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JP6270519B2 - 光源ユニット及び照明装置 - Google Patents

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JP6270519B2
JP6270519B2 JP2014021518A JP2014021518A JP6270519B2 JP 6270519 B2 JP6270519 B2 JP 6270519B2 JP 2014021518 A JP2014021518 A JP 2014021518A JP 2014021518 A JP2014021518 A JP 2014021518A JP 6270519 B2 JP6270519 B2 JP 6270519B2
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Description

本発明は、LED(発光ダイオード)等を光源として備える光源ユニット、該光源ユニットを備える照明装置に関する。
ウォールウォッシャー(壁面照明器具)又は黒板灯等の照明器具は、例えば居室の天井面に設けられ、鉛直方向に設けられた壁面又は黒板等を照明する。また街路灯又は防犯灯等の照明器具は、道路脇又は公園等に設けられ、道路又は公園等を照明する。このような照明器具では、LED等の光源からの光を照明対象に適切に照射するために、光源からの光の軸を中心として回転対称(軸対称)をなす単純な対称配光ではなく、非対称配光が要求されている。
特許文献1では、軸対称のボウル形状をなし、その頂部にくぼみを有するコリメータレンズと、コリメータレンズのくぼみ内に配置されるLEDとを備えるLEDモジュールにおいて、コリメータレンズの光出射面にのこぎり歯状構造を設ける構成が提案されている。このような構成により、LEDから出射された光が、くぼみの内面からコリメータレンズ内に入射し、略平行な光に変換され、更に光出射面ののこぎり歯状構造にて偏向(屈曲)された後、コリメータレンズから出射する。よって、出射光をコリメータレンズの対称軸に対して偏向させた非対称配光を実現することができる。このようなLEDモジュールにおいて、のこぎり歯状構造が異なるコリメータレンズを用いることにより、偏向角度(出射方向)が異なる種々の配光を実現できる。
特許文献2では、LEDからの光を所定方向に配光するレンズが略ボウル形状をなし、その頂部に円形断面を有する凹部が設けられ、この凹部の奥面に、この凹部の開口端に向けて凸レンズ部が突設してある構成が提案されている。このようなレンズは、LED配設部材に実装されたLEDの光軸に凸レンズ部の中心軸線を交差させて、LEDを凹部内に収め、凹部の反対側に設けられた光出射面がLED配設部材のLED実装面に平行な状態でLED配設部材に取り付けられることで非対称配光を実現することができる。このようなレンズにおいて、LEDの光軸と凸レンズ部の中心軸とがなす角度を異ならせることにより、出射方向が異なる各レンズからの出射光にて種々の配光を実現できる。
特表2002−528861号公報 特開2008−103300号公報
しかしながら、特許文献1に開示された構成では、大きい偏向角度を実現するためにはのこぎり歯状構造の高さを高くする必要があるが、高くしすぎるとのこぎり歯状構造にて光が反射し、意図しない方向に出射する光が増加して光の利用効率が低下する虞があるという問題を有する。
また特許文献2に開示された構成では、光軸に対する凸レンズ部の中心軸線の傾斜角度によっては、レンズに設けられた凹部の開口端からの光漏れの発生や、レンズの外周面(反射面)の大きさによっては、レンズ外周面で反射しなかったことにより、意図しない方向へ出射する光が発生する虞があるという問題を有する。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、光源からの光の利用効率を低下させることなく、所要の配光を実現できる光源ユニット及び照明装置を提供することにある。
本発明に係る光源ユニットは、光源が実装された光源基板と、前記光源からの光が入射し、入射した光が出射するレンズ体とを備える光源ユニットにおいて、前記レンズ体は、前記光源の光軸に対して傾斜させてあるレンズ軸を軸とする円柱状の中央部と、前記中央部の外面に設けられた複数の周辺部とが一体形成されており前記複数の周辺部のそれぞれでは、外縁と前記レンズ軸との距離が異なっており、前記複数の周辺部のうちの、前記外縁と前記レンズ軸との距離が最小である周辺部に前記中央部を隔てて対向する周辺部は、前記外縁と前記レンズ軸との距離が最大であり、前記中央部及び複数の周辺部のそれぞれは、前記光源からの光が入射する光入射面と、入射した光が出射する光出射面とを有し、前記中央部及び複数の周辺部の前記光出射面は、連続しており、前記光軸に交差する平面であることを特徴とする。
本発明に係る光源ユニットは、前記中央部及び複数の周辺部の前記光出射面は、前記光軸との交点が前記レンズ軸との交点よりも前記光源基板の光源実装面に近い位置となるように、前記光源実装面に対して傾斜させてあることを特徴とする。
本発明に係る光源ユニットは、前記中央部及び複数の周辺部の前記光出射面には、前記光軸に対して前記レンズ軸が傾斜する方向に傾斜した面を有するのこぎり歯状の回折部が形成されていることを特徴とする。
