JP5682326B2 - light source - Google Patents
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Description
本発明は、光源に関し、特に、多面体の光学ガラスを用いた光源に関する。 The present invention relates to a light source, and more particularly, to a light source using polyhedral optical glass.
従来、多面体の光学ガラスを用いた光源を小型化かつ高出力化するために、光学ガラスの底面や側面に複数のLEDを配置する発明が提案された(特許文献1、2参照)。
Conventionally, in order to reduce the size and increase the output of a light source using polyhedral optical glass, inventions have been proposed in which a plurality of LEDs are arranged on the bottom and side surfaces of the optical glass (see
しかしながら、上記従来の光源では、光が、特に、対向する側面に対して垂直な方向に進む光が、光学ガラスの側面に取り付けた発光装置に入射して光学ガラスの外部に透過してしまい、光源の出力向上を妨げるという問題があった。 However, in the above-described conventional light source, light that travels in a direction perpendicular to the opposite side surface is incident on the light emitting device attached to the side surface of the optical glass and is transmitted to the outside of the optical glass. There was a problem of hindering the improvement of the output of the light source.
そこで、本発明は、対向する側面に対して垂直な方向に進む光が光学ガラスの外部へ透過しないようにされた光源を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a light source in which light traveling in a direction perpendicular to the opposing side surfaces is not transmitted to the outside of the optical glass.
本発明によれば、上記課題は、次の手段により解決される。 According to the present invention, the above problem is solved by the following means.
本発明は、多面体の光学ガラスの側面に複数の発光装置が取り付けられた光源であって、前記光学ガラスは、複数の凹部が側面に形成され、前記発光装置は、前記凹部に取り付けられ、前記凹部は、第1凹部と、前記第1凹部に取り付けられた発光装置から出射して前記第1凹部が形成された側面に対して垂直な方向に進む光を全反射する面を備えた第2凹部と、を有し、前記第2凹部は、前記第1凹部が形成された側面に対向する側面における、前記第1凹部に取り付けられた発光装置から出射して前記第1凹部が形成された側面に対して垂直な方向に進む光と、前記第1凹部が形成された側面に対向する側面と、が交差する位置に形成されたことを特徴とする光源である。
The present invention is a light source in which a plurality of light emitting devices are attached to a side surface of a polyhedral optical glass, wherein the optical glass has a plurality of concave portions formed on a side surface, and the light emitting device is attached to the concave portion, The concave portion includes a first concave portion and a second surface that totally reflects light emitted from a light emitting device attached to the first concave portion and traveling in a direction perpendicular to the side surface on which the first concave portion is formed. And the second recess is emitted from a light emitting device attached to the first recess on a side surface opposite to the side surface on which the first recess is formed, and the first recess is formed. The light source is characterized in that the light traveling in a direction perpendicular to the side surface and the side surface facing the side surface on which the first recess is formed intersect at a position .
また、本発明は、前記凹部は、略錐体形状である、ことを特徴とする上記の光源である。 Moreover, this invention is said light source characterized by the said recessed part being a substantially cone shape.
また、本発明は、前記凹部は、前記光学ガラスの出射面側を向く面の面積が、前記光学ガラスの底面側を向く面の面積よりも大きくなるように形成されている、ことを特徴とする上記の光源である。 Further, the present invention is characterized in that the concave portion is formed such that the area of the surface facing the light exit surface side of the optical glass is larger than the area of the surface facing the bottom surface side of the optical glass. The above light source.
また、本発明は、前記凹部は、前記光学ガラスの対向する各側面にそれぞれ設けられる、ことを特徴とする上記の光源である。 Moreover, this invention is said light source characterized by the said recessed part being provided in each side surface which the said optical glass opposes, respectively.
また、本発明は、前記発光装置は、前記光学ガラスの側面と底面とに取り付けられている、ことを特徴とする上記の光源である。 Moreover, this invention is said light source characterized by the said light-emitting device being attached to the side and bottom face of the said optical glass.
