JP2012054083A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】導光体に設けた段差によるプリズム形状により生じる影の発生を抑制して均一な照光を得る。
【解決手段】光を放射する光源１と、光源１からの光を入光させる入光面２ａと、入光面２ａを通じて入光した光を反射させる反射部３と、反射部３において反射された光を出光することにより照光される照光部４とを有する導光体２とを備え、反射部３は導光体２の照光部４近傍の壁面に形成され、長手方向に階段状に変化する複数の段差部３ｂを有し、段差部３ｂの立壁部の長手方向に曲面で形成された凹部３ｃが複数配置されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、点光源からの光を導光し、照光範囲に均一拡散させて照明する薄型の照明装置に関するものである。

従来の薄型照明装置として、ＬＥＤのような点光源と、任意の照光範囲（照光部）まで光を導く導光体および照光範囲を均一に照光させるための拡散手段を有する構成が知られている。図９に従来の照明装置の構成を示す。図９（ａ）は従来の照明装置の構成を示す斜視図、図９（ｂ）は側面図、図９（ｃ）は図９（ｂ）を矢印Ｘ方向から見た図である。

照明装置は薄型化を図るため、図９に示すように光源９１を照光範囲より外側、かつ導光体９２外周端に配置し、導光された光が照光部９４において視認したい方向へ光が多く放出されるように導光体９２の裏面側にプリズム状の凹凸を有する反射面９３を設け、光を反射させて照光する構造を有している。光源９１から入射される光に対して視認させたい方向（入射光に対して垂直であることが多い）に反射させる角度が必要となり、薄型の導光体９２を実現させるために、反射面９３に階段状の凹凸溝を入れてプリズム状の凹凸を形成している。

しかし、反射面９３にプリズム状の凹凸を形成すると、均一平面で反射させることができず、凹凸溝の切替点が影となり照光部９４に縞模様の影９４ａが発生してしまう。そのため、照光部９４において均一な照光を得るためには反射光を拡散させる必要がある。この拡散手段として、特許文献１には照光面側に光拡散板を配置し、照光部における輝度の均一性を確保する構成が開示されている。

特開平１０−３９３０２号公報

しかしながら、上述した特許文献１の照明装置では、部品点数が増える、組み立て工数が増える、量産におけるばらつき要素が増えるという課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、導光体を介して視認した方向への光量を確保するとともに、均一な照光を得る照明装置を提供することを目的とする。

この発明は、光を放射する光源と、光源からの光を入光させる入光面と、入光面を通じて入光した光を反射させる反射部と、反射部において反射された光を出光することにより照光される照光部とを有する導光体とを備え、反射部は、導光体の照光部近傍の壁面に形成され、長手方向に階段状に変化する複数の段差部を有し、段差部の立壁部の長手方向に曲面で形成された凹部が複数配置されているものである。

この発明によれば、光源から入光面を通じて入光した光を反射させる反射部が導光体の照光部近傍の壁面に形成され、長手方向に階段状に変化する複数の段差部を有し、段差部の立壁部の長手方向に曲面で形成された凹部を複数配置するように構成したので、省スペース、且つ均一拡散性を確保した照明装置を得ることができる。さらに、部品点数が抑制され、組み立て工数および量産時のばらつき要素を低減することができる。

実施の形態１による照明装置の構成を示す斜視図である。 実施の形態１による照明装置の構成を示す側面図である。 実施の形態１による照明装置の反射部の構成を示す図である。 実施の形態１による照明装置の他の構成例を示す図である。 実施の形態２による照明装置の構成を示す図である。 実施の形態２による照明装置の拡散層の構成例を示す図である。 実施の形態４による照明装置の構成を示す斜視図である。 実施の形態４による照明装置の構成を示す図である。 従来の照明装置の構成を示す図である。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による照明装置の構成を示す斜視図である。
この実施の形態１による照明装置は、ＬＥＤなどで構成される光源１、光源１の上方には導光体２が配置され、当該導光体２は反射部３と照光部４とを備えている。光源１において照射された光は導光体２の入光面２ａを介して導光体２内部に入射され、上方向に導光される。反射部３および照光部４は導光体２の上部に設けられており、上方向に導光された光が反射部３において反射され、反射光が照光部４から放出されることにより照光部４が照光する。反射部３の設置角度により照光部４から放出される光の向きが決定される。この実施の形態１による照明装置は、例えば、ＧＥＰＯＮ−ＯＮＵの電源やアラームなどの表示ランプ部を光らせるための導光部品として用いられる。

