CN107709876B - 光束控制部件、发光装置及照明装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的光束控制部件具有：入射区域、第一反射面、第二反射面、第三反射面、以及连接面。在包含光轴及沿着与光轴垂直的方向的直线的剖面中，从发光元件射出的光中的一部分的光由入射区域入射后，由以光轴为边界而与该入射区域同侧的第一反射面反射，并从该同侧的第二反射面射出。在剖面中，另一部分的光由入射区域入射、并按照以光轴为边界而与该入射区域同侧的第二反射面、第三反射面的顺序反射后，从该同侧的连接面射出，并由隔着光轴的相反侧的第一反射面或连接面再次入射后，从该相反侧的第二反射面射出。

Description

光束控制部件、发光装置及照明装置
技术领域
本发明涉及对从发光元件射出的光的配光进行控制的光束控制部件、具有该光束控制部件的发光装置及照明装置。
背景技术
近年来，从节能和环保的观点考虑，逐渐开始使用以发光二极管(以下，也称为“LED”)为光源的照明装置(例如LED灯泡)，作为代替白炽灯或荧光灯的装置。但是，以LED为光源的以往的照明装置只向前方(来自光源的光的射出方向)射出光，无法如白炽灯或荧光灯那样向宽范围的方向射出光。因此，以往的照明装置无法如白炽灯或荧光灯那样利用来自顶棚或壁面的反射光在室内向广范围照射。
为了使以LED为光源的以往的照明装置的配光特性接近白炽灯或荧光灯的配光特性，提出了利用光束控制部件对来自LED的出射光的配光进行控制的方案(例如，参照专利文献1)。
专利文献1中记载的光束控制部件(光方向转换元件)具有：以与发光元件(LED部)的光轴相交的方式与发光元件相对地配置的入射面；配置在入射面的相反侧的呈凹状的出射面；以及配置在侧方并连接入射面和出射面的倾斜面。在专利文献1中记载的光束控制部件中，从发光元件射出的光中的、相对于发光元件的光轴的出射角度较小的光由入射面入射至光束控制部件的内部后，不由其他面反射而到达出射面的中央部分。而且，到达出射面的该光从出射面的中央部向前方射出。另外，从发光元件射出的光中的、相对于发光元件的光轴的出射角度较大的光由入射面入射后，到达出射面的外缘部。到达出射面的该光由出射面反射后，从倾斜面向侧方或后方射出。另外，相对于发光元件的光轴的出射角度更大的光由入射面向光束控制部件的内部入射后，不由其他面反射而到达倾斜面。到达倾斜面的该光由倾斜面向出射面反射。由倾斜面反射的光从出射面向前方射出。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-160666号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，对于专利文献1中记载的光束控制部件，由于朝向后方的光较少，所以存在配光特性的均衡性差的问题。在专利文献1所记载的光束控制部件中，为了增多朝向后方的光，需要使由入射面入射的光中的大部分的光不由其他面反射而到达出射面。作为在专利文献1中记载的光束控制部件中使由入射面入射的光中的大部分的光不由其他面反射而到达出射面的方法，考虑增大出射面(直径)。由此，能够使由入射面入射的光中的大部分的光不由其他面反射而到达增大后的出射面，增多朝向后方的光的光量。
但是，若增大出射面(直径)，则存在光束控制部件大型化的问题。这样，对于以往的光束控制部件，无法兼顾小型化和配光特性的均衡性的最优化。
因此，本发明的目的在于，提供能够小型化，并且能够如灯泡或荧光灯那样均衡性良好地对前方方向、侧方方向及后方方向的全部进行配光的光束控制部件。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及照明装置。
解决问题的方案
本发明的光束控制部件，对从发光元件射出的光的配光进行控制，其形成为在包含所述发光元件的光轴的剖面中相对于所述光轴对称，包括：入射区域，其配置为与所述发光元件相对；第一反射面，其配置在所述入射区域的相反侧；第二反射面，其在与所述光轴垂直的方向上配置为，比所述第一反射面更远离所述光轴；第三反射面，其在沿着所述光轴的方向上配置在所述第二反射面的相反侧；以及连接面，其连接所述第一反射面和所述第三反射面，在包含所述光轴及沿着与所述光轴垂直的方向的直线的剖面中，从所述发光元件射出的光中的一部分的光由所述入射区域入射后，由以所述光轴为边界而与该入射区域同侧的所述第一反射面反射，并从该同侧的所述第二反射面射出，在所述剖面中，从所述发光元件射出的光中的另一部分的光由所述入射区域入射、并按照以所述光轴为边界而与该入射区域同侧的所述第二反射面、所述第三反射面的顺序反射后，从该同侧的所述连接面射出，并由隔着所述光轴的相反侧的所述第一反射面再次入射后，从该相反侧的所述第二反射面射出。
另外，本发明的发光装置，其具有：发光元件；以及本发明的光束控制部件，所述光束控制部件以所述入射区域与所述发光元件相对的方式配置。
另外，本发明的照明装置，包括：本发明的发光装置；以及罩，使来自所述发光装置的出射光漫射并透射。
发明效果
根据本发明的光束控制部件，能够小型化，并且能够使具有发光装置的照明装置的配光特性接近白炽灯或荧光灯的配光特性。
附图说明
图1是实施方式1的照明装置的剖面图。
