光学元件以及照明装置制造方法及图纸

实施方式的光学元件，由相对于可见光透明的材料形成，并具有相对于中心轴为旋转对称的形状。在光学元件的内部设置有不存在透明的材料的空孔。空孔的内面具有如下形状：包含中心轴的平面与该内面相交叉的空孔的边界线包括朝向光学元件的外侧鼓出的曲线部分。另外，当在所述空孔内取原点、将相对于该原点沿所述边界线顺时针行进的方向设为正方向、取所述边界线上的第1点处的第1切线矢量并取相对于所述第1点在正方向上相邻的第2点处的第2切线矢量时，该第2切线矢量相对于所述第1切线矢量的、以所述顺指针为正时所成的角总在0度以上，空孔的内面不包含向内侧凹陷的面。

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.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光学元件以及照明装置
本专利技术的实施方式涉及在一般家庭、店铺、办公室等使用的照明装置、以及组装入该照明装置的光学元件。
技术介绍
对于一般照明用的LED照明装置，有时希望其具有接近白炽灯那样的形状以及发光方式(改良，retrofit)。特别是，大多期望像透明型白炽灯(使用了透明玻璃的球体的白炽灯)那样，从球体内部的点光源广配光(1/2配光角约为270°)地发光。但是，若直接将LED作为光源使用，则配光角变窄，1/2配光角变为120°左右。因此，要下功夫使用广配光透镜等光学元件来扩展配光角。作为这种光学元件，例如，已知在导光棒的前端具备散射构件的元件。在使用该光学元件的情况下，LED配置为与离开散射构件地相向的导光棒的底面相向。而且，从LED发光的光线，在导光棒内通过全反射进行传播而被导向散射构件。到达了散射构件的光线，通过散射构件而散射并向光学元件的外部出射。这样一来，制造出广配光的光线组。现有技术文献专利文献专利文献1：美国专利US6350041
技术实现思路
专利技术要解决的问题但是，在使用上述光学元件的情况下，被散射构件散射后的光线组中的一些光线，会再次在导光棒中传播并返回LED。返回LED的光线基本都被吸收。也就是，若返回LED的光线的比例变高，则光线的损耗变大，器件效率减低。由此，期望开发出能够高效地出射广配光的光的光学元件、以及具备该光学元件的照明装置。用于解决问题的技术方案实施方式涉及的光学元件，由相对于可见光透明的材料形成，具有相对于中心轴为旋转对称的形状。在光学元件的内部设置有不存在透明的材料的空孔。空孔的内面具有如下形状：包含中心轴的平面与该内面相交叉的空孔的边界线包括朝向光学元件的外侧鼓出的曲线部分。另外，在上述空孔内取原点、将相对于该原点沿上述边界线顺时针行进的方向设为正方向、取上述边界线上的第1点处的第1切线矢量并取相对于上述第1点在正方向上相邻的第2点处的第2切线矢量的情况下，该第2切线矢量相对于上述第1切线矢量的、以上述顺指针为正时所成的角始终在0度以上，空孔的内面不包含向内侧凹陷的面。附图说明图1是示出第1实施方式涉及的光学元件的外观立体图。图2是将图1的光学元件的要部局部放大后的局部放大截面图。图3是图1的光学元件的配光分布的模拟结果。图4是示出第2实施方式涉及的光学元件的外观图。图5是将图4的光学元件的要部局部放大后的局部放大截面图。图6是示出具备图4的光学元件的照明装置的概略图。图7是示出第3实施方式涉及的光学元件的外观图。图8是图7的光学元件的被包含中心轴的平面切断后的截面图。图9A是示出第4实施方式涉及的光学元件的外观图。图9B是示出图9A的光学元件的仰视图。具体实施方式以下，参照附图对实施方式进行说明。(第1实施方式)图1是示出第1实施方式涉及的光学元件10的外观立体图。图2是将图1的光学元件10被包含其中心轴C的平面切断所见的截面局部放大后的局部放大截面图。图3是示出图1的光学元件10的配光分布的模拟计算结果的雷达图(radarchart)。在图1中，除光学元件10外，还图示了与光学元件10的纵长方向的一端(图示下端)相向的多个发光元件11。各发光元件11，例如是用树脂密封未图示的LED芯片而成的元件。如图1所示，光学元件10是相对于中心轴C为旋转对称的形状的旋转体。光学元件10由相对于可见光透明的材料(在本实施方式中为丙烯酸)形成。光学元件10的材料，只要是相对于可见光透明的材料即可，除丙烯酸外，也可以由例如聚碳酸酯、玻璃等形成光学元件10。另外，光学元件10在其内部具备不存在上述透明材料的空孔1。在本实施方式中，该空孔1也具有相对于中心轴C为旋转对称的形状。另外，本实施方式的空孔1设置为遍及光学元件10的纵长方向的大致全长。即，光学元件10具有圆筒形的导光部2与半球状的散射部3连成一体的构造。导光部2的外径与散射部3的外径相同。而且，导光部2的圆筒内部与散射部3的中空内部平缓相连而形成有空孔1。也就是，本实施方式的空孔1是在圆柱的一端(图示上端)连有相同直径的半球而成的形状的空间。换言之，空孔1贯通导光部2的全长而延伸至散射部3的内部。空孔1的内面中的散射部3的内面(半球面)，成为使光散射的漫射面3a。漫射面3a以外的空孔1的内面(即圆筒面)成为镜面。这样，通过将设置于光学元件10的前端附近的散射部3的内面设为漫射面3a，能够出射配光角大的光。