JP2011049176A - 面照明光源装置及びこれを用いた面照明装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
所定面積の底面及び側面並びに開口を有し内部に反射体150が設けられ、底面に点光源102が配設されたケーシング100と、
点光源102から所定距離離れて開口を覆い、光を透過及び反射させる放射側反射手段120とを備え、
点光源102の真上部分に所定範囲の中央反射部と中央反射部の外周囲に外方反射部とを有し、外方反射部は、一部光を透過、反射及び乱反射し所定の反射率を有する反射部材からなり、中央反射部は外方反射部の反射率より高い反射率を有する光透過性の反射部で形成されている。
【選択図】 図20
Description
また、特許文献3では、光の放射面上に形成された拡散層における微小反射部からの反射光と、発光ダイオード(LED)の周辺に設けられた反射器と、の間での反射の繰り返しにより、均一光を得る旨が開示されている。
所定面積の底面及び側面並びに開口を有し内壁面に光を反射及び乱反射させる内側及び側面反射部が設けられたケーシングと、
前記開口を覆い光を透過、反射及び乱反射させる放射側反射手段とを備え、
前記ケーシングは、その底面に前記点光源が複数配設されて、
前記放射側反射手段は、前記点光源の真上部分に所定範囲の中央反射部と該中央反射部の外周囲に外方反射部とを有し、前記外方反射部は、一部光を透過、反射及び乱反射し所定の反射率を有する反射部材からなり、前記中央反射部は前記外方反射部の反射率より高い反射率を有する光透過性の反射部で形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、LEDのような点光源を用いても、こ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、この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して、広い面積で均一な照明光を得ることができる。また、この面照明光源装置を複数配することによって均等な照明光を発生させる面照明装置を構成することができる。
この発明に係る面照明光源装置1は、例えば図1に示すように、一つの発光ダイオード若しくは複数の発光ダイオードからなる発光ダイオード群である指向性の強い発光源2と、この発光源2の放射方向に放射面3Aを有する導光体3と、発光源2を囲設すると共に導光体3の放射面以外の面を閉鎖するケーシング4とによって構成されると共に、ケーシング4と導光体3の間の全体に内側反射手段としての内側反射部5が設けられ、放射面3Aには、本願の特徴である発光源2からの光を所定の割合で反射させる放射側反射手段としての放射側反射部6が設けられるものである。
このように、ケーシング4は、その底面の内側反射部5と側面の側面反射部(図示せず)とを有しているので、発光源2から放射された光はこれらの反射部にて吸収されることなく多重反射される。これにより、発光源2から放射された光を略全て利用して、均一な照明光を得ることが可能な構造となっている。
また、発光源2としては、発光ダイオードやレーザダイオード(LD)を含む概念である。また、前述したように、発光源2は、発光素子が1個の単体のみならず、複数の発光素子が近接して配置された集合体である場合をも含む。さらに、例えば光の三原色である赤、青、緑の発光素子を近接配置した場合も含む。
そこで発明者は、例えばケーシング4の大きさを10cm×10cm×1.5cm(高さ)の直方体とし、発光源2を略1Wで64lmの光を放出するLEDを用いて実験を行った。この場合、放射側反射部6の形状は、後述する図4(a)の形状に類するもので実施した。
さらに、発明者は、放射側反射部6をポリテトラフロロエチレン(poly fluoro carbon)の微粒子(商品名 G−80Hallon)を用いたところ、5950luxの照度が得られた。このことは、LEDから出射した光の93%を利用することができたことになる。
なお、下記する実施形態の説明において、図面において同一の符号を付したものは同一のもの及び同様の効果を奏するものであるから、説明を省略する場合がある。
図2A,図2Bに、本実施形態の放射側反射部6を示す。この放射側反射部6は、例えば図2A, 図2Bに示すもので、光透過基板9の内側に、発光源2から前方に直進する光を所定の範囲で反射させる中央反射部6Aを有している。光透過基板9としては、例えばガラス板、アクリル樹脂等の透明度の高いプラスチック板を用いる。そして、この光透過基板9に、一様な反射透過膜をコーティングする。この反射透過膜としては、例えば酸化チタンや窒化マグネシウム等が用いられる。
この図2Eによれば、反射率Rが高くなるほど光量が増加していることがわかる。
