JP6028230B2 - Lighting device - Google Patents
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Description
本発明は、発光ダイオードを光源に用いた照明装置に関する。 The present invention relates to a lighting device using a light emitting diode as a light source.
蛍光管を使用した照明装置の代わりに、光源に発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)を用いた照明装置への置き換えが進んでいる。 Instead of an illuminating device using a fluorescent tube, a replacement with an illuminating device using a light emitting diode (LED) as a light source is proceeding.
この理由の一つにとして、蛍光灯に含まれる微量の水銀のため、環境対応の点で廃棄処理時の問題がある。蛍光灯をLEDに置き換えると、完全に水銀フリーの照明装置を実現できる。 One of the reasons is that there is a problem at the time of disposal in terms of environmental friendliness because of the very small amount of mercury contained in the fluorescent lamp. When a fluorescent lamp is replaced with an LED, a completely mercury-free lighting device can be realized.
2つ目の理由として、蛍光灯はインバータや安定器が必要であるが、LEDを用いた照明装置ではそれが不要となり、消費電力を低減できるという理由がある。 The second reason is that the fluorescent lamp requires an inverter and a ballast, but it is not necessary for a lighting device using LEDs, and the power consumption can be reduced.
一方、白熱電球では水銀やインバータ等の問題こそないが、蛍光灯に比べて発光効率が低く寿命も短いので、やはりLEDを用いた照明装置に置き換えることによって、消費電力を低減でき、且つ寿命も延長できる。 On the other hand, incandescent bulbs do not have problems such as mercury and inverters. However, their luminous efficiency is low and their lifetime is short compared to fluorescent lamps, so power consumption can be reduced and lifetime can be reduced by replacing them with lighting devices using LEDs. Can be extended.
この様な背景から、各種LEDを用いた照明装置が提案され、また実用化されている。ただし、LEDを用いた照明装置では、光源とするLEDから放出する光の指向性が強い為に、LEDの正面は明るいが、その周囲の部分は暗いという問題がある。 From such a background, lighting devices using various LEDs have been proposed and put into practical use. However, the illumination device using the LED has a problem that the front of the LED is bright but the surrounding portion is dark because the directivity of light emitted from the LED as the light source is strong.
しかも、LEDを複数個配置しても、この傾向が残り、LED間は暗くなり、LEDを密に配置しないと、その配置に合わせて、点状の明るさのムラが生じ易いという課題があった。 In addition, even if a plurality of LEDs are arranged, this tendency remains, the distance between the LEDs becomes dark, and if the LEDs are not arranged closely, there is a problem that unevenness of dot-like brightness easily occurs according to the arrangement. It was.
また、LEDの強い光りの指向性の影響で、LEDをならべた照明装置において、影がLEDの光源数分、分かれて影ができる多重影が発生する。このため、使用者の不快感を与えるという課題があった。 In addition, due to the influence of the directivity of the strong light of the LED, in the illuminating device in which the LEDs are arranged, multiple shadows are generated in which the shadows are divided by the number of LED light sources. For this reason, there existed a subject of giving a user's discomfort.
この問題を解決するための特許文献1を、図25Aと図25Bを用いて説明する。図25Aは、底面の少なくとも一部分に開口を設けた照明装置本体20の斜視図を示す。表面に複数の直線状プリズムを設けたフレネルレンズ21が、その開口に設置されている。
図25Bは、図25Aの断面図であり、照明装置本体20と、フレネルレンズ21と、LED39と、基板3とから構成されている状態を示す。この特許文献1の器具においては、フレネルレンズ21により、LED39の光を分散させることができることを特徴としている。
FIG. 25B is a cross-sectional view of FIG. 25A and shows a state in which the
一方、従来の光学部品である特許文献2の場合を、図26を用いて説明する。従来の光学部品は、複数配置したLED37に対して、シート状のプリズムシート31を配置し、LED37の光を散乱させる。
On the other hand, the case of
プリズムシート31は、シート状の本体部32と、本体部32と光拡散層33とプリズム層34とが積層されている。
The
プリズム層34は、外部へ突出した、複数の凸部36を有する。
The
光拡散層33は、光拡散性粒子の単体又は凝集体からなる粒状体が樹脂バインダ中に分散されている。光拡散層33のプリズム層34側の表面は、粗面となっている。樹脂バインダの屈折率とプリズム層34との屈折率は異なる。
In the light diffusing
本体部32は、光拡散層33を支持するシートである。
The
このプリズムシート31は、複数の凸部36による集光機能と、内部の粗面化による光拡散機能との両方の機能を有する。
The
その結果、集光機能によって正面方向の輝度が明るく、且つ、光拡散機能によって、点状に明るく光源像が見えるのを防げる。 As a result, the brightness in the front direction is bright due to the light condensing function, and it is possible to prevent the light source image from being seen brightly in a dot shape due to the light diffusion function.
