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TWI568971B - 光束控制部材、發光裝置以及照明裝置 - Google Patents

光束控制部材、發光裝置以及照明裝置 Download PDF

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TWI568971B
TWI568971B TW101122218A TW101122218A TWI568971B TW I568971 B TWI568971 B TW I568971B TW 101122218 A TW101122218 A TW 101122218A TW 101122218 A TW101122218 A TW 101122218A TW I568971 B TWI568971 B TW I568971B
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Inventor
山田恭平
河原紀之
Original Assignee
恩普樂股份有限公司
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Publication date
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Description

光束控制部材、發光裝置以及照明裝置
本發明是有關於一種用以控制從發光元件出射的光的配光的光束控制部材。而且，本發明是有關於一種包括上述光束控制部材的發光裝置，以及包括上述發光裝置的照明裝置。
近年來，從節能的觀點考慮，作為照明用的光源，使用發光二極體(light-emitting diode，LED)來代替螢光燈或鹵素燈等。
在使用發光二極體照射被照射面的情況下，光源(發光二極體)的正下方與自光源離開的位置之間照度大不相同。因此，在使用一個發光二極體照射寬廣的被照射面的情況下，光源的正下方與被照射面的周緣部之間照度大不相同。作為使用發光二極體均一地照射寬廣的被照射面的方法，考慮將多個發光二極體緊密地配置。然而，從節能的觀點考慮，上述方法欠佳。
而且，作為使用發光二極體均一地照射寬廣的被照射面的另一方法，考慮使用透鏡來擴大從發光二極體出射的光的配光(例如，參照專利文獻1)。專利文獻1中記載了發光元件單元，其包括發光元件以及擴大來自發光元件的光的配光的透鏡部。透鏡部包括：入射面，入射來自發光元件的光；以及出射面，擴大從入射面入射的光。透鏡部的形狀為以發光元件的光軸為中心軸的旋轉對稱(圓對 稱)。因此，俯視時的透鏡部的形狀為圓形。藉由使用專利文獻1中所記載的發光元件單元，而可將來自發光元件的光以某種程度均一地照射至寬廣的被照射面。
先前技術文獻
專利文獻
專利文獻1：日本專利特開2009-152142號公報
在使用專利文獻1所記載的發光元件單元來對平面狀的被照射面照射光的情況下，光的照射範圍為大致圓形狀。因此，在使用專利文獻1所記載的發光元件單元對矩形狀的被照射面照射光的情況下，被照射面的四角有變暗之虞。而且，若欲對被照射面的四角充分地照射光，則會多餘地擴展光而造成光的浪費。
如此，在使用先前的光束控制部材(透鏡)的情況下，無法將從發光元件出射的光有效地照射至多邊形狀的被照射面。
本發明的目的在於提供一種光束控制部材，該光束控制部材可將從發光元件出射的光均一且有效地照射至多邊形(n邊形：n為3以上的整數)狀的被照射面。而且，本發明的另一目的在於提供一種包括該光束控制部材的發光裝置，以及包括該發光裝置的照明裝置。
