JP2010205515A - 面照明ユニット及びこの面照明ユニットを用いた面照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】直下型照明装置にあって、点光源の光を均一照明光にする光学反射板がハウジングに誤装着されないように簡単に組立てができる面照明ユニットを提供すること。
【解決手段】点光源２と、この点光源が底部に装着されて開口を有し内壁面が反射材で形成された浅底のハウジング４と、ハウジングの開口を覆い高い反射率を有する光学反射板５とを備え、
光学反射板５は、点光源２の真上部分に所定面積の中央反射部６A及び該中央反射部の外周囲に外方反射部６Bが形成されて、光学反射板５とハウジング４とは、いずれか一方に位置決め手段が設けられて結合されている。また、位置決め手段は、ハウジング４の開口周縁と光学反射板５との間に前記点光源からの光の一部を漏光させる隙間形成手段を有している。
【選択図】 図２

Description

この発明は、面照明ユニット及びこの面照明ユニットを用いた面照明装置に係り、さらに詳しくは、光源にＬＥＤのような指向性の強いものを用いて、広い面積で均一な照明光を得ることができる面照明ユニット及びこの面照明ユニットを用いた面照明装置に関するものである。この面照明ユニット及び面照明装置は、ＬＣＤバックライト、照明用看板、自動車、鉄道車両或いは航空機内などの照明に使用できるものである。

面照明装置には、光源を導光パネルの一側部に配置して、この導光パネル面に発光させるエッジライト型のものと、光源と拡散パネルとを所定距離をあけて配設して光源で直接拡散パネルを照射して拡散パネル面を発光させる直下型のものがある。
エッジライト型は、高価な導光パネルが必要となるので、発光面積が大きくなればそれに比例して大型の導光パネルが必要となってその分価格が高騰する。また、光源から発光面までの光導入経路が長くなり、そのために光減衰が大きくなり、高い照度を必要とする場合はハイパワーの光源が必須となってコストが嵩み、また、光源を導光パネルの側方へ配置する分だけ装置が大型化するなど課題が内在している。
一方、直下型は、光源と拡散パネルとの間に所定の隙間、すなわち距離をあけるので、この距離を短縮すると拡散パネルに光源の形状が映し出されて見苦しくなり、また、光源に指向性の強いものを使用すると、光源真上の拡散パネルの輝度が極度に高くなり、拡散パネルに輝度ムラが発生して、均一な照明光を得ることができなくなる。また、輝度を均一化する方法として、拡散パネルと光源との距離を大きくすることが考えられるが、この方法を採用すると、全体が暗くなって所望の照度を得ることができず、また薄型化ができないなどの課題が顕在化する。

エッジライト型及び直下型の面照明装置は、それぞれ上記のような課題を抱えているが、これらの課題を解決するように工夫された面状光源装置或いは表示装置が提案されている（例えば、下記特許文献１、２参照）。
例えば、下記特許文献１には、光源に、電球、ハロゲンランプ、発光ダイオードなどの点光源、棒状蛍光灯などの棒状光源及び前記点光源を線状に並べたものを使用し、この光源を箱体内に収容した面状光源装置が開示されている。具体的には、矩形状の底部、この底部の周囲から立設された背低の側壁及び該側壁上方の開口を覆う表面側の壁面を有してこの内面が光反射面で形成された箱体と、上記の種類の光源とを備え、この光源が箱体内の一側壁面に近接して配設されて、表面側の壁面に光透過領域が設けられて、この光透過領域は、光源から遠くなるにつれて光透過領域の割合が大きくなるように形成されている。
この面状光源装置によれば、光源に近いところでは光を採り出す壁面に対して光透過領域の割合が小さく、遠くなるにつれてその割合が大きくなるので、光源に近く光量の多いところでは光透過領域の割合が大きいところから光が放射され、光源から遠く光量の少ないところでは光透過領域の割合が小さいところから光が放射され、結果として、表面から均一な輝度の光が放射される。

また、下記特許文献２には、光源の前方に半透明の拡散パネルが配置されて、この拡散パネルに面発光させるようにした直下型の表示装置が開示されている。具体的には、光源としてＬＥＤを使用し、このＬＥＤの光を反射するリフレクターと、ＬＥＤ及び拡散パネルの間に配置される光制御手段とを有し、この光制御手段は、ＬＥＤの光を反射及び透過し、しかもＬＥＤの中心部に対応する位置に設けられて光の透過量よりも反射量が多くなる反射主体部と、その周囲に設けられて前記反射主体部よりも光の透過量が多くなる反射透過部を備えたものとなっている。
この表示装置によれば、光制御手段に、反射主体部と反射・透過部とが設けられているので、ＬＥＤ及び拡散パネル間に形成される光乱反射域と透過・乱反射域の光量が平均化される。このため拡散パネルの輝度が全体として均一化した面状発光となる。