特許文献1の図25A、図25Bでは、前面に、フレネルレンズ21を設け、配光特性を均一化している。しかし、フレネルレンズ21は光を一定方向に集光させる効果はあるが、周囲に広げる効果は期待できず、照明光の明るさのムラは解消できない。また、LED39の各々の指向性を均一に分散することはできないため、多重影も解消することはできない。
In FIG. 25A and FIG. 25B of
従来の特許文献2の図26では、LED37からの放出された光源光がプリズムシート31を透過して照明光となる。この時に、その内部の光拡散層33にて光を拡散機能している。しかし、光拡散層33中の樹脂バインダと、プリズム層34との位置関係にムラがあり、LED37からの強い光りの指向性を消すことはできない。
In FIG. 26 of the
検証した結果では、LED37の指向性の強い光りとそうでない部分との輝度差が大きく、ムラを強調される結果となった。このプリズムシート31では、LED37のピッチ間隔が広がった際は、さらに、均一化させることは出来ない。
As a result of the verification, the luminance difference between the light with strong directivity of the
上記課題を解決するために、平面基板上に一定の間隔で配列されたLEDと、LED上面を覆う光学部材とからなり、光学部材は、LED面に面する内面に凸部を有し、内面と逆の外面にも凸部を有することを特徴とする照明装置を用いる。 In order to solve the above-mentioned problem, it is composed of LEDs arranged at regular intervals on a flat substrate and an optical member that covers the upper surface of the LED, and the optical member has a convex portion on the inner surface facing the LED surface, A lighting device is used, which has a convex portion on the outer surface opposite to the above.
LEDの指向性の強い光りが、本発明の照明装置の光学部品の両面に位置する凸部により分散され、均質な光が周辺へ提供される。 The highly directional light of the LED is dispersed by the convex portions located on both surfaces of the optical component of the illumination device of the present invention, and uniform light is provided to the periphery.
(実施の形態1)
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。本発明の実施の形態1における照明装置について、図1A〜図1Eを用いて説明する。
(Embodiment 1)
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The lighting device according to
図1Aは、照明装置の斜視図であり、図1Bは、図1Aの照明装置のY軸に垂直な断面図である。図1Cは、図1Aの照明装置のa−b面の断面図である。図1Dは、図1Cの光学部品1の部分拡大図である。図1Eは、図1Aの点線四角で囲った部分の上面を切り出した、X方向から見た斜視図である。
1A is a perspective view of the lighting device, and FIG. 1B is a cross-sectional view perpendicular to the Y-axis of the lighting device of FIG. 1A. 1C is a cross-sectional view of the ab plane of the lighting device of FIG. 1A. FIG. 1D is a partially enlarged view of the
照明装置は、光源であるLED2と、LED2が実装された基板3と、光学部品1とを含む。LED2は、ほぼ一定の間隔PLで直線状にY方向に並ぶ。
The illumination device includes an
図1A、図1Bに示すように、光学部品1は、中空の円筒の半分の形状である。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the
図1C、図1D、図1Eに示すように、光学部品1の外側の外側光学面1Bと、内側の内側光学面1Aとに、波状の凸部を有する。
As shown in FIGS. 1C, 1D, and 1E, the outer
図1Eで示しているように、波状の凸部とは、突起が直線状につながり、山脈のような状態を示す。LED2の並び方向へ波を打ち。LED2の並びの方向と、突起の直線方向とは垂直である。LED2の並びの方向と、凸部の波の進行方向とは平行である。光学部品1は、材料がアクリル樹脂やポリカーボネート樹脂などの光を透過する透明樹脂によって製作される。基板3はアルミニウムで作製されている。ここで、波状の凸部は、図1Eでは、その高さが同じであるが、円錐状の凸部が隣接していてもよい。つまり、頂上に凹凸があってもよい。ただし、円錐状の凸部が重ならず、離れるとよくない。以下、凸部の高さは、高さが同じ場合はその高さとし、頂上に凹凸がある場合は平均の高さと定義する。
As shown in FIG. 1E, the wavy convex portion indicates a state like a mountain range, with protrusions connected in a straight line. Waves in the direction of LED2 alignment. The direction in which the
このとき、図1Bに示すように、光学部品1は、円筒の内径はR10mmで、形成されている。内側光学面1Aと外側光学面1Bは、半円筒形状の光学部品1の表、裏全面に形成されている。
At this time, as shown in FIG. 1B, the
<距離DとピッチPLとの比>
図2Aは、光学部品1の図1Cと同じ断面図であり、LED2と光学部品1との位置関係の例を表す。ここで、LED2の照度の広がり角は、片側60°である。LED2の光が照射される光照射領域LDを図2Aに示めしている。光照射領域LDが重ならないと、光の均質性が悪くなる。図2Aの場合がその限界の位置関係である。図2Aでは、距離D/ピッチPLの値が、0.29であり、それ以上の値が必要である。
<Ratio of distance D to pitch PL>
FIG. 2A is a cross-sectional view of the
