JP7112017B2

JP7112017B2 - 照明装置

Info

Publication number: JP7112017B2
Application number: JP2018075998A
Authority: JP
Inventors: 賢二糸賀; 健吾石井
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp; Mitsubishi Electric Lighting Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp; Mitsubishi Electric Lighting Corp
Priority date: 2017-06-21
Filing date: 2018-04-11
Publication date: 2022-08-03
Anticipated expiration: 2038-04-11
Also published as: JP2019009108A

Description

本発明は、光の配光を制御するレンズを備える照明装置に関する。

照明のＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）化は、従来の照明環境を損なうことなく、消費電力及び照明コストの節減を可能にするものとして、近年、多方面において急速に普及し、非常用照明装置へも、その導入が進められている。非常用照明装置は、建築基準法及び消防法により、その仕様が決められており、器具の高さに応じて２［ｌｘ］以上の照度で床面を照明する範囲を明示しなければならない。但し、照度分布は均一である必要はなく、必要最低限の照度である２［ｌｘ］を上回る照度を有していればよい。特許文献１には、レンズの出射面に複数の傾斜面を設けた照明器具が開示されている。特許文献１は、複数の傾斜面によって光を屈折させることにより、滑らかな配光分布を有するように設計される。

一方、特許文献２には、レンズの底面の中央に凹ませて形成された光入射面の外周に、環状の凹部である光散乱部が形成された照明装置が開示されている。また、特許文献３には、レンズの底面の中央に凹ませて形成された入射面の外周に、環状の凹部が形成された発光装置が開示されている。特許文献２及び特許文献３においては、いずれも、光源から出射される光が環状の凹部に直接入射するものではなく、レンズとレンズ外との界面である出射面において光源側に反射された光が、環状の凹部によって再度照射対象側に反射されている。

特開２０１６－１５７６５６号公報特開２０１１－２３２０４号公報特開２０１７－１７００１号公報

近年、非常用照明器具においても、コスト削減化及び省エネルギー化が促進されており、光源から出射される光の光束を可能な限り抑制して、要求される配光分布を得ることが求められている。非常用照明器具は、照射される角度毎に、必要最低限の照度である［２ｌｘ］を上回る光度を有していればよい。このため、要求される配光分布は、複数のサブピークを有する形状をなしている。特許文献１に開示された照明装置は、要求される配光分布における複数のサブピークがない滑らかな配光分布になるため、サブピーク同士の間の谷間は、要求以上の光束となってしまう。このため、光の利用効率が悪い。また、特許文献２及び特許文献３は、いずれも、光源から出射される光が環状の凹部に直接入射するものではないため、複数のサブピークを有する配光分布を得ることができない。

本発明は、上記のような課題を背景としてなされたもので、要求に応じた複数のサブピークを有する配光分布を実現することができる照明装置を提供するものである。

本発明に係る照明装置は、光を出射する光源と、光源の出射側に設けられ光源の光軸の直交方向に沿った底面と、底面から入射した光が出射する出射面とを有し、光源から出射された光の進行方向を変えるレンズと、を備え、底面は、中央に凹ませて形成された主凹面と、主凹面の外周に凹ませて形成された副凹面と、副凹面の外側に設けられた外側面と、を有し、副凹面は、主凹面の外側に形成され、光軸に沿って延びる第１の面と、第１の面の外側に形成され、光軸の直交方向に沿って延びる第２の面と、第２の面の外側に形成され、第２の面から外側面に向かって傾斜して延びる第３の面と、を有し、底面は、副凹面に光が入射するように光源から離間して配置されており、光源とレンズとの間に介在するソケットを更に備え、ソケットは、底面と光源との間の距離分の厚さを有する。

本発明によれば、副凹面が第１の面と第２の面と第３の面とを有し、底面は、副凹面に光が入射するように光源から離間して配置されている。このため、光源から出射された光は、副凹面に直接入射して、第１の面、第２の面及び第３の面において、屈折又は反射する。これにより、要求される配光分布に近似する複数のサブピークを有する配光分布が得られる。

実施の形態１に係る照明装置１００を示す分解斜視図である。実施の形態１に係る照明装置１００を示す上面図である。実施の形態１に係る照明装置１００を示す断面図である。配光角度に対する光度と照度との関係を示す図である。非常用照明器具の目標配光分布を示すグラフである。実施の形態１に係る照明装置１００を示す拡大断面図である。実施の形態１に係る照明装置１００の副凹面１２に入射する光の動作を示す図である。実施の形態１に係る照明装置１００の配光分布を示すグラフである。実施の形態２に係る照明装置２００を示す断面図である。実施の形態３に係る照明装置３００を示す断面図である。実施の形態４に係る照明装置４００を示す断面図である。実施の形態５に係る照明装置５００を示す断面図である。実施の形態６に係る照明装置６００を示す断面図である。実施の形態６に係る照明装置６００の副凹面６１２に入射する光の動作を示す図である。実施の形態６に係る照明装置６００の配光分布を示すグラフである。実施の形態１に係る照明装置１００の配光分布を示すグラフである。