この場合、ケーシング4の大きさを10cm×10cm×1.5cm(高さ)の直方体とし、コーティング膜として反射率88%の超微細発泡光反射板(商品名 MCPET)を用いた。また、中央反射部6Aの直径をΦ10とし、さらに中央部に+字のスリット(透過部)を設けた。また、発光源2として、43lmの光を出射するLEDを用いた。
これによって、指向性の強い発光源2から放射される中央部分の光量を制限でき、さらには内側反射部5によって反射された光によって全体的な光量を確保できるので、均一な照明光を得ることができる。なお、図2Aでは、光透過基板9の内側に中央反射部6Aを形成した場合について説明したが、これに限らず、例えば光透過基板9の外側に中央反射部6Aを形成しても良い。
なお、上記の導光体3は、例えば、光学ガラスにより構成することができる。また、アクリル樹脂等の透明度の良いプラスチックを使用できる。さらに、シリコン樹脂等の柔軟な透明プラスチックを使用することにより、後述の実施例に示すように、部分的にあるいは全体的に曲面をもった面照明光源装置を実現できる。また、気体や液体でも良い。反射膜は、既知の鏡面形成用の樹脂や塗料を塗布することにより簡単に形成できる。従って、例えば、建物の壁面等に設置される大面積の広告用ディスプレイ装置に適する。材料費と加工の容易性および、高い精度が要求されないことから、低コストで生産できるという効果がある。
図3(a)〜(c)に、本実施形態の放射側反射部6を示す。
図3(a)に示すように、この放射側反射部6は、導光体3に設けられた円形の中央反射部6Aと、この中央反射部6Aから外方に所定の間隔を空けて同心に配された複数のリング状の外方反射部6Bを具備する。これによって所定の間隔で外方光透過部7が形成される。さらに、中央反射部6Aは、放射面3Aに設けられた円形の反射板又は反射膜であり、外方反射部6B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心に形成された環状の反射板又は反射膜である。
図4(a)(b)に、本実施形態の放射側反射部6を示す。
図4(a)に示すように、この放射側反射部6は、導光体3に設けられたケーシング4の形状と類似形に形成された方形の中央反射部6Aと、この中央反射部6A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6Bを具備する。また、これによって所定の間隔で外方光透過部7が形成される。
図5に、本実施形態の放射側反射部6を示す。
本実施形態では、放射側反射部6は、発光源2の前面の放射面3Aに穿設された所定の頂角を有する錐形状の反射体8である。この反射体8は、均等に反射可能な円錐形状又はケーシング形状と相似形である角錐形状が望ましい。また、その頂角を適正に設定することによって、発光源から放射面に対して略直線状に放射される光を全反射若しくは部分反射させることができるものである。これによって、上述した第1の実施形態と同様の効果を奏することができる。
図6に、本実施形態の放射側反射部10を示す。
本実施形態では、放射側反射部10は、反射部材からなる反射ドットによって形成されている。この放射側反射部10は、高い密度分布の反射ドットによって構成された中央側反射部10Aと、中央側反射部10Aより低い密度分布の反射ドットからなる外方反射部10Bとによって構成される。これによって、上述した第1の実施形態と同様の効果を奏することができるものである。
図7(a)(b)は、面照明光源装置1を複数配置して形成された面照明装置20の実施形態を示している。図7(a)は、面照明装置20の平面図であり、図7(b)は、その正面図である。
すなわち、この面照明装置20は、上述した第1〜第5の実施形態の面照明光源装置1を所望の大きさとなるように複数配置して形成したものである。また、この場合に、面照明装置20の照明分布の均一性を向上させるために、配置された面照明光源装置1の前面に、光拡散プレート30を配するようにしたものである。
図8は、面照明装置20'の他の実施形態を示している。
本実施形態では、正六角柱形状の面照明光源装置1'を複数配置することによって、ハニカム形状の面照明装置20'を構成したものである。
すなわち、前述した第1〜第5の実施形態の面照明光源装置1の導光体3を正六角柱に形成している。また、これに対応して正六角形のケーシング4を形成し、全体として正六角柱形状の面照明光源装置1'を形成したものである。
図9は、本実施形態の面照明光源装置1の縦断面図とその特性説明図である。
既に図1を用いて説明したように、LED等の発光源2から光が出力される。この光で平面50を照射する。発光源2は平面50から見たときに十分に面積が小さいため、点光源とみなすことができる。平面50は、発光源2から所定距離だけ離れた場所に配置されている。面照明光源装置1は、この平面50全体をできるだけ均一に照射する機能を持つ。面照明光源装置1と平面50との距離は任意である。
