光束控制部件、发光装置、照明装置以及成型模具的制作方法
[0103]对于光束控制部件140的材料，只要是能够使所希望的波长的光通过的材料，不特别地进行限定。例如，光束控制部件140的材料是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚碳酸酯(PC)、环氧树脂(EP)等透光性树脂或玻璃。虽然细节后述，但是，例如能够通过射出成型来制造光束控制部件140。
[0104]图3?图6是表示实施方式I的光束控制部件140的结构的图。图3是实施方式I的光束控制部件140的立体图。图4A是光束控制部件140的俯视图，图4B是侧面图，图4C是仰视图，图4D是省略了折射部144及菲涅耳透镜部145的仰视图。图5A是图4C所示的A-A线的剖面图，图5B是图5A所示的虚线部分的放大图。图6A是图3所示的虚线部分的放大图，图6B是图4C所示的虚线部分的放大图。
[0105]如图3及图4所示，光束控制部件140具有:使从发光元件120射出的光入射的入射区域141 ;和位于入射区域141相反侧且使从入射区域141入射的光射出的射出区域142。也可以在入射区域141与射出区域142之间设有凸缘143。
[0106]不特别地限定光束控制部件140的俯视形状。如图4所示，本实施方式的光束控制部件140的俯视形状是正方形。另外，本实施方式中的光束控制部件140的一边的长度是4.7mm左右。
[0107]入射区域141使从发光元件120射出的光入射。入射区域141具有:位于入射区域141的中央部分的折射部144 ;和位于折射部144外侧的菲涅耳透镜部145。
[0108]折射部144使从发光元件120射出的光的一部分(相对于光轴LA以较小的角度射出的光)向光束控制部件140内入射，并且将已入射的光向射出区域142折射。在与发光元件120相对的位置，以与光束控制部件140的中心轴CA(发光元件120的光轴LA)相交的方式而配置折射部144 (参照图2)。
[0109]此外，对于折射部144的形状，只要能够发挥上述功能，不特别地限定。例如，折射部144的形状也可以是折射型菲涅耳透镜。另外，折射部144的表面也可以是球面或非球面。本实施方式中，折射部144的表面是非球面，折射部144的形状是大致四棱锥状(参照图2及图3) ο
[0110]菲涅耳透镜部145使从发光元件120射出的光的一部分(相对于光轴LA以较大的角度射出的光)向光束控制部件140内入射，并且将已入射的光向射出区域142反射。菲涅耳透镜部145具有用于对从发光元件120射出的光的行进方向进行控制的多个凸部146。
[0111]如图4D所示，假定在菲涅耳透镜部145配置有虚拟四边形S(第一虚拟四边形)。这样，将虚拟四边形S设定为，在俯视时包含入射区域141。例如，将虚拟四边形S设定为，在俯视时，大致矩形的菲涅耳透镜部145的四个角与虚拟四边形S的四个角一致。虚拟四边形S的中心(对角线的交点)与光束控制部件140的中心轴CA重叠。
[0112]另外，假定配置了将虚拟四边形S的对角线的交点与各顶点连结的四条虚拟直线L(第一虚拟直线)。虚拟四边形S及四条虚拟直线L成为多个凸部146的配置的基准。多个凸部146以将相邻的两条虚拟直线L间连上的方式而配置。另外，多个凸部146以在相邻的两条虚拟直线L间的区域中相邻的两个凸部146间形成谷部的方式而配置(参照图4C)。
[0113]对于凸部146的形状及大小，不特别地进行限定，也可以各不相同。如图5所示，本实施方式中，为了通过光束控制部件140控制而不使相对于光轴LA以较大的角度射出的光漏出，将位于最外侧的凸部146设为比位于内侧(中心轴CA侧)的凸部146大。位于内侧的多个凸部146的大小分别相同(参照图5B)。另外，光轴LA方向上的、光束控制部件140的下端部与各棱线146d之间的距离d(从基准面到棱线146d的距离d)从内侧向外侧逐渐变短(参照图5B)。
