专利名称：透镜以及照明装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及照明装置，特别涉及具备LED(发光二级管)等的半导体发光元件来作为光源，且主要作为白炽灯的替代品来使用的照明装置。
背景技术：
近年来，为了防止地球变暖而发展节能化，在照明领域，作为现有的白炽灯的替代品，正进行使用LED的灯的研究、开发。这是因为，与现有的白炽灯相比，使用LED的灯具有高能效。在考虑使用LED的灯的用途扩展的情况下，要求原样地利用现有的白炽灯的插座，期望与现有的白炽灯同等地使用。此外，由于白炽灯从白炽灯的前方到后方以大体球面状地均匀射出光，因此对于使用LED的灯，要求指引与将白炽灯安装在照明器具中的情况同等的光的照射。但是，由于LED其出射光的直线传播性強，因此在与现有的白炽灯同等地使用的情况下，需要没有亮度不匀地扩展光的照射范围(配光)。作为扩展光的配光的手段的ー个实例，如专利文献I记载那样，有如下的方法在大体圆柱状的基体的外表面配置LED，并以覆盖上述基体和上述LED的方式设置透光性的罩，从而扩展配光。但是，由于需要将基体制作为大体圆柱状和/或在大体圆柱状的基体配置LED等，因而有可能使制造エ序变复杂。在扩展配光的手段中也有使用透镜的手段。作为使用透镜来扩展配光的现有技术，有专利文献2和专利文献3公开的技木。在专利文献2中公开了 在发光元件的上部设置光束控制部件(透镜)，通过在光束控制部件的与发光元件相対的面上设置凹入部和通气槽来防止亮度不匀的发生，在平面上出射光的透镜的形状。此外，在专利文献3中公开了 通过将具有底面、反射面、相对于透镜的中心轴倾斜的角度的第一折射面和从底面向第一折射面作为圆滑的曲面延伸的第二折射面的透镜在发光元件的上部设置从而使光向侧面射出的透镜的形状。专利文献I :特开2008-103112号公报专利文献2 :特开2009-211990号公报专利文献3 :特开2004-133391号公报但是，专利文献2公开的透镜使从发光元件照射出的光在照射方向(前方)上均匀地扩展，能防止亮度不匀的发生，但是，几乎没有相对于发光元件的照射方向向侧面和后方出射的光。因此，在专利文献2公开的使用透镜的照明装置中，无法适用于作为可向侧面和后方出射光的白炽灯的替代品使用的情況。此外，虽然专利文献3公开的透镜可向侧面方向出射光，但几乎没有向前方和后方出射的光，因此无法适用于作为白炽灯的替代品使用的情況。此外，图10表示将专利文献2和专利文献3简单地组合的情况下的光的出射的状态。由于向侧面出射的光较多，向前方和后方出射的光的出射量较少，因此难以得到白炽灯代替品所需的、使光以大体球面状均匀出射的效果
发明内容
本发明的目的是提供LED的安装简单且防止光的出射的亮度不匀并使光以大体球面状均匀出射的透镜及使用该透镜的照明装置。本发明的照明装置，具有基板、设置在该基板的上面侧的发光体、和覆盖发光体上方的透镜，其特征在于，透镜具有与发光体的发光面相对的面、和在与发光体的发光面相对的面的相反侧向透镜的内侧凹入的面，向透镜的内侧凹入的面具有使从与发光体的发光面相対的面入射到透镜内的光向透镜的上方射出的功能、和向透镜的侧面和下方反射的功能，在与发光体的发光面相对的面的一部分上设有凹部，凹部是如下的形状，即、用向透镜的内侧凹入的面使从凹部入射到透镜内的光向透镜的侧面和下方反射得比向透镜的上方射出多的形状。或者，本发明的照明装置，具有基板、在该基板的上面侧设置的发光体、和覆盖发 光体上方的透镜，其特征在于，透镜具有与发光体的发光面相对的面、和在与发光体的发光面相对的面的相反侧向透镜的内侧凹入的面，向透镜的内侧凹入的面具有从向透镜的内侧凹入的面的底部朝顶部并向透镜的上方鼓起的倾斜，在与发光体的发光面相对的面上设有向透镜的内侧凹入的凹部。