JP2010153328A - Optical element and light-emitting device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical element and a light-emitting device capable of suppressing formation of glare. <P>SOLUTION: The light-emitting device is constituted of the light-emitting element in which a portion to reflect light incident from an incident part 11, and emit the reflected light is made a first recessed part (reflecting face 12) to become a reversed cone shape against the incident part 11, and in the incident part 11, a cone-shaped second recessed part (recessed part 18) symmetrically arranged to the first recessed part is formed, and a light-emitting member (LED) which makes light incident into the incident part 11 arranged at a position opposite to the first recessed part. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、光学素子および発光装置に関する。   The present invention relates to an optical element and a light emitting device.

近年、LED(Light Emitting Diode)のハイパワー化、高効率化により、白熱電球および蛍光灯の代替えとして、LED照明装置が実用化されてきている。白熱電球または蛍光灯に比べて、LEDは大きさが小さく、光束密度が高い。また、白熱電球および蛍光灯が全方位に発光するのに対して、LEDは光線の指向性を高くし易いという特徴を有する。また、最近では、3Wさらには10WというパワーLEDも実用化されている。   In recent years, LED lighting devices have been put into practical use as an alternative to incandescent bulbs and fluorescent lamps due to the high power and high efficiency of LEDs (Light Emitting Diodes). Compared with incandescent bulbs or fluorescent lamps, LEDs are smaller in size and have a higher luminous flux density. Further, incandescent bulbs and fluorescent lamps emit light in all directions, whereas LEDs have a feature that the directivity of light rays is easily increased. Recently, power LEDs of 3W or 10W have been put into practical use.

このようなLEDを光源とする照明装置として、以下の照明装置が提案されている。LEDからの光が、光拡散体へ入射し、反射することなく射出する光と、光拡散体へ入射した後に内部で1回あるいは複数回反射した後に射出する光とを協同させることにより、装置全体(特に光拡散体)を薄いものとしつつも、広い範囲を照射可能に構成した照明装置である。(特許文献1参照)。   As illumination devices using such LEDs as light sources, the following illumination devices have been proposed. A device in which light from an LED enters the light diffuser and exits without reflecting, and light that enters the light diffuser and then exits after being reflected once or a plurality of times inside the device. The illumination device is configured to be able to irradiate a wide range while making the whole (especially a light diffuser) thin. (See Patent Document 1).

特開2007−140056号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2007-140056

しかしながら、特許文献1に記載されている照明装置は、LEDから発せられる光が光拡散体へ入射し、反射することなく射出する光が多くなり過ぎる場合がある。たとえば、LEDの上部へ直線的に出射する光は、そのまま通過しやすい。すると、光拡散体の中心の光束密度が高くまぶしさ(グレア)の大きいものとなる。   However, in the lighting device described in Patent Document 1, light emitted from the LED may enter the light diffuser and may emit too much light without being reflected. For example, light that exits linearly to the top of the LED is easy to pass through. Then, the light flux density at the center of the light diffuser is high and the glare is high.

そこで、本発明の目的は、グレアの発生を抑制できる光学素子および発光装置を提供することである。   Therefore, an object of the present invention is to provide an optical element and a light-emitting device that can suppress the occurrence of glare.

上記目的を達成するため、本発明の光学素子は、入射部から入射した光を反射させ、その反射した光を出射する光学素子において、反射させる部分を入射部に対して逆錐状体で、かつ頂点が丸みを帯びたまたは平坦状とした第1凹部とし、入射部には、第1凹部と対称的に配置される錐状体形状の第2凹部が形成されている。   In order to achieve the above object, the optical element of the present invention reflects the light incident from the incident part, and in the optical element that emits the reflected light, the part to be reflected is an inverted cone with respect to the incident part. In addition, a first concave portion having a rounded or flat apex is formed, and a second concave portion having a cone shape disposed symmetrically with the first concave portion is formed in the incident portion.

上記目的を達成するため、本発明の光学素子は、入射部から入射した光を反射させ、その反射した光を出射する光学素子において、反射させる部分を入射部に対して逆錐状体となる第1凹部とし、入射部には、第1凹部と対称的に配置される錐状体形状の第2凹部が形成されている。   In order to achieve the above object, the optical element of the present invention reflects the light incident from the incident part, and in the optical element that emits the reflected light, the reflected part is an inverted cone with respect to the incident part. The first concave portion is formed, and the incident portion is formed with a second concave portion having a cone shape arranged symmetrically with the first concave portion.

ここで、第2凹部の頂点を丸みを帯びた形状または平坦状としたことが好ましい。   Here, it is preferable that the apex of the second recess is rounded or flat.

また、第1凹部と第2凹部を共に円錐状としたことが好ましい。   Moreover, it is preferable that both the 1st recessed part and the 2nd recessed part were made into cone shape.

また、第1凹部は、入射した光であって直進してくる光を全反射させる反射面を有し、かつ入射した光を多重散乱させ反射面を通過して出射する光を発生させる光散乱粒子を含有していることが好ましい。   The first recess has a reflecting surface that totally reflects incident light that travels straight, and light scattering that generates incident light that passes through the reflecting surface by multiple scattering. It is preferable to contain particles.

また、入射部は、第2凹部の底面と同一面となる平面部を、第2凹部の外周に有していることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the incident part has the flat part which becomes the same surface as the bottom face of a 2nd recessed part in the outer periphery of a 2nd recessed part.

また、入射部は、第2凹部の外側に入射してくる光を屈折または全反射させる凸部を有し、その凸部は平面部から第2凹部とは逆側に突出するように設けられていることが好ましい。   The incident portion has a convex portion that refracts or totally reflects light incident on the outside of the second concave portion, and the convex portion is provided so as to protrude from the flat portion to the opposite side to the second concave portion. It is preferable.

上記目的を達成するため、本発明の発光装置は、入射部から入射した光を反射させ、その反射した光を出射する発光装置において、反射させる部分を入射部に対して逆錐状体で、かつ頂点が丸みを帯びたまたは平坦状とした第1凹部とし、入射部には、第1凹部と対称的に配置される錐状体形状の第2凹部が形成され、第2凹部と対向する位置に入射部に光を入射する発光部材が配置されている。   In order to achieve the above object, the light emitting device of the present invention reflects light incident from the incident portion, and in the light emitting device that emits the reflected light, the portion to be reflected is an inverted cone with respect to the incident portion, In addition, a first concave portion having a rounded or flat top is formed, and a conical-shaped second concave portion arranged symmetrically with the first concave portion is formed in the incident portion, and is opposed to the second concave portion. A light emitting member that makes light incident on the incident portion is arranged at a position.

上記目的を達成するため、本発明の発光装置は、入射部から入射した光を反射させ、その反射した光を出射する発光装置において、反射させる部分を入射部に対して逆錐状体となる第1凹部とし、入射部には、第1凹部と対称的に配置される錐状体形状の第2凹部が形成され、第2凹部と対向する位置に入射部に光を入射する発光部材が配置されている。   In order to achieve the above object, the light emitting device of the present invention reflects light incident from the incident portion, and in the light emitting device that emits the reflected light, the reflected portion becomes an inverted cone with respect to the incident portion. The first concave portion is formed with a cone-shaped second concave portion arranged symmetrically with the first concave portion, and a light emitting member that enters light into the incident portion at a position facing the second concave portion. Has been placed.

ここで、第2凹部の頂点を丸みを帯びた形状または平坦状としたことが好ましい。   Here, it is preferable that the apex of the second recess is rounded or flat.

また、第1凹部と第2凹部を共に円錐状としたことが好ましい。   Moreover, it is preferable that both the 1st recessed part and the 2nd recessed part were made into cone shape.

また、第1凹部は、入射した光であって直進してくる光を全反射させる反射面を有し、かつ入射した光を多重散乱させ反射面を通過して出射する光を発生させる光散乱粒子を含有していることが好ましい。   The first recess has a reflecting surface that totally reflects incident light that travels straight, and light scattering that generates incident light that passes through the reflecting surface by multiple scattering. It is preferable to contain particles.

本発明では、グレアの発生を抑制できる光学素子および発光装置を提供することができる。   The present invention can provide an optical element and a light-emitting device that can suppress the occurrence of glare.

以下、本発明の実施の形態に係る光学素子および発光装置の構成、ならびにそれらの作用について、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, the configuration of the optical element and the light-emitting device according to the embodiment of the present invention and the operation thereof will be described with reference to the drawings.

(光学素子の構成)
図1は、本発明の実施の形態に係る光学素子である透光部材1の構成を示す平面図、図2は、その正面図および図3はその底面図である。
(Configuration of optical element)
FIG. 1 is a plan view showing a configuration of a translucent member 1 that is an optical element according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front view thereof, and FIG. 3 is a bottom view thereof.

図1から図3に示すように、透光部材1は、外形が円形であって、光散乱粒子として粒子径が数μmの球状かつ透光性のシリコーン粒子(図示省略)が含有された透明のポリメチルメタクリレート(以下、「PMMA」と略記する。)樹脂成形体である。透光部材1は、中央に配置される平面円形状の第1の導光部2と、その周りに配置されるドーナツ状の第2の導光部3とを有する。第1の導光部2は、その第1の導光部2に光を入射する入射部11(図3,図4参照)と、入射部11へ入射した光を反射する入射部11とは反対側の面に配置される反射面12(第1凹部)とを有している。   As shown in FIGS. 1 to 3, the translucent member 1 has a circular outer shape and contains transparent and transparent silicone particles (not shown) having a particle diameter of several μm as light scattering particles. The polymethylmethacrylate (hereinafter abbreviated as “PMMA”) resin molding. The translucent member 1 includes a planar circular first light guide 2 disposed in the center, and a donut-shaped second light guide 3 disposed around the first light guide 2. The first light guide unit 2 includes an incident unit 11 (see FIGS. 3 and 4) that makes light incident on the first light guide unit 2 and an incident unit 11 that reflects the light incident on the incident unit 11. And a reflecting surface 12 (first recess) disposed on the opposite surface.

この反射面12の中央は、中心点13となり、その中心点13は、透光部材1の中心であり、第1の導光部2の中心であり、かつ第2の導光部3の中心となる。この透光部材1は、入射部11に入射した光を反射面12に導き反射面12によって反射した光を第2の導光部3に導いている。第1の導光部2と第2の導光部3とは、2材成形によって一体化され、透光部材1は見た目上、完全な1部品として形成されている。なお、以下では、図2の上側を透光部材1の上面といい、下側を透光部材1の下面という。   The center of the reflecting surface 12 is a center point 13, which is the center of the translucent member 1, the center of the first light guide 2, and the center of the second light guide 3. It becomes. The translucent member 1 guides light incident on the incident portion 11 to the reflection surface 12 and guides light reflected by the reflection surface 12 to the second light guide portion 3. The first light guide portion 2 and the second light guide portion 3 are integrated by two-material molding, and the translucent member 1 is formed as a completely complete component. In the following, the upper side of FIG. 2 is referred to as the upper surface of the translucent member 1, and the lower side is referred to as the lower surface of the translucent member 1.

図1に示す第1の導光部2の外形の半径(R1)は11mmであり、第2の導光部3の外形の半径(R2)は80mmである。したがって、透光部材1のうち、第1の導光部2が占める面積は、(πR1
πR2)で求められ、約1.89%である。
The outer radius (R1) of the first light guide 2 shown in FIG. 1 is 11 mm, and the outer radius (R2) of the second light guide 3 is 80 mm. Accordingly, the area occupied by the first light guide 2 in the translucent member 1 is (πR1 2 /
πR2 2 ), which is about 1.89%.

図2に示すように、透光部材1の第2の導光部3の上面が平面であり、また第2の導光部3の下面が透光部材1の端部5から透光部材1の中心である第1の導光部2に向かって徐々に厚みを増す形状となっている。そして、透光部材1の端部15側の下端面には第2の導光部3に導光された光を上面側に全反射する反射部16がリング状に形成されている。この反射部16は、中心点13を中心として同心円状に設置されている。また、第1の導光部2は、その下面側に円筒状のLED保持部17を有している。   As shown in FIG. 2, the upper surface of the second light guide portion 3 of the translucent member 1 is a flat surface, and the lower surface of the second light guide portion 3 extends from the end portion 5 of the translucent member 1 to the translucent member 1. The thickness gradually increases toward the first light guide portion 2 which is the center of the light guide. And the reflection part 16 which totally reflects the light guide | induced to the 2nd light guide part 3 to the upper surface side is formed in the lower end surface by the side of the edge part 15 of the translucent member 1 at the ring shape. The reflecting portion 16 is disposed concentrically around the center point 13. Moreover, the 1st light guide part 2 has the cylindrical LED holding | maintenance part 17 in the lower surface side.

図3に示すように、透光部材1の中央部に円形の第1の導光部2が配置され、その第1の導光部2の下面側にリング状のLED保持部17が配置されている。また、第2の導光部3の端部15の下面側の全周に沿ってリング状の反射部16が各点において同一形状となるように形成されている。さらに、第1の導光部2には、その下面側にLED保持部17よりも径の小さな底面の円錐状の凹部18(第2凹部)が形成されている。そして、凹部18の円錐底面と同一面となる平面部19が、凹部18の外周に形成されている。   As shown in FIG. 3, the circular first light guide 2 is disposed at the center of the translucent member 1, and the ring-shaped LED holding portion 17 is disposed on the lower surface side of the first light guide 2. ing. Further, the ring-shaped reflecting portion 16 is formed so as to have the same shape at each point along the entire circumference on the lower surface side of the end portion 15 of the second light guide portion 3. Further, the first light guide portion 2 is formed with a conical recess 18 (second recess) having a bottom surface having a smaller diameter than the LED holding portion 17 on the lower surface side thereof. A flat portion 19 that is flush with the conical bottom surface of the recess 18 is formed on the outer periphery of the recess 18.

図4は、図1のA−A断面図である。LED保持部17は、下面側に突出した円筒状の形状をしている。LED保持部17は、第1の導光部2の一部を形成しているが、第2の導光部3の下面側に配置し、第2の導光部3の一部として形成しても良い。LED保持部17の内周面17aは、入射部11の平面に対し垂直に下面側に延びている。一方、LED保持部17の内周面17aは、入射部11の平面に対し垂直に下面側に延びている。一方、LED保持部17の外周面17bは、内周面17aに対し、鋭角の角度αを持つように形成される。これは、後述する光源からの光がこのLED保持部17に入射した場合、その入射光を反射させ第1の導光部2や第2の導光部3に導くようにする。反射面12の凹部形状は、入射部11に対して逆円錐状体で、その円錐状体の側面は透光部材1の上面側に膨らんでおり、かつその円錐状体の頂点(中心点13に相当する部分)が丸みを帯びている(図5参照)。また、空間が円錐形状である凹部18の円錐頂点部分(以下「凹部18の頂点」という。)も同様に丸みを帯びている(図5参照)。なお、入射部11は、LED保持部17の内周面17aと、凹部18と、平面部19からなる。   4 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. The LED holding part 17 has a cylindrical shape protruding to the lower surface side. The LED holding unit 17 forms a part of the first light guide unit 2, but is disposed on the lower surface side of the second light guide unit 3 and formed as a part of the second light guide unit 3. May be. The inner peripheral surface 17 a of the LED holding portion 17 extends to the lower surface side perpendicular to the plane of the incident portion 11. On the other hand, the inner peripheral surface 17 a of the LED holding portion 17 extends to the lower surface side perpendicular to the plane of the incident portion 11. On the other hand, the outer peripheral surface 17b of the LED holding portion 17 is formed to have an acute angle α with respect to the inner peripheral surface 17a. In this case, when light from a light source to be described later enters the LED holding unit 17, the incident light is reflected and guided to the first light guide unit 2 or the second light guide unit 3. The concave shape of the reflecting surface 12 is an inverted conical body with respect to the incident portion 11, and the side surface of the conical body swells toward the upper surface side of the translucent member 1, and the apex (center point 13) of the conical body. (Corresponding to) is rounded (see FIG. 5). Further, the conical apex portion of the concave portion 18 having a conical space (hereinafter referred to as “the apex of the concave portion 18”) is similarly rounded (see FIG. 5). The incident portion 11 includes an inner peripheral surface 17 a of the LED holding portion 17, a concave portion 18, and a flat portion 19.