図２は、この発明の実施の形態１による照明装置の構成を示す側面図である。図２では、光源１からの光の入射方向Ｐおよび光の視認方向Ｑ１，Ｑ２を示している。光の入射方向Ｐと光の視認方向Ｑ２が直交する場合、即ち入射方向Ｐに対して垂直方向となる視認方向Ｑ２への輝度を確保する場合には、スネルの法則に則り反射部３は、光の入射方向Ｐに対して４５度付近の角度を有する面として設置される。

図３（ａ）は反射部の拡大斜視図、図３（ｂ）は反射部の拡大正面図である。
反射部３は、照光部４において照光したい方向に多くの光量が得られるように角度が調整された反射面３ａを有し、当該反射面３ａには長手方向に階段状に変化する複数の段差部３ｂが形成されている。段差部３ｂの立壁部にはディンプル形状である略半球面の凹部３ｃが立壁部の長手方向に所定のピッチで複数形成されている。複数の凹部３ｃを備えることにより、拡散光を得ることができる。

凹部３ｃの詳細な形状を示すために、図３（ｃ）および図３（ｄ）において反射部３の段差部３ｂの記載を省略し、反射面３ａ上に凹部３ｃのみを記載した拡大斜視図および拡大正面図を示している。図３（ｃ）および図３（ｄ）から分かるように、凹部３ｃは略半球面の形状を有している。
図３（ｅ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ断面図である。反射部３の段差部３ｂの立壁部に略半球面の複数の凹部３ｃを備えることより、図３（ｅ）に示すような拡散光を得ることができる。当該拡散光により、照光部４において段差部３ｂにより発生する縞模様状の影を見えにくくすることができる。

以上のように、この実施の形態１によれば、設置角度が調整された反射面３ａの長手方向に階段状に変化する複数の段差部３ｂを形成し、当該段差部３ｂの立壁部にディンプル形状である略半球面の凹部３ｃを形成するように構成したので、反射面３ａの段差部３ｂにより照光部４に発生する縞模様状の影を抑制し、照光の均一性を確保することができる。

また、この実施の形態１によれば、光拡散板を用いることなく、反射面３ａ上の凹部３ｃにより照光部４における照光の均一性を確保するように構成したので、部品点数を抑制することができ、組み立て工数の削減および量産時のバラツキ要素を低減させることができる。

また、この実施の形態１によれば、反射部３において拡散光を発生させるように構成したので、照光部４の意匠面に影響を与えることなく拡散光を発生させることができ、意匠性に優れた照明装置を提供することができる。例えば、照光部４を鏡面仕上げした意匠面とすることも可能となる。

なお、上述した実施の形態１では、反射部３に略半球面の凹部３ｃを形成する例を示したが、凹部３ｃの形状は適宜変更可能である。図４は実施の形態１による照明装置の他の構成例を示す図であり、図４（ａ）は照明装置の側面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。図４（ａ）に示すように、凹部３ｃを円錐形状のような曲面で構成してもよい。図４（ｂ）に示すように円錐形状の頂点を導光体２内部方向に向けて配置する。円錐形状の側面により形成される曲面により拡散光を得ることができる。

実施の形態２．
図５は、この発明の実施の形態２による照明装置の構成を示す図である。図５（ａ）は照明装置の側面図であり光の進路を模式的に示した図である。また図５（ｂ）は図５（ａ）の照明装置を矢印Ｃ方向から見た図である。
この実施の形態２では、反射面３ａに段差部３ｂのみを設けている。実施の形態１において示した段差部３ｂの凹部３ｃに変えて、導光体２内部に拡散層５を形成することにより、照光の均一性を確保する構成を示す。ここでは、２回に分けて異種材料の射出成形を行う２色成形の技術を用いて導光体２内部に拡散層５を設ける構成を示す。

