JP2011003476A - 発光装置および光学素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】発光装置20、および導光体1は、棒状の導光体1と、導光体1の長尺方向端部から入射された光を出射面6から出射し、出射面6のうち、導光体1の長尺方向端部側に、出射した光を多重散乱させかつ入射してきた光の多くを入射方向と同じ方向側に導く光散乱粒子を含有し、入射してきた光の多くを出射面6から出射させる光散乱導光部5が導光体1の一部として設けている。
【選択図】図5
Description
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る光学素子である導光体1の構成を示す正面図、図2は、その側面図である。
図5は、導光体1を用いた第1の実施の形態の発光装置20の縦断面図である。導光体1の両端には、光源としてのLED21および反射部材となる鏡面部材22が各1個固定配置されている。LED21は、チップ型のものである。LED21は、入射レンズ3の光軸M1よりもプリズム部4に近い側(図5の下側)に配置されている。すなわち、LED21は、光軸M1に対して下側にシフトされている。このシフトの結果、LED21の配置位置は、光軸M1とプリズム部4との中間位置とされている。ここで、入射レンズ3の光軸M1とは、プリズム部4と平行となり、出射面6とも平行となり、かつ入射レンズ3の中心を通る線である。
図4は、 LED21を点灯させたときの発光装置20の光の入出射の状況を示す概要図でもある。図4には、LED21から直接入射レンズ3へと入射される光の光路(破線で示す)と、LED21からの光が鏡面部材22に反射して入射レンズ3へと入射される光の光路(実線で示す)を示している。
図10は、光散乱導光部5の部分以外の導光体1の部分を、透明体とせずに光散乱導光部5に含有されているのと同じ光散乱粒子が光散乱導光部5よりも低濃度に含有されていることとした以外は発光装置20と同じ構成の第2の実施の形態の発光装置について、明るさの分布を図6と同様に示す図である。なお、以下では、第2の実施の形態の導光体およびそれを用いた第2の実施の形態の発光装置の説明に際し、第1の実施の形態の導光体1およびそれを用いた第1の実施の形態の発光装置20に相当する構成要素には、それと同じ符号を付すこととする。
図11は、プリズム部4の形状を変えた以外は発光装置20と同じ構成の第3の実施の形態の発光装置20Aの断面を図5と同様に示す概略図で、また光散乱導光部5の図示を省略している図である。また、図11には、導光体1Aの長尺方向端部と長尺方向中央部における、発光装置20Aの導光体1Aのプリズム部4Aの拡大図も示している。プリズム部4Aは、断面三角形状のプリズムとされている。そして、各プリズムの頂点10Aを結ぶ線Nに対する反射面4A1,4A2の角度であって一方の長尺方向端部P側からの入射する光を反射する反射面4A1の角度をAとする。なお、第3の実施の形態の照明装置20Aのプリズム部4Aの形状は、光散乱導光部5を有さない上述の比較例の照明装置にも適用することができる。なお、以下では、第3の実施の形態の導光体1Aおよびそれを用いた第3の実施の形態の発光装置20Aの説明に際し、第1の実施の形態の導光体1およびそれを用いた第1の実施の形態の発光装置20に相当する構成要素には、プリズム部4A、出射面6A、および頂点10Aを除き、それと同じ符号を付すこととする。
発光装置20,20A、および第2の実施の形態に係る発光装置(これらを総称して、発光装置20等という)、ならびに導光体1,1A、および第2の実施の形態に係る導光体(これらを総称して、導光体1等という)は、出射面6,6Aのうち、導光体1等の長尺方向端部領域に、出射した光を多重散乱させかつ入射してきた光の多くを後方側に導く光散乱粒子を含有し、入射してきた光の多くを出射面6,6Aから出射させる光散乱導光部5が導光体1等の一部として設けている。そのため、導光体1等の長尺方向端部領域の強い発光を散乱させることができ、導光体1等からの光の出射を均一にすることができる。また、光散乱導光部5を含む全ての導光部を光の出射エリアとすることができるため、発光装置20等および導光体1等を小型化できる。
図13は、発光装置20等の第1変形例の発光装置20Bで、図2に相当する側面図である。発光装置20Bの各構成要素については、発光装置20に対応する構成要素には、それと同一の符号を付している。発光装置20Bは、出射面6が平坦面とされている以外は、発光装置20と同一の構成である。このような発光装置20Bの構成にすることによって、出射面6から出射する光は、出射面6から所定距離離れた位置に光軸M1と平行な線状とはならず、導光体1等の短尺方向に広がることとなる。なお、
導光体1等の短尺方向中央部における出射面6と直交する方向の光散乱導光部5の厚み寸法tは、図13に示すように他の部位の厚み寸法よりも短くなる。なお、図13における光散乱導光部5を短尺方向で全て同じ厚み寸法tを有するものとしても良い。
図14は、発光装置20等の第2変形例の発光装置20Cで、図2に相当する側面図である。発光装置20Cの各構成要素については、発光装置20に対応する構成要素には、それと同一の符号を付している。発光装置20Cは、出射面6が凹面とされている以外は、発光装置20と同一の構成である。このような発光装置20Cの構成にすることによって、出射面6から出射する光は、導光体1等の短尺方向に、より広がることとなる。なお、導光体1等の短尺方向中央部における出射面6と直交する方向の光散乱導光部5の厚み寸法tは、図14に示すように、他の部位の厚み寸法よりも短くなる。なお、図14における光散乱導光部5を、短尺方向の下面が曲線状ではなく直線状となるものとしても良い。
