專利名稱：發(fā)光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具 備面光源、具有配設(shè)在該面光源的前方并接收來自面光源的光的受光面的透鏡、以及收容該面光源及透鏡并使從透鏡偏離開的來自面光源的光反射的反射器，通過對面光源的發(fā)光面積與透鏡的受光面的面積的關(guān)系進(jìn)行適當(dāng)化而在用作以往的鹵素?zé)舻奶娲窌r(shí)沒有違和感的發(fā)光裝置。
背景技術(shù)：
對于具有與往的鹵素?zé)粝啾裙母汀⒉⑶覊勖L這樣的長處的發(fā)光二極管(以下，稱為“LED”)，隨著需要者的生態(tài)學(xué)意識的增強(qiáng)，作為節(jié)能對策之一，其使用范圍迅速擴(kuò)張，特別是作為鹵素?zé)舻鹊奶娲?，希望使用嵌入?LED的發(fā)光裝置這樣的期望變高。但是,一般,來自LED的光具有朗伯(Lambertian)型的強(qiáng)指向特性,所以僅通過簡單地置換為鹵素?zé)?，照射照射中?=照射面中的、與發(fā)光裝置的光軸的交點(diǎn))及其附近的光的強(qiáng)度會變強(qiáng)，照射其周圍的光的強(qiáng)度會變?nèi)酰覂晒獾膹?qiáng)度之差較大，因此存在會給習(xí)慣了鹵素?zé)舻挠脩粼斐蛇`和感這樣的問題。對于這樣的問題，有人研究通過使用在基板上配置多個(gè)LED元件而使之猶如面狀地發(fā)光的面光源(當(dāng)然，也可以是面狀地發(fā)光的有機(jī)EL(Electro-Luminescence,電致發(fā)光器)等)，在照射面中使強(qiáng)度強(qiáng)的光所照射的區(qū)域擴(kuò)大來減少上述違和感的方法，進(jìn)而，還開發(fā)出了通過組合該面光源和CPC(Compound Parabolic Concentrators,復(fù)合拋物面聚光)透鏡來提高聚光效率，從而提高對照射面進(jìn)行照射的強(qiáng)度強(qiáng)的光的均勻度的發(fā)光裝置(例如，專利文獻(xiàn)I)。對于CPC透鏡1，如圖3所示，其反射側(cè)面2為以旋轉(zhuǎn)中心CL為中心而軸對稱地配置的、使具有相互不同的焦點(diǎn)的ー對拋物線A、B以該旋轉(zhuǎn)中心CL旋轉(zhuǎn)時(shí)的軌跡所規(guī)定的旋轉(zhuǎn)面，并且，是形成有與旋轉(zhuǎn)中心CL正交的受光面3以及出光面4的、大致炮彈型的中空筒狀體(在專利文獻(xiàn)I中，公開了中空筒狀的CPC透鏡1，但只要反射側(cè)面2的形狀相同，則即使是中實(shí)透明體也具有相同的功能)。該CPC透鏡I具有能夠使從其受光面3收入到內(nèi)部的光以旋轉(zhuǎn)中心(=CPC透鏡I的光軸)CL為中心在規(guī)定的張開角度Θ內(nèi)從出光面4出光這樣的特征。通過使用這樣的CPC透鏡，從面光源出光并通過CPC透鏡I的受光面3而進(jìn)入到內(nèi)部的、各種各樣的角度的光在相互混合之后，在規(guī)定的角度Θ內(nèi)從出光面4出光，所以能夠使照射照射面的光的均勻度進(jìn)ー步提高，與単獨(dú)使用面光源的情況相比，能夠使用戶的違和感進(jìn)ー步降低。專利文獻(xiàn)I :日本特開2007-235079號公報(bào)。

發(fā)明內(nèi)容
