JP2012204218A - 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。
【解決手段】照明装置１０は、ＬＥＤ３３ａ・３３ｂが、２列に並列し、かつ、そ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。そして、導光板１３とＬＥＤ３３ａ・３３ｂとの間に、導光板１３と当接しＬＥＤ３３ａ・３３ｂの配列方向に延びる当接領域を有し、ＬＥＤ３３ａ・３３ｂの出射光を当接領域を介して導光板１３に対し斜めに入射させるように結合する光結合部材３５を備えている。光結合部材３５は、各列に配置されたＬＥＤ３３ａ・３３ｂの出射光を、当接領域を境界として導光板１３の別々の領域に導光するようになっている。また、列毎にＬＥＤ３３ａ・３３ｂの点灯制御を行う点灯制御部３６を備えている。
【選択図】図３

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、上記の課題を解決するために、平板状の導光板と、導光板の裏面側に配置された光源とを備え、光源の出射光を導光板に入射させ、入射した光を導光板の内部で全反射させて導光しながら導光板の表面側から照射させる照明装置であって、上記光源は、２列に並列し、かつ、そ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、導光板と光源との間に、導光板と当接し光源の配列方向に延びる当接領域を有し、光源の出射光を該当接領域を介して導光板に対し斜めに入射させるように結合する光結合部材を備え、上記光結合部材は、各列に配置された光源の出射光を、上記当接領域を境界として導光板の別々の領域に導光するようになっており、列毎に光源の点灯制御を行う点灯制御部を備えたことを特徴としている。

本発明の照明装置は、平板状の導光板と、導光板の裏面側に配置された光源とを備え、光源の出射光を導光板に入射させ、入射した光を導光板の内部で全反射させて導光しながら導光板の表面側から照射させる装置である。そして、上記光源は、２列に並列し、かつ、そ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、導光板と光源との間に、導光板と当接し光源の配列方向に延びる当接領域を有し、光源の出射光を該当接領域を介して導光板に対し斜めに入射させるように結合する光結合部材を備えている。このような構成とすることにより、導光板の下方の光源からの出射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に出射される。

この結果、従来のサイドエッジ型導光板を備えた照明装置とは異なり、導光板直下型の照明装置となっているので、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（すなわち、光源の出射光の光軸方向）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、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を提供することにある。

また、上記の構成によれば、上記光源は、２列に並列し、かつ、そ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、上記光結合部材は、各列に配置された光源の出射光を、上記当接領域を境界として導光板の別々の領域に導光するようになっている。そして、列毎に光源の点灯制御を行う点灯制御部を備えている。それゆえ、点灯制御部による光源の点灯制御により、上記当接領域を境界として、導光板のどの領域に光源の出射光を導光するか制御することができ、照明装置の照明領域を制御することができる。

特に、本発明の照明装置では、導光板側から見て、上記光源は、上記当接領域を挟むように、第１列及び第２列を成して配置されており、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、上記光結合部材は、第１列の光源の出射光を上記第２領域へ導光し、第２列の光源の出射光を上記第１領域へ導光するようになっていることが好ましい。

また、本発明の照明装置では、上記光源は、第１列及び第２列で互いに異なる色温度の光を出射してもよい。これにより、色温度の異なる光を照明装置の特定の領域に照明することができ、調色照明を実現することができる。

また、本発明の照明装置では、上記光源は、第１列及び第２列で同一の色温度の光を出射してもよい。これにより、照明の明暗を調節することができる。

また、本発明の照明装置では、上記光源は、第１列中で異なる色温度の光を出射してもよい。これにより、色温度の異なる光を照明装置の特定の領域に照明することができ、調色照明を実現することができる。

また、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てもよい。

また、本発明の照明装置では、帯状の光結合部材は、互いに平行になるように複数設けられていてもよい。上記の構成によれば、帯状の光結合部材は、互いに平行になるように複数設けられているので、導光板には、各列の光源出射光が導光する領域について、重複領域が存在することになり、照明光量を増加させることが可能になる。

また、本発明の照明装置では、上記光結合部材は、枠状に設けられていてもよい。上記の構成によれば、上記光結合部材は、枠状に設けられているので、導光板には、各列の光源出射光が導光する領域について、重複領域が存在することになり、照明光量を増加させることが可能になる。

