WO2017150149A1 - 照明装置及びフレネルレンズ - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an illumination device and a Fresnel lens using a light emitting element such as an LED light emitting element.
- FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration of a conventional lighting device.
- the lighting device 200 illustrated in FIG. 5 is attached to the ceiling 100 and is held by the rotating member 211 that is formed in a hollow columnar shape, a rotating member 211 that is rotatable with respect to the casing 210, and the rotating member 211.
- the light emitting element 212 that emits the illumination light, and the bulk cup lens 213 that is held by the rotating member 211 and that reflects and collects the illumination light emitted by the light emitting element 212 are provided.
- the rotation member 211 is connected to a rotation gear 214 that can rotate about the central axis P 100 as a rotation axis, and rotates in conjunction with the rotation of the rotation gear 214.
- Figure 5 shows a case where the plane passing through the open end 210a of the exit side of the illumination light of the housing 210, and the optical axis N 100 of the light emitting element 212 are orthogonal. As shown in FIG. 5, the illumination light emitted from the light emitting element 212 enters the cup lens 213 and is emitted radially from the cup lens 213.
- FIG. 6 is a schematic diagram showing the configuration of a conventional lighting device, in which a plane passing through the opening end 210 a and the optical axis N 100 are non-orthogonal, that is, with respect to the ceiling 100, the rotating member 211. It is a figure which shows the state which is inclined.
- FIG. 6 when the irradiation direction of the illumination light emitted from the cup lens 213 is changed by the rotation of the rotation member 211, the cup lens 213 out of the illumination light emitted from the cup lens 213. The illumination light emitted from the end of the housing is blocked by the inner wall surface of the housing 210.
- the irradiation direction of the illumination light from the light emitting element 212 cup lens 213
- the present invention has been made in view of the above, and provides an illumination device and a Fresnel lens capable of suppressing a reduction in the amount of illumination light emitted when the illumination light irradiation direction is changed. Objective.
- an illumination device includes a housing, a rotating member provided to be rotatable with respect to the housing, and the rotating member. And a light emitting element that emits illumination light, and a Fresnel that is held by the rotating member and can rotate integrally with the rotating member. And a Fresnel lens having a reflecting portion composed of a plurality of reflecting prisms that reflect the incident illumination light, wherein the reflecting portion includes at least some of the reflecting prisms. The illumination light is reflected toward the optical axis of the illumination light emitted from the light emitting element.
- the Fresnel lens includes the illumination light emitted from the light-emitting element, the reflection prism being located in a region determined by a positional relationship between the inner wall surface of the housing and the Fresnel lens. The illumination light is reflected toward the optical axis.
- At least a reflecting prism located in a region on the outer peripheral side reflects the illumination light toward an optical axis of the illumination light emitted from the light emitting element.
- the reflection unit includes the plurality of reflection prisms arranged in an annular shape.
- the Fresnel lens is provided on the inner side of the reflection unit, and includes a refraction unit including a refraction prism that refracts incident illumination light and emits the illumination light to the outside. It has further.
- the rotation member is disposed at a position where a central axis of rotation is perpendicular to the optical axis of the light emitting element and away from the optical axis. .
- the present invention it is possible to suppress a reduction in the amount of illumination light emitted when the illumination light irradiation direction is changed.
- FIG. 1 is a schematic diagram of a lighting apparatus according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration of a main part of the illumination device illustrated in FIG. 1.
- FIG. 3 is a schematic diagram of a lighting device according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 4 is a schematic diagram of a lighting apparatus according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration of a conventional lighting device.
- FIG. 6 is a schematic diagram showing a configuration of a conventional lighting device.
- FIG. 1 is a schematic diagram (partial cross-sectional view) of a lighting device according to an embodiment of the present invention.
- a lighting device 1 shown in FIG. 1 is attached to a ceiling 100 and includes a casing 10 having a hollow cylindrical shape, a rotating member 11 that is rotatably provided inward with respect to the casing 10, and a rotating member 11.
- the light emitting element 12 that is held and emits illumination light, and is attached to one end side of the rotating member 11, and the holding member 13 that holds the light emitting element 12, and the other end side of the rotating member 11 (illumination light emitting end) Fresnel lens 14 provided on the side).
- the lighting device 1 is attached to the ceiling 100 by, for example, mounting the housing 10 by embedding it in an opening of the ceiling 100 or fixing the housing 10 with a fixing tool (not shown).
- FIG. 1 shows a plane that passes through the opening end 10a on the emission side of the illumination light of the housing 10 and an optical axis N of the illumination light emitted from the light emitting element 12 (hereinafter sometimes simply referred to as “optical axis of the light emitting element”). And are orthogonal to each other.
