JP2013025960A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】単純な構成で照射効率がよく、かつ製造コストの安価な照明装置を提供する。
【解決手段】照明装置１は、導光板１１と、導光板１１の裏面側に配置されたＬＥＤチップ２３ａ・２３ｂとを備える。ＬＥＤチップ２３ａ・２３ｂからの出射光を導光板１１に入射させ、入射した光を導光板１１の内部で伝播させながら導光板１１の表面側から出射させる。導光板１１の表面等には、導光板１１の内部で伝播する光を導光板１１の表面側から出射させる光路変換部１２が設けられている。
【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に関するものである。

従来、採光窓は採光専用に主として天井等に設けられる一方、照明装置は天井部に別個に配設されるのが一般的である。しかしながら、採光窓と照明装置とがそれぞれ別個の場所に配設されているので、採光と照明との両方に最も適した位置にはいずれか一方しか配設できず、また、採光窓は部屋の外観を損なう等の問題があった。

そこで、例えば、特許文献１に開示された採光窓兼用照明装置では、採光窓と照明装置とを一体化させた構造とすることによって、採光窓と照明装置とを同一の場所に配設することを可能にしている。

すなわち、上記特許文献１に開示された採光窓兼用照明装置１００は、図１２（ａ）に示すように、採光窓１０１の下側に両開きのスライド板１０２・１０２を取り付け、そのスライド板１０２・１０２の下側に、線状光源である小径の蛍光灯１１１が添接された長さの異なる複数の導光板１１２…を積層した面発光照明ユニット１１０・１１０を一対設けてなっている。

上記採光窓兼用照明装置１００では、照明装置として使用する場合には、図１２（ａ）に示すように、採光窓１０１における下側にスライド板１０２・１０２を閉じて面発光照明ユニット１１０・１１０を点灯する一方、採光窓１０１を使用する場合には、図１２（ｂ）に示すように、スライド板１０２・１０２を開ける。このように、採光窓１０１の開閉をスライド板１０２・１０２にて行うことによって、採光と照明との切り替えを行うことが可能となっている。

特開平５−２９０６号公報（１９９３年１月８日公開）

しかしながら、上記従来の照明装置では、導光板１１２を複数使用していることに加え採光時と照明時との切り替えにおいてスライド板１０２・１０２を使用しているので、構造が複雑であり、作製が困難であり、かつコストも大きいという問題を有している。また、スライド板１０２・１０２の連続使用により強度の劣化の発生も予想される。

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、単純な構成で照射効率がよく、かつ製造コストの安価な照明装置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、導光板と、該導光板の裏面側に配置された光源とを備え、上記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伝播させながら該導光板の表面側から出射させる照明装置であって、上記導光板の表面若しくは裏面のいずれか一方、又は表面及び裏面の両方には、導光板の内部で伝播する光を該導光板の表面側から出射させる光取り出し手段が設けられていることを特徴としている。

上記の発明によれば、照明装置は、導光板と、該導光板の裏面側に配置された光源とを備え、上記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伝播する。そして、導光板の表面若しくは裏面のいずれか一方、又は表面及び裏面の両方には、導光板の内部で伝播する光を該導光板の表面側から出射させる光取り出し手段が設けられている。このため、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、その途中で光取り出し手段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、導光板は１枚で足りるので、構造が単純であり、作製が容易であり、さらに製造コストも小さい。また、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、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、特許文献１に開示されたスライド板も不要であるので、強度の劣化の問題もない。

したがって、単純な構成で照射効率がよく、かつ製造コストの安価な照明装置を提供することができる。

本発明の照明装置では、前記導光板と光源との間には、光結合部材が設けられていると共に、上記光結合部材は、上記光源からの出射光を全反射させて導光せしめ、上記導光板に入射させるよう結合する曲面を有していることが好ましい。

これにより、導光板の下方の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、その途中で光取り出し手段にて全反射条件が破れて表面側に出射される。

この結果、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。このため、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。

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。

本発明の照明装置では、前記光取り出し手段は、前記導光板の表面若しくは裏面のいずれか一方、又は表面及び裏面の両方に印刷された、複数の光散乱部を有する光路変換部からなっていると共に、上記光路変換部における光散乱部の密度によって、光取り出しの割合が制御されていることが好ましい。

