Warning: fopen(.htaccess): failed to open stream: No such file or directory in /home/jp321/public_html/header.php on line 47

Warning: filesize(): stat failed for .htaccess in /home/jp321/public_html/header.php on line 48

Warning: fread() expects parameter 1 to be resource, boolean given in /home/jp321/public_html/header.php on line 48

Warning: fclose() expects parameter 1 to be resource, boolean given in /home/jp321/public_html/header.php on line 49

Warning: fopen(.htaccess): failed to open stream: Permission denied in /home/jp321/public_html/header.php on line 54

Warning: flock() expects parameter 1 to be resource, boolean given in /home/jp321/public_html/header.php on line 56

Warning: fclose() expects parameter 1 to be resource, boolean given in /home/jp321/public_html/header.php on line 63
レンズおよび照明装置 - 東芝ライテック株式会社
米国特許情報 | 欧州特許情報 | 国際公開(PCT)情報 | Google の米国特許検索
 
     特許分類
A 農業
B 衣類
C 家具
D 医学
E スポ−ツ;娯楽
F 加工処理操作
G 机上付属具
H 装飾
I 車両
J 包装;運搬
L 化学;冶金
M 繊維;紙;印刷
N 固定構造物
O 機械工学
P 武器
Q 照明
R 測定; 光学
S 写真;映画
T 計算機;電気通信
U 核技術
V 電気素子
W 発電
X 楽器;音響


  ホーム -> 照明 -> 東芝ライテック株式会社

発明の名称 レンズおよび照明装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−59073(P2007−59073A)
公開日 平成19年3月8日(2007.3.8)
出願番号 特願2005−239720(P2005−239720)
出願日 平成17年8月22日(2005.8.22)
代理人 【識別番号】100062764
【弁理士】
【氏名又は名称】樺澤 襄
発明者 小野 桂輔 / 清水 恵一 / 小川 光三
要約 課題
所望の配光特性が得られるうえに光出射効率を向上できるレンズ14を提供する。

