JP2019050208A - Optical element and luminaire - Google Patents

Optical element and luminaire Download PDF

Info

Publication number
JP2019050208A
JP2019050208A JP2018210049A JP2018210049A JP2019050208A JP 2019050208 A JP2019050208 A JP 2019050208A JP 2018210049 A JP2018210049 A JP 2018210049A JP 2018210049 A JP2018210049 A JP 2018210049A JP 2019050208 A JP2019050208 A JP 2019050208A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical element
light
hole
central axis
light emitting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2018210049A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6725624B2 (en
Inventor
大野 博司
Hiroshi Ono
博司 大野
光章 加藤
Mitsuaki Kato
光章 加藤
弘道 林原
Hiromichi Hayashibara
弘道 林原
弘康 近藤
Hiroyasu Kondo
弘康 近藤
亮二 津田
Ryoji Tsuda
亮二 津田
恭正 大屋
Yasumasa Oya
恭正 大屋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Toshiba Materials Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Materials Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Toshiba Materials Co Ltd filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2018210049A priority Critical patent/JP6725624B2/en
Publication of JP2019050208A publication Critical patent/JP2019050208A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6725624B2 publication Critical patent/JP6725624B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

To develop an optical element which can emit light of wide light distribution efficiently, and to develop a luminaire including the optical element.SOLUTION: A luminaire uses an optical element 50 formed by a material transparent with respect to visible light and having a shape rotationally symmetry with respect to a central axis, and inside the optical element, a hole 1 in which the transparent material does not exist is provided. An inner surface of the hole has a shape which includes a curved portion in which a boundary line L of the hole where a plane including the central axis C and the inner surface cross with each other swells outward of the optical element. Also, when an original point O is in the hole and the direction advancing clockwise along the boundary line with respect to the original point is defined as a normal direction, in the case where a first tangent vector V1 is given on a first point A on the boundary line and a second tangent vector V2 is given on a second point B adjacent to the first point in the normal direction, an angle formed by making the clockwise direction of the second tangent vector with respect to the first tangent vector positive is always equal to or greater than 0 degrees, and the inner surface of the hole does not include a surface recessed inside.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明の実施形態は、一般家庭、店舗、オフィスなどで使用する照明装置、およびこの照明装置に組み込まれた光学素子に関する。   Embodiments of the present invention relate to a lighting device used in general homes, stores, offices, etc., and an optical element incorporated in the lighting device.

一般照明用のLED照明装置には、白熱電球のような形状および光り方に近づけること(レトロフィット)が望まれる場合がある。特に、クリア型白熱電球(クリアガラスのグローブを用いた白熱電球)のように、グローブ内部の点光源から広配光(1/2配光角が約270°)に光ることへの要望は多い。しかしながら、LEDをそのまま光源として用いると、配光角は狭くなり、1/2配光角は120°程度となる。そこで、広配光レンズなどの光学素子を用いて、配光角を広げる工夫がなされている。   For LED lighting devices for general lighting, it may be desirable to have a shape and light like an incandescent bulb (retrofit). In particular, there are many requests for a wide light distribution (1/2 light distribution angle: about 270 °) from a point light source inside the glove, such as a clear type incandescent light bulb (an incandescent light bulb using a clear glass glove) . However, when the LED is used as a light source as it is, the light distribution angle becomes narrow, and the half light distribution angle becomes about 120 °. Then, the device which extends a light distribution angle is made | formed using optical elements, such as a wide light distribution lens.

この種の光学素子として、例えば、導光ロッドの先端に散乱部材を備えたものが知られている。この光学素子を用いる場合、LEDは、散乱部材から離間して対向する導光ロッドの底面に対向して配置される。そして、LEDから発光される光線は、導光ロッド内を全反射によって伝搬されて散乱部材へ導かれる。散乱部材に到達した光線は、散乱部材によって散乱されて、光学素子の外部へと射出される。このようにして、広配光の光線群が作り出される。   As such an optical element, for example, one having a scattering member at the tip of a light guide rod is known. When this optical element is used, the LED is disposed opposite to the bottom surface of the light guide rod facing away from the scattering member. Then, light emitted from the LED is propagated by total internal reflection in the light guiding rod and is guided to the scattering member. The light beam reaching the scattering member is scattered by the scattering member and emitted to the outside of the optical element. In this way, light beams of wide light distribution are created.

米国特許 US6350041US Patent US6350041

しかし、上述した光学素子を用いた場合、散乱部材で散乱された光線群のうち幾つかの光線は、再び導光ロッドを伝播し、LEDに戻ってしまう。LEDに戻った光線はほぼ吸収される。つまり、LEDに戻る光線の割合が高くなると、光線のロスが大きくなり、器具効率が低下する。   However, when the above-described optical element is used, some of the light beams scattered by the scattering member propagate again through the light guiding rod and return to the LED. The light returned to the LED is almost absorbed. That is, as the percentage of light returning to the LED increases, the loss of light increases and the fixture efficiency decreases.

よって、広配光な光を効率良く射出できる光学素子、およびこの光学素子を備えた照明装置の開発が望まれている。   Therefore, development of an optical element capable of efficiently emitting wide light distribution light and a lighting apparatus provided with the optical element is desired.

実施形態に係る光学素子は、透明な材料により形成され、中心軸に沿った光源側の一端を有する円筒形の導光部と、この導光部の上記中心軸に沿った他端に設けられた半球状の散乱部と、上記導光部の円筒内部と上記散乱部の中空内部をつなげた空孔と、を有する。   The optical element according to the embodiment is formed of a transparent material, and provided at a cylindrical light guide having one end on the light source side along the central axis, and at the other end along the central axis of the light guide. A hemispherical scattering portion, and a hole connecting the cylindrical interior of the light guiding portion and the hollow interior of the scattering portion.

図1は、第1の実施形態に係る光学素子を示す外観斜視図である。FIG. 1 is an external perspective view showing an optical element according to the first embodiment. 図2は、図1の光学素子の要部を部分的に拡大した部分拡大断面図である。FIG. 2 is a partially enlarged cross-sectional view in which a main portion of the optical element of FIG. 1 is partially enlarged. 図3は、図1の光学素子の配光分布のシミュレーション結果である。FIG. 3 is a simulation result of light distribution of the optical element of FIG. 図4は、第2の実施形態に係る光学素子を示す外観図である。FIG. 4 is an external view showing an optical element according to the second embodiment. 図5は、図4の光学素子の要部を部分的に拡大した部分拡大断面図である。FIG. 5 is a partially enlarged cross-sectional view in which a main part of the optical element of FIG. 4 is partially enlarged. 図6は、図4の光学素子を備えた照明装置を示す概略図である。FIG. 6 is a schematic view showing a lighting device provided with the optical element of FIG. 図7は、第3の実施形態に係る光学素子を示す外観図である。FIG. 7 is an external view showing an optical element according to the third embodiment. 図8は、図7の光学素子の中心軸を含む平面で切断した断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view cut along a plane including the central axis of the optical element of FIG. 図9Aは、第4の実施形態に係る光学素子を示す外観図である。FIG. 9A is an external view showing an optical element according to a fourth embodiment. 図9Bは、図9Aの光学素子を示す底面図である。FIG. 9B is a bottom view showing the optical element of FIG. 9A.

