JP6507008B2 - 導光体及び発光装置 - Google Patents

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Description

本発明は、導光体及び発光装置に関する。
特許文献1に記載された発光装置は、LED及び導光体を備え、白熱電球の配光と同様の配光を実現する。導光体は、光入射部、第1円環状部、第2円環状部、及び光出射部を有する。光入射部は円錐状の切り欠き部である。第1円環状部及び第2円環状部の各々は、光軸の周りに環状に形成され、断面三角形状の凹部である。光入射部、第1円環状部、及び第2円環状部から入射した光は、光出射部から出射する。
特開2012−3845号公報
しかしながら、特許文献1に記載された発光装置では、光入射部、第1円環状部、及び第2円環状部の各々は、尖頭を有する。従って、光入射部、第1円環状部、及び第2円環状部から入射して、光出射部から出射する光には、照度ムラが発生する場合がある。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、出射する光に照度ムラが発生することを抑制できる導光体及び発光装置を提供することにある。
本願に開示する導光体は、本体部を備える。前記本体部は、光源の発光する光が入射され得る入射面と、前記入射面に対向し、前記入射面に入射した前記光を出射する第1出射面とを含む。前記入射面は、第1入射曲面を含む。第1入射曲面は、前記第1出射面から離れるように凸状に湾曲し、前記本体部の光軸が通る。前記第1出射面は、前記入射面に向かって凹状に湾曲している。前記本体部は、第2出射面をさらに含む。第2出射面は、前記入射面に入射した前記光を出射する。前記第2出射面は、前記第1出射面と前記入射面とを囲むように前記光軸の周りに形成される。前記入射面は、第2入射曲面をさらに含む。第2入射曲面は、前記第1入射曲面を囲むように前記光軸の周りに形成される。前記第2入射曲面は、前記第2入射曲面と前記第2出射面との間の距離が前記第1出射面に向かって拡大するように形成される。
本願に開示する導光体において、前記第1出射面は、前記光軸が通る第1出射曲面と、前記第1出射曲面の周囲に形成される第2出射曲面とを含むことが好ましい。前記第2出射曲面の曲率半径は、前記第1出射曲面の曲率半径よりも大きいことが好ましい。
本願に開示する導光体において、前記第1入射曲面の曲率半径は、前記第1出射曲面の前記曲率半径よりも大きいことが好ましい。
本願に開示する導光体は、筒部をさらに備えることが好ましい。筒部は、前記入射面の外縁に沿って形成され、前記光軸に沿って延びることが好ましい。前記筒部の内壁面と前記入射面とは凹部を形成することが好ましい。
本願に開示する導光体において、前記筒部は、前記本体部に対して前記光源を位置決めする位置決め部を含むことが好ましい。
本願に開示する導光体において、前記筒部は、配線が横断する横断部を含むことが好ましい。
本願に開示する導光体において、前記入射面、前記第1出射面、及び前記第2出射面のうちの少なくとも1つの一部又は全部は、光拡散処理又は遮光処理されていることが好ましい。
本願に開示する発光装置は、上記の導光体と、前記光源とを備える。
本発明によれば、出射する光に照度ムラが発生することを抑制できる。
(a)本発明の実施形態に係る導光体を示す斜視図である。(b)図1(a)のIB−IB線に沿った断面図である。 (a)本発明の実施形態に係る導光体を示す底面図である。(b)本発明の実施形態に係る導光体を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る導光体を通る光の出射経路を示す図である。 本発明の実施形態に係る導光体を備える発光装置を示す断面図である。 (a)本発明の実施形態に係る導光体に装着される光源ユニットの表面側を示す斜視図である。(b)本発明の実施形態に係る導光体に装着される光源ユニットの裏面側を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る導光体を備える照明器具を示す図である。 (a)本発明の実施形態の変形例に係る導光体を示す斜視図である。(b)図7(a)のVIIB−VIIB線に沿った断面図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図中、同一または相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。