图2A～图2D是表示实施方式1的光束控制部件的结构的图。
图3A～图3D是表示比较例1的光束控制部件的结构的图。
图4A～图4D是表示比较例2的光束控制部件的结构的图。
图5A～图5C是比较例1的光束控制部件中的光路图。
图6A～图6C是比较例2的光束控制部件中的光路图。
图7A～图7C是实施方式1的光束控制部件中的光路图。
图8是表示具有比较例1的光束控制部件的、发光装置及照明装置的配光特性的曲线图。
图9是表示具有比较例2的光束控制部件的、发光装置及照明装置的配光特性的曲线图。
图10是表示具有实施方式1的光束控制部件的、发光装置及照明装置的配光特性的曲线图。
图11A、图11B是实施方式1的变形例的光束控制部件的立体图。
图12A～图12D是表示实施方式1的变形例的光束控制部件的结构的图。
图13是实施方式2的照明装置的剖面图。
图14A、图14B是实施方式2的光束控制部件的立体图。
图15A～图15D是表示实施方式2的光束控制部件的结构的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。
[实施方式1]
在实施方式1中，作为本发明的照明装置的代表例，对能代替白炽灯使用的照明装置进行说明。
(照明装置的结构)
图1是表示本发明的实施方式1的照明装置100的结构的图。
如图1所示，照明装置100具有包括发光元件110及光束控制部件120的发光装置140、基板150、罩160、和壳体170。
发光元件110是照明装置100的光源，安装在壳体170上。例如，发光元件110是白色发光二极管等发光二极管(LED)。对于发光元件110的数量，不特别地进行限定，可以是一个，也可以是多个。在本实施方式中，发光元件110的数量是一个。发光元件110配置为其光轴OA与光束控制部件120相交。这里，“发光元件的光轴”是指，来自发光元件110的立体光束的中心的光的行进方向。在发光元件110为多个的情况下，是指来自多个发光元件110的立体光束的中心的光的行进方向。在以下的说明中，将沿着来自发光元件110的出射光的光轴OA的射出方向设为前方，将其相反的方向设为后方。
光束控制部件120对从发光元件110射出的光的配光进行控制。光束控制部件120以与发光元件110的光轴OA相交的方式配置在壳体170上。在本实施方式中，光束控制部件120的形状为，相对于旋转轴RA旋转对称。即，在本实施方式中，光束控制部件120的旋转轴RA与中心轴CA一致。另外，在本实施方式中，光束控制部件120配置为，旋转轴RA(中心轴CA)、与发光元件110的光轴OA一致。对于光束控制部件120的材料，只要是能够使所希望的波长的光通过的材料，不特别地进行限定。作为光束控制部件120的材料的例子，包括：聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、环氧树脂(EP)等透光性树脂、或透光性玻璃等。另外，例如通过射出成型制造光束控制部件120。例如，光束控制部件120的直径是11.5mm，高度是7mm。本发明的特征之一为光束控制部件120的形状，所以对光束控制部件120的细节将进行后述。
基板150对发光元件110及光束控制部件120进行支撑。基板150配置在壳体170上。基板150例如由铝或铜等热传导性高的金属构成。在不对基板150要求高热传导性的情况下，也可以使用在玻璃无纺布中含浸环氧树脂而得到的树脂制基板作为基板150。
罩160覆盖光束控制部件120，使从光束控制部件120射出的光漫射并透射。罩160具有透光性。罩160具有包含开口部的中空区域。发光装置140配置在罩160的中空区域内。例如，罩160的材料是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、环氧树脂(EP)等透光性树脂、或者玻璃。罩160还具有光漫射性。不特别地限定对罩160赋予光漫射能力的方法。例如，可以对由透明的材料制作的罩160的内表面或外表面进行光漫射处理(例如粗糙化处理)，也可以在上述透明的材料中混合包含珠粒等散射物质的光漫射性的材料来制作罩160。
优选罩160包含相对于光束控制部件120的旋转轴RA旋转对称的形状。罩160的形状例如可以是仅由旋转对称的形状构成的形状，也可以是包含旋转对称的形状的一部分的形状。优选罩160的形状是能够进一步改善来自光束控制部件120的出射光的配光的均衡性的形状。例如，从进一步增多朝向后方的光的光量的观点来看，优选罩160的形状为罩160的开口部的直径比罩160的最大外径小的形状。罩160的形状例如是球冠形状(以平面切下球面的一部分后的形状)。
壳体170以其前方端部对配置有发光元件110及光束控制部件120的基板150、罩160进行支撑。壳体170以光束控制部件120的旋转轴RA为旋转轴大致旋转对称。壳体170兼作用于将来自发光元件110的热量放出的散热件。因此，优选壳体170由铝或铜等热传导性高的金属构成。
从发光元件110射出的光被光束控制部件120控制为朝向全部方向。从光束控制部件120射出的光在罩160上漫射并透射。
(光束控制部件的结构)