また、本発明の照明装置では、枠の大きさが互いに異なる複数の枠状の光結合部材が、同心に設けられていてもよい。これにより、各列の光源出射光が導光する領域について、重複領域が複数存在することになり、照明光量をさらに増加させることが可能になる。

また、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。これにより、ＬＥＤは形状が小さくかつ照度も大きいので、照明装置の光源として適切である。

本発明の照明機器は、上述の照明装置を備えたことを特徴としている。

これにより、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機器を提供することにある。

本発明の照明装置は、以上のように、平板状の導光板と、導光板の裏面側に配置された光源とを備え、光源の出射光を導光板に入射させ、入射した光を導光板の内部で全反射させて導光しながら導光板の表面側から照射させる照明装置であって、上記光源は、２列に並列し、かつ、そ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、導光板と光源との間に、導光板と当接し光源の配列方向に延びる当接領域を有し、光源の出射光を該当接領域を介して導光板に対し斜めに入射させるように結合する光結合部材を備え、上記光結合部材は、各列に配置された光源の出射光を、上記当接領域を境界として導光板の別々の領域に導光するようになっており、列毎に光源の点灯制御を行う点灯制御部を備えた構成である。

また、本発明の電子機器は、以上のように、上記照明装置を備えた構成である。

それゆえ、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が可能にな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。 帯状の光源モジュールが１列で設けられたシーリングライトの概略構成を示す上面図であり、（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、点灯制御の一例を示す。 帯状の光源モジュールが２列で設けられたシーリングライトの概略構成を示す上面図であり、（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、点灯制御の一例を示す。 帯状光源モジュールがリング状に設けられたシーリングライトの概略構成を示す上面図であり、（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、点灯制御の一例を示す。 互いに大きさが異なる２つのリング状の光源モジュールが同心円状で設けられたシーリングライトの概略構成を示す上面図であり、（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、点灯制御の一例を示す。 （ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、図１２〜図１５に示されたシーリングライトにおいて、ＬＥＤの出射光の色温度を一定とした場合の点灯制御の一例を示す上面図である。 各列に配列されたＬＥＤが互いに異なる色温度の光を出射する構成の概略を示す上面図であり、（ａ）は、帯状の光源モジュール３０が１列にて設けられた場合を示し、（ｂ）は、リング状の光源モジュール３０が設けられた場合を示す。 （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。

本発明の一実施形態について図１〜図１１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。点灯制御部３６は、ＬＥＤ３３ａ・３３ｂの点灯を列毎に制御する。点灯制御部３６による点灯制御については、後述する。

なお、ここでは、ＬＥＤ３３ａ・３３ｂの配列方向をＹ軸方向とし、導光板１３の法線方向をＺ軸方向としている。そして、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の両方向に垂直な方向をＸ軸方向としている。なお、Ｘ軸方向は、帯状の光結合部材３５の幅方向であり、Ｙ軸方向は、帯状の光結合部材３５の長手方向であるといえる。

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。すなわち、ＬＥＤ３３ａ・３３ｂは、そ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（当接領域）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。頂部平坦面（当接領域）３５ａは、ＬＥＤ３３ａ・３３ｂの配列方向（Ｙ軸方向）に沿って延びている。照明装置１０において、ＬＥＤ３３ａ・３３ｂの出射光は、光結合部材３５に入射し、頂部平坦面３５ａを介して導光板１３に対し斜めに入射する。光結合部材３５は、各列に配置されたＬＥＤ３３ａ及び３３ｂの出射光を、頂部平坦面３５ａを境界として導光板１３の別々の領域に導光するようになっている。

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。

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の裏面からＬＥＤ３３ａ・３３ｂの光を入射させる。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。したがって、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。

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・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の内側では電球色を照射する等の調光・調色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・調色照明が可能となる。

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。

ところで、一般的に屋内照明として広く利用されている蛍光灯は、主に「電球色」「温白色」「白色」「昼白色」「昼光色」に分類されており、色温度が順に約３０００Ｋ、３５００Ｋ、４２００Ｋ、５０００Ｋ、６５００Ｋである。本実施形態の照明装置１０においては、光源モジュール３０の形状（枠状、帯状、または複数の帯状）、およびＬＥＤ３３ａ・３３ｂの出射光の色温度等を適宜組合わせ、点灯制御部３６により各列で点灯制御することにより、シーリングライト１の照明領域を制御するとともに、調光・調色照明を行うことができる。

