JP2012230878A - Surface light emitting unit for led type lightning - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、LEDを用いて、プラスチックやガラスなどの導光板、もしくは導光板と対になる拡散板や反射板を利用して、光の屈折や反射の原理の応用で、任意の面を均一に面発光させて照明ユニットとするための導光板、拡散板、反射板に関するものである。 The present invention uses an LED, a light guide plate such as plastic or glass, or a diffuser plate or a reflector that is paired with a light guide plate, to apply a light refraction or reflection principle to make any surface uniform. The present invention relates to a light guide plate, a diffusion plate, and a reflection plate that are used to emit light to form an illumination unit.
現在、一般家屋をはじめ、工場事業所、自動車、航空機、船舶の照明器具の光源には、従来からの白熱電球や蛍光灯に加えて、LEDが採用されている。白熱電球や蛍光灯はその歴史が古く、世界的に普及しており、現在製造コストも安く抑えられているが、比較的消費電力が大きく、作動寿命も短命である。
新たな光源であるLEDについては消費電力が抑えられ長寿命である。Currently, in addition to conventional incandescent bulbs and fluorescent lamps, LEDs are used as light sources for lighting fixtures in general houses, factory establishments, automobiles, aircraft, and ships. Incandescent bulbs and fluorescent lamps have a long history and are widely used worldwide, and their manufacturing costs are currently kept low, but they consume relatively large amounts of power and have a short operating life.
The LED, which is a new light source, has a long life with reduced power consumption.
照明の光源としてのLEDは電力消費量が少なく、省電力、省エネルギー、長寿命、の面から需要が増加している。しかし、LEDの欠点として、光の指向角度が狭く、空間などの広範囲を均一に照明する場合や自動車の室内灯、方向指示器、航空機内の非常案内灯は広範囲からの視認性が必要であり、それらには不向きな特徴を有する。 An LED as a light source for illumination has low power consumption, and demand is increasing from the viewpoint of power saving, energy saving, and long life. However, the disadvantage of LEDs is that the light directivity angle is narrow, and when a wide area such as a space is illuminated uniformly, the interior lights of automobiles, turn signals, and emergency guide lights in aircraft need to be visible from a wide area. , They have unsuitable characteristics.
従来のLED光源を利用した白熱電球や蛍光灯の代用製品は、多種多様な方法で、光を拡散させるが、透過経路上に光の障害物を配しているために、照明効率が悪く、本来LEDの持つ明るさとならない。その問題を電力量の増大で補っており、その結果、発熱量の増大を伴うために、放熱にコストを要している。 Conventional incandescent bulbs and fluorescent lamp substitutes using LED light sources diffuse light in a wide variety of ways, but because light obstacles are arranged on the transmission path, the illumination efficiency is poor, It is not the brightness that LED originally has. This problem is compensated by an increase in the amount of electric power, and as a result, an increase in the amount of heat generated results in a cost for heat dissipation.
照明の光源として、LEDを使用した場合は、その指向角度の狭さから、肉眼で直視すると、その眩しさから、直後の視界が制限される事による危険を回避する事が必要となる。 When an LED is used as a light source for illumination, it is necessary to avoid the danger due to the limited field of view immediately after the direct vision with the naked eye because of its narrow directivity angle.
本発明は、照明の光源としてのLEDの欠点として、光の指向性が狭く、空間などの広範囲の均一な発光照明には不向きである欠点を導光板の材質や形状及びLEDの配置で、広範囲で均一な発光で照明を可能とする事を課題としている。 In the present invention, the disadvantage of the LED as the light source of illumination is that the directivity of light is narrow and is unsuitable for a wide range of uniform light emitting illumination such as a space by the material and shape of the light guide plate and the arrangement of the LEDs. The challenge is to enable illumination with uniform light emission.
本発明は、LEDの発光指向角の特性を利用することにより、不要な発光を抑えた効率の良い面発光照明を可能にする導光板と拡散板の材質や形状、及びLEDの配置とする事を課題としている。 In the present invention, by utilizing the characteristics of the light emission directivity angle of the LED, the material and shape of the light guide plate and the diffuser plate and the arrangement of the LED that enable efficient surface-emitting illumination with reduced unnecessary light emission are provided. Is an issue.
現在、照明器具光源には、従来からの白熱電球や蛍光灯に加えて、LEDが採用されている。白熱電球や蛍光灯は、比較的消費電力が大きく、作動寿命も短命であるが、新たな光源であるLEDを照明の光源として使用した場合は、電力消費量が少なく、省エネルギー、長寿命、地球温暖化防止、の特徴を持つ照明ユニットとなる。 Currently, in addition to conventional incandescent bulbs and fluorescent lamps, LEDs are employed as lighting fixture light sources. Incandescent bulbs and fluorescent lamps consume relatively large amounts of power and have a short operating life. However, when an LED, a new light source, is used as a light source for lighting, it consumes less power, saves energy, has a long life, The lighting unit has the feature of preventing global warming.