距離Dを大きくすると、光は重なりあい、均一性が向上する方向に働く。しかし、照明装置が大きくなってしまう。LED2の数を増やすし、ピッチPLを短くすると、光が重なり、均質となるが、LED2が多く必要となり、電力が余分に必要となる。
When the distance D is increased, the light overlaps and works to improve the uniformity. However, the lighting device becomes large. If the number of
本照明装置では、距離Dが小さく、限られたLED2の数の場合において、LED2の光の指向性を分散させ、均一化できるものである。
In this illuminating device, the directivity of the light of the
<光学部品の全体形状>
図2Bは、図1Bに相当する図である。上記と同様に、光の広がりから、凸部は、光学部品1の全面になくとも、矢印で示すように、円弧上の上部にあればよい、図2Bに示すように、LED2から30°以上の部分に凸部があればよい。30°より小さい部分にはなくともよい。そのため、図2Bに示すように、光学部品1は、その下部が、円弧状でなく、直線であってもよい。
<Overall shape of optical components>
FIG. 2B corresponds to FIG. 1B. Similarly to the above, because of the spread of light, the convex portion may be on the upper part of the arc as shown by the arrow, even if it is not on the entire surface of the
<輝度評価>
照明装置の輝度分布を光学シミュレーションにて評価する方法を説明する。図1Aに示す2方向、つまり、正面のE方向と、斜め45°のF方向から評価した。結果を図3A,図3Bに示す。E方向から見た際の輝度分布を実線で示し、F方向から見た輝度分布を点線で示す。横軸は、Y軸方向で、縦軸は、輝度である。図1A〜図1Eの照明装置を対象としている。LED2は5個で、ピッチPLは12mm、厚さTは2mm、距離Dは10mmである。以下の実施の形態の輝度評価では、同じ証明装置で、光学部品1の表面形状のみ変えて評価している。以下の例も同じである。
<Luminance evaluation>
A method for evaluating the luminance distribution of the illumination device by optical simulation will be described. Evaluation was made from the two directions shown in FIG. 1A, that is, from the front E direction and the diagonal F direction of 45 °. The results are shown in FIGS. 3A and 3B. The luminance distribution when viewed from the E direction is indicated by a solid line, and the luminance distribution viewed from the F direction is indicated by a dotted line. The horizontal axis is the Y-axis direction, and the vertical axis is the luminance. The lighting device of FIGS. 1A to 1E is intended. The number of
図3Aは、好ましい場合の結果である。LED2の直上と、LED2の間の部分との、輝度の差、すなわち、コントラストの値が小さく、線上に発光していることがわかる。また、45°方向のF方向から見た時の輝度分布のように、角度を傾けた状態でも線状に発光することを維持し輝度ムラにならないことも満足している。
FIG. 3A shows the result of the preferred case. It can be seen that the luminance difference between the
これに対して、好ましくない場合の結果を、図3Bに示す。従来の図26の例である。LED2の数、ピッチPL、距離Dは、図3Aの場合と同じとした。LED2の配列方向の輝度ムラが大きいことがわかる。
On the other hand, FIG. 3B shows the result when it is not preferable. It is the example of the conventional FIG. The number of
今回、ムラとなるか、ならないかの指標として、輝度の起伏差から算出する下記値、光学的に濃淡の鮮明さを表すコントラストの値として評価した。図3Cは、照明装置の位置と輝度との関係を示す模式図である。図3Cで示すように、コントラストの算出式は、輝度の波状に起伏している輝度のMAX値をKmaxと、波状に起伏している輝度のMIN値をKminとを測定し、以下の式1で計算される。 This time, as an index of whether or not it becomes uneven, it was evaluated as the following value calculated from the undulation difference of luminance, and the contrast value representing the sharpness of optical density. FIG. 3C is a schematic diagram illustrating the relationship between the position of the illumination device and the luminance. As shown in FIG. 3C, the contrast calculation formula is Kmax as the luminance undulation of the luminance waveform, and Kmin as the MIN value of the luminance undulation. Calculated by
C(コントラスト)=(Kmax−Kmin)/(Kmax+Kmin)×100%・・・・・・・・・・・(式1)
このコントラストCの値が小さければ小さいほど、輝度の起伏が小さくムラがないということになる。
C (contrast) = (Kmax−Kmin) / (Kmax + Kmin) × 100% (Equation 1)
The smaller the value of the contrast C, the smaller the brightness undulations and the less unevenness.
