WO2013111534A1 - 光束制御部材および発光装置 - Google Patents

光束制御部材および発光装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2013111534A1
WO2013111534A1 PCT/JP2013/000174 JP2013000174W WO2013111534A1 WO 2013111534 A1 WO2013111534 A1 WO 2013111534A1 JP 2013000174 W JP2013000174 W JP 2013000174W WO 2013111534 A1 WO2013111534 A1 WO 2013111534A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
light emitting
fresnel lens
emitting element
incident
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/000174
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
齊藤 共啓
Original Assignee
株式会社エンプラス
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社エンプラス filed Critical 株式会社エンプラス
Priority to US14/373,370 priority Critical patent/US9551476B2/en
Priority to CN201380006734.4A priority patent/CN104081247B/zh
Publication of WO2013111534A1 publication Critical patent/WO2013111534A1/ja

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V5/00Refractors for light sources
    • F21V5/04Refractors for light sources of lens shape
    • F21V5/045Refractors for light sources of lens shape the lens having discontinuous faces, e.g. Fresnel lenses
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V13/00Producing particular characteristics or distribution of the light emitted by means of a combination of elements specified in two or more of main groups F21V1/00 - F21V11/00
    • F21V13/02Combinations of only two kinds of elements
    • F21V13/04Combinations of only two kinds of elements the elements being reflectors and refractors
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B19/00Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
    • G02B19/0004Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed
    • G02B19/0028Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed refractive and reflective surfaces, e.g. non-imaging catadioptric systems
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B19/00Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
    • G02B19/0033Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use
    • G02B19/0047Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with a light source
    • G02B19/0061Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with a light source the light source comprising a LED
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00Simple or compound lenses
    • G02B3/02Simple or compound lenses with non-spherical faces
    • G02B3/08Simple or compound lenses with non-spherical faces with discontinuous faces, e.g. Fresnel lens
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21YINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10Light-emitting diodes [LED]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/58Optical field-shaping elements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

 光束制御部材(100)は、発光素子(210)から出射された光を入射させる入射領域(110)と、入射領域(110)から入射した光を出射させる出射領域(150)とを有する。入射領域(110)は、屈折部(120)と、屈折部(120)の外側に位置する反射型フレネルレンズ部(130)と、反射型フレネルレンズ部(130)の外側に位置する反射面(140)とを有する。反射面(140)は、反射型フレネルレンズ部(130)において入射し、かつ反射されなかった光(反射型フレネルレンズ部(130)からの漏れ光)を出射領域(150)に向けて反射させる。

