(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明装置に収容され、発光素子から出射された光の配光特性を制御する照明用レンズであって、
前記照明用レンズの底部の中央部に形成された凹みの内面であり、前記発光素子から出射された光を入射する入射面と、
前記入射面の反対側に形成され、平面に投影された形状が円形であり、前記入射面から入射された光を出射する出射面と、
前記出射面の径方向外方側に突出して略円環状に形成されるフランジ部と、
前記底部の外周縁から前記フランジ部の下面の内周縁まで延び、平面に投影された形状の外周縁が円形であり、前記入射面から入射された光の一部を前記出射面に向けて全反射させる全反射面と、を備え、
前記出射面を延出して形成された前記フランジ部の上面が、前記出射面と滑らかに連接し、
前記フランジ部の上面上に、照明用レンズの射出成形用金型の駒の境目に生じる円形の駒割り線を有し、
前記駒割り線および前記全反射面を平面に投影した場合に、円形の前記駒割り線の中心は、前記全反射面の円形の外周縁の中心と一致し、かつ前記駒割り線の内径は、前記全反射面の外径よりも大きい、
照明用レンズ。
【請求項２】
前記発光素子と、請求項１に記載の照明用レンズと、を備え、前記照明用レンズから出射された光によって照明する、照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子から出射された光の配光特性を制御する照明用レンズおよびこれを備えた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、補助照明、天井照明またはショーケース用の照明等の用途には、特定の方向に光を照射することによって特定の領域を照明する照明装置が用いられている。
【０００３】
このような照明装置は、ＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子と、発光素子から出射された光の配光特性を制御する照明用レンズとを収容し、照明用レンズから出射された光を被照射面に照射する。
【０００４】
照明装置の被照射面の像は、被照射面の中心における照度が最も高く、中心から離れるに従って照度が滑らかに低くなっていくものが一般的である。
【０００５】
しかしながら、従来の照明装置は、被照射面において、周囲よりも照度が高い輪帯明部（輪帯状の照度むら）が発生する場合がある。
【０００６】
特許文献１には、ＬＥＤの出射側に配置される照明用レンズの光出射面を粗面化することにより光を拡散させ、色むらを抑制する技術が開示されている。そして、レンズの光出射面を粗面化することは、輪帯明部の抑制にも有効である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−５２１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、レンズの光出射面を粗面化すると、不要な方向へ向かう光が生じるため、その分、被照射面における照度が低下してしまう。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、被照射面の明るさを低下させずに、輪帯明部の発生を抑制することができる照明用レンズおよびこれを備えた照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の照明用レンズは、照明装置に収容され、発光素子から出射された光の配光特性を制御する照明用レンズであって、前記発光素子から出射された光を入射する入射面と、前記入射面の反対側に形成され、平面に投影された形状が円形であり、前記入射面から入射された光を出射する出射面と、前記出射面の径方向外方側に突出して略円環状に形成されるフランジ部と、を備え、前記出射面を延出して形成された前記フランジ部の上面が、前記出射面と滑らかに連接し、前記フランジ部の上面上に、照明用レンズの射出成形用金型の駒の境目に生じる円形の駒割り線を有する、構成を採る。
【００１１】
また、本発明の照明装置は、上記発光素子と、上記照明用レンズと、を備え、前記照明用レンズから出射された光によって照明する、構成を採る。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、金型の駒割りを工夫することにより、フランジ部の上面上に、照明用レンズの射出成形用金型の駒の境目に生じる円形の駒割り線を生じさせ、出射面とフランジ部の上面を滑らかに連接することができるので、被照射面の明るさを低下させずに、輪帯明部の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施の形態に係る照明用レンズを示す斜視図
【図２】本発明の一実施の形態に係る照明用レンズの形状を示す図
【図３】従来の照明用レンズの金型を示す図
【図４】図３の金型を用いて形成された照明用レンズの拡大断面図、および、照明用レンズの内の光路を示す図
【図５】図４の照明用レンズを用いた照明装置の被照射面の像の模式図
【図６】本発明の一実施の形態に係る照明用レンズの金型を示す図
【図７】図６の金型を用いて形成された照明用レンズの拡大断面図、および、照明用レンズの内の光路を示す図