図1(a)は、本発明の実施形態に係る導光体1を示す斜視図である。図1(b)は、図1(a)のIB−IB線に沿った断面図である。図2(a)は、導光体1を示す底面図である。図2(b)は、導光体1を示す平面図である。
図1(a)、図1(b)、図2(a)、及び図2(b)に示すように、導光体1は、例えば、レンズである。導光体1は、本体部3と、筒部5とを備える。本体部3は、入射面7と、第1出射面9と、第2出射面11とを有する。また、本体部3は光軸AXを有する。
入射面7は、第1入射曲面13と、第2入射曲面15とを有する。図1(b)では、理解を容易にするため、第1入射曲面13を破線で囲み、第2入射曲面15を一点鎖線で囲んでいる。また、図2(a)では、第1入射曲面13と第2入射曲面15とを区別するため、一点鎖線を付している。
第1出射面9は、第1出射曲面17と、第2出射曲面19とを有する。図1(b)では、理解を容易にするため、第1出射曲面17を破線で囲み、第2出射曲面19を一点鎖線で囲んでいる。また、図2(b)では、第1出射曲面17と第2出射曲面19とを区別するため、一点鎖線を付している。
入射面7には、光源としてのLED(Light Emitting Diode)群51の発光する光が入射され得る。LED群51は複数のLEDを含む。なお、LED群51に代えて、単数のLEDを光源として用いてもよい。
第1入射曲面13の中央を導光体1の光軸AXが通る。第1入射曲面13は、第1出射面9から離れるように凸状に湾曲している。つまり、第1入射曲面13は、LED群51に向かって凸状に湾曲している。第1入射曲面13の曲率半径は、第1出射曲面17の曲率半径よりも大きい。第1入射曲面13は、図2(a)に示すように底面視において略円形である。
第2入射曲面15は、第1入射曲面13を囲むように光軸AXの周りに形成される。第2入射曲面15は、図2(a)に示すように底面視において略円環状である。第2入射曲面15は、本体部3の径方向における第2入射曲面15と第2出射面11との間の距離が第1出射面9に向かって拡大するように形成される。その結果、本体部3には、光軸AXの周りに、略円環状の肉厚部16が形成される。なお、本体部3の径方向とは、光軸AXに直交する方向である。
第1出射面9は、入射面7に入射した光の少なくとも一部を出射する。第1出射面9は、入射面7に対向し、入射面7に向かって凹状に湾曲している。従って、第1出射面9は凹部27を形成する。
第1出射曲面17の中央を導光体1の光軸AXが通る。第1出射曲面17は、図2(b)に示すように平面視において略円形である。第2出射曲面19は、第1出射曲面17の周囲に形成され、図2(b)に示すように平面視において略円環状である。第2出射曲面19の曲率半径は、第1出射曲面17の曲率半径よりも大きい。
第2出射面11は、入射面7に入射した光の少なくとも一部を出射する。第2出射面11は、第1出射面9と入射面7とを囲むように、導光体1の光軸AXの周りに形成される。第2出射面11は略円筒状である。
筒部5は、入射面7の外縁に沿って形成され、導光体1の光軸AXに沿って延びる。図1(a)では、本体部3と筒部5とを区別するため、一点鎖線を付している。筒部5の内壁面23と入射面7とは凹部25を形成する。具体的には、内壁面23は、凹部25の側面を形成し、入射面7は、LED群51に対する天面を形成する。従って、第2入射曲面15は、凹部25の側面を形成しない。筒部5は、互いに対向する2つの位置決め部21を含む。位置決め部21は、本体部3に対してLED群51を位置決めする。本実施形態では、位置決め部21は、筒部5に形成された貫通孔である。なお、位置決め部21は、筒部5を貫通せず、筒部5の内面に凹状に形成されていてもよい。
図3を参照して、導光体1を通る光の出射経路について説明する。図3は、導光体1を通る光の出射経路を示す図である。図3に示すように、LED群51の発光した光は、第1入射曲面13に入射し、本体部3に進入する。第1入射曲面13は、入射した光を第1出射面9に向けて屈折させる。本実施形態では、第1入射曲面13は、入射した光を屈折させて平行光にし、第1出射面9に向けて進ませる。