解決手段
発光ダイオード素子13の光軸方向xに対向する光軸方向入射面23を平面状とし、光軸方向入射面23の周辺域に入射する発光ダイオード素子13からの光の入射角が小さくなるのを抑制する。光軸方向入射面23での発光ダイオード素子13の光の反射損失を低減し、レンズ14内への光の入射割合を多くする。光軸方向入射面23に対して光軸方向xに対向する出射面25の中央部に、出射面25の外表面側に向けて凸曲面状の制光部27を設ける。制光部27で平面状の光軸方向入射面23に入射した光を制光する。
特許請求の範囲
【請求項1】
発光素子の光軸方向に対して側面方向に対向する側面方向入射面と;
発光素子の光軸方向に対向する平面状の光軸方向入射面と;
発光素子の光軸方向に対向して光が出射する出射面と;
側面方向入射面に入射した光を出射面の周辺部へ向けて反射させる反射面と;
光軸方向入射面に対して光軸方向へ向けた延長線上に対向する出射面の中央部に出射面の外表面側に向けて凸曲面状に設けられた制光部と;
を具備していることを特徴とするレンズ。
【請求項2】
出射面の中央に窪み部が形成され、この窪み部の底部に制光部が設けられている
ことを特徴とする請求項1記載のレンズ。
【請求項3】
発光素子と;
請求項1または2記載のレンズと;
を具備していることを特徴とする照明装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、発光素子と組み合わされるレンズ、およびこのレンズを用いた照明装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、発光素子として発光ダイオード素子を光源とする照明装置では、発光ダイオード素子とこの発光ダイオード素子が発光する光を制光するレンズとを組み合わせて、任意の配光特性が得られるようにしている。
【0003】
スポット光などの狭角配光特性を得る場合には、狭角配光用のレンズが用いられる。この狭角配光用のレンズは、発光ダイオード素子の光軸方向に対して交差する側面方向に対向する側面方向入射面、発光ダイオード素子の光軸方向に対向する凸曲面状の光軸方向入射面、側面方向入射面に入射した光を出射方向へ向けて反射させる反射面、光が出射する出射面を有している。そして、凸曲面状の光軸方向入射面に入射した光、および側面方向入射面に入射して反射面で反射した光を、出射面から光軸方向と平行な平行光として出射する(例えば、特許文献1参照。)。
【特許文献1】特開平4−36588号公報(第2頁、第3図)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、従来の狭角配光用のレンズでは、光軸方向入射面が凸曲面状であるため、この凸曲面状の光軸方向入射面の周辺部に向かうほど発光ダイオード素子からの光の入射角が小さくなり、レンズ内に入射する光に対して反射する光の割合が増加してしまう。その凸曲面状の光軸方向入射面の周辺部に向かう発光ダイオード素子からの光束は比較的多いため、光軸方向入射面で反射して発光ダイオード側に戻ってしまう光の損失が大きく、レンズからの光出射効率が低くなる問題がある。
【0005】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、所望の配光特性が得られるうえに光出射効率を向上できるレンズおよび照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
請求項1記載のレンズは、発光素子の光軸方向に対して側面方向に対向する側面方向入射面と;発光素子の光軸方向に対向する平面状の光軸方向入射面と;発光素子の光軸方向に対向して光が出射する出射面と;側面方向入射面に入射した光を出射面の周辺部へ向けて反射させる反射面と;光軸方向入射面に対して光軸方向へ向けた延長線上に対向する出射面の中央部に出射面の外表面側に向けて凸曲面状に設けられた制光部と;を具備しているものである。
【0007】
発光素子は、例えば、可視光を発する発光ダイオード素子が用いられ、青色発光ダイオード素子や紫外発光ダイオード素子とこれら発する光で励起して可視光を発光する蛍光体との組み合わせでもよい。
【0008】
制光部は、出射面から窪んだ位置に設けられていても、出射面から一部あるいは全部が突出した位置に設けられていてもよい。
【0009】
制光部の幅の最小値は、発光素子の発光部の幅より小さいと光軸方向入射面に入射した光の一部が制光部に入らないことから発光素子の発光部の幅と同程度が好ましく、また、最大値は、反射面で出射方向に反射した光を遮らない程度が好ましい。
【0010】
レンズの出射面の形状および制光部の形状は、円形や四角形などの多角形でもよく、出射面の形状と制光部の形状とは同一形状とするほか異なる形状でもよい。
【0011】
請求項2記載のレンズは、請求項1記載のレンズにおいて、出射面の中央に窪み部が形成され、この窪み部の底部に制光部が設けられているものである。
【0012】
請求項3記載の照明装置は、発光素子と;請求項1または2記載のレンズと;を具備しているものである。
【発明の効果】
【0013】
