JP2002510846A - 非放射ディスプレイ用照明装置 - Google Patents

非放射ディスプレイ用照明装置

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JP2002510846A JP2000542606A JP2000542606A JP2002510846A JP 2002510846 A JP2002510846 A JP 2002510846A JP 2000542606 A JP2000542606 A JP 2000542606A JP 2000542606 A JP2000542606 A JP 2000542606A JP 2002510846 A JP2002510846 A JP 2002510846A
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Abstract

(57)【要約】 照明装置（４０）は、周縁（６２）を持つ導波路（４６）を有している。一連の点光源（５０）が導波路の周囲部に隣接して互いに間隔をおいて取り付けられている。導波路の周囲部に隣接して、一対の点光源の間に、好ましくは柱で形成された一連の拡散反射表面（６５）が配設されている。拡散反射表面は、導波路の、各点光源対の間の領域（７０）に光を導入するように、一連の点光源および導波路に対して向けられており、それによって、導波路の周囲部はほぼ一様に照明される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 発明の背景 本発明は、概してディスプレイを照明する装置に関し、特に、導波路などの光
共振器に光を一様に注入する照明装置に関する。
【０００２】 パーソナルデジタルアシスタントや携帯電話用のＬＣＤディスプレイなどの非
放射ディスプレイを照明するために照明装置が使用されている。ある種の照明装
置は、導波路の周囲に沿って配設された複数の光源を有する導波路を有している
。これらの光源が起動され、出射された光によって導波路が照明される。
【０００３】 照明が明るく、ディスプレイの全領域を横切ってほぼ一様であることが極めて
望ましい。しかし、従来技術では、光源からの距離が大きくなるにつれて光源か
らの光の強度が低下し、それにより、光源が取り付けられているディスプレイの
周囲に沿って望ましくないブライトスポットが生じる傾向がある。
【０００４】 小形の蛍光管が光源として一般使用されている。このような蛍光管はそれほど
熱を発生せず、したがって、熱の蓄積を最小限に抑える。しかし、このような蛍
光管はそれほど明るくない。ＬＥＤなどの固体点光源は比較的明るいが、比較的
多量の熱蓄積を生じさせる比較的小さな熱質量を有している。このような熱蓄積
によって、ＬＥＤの光出力のレベルは、ＬＥＤが最初に起動された後時間の経過
と共に著しく低下する。したがって、照明の明るさが低下する。
【０００５】 上記のことを考慮すると、導波路がディスプレイ用の明るく一様な照明を生成
するように導波路の周囲に光を注入する小形の装置および方法が必要である。
【０００６】 発明の概要 本発明は、導波路を使用する照明装置を有している。一連の点光源が導波路の
周囲部に隣接して互いに間隔をおいて取り付けられている。一連の拡散反射表面
が導波路の周囲部に隣接して各点光源対の間に設けられている。拡散反射表面は
、導波路の周囲部がほぼ一様に照明されるように、導波路の、各点光源対の間の
領域に光を注入するように一連の点光源および導波路に対して向けられている。
拡散反射表面は、導波路の周囲部に隣接して互いに間隔をおいて取り付けられた
一連の柱を有することが好ましい。好ましい実施形態では、点光源はＬＥＤを有
しており、点光源から熱を引き出すために点光源にヒートシンクが接続されてい
る。出力の明るさを高めるために明るさ強化膜などの角スペクトル絞りを拡散板
と組み合わせることが好ましい。
【０００７】 本発明の他の態様によれば、一連の拡散反射光共振器は拡散反射表面で形成さ
れている。各光共振器は、点光源を受け入れるようなサイズの入口と、出口とを
