JP2015002018A - Light source for illumination - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、LED(Light Emitting Diode)などの半導体発光素子を利用した照明用光源に関する。 The present invention relates to a light source for illumination using a semiconductor light emitting element such as an LED (Light Emitting Diode).
近年、白熱電球の代替品として、半導体発光素子を利用した電球形の照明用光源が普及しつつある。このような照明用光源は、光源である半導体発光素子の照射角が狭いため、白熱電球と比べて配光特性が狭いという課題を有する。
そこで、従来から、導光部材を用いて照明用光源の配光特性を改善することが行われている(特許文献1)。図14は、従来の照明用光源を示す断面図である。照明用光源900では、基台960の上面960aに実装基板912を介して複数の半導体発光素子911aが主出射方向を上方に向けた状態で配置されており、それら半導体発光素子911aの上方に導光部材920が配置されている。当該導光部材920は、半導体発光素子911aと対向する入射面921bと、グローブ930の径が最大となる高さ位置付近に形成された出射面921dとを有する。各半導体発光素子911aから出射された光は、光路L91,L92に示すように、入射面921bを通過して導光部材920の内部に入射し、入射した光の一部が出射面921dから基台960の上面960aを避けた斜め下方へ向け出射される。
In recent years, light bulb-type illumination light sources using semiconductor light-emitting elements are becoming popular as an alternative to incandescent bulbs. Such a light source for illumination has a problem that the light distribution characteristic is narrower than that of an incandescent bulb because the irradiation angle of the semiconductor light emitting element as a light source is narrow.
Therefore, conventionally, light distribution characteristics of an illumination light source have been improved using a light guide member (Patent Document 1). FIG. 14 is a sectional view showing a conventional illumination light source. In the
半導体発光素子911aから出射された光の一部が出射面921dから斜め下方へ向け光が出射されるため、照明用光源900は配光特性が良好である。しかも、グローブ930の径が最大となる高さ位置付近から斜め下方へ向け光が出射されるため、あたかもグローブ930の中心から放射状に光が出射されているように見え、照明用光源900は点灯時の意匠性も良好である。
Since a part of the light emitted from the semiconductor
しかしながら、上記構成を小型の照明用光源に適用してみたところ、点灯時の意匠性が良好にならない場合があることがわかった。
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、小型化したとしても配光特性も点灯時の意匠性も良好な照明用光源を提供することを目的とする。
However, when the above configuration is applied to a small illumination light source, it has been found that the designability at the time of lighting may not be good.
The present invention has been made in view of the above reasons, and an object of the present invention is to provide a light source for illumination that has good light distribution characteristics and good design characteristics at the time of lighting even if it is downsized.
上記の目的を達成するため、本発明の一態様に係る照明用光源は、複数の半導体発光素子が、基台の上面に主出射方向を上方に向けた状態で配置され、それら半導体発光素子の上方に、それら半導体発光素子と対向する入射面と、当該入射面から内部に入射した光の少なくとも一部を前記基台の上面を避けた斜め下方へ向け出射させる出射面とを有する導光部材が配置された照明用光源であって、前記入射面に、前記基台の上面の周縁側から中央側に向けて前記基台の上面から漸次離れるように前記基台の上面に対して傾斜している傾斜領域が形成されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an illumination light source according to one embodiment of the present invention includes a plurality of semiconductor light emitting elements arranged on a top surface of a base with a main emission direction facing upward. A light guide member having an entrance surface facing the semiconductor light emitting element and an exit surface that emits at least a part of the light incident from the entrance surface to an obliquely downward direction avoiding the upper surface of the base. The illumination light source is arranged so as to be inclined with respect to the upper surface of the base so as to gradually move away from the upper surface of the base from the peripheral side to the center of the upper surface of the base. An inclined region is formed.
本発明に一態様に係る照明用光源は、内部に入射した光の少なくとも一部を基台の上面を避けた斜め下方へ向け出射させる出射面が形成された導光部材を有する。そのため、配光特性が良好である。
しかも、導光部材の入射面には、基台の上面の周縁側から中央側に向けて前記基台の上面から漸次離れるように前記基台の上面に対して傾斜している傾斜領域が形成されている。そのため、半導体発光素子から出射され傾斜領域を通過して導光部材の内部に入射する光を、傾斜領域によって出射面に近づく方向へ屈折させることができる。したがって、導光部材のランプ軸Jに沿った方向の寸法が短くても、傾斜領域から導光部材の内部に入射した光を出射面まで導くことが可能である。したがって、小型化したとしても点灯時の意匠性が良好である。
An illumination light source according to an aspect of the present invention includes a light guide member having an emission surface that emits at least a portion of light incident therein toward an obliquely downward direction avoiding the upper surface of the base. Therefore, the light distribution characteristic is good.
In addition, an inclined region that is inclined with respect to the upper surface of the base is formed on the incident surface of the light guide member so as to gradually move away from the upper surface of the base from the peripheral side to the center of the upper surface of the base. Has been. Therefore, the light emitted from the semiconductor light emitting element and passing through the inclined region and entering the light guide member can be refracted in a direction approaching the emission surface by the inclined region. Therefore, even if the dimension of the light guide member in the direction along the lamp axis J is short, it is possible to guide the light that has entered the light guide member from the inclined region to the exit surface. Therefore, even when the size is reduced, the designability at the time of lighting is good.
≪実施の形態≫
以下、本実施の形態に係る照明用光源を、図面を参照しながら説明する。
<概略構成>
図1は、本実施の形態に係る照明用光源を示す斜視図である。図1に示すように、本実施の形態に係る照明用光源100は、白熱電球の代替品となるLEDランプであって、白熱電球と近似した外観形状を有する。
<< Embodiment >>
The illumination light source according to the present embodiment will be described below with reference to the drawings.
