JP2012204215A - 照明装置、及びそれを備えた照明機器 - Google Patents

Abstract

【課題】導光板の加工を伴うことなく、光源から導光板への結合効率を高めて光利用効率が向上し、かつ直接照明としての空間照明および間接照明としての天井照明の両方を同時に実現する照明装置を提供する。
【解決手段】平板状の導光板１３と光源３０とを備え、光源３０からの出射光を導光板１３の内部で導光しながら導光板１３の表面側から照射させる。導光板１３に対して斜めに光を入射させるように光源３０からの出射光を結合する光結合部材３５が、導光板１３と光源３０との間に設けられており、光源３０が、光結合部材３５へ向けて色温度２０００Ｋ〜６０００Ｋの光を出射し、かつ該光結合部材へ向けての出射光の光軸方向が導光板１３に対して直交するように配置されており、導光板１３に入射した光の一部を、導光板１３の表面側と異なる方向へ照射させる非表面側照射部１６，２１が外周縁部に構成されている。
【選択図】図１４

Description

本発明は、光源からの光を導光板によって面状に出射させる照明装置、及びそれを備えた照明機器に関するものである。

従来、照明装置においては、白熱球に替わって低消費電力・低発熱性による省エネルギー化が可能なＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）が用いられている。すなわち、ＬＥＤ照明は、供給される電力の多くが発光に使われ、つまり発光効率が高いために、従来の白熱照明と同じ明るさを作るのに必要な電力が少なくて済む。また、消費電力が少ないということは、従来では熱となって失われていた電力分の発熱が少なくて済み、低発熱な照明器具となるという特徴を有している。

そして、近年では、白熱球に代替するＬＥＤ電球のみならず、天井面に固定されるシーリングライト等に対してもＬＥＤを用いた照明器具が出現するようになってきている。

例えば、特許文献１には、ＬＥＤを用いて器具本体の側方及び背面方向に光を放射させて、天井面を明るくすることが可能な照明器具が開示されている。

上記特許文献１に開示された照明器具１００は、住宅用の天井直付け形のシーリングライトであり、図１５（ａ）〜（ｂ）に示すように、器具本体１１０と、該器具本体１１０の前面及び側面を覆う透光カバー１０１と、該透光カバー１０１の周縁部１０１ａから器具本体１１０の側方及び背面方向に向けて光を放射させる光制御体１０２とを備えている。

そして、器具本体１１０には、複数のＬＥＤを有する発光モジュール１２０と、ＬＥＤを点灯する点灯装置１１１とが備えられている。上記発光モジュール１２０は、図１５（ｃ）〜（ｄ）に示すように、基体１２１と、この基体１２１の上に搭載された複数のＬＥＤチップ１２２ａ…とこれらＬＥＤチップ１２２ａ…により励起される黄色蛍光体１２２ｂとで構成されて高輝度、高出力の白色の光を発光する半導体発光素子１２２とを備えている。

この構成により、器具本体１１０の側方及び背面方向に光を放射させ、天井面を明るくすることが可能な照明器具１００を提供するものとなっている。

ところで、この種の照明器具１００においては、シーリングライトの略前面に複数の発光モジュール１２０を並べて配置するので、半導体発光素子１２２の個数が増加しコスト高となる。

そこで、この問題を解消するために、例えば、液晶表示装置のバックライトに使用された技術が特許文献２に開示されている。

特許文献２に開示された表示装置用バックライト２００は、図１６に示すように、導光板２１０の下方に発光ダイオード２０１が、その光軸が導光板２１０に直交するようにして設けられている。そして、導光板２１０の表面における発光ダイオード２０１の直上においては、発光ダイオード２０１からの光を導光板２１０の両端部側へ反射すべく、曲面からなる反射面２１１・２１１が形成されている。また、発光ダイオード２０１の下側には反射シート２０２が設けられている。

上記の構成により、発光ダイオード２０１を導光板２１０の中心線上に配置すればよいので、発光ダイオード２０１の個数の削減を図ることが可能となっている。

特開２０１０−１４０７９７号公報（２０１０年６月２４日公開） 特開２００６−４９３２４号公報（２００６年２月１６日公開）

しかしながら、上記従来の特許文献２に開示された表示装置用バックライト２００では、導光板２１０に曲面からなる反射面２１１・２１１を形成しなければならない。したがって、導光板２１０を加工しなければならないので、コスト高になり、特に、大型導光板の加工は面積が大きく困難であるという問題点を有している。

また、特許文献２に開示された表示装置用バックライト２００では、導光板２１０における発光ダイオード２０１の直上においては、光の液晶パネル側への出射光量が大きくなり過ぎ、導光板全体での均一照射が困難であるという問題点を有している。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、光源の個数の増加及び導光板の加工を伴うことなく、導光板全体での均一照射を可能とする照明装置、及びそれを備えた照明機器を提供することにある。

