照明裝置的制作方法

本發明的實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：

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

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：美國專利申請公開第2010/0308354號說明書

技術實現要素：

發明要解決的問題

但是，當將LED直接用作光源時，配光角變窄，1/2配光角為120°左右。

因此，希望開發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方案

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

附圖說明

圖1是示出第1實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施方式的概略圖。

圖3是示出第2實施方式所涉及的照明裝置的概略圖。

圖4是示出第3實施方式所涉及的照明裝置的概略圖。

圖5是示出第4實施方式所涉及的照明裝置的概略圖。

圖6是示出第5實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實施方式的照明裝置中的光學元件的變形例的概略圖。

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實施方式所涉及的照明裝置10的概略圖。

照明裝置10相對于中心軸C為旋轉對稱形。照明裝置10具有：透明的一般電燈泡型的球狀殼體2；光學元件4，其由相對于可見光透明的材料(在本實施方式中為亞克力)形成；以及光源6，其與該光學元件4的后述的光入射面4a相對向地配置。另外，照明裝置10具有：擴散部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。光學元件4、光源6、基板11以及擴散部3配置于球狀殼體2內。

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的各點的距離為恒定的固定點的曲面。在此，設該固定點為球狀殼體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相對于其中心軸為旋轉對稱形。旋轉對稱形是指在使對象物相對于中心軸C旋轉時對象物與原來的形狀一致、且繞中心軸C的旋轉角小于360°的形狀。例如，作為旋轉對稱形的物體，有圓柱、圓錐、多角柱以及多角錐等。

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

光學元件4在其內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也具有相對于中心軸C為旋轉對稱的形狀。散射部8是在離開光源6的光學元件4的頂端(圖示上端)具有開口部8a的凹部。散射部8具有光學元件4的長度方向的全長的大約一半左右的長度。散射部8的光源6側(圖示下端側)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。

散射部8的內表面成為使光擴散(漫射)的擴散面8b。擴散面8b也可以是在散射部8的內表面進行了白色涂裝后的表面。或者是，擴散面8b也可以是對散射部8的內表面局部地進行了噴砂處理后的粗糙面。另外，也可以取代設置擴散面8b而在散射部8內填充使光散射的散射構件(未圖示)。

光學元件4在離開散射部8的開口部8a的基端部具有光入射面4a。在本實施方式中，光入射面4a是從光學元件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的發光面6a相對向。另外，光學元件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施了白色涂裝。密封樹脂12是大致半球狀，其表面作為發光面6a發揮功能。通過利用擴散部3支撐基板11的背面11b，由此光源6被安裝于擴散部3。在該狀態下，發光面6a與光學元件4的光入射面4a相對向。

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

在本實施方式中，散射部8設置于相對于球狀殼體2的中心R而與光源6相反一側。優選：如圖2所示那樣將散射部8設置為其光源6側的端部位于球狀殼體2的中心R。例如，能夠通過調節擴散部3的軸向的長度來變更散射部8沿中心軸C的位置。

以下，對在點亮了上述照明裝置10的情況下的光的傳播方式進行說明。

經由發光面6a從光源6發出的光束入射到光學元件4的光入射面4a。經由光入射面4a入射到光學元件4的光，經由光學元件4而被引導，由散射部8進行漫反射。由散射部8漫反射后的光在大致全方向上傳播，通過折射向光學元件4的外部射出。這樣，從光學元件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，從光學元件4射出的光的一部分在球狀殼體2的內表面反射。此時，光的反射為菲涅爾反射，光相對于球狀殼體2的內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，是指經過光入射在球狀殼體2的內表面的點的法線H與入射到該點的光線之間的角度。

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較遠的端部散射后的光線，在球狀殼體2的內表面反射而朝向基板11和/或擴散部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的內表面反射而朝向光學元件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在光學元件4的表面反射或者透過光學元件4。

即，當如本實施方式這樣將散射部8配置于相對于球狀殼體2的中心R與光源6相反一側時，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，并反射到光學元件4、基板11、擴散部3中的某一方。并且，到達基板11和/或擴散部3的光線沿朝向燈頭5的方向漫反射。

與此相對，在假設不設置光學元件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，因為光源6的LED元件射出指向性強的光，所以在沒有光學元件4的情況下，來自光源6的光朝向球狀殼體2的頂部。因此，若沒有光學元件4，則會從球狀殼體2較多地射出窄配光成分。

即，通過如本實施方式這樣具備光學元件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內設置散射部8。

進而，在本實施方式中，因為將散射部8設置于相對于球狀殼體2的中心R與光源6相反一側，所以未透過球狀殼體2而在球狀殼體2的內表面進行了菲涅爾反射的光成分會朝向燈頭5的方向。另外，在球狀殼體2的內表面反射的光的一部分在基板11和/或擴散部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，根據本實施方式，因為能夠將球狀殼體內表面上的菲涅爾反射成分變換成寬配光成分，所以能夠實現更加寬配光的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在光學元件4的散射部8的外部或者是靠近光源6的一側的端部位于連結光學元件4的散射部8與光源6的線段內。