<Outline configuration>
FIG. 1 is a perspective view showing an illumination light source according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, an
図2は、本実施の形態に係る照明用光源を示す図1のA−A線に沿った断面矢視図である。図3は、本実施の形態に係る照明用光源を示す分解斜視図である。図2および図3に示すように、照明用光源100は、発光モジュール110、導光部材120、グローブ130、回路ユニット140、筐体150、基台160および口金170等を有する。
<各部構成>
(発光モジュール)
図2に示すように、発光モジュール110は、例えば複数の発光部111とそれら発光部111が搭載された実装基板112とを有する。
FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG. 1 showing the illumination light source according to the present embodiment. FIG. 3 is an exploded perspective view showing the illumination light source according to the present embodiment. 2 and 3, the
<Configuration of each part>
(Light emitting module)
As illustrated in FIG. 2, the
各発光部111は、半導体発光素子111aと、当該半導体発光素子111aを封止する封止部材111bとを有する。半導体発光素子111aは、例えば、青色光を発するGaN系のLEDである。封止部材111bは、例えば、青色光を黄色光に変換する蛍光体粒子が混入された透明のシリコーン樹脂からなる。各発光部111は、青色光と黄色光との混色により得られる白色光を出射する。
Each
各半導体発光素子111aは、それぞれの主出射方向がランプ軸Jに沿った上方に向けた姿勢で実装基板112に実装されている。なお、複数の半導体発光素子111aは、それらの全てがランプ軸J方向に沿った上方に向いている必要はなく、一部がランプ軸Jに対して斜めに傾いた方向に向けた姿勢で実装されていても良い。これにより配光の制御性がより向上して、より好ましい配光を得ることができる。
Each semiconductor
図3に示すように、実装基板112は、例えば円形状であって樹脂板と金属板とからなる金属ベース基板である。実装基板112の上面112aには、複数の発光部111が、実装基板112の周縁に沿って円環状に配列されている。また、実装基板112の上面112aには、複数の発光部111で構成される環の内側の領域に、配線パターン(不図示)を介して各発光部111と電気的に接続されたコネクタ113が配置されている。
As shown in FIG. 3, the
(導光部材)
導光部材120は、半導体発光素子111aから出射された光の一部を斜め下方および側方に導くことによって、照明用光源100の配光特性を向上させる機能を有する。当該導光部材120は、照明用光源100の要部であるため、詳細については後述する。
(グローブ)
図2に示すように、グローブ130は、A形のランプ用の形状であって、内面131には配光特性を改善するための光拡散膜(不図示)が形成されている。なお、グローブ130は、A形のランプ用の形状に限定されず、G形のランプ用の形状など他の形状であってもよい。
(Light guide member)
The
(Glove)
As shown in FIG. 2, the
グローブ130の開口側端部132は、筐体150の外側筒部153と、基台160の筒部161との間の溝内に嵌め込まれている。その溝内には接着剤(不図示)が充填されており、これによってグローブ130は筐体150および基台160に固着されている。
(回路ユニット)
図3に示すように、回路ユニット140は、半導体発光素子111aを点灯させるためのものであって、回路基板141と、当該回路基板141に実装された各種の電子部品142,143と、複数の配線144〜147とを有する。なお、図面では一部の電子部品のみを図示している。
The opening-
(Circuit unit)
As shown in FIG. 3, the
回路ユニット140は、回路基板141がランプ軸Jと平行になる姿勢で、筐体150の内部に収容されている。回路基板141は、ランプ軸Jに沿った方向に長尺であって、ランプ軸Jと直交する方向の幅は下方に向け漸次狭くなっている。このような構成とすれば、筐体150の外径を小さくすることができ、その結果、照明用光源100の外径も小さくすることができる。
The
一対の配線144,145は、筐体150の内側筒部154の上側開口から筐体150の外部に導出された後、基台160の天井部162に設けられた貫通孔163を介して基台160の上方に導出されている。さらに、一対の配線144,145は、実装基板112の中央付近に設けられた貫通孔112cを介して実装基板112の上方に導出されている。そして、配線144,145の先端に取り付けられたコネクタ148と、発光モジュール110のコネクタ113とが接続されることによって、回路ユニット140と発光モジュール110とが電気的に接続されている。
The pair of
配線146は、筐体150の口金取付部152の下側開口から筐体150の外部に導出され、口金170のシェル部171と接続されている。また、配線147は、筐体150の口金取付部152の下側開口から筐体150の外部に導出され、口金170のアイレット部172と接続されている。それら配線146,147によって、回路ユニット140と口金170とが電気的に接続されている。
The
(筐体)
筐体150は、回路収容部151と、当該回路収容部151の下端に延設された口金取付部152とを有する。回路収容部151は、外側筒部153と当該外側筒部153の内部に配置された内側筒部154とを有し、当該内側筒部154の内部に回路ユニット140が収容されている。口金取付部152には口金170が外嵌されている。
(Casing)
The
回路収容部151の外側筒部153は、円筒状であって筒軸がランプ軸Jと一致しており内径および外径が下方へ向け小さくなっている。回路収容部151の内側筒部154も、円筒状であって筒軸がランプ軸Jと一致しており内径および外径は全体に亘って略一定である。外側筒部153と内側筒部154とは互いの下端部同士が連結されており、外側筒部153と内側筒部154との間には、基台160の筒部161を挿入するための円筒状の間隙155が設けられている。
The
内側筒部154は、内部に収容された回路ユニット140を保持する機能、および、筐体150に対する基台160のランプ軸J方向の位置を規定する機能を有する。内側筒部154の上端部には一対の切欠き156が形成されており、これら一対の切欠き156に回路基板141の上端部から側方に向け突出した一対の突起部141aを嵌め込めば、内側筒部154によって回路基板141が保持される。また、基台160の筒部161を、外側筒部153と内側筒部154との間隙155に差し込み、内側筒部154の上端に天井部162の下面を当接させると、筐体150に対する基台160のランプ軸J方向の位置が規定される。
The
(基台)
基台160は、円筒状の筒部161と、筒部161の上側開口を塞ぐ円板状の天井部162とを有し、筒部161の筒軸がランプ軸Jと一致する姿勢で配置されている。基台160は、ヒートシンクとして機能させるために、高熱伝導性材料で構成されている。高熱伝導性材料としては、例えば、金属材料、高熱伝導性樹脂材料等を用いることができる。高熱伝導性樹脂材料を用いる場合には、熱伝導性を有するフィラーを混入させてもよい。基台160は、これらの材料を例えば射出成形することによって作製されている。