【図８】本発明の一実施の形態における効果を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
（照明用レンズの構成）
図１は、本発明の一実施の形態に係る照明用レンズ１０の斜視図であり、図２は、本発明の一実施の形態に係る照明用レンズ１０の形状を示す図である。図２Ａは平面図、図２Ｂは正面断面図、図２Ｃは底面図である。なお、図２Ｂには、ＬＥＤ２０も共に示す。
【００１６】
照明用レンズ１０は、平面に投影された形状が円形であり、中心軸ＣがＬＥＤ２０の光軸Ｌに合致するように、図示しない基板上に取り付けられ、照明装置の筐体内に収容される。なお、ＬＥＤ２０の光軸Ｌは、ＬＥＤ２０から出射される立体的な光束の中心上に仮定された中心線をいう。
【００１７】
照明用レンズ１０は、例えば、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＥＰ（エポキシ樹脂）等の透明樹脂材料や透明なガラスで形成される。
【００１８】
照明用レンズ１０は、入射面部１１と、出射面部１２と、側面部１３と、フランジ部１４と、底面部１５と、を有する。
【００１９】
入射面部１１は、底面部１５の底面１５ａの中央部を内部に凹ませることにより形成され、照明用レンズ１０が基板上に取り付けられた際にＬＥＤ２０に対向し、ＬＥＤ２０から出射された光を照明用レンズ１０の内部に入射させる。入射面部１１は、凹みの内天面である第１の入射面１１ａと、第１の入射面１１ａから凹みの開口縁まで延びる第２の入射面１１ｂとを有する。第１の入射面１１ａは、中心軸Ｃを中心とする円形に形成され、第２の入射面１１ｂは、平面に投影された形状が中心軸Ｃを中心とする円形であり、第１の入射面１１ａ側から開口縁側へ向かうに従って内径が漸増するように、テーパ状円筒面に形成される。
【００２０】
出射面部１２は、第１の入射面１１ａの反対側に出射面１２ａを有し、照明用レンズ１０の内部を通過した光を出射する。出射面１２ａは、平面に投影された形状が中心軸Ｃを中心とする円形であり、中心軸Ｃ上の頂点１２ｂから外周部１２ｃに向かって傾斜するように非球面に形成される。また、出射面１２ａの大部分の領域は凸面に形成され、出射面１２ａの外周部１２ｃの領域は、フランジ部１４の上面１４ａと滑らかに連接するように、凹面に形成される。
【００２１】
側面部１３は、底面部１５の底面１５ａの外周縁からフランジ部１４の下面１４ｂまで延びる全反射面１３ａを有し、照明用レンズ１０の内部を通過した光を全反射させる。全反射面１３ａは、平面に投影された形状が中心軸Ｃを中心とする円形であり、底面部１５からフランジ部１４に向かうに従って外径が漸増し、その母線が外側（中心軸Ｃから離れる側）へ凸の円弧状曲線を有するように形成される。
【００２２】
フランジ部１４は、出射面部１２の径方向外方側に突出して略円環状に形成される。フランジ部１４は、照明装置の筐体への固定を容易にするための位置決め部として用いられる。フランジ部１４の上面１４ａは、出射面１２ａを延出して形成された平面であり、出射面１２ａと滑らかに連接する。上面１４ａには、照明用レンズ１０を射出成形する際に金型の駒の境目に形成される微少な凸部である円形の駒割り線１６が表れる。
【００２３】
底面部１５は、中心軸Ｃを中心とする円形平面の底面１５ａを有する。底面１５ａは、入射面部１１の形成により円環状となる。底面部１５は、基板に照明用レンズ１０を固定するための位置決め部として用いられる。
【００２４】
（照明用レンズ内の光路）
ＬＥＤ２０から出射された光は、第１の入射面１１ａあるいは第２の入射面１１ｂから照明用レンズ１０内に入射する。
【００２５】
第１の入射面１１ａに入射した光、および、第２の入射面１１ｂから入射した光の一部分は、反射することなく出射面１２ａから出射される。また、第２の入射面１１ｂから入射した光の残りの部分は、全反射面１３ａで反射し、出射面１２ａあるいは上面１４ａから出射される。なお、照明用レンズ１０の出射光は、出射面１２ａあるいは上面１４ａにおいて屈折する。
【００２６】
（輪帯明部の発生原因）
次に、輪帯明部の発生原因について説明する。
【００２７】
図３は、従来の照明用レンズ１０の金型３０を示す図である。金型３０は、照明用レンズ１０を射出成形するために用いられる。図３に示すように、金型３０は、複数の駒３１−３６を組み付けることにより構成される。駒３１は、出射面部１２（出射面１２ａ）を形成するためのものである。駒３２は、フランジ部１４の上面１４ａを形成するためのものである。
【００２８】
複数種類の照明装置に照明用レンズ１０を用いる場合、照明装置の筐体の形状に応じてフランジ部１４の形状を異ならせる必要があるが、出射面１２ａの形状を共通にすることができる。また、曲面である出射面１２ａを形成するための駒３１の作成が平面であるフランジ部１４の上面１４ａを形成するための駒３２よりも困難である。これらの理由により、従来では、出射面１２ａと上面１４ａとの境界部分で駒３１と駒３２とを分割し、駒３１を共通化することが一般的である。
【００２９】
金型３０の各駒３１−３６において、面と面との境界である頂部は丸みを有するため、駒３１と駒３２との境目には円環状の微少な凹みが生じる。
