照明裝置的制作方法

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導(dǎo)航： X技術(shù)> 最新專利>照明工業(yè)產(chǎn)品的制造及其應(yīng)用技術(shù)

本發(fā)明的實(shí)施方式涉及在一般家庭、店鋪以及辦公室等使用的照明裝置。

背景技術(shù)：

對(duì)于一般照明用的LED照明裝置，有時(shí)希望接近白熾燈那樣的形狀和發(fā)光方式(改裝，retrofit)。尤其是，往往希望對(duì)如透明型白熾燈(使用透明玻璃球狀殼體(globe，泡殼)的白熾燈)那樣從球狀殼體內(nèi)部的點(diǎn)光源以寬配光(1/2配光角(光束角)約為270°)的方式發(fā)光。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：美國專利申請(qǐng)公開第2010/0308354號(hào)說明書

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問題

但是，當(dāng)將LED直接用作光源時(shí)，配光角變窄，1/2配光角為120°左右。

因此，希望開發(fā)能夠射出具有改裝感的寬配光的光的照明裝置。

用于解決問題的技術(shù)方案

實(shí)施方式所涉及的照明裝置具備：球狀殼體；相對(duì)于可見光透明的光學(xué)元件，其內(nèi)部具備散射部；以及光源，其與該光學(xué)元件的光入射面對(duì)向地配置。并且，散射部配置于球狀殼體內(nèi)。

附圖說明

圖1是示出第1實(shí)施方式所涉及的照明裝置的概略圖。

圖2是示出圖1的照明裝置的最佳實(shí)施方式的概略圖。

圖3是示出第2實(shí)施方式所涉及的照明裝置的概略圖。

圖4是示出第3實(shí)施方式所涉及的照明裝置的概略圖。

圖5是示出第4實(shí)施方式所涉及的照明裝置的概略圖。

圖6是示出第5實(shí)施方式所涉及的照明裝置的概略圖。

圖7是示出組裝在第1至第5實(shí)施方式的照明裝置中的光學(xué)元件的變形例的概略圖。

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖對(duì)實(shí)施方式進(jìn)行說明。

(第1實(shí)施方式)

圖1是示出第1實(shí)施方式所涉及的照明裝置10的概略圖。

照明裝置10相對(duì)于中心軸C為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱形。照明裝置10具有：透明的一般電燈泡型的球狀殼體2；光學(xué)元件4，其由相對(duì)于可見光透明的材料(在本實(shí)施方式中為亞克力)形成；以及光源6，其與該光學(xué)元件4的后述的光入射面4a相對(duì)向地配置。另外，照明裝置10具有：擴(kuò)散部3，其支撐具備光源6的基板11；和燈頭5，其連接于球狀殼體2的開口端。光學(xué)元件4、光源6、基板11以及擴(kuò)散部3配置于球狀殼體2內(nèi)。

球狀殼體2具有包含R曲面的表面。R曲面是指能夠獲得距該曲面上的連續(xù)的各點(diǎn)的距離為恒定的固定點(diǎn)的曲面。在此，設(shè)該固定點(diǎn)為球狀殼體2的中心。雖然R曲面也可以包含球面，但球狀殼體2的表面形狀不僅限于球面。

總而言之，球狀殼體2相對(duì)于其中心軸為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱形。旋轉(zhuǎn)對(duì)稱形是指在使對(duì)象物相對(duì)于中心軸C旋轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)象物與原來的形狀一致、且繞中心軸C的旋轉(zhuǎn)角小于360°的形狀。例如，作為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱形的物體，有圓柱、圓錐、多角柱以及多角錐等。

光學(xué)元件4相對(duì)于中心軸C為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱形，在本實(shí)施方式中為大致圓柱形。光學(xué)元件4的材料只要是相對(duì)于可見光透明的材料，可以是任何材料。除了亞克力以外，光學(xué)元件4例如可以由聚碳酸酯和/或玻璃等形成。光學(xué)元件4與球狀殼體2同軸地配置。也即是，光學(xué)元件4的中心軸(第1旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸)與球狀殼體2的中心軸(第2旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸)一致。