図5は、図4の断面図における透光部材1の反射面12の周辺部分の詳細を示す拡大図である。反射面12のうち、最も下側へ凹んだ部分は、中心点13となっている。その中心点13の付近は球面状とされているが、平坦状としても良い。その中心点13の対向位置に凹部18の頂点部分が位置している。凹部18の頂点付近も球面状とされているが、平坦状としたり図4に示すように鋭角としたりしても良い。また、図5に示すように、透光部材1には、光散乱粒子21が含有されている。この光散乱粒子21は、1〜10μmの粒径のシリコーン粒子となっており、第2の導光部3よりも第1の導光部2に高密度に含有されている。具体的には、第1の導光部2の光散乱粒子21の含有率は0.1重量%であり、第2の導光部3の光散乱粒子21の含有率は0.06重量%である。ただし、光散乱粒子21は、第1の導光部2よりも第2の導光部3に高密度に含有されていても良いし、光散乱粒子21の含有率を第1の導光部2と第2の導光部3とで等しくしても良い。なお、第1の導光部2に含有されている光散乱粒子21は、散乱パラメータをτ、第1の導光部2の厚みをTとしたとき、τとTの積が0.1以上50以下の範囲内とされている。   FIG. 5 is an enlarged view showing details of the peripheral portion of the reflecting surface 12 of the translucent member 1 in the cross-sectional view of FIG. A portion of the reflecting surface 12 that is recessed downward is a center point 13. Although the vicinity of the center point 13 is spherical, it may be flat. The apex portion of the recess 18 is located at a position facing the center point 13. The vicinity of the apex of the recess 18 is also spherical, but it may be flat or have an acute angle as shown in FIG. As shown in FIG. 5, the light transmissive member 1 contains light scattering particles 21. The light scattering particles 21 are silicone particles having a particle diameter of 1 to 10 μm, and are contained in the first light guide 2 at a higher density than the second light guide 3. Specifically, the content of the light scattering particles 21 in the first light guide 2 is 0.1% by weight, and the content of the light scattering particles 21 in the second light guide 3 is 0.06% by weight. It is. However, the light scattering particles 21 may be contained in the second light guide 3 at a higher density than the first light guide 2, and the content ratio of the light scattering particles 21 may be set to the first light guide. 2 and the second light guide 3 may be equal. The light scattering particles 21 contained in the first light guide 2 have a product of τ and T of 0.1 or more, where τ is the scattering parameter and T is the thickness of the first light guide 2. The range is 50 or less.

なお、この実施の形態では、LED保持部17にも光散乱粒子21が入っており、その含有量は第1の導光部2と同じとなっている。しかし、LED保持部17には、光散乱粒子21を入れないようにしたり第2の導光部3と同じ含有率としてもよい。また、図5では光散乱粒子21は分散配置されている。   In this embodiment, light scattering particles 21 are also contained in the LED holding unit 17, and the content thereof is the same as that of the first light guide unit 2. However, the LED holding unit 17 may not contain the light scattering particles 21 or may have the same content as the second light guide unit 3. In FIG. 5, the light scattering particles 21 are dispersedly arranged.

以下、光散乱粒子21について説明する。この光散乱粒子21は、体積的に一様な散乱能が与えられた導光体であり、散乱微粒子としての球形粒子を多数含んでいる。第1の導光部2または第2の導光部3の内部に光が入射すると、その光は散乱微粒子によって散乱することになる。   Hereinafter, the light scattering particles 21 will be described. The light scattering particle 21 is a light guide having a volumetric uniform scattering ability, and includes a large number of spherical particles as scattering fine particles. When light enters the first light guide 2 or the second light guide 3, the light is scattered by the scattering particles.

ここで、光散乱粒子21の理論的な基礎を与えるMie散乱理論について説明する。Mie散乱理論は、一様な屈折率を有する媒体(マトリックス)中に該媒体と異なる屈折率を有する球形粒子(散乱微粒子)が存在するケースについてマックスウェルの電磁方程式の解を求めたものである。光散乱粒子21に相当する散乱微粒子によって散乱した散乱光の角度に依存した強度分布I(Α、Θ)は下記(1)式で表される。Αは、散乱微粒子の光学的大きさを示すサイズパラメータであり、マトリックス中での光の波長λで規格化された球形粒子(散乱微粒子)の半径rに相当する量である。角度Θは散乱角で、入射光の進行方向と同一方向をΘ=180°にとる。   Here, the Mie scattering theory that gives the theoretical basis of the light scattering particles 21 will be described. Mie scattering theory is the solution of Maxwell's electromagnetic equation for the case where spherical particles (scattering fine particles) having a refractive index different from that of the medium exist in a medium (matrix) having a uniform refractive index. . The intensity distribution I (Α, Θ) depending on the angle of scattered light scattered by the scattering fine particles corresponding to the light scattering particles 21 is expressed by the following equation (1). Α is a size parameter indicating the optical size of the scattering fine particles, and is an amount corresponding to the radius r of the spherical particles (scattering fine particles) normalized by the wavelength λ of light in the matrix. The angle Θ is a scattering angle, and the same direction as the traveling direction of incident light is Θ = 180 °.

また、(1)式中のi、iは(4)式で表される。そして、(2)〜(4)式中の下添字ν付のaおよびbは(5)式で表される。上添字1および下添字νを付したP(cosΘ)は、Legendreの多項式、下添字ν付のa、bは1次、2次のRecatti−Bessel関数Ψ、ζ(ただし、「*」は下添字νを意味する。)とその導関数とからなる。mはマトリックスを基準にした散乱微粒子の相対屈折率で、m=nscatter/nmatrixである。 Further, i 1 and i 2 in the formula (1) are represented by the formula (4). And a and b with subscript ν in the expressions (2) to (4) are expressed by the expression (5). P (cos Θ) with superscript 1 and subscript ν is Legendre's polynomial, a and b with subscript ν are first- and second-order Recati-Bessel functions Ψ * and ζ * (where “*” Means the subscript ν) and its derivative. m is the relative refractive index of the scattering fine particles based on the matrix, and m = nscatter / nmattrix.

Figure 2010153328
Figure 2010153328

図6は、上記(1)〜(5)式に基づいて、単一真球粒子による強度分布I(Α、Θ)を示すグラフである。この図6では、原点Gの位置に散乱微粒子としての真球粒子があり、下方から入射光が入射した場合の散乱光強度の角度分布I(Α、Θ)を示している。そして、原点Gから各曲線S1〜S3までの距離が、それぞれの散乱角方向の散乱光強度である。曲線S1はΑが1.7であるときの散乱光強度、曲線S2はΑが11.5であるときの散乱光強度、曲線S3はΑが69.2であるときの散乱光強度を示している。なお、図6においては、散乱光強度を対数目盛で示している。このため、図6では僅かな強度差として見える部分が、実際には非常に大きな差となる。   FIG. 6 is a graph showing the intensity distribution I (Α, Θ) by a single true spherical particle based on the above equations (1) to (5). FIG. 6 shows an angular distribution I (Α, Θ) of scattered light intensity when there is a true spherical particle as a scattering fine particle at the position of the origin G and incident light is incident from below. And the distance from the origin G to each curve S1-S3 is the scattered light intensity | strength of each scattering angle direction. Curve S1 shows the scattered light intensity when Α is 1.7, curve S2 shows the scattered light intensity when Α is 11.5, and curve S3 shows the scattered light intensity when Α is 69.2. Yes. In FIG. 6, the scattered light intensity is shown on a logarithmic scale. For this reason, the portion that appears as a slight difference in intensity in FIG. 6 is actually a very large difference.

この図6に示すように、サイズパラメータΑが大きくなればなるほど(ある波長λで考えた場合は真球粒子の粒径が大きくなればなるほど)、上方(照射方向の前方)に対して指向性高く光が散乱されていることがわかる。また、実際のところ、散乱光強度の角度分布I(Α、Θ)は、入射光波長λを固定すれば、散乱子の半径rと、媒体および散乱微粒子の相対屈折率mとをパラメータとして制御することができる。   As shown in FIG. 6, the larger the size parameter Α is (the larger the particle size of the true spherical particle is when considered at a certain wavelength λ), the higher the directivity with respect to the upper side (front of the irradiation direction). It can be seen that light is highly scattered. Actually, the angle distribution I (Α, Θ) of the scattered light intensity is controlled by using the radius r of the scatterer and the relative refractive index m of the medium and the scattered fine particles as parameters if the incident light wavelength λ is fixed. can do.

このような、単一真球粒子がN個含まれる光散乱導光体に光を入射させると、光は真球粒子により散乱される。散乱光は光散乱導光体中を進み、他の真球粒子により再度散乱される。ある程度以上の体積濃度で粒子を添加した場合には、このような散乱が逐次的に複数回行われた後、光が光散乱導光体から出射する。このような散乱光がさらに散乱されるような現象を多重散乱現象と呼ぶ。このような多重散乱においては、透明ポリマーでの光線追跡法による解析は容易ではない。しかし、モンテカルロ法により光の挙動を追跡し、その特性を解析することはできる。それによると、入射光が無偏光の場合、散乱角の累積分布関数F(Θ)は下記の(6)式で表される。   When light is incident on such a light scattering light guide containing N single spherical particles, the light is scattered by the spherical particles. Scattered light travels through the light scattering light guide and is again scattered by other spherical particles. When particles are added at a volume concentration of a certain level or more, such scattering is sequentially performed a plurality of times, and then light is emitted from the light scattering light guide. A phenomenon in which such scattered light is further scattered is called a multiple scattering phenomenon. In such multiple scattering, analysis by a ray tracing method with a transparent polymer is not easy. However, the behavior of light can be traced by the Monte Carlo method and its characteristics can be analyzed. According to this, when the incident light is non-polarized light, the cumulative distribution function F (Θ) of the scattering angle is expressed by the following equation (6).

Figure 2010153328
Figure 2010153328

ここで(6)式中のI(Θ)は、(1)式で表されるサイズパラメータΑの真球粒子の散乱強度である。強度Ioの光が光散乱導光体に入射し、距離yを透過した後、光の強度が散乱によりIに減衰したとすると、これらの関係は下記の(7)式で表される。   Here, I (Θ) in the equation (6) is the scattering intensity of the true spherical particle having the size parameter 表 represented by the equation (1). Assuming that light having an intensity Io is incident on the light-scattering light guide and transmitted through the distance y, the intensity of the light is attenuated to I due to scattering, and these relationships are expressed by the following equation (7).

Figure 2010153328
Figure 2010153328

この(7)式中のτは濁度と呼ばれ(上述の散乱パラメータと同義)、媒体の散乱係数に相当するものであり、下記の(8)式のように粒子数Nに比例する。なお、(8)式中、σは散乱断面積である。 In this equation (7), τ is called turbidity (synonymous with the above-mentioned scattering parameter), corresponds to the scattering coefficient of the medium, and is proportional to the number N of particles as in the following equation (8). In the equation (8), σ s is a scattering cross section.

Figure 2010153328
Figure 2010153328

(7)式から長さLの光散乱導光体を散乱せずに透過する確率P(L)は下記の(9)式で表される。 From the equation (7), the probability P t (L) of transmitting through the light-scattering light guide of length L without scattering is expressed by the following equation (9).

Figure 2010153328
Figure 2010153328

反対に光路長Lまでに散乱される確率P(L)は下記の(10)式で表される。

Figure 2010153328
On the other hand, the probability P s (L) that is scattered up to the optical path length L is expressed by the following equation (10).
Figure 2010153328

これらの式からわかるように、濁度τを変えることにより、光散乱導光体内での多重散乱の度合いを制御することができる。   As can be seen from these equations, the degree of multiple scattering in the light scattering light guide can be controlled by changing the turbidity τ.

以上の関係式により、散乱微粒子のサイズパラメータΑと濁度τとの少なくとも1つをパラメータとして、光散乱導光体内での多重散乱を制御可能であり、出射面における出射光強度と散乱角も適正に設定可能である。   By the above relational expression, it is possible to control multiple scattering in the light scattering light guide using at least one of the size parameter Α and turbidity τ of the scattering fine particles as a parameter, and the outgoing light intensity and scattering angle on the outgoing surface can also be controlled. It can be set appropriately.

図7は、図4の断面図における透光部材1の第2の導光部3の部分を主に示す拡大概要図である。第2の導光部3はその下面に、中心点13を中心とする同心円上に断面鋸歯状のプリズム部22を備えている。このプリズム部22は、この実施の形態では合計225個の鋸歯23が形成されている。なお、図7では簡易化のため合計25個のみの鋸歯23が示されている。プリズム部22は、第2の導光部3の下面側へと導光された光を上面側へと方向転換する。中心点13から近い側の鋸歯23の突起角度θは、中心点13から遠い側の鋸歯23の突起角度θよりも小さくなっている。   FIG. 7 is an enlarged schematic view mainly showing a portion of the second light guide portion 3 of the translucent member 1 in the cross-sectional view of FIG. The second light guide section 3 includes a prism section 22 having a sawtooth cross section on a concentric circle centered on the center point 13 on the lower surface thereof. The prism portion 22 is formed with a total of 225 saw teeth 23 in this embodiment. In FIG. 7, only 25 saw teeth 23 in total are shown for simplification. The prism unit 22 changes the direction of the light guided to the lower surface side of the second light guide unit 3 to the upper surface side. The projection angle θ of the saw tooth 23 closer to the center point 13 is smaller than the projection angle θ of the saw tooth 23 far from the center point 13.

鋸歯23の突起角度θを具体的に説明する。中心点13から最も近い側の5mmの幅に存在する25個の鋸歯23の突起角度θは、50°である。次に中心点13から近い側の5mmの幅に存在する25個の鋸歯23の突起角度θは、55°である。次に中心点13から近い側の5mmの幅に存在する25個の鋸歯23の突起角度θは、60°である。次に中心点13から近い側の5mmの幅に存在する25個の鋸歯23の突起角度θは、65°である。次に中心点13から近い側の10mmの幅に存在する50個の鋸歯23の突起角度θは、70°である。中心点13から最も遠い側の15mmの幅に存在する75個の鋸歯23の突起角度θは、75°である。   The projection angle θ of the sawtooth 23 will be specifically described. The projection angle θ of the 25 saw teeth 23 present in the width of 5 mm closest to the center point 13 is 50 °. Next, the projection angle θ of the 25 saw teeth 23 having a width of 5 mm on the side closer to the center point 13 is 55 °. Next, the projection angle θ of the 25 saw teeth 23 existing in a width of 5 mm on the side closer to the center point 13 is 60 °. Next, the projection angle θ of the 25 saw teeth 23 existing in a width of 5 mm on the side closer to the center point 13 is 65 °. Next, the projection angle θ of the 50 saw teeth 23 present in a width of 10 mm on the side closer to the center point 13 is 70 °. The projection angle θ of the 75 saw teeth 23 present in the width of 15 mm farthest from the center point 13 is 75 °.