本発明に係る光源ユニットは、前記光源及びレンズ体は、複数組設けてあり、各組の前記レンズ体は、それぞれの前記レンズ軸が前記光出射面の外側で交差するように配置されていることを特徴とする。
本発明に係る光源ユニットは、前記光源及びレンズ体は、複数組設けてあり、少なくとも1つの前記レンズ体は、前記光軸に対する前記レンズ軸の傾斜方向を他のレンズ体と異ならせて配置されていることを特徴とする。
本発明に係る照明装置は、上述した光源ユニットを備えることを特徴とする。
本発明では、レンズ体に入射した光を、光軸に対して傾斜する方向に出射でき、光軸に対して種々の配光が可能な光源ユニットを実現できる。
実施形態1の照明装置を示す模式図である。 実施形態1のレンズ体及び光源の側面図である。 図2におけるレンズ体及び光源の縦断面図である。 レンズ体を光軸上の下方向から見た図である。 レンズ体を中心軸上の下方向から見た図である。 周辺部の形状を説明するための説明図である。 周辺部の形状を説明するための説明図である。 レンズ体を通過する光路の説明図である。 レンズアレイにおけるレンズ体の配置例を示す説明図である。 実施形態2のレンズ体及び光源の側面図である。 実施形態3のレンズ体を光軸上の下方向から見た図である。 実施形態3のレンズ体の側面図である。 実施形態3のレンズ体を中心軸上の下方向から見た図である。 実施形態4のレンズ体の縦断面図である。 実施形態5のレンズ体の模式図である。
以下に、本発明に係る光源ユニット及び照明装置について、その実施形態を示す図面に基づいて詳述する。
(実施形態1)
以下に、本発明に係る照明装置における実施形態1の照明装置について説明する。図1は、実施形態1の照明装置を示す模式図である。図1Aには、照明装置1によって照明される側から見た照明装置1の平面図を示し、図1Bには、図1AのB−B線による断面図を示している。また図1Aには、透光カバー4が取り外された状態の照明装置1を示している。
本実施形態1の照明装置1は、例えば居室の天井面等に取り付けられて使用されるシーリングライト等の照明器具である。また本発明に係る照明装置は、ウォールウォッシャー、黒板灯、街路灯、防犯灯等の照明器具にも適用できる。本実施形態1の照明装置1は矩形の浅皿形状の筐体5を有し、筐体5内に、光源基板2及びレンズアレイ3等を含む光源ユニットを収納し、筐体5の開口部を透光カバー4で閉じて構成されている。
光源基板2は、矩形平板であり、光源基板2の一面には複数の光源20,20…が縦横に並べて実装されている。光源20は例えば、チップ状に形成されたSMD型(Surface Mount Device:表面実装型)のLED(発光ダイオード)である。光源20は、白色LED、昼光色LED等、適宜の色発光が可能に構成されたLEDを用いることができ、また、発光色が異なる複数種類のLEDを組み合わせて用いてもよい。更には、LED以外の発光素子が実装された光源基板2を用いることも可能である。
レンズアレイ3は、矩形の板部3aと、板部3aの周縁からそれぞれ同じ向きに垂直に立ち上がる脚板3bと、脚板3bの突出端からそれぞれ外向きに周設された鍔部3cとを有し、全体として浅皿形状をなす。レンズアレイ3は、板部3aの脚板3bが突出された側の面に縦横に並べて設けられた複数のレンズ体30,30…を有する。板部3a、脚板3b、鍔部3c及び複数のレンズ体30,30…を有するレンズアレイ3は、例えばアクリル樹脂又はポリカーボネート樹脂等のように透明性の高い材料にて一体成型される。レンズ体30の形状については後述する。
光源基板2及びレンズアレイ3は、筐体5の底面よりも若干小さい大きさを有する。筐体5の底面に、光源基板2が光源20,20…の実装面(光源実装面)を筐体5の開口側に向けて載置され、光源基板2にレンズアレイ3がレンズ体30,30…を光源実装面に向けて載置される。レンズアレイ3が光源基板2に載置された場合、レンズアレイ3の鍔部3cが光源基板2の光源実装面の周縁部に当接する。レンズ体30,30…及び光源20,20…はそれぞれ対応する位置に同数設けてあり、レンズアレイ3が光源基板2に載置された場合、レンズ体30,30…及び光源20,20…は1体1で対向する。また、レンズアレイ3の脚板3bは、各光源20に対して所定間隔を隔てた位置に各レンズ体30を配置できる長さ(高さ)を有しており、脚板3bによってレンズ体30,30…はそれぞれ対向する光源20,20…に対して所定位置に配置される。
筐体5の底面に載置された光源基板2及びレンズアレイ3は、ビス等(不図示)を用いて筐体5の底面に固定される。
透光カバー4は、透光性に優れた合成樹脂製又はガラス製であり、筐体5の開口部と同程度の大きさの矩形板状に形成されている。透光カバー4は所定色に着色されていてもよい。透光カバー4は筐体5の開口部の全面を覆うように取り付けられ、枠状の透光カバー固定部材6にて筐体5の開口端に固定される。透光カバー固定部材6は、透光カバー4の縦寸法及び横寸法と同程度に形成されており、筐体5の開口端に嵌合された場合に、筐体5の開口端と共に透光カバー4の周縁部を挟持する。
上述した構成により、光源基板2及びレンズアレイ3は、筐体5及び透光カバー4にて形成される空間内に収納されるので、筐体5及び透光カバー4によって保護される。
筐体5は、アルミニウム製等の金属製であり、光源基板2による発光動作と共に発生する熱を照明装置1の外へ放出する機能を有する。