- the through-hole 11a is formed in the rotation member 11.
- the through hole 11a includes an attachment portion 111 to which the holding member 13 can be attached, and a curved surface portion 112 that is continuous with the attachment portion 111 and has an inner wall surface that forms a curved surface.
- the curved surface portion 112 has a mirror-finished surface and can reflect illumination light.
- the rotation member 11 is connected to a rotation gear 15 that can rotate about the central axis P as a rotation axis, and rotates in conjunction with the rotation of the rotation gear 15.
- the central axis P is provided at an eccentric position with respect to the center of the rotating member 11. In other words, the central axis P that is the rotation axis of the rotating member 11 extends perpendicularly to the optical axis of the light emitting element 12 and is disposed at a position away from the optical axis.
- the light emitting element 12 is composed of, for example, a white LED element that emits white light radially by a method in which a yellow phosphor is applied to a blue LED chip.
- the illumination light emitted from the light emitting element 12 is emitted isotropically with respect to the central axis. As shown in FIG. 1, the illumination light emitted from the light emitting element 12 is emitted radially and is incident on the Fresnel lens 14.
- the holding member 13 is formed using, for example, a material having high thermal conductivity, and holds the light emitting element 12.
- the holding member 13 is attached to the attachment portion 111 of the rotating member 11 and rotates integrally with the rotating member 11.
- the holding member 13 functions as a heat radiating member that releases heat generated by the light emitting element 12 and the like to the outside.
- FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration of a main part of the illumination device illustrated in FIG. 1, and is a diagram illustrating a configuration of the Fresnel lens 14.
- the Fresnel lens 14 is made of a transparent optical material (resin or the like), for example.
- the Fresnel lens 14 has a disk shape in which an uneven shape is formed on the surface on the light emitting element 12 side, and is held by the rotating member 11. For this reason, the Fresnel lens 14 rotates integrally with the rotating member 11.
- the Fresnel lens 14 is provided on the center side, and is provided with a refracting portion 141 composed of a plurality of refractive prisms 141a that refracts incident illumination light, and a plurality of refraction parts 141 that are provided on the outer peripheral side and totally reflect incident illumination light. And a reflecting portion 142 including a reflecting prism 142a. Therefore, the Fresnel lens 14 according to the present embodiment, the emission surface for emitting the illumination light, the refractive illumination light emission region R 10 for emitting illumination light is refracted, reflected illumination light out of the light beam reflected and a emission region R 11.
- the refracted illumination light emission region R 10 forms a circular planar region
- the reflected illumination light emission region R 11 forms an annular planar region provided on the outer periphery of the refracted illumination light emission region R 10 .
- the shape formed by the outer periphery of each region is not limited to a circle, and may be a polygon or an ellipse. Further, the ratio of the refracted illumination light emission region R 10 and the reflected illumination light emission region R 11 is designed based on the distance from the light emitting element 12, the rotation range of the rotation member 11, and the like.
- the plurality of refraction prisms 141a and the plurality of reflection prisms 142a are arranged concentrically.
- the refraction angles of the plurality of refraction prisms 141 a are designed according to the distance and angle from the light emitting element 12.
- the refractive prism 141a is a surface on which illumination light is incident, and has an inclined surface that is inclined with respect to the optical axis N of the light emitting element 12 and refracts the illumination light.
- the inclination angles of the inclined surfaces of the plurality of refraction prisms 141 a are designed according to the distance from the optical axis N.
- each refraction prism 141a refract the illumination light in the direction intersecting the optical axis N.
- the inclination angle of the inclined surface of each refraction prism can be easily obtained from a known relational expression.
- Each of the plurality of reflecting prisms 142a is provided with a reflecting surface that reflects incident illumination light, and reflects the illumination light at a designed reflection angle. Specifically, the angle of the illumination light reflecting surface of the reflecting prism 142 a is designed according to the distance and angle from the light emitting element 12. In the present embodiment, all of the plurality of reflecting prisms 142a will be described assuming that the incident illumination light reflects the illumination light in a direction intersecting the optical axis N.
- the illumination light exit surface passes through the opening end 10a. It arrange
- FIGS. 3 and 4 are schematic views showing the configuration of the illumination device according to the embodiment of the present invention, in which the plane passing through the opening end 10a and the optical axis N of the light emitting element 12 are non-orthogonal. That is, it is a diagram showing a state in which the rotating member 11 is inclined with respect to the ceiling 100.
- the rotation directions in FIGS. 3 and 4 are opposite to the optical axis N.