光學(xué)元件4在其內(nèi)部具備不存在上述透明的材料的空洞即散射部8。該散射部8也具有相對(duì)于中心軸C為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的形狀。散射部8是在離開光源6的光學(xué)元件4的頂端(圖示上端)具有開口部8a的凹部。散射部8具有光學(xué)元件4的長(zhǎng)度方向的全長(zhǎng)的大約一半左右的長(zhǎng)度。散射部8的光源6側(cè)(圖示下端側(cè))的底部朝向中心軸C逐漸收斂而閉合。散射部8配置于球狀殼體2內(nèi)。

散射部8的內(nèi)表面成為使光擴(kuò)散(漫射)的擴(kuò)散面8b。擴(kuò)散面8b也可以是在散射部8的內(nèi)表面進(jìn)行了白色涂裝后的表面?；蛘呤?，擴(kuò)散面8b也可以是對(duì)散射部8的內(nèi)表面局部地進(jìn)行了噴砂處理后的粗糙面。另外，也可以取代設(shè)置擴(kuò)散面8b而在散射部8內(nèi)填充使光散射的散射構(gòu)件(未圖示)。

光學(xué)元件4在離開散射部8的開口部8a的基端部具有光入射面4a。在本實(shí)施方式中，光入射面4a是從光學(xué)元件4的基端部呈球面狀地凹陷的凹部。并且，該凹部4a與光源6的發(fā)光面6a相對(duì)向。另外，光學(xué)元件4具有朝向頂端直徑逐漸縮小的外周面4b。直徑縮小后的外周面4b在光學(xué)元件4的頂端連接于散射部8的開口部8a。外周面4b是鏡面。

光源6具有安裝于基板11的表面11a的未圖示的LED元件和將LED元件密封于基板11的表面11a的密封樹脂12。在基板11的表面11a，為了使光漫反射而實(shí)施了白色涂裝。密封樹脂12是大致半球狀，其表面作為發(fā)光面6a發(fā)揮功能。通過利用擴(kuò)散部3支撐基板11的背面11b，由此光源6被安裝于擴(kuò)散部3。在該狀態(tài)下，發(fā)光面6a與光學(xué)元件4的光入射面4a相對(duì)向。

擴(kuò)散部3由金屬材料形成，與基板11的背面11b熱接觸。也即是，擴(kuò)散部3經(jīng)由基板11而與光源6熱接觸，使光源6的熱擴(kuò)散來散熱。另外，擴(kuò)散部3具有為了使光漫反射而進(jìn)行了表面處理的表面3a。例如，在擴(kuò)散部3的表面3a實(shí)施了白色涂裝。

在本實(shí)施方式中，散射部8設(shè)置于相對(duì)于球狀殼體2的中心R而與光源6相反一側(cè)。優(yōu)選：如圖2所示那樣將散射部8設(shè)置為其光源6側(cè)的端部位于球狀殼體2的中心R。例如，能夠通過調(diào)節(jié)擴(kuò)散部3的軸向的長(zhǎng)度來變更散射部8沿中心軸C的位置。

以下，對(duì)在點(diǎn)亮了上述照明裝置10的情況下的光的傳播方式進(jìn)行說明。

經(jīng)由發(fā)光面6a從光源6發(fā)出的光束入射到光學(xué)元件4的光入射面4a。經(jīng)由光入射面4a入射到光學(xué)元件4的光，經(jīng)由光學(xué)元件4而被引導(dǎo)，由散射部8進(jìn)行漫反射。由散射部8漫反射后的光在大致全方向上傳播，通過折射向光學(xué)元件4的外部射出。這樣，從光學(xué)元件4射出的光大多透過球狀殼體2而被利用為照明光。

另一方面，從光學(xué)元件4射出的光的一部分在球狀殼體2的內(nèi)表面反射。此時(shí)，光的反射為菲涅爾反射，光相對(duì)于球狀殼體2的內(nèi)表面的入射角越大則被反射的光越多。此處所說的光的入射角，是指經(jīng)過光入射在球狀殼體2的內(nèi)表面的點(diǎn)的法線H與入射到該點(diǎn)的光線之間的角度。

