JP2004303578A

JP2004303578A - 面状光源装置

Info

Publication number: JP2004303578A
Application number: JP2003095387A
Authority: JP
Inventors: Yoshimasa Tatewaki; 慶真帯刀; Tadanobu Iwasa; 忠信岩佐
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2004-10-28
Anticipated expiration: 2023-03-31
Also published as: JP4127098B2

Abstract

【課題】輝度ムラの少ない面状光源装置を提供する。
【解決手段】光源として広指向角ＬＥＤと狭指向角ＬＥＤを併用し、これらの光を光入射面を介してライトガイドに導入する。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は面状光源装置及びその光源構造に関する。詳しくはＬＥＤ光源の光を導光板を利用して面状光に変換する面状光源装置及びその光源構造に関する。本発明の面状光源装置は例えば、各種液晶モニタや車両のライセンスプレートなどの照明に利用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
導光板（ライトガイド）を利用した種々の構成の面状光源が提案されている。このような面状光源では、導光板の端面より入射した光を導光板の一側面を介して放射することによって面状の光を得ている。面状光源は例えばＰＣや携帯情報端末などの液晶モニタ用の照明に利用され、その輝度の均一性が要求される。特に光源近傍においては輝度ムラが生じやすく、これを改善するために例えば、光の入射部において光が広がるように導光板の光入射面に凹部が形成される（図６を参照）。図６に示す構成では、導光板１１０の光入射面１１１に三角溝状の凹部１１２を形成し、これへＬＥＤ光源１１３の光が入射するように設計されており、ＬＥＤ光源１１３の光は入射時に広がり、その結果、広範囲の領域に進行する。これによって、ＬＥＤ光源１１３近傍における輝度ムラが軽減されることとなる。しかしその反面で光の到達距離が犠牲となり、ＬＥＤ光源１１３から離れた位置における輝度の低下が問題となる。
一方、導光板の光放射面上に光拡散シートを貼付したり導光板の裏面に光反射処理を施すことなどによって、全体に亘って輝度の均一化を図らんとする構成が提案されているが（特許文献１を参照）、このような処理によればある程度の輝度ムラの減少を期待できるものの、光源から離れた位置における輝度の減少に対する直接な改善効果は得られない。
【０００３】
【特許文献１】
特許第３３７１０５２号
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、輝度ムラの少ない面状光源装置を提供することを目的とする。特に、光源近傍の輝度ムラが少なく、同時に光源から離れた位置においても充分な輝度を確保でき、もって全体に亘って輝度が均一化される面状光源装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は以上の課題に鑑みなされたものであって、次の構成を提供する。
光入射面と、及び導入光を外部に放射する光放射面と、を有するライトガイドと、及び
前記光入射面に対向して配置される光源であって、広指向角ＬＥＤと狭指向角ＬＥＤを内蔵する光源と、
を備える面状光源装置である。
【０００６】
以上の構成では、広指向角ＬＥＤの光はライトガイドに入射する時点で既に広範囲に広がっており、即ち当該ＬＥＤに起因する広範囲の光がライトガイドに入射することとなるから、光源近傍における輝度ムラが軽減される。一方、狭指向角ＬＥＤの光はライトガイド入射後も光の広がりが少ないため入射部付近での光の到達範囲は狭いが、光が絞られている分だけより遠方へと光が到達し、また進行するに従ってその光は広がりをみせる。従って、広指向角ＬＥＤの単独使用では不足することとなる、光源から離れた位置の輝度が狭指向角ＬＥＤの使用によって補完される。このように、指向角の異なる２種類のＬＥＤを併用することによって、光源近傍における輝度ムラの減少効果が奏され、同時に光源から離れた位置においても十分な輝度の確保が可能となり、もってライトガイド全体に亘って輝度の均一化が図られる。
以下、本発明の各部材について説明する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