- the reflecting prism is changed.
- the conventional illumination device when the irradiation direction of the illumination light emitted from the cup lens 213 is changed by the rotation of the rotation member 211, the illumination emitted from the cup lens 213. Of the light, the illumination light emitted from the end of the cup lens 213 is blocked by the inner wall surface of the housing 210. For this reason, among the illumination light emitted from the cup lens 213, the amount of illumination light traveling in the direction blocked by the inner wall surface of the casing 210 is large, and the amount of light irradiated to the illumination target is reduced.
- the cup lens 213 depending on the shape of the reflecting surface, it is possible to partially deflect the incident light in a direction intersecting the optical axis.
- the reflection surface of the cup lens 213 is formed with a continuous curved surface, it is difficult to precisely control the reflection direction of the illumination light.
- the simulation result of the light beam value for each rotation state of the illumination device according to the embodiment of the present invention and the conventional illumination device will be described.
- the simulation was performed using a known simulation program based on the characteristics of the light source and the lens (prism).
- Table 1 shows a simulation result of the luminous flux value with respect to the inclination angle with respect to the optical axes N and N 100 of the rotating members 11 and 211.
- the luminous flux value is obtained by counting the luminous flux emitted to the outside from the opening ends (opening ends 10a and 210a) of the housing by simulation.
- An inclination angle of 0 ° in Table 1 indicates a case where the plane passing through the opening end of the illumination light exit side of the housing is orthogonal to the optical axis of the light emitting element (see FIGS. 1 and 5). ).
- one of the clockwise rotation direction and the counterclockwise rotation direction is defined as a + (plus) direction and the other is ⁇ (minus) direction, and the inclination direction and the inclination angle are shown.
- the tilt angle is + 35 °, it rotates in the clockwise direction (+ direction), and the optical axis of the light-emitting element when the tilt angle is 0 ° and the optical axis of the light-emitting element after rotation.
- the angle is 35 °.
- the light beam rotates in the counterclockwise direction ( ⁇ direction), and the optical axis of the light emitting element when the tilt angle is 0 °, and the optical axis of the light emitting element after the rotation Is 45 °.
- Table 1 the luminous flux value obtained by the simulation when the tilt angle is 0 ° is 100.0%, and the luminous flux value obtained by the simulation when the tilt angle is + 35 ° and ⁇ 45 ° is The ratio (%) with respect to the luminous flux value obtained by the simulation when the angle is 0 ° is shown.
- the illumination according to the present embodiment As shown in Table 1, in any lighting device, when the rotating member is rotated, the light flux value decreases with respect to the light flux value when the tilt angle is 0 °, but the illumination according to the present embodiment The device is 95.5% when the tilt angle is + 35 °, and 96.2% when the tilt angle is ⁇ 45 °, and the conventional lighting device (+ 35 °: 81.2%, ⁇ 45 °). : 85.7%), it can be seen that the luminous flux value is relatively large. Thereby, like the lighting device 1 according to the present embodiment, the illumination light blocked by the housing 10 can be suppressed by setting the emission direction of the reflecting prism 142a to a direction intersecting the optical axis. Since the rotation shaft of the rotating member is decentered, the ratio of the luminous flux value when the tilt angle is ⁇ 45 ° is larger than that when the tilt angle is + 35 °.
- the reflecting prism 142a reflects the incident illumination light in a direction intersecting the optical axis N of the light emitting element 12, so that the illumination light It is possible to suppress a reduction in the amount of illumination light emitted when the irradiation direction is changed.
- all of the plurality of reflecting prisms 142a are described as reflecting incident illumination light in a direction intersecting the optical axis N. However, at least a part of the plurality of reflecting prisms 142a is used.
- the reflecting prism 142a may reflect light in the direction intersecting the optical axis N.
- the illumination light incident on the reflection prism 142 a located in a region determined by the positional relationship between the inner wall surface of the housing 10 and the Fresnel lens 14 is directed toward the optical axis N side of the light emitting element 12. You may make it reflect in the direction which cross
- the reflecting unit 142 is configured to transmit illumination light incident on one or a plurality of reflecting prisms 142 a arranged at the outer end of the plurality of reflecting prisms 142 a to the optical axis N side of the light emitting element 12. If the light is reflected in the direction intersecting the optical axis N, the illumination light blocked by the housing 10 can be reduced. In the illumination light emitted from the Fresnel lens 14, the illumination light on the outer peripheral side is easily blocked by the inner wall surface of the housing 10, so that the reflection prism 142 a on the outer periphery side of the plurality of reflection prisms 142 a intersects the optical axis N. The effect mentioned above can be acquired if it reflects in a direction.