例如，在圖1中以虛線箭頭示出的光線L1表示利用散射部8中的距光源6較遠(yuǎn)的端部散射后的光線，在球狀殼體2的內(nèi)表面反射而朝向基板11和/或擴(kuò)散部3。也即是，在該情況下，光線L1反射的方向是比球狀殼體2的中心R靠近燈頭5的方向。換言之，在該情況下，光線L1反射的方向成為與朝向球狀殼體2的距燈頭5最遠(yuǎn)的頂部的方向相反的方向。向該方向反射的光線L1在基板11和/或擴(kuò)散部3的表面再次反射，成為使照明光為寬配光的光成分。

另外，例如，在圖1中以實(shí)線箭頭示出的光線L2表示利用散射部8中的距光源6較近的端部散射后的光線，在球狀殼體2的內(nèi)表面反射而朝向光學(xué)元件4。在該情況下，光線L2反射的方向也成為比球狀殼體2的中心R靠近燈頭5的方向。向該方向反射的光線L2在光學(xué)元件4的表面反射或者透過光學(xué)元件4。

即，當(dāng)如本實(shí)施方式這樣將散射部8配置于相對(duì)于球狀殼體2的中心R與光源6相反一側(cè)時(shí)，光線L1、光線L2向比球狀殼體2的中心R靠近燈頭5的方向反射，并反射到光學(xué)元件4、基板11、擴(kuò)散部3中的某一方。并且，到達(dá)基板11和/或擴(kuò)散部3的光線沿朝向燈頭5的方向漫反射。

與此相對(duì)，在假設(shè)不設(shè)置光學(xué)元件4的情況下，從光源6射出的光束朝向球狀殼體2的頂部。也即是，因?yàn)楣庠?的LED元件射出指向性強(qiáng)的光，所以在沒有光學(xué)元件4的情況下，來自光源6的光朝向球狀殼體2的頂部。因此，若沒有光學(xué)元件4，則會(huì)從球狀殼體2較多地射出窄配光成分。

即，通過如本實(shí)施方式這樣具備光學(xué)元件4，能夠利用散射部8使從光源6射出的光束散射，能夠生成寬配光成分，能夠使從球狀殼體2射出的照明光為寬配光。用于這樣射出寬配光的照明光的條件是在球狀殼體2內(nèi)設(shè)置散射部8。

進(jìn)而，在本實(shí)施方式中，因?yàn)閷⑸⑸洳?設(shè)置于相對(duì)于球狀殼體2的中心R與光源6相反一側(cè)，所以未透過球狀殼體2而在球狀殼體2的內(nèi)表面進(jìn)行了菲涅爾反射的光成分會(huì)朝向燈頭5的方向。另外，在球狀殼體2的內(nèi)表面反射的光的一部分在基板11和/或擴(kuò)散部3的表面再次反射，并最終成為寬配光成分，從球狀殼體2射出。因此，這些光成分是使照明光為寬配光的光成分。

如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式，因?yàn)槟軌驅(qū)⑶驙顨んw內(nèi)表面上的菲涅爾反射成分變換成寬配光成分，所以能夠?qū)崿F(xiàn)更加寬配光的LED電燈泡，能夠射出具有改裝感的寬配光的光。此外，為了將全部菲涅爾反射成分變換成寬配光成分，需要球狀殼體2的中心R在光學(xué)元件4的散射部8的外部或者是靠近光源6的一側(cè)的端部位于連結(jié)光學(xué)元件4的散射部8與光源6的線段內(nèi)。

另一方面，在進(jìn)行基于基板11和/或擴(kuò)散部3的漫反射時(shí)，會(huì)產(chǎn)生百分之幾左右的吸收損失。因此，若考慮用具效率，則優(yōu)選盡可能地抑制菲涅爾反射。相對(duì)于球狀殼體2的內(nèi)表面的入射角度越大則菲涅爾反射成分越增加。因此，優(yōu)選盡可能地使入射角度變小。由散射部8散射的光束中的入射角度最大的是光線L1。當(dāng)球狀殼體2的中心R位于散射部8的靠近光源6的一側(cè)的端部時(shí)，光線L1的入射角度最小。也即是，此時(shí)用具效率最大。