筐体5の内部あるいは筐体5の周辺には、光源基板2上の各光源20,20…に電力を供給する電源回路、各光源20,20…の発光を制御する制御回路等を含む駆動部(不図示)、駆動部及び光源基板2を接続する電力線(不図示)等が設けてある。また筐体5の底板又は側面には、天井面等に設けられた被取付具(引掛けシーリング、アンカーボルト等、不図示)に取り付けられて固定される取付部(不図示)が設けてある。被取付具はコンセント(プラグ受け)を有し、取付部はプラグ及びプラグを介して被取付具のコンセントから供給される電力を駆動部に送るための配線を有する。あるいは、被取付具付近にVVF線等を有し、VVF線から供給される電力を駆動部に送るための配線を有する構成でもよい。被取付具及び取付部は、互いに掛止するように構成されており、取付部が被取付具に取り付けられた場合、照明装置1及び被取付具間の機械的な結合が達成される。
上述した構成の照明装置1では、光源基板2の各光源20,20…からの発光光が各レンズ体30,30…を通過して透光カバー4に到達し、透光カバー4を通過して照明装置1の外部へ出射される。よって照明装置1は、透光カバー4からの出射光により被照射面を照明することができる。
次に、各レンズ体30,30…の形状について説明する。図2は、実施形態1のレンズ体30及び光源20の側面図、図3は、図2におけるレンズ体30及び光源20の縦断面図、図4は、レンズ体30を光軸L1上の下方向から見た図、図5は、レンズ体30を中心軸L2上の下方向から見た図である。なお、図2には、図1Bにおいて左右方向に配置されるレンズ体30,30…及び光源20,20…の各組のうちで左側に設けられた1組のレンズ体30及び光源20を拡大して示している。図3は、後述するレンズ体30の中心軸(レンズ軸)L2及び光源20の光軸L1を含む平面による断面図である。
光源20は、図2中に一点鎖線で示すような光軸L1を中心として回転対称(軸対称)の光を出射する。なお、図2に示すように光軸L1は光源基板2の光源実装面に直交している。レンズ体30において、光源20に対向する面が、光源20からの光が入射する光入射面を形成している。またレンズ体30において、光源20に対向する側の反対側がレンズアレイ3の板部3aに連設されている。
レンズ体30は、一端に凸面31aを有する円柱状の中央部31と、中央部31の外側に周方向に並設された複数の周辺部32〜35とによって形成されている。凸面31aの中心軸は中央部31の中心軸L2に一致しており、以下では、中央部31の中心軸L2をレンズ体30の中心軸(レンズ軸)として説明する。なお、中心軸L2は光源20の光軸L1に対して所定角度θ傾斜している。
周辺部32〜35は、中央部31の凸面31aを取り囲むようにそれぞれ内側面32a〜35aを有する。凸面31a及び内側面32a〜35aによって凹部が形成され、レンズ体30は、この凹部にて光源20を覆った状態で光源20に対向配置される。よって、凸面31a及び内側面32a〜35aは光入射面をなし、光源20からの光がこれらの面31a〜35aからレンズ体30内に入射する。中央部31及び周辺部32〜35において、光源20に対向する側の反対側は全体で光出射面30aを形成しており、光出射面30aは板部3aに密着させて連設されている。光出射面30aは、レンズ体30の中心軸L2に対して直交せずに傾斜し、光軸L1に対して直交した面である。また光出射面30aは、凹凸がない平坦な面であり、光源基板2の光源実装面に平行な面である。
また周辺部32〜35は、内側面32a〜35aの端縁及びそれぞれの光出射面30aの周縁を連結する外側面32b〜35bを有する。外側面32b〜35bは、光入射面(凸面31a及び内側面32a〜35a)から入射した光を後述するように反射させる全反射面を形成している。更に周辺部33,35は、それぞれの外側面33b,35b及び隣り合う周辺部32の外側面32bをそれぞれ接続する接続面33c,35cを有し、周辺部34は、外側面34b及び隣り合う周辺部33,35の外側面33b,35bをそれぞれ接続する2つの接続面34cを有する。
図6及び図7は、周辺部32〜35の形状を説明するための説明図である。図6において、中心軸L2、線分S0,S1,S4で囲まれた面領域R1が中心軸L2を中心に120°程度回転されることにより、図5,7に示すような周辺部32及び周辺部32に連なる中央部31の一部が形成される。また中心軸L2、線分S0,S2,S4で囲まれた面領域R2が中心軸L2を中心に60°程度回転されることにより、周辺部33,35及び周辺部33,35にそれぞれ連なる中央部31の一部が形成される。更に中心軸L2、線分S0,S3,S4で囲まれた面領域R3が中心軸L2を中心に120°程度回転されることにより、周辺部34及び周辺部34に連なる中央部31の一部が形成される。
上述した形状に形成された周辺部32及び周辺部32に連なる中央部31の一部の両端面に、周辺部33,35及び周辺部33,35に連なる中央部31の一部をそれぞれつなぎ合わせ、更に周辺部34及び周辺部34に連なる中央部31の一部をつなぎ合わせることにより、図7に実線及び破線で示す形状が得られる。なお、図6に示すように、線分S3において線分S0に連なる部分が線分S0側に湾曲していることにより、図3,4等に示すように、周辺部34の内側面34aは中央部31の凸面31a側に向けて凸に湾曲している。