以下、図面を参照して実施形態について説明する。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る光学素子10を示す外観斜視図である。図2は、図1の光学素子10をその中心軸Cを含む平面で切断した断面を部分的に拡大した部分拡大断面図である。図3は、図1の光学素子10の配光分布のシミュレーションによる計算結果を示したレーダーチャート図である。図1では、光学素子10の他に、光学素子10の長手方向の一端(図示下端)に対向する複数の発光素子11も図示してある。各発光素子11は、例えば、図示しないLEDチップを樹脂で封止したものである。
First Embodiment
FIG. 1 is an external perspective view showing an optical element 10 according to the first embodiment. FIG. 2 is a partially enlarged cross-sectional view in which a cross section obtained by cutting the optical element 10 in FIG. 1 along a plane including the central axis C is partially enlarged. FIG. 3 is a radar chart diagram showing calculation results of simulation of light distribution of the optical element 10 of FIG. In FIG. 1, in addition to the optical element 10, a plurality of light emitting elements 11 facing one end (the lower end in the drawing) of the optical element 10 in the longitudinal direction are also illustrated. Each light emitting element 11 is obtained by, for example, sealing an LED chip (not shown) with a resin.

図1に示すように、光学素子10は、中心軸Cに対して回転対称となる形状の回転体である。光学素子10は、可視光に対して透明な材料(本実施形態ではアクリル)により形成されている。光学素子10の材料は、可視光に対して透明な材料であれば何でもよく、アクリルの他に、例えば、ポリカーボネートやガラスなどによって光学素子10を形成してもよい。   As shown in FIG. 1, the optical element 10 is a rotating body having a shape that is rotationally symmetrical with respect to the central axis C. The optical element 10 is formed of a material (acrylic in this embodiment) transparent to visible light. The material of the optical element 10 may be any material as long as it is transparent to visible light, and the optical element 10 may be formed of, for example, polycarbonate, glass or the like in addition to acrylic.

また、光学素子10は、その内部に、上記透明な材料が存在しない空孔1を備えている。本実施形態では、この空孔1も、中心軸Cに対して回転対称となる形状を有する。また、本実施形態の空孔1は、光学素子10の長手方向の略全長にわたって設けられている。   Moreover, the optical element 10 is provided with the void | hole 1 in which the said transparent material does not exist in the inside. In the present embodiment, the air holes 1 also have a shape that is rotationally symmetrical with respect to the central axis C. Further, the air holes 1 of the present embodiment are provided over substantially the entire length of the optical element 10 in the longitudinal direction.

すなわち、光学素子10は、円筒形の導光部2と、半球状の散乱部3と、を一体につなげた構造を有する。導光部2の外径と散乱部3の外径は同じである。そして、導光部2の円筒内部と散乱部3の中空内部をなだらかにつなげて空孔1が形成されている。つまり、本実施形態の空孔1は、円柱の一端(図示上端)に同径の半球をつなげた形状の空間である。言い換えると、空孔1は、導光部2の全長を貫通して、散乱部3の内部まで延びている。   That is, the optical element 10 has a structure in which the cylindrical light guide portion 2 and the hemispherical scattering portion 3 are integrally connected. The outer diameter of the light guide 2 and the outer diameter of the scattering portion 3 are the same. Then, the inside of the cylinder of the light guide portion 2 and the hollow inside of the scattering portion 3 are smoothly connected to form the air hole 1. That is, the air hole 1 of the present embodiment is a space having a shape in which a hemisphere of the same diameter is connected to one end (upper end in the drawing) of a cylinder. In other words, the holes 1 extend through the entire length of the light guide 2 to the inside of the scattering unit 3.

空孔1の内面のうち、散乱部3の内面(半球面)は、光を散乱させる拡散面3aになっている。拡散面3a以外の空孔1の内面(すなわち円筒面)は、鏡面になっている。このように、光学素子10の先端近くに設けた散乱部3の内面を拡散面3aとすることにより、配光角の広い光を射出できる。   Among the inner surfaces of the holes 1, the inner surface (hemispherical surface) of the scattering portion 3 is a diffusion surface 3a for scattering light. The inner surface (that is, the cylindrical surface) of the air holes 1 other than the diffusion surface 3a is a mirror surface. As described above, by setting the inner surface of the scattering portion 3 provided near the tip of the optical element 10 as the diffusion surface 3 a, light with a wide light distribution angle can be emitted.

散乱部3の内側にある拡散面3aは、例えば、空孔1の内面に白色塗装したものであってもよい。或いは、拡散面3aは、空孔1の内面を部分的にサンドブラスト処理した粗面であってもよい。また、拡散面3aを設ける代わりに、散乱部3の空孔1内に、光を散乱させる散乱部材(図示せず)を充填してもよい。   The diffusion surface 3a inside the scattering portion 3 may be white-painted on the inner surface of the hole 1, for example. Alternatively, the diffusion surface 3a may be a rough surface where the inner surface of the hole 1 is partially sandblasted. Further, instead of providing the diffusion surface 3a, a scattering member (not shown) for scattering light may be filled in the air holes 1 of the scattering portion 3.

なお、拡散面3aは、導光部2の円筒形の内面に僅かにさしかかる位置まで延びてもよい。散乱部材を充填する場合には、導光部2の内部に僅かにさしかかる位置まで散乱部材を充填してもよい。つまり、拡散面3aの大きさは任意に変更可能である。   The diffusion surface 3 a may extend to a position slightly behind the cylindrical inner surface of the light guide 2. When the scattering member is filled, the scattering member may be filled to a position slightly inside the light guide 2. That is, the size of the diffusion surface 3a can be arbitrarily changed.

導光部2は、中心軸Cに沿って散乱部3から離間した長手方向の一端側に円形の外周縁を有する底面21を備えている。また、導光部2は、底面21の外周縁から長手方向の他端側に向けてつながる円筒形の側面22を有する。側面22の底面21から離間した他端側には、散乱部3の外面となる半球面31がなだらかに連続している。   The light guide portion 2 includes a bottom surface 21 having a circular outer peripheral edge at one end side in the longitudinal direction separated from the scattering portion 3 along the central axis C. Further, the light guide portion 2 has a cylindrical side surface 22 connected from the outer peripheral edge of the bottom surface 21 toward the other end side in the longitudinal direction. On the other end side of the side surface 22 separated from the bottom surface 21, the hemispherical surface 31 serving as the outer surface of the scattering portion 3 is smoothly continuous.