这里，对光束控制部件120进行详细说明。图2A～图2D是表示光束控制部件120的结构的图。图2A是实施方式1的光束控制部件120的俯视图，图2B是仰视图，图2C是侧视图，图2D是图2A所示的A-A线的剖面图。
如图2A～图2D所示，光束控制部件120具有：入射区域121、第一反射面122、第二反射面123、第三反射面124、以及连接面125。另外，在本实施方式中，光束控制部件120形成用于使从发光元件110发散的热量向外部释放的间隙，并且具有用于将光束控制部件120固定于基板150的支脚部126(参照图1)。此外，在图2A～图2D中省略了支脚部126。
如上所述，除了支脚部126以外，光束控制部件120相对于旋转轴RA(中心轴CA)旋转对称。即，入射区域121、第一反射面122、第二反射面123、第三反射面124、连接面125分别是旋转对称面。
入射区域121配置为与发光元件110相对。入射区域121使从发光元件110射出的光向光束控制部件120的内部入射。对于入射区域121的形状，只要能够发挥上述的功能，不特别地进行限定。入射区域121可以是平面，也可以是曲面，也可以由多个面构成。在本实施方式中，入射区域121由多个面构成，包括第一入射面121a和第二入射面121b。
第一入射面121a是以与发光元件110相对的方式配置的凸透镜面。第一入射面121a使从发光元件110射出的光中的、相对于光轴OA的出射角度较小的光向光束控制部件120的内部入射。另外，第一入射面121a以使从发光元件110射出的光不到达第三反射面124而到达第一反射面122的方式折射(聚光)。对于第一入射面121a的形状，只要能够发挥上述的功能，不特别地进行限定。第一入射面121a可以是平面，也可以是曲面，还可以具有多个面。在本实施方式中，第一入射面121a是曲面。另外，在本实施方式中，第一入射面121a的形状形成为，随着远离光轴OA而逐渐远离包含发光元件110的发光面的平面。另外，第一入射面121a形成为，在包含旋转轴RA(中心轴CA)的剖面中，随着远离光轴OA，其切线的斜率渐渐变大。
第二入射面121b在与光轴OA垂直的方向上配置在比第一入射面121a更靠近第二反射面123侧(径向外侧)的位置。第二入射面121b使从发光元件110射出的光中的、相对于光轴OA的出射角度较大的光向光束控制部件120的内部入射。另外，第二入射面121b以使从发光元件110射出的光中的、相对于光轴OA的出射角度较大的光到达第二反射面123的方式进行控制。对于第二入射面121b的形状，只要能够发挥上述的功能，不特别地进行限定。第二入射面121b可以是一个面，也可以是多个面。在本实施方式中，第二入射面121b是一个面。另外，在本实施方式中，第二入射面121b形成为，随着远离光轴OA而逐渐接近包含发光元件110的发光面的平面。在包含旋转轴RA的剖面中，第二入射面121b的形状可以是直线，也可以是曲线。在本实施方式中，包含旋转轴RA的剖面中的第二入射面121b的形状是直线。另外，对于包含旋转轴RA的剖面中的、第二入射面121b相对于旋转轴RA的倾斜角度，不特别地进行限定。在本实施方式中，考虑射出成型时的脱模，包含旋转轴RA的剖面中的、第二入射面121b相对于旋转轴RA的倾斜角度为稍微倾斜。
这样，第一入射面121a及第二入射面121b也可以说是向光束控制部件120的后方(背面)开口的第一凹部127的内表面。在本实施方式中，第一凹部127的形状是顶面向内侧凸起的大致圆柱形。在该情况下，第一凹部127的内顶面相当于第一入射面121a，第一凹部127的内侧面相当于第二入射面121b。
第一反射面122配置在入射区域121的相反侧。第一反射面122使由入射区域121入射的光中的一部分的光，向包含光轴OA的剖面中以光轴OA为边界而与第一反射面122同侧的第二反射面123反射。第一反射面122可以是一个面，也可以是多个面。在本实施方式中，第一反射面122是多个面。第一反射面122具有内侧第一反射面122a和外侧第一反射面122b。对于内侧第一反射面122a及外侧第一反射面122b的形状，只要能够发挥上述的功能，不特别地进行限定。在包含旋转轴RA的剖面中，内侧第一反射面122a及外侧第一反射面122b可以是直线，也可以是曲线。在本实施方式中，内侧第一反射面122a及外侧第一反射面122b分别是曲线。另外，在本实施方式中，在包含旋转轴RA的剖面中，内侧第一反射面122a及外侧第一反射面122b形成为，随着远离旋转轴RA，其切线的斜率分别渐渐变小。
第二反射面123在与发光元件110的光轴OA垂直的方向上，配置在比入射区域121更远离光轴OA(径向外侧)的位置。第二反射面123主要使从发光元件110射出并使由第二入射面121b入射的光向第三反射面124反射，或使由第一反射面122反射后的光向外部射出。即，第二反射面123与到达的光对应地，作为反射面发挥功能或作为出射面发挥功能。第二反射面123可以是一个面，也可以是多个面。在本实施方式中，第二反射面123是一个面。对于第二反射面123的形状，只要能够发挥上述的功能，不特别地进行限定。在包含旋转轴RA的剖面中，第二反射面123可以是直线，也可以是曲线。在本实施方式中，第二反射面123是曲线。另外，在本实施方式中，在包含旋转轴RA的剖面中，第二反射面123形成为，随着接近第三反射面124而逐渐远离光轴OA。另外，第二反射面123形成为，在包含旋转轴RA(中心轴CA)的剖面中，随着接近第三反射面124，其切线的斜率渐渐变小。