このようにプリズム部22を5つのグループの鋸歯23に分けて、そのグループ毎に中心点13から端部15に向かうに従って徐々に突起角度θと入射角δを大きくしている。すなわち、プリズム部22は、第2の導光部3に導光され第2の導光部3の上面と平行な平行光が入射側(中心部13側)の鋸歯23の反射面24に入射する入射角δよりもそこから離れた離隔位置(端部15側)の鋸歯23の反射面24に入射する入射角δが大きくされている。また、プリズム部22は、第2の導光部3に導光される光の入射側の鋸歯23の突起角度θよりもそこから離れた離隔位置の鋸歯23の突起角度θが大きくされている。なお、各個別の鋸歯23の突起角度θは、外周に行くほど徐々に大きくしてもよい。なお、隣接する鋸歯23の配置間隔Hは0.2mmである。また、鋸歯23は、中心点13を対称点とした点対称配置となっている。   Thus, the prism portion 22 is divided into five groups of saw teeth 23, and the projection angle θ and the incident angle δ are gradually increased from the center point 13 toward the end portion 15 for each group. That is, the prism unit 22 is guided to the second light guide unit 3 and parallel light parallel to the upper surface of the second light guide unit 3 is incident on the reflection surface 24 of the sawtooth 23 on the incident side (center portion 13 side). The incident angle δ that is incident on the reflecting surface 24 of the saw tooth 23 at a distance (the end 15 side) away from the incident angle δ is larger. Further, in the prism portion 22, the projection angle θ of the sawtooth 23 at a remote position is larger than the projection angle θ of the sawtooth 23 on the incident side of the light guided to the second light guide portion 3. . Note that the projection angle θ of each individual saw tooth 23 may be gradually increased toward the outer periphery. In addition, the arrangement | positioning space | interval H of the adjacent sawtooth 23 is 0.2 mm. Further, the sawtooth 23 has a point-symmetric arrangement with the center point 13 as a symmetry point.

また、図7において、鋸歯23の突起頂部を径方向に結ぶ線Lと第2の導光部3上面とがなす交差角βは6.5°とされている。各鋸歯23の中心点13側の面と線Lとの角度γは、90°とされているが、角度γを90°より大きい角度としてもよい。そうすることによって、透光部材1を金型で成形する際に透光部材1を金型から取り外し易くなる。なお、中心点13から最も遠い側の鋸歯23に隣接した端部15側の下面には、反射部16が設置されている。この反射部16の面と第2の導光部3の上面とがなす角θ1は、30°とされている。   In FIG. 7, the crossing angle β formed by the line L connecting the projection tops of the sawtooth 23 in the radial direction and the upper surface of the second light guide 3 is 6.5 °. The angle γ between the surface on the center point 13 side of each saw tooth 23 and the line L is 90 °, but the angle γ may be larger than 90 °. By doing so, it becomes easy to remove the translucent member 1 from the mold when the translucent member 1 is molded with a mold. A reflecting portion 16 is installed on the lower surface on the end 15 side adjacent to the sawtooth 23 farthest from the center point 13. An angle θ1 formed by the surface of the reflecting portion 16 and the upper surface of the second light guide portion 3 is 30 °.

(発光装置の構成)
図8は、図4に示す透光部材1に、発光部材であるチップ形のLED30を装着し本発明の実施の形態に係る発光装置40の構成を示す図である。透光部材1の入射部11とLED保持部17で囲まれた部分にはLED30が配置されている。LED30の下端部31は円盤状の形状をしており、その外周面32がLED保持部17の内周面17aと対向している。下端部31の外周面32とLED保持部17の内周面17aとは、図示を省略する固定部材によって固定されている。その固定によって、LED30がLED保持部17に固定されている。なお、LED30は、その中心33が中心点13および凹部18の頂点と対向するように配置される。
(Configuration of light emitting device)
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a light emitting device 40 according to the embodiment of the present invention, in which a chip-shaped LED 30 that is a light emitting member is attached to the translucent member 1 shown in FIG. The LED 30 is disposed in a portion surrounded by the incident portion 11 and the LED holding portion 17 of the translucent member 1. The lower end portion 31 of the LED 30 has a disc shape, and the outer peripheral surface 32 thereof faces the inner peripheral surface 17 a of the LED holding portion 17. The outer peripheral surface 32 of the lower end 31 and the inner peripheral surface 17a of the LED holding unit 17 are fixed by a fixing member (not shown). The LED 30 is fixed to the LED holding part 17 by the fixing. The LED 30 is arranged such that its center 33 faces the center point 13 and the apex of the recess 18.

(反射面12における光の反射の状況)
図10には、LED30の中心33から発せられた光が入射部11に入射し透光部材1内に入り、反射面12およびLED保持部17の外周面17bで反射して第2の導光部3へと導光される経路(光路L1〜L6)を破線で示している。
(Status of light reflection on the reflecting surface 12)
In FIG. 10, light emitted from the center 33 of the LED 30 is incident on the incident portion 11 and enters the translucent member 1, and is reflected by the reflecting surface 12 and the outer peripheral surface 17 b of the LED holding portion 17. The paths (optical paths L1 to L6) guided to the unit 3 are indicated by broken lines.

ここで、光路L1は、光源となるLED30の中心33から出射した光がLED保持部材17の内周面17aを通過し、外周面17bで全反射し、その後反射面12で全反射して第2の導光部3へと導光される光路である。また、光路L2は、LED30の中心33から出射した光が内周面17aを通過し、その後第2の導光部3へと導光される光路である。また、光路L3およびL4は、LED30の中心33から出射した光が平面部19を通過し、その後、反射面12で全反射して第2の導光部3へと導光される光路である。また、光路L5は、LED30の中心33から出射した光が凹部18の周面を通過し、その後反射面12で全反射して第2の導光部3へと導光される光路である。また、光路L6は、LED30の中心から出射した光が凹部18の頂点を通過し、その後、中心点13を通過して透光部材1の上側へと出射される光路である。   Here, in the optical path L1, the light emitted from the center 33 of the LED 30 serving as the light source passes through the inner peripheral surface 17a of the LED holding member 17, is totally reflected by the outer peripheral surface 17b, and then totally reflected by the reflecting surface 12. 2 is an optical path guided to two light guides 3. The optical path L2 is an optical path through which light emitted from the center 33 of the LED 30 passes through the inner peripheral surface 17a and is then guided to the second light guide unit 3. The optical paths L3 and L4 are optical paths in which light emitted from the center 33 of the LED 30 passes through the flat part 19 and is then totally reflected by the reflecting surface 12 and guided to the second light guide part 3. . The light path L5 is an optical path in which light emitted from the center 33 of the LED 30 passes through the peripheral surface of the recess 18 and is then totally reflected by the reflecting surface 12 and guided to the second light guide 3. The light path L6 is an optical path in which light emitted from the center of the LED 30 passes through the apex of the recess 18 and then passes through the center point 13 and is emitted to the upper side of the translucent member 1.

LED30の中心33から発せられた光が、入射部11のうち平面部19および内周面17aから第1の導光部2へ入るとき、光は中心点13側へ若干屈折し、その後、反射面12に到達する(光路L3,L4)。また、LED30の中心33から発せられた光が、入射部11のうち平面部19および凹部18の側面から第1の導光部2へ入るとき、光は中心点13から離れる側へ若干屈折し(光路L1,L2,L5)、その後、LED保持部17の外周面17bまたは反射面12に到達する。   When light emitted from the center 33 of the LED 30 enters the first light guide portion 2 from the flat surface portion 19 and the inner peripheral surface 17a of the incident portion 11, the light is slightly refracted toward the center point 13 and then reflected. It reaches the surface 12 (optical paths L3, L4). Further, when the light emitted from the center 33 of the LED 30 enters the first light guide unit 2 from the side surface of the plane part 19 and the recess 18 in the incident part 11, the light is slightly refracted to the side away from the center point 13. (Optical paths L1, L2, L5), and then reaches the outer peripheral surface 17b or the reflecting surface 12 of the LED holding unit 17.

反射面12およびLED保持部17の外周面17bでは、透光部材1の材質であるPMMAと空気との境界面が形成されている。光の屈折率の高い媒質(PMMA)から低い媒質(空気)へと向かう光は、その境界面(反射面12およびLED保持部17の外周面17b)に対しての入射角θ2が全反射臨界角(41.84°)以上の角度で反射面12に照射されると、その境界面を透過せず全反射する。ここで、入射角θ2は、反射面12に入射光が突き当たる点における法線と入射光がなす角となる。反射面12およびLED保持部17の外周面17bは、この全反射をする条件を満たすように形成されている。このため、LED30からの光の殆どは反射面12およびLED保持部17の外周面17bで全反射し、第2の導光部3へと導光される。   On the reflection surface 12 and the outer peripheral surface 17b of the LED holding portion 17, a boundary surface between PMMA, which is a material of the translucent member 1, and air is formed. Light traveling from a medium (PMMA) having a high refractive index of light to a medium (air) having a low refractive index has an incident angle θ2 with respect to the boundary surface (the reflecting surface 12 and the outer peripheral surface 17b of the LED holding unit 17). When the reflecting surface 12 is irradiated at an angle equal to or greater than the angle (41.84 °), the reflecting surface 12 is totally transmitted without passing through the boundary surface. Here, the incident angle θ <b> 2 is an angle formed by the normal line and the incident light at the point where the incident light strikes the reflecting surface 12. The reflecting surface 12 and the outer peripheral surface 17b of the LED holding portion 17 are formed so as to satisfy the condition for performing this total reflection. For this reason, most of the light from the LED 30 is totally reflected by the reflecting surface 12 and the outer peripheral surface 17 b of the LED holding unit 17, and is guided to the second light guide unit 3.

なお、図9に示す反射面12の曲線が第2の導光部3の上面である平面とつながる部分に照射される光路L3の入射角と反射角の合計であるθtは、「θt=90°+θc」である(ここで、θcは全反射臨界角で、41.84°となる)。図9に示す反射面12の曲線F(x)は非球面の一種となる放物線曲線であり、その微分F’(x)は、「tan(90−θt
/ 2)」である。
Note that θt, which is the sum of the incident angle and the reflection angle of the optical path L3 applied to the portion where the curve of the reflecting surface 12 shown in FIG. 9 is connected to the plane that is the upper surface of the second light guide 3, is “θt = 90 (° + θc ”where θc is the total reflection critical angle and is 41.84 °). The curve F (x) of the reflecting surface 12 shown in FIG. 9 is a parabolic curve that is a kind of aspheric surface, and its differential F ′ (x) is “tan (90−θt).
/ 2) ".

なお、図10に示す凹部18の頂点から反射面12の断面曲線の中心点13に至る光路L6は、光源となるLED30から真っ直ぐ上に行く光が、そのまま透過して真っ直ぐ上に突き抜ける。この理由は、凹部18の頂点および中心点13が共に僅かに丸みを帯びた形状をしており、その形状部分ではLED30から真っ直ぐ上に行く光の入射角が臨界角未満となり、その光を全反射しないためである。   In the optical path L6 from the apex of the recess 18 shown in FIG. 10 to the center point 13 of the cross-sectional curve of the reflecting surface 12, the light that goes straight up from the LED 30 that is the light source is transmitted as it is and penetrates straight up. The reason for this is that both the apex and the center point 13 of the concave portion 18 have a slightly rounded shape, and the incident angle of light that goes straight up from the LED 30 becomes less than the critical angle in the shape portion, and the light is totally absorbed. This is because it does not reflect.

また、この丸みのため、図11に示すようにLED30の中心33から中心点13側に入射していく光のうち、反射面12を突き抜ける光は、光路L6の光に加え、その周りの光も反射面12を突き抜けていく。すなわち、LED30に対して角度α1の範囲の光が突き抜けていく。この突き抜ける光量は、図12に示す場合に比べ大きく減少している。すなわち、凹部18が無く平面部19のみである場合、図12のように、突き抜ける光の範囲は、角度α1より大きい角度β1となる。なお、反射面12の頂点が丸みを帯びる図4に示すように鋭角となっている場合、LED30の中心33から真上に向かう光は、凹部18が有るときと無いときのいずれの場合も反射面12を通過する。この光路は、光路L6と同じである。   Further, due to this roundness, as shown in FIG. 11, among the light incident on the center point 13 side from the center 33 of the LED 30, the light penetrating the reflecting surface 12 is added to the light of the optical path L6 and the surrounding light. Also penetrates the reflective surface 12. That is, light in the range of the angle α1 penetrates the LED 30. The amount of light that penetrates is greatly reduced compared to the case shown in FIG. That is, when there is no concave portion 18 and only the flat portion 19, the range of light that penetrates is an angle β1 that is larger than the angle α1 as shown in FIG. In addition, when the vertex of the reflecting surface 12 is rounded as shown in FIG. 4, the light directed directly from the center 33 of the LED 30 is reflected both when the concave portion 18 is present and when it is not present. Pass through surface 12. This optical path is the same as the optical path L6.

また、LED30は有限の幅を持った面光源であるため、LED30の中心33ではなく周辺部から発せられる光も存在する。その光のうち凹部18の周面に入射される光は、中心点13から離れる側へ若干屈折し、反射面12へと臨界角θc以上の入射角θ2の角度で入射し、反射面12で全反射する。そのような光の光路L7,L8,L9を図13に示す。   In addition, since the LED 30 is a surface light source having a finite width, there is light emitted from the peripheral portion instead of the center 33 of the LED 30. Of the light, the light incident on the peripheral surface of the recess 18 is slightly refracted toward the side away from the center point 13, enters the reflective surface 12 at an angle of incidence θ 2 greater than the critical angle θc, and is reflected by the reflective surface 12. Total reflection. Such optical paths L7, L8, and L9 are shown in FIG.

図13に示す光路L7,L8,L9の光は、反射面12を通過することはない。しかし、図14に示すようにある一定の範囲、すなわち、角度α2の範囲の光は、反射面12を突き抜けていく。この突き抜けていく光量は、図15に示す場合に比べ大きく減少している。すなわち、凹部18が無く平面部19のみである場合、図15のように突き抜ける光の範囲は、図14の角度α2より大きな角度である角度β2となる。   The light of the optical paths L7, L8, and L9 shown in FIG. 13 does not pass through the reflecting surface 12. However, as shown in FIG. 14, light in a certain range, that is, in the range of the angle α <b> 2 penetrates the reflecting surface 12. The amount of light that penetrates is greatly reduced compared to the case shown in FIG. That is, when there is no concave portion 18 and only the flat portion 19, the range of light penetrating as shown in FIG. 15 is an angle β2, which is an angle larger than the angle α2 of FIG.

なお、図16に示すように、反射面12の頂点が丸みを帯びず、図4に示すように鋭角となっている場合、LED30の周辺部から発せられる光は、中心点13を通る光以外は反射面12で反射される。しかし、図17に示すように、凹部18が無い場合は図14に示す角度β2より狭い範囲であるが一定の範囲となる角度β3の範囲の光が反射面12を突き抜けていく。   As shown in FIG. 16, when the apex of the reflecting surface 12 is not rounded and has an acute angle as shown in FIG. 4, the light emitted from the periphery of the LED 30 is other than the light passing through the center point 13. Is reflected by the reflecting surface 12. However, as shown in FIG. 17, when there is no concave portion 18, light in a range of an angle β3 that is a range narrower than the angle β2 shown in FIG.