但是，如果面光源的發(fā)光面積變大，則相伴與此，需要使接受來自該面光源的光的受光面3的面積也變大，但如果增大受光面3的面積，則產(chǎn)生CPC透鏡I的質(zhì)量增加而導(dǎo)致材料成本増加，并且發(fā)光裝置自身的質(zhì)量增加而給該發(fā)光裝置的安裝器具帶來的重量負(fù)擔(dān)也増加這樣的問題。但是，還考慮不將受光面3的面積增大太多，而組合在內(nèi)側(cè)具有將從受光面3偏離開的光向前方反射的反射面的碗狀的反射器的作法。但是，即使在這種情況下，僅通過用反射器使從受光面3偏離開的光簡單地向前方反射，對于習(xí)慣了帶反射器的鹵素?zé)舻挠脩舳鳫仍會造成違和感。S卩，如圖6所示，從受光面3入光并從CPC透鏡I出光的光(以下，稱為“CPC透鏡出光”)在照射面中的照度分布A，如上所述，均勻度高，所以成為梯形形狀，而從受光面3偏離開并通過反射器的反射面向前方反射的光(以下，稱為“反射器反射光”)在照射面中的照度分布B形成為與照度分布A相比在寬度方向上更窄的矩形形狀。另外，來自鹵素?zé)舻墓庠谡丈涿嬷械恼斩确植糃如圖中的虛線所示，形成為以光軸CL上為頂點(diǎn)的拋物線狀。假設(shè)，CPC透鏡出光的量與反射器反射光的量相比變?yōu)檫^多，則照度分布A變得顯著，形成為梯形形狀的照度分布。相反，如果CPC透鏡出光的量與反射器反射光的量相比變?yōu)檫^小，則此時(shí)，照度分布B變得顯著，形成為在寬度方向上沒有擴(kuò)展的矩形形狀的照度分布，與鹵素?zé)舻恼斩确植糃的差異變大，所以不論在哪種情況下，都成為對用戶造成違和感的原因。S卩，為了不對用戶造成違和感，最重要的點(diǎn)在于，取得CPC透鏡出光的量與反射器反射光的量的平衡，而使將兩光的照度分布A、B合成后的照度分布接近通過鹵素?zé)舻玫降恼斩确植糃。本發(fā)明是鑒于這樣的以往技術(shù)的問題而開發(fā)出的。由此，本發(fā)明的主要課題在于提供一種發(fā)光裝置，對CPC透鏡出光的量與反射器反射光的量的平衡進(jìn)行適當(dāng)化，而對習(xí)慣了帶反射器的鹵素?zé)舻挠脩粢膊灰自斐蛇`和感。第一方面的發(fā)明提供一種“發(fā)光裝置10，其特征在于，具備面狀地發(fā)光的面光源12 ；CPC透鏡14，具有向內(nèi)部收入來自上述面光源12的光的一部分的受光面22、對從上述受光面22收入的光進(jìn)行內(nèi)面反射的反射側(cè)面24、及與上述受光面22對向地配置并輸出上述光的出光面26 ;以及反射器16，在其內(nèi)部收容上述面光源12和上述CPC透鏡14，在其內(nèi)表面形成了使偏離開上述受光面22的來自上述面光源12的光向前方反射的反射凹面30，將上述面光源12中的發(fā)光面積除以上述CPC透鏡14的上述受光面22的面積而得到的數(shù)值是O. 63以上且2. 93以下，，。如上所述，最重要的點(diǎn)在于，如何取得CPC透鏡出光的量與反射器反射光的量的平衡，根據(jù)發(fā)明人們潛心研究實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，通過以使將面光源12中的發(fā)光面積S2除以CPC 透鏡的受光面的面積SI而得到的數(shù)值為O. 63以上且2. 93以下(S卩，O. 63 < S2/S1 ^ 2. 93)的方式設(shè)定兩面積SI、S2，能夠使合成CPC透鏡出光的照度分布A和反射器反射光的照度分布B而得到的照度分布接近通過鹵素?zé)舻玫降恼斩确植糃，對習(xí)慣了帶反射器的鹵素?zé)舻挠脩粢膊灰自斐蛇`和感。第二方面的發(fā)明涉及第一方面的發(fā)明的發(fā)光裝置的改良，
“其特征在于，上述面光源12的發(fā)光面12a、與上述CPC透鏡14中的上述受光面22之間的距離是O. 5mm以上且4. Omm以下”。除了在第一方面的發(fā)明中規(guī)定的條件以外，通過將面光源12的發(fā)光面12a與CPC透鏡14中的受光面22之間的距離設(shè)定為O. 5mm以上、且4. Omm以下，能夠使將CPC透鏡出光的照度分布A和反射器反射光的照度分布B合成后的照度分布更接近通過鹵素?zé)舻玫降恼斩确植糃，所以能夠進(jìn)一歩降低對用戶造成違和感的可能性。根據(jù)本發(fā)明，能夠提供ー種對CPC透鏡出光的量與反射器反射光的量的平衡進(jìn)行適當(dāng)化，而對習(xí)慣了帶反射器的鹵素?zé)舻挠脩粢膊灰自斐蛇`和感的發(fā)光裝置。