本發明的光束控制部材對從發光元件出射的光的配光進行控制，且採用如下構成：包括：入射面，入射從上述發光元件出射的光；以及出射面，將從上述入射面入射的 光朝向n邊形狀的被照射面出射；其中，上述入射面為角錐面，該角錐面是在與位於上述出射面的相反側的底部的上述發光元件相對應的位置上，以相對於上述底部為凹形狀而形成，且上述角錐面的各面的邊界為R面；上述入射面與上述發光元件的光軸正交的剖面的形狀為與上述被照射面的形狀大致相似的形狀；在上述出射面與上述發光元件的光軸正交的剖面中，上述出射面的剖面的n個角中的彼此鄰接的角連結的各直線，與上述入射面與上述發光元件的光軸正交的剖面的對應的邊大致平行，上述出射面的剖面的n個角與上述被照射面的n個角相對應；上述出射面的與上述發光元件的光軸正交的剖面，與在該出射面的剖面中的n個角中的彼此鄰接的角所連結的各直線所形成的n邊形相同，或者包含在該n邊形的內部，上述出射面的剖面的n個角與上述被照射面的n個角相對應。
本發明的發光裝置採用如下構成：包括上述光束控制部材及發光元件，上述光束控制部材以上述發光元件的光軸通過上述角錐面的頂點的方式而配置。
本發明的照明裝置採用如下構成：包括上述發光裝置，以及被照射來自上述發光裝置的光的多邊形狀的被照射面，上述發光裝置以上述發光元件的光軸與上述被照射面正交的方式而配置。
本發明包括光束控制部材的發光裝置，可將從發光元件出射的光均一且有效地照射至多邊形狀的被照射面。而 且，本發明的照明裝置可將光均一且有效地照射至多邊形狀的被照射面。
以下，參照圖式對本發明的實施形態進行詳細說明。以下的說明中，作為本發明的光束控制部材的代表例，對可將從發光元件出射的光有效地照射至正方形(n邊形：n=4)狀的被照射面的照明用透鏡進行說明。
另外，本說明書中「正方形狀的被照射面」是指被照射光的面，且光的照射範圍為正方形狀的面。因此，「正方形狀的被照射面」並不限定為正方形狀的平板。例如，在對圓形的平板以正方形狀照射光的情況下，被照射光的面相當於「正方形狀的被照射面」。
(實施形態1)
[照明用透鏡以及發光裝置的構成]
圖1A、圖1B~圖5是表示實施形態1的照明用透鏡100的構成的圖。圖1A是照明用透鏡100的俯視立體圖，圖1B是照明用透鏡100的仰視立體圖。圖2A是照明用透鏡100的平面圖，圖2B以及圖4是照明用透鏡100的底視圖。圖3A是圖2A所示的A-A線的剖面圖，圖3B是圖2A所示的B-B線的剖面圖，圖3C是圖2A所示的C-C線的剖面圖。圖5所示為整個照明用透鏡100在從圖3B的D-D線的視角進行觀看時的剖面圖。
另外，圖3A中，一併表示照明用透鏡100及發光元件200。即，圖3A亦是實施形態1的發光裝置300的剖面 圖。
如圖1A、圖1B至圖3A~圖3C所示，照明用透鏡100包括：入射面110，其入射自發光元件200出射的光；出射面120，其將從入射面110入射的光朝向正方形(n邊形：n=4)狀的被照射面出射；凸緣130，其設置在外周部；以及圓柱狀的腿部140，其設置在凸緣130的底面側。
照明用透鏡100藉由一體成形而形成。就照明用透鏡100的材料而言，只要可通過所期望的波長的光即可，不作特別限定。例如，照明用透鏡100的材料為聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl methacrylate，PMMA)或聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、環氧樹脂(epoxy resin，EP)等的透光性樹脂或者玻璃。
照明用透鏡100以中心軸CA與發光元件200的光軸一致的方式，安裝在固定著發光元件200的基板(未圖示)上(參照圖3A)。凸緣130以及腿部140是為了將照明用透鏡100固定在基板上而設置。照明用透鏡100以及發光元件200構成發光裝置300。發光元件200例如為白色發光二極體等的發光二極體(LED)。
