JP7031159B2 - 照明器具およびレンズ - Google Patents
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光源と、
前記光源が発した光を制御して出射するレンズと、
を備え、
前記レンズは、
底面と、
前記底面の中央上方に頂点を有する凸曲面からなる出射面と、
前記底面の中央を凹ませて形成された入射凹面と、
を備え、
前記入射凹面が前記光源と対向するように、前記レンズが前記光源に被せられ、
前記入射凹面の深い側ほど、前記入射凹面の径が小さくされており、
前記入射凹面は、前記入射凹面の底部と前記入射凹面の開口端とを接続する面である入射側面を備え、
前記入射側面は、前記入射側面の全領域のうち前記開口端から前記入射側面の途中に予め定めた境界点までの領域である開口端付近側面と、前記境界点から前記入射凹面の前記底部の側へ伸びる内部領域側面と、を含み、
前記レンズの中心軸を含み且つ前記中心軸と平行な面を、基準面とし、
前記内部領域側面を前記基準面に沿って切断したときの前記内部領域側面の輪郭線を、第一輪郭線とし、
前記開口端付近側面を前記基準面に沿って切断したときの前記開口端付近側面の輪郭線を、第二輪郭線とし、
前記基準面の上において前記境界点を基点として一つの前記第一輪郭線を点対称に回転移動させた線を、仮想輪郭線とし、
前記第一輪郭線が、前記入射凹面の内側空間に対して凹であり、
前記一つの前記第一輪郭線と繋がる前記第二輪郭線は、前記仮想輪郭線に対してずらされ、
前記第二輪郭線が前記仮想輪郭線よりも凹まされ、
前記第二輪郭線が、前記入射凹面の前記内側空間に対して凸であり、
前記第一輪郭線および前記第二輪郭線が曲線であり、
前記第一輪郭線の最大曲率よりも、前記第二輪郭線の最大曲率のほうが大きいものである。
光源に被さるように配置され、前記光源が発した光を制御して出射するレンズであって、
前記レンズは、
底面と、
前記底面の中央上方に頂点を有する凸曲面からなる出射面と、
前記底面の中央を凹ませて形成された入射凹面と、
を備え、
前記入射凹面が前記光源と対向するように、前記レンズが前記光源に被せられ、
前記入射凹面の深い側ほど、前記入射凹面の径が小さくされており、
前記入射凹面は、前記入射凹面の底部と前記入射凹面の開口端とを接続する面である入射側面を備え、
前記入射側面は、前記入射側面の全領域のうち前記開口端から前記入射側面の途中に予め定めた境界点までの領域である開口端付近側面と、前記境界点から前記入射凹面の前記底部の側へ伸びる内部領域側面と、を含み、
前記レンズの中心軸を含み且つ前記中心軸と平行な面を、基準面とし、
前記内部領域側面を前記基準面に沿って切断したときの前記内部領域側面の輪郭線を、第一輪郭線とし、
前記開口端付近側面を前記基準面に沿って切断したときの前記開口端付近側面の輪郭線を、第二輪郭線とし、
前記基準面の上において前記境界点を基点として一つの前記第一輪郭線を点対称に回転移動させた線を、仮想輪郭線とし、
前記第一輪郭線が、前記入射凹面の内側空間に対して凹であり、
前記一つの前記第一輪郭線と繋がる前記第二輪郭線は、前記仮想輪郭線に対してずらされ、
前記第二輪郭線が前記仮想輪郭線よりも凹まされ、
前記第二輪郭線が、前記入射凹面の前記内側空間に対して凸であり、
前記第一輪郭線および前記第二輪郭線が曲線であり、
前記第一輪郭線の最大曲率よりも、前記第二輪郭線の最大曲率のほうが大きいものである。
図1は、本発明の実施の形態にかかる照明器具1の斜視図である。図1には、照明器具1の光軸Lが図示されている。図2は、照明器具1の分解斜視図である。
図3は、本発明の実施の形態にかかる発光装置10の斜視図である。図3に示すように、光軸Lを含む光軸Lと平行な仮想平面を、「基準面J」とも称す。光軸Lとレンズ200の中心軸P1とが一致するので、「基準面J」は、レンズ200の中心軸P1を含み且つ中心軸P1と平行な仮想平面である。発光装置10は、レンズ200および光源モジュール100を備えている。レンズ200は、光源モジュール100が出射する光を制御して出射する。
図5は、本発明の実施の形態にかかるレンズ200の断面および底面を示す図である。凸面部240の盛り上がりの大きさは、凸面部240の高さHAである。図5において、破線で仮想平面Sを示す。仮想平面Sは、図5において紙面の奥行き方向に紙面と垂直に伸びる仮想的な平面である。仮想平面Sは、凸面部240の盛り上がりの裾と平行な面である。高さHAは、仮想平面Sから先端T1までの最短距離である。入射凹面230は、深さD0を有している。深さD0は、底面210を基準とする垂直深さである。凸面部240の高さHAは、入射凹面230の深さD0よりも小さく、凸面部240の先端T1は、入射凹面230の内側に位置している。図5では凸面部240の高さHAが入射凹面230の深さD0の半分近くとなっているが、本発明はこれに限られない。高さHAは必要な光学特性に応じて任意に定めることができ、高さHAを深さD0の1/2より大きくしてもよく、逆に1/2より小さくしてもよい。
