光學元件以及照明裝置制造方法及圖紙

實施方式的光學元件，由相對于可見光透明的材料形成，并具有相對于中心軸為旋轉對稱的形狀。在光學元件的內部設置有不存在透明的材料的空孔。空孔的內面具有如下形狀：包含中心軸的平面與該內面相交叉的空孔的邊界線包括朝向光學元件的外側鼓出的曲線部分。另外，當在所述空孔內取原點、將相對于該原點沿所述邊界線順時針行進的方向設為正方向、取所述邊界線上的第1點處的第1切線矢量并取相對于所述第1點在正方向上相鄰的第2點處的第2切線矢量時，該第2切線矢量相對于所述第1切線矢量的、以所述順指針為正時所成的角總在0度以上，空孔的內面不包含向內側凹陷的面。

Optical element and illumination device

Embodiments of an optical element formed from transparent material relative to visible light and having a rotationally symmetrical shape relative to the central axis. An empty hole without transparent material is arranged inside the optical element. The inner surface of the hollow bore has a shape that includes a plane of the central axis and a boundary line of an empty bore intersecting the interior surface, including a curved portion that is raised toward the outside of the optical element. In addition, when the origin, in the empty hole relative to the origin along the boundary line clockwise direction is set to first tangent vector direction, the boundary line of first points and second tangent vectors of the first points in the positive direction of the adjacent second points with respect to the tangent vector, second relative to the first and to the tangent vector along the pointer into positive angle when the total of more than 0 degrees, the inner surface of the empty hole does not contain to the inside surface depression.

