JP6093548B2 - Holder and lighting device - Google Patents
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Description
本発明は、発光素子を光源とし、蛍光管などに代えて使用されうる照明装置およびそれに用いられるホルダに関する。 The present invention relates to a lighting device that uses a light emitting element as a light source and can be used in place of a fluorescent tube, and a holder used therefor.
近年、省エネルギーや環境保全の観点から、発光ダイオード(以下「LED」ともいう)を光源とする照明装置(例えば、LED電球やLED蛍光管など)が、電球や蛍光管などに代わる照明装置として使用されるようになってきた。このような照明装置として、LEDを発光領域の端部に配置した照明装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。図1は、特許文献1に記載の照明装置の断面図である。
In recent years, lighting devices (for example, LED bulbs and LED fluorescent tubes) that use light-emitting diodes (hereinafter also referred to as “LEDs”) as light sources have been used as lighting devices to replace light bulbs and fluorescent tubes from the viewpoint of energy saving and environmental conservation. It has come to be. As such an illuminating device, an illuminating device in which an LED is disposed at an end of a light emitting region has been proposed (see, for example, Patent Document 1). FIG. 1 is a cross-sectional view of the lighting device described in
図1に示されるように、特許文献1に記載の照明装置10は、光源となるLEDが実装されている発光部12と、透明材料からなる円柱状の導光部材14と、光透過性材料からなる円筒形状のカバー16と、導光部材14を支持する支持部18とを有する。導光部材14は、その一端面がLEDに対向するように、支持部18によって支持されている。
As shown in FIG. 1, the
導光部材14は、一般に、アクリル樹脂のように光透過性が高い材料で形成される。このため、導光部材14は、通常、導光部材14の軸方向に沿って進行する光を導光部材14の外周面に向けるための出射手段を含む。出射手段には、例えば導光部材14中に分散された散乱子が挙げられる。
In general, the
導光部材14の端面(入射面)から導光部材14内に入射した光は、例えば図1の矢印で示されるように、導光部材14の軸方向に沿って進行しながら、導光部材14の外周面から出射する。このため、カバー16の発光部12側端部の領域Aは、光が到達しにくく暗部になりやすい。このため、カバー16に明暗のムラが生じることがある。領域Aは、LEDの発光面積に対して導光部材14の入射面の面積がより大きくなる程、または、導光部材14の軸方向における単位長さ当たりの出射光量がより多くなる程、より暗部になりやすい。
Light that has entered the
領域Aにおける暗部の発生を防止するための手段としては、導光部材14の入射面側の端部で光路を大きく乱すような処理を行うことが考えられる。しかしながら、このような処理を行うと、領域Aが明部になり、導光部材14の入射面とは反対側の部分まで光が十分に到達せず、カバー16に明暗のムラが生じることがある。
As a means for preventing the occurrence of a dark part in the region A, it is conceivable to perform a process that greatly disturbs the optical path at the end of the
本発明の目的は、カバーの発光素子側の端部における暗部の発生を防止することが可能なホルダを提供することである。また、本発明の別の目的は、このホルダを有する照明装置を提供することである。 The objective of this invention is providing the holder which can prevent generation | occurrence | production of the dark part in the edge part by the side of the light emitting element of a cover. Another object of the present invention is to provide an illumination device having this holder.
本発明に係るホルダは、発光素子および導光部材を有する照明装置において発光素子に対して導光部材を保持するための、光透過性を有するホルダであって、
発光素子を囲む大きさの第1開口部を有する第1凹部と、導光部材が挿入されるべき第2開口部を有する第2凹部と、
第1凹部および第2凹部の周壁における、第2凹部に導光部材が挿入されたときの導光部材の端面の位置よりも第1開口部側の部分に形成され、第1凹部および第2凹部の中心軸を回転軸とする回転対称面の少なくとも一部によって構成され、発光素子からの出射光をホルダに入射させる入射面と、
第1凹部および第2凹部よりもその周方向の外側に形成され、上記中心軸を回転軸とする回転対称面の少なくとも一部であって、中心軸方向における第1開口部の位置から、第2開口部に向かうにつれて上記中心軸からの距離が漸増する面によって構成され、入射面から到達した光を全反射する全反射面と、
全反射面よりも上記中心軸方向の第2開口部側に、中心軸を回転軸とする回転対称面の少なくとも一部によって構成され、全反射面から到達した光を外部に出射する出射面と、
を有する構成を採る。
The holder according to the present invention is a holder having light transmittance for holding the light guide member with respect to the light emitting element in the lighting device having the light emitting element and the light guide member,
A first recess having a first opening of a size surrounding the light emitting element; a second recess having a second opening into which the light guide member is to be inserted;
The first concave portion and the second concave portion are formed in a portion closer to the first opening portion than the position of the end surface of the light guide member when the light guide member is inserted into the second concave portion on the peripheral walls of the first concave portion and the second concave portion. An incident surface that is configured by at least a part of a rotationally symmetric surface with the central axis of the recess as a rotation axis, and that makes the emitted light from the light emitting element enter the holder;
It is formed on the outer side in the circumferential direction from the first recess and the second recess, and is at least a part of a rotationally symmetric surface with the central axis as a rotation axis, from the position of the first opening in the central axis direction. 2 a total reflection surface that is configured by a surface whose distance from the central axis gradually increases toward the opening, and totally reflects light that has arrived from the incident surface;
An exit surface configured to be at least part of a rotationally symmetric surface having the central axis as a rotation axis on the second opening side in the central axis direction from the total reflection surface; ,
The structure which has is taken.
本発明に係る照明装置は、少なくとも一つの発光素子と、導光部材と、発光素子に対して導光部材を保持する、本発明に係る上記のホルダと、ホルダおよび導光部材からの出射光を拡散させつつ透過させるカバーと、を有する構成を採る。 The illumination device according to the present invention includes at least one light emitting element, a light guide member, the holder according to the present invention that holds the light guide member with respect to the light emitting element, and light emitted from the holder and the light guide member. And a cover that allows permeation while diffusing.