実施の形態１．
以下、本発明に係る照明装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、実施の形態１に係る照明装置１００を示す分解斜視図であり、図２は、実施の形態１に係る照明装置１００を示す上面図である。図３は、実施の形態１に係る照明装置１００を示す断面図であり、図２のＡ－Ａ断面図である。図１、図２及び図３に基づいて、照明装置１００について説明する。

図１、図２及び図３に示すように、照明装置１００は、例えば非常用照明器具に使用されるものであり、ヒートシンク５、絶縁シート４、発光モジュール３、ソケット２及びレンズ１によって発光部が構成されている。ヒートシンク５は、熱伝導性を有する板状の部材であり、発光モジュール３からの熱を放散する。絶縁シート４は、ヒートシンク５上に載置される板状の部材であり、発光モジュール３からの熱をヒートシンク５に伝えると共に、発光モジュール３とヒートシンク５とが電気的に接続されることを抑制する。

発光モジュール３は、光源３１と回路基板３２とを有している。光源３１は、例えば４４０～４８０ｎｍ程度の青色光を発光するＬＥＤチップ上に、青色光を黄色光に変換する蛍光体が設けられた白色光源である。また、光源３１は、複数の表面実装型のＬＥＤで構成されてもよいし、一つの発光面の面積が大きいＣＯＢ（ＣｈｉｐＯｎＢｏａｒｄ）を用いてもよい。また、表面実装型ＬＥＤと外観は似ているが、ＬＥＤチップを直接回路基板に接合させる構造のＣＳＰ（ＣｈｉｐＳｃａｌｅＰａｃｋａｇｅ）であってもよい。また、ＬＥＤに限らずＬＤを用いてもよい。回路基板３２は、光源３１が実装される板状の部材である。

ソケット２は、発光モジュール３、絶縁シート４及びヒートシンク５を挟み込んで、照明装置１００の器具本体（図示せず）に固定される。ソケット２は、レンズ１を保持する板状の部材であり、光源３１とレンズ１との間に介在する。ソケット２は、レンズ１と光源３１との間の距離分の厚さＤを有しており、これにより、レンズ１と光源３１との間の距離が、ソケット２の厚さＤ分だけ離間する。このように、ソケット２は、レンズ１と光源３１とを、自身の厚さＤ分だけ離すスペーサの機能を担っている。なお、ソケット２は、中央に貫通孔２１を有しており、貫通孔２１はレンズ１に向かって広がるように傾斜した円錐形状をなしている。貫通孔２１は、光源３１から出射された光をレンズ１に導くアパーチャの機能を担っている。

図４は、配光角度に対する光度と照度との関係を示す図である。図４に示すように、光源Ｌから出射される光による所定の点Ｐにおける水平面照度Ｅｈは、下記式（１）から求められる。なお、照射対象である床面６からの光源Ｌの取り付け高さをＨ［ｍ］、光源Ｌから床面６に延びる垂線と光源Ｌから点Ｐまでの線分のなす角度をθ［°］、θ方向の光度をＩ_θ［ｃｄ］とする。また、光源Ｌが点光源である場合について説明する。

Ｅｈ＝（Ｉ_θ／Ｈ^２）ｃｏｓ^３θ・・・（１）

なお、θの範囲は、光源Ｌから点Ｐまでの水平方向の長さをＡ_１［ｍ］とすると、下記式（２）から求められる。

０≦θ≦ｔａｎ^－（Ａ_１／Ｈ）・・・（２）

上記式（１）に、Ｅｈ＝２［ｌｘ］を代入することにより、θ方向に要求される光度Ｉ_θが一意に求められる。非常用照明器具は、取り付け高さに対して、２［ｌｘ］の照度を保証する最大照度範囲がそれぞれ決められており、配置表として示されている。ここで、配置表の一例として、非常用照明器具が単体配置されたときと、直線配置されたときと、四角配置されたときとにおいて、取り付け高さＨ毎の照度範囲を表１に示す。

なお、単体配置とは、非常用照明器具が単体で配置されることをいう。直線配置とは、非常用照明器具が一列に並べられて配置されることをいう。四角配置とは、非常用照明器具が二次元的に並べられて配置されることをいう。上記表１のような配置表を参照すると、単体配置では、取り付け高さが５［ｍ］の場合、照度範囲の半径が８．７［ｍ］であり、取り付け高さが６［ｍ］の場合、照度範囲の半径が６．７［ｍ］である。表１に示すように、離散的な取り付け高さに対して、照度範囲が逐次設定されている。このため、要求される目標配光分布は、後述する図５の実線で示すグラフのように、離散的な高さ位置毎にサブピークを有する形状であればよい。取り付け高さが高くなるごとに照度範囲が狭くなり、照度範囲が狭いということは、θが小さいということである。よって、式（１）から、水平面照度Ｅｈは、小さい。このように、θが小さければ、Ｅｈも小さくてよいことになる。即ち、各サブピークの光度は、θが大きいほど大きくなる。

