JP2012074404A - エッジライト式照明装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】LEDを光源とし、照明装置として十分な照度を有し、かつ薄型に製作することができるエッジライト式照明装置を提供する。
【解決手段】略円板状をなす導光板1と、導光板1の円周端面から導光板1の内部に出射方向を向け、円周端面の周囲を取り囲むように配列されたLED光源2と、LED光源2から導光板1に導入された光が出射する該導光板の出光面と反対側の反射面1bに、導光板1を覆うように配置された反射シート3と、筐体6とを備える。導光板1の反射面1bの表面に、光を乱反射させる光乱反射部9が、複数のドットを除いた前記反射面1bの地の部分に形成され、かつ、導光板1の中心部に近づくにしたがってそのドット密度が低くなるようなネガパターンで形成されている。
【選択図】図2
【解決手段】略円板状をなす導光板1と、導光板1の円周端面から導光板1の内部に出射方向を向け、円周端面の周囲を取り囲むように配列されたLED光源2と、LED光源2から導光板1に導入された光が出射する該導光板の出光面と反対側の反射面1bに、導光板1を覆うように配置された反射シート3と、筐体6とを備える。導光板1の反射面1bの表面に、光を乱反射させる光乱反射部9が、複数のドットを除いた前記反射面1bの地の部分に形成され、かつ、導光板1の中心部に近づくにしたがってそのドット密度が低くなるようなネガパターンで形成されている。
【選択図】図2
Description
本発明は、円形導光板の円周端面からLED(発光ダイオード)の光を導光板内に入射して、該導光板の正面から光を出射するエッジライト式照明装置に関するものである。かかるエッジライト式照明装置は、特にオフィスや家屋の天井や壁面に取り付けて使用する照明装置として有用である。
近年、省エネルギーの観点からLED(発光ダイオード)を光源とした照明装置が開発、商品化されている。例えば天井面に設置する照明装置(シーリング灯)の場合、LED光源を、その出射面を垂直下方に向けて設置し、LED光源の直下に乳白色の透光板を設置する。LED光源から発した光は、該透光板を透過・拡散し、屋内全体を照明する(特許文献1〜3参照。)。このような照明装置は、LED光源の出射面が照明しようとする空間に向きあっているので、「直下方式の照明装置」という。
しかしながら、前述した直下方式の照明装置は、LED光源を搭載した基板を、その照明装置が設置される天井又は壁と平行に配置しなければならないという構造を有するので、ある程度の厚みが必要となる。現在、より薄型の照明装置が要望されている。
本発明の目的は、LEDを光源とし、照明装置として十分な照度を有し、かつ薄型に製作することができるエッジライト式照明装置を提供することにある。
本発明の目的は、LEDを光源とし、照明装置として十分な照度を有し、かつ薄型に製作することができるエッジライト式照明装置を提供することにある。
前記の目的を達成するための本発明のエッジライト式照明装置は、略円板状をなす導光板と、導光板の円周端面から導光板の内部に出射方向を向け、円周端面の周囲を取り囲むように配列されたLED光源と、LED光源から導光板に導入された光が出射する該導光板の出光面と反対側の反射面に該導光板を覆うように配置された反射シートと、LED光源、導光板及び反射シートを支持し、それらの位置関係を保持するために設けられた筐体とを備え、導光板の反射面に、光を乱反射させる光乱反射部が形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、略円板状をなす導光板の端面から内部に導入されたLED光源からの光は、導光板と空気との界面の光学的密度差に伴い全反射を繰返しながら進行する。この進行の途中で光乱反射部に入射すると、光乱反射層で乱反射し、導光板と空気との界面において臨界角以下になって導光板の前面から外部に放射される。また光乱反射部を透過した光も、その導光板の反射面を覆うように配置された反射シートによって反射され、導光板内に戻った後、導光板の出光面から出光する。そして、この構成を採用することにより、薄型にでき、かつ、照明装置としての照度も確保できるエッジライト式照明装置を提供することができる。