有している。各入口に点光源が取り付けられている。拡散反射光共振器の出口に
沿って導波路の周囲部が延びている。
【０００８】 本発明の他の態様は、出力開口を有する光共振器と、各々が前述の光共振器よ
りもかなり小さな一連の拡散反射共振器とを使用する照明装置を有している。一
連の光共振器は、前述の光共振器の側面に沿って配設された出口を有している。
一連の光共振器のそれぞれに光を出射するために一連の点光源が取り付けられて
おり、それによって、光が出口から光共振器の周囲部に注入される。
【０００９】 本発明の他の態様は、導波路を照明する方法を有している。第１の点光源から
出射された光は、拡散反射表面を使用してこの光を反射することによって閉じ込
められる。この閉じ込めは、他の点光源についても繰り返される。閉じ込められ
た光はすべて、導波路の周囲部をほぼ一様に照明するように空間的に配置される
。
【００１０】 次に、本発明のこれらおよびその他の特徴について、本発明を例示するもので
あり制限するものではない好ましい実施形態の図面を参照して説明する。
【００１１】 好ましい実施形態の詳細な説明 図１Ａおよび１Ｂを参照すると、たとえば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などの
ディスプレイ３６を支持する外側ハウジング３２で構成されたパーソナルデジタ
ルアシスタント３０に本発明の照明装置４０（図２）の一実施形態が組み込まれ
ている。図１Ｂに最もよく示されているように、ＬＣＤディスプレイ３６は、前
面３７と、それに向かい合う背面３８とを有している。照明装置４０は、外側ハ
ウジング３２内にディスプレイ３６に対して並列に配置されており、ディスプレ
イ３６のバックライトとして働くように構成されている。図示されている実施形
態では、照明装置４０およびパーソナルデジタルアシスタント３０に公知の方法
で電力を供給する１組の電子構造要素３３が照明装置４０の背後に配置されてい
る。パーソナルデジタルアシスタントのバックライトについて説明しているが、
たとえば携帯電話、無線呼出し、カムコーダ、デジタルカメラ、衛星測位方式デ
ィスプレイなど他の装置用のバックライトとして本発明を使用できることが理解
されよう。さらに、ここではバックライトとして説明しているが、フロントライ
トを含め様々な用途のうちのいずれかにおける照明装置として照明装置４０を使
用できることが理解されよう。
【００１２】 図２の分解図を参照すると、照明装置４０は、ヒートシンク４２、ライトガイ
ド４４、導波路４６、カバー４８、膜スタック４９を含む、複数の構成要素を有
している。発光ダイオード（ＬＥＤ）５０など複数の点光源が、ライトガイド４
４の周縁に隣接して配置されており、以下で詳しく説明するように導波路４６に
光を注入するように構成されている。図示されている実施形態では、プリント回
路板や導電ストリップなどの一対のＬＥＤストリップ５１のそれぞれに、ＬＥＤ
５０が直線アレイ状に等間隔に取り付けられている。ストリップ内のＬＥＤ５０
は並列接続されており、２つのストリップ５１は導電体５４を介して互いに直列
接続されている。照明装置５０の様々な構成要素は、以下で図１１および１２を
参照して詳しく説明するように互いに機械的に連結されている。
【００１３】 図３および４を参照すると、開示された実施形態のライトガイド４４は、ほぼ
平坦な頂面５７と、頂面５７に向かい合いかつ平行なほぼ平坦な底面５８とを持
つ平面部材５６を有している。平面部材５６は、ほぼ真っ直ぐな向かい合う一対
の側縁部（まとめて「側縁部６２」と呼ぶ）およびほぼ真っ直ぐな向かい合う一
対の端縁部６３ａおよび６３ｂ（まとめて「端縁部６３」と呼ぶ）を形成するよ
うに長方形の形状を有している。両端縁部６３はどちらも、いずれの側縁部６２
よりも短い。
【００１４】 複数の案内部材６０が平面部材５６の側縁部６２ａおよび６２ｂのそれぞれに
沿って互いに間隔をおいて並べて配設されている。図示されている実施形態では
、各案内部材６０は、平面部材５６の頂面５７から上向きに延びている三角形の
断面を持つ柱を有している。縁部６２ａ上の柱状案内部材６０を部材６０ａと呼
