JP2012204216A - 照明装置、及びそれを備えた照明機器 - Google Patents

Abstract

【課題】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。
【解決手段】平板状の導光板１３と、導光板１３の裏面側に配置されたＬＥＤ３３ａ・３３ｂとを備え、ＬＥＤ３３ａ・３３ｂからの出射光を導光板１３に入射させ、入射した光を導光板１３の内部で全反射させて導光しながら導光板１３の表面側から照射させる照明装置１０であって、導光板１３に対して斜めに光を入射させるようにＬＥＤ３３ａ・３３ｂからの出射光を結合する光結合部材３５が、導光板１３とＬＥＤ３３ａ・３３ｂとの間に設けられており、ＬＥＤ３３ａ・３３ｂは、光結合部材３５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いると共に、光結合部材３５は、平断面が枠状に形成されている。
【選択図】図１

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１２（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１２（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１３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、この特許文献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、上記光源は、上記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いると共に、上記光結合部材は、平断面が枠状に形成されていることを特徴としている。

上記構成によれば、光源からの光を導光板に対して偏り少なく入射させることができるので、光を均一に分散させることができる。それ故に、導光板全体での均一照射を可能とする照明装置を実現することができる。

本発明の照明装置では、上記光源は、第１列および第２列に設けられており、上記光結合部材は、上記光源の配列方向に延びるとともに、上記導光板と当接する当接領域を有して該当接領域を介して光源の出射光を導光板に対して斜めに入射させるように結合しており、上記第１列および第２列に設けられる光源は、平断面において上記当接領域を挟むように配置されており、上記当接領域を境界として、第１列側の導光板の領域を第１領域とし、第２列側の導光板の領域を第２領域としたときに、上記光結合部材は、第１列の光源の出射光を上記導光板の第２領域へ導光し、第２列の光源の出射光を上記導光板の第１領域へ導光するようになっていることが好ましい。

上記構成によれば、第１列に設けられている光源からの光と、第２列に設けられている光源からの光とを、導光板中の異なる領域へ入射させることができるので、照明装置の光照射面を複数の領域に分割することができる。更に、上記構成によれば、複数の領域に分割された光照射面の各々を独立して点灯または消灯したり、あるいは、複数の領域に分割された光照射面の各々によって異なる光（例えば、昼白色の光、または、電球色の光）を照射することができる。

本発明の照明装置では、上記導光板は、円形、楕円形、正方形、長方形または菱形にてなっており、上記光結合部材は、上記導光板の外周形状に同心の平断面枠状に形成されていることが好ましい。

上記構成によれば、導光板の形に合わせて光結合部材の形が決められているので、導光板によって、より均一に光を分散させることができる。

本発明の照明装置では、上記光学結合部材は、多重に設けられていることが好ましい。

上記構成によれば、光源からの光を導光板に対してより偏り少なく入射させることができるので、光をより均一に分散させることができる。また、上記構成によれば、照明装置の光照射面を更に多くの複数の領域に分割することができるので、複数の領域に分割された光照射面の各々の点灯動作および消灯動作、または、複数の領域に分割された光照射面の各々が照射する光の質（例えば、昼白色の光、または、電球色の光）を、より複雑に制御することができる。

本発明の照明装置では、上記光源は、複数のＬＥＤからなることが好ましい。

上記構成によれば、照明装置を安価に作製することができるとともに、照明装置の消費電力量を抑えることができる。また、上記構成によれば、照明装置の照度を上げることができる。

本発明の照明機器は、上記課題を解決するために、本発明の照明装置を備えることを特徴としている。

上記構成によれば、光源からの光を導光板に対して偏り少なく入射させることができるので、光を均一に分散させることができる。それ故に、導光板全体での均一照射を可能とする照明機器を実現することができる。

本発明の照明装置は、上述したように、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、上記光源は、上記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いると共に、上記光結合部材は、平断面が枠状に形成されているものである。