輝度差として、図3AのE方向の5つのピークの輝度の平均と、F方向の5つのピークの輝度の平均との差を評価した。なお、5つのピークは、5つのLEDからの光に相当する。輝度差が大きいと、照明装置として外観に影響がでる。見る方向で輝度に差がでてしまい、外観不良となる。 As the luminance difference, the difference between the average luminance of the five peaks in the E direction in FIG. 3A and the average luminance of the five peaks in the F direction was evaluated. The five peaks correspond to the light from the five LEDs. When the luminance difference is large, the appearance of the lighting device is affected. A difference in luminance occurs in the viewing direction, resulting in poor appearance.
コントラストC値が35%以下で、E方向の輝度に対してF方向の輝度差が40%未満であることを目的としている。以下の評価では、上記の値で合否を判断した。 It is intended that the contrast C value is 35% or less, and the luminance difference in the F direction is less than 40% with respect to the luminance in the E direction. In the following evaluations, pass / fail was determined based on the above values.
コントラスト35%は、輝度のムラと見えない限界値である。輝度差が40%未満というのは、商品として発光外観の許容できるレベルである。 The contrast of 35% is a limit value that cannot be seen as uneven brightness. A luminance difference of less than 40% is an acceptable level of the appearance of light emission as a product.
<凸部の粗さの評価>
(実施例1〜4)
図4Aは、光学部品1の光学パターン面の拡大断面図である。照明装置のX軸に垂直な断面図である。凸部の波の進行方向の断面図である。光学部品1は厚みTを有する。ここで厚みTは、凸部の高さを含んでいない。以下の実施例でも同じである。
<Evaluation of roughness of convex part>
(Examples 1-4)
FIG. 4A is an enlarged cross-sectional view of the optical pattern surface of the
図4Bは、光学部品1の外側光学面1Bの拡大断面図である。図4Bに示すように、凸部はピッチPBで、先端がR状(円弧)である。円の一部分(R部)と、その端部で接線として伸びる直線部(H部)とからなる。この接線方向に伸びる線の2直線のなす角度が、角度∠TBとなっている。凸部の高さHBを有する。つまり、凸部は、R部分と直線部(接線)とからなる。以下、図4Bの凸部の形状をRH形状とする。ここで高さを凸部の平均高さである。
4B is an enlarged cross-sectional view of the outer
図4Cは、内側光学面1Aの拡大断面図である。R状(円弧)の断面をもつ面が、ピッチPAで連続して凸部形状でつらなって並んでいる。凸部形状は高さHAである。つまり、直線部がなく円の一部分のR部分のみからなる。端部での接線方向に伸びる直線のなす角度が、角度∠TAとなっている。以下、R形状とする。R形状とは、円の一部の形状であることを意味する。
FIG. 4C is an enlarged cross-sectional view of the inner
実施例1〜4、比較例1では、内側光学面1AのピッチPA、高さHA、半径Rを変えて評価をした。条件は、表1に示す。外側光学面1Bの形状は一定である。凸部の形状、評価結果を、表1に示す。
In Examples 1 to 4 and Comparative Example 1, evaluation was performed by changing the pitch PA, height HA, and radius R of the inner
実施例1、2、3、4、比較例1の輝度分布を評価した結果を、図3A、図5B、図6A、図6B、図5Aに示す。 The results of evaluating the luminance distributions of Examples 1, 2, 3, 4, and Comparative Example 1 are shown in FIGS. 3A, 5B, 6A, 6B, and 5A.
ここで、外側光学面1Bの形状と、内側光学面1Aの形状とは、相互作用はない。厚みTが、2mmであり、高さHA、高さHBが0.3mm以下のため、凸部高さに比べ、厚みが大きく、相互の影響がでない。そのため、外側光学面1Bの形状は一定にした。
Here, there is no interaction between the shape of the outer
少なくとも、外側光学面1Bと内側光学面1Aの凸部の高さの合計が、厚みTの半分以下の場合、両凸部の形状の相互作用はほとんどない。
If the total height of the convex portions of the outer
また、ここで、ピッチPA/高さHAを考える。このPA/HAは、ピッチを高さで割っているので、凸部の粗さ、細かさを表している。数値が大きいと粗く、数値が小さいと細かい。光の均質性に大きく影響する。 Here, the pitch PA / height HA is considered. In this PA / HA, the pitch is divided by the height, and thus represents the roughness and fineness of the convex portion. Larger numbers are coarser, smaller numbers are finer. It greatly affects the homogeneity of light.