或者，本发明的透镜，具有向该透镜的内侧凹入的面、和向透镜的内侧凹入的面的相反侧的面，向透镜的内侧凹入的面具有从向透镜的内侧凹入的面的底部朝向顶部并向该透镜的上方鼓起的倾斜，在相反侧的面上设有向该透镜的内侧凹入的凹部。或者，本发明的照明装置，具有基板、在该基板的上方设置的多个半导体发光元件、和为了覆盖半导体发光元件而设于基板上方的透镜，其特征在于，透镜包括上部、侧部和底部，底部具有透镜的第一面，侧部具有透镜的第二面和第三面，上部具有透镜的第四面和第五面，第一面是向透镜的内方凹入的半球状的曲面，并设置成覆盖半导体发光元件，第ニ面的一端与第一面的端连接，第二面是覆盖第一面的侧部的曲面，第三面的一端与第二面的另一端连接，第四面的一端与第三面的另一端连接，第四面是向透镜的内方凹入的曲面，第五面与第四面的另一端连接，是相对于基板大体平行的面，来自半导体发光元件的光从第一面向透镜内入射，从第一面入射后的光朝向第二面、第三面、第四面、第五面，第二面使从第一面入射后的光朝向照明装置的上方折射并从透镜射出，第三面使从第一面入射后的光朝向第四面地在透镜内反射，使从第四面反射后的光朝向照明装置的侧面和下方折射并从透镜射出，第四面使从第一面入射后的光朝向第三面地在透镜内反射，使从第三面反射后的光朝向照明装置的上方折射并从透镜射出，第五面使从第一面入射后的光朝向照明装置的上方地从透镜射出，在第一面上设有向透镜的内方凹入的凹部，从半导体发光元件向凹部入射后的光朝向第四面比朝向第五面多。发明的效果如下。根据本发明，在具有基板、设置在该基板的上面侧的发光体、和覆盖发光体上方的透镜的照明装置中，透镜具有与发光体的发光面相对的面、和在与发光体的发光面相对的面的相反侧向透镜的内侧凹入的面，向透镜的内侧凹入的面具有使从与发光体的发光面相对的面入射到透镜内的光向透镜的上方射出的功能、和向透镜的侧面和下方反射的功能，在与发光体的发光面相对的面的一部分上设有凹部，凹部是用向透镜的内侧凹入的面使从凹部入射到透镜内的光向透镜的侧面和下方反射得比向透镜的上方射出多的形状，因此，能实现LED的安装简单且防止亮度不匀并使光以大体球面状均匀射出的照明装置。
或者，根据本发明，在具有基板、在该基板的上面侧设置的发光体、和覆盖发光体上方的透镜的照明装置中，透镜具有与发光体的发光面相对的面、和在与发光体的发光面相対的面的相反侧向透镜的内侧凹入的面，向透镜的内侧凹入的面具有从向透镜的内侧凹入的面的底部朝顶部并向透镜的上方鼓起的倾斜，在与发光体的发光面相对的面上设有向透镜的内侧凹入的凹部，因此，能实现LED的安装简单且防止亮度不匀而使光以大体球面状均匀射出的照明装置。
或者，根据本发明的透镜，该透镜具有向该透镜的内侧凹入的面、和向透镜的内侧凹入的面的相反侧的面，向透镜的内侧凹入的面具有从向透镜的内侧凹入的面的底部朝向顶部并向该透镜的上方鼓起的倾斜，在相反侧的面上设有向该透镜的内侧凹入的凹部，因此，能实现LED的安装简单且防止亮度不匀而使光以大体球面状均匀射出的透镜。或者，根据本发明，在具有基板、在该基板的上方设置的多个半导体发光元件、和为了覆盖半导体发光元件而设于基板上方的透镜的照明装置中，透镜包括上部、侧部和底部，底部具有透镜的第一面，侧部具有透镜的第二面和第三面，上部具有透镜的第四面和第五面，第一面是向透镜的内方凹入的半球状的曲面，并设置成覆盖半导体发光元件，第二面的一端与第一面的端连接，第二面是覆盖第一面的侧部的曲面，第三面的一端与第二面的另一端连接，第四面的一端与第三面的另一端连接，第四面是向透镜的内方凹入的曲面，第五面与第四面的另一端连接，是相对于基板大体平行的面，来自半导体发光元件的光从第一面向透镜内入射，从第一面入