照明用透鏡100的入射面110為凹部111的內面，上述凹部111形成在照明用透鏡100的底部(位於出射面120的相反側)。凹部111的形狀為大致四角錐形狀。即，入射面110形成在與照明用透鏡100的底部的發光元件200相對應的位置，且相對於照明用透鏡100的底部為凹形狀的四角錐面(四角錐的側面)。凹部111的開口部的形狀(四 角錐的底面的形狀)為與被照射面的形狀(正方形)大致相似的形狀。而且，與照明用透鏡100的中心軸CA(發光元件的光軸)正交的方向(以下亦稱作「水平方向」)的任意位置處的入射面110，此入射面110的剖面形狀亦為與被照射面的形狀(正方形)大致相似的形狀。此處，上述「任意位置」是對凹部111的各平面112(非後述R面113的面)進行橫切的位置。而且，如後述般，四角錐被倒角成R面，在入射面110的水平方向的剖面的角部形成R部分。因此，入射面110的水平方向的剖面的形狀為與被照射面的形狀(正方形)「大致」相似的形狀。
凹部111的各平面112的邊界(稜線以及頂點)成為R面113(參照圖2B)。因此，凹部111的頂部附近的水平方向的剖面的形狀為接近於直線部分少的圓形。在入射面110的各平面112的邊界不為R面113的情況下，無法使光朝向被照射面的中央部以及對角線上，從而會產生照度不均。就R面113的半徑而言，只要可防止被照射面的照度不均即可，不作特別限定。例如，R面113的半徑以如下方式設定。
如圖6所示，假定光入射至不包含R面的入射面。在從發光元件200的發光點O(光軸上的點)向光軸方向出射的光(實線)入射至圖6中左側所示的入射面S1的情況下，光經由出射面120上的點B1而到達被照射面上的點A1。另一方面，在從發光元件200的發光點O向光軸方向出射的光(實線)入射至圖6中右側所示的入射面S2 的情況下，光經由出射面120上的點B2而到達被照射面上的點A2。此時，被照射面上的點A1與點A2之間的區域會因光量不足而成為暗部。而為了不使該區域成為暗部，而形成R面。
在將線段OB1與入射面S1的交點設為b1，線段OB2與入射面S2的交點設為b2時，以點b1以及點b2為切點的內切圓的半徑為R面的最小半徑。藉此來形成R面，光亦到達出射面120的點B1與點B2之間，從而光亦可照射至被照射面的點A1與點A2之間。
藉由將R面的半徑設為上述最小半徑以上，可抑制被照射面的暗部的產生。為了更確實地抑制暗部的產生，較佳為將以圖6所示的點a1以及點a2為切點的內切圓的半徑設為R面的半徑。此處，點a1為線段OA1與入射面S1的交點，點a2為線段OA2與入射面S2的交點。另外，若將R面的區域設得過大，入射面110的形狀會接近於球面，則無法將光軸附近的出射光向被照射面的周緣方向分配，從而在被照射面的中心部會產生明部。
此處，已對角錐面的頂點部分的R面的半徑進行了說明，角錐面的稜線部分的R面的半徑亦為相同。
回到入射面110的說明中。角錐面的稜線部分的R面113中的頂點附近的區域(圖4中由「E」所示的區域)被粗面化。藉由如此進行粗面化，而可抑制在被照射面上產生十字形(X字形)的照度不均。另外，若將R面113的整個面粗面化，則有被照射面的四角的照度降低之虞。
如上述般，照明用透鏡100以中心軸CA與發光元件200的光軸一致的方式而配置。此時，發光元件200的光軸通過角錐面(入射面110)的頂點(參照圖3A)。
出射面120位於照明用透鏡100中入射面110的相反側。出射面120的水平方向的剖面形狀(與光軸正交的方向的剖面形狀)為與被照射面的形狀(正方形)大致相似的形狀(參照圖5)。
入射面110的水平方向的剖面形狀以及出射面120的水平方向的剖面形狀均為與被照射面的形狀(正方形)大致相似的形狀。此時，2個大致正方形的朝向為一致。即，在圖5所示的出射面120的水平方向的剖面中，4個(n=4)角C1~C4中彼此鄰接的角所連結的各直線(C1-C2、C2-C3、C3-C4、C4-C1)，與入射面110的水平方向的剖面(正方形)的對應的邊大致平行，上述4個角C1~C4與被照射面的4個(n=4)角分別相對應。而且，照明用透鏡100與被照射面的位置關係為，入射面110的水平方向的剖面上的各邊以及出射面120的水平方向的剖面上的各直線(C1-C2、C2-C3、C3-C4、C4-C1)，以與這些邊所對應的被照射面的各邊大致平行的方式而配置。