- the light emitting element is described as a white LED element.
- the white LED element is not limited to a system in which a yellow phosphor is applied to a blue LED chip.
- the light emitting element 12 may be composed of a plurality of LED elements that emit different colors, may be composed of a halogen lamp or a xenon lamp, or may be composed of a semiconductor laser.
- a light emitting element is not restricted to a white LED element, LED elements, such as red, green, and blue, may be sufficient.
- the rotating shaft of the rotating member 11 is described as being eccentric.
- the rotating member 11 may be rotated using the shaft passing through the center of the rotating member 11 as a rotating shaft.
- the reflecting prism 142a is described as reflecting the illumination light in the direction intersecting the optical axis N.
- the reflection prism 142a intersects the optical axis N on the extension line of the illumination light or the traveling direction of the illumination light. What is necessary is just to be a thing, and it does not necessarily cross
- the Fresnel lens 14 has been described as having the refracting portion 141, but a configuration without the refracting portion 141 may be used.
- a plate-like transmission lens may be used, a cover glass may be used, or all may be used as the reflecting prism 142a.
- the refraction prism 141a and the reflection prism 142a are not necessarily formed concentrically, and may be formed in a linear shape (so-called linear Fresnel lens) or an elliptical shape, for example.
- the configuration in which the refractive prism 141a refracts illumination light in the direction intersecting the optical axis has been described as an example in FIG. 1 and the like.
- the refractive prism 141a has illumination light in a direction parallel to the optical axis. May be refracted, or illumination light may be refracted in a direction away from the optical axis.
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Abstract
本発明に係る照明装置(1)は、筐体(10)と、筐体(10)に対して回動自在に設けられる回動部材(11)と、回動部材(11)に保持されて、該回動部材(11)と一体的に回動可能であり、照明光を出射する発光素子(12)と、回動部材(11)に保持されて、回動部材(11)と一体的に回動可能なフレネルレンズ(14)であって、入射した照明光を反射する複数の反射プリズム(142a)からなる反射部(142)を有するフレネルレンズ(14)と、を備え、反射部(142)は、複数の反射プリズム(142a)のうちの少なくとも一部の反射プリズム(142a)が、発光素子(12)が発する照明光の光軸に向けて照明光を反射する。
Description
本発明は、LED発光素子などの発光素子を用いた照明装置及びフレネルレンズに関するものである。
