JP2007115708A - 面光源装置、照明ユニット及び光束制御部材 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光束制御部材4の裏面4a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、光束制御部材4の出射面4bの法線方向に対するLED5から出射される光の出射角θ1と光束制御部材4から出射する光の出射角θ5が、LED5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、θ5/θ1の値をθ1の増加に従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。
【選択図】図3
Description
このようなLEDを光源とした面光源装置として、図22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23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24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17(b)に示す照明ユニット1は、光束制御部材4の裏面4a側にLED5を配置し、このLED5に対向する光束制御部材4の裏面4a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4の内部に取り入れた後、光束制御部材4の裏面4a側とは反対側に位置する出射面4b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を構成する面光源装置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等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X1−X1線に沿って切断して示す照明ユニット1の断面図である。また、図3は、LED5の光軸Lを含む照明ユニットの一部断面図であり、凹み7の形状の詳細を説明するために図2の一部を拡大して示す図である。
(第1態様)
このような照明ユニット1を構成する光束制御部材4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ている。
次に、図1乃至図3に示す光束制御部材4の実施例を、図4乃至図6を参照しつつ説明する。図1乃至図3に示した光束制御部材4の凹み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)、LED5と光束制御部材4との距離L1、各LED5のピッチ間距離p、光束制御部材4の板厚t、光束制御部材4の出射面4bと光拡散部材6との間隔L2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。例えば、図6に示す実施例において、光束制御部材4は、屈折率n=1.49の透明樹脂材料で形成されており、L1=3.72mm、p=24.25mm、t=3.28mm、L2=9.0mm、d=2.28mmに設定されている。また、凹み7を構成する第2の入光面7bの周縁部は、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4aに滑らかに接続されている(図5の曲線8B参照)。
図7乃至図10は、光束制御部材4の他の変形例を示すものである。このうち、図7は、光束制御部材4の第1の変形例を示す平面図である。また、図8は、光束制御部材4の第2の変形例を示す平面図である。また、図9は、光束制御部材4の第3の変形例を示す平面図である。また、図10は、光束制御部材4の第4の変形例を示す平面図である。なお、これらの図7乃至図10に示した光束制御部材4は、複数の凹み7が形成される一枚の板状部材に対し、各LED5に対応する板状の光束制御部材片11a〜11dを複数個つなぎ合わせ、これらつなぎ合わせた複数の光束制御部材片11a〜11dによって図1の一枚板状の光束制御部材4とほぼ同様の平面形状に形成されている。
図11乃至図12は、複数の光束制御部材20〜23を組み合わせて、大型出射面の光束制御部材組立体25を形成する場合の一例を示すものである。これらの図において、光束制御部材組立体25は、第1乃至第4の光束制御部材20〜23からなり、第1の光束制御部材20と第4の光束制御部材23が同一形状であり、第2の光束制御部材21と第3の光束制御部材22が同一形状であって、2種類の光束制御部材(20,23),(21,22)を合計4枚組み合わせて一枚の光束制御部材組立体25が形成されている。
図13は、本実施の形態に係る照明ユニット1の光拡散部材6を示すものである。この図において、(a)〜(f)の各光拡散部材6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14は、本発明が適用可能な面光源装置2及びこれを使用した照明ユニット1の第1変形例を示すものである。なお、図14(a)は、照明ユニット1の被照明部材及び光拡散部材6を省略して示す平面図である。また、図14(b)は、図14(a)のX2−X2線に沿って切断して示す断面図である。
図15は、本発明が適用可能な面光源装置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。なお、図15(a)は、照明ユニット1の被照明部材及び光拡散部材6を省略して示す平面図である。また、図15(b)は、図15(a)のX3−X3線に沿って切断して示す断面図である。
図16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。
この図16に示すように、光束制御部材4の裏面4aに対向するようにLED5を1個(単灯)配置し、このLED5に対応するように光束制御部材4の裏面4aに凹み7を形成した場合(本発明形状(単灯))を示す線Aと、光束制御部材4に凹み7を形成せずに、LED5を1個のみ配置した場合(形状なし(単灯))を示す線Bとを比較すると、本発明形状は、形状なしの場合に比較して、LED5の光軸Lから大きく離れた位置まで分配される光量が増加(A線とB線との差Δだけ増加)することが分かる。
また、図16において、D線は、光束制御部材4の裏面4a側に複数のLED5を所定間隔で配置し、各LED5に対応するように光束制御部材4の裏面4aに凹み7を複数形成した本願発明の照明ユニット1において(例えば、図1乃至図2の構成において)、光拡散部材6から出射する光の光量分布を示す線である。一方、E線は、光束制御部材4の裏面4a側に複数のLED5を所定間隔で配置し、光束制御部材4の裏面4a側に凹み7を形成しない場合において、光拡散部材6から出射する光の光量分布を示す線である。このD線とE線とを比較すると、本発明に係るD線は、E線よりも出射光量の変動が少なく、急激な変化がほとんどないことが分かる。すなわち、本発明によれば、光拡散部材6から出射する光量の輝度分布がE線で表される照明ユニット1よりも均一化する。
図18及び図19は、本発明を適用できるカラー発光用面光源装置2及びこれを備えた照明ユニット1を示すものである。この図に示すように、R(赤),G(緑),青(B)のLED5R,5G,5Bを配置し、カラー照明を可能にしている。このうち、図18は、被照明部材3及び光拡散部材6を取り除いて示す照明ユニット1の平面図である。また、図19は、図18のX4−X4線に沿って切断して示す照明ユニット1の断面図である。なお、LED5R,5G,5B及び光束制御部材4によってカラー用面光源装置2が構成されている。
上述の実施の形態に係る光束制御部材4は、裏面4a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、図21(a)に示すように、光束制御部材4の出射面4b側に凹み7を形成するようにしてもよい。また、図21(b)に示すように、光束制御部材4の裏面4a側及び出射面4b側にそれぞれ凹み7を形成するようにしてもよい。
Claims (7)
- 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面光源装置において、
前記光束制御部材は前記点光源に対応する凹みを備え、
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、前記光束制御部材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と前記光束制御部材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面光源装置。 - 複数の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面光源装置において、
前記光束制御部材は前記点光源に対応する凹みを前記点光源と同数備え、
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、前記光束制御部材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と前記光束制御部材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面光源装置。 - 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1又は2に記載の面光源装置。
- 前記請求項1乃至3のいずれかに記載の面光源装置と、この面光源装置からの光を光拡散部材を介して照射する被照明部材と、を備えたことを特徴とする照明ユニット。
- 点光源に対応するように凹みを形成してなる光束制御部材において、
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、前記光束制御部材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と前記光束制御部材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光束制御部材。 - 複数の点光源のそれぞれに対応するように凹みを前記点光源と同数形成してなる光束制御部材において、
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、前記光束制御部材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と前記光束制御部材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光束制御部材。 - 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5乃至6のいずれかに記載の光束制御部材。
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