光束控制部件、发光装置及照明装置的制作方法

文档序号:22438747发布日期:2020-10-02 10:35阅读:123来源:国知局
光束控制部件、发光装置及照明装置的制作方法

本发明涉及光束控制部件、发光装置及照明装置。



背景技术:

作为照明装置或招牌等的光源,使用具有led等发光元件的发光装置。尤其是,作为具有特殊形状的槽型字招牌等的光源,使用使从发光元件射出的光向在水平方向上彼此相反的两个方向反射,且使配光特性具有各向异性的(呈椭圆配光的)发光装置。

作为使配光特性具有各向异性的发光装置,例如在专利文献1中公开了一种发光装置,如图1所示,该发光装置具有:发光元件12;基台(芯片搭载用引线基台)14,具有反射杯14a,该反射杯14a使从发光元件12射出的光向上方反射;以及光束控制部件13(专利文献1中为透光性树脂),将发光元件12和反射杯14a密封。光束控制部件13具有:两个反射面17,使从发光元件12射出的光或由反射杯14a反射后的光反射;以及两个出射面19(专利文献1中为侧面),使由反射面17反射后的光向外部射出。

在这样的发光装置中,从发光元件12的上表面射出的光直接到达光束控制部件13的反射面17,从发光元件12的侧面射出的光由反射杯14a反射后,到达光束控制部件13的两个反射面17。而且,到达光束控制部件13的两个反射面17的这些光向在水平方向上彼此相反的方向行进,从光束控制部件13的两个出射面19向外部射出。

led等发光元件被用作在这种发光装置中使用的发光元件。廉价地大量生产的led的大多数是具有例如发出蓝色光的发光部和覆盖该发光部的周围且将从该发光部射出的蓝色光转换为白色光的荧光体的发光元件(smd型的发光元件)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开平9-18058号公报



技术实现要素:

发明要解决的问题

在smd型的发光元件中,相对于发光元件的光轴以较大的角度射出的蓝色光在荧光体层内以较长的光路传播并射出,所以容易转换为白色光。另一方面,相对于发光元件的光轴以较小的角度射出的蓝色光在荧光体层内的光路较短,所以难以转换为白色光而容易作为蓝色的光射出。除了这样的smd型的发光元件以外,若将根据射出方向而发出不同色调的光的发光元件应用于专利文献1所示那样的使配光特性具有各向异性的发光装置,则存在以下问题:在相对于发光元件的光轴以较小的角度射出的光所到达的区域与相对于光轴以较大的角度射出的光所到达的区域之间容易产生颜色不均。具体而言,存在以下问题:相对于发光元件的光轴以较小的角度射出的光容易集中地到达光漫射板的特定的区域,在该区域中蓝色容易明显地显现。

因此,本发明的目的在于提供能够维持所希望的配光特性并抑制由发光元件所引起的颜色不均的光束控制部件。另外,本发明的另一目的在于提供具有该光束控制部件的发光装置和照明装置。

解决问题的方案

本发明的光束控制部件用于对从发光元件射出的光的配光进行控制,包括:入射面,是配置于背面侧的凹部的内表面,使从发光元件射出的光入射;两个反射面,配置于正面侧,使从所述入射面入射的光的一部分,向与所述发光元件的光轴大致垂直且彼此相反的两个方向分别反射;以及两个出射面,隔着所述两个反射面彼此相对地配置,使由所述两个反射面反射后的光分别向外部射出,所述入射面具有:第一入射面,与所述发光元件的光轴相交;以及两个第二入射面,隔着所述第一入射面,在所述两个出射面相对的方向上配置,在所述第一入射面配置有多个第一凸条,该多个第一凸条具有在沿着所述发光元件的光轴观察时与所述两个出射面相对的方向大致平行的棱线,在所述两个出射面的每一个配置有多个第二凸条,该多个第二凸条具有在沿着所述两个出射面相对的方向观察时与所述发光元件的光轴大致平行的棱线,或者,在所述两个反射面的每一个的至少一部分配置有多个第三凸条,该多个第三凸条具有在沿着所述发光元件的光轴观察时与所述第一凸条的棱线大致正交的棱线。

本发明的发光装置具有:发光元件;以及本发明的光束控制部件,在该光束控制部件中,所述第一入射面配置为与所述发光元件的光轴相交。

本发明的照明装置具有:多个本发明的发光装置;以及光漫射板,该光漫射板使从所述发光装置射出的光漫射并透射。

发明效果

本发明可提供能够维持所希望的配光特性并抑制由发光元件所引起的颜色不均的光束控制部件。

附图说明

图1是表示现有的发光装置的结构的图。

图2a、图2b是表示实施方式1的照明装置的结构的图。

图3是取下了光漫射板的状态下的照明装置的俯视图。

图4a~图4c是表示图3所示的发光装置周边的结构的图。

图5a~图5d是表示实施方式1的光束控制部件的结构的图。

图6是表示第一入射面的剖面形状的一例的图表。

图7是表示出射面的剖面形状的一例的图表。

图8是表示使用了实施方式1的光束控制部件的照明装置的光漫射板上的色度y值的分析结果以及使用了比较用的光束控制部件的照明装置的光漫射板上的色度y值的分析结果的图表。

图9是表示使用了实施方式1的光束控制部件的照明装置的光漫射板上的照度分布的分析结果以及使用了比较用的光束控制部件的照明装置的光漫射板上的照度分布的分析结果的图表。

图10a~图10d是表示实施方式2的光束控制部件的结构的图。

图11a是表示与第三凸条的棱线垂直的剖面中的、光束控制部件的反射面的剖面形状的图表,图11b是表示在与第三凸条的棱线垂直的剖面中,从具有第三凸条的光束控制部件的反射面的剖面形状的设计值中减去不具有第三凸条的光束控制部件的反射面的剖面形状的设计值后的结果(δh1)的图表。