図10(a)(b)は、面照明光源装置1の実施形態を示している。図10(a)は、その平面図であり、図10(b)は、そのN−N線に沿う断面の概略図である。
この面照明光源装置1は、その中央の特定点51を通過する直線68に対して左右対称の構造をしている。さらに、直線68と直交する方向に長い帯状の導光体3を使用している。中央には、直線68に対して左右対称の方形の反射体63が設けられている。これが、中央反射部に相当する。また、この反射体63を間に挟むように、反射体64が設けられている。反射体64は、直線68と平行なスリット群65を有する。反射体64は、これまでの実施形態の外方反射部に相当する。図の例では、反射体64は中央の直線68から離れるほど幅が細くなっている。
図11は、それぞれ面照明光源装置1の他の実施形態を示している。
図11は、例えば、帯状の面照明光源装置1を湾曲させたものの斜視図である。
前述した導光体3を透明プラスチックのような柔軟な板状体で構成すると、図11のように、自由に湾曲させることができる。従って、例えば、柱等の湾曲面に取り付けて線状光源あるいは帯状光源として使用することができる。他の実施形態で説明した面照明光源装置1についても、同様に柔軟な板状体で構成すると、任意の湾曲面に沿うように湾曲して使用することができる。もちろん、硬質材料を金型等で成型して、湾曲した導光体を製造しても構わない。
図12は、面照明光源装置1のさらに他の実施形態を示している。
この実施形態では、面照明光源装置1は、全体として平坦な面上でS字状に湾曲させた帯状をなしている。なお、導光体3はS字状に限らずどのように湾曲させても構わない。また、様々な形状の導光体3を組み合わせて使用することができる。これは、例えば、ネオンサイン等に広く利用することができる。
図13(a)(b)は、帯状の面照明光源装置1を応用した実施形態を示している。
この実施形態では、アルファベットの文字Aを立体化した形状の導光体3を用いて、面照明光源装置1を形成したものである。
この面照明光源装置1は、6個の点光源2と、アルファベットの文字Aを形成する導光体3と、光拡散プレート30と、を有している。また、導光体3の放射面3Aには、例えば前述した図10(a)(b)の反射体63、64等が設けられている。このような導光体3を使用する場合には、側面69での光の反射は非常に重要である。この側面69に反射率の良い反射体を配置することが好ましい。また、端面61についても、良好な反射面を設けるのが好ましい。
図14(a)は、複数の点光源2を配置した多角形の面照明光源装置1の実施例平面図である。
本実施形態では、面照明光源装置1を、例えば、様々な形状の多角形で構成することができる。直角三角形、正方形、六角形、等の形状のものを組み合わせると、建物等の壁面全体を覆う照明や光源装置として利用できる。
同図14(b)に示すように、例えば、面照明光源装置73は、前述した反射板としての隔壁で6つの正三角形を組み合わせて構成してもよい。この場合、点光源2は正三角形の中心位置にそれぞれ設けられる。また、本実施形態では、6つの正三角形面に対応して放射側反射部6を形成している。この放射側反射部6により、スリット74を直線的に形成し、かつ不連続に形成している。このようにすると、既に説明したように、正六角形の構造(ハニカム構造)であるため強度も高い、また、製造も容易である。
図15は、スリット81を有するフィルム80の平面図である。
本実施形態では、例えば図1で示した導光体3の放射面3A上にフィルム80を貼り付ける。このフィルム80は、例えば、ポリエチレンやポリカーボネート等のプラスチックフィルムであって、熱や接着剤により、放射面3A上に貼り付けられるとよい。フィルム80は、多数のスリット81を有する。裏面はアルミニウムラミネートフィルムのような反射膜にするとよい。上記の多重反射をさせるためのものである。これらのスリット81は、放射面3A上の中央にある特定点51(図9参照)を取り囲む同心円の円弧上に設けられるとよい。また、このスリット81は、その特定点51を取り囲む任意の多角形の辺とほぼ平行な線状であってもよい。
図16(a)〜(d)は、複数光源91を有する面照明光源装置90の概略説明図である。
図16(a)は導光体3の平面図である。ここでは、後述する図16(c)で示す外方反射部6Bや中央反射部6Aの図示は省略した。
また、内側反射部5は、背面52および側面53上に配置されて、導光体3の内部を伝搬する光を放射面3Aもしくは側面53方向に反射する反射面を有している。これにより、発光源91から放射された光はこれらの反射面にて吸収されることなく多重反射される。こうして、発光源91から放射された光を略全て利用して、均一な照明光を得ることが可能な構造となっている。