導光体２はプラスチック材の射出成形により製造される場合が多く、主原料には無色透明な材料でポリカーボネート（ＰＣ）やポリメタクリル酸（ＰＭＡＡ）といったプラスチック材で光を減衰させずに導光できる透明度の高いものが用いられる。これに対して、拡散層５の成形材料としては、拡散ビーズ入りのプラスチック材料や、着色（一般的には乳白色）材料を用いることで高い拡散効果が期待できる。拡散ビーズ入りのプラスチック材料や着色材料は拡散効果が高い反面、光を減衰させる要因を持ち合わせているため、導光体２全てを拡散層５に適した材料で成形すると、照光部４において得られる輝度が低下してしまう。そのため、拡散層５は均一に照光させたい照光部４付近に配置し、可能な限り薄く、且つ十分な拡散効果を発揮できるような最適条件で設計することが望ましい。

図５（ａ）に示すように、拡散層５は導光体２内部であり照光部４近傍に、照光部４と平行となる面に配置されている。光源１から入光面２ａを介して導光体２内部に入射された光は反射部３の反射面３ａにおいて反射されて拡散層５に入り、当該拡散層５において拡散されて照光部４から放出される。照光部４から拡散光が放出されるため、図５（ｂ）に示すように照光部４に縞模様状の影が発生するのを抑制することができる。

さらに、導光体２と拡散層５を異種材料により成形する構成に加え、図６（ａ）から図６（ｄ）に示すように拡散層５の入光面と出光面に凹凸形状を設けてもよい。これによりさらに十分な拡散効果が得られ照光部４に縞模様状の影が発生するのを抑制することができる。なお、当該凹凸形状の配置は、入光面のみ、出光面のみ、あるいは入光面および出光面のいずれでも良い。

図６（ａ）は短手方向に複数の山型凹凸溝を所定ピッチで配列した拡散層５の入光面／出光面５ａを示し、図６（ｂ）は長手方向に複数の山型凹凸溝が所定ピッチで配列した入光面／出光面５ｂを示している。また、図６（ｃ）は短手方向および長手方向に四角形状の凹部を配置した入光面／出光面５ｃを示し、図６（ｄ）は短手方向および長手方向に四角形状の凸部を配置した入光面／出光面５ｄを示している。拡散層５を異種材料により成形する構成に加え、さらに入光面および出光面に凹凸部を設けることにより、より高い拡散効果を得ることができる。

なお、拡散層５の入光面および出光面の形状は図６（ａ）から（ｄ）以外であっても、拡散効果が得られる形状であれば適宜適用可能である。また、拡散層５の入光面および出光面凹凸形状によっては、拡散層５の入光面の凹凸形状と、出光面の凹凸形状とを直行配置するように構成してもよい。また、拡散層５の入光面と出光面に設ける凹凸形状のピッチを変化させてもよい。凹凸形状の配置やピッチを変化させることにより光の指向性を変えて、照光部４に発生する影を抑制することができる。

また、拡散層５の入光面と出光面にそれぞれ異なる凹凸形状を適用してもよい。例えば、入光面に図６（ａ）で示した山型凹凸溝を適用し、出光面に図６（ｃ）で示した四角形状の凹部を適用してもよい。図６（ａ）から図６（ｄ）で示した例を用いた場合、（入光面の形状４種類）×（出光面の形状４種類）の計１６通りの組み合わせが生まれる。さらに、凹凸形状の配置やピッチを変化させた場合には、無数の組み合わせを適用することができる。また、入光面および出光面に図６（ｃ）や図６（ｄ）を適用した場合、拡散層５の外側に対して凸と凸、凸と凹、凹と凸、凹と凹と適宜組み合わせることができる。