另外，如本實(shí)施方式這樣，在球狀殼體2的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸與光學(xué)元件4的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸一致時(shí)，由球狀殼體2透過和反射的光成分相對(duì)于旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸的方位方向變得均勻。因此，能夠表現(xiàn)出均勻的照明。另一方面，當(dāng)兩者的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸發(fā)生偏離時(shí)，相對(duì)于方位方向產(chǎn)生不均勻，成為不均勻的照明。

(第2實(shí)施方式)

以下，參照?qǐng)D3對(duì)第2實(shí)施方式所涉及的照明裝置20進(jìn)行說明。

除了變更了散射部8沿中心軸C的位置以外，本實(shí)施方式的照明裝置20具有與上述第1實(shí)施方式的照明裝置10同樣的構(gòu)造。因此，在此對(duì)與第1實(shí)施方式同樣地發(fā)揮功能的構(gòu)成要素標(biāo)注同一附圖標(biāo)記并省略其詳細(xì)的說明。

本實(shí)施方式的照明裝置20的散射部8設(shè)置于包含球狀殼體2的中心R的位置。更優(yōu)選將散射部8的中心設(shè)置為與球狀殼體2的中心R重疊。

在點(diǎn)亮了該照明裝置20的情況下，球狀殼體2的內(nèi)表面上的菲涅爾反射成分被光學(xué)元件4、基板11、或者擴(kuò)散部3吸收百分之幾左右。因此，若考慮用具效率，則優(yōu)選盡可能地抑制菲涅爾反射。光相對(duì)于球狀殼體2的內(nèi)表面的入射角度越大則菲涅爾反射成分越增加。因此，優(yōu)選盡可能地使入射角度變小。

由散射部8散射的光束中的相對(duì)于球狀殼體2的內(nèi)表面的入射角最大的是在散射部8的離開光源6的端部散射的光線L1、或者是在散射部8的靠近光源6的端部散射的光線L2。當(dāng)球狀殼體2的中心R位于將散射部8沿中心軸C方向的長(zhǎng)度二等分的位置時(shí)，這些光線L1、L2的入射角度的最大值成為最小。由此，菲涅爾反射成分成為最小，能夠減少反射損失。

如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式，在盡可能地抑制了球狀殼體2的內(nèi)表面上的反射損失的基礎(chǔ)上，能夠使朝向燈頭5的方向的光的成分變多，能夠射出具有改裝感的寬配光的光。

(第3實(shí)施方式)

以下，參照?qǐng)D4對(duì)第3實(shí)施方式所涉及的照明裝置30進(jìn)行說明。

除了變更了散射部8沿中心軸C的位置以外，本實(shí)施方式的照明裝置30具有與上述的第1實(shí)施方式的照明裝置10同樣的構(gòu)造。因此，在此對(duì)與第1實(shí)施方式同樣地發(fā)揮功能的構(gòu)成要素標(biāo)注同一附圖標(biāo)記并省略其詳細(xì)的說明。

本實(shí)施方式的照明裝置30的散射部8設(shè)置于比球狀殼體2的中心R靠光源6側(cè)的位置。更優(yōu)選將散射部8的與光源6相反一側(cè)的端部設(shè)置為位于球狀殼體2的中心R。

在點(diǎn)亮了該照明裝置30的情況下，由散射部8散射的光束中的相對(duì)于球狀殼體2的內(nèi)表面的入射角最大的是在散射部8的靠近光源6的端部散射的光線L2。另一方面，相對(duì)于球狀殼體2的內(nèi)表面的入射角最小的是在散射部8的離開光源6的端部散射的光線L1。

