JP4415249B2 - Condenser and light source device using the same - Google Patents
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Description
この発明は、例えば、工事現場等に設置されて点滅光等の警告信号を発する警告灯、照明装置等に利用できる光源装置およびこのための集光器に関する。 The present invention relates to a light source device that can be used for, for example, a warning light that is installed at a construction site or the like and emits a warning signal such as blinking light, an illumination device, and the like, and a concentrator therefor.
上述の警告灯には、光源としてのLEDと、このLEDからの光を前方に向けて照射するための反射面を含む集光器とを有するものがある。
また、警告灯に限らず、集光器として、光源の前方に配置されるレンズ部と、レンズ部および光源の周囲に配置される反射面とを有するものがある(例えば、特許文献1,2参照。)。
Moreover, not only a warning light but a concentrator includes a lens unit disposed in front of the light source and a reflecting surface disposed around the lens unit and the light source (for example,
特許文献1,2に記載された集光器の反射面は、単一の所定の放物面形状により形成されている。通例、光源は放物面形状の焦点に配置され、光源の近くの放物面形状が光源の大きさよりも大きくされ、この放物面形状を延長して、反射面全体を形成している。その結果、反射面全体が大型化する傾向にある。
逆に、集光器を小型化しようとして、上述の所定の放物面形状の反射面を、例えば、光軸に沿って短くすると、光源からの光のうちで前方に照射される光の割合である光の利用効率が低下する。
The reflecting surfaces of the collectors described in
On the other hand, if the above-mentioned predetermined parabolic reflecting surface is shortened along the optical axis in an attempt to reduce the size of the concentrator, for example, the proportion of light emitted from the light source forward The light utilization efficiency is reduced.
また、上述の集光器や、この集光器と光源とを含んで構成される光源装置は、警告灯に限らず照明装置等の種々の装置や機器に利用されていて、その小型化と光の利用効率の向上が要請されている。
そこで、この発明の目的は、光の利用効率が高くて小型の集光器および光源装置を提供することである。
Further, the above-described concentrator and the light source device configured to include the concentrator and the light source are used not only for warning lights but also for various devices and devices such as illumination devices. There is a demand for improvement in light utilization efficiency.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a compact condenser and light source device with high light utilization efficiency.
上述の目的を達成するために、本願発明者は、反射面の所定の放物面形状そのものを従来の放物面形状と異ならせて、例えば、放物面形状を決めるための変数としての焦点距離(回転放物面形状において、回転中心軸線および放物面の交点と、焦点との間の距離に相当する。)を小さくした放物面形状の反射面を形成することを考えた。このような焦点距離が小さな放物面形状の反射面は、その焦点から遠い側の部分を小型化しても、放射方向と光軸とのなす角度が小さい光を反射することができる。しかし、その一方で、このような反射面は、焦点に接近するので、焦点に配置した光源と互いに干渉する。干渉を避けようとして、焦点近傍にある反射面の部分を除去すると、放射方向と光軸とのなす角度が大きい光を受けることができなくなり、その結果、光の利用効率が低くなってしまうことがある。そこで、本願発明者は、単一の放物面形状の従来の反射面を、焦点距離が相異なる複数の放物面形状に形成された複数の反射面に分割しこれらを組み合わせることに想到し、さらに、鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに至ったものである。 In order to achieve the above-mentioned object, the present inventor makes the predetermined paraboloid shape of the reflecting surface different from the conventional paraboloid shape, for example, a focus as a variable for determining the paraboloid shape. It was considered to form a parabolic reflecting surface with a small distance (corresponding to the distance between the intersection of the rotation center axis and the parabolic surface and the focal point in the rotating paraboloid shape). Such a parabolic reflecting surface with a small focal length can reflect light with a small angle between the radiation direction and the optical axis even if the portion far from the focal point is miniaturized. However, on the other hand, such reflective surfaces approach the focal point and thus interfere with each other with the light source arranged at the focal point. If the part of the reflective surface near the focal point is removed to avoid interference, it will not be possible to receive light with a large angle between the radiation direction and the optical axis, resulting in low light utilization efficiency. There is. Therefore, the present inventor has conceived that a conventional reflecting surface having a single paraboloid shape is divided into a plurality of reflecting surfaces formed in a plurality of paraboloid shapes having different focal lengths, and these are combined. Furthermore, as a result of intensive studies, the present invention has been completed.
本発明の集光器は、透光性部材からなり、光源から放射される光を所定の光軸に沿う平行光に集光するための集光器であって、上記光源を配置すべき位置である光源位置をほぼ焦点位置とするほぼ放物面形状に形成され、上記光源から所定の第1放射角範囲へと放射される光を上記光軸に沿う平行光に変換する第1反射面と、上記光源位置をほぼ焦点位置とし、上記光軸に対して上記第1反射面よりも外側に位置するほぼ放物面形状に形成され、上記光源から上記第1放射角範囲よりも外側の所定の第2放射角範囲へと放射される光を上記光軸に沿う平行光に変換する第2反射面と、上記光源位置をほぼ焦点位置とし、上記光軸に対して上記第1反射面よりも内側に位置するほぼ放物面形状に形成され、上記光源から所定の第3放射角範囲へと放射される光を上記光軸に沿う平行光に変換する第3反射面とを含み、上記第3放射角範囲は、上記第1放射角範囲と上記第2放射角範囲との間の放射角範囲であることを特徴とする。 The light collector of the present invention is a light collector made of a translucent member, for condensing light emitted from a light source into parallel light along a predetermined optical axis, and the position where the light source is to be disposed. The first reflecting surface is formed in a substantially paraboloid shape with the light source position being substantially the focal position, and converts light emitted from the light source into a predetermined first radiation angle range into parallel light along the optical axis. The light source position is substantially the focal position, and is formed in a substantially parabolic shape that is located outside the first reflecting surface with respect to the optical axis, and is located outside the first radiation angle range from the light source. A second reflecting surface that converts light emitted into a predetermined second radiation angle range into parallel light along the optical axis, and the light source position is substantially a focal position, and the first reflecting surface with respect to the optical axis. From the light source to a predetermined third radiation angle range. The light emitted saw including a third reflecting surface for converting the parallel light along the optical axis, the third radiation angle range, radiation between said first radiation angle range and the second radiation angle range It is an angular range .