图12是表示使用了实施方式2的光束控制部件的照明装置的光漫射板上的色度y值的分析结果以及使用了比较用的光束控制部件的照明装置的光漫射板上的色度y值的分析结果的图表。

图13是表示使用了实施方式2的光束控制部件的照明装置的光漫射板上的照度分布的分析结果以及使用了比较用的光束控制部件的照明装置的光漫射板上的照度分布的分析结果的图表。

图14a~图14d是表示实施方式3的光束控制部件的结构的图。

图15是表示使用了实施方式3的光束控制部件的照明装置的光漫射板上的色度y值的分析结果以及使用了比较用的光束控制部件的照明装置的光漫射板上的色度y值的分析结果的图表。

图16是表示使用了实施方式3的光束控制部件的照明装置的光漫射板上的照度分布的分析结果、和使用了比较用的光束控制部件的照明装置的光漫射板上的照度分布的分析结果的图表。

图17是表示变形例的照明装置的结构的局部放大立体图。

具体实施方式

下面,参照附图对本发明的实施方式详细地进行说明。

[实施方式1]

(照明装置的结构)

图2a和图2b以及图3是表示实施方式1的照明装置100的结构的图。图2a是照明装置100的俯视图,图2b是主视图。图3是本实施方式的照明装置100中取下了光漫射板150的状态的俯视图。图4a~图4c是表示图3所示的发光装置130周边的结构的图。图4a是图3所示的发光装置130周边的立体图,图4b是图4a的俯视图,图4c是图4b沿4c-4c线的剖面图。该图所示的照明装置100例如作为槽型字招牌来使用。

如图2a、图2b及图3所示,照明装置100具有:壳体110、多个基板120(未图示)、多个发光装置130、电缆140以及光漫射板150。

壳体110是用于在其内部收纳多个基板120和多个发光装置130的、一个面的至少一部分开放的箱状体。在本实施方式中,壳体110包括:底板、与底板相对的顶板、连接底板和顶板的四个侧板。在顶板中形成有作为发光区域的开口部。该开口部被光漫射板150覆盖。底板与顶板平行地配置。对于从底板的表面到光漫射板150为止的高度(空间厚度),不特别地进行限定,但优选为20~100mm左右。而且,壳体110例如由聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚碳酸酯(pc)等树脂或不锈钢、铝等金属等构成。

壳体110的俯视形状可以是任意的形状。在本实施方式中,由于在槽型字招牌等中使用,所以壳体110的俯视形状是s字形状。

多个基板120是用于将多个发光装置130以规定的间隔配置于壳体110的底板上的平板(参照图4c)。在本实施方式中,基板120经由后述的填缝部件141配置于壳体110的底板上(参照图4c)。基板120的配线通过电缆140电连接。

多个发光装置130经由多个基板120分别配置于壳体110的底板上。不特别地限定配置于壳体110的底板上的发光装置130的数量。对于配置于壳体110的底板上的发光装置130的数量,基于由壳体110的开口部限定的发光区域(发光面)的大小来适当设定。

多个发光装置130分别具有发光元件131和光束控制部件132。多个发光装置130分别以使从发光元件131射出的光的光轴(后述的发光元件131的光轴la)沿着相对于基板120的表面的法线的方式配置。

发光元件131是照明装置100(和发光装置130)的光源。发光元件131配置于基板120上(参照图4c),与形成于基板120上或基板120内的配线电连接。

发光元件131例如是发光二极管(led)。不特别地限定发光装置130中包括的发光元件131的出射光的颜色。在本实施方式中,可以使用smd型的发光元件,该smd型的发光元件具有:例如发出蓝色光的发光部以及覆盖其周围且将从发光部射出的蓝色光转换为白色光的荧光体。

光束控制部件132对从发光元件131射出的光的配光进行控制,将上述光的行进方向改变为沿基板120的面的方向,尤其是相对于发光元件131的光轴la大致垂直且彼此相反的两个方向。光束控制部件132以使其中心轴ca与发光元件131的光轴la一致的方式,配置于发光元件131之上(参照图4c)。“发光元件131的光轴la”是指,来自发光元件131的立体的出射光束的中心的光线。“光束控制部件132的中心轴ca”是指,例如二重对称的对称轴。以下,在各发光装置130中,将通过发光元件131的发光中心且与发光元件131的光轴la平行的方向称作z轴方向,将相对于z轴方向垂直的平面中彼此正交的两个方向称作x轴方向和y轴方向。具体而言,在后述的光束控制部件132中,将后述的两个出射面135相对的方向设为y轴方向,将在相对于该z轴方向垂直的平面中与y轴方向正交的方向称作x轴方向。

对于光束控制部件132的材料,只要是能够使所希望的波长的光通过的材料即可,不特别地进行限定。例如,光束控制部件132的材料为聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)或聚碳酸酯(pc)、环氧树脂(ep)等透光性树脂或玻璃。

本实施方式的照明装置100的主要特征在于光束控制部件132的结构。因此,关于光束控制部件132,将另行详细说明。

电缆140将相邻的多个基板120彼此电连接。由填缝部件141将基板120与电缆140的连接部增强(参照图4c)。填缝部件141的材料的例子包括:聚氨酯树脂、硅树脂、环氧树脂。

这样,通过将多个发光装置130经由电缆140电连接而模块化,能够根据壳体110的形状而自如地配置多个发光装置130。

光漫射板150以覆盖壳体110的开口部的方式配置(参照图2a和2b)。光漫射板150是具有透光性和光漫射性的板状的部件,使来自光束控制部件132的出射面135(参照图5)的出射光漫射并透射。光漫射板150能作为例如照明装置100的发光面。