另外，在圖5所示的出射面120的水平方向的剖面，出射面120的剖面與由各直線(C1-C2、C2-C3、C3-C4、C4-C1)所形成的四邊形相同(重疊)，其中上述各直線(C1-C2、C2-C3、C3-C4、C4-C1)是由4個(n=4)角C1~C4中的彼此鄰接的角所連結，而上述4個角C1~C4 與被照射面的4個(n=4)角相對應。
如圖3A以及圖3B所示，構成出射面120的4個(n=4)曲面，相對於構成入射面110的4個(n=4)平面112中最接近的平面112(對應的平面112)，為凸形狀的曲面。而且，構成出射面120的4個(n=4)曲面在水平方向上不具有曲率(參照圖5)。即，在出射面120的水平方向的剖面，構成出射面120的4個曲面以分別成為直線的方式而形成。該情況下，設為在發光元件200的周圍配置著4個圓柱透鏡的構成。據此，可朝向被照射面的周緣部聚集光。而且，與入射面110不同，構成出射面120的4個(n=4)的曲面的邊界不具有R面(參照圖1A)。然而，亦可形成對模具進行加工時所需的最小的R面。
凸緣130以及腿部140對照明用透鏡100進行支撐。如上述般，凸緣130以及腿部140是為了將照明用透鏡100固定在基板上而設置。因此，凸緣130以及腿部140只要是能夠達成該目的的形狀，即光學上不產生不良影響的形狀即可，並不限定為本實施形態中所示的形狀。
藉由使用實施形態1的照明用透鏡100，而可減少朝向發光元件200的光軸方向的光，並且可增加朝向被照射面的四角的光。結果，藉由使用實施形態1的照明用透鏡100，可將來自發光元件的光均一且有效地照射至正方形狀的被照射面。
圖7A是表示使用包含實施形態1的照明用透鏡100以及發光元件200的發光裝置300，照射正方形狀的被照 射面時的照度分布的圖。該實驗中，將發光元件200與被照射面的間隔設為250mm。而且，被照射面的大小設為500mm×500mm。
本實驗中使用的照明用透鏡100(PMMA製)的各部的大小為如下所示。
俯視時的入射面110(大致正方形)的1邊的長度：8.2mm；俯視時的出射面120(正方形)的1邊的長度：7.67mm；自凹部111的開口部至出射面120的頂點為止的高度：4mm；R面113的半徑：2mm。
圖7A中，對正方形狀的被照射面(500mm×500mm)附上顏色。各數值為該部位的照度(單位：lx)。如圖7A所示，在使用實施形態1的照明用透鏡100的情況下，可對正方形狀的被照射面內大致均一地照射光(192~271lx)。另一方面，在被照射面外，幾乎未照射到光(12~35x)。據此可知，正方形狀的被照射面被均一且有效地照射。
圖7B是表示使用包括一般的照明用透鏡以及發光元件的發光裝置，照射正方形狀的被照射面時的照度分布的圖。該實驗中，使用圖8A~圖8C所示的照明用透鏡10(PMMA製)來作為一般的照明用透鏡。
圖8A是一般的照明用透鏡的平面圖，圖8B是一般的照明用透鏡的底視圖，圖8C是圖8A所示的F-F線的剖面圖。俯視時的入射面11(圓形)的直徑，與實施形態的照明用透鏡100的俯視時的入射面110(大致正方形)的內切圓的直徑大致相同。而且，俯視時的出射面12(圓形) 的直徑，與實施形態的照明用透鏡100的俯視時的出射面120(正方形)的外切圓的直徑大致相同。
如圖7B所示，在使用了一般的照明用透鏡10的情況下，四角的照度比正方形狀的被照射面的中心部低，從而產生了照度不均。而且，因被照射面外亦被照射了光(35~73lx)，故比起實施形態1的照明用透鏡100，被照射面內的照度低(66~136lx)。
如此，與一般的照明用透鏡10相比，藉由使用實施形態1的照明用透鏡100，更能夠將來自發光元件200的光均一且有效地照射至正方形狀的被照射面。
另外，本發明者等人亦對圖9A、圖9B至圖13A、圖13B所示的形狀的照明用透鏡進行同樣的實驗。
圖9A、圖9B所示的照明用透鏡的出射面120的水平剖面的形狀為圓形，此點與實施形態1的照明用透鏡100不同。圖9A是俯視立體圖，圖9B是仰視立體圖。在使用圖9A、圖9B所示的照明用透鏡的情況下，正方形狀的被照射面的四角變暗。