それ故に、照明装置の光量を増加させることができるとともに、照明装置による均一な光の照射を可能にするという効果を奏する。

それ故に、照明装置の光照射面を複数に分割することができるとともに、これら複数の光照射面の点灯および消灯を、独立して制御することができるという効果を奏する。

それ故に、照明装置の光照射面を複数に分割することができるとともに、これら複数の光照射面の各々によって異なる光を照射することができるという効果を奏する。

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。 （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。 本発明の照明装置における、導光板の形と光結合部材の形との対応関係の一例を示す平面図である。 本発明の照明装置における、点灯、消灯および調光の制御のバリエーションの一例を示す平面図である。

本発明の一実施形態について図１〜１１、１４および１５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を示す、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を示す、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を示す、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、表面方向及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、上記導光板１３、光結合部材３５、ＬＥＤ３３ａ・３３ｂが、照明装置１０表面側から裏面側へ向けて、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の下方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（当接領域）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。

尚、導光板１３の材質は、導光性を有するものであれば特に限定されるものではなく、例えば従来から公知の樹脂材料などを用いることができる。本実施形態では、導光板１３としてアクリル樹脂からなるものを用いた。

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。

尚、光散乱体の形成方法は特に限定されるものではなく、従来から公知の方法で形成することができる。例えば、光拡散反射性を有する材料を導光板１３における一方または両方の面に印刷することによって形成してもよく、レーザー加工等により導光板１３の一部を加工することによって形成してもよい。また、本実施形態では光散乱体としてドットパターンを形成しているが、これに限らず、導光板１３内を伝播する光の一部を散乱させて導光板１３における発光面側から出射させることができるものであればよい。また、導光板１３から出射される光の分布を均一にするために、ドットの形状や配置間隔などは適宜変更可能である。例えば、ドットパターンの配置ピッチを一定にし、ドットパターンの大きさを異ならせることによってドットパターンの面積密度を変化させてもよい。或いは各ドットパターンの大きさを一定とし、ドットパターンの配置ピッチを異ならせることによってドットパターンの面積密度を変化させてもよい。また、ドットパターンの配置ピッチ、およびドットパターンの大きさの両方を異ならせることによってドットパターンの面積密度を変化させてもよい。

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ドット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の裏面からＬＥＤ３３ａ・３３ｂの光を入射させる。したがって、例えば、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％である。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、半透明または乳白色の樹脂材料で構成することで、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で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。

なお、プリズムシート１２はドット印刷イメージを隠蔽する目的で使用している。このため、プリズム面が導光板１３側になるように配置されている。拡散シートやマイクロプリズムシートなどの光学シートに置き換えることも可能である。導光板１３のドットパターンの印刷面を裏面方向に形成することで、プリズムシート１２を廃止することが可能である。

拡散板１１としては厚さ１ｍｍから２ｍｍのものが使用される。１．５ｍｍ程度が好適である。図１では、導光板１３、プリズムシート１２、拡散板１１が密着しているが、図示しないスペーサ部材を使用して空間を空けて配置するようにしてもよい。例えば、導光板１３と拡散板の間に２ｍｍ程度の空間を保持するようにすれば、導光板１３のドットパターンの印刷面を表面方向に形成しても、ドット印刷イメージが隠蔽可能である。

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の内側では電球色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。

このように、本実施の形態の照明装置１０では、平板状の導光板１３と、該導光板１３の裏面側に配置されたＬＥＤ３３ａ・３３ｂとを備え、該ＬＥＤ３３ａ・３３ｂからの出射光を導光板１３に入射させ、入射した光を導光板１３の内部で全反射させて導光しながら導光板１３の表面側から照射させる。そして、導光板１３に対して斜めに光を入射させるようにＬＥＤ３３ａ・３３ｂからの出射光を結合する光結合部材３５が、導光板１３とＬＥＤ３３ａ・３３ｂとの間に設けられている、また、ＬＥＤ３３ａ・３３ｂは、光結合部材３５へ向けて色温度２０００Ｋ〜６０００Ｋの光を出射し、かつ光結合部材３５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いる。