本発明によれば、照明装置において、カバーの発光素子側の端部における暗部の発生を防止することができる。よって、有効発光領域が広く、かつ有効発光領域における輝度が均一な照明装置を提供することができる。 According to the present invention, in the lighting device, it is possible to prevent the occurrence of a dark portion at the end of the cover on the light emitting element side. Therefore, it is possible to provide a lighting device having a wide effective light emitting area and uniform luminance in the effective light emitting area.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明では、本発明の照明装置の代表例として、蛍光管に代えて使用されうる照明装置について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, a lighting device that can be used in place of a fluorescent tube will be described as a representative example of the lighting device of the present invention.
(実施の形態1)
[照明装置の構成]
図2Aは、本発明の実施の形態1に係る照明装置100の平面図である。図2Bは、図2Aに示されるB−B線の断面図である。図2Cは、照明装置100の側面図である。
(Embodiment 1)
[Configuration of lighting device]
FIG. 2A is a plan view of
図2に示されるように、照明装置100は、発光素子110、ヒートシンク120、ホルダ130、導光ロッド140およびカバー150を有する。発光素子110、ヒートシンク120およびホルダ130は、一組の発光ユニットを構成しており、照明装置100では、導光ロッド140を挟んで一対の発光ユニットが配置されている。
As illustrated in FIG. 2, the
発光素子110は、照明装置100の光源であり、ヒートシンク120に取り付けられた基板125上に配置されている。発光素子110は、例えば白色発光ダイオードなどの発光ダイオード(LED)である。
The
ヒートシンク120は、照明装置100の両端に配置されており、発光素子110を冷却する機能を担う。また、ヒートシンク120には、発光素子110と外部の電源回路とを接続するための回路が形成されている。ヒートシンク120は、例えば、アルミニウムや銅などの熱伝導性の高い金属を用いて製造される。基板125も、例えば、アルミニウムや銅などの熱伝導性の高い金属で形成されている。基板125に高い熱伝導性を要しない場合は、基板125として、ガラス不織布にエポキシ樹脂を含浸させた樹脂製基板などを用いてもよい。
The
ホルダ130は、一端側で発光素子110を囲み、他端側で導光ロッド140を保持している。ホルダ130については、後に詳しく説明する。
The
導光ロッド140は、光透過性の柱体形状の導光部材である。導光ロッド140は、発光素子110からの出射光を端面から入射させる。すなわち、導光ロッド140の端面は、入射面として機能する。導光ロッド140内に入射した光は、導光ロッド140内を所定の距離進んだ後、導光ロッド140の外周面(側面)から出射される。すなわち、導光ロッド140の外周面は、出射面として機能する。
The
本実施の形態では、導光ロッド140の形状は円柱形状であるが、導光ロッド140の形状は、端面および外周面を有する柱体形状であれば特に限定されず、例えば角柱形状であってもよい。また、複数の円弧状の導光部材を用いると、環状の照明装置を構成することが可能である。導光ロッド140の長さおよび太さは、用途や発光素子110から出射される光の強度などに応じて適宜設定される。
In the present embodiment, the shape of the
導光ロッド140は、例えば射出成形や押出成形、キャスト成形などにより形成されている。導光ロッド140の材料は、所望の波長の光を通過させ得るものであれば特に限定されない。たとえば、導光ロッド140の材料は、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)やポリカーボネート(PC)、エポキシ樹脂(EP)などの光透過性樹脂;またはガラスである。また、上記光透過性樹脂またはガラス中にビーズなどの散乱子を分散させてもよい。導光ロッド140内に適度な濃度で散乱子を分散させることで、導光ロッド140に前方散乱特性を付与することができる。また、導光ロッド140の外周面に光拡散処理(例えば、粗面化処理)を行ってもよい。
The
カバー150は、例えば円筒体に形成されている。カバー150は、例えばその端縁がヒートシンク120の開口部に内嵌することによって、導光ロッド140の外周面を覆っている。カバー150は、光透過性と光散乱性を有する。カバー150は、導光ロッド140の外周面およびホルダ130の出射面からカバー150に到達した光を拡散させつつ外部に透過させる。
The
カバー150の形状は、上記のようにホルダ130および導光ロッド130を覆うことができれば、特に限定されない。たとえば、カバー150の形状は、角筒形状や平板状などであってもよい。
The shape of the
カバー150の材料は、光透過性を有するものであれば、特に限定されない。カバー150の材料の例には、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、ポリカーボネート(PC)、ポリスチレン(PS)、スチレン・メチルメタクリレート共重合樹脂(MS)などの光透過性樹脂が含まれる。また、カバー150に光拡散能を付与する手段も、特に限定されない。たとえば、カバー150の内面または外面に光拡散処理(例えば、粗面化処理)を行ってもよいし、上記光透過性樹脂中にビーズなどの散乱子を分散させてもよい。
The material of the
[ホルダ130の構成]
図3Aは、ホルダ130の平面図であり、図3Bは、ホルダ130の正面図であり、図3Cは、ホルダ130の底面図であり、図3Dは、図3A中に示されるD−D線の断面図である。
[Configuration of Holder 130]
3A is a plan view of the
ホルダ130は、たとえば、光透過性を有する略円板形状に形成されている。ホルダ130は、例えば導光ロッド140と同じ透明材料で形成されうる。ホルダ130は、通常、散乱子などの出射手段を材料内には含有しない。
The