圖10A、圖10B所示的照明用透鏡的入射面110為圓錐面(頂點附近為R面)，此點與實施形態1的照明用透鏡100不同。圖10A是俯視立體圖，圖10B是仰視立體圖。在使用圖10A、圖10B所示的照明用透鏡的情況下，正方形狀的被照射面的中心區域變暗。
圖11A、圖11B所示的照明用透鏡在入射面110的各面的邊界無R面(有稜線)，此點與實施形態1的照明用 透鏡100不同。圖11A是俯視立體圖，圖11B是仰視立體圖。在使用圖11A、圖11B所示的照明用透鏡的情況下，正方形狀的被照射面的中心區域以及對角線的附近區域變暗。
圖12A、圖12B所示的照明用透鏡在出射面120的各面的邊界有R面(無稜線)，且在入射面110的各面的邊界無R面(有稜線)，此點與實施形態1的照明用透鏡100不同。圖12A是俯視立體圖，圖12B是仰視立體圖。在使用圖12A、圖12B所示的照明用透鏡的情況下，正方形狀的被照射面的中心區域以及對角線的附近區域亦變暗。
圖13A、圖13B所示的照明用透鏡在對照明用透鏡100俯視觀察時，由入射面110的外緣形成的正方形與由出射面的外緣形成的正方形相差45°，且入射面110的各面的邊界無R面(有稜線)，此點與實施形態1的照明用透鏡100不同。圖13A是俯視立體圖，圖13B是仰視立體圖。在使用圖13A、圖13B所示的照明用透鏡的情況下，光集中在正方形狀的被照射面的中心區域以及對角線的附近區域。
根據以上的實驗結果可知，為了均一且有效地照射正方形狀的被照射面，重要的是滿足以下的1)~3)的條件。
1)入射面110為各面的邊界為R面的角錐面。
2)入射面110的水平剖面的形狀為與被照射面的形狀大致相似的形狀。
3)出射面120的水平剖面的4個角與入射面110的水 平剖面的4個角相對應。即，在出射面120的水平剖面中，出射面120的4個角中的彼此鄰接的角所連結的各直線與入射面110的水平剖面的對應的邊大致平行，上述出射面120的4個角與被照射面的4個角相對應。
[照明裝置的構成]
其次，對包括實施形態1的發光裝置300的照明裝置進行說明。
圖14是實施形態1的照明裝置400的立體圖。如圖14所示，照明裝置400包括發光裝置300以及正方形狀的被照射面410。如上述般，發光裝置300包括照明用透鏡100以及發光元件200。
被照射面410是正方形(n邊形：n=4)狀的平面。發光裝置300以相對於照明用透鏡100的中心軸CA以及發光元件200的光軸(參照圖3A)，而與被照射面410正交的方式而配置。此時，照明用透鏡100的中心軸CA以及發光元件200的光軸通過被照射面410的中心部。
如上述般，照明用透鏡100的入射面110的水平剖面以及出射面120的水平剖面均為大致正方形狀。此處，以上述2個大致正方形的各邊與被照射面410的各邊彼此平行的方式來配置發光裝置300。
藉由利用從發光裝置300出射的光照射被照射面410來使用照明裝置400。實施形態1的發光裝置300均一地照射正方形狀的被照射面410，並且被照射面410外幾乎未被照射。因此，照明裝置400可均一且有效地照射正方 形狀的被照射面410。
圖15A是表示實施形態1的發光裝置300的配光分布的曲線圖(測量角0°)。而且，圖15B是實施形態1的照明裝置400的側面圖。
如圖15A所示，實施形態1的發光裝置300的規定的角度±θa(圖15A的曲線圖中約±50°)的照度為最高。該θa的值根據入射面110相對於發光元件200的基板面的角度以及出射面120的各面的曲率而變化。如圖15B所示，在連結發光裝置300與被照射面410的端部的線，相對於發光裝置300的中心軸(與照明用透鏡100的中心軸CA一致)的角度設為θL的情況下，為了有效地照射被照射面410，以θL>θa的方式配置發光裝置300為較佳。
[效果]
實施形態1的照明用透鏡100、發光裝置300以及照明裝置400可對正方形狀的被照射面410均一且有效地照射從發光元件200出射的光。
(實施形態2)
[照明用透鏡以及發光裝置的構成]
