CN104145157A - 照明灯用透镜板以及照明灯 - Google Patents

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Abstract

一种新结构的透镜板以及照明灯，即使是小型的透镜板(1)也不易收到来自发光源的热的影响，照明灯用透镜板具有覆盖发光源(2)的透镜部(11)，透镜部使用其外表面中央部和内表面周缘部，将透镜图案(12)以俯视时不重叠的方式形成为同心圆状。

Description

照明灯用透镜板以及照明灯
技术领域
本发明涉及在以发光二极管为发光源的聚光灯等照明灯中使用的透镜板及照明灯。
背景技术
关于上述那样的照明灯的透镜板，在下面的专利文献1中记载有在来自发光源的光入射的面形成聚光用的菲涅耳透镜。此外，在专利文献2中公开了如下技术：在照明灯所使用的菲涅耳透镜中，用母模对透明的软质硅酮橡胶片材进行热压，由此，转印形成菲涅耳透镜的微小图案条。
先行技术文献
专利文献
专利文献1:特开2008-084696公报
专利文献2:特开2007-212771公报
发明内容
发明要解决的课题
这样的透镜板为了低成本化而多数情况下由例如丙烯树脂(acrylicresin)来形成，而丙烯树脂的耐热性并不是很高。因此，在如专利文献1那样在透镜板的内表面形成了聚光用的菲涅耳透镜的结构中，发光源与透镜图案之间的距离很近，所以有可能会产生透镜图案的前端部受热而变形等问题。为了防止该问题的产生，需要使菲涅耳透镜远离发光源，从而很难使透镜小型化。另一方面，如专利文献2所教示那样，如果用耐热性高的材料来形成菲涅耳透镜的话，不会产生这样的问题，但是工序变复杂而导致高成本。
于是，本发明的目的在于提供一种即使是小型的透镜板也不易受到来自发光源的热的影响的新结构的照明灯用透镜板及照明灯。
用于解决课题的手段
本发明涉及照明灯用透镜板，具有覆盖发光源的透镜部，其中，所述透镜部使用其外表面中央部和内表面周缘部将透镜图案以俯视时不重叠的方式形成为同心圆状。在此，内表面为来自发光源的光入射的侧的面。
优选为，所述透镜图案的中央部使来自发光源的光向中心轴方向折射，所述透镜图案的周缘部使来自发光源的光向中心轴方向反射。
优选为，在透镜部的未形成有所述透镜图案的外表面周缘部，形成扩散区域。
优选为，所述扩散区域通过琢面加工形成。
此外，本发明的照明灯通过在设有发光源的主体部覆盖所述照明灯用透镜板而构成。
所述照明灯也可以构成聚光灯。
发明效果
在本发明中，使用透镜部的外表面中央部和内表面周缘部来形成透镜图案。特别是，透镜图案的中央部在透镜部的外表面形成图案，因此，向菲涅耳阶梯差面入射光量少，能够使光高效地入射及出射。此外，同时，透镜图案的中央部远离发光源，因此，透镜图案的前端部不易因热而变形。因此，能够使透镜部与发光源接近，结果，能够使透镜部小型化。此外，透镜图案的周缘部形成在透镜部的内表面且与发光源接近，因此，即使是小型的透镜板，能够使来自发光源的光高效地入射及反射。
在透镜部的未形成有透镜图案的外表面周缘部或内表面中央部形成了扩散区域的结构中，抑制了将发光源设为白色发光二极管时的颜色不均。
附图说明
图1(a)是本发明的照明灯用透镜板的一个例子的立体图，(b)是该透镜板的局部截断图。
图2是本发明的照明灯用透镜板的其他例子的立体图。
图3是说明光的折射的原理图。
图4是说明本发明的照明灯用透镜板的作用的图。
图5是本发明的照明灯的一个例子的立体图。
图6(a)是本发明的照明灯用透镜板的其他例子的立体图，(b)是该透镜板的局部截断图。
具体实施方式