ホルダ130は、貫通孔131を有する。貫通孔131は、一端側に第1開口部131aを有し、他端側に第2開口部131bを有する。第1開口部131aは、発光素子110を囲む大きさに形成されており、第2開口部131bは、導光ロッド140を挿入可能な大きさに形成されている。ホルダ130は、通常、透明材料で形成され、導光ロッド140への光の入射を遮らない。このため、第1開口部131aと第2開口部131bとの間に仕切り壁を形成してもよい。その場合、第1開口部131a側の第1凹部と、第2開口部131b側の第2凹部とが形成される。第1凹部および第2凹部の凹部の底面は、平面であってもよいし、曲面であってもよい。たとえば、第1凹部の底面および第2凹部の底面によって凸レンズを形成し、導光ロッド140への入射光を集光させてもよいし、第1凹部の底面および第2凹部の底面によって凹レンズを形成し、発光素子110近傍の明るさを補うために光を発散させてもよい。本実施の形態では、ホルダ130は、第1凹部が第2凹部と連通した構造、すなわち貫通孔131、を有している。ホルダ130が貫通孔131を有する場合では、ホルダ130が仕切り壁を有する場合に比べて、界面における光のロスやホルダ材料による僅かな光の吸収を抑えることができ、またホルダ130の軽量化を図ることができる。
The
ホルダ130は、さらに、貫通孔131よりもその周方向の外側に、第1傾斜面132を有する。第1傾斜面132は、中心軸CAを回転軸とする回転対称面である。さらに、第1傾斜面132は、中心軸CA方向における第1開口部131aの位置から、第2開口部131bに向かうにつれて中心軸CAからの距離が漸増する面によって構成されている。第1傾斜面132の母線は、直線であってもよいし、曲線であってもよい。「母線」とは、一般的に線織面を描く直線を意味するが、本発明では回転対称面を描くための曲線を含む語として用いる。第1傾斜面132が曲面である場合、第1傾斜面132の傾斜角は、第1傾斜面132の接線の、中心軸CAに対する角度である。第1開口部131aと第1傾斜面132との間には、第1開口部131aを囲む円環状の平面である第1端面133が形成されている。
The
ホルダ130は、さらに、第1傾斜面132よりも中心軸CA方向の第2開口部131b側に、第1傾斜面132に連結する円筒形状の外周面134と、外周面134と連結し、第2開口部131bを囲む円環状の平面である第2端面135と、を有する。外周面134および第2端面135は、いずれも、中心軸CAを回転軸とする回転対称面である。
The
図2Bに示されるように、ホルダ130は、第1端面133が基板125に接着し、第1開口部131aが発光素子110を囲むように、照明装置100に装着される。ホルダ130の中心軸CAは、発光素子110の光軸LAと合致している。ホルダ130の第2開口部131bからは、導光ロッド140が発光素子110の近傍まで、しかしながら発光素子110に対して離れた位置まで挿入される。このように、挿入された導光ロッド140の端面は、発光素子110から離れて配置される。なお、「発光素子の光軸」とは、発光素子からの立体的な光束の中心における光の進行方向を言う。発光素子が同一平面上に複数ある場合は、複数の発光素子からの立体的な光束の中心における光の進行方向を言う。
As shown in FIG. 2B, the
[光学特性]
ホルダ130における光路を説明する。まず、第1傾斜面132を有さない以外は同じ構造を有する比較用のホルダ530における光路を説明する。図4Aは、ホルダ530の断面図である。図4Bは、ホルダ530の貫通孔131の第1開口部131aの中心から出射される光の光路を示す図である。
[optical properties]
The optical path in the
比較用のホルダ530の中心軸CAに対して大きな角度で出射する光は、貫通孔131の周壁からホルダ530に入射する。ホルダ530に入射した光は、ホルダ530の外周面に到達し、当該外周面から外方へ出射する。ホルダ530への入射光は、貫通孔131の周壁に対して小さな入射角で入射し、ホルダ530に入射した光も、ホルダ530の外周面に対して小さな入射角で入射する。よって、比較用のホルダ530の外周面に到達した光は、ほぼそのまま外周面を透過し、ホルダ530の側方へ出射する。
Light emitted at a large angle with respect to the central axis CA of the
図5Aは、本実施の形態に係るホルダ130の断面図である。図5Bは、ホルダ130の貫通孔131の第1開口部131aの中心から出射される光の光路を示す図である。
FIG. 5A is a cross-sectional view of
図5Bに示されるように、中心軸CAに対して大きな角度で出射する光は、貫通孔131の周壁からホルダ130に入射する。実際には、貫通孔131には導光ロッド140が第2開口部131bより挿入されるので、ホルダ130に入射する光は、貫通孔131の周壁の、挿入された導光ロッド140の端面の位置よりも第1開口部131a側の部分(図5B中の136)から、ホルダ130内に入射する。貫通孔131の周壁は、中心軸CAを回転軸とする回転対称面を構成している。すなわち、当該部分は、発光素子110からの出射光をホルダ130に入射させる入射面136となっている。
As shown in FIG. 5B, the light emitted at a large angle with respect to the central axis CA enters the
入射面136からホルダ130内に入射した光は、第1傾斜面132に到達する。第1傾斜面132に到達した光の当該面に対する入射角は大きく、第1傾斜面132に到達した光は、第1傾斜面132で全反射し、外周面134に到達する。第1傾斜面132は、入射面136から到達した光を全反射する全反射面となっている。
The light that has entered the
外周面134に到達した光の外周面134に対する入射角はやや大きい。よって、外周面134に到達した光の一部は、外周面134から外方へ出射し、一部は外周面134で反射する。外周面134からの出射光は、ホルダ130の屈折率に応じて、例えば第2開口部131b側に屈折する。第2端面135に到達した光の一部は、その第2端面135に対する入射角もやや大きいことから、第2端面135から外方へ出射し、一部は第2端面135で反射する。第2端面135からの出射光も、ホルダ130の屈折率に応じて屈折する。このように、外周面134および第2端面135は、全反射面から到達した光を外部に出射する出射面となっている。
The incident angle of the light reaching the outer
第2端面135で反射した光は、貫通孔131の周壁面に到達して反射し、第1傾斜面132に到達し、第1傾斜面132から外方へ出射する。このように、光軸LAに対して大きな角度でホルダ130に入射した光の多くは、中心軸CA方向ではホルダ130よりも導光ロッド140側へ、貫通孔131の周方向ではより外側へ、出射する。