(Base)
The
天井部162の上面が基台160の上面160aとなっており、その上面160aに発光モジュール110が取り付けられている。基台160の上面160aに発光モジュール110を取り付けると、基台160の上面160aと発光モジュール110の実装基板112の上面112aとは平行になる。そして、半導体発光素子111aは、基台160の上面160aに主出射方向を上方に向けた状態で上面160aの周縁に沿って円環状に配列された状態となる。
The upper surface of the
基台160への発光モジュール110の取り付けは、例えば、導光部材120の貫通孔123c、および、実装基板112の貫通孔112cに貫通させたねじ180を、基台160の上面160aに設けられたねじ孔164にねじ込み行なわれている。基台160の上面160aと実装基板112の下面112bとは面接触しており、発光モジュール110の熱が基台160に伝導し易くなっている。
The
(口金)
口金170は、照明用光源100が取り付けられる照明器具のソケットから電力を受けるための部材であって、本実施の形態ではエジソンタイプであるE17口金が使用されている。当該口金170は、絶縁部173を介して配置されたシェル部171およびアイレット部172を有し、それらシェル部171およびアイレット部172がそれぞれ配線146,147により回路ユニット140と電気的に接続されている。
(Base)
The
<導光部材の詳細>
(概略構成)
導光部材120は、透光性材料からなる光学部材である。透光性材料としては、樹脂や無機材料が挙げられる。樹脂としては、汎用プラスチック、エンジニアプラスチック、スーパーエンジニアプラスチックなどの熱可塑性樹脂や、熱硬化性樹脂が挙げられる。具体的には、ポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系アクリル樹脂、シリコーン系アクリル樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリルスチレン樹脂、シクロオレフィンポリマー、メチルスチレン樹脂、フルオレン樹脂、PET(ポリエチレンテレフタレート)、ポリプロピレン、フェノール樹脂、メラミン樹脂、PBT(ポリブチレンテレフタレート)、POM(ポリオキシメチル)、PA(ポリアミド)、PPS(ポリフェニルサルフィド)などが挙げられる。また、無機材料としては、ガラスやセラミックなどが挙げられる。
<Details of light guide member>
(Outline configuration)
The
図4は、本実施の形態に係る導光部材を示す上方から見た斜視図である。図5は、本実施の形態に係る導光部材を示す下方から見た斜視図である。図6は、本実施の形態に係る導光部材の光学特性を説明するための断面図である。図4、図5および図6に示すように、導光部材120は、主導光部121、補助導光部122および取付部123を有する。
(主導光部)
主導光部121は、半導体発光素子111aから出射された光の一部を、基台160の上面160aを避けた斜め下方へ出射させるための部位であって、半導体発光素子111aの配列方向に沿って円環状に形成されている。当該主導光部121には、第1入射面121a、第2入射面121b、反射面121cおよび出射面121dが形成されている。
FIG. 4 is a perspective view of the light guide member according to the present embodiment as viewed from above. FIG. 5 is a perspective view seen from below showing the light guide member according to the present embodiment. FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining optical characteristics of the light guide member according to the present embodiment. As shown in FIGS. 4, 5, and 6, the
(Leading light department)
The main
第1入射面121aは、半導体発光素子111aの配列方向に沿った円環帯状であって、実装基板112の上面112aにおける周縁領域と対向しており、基台160の上面160aおよび実装基板112の上面112aと平行である。当該第1入射面121aからは、4つの短尺の第1突出部124と、一対の長尺の第2突出部125とが、それぞれ下方に向けて突出している。
The
4つの第1突出部124は、ランプ軸J方向の長さがどれも同じであって、半導体発光素子111aの配列方向に沿って等間隔を空けながら4箇所に配置されている。導光部材120を基台160に取り付けた状態において、各第1突出部124の下面124aは、それぞれ発光モジュール110の実装基板112の上面112aに当接される。そのため、第1入射面121aは、実装基板112の上面112aに対して、第1突出部124のランプ軸J方向の寸法分の距離を開けながら、平行に保たれる。このようにして、導光部材120は、発光部111に対して位置決めされる。これにより、半導体発光素子111aから出射された光を、光学設計どおりに、第1入射面121aおよび第2入射面121bに入射させることが可能である。
The four
一対の第2突出部125は、第1突出部124よりもランプ軸J方向の寸法が長く、ランプ軸Jを挟んで対称となる位置に設けられている。実装基板112の周縁には、第2突出部125の位置および形状に合わせた一対の切欠き114,115が設けられており、導光部材120を基台160に取り付けた状態において、第2突出部125の下端部125aは、それぞれ切欠き114,115に嵌り込んでいる。このようにして、導光部材120は、実装基板112に対してランプ軸Jを中心とする回転方向に位置ずれしないようになっている。そのため、半導体発光素子111aから出射された光を、光学設計どおりに、第1入射面121aおよび第2入射面121bに入射させることが可能である。
The pair of
第2入射面121bは、半導体発光素子111aの配列方向に沿った円環帯状であって、第1入射面121aの環内側に位置しており、第1入射面121aの内周縁と第2入射面121bの外周縁とは連続している。当該第2入射面121bは、発光部111と対向しており、第2入射面121bが発光部111の略真上に位置するため、半導体発光素子111aから出射された光は、主として、第2入射面121bから主導光部121の内部に入射する。なお、半導体発光素子111aから出射された光は、第1入射面121aからも主導光部121の内部に入射する。
The
反射面121cは、半導体発光素子111aの配列方向に沿った円環帯状であって、第1入射面121aおよび第2入射面121bの上方に位置する。当該反射面121cは、基台160の上面160aの周縁側から中央側に向けて、上面160aに漸次近づくように上面160aに対して傾斜している。
出射面121dは、導光部材120の側面(外周面)を構成する円環帯状の面であって、基台160の上面160aに対して垂直であり、グローブ130の内面131と対向している。
The reflecting
The
図6に光路L1で示すように、半導体発光素子111aから出射され、第2入射面121bを通過して主導光部121の内部に入射した光は、反射面121cで反射されて、出射面121dを通過して導光部材120の外部に斜め下方に向け出射される。そして、導光部材120から斜め下方に向け出射された光は、グローブ130を透過し、基台160の上面160aを避けた斜め下方へ進行する。