以下、照明装置１０の点灯制御部３６によるＬＥＤ３３ａ・３３ｂの点灯制御と、シーリングライト１の照明領域との関係について、さらに詳述する。図１２は、帯状の光源モジュール３０が１列で設けられたシーリングライト１の概略構成を示す上面図であり、図１２（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、点灯制御の一例を示す。

なお、以下の図１２〜１５においては、ＬＥＤ３３ａ（またはＬＥＤ３３ａ’）は、昼白色の光を出射し、ＬＥＤ３３ｂ（またはＬＥＤ３３ｂ’）は、電球色の光を出射する。

図１２（ａ）に示されるシーリングライト１は、その中央部に横切って帯状の光源モジュール３０（頂部平坦面３５ａ）が設けられた構成である。そして、図示しない導光板のＺ軸方向真下にＬＥＤ３３ａ・３３ｂが複数設けられている。ＬＥＤ３３ａ・３３ｂはそれぞれ、光源モジュール３０のＸ軸方向（幅方向）の両側に、列ａ・ｂを成して配置されている。すなわちＬＥＤ３３ａ・３３ｂは、導光板１３側から見て、頂部平坦面３５ａを挟むように、列ａ及びｂを成して配置されている。複数のＬＥＤ３３ａが配列された列ａ（第１列）は、光源モジュール３０のＸ軸方向の一方のＩ側に配されている。また、複数のＬＥＤ３３ｂが配列された列ｂ（第２列）は、光源モジュール３０のＸ軸方向の他方のＩＩ側に配されている。

光源モジュール３０（頂部平坦面３５ａ）を境界として、列ａ側（すなわちＩ側）の領域を照明領域Ｂ（第１領域）とし、列ｂ側（すなわちＩ側）の領域を照明領域Ａ（第２領域）とする。このとき、光源モジュール３０における光結合部材は、列ａのＬＥＤ３３ａの出射光を照明領域Ａへ導光し、列ｂのＬＥＤ３３ｂの出射光を照明領域Ｂへ導光する。

このような構成において、点灯制御部３６は、（ア）ＬＥＤ３３ａの列ａのみを点灯する（ＬＥＤ３３ｂの列ｂを消灯する）、（イ）ＬＥＤ３３ｂの列ｂのみを点灯する（ＬＥＤ３３ａの列ａを消灯する）、（ウ）ＬＥＤ３３ａ・３３ｂの列ａ・ｂの両方の列を点灯する、（エ）ＬＥＤ３３ａ・３３ｂの列ａ・ｂの両方の列を消灯する、という点灯制御を行う。

点灯制御部３６が上記（ア）の点灯制御を行った場合、昼白色の照明領域Ａが形成され、この照明領域Ａは、光源モジュール３０を境界として、Ｘ軸方向ＩＩ側の半円領域である。また、（イ）の点灯制御を行った場合、図１２（ｂ）に示されるように、シーリングライト１に電球色の照明領域Ｂが形成され、この照明領域Ｂは、光源モジュール３０を境界として、Ｘ軸方向Ｉ側の半円領域である。また、（ウ）の点灯制御を行った場合、図１２（ａ）に示されるように、シーリングライト１に昼白色の照明領域Ａおよび電球色の照明領域Ｂが形成される。また、（エ）の点灯制御を行った場合、シーリングライト１は、照明領域が形成されず、消灯状態になる。

このように、図１２（ａ）及び（ｂ）に示されたシーリングライト１では、照明領域で色温度の分布が異なる照明状態を実現することができる。また、点灯制御部３６がＬＥＤ３３ａ・３３ｂの点灯制御を行うことにより、照明領域（照明領域Ａ及びＢの何れの領域に照明するか）を制御することができとともに、特定の照明領域に特定の色温度の光を照明することが可能になる。

図１３は、帯状の光源モジュール３０が２列で設けられたシーリングライト１の概略構成を示す上面図であり、図１３（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、点灯制御の一例を示す。