び、縁部６２ｂ上の柱状案内部材６０を部材６０ｂと呼ぶ。頂面５７の、柱状案
内部材６０ａと柱状案内部材６０ｂとの間の部分は、導波路受容領域を形成して
いる。
【００１５】 各案内部材６０は、互いに斜めであり、導波路受容領域の方を向いた頂線６６
を形成するように交差する、一対の平坦な側面６５を備えている。説明を明確に
するために、案内部材６０ａの頂点６６は、添字「ａ」を使用して指定し、案内
部材６０ｂの頂点６６は、添字「ｂ」を使用して指定する。案内部材６０ａは、
頂点６６ａが導波路受容領域の第１の縁部、すなわち境界に沿ってそろうように
配置するのが好ましい。同様に、案内部材６０ｂは、頂点６６ｂが導波路受容領
域の第２の縁部、すなわち境界に沿ってそろうように配置するのが好ましい。各
柱状案内部材６０の前述の側面６５は、導波路受容領域の隣接する境界に対して
約４５度の角度に配設されている。柱状案内部材６０の残りの表面は側縁部６２
に平行である。
【００１６】 図示されている実施形態では、柱状案内部材６０の頂面はほぼ平坦であり、頂
面５７に平行である。さらに、側面６５は、開示された実施形態では平坦である
が、凸面または凹面を形成するように湾曲させることもできることが理解されよ
う。
【００１７】 図３および４を参照すると、案内部材６０は、互いに隣接する案内部材６０同
士の間に複数の空間７０を形成するように側縁部６２に沿って互いに間隔をおい
て配置されている。各空間７０は、側縁部６２に隣接する比較的幅の狭い入口７
１を形成するようにほぼ漏斗状になっている。空間７０は、入口７１から案内部
材６０の頂点６６の方へ徐々に幅が広くなり、それによって、導波路受容部の境
界に隣接する頂点６６の間に出口を形成している。出口は入口７１よりも幅が広
い。さらに、空間７０の入口７１はそれぞれ、以下で詳しく説明するように入口
７１に隣接して取り付けられたＬＥＤ５０のうちの１つから光を受け取るように
構成されているのが好ましい。
【００１８】 平面部材５６の頂面５７および案内部材６０の側面６５は、入射する光を拡散
反射する材料で構成されている。一実施形態では、平面部材５６の頂面５７およ
び案内部材６０の側面６５は拡散反射材料で被覆されている。あるいは、平面部
材５６および案内部材６０は拡散反射材料で製造することができる。いずれの場
合も、頂面５７および側面６５は反射率が少なくとも９０％であることが好まし
い。頂面５７および側面６５は反射率が少なくとも９４％であることがより好ま
しく、表面５７および６５の反射率が少なくとも９９％であることが最も好まし
い。
【００１９】 頂面５７および側面６５上の拡散反射材料は、Ｗ．Ｌ．Ｇｏｒｅ＆Ａｓｓｏｃ
ｉａｔｅｓ社によって製造されているＤＲＰTM Ｂａｃｋｌｉｇｈｔ Ｒｅｆｌ
ｅｃｔｏｒなど１つまたは２つ以上の拡散反射テープ層のコーティングを有する
ことができる。ＤＲＰTM Ｂａｃｋｌｉｇｈｔ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒの反射率は
、材料の厚さおよび光の波長に応じて約９７％ないし９９．５％である。あるい
は、反射材料は、ホワイトハウスペイントや、Ｌａｂｓｐｈｅｒｅ Ｃｏｒｐｏ
ｒａｔｉｏｎ’ｓ Ｓｐｅｃｔｒａｆｌｅｃｔペイントなどのより珍しい材料な
ど、頂面５７および側面６５に塗布された塗料またはコーティングを有すること
ができる。Ｓｐｅｃｔｒａｆｌｅｃｔペイントの反射率はハウスペイントよりも
かなり高く、約９８％であり、それに対して、良質なハウスペイントの反射率は
約９０％である。前述のように、平面部材５６および案内部材６０は、たとえば
、Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ社によって製造されているシコラックなど
の拡散反射材料で製造することもできる。シコラックの反射率は約９４％である
。
【００２０】 図５、６Ａ、および６Ｂは、導波路４６のそれぞれ、平面図、側面図、および
端面図である。図示されている実施形態では、導波路４６はほぼ長方形であり、
頂面９０と、それに向かい合う底面９２とを備えている。導波路４６の底面９２