請求項1記載のレンズによれば、発光素子の光軸方向に対向する光軸方向入射面を平面状としたので、発光素子からの光の反射損失を低減して光の入射割合を多くでき、さらに、この光軸方向入射面に対して光軸方向に対向する出射面の中央部に設けられた制光部で平面状の光軸方向入射面に入射した光を制光することができ、所望の配光特性が得られるうえに光出射効率を向上できる。しかも、制光部を光軸方向入射面に対して光軸方向へ向けた延長線上に設け、反射面で出射面の制光部の周辺部に向けて光を反射させるので、出射面の中央部の制光部を大きくしながら、反射面で反射する光が制光部に向かうことがなく、光出射効率を向上できる。
【0014】
請求項2記載のレンズによれば、請求項1記載のレンズの効果に加えて、出射面の中央に窪み部を形成して、この窪み部の底部に制光部を設けたので、光軸方向入射面と制光部とを接近させることが可能となり、光軸方向入射面に入射した光をより多く制光部に取り込んで制光できる。
【0015】
請求項3記載の照明装置によれば、請求項1または2記載のレンズを用いるので、光出射効率を向上させ、明るくできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。
【0017】
図1に第1の実施の形態を示し、図1は照明装置の断面図である。
【0018】
照明装置11は、一面に回路が形成された基板12、この基板12の一面の回路に電気的に接続されて配置された点光源である発光素子としての発光ダイオード素子13、この発光ダイオード素子13の発する光を制光する狭角配光用のレンズ14を備えている。
【0019】
基板12は、例えばアルミニウムなどの高熱伝導性を有する材料で形成され、一面には発光ダイオード素子13を電気的に接続する配線パターンが絶縁層を介して形成されている。
【0020】
発光ダイオード素子13は、光を発する発光ダイオードチップを備え、この発光ダイオードチップをチップ取付部材に配置し、この発光ダイオードチップの発光面を蛍光体が分散された透明な樹脂で覆っている。例えば、青色発光ダイオードチップや紫外発光ダイオードチップとこれらの発する光で励起して可視光を発光する蛍光体との組み合わせにより、白色の可視光を発する。
【0021】
レンズ14は、例えばポリカーボネートやアクリル樹脂などの透光性を有する樹脂材料、もしくはガラスで形成されている。レンズ14の背面側には発光ダイオード素子13を収容する凹部である収容部21が形成され、この収容部21の内面に、発光ダイオード素子13の光軸方向xに対して平行な側面方向に対向する筒状の側面方向入射面22、および発光ダイオード素子13の光軸方向xに対向する平面状の光軸方向入射面23が形成されている。平面状の光軸方向入射面23は、発光ダイオード素子13の光軸方向xに対して垂直な垂直面であり、その外形状は円形あるいは四角形などの多角形である。
【0022】
レンズ14の背面側には、収納部21の周囲からレンズの表面側へ向けて拡開して側面方向入射面22に入射した光をレンズ14の表面側である出射方向へ向けて全反射させる反射面24が形成されている。この反射面24は、略楕円面形状に形成され、側面方向入射面22に入射した光を光軸方向xと平行な方向に向けて反射させる。
【0023】
レンズ14の表面には、発光ダイオード素子13の光軸方向xに対して垂直な垂直面であってレンズ14内に入射した光が出射する出射面25が形成されている。この出射面25における光軸方向入射面23に対して光軸方向xに対向する中央部には、窪み部26が形成されているとともに、この窪み部26の底部に外表面側へ向けて凸曲面状の制光部27が形成されている。制光部27は、光軸方向入射面23に対して光軸方向xへ向けた延長線上に形成されていて、その外形状は円形あるいは四角形などの多角形で光軸方向入射面23と同一形状であることが好ましい。この制光部27の幅の最小値は、発光ダイオード素子13の発光部の幅より小さいと光軸方向入射面23に入射した光の一部が制光部27に入らないことから発光ダイオード素子13の発光部の幅と同程度が好ましく、また、最大値は、反射面24で出射方向に反射した光を遮らない程度が好ましい。
【0024】
出射面25における窪み部26の周辺部には、反射面24で反射する光が出射する環状の反射光出射部28が形成されている。
【0025】
そして、発光ダイオード素子13を点灯させることにより、この発光ダイオード素子13が発する光が側面方向入射面22および光軸方向入射面23に入射する。
【0026】
発光ダイオード素子13から周辺方向へ向かった光は、側面方向入射面22に入射した後に、反射面24に到達して光軸方向xと平行な方向に向けて反射し、出射面25の反射光出射部28から光軸方向xと平行な方向に出射する。
【0027】
発光ダイオード素子13から光軸方向xへ向かった光は、光軸方向入射面23に入射した後に、凸曲面状の制光部27に到達して屈折し、凸曲面状の制光部27から光軸方向xと平行な方向に出射する。
【0028】
この発光ダイオード素子13からの光が光軸方向入射面23に入射する際、光軸方向入射面23が平面状であるため、光軸方向入射面23の周辺域においても光の入射角はあまり小さくならず、発光ダイオード素子13からの光の反射損失を低減して光の入射割合を多くできる。
