JP2003515901A - 照明装置 - Google Patents

照明装置

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JP2003515901A JP2001542138A JP2001542138A JP2003515901A JP 2003515901 A JP2003515901 A JP 2003515901A JP 2001542138 A JP2001542138 A JP 2001542138A JP 2001542138 A JP2001542138 A JP 2001542138A JP 2003515901 A JP2003515901 A JP 2003515901A
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Abstract

(57)【要約】 本発明は照明装置に関する。この照明装置は光導波路（１１；３１；４３）と、光源（１２；３２、３３；４１）と、保持部（１０；２０、２１；２２、２３；３０、３５、３８；４０、４２）とを有する。この光源は放射光を光導波路に入力結合する。また、この保持部は殻状で、複数の相互に接合される部分外壁で形成されている。その部分外壁は少なくとも光が偏向されるべき領域まで光導波路を囲っている。照明装置の製造方法が記載されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、照明装置に関する。この照明装置は光導波路、放射光を光導波路に
入力結合する光源、光導波路用の保持部を有する。
【０００２】 この種の装置では、しばしば光源として発光ダイオードまたはレーザーダイオ
ードが使用される。このような装置は、一般照明または液晶表示装置（ＬＣＤ）
のための後方照明において使用される。その際に光導波路は、光源から放射され
た光を案内する機能を担う。放射された光は、光導波路の端部またはそのために
設けられた窓において、光導波路から出力結合される。光導波路の表面はこのた
めに窓領域においては、例えばネップや溝またはその他のけば立ちにより構造化
されている。それは光の出射を均等にするためである。光導波路は透明な材料、
例えばエポキシ樹脂またはポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）から成る。光を
案内する際、および光導波路において不可避的に方向転換をする際に、一方では
できるだけ最小限の光しか損失してはならない。また他方では、廉価な製造、実
際的で簡易な取り付けが可能でなければならない。
【０００３】 図５に示された実施例では発光ダイオード５０は、その光を保持部５２ａ，５
２ｂに差し込まれている光導波路５１に入力結合する。保持部５２と発光ダイオ
ード５０は基板上にプリントされた回路５３（ＰＣＢ）に取り付けられている。
光ダイオード５０から放たれた光の偏向は光導波路の傾斜部５４において全反射
によって生じる。製造技術上の理由から、とりわけ取り付けを容易にする為に、
傾斜部５４は反射性材料で覆われていない。光が有利には４５°に角付けられた
傾斜部５４で偏向する際に、必然的に光は光導波路から出射する。この光は使用
目的に対し失われてしまう。なぜなら、光導波路においてそれ以上、案内されな
いからである。他方、保持部５２ａおよび５２ｂは同時に反射器として使用され
、その面において光が光導波路から漏出するのを防ぐ。光導波路の表面をＢ方向
から観察する際、例えば、光導波路をＬＣＤの後方照明として構成する場合、境
界面５４における光の偏向と光源の直接光線により光導波路表面に他より明るい
領域が生じる（ホットスポット）。このホットスポットは明るい平面領域であり
、このホットスポットは、光出射窓に現れ、光出射窓内の光導波路の表面形状に
よって修正され得ない。傾斜部５４用に特別な反射器を射出成型部分として製造
することは、大量生産では非常に面倒である。なぜならば全体として、かなりコ
ストがかかるからである。
【０００４】 本発明の課題は、冒頭で述べられた形式の照明装置及びその製造方法において
コストの面での改善が得られるように構成することである。
【０００５】 特許請求項１と１４の特徴を有する本発明によって、これらの課題が解決され
る。本発明の実施形態は従属請求項に記載されている。
【０００６】 本発明を次に実施例に基づいて説明する。これらの実施例は図によって示され
