided, and the first protrusion The front end portion is provided with a concavo-convex structure that forms asperity when the lens is viewed in plan from the light incident side.
また、本発明に係る照明器具の一態様は、上記のレンズと、前記レンズの前記凹部に対向して配置された光源とを備える。 Moreover, the one aspect | mode of the lighting fixture which concerns on this invention is equipped with said lens and the light source arrange | positioned facing the said recessed part of the said lens.
光入射側に環状の第1突出部が形成されている構造であっても、輝線及びグレアの発生を抑制することができる。これにより、品質の高い光照射面を実現できる。 Even in the structure in which the annular first protrusion is formed on the light incident side, it is possible to suppress the occurrence of bright lines and glare. Thereby, a high quality light irradiation surface can be realized.
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。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. The embodiments described below each show a preferable specific example of the present invention. Therefore, numerical values, shapes, materials, components, arrangement positions and connection forms of the components, and the like shown in the following embodiments are merely examples, and are not intended to limit the present invention. Therefore, among the components in the following embodiments, components that are not described in the independent claims indicating the highest concept of the present invention are described as optional components.
なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されてはいない。したがって、例えば、各図において縮尺等は必ずしも一致しない。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 view and is not necessarily illustrated exactly. Therefore, for example, the scale and the like do not necessarily match in each figure. Further, in the drawings, substantially the same configurations are given the same reference numerals, and overlapping descriptions will be omitted or simplified.
(実施の形態)
図1及び図2を用いて、実施の形態に係る照明器具1の構成について説明する。図1は、実施の形態に係る照明器具1の外観図である。図2は、同照明器具1の断面図である。
Embodiment
The structure of the
本実施の形態における照明器具1は、下方(床や地面、壁等)に照明光を照射するダウンライトであり、建物の天井等に設置される。例えば、照明器具1は、天井の開口部に埋め込み配設される。
The
図1及び図2に示すように、照明器具1は、レンズ100と、光源200とを備える。本実施の形態において、照明器具1は、さらに、器具本体300と、筒状部材400と、枠体500と、取付部材600とを備える。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
本実施の形態における照明器具1は、ユニバーサルダウンライトであり、照明光の照射方向を変化させることができる。具体的には、光源200が配置された器具本体300(灯体部)は、天井面に対する姿勢を変更できるように回動可能に枠体500に支持されている。そして、器具本体300の天井面に対する姿勢を変更することで、照明器具1の光の照射方向を変化させることができる。
The
以下、照明器具1の各構成要素について詳細に説明する。なお、本実施の形態において、光源200の光出射側を前方側としている。
Hereinafter, each component of the
[レンズ]
レンズ100は、入射する光の配光を制御する透光性の光学部材である。本実施の形態において、レンズ100は、入射する光を集光する集光レンズである。
[lens]
The
図2に示すように、レンズ100は、光源200の前方に配置される。具体的には、レンズ100は、光源200と所定の間隔をあけて、光源200の光出射側に配置される。したがって、レンズ100は、光源200から出射してレンズ100に入射する光の配光を制御する。レンズ100の光軸は、光源200の光軸と略一致しているとよい。
As shown in FIG. 2, the
レンズ100は、所定のレンズ作用を有するように、所定の形状で形成されている。レンズ100は、透光性材料を用いて形成されている。具体的には、レンズ100は、アクリルやポリカーボネート等の透明樹脂材料又はガラス材料等の透明材料を用いて、金型等によって所定の形状に成形される。
The