第1出射面9は、第1出射面9に到達した光の一部(以下、「第1入射光」と記載する場合がある。)を透過及び屈折させて出射する。具体的には、第1出射面9は、第1出射面9に対する光の入射角度と本体部3の屈折率と空気の屈折率とで定まる屈折角で、第1入射光を透過及び屈折させて出射する。
また、第1出射面9は、第1出射面9に到達した光の他の一部(以下、「第2入射光」と記載する場合がある。)を、第2出射面11に向けて反射する。具体的には、第1出射面9は、第1出射面9に対する光の入射角度で定まる反射角で、第2入射光を第2出射面11に向けて反射する。本実施形態では、第1出射面9は、光軸AXに交差する方向Dに沿って、光軸AXから離れるように、第2入射光を第2出射面11に向けて反射する。
第2出射面11は、第2入射光を透過及び屈折させて出射する。具体的には、第2出射面11は、第2出射面11に対する光の入射角度と本体部3の屈折率と空気の屈折率とで定まる屈折角で、第2入射光を透過及び屈折させて出射する。本実施形態では、第2出射面11は、光軸AXに交差する方向Dに沿って、光軸AXから離れるように第2入射光を出射する。
例えば、LED群51の発光した光のうちの入射光C1は、第1入射曲面13に入射し、本体部3に進入する。入射光C1は、第1入射曲面13のうち光軸AXの近傍の領域(以下、「近傍領域」と記載する。)に入射した光を示す。第1入射曲面13は、第1出射曲面17に向けて入射光C1を屈折させる。第1出射曲面17は、入射光C1の一部(本実施形態では、入射光C1の大部分)を出射光E1として光軸AXに沿って出射する。
例えば、LED群51の発光した光のうちの入射光C2は、第1入射曲面13に入射し、本体部3に進入する。入射光C2は、第1入射曲面13のうち近傍領域の周囲の領域に入射した光を示す。第1入射曲面13は、第2出射曲面19に向けて入射光C2を屈折させる。第2出射曲面19は、入射光C2の一部を、光軸AXの側に屈折させ、出射光E2として出射する。また、第2出射曲面19は、入射光C2の他の一部を、光軸AXに交差する方向Dに沿って、第2出射面11に向けて反射する。第2出射面11は、第2出射曲面19に反射された光を、出射光E3として光軸AXに交差する方向Dに沿って出射する。
なお、本実施形態では、光軸AXに交差する方向Dは、光軸AXに直交する方向である。また、図3では、肉厚部16が破線と第2入射曲面15とで囲まれた領域で示され、図面の簡略化のため、断面を示す斜線を省略している。
図4及び図5を参照して、導光体1を備える発光装置2について説明する。図4は、発光装置2を示す断面図である。図4に示すように、発光装置2は、導光体1と、光源ユニット50とを備える。光源ユニット50は、LED群51と、基板53と、ソケット55とを含む。基板53にはLED群51が実装される。LED群51が実装された基板53はソケット55に取り付けられる。
光源ユニット50は、導光体1の凹部25に装着される。具体的には、ソケット55は、互いに対向する2つの爪部57を含む。そして、爪部57が、導光体1の筒部5に形成された位置決め部21に係合される。その結果、光源ユニット50が凹部25に装着され、導光体1の本体部3に対して、LED群51が位置決めされる。そして、LED群51の発光する光が本体部3の入射面7に入射する。
図5(a)は、光源ユニット50の表面側を示す斜視図である。図5(b)は、光源ユニット50の裏面側を示す斜視図である。図5(a)及び図5(b)に示すように、光源ユニット50は、LED群51、基板53、及びソケット55に加えて、2本のビス59と、2つの壁部63と、2つの嵌合部65とを含む。
ソケット55は、絶縁体(例えば、合成樹脂)により形成される。ソケット55の表面には略円形の孔60が形成される。孔60からLED群51が露出している。LED群51を挟むように、2本のビス59が配置される。ビス59は光源ユニット50を照明器具に固定する。沿面距離を長くするため、ソケット55において、ビス59とLED群51との間には、絶縁性を有する壁部63が形成される。沿面距離とは、絶縁物の表面に沿って測定した2つの導電部間(つまり、ビス59とLED群51との間)の最短距離のことである。