また、本発明は、前記光学ガラスの側面は、前記凹部が形成された領域を除く領域に反射材が取り付けられている、ことを特徴とする上記の光源である。 Moreover, this invention is said light source characterized by the above-mentioned. The reflection material is attached to the area | region except the area | region in which the said recessed part was formed in the side surface of the said optical glass.
また、本発明は、前記凹部と略同一の形状を有するカバーレンズを前記発光装置に取り付け、このカバーレンズを前記凹部に嵌合させて前記発光装置を前記凹部に取り付ける、ことを特徴とする上記の光源である。 Further, the present invention is characterized in that a cover lens having substantially the same shape as the concave portion is attached to the light emitting device, and the light emitting device is attached to the concave portion by fitting the cover lens into the concave portion. The light source.
本発明によれば、対向する側面に対して垂直な方向に進む光が光学ガラスの外部へ透過しないようにされた光源を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a light source that prevents light traveling in a direction perpendicular to the opposing side surfaces from being transmitted to the outside of the optical glass.
以下に、添付した図面を参照しつつ、本発明を実施するための形態について説明する。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, the form for implementing this invention is demonstrated, referring attached drawing.
[本発明の実施形態に係る光源]
図1は、本発明の実施形態に係る光源の概略斜視図である。
[Light Source According to Embodiment of the Present Invention]
FIG. 1 is a schematic perspective view of a light source according to an embodiment of the present invention.
図1に示すように、本発明の実施形態に係る光源1は、多面体の光学ガラス10の側面に複数の発光装置20が取り付けられた光源である。
As shown in FIG. 1, a
本発明の実施形態に係る光源1においては、複数の発光装置20から出た光が、光学ガラス10の内部で多重反射し、インテグレートされて、光学ガラス10の出射面から出射する。
In the
光学ガラス10は、多面体であり、本発明の実施形態では、出射面11、底面12、及び4つの側面(上側面13、下側面14、右側面15、左側面16)を有する六面体から構成される(出射面11、下側面14、及び左側面16は、図1に現れていない)。なお、光学ガラス10の形状は、六面体以外にも様々な形状に構成することができる。
The
複数の発光装置20は、光学ガラス10の側面13〜16に取り付けられるが、本発明の実施形態に係る光源1においては、光学ガラス10の側面13〜16に加えて、光学ガラス10の底面12にも複数の発光装置20を取り付け、光源1の出力向上を図っている。
The plurality of
図2は、本発明の実施形態に係る光源の概略構成を説明する図であり、(a)は光源の部分概略断面図(図1中のA−A断面の一部)、(b)は光学ガラスの部分概略断面図、(c)は発光装置の概略断面図である。 2A and 2B are diagrams illustrating a schematic configuration of a light source according to an embodiment of the present invention, in which FIG. 2A is a partial schematic cross-sectional view of the light source (part of the AA cross section in FIG. 1), and FIG. Partial schematic sectional drawing of optical glass, (c) is a schematic sectional drawing of a light-emitting device.
