DE102018121427A1

DE102018121427A1 - Beleuchtungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102018121427A1
Application number: DE102018121427.8A
Authority: DE
Inventors: Jumpei MATSUZAKI
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2017-09-07
Filing date: 2018-09-03
Publication date: 2019-03-07
Also published as: US10353133B2; JP2019046763A; US20190072707A1

Abstract

Es wird eine Beleuchtungsvorrichtung bereitgestellt, die eine Helligkeit einer lichtemittierenden Oberfläche bereitstellt und mit einer geringeren Wahrscheinlichkeit ein Interferenzmuster verursacht. Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst ein Montagesubstrat, auf dem eine Mehrzahl von LEDs 42 montiert ist, eine planare Lichtleitplatte 50, die mindestens einen Teil von Emissionslicht, das von der Mehrzahl von LEDs 42 emittiert wird, empfängt und leitet, und eine Mehrzahl von optischen Strukturen 71, die in Intervallen auf einer Oberfläche der Lichtleitplatte 50 bereitgestellt sind und die eine Ausbreitungsrichtung von Licht verändern. Die Mehrzahl von optischen Strukturen 71 umfasst einen ersten Anordnungsabschnitt 72, der auf der Seite der LED 42 bereitgestellt ist, einen zweiten Anordnungsabschnitt 73, der auf einer Seite entfernt von den LEDs 42 bereitgestellt ist, und einen dritten Anordnungsabschnitt 74, der zwischen dem ersten Anordnungsabschnitt 72 und dem zweiten Anordnungsabschnitt 73 bereitgestellt ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung.
HINTERGRUND
JP 2013-125685 A offenbart eine herkömmliche Beleuchtungsvorrichtung. Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst eine Lichtquelle und eine Lichtleitplatte. Die Lichtleitplatte weist eine Oberfläche auf, auf der eine Mehrzahl von Punktmustern bereitgestellt ist. Licht von der Lichtquelle tritt auf einer Seite der Lichtleitplatte ein, tritt durch die Lichtleitplatte hindurch und erreicht die andere Seite der Lichtleitplatte. Während dieses Vorgangs wird ein Teil des Lichts durch die Punktmuster reflektiert und tritt von einer gegenüberliegenden Oberfläche (einer lichtemittierenden Oberfläche), die der vorstehend genannten einen Oberfläche gegenüberliegt, nach außen aus. Ein Bereich auf der gegenüberliegenden Oberflächenseite wird mit dem austretenden Licht beleuchtet. Ferner gibt JP 2013-125685 A an, dass zum Erhalten einer Einheitlichkeit der Helligkeit der lichtemittierenden Oberfläche die Dichte der Punktmuster, die auf der einen Oberfläche bereitgestellt sind, gemäß dem Abstand von der Lichtquelle verändert wird.
ZUSAMMENFASSUNG
TECHNISCHES PROBLEM
Wenn die Dichte der Punktmuster, die auf der einen Oberfläche bereitgestellt sind, auf der Basis des Abstands von der optischen Quelle variiert wird, um eine Einheitlichkeit der Helligkeit der lichtemittierenden Oberfläche zu erhalten, kann in einem Bereich mit einer bestimmten Dichte ein Interferenzmuster auftreten.
Daher ist es ein Vorteil der vorliegenden Offenbarung, eine Beleuchtungsvorrichtung bereitzustellen, bei der die Helligkeit einer lichtemittierenden Oberfläche einheitlich gemacht werden kann und ein Interferenzmuster mit einer geringeren Wahrscheinlichkeit auftritt.
LÖSUNG DES PROBLEMS
Zum Erreichen des vorstehend genannten Vorteils umfasst eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung:

ein Montagesubstrat, auf dem eine Mehrzahl von lichtemittierenden Elementen montiert ist;
eine Lichtleitplatte, die mindestens einen Teil des Emissionslichts, das von der Mehrzahl von lichtemittierenden Elementen emittiert wird, empfängt und leitet, und bei der mindestens ein Teil einen plattenartigen Abschnitt aufweist; und
eine Mehrzahl von optischen Strukturen, die in Intervallen auf mindestens einem Teil einer Oberfläche des plattenartigen Abschnitts bereitgestellt sind und die eine Ausbreitungsrichtung von Licht ändern,
wobei die Mehrzahl von optischen Strukturen
einen ersten Anordnungsabschnitt, der auf der Seite des lichtemittierenden Elements bereitgestellt ist und bei dem ein Intervall zwischen den benachbarten optischen Strukturen in der Art einer arithmetischen Reihe mit zunehmendem Abstand von den lichtemittierenden Elementen abnimmt,
einen zweiten Anordnungsabschnitt, der auf einer Seite entfernt von den lichtemittierenden Elementen bereitgestellt ist und bei dem ein Intervall zwischen den benachbarten optischen Strukturen in einer Trennrichtung festgelegt ist, wobei die Trennrichtung eine Richtung weg von den lichtemittierenden Elementen ist, und
einen dritten Anordnungsabschnitt umfasst, der zwischen dem ersten Anordnungsabschnitt und dem zweiten Anordnungsabschnitt in Bezug auf die Trennrichtung bereitgestellt ist und bei dem das Intervall zwischen den benachbarten optischen Strukturen kleiner ist als ein minimales Intervall zwischen den benachbarten optischen Strukturen in dem ersten Anordnungsabschnitt, größer ist als das Intervall zwischen den benachbarten optischen Strukturen in dem zweiten Anordnungsabschnitt und mit zunehmendem Abstand von den lichtemittierenden Elementen abnimmt.

VORTEILHAFTE EFFEKTE DER ERFINDUNG
In einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung kann die Helligkeit einer lichtemittierenden Oberfläche einheitlich gemacht werden und das Auftreten eines Interferenzmusters ist weniger wahrscheinlich.
Figurenliste
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden auf der Basis der folgenden Figuren beschrieben, worin:

1 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des Hauptteils einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist;
2 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Beleuchtungsteils der Beleuchtungsvorrichtung ist;
3A ein schematisches Diagramm bezüglich der Struktur einer Lichtleitplatte ist, die in den Beleuchtungsteil einbezogen ist, und einen Teil der Lichtleitplatte in der Umfangsrichtung betrachtet von der Rückseite zeigt;
3B ein schematisches Diagramm bezüglich der Struktur der Lichtleitplatte ist, die in den Beleuchtungsteil einbezogen ist, und die Beziehung zwischen dem Abstand einer Mehrzahl von optischen Strukturen, die auf der Lichtleitplatte bereitgestellt sind, von lichtemittierende Dioden in der Richtung der optischen Achse, und dem Intervall zwischen den optischen Strukturen zeigt, die in der Richtung der optischen Achse benachbart sind;
4 ein Testergebnis zeigt, das durch Testen der Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines Interferenzmusters, usw., in verschiedenen Anordnungsmustern einer Mehrzahl von optischen Strukturen erhalten wird, und die Vorteile der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung angibt;
5A ein Diagramm in Bezug auf die Definition einer Bedeckungsrate ist;
5B ein Diagramm in Bezug auf die Beziehung zwischen einer Bedeckungsrate und dem Intervall zwischen optischen Strukturen ist;
5C ein Diagramm in Bezug auf die Beziehung zwischen der Bedeckungsrate und dem Intervall zwischen optischen Strukturen ist;
6 ein Diagramm ist, das die Beziehung zwischen der Bedeckungsrate und der Beleuchtungsstärke einer nach unten strahlenden Leuchte zeigt;
7 ein Diagramm ist, das die Beziehung zwischen der Häufigkeit einer ungleichmäßigen Helligkeit und einer Kontrastempfindlichkeit zeigt; und
8 ein schematisches Diagramm einer Lichtleitplatte einer Beleuchtungsvorrichtung einer Modifizierung ist.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend wird eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert beschrieben. Wenn die folgende Beschreibung eine Mehrzahl von Ausführungsformen und Modifizierungen zeigt, wird davon ausgegangen, dass charakteristische Merkmale davon in einer geeigneten Weise zur Bildung einer neuen Ausführungsform kombiniert werden können.
Die 1 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des Hauptteils einer Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Die 2 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Beleuchtungsteils 20 der Beleuchtungsvorrichtung 1. Unter Bezugnahme auf die 1 weist die Beleuchtungsvorrichtung 1 eine integrierte Struktur auf und wird an der Decke eines Raums z.B. mit einer bekannten Anbringungsstruktur angebracht. Die Beleuchtungsvorrichtung 1 umfasst ein Beleuchtungsgehäuseteil 10, den Beleuchtungsteil 20 und einen Deckelteil 80. Jedes des Beleuchtungsgehäuseteils 10 und des Deckelteils 80 wird durch Spritzgießen unter Verwendung eines Harzmaterials, wie z.B. eines ABS (Acrylnitril-Butadien-StyrolCopolymer)-Harzes, gebildet.