さらに、下記特許文献３には、ＬＥＤのような指向性の強い点光源を用いて、この光を高い効率で利用しながら、ＬＥＤの放射方向の厚みを増大させることなく、しかも、該点光源を覆う放射側反射部の真上部分に明るいスポットを残すことなく、また反対にこの真上部分を暗くさせることもなく、広い面積で均一な照明光を得ることのできる面照明光源装置及びこれを用いた面照明装置が開示されている。なお、これは本願の出願人に係るものである。
以下、図９を参照して、この特許文献３で開示した面照明光源装置を説明する。なお、図９は下記特許文献３に記載した面照明光源装置を示し、図９（ａ）は面照明光源装置の断面図、図９（ｂ）は図９（ａ）の放射側反射部の一例の平面図、図９（ｃ）は図９（ａ）の放射側反射部の他の例の平面図である。
面照明光源装置１００は、図９（ａ）に示すように、指向性の強い点光源（ＬＥＤ）１０２と、この点光源の放射方向に放射面１０３Ａを有する導光体１０３と、点光源１０２を囲設すると共に導光体１０３の放射面以外の面を閉鎖するケーシング１０１とを備え、ケーシング１０１の内部に内側反射部１０１ａ、また放射面１０３Ａに点光源１０２からの光を所定の割合で反射させる放射側反射部１０６が設けられている。放射側反射部１０６は、中央反射部１０６Ａと外方反射部１０６Ｂとで形成されている。
この放射側反射部１０６の一例は、図９（ｂ）に示すように、導光体１０３に設けられた円形の中央反射部１０６Ａ_１と、この中央反射部１０６Ａ_１から外方へ所定の間隔を空けて同芯状に配置された複数のリング状の外方反射部１０６Ｂ_１となっている。これによって所定の間隔で外方光透過部１０７が形成される。この放射側反射部１０６_１の中央反射部１０６Ａ_１は放射面１０３Ａに設けられた円形の反射板又は反射膜で構成されており、また、外方反射部１０６Ｂ_１は円形の反射板又は反射膜から所定の間隔でこの反射板又は反射膜に同芯に形成された環状の反射板又は反射膜で構成されている。

また、他の放射側反射部１０６_２は、図９（ｃ）に示すように、導光体１０３に設けられたケーシング１０１の形状と類似形に形成された方形の中央反射部１０６Ａ_２と、この中央反射部１０６Ａ_２から外方に所定の間隔を空けて配された複数の方形リング状の外方反射部１０６Ｂ_２とを備えている。また、これによって所定の間隔で外方光透過部１０７が形成されている。

特開平８−１５３４０５号公報（段落〔００３４〕、図２） 特開２００４−６３１７号公報（段落〔００２０〕〜〔００２２〕、図３） 特開２００８−２７８８６号公報（段落〔００６４〕〜〔００７１〕、図３、図４）

上記特許文献１の面状光源は、エッジライト型のものとなっている。そのために、従来技術のエッジライト型装置が抱える課題が全て解決されているとは言え難いものとなっている。また、この面状光源技術を直下型に適用することができない。特に、ＬＥＤのような指向性の強い点光源を使用した場合には、従来技術の直下型が抱える課題を解決することができない。また、上記特許文献２の表示装置は、直下型となっているが、特殊構造の光制御手段を必要とするので、部品点数が増えるとともに構造も複雑になりコストが嵩む課題が内在している。

本願の出願人は、上記特許文献１、２の面状光源及び表示装置を含めてこれまで提案された面照明装置などを検討した結果、いずれの装置も上記のような課題が内在していることを突き止めて、これらの課題を解決するために、上記特許文献３に開示した面照明装置を提案した。
出願人は、その後、この特許文献の面照明装置をさらに改良して、これらの改良技術を新たに特許出願している。現在は、これらの出願したものを実用・量産化する設計フェーズ（ｐｈａｓｅ）に入っており、このフェーズでいくつかの課題が顕在化してきた。
その一つは、全ての装置に共通するもの、すなわち高い照明品質を維持することであるが、他の課題は実用・量産化に対して、部品点数の低減、部品作製の容易性及び部品の低コスト化などであり、また、他の課題は、組立ての容易性、誤組立てがないようにするなどである。特に、組立て工程において、例えば図９（ｂ）、図９（ｃ）にみられる中央反射部及び外方反射部が設けられた反射板が表裏逆さまに装着されてしまうと、光源に対して中央反射部及び外方反射部の反射特性が変更されて所望の照明品質を得ることができなくなる。この中央反射部及び外方反射部は、点光源からの光を均一な照明光にするために様々な工夫がされたものとなっている。このため、中央反射部及び外方反射部が設けられた反射板のケーシングへの装着が重要になっており、誤装着は照明品質に大きな障害をもたらすことになる。また、図９の面照明装置を複数個用意しておき、これらの面照明装置を隣接させて広い面積の面照明装置を構成すると、隣接する境界部分に反射光が届き難くなり、この部分が暗くなってこの境界部分の照明品質が低下することがある。さらに、面照明装置の組立ての際に、ネジなどを使用する組立てになると、そのため工具が必要となり、作業工数も掛かり生産性を上げることができない。そこで、本発明は、上記課題のいくつかを解決するためになされたものである。
本発明の目的は、直下型照明装置にあって、点光源の光を均一照明光にする光学反射板がハウジングに誤装着されないように簡単に組立てができる面照明ユニットを提供することにある。

本発明の他の目的は、複数個の面照明ユニットを連接する際に、連接する境界部分が暗くならないようにした面照明ユニットを提供することにある。

本発明のまた他の目的は、上記目的を備えた複数個の面照明ユニットを連接して高品質の照明光を得ることができる面照明装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、この発明の面照明ユニットは、点光源と、前記点光源が底部に装着されて開口を有し内壁面が反射材で形成された浅底のハウジングと、前記ハウジングの開口を覆い高い反射率を有する光学反射板とを備え、
前記光学反射板は、前記点光源の真上部分に所定面積の中央反射部及び該中央反射部の外周囲に外方反射部が形成されて、前記光学反射板と前記ハウジングとは、いずれか一方に位置決め手段が設けられて結合されていることを特徴とする。

また、この発明の面照明ユニットにおいて、前記位置決め手段は、前記ハウジングの開口周縁と前記光学反射板との間に前記点光源からの光の一部を漏光させる隙間形成手段を有していることを特徴とする。

また、この発明の面照明ユニットにおいて、前記位置決め手段は、前記ハウジングの開口周縁又は前記光学反射板の前記ハウジングの開口周縁と対応する箇所のいずれか一方又は双方に、誤位置決めを防ぐ複数本の突起片又は凹み溝が所定の規則性を持って配列・形成されて、前記突起片又は凹み溝のいずれか一方又は双方に係止手段及び前記隙間形成手段が設けられていることを特徴とする。

また、この発明の面照明ユニットにおいて、前記点光源は、所定大きさの取付け基板に装着されて、前記ハウジングは、前記底部に前記点光源の発光部を露出させる露出孔及び該露出孔の周囲付近の底部背面壁に該底部材と一体形成の係止手段が設けられて、前記取付け基板が前記係止手段で固定されていることを特徴とする。

また、この発明の面照明ユニットにおいて、前記中央反射部は、前記点光源真上に光透過率が低く且つ高光反射率の小面積の中心反射エリアと、前記中心反射エリアの周囲に設け光透過率が低い中心周辺反射エリアとからなり、前記外方反射部は、前記中心周辺反射エリアから放射方向へ向かうにしたがって開口面積を大きくした反射光を通過させる複数個の透孔で形成されていることを特徴とする。

また、この発明のは、前記点光源に対向する前記光学反射板の放射面の中心から該放射面に沿って前記開口までの最小距離をｘ、前記点光源から前記光学反射面までの放射方向の離間距離をｄ、前記開口の開口寸法をａ、前記外方反射部の厚さをｔとしたとき、
ｄ／ｘ＜ｔ／ａ
の関係を有することを特徴とする。

この発明の面照明ユニットは、前記透孔は、前記外方反射部の反射面及び放射面に前記開口を有し、前記放射面側の開口が中央反射部側へ及び反射面側の開口が該中央反射部側から離れる方向へ偏在した傾斜孔で形成されていることを特徴とする。

この発明の面照明ユニットは、前記透孔は、前記中心周辺反射エリアから放射方向へ向かうにしたがって傾斜が緩勾配になっていることを特徴とする。

また、この発明の面照明ユニットは、予め設定した基準面積に対する前記開口の面積和の比率を開口率Ａ（所定部分の前記開口の面積／基準面積）とし、
ｂ、ｃを定数、ｘを前記点光源に対向する前記光学反射板の放射面の中心から該放射面に沿った前記開口までの最小距離としたとき、概略
Ａ＝ｂｘ^２＋ｃ
の関係を有することを特徴とする。

また、この発明の面照明装置は、上記のいずれかに記載の面照明ユニットを複数配置することによって構成されたことを特徴とする。

こ面照明ユニットに係る発明によれば、光学反射板とハウジングとは、いずれか一方に位置決め手段が設けられて結合されるので、組立てが簡単になるとともに光学反射板の誤装着を防止できる。特に、光学反射板は、中央反射部と外方反射部とにより、点光源からの光を高い効率で利用しながら、中央反射部に明るいスポットを残すことなく、また反対にこの真上部分を暗くさせることもなく、広い面積で均一な照明光を得ることができるようになっており、この反射板が正規位置に装着されないと照明品質の低下を招くので、上記の位置決め手段により、この誤装着を防止できる。

この発明によれば、複数個の面照明ユニットを連接する際に、連接する境界部分が暗くするのを防止できる。したがって、この面照明ユニットは、複数個を連接して大型面照明装置を作製するのに好適なものとなる。

この発明によれば、位置決め手段は突起片又は凹み溝で構成されるので、ハウジング及び光学反射板の簡単な加工で作成できる。また、突起片又は凹み溝は、係止手段及び隙間形成手段を有するので、位置決め、隙間の形成及び係止の３つの機能を備えたものとなり、それぞれの機能を有する部材を個別に設けるものに比べて、部品点数及び構造が簡単になる。

この発明によれば、底部材と一体形成の係止手段で点光源が装着された基板の取付けができるので、点光源の取付けが簡単になる。また、部品点数も少なくなる。

この発明によれば、中央反射部を点光源真上の小面積の中心反射エリアと、この中心反射エリアの周囲に設けた中心周辺反射エリアとで構成し、外方反射部を中心周辺反射エリアから放射方向へ向かうにしたがって開口面積を大きくした複数個の開口で形成するので、点光源からの光を高い効率で利用しながら、点光源の放射方向の厚みを増大させることなく、しかも、該点光源の真上部分に明るいスポットを残すことなく、また反対にこの真上部分を暗くさせることもなく、広い面積で均一な照明光を得ることができる。

この発明によれば、点光源から放射された光は、少なくとも１回はハウジング内及び／又は光学反射板で反射して開口を通過することになる。すなわち、点光源から放射された光が直接に開口部を通過することがなくなる。これにより、反射を利用することで点光源から光を高い効率で利用することができる。

この面照明装置に係る発明によれば、複数個の面照明ユニットを連接しても連接する境界部分が暗くなることはない。

図１は本発明の実施形態に係る面照明ユニットの斜視図である。 図２は図１の面照明ユニットを分解した分解図である。 図３は図２の点光源を示し、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は側面図である。 図４は図２のハウジングを示し、図４（ａ）は上面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のハウジングの一つの側面図である。 図５（ａ）はハウジングを作成・加工する前の板素材の平面図、図５（ｂ）は図４（ｂ）のＩＶＢ部分の拡大図である。 図６は図２の光学反射板を示し、図６（ａ）は平面図、図６（ｂ）は一側面図、図６（ｃ）〜図６（ｅ）は図６（ａ）の開口の変形例である。 図７（ａ）は図６（ａ）のＶＩＩａ―ＶＩＩａ線の断面図、図７（ｂ）は図６の開口を説明する説明図である。 図８は図２の面照明ユニットを複数個連接して構成した照明装置を示し、図８（ａ）は上面図、図８（ｂ）は側面図、図８（ｃ）は図８（ｂ）のＶＩＩＩＣ部分の拡大図、図８（ｄ）は図８（ａ）のＶＩＩＩＤ部分の拡大図である。 図９は従来技術の面照明光源装置を示し、図９（ａ）は断面図、図９（ｂ）は図９（ａ）の放射側反射部の一例の平面図、図９（ｃ）は図９（ａ）の放射側反射部の他の例の平面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。但し、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための面照明ユニット及びこの面照明ユニットを用いた面照明装置を例示するものであって、本発明をこれらの面照明ユニット及び面照明装置に特定することを意図するものではなく、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものにも等しく適応し得るものである。

図１〜図３を参照して、本発明の実施形態に係る面照明ユニットを説明する。なお、図１は本発明の実施形態に係る面照明ユニットの斜視図、図２は図１の面照明ユニットを分解した分解図、図３は図２の点光源を示し、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は側面図である。
本発明の実施形態に係る面照明ユニット１は、図２に示すように、指向性の強い点光源２と、上方が開口し底部４０の略中心部に点光源の発光部が露出される貫通孔４０ａを有する偏平な箱型のハウジング４と、このハウジングの開口を塞ぎ前記点光源２からの光を均一に照明する光学反射板５とを備え、光学反射板５は、ハウジング４の開口縁に所定の隙間をあけて固定された構成となっている。

点光源２は、一つの発光ダイオード或いは複数の発光ダイオードからなる発光ダイオード群となっている（以下、これらを総称して「ＬＥＤ」という）。このＬＥＤ２は、図３に示すように、ハウジング４の底部４０より小さい面積の基板３に装着されている。この基板３は、所定の肉厚を有し一辺の長さが同じ略正方形状の絶縁基板の中央部にＬＥＤ２が固定されて、その周囲に所定の配線パターン（図示省略）が設けられたものとなっている。すなわち、この基板３は、所定の肉厚及び同一長の４辺３ａ〜３ｄを有し、一辺の長さが後述するハウジング４の底部４０の背面に設けた切り起し爪４０_１の幅長と略同じになっている。基板３上には、図示を省略したが電源端子及び連接される他の面照明ユニットの基板に電気接続する端子が設けられている。なお、この基板には、ＬＥＤ２からの熱を放熱させる放熱手段を設けるのが好ましい。基板３は、略正方形状だけでなく任意の形状のものが使用でき、しかも、この基板は、その周辺を利用して、ハウジングの底部４０の背面壁にネジをなどの固定具を用いずに固定できる。

図２、図４、図５を参照して、ハウジングを説明する。なお、図４は図２のハウジングを示し、図４（ａ）は上面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のハウジングの一つの側面図である。図５（ａ）はハウジングを作成・加工する前の板素材の平面図、図５（ｂ）は図４（ｂ）のＩＶＢ部分の拡大図である。
ハウジング４は、図４に示すように、一辺の長さＬ_１がそれぞれ同一の正四角形の底板４０と、この底板の周囲縁から略直角に所定高さＨだけ立設された側板４１〜４４とを有し、各側板４１〜４４の上方が開口４５した偏平な箱型体で構成されている。このハウジング４は、高光反射率を有し、低光透過率及び低光吸収率の材料、例えば超微細発泡光反射板で形成されている。なお、この超微細発泡光反射板には、反射率９８％、光透過率１％、光吸収率１％のものがある。その他の材料として、チタンホワイトの微粒子をエマルジョン化したもの、ポリテトラフロロエチレンの微粒子をエマルジョン化したものを使用してもよい。なお、これらの材料をハウジングに塗布或いはスクリーン印刷により設けてもよい。

このハウジング４は、図５に示すように、所定肉厚及び大きさの板状体４'を用いて、この板状体の上面を底板４０及び側板４１〜４４になる箇所、すなわち底板部４０'及び側板部４１'〜４４'がそれぞれ区画される。一方、各側板部４１'〜４４'は、両端部の一部が切除されるとともに、切除端縁に連結部４６が形成される。この連結部４６は、係止部とこの係止部が係合される係合部とで形成される。
ハウジング４の組立ては、連結部の一部の切除辺Ｃを切除して側板４１〜４４が形成されて、こられの側板部を立設して、さらに各側板の連結部を結合して組立てる。
このハウジング４は、板状素材から一部分の切除及び加工により形成できるので、簡単に作製できる。また、組立ても、特別なネジ部品などを必要としないので、簡単に組立てができる。このハウジング４の寸法は、Ｌが例えば２００ｍｍ、Ｈが例えば１４ｍｍ、肉厚が例えば１．０ｍｍである。

底板４０は、その略中心部にＬＥＤ２の発光部が露出される貫通孔４０ａが穿設されている。また、この底板４０は、その背面壁の貫通孔４０ａの周辺に、基板３が固定される複数個の固定部４０_１が設けられている。これらの固定部４０_１は、底板４０の一部を所定形状に切起した切起し爪で形成するのが好ましい。切起し爪にすることによって、工具を使用することなく、ＬＥＤ２が装着された基板３を手作業で簡単に取付けできる。勿論、取外しも簡単にできる。

ハウジング４の開口４５の周縁、すなわち、４枚の側板４１〜４４の各頂部辺は、例えば図４（ｂ）に示すように、平坦辺となっており、それぞれの平坦辺にこれらの平坦辺から上方で突出した複数本、この実施形態では３本の係止爪が所定の規則性を持たせた位置に配設されている。すなわち、対向する側板４１、４２は、その一方の側板４１の頂部辺の中央部に係止爪４１ｃ、この係止爪４１ｃの両側に同じ距離離して左右の係止爪４１_Ｌ、４１_Ｒが形成され、他方の側板４２の頂部辺に、頂部辺の中央部に突起爪４２ｃ、この突起爪４２ｃの両側に同じ距離離して左右の突起爪４２_Ｌ、４２_Ｒが形成されて、両側板４１、４２の対向する左右の突起爪４１_Ｌ、４１_Ｒと４２_Ｌ、４２_Ｒとが所定距離離れた位置に配設されている。すなわち、左係止爪４１_Ｌと４２_Ｌとは、同じ距離だけ離れ（ズレ）ている。他の右突起爪４１_Ｒと４２_Ｒも同じ距離ズレている。また、他の対向する側板４３、４４も対向する左右の突起爪４３_Ｌ、４３_Ｒと４４_Ｌ、４４_Ｒとが所定距離離れた位置に配設されている。これらの突起爪４１_Ｌ、４１_Ｒと４２_Ｌ、４２_Ｒ及び４３_Ｌ、４３_Ｒと４４_Ｌ、４４_Ｒは、それぞれ所定距離だけズラしてあるので、規則性を持った配置となっている。この実施形態では係止爪を３本としたが、この本数に限定されるものではない。

各側板４１〜４４の係止爪は、全て同じ形状となっている。その一つの係止爪を図５（ｂ）を参照して説明する。
突起爪４３_Ｌは、頂部辺から所定の幅長Ｗで上方へ所定高さｈ１立設した基台部４７ａと、この基台部の頂部から所定幅長Ｗ_１で上方へ所定高さｈ２立設した柱状部４７ｂと、この柱状部上方の鉤部４７ｃとを有し、全体の高さがｈとなっている。幅長Ｗと幅長Ｗ１
との関係は、Ｗ＞Ｗ_１で、この実施形態では、幅長Ｗが数ミリ程度となっている。この突起爪４３_Ｌは、基台部４７ａと柱状部４７ｂとの連結部に段部（以下、肩部ともいう）４７ａ'を有し、ハウジング４へ光学反射板５が装着されたときに、光学反射板５の背面が肩部４７ａ'上に支えられて、ハウジング４の開口４５の周縁、すなわち、４枚の側板４１〜４４の各頂部辺と光学反射板５の背面との間に、基台部４７ａの高さｈ１の隙間Ｇが形成される。この隙間Ｇは、ＬＥＤ２からの光を通過（漏れ）させる光通過路（漏れ通路）となり、この光通過路により、ハウジングの開口縁部分が遮られることなく光が到達し、ハウジング周辺が暗くなるのを防止できる。この光通過路は、複数個の面照明ユニットを連接して面照明装置を作製するときに、連接箇所を暗くさせることなく、均一な照明にすることが可能になる。また、柱状部４７ｂの高さｈ２は、光学反射板５の板厚となっている。さらに、鉤部４７ｃは、光学反射板の係合溝に係止される。