本発明の照明装置は、上記の課題を解決するために、平板状の導光板と、該導光板の裏面側に配置された光源とを備え、該光源からの出射光を該導光板に入射させ、入射した光を該導光板の内部で全反射させて導光しながら該導光板の表面側から照射させ、該導光板に対して斜めに光を入射させるように該光源からの出射光を結合する光結合部材が、該導光板と該光源との間に設けられており、該光源が、該光結合部材へ向けて色温度２０００Ｋ〜６０００Ｋの光を出射し、かつ該光結合部材へ向けての出射光の光軸方向が該導光板に対して直交するように配置されており、該導光板に入射した光の一部を、該導光板の表面側と異なる方向へ照射させる非表面側照射部が外周縁部に構成されていることを特徴としている。

本発明の照明装置では、平板状の導光板の裏面側に光源と光結合部材とが配置されており、光結合部材への入射光における最も輝度の高い光軸方向が平板状の導光板に対して直交するようにして光源を設けると共に、導光板と光源との間に、光源から出射された光を、平板状の導光板に対して斜めに入射させるように光を結合する光結合部材を設けている。

このため、導光板の裏面側に配置された光源から出射された光は光結合部材を介して導光板に結合して斜めに入射され、導光板の内部を全反射しながら導光板の端部まで移動し、その途中で光路変換素子にて全反射条件が破れて導光板の表面側から照射される。

この結果、従来のサイドエッジ型導光板とは異なり、導光板直下型のバックライトとなっているので、額縁寸法を小さくすることができる。また、サイドエッジ型導光板においては必要であった熱膨張を回避するための光源と導光板との隙間が不要となるので、光源から導光板への結合効率を高め、光利用効率を向上することができる。

また、本発明では、導光板とは別体の光結合部材を設けることにより、平板状の導光板に対して斜めに光を入射させるので、導光板の内部では入射光が全反射しながら導光される。この結果、導光板を加工しなくても、光結合部材を介して、光源からの入射光を導光板の内部にて導光させることができる。

さらに、本発明では、光源は、光結合部材への入射光における最も輝度の高い光軸方向が平板状の導光板に対して直交するように配置されている。このため、光源の配置を平板状の導光板に対して斜めにする必要がないので、光源の配置も容易であり、構造が単純である。

したがって、導光板の加工を伴うことなく、光源から導光板への結合効率を高め、光利用効率を向上し得る照明装置を提供することができる。

さらに、本発明の照明装置では、導光板に入射した光の一部を、該導光板の表面側と異なる方向へ照射させる非表面側照射部が外周縁部に構成されている。本発明の照明装置を用いれば、直接照明としての空間照明および間接照明としての天井照明の両方を同時に実現することができる。従来のサイドエッジ型導光板では、端部（外周縁部）は光入射部として利用されているので、導光板の端部に光取出し機能を付与することができない。

本発明の照明装置では、上記非表面側照射部は、上記導光板の裏面の外周縁部に構成されていることが好ましく、より詳細には、上記導光板の裏面に、入射した光を該導光板の内部で全反射させて導光する間に該導光板の裏面側に漏出する光を該導光板に再入射させる反射シートが設けられており、上記非表面側照射部は、該導光板の裏面の外周縁部において該反射シートが欠損されていることにより構成されていることが好ましい。

本発明の照明装置では、上記導光板の外周にフレーム部が設けられている場合、上記非表面側照射部は、該フレーム部に構成されていてもよく、より詳細には、上記非表面側照射部は、上記導光板の側面に対向する上記フレーム部の領域に光透過性の材料により構成されていてもよい。この場合、上記導光板の裏面の外周縁部には、上記非表面側照射部が構成されていてもいなくてもよい。これにより、照明装置本体部分を加工することなく、光取出し機能を有するフレームを非表面側照射部として用いることによって、本発明を容易に構成することができる。

本発明の照明装置において、上記フレーム部に構成されている非表面側照射部は光拡散機能を有していてもよい。これにより、照明装置側方に照射された光の光路を所望の方向に変更することができ、間接照明としての天井照明の効率をより向上させることができる。なお、上記光拡散機能は、非表面側照射部に拡散構造を付与したものであっても、拡散シートおよび／またはプリズムシートを用いたものであってもよい。

本発明の照明装置では、上記光結合部材は、帯状に設けられていることが好ましい。また、この帯状に設けられた光結合部材は、方形平板状の導光板における長手方向に平行に設けられていることがさらに好ましい。

これにより、光結合部材と光源との関係を１：１にする必要がなくなり、複数の光源を１つの光学部材にて覆うので、光学系の構造を単純化することができる。また、光源も光結合部材に沿って設けることができるので、光源の配線が容易となる。

尚、光結合部材が帯状に設けられている構成においては、光結合部材が複列であってもよい。この場合、特に、複列の光結合部材の輝度分布が対称になるように、導光板の縦又は横の中心線に対称に配置することが好ましい。また、光結合部材が複列の場合は、導光板中央の輝度が画面端の輝度よりも高くなるように配置することが望ましい。

