照明装置及透镜论文和设计-竹田征史

全文摘要

本实用新型提供照明装置及透镜。照明装置(1)具备：光源(20)，配置在壳体(5)内；以及透镜(50)，具有供来自光源(20)的光入射的入射部(52)及射出光的射出部(53)。透镜(50)的光射出侧的射出面(56)具有位于径向的中央部的凹面部(54)、以及位于该凹面部(54)与周缘之间的凸面部(55)。这样，适度地扩展来自光源的光，适当地照亮所设定的照射区域。

主设计要求

1.一种照明装置，其特征在于，具备：光源，配置在壳体内；以及透镜，具有供来自上述光源的光入射的入射部及射出光的射出部；上述透镜的光射出侧的射出面具有位于径向的中央部的凹面部、以及位于该凹面部与周缘之间的凸面部。

设计方案

1.一种照明装置，其特征在于，具备：

光源，配置在壳体内；以及

透镜，具有供来自上述光源的光入射的入射部及射出光的射出部；

上述透镜的光射出侧的射出面具有位于径向的中央部的凹面部、以及位于该凹面部与周缘之间的凸面部。

2.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，

在上述透镜的光入射侧，在上述径向的中央部设有平面部，而在环状的周围部设有在包含中心轴的截面中具有锯齿状的形状的菲涅尔部。

3.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，

上述透镜因被上述壳体遮挡而不能被辨识的遮光角是5°以上且40°以下。

4.如权利要求2所述的照明装置，其特征在于，

上述透镜因被上述壳体遮挡而不能被辨识的遮光角是5°以上且40°以下。

5.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，

上述凹面部与上述凸面部平滑地相连。

6.如权利要求2所述的照明装置，其特征在于，

上述凹面部与上述凸面部平滑地相连。

7.如权利要求3所述的照明装置，其特征在于，

上述凹面部与上述凸面部平滑地相连。

8.如权利要求4所述的照明装置，其特征在于，

上述凹面部与上述凸面部平滑地相连。

9.一种透镜，内置于照明装置，供来自该照明装置的光源的光透射，其特征在于，

具备供来自光源的光入射的入射部及射出光的射出部；

光射出侧的射出面具有位于径向的中央部的凹面部、以及位于该凹面部与周缘之间的凸面部。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及照明装置。此外，本实用新型涉及在照明装置中使用的透镜。

背景技术

以往，作为照明装置，有在日本特开2017－50188号公报中记载的结构。该照明装置具备壳体、配置在壳体内的光源、以及配置在壳体内的菲涅尔透镜。菲涅尔透镜从入射侧的径向中央侧到边缘部侧为止具有在包含中心轴的截面中具有锯齿形状的多个菲涅尔部。菲涅尔透镜配置在壳体内的比光源靠下侧(前侧)的位置，接受来自光源的光，将光向投光区域投光。壳体在比菲涅尔透镜靠下侧的位置具有筒状部件。筒状部件包括入射开口部、射出开口部及位于它们之间的圆锥台状的内周面。来自菲涅尔透镜的光向入射开口部入射，从射出开口部射出。此外，筒状部件的内周面将到达于此处的光向投光区域侧反射。上述照明装置通过由菲涅尔部使光全反射，实现了扩大1\/2光束角的扩散配光。

在希望有扩散光的规格中，需要将来自光源的光扩展而使其扩散。但是，如果使来自光源的光过度地扩散，则大光量的光在筒状部件的内周面上反射。并且，当人仰视照明装置的情况下，大光量的反射光入射到眼睛，人容易感到晃眼。

实用新型内容

所以，本实用新型的目的是提供一种将来自光源的光适度地扩展而能够适当地照亮照射区域、且能够抑制人仰视时的晃眼的照明装置及透镜。

为了解决上述课题，有关本实用新型的照明装置具备：光源，配置在壳体内；以及透镜，具有供来自光源的光入射的入射部及将光射出的射出部；透镜的光射出侧的射出面具有位于径向的中央部的凹面部、以及位于该凹面部与周缘之间的凸面部。

并且，也可以是，上述照明装置中，在上述透镜的光入射侧，在上述径向的中央部设有平面部，而在环状的周围部设有在包含中心轴的截面中具有锯齿状的形状的菲涅尔部。

并且，也可以是，上述照明装置中，上述透镜因被上述壳体遮挡而不能被辨识的遮光角是5°以上且40°以下。

并且，也可以是，上述照明装置中，上述凹面部与上述凸面部平滑地相连。

此外，有关本实用新型的透镜是内置于照明装置、供来自该照明装置的光源的光透射的透镜，具备供来自光源的光入射的入射部及将光射出的射出部；光射出侧的射出面具有位于径向的中央部的凹面部、以及位于该凹面部与周缘之间的凸面部。