f(Z)=C×tan(d×(Z-Z0))+Y0 ・・・(1)
ただし、C、d、Z0、およびY0は定数である。実施の形態では、Z0=6、かつY0=10.8とする。
f1(Z)=C1×tan(d1×(Z-Z0))+Y0 ・・・(2)
f2(Z)=C2×tan(d2×(Z-Z0))+Y0 ・・・(3)
C1×d1=C2×d2 ・・・(4)
C1=(C2×d2)/d1≒-8.571429 ・・・(5)
次に、図7を参照しつつ、ZY平面座標系における変化量を用いて、実施の形態にかかる第一輪郭線71と第二輪郭線72の形状を説明する。図7には、第一座標(Z1、Y1)および第二座標(Z2、Y2)が図示されている。説明の便宜上、境界点Qの座標を、(Z3、Y3)とする。
光源モジュール100は、発光面101aの正面方向に最も強い光度の光を照射する。光源モジュール100の配光特性は、正面方向からの角度が大きいほど光度が低くなり光軸Lに対して回転対称な分布を有する。θ方向に照射する光の光度IL(θ)は、例えば、次の式(6)で与えられる。
凸面部240に入射する光は、角度θ3aを持つ。凸面部240に入射した光は、図5に示すように中心軸P1(光軸L)を横切って反対側へ向かうように方向転換して、レンズ内部を進む。この光が出射面220に達するとさらに広角に出射する。θ4aは、凸面部240から入射してレンズ内を進む光線と光軸Lとが成す角度であり、θ5aは、この光が出射面220から出射したときの光線と光軸Lとが成す角度である。θ4aは、0度からある最大角度までの値を取る。θ4aの最大角度は、凸面部240の最も裾にある部分に入射してレンズ200内部を進む光線が光軸Lと成す角度である。θ=0度付近の入射光を除いて、θ4aおよびθ5aは、光軸Lに向かうある程度大きな角度となる。これにより、凸面部240は、光軸L付近の光を抑制し広角への配光を実現する。
入射側面232の内部領域側面232aに入射する光は、角度θ3bを持つ。内部領域側面232aに入った光は、図11に示すように、内部領域側面232aにおいて、角度θ4bの方向転換を経てレンズ内部を進む。角度θ4bの方向転換は、光軸Lに対して45度付近に配されるように光を制御するものである。この光が出射面220に達すると、角度θ5bの方向転換を経て、レンズ200から出射される。角度θ5bの方向転換は、光軸Lに対して45度付近に配されるように光を制御するものである。θ4bは、内部領域側面232aから入射してレンズ内を進む光線と光軸Lとが成す角度であり、θ5bは、この光が出射面220から出射したときの光線と光軸Lとが成す角度である。θ4bは、ある最小角度からある最大角度までの値を取る。θ4bの最小角度は、裾点Fの直近傍で内部領域側面232aに入射してレンズ200内部を進む光線が光軸Lと成す角度である。θ4bの最大角度は、境界点Q(内部領域側面232aと開口端付近側面232bの境界点Qとも称す)に入射してレンズ200内部を進む光線が光軸Lと成す角度である。
入射側面232の開口端付近側面232bに入射する光は、角度θ3cを持つ。開口端付近側面232bに入った光は、図12に示すように、開口端付近側面232bにおいて角度θ4cの方向転換を経てレンズ内部を進む。角度θ4cの方向転換は、光軸Lに対して45度~60度の側へと配されるように光を制御するものである。この光が出射面220に達すると、さらに角度θ5cの方向転換を経て、レンズ200から出射される。角度θ5cの方向転換は、光軸Lに対して45度~60度の側へと配されるように光を制御するものである。θ4cは、開口端付近側面232bから入射してレンズ内を進む光線と光軸Lとが成す角度である。θ5cは、この光が出射面220から出射したときの光線と光軸Lとが成す角度である。θ4cは、ある最小角度からある最大角度までの値を取る。θ4cの最小角度は、境界点Qの直近傍で開口端付近側面232bに入射してレンズ200内部を進む光線が光軸Lと成す角度である。θ4cの最大角度は、開口端点Uに入射してレンズ200内部を進む光線が光軸Lと成す角度である。
図13の特性カーブAは、凸面部240に入射して出射面220から出射した光の配光特性を示している。特性カーブAは、θ=0度~30度までは光度が大きく、30度以降で急激に光度が低下し、θ=60度付近より大きい角度領域ではほぼゼロの光度を示している。図13の特性カーブBは、内部領域側面232aに入射して出射面220から出射した光の配光特性を示している。特性カーブBは、θ=0度~50度付近までほぼリニアに光度が増大する特性を示している。θ=50度付近で特性カーブBのピーク値があり、50度<θ≦90度では急に光度が低下する。図13の特性カーブCは、開口端付近側面232bに入射して出射面220から出射した光の配光特性を示している。特性カーブCは、θ=0度~45度付近までは低光度でフラットな特性を示し、θ=45度付近~70度付近まで急峻に光度が増大する特性を示している。θ=70度付近で特性カーブCのピーク値があり、70度を超えると急に光度が低下する。特性カーブB、Cを見比べると、特性カーブCのほうが全体的に尖った形状の山を描いている。また、ピーク値は特性カーブBが最も大きく、特性カーブC、Aの順で小さくなる。特性カーブDは、発光装置10の出射光全体での配光特性を示している。凸面部240、内部領域側面232a、開口端付近側面232b、および出射面220によって配光特性カーブA、B,Cを得ることにより、特性カーブDに示すバッドウイング型配光を実現することができる。