圖I是示出應(yīng)用了本發(fā)明的發(fā)光裝置的剖面圖。圖2是示出CPC透鏡的立體圖。圖3是CPC透鏡中的反射側(cè)面的說明圖。圖4是示出CPC透鏡的其他實(shí)施例的立體圖。圖5是示出發(fā)光裝置的其他實(shí)施例的剖面圖。圖6是示出CPC透鏡出光、反射器反射光、以及來自鹵素?zé)舻墓獾恼斩确植嫉膱D。(符號說明)10 :發(fā)光裝置；12 :面光源；12a :發(fā)光面；14 : CPC透鏡；16 :反射器；16a :開ロ部；16b :底部開ロ ；18 :出光部；20 :出光部保持部件；22 :受光面；24 :反射側(cè)面；26 :出光面；
30:反射凹面；32 :透明罩；32a CPC透鏡插通孔。
具體實(shí)施例方式以下，說明應(yīng)用了本發(fā)明的圖示實(shí)施例。圖I是示出應(yīng)用了本發(fā)明的發(fā)光裝置10的剖面圖，圖2是示出該發(fā)光裝置10中的CPC透鏡14的立體圖。應(yīng)用了本發(fā)明的發(fā)光裝置10這樣由面光源12、CPC透鏡14、反射器16構(gòu)成。面光源12由出光部18、和保持該出光部18并且印刷有用于對出光部18供給電力的供電回路(未圖示)的出光部保持部件20構(gòu)成。對于出光部18，使用在出光部保持部件20上配置多個(gè)LED元件而猶如面狀地發(fā)光的器件、或以有機(jī)EL為代表的面狀地發(fā)光的器件。當(dāng)然，只要是面狀地發(fā)光的器件，則不限于LED、有機(jī)EL，還可以使用其他種類的光源，并且出光色也沒有特別限定。CPC透鏡14是聚碳酸酯制(當(dāng)然，材質(zhì)不限于此，也可以使用其他樹脂、石英玻 璃)的中實(shí)透明體，具有圓形形狀的受光面22，向內(nèi)部收入來自面光源12的光；反射側(cè)面24，對在從受光面22收入之后在CPC透鏡14的內(nèi)部中行進(jìn)的光進(jìn)行內(nèi)面反射；以及圓形形狀的出光面26，與受光面22的中心軸CL正交并且與該受光面22對置，并輸出由反射側(cè)面24反射的光(或是沒有由反射側(cè)面24反射而從受光面22直接前進(jìn)的光)。另外，CPC透鏡14的中心軸CL被對位成與面光源12的光軸L 一致。進(jìn)而，CPC透鏡14的受光面22，如圖所示配置成與面光源12的發(fā)光面12a相分離。反射側(cè)面24是以中心軸CL為旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)面，如圖3所示，該旋轉(zhuǎn)面是由以旋轉(zhuǎn)中CL為中心而軸對稱地配置的、使具有相互不同的焦點(diǎn)Fa、Fb的ー對拋物線A、B以該旋轉(zhuǎn)中心CL旋轉(zhuǎn)時(shí)的軌跡所規(guī)定的。ー個(gè)拋物線A的焦點(diǎn)Fa處于另ー個(gè)拋物線B上，另ー個(gè)拋物線B的焦點(diǎn)!^b處于該ー個(gè)拋物線A上。另外，ー個(gè)拋物線A的軸Xa通過該拋物線A的焦點(diǎn)Fa，另ー個(gè)拋物線B的軸Xb通過該拋物線B的焦點(diǎn)Fb，兩軸XA、Xb所成的角Θ成為該CPC透鏡14的張開角。另外，雖然未圖示，但也可以用全反射膜覆蓋CPC透鏡14中的反射側(cè)面24的外側(cè)面。由此，能夠避免從受光面22入光的光不通過反射側(cè)面24反射而從該反射側(cè)面24向CPC透鏡14的外部輸出的可能性。更具體而言，CPC透鏡14也可以不適中實(shí)透明體，而如圖4所示，設(shè)成中空筒狀體。在這種情況下，中空筒狀體中的、接近面光源12的一側(cè)的開ロ成為受光面22，遠(yuǎn)離面光源 12的一側(cè)的開ロ成為出光面26。反射器16(圖I)是在其內(nèi)側(cè)形成對在從面光源12射出之后從CPC透鏡14的受光面22偏離開的光(即，與中心軸CL所成的角度大的光)進(jìn)行反射的反射凹面30的、碗狀的部件。