つまり、底面21、側面22、および半球面31が光学素子10の外表面となり、これらの面はいずれも鏡面である。ただし、この限りではなく、これらの面21、22、31は、拡散面を含んでもよい。なお、底面21は、光学素子10の中心軸Cと直交し、側面22は、中心軸Cと平行に延びている。   That is, the bottom surface 21, the side surface 22, and the hemispherical surface 31 become the outer surface of the optical element 10, and these surfaces are all mirror surfaces. However, not limited to this, these surfaces 21, 22, 31 may include diffusion surfaces. The bottom surface 21 is orthogonal to the central axis C of the optical element 10, and the side surface 22 extends in parallel to the central axis C.

空孔1の一端(図示下端)は、底面21に接続され、底面21と同心の円形の開口23を形成している。空孔1の内面は、中心軸Cに沿って底面21に向かって広がる形状を有する。ここで、広がる形状とは、狭まる形状ではないものを意味し、円筒面のような形状も含むものとする。すなわち、散乱部3の内面(拡散面3a)が半球面であることから、空孔1は、内側に凹む面を含まない形状を有することになる。   One end (the lower end in the figure) of the air hole 1 is connected to the bottom surface 21 to form a circular opening 23 concentric with the bottom surface 21. The inner surface of the hole 1 has a shape that spreads toward the bottom surface 21 along the central axis C. Here, the spreading shape means one that is not a narrowing shape, and includes a shape such as a cylindrical surface. That is, since the inner surface (the diffusion surface 3a) of the scattering portion 3 is a hemispherical surface, the air holes 1 have a shape that does not include the surface recessed inward.

なお、上述した回転対称とは、中心軸Cに対して対象物を回転させたとき、対象物がもとの形状に一致し、かつ中心軸C周りの回転角が360°未満となることを意味する。   The above-mentioned rotational symmetry means that when the object is rotated with respect to the central axis C, the object conforms to the original shape and the rotation angle around the central axis C is less than 360 °. means.

複数の発光素子11は、それぞれ、発光面(図示省略)を有する。各発光素子11は、その発光面が光学素子10の円環状の底面21に対向するよう配置される。本実施形態では、複数の発光素子11を底面21の周方向に等間隔で環状に並べて配置した。なお、複数の発光素子11は、例えば、ここでは図示を省略した基板の表面に実装される。本実施形態では、複数の発光素子11を同一平面上に配置したがこれに限らず、複数の発光素子11を立体的に配置することもできる。   Each of the plurality of light emitting elements 11 has a light emitting surface (not shown). Each light emitting element 11 is disposed such that its light emitting surface faces the annular bottom surface 21 of the optical element 10. In the present embodiment, the plurality of light emitting elements 11 are arranged annularly at equal intervals in the circumferential direction of the bottom surface 21. The plurality of light emitting elements 11 are mounted on, for example, the surface of a substrate (not shown). In the present embodiment, the plurality of light emitting elements 11 are arranged on the same plane. However, the present invention is not limited to this, and the plurality of light emitting elements 11 can be three-dimensionally arranged.

以下、上述した空孔1の内面形状について、図2を参照してより詳細に説明する。なお、図2は、光学素子10を、中心軸Cを含む平面で切断した断面を部分的に(拡散面3a付近を)拡大して示す。   Hereinafter, the inner surface shape of the hole 1 described above will be described in more detail with reference to FIG. Note that FIG. 2 is a partially enlarged view (in the vicinity of the diffusion surface 3a) of a cross section obtained by cutting the optical element 10 along a plane including the central axis C.

本実施形態の空孔1は、中心軸Cに対して回転対称形であるため、中心軸Cを含む平面で光学素子10を切断した場合、その切断面と空孔1の内面が交差する線L(以下、この線を境界線Lと称する)の形状が空孔1の内面形状を一義的に表わすことになる。つまり、この境界線Lの形状を規定することで、空孔1の内面を規定できる。   Since the air hole 1 of the present embodiment is rotationally symmetrical with respect to the central axis C, when the optical element 10 is cut at a plane including the central axis C, a line where the cut surface intersects the inner surface of the air hole 1 The shape of L (hereinafter, this line is referred to as a boundary line L) uniquely represents the inner surface shape of the hole 1. That is, by defining the shape of the boundary line L, the inner surface of the hole 1 can be defined.

境界線Lは、光学素子10の外方へ向けて膨らむ形状の曲線部分を含む。本実施形態では、散乱部3の内面(拡散面3a)と切断面が交差する線が曲線部分となる。この他に、境界線Lは、導光部2の内面と切断面が交差する直線を含む。言い換えると、境界線Lは、空孔1に向けて内側に凹む部分を有していない。   The boundary line L includes a curved portion having a shape that bulges outward of the optical element 10. In the present embodiment, a line at which the inner surface (the diffusion surface 3a) of the scattering portion 3 intersects with the cut surface is a curved portion. In addition to this, the boundary line L includes a straight line at which the inner surface of the light guide 2 intersects with the cut surface. In other words, the boundary line L does not have a portion that is recessed inward toward the hole 1.

例えば、図2の断面において、空孔1内に原点Oをとり、原点Oを中心に図示時計回りに境界線Lに沿った方向を正方向と規定する。原点Oは、空孔1内の内面上を含まない任意の点とすることができる。ここでは、仮に、原点Oを中心軸C上の散乱部3の曲率の中心に置いた。   For example, in the cross section of FIG. 2, an origin O is taken in the hole 1, and a direction along the boundary L is defined as a positive direction clockwise around the origin O in the figure. The origin O can be any point not including the inner surface in the hole 1. Here, the origin O is temporarily placed at the center of the curvature of the scattering portion 3 on the central axis C.

次に、境界線L上に任意の点Aをとり、点Aにおける接線を正方向に向く接線ベクトルV1とする。上記で述べたように、正方向は、原点Oに対して境界線L上を時計まわりに進む方向と定義した。また、点Aから正方向に境界線L上を移動した点Bをとり、この点Bにおける接線を正方向に向く接線ベクトルV2とする。このとき、接線ベクトルV1に対する接線ベクトルV2の上記時計回りを正とする成す角を接線回転角θとする。   Next, an arbitrary point A is taken on the boundary line L, and a tangent at the point A is made a tangent vector V1 that is directed in the positive direction. As described above, the positive direction is defined as the direction of going clockwise on the boundary L with respect to the origin O. Further, a point B moved on the boundary L in the positive direction from the point A is taken, and a tangent at the point B is set as a tangent vector V2 directed in the positive direction. At this time, an angle formed by making the clockwise rotation of the tangent vector V2 with respect to the tangent vector V1 positive is a tangent rotation angle θ.