Description

光束制御部材および発光装置
 本発明は、発光素子から出射された光の配光を制御する光束制御部材、および前記光束制御部材を有する発光装置に関する。
 近年、省エネルギーや小型化の観点から、撮像カメラ用の発光装置として、発光ダイオード(以下「LED」ともいう)を光源とする発光装置(LEDフラッシュ)が使用されるようになってきた。このような発光装置としては、LEDと、フレネルレンズとを組み合わせたものがよく知られている(例えば、特許文献1参照)。
 図1Aは、特許文献1に記載の発光装置の断面図である。図1Aに示されるように、特許文献1に記載の発光装置10は、基板20と、光源用基板21と、発光素子および蛍光体を含む光源30と、フレネルレンズ40とを有する。フレネルレンズ40は、光源30の発光面と対向するように基板20上に配置されている。
 図1Bは、フレネルレンズ40の断面図である。図1Bに示されるように、フレネルレンズ40の一方の面には、屈折型フレネルレンズ部41および反射型フレネルレンズ部42が形成されている。屈折型フレネルレンズ部41は、光源30と対向する位置に形成されている。反射型フレネルレンズ部42は、屈折型フレネルレンズ部41の周囲に、光源30を取り囲むように形成されている。フレネルレンズ40において、屈折型フレネルレンズ部41および反射型フレネルレンズ部42が形成されている面は、入射領域43として機能し、入射領域43の反対側の面は出射領域44として機能する。
 図1Aに示される発光装置10では、光源30から前方方向(図中上方向)に出射された光は、屈折型フレネルレンズ部41において所定の方向に屈折されて、出射領域44から出射される。一方、光源30から側方方向(図中左右方向)に出射された光は、反射型フレネルレンズ部42の入射面45から入射し、反射面46で所定の方向に反射されて、出射領域44から出射される。このように、特許文献1に記載の発光装置10は、屈折型フレネルレンズ部41および反射型フレネルレンズ部42を有するフレネルレンズ40を用いて、光源30から出射された光の配光を制御している。
特開2011-192494号公報
 特許文献1に記載のフレネルレンズ40は、光源30から前方方向に出射された光だけでなく、光源30から側方方向に出射された光も利用することで、被照射領域を明るく照らすことができる。しかしながら、特許文献1に記載のフレネルレンズ40には、反射型フレネルレンズ部42からの漏れ光を有効に利用することができないという問題がある。
 一般的に、反射型フレネルレンズ部42の形状は、光源30の発光中心からの光を所望の配光に制御できるように最適化されている。しかし、光源30は面発光しているため、光源30の周縁部からも光が出射される。このため、図2に示されるように、光源30の周縁部からの光の一部は、反射型フレネルレンズ部42の入射面45から入射した後、反射面46において反射されることなく漏れ光となってしまう。その結果、図2において矢印で示されるように、光源30の周縁部からの光の一部は、迷光50となってしまう。このような迷光は、フレネルレンズ40の光利用効率を低下させる。すなわち、特許文献1に記載のフレネルレンズ40には、迷光の発生を抑制して、光利用効率を改善する余地がある。
 反射型フレネルレンズ部を有する光束制御部材(レンズ)において、反射型フレネルレンズ部からの漏れ光に由来する迷光の発生を抑制する手段としては、光源に対して光束制御部材を相対的に大きくすること、または反射型フレネルレンズ部の形状を微細化することが挙げられる。いずれの手段においても、反射型フレネルレンズ部からの漏れ光の発生を抑制することで、迷光の発生を抑制することができる。しかしながら、前者は小型化の要求に反し、後者は製造性を低下させてしまう。このように、漏れ光の発生を抑制することで光束制御部材の光利用効率を向上させることは、容易ではない。
 一方で、反射型フレネルレンズ部から漏れ光が発生したとしても、この漏れ光を利用することができれば、光束制御部材の光利用効率を向上させることができると期待される。
 本発明の目的は、反射型フレネルレンズ部を有する光束制御部材であって、反射型フレネルレンズ部からの漏れ光も有効に利用することができる光束制御部材を提供することである。また、本発明の別の目的は、この光束制御部材を有する発光装置を提供することである。
 本発明の光束制御部材は、発光素子から出射された光の配光を制御する光束制御部材であって、発光素子から出射された光を入射させる入射領域と、前記入射領域から入射した光を出射させる出射領域とを有し、前記入射領域は、前記発光素子から出射された光の一部を入射させるとともに、入射した光を前記出射領域に向けて屈折させる屈折部と、前記屈折部の外側に位置し、前記発光素子から出射された光の一部を入射させるとともに、入射した光を前記出射領域に向けて反射させる反射型フレネルレンズ部と、前記反射型フレネルレンズ部の外側に位置し、前記反射型フレネルレンズ部において入射し、かつ反射されなかった光を前記出射領域に向けて反射させる反射面とを有し、前記反射型フレネルレンズ部は、前記発光素子から出射された光の一部を入射させる第1傾斜面および前記第1傾斜面から入射した光を前記出射領域に向けて反射させる第2傾斜面を有する、同心円状に配置された円環状の突起を複数有し、前記発光素子の光軸に対する前記反射面の角度は、最も外側に位置する前記第2傾斜面の前記発光素子の光軸に対する角度よりも小さい、構成を採る。
 本発明の発光装置は、発光素子と、上記の光束制御部材とを有する、構成を採る。
 本発明の光束制御部材は、反射面により反射型フレネルレンズ部からの漏れ光も有効に利用することができるため、光利用効率に優れている。また、本発明の光束制御部材は、反射型フレネルレンズ部からの漏れ光が迷光とならないため、迷光による他の部材への影響を抑制することができる。したがって、本発明の光束制御部材を有する発光装置は、他の部材への影響が小さく、かつ光利用効率に優れている。