図５は、非常用照明器具の目標配光分布を示すグラフである。図５において、横軸は光軸ＣＬに対する配光角度［°］、縦軸は光度［ｃｄ］である。また、単体配置の取り付け高さ８［ｍ］の場合を丸印、単体配置の取り付け高さ７［ｍ］の場合を四角印、単体配置の取り付け高さ６［ｍ］の場合を三角印、単体配置の取り付け高さ５［ｍ］の場合をひし形印で示す。更に、目標配光分布を実線で示し、一般的な非常用照明器具の配光分布を破線で示す。

図５において、配光角度０°～２８°の範囲は、単体配置における取り付け高さが８［ｍ］の場合に要求される配光角度に相当する。単体配置における配光角度２９～４１°の範囲は、取り付け高さが７［ｍ］の場合に要求される配光角度に相当する。単体配置における配光角度４２°～５０°の範囲は、取り付け高さが６［ｍ］の場合に要求される配光角度に相当する。５１°～６１°の範囲は、単体配置における取り付け高さが５［ｍ］の場合に要求される配光角度に相当する。

６２°以上の範囲は、直線配置及び四角配置における各取り付け高さの場合に要求される配光角度に相当する。即ち、目標配光分布は、図５の実線で示すグラフのようになる。ここで、非常用照明器具は、配光分布が均一である必要はなく、必要最低限の照度である２［ｌｘ］を上回る照度を有していればよい。そこで、図５の一般的な照明器具では、概して、図５の破線で示すグラフのように、サブピークが存在しない滑らかな配光分布となるように設計される。

図６は、実施の形態１に係る照明装置１００を示す拡大断面図であり、図３の左側半分を拡大した図である。ここで、光源３１から出射された光の方向と光軸ＣＬとのなす角度を光の出射角として定義する。また、レンズ１から出射された光の方向と光軸ＣＬとの成す角度を光の配光角度として定義する。図６に示すように、レンズ１は、底面１０と出射面１３とを有している。底面１０は、光源３１の出射側に設けられ光源３１の光軸ＣＬに直交する。

底面１０は、主凹面１１と、接続面１１３と、副凹面１２と、外側面１１７とを有している。主凹面１１は、中央に凹ませて形成された凹部であり、主開口非球面１１１と主開口傾斜面１１２とを有している。主開口非球面１１１は、中央に形成されており、非球面状をなしている。主開口非球面１１１は、光軸ＣＬからの角度が０°からθ１°の範囲に形成されている。

主開口傾斜面１１２は、主開口非球面１１１の外周に形成されており、主開口非球面１１１の縁部から光軸ＣＬとの間に所定の傾斜角を有して光源３１側に延びている。即ち、主開口傾斜面１１２は、光軸ＣＬからの角度がθ１°から所定の角度の範囲に形成されている。接続面１１３は、主凹面１１の外側に設けられており、光軸ＣＬの直交方向に沿った方向に延びている。本実施の形態１では、接続面１１３は、光軸ＣＬの直交方向に平行である水平面に位置している。

副凹面１２は、接続面１１３の外周に凹ませて形成された環状（リング状）の溝からなる凹部であり、第１の面１１４と第２の面１１５と第３の面１１６とを有している。第１の面１１４は、接続面１１３の外側に形成され、ほぼ光軸ＣＬに沿った方向に延びている。本実施の形態１では、第１の面１１４は、光軸ＣＬに平行である。第２の面１１５は、第１の面１１４の外側に形成され、光軸ＣＬの直交方向に延びている。

第３の面１１６は、第２の面１１５の外側に形成され、第２の面１１５から外側面１１７に向かって傾斜して延びている。本実施の形態１では、第３の面１１６は、光軸ＣＬに対し４８°傾斜している。即ち、第３の面１１６は、光軸ＣＬに直交する水平面に対し４２°傾斜している。外側面１１７は、副凹面１２の外側に設けられており、光軸ＣＬの直交方向に沿った方向に延びている。ここで、光源３１から出射された光のうち、第１の面１１４と第２の面１１５との境界線を通過する光の出射角をθ２とする。なお、副凹面１２は、４つ以上の面を有していてもよい。

出射面１３は、出射非球面１１８と出射傾斜面１１９とを有している。出射非球面１１８は、中央に形成されており、非球面状をなしている。出射傾斜面１１９は、出射非球面１１８の外周に形成されており、出射非球面１１８の縁部から光軸ＣＬとの間に所定の傾斜角を有して光源３１側に延びている。