本発明の照明装置では、上記光結合部材は、上記平板状の導光板における縦又は横方向の中心線上に設けられていることが好ましい。

すなわち、照明装置では、縦又は横方向の中心線上の輝度を高くする方が好ましい。この点、本発明において、光結合部材は、平板状の導光板における縦又は横方向の中心線上に設けられているので、導光板における縦又は横方向の中心線上の輝度が最も高くなる。したがって、輝度分布において適切な照明装置を提供することが可能となる。

本発明の照明装置では、上記導光板の裏面側には、該導光板を平面で保持する平板状のシャーシが設けられていると共に、上記シャーシの導光板保持面は、上記光結合部材が導光板に当接する部分に開口を有し、上記光結合部材及び光源は、上記シャーシの導光板保持面よりも裏面側に位置していることが好ましい。

すなわち、このような構成とすることによって、導光板の裏面側においては、光結合部材及び光源のみが突出していることになる。したがって、光結合部材及び光源以外の部分を薄型化することが可能となる。

本発明の照明装置では、上記光源は、光結合部材の長手方向に沿って２列に設けられているとすることができる。

これにより、導光板に入射させるときに、２列の光源をそれぞれ反対方向に光出射させることによって、２列間の中点を通る線を軸対称として光結合部材の両側つまり導光板の両端側にそれぞれ導光させることができる。尚、上記２列間の中点を通る線が導光板の中心線に一致する場合には、導光板の中心線を軸対称として導光板の両端側にそれぞれ導光させて該導光板の中心線に軸対称となる輝度分布を得ることができる。したがって、導光板において輝度分布の均一化を図ることができる。

本発明の照明装置では、光結合部材の長手方向に沿って１列に設けられているとすることができる。

これにより、例えば、光結合部材を導光板における縦又は横方向の中心線上に設けない場合には、光源からの光を導光板の端部にて入射させることになるので、導光板において一方向に向けて導光させることで足りる。また、仮に、光結合部材を導光板における縦又は横方向の中心線上に設けた場合であっても、例えば、中心線の右側に導光した光の戻り光が中心線の左側に導光するので、直接照明としての空間照明は可能である。

本発明の照明装置では、上記光源は、複数のＬＥＤからなっていることが好ましい。

これにより、ＬＥＤは形状が小さくかつ照度も大きいので、バックライトの光源として適切である。

本発明の照明機器は、上述した照明装置を備えていることを特徴としている。

本発明は、導光板の加工を伴うことなく、光源から導光板への結合効率を高め、光利用効率を向上した照明装置を提供するという効果を奏する。さらに、本発明は、導光板に入射した光の一部を該導光板の表面側と異なる方向へ照射させる非表面側照射部を外周縁部に構成することを可能にするので、直接照明としての空間照明および間接照明としての天井照明の両方を同時に実現することができる。

本発明における照明装置を備えた照明機器の実施の一形態を示すものであって、照明機器としてのシーリングライトにおける照明装置の要部の構成を示す断面図である。 （ａ）は上記シーリングライトの構成を示す、表面側からの斜視図であり、（ｂ）は上記シーリングライトの構成を示す、裏面側からの斜視図である。 上記照明装置における光源モジュールの構成を示す斜視図である。 （ａ）はＬＥＤから出射した光が放物面を有する光結合部材を介して導光板に入射するときの光路を示す断面図であり、（ｂ）はＬＥＤ近傍の光路をを示す要部断面図である。 （ａ）はＬＥＤから出射した光が楕円面を有する光結合部材を介して導光板に入射するときの光路を示す断面図であり、（ｂ）はＬＥＤ近傍の光路をを示す要部断面図である。 （ａ）は２つのＬＥＤから出射した光が放物面・楕円面を有する光結合部材を介して導光板に入射し、導光板の表面側から出射するときの光路を示す断面図であり、（ｂ）は導光板の裏面に設けられた帯状の光源モジュールを示す斜視図である。 （ａ）は上記導光板を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）の点Ａ・Ｂ上を通る弦上の輝度分布を示すグラフである。 上記光源モジュールから導光板に入射した光における円盤からなる導光板の外周での全反射条件を示す平面図である。 （ａ）は上記導光板の変形例の構成を示すものであって、矩形の導光板を示す平面図であり、（ｂ）は矩形の角部を面取りした導光板を示す平面図であり、（ｃ）は楕円の導光板を示す平面図であり、（ｄ）は菱形の導光板を示す平面図である。 上記照明装置における光源モジュールの変形例の構成を示すものであって、枠状の光源モジュールを示す斜視図である。 上記照明装置における調色照明を示す断面図である。 本発明における照明装置の一形態を示すものであって、（ａ）は照明装置の要部の構成を示す、裏面側からの正面図であり、（ｂ）は照明装置の要部の構成を示す、断面図である。 （ａ）〜（ｅ）は、本発明における照明装置の要部の構成の一実施形態を示す断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明における照明装置の要部の構成の一実施形態を示す断面図である。 （ａ）は従来の照明機器の構成を示す断面図であり、（ｂ）はその照明機器の構成を示す平面図であり、（ｃ）はその照明機器における照明装置の構成を示す断面図であり、（ｄ）はその照明装置における照明装置の構成を示す平面図である。 従来の液晶表示装置に適用されるバックライトの構成を示す断面である。