図１３（ａ）〜（ｃ）に示されるシーリングライト１は、２つの帯状の光源モジュール３０・３０’が設けられた構成である。これら光源モジュール３０・３０’は、互いに平行になるように設けられている。ＬＥＤ３３ａ・３３ｂはそれぞれ、光源モジュール３０のＸ軸方向（幅方向）の両側に、列ａ・ｂを成して配置されている。また、ＬＥＤ３３ａ’・３３ｂ’はそれぞれ、光源モジュール３０’のＸ軸方向（幅方向）の両側に、列ａ’・ｂ’を成して配置されている。列ａ・ａ’は、光源モジュール３０・３０’のＸ軸方向の一方のＩ側に配されている。また、複数のＬＥＤ３３ｂが配列された列ｂは、光源モジュール３０のＸ軸方向の他方のＩＩ側に配されている。

図１３（ａ）〜（ｃ）に示されるシーリングライト１においては、光源モジュール３０を境界としてＸ軸方向Ｉ側に照明領域Ｂが形成され、光源モジュール３０’を境界としてＸ軸方向ＩＩ側に照明領域Ａが形成される。そして、光源モジュール３０及び３０’の間に照明領域Ｃが形成される。列ａ・ｂ及び列ａ’・ｂ’のＬＥＤを全て点灯した場合、照明領域Ａに昼白色の照明がされ、照明領域Ｂには電球色の照明がされる。そして、照明領域Ｃには、電球色と昼白色との混色の照明がされる。

点灯制御部３６は、ＬＥＤ３３ａ・３３ｂ及びＬＥＤ３３ａ’・３３ｂ’の点灯・消灯を列毎に制御することにより、照明領域Ａ〜Ｃで色温度の分布が異なる照明状態を実現することができる。

例えば、照明領域Ａ及びＣに昼白色の照明を行う場合、点灯制御部３６は、列ａのＬＥＤ３３ａ及び列ａ’のＬＥＤ３３ａ’のみを点灯する制御を行う。また、照明領域Ｂ及びＣに電球色の照明を行う場合、点灯制御部３６は、列ｂのＬＥＤ３３ｂ及び列ｂ’のＬＥＤ３３ｂ’のみを点灯する制御を行う。また、図１３（ｂ）に示されるように、照明領域Ｂのみに電球色の照明を行う場合、点灯制御部３６は、列ｂのＬＥＤ３３ｂのみを点灯する制御を行う。図１３（ｃ）に示されるように、シーリングライト１の照明領域Ｃのみに電球色と昼白色との混色の照明を行う場合、点灯制御部３６は、列ａのＬＥＤ３３ａ及び列ｂ’のＬＥＤ３３ｂ’のみを点灯する制御を行う。

図１４は、帯状光源モジュール３０がリング状に設けられたシーリングライト１の概略構成を示す上面図であり、図１４（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、点灯制御の一例を示す。

図１４（ａ）及び（ｂ）に示されるシーリングライト１は、図示しない導光板のＺ軸方向真下にＬＥＤ３３ａ・３３ｂが複数設けられている。ＬＥＤ３３ａ・３３ｂはそれぞれ、光源モジュール３０が形成するリング状の枠の幅方向両側に、列ａ・ｂを成して配置されている。

図１４（ａ）及び（ｂ）に示されるシーリングライト１においては、リング状の光源モジュール３０を境界として、列ａ側のリング枠の内部領域に照射領域Ｂが形成される。また、列ｂ側のリング枠の外側領域に照明領域Ａが形成される。

点灯制御部３６は、図１２に示された構成と同様に、（ア）〜（エ）の点灯制御を行う。点灯制御部３６が（ア）の点灯制御（ＬＥＤ３３ａの列ａのみを点灯する）を行った場合、昼白色の照明領域Ａが形成される。また、（イ）の点灯制御（ＬＥＤ３３ｂの列ｂのみを点灯する）を行った場合、図１４（ｂ）に示されるように、シーリングライト１に電球色の照明領域Ｂが形成される（照明領域Ａよりも照明領域Ｂが電球色の光の光量が多くなる）。また、（ウ）の点灯制御（ＬＥＤ３３ａ・３３ｂの列ａ・ｂの両方の列を点灯する）を行った場合、図１４（ａ）に示されるように、シーリングライト１に昼白色の照明領域Ａおよび電球色の照明領域Ｂが形成される。また、（エ）の点灯制御（ＬＥＤ３３ａ・３３ｂの列ａ・ｂの両方の列を消灯する）を行った場合、シーリングライト１は、照明領域が形成されず、消灯状態になる。

