JP2012186081A - Light guide body and lighting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、導光体および照明装置に関する。 The present invention relates to a light guide and a lighting device.
近年、たとえば、液晶表示装置のバックライトにおいては、表示画像を鮮明にするため、表示される画像のエリア毎に光量を制御することが行われる。そのため、所定のエリアのみを均一な照度で照明することが要求されることがある。
たとえば、特許文献１においては、点光源から出射した光をハウジング内で拡散させ、この拡散された光を、光導通反射部材を通過させることで、面光源から出射する照明光である面照明光に近い照明光を出射することができる照明装置が開示されている。かかる構成の照明装置によれば、点光源から出射した光を、面照明光に近い照明光でありながら指向性を持たせたとして出射させることができる。そのため照明エリア（被照明範囲）を限定することができ、加えて、この照明エリア内の照度の均一化を図ることが期待できる。
In recent years, for example, in a backlight of a liquid crystal display device, the amount of light is controlled for each area of a displayed image in order to make a display image clear. Therefore, it may be required to illuminate only a predetermined area with uniform illuminance.
For example, in patent document 1, the surface illumination light which is illumination light radiate | emitted from a surface light source by diffusing the light radiate | emitted from the point light source in a housing, and making this diffused light pass a photoconductive reflection member. An illuminating device capable of emitting illumination light close to the above is disclosed. According to the illuminating device having such a configuration, light emitted from the point light source can be emitted as having directivity while being illumination light close to surface illumination light. Therefore, the illumination area (illuminated range) can be limited, and in addition, it can be expected that the illuminance in the illumination area is made uniform.
しかしながら、面照明光に一層の指向性を持たせることで、所定のエリアのみを照明し易くなり、また、照明エリア内の照度をより均一化することで、たとえば、液晶表示装置においては、より鮮明な画像を表示することが可能となる。 However, by giving the surface illumination light more directivity, it becomes easier to illuminate only a predetermined area, and by making the illuminance in the illumination area more uniform, for example, in a liquid crystal display device, A clear image can be displayed.
そこで、本発明は、面照明光でありながら一層の指向性を持たせることができると共に、照明エリア内の照度の一層の均一化を図ることができる導光体と照明装置を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention provides a light guide and an illuminating device that can provide more directivity while being surface illumination light, and can further uniform the illuminance in the illumination area. Let it be an issue.
上記目的を達成するため、本発明の導光体は、光入射部と、光入射部から入射した光を導光する導光部とを有し、導光部は、透明樹脂に光散乱粒子が含有される光散乱導光部であり、導光部を挟んで、導光部内の光を反射する第１の反射面と、導光部内の光を出射する光出射面とが配置され、第１の反射面と光出射面との間隔は、光入射部からの距離が長くなるほど狭くなり、光出射面には、導光部の側に反射面を向ける複数の反射面からなる第２の反射面が設けられ、第２の反射面は、光入射部からの距離が長くなるほど、複数の反射面が設けられる密度が低くなることとする。 In order to achieve the above object, the light guide of the present invention has a light incident part and a light guide part that guides light incident from the light incident part, and the light guide part is made of light scattering particles on a transparent resin. Is a light scattering light guide part containing, a first reflection surface that reflects light in the light guide part across the light guide part, and a light emission surface that emits light in the light guide part are arranged, The distance between the first reflecting surface and the light emitting surface becomes narrower as the distance from the light incident portion becomes longer, and the light emitting surface includes a second reflecting surface composed of a plurality of reflecting surfaces having the reflecting surface facing the light guide portion. It is assumed that the density at which the plurality of reflection surfaces are provided decreases as the distance from the light incident portion increases.
また、導光体は、導光部の第１の反射面と光出射面とを繋ぐ端部に導光部の側に反射面を向けた第３の反射面を備えることが好ましい。 Moreover, it is preferable that a light guide is equipped with the 3rd reflective surface which orient | assigned the reflective surface to the light guide part side in the edge part which connects the 1st reflective surface and light-projection surface of a light guide part.
また、導光体は、光入射部に対して導光部を挟んだ位置には、反射面を導光部の側に向ける第４の反射面を備えることが好ましい。 Moreover, it is preferable that a light guide is equipped with the 4th reflective surface which orient | assigns a reflective surface to the light guide part side in the position which pinched | interposed the light guide part with respect to the light-incidence part.
また、導光体は、複数の反射面が、互いに同心円に形成されていることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the light guide has a plurality of reflecting surfaces formed concentrically with each other.
また、導光体は、複数の反射面が、複数の点状に形成されていることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the light guide has a plurality of reflecting surfaces formed in a plurality of points.
上記目的を達成するため、本発明の照明装置は、上述のいずれかの導光体と導光体の光入射部に配置される光源とを備えることとする。 In order to achieve the above object, an illumination device according to the present invention includes any one of the light guides described above and a light source disposed in a light incident portion of the light guide.
本発明によれば、面照明光でありながら一層の指向性を持たせることができると共に、照明エリア内の照度の一層の均一化を図ることができる導光体と照明装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a light guide and an illuminating device that can provide more directivity while being surface illumination light, and can further uniform the illuminance in the illumination area. it can.
以下、本発明の実施の形態に係る導光体１とこの導光体１を用いる照明装置２の構成について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, the structure of the light guide 1 which concerns on embodiment of this invention and the illuminating device 2 using this light guide 1 is demonstrated, referring drawings.
（照明装置の構成）
図１は、本発明の実施の形態に係る導光体１を備える照明装置２の構成を示す斜視図である。図２は、照明装置２を光の出射方向から見た平面図である。図３の上段（Ａ）は、図１に示す照明装置２の側面図であり、下段（Ｂ）は底面図である。図４は、図１に示す切断線Ａ−Ａにおける照明装置２の断面図である。以下の説明では、図に示す矢印Ｆ方向を、照明装置２の光の出射方向である前方とし、その反対方向を後方として説明する。また、光軸Ｘに直交する方向を側方とすると共に、光軸Ｘに近づく方向を内方向（内側）とし、そして、光軸Ｘから離れる方向を外方向（外側）として説明を行うこととする。
(Configuration of lighting device)
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of an illumination device 2 including a light guide 1 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view of the illumination device 2 as seen from the light emitting direction. The upper part (A) of FIG. 3 is a side view of the illumination device 2 shown in FIG. 1, and the lower part (B) is a bottom view. FIG. 4 is a cross-sectional view of the illumination device 2 taken along the section line AA shown in FIG. In the following description, the arrow F direction shown in the drawing will be described as the front, which is the light emission direction of the illumination device 2, and the opposite direction will be described as the rear. Also, the direction orthogonal to the optical axis X is defined as the side, the direction approaching the optical axis X is defined as the inner direction (inner side), and the direction away from the optical axis X is defined as the outer direction (outer side). To do.
照明装置２は、導光体１と、光源としてのＬＥＤ３（図４参照）とを有する。導光体１は、光入射部としての凹部４（図４等参照）と、この凹部４から入射するＬＥＤ３から出射した光を導光する導光部５とを有している。導光部５は、たとえば、透明なポリメチルメタクリレート（以下、「ＰＭＭＡ」と略記する。）からなる透明樹脂に後述する光散乱粒子が含有された光散乱導光部として形成されている。なお、透明樹脂としては、ＰＭＭＡの他に、ＰＥ（ポリエチレン Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ＰＰ（ポリプロピレン Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、ＰＣ（ポリカーボネート Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）等の樹脂を用いることができる。導光部５は、扁平した略四角錐の形状を呈し、四角錐の頂部に当たる部分には、後方から前方に凹む形状の凹部４が形成されている。また、略四角錐の形状の底面５Ａに当たる部分は光出射面６として構成され、側面５Ｂに当たる部分には第１の反射面（第１反射面）７が設けられている。つまり、光出射面６と第１反射面７とは導光部５を挟んで配置されている。光出射面６には、導光部５の側に反射面を向ける複数の反射面８Ａからなる第２の反射面（第２反射面）８が設けられている。 The illuminating device 2 has the light guide 1 and LED3 (refer FIG. 4) as a light source. The light guide 1 has a concave portion 4 (see FIG. 4 and the like) as a light incident portion, and a light guide portion 5 that guides light emitted from the LED 3 incident from the concave portion 4. The light guide unit 5 is formed as a light scattering light guide unit in which light scattering particles described later are contained in a transparent resin made of transparent polymethyl methacrylate (hereinafter abbreviated as “PMMA”), for example. As the transparent resin, in addition to PMMA, resins such as PE (polyethylene polypropylene), PP (polypropylene polypropylene), and PC (polycarbonate polycarbonate) can be used. The light guide portion 5 has a flat, substantially quadrangular pyramid shape, and a concave portion 4 that is recessed from the rear to the front is formed at a portion corresponding to the top of the quadrangular pyramid. In addition, a portion corresponding to the bottom surface 5A having a substantially quadrangular pyramid shape is configured as a light emitting surface 6, and a first reflection surface (first reflection surface) 7 is provided in a portion corresponding to the side surface 5B. That is, the light emitting surface 6 and the first reflecting surface 7 are arranged with the light guide portion 5 interposed therebetween. The light emitting surface 6 is provided with a second reflecting surface (second reflecting surface) 8 composed of a plurality of reflecting surfaces 8A with the reflecting surface facing the light guide portion 5 side.
