CN105209816B - 照明装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够射出在发光强度分布中具有各向异性并且发光强度高的光的侧光方式的照明装置。是一种在导光板（2）的一个侧面侧设置有发光单元（3）的侧光方式的照明装置（1），导光板（2）具有在底面（2b）以规定间距形成的与X轴方向平行的多个剖面为V字形状的凹条（6）和在射出面（2c）以规定间距形成的与Y轴方向平行的多个剖面为柱面透镜形状的凸条（7），凹条（6）的顶角被设定为：从入射端面（2a）入射到导光板（2）内的光在底面（2b）的剖面为V字形状的凹条（6）的斜面反射并且从射出面（2c）射出的射出光的发光强度在相对于Z轴方向的角度为25°~65°的范围内为最大。

Description

照明装置
技术领域
本发明涉及使光从在导光板的一个侧面侧配置的LED等一次光源入射到导光板内并且从该导光板的一个主面（射出面）射出光的侧光方式的照明装置，特别是涉及作为安装在办公室、住宅等的天花板面、壁面等来使用的照明器具、展示用照明器具而优选的侧光方式的照明装置。
背景技术
在液晶电视、个人计算机等中的液晶显示装置中，侧光方式的背光灯成为主流。侧光方式的背光灯使光从在导光板的至少一个侧面侧配置的一次光源（LED等）入射到导光板内并使光从该导光板的一个主面（射出面）整体射出，据此，作为面状的光射出。
因此，关于该侧光方式的背光灯，由于薄且容易轻量化，所以，近年来也被应用于安装在办公室、住宅等的天花板面等来使用的照明器具（例如，参照专利文献1）。
特别地，LED能够进行利用发光效率的提高和价格的降低、LED的调光功能的配合生活方式的演绎，因此，将LED作为光源的照明器具快速地普及。（例如，参照专利文献2）。
然而，在使用于液晶显示装置的面光源装置中，重视发光面的亮度均匀性，但是，在照明装置中，重视被照射面的照度均匀性，因此，不能将用于面光源的技术直接用于照明装置，在照明装置中，需要进行与面光源装置不同的设计。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平03-81907号公报；
专利文献2：日本特开2013-30279号公报。
发明内容
发明要解决的课题
在将专利文献1、2那样的侧光方式的照明装置安装在办公室、住宅等的天花板等来用作照明器具的情况下，在该照明装置中，能够从例如正方形形状的导光板的主面（射出面）作为面状的光而射出，均匀地照亮照明装置的正下方以及其周围。
可是，在前述专利文献1、2那样的侧光方式的照明装置中，从导光板的主面（射出面）射出的面状的光各向同性地扩展而照亮，因此，即使存在根据照明用途而在发光强度分布中不具有各向异性的情况，也不能够进行对应。例如，在百货商店中，在高度方向上呈多级状地陈列鞋、包等商品。为了以从周围显目的方式对这些商品进行照明，优选从斜方对商品进行照亮，因此，使用多个聚光灯（spotlight）等，但是，需要较宽地确保架与架的距离，因此，对陈列个数产生限制。
此外，为了让办公室、住宅等的空间的明亮度看起来明亮，设想使用照明装置来使壁面明亮。该照明装置也使用聚光灯，以从天花板突出的方式安装或者埋入到天花板，但是，存在看起来差或安装费用增多等缺点。
因此，本发明的目的在于提供一种能够在从照明装置射出的光的发光强度分布中具有各向异性并且使发光强度高的光射出的薄且轻量的侧光方式的照明装置。
用于解决课题的方案
为了达成前述目的，方案1所记载的照明装置是一种照明装置，所述照明装置是侧光方式的照明装置，在所述照明装置中，在导光板的一个侧面侧设置有一次光源，所述导光板具有射出面、与该射出面相向的底面以及使从设置在一个侧面的所述一次光源射出的光入射的入射端面，所述照明装置的特征在于，将由X轴和与X轴正交的Y轴构成的X-Y平面的法线作为Z轴，所述一次光源与X轴平行地配置，所述导光板与所述X-Y平面平行地配置，所述导光板的入射端面与X-Z平面平行，所述导光板具有在所述底面以规定间距形成的与X轴方向平行的多个凹条图案和在所述射出面以规定间距形成的与Y轴方向平行的多个凸条图案，所述凹条图案被设定为：从所述入射端面入射到所述导光板内的光在所述底面的所述凹条图案的斜面反射，并且从所述射出面射出的射出光的发光强度在相对于Z轴方向的角度为25°~65°的范围内成为最大。
