照明装置技术领域
本发明的实施方式涉及在一般家庭、店铺以及办公室等使用的照明装置。
背景技术
对于一般照明用的LED照明装置，有时希望接近白炽灯那样的形状和发光方式(改
装，retrofit)。尤其是，往往希望对如透明型白炽灯(使用透明玻璃球状壳体(globe，泡壳)
的白炽灯)那样从球状壳体内部的点光源以宽配光(1/2配光角(光束角)约为270°)的方式
发光。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利申请公开第2010/0308354号说明书
发明内容
发明要解决的问题
但是，当将LED直接用作光源时，配光角变窄，1/2配光角为120°左右。
因此，希望开发能够射出具有改装感的宽配光的光的照明装置。
用于解决问题的技术方案
实施方式所涉及的照明装置具备：球状壳体；相对于可见光透明的光学元件，其内
部具备散射部；以及光源，其与该光学元件的光入射面对向地配置。并且，散射部配置于球
状壳体内。
附图说明
图1是示出第1实施方式所涉及的照明装置的概略图。
图2是示出图1的照明装置的最佳实施方式的概略图。
图3是示出第2实施方式所涉及的照明装置的概略图。
图4是示出第3实施方式所涉及的照明装置的概略图。
图5是示出第4实施方式所涉及的照明装置的概略图。
图6是示出第5实施方式所涉及的照明装置的概略图。
图7是示出组装在第1至第5实施方式的照明装置中的光学元件的变形例的概略
图。
具体实施方式
以下，参照附图对实施方式进行说明。
(第1实施方式)
图1是示出第1实施方式所涉及的照明装置10的概略图。
照明装置10相对于中心轴C为旋转对称形。照明装置10具有：透明的一般电灯泡型
的球状壳体2；光学元件4，其由相对于可见光透明的材料(在本实施方式中为亚克力)形成；
以及光源6，其与该光学元件4的后述的光入射面4a相对向地配置。另外，照明装置10具有：
扩散部3，其支撑具备光源6的基板11；和灯头5，其连接于球状壳体2的开口端。光学元件4、
光源6、基板11以及扩散部3配置于球状壳体2内。
球状壳体2具有包含R曲面的表面。R曲面是指能够获得距该曲面上的连续的各点
的距离为恒定的固定点的曲面。在此，设该固定点为球状壳体2的中心。虽然R曲面也可以包
含球面，但球状壳体2的表面形状不仅限于球面。
总而言之，球状壳体2相对于其中心轴为旋转对称形。旋转对称形是指在使对象物
相对于中心轴C旋转时对象物与原来的形状一致、且绕中心轴C的旋转角小于360°的形状。
例如，作为旋转对称形的物体，有圆柱、圆锥、多角柱以及多角锥等。
光学元件4相对于中心轴C为旋转对称形，在本实施方式中为大致圆柱形。光学元
件4的材料只要是相对于可见光透明的材料，可以是任何材料。除了亚克力以外，光学元件4
例如可以由聚碳酸酯和/或玻璃等形成。光学元件4与球状壳体2同轴地配置。也即是，光学
元件4的中心轴(第1旋转对称轴)与球状壳体2的中心轴(第2旋转对称轴)一致。
光学元件4在其内部具备不存在上述透明的材料的空洞即散射部8。该散射部8也
具有相对于中心轴C为旋转对称的形状。散射部8是在离开光源6的光学元件4的顶端(图示
上端)具有开口部8a的凹部。散射部8具有光学元件4的长度方向的全长的大约一半左右的
长度。散射部8的光源6侧(图示下端侧)的底部朝向中心轴C逐渐收敛而闭合。散射部8配置
于球状壳体2内。
散射部8的内表面成为使光扩散(漫射)的扩散面8b。扩散面8b也可以是在散射部8
的内表面进行了白色涂装后的表面。或者是，扩散面8b也可以是对散射部8的内表面局部地
进行了喷砂处理后的粗糙面。另外，也可以取代设置扩散面8b而在散射部8内填充使光散射
的散射构件(未图示)。
光学元件4在离开散射部8的开口部8a的基端部具有光入射面4a。在本实施方式
中，光入射面4a是从光学元件4的基端部呈球面状地凹陷的凹部。并且，该凹部4a与光源6的