【００３０】
このため、図３の金型３０を用いて照明用レンズ１０を射出成形した場合、出射面１２ａと上面１４ａとの境界部分に微少な凸部４０（図４参照）が形成される。この微少な凸部４０は、駒割り線１６として視認される。
【００３１】
図４は、図３の金型を用いて形成された照明用レンズ１０の拡大断面図、および、照明用レンズ１０の内の光路を示す図である。図４に示すように、全反射面１３ａで反射された光の一部が凸部４０から出射される。これにより、光が散乱してしまう。
【００３２】
この結果、被照射面の照度が滑らかに変化せず、図５に示すように、被照射面の像には２つの輪帯明部４１、４２が発生してしまう。
【００３３】
（照明用レンズの金型）
図６は、本発明の一実施の形態に係る照明用レンズ１０の金型３０ａを示す図である。図６の金型３０ａは、図３の金型３０に対して、駒３１ａ、３２ａ、３３ａの形状が各々駒３１、３２、３３と異なる。駒３１ａは、出射面部１２（出射面１２ａ）とフランジ部１４の上面１４ａの一部分を形成するためのものである。駒３２ａは、フランジ部１４の上面１４ａの残りの部分を形成するためのものである。
【００３４】
図６の金型３０ａでは、上面１４ａにおいて、駒３１ａと駒３２ａとを分割する。このため、図６の金型３０ａを用いて照明用レンズ１０を射出成形した場合、上面１４ａ上に微少な凸部４０ａ（図７参照）が形成され、出射面１２ａと上面１４ａとは滑らかに連接される。この微少な凸部４０ａは、上面１４ａ上に、駒割り線１６として視認される。
【００３５】
なお、複数種類の照明装置に照明用レンズ１０を用いる場合、出射面部１２（出射面１２ａ）を形成する駒３１ａを共通化することができる。
【００３６】
（照明用レンズの光路）
図７は、図６の金型を用いて形成された照明用レンズ１０の拡大断面図、および、照明用レンズ１０の内の光路を示す図である。図７に示すように、図６の金型３０ａを用いることにより、微少な凸部４０ａは上面１４ａ上に形成され、全反射面１３ａで反射された光はいずれも凸部４０ａを通らない。また、出射面１２ａと上面１４ａとが滑らかに連接されるため、光は散乱しない。
【００３７】
この結果、被照射面の照度が滑らかに変化するため、被照射面の像には輪帯明部が発生しなくなる。
【００３８】
（本実施の形態の効果）
以上のように、本実施の形態によれば、金型の駒割りを工夫することにより、フランジ部の上面上に、照明用レンズの射出成形用金型の駒の境目に生じる円形の駒割り線を生じさせ、出射面とフランジ部の上面を滑らかに連接することができるので、被照射面の明るさを低下させずに、輪帯明部の発生を抑制することができる。
【００３９】
また、複数種類の照明装置に照明用レンズを用いる場合、出射面部を形成する駒を共通化することができる。
【００４０】
以上説明した本実施の形態による効果を実証するために行った実験結果を図８に示す。なお、図８において、横軸は被照射面における光軸Ｌからの角度（°）、縦軸は照明用レンズ１０からの出射光の角度別相対光強度（単位無し）である。本実施の形態に係る照明用レンズ１０を用いた照明装置の角度別光強度の最大値を１とする。
【００４１】
図８において、▲印は、図３の金型３０（従来）を用いて射出成形された照明用レンズ１０における光強度の測定値であり、破線のグラフは▲印の測定値を結んだものである。また、×印は、図３の金型３０（従来）を用いて射出成形された照明用レンズ１０の出射面１２ａに粗面化処理を行った場合における光強度の測定値であり、点線のグラフは×印の測定値を結んだものである。また、○印は、図６の金型３０ａ（本実施の形態）を用いて射出成形された照明用レンズ１０における光強度の測定値、実線のグラフは○印の測定値を結んだものである。
【００４２】
図８から明らかなように、出射面１２ａに粗面化処理を行うと（図８の×印、点線グラフ）、輪帯明部の発生を抑制することができるが、被照射面に向かう光強度が低下してしまう。これに対して、本実施の形態では（図８の○印、実線グラフ）、被照射面に向かう光強度は従来（図８の▲印、破線グラフ）と殆ど変わらない。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、ＬＥＤ等の点状光源に組み合わせる照明用レンズ、および照明装置に用いるに好適である。
【符号の説明】
【００４４】
１０  照明用レンズ
１１  入射面部
１１ａ  第１の入射面
１１ｂ  第２の入射面
１２  出射面部
１２ａ  出射面
１２ｂ  頂点
１２ｃ  外周部
１３  側面部
１３ａ  全反射面
１４  フランジ部
１４ａ  上面
１４ｂ  下面
１５  底面部
１５ａ  底面
１６  駒割り線
２０  ＬＥＤ
３０、３０ａ  金型
３１−３６、３１ａ−３３ａ  駒
４０、４０ａ  凸部
【図１】
0005707159.tif 000002
【図２】
0005707159.tif 000003
【図３】
0005707159.tif 000004
【図４】
0005707159.tif 000005
【図５】
0005707159.tif 000006
【図６】
0005707159.tif 000007
【図７】
0005707159.tif 000008
【図８】
0005707159.tif 000009