方案2所记载的照明装置的特征在于，在所述导光板的底面形成的所述凹条图案的剖面为V字形状，并且，顶角被设定为120°~165°。
方案3所记载的照明装置的特征在于，在所述导光板的射出面形成的所述凸条图案的剖面为柱面透镜形状或梯形形状或抛物线状。
方案4所记载的照明装置的特征在于，在所述导光板的底面侧具有将光反射的反射片材，在所述导光板的射出面侧具有将光均匀地漫射的漫射片材。
方案5所记载的照明装置的特征在于，在所述导光板的底面侧具有将光反射的反射片材。
发明效果
根据本发明的照明装置，设定凹条图案，以使通过底面的凹条图案的斜面反射从入射端面入射到导光板内的光并且从射出面射出的射出光的发光强度在相对于Z轴方向的角度为25°~65°的范围内为最大，因此，能够使在发光强度分布中具有各向异性并且发光强度高的光射出。
因此，例如，在百货商店等中在高度方向上呈多级状地陈列鞋、包等多个商品的那样的情况下，能够在不像以往那样使用多个聚光灯的情况下通过从1个前述照明装置射出的光从斜上方以从周围显目的方式对这些商品进行照亮。
此外，即使在办公室、住宅等将聚光灯用于照明的那样的情况下，也能够代替聚光灯而使用能够使在发光强度分布中具有各向异性并且发光强度高的光射出的本发明的照明装置，因此，与通常的照明器具同样地，能够容易地安装在天花板面等。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式的侧光方式的照明装置的分解立体图。
图2是图1的A-A线剖面图。
图3是示出本实施方式的照明装置的导光板的短边侧的概略侧面图。
图4是示出了在本实施方式的照明装置中使在导光板的底面形成的V字状的凹条的顶角发生变化时的从导光板的射出面射出的光的发光强度分布的测定结果的图。
图5A是示出本实施方式的照明装置的导光板的底面侧的图。
图5B是图5A的B-B线剖面图。
图6A是示出本实施方式的照明装置的侧面侧的图。
图6B是示出了从导光板的射出面射出的光的发光强度分布的测定结果的图。
图7是示出了本实施方式的变形例中的从导光板的射出面射出的光的发光强度分布的测定结果的图。
图8A是示出本实施方式的变形例1中的在导光板的底面形成的凹条的形状的图。
图8B是示出本实施方式的变形例2中的在导光板的底面形成的凹条的形状的图。
图9是示出了本实施方式的变形例2中的从导光板的射出面射出的光的发光强度分布的测定结果的图。
具体实施方式
图1是示出本发明的实施方式的侧光方式的照明装置的分解立体图，图2是图1的A-A线剖面图。在本实施方式的侧光方式的照明装置1中，将由X轴和与X轴正交的Y轴构成的X-Y平面的法线作为Z轴，Z轴方向作为光的射出方向。
如图1、图2所示，本实施方式的侧光方式的照明装置（以下，仅称为“照明装置”）1具备如下部分来作为主要结构构件：作为由透明树脂（例如，丙烯酸树脂）等形成的透明构造体的长方形形状的导光板2、在该导光板2的左右方向（Y轴方向）的一个侧面（以下，称为“入射端面”）2a侧配置的发光单元3、设置在导光板2的背面（以下，称为“底面”）2b侧的反射片材4、配置在导光板2的前表面（以下，称为“射出面”）2c侧的漫射片材5。
如图1所示，关于该照明装置1的导光板2，长边为X轴方向，沿着一个长边（X轴方向）配置有发光单元3。再有，在将该照明装置1设置在办公室、住宅等的天花板面的情况下，反射片材4侧位于天花板面，后述的具有照度各向异性的光从射出面2c侧（漫射片材5侧）朝向斜下方射出。
在导光板2的底面2b以规定的间距形成多个在X轴方向（长边方向）上延伸的凹条6。此外，在导光板2的射出面2c以规定的间距形成多个在Y轴方向（短边方向）上延伸的凸条7的图案（关于导光板2的细节，在后面进行叙述）。