ライトガイドは導光板を主要な構成要素とする。導光板には、光源の光が入射する光入射面と、導入光を外部に放射する光放射面とが備えられる。例えば平板状（六面体）の導光板を用い、面積が最大の一組の面の片方を光放射面とし、その他の面（端面）のいずれかを光入射面とすることができる。この場合において２以上の端面を光入射面とすることもできる。尚、フロントライト用の面状光源装置とする場合には、導光板の光放射面と反対側に観察面が形成される。
導光板の形状は平板状に限定されるものではなく、例えば平板状を基本として一部に凹凸を形成した形状や、光入射面、光放射などの一部又は全部を曲面とした形状等を採用することができる。また、概略棒状であってもよい。
【０００８】
照明対象の大きさを考慮して照明対象の全体をカバーできる平面視面積の光放射面を有する導光板を用いることが好ましい。よりコンパクトに構成するため、その光放射面の平面視形状が照明対象と略同一ないしは若干大きい導光板を用いることがさらに好ましい。
入射する光を照明対象に照射するというライトガイドの作用が十分に得られ且つ強度的に問題がない限りにおいて、できるだけ薄い導光板を用いることが好ましい。例えば、導光板として１ｍｍ〜１５ｍｍ厚のものを用いることができる。これよりも薄いと機械的強度が十分に得られないため好ましくない。また、これより厚いと照明対象に固定して使用する場合等では無用に設置スペースを必要として好ましくないことは勿論のこと、製造コストが上昇するため好ましくない。好ましくは２ｍｍ〜１０ｍｍ厚、更に好ましくは２ｍｍ〜５ｍｍ厚の導光板を用いることができる。
【０００９】
導光板の光入射面、及び光放射面（フロントライト用の構成とする場合にはこれらの面に加えて観察面）以外の面に光反射層を形成することが好ましい。当該面からの光の漏洩を防止することで光放射面からの効率的な光の放射を行うためである。尚、光反射層を設ければこれによって光の反射のみならず光の拡散も行われるため、導光板内での光の拡散を促進でき、もって光放射面からより均一な光を放射することができる。
【００１０】
導光板の材質は光源の光に対して透過性であれば特に限定されない。好ましくは透明（無色透明、有色透明を含む）な材料により導光板を構成する。また、加工が容易で耐久性に優れた材料により導光板を構成することが好ましい。導光板の材料としては、例えば、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂、ガラス等を用いることができる。
【００１１】
導光板として、光源を収納するための溝部を有するものを採用することもできる。このようにすれば光源と導光板とが一体的に構成されることとなり密封性が向上し、防塵、防水効果の高いライトガイドとなる。溝部は例えば、導光板の端面（上端面、下端面、或は左右端面）に設けることができる。
【００１２】
導光板の光放射面（フロントライト用の構成では、光放射面又は観察面）の表面に凹凸部を形成することができる。この凹凸部によって、導光板に導入された光源の光を反射させ、導光板内での光の乱反射、拡散を促進できる。
ここでの凹凸には三角溝、角溝、丸溝などの溝形状、及びピット形状などが含まれる。異なる形状の凹凸を複数組み合わせて用いても良い。このような凹凸を連続的に形成することもでき、またドット状など不連続的に形成することもできる。また、規則的に形成されていてもランダムに形成されていてもよい。
このような凹凸部は針状あるいは鋸歯状の加工具を用いて導光板の表面の一部を削り取ることや、導光板の表面にカッティング処理や研磨処理などを施すことにより形成することができる。または所望の凹凸部が形成されるような型を用いた型成形によって導光板を作製することによっても、このような凹凸部を形成することができる。
【００１３】
以下では、フロントライト用の面状光源装置とする場合に特徴的な導光板の構成について説明する。
まず、導光板の観察面に、光源から遠ざかるにつれて光放射面側にテーパーする面を形成することができる。導光板の観察面の全体をこのようなテーパー面とすることもできる。例えば、導光板の上端面に対向して光源を配置する場合において、導光板の観察面を上端面から下端面に向かってテーパーする面とすることができる。導光板の観察面をこのようなテーパー面とした場合において、例えば導光板の上端面から光源の光をその光軸が導光板の光放射面に平行となるようにして導入すれば、導入光は効率的に導光板の観察面に至り、続いてその表面に形成される光拡散層に至ることとなり、光拡散層による効率的な光の反射、拡散が生ずる。これにより導光板内での光の分布が一層均一化され、輝度ムラのより少ない光を導光板の光放射面から放射することができる。
【００１４】
導光板の観察面上に光拡散層を形成することが好ましい。光拡散層は例えば、互いに異なる屈折率の２種以上の光透過性材料によって構成される。このような光拡散層は透明性が高く、同時に構成成分同士の屈折率の差によって良好な光の反射、拡散を可能とする。高い透明性が得られる点において、本発明の面状光源装置はフロントライト用として特に好適なものとなる。また、光拡散層の形成によって艶消し効果が奏され、ライトガイド表面におけるグレアの発生を防止ないし低下させることができ、この点においてもフロントライト用の面状光源として好ましいものとなる。
以上のような光拡散層は例えば、光透過性の基材の中に当該基材と異なる屈折率の材料からなる粒子を一種以上混ぜ込んだ材料によって形成される。ここでの基材としては光透過率が高い材料を好適に用いることができる。例えばエポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、又はポリカーボネート樹脂が採用される。基材の材料として２種以上の材料を用いることもできる。一方、基材に混ぜ込む粒子の材料としては光透過率が高く、かつ基材と異なる屈折率を有するものであれば特に限定されず、例えばアクリル樹脂又はガラス等を用いることができる。粒子の大きさ（粒径）は特に限定されないが、これが大きすぎると粒子が肉眼で直接観察されてライトガイドの表面意匠性が低下する惧れがある。したがって粒子の粒径は光拡散層厚より小さいことが好ましい。より具体的な粒子径としては、例えば平均粒子径が３μｍ〜２０μｍ、好ましくは６μｍ〜１２μｍである。
【００１５】
ここで、光拡散層中の粒子含有率は、必要とされる光拡散層の光透過率及び粒子の分散度や塗付性、基材及び粒子それぞれの光透過率、必要とされるグレア防止効果の程度等を考慮して定めることができ、例えば重量基準で基材：粒子が１００：１〜１００：５０、好ましくは１００：１０〜１００：４０とする。
【００１６】
光拡散層の厚さについても同様に、必要とされる光拡散層の光透過率やそれに含有される粒子の平均粒子径等を考慮して定めることができ、例えば１μｍ〜５０μｍ、好ましくは５μｍ〜３０μｍ、さらに好ましくは１０μｍ〜２０μｍの厚さとする。ただし、光拡散層の厚さはそれに含有される粒子の平均粒子径より大きいことが好ましい。このようにすることで粒子が光拡散層内に埋設されやすくなり、光拡散層の表面がなだらかになる。また、光拡散層の厚さは平均粒子径の２倍よりも小さいことが好ましい。このような光拡散層の厚さ（ｔ）と粒子の平均粒子径（ｒ）との関係は次式のように表される。
【式１】
ｒ＜ｔ＜２ｒ
光拡散層の厚さと平均粒子径の関係をこのようにすることで光拡散層中の粒子が横並びで一粒ずつ平面状に配列されることとなり、複数の粒子が多段に形成される場合に比較して光拡散層中での乱反射が抑えられ、その結果光放射面からの効率的な光の放射が行われる。即ち、より高輝度の光を得ることができる。
光拡散層は印刷等の工程で形成され、その厚さはほぼ均一とされる。また、その厚さが導光板の光入射面から遠ざかるにつれて連続的又は段階的に増加するような光拡散層を採用することもできる。光入射面から遠ざかるにつれて光拡散層に到達する光の量が低下し、これに伴って導光板内での光の分布にムラが生ずることが予測されるところ、このような光拡散層を採用すれば到達する光量が不足する領域ほど反射及び拡散効率を増強でき、もって導光板内での光の分布を全体に均一化することができる。これと同様の目的で、上記のように光拡散層を基材及び粒子とから構成する場合においては、光拡散層における当該粒子の含有率を光入射面から遠ざかるにつれて連続的又は段階的に高くなるようにすることができる。
【００１７】
光拡散層を形成する際における形成材料の粘度調節や基材中への粒子の良好な分散を促すことなどを目的として、光拡散層にシリカなどを添加することができる。例えばシリカなどを添加した場合には、上記の効果に加えて光の拡散効果も得られ、即ち光拡散層の反射、拡散効果を増強することもできる。
【００１８】
光放射面からより輝度ムラのない状態で光を放射するために、導光板の観察面の実質的な全面に光拡散層を形成することが好ましい。但し、平面視において所定のパターンが形成されるように、導光板の観察面の一部に光拡散層を形成することもできる。ここでのパターンとしては不規則的なものでもよいが、光拡散層全体に亘って均一な光の反射及び拡散を行い、これによって光放射面から輝度ムラのより少ない光を照射すべく、規則的なものを採用することが好ましい。規則的なパターンとしては所望の大きさのドットがマトリックス状に形成されるもの、スリット状のパターン、格子状のパターンなどを例示できる。この場合、観察面に占める光拡散層の面積の割合は例えば３０％〜９０％とする。好ましくは５０％〜８０％とする。このように全面ではなく部分的に光拡散層を設けることにより、観察面に外部から光が入射した際に観察面が白く見えることを防ぐ効果が得られる。
【００１９】
光拡散層の表面を光透過性材料でコーティングすることもできる。これによって光拡散層を汚れやキズなどから保護することができる。また、紫外線吸収性の材料をコーティングに用いれば光拡散層を紫外線による劣化、損傷から保護することもできる。本発明の面状光源装置をフロントライト用として構成する場合には、ライトガイドの光透過率が例えば７０％〜９５％に調整される。フロントライト用のライトガイドとして必要とされる透明性を確保するためである。また、光拡散層の表面、即ちライトガイドの表面においてグレアが発生するのを効果的に抑制するためである。好ましくはその光透過率を８０％〜９０％に調整する。ライトガイドの光透過率をこのような範囲とすれば透明性を充分に確保しつつグレアの発生をより効果的に防止できる。尚、光透過率は、使用する導光板材料の種類及び厚さ、光拡散層の構成（材料、厚さ等）等によって適宜調整することができる。
【００２０】
本発明の面状光源装置を使用する際は、そのライトガイドを照明対象に近接させることが好ましい。より高い照明効果が得られ、また特にライトガイドを固定して使用する場合においては設置スペースが少なくて済むからである。例えばライトガイドを導光板の光放射面が照明対象に密着する状態で使用することができる。但し、導光板の光放射面と照明対象の間に光の拡散を促進するための層などを介在させることもできる。このような光拡散材を含む層は導光板の光放射面又は照明対象の表面に対して光拡散材を分散させたシートを貼着することや、光拡散材を含む樹脂を塗布することなどによって形成することができる。
【００２１】
本発明における光源はＬＥＤによって構成される。ＬＥＤは消費電力及び発熱量が小さくかつ長寿命であることから、長時間連続的に点灯させることに適した光源である。また、小型であるため光源用のスペースが少なくてすみ、本発明の面状光源装置の小型化、薄型化に貢献する。これにより面状光源装置のハンドリング性も向上する。またＬＥＤは振動、衝撃に強いことから、信頼性の高い面状光源装置を構成できるといった利点もある。
【００２２】
本発明では広指向角ＬＥＤと狭指向角ＬＥＤが併用される。ここで、光軸を基準（０°）として、ピーク光度の半分の光度（強度）になる角度を半値角といい、一般にこの半値角を用いてＬＥＤの指向角が定義される。光軸を挟む左右の半値角を足したものを全半値角といい、本明細書においてＬＥＤの指向角とはこの全半値角を意味する。
広指向角ＬＥＤとしては例えば、ＳＭＤタイプ（チップタイプ）のＬＥＤが好適に使用される。但し、要求される指向角を有する限りにおいて、封止部材にレンズ効果を付与することによって指向角を絞った砲弾タイプのＬＥＤを使用することもできる。他方、狭指向角ＬＥＤとしては砲弾タイプのＬＥＤが好適に使用される。勿論、ＬＥＤ素子とは別に設けたレンズによって所望の指向角に設定されたＬＥＤを狭指向角ＬＥＤとして使用することもできる。
【００２３】
各ＬＥＤの配置態様や導光板の大きさ等によって好ましい指向角は変動するが、広指向角ＬＥＤの指向角は例えば約１００°〜約１６０°であって、他方、狭指向角ＬＥＤの指向角は例えば約５°〜約５０°である。
【００２４】
本発明では指向角が互いに異なるＬＥＤが少なくとも２種類使用される。典型的には、一種類の広指向角ＬＥＤと、同様に一種類の狭指向角ＬＥＤとが使用される。但し、指向角の異なる二種類以上の広指向角ＬＥＤを使用してもよく、同様に指向角の異なる二種類以上の狭指向角ＬＥＤを使用してもよい。
広指向角ＬＥＤの使用個数、及び狭指向角ＬＥＤの使用個数は、各ＬＥＤの輝度やライトガイドの大きさ（特に光照射面の大きさ）などを考慮して設定することができる。一般的には、広指向角ＬＥＤ及び狭指向角ＬＥＤともに複数個使用される。このような構成においては例えば、広指向角ＬＥＤと狭指向角ＬＥＤとが交互に並ぶように各ＬＥＤが配置されることが好ましい。この場合において、広指向角ＬＥＤが等間隔で配置され、且つ狭指向角ＬＥＤが等間隔で配置されていることが好ましい。このようにすれば、広指向角ＬＥＤ及び狭指向角ＬＥＤがそれぞれ一定間隔で並ぶこととなり、光の態様が全体に亘って統一され、輝度ムラの軽減が図られる。
【００２５】
全体の配置態様としては、全てのＬＥＤが一直線状に並ぶ配置態様を例示することができる。また、広指向角ＬＥＤ及び狭指向角ＬＥＤがそれぞれ一直線状に並び、かつ各広指向角ＬＥＤを結ぶ直線と、各狭指向角ＬＥＤを結ぶ直線とが平行となる配置態様（つまり、全体をみればジグザグ状にＬＥＤが並ぶ）を採用することもできる。一方、導光板との距離の関係で言えば、典型的には、導光板の入射面から一定距離をおいて全てのＬＥＤが配置される。即ち、同一平面上に全てのＬＥＤが配置される。このような配置態様を採用した場合には、一の平面基板上に全てのＬＥＤを配置することができることから、光源の構成が簡易なものとなり、特に製造工程の面で有利となる。
ここで、ＬＥＤから放出された光は進行するに従って広範囲のものになることから、ＬＥＤと導光板光入射面の距離に応じて光の入射範囲及び導光板内での導光範囲が変動し、ひいては放射光の態様が変動する。このことを考慮すれば、広指向角ＬＥＤ及び狭指向角ＬＥＤそれぞれについて個別に導光板入射面との距離を設定することで、ライトガイドの放射光（面状光）の態様を調整することができる。つまり、広指向角ＬＥＤと導光板光入射面との距離と、狭指向角ＬＥＤと導光板光入射面との距離は、意図する放射態様が得られるように自由に設定することができるものであり、両者が一致していなくてもよい。
【００２６】
広指向角ＬＥＤ及び狭指向角ＬＥＤともにその発光色は特に限定されず、白、赤、橙、緑、青等の可視領域の光を発光するものを採用できる。好ましい発光色としては白色を例示することができる。白色光を発光するＬＥＤを採用すれば、照明対象に表示された数字、文字、図形、バックグラウンドなどが本来の色で観察（視認）されるような面状光源装置を構成できるからである。一方、白色発光以外のＬＥＤを用いれば、例えば照明対象を加色するなど、照明対象の意匠を変化させたり、意匠性を高めたりすることができる面状光源装置となる。
【００２７】
紫外領域の光を発光するＬＥＤを用いることもできる。この場合には、紫外領域の光を受けて蛍光する蛍光体を併せて用いることができる。尚、可視領域及び紫外領域の光を発光可能な光源を用いてもよい。
蛍光体を用いる場合には、例えば蛍光体を含む層を導光板表面（例えば光放射面の表面）に設けることができる。このような蛍光体を含む層は蛍光体含有インク若しくは塗料の印刷、塗布などにより、又は蛍光体を含むシートの貼着などによって形成することができる。また、蛍光体を導光板内に含有させることができる。このような構成では導光板内で蛍光が生じ、この蛍光が導光板の光放射面から放射することによって照明が行われる。蛍光体を導光板内に含有させる場合には、特に有機系の蛍光体を用いることが好ましい。有機系の蛍光体を用いれば導光板の透明性を維持でき、クリアー感のある照明効果が得られるからである。
【００２８】
蛍光体を面状光源側に含有させるのではなく、照明対象に含有させることもできる。例えば、蛍光体を含有した塗料ないしはインクを用いて照明対象の表示部（数字、文字など）を形成したり、表示部の表面に別途蛍光体を含む層を設けたりすることができる。このような構成では光源から放出された紫外領域の光がライトガイドを介して照明対象に照射し、表示部の蛍光体を励起させる。その結果、照明対象の表示部が蛍光によって発光表示される。
【００２９】
蛍光体の種類は特に限定されず、有機系、無機系を問わず採用することができる。有機系の蛍光体を用いることにより、上記のようにクリアー感のある蛍光色の光を得ることができる。他方、無機系の蛍光体を用いると、艶消し感のある蛍光色の光を得ることができる。様々な蛍光色を有する蛍光体を採用することができ、例えば光の三原色である赤色、緑色、又は青色の蛍光色を有する蛍光体の他、それらの中間色を蛍光する蛍光体を用いることができる。複数の蛍光体を組み合わせて用いることもでき、例えば赤色系蛍光体、緑色系蛍光体、及び青色系蛍光体を混合して用いることができる。
【００３０】
光源は導光板に光を導入できる位置、即ち導光板の光入射面に対向して配置される。光源を導光板の端面に対向して配置することが好ましい。換言すれば、導光板の端面を光入射面とすることが好ましい。このようにすれば導入光が導光板内を良好に導光し、その結果導光板の光放射面のより広い範囲からの光の放射が可能となり、かつ輝度ムラのより少ない状態で光の放射を行える。
光の導入効率の面、及び装置のコンパクト化の観点から、光源を導光板に近接して配置することが好ましい。
【００３１】
以上で説明した光源を単独（但し、導光板以外の他の部材と組合わせてもよい）で使用して照明光を得ることもできる。即ち本発明は、基板と、該基板上に設置される広指向角ＬＥＤ及び狭指向角ＬＥＤと、を備えるＬＥＤ光源装置をも提供する。かかるＬＥＤ光源装置では、照明対象において光源装置に近い領域を主として照明するめの広指向角ＬＥＤと、照明対象において光源装置から離れた領域を主として照明するための狭指向角ＬＥＤとが備えられることから、広範囲の領域を一度に照明することが可能となる。
本発明のＬＥＤ光源装置では、使用時に広指向角ＬＥＤの光が照明対象において光源装置に近い領域を効率的に照明し、他方で狭指向角ＬＥＤの光が照明対象において光源装置から離れた領域を効率的に照明するように、広指向角ＬＥＤの光軸方向及び狭指向角ＬＥＤの光軸方向がそれぞれ設定される。尚、ＬＥＤ光源装置における広指向角ＬＥＤ及び狭指向角ＬＥＤの種類や使用個数、或は配置態様などについては、導光板との関係の上に規定されるものを除いて上述の通りである。従って、例えばＬＥＤの配置態様としては、基板の一端側から他端側に向かって交互に広指向角ＬＥＤと狭指向角ＬＥＤが並ぶように各ＬＥＤが配置される態様や、全体の配置態様として全てのＬＥＤが一直線状に並ぶ配置態様、或は広指向角ＬＥＤ及び狭指向角ＬＥＤがそれぞれ一直線状に並び、かつ各広指向角ＬＥＤを結ぶ直線と、各狭指向角ＬＥＤを結ぶ直線とが平行となる配置態様（つまり、全体をみればジグザグ状にＬＥＤが並ぶ）等が採用される。
【００３２】
本発明の面状光源装置（又はＬＥＤ光源装置）の照明対象としては例えば、車両のライセンスプレート、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）等の液晶モニタ、屋外又は屋内で使用される指示板及び広告（板）等の情報伝達媒体、並びに書籍などを挙げることができる。尚、このような照明対象と本発明の面状光源装置（又はＬＥＤ光源装置）とを一体的に構成することもできる。
【００３３】
【実施例】
以下、実施例を用いて本発明の構成をより詳細に説明する。図１は本発明の一実施例であるフロントライト用の面状光源装置１を示す斜視図である。図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。図３は図１のＢ−Ｂ線断面図である。
照明装置１は光源ユニット１０及び導光板２０から概略構成される。導光板２０は厚さ約４ｍｍの平板状であって、その材質はアクリル系樹脂である。導光板２０の観察面２３上のほぼ全領域には光拡散層２５が形成されている。この光拡散層２５は平均粒子径約６μｍのアクリルビーズがアクリル系樹脂からなる基材に分散された層であり、その厚さは約１２μｍである。光拡散層２３におけるアクリルビーズの含有量は重量基準で基材１００に対してアクリルビーズが１となる量である。このような光拡散層２５はアクリルビーズを所望量含有したクリアインクを、導光板２０の観察面２３において光拡散層を形成する領域に印刷又は塗布することにより形成することができる。尚、印刷によれば所望の平面視パターン（例えばドットマトリックス状）を有する光拡散層を容易に形成することができる。
尚、導光板２０の上端面が光入射面２１、裏面が光放射面２２となる。この光放射面２２の表面は鏡面処理されており、また光入射面２１、光放射面２２及び観察面２３以外の導光板端面の表面は粗面加工されている。
【００３４】
光源ユニット１０のケース１１内には上面が傾斜した台座１３が設置されている。この台座１３上には基板１４が載置、固定されている。そして、ＳＭＤタイプのＬＥＤ１２ａと砲弾タイプのＬＥＤ１２ｂとが一列をなして交互に並ぶように基板１４上にマウントされている（図３を参照）。この実施例ではＳＭＤタイプのＬＥＤ１２ａ、及び砲弾タイプのＬＥＤ１２ｂがそれぞれ等間隔に並び、かつ、二つのＬＥＤ１２ａのちょうど中間に位置するようにＬＥＤ１２ｂが配置されている。尚、本実施例ではＳＭＤタイプのＬＥＤ１２ａとして指向角が約１１０°で白色発光のものが合計６個使用され、砲弾タイプのＬＥＤ１２ｂとしては指向角が約３０°で白色発光のものが合計５個使用されている。
尚、台座１３を使用することによって、各ＬＥＤ１２ａ、１２ｂはその光軸が導光板２０の観察面２３と平行ではなく若干観察面２３側に傾いた状態で導光板２０の光入射面２１に対向することとなる。一方、効率的な光の導入を行うために、各ＬＥＤ１２ａ、１２ｂが光入射面２１に近接して配置されるように設計されている。
【００３５】
基板１４にはＬＥＤ１２ａ、１２ｂの他に保護抵抗及び制御回路がマウントされており、またその裏面には各ＬＥＤ１２ａ、１２ｂが直列接続されるような配線パターンが形成されている。尚、各ＬＥＤ１２ａ、１２ｂが並列接続されるようにしてもよい。
光源ユニット１０には配線１５を介して電力が供給される。そして、ケース１１側面に設けられたスイッチ１６によって光源ユニット１０のオンオフの切り換えが行われる。
【００３６】
以上の構成の面状光源装置１では、まずスイッチ１６の操作によって光源ユニット１０内の各ＬＥＤ１２ａ、１２ｂが点灯し、各指向角に応じた白色光が放出される。ＬＥＤ１２ａの光は入射時において既に広範囲のものであるから、入射面近傍において広範囲の領域に進行する（図３を参照）。一方、ＬＥＤ１２ｂの光は入射時には範囲の狭い光であり、進行するに従って少しずつ広がっていく。従って、入射面２１から離れた位置へも高輝度の状態でその光が到達するとともに、隣り合うＬＥＤ１２ｂとの間の領域（即ち、図３においてＳＭＤタイプのＬＥＤ１２ａの直下の領域）へも光を供給する。このように、面状光源装置１では主にＳＭＤタイプのＬＥＤ１２ａによって入射面２１近傍の領域に光が供給され、一方で入射面２１から離れた領域へは砲弾タイプのＬＥＤ１２ｂによって光の供給が行われる。即ち、ＬＥＤ１２ａとＬＥＤ１２ｂのそれぞれの長所が生かされて導光板２０全体に亘って光の分布が均一化される。これによって導光板２０の光放射面２２からは全体に亘って輝度が均一化された面状光が放射することとなる。
一方、導光板２０内に導入された光は導光板２０を導光しつつその多くは観察面２３上に形成された光拡散層２５に至る。光拡散層２５では入射した光が基材とアクリルビーズとの屈折率の差によって反射、拡散される。これによって光放射面２２方向の光が発生し、最終的に光放射面２２を介した光の放射が行われる。
ここで、各ＬＥＤ１２ａ、１２ｂの光軸を若干観察面２３側に向けたことによって、各ＬＥＤ１２ａ、１２ｂからの光を積極的かつ効率的に観察面２３側に進行させることができる。これにより、導光板２０の端面２６から漏洩する光の量を減少させることができ（即ち導入光を効率的に利用することができ）、もって光放射面２２から放射される光の量の増大が図られる。また同時に、光拡散層２５における良好な反射、拡散作用を生じさせることができる。これによって導光板２０内における光の分布が均一化され、同時に光放射面２２からの効率的な光の放射が行われる。その結果、光放射面２２から放射される光は全体に亘って輝度ムラが極めて小さくかつ高輝度となる。
尚、各ＬＥＤ１２ａ、１２ｂ、その光軸が光入射面２１に直角に交差するように配置することもでき、またその光軸が光放射面２２側に若干傾いた状態で光入射面２１に交差するように配置することもできる。
【００３７】
次に、本発明の他の実施例であるライセンスプレート照明装置３０（以下、「照明装置３０」という）について説明する。図４は照明装置３０を示す斜視図である。図５は図４のＣ−Ｃ線断面図である。尚、各図面において上述の面状光源装置１と同一の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
照明装置３０は導光板２０、基板１４上にマウントされたＳＭＤタイプのＬＥＤ１２ａ及び砲弾タイプのＬＥＤ１２ｂ、並びにケーシング４０から概略構成される。
ケーシング４０は樹脂製の枠状部材であり、下面側及び裏面側に開口部を有する。そして、導光板２０の上端部を被覆するとともに基板１４及びＬＥＤ１２ａ、１２ｂを収納する。ケーシング４０の表面にメッキ処理や塗装処理（例えば設置対象であるバンパー、ガーニッシュと同色）を施しても良い。また、金属材料を用いてケーシング４０を製造することもできる。例えば、金属板を枠状に加工し、その表面に塗装を施してケーシング４０とすることができる。
【００３８】
照明装置３０はネジ５０、５１を利用して、ライセンスプレート１００の取り付けと同時に車両ボディ７０に設置、固定される（図５を参照）。尚、ネジ５０部分は金属製のキャップによって封印されている。
【００３９】
次に、照明装置３０の照明態様を説明する。まず、車幅灯（スモールランプ）の点灯に連動して各ＬＥＤ１２ａ、１２ｂに電力が供給され、各ＬＥＤ１２ａ、１２ｂから白色光が放出される。ＬＥＤ１２ａに起因する光は、上記の面状光源装置１の場合と同様に、入射面２１近傍において広範囲の領域に進行する。即ち、入射面２１近傍の広い領域に光を供給する。一方、ＬＥＤ１２ｂの光は、入射面２１から離れた領域へも到達する。即ち、主として入射面２１から離れた領域へ光を供給する。このように、指向角の異なる２種類のＬＥＤを併用することによって導光板２０の入射面２１近傍及び入射面２１から離れた領域の両者に光が供給され、その結果、導光板２０全体に亘って光の分布が均一化される。これによって導光板２０の光放射面２２からは全体に亘って輝度が均一化された面状光が放射することとなる。
【００４０】