As shown by the optical path L1 in FIG. 6, the light emitted from the semiconductor
ここで、第2入射面121bは、基台160の上面160aの周縁側から中央側に向けて、上面160aから漸次離れるように上面160aに対して傾斜している。そのため、半導体発光素子111aから真上に向け出射された光は、第2入射面121bを通過する際にランプ軸Jから遠ざかる方向、すなわち、導光部材120の外周面である出射面121dに近づく方向に屈折される。したがって、第2入射面121bで屈折されず真上に向かう場合と比べて、導光部材120の内部においてより短い光路で、出射面121dに到達させることができる。その結果、導光部材120のランプ軸J方向の寸法を従来よりも短くすることができる。
Here, the
なお、半導体発光素子111aから真上に向けて出射された光だけでなく、真上以外の方向に出射された光も、第2入射面121bによって出射面121dに近づく方向に屈折される。例えば、半導体発光素子111aから、ランプ軸Jに近づく方向に出射され、第2入射面121bに入射した光も、第2入射面121bによって出射面121dに近づく方向に屈折される。また、半導体発光素子111aから、ランプ軸Jから遠ざかる方向に出射され、第2入射面121bに入射した光も、第2入射面121bによって出射面121dに近づく方向に屈折される。
Note that not only light emitted from the semiconductor
白熱電球に模した外観形状の照明用光源100を小型化しようとした場合、筐体150については、回路ユニット140を内部に収容できるだけの容積を確保しなければならないため、筐体150のランプ軸J方向の寸法を縮めることは容易ではない。一方、グローブ130については、内部にはそれほど部品が詰められるわけではないため、グローブ130のランプ軸J方向の寸法を縮めることは比較的容易である。そのため、照明用光源100を小型化する場合は、照明用光源100の全長(照明用光源100のランプ軸J方向の寸法)に対して、グローブ130のランプ軸J方向の寸法の割合が小さくなりがちである。すなわち、グローブ130がランプ軸J方向に短い扁平形状になりがちである。そのような扁平したグローブ130の内部に、従来の形状の導光部材920をスケールダウンして収容したとすると、図2に二点鎖線920で示すような配置になる。この場合、グローブ130の径が最大となる高さ位置(Bで示す位置)よりも上方の位置に出射面921dが位置することになるため、照明用光源100の点灯時にグローブ130の頂部辺りから光が放射されているように見えてしまって、意匠性が良好でない。
When it is intended to reduce the size of the
これに対して、本実施の形態に係る照明用光源100では、導光部材120のランプ軸J方向の寸法を従来よりも短くすることができるため、出射面121dの位置をグローブ130の径が最大となる高さ位置に合わせることが可能である。したがって、照明用光源100の点灯時に、あたかもグローブ930の中心から放射状に光が出射されているように見え、意匠性が良好である。
On the other hand, in the
(補助導光部)
補助導光部122は、半導体発光素子111aから出射された光の一部を、導光部材120の側方へ向けて出射させるための部位である。当該補助導光部122は、主導光部121の環内側に、半導体発光素子111aの配列方向に沿って円環状に形成されており、主導光部121の環内側部分と連続している。補助導光部122には、補助入射面122a、補助反射面122bおよび補助出射面122cが形成されている。
(Auxiliary light guide)
The auxiliary
補助入射面122aは、半導体発光素子111aの配列方向に沿った円環帯状であって、主導光部121の第2入射面121bの環内側に位置しており、第2入射面121bの内周縁と補助入射面122aの外周縁とは連続している。当該補助入射面122aは、基台160の上面160aと平行な平面であって発光部111と対向しており、半導体発光素子111aから出射された光の一部は、補助入射面122aを通過して補助導光部122の内部に入射する。なお、導光部材120の入射面126は、主導光部121の第1入射面121aと第2入射面121b、並びに、補助導光部122の補助入射面122aにより構成される(図6参照)。
The
補助反射面122bは、半導体発光素子111aの配列方向に沿った円環帯状であって、補助入射面122aの上方に位置する。当該補助反射面122bは、基台160の上面160aの周縁側から中央側に向けて、上面160aに漸次近づくように上面160aに対して傾斜している。
補助出射面122cは、補助導光部122の側面を構成する円環帯状の面であって、基台160の上面160aの周縁側から中央側に向けて、上面160aから漸次遠ざかるように上面160aに対して傾斜しており、グローブ130の内面131と対向している。
The
The
図6に光路L2で示すように、半導体発光素子111aから出射され、補助入射面122aを通過して補助導光部122の内部に入射した光は、補助反射面122bで反射されて、補助出射面122cを通過して導光部材120の外部に側方に向け出射される。そして、導光部材120から側方に向けて出射された光は、グローブ930を透過し、照明用光源100の側方へ進行する。
As indicated by an optical path L2 in FIG. 6, the light emitted from the semiconductor
このような、補助導光部122を設けることによって、上方へ向かって進行するはずであった光の一部を、側方へ進行させることができる。そのため、真上方向の光度が弱まり、相対的に斜め後方の光度が強まるため、配光角を広げることができる。なお、補助入射面122aは、必ずしも基台160の上面160aと平行な平面である必要はなく、上面160aに対する傾きは任意である。例えば、基台160の上面160aの周縁側から中央側に向けて、上面160aから漸次遠ざかるように上面160aに対して傾斜していてもよいし、上面160aに漸次近づくように上面160aに対して傾斜していてもよい。同様に、補助反射面122bおよび補助出射面122cについても、上面160aに対する傾きは任意である。
By providing such an auxiliary
(取付部)
取付部123は、有底円筒形状を筒軸を含む面で半分に割ったような形状であって、上端が補助導光部122における下端の一部と連続している半円筒部分123aと、当該半円筒部分123aの下端と連続している半円板部分123bとを有する。半円板部分123bには、基台160に導光部材120をねじ止めするための貫通孔123cが設けられている。
(Mounting part)
The mounting
図6に光路L3で示すように、半導体発光素子111aから補助導光部122の環内に向けて出射された光の一部は、取付部123の存在していない領域を通過して、導光部材120に入射することなく直接グローブ130に入射する。
(配光特性)
図7は、照明用光源の配光特性を説明するための配光曲線図である。図7において、一点鎖線を用いて白熱電球の配光曲線Aを示し、実線を用いて本実施の形態に係る照明用光源100の配光曲線Bを示し、破線を用いて特許文献1の照明用光源900の配光曲線Cを示している。
As shown by an optical path L3 in FIG. 6, a part of the light emitted from the semiconductor