在导光板2的入射端面2a沿着X轴方向配置有作为一次光源的发光单元3，在发光单元3内，沿着导光板2的X轴方向呈直线状地以规定间隔配置有多个作为光源的LED（发光二极管）8。LED8的配置间隔例如为几mm~20mm左右。
从导光板2的入射端面2a向导光板2内的Y轴方向入射从发光单元3的各LED（光源）8发出的光。
反射片材4具有使从导光板2的入射端面2a侧入射的光之中的从导光板2的底面2b向外射出的光再次向导光板2入射的功能。关于该反射片材4，反射率95%以上的反射片材的光的利用效率高，是优选的。关于反射片材4的材质，可举出铝、银、不锈钢等的金属箔、白色涂饰、发泡PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）树脂等。
在作为导光板2的前表面侧（正面侧）的射出面2c侧设置的漫射片材5具有使从导光板2的射出面2c射出的光适度地均匀化并且抑制亮暗不均而使外观提高的功能。
关于用于办公室、住宅的天花板面的照明装置，由于直接观察照明装置的发光面，所以重视外观品质，因此，有时使用1个或多个漫射片材5。该漫射片材5可以为由具有漫射性的树脂制作的板状物（例如，PMMA、PC等），也可以为将这些板热成形并加工为三维形状的保护罩状。
再有，向导光板2的射出面2c侧的漫射片材5的设置并不是必须的，也可以根据照明装置1的设置场所、用途等而省略漫射片材5。
（导光板2的结构）
如图1所示，在导光板2的底面2b形成有以规定的间距形成的凹条6。关于该凹条6，剖面形状被形成为V字状（V槽状），并且，在X轴方向上延伸。如图3所示，在本实施方式中，剖面形状为V字状的凹条6的顶角（θ）被设定在120°~165°的范围内。此外，凹条6的高度（深度）被设定在0.001~0.1mm左右的范围内，更优选的是，被设定在0.003~0.02mm的范围内。
在图1所示的照明装置1中，从导光板2的入射端面2a侧入射的光之中的从导光板2的射出面2c射出的光的主要的光是被在导光板2的底面2b形成的剖面为V字状的凹条6的斜面全反射并且相对于射出面2c的法线方向以规定的射出角度（在本实施方式中，如后述那样将导光板2的射出面2c的正面方向（Z轴方向）设为射出角度0°，射出角度为约+25°~+65°）射出的光。
此外，在本实施方式中剖面形状为柱面透镜形状的凸条7被以规定的间距形成在导光板2的射出面2c，并且，沿Y轴方向延伸。该射出面2c的凸条7具有如下的功能：使相对于射出面2c的法线方向以规定的射出角度（在本实施方式中，如后述那样将导光板2的射出面2c的正面方向（Z轴方向）设为射出角度0°，射出角度为约+25°~+65°）射出的光透射而射出，并使从底面2b的凹条6侧以其他的射出角度入射到凸条7的光在该凸条7内全反射而返回到导光板2。
像这样，能够通过在导光板2的射出面2c形成的剖面形状为柱面透镜形状的凸条7来提高从射出面2c射出的光的发光强度。
再有，关于在导光板2的射出面2c形成的凸条7，在本实施方式中剖面形状为柱面透镜形状，但是，除此以外，剖面形状也可以为梯形形状、抛物线状。或者，也可以为通过下述式（1）规定的曲线。
[数式1]
再有，该式（1）为不限定C~M的各参数的一般式，C~M之中的至少一个不为0。特别地，优选式（1）中的K为-1。
图4是在图1所示的照明装置1中将在导光板2的射出面2c形成的柱面透镜形状的凸条7的纵横比（aspect ratio）设定为20%并且使在导光板2的底面2b形成的V字状的凹条6的顶角（θ）发生变化（在110°~170°之间发生变化）时的从导光板2的射出面2c射出的光的发光强度分布的测定结果。
当将追踪柱面透镜的垂直剖面的圆的半径设为R并且将从形成柱面透镜的圆弧的顶点到弦的距离设为r时，该纵横比以r/2R（%）来定义。再有，在该测定中，照明装置1的反射片材4位于天花板面侧，取下射出面2c侧的漫射片材5。