この発明によれば、第1、第2および第3反射面に相異なる複数の放物面形状を用いることができ、集光器の設計自由度を高めることができる結果、集光器の小型化と光の利用効率の向上とを図ることができる。例えば、外側の第2反射面で放射角(光の放射方向の光軸に対する角度)の大きい光を受け、これよりも内側の第1反射面で放射角の小さい光を受けることができるので、大型化する傾向にある第1反射面を光軸に接近配置して、広範囲に放射される光を小面積で受けることができ、光の利用効率を高めつつ小型化することができる。さらに、第1反射面を光源に接近配置する場合であっても、第1反射面よりも外側に光源を避けて第2反射面を設けることができ、光源からの光の利用効率をより一層高めることができる。また、第3反射面は、第1および第2反射面とともに用いられて小型で済むので、最も内側に配置されて光源に接近配置されるとしても、光源との干渉なしに無理なく配置が可能となる。なお、放射角範囲よりも外側または内側とは、当該放射角範囲よりも放射角が大きい側または小さい側のことである。 According to this invention, a plurality of different paraboloid shapes can be used for the first, second, and third reflecting surfaces, and the degree of freedom in designing the concentrator can be increased. And improvement of light utilization efficiency. For example, it is possible to receive light having a large emission angle (angle with respect to the optical axis in the light emission direction) on the second outer reflection surface, and light having a smaller emission angle on the first reflection surface on the inner side. The first reflecting surface, which tends to increase in size, is arranged close to the optical axis, so that light radiated in a wide area can be received in a small area, and the size can be reduced while improving the light utilization efficiency. Further, even when the first reflecting surface is disposed close to the light source, the second reflecting surface can be provided outside the first reflecting surface while avoiding the light source, and the utilization efficiency of light from the light source can be further increased. Can be increased. In addition, since the third reflecting surface is used together with the first and second reflecting surfaces and is small in size, even if the third reflecting surface is arranged on the innermost side and arranged close to the light source, it can be arranged without any interference with the light source. It becomes. The outer side or the inner side of the radiation angle range is a side where the radiation angle is larger or smaller than the radiation angle range.
また、上記第3放射角範囲は、上記第1放射角範囲と上記第2放射角範囲との間の放射角範囲であるので、3つの反射面のうちで最も内側にある小型の第3反射面が、これよりも外側にある第1および第2反射面をともに補うことができる。従って、光の利用効率をより一層高めることができる。 The upper Symbol third emission angle range, since it is the emission angle range between the first radiation angle range and the second radiation angle range, a third small the innermost of the three reflecting surfaces The reflecting surface can supplement both the first and second reflecting surfaces located outside the reflecting surface. Therefore, the light use efficiency can be further enhanced .
また、本発明において、上記光源を収容するための光源収容凹部が上記光源位置に形成されて、この光源収容凹部内に突出した突出部によって上記第3反射面が形成されるのが好ましい。この場合には、光源収容凹部の空きスペースを有効利用して、このスペースに第3反射面を無理なく配置することができる。また、突出部であれば、透光性部材の肉厚を局部的に減少させずに済み、強度低下の発生を抑制することができる。 In the present invention, it is preferable that a light source housing recess for housing the light source is formed at the light source position, and the third reflecting surface is formed by a projecting portion projecting into the light source housing recess. In this case, it is possible to effectively use the empty space in the light source housing recess and arrange the third reflecting surface in this space without difficulty. Moreover, if it is a protrusion part, it is not necessary to reduce the thickness of a translucent member locally, and generation | occurrence | production of a strength reduction can be suppressed.
また、本発明において、上記光軸付近において上記光源位置から遠ざかる方向に突出した凸湾曲面を有し、上記光源から上記第1放射角範囲、第2放射角範囲および第3放射角範囲の何れよりも内側の上記光軸付近の所定の中央放射角範囲へと放射される光を上記光軸に沿う平行光に変換するレンズ部をさらに含む場合がある。この場合、中央放射角範囲の光を平行光にでき、光の利用効率をより一層高めることができる。 Further, in the present invention, a convex curved surface protruding in the direction away from the light source position in the vicinity of the optical axis, and any one of the first radiation angle range, the second radiation angle range, and the third radiation angle range from the light source. There may be a lens unit that converts light emitted to a predetermined central radiation angle range near the optical axis on the inner side to parallel light along the optical axis. In this case, the light in the central radiation angle range can be converted into parallel light, and the light utilization efficiency can be further enhanced.
また、本発明において、上記第1反射面の一縁と第2反射面の一縁との間を連結するように形成され、上記光軸に垂直な平坦面をさらに含む場合がある。この場合には、内側の第1反射面で放射角の小さい光を受け、外側の第2反射面で放射角の大きい光を受ける場合に、第1反射面および平坦面を、光軸と直交する方向に型抜きする成形型で成形することができる。また、第2反射面からの反射光が平坦面を透過する際に、屈折したり内面反射したりすることを抑制でき、光の利用効率を高めるのに好ましい。 In the present invention, there may be further included a flat surface formed so as to connect between one edge of the first reflecting surface and one edge of the second reflecting surface and perpendicular to the optical axis. In this case, when receiving light with a small emission angle at the inner first reflection surface and receiving light with a large emission angle at the outer second reflection surface, the first reflection surface and the flat surface are orthogonal to the optical axis. It can shape | mold with the shaping | molding die cut out in the direction to do. Moreover, when the reflected light from a 2nd reflective surface permeate | transmits a flat surface, it can suppress that it refracts | refracts or reflects internally, and it is preferable for improving the utilization efficiency of light.