さらに、外側光学面1Bの形状と、内側光学面1Aの形状とは、光が入射するか、光を放出するかの違いであり、好ましい形状は同じである。
Furthermore, the shape of the outer
表1から、本結果をもとに、好ましい範囲は下記式2の範囲である。
From Table 1, the preferred range is the range of the following
PA/HA <10・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(式2)
外側光学面1Bでも同様に、
PB/HB <10・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(式3)
となる。
PA / HA <10 ... (Formula 2)
Similarly for the outer
PB / HB <10 .................. (Formula 3)
It becomes.
ここで、実施例3の場合を考える。 Here, consider the case of the third embodiment.
図7Aは実施例3、4の光学部品1の断面を示す図であり、図7Bは、内側光学面1Aの形状の拡大図である。図7Bでわかるように、凸部間が重ならず、平坦な部分が凸部間に位置する。しかし、評価の結果は、合格している。よって、平坦な部分があってもよい。ただし、これ以上ピッチを広げた場合、例えば、1mmのピッチであるとそのピッチで輝度ムラと認識されることになる。
FIG. 7A is a diagram showing a cross section of the
つまり、この場合、ピッチPAが、1.00mmで、R状凸部の円の半径が0.20mm、直径が0.40mmである。よって、光学部品1表面で、凸部が占める割合は、0.40/1.00から、ピッチPAの40%より大きい必要がある。好ましくは、実施例4の場合である。つまり、実施例4では、ピッチ0.80mm、R状凸部の円の直径が、0.40mmであるので、0.40/1.00から、凸部は、光学部品1表面で、ピッチPAの50%以上占める必要がある。
That is, in this case, the pitch PA is 1.00 mm, the radius of the circle of the R-shaped convex portion is 0.20 mm, and the diameter is 0.40 mm. Therefore, the ratio of the convex portion on the surface of the
<凸部の頂部角度の評価>
(実施例1、5,6)
次に、外側光学面1Bの角度∠TB(図4B)を評価した。表2に示すように、実施例1、5、6、比較例2で、外側光学面1Bの角度∠TBを変えて評価をした。内側光学面1Aは、同じ形状とした。実施例1、5、6と比較例2とを評価した結果を表2に示す。実施例1、5、6、比較例2の評価した輝度分布の結果を、図3A、図8A、図9、図8Bにそれぞれ示す。
<Evaluation of top angle of convex part>
(Examples 1, 5 and 6)
Next, the angle ∠TB (FIG. 4B) of the outer
表2の結果から、外側光学面1Bの角度∠TBの好ましい角度は、式4である。
From the results of Table 2, the preferred angle of the angle ∠TB of the outer
35°≦∠TB≦120°・・・・(式4)
上記は、外側光学面1Bであったが、内側光学面1A面も同様の結果と考えることができる。
35 ° ≦ ∠TB ≦ 120 ° (Equation 4)
The above is the outer
ここで、∠TBの角度が35°の状態を考える。図4Bを模式化した図10で説明する。角∠TBの角度が35°、ピッチ(PB)0.5mmでの三角状プリズムの凸部の高さHB=0.25/TAN(17.5°)=0.793となる。凸部の高さHBは、0.793mmとなり、このとき、PB/HB=0.5/0.793=0.63となり、この結果から、PB/HBの値の小さい領域の好ましい推定範囲は、以下の式5となる。 Here, a state where the angle of ∠TB is 35 ° is considered. FIG. 10 schematically showing FIG. 4B will be described. The height HB = 0.25 / TAN (17.5 °) = 0.793 of the convex portion of the triangular prism when the angle ∠TB is 35 ° and the pitch (PB) is 0.5 mm. The height HB of the convex portion is 0.793 mm, and at this time, PB / HB = 0.5 / 0.793 = 0.63. From this result, the preferable estimation range of the region where the value of PB / HB is small is The following formula 5 is obtained.
0.63≦ PB/HB・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(式5)
上記の式3と合わせると、式6となる。
0.63 ≤ PB / HB (5)
When combined with
0.63≦PB/HB<10・・・・・・・・・・・・・・・・・(式6)
<凸部がR―R形状時の評価>
(実施例7,8)
実施例7,8は、実施例1の図4A〜図4Cに示す光学部品1の形状が異なる実施の形態である。内側光学面1Aと外側光学面1Bの両方の凸部とも、R状パターンの場合である。
0.63 ≦ PB / HB <10 (6)
<Evaluation when convex part is RR shape>
(Examples 7 and 8)
Examples 7 and 8 are embodiments in which the shape of the
図11A〜図11Cは、実施例7のもの、図13A〜図13Cは、実施例8のものである。 11A to 11C are those of the seventh embodiment, and FIGS. 13A to 13C are those of the eighth embodiment.