The light reflected by the
一方、発光素子110からの出射光のうち、光軸LAに対して小さな角度の光は、導光ロッド140の端面から導光ロッド140内に入射する。図6は、ホルダ130および導光ロッド140からの出射光の光路を模式的に示す図である。導光ロッド140は、図6に示されるように、導光ロッド140の外周面から、光軸LAに対して所定の角度で光を出射しながら、導光ロッド140内において光軸LA方向に光を進行させる。この場合、カバー150における図6中のAで示される部分には、導光ロッド140からの出射光が到達しにくい。このため、A部は暗部になりやすい。しかしながら、本実施の形態では、図6に示されるように、A部にはホルダ130からの出射光が到達する。
On the other hand, light emitted from the
[効果]
ホルダ130は、第1傾斜面132を有する。このため、発光素子110からの光軸LAに対して大きな角度でホルダ130内に入射した光が、ホルダ130から外部に出射し、カバー150における導光ロッド140からの出射光が到達する領域よりも、発光素子110側の領域に到達する。よって、照明装置100では、有効発光領域が光軸LA方向により広がり、かつ有効発光領域における輝度がより均一になる。
[effect]
The
(実施の形態2)
本実施の形態に係るホルダ230を図7に示す。図7Aは、ホルダ230の平面図であり、図7Bは、ホルダ230の正面図であり、図7Cは、ホルダ230の底面図であり、図7Dは、図7A中に示されるD−D線の断面図である。
(Embodiment 2)
A
ホルダ230は、貫通孔231を有する。貫通孔231以外は、ホルダ230は、ホルダ130と同じに構成されている。ホルダ130と同じ構成には同じ符号を付け、その説明を省略する。
The
貫通孔231は、第1開口部231aから漸次拡大する入射面236を含む。入射面236は、貫通孔231の周壁の第1開口部231a側に形成されている。入射面236は、中心軸CA方向における第1開口部231aの位置から、第2開口部131bに向かうにつれて中心軸CAからの距離が漸増する面に形成されている。このため、第1開口部231aの直径は、第2開口部131bの直径に比べてやや小さい。なお、入射面236の母線は、直線であってもよい。曲面である入射面236の傾斜角は、入射面236の接線の、中心軸CAに対する角度である。
The through
図8は、図7D中に示されるA領域を拡大して示す図である。入射面236の中心軸CA方向における長さL1は、第1傾斜面132の中心軸CA方向における長さL2よりも短い。
FIG. 8 is an enlarged view of the area A shown in FIG. 7D. The length L1 of the
図9は、入射面236を有するホルダにおける光の光路を示す図である。ここでは、比較用のホルダ630を用いて説明する。ホルダ630は、貫通孔231以外は、比較用のホルダ530と同じに構成されている。
FIG. 9 is a diagram illustrating an optical path of light in a holder having an
ホルダ630の中心軸CAに対して大きな角度で出射する光は、入射面236からホルダ630に入射する。ホルダ630に入射した光は、入射面236でホルダ630の一端側にわずかに屈折する。入射面236から入射した光の一部は、ホルダ630の外周面に直接到達する。入射面236からの入射光の残部は、第1開口部231a側の円環状の端面に到達し、当該端面で全反射し、上記外周面に到達する。
Light emitted at a large angle with respect to the central axis CA of the
入射面236からの入射光は、入射面236で第1開口部231a側にわずかながらも屈折する。このため、入射面236から上記外周面に直接到達する光は、入射面236が形成されない場合(図4B参照)に比べて、外周面におけるより第1開口部231aに近い部分に到達する。また、入射面236から入射して円環状の端面で全反射した後に外周面に到達する光は、当該端面に対する入射角が大きいことから大きな反射角で反射し、やはり上記外周面の第1開口部231aに近い部分に到達する。
Incident light from the
このように入射面236からホルダ630に入射する光は、比較用のホルダ530および実施の形態1に係るホルダ130に比べて、中心軸CA方向においてホルダ内の第1開口部231aにより近い領域を通過する。よって、本実施の形態に係るホルダ230では、ホルダ130に比べて、第1傾斜面132により光が到達しやすい。この効果は、中心軸CA方向における入射面236の長さL1が、傾斜面132の長さL2がよりも短いことにより、さらに高められる。
Thus, light incident on the
このように、本実施の形態に係るホルダ230は、ホルダ130に比べて、発光素子110からの光軸LAに対して大きな角度の出射光を、より多く第1傾斜面132に到達させることができる。よって、ホルダ230を装着する照明装置は、前述した実施の形態1による効果を奏し、さらに、カバー150の端部における暗部の形成を抑制する観点からより一層効果的である。また、入射面236では、第2開口部131b側からの導光ロッド140の進入が規制される。このため、ホルダ230は、導光ロッド140の挿入位置を容易に決める観点からより効果的である。なお、導光ロッド140は、入射面236まで挿入されなくてもよい。この場合、発光素子110からの出射光をホルダ230に入射させる入射面は、入射面236と貫通孔231のそれに連なる直胴部の内周壁面の一部(入射面236から導光ロッド140の端までの部分)とによって構成される。この場合、導光ロッド140の挿入によって、上記入射面の範囲を調整することが可能である。
As described above, the
(実施の形態3)
本実施の形態に係るホルダ330を図10に示す。図10Aは、ホルダ330の平面図であり、図10Bは、ホルダ330の正面図であり、図10Cは、ホルダ330の底面図であり、図10Dは、図10A中に示されるD−D線の断面図である。
(Embodiment 3)
A
ホルダ330は、外周面134および第2端面135に代えて第2傾斜面334を有する以外は、ホルダ230と同様に構成されている。ホルダ230と同じ構成には同じ符号を付け、その説明を省略する。第2傾斜面334は、第1傾斜面132の中心軸CA方向における他端側に連結している。第2傾斜面334は、中心軸CA方向において、第2開口部131bに向かうにつれて中心軸CAからの距離が漸減する面によって構成されている。第2傾斜面334の母線は、直線であってもよいし、曲線であってもよい。第2傾斜面334が曲面である場合、第2傾斜面334の傾斜角は、第2傾斜面334の接線の、中心軸CAに対する角度である。
The