ここで、レンズ100の具体的な形状について、図3〜図7を用いて説明する。図3は、実施の形態に係るレンズ100を光出射側から見たときの斜視図であり、図4は、同レンズ100を光入射側から見たときの斜視図であり、図5は、同レンズ100の断面図であり、図6は、同レンズ100を光入射側から見たときの平面図であり、図7は、同レンズ100を光入射側から見たときの拡大断面斜視図である。なお、図3〜図7は、設計上のレンズ100の形状を示している。
Here, a specific shape of the
図3〜図5に示すように、レンズ100は、光入射側(光源200側)に形成された第1突出部110(第1透光部)と、光出射側(光源200側とは反対側)に形成された第2突出部120(第2透光部)とを有する。
As shown in FIGS. 3 to 5, the
第1突出部110は、レンズ100の光入射側の外周部に環状に形成されている。具体的には、第1突出部110は、光源200を囲むように光源200側に向かって突出している。本実施の形態において、第1突出部110は、図5に示すように、断面視で略三角形状であり、光源200側に向かうに従って先細になっている。
The
また、レンズ100に第1突出部110を形成することによって、レンズ100には凹部111が形成される。凹部111は、光源200から離れる方向に凹むように形成される。
In addition, by forming the
第1突出部110によって構成される凹部111は、光源200に対向する位置に形成される。具体的に、凹部111は、光源200の発光部を覆うように設けられている。光源200から出射した光は、凹部111に入射する。このため、第1突出部110の内面は、凹部111の内面の一部を構成する光入射面110aとなる。一方、第1突出部110の外面は、光入射面110aから第1突出部110に入射した光を全反射する光反射面110bである。第1突出部110の先端部は、光入射面110aと光反射面110bとの接続部を構成している。
The
図6及び図7に示すように、第1突出部110の先端部には、光入射側からレンズ100を平面視したときに凹凸をなす凹凸構造112が設けられている。つまり、凹凸構造112は、光入射面110aと光反射面110bとの接続部において、凹部111の開口面に水平な平面内で凹凸をなすように設けられている。
As shown in FIG. 6 and FIG. 7, at the front end portion of the
具体的には、凹凸構造112は、微小凹部と微小凸部とが交互に複数繰り返して環状に形成された構造である。凹凸構造112は、第1突出部110の先端部の全周にわたって形成されている。
Specifically, the concavo-
図4、図5及び図7に示すように、本実施の形態では、凹凸構造112は、第1突出部110の先端部だけではなく、第1突出部110の先端から第1突出部110の根元に至るまでの範囲に形成されている。
As shown in FIG. 4, FIG. 5 and FIG. 7, in the present embodiment, the concavo-
具体的には、凹凸構造112は、凹部111の深さ方向に向かって延在するように第1突出部110の内面全面(つまり光入射面110aの全面)に設けられている。より具体的には、凹凸構造112は、凹部111の開口面(第1突出部110の先端)から凹部111の底面111aまで延在するように直線状の樋状に形成された微小凹部が、凹部111の内面(第1突出部110の光入射面110a)の周方向に沿って連続して複数形成された形状である。言い換えると、凹凸構造112は、直線状の凸条の微小凸部が凹部111の周方向に沿って連続して複数形成された形状である。
Specifically, the concavo-
図6に示すように、凹凸構造112に関して、光入射側からレンズ100を平面視したときに、光反射面110b(第1突出部110の外面)から微小凹部の底までの距離をaとし、光反射面110bから微小凸部の頂点までの距離をbとすると、b−a>aの関係を満たしている。なお、距離bは、例えば、0.01mm以下であるとよい。
As shown in FIG. 6, regarding the concavo-
また、凹部111の底面111aには、複数のディンプル113が設けられている。本実施の形態において、ディンプル113は、凹部111の底面111aの全面に敷き詰めるように形成されている。凹部111の底面111aは、光源200からの光が入射する光入射面である。
Further, a plurality of
第2突出部120は、第1突出部110により構成される凹部111の内面から入射する光の配光を制御する。図3及び図5に示すように、第2突出部120は、レンズ100の光出射側に同心円環状に複数形成されている。第2突出部120は、凹部111と背向する位置に形成されている。
The
複数の第2突出部120は、フレネルレンズの輪帯を構成している。具体的には、複数の第2突出部120は、中央突出部121と、中央突出部121を同心環状に囲む複数の環状突出部122とによって構成されている。
The plurality of
中央突出部121は、フレネルレンズの中心部をなすレンズであって、光源200から遠ざかる方向に突出する凸レンズである。中央突出部121の表面形状は、例えば球面であるが、これに限らない。中央突出部121の中心軸は、レンズ100の中心軸であって、光源200の光軸と略一致しているとよい。
The central protruding
複数の環状突出部122は、フレネルレンズにおけるのこぎり状の断面をなす部分である。各環状突出部122は、断面視で略三角形状であり、光源200から遠ざかるに従って先細になっている。各環状突出部122の中心軸は、光源200の光軸と略一致しているとよい。
The plurality of
図5に示すように、第3突出部130は、第1突出部110とは反対側に突出する第3透光部である。図3及び図5に示すように、第3突出部130は、第2突出部120を囲むように環状に形成されている。第3突出部130は、断面視で略三角形状であり、光源200から遠ざかるに従って先細になっている。
As shown in FIG. 5, the third projecting
図5に示すように、第3突出部130の外面は、第1突出部110の外面と連続する。つまり、第3突出部130の外面は、第1突出部110の外面と同様に、凹部111の内面(光入射面110a)から第3突出部130に入射した光を全反射する光反射面110bである。
As shown in FIG. 5, the outer surface of the
また、第3突出部の内面には、環状の段差部131が形成されている。段差部131は、複数の段によって構成されており、階段状をなしている。段差部131の各段は、光源200に近づくにつれて内径が小さくなっている。
Further, an
