JP2012174445A

JP2012174445A - 導光部材及びこれを備えた発光装置

Info

Publication number: JP2012174445A
Application number: JP2011034350A
Authority: JP
Inventors: Hideki Koizumi; 秀樹小泉; Toshihiro Tanaka; 敏裕田中
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2011-02-21
Filing date: 2011-02-21
Publication date: 2012-09-10
Also published as: WO2012114553A1

Abstract

【課題】簡易な構造でありながらも出射面から出射される光の指向性を向上させ得る導光部材及びこれを備えた発光装置を提供する。
【解決手段】対向配置された光源２，２間に配設され、両端面の入射面１１，１１から入射される光を導光するとともに、前記入射面に交差するように設けられた出射面１２から出射する導光部材１０であって、前記入射面に交差するように前記出射面の反対側に設けられた反射面１３に、前記光源の対向方向に直交する方向に沿う多数のプリズム状の反射凹溝１４を、前記対向方向に沿って間隔を空けて、かつ該対向方向略中心３を挟んで略対称状に設けている。
【選択図】図１

Description

本発明は、対向配置された光源間に配設され、両端面の入射面から入射される光を導光するとともに、入射面に交差するように設けられた出射面から出射する導光部材及びこれを備えた発光装置に関する。

従来より、対向配置された光源間に配設され、両端面の入射面から入射される光を導光するとともに、入射面に交差するように設けられた出射面から出射する導光部材が知られている。
例えば、下記特許文献１には、長手方向両端部のそれぞれに配置された発光ユニットの光を長手方向一側面の上面から出射する棒状導光体が開示されている。この棒状導光体の上面の出射面の反対側の底面には、棒状導光体内に導入された光を乱反射せしめる散乱ドットパターンが形成されている。

特開２００５−１９８１０６号公報

しかしながら、上記したような散乱ドットパターンを形成した棒状導光体では、光が乱反射し、反射させた光の指向性を高めることが比較的に困難であるという問題があった。また、このような散乱ドットパターンは、一般的に白色の塗料等を印刷して形成する必要があるため、製造工程が複雑になるという問題もあった。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、簡易な構造でありながらも出射面から出射される光の指向性を向上させ得る導光部材及びこれを備えた発光装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明に係る導光部材は、対向配置された光源間に配設され、両端面の入射面から入射される光を導光するとともに、前記入射面に交差するように設けられた出射面から出射する導光部材であって、前記入射面に交差するように前記出射面の反対側に設けられた反射面に、前記光源の対向方向に直交する方向に沿う多数のプリズム状の反射凹溝を、前記対向方向に沿って間隔を空けて、かつ該対向方向略中心を挟んで略対称状に設けたことを特徴とする。

本発明においては、前記反射面の反射凹溝を、前記入射面からの光を前記対向方向に沿って拡散させないように前記出射面に向けて反射させる構造としてもよい。
また、本発明においては、前記反射面の反射凹溝を、前記入射面からの光を前記対向方向に沿って斜めに向けて拡散させる方向へ反射させる構造としてもよい。

また、上記目的を達成するために、本発明に係る発光装置は、本発明に係る導光部材と、この導光部材の両端面に対向配置された光源と、を備えていることを特徴とする。

本発明に係る導光部材及びこれを備えた発光装置は、上述のような構成としたことで、簡易な構造でありながらも出射面から出射される光の指向性を向上させることができる。

（ａ）、（ｂ）は、いずれも本発明の一実施形態に係る導光部材を備えた発光装置の一例を模式的に示し、（ａ）は、概略平面図、（ｂ）は、概略正面図である。（ａ）、（ｂ）は、いずれも本発明の他の実施形態に係る導光部材を備えた発光装置の一例を模式的に示し、（ａ）は、概略平面図、（ｂ）は、概略正面図である。

以下に本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
図１は、第１実施形態に係る導光部材及びこれを備えた発光装置の一例について説明するための概念的な説明図である。
本実施形態に係る発光装置１は、図１に示すように、導光部材１０と、この導光部材１０の両端面１１，１１に対向配置された光源としてのＬＥＤ（発光ダイオード）を内蔵した光源ユニット２，２とを備えている。なお、図示を省略しているが、発光装置１には、これら導光部材１０及び光源ユニット２，２を収容するケーシングや、透光性のカバー部材等が設けられる。