図11は、第2傾斜面334を有するホルダにおける光の光路を示す図である。ここでは、光路をより簡明に示すために、ホルダ730を用いて説明する。ホルダ730は、入射面236を有さない以外は、本実施の形態に係るホルダ330と同様に構成されており、本発明の一実施の形態に含まれる。
FIG. 11 is a diagram illustrating an optical path of light in the holder having the second
ホルダ730の中心軸CAに対して大きな角度で出射する光は、貫通孔131の周壁からホルダ730に入射する。ホルダ730に入射した光は、第1傾斜面132に到達して全反射し、第2傾斜面334に到達する。第2傾斜面334に到達した光の第2傾斜面334に対する入射角は十分に小さい。よって、第2傾斜面334に到達した光は、第2傾斜面334でわずかに屈折するものの、ほぼ直進して外方へ出射する。
Light emitted at a large angle with respect to the central axis CA of the
このように第2傾斜面334は、第1傾斜面132で全反射した光の進行方向がほぼ保たれた光を外方へ出射する。よって、本発明の実施の形態に係るホルダ330および730では、いずれも、第1傾斜面132の中心軸CAに対する角度や形状、大きさなどの条件によって、ホルダ330または730からの出射光の出射角度を制御することができる。よって、ホルダ330および730は、ホルダ130およびホルダ230に比べて、出射光の出射角度をより容易に制御することができる。また、ホルダ330または730の屈折率を考慮して、第2傾斜面334からの出射光の向きを、第2傾斜面334の中心軸CAに対する角度や形状、大きさなどの条件によって調整すると、ホルダ330または730からの出射光の出射角度をより精密に制御することができる。さらに、ホルダ330または730は、ホルダ130およびホルダ230に比べて、出射面での光の反射をより抑制することができ、出射光の光量を高める観点から、より効果的である。加えて、ホルダ330は、入射面236、第1傾斜面132および第2傾斜面334の全てを有していることから、本実施の形態に係るホルダ330を装着する照明装置は、前述した実施の形態1および実施の形態2による効果を奏し、加えて、カバー150の一端側における暗部の形成を抑制する観点からさらに一層効果的である。
As described above, the second
(実施の形態4)
本実施の形態に係る照明装置を図12に示す。図12Aは、本発明の実施の形態4に係る照明装置200の部分断面図である。図12Bは、図12Aに示される領域Bを拡大して示す図である。図13は、照明装置200のカバーを外した状態を示す斜視図である。
(Embodiment 4)
A lighting device according to this embodiment is shown in FIG. FIG. 12A is a partial cross-sectional view of
本実施の形態に係る照明装置200は、発光素子110、基板225、ヒートシンク220および260、ホルダ430、導光ロッド140およびカバー250を有する。照明装置100と同じ構成には同じ符号を付け、その説明を省略する。
基板225は、六角形の各頂部が略円形に切り欠かれた略六角形状の平板に形成されている。基板225は、その平面形状が異なる以外は、基板125と同様に構成されている。
The
ヒートシンク220は、照明装置200の両端に配置されており、ヒートシンク260は、照明装置200の長手方向(光軸LA方向)に沿って照明装置200の底部に配置されている。ヒートシンク260は、ねじ270によってヒートシンク220に固定されている。ヒートシンク220および260は、いずれも、発光素子110を冷却する機能を担う。ヒートシンク220には、発光素子110と外部の電源回路とを接続するための回路が形成されている。ヒートシンク260の上面には、例えば、導光ロッド140に対向する面にプリズムなどの光散乱性に富む部材が配置されうる。ヒートシンク220および260は、例えば、アルミニウムや銅などの熱伝導性の高い金属を用いて製造される。
The
本実施の形態に係るホルダ430は、ねじ270によってヒートシンク260に対して固定されている。ホルダ430については、後に詳しく説明する。
カバー250は、例えば、円筒の周壁の周方向における一部分を円筒の全長にわたって欠く略円筒体に形成されている。カバー250は、例えばカバー250の側縁がヒートシンク260の側縁にある凹条に嵌め込められることによって、ヒートシンク260に装着される。カバー250は、導光ロッド140の外周面を導光ロッド140から離れて覆っている。カバー250は、その形状が異なる以外は、カバー150と同様に構成されている。
For example, the
図14は、ホルダ430の斜視図である。図15Aは、ホルダ430の平面図であり、図15Bは、ホルダ430の正面図であり、図15Cはホルダ430の背面図であり、図15Dは、ホルダ430の側面図であり、図15Eは、図15A中に示されるE−E線の断面図である。
FIG. 14 is a perspective view of the
ホルダ430は、台座431とホルダ本体432とから構成されている。台座431は、直方体の部材の各辺が面取りされてなる略直方体形状に形成されている。台座431には、ねじ孔433が形成されている。台座431は、ホルダ本体432が基板225に当接する位置で、ヒートシンク220と260とが形成する窪みに嵌まるように形成されている。ねじ孔433は、当該窪みに台座431が嵌まったときにねじ270が螺合する位置に形成されている。このように、台座431によって、ホルダ430は、基板225および発光素子110に対して容易に位置決めされ、固定される。
The
ホルダ本体432は、断面形状が円形の貫通孔434を中央に有する。貫通孔434は、一端側に第1開口部434aを有し、他端側に第2開口部434bを有する。貫通孔434の周囲には、ホルダ本体432を平面視したときに、アーチ形状(逆U字形状)の第1傾斜面435および第2傾斜面436が形成されている。第1傾斜面435は、貫通孔434の第1開口部434aを囲む第1端面133の周囲から、第2開口部434bに向かうにつれて中心軸CAからの距離が漸増する面によって構成されている。第2傾斜面436は、第1傾斜面435の中心軸CA方向における第2開口部434b側の部分に連結し、第2開口部434b側に向かうにつれて中心軸CAからの距離が漸減する面によって構成されている。第1傾斜面435および第2傾斜面436は、いずれも、ホルダ本体432を上、台座431を下としたときの中心軸CAよりも上側で、半円環形状に形成されており、中心軸CAを回転軸とする回転対称性を有している。中心軸CAよりも下側では、第1傾斜面435および第2傾斜面436は、いずれも、鉛直下方に延出するように形成されている。
The holder