次に、図６を用いて、主凹面１１に入射する光の動作について説明する。図６に示すように、出射角０°からθ１°の範囲の光は、主開口非球面１１１に入射し、出射非球面１１８から照射対象側に透過する。θ１が約５０°、θ２が約７０°である場合、出射非球面１１８から光が配光角度０°～６０°に放射される。また、出射角θ１°からθ２°の光は、副開口非球面に入射し、出射非球面１１８から照射対象側に透過する。θ１が約５０°、θ２が約７０°である場合、出射傾斜面１１９から光が配光角度６０°～７０°に放射される。

図７は、実施の形態１に係る照明装置１００の副凹面１２に入射する光の動作を示す図である。図７に示すように、出射角θ２°～θ３°の範囲の光は、副凹面１２に直接入射する。なお、図７において、光の放射方向を、θ２°～θ３°の範囲で出射角が小さい順に光線Ａ１，光線Ａ２，光線Ａ３，光線Ａ４とする。

光線Ａ１は、主凹面１１と副凹面１２との間に設けられた接続面１１３からレンズ１内に入射し、接続面１１３で屈折して出射非球面１１８から配光角度４０°方向に出射する。なお、本実施の形態１では、接続面１１３が光軸ＣＬの直交方向に平行であることにより、接続面１１３から入射した光が配光角度４０°方向に出射する。光線Ａ２は、Ａ１と同様に接続面１１３からレンズ１内に入射した後、第１の面１１４で全反射して出射非球面１１８から出射する。なお、光線Ａ２は、出射方向に対し光軸ＣＬを挟んで反対側の配光角度マイナス５０°方向に出射する。ここで、本実施の形態１では、第１の面１１４が光軸ＣＬに平行であることにより、第１の面１１４から入射した光が配光角度マイナス５０°方向に出射する。

光線Ａ３は、第３の面１１６からレンズ１内に入射し、第３の面１１６で屈折して出射傾斜面１１９から配光角度６０°方向に出射する。なお、本実施の形態１では、第３の面１１６が水平面に対し４２°傾斜していることにより、第３の面１１６から入射した光が配光角度６０°方向に出射する。光線Ａ４は、外側面１１７からレンズ１内に入射し、外側面１１７で屈折して出射傾斜面１１９から配光角度２８°方向に出射する。

ここで、光線Ａ３と光線Ａ４との光量配分は、第２の面１１５の長さによって決定される。例えば、第２の面１１５の長さを長くすると、光線Ａ３の光量が増え光線Ａ４の光量が減る。第２の面１１５の長さを短くすると、光線Ａ３の光量が減り光線Ａ４の光量が増える。

次に、レンズ１の寸法の一例について説明する。レンズ１は、例えば直径が４０［ｍｍ］、主凹面１１の直径が１６［ｍｍ］、底面１０と光源３１との間の距離が３［ｍｍ］の場合、θ１が約５０°、θ２が約７０°である。また、レンズ１は、副凹面１２の深さが１［ｍｍ］、副凹面１２の開口幅が１．５［ｍｍ］の場合、θ３が約８０°である。なお、出射角８０°以上の光は、ソケット２で拡散反射され、全方位に出射される。

図８は、実施の形態１に係る照明装置１００の配光分布を示すグラフである。図８において、横軸は光軸ＣＬに対する配光角度［°］であり、縦軸は光度［ｃｄ］である。目標配光分布は細い実線で示され、出射角θ１～θ２の主凹面１１に入射された光の配光分布は破線で示され、主凹面１１及び副凹面１２に入射された全方位の配光分布は太い実線で示される。なお、目標配光分布は、図５の目標配光分布と同様である。図８の破線で示すグラフのように、主凹面１１からレンズ１内に入射する出射角θ１～θ２の配光分布は、サブピークを有しない滑らかな形状をなしている。

出射角θ１～θ２の配光分布に、副凹面１２からレンズ１内に入射する光を含む光を加えると、図８の太い実線で示すように、サブピークを有する全方位の配光分布が得られる。図７の光線Ａ１は、３９°～４４°のサブピークを作り、光線Ａ２は、５０°～５２°の階段状の分布を作り、光線Ａ３は、６０°のピークを補強し、光線Ａ４は、２８°のピークを作る。なお、ソケット２で拡散反射された光によって、全ての配光角度に対して光度が向上する。以上のとおり、図８に示すように、本実施の形態１に係る照明装置１００の配光分布は、目標配光分布に近似している。