図11A、図13Aは、光学部品1の光学パターン面の断面図である。図11B、図13Bは、光学部品1の外側光学面1Bの拡大断面図である。図11C、図13Cは、内側光学面1Aの拡大断面図である。内側光学面1A、外側光学面1Bともに、凸部はR形状である。実施例7、8、比較例3は、上記形状を有し、外側光学面1Bの凸部形状を変化させ、評価した。形状条件、評価結果を表3に示す。実施例7、8、比較例3のそれぞれの輝度分布を図12A,図14、図12Bにそれぞれ示す。
11A and 13A are cross-sectional views of the optical pattern surface of the
比較例3の時が、良い範囲の限界であるため、PB/HBの好ましい領域は、PB/HB<7.49となる。 Since the time of Comparative Example 3 is the limit of the good range, the preferable region of PB / HB is PB / HB <7.49.
ここで、比較例3では、E方向のC値が37.58%であり、基準の35%に近く、比較例3の
PB/HB=7.49の非常に近傍まで合格すると推定できる。よって、
PB/HB<7.49・・・・・・・・・(式7)
(式6)と合わせると、
0.63≦PB/HB<7.49・・・・・・・・・・・・・(式8)
となる。同様に、0.63≦PA/HA<7.49・・・・・・(式9)
となる。
Here, in Comparative Example 3, the C value in the E direction is 37.58%, which is close to 35% of the reference, and can be estimated to pass to the very vicinity of PB / HB = 7.49 of Comparative Example 3. Therefore,
PB / HB <7.49 (7)
When combined with (Equation 6),
0.63 ≦ PB / HB <7.49 (Equation 8)
It becomes. Similarly, 0.63 ≦ PA / HA <7.49 (Equation 9)
It becomes.
なお、図13Bにおいて、凸部間に平坦部分が存在するが、図7Bの場合と同様、平坦部分が大きくなく、許される。 In FIG. 13B, there is a flat portion between the convex portions, but the flat portion is not large and allowed as in the case of FIG. 7B.
<凸部が三角形、RH形状時の評価>
(実施例9)
実施例9は、実施例1の図4A〜図4Cに示す光学部品1の異なる実施の形態である。図15A〜図15Cを用いて説明する。その凸部が、三角形、RH形状である。
<Evaluation when the convex part is triangular and RH shape>
Example 9
Example 9 is a different embodiment of the
図15Aに、光学部品1の断面図を示す。図15Bは、外側光学面1Bの拡大断面図、図15Cは、内側光学面1Aの拡大断面図である。
FIG. 15A shows a cross-sectional view of the
内側光学面1Aの凸部形状は、図15Cに示すように、三角形状の頂点の角度∠TAの断面を持つ凸部形状で、ピッチPA、凸部高さがHAである。
As shown in FIG. 15C, the convex shape of the inner
外側光学面1Bの凸部形状は、図15Bに示すように、ピッチPBで、R状の断面をもち、凸部の高さがHB、角度∠TBである。表4に示す形状条件で、評価した。その結果を図16と表4に示す。光学部品1として許容できるレベルである。その他、形状は、角度∠TAが90°、角度∠TBが40°、Rが0.2mmであった。
As shown in FIG. 15B, the convex shape of the outer
<凸部が台形、R形状時の評価>
(実施例10)
実施例10は、実施例1の図4A〜図4Cに示す光学部品1の異なる実施の形態である。実施例10について、図17A〜図17Cを用いて説明する。
<Evaluation when the convex part is trapezoidal and R-shaped>
(Example 10)
Example 10 is a different embodiment of the
図17Aは、光学部品1の光学パターン面の断面図である。図17Bは、光学部品1の外側光学面1Bの拡大断面図である。図17Cは、内側光学面1Aの拡大断面図である。
FIG. 17A is a cross-sectional view of the optical pattern surface of the
内側光学面1Aには、図17Cに示すように、三角形状の頂点の角度∠TAである。その先端にフラット面をもつ断面形状の凸部形状(D形状、台形)が、ピッチPAである。凸部高さがHAである内側光学面1Aと、その内側光学面1Aの裏面側に、ピッチPBで、R状の断面をもち、凸部の高さがHBである外側光学面1Bをもった壁に形成されている。
As shown in FIG. 17C, the inner
実施例10の凸部形状の寸法を表4に示す。その他、三角形状の頂点の角度∠TAが90°、フラット部長さが、0.05mm、先端Rが0.20mm、角度∠TBが40°である。 The dimensions of the convex shape of Example 10 are shown in Table 4. In addition, the angle ∠TA of the triangular apex is 90 °, the flat portion length is 0.05 mm, the tip R is 0.20 mm, and the angle ∠TB is 40 °.