发光面6a相对向。另外，光学元件4具有朝向顶端直径逐渐缩小的外周面4b。直径缩小后的
外周面4b在光学元件4的顶端连接于散射部8的开口部8a。外周面4b是镜面。
光源6具有安装于基板11的表面11a的未图示的LED元件和将LED元件密封于基板
11的表面11a的密封树脂12。在基板11的表面11a，为了使光漫反射而实施了白色涂装。密封
树脂12是大致半球状，其表面作为发光面6a发挥功能。通过利用扩散部3支撑基板11的背面
11b，由此光源6被安装于扩散部3。在该状态下，发光面6a与光学元件4的光入射面4a相对
向。
扩散部3由金属材料形成，与基板11的背面11b热接触。也即是，扩散部3经由基板
11而与光源6热接触，使光源6的热扩散来散热。另外，扩散部3具有为了使光漫反射而进行
了表面处理的表面3a。例如，在扩散部3的表面3a实施了白色涂装。
在本实施方式中，散射部8设置于相对于球状壳体2的中心R而与光源6相反一侧。
优选：如图2所示那样将散射部8设置为其光源6侧的端部位于球状壳体2的中心R。例如，能
够通过调节扩散部3的轴向的长度来变更散射部8沿中心轴C的位置。
以下，对在点亮了上述照明装置10的情况下的光的传播方式进行说明。
经由发光面6a从光源6发出的光束入射到光学元件4的光入射面4a。经由光入射面
4a入射到光学元件4的光，经由光学元件4而被引导，由散射部8进行漫反射。由散射部8漫反
射后的光在大致全方向上传播，通过折射向光学元件4的外部射出。这样，从光学元件4射出
的光大多透过球状壳体2而被利用为照明光。
另一方面，从光学元件4射出的光的一部分在球状壳体2的内表面反射。此时，光的
反射为菲涅尔反射，光相对于球状壳体2的内表面的入射角越大则被反射的光越多。此处所
说的光的入射角，是指经过光入射在球状壳体2的内表面的点的法线H与入射到该点的光线
之间的角度。
例如，在图1中以虚线箭头示出的光线L1表示利用散射部8中的距光源6较远的端
部散射后的光线，在球状壳体2的内表面反射而朝向基板11和/或扩散部3。也即是，在该情
况下，光线L1反射的方向是比球状壳体2的中心R靠近灯头5的方向。换言之，在该情况下，光
线L1反射的方向成为与朝向球状壳体2的距灯头5最远的顶部的方向相反的方向。向该方向
反射的光线L1在基板11和/或扩散部3的表面再次反射，成为使照明光为宽配光的光成分。
另外，例如，在图1中以实线箭头示出的光线L2表示利用散射部8中的距光源6较近
的端部散射后的光线，在球状壳体2的内表面反射而朝向光学元件4。在该情况下，光线L2反
射的方向也成为比球状壳体2的中心R靠近灯头5的方向。向该方向反射的光线L2在光学元
件4的表面反射或者透过光学元件4。
即，当如本实施方式这样将散射部8配置于相对于球状壳体2的中心R与光源6相反
一侧时，光线L1、光线L2向比球状壳体2的中心R靠近灯头5的方向反射，并反射到光学元件
4、基板11、扩散部3中的某一方。并且，到达基板11和/或扩散部3的光线沿朝向灯头5的方向
漫反射。
与此相对，在假设不设置光学元件4的情况下，从光源6射出的光束朝向球状壳体2
的顶部。也即是，因为光源6的LED元件射出指向性强的光，所以在没有光学元件4的情况下，
来自光源6的光朝向球状壳体2的顶部。因此，若没有光学元件4，则会从球状壳体2较多地射
出窄配光成分。
即，通过如本实施方式这样具备光学元件4，能够利用散射部8使从光源6射出的光
束散射，能够生成宽配光成分，能够使从球状壳体2射出的照明光为宽配光。用于这样射出
宽配光的照明光的条件是在球状壳体2内设置散射部8。
进而，在本实施方式中，因为将散射部8设置于相对于球状壳体2的中心R与光源6
相反一侧，所以未透过球状壳体2而在球状壳体2的内表面进行了菲涅尔反射的光成分会朝
向灯头5的方向。另外，在球状壳体2的内表面反射的光的一部分在基板11和/或扩散部3的
表面再次反射，并最终成为宽配光成分，从球状壳体2射出。因此，这些光成分是使照明光为