以上の条件に基づいて、境界線Lを規定すると、接線回転角θが常に0度以上になる形状とすることができる。   When the boundary line L is defined based on the above conditions, the tangent rotation angle θ can be a shape that is always 0 degree or more.

次に、光学素子10の機能について説明する。   Next, the function of the optical element 10 will be described.

複数の発光素子11(図1)から射出された光は、図2に示すように光学素子10を伝播される。各光学素子10から射出される光は、互いに平行な光線群として分類することができる。そのため、光線群についての議論は、以下で一般性を失わない。   The light emitted from the plurality of light emitting elements 11 (FIG. 1) is propagated through the optical element 10 as shown in FIG. The light emitted from each optical element 10 can be classified as parallel rays. As such, the discussion of ray groups does not lose generality below.

光線群は、各発光素子11の発光面を介して発光された後、光学素子10の底面21に入射される。底面21から光学素子10へ入射された光線群は、導光部2の側面22および散乱部3の半球面31と空孔1の内面との間で全反射を繰り返して導光される。   The light beam group is emitted through the light emitting surface of each light emitting element 11 and then enters the bottom surface 21 of the optical element 10. A group of light beams incident on the optical element 10 from the bottom surface 21 is guided by being repeatedly totally reflected between the side surface 22 of the light guide 2 and the hemispherical surface 31 of the scattering unit 3 and the inner surface of the air hole 1.

このとき、空孔1の内面にある拡散面3aで散乱(一次的な散乱)される光線群は、拡散面3aに対する光線群の入射角に応じて透過・反射成分が変化する。つまり、拡散面3aへの入射角が大きいと反射成分(拡散反射成分)が多くなり、透過成分(拡散透過成分)が減る。逆に、拡散面3aへの入射角が小さいと反射成分が少なくなり、透過成分が多くなる。ここで言う入射角とは、拡散面3aに入射する光線が拡散面3aに当たる点における拡散面3aの法線方向と入射光線とが成す角を意味する。   At this time, in the light group scattered (primary scattering) by the diffusion surface 3a on the inner surface of the hole 1, the transmission / reflection component changes in accordance with the incident angle of the light group to the diffusion surface 3a. That is, when the incident angle to the diffusion surface 3a is large, the reflection component (diffuse reflection component) increases and the transmission component (diffuse transmission component) decreases. On the contrary, when the incident angle to the diffusion surface 3a is small, the reflection component decreases and the transmission component increases. Here, the incident angle means the angle formed by the incident light beam and the normal direction of the diffusion surface 3a at the point where the light beam incident on the diffusion surface 3a hits the diffusion surface 3a.

これに対して、散乱部3の内面に拡散面3aを設けずに空孔1内に散乱部材を詰め込んだ場合、散乱部3の内面を透過する光線の透過成分が吸収成分になるが、反射成分については同様である。つまり、いずれの場合においても、空孔1の内面への光線の入射角が大きいと反射成分が多くなり、内面への入射角が小さいと反射成分が少なくなると言える。   On the other hand, when the scattering member is packed in the air hole 1 without providing the diffusion surface 3a on the inner surface of the scattering portion 3, the transmission component of light transmitted through the inner surface of the scattering portion 3 becomes the absorption component. The same applies to the components. That is, in any case, when the incident angle of the light beam to the inner surface of the hole 1 is large, the reflected component increases, and when the incident angle to the inner surface is small, the reflected component decreases.

空孔1の内面で反射された光線は、光学素子10の側面22や半球面31から外部へ屈折透過され、或いは側面22や半球面31で再び反射されて拡散面3aに向けて戻される。拡散面3aに戻された光線は、拡散面3aで再び散乱(二次的な散乱)される。しかし、拡散面3aで散乱された光線の一部は、導光部2へ戻される。   The light beam reflected by the inner surface of the hole 1 is refracted and transmitted from the side surface 22 or the hemispherical surface 31 of the optical element 10 to the outside, or is reflected again by the side surface 22 or the hemispherical surface 31 and returned toward the diffusion surface 3a. The light beam returned to the diffusion surface 3a is again scattered (secondary scattering) by the diffusion surface 3a. However, a part of the light beam scattered by the diffusion surface 3 a is returned to the light guide 2.

図2において、例えば、符号41が側面22から屈折透過される光線の一例を示し、符号42が導光部2に戻される光線の一例を示す。導光部2に戻る光線42は、最終的に発光素子11に戻って吸収される。しかし、拡散面3aで二次的に散乱された光線のほとんどは、最終的に光学素子10の側面22を介して屈折透過される。そのため、1次的に拡散面3aで拡散反射された光線が導光部2に戻るのを防ぎ、再び拡散面3aで散乱させれば発光素子11に戻って吸収される光線を減らすことができる。   In FIG. 2, for example, reference numeral 41 denotes an example of a ray refracted and transmitted from the side surface 22, and reference numeral 42 denotes an example of a ray returned to the light guide 2. The light beam 42 returning to the light guide 2 is finally absorbed back to the light emitting element 11. However, most of the light rays secondarily scattered by the diffusion surface 3 a are finally refracted and transmitted through the side surface 22 of the optical element 10. Therefore, it is possible to prevent the light rays diffusely reflected by the diffusion surface 3a from being primarily returned to the light guide 2 and reduce the light rays to be absorbed back into the light emitting element 11 by scattering again by the diffusion surface 3a. .

この種の光学素子10において、器具効率を向上させるためには、拡散面3aで散乱されて導光部2へ戻る光線をできるだけ少なくすることが望ましい。導光部2へ戻る光線を少なくするためには、拡散面3aで一次的に反射された光が再び拡散面3aに入射され易い状況を作れば良い。このためには、拡散面3aの全領域のうち発光素子11からできるだけ遠い領域で光線を散乱させればよい。   In the optical element 10 of this type, in order to improve the efficiency of the instrument, it is desirable to minimize the number of rays scattered by the diffusion surface 3 a and returned to the light guide 2. In order to reduce the number of light beams returning to the light guide 2, it is only necessary to create a situation in which the light primarily reflected by the diffusion surface 3a is likely to enter the diffusion surface 3a again. For this purpose, the light beam may be scattered in a region as far as possible from the light emitting element 11 out of the entire region of the diffusion surface 3a.

発光素子11より遠い領域で散乱される光線は、そのほとんどが散乱部3の半球面31或いは導光部2の側面22を介して屈折透過される。そして、屈折透過されない一部の光線は、導光部2に直接戻らず、拡散面3aに再び入射され易い状況となる。上述したように、拡散面3aで二次的に散乱された光線は、そのほとんどが、最終的に光学素子10の側面22を介して屈折透過される。   Most of light rays scattered in a region far from the light emitting element 11 are refracted and transmitted through the hemispherical surface 31 of the scattering portion 3 or the side surface 22 of the light guiding portion 2. Then, a part of light rays that are not refracted and transmitted do not directly return to the light guide 2, and are likely to be incident again on the diffusion surface 3a. As described above, most of the light beam secondarily scattered by the diffusion surface 3 a is finally refracted and transmitted through the side surface 22 of the optical element 10.

