JP2008021461A - 線状発光装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】一定幅の色むらを低減した線状光を放出する線状発光装置を提供することを目的とする。
【解決手段】光源と、
前記光源の光が一端側から導入される線状導光体であって、長手軸に沿って連続する凸部を備え、該凸部の上面にはその全幅に渡る光拡散反射部及び色補正を目的とした着色反射部が所定間隔で形成されている線状導光体と、
を備える線状発光装置とする。
【選択図】図4

Description

本発明は線状発光装置に関する。詳しくは、光源の光を導光体によって線状の光に変換して発光する発光装置の改良に関する。
従来、線状導光体を使用した線状発光装置が照明等に利用されている。線状導光体へ光を導入した場合、通常、光源近傍に比べて光源遠方へ到達する光量は少なくなる。これにより発光量にムラが生じ、不均一な線状光となっていた。これを解消するために様々な検討がなされている。例えば、特許文献1には線状導光体の端面から光を導入し、その上面反射面で光を反射させることで下面から線状光を放出する照明装置が開示されている。この照明装置では上面反射面に一定形状の光拡散反射部を一定間隔に設けたり、光源から離れると次第に広くなる光拡散反射部を一定間隔で設けたりすることで光反射拡散効果を高めている。さらに、光源遠方へ到達する光量の減少を補うため、光源から離れるに従い線状導光体を細くすることが行われている。その他の従来技術として特許文献2、3に開示された線状発光装置が挙げられる。
特許第2900799号公報 特開2005−114894号公報 特開2005−300852号公報
従来の線状発光装置では、光源から離れた領域での光拡散反射作用を高めることで光源から離れた領域での光の取り出し効率を向上させ、発光ムラの低減化を図っている。しかし、光源近傍に比べ光源から離れた領域では到達する光量そのものが少ない。従って、光源から離れた領域での光拡散反射作用を高めるだけでは発光ムラの低減化が十分に達成されない場合がある。線状導光体が長くなればそれだけこの傾向は顕著となる。一方、光源から離れるに従って光拡散反射部を広くしたり、光源から離れるに従って線状導光体を細くしたりすると、これに伴って線状光の幅が変化する。即ち、一定幅の線状光が得られない。また、太さが連続的に変化する線状導光体を高精度で歩留まりよく製造することは難しい。また、線状導光体中を光りが長い距離移動するため、青の波長域が大きく減衰し、線状導光体の端部の光に青みが少なくなることがあった。また、樹脂からなる線状導光体成形時の材料の黄変や、材料自体の黄ばみがあると、線状導光体の端部の青み不足による色むらが発生しやすくなっていた。
そこで、本発明では、以上の課題を解決し、均一色の線状光を放出する線状発光装置を提供することを目的の一つとする。さらに、高精度で歩留まりよく製造できる、一定幅の均一な線状光を放出する線状発光装置を提供することを目的の一つとする。
本発明は以上の目的の少なくとも一つを達成するために、以下に示す線状発光装置を提供する。即ち、
複数の発光色を発光する光源と、
前記光源の光が一端側から導入される線状導光体であって、前記線状導光体の上面には光拡散反射部が所定間隔で形成されているとともに、色補正用に所望の色に着色された着色反射部を形成している線状導光体と、
を備える線状発光装置とする。
本発明の線状発光装置では、まず光源の光が線状導光体に導入される。導入された光は線状導光体の上面で反射される。線状導光体の上面には、光拡散反射部が所定間隔で形成されている。これによって、線状導光体内の光を光拡散反射部の反対から放射できる。
また、色補正用に着色反射部を線状導光体の光拡散反射部と同じ幅で形成することとしたため、放射光の幅が等しく形成され、即ち放射光の見切りが鮮明になる。
以下、本発明の線状発光装置における構成要素について詳細に説明する。
(光源)
光源の種類は特に限定されないが、LEDランプであることが好ましい。LEDランプは、小型で、振動、衝撃に強いなどの利点を有するからである。LEDランプのタイプは特に限定されず、砲弾型、SMD型等、種々のものを採用できる。中でも砲弾型LEDランプを使用することが好ましい。砲弾型LEDランプの光は指向性が高いため、後述する線状導光体へより効率的に光を導入することができるからである。LEDランプの発光色は特に限定されないが、複数の光りの色(波長)を含んだ白色LEDランプが使用できる。また、複数のLEDランプを光源として使用してもよい。