宽配光的光成分。
如上所述，根据本实施方式，因为能够将球状壳体内表面上的菲涅尔反射成分变
换成宽配光成分，所以能够实现更加宽配光的LED电灯泡，能够射出具有改装感的宽配光的
光。此外，为了将全部菲涅尔反射成分变换成宽配光成分，需要球状壳体2的中心R在光学元
件4的散射部8的外部或者是靠近光源6的一侧的端部位于连结光学元件4的散射部8与光源
6的线段内。
另一方面，在进行基于基板11和/或扩散部3的漫反射时，会产生百分之几左右的
吸收损失。因此，若考虑用具效率，则优选尽可能地抑制菲涅尔反射。相对于球状壳体2的内
表面的入射角度越大则菲涅尔反射成分越增加。因此，优选尽可能地使入射角度变小。由散
射部8散射的光束中的入射角度最大的是光线L1。当球状壳体2的中心R位于散射部8的靠近
光源6的一侧的端部时，光线L1的入射角度最小。也即是，此时用具效率最大。
另外，如本实施方式这样，在球状壳体2的旋转对称轴与光学元件4的旋转对称轴
一致时，由球状壳体2透过和反射的光成分相对于旋转对称轴的方位方向变得均匀。因此，
能够表现出均匀的照明。另一方面，当两者的旋转对称轴发生偏离时，相对于方位方向产生
不均匀，成为不均匀的照明。
(第2实施方式)
以下，参照图3对第2实施方式所涉及的照明装置20进行说明。
除了变更了散射部8沿中心轴C的位置以外，本实施方式的照明装置20具有与上述
第1实施方式的照明装置10同样的构造。因此，在此对与第1实施方式同样地发挥功能的构
成要素标注同一附图标记并省略其详细的说明。
本实施方式的照明装置20的散射部8设置于包含球状壳体2的中心R的位置。更优
选将散射部8的中心设置为与球状壳体2的中心R重叠。
在点亮了该照明装置20的情况下，球状壳体2的内表面上的菲涅尔反射成分被光
学元件4、基板11、或者扩散部3吸收百分之几左右。因此，若考虑用具效率，则优选尽可能地
抑制菲涅尔反射。光相对于球状壳体2的内表面的入射角度越大则菲涅尔反射成分越增加。
因此，优选尽可能地使入射角度变小。
由散射部8散射的光束中的相对于球状壳体2的内表面的入射角最大的是在散射
部8的离开光源6的端部散射的光线L1、或者是在散射部8的靠近光源6的端部散射的光线
L2。当球状壳体2的中心R位于将散射部8沿中心轴C方向的长度二等分的位置时，这些光线
L1、L2的入射角度的最大值成为最小。由此，菲涅尔反射成分成为最小，能够减少反射损失。
如上所述，根据本实施方式，在尽可能地抑制了球状壳体2的内表面上的反射损失
的基础上，能够使朝向灯头5的方向的光的成分变多，能够射出具有改装感的宽配光的光。
(第3实施方式)
以下，参照图4对第3实施方式所涉及的照明装置30进行说明。
除了变更了散射部8沿中心轴C的位置以外，本实施方式的照明装置30具有与上述
的第1实施方式的照明装置10同样的构造。因此，在此对与第1实施方式同样地发挥功能的
构成要素标注同一附图标记并省略其详细的说明。
本实施方式的照明装置30的散射部8设置于比球状壳体2的中心R靠光源6侧的位
置。更优选将散射部8的与光源6相反一侧的端部设置为位于球状壳体2的中心R。
在点亮了该照明装置30的情况下，由散射部8散射的光束中的相对于球状壳体2的
内表面的入射角最大的是在散射部8的靠近光源6的端部散射的光线L2。另一方面，相对于
球状壳体2的内表面的入射角最小的是在散射部8的离开光源6的端部散射的光线L1。
这些光线L1、L2在球状壳体2的内表面上的反射成分都朝向球状壳体2的顶部的方
向(也即是，离开光源6的方向)。也即是，在球状壳体2的内表面反射的光线不朝向光学元件
4、基板11、或者扩散部3。由此，窄角成分增加，能够表现出球状壳体2的顶部的闪耀。
另外，若考虑用具效率，则菲涅尔反射成分越少越好，优选使球状壳体2的中心R位
于散射部8的离开光源6的端部。在本实施方式中，由于在球状壳体2的内表面反射的光线不