射后的光朝向第二面、第三面、第四面、第五面，第二面使从第一面入射后的光朝向照明装置的上方折射并从透镜射出，第三面使从第一面入射后的光朝向第四面地在透镜内反射，使从第四面反射后的光朝向照明装置的侧面和下方折射并从透镜射出，第四面使从第一面入射后的光朝向第三面地在透镜内反射，使从第三面反射后的光朝向照明装置的上方折射并从透镜射出，第五面使从第一面入射后的光朝向照明装置的上方地从透镜射出，在第一面上设有向透镜的内方凹入的凹部，从半导体发光元件向凹部入射后的光朝向第四面比朝向第五面多，因此，能实现LED的安装简单且防止亮度不匀而使光以大体球面状均匀射出的照明装置。
图I (a)是从本发明的实施例I的发光部的侧面观察的剖视图，(b)是本发明的实施例I的透镜的等角投影图。图2是表示本发明的实施例I的光线的状况的图。图3中，图(a)是在改变本发明实施例I的透镜的安装的场合的、从发光部的侧面观察的剖视图，图(b)是图3(a)的透镜的等角投影图。图4中，图(a)是在改变本发明实施例I的透镜的安装的场合的、从发光部的侧面观察的剖视图，图(b)是图4(a)的透镜的等角投影图。图5是将本发明的实施例I用作白炽灯的情况下的从侧面观察的剖视图。图6是从本发明的实施例2的发光部的侧面观察的剖视图。图7中，图(a)是从本发明的实施例3的发光部观察的剖视图，图(b)是图7(a)的透镜的等角投影图。图8是将本发明的实施例4用作白炽灯的情况下的从侧面观察的剖视图。
图9是将本发明的实施例5用作白炽灯的情况下的从侧面观察的剖视图。图10是现有例的透镜的剖视图。图中I-透镜，2-LED模块，3-发光面(荧光体面)，4_基板，5_光轴，6_抓头部，7_伸出部分，10、15ト框体，11-电路，12-灯头，13,50-罩，20-透镜压板，21-螺钉，100-包括安装部的透镜，150-基板的其他形式，200-包括安装部的透镜的其他形式，300、400、500_透镜的其他形式，501-光线，600-现有例的透镜， -平坦部，b-漏斗型的凹面，C-折射面，d-碗型的曲面，e-曲面，f-圆锥状的凹部，g-富士山型的凹面，h-多个圆锥状的凹部。
具体实施例方式在本发明涉及的照明装置中，其特征在于，在ー个基板上设置至少ー个发光体，具有保护发光体并具有透光性的罩，在发光体的发光面的上方且罩内部具有透镜，在透镜中，具有如下的透镜在与发光面相对的相对面的大体中心具有大体圆锥状的凹部，凹部底面的大小比发光面的面积小。作为其他实例，特征在于，发光面的相对面是曲面，在相对面的相反侧具有漏斗型的凹部。此外，作为其他实例，特征在于，在上述漏斗型的凹部底面具有具备平坦部的透镜。上述透镜在发光面的相对面形成有具有比发光面小的底面的大体圆锥状的凹部，从而抑制向罩表面出射的光的亮度不匀。此外，在发光面的相反侧形成的漏斗型的凹部增加向后方出射的光。另外，通过将漏斗型凹部的底面做成平坦部，从而增加向前方出射的光。通过组合这些效果，从而能得到对罩表面均匀地出射光的透镜。此外，通过使罩具有散射特性，从而还能増加光的均匀性。另外，在本发明涉及的照明装置中，在考虑作为白炽灯的替代用途使用时，期望具有与灯泡类似的形状。作为实施的ー个实例，具有如下的结构作为发光体使用LED模块，在装载LED模块的基板的背面侧具有空腔的框体，具有用干与以往的白炽灯的插座连接的灯头。另外，在框体的空腔部中收纳用于驱动LED模块的电路。下面,使用附图来说明实施例I至5。作为基本构成,在基体4的一个面设有作为发光体的LED模块2。下面，在实施例I至5中，以基板4为基准将设有LED模块2的ー个面的方向作为前方(上方)，将另一面的方向作为后方(下方)。将前方和下方以外的方向作为侧面。在灯泡中设为球体侧和灯头侧的情况下，球体侧为上方，灯头侧为下方。