本発明では、光乱反射部が複数のドットを除いた反射面の地の部分に形成され、かつ、円周端面側から導光板の中心部に近づくにしたがってそのドット密度が低くなるようなパターン、いわゆるネガパターンで形成されている。このパターンでは、ドット部分が光全反射部となる。導光板に入射された光は、全反射部で全反射を繰り返しながら導光板の内部に進行していく一方、その一部が光乱反射部で乱反射し、導光板から出光していく。この際、導光板の反射面から出射された光は、反射シートにより反射されて再度導光板に入射された後、導光板の出光面から出光することになる。ここで、導光板の円周端面側から導光板の中心部に近づくにしたがって前記ドット(光全反射部)密度を低めることにより、照度ムラを低減することが可能となる。
光乱反射部は、光を散乱させる粒子を、導光板の反射面の表面に、例えば印刷により塗布することにより形成することができる。導光板は、メタクリル樹脂材料から形成されるものであってもよい。
また、導光板の出光面の周囲部にはリフレクターが環状に設けられていてもよい。これはLED光源から直接漏洩する光を反射させ、導光板に効率的に導入させるためである。
また、導光板の出光面の周囲部にはリフレクターが環状に設けられていてもよい。これはLED光源から直接漏洩する光を反射させ、導光板に効率的に導入させるためである。
LED光源は、導光板の円周端面の全周囲に一定間隔で配列されていることが好ましい。このような配置により、照度ムラを減らすことができる。
本発明は導光板の出光面側に配置された光拡散用シェードをさらに有するものであってもよい。
本発明は導光板の出光面側に配置された光拡散用シェードをさらに有するものであってもよい。
以上のように本発明によれば、照明装置自体を薄型化できるとともに、照度ムラを抑制しつつ導光板から光を効率よく出光させることにより、照明装置として十分な照度を得ることができる。本発明のエッジライト式照明装置は、特に屋内向けの照明装置として好適なものである。
本発明のエッジライト式照明装置について、添付図面を参照しながら説明するが、本発明の実施はこれらの形態に限定されるものではない。
図1は、エッジライト式照明装置20の外観を示す斜視図である。このエッジライト式照明装置20は、高さの低い円柱体の形状をしており、例えば天井に取り付けるシーリング灯、壁面に取り付けるブラケット灯などに用いられる。円柱体の中心線をAで表している。
図1は、エッジライト式照明装置20の外観を示す斜視図である。このエッジライト式照明装置20は、高さの低い円柱体の形状をしており、例えば天井に取り付けるシーリング灯、壁面に取り付けるブラケット灯などに用いられる。円柱体の中心線をAで表している。
図2は、エッジライト式照明装置20の内部を模式的に表す、中心線Aで切断した断面図である。エッジライト式照明装置20は、導光板1と、LED光源2とを有している。導光板1は、互いに平行な上円板面及び下円板面と、上円板面の円周と下円板面の円周とで区画される平行帯状の閉曲面とで構成される形状、すなわち円柱状をなしている。上円板面及び下円板面は、正確な円形でなくてもよく、ほぼ円形であれば良い。
下円板面は、LED光源2より出て導光板1の円周端面1cに入射した光が出光する出光面1aを構成する。上円板面は、出光面1aに対向する反射面1bを構成する。そして平行帯状の閉曲面は、LED光源2の光が入射する円周端面1cを構成する。
LED光源2は、通常、微小なLEDを一定間隔で円周上に複数個配置したものである。LED光源2は、図2に示すように、導光板1の円周端面1cに対して出射方向を向け、円周端面1cの円周を取り囲むように配列されている。
LED光源2は、通常、微小なLEDを一定間隔で円周上に複数個配置したものである。LED光源2は、図2に示すように、導光板1の円周端面1cに対して出射方向を向け、円周端面1cの円周を取り囲むように配列されている。
また、導光板1の反射面1b側には、反射面1bを覆うようにして略円形状の反射シート3が配置され、導光板1の出光面1a側には略円形状の光拡散用シェード4が配置されている。さらに出光面1aの周囲部にはLED光源2からの光を効率的に導光板1に導入するためのリフレクター5と、LED光源2、導光板1、反射シート3、光拡散用シェード4及びリフレクター5を支持・格納し、それらの位置関係を保持するために設けられた円筒形状の筐体6が備えられている。
図3は、エッジライト式照明装置の分解斜視図である。
筐体6は、同図に示されるように、円形の天板6aと、その周縁部から、下方に向けて円筒状の側面6bとを有する。側面6bの下部は開口になっている。