LEDを照明の光源として使用した場合の欠点として、光の指向角度が狭く、広範囲照明には不向きな特徴を有するが、本発明の導光板を採用する事で、LED光源であっても広範囲の空間を均一に照明する事が可能な照明ユニットとなる。 When LED is used as a light source of illumination, the light directivity angle is narrow and it has the characteristics unsuitable for wide range illumination, but by adopting the light guide plate of the present invention, even LED light source has a wide range. The lighting unit can illuminate the space uniformly.
LEDを照明の光源の特徴として光の指向角度が狭く、不用意に発光点を直視した場合には危険である。本発明はLED光を均一に発光させた上で、導光板と同一、若しくは、ABS樹脂、スチロール樹脂で製作し、片面もしくは両面にシボ艶消し加工を施した拡散板を発光面上に設けることで、より一層光を拡散させLED光源を直視した時のような眩しさのない、面で180度近い広範囲から視認が可能な安全な照明ユニットとなる。 The LED is characterized as a light source for illumination, and the directivity angle of light is narrow. In the present invention, LED light is uniformly emitted, and a diffusion plate made of ABS resin or styrene resin is used on the light emitting surface. Thus, it is possible to provide a safe lighting unit that can be visually recognized from a wide range of nearly 180 degrees without any glare as when the LED light source is directly viewed by diffusing light.
LED光源を効率の良い反射・全反射を実現し、不必要な発光を抑え、より少ないLEDで面発光させるために導光板の材質は、光の透過に優れた材である、ガラス、メタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂を使用することで解決する。 In order to realize efficient reflection and total reflection of the LED light source, to suppress unnecessary light emission, and to make the surface light emission with fewer LEDs, the material of the light guide plate is a material excellent in light transmission, glass, methacrylic resin This can be solved by using polycarbonate resin.
LED光源で、広範囲に均一で、尚且つ光漏れロスの少ない照明とするには、入射した光を反射臨界角以内で全反射させる角度で、導光板の形状に角度を設けて、発光させたい任意の面に光を集中させる。全反射は、屈折率が大きいところから小さいところに光が入り起きる最も小さな入射角のことであり、臨界角θcは以下のように表される。
この事から、空気の屈折率を1.0とし、メタクリル樹脂の屈折率を1.49とした場合に、全反射する臨界角度が約42度となり、ポリカーボネートやガラスでも、ほぼ同様の角度で全反射となる。そのことから、LEDの発光指向角度が30度の場合では、導光板の反射面は光の入射面に対して24.5度を基準とし前後5度以内に設定し、全反射の効果によりロスのない反射とする。In order to achieve illumination that is uniform over a wide area and has little light leakage loss with an LED light source, it is desired to emit light by providing an angle to the shape of the light guide plate at an angle that totally reflects incident light within the reflection critical angle. Focus the light on any surface. Total reflection is the smallest incident angle at which light enters from where the refractive index is large to small, and the critical angle θ c is expressed as follows.
Therefore, when the refractive index of air is 1.0 and the refractive index of methacrylic resin is 1.49, the critical angle for total reflection is about 42 degrees, and polycarbonate and glass are all at the same angle. It becomes reflection. Therefore, when the light emission directivity angle of the LED is 30 degrees, the reflection surface of the light guide plate is set within 5 degrees before and after 24.5 degrees as a reference with respect to the light incident surface, and is lost due to the effect of total reflection. It is assumed that there is no reflection.
より少ないLED光源で、均一な照明とするための、LEDの使用数については、発光させる面の面積と必要とする輝度により調整が可能であるが、最適反射角度である24.5度以下の角度である3〜24.4度であっても導光板の発光面と向かい合わせる面の外側に、白色の反射板を設置する事で効率よく面発光させる事が出来る。 The number of LEDs used for uniform illumination with fewer LED light sources can be adjusted according to the area of the light emitting surface and the required luminance, but the optimum reflection angle is 24.5 degrees or less. Even when the angle is 3 to 24.4 degrees, surface emission can be efficiently performed by installing a white reflector outside the surface facing the light emitting surface of the light guide plate.
より少ないLED光源で、均一な照明とするための、LEDの使用数については、その発光角度、指向角度で、発光させようとする面をほぼ満たす数量が必要となるが、LED指向角が30度で、発光させようとする面が光源に対して360度の円形である場合は、360度に対して均一の角度ごとに外向きに発光するLEDを配置する。 The number of LEDs used for uniform illumination with fewer LED light sources requires a quantity that substantially fills the surface to emit light at the emission angle and directivity angle, but the LED directivity angle is 30. If the surface to emit light is a circle of 360 degrees with respect to the light source, LEDs that emit light outward at a uniform angle with respect to 360 degrees are arranged.
LED光源で、広範囲の均一な照明とするためには、LED光を効率よく導光板内部に導く必要があるが、LED光の入射面の導光板形状としては、曇りのない平面であり、その面に対してLED光の発光指向中心が90度の直角が理想であり、85〜95度を保つ。 In order to achieve a wide range of uniform illumination with an LED light source, it is necessary to efficiently guide the LED light into the light guide plate. However, the shape of the light guide plate on the LED light incident surface is a flat surface without fogging. The right angle of the light emission directing center of the LED light with respect to the surface is ideally 90 degrees, and 85 to 95 degrees is maintained.