は、導波路の第１の縁部および第２の縁部に平行な方向に延びる長手方向のくぼ
みまたはトラフを導波路の中央に形成するように湾曲している。図６Ｂに最もよ
く示されているように、底面９２の湾曲は、導波路４６の中央部に厚さの小さい
領域を形成し、ライトガイド４４の底面５２と頂面５７との間に空気層を形成す
るように滑らかで連続している。このようなエアギャップは、底面９２に沿って
低屈折率物質（すなわち、空気）を与え、ガイド４６の導波機能を高める。底面
９２は、導波路内の、頂面９０と底面９２との間を伝播する光の方向を変更する
幾何形状を有しており、したがって、導波路の中央部からより多くの光が出射し
、それによって、導波路４６の頂面９０からより一様な照明が生成される。
【００２１】 向かい合う一対の側面９４および９４ａ（まとめて「側面９４」と呼ぶ）なら
びに向かい合う一対の端面９５ａおよび９５ｂ（まとめて「端面９５」と呼ぶ）
は頂面９０を底面９２に連結し、導波路４６の周囲を形成している。側面９４に
沿った頂面９０と底面９２の間の距離は、柱状案内部材６０の高さにほぼ等しく
、この高さは、開示された実施形態では側面９４のところで約０．０６７である
。導波路４６は、側面９４ａおよび９４ｂが案内部材６０のそれぞれ頂点６６ａ
および６６ｂに当接するようにライトガイド４４上の案内部材６０同士の間に位
置するような大きさであることが好ましい。端面９５は、上記でライトガイド４
４に関して説明したような反射材料で被覆されることが好ましい。
【００２２】 導波路４６は、透明なポリマー材料など、ＬＥＤ５０によって生成された光を
透過する材料で構成されることが好ましく、切削や射出成形など様々な公知の方
法によって製造することができる。導波路の好ましい材料は、アクリル、ポリカ
ーボネート、およびシリコーンである。アクリルは、屈折率が約１．５であり、
耐引っかき性を有しており、ポリカーボネートと比べてコストが低い。ポリカー
ボネートは、屈折率が約１．５９であり、アクリルよりも高い温度性能を有して
いる。ポリカーボネートは、アクリルより高い機械的性能も有している。シリコ
ーンの屈折率は約１．４３である。あるいは、空気などの透光媒体を含む光共振
器を密閉する１組の拡散反射表面で導波路４６を形成することができる。
【００２３】 導波路は、案内部材６０同士の間の空間７０内に位置するように構成されたＶ
字形溝を備えるように射出成形することができる。このような場合、適切な結合
ゲルによってＬＥＤを導波路に突き合わせ結合することができる。
【００２４】 図７および８を参照すると、照明装置４０のカバー４８は、ほぼ平面構成であ
り、ライトガイド４４の上にはまるような大きさのフレーム部材８０を有してい
る。以下で詳しく説明するように、光が照明装置４０から逃げ、それによってＬ
ＣＤディスプレイ３６を照明するときに通過する光出力領域、すなわち照明領域
を形成するように、フレーム部材８０を貫通して開口８２が延びている。図示さ
れている実施形態では、開口８２は、パーソナルデジタルアシスタント３０のデ
ィスプレイ３６の長方形に対応する長方形の形をしている。しかし、開口８２は
、照明領域の所望の形状およびサイズに応じて様々な形状およびサイズのうちの
どれかを形成できることが理解されよう。
【００２５】 図８に最もよく示されているように、カバー４８の図示された実施形態は、フ
レーム部材８０の互いに向かい合う端縁部から下向きに延びる向かい合う一対の
端壁８４および８６を備えている。端壁８４および８６は、ライトガイド４４の
端縁部６３同士の間の距離よりもわずかに大きな距離を端壁同士の間に形成する
ことが好ましい。したがって、ライトガイド４４はカバー４８の端壁８４と端壁
８６との間にぴったりと位置決めすることができる。壁８４および８６はそれぞ
れ、頂壁８５から垂直に延びている。壁８４、８５、８６で形成された内面は、
表面５７および表面６５と同じ拡散反射材料で被覆されることが好ましい。また
、端壁８４および８６は、柱状案内部材６０の頂部に当接するような大きさを有
している。
【００２６】 図９および１０を参照すると、照明装置４０の好ましい実施形態はさらに、以