これに対し、発光素子11に近い領域で光線が多く散乱されると、この一次的な散乱光は、導光部2に戻り易く、最終的に発光素子11に吸収され易い。   On the other hand, when a large amount of light is scattered in a region near the light emitting element 11, this primary scattered light is likely to be returned to the light guide 2 and finally absorbed by the light emitting element 11.

上述した第1の実施形態の光学素子10は、発光素子11から射出された光線の多くを、発光素子11からできるだけ遠い領域で散乱させることのできる構成を備えている。以下、この構成について図2を参照してその機能を説明する。   The optical element 10 according to the first embodiment described above has a configuration capable of scattering most of light rays emitted from the light emitting element 11 in a region as far as possible from the light emitting element 11. Hereinafter, the function of this configuration will be described with reference to FIG.

発光素子11から射出された平行な光線群のうち、光線43は空孔1の内面にある点Aで拡散反射され、光線44は同様に点Bで拡散反射される。このとき、点Aに入射する光線43と点Bに入射する光線44は、空孔1の内面に対する入射角が異なる。   Of the parallel light beams emitted from the light emitting element 11, the light beam 43 is diffusely reflected at the point A on the inner surface of the hole 1, and the light beam 44 is also diffusely reflected at the point B. At this time, the light beam 43 incident to the point A and the light beam 44 incident to the point B have different incident angles with respect to the inner surface of the hole 1.

上述したように、本実施形態では、空孔1の内面形状(境界線Lの形状)を規定する接線回転角θが常に0度以上となるため、図2の点Aに対する光線43の入射角に対し、点Bに対する光線44の入射角の方が大きくなる。つまり、この場合、点Bにおける光線44の拡散反射成分の方が、点Aにおける光線43の拡散反射成分より多くなる。   As described above, in the present embodiment, since the tangent rotation angle θ defining the inner surface shape (the shape of the boundary L) of the hole 1 is always 0 degree or more, the incident angle of the light beam 43 with respect to the point A in FIG. On the other hand, the incident angle of the light beam 44 to the point B is larger. That is, in this case, the diffuse reflection component of the light ray 44 at the point B is larger than the diffuse reflection component of the light ray 43 at the point A.

見方を変えると、本実施形態では、発光素子11からできるだけ遠い領域で光線の拡散反射成分を多くするため、空孔1の内面形状を、接線回転角θが常に0度以上となる形状にした。これにより、発光素子11に戻る光線を少なくでき、光学素子10の器具効率を高めることができる。   From another point of view, in the present embodiment, in order to increase the diffuse reflection component of the light beam in a region as far as possible from the light emitting element 11, the inner surface shape of the hole 1 is a shape in which the tangent rotation angle θ is always 0 degrees or more. . Thereby, the light beam returning to the light emitting element 11 can be reduced, and the efficiency of the optical element 10 can be enhanced.

また、接線回転角が境界線Lに沿って連続的に変化する、あるいは一定になるため、拡散反射の方向をなだらかに変化させることができる。これより、配光分布を白熱電球のようになだらかな分布とすることができる。   In addition, since the tangential rotation angle continuously changes or becomes constant along the boundary L, the direction of the diffuse reflection can be changed gently. From this, the light distribution can be made to be a gentle distribution like an incandescent lamp.

上述した光学素子10の配光分布は、光線追跡シミュレーション(LightTools)(登録商標)を用いて計算できる。計算結果を図3に示す。この図は、配光角に応じた光線の光度をレーダーチャート的に示したものである。この図から分かるように、本実施形態の光学素子10の場合、1/2配光角が約310度となり、300度を超えていることが分かる。   The light distribution of the optical element 10 described above can be calculated using Light Trace Simulation (LightTools) (registered trademark). The calculation results are shown in FIG. This figure shows the light intensity of the light beam according to the light distribution angle in the form of a radar chart. As can be seen from this figure, in the case of the optical element 10 of the present embodiment, it can be seen that the half light distribution angle is approximately 310 degrees, which exceeds 300 degrees.

以上のように、本実施形態によると、LEDを光源に用いたにも関わらず、広配光で効率の良い光を射出できる光学素子10を提供できる。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide the optical element 10 capable of emitting light with wide light distribution and high efficiency even though the LED is used as the light source.

(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態に係る光学素子50について、図4および図5を参照して説明する。この光学素子50は、空孔51が光学素子50の底面52につながっておらず、光学素子50の内部で閉じた密閉空間を形成している。これ以外の構成は、上述した第1の実施形態と略同じであるため、ここでは、第1の実施形態と同様に機能する構成要素に同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
Second Embodiment
Next, an optical element 50 according to a second embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 5. In the optical element 50, the air holes 51 are not connected to the bottom surface 52 of the optical element 50 and form a closed space closed inside the optical element 50. The configuration other than this is substantially the same as that of the above-described first embodiment, and therefore, the components functioning in the same manner as the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the detailed description thereof is omitted.

光学素子50の空孔51の内面形状は、中心軸C上で互いに離間した2つの定点(不図示)を基準にした回転楕円面である。つまり、これら2つの定点から空孔51の内面上の任意の点までの距離の和が等しくなるように任意の点を連続させた面が空孔51の内面となる。なお、2つの定点は重なってもよく、この場合、空孔51の内面は球面となる。あるいは、2つの定点を十分離間した場合、空孔51の内面は回転放物面となる。いずれにしても、本実施形態の空孔51も、接線回転角θが常に0度以上となる形状を有し、内側に凹む面を含まない。   The inner surface shape of the air hole 51 of the optical element 50 is a spheroidal surface based on two fixed points (not shown) separated from each other on the central axis C. That is, a surface obtained by continuing arbitrary points is the inner surface of the hole 51 such that the sum of the distances from these two fixed points to any point on the inner surface of the hole 51 is equal. The two fixed points may overlap, and in this case, the inner surface of the hole 51 is a spherical surface. Alternatively, when the two fixed points are sufficiently separated, the inner surface of the hole 51 is a paraboloid of revolution. In any case, the air holes 51 of the present embodiment also have a shape in which the tangent rotation angle θ is always 0 degrees or more, and does not include a surface that is recessed inward.

空孔51は、光学素子50の底面52から中心軸Cに沿って離間した先端近くに片寄ってレイアウトされている。空孔51の内面には、白色塗装或いはサンドブラストにより拡散面51aが設けられている。この場合、光学素子50を、中心軸Cを含む面で分割して形成し、空孔51に拡散面51aを形成した後、両者を貼り合せる。或いは、3Dプリンタを用いる場合、空孔51内にサポート材(例えば、白いアクリル)を充填する。   The holes 51 are laid out near the tip of the optical element 50 which is separated from the bottom surface 52 of the optical element 50 along the central axis C. A diffusion surface 51 a is provided on the inner surface of the hole 51 by white paint or sand blast. In this case, the optical element 50 is divided at a plane including the central axis C, and after the diffusion surface 51a is formed in the holes 51, both are bonded. Alternatively, when using a 3D printer, the holes 51 are filled with a support material (for example, white acrylic).