Der Beleuchtungsgehäuseteil 10 umfasst einen zylindrischen Seitenwandabschnitt 11 und einen scheibenartigen oberen Abschnitt 12. Der Seitenwandabschnitt 11 erstreckt sich in der axialen Richtung des oberen Abschnitts 12 von der Kante des oberen Abschnitts 12. Der obere Abschnitt 12 und der Seitenwandabschnitt 11 legen einen Beleuchtungsteilgehäuseraum mit einer im Wesentlichen säulenförmigen Form und mit einer Öffnung auf dessen unterer Seite fest. Die untere Oberfläche des oberen Abschnitts 12 weist eine Mehrzahl von Rippen 14 auf, die sich in der radialen Richtung erstrecken. Die Mehrzahl von Rippen 14 ist in im Wesentlichen dem gleichen Intervall in der Umfangsrichtung angeordnet. Die jeweiligen Abstände von den Rippen 14 zur Mitte der kreisförmigen unteren Oberfläche 13 sind identisch. Die Mehrzahl von Rippen 14 ist zum Positionieren des Beleuchtungsteils 20 bereitgestellt.
Der Beleuchtungsteil 20 wird durch integrierendes Zusammenbauen einer Mehrzahl von Komponenten gebildet. Der Beleuchtungsteil 20 weist eine zylindrische Außenumfangsoberfläche 21 auf. Der Außendurchmesser der zylindrischen Außenumfangsoberfläche 21 ist im Wesentlichen mit dem Abstand von der Mitte der kreisförmigen unteren Oberfläche 13 zu jeder der Rippen 14 identisch. Die zylindrische Außenumfangsoberfläche 21 ist mit radial inneren Endoberflächen der Rippen 14 in Eingriff, so dass der Beleuchtungsteil 20 relativ zu dem Beleuchtungsgehäuseteil 10 angeordnet ist.
Der Deckelteil 80 weist eine Lichtaustrittsoberfläche 81 auf, die in einer abwärts vorragenden Oberflächenform ausgebildet ist. Licht wird an dem Beleuchtungsteil 20 erzeugt, wobei die Richtung des erzeugten Lichts zu der unteren Seite verändert wird, und das sich abwärts ausbreitende Licht tritt durch die Lichtaustrittsoberfläche 81 aus (die detaillierte Beschreibung dieses Vorgangs ist später angegeben). In dem Zustand, bei dem der Beleuchtungsteil 20 relativ zu dem Beleuchtungsgehäuseteil 10 mit der Mehrzahl von Rippen 14 angeordnet ist, ist ein Kantenabschnitt 82 des Deckelteils 80 an der Innenumfangsseite des Seitenwandabschnitts 11 angebracht, so dass der Hauptteil der Beleuchtungsvorrichtung 1 gebildet wird.
Als nächstes wird die Struktur des Beleuchtungsteils 20 unter Bezugnahme auf die 2 detailliert beschrieben. Wie es in der 2 gezeigt ist, umfasst der Beleuchtungsteil 20 eine Wärmeableitungsplatte 30, ein LED-Substrat 40 als Montagesubstrat, eine Lichtleitplatte 50 und eine vordere Oberflächenabdeckung 60.
Die Wärmeableitungsplatte 30 ist zum Ableiten von Betriebswärme von lichtemittierenden Dioden (nachstehend als LEDs bezeichnet) 42 als lichtemittierende Elemente bereitgestellt. Die Wärmeableitungsplatte 30 ist aus einem Metallmaterial, wie z.B. Eisen oder Aluminium, hergestellt, das eine hervorragende Wärmekapazität aufweist. Die Wärmeableitungsplatte 30 umfasst eine untere Oberfläche 32, die zu einer runden flachen Oberfläche ausgebildet ist. Das LED-Substrat 40 ist auf der unteren Oberfläche 32 angeordnet. Eine Mehrzahl von Vorwölbungen 38 ist in Intervallen in der Umfangsrichtung im Umfangsbereich der unteren Oberfläche 32 bereitgestellt. Die Vorwölbungen 38 ragen jeweils von der Außenumfangsseite zu der radial inneren Seite vor. Die Vorwölbungen 38 weisen jeweils ein Schraubenloch 33 auf, das sich in der Höhenrichtung erstreckt.
Das LED-Substrat 40 umfasst einen ringförmigen Substrathauptkörper 41, die Mehrzahl von LEDs 42, eine Verdrahtung 43 und einen Verbinder 45. Der Substrathauptkörper 41 wird vorzugsweise unter Verwendung eines Glasverbundmaterials ausgebildet, kann jedoch aus einem flexiblen Substrat ausgebildet werden. Der Substrathauptkörper 41 weist auf einer Vorderseitenoberfläche 46 davon ein Verdrahtungsmuster (nicht gezeigt) für eine elektrische Verbindung der Mehrzahl von LEDs 42 auf. Der Substrathauptkörper 41 weist eine Mehrzahl von Ausschnitten 48 am Umfangskantenabschnitt davon auf. Die Mehrzahl von Ausschnitten 48 ist an der Mehrzahl von Vorwölbungen 38 angebracht, so dass der Substrathauptkörper 41 relativ zu der Wärmeableitungsplatte 30 positioniert ist. Die rückseitige Oberfläche des Substrathauptkörpers 41 ist so auf der unteren Oberfläche 32 der Wärmeableitungsplatte 30 angeordnet, dass sie thermisch mit der unteren Oberfläche 32 verbunden ist. Die Vorderseitenoberfläche 46 des Substrathauptkörpers 41 weist eine Mehrzahl von Vorwölbungen 47 auf. Radial innenseitige Endoberflächen 47a der Mehrzahl von Vorwölbungen 47 sind jeweils aus einem Teil eines zylindrischen Innenumfangs ausgebildet. Die Mittelachse des zylindrischen Innenumfangs stimmt mit der Mittelachse des ringförmigen Substrathauptkörpers 41 überein. Die Endoberflächen 47a sind an Positionen radial innerhalb der radial inneren Enden der Ausschnitte 48 angeordnet.
Die LEDs 42 sind auf dem Substrathauptkörper 41 montiert und werden jeweils durch Bedecken eines LED-Chips mit einem Einkapselungsharz gebildet. Die Mehrzahl von LEDs 42 ist in der Umfangsrichtung in Intervallen auf dem Umfang desselben Kreises auf der Vorderseitenoberfläche 46 des Substrathauptkörpers 41 angeordnet. Die Mitte des Umfangs desselben Kreises stimmt mit der Mitte des ringförmigen Substrathauptkörpers 41 überein. Andere elektronische Komponenten (deren Veranschaulichung und Beschreibung weggelassen ist), einschließlich ein Widerstandselement, sind auf der Vorderseitenoberfläche 46 des Substrathauptkörpers 41 montiert.
Die Verdrahtung 43 wird durch Bedecken eines Anschlussdrahts als Kern mit einem isolierenden Element gebildet. Die Verdrahtung 43 ist elektrisch mit dem Verdrahtungsmuster auf dem Substrathauptkörper 41 verbunden. Der Verbinder 45 verbindet elektrisch die LEDs 42 mit der Verdrahtung 43. Der Verbinder 45 wird durch Spritzgießen unter Verwendung eines Harzmaterials, wie z.B. PP (Polypropylen) oder PE (Polyethylen), gebildet. Der Verbinder 45 umfasst ein leitendes Element (nicht gezeigt). Der Verbinder 45 verbindet elektrisch die Verdrahtung 43 und das Verdrahtungsmuster auf dem Substrathauptkörper 41 durch das leitende Element. Die Verdrahtung 43 kann ohne den Verbinder 45 direkt elektrisch mit dem Verdrahtungsmuster verbunden werden.
Die Lichtleitplatte 50 ist ein plattenartiges Element und weist eine zylindrische Form (eine hohle Scheibenform) auf. Die Lichtleitplatte 50 ist zum Leiten von Licht von den LEDs 42 und zum Bewirken bereitgestellt, dass das Licht effizient nach außen austritt. Die Lichtleitplatte 50 ist vorzugsweise z.B. aus PC (Polycarbonat) oder einem Acrylharz, wie z.B. einem PMMA (Polymethylmethacrylat)-Harz, ausgebildet. Die Lichtleitplatte 50 ist auf der Vorderseite des LED-Substrats 40 angeordnet und derart relativ zu dem LED-Substrat 40 angeordnet, dass eine zylindrische Außenumfangsoberfläche 51 der Lichtleitplatte 50 mit den Endoberflächen 47a der Vorwölbungen 47 in Kontakt kommt. In dem Zustand, bei dem die Lichtleitplatte 50 relativ zu dem LED-Substrat 40 angeordnet ist, ist die Mehrzahl von LEDs 42 radial innerhalb einer zylindrischen Innenumfangsoberfläche 52 der Lichtleitplatte 50 angeordnet und radial auf die zylindrische Innenumfangsoberfläche 52 gerichtet. In diesem Zustand stimmt die optische Achse von austretendem Licht von den LEDs 42 im Wesentlichen mit der radialen Richtung der zylindrischen Innenumfangsoberfläche 52 überein.
Eine Mehrzahl von optischen Strukturen (in der 2 nicht gezeigt) ist auf der rückseitigen Oberfläche der Lichtleitplatte 50 auf der Seite des LED-Substrats 40 bereitgestellt. Die Mehrzahl von optischen Strukturen ist in Intervallen bereitgestellt. Jede der optischen Strukturen ist aus einer punktartigen Vorwölbung ausgebildet. Die optischen Strukturen reflektieren Licht, das von den LEDs 42 in die Lichtleitplatte 50 eingetreten ist, in die Richtung der vorderen Oberflächenabdeckung 60. Die Anordnung und der Aufbau der Mehrzahl von optischen Strukturen werden später detailliert beschrieben.
