TWI663363B - 導光體及發光裝置 - Google Patents

Abstract

提供一種導光體，其能夠抑制在射出的光發生照度不均勻的情況。

導光體1具備本體部3。本體部3包含：能夠入射由LED群51所發的光的入射面7；以及相對於入射面7，且射出入射到入射面7的光的第1出射面9。入射面7包含第1入射曲面13。第1入射曲面13以離開第1出射面9的方式呈凸狀彎曲，且本體部3的光軸AX通過該第1入射曲面。第1出射面9向入射面7呈凹狀彎曲。

Description

導光體及發光裝置

本發明係關於導光體及發光裝置。

在專利文獻1所述之發光裝置具備LED和導光體，並實現與白熱燈泡的光分佈相同的光分佈。導光體具有光入射部、第1圓環狀部、第2圓環狀部及光出射部。光入射部係圓錐形的缺口部。第1圓環狀部和第2圓環狀部分別在光軸的周圍被形成為環狀，且係剖面三角形狀的凹部。由光入射部、第1圓環狀部及第2圓環狀部入射的光，從光出射部射出。

【專利文獻】

【專利文獻1】日本特開2012-3845號公報

然而，在專利文獻1所述之發光裝置中，光入射部、第1圓環狀部及第2圓環狀部分別具有尖頭。因此，由光入射部、第1圓環狀部及第2圓環狀部入射而從光出射部射出的光，有時會發生照度不均勻的情況。

本發明係鑒於上述課題而完成者，其目的在於提供一種導光體以及發光裝置，能夠抑制在射出的光發生照度不均勻的情況。

在本發明公開的導光體具備本體部。該本體部包含：入射面，其能夠入射由光源所發的光；以及第1出射面，其相對於該入射面，且 射出入射到該入射面的該光。該入射面包含第1入射曲面。第1入射曲面以離開該第1出射面的方式呈凸狀彎曲，且該本體部的光軸通過該第1入射曲面。該第1出射面向該入射面呈凹狀彎曲。

在本發明公開的導光體中，較佳的是，該第1出射面包含有通過該光軸的第1出射曲面、以及形成在該第1出射曲面之周圍的第2出射曲面。較佳的是，該第2出射曲面的曲率半徑比該第1出射曲面的曲率半徑大。

在本發明公開的導光體中，較佳的是，該第1入射曲面的曲率半徑比該第1出射曲面的該曲率半徑大。

在本發明公開的導光體中，較佳的是，該本體部進一步包含第2出射面，其射出入射到該入射面的該光。較佳的是，該第2出射面以圍繞該第1出射面與該入射面的方式，形成在該光軸的周圍。較佳的是，該入射面進一步包含第2入射曲面，該第2入射曲面以圍繞該第1入射曲面的方式形成在該光軸的周圍。較佳的是，該第2入射曲面以該第2入射曲面與該第2出射面之間的距離向該第1出射面擴大的方式來形成。

較佳的是，在本發明公開的導光體進一步具備筒部。較佳的是，筒部沿著該入射面的外邊緣而形成，並沿著該光軸延伸。較佳的是，由該筒部的內壁面和該入射面形成凹部。

在本發明公開的導光體中，較佳的是，該筒部包含定位部，其對該本體部進行該光源之定位。

在本發明公開的導光體中，較佳的是，該筒部包含橫切通過有佈線的橫切部。

在本發明公開的導光體中，較佳的是，該入射面、該第1出 射面及該第2出射面中至少一者之一部分或全部進行光擴散處理或者遮光處理。

在本發明公開的發光裝置具備上述的導光體和該光源。

根據本發明，能夠抑制在射出的光發生照度不均勻的情況。

1‧‧‧導光體

3‧‧‧本體部

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

16‧‧‧厚部

17‧‧‧第1出射曲面

19‧‧‧第2出射曲面

21‧‧‧定位部

23‧‧‧內壁面

25‧‧‧凹部

27‧‧‧凹部

51‧‧‧LED群(光源)