図1Aは、特許文献1に記載の発光装置の断面図であり、図1Bは、特許文献1に記載のフレネルレンズの断面図である。 特許文献1に記載の発光装置において迷光が発生する様子を示す図である。 図3Aは、実施の形態の光束制御部材の平面図であり、図3Bは、実施の形態の光束制御部材の側面図であり、図3Cは、実施の形態の光束制御部材の底面図である。 図4Aは、図3Aおよび図3Cに示されるA-A線の断面図であり、図4Bは、図4Aにおいて破線で囲まれた領域の部分拡大断面図である。 実施の形態の発光装置の構成を示す断面図である。 図6Aは、反射面と第2傾斜面とが不連続である光束制御部材の断面図であり、図6Bは、図6Aにおいて破線で囲まれた領域の部分拡大断面図である。 図7Aは、比較例の光束制御部材の平面図であり、図7Bは、比較例の光束制御部材の側面図であり、図7Cは、比較例の光束制御部材の底面図である。 図8Aは、図8Aおよび図8Cに示されるB-B線の断面図であり、図8Bは、図8Aにおいて破線で囲まれた領域の部分拡大断面図である。 実施の形態の光束制御部材と比較例の光束制御部材との形状の違いを説明するための断面図である。 比較例の発光装置の光路図である。 比較例の発光装置の光路図である。 実施の形態の発光装置の光路図である。 実施の形態の発光装置の光路図である。 全光束についての照度分布のシミュレーション結果を示すグラフである。 漏れ光についての照度分布のシミュレーション結果を示すグラフである。
 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。
 [光束制御部材および発光装置の構成]
 図3および図4は、本発明の一実施の形態に係る光束制御部材100の構成を示す図である。図3Aは、光束制御部材100の平面図であり、図3Bは、光束制御部材100の側面図であり、図3Cは、光束制御部材100の底面図である。図4Aは、図3Aおよび図3Cに示されるA-A線の断面図であり、図4Bは、図4Aにおいて破線で囲まれた領域の部分拡大断面図である。図5は、本発明の一実施の形態に係る発光装置200の構成を示す断面図である。
 図5に示されるように、本実施の形態の光束制御部材100は、発光素子210と組み合わせて使用される。発光素子210は、発光装置200の光源である。発光素子210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。図5に示されるように、光束制御部材100は、光束制御部材100の入射領域110(屈折部120)と発光素子210の発光面とが対向するように配置される。
 光束制御部材100は、発光素子210から出射された光の進行方向を制御する。すなわち、光束制御部材100は、発光素子210から出射された光の配光を制御する。光束制御部材100の形状は、その中心軸CAを中心とする回転対称である。光束制御部材100は、その中心軸CAが発光素子210の光軸LAに合致するように配置される(図5参照)。
 光束制御部材100は、射出成形により形成されている。光束制御部材100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、光束制御部材100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。
 図4Aに示されるように、光束制御部材100は、発光素子210から出射された光を入射させる入射領域110と、入射領域110の反対側に位置し、入射領域110から入射した光を出射させる出射領域150とを有する。入射領域110と出射領域150との間には、フランジ160が設けられていてもよい。
 入射領域110は、入射領域110の中央部に位置する屈折部120と、屈折部120の外側に位置する反射型フレネルレンズ部130と、反射型フレネルレンズ部130の外側に位置する反射面140とを有する。
 屈折部120は、発光素子210と対向する位置に、光束制御部材100の中心軸CAと交わるように形成された平面である。屈折部120は、発光素子210から出射された光の一部(主として前方方向に出射された光)を光束制御部材100内に入射させるとともに、入射した光を出射領域150に向けて屈折させる(図12参照)。なお、屈折部120の形状は、上記機能を実現できれば平面でなくてもよい。たとえば、屈折部120は、球面または非球面であってもよいし、屈折型フレネルレンズであってもよい。本実施の形態における屈折部120の形状は、光束制御部材100の中心軸CAを中心とする回転対称である(図3C参照)。
 反射型フレネルレンズ部130は、発光素子210から出射された光の一部(主として側方方向に出射された光)を光束制御部材100内に入射させるとともに、入射した光を出射領域150に向けて反射させる(図12参照)。反射型フレネルレンズ部130の形状は、光束制御部材100の中心軸CAを中心とする回転対称であり、反射型フレネルレンズ部130は、同心円状に配置された円環状の突起131を複数有する(図3C参照)。図3Cおよび図4Bに示されるように、本明細書では、複数の円環状の突起131のうち、最も外側に位置する突起131を第1突起131aと呼び、以降外側から順に第2突起131b、…、第6突起131f、第7突起131gと呼ぶこととする。発光素子210から側方方向に出射された光を取り込むために、第1突起131aは、他の突起131b~gよりも大きく形成されている。
 複数の突起131は、それぞれ、発光素子210から出射された光を入射させる入射面である第1傾斜面132と、第1傾斜面132から入射した光を出射領域150に向けて反射させる反射面である第2傾斜面133とを有する。各突起131において、第1傾斜面132は内側(中心軸CA側)に位置し、第2傾斜面133は外側に位置する。また、各突起131において、第1傾斜面132と第2傾斜面133とは、連続していてもよいし、不連続であってもよい。前者の場合、第1傾斜面132と第2傾斜面133との間に稜線が形成される。後者の場合、第1傾斜面132と第2傾斜面133との間に別の面が形成される。図4Bに示される例では、第1傾斜面132と第2傾斜面133との間に第3傾斜面134が形成されている。第1傾斜面132と第2傾斜面133との間に第3傾斜面134を設け、鋭角部分(稜線部分)を無くすことで、製造性を向上させることができる。ただし、第3傾斜面134が形成された突起131による光束制御効率は、第3傾斜面134が形成されていない突起131に比べて低い。これは、第3傾斜面134が形成された突起131に入射せず漏れ光となる光が増加することに起因する。後述する反射面140は、この漏れ光の進行方向の制御を可能にし、光利用効率を向上させることができる。