次に、図６を参照して、光学反射板を説明する。なお、図６は図２の光学反射板を示し、図６（ａ）は平面図、図６（ｂ）は一側面図、図６（ｃ）〜図６（ｅ）は図６（ａ）の開口の変形例である。
光学反射板５は、図６（ａ）に示すように、所定の肉厚を有し一辺の長さＬ_２がそれぞれ同一長の正四角形の板状体で形成されている。すなわち、対向する辺５１、５２と５３、５４とがそれぞれ同じ長さになっている。光学反射板５の長さＬ_２は、ハウジング４の長さＬ_１と同じになっている。その肉厚はｔとなっている。光学反射板５は、ハウジング２の材料と同じ、高光反射率を有し、低光透過率及び低光吸収率の材料、例えば超微細発泡光反射板などで形成されている。ハウジング及び光学反射板を高光反射率、低光透過率及び低光吸収率の材料で構成することにより、光源から光ロスを少なくし、ハウジングと光学反射板との間で光の多重反射が高効率で行われて光の利用率が高くなる。

この光学反射板５は、四辺５１〜５４にハウジング４の各係止爪が係合される係合溝と、中心部に中央反射部６Ａと、この中央反射部の外周囲に外方反射部６Ｂとが設けられている。光学反射板５は、四隅にハウジング４を支持部材にネジ留めする工具（ドライバー）を挿入できる工具挿入孔７が形成されている。
四辺５１〜５４の係合溝は、５１_Ｌ、５１_Ｃ、５１_Ｒと、５２_Ｌ、５２_Ｃ、５２_Ｒと、５３_Ｌ、５３_Ｃ、５３_Ｒと、５４_Ｌ、５４_Ｃ、５４_Ｒとなっている。これらの係合溝は、後述する隣接する開口６０を繋ぐ連結部（桟ともいう）にあって、連結面積の大きい箇所に形成される。特に、辺縁は機械的強度が弱くなるので、この箇所に設ける。この箇所は、ハウジング４の各突起爪位置との関係で設計される。これらの係合溝は、ハウジング４の各突起爪４１_Ｌ、４１_Ｃ、４１_Ｒと、４２_Ｌ４４２_Ｃ、４２_Ｒと、４３_Ｌ、４３_Ｃ、４３_Ｒと、４４_Ｌ、４４_Ｃ、４４_Ｒとにそれぞれが係合される。ハウジング４への光学反射板５の取付けは、これらの係止爪と係合溝との係止となるので、光学反射板５は正規位置に確実に取付けられる。これにより、光学反射板５は、正確に位置決めされて正規の取付けがなされ、この正規取付け以外の取付け、例えば、表裏面を逆さまにした取付け、或いは、左右前後を違えた組立て結合ができない。この実施形態では、係合溝を光学反射板、係止爪をハウジングに設けたが、逆にして、係合溝をハウジング、係止爪を光学反射板に設けてもよく、更に、これらの係合溝と係止爪とをミックスしてハウジング乃至光学反射板に設けてもよい。

中央反射部６Ａは、ハウジング４の開口４５に光学反射板５が取付けられたときに、ＬＥＤ２の真上部分にあって、発光部の垂直直上部分と対向する箇所に、小面積の中心反射エリア６ａと、この中心反射エリアを中心にして該中心から所定距離離れた範囲内のエリア、すなわち中心周辺反射エリア６ｂとで形成されている。ＬＥＤ２は、その分光曲線から、中心反射領域６ａに最も強い光が照射され、続いて中心周辺反射エリア６ｂに次に強い光が照射される。そこで、中心反射エリア６aは、光透過率が低く且つ光反射率が高くなるように設計される。この設計は、光学反射板材の選択、この材料の加工（例、ハーフ溝の形成、板厚の調整）などとなる。中心周辺反射エリア６ｂは、中心反射エリア６aに次いで光反射率を高くする一方で、一部の光を透過させる設計とする。光の透過は、小孔或いはスリット、細溝などである。小孔の場合は、中央反射部６Ａの面積が小さいので、後述する開口６０のピッチに比べて、そのピッチを小さく、例えば半分のピッチにする。また、中心周辺反射エリア６ｂの小孔は、図６（a）に示すように、格子状に等間隔に配列し、しかも、中心反射エリア６aが略円形になるように、境界隅部に小孔を１つ増やし、一方、外方反射部６Ｂの開口をこの小孔にする。これにより、中央反射部６Ａは明るいスポットを残すことなく、また反対にこの真上部分を暗くさせることもなく、均一な照明光を得ることができる。

外方反射部６Ｂは、中央反射部６Ａの中心周辺反射エリア６ｂから各辺５１〜５４に向かって所定の規則性をもって配設された複数個の開口６０で構成されている。この開口６０は、外方反射部６Ｂを貫通する透孔の開口となっている。すなわち、この開口は反射面及び放射面の開口となっている。これらの開口６０は、図６図示の状態において、辺５１に平行な平行線と、この辺５１と直角の辺５３に平行な垂直線とをそれぞれ所定の間隔Ｌ_４，Ｌ_３それぞれ複数本配列して、各垂直線と各平行線とが交差する箇所に形成されている。この間隔Ｌ_４，Ｌ_３は同じになっている。したがって、複数個の開口６０は、等間隔でマトリクス（格子）状の規則性を持って配列されることになる。規則性配列には、一段目の開口の間に二段目の開口が位置するように配列する、いわゆる俵積み状の配列もあるが、この格子状の配列は、縦横のピッチが等しいために、縦方向に出ていく光と、横方向に出ていく光とが同量となり、面全体でより均一な照明光を得ることができる。
なお、この実施形態では、間隔Ｌ_４，Ｌ_３が同じになっているが、異ならせてもよい。これらの開口６０は、所定の直径を有する円形孔からなり、その大きさは中央反射部６Ａから離れるに従って、その径が大きくなるように設定されている。すなわち、これらの開口６０は、予め設定した基準面積に対する開口部の面積和の比率を開口率Ａ（所定部分の開口６０の面積／基準面積）とし、ｂ、ｃを定数、ｘ（ｍｍ）（図７参照）をＬＥＤ２に対向する光学反射板５の放射面の中心から該放射面に沿った開口６０までの最小距離としたとき、概略
Ａ＝ｂｘ^２＋ｃ
の関係を有するように形成される。すなわち、開口率Ａは、ＬＥＤ２に対向する光学反射板５の放射面５ａの中心Ｏから放射面５ａに沿って外方に遠ざかるに従い距離の２乗に比例して大きくなっている。

開口６０を有する透孔は、放射面側の開口が中央反射部６A側へ及び反射面側の開口がこの中央反射部側から離れる方向へ偏在した傾斜孔にするのが好ましい。また、この透孔は、中心周辺反射エリアから放射方向へ向かうにしたがって傾斜が緩勾配にするのが好ましい。透孔を傾斜孔にすることにより、ＬＥＤからの光が少なくとも１回は、ハウジング４内又は／及び光学反射板５で反射した後に開口６０から通過されて、直接、開口部から照射されることがなくなる。

これは、図６（ｂ）に示すように、横軸に距離ｘをとり縦軸に開口率Ａをとると、いわゆる２次曲線となる。なお、開口率Ａ＝１は全開の状態を意味している。
この図６（ｂ）で、本実施形態では、ｂ＝０．０００３７５とし、また、定数ｃは、例えばＬＥＤ２に対向する光学反射板５の放射面５ａの中心Ｏに、例えば未貫通孔があればｃ＝０．０４に設定しておく。これにより、ｘ＝０の点の開口率Ａ＝０．０４となる。

また、この光学反射板５は、ＬＥＤ２からの光が直接に開口６０から通過されないように形成されている。すなわち、ＬＥＤからの光が少なくとも１回は、ハウジング４内又は／及び光学反射板５で反射した後に開口６０から通過するように形成されている。具体的には、開口６０の大きさは、次の条件を満足するように形成されている。すなわち、ＬＥＤ２に対向する光学反射板５の放射面の中心から該放射面に沿った開口６０までの最小距離をｘ、ＬＥＤ２から光学反射板１５までの放射方向の距離をｄ、開口６０の直径をａ、外方反射部６Ｂの厚さをｔとしたときに、これらの関係は、ｄ／ｘ＜ｔ／ａに設定される。これにより、ＬＥＤ２から放射された光が直接的に開口６０を通過するのを防止され、光源からの光は、少なくとも１回はハウジング４内又は／及び光学反射板５で反射した後に開口６０から通過、すなわち反射光のみ通過させることになる。これにより、外方反射部１７Ｂを通過した光（反射光）により、光学反射板から所定距離離れた位置での光の分布が均一になる。すなわち、光源から放射された光が直接に開口部から通過することがないように構成されている。これにより、均一な照明光を得ることができる。また、反射を利用することで光源からの光を高い効率で利用することができる。もし光源から放射された光が開口６０を直接通過すると、光学反射板５を通過した光の光束が強すぎることになるため、光学反射板５から光の放射方向に所定距離離間した位置での光の分布を均一にするのは困難となる。

この実施形態では、開口を円形孔にしたが、他の形状、例えば、図６（ｃ）〜図６（e）に示す形状、三角形、四角形、星形、或いは各種のキャラクタ形などにしてもよい。いずれの形状にしても、上記の条件を満たせば所期の目的を達成することができる。また、開口を各種のキャラクタ形にすると、デザイン性が向上することになる。