[0114]凸部146具有第一倾斜面146a、第二倾斜面146b、第三倾斜面146c及棱线146d。在凸部146中，第一倾斜面146a配置在内侧(中心轴CA侧)，第二倾斜面146b配置在外侧(参照图5B)。
[0115]第一倾斜面146a是使从发光元件120射出的光入射，并且将其向第二倾斜面146b侧折射的入射面。在与中心轴CA正交的剖面(水平剖面)中，第一倾斜面146a是向中心轴CA侧凸的曲线。虽然细节后述，但是，第一倾斜面146a以随着远离中心轴CA，而逐渐接近光束控制部件140的下端部的方式倾斜。
[0116]如后述那样，从制造射出成型用的成型模具的观点考虑，优选在包含中心轴CA的任意剖面中，第一倾斜面146a的倾斜角度在相对于中心轴CA超过0°且为10°以下的范围内。第一倾斜面146a的倾斜角度优选为5°以下，更优选为3°以下。在包含中心轴CA的剖面(纵剖面)中，第一倾斜面146a既可以是直线，也可以是曲线。此外，当在包含中心轴CA的剖面中，第一倾斜面146a是曲线的情况下，“第一倾斜面146a的角度”是指，光的入射点处的第一倾斜面146a的切线的角度。
[0117]第二倾斜面146b是将已从第一倾斜面146a入射的光向射出区域142反射的反射面。在与中心轴CA正交的剖面(水平剖面)中，第二倾斜面146b是向中心轴CA侧凸的曲线。在包含中心轴CA的剖面(纵剖面)中，第二倾斜面146b既可以是直线，也可以是曲线。此外，当在包含中心轴CA的剖面中，第二倾斜面146b为曲线的情况下，“第二倾斜面146b的角度”是指光的入射点处的第二倾斜面146b的切线的角度。
[0118]第三倾斜面146c是将第一倾斜面146a及第二倾斜面146b相连的面。在包含中心轴CA的剖面(纵剖面)中，第三倾斜面146c既可以是直线，也可以是曲线。另外，也可以不形成第三倾斜面146c，而将第一倾斜面146a与第二倾斜面146b直接相连。此外，当在包含中心轴CA的剖面中，第三倾斜面146c为曲线的情况下，“第三倾斜面146c的角度”是指光的入射点处的第三倾斜面146c的切线的角度。
[0119]棱线146d是第一倾斜面146a和第三倾斜面146c的边界线。此外，在不形成第三倾斜面146c的情况下，棱线146d是第一倾斜面146a和第二倾斜面146b的边界线。这样，当在第一倾斜面146a与第二倾斜面146b之间设置第三倾斜面146c的情况下，通过去掉锐角部分能够提尚制造性。
[0120]棱线146d的俯视形状是圆弧状。圆弧(棱线146d)的曲率半径比从虚拟四边形S的对角线的交点到棱线146d的中点的距离长。具体而言，优选包含圆弧的圆的半径是15mm以上且150mm以下。更优选圆弧的半径是10mm以下。
[0121]在圆弧的半径小于15mm的情况下，如后述那样在成型模具的制造过程中，由于在形成凹部时车刀与成型模具容易相互干扰，所以难以加工。另一方面，在圆弧的半径超过150mm的情况下，由于从加工机的旋转中心到加工部的距离较大，因此难以保持凸部146的加工精度。这样在本发明中，以圆弧的曲率半径相对于光束控制部件140的一边的长度(4.7mm)足够大的方式，形成了凸部146。由此，能够得到具有与棱线形成直线状的凸部的情况同等的聚光特性的光束控制部件140。
[0122]并且，通过调整圆弧的曲率半径，能够对沿虚拟四边形S的边的方向的配光特性、与沿虚拟四边形S的对角线的方向的配光特性之间的差进行调整。例如，在圆弧的曲率半径较大的情况下(棱线146d接近直线的情况下)，由从光束控制部件140射出的光照射的被照射区域成为四边形。另一方面，在圆弧的曲率半径较小的情况下(在虚拟四边形S的对角线的中心与曲率中心近接的情况下)，由从光束控制部件140射出的光照射的被照射区域接近圆形。
[0123]另外，所述棱线146d配置成，俯视时向中心轴CA侧凸出(参照图4C)。S卩，圆弧的曲率中心配置在通过虚拟四边形S的中心(对角线的交点)与虚拟四边形S的一边的中点的直线上、且比最外侧的凸部146靠外侧的位置。并且，如上述那样，将圆弧的曲率半径设计为，比虚拟四边形S的对角线的交点与虚拟四边形的一边的中点之间的距离大。