次に、光源20の光軸L1に対してレンズ体30の中心軸L2が所定角度θ傾斜した状態で、光軸L1に直交する平面(光出射面30a)を形成することにより、図2〜図5に示した本実施形態1のレンズ体30の形状(図7に実線で示す形状)が得られる。即ち、中心軸L2を含む断面形状がそれぞれ異なる複数(具体的には4つ)の部材が中心軸L2の周囲に設けられた形状のレンズ体30が得られる。なお、各面領域R1〜R3の形状、各面領域R1〜R3をそれぞれ中心軸L2を中心に回転させる角度、光軸L1に対する中心軸L2の傾斜角度θを決定することにより、レンズ体30の形状が決定される。各面領域R1〜R3の形状は、それぞれ大きさは異なるが、通常コリメータレンズとして使用されている断面形状であり、所望の集光性能に合わせて適切に決定されればよい。また、回転させる角度及び傾斜角度θにおいても、上述した構成に限らず、実現すべきレンズアレイ3(レンズ体30,30…)からの光の出射方向に基づいて適切に決定されればよい。
図6に示すように、面領域R1は面領域R2に包含(内包)される形状であり、面領域R2は面領域R3に包含される形状である。即ち、光軸L1に対して中心軸L2が傾斜する側にある周辺部32を形成する面領域R1が、次に前記傾斜する側にある周辺部33,35を形成する面領域R2に包含され、面領域R2が、前記傾斜する側の反対側にある周辺部34を形成する面領域R3に包含される形状となる。各面領域R1〜R3をこのような形状とすることにより、図4に示すように、光軸L1に対して中心軸L2が傾斜する側にある周辺部32と周辺部33,35のそれぞれとの間の接続面33c,35c、及び、周辺部33,35のそれぞれと周辺部34との間の接続面34cが、光軸L1上の下方向から見える形状のレンズ体30が得られる。また、図3,4に示すように、凸面31a及び内側面32a〜35aが、光軸L1上の下方向から見える形状となるように、各周辺部32〜35の内側面32a〜35aが設けてある。これにより、レンズ体30は、光軸L1に沿って2分割して用いる金型による成型が可能である。よって、レンズ体30は2つの金型を用いた単純な成型が可能となる。図6では、各面領域R1〜R3で線分S0を共通としているが、面領域R1が面領域R2に包含され、面領域R2が面領域R3に包含される形状であれば線分S0を共通とする必要はない。線分S0を共通としない面領域R1〜R3を用いた場合であっても、凸面31aを構成する全ての面が光軸L1上の下方向から見える形状のレンズ体30を得ることができる。
レンズ体30の形状を決定する場合、各周辺部32〜35の断面(面領域R1〜R3)において、中心軸L2と各内側面32a〜35aとがなす角度、中心軸L2と各外側面32b〜35bとがなす角度の変更が可能である。よって、各周辺部32〜35の断面毎に、内側面32a〜35aから入射する光の経路、金型から抜く際の抜き勾配を考慮して、中心軸L2と各内側面32a〜35aとがなす角度、中心軸L2と各外側面32b〜35bとがなす角度を決定することができる。よって、各周辺部32〜35の各断面の形状を適宜変更することにより、レンズ体30を所要の配光を実現できる形状とすることができるので、光軸L1方向におけるレンズ体30の高さ(厚み)を増加させず、レンズ体30の大型化を回避できる。
図8は、レンズ体30を通過する光路の説明図である。図8Aには本実施形態1のレンズ体30の光路を示す。なお、図8では、図面の煩雑化を避けるため、凸面31a及び周辺部34の内側面34aからレンズ体30内に入射する光の光路のみを示している。本実施形態1のレンズ体30は、上述した形状を有することにより、光源20の光軸L1に対して反射面(周辺部32〜35の外側面32b〜35b)が非対称となる形状をなす。本実施形態1のレンズ体30において、凸面31aに入射した光は、凸面31aにて屈折して中心軸L2方向に傾いた略平行光となって光出射面30aまで届く。また内側面34aに入射した光は、内側面34aにて屈折し、外側面34bにて反射した後、中心軸L2方向に傾いた略平行光となり、光出射面30aまで届く。光出射面30aまで届いた光はそれぞれ光出射面30aにて屈折し、レンズ体30の外部へ出射する。よって、光源20の光軸L1に対して非対称配光が実現される。
本実施形態1では、レンズアレイ3(レンズ体30)の光出射面30aが平坦面であるので、光出射面30aに塵埃が付着し難くなり、塵埃が付着した場合であっても付着した塵埃を容易に除去できる。よって、照明装置1を長期に亘って使用する場合であっても適切な状態を維持することが容易となる。よって、光出射面30aを平坦面とすることにより、光の取り出し効率が維持し易くなる。
本実施形態1では、周辺部34の内側面34aが中央部31の凸面31a側に凸に湾曲しているのでレンズ体30の小型化が可能となる。
図8Bには比較例として、周辺部34の内側面34a1が平坦面であった場合の光路を示す。平坦な内側面34a1での光の屈曲は、湾曲している内側面34aでの光の屈曲と比較して特に光軸L1付近での屈曲角度が小さい。よって、内側面34a1にて屈曲した光を反射する外側面34b1は、図8Aに示す外側面34bの長さ(高さ)h1よりも長い長さh2とする必要があり、図8Bに示すレンズ体30は図8Aに示すレンズ体30よりも大きい(厚い)形状となる。これに対して本実施形態1のレンズ体30では、図8Aに示すように、光軸L1に対してレンズ体30の中心軸L2が傾斜する側の反対側に位置する周辺部34の内側面34aを凸に湾曲させているので、レンズ体30の小型化が可能となる。