以上をまとめると次のことが言える。反射面12の頂点が鋭角でかつ凹部18が無く平面部19のみであるときの反射面12を突き抜けるLED30の光量をA1、反射面12の頂点が鋭角でかつ凹部18が存在しかつ頂点が鋭角であるときの反射面12を突き抜けるLED30の光量をB、反射面12の頂点が丸みを帯びかつ凹部18が存在しかつ頂点が鋭角であるときの反射面12を突き抜けるLED30の光量をCとすると、「B<C1<A1=C2<C3」となる。ここで、C1,C2,C3は、反射面12の頂点の丸みの程度によって変わるもので、C1が最も丸みが無く、C3が最も丸みが強いものである。   In summary, the following can be said. When the vertex of the reflecting surface 12 is an acute angle and there is no concave portion 18 and only the flat portion 19, the light quantity of the LED 30 that penetrates the reflective surface 12 is A1, the vertex of the reflecting surface 12 is an acute angle, the concave portion 18 exists, and the vertex is an acute angle The light quantity of the LED 30 penetrating through the reflecting surface 12 is B, and the light quantity of the LED 30 penetrating the reflecting surface 12 when the apex of the reflecting surface 12 is rounded and the recess 18 is present and the apex is acute is C. , “B <C1 <A1 = C2 <C3”. Here, C1, C2, and C3 vary depending on the degree of roundness of the apex of the reflecting surface 12, and C1 has the least roundness and C3 has the strongest roundness.

さらに、反射面12の頂点が丸みを帯び凹部18が無く平面部19のみであるときの反射面12を突き抜けるLED30の光量をA2とすると、「B<C1<A1=C2<C3<A2」となる。ただし、LED30の配置条件は同一であり、かつ反射面12の頂点の丸み度がC3とC2は同一とする。   Furthermore, if the light quantity of the LED 30 that penetrates the reflection surface 12 when the vertex of the reflection surface 12 is rounded and there is no concave portion 18 and only the flat portion 19 is A2, “B <C1 <A1 = C2 <C3 <A2”. Become. However, the arrangement conditions of the LEDs 30 are the same, and the roundness of the vertices of the reflection surface 12 is C3 and C2.

また、反射面12の頂点が鋭角で、凹部18が存在し、その頂点が丸みを帯びている場合の反射面12を突き抜ける光量をDとすると、「B<D1<A1=D2<D3<A2」となる。このときのD1,D2,D3は凹部18の頂点の丸みの程度によるもので、D1が最も丸みが少なく、D3が最も丸みが大きいものである。なお、光量「C」と光量「D」を比較すると、LED30の配置条件を同じにすると、C=D,C>D,C<Dのいずれともなり得る。それは、各丸みの程度や透光部材1の屈折率の程度による。   Further, when the vertex of the reflecting surface 12 has an acute angle, the concave portion 18 is present, and the vertex is rounded, and the amount of light penetrating the reflecting surface 12 is D, “B <D1 <A1 = D2 <D3 <A2 " D1, D2, and D3 at this time depend on the degree of roundness of the apex of the recess 18, and D1 has the least roundness and D3 has the largest roundness. When the light quantity “C” and the light quantity “D” are compared, if the arrangement conditions of the LEDs 30 are the same, it can be any of C = D, C> D, and C <D. This depends on the degree of each roundness and the degree of refractive index of the translucent member 1.

さらに、反射面12の頂点が丸みを帯び、凹部18が存在しその頂点が丸みを帯びているものの反射面12を突き抜ける光量をEとすると、やはり「B<E1<A1=E2<E3<A2」となる。このときのE1,E2,E3は、反射面12の頂点の丸みと凹部18の頂点の丸みの両者合計丸み度が変わることによって変化するものである。また、反射面12の頂点の丸み度がE3とA2で同一とする。なお、反射面12の頂点の丸み度が光量Cと光量Eのもので同じとすると、「光量C<光量E」となる。一方、凹部18の頂点の丸みの度合いが光量Dと光量Eのもので同じとすると、「光量D<光量E」となる。   Furthermore, if the vertex of the reflecting surface 12 is rounded and the concave portion 18 exists and the vertex is rounded, but the amount of light passing through the reflecting surface 12 is E, then “B <E1 <A1 = E2 <E3 <A2”. " E1, E2, and E3 at this time change as the total roundness of both the roundness of the vertex of the reflecting surface 12 and the roundness of the vertex of the concave portion 18 changes. Further, the roundness of the vertex of the reflection surface 12 is the same for E3 and A2. If the roundness of the vertex of the reflecting surface 12 is the same for the light quantity C and the light quantity E, “light quantity C <light quantity E”. On the other hand, if the degree of roundness at the top of the concave portion 18 is the same for the light amount D and the light amount E, “light amount D <light amount E”.

以上のように、凹部18を配置したものは、平面部19のみのものに比べ反射面12を突き抜ける光量を減少させることができる。また、丸み度を調整することで突き抜け量を平面部19のみのものと同じような値としたり(A1=C2,A1=D2,A1=E2)、ときには超える値としたり(A1<C3,A1<D3,A1<E3)することができる。   As described above, the arrangement of the recesses 18 can reduce the amount of light penetrating the reflection surface 12 as compared with the arrangement of only the flat portion 19. Further, by adjusting the roundness, the penetration amount is set to a value similar to that of only the flat portion 19 (A1 = C2, A1 = D2, A1 = E2) or sometimes exceeded (A1 <C3, A1). <D3, A1 <E3).

また、透光部材1には、光散乱粒子21が含有されている。そのため、LED30から第1の導光部2へ入射した光が反射面12まで到達するまでの過程、および反射面12から第2の導光部3へと導光される過程で光が散乱する。しかし、光散乱粒子21は、透光部材1内の光の大部分を減衰させることなく多重散乱させるものである。そのため、入射光の一部は第1の導光部2の反射面12を通過し上面側に出射する。しかし、光散乱粒子21の大きさを上述したMie散乱理論に基づいて入射光の進行方向へ光が散乱する割合を大きくするものとしているため、光の多くは光散乱粒子21が無い場合の経路と略同じとなる。すなわち、入射部11に入射した光の多くは第1の導光部2から図10に示す矢示付き破線に沿って第2の導光部3へと光が進行していく。   Further, the light transmissive member 1 contains light scattering particles 21. Therefore, light is scattered in the process until the light incident on the first light guide unit 2 from the LED 30 reaches the reflection surface 12 and in the process of being guided from the reflection surface 12 to the second light guide unit 3. . However, the light-scattering particles 21 cause multiple scattering without attenuating most of the light in the translucent member 1. Therefore, a part of the incident light passes through the reflecting surface 12 of the first light guide unit 2 and is emitted to the upper surface side. However, the size of the light scattering particles 21 is increased based on the above-described Mie scattering theory, so that the ratio of light scattering in the traveling direction of the incident light is increased. Is almost the same. That is, most of the light incident on the incident portion 11 travels from the first light guide portion 2 to the second light guide portion 3 along the broken line with arrows shown in FIG.

ここで、光散乱粒子21は、上述したようにLED30から照射された光の一部を反射面12を通過させ外部に出射する光を発生させる。すなわち、LED30から照射された光の一部は、反射面12の頂点の丸みやLED30の周辺光からの光による反射面12の突き抜け光に加え、この光散乱粒子21によっても第1の導光部2から上面側に出射する。   Here, as described above, the light scattering particle 21 generates a part of the light emitted from the LED 30 through the reflecting surface 12 and emitted to the outside. That is, a part of the light emitted from the LED 30 is reflected by the light scattering particles 21 in addition to the rounding of the vertex of the reflecting surface 12 and the light penetrating the reflecting surface 12 by the light from the ambient light of the LED 30. The light is emitted from the portion 2 to the upper surface side.

(第2の導光部3における光の屈折および反射の状況)
上述のように反射面12を突き抜けず、反射面12等によって反射された光は第2の導光部3へと導かれる。第2の導光部3へと導光された光は、プリズム部22及び反射部16によって、第2の導光部3の上面側へと方向転換される。プリズム部22の鋸歯23の頂点を結ぶ直線L(図7参照)は、第2の導光部3へと導光された光の光路と交差角βを有するように形成されている。そのため、導光された光が光路L3,L4,L5のように第2の導光部3の上面と平行な平行光として第2の導光部3へと導光された場合、プリズム部22に照射されることとなる。また、光路L2のように斜め上に向かう光路であっても、第2の導光部3の上面で全反射されるため、反射後、プリズム部22にその光が照射される。
(Refraction and reflection of light in the second light guide 3)
As described above, the light reflected by the reflecting surface 12 and the like without penetrating the reflecting surface 12 is guided to the second light guide 3. The light guided to the second light guide unit 3 is redirected to the upper surface side of the second light guide unit 3 by the prism unit 22 and the reflection unit 16. A straight line L (see FIG. 7) connecting the vertices of the sawtooth 23 of the prism part 22 is formed so as to have an optical path of the light guided to the second light guide part 3 and an intersection angle β. Therefore, when the guided light is guided to the second light guide unit 3 as parallel light parallel to the upper surface of the second light guide unit 3 as in the optical paths L3, L4, and L5, the prism unit 22 is used. Will be irradiated. Further, even if the light path is obliquely upward as in the optical path L2, it is totally reflected on the upper surface of the second light guide section 3, so that the light is irradiated to the prism section 22 after reflection.

なお、LED30は指向性の強い光源であるため、上側へ向けて出射した光の殆どが光路L3,L4,L5,L6をとる。ここで光路L6をとる光は、きわめて少ない光量である。また図10、図13のように反射面12が丸みを帯びていること、反射面12を突き抜ける光量を凹部18を設けることで大幅に減少させている。このため、反射面12を突き抜ける光は光散乱粒子21の影響によるものがほとんどとなる。一方、光散乱粒子21によって散乱されない多くの光は反射面12によって平行光とされる。よって、第2の導光部3へと導光される光の多くは第2の導光部3の上面と平行な平行光である。その平行光がプリズム部22へと照射される。なお、光路L6をとる光は、上述したように、凹部18の頂点および中心点13を通る非常に狭い領域を通る光に限定される。また、凹部18の頂点の周囲の光路を通る光は、光路L5のように凹部18によって中心点13から離れる側に屈折するため、反射面12で全反射されて第2の導光部3へと導光される。すなわち、図10、図13、図15に示すようにLED30の光のうち、光散乱粒子21で散乱されるものを除き、反射面12を突き抜ける光の光量は少ない。   In addition, since LED30 is a light source with strong directivity, most of the light emitted toward the upper side takes the optical paths L3, L4, L5, and L6. Here, the light taking the optical path L6 is a very small amount of light. Further, as shown in FIGS. 10 and 13, the reflecting surface 12 is rounded, and the amount of light penetrating the reflecting surface 12 is greatly reduced by providing the concave portion 18. For this reason, most of the light penetrating the reflecting surface 12 is due to the influence of the light scattering particles 21. On the other hand, much light that is not scattered by the light scattering particles 21 is converted into parallel light by the reflecting surface 12. Therefore, most of the light guided to the second light guide 3 is parallel light parallel to the upper surface of the second light guide 3. The parallel light is irradiated onto the prism portion 22. In addition, the light which takes the optical path L6 is limited to the light which passes through the very narrow area | region which passes along the vertex of the recessed part 18, and the center point 13, as mentioned above. Further, since the light passing through the optical path around the apex of the recess 18 is refracted to the side away from the center point 13 by the recess 18 as in the optical path L5, the light is totally reflected by the reflecting surface 12 and directed to the second light guide 3. Is guided. That is, as shown in FIGS. 10, 13, and 15, the amount of light penetrating through the reflecting surface 12 is small except for the light of the LED 30 that is scattered by the light scattering particles 21.

プリズム部22に照射された光は、第2の導光部3の上面側へと方向転換される。その方向転換の方向は、突起角度θが透光部材1の外周側ほど大きくなっているため、透光部材1の外周側ほど出射角θ3が小さくなる。すなわち、透光部材1を光源として見た場合、光源が指向性を持たず、広角範囲を照らす光源となる(図7参照)。第2の導光部3を進行する光は、第2の導光部3の上面と平行な平行光でないものもあるし、光散乱粒子21で一部が散乱されるため、プリズム部22に照射された光の一部は、最初に衝突する鋸歯23を透過してしまうこともあるが、その透過した光の多くは隣接する鋸歯23に照射され、その鋸歯23によって第2の導光部3の上面側へと方向転換される。なお、図7に示す矢示付き破線は、光散乱粒子21が存在しない場合または光が光散乱粒子21に衝突しなかった場合に方向転換される光の経路を示している。   The light applied to the prism unit 22 is redirected to the upper surface side of the second light guide unit 3. In the direction of the direction change, since the projection angle θ is larger toward the outer peripheral side of the translucent member 1, the emission angle θ <b> 3 is smaller toward the outer peripheral side of the translucent member 1. That is, when the translucent member 1 is viewed as a light source, the light source does not have directivity and becomes a light source that illuminates a wide-angle range (see FIG. 7). The light traveling through the second light guide 3 is not parallel light parallel to the upper surface of the second light guide 3, and part of the light is scattered by the light scattering particles 21. Although a part of the irradiated light may pass through the saw blade 23 that collides first, most of the transmitted light is irradiated to the adjacent saw blade 23, and the second light guide unit is irradiated by the saw blade 23. 3 is turned to the upper surface side. In addition, the broken line with an arrow shown in FIG. 7 has shown the path | route of the light redirected when the light-scattering particle 21 does not exist or when light does not collide with the light-scattering particle 21. FIG.

このように方向転換された光は、鋸歯23の突起角度θが上述のように第2の導光部3のうちLED30側から第2の導光部3の端部15に向かうに従って大きくなっていることに起因して、上述したようにLED30から離れるに従って出射角θ3が小さくなるように第2の導光部3の上面から出射する。   The light whose direction has been changed in this way increases as the projection angle θ of the sawtooth 23 moves from the LED 30 side of the second light guide 3 toward the end 15 of the second light guide 3 as described above. As described above, the light is emitted from the upper surface of the second light guide 3 so that the emission angle θ3 decreases as the distance from the LED 30 increases.

また、反射部16に導光された光は、その反射部16によって反射され第2の導光部3の上面側に導光され、上面から出射する。上述のように、LED30は光の指向性が強く、中心点13方向の光が強く、中心点13から離れる方向の光は弱くなる。そのため、図7において反射面12の下部領域(中心点13の近くの領域)や中部領域(中心点13から少し離れた領域)から導光される光の光量が多く、反射面12の上部領域(第2の導光部3に近い領域)に向かうに従ってその領域から導光される光の光量が少なくなる。このことから、反射面12の下部領域や中部領域に導光された光を主に方向転換するプリズム部22は、LED30が照射する光の殆どを方向転換し、残りの光は反射部16が方向転換する。これによって第2の導光部3を進行する光の殆どを上面側から出射させる。   The light guided to the reflection unit 16 is reflected by the reflection unit 16 and guided to the upper surface side of the second light guide unit 3, and then exits from the upper surface. As described above, the LED 30 has strong light directivity, strong light in the direction of the central point 13, and weak light in a direction away from the central point 13. Therefore, in FIG. 7, the amount of light guided from the lower region (region near the center point 13) and the middle region (region slightly away from the center point 13) of the reflecting surface 12 is large, and the upper region of the reflecting surface 12 The amount of light guided from the region decreases toward the (region close to the second light guide unit 3). Therefore, the prism unit 22 that mainly redirects the light guided to the lower region and the middle region of the reflecting surface 12 redirects most of the light emitted by the LED 30, and the remaining light is reflected by the reflecting unit 16. Turn around. As a result, most of the light traveling through the second light guide 3 is emitted from the upper surface side.