本実施の形態１によれば、副凹面１２が第１の面１１４と第２の面１１５と第３の面１１６とを有し、副凹面１２には光源３１からの光が入射される。このため、光源３１から出射された光が、第１の面１１４、第２の面１１５及び第３の面１１６において、屈折又は反射する。これにより、図８に示すように、要求される目標配光分布に近似する複数のサブピークを有する配光分布が得られる。即ち、図５に示す従来の非常用照明器具のようにサブピーク同士の間の谷間にまで照射されてしまう不要な光を抑えることができる。このように、光源３１から出射する光束を抑えることができれば、光の出力が大きいＬＥＤを使用しなくとも所望の要求を満たすことができる。また、照明装置１００に電源を供給するバッテリーの容量も小さくすることができる。さらに、バッテリーの個数を削減することもできれば、照明装置１００の軽量化も可能となる。以上のように、本技術（発明）を用いれば、省エネルギー化と共に低コスト化及び軽量化を実現することができる。

また、照明装置１００は、光源３１とレンズ１との間に介在するソケット２を更に備え、ソケット２は、底面１０と光源３１との間の距離分の厚さＤを有する。このように、光源３１とレンズ１間にスペースを設けることにより、保護回路となるツェナーダイオード等の部品をソケット２内に配置させることができ、よりコンパクトな光源モジュールとすることができる。

実施の形態２．
図９は、実施の形態２に係る照明装置２００を示す断面図である。本実施の形態２は、接続面２１３の形状が実施の形態１と相違する。本実施の形態２では、実施の形態１と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

図９に示すように、接続面２１３は、光軸ＣＬから外側へ向かって光源３１側に傾斜している。これにより、接続面２１３からレンズ２０１内に入射した光線Ａ１は、接続面２１３で屈折し、実施の形態１のように水平な接続面１１３の場合に比べて、出射非球面１１８から配光角度４０°よりも大きい角度で出射する。

なお、接続面２１３は、光軸ＣＬから外側へ向かって出射面１３側に傾斜していてもよい。これにより、接続面２１３からレンズ２０１内に入射した光線Ａ１は、接続面１１３で屈折して出射非球面１１８から配光角度４０°よりも小さい角度で出射する。以上のとおり、光線Ａ１の配光角度は、レンズ２０１の全体形状に依存するが、実施の形態１及び２のレンズ形状の場合、接続面２１３の傾斜角を変更することにより、３２°～４８°の範囲で配光角度を制御することができる。即ち、複数のサブピークを有する配光分布を容易に変更することができる。

実施の形態３．
図１０は、実施の形態３に係る照明装置３００を示す断面図である。本実施の形態３は、第１の面３１４の形状が実施の形態１と相違する。本実施の形態３では、実施の形態１と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

図１０に示すように、第１の面３１４は、光軸ＣＬから外側へ向かって出射面１３側に傾斜している。これにより、第１の面３１４からレンズ３０１内に入射した光線Ａ２は、第１の面３１４で全反射する。そして、光線Ａ２は、実施の形態１のように垂直な第１の面１１４の場合に比べて、出射非球面１１８から配光角度マイナス５０°よりも大きい角度（マイナス側では小さい角度）で出射する。例えば、第１の面３１４と光軸ＣＬとのなす角度が１６°に設定されると、配光角度マイナス１５°方向に光が出射する。このように、第１の面３１４の傾斜角を変更することにより、マイナス１５°～マイナス５０°の範囲で配光角度を制御することができる。即ち、複数のサブピークを有する配光分布を容易に変更することができる。なお、実施の形態２のように、接続面２１３が、光軸ＣＬから外側へ向かって光源３１側に傾斜していてもよい。

実施の形態４．
図１１は、実施の形態４に係る照明装置４００を示す断面図である。本実施の形態４は、第３の面４１６の形状が実施の形態１と相違する。本実施の形態４では、実施の形態１と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

図１１に示すように、第３の面４１６は、光軸ＣＬとのなす角度が閾値角度以上となるように傾斜している。ここで、閾値角度とは、第３の面４１６から入射した光が、出射傾斜面１１９から出射するように、第３の面４１６で屈折する角度に設定される。第３の面４１６は、外側面１１７とのなす角度が例えば１４°に形成されている。これにより、第３の面４１６からレンズ４０１内に入射した光線Ａ３は、第３の面４１６で屈折し、実施の形態１の第３の面１１６の場合とは異なり、出射傾斜面１１９から配光角度４０°方向に出射する。このように、第３の面４１６の傾斜角を変更することにより、４０°～６０°の範囲で配光角度を制御することができる。なお、第３の面４１６は曲面であってもよい。この場合、更に広範囲に光を出射させることもできる。なお、実施の形態２のように、接続面２１３が、光軸ＣＬから外側へ向かって光源３１側に傾斜していてもよい。また、実施の形態３のように、第１の面３１４が、光軸ＣＬから外側へ向かって出射面１３側に傾斜していてもよい。