实用新型效果

根据有关本实用新型的照明装置及透镜，将来自光源的光适度地扩展而能够适当地照亮照射区域，且能够抑制人仰视时的晃眼。

附图说明

图1是有关本实用新型的一实施方式的照明装置的立体图。

图2是照明装置的主要部分的分解立体图。

图3是将照明装置以包含辅助反射部件的中心轴的平面切断时的包括透镜的区域的剖视图。

图4是将透镜以包含其中心轴的平面切断时的示意剖视图。

图5是将透镜从下侧观察时的立体图。

图6是将透镜从上侧观察时的立体图。

图7是图3中的透镜的中央部附近的扩大剖视图。

图8是图3中的透镜的周缘部附近的扩大剖视图。

标号说明

1照明装置；5壳体；20光源；50透镜；52入射部；53射出部；54凹面部；55凸面部；56射出面；58平面部；59菲涅尔部；θ遮光角。

具体实施方式

以下，参照附图对有关本实用新型的实施方式详细地进行说明。另外，以下在包含多个实施方式或变形例等的情况下，从最初就设想了将它们的特征部分适当地组合而构建新的实施方式。此外，在以下的实施例中，在附图中对相同结构赋予相同标号，省略重复的说明。此外，在多个附图中包括示意图，在不同的图间，各部件的纵向、横向、高度的尺寸比并不一定一致。此外，在本说明书中，下侧是指高度方向的投光侧，上侧是指高度方向的与投光侧相反侧。更详细地讲，在以下的说明中，在使用了与上下方向关联的词语、例如下侧、上侧、水平方向等的情况下，这些词语以将来自照明装置1的射出光朝向铅直方向下侧照射、其射出光的光轴与铅直方向一致的状态表现。即，在本实施例中，以将照明装置1配置成高度方向与铅直方向一致的情况为例进行说明。另外，照明装置1也可以在高度方向与相对于铅直方向倾斜的方向一致的状态下使用。

图1是有关本实用新型的一实施方式的照明装置1的立体图。照明装置1是埋入型下照灯，被埋入配置到大厅等的建筑物的顶棚中，将下方进行照明。如图1所示，照明装置1具备壳体5及安装部90，壳体5具有基台10和框体80。基台10是照明装置1的外廓部件，具有有底圆筒状部11。基台10作为在有底圆筒状部11内安装光源20(参照图2)的安装台发挥功能。此外，基台10具有向上方突出的多个翅片12。基台10也作为使由光源20产生的热放散的热沉发挥功能，特别是翅片12将来自光源20的热向外界气体散热。因此，基台10优选的是由金属材料等的热传导率高的材料构成。有底圆筒状部11和翅片12既可以通过铝压铸等一体成形，也可以通过接合而一体化。在此情况下，例如也可以通过将设置在有底圆筒状部上的突起插入到设置在翅片上的孔中之后使其塑性变形，将有底圆筒状部与翅片连接。另外，基台也可以不具有翅片。

框体80例如由铝等的金属材料或聚对苯二甲酸丁二醇酯等的树脂材料形成。框体80是大致圆筒状的部件，来自光源20的光经过框体80的内部被向照明装置1的外部射出。框体80的外径与基台10的外径是相同程度。安装部90具有3个安装弹簧91。3个安装弹簧91安装于框体80，例如在框体80的外侧在框体80的周向上以大致等间隔配置。各安装弹簧91在被固定到顶棚的埋入孔中之前的状态下沿与高度方向大致正交的方向延伸。安装弹簧91例如由长条状的金属板构成，具有板簧构造。安装弹簧91抵接在埋入孔的周围，向埋入孔的内周面等施加径向外方的力。照明装置1通过从该内周面等受到该径向外方的力的反作用力，被固定到埋入孔。另外，也可以设置2个或4个以上安装弹簧91。此外，安装部的构造并不限定于图1所示的构造，安装部也可以不具有安装弹簧。安装部的构造只要是在照明装置中能够将作为除了安装部以外的部分的照明主体固定到顶棚上的构造，则可以是任何构造。

图2是照明装置1的主要部分的分解立体图。接着，使用图2对照明装置1的基本构造及照明装置1具备的主要部件的固定构造简单地进行说明。如图2所示，照明装置1除了基台10和框体80以外，还具备光源20、光源保持部30、反射部件40、透镜50及辅助反射部件70。反射部件40及辅助反射部件70包含于壳体5(参照图1)。