上記の構成によれば、導光板１３とＬＥＤ３３ａ・３３ｂとの間には、導光板１３に対して斜めに光を入射させるようにＬＥＤ３３ａ・３３ｂからの出射光を結合する光結合部材３５が設けられている。このため、導光板１３の裏面のＬＥＤ３３ａ・３３ｂから出射された光は光結合部材３５を介して導光板１３に結合して斜めに入射され、導光板１３の内部を全反射しながら導光板１３の端部まで移動し、その途中で光路変換素子である光散乱部にて全反射条件が破れて導光板１３の表面側に出射される。

この結果、ＬＥＤ３３ａ・３３ｂを光結合部材３５の裏面に沿って並べるだけで、導光板１３の全面から光を照射することができる。この結果、ＬＥＤ３３ａ・３３ｂを導光板１３の裏面の全体に配置するのに比べて、ＬＥＤ３３ａ・３３ｂの個数を減らすことができる。

また、本実施の形態では、導光板１３とは別体の光結合部材３５を設けることにより、平板状の導光板１３に対して斜めに光を入射させ、導光板１３の内部で全反射させて全体に導光させることができる。この結果、導光板１３を加工しなくても、光結合部材３５を介して、ＬＥＤ３３ａ・３３ｂからの入射光を導光板１３の内部にて導光させ、導光板１３から均一に光を照射することができる。

さらに、本実施の形態では、ＬＥＤ３３ａ・３３ｂは、光結合部材３５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いる。このため、ＬＥＤ３３ａ・３３ｂの配置を平板状の導光板１３に対して斜めにする必要がないので、ＬＥＤ３３ａ・３３ｂの配置も容易であり、構造が単純である。

また、本実施の形態では、ＬＥＤ３３ａ・３３ｂは色温度２０００Ｋ〜６０００Ｋの光を出射する。このため、シーリングライト１等の照明機器として適切に利用することができる。

したがって、ＬＥＤ３３ａ・３３ｂの個数の増加及び導光板の加工を伴うことなく、導光板１３の全体での均一照射を可能とする照明装置１０を提供することができる。

また、本実施の形態では、導光板１３を加工せずに済み、かつ下方から光入射するので、導光板１３及びシーリングライト１の薄型化を図ることができる。具体的には、導光板１３の加工にはある程度の厚さが必要である。この場合、例えば、エッジライト方式の導光板を考えた場合、ＬＥＤ３３ａ・３３ｂの幅よりも導光板１３を薄くすると光結合率が低下するため薄型化に限界がある。この点、本実施の形態では、導光板１３を薄型化すれば、シーリングライト１の薄型化に繋がる。また、導光板１３の材料を節約できるので、低コスト化を図ることができる。また、ＬＥＤ３３ａ・３３ｂをその光軸が導光板１３に垂直になるように実装すればよいので、組み立てが簡単である。すなわち、従来のエッジライトの場合は、側面からＬＥＤ３３ａ・３３ｂを取り付ける必要があるので、製造がやや困難となる。

また、本実施の形態の照明装置１０では、光結合部材３５は、帯状に設けられている。

これにより、光結合部材３５とＬＥＤ３３ａ・３３ｂとの関係を１：１にする必要がなくなり、複数のＬＥＤ３３ａ・３３ｂ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、ＬＥＤ３３ａ・３３ｂも光結合部材３５に沿って設けることができるので、ＬＥＤ３３ａ・３３ｂの配線が容易となる。

尚、光結合部材３５が帯状に設けられている構成においては、光結合部材３５が複列であってもよい。この場合、特に、複列の光結合部材３５の輝度分布が対称になるように、導光板１３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３５が複列の場合は、導光板１３の表面から出射される光の輝度は、平板状の導光板１３における中央の輝度が導光板１３の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。

また、本実施の形態の照明装置１０では、光結合部材３５は、平板状の導光板１３における縦又は横方向の中心線上に設けられている。これにより、導光板１３における縦又は横方向の中心線を軸として輝度を対称にすることが可能となる。したがって、輝度分布において適切な照明装置１０を提供することが可能となる。

また、本実施の形態の照明装置１０では、光源は、複数のＬＥＤ３３ａ・３３ｂからなっている。これにより、ＬＥＤ３３ａ・３３ｂは、白熱球に比べて低消費電力・低発熱性であり、省エネルギー化が可能となる。