（凹部４）
凹部４は、後方から前方に略半球状に凹む形状を呈している。ＬＥＤ３の光出射部分は、全て凹部４内に収納されている。したがって、ＬＥＤ３から出射した光のほとんどを、凹部４の内面に入射させることができる。ＬＥＤ３は基板９に実装され、図以外の駆動回路および電源により発光することができる。
(Concave part 4)
The recess 4 has a shape that is recessed in a substantially hemispherical shape from the rear to the front. The light emitting portions of the LEDs 3 are all housed in the recesses 4. Therefore, most of the light emitted from the LED 3 can be incident on the inner surface of the recess 4. The LED 3 is mounted on the substrate 9 and can emit light by a drive circuit and a power source other than those shown in the figure.
（第１反射面７）
第１反射面７は、第１反射面７に入射した導光部５内の光を、導光部５内に反射させる反射面である。第１反射面７は、導光部５の側面５Ｂに、たとえば、アルミニウム等の金属の蒸着やメッキ処理を施したり、あるいは反射材を貼付することで形成することができる。また、側面５Ｂに直接反射面を形成する替わりに、側面５Ｂは光を透過可能にしておき、側面５Ｂの後方に第１反射面７としての反射鏡を配置する構成としてもよい。底面５Ａは、光軸Ｘに対して直交する面に沿う面であるのに対し、側面５Ｂは、外方向が前方に傾斜している。すなわち、第１反射面７と光出射面６との間隔は、凹部４すなわち光軸Ｘからの距離が長くなるほど狭くなっている。
(First reflective surface 7)
The first reflection surface 7 is a reflection surface that reflects the light in the light guide 5 incident on the first reflection surface 7 into the light guide 5. The 1st reflective surface 7 can be formed by performing vapor deposition of metal, such as aluminum, a plating process, or sticking a reflecting material to the side surface 5B of the light guide part 5, for example. Instead of directly forming the reflecting surface on the side surface 5B, the side surface 5B may be configured to transmit light, and a reflecting mirror as the first reflecting surface 7 may be disposed behind the side surface 5B. The bottom surface 5A is a surface along a surface orthogonal to the optical axis X, while the side surface 5B is inclined outward in the forward direction. That is, the distance between the first reflecting surface 7 and the light emitting surface 6 becomes narrower as the distance from the recess 4, that is, the optical axis X becomes longer.
（第２反射面８）
第２反射面８は、第２反射面８に入射した導光部５内の光を、導光部５内に反射させる反射面である。第２反射面８は、光軸Ｘを中心に互いに同心円状に形成される複数の反射面８Ａから形成される。反射面８Ａは、隣接する反射面８Ａの間隔８Ｂが、全体として、内側から外側に向かうほど広くなり、また、反射面８Ａの直径方向の幅８Ｃが、全体として、内側から外側に向かうほど狭くなる。つまり、第２反射面８は、凹部４（光軸Ｘ）からの距離が長くなるほど、複数の反射面８Ａが設けられる密度が低くなるように形成されている。光出射面６のうち、第２反射面８が形成されていない部分、すなわち、隣接する反射面８Ａと反射面８Ａとの間は、導光部５内の光を導光部５の前方側に出射することができる光出射部１０として形成されている。
(Second reflecting surface 8)
The second reflecting surface 8 is a reflecting surface that reflects the light in the light guide 5 incident on the second reflecting surface 8 into the light guide 5. The second reflecting surface 8 is formed of a plurality of reflecting surfaces 8A that are formed concentrically with respect to the optical axis X. The reflecting surface 8A has an interval 8B between adjacent reflecting surfaces 8A that becomes wider as it goes from the inside to the outside as a whole, and a diameter 8C of the reflecting surface 8A that becomes narrower as it goes from the inside to the outside as a whole. Become. That is, the second reflection surface 8 is formed so that the density at which the plurality of reflection surfaces 8A are provided decreases as the distance from the recess 4 (optical axis X) increases. Of the light emitting surface 6, a portion where the second reflecting surface 8 is not formed, that is, between the adjacent reflecting surface 8 </ b> A and the reflecting surface 8 </ b> A, the light in the light guide unit 5 is transmitted to the front side of the light guide unit 5. It is formed as a light emitting portion 10 that can be emitted to the surface.
なお、第２反射面８は、導光部５の光出射面６に、たとえば、アルミニウム等の金属の蒸着やメッキ処理を施したり、あるいは反射材を貼付することで形成することができる。また、光出射面６に直接反射面を形成する替わりに、光出射面６の前方に第２反射面８としての反射鏡を配置する構成としてもよい。 In addition, the 2nd reflective surface 8 can be formed by performing vapor deposition of metal, such as aluminum, a plating process, or sticking a reflecting material to the light-projection surface 6 of the light guide part 5, for example. Further, instead of directly forming the reflecting surface on the light emitting surface 6, a reflecting mirror as the second reflecting surface 8 may be disposed in front of the light emitting surface 6.
（第３反射面１２）
第１反射面７と光出射面６とを繋ぐ部分は端面５Ｃに形成されている。端面５Ｃには、端面５Ｃに入射した導光部５内の光を、導光部５内に反射させる第３の反射面（第３反射面）１２が形成されている。第３反射面１２は、端面５Ｃに、たとえば、アルミニウム等の金属の蒸着やメッキ処理を施したり、あるいは反射材を貼付することで形成することができる。端面５Ｃに直接反射面を形成する替わりに、端面５Ｃの外側に第３反射面１２としての反射鏡を配置する構成としてもよい。
(Third reflecting surface 12)
A portion connecting the first reflecting surface 7 and the light emitting surface 6 is formed on the end surface 5C. A third reflecting surface (third reflecting surface) 12 that reflects the light in the light guide portion 5 incident on the end surface 5C into the light guide portion 5 is formed on the end surface 5C. The third reflecting surface 12 can be formed, for example, by subjecting the end surface 5C to vapor deposition or plating of a metal such as aluminum, or by attaching a reflecting material. Instead of forming the reflecting surface directly on the end surface 5C, a configuration may be adopted in which a reflecting mirror as the third reflecting surface 12 is disposed outside the end surface 5C.
（第４反射面１４）
凹部４に対して導光部５を挟んだ位置には、前方から後方に向けて円弧面状（球の一部の形状）に凹む凹面１３が形成されている。凹面１３には、凹面１３に入射した導光部５内の光を、導光部５内に反射させる第４の反射面（第４反射面）１４）が形成されている。第４反射面１４は、凹面１３に、たとえば、アルミニウム等の金属の蒸着やメッキ処理を施したり、あるいは反射材を貼付することで形成することができる。第４反射面１４は、導光部５内から見たときに後方に突出する凸面鏡の形状となっている。凹面１３に直接反射面を形成する替わりに、凹面１３の前方に第４反射面１４としての反射鏡を配置する構成としてもよい。
(Fourth reflective surface 14)
A concave surface 13 is formed at a position sandwiching the light guide portion 5 with respect to the concave portion 4 so as to be recessed in a circular arc shape (a part of a sphere) from the front to the rear. The concave surface 13 is formed with a fourth reflective surface (fourth reflective surface) 14) that reflects the light in the light guide portion 5 incident on the concave surface 13 into the light guide portion 5. The fourth reflecting surface 14 can be formed by subjecting the concave surface 13 to vapor deposition or plating of a metal such as aluminum, or affixing a reflecting material, for example. The fourth reflecting surface 14 has a shape of a convex mirror that protrudes rearward when viewed from within the light guide 5. Instead of forming the reflecting surface directly on the concave surface 13, a configuration may be adopted in which a reflecting mirror as the fourth reflecting surface 14 is arranged in front of the concave surface 13.