ている。図は以下の通りである。
【０００７】 図１は本発明の照明装置の図式的な断面図である。
【０００８】 図２は光導波路用の保持部の側面図である。
【０００９】 図３は本発明の特別な実施例の図式的な断面図である。
【００１０】 図４は本発明の実施例のさらに部分的な斜視図である。
【００１１】 図５はこれまで使用されてきた照明装置の図式的な断面図である。
【００１２】 図１は照明装置１の断面図を示している。この装置は光導波路１１用の保持部
１０を有しており、この光導波路に１つまたは複数の光源１２ａ，１２ｂが光を
供給する。光源１２は有利には発光ダイオード（ＬＥＤ）またはレーザーダイオ
ードである。しかしながら、別の光源、例えば白熱電球も可能である。この光源
１２と保持部１０は基板１４上にプリントされた回路と共に取り付けられている
。保持部１０は光導波路１１を、光が方向転換し案内されなければならない領域
において殻状に取り囲んでいる。その際、光導波路をこの殻に収容し、取り付け
ることができるように保持部１０は複数の部分外壁から形成される。図１の例で
保持部１０はその上側に窓１３を有しており、この窓を通して、観察者Ｂによる
光導波路の観察、または光の出力結合が可能である。保持部１０における窓１３
は、照明装置が液晶表示装置用の後方照明の構成要素として利用され得る様に構
成されている。
【００１３】 図１では、光導波路１１用の保持部１０は同時に、反射器面１６ａ，１６ｂを
有する反射器の主な機能を担う。この反射器の助けによって、光線を方向転換さ
せることができ、しかも大きな光の損失が生じることもない。偏向角はそれ自体
任意であるが、しかしながらここでは９０°である。技術的要求と条件に応じて
、保持部１０を有する光導波路１１は次の様に構築される。すなわち、光学的損
失、またはホットスポットが最小になるように構築される。保持部１０は光の偏
向領域と窓領域１０において、光が拡散して窓１３を通して出射することができ
るように成形される。反射器面１６ａを多重に角付けたり、丸みをおびさせるこ
ともできる。下部の反射器面１６ｂは、光導波路に関して凸型に形成、ないしは
上方に広げられている。それにより、光が一個所で集中して出射できないように
なっている。光導波路１１も保持部１０も射出成型部分として製造され得る。光
導波路としては透明な材料、例えばＰＭＭＡが使用される。保持部１０は典型的
には非透過性であり、その内部表面は反射性である。それは光導波路の偏向個所
で出射した光を光導波路内にはね返す為である。
【００１４】 本発明によれば、保持部１０は殻状に形成され、少なくとも２つの部分外壁を
有している。図２は、図１の装置をＡ方向から見た側面図である。図２ａ）によ
ると、光導波路用の保持部１０は２つの部分外壁２０と２１を有している。これ
らの部分外壁は中央線に対してほぼ対称に形成されている。光の伝播方向におい
て光導波路はほぼ矩形の断面を有する。取り付けの際に光導波路はまず、２つの
部分外壁２０，２１の一方に側方から導入され、その後他方の半外壁２１ないし
２０により、未だ保護されていない領域が取り囲まれる。
【００１５】 ２つの半外壁２０と２１はスナップ装置２５，２６によって結合される。この
際に一方の半外壁２１に固定された折り返し２５の開放部が他方の半外壁２０に
固定された突起部に押し込まれる。しかしながら、２つの半外壁は、別の形でも
結合することが可能であり、この結合は双方の半外壁が光導波路を取り囲むこと
を保証すればよい。スナップ装置２５，２６のように取り外しが可能な結合の他
に、例えば接着剤を使用した固定的結合も考えられる。２つの半外壁２０と２１
の境界縁部で材料の公差または老化特性によって生じる亀裂により、光が出力結
合をされてしまうのを阻止するために、双方の部分外壁２０と２１を、その境界
縁部で折り合わせることが可能である。その結果、部分外壁が折り合わせ部分で
オーバラップし、光学的に不透明になる。
【００１６】 図２ｂは２つの部分外壁に対する別の装置を示している。ここでは、光導波路
を光の伝播領域において取り囲むために、光導波路はまず側方から部分外壁２２
内に導入される。ここでこの部分外壁２２は光導波路を取り囲み、従って覆い２
３だけを側面からかぶせれば良い。この実施例では部分外壁２２と２３の結合は
複数のスナップ装置２７、２８によって行われる。部分外壁２２上には盛り上が