なお、以下では、主として光学ガラス10の上側面13及び下側面14を取り上げて説明を行うが、右側面15及び左側面16についても、上側面13及び下側面14と同様に考えることができる。
In the following description, the
(光学ガラス)
光学ガラス10の上側面13と下側面14には、底面12から出射面11に近づくにつれて互いに離れていくようにテーパーが付けられている。
(Optical glass)
The
また、光学ガラス10の上側面13、下側面14、及び底面12には、複数の凹部30が形成されている。この凹部30は、例えば、光学ガラス10を切り欠いて形成する。ここでは光学ガラス10の底面12も凹部30を形成するとしたが、底面12には凹部30を形成しなくてもよい。
A plurality of
光学ガラス10の上側面13と下側面14に形成された凹部30は、対向する側面に対して垂直な方向に進む光を全反射する面を有している。「対向する側面」とは、凹部30が形成された側面に対向する側面のことをいい、本発明の実施形態では、上側面13(下側面14)に対向する側面は下側面14(上側面13)であり、右側面15(左側面16)に対向する側面は左側面16(右側面15)である。
The
対向する側面の発光装置20から出射する光は、対向する側面の形状などにより、その進行方向をやや変化させられる場合があるが、光学ガラス10の屈折率は光学ガラス10の外部の物質(例えば空気)の屈折率よりも高いため、概ね、「対向する側面に対して垂直な方向」に進行する。
Although the light emitted from the
このため、光学ガラスの対向する各側面(「上側面13及び下側面14」及び/又は「右側面15及び左側面16」)に発光装置20をそれぞれ取り付ける場合には、これらの発光装置20に対して、対向する側面の発光装置20から出射した光、すなわち、「対向する側面に対して垂直な方向」に進む光が、強いエネルギーを保ったまま入射しやすくなり、光学ガラス10の外部へ透過しやすくなる。
For this reason, when the
しかしながら、本発明の実施形態に係る光源1によれば、この「対向する側面に対して垂直な方向」に進む光が、凹部30が有する面によって全反射され、光学ガラス10の外部へ透過されないようにされる。
However, according to the
なお、凹部30は、略錐体形状(特に角錐体形状)であることが好ましい。このようにすれば、「対向する側面に対して垂直な方向」に進む光を全反射する面を、凹部30において容易に形成することができる。
In addition, it is preferable that the
(発光装置)
発光装置20は、凹部30に取り付けられる。
(Light emitting device)
The
発光装置20としては、例えば、図2に示すように、樹脂などで封止されたLEDチップ21を取付台22に取り付けたものを用いる。取付台22は、LEDチップ21が凹部30の内側に位置するようにして、接着材(図示せず)などにより光学ガラス10の側面に取り付ける。
As the
発光装置20には、カバーレンズ23を取り付けることが好ましい。このようにすれば、LEDチップ21の機密性を高めることができる。
A
また、このカバーレンズ23は、凹部30と略同一の形状を有するものであることが特に好ましい。このようにすれば、カバーレンズ23を凹部30に嵌合させて発光装置20を凹部30に取り付けることができ、発光装置20を凹部30に容易に配置できるようになる。
In addition, it is particularly preferable that the
以上説明したように、本発明の実施形態に係る光源1によれば、光学ガラス10が有する4つの側面13〜16に上記した凹部30が形成されるため、「対向する側面に対して垂直な方向」に進む光が凹部30により全反射されることとなる。
As described above, according to the
このため、本発明の実施形態に係る光源1によれば、「対向する側面に対して垂直な方向」に進む光が光学ガラス10の外部へ透過しないようにすることができ、光源1の出力を向上させることが可能となる。
For this reason, according to the
なお、本発明の実施形態では、2組の対向する側面(「上側面13及び下側面14」、「右側面15及び左側面16」)に凹部30が形成され、これに発光装置20が取り付けられる形態について説明したが、凹部30や発光装置20は、1組の対向する側面に設けられていればよい。
In the embodiment of the present invention, the
[反射材]
光学ガラス10の側面13〜16や底面12には、凹部30が形成された領域を除く領域にミラーなどの反射材(図示せず)が取り付けられていることが好ましい。このようにすれば、凹部30が形成された領域を除く領域、すなわち、反射材(図示せず)が取り付けられた領域においては、光がどのような角度で入射しても、その光が光学ガラス10の外部に透過してしまうことを防止することができ、光源1の出力をより一層向上させることができる。
[Reflective material]
On the side surfaces 13 to 16 and the
[ミラートンネル]
光学ガラス10をミラートンネル(図示せず)で被覆すれば、光学ガラス10を透過した光を反射させることができるため、光源1の出力をより一層向上させることができる。
[Mirror tunnel]
If the
[凹部の向き]