Die vordere Oberflächenabdeckung 60 ist zum gestapelten Halten des LED-Substrats 40 und der Lichtleitplatte 50 zwischen der Wärmeableitungsplatte 30 und der vorderen Oberflächenabdeckung 60 bereitgestellt. Die vordere Oberflächenabdeckung 60 ist aus einem Material mit einer hervorragenden Durchlässigkeit, wie z.B. einem Acrylharz, ausgebildet. Die vordere Oberflächenabdeckung 60 umfasst einen hohlen Scheibenabschnitt 65 und einen Lichtleitplattengehäuseabschnitt 62, der mit dem Innenumfangskantenabschnitt des Scheibenabschnitts 65 verbunden ist. Der Lichtleitplattengehäuseabschnitt 62 legt eine säulenförmige Lichtleitplattengehäusekammer 61 fest, welche die Lichtleitplatte 50 aufnimmt. Die Lichtleitplattengehäusekammer 61 weist eine Öffnung an der Lichtleitplattenseite in der Höhenrichtung auf. Die Höhe der Lichtleitplattengehäusekammer 61 ist im Wesentlichen gleich der Höhe der Lichtleitplatte 50. Der hohle Scheibenabschnitt 65 weist einen Ausschnitt 67 an einer Position auf, die dem Verbinder 45 entspricht, und weist Schraubenlöcher 68 an Positionen auf, die in der Höhenrichtung den Schraubenlöchern 33 und den Ausschnitten 48 entsprechen.
Während das LED-Substrat 40 und die Lichtleitplatte 50 sandwichartig zwischen der Wärmeableitungsplatte 30 und der vorderen Oberflächenabdeckung 60 angeordnet sind, werden Schrauben 69 in beide Schraubenlöcher 33, 68 geschraubt, so dass sie durch die Ausschnitte 48 verlaufen. Als Ergebnis werden die Wärmeableitungsplatte 30, das LED-Substrat 40, die Lichtleitplatte 50 und die vordere Oberflächenabdeckung 60 integriert zusammengebaut.
Die 3A und die 3B sind schematische Diagramme, welche die Struktur der Lichtleitplatte 50 zeigen. Die 3A ist ein schematisches Diagramm eines Teils der Lichtleitplatte 50 in der Umfangsrichtung, wenn sie von der Rückseite betrachtet wird. Die 3B ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Abstand, in der Richtung der optischen Achse, der Mehrzahl von optischen Strukturen 71, die auf der Lichtleitplatte 50 bereitgestellt sind, von den LEDs 42, und dem Intervall zwischen den optischen Strukturen 71, die in der Richtung der optischen Achse benachbart sind, zeigt. Die optischen Strukturen 71 weisen in der Praxis eine feine Struktur mit einem Durchmesser von mehreren zehn bis mehreren hundert µm auf. In der 3A sind die optischen Strukturen 71 jedoch übertrieben dargestellt und ferner ist die Anzahl der gezeigten optischen Strukturen 71 viel kleiner als in der Praxis, so dass sie leicht erkennbar sind. Darüber hinaus stimmt in der 3A und der 3B die Richtung der optischen Achse mit einer Trennrichtung überein, die eine Richtung weg von den lichtemittierenden Elementen (der LEDs 42) ist.
Wie es in der 3A gezeigt ist, umfasst die Mehrzahl von optischen Strukturen 71 einen ersten Anordnungsabschnitt 72, einen zweiten Anordnungsabschnitt 73 und einen dritten Anordnungsabschnitt 74. Der erste Anordnungsabschnitt 72 ist aus einer Mehrzahl von optischen Strukturen 71a ausgebildet, die in einem ersten Bereich A auf der radial inneren Seite (der radialen Seite der LED 42) auf der Lichtleitplatte 50 angeordnet sind. Der zweite Anordnungsabschnitt 73 ist aus einer Mehrzahl von optischen Strukturen 71b ausgebildet, die in einem zweiten Bereich B auf der radial äußeren Seite auf der Lichtleitplatte 50 angeordnet sind. Der dritte Anordnungsabschnitt 74 ist aus einer Mehrzahl von optischen Strukturen 71c ausgebildet, die in einem dritten Bereich C angeordnet sind, der sich in der Richtung der optischen Achse (der radialen Richtung) zwischen dem ersten Bereich A und dem zweiten Bereich B befindet.
Wie es in der 3B gezeigt ist, nimmt in der Mehrzahl von optischen Strukturen 71a in dem ersten Bereich A das Intervall zwischen den optischen Strukturen 71a, die in der Richtung der optischen Achse benachbart sind, in der Art einer arithmetischen Reihe mit zunehmendem Abstand von den LEDs 42 in der Richtung der optischen Achse ab. In der Mehrzahl von optischen Strukturen 71b in dem zweiten Bereich B ist das Intervall zwischen der Mehrzahl von optischen Strukturen 71b, die in der Richtung der optischen Achse benachbart sind, ungeachtet des Abstands von den LEDs 42 in der Richtung der optischen Achse festgelegt. In der Mehrzahl von optischen Strukturen 71c in dem dritten Bereich C ist das Intervall zwischen den optischen Strukturen 71c, die in der Richtung der optischen Achse benachbart sind, kleiner als das minimale Intervall zwischen den optischen Strukturen 71a, die in der Richtung der optischen Achse in dem ersten Anordnungsabschnitt 72 benachbart sind, und ist größer als das Intervall zwischen den optischen Strukturen 71b, die in der Richtung der optischen Achse in dem zweiten Anordnungsabschnitt 73 benachbart sind. In der Mehrzahl von optischen Strukturen 71c in dem dritten Bereich C nimmt das Intervall zwischen den optischen Strukturen 71c, die in der Richtung der optischen Achse benachbart sind, mit zunehmendem Abstand von den LEDs 42 in der Richtung der optischen Achse ab.
Es wird eine zweidimensionale Ebene betrachtet, in welcher der Abstand von den LEDs 42 in der Richtung der optischen Achse als ein Parameter verwendet wird und das Intervall zwischen den optischen Strukturen 71, die in der Richtung der optischen Achse benachbart sind, als der andere Parameter verwendet wird. Die Abstände der Mehrzahl von optischen Strukturen 71 von den LEDs 42 in der Richtung der optischen Achse und die Intervalle zwischen den optischen Strukturen 71, die in der Richtung der optischen Achse benachbart sind, werden auf der zweidimensionalen Ebene aufgetragen. Hier ist, wie es in der 3B gezeigt sind, eine Mehrzahl von Punkten, die auf der zweidimensionalen Ebene aufgetragen sind, auf einer glatten Linie y angeordnet, die differenzierbar ist. Von der Mehrzahl von aufgetragenen Punkten sind Punkte, welche die optischen Strukturen 71c in dem dritten Bereich C betreffen, auf der gleichen Klothoidenkurve y3 angeordnet. Die glatte Linie y wird so ausgebildet, dass sie durch Verbinden einer Geraden y1, die mit zunehmendem Abstand von den LEDs 42 in der Richtung der optischen Achse abnimmt, der Klothoidenkurve y3, und einer Geraden y2, auf welcher das Intervall zwischen den optischen Strukturen festgelegt ist, differenzierbar ist.
Die 4 zeigt ein Testergebnis, das durch Testen der Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines Interferenzmusters, usw., in verschiedenen Anordnungsmustern der Mehrzahl von optischen Strukturen erhalten wird, und zeigt die Vorteile eines Beispiels der vorliegenden Offenbarung. Als Beleuchtungsvorrichtung des Beispiels in der 4 wurde die Beleuchtungsvorrichtung verwendet, die unter Bezugnahme auf die 1 bis 3B beschrieben ist. Die Beleuchtungsvorrichtungen der Referenzbeispiele 1 bis 3 waren von der Beleuchtungsvorrichtung des Beispiels nur bezüglich der Anordnung der Mehrzahl von optischen Strukturen verschieden, die auf der Lichtleitplatte bereitgestellt sind. In jeder der Beleuchtungsvorrichtungen des Beispiels und der Referenzbeispiele 1 bis 3 stimmte die Richtung der optischen Achse mit der Trennrichtung überein, die eine Richtung weg von den lichtemittierenden Elementen ist.
Wie es in der 4 gezeigt ist, nimmt in der Beleuchtungsvorrichtung des Referenzbeispiels 1 mit zunehmendem Abstand von den LEDs in der Richtung der optischen Achse das Intervall zwischen den optischen Strukturen, die in der Richtung der optischen Achse benachbart sind, in der Weise einer linearen Funktion (linear) ab. In der Beleuchtungsvorrichtung des Referenzbeispiels 2 nimmt mit zunehmendem Abstand von den LEDs in der Richtung der optischen Achse das Intervall zwischen den optischen Strukturen, die in der Richtung der optischen Achse benachbart sind, entlang einer gekrümmten Linie, die in die Richtung der X-Achsenseite vorragt und die den Abstand von den LEDs darstellt, ab.