これにより、光路変換部における複数の光散乱部の密度によって、光取り出しの割合が制御されている。したがって、導光板の表面から均一な輝度分布を有する出射光を出射することができる。

本発明の照明装置では、前記導光板は、透明板にてなっていると共に、裏面から外光を取り入れ可能となっていることが好ましい。

これにより、例えば、本発明の照明装置を採光窓の下側に取り付けることができる。その結果、採光窓からの外光と照明装置の照明光とにより、照明装置の輝度を高めることができる。また、特許文献１に開示されたスライド板も不要であるので、強度の劣化の問題もない。

本発明の照明装置では、前記導光板は、長方形にてなっていると共に、前記光結合部材は、上記導光板の端部に沿って帯状に設けられているとすることができる。

これにより、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、導光板の表面の全面から光を取り出すことが可能となる。また、構成の簡単な照明装置を提供することができる。

本発明の照明装置は、以上のように、導光板の表面若しくは裏面のいずれか一方、又は表面及び裏面の両方には、導光板の内部で伝播する光を該導光板の表面側から出射させる光取り出し手段が設けられているものである。

それゆえ、単純な構成で照射効率がよく、かつ製造コストの安価な照明装置を提供するという効果を奏する。

本発明における照明装置の実施の一形態を示すものであって、照明装置の構成を示す断面図である。 上記照明装置の構成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構成を示す斜視図である。 上記光源モジュールにおける光結合部材の構成を示す断面図である。 上記照明装置における光源モジュールの構成を示す分解斜視図である。 （ａ）はＬＥＤチップ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チップ近傍の光路を示す要部断面図である。 （ａ）はＬＥＤチップ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チップ近傍の光路を示す要部断面図である。 ２列のＬＥＤチップ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る。 １列のＬＥＤチップ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る。 ２列のＬＥＤチップを備えた照明装置における光源モジュールの構成を示す分解斜視図である。 上記照明装置における光路変換部の光散乱パターンを示す平面図である。 （ａ）は採光窓の下側に取り付けられた従来の照明装置の構成を示す断面図であり、（ｂ）はその照明装置において採光窓を開けたときの構成を示す断面図である。

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。

（照明装置の概要構成）
本実施の形態の照明装置の構成について、図１及び図２に基づいて説明する。図１は照明装置の構成を示す断面図であり、図２は照明装置の構成を示す表面側から見た平面図である。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。

上記照明装置１は、図２に示すように、例えば平面形状が長方形にてなっており、図１に示すように、例えば、天井に設けられた採光窓２の開口２ａの下側に取り付けられている。尚、採光窓２の開口２ａには、図示しないガラスが設けられており、これによって、照明装置１が直接風雨に曝されることは無いものとなっている。

上記照明装置１は、図１に示すように、平面板からなる導光板１１を有している。この導光板１１は、裏面の端部に帯状の光源モジュール２０を備えている一方、表面には、光取り出し手段としての光路変換部１２を備えている。尚、本実施の形態の照明装置１は、採光窓２の開口２ａの下側に取り付けられているので、導光板１１の裏面にシャーシ及び拡散板は設けられていない。ただし、照明装置１が採光窓２の開口２ａの下側に取り付けられていない場合には、導光板１１の裏面にシャーシ及び拡散板を設けることが可能であり、本発明ではそのような構成も含まれる。これにより、例えば、導光板１１の裏面に拡散板を設けた場合には、導光板１１の内部を導光する光が裏面に出てきたときに、再度、導光板１１に入射させることが可能である。

上記導光板１１は、ガラス又はアクリル等の空気と屈折率の異なる材質で作製されている。また、導光板１１は、外部の様子が確認できる程度に透明な材料で作製されている。

この導光板１１の表面には、導光板１１の内部を伝搬している光の取り出し手段としての光路変換部１２が形成されている。光路変換部１２は、導光板１１に使用した材料とは屈折率の異なる材料により作成されている。光路変換部１２は、内部を伝搬している光を前方へ照射できるように密度を調整されている。尚、図１においては、光路変換部１２の厚さを、誇張表現している。