さらに、本実施の形態の照明器具としてのシーリングライト１は、照明装置１０を備えている。これにより、ＬＥＤ３３ａ・３３ｂの個数の増加及び導光板１３の加工を伴うことなく、導光板１３全体での均一照射を可能とする照明装置１０を備えたシーリングライト１を提供することができる。

また、本実施の形態の照明装置１０では、導光板１３の下側には、導光板１３を平面で保持する平板状のシャーシであるバックシャーシ１５が設けられていると共に、バックシャーシ１５の導光板保持面は、光結合部材３５が導光板１３に当接する部分に開口を有し、光結合部材３５及びＬＥＤ３３ａ・３３ｂは、バックシャーシ１５の導光板保持面よりも下方に位置している。

このような構成とすることによって、導光板１３の裏面側においては、光結合部材３５及びＬＥＤ３３ａ・３３ｂのみが突出していることになる。したがって、光結合部材３５及びＬＥＤ３３ａ・３３ｂ以外の部分を薄型化することが可能となる。このため、全体として薄型化を図ることができる。さらに、このような構成とすることによって、ＬＥＤ３３ａ・３３ｂの放熱の面でも優れたものとなる。また、光源モジュール３０をバックシャーシ１５と接続しておくことによって、バックシャーシ１５が放熱板として機能するので、高い放熱性能を得ることができる。この結果、ＬＥＤ３３ａ・３３ｂの発光効率も向上する。

また、本実施の形態のシーリングライト１では、ＬＥＤ３３ａ・３３ｂは、光結合部材３５の長手方向に沿って２列になっている。具体的には、ＬＥＤ３３ａ・３３ｂは、断面半円状の光結合部材３５における下端弦の両端部の直下に中心線に沿って平行に２列に設けられている。

これにより、導光板１３に入射させるときに、２列のＬＥＤ３３ａ・３３ｂ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３５の両側つまり導光板１３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１３の中心線に一致する場合には、導光板１３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１３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、単純な構造にて、導光板１３において輝度分布の均一化を図ることができる。すなわち、ＬＥＤ２３ａが単独の場合は、ＬＥＤ２３ａの直上が光透過せずに暗部となる虞がある。それを他のＬＥＤ２３ｂからの光にて補うことが可能となる。

尚、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、発光ダイオード２０１の直上の輝度が周囲より明るくなり、輝線が発生するので、均一な輝度分布を作ることができないという問題があったが、本実施の形態では、その問題を解消することができる。

また、本実施の形態の照明装置１０は、そのまま大型平面光源への適用が可能であり、大きなシーリングライト１を提供することも可能である。さらに、導光板１３の周辺に部材が不要であることから、シームレスに並べることにより、さらに、大きなシーリングライト１への適用が可能である。

本実施の形態の照明装置について、以下に、更に詳細に説明する。

本実施の形態では、光結合部材３５は、平断面が枠状に形成されていることが好ましい。更に具体的には、光結合部材３５は、導光板１３の側から見たときに、その平断面が枠状に形成されていることが好ましい。

枠状である平断面の具体的な形状は特に限定されないが、例えば、円形、楕円形、正方形、長方形または菱形であり得る。更に具体的には、枠状である平断面の内側および外側の形が、円形、楕円形、正方形、長方形または菱形であり得る。上述した形の中では、円形であることが更に好ましい。枠状である平断面の内側および外側の形は、同じであっても良く異なっていても良いが、同じであることがより好ましい。

本実施の形態では、光結合部材３５の平断面の形（枠状）が、導光板１３の形に応じて決められていることが好ましい。更に具体的には、光結合部材３５は、平板状である導光板１３の外周形状に同心である平断面状に形成されていることが好ましい。平板状である導光板１３の形は特に限定されないが、例えば、円形、楕円形、正方形、長方形または菱形であり得、このとき、枠状である光結合部材３５の平断面は、各々、円形、楕円形、正方形、長方形または菱形であり得る。換言すれば、枠状である光結合部材３５の平断面の内側および外側の形は、各々、円形、楕円形、正方形、長方形または菱形であることが好ましい。つまり、導光板１３の形、枠状である光結合部材３５の平断面の内側の形、および、枠状である光結合部材３５の平断面の外側の形は、円形、楕円形、正方形、長方形または菱形の何れかに統一されていることが好ましい。導光板１３の形と光結合部材３５の形との対応関係の一例を図１４に示すが、勿論、本実施の形態は、これらに限定されない。