以上、本発明の実施形態に係る面照明ユニット１を説明したが、この面照明ユニットを複数個用意して、これらを連接することによって、所望の大型の面照明装置を作製することができる。
図８は、面照明装置を示している。面照明装置１０は、３個の面照明ユニット１A〜１Cを連接したものとなっている。これらの連接は、各面照明ユニット１A〜１Cの背面に支持部材を設け、各面照明ユニットの工具挿入孔７から工具を挿入して、各ハウジングを支持部材に固定する。面照明装置１０は、各面照明ユニット１A〜１Cの連接部の境界部分に、図８（ｃ）、（ｄ）に示すように、隙間Gがあき、この隙間にLED２からの光が通過し、この部分が暗くなることがない。また、境界線部分にあっても小隙間があくので、この隙間からも反射光が放射されることになる。
この実施形態では、面照明ユニット１の辺縁に開口が掛からないようにしたが、この辺縁部分を半開口にして、連接部分に開口が形成されるようにしてもよい。

１ 面照明ユニット
２ 点光源
３ 基板
４ ハウジング
１０ 面照明装置
４１_Ｃ〜４１_Ｒ、４２_Ｃ〜４２_Ｒ、４３_Ｃ〜４３_Ｒ、４４_Ｃ〜４４_Ｒ 係止爪
５ 光学反射板
５１_Ｃ〜５１_Ｒ、５２_Ｃ〜５２_Ｒ、５３_Ｃ〜５３_Ｒ、５４_Ｃ〜５４_Ｒ 係合溝
６Ａ 中央反射部
６Ｂ 外方反射部
６_１〜６_ｉ〜６_Ｎ、６０ 開口

Claims (10)

1. 点光源と、前記点光源が底部に装着されて開口を有し内壁面が反射材で形成された浅底のハウジングと、前記ハウジングの開口を覆い高い反射率を有する光学反射板とを備え、
   前記光学反射板は、前記点光源の真上部分に所定面積の中央反射部及び該中央反射部の外周囲に外方反射部が形成されて、前記光学反射板と前記ハウジングとは、いずれか一方に位置決め手段が設けられて結合されていることを特徴とする面照明ユニット。
2. 前記位置決め手段は、前記ハウジングの開口周縁と前記光学反射板との間に前記点光源からの光の一部を漏光させる隙間形成手段を有していることを特徴とする請求項１に記載の面照明ユニット。
3. 前記位置決め手段は、前記ハウジングの開口周縁又は前記光学反射板の前記ハウジングの開口周縁と対応する箇所のいずれか一方又は双方に、誤位置決めを防ぐ複数本の突起片又は凹み溝が所定の規則性を持って配列・形成されて、前記突起片又は凹み溝のいずれか一方又は双方に係止手段及び前記隙間形成手段が設けられていることを特徴とする請求項２に記載された面照明ユニット。
4. 前記点光源は、所定大きさの取付け基板に装着されて、前記ハウジングは、前記底部に前記点光源の発光部を露出させる露出孔及び該露出孔の周囲付近の底部背面壁に該底部材と一体形成の係止手段が設けられて、前記取付け基板が前記係止手段で固定されていることを特徴とする請求項１に記載の面照明ユニット。
5. 前記中央反射部は、前記点光源真上に光透過率が低く且つ高光反射率の小面積の中心反射エリアと、前記中心反射エリアの周囲に設け光透過率が低い中心周辺反射エリアとからなり、前記外方反射部は、前記中心周辺反射エリアから放射方向へ向かうにしたがって開口面積を大きくした反射光を通過させる複数個の透孔で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の面照明ユニット。
6. 前記点光源に対向する前記光学反射板の放射面の中心から該放射面に沿って前記開口までの最小距離をｘ、前記光源からまでの放射方向の離間距離をｄ、前記開口の開口寸法をａ、前記外方反射部の厚さをｔとしたとき、
   ｄ／ｘ＜ｔ／ａ
   の関係を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の面照明ユニット。
7. 前記貫通孔は、前記外方反射部の反射面及び放射面に前記開口を有し、前記放射面側の開口が中央反射部側へ及び反射面側の開口が該中央反射部側から離れる方向へ偏在した傾斜孔で形成されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の面照明ユニット。
8. 前記貫通孔は、前記中心周辺反射エリアから放射方向へ向かうにしたがって傾斜が緩勾配になっていることを特徴とする請求項７に記載の面照明ユニット。
9. 予め設定した基準面積に対する前記開口の面積和の比率を開口率Ａ（所定部分の前記開口の面積／基準面積）とし、
   ｂ、ｃを定数、ｘを前記光学反射板の放射面の中心から該放射面に沿った前記開口までの最小距離としたとき、概略
   Ａ＝ｂｘ^２＋ｃ
   の関係を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の面照明ユニット。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載の面照明ユニットを複数配置することによって構成されたことを特徴とする面照明装置。

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