従来、発光素子を備えた照明装置において、発光素子からの照明光の照射方向を変更可能な技術が知られている(例えば、特許文献1を参照)。図5は、従来の照明装置の構成を示す模式図である。図5に示す照明装置200は、天井100に取り付けられ、中空円柱状をなす筐体210と、筐体210に対して回動自在に設けられる回動部材211と、回動部材211に保持され、照明光を出射する発光素子212と、回動部材211に保持され、発光素子212が出射した照明光を反射して集光するバルク状のカップレンズ213とを備えている。回動部材211は、中心軸P100を回転軸として回転可能な回転ギア214に接続され、回転ギア214の回転に連動して回動する。図5は、筐体210の照明光の出射側の開口端210aを通過する平面と、発光素子212の光軸N100とが直交する場合を示している。図5に示すように、発光素子212から出射された照明光は、カップレンズ213に入射し、該カップレンズ213から放射状に出射されている。
図6は、従来の照明装置の構成を示す模式図であって、開口端210aを通過する平面と、光軸N100とが非直交である、すなわち、天井100に対して、回動部材211が傾斜している状態を示す図である。図6に示すように、回動部材211が回動することによってカップレンズ213から出射される照明光の照射方向が変更されると、カップレンズ213から出射される照明光のうち、カップレンズ213の端部から出射される照明光が、筐体210の内部壁面によって進行を遮られてしまう。このように、発光素子212(カップレンズ213)からの照明光の照射方向を変更した際に、照明装置200から出射される照明光の光量が低減されてしまうという問題があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、照明光の照射方向を変更した際に出射される照明光の光量の低減を抑制することができる照明装置及びフレネルレンズを提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る照明装置は、筐体と、前記筐体に対して回動自在に設けられる回動部材と、前記回動部材に保持されて、該回動部材と一体的に回動可能であり、照明光を出射する発光素子と、前記回動部材に保持されて、前記回動部材と一体的に回動可能なフレネルレンズであって、入射した前記照明光を反射する複数の反射プリズムからなる反射部を有するフレネルレンズと、を備え、前記反射部は、前記複数の反射プリズムのうちの少なくとも一部の反射プリズムが、前記発光素子が発する前記照明光の光軸に向けて前記照明光を反射する。
また、本発明の一態様に係る照明装置は、前記フレネルレンズは、前記筐体の内部壁面と当該フレネルレンズとの位置関係によって決まる領域に位置する反射プリズムが、前記発光素子が発する前記照明光の光軸に向けて前記照明光を反射する。
また、本発明の一態様に係る照明装置は、前記フレネルレンズは、少なくとも外周側の領域に位置する反射プリズムが、前記発光素子が発する前記照明光の光軸に向けて前記照明光を反射する。
また、本発明の一態様に係る照明装置は、前記反射部は、前記複数の反射プリズムが円環状に配置されてなる。
また、本発明の一態様に係る照明装置は、前記フレネルレンズは、前記反射部の内部側に設けられており、入射した前記照明光を屈折させて外部に出射する屈折プリズムからなる屈折部、をさらに有する。
また、本発明の一態様に係る照明装置は、前記回動部材は、回動の中心軸が、前記発光素子の光軸に垂直であり、かつ該光軸から離れた位置に配置されている。
また、本発明の一態様に係るフレネルレンズは、筐体と、前記筐体に対して回動自在に設けられる回動部材と、前記回動部材に保持されて、該回動部材と一体的に回動可能であり、照明光を出射する発光素子と、を備えた照明装置において、前記回動部材に保持されて、前記回動部材と一体的に回動可能なフレネルレンズであって、入射した前記照明光を反射する複数の反射プリズムからなる反射部であって、前記複数の反射プリズムのうちの少なくとも一部の反射プリズムが、前記発光素子が発する前記照明光の光軸に向けて前記照明光を反射する反射部、を備える。
本発明によれば、照明光の照射方向を変更した際に出射される照明光の光量の低減を抑制することができるという効果を奏する。
以下に、図面を参照して本発明に係る照明装置の実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、各図面において、同一又は対応する要素には適宜同一の符号を付している。
図1は、本発明の一実施の形態に係る照明装置の模式図(部分断面図)である。図1に示す照明装置1は、天井100に取り付けられ、中空円柱状をなす筐体10と、筐体10に対して内側に回動自在に設けられる回動部材11と、回動部材11に保持され、照明光を出射する発光素子12と、回動部材11の一端側に取り付けられるとともに、発光素子12を保持する保持部材13と、回動部材11の他端側(照明光の出射端側)に設けられるフレネルレンズ14とを備えている。照明装置1は、例えば、筐体10を天井100の開口に埋め込んで取り付けたり、図示しない固定具によって固定されたりすることによって、天井100に取り付けられる。図1は、筐体10の照明光の出射側の開口端10aを通過する平面と、発光素子12が発する照明光の光軸N(以下、単に「発光素子の光軸」ということもある)とが直交する場合を示している。
回動部材11には、貫通孔11aが形成されている。貫通孔11aは、保持部材13を取り付け可能な取付部111と、取付部111に連なり、内部壁面が曲面をなす曲面部112とを有する。曲面部112は、表面に鏡面加工が施されており、照明光を反射可能である。また、回動部材11は、中心軸Pを回転軸として回転可能な回転ギア15に接続され、回転ギア15の回転に連動して回動する。中心軸Pは、回動部材11の中心に対して、偏心した位置に設けられている。換言すれば、回動部材11の回転軸である中心軸Pは、発光素子12の光軸と垂直に延び、かつこの光軸から離れた位置に配置されている。