本発明の一実施形態について図１〜図１４に基づいて説明すれば、以下のとおりである。

本実施の形態の照明装置を備えた照明機器としてのシーリングライトの構成について、図１、図２（ａ）〜（ｂ）及び図３に基づいて説明する。図１はシーリングライトにおける照明装置の要部の構成を示す断面図であり、図２（ａ）はシーリングライトの構成の示す、表面側からの斜視図であり、図２（ｂ）はシーリングライトの構成の示す、裏面側からの斜視図であり、図３は光源モジュールの構成の示す、表面側からの斜視図である。尚、本明細書中において、特に説明がない限り、「表面」方向は、本発明の照明装置における光照射面の向きであり、「裏面」方向はその逆向きであり、「側面」方向は、表面方向および裏面方向の両方に直交する向きである。すなわち、本発明の照明装置がシーリングライトとして天井に設置された場合、「表面」は室内（床）側であり、「裏面」は天井側である。

上記シーリングライト１は、図２（ａ）に示すように、例えば円盤状の照明装置１０を備えており、この円盤状の照明装置１０は、その外周にフレーム２０を備えている。また、シーリングライト１の裏面では、図２（ｂ）に示すように、円盤の直径上に光源モジュール３０が設けられている。このシーリングライト１の直径は例えば５５０ｍｍであり、最薄部は例えば１０ｍｍとなっている。尚、シーリングライト１の形状及び各寸法についてはこれに限らない。

上記シーリングライト１の照明装置１０は、図１に示すように、表面側から順に、拡散シート１１、プリズムシート１２、導光板１３及び光源モジュール３０にて構成されている。導光板１３の裏面における光源モジュール３０が設けられていない部分には、その部分が開口となった反射シート１４及びバックシャーシ１５が設けられている。

上記光源モジュール３０には、図３に示すように、帯状に形成された光源ホルダー３１の上にシート状のヒートシンク３２が設けられていると共に、このヒートシンク３２の上には、光源としての例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）３３ａ・３３ｂを搭載したＬＥＤ基板３４ａ・３４ｂが設けられている。尚、本実施の形態では、光源としてＬＥＤ３３ａ・３３ｂを用いているが、必ずしもこれに限らず、例えば、有機ＥＬ発光素子又は無機ＥＬ発光素子を用いることも可能である。

ここで、本実施の形態では、ＬＥＤ３３ａ・３３ｂは、色温度２０００Ｋ〜６０００Ｋの光を出射するものとなっている。すなわち、朝日や夕日の赤色光は、色温度約２０００Ｋであり、太陽光線は色温度約５０００Ｋ〜６０００Ｋである。尚、液晶表示装置のバックライトで使用される光源では、例えば、色温度１００００Ｋ〜２００００ＫのＬＥＤが用いられる。

上記ＬＥＤ３３ａ・３３ｂは、２列に並んで互いに平行に複数個設けられていると共に、それら複数のＬＥＤ３３ａ・３３ｂの上側には、光結合部材３５が設けられている。

すなわち、本実施の形態のシーリングライト１は、図１に示すように、表面側に光を照射する導光板１３と、導光板１３に光を結合する光学素子としての光結合部材３５と、上記光結合部材３５に入射光を発するＬＥＤ３３ａ・３３ｂとを備え、照明装置１０の表面側から裏面側へ向けて、導光板１３、光結合部材３５、ＬＥＤ３３ａ・３３ｂがこの順に並んで配設されたものからなっている。したがって、本実施の形態のシーリングライト１における照明装置１０は、ＬＥＤ３３ａ・３３ｂが導光板１３の裏面側に設けられた光源直下型の照明装置１０となっている。

ここで、本実施の形態では、光結合部材３５は、図４（ａ）〜（ｂ）に示すように、導光板１３とＬＥＤ３３ａ・３３ｂとの間に設けられた断面略かまぼこ状、つまり棒状体、より具体的には断面半円状の帯状体からなっている。光結合部材３５の材質は導光板１３の材質と同じ樹脂からなっている。詳細には、図４（ａ）に示すように、光結合部材３５における導光板１３側の表面は、平板状の導光板１３に当接する頂部平坦面３５ａと、この頂部平坦面３５ａから両端側にそれぞれ垂下する垂下曲面３５ｂ・３５ｂとからなっている。

上記垂下曲面３５ｂ・３５ｂは、例えば、図４（ａ）に示す断面放物線とすることができる。ただし、必ずしもこれに限らず、図５（ａ）〜（ｂ）に示すように、断面楕円とすることも可能である。尚、本発明においては、断面放物線又は断面楕円に限らず、頂部平坦面３５ａを有する弓型等の湾曲形状、又は頂部平坦面３５ａから斜めに傾斜する平面でもよい。