このとき、前述した外方反射部6Bや中央反射部6Aは、1個の点光源のために設計したパターン95を、図の矢印のように重ね合わせて使用するとよい。この場合、オリジナルをそのまま重ね合わせると、全体として外部へ放射される光量が減る。従って、スリットの幅を単体の場合に比べて広くして、明るくて均一な明るさの光源を実現するとよい。
本実施形態によれば、複数の点光源91の光が合成されることにより、広い面積で非常に平坦な特性Xが得られた。
図17(a)は、本実施形態の面照明光源装置90の縦断面図、図17(b)は、その平面図である。
本実施形態では、面照明光源装置90の導光体3は、乾燥空気である。そして、導光体3の上面の放射面全体を覆うように、ガラス板96が配置されている。これは、板状の透明体である。点光源91は導光体3の中央底面に配置されている。ガラス板96の、点光源91に対向する面には、銀の蒸着等により、反射膜97が形成されている。この反射膜97の厚みは、点光源91に最も近い上記特定点に相当する部分が最も厚く、特定点から離れるほど薄くなるように調整されている。
図18は、本実施形態の面照明光源装置100を示す縦断面図である。
この面照明光源装置100は、点光源102と、導光体103と、内側反射手段110と、放射側反射手段260と、を備えている。この放射側反射手段260は、第1の放射側反射手段120及び第2の放射側反射手段140を有している。点光源102や導光体103までの構成は、これまでの実施例と変わらない。導光体103は、放射面104と背面105と側面106とを有する。第1の放射側反射手段120は、放射面104上に配置されている。この構成もこれまでの実施例と同様でよい。
第1の放射側反射手段120には、特定点101を対称の中心として分布するように開口群125を設ける。なお、第2の放射側反射手段140を設けて多重反射による光量の均一化効果が高まったので、開口群125の開口の分布は、特定点101近傍を除いてほぼ均一でも構わない。第1の放射側反射手段120には、第1の反射面121の裏側に第2の反射面122が設けられている。第2の反射面122は、開口群125を通過して放射される光の戻り分を反射する。
図19(a)は、第2の放射側反射手段140の平面図である。同図に示すように、微小孔群142は第2の放射側反射手段140の全面に渡り均一に分散配置されている。なお、微小孔群は、10μm以上100μm以下の直径を持つ。微小孔の直径が10μm未満では、透過光の光量が不足し、エネルギ効率が低下してしまう。一方、微小孔の直径が100μmを越えると、十分に多重反射しないうちに光が微小孔を通じて外部へ透過してしまう。故に、微小孔群は10μm以上100μm以下の直径を持つことが好ましい。
図20(a)(b)は、面照明光源装置100の他の実施の形態を示す図である。
この実施形態では、面照明光源装置100は、導光体103の背面に相当する部分に、少なくとも1つの点光源102(本実施形態では6つ)がマトリクス状に配列されている。なお、点光源102の数は任意に設定することができる。その他の構成は、第17の実施形態で説明したのと同様である。
図21は、図18と図19に示した実施形態を組み合わせた面照明光源装置100の縦断面図である。
この図では、第1の放射側反射手段120と第2の放射側反射手段140との間の空間を取り囲むように、反射体150を配置した。この反射体150は、内側反射手段110と同様の機能を持つ。第1の放射側反射手段120と第2の放射側反射手段140との間の空間は、例えば、透明アクリル板等により構成するとよい。もちろん、空気層のままでも構わない。第2の放射側反射手段140は、プラスチックフィルムに孔開け加工したものを使用してもよい。
図23は、本実施形態の面照明装置130を示す縦断面図である。
同図23において、面照明装置130は、図21で説明した面照明光源装置100を単位モジュールとして、この面照明光源装置100を平面的に多数(図では左右方向に5個)マトリクス状に配列したものである。すなわち、それぞれの面照明光源装置100は、内側反射手段110の筐体内に点光源102と、第1の放射側反射手段120を有している。そして、面照明装置130は、これら複数の面照明光源装置100の上部をまとめて覆うように配置された一枚板の大きな拡散プレート30を有している。この拡散プレート30は、第2の放射側反射手段140に相当する。
この面照明装置130では、第1の放射側反射手段120と第2の放射側反射手段140の図示を省略している。
すなわち、この面照明装置130においても、第1の放射側反射手段120と第2の放射側反射手段140の図示を省略している。
図26は、第2の放射側反射手段140の作用説明図である。
同図26に示すように、面照明光源装置100は、第1の放射側反射手段120と、これと対向するように一定の距離を開けて配置された第2の放射側反射手段140とを備えている。第2の放射側反射手段140は多数の微小孔群142を備えている。そして、第1の放射側反射手段120から放出された光が、第1の放射側反射手段120と第2の放射側反射手段140の間で反射を繰り返すことにより、均一に拡散される。そして、そのうち一部の光147が第2の放射側反射手段140の微小孔群142から、矢印のように均一に放出される。すなわち、一点鎖線の円145に示すように、多重反射を繰り返した光147はそれぞれ均一な強度で広角に放射される。従って、広角な幅広のムラのない光ビームを得ることができる。
この変形例においても、図27(a)に示すように、第2の放射側反射手段140は微小孔群142を有している。そして、この微小孔群142の各孔は、図27(b)に示すように、孔に入射された光が該孔の内部で何度も反射するように鏡面に形成されている。
この例では、第2の放射側反射手段140を、多層ハーフミラーにより構成している。この多層ハーフミラーは、反射面全面にほぼ均一に形成されている。そして、例えば第1層のハーフミラーを透過した光の一部は第2層のハーフミラーの裏面で反射し、また第1層のハーフミラーを透過した光のうちの残りは第2層のハーフミラーを透過して第3層のハーフミラーに至る。
この変形例では、第2の放射側反射手段140を、反射面全面にほぼ均一な密度で分布するように形成された光反射粒体182を有するものにより構成する。そして、この光反射粒体182を、透明な樹脂で覆うようにして板状に形成する。光反射粒体182は、光を反射する粒状のものであればよい。透明体中に分散させたガラスビーズでもよい。
図30は、本実施形態の面照明光源装置100を示す縦断面図である。
この面照明光源装置100は、導光体103の放射面104上に、全面にほぼ均一な光散乱面と光透過孔とを有する放射側反射手段190を備える。すなわち、図26〜図29に示した各実施形態の第2の放射側反射手段140と同様の構成のものを、放射側反射手段190として、導光体103内部でのみ多重反射を行うようにした。これで、非常に簡素化されたコストの安い面光源が提供できる。
図の横軸は、面照明光源装置100の放射面104の位置座標で、縦軸は出射光量を示す。
(付記1)
指向性の強い発光源と、該発光源の放射方向に放射面を有する導光体と、前記発光源に囲設されると共に前記導光体の放射面以外の面を閉鎖するケーシングとによって構成される面照明光源装置において、
前記ケーシングと前記導光体の間の全体に設けられた内側反射手段と、
前記放射面に設けられ、前記発光源からの光を所定の割合で反射させる放射側反射手段と、を具備する
ことを特徴とする面照明光源装置。
(付記2)
前記放射側反射手段は、前記発光源から前方に直進する光を所定の範囲で反射させる中央反射部であることを特徴とする付記1記載の面照明光源装置。
(付記3)
前記放射側反射手段は、前記導光体に設けられた中央反射部から外方に所定の間隔を空けて配されたリング状の外方反射部を具備することを特徴とする付記2記載の面照明光源装置。
(付記4)
前記中央反射部は、その中央部分に所定の範囲の光透過部を具備することを特徴とする付記2又は3記載の面照明光源装置。
(付記5)
前記中央反射部は、前記放射面に設けられた円形の反射板又は反射膜であり、前記外方反射部は、前記円形の反射板又は反射膜から所定の間隔で、前記反射板又は反射膜に同心に形成された環状の反射板又は反射膜であることを特徴とする付記2〜4のいずれか一つに記載の面照明光源装置。
(付記6)
前記中央反射部は、前記放射面に設けられ、前記ケーシングと相似形状に形成された反射板又は反射膜であり、前記外方反射部は所定の間隔で前記反射板又は反射膜に形成された帯状の反射板又は反射膜であることを特徴とする付記2〜4のいずれか一つに記載の面照明光源装置。
(付記7)
前記中央反射部は、前記発光源の前面の前記放射面に形成された所定の頂角を有する錐形状の反射体であることを特徴とする付記2記載の面照明光源装置。
(付記8)
点光源から出力される光をその点光源から所定距離だけ離れた場所に配置した平面上で直接受光したとき、当該平面上での受光強度分布が、前記点光源から最短距離の基準点で最高値を示し、その基準点を中心にしてその基準点から離れるに従って漸減するような出力特性を持つ点光源と、
前記平面と平行な放射面と、当該放射面と略平行な背面と、前記放射面と背面の外周に配置された側面とを有し、かつ、前記放射面と背面と側面により囲まれた閉空間に設けられた光学的に透明な導光体と、
前記放射面上に配置され、前記導光体内部を伝搬する光を前記背面もしくは側面方向に反射する放射側反射手段と、