对于光漫射板150的材料,只要能够使来自光束控制部件132的出射面135的出射光漫射并透射即可,不特别地进行限制,例如是聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚碳酸酯(pc)、聚苯乙烯(ps)、苯乙烯甲基丙烯酸甲酯共聚物树脂(ms)等透光性树脂。为了赋予光漫射性,在光漫射板150的表面形成有细微的凹凸,或在光漫射板150的内部分散有珠粒等光漫射子。

在本实施方式的照明装置100中,从各发光元件131射出的光被光束控制部件132改变为尤其是朝向与发光元件131的光轴la大致垂直的方向且彼此相反的两个方向(图4a~图4c中的y轴方向)的光而射出,以对光漫射板150的宽范围进行照射。从各光束控制部件132射出的光进一步被光漫射板150漫射,并向外部射出。由此,能够抑制照明装置100的颜色不均和照度不均。

(光束控制部件的结构)

图5a~图5d是表示光束控制部件132的结构的图。图5a是光束控制部件132的俯视图,图5b是图5a沿5b-5b线的剖面图,图5c是仰视图,图5d是侧视图。

光束控制部件132对从发光元件131射出的光的配光进行控制。如图5a~图5d所示,光束控制部件132具有入射面133、两个反射面134、两个出射面135、凸缘部136以及两个支脚部137。以下,将光束控制部件132的形成有入射面的一侧(发光元件131侧)称作背面侧,将形成有反射面134的一侧称作正面侧。

入射面133使从发光元件131射出的光的一部分入射。入射面133是形成于光束控制部件132的背面侧,即底面138的中央部的凹部139的内表面。对于凹部139的内表面形状,不特别地进行限定,既可以是有棱的面,也可以是如半球状或半椭圆体状等那样没有棱的曲面。在本实施方式中,凹部139的内表面形状是有棱的面。具体而言,凹部139的内表面(入射面133)至少具有第一入射面133a(顶面)和两个第二入射面133b(侧面),在第一入射面133a与两个第二入射面133b之间还具有两个第三入射面133c、两个第四入射面133d以及两个第五入射面133e(参照图5b和图5c)。两个第二入射面133b、两个第三入射面133c、两个第四入射面133d以及两个第五入射面133e以在平行于两个出射面135相对的方向(y轴方向)的方向上隔着第一入射面133a的方式配置。

第一入射面133a是以与发光元件131的光轴la相交的方式配置于凹部139的中央部的面。优选第一入射面133a形成为,使从发光元件131的发光中心以相对于发光元件131的光轴la成至少0°以上且在10°以下的角度射出的光入射。另外,从使相对于发光元件131的光轴la以较小的角度射出的光不向两个反射面134的边界部行进的观点来看,优选第一入射面133a形成为,随着接近发光元件131的光轴la而距发光元件131的发光面的高度变高。在第一入射面133a上,为了抑制由发光元件131所引起的颜色不均而配置有多个第一凸条142(参照图5c)。

对于在与第一凸条142的棱线垂直的剖面中的、第一凸条142的剖面形状,不特别地进行限制,可以是波形,也可以是三角形,还可以是矩形(包括梯形)。在本实施方式中,第一凸条142的与第一凸条142的棱线垂直的剖面中的剖面形状为三角形(参照图5c)。

在本实施方式中,多个第一凸条142以在沿着发光元件的光轴la观察时(沿着z轴方向观察时)该多个第一凸条142的棱线大致平行于两个出射面135相对的方向(y轴方向)的方式配置。但是,将第一凸条142延伸设置的方向不一定必须与y轴方向一致。即,只要形成为多个第一凸条142从设定于两个反射面134之间的、包含光轴la的虚拟平面(包含x轴和z轴的xz平面)向两个出射面135的每一个不交叉地延伸即可。

在第一凸条142中的“棱线”是指凸条的最高的部分(顶部)的线状连接,是指将在包含发光元件131的光轴la且与x轴方向平行的剖面中的第一凸条142的顶点连接起来的线。在第一凸条142中的“棱线”既可以是每个第一凸条142具有一个,也可以是具有两个以上。例如,在第一凸条142的剖面形状为波形的情况下,将波的顶点连接起来的一条线成为棱线。在第一凸条142的剖面形状为梯形的情况下,将梯形的两个顶点(上底与腰的交点)中的一个点彼此连接起来的线和将另一个点彼此连接起来的线,这两条线分别成为棱线。

在与第一凸条142的棱线垂直的剖面中,多个第一凸条142的中心间距离a(x轴方向上的距离)可以相同,也可以不同。从实现所希望的配光并抑制颜色不均的观点来看,优选多个第一凸条142的中心间距离a相同。“多个第一凸条142的中心间距离a”是指多个第一凸条142的中心线彼此之间的距离(参照图6)。

在与第一凸条142的棱线垂直的剖面中,多个第一凸条142的高度b(z轴方向上的长度)可以相同,也可以不同。从实现所希望的配光并抑制颜色不均的观点来看,优选多个第一凸条142的高度b相同。“第一凸条142的高度b”是指,相当于在与第一凸条142的棱线垂直的剖面中,连接相邻的两个第一凸条142的顶点的直线、与连接形成于该两个第一凸条142之间的凹部和形成于该凹部的两侧的两个凹部的谷底的直线之间的距离的一半的长度(参照图6)。

在第一凸条142的棱线延伸的方向(y轴方向)上,多个第一凸条142的高度b可以相同,也可以不同。在本实施方式中,在棱线延伸的方向(y轴方向)上,多个第一凸条142的高度b相同。

优选在与第一凸条142的棱线垂直的剖面中的、多个第一凸条142的中心间距离a与高度b的比率为a:b=1:0.05~1:0.5。若a:b为上述范围内,则不会对光漫射板150上的照度分布带来较大的影响,而能够使由第一入射面133a入射的光的行进方向稍微变化,因此能够容易实现所希望的配光并抑制颜色不均。