レンズの加工、成形技術は様々な従来技術があるが、レンズの一部を極端に薄く形成することは製造上の困難性を伴う。例えばレンズの成形技術については、金型内に加熱溶融させたレンズ材料を注入する射出成形などがある。肉薄部分を射出成形により製造しようとすると、ボイドおよびウェルドラインなどの成形不良が起こりやすい。
発光装置10およびレンズ200は、非常用照明器具に限らず、常用照明器具、あるいは常用非常用兼用の照明器具に用いても良い。実施の形態では、レンズ200を備えた照明器具の一例として非常用照明器具を用いて説明を行っており、レンズ200でバッドウイング配光を行っている。しかしながら、ダウンライト、スポットライトな光源モジュールから照射される光を所定配光に制御する照明器具に対してもレンズ200および発光装置10を適用してもよく、バッドウイング配光に限られず所望の配光制御を行えばよい。
10 発光装置
71、171、271 第一輪郭線
72、172、272、372、472 第二輪郭線
71a1~71a4、71a11~71a14、72b1~72b3、72b11~72b13、72b31~72b33 輪郭線分
74 仮想輪郭線
100 光源モジュール
101 発光デバイス
101a 発光面
110 モジュール実装基板
200、1200 レンズ
210 底面
220 出射面
222 縁部
230 入射凹面
231 内側空間
232 入射側面
232a 内部領域側面
232b 開口端付近側面
236 開口端
240 凸面部
400 バッテリ
410 点灯装置
500 器具本体
502 係止具
510 筒部
520 鍔部
600 外枠カバー
F 裾点
J 基準面
L 光軸
P1 中心軸
Q 境界点
R0 直径
T0 頂点
T1 先端
U 開口端点
Claims (6)
- 光源と、
前記光源が発した光を制御して出射するレンズと、
を備え、
前記レンズは、
底面と、
前記底面の中央上方に頂点を有する凸曲面からなる出射面と、
前記底面の中央を凹ませて形成された入射凹面と、
を備え、
前記入射凹面が前記光源と対向するように、前記レンズが前記光源に被せられ、
前記入射凹面の深い側ほど、前記入射凹面の径が小さくされており、
前記入射凹面は、前記入射凹面の底部と前記入射凹面の開口端とを接続する面である入射側面を備え、
前記入射側面は、前記入射側面の全領域のうち前記開口端から前記入射側面の途中に予め定めた境界点までの領域である開口端付近側面と、前記境界点から前記入射凹面の前記底部の側へ伸びる内部領域側面と、を含み、
前記レンズの中心軸を含み且つ前記中心軸と平行な面を、基準面とし、
前記内部領域側面を前記基準面に沿って切断したときの前記内部領域側面の輪郭線を、第一輪郭線とし、
前記開口端付近側面を前記基準面に沿って切断したときの前記開口端付近側面の輪郭線を、第二輪郭線とし、
前記基準面の上において前記境界点を基点として一つの前記第一輪郭線を点対称に回転移動させた線を、仮想輪郭線とし、
前記第一輪郭線が、前記入射凹面の内側空間に対して凹であり、
前記一つの前記第一輪郭線と繋がる前記第二輪郭線は、前記仮想輪郭線に対してずらされ、
前記第二輪郭線が前記仮想輪郭線よりも凹まされ、
前記第二輪郭線が、前記入射凹面の前記内側空間に対して凸であり、
前記第一輪郭線および前記第二輪郭線が曲線であり、
前記第一輪郭線の最大曲率よりも、前記第二輪郭線の最大曲率のほうが大きい照明器具。 - 前記レンズが、前記入射凹面の底に前記入射凹面の深さよりも小さく盛り上がった凸面部を備える請求項1に記載の照明器具。
- 前記第一輪郭線と前記第二輪郭線とが前記境界点で段差無く同じ傾きを持って接続した請求項1または2に記載の照明器具。
- 前記第二輪郭線が、前記入射凹面の前記内側空間に対して凸であり、
前記中心軸を第一軸とし前記中心軸と直角に交わる軸を第二軸とした平面座標において、
第一座標を、前記第二軸に沿って前記中心軸に近づく方向へ第一距離だけ前記境界点から移動したときの前記第一輪郭線上の点とし、
第二座標を、前記第二軸に沿って前記中心軸から離れる方向へ前記第一距離と等距離の第二距離だけ前記境界点から移動したときの前記第二輪郭線上の点とし、
前記第一軸に沿う前記境界点と前記第一座標との間の変化量の絶対値を、第一変化量とし、