さらに、拡散層５の入光面および出光面に、図６（ａ）から（ｄ）に示す凹凸形状を設けると、導光体２と拡散層５の材質の違いによる内部の拡散のみではなく、導光体２と拡散層５の境界面における異種材料の屈折率の違いによる拡散効果も得ることができる。
そのため、拡散層５を例えば導光体２の主原料と同じ系統の透明度の高い材料を用いて形成した場合にも、屈折率の異なる異種材料であれば拡散層５の入光面および出光面に設けた凹凸形状により拡散効果を得ることができ、照光部４に縞模様状の影が発生して輝度が低下するのを抑制することができる。

以上のように、この実施の形態２によれば、異種材料を用いた射出成形により導光体２内部に拡散層５を形成し、例えば導光体２には光を減衰させずに導光できる透明度の高い材料を用い、拡散層５には高い拡散性を有する材料を用いるように構成したので、反射面３ａの段差部３ｂにより照光部４に発生する縞模様状の影を抑制し、照光の均一性を確保することができる。

また、この実施の形態２によれば、拡散層５の入光面および出光面に凹凸形状を設けるように構成したので、より高い拡散性を得ることができる。また、導光体２と拡散層５との境界面における屈折率の違いによる拡散効果を得ることができる。これらの拡散効果により反射面３ａの段差部３ｂにより照光部４に発生する縞模様状の影を抑制し、照光の均一性を確保することができる。

実施の形態３．
次に、上述した拡散層５の異なる構成例を示す。この実施の形態３では、拡散効果を有するフィルムシートをインサート成形することにより拡散層５を形成する構成を示す。
フィルムシートとしては、拡散効果を有すると共に、たとえばメッシュ形状や所定の間隔で穴部分が形成されているものを用いる。フィルムシートのメッシュ形状や穴部分により、導光体２を構成する部材と拡散層５を構成する部材の２種類の部材の密着性を向上させることができる。
また、フィルムシートとして、ガラス繊維などを用いたメッシュ素材を用いてもよい。拡散層５のインサート部材にガラス繊維などを使用すると、導光体２と拡散層５との材質の屈折率の違いによる拡散効果を得ることができ、透明度の高い材質であっても拡散層５を形成することができる。透明度の高い材質を用いて拡散層５を形成することにより、光源１から入射される光の減衰を最小限に抑制することができる。

以上のように、この実施の形態３によれば、拡散効果を有し、さらに部材間の密着性を向上させるメッシュ形状や所定の間隔で穴部分が形成されたフィルムシートをインサート成形して拡散層５を形成するようにしたので、導光体２と拡散層５との界面剥離を回避し、機械的な接着強度を向上させることができる。

また、この実施の形態３によればガラス繊維など透明度の高い材質を用いたメッシュ素材をインサート部材として拡散層５を構成したので、導光体２と拡散層５との屈折率の違いによる拡散効果を得ることができる。また、透明度の高い材質を用いて拡散層５を形成するので、光源１から入射された光の減衰を最小限とし、照光部４における輝度向上を図ることができる。

実施の形態４．
図７および図８は、この発明の実施の形態４による照明装置の構成を示す図である。図７は照明装置の斜視図、図８（ａ）は照明装置の側面図、および図８（ｂ）は図８（ａ）の照明装置を矢印Ｃ方向から見た図である。
この実施の形態４では、導光体２の上方であり照光部４近傍に複数の穴部２ｂを形成する。図７に示すように、穴部２ｂは照光部４と平行となる面上に、当該面の短手方向に貫通するように、さらに当該面の長手方向に所定ピッチで複数配列されている。また、穴部２ｂは円柱形状を有している。穴部２ｂの加工は、金型による穴形状の成形のほか、ウォータージェットなどの切削加工、レーザ加工、化学薬液によるエッチング処理などにより行われる。

光源１から入光面２ａを介して導光体２内部に入射された光は反射部３の反射面３ａにおいて反射される。図８（ａ）に示すように、反射された光は、照光部４近傍に設けられた穴部２ｂの斜め下方向から入射して穴部２ｂの曲面において拡散される。拡散された光は、照光部４から放出される。このように、穴部２ｂは、実施の形態２において示した拡散層５と同様の機能を有し、照光部４における縞模様の発生を抑制することができる。
さらに、穴部２ｂ加工の後工程として、当該穴部２ｂに拡散効果の高い異種材料を充填してもよい。穴部２ｂを異種材料で充填させることにより、穴部２ｂが空洞で空気が存在している場合に得られる拡散効果とは異なる効果を得ることができる。