下で詳しく説明するようにライトガイド４４に結合されるように構成されたヒー
トシンク４２を有している。図示されている実施形態では、ヒートシンク４２は
、ほぼ平坦なベース部９６と、ベース部９６の互いに向かい合う端縁部に沿って
上向きに延びる向かい合う一対の側壁９８ａおよび９８ｂ（まとめて「側壁９８
」と呼ぶ）とを有している。図９に最もよく示されているように、ヒートシンク
４２のベース部９６はほぼ長方形であり、平面部材５６とほとんど同じ大きさで
ある。
【００２７】 図１０に示されているように、側壁９８は、側壁９８とヒートシンク４２のベ
ース部９６との交差部に隣接する向かい合う一対の凹部１０２を形成するように
湾曲している。凹部１０２の上方に端壁９８の向かい合う一対の凸部１０４が形
成されている。側壁９８ａと９８ｂは、ライトガイド４４をぴったりと受入れる
ような大きさの空間をそれらの間に形成することが好ましい。ヒートシンク４２
は、銅など、容易に熱を吸収し極めて伝熱性の高い材料を有することが好ましい
。
【００２８】 図１１および１２は、組立て済み状態の照明装置４０を示している。図１２に
最もよく示されているように、ライトガイド４４は、その平面部材５６がヒート
シンク４２のベース部９６に対して間隔をおいて平行となるようにヒートシンク
４２内に配置されている。図４に最もよく示されているように、１組の脚部７２
が平面部材５６の底面５８から下向きに延びている。図示されている実施形態で
は、２つの脚部７２は平面部材５６の互いに向かい合う隅部の近傍に位置してい
る。しかし、脚部７２の大きさ、位置、および数は変更することができる。図１
２を参照すると、ライトガイド４４の脚部７２はヒートシンク４２のベース部９
６の開口を貫通して延びている。脚部７２の突き出ている端部は、組立て時に照
明装置４０の位置合わせを容易にするための基準点として使用される。
【００２９】 図１１および１２を参照すると、ライトガイド４４の各側縁部６２とヒートシ
ンク４４の各側壁９８との間にＬＥＤストリップ５１が配置されている。ＬＥＤ
ストリップ５１は、ＬＥＤ５０が案内部材６０同士の間の空間７０の各入口７１
に配設されるように向いていることが好ましい。ヒートシンク４２の湾曲した側
壁９８によって、側壁９８の凸部１０４（図１０）はＬＥＤストリップ５１に圧
力を加え、それによって、ヒートシンク４２とＬＥＤストリップ５１との間に強
力な機械的接触を維持する。このため、ＬＥＤ５０からヒートシンク４２への熱
の伝導が容易になる。側壁９８がＬＥＤストリップ５１に加える圧力はライトガ
イド４４にも伝導され、それによって、案内部材６０のわずかなバイアス力が導
波路４６に加えられ、照明装置４０の様々な構成部品がばらばらになるのが妨げ
られる。
【００３０】 図１１および１２を参照すると、導波路４６は、その底面９２がライトガイド
４４の頂面５７と並列するようにライトガイド４４上に取り付けられている。 前述のように、導波路４６の側面９４ａおよび９４ｂは案内部材６０のそれぞれ
頂点６６ａおよび６６ｂに当接することが好ましい。カバー４８（想像線で図示
されている）は導波路４６の周囲の上方に取り付けられており、開口８２は頂点
６６ａと６６ｂの中間に位置合わせされることが好ましい。
【００３１】 動作時には、ＬＥＤ５０が起動され導波路４６に光が導入される。ＬＥＤが射
出する光は４００ｎｍないし７００ｎｍの範囲の波長を有することが好ましい。
拡散反射頂面５７の、拡散反射表面６５同士の間の部分は、フレーム８０の頂壁
８５の拡散反射内面および案内部材６０の拡散反射側面６５と共に、出射された
光を閉じ込め、導波路４６の側面９４に注入する、空気が充填された一連の拡散
反射共振器を形成している。案内部材６０は、点光源からの光を、共振器に隣接
する導波路４６の周囲部（図１３）に一様に分散するのを容易にするので有利で
ある。
【００３２】 図１３は、案内部材６０同士の間に空間７０を有する共振器の口７１にＬＥＤ
５０が位置する一対の案内部材６０の拡大平面図である。ＬＥＤ５０からの光線
は点線で表されている。図示されているように、ＬＥＤ５０から横方向に出射さ
れた光線は、案内部材６０の拡散放射側面６５に入射する。斜めの側面６５は、