１つの照明装置に対して設けられる光結合部材３５の数は特に限定されない。例えば、１つの光結合部材３５が設けられていても良く、複数の光結合部材３５が設けられていても良い。図１４には、複数の光結合部材３５の一例として、２つの光結合部材３５が設けられている場合を示しているが、勿論、光結合部材３５の数は、２つに限定されない。

複数の光結合部材３５が設けられる場合には、平断面である枠の大きさが互いに異なる複数の光結合部材３５が設けられることが好ましい。なお、この場合には、枠状である各光結合部材３５の平断面の形は限定されないが、同じであることが好ましい。更に、複数の光結合部材３５は多重に設けられていることが好ましい。

例えば、２つの光結合部材３５が設けられる場合には、枠の大きさがより大きい光結合部材３５の内側に、枠の大きさがより小さい光結合部材３５を設けることが可能である。また、３つの光結合部材３５が設けられる場合には、枠の大きさが最も大きい光結合部材３５の内側に、枠の大きさが２番目に大きい光結合部材３５が設けられ、当該枠の大きさが２番目に大きい光結合部材３５の内側に、枠の大きさが最も小さな光結合部材３５を設けることが可能である。つまり、より枠の大きさが大きい光結合部材３５が外側に配置されるように、複数の光結合部材３５を配置することが可能である。

本実施の形態では、第１列に設けられる光源と、第２列に設けられる光源とは、互いに同じ色温度の光を出射するものであり得る。また、本実施の形態では、第１列に設けられる光源と、第２列に設けられる光源とは、互いに異なる色温度の光を出射するものであってもよい。色温度としては特に限定されず、所望の色温度を用いることが可能である。上記構成によれば、より複雑な照明の制御が可能になる。

本実施の形態では、第１列に設けられる光源、および、第２列に設けられる光源の少なくとも１つが、互いに異なる色温度の光を出射する複数の領域を含み得る。換言すれば、本実施の形態では、第１列に設けられる光源を、異なる色温度の光を出射する複数の下位領域によって形成することが可能である。同様に、第２列に設けられる光源を、異なる色温度の光を出射する複数の下位領域によって形成することが可能である。下位領域の数としては特に限定されないが、例えば、第１列に設けられる光源が含む下位領域の数と、第２列に設けられる光源が含む下位領域の数とが、同じであり得る。また、この場合には、隣接する、第１列に設けられる光源の下位領域と第２列に設けられる光源の下位領域とは、同じ色温度の光を出射することも可能であるし、異なる色温度の光を出射することも可能である。上記構成によれば、より複雑な照明の制御が可能になる。

本実施の形態では、第１列に設けられる光源と、第２列に設けられる光源とは、互いに独立して点灯および消灯されるものであり得る。勿論、上述した下位領域の各々が、互いに独立して点灯および消灯されるものであってもよい。独立して光源を点灯および消灯するための具体的な方法は特に限定されないが、例えば、光源（例えば、ＬＥＤ）に与える電流値を変化させることによって、実現することが可能である。

以下に、本実施の形態の照明装置における点灯、消灯および調光の制御のバリエーションの一例について説明する。勿論、本発明は、これらに限定されるものではない。

図１５の（ａ）に示す照明装置では、円状の光源モジュール３０が１つ設けられている。なお、当該光源モジュール３０の形は、光結合部材の形に対応している。当該実施形態では、光結合部材の外側に配置された光源によって電球色の光が照射され、光結合部材の内側に配置された光源によって昼白色の光が照射されている。

図１５の（ｂ）に示す照明装置では、円形の光源モジュール３０が２つ設けられている。なお、２つの当該光源モジュール３０の形は、２つの光結合部材の形に対応している。当該実施形態では、小さな光結合部材の外側に配置された光源によって電球色の光が照射され、小さな光結合部材の内側に配置された光源と大きな光結合部材の外側に配置された光源とによって混色の光が照射され、大きな光結合部材の内側に配置された光源によって昼白色の光が照射されている。