筐体6の材質は、アルミニウム、鉄などの金属でもよく、ABSなどの樹脂でもよい。筐体6は、各部材を固定化し、保護するだけでなく、放熱板としての機能も担うので、特に金属であることが好ましい。金属としては鉄、SUS、アルミニウムなどが挙げられ、特に放熱性、加工性の観点からアルミニウムが好適に用いられる。例えばアルミニウムで形成される場合、その天板6a及び側面6bを形成するアルミニウム板の厚みは、限定されるものではないが、アルミニウムの金属としての弾性(変形性)を考慮し、0.5〜3mm程度が好ましい。0.5mm以下の場合、それ自体で各部材の固定は可能であるものの、各部材の重量により筐体6の変形が起こりやすく、しいては故障に繋がる恐れがある。0.5mm以下の板を用いる場合は別の枠、補強材などを併用するとよい。3mm以上の場合、筐体6の重量が大きくなる。
筐体6は、同図に示されるように、円形の天板6aと、その周縁部から、下方に向けて円筒状の側面6bとを有する。側面6bの下部は開口になっている。
筐体6の材質は、アルミニウム、鉄などの金属でもよく、ABSなどの樹脂でもよい。筐体6は、各部材を固定化し、保護するだけでなく、放熱板としての機能も担うので、特に金属であることが好ましい。金属としては鉄、SUS、アルミニウムなどが挙げられ、特に放熱性、加工性の観点からアルミニウムが好適に用いられる。例えばアルミニウムで形成される場合、その天板6a及び側面6bを形成するアルミニウム板の厚みは、限定されるものではないが、アルミニウムの金属としての弾性(変形性)を考慮し、0.5〜3mm程度が好ましい。0.5mm以下の場合、それ自体で各部材の固定は可能であるものの、各部材の重量により筐体6の変形が起こりやすく、しいては故障に繋がる恐れがある。0.5mm以下の板を用いる場合は別の枠、補強材などを併用するとよい。3mm以上の場合、筐体6の重量が大きくなる。
また天板6aと側面6bとは同一材料で一体に成形されたものでもよく、別々に形成された後、溶接、接着、ネジ止めなどの方法で合わされたものでもよい。この筐体6の天板6aには、シーリング灯であれば部屋の天井面に、ブラケット灯であれば壁面に取り付けられるような取付け器具(電源の供給端子を含む)が付属している。
LED光源2は、通常、筐体6の側面6bの内面に、ほぼ全周囲にわたって取り付けられている。LED光源2は、LEDを複数配置した長尺の基板であるLEDアレイ基板2aを配列して構成される。LEDアレイ基板2aとして、LEDアレイ基板2aの基板面に対して垂直に発光させるトップビュー型、LEDアレイ基板2aの基板面に対して並行に発光させるサイドビュー型共に使用が可能であるが、導光板1の円周端面1cに光を入射させる観点から、トップビュー型が適する。またLEDアレイ基板2aは、筐体6の側面6bの内面に配置できるよう、曲線的な加工が施されたものであるか、あるいはフレキシブルに形状を変えられる基板のものを使用することが好ましい。
LED光源2は、通常、筐体6の側面6bの内面に、ほぼ全周囲にわたって取り付けられている。LED光源2は、LEDを複数配置した長尺の基板であるLEDアレイ基板2aを配列して構成される。LEDアレイ基板2aとして、LEDアレイ基板2aの基板面に対して垂直に発光させるトップビュー型、LEDアレイ基板2aの基板面に対して並行に発光させるサイドビュー型共に使用が可能であるが、導光板1の円周端面1cに光を入射させる観点から、トップビュー型が適する。またLEDアレイ基板2aは、筐体6の側面6bの内面に配置できるよう、曲線的な加工が施されたものであるか、あるいはフレキシブルに形状を変えられる基板のものを使用することが好ましい。
LEDアレイ基板2aには、通常、30mmあたり1〜6個のLEDが配置される。LEDが円周30mmあたり1個未満となる粗い配置の場合は、導光板1の周囲から導入される光の均一性が欠如し、導光板1の周辺部に輝度のムラを生じる結果となる。一方、円周30mmあたり6個より多く配置することは、LEDの大きさの観点から、これ以上の密にLEDアレイ基板2aへ搭載することが困難であると同時に、LEDのコストの面から好ましくない。
筐体6の側面6bの内半径が300mmであれば、その内周長は1880mmなので、LEDアレイ基板2aの長さを約300mmとした設計した場合、約6本の基板が搭載可能であり、LED数としては60個〜360個が配置可能である。
エッジライト式照明装置に搭載するLEDの数の決め方は、LED1つあたりの消費電力(W)と当該照明装置として設定したワット数から一義的に求めることが可能である。すなわち、当該照明装置として設定したワット数をLED1つあたりの消費電力(W)で割れば、LEDの数が決まる。