第三反射面124在沿着各发光元件110的光轴OA的方向上配置在第二反射面123的相反侧(上侧)。更具体而言，第三反射面124配置在比第二反射面123更远离包含发光元件110的发光面的平面的位置。第三反射面124主要使由第二反射面123反射后的光向连接面125反射。第三反射面124可以是一个面，也可以是多个面。在本实施方式中，第三反射面124是一个面。对于第三反射面124的形状，只要能够发挥上述的功能，不特别地进行限定。在包含旋转轴RA的剖面中，第三入射面124的形状可以是直线，也可以是曲线。在本实施方式中，包含旋转轴RA的剖面中的第三反射面124的形状是曲线。另外，在本实施方式中，在包含旋转轴RA的剖面中，第三反射面124形成为，随着接近第二反射面123而逐渐远离光轴OA。另外，第三反射面124形成为，在包含旋转轴RA(中心轴CA)的剖面中，随着接近第二反射面123，其切线的斜率渐渐变小。
另外，在本实施方式中，在沿着光轴OA的方向上，第三反射面124的一端与第二反射面123的一端连接。对于沿着光轴OA的方向上的第二反射面123及第三反射面124的边界的位置，只要由第二入射面121b入射的光能够到达第二反射面123，不特别地进行限定。在本实施方式中，该边界形成于从发光元件110射出并由第二反射面123反射的光到达第三反射面124的位置。
连接面125将第一反射面122及第三反射面124连接。连接面125使由第三反射面124反射的光向外部射出。连接面125可以是一个面，也可以是多个面。在本实施方式中，连接面125是多个面。在本实施方式中，连接面125包括第一连接面125a和第二连接面125b。
第一连接面125a在沿着光轴OA的方向上配置在第一反射面122侧(下侧)，第二连接面125b形成在比第一连接面125a更远离包含发光元件110的发光面的平面的位置。另外，在包含旋转轴RA的剖面中，对于第一连接面125a及第二连接面125b(连接面125)的形状，只要从连接面125射出的光能够由相对的第一反射面122入射，不特别地进行限定。在包含旋转轴RA的剖面中，第一连接面125a及第二连接面125b的形状分别可以是直线，也可以是曲线。在本实施方式中，在包含旋转轴RA的剖面中，第一连接面125a及第二连接面125b的形状都是直线。在包含旋转轴RA的剖面中，对于第一连接面及第二连接面125b相对于旋转轴RA的倾斜角度，不特别地进行限定。第一连接面125a相对于旋转轴RA的倾斜角度是0°。即，在本实施方式中，第一连接面125a在沿着旋转轴RA的方向上配置。另外，在本实施方式中，第二连接面125b形成为，随着远离光轴OA而逐渐远离第一连接面125a。即，在本实施方式中，考虑射出成型时的脱模，第二连接面125b相对于旋转轴RA稍微倾斜。
(光束控制部件中的光的光路)
对从本实施方式的光束控制部件120中的发光元件110射出的光的光路进行了模拟。另外，为了比较，对图3所示的比较例1的光束控制部件220中的光路、以及图4所示的比较例2的光束控制部件320中的光路也进行了模拟。
图3是表示比较例1的光束控制部件220的结构的图。图3A是比较例1的光束控制部件220的俯视图，图3B是仰视图，图3C是侧视图，图3D是图3A所示的A-A线的剖面图。
如图3A～图3D所示，比较例1的光束控制部件220具有：与发光元件110相对地配置的入射面221；配置在入射面221的相反侧的反射面222；以及将入射面221的外缘部和反射面222的外缘部连接的出射面223，该光束控制部件220以中心轴CA为旋转轴旋转对称。例如，比较例1的光束控制部件220的直径是35mm，高度是13mm。这样，与上述的本实施方式的光束控制部件120相比，比较例1的光束控制部件220更大。
入射面221形成为平面状。另外，反射面222具有：以与中心轴CA相交的方式形成的第一反射面222a；以及以包围第一反射面222a的方式配置的第二反射面222b。第一反射面222a使由入射面221入射的光中的一部分的光以远离中心轴CA的方式射出。第二反射面222b使由入射面221入射的光中的另一部分的光向出射面223内反射。出射面223使由反射面222反射后的光向外部射出。
图4是表示比较例2的光束控制部件320的结构的图。图4A是比较例2的光束控制部件320的俯视图，图4B是仰视图，图4C是侧视图，图4D是图4A所示的A-A线的剖面图。
如图4A～图4D所示，比较例2的光束控制部件320具有：与发光元件110相对地配置的入射面321；在入射面321的相反侧配置的反射面322(第一反射面322a及第二反射面322b)；以及将入射面321的外缘部和反射面322的外缘部连接的出射面323，该光束控制部件320以中心轴CA为旋转轴旋转对称。例如，比较例2的光束控制部件320的直径是15mm，高度是9.8mm。这样，与上述的本实施方式的光束控制部件120相比，比较例2的光束控制部件320更大。另外，比较例2的光束控制部件320是与比较例1的光束控制部件220的中心轴CA附近的一部分相同的形状。即，比较例2的光束控制部件320是相当于图3A及图3D所示的虚线所示的区域的形状。
