JP2011249059A - 線状発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の発光ユニットを連接して構成される線状発光装置において、連続的な線状発光を得る。
【解決手段】線状発光装置を構成する各発光ユニットは、一端に配置されたレーザダイオードと、長尺のライトガイドと、前記ライトガイドに沿って長手方向に延在する波長変換部材と、ライトガイドの底面に第１の反射構造を具備し、発光ユニット間の連接部分において、互いに隣接する２つの発光ユニットの少なくともいずれか一方が、レーザダイオードの出力光を反射する第２の反射構造を具備することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザダイオードを光源とする発光ユニットを複数組み合わせて構成される線状発光装置に関する。

近年、高出力のレーザダイオードが入手可能となり、線状発光装置の光源として利用する提案がなされている。例えば、レーザダイオードの出力光の高い指向性を活かして、出光方向に沿って延在する導光部材の片面から光を取り出す方式が知られている。

一方、線状発光装置として構成するには、装置の長さに応じた長尺の導光体および蛍光体等の光学部品が必要となり、製造コストおよび歩留りが問題となる。そこで、比較的小さい発光ユニットを連接して長尺の線状発光装置を構成する提案がなされているが、発光ユニット間の連接部分は暗部が生じやすくなる別の課題が生じる。この課題に対しては、導光板を特殊な形状に形成する（特許文献１）、補助光源を配置する（特許文献２）などの対策が講じられている。

特開２００７−２８７３３９号公報 特開平５−１３５６１２号公報

しかしながら、特許文献１に記載されているような複雑な形状の導光板は、ガラス等の脆性の材料で作製したときに破損する虞があり、また、特許文献２のように追加の光源を配設するとコストが増大するため好ましくない。

本発明は、上記従来技術における課題に鑑み、次の構成を具備する。すなわち、本発明に係る線状発光装置は、複数の発光ユニットを連接して構成され、それぞれの前記発光ユニットは、長手方向の少なくとも一方の端部に配置されたレーザダイオードと、前記レーザダイオードに一端側が近接し、他の発光ユニットとの連接部分に他端側が近接して配置される、長尺のライトガイドと、前記ライトガイドに沿って長手方向に延在し、前記レーザダイオードの出力光の波長を変換する波長変換部材と、外部に光を放出する発光面と、前記ライトガイドを構成する面のうち、前記発光面の反対側の面に前記レーザダイオードの出力光を反射する第１の反射構造を具備し、発光ユニット間の連接部分において、互いに隣接する２つの発光ユニットの少なくともいずれか一方が、レーザダイオードの出力光を前記発光面に向かって反射する第２の反射構造を具備することを特徴とする。

本発明に係る線状発光装置によれば、比較的簡素な構成であるにもかかわらず、ユニットの連接部分に暗部が生じない線状発光を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る発光ユニットを示す分解斜視図。 本発明の第１の実施形態に係る線状発光装置の一部を示す部分側断面図。 本発明の第２の実施形態に係る線状発光装置の一部を示す部分側断面図。 図３の一部領域Ｘを示す部分拡大図。 本発明の変形例に係る発光ユニットを示す側断面図。

以下、本発明の実施形態について、本明細書に添付した図面を参照して詳細に説明する。
図１および図２は、本発明の第１の実施形態について説明する図である。図１は、本実施形態に係る発光ユニットの分解斜視図、図２は、本実施形態に係る線状発光装置の一部を示す部分側断面図である。

本実施形態の発光ユニット１０は、光源としてレーザダイオード（以下、ＬＤという）６を備える（図１では省略）。ＬＤ６は、発光ユニット１０の長手方向の一端に配置され、他端に向かって光を放出するように配向される。本発明で用いられるＬＤは、それ自体特定のものである必要はないが、例えば光出力が高い青紫の波長をもつ光エネルギーを発振する素子を用いることができる。

発光ユニット１０は、ＬＤ６の出光部に近接して入光面２１が位置するようにライトガイド２が配設される。ライトガイド２は、全長が約５０〜６０ｍｍの断面略四角形の部材を用いることができる。ライトガイド２の底面には、長手方向に所定間隔で反射溝２３が形成されており、反射面２２とともに、ＬＤの出力光を光取出面２４に向かって反射する反射構造（第１の反射構造）として構成されている。