71‧‧‧橫切部

AX‧‧‧光軸

IB-IB‧‧‧剖面線

第1圖(a)為表示本發明實施方式之導光體的立體圖；第1圖(b)係沿第1圖(a)的IB-IB線的剖面圖；第2圖(a)為表示本發明實施方式之導光體的仰視圖；第2圖(b)為表示本發明實施方式之導光體的俯視圖；第3圖為表示通過本發明實施方式之導光體之光的射出路徑的圖；第4圖為表示具備本發明實施方式之導光體的發光裝置的剖面圖；第5圖(a)表示裝設在本發明實施方式之導光體的光源單元之表面側的立體圖；第5圖(b)為表示裝設在本發明實施方式之導光體的光源單元之背面側的立體圖；第6圖為表示具備本發明實施方式之導光體的照明器具的圖；第7圖(a)為表示本發明實施方式之變化例的導光體的立體圖；以及第7圖(b)係沿第7圖(a)的VIIB-VIIB線的剖面圖。

以下，參照圖示對本發明實施方式進行說明。其中，對於圖中相同或相當的部分附上同樣的附圖編號，而不再重複說明。

第1圖(a)為表示本發明實施方式之導光體1的立體圖。第1圖 (b)係沿第1圖(a)的IB-IB線的剖面圖。第2圖(a)為表示導光體1的仰視圖。第2圖(b)為表示導光體1的俯視圖。

如第1圖(a)、第1圖(b)、第2圖(a)和第2圖(b)所示，例如，導 光體1係鏡片。導光體1具備本體部3和筒部5。本體部3具有入射面7、第1出射面9及第2出射面11。另外，本體部3具有光軸AX。

入射面7具有第1入射曲面13及第2入射曲面15。在第1圖(b) 中，為了便於理解，以虛線圍繞第1入射曲面13，而以點劃線圍繞第2入射曲面15。另外，在第2圖(a)中，為了區別第1入射曲面13和第2入射曲面15附上點劃線。

第1出射面9具有第1出射曲面17和第2出射曲面19。在第1圖 (b)中，為了便於理解，以虛線圍繞第1出射曲面17，而以點劃線圍繞第2出射曲面19。另外，在第2圖(b)中，為了區別第1出射曲面17和第2出射曲面19有附上點劃線。

在入射面7中，能夠入射作為光源的LED(Light Emitting Diode)群51所發的光。LED群51包含複數個LED。另外，也可以代替LED群51，使用單數的LED作為光源。

導光體1的光軸AX通過第1入射曲面13的中央。第1入射曲面 13以離開第1出射面9的方式，呈凸狀彎曲。即，第1入射曲面13向LED群51呈凸狀彎曲。第1入射曲面13的曲率半徑比第1出射曲面17的曲率半徑大。 如第2圖(a)所示，仰視第1入射曲面13大致為圓形。

第2入射曲面15以圍繞第1入射曲面13的方式，形成在光軸 AX的周圍。如第2圖(a)所示，仰視第2入射曲面15大致為圓環狀。第2入射曲面15以在本體部3的徑方向上的第2入射曲面15與第2出射面11之間的距離向第1出射面9擴大的方式來形成。結果，在本體部3中，光軸AX的周圍形成有大致圓環狀的厚部16。其中，本體部3的徑方向係與光軸AX正交的方向。

第1出射面9將入射到入射面7之光的至少一部分的光射出。 第1出射面9與入射面7相向，且向入射面7呈凹狀彎曲。因此，第1出射面9形成凹部27。

導光體1的光軸AX通過第1出射曲面17的中央。如第2圖(b) 所示，俯視第1出射曲面17大致為圓形。如第2圖(b)所示，第2出射曲面19形成在第1出射曲面17的周圍，而俯視第2出射曲面19大致為圓環狀。第2出射曲面19的曲率半徑比第1出射曲面17的曲率半徑大。

第2出射面11將入射到入射面7之光的至少一部分的光射 出。第2出射面11以圍繞第1出射面9與入射面7的方式，形成在導光體1的光軸AX的周圍。第2出射面11大致為圓筒狀。