光源20具有基板21和发光部22。基板21在平面视中具有大致正方形的形状，发光部22具有圆板状的形状。发光部22被配设在基板21的下表面(安装面)的大致中央。光源20例如具有COB(Chip On Board)构造，发光部22包括安装在基板21上的多个LED(lightemitting diode)、以及将多个LED封固的封固部件。

基板21例如由陶瓷基板、树脂基板或金属基底基板等构成。虽然没有详细叙述，但在基板21上形成有一对电极端子和规定图案的LED驱动电路。此外，LED驱动电路是用来驱动LED的电路，将LED彼此电连接。通过将来自外部的直流电力经由一对电极端子向LED驱动电路供给而使电流流经LED驱动电路，从而使LED发光。

LED例如由发出单色的可见光的裸芯片构成，由如果被通电则发出蓝色光的蓝色LED芯片构成。多个LED例如以矩阵状配置在基板21上。另外，LED也可以在基板上仅安装1个。封固部件例如由透光性树脂构成，包含荧光体。荧光体起到对来自LED的光进行波长变换的作用。封固部件例如由使荧光体粒子分散到硅树脂中的含荧光体树脂构成。在光源20射出白色光、LED是发出蓝色光的蓝色LED芯片的情况下，荧光体粒子例如由YAG类的黄色荧光体构成。封固部件既可以将全部的LED一起封固，也可以将多个LED按每个列以线状封固，也可以将各LED一个个单独地封固。

光源保持部30包括在上侧具有在平面视中呈与基板21对应的矩形状的开口的光源收容室，光源20在将发光部22朝向下侧的状态下被收容到光源收容室中。照明装置1还具备基板卡止部件31，由基板卡止部件31的一部分构成的基板承接部以当从高度方向观察时与光源收容室重叠的方式配置在光源保持部30的下侧。光源收容室在从高度方向观察时与光源20重叠的位置具有贯通孔，来自光源20的光经由该贯通孔的下侧开口向下侧射出。基板21的下表面的周边部的一部分被基板承接部的上表面支承。将未图示的螺栓从下侧以基板卡止部件31、光源保持部30及基台10的主面14的顺序拧入，结果，将基板卡止部件31、光源保持部30及光源20安装到基台10。

反射部件40是环状部件，其内周面将从光源20射出的光反射，由此将来自光源20的光以大致不发生杂光的状态向透镜50侧引导，对来自光源20的光的配光进行控制。反射部件40例如由白色树脂材料形成。作为构成反射部件40的树脂材料，优选的是使用聚对苯二甲酸丁二醇酯等。另外，反射部件40也可以由铝等金属材料形成，也可以在树脂成型品的内表面上形成铝等的金属膜。反射部件40具有在外周侧在周向上隔开间隔配置的多个透镜卡止部41。

透镜50是具有透光性的透光部件，使来自反射部件40的光透射。透镜50由具有透光性的透光性材料构成，例如优选的是由丙烯、硅类树脂材料或聚碳酸酯等透明树脂材料、或者玻璃材料形成。透镜50将反射部件40的下侧开口覆盖，结果，光源20的下侧被透镜50覆盖，光源20得到保护。透镜50在外周侧包含向径向外侧突出的多个卡合爪51。多个卡合爪51在周向上隔开间隔配置。各卡合爪51在反射部件40中通过搭扣配合而固定到对应的透镜卡止部41，结果，将透镜50安装到反射部件40。

辅助反射部件70配置在框体80的内侧。辅助反射部件70例如是由铝等的薄金属板构成的环状的框体，具有内径随着朝向下侧而变大的杯状部76。杯状部76的大致全部被配置在透镜50的下侧。杯状部76的内周面将从透镜50射出的光反射，向照射区域导光。辅助反射部件70在上侧端部具有在周向上隔开间隔配置并且向径向外侧延伸的多个卡合爪77。

虽然没有图示，但框体80在上侧端部具有向径向内侧扩展的环状的凸缘部，在该凸缘部，设有在周向上隔开间隔配置的多个卡合凹部。通过将辅助反射部件70的卡合爪77与框体80的卡合凹部卡合，将辅助反射部件70相对于框体80定位。

照明装置1还具备多个螺栓8(也参考图1)。该螺栓8用于将基台10、反射部件40及框体80一体化。详细地讲，基台10、反射部件40及框体80的上述凸缘部分别具有当从高度方向观察时相互重叠的多个螺栓紧固孔。参照图1及图2，将螺栓8从在基台10中翅片12延伸的上表面19(参照图1)向反射部件40及框体80的各螺孔拧入。结果，基台10、反射部件40及框体80被一体地紧固，组装出照明装置1的主要部分。