った突起が配置され、この突起へ折り返し２８の開放部が係合することができる
。この装置の利点は保持装置が着脱しやすい点にある。むろん、図２ａの実施例
のように、部分外壁２２と２３に折り合わせ部分を設けることも可能である。そ
の結果、境界面で光が出射しないようにすることができる。
【００１７】 図１の装置では光が一つの光源１２のみから供給されることも可能である。し
かし有利には、複数の光源１２ａ、１２ｂが設けられる。これらの光源は、図１
のように、光りを両側から光導波路に供給する。さらにまた、図平面に対して垂
直に、さらなる光源を配置することも可能である。それにより、窓１３から大き
い光強度を観察することが可能になる。図１の装置では、出力結合すべき光ない
しは観察窓１３を光源１２から離れて配置することも可能である。光導波路１１
ないしは外壁保持部１０は射出成型部材としての製造により非常に廉価にできる
。その際、同時に光導波路と反射器の形で形成された外壁保持部の形状により光
の案内を次の様に最適に行う。すなわち、最大限の光を照明目的に利用できるよ
うに最適に行う。橋状の構造により、スペースを非常に有効に使った装置を製造
することができる。なぜなら、保持部１０の下方の自由空間に、基板１４に向か
って、さらなる構成素子を基板上に配置することができるからである。
【００１８】 図３は本発明の別の実施例の部分的な断面図を示している。この実施例では、
光導波路３１用の殻状の保持部３０が設けられている。この場合、保持部はその
側面３８を以て面状に基板３４上に取り付けられている。図１との相違は、この
装置は上方に向けて放射している発光ダイオード３２だけではなく、この発光ダ
イオードから分離壁３５によって隔離された小部屋３６も有することである。こ
の小部屋の中に側面からエッジを介して放射する発光ダイオードまたはレーザー
ダイオード３３が配置されている。この構造では図１に示したような橋構成は設
けられていない。図３の装置の利点は以下の点にある。光導波路に入力結合され
る光出力を図１における装置より大幅に高くできることである。また、ここでは
保持部３０の内部表面３７も反射器と利用できる。
【００１９】 図４は部分的にさらに別の本発明の実施例を斜視図に示している。この実施例
では保持部の部分外壁が図２に示したように垂直にではなく、水平に分けられて
いる。このような実施形態では光導波路４３は上方から下方の部分外壁４０に差
し込まれ、引き続き上部の部分外壁４２により覆われる。下部の部分外壁はプリ
ントされた基板４５上に取り付けられる。この上部の部分外壁は図２に基づき説
明したように下部の部分外壁と結合することができる。実施例では、光導波路の
各基板側に３つの発光ダイオード４１ａ〜４１ｃが設けられている。しかしなが
らより多数の、またはより少数の個別光源も可能である。
【００２０】 さらには、光導波路と付属の部分外壁の製造に関する多数の手段があり、それ
らの手段は光の入力結合と出力結合の為のほぼ任意のバリエーションを可能にす
る。それは、光導波路が出力結合または入力結合領域まで殻状の保持部に実質的
に完全に覆われ、その際に保持部の内部の上部表面が反射器面として利用される
からである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の照明装置の図式的な断面図である。
【図２】 光導波路用の保持部の側面図である。
【図３】 本発明の特別な実施例の図式的な断面図である。
【図４】 本発明の実施例のさらに部分的な斜視図である。
【図５】 これまで使用されてきた照明装置の図式的な断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マリオ ヴァニンガー ドイツ連邦共和国 バービング ゾンネン シュトラーセ 12 Ｆターム(参考） 2H038 AA55 BA06 2H091 FA14Z FA23Z FA45Z FA46Z GA01 LA30

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光導波路（１１；３１；４３）と、放射光を該光導波路に入
    力結合する光源（１２；３２，３３；４１）と、相互に結合される複数の部分外
    壁から形成される殻状の保持部（１０；２０，２１；２２，２３；３０，３５，
    ３８；４０，４２）とを有しており、 前記保持部は光導波路を、少なくとも光が偏向されるべき領域まで取り囲むこ