筒部5沿著入射面7的外邊緣而形成，且沿著導光體1的光軸 AX而延伸。在第1圖(a)中，附上點劃線以區別本體部3與筒部5。筒部5的內壁面23與入射面7形成凹部25。具體而言，內壁面23形成凹部25的側面，而入射面7形成LED群51的頂面。因此，第2入射曲面15不會形成凹部25的側面。筒部5包含彼此相對的兩個定位部21。定位部21對本體部3進行LED群51的定位。在本實施方式中，定位部21係為形成在筒部5的貫通孔。另外，定位部21也可以不貫通筒部5，而在筒部5的內面呈凹狀形成。

參照第3圖，對通過導光體1之光的射出路徑進行說明。第3 圖為表示通過導光體1之光的射出路徑的圖。如第3圖所示，由LED群51所發的光入射到第1入射曲面13，並進入本體部3。第1入射曲面13向第1出射面9折射入射的光。在本實施方式中，第1入射曲面13將入射的光折射成平行光，並向第1出射面9前進。

第1出射面9將到達第1出射面9的光之一部分的光(以下，有 時記載為「第1入射光」)藉由穿透及折射來射出。具體而言，藉由折射角對第1入射光進行穿透和折射來射出，該折射角由相對於第1出射面9的光之入射角度、本體部3的折射率及空氣的折射率來決定。

另外，第1出射面9向第2出射面11反射到達第1出射面9的光 之其他部分的光(以下，有時記載為「第2入射光」)。具體而言，第1出射面9藉由反射角向第2出射面11反射第2入射光，該反射角由相對於第1出射面9的光之入射角度來決定。本實施方式中，第1出射面9沿著與光軸AX交差的方向D，以離開光軸AX的方式，向第2出射面11反射第2入射光。

第2出射面11將第2入射光藉由穿透和折射來射出。具體而 言，第2出射面11藉由折射角對第2入射光進行穿透和折射來射出，該折射角由相對於第2出射面11的光之入射角度、本體部3的折射率及空氣的折射率來決定。在本實施方式中，第2出射面11沿著與光軸AX交差的方向D，以離開光軸AX的方式來射出第2入射光。

例如，由LED群51所發的光中的入射光C1入射第1入射曲面 13之後，進入本體部3。入射光C1為表示在第1入射曲面13中入射到光軸AX附近的區域(以下，記載為「附近區域」)的光。第1入射曲面13將入射光 C1向第1出射曲面17折射。第1出射曲面17沿著光軸AX射出入射光C1的一部分光(在本實施方式中，為入射光C1的大部分的光)作為出射光E1。

例如，由LED群51所發的光中的入射光C2入射到第1入射曲 面13之後，進入本體部3。入射光C2為表示第1入射曲面13中入射到附近區域之周圍的區域的光。第1入射曲面13向第2出射曲面19折射入射光C2。第2出射曲面19將入射光C2的一部分光折射到光軸AX側，作為出射光E2來射出。此外，第2出射曲面19沿著與光軸AX交差的方向D，將入射光C2的其他部分的光向第2出射面11反射。第2出射面11沿著與光軸AX交差的方向D，射出反射到第2出射曲面19的光作為出射光E3。

另外，在本實施方式中，與光軸AX交差的方向D係與光軸 AX正交的方向。還有，在第3圖中，厚部16以虛線和第2入射曲面15所包圍的區域來表示，而為了圖示的簡略化省略了表示剖面的斜線。

參照第4圖及第5圖，對具備導光體1的發光裝置2進行說明。 第4圖為表示發光裝置2的剖面圖。如第4圖所示，發光裝置2具備導光體1和光源單元50。光源單元50包含LED群51、基板53和插座55。LED群51架設在基板53上。在插座55上安裝架設有LED群51的基板53。

光源單元50裝設在導光體1的凹部25。具體而言，插座55包 含彼此相對的兩個鈎部57。接著，在導光體1的筒部5上形成的定位部21卡合鈎部57。結果，光源單元50裝設在凹部25，且LED群51被定位在導光體1的本體部3。之後，由LED群51所發的光入射到本體部3的入射面7。