考虑到改善颜色不均的效果、模具的加工精度以及光束控制部件成型时的转印性,优选多个第一凸条142的中心间距离a为0.1mm以上且1mm以下。

图6是表示在与第一凸条142的棱线垂直的剖面中的、第一入射面133a的剖面形状的一例的图表。在图6中,横轴表示距第一入射面133a的中心的距离d1(x轴方向上的距离;mm),纵轴表示距第一入射面133a的基准面的高度h1(z轴方向上的高度;mm)。基准面是指,在与第一凸条142的棱线垂直的剖面中,将第一凸条142的顶点和与其相邻的谷底之间的中点连接而成的线。

两个反射面134配置于光束控制部件132的正面侧,即隔着入射面133配置于与发光元件131相反的一侧(光漫射板150侧)。另外,两个反射面134使从入射面133入射的光的一部分,向与发光元件131的光轴la大致垂直且彼此相反的两个方向(两个出射面135相对的方向,即y轴方向)反射。两个反射面134分别配置为,在包含发光元件131的光轴la且与y轴方向平行的剖面中,以发光元件131的光轴la为边界,随着从发光元件131的光轴la靠近端部(出射面135),距底面138(基板120)的高度变高。具体而言,两个反射面134分别形成为,在该剖面中,随着从发光元件131的光轴la靠近端部(出射面135),切线的倾斜度逐渐变小。

两个出射面135隔着两个反射面134彼此相对地配置。两个出射面135使从入射面133入射而直接到达出射面135的光以及由两个反射面134反射后的光分别向外部射出。而且,在两个出射面135上,为了抑制由发光元件131所引起的颜色不均而配置有多个第二凸条143(参照图5a和图5d)。

对于在与第二凸条143的棱线垂直的剖面中的、第二凸条143的剖面形状,不特别地进行限制,可以是波形,也可以是三角形,还可以是矩形(包括梯形)。在本实施方式中,在与第二凸条143的棱线垂直的剖面中的第二凸条143的剖面形状是波形。

第二凸条143具有在沿着两个出射面135相对的方向(y轴方向)观察时,与发光元件131的光轴la大致平行的棱线。大致平行是指,在沿着y轴方向观察时,发光元件131的光轴la与第二凸条143的棱线所成的角度为15°以下,优选为0°。这样尽量减小光轴la与第二凸条143的棱线所成的角度的理由是,即使不将光束控制部件132的成型用模具设为复杂的结构,也能够容易地从模具中取出成型件。若能够采用向与成型件的取出方向交叉的方向滑动的模具结构,则也可以不限制相对于光轴la倾斜的角度。另外,也可以在将光束控制部件132安装于基板120时,使光轴la与第二凸条143的棱线所成的角较大地倾斜。

在第二凸条143中的“棱线”与上述同样地,是指凸条的最高的部分的线状连接,是指将相对于发光元件131的光轴la垂直的剖面中的第二凸条143的顶点连接起来的线。

在与第二凸条143的棱线垂直的剖面中,多个第二凸条143的中心间距离a(x轴方向上的距离)可以相同,也可以不同。从实现所希望的配光并抑制颜色不均的观点来看,优选多个第二凸条143的中心间距离a相同。“多个第二凸条143的中心间距离a”与上述同样地,是指在与第二凸条143的棱线垂直的剖面中,多个第二凸条143的中心线彼此之间的距离(参照图7)。

在与第二凸条143的棱线垂直的剖面中,多个第二凸条143的高度b(y轴方向上的长度)可以相同,也可以不同。从模具加工的容易度的观点来看,优选多个第二凸条143的高度b相同。“第二凸条143的高度b”与上述同样地,是指相当于在与第二凸条143的棱线垂直的剖面中,连接相邻的两个第二凸条143的顶点的直线、与连接形成于该两个第二凸条143之间的凹部和形成于该凹部的两侧的两个凹部的谷底的直线之间的距离的一半的长度(参照图7)。在与发光元件131的光轴la平行的方向(z轴方向)上,多个第二凸条143的高度b可以相同,也可以不同。

优选在与第二凸条143的棱线垂直的剖面中的、多个第二凸条143的中心间距离a与高度b的比率为a:b=2:1~13:1。若a:b为上述范围内,则能够不使从两个出射面135射出的光散射而使行进方向稍微变化,所以能够容易实现所希望的配光并抑制颜色不均。尤其是,从不仅能够抑制颜色不均还能够进一步改善照度分布的观点来看,多个第二凸条143的中心间距离a与高度b的比率更优选为a:b=5:1~11:1,进一步优选为a:b=5:1~10:1。

在与第二凸条143的棱线垂直的剖面中,对于多个第二凸条143的中心间距离a,只要以使与多个第一凸条142的中心间距离a之比处于上述的范围内的方式设定即可,具体而言,优选为0.125mm以上且4.000mm以下。若多个第二凸条143的中心间距离a在上述范围内,则容易得到抑制颜色不均的效果。尤其是,在多个第二凸条143的中心间距离a与高度b的比率为a:b=5:1~10:1时,更优选多个第二凸条143的中心间距离a超过0.125mm且为2.000mm以下。

图7是表示在与第二凸条143的棱线垂直的剖面中的、出射面135的剖面形状的一例的图表。在图7中,横轴表示距光束控制部件132的出射面135的中心的距离d1(x轴方向上的距离;mm),纵轴表示距出射面135的基准面的高度h2(y轴方向上的高度;mm)。基准面是指,在与第二凸条143的棱线垂直的剖面中,将第二凸条143的顶点和与其相邻的谷底之间的中点连接而成的线。