图5A～图5C是比较例1的光束控制部件220中的光路图。在图5A～图5C中示出了包含旋转轴RA的剖面中的光路。图5A是从发光元件110中心向以光轴OA为边界的一侧射出的光的光路图，图5B是从发光元件110的一侧的端部向外侧射出的光的光路图。图5C是从发光元件110的一侧的端部向光轴OA侧射出的光的光路图。此外，在图5A～图5C中，为了表示光路，省略了剖面线。
如图5A所示，从发光元件110的中心射出的光由入射面221入射至光束控制部件220的内部。由入射面221入射的光中的、相对于发光元件110的光轴OA的出射角度较小的光由第一反射面222a以远离光轴OA的方式射出。另外，由入射面221入射的光中的、相对于发光元件110的光轴OA的出射角度较大的光由第二反射面222b反射，并从出射面223射出。另外，如图5B及图5C所示，在包含旋转轴RA的剖面中，从发光元件110的一侧的端部射出的光由入射面221入射至光束控制部件220的内部。由入射面221入射的光中的、相对于发光元件110的光轴OA的出射角度较小的光由第一反射面222a以远离光轴OA的方式射出。另外，由入射面221入射的光中的、相对于发光元件110的光轴OA的出射角度较大的光由第二反射面222b反射，并从出射面223射出。这时，从出射面223射出的光中的大部分的光向后方射出。这样，比较例1的光束控制部件220能够得到比较良好的配光的均衡性。
图6A～图6C是比较例2的光束控制部件320中的光路图。在图6A～图6C中示出了包含旋转轴RA的剖面中的光路。图6A是从发光元件110的中心向以光轴OA为边界的一侧射出的光的光路图，图6B是从发光元件110的一侧的端部向外侧射出的光的光路图。图6C是从发光元件110的一侧的端部向光轴OA侧射出的光的光路图。此外，在图6A～图6C中，为了表示光路，省略了剖面线。
如图6A所示，从发光元件110的中心射出的光由入射面321入射至光束控制部件320的内部。由入射面321入射的光中的、相对于发光元件110的光轴OA的出射角度较小的光由第一反射面322a以远离光轴OA的方式射出。另外，由入射面321入射的光中的、相对于发光元件110的光轴OA的出射角度较大的光由第一反射面322a反射，并从出射面323射出。另外，如图6B及图6C所示，在包含旋转轴RA的剖面中，从发光元件110的一侧的端部射出的光由入射面321入射至光束控制部件320的内部。由入射面321入射的光中的、相对于发光元件110的光轴OA的出射角度较小的光由第一反射面322a以远离光轴OA的方式射出。另外，由入射面321入射的光中的、相对于发光元件110的光轴OA的出射角度较大的光由第一反射面322a反射，并由出射面323射出。这样，比较例2的光束控制部件320是将比较例1的光束控制部件220的直径缩小后的形状，所以与比较例1的光束控制部件220相比，配光的均衡性变差了。
图7A～图7C是本实施方式的光束控制部件120中的光路图。在图7A～图7C中示出了包含旋转轴RA的剖面中的光路。图7A是从发光元件110的中心射出的光的光路图，图7B是从发光元件110的一侧的端部向外侧射出的光的光路图。图7C是在包含旋转轴RA的剖面中，从发光元件110的一侧的端部向光轴OA侧射出的光的光路图。此外，在图7A～图7C中，为了表示光路，省略了剖面线。
如图7A所示，从发光元件110的中心射出的光由入射区域121入射至光束控制部件120的内部。更具体而言，从发光元件110的中心射出的光中的、相对于发光元件110的光轴OA的出射角度较小的光由第一入射面121a入射。由第一入射面121a入射的光由以光轴OA为边界而与该第一入射面121a同侧的第一反射面122反射，并从该同侧的第二反射面123射出。这时，从第二反射面123射出的光中的大部分的光向侧方或后方射出。另一方面，从发光元件110的中心射出的光中的、相对于发光元件110的光轴OA的出射角度较大的光由第二入射面121b入射。在包含旋转轴RA的剖面中，由第二入射面121b入射的光在按照以光轴OA为边界而与该第二入射面121b同侧的第二反射面123、第三反射面124的顺序反射之后，从该同侧的连接面125射出。在包含旋转轴RA的剖面中，从连接面125射出的光由隔着光轴OA的相反侧的第一反射面122a或连接面125再次入射后，从该相反侧的所述第二反射面123射出。这时，从第二反射面123射出的光中的大部分的光向后方射出。
如图7B所示，在包含旋转轴RA的剖面中，对于从发光元件110的一侧的端部向以光轴OA为边界而与射出了光的发光面的端部同侧的方向射出的光，由同侧的第一入射面121a及第二入射面121b入射。更具体而言，从发光元件110的端部射出的光中的、相对于发光元件110的光轴OA的出射角度较小的光由第一入射面121a入射。由第一入射面121a入射的光中的大部分的光从以光轴OA为边界而与入射了光的第一入射面121a同侧的第一反射面122向外部射出。另一方面，由第二入射面121b入射的光按照以光轴OA为边界而与第二入射面121b同侧的第二反射面123、第三反射面124的顺序反射。由第三反射面124反射的光由该同侧的连接面125一度向外部射出。从连接面125射出的光由以光轴OA为边界的相反侧的第一反射面122再次入射后，从该相反侧的第二反射面124射出。这时，从第二反射面123射出的光中的大部分的光向后方射出。