導光部５には、光散乱手段として、光を多重散乱させることができる球形の光散乱粒子が、体積的に一様に多数含有されている。すなわち、導光部５は、散乱能が与えられた光散乱導光部として構成されている。したがって、導光部５の内部に光が入射すると、その光は光散乱粒子によって散乱する。つまり、図５に例示的に示す光線Ｒのように、１本の光線が、光散乱粒子により様々な方向に散乱させられる。光散乱粒子は、たとえば、以下に説明するシリコーン粒子により形成することができる。なお、光散乱粒子は、シリカにより形成することができる。 The light guide 5 contains a large number of spherical light scattering particles that can scatter light multiple times as light scattering means. That is, the light guide 5 is configured as a light scattering light guide having a scattering ability. Therefore, when light enters the light guide 5, the light is scattered by the light scattering particles. That is, one light beam is scattered in various directions by the light scattering particles, as a light beam R illustrated in FIG. The light scattering particles can be formed by, for example, silicone particles described below. The light scattering particles can be formed of silica.
ここで、光散乱粒子（シリコーン粒子）の理論的な基礎を与えるＭｉｅ散乱理論について説明する。Ｍｉｅ散乱理論は、一様な屈折率を有する媒体（マトリックス）中に該媒体と異なる屈折率を有する球形粒子（光散乱粒子）が存在するケースについてマックスウェルの電磁方程式の解を求めたものである。光散乱粒子に相当する光散乱粒子によって散乱した散乱光の角度に依存した強度分布Ｉ（Α、Θ）は下記（１）式で表される。Αは、光散乱粒子の光学的大きさを示すサイズパラメータであり、マトリックス中での光の波長λで規格化された球形粒子（光散乱粒子）の半径ｒに相当する量である。角度Θは散乱角で、入射光の進行方向と同一方向をΘ＝１８０°にとる。 Here, the Mie scattering theory that gives the theoretical basis of the light scattering particles (silicone particles) will be described. Mie scattering theory is the solution of Maxwell's electromagnetic equation for the case where spherical particles (light scattering particles) having a refractive index different from that of the medium exist in a medium (matrix) having a uniform refractive index. is there. The intensity distribution I (Α, Θ) depending on the angle of the scattered light scattered by the light scattering particles corresponding to the light scattering particles is expressed by the following equation (1). Α is a size parameter indicating the optical size of the light scattering particle, and is an amount corresponding to the radius r of the spherical particle (light scattering particle) normalized by the wavelength λ of light in the matrix. The angle Θ is a scattering angle, and the same direction as the traveling direction of incident light is Θ = 180 °.
また、（１）式中のｉ１、ｉ２は（４）式で表される。そして、（２）〜（４）式中の下添字ν付のａおよびｂは（５）式で表される。上添字１および下添字νを付したＰ（ｃｏｓΘ）は、Ｌｅｇｅｎｄｒｅの多項式、下添字ν付のａ、ｂは１次、２次のＲｅｃａｔｔｉ−Ｂｅｓｓｅｌ関数Ψ＊、ζ＊（ただし、「＊」は下添字νを意味する。）とその導関数とからなる。ｍはマトリックスを基準にした光散乱粒子の相対屈折率で、ｍ＝ｎｓｃａｔｔｅｒ／ｎｍａｔｒｉｘである。 Further, i 1 and i 2 in the formula (1) are represented by the formula (4). And a and b with subscript ν in the expressions (2) to (4) are expressed by the expression (5). P (cos Θ) with superscript 1 and subscript ν is Legendre's polynomial, a and b with subscript ν are first-order and second-order Recati-Bessel functions Ψ * , ζ * (where “*” Means the subscript ν) and its derivative. m is the relative refractive index of the light scattering particles based on the matrix, and m = nscatter / nmattrix.
図１２は、上記（１）〜（５）式に基づいて、単一真球粒子による強度分布Ｉ（Α、Θ）を示すグラフである。この図１２では、原点Ｇの位置に光散乱粒子としての真球粒子があり、図１２における下方から入射光が入射した場合の散乱光強度の角度分布Ｉ（Α、Θ）を示している。そして、原点Ｇから各曲線までの距離が、それぞれの散乱角方向の散乱光強度である。ひとつの曲線はΑが１．７であるときの散乱光強度、別の曲線はΑが１１．５であるときの散乱光強度、さらに別の曲線はΑが６９．２であるときの散乱光強度である。なお、図１２においては、散乱光強度を対数目盛で示している。このため、図１２では僅かな強度差として見える部分が、実際には非常に大きな差となる。 FIG. 12 is a graph showing the intensity distribution I (Α, Θ) by a single true spherical particle based on the above equations (1) to (5). FIG. 12 shows the angular distribution I (Α, Θ) of the scattered light intensity when there is a true spherical particle as a light scattering particle at the position of the origin G and the incident light is incident from below in FIG. The distance from the origin G to each curve is the scattered light intensity in each scattering angle direction. One curve is scattered light intensity when Α is 1.7, another curve is scattered light intensity when と き is 11.5, and another curve is scattered light when Α is 69.2. It is strength. In FIG. 12, the scattered light intensity is shown on a logarithmic scale. For this reason, the portion that appears as a slight difference in intensity in FIG. 12 is actually a very large difference.
この図１２に示すように、サイズパラメータΑが大きくなればなるほど（ある波長λで考えた場合は真球粒子の粒径が大きくなればなるほど）、図１２における上方（照射方向の前方）に対して指向性が高く光が散乱されていることがわかる。また、実際のところ、散乱光強度の角度分布Ｉ（Α、Θ）は、入射光波長λを固定すれば、散乱子の半径ｒと、媒体および光散乱粒子の相対屈折率ｍとをパラメータとして制御することができる。 As shown in this FIG. 12, the larger the size parameter 大 き く (the larger the particle size of the true spherical particles when considered at a certain wavelength λ), the more upward in FIG. 12 (forward in the irradiation direction). It can be seen that light is scattered with high directivity. Actually, the angle distribution I (Α, Θ) of the scattered light intensity is determined by setting the radius r of the scatterer and the relative refractive index m of the medium and the light scattering particles as parameters if the incident light wavelength λ is fixed. Can be controlled.
このような、単一真球粒子がＮ個含まれる導光部５に光が入射すると、光は真球粒子により散乱される。散乱光は導光部５中を進み、他の真球粒子により再度散乱される。ある程度以上の体積濃度で粒子を添加した場合には、このような散乱が逐次的に複数回行われた後、光が導光部５から出射する。このような散乱光がさらに散乱されるような現象を多重散乱現象と呼ぶ。このような多重散乱においては、透明ポリマーでの光線追跡法による解析は容易ではない。しかし、モンテカルロ法により光の挙動を追跡し、その特性を解析することはできる。それによると、入射光が無偏光の場合、散乱角の累積分布関数Ｆ（Θ）は下記の（６）式で表される。 When light enters such a light guide portion 5 including N single true spherical particles, the light is scattered by the true spherical particles. The scattered light travels through the light guide 5 and is scattered again by other true spherical particles. When particles are added at a volume concentration of a certain level or more, such scattering is sequentially performed a plurality of times, and then light is emitted from the light guide unit 5. A phenomenon in which such scattered light is further scattered is called a multiple scattering phenomenon. In such multiple scattering, analysis by a ray tracing method with a transparent polymer is not easy. However, the behavior of light can be traced by the Monte Carlo method and its characteristics can be analyzed. According to this, when the incident light is non-polarized light, the cumulative distribution function F (Θ) of the scattering angle is expressed by the following equation (6).
ここで（６）式中のＩ（Θ）は、（１）式で表されるサイズパラメータΑの真球粒子の散乱強度である。強度Ｉｏの光が導光部５に入射し、距離ｙを透過した後、光の強度が散乱によりＩに減衰したとすると、これらの関係は下記の（７）式で表される。 Here, I (Θ) in the equation (6) is the scattering intensity of the true spherical particle having the size parameter 表 represented by the equation (1). Assuming that light having an intensity Io is incident on the light guide 5 and transmitted through the distance y, the intensity of the light is attenuated to I due to scattering, and these relationships are expressed by the following equation (7).
この（７）式中のτは濁度と呼ばれ、媒体の散乱係数に相当するものであり、下記の（８）式のように粒子数Ｎに比例する。なお、（８）式中、σｓは散乱断面積である。 Τ in the equation (7) is called turbidity and corresponds to the scattering coefficient of the medium, and is proportional to the number N of particles as in the following equation (8). In the equation (8), σ s is a scattering cross section.