このように構成されるレンズ100は、図2に示すように、器具本体300に固定される。本実施の形態において、レンズ100は、器具本体300に固定された枠状の取付部材600を介して器具本体300に固定されている。具体的には、取付部材600は、器具本体300のセード部320の内面に嵌め込まれるように固定されており、レンズ100は、その取付部材600の前方側の開口端部に設けられた爪部610に係止されている。図3〜図5に示すように、レンズ100の光出射側の周縁部には、取付部材600の爪部610が係止する段差状の窪み部132が形成されている。図2に示すように、取付部材600の爪部610をレンズ100の窪み部132にスナップインにより係止させることで、レンズ100を取付部材600に固定することができる。なお、取付部材600は、例えば樹脂製であるが、金属製であってもよい。
The
[光源]
図2に示すように、光源200は、器具本体300に配置される。具体的には、器具本体300の固定部310に固定される。例えば、光源200は、固定部310の載置面に載置されて、ホルダ等の取付部材によって固定部310に取り付けられる。
[light source]
As shown in FIG. 2, the
光源200は、LEDを有するLED光源(LEDモジュール)である。光源200は、例えば白色光を放出する白色LED光源である。一例として、光源200は、COB(Chip On Board)構造であり、基板と、基板に実装されたLEDと、LEDを封止する封止部材とを有する。
The
基板は、LED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、樹脂基板又はメタルベース基板等である。なお、基板には、LED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と、LEDに直流電力を供給するための金属配線とが設けられている。電極端子は、電線によって電源回路と電気的に接続されてい。電源回路は、例えば、器具本体300の外部に配置された電源ボックスに内蔵されている。 The substrate is a mounting substrate for mounting the LED, and is, for example, a ceramic substrate, a resin substrate or a metal base substrate. Note that the substrate is provided with a pair of electrode terminals for externally receiving DC power for causing the LED to emit light, and metal wiring for supplying DC power to the LED. The electrode terminal is electrically connected to the power supply circuit by a wire. The power supply circuit is incorporated, for example, in a power supply box disposed outside the instrument body 300.
LEDは、発光素子の一例であり、例えば、単色の可視光を発するベアチップである。具体的には、LEDは、通電されれば青色光を発する青色LEDチップである。LEDは、例えば基板にマトリクス状に複数個配置されており、基板に形成された金属配線によって互いに電気的に接続されている。なお、LEDは、少なくとも1つ配置されていればよい。 The LED is an example of a light emitting element, and is, for example, a bare chip that emits monochromatic visible light. Specifically, the LED is a blue LED chip that emits blue light when energized. For example, a plurality of LEDs are arranged on a substrate in a matrix, and are electrically connected to each other by metal wiring formed on the substrate. Note that at least one LED may be disposed.
封止部材は、例えば透光性樹脂である。本実施の形態における封止部材は、LEDからの光を波長変換する波長変換材として蛍光体を含んでいる。封止部材は、例えば、シリコーン樹脂に蛍光体を分散させた蛍光体含有樹脂である。蛍光体粒子としては、LEDが青色LEDチップである場合、白色光を得るために、例えばYAG系の黄色蛍光体を用いることができる。本実施の形態において、封止部材は、全てのLEDを一括封止するように円形状に形成されているが、複数のLEDを列ごとにライン状に封止してもよいし、各LEDを1つずつ個別に封止してもよい。 The sealing member is, for example, a translucent resin. The sealing member in the present embodiment includes a phosphor as a wavelength conversion material for converting the wavelength of light from the LED. The sealing member is, for example, a phosphor-containing resin in which a phosphor is dispersed in a silicone resin. As phosphor particles, when the LED is a blue LED chip, for example, a YAG-based yellow phosphor can be used to obtain white light. In the present embodiment, the sealing member is formed in a circular shape so as to collectively seal all the LEDs, but a plurality of LEDs may be sealed in a line for each row. May be sealed individually one by one.