図6に示すように、光学素子50は、照明装置の一例である電球100内に組み込まれる。ここでは説明を省略するが、他の実施形態の光学素子も図6のように電球100内に組み込まれることができる。   As shown in FIG. 6, the optical element 50 is incorporated in a light bulb 100 which is an example of a lighting device. Although the description is omitted here, the optical elements of the other embodiments can also be incorporated in the light bulb 100 as shown in FIG.

電球100は、金属製の放熱筐体102、図示しない天井のソケットなどに電気的に接続するための口金104、光学素子50を覆う概ね球状の透明なグローブ106、発光素子11に給電して点灯させる点灯回路108、および光学素子50を備えている。発光素子11は基板11aを有し、基板支持体110の上面110aに基板11aの裏面を接触させて取り付けられる。点灯回路108は、ここでは図示しない配線を介して、発光素子11および口金104にそれぞれ接続されている。基板支持体110の図示下端側は放熱筐体102に熱的に接続されている。光学素子50は、発光素子11の発光面に底面52が対向する姿勢で取り付けられる。この電球100は、例えば、図6の姿勢を天地逆転して口金104を上にした状態で天井のソケットに取り付けられる。   The light bulb 100 is supplied with power by lighting the metallic heat radiation housing 102, the base 104 for electrically connecting to the socket of the ceiling (not shown), etc., the substantially spherical transparent globe 106 covering the optical element 50, and the light emitting element 11. The lighting circuit 108 and the optical element 50 are provided. The light emitting element 11 has a substrate 11 a and is attached to the upper surface 110 a of the substrate support 110 with the back surface of the substrate 11 a in contact. The lighting circuit 108 is connected to the light emitting element 11 and the base 104 via a wire not shown here. The lower end side of the substrate support 110 is thermally connected to the heat dissipation housing 102. The optical element 50 is attached to the light emitting surface of the light emitting element 11 so that the bottom surface 52 faces the light emitting surface. For example, the light bulb 100 is attached to the socket of the ceiling with the cap 104 turned up with the posture shown in FIG. 6 reversed.

放熱筐体102は、口金104を接続した一端(図示下端)およびグローブ106を取り付けた他端(図示上端)を有する。放熱筐体102、口金104、およびグローブ106は、電球100の管軸と重なる軸を有する。光学素子50は、その中心軸Cが電球100の管軸と一致するように取り付けられる。   The heat dissipation housing 102 has one end (lower end in the drawing) to which the base 104 is connected and the other end (upper end in the drawing) to which the globe 106 is attached. The heat dissipation housing 102, the base 104, and the globe 106 have an axis that overlaps the tube axis of the light bulb 100. The optical element 50 is mounted such that its central axis C coincides with the tube axis of the light bulb 100.

放熱筐体102は、一端から他端に向けて径が徐々に拡大する略円錐台状の外形を有する。この放熱筐体102は、基板支持体110を介して、発光素子11に熱的に接続し、発光素子11の熱を放熱筐体102の外部に放射するよう機能する。このため、放熱筐体102は、その外周面102a上に複数の放熱フィンを備えていても良い。   The heat dissipation housing 102 has a substantially frusto-conical outer shape whose diameter gradually increases from one end to the other end. The heat dissipation housing 102 is thermally connected to the light emitting element 11 through the substrate support 110, and functions to radiate the heat of the light emitting element 11 to the outside of the heat dissipation housing 102. For this reason, the heat dissipation housing 102 may be provided with a plurality of heat dissipation fins on the outer peripheral surface 102a.

グローブ106は、図示のような球形に限らず、シャンデリア型でもよい。   The globe 106 is not limited to a spherical shape as illustrated, but may be a chandelier type.

発光素子11の発光面から射出された光線群は、光学素子50の底面52から入射する。底面52に入射した光線群は、導光部2および散乱部3を介して光学素子50を伝播される。光学素子50を伝播された光は、空孔51の拡散面51aに集められて散乱され、白熱電球並の配光角を有する照明光が射出される。つまり、本実施形態の光学素子50を用いた場合、グローブ106の中心を光らせることができ、レトロフィットの効果を奏することができる。   A light group emitted from the light emitting surface of the light emitting element 11 is incident from the bottom surface 52 of the optical element 50. The ray group incident on the bottom surface 52 is propagated through the optical element 50 through the light guiding unit 2 and the scattering unit 3. The light propagated through the optical element 50 is collected and scattered by the diffusion surface 51 a of the air hole 51, and the illumination light having a light distribution angle similar to that of the incandescent lamp is emitted. That is, when the optical element 50 of the present embodiment is used, the center of the globe 106 can be illuminated, and the effect of retrofit can be exhibited.

以上のように、第2の実施形態においても、上述した第1の実施形態と同様に、広配光で効率の良い光を射出できる光学素子50を提供でき、発光素子11の熱を効果的に放熱させることができる。   As described above, also in the second embodiment, as in the first embodiment described above, it is possible to provide the optical element 50 capable of emitting light with wide light distribution and high efficiency, and the heat of the light emitting element 11 is effective. Can dissipate heat.

(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態に係る光学素子60について、図7および図8を参照して説明する。本実施形態においても、上述した第1の実施形態と同様に機能する構成要素には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
Third Embodiment
Next, an optical element 60 according to a third embodiment will be described with reference to FIGS. 7 and 8. Also in the present embodiment, the components functioning in the same manner as in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and the detailed description thereof is omitted.

光学素子60は、その一端側に、複数の発光素子11に対向する環状の傾斜底面62を有する。傾斜底面62は、光学素子60の中心軸Cと直交する面に対して傾斜している。複数の発光素子11は、その発光面を傾斜底面62に対向させ、傾斜底面62の周方向に沿って等間隔で並べて配置される。このため、各発光素子11の発光面は、光学素子60の中心軸Cと直交しない。つまり、各発光素子11の発光面が同一面に配置されず立体的なレイアウトとなる。   The optical element 60 has an annular inclined bottom surface 62 facing the plurality of light emitting elements 11 at one end side. The inclined bottom surface 62 is inclined with respect to a plane orthogonal to the central axis C of the optical element 60. The light emitting surfaces of the plurality of light emitting elements 11 are arranged to face the inclined bottom surface 62 and arranged at equal intervals along the circumferential direction of the inclined bottom surface 62. For this reason, the light emitting surface of each light emitting element 11 is not orthogonal to the central axis C of the optical element 60. That is, the light emitting surfaces of the light emitting elements 11 are not arranged on the same surface, and a three-dimensional layout is obtained.