In der Beleuchtungsvorrichtung des Referenzbeispiels 3 wird mit zunehmendem Abstand von den LEDs in der Richtung der optischen Achse das Intervall zwischen den optischen Strukturen, die in der Richtung der optischen Achse beabstandet sind, zuerst festgelegt gehalten, nimmt abrupt ab und wird dann festgelegt gehalten. Die Linie, die das Intervall zwischen den optischen Strukturen in der Beleuchtungsvorrichtung des Referenzbeispiels 3 darstellt, ist eine glatte Linie, die in allen Bereichen differenzierbar ist. Die glatte Linie weist einen Wendepunkt in einem Bereich auf, bei dem das Intervall zwischen den optischen Strukturen abrupt abnimmt. Andererseits ist in dem Beispiel die Mehrzahl von optischen Strukturen auf der Lichtleitplatte in dem Intervall angeordnet, der in Bezug auf die 3A und die 3B beschrieben ist.
Als nächstes wird eine Bedeckungsrate, die einer der Gegenstände in der 4 ist, unter Bezugnahme auf die 5A, 5B und 5C beschrieben. Es wird angenommen, dass die optischen Strukturen 171, die aus einer Mehrzahl von Punktbereichen mit derselben Halbkugelform ausgebildet sind, in einer Matrix angeordnet sind, bei der das Spaltenintervall und das Reihenintervall dazwischen auf einer Oberfläche einer Lichtleitplatte identisch sind, wie es in der 5A gezeigt ist. In diesem Fall ist eine optische Struktur 171 in einem Matrixbereich R aufgenommen, der in der Zeichnung schraffiert gezeigt ist. Folglich wird die Bedeckungsrate S der optischen Strukturen 171 durch S = (π(D/2)2)/X² = πD²/(4X²) ausgedrückt, wenn der Durchmesser jeder der optischen Strukturen 171 als D festgelegt ist und das Spaltenintervall (das Reihenintervall) als X festgelegt ist. Wie es durch dieses Beispiel gezeigt ist, ist die Bedeckungsrate S als das Verhältnis des Bereichs, bei dem die optischen Strukturen vorliegen, zu einer Oberfläche, auf der die optischen Strukturen angeordnet sind, in einer Draufsicht festgelegt.
Wie es in der 5B gezeigt ist, wird davon ausgegangen, dass die Bedeckungsrate S von der Innenumfangsseite zu der Außenumfangsseite mit zunehmendem Abstand von den LEDs in der Richtung der optischen Achse linear zunimmt. In diesem Fall nimmt das Intervall zwischen den optischen Strukturen, die in der Richtung der optischen Achse benachbart sind, auf der Innenumfangsseite im Wesentlichen entlang der Y-Achse selbst bei einem geringen Abstand von den LEDs abrupt ab, und nimmt dann mit einem geringen Veränderungsausmaß mit zunehmendem Abstand von den LEDs in die Richtung parallel zur X-Achse ab.
Wie es in der 5C gezeigt ist, wird davon ausgegangen, dass das Intervall zwischen den optischen Strukturen, die in der Richtung der optischen Achse benachbart sind, linear von der Innenumfangsseite zu der Außenumfangsseite mit zunehmendem Abstand von den LEDs in der Richtung der optischen Achse abnimmt. In diesem Fall nimmt die Bedeckungsrate S mit einem geringen Veränderungsausmaß auf der Innenumfangsseite mit zunehmendem Abstand von den LEDs in der Richtung der optischen Achse allmählich zu und nimmt dann in die Richtung parallel zur Y-Achse abrupt zu.
Unter erneuter Bezugnahme auf die 4 entspricht das Referenzbeispiel 1 der 5C und das Referenzbeispiel 2 entspricht der 5B. Folglich nimmt im Referenzbeispiel 1 die Bedeckungsrate auf der Innenumfangsseite mit einem geringen Veränderungsausmaß mit zunehmendem Abstand von den LEDs in der Richtung der optischen Achse allmählich zu, und nimmt dann in die Richtung parallel zur Y-Achse abrupt zu. Im Referenzbeispiel 2 nimmt die Bedeckungsrate in der Weise einer linearen Funktion mit zunehmendem Abstand von den LEDs in der Richtung der optischen Achse zu.
Im Referenzbeispiel 3 ist die Bedeckungsrate ein festgelegter Wert auf der Innenumfangsseite, nimmt abrupt zu und wird dann zu einem festgelegten Wert auf der Außenumfangsseite. Andererseits nimmt in dem Beispiel die Bedeckungsrate mit einer allmählich zunehmenden Veränderungsrate auf der Innenumfangsseite allmählich zu. Dann nimmt die Bedeckungsrate signifikant zu und nimmt dann mit einer allmählich abnehmenden Veränderungsrate auf der Außenumfangsseite allmählich zu. In dem Beispiel weist die gekrümmte Linie, welche die Bedeckungsrate darstellt, einen Wendepunkt in einem Zwischenbereich (einem Bereich, der dem dritten Bereich C in der 3A und der 3B entspricht), bei dem die Bedeckungsrate signifikant zunimmt, auf.
Seitliche Interferenzen, Interferenzmuster in einem Bereich mit niedriger Bedeckungsrate, die Einheitlichkeit der Helligkeit und Beleuchtungsstärken von nach unten strahlenden Leuchten, die mit den vorstehend genannten Beleuchtungsvorrichtungen der Referenzbeispiele 1 bis 3 und dem Beispiel erhalten worden sind, sind in der 4 gezeigt. Eine seitliche Interferenz steht für ein Interferenzmuster einer Interferenz, die sich in der Richtung orthogonal zu der Höhenrichtung einer Beleuchtungsvorrichtung erstreckt. Ein Interferenzmuster in einem Bereich mit niedriger Bedeckungsrate ist ein Interferenzmuster in einem Bereich von Licht, das durch die optischen Strukturen auf der Innenumfangsseite der Lichtleitplatte reflektiert wird. Die Einheitlichkeit der Helligkeit ist der Grad der Einheitlichkeit der Helligkeit abhängig von dem Abstand von LEDs. Die Beleuchtungsstärke einer nach unten strahlenden Leuchte ist die Beleuchtungsstärke von Licht, das von einer Beleuchtungsvorrichtung direkt nach unten emittiert wird.
In der Beleuchtungsvorrichtung des Referenzbeispiels 1 wurden keine seitliche Interferenz und kein Interferenzmuster in einem Bereich mit niedriger Bedeckungsrate gefunden und die Einheitlichkeit der Beleuchtungsstärke war hervorragend. Die Beleuchtungsstärke einer nach unten strahlenden Leuchte der Beleuchtungsvorrichtung des Referenzbeispiels 1 war jedoch niedrig. Wie es in der 6 gezeigt ist, welche die Beziehung zwischen der Bedeckungsrate und der Beleuchtungsstärke einer nach unten strahlenden Leuchte zeigt, wird die Beleuchtungsstärke einer nach unten strahlenden Leuchte mit abnehmender Bedeckungsrate vermindert. Der Grund dafür liegt darin, dass dann, wenn die Anzahl der optischen Strukturen gering ist, es weniger wahrscheinlich ist, dass Licht, das von den LEDs emittiert wird, nach unten reflektiert wird. Unter Bezugnahme auf die Bedeckungsraten in der 4 war die Bedeckungsrate der Beleuchtungsvorrichtung des Referenzbeispiels 1 verglichen mit den Referenzbeispielen 2 und 3 und dem Beispiel niedrig. Als Ergebnis war die Beleuchtungsstärke einer nach unten strahlenden Leuchte der Beleuchtungsvorrichtung des Referenzbeispiels 1 niedrig.
In der Beleuchtungsvorrichtung des Referenzbeispiels 2 waren die Einheitlichkeit der Helligkeit und die Beleuchtungsstärke einer nach unten strahlenden Leuchte gut. Es wurden jedoch eine seitliche Interferenz und ein Interferenzmuster in einem Bereich mit niedriger Bedeckungsrate gefunden. Ein möglicher Grund dafür ist wie folgt. D.h., wie es in der 7 gezeigt ist, welche die Beziehung zwischen der Häufigkeit einer ungleichmäßigen Helligkeit und der Kontrastempfindlichkeit zeigt, wird die Kontrasthelligkeit (der Grad der Sichtbarkeit einer ungleichmäßigen Helligkeit) in einem Bereich, bei dem die Häufigkeit einer ungleichmäßigen Helligkeit (eine räumliche Häufigkeit) niedrig ist, hoch und variiert stark.