如图1(a)、图1(b)所示，本发明的照明灯用透镜板1由例如丙烯或聚碳酸酯(polycarbonate)等透光材料形成，具备以规定间隔覆盖发光二极管等发光源2的透镜部11(图4)。透光材料假定为基本无色透明的材料，也可以是各种着色剂或氧化钛等扩散剂配合而成的材料。透镜部11为将具有规定厚度的球面的一部分进行切取而得的基本形状。
如图2所示，也可以是，多个透镜部11在共用的保持部13上排列。此时，透镜部11的个数没有特别限制，能够根据发光源2的个数来决定。
透镜部11使用其外表面中央部和内表面周缘部，将透镜图案12以俯视时不重叠的方式形成为同心圆状。在此，内表面为发光源2照射的光入射的侧的面，外表面是该光出射的侧的面。透镜部11的中心轴通常优选为与透镜图案12的中心轴一致，但是，在想要从透镜板1沿倾斜方向照射光的情况下，也可以是，透镜部11的中心从透镜图案12的中心轴偏离。
在此，如果发光源2为高输出类型，从其产生的热也相应地大。因此，如果透镜板1不具有充分的耐热性，那么需要在发光源2与透镜部11之间具有相应的距离，结果导致透镜部11大型化。
然而，若如上述所述那样使用透镜部11的外表面中央部和内表面周缘部来形成透镜图案12，则透镜图案12的中央部距离发光源2变远。因此，即使是小型的透镜部1，透镜图案12的前端也不容易因热而变形。因此，能够使透镜部1接近发光源2，结果透镜部被小型化。此外，由于透镜图案12的中央部形成于外表面，因此，向突条的陡的内斜面(菲涅耳台阶部)入射的光量少，能够使光高效地入射及出射。此外，透镜图案12的周缘部形成在透镜部1的内表面且与发光源2接近，因此，即使是小型的透镜板1，也能够使来自发光源2的光高效地入射到该部分。
此外，根据同样的观点，也可以是，将透镜部11形成为向外表面侧突出的圆顶形状，使其中央部远离发光源2。
该透镜板1主要假定了聚光灯(spotlight)或射灯(downlight)等中的用途，意图利用聚光作用使从发光源2照射的光的外扩缩小。因此，优选形成为，透镜图案12的中央部使来自发光源2的光向中心轴方向折射，而另一方面，透镜图案12的周缘部使来自发光源2的光向中心轴方向反射。
更具体地说，在透镜图案12的中央配置圆形凸面，在其周围，将具有陡的内斜面和缓的外斜面的突条以同心圆状重叠配置。并且，圆形凸面和突条的缓的外斜面成为使来自发光源2的光向中心轴方向折射的折射区域12a。
然而，在更外侧，以同心圆状重叠配置有都具有陡的内斜面和外斜面的突条。该突条的陡的外斜面成为使来自发光源2的光向中心轴方向反射的反射区域12b。由这样的折射区域12a和反射区域12b构成的透镜图案12为一种菲涅耳透镜。
在发光源2为白色发光二极管的情况下，从其照射的光有容易产生依赖于照射方向的颜色不均的趋势。但是，如上述那样，透镜图案12由圆形凸面和多个突条构成，并且，产生折射或全反射的曲面被适当调节，由此，由这些曲面产生折射光、反射光重合的效果。通过该效果，照明光的颜色不均得以抑制。通过在透镜部11的外表面中央部露出的透镜图案12，还能够得到独特的意境。此外，构成折射区域12a的圆形凸面、突条的高度低、宽度大，因此，具备即使是在透镜部11的外表面也不容易在它们之间积留灰尘的优点。
在基本的结构中，在透镜部11的外表面中央部形成有折射区域12a，在透镜部11的内表面周缘部形成有反射区域12b。但是，能够根据该基本构成，进行如折射区域12a延伸到透镜的内表面周缘部，与此相应地反射区域12b变窄这样的变形，或者相反的变形。
接着，根据图3、图4，对透镜部11的作用进行说明。