図9は、レンズアレイ3におけるレンズ体30,30…の配置例を示す説明図である。本実施形態1の照明装置1では、図9Aに示すように、レンズアレイ3において左側に配置されるレンズ体30は、中心軸L2が光軸L1に対して右側に傾斜した状態で設けてあり、右側に配置されるレンズ体30は、中心軸L2が光軸L1に対して左側に傾斜した状態で設けてある。即ち、左側のレンズ体30,30…の中心軸L2と、右側のレンズ体30,30…の中心軸L2とが、レンズアレイ3の光出射面30a側(透光カバー4側)で交差するように配置されている。このように各レンズ体30,30…を設けることにより、図9Bに示すように光源20からの光を効率よく使用できる。なお図9Bには、図9Aにおいて左端に設けられたレンズ体30を通過する光の光路を示しており、レンズ体30の光出射面30aから出射した光が透光カバー4を通過して照明装置1の外部へ出射する状態を示している。
図9Cには比較例として左端に、光軸L1に対して中心軸L2が左側に傾斜した状態で設けられたレンズ体30を通過する光の光路を示す。図9Cに示した例では、レンズ体30の光出射面30aから出射した光が筐体5に当たり、所要方向への配光制御が困難となると共に、筐体5による光の吸収によって光の使用効率の低下が生じる。よって、図9A,Bに示すようにレンズ体30,30…を設けることにより、各レンズ体30,30…から出射した光が筐体5によって散乱又は吸収されることなく、効率よく照明装置1の外部へ出射する。
また、図9A,Bに示すようにレンズ体30,30…を設けることにより、色ムラの発生が抑制される。各レンズ体30,30…において全て同形状のレンズ体が配列されている場合、照明範囲内において色ムラを発生し易い傾向がある。これに対して図9A,Bに示すように各レンズ体30,30…において光軸L1に対する中心軸L2の傾斜方向を異ならせることにより、個々のレンズ体30において色ムラが発生している場合であっても、照明範囲は各レンズ体30,30…からの光が重なって照明されるので、各レンズ体30,30…からの発光色が混色し、色ムラが抑制される。具体的には、単一のレンズ体を配置したレンズアレイでは照明範囲の中央部が青色、周辺部が黄色になる等、照明範囲に色ムラを発生し易い。これに対して、様々な方向にレンズ体を配置したレンズアレイでは、個々のレンズ体で色ムラが発生していても、照明範囲は様々なレンズ体からの光の重ね合わせにより照明されるため、例えば青色と黄色とが混色し、色ムラの抑制がし易くなるという効果を奏する。なお、少なくとも1つのレンズ体30が、光軸L1に対するレンズ軸L2の傾斜方向を他のレンズ体30と異ならせて配置される構成とすることにより、同様の効果が得られる。
本実施形態1の照明装置1では、光源基板2に実装された各光源20,20…と、レンズアレイ3に設けられた各レンズ体30,30…とがそれぞれ対向し、各光源20,20…からの光が各レンズ体30,30…を通過して照明装置1の外部へ出射する構成である。このような構成に限らず、本発明に係る光源ユニット及び照明装置は、1組の光源20及びレンズ体30のみを備える照明装置1にも適用できる。
(実施形態2)
以下に、実施形態2の照明装置について説明する。本実施形態2の照明装置は、上述の実施形態1の照明装置1と同様の構成を有するが、レンズアレイ3の各レンズ体30,30…の光出射面30aが、上述の実施形態1と異なる。よって、各レンズ体30,30…の光出射面30aについてのみ説明する。
図10は、実施形態2のレンズ体30及び光源20の側面図である。本実施形態2のレンズ体30は、上述の実施形態1のレンズ体30と略同様の形状を有するが、光出射面30aが、光源20の光軸L1に傾斜して設けられている。具体的には、図10Aに示すように、光出射面30aは、光軸L1との交点P1がレンズ体30の中心軸L2との交点P2よりも光源基板2の光源実装面に近い位置となるように光源実装面に対して傾斜して設けられている。図10Aに示す例では、光出射面30aは、光源実装面に対して傾斜角度θ1傾斜している。このような形状とすることにより、上述の実施形態1のように光出射面30aが光軸L1に直交しているレンズ体30と比較して、光出射面30aからの光の出射方向を光軸L1に対してより傾斜させることができる。図10Aに示す形状では、図8Aに示した光の出射方向よりも、光軸L1に対してより右側に傾斜した出射方向となる。よって、光軸L1(光源基板2の光源実装面)に対して光出射面30aを適宜の傾斜角度に傾斜させることにより、光出射面30aから出射する光の出射方向を変更できる。
図10Bには、本実施形態2のレンズ体30の形状における別の例を示している。図10Bに示す形状では、上述の実施形態1のレンズ体30と同様に光出射面30aが光源20の光軸L1に直交しており、この光出射面30aに、光軸L1及び中心軸L2を含む平面での断面がのこぎり歯状をなす回折部(プリズム)30bが形成してある。このような形状とした場合であっても、図10Aに示した形状と同様に、光出射面30aからの光の出射方向を光軸L1に対してより傾斜させることができる。なお、本実施形態2のレンズ体30は、中心軸L2を光軸L1に対して傾斜して設けてあるので、レンズ体30内を通過する光は光軸L1に対して傾斜する。よって、図10Bに示す形状では、回折部30bの高さを高くすることなく、光軸L1に対する光の出射方向の傾斜角度を大きくできる。回折部30bの高さを高くした場合、意図しない方向に出射する光が増加する虞があるが、図10Bに示す形状では回折部30bの高さを高くする必要がないので、意図しない方向に出射する光を抑制でき、光の利用効率が低下しない。