实施例I在本实施例中，说明防止亮度不匀且使配光扩展的透镜的实例。图I (a)是从本发明的实施例I的发光部的侧面观察的剖视图。在基板4的ー个面上装载LED模块2，LED模块2的发光面3朝向作为与基板4相反方向的前方(上方)。此夕卜，透镜I设置成透镜I的大部分位于(くる)LED模块2的发光面3的前方(上方)。基板4是用于装载LED模块2的部件。从电路向LED模块2供给电力，从发光面3向LED模块2的前方(上方)照射光。从发光面3照射的光向透镜I入射。透镜I设置成覆盖LED模块2。在本实施例中，透镜I包括平坦部a (第五面)、凹面b(第四面)、折射面c(第三面)、曲面d(第二面)、曲面e (第一面)、凹部f■和抓头(取つ掛かり)部6。在透镜I中，曲面e是与LED模块2相対的面。LED模块2由曲面e和基板4包围。曲面e做成覆盖配置在作为平面的基板4的一个面上的LED模块2的半球状。在曲面e上形成有圆锥状的凹部f。如果将从LED模块2的发光面3照射的光中代表性的光线作为光轴5，则在光轴5和曲面e相交的部分形成有凹部f。在曲面e中，将离基板4最远的部位作为曲面部el。在本实施例中，由于光轴5通过曲面部el，因此凹部f设于曲面部el。凹部f设置成向透镜I的内侧凹入。凹部f是圆锥状的凹处。来自LED模块2的发光面3的光朝向曲面e和凹部f，从曲面e和凹部f入射到透镜I内。透镜I的光的出射面包括平坦部a、凹面b、折射面c和曲面d。平坦部a和凹面b位于透镜I的上部，折射面c和曲面d位于透镜I的侧部。凹面b具有从平坦部a朝向凹面b和折射面c连接的部分井向透镜的上方鼓出那样的傾斜。由平坦部a、凹面b和折射面c形成大体漏斗型。折射面c位于从凹面b的侧面到后方的范围内。在由凹面b包围的底面设有平坦部a。凹面b具有作为将从曲面e和凹部f入射到透镜I内的光向位于透镜I的侧面和后方折射面c的方向反射的面的功能、和使由折射面c反射的光透射且向透镜I的前方射出的功能。平坦部a具有使从曲面e和凹部f入射到透镜I内的光向照明装置前方透射的功能。利用平坦部a来増加光向照明装置前方的出射量。此外，折射面c具有使由凹面b反射后的光折射并从透镜I向照明装置的侧面和后方射出的功能、和使从曲面e入射后的光向凹面b方向反射的功能。曲面d具有使从曲面e入射到透镜I内的光折射并从透镜I射出的功能。来自曲面d的光在从照明装置的前方向侧面的范围内射出。通过在曲面e形成圆锥状的凹部f，可增加照向凹面b的光的量。通过增加照向凹面b的光的量，从而能增加来自凹面b的光的反射量，因此能向灯泡的前方、侧面、后方照射光，能防止亮度不匀。从凹部f 入射后的光由凹面b反射，与仅设置曲面e的情况相比，会增加从照明装置的侧面向后方的光的出射。通过增加光从照明装置的侧面向后方的出射，从而具有減少照明装置整体的亮度不匀的功能。光轴5和圆锥状的凹部f 所成的角度0 I在考虑光照向凹面b时，期望为10 50°前后。例如，在0 1的角度为48°时，期望使平坦部a的长度为0.6mm，使凹面b的大小为成为半径6_X 12mm的椭圆形状的1/4的弧。但是,如果Q I的角度和平坦部a的大小发生变化，则凹面b的大小也变化。此外，在将曲面e的凹部f的开ロ部称为圆锥状的凹部f的底面时，期望凹部f的底面的大小X1比发光面3的大小X2小。由于成为X1 < X2，所以能产生经由凹部f由凹面b反射的光和经由曲面e由凹面b反射的两种光，从而能防止亮度不匀地扩展从侧面向后方的出射光。X1和X2的大小的比率在考虑光照向凹面b时最好为1 : 2前后。例如，在X1为3. 4mm时，X2的大小最好是8mm左右。此外，在0 I的角度是48°时,最好如下平坦部a的长度为0. 