このように、本実施の形態における光源200は、青色LEDチップと黄色蛍光体とによって構成された白色LED光源である。黄色蛍光体は、青色LEDチップが発した青色光の一部を吸収して励起されて黄色光を放出する。そして、この黄色光と黄色蛍光体に吸収されなかった青色光とが混ざり合って白色光となり、封止部材(発光部)から白色光が出射する。
Thus, the
[器具本体]
図2に示すように、器具本体300は、光源200が取り付けられる基台である。また、器具本体300は、光源200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。したがって、器具本体300は、アルミニウム等の金属材料又は高熱伝導樹脂等の熱伝導率の高い材料によって構成されているとよい。本実施の形態において、器具本体300は、全体が一体物であり、例えばアルミニウムからなるアルミダイカスト製である。
[Device body]
As shown in FIG. 2, the instrument body 300 is a base on which the
本実施の形態において、器具本体300は、固定部310と、セード部320と、放熱部330とを備える。
In the present embodiment, the instrument body 300 includes a fixing portion 310, a
固定部310は、光源200が固定される台状の部分である。固定部310は、光源200が載置される載置面を有する。この載置面は、固定部310の前方側の面である。また、固定部310には、光源200を囲むように形成された反射体が取り付けられていてもよい。これにより、光源200から側方に出射する光を反射体で反射させてレンズ100に入射させることができる。
The fixing unit 310 is a pedestal portion to which the
セード部320は、固定部310の前方側に設けられた筒状の部分である。セード部320は、固定部310の周縁に設けられている。セード部320の前方側の開口端部から照明器具1の出射光が出射される。
The
放熱部330は、光源200で発生する熱を放熱する部分である。具体的には、放熱部330は、放熱フィンであり、固定部310の後方側に設けられた複数の板状体である。複数の放熱フィンは、互いに平行となるように固定部310の裏面に立設されている。このように、放熱部330を固定部310に設けることで、光源200で発生する熱を効率よく放熱することができる。
The
このように構成される器具本体300は、照明器具1の光の照射方向を変更するために回動(首振り)可能に枠体500に支持されている。具体的には、器具本体300は、天井の開口部に固定された枠体500に対する相対角度が変化するように構成されている。本実施の形態において、器具本体300は、枠体500の枠部510の開口面に平行な方向(本実施の形態では、水平方向)を回動軸として回動可能となっている。
The fixture body 300 configured in this manner is supported by the
具体的には、器具本体300の側面に設けられた突起部340にねじ込まれたねじ700が、枠体500の支持部520のスリットに沿って移動することで、器具本体300が回動する。
Specifically, when the
[筒状部材]
図1及び図2に示すように、筒状部材400は、器具本体300のセード部320の前方側の内面に配置される筒状部材である。筒状部材400は、レンズ100よりも前方側に配置される。筒状部材400は、例えば、ポリカーボネート又はPBT等の樹脂材料を用いて形成することができる。
[Cylindrical member]
As shown in FIGS. 1 and 2, the
筒状部材400は、グレアを抑制するバッフルとして機能する。筒状部材400の内面は、例えば、グレア抑制面となる黒色面である。黒色のグレア抑制面は、例えば、黒色に塗装した面に艶消し処理を施すことにより実現できる。また、黒色のグレア抑制面は、黒色に塗装した面、又は、黒色の部材からなる面に、シボ加工を施すことによっても実現できる。
The
さらに、本実施の形態では、筒状部材400の内面におけるグレアをさらに抑制するために、筒状部材400の内面に段差部が設けられている。
Furthermore, in the present embodiment, in order to further suppress glare on the inner surface of the
[枠体]
図1及び図2に示すように、枠体500は、器具本体300が回動できるように器具本体300を支持している。
[Frame]
As shown in FIGS. 1 and 2, the
本実施の形態において、枠体500は、器具本体300のセード部320を囲む板状の枠部510と、回動可能に器具本体300を支持する支持部520とを有する。支持部520は、枠部510の一部から立設するように形成された支持アームである。支持部520には、器具本体300の回動方向に沿って形成されたスリットが形成されている。ねじ700を支持部520のスリットを介して器具本体300の突起部340にねじ込むことで、器具本体300が支持部520に対して回動可能な状態で器具本体300を支持部520に固定することができる。枠体500は、例えば金属板によって構成されている。
In the present embodiment, the
照明器具1を天井の開口部に設置する際、円筒状の金属製の固定部材(不図示)に枠体500を取り付けて、枠体500が取り付けられた固定部材を天井の開口部に固定することで、照明器具1を天井の開口部に固定することができる。この場合、固定部材の外周面に設けられた複数の取付ばねによって、固定部材を天井の開口部に固定することができる。