上記光結合部材３５における導光板１３側とは反対側の面、つまり光結合部材３５の下端は、図４（ａ）に示すように、下端平坦面３５ｃとなっている。さらに、光結合部材３５の下端側の中央部には凹部３５ｄが形成されている。ただし、必ずしもこれに限らず、凹部３５ｄが存在しなくてもよい。すなわち、本実施の形態では、垂下曲面３５ｂ・３５ｂにて反射する光の導光板１３への光路が確保できればよいので、光路とならない部分は凹部３５ｄとしてくり抜くことができる。これにより、コスト削減を図ることができる。尚、凹部３５ｄに反射シートを設けることも可能である。これにより、頂部平坦面３５ａでの導光板１３から該導光板１３の表面側への照射を向上させることができる。

上記光結合部材３５の下端平坦面３５ｃ・３５ｃの下側（裏面側）には、ＬＥＤ３３ａ・３３ｂがそれぞれ光結合部材３５に近接して設けられている。これらＬＥＤ３３ａ・３３ｂは、図４（ｂ）及び図５（ｂ）に示すように、断面放物線又は断面楕円からなる垂下曲面３５ｂ・３５ｂの焦点位置Ｆよりも端部側（側面側）に存在することが好ましい。これにより、例えば、図４（ａ）に示すように、例えばＬＥＤ３３ａから出射された光が光結合部材３５の断面放物線の垂下曲面３５ｂにて反射され、その反射光が光結合部材３５の頂部平坦面３５ａに到達し、到達方向を維持して導光板１３に斜めに入射する。そして、導光板１３に入射された光は、図４（ａ）に示す導光板１３の右側の内部を全反射して進み、図示しない光路変換部である光散乱体と衝突することにより導光板１３中を進む角度が変わり、全反射条件が破られ、導光板１３の表面側から出射し、前記プリズムシート１２、拡散シート１１を通して前記シーリングライト１から発光される。尚、ＬＥＤ３３ｂから出射された光も、図６（ａ）に示すように、ＬＥＤ３３ａからの光とは対称に進む。

このような光路は、図５（ａ）〜（ｂ）に示す断面楕円の光結合部材３５においても同様である。具体的には、図５（ａ）に示すように、ＬＥＤ３３ａから出射された光は光結合部材３５の断面楕円の垂下曲面３５ｂにて反射され、その反射光が光結合部材３５の頂部平坦面３５ａに到達し、到達方向を維持して導光板１３に斜めに入射する。そして、導光板１３に入射された光は、図５（ａ）に示す導光板１３の内部右側を全反射して進み、図示しない光路変換部である光散乱体と衝突することにより導光板１３中を進む角度が変わり、全反射条件が破られ、導光板１３の表面側から出射し、前記プリズムシート１２、拡散シート１１を通して前記シーリングライト１から発光される。尚、ＬＥＤ３３ｂから出射された光も、図６（ａ）に示すように、ＬＥＤ３３ａからの光とは対称に進む。

このように、光結合部材３５における垂下曲面３５ｂ・３５ｂの形状を断面放物線又は断面楕円とすることによって、ＬＥＤ３３ａ・３３ｂからの出射光を、断面放物線又は断面楕円の垂下曲面３５ｂ・３５ｂにて反射させて効率よく結合して頂部平坦面３５ａから導光板１３に入射させることができ、図６（ａ）に示すように、シーリングライト１から照明光を出射することができる。尚、断面放物線と断面楕円との対比においては、断面楕円の方が光を絞って導光板１３に入射するよう結合できるので、結合効率を高くすることができる。

この結果、本実施の形態のシーリングライト１における照明装置１０では、図６（ｂ）に示すように、円盤状のシーリングライト１における中央部、つまり中心線上に横切って帯状の光源モジュール３０を設けることにより、図７（ａ）に示すように、導光板１３の中心からＸ軸方向に半径の±約１／３離れた点Ａ・Ｂを通る弦において、図７（ｂ）に示す輝度分布を有する導光板１３からの出射光を得ることができる。この結果、本実施の形態のシーリングライト１では均一で滑らかな輝度分布を得ることが可能となる。

ここで、本実施の形態における円盤状のシーリングライト１の輝度分布について説明する。

すなわち、本実施の形態では、図８に示すように、円盤状の導光板１３において、中心線上に設けられた光源モジュール３０から出射された光Ｐは外周端１３ａに達する。ここで、本実施の形態の導光板１３は例えばアクリル板にてなっているので、スネルの法則により、外周端１３ａでの半径方向（接線Ｑとの法線方向）と光源モジュール３０と直交する方向とのなす角度θが約４２度を境界として、全反射しない領域Ｓ１と全反射する領域Ｓ２・Ｓ２とに分かれる。全反射しない領域Ｓ１は直径の中央側部であり、全反射する領域Ｓ２・Ｓ２は直径の両端側部である。このため、本実施の形態では、図示しない光路変換素子である光散乱部の配設パターン等を調整することにより、導光板１３全体の輝度のさらなる均一化を図っている。