以上、本発明の実施の形態における光学素子(導光体1等)ならびに発光装置20等および発光装置20B,20Cについて説明したが、本発明の要旨を逸脱しない限り種々変更実施可能である。たとえば、光学素子としては、導光部を円柱状の形状のもので構成しても良い。また、たとえば、発光装置としては、電球の傘のような反射部材を付加して構成しても良い。
3 入射レンズ(凸レンズ)
4,4A プリズム部(方向転換部)
5 光散乱導光部
6,6A 出射面
7 平坦面
20,20A,20B,20C 発光装置
21 LED(光源)
A 一方の長尺方向端部からの入射する光を反射する反射面の角度
B 他方の長尺方向端部からの入射する光を反射する反射面の角度
τ 濁度(散乱係数、散乱パラメータ)
α 光散乱導光部の中心軸方向の長さ
L 導光部の軸方向の長さ
t 導光部の短尺方向中央部における出射面と直交する方向の光散乱導光部の厚み
T 出射面と直交する方向の導光部の厚み
Claims (13)
- 棒状の導光部と、上記導光部に光を入射する光源と、上記導光部の長尺方向端部から入射された光を出射面から出射する発光装置において、
上記導光部の長尺方向端部側には、上記出射した光を多重散乱させかつ入射してきた光の多くを入射方向と同じ方向側に導く光散乱粒子を含有し、入射してきた光の多くを上記出射面から出射させる光散乱導光部が設けられていることを特徴とする発光装置。 - 請求項1記載の発光装置において、
前記長尺方向端部側から入射した光を前記出射面に向くように方向転換させる方向転換部をさらに備え、
前記光源は、前記導光部の中心軸から上記方向転換部に近づく側または上記方向転換部から離れる側にシフトさせることにより、前記導光部に入射してきた光を前記導光部の前記出射面または上記方向転換部に向くように構成したことを特徴とする発光装置。 - 棒状の導光部と、上記導光部の長尺方向端部から入射された光を方向転換させる方向転換部とを有し、上記方向転換部と対向するように配置された出射面から上記方向転換部によって方向転換された光を出射する光学素子において、
上記出射面のうち、上記導光部の長尺方向端部側には、上記出射した光を多重散乱させかつ入射してきた光の多くを入射方向と同じ方向側に導く光散乱粒子を含有し、入射してきた光の多くを上記出射面から出射させる光散乱導光部が上記導光部の一部として設けられていることを特徴とする光学素子。 - 請求項3記載の光学素子において、
前記導光部のうち、前記光散乱導光部以外の部分は、透明体とされる、または透明体に前記光散乱粒子が前記光散乱導光部よりも低い含有率で含まれていることを特徴とする光学素子。 - 請求項3または4記載の光学素子において、
前記導光部の長尺方向の両端面には、前記長尺方向端部から膨らむように凸レンズ形状の入射レンズが配置され、
前記光散乱導光部は、上記入射レンズが配置される部分以外の上記端面から前記導光部の長尺方向に延びるように設けられていることを特徴とする光学素子。 - 請求項3から5のいずれか1項に記載の光学素子において、
前記光散乱導光部は、前記導光部の両端にそれぞれ設けられ、
前記方向転換部は、断面三角形状のプリズムとされ、
各プリズムの頂点を結ぶ線に対する反射面の角度であって一方の前記長尺方向端部からの入射する光を反射する反射面の角度をAとし、他方の前記長尺方向端部からの入射する光を反射する反射面の角度をBとしたとき、前記一方の長尺方向端部領域においては、A<Bとなり、前記他方の長尺方向端部領域においては、A>Bとなり、
前記導光部の長尺方向中央領域においては、A=Bとなっていることを特徴とする光学素子。 - 請求項6に記載の光学素子において、
前記光散乱導光部に含有される前記光散乱粒子は、散乱係数に相当する散乱パラメータである濁度をτとし、前記各光散乱導光部の中心軸方向の長さをα/2としたとき、平均散乱回数を示す平均散乱回数値が、
5<α/(2×τ)<50の範囲内とされることを特徴とする光学素子。 - 請求項7に記載の光学素子において、
前記導光部のうち、前記光散乱導光部以外の部分にも、前記光散乱粒子を含み、
前記光散乱導光部以外の部分に含有される前記光散乱粒子は、散乱係数に相当する散乱パラメータである濁度をτとし、前記導光部の軸方向の長さをLとしたとき、平均散乱回数を示す平均散乱回数値が、
0<L/τ<60の範囲内とされ、かつ前記光散乱導光部の平均散乱回数値が前記光散乱導光部以外の導光部の値より大きくされることを特徴とする光学素子。 - 請求項6に記載の光学素子において、
前記光散乱導光部の散乱係数に相当する散乱パラメータである濁度の値を、前記光散乱導光部以外の前記導光部の値より大きくしたことを特徴とする光学素子。 - 請求項3から9のいずれか1項に記載の光学素子において、
前記光散乱導光部の軸方向の合計の長さをαとし、前記導光部の軸方向の長さをLとしたとき、
L/15<α<L/2の範囲内とされることを特徴とする光学素子。 - 請求項3から9のいずれか1項に記載の光学素子において、
前記導光部の短尺方向中央部における前記出射面と直交する方向の前記光散乱導光部の厚みtは、前記出射面と直交する方向の前記導光部の厚みをTとしたとき、
T/20<t<T/2の範囲内とされることを特徴とする光学素子。 - 請求項3から9のいずれか1項に記載の光学素子と、その光学素子の両端または一端に配置される光源と、を有することを特徴とする照明装置。
- 請求項12に記載の照明装置において、
前記光源をLEDとし、このLEDを前記光学素子の長尺方向端部の中央より前記出射面とは反対となる面に近づく位置に配置したことを特徴とする照明装置。
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