CN1667313A - 照明装置 - Google Patents

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Abstract

一种照明装置，具有支承体、配置于该支承体内部的光源、与光源的发光面相对地配置的透镜、形成于该透镜的至少一面的半透半反镜膜，光源由LED构成，半透半反镜膜为由铝等的金属材料制成的薄膜，透镜为聚光透镜，该透镜具有外周部分和内周部分，外周部分含有由平滑的曲面构成的透镜面，内周部分含有菲涅耳透镜面。

Description

照明装置
技术领域
本发明涉及组合LED等的光源和聚光透镜的照明装置。
背景技术
以往，对于用于照明CD和DVD的读写或其他各种光学应用仪器的背光灯等的大多照明装置，具有支承体、安装于该支承体的LED或灯等的光源、与该光源相对地安装于支承体或与支承体一体形成的透镜，并对自LED等发出的光赋予规定的聚光特性，用以照明规定的对象或范围。
图9表示第1以往的照明装置。该照明装置具有框状的支承体40、配置于该支承体内的片状的LED41、与该LED相对地支承于支承体40的透镜42。该透镜42由半球状透明体构成，具有一般的凸状的透镜面42a。LED41的发光面(一般为上端面)配置于透镜42的焦点附近或距其适当的位置。LED41安装于在支承体40安装的基板43上，并以接合线44作为导线供给发光用电。LED41和接合线44由密封部件45覆盖，该密封部件45由透明树脂构成。
但是，在该第1以往的照明装置中，由于透镜42为半球形状，所以照明装置的整体厚度增大。因此，作为透镜42的代替品，采用具有可使厚度变薄的菲涅耳透镜面的透镜。在此，具有菲涅耳透镜面的透镜，众所周知，具有断面为直角三角形的很多环状棱镜部。在这样的棱镜中，为使整个面的厚度最小化而使环状棱镜部的高度大致相等，则越朝向棱镜的外周部，斜面越发立起而棱镜的顶角就越被锐角化，从而相邻棱镜的半径方向的间隔也急剧变窄。因此，即使由直接切削的方式来形成由一般的树脂材料构成的透明部件，或由成形用金属模而加以制作，对于透镜的外周部的加工也很困难。
另外，当LED位于透镜的光轴上时，在透镜的外周部，光束相对于棱镜部的底面倾斜地入射，从而仅能利用棱镜部的斜面的一部分(下部)，利用效率低下。由此，难于制造具有聚光作用理想的大口径的(相对于焦距的透镜外径比率大，外周部的棱镜斜面为锐角)菲涅耳透镜面的透镜，且性能也劣于一般的透镜。
另一方面，在使用自然发光色状态下的LED41的情况下，对于照明装置，虽然可以采用图9所示的结构，但是在想采用与LED41的发光色不同的光源色的情况下，例如在采用发出蓝色光的LED却想得到白色的光源时，通过采用在密封有LED41的透明密封部件45中混入荧光体的材料，由LED41的蓝色光激发荧光体而发出长波长的光，由两者的混色综合而得到白色的光。
在此情况下，在LED41不发光时，在从外部通过透明透镜42看到密封部件45时，由于密封部件45中含有荧光体，所以被外界光照射到的密封部件呈黄色。这样就会有损照明装置的外观。
为了改善这一缺点，在第2以往的照明装置中，如图10所示，在LED41的前面配设有作为透镜42的替代品的光扩散板46。该光扩散板46散射外界光而呈白色，从而具有几乎不能看到背后的黄色密封部件45的效果。但是，在该结构中，由于来自LED41的光也被散射，所以即使采用聚光透镜，也无法聚光或不能完全聚光。
发明内容
因此，本发明的主要目的是提供一种照明装置，可以在非发光时几乎无法从外部看到照明装置的内部色或结构，可以保证外观的品位，且也不有损于透镜的聚光作用。
本发明的另一目的在于提供一种照明装置，即使其厚度薄且为大口径，也容易进行透镜的加工。
本发明的又一目的在于提供增加了透镜特性和聚光性能的自由度的照明装置。
根据本发明的一个实施例，照明装置具有支承体、配置于该支承体内的光源、与该光源的发光面相对配置的透镜、形成于该透镜表面的至少一个面上的遮光机构。在一个实施例中，该遮光机构由半透半反镜膜构成。光源由被含有YAG荧光体的透明密封部件所包围的蓝色发光二极管构成，并通过密封部件向外部发出白色的光。在其他实施例中，光源由多个LED构成，这些多个LED发出同色或异色的光。遮光机构用于在光源的非发光时防止由外界光看到上述照明装置的内部。
根据本发明的其他实施例，照明装置具有支承体、配置于该支承体内的光源、与该光源的发光的发光面相对配置的透镜。透镜由聚光透镜构成。该透镜具有外周部分和内周部分，外周部分含有由平滑的曲面而成的透镜面，内周部分含有菲涅耳透镜面。菲涅耳透镜面的中心轴和由平滑的曲面而成的透镜面的焦点位置处于不同的位置。
附图说明
图1为表示本发明的照明装置的第1实施例的剖面图。
图2为表示本发明的照明装置的第1实施例的平面图。
图3为表示本发明的照明装置的第2实施例的剖面图。
图4为表示本发明的照明装置的第2实施例的平面图。
图5为表示本发明的照明装置的第3实施例的剖面图。
图6为表示本发明的照明装置的第3实施例的平面图。
图7为表示本发明的照明装置的第4实施例的剖面图。
图8为表示本发明的照明装置的第4实施例的平面图。
图9为表示以往的第1照明装置的剖面图。
图10为表示以往的第2照明装置的剖面图。
具体实施方式
下面参照附图，详细说明本发明的几个理想实施例。
图1和图2表示本发明的照明装置的第1实施例。该照明装置，如图1所示，例如具有环状的支承体1、配置于该支承体内的光源2、与该光源2相对地支承于支承体的透镜3。
在本实施例中，光源2由片状的LED构成。该LED2安装于基板4上，该基板4由任意方式固定于支承体1。LED2借助接合线5连接于外部电源装置(未图示)。作为接合线5的替代品，也可借助凸起部电气导通于外部电源装置。