(実施形態3)
以下に、実施形態3の照明装置について説明する。本実施形態3の照明装置は、上述の実施形態1の照明装置1と同様の構成を有するが、各レンズ体30,30…の周辺部の形状が、上述の実施形態1と異なる。よって、各レンズ体30,30…の形状についてのみ説明する。
図11は、実施形態3のレンズ体30を光軸L1上の下方向から見た図、図12は、実施形態3のレンズ体30の側面図、図13は、実施形態3のレンズ体30を中心軸L2上の下方向から見た図である。
上述の実施形態1のレンズ体30は、4つの周辺部32〜35を有する構成であるのに対して、本実施形態3のレンズ体30は、2つの周辺部36,37のみを有する構成である。そのほかの構成については上述の実施形態1と同様である。
本実施形態3のレンズ体30は、上述の実施形態1のレンズ体30と同様に中央部31を有し、中央部31の外側に2つの周辺部36,37を有する。周辺部36,37は、中央部31の凸面31aを取り囲むように内側面36a,37aを有し、レンズ体30は、凸面31a及び内側面36a,37aによって形成される凹部にて光源20に対向して配置される。よって、本実施形態3のレンズ体30において、凸面31a及び内側面36a,37aは光入射面を形成している。また中央部31及び周辺部36,37において、光源20に対向する側の反対側はレンズアレイ3の板部3aに連結して面一となって光出射面30aを形成している。更に周辺部36,37は、内側面36a,37aの端縁及びそれぞれの光出射面30aの周縁を連結する全反射面の外側面36b,37bを有する。更に周辺部37は、外側面37b及び隣り合う周辺部36の外側面36bを接続する2つの接続面37cを有する。本実施形態3のレンズ体30は、上述の実施形態1のレンズ体30と同様に、中心軸L2が光源20の光軸L1に対して所定角度θ傾斜した状態で光源20に対向する。
本実施形態3のレンズ体30において、周辺部36及び周辺部36に連なる中央部31の一部は、例えば図6に示す面領域R1を中心軸L2を中心に210°程度回転させることにより形成される形状を有する。また周辺部37及び周辺部37に連なる中央部31の一部は、例えば図6に示す面領域R2を中心軸L2を中心に150°程度回転させることにより形成される形状を有する。このような形状の周辺部36及び周辺部36に連なる中央部31の一部と、周辺部37及び周辺部37に連なる中央部31の一部とをつなぎ合わせた後、光軸L1に対して中心軸L2を所定角度傾斜させた状態で、光軸L1に直交する光出射面30aを形成することにより、図11〜図13に示した本実施形態3のレンズ体30の形状が得られる。即ち、中心軸L2を含む断面形状が異なる2つの部材が中心軸L2の周囲に設けられた形状のレンズ体30が得られる。
本実施形態3のレンズ体30においても、上述の実施形態1と同様に、光軸L1に対して中心軸L2が傾斜する側にある周辺部36及び周辺部37の間の接続面37cが、光軸L1上の下方向から見える形状に形成できる。また、本実施形態3のレンズ体30においても、凸面31a及び内側面36a,37aが、光軸L1上の下方向から見える形状となるように、各周辺部36,37の内側面36a,37aが設けてある。これにより、本実施形態3のレンズ体30も、光軸L1に沿って2分割して用いる金型による成型が可能であり、単純な構成の金型を用いた成型が可能である。また本実施形態3のレンズ体30においても、上述の実施形態1と同様に、図8Aに示すような光源20の光軸L1に対して非対称配光を実現できる。
本実施形態3のレンズ体30において、上述の実施形態2のレンズ体30と同様に、光出射面30aが光源実装面に対して傾斜している形状としてもよい。具体的には、光出射面30a及び光軸L1の交点が、光出射面30a及び中心軸L2の交点よりも光源基板2の光源実装面に近い位置となるように、光出射面30aが光源実装面に対して傾斜して設けられていてもよい。また、本実施形態3のレンズ体30において、光源20の光軸L1に直交している光出射面30aに、光軸L1及び中心軸L2を含む平面での断面がのこぎり歯状をなす回折部(プリズム)が形成してある形状としてもよい。このような形状とした場合であっても、上述の実施形態2と同様の効果が得られる。
上述した実施形態1のレンズ体30は4つの周辺部32〜35を有し、本実施形態3のレンズ体30は2つの周辺部36,37を有する構成であるが、周辺部の数は4つ又は2つに限らず、3つ又は5つ以上であってもよい。光軸L1に対してレンズ体30から出射する光の出射方向の傾斜角度を大きくするために、光源20とレンズ体30との位置関係において、光軸L1に対する中心軸L2の傾斜角度を大きくすることが考えられる。この場合、周辺部の数を増やし、光軸L1に対して中心軸L2が傾斜する側にある周辺部の断面(中心軸L2を含む断面)を、反対側にある周辺部の断面が包含する形状となるようにレンズ体30を形成することにより、レンズ体30の大型化(厚さの増加)を回避できる。よって、周辺部の数を増やし、各周辺部の断面を適切な形状とすることにより、レンズ体30の大型化を招くことなく、光軸L1に対する中心軸L2の傾斜角度を大きくできる。
(実施形態4)
以下に、実施形態4の照明装置について説明する。本実施形態4の照明装置は、上述の実施形態1の照明装置1と同様の構成を有するが、各レンズ体30,30…の周辺部の形状が、上述の実施形態1と異なる。よって、各レンズ体30,30…の形状についてのみ説明する。