在图4所示的发光强度分布的测定结果中，如图5A、图5B所示那样将导光板2的射出面2c的正面方向（Z轴方向）设为射出角度0°，在Z-Y平面中，与Y轴方向的发光单元3相反的一侧为+90°，Y轴方向的发光单元3侧为-90°。再有，图5B是图5A的B-B线剖面图。在图5B中，箭头A方向为来自本实施方式中的射出面2c的光的射出方向（与发光单元3相反的一侧的斜下方侧方向）。
在图4中，a是凹条6的顶角（θ）为110°时的发光强度分布，b是凹条6的顶角（θ）为120°时的发光强度分布，c是凹条6的顶角（θ）为130°时的发光强度分布，d是凹条6的顶角（θ）为140°时的发光强度分布，e是凹条6的顶角（θ）为150°时的发光强度分布，f是凹条6的顶角（θ）为160°时的发光强度分布，g是凹条6的顶角（θ）为170°时的发光强度分布，并且，以凹条6的顶角（θ）为110°时的最大发光强度值归一化。
从图4所示的测定结果明显可知，在导光板2的底面2b形成的V字状的凹条6的顶角（θ）为110°的情况（图4的a）下，在相对于Z轴方向的射出角度为约+20°处，从射出面2c射出的光为最大发光强度，因此，射出光的各向异性小。
此外，在V字状的凹条6的顶角（θ）为170°的情况（图4的g）下，在相对于Z轴方向的射出角度为约+65°~+70°处成为最大发光强度，射出光的各向异性非常高，但是，从射出面2c射出的光的最大发光强度比率低至约0.73。此外，一部分的光也射出到射出面2c的入射端面2a侧，发光强度变高。像这样，发光强度分布相对于Z轴方向在2个方向上具有各向异性，因此，各方向的发光强度变低。
与此相对地，在V字状的凹条6的顶角（θ）为120°~160°的情况（图4的b~f）下，在相对于Z轴方向的最大发光强度的射出角度为约+30°~+55°处，从射出面2c射出的光的最大发光强度比率成为约0.92~0.97。
像这样，将在导光板2的底面2b形成的V字状的凹条6的顶角（θ）设定为120°~160°，由此，能够使在发光强度分布中具有各向异性并且发光强度高的光从射出面2c（凸条7）射出。
然后，在图6A所示的在导光板2的射出面2c侧配置有漫射片材5的本实施方式的照明装置1（参照图1）中，在测定从导光板2的射出面2c向箭头A方向（与发光单元3相反的一侧的斜下方侧方向）射出的光的发光强度分布时，得到了图6B那样的测定结果。
再有，在该发光强度分布的测定中，使在导光板2的底面2b形成的V字状的凹条6的顶角（θ）为130°，将在导光板2的射出面2c形成的柱面透镜形状的凸条7的纵横比设定为20%。
在图6B所示的发光强度分布的测定结果中，如图6A所示那样将导光板2的射出面2c的正面方向（Z轴方向）设为射出角度0°，在Z-Y平面中，与Y轴方向的发光单元3相反的一侧为+90°，Y轴方向的发光单元3侧为-90°。
从图6B所示的测定结果明显可知，在导光板2的射出面2c侧配置漫射片材5，由此，能够使从射出面2c射出的光漫射，使具有各向异性的发光强度分布的范围平滑。
（本实施方式的变形例1）
图7是在导光板2的射出面2c配置的凸条7采用通过表1定义上述的数式1所记载的各参数的曲面图案并且在导光板2的底面2b形成的凹条6为由具有多个不同的倾斜角的斜面构成的多级V槽的情况下的发光强度分布的测定结果。
[表1]
。
图7所示的发光强度分布的测定结果与图4相同，在图1所示的照明装置1中，将在导光板2的射出面2c形成的柱面透镜形状的凸条7的纵横比设定为20%，并且，以在导光板2的底面2b形成的V字状的凹条6的顶角（θ）为110°时的最大发光强度归一化。
形成在底面2b的凹条6是如图8A那样由凹条6的各斜面和底面2b所形成的角度Ri和级差Hi（i为多级V槽的级号码）如表2所示那样的6种斜面构成的多级V槽。再有，该变形例1的凹条6由多个单一倾斜角的斜面构成，但是，也可以为以平滑的曲线连结各顶点的曲面图案。
[表2]
（单位：°） （单位：μm）。
在本发光强度分布的测定结果中，在导光板2的射出面2c之上什么也未载置的情况下，在相对于Z轴方向的射出角度为约+40°处成为最大发光强度，并且，射出光的各向异性非常高。