また、本実施の形態の照明装置１０では、図１に示すように、導光板１３の裏面側からＬＥＤ３３ａ・３３ｂの光を入射させる。ここで、液晶表示装置のバックライトの分野においては、従来、サイドエッジ型のバックライトが用いられていたが、従来のサイドエッジ型のバックライトの光利用効率が７５％であるのに対して、本実施の形態の照明装置１０の光利用効率は８８％であった。このように、本実施の形態の照明装置１０は、従来のサイドエッジ型のバックライトよりも光利用効率において優れていることが判る。すなわち、従来のサイドエッジ型のバックライトでは、導光板の長手方向の温度上昇に伴う線膨張が大きいことから、ＬＥＤと導光板との間に隙間を設ける必要があり、その結果、ＬＥＤの出射光がこの隙間から漏れるので、光利用効率を上げることができなかった。この点、本実施の形態の照明装置１０では、導光板１３の直下にＬＥＤ３３ａ・３３ｂを設けているので、導光板１３が熱膨張したときにも膨張寸法は小さい。したがって、隙間を設ける必要がないので、光利用効率を上げることができるものとなっている。

また、その結果、本実施の形態の照明装置１０では、従来のサイドエッジ型のバックライトとは異なり、図１に示すように、シーリングライト１の端部に光源が存在しないので、シーリングライト１の端部に、直接、フレーム２０を設けることが可能である。この結果、額縁寸法を６ｍｍ以下にした面発光が可能になる。さらに、フレーム２０を透明、半透明又は乳白色の樹脂材料にて構成することによって、フレーム２０も含めた全面発光が可能になる。フレーム２０の形状や材質を最適化することにより、裏面方向に発光する間接照明が可能になる。

ところで、本実施の形態では、照明装置１０は、例えば円盤状となっているが、必ずしもこれに限らず、図９（ａ）〜（ｄ）に示すように、各種の形状とすることができる。具体的には、図９（ａ）は矩形の導光板１３であり、図９（ｂ）は矩形の角が面取りされた導光板１３であり、図９（ｃ）は楕円の導光板１３であり、図９（ｄ）は菱形の導光板１３である。

この場合、図９（ａ）に示す矩形の導光板１３では、光源モジュール３０からの光の導光方向、つまり帯状に延伸する光源モジュール３０に直交する方向（進行方向）においては、光量は徐々に減少する。このため、光散乱部のドットパターンの分布は進行方向に向かうに伴ってドットパターンの数を増加させることにより、導光板１３から表面側への均一な輝度分布を得ることができる。一方、光の導光方向に垂直な方向（垂直方向）においては、光量は一定であり、この結果、光散乱部のドットパターンの分布も均一である。

また、図９（ｂ）に示す矩形の角が面取りされた導光板１３では、方形部分では、図（ａ）と同様である。すなわち、光源モジュール３０からの光の導光方向（進行方向）においては、光量は徐々に減少する。このため、光散乱部のドットパターンの分布は進行方向に向かうに伴ってドットパターンの数を増加させることにより、導光板１３から表面側への均一な輝度分布を得ることができる。また、光の導光方向に垂直な方向（垂直方向）においては、光量は一定であり、この結果、光散乱部のドットパターンの分布も均一である。

一方、矩形の角の面取り部分では、光の導光方向に垂直な方向（垂直方向）において、光は全反射し、この結果、導光板１３から表面側への均一な輝度分布を得るためには、垂直方向に進むに伴って、光散乱部のドットパターンを減少させる必要がある。

さらに、図９（ｃ）に示す楕円の導光板１３では、光源モジュール３０からの光の導光方向（進行方向）においては、光量は徐々に減少する。このため、光散乱部のドットパターンの分布は進行方向に向かうに伴ってドットパターンの数を増加させることにより、導光板１３から表面側への均一な輝度分布を得ることができる。一方、光の導光方向に垂直な方向（垂直方向）においては、光は全反射し、この結果、導光板１３から表面側への均一な輝度分布を得るためには、垂直方向に進むに伴って、光散乱部のドットパターンを減少させる必要がある。

また、図９（ｄ）に示す菱形の導光板１３では、光源モジュール３０からの光の導光方向（進行方向）においては、光量は徐々に減少する。このため、光散乱部のドットパターンの分布は進行方向に向かうに伴ってドットパターンの数を増加させることにより、導光板１３から表面側への均一な輝度分布を得ることができる。一方、光の導光方向に垂直な方向（垂直方向）においては、光は全反射し、この結果、導光板１３から表面側への均一な輝度分布を得るためには、垂直方向に進むに伴って、光散乱部のドットパターンを減少させる必要がある。

尚、本実施の形態では、照明装置１０の光源モジュール３０は、帯状に設けられているが、必ずしもこれに限ることはない。例えば、図１０に示すように、枠状であるリング状とすることが可能である。このように、照明装置１０の形状に沿う枠状の光源モジュール３０とすることによって、輝度の均一化を容易に図ることができる。