また、本発明の光源装置は、光源と、この光源からの光を集光するための上記本発明の集光器とを含むことを特徴とする。この発明によれば、光源からの光の利用効率が高くて小型の光源装置を実現できる。 The light source device of the present invention includes a light source and the light collector of the present invention for condensing light from the light source. According to the present invention, it is possible to realize a small light source device with high utilization efficiency of light from the light source.
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態の光源装置の概略構成を示す断面図である。
光源装置1は、光源2と、この光源2から放射される光を所定の光軸3に沿う平行光に集光するための集光器4と、光源2に電力を供給するための配線板としてのプリント配線板5とを有する。光源2からの光は集光器4を介して所定の光軸3に沿う平行光に変換されて照射される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a light source device according to an embodiment of the present invention.
The
光源2は、発光ダイオード(LEDともいう。)を含む。LEDは、発光素子(図示せず)を有し、発光素子から放射状に光を発する。
プリント配線板5には光源2および回路部品(図示せず)が実装されていて、回路基板を構成している。また、プリント配線板5の一方の面5aに光源2と集光器4とが配置されていて、プリント配線板5は、光源2および集光器4を支持する支持部材として機能するとともに、光源2と集光器4とを機械的に連結する連結部材として機能する。具体的には、プリント配線板5には、集光器4を係止するための複数の貫通孔6(一部のみ図示)が設けられている。また、集光器4には、係止部材として、集光器4の端面から突出する複数の脚部7(一部のみ図示)と、複数の脚部7の端部にそれぞれ設けられた鉤部8とを有する。脚部7の鉤部8が、貫通孔6を貫通し、貫通孔6の周縁部と係合して、脚部7を弾力的に抜け止めするようになっている。
The
A
集光器4は、回転体形状の透光性部材により形成されている。透光性部材としては、例えば、アクリル樹脂等の透光性の合成樹脂を利用することができ、この他、ガラス等の公知の透光性部材を利用することもできる。
集光器4の回転体形状は、放物線形状を含む所定の断面形状の輪郭を回転中心軸線としての光軸3の周りに回転させてなる。集光器4は、回転中心軸線の延びる方向についての一方の端部9と、他方の端部10とを有する。
The
The rotating body shape of the
集光器4には、光源2を配置すべき位置である光源位置11と、所定の光軸3とが、予め設定されている。光軸3は、光源位置11を通り前方へ向けて延びる直線であり、集光器4から出射される平行光に平行とされ、上述の回転中心軸線に沿っている。光源位置11は、集光器4の一方の端部9に設けられ、例えば、光軸3と一方の端部9の端面12の延長面との交点から集光器4の他方の端部10側へ所定距離を離れて光軸3上に位置する。
In the
集光器4の一方の端部9は、光源2を光源位置11に光軸3に沿う方向に位置決め状態で連結するための連結部として、プリント配線板5を挟持するための端面12および上述の鉤部8を含み、光源2を光源位置11に光軸3と直交する方向に位置決め状態で連結するための連結部として、プリント配線板5の貫通孔6と係合する上述の複数の脚部7を含む。プリント配線板5は、光源2と集光器4との間に介在してこれらを互いに位置決めする位置決め部材として機能し、上述の貫通孔6に対して光源2を位置決めして固定している。光源2は、当該光源2からの光が最も強い方向を光軸3に沿う方向に一致させてプリント配線板5に保持されている。また、光源位置11には、ここに配置される光源2を収容するための光源収容凹部13が形成されている。
One
光源収容凹部13は、一方の端部9の端面12に形成された開口の周縁部に光軸3を中心とした円筒面13aを介してつながる凹湾曲面としての環状の第1の球面部14と、第1の球面部14から光源収容凹部13の内側へ突出し環状をなす突出部15と、突出部15の内側に形成された凹湾曲面としての第2の球面部16とを有する。突出部15は、断面略3角形形状をなし、その内側の斜面は第2の球面部16により形成され、外側の斜面17が放物面形状をなして第1および第2の球面部14,16の周縁部同士を接続している。第1および第2の球面部14,16は球面の一部をなし、2つの球面の中心位置は光源位置11に位置していて、第1の球面部14の半径は第2の球面部16の半径よりも大きく設定されている。第1および第2の球面部14,16は、光源2に対向して光源2からの光の入射面として機能し、光源2からの放射状の光が透過する際に屈折しないようになっている。
The light
集光器4は、光源2から放射される光を光軸3に沿う平行光に変換するレンズ部18を有する。光源2から光軸3付近の所定の中央放射角範囲19(光軸3に対する片側のみ図示。)へと放射される光が、レンズ部18を透過するようになっている。
レンズ部18は、光軸3付近において上記光源位置11から遠ざかる方向に突出した凸湾曲面18aを有する。この凸湾曲面18aは、例えば、球面形状の一部をなし、出射面として機能する。レンズ部18の中心位置は光軸3上に配置されている。レンズ部18は、他方の端部10の端面20から窪んで形成されていて、中央放射角範囲19を広く確保できるようになっている。
The
The
中央放射角範囲19は、光軸3を挟む両側に所定角度範囲に設定され、例えば、片側において、放射角の値が0度から第1角度値A1(A1>0)までの範囲(0〜A1)に設定されている。ここで、放射角は、光源2から放射される光の光線と、光軸3とのなす角度であり、光が光軸3に沿って前方に放射されるときの放射角を0度とする。
集光器4は、複数、例えば、4つの反射面21A,21B,21C,21Dを含む。3つの反射面21A,21B,21Cは、集光器4の外周に形成されている。残りの反射面21Dは、光源収容凹部13内の突出部15の斜面17によって形成されている。
The central
The
各反射面21A,21B,21C,21Dは、光源位置11を焦点位置とし光軸3を回転中心軸線とする回転放物面形状に形成され、光軸3の周りに全周について連続して形成され、光軸3に沿う方向について各反射面21A,21B,21C,21Dに対応する所定幅でそれぞれ形成されている。
反射面21Aは、光源2から所定の放射角範囲19Aへと放射される光を受けて内面反射し、光軸3に沿う平行光に変換する。放射角範囲19Aは、中央放射角範囲19よりも外側、すなわち、中央放射角範囲19よりも放射角が大きい側に隣接して設定され、放射角が第1角度値A1から第2角度値A2(A2>A1)までの範囲(A1〜A2)に設定されている。