 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。発光素子210の光軸LAに対する第1傾斜面132の角度は、第1傾斜面132から入射した光を第2傾斜面133側に屈折させることができれば特に限定されず、発光素子210の大きさや位置などに応じて適宜設定されうる。なお、第1傾斜面132の母線が曲線の場合、「第1傾斜面132の角度」とは、第1傾斜面132の母線の接線の角度をいう。製造性の観点からは、第1傾斜面132は、入射領域110側よりも出射領域150側が光軸に近くなるように、発光素子210の光軸LAに対して3~5°程度傾斜していることが好ましい。なお、各突起131の第1傾斜面132の角度は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
 第2傾斜面133の母線は、直線であってもよいし、曲線であってもよい。発光素子210の光軸LAに対する第2傾斜面133の角度は、第1傾斜面132から入射した光を出射領域150側に反射させることができれば特に限定されず、目的とする配光特性などに応じて適宜設定されうる。なお、第2傾斜面133の母線が曲線の場合、「第2傾斜面133の角度」とは、第2傾斜面133の母線の接線の角度をいう。通常は、出射領域150側よりも入射領域110側が光軸に近くなるように、光軸に対して20~50°程度傾斜している。各突起131の第2傾斜面133の角度は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
 反射面140は、反射型フレネルレンズ部130の外縁から出射領域150の外縁に延びる面である。反射面140の外縁と出射領域150の外縁との間には、フランジ160が設けられていてもよい。反射面140は、反射型フレネルレンズ部130の第1傾斜面132から光束制御部材100内に入射し、かつ反射型フレネルレンズ部130の第2傾斜面133で反射されなかった光(すなわち、反射型フレネルレンズ部130からの漏れ光)を出射領域150に向けて反射させる(図13参照)。
 反射面140は、光束制御部材100の中心軸CAを取り囲むように形成された回転対称面である(図3C参照)。反射面140の直径は、入射領域110(発光素子210)側から出射領域150側に向けて漸増している。反射面140の母線は、直線であってもよいし、曲線であってもよい。発光素子210の光軸LA(光束制御部材100の中心軸CA)に対する反射面140の角度は、0より大きく、かつ最も外側に位置する第2傾斜面133aの発光素子210の光軸LAに対する角度よりも小さい。ここで「反射面140の角度」とは、反射面140の母線の接線の角度の最大値を意味する。また、「最も外側に位置する第2傾斜面133aの角度」とは、第2傾斜面133aの母線の接線の角度の最小値を意味する。
 反射面140の位置は、反射型フレネルレンズ部130からの漏れ光を出射領域150に向けて反射させることができれば特に限定されない。たとえば、反射面140は、発光素子210の発光中心212と、第1突起131aと第2突起131bとの間に位置する谷底135とを通る直線Lよりも、出射領域150側に形成されている(図9参照)。このようにした場合、反射面140には、小型の突起131b~g(第1突起131a以外の突起)の第1傾斜面132b~gから入射し、第2傾斜面133b~gに到達しなかった光(漏れ光)のみが到達する(第1突起131aの第1傾斜面132aから入射した光は到達しない)。なお、反射面140は、第1突起131aの第2傾斜面133aと連続していてもよいし(図4Aおよび図4B参照)、不連続であってもよい(図6Aおよび図6B参照)。
 出射領域150は、発光素子210とは反対側の、被照射領域側に形成された平面である。出射領域150は、光束制御部材100の中心軸CAと交わるように形成されている。図3Aに示されるように、出射領域150は、光束制御部材100の中心軸CAを中心とする回転対称面である。出射領域150は、1)屈折部120から入射した光、2)反射型フレネルレンズ部130の第1傾斜面132から入射し、第2傾斜面133で反射した光、および3)反射型フレネルレンズ部130の第1傾斜面132から入射し、反射面140で反射した光を被照射領域に向けて出射させる。
 [光路シミュレーション]
 図5に示される本実施の形態の光束制御部材100を有する発光装置200について、発光素子210から出射された光の光路をシミュレーションした。また、比較のため、図7および図8に示される比較例の光束制御部材100’を有する発光装置200’についても、発光素子210から出射された光の光路をシミュレーションした。
 図7Aは、比較例の光束制御部材100’の平面図であり、図7Bは、比較例の光束制御部材100’の側面図であり、図7Cは、比較例の光束制御部材100’の底面図である。図8Aは、図7Aおよび図7Cに示されるB-B線の断面図であり、図8Bは、図8Aにおいて破線で囲まれた領域の部分拡大断面図である。これらの図に示されるように、比較例の光束制御部材100’は、反射型フレネルレンズ部130の外縁に反射面140を有していない点で本実施の形態の光束制御部材100と異なる。