【0029】
そのため、制光部27で平面状の光軸方向入射面23に入射した光を制光できて所望の配光特性が得られるうえに、光出射効率を向上できる。
【0030】
また、制光部27を光軸方向入射面23に対して光軸方向xへ向けた延長線上に設け、反射面24で出射面25の制光部27の周辺部に向けて光を反射させるので、出射面25の中央部の制光部27を大きくしながら、反射面24で反射する光が制光部27に向かうことがなく、光出射効率を向上できる。
【0031】
また、出射面25の中央に窪み部26を形成して、この窪み部26の底部に制光部27を設けたので、光軸方向入射面23と制光部27とを接近させることが可能となり、光軸方向入射面23に入射した光をより多く制光部27に取り込んで制光できる。
【0032】
次に、図2ないし図4に第2の実施の形態を示し、図2は照明装置の一部を切り欠いた側面図、図3は照明装置の正面図、図4は照明装置の断面図である。
【0033】
照明装置11は、長方形板状の基板12上に、その長手方向に沿って複数の発光ダイオード素子13を1列状に間隔をあけて配列した長尺な直線状の発光モジュールとして構成されている。
【0034】
発光ダイオード素子13は、長方形状のチップ状で、長手方向の両端にアノードおよびカソードの電極31をそれぞれ有するとともにこれら両端の電極31間の中央に光を発光する発光部32を有し、両端の電極31の端面がはんだ33によって基板12の回路パターンに電気的および機械的に接続されている。基板12に実装される発光ダイオード素子13は、アノードとカソードの両端の電極31を結ぶ長手方向が隣り合う発光ダイオード素子13同士で90°ずつ異なり、配光特性が均一化するように配列されている。
【0035】
また、各発光ダイオード素子13の配列に対応して複数のレンズ14が1列状に配列され、これらレンズ14が一体形成されてレンズ体35が構成されている。各レンズ14は、図1に示したレンズ14と同様であり、収容部21、側面方向入射面22、光軸方向入射面23、反射面24、出射面25、窪み部26、制光部27などを有しており、それぞれ出射面25側から見て四角形状に形成されている。レンズ体35の長手方向と交差する両側にはフランジ部36が形成されている。
【0036】
また、基板12とレンズ体35とを位置決め固定するとともに基板12の熱を放熱させる放熱ケース38を備えている。この放熱ケース38は、基板12より放熱性を有する例えばアルミニウムなどの金属製などで一体形成され、基板12の他面に接触する長方形板状の基部39、この基部39の長手方向と交差する両側から突出してレンズ体35の両側に沿って係合しこのレンズ体35を介して基板12を基部39に押し付けて密着させる係合部40を有し、断面略コ字形で基板12およびレンズ体35の長手方向の寸法と略同一に形成されている。両側の係合部40は、基板12の両側およびレンズ体35の両側のフランジ部36を挟み込むことで基板12の面に平行な方向に基板12とレンズ体35とを位置決め保持し、さらに、両側の係合部40の先端にレンズ体35の両側のフランジ部36の表面側つまり出射面25の有効領域の両外側に係合する爪部41が形成されている。
【0037】
そして、この照明装置11においても、第1の実施の形態と同様の作用効果を奏する。すなわち、発光ダイオード素子13からの光がレンズ14の光軸方向入射面23に入射する際、光軸方向入射面23が平面状であるため、光軸方向入射面23の周辺域においても光の入射角はあまり小さくならず、発光ダイオード素子13からの光の反射損失を低減して光の入射割合を多くできる。そのため、制光部27で平面状の光軸方向入射面23に入射した光を制光できて所望の配光特性が得られるうえに、光出射効率を向上できる。
【0038】
また、各レンズ14は例えば10°程度の狭角配光特性を有しているが、これら複数のレンズ14を1列に配列して集合させることによってライン状の配光を得ることができる。
【0039】
次に、図5および図6に第3の実施の形態を示し、図5は照明装置の断面図、図6は照明装置の正面図である。
【0040】
照明装置11は、発光モジュール51と、この発光モジュール51を取り付ける照明装置本体52とを有している。
【0041】
各発光モジュール51は、基板12、この基板12の一面に配置された発光ダイオード素子13、これら各発光ダイオード素子13の光を反射する反射体54、および各発光ダイオード素子13の光を制光するレンズ体55を有している。本実施の形態では、発光ダイオード素子13が基板12の縦横方向に3つずつ等間隔に配列され、つまりマトリクス状に配列されている。
【0042】
基板12は、複数の発光ダイオード素子13を配置する実装域56、およびこの実装域56の1つの縁部から外方へ突出された差込部57を有し、差込部57の中央には四角形状の嵌合溝部28が形成されている。
【0043】
基板12の一面には絶縁層を介して配線パターン59が形成され、この配線パターン59上に各発光ダイオード素子13が電気的に接続されるとともに機械的に固定されている。配線パターン59の両端の各配線パターン部59aは差込部57にそれぞれ延設され、その差込部57の各配線パターン部59a上に電極である受電部60がそれぞれ形成されている。