在如本发光强度分布图案那样各向异性高的情况下将采用本发光强度分布图案的导光板2装入到照明装置中而设置在百货商店等的商品陈列架的架底的情况下，最大发光强度的射出角度为约+40°，由此，能够重点地照明相对于导光板2的射出面2c的正面方向而置于斜下方侧的商品附近的特定范围。因此，能够以从周围显目的方式对该商品进行照明。
（本实施方式的变形例2）
图9是在导光板2的射出面2c配置的凸条7采用通过表1来定义上述的数式1所记载的各参数的曲面图案并且在导光板2的底面2b形成的凹条6为如图8B那样凹条6的各节点（Ai，Bi）平滑地通过在表3中定义的点的大致V字状的曲面图案的情况下的发光强度分布的测定结果。图9所示的发光强度分布的测定结果也通过与图4和图7相同的方法来归一化。
[表3]
（单位：μm）。
在图9所示的发光强度分布的测定结果中，在导光板2的射出面2c之上什么也未载置的情况下，在相对于Z轴方向的射出角度为约+25°处成为最大发光强度。
在将采用了本发光强度分布图案的导光板2装入到照明装置中而设置于办公室、住宅等的天花板来作为壁面照明的情况下，最大发光强度的射出角度为约+25°，由此，能够照亮壁面整个表面（从天花板与壁面的边界到壁面与地板面的边界）。
像这样，能够根据在导光板2的射出面2c配置的凸条7与在底面2b形成的凹条6的组合来变更从导光板2的射出面2c（或漫射片材5）射出的光的各向异性，因此，只要配合照明装置的使用目的来选择并装入导光板2即可。
进而，前述照明装置1为侧光方式，并且，能够通过仅在导光板2的一个侧面（入射端面2a）设置发光单元3的结构来谋求照明装置整体的薄型化和轻量化。
关联申请的相互参照
本申请要求基于在2013年5月10日向日本专利局申请的特愿2013-100025号的优先权，通过参照将其全部公开完全编入到本说明书中。
附图标记的说明
1 照明装置
2 导光板
2a 入射端面
2b 底面
2c 射出面
3 发光单元
4 反射片材
5 漫射片材
6 凹条（凹条图案）
7 凸条（凸条图案）
8 LED（一次光源）。

Claims (5)

1.一种照明装置，所述照明装置是侧光方式的照明装置，在所述照明装置中，在导光板的一个侧面侧设置有一次光源，所述导光板具有射出面、与该射出面相向的底面以及使从设置在一个侧面的所述一次光源射出的光入射的入射端面，其特征在于，
将由X轴和与X轴正交的Y轴构成的X-Y平面的法线作为Z轴，所述一次光源与X轴平行地配置，所述导光板与所述X-Y平面平行地配置，所述导光板的入射端面与X-Z平面平行，
所述导光板具有在所述底面以规定间距形成的与X轴方向平行的多个凹条图案和在所述射出面以规定间距形成的与Y轴方向平行的多个凸条图案，
为了使在从所述射出面射出的光的发光强度分布中具有各向异性并且发光强度高的光射出而将所述凹条图案设定为：从所述入射端面入射到所述导光板内的光在所述底面的所述凹条图案的斜面反射，并且从所述射出面射出的射出光的发光强度在相对于Z轴方向的角度为25°~65°的范围内成为最大。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，形成在所述导光板的底面的所述凹条图案的剖面为V字形状，并且，顶角被设定为120°~165°。
3.根据权利要求1或2所述的照明装置，其特征在于，形成在所述导光板的射出面的所述凸条图案的剖面为柱面透镜形状或梯形形状或抛物线状。
4.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，在所述导光板的底面侧具有将光反射的反射片材，在所述导光板的射出面侧具有将光均匀地漫射的漫射片材。
5.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，在所述导光板的底面侧具有将光反射的反射片材。
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