圖16A、圖16B至圖19A、圖19B是表示實施形態2的照明用透鏡500的構成的圖。圖16A是照明用透鏡500的平面圖，圖16B是照明用透鏡500的底視圖。圖17是照明用透鏡500的側面圖。圖18A是圖16A所示的A-A線的剖面圖，圖18B是圖16A所示的B-B線的剖面圖，圖18C是圖16A所示的C-C線的剖面圖。圖19A所示為 整個照明用透鏡100在從圖18B的D-D線的視角進行觀看時的剖面圖，圖19B所示為整個照明用透鏡100在由圖18B的E-E線的視角進行觀看時的剖面圖。
另外，圖18A中，一併表示照明用透鏡500與發光元件200。即，圖18A亦是實施形態2的發光裝置600的剖面圖。
如圖16A、圖16B至圖19A、圖19B所示，與實施形態1的照明用透鏡100同樣地，實施形態2的照明用透鏡500包括入射面110、出射面510、凸緣130以及腿部140。在關於照明用透鏡的出射面以外的構成要素方面，實施形態2的照明用透鏡500以及發光裝置600與實施形態1的照明用透鏡100以及發光裝置300大致相同(入射面的R面的半徑等稍有不同)。因此，對與實施形態1的照明用透鏡100以及發光裝置300相同的構成要素附上相同的符號並省略其說明。
出射面510位於照明用透鏡500中入射面110的相反側。如圖17所示，出射面510包含位於上方(光軸上的光的前進方向)的4個面510a、及位於側方(凸緣130側)的4個面510b。位於上方的4個面510a與實施形態1的照明用透鏡100的出射面120的一部分為相同的形狀(比較參照圖3A與圖18A)。另一方面，位於側方的4個面510b為分別相對於光軸大致平行的面(相對於凸緣130大致垂直的面)。出射面510的上方部分的水平方向的剖面形狀為與被照射面的形狀(正方形)大致相似的形狀(參照圖 19B)。另一方面，出射面510的下方部分的水平方向的剖面形狀並非為與被照射面的形狀(正方形)大致相似的形狀(參照圖19A)。
出射面510的水平方向的剖面上的4個(n=4)角C1~C4的位置，與入射面110的水平方向的剖面上的4個(n=4)角相對應，其中上述4個角C1~C4與被照射面的4個(n=4)角相對應。即，在圖19A以及圖19B所示的出射面510(510a、510b)的水平方向的剖面，4個(n=4)角C1~C4中的彼此鄰接的角所連結的各直線(C1-C2、C2-C3、C3-C4、C4-C1)，與入射面110的水平方向的剖面(正方形)的對應的邊大致平行，其中上述4個角C1~C4與被照射面的4個(n=4)角相對應。照明用透鏡500與被照射面的位置關係配置成如下：入射面110的水平方向的剖面上的各邊以及出射面510的水平方向的剖面上的各直線(C1-C2、C2-C3、C3-C4、C4-C1)，與該些邊所對應的被照射面的各邊大致平行。
在圖19A所示的出射面510的下方部分的水平方向的剖面，出射面510(510b)的剖面包含在由各直線(C1-C2、C2-C3、C3-C4、C4-C1)所形成的四邊形的內部，上述直線(C1-C2、C2-C3、C3-C4、C4-C1)是由與被照射面的4個(n=4)角相對應的4個(n=4)角C1~C4中的彼此鄰接的角所連結。另一方面，在圖19B所示的出射面510的上方部分的水平方向的剖面，出射面510(510a)的剖面與各直線(C1-C2、C2-C3、C3-C4、C4-C1)所形成的四 邊形相同(重疊)，上述直線(C1-C2、C2-C3、C3-C4、C4-C1)是由與被照射面的4個(n=4)角相對應的4個(n=4)角C1~C4中的彼此鄰接的角所連結。
如圖18A以及圖18B所示，構成出射面510的8個面中的4個曲面510a，分別是相對於最接近的平面112(對應的平面112)而為凸形狀的曲面，上述4個曲面510a與發光元件的光軸(照明用透鏡500的中心軸CA)接觸且分別與構成入射面110的4個(n=4)平面112相對應。而且，上述4個(n=4)曲面510a在水平方向上不具有曲率(參照圖19B)。即，在與照明用透鏡500的中心軸CA正交的剖面(水平方向的剖面)，4個(n=4)曲面510a分別以成為直線的方式形成。在此情況下，設為在發光元件200的周圍配置著4個圓柱透鏡的構成。據此，可朝向被照射面的周緣部聚集光。而且，上述4個(n=4)曲面510a的邊界不具有R面(參照圖16A)。