(線状導光体)
線状導光体の材質としては、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等の合成樹脂や、ガラスなどの無機材料などの光透過性材料を挙げることができる。これらの材料を組み合わせて線状導光体を形成してもよい。中でもアクリル樹脂を採用することが好ましい。アクリル樹脂は光拡散作用が小さく、導光作用が高いからである。また、十分な強度、耐衝撃性の確保の観点からポリカーボネート樹脂を採用することも好ましい。
線状導光体は、光源の光がその端面から入るように配置される。線状導光体の形状は、線状であれば特に限定されない。例えば、線状導光体の縦断面は、略円形、略楕円形、三角形、四角形、五角形、六角形又はこれらの形状を組み合わせた形状である。また、線状光源による照射幅を一定に設定したいならば、同一幅とする。
線状導光体はその長手軸に沿って連続する凸部を備えても良い。凸部は側面と上面とで構成される。凸部の側面と上面との境界は直線状であることが好ましい。凸部の上面により反射され放射される光のエッジが直線となり、線状光として見切りが明確となるからである。凸部はその全体に渡って同一幅で形成され、線状導光体の発光面の断面が略円形の曲面からなることが好ましい。即ち、凸部の上面は平面視で矩形であることが好ましい。凸部の幅を一定にすれば、光拡散反射部及び着色反射部の幅もこれと一致することとなるため、同一幅の光拡散反射部及び着色反射部を精度良くかつ容易に形成することができるからである。凸部の上面は平面であっても良いし、曲面であってもよい。線状導光体の大きさ、及び凸部の大きさは目的の照射領域の大きさを考慮して決定することができる。例えば、線状導光体を直径8mm、長さ1mの円柱状とし、凸部を上面の幅が2mmの一定幅とすることができる。線状導光体の形成は型成形(押出成形や射出成形など)などの公知の方法により行うことができる。
凸部の上面には光拡散反射部と着色反射部が形成される。光拡散反射部は、拡散反射性塗料の塗付若しくは印刷、シボ加工などの光拡散反射処理、光拡散反射テープの貼付などにより形成することができる。また、着色反射部は、所望の色に着色された反射性塗料の塗付若しくは着色印刷反射処理、着色反射テープの貼付などにより形成することができる。光拡散反射部及び着色反射部を印刷で形成する場合、アクリル系塗料、エポキシ系塗料、ウレタン系塗料などを使用することができる。光拡散反射部及び着色反射部は、凸部の上面の全幅に渡るように形成される。即ち、凸部の上面のうち、長手軸に平行な一方の側辺から他方の側辺に渡って連続して形成される。光拡散反射部は長手軸方向へは所定間隔で形成され、着色反射部が光拡散反射部の間隔内に配置される。例えば、光源から離れるに従って、光拡散反射部と着色反射部の密度が大きくなるように形成される。なお、ここでいう密度とは、凸部の上面の単位領域において、光拡散反射部又は着色反射部が存在する面積の割合を指す。例えば、同一長さの光拡散反射部及び着色反射部を複数形成する場合に、隣接する光拡散反射部又は着色反射部の間隔が、光源から離れるに従って狭くなるようにしてもよい。このようにすれば、光源から離れるに従って光拡散反射部及び着色反射部の密度が大きくなる。隣接する光拡散反射部の間隔は連続的に変化させても良いし、段階的に変化させても良い。また、光拡散反射部間に形成される着色反射部は、必ずしも隣接する光拡散反射部間に存在する必要は無く、1つおきに形成しても良いし、徐々に少なくなるように形成しても良い。隣接する二つの光拡散反射部及び着色反射部の間隔は特に限定されないが、例えば、約0.5〜10mmとすることができる。また、光拡散反射部の長さ及び着色反射部の長さ(線状導光体の長手軸方向の幅)を連続的又は段階的に変化させても良い。加えて、光拡散反射部の幅方向の一部を着色反射部として形成してもよい。光拡散反射部をシボ加工により形成するときは、光源遠位側における光拡散反射部のシボの密度を高くして光拡散反射部の光拡散反射性を高めても良い。このようにすれば光量が不足する傾向のある光源遠位領域における光拡散反射作用を高めることができ、発光ムラの軽減に寄与する。
本発明の一実施態様では凸部の上面に主拡散反射領域が形成される。主拡散反射領域は凸部の上面のうち、長手軸方向の中央領域を含む領域であって、凸部の上面の大部分を占める。主拡散反射領域には光拡散反射部と着色反射部の合計された領域の密度を、光源から離れるに従って大きくなるように形成することが好ましい。主拡散反射領域において光源から離れた領域での光拡散反射作用が高まり、光源に近い領域と光源から離れた領域との輝度差が低減されるからである。凸部の上面において、主拡散反射領域を除く領域のうち、光源近位側の端部領域には光拡散反射部及び着色反射部を形成しないことが好ましい。光源近位側の端部領域は光量が多いため、光源近位側の端部領域に光拡散反射部を形成すれば過度に発光し発光ムラが生じる。光源近位側の端部領域に光拡散反射部及び着色反射部を形成しないこととすれば、光源近位側の端部領域の光を光源遠方の光として利用することができ、かかる発光ムラの発生が防止される。
線状導光体において、光源に対して遠位側の端面(光が導入される端面と反対側の端面)に光反射層を設けることが好ましい。光反射層を設ければ、当該端面に到達した光を線状導光体内に反射して、線状導光体の線状光として利用することができる。これにより、光の利用率が向上する。光反射層は、拡散反射材の塗装若しくは印刷、シボ形成などの光拡散反射処理、光拡散反射テープの貼付などにより形成することができる。光反射層は線状導光体内に光を反射するため、光源遠位側の端部では、線状導光体内を端面へ向かって進行してきた光と、光反射層による反射光とが存在することとなる。その結果、光源遠位側の端部の光量が増加する。
本発明の他の実施態様では、第1光源、第2光源、第1線状導光体、及び第2線状導光体を備える。第1線状導光体及び第2線状導光体は既述の線状導光体と同様の構成である。第1線状導光体と第2線状導光体は、それぞれの長手軸が同一直線上に並び、かつ、互いの一端面が対向するように配置され、これらの対向する端面が接合される。更に、第1線状導光体の他端面には第1光源の光が入射し、第2線状導光体の他端面には第2光源の光が入射する。かかる構成とすれば、長尺の線状発光装置とすることができる。更に、第1線状導光体と第2線状導光体との接合部に光反射層を設けてもよい。
第1線状導光体の凸部の上面のうち、第1光源に対して遠位側の端部領域の光拡散反射部の密度を光源から離れるに従って小さくなるように形成し、第2線状導光体の凸部の上面のうち、第2光源に対して遠位側の端部領域の光拡散反射部及び着色反射部の合計領域の密度を光源から離れるに従って小さくなるように形成することが好ましい。即ち、接合部に向かって光拡散反射部及び着色反射部の合計領域の密度が小さくなるように形成することが好ましい。接合部付近には第1光源と第2光源の両方の光が到達し光量が多くなるので、かかる構成とすれば、接合部付近で過度な発光が防止され、発光ムラ及び色ムラが低減する。
本発明のさらに他の実施態様では、線状導光体の両端に対向するように光源を配置する。線状導光体は既述の線状導光体と同様の凸部が形成されており、凸部の上面にはその全幅に渡る光拡散反射部及び着色反射部が形成されている。光拡散反射部及び着色反射部の合計領域の密度は線状導光体の両端面から線状導光体の中心に近づくにつれて大きくなるように形成される。このような光拡散反射部及び着色反射部によれば、線状導光体の両端に配置される光源から離れるに従って光量の少ない中心付近での光拡散効果が高まるため、発光ムラ及び色ムラが低減されることとなる。
以下に本発明の実施例について説明する。
本発明の一の実施例である線状発光装置1を使用した車両100の斜視図を図1に示す。線状発光装置1は車両100の室内天井の側辺に沿って設置される。図2に線状発光装置1の斜視図を示す。線状発光装置1は線状導光体11と白色LED光源2を備える。線状導光体11はアクリル製である。白色LED光源2は砲弾型LEDランプである。白色LED光源2はその光放出側が線状導光体11の端面12に対向するように配置される。線状導光体11の形状は長さ1m、直径約8mmの略円柱状であって、図3の縦断面に示すように、上面側に幅約2mmの凸部13を備える。凸部13は線状導光体11の長手軸に沿って連続して形成されている。なお、凸部13の上面14は平面である。線状導光体11の下部(凸部13と反対側)が光放出部15となる。図3に示すように線状発光装置1はケーシング16内に設置される。ケーシング16の下方は開口しており、この開口部を通じて光放出部15からの光が放射する。なお、線状導光体11は射出成形により成形される。
図4に線状導光体11の上面図を示す。線状導光体11は白色LED光源2側端面12から白色LED光源2遠位側端面15に向かって、第1区画10、第2区画20、第3区画30、第4区画40、第5区画50、第6区画、第7区画、第8区画、第9区画90、第10区画100、第11区画110に分けられる。第1〜9区画10〜90の長さはそれぞれ長手軸方向に10cmである。第10区画100、第11区画110の長さはそれぞれ長手軸方向に5cmである。第1区画10の上面14には光拡散反射部及び着色反射部は形成されていない。第2区画20の上面14には約5.0mmの光拡散反射部21と約3.0mmの着色反射部23が約8.7mmの間隔で6個形成されている。第3区画30の上面14には約5.0mmの光拡散反射部31と約3.0mmの着色反射部33が約4.5mmの間隔で8個形成されている。第4区画40から第9区画90の上面14には各区画において、約8.0mmの光拡散反射部41が2.0mmの間隔で10個形成されている。第10区画100の上面14には約16.0mmの光拡散反射部101と約3.5mmの着色反射部102が5.5mmの間隔で2個形成されている。第11区画110の上面14には約15.0mmの光拡散反射部111と約2.0mmの着色反射部112が8.0mmの間隔で2個形成されている。以上のように各光拡散反射部と各着色反射部を形成することによって、各区画において光拡散反射部と着色反射部の合計が占める面積の割合(即ち、密度)をみれば、第2区画20から第4区画40に向けてその割合が増加する。一方、第10区画100から第11区画110にかけては、光拡散反射部と着色反射部の合計が占める面積の割合は光源から離れるほど(即ち端面15へ近づくほど)低下する。なお、光拡散反射部21〜111はエポキシ系白色塗料の印刷により形成される。なお、白色LED光源2に近い部位は、一般的に青みが強いため青色の補色である黄色に着色された着色反射部22、33が黄色塗料の印刷により形成される。また、白色LED光源2に遠い部位は、一般的に青みが弱くなるため青色に着色された着色反射部103、113が青色塗料の印刷により形成される。光拡散反射部21〜111及び着色反射部23〜113は一定幅の凸部上面14の全幅に渡って形成されている。これにより、光拡散反射部21〜111及び着色反射部23〜113を容易に同一幅とすることができ、かつ位置ズレなく精度よく形成することができる。一方、上面14の内、符号22、32、42、102、112で示した領域には光拡散反射部が形成されていない。線状導光体11の白色LED光源2と反対側の端面15には、エポキシ系白色塗料の印刷による光反射処理が施されている。
線状発光装置1の発光態様を以下に説明する。白色LED光源2から放出された光は線状導光体11の端面12から線状導光体11内に入射する。入射光は上面14の反射作用を受けながら線状導光体11内を導光する。このうち、上面14の光拡散反射部21〜111及び着色反射部23〜113に到達した光は、拡散反射されて積極的に光放出部15から外部へ放出される。上記のように光拡散反射部21〜111及び着色反射部23〜113が位置ズレなく精度よく形成されているため、光拡散反射部21〜111及び着色反射部23〜113によって拡散反射されて放出された線状光は一定の線幅となる。さらに、光拡散反射部21〜111及び着色反射部23〜113の幅方向の端(エッジ)は凸部13の上面の端と一致するため、線状光の幅方向の境界が明確となる。これにより、光拡散反射部のエッジが明確となる。その結果、放出された線状光のエッジが明確となり、線状光の見切りが鮮明になる。
また、第2区画20から第4区画40にかけて光拡散反射部及び着色反射部が占める面積の割合が増加するように、光拡散反射部21〜41及び着色反射部23〜43が形成されている。これにより、第2区画20から第4区画40において、白色LED光源2から離れるに従って上面14による光拡散反射効果が増すこととなる。その結果、到達する光量の少ない、白色LED光源2から離れた領域での光の取り出し率が向上し、発光ムラが低減する。更に、端面15は反射面となっているため、端面15近傍では、端面15へ向かって線状導光体11を導光する光と、端面15によって線状導光体11内に反射された光と2種類の光が存在することとなる。ここで端面15近傍領域である第10区画100及び第11区画110において、光拡散反射部101、111及び着色反射部103、113が占める面積の割合は端面15へ近づくほど低下しているため、端面15へ近づくほど光拡散反射効果が低下する。これにより、2種類の光が存在する端面15近傍領域において、過度に光が放出されることが防止され、発光ムラが低減される。さらに、白色LED光源2近傍領域である第1区画10には光拡散反射部を設けていない。これにより白色LED光源2近傍領域では積極的には光を外部に放出されないこととなる。そして、白色LED光源2近傍領域から放出されなかった光は線状導光体11を導光し、白色LED光源2から離れた領域の光として利用されることとなる。その結果、光量の多い白色LED光源2近傍領域での発光量が減少し、光量の少ない白色LED光源2から離れた領域の発光量が増加することにより、発光ムラが軽減される。
線状導光体11の凸部13の上面に設けた光拡散反射部及び着色反射部のうち、光拡散反射部21、31及び着色反射部23、33については同一の長さとしたが、異なる長さの光拡散反射部及び着色反射部を含むようにしても良い。
光拡散反射部及び着色反射部の長さと配置についての他の実施例を図5に示す。図5に示すように線状導光体11は、白色LED光源2が対向する端面12から10cmを第1区画510とし、その後、5cm毎に第2区画520、第3区画530、第4区画540、第5区画550、第6区画560に区画される。第1区画510には光拡散反射部及び着色反射部を形成しない。第2区画520の上面14には約4.3mmの白色の光拡散反射部521が2個と約4.3mmの黄色の着色反射部523が1個を約12.4mmの間隔で形成される。第3区画530の上面14には約4.8mmの白色の光拡散反射部531が2個と約4.8mmの黄色の着色反射部533が1個を約11.9mmの間隔で形成される。第4区画540の上面14には約3.0mmの白色の光拡散反射部541が約9.5mmの間隔で4個形成される。第5区画550の上面14には約5.0mmの白色の光拡散反射部551が約7.5mmの間隔で4個形成される。第6区画560の上面14には約4.8mmの白色の光拡散反射部561が約5.2mmの間隔で5個形成される。このような光拡散反射部521〜561及び着色反射部523、533としても、光拡散反射部21〜41及び着色反射部23、33と同様の効果を奏する。
本発明の他の実施例である線状発光装置600について説明する。なお、線状発光装置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。線状発光装置600は線状導光体11を2個備える。図6に2個の線状導光体11の上面図を示す。2本の線状導光体11はそれぞれの長手軸が同一の直線上となるように配置される。さらに、光反射層601を介して、凸部13が連続するように端面15同士が接合されている。
線状発光装置600では、2本の線状導光体11を長手軸方向に接合して使用することで、より長尺な線状光を放出することができる。2本の線状導光体11の接合部近傍では、光反射層601により白色LED光源2の光は線状導光体11内に反射されるため、接合部近傍の光量は増加することとなるが、端面15近傍領域である第10区画100及び第11区間110において、光拡散反射部及び着色反射部が占める面積の割合は端面15へ近づくほど低下しているため、端面15へ近づくほど光拡散反射効果が低下しており、端面15近傍領域において、過度に光が放出されることが防止される。その結果、発光ムラが低減される。