光線を導波路４６内に反射する。この反射された光は、互いに隣接するＬＥＤ５
０の間の領域を満たし、それによって、ＬＥＤ５０から導波路４６の周囲部９３
への光注入を比較的一様に分散させる。したがって、導波路４６の側面９４の長
さに沿った複数のＬＥＤ５０は、共振器７０に隣接する導波路４６の周囲部９３
に沿って多少とも一様な照明プロファイルを形成する。
【００３３】 光は、導波路４６に注入されると、開口８２の中央の方へ案内される。ライト
ガイド４４の拡散反射頂面５７と導波路４６の拡散反射端面９５を含む拡散反射
表面は光を混合し、開口８２を横切る一様な分散を容易にする。光は最終的に正
しい入射角になり、頂面９０を通って導波路４６から出射し、さらにカバー４８
の開口８２から出射する。図１Ｂに示されているように、照明装置４０は、照明
装置４０から出射した光がＬＣＤディスプレイ３６を後方から照明するようにＬ
ＣＤディスプレイ３６に並置されている。
【００３４】 図１３Ａを参照すると、他の実施形態では、Ｖ字形溝を備えるように導波路４
６を構成することができる。Ｖ字形溝内に拡散反射表面６７を形成するように導
波路４６（導波路４６の頂面と底面の間）の縁部に拡散反射材料を被覆すること
ができる。ＬＥＤ６０は、Ｖ字形溝同士の間の平面上に導波路のそれぞれにノッ
チとして形成することができる。導波路材料上の拡散反射表面６７は、案内部材
６０の拡散反射表面６５と同じ機能を実現し（前述）、それにより、必要に応じ
て案内部材６０をなくすことができる。したがって、導波路材料の、Ｖ字形溝同
士の間の部分は、共振器６９に隣接する導波路の周囲部９３を一様に照明する一
連の拡散反射共振器６９を形成する。共振器６９は、透明な固体材料で形成され
ているが、図１３に示されている空気を充填された共振器とほぼ同様に機能する
。
【００３５】 図１２を参照すると、カバー４８の開口８２からの出力放射パターンを所定の
角度範囲に制限する角スペクトル絞り１０８で導波路４６の頂面９０を覆うこと
ができる（この場合、「スペクトル」の語は、波長スペクトルではなく角スペク
トルの意味で使用されている）。角スペクトル絞り１０８は、ホログラフィック
ディヒューザ、バイナリディフラクティブディヒューザ、マイクロレンズまたは
プリズムのアレイなどプレーナ型マイクロレプリカ式光学構造を有している。好
ましい実施形態では、角スペクトル絞り１０８は、出力スペクトルを制限すると
共に、照明装置４０からの照明の強度を高める明るさ強化膜（ＢＥＦ）を有して
いる。
【００３６】 ＢＥＦ１０８は、一緒に光質強化装置（ＬＱＥ）１１２を形成するように拡散
板１１０と物理的に接触するように配置されることが好ましい。図１２で、ＢＥ
Ｆ１０８と拡散板１１０の厚さならびにＢＥＦ１０８と拡散板１１０との間の間
隔は、図を明確にするために示されているに過ぎない。拡散板１１０は、ＢＥＦ
１０８と導波路４６との間に導波路４６に接触するように配設されることが好ま
しい。拡散板１１０は、表面の不完全さなど、導波路４６の表面に残る非一様性
の影響をなくすことが望ましい。拡散板１１０は、半透明材料、通常は薄いプラ
スチック表面またはボリュームディヒューザを有することができる。薄いプラス
チック表面とボリュームディヒューザは共に、光の吸収量が非常に少なくエネル
ギー損失が最小限であることを特徴とする。拡散板１１０は、導波路４６の頂面
を紙やすりなどの研磨材で研磨することによって形成された溝またはスクラッチ
ングパターンで補助するか、あるいは置き換えることができる。スクラッチまた
は溝の密度が発光ダイオード５０からの距離と共に高くなるように研磨は非一様
であることが好ましい。
【００３７】 前述のように、ＢＥＦ１０８は、出力された照明を、画定された境界線内に制
限し、開口８２から出射する光の明るさも高める。好ましい実施形態では、ＢＥ
Ｆ１０８は、３Ｍモデル９０／５０膜など直線状のピラミッド形構造を有する市
販の薄膜である。ＢＥＦは、導波路４６の頂面９０に対するある入射角基準を満
たす導波路からの光線のみを伝達する。他のすべての光線は、導波路４６内に反