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】光學元件以及照明裝置
本專利技術的實施方式涉及在一般家庭、店鋪、辦公室等使用的照明裝置、以及組裝入該照明裝置的光學元件。
技術介紹
對于一般照明用的LED照明裝置，有時希望其具有接近白熾燈那樣的形狀以及發光方式(改良，retrofit)。特別是，大多期望像透明型白熾燈(使用了透明玻璃的球體的白熾燈)那樣，從球體內部的點光源廣配光(1/2配光角約為270°)地發光。但是，若直接將LED作為光源使用，則配光角變窄，1/2配光角變為120°左右。因此，要下功夫使用廣配光透鏡等光學元件來擴展配光角。作為這種光學元件，例如，已知在導光棒的前端具備散射構件的元件。在使用該光學元件的情況下，LED配置為與離開散射構件地相向的導光棒的底面相向。而且，從LED發光的光線，在導光棒內通過全反射進行傳播而被導向散射構件。到達了散射構件的光線，通過散射構件而散射并向光學元件的外部出射。這樣一來，制造出廣配光的光線組。現有技術文獻專利文獻專利文獻1：美國專利US6350041
技術實現思路
專利技術要解決的問題但是，在使用上述光學元件的情況下，被散射構件散射后的光線組中的一些光線，會再次在導光棒中傳播并返回LED。返回LED的光線基本都被吸收。也就是，若返回LED的光線的比例變高，則光線的損耗變大，器件效率減低。由此，期望開發出能夠高效地出射廣配光的光的光學元件、以及具備該光學元件的照明裝置。用于解決問題的技術方案實施方式涉及的光學元件，由相對于可見光透明的材料形成，具有相對于中心軸為旋轉對稱的形狀。在光學元件的內部設置有不存在透明的材料的空孔。空孔的內面具有如下形狀：包含中心軸的平面與該內面相交叉的空孔的邊界線包括朝向光學元件的外側鼓出的曲線部分。另外，在上述空孔內取原點、將相對于該原點沿上述邊界線順時針行進的方向設為正方向、取上述邊界線上的第1點處的第1切線矢量并取相對于上述第1點在正方向上相鄰的第2點處的第2切線矢量的情況下，該第2切線矢量相對于上述第1切線矢量的、以上述順指針為正時所成的角始終在0度以上，空孔的內面不包含向內側凹陷的面。附圖說明圖1是示出第1實施方式涉及的光學元件的外觀立體圖。圖2是將圖1的光學元件的要部局部放大后的局部放大截面圖。圖3是圖1的光學元件的配光分布的模擬結果。圖4是示出第2實施方式涉及的光學元件的外觀圖。圖5是將圖4的光學元件的要部局部放大后的局部放大截面圖。圖6是示出具備圖4的光學元件的照明裝置的概略圖。圖7是示出第3實施方式涉及的光學元件的外觀圖。圖8是圖7的光學元件的被包含中心軸的平面切斷后的截面圖。圖9A是示出第4實施方式涉及的光學元件的外觀圖。圖9B是示出圖9A的光學元件的仰視圖。具體實施方式以下，參照附圖對實施方式進行說明。(第1實施方式)圖1是示出第1實施方式涉及的光學元件10的外觀立體圖。圖2是將圖1的光學元件10被包含其中心軸C的平面切斷所見的截面局部放大后的局部放大截面圖。圖3是示出圖1的光學元件10的配光分布的模擬計算結果的雷達圖(radarchart)。在圖1中，除光學元件10外，還圖示了與光學元件10的縱長方向的一端(圖示下端)相向的多個發光元件11。各發光元件11，例如是用樹脂密封未圖示的LED芯片而成的元件。如圖1所示，光學元件10是相對于中心軸C為旋轉對稱的形狀的旋轉體。光學元件10由相對于可見光透明的材料(在本實施方式中為丙烯酸)形成。光學元件10的材料，只要是相對于可見光透明的材料即可，除丙烯酸外，也可以由例如聚碳酸酯、玻璃等形成光學元件10。另外，光學元件10在其內部具備不存在上述透明材料的空孔1。在本實施方式中，該空孔1也具有相對于中心軸C為旋轉對稱的形狀。另外，本實施方式的空孔1設置為遍及光學元件10的縱長方向的大致全長。即，光學元件10具有圓筒形的導光部2與半球狀的散射部3連成一體的構造。導光部2的外徑與散射部3的外徑相同。而且，導光部2的圓筒內部與散射部3的中空內部平緩相連而形成有空孔1。也就是，本實施方式的空孔1是在圓柱的一端(圖示上端)連有相同直徑的半球而成的形狀的空間。換言之，空孔1貫通導光部2的全長而延伸至散射部3的內部。空孔1的內面中的散射部3的內面(半球面)，成為使光散射的漫射面3a。漫射面3a以外的空孔1的內面(即圓筒面)成為鏡面。這樣，通過將設置于光學元件10的前端附近的散射部3的內面設為漫射面3a，能夠出射配光角大的光。處于散射部3的內側的漫射面3a，例如，也可以是對空孔1的內面進行白色涂裝而得的面。或者，漫射面3a也可以是對空孔1的內面局部進行噴砂處理而得的粗糙面。另外，也可以，取代設置漫射面3a，而在散射部3的空孔1內填充使光散射的散射構件(未圖示)。此外，漫射面3a也可以延伸至稍稍到達導光部2的圓筒形內面的位置。