以上のように、この実施の形態４によれば、照光部４近傍の導光体２内に円柱形状の穴部２ｂを形成するように構成したので、反射部３において反射された光が当該穴部２ｂの曲面において拡散され、反射面３ａの段差部３ｂにより照光部４に発生する縞模様状の影を抑制し、照光の均一性を確保することができる。

また、この実施の形態４によれば、穴部２ｂを設け、さらに当該穴部２ｂに拡散効果の高い異種材料を充填するように構成したので、充填する材料により種々の拡散効果を得ることができる。また、拡散性や屈折率を考慮して充填材料を選択することにより、目的や用途に合わせた拡散効果を得ることができる。

なお、この実施の形態４では円柱状の穴部２ｂを設ける構成を示したが、円柱状に限定されるものではなく、反射部３において反射された光を拡散することができる形状であれば適宜変更可能である。

なお、この実施の形態４では円柱状の穴部２ｂが、照光部４と平行となる面の短手方向に貫通するように、さらに当該面の長手方向に所定ピッチで複数配列する構成を示したが、穴部２ｂの配置はこれに限定されるものではなく、反射部３において反射された光を拡散することができる配置であれば適宜変更可能である。

上述した実施の形態２から実施の形態４によれば、従来の拡散シートに変えて拡散層５や穴部２ｂを設ける構成としたので、部品点数を削減することができ、組み立て工数の削減および照明装置の性能のバラツキを低減させることができる。また、拡散シートを固定する構造が不要となる。さらに、従来の拡散シートを用いた場合、拡散シート上に意匠部品を設置する必要があったが、本発明の拡散層５や穴部２ｂを設ける構成では意匠部品を設ける必要がなく意匠性に自由度が生まれる。
なお、本願発明の範囲内において、実施の形態を適宜組合せ、変更、省略等することが可能である。

１ 光源、２ 導光体、２ａ 入光面、２ｂ 穴部、３ 反射部、３ａ 反射面、３ｂ 段差部、３ｃ 凹部、４ 照光部、５ 拡散層、５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ 入光面／出光面。

Claims (4)

1. 光を放射する光源と、
   前記光源からの光を入光させる入光面と、前記入光面を通じて入光した光を反射させる反射部と、前記反射部において反射された光を出光することにより照光される照光部とを有する導光体とを備え、
   前記反射部は、前記導光体の前記照光部近傍の壁面に形成され、長手方向に階段状に変化する複数の段差部を有し、前記段差部の立壁部の長手方向に曲面で形成された凹部が複数配置されていることを特徴とする照明装置。
2. 光を放射する光源と、
   前記光源からの光を入光させる入光面と、前記入光面を通じて入光した光を反射させる反射部と、前記反射部において反射された光を拡散する拡散層と、前記拡散層において拡散された光を出光することにより照光される照光部とを有する導光体とを備え、
   前記反射部は、前記導光体の前記照光部近傍の壁面に形成され、長手方向に階段状に変化する複数の段差部を有し、
   前記拡散層は、前記照光部近傍の前記照光部と平行する面上に形成され、前記導光体と異なる部材で構成されていることを特徴とする照明装置。
3. 前記拡散層は、前記導光体に、前記導光体と拡散効果の異なる部材または屈折率の異なる部材を二色成形またはインサート成形することにより形成されていることを特徴とする請求項２記載の照明装置。
4. 光を放射する光源と、
   前記光源からの光を入光させる入光面と、前記入光面を通じて入光した光を反射させる反射部と、前記反射部において反射された光を拡散する拡散層と、前記拡散層において拡散された光を出光することにより照光される照光部とを有する導光体とを備え、
   前記反射部は、前記導光体の前記照光部近傍の壁面に形成され、長手方向に階段状に変化する複数の段差部を有し、
   前記拡散層は、前記照光部近傍の前記照光部と平行する面上に形成され、曲面を有する複数の穴部で構成されていることを特徴とする照明装置。

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