這些光線L1、L2在球狀殼體2的內(nèi)表面上的反射成分都朝向球狀殼體2的頂部的方向(也即是，離開光源6的方向)。也即是，在球狀殼體2的內(nèi)表面反射的光線不朝向光學(xué)元件4、基板11、或者擴(kuò)散部3。由此，窄角成分增加，能夠表現(xiàn)出球狀殼體2的頂部的閃耀。

另外，若考慮用具效率，則菲涅爾反射成分越少越好，優(yōu)選使球狀殼體2的中心R位于散射部8的離開光源6的端部。在本實(shí)施方式中，由于在球狀殼體2的內(nèi)表面反射的光線不朝向光學(xué)元件4、基板11、或者擴(kuò)散部3，因此光線不會(huì)被吸收，損失少。

如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式，能夠使光學(xué)元件4、基板11、或者擴(kuò)散部3的光線的吸收損失變少，能夠利用光學(xué)元件4來保持寬配光并且使窄角成分增加，能夠?qū)崿F(xiàn)球狀殼體2的頂部明亮的電燈泡。

(第4實(shí)施方式)

圖5是示出第4實(shí)施方式所涉及的照明裝置40的概略圖，圖6是示出第5實(shí)施方式所涉及的照明裝置50的概略圖。圖5的照明裝置40是所謂的吊燈型的電燈泡，圖6的照明裝置50是所謂的球燈泡型的電燈泡。

在上述第1至第3實(shí)施方式中，對(duì)所謂的一般電燈泡型的電燈泡進(jìn)行了說明，但也可以將本發(fā)明應(yīng)用于這些吊燈型或球燈泡型的電燈泡。

(光學(xué)元件的變形例)

圖7是示出組裝在上述第1至第5實(shí)施方式的照明裝置中的光學(xué)元件4的變形例的概略圖。除了具有平的光入射面61以及旋轉(zhuǎn)橢圓形的空洞即散射部62以外，該變形例所涉及的光學(xué)元件60具有與上述光學(xué)元件4同樣的構(gòu)造。因此，在此對(duì)與光學(xué)元件4同樣地發(fā)揮功能的構(gòu)成要素標(biāo)注同一附圖標(biāo)記并省略其詳細(xì)的說明。

散射部62的形狀不限于在光學(xué)元件的頂端開口的凹部和/或旋轉(zhuǎn)橢圓形，可以選擇球形和/或在光學(xué)元件的基端開口的凹部等各種形狀。無論如何，散射部相對(duì)于光學(xué)元件的中心軸為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱形即可。

以上對(duì)多個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但這些實(shí)施方式是作為例子而提出的，不是要限定發(fā)明范圍的意思。這些實(shí)施方式能夠以其他各種方式來實(shí)施，在不脫離發(fā)明要旨的范圍內(nèi)能夠進(jìn)行各種省略、置換、變更。這些實(shí)施方式和/或其變形包含于發(fā)明的范圍和/或要旨中，同樣地也包含于權(quán)利要求書所記載的發(fā)明和其均等的范圍內(nèi)。

附圖標(biāo)記說明

2：球狀殼體；3：擴(kuò)散部；3a：表面；4：光學(xué)元件；4a：光入射面；5：燈頭；6：光源；6a：發(fā)光面；8：散射部；8a：開口部；8b：擴(kuò)散面；10、20、30、40、50：照明裝置；11：基板；11a：表面；11b：背面；12：密封樹脂；H：法線；L1、L2：光線；R：球狀殼體的中心。

權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)

1.一種照明裝置，具備：

球狀殼體；

光學(xué)元件，其在內(nèi)部具備沿著軸的散射部，在該散射部的外側(cè)具備透明部，在沿著所述軸的一端具備光入射面；以及

光源，其與該光學(xué)元件的所述光入射面對(duì)向地配置，

所述散射部配置于所述球狀殼體內(nèi)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1的照明裝置，

所述光學(xué)元件是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱形，

所述球狀殼體是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱形，

作為所述光學(xué)元件的所述軸的第1旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸與所述球狀殼體的第2旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸一致。

3.根據(jù)權(quán)利要求1的照明裝置，

所述散射部相對(duì)于所述球狀殼體的中心位于與所述光源相反的一側(cè)。