 図9は、実施の形態の光束制御部材100と比較例の光束制御部材100’との形状の違いを示すために、これら2つの光束制御部材100,100’の部分拡大断面図を重ね合わせた図である。この図に示されるように、実施の形態の光束制御部材100では、発光素子210の発光中心212と、反射型フレネルレンズ部130の第1突起131aと第2突起131bとの間に位置する谷底135とを通る直線Lよりも、出射領域150側に反射面140が形成されている。一方、比較例の光束制御部材100’では、反射面140の代わりに、光軸LAと平行なフランジ外周面162が形成されている。なお、図9に示されるように、今回のシミュレーションでは、出射領域150の外側に絞り220を配置した。
 図10および図11は、比較例の発光装置200’の光路図である。図10は、発光素子210の発光中心から出射された光の光路図であり、図11は、発光素子210の周縁部から出射された光の光路図である。
 図10に示されるように、発光素子210の発光中心から前方方向に出射された光は、屈折部120から光束制御部材100内に入射し、出射領域150から出射される。また、発光素子210の発光中心から側方方向に出射された光は、反射型フレネルレンズ部130の各突起131a~gの第1傾斜面132a~gから光束制御部材100内に入射する。第1傾斜面132a~gから入射した光は、各突起131a~gの第2傾斜面133a~gにおいて反射されて、出射領域150から出射される。
 一方、図11に示されるように、発光素子210の周縁部から側方方向に出射された光は、反射型フレネルレンズ部130の各突起131a~gの第1傾斜面132a~gから光束制御部材100内に入射する。第1傾斜面132a~gから入射した光の一部は、各突起の第2傾斜面133a~gにおいて反射されて、出射領域150から出射される。しかしながら、第1傾斜面132a~gから入射した光の残部は、各突起131a~gの第2傾斜面133a~gに到達することができず、漏れ光となる。このような漏れ光は、迷光となり、フランジ外周面162から外部に出射される。このように、反射型フレネルレンズ部130からの漏れ光は、被照射領域の照明に利用されない。
 図12および図13は、実施の形態の発光装置200の光路図である。図12は、発光素子210の発光中心から出射された光の光路図であり、図13は、発光素子210の周縁部から出射された光の光路図である。
 図12に示されるように、発光素子210の発光中心から前方方向に出射された光は、屈折部120から光束制御部材100内に入射し、出射領域150から出射される。また、発光素子210の発光中心から側方方向に出射された光は、反射型フレネルレンズ部130の各突起131a~gの第1傾斜面132a~gから光束制御部材100内に入射する。第1傾斜面132a~gから入射した光は、各突起131a~gの第2傾斜面133a~gにおいて反射されて、出射領域150から出射される。
 また、図13に示されるように、実施の形態の発光装置200でも、発光素子210の周縁部から側方方向に出射された光の一部は、反射型フレネルレンズ部130からの漏れ光となる。しかしながら、実施の形態の発光装置200では、このような漏れ光は、反射面140において反射され、出射領域150から出射される。したがって、漏れ光も、被照射領域の照明に利用される。
 これらの光路図から、本実施の形態の発光装置200は、反射型フレネルレンズ部130からの漏れ光を被照射領域の照明に利用できることがわかる。
 [照度シミュレーション]
 本実施の形態の発光装置200と、比較例の発光装置200’について、被照射面の照度分布をシミュレーションした。発光素子210から1m離れた位置に、発光素子210の光軸LAに対して垂直に配置された平面を被照射面とした。なお、光束制御部材100,100’の直径は、10mmである。
 図14は、全光束についての被照射面の照度分布を示すグラフである。また、図15は、反射型フレネルレンズ部130からの漏れ光についての、被照射面の照度分布を示すグラフである。グラフの横軸は、被照射面の中心(発光素子210の光軸と交わる点)からの距離を示し、縦軸は、照度を示している。破線は、比較例の発光装置200’のシミュレーション結果を示し、実線は、実施の形態の発光装置200のシミュレーション結果を示す。
 図15のグラフから、本実施の形態の発光装置200は、比較例の発光装置200’に比べて被照射面をより明るく照らせることがわかる。また、図15のグラフから、本実施の形態の発光装置200は、反射型フレネルレンズ部130からの漏れ光を被照射面の周縁部に配光していることがわかる。
 [効果]
 本実施の形態の光束制御部材100は、屈折部120により屈折された光および反射型フレネルレンズ部130により反射された光に加えて、反射型フレネルレンズ部130からの漏れ光も被照射領域の照明に利用することができる。したがって、本実施の形態の光束制御部材100は、光利用効率に優れている。また、本実施の形態の光束制御部材100は、反射型フレネルレンズ部130からの漏れ光が迷光とならないため、迷光による他の部材への影響を抑制することができる。したがって、本実施の形態の光束制御部材100を有する発光装置200は、他の部材への影響が小さく、かつ光利用効率に優れている。
 本発明の光束制御部材は、例えば撮像カメラの発光装置(フラッシュ)用のレンズなどに有用である。
 本出願は、2012年1月27日出願の特願2012-015270に基づく優先権を主張する。当該出願明細書および図面に記載された内容は、すべて本願明細書に援用される。
 10 発光装置
 20 基板
 21 光源用基板
 30 光源
 40 フレネルレンズ
 41 屈折型フレネルレンズ部
 42 反射型フレネルレンズ部
 43 入射領域
 44 出射領域
 45 入射面
 46 反射面
 100 光束制御部材
 110 入射領域
 120 屈折部
 130 反射型フレネルレンズ部
 131 突起
 132 第1傾斜面
 133 第2傾斜面
 134 第3傾斜面
 135 谷底
 140 反射面
 150 出射領域
 160 フランジ
 162 フランジ外周面
 200 発光装置
 210 発光素子
 212 発光中心
 220 絞り
 CA 光束制御部材の中心軸
 L 発行中心と谷底とを通る直線
 LA 発光素子の光軸