エッジライト式照明装置に搭載するLEDの数の決め方は、LED1つあたりの消費電力(W)と当該照明装置として設定したワット数から一義的に求めることが可能である。すなわち、当該照明装置として設定したワット数をLED1つあたりの消費電力(W)で割れば、LEDの数が決まる。
照明装置のワット数は、照明空間に必要な照度に応じて任意に設計できるが、蛍光灯照明としては概ね10〜80Wの使用が一般的である。省エネルギーの観点から20〜60Wに設計されるのが好ましい。
LEDを搭載したLEDアレイ基板2aを配置するには、LEDアレイ基板2aを複数用意し、側面6bの内面に貼り付けていく。このとき、LEDに電源を供給する電線の配線も行う。配線された電線の端は、筐体6の天板6aに設けた取り付け器具に接続される。なお、筐体6が金属の場合、LEDアレイ基板2aの取り付けは、基板と筐体6とが短絡しないように絶縁シートを介在させて行うのが好ましい。この絶縁シートは放熱機能を有するシートであることがさらに好ましい。
LEDを搭載したLEDアレイ基板2aを配置するには、LEDアレイ基板2aを複数用意し、側面6bの内面に貼り付けていく。このとき、LEDに電源を供給する電線の配線も行う。配線された電線の端は、筐体6の天板6aに設けた取り付け器具に接続される。なお、筐体6が金属の場合、LEDアレイ基板2aの取り付けは、基板と筐体6とが短絡しないように絶縁シートを介在させて行うのが好ましい。この絶縁シートは放熱機能を有するシートであることがさらに好ましい。
LED光源2の色については、特に制限はないが、照明装置として使用する上では白色のものが好ましい。なお、白色LEDとしては、青色LEDと黄色蛍光体との組み合わせにより白色光を発するものや、赤、青、緑のそれぞれのLEDを組み合わせることにより白色光を発するもの等が挙げられる。
LEDの発光部分のサイズは、一般的なLEDであれば、特に限定されるものではないが、導光板1の厚み以下の幅である方が好ましい。一般的にLEDは発光部分からの出射方向の広がりが法線方向に対して±60°(出光角120°)であることから、より有効に導光板に光を送り込むためには、LEDの発光部分のサイズは導光板1の厚みをdとすると(図3参照)、1d以下、好ましくは0.9d、更に好ましくは0.8d以下となるサイズが良い。
LEDの発光部分のサイズは、一般的なLEDであれば、特に限定されるものではないが、導光板1の厚み以下の幅である方が好ましい。一般的にLEDは発光部分からの出射方向の広がりが法線方向に対して±60°(出光角120°)であることから、より有効に導光板に光を送り込むためには、LEDの発光部分のサイズは導光板1の厚みをdとすると(図3参照)、1d以下、好ましくは0.9d、更に好ましくは0.8d以下となるサイズが良い。
導光板1は、光透過性の良好な透明基板であることが好ましい。その材質としては、例えば、メタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリオレフィン樹脂の如き熱可塑性樹脂が挙げられる。また、それらの2種以上を混合したものを使用してもよく、それら樹脂の積層体を使用してもよい。中でも、透明性、導光性、加工性の点からメタクリル樹脂が好ましい。メタクリル樹脂としては、全光線透過率が90%以上であるものがより好ましい。メタクリル樹脂板に、難燃性や帯電防止性を付与したものでも良い。
導光板1は、薄い円柱状であるが、その頂角部が丸みを帯びるよう加工されていてもよい。導光板1の厚みは、1〜10mm、好ましくは1〜5mmである。厚すぎると照明装置全体の重量が多くなる。導光板1の厚さの下限は、LED光源2から広がりながら出射される光を良好に入光させる観点から決まる。LED光源2と導光板1の円周端面1cとの距離が長くなるほど、導光板1の厚さの下限は大きくなる。円周端面1cとの距離が接近すれば導光板1の厚さの下限は小さくなるが、それでもLEDの発光部分のサイズよりも大きくなるようにすることが好ましい。
導光板1の直径は、30〜1200mmの範囲が好ましい。導光板1内の導光距離はLED光源2から最大600mm程度であり、対向する円周部から導光可能なので、これで導光板1の直径の上限が1200mmと決まる。導光板1の直径がこれ以上大きくなると光が届きにくくなる。導光板1の直径は、室内灯に使用する観点から、100〜600mmであればさらに好ましい。
導光板1の反射面1b側に配置される反射シート3は、略円形状であり、導光板を覆うとともに、LED光源2より発した光を効率的に導光板に入光させるため、導光板1の大きさを超えて、LED光源2の近傍まで伸ばして配置されるようにする。このため反射シート3の直径は、LED光源2が配置されている部分も覆うので、導光板1よりやや大きくなる。