Die räumliche Häufigkeit ist ein Index, der den Grad der Feinheit von Interferenzen angibt und die Anzahl von Interferenzen pro Einheitslänge angibt (der Sichtwinkel beträgt 1 Grad). Wenn das Intervall zwischen Interferenzen als w Grad festgelegt ist, wird die Häufigkeit u als u = 1/w ausgedrückt. Um eine hervorragende Einheitlichkeit der Beleuchtungsstärke in einem Bereich nahe an den LEDs zu erreichen, muss das Intervall zwischen den optischen Strukturen, die in der Richtung der optischen Achse benachbart sind, groß gemacht werden, um die Reflexionsrate zu vermindern. Demgemäß ist das Intervall zwischen den optischen Strukturen groß und das Intervall zwischen Interferenzen ist in dem Bereich nahe an den LEDs groß, so dass die Häufigkeit einer ungleichmäßigen Helligkeit gering wird. Aufgrund dessen wird die Kontrasthelligkeit hoch und verändert sich stark. Folglich ist es dann, wenn die Anzahl der optischen Strukturen in diesem Bereich groß ist, wahrscheinlich, dass eine signifikante Veränderung der Kontrasthelligkeit stattfindet, die Sichtbarkeit der ungleichmäßigen Helligkeit zunimmt und ferner die Differenz der Kontrasthelligkeit aufgrund des Intervalls zwischen den optischen Strukturen, der sich gemäß der Betrachtungsrichtung verändert, groß wird, so dass ein unangenehmes Interferenzmuster leicht auftritt. Im Referenzbeispiel 2 war die Anzahl der optischen Strukturen in dem Bereich nahe an den LEDs groß, da das Intervall zwischen den optischen Strukturen in dem Bereich nahe an den LEDs stark vermindert war. Daher traten bei der Beleuchtungsvorrichtung des Referenzbeispiels 2 eine seitliche Interferenz und ein Interferenzmuster in einem Bereich mit niedriger Bedeckungsrate leicht auf.
In der Beleuchtungsvorrichtung des Referenzbeispiels 3 wurde keine seitliche Interferenz festgestellt und die Beleuchtungsstärke einer nach unten strahlenden Leuchte war hervorragend. Darüber hinaus war die Einheitlichkeit der Helligkeit bei der Lichtemission der LEDs gut. Ein Interferenzmuster in einem Bereich mit niedriger Bedeckungsrate wurde jedoch in einem Bereich gefunden, bei dem das Intervall zwischen den optischen Strukturen abrupt abnahm. Folglich variierte die Helligkeit von Licht von der Beleuchtungsvorrichtung, wenn die LEDs kein Licht emittierten, gemäß dem Abstand von den LEDs.
Andererseits wurde in der Beleuchtungsvorrichtung des Beispiels kein Interferenzmuster in dem Bereich mit niedriger Bedeckungsrate gefunden und wenige seitliche Interferenzen wurden gefunden. Nahezu keine Variation der Helligkeit gemäß dem Abstand von den LEDs wurde gefunden, so dass bestätigt wurde, dass die Beleuchtungsvorrichtung eine hervorragende Beleuchtungsstärke einer nach unten strahlenden Leuchte aufwies.
Eine Lichtverteilung (Sim) ist eine Winkelverteilung von Emissionslichtintensitäten in einer Beleuchtungsvorrichtung, wobei der Winkel von 0 Grad die Emissionslichtintensität von abwärts gerichtetem Licht darstellt, der Winkel von 180 Grad die Emissionslichtintensität von aufwärts gerichtetem Licht darstellt und die Winkel von 90 Grad und -90 Grad jeweils die Emissionslichtintensität von Licht darstellen, das sich zu einer lateralen Seite (in der horizontalen Richtung) ausbreitet. Wie es in der 4 gezeigt ist, war in der Beleuchtungsvorrichtung des Beispiels die Emissionslichtintensität von abwärts gerichtetem Licht viel höher und die Emissionslichtintensität von aufwärts gerichtetem Licht war niedriger, und zwar verglichen mit denjenigen in der Beleuchtungsvorrichtung des Referenzbeispiels 1. Daher war die Beleuchtungsvorrichtung des Beispiels hell und wies eine hervorragende Praktikabilität auf.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, umfasst die Beleuchtungsvorrichtung 1 das LED-Substrat 40, auf dem die Mehrzahl von LEDs 42 montiert ist, und die Lichtleitplatte 50, die mindestens einen Teil des Emissionslichts empfängt und leitet, das von der Mehrzahl von LEDs 42 emittiert wird. Mindestens ein Teil der Lichtleitplatte 50 weist einen plattenartigen Abschnitt auf. Die Beleuchtungsvorrichtung 1 umfasst die Mehrzahl von optischen Strukturen 71, die derart in Intervallen auf mindestens einem Teil einer Oberfläche des plattenartigen Abschnitts bereitgestellt sind, dass die Ausbreitungsrichtung von Licht verändert wird. Die Mehrzahl von optischen Strukturen 71 umfasst den ersten Anordnungsabschnitt 72, der auf der Seite der LED 42 bereitgestellt ist und in dem das Intervall zwischen den benachbarten optischen Strukturen 71 in der Art einer arithmetischen Reihe mit zunehmendem Abstand der LEDs 42 in der Richtung der optischen Achse von den LEDs 42 abnimmt (die mit der Trennrichtung übereinstimmt, die eine Richtung weg von den LEDs 42 ist). Ferner umfasst die Mehrzahl von optischen Strukturen 71 den zweiten Anordnungsabschnitt 73, der auf der Seite entfernt von den LEDs 42 bereitgestellt ist und in dem das Intervall zwischen den optischen Strukturen 71, die in der Richtung der optischen Achse beabstandet sind, festgelegt ist. Darüber hinaus umfasst die Mehrzahl von optischen Strukturen 71 den dritten Anordnungsabschnitt 74, der zwischen dem ersten Anordnungsabschnitt 72 und dem zweiten Anordnungsabschnitt 73 in Bezug auf die Richtung der optischen Achse bereitgestellt ist. Das Intervall zwischen den optischen Strukturen 71, die in der Richtung der optischen Achse in dem dritten Anordnungsabschnitt 74 benachbart sind, ist kleiner als das minimale Intervall zwischen den optischen Strukturen 71, die in der Richtung der optischen Achse in dem ersten Anordnungsabschnitt 72 benachbart sind, und ist größer als das Intervall zwischen den optischen Strukturen 71, die in der Richtung der optischen Achse in dem zweiten Anordnungsabschnitt 73 benachbart sind. In dem dritten Anordnungsabschnitt 74 nimmt das Intervall zwischen den optischen Strukturen 71, die in der Richtung der optischen Achse benachbart sind, mit zunehmendem Abstand von den LEDs 42 ab.
Gemäß der Beleuchtungsvorrichtung 1 nimmt in dem ersten Anordnungsabschnitt 72, der nahe an den LEDs 42 vorliegt und eine hohe Kontrastempfindlichkeit aufweist, das Intervall zwischen den benachbarten optischen Strukturen 71 in der Art einer arithmetischen Reihe mit zunehmendem Abstand von den LEDs 42 ab. Demgemäß kann die Anzahl der optischen Strukturen 71 in dem ersten Anordnungsabschnitt 72 vermindert werden. Als Ergebnis ist es unwahrscheinlich, dass eine ungleichmäßige Helligkeit oder Interferenzmuster auftreten. Da ferner das Intervall zwischen den benachbarten optischen Strukturen 71 in der Art einer arithmetischen Reihe mit zunehmendem Abstand von den LEDs 42 abnimmt, nimmt die Dichte der optischen Strukturen 71 mit zunehmendem Abstand von den LEDs 42 ab, so dass eine hervorragende Einheitlichkeit der Helligkeit erhalten werden kann. In dem zweiten Anordnungsabschnitt 73, der von den LEDs 42 getrennt ist und eine geringe Kontrastempfindlichkeit aufweist, kann die Bedeckungsrate in dem zweiten Anordnungsabschnitt 73 hoch gemacht werden, da das Intervall zwischen den benachbarten optischen Strukturen 71 festgelegt ist. Als Ergebnis kann die Beleuchtungsstärke einer nach unten strahlenden Leuchte hoch gemacht werden, während eine ungleichmäßige Helligkeit unterdrückt wird. Darüber hinaus nimmt das Intervall zwischen den optischen Strukturen 71c in dem dritten Anordnungsabschnitt 74 mit zunehmendem Abstand von den LEDs 42 allmählich ab. Das kürzeste Intervall zwischen den optischen Strukturen 71a in dem ersten Anordnungsabschnitt 72 ist länger als das längste Intervall zwischen den optischen Strukturen 71c in dem dritten Anordnungsabschnitt 74. Ferner ist das kürzeste Intervall zwischen den optischen Strukturen 71c in dem dritten Anordnungsabschnitt 74 länger als das Intervall zwischen den optischen Strukturen 71b in dem zweiten Anordnungsabschnitt 73. Folglich kann auch in dem dritten Anordnungsabschnitt 74, der den ersten Anordnungsabschnitt 72 und den zweiten Anordnungsabschnitt 73 miteinander verbindet, eine ungleichmäßige Helligkeit unterdrückt werden.
Ferner wird eine zweidimensionale Ebene berücksichtigt, in welcher der Abstand von den LEDs 42 in der Richtung der optischen Achse als ein Parameter verwendet wird und das Intervall zwischen den optischen Strukturen 71, die in der Richtung der optischen Achse benachbart sind, als der andere Parameter verwendet wird. Es wird angenommen, dass die Abstände der Mehrzahl von optischen Strukturen 71 von den LEDs 42 in der Richtung der optischen Achse und die Intervall, bei den Abständen, zwischen den optischen Strukturen 71, die in der optischen Achse benachbart sind, auf der zweidimensionalen Ebene aufgetragen sind. Dabei kann eine Mehrzahl von Punkten, die auf der zweidimensionalen Ebene aufgetragen sind, auf einer glatten Linie angeordnet werden, die differenzierbar ist und die mit zunehmendem Abstand von den LEDs 42 abnimmt.