図3は、光学ガラスに様々な凹部を形成し、形成した凹部を光学ガラスの内部から見た場合の概略図であり、(a)は凹部を光学ガラスの内部から見た場合の概略図、(b)は凹部42を拡大した図、(c)は凹部44を拡大した図、(d)は凹部46を拡大した図、(e)は凹部48を拡大した図である。
[Recess direction]
FIG. 3 is a schematic view when various concave portions are formed in the optical glass, and the formed concave portions are viewed from the inside of the optical glass, (a) is a schematic view when the concave portions are viewed from the inside of the optical glass, (B) is an enlarged view of the
なお、図3(a)は、例えば、図1中のA−A断面に垂直な面で光学ガラス10を切断し、その切断面から下側面14に形成された様々な凹部を見た図に相当する。また、図3(a)においては、図が複雑になることを避けるため、底面12、右側面15、及び左側面16における凹部及び発光装置の図示を省略している。
FIG. 3A is a view in which, for example, the
図3に示すように、光学ガラス10には、様々な形状の凹部41〜48を形成することができるが、凹部は、光学ガラス10の出射面11側を向く面の面積が、光学ガラス10の底面12側を向く面の面積よりも大きくなるように形成されていることが特に好ましい。
As shown in FIG. 3,
光学ガラス10の出射面11側を向く面とは、当該面の法線(図3中の破線)が光学ガラス10の底面12に平行な線(図3中の一点鎖線)よりも光学ガラス10の出射面11側に傾いていることをいい、光学ガラス10の底面12側を向く面とは、当該面の法線(図3中の破線)が光学ガラス10の底面12に平行な線(図3中の一点鎖線)よりも光学ガラス10の底面11側に傾いていることをいう。
The surface facing the
このようにすれば、「対向する側面に対して垂直な方向」に進む光が、凹部にて光学ガラス10の底面12側よりも光学ガラス10の出射面11側へ反射されるようになるため、出射面11側よりも底面12側により多くの発光装置20を取り付けた場合において、発光装置20に光が入射する割合を小さくすることができる。このため、発光装置20を介して光が光学ガラス10の外部へ透過してしまうことをより一層防止することができるようになり、光源1の出力をより一層向上させることができる。
In this case, light traveling in the “perpendicular direction to the opposite side surface” is reflected by the concave portion toward the
具体的に説明すると、凹部42と凹部44は、同一形状(正三角錐形状)の凹部であるが、
凹部42の面42a、42bは光学ガラス10の出射面11側を向く面であり、
凹部42の面42cは光学ガラス10の底面12側を向く面であり、
凹部44の面44aは光学ガラス10の出射面11側を向く面であり、
凹部44の面44b、44cは光学ガラス10の底面12側を向く面である。
したがって、凹部42と凹部44とでは、凹部42の方が凹部44よりも光学ガラス10の出射面11側を向く面の面積が大きく、好ましい。
More specifically, the
The
The
The
The
Therefore, the
また、凹部46と凹部48は、同一形状(正五角錐形状)の凹部であるが、
凹部46の面46a、46b、46cは光学ガラス10の出射面11側を向く面であり、
凹部46の面46d、46eは光学ガラス10の底面12側を向く面であり、
凹部48の面48a、48bは光学ガラス10の出射面11側を向く面であり、
凹部48の面48c、48d、48eは光学ガラス10の底面12側を向く面である。
したがって、凹部46と凹部48とでは、凹部46の方が凹部48よりも光学ガラス10の出射面11側を向く面の面積が大きく、好ましい。
Moreover, although the recessed
The
The
The
The
Therefore, the
次に、本発明の実施例1として、凹部が全反射する面を有しているか否かを確認する方法の一例について説明する。 Next, as Example 1 of the present invention, an example of a method for confirming whether or not the concave portion has a surface that totally reflects will be described.
上記したように、本発明の実施形態に係る光源1においては、光学ガラスの側面に形成された凹部が、「対向する側面に対して垂直な方向」に進む光を全反射する面を有している。
As described above, in the
より具体的に説明すると、凹部は、「対向する側面に対して垂直な方向」に進む光が臨界角以上の角度で入射するように傾斜した面を有している。 More specifically, the recess has a surface that is inclined so that light traveling in the “perpendicular direction to the opposite side surface” is incident at an angle greater than the critical angle.