Each of the reflecting
The reflection surface 21 </ b> A receives light emitted from the
反射面21Bは、光源2から所定の放射角範囲19Bへと放射される光を受けて内面反射し、光軸3に沿う平行光に変換する。放射角範囲19Bは、放射角範囲19Aよりも外側、すなわち、放射角範囲19Aよりも放射角が大きい側に設定され、放射角が第3角度値A3(A3>A2)から第4角度値A4(A4>A3)までの範囲(A3〜A4)に設定されている。
The reflection surface 21 </ b> B receives light emitted from the
反射面21Cは、光源2から所定の放射角範囲19Cへと放射される光を受けて内面反射し、光軸3に沿う平行光に変換する。放射角範囲19Cは、放射角範囲19Bよりも外側、すなわち、放射角範囲19Bよりも放射角が大きい側に設定され、放射角が第5角度値A5(A5>A4)から第6角度値A6(A6>A5)までの範囲(A5〜A6)に設定されている。第5角度値A5は、第4角度値A4とほぼ等しくて光軸3に対してほぼ直交する角度とされ、第6角度値A6は、光軸3に対して鈍角をなす角度とされている。
The reflection surface 21 </ b> C receives light emitted from the
反射面21Dは、光軸3に対して反射面21Aよりも内側に位置し、光源2から所定の放射角範囲19Dへと放射される光を受けて内面反射し、光軸3に沿う平行光に変換する。放射角範囲19Dは、放射角範囲19Aよりも外側であり且つ放射角範囲19Bよりも内側にあり、放射角範囲19A,19Bの間に両放射角範囲19A,19Bと隣接して設定され、例えば、放射角が第2角度値A2から第3角度値A3までの範囲(A2〜A3)に設定されている。
The reflecting
反射面21Cは、光軸3に対して反射面21Bよりも外側に位置し、この反射面21Bは光軸3に対して反射面21Aよりも外側に位置し、この反射面21Aは光軸3に対して反射面21Dよりも外側に位置している。すなわち、反射面21Cの放物面形状の焦点距離は、反射面21Bの放物面形状の焦点距離よりも大きく設定され、この反射面21Bの放物面形状の焦点距離は、反射面21Aの放物面形状の焦点距離よりも大きく設定され、この反射面21Aの放物面形状の焦点距離は、反射面21Dの放物面形状の焦点距離よりも大きく設定されている。
The
レンズ部18および各反射面21A,21B,21C,21Dは、光源位置11から放射方向に見るときに互いに重なり合わないように配置され、また、光軸3に沿う方向から見るときに互いに重なり合わないように配置される。従って、各反射面21A,21B,21C,21Dは互いに反射光を遮ることがなく、レンズ部18は各反射面21A,21B,21C,21Dからの反射光を屈折させることがない。
The
反射面21Bの一部と反射面21Dとが、光軸3と直交する方向から見るときに互いに重なり合って配置される。これにより光軸3に沿う方向の小型化に寄与する。この効果を得るには、反射面21A,21B,21C,21Dのうちの少なくとも2つの少なくとも一部同士が光軸3と直交する方向から見るときに、互いに重なり合って配置されていればよい。
A part of the reflecting
集光器4の外周において光軸3に沿う方向についての中間部には、平坦面22,23が設けられている。また、集光器4の他方の端部10の端面20は、反射面21Aの一縁としての大径側端縁24により取り囲まれていて、光軸3に垂直な環状の平坦面に形成されている。これらの端面20および平坦面22,23は光の出射面として機能する。平坦面22は、反射面21Aの一縁としての小径側端縁25と反射面21Bの一縁としての大径側端縁26との間を連結するように形成され、光軸3に垂直な方向に延びている。平坦面23は、反射面21Bの一縁としての小径側端縁27と反射面21Cの一縁としての大径側端縁28との間を連結するように形成され、光軸3に垂直な方向に延びている。
集光器4では、その内部が上述の入射面から出射面までの光路として機能する。光源2からの放射光のうちで中央放射角範囲19内の放射角で放射された光は、第2の球面部16から集光器4の内部に入射し、レンズ部18を通り光軸3に平行な平行光に変換されて前方へ出射される。光源2から放射角範囲19A内の放射角で放射された光は、第2の球面部16から集光器4の内部に入射し、反射面21Aで全反射され光軸3に平行な平行光に変換されて、端面20を通って前方へ出射される。光源2から放射角範囲19D内の放射角で放射された光は、第2の球面部16から集光器4の内部に入射し、反射面21Dで全反射され光軸3に平行な平行光に変換されて、端面20を通って前方へ出射される。光源2から放射角範囲19B内の放射角で放射された光は、第1の球面部14から集光器4の内部に入射し、反射面21Bで全反射され光軸3に平行な平行光に変換されて、平坦面22を通って前方へ出射される。光源2から放射角範囲19C内の放射角で放射された光は、第1の球面部14または円筒面13aから集光器4の内部に入射し、反射面21Cで全反射され光軸3に平行な平行光に変換され、平坦面23を通って前方へ出射される。
In the
このように本実施形態によれば、集光器4は、放物面形状の第1反射面としての反射面21Aと、この反射面21Aの外側に位置する放物面形状の第2反射面としての反射面21Bと、反射面21Aの内側に位置する放物面形状の第3反射面としての反射面21Dとを含むようにした。反射面21A,21B,21Dに相異なる複数の放物面形状を用いることができ、集光器4の設計自由度を高めることができ、集光器4の小型化と光の利用効率の向上とを図ることができる。この効果を光源2を小型化せずに得ることができる。
As described above, according to the present embodiment, the
本実施形態では、光軸3に沿う方向についての反射面21Aの長さを、単一の放物面形状の従来の反射面に比べて、半分程度に設定でき、集光器4を格段に小型化でき、しかも全方向の略半分の放射角範囲で光を利用できている。
また、本実施形態では、外側の第2反射面としての反射面21Bで放射角の大きい光を受け、第2反射面よりも内側に位置する第1反射面としての反射面21Aで放射角の小さい光を受けるようにしている。これにより、大型化する傾向にある反射面21Aを光軸3に接近配置して、広範囲に放射される光を小面積で受けることができ、光の利用効率を高めつつ小型化することができる。さらに、反射面21Aを光源2に接近配置する場合であっても、反射面21Aの外側に光源2を避けて反射面21Bを設けることができ、両放射角範囲19A,19Bの光を利用して、光源2からの光の利用効率をより一層高めることができる。また、反射面21Dは、反射面21A,21Bとともに用いられて小型で済むので、最も内側に配置されて光源2に接近配置されるとしても、光源2との干渉なしに無理なく配置することが可能となる。
In the present embodiment, the length of the reflecting
Further, in the present embodiment, light having a large emission angle is received by the