朝向光学元件4、基板11、或者扩散部3，因此光线不会被吸收，损失少。
如上所述，根据本实施方式，能够使光学元件4、基板11、或者扩散部3的光线的吸
收损失变少，能够利用光学元件4来保持宽配光并且使窄角成分增加，能够实现球状壳体2
的顶部明亮的电灯泡。
(第4实施方式)
图5是示出第4实施方式所涉及的照明装置40的概略图，图6是示出第5实施方式所
涉及的照明装置50的概略图。图5的照明装置40是所谓的吊灯型的电灯泡，图6的照明装置
50是所谓的球灯泡型的电灯泡。
在上述第1至第3实施方式中，对所谓的一般电灯泡型的电灯泡进行了说明，但也
可以将本发明应用于这些吊灯型或球灯泡型的电灯泡。
(光学元件的变形例)
图7是示出组装在上述第1至第5实施方式的照明装置中的光学元件4的变形例的
概略图。除了具有平的光入射面61以及旋转椭圆形的空洞即散射部62以外，该变形例所涉
及的光学元件60具有与上述光学元件4同样的构造。因此，在此对与光学元件4同样地发挥
功能的构成要素标注同一附图标记并省略其详细的说明。
散射部62的形状不限于在光学元件的顶端开口的凹部和/或旋转椭圆形，可以选
择球形和/或在光学元件的基端开口的凹部等各种形状。无论如何，散射部相对于光学元件
的中心轴为旋转对称形即可。
以上对多个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子而提出的，不是要
限定发明范围的意思。这些实施方式能够以其他各种方式来实施，在不脱离发明要旨的范
围内能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式和/或其变形包含于发明的范围和/或要
旨中，同样地也包含于权利要求书所记载的发明和其均等的范围内。
附图标记说明
2：球状壳体；3：扩散部；3a：表面；4：光学元件；4a：光入射面；5：灯头；6：光源；6a：
发光面；8：散射部；8a：开口部；8b：扩散面；10、20、30、40、50：照明装置；11：基板；11a：表面；
11b：背面；12：密封树脂；H：法线；L1、L2：光线；R：球状壳体的中心。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种照明装置，具备：
球状壳体；
光学元件，其在内部具备沿着轴的散射部，在该散射部的外侧具备透明部，在沿着所述
轴的一端具备光入射面；以及
光源，其与该光学元件的所述光入射面对向地配置，
所述散射部配置于所述球状壳体内。
2.根据权利要求1的照明装置，
所述光学元件是旋转对称形，
所述球状壳体是旋转对称形，
作为所述光学元件的所述轴的第1旋转对称轴与所述球状壳体的第2旋转对称轴一致。
3.根据权利要求1的照明装置，
所述散射部相对于所述球状壳体的中心位于与所述光源相反的一侧。
4.根据权利要求3的照明装置，
所述散射部的所述光源侧的端部位于所述球状壳体的中心。
5.根据权利要求1的照明装置，
所述散射部位于包含所述球状壳体的中心的位置。
6.根据权利要求5的照明装置，
所述散射部的中心与所述球状壳体的中心一致。
7.根据权利要求1的照明装置，
所述散射部位于比所述球状壳体的中心靠所述光源侧的位置。
8.根据权利要求7的照明装置，
所述散射部的与所述光源相反一侧的端部位于所述球状壳体的中心。
9.根据权利要求1的照明装置，
所述光源包含LED元件，
所述光源的发光面与所述光学元件的所述光入射面相对向。
10.根据权利要求1至权利要求9中任一项的照明装置，
还具有扩散部，所述扩散部配置于所述球状壳体内并与所述光源热连接，所述扩散部
被进行表面处理以使得对光进行漫反射。
11.根据权利要求1至权利要求9中任一项的照明装置，
所述球状壳体是一般电灯泡型。
12.根据权利要求1至权利要求9中任一项的照明装置，
所述球状壳体是吊灯型。
13.根据权利要求1至权利要求9中任一项的照明装置，
所述球状壳体是球灯泡型。