处于散射部3的内侧的漫射面3a，例如，也可以是对空孔1的内面进行白色涂装而得的面。或者，漫射面3a也可以是对空孔1的内面局部进行喷砂处理而得的粗糙面。另外，也可以，取代设置漫射面3a，而在散射部3的空孔1内填充使光散射的散射构件(未图示)。此外，漫射面3a也可以延伸至稍稍到达导光部2的圆筒形内面的位置。在填充散射构件的情况下，也可以将散射构件填充至稍稍到达导光部2的内部的位置。也就是，漫射面3a的大小可以任意变更。导光部2，在沿中心轴C从散射部3离开的纵长方向的一端侧具备有圆形的外周缘的底面21。另外，导光部2具有从底面21的外周缘朝向纵长方向的另一端侧相连的圆筒形的侧面22。在侧面22的从底面21离开的另一端侧，成为散射部3的外表面的半球面31平缓地连续。也就是，底面21、侧面22以及半球面31成为光学元件10的外表面，这些面都为镜面。但是，不限于此，这些面21、22、31也可以包含漫射面。此外，底面21与光学元件10的中心轴C正交，侧面22与中心轴C平行地延伸。空孔1的一端(图示下端)连接于底面21，形成有与底面21同心的圆形的开口23。空孔1的内面具有沿中心轴C朝向底面21扩展的形状。在此，扩展的形状，意味着不是变窄的形状，也包含圆筒面那样的形状。即，散射部3的内面(漫射面3a)是半球面，所以空孔1会具有不含向内侧凹陷的面的形状。此外，上述的旋转对称，意味着在使对象物相对于中心轴C旋转时、对象物与原本的形状一致且绕中心轴C的旋转角小于360°。多个发光元件11分别具有发光面(省略图示)。各发光元件11配置成其发光面与光学元件10的圆环状的底面21相向。在本实施方式中，在底面21的周向上以等间隔地排列成环状的方式配置了多个发光元件11。此外，多个发光元件11，例如，安装于在此省略了图示的基板的表面。在本实施方式中，将多个发光元件11配置在同一平面上，但是不限于此，也可以立体地配置多个发光元件11。以下，参照图2更详细地对上述空孔1的内面形状进行说明。此外，图2将用包含中心轴C的平面切断光学元件10所得的截面局部地(漫射面3a附近)放大示出。本实施方式的空孔1相对于中心轴C是旋转对称形状，所以在用包含中心轴C的平面将光学元件10切断了的情况下，该切断面与空孔1的内面相交叉的线L(以下，将该线称为边界线L)的形状会毫无疑义地表示空孔1的内面形状。也就是，通过规定该边界线L的形状，能够规定空孔1的内面。边界线L包括朝向光学元件10的外侧鼓出的形状的曲线部分。在本实施方式中，散射部3的内面(漫射面3a)与切断面相交叉的线成为曲线部分。此外，边界线L包括导光部2的内面与切断面相交叉的直线。换言之，边界线L没有朝向空孔1向内侧凹陷的部分。例如，在图2的截面中，在空孔1内取原点O，将以原点O为中心图示顺时针地沿着边界线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学元件，是由相对于可见光透明的材料形成的、相对于中心轴为旋转对称的形状的光学元件，其中，在该光学元件的内部具备空孔，所述空孔的内面具有如下形状：包含所述中心轴的平面与该内面相交叉的所述空孔的边界线包括朝向该光学元件的外侧鼓出的曲线部分，当在所述空孔内取原点、将相对于该原点沿所述边界线顺时针行进的方向设为正方向、取所述边界线上的第1点处的第1切线矢量并取相对于所述第1点在正方向上相邻的第2点处的第2切线矢量时，该第2切线矢量相对于所述第1切线矢量的、以所述顺时针为正时所成的角始终在0度以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光学元件，是由相对于可见光透明的材料形成的、相对于中心轴为旋转对称的形状的光学元件，其中，在该光学元件的内部具备空孔，所述空孔的内面具有如下形状：包含所述中心轴的平面与该内面相交叉的所述空孔的边界线包括朝向该光学元件的外侧鼓出的曲线部分，当在所述空孔内取原点、将相对于该原点沿所述边界线顺时针行进的方向设为正方向、取所述边界线上的第1点处的第1切线矢量并取相对于所述第1点在正方向上相邻的第2点处的第2切线矢量时，该第2切线矢量相对于所述第1切线矢量的、以所述顺时针为正时所成的角始终在0度以上。2.根据权利要求1所述的光学元件，其中，还具有：处于所述中心轴的一端侧的底面；和与该底面相连的沿着所述中心轴的侧面，所述侧面具有：朝向所述中心轴的另一端侧，前端越来越细的形状。3.根据权利要求1所述的光学元件，其中，所述空孔配置于所述前端越来越细的形状的内侧。4.根据权利要求1所述的光学元件，其中，所述空孔的内面包含使光散射的漫射面。5.根据权利要求1所述的光学元件，其中，在所述空孔内具有使光散射的散射构件。6.根据权利要求2所述的光学元件，其中，所述空孔具有与所述底面相连的开口，该空孔的所述内面具有沿所述中心轴朝向所述开口逐渐扩展的形状。7.根据权利要求1所述的光学元件，其中，所述空孔是在该光学元...

【专利技术属性】
技术研发人员：大野博司，加藤光章，林原弘道，近藤弘康，津田亮二，大屋恭正，
申请(专利权)人：株式会社东芝，东芝高新材料公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP