JP2007115424A - 照明装置及び照明ユニット - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光束制御部材8が、LED5に対応する部分に位置するレンズ部6と、このレンズ部6着脱可能に支持する本体部13と、を備えている。レンズ部6の裏面6a側で且つLED5に対応する位置には、凹み7を形成してある。この凹み7は、LED5からの光を効率的に且つ広範囲に滑らかに拡げることができ、レンズ部6の表面6bから広範囲に照明光を出射することができる
【選択図】図2
Description
このようなLEDを光源とした面光源装置として、図21に示すようなものが知られている。この面光源装置100は、複数のLED101のそれぞれに一対一で対応するようにマイクロレンズアレイ102を配置し、LED101からの光をマイクロレンズアレイ102を介して平面に垂直な方向(上方)に出射するようになっている(特許文献1参照)。
また、LEDを光源とした発光表示装置として、図22に示すようなものが知られている。この発光表示装置103は、LED104からの光を凹レンズ105で拡散したのち、その凹レンズ105で拡散された光りを凸レンズ106で集光し、LED104の光軸にほぼ平行な方向に光を出射するようになっている(特許文献2参照)。ここで、光軸とは、点光源からの立体的な出射光束の中心における光の進行方向をいう。
また、LEDを光源とした照明ユニットとして、図23に示すものが知られている。この照明ユニット107は、LED108からの光を集光レンズ110によって集光して前方に導き、その集光された光を拡散レンズ111で拡散するようになっている(特許文献3参照)。
また、図20に示す照明ユニット1は、光束制御部材8の裏面8a側にLED5を配置し、このLED5に対向する光束制御部材8の裏面8a側に略半球状の凹み60を形成して、LED5からの光を凹み60を介して光束制御部材8の内部に取り入れた後、光束制御部材8の裏面8a側とは反対側に位置する表面(出射面)8bからLED5の光を出射するようになっている。
図1〜図3は、本実施の形態に係る照明ユニット1及びこの照明ユニット1を構成する照明装置2を示すものである。なお、図1は被照明部材(例えば、液晶表示パネル)3及び光拡散部材4を取り外して示す照明ユニット1の平面図(面光源装置の平面図)である。また、図2は、照明ユニット1の概略を示す断面図であり、図1のA−A線に沿って切断して示す照明ユニット1に被照明部材3及び光拡散部材4を取り付けた状態の断面図である。また、図3は、LED(点光源としての発光ダイオード)5の光軸Lを含む照明ユニット1の一部断面図であり、レンズ部6の凹み7の形状を説明するために図2の一部を拡大して示す図である。
図1〜図2に示すように、ケース10は、平面形状が四角形状で、上部に開口する所定深さの箱形状に形成されている。そして、ケース10の各内側面10a〜10dには、光束制御部材8の本体部13を下側から支持する支持突起14が複数形成されている。また、ケース10の底板11には、光束制御部材8の本体部13を底板11から所定寸法だけ離した状態で位置決め保持する複数の本体部保持ピン15が一体に形成されている。そして、本体部13は、本体部保持ピン15にネジ16で締め付け固定されている。このように、ケース10の底板11にレンズ部6を取り付けた本体部13が固定されているため、照明ユニット1を表裏逆さまに(レンズ部6が下で、LED5が上に位置するように)取り付けたような場合でも、光束制御部材8とLED5との間の寸法を所定寸法に保持することができる。したがって、本実施形態に係る照明装置2及び照明ユニット1は、取付姿勢に関わらず、所望の照明性能を発揮する。このようなケース10は、樹脂又は金属で形成されている。
このような照明ユニット1を構成する光束制御部材8は、図1乃至図3に示すような形状をしており、例えば、PMMA(ポリメタクリル酸メチル)、PC(ポリカーボネート)等の透明樹脂材料や透明なガラスで薄板状に形成された本体部13と、この本体部13に着脱可能に取り付けられるPMMAやPC等の透明樹脂材料で形成されたレンズ部6と、を備えている。このうち、レンズ部6は、射出成形により高精度に製造されるようになっている。
このようにして求められたθ3とθ1との関係は、図8の曲線32に示すように、θ1=θ3=α2となるまでは、θ3はθ1の増加とともに徐々に増加し、θ1>α2の範囲では、θ3はθ1の増加とともに徐々に減少するようになっている。
図9は、レンズ部6とLED5との関係を示す図である。この図9において、レンズ部6の裏面6a側に形成される凹み7は、LED5の発光特性(光束の広がり角度であって、特に出射光の強度が最大強度の半分の値の光の出射角θ1)、レンズ部6の裏面6aとLED5の発光部5aとの距離(光束の中心線方向に沿った寸法)L0に応じて、その最大径(第2の入光面7bの最外周径)やその深さ寸法d及び第1の入光面7a乃至第2の入光面7bの形状等が決定されるようになっている(図3参照)。また、凹み7を構成する第2の入光面7bの周縁部は、図3に示すように、θ1がほぼ75°となる光が入射する位置において、ほぼ平面形状である裏面6aに滑らかに接続されている(図8の曲線32参照)。
図3において示したレンズ部6の凹み7の形状において、第1の入光面7aは、図8の曲線32で示すように、θ1の増加に伴ってθ3が増加する曲線状部に沿った角度範囲(θ1がほぼ30°よりも小さい角度範囲)に対応する。また、凹み7の第2の入光面7bは、図8の曲線32で示すように、θ1の増加に伴ってθ3が減少する曲線状部に沿った角度範囲(θ1がほぼ30°からほぼ75°の角度範囲)に対応する。そして、図8の曲線32が増加から減少に変化する曲線状部の頂点(θ1がほぼ30°の角度位置)が、第1の入光面7aと第2の入光面7bを接続する変曲点となっている。なお、本実施例においては、θ1がほぼ30°の位置において、θ3がほぼ30°になるように凹み7が形成されている。ここで、曲線状とは、滑らかな曲線自体はもちろんのこと、微細な直線の連続であっても、全体としてみれば曲線のように見える状態や、一部に直線部分を含むが滑らかな曲線に近似しているような状態をも含むものである。
図6を使用して説明した上述の光束制御部材8は、レンズ部6を本体部13の裏面13a側から取り付けるようになっているが、これに限られず、レンズ部6を本体部13の表面13b側から取り付けるようにしてもよい。
図11は、光束制御部材8(特に、レンズ部6)の第2変形例を示すものである。この図11に示すように、本変形例のレンズ部6は、表面側突起20の肉厚が時計回り方向(矢印36で示す回動方向)下流側から上流側に向かって増加するように、表面側突起20の下面(本体部13側に対向する面)が傾斜面41になっている。また、本変形例のレンズ部6は、裏面側突起21の肉厚が時計回り方向下流側から上流側に向かって増加するように、裏面側突起21の上面(本体部13側に対向する面)が傾斜面42になっている。
図12は、光束制御部材8(特に、本体部13)の第3変形例を示すものであり、本体部13のレンズ取付穴17,17間に光拡散領域(ドットマークで示した領域)43を形成したものである。この図12に示す本体部13は、レンズ部6の中央部の光拡散量が最も大きく、レンズ部6に近づくにしたがって光拡散量が小さくなり、レンズ部6(レンズ取付穴17)の周縁部に沿って光拡散処理を施さない領域が形成されている。
本変形例に係る光束制御部材8は、図13に示すようなレンズ部46を、図14に示すような本体部13のレンズ取付穴47に、本体部13の裏面13a側から取り付けるようになっている。
レンズ部6,46は、平面形状が六角形の場合に限られず、三角形、四角形、五角形、七角形、八角形等の多角形でもよい。また、レンズ部6,46は、平面形状が略円形形状で、六角形等の多角形の頂部24,48に対応する部分を外周側円形部分から径方向外方に向けて部分的に突出させて表面側突起及び裏面側突起としてもよい。この際、レンズ部6,46の表面側突起と裏面側突起は、レンズ部6,46の周方向に沿って交互に配置されることが望ましい。そして、これらレンズ部6,46の形状に合わせて本体部13のレンズ取付穴17,47が形成される。
図16は、本実施の形態に係る照明ユニット1の光拡散部材4を示すものである。この図において、(a)〜(f)の各光拡散部材4は、光透過性に優れたPMMAやPC等の樹脂材料によってシート状あるいは平板形状に形成されており、被照明部材(液晶表示パネル、広告表示パネル、標識表示パネル等)3の平面形状とほぼ同様の大きさ(面積)に形成されている。
(第1変形例)