如图7所示,可以以满足下述式(1)的方式,设定在与第二凸条143的棱线垂直的剖面中的、光束控制部件132的出射面135的剖面形状。

hy=b×cos(2πdx/a)…式(1)

(a:多个第二凸条143的中心间距离(mm)、

b:第二凸条143的高度(mm)、

d1:距出射面135中的中心的距离(x轴方向上的距离;mm)、

h2:距出射面135的基准面的高度(y轴方向上的高度;mm))

凸缘部136位于两个出射面135与光束控制部件132的底面138的外周部之间,相对于中心轴ca向外侧突出。凸缘部136的形状大致为长方形。凸缘部136不是必须的构成要素,但是通过设置凸缘部136,光束控制部件132的处理和位置对准变得容易。对于凸缘部136的厚度,不特别地进行限制,可考虑两个出射面135所需的面积和凸缘部136的成型容易度等来决定。

两个支脚部137是在光束控制部件132的底面138(背面)的外周部从底面138和凸缘部136的底部向发光元件131侧突出的大致圆柱状的部件。两个支脚部137相对于发光元件131在适当的位置支撑光束控制部件132(参照图5c)。也可以使支脚部137嵌合于在基板120上形成的孔部,来用于与xy平面平行的方向上的定位。应予说明,不特别地限制支脚部137的数量。

与比较用的光束控制部件进行对比,并说明本实施方式的光束控制部件132的作用。应予说明,比较用的光束控制部件在第一入射面133a不具有多个第一凸条142,且在两个出射面135不具有多个第二凸条143,除此以外,构成为与本实施方式的光束控制部件相同。

在比较用的光束控制部件(未图示)和本实施方式的光束控制部件132中,从发光元件131射出的光由入射面133入射,一部分的光由两个反射面134反射,向与发光元件131的光轴la垂直且彼此相反的两个方向行进之后,从两个出射面135向外部射出。从出射面135射出的光以到达光漫射板150的远离发光装置130的位置的方式受到控制(参照图4c和5b)。

而且,在比较用的光束控制部件中,第一入射面133a和两个出射面135均为平滑面。因此,相对于发光元件131的光轴la以较小的角度射出的(例如发光元件131的发光中心相对于发光元件131的光轴la成至少0°以上且在10°以下的角度)射出的光由于是由平滑面入射的,所以行进方向未散乱,而容易集中地到达光漫射板150的特定的区域。其结果,与其他区域相比,来自发光元件131的特定的区域的蓝色更容易明显地显现,从而容易产生颜色不均。

相对于此,在本实施方式的光束控制部件132中,在第一入射面133a配置有多个第一凸条142(参照图5c),在两个出射面135配置有多个第二凸条143(参照图5a)。由此,相对于发光元件131的光轴la以较小的角度射出的光在被第一入射面133a的多个第一凸条142适度地改变了行进方向之后,在出射面135的多个第二凸条143进一步被改变行进方向。其结果,相对于发光元件131的光轴la以较小的角度射出的光不会集中于光漫射板150的特定的区域,而适度地向z轴方向分散。其结果,不会损害从发光元件131射出的光的配光特性,而能够充分地抑制颜色不均。

(仿真1)

在仿真1中,对使用了本实施方式的光束控制部件a(图5a~图5d的光束控制部件132)的照明装置100的、光漫射板150上的色度y值和照度分布进行了分析。使用仅具有一个发光装置130的照明装置100进行了色度y值和照度分布的分析。

另外,为了比较,对使用了如下光束控制部件的照明装置的、光漫射板上的色度y值和照度分布也进行了分析:除了在第一入射面133a和两个出射面135均不具有凸条以外,构成为与光束控制部件a相同的光束控制部件r1(比较1)、以及除了在两个出射面135不具有凸条以外,构成为与光束控制部件a相同的光束控制部件r2(比较2)。

对光束控制部件a(图5a~图5d的光束控制部件132)中的、第一入射面133a的多个第一凸条142和两个出射面135的多个第二凸条143的、中心间距离a与高度b的比率和中心间距离a,以如下方式进行了设定。

(第一入射面133a的参数)

在与第一凸条142的棱线垂直的剖面中,将第一凸条142的剖面形状设为三角形,对多个第一凸条142的中心间距离a和高度b以如下方式进行了设定。

中心间距离a:高度b=1:0.14

中心间距离a=500μm、高度b=72μm

(出射面135的参数)

对在与第二凸条143的棱线垂直的剖面中的、具有多个第二凸条143的出射面135的形状,以满足上述的式(1)的方式进行了设定。另外,对在与第二凸条143的棱线垂直的剖面中的、多个第二凸条143的中心间距离a和高度b,以如下方式进行了设定。

中心间距离a:高度b=7.5:1

中心间距离a=750μm、高度b=100μm

(其他的共同参数)

■光束控制部件132的外径:y轴方向上的长度11.1mm、x轴方向上的长度9.2mm

■发光元件131的高度:0.75mm

■发光元件131的大小:

■基板120与光漫射板150的间隔:50mm

图8是表示本实施方式的照明装置的光漫射板上的色度y值的分析结果和比较用的照明装置的光漫射板上的色度y值的分析结果的图表。图8的横轴表示光漫射板150上的、距发光元件131的光轴la的距离d2(y轴方向上的距离;mm),纵轴表示光漫射板150上的色度y值。

图9是表示本实施方式的照明装置的光漫射板上的照度分布的分析结果和比较用的照明装置的光漫射板上的照度分布的分析结果的图表。图9的横轴表示光漫射板150上的、距发光元件131的光轴la的距离d2(y轴方向上的距离;mm),纵轴表示将光漫射板150上的各距离处的最大照度设为1时的相对照度。