図14は、実施形態4のレンズ体30の縦断面図であり、図1Bに示すレンズアレイ3において左側に設けられた1組のレンズ体30及び光源20を、光軸L1及び中心軸L2を含む平面で切った断面図である。本実施形態4のレンズ体30は、上述の実施形態1のレンズ体30と略同様の形状を有するが、凸面31a及び内側面32a〜35aにて形成される凹部が、上述の実施形態1のレンズ体30よりも深い形状を有する。具体的には、周辺部32〜35の内側面32a〜35aが、上述の実施形態1のレンズ体30よりも中心軸L2に沿って長い形状を有する。
このような形状とすることにより、本実施形態4のレンズ体30は凸面31a及び内側面32a〜35aにて光源20を覆うことができ、光源20からの光が、凸面31a及び内側面32a〜35aにて形成される凹部の開口端から漏れることを防止できる。よって、光源20からの光が凸面31a及び内側面32a〜35a(光入射面)からレンズ体30に入射するので、光源20からの光の利用効率が向上する。
本実施形態4のレンズ体30においても、光軸L1に対して中心軸L2が傾斜する側にある周辺部32の断面(中心軸L2を含む断面)を、反対側にある周辺部34の断面が包含する形状となっている。よって、レンズ体30の中心軸L2を光軸L1に対して所定角度傾斜させた場合であっても、凸面31a、内側面32a〜35a、接続面33c〜35cの各面が光軸L1上の下方向から見える形状に形成できる。よって、本実施形態4のレンズ体30も、光軸L1に沿って2分割して用いる金型による成型が可能である。
本実施形態4のレンズ体30においても、上述の実施形態2のレンズ体30と同様に、光出射面30aが光源実装面に対して傾斜している形状としてもよく、光出射面30aに、光軸L1及び中心軸L2を含む平面での断面がのこぎり歯状をなす回折部(プリズム)が形成してある形状としてもよい。
(実施形態5)
以下に、実施形態5の照明装置について説明する。本実施形態5の照明装置は、上述の実施形態3の照明装置1と同様の構成を有するが、各レンズ体30,30…の中央部31の形状が、上述の実施形態3と異なる。よって各レンズ体30,30…の形状についてのみ説明する。
図15は、実施形態5のレンズ体30の模式図である。なお、図15Aは、レンズ体30を光軸L1上の下方向から見た図である。図15Bは、レンズ体30の縦断面図であり、レンズ30を光軸L1及び中心軸L2を含む平面で切った断面図である。
図6に示したように、上述の実施形態3では、レンズ体30の形状を決定する面領域R1,R2において線分S0が共通であったが、本実施形態5では、線分S0を共通としない。なお、本実施形態5においても、面領域R1が面領域R2に包含される形状である。
このような面領域R1,R2を用いてレンズ体30の形状を構成した場合、面領域R1にて周辺部36の内側面36aに連なる湾曲面31aaが得られ、面領域R2にて周辺部37の内側面37aに連なる湾曲面31abが得られる。よって、中央部31は、湾曲面31aa,31ab及び湾曲面31aa,31ab間を接続する接続面31acを有し、この湾曲面31aa,31ab及び接続面31acにて光源20に対向する。このように中央部31において光源20に対向する面が滑らかな凸面でない場合であっても、上述の実施形態3と同様に、図8Aに示すような光源20の光軸L1に対して非対称配光を実現できる。また、線分S0を共通としない面領域R1,R2を用いて構成したレンズ体30においても、湾曲面31aa,31ab、接続面31ac及び内側面36a,37aが、光軸L1上の下方向から見える形状に形成できる。よって、本実施形態5のレンズ体30も、光軸L1に沿って2分割して用いる金型による成型が可能であり、単純な構成の金型を用いた成型が可能である。なお、上述の実施形態1のように4つの周辺部32〜35を有するレンズ体30においても、本実施形態5のように線分S0を共通としない面領域R1〜R3を用いて形状を決定することができる。
本発明に係る光源ユニットは、光源(20)が実装された光源基板(2)と、前記光源(20)からの光が入射し、入射した光が出射するレンズ体(30)とを備える光源ユニットにおいて、前記レンズ体(30)は、前記光源(20)の光軸(L1)に対して傾斜させてあるレンズ軸(L2)を有し、前記レンズ軸(L2)の周囲に設けてあり、前記レンズ軸(L2)を含む断面形状がそれぞれ異なる複数の部材(31〜37)を含むことを特徴とする。
本発明によれば、レンズ体(30)は光源(20)の光軸(L1)に対してレンズ軸(L2)を傾斜させて設けてある。レンズ体(30)を構成する複数の部材(31〜37)は、レンズ軸(L2)を含む断面形状がそれぞれ異なる形状を有する。このような構成により、レンズ体(30)の各断面で最適な断面形状を選択できるので、レンズ体(30)の小型化等、最適な形状にしつつ、レンズ体(30)に入射した光を、光軸(L1)に対して傾斜する方向に出射でき、光軸(L1)に対して種々の配光を実現できる。
本発明に係る光源ユニットは、前記複数の部材(31〜37)は、前記光軸(L1)に対して前記レンズ軸(L2)が傾斜している側にある部材(32,36)の前記断面形状が、反対側にある部材(34,37)の前記断面形状に包含される形状に形成されていることを特徴とする。
本発明によれば、レンズ体(30)の外面において、光源(20)側の面が、光源(20)側から見える形状にレンズ体(30)を形成できる。よって、光軸(L1)方向に2分割される金型、即ち単純な構成の金型を用いた成型が可能となる。