6mm,凹部b的大小是成为半径6X 12mm的椭圆形状的1/4的弧，凹部b和折射面c所成的角度为55°，曲面d和曲面e的垂直底面为1mm，曲面d是半径9mmX 12mm的椭圆形状的一部分的弧，曲面e是半径3mmX8mm的椭圆形状的一部分的弧，透镜I中心部的厚度是0. 5_。但是，如果调整凹面b的曲率，并调整光向后方的出射量，则也可以是其他的比率。透镜I的外形做成为将大体漏斗型和大体碗型(碗型)以各自的面积小的部分面对的方式来组合的形状。在从侧面观察透镜I时，大体为沙漏形状。大体漏斗型的外周侧面是本实施例中所说的折射面C，大体漏斗型的内周侧面是在本实施例中所说的凹面b。由大体漏斗型的内周侧面包围的部分是本实施例中所说的底面a。大体碗型的外周侧面是本实施例中所说的曲面d，大体碗型的圆锥台的内周侧面是本实施例中所说的曲面e。在曲面e的一部分设置凹部。在曲面e的一部分设置的凹部是本实施例中所说的凹部f。在本实施例中，凹部f的形状是圆锥状。曲面d的一端与曲面e的端连接，折射面c的一端和曲面d的另一端连接。凹面b的一端和折射面c的另一端连接，底面a与凹面b的另一端连接。在本实施例中，表现出大体漏斗型、碗型，但并不限于此。如果是实现各个面的功能的形状，则透镜I的外形没有限制。透镜I设置成由曲面e覆盖LED模块2。来自LED模块2的发光面3的光入射到曲面e和凹部f。入射到曲面e的光按照曲面e的曲率和透镜I的折射率进行折射。来自直线传播性强的LED模块2的光由曲面e来扩展向前方的配光。此外，入射到凹部f的光 还进行折射。通过曲面e后的光到达平坦面a、曲面b、折射面c和曲面d。通过凹部f 后的光到达曲面b。到达平坦面a后的光向前方射出。到达曲面b后的光中的一部分光从曲面b向前方射出，其他的光再次向透镜I内反射。从曲面e和凹面b到达折射面c和曲面d的光进行折射，向前方和侧面及后方射出。曲面e是为了使来自LED模块2的光的配光扩展而设置的。凹部b是为了使光向前方透射或在透镜I内反射而设置的。平坦面a是为了使光向透镜I的前方透射而设置的。折射面c是为了使光朝向透镜I的侧面和后方而设置的。曲面d是为了使光朝向前方和侧面而设置的。透镜I能使用车床、注射模塑成型、光造型和鋳造等大量公知技术来制造。透镜I由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA，通称丙烯)或聚碳酸酯(PC、通称ポリカ)。但是，只要是透光性材料即可，并不限于这些材料，但是，从节能的观点考虑最好是透镜中的光的损失小的材料。此外，还可以使用多种材料，或者也可以通过在透镜I内部混合由聚甲基丙烯酸甲酯和/或聚碳酸酯等构成的IOOOnm左右大小的微粒子来具有散射特性。使透镜I具有散射特性，从而虽然光的损失因散射而增大，但能具有更均匀的亮度不匀少的光。透镜I的折射率期望是普通的透明部件所具有的I. 54左右，但根据使用的材料，还能够具有比其高或低的折射率。透镜I内的光的折射和/或反射角度依赖于折射率，所以根据透镜I使用的材料的折射率，需要形状的变化。图I (b)表示透镜I的等角投影图。作为将透镜I安装在基板4上的手段的ー个实例，表示了在基板4上开有至少两处的孔，在从透镜I底面延伸的圆柱状的部分形成抓头部6来防止透镜脱落的安装方法。为了防止透镜I在上下方向的偏移，最好是相对于圆柱状部分的与基板4接触的部分的基板4在上侧和下侧这两侧形成抓头部6 (图1(a)中，仅图示下部的抓头部6)。此外，还可以不形成抓头部6，而是调整透镜的圆柱状部分的粗细和基板的孔的嵌合来将透镜I安装在基板4上。图2是表示本发明的实施例I的光线的状况的图。从LED模块2的发光面3出来的光从曲面e和凹部f入射到透镜I内，从平坦部a、凹面b、折射面C、曲面d向透镜I外射出。作为安装方法的另ー实例，图3表示将透镜100安装在基板4上的方法。