貫通孔434の内部には、入射面437が形成されている。入射面437は、その下部に凸条438が形成されている以外は、前述した実施の形態における入射面236と同様に構成されている。凸条438は、台座431の上面に、第1開口部434aを横断する方向に延出するように形成されている。凸条438の高さは、発光素子110からの出射光を実質的に遮らない程度(例えば1mm程度)である。中心軸CA方向において、第1傾斜面435の長さは最も長く、次いで凸条438の厚さが長く、入射面437の長さが最も短い。
An
凸条438には、第2開口部434bから挿入された導光ロッド140の端面が当接する。導光ロッド140は、発光素子110には接触せず、また、入射面437に当接しない位置で、ホルダ430によって保持される。導光ロッド140が入射面437と接触しないので、入射面437による第1傾斜面435への集光効果が十分に得られる。このように、凸条438によって、導光ロッド140は、より好ましい位置へ容易に配置される。
The end face of the
発光素子110から光軸LAに対して大きな角度で出射した光は、入射面437からホルダ430内に入射し、第1傾斜面435で全反射し、第1傾斜面435で反射したときの方向性がほぼ保たれた状態で、第2傾斜面436から外方へ出射する。そして、カバー250の端部に到達する。照明装置200は、ヒートシンク260を有するので、ホルダ430による集光と出射の機能は、図12A中の上方および側方に向かう光に対してのみ発現されればよい。よって、照明装置200は、本実施の形態に係るホルダ430によって、有効発光領域を十分に広くすることができ、また有効発光領域の輝度をより均一にすることができる。このように、ホルダが装着されるべき照明装置の構造に応じて、第1傾斜面435(全反射面)および第2傾斜面436(出射面)の周方向における位置や範囲を適宜に設定することが可能である。そして、全反射面および出射面を全周にわたって設けなくてもよい場合では、台座431やねじ孔433のようなホルダの位置決めを容易にする構造や、凸条438のようなホルダに対して導光ロッドの位置決めを容易にする構造を採用することができる。
Light emitted from the
実施の形態4に係る照明装置200を用いて、光軸LA方向に沿ってカバーの輝度を測定した。この実施例で使用する照明装置を、以後、「E1照明装置」と言う。ホルダには、図15に示されるような、入射面、第1傾斜面、第2傾斜面および台座を有するホルダを用いた。このホルダを、以後、「E1ホルダ」と言う。E1ホルダは、透明なポリカーボネートで成形されている。E1ホルダは、E1ホルダの第1開口部で発光素子を囲んだときに、発光素子からの出射光のうちの光軸LAに対して75〜90°の光が入射面に到達するように設計されている。E1ホルダの貫通孔の内径は8.1mmである。E1ホルダの中心軸に対する第1傾斜面の角度は、67°である。E1ホルダの中心軸に対する第2傾斜面の角度は、57°である。
Using the
導光部材には、外径8mmの略円柱状の導光ロッドを用いた。この導光ロッドの端部は、E1ホルダの貫通孔および台座の形状に合わせて、Dカット形状に形成されている。Dカット形状とは、導光ロッドの断面形状において、台座の表面に当接する部分が直線に形成され、残りが円弧に形成される形状を言う。導光ロッドのDカット形状部間の長さは約580mmである。この導光ロッドの一端側の発光素子のみから光を出射したときの導光ロッドの配光特性を図16に示す。図16中、「E」は、導光ロッドの外周面の中央部から1mの距離にある面における照度の相対値を表している。「θ」は、導光ロッドの外周面の法線に対する角度を表している。90°の点および−90°の点は、光軸LA上に位置する。発光素子は、−90°側の端部に配置されている。図16に示されるように、導光ロッドは、主に、法線に対して50〜60°(光軸LAに対して30〜40°)の配光特性を有する光を出射する。 A substantially cylindrical light guide rod having an outer diameter of 8 mm was used as the light guide member. The end portion of the light guide rod is formed in a D-cut shape in accordance with the shape of the through hole and the base of the E1 holder. The D-cut shape refers to a shape in which the portion of the light guide rod in contact with the surface of the pedestal is formed in a straight line and the rest is formed in an arc in the cross-sectional shape of the light guide rod. The length between the D-cut shape portions of the light guide rod is about 580 mm. FIG. 16 shows the light distribution characteristics of the light guide rod when light is emitted only from the light emitting element on one end side of the light guide rod. In FIG. 16, “E” represents a relative value of illuminance on a surface at a distance of 1 m from the center of the outer peripheral surface of the light guide rod. “Θ” represents an angle with respect to the normal line of the outer peripheral surface of the light guide rod. The 90 ° point and the −90 ° point are located on the optical axis LA. The light emitting element is disposed at the end on the −90 ° side. As shown in FIG. 16, the light guide rod mainly emits light having a light distribution characteristic of 50 to 60 ° with respect to the normal line (30 to 40 ° with respect to the optical axis LA).