如图7C所示，在包含旋转轴RA的剖面中，对于从发光元件110的一侧的端部向以光轴OA为边界的、射出了光的发光面的端部的相反侧射出的光，由与射出了光的发光面的端部同侧的第一入射面121a及该相反侧的第二入射面121b入射。更具体而言，从发光元件110的端部射出的光中的、相对于发光元件110的光轴OA的出射角度较小的光由第一入射面121a入射。由第一入射面121a入射的光中的大部分的光从该相反侧的第二反射面123向外部射出。另一方面，由第二入射面121b入射的光按照以光轴OA为边界而与第二入射面123同侧的第二反射面123、第三反射面124的顺序反射。由第三反射面124反射的光由该同侧的连接面125一度向外部射出。从连接面125射出的光由以光轴OA为边界的相反侧的第一反射面122再次入射后，从该相反侧的第二反射面123射出。这时，从第二反射面123射出的光中的大部分的光向后方射出。
这样，在本实施方式的光束控制部件120中，从发光元件110射出的光向前方、侧方及后方射出。即，本实施方式的光束控制部件120虽然比比较例2的光束控制部件320小，配光的均衡性却良好。
(发光装置及照明装置的配光特性)
接着，为了确认本实施方式的光束控制部件120的效果，对具有一个发光元件110及光束控制部件120的发光装置140的配光特性、和在发光装置140上安装了罩160的照明装置100的配光特性分别进行了模拟。另外，为了比较，对使用了图3所示的比较例1的光束控制部件220的发光装置及照明装置、使用了图4所示的比较例2的光束控制部件320的发光装置及照明装置也进行了模拟。在各模拟中，以旋转轴RA、与发光元件110的发光面交点为基准点，求出了包含旋转轴RA的平面中的全方位的相对照度。另外，在各模拟中，计算出了距该基准点1000mm的距离处的假想面中的照度。
图8～图10是表示比较例1、比较例2及本实施方式的发光装置及照明装置的配光特性的曲线图。在各曲线图的外侧记载的数值表示相对于该基准点的角度(°)。0°表示光轴OA的方向(前方方向)，90°表示水平方向(侧方方向)，180°表示后方方向。另外，在各曲线图的内侧记载的数值表示各方向的相对照度(最大值1)。各曲线图的实线表示对发光元件110、光束控制部件进行了组合的情况下(发光装置)的结果，点线表示对发光元件110、光束控制部件、罩160进行了组合的情况下(照明装置)的结果。
图8是表示比较例1中的发光装置及照明装置的配光特性的曲线图。如图8所示，可知，在发光装置(实线)中，朝向前方方向的光很少，生成朝向±140°附近方向的光。这可以认为是由于，通过光束控制部件220的反射面222，将从发光元件110射出的光中的大部分的光向后方进行了控制。另外，在对发光装置安装了罩160的照明装置(点线)中，能够使朝向前方方向及侧方方向的出射光量均匀，但朝向±140°附近方向的光较多，存在光的不均。
图9是表示比较例2中的发光装置及照明装置的配光特性的曲线图。如图9所示，可知，在发光装置(实线)中，除了朝向±140°附近方向的光以外，还生成朝向±50°附近方向的光。这可以认为是由于，光束控制部件320的入射面321(直径)较小，所以由入射面321入射的光由出射面323反射后从反射面322射出。另外，在对发光装置安装了罩160的照明装置中，能够使朝向侧方方向的出射光量均匀，但是朝向±50°附近及±140°附近方向的光较多，存在光的不均。这样，对于比较例1的光束控制部件220，若小型化则配光特性劣化。
图10是表示实施方式1的发光装置140及照明装置100的配光特性的曲线图。如图10所示，可知，在发光装置(实线)中，除了朝向前方的光以外，还生成朝向侧方的光及朝向后方的光。可以认为这主要是由于，通过光束控制部件120的第二反射面123及第三反射面124生成朝向后方的光，并且适度地向前方及侧方射出光。另外，可知，在对发光装置140安装了罩160的照明装置100(点线)中，通过使朝向前方方向、侧方方向及后方方向的出射光量均等，能够进一步减少光的不均。这样，本实施方式的光束控制部件120虽然比比较例2的光束控制部件320小，配光的均衡性却良好。
(变形例)
接着，对实施方式1的变形例的光束控制部件420进行说明。实施方式1的变形例的光束控制部件420仅第一入射面421a及第一反射面422的形状与实施方式1的光束控制部件120不同。因此，对与实施方式1的光束控制部件120相同的结构，标以相同符号并省略其说明。
图11是实施方式1的变形例的光束控制部件420的立体图。图11A是从第一反射面422侧观察光束控制部件420的立体图，图11B是从入射区域421侧观察光束控制部件420的立体图。另外，图12A～图12D是表示实施方式1的变形例的光束控制部件420的结构的图。图12A是实施方式1的变形例的光束控制部件420的俯视图，图12B是仰视图，图12C是侧视图，图12D是图12A所示的A-A线的剖面图。