ここで、第2の導光部3にも光散乱粒子21が含有されている。そのため、反射面12から第2の導光部3へ入射し進行する光は、その進行過程で、またプリズム部22から第2の導光部3の上側へと光照射される過程で光が複雑に散乱する。しかし、光散乱粒子21は、第2の導光部3内の光の多くを入射方向と同一方向へ散乱させる多重散乱させるものである。そのため、多くの光はその進行方向が整ったものとなり、図7に示す破線に沿って光が照射されていく。しかし、散乱光の一部は、図7による破線の経路と異なる経路をとり、上面から出射される。すなわち、第2の導光部3には高密度に光散乱粒子21が含有されているため、透光部材1の上面からの光の照射はLEDや裸電球の光等とは異なり、ぼやけた感じの照射状態となる。また、LED30という点光源に近い光源の光が第1の導光部2と第2の導光部3によって面光源に変換されるため、単位面積当たりの照射光量は少なくなる。   Here, the second light guide 3 also contains light scattering particles 21. Therefore, the light that enters the second light guide unit 3 from the reflection surface 12 and travels is transmitted in the course of the process, and the light is irradiated from the prism unit 22 to the upper side of the second light guide unit 3. Scattering complicated. However, the light scattering particles 21 cause multiple scattering that causes most of the light in the second light guide 3 to be scattered in the same direction as the incident direction. Therefore, a lot of light has a uniform traveling direction, and the light is irradiated along the broken line shown in FIG. However, a part of the scattered light takes a path different from the path of the broken line in FIG. That is, since the second light guide 3 contains the light scattering particles 21 at a high density, the light irradiation from the upper surface of the translucent member 1 is blurred unlike the light of the LED or the bare light bulb. It becomes a feeling of irradiation state. Moreover, since the light of the light source close | similar to the point light source called LED30 is converted into a surface light source by the 1st light guide part 2 and the 2nd light guide part 3, the irradiation light quantity per unit area decreases.

(本発明の実施の形態によって得られる主な効果)
透光部材1および発光装置40は、反射面12を備え、入射部11には、反射面12と対称的に配置される凹部18が形成されている。この凹部18に入射した光の殆どは中心点13から離れる方向に屈折し、中心点13を透過し難い。そのため、透光部材1および発光装置40は、中心点13付近のグレアの発生を抑制する。また、反射面12の頂点(中心点13)および凹部18の頂点に丸みをもたせ、かつ丸みの度合いを変えることによって反射面12を突き抜ける光量を制御できる。さらに各頂点は、共に丸みを帯びていることによって、透光部材1の製造の際、金型が作りやすくなり、また長寿命の金型とすることができる。また、透光部材1の品質が安定する。また、凹部18を錐状体(円錐)の形状とすることによって、入射した光を反射面12へと均一に照射することができる。また、反射面12を錐状体(円錐状)の形状とすることによって、入射した光を第2の導光部3側へと均一に反射することができる。また、入射部11は平面部19およびLED保持部17を有しているため、LED30によって広角に発光された分の光を有効に第2の導光部3へと導光できる。さらには、透光部材1および発光装置40は、入射してきた光の殆どを上面側に出射させることが可能であるため、光効率が良いものとなる。さらに光散乱粒子21によって光を散乱させることで、透光部材1の各図の上面側へ出射する光を均一化させることができ、照明光源として好ましいものとなる。
(Main effects obtained by the embodiment of the present invention)
The translucent member 1 and the light emitting device 40 include a reflecting surface 12, and a concave portion 18 that is disposed symmetrically with the reflecting surface 12 is formed in the incident portion 11. Most of the light incident on the concave portion 18 is refracted in a direction away from the center point 13 and hardly transmits through the center point 13. Therefore, the translucent member 1 and the light emitting device 40 suppress the occurrence of glare near the center point 13. Further, the amount of light penetrating the reflection surface 12 can be controlled by rounding the vertex (center point 13) of the reflection surface 12 and the vertex of the recess 18 and changing the degree of roundness. Furthermore, since each vertex is rounded, it is easy to make a mold when manufacturing the translucent member 1, and a long-life mold can be obtained. Moreover, the quality of the translucent member 1 is stabilized. Further, by forming the concave portion 18 in the shape of a cone (cone), it is possible to uniformly irradiate the incident surface with the incident light. Moreover, by making the reflecting surface 12 into a cone-shaped body (conical shape), incident light can be reflected uniformly toward the second light guide 3 side. In addition, since the incident portion 11 includes the flat portion 19 and the LED holding portion 17, light corresponding to the light emitted by the LED 30 at a wide angle can be effectively guided to the second light guide portion 3. Furthermore, since the translucent member 1 and the light emitting device 40 can emit most of the incident light to the upper surface side, the light efficiency is improved. Further, by scattering light with the light scattering particles 21, the light emitted to the upper surface side of each figure of the translucent member 1 can be made uniform, which is preferable as an illumination light source.

また、光散乱粒子21が含有された透光部材1およびそれを用いた発光装置40は、反射面12を備えた第1の導光部2を有している。そのため、入射部11に入射した光の多くは第1の導光部2から図10に示す矢示付き破線に沿って第2の導光部3へと光が進行していきつつも適度に他の方向へと光を散乱させる。そのため、上述したように面発光に適する透光部材1および発光装置40を提供できる。   The translucent member 1 containing the light scattering particles 21 and the light emitting device 40 using the translucent member 1 have the first light guide unit 2 including the reflective surface 12. Therefore, most of the light incident on the incident portion 11 is moderately generated while the light proceeds from the first light guide portion 2 to the second light guide portion 3 along the broken line with an arrow shown in FIG. Scatters light in the other direction. Therefore, as described above, the light transmissive member 1 and the light emitting device 40 suitable for surface light emission can be provided.

すなわち以下のことが言える。光散乱粒子21が含有された透光部材1およびそれを用いた発光装置40は、LED30の上部へ直線的に出射する光の殆どをそのまま通過させずに全反射させる。また、LED30からの強い光の一部を散乱させ反射面12を通過させており、反射面12も光源の一部となる。また、第2の導光部3は、入射してきた光の多くを反射面12を通過する光と同一面側に出射する。そのため、透光部材1および発光装置40は、面発光に適していると共にグレアをより抑制できる。   That is, the following can be said. The translucent member 1 containing the light scattering particles 21 and the light emitting device 40 using the same totally reflect the light that is linearly emitted to the upper part of the LED 30 without passing through as it is. Moreover, a part of strong light from the LED 30 is scattered and passed through the reflecting surface 12, and the reflecting surface 12 also becomes a part of the light source. Further, the second light guide 3 emits most of the incident light to the same surface as the light passing through the reflecting surface 12. Therefore, the translucent member 1 and the light emitting device 40 are suitable for surface light emission and can further suppress glare.

また、第1の導光部2に入射した光は、平面部19のみのものに比べ凹部18の存在により、反射面12を突き抜ける光は大幅に減少しており、そして入射光の一部は光散乱粒子21により反射面12を通過し第1の導光部2からの面光源となる。また、残りの光の多くは第2の導光部3の上面と平行な平行光となって第2の導光部3に入射し、その後第2の導光部3の上面側から出射し、第2の導光部3からの面光源となるため、発光装置40の照射ロスを抑制できる。また、仮に平行光とならずに第2の導光部3に入射された光が第2の導光部3の上面に照射されても、そこで全反射するため、光は拡散せず、より発光装置40の照射ロスを抑制できる。さらに、第2の導光部3の上面で全反射した光は、その後、プリズム部22にて発光装置40の設計意図に沿った方向に反射されるため、より発光装置40の照射ロスを抑制できる。   In addition, the light incident on the first light guide 2 is significantly reduced in the light penetrating through the reflecting surface 12 due to the presence of the concave portion 18 as compared to the flat surface 19 alone, and a part of the incident light is The light scattering particles 21 pass through the reflecting surface 12 and become a surface light source from the first light guide 2. Further, most of the remaining light becomes parallel light parallel to the upper surface of the second light guide 3 and enters the second light guide 3, and then exits from the upper surface of the second light guide 3. Since it becomes a surface light source from the 2nd light guide part 3, the irradiation loss of the light-emitting device 40 can be suppressed. Further, even if the light incident on the second light guide 3 is irradiated on the upper surface of the second light guide 3 without being converted into parallel light, the light is totally diffused there, so that the light is not diffused. Irradiation loss of the light emitting device 40 can be suppressed. Furthermore, since the light totally reflected on the upper surface of the second light guide unit 3 is then reflected by the prism unit 22 in a direction in accordance with the design intention of the light emitting device 40, the irradiation loss of the light emitting device 40 is further suppressed. it can.

また、光散乱粒子21の含有率は、第2の導光部3よりも第1の導光部2の方を高くしているため、光の散乱が生じやすく第1の導光部2に入射した光が反射面12を透過し易くなり、透光部材1全体の光照射分布を中心点13の部分(光路L6をとる光が出射される部分)を含めて略均一にできる。また、光散乱粒子21は、光路L6をとる光をも散乱させるため、光路L6をとる光の光量を低減している。多重散乱の程度は、散乱パラメータτにより制御できるため、反射面12を通過する光と第2の導光部3の上面から出射する光の輝度が一定になるように適度に調整することができる。また、中心点13の部分の丸み度や凹部18の丸みの程度によっても調整することができる。   Moreover, since the content rate of the light scattering particle 21 is higher in the first light guide unit 2 than in the second light guide unit 3, light scattering is likely to occur in the first light guide unit 2. Incident light can easily pass through the reflecting surface 12, and the light irradiation distribution of the entire translucent member 1 can be made substantially uniform including the portion of the center point 13 (the portion from which the light taking the optical path L6 is emitted). Further, since the light scattering particle 21 also scatters the light taking the optical path L6, the light quantity of the light taking the optical path L6 is reduced. Since the degree of multiple scattering can be controlled by the scattering parameter τ, it can be appropriately adjusted so that the brightness of the light passing through the reflecting surface 12 and the light emitted from the upper surface of the second light guide 3 is constant. . Further, it can be adjusted by the roundness of the center point 13 and the roundness of the recess 18.

なお、図18には、板厚が10mmのPMMA板に粒径7.3μmの光散乱粒子21を含有させる濃度を変化させた場合の光の拡散角と光の透過率の関係を示している。ここで、拡散角とは、散乱されて拡がった光が、その中心照度の半値になる角度を全角表示で表した角度である。図18に示すように、光散乱粒子21の含有率が0.06重量%のときは、殆ど拡散せず、しかも透過率は98%程度となる。この図18を利用して透光部材1の明るさや出射方向を種々設定できる。   FIG. 18 shows the relationship between the light diffusion angle and the light transmittance when the concentration of light scattering particles 21 having a particle size of 7.3 μm is changed in a PMMA plate having a thickness of 10 mm. . Here, the diffusion angle is an angle in which the angle at which the scattered and spread light becomes a half value of the central illuminance is expressed in full-width display. As shown in FIG. 18, when the content ratio of the light scattering particles 21 is 0.06% by weight, it hardly diffuses and the transmittance is about 98%. By using this FIG. 18, various brightness and emission directions of the translucent member 1 can be set.

また、光散乱粒子21は、散乱パラメーターをτ(1/τは平均自由行程でその単位はcm)、第1の導光部2の厚みをT(単位はcm)としたとき、τとTの積が0.1以上50以下の範囲内とされている。τとTの積が0.1未満になると、光線の平均自由行程が長くなり板厚Tの距離内で散乱される光線量が少なくなり、第1の導光部2の反射面12から適切な光線を外部に出射させることができなくなる。一方、τとTの積が50を超えると、光線の平均自由行程が短くなり、板厚Tの距離内で多重散乱される光量が多くなり、図19に示すように、後方散乱が大きくなり前方への光の透過率が下がってしまう。つまり入射部11に入射し第1の導光部2から図10に示す矢示付き破線に沿って第2の導光部3へと光を進行させる光量効率が低下してしまう。   The light scattering particle 21 has a scattering parameter τ (1 / τ is the mean free path and its unit is cm), and the thickness of the first light guide 2 is T (unit is cm). Is within the range of 0.1 to 50. When the product of τ and T is less than 0.1, the mean free path of the light becomes long and the amount of light scattered within the distance of the plate thickness T is reduced, which is appropriate from the reflecting surface 12 of the first light guide 2. It becomes impossible to emit a light beam to the outside. On the other hand, when the product of τ and T exceeds 50, the mean free path of the light beam is shortened, the amount of light that is multiple-scattered within the distance of the plate thickness T increases, and the backscattering increases as shown in FIG. The light transmittance to the front is lowered. That is, the light quantity efficiency of entering the incident portion 11 and causing the light to travel from the first light guide portion 2 to the second light guide portion 3 along the broken line with arrows shown in FIG.

また、プリズム部22は、中心点13に近い側の鋸歯23の突起角度θは、中心点13から遠い側の鋸歯23の突起角度θよりも小さい。そのため、中心点13から遠い側では、LED30から離れる方向への光の照射ができ、広角に光を照射することが可能となる。よって、発光装置40は、広い範囲を照明できる照明装置としての用途に適するものとなる。また、広角に光を照射することにより、発光装置40を薄型化できる。また、広角に光を照射することにより、発光装置40をモジュール化して多数配置する場合にそのモジュールの数を少なくでき、コスト削減ができる。   Further, in the prism portion 22, the projection angle θ of the saw tooth 23 on the side close to the center point 13 is smaller than the projection angle θ of the saw tooth 23 on the side far from the center point 13. Therefore, on the side far from the center point 13, light can be irradiated in a direction away from the LED 30, and light can be irradiated at a wide angle. Therefore, the light emitting device 40 is suitable for use as a lighting device that can illuminate a wide range. Moreover, the light emitting device 40 can be thinned by irradiating light at a wide angle. Also, by irradiating light at a wide angle, when a large number of light emitting devices 40 are modularized and arranged in a large number, the number of modules can be reduced, and the cost can be reduced.

また、この突起角度θは、適宜変更することができるため、発光装置40等の用途によって発光の仕方を変更することができる。発光の仕方を上述のように広角の照射としたり、ダウンライトのように狭角の照射とすることもできる。ここで、各鋸歯23の突起頂部を径方向に結ぶ線Lと第2の導光部3の上面側の平面との交差角βが2°から10°となる場合には、突起角度θは、45°から75°の間で設定することが好ましい。   Moreover, since this protrusion angle (theta) can be changed suitably, the method of light emission can be changed with uses of the light-emitting device 40 grade | etc.,. The light emission method can be wide-angle irradiation as described above, or narrow-angle irradiation like downlight. Here, when the crossing angle β between the line L connecting the projection tops of the saw teeth 23 in the radial direction and the plane on the upper surface side of the second light guide 3 is 2 ° to 10 °, the projection angle θ is It is preferable to set between 45 ° and 75 °.