如图8所示,可知,在使用了比较用的光束控制部件r1和r2的照明装置中,距发光元件131的光轴la的距离d2为40mm处附近(特定的区域)的色度y值过低,产生略带蓝色的颜色不均。相对于此,可知,在使用了本实施方式的光束控制部件a的照明装置100中,距发光元件131的光轴la的距离d2为40mm处附近的色度y值未过低,减少了颜色不均。

另外,如图9所示,可知,在使用了本实施方式的光束控制部件a的照明装置的照度分布中,y轴方向上的光的扩展与使用了比较用的光束控制部件的照明装置的照度分布等同,维持了良好的配光特性。

由此可知,使用了本实施方式的光束控制部件的照明装置能够维持良好的配光特性并抑制在距发光元件131的光轴la的距离d2为40mm处附近色度y值过低的情况,从而能够充分地抑制颜色不均。

(效果)

如上所述,本实施方式的光束控制部件132在第一入射面133a配置有多个第一凸条142,在两个出射面135配置有多个第二凸条143。由此,能够将从发光元件131射出的光中的、尤其是相对于发光元件131的光轴la以较小的角度射出的光的射出方向,以不损害配光特性的程度适度地进行改变而使之分散,所以能够维持所希望的配光特性并抑制颜色不均。

[实施方式2]

接着,参照图10,对实施方式2的光束控制部件132进行说明。图10a~图10d是表示实施方式2的光束控制部件的结构的图。图10a是光束控制部件132的俯视图,图10b是图10a的10b-10b线的剖面图,图10c是仰视图,图10d是侧视图。本实施方式的光束控制部件132与实施方式1的光束控制部件132的不同之处在于,不是两个出射面135具有多个第二凸条143,而是两个反射面134具有多个第三凸条144。因此,对于与实施方式1的光束控制部件132相同的构成要素标以相同的附图标记,并省略其说明。

在本实施方式的光束控制部件132中,在两个反射面134中的至少一部分,优选为在由第一入射面133a入射的光到达的区域,进一步配置有多个第三凸条144(参照图10a和图10b)。

在两个反射面134中由第一入射面133a入射的光所到达的区域例如是两个反射面134中的、发光元件131的光轴la附近的区域(参照图10b)。第三凸条144形成为,在沿着发光元件131的光轴la观察时(沿着z轴方向观察时),其棱线与第一凸条142的棱线大致正交。具体而言,大致正交是指,第一凸条142的棱线与第三凸条144的棱线所成的角度为90±5°以下,优选为90°。

与上述同样地,第三凸条144中的“棱线”是指凸条的最高的部分连接起来的线状连接,是指将包含发光元件131的光轴la且与y轴方向平行的剖面中的第三凸条144的顶点连接起来的线。多个第三凸条144既可以以沿着z轴方向观察时其棱线与x轴方向大致平行的方式配置(参照图10a),也可以以成为包围光轴la的圆环状的一部分的方式配置(未图示)。

在与第三凸条144的棱线垂直的剖面(包含发光元件131的光轴la且与y轴方向平行的剖面)中,对于第三凸条144的剖面形状,不特别地进行限制,可以是波形,也可以是三角形,还可以是矩形(包括梯形)。

在与第三凸条144的棱线垂直的剖面中,多个第三凸条144的中心间距离a(y轴方向上的距离)可以相同,也可以不同。例如,也可以是,在与第三凸条144的棱线垂直的剖面中,随着从发光元件131的光轴la沿y轴方向远离,多个第三凸条144的中心间距离a逐渐变小。与上述同样地,多个第三凸条144的中心间距离a是指,在包含发光元件131的光轴la且与y轴方向平行的剖面中,相邻的两个第三凸条144的中心线彼此之间的距离。

在与第三凸条144的棱线垂直的剖面中,多个第三凸条144的高度b(z轴方向上的长度)可以相同,也可以不同。例如,也可以是,在与第三凸条144的棱线垂直的剖面(包含发光元件131的光轴la且与y轴方向平行的剖面)中,随着从发光元件131的光轴la沿y轴方向远离,第三凸条144的高度b逐渐变小。“第三凸条144的高度b”是指,相当于在与第三凸条143的棱线垂直的剖面中,连接相邻的两个第三凸条144的顶点的直线、与连接形成于该两个第三凸条144之间的凹部和形成于该凹部的两侧的两个凹部的谷底的直线之间的距离的一半的长度。

如上所述,在本实施方式的光束控制部件132中,不仅在第一入射面133a配置有多个第一凸条142,还在两个反射面134进一步配置有多个第三凸条144。由此,能够对由第一凸条142改变行进方向后的光的行进方向,进一步由第三凸条144进行改变,所以能够更加高度地抑制颜色不均。

(仿真2)

在仿真2中,对使用了本实施方式的光束控制部件b(图10a~图10d的光束控制部件132)的照明装置100的、光漫射板150上的色度y值和照度分布进行了分析。使用仅具有一个发光装置130的照明装置100进行了色度y值和照度分布的分析。

另外,为了比较,对使用了如下光束控制部件的照明装置的、光漫射板上的色度y值和照度分布也进行了分析:除了在第一入射面133a和两个反射面134均不具有凸条以外,构成为与光束控制部件b相同的光束控制部件r1(比较1)、以及除了在两个反射面134不具有凸条以外,构成为与光束控制部件b相同的光束控制部件r3(比较3)。

对光束控制部件b(图10a~图10d的光束控制部件132)中的、第一入射面133a的多个第一凸条142和两个反射面134的多个第三凸条144的、中心间距离a与高度b的比率和中心间距离a,以如下方式进行了设定。与仿真1同样地设定了其他的共同参数。

(第一入射面133a的参数)

在与第一凸条142的棱线垂直的剖面中,将第一凸条142的剖面形状设为三角形,对多个第一凸条142的中心间距离a和高度b以如下方式进行了设定。

中心间距离a:高度b=1:0.14

中心间距离a=500μm、高度b=72μm

(反射面134的参数)