嵌合部65は、ソケット55の裏面に形成される。そして、基板53は、嵌合部65に嵌合され、ソケット55に取り付けられる。なお、図面の簡略化のため図示を省略したが、光源ユニット50は2つの電源線装着部をさらに含む。電源線装着部は、ソケット55の側壁に形成され、基板53を介してLED群51に接続される。そして、電源線装着部には電源線が装着される。その結果、LED群51には、基板53及び電源線装着部を介して、電源線から電力が供給される。
図6を参照して、発光装置2を備える照明器具100について説明する。図6は、照明器具100を示す図である。図6に示すように、照明器具100は発光装置2を備える。照明器具100は、例えば、天井200から吊り下げられる。
以上、図1〜図3を参照して説明したように、本実施形態によれば、導光体1の入射面7及び第1出射面9の各々は湾曲している曲面である。従って、入射面及び/又は第1出射面が尖頭を有する場合と比較して、第1出射面9から出射する光に照度ムラが発生することを抑制できる。
また、本実施形態によれば、第2出射曲面19は、第1入射曲面13から入射した光の一部を透過及び屈折させて出射する一方、光の他の一部を、光軸AXに交差する方向Dに沿って第2出射面11に向けて反射する。従って、第2出射曲面19に反射された光は、光軸AXに交差する方向Dに沿って光軸AXから離れるように光を出射する。その結果、LED群51によって、白熱電球のフィラメントが発光した光と同様の配光を実現できる。
さらに、本実施形態によれば、第2出射曲面19の曲率半径は、第1出射曲面17の曲率半径よりも大きい。従って、第2出射曲面の曲率半径が第1出射曲面の曲率半径以下の場合と比較して、第2出射曲面19から透過及び出射した光は、第1出射曲面17から遠い位置で交差する。その結果、光軸AXの延長線上に位置する照射面(例えば、机の天板の上面、又は床面)において、光の暗部が発生することを抑制できる。例えば、照射面において、円形状に拡がる光の中心領域に暗部が発生することを抑制できる。
さらに、本実施形態によれば、第1入射曲面13の曲率半径は、第1出射曲面17の曲率半径よりも大きい。従って、第1入射曲面13は、第1入射曲面の曲率半径が第1出射曲面の曲率半径以下の場合と比較して、LED群51の発光する光をより多く受光できる。つまり、LED群51の発光する光のうち第1入射曲面13に入射しない光は、損失光であるが、本実施形態では、損失光を減少させることができる。その結果、LED群51と第1入射曲面13との間の距離を短くでき、ひいては、発光装置2のサイズを小さくできる。また、損失光を減少させることができるので、第2出射面11から出射する光の光量を多くできる。その結果、LED群51によって、白熱電球のフィラメントが発光した光と同様の配光を更に効果的に実現できる。
さらに、本実施形態によれば、第2入射曲面15と第2出射面11との間の距離が第1出射面9に向かって拡大しているため、本体部3に肉厚部16が形成される。従って、LED群51から第2入射曲面15に入射した光は、第2入射曲面15と第2出射面11とによって屈折される。その結果、第2出射面11から図6に示す導光体1の斜め下方へ出射される光を減少させることができる。
具体的には、図3に示すように、光F2を抑え、屈折光F1を多くすることができる。その結果、導光体1の斜め下方に位置する人が第2出射面11から出射される光による眩しさを感じることを抑制できる。また、第2入射曲面15及び第2出射面11で光が屈折されることで、第2入射曲面15及び第2出射面11を介して凹部25の内部が外部から目視困難となる。従って、導光体1の主に斜め下方に位置する人が第2入射曲面15及び第2出射面11を介してLED群51を目視することが困難になる。その結果、導光体1、ひいては、照明器具100の美感を向上できる。
さらに、本実施形態によれば、筒部5を設けることによって、導光体1に凹部25を形成している。凹部25を形成することによって、導光体1に光源ユニット50を容易に装着できる。また、位置決め部21に爪部57を係合させて、光源ユニット50を導光体1に装着する。従って、導光体1の本体部3に対してLED群51を精度良く位置決めできる。また、1ユニットとして発光装置2を製造できるため、様々なタイプの照明器具への展開が容易になる。