前記背面上に配置され、前記導光体内部を伝搬する光を前記放射面もしくは側面方向に反射する内側反射手段とを備え、
前記点光源と前記基準点とを結ぶ基準線と前記放射面との交点を特定点と呼ぶとき、前記放射側反射手段は、前記特定点を含み、当該特定点を中心とする円または正多角形の反射体と、当該反射体を取り囲み、前記円の円弧または前記正多角形の辺に平行なスリット群を有する反射体から成ることを特徴とする面照明光源装置。
(付記9)
点光源から出力される光をその光源から所定距離だけ離れた場所に配置した平面上で直接受光したとき、当該平面上での受光強度分布が、前記光源から最短距離の基準点で最高値を示し、その基準点を中心にしてその基準点から離れるに従って漸減するような出力特性を持つ点光源と、
前記平面と平行な放射面と、当該放射面と略平行な背面と、前記放射面と背面の外周に配置された側面とを有し、かつ、前記放射面と背面と側面により囲まれた閉空間に設けられた光学的に透明な導光体と、
前記放射面上に配置され、前記導光体内部を伝搬する光を前記背面もしくは側面方向に反射する放射側反射手段と、
前記背面上に配置され、前記導光体内部を伝搬する光を前記放射面もしくは側面方向に反射する内側反射手段とを備え、
前記光源と前記基準点とを最短距離で結ぶ基準線と前記放射面との交点を特定点と呼ぶとき、前記放射側反射手段は、前記特定点を含み、当該特定点を通過する直線に対して対称な形状の方形の反射体と、当該反射体を間に挟み、前記直線と平行なスリット群を有する反射体から成ることを特徴とする面照明光源装置。
(付記10)
前記導光体は任意の湾曲面に沿うように湾曲していることを特徴とする付記8または9に記載の面照明光源装置。
(付記11)
前記導光体は柔軟な板状体からなることを特徴とする付記8または9に記載の面照明光源装置。
(付記12)
前記放射面上に貼り付けられたフィルムに前記スリットが設けられていることを特徴とする付記8または9に記載の面照明光源装置。
(付記13)
前記放射面上に貼り付けられたフィルムは、スリット状の透明な部分と反射体部分とを有することを特徴とする付記12に記載の面照明光源装置。
(付記14)
前記反射体は、光吸収体、乱反射体、もしくは反射膜の積層体であることを特徴とする付記8または9に記載の面照明光源装置。
(付記15)
点光源から出力される光をその点光源から所定距離だけ離れた場所に配置した平面上で直接受光したとき、当該平面上での受光強度分布が、前記点光源から最短距離の基準点で最高値を示し、その基準点を中心にしてその基準点から離れるに従って漸減するような出力特性を持つ点光源と、
前記平面と平行な放射面と、当該放射面と略平行な背面と、前記放射面と背面の外周に配置された側面とを有し、かつ、前記放射面と背面と側面により囲まれた閉空間に設けられた光学的に透明な導光体と、
前記放射面上に配置され、前記導光体内部を伝搬する光を前記背面もしくは側面方向に反射する放射側反射手段と、
前記背面上に配置され、前記導光体内部を伝搬する光を前記放射面もしくは側面方向に反射する内側反射手段とを備え、
前記点光源と前記基準点とを結ぶ基準線と前記放射面との交点を特定点と呼ぶとき、前記放射面上には、前記特定点に近い部分が厚く、特定点から遠ざかるほど薄い金属蒸着膜が形成されていることを特徴とする面照明光源装置。
(付記16)
付記1乃至12のいずれか一つに記載の、点光源を導光体中に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。
(付記17)
光源から出力される光をその光源から所定距離だけ離れた場所に配置した平面上で直接受光したとき、当該平面上での受光強度分布が、前記光源から最短距離の基準点で最高値を示し、その基準点を中心にしてその基準点から離れるに従って漸減するような出力特性を有する点光源と、
前記平面と平行な放射面と、当該放射面と略平行な背面と、前記放射面と背面の外周に配置された側面とを有し、かつ、前記放射面と背面と側面により囲まれた閉空間に設けられた光学的に透明な導光体と、
前記背面および側面上に配置され、前記導光体内部を伝搬する光を反射する反射面を有する内側反射手段と、
前記放射面上に配置され、前記導光体内部を伝搬する光を前記背面もしくは側面方向に反射する第1の反射面と、前記光源と前記基準点とを結ぶ基準線と前記放射面との交点を特定点と呼ぶとき、当該特定点を対称の中心として分布するように前記第1の反射面に形成した開口群と、前記第1の反射面の裏側にあって前記開口群を通過して放射される光の戻り分を反射する第2の反射面を有する第1の放射側反射手段と、
前記第1の放射側反射手段と対向するように一定の距離を開けて配置され、前記第1の放射側反射手段の開口を通過して放射される光を前記第1の放射側反射手段の第2の反射面方向に反射する第3の反射面と、この反射面全面にほぼ均一な密度で分布するように形成された微小孔群を有する第2の放射側反射手段を備えたことを特徴とする面照明光源装置。