在填充散射構件的情況下，也可以將散射構件填充至稍稍到達導光部2的內部的位置。也就是，漫射面3a的大小可以任意變更。導光部2，在沿中心軸C從散射部3離開的縱長方向的一端側具備有圓形的外周緣的底面21。另外，導光部2具有從底面21的外周緣朝向縱長方向的另一端側相連的圓筒形的側面22。在側面22的從底面21離開的另一端側，成為散射部3的外表面的半球面31平緩地連續。也就是，底面21、側面22以及半球面31成為光學元件10的外表面，這些面都為鏡面。但是，不限于此，這些面21、22、31也可以包含漫射面。此外，底面21與光學元件10的中心軸C正交，側面22與中心軸C平行地延伸。空孔1的一端(圖示下端)連接于底面21，形成有與底面21同心的圓形的開口23。空孔1的內面具有沿中心軸C朝向底面21擴展的形狀。在此，擴展的形狀，意味著不是變窄的形狀，也包含圓筒面那樣的形狀。即，散射部3的內面(漫射面3a)是半球面，所以空孔1會具有不含向內側凹陷的面的形狀。此外，上述的旋轉對稱，意味著在使對象物相對于中心軸C旋轉時、對象物與原本的形狀一致且繞中心軸C的旋轉角小于360°。多個發光元件11分別具有發光面(省略圖示)。各發光元件11配置成其發光面與光學元件10的圓環狀的底面21相向。在本實施方式中，在底面21的周向上以等間隔地排列成環狀的方式配置了多個發光元件11。此外，多個發光元件11，例如，安裝于在此省略了圖示的基板的表面。在本實施方式中，將多個發光元件11配置在同一平面上，但是不限于此，也可以立體地配置多個發光元件11。以下，參照圖2更詳細地對上述空孔1的內面形狀進行說明。此外，圖2將用包含中心軸C的平面切斷光學元件10所得的截面局部地(漫射面3a附近)放大示出。本實施方式的空孔1相對于中心軸C是旋轉對稱形狀，所以在用包含中心軸C的平面將光學元件10切斷了的情況下，該切斷面與空孔1的內面相交叉的線L(以下，將該線稱為邊界線L)的形狀會毫無疑義地表示空孔1的內面形狀。也就是，通過規定該邊界線L的形狀，能夠規定空孔1的內面。邊界線L包括朝向光學元件10的外側鼓出的形狀的曲線部分。在本實施方式中，散射部3的內面(漫射面3a)與切斷面相交叉的線成為曲線部分。此外，邊界線L包括導光部2的內面與切斷面相交叉的直線。換言之，邊界線L沒有朝向空孔1向內側凹陷的部分。例如，在圖2的截面中，在空孔1內取原點O，將以原點O為中心圖示順時針地沿著邊界線本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種光學元件，是由相對于可見光透明的材料形成的、相對于中心軸為旋轉對稱的形狀的光學元件，其中，在該光學元件的內部具備空孔，所述空孔的內面具有如下形狀：包含所述中心軸的平面與該內面相交叉的所述空孔的邊界線包括朝向該光學元件的外側鼓出的曲線部分，當在所述空孔內取原點、將相對于該原點沿所述邊界線順時針行進的方向設為正方向、取所述邊界線上的第1點處的第1切線矢量并取相對于所述第1點在正方向上相鄰的第2點處的第2切線矢量時，該第2切線矢量相對于所述第1切線矢量的、以所述順時針為正時所成的角始終在0度以上。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】1.一種光學元件，是由相對于可見光透明的材料形成的、相對于中心軸為旋轉對稱的形狀的光學元件，其中，在該光學元件的內部具備空孔，所述空孔的內面具有如下形狀：包含所述中心軸的平面與該內面相交叉的所述空孔的邊界線包括朝向該光學元件的外側鼓出的曲線部分，當在所述空孔內取原點、將相對于該原點沿所述邊界線順時針行進的方向設為正方向、取所述邊界線上的第1點處的第1切線矢量并取相對于所述第1點在正方向上相鄰的第2點處的第2切線矢量時，該第2切線矢量相對于所述第1切線矢量的、以所述順時針為正時所成的角始終在0度以上。2.根據權利要求1所述的光學元件，其中，還具有：處于所述中心軸的一端側的底面；和與該底面相連的沿著所述中心軸的側面，所述側面具有：朝向所述中心軸的另一端側，前端越來越細的形狀。3.根據權利要求1所述的光學元件，其中，所述空孔配置于所述前端越來越細的形狀的內側。4.根據權利要求1所述的光學元件，其中，所述空孔的內面包含使光散射的漫射面。5.根據權利要求1所述的光學元件，其中，在所述空孔內具有使光散射的散射構件。6.根據權利要求2所述的光學元件，其中，所述空孔具有與所述底面相連的開口，該空孔的所述內面具有沿所述中心軸朝向所述開口逐漸擴展的形狀。7.根據權利要求1所述的光學元件，其中，所述空孔是在該光學元...

【專利技術屬性】
技術研發人員：大野博司，加藤光章，林原弘道，近藤弘康，津田亮二，大屋恭正，
申請(專利權)人：株式會社東芝，東芝高新材料公司，
類型：發明
國別省市：日本,JP