凹部が有する面がこのように傾斜しているか否かは、様々な方法により確認することができるが、実施例1では、本発明の理解を容易にすべく、2つの略三角錐体状の凹部(第1の凹部51、第2の凹部52)を一例として取り上げ、これらの凹部(第1の凹部51、第2の凹部52)が上記の面を有しているか否かを光学ガラス10の出射面11と底面12とに対して垂直な断面(図1のA−A断面に相当する面)で確認する場合について説明する。
Whether or not the surface of the concave portion is inclined in this way can be confirmed by various methods. However, in Example 1, two substantially triangular pyramid-like shapes are used to facilitate understanding of the present invention. The concave portions (first
図4は、本発明の実施例1に係る光源の部分概略断面図である。 FIG. 4 is a partial schematic cross-sectional view of the light source according to the first embodiment of the present invention.
図4に示すように、第1の凹部51は光学ガラス10の出射面11側を向く面51aと光学ガラス10の底面12側を向く面51bを有しており、第2の凹部52は光学ガラス10の出射面11側を向く面52aと光学ガラス10の底面12側を向く面52bとを有している。
As shown in FIG. 4, the
ただし、上側面13に対して垂直な方向に進む光を、第1の凹部51は光学ガラス10の出射面11側を向く面51aで全反射させ、第2の凹部52は光学ガラス10の底面12側を向く面52bで全反射させる。
However, the light traveling in the direction perpendicular to the
そこで、第1の凹部51については光学ガラス10の出射面11側を向く面51aを検討し、第2の凹部52については光学ガラス10の底面12側を向く面52bを検討することにする。
Therefore, the
なお、図が複雑になるのを避けるため、図4では、上側面13や底面12に形成された凹部や、この凹部に取り付けられる発光装置の図示を省略している。また、第1の凹部51と第2の凹部52とは、略三角錐体状であるため、図4に図示されていない面も備えているが、これらの面についての説明は省略する。
In order to avoid complication of the drawing, in FIG. 4, the illustration of the concave portions formed on the
図4に示すように、第1の凹部51において、光学ガラス10の出射面11側を向く面51aは、光学ガラス10の下側面14に対して傾斜角ε1で傾斜している。また、第2の凹部52において、光学ガラス10の底面12側を向く面52bは、光学ガラス10の下側面14に対して傾斜角ε2で傾斜している。
As shown in FIG. 4, in the
ここで、上側面13に対して垂直な方向に進む光は、第1の凹部51が有する光学ガラス10の出射面11側を向く面51aに対して入射角θ1で入射するものとする。
Here, it is assumed that light traveling in a direction perpendicular to the
また、上側面13に対して垂直な方向に進む光は、第2の凹部52が有する光学ガラス10の底面12側を向く面52bに対して入射角θ2で入射するものとする。
Further, light traveling in a direction perpendicular to the
また、光学ガラス10の上側面13のテーパー角はαとし、光学ガラスの下側面14のテーパー角はβとする。
The taper angle of the
この場合、傾斜角ε1と傾斜角ε2は、次式で表すことができる。
・θ1=180−ε1+(α+β)・・・式1
・θ2=180−ε2+(α+β)・・・式2
In this case, the inclination angle ε 1 and the inclination angle ε 2 can be expressed by the following equations.
· Θ 1 = 180-ε 1 + (α + β) ···
・ Θ 2 = 180−ε 2 + (α + β) Equation 2
入射角θ1が、第1の凹部51が有する光学ガラス10の出射面11側を向く面51aの臨界角θc1よりも大きければ(次式参照)、上側面13に対して垂直な方向に進む光は、第1の凹部51が有する光学ガラス10の出射面11側を向く面51aで全反射する。
・θ1>θc1・・・式3
If the incident angle θ 1 is larger than the critical angle θ c1 of the surface 51 a facing the
・ Θ 1 > θ c1 Formula 3
また、入射角θ2が、第2の凹部52が有する光学ガラス10の底面12側を向く面52bの臨界角θc2よりも大きければ(次式参照)、上側面13に対して垂直な方向に進む光は、第2の凹部52が有する光学ガラス10の底面12側を向く面52bで全反射する。
・θ2>θc2・・・式4
In addition, if the incident angle θ 2 is larger than the critical angle θ c2 of the
・ Θ 2 > θ c2 Formula 4
式1〜式4より、次式が導出される。
・180−ε1+(α+β)>θc1・・・式5
・180−ε2+(α+β)>θc2・・・式6
From
180-ε 1 + (α + β)> θ c1 Formula 5
180-ε 2 + (α + β)> θ c2 Formula 6
したがって、本発明の実施例1で一例として取り上げた第1の凹部51と第2の凹部52とについては、傾斜角ε1と傾斜角ε2がそれぞれ式5、式6を満たすか否かを判断することにより、「対向する側面に対して垂直な方向」に進む光を全反射する面を有しているか否かを確認することができる。
Therefore, for the first
なお、臨界角θc1と臨界角θc2は、次式により求められる。
・sin(θc1)=n凹部の内側の物質/n光学ガラス・・・式7
・sin(θc2)=n凹部の内側の物質/n光学ガラス・・・式8
The critical angle θ c1 and the critical angle θ c2 are obtained by the following equations.