実施の形態５．
図１２は、実施の形態５に係る照明装置５００を示す断面図である。本実施の形態５は、レンズ５０１の副凹面５１２が２つ形成されている点で、実施の形態１と相違する。本実施の形態５では、実施の形態１と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

図１２に示すように、環状の副凹面５１２は、径方向に並んで２つ形成されている。これにより、更にきめ細かに配光制御することができるため、目標配光分布に更に近似する配光分布を得ることができる。なお、副凹面５１２は、複数形成されていればよく、２つに限らず３つ以上でもよい。また、接続面１１３の傾斜角を変更してもよいし、第１の面１１４の傾斜角を変更してもよいし、第３の面１１６の傾斜角を変更してもよい。これにより、配光角度を制御することができる。

実施の形態６．
図１３は、実施の形態６に係る照明装置６００を示す断面図である。本実施の形態６は、レンズ６０１の副凹面６１２において、開口幅に比べて開口深さが大きくなっている点で、実施の形態１と相違する。本実施の形態６では、実施の形態１と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

図１３に示すように、副凹面６１２の第１の面６１４及び第３の面６１６の長さは、第２の面６１５の長さよりも長い。ここで、第３の面６１６は、第２の面６１５に接続され接続面１１３に対し垂直に延びる垂直面６１６ａと、垂直面６１６ａと外側面１１７とを接続し外側面１１７に対し若干傾斜した微傾斜面６１６ｂとを有する。なお、第１の面６１４及び第３の面６１６の長さは、第２の面６１５の長さの２倍以上であることが好ましい。

図１４は、実施の形態６に係る照明装置６００の副凹面６１２に入射する光の動作を示す図である。図１４において、光の放射方向を出射角が小さい順に光線Ａ１，光線Ａ２，光線Ａ３，光線Ａ４とする。

光線Ａ１は、主凹面１１の主開口傾斜面１１２からレンズ６０１内に入射し、主開口傾斜面１１２で屈折して、副凹面６１２の第１の面６１４及び第３の面６１６を透過して、出射傾斜面１１９から出射する。これは、第１の面６１４及び第３の面６１６が接続面１１３に対してほぼ垂直に形成されているためであり、光線Ａ１の出射方向は、副凹面６１２を横断しない実施の形態１の光線Ａ１とほぼ同じ方向に出射される。光線Ａ２及び光線Ａ３は、主凹面１１と副凹面６１２の間に位置する接続面１１３から入射し、接続面１１３にほぼ垂直な第１の面６１４で全反射されて、光源３１からの出射方向とは反対の方向に出射非球面１１８から出射する。なお、光線Ａ２と光線Ａ３との間の角度で出射する光も、光線Ａ２及び光線Ａ３と同様に、出射非球面１１８から、光源３１からの出射方向とは反対の方向に出射する。

光線Ａ４は、微傾斜面６１６ｂからレンズ６０１内に入射し、出射傾斜面１１９から出射する。

次に、レンズ６０１の寸法の一例について説明する。副凹面６１２の幅が２．３［ｍｍ］、微傾斜面６１６ｂの幅が１．３［ｍｍ］であり、副開口面の実質的な幅は１．０［ｍｍ］である。第１の面６１４及び第３の面６１６の長さである副凹面６１２の深さが４［ｍｍ］である。このように、第１の面６１４及び第３の面６１６の長さは、実質的な幅の２倍以上であることが好ましい。即ち、副凹面６１２の幅に対する副凹面６１２の深さの比であるアスペクト比＝（開口深さ）／（開口幅）が２以上であることが好ましい。

図１５は、実施の形態６に係る照明装置６００の配光分布を示すグラフである。実際に照明器具として組み立てられる場合、光源３１とレンズ６０１との位置関係は設計通りとはならず、組立誤差として位置ずれが発生する可能性がある。光源３１とレンズ６０１とが水平方向の面内で位置ずれを起こした場合について説明する。図１５において、横軸は光軸ＣＬに対する配光角度［°］であり、縦軸は光度［ｃｄ］である。目標配光分布は太い実線で示され、実施の形態６の照明器具の設計配光分布は細い実線で示され、実施の形態６の照明装置６００において光源３１中心とレンズ６０１中心とが０．５ｍｍずれた場合の配光分布は破線で示される。

図１５に示すように、レンズ６０１中心に対して光源３１中心がプラス側にシフトしている場合、光源３１中心とレンズ６０１中心とが０．５ｍｍずれた場合の配光分布は、プラス側の光度が増加傾向にあり、マイナス側の光度が減少傾向にある。なお、レンズ６０１中心に対して光源３１中心がマイナス側にシフトしている場合、マイナス側の光度が増加傾向にあり、プラス側の光度が減少傾向にある。ここで、マイナス側の４０°は若干落ち込んでいるものの、目標配光分布の光度を達成しており、マイナス側の６０°は設計値を維持している。このように、本実施の形態６は、副凹面６１２の第１の面６１４と出射非球面１１８の傾斜角度を調整し、光源３１からの出射方向と反対の方向に出射する光の角度を所定の角度範囲内に収める。これにより、光源３１中心とレンズ６０１中心との位置ずれが生じても、配光分布の変化を抑制することができる。