When installing the
なお、この固定部材も照明器具1の一部であってもよい。また、固定部材を用いることなく、枠体500を天井の開口部に直接固定することで、照明器具1を天井の開口部に固定してもよい。
Note that this fixing member may also be part of the
[レンズの光学作用]
次に、本実施の形態に係るレンズ100の光学作用について、図8を用いて説明する。図8は、実施の形態に係るレンズ100の光学作用を説明するための図である。図8において、実線は、光源200から出射した光の軌跡を示している。
[Optical action of lens]
Next, the optical action of the
図8に示すように、本実施の形態に係るレンズ100では、光源200から出射した光のうち第1突出部110に入射する光は、第1突出部110及び第3突出部130を通ってレンズ100の外部に出射する。
As shown in FIG. 8, in the
具体的には、光源200から出射した光は、第1突出部110の内面である光入射面110a(凹部111の側面)に入射して第1突出部110内を直進し、第1突出部110及び第3突出部130の外面である光反射面110bで全反射する。全反射した光は、第1突出部110及び/又は第3突出部130を直進して第3突出部130の段差部131からレンズ100の外部に出射する。
Specifically, the light emitted from the
このようにして、第1突出部110に入射した光は、第1突出部110及び/又は第3突出部130によって集光される。具体的には、第1突出部110に入射した光は、光源200の光軸と略平行となるように集光される。
Thus, the light incident on the
一方、光源200から出射した光のうち第2突出部120に入射する光は、フレネルレンズ機能を有する第2突出部120を通ってレンズ100の外部に出射する。
On the other hand, among the light emitted from the
具体的には、光源200から出射した光は、凹部111の底面111aに入射して中央突出部121及び環状突出部122を直進し、中央突出部121及び環状突出部122の外面で屈折作用を受けて屈折してレンズ100の外部に出射する。
Specifically, the light emitted from the
このようにして、第2突出部120に入射した光は、第2突出部120によって集光される。具体的には、第2突出部120に入射した光は、光源200の光軸と略平行となるように集光される。
Thus, the light incident on the
以上のように、光源200から出射してレンズ100に入射する光は、レンズ100の光学作用を受けて集光される。例えば、光源200から出射した光は、レンズ100の光学作用によってコリメート光となる。これにより、レンズ100を備える照明器具1は、スポット状の照明光を照射することができる。
As described above, the light emitted from the
[レンズの特徴]
次に、本実施の形態に係るレンズ100の特徴について、本発明に至った経緯も含めて比較例のレンズ100Xと比較しながら説明する。図9は、比較例のレンズ100Xの拡大平面図であり、図10は、比較例のレンズ100Xの第1突出部110Xの拡大断面図である。
[Characteristics of lens]
Next, the features of the
図9に示すように、比較例のレンズ100Xは、上記実施の形態におけるレンズ100に対して、第1突出部110Xの先端部に凹凸構造112が形成されていない構造である。具体的には、比較例のレンズ100Xでは、第1突出部110Xの先端部は、周方向に沿って同一形状となっている。
As shown in FIG. 9, the
上述のように、従来、レンズの光入射側(光源側)の面にフレネルレンズ機能を有する複数の突出部が同心円環状に形成されたものが知られている。しかしながら、レンズに複数の突出部を形成すると、物作り上、突出部の先端部にR形状が付いてしまう。つまり、設計上は突出部の先端部が角になっていても、実際にレンズを製造する際に、金型精度、レンズの材料又は製造条件等によって、突出部の先端部が丸みを帯びてしまう。 As described above, conventionally, there is known one in which a plurality of projections having a Fresnel lens function are formed concentrically and annularly on the light incident side (light source side) of the lens. However, when a plurality of protrusions are formed on the lens, the tip of the protrusion has an R-shape in fabrication. That is, even if the tip of the protrusion is angular in design, when the lens is actually manufactured, the tip of the protrusion is rounded depending on the mold accuracy, the material of the lens, the production conditions, etc. I will.