反射シート3の材質は、例えば、白色ポリエステル製の低発泡フィルムや、ガラス又はプラスティックフィルムに反射率の高い金属を蒸着させたもの等が挙げられる。反射シート3の厚さは、通常50〜800μm程度である。
導光板1の出光面側には、光拡散用シェード4が配置される。かかる光拡散用シェード4は、略円形状の平板であり、その直径は筐体6の側面6bをカバーできるように、筐体6の直径と同程度か少し大きめである。厚みは、0.1〜5mmであり、この範囲より厚すぎると照明装置全体の重量が多くなるため好ましくない。この範囲より薄すぎると強度が保てない。
導光板1の出光面側には、光拡散用シェード4が配置される。かかる光拡散用シェード4は、略円形状の平板であり、その直径は筐体6の側面6bをカバーできるように、筐体6の直径と同程度か少し大きめである。厚みは、0.1〜5mmであり、この範囲より厚すぎると照明装置全体の重量が多くなるため好ましくない。この範囲より薄すぎると強度が保てない。
光拡散用シェード4は、透明基板に光拡散性能が付与されたものであり、従来公知の光拡散用シェードを採用することができる。かかる透明基板の材質としては、前述した導光板と同様、例えば、メタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリオレフィン樹脂の如き熱可塑性樹脂等が挙げられる。また、それらの2種以上を混合したものを使用してもよく、それら樹脂の積層体を使用してもよい。中でも、成形性、表面硬度の点からメタクリル樹脂が好ましい。なお、必要に応じて、光拡散用シェード4のさらに外側にプリズムシートを配置することもできる(図示せず)。また、光拡散用シェード4を透明体で構成して、プリズムシートで光を拡散させるという実施も可能である。
光拡散用シェード4の透明基板に光拡散性能を付与する方法としては、従来公知の方法を採用することができ、例えば、該透明基板の表面に凹凸形状を施す方法や、透明基材内に該透明基材と屈折率の異なる光拡散剤を含有させる方法等が挙げられる。この光拡散剤としては、アクリル系架橋ビーズやMS系架橋ビーズ等の有機系微粒子や、シリカ、酸化チタン、硫酸バリウムなどの無機系微粒子が挙げられ、必要に応じてそれらの2種以上を用いることができる。中でも、有機系微粒子が好ましい。
光拡散用シェード4としては、ヘイズ値が80〜100%であり、全光線透過率が35〜80%であるものが好適に採用される。
光拡散用シェード4の厚さは、通常0.1〜5mm程度であり、好ましくは0.5〜4mmである。
リフレクター5は、LED光源2より出射した光を良好に導光板1に入射させるために、導光板1の出光面側に、LED光源2の近傍及び導光板1の周縁部を遮蔽するようにして配置される。リフレクター5自体は円環状のものである。リフレクター5の外径は、リフレクター5を筐体6に収納するために、円筒状の側面6bの内径よりも小さいことが好ましい。リフレクター5の内径は、導光板1の周辺部から出射する光を漏らすことなく遮るために、導光板1の直径よりも小さいことが好ましい。
光拡散用シェード4の厚さは、通常0.1〜5mm程度であり、好ましくは0.5〜4mmである。
リフレクター5は、LED光源2より出射した光を良好に導光板1に入射させるために、導光板1の出光面側に、LED光源2の近傍及び導光板1の周縁部を遮蔽するようにして配置される。リフレクター5自体は円環状のものである。リフレクター5の外径は、リフレクター5を筐体6に収納するために、円筒状の側面6bの内径よりも小さいことが好ましい。リフレクター5の内径は、導光板1の周辺部から出射する光を漏らすことなく遮るために、導光板1の直径よりも小さいことが好ましい。
リフレクター5の材質は光を遮蔽するものであれば限定されない。金属板でもよく、反射シート3と同様の材質、例えば、白色ポリエステル製の低発泡フィルムや、ガラス又はプラスティックフィルムに反射率の高い金属を蒸着させたものでもよい。その厚さは、通常50〜400μm程度である。
エッジライト式照明装置は、以上のように導光板1の円周端面1cに光を入射させるという構造を有するので、照明装置全体の高さを低くすることができる。
エッジライト式照明装置は、以上のように導光板1の円周端面1cに光を入射させるという構造を有するので、照明装置全体の高さを低くすることができる。