首先,对与第三凸条144的棱线垂直的剖面(包含发光元件131的光轴la且与y轴方向平行的剖面)中的、光束控制部件b的两个反射面134的剖面形状进行了设定。

图11a是表示与第三凸条144的棱线垂直的剖面中的、光束控制部件b的反射面134的剖面形状的一部分的图表。图11b是表示在与第三凸条144的棱线垂直的剖面中,从具有第三凸条144的图10a~图10d的光束控制部件b的反射面134的剖面形状的分析结果中,减去了除了不具有第三凸条144以外构成为与光束控制部件b相同的光束控制部件的反射面134的剖面形状的分析结果后的结果(δh1;mm)的图表。

图11a和图11b的横轴表示距发光元件131的光轴la的距离d2(y轴方向上的距离;mm)。图11a的纵轴表示反射面134与发光元件131的光轴la相交的点距底面138的高度h1(z轴方向上的高度;mm)。图11b的纵轴表示从具有第三凸条144的光束控制部件b的反射面134的剖面形状中,减去了不具有第三凸条144的光束控制部件的反射面134的剖面形状后的差δh1(z轴方向上的高度;mm)。

a:第三凸条144的中心间距离(mm)

b:第三凸条144的高度(z轴方向上的长度;mm)

第三凸条144的中心间距离a:高度b=20:1

第三凸条144的中心间距离a=500μm、高度b=25μm

图12是表示本实施方式的照明装置的光漫射板上的色度y值的分析结果和比较用的照明装置的光漫射板上的色度y值的分析结果的图表。图12的横轴是表示光漫射板150上的、距发光元件131的光轴la的距离d2(y轴方向上的距离;mm),纵轴表示光漫射板150上的色度y值。

图13是表示本实施方式的照明装置的光漫射板上的照度分布的分析结果和比较用的照明装置的光漫射板上的照度分布的分析结果的图表。图13的横轴表示光漫射板150上的、距发光元件131的光轴la的距离d2(y轴方向上的距离;mm),纵轴表示将光漫射板150上的各距离处的最大照度设为1时的相对照度。

如图12所示,可知,使用了比较用的光束控制部件r1和r3的照明装置中,距发光元件131的光轴la的距离d2为40mm处附近的点处的色度y值过低,产生略带蓝色的颜色不均。相对于此,可知,使用了本实施方式的光束控制部件b的照明装置100中,在距发光元件131的光轴la的距离d2为40mm处附近的色度y值未过低,减少了颜色不均。

另外,如图13所示,还可知,在使用了本实施方式的光束控制部件b的照明装置的照度分布中,y轴方向上的光的扩展与使用了比较用的光束控制部件的照明装置的照度分布等同,维持了良好的配光特性。

由此可知,使用了本实施方式的光束控制部件的照明装置能够维持良好的配光特性并抑制在距发光元件131的光轴la的距离d2为40mm处附近的色度y值局部性地过低的情况,从而能够充分地抑制颜色不均。

(效果)

如上所述,本实施方式的光束控制部件132不仅在第一入射面133a配置有多个第一凸条142,还在两个反射面134进一步配置有多个第三凸条144。由此,能够将从发光元件131射出的光中的、尤其是相对于发光元件131的光轴la以较小的角度射出的光的射出方向,以不损害配光特性的程度适度地进行改变而使之分散,所以能够维持所希望的配光特性并抑制颜色不均。

[实施方式3]

接着,参照图14,对实施方式3的光束控制部件132进行说明。图14a~图14d是表示实施方式3的光束控制部件的结构的图。图14a是光束控制部件132的俯视图,图14b是图14a的14b-14b线的剖面图,图14c是仰视图,图14d是侧视图。在本实施方式的光束控制部件132中,两个反射面134进一步具有多个第三凸条144,这一点与实施方式1的光束控制部件132不同。因此,对于与实施方式1的光束控制部件132相同的构成要素标以相同的附图标记,并省略其说明。

在本实施方式的光束控制部件132中,在两个反射面134中的至少一部分,优选为在由第一入射面133a入射的光所到达的区域进一步配置有多个第三凸条144(参照图14a和图14b)。多个第三凸条144与上述的实施方式2相同。即,第三凸条144形成为,在沿着发光元件131的光轴la观察时(沿着z轴方向观察时),其棱线与第一凸条142的棱线大致正交。

(仿真3)

在仿真3中,对使用了本实施方式的光束控制部件c(图14a~图14d的光束控制部件132)的照明装置100的、光漫射板150上的色度y值和照度分布进行了分析。使用仅具有一个发光装置130的照明装置100进行了色度y值和照度分布的分析。

另外,为了比较,对使用了如下光束控制部件的照明装置的、光漫射板上的色度y值和照度分布也进行了分析:除了在第一入射面133a、两个反射面134及两个出射面135均不具有凸条以外,构成为与光束控制部件c相同的光束控制部件r1(比较1)、除了仅在两个反射面134不具有凸条以外,构成为与光束控制部件c相同的光束控制部件a(实施方式1)、以及除了仅在两个出射面135不具有凸条以外,构成为与光束控制部件c相同的光束控制部件b(实施方式2)。

对光束控制部件c(图14a~图14d的光束控制部件132)中的、第一入射面133a的多个第一凸条142和两个出射面135的多个第二凸条143的、中心间距离a与高度b的比率和中心间距离a,与仿真1同样地进行了设定。与仿真2同样地设定了两个反射面134的多个第三凸条144的中心间距离a与高度b的比率和中心间距离a。与仿真1同样地设定了其他的共同参数。