本発明に係る光源ユニットは、前記レンズ体(30)は、入射した光が出射する光出射面(30a)を有し、前記光出射面(30a)は、前記光軸(L1)との交点(P1)が前記レンズ軸(L2)との交点(P2)よりも前記光源基板(2)の光源実装面に近い位置となるように、前記光源実装面に対して傾斜させてあることを特徴とする。
本発明によれば、光出射面(30a)から出射する光の方向を、光軸(L1)に対してより傾斜した方向とすることができる。よって、光源実装面に対する光出射面(30a)の傾斜角度を変更することにより、光出射面(30a)からの光の出射方向を所要方向に制御できる。
本発明に係る光源ユニットは、前記レンズ体(30)は、入射した光が出射する光出射面(30a)を有し、前記光出射面(30a)には、前記光軸(L1)に対して前記レンズ軸(L2)が傾斜する方向に傾斜した面を有するのこぎり歯状の回折部(30b)が形成されていることを特徴とする。
本発明によれば、光出射面(30a)から出射する光の方向を、光軸(L1)に対してより傾斜した方向とすることができる。よって、回折部(30b)ののこぎり歯状を適宜変更することにより、光出射面(30a)からの光の出射方向を所要方向に制御できる。
本発明に係る光源ユニットは、前記レンズ体(30)は、入射した光が出射する光出射面(30a)を有し、前記光源(20)及びレンズ体(30)は、複数組設けてあり、各組の前記レンズ体(30)は、それぞれの前記レンズ軸(L2)が前記光出射面(30a)の外側で交差するように配置されていることを特徴とする。
本発明によれば、複数のレンズ体(30)から出射した光は全て同じ方向に出射されるのではなく、光出射面(30a)の外側で交差するように様々な方向に出射されるので、各レンズ体(30)からの光の重ね合わせが可能となり、色ムラの発生が抑制される。また各レンズ体(30)からの光が、光出射面(30a)の外側で互いに交差する方向に出射するので、光源ユニットを収納する筐体(5)に当たる等、不適切な方向への光の出射が抑制され、光の利用効率が向上する。
本発明に係る光源ユニットは、前記光源(20)及びレンズ体(30)は、複数組設けてあり、少なくとも1つの前記レンズ体(30)は、前記光軸(L1)に対する前記レンズ軸(L2)の傾斜方向を他のレンズ体(30)と異ならせて配置されていることを特徴とする。
本発明によれば、少なくとも1つのレンズ体(30)から出射した光と他のレンズ体(30)から出射した光との重ね合わせが可能となり、色ムラの発生が抑制される。
本発明に係る照明装置(1)は、上述した光源ユニットを備えることを特徴とする。よって、本発明によれば、光軸(L1)に対して種々の配光が可能な照明装置(1)を実現できる。
今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。また、各実施の形態で記載されている技術的特徴は、お互いに組み合わせることが可能である。
1 照明装置
2 光源基板
20 光源
30 レンズ体
31 中央部
32〜37 周辺部
30a 光出射面
30b 回折部
31a 凸面
32a〜37a 内側面
32b〜37b 外側面
L1 光軸
L2 中心軸(レンズ軸)

Claims (6)

  1. 光源が実装された光源基板と、前記光源からの光が入射し、入射した光が出射するレンズ体とを備える光源ユニットにおいて、
    前記レンズ体は、前記光源の光軸に対して傾斜させてあるレンズ軸を軸とする円柱状の中央部と、前記中央部の外面に設けられた複数の周辺部とが一体形成されており
    前記複数の周辺部のそれぞれでは、外縁と前記レンズ軸との距離が異なっており、前記複数の周辺部のうちの、前記外縁と前記レンズ軸との距離が最小である周辺部に前記中央部を隔てて対向する周辺部は、前記外縁と前記レンズ軸との距離が最大であり、
    前記中央部及び複数の周辺部のそれぞれは、前記光源からの光が入射する光入射面と、入射した光が出射する光出射面とを有し、
    前記中央部及び複数の周辺部の前記光出射面は、連続しており、前記光軸に交差する平面であること
    を特徴とする光源ユニット。
  2. 前記中央部及び複数の周辺部の前記光出射面は、前記光軸との交点が前記レンズ軸との交点よりも前記光源基板の光源実装面に近い位置となるように、前記光源実装面に対して傾斜させてあること
    を特徴とする請求項1に記載の光源ユニット。
  3. 前記中央部及び複数の周辺部の前記光出射面には、前記光軸に対して前記レンズ軸が傾斜する方向に傾斜した面を有するのこぎり歯状の回折部が形成されていること
    を特徴とする請求項1に記載の光源ユニット。
  4. 記光源及びレンズ体は、複数組設けてあり、
    各組の前記レンズ体は、それぞれの前記レンズ軸が前記光出射面の外側で交差するように配置されていること
    を特徴とする請求項1に記載の光源ユニット。
  5. 前記光源及びレンズ体は、複数組設けてあり、
    少なくとも1つの前記レンズ体は、前記光軸に対する前記レンズ軸の傾斜方向を他のレンズ体と異ならせて配置されていること
    を特徴とする請求項1に記載の光源ユニット。
  6. 請求項1に記載の光源ユニットを備えることを特徴とする照明装置。
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