作為該反射器16的材質(zhì)，使用玻璃、鋁、或者樹脂等，如果是鋁，則對反射凹面30進(jìn)行金屬蒸鍍(或者，也可以不是金屬蒸鍍，而是防蝕鋁(alumite)處理)。另外，如果是玻璃，則除了鋁等金屬膜以外，還可以使用基于多層膜涂層的可視光反射膜。在反射器16的開ロ部16a中，安裝了覆蓋該開ロ部16a的透明罩32，并且在反射器16的底部開ロ 16b中，以覆蓋該底部開ロ 16b的方式安裝了面光源12的出光部保持部件20，在面光源12的光軸L與CPC透鏡14的中心軸CL 一致的位置，保持有該面光源12。透明罩32是聚碳酸酯制(當(dāng)然，材質(zhì)不限于此，也可以使用其他樹脂、石英玻璃)的板狀材料，在本實(shí)施例中，在CPC透鏡14中的出光面26側(cè)的一端，與該CPC透鏡14 一體地形成。另外，既可以分別構(gòu)成透明罩32和CPC透鏡14，也可以例如圖5所示，從CPC透鏡14的出光面26側(cè)的一端的外周面一體地突出設(shè)置凸緣部14a，并且在透明罩32的中央部設(shè)置比該CPC透鏡14的外徑稍微大、比凸緣部14A的外徑小的CPC透鏡插通孔32a，將CPC透鏡14向CPC透鏡插通孔32a插通，直至凸緣部14a抵接到透明罩32為止，并用粘接劑等(未圖不)固定透明罩32和凸緣部14a。反射凹面30是形成于反射器16的內(nèi)面并以中心軸CL為中心的旋轉(zhuǎn)拋物面，在本實(shí)施例中，設(shè)定成該旋轉(zhuǎn)拋物面的焦點(diǎn)FR與面光源12的出光部18的中心一致。另外，反射凹面30的形狀不限于旋轉(zhuǎn)拋物面，而也可以是旋轉(zhuǎn)橢圓面，并且，旋轉(zhuǎn)拋物面的焦點(diǎn)FR可以不必與出光部18的中心一致，但優(yōu)選如本實(shí)施例那樣使反射凹面30的焦點(diǎn)FR與出光部18的中心一致。其原因在于，在反射凹面30是旋轉(zhuǎn)拋物面的情況下，如圖I所示，通過反射凹面30反射之后的光成為與中心軸CL大致平行的光，而在旋轉(zhuǎn)橢圓面的情況下，通過如圖5所示，使反射凹面30的焦點(diǎn)FR與面光源12的出光部18的中心一致，以使由反射凹面30反射之后的光成為聚光到處于反射器16的外部中的中心軸CL上的聚光點(diǎn)(未圖示)的光，從而能夠使由反射凹面30反射的光具有規(guī)則性，在照射面中易于實(shí)現(xiàn)期望的照度分布。另外，在使反射凹面30成為旋轉(zhuǎn)橢圓面的情況下，如果將該旋轉(zhuǎn)橢圓面的第2焦點(diǎn)(=聚光點(diǎn))設(shè)定到發(fā)光裝置10的附近，則由反射器16反射的光到達(dá)CPC透鏡14的反射側(cè)面24的外表面，而向不希望的方向反射而成為眩光(眩目光)，所以優(yōu)選以該反射光不會到達(dá)CPC透鏡14的程度，在離開反射器16的位置設(shè)定第2焦點(diǎn)(即，設(shè)成接近旋轉(zhuǎn)拋物面的形狀的旋轉(zhuǎn)橢圓面)。當(dāng)然，不限于旋轉(zhuǎn)拋物面、旋轉(zhuǎn)橢圓面，只要是凹面，則也可以是任意的形狀。 如果對本實(shí)施例的發(fā)光裝置10中的面光源12的出光部18，經(jīng)由印刷于出光部保持部件20的供電回路(未圖示)供給電力，則從出光部18射出的光的一部分LI朝向CPC透鏡14的受光面22,其余的光從該受光面22偏離開,而朝向反射器16的反射凹面30。朝向CPC透鏡14的受光面22的光LI在通過了受光面22之后，入射到CPC透鏡14內(nèi)，并在反射側(cè)面24中進(jìn)行了內(nèi)面反射之后，在規(guī)定的角度Θ內(nèi)從出光面26射出(=CPC透鏡出光LI。另外,一部分的入光并未在反射側(cè)面24反射,而直接從出光面26射出)。另ー方面，偏離開CPC透鏡14的受光面22而朝向反射器16的反射凹面30的光L2在由該反射凹面30反射之后，在反射凹面30由旋轉(zhuǎn)拋物面構(gòu)成的情況下，作為平行光而經(jīng)由透明罩32向前方出光(圖I)，在反射凹面30由旋轉(zhuǎn)橢圓面構(gòu)成的情況下，作為收斂光而出光(圖5)。