图15是表示本实施方式的照明装置的光漫射板上的色度y值的分析结果和比较用的照明装置的光漫射板上的色度y值的分析结果的图表。图15的横轴表示光漫射板150上的、距发光元件131的光轴la的距离d2(y轴方向上的距离;mm),纵轴表示光漫射板150上的色度y值。

图16是表示本实施方式的照明装置的光漫射板上的照度分布的分析结果和比较用的照明装置的光漫射板上的照度分布的分析结果的图表。图16的横轴表示光漫射板150上的、距发光元件131的光轴la的距离d2(y轴方向上的距离;mm),纵轴表示将光漫射板150上的各距离处的最大照度设为1时的相对照度。

如图15所示,可知,在使用了比较用的光束控制部件r1的照明装置中,距发光元件131的光轴la的距离d2为40mm处附近的点处的色度y值过低,产生略带蓝色的颜色不均。相对于此,可知,在使用了光束控制部件a~c,尤其是使用了本实施方式的光束控制部件c的照明装置100中,距发光元件131的光轴la的距离d2为40mm处附近的色度y值未过低,特别地减少了颜色不均。

另外,如图16所示,还可知,在使用了本实施方式的光束控制部件c的照明装置的照度分布中,y轴方向上的光的扩展与使用了比较用的光束控制部件r1的照明装置或使用了实施方式1的光束控制部件a及实施方式2的光束控制部件b的照明装置的照度分布等同,维持了良好的配光特性。

由此可知,使用了本实施方式的光束控制部件的照明装置能够维持良好的配光特性并进一步抑制在距发光元件131的光轴la的距离d2为40mm处附近色度y值过低的情况,从而能够进一步抑制颜色不均。

(效果)

如上所述,本实施方式的光束控制部件132不仅在第一入射面133a配置有多个第一凸条142,在两个出射面135配置有多个第二凸条143,还在两个反射面134进一步配置有多个第三凸条144。由此,能够将从发光元件131射出的光中的、尤其是相对于发光元件131的光轴la以较小的角度射出的光的射出方向,以不损害配光特性的程度进一步进行改变而使之分散,所以能够维持所希望的配光特性并进一步抑制颜色不均。

[变形例]

此外,在实施方式1~3中,示出了在光束控制部件132中,多个第一凸条142仅设置于第一入射面133a的中央部的例子,但不限于此,也可以设置于第一入射面133a的整体。同样地,在实施方式1和3中,示出了多个第二凸条143分别设置于出射面135的整个面的例子,但不限于此,也可以仅设置于出射面135的一部分。

另外,在实施方式1~3中,示出了在光束控制部件132中,多个第一凸条142设置于平面的第一入射面133a的例子,但不限于此,也可以设置于曲面(例如凹面)的第一入射面133a。

另外,在实施方式1~3中,示出了在光束控制部件132中,凹部139的内表面形状是有棱的面的例子,但不限于此,也可以是如半球状或半椭圆体状等那样没有棱的曲面。在该情况下,可连续地形成第一入射面133a、第三入射面133c、第四入射面133d、第五入射面133e以及第二入射面133b。

另外,在实施方式1~3中,示出了在光束控制部件132中,凹部139的内表面形状除了第一入射面133a(顶面)和两个第二入射面133b(侧面)以外,还具有两个第三入射面133c、两个第四入射面133d以及两个第五入射面133e的例子,但不限于此,也可以省略两个第三入射面133c、两个第四入射面133d以及两个第五入射面133e中的一者以上。

另外,在实施方式1~3中,示出了在光束控制部件132的、包含发光元件131的光轴la且与y轴方向平行的剖面中,两个出射面135与发光元件131的光轴la大致平行(不倾斜)的例子,但不限于此,也可以相对于发光元件131的光轴la稍微倾斜。例如,也可以是,在包含发光元件131的光轴la且与y轴方向平行的剖面中,出射面135以随着沿z轴远离发光元件131而接近发光元件131的光轴la的方式倾斜。包含发光元件131的光轴la且与y轴方向平行的剖面中的、出射面135相对于发光元件131的光轴la的倾斜角度例如可设为10°以下。

另外,在实施方式1~3中,示出了在照明装置100中,将多个发光装置130配置成一列的例子,但不限于此,也可以配置成二列以上的多列。

另外,在实施方式1~3中,示出了在照明装置100中,针对每一个发光装置130配置多个基板120,并将各基板120彼此通过电缆140电连接的例子,但不限于此,也可以在一个基板120上配置多个发光装置130。在该情况下,不需要电缆140和填缝部件141。

另外,在实施方式1~3中,示出了在照明装置100中,壳体100是具有底板、四个侧板、和(在至少一部分设置有开口部的)顶板的箱状体的例子,但不限于此,只要至少具有底板即可,也可以省略侧板和顶板。

图17是表示变形例的照明装置的结构的局部放大立体图。如图17所示,也可以省略壳体110的顶板和侧板,仅以光漫射板150覆盖壳体110的底板。

另外,在实施方式1~3中,示出了照明装置100是槽型字招牌的例子,但不限于此,也可以是线照明等。

本申请主张基于在2018年2月19日提出的日本专利申请特愿2018-027155的优先权。将该申请的说明书以及附图中记载的内容全部引用于本申请的说明书中。

工业实用性

具有本发明的光束控制部件的照明装置例如可以应用于招牌(尤其是槽型字招牌)、线照明、普通照明等。

附图标记说明

100照明装置

110壳体

120基板

130发光装置

131发光元件

132光束控制部件

133入射面

133a第一入射面

133b第二入射面

133c第三入射面

133d第四入射面

133e第五入射面

134反射面

135出射面

136凸缘部

137支脚部

138底面

139凹部

140电缆

141填缝部件

142第一凸条

143第二凸条

144第三凸条

150光漫射板

ca中心轴

la光轴

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