接着，对透镜50的配光及能够实现其配光的透镜构造进行说明。图3是将照明装置1用包含辅助反射部件70的中心轴的平面切断时的包括透镜50的区域的剖视图，图4是将透镜50用包含其中心轴的平面切断时的示意剖视图。此外，图5是将透镜50从下侧观察时的立体图，图6是将透镜50从上侧观察时的立体图。此外，图7是图3中的透镜50的中央部附近的放大剖视图，图8是图3中的透镜50的周缘部附近的放大剖视图。另外，在图5及图6中，省略了与透镜50的配光功能几乎无关的卡合爪51的图示。

如图3及图4所示，透镜50具有供来自光源的光入射的入射部52及射出光的射出部53。此外，透镜50的光射出侧的射出面56包括设置在径向的中央部的凹面部54、以及设置在该凹面部54与周缘之间的凸面部55，凸面部55与凹面部54连续且平滑地相连。

参照图5，凹面部54的平面视中的边缘由大致圆形的凹面构成，凸面部55具有与凹面部54的外周缘部平滑地相连的环状的垄状的形状。如图4所示，在射出面56的凸面部55的径向外方侧设有环状的平面部57。平面部57与环状的凸面部55的径向外方侧的端部平滑地相连，在与凹面部54的中心轴大致垂直的方向上扩展。

如图4及图6所示，透镜50在光入射侧的径向的中央部具有边缘为圆形的平面部58，在其径向外侧的环状的周围部具有菲涅尔部59。菲涅尔部59在包含透镜50的中心轴(与凹面部54的中心轴一致)的截面中具有锯齿状的形状，其锯齿向高度方向上侧突出。如图4所示，凹面部54优选的是设置在比菲涅尔部59的径向内方侧的端部(用a表示径向位置)靠径向内方的位置，当从高度方向观察时，菲涅尔部59优选的是不与凹面部54重叠。此外，凸面部55和平面部57优选的是在以下位置的周边连接，该位置是在高度方向上与在射出面56中位于最靠径向外方的菲涅尔部59的前端(用b表示径向位置)重叠的位置。

在图3所示的截面中，将遮光角θ定义为：直线72与直线73所成的角，直线72是将辅助反射部件70的下侧开口的一端75、与透镜50的下表面62中的与该一端75侧相反侧的端部63连结的直线，直线73是辅助反射部件70的下侧开口所描绘的直线。遮光角θ可以是任意的值，但优选的是5°以上且40°以下，更优选的是10°以上且30°以下，最优选的是13°以上且20°以下。

以上，照明装置1具备配置在壳体5内的光源20和透镜50，透镜50具有供来自光源20的光入射的入射部52、以及射出光的射出部53。并且，透镜50的光射出侧的射出面56具有位于径向的中央部的凹面部54、以及位于该凹面部54与周缘之间的凸面部55。

根据本结构，透镜50的光射出侧的射出面56在径向的中央部具有凹面部54。因而，如在图3及图7中用双点划线表示的光64、在图3中用单点划线表示的光65那样，能够用凹面部54使从光源20射出并到达了凹面部54的光向径向外侧弯曲。因此，能够用凹面部54使配光角度变大，能够适度地扩展来自光源20的光，所以能够生成适当的扩散光，能够适当地照亮所设定的照射区域。

此外，由于能够用位于中心部的凹面部54将来自光源20的光适度地扩展，所以能够降低照射光的正下方光度。结果，能够抑制人将照明装置1仰视的情况下的照明装置1的中心部的晃眼。

进而，射出面56在凹面部54与周缘之间具有凸面部55。因而，如在图3及图8中用实线表示的光67那样，与代替凸面部55而形成凹面部的情况相比，能够用凸面部55将从光源20射出并到达凸面部55的光的行进方向变更为径向内侧。因此，与代替凸面部55而形成凹面部的情况相比，能够抑制到达射出面56的外周侧的光向外侧扩散，能够抑制到达辅助反射部件的反射面79(参照图3)。结果，能够降低由反射面79反射的光的光量，所以在人将照明装置1仰视的情况下，能够抑制来自反射面79的反射光入射到眼睛，人不易感到晃眼。