LED光源で、空間全体などの広範囲の均一な照明とするために、LED光を効率よく導光板内部に導くためのLEDの配置は、導光板LED光の入射面に接する、若しくは、可能な限り近接の1mm以内の位置とする。 In order to achieve uniform illumination over a wide area such as the entire space with an LED light source, the LED arrangement for efficiently guiding the LED light into the light guide plate is in contact with the incident surface of the light guide plate LED light, or as much as possible. The position is within 1 mm of the proximity.
LED光源を効率の良い反射・全反射を利用することで、不必要な発光を抑え、より少ないLEDで面発光することにより、過大な電力を必要とせず、省エネルギーの照明ユニットとして使用する事が可能となる。
本発明は、以上の構成からなるLED式照明の面発光ユニットである。The LED light source can be used as an energy-saving lighting unit without excessive power by suppressing unnecessary light emission by using efficient reflection and total reflection, and surface emitting with fewer LEDs. It becomes possible.
The present invention is a surface light-emitting unit for LED illumination having the above-described configuration.
導光板と対になる、拡散板を導光板と同一の角度、形状として組合せた場合は、板型と比較して、薄型の面発光照明が可能となる。 When the diffusion plate, which is paired with the light guide plate, is combined with the same angle and shape as the light guide plate, the surface emitting illumination can be made thinner than the plate type.
導光板と対になる拡散板を着色する事により、LED光と異なる発光色を得る事が出来る。 By coloring the diffuser plate paired with the light guide plate, a light emission color different from the LED light can be obtained.
本発明の発光ユニットの形状として、角型板型、及び円形丸型の2型についての導光板1、拡散板6と8、を透明樹脂で製作する。 As the shape of the light emitting unit of the present invention, the
本発明の発光ユニットの形状に合わせた形状の導光板1、もしくは導光板1と拡散板6と8、もしくは導光板1と拡散板6と8と反射板10を組み合わせて使用する。 The
本発明の発光ユニットの光源に用いるLED2の形態は、砲弾型、チップ型上面発光、チップ型側面発光について、同一の形態の単独もしくは複数個を利用する。 The form of the
本発明の発光ユニットの光源に用いるLED2の発光色は、赤、青、黄色、緑、アンバー、白、など色を問わず、同一色もしくは組合せで用途に応じた使用が出来る。 Regardless of the colors such as red, blue, yellow, green, amber, white, etc., the
本発明の発光ユニットの光源に用いるLEDの出力輝度については、照明ユニットの大きさや必要とする明るさに合わせて選定し、必要に応じて放熱や防水を講じて使用する。 The output luminance of the LED used for the light source of the light emitting unit of the present invention is selected according to the size of the lighting unit and the required brightness, and is used with heat dissipation and waterproofing as necessary.
本発明の発光ユニットの光源に用いる拡散板6および、導光板1と同じ角度の傾斜面を持つ拡散板8を着色することで用途に応じた使用が出来る。 The
図1は、本発明のLED式面発光照明のための導光板の利用例である。図2は、プラスチックまたはガラスの導光板1とLED2の配置と光を当てる方向を導光板1の発光面側から表し、図3は、それらを導光板1の側面断面側から表しており、導光板1に向けて厚い方から薄い方向にLED2の光を当てる。図4は、光が導光板1の内部で反射した結果、発光する面と導光板1の反射面角度5を表しているものである。図5は、板状拡散板6と導光板1のる配置を表している。また、発光面3からの光を拡散板で広がる光7と、導光板1の反射面角度5が最適な角度にならない場合に使用する反射板10の発光面にはシボ仕上げを施し、その配置を表しているものである。図6は導光板、拡散板の形状が、共に円形丸型の場合を示している。
図7は、板状、シート状の拡散板6とシボや艶消し仕上げとなる拡散板発光面9を示している。図8は、導光板1と同じ反射面角度5の形状を有し、薄型化を図る場合に用いる、導光板と同じ角度の傾斜面を持つ拡散板8の全体図である。FIG. 1 is an example of use of a light guide plate for LED type surface emitting illumination of the present invention. FIG. 2 shows the arrangement of the plastic or glass
FIG. 7 shows a plate-like or sheet-
1 導光板
2 LED
3 発光面
4 LED発光方向、光源から光の進み方
5 導光板の反射面角度
6 板状の拡散板
7 拡散板で広がる光
8 導光板と同じ角度の傾斜面を持つ拡散板
9 拡散板発光面
10 反射板1
DESCRIPTION OF
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JP2011109883A JP2012230878A (en) | 2011-04-22 | 2011-04-22 | Surface light emitting unit for led type lightning |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102021214575A1 (en) | 2021-12-17 | 2023-06-22 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Lighting device for emitting light and vehicle |
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2011
- 2011-04-22 JP JP2011109883A patent/JP2012230878A/en not_active Withdrawn
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