JP5246817B2 - レンズ及びそれを用いたランプ - Google Patents

Description

この発明は、ランプに関し、特に、レンズ及びそれを用いたランプに関する。

コンパクトな容量ならびに長寿命という利点を有する発光ダイオード（light emitting diode = LED）は、日常生活で一般的に採用される光源となってきている。

従来のＬＥＤ光源の応用において、ＬＥＤ光源は、指向性を有する光源であり、ＬＥＤ光源の前方に位置する直接照明された部分は、より高い照度レベルを有するとともに、直接照明されない部分の照度レベルは、直接照明された部分のそれと較べてより低いものとなる。ＬＥＤ光源の指向性のために、ＬＥＤ光源は、装飾的な（decorative）照明としてではなく、部分的に高い照度を必要とするランプとして主に採用されている。

そこで、この発明の目的は、簡単に造形され、かつ低コストであるレンズを提供することにある。

発明の目的は、発光ダイオード（light emitting diode = LED）を光源として採用した装飾的なランプを提供することにある。

この発明は、第１表面と第２表面と第３表面と第４表面とを有するレンズを提供する。第２表面が第１表面を取り囲んで第１表面と整合的に収容空間を形成する。凹状表面である第３表面が第４表面を取り囲むとともに、第２表面の外側に位置する。第１表面が収容空間および第４表面間に位置している。

この発明のレンズの実施形態中、第１表面と第２表面とが凸状表面であり、かつ第３表面と第４表面とが凹状表面である。

この発明のレンズの実施形態中、第３表面が屈折部分と全反射部分とを有する。屈折部分が第１表面に比較的近いとともに、全反射部分が第４表面に比較的近い。

この発明のレンズの実施形態中、第３表面および第４表面のうち少なくとも１つが更に光路を調整するために配列された微細構造を有する。

この発明のレンズの実施形態中、レンズがさらに第３表面の下端に接続された複数の固定部分を含む。

この発明は、さらに、ランプシェードとベースと上記したレンズとＬＥＤ光源とを含むランプを提供する。ランプシェードがベースに組み立てられる。レンズがベース上に配置されるとともに、ランプシェード中に位置する。ＬＥＤ光源がレンズ中の収容空間中に位置する。

この発明のランプの実施形態中、レンズの第３表面の下端に位置する固定部分がベースに接続される。ランプが更に固定部分を貫通する複数のファスナーを含んでレンズをベースに固定する。

この発明のランプの実施形態中、ランプが更に固定部分およびベース間に配置される接着剤層を含む。

上記に照らして、この発明のレンズは、簡単に作られるとともに、低いコストを有するものとなる。ランプにレンズを適用することによって、ＬＥＤ光源の光路が変化させられることが可能であり、ＬＥＤ光源もまた装飾的なランプとして採用できるものとなる。つまり、この発明のレンズは、簡単な構造を有するとともに、容易に製作されるため、低い製作コストとなる。さらに、指向性を有するＬＥＤ光源を備えたレンズを採用することにより、ＬＥＤ光源の可視角度範囲が拡大されて、ＬＥＤ光源もまた装飾的なランプに適用され、ＬＥＤ光源の応用範囲を更に広げるものとなる。

この発明の実施形態にかかる異なる視角からのレンズを示す概略図である。 この発明の実施形態にかかる異なる視角からのレンズを示す概略図である。 図１中のレンズをＡ−Ａ線に沿って示した断面図である。 図１中のレンズを採用したランプを示す概略図である。 発光ダイオード光源によりレンズを介して発射される光の調整を示す概略図である。 発光ダイオード光源によりレンズを介して発射される光の調整を示す概略図である。 発光ダイオード光源によりレンズを介して発射される光の調整を示す概略図である。 異なる照度基準を規準化（normalizing）した後のランプの照度分布を示す説明図である。 複数の固定部分を有するレンズを示す概略図である。 別な実施形態にかかるレンズを示す概略図である。

以下、この発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。
図１と図２とは、それぞれ、この発明の実施形態にかかる異なる視角からのレンズを示す概略図である。図３は、図１中のレンズをＡ−Ａ線に沿って示した断面図である。図１と図２と図３とにおいて、この実施形態のレンズ１００は、第１表面１１０と第２表面１２０と第３表面１３０と第４表面１４０とを有する。第２表面１２０が第１表面１１０を取り囲んで整合的に（conformally）収容空間Ｓを形成する。第３表面１３０が第４表面１４０を取り囲むとともに、第２表面１２０の外側に位置している。第１表面１１０が収容空間Ｓおよび第４表面１４０間に位置する。