就透镜I和透镜100而言，基本构成相同。具有从透镜100的底面沿基板4的上表面以平坦状延伸的部件106，将部件106的两端嵌入基板4的端面来固定。为了固定透镜100，虽然可使用硅等粘接剂，但也可以与上述安装例同样地，形成抓头部6来进行防脱。根据本实施例所示的方法，与在LED模块2附近的基板4开有孔的图I的情况相比，由于作为发热体的LED模块2附近的基板4的面积变大，因此具有易于使来自LED模块2的热通过基板4而散出的效果。此外，作为安装方法的另ー实例，图4表示将透镜200在基板4安装的方法。就透镜I和透镜200而言，基本构成相同。在透镜I的底部形成至少两处以上的伸出部分7，将伸出部分7用压板20按 压在基板4上，将基板4和压板20用螺钉21紧固连接，从而将透镜200安装在基板4上。本实施例用螺钉21进行基板4和透镜200的安装，由于在接合时不使用硅等树脂，因此具有防止粘接剂因热等所致的时效劣化的效果。基板4的材质考虑散热性期望使用导热率高的部件。例如，最好是使用铝或铝合金、铜等金属材料，但如果是导热率高的部件，则也可以是其他材料。图5表示将本发明的透镜用作白炽灯的替代品照明装置的情况下的剖视图。基本构成是如下的构成在基板4上装载LED模块2，在LED模块2的上部设置透镜I，具有覆盖基板4的透光性的罩13，在基板4的LED模块2装载面的背面侧具有空腔的框体10，在框体10的内部具备电路11，具有用于与现有的白炽灯的插座连接的灯头12。不是仅模拟白炽灯的形状，用透镜I不产生亮度不匀地使配光扩展，使配光接近白炽灯，从而实现白炽灯的替代。透光性的罩13与LED基板4或框体10连接。罩13的材料可以是聚甲基丙烯酸甲酷或聚碳酸酯等树脂，也可以使用玻璃。罩13可以是透明的也可以是有色的任ー种，但为了增加从透镜射出来的光的均匀性，最后是通过混合ニ氧化硅和/或聚碳酸酯等的IOOOnm左右的大小的微粒子来具有散射特性。此外，在罩13的材质中使用玻璃的情况下，通过在玻璃内表面涂敷SiO2等微粒子，从而能具有散射特性。在想获得蜡烛的火焰那样的闪烁感的情况下，还可以使透光性的罩13不具有散射性。框体10兼作电路11的收纳和在LED模块2产生的热的散热件，因此最好是使用导热性高的材料例如铝或铝合金、铜等金属材料较理想，但也可使用其他材料。此外，框体10的空腔部还可以填充硅等的树脂。电路11是为了驱动LED模块2，而具有将交流电源转换为直流电源的作用。电路11由变压器、电容器等构成，但是，根据使用的LED模块2的规格，电路11的构成不同。对于该方式，以安装在白炽灯用的插座上的照明装置为例进行说明，但上述透镜不限于用于该白炽灯，也可适用于其他类型的照明装置，在请求保护的范围中记载的事项中，可用各种变化的形式进行实施。此外，在以上的实施方式中，作为光源使用表面安装型的LED模块2，但并不限于此，还可使用其他类型的LED和其他的发光元件例如有机EL、无机EL等。实施例2在本实施例2中，对实施例I的其他方式进行说明。图6是从本发明的实施例2的发光部的侧面观察的剖视图。透镜的材质和制法与实施例I相同。此外，平坦部a、凹面b、折射面C、曲面d和曲面e是与实施例I的透镜I相同的构成。在透镜300中，与透镜I不同的构成是设置在与LED模块2的发光面3的相对面上的圆锥台形的凹部g。凹部g具有侧面部gl和底面部g2。凹部g是截面面积随着从发光面侧向前方变小的圆锥台形。在发光面3的相对面上设置作为平坦部的底面部g2，从而作为平坦部的g2和a面对，能够增加从g2到a的光量。凹部g在与光轴5垂直方向上具有平坦部，但也可以是其他形状，例如描绘抛物线的半球状。如果为半球状，则能使光因折射而更均匀地弯曲。