以上のように、各発光素子11を立体配置とすることで、装置構成をコンパクトにでき、設計の自由度を高めることができる。また、複数の発光素子11を分散して配置することができ、熱源の集中を抑え、放熱特性を向上させることができる。   As described above, the three-dimensional arrangement of the light emitting elements 11 makes it possible to make the device configuration compact and to increase the degree of freedom in design. Further, the plurality of light emitting elements 11 can be disposed in a dispersed manner, so that concentration of the heat source can be suppressed and the heat dissipation characteristics can be improved.

また、本実施形態の光学素子60は、発光素子11から離間した他端側に開口した空孔61を有する。空孔61の内面には拡散面61aが設けられている。そして、この空孔61の内面形状も、上述した接線回転角θが常に0度以上となる形状を有する。このため、本実施形態においても、上述した第1および第2の実施形態と同様の効果を奏することができる。   Further, the optical element 60 of the present embodiment has a hole 61 opened on the other end side separated from the light emitting element 11. A diffusion surface 61 a is provided on the inner surface of the hole 61. The inner surface of the air hole 61 also has a shape such that the above-mentioned tangential rotation angle θ is always 0 degrees or more. Therefore, also in the present embodiment, the same effects as those of the first and second embodiments described above can be obtained.

なお、ここでは図示を省略するが、本実施形態のように光学素子の他端側に開口する空孔の内面を開口に向けて徐々に広がる形状としても良い。この場合、光学素子を成型した際の型抜きが可能となり、光学素子の製造を容易にできる。   Although not illustrated here, the inner surface of the hole opened on the other end side of the optical element may be gradually expanded toward the opening as in the present embodiment. In this case, the die can be removed when the optical element is molded, and the manufacture of the optical element can be facilitated.

(第4の実施形態)
次に、第4の実施形態に係る光学素子70について、図9Aおよび図9Bを参照して説明する。ここでも、上述した実施形態と同様に機能する構成要素には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
Fourth Embodiment
Next, an optical element 70 according to a fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 9A and 9B. Here too, the components that function in the same manner as the embodiment described above are given the same reference numerals, and detailed descriptions thereof will be omitted.

光学素子70は、中心軸Cに沿った一端側に円錐面72を有する。円錐面72は、光学素子70の底面を凹ませて形成される。円錐面72には、アルミが蒸着されて、鏡面にされている。そして、この円錐面72に対向して、複数の発光素子11が設けられている。すなわち、発光素子11は、光学素子70の側面22に発光面が対向する向きで設けられる。   The optical element 70 has a conical surface 72 at one end along the central axis C. The conical surface 72 is formed by recessing the bottom of the optical element 70. Aluminum is vapor-deposited on the conical surface 72 to be a mirror surface. A plurality of light emitting elements 11 are provided opposite to the conical surface 72. That is, the light emitting element 11 is provided in the direction in which the light emitting surface faces the side surface 22 of the optical element 70.

そして、発光素子11の発光面から射出された光線群が、円錐面72で反射されて導光部2を伝播され、空孔71へ導かれる。空孔71は、第2の実施形態の空孔51と同様の内面形状を有する。よって、この光学素子70も、中心軸Cを含む面で一旦分割して形成される。   Then, the light beam group emitted from the light emitting surface of the light emitting element 11 is reflected by the conical surface 72, propagates through the light guide 2, and is guided to the air hole 71. The holes 71 have the same inner surface shape as the holes 51 of the second embodiment. Therefore, the optical element 70 is also divided and formed in a plane including the central axis C.

以上のように、本実施形態においても、上述した第1乃至第3の実施形態と同様の効果を奏することができ、広配光な光を効率良く射出できる。   As described above, also in the present embodiment, the same effects as those of the first to third embodiments described above can be obtained, and wide light distribution can be efficiently emitted.

いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。   Although several embodiments have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in other various forms, and various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof as well as included in the scope and the gist of the invention.