（７）式から長さＬの導光部５を散乱せずに透過する確率Ｐｔ（Ｌ）は下記の（９）式で表される。 From the equation (7), the probability P t (L) of transmitting the light guide part 5 having a length L without scattering is expressed by the following equation (9).
反対に光路長Ｌまでに散乱される確率Ｐｓ（Ｌ）は下記の（１０）式で表される。
これらの式からわかるように、濁度τを変えることにより、導光部５内での多重散乱の度合いを制御することができる。 As can be seen from these equations, the degree of multiple scattering in the light guide 5 can be controlled by changing the turbidity τ.
以上の関係式により、光散乱粒子のサイズパラメータΑと濁度τとの少なくとも１つをパラメータとして、導光部５内での多重散乱が制御可能である。 From the above relational expression, multiple scattering within the light guide 5 can be controlled using at least one of the size parameter Α and turbidity τ of the light scattering particles as a parameter.
ここで、導光部５に含有されている光散乱粒子は、たとえば、平均粒径が２．４μｍの透光性のシリコーン粒子とすることができる。また、光散乱粒子による散乱係数に相当する散乱パラメータである濁度τは、τ＝０．４９（λ＝５５０ｎｍ）とすることができる。 Here, the light scattering particles contained in the light guide portion 5 can be, for example, translucent silicone particles having an average particle diameter of 2.4 μm. The turbidity τ, which is a scattering parameter corresponding to the scattering coefficient by the light scattering particles, can be set to τ = 0.49 (λ = 550 nm).
導光部５に上述の光散乱粒子を含有することで、導光部５内に入射した光は、導光部５内で散乱させられ、導光部５内における光線の分布（照度）は均一化される。そのため、光出射部１０から出射する光の照度は、光出射部１０が配置されるＬＥＤ３からの距離に拘わらず均一化されている。 By containing the above-described light scattering particles in the light guide unit 5, the light that has entered the light guide unit 5 is scattered in the light guide unit 5, and the distribution (illuminance) of light rays in the light guide unit 5 is It is made uniform. Therefore, the illuminance of the light emitted from the light emitting unit 10 is uniform regardless of the distance from the LED 3 where the light emitting unit 10 is disposed.
（導光体１内の光路）
次に、上述のように構成される照明装置２において、ＬＥＤ３から出射された光が導光体１に入射し、光出射面６から出射するまでの光路の傾向を、図６を参照しながら例示的に説明する。導光部５には光散乱粒子が含有されている。そのため、導光部５内の光は、図５に示すように、光散乱粒子により散乱されながら進行する。光Ｌ１から光Ｌ５は、説明を簡略化するため、図６上においては直線的に描いているが、導光部５を実際に進行する光は光散乱粒子により散乱されながら進行する。つまり、光Ｌ１から光Ｌ５は光の光路を大局的に示すものである。なお、図６では、光路を判り易くするため、図４に示す導光体１に付したハッチングを省略している。
(Optical path in the light guide 1)
Next, in the illuminating device 2 configured as described above, the tendency of the optical path from when the light emitted from the LED 3 enters the light guide 1 and exits from the light exit surface 6 will be described with reference to FIG. An example will be described. The light guide 5 contains light scattering particles. Therefore, the light in the light guide portion 5 travels while being scattered by the light scattering particles as shown in FIG. The light L1 to the light L5 are drawn linearly in FIG. 6 for the sake of simplicity, but the light actually traveling through the light guide 5 travels while being scattered by the light scattering particles. That is, the light L1 to the light L5 generally indicate the optical path of the light. In FIG. 6, hatching attached to the light guide 1 shown in FIG. 4 is omitted for easy understanding of the optical path.
ＬＥＤ３から出射し第２反射面８に入射する光Ｌ１は、第２反射面８と第１反射面７との間で反射を繰り返した後、光出射部１０から導光体１の前方に出射する。第２反射面８は光軸Ｘに対して直交する面に沿う面であるのに対し、第１反射面７は、外方向が前方に傾斜する斜面となっている。そのため、光Ｌ１は、第２反射面８と第１反射面７との間で反射を繰り返す間に、前方に立ち上る光、すなわち、光出射面６に対する入射角（出射角）が小さな光となっていく。つまり、ＬＥＤ３から出射した光は、第２反射面８と第１反射面７との間で反射を繰り返す間に、全体として、光出射面６に対する入射角（出射角）が小さな光に変化させられて光出射部１０から出射する。言い換えれば、光出射部１０から側方に出射する光を減らすことができる。これにより、照明装置２の前方における照明エリア（被照明範囲）を、光出射面６と対応したエリアに近づけることができる。 The light L1 emitted from the LED 3 and incident on the second reflecting surface 8 is repeatedly reflected between the second reflecting surface 8 and the first reflecting surface 7, and then emitted from the light emitting unit 10 to the front of the light guide 1. To do. The second reflecting surface 8 is a surface along a surface orthogonal to the optical axis X, whereas the first reflecting surface 7 is a slope whose outer direction is inclined forward. Therefore, the light L1 is light that rises forward while being repeatedly reflected between the second reflecting surface 8 and the first reflecting surface 7, that is, light having a small incident angle (emitted angle) with respect to the light emitting surface 6. To go. That is, while the light emitted from the LED 3 is repeatedly reflected between the second reflecting surface 8 and the first reflecting surface 7, the incident angle (emitted angle) with respect to the light emitting surface 6 is changed to a small light as a whole. Is emitted from the light emitting unit 10. In other words, the light emitted from the light emitting unit 10 to the side can be reduced. Thereby, the illumination area (illuminated range) in front of the illumination device 2 can be brought close to the area corresponding to the light emitting surface 6.
ＬＥＤ３から出射し第２反射面８に入射する光Ｌ２は、第２反射面８で後方に向けて反射された後、光散乱粒子により前方に向けて散乱され、光出射部１０から光出射面６の前側に出射する。光Ｌ２のように、第２反射面８と第１反射面７との間の反射の繰り返し回数が少ない光については、第２反射面８と第１反射面７との間の反射の繰り返し回数が多い光に比べて、光出射部１０から出射する際の出射角が比較的大きくなり易く、反射面８Ａの前方にも光を配光することができる。導光部５に光散乱粒子を含有させることで、含有しない場合に比べて光出射部１０から側方に向けて出射する光を発生させ易くなる。 The light L2 emitted from the LED 3 and incident on the second reflecting surface 8 is reflected backward by the second reflecting surface 8 and then scattered forward by the light scattering particles, and is emitted from the light emitting unit 10 to the light emitting surface. 6 is emitted to the front side. For light with a small number of repetitions of reflection between the second reflection surface 8 and the first reflection surface 7, such as the light L <b> 2, the number of repetitions of reflection between the second reflection surface 8 and the first reflection surface 7. Compared with light with a large amount of light, the emission angle at the time of emission from the light emission part 10 tends to be relatively large, and light can be distributed in front of the reflection surface 8A. Inclusion of light scattering particles in the light guide unit 5 makes it easier to generate light emitted from the light emitting unit 10 toward the side than in the case where the light scattering particles are not included.
また、ＬＥＤ３から出射し光出射部１０に入射する光Ｌ３は、光出射部１０から光出射面６の前側に出射する。光Ｌ３についても、第２反射面８と第１反射面７との間の反射の繰り返し回数が少ない。そのため、光出射部１０から出射する際の出射角が比較的大きくなり易く、反射面８Ａの前方にも光を配光することができる。 Further, the light L3 emitted from the LED 3 and incident on the light emitting unit 10 is emitted from the light emitting unit 10 to the front side of the light emitting surface 6. Also for the light L3, the number of repetitions of reflection between the second reflecting surface 8 and the first reflecting surface 7 is small. Therefore, the emission angle when emitted from the light emitting unit 10 tends to be relatively large, and light can be distributed in front of the reflecting surface 8A.