発光素子12は、例えば、青色LEDチップに黄色蛍光体を適用した方式により白色の光を放射状に出射する白色LED素子からなる。なお、発光素子12から出射される照明光は、中心軸に対して等方的に放射されている。図1に示すように、発光素子12から出射された照明光は放射状に出射され、フレネルレンズ14に入射している。
保持部材13は、例えば熱伝導率の高い材料を用いて形成され、発光素子12を保持する。保持部材13は、回動部材11の取付部111に取り付けられており、回動部材11と一体的に回動する。保持部材13を熱伝導率の高い材料を用いて形成することにより、発光素子12などが発した熱を外部に放出する放熱部材として機能する。
つぎに、フレネルレンズ14について説明する。図2は、図1に示す照明装置の要部の構成を示す模式図であって、フレネルレンズ14の構成を説明する図である。フレネルレンズ14は、例えば透明な光学材料(樹脂等)で構成されている。フレネルレンズ14は、発光素子12側の表面に凹凸形状が形成されている円板状をなしており、回動部材11に保持されている。このため、フレネルレンズ14は、回動部材11と一体的に回動する。具体的に、フレネルレンズ14は、中央側に設けられ、入射した照明光を屈折させる複数の屈折プリズム141aからなる屈折部141と、外周側に設けられ、入射した照明光を全反射させる複数の反射プリズム142aからなる反射部142とを有している。このため、本実施の形態に係るフレネルレンズ14は、照明光を出射する出射面において、屈折させた照明光を出射する屈折照明光出射領域R10と、反射した照明光を出射する反射照明光出射領域R11とを有する。屈折照明光出射領域R10は円をなす平面領域を形成しており、反射照明光出射領域R11は屈折照明光出射領域R10の外周に設けられる円環状の平面領域を形成している。なお、各領域の外周のなす形状は、円に限らず、多角形、楕円をなすものであってもよい。また、屈折照明光出射領域R10及び反射照明光出射領域R11の比率は、発光素子12との距離や、回動部材11の回動範囲等に基づいて設計される。
複数の屈折プリズム141a及び複数の反射プリズム142aは、同心円状に配置されている。また、複数の屈折プリズム141aは、発光素子12からの距離や角度に応じて各々の屈折角度が設計されている。具体的に、屈折プリズム141aは、照明光が入射する面であって、発光素子12の光軸Nに対して傾斜し、照明光を屈折させる傾斜面を有している。複数の屈折プリズム141aは、図2に示されるように、光軸Nからの距離に応じて傾斜面の傾斜角度が設計されている。本実施の形態では、すべての屈折プリズム141aが、光軸Nと交差する方向に照明光を屈折させるものとして説明する。なお、各屈折プリズムの傾斜面の傾斜角度は、公知の関係式から容易に求めることが可能である。
複数の反射プリズム142aは、入射した照明光を反射する反射面がそれぞれ設けられており、設計された反射角度で照明光をそれぞれ反射する。具体的に、反射プリズム142aの照明光の反射面の角度は、発光素子12からの距離や角度に応じて設計されている。本実施の形態では、複数の反射プリズム142aの全てが、入射した照明光を、光軸Nと交差する方向に照明光を反射するものとして説明する。
また、本実施の形態に係るフレネルレンズ14は、発光素子12の光軸Nが筐体10の開口端10aを通過する平面と直交する場合、照明光の出射面が、開口端10aを通過する平面と一致するか、または平行となるように配置されている。
図3及び図4は、本発明の一実施の形態に係る照明装置の構成を示す模式図であって、開口端10aを通過する平面と、発光素子12の光軸Nとが非直交である、すなわち、天井100に対して、回動部材11が傾斜している状態を示す図である。図3及び図4における回動方向は、光軸Nに対して、互いに反対側である。本実施の形態では、図3及び図4に示すように、回動部材11が回動することによってフレネルレンズ14から出射される照明光の照射方向が変更された場合であっても、反射プリズム142aが、照明光を光軸Nと交差する方向に反射させるため、フレネルレンズ14から出射された照明光のうち、筐体10の内部壁面に遮られる方向に進行する照明光の光量を低減することができる。
一方で、従来の照明装置(図6参照)では、回動部材211が回動することによってカップレンズ213から出射される照明光の照射方向が変更されると、カップレンズ213から出射される照明光のうち、カップレンズ213の端部から出射される照明光が、筐体210の内部壁面によって進行を遮られてしまう。このため、カップレンズ213から出射された照明光のうち、筐体210の内部壁面に遮られる方向に進行する照明光の光量が多く、照明対象に照射する光量が低減してしまう。
ここで、カップレンズ213の場合であっても、反射面の形状によっては、入射した光を光軸と交差する方向に偏向させることが部分的には可能である。しかしながら、カップレンズ213の反射面は、連続的な曲面で形成されているため、照明光の反射方向を精密に制御することは困難である。
ここで、本発明の一実施の形態に係る照明装置と、従来の照明装置との、回動状態ごとの光束値のシミュレーション結果について説明する。シミュレーションは、光源やレンズ(プリズム)の特性などに基づき公知のシミュレーションプログラムを用いて行った。表1に、回動部材11,211の光軸N,N100に対する傾斜角度に対する光束値のシミュレーション結果を示す。光束値は、シミュレーションにより筐体の開口端(開口端10a,210a)から外部に放出される光束をカウントすることにより得られる。表1中の傾斜角度が0°とは、筐体の照明光の出射側の開口端を通過する平面と、発光素子の光軸とが直交する場合を示している(図1および図5参照)。また、表1では、例えば、時計回りの回転方向、および反時計回りの回転方向のうち一方を+(プラス)方向、他方を-(マイナス)方向とし、傾斜方向と傾斜角度を示している。例えば、傾斜角度が+35°の場合、時計回りの方向(+方向)に回動し、傾斜角度が0°の場合の発光素子の光軸と、回動後の発光素子の光軸とのなす角度が35°をなしている。また、傾斜角度が-45°の場合、反時計回りの方向(-方向)に回動し、傾斜角度が0°の場合の発光素子の光軸と、回動後の発光素子の光軸とのなす角度が45°をなしている。また、表1では、傾斜角度が0°のときのシミュレーションにより得られた光束値を100.0%とし、傾斜角度が+35°および-45°のときのシミュレーションにより得られた光束値を、傾斜角度が0°のときのシミュレーションにより得られた光束値に対する割合(%)で示している。