Claims (6)

  1.  発光素子から出射された光の配光を制御する光束制御部材であって、
     発光素子から出射された光を入射させる入射領域と、
     前記入射領域から入射した光を出射させる出射領域と、を有し、
     前記入射領域は、
      前記発光素子から出射された光の一部を入射させるとともに、入射した光を前記出射領域に向けて屈折させる屈折部と、
      前記屈折部の外側に位置し、前記発光素子から出射された光の一部を入射させるとともに、入射した光を前記出射領域に向けて反射させる反射型フレネルレンズ部と、
      前記反射型フレネルレンズ部の外側に位置し、前記反射型フレネルレンズ部において入射し、かつ反射されなかった光を前記出射領域に向けて反射させる反射面と、
     を有し、
     前記反射型フレネルレンズ部は、前記発光素子から出射された光の一部を入射させる第1傾斜面および前記第1傾斜面から入射した光を前記出射領域に向けて反射させる第2傾斜面を有する、同心円状に配置された円環状の突起を複数有し、
     前記発光素子の光軸に対する前記反射面の角度は、最も外側に位置する前記第2傾斜面の前記発光素子の光軸に対する角度よりも小さい、
     光束制御部材。
  2.  前記反射面は、前記発光素子の発光中心と、前記反射型フレネルレンズ部において最も外側に位置する第1突起と前記第1突起に隣接する第2突起との間に位置する谷底と、を通る直線よりも、前記出射領域側に形成されている、請求項1に記載の光束制御部材。
  3.  前記屈折部は、平面、球面もしくは非球面、または屈折型フレネルレンズである、請求項1に記載の光束制御部材。
  4.  前記反射面と、前記反射型フレネルレンズ部において最も外側に位置する第1突起の第2傾斜面とは、連続している、請求項1に記載の光束制御部材。
  5.  前記反射面と、前記反射型フレネルレンズ部において最も外側に位置する第1突起の第2傾斜面とは、不連続である、請求項1に記載の光束制御部材。
  6.  発光素子と、請求項1~5のいずれか一項に記載の光束制御部材とを有する、発光装置。
PCT/JP2013/000174 2012-01-27 2013-01-17 光束制御部材および発光装置 WO2013111534A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/373,370 US9551476B2 (en) 2012-01-27 2013-01-17 Light flux controlling member and light emitting device
CN201380006734.4A CN104081247B (zh) 2012-01-27 2013-01-17 光束控制部件及发光装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012015270A JP5839686B2 (ja) 2012-01-27 2012-01-27 光束制御部材および発光装置
JP2012-015270 2012-01-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013111534A1 true WO2013111534A1 (ja) 2013-08-01