光Ｌ１を例にして説明したように、ＬＥＤ３から出射した光は、第２反射面８と第１反射面７との間で反射を繰り返すことで、光出射部１０から出射する光の出射角は小さくなる。そのため、反射面８Ａの前方の照度が落ちやすい。特に、反射面８Ａに近いほど反射面８Ａの陰になり易く照度が低下し易い。しかしながら、光Ｌ２，Ｌ３のように、比較的大きな出射角で反射面８Ａの前方に配光される光により、反射面８Ａの前側を照明することができる。したがって、反射面８Ａの前方において、光量が極端に低下し影となってしまう領域を減らすことができる。 As described with the light L1 as an example, the light emitted from the LED 3 is repeatedly reflected between the second reflecting surface 8 and the first reflecting surface 7, thereby emitting the light emitted from the light emitting unit 10. Becomes smaller. For this reason, the illuminance in front of the reflecting surface 8A tends to decrease. In particular, the closer to the reflecting surface 8A, the more easily it becomes behind the reflecting surface 8A, and the illuminance tends to decrease. However, the front side of the reflective surface 8A can be illuminated by light distributed in front of the reflective surface 8A with a relatively large emission angle, such as the light L2 and L3. Accordingly, it is possible to reduce an area where the light amount is extremely lowered and becomes a shadow in front of the reflecting surface 8A.
ＬＥＤ３から出射し第４反射面１４に入射する光Ｌ４は、第４反射面１４で側方に反射され、第１反射面７で反射された後、光出射部１０から前方に出射する。第４反射面１４が存在することで、照明エリアの光軸Ｘに近い部分の照度が、他の部分に比べて極端に高くならないようにすることができることに加えて、光軸Ｘから離れた位置の照明光の光量を増やすことができる。光軸Ｘに近い部分は、ＬＥＤ３からの距離が近く、また、光出射部１０から光軸Ｘに向けて出射する光が集まり易い。そのため、たとえば、第４反射面１４を設けない構成とした場合は、照明エリアの光軸Ｘに近い部分は、ＬＥＤ３から直接照明されると共に、光出射部１０から光軸Ｘに向けて出射される光により照明されるため、他の部分に比べて照度が極端に高くなる。 The light L4 emitted from the LED 3 and incident on the fourth reflecting surface 14 is reflected laterally by the fourth reflecting surface 14, reflected by the first reflecting surface 7, and then emitted forward from the light emitting unit 10. Since the fourth reflecting surface 14 is present, the illuminance of the portion close to the optical axis X of the illumination area can be prevented from becoming extremely high compared to other portions, and further away from the optical axis X. The amount of illumination light at the position can be increased. The portion close to the optical axis X is close to the LED 3 and the light emitted from the light emitting unit 10 toward the optical axis X tends to gather. Therefore, for example, when the fourth reflecting surface 14 is not provided, a portion near the optical axis X of the illumination area is directly illuminated from the LED 3 and emitted from the light emitting unit 10 toward the optical axis X. Because it is illuminated by light, the illuminance is extremely high compared to other parts.
しかしながら、照明装置２のように、第４反射面１４を設けることで、ＬＥＤ３からの直接光を遮光できるため、光軸Ｘに近い部分の照度が、その周辺に比べて著しく高くなることを防止できる。また、第４反射面１４に入射した光を外方向に反射することができ、光軸Ｘから離れた位置の照明光の光量を増やすことができる。 However, by providing the fourth reflecting surface 14 as in the lighting device 2, direct light from the LED 3 can be shielded, so that the illuminance near the optical axis X is prevented from becoming significantly higher than the surrounding area. it can. Further, the light incident on the fourth reflecting surface 14 can be reflected outward, and the amount of illumination light at a position away from the optical axis X can be increased.
ＬＥＤ３から出射し第４反射面１４に入射する光Ｌ５は、第１反射面７と第２反射面８との間の反射を繰り返し、また、端面５Ｃに形成される第３反射面１２により反射された後、第１反射面７と第２反射面８との間の反射を繰り返して光出射部１０から前方に向けて出射する。つまり、端面５Ｃに第３反射面１２を形成することで、端面５Ｃに入射した光Ｌ５が側方に透過してしまうことを防止できると共に、導光部５に戻すことで、光の利用効率を高くすることができる。 The light L5 emitted from the LED 3 and incident on the fourth reflecting surface 14 repeats reflection between the first reflecting surface 7 and the second reflecting surface 8, and is reflected by the third reflecting surface 12 formed on the end surface 5C. After that, the reflection between the first reflecting surface 7 and the second reflecting surface 8 is repeated and emitted from the light emitting unit 10 toward the front. That is, by forming the third reflecting surface 12 on the end surface 5C, it is possible to prevent the light L5 incident on the end surface 5C from being transmitted sideways, and returning the light to the light guide unit 5 makes it possible to use light efficiently. Can be high.
第３反射面１２は光軸Ｘ側に光を反射する。第３反射面１２に入射した光は、外側から内側に向かって進行する光として反射される。そのため、第３反射面１２で反射した光は、光出射面６から光軸Ｘと交差する方向に出射し易く、照明エリアの光軸Ｘに近い部分の照明に寄与する照明光となり易い。 The third reflecting surface 12 reflects light toward the optical axis X side. The light incident on the third reflecting surface 12 is reflected as light traveling from the outside toward the inside. Therefore, the light reflected by the third reflecting surface 12 is likely to be emitted from the light emitting surface 6 in the direction intersecting the optical axis X, and easily becomes illumination light that contributes to illumination in a portion near the optical axis X in the illumination area.
たとえば、第４反射面１４の光軸Ｘと交差する部分に光出射部を形成することで、光軸Ｘに近い部分を照明することができるが、ＬＥＤ３との距離が近いため照度が著しく高くなり易い。これに比べて、第１反射面７と第２反射面８との間で反射を繰り返した光Ｌ５は照度が低下している。そのため、光軸Ｘに近い部分の照度を著しく高くしてしまうことがない。 For example, by forming a light emitting portion at a portion that intersects with the optical axis X of the fourth reflecting surface 14, it is possible to illuminate a portion close to the optical axis X, but the illuminance is extremely high because the distance to the LED 3 is short Easy to be. Compared to this, the illuminance of the light L5 that has been repeatedly reflected between the first reflecting surface 7 and the second reflecting surface 8 is reduced. Therefore, the illuminance at the portion close to the optical axis X is not significantly increased.
上述のように、光出射部１０からは、光Ｌ１のような出射角の小さな光の他、光Ｌ２〜Ｌ５のように光Ｌ１に比べて出射角が大きな傾向にある光が出射する。したがって、光出射面６から出射する照明光は全体として面照明光となる。 As described above, the light emitting unit 10 emits light having a small emission angle such as the light L1 and light having a large emission angle compared to the light L1, such as the light L2 to L5. Therefore, the illumination light emitted from the light exit surface 6 becomes surface illumination light as a whole.
第２反射面８の反射面８Ａの配置や面積、第１反射面７の第２反射面８に対する角度等を調整することで、光Ｌ１〜Ｌ５に代表される各光の量を制御することができ、導光体１から出射する照明光の配光角を制御することができる。たとえば、第２反射面８の密度を高くし光出射部１０の面積を少なくすると、第１反射面７と第２反射面８との間で反射が繰り返される光の量と繰り返しの回数が増え、光Ｌ１のように立ち上った光が増加する一方、光Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５のように側方に向けて出射する光が減り、全体として配光角が小さくなる傾向がある。逆に、第２反射面８の密度を低くし光出射部１０の面積を大きくすると、第１反射面７と第２反射面８との間で反射が繰り返される光の量と繰り返しの回数が減り、光Ｌ１のように立ち上った光が減少する一方、光Ｌ２、Ｌ３のように側方に向けて出射する光が増え、配光角が大きくなる傾向がある。 By adjusting the arrangement and area of the reflecting surface 8A of the second reflecting surface 8, the angle of the first reflecting surface 7 with respect to the second reflecting surface 8, and the like, the amount of each light typified by the lights L1 to L5 is controlled. And the light distribution angle of the illumination light emitted from the light guide 1 can be controlled. For example, when the density of the second reflecting surface 8 is increased and the area of the light emitting part 10 is decreased, the amount of light that is repeatedly reflected between the first reflecting surface 7 and the second reflecting surface 8 and the number of repetitions increase. While the rising light like the light L1 increases, the light emitted toward the side like the light L2, L3, L4, and L5 decreases, and the light distribution angle tends to be small as a whole. Conversely, when the density of the second reflecting surface 8 is lowered and the area of the light emitting part 10 is increased, the amount of light that is repeatedly reflected between the first reflecting surface 7 and the second reflecting surface 8 and the number of repetitions are reduced. The light that rises like the light L1 decreases and the light emitted toward the side like the light L2 and L3 increases, and the light distribution angle tends to increase.