また、本実施の形態の光源モジュール３０では、上述したように、光源モジュール３０においては光結合部材３５の長手方向に沿って２列のＬＥＤ３３ａ・３３ｂが設けられている。したがって、この２列のＬＥＤ３３ａ・３３ｂの色温度をそれぞれ異ならせることによって、図１１に示すように、調光照明が可能となる。具体的には、ＬＥＤ３３ａを昼白色とし、ＬＥＤ３３ｂを電球色とする。これにより、前記シーリングライト１の外側では昼白光を照射し、シーリングライト１の内側では電球光を照射する等の調光照明を行うことが可能となる。

さらに、本実施の形態では、光源モジュール３０は１列にて設けられていたが、必ずしもこれに限らず、複数列であってもよい。これにより、明るさの向上及び調光照明が可能となる。

そして、本実施の形態の光源モジュール３０では、上述したように、光源モジュール３０においては光結合部材３５の長手方向に沿って２列のＬＥＤ３３ａ・３３ｂが設けられている。したがって、この２列のＬＥＤ３３ａ・３３ｂの色温度をそれぞれ異ならせることによって、図１１に示すように、調光・調色照明が可能となる。具体的には、ＬＥＤ３３ａを昼白色とし、ＬＥＤ３３ｂを電球色とする。これにより、前記シーリングライト１の外側では昼白光を照射し、シーリングライト１の内側では電球光を照射する等の調光・調色照明を行うことが可能となる。

従来の液晶表示装置におけるサイドエッジ型のバックライトでは、導光板の周囲に光源を配置し、導光板の側面から導光板内に入射した光を液晶パネル側（表面側）から取り出す。このようなバックライトでは、照明装置の端部（外周縁部）は光入射部として利用されている。本実施の形態の照明装置１０では、従来のサイドエッジ型のバックライトとは異なり、シーリングライト１の端部に光源が存在しないので、シーリングライト１の端部からの光取出しを可能にする。

本実施の形態の照明装置１０では、導光板１３に入射した光の一部を、導光板１３の表面（すなわち表面側照射部）での照射方向と異なる方向へ照射させる非表面側照射部（第二照射部ともいう。）が外周縁部に構成されている。

本実施の形態の照明装置の外周縁部の構成を図１２（ａ）〜（ｂ）に示す。本実施の形態の照明装置１０において、導光板１３の裏面には、反射シート１４が貼着されていない光取出し領域１６が外周縁部に形成されている。すなわち、光取出し領域１６は、導光板１３の裏面の外周縁部において反射シート１４が欠損されていることにより構成されている。これにより、全反射条件が破られた光が、上記光取出し領域１６を介して取り出される。このような構成を有することによって、直接照明としての空間照明および間接照明としての天井照明の両方を同時に実現するシーリングライトが提供される。なお、導光板１３の裏面の光取出し領域１６には、導光板１３の表面側と同様に、拡散シート１１、プリズムシート１２が設けられていてもよい。また、光透過部材を配置し、埃、虫等が導光板に付着しないように封止してもよい。

図１２（ｂ）には、本実施の形態の照明装置１０において、略円盤状の導光板１３および反射シート１４が同心円である態様を示したが、反射シート１４の形状は、反射シート１４の外周によって規定される面積が、導光板１３の裏面の面積よりも小さければ特に限定されない。また、導光板１３および反射シート１４は互いに相似形であることが好ましく、両者の重心が一致するように配置されていることが好ましい。

また、第二照射部は、光取出し部２１の機能を有するフレーム２０’を導光板１３の周辺に設けることによって構成されてもよい。外周にフレーム２０・２０’が設けられている本実施の形態の照明装置１０の周辺部の構成を図１３（ａ）〜（ｄ）に示す。光取出し部２１の機能を有するフレーム２０’を用いる場合、導光板１３の側面に反射シートは貼着されていない。表面側への光量を増加させたい場合は、導光板側面から出射する光の一部を反射するハーフミラーシートを貼着されていてもよい。

導光板１３の側面からの光取出しが必要でない場合は、光を透過しない材料（例えば金属）からなるフレームを用いればよい（図１３（ａ））。導光板１３の側面からの光取出しが所望される場合は、フレーム２０’全体が光透過性の材料からなる光取出し部２１であってもよい（図１３（ｂ））。導光板１３の側面から取り出した光を天井に向けて照射したい場合は、光取出し部２１の断面をテーパ形状にしてプリズムを形成してもよい（図１３（ｃ））。

また、フレーム２０’の、導光板１３の側面に対向する部分に光取出し部２１が形成されていてもよく（図１３（ｄ））、このような構成において導光板１３の側面から取り出した光を天井に向けて照射したい場合は、光取出し部２１のみがテーパ形状に形成されていればよい（図１３（ｅ））。