以下、本願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1]
可視光に対して透明な材料により形成した、中心軸に対して回転対称となる形状の光学素子であって、
当該光学素子の内部に空孔を備え、
上記空孔の内面は、上記中心軸を含む平面と当該内面とが交差する上記空孔の境界線が当該光学素子の外方に向けて膨らむ曲線部分を含むような形状を有し、上記空孔内に原点をとり、当該原点に対して上記境界線に沿って時計回りに進む方向を正方向とし、上記境界線上の第1の点における第1の接線ベクトルをとり、上記第1の点に対して正方向に隣接する第2の点における第2の接線ベクトルをとった場合、この第2の接線ベクトルの上記第1の接線ベクトルに対する上記時計回りを正とする成す角が常に0度以上である、
光学素子。
[2]
上記中心軸の一端側にある底面と、
この底面につながる上記中心軸に沿った側面と、をさらに有し、
上記側面は、上記中心軸の他端側に向けて先細りする形状を有する、
[1]の光学素子。
[3]
上記空孔は、上記先細りする形状の内側に配置されている、
[2]の光学素子。
[4]
上記空孔の内面は、光を散乱させる拡散面を含む、
[1]の光学素子。
[5]
上記空孔内に、光を散乱させる散乱部材を有する、
[1]の光学素子。
[6]
上記空孔は、上記底面につながる開口を有し、該空孔の上記内面は、上記中心軸に沿って上記開口に向けて徐々に広がる形状を有する、
[2]の光学素子。
[7]
上記空孔は、当該光学素子の内部で閉じた密閉空間である、
[1]の光学素子。
[8]
上記空孔の内面形状は、該空孔内に2つの定点を置いたとき、これら各定点から上記内面上の任意の点までの距離の和が等しくなる回転楕円面である、
[7]の光学素子。
[9]
上記空孔の内面形状は、上記2つの定点が重なる球面である、
[8]の光学素子。
[10]
上記空孔は、当該光学素子の上記底面から離間した他端側に開口を有し、この開口に向けて上記中心軸に沿って徐々に広がる形状の内面を有する、
[2]の光学素子。
[11]
[1]乃至[10]のうちいずれかの光学素子と、
発光面を有する光源と、を有し、
上記光学素子の上記中心軸に沿った一端側にある底面に上記発光面が対向するように上記光源を配置した、
照明装置。
[12]
複数の上記光源を円形に配置した基板をさらに有し、
上記複数の光源のそれぞれの上記発光面が上記光学素子の上記底面に対向するように上記基板を配置した、
[11]の照明装置。
[13]
上記光学素子の上記底面は、上記中心軸と直交する面に対して傾斜した傾斜面を含み、
上記複数の光源は、それぞれの上記発光面が上記傾斜面に対向するように配置される、
[12]の照明装置。
[14]
[1]乃至[10]のうちいずれかの光学素子と、
発光面を有する光源と、
上記光源および上記光学素子を覆う、光を透過するグローブと、を備え、
上記光学素子の上記中心軸に沿った一端側にある底面に上記発光面が対向するように上記光源を配置した、
照明装置。
Hereinafter, the invention described in the claims at the beginning of the application of the present application is appended.
[1]
An optical element formed of a material transparent to visible light and having a shape that is rotationally symmetrical with respect to a central axis,
A hole is provided inside the optical element,
The inner surface of the void has a shape such that the boundary between the void where the plane including the central axis intersects the inner surface includes a curved portion that bulges outward of the optical element; The origin is taken in the hole, the direction which proceeds clockwise along the boundary with respect to the origin is positive, and the first tangent vector at the first point on the boundary is taken, the first point When the second tangent vector at the second point adjacent to the positive direction is taken, the clockwise positive angle with respect to the first tangent vector of this second tangent vector is always 0 degrees. Or more,
Optical element.
[2]
A bottom surface at one end of the central axis,
And a side surface along the central axis connected to the bottom surface,
The side surface has a shape tapered toward the other end of the central axis,
Optical element of [1].
[3]
The void is disposed inside the tapered shape,
Optical element of [2].
[4]
The inner surface of the cavity includes a diffusing surface that scatters light,
Optical element of [1].
[5]
In the holes, a scattering member for scattering light is provided.
Optical element of [1].
[6]
The cavity has an opening connected to the bottom surface, and the inner surface of the cavity has a shape that gradually spreads toward the opening along the central axis.
Optical element of [2].
[7]
The void is a closed space closed inside the optical element.
Optical element of [1].
[8]
The inner surface shape of the hole is an ellipsoid of revolution in which, when two fixed points are placed in the hole, the sum of distances from each of the fixed points to any point on the inner surface is equal.
Optical element of [7].
[9]
The inner surface shape of the hole is a spherical surface on which the two fixed points overlap.
The optical element of [8].
[10]
The air hole has an opening on the other end side away from the bottom surface of the optical element, and has an inner surface having a shape gradually expanding along the central axis toward the opening.
Optical element of [2].
[11]
Any one of the optical elements of [1] to [10],
A light source having a light emitting surface;
The light source is disposed such that the light emitting surface faces the bottom surface at one end side along the central axis of the optical element.
Lighting device.
[12]
It further has a substrate in which a plurality of the light sources are arranged in a circle,
The substrate is disposed such that the light emitting surface of each of the plurality of light sources faces the bottom surface of the optical element,
The lighting device of [11].
[13]
The bottom surface of the optical element includes an inclined surface inclined with respect to a plane orthogonal to the central axis,
The plurality of light sources are arranged such that the respective light emitting surfaces face the inclined surfaces.
The lighting device of [12].
[14]
Any one of the optical elements of [1] to [10],
A light source having a light emitting surface;
A light-transmitting globe covering the light source and the optical element;
The light source is disposed such that the light emitting surface faces the bottom surface at one end side along the central axis of the optical element.
Lighting device.

1…空孔、2…導光部、3…散乱部、3a…拡散面、10、50、60、70…光学素子、11…発光素子、L…境界線、V1、V2…接線ベクトル、θ…接線回転角。   Reference Signs List 1 void 2 light guide portion 3 scattering portion 3 a diffusion surface 10, 50, 60, 70 optical element 11 light emitting element L boundary line V1, V2 tangent vector θ ... tangent rotation angle.

実施形態に係る光学素子は、中心軸に対して回転対称となる形状を有し、可視光に対して透明な材料により形成された光学素子であって、前記中心軸に沿った光源側の一端に設けた入射面と、前記入射面から離間した前記中心軸に沿った他端側に設けられ、当該光学素子の内部で閉じた密閉空間を形成した空孔と、を有する。
The optical element according to the embodiment is an optical element having a shape that is rotationally symmetrical with respect to a central axis and made of a material transparent to visible light, and one end on the light source side along the central axis And a hole which is provided on the other end side along the central axis separated from the light entrance surface and which forms a closed space closed inside the optical element.

Claims (1)

透明な材料により形成され、中心軸に沿った光源側の一端を有する円筒形の導光部と、
この導光部の上記中心軸に沿った他端に設けられた半球状の散乱部と、
上記導光部の円筒内部と上記散乱部の中空内部をつなげた空孔と、
を有する光学素子。
A cylindrical light guide formed of a transparent material and having one end on the light source side along the central axis;
A hemispherical scattering portion provided at the other end of the light guiding portion along the central axis;
A hole connecting the inside of the cylinder of the light guide and the inside of the hollow of the scattering portion;
An optical element having
JP2018210049A 2018-11-07 2018-11-07 Optical element and lighting device Active JP6725624B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018210049A JP6725624B2 (en) 2018-11-07 2018-11-07 Optical element and lighting device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018210049A JP6725624B2 (en) 2018-11-07 2018-11-07 Optical element and lighting device

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016551396A Division JPWO2016051523A1 (en) 2014-09-30 2014-09-30 Optical element and illumination device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019050208A true JP2019050208A (en) 2019-03-28
JP6725624B2 JP6725624B2 (en) 2020-07-22

Family

ID=65905127

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018210049A Active JP6725624B2 (en) 2018-11-07 2018-11-07 Optical element and lighting device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6725624B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JP6725624B2 (en) 2020-07-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9677738B2 (en) Optical device and system for solid-state lighting
WO2013190979A1 (en) Lighting device
JP6304938B2 (en) Lighting device and wide light distribution lens
US8764260B2 (en) Light-guiding cover and illumination device having the same
US10480721B2 (en) Light flux controlling member, light emitting device and illuminating device
US20130176727A1 (en) Segmented spotlight having narrow beam size and high lumen output
JP6072785B2 (en) Optical waveguide
JP6013977B2 (en) Lighting device and light guide
JP5292629B2 (en) Lighting device
WO2015020229A1 (en) Illumination device, and wide light distribution lens
US9470830B2 (en) Light-guiding cover and illumination device having the same
JP6689590B2 (en) Light flux control member, light emitting device, and lighting device
JP6725624B2 (en) Optical element and lighting device
WO2016051523A1 (en) Optical element and illumination device
JP6305553B2 (en) Optical element and illumination device
JP6763047B2 (en) Lighting device
JP2015011897A (en) Bulb type lighting device
JPWO2016059687A1 (en) Lighting device
WO2021085553A1 (en) Lens, lighting instrument, and lighting system
RU2626059C1 (en) Light recycling method and led recycling module
JP7031159B2 (en) Lighting equipment and lenses
JP6867606B2 (en) Lighting device
WO2016181789A1 (en) Light beam control member, light-emitting device, and illumination device
JP2020024821A (en) Optical element, illuminating device

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181108

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20181108

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190826

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190903

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20191105

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20191212

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200526

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200625

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6725624

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150