したがって、光Ｌ１のように立ち上った光を増加させながら、かつ、光Ｌ２、Ｌ３のように側方に向けて出射する光を適度に発生させるように第２反射面８を構成することで、光出射面６から出射する面照明光の指向性を強くすることができると共に、照明エリア内の照度の均一化を図ることができる。光Ｌ１のように立ち上った光を増加させることで、光出射面６から出射する面照明光の照明光の指向性を強くすることができる。また、光Ｌ２、Ｌ３のように側方に向けて出射する光を適度に発生させることで、反射面８Ａの前側を照明することができ、反射面８Ａの前方において、光量が極端に低下し影となってしまう領域を減らすことができ、これにより、照明エリア内の照度の均一化を図ることができきる。 Therefore, by configuring the second reflecting surface 8 so as to increase the amount of light rising like the light L1 and appropriately generate light emitted toward the side like the lights L2 and L3, The directivity of the surface illumination light emitted from the light exit surface 6 can be strengthened, and the illuminance in the illumination area can be made uniform. By increasing the amount of light that rises like the light L1, the directivity of the illumination light of the surface illumination light emitted from the light emission surface 6 can be increased. Further, by appropriately generating light emitted toward the side like the lights L2 and L3, the front side of the reflecting surface 8A can be illuminated, and the amount of light is extremely reduced in front of the reflecting surface 8A. The area that becomes a shadow can be reduced, and thereby the illuminance in the illumination area can be made uniform.
（本発明の実施の形態によって得られる主な効果）
以上のように、導光体１は、第１反射面７と光出射面６とが導光部５を挟んで配置され、第１反射面７と光出射面６との間隔が、凹部４（光軸Ｘ）からの距離が長くなるほど狭くなるように構成されている。また、光出射面６には、導光部５の側に反射面を向ける複数の反射面８Ａからなる第２反射面８が設けられ、第２反射面８は、凹部４からの距離が長くなるほど、複数の反射面８Ａが設けられる密度が低くなるように構成されている。このように導光体１が構成されることで、導光体１から出射する面照明光に指向性を持たせ、所定の照明エリアのみを照明することが可能となると共に、照明エリア内の照度の一層の均一化を図ることができる。
(Main effects obtained by the embodiment of the present invention)
As described above, in the light guide 1, the first reflection surface 7 and the light emission surface 6 are arranged with the light guide portion 5 interposed therebetween, and the interval between the first reflection surface 7 and the light emission surface 6 is the recess 4. It is configured to become narrower as the distance from (optical axis X) becomes longer. Further, the light emitting surface 6 is provided with a second reflecting surface 8 composed of a plurality of reflecting surfaces 8A with the reflecting surface facing the light guide 5, and the second reflecting surface 8 has a long distance from the recess 4. It is configured so that the density at which the plurality of reflecting surfaces 8A are provided becomes lower. By configuring the light guide 1 in this way, the surface illumination light emitted from the light guide 1 can have directivity, and only a predetermined illumination area can be illuminated. It is possible to further uniform the illuminance.
また、導光部５に光散乱粒子を含有させることで、光出射部１０から出射する照明光の照明エリアにおける照度の均一化が図られる。また、導光部５に光散乱粒子を含有させることで、光出射部１０から側方に向けて出射する光を発生させ易くなり、第２反射面８によって遮光され易い第２反射面８の直前の部分における照度の低下を抑えることができる。また、導光部５に光散乱粒子を含有させることで、導光体１の光出射効率も高めることもできる。なお、光散乱粒子は、粒子径を１〜１０μｍとし、含有量を０．１から０．８重量％とすることが好ましい。このようにすることで、光出射部１０から出射する照明光の照明エリアにおける照度の均一化を好適に図ることができる。さらに、照明光の指向性の低下を抑えながら、光出射部１０から側方に向けて出射する光を発生させることができる。これにより、第２反射面８の前方の第２反射面８によって遮光される領域を狭くすることができる。 Further, by including light scattering particles in the light guide part 5, the illuminance in the illumination area of the illumination light emitted from the light emitting part 10 can be made uniform. Further, by including light scattering particles in the light guide part 5, it becomes easy to generate light emitted from the light emitting part 10 toward the side, and the second reflecting surface 8 is easily shielded by the second reflecting surface 8. A decrease in illuminance in the immediately preceding portion can be suppressed. Moreover, the light emission efficiency of the light guide 1 can also be improved by including light scattering particles in the light guide 5. The light scattering particles preferably have a particle diameter of 1 to 10 μm and a content of 0.1 to 0.8% by weight. By doing in this way, the illumination intensity in the illumination area of the illumination light emitted from the light emitting unit 10 can be preferably made uniform. Furthermore, it is possible to generate light emitted from the light emitting unit 10 toward the side while suppressing a decrease in directivity of illumination light. Thereby, the area | region light-shielded by the 2nd reflective surface 8 ahead of the 2nd reflective surface 8 can be narrowed.
さらに、第２反射面８は、光軸Ｘから離れるほど反射面２Ａが設けられる密度が低くなり、光出射部１０が設けられる密度が高くなっている。これにより、光出射面６から出射する光の光量を、光軸Ｘに近いほど少なくすることができ、光軸Ｘから離れるにしたがって多くすることができる。 Furthermore, as the second reflecting surface 8 is further away from the optical axis X, the density at which the reflecting surface 2A is provided becomes lower, and the density at which the light emitting portion 10 is provided becomes higher. As a result, the amount of light emitted from the light exit surface 6 can be reduced as it is closer to the optical axis X, and can be increased as the distance from the optical axis X increases.
光出射面６から出射する光の照度は、光軸Ｘに近いほど光源であるＬＥＤ３に近くなるため高くなり、光軸Ｘから離れるにしたがって低くなる。したがって、第２反射面８を配置密度を上述のように設定することで、出射する光の照度が高くなる光軸Ｘ側ほど光出射面６から出射する光の光量を少なくすることができ、逆に、出射する光の照度が低くなる光軸Ｘから離れる側ほど光出射面６から出射する光の光量を多くすることができる。そのため、光出射面６から出射する光の照度の均一化を図ることができる。 The illuminance of the light emitted from the light emitting surface 6 increases as it is closer to the optical axis X and closer to the LED 3 that is the light source, and decreases as the distance from the optical axis X increases. Therefore, by setting the arrangement density of the second reflecting surface 8 as described above, the amount of light emitted from the light emitting surface 6 can be reduced toward the optical axis X side where the illuminance of the emitted light increases, Conversely, the amount of light emitted from the light exit surface 6 can be increased toward the side away from the optical axis X where the illuminance of the emitted light decreases. For this reason, the illuminance of the light emitted from the light exit surface 6 can be made uniform.
また、第３反射面１２を備えることで、端面５Ｃから導光体１の外部に透過してしまう光を導光部５に戻し、光出射面６から出射させることで、光の利用効率が高くなる。また、第３反射面１２を備えることで、外側から内側に向かって進行する光を作ることができる。そのため、光出射面６から光軸Ｘと交差する方向に光を出射することができる。したがって、ＬＥＤ３の光軸Ｘ上に第４反射面１４が配置されている場合にも、光軸Ｘ側で照度が著しく低下してしまうことのないようにすることができる。 In addition, by providing the third reflecting surface 12, the light that is transmitted from the end surface 5 </ b> C to the outside of the light guide 1 is returned to the light guide unit 5 and is emitted from the light emitting surface 6. Get higher. Moreover, by providing the 3rd reflective surface 12, the light which advances toward the inner side from the outer side can be made. Therefore, light can be emitted from the light emitting surface 6 in a direction intersecting with the optical axis X. Therefore, even when the fourth reflecting surface 14 is arranged on the optical axis X of the LED 3, it is possible to prevent the illuminance from significantly decreasing on the optical axis X side.