E1ホルダと上記の導光ロッドとを装着したE1照明装置のカバーの輝度を測定した。図17Aは、E1照明装置の両端に配置された発光素子のうちの一端側の発光素子Aのみから光を出射したときのカバーの輝度を示す図であり、図17Bは、E1照明装置の両端に配置された発光素子Aおよび発光素子Bの両方から光を出射したときのカバーの輝度を示す図である。図17中、「L」は、輝度の相対値を表している。「P1」および「P2」は、それぞれ、カバーにおける輝度の測定位置を表している。「P1」は、カバーの発光素子A側の端部を表し、「P2」は、カバーの発光素子B側の端部を表している。図17Aに示されるように、導光ロッドの長さの半分程度の位置までは、ある程度の輝度で光が導光ロッドから出射されている。半分を超えた辺りで、導光ロッドからの出射光は、急激に減衰している。また、図17Bに示されるように、導光ロッドの両端面から導光ロッドに光を入射した場合には、カバーのほぼ全長にわたって均一な輝度が得られる。 The brightness of the cover of the E1 lighting device equipped with the E1 holder and the light guide rod was measured. FIG. 17A is a diagram illustrating the brightness of the cover when light is emitted from only one of the light emitting elements A arranged at both ends of the E1 lighting device, and FIG. 17B is a diagram illustrating both ends of the E1 lighting device. It is a figure which shows the brightness | luminance of a cover when light is radiate | emitted from both the light emitting element A and the light emitting element B which were arrange | positioned. In FIG. 17, “L” represents a relative value of luminance. “P 1 ” and “P 2 ” respectively represent the measurement positions of the luminance in the cover. “P 1 ” represents the end of the cover on the light emitting element A side, and “P 2 ” represents the end of the cover on the light emitting element B side. As shown in FIG. 17A, light is emitted from the light guide rod to a certain degree of brightness up to a position that is about half the length of the light guide rod. Around more than half, the light emitted from the light guide rod is rapidly attenuated. Moreover, as shown in FIG. 17B, when light is incident on the light guide rod from both end faces of the light guide rod, uniform brightness can be obtained over almost the entire length of the cover.
一方、比較用のホルダ(以後、このホルダを「C1ホルダ」とも言う)と上記の導光ロッドとを装着した比較用照明装置(以後、この照明装置を「C1照明装置」とも言う)を用意し、そのカバーの輝度を測定した。図18Aは、C1ホルダの、中心軸を回転軸とする回転対称性を有する部分の断面形状を模式的に示す図である。C1ホルダは、回転対称部分において、C1ホルダの第1開口部側の端面が、傾斜面132を含まない略円環状の平面である点、および、貫通孔の第1開口部側が、第2開口部の開口形状よりも小さな断面形状を有する直胴の径小部となっている点、の二点で、実施の形態1に係るホルダ130と相違している。径小部の開口形状は、E1ホルダの貫通孔の第1開口部の開口形状と同じであり、径小部の長さは、E1ホルダの入射面の長さと同じである。
On the other hand, a comparative illumination device (hereinafter, this illumination device is also referred to as “C1 illumination device”) equipped with a comparative holder (hereinafter, this holder is also referred to as “C1 holder”) and the light guide rod is prepared. Then, the brightness of the cover was measured. FIG. 18A is a diagram schematically showing a cross-sectional shape of a portion of the C1 holder having rotational symmetry with the central axis as a rotation axis. In the rotationally symmetrical portion of the C1 holder, the end surface on the first opening side of the C1 holder is a substantially annular plane that does not include the
図18Bは、C1照明装置の両端に配置された発光素子のうちの一方の発光素子Aのみから光を出射したときのカバーの輝度の相対値を示す図である。図17Aと同様に、導光ロッドの長さの半分程度の位置までは、ある程度の輝度で光が導光ロッドから出射されており、当該位置を超えると導光ロッドからの出射光が急激に減衰している。さらに、C1照明装置では、カバーの、P1から輝度のピークの位置までの領域Aにおいて、発光素子側の端部で輝度が低くなっている。このような輝度の低い部分は暗部として認識される。C1照明装置において、領域Aの長さは、例えば10〜40mm程度である。 FIG. 18B is a diagram illustrating a relative value of the luminance of the cover when light is emitted from only one of the light emitting elements A arranged at both ends of the C1 lighting device. Similarly to FIG. 17A, light is emitted from the light guide rod to a certain degree of brightness up to a position about half the length of the light guide rod, and the light emitted from the light guide rod abruptly exceeds this position. It is decaying. Furthermore, the C1 lighting device, of the cover, in the region A from P 1 to the position of the peak of luminance, the luminance is lower at the end of the light emitting element side. Such a low luminance part is recognized as a dark part. In the C1 lighting device, the length of the region A is, for example, about 10 to 40 mm.
図19に、E1照明装置のカバーの輝度の相対値と、C1照明装置のカバーの輝度の相対値を示す。図19中、実線は、E1照明装置のカバーの輝度を表し、破線は、C1照明装置のカバーの輝度を表している。図19における横軸の測定位置は、図17および図18の半分である。すなわち、図19中、「P1.5」は、導光ロッドの約半分の長さの位置(導光ロッドの一端面から約280mmの位置)を表している。図19Aは、一方の発光素子Aのみから光を出射したときの、E1照明装置およびC1照明装置のカバーの輝度の相対値を示す図であり、図19Bは、発光素子Aおよび発光素子Bの両方から光を出射したときの、E1照明装置およびC1照明装置のカバーの輝度の相対値を示す図である。 FIG. 19 shows the relative value of the luminance of the cover of the E1 lighting device and the relative value of the luminance of the cover of the C1 lighting device. In FIG. 19, the solid line represents the luminance of the cover of the E1 lighting device, and the broken line represents the luminance of the cover of the C1 lighting device. The measurement position on the horizontal axis in FIG. 19 is half of that in FIGS. 17 and 18. That is, in FIG. 19, “P 1.5 ” represents a position that is approximately half the length of the light guide rod (a position that is approximately 280 mm from one end face of the light guide rod). FIG. 19A is a diagram illustrating relative values of the luminance of the covers of the E1 lighting device and the C1 lighting device when light is emitted from only one of the light emitting devices A, and FIG. It is a figure which shows the relative value of the brightness | luminance of the cover of E1 illumination device and C1 illumination device when light is radiate | emitted from both.