(Light distribution characteristics)
FIG. 7 is a light distribution curve diagram for explaining the light distribution characteristics of the illumination light source. In FIG. 7, the light distribution curve A of the incandescent lamp is shown using a one-dot chain line, the light distribution curve B of the
配光特性は配光角に基づき評価した。配光角とは、照明用光源における光度の最大値の半分以上の光度が出射される角度範囲の大きさをいう。図7に示す配光曲線の場合は、光度が0.5以上となる角度範囲の大きさである。
図7からわかるように、白熱電球の配光角は約285°であり、本実施の形態に係る照明用光源100の配光角は約290°であり、と特許文献1の照明用光源900の配光角は約295°であった。このように、照明用光源100は、照明用光源900とほぼ同等の配光角を有し、白熱電球に近い配光角を有する。したがって、照明用光源100は、配光特性が良好であり、白熱電球に近似した配光特性を有するといえる。
The light distribution characteristics were evaluated based on the light distribution angle. The light distribution angle refers to the size of an angle range in which a light intensity equal to or more than half of the maximum light intensity value in the illumination light source is emitted. In the case of the light distribution curve shown in FIG. 7, it is the magnitude | size of the angle range from which a luminous intensity becomes 0.5 or more.
As can be seen from FIG. 7, the light distribution angle of the incandescent bulb is about 285 °, and the light distribution angle of the
<本実施の形態のまとめ>
本実施の形態に係る照明用光源100は、複数の半導体発光素子111aが、基台160の上面160aに主出射方向を上方に向けた状態で配置されている。また、半導体発光素子111aの上方に、導光部材120が配置されている。導光部材120は、半導体発光素子111aと対向する入射面126と、当該入射面126から内部に入射した光の少なくとも一部を前記基台160の上面160aを避けた斜め下方へ向け出射させる出射面121dとを有する。入射面126には、基台160の上面160aの周縁側から中央側に向けて上面160aから漸次離れるように上面160aに対して傾斜している傾斜領域121b(第2入射面121b)が形成されている。したがって、本実施の形態に係る照明用光源100は、小型化したとしても配光特性も点灯時の意匠性も良好である。
<Summary of this embodiment>
In the
また、複数の半導体発光素子111aは、基台160の上面160aに当該上面160aの周縁に沿って環状に配列されており、入射面126の傾斜領域121bは、複数の半導体発光素子111aの配列方向に沿って環状に形成されている。半導体発光素子111aおよび傾斜領域121bをこのような態様とすることによって、ランプ軸Jと直交する360°全方向に向けて、光をむらなく出射させることができる。
The plurality of semiconductor
また、導光部材120の入射面126には、傾斜領域121b以外に、基台160の上面160aに対して平行である補助入射領域122a(補助入射面122a)が形成されている。このように、導光部材120の入射面126は、必ずしもその全領域が基台160の上面160aの周縁側から中央側に向けて上面160aから漸次離れるように上面160aに対して傾斜している必要はない。
In addition to the
導光部材120は、入射面126に入射した光の一部が導光部材120の側方へ向けて出射する補助出射面122cをさらに有する。このような補助出射面122cを有する場合は、照明用光源100の配光特性がより良好である。
導光部材120は、入射面126における傾斜領域121bおよび出射面121dを有する主導光部121と、入射面126における補助入射領域122aおよび補助出射面122cを有する補助導光部122とを有する。補助出射面122cを補助導光部122に設けることによって、傾斜領域121bから主導光部121の内部に入射しなかった光を有効に活用することができる。
The
The
主導光部121は環状であって、補助導光部122は主導光部121の環内側に配置されている。このような構成とすることで、主導光部121の環内に向かって出射された光を有効に利用することができる。
入射面126の斜面領域121bは、基台160の上面160aに対する傾斜角が均一な平面である。このような構成とすれば、導光部材120の形状がシンプルになる。
The main
The
≪変形例≫
以上、実施の形態に係る照明用光源について説明したが、例示した照明用光源100を以下のように変形することも可能である。
<導光部材の変形例>
以下に、上記実施の形態に係る導光部材120の変形例を説明する。なお、導光部材120と共通する構成には導光部材120と同じ符号を付して、その構成の説明を簡略または省略する。
≪Modification≫
Although the illumination light source according to the embodiment has been described above, the exemplified
<Modification of light guide member>
Below, the modification of the
(変形例1)
上記実施の形態に係る導光部材120では、第2入射面121bの基台160の上面160aに対する傾斜角が均一であったが、導光部材の第2入射面はこのような構成に限定されない。
図8は、変形例1に係る導光部材を示す断面図である。図8に示すように、変形例1に係る導光部材220は、主導光部221の第2入射面221bが、2種類の異なる傾斜角の領域で構成されている。具体的には、第2入射面221bは、第1領域221baと第2領域221bbとで構成される。第1領域221baは、第1入射面121aと連続している。第2領域221bbは、第1領域221baと連続しており、第1領域221baよりも傾斜角が大きく、補助入射面122aとも連続している。このような構成とした場合は、配光特性も点灯時の意匠性も良好であり、且つ、より複雑な光学設計が可能である。
(Modification 1)
In the
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a light guide member according to Modification 1. As illustrated in FIG. 8, in the
なお、変形例1に係る導光部材220の第2入射面221bは、図8において二点鎖線で示すように、第1入射面121aと連続している第1領域221baの方が、補助入射面122aと連続している第2領域221bbよりも、傾斜角が大きくてもよい。