[0124]此外，本实施方式中，在两条虚拟直线L间存在的多个棱线146d的曲率中心是一致的。这样，通过是否将圆弧的形状设为向中心轴CA侧凸出，也能够调整聚光的程度。与棱线146d形成直线状的凸部的情况相比，在如本实施方式那样将圆弧的形状设为向中心轴CA侧凸出的情况下，能够对四边形的被照射区域中易于变暗的四个角的明亮度进行补充。
[0125]射出区域142是形成在发光元件120相反侧的被照射区域侧的平面。以与光束控制部件140的中心轴CA相交的方式形成射出区域142 (参照图4B)。射出区域142使从折射部144入射的光、以及从菲涅耳透镜部145的第一倾斜面146a入射并由第二倾斜面146b反射的光向被照射区域射出。
[0126]如上述那样，在本实施方式的光束控制部件140中，以使棱线146d的俯视形状成为圆弧的方式形成有多个凸部146。这样由于棱线146d不是直线状，因此在使用成型模具来制造本实施方式的光束控制部件140的情况下，能够使用曲线加工用加工机来制造与光束控制部件140的凸部146对应的成型模具的凹部。
[0127](仿真)
[0128]对具有图3?图6所示的实施方式I的光束控制部件140的发光装置100进行了照度分布的仿真及配光分布的仿真。另外，为了比较，也对图7A、图7B所示的、具有棱线146d为直线状的光束控制部件140’的发光装置进行了照度分布的仿真和配光分布的仿真。
[0129]图8是表示使用本实施方式的发光装置100或比较用的发光装置的情况下的照度分布的仿真结果的图。图8A是表示使用比较用的发光装置的情况下的照度分布的仿真结果的图，图SB是表示使用本实施方式的发光装置100的情况下的照度分布的仿真结果的图。这些是设想了距发光元件120的发光面为100mm的被照射区域的情况下的照度分布的仿真结果。图8A、图SB的左图中的纵轴及横轴表示距发光元件120的光轴LA(光束控制部件140、140’的中心轴CA)的距离(mm)。另外，右图中的纵轴表示照度(lux)。
[0130]如图8A所示，可知，具有棱线146d为直线的比较用的光束控制部件140’的发光装置以四边形(正方形)照射被照射区域。另外，如图SB所示，可知具有棱线146d为圆弧的本实施方式的光束控制部件140的发光装置100与光束控制部件140’相同地，也以四边形(正方形)照射被照射区域。
[0131]图9是表示使用本实施方式的发光装置100或比较用的发光装置的配光分布的仿真结果的图。图9A是使用比较用的发光装置的情况下的远场的配光分布的仿真结果。图9B是使用本实施方式的发光装置100的情况下的远场的配光分布的仿真结果。
[0132]在图9A、图9B中，距圆的中心的距离，表示将沿发光元件120的光轴LA的射出方向(0°方向)的光度设为“I”而标准化时的相对光度。另外，圆周方向的刻度表示相对于发光元件120的光轴LA的角度。图9A、图9B所示的粗实线A表示发光元件120的配光特性，细实线B表示与中心轴CA正交且与虚拟四边形S的一边平行的方向上的配光特性，虚线C表示虚拟四边形S的对角线的方向上的配光特性。
[0133]若将图9A的由虚线所包围的区域内的虚线C-细实线B间的
文档序号 :
【 9457565 】
技术研发人员：齐藤共启
技术所有人：恩普乐股份有限公司
备 注：该技术已申请专利，仅供学习研究，如用于商业用途，请联系技术所有人。
声 明 ：此信息收集于网络，如果你是此专利的发明人不想本网站收录此信息请联系我们，我们会在第一时间删除
技术研发人员：齐藤共启
技术所有人：恩普乐股份有限公司
备 注：该技术已申请专利，仅供学习研究，如用于商业用途，请联系技术所有人。
声 明 ：此信息收集于网络，如果你是此专利的发明人不想本网站收录此信息请联系我们，我们会在第一时间删除