また、光軸3と直交する方向に沿って並ぶ複数の反射面21A,21B,21Dにより、出射光において光源2からの光の見かけ上の大きさを確保することもできる。
特に、外側の第2反射面としての反射面21Bを、光源2の側方、すなわち、光軸3と垂直な方向に沿って光源2よりも外側に配置する場合には、内側の第1反射面としての反射面21Aを光源2により一層接近させて小型化でき、集光器4を光軸3に沿う方向について効果的に小型化することができる。
Further, the apparent size of the light from the
In particular, when the reflecting
集光器4の外周の複数、例えば、2つ、より好ましくは3つ以上の反射面21A,21B,21Cを順に外側に配置することにより、透光性部材の部分ごとの肉厚の最大値を例えば、従来の半分程度に抑制でき、ひいてはその肉厚の変化も抑制できる。従って、例えば、樹脂成型時の成形不良の発生を抑制でき、透光性部材を形成し易くできる。
また、本実施形態では、第3反射面としての反射面21Dの外側に第1反射面としての反射面21Aが位置しその外側に第2反射面としての反射面21Bが位置し、第3反射面の第3放射角範囲(放射角範囲19Dが相当する。)が、第1反射面の第1放射角範囲(放射角範囲19Aが相当する。)よりも放射角が大きい側であり且つ第2反射面の第2放射角範囲(放射角範囲19Bが相当する。)よりも放射角が小さい側に設定されるようにしている。この場合には、3つの反射面21A,21B,21Dのうちで最も内側にある小型の反射面21Dが、外側にある反射面21A,21Bをともに補うことができる。従って、光の利用効率をより一層高めることができる。
By arranging a plurality of, for example, two, more preferably three or more reflecting
In the present embodiment, the reflecting
さらに、第3反射面としての反射面21Dを、光源収容凹部13内に突出した突出部15によって形成することにより、光源収容凹部13の空きスペースを有効利用して、このスペースに反射面21Dを無理なく配置できる。また、突出部15であれば、透光性部材の肉厚を局部的に減少させずに済み、強度低下の発生を抑制できる。また、突出部15が斜面を含むことにより、透光性部材の成形不良の発生を抑制することができる。
Further, by forming the reflecting
また、上述の第1反射面、第2反射面および第3反射面の何れよりも外側に位置する第4反射面としての反射面21Cを設けることにより、光の利用効率をより一層高めることができる。
また、レンズ部18は、中央放射角範囲19の光を平行光にでき、光の利用効率をより一層高めることができ、しかも小型ですむ。
Further, by providing the reflecting
Further, the
そして、集光器4では、反射面21Dを光軸3に沿う方向に開放し、複数、例えば、3つの反射面21A,21B,21Cの間に形成される複数、例えば、2つの窪み33を、光軸3と交差する方向、例えば、直交する方向の光軸3から遠ざかる側に開放するようにしている。この場合、例えば、反射面21Dを光軸3と平行な方向に型抜きする第1の成形型(図示せず)で成形することができる。平坦面22を光軸3に垂直に形成しているので、反射面21Aおよび平坦面22を光軸3と直交する方向に型抜きする第2の成形型(図示せず)で成形することができる。また、平坦面23を光軸3に垂直な平面に沿って形成しているので、反射面21Bおよび平坦面23を上述の第2の成形型で成形することができる。また、反射面21Cを、上述の第1および第2の成形型の何れかで成形することができる。
In the
このように、複数、例えば、4つの反射面21A,21B,21C,21Dのうちの一部の反射面(反射面21Dが相当する)と、残りの反射面(反射面21A,21Bが相当する)とを、抜き方向が互いに交差する方向である互いに異なる第1および第2の成形型で成形することができ、上述の一部の反射面と残りの反射面とのレイアウトの自由度を高めることができ、光の利用効率を高めつつ小型化するのに好ましい。
Thus, for example, a part of the four reflecting
というのは、抜き方向が単一方向である成形型のみを利用して反射面を形成する場合には、その成形型を構成するために必要なスペース、例えば、強度を確保するために肉厚を必要とする部分等には、反射面を形成できないので、複数の反射面間の距離を長くすることになる結果、成形型、ひいては集光器が大型化し易い。これに対して、本実施形態のように、抜き方向が相異なる複数の成形型により成形する場合、より好ましくは抜き方向が交差して相異なる複数の成形型により成形する場合には、一方の成形型においてその成形型を構成するために必要なスペースであってその成形型では反射面を形成できないスペースであっても、他方の成形型を利用して反射面を形成することができるので、複数の反射面を接近配置できるからである。 This is because when a reflecting surface is formed by using only a mold having a single pulling direction, a space necessary to configure the mold, for example, a wall thickness to ensure strength. Since a reflecting surface cannot be formed on a portion that needs to be formed, the distance between a plurality of reflecting surfaces is increased. As a result, the mold, and thus the collector, is likely to be enlarged. On the other hand, as in this embodiment, when molding with a plurality of molding dies having different drawing directions, more preferably, when molding with a plurality of molding dies having different cutting directions, Even if it is a space necessary for configuring the mold in the molding die and a space where the molding surface cannot be formed with the molding die, the reflecting surface can be formed using the other molding die. This is because a plurality of reflecting surfaces can be arranged close to each other.