(変形例)
図7(a)及び図7(b)を参照して、本発明の実施形態の変形例に係る導光体1について説明する。本変形例に係る導光体1は、横断部71を有している点で、横断部71を有しない本実施形態に係る導光体1と異なる。以下、本変形例が本実施形態と異なる点を主に説明する。
図7(a)は、本変形例に係る導光体1を示す斜視図である。図7(b)は、図7(a)のVIIB−VIIB線に沿った断面図である。図7(a)及び図7(b)に示すように、導光体1の筒部5は2つの横断部71をさらに含む。本変形例では、横断部71は、筒部5に形成された切り欠きである。横断部71を配線が横断する。例えば、導光体1に装着される光源ユニット50から延びる配線が、横断部71を通り、導光体1の外部に引き出される。
本変形例によれば、横断部71を設けているため、導光体1が配線に乗り上げることが防止される。その結果、導光体1及びLED群51を適切な姿勢で照明器具100に配置できる。なお、図7(a)では、本体部3と筒部5とを区別するため、一点鎖線を付している。
以上、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明した。但し、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である(例えば、下記に示す(1)〜(3))。また、上記の実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明の形成が可能である。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚み、長さ、個数、間隔等は、図面作成の都合上から実際とは異なる場合もある。また、上記の実施形態で示す各構成要素の材質、形状、寸法等は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
(1)図1〜図6を参照して説明した本実施形態又は図7を参照して説明した本変形例において、入射面7、第1出射面9、及び第2出射面11のうちの少なくとも1つの一部又は全部は、光拡散処理又は遮光処理されていてもよい。光拡散処理又は遮光処理によって、導光体1から出射する光の照度を小さくでき、必要に応じて眩しさを抑制できる。なお、内壁面23は、光拡散処理を施すか否かはいずれでもよいが、本実施形態では一例として光拡散処理は施されていない。内壁面23は、一部または全部が遮光処理されていてもよい。
例えば、第1入射曲面13のうち第1出射曲面17に対向する領域、第1入射曲面13のうち第2出射曲面19に対向する領域、及び第2入射曲面15のうち少なくともいずれか一つに対して、光拡散処理又は遮光処理を施すことができる。例えば、第1出射曲面17、第2出射曲面19、及び第2出射面11のうち少なくともいずれか一つに対して、光拡散処理又は遮光処理を施すことができる。例えば、第1入射曲面13のうち第1出射曲面17に対向する領域の全部若しくは一部、第1入射曲面13のうち第2出射曲面19に対向する領域の全部若しくは一部、第2入射曲面15の全部若しくは一部、第1出射曲面17の全部若しくは一部、第2出射曲面19の全部若しくは一部、又は第2出射面11の全部又は一部に対して、光拡散処理又は遮光処理を施すことができる。
光拡散処理または遮光処理を第1入射曲面13のうち第1出射曲面17に対向する領域に施すことにより、導光体1の直下照度を下げることができる。その結果、導光体1の主に直下に位置する人が眩しさを感じることを抑制できる。光拡散処理または遮光処理を第1入射曲面13のうち第2出射曲面19に対向する領域または第2出射面11に施すことにより、導光体1の側方の照度を下げることができる。その結果、導光体1の主に側方に位置する人が眩しさを感じることを抑制できる。光拡散処理または遮光処理を第2入射曲面15に施すことにより、導光体1の斜め下方の照度を下げることができる。その結果、導光体1の主に斜め下方に位置する人が眩しさを感じることを抑制できる。
例えば、光拡散処理は、対象物の表面を粗くしたり、光を拡散させる物質を対象物に塗布したり、光を拡散させるフィルムを対象物に貼付したりすることによって実行される。例えば、遮光処理は、入射した光の全部又は一部を透過させない色彩の塗料を対象物に塗ったり、入射した光の全部又は一部を透過させない色彩のフィルムを対象物に貼付したりすることによって実行される。