表1に示すように、いずれの照明装置においても、回動部材を回動させると、傾斜角度が0°のときの光束値に対して光束値が低下するものの、本実施の形態に係る照明装置は、傾斜角度が+35°の場合に95.5%、傾斜角度が-45°の場合に96.2%となっており、従来の照明装置(+35°:81.2%、-45°:85.7%)と比して光束値が相対的に大きくなっているのが分かる。これにより、本実施の形態に係る照明装置1のように、反射プリズム142aの出射方向を光軸と交差する方向とすることによって、筐体10に遮られる照明光を抑制することができる。なお、回動部材の回転軸が偏心しているため、傾斜角度が-45°の場合の光束値の割合が、傾斜角度が+35°の場合よりも光束値の割合が大きい。
以上説明した本発明の一実施の形態によれば、中央側に設けられ、入射した照明光を屈折させる複数の屈折プリズム141aと、外周側に設けられ、入射した照明光を全反射させる複数の反射プリズム142aとを有するフレネルレンズ14を備えた照明装置1において、反射プリズム142aが、入射した照明光に対し、発光素子12の光軸Nと交差する方向に反射するようにしたので、照明光の照射方向を変更した際に出射される照明光の光量の低減を抑制することができる。
なお、上記実施の形態では、複数の反射プリズム142aの全てが、入射した照明光を、光軸Nと交差する方向に反射させるものとして説明したが、複数の反射プリズム142aのうちの少なくとも一部の反射プリズム142aが、光軸Nと交差する方向に反射させるものであればよい。例えば、反射部142において、筐体10の内部壁面とフレネルレンズ14との位置関係によって決まる領域に位置する反射プリズム142aが入射した照明光を、発光素子12の光軸N側に向けて、光軸Nと交差する方向に反射させるようにしてもよい。具体的に、反射部142は、複数の反射プリズム142aのうち、外周側の端部に配置された一つ又は複数の反射プリズム142aが、入射した照明光を、発光素子12の光軸N側に向けて、光軸Nと交差する方向に反射させるようにすれば、筐体10によって遮られる照明光を低減することが可能である。フレネルレンズ14が出射する照明光において、外周側の照明光が筐体10の内部壁面によって遮られやすいので、複数の反射プリズム142aのうちの外周側の反射プリズム142aが、光軸Nと交差する方向に反射させるものであれば、上述した効果を得ることができる。
また、上記実施の形態では、発光素子は白色LED素子であるものとして説明したが、白色LED素子は青色LEDチップに黄色蛍光体を適用した方式のものに限られない。発光素子12は、異なる色を出射する複数のLED素子からなるものであってもよいし、ハロゲンランプやキセノンランプからなるものであってもよいし、半導体レーザからなるものであってもよい。また、発光素子は、白色LED素子に限られず、赤色、緑色、青色などのLED素子でもよい。
また、上記実施の形態では、回動部材11の回転軸が偏心しているものとして説明したが、回動部材11の中心を通過する軸を回転軸として回動させるものであってもよい。
また、上記実施の形態では、反射プリズム142aが、光軸Nと交差する方向に照明光を反射するものとして説明したが、照明光または照明光の進行方向の延長線上で光軸Nと交差するものであればよく、照明光が照明対象に到達するまでに必ずしも交差するというものではない。
また、上記実施の形態では、フレネルレンズ14が、屈折部141を有するものとして説明したが、屈折部141を有しない構成であってもよい。例えば、屈折部141の代わりに板状をなす透過レンズとしてもよいし、カバーガラスとしてもよいし、すべてを反射プリズム142aとしてもよい。また、屈折プリズム141aや反射プリズム142aは、必ずしも同心円状に形成される必要はなく、例えば、直線状(いわゆるリニアフレネレルレンズ)あるいは楕円状に形成してもよい。
また、上記実施の形態において、図1などでは、屈折プリズム141aが光軸と交差する方向に照明光を屈折させる構成を例に説明したが、屈折プリズム141aが光軸と平行な方向に照明光を屈折させてもよいし、光軸から離れる方向に照明光を屈折させるものであってもよい。
また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
1,200 照明装置
10 筐体
11 回動部材
12 発光素子
13 保持部材
14 フレネルレンズ
15 回転ギア
100 天井
141 屈折部
141a 屈折プリズム
142 反射部
142a 反射プリズム
10 筐体
11 回動部材
12 発光素子
13 保持部材
14 フレネルレンズ
15 回転ギア
100 天井
141 屈折部
141a 屈折プリズム
142 反射部
142a 反射プリズム
Claims (7)
- 筐体と、
前記筐体に対して回動自在に設けられる回動部材と、
前記回動部材に保持されて、該回動部材と一体的に回動可能であり、照明光を出射する発光素子と、
前記回動部材に保持されて、前記回動部材と一体的に回動可能なフレネルレンズであって、入射した前記照明光を反射する複数の反射プリズムからなる反射部を有するフレネルレンズと、