將該平行光或者收斂光稱為“反射器反射光L2”。當(dāng)然，在本說明書中，“平行光”不限干“完全平行的光”，而是包含不會對用戶造成違和感的程度的非平行光的概念。同樣地，“收斂光”也不限干“收斂為一點(diǎn)的光”，而是意味著聚光到某種程度的范圍內(nèi)的光。其原因在于，在使用面光源12時(shí)，不可能使所有的光從旋轉(zhuǎn)拋物面、旋轉(zhuǎn)橢圓面的焦點(diǎn)FR射出。此處，假設(shè)如圖6所示，CPC透鏡出光LI的量與反射器反射光L2的量相比變?yōu)檫^多，則照度分布A變得顯著，而成為梯形形狀的照度分布。相反，如果CPC透鏡出光LI的量與反射器反射光L2的量相比變?yōu)檫^小，則此吋，照度分布B變得顯著，而成為在寬度方向上沒有擴(kuò)展的矩形形狀的照度分布，與鹵素?zé)舻恼斩确植糃的差異變大，所以不論是哪種情況，都成為對用戶造成違和感的原因。即，為了不對用戶造成違和感，最重要的點(diǎn)在于，取得CPC透鏡出光LI的量與反射器反射光L2的量的平衡，而使將兩光的照度分布A、B合成后的照度分布接近通過鹵素?zé)舻玫降恼斩确植糃。因此，以CPC透鏡14的受光面22的面積SUmm2]以及面光源12中的發(fā)光面積S2[mm2]為參數(shù)，在使將面積S2除以面積SI而得到的數(shù)值(=S2/S1)變化的基礎(chǔ)之上，評價(jià)了通過來自該發(fā)光裝置10的出光得到的照射面的照射狀態(tài)是否對習(xí)慣于帶反射器的鹵素?zé)舻挠脩粼斐蛇`和感(參照表I)。表I
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光裝置，其特征在于，具備 面狀地發(fā)光的面光源； CPC透鏡，具有向內(nèi)部收入來自所述面光源的光的一部分的受光面、對從所述受光面收入的光進(jìn)行內(nèi)面反射的反射側(cè)面、及與所述受光面對向地配置并輸出所述光的出光面；以及 反射器，在其內(nèi)部收容所述面光源和所述CPC透鏡，在其內(nèi)表面形成了使偏離開所述受光面的來自所述面光源的光向前方反射的反射凹面， 將所述面光源中的發(fā)光面積除以所述CPC透鏡的所述受光面的面積而得到的數(shù)值在O.63以上且2. 93以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)光裝置，其特征在干， 所述面光源的發(fā)光面與所述CPC透鏡中的所述受光面之間的距離在O. 5mm以上且.4.Omm以下。
全文摘要
本發(fā)明的問題是提供一種發(fā)光裝置，對CPC透鏡出光的量與反射器反射光的量的平衡進(jìn)行適當(dāng)化，即使對習(xí)慣于帶反射器的鹵素?zé)舻挠脩粢膊灰自斐蛇`和感。通過用面狀地發(fā)光的面光源(12)、具有向內(nèi)部收入來自面光源的光的一部分的受光面(22)、對從受光面(22)收入的光進(jìn)行內(nèi)面反射的反射側(cè)面(24)、和與受光面(22)對向地配置并輸出光的出光面(26)的CPC透鏡(14)、以及在其內(nèi)部收容面光源和CPC透鏡并在其內(nèi)表面形成了使偏離開受光面(22)的來自面光源的光向前方反射的反射凹面(30)的反射器(16)構(gòu)成發(fā)光裝置(10)，并使將面光源中的發(fā)光面積除以CPC透鏡的受光面(22)的面積而得到的數(shù)值為0.63以上且2.93以下，能夠解決上述問題。
文檔編號F21S2/00GK102650381SQ201110317619
公開日2012年8月29日 申請日期2011年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月24日
發(fā)明者井上智彥 申請人:鳳凰電機(jī)公司