(2)本実施形態及び本変形例において、位置決め部21には、ソケット55に形成された爪部57が係合された。ただし、光源ユニット50がソケット55を有しない場合は、例えば、基板53に形成された2つの爪部を2つの位置決め部21に係合して、光源ユニット50を導光体1に装着することもできる。また、位置決め部21及び爪部57の各々は2つ設けられたが、2つに限定されず、3以上でもよい。さらに、横断部71は2つ設けられたが、2つに限定されず、1つでもよいし、3以上でもよい。また、位置決め部21は、貫通孔に限定されず、例えば、凹部でもよい。さらに、横断部71は、切り欠きに限定されず、例えば、貫通孔でもよい。なお、本実施形態において、筒部5及び位置決め部21を設けなくてもよいし、本変形例において、位置決め部21を設けなくてもよい。
(3)本実施形態及び本変形例に係る導光体1及び発光装置2を搭載する照明器具は、図6に示した照明器具100に限定されない。例えば、導光体1及び発光装置2は、垂直に起立した壁部、傾斜した壁部、又は傾斜した天井に取り付けられる照明器具に搭載されてもよい。また、導光体1の光軸AXが照明器具の取り付けられる面に対して形成する角度は、任意であってよい。例えば、光軸AXが照明器具の取り付けられる面に略直交するように、導光体1を照明器具に搭載することもできるし、光軸AXが照明器具の取り付けられる面に略平行になるように、導光体1を照明器具に搭載することもできるし、光軸AXが照明器具の取り付けられる面に対して傾斜するように、導光体1を照明器具に搭載することもできる。
本発明は、導光体及び発光装置を提供するものであり、産業上の利用可能性を有する。
1 導光体
3 本体部
5 筒部
7 入射面
9 第1出射面
11 第2出射面
13 第1入射曲面
15 第2入射曲面
17 第1出射曲面
19 第2出射曲面
21 位置決め部
51 LED群(光源)
71 横断部
AX 光軸

Claims (8)

  1. 本体部を備える導光体であって、
    前記本体部は、
    光源の発光する光が入射され得る入射面と、
    前記入射面に対向し、前記入射面に入射した前記光を出射する第1出射面と
    を含み、
    前記入射面は、
    前記第1出射面から離れるように凸状に湾曲し、前記本体部の光軸が通る第1入射曲面を含み、
    前記第1出射面は、前記入射面に向かって凹状に湾曲しており
    前記本体部は、前記入射面に入射した前記光を出射する第2出射面をさらに含み、
    前記第2出射面は、前記第1出射面と前記入射面とを囲むように前記光軸の周りに形成され、
    前記入射面は、前記第1入射曲面を囲むように前記光軸の周りに形成される第2入射曲面をさらに含み、
    前記第2入射曲面は、前記第2入射曲面と前記第2出射面との間の距離が前記第1出射面に向かって拡大するように形成される、導光体。
  2. 前記第1出射面は、前記光軸が通る第1出射曲面と、前記第1出射曲面の周囲に形成される第2出射曲面とを含み、
    前記第2出射曲面の曲率半径は、前記第1出射曲面の曲率半径よりも大きい、請求項1に記載の導光体。
  3. 前記第1入射曲面の曲率半径は、前記第1出射曲面の前記曲率半径よりも大きい、請求項2に記載の導光体。
  4. 前記入射面の外縁に沿って形成され、前記光軸に沿って延びる筒部をさらに備え、
    前記筒部の内壁面と前記入射面とは凹部を形成する、請求項1から請求項のいずれか1項に記載の導光体。
  5. 前記筒部は、前記本体部に対して前記光源を位置決めする位置決め部を含む、請求項に記載の導光体。
  6. 前記筒部は、配線が横断する横断部を含む、請求項又は請求項に記載の導光体。
  7. 前記入射面及び前記第1出射面のうちの少なくとも1つの一部又は全部は、光拡散処理又は遮光処理されている、請求項1から請求項のいずれか1項に記載の導光体。
  8. 請求項1から請求項のいずれか1項に記載の導光体と、
    前記光源と
    を備える、発光装置。
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