前記第一軸に沿う前記境界点と前記第二座標との間の変化量の絶対値を、第二変化量とし、
前記第一輪郭線および前記第二輪郭線の範囲内において、前記第二軸に沿って任意の距離で前記第一距離および前記第二距離をとった場合でも、前記第二変化量は前記第一変化量より小さい請求項1または2に記載の照明器具。 - 前記平面座標において、
前記第一輪郭線の前記境界点における傾きと、前記第二輪郭線の前記境界点における傾きとが、等しい請求項4に記載の照明器具。 - 光源に被さるように配置され、前記光源が発した光を制御して出射するレンズであって、
前記レンズは、
底面と、
前記底面の中央上方に頂点を有する凸曲面からなる出射面と、
前記底面の中央を凹ませて形成された入射凹面と、
を備え、
前記入射凹面が前記光源と対向するように、前記レンズが前記光源に被せられ、
前記入射凹面の深い側ほど、前記入射凹面の径が小さくされており、
前記入射凹面は、前記入射凹面の底部と前記入射凹面の開口端とを接続する面である入射側面を備え、
前記入射側面は、前記入射側面の全領域のうち前記開口端から前記入射側面の途中に予め定めた境界点までの領域である開口端付近側面と、前記境界点から前記入射凹面の前記底部の側へ伸びる内部領域側面と、を含み、
前記レンズの中心軸を含み且つ前記中心軸と平行な面を、基準面とし、
前記内部領域側面を前記基準面に沿って切断したときの前記内部領域側面の輪郭線を、第一輪郭線とし、
前記開口端付近側面を前記基準面に沿って切断したときの前記開口端付近側面の輪郭線を、第二輪郭線とし、
前記基準面の上において前記境界点を基点として一つの前記第一輪郭線を点対称に回転移動させた線を、仮想輪郭線とし、
前記第一輪郭線が、前記入射凹面の内側空間に対して凹であり、
前記一つの前記第一輪郭線と繋がる前記第二輪郭線は、前記仮想輪郭線に対してずらされ、
前記第二輪郭線が前記仮想輪郭線よりも凹まされ、
前記第二輪郭線が、前記入射凹面の前記内側空間に対して凸であり、
前記第一輪郭線および前記第二輪郭線が曲線であり、
前記第一輪郭線の最大曲率よりも、前記第二輪郭線の最大曲率のほうが大きいレンズ。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2017143860A JP7031159B2 (ja) | 2017-07-25 | 2017-07-25 | 照明器具およびレンズ |
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JP2017143860A JP7031159B2 (ja) | 2017-07-25 | 2017-07-25 | 照明器具およびレンズ |
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JP2019029064A JP2019029064A (ja) | 2019-02-21 |
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ID=65476361
Family Applications (1)
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JP2017143860A Active JP7031159B2 (ja) | 2017-07-25 | 2017-07-25 | 照明器具およびレンズ |
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Citations (3)
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---|---|---|---|---|
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JP2014022077A (ja) | 2012-07-12 | 2014-02-03 | Stanley Electric Co Ltd | スポットライト装置 |
JP2016162512A (ja) | 2015-02-27 | 2016-09-05 | 三菱電機株式会社 | 照明器具およびレンズ |
-
2017
- 2017-07-25 JP JP2017143860A patent/JP7031159B2/ja active Active
Patent Citations (3)
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JP2014022077A (ja) | 2012-07-12 | 2014-02-03 | Stanley Electric Co Ltd | スポットライト装置 |
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