また、第2の導光部3のうちLED30から離れた位置の端部15の下部には、導光された光を上面側へと反射させる反射部16が形成されているため、プリズム部22だけでは光の方向転換ができない分の光があった場合にもその光を上面側に方向転換することができる。   Moreover, since the reflection part 16 which reflects the light guided to the upper surface side is formed in the lower part of the end part 15 at a position away from the LED 30 in the second light guide part 3, the prism part 22 is formed. Even when there is enough light that cannot be redirected, the light can be redirected to the upper surface side.

(他の形態)
以上、本発明の実施の形態における透光部材1および発光装置40について説明したが、本発明の要旨を逸脱しない限り種々変更実施可能である。 たとえば、反射面12の頂点(中心点13)および凹部18の頂点を丸みを帯びた形状としたが、頂点付近を平坦部とし、反射面12や凹部18を円錐台形状としても良い。
(Other forms)
As mentioned above, although the translucent member 1 and the light-emitting device 40 in embodiment of this invention were demonstrated, unless it deviates from the summary of this invention, a various change implementation is possible. For example, although the vertex (center point 13) of the reflecting surface 12 and the vertex of the concave portion 18 are rounded, the vicinity of the vertex may be a flat portion, and the reflective surface 12 and the concave portion 18 may be frustoconical.

本発明の実施の形態に係る光学素子(透光部材1)や発光装置40は、入射部11から入射した光を反射させ、その反射した光を出射し、反射させる部分を入射部11に対して逆錐状体で、かつ頂点が丸みを帯びた反射面12とし、入射部11には、反射面12と対称的に配置される円錐形状の凹部18が形成されている。しかし、反射面12の頂点(中心点13)は、丸みを帯びている必要はない。また、凹部18の頂点は、丸みを帯びていてもいなくてもよい。また、凹部18は円錐形状とされているが、たとえば3角錐、4角錐等、他の錐状体形状とされていても良い。また、反射面12は、側面の断面形状が入射部11側とは反対側に膨らんだ円錐形状とされているが、たとえば円錐、3角錐、4角錐等、他の錐状体形状とされていても良い。また、中心点13と凹部18の頂点は、対向する位置に配置されているが、両者は、ずれた位置に配置しても良い。両者をずれた位置に配置することによって、光路L6をとる光を減少させやすくなり、透光部材1や発光装置40は、より均一な光量を出射する面光源としやすい。   The optical element (translucent member 1) and the light emitting device 40 according to the embodiment of the present invention reflect the light incident from the incident portion 11, emit the reflected light, and reflect the reflected portion to the incident portion 11. Thus, the reflecting surface 12 having a reverse cone shape and a rounded apex is formed, and the incident portion 11 is formed with a conical recess 18 arranged symmetrically with the reflecting surface 12. However, the apex (center point 13) of the reflecting surface 12 does not need to be rounded. The apex of the recess 18 may or may not be rounded. Moreover, although the recessed part 18 is made into cone shape, it may be made into other cone-shaped bodies, such as a triangular pyramid and a quadrangular pyramid, for example. Further, the reflecting surface 12 has a conical shape in which the cross-sectional shape of the side surface swells on the side opposite to the incident portion 11 side. May be. Moreover, although the center point 13 and the vertex of the recessed part 18 are arrange | positioned in the position which opposes, you may arrange | position both in the position which shifted | deviated. By disposing the two at a shifted position, the light taking the optical path L6 can be easily reduced, and the translucent member 1 and the light emitting device 40 can be easily used as a surface light source that emits a more uniform amount of light.

また、本発明の実施の形態に係る光学素子(透光部材1)や発光装置40は、入射部11から入射した光を反射させ、その反射した光を出射し、反射させる部分を入射部11に対して逆錐状体となる反射面12とし、入射部11には、反射面12と対称的に配置される円錐形状の凹部18が形成されている。しかし、反射面12の頂点(中心点13)または凹部18の頂点のいずれか一方または両方は、丸みを帯びていてもよいし、尖った形状としても良い。   Further, the optical element (translucent member 1) and the light emitting device 40 according to the embodiment of the present invention reflect the light incident from the incident part 11, emit the reflected light, and reflect the reflected part. On the other hand, the reflecting surface 12 is an inverted cone, and a conical recess 18 is formed in the incident portion 11 so as to be symmetrical to the reflecting surface 12. However, either one or both of the vertex (center point 13) of the reflecting surface 12 and the vertex of the recess 18 may be rounded or pointed.

また、本発明の実施の形態に係る光学素子(透光部材1)や発光装置40は、凹部18の頂点が丸みを帯びた形状としているが、その丸みは必須の構成要素ではないためそのような形状にする必要はない。凹部18の頂点は、尖った形状としても良い。凹部18の頂点が尖った形状であれば、反射面12を突き抜ける光が減少し、透光部材1や発光装置40は、さらにより均一な光量を出射する面光源となる。   Moreover, although the optical element (translucent member 1) and the light-emitting device 40 according to the embodiment of the present invention have a rounded shape at the apex of the recess 18, the roundness is not an essential component. It is not necessary to use a special shape. The apex of the recess 18 may have a sharp shape. If the apex of the concave portion 18 is sharp, the light penetrating through the reflecting surface 12 is reduced, and the translucent member 1 and the light emitting device 40 become a surface light source that emits a more uniform light amount.

また、本発明の実施の形態に係る光学素子(透光部材1)や発光装置40は、凹部18および反射面12は、共に円錐状としているが、上述のように他の錐状体としても良い。ただし、凹部18を円錐状とすることは、光の入射をより均一にできることから好ましい。また、反射面12を円錐状とすることは、光の反射をより均一にできることから好ましい。   Further, in the optical element (translucent member 1) and the light emitting device 40 according to the embodiment of the present invention, the concave portion 18 and the reflecting surface 12 are both conical, but as described above, other conical bodies may be used. good. However, it is preferable to form the concave portion 18 in a conical shape because the incident light can be made more uniform. Moreover, it is preferable to make the reflective surface 12 conical because the reflection of light can be made more uniform.

また、本発明の実施の形態に係る光学素子(透光部材1)や発光装置40は、入射した光であって直進してくる光を全反射させる反射面12を設け、かつ入射した光を多重散乱させ反射面12を通過して出射する光を発生させる光散乱粒子21を含有している。しかし、光散乱粒子21は必須の構成要素ではないため、省略できる。また、反射面12ではなく、他の反射部材を設けるようにしても良い。   In addition, the optical element (translucent member 1) and the light emitting device 40 according to the embodiment of the present invention are provided with the reflecting surface 12 that totally reflects the incident light that travels straight, and the incident light. It contains light scattering particles 21 that generate multiple scattered light that is emitted through the reflecting surface 12. However, since the light scattering particle 21 is not an essential component, it can be omitted. Further, instead of the reflecting surface 12, another reflecting member may be provided.

また、本発明の実施の形態に係る光学素子(透光部材1)や発光装置40は、入射部11は、凹部18の底面(円錐形状の底面)と同一面となる平面部19を、凹部18の外周に有している。しかし、平面部19は必須の構成要素ではないため、省略できる。そして、平面部19が配置されている位置にたとえばLED保持部17が存在するようにしても良い。   Further, in the optical element (translucent member 1) and the light emitting device 40 according to the embodiment of the present invention, the incident portion 11 has the flat surface portion 19 that is flush with the bottom surface (conical bottom surface) of the concave portion 18 as the concave portion. 18 on the outer periphery. However, the plane portion 19 is not an essential component and can be omitted. And you may make it the LED holding part 17 exist in the position where the plane part 19 is arrange | positioned, for example.

また、本発明の実施の形態に係る光学素子(透光部材1)や発光装置40は、入射部11は、凹部18の外側に入射してくる光を屈折または全反射させるLED保持部17を有し、そのLED保持部17は平面部19から凹部18とは逆側に突出するように設けられている。しかし、LED保持部17は必須の構成要素ではないため、省略できる。そして、LED保持部17が配置されている位置にたとえば平面部19が延在するようにしても良い。   Further, in the optical element (translucent member 1) and the light emitting device 40 according to the embodiment of the present invention, the incident portion 11 includes the LED holding portion 17 that refracts or totally reflects the light incident on the outside of the concave portion 18. The LED holding portion 17 is provided so as to protrude from the flat portion 19 to the opposite side to the concave portion 18. However, since the LED holding part 17 is not an essential component, it can be omitted. Then, for example, the flat portion 19 may extend at a position where the LED holding portion 17 is disposed.

また、本発明の実施の形態に係る発光装置40は、反射面12の対向位置であって、凹部18の頂点の対向位置に入射部11に光を入射するLED30が配置されている。しかし、上述のように凹部18の頂点とLED30は、対向させずずれた位置に配置しても良い。   Further, in the light emitting device 40 according to the embodiment of the present invention, the LED 30 that makes light incident on the incident portion 11 is disposed at a position opposed to the reflecting surface 12 and at a position opposed to the apex of the recess 18. However, as described above, the apex of the recess 18 and the LED 30 may be arranged at positions shifted without facing each other.

また、本発明の実施の形態に係る光学素子(透光部材1)や発光装置40は、光を入射する入射部11と、入射部11へ入射した光を反射面12に導く第1の導光部2と、第1の導光部2の光の入射側と反対側に設けられ入射した光のうち一直線状の軌跡をとる光を全反射させる反射面12と、反射した光を導光する第2の導光部3とを有し、第1の導光部2は、光を多重散乱し、反射面12を通過し外部に出射する光を発生させる光散乱粒子21を含有し、第2の導光部3は、入射してきた光の一部または全部を反射面12を通過する光と同一面側に出射している。しかし、第2の導光部3が出射する光の一部または全部は、第2の導光部3の下面側から出射させたり、端部15の外周側へ出射させたりしても良い。   In addition, the optical element (translucent member 1) and the light emitting device 40 according to the embodiment of the present invention include the incident portion 11 that receives light and the first guide that guides the light incident on the incident portion 11 to the reflecting surface 12. The light part 2, the reflection surface 12 provided on the opposite side to the light incident side of the first light guide part 2 and totally reflecting the light having a linear locus among the incident light, and guiding the reflected light. The first light guide 2 contains light scattering particles 21 that scatter light and generate light that passes through the reflection surface 12 and exits to the outside. The second light guide 3 emits part or all of the incident light to the same surface side as the light passing through the reflecting surface 12. However, part or all of the light emitted from the second light guide 3 may be emitted from the lower surface side of the second light guide 3 or may be emitted to the outer peripheral side of the end 15.

また、本発明の実施の形態に係る光学素子(透光部材1)や発光装置40は、第2の導光部3は板状とされ、その板状の第2の導光部3の中心に平面形状で円形の第1の導光部2が配置されている。しかし、第2の導光部3は外形が三角形状、四角形状等の多角形状としたり楕円形としたりしても良い。同様に第1の導光部2の平面形状も多角形状としたり、楕円形状としても良い。   Further, in the optical element (translucent member 1) and the light emitting device 40 according to the embodiment of the present invention, the second light guide unit 3 is plate-shaped, and the center of the plate-shaped second light guide unit 3 is used. The 1st light guide part 2 which is planar and circular is arrange | positioned. However, the second light guide section 3 may have a polygonal shape such as a triangular shape or a quadrangular shape, or an elliptical shape. Similarly, the planar shape of the first light guide unit 2 may be a polygonal shape or an elliptical shape.

また、本発明の実施の形態に係る光学素子(透光部材1)や発光装置40は、透光部材1は透光性樹脂であり、光散乱粒子21は、その粒径が1〜10μmの透光性のシリコーン粒子とされている。しかし、光散乱粒子21は、透光部材1内の光を多重散乱するものであれば、その材質、形状、粒子径等を問わず、種々のものを用いることができる。ただし、光散乱粒子21は、光を図10に示す光の進行経路(矢示付き破線)に沿わせつつも適度に他の方向へと光を散乱させる意味で、粒径が1〜10μmの透光性のシリコーン粒子を用いることが好ましい。詳述すると、シリコーン粒子の粒径を1μm以上とすることで、角度分布の広がりを抑え、後方散乱成分を少なくできる。すると、前方への光強度が小さくなって第2の導光部3に導光される光量が過度に低下するのをおさえることができ、第1の導光部2の反射面12を透過する光量が過度に多くなるのを抑制し易くなる。一方、シリコーン粒子の粒径を10μm以下とすることで、角度分布が狭くなり過ぎるのを抑制でき、第1の導光部2の反射面12を透過する光量を十分に確保できる。   Further, in the optical element (translucent member 1) and the light emitting device 40 according to the embodiment of the present invention, the translucent member 1 is a translucent resin, and the light scattering particles 21 have a particle diameter of 1 to 10 μm. It is considered to be translucent silicone particles. However, as the light scattering particles 21, various particles can be used regardless of the material, shape, particle diameter, and the like as long as the light in the translucent member 1 is subjected to multiple scattering. However, the light scattering particle 21 has a particle diameter of 1 to 10 μm in the sense that light is appropriately scattered in another direction while following the light traveling path (broken line with arrows) shown in FIG. It is preferable to use translucent silicone particles. More specifically, by setting the particle size of the silicone particles to 1 μm or more, the spread of the angle distribution can be suppressed and the backscattering component can be reduced. As a result, the light intensity to the front is reduced and the amount of light guided to the second light guide 3 can be prevented from excessively decreasing, and the light is transmitted through the reflecting surface 12 of the first light guide 2. It becomes easy to suppress an excessive increase in the amount of light. On the other hand, by setting the particle size of the silicone particles to 10 μm or less, it is possible to suppress the angle distribution from becoming too narrow, and it is possible to secure a sufficient amount of light that passes through the reflecting surface 12 of the first light guide unit 2.

また、本発明の実施の形態に係る光学素子(透光部材1)や発光装置40は、光散乱粒子21の含有率は、第2の導光部3よりも第1の導光部2の方を高くしている。しかし、光散乱粒子21の含有率は、第2の導光部3よりも第1の導光部2を低くしたり、両者の含有率を等しくしても良い。また、第2の導光部3には光散乱粒子21を含有させないようにしても良い。   Further, in the optical element (translucent member 1) and the light emitting device 40 according to the embodiment of the present invention, the content ratio of the light scattering particles 21 is higher in the first light guide part 2 than in the second light guide part 3. Is higher. However, the content ratio of the light-scattering particles 21 may be lower than that of the second light guide section 3 or may be equal. The second light guide 3 may not contain the light scattering particles 21.

また、本発明の実施の形態に係る光学素子(透光部材1)や発光装置40における光散乱粒子21は、散乱パラメータをτ、第1の導光部の厚みをTとしたとき、τとTの積が0.1以上50以下の範囲内とされている。しかし、τとTの積は、それ以外の範囲、たとえば0.01、0.05、60、70、80等としても良い。   Further, the light scattering particles 21 in the optical element (translucent member 1) and the light emitting device 40 according to the embodiment of the present invention have τ when the scattering parameter is τ and the thickness of the first light guide is T. The product of T is in the range of 0.1 to 50. However, the product of τ and T may be in other ranges, for example, 0.01, 0.05, 60, 70, 80, etc.