Family

ID=48873268

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2013/000174 WO2013111534A1 (ja) 2012-01-27 2013-01-17 光束制御部材および発光装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9551476B2 (ja)
JP (1) JP5839686B2 (ja)
CN (1) CN104081247B (ja)
WO (1) WO2013111534A1 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014178278A1 (ja) * 2013-05-02 2014-11-06 株式会社エンプラス 光束制御部材、発光装置、照明装置および成形型
WO2015030169A1 (ja) * 2013-08-29 2015-03-05 株式会社エンプラス 光束制御部材、発光装置および照明装置
KR101547274B1 (ko) * 2015-03-23 2015-08-26 주식회사 루셀 Led 토치라이트
CN107202305A (zh) * 2017-06-08 2017-09-26 欧普照明股份有限公司 一种配光元件、发光装置以及照明设备

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011085291B4 (de) * 2011-07-08 2021-02-25 Zumtobel Lighting Gmbh Lichtbeeinflussungselement zur Beeinflussung der Lichtabgabe von im Wesentlichen punktförmigen Lichtquellen
DE102011079404A1 (de) 2011-07-19 2013-01-24 Zumtobel Lighting Gmbh Anordnung zur Lichtabgabe
DE102013207242B4 (de) * 2013-04-22 2022-02-03 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Anordnung mit einer Leuchtdiode
US10302275B2 (en) * 2013-06-19 2019-05-28 Bright View Technologies Corporation Microstructure-based diffusers for creating batwing lighting patterns
JP6241599B2 (ja) * 2013-10-31 2017-12-06 パナソニックIpマネジメント株式会社 照明装置
KR102174249B1 (ko) * 2014-01-17 2020-11-04 엘지이노텍 주식회사 광속제어부재, 발광장치 및 표시장치
JP6291267B2 (ja) * 2014-01-29 2018-03-14 株式会社エンプラス 光束制御部材、発光装置および照明装置
JP6302686B2 (ja) * 2014-01-31 2018-03-28 コイト電工株式会社 投光照明装置
JP6425415B2 (ja) * 2014-05-02 2018-11-21 株式会社エンプラス 光束制御部材、発光装置および照明装置
JP6551772B2 (ja) * 2015-01-09 2019-07-31 株式会社エンプラス 光束制御部材および発光装置
US10451776B2 (en) 2015-04-02 2019-10-22 Signify Holding B.V. Optical beam shaping device and spot light using the same
CN104832881A (zh) * 2015-04-30 2015-08-12 苏州欧普照明有限公司 一种光学元件及具有该光学元件的照明灯具
US10203085B2 (en) * 2015-05-29 2019-02-12 Nichia Corporation Light source device
US10247392B2 (en) * 2015-06-30 2019-04-02 Chun Kuang Optics Corp. Luminous system
JP6618074B2 (ja) * 2015-10-13 2019-12-11 株式会社エンプラス 発光装置
US10608151B2 (en) * 2015-12-28 2020-03-31 Nichia Corporation Light source device
EP3447807B1 (en) * 2016-03-31 2023-09-06 Sony Group Corporation Light emitting device and a display apparatus
JP6843547B2 (ja) * 2016-08-05 2021-03-17 株式会社エンプラス 光束制御部材、発光装置および照明装置
US10837610B2 (en) 2017-11-30 2020-11-17 Troy-CSL Lighting Inc. Adjustable optic and lighting device assembly
TWI676826B (zh) * 2018-04-03 2019-11-11 英屬開曼群島商康而富控股股份有限公司 具有收光效果的菲涅爾透鏡
CN110346850B (zh) * 2018-04-03 2021-05-25 昆山康龙电子科技有限公司 具有收光效果的菲涅尔透镜
JP6912732B2 (ja) 2018-08-31 2021-08-04 日亜化学工業株式会社 発光装置およびその製造方法
JP7239804B2 (ja) * 2018-08-31 2023-03-15 日亜化学工業株式会社 レンズ及び発光装置並びにそれらの製造方法
US10955112B2 (en) * 2018-10-30 2021-03-23 Troy-Csl Lighting, Inc. Adjustable optic and lighting device assembly
US10760782B2 (en) 2018-12-19 2020-09-01 Troy-CSL Lighting Inc. Adjustable optic and lighting device assembly with elastic member
US10976031B2 (en) 2019-06-11 2021-04-13 Troy-CSL Lighting Inc. Adjustable lighting device with base connector
US11015794B2 (en) 2019-06-11 2021-05-25 Troy-CSL Lighting Inc. Adjustable lighting device
JP7410382B2 (ja) 2019-12-26 2024-01-10 日亜化学工業株式会社 光源装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011141503A (ja) * 2010-01-10 2011-07-21 Citizen Electronics Co Ltd レンズ部材及び光学ユニット
JP2011192494A (ja) * 2010-03-15 2011-09-29 Stanley Electric Co Ltd 照明装置及びフレネルレンズ
JP2011222380A (ja) * 2010-04-13 2011-11-04 Enplas Corp 光束制御部材、発光装置、及び照明装置
JP2011232512A (ja) * 2010-04-27 2011-11-17 Citizen Electronics Co Ltd レンズ部材及び光学ユニット
JP2012243396A (ja) * 2011-05-16 2012-12-10 Enplas Corp 光束制御部材、発光装置、及び面光源装置
JP2013012632A (ja) * 2011-06-30 2013-01-17 Enplas Corp 光束制御部材、発光装置、及び面光源装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3827834A1 (de) * 1988-08-17 1990-02-22 Reitter & Schefenacker Kg Fresnellinse
US5296882A (en) * 1992-12-21 1994-03-22 Minnesota Mining And Manufacturing Company Overhead projector with catadioptric fresnel lens
US7461960B2 (en) * 2006-05-05 2008-12-09 Zweibruder Optoelectronics LED illumination module
JP4998111B2 (ja) * 2007-06-26 2012-08-15 パナソニック株式会社 光受信器
EP2172696B1 (en) * 2008-09-29 2014-04-30 C.R.F. Società Consortile per Azioni Lighting device having a rectangular illuminance pattern