反射溝２３は、短手方向について略一様に形成された、断面が二等辺三角形の切欠きからなる。しかし、反射溝２３の形状および配置は、本発明との関係では特に限定されない。例えば、反射溝が形成される間隔は、等間隔でなくてもよく、光源（ＬＤ）から離れるにつれて間隔が小さく密になるように設定してもよい。また、光源から遠位の切欠き形状を近位のものと比べて大きく形成してもよい。切欠きの形状も反射面における臨界角との関係で任意に定められる形状とすることができる。

ライトガイド２を構成する材料は、光透過性が高い材料であれば特定のものに限られないが、レーザ照射に起因する劣化が生じにくいガラス材を使用することが好ましい。

ライトガイド２の光取出面２４に近接する位置に、蛍光体３が設けられる。蛍光体３は、例えば青紫色の光を受けて励起され、黄色ないし赤色の光を放出する蛍光物質から構成され、光の波長変換の作用をもつ。この励起光と蛍光体３を透過する光は、混合されて白色光として外部に放出される。

本実施形態において、発光ユニット１０は、蛍光体３の上面、すなわち発光面３１を通じて外部に光を放出する。蛍光体３は、後述するように、隣接する発光ユニット１０どうしを連接したときに隙間なく発光面を構成するように、ライトガイド２よりも長く形成される。

枠体１は、一方が長手方向に沿って大きく開口し、ライトガイド２を収容可能に形成される。また、ライトガイド２と略同じ長さを有し、少なくともその底面１１は光反射性を有している。なお、光の利用効率を高めるために、枠体１の底面１１以外の内面も光反射面であることが好ましい。光反射面を形成する手法は特に限定されず、枠体１をアルミニウム等の金属材料で構成して鏡面加工を施してもよいし、鏡面反射または拡散反射を可能とする反射シートを枠体１の内面に貼り付けてもよい。

枠体１の外面の少なくとも一部は、同様に光反射面で構成されている。本実施形態では、反射面１２からなる反射構造（第２の反射構造）を具備する。反射面１２は、枠体１の光源から遠位の端部外面の一部を傾斜させ、傾斜面上に張り付けた反射シート等公知の手段により形成することができる。

次に、本実施形態に係る線状発光装置１００における反射面１２の光学的作用について、図２を参照して説明する。
図２の破線は、ＬＤ６の出射光の光線ＬＢの経路を示している。ＬＤ６から放出された光は、図示したようにライトガイド２の上面および底面で反射を繰り返しながら、出光部から遠位の他端まで導かれる。他端の側面まで至った光は、反射されて再びライトガイド２の上面および底面で反射を繰り返してＬＤ６側に戻る。光源側まで戻ってきた光は、結局隣接する他の発光ユニット１０の反射面１２で反射されて光取出面２４および蛍光体３を介して外部に導出される。

このように、発光ユニット１０，１０の連接部分に位置する反射面１２の作用により、発光ユニット１０，１０の境界からも発光することができるため、暗部のない連続的な線状光が得られる。

なお、ライトガイド２の上面および底面における反射は、枠体１の内面に形成された反射面（底面１１）を介してなされてもよいし、ライトガイド２と、ライトガイド２と枠体１の間に存在する空気層との屈折率の差を利用した反射を介してなされてもよい。

続いて、図３および図４を参照して、本発明の第２の実施形態に係る線状発光装置２００について説明する。図３は、線状発光装置２００の一部を切断した部分側断面図である。図４は、図３中の領域Ｘを拡大視した部分拡大図である。なお、本実施形態についての説明のうち、既に説明した第１の実施形態と共通する同一または類似の構成要素についての説明は省略し、図中の符号も同じものを付することとする。

本実施形態において、ライトガイド２６は、ＬＤ６に近接する一端から正対する他端にむかって、高さが漸次小さくなるテーパ形状となっている。そして、ライトガイド２６のテーパ形状を補完するように、枠体１５の高さが漸次大きくなるように形成される。

このように導光路（ライトガイド内部）がテーパ形状であるため、仮に第１の実施例のように他端側面に反射面を形成したとしても、ＬＤ６側に戻る光は減少する。そこで、本実施形態においては、発光ユニット４０，４０の境界に相当する位置に反射面１６が配設されている。反射面１６は、枠体１と一体的に形成され、隣接する発光ユニットのために組み付けられたＬＤの上方を覆うように張り出した構造体の表面に対して、反射シート等を貼り付けることによって形成することができる。なお、枠体１と別体で構成し、公知の手段でシームレスに組み付けられた部材上に形成してもよい。