これにより、フレネルレンズ機能を有する複数の突出部をレンズの光入射側の面に形成すると、各突出部の先端部に入射した光は、その突出部の先端部に付いたR形状によって集光作用のレンズ効果を受けることになる。この結果、突出部の先端部に入射した光が輝線となって光照射面に現れてしまい、光照射面の品質が低下するという課題がある。 Thus, when a plurality of protrusions having a Fresnel lens function are formed on the light incident side of the lens, light incident on the tip of each protrusion is collected by the R shape attached to the tip of the protrusion. It will receive the lens effect of action. As a result, light incident on the tip of the protrusion appears as a bright line on the light irradiation surface, and the quality of the light irradiation surface is degraded.
また、フレネルレンズ機能を有する複数の突出部をレンズの光出射側の面に形成すると、光源から出射した光の一部が、突出部で所望に屈折されずに突出部を通り抜ける場合がある。この結果、グレアが生じる場合もある。 In addition, when a plurality of projections having a Fresnel lens function are formed on the surface on the light emission side of the lens, part of the light emitted from the light source may pass through the projections without being refracted as desired by the projections. As a result, glare may occur.
そこで、図9に示される比較例のレンズ100Xのように、フレネルレンズ機能を有する複数の突出部を、レンズの光入射側の面ではなく、レンズの光出射側の面に形成し、レンズの光入射側の面には、内面が光入射面となる凹部を形成することが考えられる。
Therefore, as in the
しかしながら、比較例のレンズ100Xでは、光入射側の面には、光入射面となる凹部を構成する環状の第1突出部110Xが残っている。これにより、図10に示すように、この環状の第1突出部110Xの先端部に付いたR形状によって、第1突出部110Xの先端部に入射した光が集光作用を受けて輝線が発生する。つまり、光入射側の面に第1突出部110Xが残っているために、全ての輝線を無くすことができない。
However, in the
これに対して、本実施の形態におけるレンズ100では、光入射側に環状の第1突出部110が残った構造であるが、上記のように、第1突出部110の先端部には、光入射側からレンズ100を平面視したときに凹凸をなす凹凸構造112が設けられている。
On the other hand, in the
これにより、実際にレンズ100を製造して第1突出部110の先端部にR形状が付いて、第1突出部110の先端部が丸みを帯びたとしても、凹凸構造112によって、第1突出部110の先端部に入射した光が受ける集光作用を弱めることができる。この結果、光入射側に環状の第1突出部110が形成されている構造であっても、第1突出部110によって輝線が発生することを抑制できる。
As a result, even if the
しかも、本実施の形態におけるレンズ100では、同心円環状の複数の第2突出部120が、第1突出部110が形成された側(光入射側)ではなく、第1突出部110が形成された側とは反対側(光出射側)に形成されている。これにより、円環状の複数の第2突出部120を光入射側に形成する場合と比べて、グレアの発生も抑制できる。
Moreover, in the
このように、本実施の形態におけるレンズ100によれば、光入射側に環状の第1突出部110が形成されている構造であっても輝線及びグレアの発生を抑制できるので、品質の高い光照射面を実現できる。
As described above, according to the
また、本実施の形態におけるレンズ100において、第1突出部110の内面は、凹部111の内面の一部を構成する光入射面110aであり、第1突出部110の外面は、光入射面110aから第1突出部110に入射した光を全反射する光反射面110bである。そして、第1突出部110の先端部は、光入射面110aと光反射面110bとの接続部であり、凹凸構造112は、この接続部に設けられている。
Further, in the
全反射面である光反射面110bを有する第1突出部110は、レンズ100に入射した光の配光を制御する上で重要であり、第1突出部110の先端部には、光源200からの光が意図的に入射されている。このため、全反射面(光反射面110b)を有する第1突出部110の先端部に凹凸構造112が形成されていないと輝線が目立ちやすくなるが、本実施の形態では、第1突出部110の先端部に凹凸構造112が形成されているので、輝線の発生を効果的に抑制することができる。
The first projecting
また、本実施の形態におけるレンズ100において、凹凸構造112は、微小凹部と微小凸部とが交互に複数繰り返して環状に形成された構造である。
Further, in the
これにより、環状の第1突出部110の全周に凹凸構造112が形成されるので、第1突出部110による輝線の発生をより効果的に抑制することができる。
Thereby, since the concavo-
また、本実施の形態におけるレンズ100において、光入射側からレンズ100を平面視したときに、光反射面110bから微小凹部の底までの距離をaとし、光反射面110bから微小凸部の頂点までの距離をbとすると、b−a>aの関係を満たすとよい。つまり、b>2aの関係を満たすとよい。
In the
これにより、第1突出部110に輝線が発生することを、より効果的に抑制することができる。
As a result, generation of a bright line in the
また、本実施の形態におけるレンズ100において、凹凸構造112は、凹部111の深さ方向に向かって延在するように第1突出部110の内面全面に設けられている。
Further, in the
これにより、凹凸構造112によって光入射面110aに入射する光を拡散させることができるので、レンズ100から出射する光の色むらを抑制することができる。
As a result, the light incident on the
また、本実施の形態におけるレンズ100において、凹部111の底面111aには、複数のディンプル113が設けられている。
Further, in the
これにより、複数のディンプル113によって底面111aに入射する光を拡散させることができるので、レンズ100から出射する光の色むらを一層抑制することができる。
As a result, the light incident on the
また、本実施の形態におけるレンズ100において、複数の第2突出部120は、フレネルレンズの輪帯を構成している。
Further, in the
これにより、レンズ100を薄型化できるとともに、レンズ100に入射する光を集光させてスポット状の照明光を容易に得ることができる。
Thus, the
(変形例等)
以上、本発明に係る照明器具について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されない。
(Modification etc.)