この場合、内側光学面1Aは、台形形状の凸部が外へ飛び出しており、凸部間は直線(平面)である。この輝度分布を評価した結果を、図18に示す。表4から、光学部品として許容できるレベルである。
In this case, the inner
<凸部が三角形、R形状時の評価>
(実施例11)
実施例11は、実施例1の図4A〜図4Cに示す光学部品1の異なる実施の形態である。図19A〜Cを用いて説明する。
<Evaluation when the convex part is triangular and rounded>
(Example 11)
Example 11 is a different embodiment of the
図19Aは、光学部品1の光学パターン面の断面図である。図19Bは、光学部品1の外側光学面1Bの拡大断面図である。図19Cは、内側光学面1Aの拡大断面図である。
FIG. 19A is a cross-sectional view of the optical pattern surface of the
光学部品1の内側光学面1Aの凸部は、図19Cに示すように、R形状の断面をもち、ピッチPAで、凸部形状の高さがHAである。光学部品1の外側光学面1Bの凸部は、図19Bで示すように、三角形状の頂点の角度∠TBの断面を持つ凸部形状(T形状)で、ピッチPBで、凸部高さがHBである。
As shown in FIG. 19C, the convex portion of the inner
この実施例において、形状の詳細を表4に示す。その他、内側光学面1Aの凸部で、R0.2mmであり、外側光学面1Bの凸部の三角形状の頂点の角度∠TBが90°である。
The details of the shape in this example are shown in Table 4. In addition, the convex portion of the inner
この光学シミュレーションした結果を図20と表4に示す。本発明の光学部品1として許容できるレベルである。なお、表4以外の条件は、Rが、0.2mm、角度∠TBが90°であった。
The optical simulation results are shown in FIG. This is an acceptable level for the
<凸部が台形、R形状時の評価>
(実施例12)
実施例12は、実施例1の図4A〜図4Cに示す光学部品1の異なる実施の形態である。実施例12について、図21A〜図21Cを用いて説明する。
<Evaluation when the convex part is trapezoidal and R-shaped>
(Example 12)
Example 12 is a different embodiment of the
図21Aは、光学部品1の光学パターン面の断面図である。図21Bは、光学部品1の外側光学面1Bの拡大断面図である。図21Cは、内側光学面1Aの拡大断面図である。
FIG. 21A is a cross-sectional view of the optical pattern surface of the
内側光学面1Aの凸部は、図21Cに示すように、R状であり、ピッチPAで、凸部形状の高さがHAである。
The convex portion of the inner
外側光学面1Bの凸部は、図21Bに示すように、三角形状で、頂点の角度∠TBの断面で、かつ、頂点に平坦部を持つ凸部形状(台形形状、D形状)である。ピッチPBで、凸部高さがHBである。
As shown in FIG. 21B, the convex portion of the outer
この実施例において、形状の詳細を表4に示す。その他、内側光学面1Aの凸部で、R0.2mmであり、外側光学面1Bの凸部が、三角形状の頂点の角度∠TBが90°で、台形の頂上の辺が0.05mmである。
The details of the shape in this example are shown in Table 4. In addition, the convex portion of the inner
この場合、外側光学面1Bは、台形形状の凸部が外へ飛び出しており、凸部間は直線(平面)である。輝度分布の結果を図22、評価結果を表4に示す。本発明の光学部品として許容できるレベルである。
In this case, the outer
(実施例9−12のまとめ)
表4に、実施例1−12の凸部形状とその結果をまとめた。実施例1−12では、凸部の形状を変化させた。実施例1−12でも、特性は満たしている。実施例9−12では、実施例1−8の結果の式8、9を満たしている。よって、式8、9は、凸部形状に関わらず適用できることがわかる。
(Summary of Examples 9-12)
In Table 4, the convex part shape of Example 1-12 and its result were put together. In Example 1-12, the shape of the convex portion was changed. Also in Example 1-12, the characteristics are satisfied. In Examples 9-12, Expressions 8 and 9 of the results of Example 1-8 are satisfied. Therefore, it can be seen that Expressions 8 and 9 can be applied regardless of the convex shape.