さらに他の実施例として、一本の線状導光体11の両端から光を導入することとしても良い。一本の線状導光体11の両端から光を導入する線状発光装置700の光拡散反射部の長さと配置を図7に示す。線導光体11の端面12、15には光源2の光放出側が対向している。線状導光体11は端面12から約10cm毎に、第1区画710、第2区画720、第3区画730、第4区画740、第5区画750、第6区画760、第7区画770、第8区画780、第9区画790、第10区画800の10の区画に分けられる。両端面12、15から中心に向かって順に、第1区画710と第10区画800には、光拡散反射部及び着色反射部は形成されない。第2区画720と第9区画790には約3.0mmの光拡散反射部721、791と約5.0mmの黄色の着色反射部723、793で形成された反射部が約8.7mmの間隔で6個づつ形成される。なお、黄色の着色反射部723、793はより近い白色LED光源2に近接する側に設けられている。第3区画730と第8区画780には約9.5mmの光拡散反射部731、781が約7.2mmの間隔で6個づつ形成される。第4区画740と第7区画770には約11.0mmの光拡散反射部741、771が約5.7mmの間隔で6個づつ形成される。第5区画750と第6区画760には約8.5mmの光拡散反射部751、761と約4.0mmの青色の着色反射部で形成された反射部が約4.2mmの間隔で6個づつ形成される。なお、青色の着色反射部753、763はより近い白色LED光源2に近接する側に設けられている。このように形成すれば、光拡散反射部721〜791及び着色反射部723〜793の面積和は両端12、15から線状導光体11の長手軸の中心に向かって段階的に密に配置されることとなる。線状導光体11の長手軸の中心は光量が少ない傾向にあるが、光拡散反射部721〜791及び着色反射部723〜793をこのように配置すれば、線状導光体11の中心に向かって、光拡散反射効果が増すため、発光ムラが軽減されることとなる。
本発明の線状発光装置は、様々な照明の光源としてその利用が図られる。
図1は本発明の一の実施例である線状発光装置1を使用した車両100の斜視図である。 図2は線状発光装置1の斜視図である。 図3は線状導光体11の縦断面である。 図4は線状導光体11の上面図である。 図5は他の実施例の線状導光体11の上面図である。 図6は他の実施例の線状発光装置600に使用する2個の線状導光体11の上面図である。 図7は他の実施例の線状発光装置700の線状導光体11の上面図である。
符号の説明
1 500 600 700 線状発光装置
2 白色LED光源
11 線状導光体
13 凸部
14 上面
21 31 41 101 111 721 731 741 751 761 771 781 791 光拡散反射部
23 33 103 113 523 533 723 753 763 793 着色反射部

Claims (6)

  1. 複数の発光色を発光する光源と、
    前記光源の光が一端側から導入される線状導光体であって、前記線状導光体の上面には光拡散反射部が所定間隔で形成されているとともに、色補正用に所望の色に着色された着色反射部を形成している線状導光体と、
    を備える線状発光装置。
  2. 前記線状導光体の上面には凸部がその全体に渡って同一幅で形成され、かつ、前記線状導光体の発光面の断面が略円形の曲面からなることを特徴とする請求項1に記載の線状発光装置。
  3. 前記着色反射部は、吸収したい色の補色に着色され、かつ、前記線状導光体の前記光源近傍付近に密度が高くなるように配置され、さらに前記光拡散反射部は、前記線状導光体の前記光源から離れるに従い連続的又は段階的に密度が高くなるように配置されることを特徴とする請求項1又は2に記載の線状発光装置。
  4. 前記線状導光体は、前記光源に対して遠位側の端面上に光反射層を備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の線状発光装置。
  5. 前記着色反射部は、吸収したい色に着色され、さらに前記光拡散反射部及び前記着色反射部は、前記線状導光体の前記光源から離れるに従い連続的又は段階的に密度が高くなるように配置されることを特徴とする請求項1又は2に記載の線状発光装置。
  6. 前記線状導光体、前記光源に対して近位側の端部には前記光拡散反射部が形成されないことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の線状発光装置。
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