As mentioned above, although the lighting fixture which concerns on this invention was demonstrated based on embodiment, this invention is not limited to the said embodiment.
例えば、上記実施の形態において、光入射側からレンズ100を平面視したときの凹凸構造112の形状は、微小凸部の頂点及び微小凹部の底が湾曲線となるサインカーブのような滑らかな曲線形状としたが、これに限らず、第1突出部110に形成する凹凸構造は、図11〜図14に示される形状であってもよい。
For example, in the above embodiment, the shape of the concavo-
具体的には、図11に示すように、平面視で、微小凸部の頂点が尖っており、かつ、微小凹部が湾曲線となる形状の凹凸構造112Aであってもよい。あるいは、図12に示すように、平面視で、微小凸部が湾曲線であり、かつ、微小凹部の底が尖っている形状の凹凸構造112Bであってもよい。また、図13に示すように、平面視で、微小凸部及び微小凹部が三角である形状の凹凸構造112Cであってもよい。また、図14に示すように、平面視で、微小凸部及び微小凹部が四角である形状の凹凸構造112Cであってもよい。なお、色むらを抑制するとの観点では、凹凸構造は、図6のように微小凸部の頂点の曲率が大きい、又は、図11のように微小凸部の頂点が尖っている方がよい。
Specifically, as shown in FIG. 11, it may be a concavo-
また、上記実施の形態において、レンズ100は、入射光をコリメートする光学作用を有していたが、これに限らない。例えば、レンズ100は、入射光をさらに集光させたスポット状の照明光にしてもよいし、集光度を弱めたスポット状の照明光にしてもよい。また、レンズ100は、集光レンズに限るものではなく、入射光を発散させる作用を有するレンズであってもよい。
Further, although the
また、上記実施の形態において、光源200は、青色LEDチップと黄色蛍光体とによって白色光を放出するように構成したが、これに限らない。例えば、赤色蛍光体及び緑色蛍光体を含有する蛍光体含有樹脂を用いて、この蛍光体含有樹脂と青色LEDチップとを組み合わせることで白色光を放出するように構成しても構わない。
Further, in the above embodiment, the
また、上記実施の形態において、LEDとして、青色LEDチップを用いたが、これに限らない。例えば、LEDとして、青色以外の色を発光するLEDチップを用いても構わない。この場合、青色LEDチップよりも短波長である紫外光を放出する紫外LEDチップを用いる場合、主に紫外光により励起されて三原色(赤色、緑色、青色)に発光する各色蛍光体を組み合わせたものを用いることができる。なお、LEDの光の波長を変換する波長変換材として、蛍光体を用いたが、これに限らない。例えば、蛍光体以外の波長変換材としては、半導体、金属錯体、有機染料、顔料など、ある波長の光を吸収し、吸収した光とは異なる波長の光を発する物質を含んでいる材料を用いることができる。 Moreover, in the said embodiment, although the blue LED chip was used as LED, it does not restrict to this. For example, an LED chip that emits a color other than blue may be used as the LED. In this case, in the case of using an ultraviolet LED chip which emits ultraviolet light having a wavelength shorter than that of the blue LED chip, a combination of phosphors of respective colors which are mainly excited by ultraviolet light to emit light in three primary colors (red, green and blue) Can be used. In addition, although fluorescent substance was used as a wavelength conversion material which converts the wavelength of light of LED, it does not restrict to this. For example, as a wavelength conversion material other than a phosphor, a material including a semiconductor, a metal complex, an organic dye, a pigment, or the like that contains a substance that absorbs light of a certain wavelength and emits light of a wavelength different from the absorbed light is used be able to.