如图11A、图11B及图12A～图12D所示，实施方式1的变形例的光束控制部件420具有：入射区域421、第一反射面422、第二反射面123、第三反射面124及连接面425。另外，入射区域421具有第一入射面421a、第二入射面421b。第一入射面421a具有内侧第一入射面421c、外侧第一反射面421d。
内侧第一入射面421c配置为与光轴OA相交。内侧第一入射面421c使从发光元件110射出的光中的、相对于发光元件110的光轴OA的出射角度较小的光以远离光轴OA的方式折射，并向光束控制部件420的内部入射。内侧第一入射面421c形成为，随着远离光轴OA而逐渐接近包含发光元件110的发光面的平面。另外，对于包含光轴OA的剖面中的内侧第一入射面421c的形状，只要满足上述的条件，不特别地进行限定。在本实施方式中，包含光轴OA的剖面中的内侧第一入射面421c的形状是直线。即，内侧第一入射面421c形成为圆锥的侧面状。
外侧第一入射面421d在与光轴OA垂直的方向上配置在比内侧第一入射面421c更远离光轴OA的位置。外侧第一入射面421d使从发光元件110射出的光中的、比由内侧第一入射面421c入射的光的入射角度大、且比向第二入射面421b入射的光的入射角度小的出射角度的光，以远离光轴OA的方式折射并向光束控制部件420的内部入射。对于外侧第一入射面421d的形状，不特别地进行限定。外侧第一入射面421d的形状可以是平面，也可以是曲面。在本实施方式中，外侧第一入射面421d的形状是平面。另外，第一反射面422配置为与光轴OA正交。
连接面425由一个面构成。另外，在包含旋转轴RA的剖面中，不特别地限定连接面425的形状。在包含旋转轴RA的剖面中，连接面425的形状是直线。在包含旋转轴RA的剖面中，不特别地限定连接面425的倾斜角度。另外，在本实施方式中，连接面425形成为，随着远离光轴OA而逐渐接近包含发光元件110的发光面的平面。即，在本实施方式中，考虑射出成型时的脱模，连接面425相对于旋转轴RA稍微倾斜。
(效果)
如上所述，对于具有本实施方式的光束控制部件120、420的照明装置100，即使使光束控制部件120、420小型化，也由于具有用于控制从发光元件110射出的光的第二反射面123及第三反射面124，而使光束控制部件120、420可以不大型化地控制光适当地向后方行进。与以往的照明装置相比，本实施方式的照明装置100能够显示更接近白炽灯的配光特性。
[实施方式2]
接着，对实施方式2的照明装置500进行说明。在实施方式2中，作为本发明的照明装置的代表例，对能代替荧光灯来使用的照明装置进行说明。
(照明装置的结构)
图13是本发明的实施方式2的照明装置500的剖面图。图14及图15是表示实施方式2的光束控制部件520的结构的图。图14A是从第一反射面522侧观察光束控制部件520时的立体图，图14B是从入射区域521侧观察光束控制部件520的立体图。图15A是实施方式2的光束控制部件520的俯视图，图15B是仰视图，图15C是侧视图，图15D是主视图。
如图13所示，照明装置500具有：包含多个发光元件110及光束控制部件520的发光装置540、基板550、罩560。
发光元件110与在实施方式1的照明装置100中使用的发光元件110相同。在发光装置540中，多个发光元件110在基板550上配置成一列。对于发光装置540中的发光元件110的数量，只要是两个以上，不特别地进行限定。光束控制部件520形成为柱状。发光装置540配置在基板550上。此外，关于光束控制部件520将进行后述。
罩560使从光束控制部件520射出的光漫射并向外部透射。罩560以覆盖发光装置540的方式，相对于发光装置540隔着空气层而配置。罩560的外表面为有效发光区域。对于罩560的形状，只要能够隔着空气层覆盖发光装置540，不特别地进行限定。在图13所示的例子中，罩560是切除圆筒的一部分后的形状，但罩560也可以是圆筒形状等。
如图14A、图14B及图15A～图15D所示，实施方式2的光束控制部件520形成为柱状。光束控制部件520具有：入射区域521、第一反射面522、第二反射面523、第三反射面524及连接面525。入射区域521、第一反射面522、第二反射面523、第三反射面524及连接面525在与发光元件110的光轴OA正交的一个方向上延伸。因此，各面在该方向(多个发光元件110的排列方向)上没有曲率。此外，在本实施方式中，光束控制部件520不需要具有支脚部。这是由于，光束控制部件520在与发光元件110的光轴OA正交的一个方向上延伸，因而具有使从发光元件110发散的热量向外部释放的间隙。
入射区域521配置为与发光元件110相对。入射区域521包括第一入射面521a及第二入射面521b。另外，第一反射面522具有内侧第一反射面522a及外侧第一反射面522b。并且，连接面525具有第一连接面525a及第二连接面525b。
入射区域521、第一反射面522、第二反射面523、第三反射面524及连接面525的短轴方向的剖面的形状与实施方式1中的光束控制部件120的包含旋转轴RA的剖面形状相同。另外，入射区域521、第一反射面522、第二反射面523、第三反射面524及连接面525的功能分别与实施方式1中的光束控制部件120的入射区域121、第一反射面122、第二反射面123、第三反射面124及连接面125的功能相同。