如图3所示，若定义成入射角为i，折射角为r，入射光侧的介质的绝对折射率为Ni，折射光侧的介质的绝对折射率为Nr，则，众所周知，在其界面有如下那样的斯涅耳定律成立。
sin(i)/sin(r)＝Nr/Ni   (式1)
图4中用箭头示出了透镜部11的纵剖面上的入射光和反射光的行进方向。
在此，由虚线(A)包围的部分为透镜图案12的中心。在该部分，来自发光源2(的中心)的入射光在中心轴上前进，直接穿过透镜部11。
由虚线(B)包围的部分为折射区域12a。在该部分，入射光在透镜部11的内表面被向中心轴方向折射，进而在透镜部11的外表面也被向中心轴方向折射后，穿过透镜部11。透镜部11的内表面以及外表面上的折射满足上述式(1)的关系。
由虚线(C)包围的部分为反射区域12b。在该部分，入射光在形成于透镜部11内表面的突条的内斜面被折射，在该突条的外斜面被全反射，进而，在透镜部11的外表面被折射后穿过透镜部11。在此，在突条的内斜面以及透镜部11的外表面上的折射满足上述式(1)的关系，但是它们的相对于界面的入射角并不很大，在反射区域12b的作用下，由突条的外斜面产生的全反射起到重要的作用。该全反射在上述式(1)不成立的条件下产生。
例如，如果将形成透镜板1的透光材料的绝对折射率假定为1.5，则由于空气的绝对折射率为1，所以通过上述式(1)导出下面的式子。
sin(r)＝1.5×sin(i)   (式2)
若sin(i)大于1/1.5，则该式(2)不成立。换言之，针对大于41度(临界角)的入射角i，不存在满足式(1)的出射角r，入射光被全反射。
图5示出了使用了上述那样的透镜板1的照明灯3的一个例子的外观。该照明灯3为聚光灯，在圆筒状的遮光罩部31的里侧嵌入有透镜板1。在其里侧，虽然未图示，但配置有碗状的反射镜，在其底部配置有由高输出的白色发光二极管构成的发光源2。在发光源2的背后，安装有散热装置32。
在上述透镜板1中，未形成有透镜图案12的透镜部11的内表面中央部和外表面周缘部被形成为平滑面。但是，如果在未形成透镜图案12的透镜部11的外表面周缘部或内表面中央部设置扩散区域12c，则能够进一步抑制将发光源2设为白色发光二极管时的颜色不均。
图6(a)、图6(b)是通过琢面(facet)加工形成扩散区域12c的例子。在此，扩散区域12c围着透镜部11的外表面中央部的折射区域12a。即，透镜部11的外表面周缘部的整体以瓷砖状环绕贴有微小的凸面(琢面)。这些凸面置换为凹面也能够获得同样的效果。此外，扩散区域12c也能够通过磨砂(frost)加工来形成，也能够通过配合了扩散剂的被膜来形成。
附图标记的说明
1、照明灯用透镜板
11、透镜部
12、透镜图案
12c、扩散面
2、发光源
3、照明灯

Claims (6)

1.一种照明灯用透镜板，具有覆盖发光源的透镜部，其中，
所述透镜部使用其外表面中央部和内表面周缘部，将透镜图案以俯视时不重叠的方式形成为同心圆状。
2.如权利要求1所述的照明灯用透镜板，其中，
所述透镜图案的中央部使来自发光源的光向中心轴方向折射，
所述透镜图案的周缘部使来自发光源的光向中心轴方向反射。
3.如权利要求1或2所述的照明灯用透镜板，其中，
在透镜部的未形成有所述透镜图案的外表面周缘部，形成有扩散区域。
4.如权利要求3所述的照明灯用透镜板，其中，
所述扩散区域被施加了琢面加工。
5.一种照明灯，其中，
该照明灯通过在设置有发光源的主体部覆盖权利要求1～4任一项所述的照明灯用透镜板而构成。
6.如权利要求5所述的照明灯，其中，
该照明灯构成聚光灯。
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