なお、フレームに金属を用いない場合は、照明装置の軽量化を図ることができるとともに、所望の形状に加工しやすいという利点を有する。

さらに、導光板１３の裏面の全体に反射シートが貼着されている場合（導光板１３の裏面の外周縁部に光取出し領域１６が構成されていない場合）もまた、光取出し部２１の機能を有するフレームを用いることによって、直接照明としての空間照明および間接照明としての天井照明の両方を同時に実現するシーリングライトが提供される。すなわち、第二照射部がフレームのみに構成されている場合もまた、本実施の形態の範囲内である。本実施の形態の照明装置１０は、光取出し部２１の機能を有するフレーム２０’が、照明装置１０の外周に設けられている（図１４（ａ）〜（ｄ））。本実施の形態においても、照明装置は、表面側から順に、拡散シート１１、プリズムシート１２、導光板１３、光源モジュール３０にて構成されており、導光板１３の裏面における光学モジュール３０が設けられていない部分には、光源モジュール３０の部分が開口となった反射シート１４及びバックシャーシ１５が設けられている。本実施の形態の照明装置１０において、導光板１３裏面の外周縁部には、反射シート１４’が貼着されていない領域が存在しない。よって、導光板１３の裏面側から出射する光は存在しない。しかし、導光板１３の側面に反射シートが設けられていないので、導光板１３の側面を介して光取出し部２１から光取出しが可能である。

このように、本実施の形態の照明装置１０は、導光板１３の表面以外に、導光板１３の表面での照射方向と異なる方向へ照射させる非表面側照射部が外周縁部に構成されており、非表面側照射部は、導光板１３裏面の外周縁部の光取出し領域１６、および導光板１３の周辺に設けられたフレーム２０の光取出し部２１、の少なくとも１つから構成されていればよいといえる。このような構成を有することによって、直接照明としての空間照明および間接照明としての天井照明の両方を同時に実現するシーリングライトが提供される。

なお、本実施の形態の照明装置１０が光取出し部２１を有している場合、導光板１３の側面には導光板１３の表面側と同様に、拡散シートおよびプリズムシートが設けられていてもよい。また、拡散シートおよびプリズムシートが光取出し部に設けられていてもよく、光取出し部に光拡散処理が施されていてもよい。フレームの材質は、上述したように、金属であっても樹脂であってもよく、樹脂は白色等のように光を一部透過させる色を有していても、透明なものであってもよい。また、透明なものにブラスト処理等の表面処理を行ってもよい。フレームの形状は、上述した機能を奏する形状であれば特に限定されず、金属の場合は、光取出し部を構成するための任意形状の開口が設けられてもよく、樹脂の場合は、コの字形状やテーパ形状が用いられてもよい。

反射シート１４は、反射率が高いものであれば特に限定されず、当業者によって任意に選択され得る。バックシャーシ１５は、反射シート１４と同一形状かつ同一サイズであればよい。

空間照明に利用される光量と天井照明に利用される光量との割合は、７０：３０〜９５：５が好ましく、８０：２０〜９０：１０がより好ましいが、利用される空間（室内）の広さおよび配置部位によって適宜変更され得る。

本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、本実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明の照明装置、及びそれを備えた照明機器は、天井直付け形のシーリングライトとうに適用できる。そして、適用分野として、店舗、オフィス等施設、業務用などの各種の照明器具に適用できる。

１ シーリングライト
１３ 導光板
１４ 反射シート
１６ 非表面側照射部（光取出し領域）
２０ フレーム
２１ 非表面側照射部（光取出し部）
３０ 光源（光源モジュール）
３５ 光結合部材

Claims (8)

1. 平板状の導光板と、該導光板の裏面側に配置された光源とを備え、該光源からの出射光を該導光板に入射させ、入射した光を該導光板の内部で全反射させて導光しながら該導光板の表面側から照射させる照明装置であって、
   上記導光板に対して斜めに光を入射させるように上記光源からの出射光を結合する光結合部材が、該導光板と該光源との間に設けられており、
   上記光源が、上記光結合部材へ向けて色温度２０００Ｋ〜６０００Ｋの光を出射し、かつ該光結合部材へ向けての出射光の光軸方向が上記導光板に対して直交するように配置されており、
   上記導光板に入射した光の一部を、該導光板の表面側と異なる方向へ照射させる非表面側照射部が外周縁部に構成されていることを特徴とする照明装置。
2. 前記導光板の外周にフレーム部が設けられており、
   前記非表面側照射部は、上記導光板の側面に対向する上記フレーム部の領域に光透過性の材料により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記フレーム部に構成されている前記非表面側照射部が光拡散機能を有していること特徴とする請求項２に記載の照明装置。
4. 前記導光板の裏面に、入射した光を該導光板の内部で全反射させて導光する間に導光板の裏面側に漏出する光を該導光板に再入射させる反射シートが設けられており、
   前記非表面側照射部は、上記導光板の裏面の外周縁部において上記反射シートが欠損されていることにより構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の照明装置。
5. 前記光結合部材は、帯状に設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の照明装置。
6. 前記光結合部材は、前記平板状の導光板における縦又は横方向の中心線上に設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の照明装置。
7. 前記光源は、複数のＬＥＤからなっていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の照明装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の照明装置を備えていることを特徴とする照明機器。