照明装置全体の高さは、筐体6をカバーする光拡散用シェード4の高さであり、それは筐体6の高さに応じて決まる。筐体6の高さは、LEDアレイ基板2aの幅と遊び部分の合計で決まるので、LEDアレイ基板2aの幅しだいで高くも低くもできる。通常、LEDアレイ基板2aの基板として所定の狭い幅のものを用いることにより、エッジライト式照明装置の高さを、5〜20mm程度とすることができる。この中でも、照明装置としては5〜10mmがさらに好適である。
このように、導光板1の円周端面1cから光を入射させる構造とすることにより、薄型の照明装置とすることができる。
導光板1の反射面1bには、光を乱反射させるための光乱反射部9が形成されている。光乱反射部9は、導光板1の反射面1bに一定の模様ができるように凹凸(スリガラス)加工を施して形成してもよく、導光板1の反射面1bに一定の模様ができるようにインク等を付着させて形成してもよい。この模様は、導光板1の反射面1bに複数形成された略円状、略三角形状、略四角形状等からなる互いに重複しない図形の集合でもよく、同心円に複数並べられた円環状の図形の集合でも、線状の図形の集合でもよい。この明細書では、前者の互いに独立した図形の集合からなる模様を「ドット模様」と言い、1つ1つの図形を「ドット」という。後者の円環状又は線状の図形を「ストライプ」という。
導光板1の反射面1bには、光を乱反射させるための光乱反射部9が形成されている。光乱反射部9は、導光板1の反射面1bに一定の模様ができるように凹凸(スリガラス)加工を施して形成してもよく、導光板1の反射面1bに一定の模様ができるようにインク等を付着させて形成してもよい。この模様は、導光板1の反射面1bに複数形成された略円状、略三角形状、略四角形状等からなる互いに重複しない図形の集合でもよく、同心円に複数並べられた円環状の図形の集合でも、線状の図形の集合でもよい。この明細書では、前者の互いに独立した図形の集合からなる模様を「ドット模様」と言い、1つ1つの図形を「ドット」という。後者の円環状又は線状の図形を「ストライプ」という。
図4〜7は、導光板1の反射面1bに複数形成された略円状のドットパターンを示す図である。
模様を形成する方法として、例えば、インク等をスクリーン印刷や蒸着する方法が挙げられる。その中でも、スクリーン印刷により形成するのが好ましい。インクとしては、従来公知のものを採用することができる。例えば、酸化チタン微粒子、シリカ微粒子、アクリル系ビーズ、微細中空粒子等、光を乱反射させるための微粒子を含む揮発硬化型又は紫外線硬化型のインクが挙げられる。スクリーン印刷は、室温付近で導光板に前記インクを塗布した後、室温〜80℃程度で乾燥すること、あるいは紫外線を照射することにより行われる。
模様を形成する方法として、例えば、インク等をスクリーン印刷や蒸着する方法が挙げられる。その中でも、スクリーン印刷により形成するのが好ましい。インクとしては、従来公知のものを採用することができる。例えば、酸化チタン微粒子、シリカ微粒子、アクリル系ビーズ、微細中空粒子等、光を乱反射させるための微粒子を含む揮発硬化型又は紫外線硬化型のインクが挙げられる。スクリーン印刷は、室温付近で導光板に前記インクを塗布した後、室温〜80℃程度で乾燥すること、あるいは紫外線を照射することにより行われる。
導光板1の反射面1bに模様を形成する場合、(1)ドットやストライプなどに対応する部分に凹凸加工したり、インク等を付着させる方法と、(2)ドットやストライプなど以外の地の部分に対して凹凸加工したり、インク等を付着させる方法とがある。前者を「ポジパターン」、後者を「ネガパターン」という。
図4と図5は、ポジパターンで作られた略円状のドット模様を示す図である。黒い丸がドットであるが、実際にこのような黒い色とは限らない。ドット模様を凹凸加工で作った場合や白いインキを使った場合、ドットの色は白色となる。有色のインキを使えば、ドットの色はそのインキの色になる。
図4と図5は、ポジパターンで作られた略円状のドット模様を示す図である。黒い丸がドットであるが、実際にこのような黒い色とは限らない。ドット模様を凹凸加工で作った場合や白いインキを使った場合、ドットの色は白色となる。有色のインキを使えば、ドットの色はそのインキの色になる。
ポジパターンでドット模様を作る場合、光乱反射部9は、LED光源2が配置されている円周端面1c側より中心部に近づくにしたがって、そのドット密度が高くなるように形成する。ドット密度が高くなるように形成する方法としては、(1)図4に示すように隣接するドット間のピッチ(中心間距離)を一定とし、LED光源2が配置されている円周端面1c側より中心に近づくにしたがって、1つのドット面積を大きくしていく方法や、(2)図5に示すように1つのドットの面積を一定とし、LED光源2が配置されている円周端面1c側より中心に近づくにしたがって、隣接するドット間のピッチを短くしていって、そのドット密度を高めていく方法等が挙げられる。