図１６は、実施の形態１に係る照明装置１００の配光分布を示すグラフである。実施の形態６との比較として、実施の形態１において、光源３１とレンズ６０１とが水平方向の面内で位置ずれを起こした場合について説明する。図１６において、横軸は光軸ＣＬに対する配光角度［°］であり、縦軸は光度［ｃｄ］である。目標配光分布は太い実線で示され、実施の形態１の照明器具の設計配光分布は細い実線で示され、実施の形態１の照明装置１００において光源３１中心とレンズ６０１中心とが０．５ｍｍずれた場合の配光分布は破線で示される。

図１６に示すように、レンズ６０１中心に対して光源３１中心がプラス側にシフトしている場合、光源３１中心とレンズ６０１中心とが０．５ｍｍずれた場合の配光分布は、プラス側の光度が増加傾向にあり、マイナス側の光度が減少傾向にある。マイナス側の４０°～６０°にかけて目標配光分布の光度に接しており、マイナス側の５０°においては目標配光分布の光度を下回っている。

照明装置として省エネルギー化を実現するためには、目標とする配光に可能な限り近い配光とする必要がある。しかし、目標配光に忠実な配光設計とした場合にも、組立精度内のレンズ６０１中心と光源３１中心との位置ずれにより配光分布が変化し、所定の放射角度に対して目標とする光の強度が得られない場合がある。本実施の形態６は、レンズ６０１の入光面側の主凹面１１の外側にリング状の溝である副凹面６１２が形成されている。そして、レンズ６０１の主凹面１１から出射面１３に抜ける光の光路と、副凹面６１２から出射面１３に抜ける光の光路と、副凹面６１２の外周の外側面１１７から出射面１３に抜ける光の光路とが切り分けられている。これにより、複数の角度方向に光を偏向させることができる。

また、副凹面６１２を形成する各面の角度を調整することにより、光の偏向方向を変えて、配光分布において容易にサブピークを形成し、目標配光に近い配光分布を得ることができる。また、本実施の形態６において、レンズ６０１の入光面側の主凹面１１の外側に形成されたリング状の副凹面６１２のアスペクト比＝（開口深さ）／（開口幅）を２以上とすることが好ましい。この場合、光源３１から出射した光の出射方向と反対の方向に偏向する光の成分が増加する。これにより、レンズ６０１中心と光源３１中心との位置ずれが生じても、配光分布を大きく変化させずに済むことができる。

１レンズ、２ソケット、３発光モジュール、４絶縁シート、５ヒートシンク、６床面、１０底面、１１主凹面、１２副凹面、１３出射面、２１貫通孔、３１光源、３２回路基板、１００照明装置、１１１主開口非球面、１１２主開口傾斜面、１１３接続面、１１４第１の面、１１５第２の面、１１６第３の面、１１７外側面、１１８出射非球面、１１９出射傾斜面、２００照明装置、２０１レンズ、２１３接続面、３００照明装置、３０１レンズ、３１４第１の面、４００照明装置、４０１レンズ、４１６第３の面、５００照明装置、５０１レンズ、５１２副凹面、６００照明装置、６０１レンズ、６１２副凹面、６１４第１の面、６１５第２の面、６１６第３の面、６１６ａ垂直面、６１６ｂ微傾斜面。