與實施形態1的照明用透鏡100同樣地，藉由使用實施形態2的照明用透鏡500，可將來自發光元件的光均一且有效地照射至正方形狀的被照射面。
圖20A是表示使用包含實施形態2的照明用透鏡500以及發光元件200的發光裝置600，來照射正方形狀的被照射面時的照度分布的圖。而且，圖20B是表示使用包含實施形態1的照明用透鏡100以及發光元件200的發光裝置300，來照射正方形狀的被照射面時的照度分布的圖。
如圖20A以及圖20B所示，在使用實施形態1的照明 用透鏡100的情況下，在使用實施形態2的照明用透鏡500的情況下，均可大致均一地將光照射至正方形狀的被照射面內。另一方面，被照射面外幾乎未照射到光。而且，若將圖20A與圖20B加以比較，則使用實施形態2的照明用透鏡500的情況下，比起使用實施形態1的照明用透鏡100的情況，更能夠抑制對被照射面外的光的照射，從而可更有效地照射正方形狀的被照射面。在圖20A以及圖20B所示的測量結果中，若將測量範圍的最外緣與附上顏色的被照射面間的測量點的照度值(圖中，雙重線包圍的測量值)加以比較，則與使用實施形態1的照明用透鏡100的情況相比(151~204)，使用實施形態2的照明用透鏡500的情況更低(59~131)。因此可知，比起實施形態1的照明用透鏡100，實施形態2的照明用透鏡500將照射區域控制為正方形狀的效果更高。
[效果]
實施形態2的照明用透鏡500、發光裝置600以及包含實施形態2的發光裝置600的照明裝置(未圖示；參照圖14)，與實施形態1的照明用透鏡100、發光裝置300以及照明裝置400同樣地，可將從發光元件200出射的光均一且有效地照射至正方形狀的被照射面。
另外，上述各實施形態中，已對用以照射正方形(n邊形：n=4)狀的被照射面的照明用透鏡100、500、發光裝置300、600以及照明裝置400進行了說明，但本發明的照明用透鏡、發光裝置以及照明裝置並不限定於此。被照 射面的形狀只要為多邊形(n邊形：n為3以上的整數)即可，未作特別限定，亦可為三角形(n=3)或五邊形(n=5)、六邊形(n=6)等。該情況下，入射面的水平剖面的形狀設為與被照射面的形狀(多邊形)大致相似的形狀。
本申請案基於2011年6月22日申請的日本專利特願2011-138370以及2011年9月27日申請的日本專利特願2011-210277而主張優先權。該申請案說明書以及圖式中所記載的內容全部引用在本案說明書中。
(產業上之可利用性)
本發明的光束控制部材、發光裝置以及照明裝置可將從發光元件出射的光均一且有效地照射至多邊形狀的被照射面。本發明的發光裝置以及照明裝置例如可用作植物栽培用的照明或工作燈(task light)(桌上照明)、閱讀燈等。
10、100、500‧‧‧照明用透鏡
11、110、S1、S2‧‧‧入射面
12、120、510‧‧‧出射面
510a、510b‧‧‧面(出射面)
111‧‧‧凹部
112‧‧‧平面
113‧‧‧R面
130‧‧‧凸緣
140‧‧‧腿部
200‧‧‧發光元件
300、600‧‧‧發光裝置
400‧‧‧照明裝置
410‧‧‧被照射面
a1、a2‧‧‧點
A1、A2‧‧‧點
B1、B2‧‧‧點
b1、b2‧‧‧點
C1~C4‧‧‧角
CA‧‧‧中心軸
E‧‧‧區域
O‧‧‧發光點
θa、θL‧‧‧角度
圖1A是實施形態1的照明用透鏡的俯視立體圖，圖1B是實施形態1的照明用透鏡的仰視立體圖。
圖2A是實施形態1的照明用透鏡的平面圖，圖2B是實施形態1的照明用透鏡的底視圖。
圖3A是圖2A所示的A-A線的剖面圖，圖3B是圖2A所示的B-B線的剖面圖，圖3C是圖2A所示的C-C線的剖面圖。
圖4是用於說明粗面化區域的實施形態1的照明用透鏡的底視圖。
圖5所示為整個照明用透鏡在從圖3B的D-D線的視 角進行觀看時的剖面圖。
圖6是具有不包含R面的入射面的照明用透鏡的剖面圖。