また、透光部材1には、PMMA製のものを用いているが、その他のアクリル酸エステルあるいはメタクリル酸エステルの重合体で、透明性の高い非晶質の合成樹脂であるアクリル樹脂、ポリスチレン、ポリカーボネート等の他の透光性樹脂やガラス等を材質としたものを用いることができる。また、第1の導光部2と第2の導光部3とは2材成形によって一体化させているが、当初から第1の導光部2と第2の導光部3とを一体成形して透光部材1を得ることとしても良い。   Moreover, although the thing made from PMMA is used for the translucent member 1, it is a polymer of other acrylic ester or methacrylic ester, and is a highly transparent amorphous synthetic resin, such as acrylic resin, polystyrene, Other translucent resins such as polycarbonate, and those made of glass or the like can be used. Moreover, although the 1st light guide part 2 and the 2nd light guide part 3 are integrated by 2 material shaping | molding, the 1st light guide part 2 and the 2nd light guide part 3 are integrated from the beginning. It is good also as obtaining the translucent member 1 by shape | molding.

また、入射部11は、第1の導光部2と一体に形成されているが、入射部11を第1の導光部2と別体に設けても良い。   In addition, although the incident portion 11 is formed integrally with the first light guide portion 2, the incident portion 11 may be provided separately from the first light guide portion 2.

また、発光部材はLED30に限定されず、有機エレクトロルミネッセンス(Organic
Electro-Luminescence、OEL、有機EL)、無機エレクトロルミネッセンス(Inorganic Electro-Luminescence、IEL、無機EL)、レーザー光等の他の発光部材を用いることができる。さらに、LED30にはチップ型のものを用いているが、レンズ付きのLEDを用いることができる。また、発光部材としては、光を直接入射部11に入射させる光源でなく、光源の光を導く導光体や光源の光を反射する反射部材としても良い。
In addition, the light emitting member is not limited to the LED 30, and organic electroluminescence (Organic
Other light-emitting members such as Electro-Luminescence (OEL, organic EL), inorganic electroluminescence (IEL, inorganic EL), and laser light can be used. Furthermore, although a chip-type LED 30 is used, an LED with a lens can be used. Moreover, as a light emitting member, it is good also as a reflecting member which reflects the light of the light guide which guides the light of a light source instead of the light source which injects light into the incident part 11 directly.

また、透光部材1は、外形が円形であり、その中央部に円形でかつくぼんだ形状の反射面12を有し、反射面12の周囲に光を導光する円環状の第2の導光部3を有しているが、透光部材1の外形、反射面12の平面形状、第2の導光部3の形状等は、変更できる。たとえば、上述したように、第2の導光部3の形状を四角形状とすることで、透光部材1の外形を四角形状等とすることができる。このように、透光部材1の外形を四角形状とする利点は、複数の発光装置40の発光面を隙間無く並べることができる点であり、このように並べて使用する場合に、それらの発光面が均一に発光させ易くなることである。   The translucent member 1 has a circular outer shape, and has a circular reflecting surface 12 formed in a circular shape at the center thereof, and an annular second guide for guiding light around the reflecting surface 12. Although it has the light part 3, the external shape of the translucent member 1, the planar shape of the reflective surface 12, the shape of the 2nd light guide part 3, etc. can be changed. For example, as described above, the outer shape of the translucent member 1 can be a square shape or the like by making the shape of the second light guide portion 3 a square shape. Thus, the advantage of making the outer shape of the translucent member 1 rectangular is that the light emitting surfaces of the plurality of light emitting devices 40 can be arranged without gaps. It is easy to emit light uniformly.

また、透光部材1の反射面12は、図9に示すように断面形状部分の関係関数の微分が「tan(90−θt / 2)」で与えられる曲面としているが、点光源として見た場合のLED30の光を全反射することが可能な形状であれば、断面形状が他の条件で与えられる曲線等で構成されるものであっても良い。また、反射面12は、非球面のような断面曲面となる構成ではなく、直線をつなぎ合わせた断面角形の形状としても良い。   Further, as shown in FIG. 9, the reflection surface 12 of the translucent member 1 is a curved surface in which the differential of the relational function of the cross-sectional shape portion is given by “tan (90−θt / 2)”, but it is viewed as a point light source. As long as the light of the LED 30 can be totally reflected, the cross-sectional shape may be a curve or the like given under other conditions. In addition, the reflecting surface 12 may not have a cross-sectional curved surface such as an aspherical surface, but may have a square cross-sectional shape formed by connecting straight lines.

また、本発明の実施の形態に係る光学素子(透光部材1)や発光装置40は、導光された光を反射面12側と同一側の方向に方向転換させる断面鋸歯状のプリズム部22を第2の導光部3における反射面12側とは反対の側に備えている。しかし、このプリズム部22は必須の構成要素ではないため、省略しても良い。また、プリズム部22を第2の導光部3の上面側に設けてもよい。また、プリズム部22は鋸歯状とせず、直線Lのような直線状としたり曲線状としたりしてもよい。   Further, the optical element (translucent member 1) and the light emitting device 40 according to the embodiment of the present invention have a sawtooth-shaped prism section 22 that changes the direction of the guided light in the same direction as the reflecting surface 12 side. Is provided on the side opposite to the reflecting surface 12 side in the second light guide 3. However, the prism portion 22 is not an essential component and may be omitted. Further, the prism portion 22 may be provided on the upper surface side of the second light guide portion 3. Further, the prism portion 22 may be a straight line such as a straight line L or a curved line shape instead of a sawtooth shape.

本発明の実施の形態に係る光学素子(透光部材1)や発光装置40は、光が導光される板状の導光部(第1の導光部2および第2の導光部3)を備え、第2の導光部3はその一方の面に導光された光を方向転換させる断面形状が複数の鋸歯23からなるプリズム部22を有し、プリズム部22は、第2の導光部3に導光され第2の導光部3の上面と平行な平行光が入射側の鋸歯の反射面24に入射する入射角δよりもそこから離れた離隔位置の鋸歯23の反射面24に入射する入射角δが大きくされている。しかし、プリズム部22は、第1の導光部2と第2の導光部3の境界または第1の導光部2の一部に配置されていても良い。   The optical element (translucent member 1) and the light emitting device 40 according to the embodiment of the present invention are plate-shaped light guides (first light guide unit 2 and second light guide unit 3) through which light is guided. ), And the second light guide unit 3 includes a prism unit 22 having a plurality of saw teeth 23 having a cross-sectional shape that changes the direction of the light guided to one surface of the second light guide unit 3. Reflection of the saw-tooth 23 at a position separated from the incident angle δ where the parallel light guided to the light-guiding unit 3 and parallel to the upper surface of the second light-guiding unit 3 is incident on the reflecting surface 24 of the incident-side saw-tooth. The incident angle δ incident on the surface 24 is increased. However, the prism portion 22 may be disposed at the boundary between the first light guide portion 2 and the second light guide portion 3 or at a part of the first light guide portion 2.

また、透光部材1の第2の導光部3は、図7における下面であって中心点13を中心とし同心円上に並べられた225個の鋸歯23からなるプリズム部22を備えており、鋸歯23は、中心点13に近い側の突起角度θが中心点13から遠い側の突起角度θよりも小さい。しかし、プリズム部22の配置位置、形状、数、突起角度θ等は変更することができる。たとえば、LED30の配置位置を中心とする同心円上に鋸歯23を設けた上で、第2の導光部3の端部15を切り取って透光部材1の外形を四角形状とすることができる。図19には、透光部材1の第1変形例である透光部材1aを示している。透光部材1aの鋸歯23aは、同心円状ではなく、中心を共通にする四角形状等の多角形状に設けられている。また、プリズム部22は、第1の導光部2と第2の導光部3の境界または第1の導光部2の一部に配置されていても良い。   Further, the second light guide portion 3 of the translucent member 1 includes a prism portion 22 including 225 saw teeth 23 arranged concentrically on the lower surface in FIG. In the sawtooth 23, the projection angle θ on the side close to the center point 13 is smaller than the projection angle θ on the side far from the center point 13. However, the arrangement position, shape, number, and projection angle θ of the prism portion 22 can be changed. For example, after providing the saw-tooth 23 on the concentric circle centering on the arrangement position of LED30, the edge part 15 of the 2nd light guide part 3 can be cut off, and the external shape of the translucent member 1 can be made into square shape. FIG. 19 shows a light transmissive member 1 a which is a first modification of the light transmissive member 1. The saw-tooth 23a of the translucent member 1a is not concentric, but is provided in a polygonal shape such as a rectangular shape having a common center. The prism portion 22 may be disposed at the boundary between the first light guide portion 2 and the second light guide portion 3 or at a part of the first light guide portion 2.

また、本実施の形態では、隣接する鋸歯23の配置間隔Hは0.2mmとしている。しかし、この配置間隔Hは0.1mm,0.3mm等に変更することができる。また、配置間隔Hは一定のものではなく、一つの透光部材1の中で異ならせても良い。   Moreover, in this Embodiment, the arrangement | positioning space | interval H of the adjacent sawtooth 23 is 0.2 mm. However, the arrangement interval H can be changed to 0.1 mm, 0.3 mm, or the like. Further, the arrangement interval H is not constant, and may be different in one translucent member 1.

また、鋸歯23の反射面24に光が入射する入射角δまたは、鋸歯23の突起角度θは、入射側から離隔位置へ向かって徐々に大きくされていることが好ましい。しかし、離隔位置よりも入射側の方の入射角δまたは鋸歯23の突起角度θが大きくなる鋸歯23が一部混在していても良い。ここで、徐々に大きくとは、上述の実施の形態のように、グループ間で徐々に大きくするような場合や、グループ間ではなく1つ1つの鋸歯23についての入射角δや突起角度θを異ならせ徐々に大きくする場合の両者を含むものとする。また、グループ間の場合、2グループとしたり、4グループとしたり、7グループとすることができる。   Moreover, it is preferable that the incident angle δ at which light enters the reflecting surface 24 of the saw tooth 23 or the projection angle θ of the saw tooth 23 is gradually increased from the incident side toward the separation position. However, a part of the sawtooth 23 in which the incident angle δ closer to the incident side than the separation position or the projection angle θ of the sawtooth 23 becomes larger may be mixed. Here, “gradually larger” means that the incident angle δ or the projection angle θ of each saw tooth 23 is not the case where it is gradually increased between groups as in the above-described embodiment, or not between groups. It includes both cases where the difference is made gradually larger. Moreover, in the case of between groups, it can be set to 2 groups, 4 groups, or 7 groups.

また、プリズム部22の第2の導光部3の入射側から離隔した端部15側には、導光部に導光された光をプリズム部22が方向転換させる側と同じ側へと反射させる反射部16を備えていることが好ましい。しかし、この反射部16は必須の構成要素ではないため、省略しても良い。また、プリズム部22を端部15まで伸ばすようにしても良い。   In addition, the light guided to the light guide part is reflected to the same side as the side on which the prism part 22 changes direction on the end 15 side away from the incident side of the second light guide part 3 of the prism part 22. It is preferable that the reflecting part 16 to be provided is provided. However, the reflecting portion 16 is not an essential component and may be omitted. Further, the prism portion 22 may be extended to the end portion 15.

また、反射部16は導光された光を全反射するものであるが、白色のインクが印刷処理がされていたり、アルミニウムや銀等のミラーコート等によって鏡面状等とすることができる。ただし反射部16は、導光された光を全反射する構成にした方が、その製造に際し印刷処理等の手間を要しないため好ましい。   The reflection unit 16 totally reflects the guided light. However, the reflection part 16 may be printed with white ink or may have a mirror-like shape by a mirror coating such as aluminum or silver. However, it is preferable that the reflecting portion 16 is configured to totally reflect the guided light because it does not require time and effort such as a printing process in manufacturing.

図20、図21は、図19に示す透光部材1aを使用した発光装置40を街路灯として用いた場合の使用状態の一例を示す図である。発光装置40の出射面側に支柱50の一端が取り付けられ、支柱50の他端は地面に埋め込められ、発光装置40が上から地面へ照射範囲W1を照射している。この照射範囲W1は発光装置40から放射状に道路51に沿って均一に広がっている。   20 and 21 are diagrams illustrating an example of a usage state when the light-emitting device 40 using the translucent member 1a illustrated in FIG. 19 is used as a street lamp. One end of the support column 50 is attached to the emission surface side of the light emitting device 40, the other end of the support column 50 is embedded in the ground, and the light emitting device 40 irradiates the irradiation range W1 from the top to the ground. This irradiation range W1 extends radially along the road 51 radially from the light emitting device 40.

この発光装置40の道路51の幅方向の照射範囲W2は、道路51の幅Yを完全に覆うように放射状に広がっている。その広がり方は、図21に示すように道路51側が広く、道路51から外れる側は狭い。これは図19の透光部材1aに配置された鋸歯23aの突起角度θを位置によって変えているためである。すなわち、図19の上方の鋸歯23a1の突起角度θを、下側の鋸歯23a2の突起角度θを小さくしている。このようにすることで、たとえば、道路と森林との境界にこの発光装置40の街路灯を設置する場合、道路側の照射範囲を広くする等、照射範囲を任意に制御できる。   The irradiation range W2 of the light emitting device 40 in the width direction of the road 51 extends radially so as to completely cover the width Y of the road 51. As shown in FIG. 21, the road 51 is wide on the side, and the side away from the road 51 is narrow. This is because the projection angle θ of the saw-tooth 23a arranged on the translucent member 1a in FIG. 19 is changed depending on the position. That is, the projection angle θ of the upper sawtooth 23a1 in FIG. 19 is made smaller than the projection angle θ of the lower sawtooth 23a2. In this way, for example, when the street light of the light emitting device 40 is installed at the boundary between the road and the forest, the irradiation range can be arbitrarily controlled such as widening the irradiation range on the road side.

この支柱50は、発光装置40の出射面のうち第1の導光部2に相当する部分を覆うように取り付けることが好ましい場合がある。たとえば、発光装置40の中心点13の周辺が比較的不均一な発光分布を有する場合等には、支柱50によって第1の導光部2に相当する比較的不均一となる部分を隠し、照光状態を均一となるようすることができる。また、図20、図21に示すように、一定方向は左右均等範囲に、一定方向とは直交する方向は左右不均等となる範囲に照射する透光部材としては、図19に示すような四角形の透光部材1aではなく、図1に示すような円形の透光部材1としても良い。   In some cases, it is preferable to attach the support column 50 so as to cover a portion corresponding to the first light guide unit 2 on the emission surface of the light emitting device 40. For example, when the periphery of the center point 13 of the light-emitting device 40 has a relatively non-uniform light emission distribution, a relatively non-uniform portion corresponding to the first light guide unit 2 is hidden by the support 50 and illuminated. The state can be made uniform. Further, as shown in FIGS. 20 and 21, as a translucent member that irradiates a range in which a certain direction is equal to the left and right, and a direction perpendicular to the certain direction is not equal to the left and right, a rectangular shape as illustrated in FIG. 19 is used. Instead of the translucent member 1a, a circular translucent member 1 as shown in FIG. 1 may be used.