第5圖(a)為表示光源單元50之表面側的立體圖。第5圖(b)為 表示光源單元50之背面側的立體圖。如第5圖(a)和第5圖(b)所示，光源單元 50除了LED群51、基板53及插座55之外，還包含兩根螺絲59、兩個壁部63及兩個嵌合部65。

插座55由絕緣體(例如，合成樹脂)所構成。插座55的表面上形成大致為圓形的孔60。LED群51從孔60露出來。兩根螺絲59以隔著LED群51的方式而配置。螺絲59將光源單元50固定在照明器具上。在插座55中，為了加長沿面距離，在螺絲59與LED群51之間形成具有絕緣性的壁部63。沿面距離係沿著絕緣物的表面而測量的兩個導電部間(即，螺絲59與LED群51之間)的最短距離。

嵌合部65形成在插座55的背面。然後，基板53嵌合在嵌合部65，且安裝在插座55。其中，為了圖面的簡略化而省略了圖示，但光源單元50還包含兩個電源線裝設部。電源線裝設部形成在插座55的側壁，藉由基板53連接到LED群51。接著，電源線裝設在電源線裝設部上。結果，藉由基板53和電源線裝設部，從電源線對LED群51供應電力。

參照第6圖，對具備發光裝置2的照明器具100進行說明。第6圖為表示照明器具100的圖。如第6圖所示，照明器具100具備發光裝置2。例如，照明器具100被懸掛在天花板200。

以上，係參照第1圖~第3圖進行說明的，根據本實施方式，導光體1的入射面7和第1出射面9分別為彎曲的曲面。因此，與在入射面和/或第1出射面具有尖頭的情況相比，能夠抑制由第1出射面9射出的光發生照度不均勻的情況。

此外，根據本實施方式，第2出射曲面19將從第1入射曲面13入射的一部分光藉由穿透和折射來射出，另一方面，將其他部分的光沿著 與光軸AX交差的方向D，向第2出射面11反射。因此，被第2出射曲面19反射的光，沿著與光軸AX交差的方向D，以離開光軸AX的方式來射出光。結果，藉由LED群51，能夠實現與白熱燈泡的燈絲所發的光相同的光分佈。

進一步，根據本實施方式，第2出射曲面19的曲率半徑比第1 出射曲面17的曲率半徑大。因此，與第2出射曲面的曲率半徑為在第1出射曲面的曲率半徑以下的情況相比，從第2出射曲面19穿透和射出的光在遠離第1出射曲面17的位置交差。結果，能夠抑制在位於光軸AX的延長線上的照射面(例如，桌子的頂板的上表面或地板)上發生光的暗部的情況。例如，在照射面上，能夠抑制以圓形狀擴大的光之中心區域中發生暗部的情況。

進一步，根據本實施方式，第1入射曲面13的曲率半徑比第1 出射曲面17的曲率半徑大。因此，與第1入射曲面的曲率半徑為在第1出射曲面的曲率半徑以下的情況相比，第1入射曲面13能夠接收更多由LED群51所發的光。即，雖然在LED群51所發的光中未入射到第1入射曲面13的光成為損失光，但是在本實施方式中能夠減少損失光。結果，不但能夠將LED群51與第1入射曲面13之間的距離變短，而且能夠將發光裝置2的尺寸變小。還有，由於能夠減少損失光，因此可增加從第2出射面11射出的光之光量。結果，藉由LED群51，能夠更有效地實現與白熱燈泡的燈絲所發的光相同的光分佈。

進一步，根據本實施方式，由於第2入射曲面15與第2出射面 11之間的距離向第1出射面9擴大，故在本體部3形成厚部16。因此，由LED群51入射到第2入射曲面15的光，藉由第2入射曲面15和第2出射面11來折 射。結果，能夠減少從第2出射面11射出到第6圖所示之導光體1的斜下方的光。

具體而言，如第3圖所示，能夠抑制光F2，且增加折射光F1。 結果，能夠抑制位於導光體1的斜下方的人因由第2出射面11所射出的光感到刺眼。另外，藉由光在第2入射曲面15和第2出射面11受到折射，使得隔著第2入射曲面15和第2出射面11，從外面難以目視凹部25的內部。因此，主要位於導光體1的斜下方的人，隔著第2入射曲面15和第2出射面11，難以目視LED群51。結果，不僅導光體1，甚至能夠提高照明器具100的美感。