を備え、
前記反射部は、前記複数の反射プリズムのうちの少なくとも一部の反射プリズムが、前記発光素子が発する前記照明光の光軸に向けて前記照明光を反射する、
照明装置。 - 前記フレネルレンズは、前記筐体の内部壁面と当該フレネルレンズとの位置関係によって決まる領域に位置する反射プリズムが、前記発光素子が発する前記照明光の光軸に向けて前記照明光を反射する、
請求項1に記載の照明装置。 - 前記フレネルレンズは、少なくとも外周側の領域に位置する反射プリズムが、前記発光素子が発する前記照明光の光軸に向けて前記照明光を反射する、
請求項1または2に記載の照明装置。 - 前記反射部は、前記複数の反射プリズムが円環状に配置されてなる、
請求項1または2に記載の照明装置。 - 前記フレネルレンズは、
前記反射部の内部側に設けられており、入射した前記照明光を屈折させて外部に出射する屈折プリズムからなる屈折部、
をさらに有する、請求項1または2に記載の照明装置。 - 前記回動部材は、回動の中心軸が、前記発光素子の光軸に垂直であり、かつ該光軸から離れた位置に配置されている、
請求項1または2に記載の照明装置。 - 筐体と、前記筐体に対して回動自在に設けられる回動部材と、前記回動部材に保持されて、該回動部材と一体的に回動可能であり、照明光を出射する発光素子と、を備えた照明装置において、前記回動部材に保持されて、前記回動部材と一体的に回動可能なフレネルレンズであって、
入射した前記照明光を反射する複数の反射プリズムからなる反射部であって、前記複数の反射プリズムのうちの少なくとも一部の反射プリズムが、前記発光素子が発する前記照明光の光軸に向けて前記照明光を反射する反射部、
を備える、フレネルレンズ。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016042849A JP2017157532A (ja) | 2016-03-04 | 2016-03-04 | 照明装置及びフレネルレンズ |
JP2016-042849 | 2016-03-04 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2017150149A1 true WO2017150149A1 (ja) | 2017-09-08 |
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ID=59743841
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2017/005006 WO2017150149A1 (ja) | 2016-03-04 | 2017-02-10 | 照明装置及びフレネルレンズ |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2017157532A (ja) |
WO (1) | WO2017150149A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113701124A (zh) * | 2020-05-22 | 2021-11-26 | 欧普照明股份有限公司 | 一种光学系统和灯具 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012129100A (ja) * | 2010-12-16 | 2012-07-05 | Panasonic Corp | 照明器具 |
JP2012204085A (ja) * | 2011-03-24 | 2012-10-22 | Toshiba Lighting & Technology Corp | 照明器具 |
JP2014186805A (ja) * | 2013-03-22 | 2014-10-02 | Toshiba Lighting & Technology Corp | 照明器具 |
-
2016
- 2016-03-04 JP JP2016042849A patent/JP2017157532A/ja active Pending
-
2017
- 2017-02-10 WO PCT/JP2017/005006 patent/WO2017150149A1/ja active Application Filing
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2012129100A (ja) * | 2010-12-16 | 2012-07-05 | Panasonic Corp | 照明器具 |
JP2012204085A (ja) * | 2011-03-24 | 2012-10-22 | Toshiba Lighting & Technology Corp | 照明器具 |
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CN113701124A (zh) * | 2020-05-22 | 2021-11-26 | 欧普照明股份有限公司 | 一种光学系统和灯具 |
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JP2017157532A (ja) | 2017-09-07 |
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122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
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