Bei der vorliegenden Konfiguration umfasst, da die Linie, die das Intervall zwischen den benachbarten optischen Strukturen 71 angibt, in dem Verbindungsbereich des ersten Anordnungsabschnitts 72 und des zweiten Anordnungsabschnitts 73 differenzierbar ist, der Verbindungsbereich keinen einzelnen Punkt, der nicht differenzierbar ist, so dass das Auftreten einer hellen Linie, die durch einen solchen einzelnen Punkt verursacht wird, verhindert werden kann. Folglich kann eine Beleuchtung mit einem angenehmeren Licht realisiert werden.
Bezüglich der Mehrzahl von optischen Strukturen 71c, die zu dem dritten Anordnungsabschnitt 74 gehören, wird angenommen, dass die Abstände von den LEDs 42 in der Richtung der optischen Achse und die Intervalle, bei den Abständen, zwischen den optischen Strukturen 71c, die in der Richtung der optischen Achse beabstandet sind, auf der zweidimensionale Ebene aufgetragen sind. Dabei kann die Mehrzahl von Punkten, die auf der zweidimensionalen Ebene aufgetragen sind, auf derselben Klothoidenkurve angeordnet sein.
Bei der vorliegenden Konfiguration kann die Linie, die das Intervall zwischen den benachbarten optischen Strukturen 71 angibt, in dem dritten Anordnungsabschnitt 74 und dem Verbindungsbereich des ersten und des zweiten Anordnungsabschnitts 72, 73 differenzierbar gemacht werden, und kann mit zunehmendem Abstand von den LEDs 42 in dem dritten Anordnungsabschnitt 74 einfach vermindert werden.
Jede der Mehrzahl von optischen Strukturen 71 kann dieselbe kreisförmige Kante aufweisen. Es kann eine zweidimensionale Ebene betrachtet werden, in welcher, wenn die Bedeckungsrate als das Verhältnis des Bereichs, in dem die optischen Strukturen 71 vorliegen, zu der Oberfläche, auf der die optischen Strukturen 71 angeordnet sind, in einer Draufsicht festgelegt ist, der Abstand von den LEDs in der Richtung der optischen Achse als ein Parameter verwendet wird und die Bedeckungsrate als der andere Parameter verwendet wird. Die Intervalle zwischen den optischen Strukturen 71, die in der Richtung der optischen Achse benachbart sind, von der Mehrzahl von optischen Strukturen 71, und die Bedeckungsraten bei den Abständen von den LEDs 42 in der Richtung der optischen Achse können auf der zweidimensionalen Ebene aufgetragen werden. Die Mehrzahl von Punkten, die auf der zweidimensionalen Ebene aufgetragen sind, können auf einer glatten Linie angeordnet werden, die differenzierbar ist und auf der die Bedeckungsrate mit zunehmendem Abstand zunimmt. Die glatte Linie kann einen Wendepunkt in einem Bereich aufweisen, der dem dritten Anordnungsabschnitt 74 entspricht.
Durch den vorstehend genannten Aufbau nimmt auf der zweidimensionalen Ebene, in welcher der Abstand von den LEDs in der Richtung der optischen Achse als ein Parameter verwendet wird und die Bedeckungsrate als der andere Parameter verwendet wird, die Linie, welche die Bedeckungsrate angibt, gleichmäßig zu und weist einen Wendepunkt in dem dritten Anordnungsabschnitt 74 auf. Demgemäß kann das Vorzeichen der Krümmung der gekrümmten Linie, welche die Bedeckungsrate angibt, in dem dritten Anordnungsabschnitt 74 geändert werden, und die Krümmungsrichtung der gekrümmten Linie kann in dem dritten Anordnungsabschnitt 74 geändert werden. Demgemäß kann die Linie, welche die Bedeckungsrate angibt, in dem ersten Anordnungsabschnitt 72 in dem dritten Anordnungsabschnitt 74 natürlich und gleichmäßig mit der Linie verbunden werden, welche die Bedeckungsrate in dem zweiten Anordnungsabschnitt 73 angibt, so dass das Auftreten eines hellen Lichts und das Auftreten eines Interferenzmusters in dem dritten Anordnungsabschnitt 74 effektiver unterdrückt werden können.
Die Lichtleitplatte 50 kann eine zylindrische Form aufweisen. Die Mehrzahl von LEDs 42 kann in einer oder mehreren Reihe(n) in der Achsenrichtung der Lichtleitplatte 50 angeordnet werden. Zwei oder mehr der LEDs 42, die in derselben Reihe angeordnet sind, können in einem Intervall in der Umfangsrichtung der Lichtleitplatte 50 angeordnet werden, während die optischen Achsen der zwei oder mehr LEDs 42 jeweils mit der radialen Richtung der Lichtleitplatte 50 übereinstimmen.
Durch die vorstehend genannte Konfiguration kann das technische Konzept der vorliegenden Offenbarung in einer Beleuchtungsvorrichtung mit einer Scheibenform einfach realisiert werden.
Es sollte beachtet werden, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die vorstehend genannte Ausführungsform oder Modifizierungen davon beschränkt ist und verschiedene Verbesserungen oder Modifizierungen derselben innerhalb des Umfangs der Ansprüche der vorliegenden Anmeldung oder eines dazu äquivalenten Umfangs vorgenommen werden können.
Als ein Beispiel wurde in der vorstehend genannten Ausführungsform der Fall beschrieben, bei dem die Beleuchtungsvorrichtung 1 die Lichtleitplatte 50 mit einer zylindrischen Form (einer hohlen Scheibenform) aufweist. Die Lichtleitplatte kann jedoch ein plattenartiges Element mit einer rechteckigen Parallelepipedform sein und die Mehrzahl von lichtemittierenden Elementen kann so angeordnet sein, dass sie derart in der Längsrichtung auf die Lichtleitplatte gerichtet sind, dass jede der Richtungen der optischen Achse der lichtemittierenden Elemente mit der Längsrichtung der Lichtleitplatte übereinstimmt. Insbesondere kann, wie es beispielhaft durch eine Lichtleitplatte 250 einer Beleuchtungsvorrichtung 201 einer Modifizierung in der 8 gezeigt ist, die Lichtleitplatte 250 eine flache, plattenartige Form aufweisen. Eine Mehrzahl von LEDs 242 kann auf einer Seite in der Längsrichtung (nachstehend als α-Richtung bezeichnet) der Lichtleitplatte 250 bei einem Intervall in der Breitenrichtung (nachstehend als β-Richtung bezeichnet) derart bereitgestellt werden, dass die Richtung der optischen Achse mit der α-Richtung übereinstimmt. Alternativ kann die Richtung der optischen Achse mit der Trennrichtung übereinstimmen, die eine Richtung weg von den LEDs 242 ist. Eine Mehrzahl von optischen Strukturen 271, die aus punktartigen Vorwölbungen ausgebildet ist, kann auf einer Oberfläche (rückseitige Oberfläche) in der Dickenrichtung (nachstehend als γ-Richtung bezeichnet) der Lichtleitplatte 250 bereitgestellt sein.
Die Mehrzahl von optischen Strukturen 271 kann einen ersten Anordnungsabschnitt 272, einen zweiten Anordnungsabschnitt 273 und einen dritten Anordnungsabschnitt 274 umfassen. Der erste Anordnungsabschnitt 272 kann aus einer Mehrzahl von optischen Strukturen 271a ausgebildet sein, die in einem ersten Bereich A' auf der Seite der LED 242 in der α-Richtung der Lichtleitplatte 250 angeordnet sind. Der zweite Anordnungsabschnitt 273 kann aus einer Mehrzahl von optischen Strukturen 271b ausgebildet sein, die in einem zweiten Bereich B' auf der Seite in der α-Richtung (der Richtung der optischen Achse) entfernt von den LEDs 242 auf der Lichtleitplatte 250 angeordnet sind. Der dritte Anordnungsabschnitt 274 kann aus einer Mehrzahl von optischen Strukturen 271c ausgebildet sein, die in einem dritten Bereich C' zwischen dem ersten Bereich A' und dem zweiten Bereich B' in Bezug auf die α-Richtung angeordnet sind.
In der Mehrzahl von optischen Strukturen 271a in dem ersten Bereich A' kann das Intervall zwischen den optischen Strukturen 271a, die in der Richtung der optischen Achse benachbart sind, in der Art einer arithmetischen Reihe mit zunehmendem Abstand von den LEDs 42 in der Richtung der optischen Achse abnehmen. In der Mehrzahl von optischen Strukturen 271b in dem zweiten Bereich B' kann das Intervall zwischen den optischen Strukturen 271b, die in der Richtung der optischen Achse benachbart sind, ungeachtet des Abstands von den LEDs 42 in der Richtung der optischen Achse festgelegt sein. In der Mehrzahl von optischen Strukturen 271c in dem dritten Bereich C' kann das Intervall zwischen den optischen Strukturen 271c, die in der Richtung der optischen Achse benachbart sind, kleiner sein als das minimale Intervall zwischen den optischen Strukturen 271a, die in der Richtung der optischen Achse in dem ersten Anordnungsabschnitt 272 benachbart sind. Ferner kann in der Mehrzahl von optischen Strukturen 271c in dem dritten Bereich C' das Intervall zwischen den optischen Strukturen 271c, die in der Richtung der optischen Achse benachbart sind, größer sein als das Intervall zwischen den optischen Strukturen 271b, die in der Richtung der optischen Achse in dem zweiten Anordnungsabschnitt 273 benachbart sind. Darüber hinaus kann in der Mehrzahl von optischen Strukturen 271c in dem dritten Bereich C' das Intervall zwischen den optischen Strukturen 271c, die in der Richtung der optischen Achse benachbart sind, mit zunehmendem Abstand von den LEDs 42 in der Richtung der optischen Achse abnehmen.