光源ユニット２，２は、光源となる発光素子としてのＬＥＤやコネクターなどの電子部品が実装された基板と、この基板を収容する基板ケースなどからなる。ＬＥＤとしては、発光素子（ＬＥＤ素子）を樹脂等で封止した砲弾型のものや、チップ形状等、他の形状とされたものとしてもよく、表面実装型のものを採用するようにしてもよい。また、単一のＬＥＤを設けたものに限られず、複数のＬＥＤを並設したり、複数の異なる色の光を出射するＬＥＤを並設したりする態様としてもよい。

導光部材１０は、本実施形態では、長尺の略四角柱状とされており、その長手方向両端面を入射面１１，１１として、これら入射面１１，１１に光源ユニット２，２をそれぞれに設けている。つまり、本実施形態では、導光部材１０は、光源ユニット２，２の対向方向に沿って長尺形状とされている。
この導光部材１０は、アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂等の透光性乃至は透明の樹脂系材料や透明ガラス等の屈折率の高い材料から一体的に形成されている。

また、これら入射面１１，１１に交差するように出射面１２が設けられ、また、入射面１１，１１に交差するように出射面１２の反対側に反射面１３が設けられている。つまり、出射面１２と反射面１３とは略平行となるように設けられている。なお、入射面１１に交差するように設けられた残余の両側面１５，１５も、導光する光を反射させる反射面とされている。
つまり、この導光部材１０は、光源ユニット２，２から出射され、各入射面１１，１１から入射された光を、各反射面１３，１５，１５によって反射させて、長手方向に沿って導光しながら、出射面１２から出射する、いわゆるエッジライト方式の構造とされている。

また、本実施形態に係る導光部材１０の反射面１３には、多数のプリズム状の反射凹溝１４が設けられている。これら反射凹溝１４は、当該導光部材１０の長手方向（光源ユニット２，２の対向方向）に直交する方向（両側面１５，１５方向）に沿って形成されるとともに、長手方向に沿って間隔を空けて設けられている。つまり、これら反射凹溝１４は、入射面１１と平行な方向に沿って形成されるとともに、互いに平行に設けられている。
また、これら反射凹溝１４は、長手方向中心線３を挟んで略対称状に設けられている。つまり、長手方向中心線３を対称軸として、略線対称状にこれら反射凹溝１４を設けている。

本実施形態では、この反射凹溝１４を、図１（ｂ）に示すように、略Ｖ字状の溝形状としている。なお、図例では、反射凹溝１４を概念的に大きく図示しているが、実際には微細な、例えば、溝幅及び溝深さがマイクロオーダー乃至はミリオーダー程度のものである（図２における反射凹溝１４Ａも同様）。また、これら反射凹溝１４が長手方向に沿って間隔を空けて設けられるピッチもマイクロオーダー乃至はミリオーダー程度のものである。

また、本実施形態では、これら反射凹溝１４を、各入射面１１，１１からの光を長手方向に沿って拡散させないように出射面１２に向けて反射させる構造としている。つまり、これら反射凹溝１４は、出射面１２から出射される光が出射面１２に対して直交する方向に近くなるように出射面１２に向けて反射させる構造とされている。例えば、図１（ｂ）に示すように、正面視において、つまり、両側面１５，１５と平行な平面域に投影させた反射凹溝１４で反射された光線方向と、出射面１２とのなす角が、８０度〜１００度程度の範囲となるようにしてもよい。

このような反射凹溝１４としては、反射凹溝１４が設けられていない反射面１３と光が入射されて反射する当該反射凹溝１４の溝反射面１４ａとのなす角を、当該反射凹溝１４に入射する光の入射角や当該導光部材１０の屈折率等に応じて設定するようにすればよい。また、上記入射角は、上記屈折率や反射面１３から出射面１２までの寸法、両入射面１１，１１間の寸法、両側面１５，１５間の寸法等に応じて定めるようにしてもよい。
図例では、反射凹溝１４が設けられていない反射面１３、つまりは、入射面に交差し、出射面１２と平行な平面と当該反射凹溝１４の溝反射面１４ａとのなす角を、１２０度〜１４０度程度とした例を示している。

上記構成とされた導光部材１０では、図１（ｂ）において概念的に示すように、当該導光部材１０内において反射を繰り返しながら導光され、反射凹溝１４の溝反射面１４ａに入射された光は、長手方向への拡散が抑制されて反射される。そして、出射面１２に対して直交する方向に近い方向に向けて出射面１２から出射される。
なお、これら反射凹溝１４の形成は、当該導光部材１０を例えば、射出成形等によって成形する際には、金型の転写面（キャビティー面、スライドコア面）に反射凹溝１４の形状に対応させたパターンを形成しておくことで形成するようにしてもよい。または、略角柱形状に形成した後に、バイト等の切削具により反射凹溝１４を形成するようにしてもよい。