此外，也可以在透镜50的光入射侧在径向的中央部设置平面部58，另一方面在环状的周围部设置在包含中心轴的截面中具有锯齿状的形状的菲涅尔部59。

在对于照明装置希望1\/2光束角比较大的扩散配光的情况下，为了实现这样的扩散配光，多数情况下在透镜设置使光全反射的菲涅尔部。但是，如果将菲涅尔部形成到光入射侧的径向中央部，则如在图3中用点线表示的光68那样，由菲涅尔向径向内侧全反射的光增加，与向径向外侧扩散的光(例如由64、65、67所示的光)交叉的光增加。并且，这样的与其他光交叉的光68特别成为使照明装置的中央部处的亮度变大到不必要的值的一个原因，成为使在仰视照明装置时朝向视线的光线量增加、特别是以30°左右的仰角仰视照明装置时的晃眼的原因。

相对于此，根据上述结构，菲涅尔部59仅设置在光入射侧的环状的周围部，没有设置在光入射侧的径向中央部。因而，不仅能够由位于外周侧的菲涅尔部59拾取周边光而实现适当的亮度的照明光，而且能够在射出侧区域的透镜中央部附近减少与其他光交叉的交叉光(由点线所示的光68)。结果，能够抑制当仰视照明装置的中央部附近时朝向视线的光线量，特别能够有效地抑制以30°左右的仰角仰视照明装置时的光的最大亮度，能够有效地抑制晃眼。

进而，如上述那样，能够由射出侧中央部的凹面部54降低照射光的正下方光度。因此，通过由菲涅尔部59的形成位置带来的交叉光的减少与由凹面部54的形成带来的正下方光度的降低的叠加效果，能够大幅地抑制仰视照明装置的中央部附近时的晃眼，能够实现优美而舒适的照明光。

此外，透镜50因被壳体5遮挡而不能被辨识的遮光角θ也可以是5°以上且40°以下。

根据上述结构，由于遮光角θ是40°以下，所以照明装置1的照射区域不易变窄，容易实现适当的扩散配光。此外，由于遮光角θ是5°以上，所以能够用壳体5适当地覆盖透镜50的射出侧区域，能够抑制从透镜50投光的光直接进入到眼睛。因此，从壳体5的配置的方面也能够抑制照明光的晃眼。

此外，凹面部54与凸面部55也可以平滑地相连。

根据上述结构，与在凹面部与凸面部的连接部产生角部的情况相比，不会发生起因于该角部的亮度不匀。因此，容易实现希望的配光控制，容易生成优美的照明光。

此外，透镜50内置在照明装置1中，使来自照明装置1的光源20的光透射。此外，透镜50具备供来自光源20的光入射的入射部52、以及射出光的射出部53。此外，透镜50的光射出侧的射出面56具有位于径向的中央部的凹面部54、以及位于凹面部54与周缘之间的凸面部55。

根据本结构，能够使来自照明装置1的光源20的光适当地扩散，还能够抑制人仰视时的晃眼。

另外，本实用新型并不限定于上述实施方式及其变形例，在本申请的实用新型权利要求书所记载的事项及其等价的范围中能够进行各种改良或变更。

例如，在上述实施方式中，作为发光元件而采用LED，但发光元件也可以是半导体激光器元件，也可以通过将来自半导体激光器元件的激光向荧光体照射来生成照明光。此外，也可以使用半导体发光元件以外的发光部例如白炽灯泡等来构成光源的发光部。

此外，对在透镜50的光入射侧的径向的中央部设置平面部58的情况进行了说明。但是，也可以不在透镜的光入射侧的径向的中央部设置平面部，例如也可以在透镜的光入射侧的径向的中央部代替平面部而设置菲涅尔部。此外，对凹面部54与凸面部55平滑地相连的情况进行了说明。但是，也可以在凹面部与凸面部的连接部包含角部。在这些情况下，也通过使透镜的光射出侧的射出面包含位于径向的中央部的凹面部、以及位于该凹面部与周缘之间的凸面部，来适度地扩展来自光源的光，能够抑制人仰视时的晃眼。

此外，对照明装置1是埋入型灯的情况进行了说明。但是，照明装置也可以是悬挂在轨道上的形式、或悬挂在顶棚上的形式的下照灯。或者，照明装置也可以不是下照灯。此外，照明装置的构成零件也并不限于上述的构成零件，例如也可以从上述的构成零件中删除1个以上的构成零件，相反，也可以向上述的构成零件追加1个以上的构成零件。此外，各结构的固定构造也并不限于上述的固定构造，可以采用任何固定构造。总之，本实用新型的照明装置只要具备配置在壳体内的光源、以及具有供来自光源的光入射的入射部及将光射出的射出部的透镜就可以。并且，只要透镜的光射出侧的射出面包括位于径向的中央部的凹面部、以及位于该凹面部与周缘之间的凸面部就可以。

设计图

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