Ferner wird eine zweidimensionale Ebene erzeugt, in welcher der Abstand von den LEDs 242 in der Richtung der optischen Achse als ein Parameter verwendet wird und das Intervall zwischen den optischen Strukturen 271, die in der Richtung der optischen Achse benachbart sind, als der andere Parameter verwendet wird. Die Abstände der Mehrzahl von optischen Strukturen 271 von den LEDs 242 in der Richtung der optischen Achse und die Intervalle zwischen den benachbarten optischen Strukturen 271 werden auf der zweidimensionalen Ebene aufgetragen. Dabei kann die Mehrzahl von Punkten, die auf der zweidimensionalen Ebene aufgetragen sind, auf einer glatten Linie angeordnet werden, die differenzierbar ist. Von der Mehrzahl von aufgetragenen Punkten kann die Mehrzahl von Punkten in Bezug auf die Mehrzahl von optischen Strukturen 271c in dem dritten Bereich C' auf derselben Klothoidenkurve angeordnet sein. Die glatte Linie kann durch Verbinden, in einer differenzierbaren Weise, einer Geraden, die mit zunehmendem Abstand von den LEDs 242 in der Richtung der optischen Achse abnimmt, der Klothoidenkurve und einer Geraden, auf der das Intervall zwischen den optischen Strukturen, die in der Richtung der optischen Achse benachbart sind, festgelegt ist, gebildet werden. Gemäß dieser Modifizierung kann das technische Konzept der vorliegenden Offenbarung in einer Beleuchtungsvorrichtung mit einer rechteckigen Parallelepipedform einfach realisiert werden.
Der Fall, bei dem die Mehrzahl von Punkten in Bezug auf die Mehrzahl von optischen Strukturen 71c in dem dritten Bereich C auf derselben Klothoidenkurve y3 angeordnet ist, wurde vorstehend beschrieben. Es kann jedoch eine zweidimensionale Ebene erzeugt werden, bei welcher der Abstand von den LEDs in der Richtung der optischen Achse als ein Parameter verwendet wird und das Intervall zwischen den optischen Strukturen, die in der Richtung der optischen Achse benachbart sind, als der andere Parameter verwendet wird. Die Abstände der Mehrzahl von optischen Strukturen von den LEDs in der Richtung der optischen Achse und die Intervalle, bei den Abständen, zwischen den optischen Strukturen, die in der Richtung der optischen Achse benachbart sind, können auf der zweidimensionalen Ebene aufgetragen werden. Dabei kann die Mehrzahl von Punkten, die auf der zweidimensionalen Ebene aufgetragen sind, auf einer differenzierbaren glatten Linie angeordnet werden. Von der Mehrzahl von aufgetragenen Punkten kann eine Mehrzahl von Punkten in Bezug auf die Mehrzahl von optischen Strukturen in dem dritten Bereich auf einer gekrümmten Linie angeordnet werden, die aus einem Teil derselben sekundär gekrümmten Linie ausgebildet ist (einem Kreis, einer Ellipse, einer Parabel oder einer Hyperbel). Auch in der vorliegenden Ausführungsform kann die Linie, die das Intervall zwischen den optischen Strukturen 271 angibt, in dem dritten Anordnungsabschnitt 274 und dem Verbindungsbereich des ersten und des zweiten Anordnungsabschnitts 272, 273 differenzierbar sein, wie dies in der Ausführungsform der Fall ist, welche die Klothoidenkurve y3 nutzt. Die Linie, die das Intervall zwischen den optischen Strukturen 271 angibt, kann einfach mit zunehmendem Abstand von den LEDs 242 in dem dritten Anordnungsabschnitt 274 abnehmen. Bezüglich der optischen Strukturen, die zu dem dritten Anordnungsabschnitt gehören, wurde angenommen, dass die Abstände von den lichtemittierenden Elementen in der Trennrichtung und die Intervalle, bei den Abständen in der Trennrichtung, zwischen den benachbarten optischen Strukturen auf der zweidimensionalen Ebene aufgetragen sind. Es wurden die Fälle beschrieben, bei denen die Mehrzahl von Punkten auf der zweidimensionalen Ebene aufgetragen ist und die Mehrzahl von Punkten auf derselben Klothoidenkurve angeordnet ist oder auf derselben Sekundärkurve angeordnet ist. Es kann jedoch eine weitere Modifizierung des Falls durchgeführt werden, bei der bezüglich der optischen Strukturen, die zu dem dritten Anordnungsabschnitt gehören, die Abstände von den lichtemittierenden Elementen in der Trennrichtung und die Intervalle zwischen den optischen Strukturen, die bei den Abständen in der Trennrichtung benachbart sind, auf einer zweidimensionalen Ebene aufgetragen sind. Beispielsweise kann eine Mehrzahl von Punkten auf der zweidimensionalen Ebene aufgetragen werden und die Mehrzahl von Punkten kann auf einer gekrümmten Linie angeordnet sein, die aus einem Teil derselben gekrümmten Linie dritter oder höherer Ordnung ausgebildet ist. D.h., es ist ausreichend, dass in dem dritten Anordnungsabschnitt das Intervall zwischen den benachbarten optischen Strukturen in Bezug auf die Richtung weg von den lichtemittierenden Elementen kleiner ist als das minimale Intervall zwischen den benachbarten optischen Strukturen in dem ersten Anordnungsabschnitt, größer ist als das Intervall zwischen den benachbarten optischen Strukturen in dem zweiten Anordnungsabschnitt und mit zunehmendem Abstand von den lichtemittierenden Elementen abnimmt.
Vorstehend wurden Fälle beschriebenen, bei denen die optischen Strukturen 71, 171, 271 punktartige Vorwölbungen sind. Die punktartigen Vorwölbungen weisen vorzugsweise Halbkugelformen oder halbelliptische Formen auf, können jedoch jedwede andere Vorwölbungsformen aufweisen. Auch der Fall, bei dem alle punktartigen Vorwölbungen identisch sind, wurde vorstehend beschrieben. Der Durchmesser einer Halbkugel, welche die punktartigen Vorwölbungen umschreibt, kann jedoch mit zunehmendem Abstand von den lichtemittierenden Elementen erhöht werden, so dass die Bedeckungsrate mit zunehmendem Abstand von den lichtemittierenden Elementen zunimmt. Alternativ kann jede der optischen Strukturen eine Struktur aufweisen, die von einer punktartigen Vorwölbung verschieden ist. Beispielsweise können die optischen Strukturen aus punktartigen Aussparungen ausgebildet sein. Alternativ können die optischen Strukturen aus rippenartigen Vorwölbungsabschnitten oder Rillen ausgebildet sein. Insbesondere wenn die Lichtleitplatte eine zylindrische Form aufweist, können die optischen Strukturen aus einer Mehrzahl von rippenartigen Vorwölbungsabschnitten auf einem Kreis ausgebildet sein, der konzentrisch mit der Lichtleitplatte ist, oder aus einer Mehrzahl von Rillen auf einem Kreis, der konzentrisch mit der Lichtleitplatte ist. In diesem Fall können alle rippenartigen Vorwölbungsabschnitte auf einem Kreis oder alle Rillen auf einem Kreis dieselbe Breite aufweisen, oder die rippenartigen Vorwölbungsabschnitte oder die Rillen können zwei oder mehr verschiedene Breiten aufweisen. Alternativ können, wenn die Lichtleitplatte eine rechteckige Parallelepipedform aufweist, die optischen Strukturen aus einer Mehrzahl von linearen rippenartigen Vorwölbungsabschnitten oder linearen Rillen ausgebildet sein, die sich in einer Richtung orthogonal zu der Richtung der optischen Achse erstrecken. In diesem Fall können alle rippenartigen Vorwölbungsabschnitte oder linearen Rillen dieselbe Breite aufweisen oder die rippenartigen Vorwölbungsabschnitte oder linearen Rillen können zwei verschiedene Breiten aufweisen.
Der Fall, bei dem die lichtemittierenden Elemente die LEDs 42 sind, die jeweils durch Bedecken eines LED-Chips mit einem Einkapselungsharz gebildet werden, wurde vorstehend beschrieben. Die lichtemittierenden Elemente können jedoch aus Elementen ausgebildet sein, die von LEDs verschieden sind. Beispielsweise können die lichtemittierenden Elemente z.B. aus Halbleiterlaserelementen ausgebildet sein. Auch in dem Fall, bei dem die Mehrzahl von LEDs 42 in einer Reihe in der Dickenrichtung der Lichtleitplatte 50, 250 angeordnet ist, wurde vorstehend beschrieben. Die Mehrzahl von lichtemittierenden Elementen kann jedoch in zwei oder mehr Reihen in der Dickenrichtung der Lichtleitplatte angeordnet sein.