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011141503A (ja) * 2010-01-10 2011-07-21 Citizen Electronics Co Ltd レンズ部材及び光学ユニット
JP2011192494A (ja) * 2010-03-15 2011-09-29 Stanley Electric Co Ltd 照明装置及びフレネルレンズ
JP2011222380A (ja) * 2010-04-13 2011-11-04 Enplas Corp 光束制御部材、発光装置、及び照明装置
JP2011232512A (ja) * 2010-04-27 2011-11-17 Citizen Electronics Co Ltd レンズ部材及び光学ユニット
JP2012243396A (ja) * 2011-05-16 2012-12-10 Enplas Corp 光束制御部材、発光装置、及び面光源装置
JP2013012632A (ja) * 2011-06-30 2013-01-17 Enplas Corp 光束制御部材、発光装置、及び面光源装置

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014178278A1 (ja) * 2013-05-02 2014-11-06 株式会社エンプラス 光束制御部材、発光装置、照明装置および成形型
JP2014232716A (ja) * 2013-05-02 2014-12-11 株式会社エンプラス 光束制御部材、発光装置、照明装置および成形型
US10502871B2 (en) 2013-05-02 2019-12-10 Enplas Corporation Light flux controlling member, light-emitting device, illumination apparatus, and mold
WO2015030169A1 (ja) * 2013-08-29 2015-03-05 株式会社エンプラス 光束制御部材、発光装置および照明装置
JPWO2015030169A1 (ja) * 2013-08-29 2017-03-02 株式会社エンプラス 光束制御部材、発光装置および照明装置
US10001258B2 (en) 2013-08-29 2018-06-19 Enplas Corporation Light flux control member, light-emitting device, and illumination device
KR101547274B1 (ko) * 2015-03-23 2015-08-26 주식회사 루셀 Led 토치라이트
CN107202305A (zh) * 2017-06-08 2017-09-26 欧普照明股份有限公司 一种配光元件、发光装置以及照明设备
CN107202305B (zh) * 2017-06-08 2023-09-29 欧普照明股份有限公司 一种配光元件、发光装置以及照明设备

Also Published As

Publication number Publication date
CN104081247A (zh) 2014-10-01
JP2013156335A (ja) 2013-08-15
US20140355273A1 (en) 2014-12-04
JP5839686B2 (ja) 2016-01-06
CN104081247B (zh) 2016-10-12
US9551476B2 (en) 2017-01-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5839686B2 (ja) 光束制御部材および発光装置
JP5518559B2 (ja) 灯具ユニット
US8475011B2 (en) Lens member and optical unit using said lens member
JP6342901B2 (ja) 光束制御部材、発光装置および照明装置
US10133118B2 (en) Light flux control member with an annular groove
JP6091789B2 (ja) 光束制御部材、発光装置および照明装置
JP2009021086A (ja) 発光ユニット
JP2014220230A (ja) 光学レンズ
JP2015225849A (ja) 光束制御部材、発光装置および照明装置
JP6085105B2 (ja) 光束制御部材、発光装置、照明装置および表示装置
US9388957B2 (en) Secondary optical element and light source module
US10371353B2 (en) Light-emitting device
KR101593789B1 (ko) 복합 비구면 렌즈
JP6748424B2 (ja) 発光装置、面光源装置および表示装置
WO2017002725A1 (ja) 発光装置、面光源装置および表示装置
US20090129095A1 (en) Illumination system
JP6749084B2 (ja) Led照明装置
TWI547667B (zh) 發光模組及發光裝置
JP5342940B2 (ja) 照明用レンズ、発光装置、面光源および液晶ディスプレイ装置
JP2018194566A (ja) 拡散レンズ及び発光装置
WO2018109978A1 (ja) 面光源装置および表示装置
JP6291267B2 (ja) 光束制御部材、発光装置および照明装置
US10072821B2 (en) Light flux controlling member and light-emitting device
JP2015204224A (ja) 配光制御部材、照明装置、及びカメラフラッシュモジュール
JP2005259909A (ja) 発光装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13741589

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14373370

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13741589

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1