此外，为了使光向前方的出射不会变得过多，最好是凹部g的底面部g2的大小X3比发光面3的大小X4小。X3和X4的大小的比率在考虑光照向凹面b时为最好是2 : 3左右。但是，如果调整凹面b的曲面，控制光向后方的出射，则也可以是其他的比率。实施例3在本实施例3中，对实施例I的其他方式进行说明。图7 (a)是从本发明的实施例3的发光部的侧面观察的剖视图。透镜的材质和制法与实施例I相同。此外，平坦部a、凹面b、折射面C、曲面d和曲面e是与实施例I的透镜I相同的构成。透镜400与透镜100的不同之处在于在 与LED模块2的相对面上具有圆锥状的凹部f，且还存在多个圆锥状的凹部h。通过设置多个圆锥状的凹部h，从而在凹部h产生折射，増加光照向漏斗型的凹面b的均匀度，因此作为结果，光的配光的均匀性变良好。图7(b)表示透镜400的等角投影图。多个圆锥状的凹部h以同心圆状配置。就多个圆锥状的凹部h的配置而言，为了使光均匀地扩展而期望在以光轴5为中心线来观察的情况下是対称的。用图7(a)表示的圆锥状的凹部f还可以是与实施例2同样的圆锥台形或者描绘抛物线那样的半球状。另外，多个圆锥状的凹部h在图7中由圆锥状表示，但也可以是其他形状、例如富士山型(角锥形)那样的形状或描绘抛物线的半球状。实施例4在本实施例4中，对实施例I的其他方式进行说明。图8是从本发明的实施例4的发光部的侧面观察的剖视图。透镜的材质和制法与实施例I相同。其特征在于，装载LED模块2的基板150的端部折弯到比装载LED模块2的面低的位置。在平面状的基板4中，来自LED模块2的光在基板4的端散射，因此向后方的出射光量減少，但如果使用基板150，则向后方的光不会被遮蔽，因此能增加光向后方的出射量。基板150的材质最好是使用铝或铝合金等的导热性高且易于加工的材料。在将基板150和框体151的端接合时，导热性变好。实施例5在本实施例5中，对实施例I的其他方式进行说明。图9是将本发明的实施例5用作白炽灯的情况下的从侧面观察的剖视图。在实施例I中，将透镜固定在基板4上，但是，在本实施例中，将透镜500固定在罩50上。通过分离LED模块2和透镜的距离，从而能防止透镜500因发热而劣化。此外，光的出射位置与实施例I相比位于上部，因此能增加光向后方的出射。透镜500的材质和制造方法与实施例I同样。透镜500向罩50的固定最好是使用透明的粘接剂，防止透镜500作为影子投影在罩盖50上。作为透明的粘接剂的实例，可使用有机硅、丙烯酸、脂环式环氧树脂、聚氨酯等的粘接剂，但是，也可使用其他粘接剂。此夕卜，透镜500可使用光造型和鋳造等大量公知技术来与罩50 —体形成地制造。在一体形成的情况下，最好是透镜500和罩50的材质相同，但也可以是不同的材料。
权利要求
1.ー种照明装置，具有基板、设置在该基板的上面侧的发光体、和覆盖该发光体上方的透镜，其特征在干， 上述透镜具有与上述发光体的发光面相对的面、和在与上述发光体的发光面相对的面的相反侧向上述透镜的内侧凹入的面， 向上述透镜的内侧凹入的面具有使从与上述发光体的发光面相对的面入射到上述透镜内的光向上述透镜的上方射出的功能、和向上述透镜的侧面和下方反射的功能， 在与上述发光体的发光面相对的面的一部分上设有凹部， 上述凹部是如下的形状，即、用向上述透镜的内侧凹入的面使从上述凹部入射到上述透镜内的光向上述透镜的侧面和下方反射得比向上述透镜的上方射出多的形状。
2.ー种照明装置，具有基板、在该基板的上面侧设置的发光体、和覆盖该发光体上方的透镜，其特征在干， 上述透镜具有与上述发光体的发光面相对的面、和在与上述发光体的发光面相对的面的相反侧向上述透镜的内侧凹入的面， 向上述透镜的内侧凹入的面具有从向上述透镜的内侧凹入的面的底部朝顶部并向上述透镜的上方鼓起的倾斜， 在与上述发光体的发光面相对的面上设有向上述透镜的内侧凹入的凹部。