(付記18)
付記17に記載の面照明光源装置において、
前記微小孔群は、10μm以上100μm以下の直径を持つことを特徴とする面照明光源装置。
(付記19)
付記17に記載の面照明光源装置において、
前記微小孔群の開口面積の総和は、前記第2の放射側反射手段の全面積の10%以上60%以下であることを特徴とする面照明光源装置。
(付記20)
付記17に記載の面照明光源装置において、
前記第2の放射側反射手段を、反射面全面にほぼ均一な密度で分布するように形成された微小孔群を有するものに代えて、反射面全面にほぼ均一に形成された多層ハーフミラーにより構成することを特徴とする面照明光源装置。
(付記21)
付記17に記載の面照明光源装置において、
前記第2の放射側反射手段を、反射面全面にほぼ均一な密度で分布するように形成された微小孔群を有するものに代えて、反射面全面にほぼ均一な密度で分布するように形成された光反射粒体を有するものにより構成することを特徴とする面照明光源装置。
(付記22)
付記17に記載の面照明光源装置において、
前記第2の放射側反射手段を、反射面全面にほぼ均一な密度で分布するように形成された微小孔群を有するものに代えて、反射面全面に形成された光散乱凹凸構造部により構成することを特徴とする面照明光源装置。
(付記23)
付記17に記載の面照明光源装置において、
前記第2の放射側反射手段を、反射面全面にほぼ均一な密度で分布するように形成された微小孔群を有するものに代えて、反射面全面に設けられた光回折構造部により構成することを特徴とする面照明光源装置。
(付記24)
付記17に記載の面照明光源装置において、
前記第1の放射側反射手段は、前記第1の反射面に、前記特定点を対称の中心とし、当該特定点から遠くなるほど単位面積あたりの開口面積の総和が増加するように分布する開口群を形成していることを特徴とする面照明光源装置。
(付記25)
付記24に記載の面照明光源装置において、
前記第2の放射側反射手段を、反射面全面にほぼ均一な密度で分布するように形成された微小孔群を有するものに代えて、前記特定点を対称の中心とし、当該特定点から遠くなるほど単位面積あたりの開口面積の総和が増加するように分布する開口群を形成したことを特徴とする面照明光源装置。
(付記26)
付記1乃至25のいずれかに記載の面照明光源装置において、
前記第3の反射膜は、反射損失をゼロと仮定したときに、入射する光の70%以上を反射することを特徴とする面照明光源装置。
(付記27)
光源から出力される光をその光源から所定距離だけ離れた場所に配置した平面上で直接受光したとき、当該平面上での受光強度分布が、前記光源から最短距離の基準点で最高値を示し、その基準点を中心にしてその基準点から離れるに従って漸減するような出力特性を有する点光源と、
前記平面と平行な放射面と、当該放射面と略平行な背面と、前記放射面と背面の外周に配置された側面とを有し、かつ、前記放射面と背面と側面により囲まれた閉空間に設けられた光学的に透明な導光体と、
前記背面および側面上に配置され、前記導光体内部を伝搬する光を反射する反射面を有する内側反射手段と、
前記放射面上に配置され、前記導光体内部を伝搬する光を前記背面もしくは側面方向に反射する反射面と、この反射面全面にほぼ均一な光散乱面と光透過孔とを有する放射側反射手段を備えたことを特徴とする面照明光源装置。
(付記28)
付記1乃至27のいずれかに記載の面照明光源装置において、
前記第1の放射側反射手段と第2の放射側反射手段と導光体の背面のうちの全部または一部が、前記光源を通る前記基準線を対称軸とする球面または多面体であることを特徴とする面照明光源装置。
(付記29)
付記1乃至27のいずれか一つに記載の面照明光源装置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。
(付記30)
光源から出力される光をその光源から所定距離だけ離れた場所に配置した平面上で直接受光したとき、当該平面上での受光強度分布が、前記光源から最短距離の基準点で最高値を示し、その基準点を中心にしてその基準点から離れるに従って漸減するような出力特性を有する点光源と、
前記平面と平行な放射面と、当該放射面と略平行な背面と、前記放射面と背面の外周に配置された側面とを有し、かつ、前記放射面と背面と側面により囲まれた閉空間に設けられた光学的に透明な導光体と、
前記背面および側面上に配置され、前記導光体内部を伝搬する光を反射する反射面とを有する内側反射手段と、
前記放射面上に配置され、前記導光体内部を伝搬する光を前記背面もしくは側面方向に反射する反射面と、前記光源と前記基準点とを結ぶ基準線と前記放射面との交点を特定点と呼ぶとき、当該特定点を対称の中心として分布するように前記反射面に形成した開口群とを有する放射側反射手段とを備え、