上記構成とされた本実施形態に係る導光部材１０及びこれを備えた発光装置１によれば、簡易な構造でありながらも出射面１２から出射される光の指向性を向上させることができる。
つまり、導光部材１０の反射面１３に、光源ユニット２，２の対向方向に直交する方向に沿う多数のプリズム状の反射凹溝１４を、対向方向に沿って間隔を空けて、かつ該対向方向略中心３を挟んで略対称状に設けている。従って、出射面１２から出射される光の指向性を向上させることができる。つまりは、導光部材１０内を反射しながら導光される光を、反射凹溝１４によって対向方向に沿う方向へ反射させることができ、これにより、対向方向に直交する方向への反射が抑制されるので、出射面１２から出射される光の指向性を向上させることができる。この結果、出射面１２から出射される光が対向方向に沿って重ね合わせられ、照射対象面における照度を比較的に向上させることができる。

また、対向方向略中心３を挟んで略対称状に反射凹溝１４を設けているので、対向方向に沿う指向性を向上させながらも両端面に対向配置された光源ユニット２，２毎からの光を効果的に重ね合わせたり、均一化させたり等の配光制御を簡易な構造で実現することができる。つまり、光源ユニット２から遠方となる部位においては、出射面１２から出射される光の光量が少なくなる傾向がある。本実施形態のように、光源ユニット２，２の対向方向略中心３を挟んで略対称状に反射凹溝１４を設けることで、各入射面１１，１１から入射されて徐々に出射されて減衰する光を対向方向略中央部位において重ね合わせることができ、中央部位における照度不足を抑制することができる。
さらに、当該導光部材１０に形成された反射凹溝１４によって反射パターンが形成されるので、従来のように散乱ドットを形成したり、拡散板や反射板等の別部材によって反射パターンを構成したりするものと比べて製造が比較的に容易であり、簡易な構造とできる。

また、本実施形態では、反射凹溝１４を、入射面１１からの光を対向方向に沿って拡散させないように出射面１２に向けて反射させる構造としている。従って、出射面１２から出射される光の対向方向への拡散を比較的に抑制することができ、照射対象が遠い場合にも照射対象面における照度を向上させることができる。

次に、本発明に係る他の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図２は、第２実施形態に係る導光部材及びこれを備えた発光装置の一例について説明するための概念的な説明図である。
なお、上記第１実施形態との相違点について主に説明し、同様の構成については、同一符号を付し、その説明を省略または簡略に説明する。

本実施形態に係る発光装置１Ａでは、導光部材１０Ａの反射面１３Ａの構成が上記第１実施形態とは異なる。
本実施形態では、反射面１３Ａに設けた多数の反射凹溝１４Ａを、入射面１１，１１からの光を長手方向に沿って斜めに向けて拡散させる方向へ反射させる構造としている。つまり、これら反射凹溝１４Ａは、一方の光源ユニット２からの光を、他方の光源ユニット２側の方向へ斜めに向くように反射させる構造とされている。例えば、図２（ｂ）に示すように、両側面１５，１５と平行な平面域に投影させた反射凹溝１４Ａで反射された光線方向と、出射面１２とのなす角が、５０度〜８０度程度の範囲となるようにしてもよい。
このような反射凹溝１４Ａとしては、反射凹溝１４Ａが設けられていない反射面１３Ａと光が入射されて反射する当該反射凹溝１４Ａの溝反射面１４ａとのなす角を、上記したように種々の因子に応じて設定するようにすればよい。図例では、反射凹溝１４Ａが設けられていない反射面１３Ａ、つまりは、入射面に交差し、出射面１２と平行な平面と当該反射凹溝１４Ａの溝反射面１４ａとのなす角を、１４０度〜１６０度程度とした例を示している。

上記構成とされた導光部材１０Ａでは、図２（ｂ）において概念的に示すように、当該導光部材１０Ａ内において反射を繰り返しながら導光され、反射凹溝１４Ａの溝反射面１４ａに入射された光は、長手方向に沿って斜めに向けて拡散される方向へ反射される。そして、一方の光源ユニット２からの光が、他方の光源ユニット２側の方向へ斜めに向くように出射面１２から出射される。

上記構成とされた本実施形態に係る導光部材１０Ａ及びこれを備えた発光装置１Ａによれば、上記第１実施形態と概ね同様の効果を奏する。
また、本実施形態では、反射凹溝１４Ａを、入射面１１からの光を対向方向に沿って斜めに向けて拡散させる方向へ反射させる構造としている。従って、出射面１２から出射される光が対向方向に沿って斜め方向に拡散され、照射対象が近い場合にも比較的に広範囲を照射することができる。