進一步，根據本實施方式，藉由設置筒部5，在導光體1內形 成凹部25。藉由形成凹部25能夠將光源單元50容易裝設在導光體1上。另外，在定位部21卡合鈎部57，將光源單元50裝設在導光體1上。因此，能夠對導光體1的本體部3以精度良好地定位LED群51。另外，由於能夠以一個單元來製造發光裝置2，故容易展現各種形態的照明器具。

(變化例)

參照第7圖(a)和第7圖(b)，對本發明實施方式之變化例的導光體1進行說明。由於本變化例之導光體1具有橫切部71，而與沒有橫切部71的本實施方式之導光體1不同。以下，主要對本變化例與本實施方式的不同之處進行說明。

第7圖(a)為表示本變化例之導光體1的立體圖。第7圖(b)係沿第7圖(a)的VIIB-VIIB線的剖面圖。如第7圖(a)及第7圖(b)所示，導光體1的筒部5還包含兩個橫切部71。在本變化例中，橫切部71形成在筒部5的缺口。佈線橫切通過橫切部71。例如，從裝設在導光體1的光源單元50延伸的佈 線，通過橫切部71而被拉出在導光體1的外面。

根據本變化例，由於設有橫切部71，故防止導光體1擱卡在 佈線上。結果，能夠以恰當的姿勢將導光體1和LED群51配置在照明器具100。另外，在第7圖(a)中，附上點劃線以區別本體部3與筒部5。

以上，參照圖示對本發明實施方式進行了說明。但是，本發 明並不侷限於上述的實施方式，可以在不脫離其要旨的範圍下進行各種形態(例如，如下所述的(1)~(3))的實施。此外，能夠藉由適當地組合上述實施方式所公開的複數個結構要素來形成各種發明。例如，也可以在實施方式所示的全結構要素中刪除幾個結構要素。還有，也可以適當地組合不同實施方式的結構要素。對於圖示為了便於理解，在本體中示意性地表示各結構要素，為了方便作圖，圖示各結構要素的厚度、長度、個數、間隔等，可能與實際不同。另外，在上述實施方式所示的各結構要素的材質、形狀、尺寸等只是一個例子，並無特別限定，可以在實質上不脫離本發明的效果之範圍內，進行各種改變。

(1)在參照第1圖~第6圖進行說明的本實施方式或參照第 7圖進行說明的本變化例中，也可以對入射面7、第1出射面9及第2出射面11中至少一者之一部分或者全部進行光擴散處理或遮光處理。藉由光擴散處理或遮光處理，能夠使從導光體1射出的光的照度變小，並能夠按照需要抑制刺眼。另外，對於內壁面23是否進行光擴散處理，可以任意進行，但是在本實施方式中，作為一個例子而未進行光擴散處理。內壁面23也可以對一部分或全部進行遮光處理。

例如，能夠在以下部分進行光擴散處理或遮光處理：在第1 入射曲面13中與第1出射曲面17相對的區域、在第1入射曲面13中與第2出射曲面19相對的區域以及第2入射曲面15中的至少一者。例如，能夠對以下的部分進行光擴散處理或遮光處理：第1出射曲面17、第2出射曲面19及第2出射面11中的至少一者。例如，能夠對以下的部分進行光擴散處理或遮光處理：在第1入射曲面13中與第1出射曲面17相對之區域的全部或者一部分；在第1入射曲面13中與第2出射曲面19相對之區域的全部或者一部分；在第2入射曲面15的全部或者一部分、在第1出射曲面17中的全部或者一部分；在第2出射曲面19的全部或者一部分或者在第2出射面11的全部或一部分。

藉由對第1入射曲面13中與第1出射曲面17相對的區域進行 光擴散處理或遮光處理，能夠降低導光體1的正下方之照度。結果，能夠抑制主要位於導光體1的正下方的人的刺眼。藉由對第1入射曲面13中與第2出射曲面19相對的區域或第2出射面11進行光擴散處理或遮光處理，能夠降低導光體1的側方之照度。結果，能夠抑制主要位於導光體1的側方的人的刺眼。藉由對第2入射曲面15進行光擴散處理或遮光處理，能夠降低導光體1的斜下方之照度。結果，能夠抑制主要位於導光體1的斜下方的人的刺眼。