(変形例2)
次に、上記実施の形態に係る導光部材120では、第2入射面121bが平面であったが、導光部材の第2入射面はこのような構成に限定されない。
Note that the
(Modification 2)
Next, in the
図9は、変形例2に係る導光部材を示す断面図である。図9に示すように、変形例2に係る導光部材320は、主導光部321の第2入射面321bが曲面である。具体的には、導光部材320を、ランプ軸Jを含む仮想面で切断した場合の切断面において、第2入射面321bの形状はランプ軸J側に膨らんだ円弧状である。さらに具体的には、上記切断面における第2入射面321bの円弧の形状は楕円弧状である。このような構成とした場合は、配光特性も点灯時の意匠性も良好であり、且つ、第2入射面321bに入射した光を特定の方向に集光可能である。
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a light guide member according to Modification 2. As illustrated in FIG. 9, in the
なお、導光部材320の第2入射面321bの形状は、上記切断面においてランプ軸J側に膨らんだ円弧状に限定されず、図9において二点差線で示すように、ランプ軸Jとは反対側に膨らんだ円弧状であってもよい。
(変形例3)
次に、上記実施の形態に係る導光部材120は、入射面の一部である第1入射面121aおよび補助入射面122aが、基台160の上面160a(図2参照)と平行であって、それぞれ第2入射面121bとは傾斜角が異なっていたが、このような構成に限定されない。
The shape of the
(Modification 3)
Next, in the
図10は、変形例3に係る導光部材を示す断面図である。図10に示すように、変形例3に係る導光部材420の入射面426は、主導光部421の入射面421bと補助導光部422の入射面422aとで構成される。主導光部421の入射面421bは、上記実施の形態に係る第2入射面121bに相当し、第1入射面121aに相当する面は存在しない。また、導光部材420には、導光部材120の第1突出部124および第2突出部125に相当する部位も存在しない。
FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a light guide member according to Modification 3. As illustrated in FIG. 10, the
入射面426は、その全領域が、基台160の上面160a(図2参照)の周縁側から中央側に向けて上面160aから漸次離れるように、一定の傾斜角で上面160aに対して傾斜している。このような構成とした場合は、配光特性も点灯時の意匠性も良好であり、且つ、導光部材120の形状をシンプルにすることができる。
(変形例4)
次に、上記実施の形態に係る導光部材120は、補助導光部122を有していたが、導光部材に補助導光部は必ずしも必要でない。
The
(Modification 4)
Next, the
図11は、変形例4に係る導光部材を示す断面図である。図11に示すように、変形例4に係る導光部材520は、主導光部521、第1突出部124および第2突出部125で構成されており、補助導光部122および取付部123に相当する部分は存在しない。
主導光部521は、第1入射面121a、第2入射面521b、反射面521cおよび出射面121dで構成され、導光部材520の入射面526は、第1入射面121aおよび第2入射面521bで構成される。第2入射面521bおよび反射面521cは、内周縁側において連続している。このような構成とした場合は、配光特性も点灯時の意匠性も良好であり、且つ、真上方向の光度を強めることができる。
FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a light guide member according to Modification 4. As shown in FIG. 11, the
The main
<照明用光源の変形例>
以下に、上記実施の形態に係る照明用光源100の変形例を説明する。なお、照明用光源100と共通する構成には照明用光源100と同じ符号を付して、その構成の説明を簡略または省略する。
(変形例5)
次に、上記実施の形態に係る照明用光源100は、複数の半導体発光素子111aが基台160の上面160aに当該上面160aの周縁に沿って環状に配列されていたが、照明用光源はこのような構成に限定されない。
<Modification of light source for illumination>
Below, the modification of the
(Modification 5)
Next, in the
図12は、変形例5に係る照明用光源を示す分解斜視図である。図13は、変形例5に係る導光部材を示す断面図である。図12および図13に示すように、変形例5に係る照明用光源600は、発光モジュール610、導光部材620、グローブ130、回路ユニット140、筐体150、基台160および口金170等を有する。
図13に示すように、発光モジュール610は、例えば1つの発光部611と、当該発光部111が搭載された実装基板612とを有する。
FIG. 12 is an exploded perspective view showing an illumination light source according to Modification 5. FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating a light guide member according to Modification 5. As shown in FIGS. 12 and 13, an
As illustrated in FIG. 13, the
発光部611は、複数の半導体発光素子611aと、それら半導体発光素子611aを封止する1つの封止部材611bとを有する。半導体発光素子611aは、例えば、青色光を発するGaN系のLEDである。封止部材611bは、例えば、青色光を黄色光に変換する蛍光体粒子が混入された透明のシリコーン樹脂からなる。発光部611は、青色光と黄色光との混色により得られる白色光を出射する。
The
複数の半導体発光素子611aは、実装基板612の上面612aに、例えばマトリクス状に平面配置されており、各半導体発光素子611aは、それぞれの主出射方向がランプ軸Jに沿った上方に向けた姿勢で実装基板612に実装されている。なお、複数の半導体発光素子611aは、必ずしもそれらの全てがランプ軸J方向に沿った上方に向いている必要はなく、一部がランプ軸Jに対して斜めに傾いた方向に向けた姿勢で実装されていても良い。これにより配光の制御性がより向上して、より好ましい配光特性を得ることができる。
The plurality of semiconductor
封止部材611bは、例えばブロック状であって、全ての半導体発光素子611aを封止している。封止部材611bは、上方から見て正方形であって、ランプ軸Jはその正方形の中心と交差している。このような構成とすれば、ランプ軸Jを中心とする全周に亘って均一な配光を得ることができる。
図12に示すように、実装基板612は、例えば円形状であって樹脂板と金属板とからなる金属ベース基板である。実装基板612の上面612aの略中央には、ブロック状の発光部611が実装されている。また、実装基板612の上面612aの周縁領域には、配線パターン(不図示)を介して発光部611と電気的に接続されたコネクタ613が配置されている。発光モジュール610は、実装基板612の下面612bを基台160の上面160aに面接触させた状態で、実装基板612の貫通孔612cに貫通させたねじ680をねじ孔164にねじ込んで、基台160に固定されている。