LED2和接合线5由密封部件6所密封。该密封部件，例如由含有YAG荧光体的透明树脂构成。
对于透镜3，其一面，具有例如形成于其上面的中央部、即内周部分的菲涅耳透镜面3a和形成于其外周部的透镜面3b。该透镜面3b为平滑的连续曲面，例如由球面形成。透镜3的下面、即与LED2相对的面形成为平坦面。
在透镜3上设有遮光机构。该遮光机构设于透镜3的至少一个面，例如透镜3的平坦的下面。该遮光机构用于在作为光源的LED2的非发光时防止由外界光看到照明装置的内部。该遮光机构在例如由半透半反镜膜7构成，该半透半反镜膜例如由铝或银等的金属薄膜构成，由真空蒸镀等方式形成于透镜3的下面(在图1中为放大了厚度而表示的)。该半透半反镜膜7起到作为半透过反射膜的作用。
若在外界光下注视本实施例的照明装置，则半透半反镜膜7反射外界光，而该反射光射入眼睛，所以观察者几乎不能或完全不能透视半透半反镜膜背后的密封部件6等的照明装置的内部。
通常的半透半反镜膜7精确地具有50％的通过率和50％的反射率。但是用于本发明的半透半反镜膜7并不需要这样高的反射率。如果LED2的外观得到强化，半透半反镜膜7也可以仅具有30％～35％的反射率。如果来自LED2的光的输出得到强化，半透半反镜膜7也可以仅具有25％～20％或者更低的反射率。即，可以认为具有20％～35％的反射率的半透半反镜膜7均可以应用于本发明，该半透半反镜膜7的反射率可以根据实施例的具体情况进行改变。经测试，当使用具有30％左右的反射率的半透半反镜膜7时，可以得到光效率与外观的最佳平衡效果。
图3和图4表示本发明的照明装置的第2实施例。
对于本实施例的照明装置，其基本的结构和作用与第1实施例相同，但是具有与透镜3的结构稍微不同的透镜10。该透镜10与透镜3同样地具有设于中央部的菲涅耳透镜面10a和设于外周部的透镜面10b。但是，在菲涅耳透镜面10a的中心轴(光轴)Ca和透镜10b(假想透镜面10c的一部分)的中心轴(光轴)Cb稍微偏离这一点上，与透镜3有所不同。而且，LED2的发光面的中心位置从这些中心轴Ca和Cb偏离(也有使之与其中一方相一致的情况)。由该构成，自LED2发出的光由菲涅耳透镜面10a和透镜面10b聚光于不同的地方，可以给予照明对象位置中的照度图案以预期的变化。
图5和图6表示本发明的照明装置的第3实施例。在该实施例中，采用平面排列的多个照明机构20，各照明机构20具有与图1所示的第1实施例中的照明装置相同的结构。多个照明机构20的个数是任意的。多个照明机构20中的透镜21以形成透镜集合体的方式一体形成。该透镜集合体支承于支承体22。各透镜21与第1实施例中的透镜3同样地具有菲涅耳透镜面20a和透镜面20b。在这些透镜21的透镜集合体的下面遍及整个面地形成半透半反镜膜23。另外，多个透镜21的各下面是与作为光源的片状的LED24相对配置的平坦面，这些LED24安装于大的基板25上。这些LED24与第1实施例同样地分别由密封部件26所密封。
在该实施例中，可以得到整列的照明光，而且，只要选择各透镜21的焦距以使在照明对象位置不会产生强度大的光斑，就可以得到大面积亮度均匀的照明效果。另外，在该照明装置的结构中，通过预先使各LED24的位置从各透镜21的中心向平面上的不同方向偏离，从而可使被照明面的光强度分布产生变化，也可以得到合乎使用目的的集合的照明装置。
图7和图8表示本发明的照明装置的第4实施例。该实施例所示的照明装置，在一个透镜30的下方配设有多个LED。例如，为形成红、绿、蓝的三原色的混合照明，相互接近地配置发出各原色光的LED31R、31G、31B(参照图8)，并将其安装于基板32上。透镜30与第1实施例中的透镜3同样地具有菲涅耳透镜面30a和透镜面30b。在透镜30的下面设有半透半反镜膜33。为了有效地利用所有方向的光，可在该照明装置中的支承体34上设有圆锥或棱锥状的反射面35。在该反射面35上进行提高反射率的表面处理。
在该实施例中，采用不含荧光体的用于密封LED31R、31G、31B的密封部件36的结构，或采用不设置密封部件36的结构，但是，即使在该情况下，半透半反镜膜33也具有使照明装置的内部结构不容易从视觉上被认出的效果。另外，通过采用同色的多个LED31，可以得到被发散的照明光。
上面对最佳实施例进行了说明，但是本发明并不限于这些实施例。例如，可以任意地设定作为光源的LED的形态和配置、半透半反镜膜的材质和膜的着色、或基板和支承体或作为其替代品的容器的结构等。另外，半透半反镜膜设于透镜的LED的相对向的下面，但是也可将其设于例如菲涅耳透镜面。也可任意选择半透半反镜膜的厚度，从而可以适当地调整反射率和透过率。另外，可以不将半透半反镜膜整个地均匀地设于透镜的下面，可以设为点状、帘状或格子状等的图样。可以自由设定密封材料的有无、该密封材料的颜色或形状等。也可以点状等进行白色涂料的印刷来替代半透半反镜膜，从而得到同样无金属光泽且可同样降低内部黄色感的效果。
对于透镜，可以为具有许用厚度的一般透镜，也可以为具有菲涅耳透镜面的透镜。另外，通过进行一般的透镜部和菲涅耳透镜部的面积比的各种选择、改变两者的焦距等透镜特性(由此，例如可以在某种光照强度的照明范围中得到更强的点照射部、也可以使透镜像差的一部分得以稍微地修正)、使这些透镜部和菲涅耳透镜部的光轴的一方或双方倾斜将菲涅耳透镜面并不形成为平面而是形成为凸面或凹面，或者，对上述实施例的特征加以不同的组合等，可形成各种任意的结构和变型例。另外，能够以透镜面的至少一方为凹透镜而得到发散的照明光。
对于本发明的照明装置，由于在非发光时完全或几乎不能看到其内部的颜色或结构，所以其具有不有损于搭载有该照明装置的仪器等的外观的设计上的优点，而且，由于可使轻薄化和聚光(或散射)特性多样化，所以大大地扩大了以应用于高档用品为首的应用范围，并极大地提高了产业上的可利用性。