射され、それぞれ底面９２、側面９４、または端面９５の方へ向かい、そこで反
射される。実際上、反射された光線は、それらの光線がＢＥＦ１０８を通過する
ことを可能にする角度でＢＥＦ１０８に入射するまで「再循環」される。
【００３８】 公知のように、ＢＥＦ１０８などのＢＥＦは、相互に傾斜した一対の平面（断
面が「Ｖ」字形を形成する）によって画定された境界内に照明を集中させ、直交
方向に集中させることはない。本発明のいくつかの用途では、２つの直交方向内
に照明を集中させることが好ましく、このような用途では、第１のＢＥＦに直交
するように向けられた第２のＢＥＦを備えることができる。交差する２つのＢＥ
Ｆを用いた場合、導波路からの出射は、反転された円錐台に似た境界内に収まる
。従来技術と同様に、境界は、光強度の半値全幅によって画定される。一例を挙
げると、円錐台の境界は、頂面に垂直な線に対して約３５度以下の角度だけ傾斜
させることができ、その場合、照明が見えるのは視野角が３５度以下のときだけ
である。
【００３９】 前述のように、ヒートシンク４２は、ＬＥＤ５０によって生成された熱を吸収
し分散させることによって照明装置４０の効率を著しく高める。発光ダイオード
の光出力は通常、最初に起動された後時間の経過と共に著しく低下する。これは
、典型的なＬＥＤの熱質量が比較的小さいため、ＬＥＤにおける熱の蓄積が比較
的多いからである。図１３は、照明装置４０から出射された光を時間の関数とし
て示すグラフである。実線は、ヒートシンク４０なしで使用された照明装置の光
出力を表している。起動時の最初の照明Ｉ0の後、ＬＥＤの光出力は通常、６０
秒後に２５％低下する。次に、ＬＥＤの光出力は、時間の経過と共に徐々に低下
していき、ヒートシンクなしの場合には約５分後に平衡状態に達する。
【００４０】 図１４の点線は、ヒートシンク４２と共に使用されたときの照明装置４０の光
出力を表している。ヒートシンク４２は、時間の経過による光出力の低下が著し
く少なくなるようにＬＥＤからの熱を吸収するので有利である。したがって、照
明装置４０の熱平衡は、照明装置４０にヒートシンク４２が組み込まれたときに
向上する。通常、ヒートシンク４２を使用する装置は、ヒートシンク４２を使用
しない照明装置と比べて光出力を２５％ないし３０％増大させる（１平方メート
ル当たりフットランベルトまたはカンデラ単位で測定した場合）。
【００４１】 好ましい発明の好ましい実施形態についての上記の説明では、本発明のある新
規の特徴を図示し、説明し、指摘したが、当業者には、本発明の趣旨から逸脱せ
ずに、図示された装置およびその使用法の細部の形態に様々な省略、置換、およ
び変更を加えられることが理解されよう。したがって、本発明の範囲は、本発明
の範囲を例示するものであり制限するものではない上記の議論によって制限され
てはならない。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】 本発明の照明装置の一実施形態を組み込んだパーソナルデジタルアシスタント
の斜視図である。
【図１Ｂ】 図１Ａの線１Ｂ−１Ｂに沿ったパーソナルデジタルアシスタントの断面図であ
る。
【図２】 本発明の照明装置の分解図である。
【図３】 照明装置のライトガイドの平面図である。
【図４】 図３のライトガイドの側面図である。
【図５】 照明装置の導波路の平面図である。
【図６Ａ】 図５の導波路の側面図である。
【図６Ｂ】 図５の導波路の端面図である。
【図７】 照明装置のカバーの平面図である。
【図８】 図７のカバーの側面図である。
【図９】 照明装置のヒートシンクの平面図である。
【図１０】 図９のヒートシンクの側面図である。
【図１１】 照明装置の平面図である。
【図１２】 図１１の線１２−１２に沿った照明装置の断面図である。
【図１３】 照明装置と共に使用されるライトガイドの一部の拡大平面図である。
【図１３Ａ】 拡散反射共振器が導波路材料で形成されている導波路の代替実施形態の部分平
面図である。
【図１４】 ヒートシンク構成要素を組み込んだ照明装置の効率が高くなることを示すグラ