此外，虽然未特别地图示，与实施方式1同样地，第一入射面521a也可以具有内侧第一入射面、外侧第一反射面。在该情况下，内侧第一入射面及外侧第一反射面的功能与实施方式1中的内侧第一入射面421c及外侧第一反射面421d相同。
(效果)
如上所述，实施方式2的光束控制部件520具有与实施方式1的光束控制部件120相同的效果。与以往的照明装置相比，本实施方式的照明装置500能够显示更接近荧光灯的配光特性。
本申请主张基于2015年6月29日提出的日本专利申请2015-129864号的优先权。该申请说明书及附图中记载的内容全部引用于本申请说明书中。
工业实用性
具有本发明的光束控制部件的照明装置能代替白炽灯或荧光灯来使用，所以能广泛地适用于吊灯、荧光灯、间接照明装置等各种照明设备。
附图标记说明
100、500 照明装置
110 发光元件
120、220、320、420、520 光束控制部件
121、421、521 入射区域
121a、421a、521a 第一入射面
121b、421b、521b 第二入射面
122、422、522 第一反射面
122a、522a 内侧第一反射面
122b、522b 外侧第一反射面
123、523 第二反射面
124、524 第三反射面
125、425、525 连接面
125a、525a 第一连接面
125b、525b 第二连接面
126 支脚部
127 第一凹部
140、540 发光装置
150、550 基板
160、560 罩
170 壳体
221、321 入射面
222、322 反射面
222a、322a 第一反射面
222b、322b 第二反射面
223、323、出射面
421c 内侧第一入射面
421d 外侧第一入射面
CA 旋转轴
OA 光轴
RA 旋转轴

Claims (9)

1.一种光束控制部件，对从发光元件射出的光的配光进行控制，
其形成为在包含所述发光元件的光轴的剖面中相对于所述光轴对称，包括：
入射区域，其配置为与所述发光元件相对；
第一反射面，其配置在所述入射区域的相反侧；
第二反射面，其在与所述光轴垂直的方向上配置为，比所述第一反射面更远离所述光轴；
第三反射面，其在沿着所述光轴的方向上配置在所述第二反射面的相反侧；以及
连接面，其连接所述第一反射面和所述第三反射面，
在包含所述光轴及沿着与所述光轴垂直的方向的直线的剖面中，从所述发光元件射出的光中的一部分的光由所述入射区域入射后，由以所述光轴为边界而与该入射区域同侧的所述第一反射面反射，并从该同侧的所述第二反射面射出，
在所述剖面中，从所述发光元件射出的光中的另一部分的光由所述入射区域入射、并按照以所述光轴为边界而与该入射区域同侧的所述第二反射面、所述第三反射面的顺序反射后，从该同侧的所述连接面射出，并由隔着所述光轴的相反侧的所述第一反射面再次入射后，从该相反侧的所述第二反射面射出。
2.如权利要求1所述的光束控制部件，其中，
所述入射区域具有：
第一入射面，其配置为与所述发光元件相对，从所述发光元件射出的光中的、相对于所述光轴的出射角度较小的光入射至该第一入射面；以及
第二入射面，其在与所述光轴垂直的方向上配置在比所述第一入射面更靠近所述第二反射面侧的位置，从所述发光元件射出的光中的、相对于所述光轴的出射角度较大的光入射至该第二入射面，
在所述剖面中，入射到所述第一入射面的光由以所述光轴为边界而与该第一入射面同侧的所述第一反射面反射，并从该同侧的所述第二反射面射出，
在所述剖面中，由所述第二入射面入射的光按照以所述光轴为边界而与该第二入射面同侧的所述第二反射面、所述第三反射面的顺序反射后，从该同侧的所述连接面射出，并由隔着所述光轴的相反侧的所述第一反射面再次入射后，从该相反侧的所述第二反射面射出。
3.如权利要求2所述的光束控制部件，其中，
所述第一入射面及所述第一反射面分别形成为，随着远离所述光轴而远离包含所述发光元件的发光面的平面。
4.如权利要求2所述的光束控制部件，其中，
所述第一入射面具有：
内侧第一入射面，其配置为与所述光轴相交，形成为随着远离所述光轴而逐渐接近包含所述发光元件的发光面的平面；以及
外侧第一入射面，其在与所述光轴垂直的方向上配置在比所述内侧第一入射面更远离所述光轴的位置。
5.如权利要求1～4中任意一项所述的光束控制部件，其中，
所述第二反射面形成为，随着接近所述第三反射面而逐渐远离所述光轴，
所述第三反射面形成为，随着接近所述第二反射面而逐渐远离所述光轴。
6.如权利要求1～4中任意一项所述的光束控制部件，其中，
所述入射区域、所述第一反射面、所述第二反射面、所述第三反射面及所述连接面以沿着所述光轴的轴为旋转轴旋转对称。
7.如权利要求1～4中任意一项所述的光束控制部件，其中，
所述入射区域、所述第一反射面、所述第二反射面、所述第三反射面及所述连接面在与所述光轴正交的方向上延伸。
8.一种发光装置，其具有：
发光元件；以及
权利要求1～7中任意一项所述的光束控制部件，
所述光束控制部件以所述入射区域与所述发光元件相对的方式配置。
9.一种照明装置，包括：
权利要求8所述的发光装置；以及
罩，使来自所述发光装置的出射光漫射并透射。
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