例如，光擴散處理藉由以下的方式來執行：將對象物的表面 進行粗化處理；將擴散光的物質塗佈在對象物上；或者將擴散光的薄膜貼在對象物上。例如，遮光處理藉由以下的方式來執行：將不使入射光的全部或一部分的光穿透之顏色的塗料塗佈在對象物上；或者將不使入射光的全部或一部分的光穿透之颜色的薄膜貼在對象物上。

(2)在本實施方式和本變化例中，形成在插座55的鈎部57 卡合在定位部21上。但是，例如，在光源單元50不具有插座55的情況下， 也可以將形成在基板53的兩個鈎部卡合在兩個定位部21來裝設光源單元50在導光體1中。另外，雖然定位部21和鈎部57分別設有兩個，但並不侷限於兩個，也可以係三個以上。還有，雖然設有兩個橫切部71，但是並不侷限於兩個，也可以係一個或三個以上。另外，定位部21並不侷限於貫通孔，例如，也可以係凹部。還有，橫切部71並不侷限於缺口，例如，也可以係貫通孔。另外，在本實施方式中，也可以不設置筒部5和定位部21，而在本變化例中，也可以不設置定位部21。

(3)裝設有本實施方式及本變化例的導光體1和發光裝置2 的照明器具，並不侷限於在第6圖所示的照明器具100。例如，導光體1和發光裝置2也可以裝設在垂直起立的壁部、傾斜的壁部或者安裝在傾斜的天花板的照明器具。另外，可以任意設定導光體1的光軸AX相對於安裝有照明器具的一面所形成的角度。例如，能夠由以下的方式，將導光體1裝設在照明器具：以光軸AX與裝設照明器具的一面大致正交的方式；以光軸AX與裝設照明器具的一面大致平行的方式；以及以光軸AX相對於裝設照明器具的一面傾斜的方式。

本發明係提供一種導光體和發光裝置，並具有產業上的利用 可能性。

Claims (8)

1. 一種導光體，具備本體部，該本體部包含；入射面，其能夠入射由光源所發的光；以及第1出射面，其相對於該入射面，且射出入射到該入射面的該光，該入射面包含第1入射曲面，該第1入射曲面以離開該第1出射面的方式呈凸狀彎曲，且該本體部的光軸通過該第1入射曲面，該第1出射面向該入射面呈凹狀彎曲，該本體部進一步包含射出入射到該入射面的該光的第2出射面，該第2出射面以圍繞該第1出射面與該入射面的方式來形成在該光軸的周圍，該入射面進一步包含第2入射曲面，其以圍繞該第1入射曲面的方式形成在該光軸的周圍，該第2入射曲面以該第2入射曲面與該第2出射面之間的距離向該第1出射面擴大的方式來形成。
2. 如申請專利範圍第1項所述之導光體，其中：該第1出射面包含：有通過該光軸的第1出射曲面以及形成在該第1出射曲面之周圍的第2出射曲面，該第2出射曲面的曲率半徑比該第1出射曲面的曲率半徑大。
3. 如申請專利範圍第2項所述之導光體，其中：該第1入射曲面的曲率半徑比該第1出射曲面的該曲率半徑大。
4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之導光體，其中：進一步具備筒部，其沿著該入射面的外邊緣而形成，並沿著該光軸而延伸，該筒部的內壁面和該入射面形成凹部。
5. 如申請專利範圍第4項所述之導光體，其中：該筒部包含定位部，其對該本體部進行該光源之定位。
6. 如申請專利範圍第4項所述之導光體，其中：該筒部包含橫切通過有佈線的橫切部。
7. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之導光體，其中：入射面和該第1出射面中至少一者之一部分或全部進行光擴散處理或遮光處理。
8. 一種發光裝置，具備：申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述之導光體；以及該光源。