    とを特徴とする照明装置。
  2. 【請求項２】 部分壁の内面壁は反射器（１６；３７；４４）として構成さ
    れていることを特徴とする、請求項１記載の照明装置。
  3. 【請求項３】 少なくとも一つの部分外壁は一つの光出射開口部を有するこ
    とを特徴とする、請求項１または２記載の照明装置。
  4. 【請求項４】 光ホルダー用の保持部は２つの部分外壁（２０，２１；２２
    ，２３；４０，４２）から形成されていることを特徴とする、請求項１から３ま
    でのいずれか１項記載の照明装置。
  5. 【請求項５】 部分外壁は垂直または水平の境界縁部および／またはオーバ
    ラップしている折り合わせ部分を有していることを特徴とする、請求項１から４
    までのいずれか１項記載の照明装置。
  6. 【請求項６】 部分外壁（２０，２１）は光導波路に対しほぼ中央で当接し
    、実質的に対称に構成されていることを特徴とする、請求項１から５までのいず
    れか１項記載の照明装置。
  7. 【請求項７】 部分外壁（２２，２３）は、光導波路を実質的に３つの面で
    収容し、側面壁によって隔離される部分（２２）を有していることを特徴とする
    、請求項１から５までのいずれか１項記載の照明装置。
  8. 【請求項８】 部分外壁（４０，４２）は基部（４０）と覆い（４２）とを
    有していることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載の照明装
    置。
  9. 【請求項９】 光導波路と、保持部の部分外壁とは鋳造部として形成され、
    互いに調整され、 それにより光の損失および／または明るい平面領域（ホットスポット）が最小
    限になることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載の照明装置
    。
  10. 【請求項１０】 部分外壁は、取り外しが可能な構成要素（２５，２６；２
    ７，２８）によって、相互に結合可能であることを特徴とする、請求項１から９
    までのいずれか１項記載の照明装置。
  11. 【請求項１１】 光源は発光ダイオード（ＬＥＤ）またはレーザーダイオー
    ドであり、 該光源の上方に光導波路用の保持部が配置され、 前記光源は放射光を光導波路に入力結合することを特徴とする、請求項１から
    １０までのいずれか１項記載の照明装置。
  12. 【請求項１２】 複数の光源（４１ａ，４１ｂ，４１ｃ；１２ａ，１２ｂ）
    が設けられていることを特徴とする、請求項１から１１までのいずれか１項記載
    の照明装置。
  13. 【請求項１３】 保持部（３０，３５，３８）は、垂直（１２；３２；４２
    ）および／または水平（３３）に放射する光源を収容することができるように構
    成されていることを特徴とする、請求項１から１２までのいずれか１項記載の照
    明装置。
  14. 【請求項１４】 光導波路（１１；３１；４３）をまず部分外壁（２０；２
    ２；４０）に取り付け、その後別の部分外壁（２１；２３；４２）により覆うこ
    とを特徴とする、請求項１から１３までのいずれか１項記載の照明装置の製造方
    法。
  15. 【請求項１５】 光導波路と部分外壁とを射出成型部分として製造すること
    を特徴とする、請求項１４記載の方法。
  16. 【請求項１６】 はめ込まれた光導波路を有する保持部を、基板（１４；３
    ４；４５）に結合し、 前記保持部は、基板上の線路を介して供電される光源の上方に設置されること
    を特徴とする、請求項１４または１５記載の方法。
  17. 【請求項１７】 まず、光導波路用の保持部の下部（４０）を基板（４５）
    と、光源（４２）の上方で結合し、 その後に光導波路（４３）を前記下部（４０）に導入し、 引き続き、前記下部と光導波路の上に覆い（４０）を載置し、下部（４０）と
    結合することを特徴とする、請求項１３または１４記載の方法。
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Cited By (1)

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