フである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，Ｇ Ｅ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，Ｚ Ｗ (72)発明者 ポポヴィッチ、ジョーン エム． アメリカ合衆国 92014 カリフォルニア 州 デル マー クチャラ ドライヴ 1237 (72)発明者 ダウランド、トーマス ダブリュ．ジュニ ア アメリカ合衆国 92708 カリフォルニア 州 ファンティン バリー ティン マウ ント サークル 16826

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 開口を有する光共振器と、 各々が前記光共振器よりもかなり小さく、前記光共振器の側面に沿って配設さ
    れた出口を有する、一連の拡散反射光共振器と、 それぞれ、前記一連の拡散反射光共振器内に光を放出するように取り付けられ
    ており、それによって、光が前記出口から前記光共振器の周囲部に注入される、
    一連の点光源とを有している照明装置。
  2. 【請求項２】 前記光共振器は導波路を有している、請求項１に記載の装置
    。
  3. 【請求項３】 前記一連の拡散反射光共振器は、前記光共振器の前記側面に
    沿って並べて配設された一連の柱で形成されている、請求項２に記載の装置。
  4. 【請求項４】 前記各柱は三角形の断面を有している、請求項３に記載の装
    置。
  5. 【請求項５】 前記点光源は発光ダイオードを有している、請求項１に記載
    の装置。
  6. 【請求項６】 前記発光ダイオードは導電ストリップ材料上に取り付けられ
    ている、請求項５に記載の装置。
  7. 【請求項７】 前記一連の点光源に連結されたヒートシンクも有している、
    請求項１に記載の装置。
  8. 【請求項８】 前記導波路は、光が前記導波路から出射するときに通過する
    光出力領域を持つ頂面を有している、請求項２に記載の装置。
  9. 【請求項９】 前記導波路から出射する光の明るさを高めるために前記導波
    路の前記頂面の近傍に角スペクトル絞りも有している、請求項８に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 前記角スペクトル絞りと前記導波路の前記頂面との間に拡
    散板も有している、請求項９に記載の装置。
  11. 【請求項１１】 前記拡散板は、前記導波路の前記頂面上に非一様なパター
    ンで配置された一連のスクラッチを有している、請求項１０に記載の装置。
  12. 【請求項１２】 前記一連の拡散反射光共振器は一連の拡散反射表面で形成
    されている、請求項１に記載の装置。
  13. 【請求項１３】 前記拡散反射表面の反射率が少なくとも約９０％である、
    請求項１２に記載の装置。
  14. 【請求項１４】 前記拡散反射表面は、前記光共振器の前記周囲部に対して
    約４５度の角度をなしている、請求項１２に記載の装置。
  15. 【請求項１５】 第１の点光源から出射された光を、拡散反射表面を使用し
    て前記光を反射させることによって閉じ込めることと、 他の点光源について前記閉じ込めを繰り返すことと、 前記導波路の周囲部をほぼ一様に照明するように、閉じ込められたすべての光
    を空間的に配置することを有する、導波路を照明する方法。
  16. 【請求項１６】 前記点光源にヒートシンクを連結して前記点光源から熱を
    吸収することも有する、請求項１５に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 前記拡散反射表面を前記導波路の縁部に対して約４５度の
    角度に配置することも有する、請求項１５に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記点光源を前記導波路の前記周囲部に沿って互いに間隔
    を置いて並べて取り付けることも有する、請求項１５に記載の方法。
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