Sin (θ c1 ) = n substance inside n recess / n optical glass
Sin (θ c2 ) = substance inside n- concave / n optical glass: Formula 8
ここで、n凹部の内側の物質は、第1の凹部51、52の内側にある物質(例:カバーレンズがない場合は空気、カバーレンズがある場合はカバーレンズ)の屈折率であり、n光学ガラスは、光学ガラス10の屈折率である。
Here, the substance inside the n recess is the refractive index of the substance inside the
[比較例1]
図5は、比較例1に係る光源の部分概略断面図である。
[Comparative Example 1]
FIG. 5 is a partial schematic cross-sectional view of a light source according to Comparative Example 1.
図5に示すように、比較例1に係る光源においては、光学ガラス10の上側面13及び下側面14に凹部が形成されていない。このため、比較例1に係る光源では、上側面13に対して垂直な方向に進む光の一部が、光学ガラス10の下側面14で全反射されず、光学ガラス10の外部へ透過してしまう。なお、図5では上側面13や底面12に取り付けられる発光装置の図示を省略している。
As shown in FIG. 5, in the light source according to Comparative Example 1, no recess is formed on the
以上、本発明の実施形態及び実施例について説明したが、これらの説明は、本発明の一例に関するものであり、本発明は、これらの説明によって何ら限定されるものではない。 As mentioned above, although embodiment and the Example of this invention were described, these description is related to an example of this invention, and this invention is not limited at all by these description.
1 光源
10 光学ガラス
11 出射面
12 底面
13 上側面
14 下側面
15 右側面
16 左側面
20 発光装置
21 LEDチップ
22 取付台
23 カバーレンズ
30、41〜48 凹部
42a〜42c 凹部42が有する面
44a〜44c 凹部44が有する面
46a〜46e 凹部46が有する面
48a〜48e 凹部48が有する面
51 第1の凹部
52 第2の凹部
51a、51b 第1の凹部51が有する面
52a、52b 第2の凹部52が有する面
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記光学ガラスは、複数の凹部が側面に形成され、
前記発光装置は、前記凹部に取り付けられ、
前記凹部は、第1凹部と、前記第1凹部に取り付けられた発光装置から出射して前記第1凹部が形成された側面に対して垂直な方向に進む光を全反射する面を備えた第2凹部と、を有し、
前記第2凹部は、前記第1凹部が形成された側面に対向する側面における、前記第1凹部に取り付けられた発光装置から出射して前記第1凹部が形成された側面に対して垂直な方向に進む光と、前記第1凹部が形成された側面に対向する側面と、が交差する位置に形成されたことを特徴とする光源。 A light source in which a plurality of light emitting devices are attached to a side surface of a polyhedral optical glass,
The optical glass has a plurality of concave portions formed on a side surface,
The light emitting device is attached to the recess,
The recess includes a first recess and a surface that totally reflects light emitted from a light emitting device attached to the first recess and traveling in a direction perpendicular to the side surface on which the first recess is formed. 2 recesses,
The second recess is a direction perpendicular to the side surface on which the first recess is formed by emitting light from the light emitting device attached to the first recess on the side facing the side on which the first recess is formed. And a side surface facing the side surface on which the first recess is formed intersects with the light source.
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