光源モジュール２０から導光板１１に入射した光は、光路変換部１２に衝突する。光路変換部１２との衝突によって、導光板１１に入射した光の導光板１１中を進む角度が変わり、全反射条件が破られる。その後、光は、導光板１１から光路変換部１２を通過して出射する。尚、光路変換部１２の光散乱パターンについては、後述する。

（光源モジュールの構成）
上記光源モジュール２０の詳細構造について、図３〜図５に基づいて説明する。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り、図４は光源モジュールにおける光結合部材の構成を示す断面図であり、図５は光源モジュール２０の構成を示す分解斜視図である。

上記光源モジュール２０は、図３に示すように、帯状に形成された光源ホルダー２１に半導体からなる光源としての後述するＬＥＤチップ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）２３ａ・２３ｂ、及び光結合部材３０を備えたものからなっている。尚、半導体のＬＥＤチップは非常に微細なサイズであるため、図３では、図面の煩雑さを防ぐための記載を割愛している。

上記光源モジュール２０には、図３及び図４に示すように、帯状に形成された光源ホルダー２１の上に板状のヒートシンク２２が設けられており、ヒートシンク２２の上には、光源基板であるＬＥＤ基板２４ａ・２４ｂが設けられている。上記ＬＥＤ基板２４ａ・２４ｂ上には、ＬＥＤチップ２３ａ・２３ｂが光源モジュール２０の長手方向に沿って配置されている。

また、ＬＥＤ基板２４ａ・２４ｂ上には、ＬＥＤ基板２４ａ・２４ｂと光結合部材３０との間に隙間を設けるためのスペーサ２５ａ・２５ｂが形成されている。上記スペーサ２５ａは、図４に示すように、光結合部材３０の下端平坦面３３の一部から突出して形成されており、接着剤によりＬＥＤ基板２４ａに固定されている。

図４及び図５に示すように、ＬＥＤ基板２４ａ・２４ｂの表面におけるスペーサ２５ａ・２５ｂとの当接面よりも外側には、ダム２６ａ・２６ｂが前記導光板１１の短手方向に平行に長尺に形成されている。上記ダム２６ａは、図４にも示すように、断面略方形の中央にスリットを形成したものからなっている。そして、上記ダム２６ａ・２６ｂのスリットの内部には、例えば５０個等の複数のＬＥＤチップ２３ａ・２３ｂが、ダム２６ａ・２６ｂの長手方向に例えば数ｍｍの間隔を有して配置されている。

さらに、前記図４に示すように、ダム２６ａのスリット内には、複数のＬＥＤチップ２３ａを封止する樹脂が充填されている。そして、この樹脂には、蛍光体が含まれている。蛍光体は、個々のＬＥＤチップ２３ａに対して同一の種類のものが用いられている。

本実施の形態では、光源としてＬＥＤチップ２３ａ・２３ｂを用いている。この理由は、半導体チップ状のＬＥＤは形状が小さくかつ狭い領域に配置できるので、安価な低出力のＬＥＤチップ２３ａ・２３ｂを用いた場合にも、間隔を詰めて多くのＬＥＤを配置することによって照度も向上し、高機能の照明装置１の光源として利用できる点で好ましいためである。ただし、これに限るものではなく、例えば、パッケージに収納されたＬＥＤでもよく、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。

上記の構成の結果、ＬＥＤチップ２３ａ・２３ｂは、上記スペーサ２５ａ・２５ｂにより光結合部材３０の下端平坦面３３と隙間を有して離間している。この隙間により、ＬＥＤチップ２３ａ・２３ｂと光結合部材３０との衝突によるＬＥＤチップ２３ａ・２３ｂの破損を防いでいる。すなわち、このスペーサ２５ａ・２５ｂの存在により、ＬＥＤ基板２４ａ・２４ｂと光結合部材３０の下端平坦面３３との間にＬＥＤチップ２３ａ・２３ｂを配置しかつＬＥＤチップ２３ａ・２３ｂを破損させない隙間を設けることができる。ただし、これに限られず、ＬＥＤチップ２３ａ・２３ｂに損傷を与えない範囲であれば、ＬＥＤチップ２３ａ・２３ｂが光結合部材３０と密着していても構わない。

上記ＬＥＤチップ２３ａ・２３ｂは、例えば、後述する断面略Ｕ字形状の光結合部材３０におけるＵ字のそれぞれに例えば１列ずつ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ＬＥＤチップ２３ａ・２３ｂの上側には、光結合部材３０が設けられているとすることができる。

次に、光結合部材３０の構成について、図６（ａ）（ｂ）、図７（ａ）（ｂ）、及び図８に基づいて説明する。図６（ａ）はＬＥＤチップ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、図６（ｂ）はＬＥＤチップ近傍の光路を示す要部断面図である。また、図７（ａ）はＬＥＤチップ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、図７（ｂ）はＬＥＤチップ近傍の光路を示す要部断面図である。さらに、図８は、２列のＬＥＤチップ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る。

上記光結合部材３０は、図６（ａ）に示すように、棒状に、導光板１１の短手方向に平行に長尺に形成されている。そして、光結合部材３０の長尺方向に垂直な断面において、光結合部材３０は二股状に形成されている。このため、光結合部材３０は、断面略Ｕ字形状、換言すればアーチ形状をしている。

前述したように、２つの下端平坦面３３・３３に０．５ｍｍ程度の高さのスペーサ２５ａ・２５ｂをそれぞれ有している。この結果、本実施の形態の照明装置１は、光を照射する導光板１１と、導光板１１に光を結合する光学部材としての光結合部材３０と、上記光結合部材３０に入射光を発するＬＥＤチップ２３ａ・２３ｂとを備え、上記導光板１１、光結合部材３０及びＬＥＤチップ２３ａ・２３ｂがこの順に並んで配設されたものからなっている。

上記光結合部材３０は、図６（ａ）に示すように、断面略Ｕ字形状で構成されることにより、ＬＥＤチップ２３ａ・２３ｂから出射された光を、光結合部材３０の内部の反射面にて反射させて曲げながら伝搬させ、平板状の導光板１１に対して斜めに入射させるように機能する。このため、ＬＥＤチップ２３ａ・２３ｂからの光の殆どを導光板１１に結合させることができる。

この結果、照明装置１は、ＬＥＤチップ２３ａ・２３ｂが導光板１１の下方に設けられた照明装置となっている。そして、これらＬＥＤチップ２３ａ・２３ｂは、出射光の光軸方向が、平板状の導光板１１に対して直交するように配置されている。

図１に示すように、照明装置１の裏面側の端部には、突出部として形成された光源モジュール２０が設けられており、その内部に光結合部材３０とＬＥＤチップ２３ａ・２３ｂとが格納されている。また、光源モジュール２０は、図２に示すように、照明装置１の短手方向に平行に帯状に形成されており、内部に格納されている光結合部材３０も照明装置１の短手方向に平行に帯状に形成されている。つまり、突出部は、照明装置１の光源モジュール２０を構成する部材の中の光結合部材３０、ＬＥＤチップ２３ａ・２３ｂ及びそのカバー等で構成されている。

本実施の形態では、突出部である光源モジュール２０が平板状の導光板１１から突出した断面長方形状にて形成されているが、断面長方形状に限定されるものではなく、断面が半円形、半楕円形、三角形等の四角形以外の多角形であっても構わない。つまり、突出部は、断面四角形の凸部形状のみを意図するものではなく、内部に光結合部材又は光源等を格納できる機能を有する限り、種々の形状・大きさが許容される。

上記光結合部材３０の詳細構造及び光路について説明する。

上記光結合部材３０は、図６（ａ）（ｂ）に示すように、上述したように、導光板１１とＬＥＤチップ２３ａ・２３ｂからなる光源との間に設けられた断面略Ｕ字形状の帯状体つまり棒状体からなっている。ここで、光結合部材３０の材質は、導光板１１の材質と同じ樹脂からなっている。すなわち、同じ材質であれば、屈折率を同じにすることができるので、光結合部材３０から導光板１１への光の入射が円滑に行われる。導光板１１の屈折率が光結合部材３０の屈折率より僅かに高い構成でも構わない。また、樹脂に限るものではなく硝子等の材質でも構わない。