また、第３反射面１２を備えることで、端面５Ｃから導光体１の外部に透過してしまう光を導光部５に戻すことができる。仮に第３反射面１２を備えない場合、端面５Ｃから側方に光が出射し、導光体１から出射する面照明光の指向性を低下させてしまう。しかしながら、本実施の形態のように第３反射面１２を備えることで、端面５Ｃから光が出射することを効果的に防ぐことができる。端面５Ｃに墨塗り塗装等を施すことによっても端面５Ｃから光が出射することを防止できる。しかしながら、端面５Ｃに第３反射面１２を設けることで、より確実に端面５Ｃからの光の出射を防止できる。また、第３反射面１２により端面５Ｃから導光体１の外部に透過してしまう光を導光部５に戻し、光出射面６から出射させることで、光の利用効率も高くなる。また、第３反射面１２は光軸Ｘ側に光を反射するため、外側から内側に向かって進行する光を作ることができる。そのため、第３反射面１２で反射した光は、光出射面６から光軸Ｘと交差する方向に出射し易い。したがって、第３反射面１２で反射した光は、照明エリアの光軸Ｘに近い部分の照明に寄与する照明光となり易い。 Moreover, the light which permeate | transmits the exterior of the light guide 1 from the end surface 5C can be returned to the light guide part 5 by providing the 3rd reflective surface 12. FIG. If the third reflecting surface 12 is not provided, light is emitted from the end surface 5C to the side, and the directivity of the surface illumination light emitted from the light guide 1 is reduced. However, by providing the third reflecting surface 12 as in the present embodiment, it is possible to effectively prevent light from being emitted from the end surface 5C. It is also possible to prevent light from being emitted from the end surface 5C by applying sanitization or the like to the end surface 5C. However, by providing the third reflecting surface 12 on the end surface 5C, it is possible to more reliably prevent light from being emitted from the end surface 5C. In addition, the light that is transmitted from the end surface 5C to the outside of the light guide 1 by the third reflecting surface 12 is returned to the light guide unit 5 and is emitted from the light emitting surface 6, so that the light use efficiency is also increased. Moreover, since the 3rd reflective surface 12 reflects light to the optical axis X side, it can make the light which advances toward inner side from the outer side. Therefore, the light reflected by the third reflecting surface 12 is easily emitted from the light emitting surface 6 in the direction intersecting the optical axis X. Therefore, the light reflected by the third reflecting surface 12 tends to become illumination light that contributes to illumination of a portion near the optical axis X of the illumination area.
第４反射面１４は、光軸Ｘに配置されている。したがって、ＬＥＤ３から出射した光は、直接、光軸Ｘの直上の領域を照明することができない。そのため、照明エリアの光軸Ｘに近い部分の照度が、他の部分に比べて極端に高くならないようにすることができる。また、第４反射面１４は、前方から後方に凹む円弧面である。そのため、ＬＥＤ３から出射し第４反射面１４に入射した光を側方に反射することができる。したがって、光軸Ｘから離れた位置の照明光の光量を増やすことができ、ＬＥＤ３から出射した光の利用効率を高めることができる。 The fourth reflecting surface 14 is disposed on the optical axis X. Therefore, the light emitted from the LED 3 cannot directly illuminate the region immediately above the optical axis X. For this reason, it is possible to prevent the illuminance of the portion near the optical axis X of the illumination area from becoming extremely high as compared to other portions. The fourth reflecting surface 14 is an arc surface that is recessed from the front to the rear. Therefore, the light emitted from the LED 3 and incident on the fourth reflecting surface 14 can be reflected laterally. Accordingly, the amount of illumination light at a position away from the optical axis X can be increased, and the utilization efficiency of the light emitted from the LED 3 can be increased.
（照度分布の具体例）
図７から図１０に、光出射面６が縦横４５ｍｍの正方形である照明装置２の照度分布と配光分布を示す。
(Specific example of illuminance distribution)
7 to 10 show the illuminance distribution and the light distribution of the illuminating device 2 in which the light exit surface 6 is a square having a length and width of 45 mm.
図７は、上述した照明装置２を縦横に２台ずつ並べ、全台を点灯したときの照度分布を示すものである。図７（Ａ）は、照明装置２を前方から見たときの照明光の出射状態を模式的に表わしたものであり、照度が高い部分ほど白色が強く表わされている。図７（Ｂ）のグラフは、図７（Ａ）におけるＸ１−Ｘ２における照度を示すものである。図７（Ｃ）のグラフは、図７（Ａ）におけるＹ１−Ｙ２における照度を示すものである。図７に示す照度分布は、光出射面６の前方５ｍｍにおける照度分布である。図７より判るように、照明装置２から出射される照明光は、光出射面６から側方にほとんど照明光が漏れることなく、光出射面６と対向するエリアのみを照明している。また、照明エリア内の照度分布も均一化が図られている。 FIG. 7 shows the illuminance distribution when the above-described two illumination devices 2 are arranged vertically and horizontally and all the devices are turned on. FIG. 7A schematically shows an illumination light emission state when the illuminating device 2 is viewed from the front, and white is more strongly expressed as the illuminance is higher. The graph in FIG. 7B shows the illuminance at X1-X2 in FIG. The graph in FIG. 7C shows the illuminance at Y1-Y2 in FIG. The illuminance distribution shown in FIG. 7 is an illuminance distribution at 5 mm ahead of the light exit surface 6. As can be seen from FIG. 7, the illumination light emitted from the illumination device 2 illuminates only the area facing the light emission surface 6 with almost no illumination light leaking sideways from the light emission surface 6. Also, the illuminance distribution in the illumination area is made uniform.
図８は、縦横に２台ずつ並べられた４台の照明装置２のうち、１台のみを点灯したときの照度分布を示すものである。図７と同様に、光出射面６の前方５ｍｍにおける照度分布を示している。また、図８（Ａ）は、照明装置２を前方から見たときの照明光の出射状態を模式的に表わしたものであり、照度が高い部分ほど白色が強く表わされている。図８（Ｂ）のグラフは、図８（Ａ）におけるＸ１−Ｘ２における照度を示すものである。図８（Ｃ）のグラフは、図８（Ａ）におけるＹ１−Ｙ２における照度を示すものである。図８より判るように、点灯している１台の照明装置２から出射される照明光は、光出射面６から側方にほとんど照明光が漏れることなく、点灯している照明装置２の光出射面６と対向するエリアのみを照明している。照明エリア内の照度分布も均一化が図られている。 FIG. 8 shows the illuminance distribution when only one of the four lighting devices 2 arranged vertically and horizontally is turned on. Similar to FIG. 7, the illuminance distribution at 5 mm ahead of the light exit surface 6 is shown. FIG. 8A schematically shows the emission state of the illumination light when the illumination device 2 is viewed from the front, and white is more strongly expressed as the illuminance is higher. The graph in FIG. 8B shows the illuminance at X1-X2 in FIG. The graph in FIG. 8C shows the illuminance at Y1-Y2 in FIG. As can be seen from FIG. 8, the illumination light emitted from one illuminating device 2 that is lit is light of the illuminating device 2 that is lit, with almost no illumination light leaking sideways from the light emitting surface 6. Only the area facing the exit surface 6 is illuminated. The illuminance distribution in the illumination area is also made uniform.
図９は、縦横に２台ずつ並べられた４台の照明装置２のうち、３台を点灯したときの照度分布を示すものである。図７と同様に、光出射面６の前方５ｍｍにおける照度分布を示している。また、図９（Ａ）は、照明装置２を前方から見たときの照明光の出射状態を模式的に表わしたものであり、照度が高い部分ほど白色が強く表わされている。図９（Ｂ）のグラフは、図９（Ａ）におけるＸ１−Ｘ２における照度を示すものである。図９（Ｃ）のグラフは、図９（Ａ）におけるＹ１−Ｙ２における照度を示すものである。図９より判るように、点灯している３台の照明装置２から出射される照明光は、光出射面６から側方にほとんど照明光が漏れることなく、点灯している照明装置２の光出射面６と対向するエリアのみを照明している。照明エリア内の照度分布も均一化が図られている。 FIG. 9 shows the illuminance distribution when three of the four lighting devices 2 arranged vertically and horizontally are turned on. Similar to FIG. 7, the illuminance distribution at 5 mm ahead of the light exit surface 6 is shown. FIG. 9A schematically shows an illumination light emission state when the illuminating device 2 is viewed from the front, and white is more strongly expressed as the illuminance is higher. The graph in FIG. 9B shows the illuminance at X1-X2 in FIG. The graph in FIG. 9C shows the illuminance at Y1-Y2 in FIG. As can be seen from FIG. 9, the illumination light emitted from the three illuminating devices 2 that are lit is light of the illuminating device 2 that is lit, with almost no illumination light leaking sideways from the light emitting surface 6. Only the area facing the exit surface 6 is illuminated. The illuminance distribution in the illumination area is also made uniform.
図１０は、上述した照明装置２を縦横に２台ずつ並べ、全台を点灯したときの配光分布を示すものである。図１０より判るように、本発明の導光体１を用いる照明装置２によれば、指向性を保持しながら、ＬＥＤ単体の配光角に比べて、広い配光角の照明光を出射することができる。 FIG. 10 shows a light distribution when the above-described two illumination devices 2 are arranged vertically and horizontally and all the devices are turned on. As can be seen from FIG. 10, according to the illumination device 2 using the light guide 1 of the present invention, illumination light having a wider light distribution angle is emitted compared to the light distribution angle of a single LED while maintaining directivity. be able to.