図19Aに示されるように、E1照明装置では、C1照明装置に比べて、一つの発光素子に対し、カバーの発光素子側の端部における輝度の低下が抑制されている。また、E1照明装置では、C1照明装置に比べて、カバーの中央部における輝度の低下も抑制されている。このため、図19Bに示されるように、E1照明装置は、導光ロッドの両端から光を入射したときに、カバーの端部から中央部までの領域で、ほぼ一定の輝度で光をカバーから出射する。これに対して、C1照明装置では、カバーの端部および中央部では相対的に輝度が低くなっており、カバーの長手方向において輝度のムラが生じている。このように、E1ホルダを装着するE1照明装置によれば、カバーの全域を均一な輝度の有効発光領域とすることができる。 As illustrated in FIG. 19A, in the E1 lighting device, a decrease in luminance at the end of the cover on the light emitting element side is suppressed with respect to one light emitting device, as compared with the C1 lighting device. Further, in the E1 lighting device, a decrease in luminance at the center portion of the cover is suppressed as compared with the C1 lighting device. For this reason, as shown in FIG. 19B, the E1 lighting device emits light from the cover with a substantially constant luminance in the region from the end of the cover to the center when light is incident from both ends of the light guide rod. Exit. On the other hand, in the C1 lighting device, the brightness is relatively low at the end and the center of the cover, and uneven brightness occurs in the longitudinal direction of the cover. Thus, according to the E1 illuminating device to which the E1 holder is mounted, the entire area of the cover can be made an effective light emitting area with uniform luminance.
本発明の照明装置は、蛍光管などに代えて使用されうるため、各種照明機器に幅広く適用されうる。 Since the lighting device of the present invention can be used in place of a fluorescent tube or the like, it can be widely applied to various lighting devices.
10,100,200 照明装置
12 発光部
14 導光部材
16,150,250 カバー
18 支持部
110 発光素子
120,220,260 ヒートシンク
125,225 基板
130,230,330,430,530,630,730 ホルダ
131,231,434 貫通孔
131a,231a,434a 第1開口部
131b,434b 第2開口部
132,435 第1傾斜面
133 第1端面
134 外周面
135 第2端面
136,236,437 入射面
140 導光ロッド
270 ねじ
334,436 第2傾斜面
431 台座
432 ホルダ本体
433 ねじ孔
438 凸条
CA 中心軸
LA 光軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,100,200
Claims (6)
前記発光素子を囲む大きさの第1開口部を有する第1凹部と、前記導光部材が挿入されるべき第2開口部を有する第2凹部と、
前記第1凹部および前記第2凹部の周壁における、前記第2凹部に前記導光部材が挿入されたときの前記導光部材の端面の位置よりも前記第1開口部側の部分に形成され、前記第1凹部および前記第2凹部の中心軸を回転軸とする回転対称面の少なくとも一部によって構成され、前記発光素子からの出射光を前記ホルダに入射させる入射面と、
前記第1凹部および前記第2凹部よりもその周方向の外側に形成され、前記中心軸を回転軸とする回転対称面の少なくとも一部であって、前記中心軸方向における前記第1開口部の位置から、前記第2開口部に向かうにつれて前記中心軸からの距離が漸増する面によって構成され、前記入射面から到達した光を全反射する全反射面と、
前記全反射面よりも前記中心軸方向の前記第2開口部側に、前記中心軸を回転軸とする回転対称面の少なくとも一部によって構成され、前記全反射面から到達した光を外部に出射する出射面と、
を有するホルダ。 A holder having a light transmission property for holding the light guide member with respect to the light emitting element in a lighting device having a light emitting element and a light guide member,
A first recess having a first opening of a size surrounding the light emitting element; a second recess having a second opening into which the light guide member is to be inserted;
The peripheral wall of the first recess and the second recess is formed in a portion on the first opening side than the position of the end surface of the light guide member when the light guide member is inserted into the second recess, An incident surface that is configured by at least a part of a rotationally symmetric surface with a central axis of the first concave portion and the second concave portion as a rotation axis, and that makes outgoing light from the light emitting element incident on the holder;
The first concave portion and the second concave portion are formed on the outer side in the circumferential direction, and are at least part of a rotationally symmetric surface having the central axis as a rotational axis, the first opening in the central axis direction A total reflection surface that is configured by a surface whose distance from the central axis gradually increases from the position toward the second opening, and totally reflects light that has arrived from the incident surface;
Consists of at least a part of a rotationally symmetric surface having the central axis as a rotation axis on the second opening side in the central axis direction from the total reflection surface, and emits light reaching the total reflection surface to the outside An exit surface to be
A holder having
請求項1または2に記載のホルダ。 The incident surface includes a surface where the distance from the central axis gradually increases from the position of the first opening in the central axis direction toward the second opening.
The holder according to claim 1 or 2.
請求項1〜3のいずれか一項に記載のホルダ。 The length of the incident surface in the central axis direction is shorter than the length of the total reflection surface in the central axis direction,
The holder as described in any one of Claims 1-3.
請求項1〜4のいずれか一項に記載のホルダ。 The emission surface is configured by a surface in which the distance from the central axis gradually decreases toward the second opening in the central axis direction.
The holder as described in any one of Claims 1-4.
導光部材と、
前記発光素子に対して前記導光部材を保持する請求項1〜4のいずれか一項に記載のホルダと、
前記ホルダおよび前記導光部材からの出射光を拡散させつつ透過させるカバーと、
を有する、照明装置。 At least one light emitting element;
A light guide member;
The holder according to any one of claims 1 to 4, which holds the light guide member with respect to the light emitting element,
A cover that diffuses and transmits the light emitted from the holder and the light guide member;
A lighting device.
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