【0044】
反射体54は、例えば樹脂材料で形成され、基板12の一面の実装域56に密着配置されている。この反射体54には各発光ダイオード素子13の位置に対応して各発光ダイオード素子13を収容する複数の凹部62が形成され、これら各凹部62には基板12側に対して反対のレンズ体55側に拡開して光を反射する反射面63が形成されている。凹部62内には、発光ダイオード素子13を被覆するように可視光変換樹脂層64が充填形成され、この可視光変換樹脂層64は、発光ダイオード素子13からの紫外線を可視光に変換する蛍光体などの可視光変換物質を例えばシリコーン樹脂、エポキシ樹脂および変性エポキシ樹脂などに分散して形成されている。
【0045】
レンズ体55は、各発光ダイオード素子13の位置に対応して配置される複数のレンズ14を有し、これら複数のレンズ14がマトリクス状に配列されて一体に形成されている。各レンズ14は、図1に示したレンズ14と同様であり、収容部21、側面方向入射面22、光軸方向入射面23、反射面24、出射面25、窪み部26、制光部27などを有しており、それぞれ出射面25側から見て円形状に形成されている。
【0046】
また、照明装置本体52は、例えばアルミニウム、窒化アルミニウムなどの高熱伝導性を有する材料で形成された板状の本体部66を有し、この本体部66の一面に発光モジュール51がその基板12の他面を接合して配置される。
【0047】
本体部66の縁部には、発光モジュール51の基板12の差込部57が抜き差し可能とする保持部67が配設されている。この保持部67は、本体部66の縁部に取り付けられた保持部材68を有し、この保持部材68と本体部66との間に差込部57が抜き差し可能とする差込溝69が形成されている。差込溝69には、各発光モジュール12の配置位置に対応して、差込部57の嵌合溝部58が嵌合する嵌合突部70が設けられ、この嵌合突部70の両側で本体部66に対向する保持部材68側に配線基板71がそれぞれ取り付けられ、これら各配線基板71にコネクタ72がそれぞれ取り付けられている。これら各コネクタ72は、各配線基板71に取り付けられるコネクタ本体73、このコネクタ本体73から本体部66へ向けて突設された弾性変形可能なばね鋼で形成された端子片74を有している。基板12の差込部57を差し込んでいない状態で端子片74と本体部66との間隔は基板12の差込部57の厚みより小さく設定され、基板12の差込部57を差し込む際に端子片74が弾性変形して差込部57の差し込みを許容し、基板12の差込部57を差し込んだ状態で各端子片74が差込部57の各受電部60に圧接して電気的に接続される。
【0048】
そして、この照明装置11においても、第1の実施の形態と同様の作用効果を奏する。すなわち、発光ダイオード素子13からの光がレンズ14の光軸方向入射面23に入射する際、光軸方向入射面23が平面状であるため、光軸方向入射面23の周辺域においても光の入射角はあまり小さくならず、発光ダイオード素子13からの光の反射損失を低減して光の入射割合を多くできる。そのため、制光部27で平面状の光軸方向入射面23に入射した光を制光できて所望の配光特性が得られるうえに、光出射効率を向上できる。
【0049】
また、各レンズ14は例えば10°程度の狭角配光特性を有しているが、これら複数のレンズ14をマトリクス状に配列して集合させることによって面状の配光を得ることができる。
【0050】
なお、前記各実施の形態では、レンズ14の制光部27が出射面25から窪んだ位置に設けられているが、その制光部27の一部が出射面25から突出した位置、あるいは制光部27の全部が突出した位置に設けられていてもよい。制光部27の全部が突出した位置に設けられる場合には、窪み部26は設けられないため、窪み部26に塵埃などが溜まることがない。
【0051】
また、レンズ14の出射面25側から見た出射面25の形状および制光部27の形状は、円形や四角形などの多角形でもよく、出射面25の形状と制光部27の形状とは同一形状とするほか異なる形状でもよい。
【図面の簡単な説明】
【0052】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示す照明装置の断面図である。
【図2】第2の実施の形態を示す照明装置の一部を切り欠いた側面図である。
【図3】同上照明装置の正面図である。
【図4】同上照明装置の断面図である。
【図5】第3の実施の形態を示す照明装置の断面図である。
【図6】同上照明装置の正面図である。
【符号の説明】
【0053】
11 照明装置
13 発光素子としての発光ダイオード素子
14 レンズ
22 側面方向入射面
23 光軸方向入射面
24 反射面
25 出射面
26 窪み部
27 制光部
x 光軸方向




 

 


     NEWS
会社検索順位 特許の出願数の順位が発表

URL変更
平成6年
平成7年
平成8年
平成9年
平成10年
平成11年
平成12年
平成13年


 
   お問い合わせ info@patentjp.com patentjp.com   Copyright 2007-2013