また、光軸3に垂直な平坦面22,23および端面20では、これらを透過する光が屈折したり内面反射したりすることを最小限に抑制でき、光の利用効率を高めるのに好ましい。
集光器4は、レンズ部18と、反射面21Aと、反射面21Bと、反射面21Cと、反射面21Dと、光源収容凹部13とのうちの少なくとも2つを、より好ましくは本実施形態のように全てを一体に形成した一体成形品を含む。これにより、部品点数を削減することができる。また、一体化した部分同士を互いに高精度に位置合わせでき、平行光を得るのに好ましい。
Further, the
The
また、集光器4の内部での光の反射回数が一回のみになるように、反射面21Aが光源2からの放射光を直接に受けてそのまま前方へ出射するようにしてある。これにより、光の反射による損失を抑制できる。また、反射面21B,21C,21Dについても同様である。
光源装置1が、光源2と、この光源2からの光を集光するための上述の集光器4とを含むことにより、光源2からの光の利用効率が高くて小型の光源装置1を実現できる。
Further, the
Since the
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。以下の説明では、上述の実施形態と異なる点を中心に説明し、同様の構成については説明を省略し、図示する場合には、対応部分に同じ符号を付しておく。
例えば、上述の実施形態では、反射面21B,21Cに対応する放射角範囲19B,19Cは、互いに離れて設定されているが、互いに隣接して設定することもできる。隣接して設定する場合には、光の利用効率をより一層高めることができる。具体的には、放射角範囲19Bの最大放射角である第4角度値A4と、放射角範囲19Cの最小放射角である第5角度値A5とを等しい値、例えば、90度とすることが考えられる。
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention can also be implemented with another form. In the following description, differences from the above-described embodiment will be mainly described, description of similar configurations will be omitted, and in the case of illustration, the same reference numerals are given to corresponding parts.
For example, in the above-described embodiment, the radiation angle ranges 19B and 19C corresponding to the reflecting
また、上述の各実施形態では、外周に3つの反射面21A,21B,21Cが設けられていたが、これには限定されない。例えば、外周の反射面を4つ以上に、または2つにしてもよいし、光源収容凹部13の内側に複数の反射面を設けて集光器4の外周の反射面を1つにしてもよい。
例えば、図2を参照して、光源装置1Aは、集光器4に代えて集光器4Aを含む点で、上述の光源装置1と異なる。集光器4Aは、反射面21B,21Cに代えて、反射面21Eを設けてある。また、平坦面22は、反射面21Aの小径側端縁25と反射面21Eの一縁としての大径側端縁26Aとの間を連結するように形成されている。
Moreover, in each above-mentioned embodiment, although three
For example, referring to FIG. 2,
反射面21Eは、上述の反射面21Bを光軸3に接近する側に延長して形成されてなり、その対応する放射角範囲19Eは、反射面21Bの放射角範囲19Bよりも外側へ広く設定されている。すなわち、放射角範囲19Eは、放射角範囲19Dよりも外側に隣接して設定され、放射角が第3角度値A3から第5角度値A5までの範囲(A3〜A5)に設定されている。
The
レンズ部18および各反射面21A,21B,21Eは、光源位置11から放射方向に見るときに互いに重なり合わないように配置され、また、光軸3に沿う方向から見るときに互いに重なり合わないように配置される。
集光器4Aでは、第1反射面としての反射面21Aと、第2反射面としての反射面21Eと、第3反射面としての反射面21Dとを備え、上述のように小型化と光の利用効率を高めることができる。
The
The
また、上述の各実施形態では、第3反射面としての反射面21Dに対応する放射角範囲19Dは、第1および第2反射面に対応する2つの放射角範囲の間に、例えば、集光器4では放射角範囲19A,19Bの間に設定されていたが、これには限定されない。例えば、第3反射面の第3放射角範囲を、第2反射面の第2放射角範囲よりも外側に、または次の実施形態のように第1反射面の第1放射角範囲よりも内側に設定してもよい。
Further, in each of the above-described embodiments, the
図3に示す参考例では、光源装置1Bは、集光器4に代えて集光器4Bを含む点で、上述の光源装置1と異なる。集光器4Bは、レンズ部29と、複数、例えば、3つの反射面21G,21H,21Jとを含む。
集光器4Bにおいても、第1反射面としての反射面21Hと、第2反射面としての反射面21Jと、第3反射面としての反射面21Gとを含み、上述のように小型化と光の利用効率を高めることができる。
In the reference example shown in FIG. 3 , the
The
特に、集光器4Bでは、レンズ部29を光軸3に沿う方向に関して光源収容凹部13と重なり合う位置に設けてある。すなわち、光源収容凹部13の最奥部13bが、レンズ部29の凸湾曲面29aの先端部よりも、光軸3に沿う方向について光源位置11から遠くに位置している。これにより、レンズ部29を、対応する中央放射角範囲19Fの大きさを維持しつつ、小型化することができる結果、レンズ部29に近接する反射面21Gのレイアウトの自由度を高めることができている。また、第1反射面としての反射面21Hと第3反射面としての反射面21Gとの少なくとも一部同士を、光軸3に沿う方向と直交する方向から見るときに互いに重なり合うように配置している。これにより、第3反射面に対応する第3放射角範囲としての反射面21Gの放射角範囲19Gが、第1放射角範囲としての放射角範囲19Hよりも内側であって、さらに中央放射角範囲19Fよりも外側の放射角範囲とされている。
In particular, in the
この場合、放射角が小さい放射角範囲の光の反射を、光軸3に接近配置される第3反射面としての反射面21Gで受け持つことができるので、第1反射面としての反射面21Hを小型化することができる。その結果、第1〜第3反射面21G,21H,21Jをバランス良くレイアウトできて、集光器4Bの小型化、特に光軸3に沿う方向についての小型化に好ましい。しかも、複数の反射面21G,21H,21Jにより、出射光において見かけ上の大きさを確保することができる。
In this case, since the reflection of light in the radiation angle range with a small radiation angle can be handled by the
具体的には、レンズ部29の中央放射角範囲19Fがレンズ部18の中央放射角範囲19と異なり、この点で、レンズ部29はレンズ部18と異なる。中央放射角範囲19Fは、光軸3を挟む両側に所定角度範囲に設定され、例えば、片側において、放射角の値が0度から第7角度値A7(A7>0)までの範囲(0〜A7)に設定されている。また、レンズ部29は、凸湾曲面18aと同様に機能する凸湾曲面29aを有する。
Specifically, the central
各反射面21G,21H,21Jは、光源2から対応する所定の放射角範囲19G,19H,19Jへと放射される光を受けて内面反射する。
複数、例えば、2つの反射面21H,21Jは、集光器4Bの外周に形成されている。また、残りの反射面21Gは、光源収容凹部13内の突出部15の斜面17によって形成されている。反射面21G,21H,21Jは、集光器4Aの反射面21D,21A,21Eとほぼ同様にそれぞれ機能するが、反射面21Gの放射角範囲19Gは反射面21Dの放射角範囲19Dと異なり、反射面21Hの放射角範囲19Hは反射面21Aの放射角範囲19Aと異なり、反射面21Jの放射角範囲19Jは反射面21Bの放射角範囲19Bと異なっている。