The sealing
As shown in FIG. 12, the mounting
図13に示すように、導光部材620は、外観視円柱状の導光部621と、当該導光部621の下側に延設された筒状の取付部623とで構成される。
導光部621は、半導体発光素子611aから上方に向けて出射された光の一部を、導光部材620の内部から基台160の上面160aを避けた斜め下方へ出射させるための部位であって、下面側に円錐台形状の空洞627を有する。当該導光部621には、第1入射面621a、第2入射面621b、反射面621cおよび出射面621dが形成されている。導光部材620の入射面626は、第1入射面621aと第2入射面621bとで構成されている。
As shown in FIG. 13, the
The
第1入射面621aは、円錐台形状の空洞627の上面を構成する円形の面であって、発光部611の中央領域と対向しており、基台160の上面160aと平行である。
第2入射面621bは、第1入射面621aを囲繞するような円環状であり、第1入射面621aの外周縁と第2入射面621bの内周縁とは連続している。当該第2入射面621bは、発光部611の外周縁領域と対向しており、半導体発光素子611aから出射された光の一部は、第2入射面621bを通過して導光部621の内部に入射する。なお、導光部621の内部には、第1入射面621aからも半導体発光素子611aから出射された光が入射する。
The
The
第2入射面621bは、基台160の上面160aの周縁側から中央側に向けて、上面160aから漸次離れるように上面160aに対して傾斜している。そのため、半導体発光素子611aから真上に向けて出射された光は第2入射面621bを通過する際にランプ軸Jから遠ざかる方向、すなわち、導光部材620の側面である出射面621dに近づく方向に屈折される。したがって、第2入射面621bで屈折されず真上に向かう場合と比べて、導光部材620の内部においてより短い光路で、出射面621dに到達させることができる。その結果、導光部材620のランプ軸J方向の寸法を従来よりも短くすることができる。
The
反射面621cは、基台160の上面160aと平行な円形の平面であって、導光部材620の上面で構成されており、第1入射面621aおよび第2入射面621bの上方に位置し、グローブ130の内面131と対向している。
出射面621dは、導光部材620の側面(外周面)を構成する円環帯状の面であって、基台160の上面160aに対して垂直であり、グローブ130の内面131と対向している。
The
The
図13に光路L4で示すように、半導体発光素子611aから出射された光の一部は、第2入射面621bを通過して導光部621の内部に入射し、反射面621cで反射された後、出射面621dを通過して導光部621の外部に斜め下方に向け出射される。そして、導光部621から斜め下方に向けて出射された光は、グローブ130を透過し、基台160の上面160aを避けた斜め下方へ進行する。
As shown by the optical path L4 in FIG. 13, a part of the light emitted from the semiconductor
また、光路L5に示すように、半導体発光素子611aから出射された光の他の一部は、第1入射面621aに入射する。第1入射面621aは、基台160の上面160aと平行であるため、第1入射面621aから導光部621の内部に入射した光は、反射面621cに対して垂直に入射することになり、反射面621cで反射されずに反射面621cを通過して、導光部621の外部に上方に向け出射される。
Further, as shown in the optical path L5, another part of the light emitted from the semiconductor
取付部623は、筒状であって、取付部623の外周面と導光部621の外周面とは面一になっており、取付部623の筒内空間は本体部621の空洞627と連続している。当該取付部623は、導光部材620を発光モジュール110の実装基板112に固定すると共に、発光部111に対して位置決めするための部分であって、下端面が実装基板112の上面112aに当接されている。
The
本実施の形態に係る照明用光源600も、第2入射面621bが、基台160の上面160aの周縁側から中央側に向けて、上面160aから漸次離れるように上面160aに対して傾斜している。したがって、小型化したとしても配光特性も点灯時の意匠性も良好である。なお、照明用光源600において、導光部621の第1入射面621aは必ずしも必要でなく、第1入射面621aを形成しない代わりに、第2入射面621bが円錐面であってもよい。
The
<その他の変形例>
以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施の形態の構成に限定されない。例えば、上記実施の形態および変形例の部分的な構成を適宜組み合わせてなる照明用光源であってもよい。また、上記実施の形態に記載した材料、数値等は好ましいものを例示しているだけであり、それに限定されない。さらに、本発明の技術的思想の範囲を逸脱しない範囲で、照明用光源の構成に適宜変更を加えることは可能である。
<Other variations>
Although the present invention has been described based on the above embodiment, the present invention is not limited to the configuration of the above embodiment. For example, an illumination light source that is an appropriate combination of the partial configurations of the above-described embodiments and modifications may be used. In addition, the materials, numerical values, and the like described in the above embodiment are merely preferable examples and are not limited thereto. Furthermore, it is possible to appropriately change the configuration of the illumination light source without departing from the scope of the technical idea of the present invention.
上記実施の形態では、半導体発光素子はLEDであり、発光モジュールはLEDモジュールであったが、半導体発光素子は、例えば、LD(レーザダイオード)であってもよく、EL素子(エレクトリックルミネッセンス素子)であってもよい。
上記実施の形態に係る半導体発光素子は、実装基板の上面にCOB技術を用いて実装されていたが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、SMD(Surface Mount Device)型の半導体発光素子が実装されていてもよい。