従って、レンズ１００の第１表面１１０と第２表面１２０とは、凸状表面であるとともに、第３表面１３０と第４表面１４０とは、この実施形態において凹状表面である。

図４は、図１中のレンズを採用したランプを示す概略図である。図２と図３と図４とにおいて、レンズ１００が装飾的なランプ２００に適用される。このランプ２００がランプシェード２１０とベース２２０とレンズ１００と発光ダイオード（light emitting diode = LED）光源２３０とを含む。ランプシェード２１０がベース２２０に組み立てられる。ランプシェード２１０は、装飾的なランプ２００の需要に応じて任意の形状とすることができる。レンズ１００がベース２２０上に配置されるとともに、ランプシェード２１０中に位置している。発光ダイオード（ＬＥＤ）光源２３０がレンズ１００の収容空間Ｓ中に位置している。

図５から図７は、それぞれ、発光ダイオード光源によりレンズを介して発射される光の調整を示す概略図である。より良い図解のために、図５から図７は、ＬＥＤ光源２３０とレンズ１００とレンズ１００を介して調整された後のＬＥＤ光源２３０の光路だけを示している。図５において、第１表面１１０に直面するレンズ１００の収容空間Ｓ中に配置されたＬＥＤ光源２３０によって発射された光は、ＬＥＤ光源２３０の指向性により制限されるために、狭い可視範囲を有する。しかし、レンズ１００の第１表面１１０は、平面でも斜面でもない。第１表面１１０は、曲率を有する表面であり、ＬＥＤ光源２３０から発射された光が第１表面１１０を通ってレンズ１００に入るとともに、第１表面１１０の曲率により屈折された光が光の可視範囲を増大させる。また、第１表面１１０を通ってレンズ１００に進入した光が湾曲した第４表面１４０を介して屈折して発射される。その結果、ＬＥＤ光源２３０により発射される光の可視範囲がさらに拡大される。

図６において、第２表面１２０に直面するＬＥＤ光源２３０により発射された光は、湾曲した第２表面１２０によって屈折させられる。光は、湾曲した第３表面１３０を通ってレンズ１００の外へ射出される。特に、第２表面１２０からの屈折した光が第３表面１３０の下部から射出される。

図７において、より大きい角度を有し、かつＬＥＤ光源２３０から発射された光が第１表面１１０を通ってレンズ１００に入るとともに、第３表面１３０の上部に射出される。この時、全反射が発生し、光が反射されて第４表面１４０から射出される。従って、第１表面１１０に比較的近い第３表面１３０の容易に屈折させられる下部が屈折部分と呼ばれるとともに、第４表面１４０に比較的近い容易に全反射される第３表面１３０の上部が全反射部分と呼ばれる。ここで、屈折部分と全反射部分とは、一般的に分かれている。ランプ２００のレンズ１００中で使用される各屈折部分および全反射部分は、収容空間Ｓ中に配置されたＬＥＤ光源２３０の位置に従って変更できる。

図８は、異なる照度基準を規準化した後のランプの照度分布を示す説明図である。図８に示したように、レンズ１００がランプ２００中に採用されて、ランプ２００の可視角度範囲が約−８５°〜＋８５°となる。つまり、ランプ２００が１７０°の可視角度範囲を有する。また、ランプ２００が可視角度範囲内で均一な照明を有し、指向性を有するＬＥＤ光源２３０を利用する従来の装飾的なランプの不均一な照明が調整される。

さらに、微細構造（図示せず）が第３表面１３０および第４表面の少なくとも１つ上に形成される。微細構造の配置は、光路の調整を容易にしてグレアを回避する。

図９は、複数の固定部分を有するレンズを示す概略図である。図４と図９とにおいて、ベース２２０上にレンズ１００をしっかりと配置するために、レンズ１００が更に第３表面１３０の下端に接続される固定部分１５０を含む。ランプ２００が更にネジのような複数のファスナー（留め具、 図示せず）を含むとともに、ファスナーが固定部分１５０を介してベース２２０に固着されてベース２２０上にレンズ１００を固定する。各固定部分１５０が開口１５２を有するとともに、ファスナーが開口１５２を介してベース２２０に固着される。