另一方面，在進行基于基板11和/或擴散部3的漫反射時，會產生百分之幾左右的吸收損失。因此，若考慮用具效率，則優選盡可能地抑制菲涅爾反射。相對于球狀殼體2的內表面的入射角度越大則菲涅爾反射成分越增加。因此，優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。當球狀殼體2的中心R位于散射部8的靠近光源6的一側的端部時，光線L1的入射角度最小。也即是，此時用具效率最大。

另外，如本實施方式這樣，在球狀殼體2的旋轉對稱軸與光學元件4的旋轉對稱軸一致時，由球狀殼體2透過和反射的光成分相對于旋轉對稱軸的方位方向變得均勻。因此，能夠表現出均勻的照明。另一方面，當兩者的旋轉對稱軸發生偏離時，相對于方位方向產生不均勻，成為不均勻的照明。

(第2實施方式)

以下，參照圖3對第2實施方式所涉及的照明裝置20進行說明。

除了變更了散射部8沿中心軸C的位置以外，本實施方式的照明裝置20具有與上述第1實施方式的照明裝置10同樣的構造。因此，在此對與第1實施方式同樣地發揮功能的構成要素標注同一附圖標記并省略其詳細的說明。

本實施方式的照明裝置20的散射部8設置于包含球狀殼體2的中心R的位置。更優選將散射部8的中心設置為與球狀殼體2的中心R重疊。

在點亮了該照明裝置20的情況下，球狀殼體2的內表面上的菲涅爾反射成分被光學元件4、基板11、或者擴散部3吸收百分之幾左右。因此，若考慮用具效率，則優選盡可能地抑制菲涅爾反射。光相對于球狀殼體2的內表面的入射角度越大則菲涅爾反射成分越增加。因此，優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于球狀殼體2的內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方向的長度二等分的位置時，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，根據本實施方式，在盡可能地抑制了球狀殼體2的內表面上的反射損失的基礎上，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實施方式)

以下，參照圖4對第3實施方式所涉及的照明裝置30進行說明。

除了變更了散射部8沿中心軸C的位置以外，本實施方式的照明裝置30具有與上述的第1實施方式的照明裝置10同樣的構造。因此，在此對與第1實施方式同樣地發揮功能的構成要素標注同一附圖標記并省略其詳細的說明。

本實施方式的照明裝置30的散射部8設置于比球狀殼體2的中心R靠光源6側的位置。更優選將散射部8的與光源6相反一側的端部設置為位于球狀殼體2的中心R。

在點亮了該照明裝置30的情況下，由散射部8散射的光束中的相對于球狀殼體2的內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，相對于球狀殼體2的內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的內表面反射的光線不朝向光學元件4、基板11、或者擴散部3。由此，窄角成分增加，能夠表現出球狀殼體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。在本實施方式中，由于在球狀殼體2的內表面反射的光線不朝向光學元件4、基板11、或者擴散部3，因此光線不會被吸收，損失少。

如上所述，根據本實施方式，能夠使光學元件4、基板11、或者擴散部3的光線的吸收損失變少，能夠利用光學元件4來保持寬配光并且使窄角成分增加，能夠實現球狀殼體2的頂部明亮的電燈泡。

(第4實施方式)

圖5是示出第4實施方式所涉及的照明裝置40的概略圖，圖6是示出第5實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實施方式中，對所謂的一般電燈泡型的電燈泡進行了說明，但也可以將本發明應用于這些吊燈型或球燈泡型的電燈泡。

(光學元件的變形例)

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

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

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

附圖標記說明

2：球狀殼體；3：擴散部；3a：表面；4：光學元件；4a：光入射面；5：燈頭；6：光源；6a：發光面；8：散射部；8a：開口部；8b：擴散面；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；

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

光源，其與該光學元件的所述光入射面對向地配置，

所述散射部配置于所述球狀殼體內。

2.根據權利要求1的照明裝置，

所述光學元件是旋轉對稱形，

所述球狀殼體是旋轉對稱形，

作為所述光學元件的所述軸的第1旋轉對稱軸與所述球狀殼體的第2旋轉對稱軸一致。

3.根據權利要求1的照明裝置，

所述散射部相對于所述球狀殼體的中心位于與所述光源相反的一側。

4.根據權利要求3的照明裝置，

所述散射部的所述光源側的端部位于所述球狀殼體的中心。

5.根據權利要求1的照明裝置，

所述散射部位于包含所述球狀殼體的中心的位置。

6.根據權利要求5的照明裝置，

所述散射部的中心與所述球狀殼體的中心一致。

7.根據權利要求1的照明裝置，

所述散射部位于比所述球狀殼體的中心靠所述光源側的位置。

8.根據權利要求7的照明裝置，

所述散射部的與所述光源相反一側的端部位于所述球狀殼體的中心。

9.根據權利要求1的照明裝置，

所述光源包含LED元件，

所述光源的發光面與所述光學元件的所述光入射面相對向。

10.根據權利要求1至權利要求9中任一項的照明裝置，

還具有擴散部，所述擴散部配置于所述球狀殼體內并與所述光源熱連接，所述擴散部被進行表面處理以使得對光進行漫反射。

11.根據權利要求1至權利要求9中任一項的照明裝置，

所述球狀殼體是一般電燈泡型。

12.根據權利要求1至權利要求9中任一項的照明裝置，

所述球狀殼體是吊燈型。

13.根據權利要求1至權利要求9中任一項的照明裝置，

所述球狀殼體是球燈泡型。