図４により明確に示されるように、発光面１６と蛍光体３の間には、光が通過できる空隙が形成されており、隣接する発光ユニット４０のライトガイド２６に光が導入されるようになっている。なお、この空隙に例えば光透過性樹脂を充填して導光路としてもよく、必ずしも空隙である必要はない。

次に、本実施形態に係る線状発光装置２００における導光作用について、光線ＬＢ１，ＬＢ２（図中の破線）を例として説明する。
光線ＬＢ１は、ライトガイド２６の上面および底面で反射を繰り返しながら発光ユニット４０，４０の境界まで導かれると、反射面１６に対して十分な角度をもって入射するので反射面１６で反射され、境界付近の上方に位置する発光面３１を通じて外部に導出される。このため、発光ユニット４０，４０の境界付近における暗部の発生を防止することができる。

一方、光線ＬＢ２は、発光ユニット４０，４０の境界近傍の空隙を通って、隣接する発光ユニット４０に入射する経路をとる。この入射光は、ライトガイドの底面側に形成された反射溝２７によって反射され、外部に導出される。このように、ＬＤ６から他端まで到達した光を、隣接する発光ユニット４０内で光を取り出すようにすることで、迷光となって利用されない光が減り、発光装置全体として効率が向上する。

図５は、本発明の変形例に係る発光ユニット５０を示す図である。
本変形例においては、枠体１に対して、底面側に蛍光体３３を配置し、その上方にライトガイド２８を配置している。枠体１が、反射面１２を有し、隣接する他の発光ユニット（図示省略）内において、光源側への戻り光を反射する作用は、第１の実施形態で説明したものと同様である。

本変形例では、蛍光体３３がライトガイド２８の底面側、すなわち発光面側と反対側に存在するため、ライトガイド２８の上方の反射溝２９等（第１の反射構造）でいったん反射された光が蛍光体３３を励起することによって、波長変換された光を取り出す仕組みとなっている（図中の破線ＬＢ３を参照）。かかる構成を採用しても、ＬＤ６から放出された一次光と、励起光を混合することで白色光を外部に取り出すことができる。

かかる発光ユニット５０においても、枠体１に形成された反射面１２の作用により、発光ユニット５０の境界面における暗部の発生を防止することができる。

以上のとおり、本発明に係る線状発光装置は、暗部が発生しない連続的な線状光を低コストで生成することができるため、液晶表示装置用のバックライト、読取装置用光源など線状発光を利用する種々の用途に好適に適用することができる。

１００，２００ 線状発光装置
１０，４０，５０ 発光ユニット
１ 枠体
２，２６，２８ ライトガイド
３，３３ 蛍光体
３１ 発光面
６ レーザダイオード
２２，２３，２７，２９ 第１の反射構造
１２，１６ 第２の反射構造

Claims (3)

1. 複数の発光ユニットを連接して構成される線状発光装置であって、
   それぞれの前記発光ユニットは、
   長手方向の少なくとも一方の端部に配置されたレーザダイオードと、
   前記レーザダイオードに一端側が近接し、他の発光ユニットとの連接部分に他端側が近接して配置される、長尺のライトガイドと、
   前記ライトガイドに沿って長手方向に延在し、前記レーザダイオードの出力光の波長を変換する波長変換部材と、
   外部に光を放出する発光面と、
   前記ライトガイドを構成する面のうち、前記発光面の反対側の面に前記レーザダイオードの出力光を反射する第１の反射構造を具備し、
   発光ユニット間の連接部分において、互いに隣接する２つの発光ユニットの少なくともいずれか一方が、レーザダイオードの出力光を前記発光面に向かって反射する第２の反射構造を具備することを特徴とする、前記線状発光装置。
2. 前記発光ユニットのそれぞれが、光反射性の内面を有する枠体に収納されてなり、前記第２の反射構造が当該枠体に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の線状発光装置。
3. 前記波長変換部材が前記発光ユニットの発光面を構成し、連接する２つの発光ユニットの波長変換部材どうしが隙間なく連接されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の線状発光装置。

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