詳細には、図６（ａ）に示すように、光結合部材３０における導光板１１側の表面は、平板状の導光板１１に当接する入射部である頂部平坦面３１と、この頂部平坦面３１から両端側にそれぞれ全反射面である曲面３２ａ・３２ｂを有する形状からなっている。

上記曲面３２ａ・３２ｂは、例えば、図６（ａ）に示す断面放物線とすることができる。ただし、必ずしもこれに限るものではなく、断面楕円、弓型等の湾曲形状、又は頂部平坦面３１から斜めに傾斜する平面であっても、導光板に光を有効に結合できる形状であれば構わない。

上記光結合部材３０における導光板１１側とは反対側の表面、つまり光結合部材３０の下端は、図６（ａ）に示すように、下端平坦面３３となっており、その一部に前述したスペーサ２５ａ・２５ｂが形成され、このスペーサ２５ａ・２５ｂは、ＬＥＤチップ２３ａと光結合部材３０との衝突を防ぐようになっている。

また、光結合部材３０の下端側の中央部には凹部３４が形成されている。本実施の形態では、曲面３２ａ・３２ｂにて全反射する光の導光板１１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３４としてくり抜くことができる。これにより、コスト削減及び軽量化を図ることができる。ただし、凹部３４領域は、必ずしもこれに限らず、凹部３４が存在しない断面が略半円状の詰った構成でも構わない。

尚、上記凹部３４に図示しない反射シート等の反射手段を設けることが可能である。これにより、頂部平坦面３１近傍で迷光が発生する場合があっても、迷光の一部を導光板１１側に反射させ、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３０の下端平坦面３３・３３の下側には、ＬＥＤ基板２４ａにボンディングされたＬＥＤチップ２３ａ・２３ｂが下端平坦面３３・３３に近接して設けられている。すなわち、ＬＥＤチップ２３ａ・２３ｂは、スペーサ２５ａの近傍に接着剤等を塗布し、ＬＥＤ基板２４ａ・２４ｂと接着固定されている。

これらＬＥＤチップ２３ａ・２３ｂは、図６（ｂ）に示すように、例えば断面放物線からなる曲面３２ａ・３２ｂ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、図６（ａ）に示すように、例えばＬＥＤチップ２３ａから出射された光が光結合部材３０の断面放物線の曲面３２ａにて全反射され、その反射光が光結合部材３０の頂部平坦面３１に到達し、到達方向を維持して導光板１１に斜めに入射する。そして、導光板１１に入射された光は、図６（ａ）に示す導光板１１の右側の内部を全反射して進みつつ、光路変換部と衝突することにより導光板１１中を進む角度が変わり、全反射条件が破られ、導光板１１から出射する。尚、ＬＥＤチップ２３ｂから出射された光も、図８に示すように、導光板１１内において、ＬＥＤチップ２３ａからの光とは対称に進む。

このような光路は、図７（ａ）に示す断面楕円の光結合部材３０においても同様である。そして、図７（ｂ）に示すように、断面楕円の光結合部材３０においても、ＬＥＤチップ２３ａ・２３ｂは、例えば断面楕円からなる曲面３２ａ・３２ｂの焦点位置Ｆよりも端部側に存在することが好ましい。

この結果、図８に示すように、ＬＥＤチップ２３ａ・２３ｂから出射された光は光結合部材３０の曲面３２ａ・３２ｂにて全反射され、その反射光が光結合部材３０の頂部平坦面３１に到達し、到達方向を維持して導光板１１に斜めに入射する。そして、導光板１１に入射された光は、導光板１１の内部を全反射して進みつつ、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１１中を進む角度が変わり、全反射条件が破られ、導光板１１の表面から出射する。ＬＥＤチップ２３ａから出射された光とＬＥＤチップ２３ｂから出射された光は、導光板１１内を対称に進む。