また一方で、各ＬＥＤ１２ａ及び１２ｂの光は導光板２０を導光しつつその多くは観察面２３上に形成された光拡散層２５に至る。光拡散層２５では入射した光が基材とアクリルビーズとの屈折率の差によって反射、拡散される。これによって光放射面２２方向の光が発生し、最終的に光放射面２２を介した光の放射が行われる。ここで、光拡散層２５において良好な光の反射、拡散作用が奏されることから、導光板２０内における光の分布が一層均一化され、同時に光放射面２２からの効率的な光の放射が行われる。
【００４１】
以上のように、指向角の異なる２種類のＬＥＤを組合わせてことによる効果、及び光拡散層２５による効果によって光放射面２２から放射される光は全体に亘って輝度ムラが極めて小さくかつ高輝度となる。従って、ライセンスプレート１００表面が輝度ムラの少ない高輝度の面状光（白色光）によって照明されることとなり、そこに表示された文字、数字の視認性が効果的に高められる。
一方、導光板２０は透明性が高いため、ＬＥＤ１２ａ、１２ｂの消灯時（昼間）においてもライセンスプレート１００上の文字、数字を視認する際の障害となることはない。従って、本実施例の照明装置３０を適用したライセンスプレート部は昼間及び夜間のいずれであっても視認度の高いものとなる。
【００４２】
この発明は、上記発明の実施の形態の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明の面状光源装置では光源に指向角の異なるＬＥＤが少なくとも２種類使用されることによって、ライトガイドにおいて光源近傍の領域、及び光源から離れた領域のいずれへも充分な光が供給される。その結果、全体に亘って輝度が均一化された面状光が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の一実施例である面状光源装置１を示す斜視図である。
【図２】図２は図１におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図３は図１におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】図４は本発明の他の実施例であるライセンスプレート照明装置３０を示す斜視図である。
【図５】図５は図４におけるＣ−Ｃ線断面図である。
【図６】図６は従来例の面状光源装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１面状光源装置
１０光源ユニット
１２ａＳＭＤタイプの白色ＬＥＤ
１２ｂ砲弾タイプの白色ＬＥＤ
２０導光板
２１光入射面
２２光放射面
２３観察面
２５光拡散層
３０ライセンスプレート照明装置
１００ライセンスプレート

Claims

光入射面と、及び導入光を外部に放射する光放射面と、を有するライトガイドと、及び
前記光入射面に対向して配置される光源であって、広指向角ＬＥＤと狭指向角ＬＥＤを内蔵する光源と、
を備える面状光源装置。
前記光源が複数の広指向角ＬＥＤと、複数の狭指向角ＬＥＤを内蔵し、
前記光入射面の一端側から他端側に向かって交互に広指向角ＬＥＤと狭指向角ＬＥＤが並ぶように、前記複数の広指向角ＬＥＤ及び前記複数の狭指向角ＬＥＤが配置される、請求項１に記載の面状光源装置。
前記複数の広指向角ＬＥＤと前記複数の狭指向角ＬＥＤが一直線状に配置される、請求項２に記載の面状光源装置。
前記広指向角ＬＥＤがＳＭＤタイプのＬＥＤであって、前記狭指向角ＬＥＤが砲弾タイプのＬＥＤである、請求項１〜３のいずれかに記載の面状光源装置。
前記広指向角ＬＥＤの指向角が約１００°〜約１６０°の範囲にあり、前記狭指向角ＬＥＤの指向角が約５°〜約５０°の範囲にある、請求項１〜４のいずれかに記載の面状光源装置。
請求項１〜５のいずれかに記載の面状光源装置と、
前記光放射面側にその表示面が対向するように設置されるライセンスプレートと、を備えるライセンスプレート装置。
基板と、該基板上に設置される広指向角ＬＥＤ及び狭指向角ＬＥＤと、を備える、ＬＥＤ光源装置。
基板と、該基板上に設置される複数の広指向角ＬＥＤ及び複数の狭指向角ＬＥＤと、を備え、
前記基板の一端側から他端側に向かって交互に広指向角ＬＥＤと狭指向角ＬＥＤが並ぶように、前記複数の広指向角ＬＥＤと前記複数の狭指向角ＬＥＤが配置される、ＬＥＤ光源装置。
前記複数の広指向角ＬＥＤと前記複数の狭指向角ＬＥＤが一直線状に配置される、請求項８に記載のＬＥＤ光源装置。
前記広指向角ＬＥＤがＳＭＤタイプＬＥＤであって、前記狭指向角ＬＥＤがレンズタイプＬＥＤである、請求項７〜９のいずれかに記載のＬＥＤ光源装置。
前記広指向角ＬＥＤの指向角が約１００°〜約１６０°の範囲にあり、前記狭指向角ＬＥＤの指向角が約５°〜約５０°の範囲にある、請求項７〜１０のいずれかに記載のＬＥＤ光源装置。