Claims

光を出射する光源と、
前記光源の出射側に設けられ前記光源の光軸の直交方向に沿った底面と、前記底面から入射した光が出射する出射面とを有し、前記光源から出射された光の進行方向を変えるレンズと、を備え、
前記底面は、
中央に凹ませて形成された主凹面と、
前記主凹面の外周に凹ませて形成された副凹面と、
前記副凹面の外側に設けられた外側面と、を有し、
前記副凹面は、
前記主凹面の外側に形成され、前記光軸に沿って延びる第１の面と、
前記第１の面の外側に形成され、前記光軸の直交方向に沿って延びる第２の面と、
前記第２の面の外側に形成され、前記第２の面から前記外側面に向かって傾斜して延びる第３の面と、を有し、
前記底面は、前記副凹面に光が入射するように前記光源から離間して配置されており、
前記光源と前記レンズとの間に介在するソケットを更に備え、
前記ソケットは、前記底面と前記光源との間の距離分の厚さを有する
照明装置。
前記主凹面の外側に設けられ、前記主凹面と前記副凹面とを接続する接続面を更に備える
請求項１記載の照明装置。
前記接続面は、
前記光軸から外側へ向かって前記光源側に傾斜している
請求項２記載の照明装置。
前記接続面は、
前記光軸から外側へ向かって前記出射面側に傾斜している
請求項２又は３に記載の照明装置。
光を出射する光源と、
前記光源の出射側に設けられ前記光源の光軸の直交方向に沿った底面と、前記底面から入射した光が出射する出射面とを有し、前記光源から出射された光の進行方向を変えるレンズと、を備え、
前記底面は、
中央に凹ませて形成された主凹面と、
前記主凹面の外周に凹ませて形成された副凹面と、
前記副凹面の外側に設けられた外側面と、を有し、
前記副凹面は、
前記主凹面の外側に形成され、前記光軸に沿って延びる第１の面と、
前記第１の面の外側に形成され、前記光軸の直交方向に沿って延びる第２の面と、
前記第２の面の外側に形成され、前記第２の面から前記外側面に向かって傾斜して延びる第３の面と、を有し、
前記底面は、前記副凹面に光が入射するように前記光源から離間して配置されており、
前記第１の面は、
前記光軸から外側へ向かって前記出射面側に傾斜している
照明装置。
光を出射する光源と、
前記光源の出射側に設けられ前記光源の光軸の直交方向に沿った底面と、前記底面から入射した光が出射する出射面とを有し、前記光源から出射された光の進行方向を変えるレンズと、を備え、
前記底面は、
中央に凹ませて形成された主凹面と、
前記主凹面の外周に凹ませて形成された副凹面と、
前記副凹面の外側に設けられた外側面と、を有し、
前記副凹面は、
前記主凹面の外側に形成され、前記光軸に沿って延びる第１の面と、
前記第１の面の外側に形成され、前記光軸の直交方向に沿って延びる第２の面と、
前記第２の面の外側に形成され、前記第２の面から前記外側面に向かって傾斜して延びる第３の面と、を有し、
前記底面は、前記副凹面に光が入射するように前記光源から離間して配置されており、
前記第３の面は、
前記光軸とのなす角度が閾値角度以上となるように傾斜している
照明装置。
光を出射する光源と、
前記光源の出射側に設けられ前記光源の光軸の直交方向に沿った底面と、前記底面から入射した光が出射する出射面とを有し、前記光源から出射された光の進行方向を変えるレンズと、を備え、
前記底面は、
中央に凹ませて形成された主凹面と、
前記主凹面の外周に凹ませて形成された副凹面と、
前記副凹面の外側に設けられた外側面と、を有し、
前記副凹面は、
前記主凹面の外側に形成され、前記光軸に沿って延びる第１の面と、
前記第１の面の外側に形成され、前記光軸の直交方向に沿って延びる第２の面と、
前記第２の面の外側に形成され、前記第２の面から前記外側面に向かって傾斜して延びる第３の面と、を有し、
前記底面は、前記副凹面に光が入射するように前記光源から離間して配置されており、
前記副凹面は、複数形成されている
照明装置。
光を出射する光源と、
前記光源の出射側に設けられ前記光源の光軸の直交方向に沿った底面と、前記底面から入射した光が出射する出射面とを有し、前記光源から出射された光の進行方向を変えるレンズと、を備え、
前記底面は、
中央に凹ませて形成された主凹面と、
前記主凹面の外周に凹ませて形成された副凹面と、
前記副凹面の外側に設けられた外側面と、を有し、
前記副凹面は、
前記主凹面の外側に形成され、前記光軸に沿って延びる第１の面と、
前記第１の面の外側に形成され、前記光軸の直交方向に沿って延びる第２の面と、
前記第２の面の外側に形成され、前記第２の面から前記外側面に向かって傾斜して延びる第３の面と、を有し、
前記底面は、前記副凹面に光が入射するように前記光源から離間して配置されており、
前記第１の面及び前記第３の面の長さは、前記第２の面の長さよりも長い
照明装置。
前記第１の面及び前記第３の面の長さは、前記第２の面の長さの２倍以上である
請求項８記載の照明装置。
光を出射する光源と、
前記光源の出射側に設けられ前記光源の光軸の直交方向に沿った底面と、前記底面から入射した光が出射する出射面とを有し、前記光源から出射された光の進行方向を変えるレンズと、を備え、
前記底面は、
中央に凹ませて形成された主凹面と、
前記主凹面の外周に凹ませて形成された副凹面と、
前記副凹面の外側に設けられた外側面と、を有し、
前記副凹面は、
前記主凹面の外側に形成され、前記光軸に沿って延びる第１の面と、
前記第１の面の外側に形成され、前記光軸の直交方向に沿って延びる第２の面と、
前記第２の面の外側に形成され、前記第２の面から前記外側面に向かって傾斜して延びる第３の面と、を有し、
前記底面は、前記副凹面に光が入射するように前記光源から離間して配置されており、
前記副凹面は、環状の溝からなる
照明装置。