液晶表示装置においては、液晶パネルの背面側に並べたＬＥＤの発光量を個々に制御することで、同一画面内の異なるエリアのコントラスト比を高め、表示画像のコントラストを向上させるいわゆるローカルディミング方式が採用されることがある。照明装置２は、照明エリアを限定しつつ、照明エリア内の照度の均一化が図られている。そのため、液晶表示装置のバックライトとして複数配置することで、好適なローカルディミングを達成するこことができる。 In the liquid crystal display device, there is a so-called local dimming method that increases the contrast ratio of different areas in the same screen and improves the contrast of the display image by individually controlling the light emission amount of the LEDs arranged on the back side of the liquid crystal panel. May be adopted. The illuminating device 2 is intended to make the illuminance uniform in the illumination area while limiting the illumination area. Therefore, a suitable local dimming can be achieved by arranging a plurality of backlights for the liquid crystal display device.
（他の形態）
上述した本発明の実施の形態に係る照明装置２は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々の変形実施が可能である。
(Other forms)
The above-described lighting device 2 according to the embodiment of the present invention is an example of a preferred embodiment of the present invention, but is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. It is.
たとえば、第２反射面８の複数の反射面８Ａは、図１１に示すように所定の面積を有する点状に形成してもよい。図１１に示す反射面８Ａを点状とした場合には、たとえば、凹部４（光軸Ｘ）からの距離が長くなるほど、隣接する反射面８Ａの間隔を広くすることで、反射面８Ａが設けられる密度を、凹部４（光軸Ｘ）からの距離が長くなるほど低くすることができる。 For example, the plurality of reflecting surfaces 8A of the second reflecting surface 8 may be formed in a dot shape having a predetermined area as shown in FIG. When the reflecting surface 8A shown in FIG. 11 is formed in a dot shape, for example, the reflecting surface 8A is provided by increasing the distance between the adjacent reflecting surfaces 8A as the distance from the recess 4 (optical axis X) increases. The density obtained can be lowered as the distance from the recess 4 (optical axis X) increases.
反射面８Ａを図１１に示すように点状に形成することで、反射面８Ａを図１に示す円環状に形成する場合と比べて、１つずつの反射面８Ａの面積を小さくすることができるため、反射面８Ａの配置密度を細かく変化させることができる。つまり、照度分布の制御を行い易くなる。 By forming the reflecting surface 8A in a dot shape as shown in FIG. 11, the area of each reflecting surface 8A can be reduced as compared with the case where the reflecting surface 8A is formed in an annular shape shown in FIG. Therefore, the arrangement density of the reflecting surface 8A can be finely changed. That is, it becomes easier to control the illuminance distribution.
なお、点状の反射面８Ａの配置密度が高くなると、反射面８Ａと反射面８Ａとが接触し、全体として面となる場合がある。したがって、点状の概念は、面の形態も含むものとする。 In addition, when the arrangement density of the dot-shaped reflecting surfaces 8A increases, the reflecting surfaces 8A and 8A come into contact with each other, and the surface may be formed as a whole. Therefore, the point-like concept includes a form of a surface.
また、複数の反射面８Ａは、上述の同心円の他に同心の多角形で構成することもできる。この場合は、同一の反射面において、光軸Ｘからの距離の差が大きくならないように６角形以上であることが好ましい。また、点状は、円形に限らず、３角形を含む多角形、あるいは円あるいは多角形の環状であってもよい。 In addition to the concentric circles described above, the plurality of reflecting surfaces 8A can also be configured by concentric polygons. In this case, it is preferable that it is a hexagon or more on the same reflecting surface so that a difference in distance from the optical axis X does not increase. Further, the dot shape is not limited to a circle, and may be a polygon including a triangle, or a circle or a polygonal ring.
また、光源はＬＥＤ３に限らず、放電光（キセノンランプ、水銀灯）等を用いることができる。また、導光部５は、四角錐として説明したが、円錐、あるいは他の角錐であってもよい。 The light source is not limited to the LED 3, and discharge light (xenon lamp, mercury lamp) or the like can be used. Moreover, although the light guide part 5 was demonstrated as a quadrangular pyramid, a cone or another pyramid may be sufficient.
また、第１反射面７、第２反射面８、第３反射面１２および第４反射面１４は、上述の説明では、鏡面としたが、反射性のインクを塗付する構成としてもよい。また、照明装置２は、液表表示装置のバックライトに用いることができる他、看板の光源、あるいはパネルスイッチの照明光源等にも用いることができる。 Moreover, although the 1st reflective surface 7, the 2nd reflective surface 8, the 3rd reflective surface 12, and the 4th reflective surface 14 were made into the mirror surface in the above-mentioned description, it is good also as a structure which coats reflective ink. Moreover, the illuminating device 2 can be used as a backlight of a liquid surface display device, and can also be used as a light source for a signboard or an illumination light source for a panel switch.
１ … 導光体
２ … 照明装置
３ … 光源
４ … 光入射部（凹部）
５ … 導光部
６ … 光出射面
７ … 第１反射面（第１の反射面）
８ … 第２反射面（第２の反射面）
８Ａ … 複数の反射面
１１ … 端面（端部）
１２ … 第３反射面（第３の反射面）
１４ … 第４反射面（第４の反射面）
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light guide 2 ... Illuminating device 3 ... Light source 4 ... Light incident part (concave part)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 ... Light guide part 6 ... Light-projection surface 7 ... 1st reflective surface (1st reflective surface)
8 ... 2nd reflective surface (2nd reflective surface)
8A ... Plural reflecting surfaces 11 ... End face (end part)
12 ... 3rd reflective surface (3rd reflective surface)
14: Fourth reflecting surface (fourth reflecting surface)
Claims (6)
前記光入射部から入射した光を導光する導光部と、
を有し、
前記導光部は、透明樹脂に光散乱粒子が含有される光散乱導光部であり、
前記導光部を挟んで、前記導光部内の光を反射する第１の反射面と、前記導光部内の光を出射する光出射面とが配置され、
前記第１の反射面と前記光出射面との間隔は、前記光入射部からの距離が長くなるほど狭くなり、
前記光出射面には、前記導光部の側に反射面を向ける複数の反射面からなる第２の反射面が設けられ、
前記第２の反射面は、前記光入射部からの距離が長くなるほど、前記複数の反射面が設けられる密度が低くなる、
ことを特徴とする導光体。 A light incident part;
A light guide portion for guiding light incident from the light incident portion;
Have
The light guide part is a light scattering light guide part in which light scattering particles are contained in a transparent resin,
A first reflection surface that reflects light in the light guide portion and a light emission surface that emits light in the light guide portion are disposed across the light guide portion,
The distance between the first reflecting surface and the light emitting surface becomes narrower as the distance from the light incident portion becomes longer,
The light emitting surface is provided with a second reflecting surface composed of a plurality of reflecting surfaces with the reflecting surface facing the light guide unit,
As the distance from the light incident portion becomes longer, the second reflection surface has a lower density at which the plurality of reflection surfaces are provided.
A light guide characterized by that.
前記導光部の前記第１の反射面と前記光出射面とを繋ぐ端部に前記導光部の側に反射面を向けた第３の反射面を備える、
ことを特徴とする導光体。 The light guide according to claim 1,
A third reflection surface having a reflection surface facing the light guide portion at an end portion connecting the first reflection surface and the light emission surface of the light guide portion;
A light guide characterized by that.
前記光入射部に対して前記導光部を挟んだ位置には、反射面を前記導光部の側に向ける第４の反射面を備える、
ことを特徴とする導光体。 The light guide according to claim 1 or 2,
In a position sandwiching the light guide portion with respect to the light incident portion, a fourth reflection surface is provided that directs the reflection surface toward the light guide portion.
A light guide characterized by that.
前記複数の反射面は、互いに同心円に形成されている、
ことを特徴とする導光体。 The light guide according to any one of claims 1 to 3,
The plurality of reflective surfaces are formed concentrically with each other,
A light guide characterized by that.
前記複数の反射面は、複数の点状に形成されている、
ことを特徴とする導光体。 The light guide according to any one of claims 1 to 3,
The plurality of reflective surfaces are formed in a plurality of points.
A light guide characterized by that.
前記導光体の前記光入射部に配置される光源と、
を備えることを特徴とする照明装置。 The light guide according to any one of claims 1 to 5,
A light source disposed in the light incident portion of the light guide;
A lighting device comprising:
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