図6と図7は、ネガパターンで作られた略円状ドット模様を示す図である。白いドット模様が地の部分を表わす。通常導光板1は透明であるので、ドットはこのような白い色をしているわけではない。黒い部分は、凹凸加工やインキの塗布でドット以外の部分、すなわちネガパターンが形成された部分であるが、実際にこのような黒い色とは限らない。凹凸加工で作った場合や、白いインキを使った場合、ネガパターンの色は白色となる。有色のインキを使えば、ネガパターンの色はそのインキの色になる。
ネガパターンでドット模様を作る場合、光乱反射部9は、LED光源2が配置されている円周端面1c側より中心部に近づくにしたがって、そのドット密度が低くなるように形成するのが好ましい。ドット密度が低くなるように形成する方法としては、(3)図6に示すように隣接するドット間のピッチ(中心間距離)を一定とし、LED光源2が配置されている円周端面1c側より中心に近づくにしたがって、1つのドット面積を小さくしていく方法や、(4)図7に示すように、1つのドットの面積を一定とし、LED光源2が配置されている円周端面1c側より中心に近づくにしたがって、隣接するドット間のピッチを長くしていって、そのドット密度を低めていく方法等が挙げられる。
また、かかるドットの配列は、図4〜図7に示すように、導光板1の形状が円板であるため、中心から周囲にかけて放射状に配列されているか、導光板1の中心点を中心として同心円周に沿って配列されていることが好ましい。しかしこれらの限定されるものではなく、例えば任意の1つのドットの中心から該ドットと隣接するドットの中心を結ぶことにより、正三角形が描かれるように、すなわちハニカム状に配列されていてもよい。
また、1つのドット面積は、通常0.01〜3.0mm2、好ましくは0.01〜2.5mm2である。隣接するドット間のピッチは、通常0.5〜3.0mm、好ましくは1.0〜2.0mmである。
単位面積当たりに占めるインク塗布面積の割合は、前述したパターンを形成するように、適宜設定し得るが、導光板入射端近辺では10〜60%が好ましく、光源から最も遠くなる領域では、70%以上になるのが好ましい。
単位面積当たりに占めるインク塗布面積の割合は、前述したパターンを形成するように、適宜設定し得るが、導光板入射端近辺では10〜60%が好ましく、光源から最も遠くなる領域では、70%以上になるのが好ましい。
以上の構成により、LED光源2より出射した光は、導光板1の円周端面1cから導光板1内に入射する。そしてこの入射光は、導光板1内で導光板と空気との界面の光学的密度差に伴い全反射を繰返しながら進行する。この進行の途中で光乱反射部に入射すると、光乱反射層で乱反射し、導光板と空気との界面において臨界角以下になって導光板の前面から外部に放射される。また光乱反射部を透過した光も、その導光板の反射面を覆うように配置された反射シートによって反射され、導光板内に戻った後、導光板の出光面から出光する。そして、この構成を採用することにより、照明装置としては薄型でありながら、十分な照度が得られる照明装置を提供することができる。
<エッジライト型照明装置>
図2の断面図に示すようなエッジライト型照明装置20を作製した。
図2において、光拡散用ランプシェードとして(株)きもと製「GM7」(厚さ180μm)を成形したものを用いた。導光板1として住友化学株式会社製メタクリル樹脂組成物「スミペックス(登録商標)E005」(直径350mm、厚さ5mm)を用いた。導光板1の反射面1bには、隣接するドット間のピッチ(中心間距離)を一定とし、LED光源2が配置されている円周端面1c側より中心に近づくにしたがって、1つのドット面積を大きくなるように光乱反射部9を、スクリーン印刷により形成した。スクリーン印刷に使用したインクの配合は、揮発硬化型樹脂インク=76.8重量%、アクリルビーズ=16.4重量%、シリカ微粒子=3.2重量%、蛍光体=3.6重量%である。反射シート3として東レ株式会社製「E60」(厚さ150μm)を用いた。筐体6は厚さ1mmのアルミニウム板で製作した。LED光源2として日亜化学工業株式会社製の白色LEDを用いた。LEDアレイ基板2aは、筐体6の内面に放熱テープを用いて固定した。リフレクター5として、東レ株式会社製「E60」(厚さ150μm)を配置した。導光板1の円周端面に120個のLEDを設置した。
図2の断面図に示すようなエッジライト型照明装置20を作製した。