Der Fall, bei dem die gesamte Lichtleitplatte 50 zu einer plattenartigen Form ausgebildet ist und die Richtungen der optischen Achsen der LEDs 42 jeweils mit der Trennrichtung übereinstimmen, die eine Richtung weg von der LED 42 ist, wurde vorstehend beschrieben. Die Trennrichtung, die eine Richtung weg von den lichtemittierenden Elementen ist, muss jedoch keine gerade Richtung der optischen Achse sein, sondern kann eine Richtung entlang einer gekrümmten Linie umfassen, die in mindestens einem Teilbereich gekrümmt ist, wie dies in der Technologie der Fall ist, die in AIR PANEL LEDs (eingetragene Marke) angewandt wird. Ferner muss die Lichtleitplatte keine vollständige plattenartige Form aufweisen und kann einen nicht-plattenartigen Abschnitt umfassen.
Der Fall, bei dem die Mehrzahl von Punkten, welche die Abstände der Mehrzahl von optischen Strukturen 71 von den LEDs und die Intervalle zwischen den optischen Strukturen betreffen, die in der Richtung der optischen Achse benachbart sind und die auf der zweidimensionalen Ebene auf der differenzierbaren Linie angeordnet sind, wurde vorstehend beschrieben. Eine Mehrzahl von Punkten, welche die Abstände der Mehrzahl von optischen Strukturen von den lichtemittierenden Elementen und die Intervalle zwischen den optischen Strukturen, die in der Richtung der optischen Achse benachbart sind und die auf der zweidimensionalen Ebene aufgetragen sind, betrifft, kann jedoch auf einer nichtdifferenzierbaren Linie angeordnet sein. Auch der Fall, bei dem auf der zweidimensionalen Ebene in Bezug auf den Abstand der Mehrzahl von optischen Strukturen 71 von den LEDs und die Bedeckungsrate der Mehrzahl von optischen Strukturen 71 die gekrümmte Linie, welche die Bedeckungsrate angibt, einen Wendepunkt in einem Bereich aufweist, der dem dritten Anordnungsabschnitt 74 entspricht, wurde vorstehend beschrieben. Auf der zweidimensionalen Ebene in Bezug auf den Abstand von den lichtemittierenden Elementen und die Bedeckungsrate muss die gekrümmte Linie, welche die Bedeckungsrate angibt, jedoch keinen Wendepunkt in dem Bereich aufweisen, der dem dritten Anordnungsabschnitt entspricht. Auch der Fall, bei dem die Lichtleitplatte 50 eine zylindrische Form aufweist und die LEDs 42 auf der Innenumfangsseite der Lichtleitplatte 50 angeordnet sind, wurde vorstehend beschrieben. Wenn die Lichtleitplatte jedoch eine zylindrische Form aufweist, können die lichtemittierenden Elemente auf der Außenumfangsseite der Lichtleitplatte angeordnet sein. Darüber hinaus kann die Lichtleitplatte eine Form aufweisen, die von einer zylindrischen Form oder einer rechteckigen Parallelepipedform verschieden ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2013125685 A [0002]

Claims

Beleuchtungsvorrichtung, umfassend: ein Montagesubstrat, auf dem eine Mehrzahl von lichtemittierenden Elementen montiert ist; eine Lichtleitplatte, die mindestens einen Teil des Emissionslichts, das von der Mehrzahl von lichtemittierenden Elementen emittiert wird, empfängt und leitet, und bei der mindestens ein Teil einen plattenartigen Abschnitt aufweist; und eine Mehrzahl von optischen Strukturen, die in Intervallen auf mindestens einem Teil einer Oberfläche des plattenartigen Abschnitts bereitgestellt sind und die eine Ausbreitungsrichtung von Licht ändern, wobei die Mehrzahl von optischen Strukturen einen ersten Anordnungsabschnitt, der auf der Seite des lichtemittierenden Elements bereitgestellt ist und bei dem das Intervall zwischen den benachbarten optischen Strukturen in der Art einer arithmetischen Reihe mit zunehmendem Abstand von den lichtemittierenden Elementen abnimmt, einen zweiten Anordnungsabschnitt, der auf einer Seite entfernt von den lichtemittierenden Elementen bereitgestellt ist und bei dem das Intervall zwischen den benachbarten optischen Strukturen in einer Trennrichtung festgelegt ist, wobei die Trennrichtung eine Richtung weg von den lichtemittierenden Elementen ist, und einen dritten Anordnungsabschnitt umfasst, der zwischen dem ersten Anordnungsabschnitt und dem zweiten Anordnungsabschnitt in Bezug auf die Trennrichtung bereitgestellt ist und bei dem das Intervall zwischen den benachbarten optischen Strukturen kleiner ist als ein minimales Intervall zwischen den benachbarten optischen Strukturen in dem ersten Anordnungsabschnitt, größer ist als das Intervall zwischen den benachbarten optischen Strukturen in dem zweiten Anordnungsabschnitt und mit zunehmendem Abstand von den lichtemittierenden Elementen abnimmt.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei, wenn Abstände der Mehrzahl von optischen Strukturen von den lichtemittierenden Elementen in der Trennrichtung und Intervalle zwischen den optischen Strukturen, die in der Trennrichtung benachbart sind, auf einer zweidimensionalen Ebene aufgetragen werden, in welcher der Abstand von den lichtemittierenden Elementen in der Trennrichtung als ein Parameter verwendet wird und das Intervall zwischen den optischen Strukturen, die in der Trennrichtung benachbart sind, als ein anderer Parameter verwendet wird, eine Mehrzahl von Punkten, die auf der zweidimensionalen Ebene aufgetragen sind, auf einer glatten Linie angeordnet werden kann, die differenzierbar ist und die mit zunehmendem Abstand von den lichtemittierenden Elementen abnimmt.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei in den optischen Strukturen, die zu dem dritten Anordnungsabschnitt gehören, wenn Abstände von den lichtemittierenden Elementen in der Trennrichtung und Intervalle zwischen den optischen Strukturen, die in der Trennrichtung benachbart sind, auf der zweidimensionalen Ebene aufgetragen sind, eine Mehrzahl von Punkten, die auf der zweidimensionalen Ebene aufgetragen sind, auf derselben Klothoidenkurve angeordnet sind.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei in den optischen Strukturen, die zu dem dritten Anordnungsabschnitt gehören, wenn Abstände von den lichtemittierenden Elementen in der Trennrichtung und Intervalle zwischen den optischen Strukturen, die in der Trennrichtung benachbart sind, auf der zweidimensionalen Ebene aufgetragen sind, eine Mehrzahl von Punkten, die auf der zweidimensionalen Ebene aufgetragen sind, auf derselben Sekundärkurve angeordnet sind.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Mehrzahl von optischen Strukturen jeweils dieselbe kreisförmige Kante aufweist, eine Bedeckungsrate als das Verhältnis eines Bereichs des Vorliegens der optischen Strukturen zu einer Oberfläche, auf der die optischen Strukturen angeordnet sind, in einer Draufsicht festgelegt ist, und wobei, wenn die Intervalle zwischen den optischen Strukturen, die in der Trennrichtung benachbart sind, und die Bedeckungsraten bei den Abständen in der Trennrichtung von den lichtemittierenden Elementen, auf einer zweidimensionalen Ebene aufgetragen sind, bei welcher der Abstand von den lichtemittierenden Elementen in der Trennrichtung als ein Parameter verwendet wird und die Bedeckungsrate als ein anderer Parameter verwendet wird, eine Mehrzahl von Punkten, die auf der zweidimensionalen Ebene aufgetragen sind, auf einer glatten Linie angeordnet werden kann, die differenzierbar ist und auf der die Bedeckungsrate mit zunehmendem Abstand zunimmt, und die glatte Linie einen Wendepunkt in einem Bereich aufweist, der dem dritten Anordnungsabschnitt entspricht.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Lichtleitplatte eine zylindrische Form aufweist, die Mehrzahl von lichtemittierenden Elementen in einer oder mehreren Reihe(n) in einer Achsenrichtung der Lichtleitplatte angeordnet ist, und zwei oder mehr der lichtemittierenden Elemente in derselben Reihe bei einem Intervall in der Umfangsrichtung der Lichtleitplatte angeordnet sind, während jede der optischen Achsen der lichtemittierenden Elemente mit der radialen Richtung der Lichtleitplatte übereinstimmt.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Lichtleitplatte eine rechteckige Parallelepipedform aufweist, und die Mehrzahl von lichtemittierenden Elementen so angeordnet ist, dass sie in der Längsrichtung auf die Lichtleitplatte gerichtet sind, während jede der optischen Achsen der Mehrzahl von lichtemittierenden Elementen mit der Längsrichtung der Lichtleitplatte übereinstimmt.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Trennrichtung entlang einer gekrümmten Linie vorliegt, die in mindestens einem Teilbereich gekrümmt ist.