Claims (12)

1.一种照明装置，具有支承体、配置于上述支承体内的光源、与上述光源的发光面相对地配置的透镜，其特征在于，包含遮光机构，其形成于上述透镜表面的至少一个面上，用于在上述光源的非发光时防止因外界光而看到上述照明装置的内部。
2.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，上述遮光机构包含设于上述透镜上的半透半反镜膜。
3.如权利要求2所述的照明装置，其特征在于，上述半透半反镜膜形成于与上述光源的发光面相对的透镜的平坦面上。
4.如权利要求2所述的照明装置，其特征在于，上述半透半反镜膜是由铝等的金属材料构成的薄膜而形成的。
5.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，上述光源安装在固定于上述支承体的基板上。
6.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，上述光源由单个或多个LED构成。
7.如权利要求6所述的照明装置，其特征在于，上述多个LED发出相同颜色或不同颜色的光。
8.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，上述光源被由含有YAG荧光体的透明树脂制成的密封部件所包围，上述光源由蓝色发光二极管构成，并通过上述密封部件而向外部发出白色的光。
9.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，上述透镜为聚光透镜，该聚光透镜具有外周部分和内周部分，上述外周部分含有由平滑的曲面构成的透镜面，上述内周部分含有菲涅耳透镜面。
10.如权利要求9所述的照明装置，其特征在于，上述菲涅耳透镜面的中心轴和由上述平滑的曲面构成的透镜面的焦点位置配置于不同的位置。
11.一种照明装置，具有光源、与上述光源的发光面相对地配置的透镜、形成于上述透镜的至少一面上的半透半反镜膜，上述透镜具有外周部分和内周部分，上述外周部分含有由平滑的曲面构成的透镜面，对于上述内周部分，多个含有菲涅耳透镜面的照明机构呈平面状地排列于支承体内。
12.如权利要求11所述的照明装置，其特征在于，上述光源由单个或多个LED构成。
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