図2において、光拡散用ランプシェードとして(株)きもと製「GM7」(厚さ180μm)を成形したものを用いた。導光板1として住友化学株式会社製メタクリル樹脂組成物「スミペックス(登録商標)E005」(直径350mm、厚さ5mm)を用いた。導光板1の反射面1bには、隣接するドット間のピッチ(中心間距離)を一定とし、LED光源2が配置されている円周端面1c側より中心に近づくにしたがって、1つのドット面積を大きくなるように光乱反射部9を、スクリーン印刷により形成した。スクリーン印刷に使用したインクの配合は、揮発硬化型樹脂インク=76.8重量%、アクリルビーズ=16.4重量%、シリカ微粒子=3.2重量%、蛍光体=3.6重量%である。反射シート3として東レ株式会社製「E60」(厚さ150μm)を用いた。筐体6は厚さ1mmのアルミニウム板で製作した。LED光源2として日亜化学工業株式会社製の白色LEDを用いた。LEDアレイ基板2aは、筐体6の内面に放熱テープを用いて固定した。リフレクター5として、東レ株式会社製「E60」(厚さ150μm)を配置した。導光板1の円周端面に120個のLEDを設置した。
<光乱反射部のドットパターン>
導光板1の仮想的な中心線A(短辺に垂直な線)とすると、その中心線Aに関して左右対称の、略円状のドットパターンを施した。また、ドットのピッチ(中心間距離)を一定とし、LED光源2が配置されている円周端面1c側より中心に近づくにしたがって、1つのドット面積を大きくなるように成形した(図4参照)。ドットのピッチは1.7mm、最小直径は0.9mm、最大直径は1.6mmである。
導光板1の仮想的な中心線A(短辺に垂直な線)とすると、その中心線Aに関して左右対称の、略円状のドットパターンを施した。また、ドットのピッチ(中心間距離)を一定とし、LED光源2が配置されている円周端面1c側より中心に近づくにしたがって、1つのドット面積を大きくなるように成形した(図4参照)。ドットのピッチは1.7mm、最小直径は0.9mm、最大直径は1.6mmである。
1 導光板
1a 出光面
1b 反射面
1c 円周端面
2 LED光源
2a LEDアレイ基板
3 反射シート
4 光拡散用シェード
5 リフレクター
6 筐体
9 光乱反射部
20 エッジライト式照明装置
1a 出光面
1b 反射面
1c 円周端面
2 LED光源
2a LEDアレイ基板
3 反射シート
4 光拡散用シェード
5 リフレクター
6 筐体
9 光乱反射部
20 エッジライト式照明装置
Claims (7)
- 略円板状をなす導光板と、
前記導光板の円周端面から該導光板の内部に出射方向を向け、前記円周端面の周囲を取り囲むように配列されたLED光源と、
前記LED光源から前記導光板に導入された光が出射する該導光板の出光面と反対側の反射面に該導光板を覆うように配置された反射シートと、
前記LED光源、前記導光板及び前記反射シートを支持し、それらの位置関係を保持するために設けられた筐体とを備え、
前記導光板の反射面に、光を乱反射させる光乱反射部が形成されているエッジライト式照明装置であって、
前記光乱反射部が複数のドットを除いた前記反射面の地の部分に形成され、かつ、前記円周端面側から前記導光板の中心部に近づくにしたがってそのドット密度が低くなるようなパターンで形成されていることを特徴とするエッジライト式照明装置。 - 前記光乱反射部は、光を散乱させる粒子を、前記導光板の反射面の表面に塗布することにより形成されている請求項1に記載の照明装置。
- 前記導光板が、メタクリル樹脂材料から形成される請求項1又は請求項2に記載の照明装置。
- 前記LED光源が前記導光板の円周端面の全周囲に、一定間隔で配列されている請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の照明装置。
- 前記導光板の厚みは1〜10mmであり、直径は30〜1200mmである請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の照明装置。
- 前記導光板の出光面の周囲部とLED光源との間に、リフレクターが環状に設けられている請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の照明装置。
- 前記導光板の前記出光面側に配置された光拡散用シェードをさらに有する請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の照明装置。
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