3.根据权利要求I或2所述的照明装置，其特征在干， 在向上述透镜的内侧凹入的面的底部形成有平坦部。
4.根据权利要求I或2所述的照明装置，其特征在干， 与上述发光体的发光面相对的面是半球状的曲面。
5.根据权利要求I或2所述的照明装置，其特征在干， 上述凹部是大体圆锥状，与上述发光体的发光面相对的面的上述凹部的开ロ部的面积比上述发光体的发光面的面积小。
6.根据权利要求5所述的照明装置，其特征在干， 上述开ロ部的面积是上述发光面的面积的1/2以下。
7.—种透镜，其特征在干， 具有向该透镜的内侧凹入的面、和向上述透镜的内侧凹入的面的相反侧的面， 向上述透镜的内侧凹入的面具有从向上述透镜的内侧凹入的面的底部朝向顶部并向该透镜的上方鼓起的傾斜， 在上述相反侧的面上设有向该透镜的内侧凹入的凹部。
8.根据权利要求7所述的透镜，其特征在干， 上述透镜与发光体一起使用，上述相反侧的面与上述发光体的发光面相对， 上述凹部是大体圆锥状，上述相反侧的面的上述凹部的开ロ部的面积比上述发光体的发光面的面积小。
9.根据权利要求8所述的透镜，其特征在干， 上述开ロ部的面积是上述发光面的面积的1/2以下。
10.ー种照明装置，具有基板、在该基板的上方设置的多个半导体发光元件、和为了覆盖该半导体发光元件而设于上述基板上方的透镜，其特征在干， 上述透镜包括上部、侧部和底部，上述底部具有上述透镜的第一面， 上述侧部具有上述透镜的第二面和第三面， 上述上部具有上述透镜的第四面和第五面， 上述第一面是向上述透镜的内方凹入的半球状的曲面，并设置成覆盖上述半导体发光元件， 上述第二面的一端与上述第一面的端连接，上述第二面是覆盖上述第一面的侧部的曲面， 上述第三面的一端与上述第二面的另一端连接， 上述第四面的一端与上述第三面的另一端连接，上述第四面是向上述透镜的内方凹入 的曲面， 上述第五面与上述第四面的另一端连接，是相对于上述基板大体平行的面， 来自上述半导体发光元件的光从上述第一面向上述透镜内入射， 从上述第一面入射后的光朝向上述第二面、上述第三面、上述第四面、上述第五面，上述第二面使从上述第一面入射后的光朝向上述照明装置的上方折射并从上述透镜射出， 上述第三面使从上述第一面入射后的光朝向上述第四面地在上述透镜内反射，使从上述第四面反射后的光朝向上述照明装置的侧面和下方折射并从上述透镜射出， 上述第四面使从上述第一面入射后的光朝向上述第三面地在上述透镜内反射，使从上述第三面反射后的光朝向上述照明装置的上方折射并从上述透镜射出， 上述第五面使从上述第一面入射后的光朝向上述照明装置的上方地从上述透镜射出， 在上述第一面上设有向上述透镜的内方凹入的凹部， 从上述半导体发光元件向上述凹部入射后的光朝向上述第四面比朝向上述第五面多。
全文摘要
本发明是提供LED的安装简单且防止光的出射的亮度不匀并使光以大体球面状均匀射出的透镜及使用该透镜的照明装置。该照明装置具有基板、设置在该基板的上面侧的发光体、和在从该发光体的侧方向上方的范围内覆盖的透镜，其中，透镜具有与发光体的发光面相对的面、和在与发光体的发光面相对的面的相反侧向透镜的内侧凹入的面，向透镜的内侧凹入的面具有将从曲面入射到透镜内的光向透镜的上方射出的功能、和向透镜的侧面和下方反射的功能，在与发光体的发光面相对的面的一部分上设有凹部，凹部是用凹面使从凹部入射到透镜内的光向透镜的侧面和下方反射得比向透镜的上方射出多的形状。
文档编号F21S2/00GK102654252SQ20121002474
公开日2012年9月5日 申请日期2012年2月6日 优先权日2011年3月4日
发明者中里典生, 粟野孝司, 野村和男, 饭塚亚纪子 申请人:日立空调·家用电器株式会社