このように、図１４（ａ）及び（ｂ）に示されたシーリングライト１においても、照明領域で色温度の分布が異なる照明状態を実現することができる。また、点灯制御部３６がＬＥＤ３３ａ・３３ｂの点灯制御を行うことにより、照明領域を制御することができとともに、特定の照明領域に特定の色温度の光を照明することが可能になる。

図１５は、互いに大きさが異なるリング状の光源モジュール３０・３０’が同心円状で設けられたシーリングライト１の概略構成を示す上面図であり、図１５（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、点灯制御の一例を示す。

図１５（ａ）〜（ｃ）に示されるシーリングライト１において、ＬＥＤ３３ａ・３３ｂはそれぞれ、光源モジュール３０が形成するリング状の枠の幅方向両側に、列ａ・ｂを成して配置されている。また、ＬＥＤ３３ａ’・３３ｂ’はそれぞれ、光源モジュール３０’が形成するリング状の枠の幅方向両側に、列ａ’・ｂ’を成して配置されている。

図１５（ａ）〜（ｃ）に示されるシーリングライト１においては、リング状の光源モジュール３０を境界として、列ａ側のリング枠の内部領域に照射領域Ｂが形成される。また、光源モジュール３０・３０’の間にドーナツ状の照明領域Ｃが形成される。この照明領域Ｃは、光源モジュール３０を境界として列ｂ側であり、かつ、光源モジュール３０’を境界として列ａ’側にある領域である。また、光源モジュール３０’の列ｂ’側のリング枠の外側領域に照明領域Ａが形成される。列ａ・ｂ及び列ａ’・ｂ’のＬＥＤを全て点灯した場合、照明領域Ａに昼白色の照明がされ、照明領域Ｂには電球色の照明がされる。そして、照明領域Ｃには、電球色と昼白色との混色の照明がされる。

点灯制御部３６は、ＬＥＤ３３ａ・３３ｂ及びＬＥＤ３３ａ’・３３ｂ’の点灯・消灯を列毎に制御することにより、照明領域Ａ〜Ｃで色温度の分布が異なる照明状態を実現することができる。

例えば、図１５（ｂ）に示されるように、照明領域Ｂのみに電球色の照明を行う場合、点灯制御部３６は、列ｂのＬＥＤ３３ｂのみを点灯する制御を行う。図１５（ｃ）に示されるように、シーリングライト１の照明領域Ｃのみに電球色と昼白色との混色の照明を行う場合、点灯制御部３６は、列ａのＬＥＤ３３ａ及び列ｂ’のＬＥＤ３３ｂ’のみを点灯する制御を行う。

また、図１２〜図１５の構成においては、点灯制御部３６の点灯制御により、各照明領域で色温度の分布が異なる照明状態を実現していた。しかし、本実施形態のシーリングライトでは、列ａ・ｂ（及び列ａ’・ｂ’）のＬＥＤの出射光の色温度を一定としてもよい。図１６（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、図１２〜図１５に示されたシーリングライト１において、ＬＥＤの出射光の色温度を一定とした場合の点灯制御の一例を示す上面図である。

図１６（ａ）・（ｃ）の照明状態は、図１２（ａ）・図１４（ａ）に示される構成において、列ａに配列したＬＥＤ３３ａのみを点灯する制御を行うことで実現される。また、図１６（ｂ）の照明状態は、図１３（ａ）に示される構成において、列ａ・ｂ’に配列したＬＥＤ３３ａ・３３ｂ’のみを点灯する制御を行うことで実現される。

また、図１６（ｄ）の照明状態は、図１５（ａ）に示される構成において、列ａ・ａ’に配列したＬＥＤ３３ａ・３３ａ’のみを点灯する制御を行うことで実現される。また、列ａ’に配列したＬＥＤ３３ａ’のみを点灯する制御などと組合わせることで、シーリングライト１について、「消灯」、「点灯」、「常夜灯」という３段階の照明が可能になる。