図１５の（ｃ）に示す照明装置では、隣接する、第１列に設けられる光源の下位領域と第２列に設けられる光源の下位領域とが、同じ色温度の光を出射している。その結果、当該照明装置では、昼白色の光と電球色の光とを互い違いに照射することが可能である。勿論、隣接する、第１列に設けられる光源の下位領域と第２列に設けられる光源の下位領域とが、異なる色温度の光を出射していてもよい。この場合には、例えば、第１列に設けられる光源の複数の下位領域、および、第２列に設けられる光源の複数の下位領域が、２種類の色温度の光を互い違いに照射していてもよい。

図１５の（ｄ）に示す照明装置では、円状の光源モジュール３０が１つ設けられている。なお、当該光源モジュール３０の形は、光結合部材の形に対応している。当該実施形態では、光結合部材の外側に配置された光源によってのみ、電球色の光が照射されている。

図１５の（ｅ）に示す照明装置では、円形の光源モジュール３０が２つ設けられている。なお、２つの当該光源モジュール３０の形は、２つの光結合部材の形に対応している。当該照明装置では、小さな光結合部材の外側に配置された光源によって電球色の光が照射されている。

図１５の（ｆ）に示す照明装置では、円形の光源モジュール３０が２つ設けられている。なお、２つの当該光源モジュール３０の形は、２つの光結合部材の形に対応している。当該照明装置では、小さな光結合部材の内側に配置された光源と大きな光結合部材の外側に配置された光源とによって混色の光が照射されている。

図１５の（ｇ）に示す照明装置では、円状の光源モジュール３０が１つ設けられている。なお、当該光源モジュール３０の形は、光結合部材の形に対応している。当該実施形態では、光結合部材の外側に配置された光源が消灯されており、光結合部材の内側に配置された光源が点灯されている。

図１５の（ｈ）に示す照明装置では、円形の光源モジュール３０が２つ設けられている。なお、２つの当該光源モジュール３０の形は、２つの光結合部材の形に対応している。当該実施形態では、小さな光結合部材の外側に配置された光源が消灯されており、小さな光結合部材の内側に配置された光源と大きな光結合部材の外側に配置された光源とが点灯されており、大きな光結合部材の内側に配置された光源は、常に点灯されている。

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（照明機器）
１０ 照明装置
１１ 拡散シート
１２ プリズムシート
１３ 導光板
１４ 反射シート
１５ バックシャーシ
２０ フレーム
３０ 光源モジュール
３１ 光源ホルダー
３３ａ・３３ｂ ＬＥＤ
３５ 光結合部材
３５ａ 頂部平坦面（当接領域）
３５ｂ 垂下曲面
３５ｃ 下端平坦面

Claims (6)

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、
   上記光源は、上記光結合部材へ向けて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いると共に、
   上記光結合部材は、平断面が枠状に形成されていることを特徴とする照明装置。
2. 上記光源は、第１列および第２列に設けられており、
   上記光結合部材は、上記光源の配列方向に延びるとともに、上記導光板と当接する当接領域を有して該当接領域を介して光源の出射光を導光板に対して斜めに入射させるように結合しており、
   上記第１列および第２列に設けられる光源は、平断面において上記当接領域を挟むように配置されており、
   上記当接領域を境界として、第１列側の導光板の領域を第１領域とし、第２列側の導光板の領域を第２領域としたときに、上記光結合部材は、第１列の光源の出射光を上記導光板の第２領域へ導光し、第２列の光源の出射光を上記導光板の第１領域へ導光するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 上記導光板は、円形、楕円形、正方形、長方形または菱形にてなっており、
   上記光結合部材は、上記導光板の外周形状に同心の平断面枠状に形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の照明装置。
4. 上記光学結合部材は、多重に設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の照明装置。
5. 上記光源は、複数のＬＥＤからなることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の照明装置。
6. 請求項１〜５の何れか１項に記載の照明装置を備えることを特徴とする照明機器。