また、上記実施の形態において、光源200は、基板上にLEDチップを直接実装したCOB構造のLEDモジュールとしたが、これに限らない。例えば、COB構造のLEDモジュールに代えて、SMD(Surface Mount Device)構造のLEDモジュールを用いても構わない。SMD構造のLEDモジュールは、樹脂製のパッケージ(容器)の凹部の中にLEDチップを実装して当該凹部内に封止部材(蛍光体含有樹脂)を封入したパッケージ型のLED素子(SMD型LED素子)を用いて、これを1個又は複数個、基板に実装した構成である。
Moreover, in the said embodiment, although the
また、上記実施の形態では、光源200にLEDを用いたが、これに限らない。例えば、光源200に、半導体レーザ等の半導体発光素子、又は、有機EL(Electro Luminescence)や無機EL等、LED以外の固体発光素子を用いてもよいし、蛍光ランプや高輝度ランプ等の既存のランプを用いてもよい。
Moreover, although LED was used for the
その他、上記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や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で上記実施の形態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, the embodiment can be realized by arbitrarily combining the components and functions in the embodiment within the scope obtained by applying various modifications that those skilled in the art would think on the embodiment, and the scope of the present invention. The form is also included in the present invention.
1 照明器具
100 レンズ
110 第1突出部
110a 光入射面
110b 光反射面
111 凹部
111a 底面
112、112A、112B、112C 凹凸構造
113 ディンプル
120 第2突出部
200 光源
DESCRIPTION OF
Claims (8)
光入射側の外周部に環状に形成された第1突出部と、
前記第1突出部により構成される凹部の内面から入射する光の配光を制御し、光出射側に同心円環状に形成された複数の第2突出部とを有し、
前記第1突出部の先端部には、光入射側から前記レンズを平面視したときに凹凸をなす凹凸構造が設けられている、
レンズ。 A lens for controlling the distribution of incident light,
A first protrusion formed annularly on an outer peripheral portion on the light incident side;
Controlling a light distribution of light incident from the inner surface of the concave portion constituted by the first projecting portion, and having a plurality of second projecting portions formed concentrically and annularly on the light emitting side;
The distal end portion of the first projecting portion is provided with a concavo-convex structure that forms a concavo-convex shape when the lens is viewed in plan from the light incident side.
lens.
前記第1突出部の外面は、前記光入射面から前記第1突出部に入射した光を全反射する光反射面であり、
前記第1突出部の先端部は、前記光入射面と前記光反射面との接続部であり、
前記凹凸構造は、前記接続部に設けられている、
請求項1に記載のレンズ。 The inner surface of the first protrusion is a light incident surface that constitutes a part of the inner surface of the recess,
The outer surface of the first projecting portion is a light reflecting surface that totally reflects the light incident on the first projecting portion from the light incident surface,
The tip portion of the first protrusion is a connection portion between the light incident surface and the light reflection surface,
The uneven structure is provided in the connection portion,
The lens according to claim 1.
請求項1又は2に記載のレンズ。 The concavo-convex structure is a structure in which a minute concave portion and a minute convex portion are alternately and repeatedly formed in a ring shape.
A lens according to claim 1 or 2.
b−a>aの関係を満たす、
請求項3に記載のレンズ。 Assuming that the distance from the light reflecting surface to the bottom of the minute recess is a and the distance from the light reflecting surface to the vertex of the minute protrusion is b when the lens is viewed in plan from the light incident side.
satisfy the relationship of b−a> a,
The lens according to claim 3.
請求項1〜4のいずれか1項に記載のレンズ。 The uneven structure is provided on the entire inner surface of the first protrusion so as to extend in the depth direction of the recess.
The lens according to any one of claims 1 to 4.
請求項1〜5のいずれか1項に記載のレンズ。 A plurality of dimples are provided on the bottom of the recess,
The lens according to any one of claims 1 to 5.
請求項1〜6のいずれか1項に記載のレンズ。 The plurality of second protrusions constitute an annular zone of a Fresnel lens,
The lens according to any one of claims 1 to 6.
前記レンズの前記凹部に対向して配置された光源とを備える、
照明器具。 The lens according to any one of claims 1 to 7;
And a light source disposed to face the recess of the lens.
lighting equipment.
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