前記導光体の背面と側面と前記放射面に囲まれた空間を多重反射した光を外部に放射する光源装置モジュールを、ほぼ一定の間隔で配列したことを特徴とする面照明装置。
2 発光源
3 導光体
3A 放射面
4 ケーシング
5 内側反射部
5' 反射部材
6、10 放射側反射部
6A、10A 中央反射部
6B、10B 外方反射部
6C 中央光透過部
7 外方光透過部
8 反射体
9 光透過基板
20、20' 面照明装置
30 光拡散プレート
50 平面
51 特定点
52 背面
53 側面
58 基準線
59 基準点
61 端面
63 反射体
64 反射体
65 スリット群
68 直線
69 端面
71 壁
72 実線
73 面照明光源装置
74 スリット
80 フィルム
81 スリット
90 面照明光源装置
91 点光源
95 パタン
96 ガラス板
97 反射膜
100 面照明光源装置
101 特定点
102 点光源
103 導光体
104 放射面
105 背面
106 側面
110 内側反射手段
115 隔壁
120 第1の放射側反射手段
121 第1の反射面
122 第2の反射面
125 開口群
130 面照明装置
131 光
132 光
133 光
140 第2の放射側反射手段
141 第3の反射面
142 微小孔群
145 円
147 光
150 反射体
160 モジュール
161 余剰の空間
162 隔壁
165 反射体
168 基準線
173 光
175 円
181 円
182 光反射粒体
184 光
190 放射側反射手段
260 放射側反射手段
Claims (14)
- 点光源と、
所定面積の底面及び側面並びに開口を有し内壁面に光を反射及び乱反射させる内側及び側面反射部が設けられたケーシングと、
前記開口を覆い光を透過、反射及び乱反射させる放射側反射手段とを備え、
前記ケーシングは、その底面に前記点光源が複数配設されて、
前記放射側反射手段は、前記点光源の真上部分に所定範囲の中央反射部と該中央反射部の外周囲に外方反射部とを有し、前記外方反射部は、一部光を透過、反射及び乱反射し所定の反射率を有する反射部材からなり、前記中央反射部は前記外方反射部の反射率より高い反射率を有する光透過性の反射部で形成されていることを特徴とする面照明光源装置。 - 前記外方反射部の反射率は、75%〜99.3%の範囲内にあることを特徴とする請求項1に記載の面照明光源装置。
- 前記点光源は、1個の発光ダイオード又は複数個の発光ダイオードの集合体で形成されていることを特徴とする請求項1に記載の面照明光源装置。
- 前記中央反射部は、その一部にスリット又は開口が設けられ、或いは肉薄に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の面照明光源装置。
- 前記外方反射部は、前記中央反射部から遠ざかるに従って光透過量が大きくなるスリットを設けたものであることを特徴とする請求項1に記載の面照明光源装置。
- 前記中央反射部及び外方反射部は、いずれも反射ドットからなり、前記中央反射部の反射ドットの密度分布が前記外方反射部の反射ドットの密度分布より高くなっていることを特徴とする請求項1に記載の面照明光源装置。
- 前記ケーシングは、平面視で方形状に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の面照明光源装置。
- 前記ケーシング側面は、前記底面の端部から外側へ広がった形状になっていることを特徴とする請求項7に記載の面照明光源装置。
- 前記内側及び側面反射部は、超微細発泡光反射部材であり、前記放射側反射手段は、超微細発泡光反射部材であることを特徴とする請求項1に記載の面照明光源装置。
- 前記内側及び側面反射部は、超微細発泡光反射部材であり、前記放射側反射手段は、チタンホワイト又はポリテトラフロロエチレンの微粒子を含む塗布膜であることを特徴とする請求項1に記載の面照明光源装置。
- 前記内側及び側面反射部は、チタンホワイト又はポリテトラフロロエチレンの微粒子を含む塗布膜であり、前記放射側反射手段は、ポリテトラフロロエチレンの微粒子を含む塗布膜であることを特徴とする請求項1に記載の面照明光源装置。
- 前記ケーシングは、前記複数の点光源の間が区画されていることを特徴とする請求項1に記載の面照明光源装置。
- 前記点光源は、光の三原色である赤、青、緑の発光素子を含むものであることを特徴とする請求項1に記載の面照明光源装置。
- 請求項1〜13のいずれかに記載の面照明光源装置を複数個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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