Each of the reflecting
A plurality of, for example, two reflecting
反射面21Gの放射角範囲19Gが、レンズ部29の中央放射角範囲19Fと反射面21Hの放射角範囲19Hとの間に設定され、中央放射角範囲19Fよりも外側に隣接して設定され、放射角範囲19Hよりも内側に隣接して設定され、放射角が第7角度値A7から第8角度値A8(A8>A7)までの範囲(A7〜A8)に設定されている。放射角範囲19Hは、放射角が第8角度値A8から第9角度値A9(A9>A8)までの範囲(A8〜A9)に設定されている。放射角範囲19Jは、放射角範囲19Hよりも外側に設定され、放射角が第10角度値A10(A10>A9)から第11角度値A11(A11>A10)までの範囲(A10〜A11)に設定されている。
The radiation angle range 19G of the
反射面21Jは、光軸3に対して反射面21Hよりも外側に位置し、この反射面21Hは光軸3に対して反射面21Gよりも外側に位置している。レンズ部29および各反射面21G,21H,21Jは、光源位置11から放射方向に見るときに互いに重なり合わないように配置され、また、光軸3に沿う方向から見るときに互いに重なり合わないように配置される。
The reflecting
集光器4Bの外周において光軸3に沿う方向についての中間部には、上述の平坦面22と同様に機能する平坦面30が設けられている。平坦面30は、反射面21Hの一縁としての小径側端縁31と反射面21Jの一縁としての大径側端縁32との間を連結するように形成され、光軸3に垂直な方向に延びている。
また、集光器4Bでは、反射面21Gを光軸3に沿う方向に開放し、複数の反射面21H,21Jの間に形成される窪み33を、光軸3と交差する方向、例えば、直交する方向の光軸3から遠ざかる側に開放するようにしている。この場合、例えば、反射面21Gは、抜き方向が光軸3に沿う方向である第1の成形型を利用して成形することができ、反射面21Hは、抜き方向が光軸3と直交する方向である第2の成形型を利用して成形することができ、反射面21Jは、上述の第1および第2の成形型の何れを利用しても成形することができる。このように、複数、例えば、3つの反射面21G,21H,21Jのうちの一部の反射面(反射面21Gが相当する)と、残りの反射面(反射面21Hが相当する)とを、抜き方向が互いに交差する方向である互いに異なる第1および第2の成形型で成形することができ、光の利用効率を高めつつ小型化するのに好ましい。
A
In the
なお、集光器4Bにおいて、集光器4,4Aの反射面21Dと同様に構成されて、光源2から角度値A9〜A10の所定の第4放射角範囲の光を受けて反射する第4反射面(図示せず)を設けても良い。また、この反射面については、反射面21Dと同様に後述する変形例も考えられる。
また、上述の各実施形態および参考例では、反射面21D,21Gは、突出部15により形成されていたが、これには限定されず、例えば、透光性部材の光源収容凹部13の内部に形成される環状溝等の凹部(図示せず)により形成することも考えられる。
Note that the
Moreover, in each above-mentioned embodiment and reference example , although
また、上述の各実施形態および参考例では、レンズ部18,29は光源2からの光を透過させて光軸3に沿う平行光に変換する機能を有していたが、これには限定されない。例えば、レンズ部18,29に代えて、透過させた光を光軸3に対して所定の角度で傾斜する方向に向けて屈折させる機能を有するレンズ部(図示せず)を設けることも、このレンズ部やレンズ部18,29を廃止することも考えられる。
In each of the above-described embodiments and reference examples , the
また、上述の実施形態および参考例では、各放物面形状の焦点位置を光源位置11に一致させていたが、これには限定されない。例えば、焦点位置および焦点位置の近傍を含む所定範囲内にあるほぼ焦点位置を光源位置11に一致させることも考えられる。
また、上述の各反射面21A,21B,21C,21D,21E,21G,21H,21J等は、回転放物面形状に限らず、例えば、断面放物線形状をなして所定方向に延びる形状、例えば、長手方向に垂直な断面が放物面形状をなす樋形状面に形成されていてもよいし、また、ほぼ放物面形状に形成されていればよい。このほぼ放物面形状としては、光源2からの光を光軸3に沿って概ね平行光に変換可能な放物面形状に近似した凹湾曲面形状をも含むものである。
Moreover, in the above-mentioned embodiment and reference example , the focal position of each paraboloid shape was made to correspond to the
Further, each of the reflection surfaces 21A, 21B, 21C, 21D, 21E, 21G, 21H, and 21J described above is not limited to a rotational paraboloid shape, for example, a shape that forms a cross-sectional parabolic shape and extends in a predetermined direction, for example, The cross section perpendicular to the longitudinal direction may be formed in a bowl-shaped surface having a parabolic shape, or may be formed in a substantially parabolic shape. The substantially parabolic shape includes a concave curved surface shape that approximates a parabolic shape that can convert light from the
上述の各実施形態および参考例の反射面21A,21B,21C,21D,21E,21G,21H,21Jの少なくとも一つの少なくとも一部に光を全反射させるための全反射部材としてのアルミニウム蒸着膜を設けてもよい。この場合、透光性部材はアルミニウム蒸着膜の担持体としても機能する。
また、図1に示す集光器4では、平坦面22は光軸3に垂直に形成されていたが、これには限定されない。例えば、反射面21Bからの反射光を対応する平坦面22に透過させることができるように、平坦面22を光軸3に沿う方向に対して傾斜して形成することも考えられる。同様に、反射面21Cからの反射光を平坦面23に透過させることができるように、平坦面23を光軸3に沿う方向に対して傾斜して形成することも考えられる。また、集光器4Aの平坦面22、集光器4Bの平坦面30についても同様に傾斜して形成することも考えられる。また、各集光器4,4A,4Bは、窪み33を有していたが、窪み33を廃止することも考えられる。
An aluminum vapor deposition film as a total reflection member for totally reflecting light on at least a part of at least one of the reflection surfaces 21A, 21B, 21C, 21D, 21E, 21G, 21H, and 21J of each of the above-described embodiments and reference examples. It may be provided. In this case, the translucent member also functions as a carrier for the aluminum vapor deposition film.