図17は、本実施形態の照明装置2及び照明ユニット1の第1変形例を示す図である。この図17に示すように、LED5が光束制御部材8を収容するケース10の内側面10a〜10dに近接している場合には、そのLED5からの光がケース10の内側面10a〜10dで反射し、そのケース10の内側面10a〜10dで反射した光がケース10の内側面10a〜10d近傍の出射面(光束制御部材8の表面8b側)から出射しやすくなって、光束制御部材8の表面(出射面)8b側から出射する光の輝度分布にばらつきを生じる。そこで、ケース10の内側面10a〜10dにLED5が近接する場合、そのケース10の内側面10a〜10dのLED5近傍に部分的に遮光処理部(図中、斜線で示した領域)53を形成するようになっている。この遮光処理部53は、光吸収性の良い黒インクを塗布する等して、ケース10の内側面10a〜10dでの光の反射を抑えるようになっている。ここで、遮光処理部53の領域は、図17において、上述のようにケース10の内側面10a〜10dに近接するLED5の近傍の所定領域であり、ほぼ凹み7の最大径とほぼ同一幅である。また、遮光処理部53の領域は、ケース10の内側面10a〜10dの高さ方向ほぼ全域に対応する(図2参照)。なお、この変形例においては、遮光処理部53を、ケース10の内側面10a〜10dの高さ方向ほぼ全域に形成する態様を例示したが、これに限られず、必要に応じて、ケース10の内側面10a〜10dの高さ方向に部分的に形成するようにしてもよい。
図18は、本発明が適用可能な照明装置2及びこれを使用した照明ユニット1の第2変形例を示すものである。
図19は、本発明が適用される照明ユニット1の被照明部材3に照射される光の出射光量分布を示す図である。
本実施の形態によれば、レンズ部6,46を本体部13に対して着脱可能に取り付けるようになっているため、形状精度が要求されるレンズ部6,46のみを射出成形で形成することができ、しかもそのレンズ部6,46をLED5のレイアウトが異なる照明装置2及び照明ユニット1に対して共通化することができる。
上述の実施の形態に係る光束制御部材8は、レンズ部6,46の裏面6a,46a側に凹み7を形成する態様を例示したが、これに限られず、レンズ部6,46の表面(出射面)6b,46b側に凹み7を形成するようにしてもよく、また、レンズ部6,46の裏面6a,46a側及び表面(出射面)6b,46b側にそれぞれ凹み7を形成するようにしてもよい。
Claims (8)
- 点光源からの光を光束制御部材を介して出射するようになっている照明装置において、
前記光束制御部材が、前記点光源に対応する部分に位置するレンズ部と、このレンズ部を着脱可能に支持する本体部とを備え、
前記レンズ部が、外周側円形部分と、前記点光源に対向する裏面側に前記外周側円形部分よりも径方向外方へ突出するように形成された裏面側突起と、前記裏面側と反対の表面側に前記外周側円形部分よりも径方向外方へ突出し且つ前記裏面側突起と回動方向にずれるように形成された表面側突起と、を有し、
前記本体部が、前記レンズ部の前記外周側円形部分に相対回動可能に嵌合するレンズ取付穴と、前記表面側突起が前記点光源側である裏面側からこの裏面側と反対の表面側へ移動するのを可能にする第1突起受容穴又は前記裏面側突起が前記表面側から前記裏面側へ移動するのを可能にする第2突起受容穴と、を有し、
前記本体部の少なくとも前記レンズ取付穴の周縁部分が、前記レンズ部の前記表面側突起と前記裏面側突起とで表裏方向に挟まれるようになっており、
前記レンズ部を前記本体部に前記本体部の裏面側から取り付ける場合には、前記レンズ部の前記表面側突起と前記本体部の第1突起受容穴とを位置合わせし、且つ前記外周側円形部分と前記本体部の前記レンズ取付穴とを位置合わせし、前記表面側突起が前記本体部の表面側に抜け出るように前記レンズ部を前記本体部に係合した後、前記レンズ部を前記本体部に対して回動し、前記表面側突起と第1突起受容穴とを回動方向にずらし、前記レンズの前記表面側突起と前記裏面側突起とで前記本体部の前記レンズ取付穴の周縁部分を表裏方向に挟持する一方、
前記レンズ部を前記本体部に前記本体部の表面側から取り付ける場合には、前記レンズ部の前記裏面側突起と前記本体部の第2突起受容穴とを位置合わせし、且つ前記外周側円形部分と前記本体部の前記レンズ取付穴とを位置合わせし、前記裏面側突起が前記本体部の裏面側に抜け出るように前記レンズ部を前記本体部に係合した後、前記レンズ部を前記本体部に対して回動し、前記裏面側突起と第2突起受容穴とを回動方向にずらし、前記レンズの前記表面側突起と前記裏面側突起とで前記本体部の前記レンズ取付穴の周縁部分を表裏方向に挟持する、