In the above embodiment, the semiconductor light emitting element is an LED and the light emitting module is an LED module. However, the semiconductor light emitting element may be, for example, an LD (laser diode) or an EL element (electric luminescence element). There may be.
Although the semiconductor light emitting element according to the above embodiment is mounted on the upper surface of the mounting substrate using the COB technique, the present invention is not limited to this configuration. For example, an SMD (Surface Mount Device) type semiconductor light emitting element may be mounted.
上記実施の形態に係る発光部は、半導体発光素子として青色LEDを用いるとともに、蛍光体粒子として青色光を黄色光に変換する蛍光体粒子を用いていたが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、紫外線を発する半導体発光素子と、三原色(赤色、緑色、青色)に発光する各色蛍光体粒子とを組み合わせた発光部であってもよい。
上記実施の形態に係る口金は、エジソンタイプのE型であったが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、ピンタイプ(具体的にはGY、GX等のG型)の口金であってもよい。
While the light emitting unit according to the above embodiment uses a blue LED as a semiconductor light emitting element and uses phosphor particles that convert blue light into yellow light as phosphor particles, the present invention is not limited to this configuration. For example, it may be a light emitting part that combines a semiconductor light emitting element that emits ultraviolet light and each color phosphor particle that emits light in three primary colors (red, green, and blue).
The base according to the above embodiment is an Edison type E type, but the present invention is not limited to this configuration. For example, a pin type base (specifically, G type such as GY, GX, etc.) may be used.
上記実施の形態に係る回路ユニットは、その全体が筐体の内部に収容されていたが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、回路ユニットの一部がグローブの内部に収容されていてもよい。また、本実施の形態に係る回路ユニットは、回路基板がランプ軸Jと平行になる姿勢で筐体の内部に収容されていたが、回路基板はランプ軸Jと直交する姿勢であってもよい。 The circuit unit according to the above-described embodiment is entirely accommodated in the housing, but the present invention is not limited to this configuration. For example, a part of the circuit unit may be accommodated inside the globe. In the circuit unit according to the present embodiment, the circuit board is accommodated in the housing in a posture parallel to the lamp axis J. However, the circuit board may be in a posture orthogonal to the lamp axis J. .
本発明は、照明一般に広く利用することができる。 The present invention can be widely used in general lighting.
100,600 照明用光源
111a,611a 半導体発光素子
120,220,320,420,520,620 導光部材
121,221,321,421,521 主導光部
121b,221b,321d,421,521 傾斜領域
121d 出射面
122 補助導光部
122a 補助入射領域
122c 補助出射面
160 基台
160a 上面
100, 600 Illumination
Claims (7)
前記入射面に、前記基台の上面の周縁側から中央側に向けて前記基台の上面から漸次離れるように前記基台の上面に対して傾斜している傾斜領域が形成されていることを特徴とする照明用光源。 A plurality of semiconductor light emitting elements are arranged on the upper surface of the base with the main emission direction facing upward, an incident surface facing the semiconductor light emitting elements above the semiconductor light emitting elements, and from the incident surface to the inside A light source for illumination in which a light guide member having an emission surface that emits at least part of incident light toward an obliquely downward direction avoiding the upper surface of the base,
An inclined region that is inclined with respect to the upper surface of the base is formed on the incident surface so as to gradually move away from the upper surface of the base from the peripheral side to the center side of the upper surface of the base. A light source for illumination.
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