図22には、透光部材1の第2変形例として、上述したLED30の配置位置を中心とする同心円上に鋸歯23を設けた上で、第2の導光部3の端部15を切り取って透光部材1の外形を四角形状(正方形)とした透光部材1bの底面図を示している。透光部材1と同一の形状、機能を有する部材には図3と同一の符号を付し、それらの説明は省略する。透光部材1bの正方形の各辺にを構成する端部15aおよび各角部を構成する端部15bがある。透光部材1の反射部16に相当する反射部16bは、各端部15aに沿って隣接する端部16を結び中心部13側に膨らむように楕円弧状に4つ形成されている。   In FIG. 22, as a second modification of the translucent member 1, the sawtooth 23 is provided on a concentric circle centered on the position where the LED 30 is disposed, and the end 15 of the second light guide 3 is cut off. The bottom view of the translucent member 1b which made the external shape of the translucent member 1 square shape (square) is shown. Members having the same shape and function as those of the translucent member 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. There are an end 15a constituting each side of the square of the translucent member 1b and an end 15b constituting each corner. Four reflecting portions 16b corresponding to the reflecting portions 16 of the translucent member 1 are formed in an elliptical arc shape so as to connect the adjacent end portions 16 along the respective end portions 15a and swell toward the central portion 13 side.

図23は、図22のブロック矢印B側から見た透光部材1bの側面図である。また、 図24は、図22のブロック矢印C側から見た透光部材1bの側面図である。図23、図24についても透光部材1と同一の形状、機能を有する部材には図3と同一の符号を付し、それらの説明は省略する。反射部16bの面と第2の導光部3の上面とがなす角は、θ1と同様に30°とされている。図24に示すように、端部15bの部分には反射部16bが存在していない。   FIG. 23 is a side view of the translucent member 1b viewed from the block arrow B side in FIG. FIG. 24 is a side view of the translucent member 1b viewed from the block arrow C side in FIG. 23 and 24, members having the same shape and function as those of the translucent member 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 3, and description thereof is omitted. The angle formed by the surface of the reflecting portion 16b and the upper surface of the second light guide portion 3 is 30 °, similar to θ1. As shown in FIG. 24, the reflection part 16b does not exist in the part of the edge part 15b.

図25には、透光部材1bを用いた発光装置40の第2変形例である発光装置42を光源として3つ使用している看板60の断面概略図を示している。この看板60の前面61bに文字や画像が描かれたり、ポスター等が貼られる。各発光装置42は、広角に照射可能であり、W3の範囲を照射する。つまり、図25に示すように隣接する発光装置42の照射範囲の一部(端部)が重なっている用に照射している。よって看板60は、照射方向へ看板60全体が発光しているものとして観察される。このような発光状態は、各発光装置42がW4の距離だけ離れて看板60内で配置されていても得ることができる。したがって看板60は、従来個々のLEDを並べたものを看板の光源として使用していた場合に比べ、飛躍的に光源数を減らすことができる。そのため看板60は、消費電力の低減、構成部材数の低減等の効果を奏する。   FIG. 25 shows a schematic cross-sectional view of a signboard 60 that uses three light-emitting devices 42, which are second modified examples of the light-emitting device 40 using the translucent member 1b, as light sources. Characters and images are drawn on the front face 61b of the signboard 60, and a poster is pasted. Each light emitting device 42 can irradiate at a wide angle and irradiates the range of W3. That is, as shown in FIG. 25, the irradiation is performed because a part (end part) of the irradiation range of the adjacent light emitting device 42 is overlapped. Therefore, the signboard 60 is observed as if the entire signboard 60 emits light in the irradiation direction. Such a light emitting state can be obtained even if each light emitting device 42 is arranged in the signboard 60 at a distance of W4. Therefore, the signboard 60 can drastically reduce the number of light sources as compared with the case where a conventional array of individual LEDs is used as the light source of the signboard. Therefore, the signboard 60 has effects such as reduction in power consumption and reduction in the number of constituent members.

なお、この図25では、上下に3個の発光装置42が配置されているが、縦横で3個×3個で計9個の発光装置42を配置し、正方形の表面61を有する看板60としたり、3個×5個の計15個の横長の看板60としたりしても良い。縦横の各個数は、適宜な数を採用することができる。   In FIG. 25, three light emitting devices 42 are arranged vertically, but a total of nine light emitting devices 42 (3 × 3 in length and breadth) are arranged to form a signboard 60 having a square surface 61. Or, a total of 15 horizontal signs 60 of 3 × 5 may be used. Appropriate numbers can be adopted for the vertical and horizontal numbers.

本発明の実施の形態に係る光学素子である透光部材の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the translucent member which is an optical element which concerns on embodiment of this invention. 図1に示す透光部材の正面図である。It is a front view of the translucent member shown in FIG. 図1に示す透光部材の底面図である。It is a bottom view of the translucent member shown in FIG. 図1の平面図のA−A断面図である。It is AA sectional drawing of the top view of FIG. 図4の断面図における透光部材の反射面の部分の詳細を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows the detail of the part of the reflective surface of the translucent member in sectional drawing of FIG. 単一真球粒子による散乱光強度の角度分布(Α、Θ)を示すグラフである。It is a graph which shows angle distribution (Α, Θ) of scattered light intensity by a single true spherical particle. 図4の断面図における透光部材の第2の導光部の主要部分を示す拡大概要図である。It is an expansion schematic diagram which shows the principal part of the 2nd light guide part of the translucent member in sectional drawing of FIG. 本発明の実施の形態に係る発光装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the light-emitting device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る発光装置において、LEDから発せられた光が入射して透光部材内に入り、反射面で反射して第2の導光部へと導光される経路を示す図である。The light-emitting device which concerns on embodiment of this invention WHEREIN: The light emitted from LED enters into a translucent member, shows the path | route which is reflected by a reflective surface and is guide | induced to the 2nd light guide part. FIG. 本発明の実施の形態に係る発光装置において、LEDから発せられた光が入射して透光部材内に入り、反射面で反射して第2の導光部へと導光される経路を示す図である。The light-emitting device which concerns on embodiment of this invention WHEREIN: The light emitted from LED enters into a translucent member, shows the path | route which is reflected by a reflective surface and is guide | induced to the 2nd light guide part. FIG. 本発明の実施の形態に係る発光装置において、反射面を突き抜ける光の光路を示す図である。It is a figure which shows the optical path of the light which penetrates a reflective surface in the light-emitting device which concerns on embodiment of this invention. 凹部の無い発光装置において、反射面を突き抜ける光の光路を示す図である。It is a figure which shows the optical path of the light which penetrates a reflective surface in the light-emitting device without a recessed part. 本発明の実施の形態に係る発光装置において、LEDから発せられた光が入射して透光部材内に入り、反射面で反射して第2の導光部へと導光される経路を示す図である。The light-emitting device which concerns on embodiment of this invention WHEREIN: The light emitted from LED enters into a translucent member, shows the path | route which is reflected by a reflective surface and is guide | induced to the 2nd light guide part. FIG. 凹部の無い発光装置において、反射面を突き抜ける光の光路を示す図である。It is a figure which shows the optical path of the light which penetrates a reflective surface in the light-emitting device without a recessed part. 本発明の実施の形態に係る発光装置において、反射面を突き抜ける光の光路を示す図である。It is a figure which shows the optical path of the light which penetrates a reflective surface in the light-emitting device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る発光装置において、中心点が丸みを帯びない反射面を突き抜ける光の光路を示す図である。In the light-emitting device which concerns on embodiment of this invention, it is a figure which shows the optical path of the light which penetrates the reflective surface which a center point does not round. 凹部の無い発光装置において、中心点が丸みを帯びない反射面を突き抜ける光の光路を示す図である。It is a figure which shows the optical path of the light which penetrates the reflective surface whose center point is not roundish in the light-emitting device without a recessed part. 本発明の実施の形態に係る発光装置に用いた光散乱粒子を板厚が10mmのアクリル樹脂板に含有させる濃度を変化させた場合の光の拡散角と光の透過率の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the light diffusion angle at the time of changing the density | concentration which contains the light-scattering particle | grains used for the light-emitting device which concerns on embodiment of this invention in the acrylic resin board with a plate thickness of 10 mm, and the light transmittance. is there. 本発明の実施の形態に係る透光部材の第1変形例を示す平面図である。It is a top view which shows the 1st modification of the translucent member which concerns on embodiment of this invention. 図19に示す透光部材を使用した発光装置を街路灯として用いた場合の使用状態の一例を示す図で道路側から見た図である。It is the figure seen from the road side in the figure which shows an example of the use condition at the time of using the light-emitting device using the translucent member shown in FIG. 19 as a street lamp. 図19に示す透光部材を使用した発光装置を街路灯として用いた場合の使用状態の一例を示す図で道路の進行方向から見た図である。It is the figure seen from the advancing direction of the road in the figure which shows an example of the use condition at the time of using the light-emitting device using the translucent member shown in FIG. 19 as a street lamp. 本発明の実施の形態に係る透光部材の第2変形例を示す平面図である。It is a top view which shows the 2nd modification of the translucent member which concerns on embodiment of this invention. 図22のブロック矢印B側から見た第2変形例の透光部材の側面図である。It is a side view of the translucent member of the 2nd modification seen from the block arrow B side of FIG. 図22のブロック矢印B側から見た第2変形例の透光部材の側面図である。It is a side view of the translucent member of the 2nd modification seen from the block arrow B side of FIG. 第2変形例の透光部材を用いた発光装置を光源として用いた看板の断面概略図である。It is the cross-sectional schematic of the signboard using the light-emitting device using the translucent member of the 2nd modification as a light source.

符号の説明Explanation of symbols

1,1a,1b 透光部材(光学素子)
11 入射部
12 反射面(第1凹部)
13 中心点( 第1凹部の頂点)
17 LED保持部(凸部)
18 凹部(第2凹部)
19 平面部
21 光散乱粒子
30 LED(発光部材)
40,41,42 発光装置
1, 1a, 1b Translucent member (optical element)
11 Incident part 12 Reflecting surface (first recess)
13 Center point (vertex of first recess)
17 LED holding part (convex part)
18 recess (second recess)
19 Plane portion 21 Light scattering particle 30 LED (light emitting member)
40, 41, 42 Light emitting device

Claims (12)

入射部から入射した光を反射させ、その反射した光を出射する光学素子において、
上記反射させる部分を上記入射部に対して逆錐状体で、かつ頂点が丸みを帯びたまたは平坦状とした第1凹部とし、上記入射部には、上記第1凹部と対称的に配置される錐状体形状の第2凹部が形成されていることを特徴とする光学素子。
In the optical element that reflects the light incident from the incident portion and emits the reflected light,
The portion to be reflected is a first concave portion having an inverted conical shape with respect to the incident portion and the apex is rounded or flat, and the incident portion is arranged symmetrically with the first concave portion. An optical element characterized in that a second conical concave portion is formed.
入射部から入射した光を反射させ、その反射した光を出射する光学素子において、
上記反射させる部分を上記入射部に対して逆錐状体となる第1凹部とし、上記入射部には、上記第1凹部と対称的に配置される錐状体形状の第2凹部が形成されていることを特徴とする光学素子。
In the optical element that reflects the light incident from the incident portion and emits the reflected light,
The portion to be reflected is a first concave portion that is an inverted cone with respect to the incident portion, and the second concave portion having a conical shape that is disposed symmetrically with the first concave portion is formed in the incident portion. An optical element.
請求項1または2記載の光学素子において、前記第2凹部の頂点を丸みを帯びた形状または平坦状としたことを特徴とする光学素子。   3. The optical element according to claim 1, wherein the vertex of the second recess is rounded or flat. 4. 請求項1から3のいずれか1項に記載の光学素子において、
前記第1凹部と前記第2凹部を共に円錐状としたことを特徴とする光学素子。
The optical element according to any one of claims 1 to 3,
An optical element characterized in that both the first recess and the second recess are conical.
請求項1から4のいずれか1項に記載の光学素子において、前記第1凹部は、前記入射した光であって直進してくる光を全反射させる反射面を有し、かつ前記入射した光を多重散乱させ上記反射面を通過して出射する光を発生させる光散乱粒子を含有していることを特徴とする光学素子。   5. The optical element according to claim 1, wherein the first concave portion has a reflection surface that totally reflects the incident light that travels straight, and the incident light. An optical element comprising light-scattering particles that scatter light and generate light that passes through the reflecting surface and is emitted. 請求項1から5のいずれか1項に記載の光学素子において、前記入射部は、前記第2凹部の底面と同一面となる平面部を、前記第2凹部の外周に有していることを特徴とする光学素子。   6. The optical element according to claim 1, wherein the incident portion has a flat portion that is flush with a bottom surface of the second concave portion on an outer periphery of the second concave portion. A featured optical element. 請求項6記載の光学素子において、前記入射部は、前記第2凹部の外側に前記入射してくる光を屈折または全反射させる凸部を有し、その凸部は前記平面部から前記第2凹部とは逆側に突出するように設けられていることを特徴とする光学素子。   7. The optical element according to claim 6, wherein the incident portion has a convex portion that refracts or totally reflects the incident light outside the second concave portion, and the convex portion extends from the flat portion to the second portion. An optical element characterized by being provided so as to protrude on the opposite side to the concave portion. 入射部から入射した光を反射させ、その反射した光を出射する発光装置において、
上記反射させる部分を上記入射部に対して逆錐状体で、かつ頂点が丸みを帯びたまたは平坦状とした第1凹部とし、上記入射部には、上記第1凹部と対称的に配置される錐状体形状の第2凹部が形成され、上記第2凹部と対向する位置に上記入射部に光を入射する発光部材が配置されていることを特徴とする発光装置。
In the light emitting device that reflects the light incident from the incident portion and emits the reflected light,
The portion to be reflected is a first concave portion having an inverted conical shape with respect to the incident portion and the apex is rounded or flat, and the incident portion is disposed symmetrically with the first concave portion. The light emitting device is characterized in that a second concave portion having a cone-shaped body is formed, and a light emitting member that makes light incident on the incident portion is disposed at a position facing the second concave portion.
入射部から入射した光を反射させ、その反射した光を出射する発光装置において、
上記反射させる部分を上記入射部に対して逆錐状体となる第1凹部とし、上記入射部には、上記第1凹部と対称的に配置される錐状体形状の第2凹部が形成され、上記第2凹部と対向する位置に上記入射部に光を入射する発光部材が配置されていることを特徴とする発光装置。
In the light emitting device that reflects the light incident from the incident portion and emits the reflected light,
The portion to be reflected is a first concave portion that is an inverted cone with respect to the incident portion, and the second concave portion having a conical shape that is disposed symmetrically with the first concave portion is formed in the incident portion. A light-emitting device, wherein a light-emitting member that makes light incident on the incident portion is disposed at a position facing the second recess.
請求項8または9記載の発光装置において、前記第2凹部の頂点を丸みを帯びた形状または平坦状としたことを特徴とする発光装置。   10. The light emitting device according to claim 8, wherein the apex of the second recess is rounded or flat. 請求項8から10のいずれか1項に記載の発光装置において、
前記第1凹部と前記第2凹部を共に円錐状としたことを特徴とする発光装置。
The light emitting device according to any one of claims 8 to 10,
The light emitting device characterized in that both the first recess and the second recess are conical.
請求項8から11のいずれか1項に記載の発光装置において、前記第1凹部は、前記入射した光であって直進してくる光を全反射させる反射面を有し、かつ前記入射した光を多重散乱させ上記反射面を通過して出射する光を発生させる光散乱粒子を含有していることを特徴とする発光装置。   12. The light emitting device according to claim 8, wherein the first concave portion has a reflection surface that totally reflects the incident light that travels straight, and the incident light. A light-emitting device comprising light-scattering particles that scatter multiple light and generate light that passes through the reflecting surface and is emitted.
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