In the
上述の各実施形態および参考例の光源2として、LEDの他、例えば、ネオン管等の光源を利用することができる。
上述の各実施形態および参考例では、集光器4,4A,4Bは光源2との連結にプリント配線板5を介在させていたが、これには限定されず、例えば、光源2を埋設状態で直接に連結することも考えられる。
In addition to LEDs, for example, a light source such as a neon tube can be used as the
In each of the above-described embodiments and reference examples , the
上述の各実施形態および参考例では、光源2と集光器4,4A,4Bとを含む光源装置1,1A,1Bを説明していたが、上述の集光器4,4A,4Bを別途設けた光源に取り付けることにより、光源装置(図示せず)を構成するようにしてもよい。
また、光源装置の用途は、上述の警告灯の他、マトリックス状に配置した多数の光源により文字等の情報を表示する表示灯、照明装置、看板等であってもよい。その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
In the above-described embodiments and reference examples , the
In addition to the above-mentioned warning light, the light source device may be used for a display lamp, an illumination device, a signboard, and the like that display information such as characters by a large number of light sources arranged in a matrix. In addition, various design changes can be made within the scope of matters described in the claims.
1,1A 光源装置
2 光源
3 光軸
4,4A 集光器
11 光源位置(第1,第2および第3反射面の焦点位置)
13 光源収容凹部
15 突出部
18 レンズ部
18a 凸湾曲面
19 中央放射角範囲
19A 放射角範囲(第1放射角範囲)
19B,19E 放射角範囲(第2放射角範囲)
19D 放射角範囲(第3放射角範囲)
21A 反射面(第1反射面)
21B,21E 反射面(第2反射面)
21D 反射面(第3反射面)
22 平坦面(光軸に垂直な平面)
25 小径側周縁(第1反射面の一縁)
26,26A 大径側周縁(第2反射面の一縁)
DESCRIPTION OF
13 Light
19B, 19 E Radiation angle range (second radiation angle range)
19 D Radiation Angle Range (Third Radiation Angle Range)
21 A reflective surface (first reflective surface)
21B, 21 E reflecting surface (second reflecting surface)
2 1 D reflective surface (third reflective surface)
2 2 flat surface (a plane perpendicular to the optical axis)
25 Small peripheral edge (one edge of the first reflecting surface)
26, 26A Large-diameter side periphery (one edge of the second reflecting surface)
Claims (5)
上記光源を配置すべき位置である光源位置をほぼ焦点位置とするほぼ放物面形状に形成され、上記光源から所定の第1放射角範囲へと放射される光を上記光軸に沿う平行光に変換する第1反射面と、
上記光源位置をほぼ焦点位置とし、上記光軸に対して上記第1反射面よりも外側に位置するほぼ放物面形状に形成され、上記光源から上記第1放射角範囲よりも外側の所定の第2放射角範囲へと放射される光を上記光軸に沿う平行光に変換する第2反射面と、
上記光源位置をほぼ焦点位置とし、上記光軸に対して上記第1反射面よりも内側に位置するほぼ放物面形状に形成され、上記光源から所定の第3放射角範囲へと放射される光を上記光軸に沿う平行光に変換する第3反射面とを含み、
上記第3放射角範囲は、上記第1放射角範囲と上記第2放射角範囲との間の放射角範囲であることを特徴とする集光器。 A light collector made of a translucent member for condensing light emitted from a light source into parallel light along a predetermined optical axis,
Parallel light that is formed in a substantially parabolic shape having a light source position, which is a position where the light source is to be disposed, substantially in a focal position, and that is emitted from the light source to a predetermined first emission angle range along the optical axis. A first reflective surface that converts to
The light source position is substantially a focal position, and is formed in a substantially paraboloid shape positioned outside the first reflecting surface with respect to the optical axis, and is a predetermined outside of the first radiation angle range from the light source. A second reflecting surface that converts light emitted into the second radiation angle range into parallel light along the optical axis;
The light source position is substantially the focal position, and is formed in a substantially parabolic shape located inside the first reflecting surface with respect to the optical axis, and is emitted from the light source to a predetermined third emission angle range. and a third reflecting surface that converts light into parallel light along the optical axis seen including,
The collector according to claim 3, wherein the third radiation angle range is a radiation angle range between the first radiation angle range and the second radiation angle range .
この光源からの光を集光するための上記請求項1から4のいずれかに記載の集光器とを含むことを特徴とする光源装置。 A light source;
A light source device which comprises a collector according to any one of the light from the light source from the first aspect for condensing 4.
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