なお、上記各実施形態では、導光部材１０（１０Ａ）を概念的に略直方体形状とした例を示しているが、このような態様に限られない。例えば、光源ユニット２，２が配設される長手方向両端部を、光源からの光を集光し得るようなレンズ形状としてもよい。また、両側面１５，１５を、対向方向に直交する方向（両側面１５，１５方向）への光の拡散をより低減し得るように、反射面１３（１３Ａ）から出射面１２に向けて拡開するような傾斜状（テーパ状）に形成してもよい。さらには、出射面１２を、対向方向に直交する方向への光の拡散をより低減し得るように、凸湾曲面としてもよい。

また、図例では、点光源から出射されたような光線を図示しているが、このような態様に限られない。例えば、反射面１３（１３Ａ）から出射面１２に向かう方向（図１（ｂ）及び図２（ｂ）における上下方向）に、複数のＬＥＤを並設する態様としてもよい。
さらに、図例では、長尺棒状の導光部材１０（１０Ａ）とした例を示しているが、両側面１５，１５方向に沿って大きく形成した略平板形状の導光部材１０（１０Ａ）としてもよい。この場合は、両側面１５，１５方向に沿って複数のＬＥＤ乃至は光源ユニット２を並設するようにすればよい。
さらにまた、光源としては、ＬＥＤに限られず、白熱灯や放電灯、その他の光源を採用するようにしてもよい。

また、図例では、各反射凹溝１４（１４Ａ）を、略逆二等辺三角形状としているが、このような形状に限られず、その他の逆三角形状や略逆台形状としてもよい。特に、反射面１３（１３Ａ）から出射面１２までの寸法に比べて、両光源ユニット２，２間の寸法が十分に長いような場合には、各光源ユニット２，２からの光が対向方向中央部に至るまでに、対向方向中央よりも当該光源ユニット２側に設けられた反射凹溝１４（１４Ａ）や他の反射面（側面等）によって反射されて出射面１２から出射される傾向がある。従って、このような場合には、反射凹溝１４（１４Ａ）の上記溝反射面とは異なる側の溝面（対向方向中心側の溝面）の形状や角度はどのようなものとしてもよい。

また、図例では、反射凹溝１４（１４Ａ）が設けられていない反射面１３（１３Ａ）を略同一平面状とした例を示しているが、このような態様に限られない。例えば、対向方向中央部位における照度不足をより効果的に低減し得るように、反射面１３（１３Ａ）を、対向方向中心に向かうに従って出射面１２に向けて傾斜する傾斜面とし、その傾斜面に反射凹溝を形成するような態様としてもよい。
さらに、上記各実施形態においては、各反射凹溝１４，１４Ａの溝形状を略同一形状とした例を示しているが、このような態様に限られない。例えば、対向方向中央部位における照度不足をより効果的に低減し得るように、対向方向中心に向かうに従って反射凹溝の溝深さを深くするような態様としてもよい。
さらにまた、上記各実施形態においては、各反射凹溝１４，１４Ａを設けるピッチを対向方向に沿って略同一ピッチとした例を示しているが、このような態様に限られない。例えば、対向方向中央部位における照度不足をより効果的に低減し得るように、対向方向中心に向かうに従って密となるように反射凹溝１４（１４Ａ）を設けるような態様としてもよい。

１，１Ａ発光装置
２光源ユニット（光源）
３長手方向中心線（対向方向略中心）
１０，１０Ａ導光部材
１１入射面
１２出射面
１３，１３Ａ反射面
１４，１４Ａ反射凹溝

Claims

対向配置された光源間に配設され、両端面の入射面から入射される光を導光するとともに、前記入射面に交差するように設けられた出射面から出射する導光部材であって、
前記入射面に交差するように前記出射面の反対側に設けられた反射面に、前記光源の対向方向に直交する方向に沿う多数のプリズム状の反射凹溝を、前記対向方向に沿って間隔を空けて、かつ該対向方向略中心を挟んで略対称状に設けたことを特徴とする導光部材。
請求項１において、
前記反射面の反射凹溝は、前記入射面からの光を前記対向方向に沿って拡散させないように前記出射面に向けて反射させる構造とされていることを特徴とする導光部材。
請求項１において、
前記反射面の反射凹溝は、前記入射面からの光を前記対向方向に沿って斜めに向けて拡散させる方向へ反射させる構造とされていることを特徴とする導光部材。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の導光部材と、この導光部材の両端面に対向配置された光源と、を備えていることを特徴とする発光装置。