<光学部品が平面の場合>
(実施の形態2)
実施例13を、図23で説明する。図23に示すように、光学部品1とLED2と基板3からなっており、LED2が基板3に直線状にピッチPL12mmで配置されている。実施の形態1と異なるのは、光学部品1が平面であることである。
<When optical parts are flat>
(Embodiment 2)
Example 13 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 23, the
内側光学面1AがLED2と対向する面に形成されており、内側光学面1Aには、図4Cに示す実施例1の光学面が形成されている。外側光学面1Bには、図4Bに示す実施例1の光学面が形成されている。
The inner
光学部品1は、厚さ2mmの平板状であり、LED2から、距離D10mmのところに位置する。実施例13の平板状の光学部品1においても、内側光学面1A、外側光学面1Bの凸部の好ましい範囲は上記に示した条件である。
The
この実施例13の平板状においても、上記で示した凸部の形状の範囲なら、同様に、面状に均一に発光することが可能となる。 Also in the flat plate shape of Example 13, similarly, it is possible to emit light uniformly in a planar shape within the range of the shape of the convex portion shown above.
<LED2が多数列の場合>
(実施の形態3)
実施例14について、図24で説明する。図24に示すように、本発明の照明装置は、光学部品1とLED2と基板3からなっている。実施の形態1との違いは、光学部品1が平面状であること、LED2が、基板3に、複数例、配置されていることである。
<When LED2 is in multiple rows>
(Embodiment 3)
Example 14 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 24, the illumination device of the present invention includes an
このときの光学部品1には、上記と同様の内側光学面1A、外側光学面1Bの凸部が形成されている。
The
光学部品1は、厚さT2mmで、平板状に、LED2の発光範囲を覆うように、LED2から、距離D10mmを持って形成されている。LED2のピッチは、12mmである。
The
この実施例14の平板状においても、上記で示した凸部の形状の範囲なら、同様に、面状に均一に発光することが可能である。 Similarly, in the flat plate shape of Example 14, light can be uniformly emitted in a planar shape within the range of the shape of the convex portion shown above.
以上のように本発明によれば、LED2のピッチが離れて並んでいても、ひとつの線状に発光することができ、正面方向(E方向)、斜め方向(F方向)からみても、ムラのない線状の光源となる。または、面状の光源が実現できる。
As described above, according to the present invention, even if the pitches of the
また、この光学パターンは無数の像をつくる構成になっているため、光学部品を通して見る物体は、曇りガラスを通して見えるような形で見え、内臓物の見えないカバーとしての機能もはたす。 In addition, since this optical pattern is configured to produce an infinite number of images, an object viewed through the optical component appears to be visible through the frosted glass, and functions as a cover with no internal organs visible.
そして、曇りガラス状に見えても、光学効率は83%以上と高い透過率を維持していることを確認している。また、この光学部品の機能として、指向性の強いLED2の光りによる無数の像をつくることで、多重影も発生することはない。この光学部品によって、発光状態のムラのない、高効率の光源を、少ないLED2の数で実現することが可能となり、あらゆる照明装置で省エネルギー化の実現が可能となる。
And even if it looks like a frosted glass, it has been confirmed that the optical efficiency maintains a high transmittance of 83% or more. In addition, as a function of this optical component, multiple shadows are not generated by creating an infinite number of images by the light of the highly
各種照明装置は、デイスプレイ、看板等に用いられるバックライト等にもちいることができる。 Various lighting devices can be used for backlights used for displays, signs, and the like.
1 光学部品
1A 内側光学面
1B 外側光学面
2,37,39 LED
3 基板
20 照明装置本体
21 フレネルレンズ
31 プリズムシート
32 本体部
33 光拡散層
34 プリズム層
36 凸部
DESCRIPTION OF
3
Claims (2)
前記複数のLED上面を覆う光学部材とからなり、
前記光学部材は、
前記複数のLEDに面する内面に凸部を有し、前記内面と対向する外面にも凸部を有し、前記内面の前記凸部のピッチPAと高さHAとの関係と、前記外面の前記凸部のピッチPBと高さHBとの関係とが、それぞれ次式に従う照明装置。
3.5≦PA/HA<7.49、3.5≦PB/HB<7.49 A plurality of LEDs arranged at regular intervals on a flat substrate;
An optical member covering the upper surface of the plurality of LEDs,
The optical member is
The inner surface facing the plurality of LEDs has a convex portion, the outer surface facing the inner surface also has a convex portion , the relationship between the pitch PA of the convex portion of the inner surface and the height HA, and the outer surface The illuminating device in which the relationship between the pitch PB and the height HB of the convex portions follows the following formulas.
3.5 ≦ PA / HA <7.49, 3.5 ≦ PB / HB <7.49
0.29≦D/PL If the interval of the LED PL, the distance D between the inner surface and the LED, the lighting apparatus according to claim 1, characterized by being represented by the following formula.
0.29 ≦ D / PL
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