別な実施形態中、固定部分１５０'は、（図１０に示すように）開口１５２を欠いているとともに、レンズ１００'が固定部分１５０'を介してベース２２０上に配置される。ここで、固定部分１５０'とベース２２０との間には、レンズ１００'をベース２２０上に固定するために接着剤層を有する。この実施形態は、ベース２２０上に固定部分１５０を固定する方法を制限するものではない。説明されていない他の実施形態中、複数のラッチ（図示せず）がベース２２０上に配置されている。レンズ１００が固定部分１５０をラッチおよびベース２２０の表面間のスペースにねじ込むことによりベース２２０に固定される。

つまり、この発明のレンズは、簡単な構造を有するとともに、容易に製作されるため、低い製作コストとなる。さらに、指向性を有するＬＥＤ光源を備えたレンズを採用することにより、ＬＥＤ光源の可視角度範囲が拡大されて、ＬＥＤ光源もまた装飾的なランプに適用され、ＬＥＤ光源の応用範囲を更に広げるものとなる。

以上のように、この発明を実施形態により開示したが、もとより、この発明を限定するためのものではなく、当業者であれば容易に理解できるように、この発明の技術思想の範囲内において、適当な変更ならびに修正が当然なされうるものであるから、その特許権保護の範囲は、特許請求の範囲および、それと均等な領域を基準として定めなければならない。

本発明は、装飾的なランプに適用する指向性を備えたLEDに関するものである。

１００，１００' レンズ
１１０ 第１表面
１２０ 第２表面
１３０ 第３表面
１４０ 第４表面
１５０，１５０' 固定部分
１５２ 開口
２００ ランプ
２１０ ランプシェード
２２０ ベース
２３０ ＬＥＤ（発光ダイオード）光源
Ｓ 収容空間

Claims (10)

1. 内部に発光ダイオード光源が配置されるレンズであって、
   第１表面と第２表面と第３表面と第４表面とを含み、
   前記第２表面が前記第１表面を取り囲んで収容空間を形成し、
   前記発光ダイオード光源が前記収容空間の内部に位置し、
   前記第３表面が、前記第４表面を取り囲むとともに、前記第２表面よりも外側に位置し、
   前記第１表面が前記収容空間と前記第４表面との間に位置し、
   前記第３表面が凹状表面であり、前記第１表面および前記第２表面がそれぞれ凸状表面であり、かつ前記第４表面が凹状表面であるレンズ。
2. 前記第３表面が屈折部分と全反射部分とを有し、前記屈折部分が前記第４表面よりも前記第１表面に近いとともに、前記全反射部分が前記第１表面よりも前記第４表面に近い請求項１に記載のレンズ。
3. 前記第３表面および前記第４表面のうち少なくとも１つが、光路を調整するために配列された微細構造をさらに有する請求項１に記載のレンズ。
4. 前記第３表面の下端に接続された複数の固定部分をさらに含む請求項１に記載のレンズ。
5. ランプシェードと、
   前記ランプシェードに組み立てられたベースと、
   前記ベース上に配置されるとともに、前記ランプシェードの内部に位置し、第１表面と第２表面と第３表面と第４表面とを有し、前記第２表面が前記第１表面を取り囲んで収容空間を形成し、前記第３表面が、前記第４表面を取り囲むとともに、前記第２表面よりも外側に位置し、前記第１表面が前記収容空間と前記第４表面との間に位置し、かつ前記第３表面が凹状表面であるレンズと、
   前記レンズの前記収容空間の内部に配置された発光ダイオード光源と
   を含み、
   前記第１表面および前記第２表面がそれぞれ凸状表面であるとともに、前記第４表面が凹状表面であるランプ。
6. 前記第３表面が屈折部分と全反射部分とを有し、前記屈折部分が前記第４表面よりも前記第１表面に近いとともに、前記全反射部分が前記第１表面よりも前記第４表面に近い請求項５に記載のランプ。
7. 前記第３表面および前記第４表面のうち少なくとも１つが、光路を調整するために配列された微細構造をさらに有する請求項５に記載のランプ。
8. 前記第３表面の下端に接続されるとともに、前記ベースに接続される複数の固定部分をさらに含む請求項５に記載のランプ。
9. 前記複数の固定部分の各々と対応させて複数のファスナーが設けられ、当該複数のファスナーの各々は、対応する固定部分を貫通して、前記ベース上に前記レンズを固定する請求項８記載のランプ。
10. 前記複数の固定部分および前記ベース間に配置された接着剤層をさらに含む請求項８記載のランプ。

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