圖7A是表示使用實施形態1的照明用透鏡時的照度分布的圖。圖7B是表示使用一般的照明用透鏡時的照度分布的圖。
圖8A是一般的照明用透鏡的平面圖，圖8B是一般的照明用透鏡的底視圖，圖8C是圖8A所示的F-F線的剖面圖。
圖9A是比較用的照明用透鏡的俯視立體圖，圖9B是比較用的照明用透鏡的仰視立體圖。
圖10A是比較用的照明用透鏡的俯視立體圖，圖10B是比較用的照明用透鏡的仰視立體圖。
圖11A是比較用的照明用透鏡的俯視立體圖，圖11B是比較用的照明用透鏡的仰視立體圖。
圖12A是比較用的照明用透鏡的俯視立體圖，圖12B是比較用的照明用透鏡的仰視立體圖。
圖13A是比較用的照明用透鏡的俯視立體圖，圖13B是比較用的照明用透鏡的仰視立體圖。
圖14是實施形態1的照明裝置的立體圖。
圖15A是表示實施形態1的發光裝置的配光分布的曲線圖，圖15B是實施形態1的照明裝置的側面圖。
圖16A是實施形態2的照明用透鏡的平面圖，圖16B是實施形態2的照明用透鏡的底視圖。
圖17是實施形態2的照明用透鏡的側面圖。
圖18A是圖16A所示的A-A線的剖面圖，圖18B是圖16A所示的B-B線的剖面圖，圖18C是圖16A所示的C-C線的剖面圖。
圖19A所示為整個照明用透鏡在從圖18B的D-D線的視角進行觀看時的剖面圖，圖19B是圖18B所示為整個照明用透鏡在由圖18B的E-E線的視角進行觀看時的剖面圖。
圖20A是表示使用實施形態2的照明用透鏡時的照度分布的圖。圖20B是表示使用實施形態1的照明用透鏡時的照度分布的圖。
100‧‧‧照明用透鏡
110‧‧‧入射面
120‧‧‧出射面
130‧‧‧凸緣
140‧‧‧腿部

Claims (6)

  1. 一種光束控制部材，對從發光元件出射的光的配光進行控制，上述光束控制部材包括：入射面，入射從上述發光元件出射的光；以及出射面，將從上述入射面入射的光朝向n邊形狀的被照射面出射；其中，上述入射面為角錐面，上述角錐面是在與位於上述出射面的相反側的底部的上述發光元件相對應的位置上，以相對於上述底部為凹形狀而形成，且上述角錐面的各面的邊界為R面；上述入射面與上述發光元件的光軸正交的剖面的形狀為與上述被照射面的形狀大致相似的形狀；在上述出射面與上述發光元件的光軸正交的剖面，上述出射面的剖面的n個角中的彼此鄰接的角所連結的各直線，與上述入射面與上述發光元件的光軸正交的剖面的對應的邊大致平行，上述出射面的剖面的n個角與上述被照射面的n個角相對應；上述出射面與上述發光元件的光軸正交的剖面，與在上述出射面的剖面的n個角中的彼此鄰接的角所連結的各直線所形成的n邊形相同，或者包含在上述n邊形的內部，上述出射面的剖面的n個角與上述被照射面的n個角相對應。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光束控制部材，其中在構成上述出射面的多個面中，與上述發光元件的光軸接 觸且與構成上述入射面的n個平面分別相對應的n個曲面，分別是相對於上述平面為凸形狀的曲面。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之光束控制部材，其中構成上述出射面的上述多個面中所包含的上述n個曲面，分別以在上述出射面與上述發光元件的光軸正交的剖面上成為直線的方式而形成。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之光束控制部材，其中構成上述出射面的上述多個面中所包含的上述n個曲面的邊界不具有R面。
  5. 一種發光裝置，包括：如申請專利範圍第1項所述之光束控制部材；以及發光元件；且上述光束控制部材以上述發光元件的光軸通過上述角錐面的頂點的方式而配置。
  6. 一種照明裝置，包括：如申請專利範圍第5項所述之發光裝置；以及多邊形狀的被照射面，被照射來自上述發光裝置的光；且上述發光裝置以上述發光元件的光軸與上述被照射面正交的方式而配置。
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