ようになっていることを特徴とする照明装置。 - 点光源からの光を光束制御部材を介して出射するようになっている照明装置において、
前記光束制御部材が、前記点光源に対応する部分に位置するレンズ部と、このレンズ部を着脱可能に支持する本体部とを備え、
前記レンズ部の裏面側及び/又は表面側には前記点光源に対応する凹みが形成されており、
前記凹みは、前記点光源から出射した光のうち、少なくともその最大強度の光が出射される方向から出射光の強度が最大強度の半分の値となる光が出射される方向までの角度範囲内に出射される光について、前記レンズ部の出射面の法線方向に対する前記点光源から出射される光の出射角θ1と前記レンズ部から出射する光の出射角θ5が、前記点光源から出射される光のうちの前記法線近傍の光を除き、θ5/θ1>1の関係を満足するとともに、このθ5/θ1の値をθ1の増加にしたがって徐々に小さくなる方向に変化させる形状に形成されている、
ことを特徴とする照明装置。 - 点光源からの光を光束制御部材を介して出射するようになっている照明装置において、
前記光束制御部材が、前記点光源に対応する部分に位置するレンズ部と、このレンズ部を着脱可能に支持する本体部とを備え、
前記レンズ部には、側方に出っ張る頂部が形成され、
前記本体部には、前記レンズ部を回動できるように収容するレンズ取付穴と、該レンズ取付穴の内方へ突出し且つ前記本体部の裏面側に位置する裏面側突起と、前記レンズ取付穴の内方へ突出し且つ前記本体部の表面側に位置する表面側突起とが形成され、
前記裏面側突起と前記表面側突起との間には、前記レンズ部の前記頂部を回動可能に収容する隙間が形成され、
前記裏面側突起と前記表面側突起の少なくとも一方には、前記レンズ部の前記頂部を前記隙間に案内する突起受容穴が形成され、
前記レンズ部の前記頂部が前記突起受容穴によって前記隙間に案内された後、前記レンズ部を前記本体部に対して回動させ、前記レンズ部の頂部を前記突起受容穴からずらすことにより、前記レンズ部の前記頂部の表面側及び裏面側が前記表面側突起と裏面側突起とで表裏方向に支持される、
ことを特徴とする照明装置。 - 前記本体部の前記レンズ取付穴と前記レンズ部の少なくとも一方には、回り止め用突起を形成し、
前記本体部の前記レンズ取付穴と前記レンズ部の少なくとも他方には、前記回り止め用突起に係合し、且つ、前記レンズ部が前記本体部に対して回動する角度を規制する回り止め用凹部を形成した、
ことを特徴とする請求項1又は3に記載の照明装置。 - 前記表面側突起の前記本体部に対向する面と前記裏面側突起の前記本体部に対向する面の少なくとも一方には、前記レンズ部を前記本体部に対して回動するにしたがって、前記レンズ部と前記本体部との間に生じる摩擦力を漸増させる傾斜面が形成されており、
前記レンズ部が前記本体部に対して回動させられると、前記レンズ取付穴の周縁部分が前記表面側突起及び裏面側突起に接触し、前記レンズ部と前記本体部の相対回動角度が規制されることを特徴とする請求項1に記載の照明装置。 - 前記本体部の前記レンズ取付穴の内方へ突出し且つ前記本体部の裏面側に位置する前記裏面側突起と、前記レンズ取付穴の内方へ突出し且つ前記本体部の表面側に位置する前記表面側突起のうち少なくとも一方の前記レンズ部に対向する面には、前記レンズ部を前記本体部に対して回動するにしたがって、前記レンズ部と前記本体部との間に生じる摩擦力を漸増させる傾斜面が形成されており、
前記レンズ部が前記本体部に対して回動させられると、前記レンズ取付穴の周縁部分が前記表面側突起及び裏面側突起に接触し、前記レンズ部と前記本体部の相対回動角度が規制されることを特徴とする請求項3に記載の照明装置。 - 前記凹みは、第1の入光面と第2の入光面とを有し、これら第1の入光面と第2の入光面との接続部分が変曲点となっていることを特徴とする請求項2に記載の照明装置。
- 前記請求項1乃至7のいずれかに記載の照明装置と、この照明装置からの光を透過拡散させる光拡散部材と、を備えたことを特徴とする照明ユニット。
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