上述のシーリングライト１では、各列に配列されたＬＥＤ同士の出射光は、同一の色温度であった。しかし、本実施形態のシーリングライト１は、各列に配列されたＬＥＤは、互いに異なる色温度の光を出射する構成であってもよい。図１７は、各列に配列されたＬＥＤが互いに異なる色温度の光を出射する構成の概略を示す上面図であり、図１７（ａ）は、帯状の光源モジュール３０が１列にて設けられた場合を示し、図１７（ｂ）は、リング状の光源モジュール３０が設けられた場合を示す。

図１７（ａ）に示されるように、列ａ・ｂに並列したＬＥＤについて、互いに対向するＬＥＤ３３ａ_１及び３３ｂ_１の出射光を電球色とすることができる。また、互いに対向するＬＥＤ３３ａ_２及び３３ｂ_２の出射光を昼白色とすることができる。そして、列ａでは、ＬＥＤ３３ａ_１及びＬＥＤ３３ａ_２を交互に配置する。同様に、列ｂでは、ＬＥＤ３３ｂ_１及びＬＥＤ３３ｂ_２を交互に配置する。

また、図１７（ｂ）に示された構成においても、図１７（ａ）と同様に、互いに対向するＬＥＤ３３ａ_１及び３３ｂ_１、ＬＥＤ３３ａ_２及び３３ｂ_２の出射光をそれぞれ、電球色、昼白色とすることができる。そして、列ａで、ＬＥＤ３３ａ_１及びＬＥＤ３３ａ_２を交互に配置することができる。同様に、列ｂで、ＬＥＤ３３ｂ_１及びＬＥＤ３３ｂ_２を交互に配置することができる。

このような構成において、点灯制御部３６が、列ａ・ｂ毎にＬＥＤの点灯を制御することにより、色温度が異なる照明状態を実現することができる。なお、照明機器では色度ムラがあるが、室内で使用すれば混色された光を照明することができる。

本発明は上述した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、実施形態に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）
１１ 拡散シート
１２ プリズムシート
１３ 導光板
１０ 照明装置
１４ 反射シート
１５ バックシャーシ
３０ 光源モジュール
３３ ＬＥＤ
３３ａ・３３ｂ ＬＥＤ
３４ａ・３４ｂ ＬＥＤ基板
３５ 光結合部材
３６ 点灯制御部

Claims (11)

1. 平板状の導光板と、導光板の裏面側に配置された光源とを備え、光源の出射光を導光板に入射させ、入射した光を導光板の内部で全反射させて導光しながら導光板の表面側から照射させる照明装置であって、
   上記光源は、２列に並列し、かつ、そ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、
   導光板と光源との間に、導光板と当接し光源の配列方向に延びる当接領域を有し、光源の出射光を該当接領域を介して導光板に対し斜めに入射させるように結合する光結合部材を備え、上記光結合部材は、各列に配置された光源の出射光を、上記当接領域を境界として導光板の別々の領域に導光するようになっており、
   列毎に光源の点灯制御を行う点灯制御部を備えたことを特徴とする照明装置。
2. 導光板側から見て、上記光源は、上記当接領域を挟むように、第１列及び第２列を成して配置されており、
   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、上記光結合部材は、第１列の光源の出射光を上記第２領域へ導光し、第２列の光源の出射光を上記第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. 上記光源は、第１列及び第２列で互いに異なる色温度の光を出射することを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
4. 上記光源は、第１列及び第２列で同一の色温度の光を出射することを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
5. 上記光源は、第１列の中で異なる色温度の光を出射することを特徴とする請求項４に記載の照明装置。
6. 上記光結合部材は、帯状に設けられていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の照明装置。
7. 帯状の光結合部材は、互いに平行になるように複数設けられていることを特徴とする請求項６に記載の照明装置。
8. 上記光結合部材は、枠状に設けられていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の照明装置。
9. 枠の大きさが互いに異なる複数の枠状の光結合部材が、同心に設けられていることを特徴とする請求項８に記載の照明装置。
10. 上記光源は、複数のＬＥＤからなることを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の照明装置。
11. 請求項１〜１０の何れか１項に記載の照明装置を備えたことを特徴とする照明機器。