このように、光結合部材３０における曲面３２ａ・３２ｂの形状を例えば断面放物線又は断面楕円とすることによって、ＬＥＤチップ２３ａ・２３ｂからの出射光を、断面放物線又は断面楕円の曲面３２ａ・３２ｂにて反射させて効率よく結合して頂部平坦面３１から導光板１１に入射させることができる。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１１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。

ところで、本実施の形態の照明装置１では、図１に示すように、光源モジュール２０は導光板１１の端部に設けられている。したがって、ＬＥＤチップ２３ａからの光は、図８に示すように、光結合部材３０を介して導光板１１の右側方向に入射され、そのまま導光板１１の内部で全反射しながら導光板１１の図示しない右端に向かう。一方、ＬＥＤチップ２３ｂからの光は、図８に示すように、光結合部材３０を介して導光板１１の左側方向に入射される。しかし、導光板１１の左側は、導光板端部１１ａとなる。この導光板端部１１ａには、反射膜コート、反射シート又は金属等の反射板が張り付けられている。このため、光結合部材３０を介して導光板１１の左側方向に入射した光は直ぐに導光板端部１１ａに到達し、この導光板端部１１ａにて反射される。この結果、導光板端部１１ａにて反射された光は、ＬＥＤチップ２３ａからの光と同様に、導光板１１の内部で全反射しながら導光板１１の右端に向かうことになる。これにより、断面略Ｕ字形状の帯状体からなる光結合部材３０の下端平坦面３３・３３に沿って２列にＬＥＤチップ２３ａ・２３ｂを配した場合には、２列にＬＥＤチップ２３ａ・２３ｂによって導光板１１の内部で光量を多くして導光させることができる。

この結果、本実施の形態の照明装置１では、均一で滑らかな輝度分布の光を出射することができる。

そして、上記構成の本実施の形態の照明装置１では、導光板１１の下方からＬＥＤチップ２３ａ・２３ｂの光を導入させる。この結果、導光板１１の側端部から光を入射させる場合には、導光板１１と光源との間に熱膨張を考慮した隙間が必要となるので、光利用効率は例えば約７５％であった。これに対して、本実施の形態の照明装置１の光利用効率は約８８％となる。したがって、導光板１１の側端部から光を入射させる場合に比べて光利用効率において優れている。

尚、本実施の形態では、図８に示すように、断面略Ｕ字形状、アーチ形状の光結合部材３０における下端平坦面３３・３３の両方に２列にＬＥＤチップ２３ａ・２３ｂを設けている。しかし、必ずしもこれに限らず、図９に示すように、例えば、断面略Ｕ字形状、アーチ形状の光結合部材３０における下端平坦面３３の一方に１列にＬＥＤチップ２３を設けることも可能である。線状ＬＥＤ光源であるＬＥＤチップ２３を１列に削減した構造では、図９に示すように、光結合部材３０におけるＬＥＤチップ２３が配置されていない側の曲面３２ｂが存在する肢部は、ヒートシンク２２に接着材等を用いて直接接続されている。ヒートシンク２２への接続に関しては、図９に示すように、光結合部材３０の肢部の長さを延ばしてもよく、又はボス等でヒートシンク２２との間にスペーサを設けて位置調整をしてもよい。上述した光結合部材３０の肢部の長さを延ばす場合には、図１０に示すように、ヒートシンク２２の表面に、上記複数のＬＥＤチップ２３を配置したダム２６を形成した１つのＬＥＤ基板２４を搭載する。そして、その上に光結合部材３０の一方の肢部を配設すると共に、光結合部材３０の他方の肢部はそのまま長さを延ばしてヒートシンク２２に接続する。

このような形状を採用することによって、全体の光量は少なくなるものの、さらなるコスト削減を見込むことが可能となる。尚、上記説明以外の部分は、２列のＬＥＤチップ２３ａ・２３ｂの場合と全く同じである。

（光路変換部の光散乱パターン）
次に、導光板１１の表面に設けられた導光板１１からの出射される光の量を制御する光路変換部１２の光散乱パターンについて、図１１に基づいて説明する。図１１は、照明装置１における光路変換部１２の光散乱パターンを示す平面図である。

前述したように、導光板１１の内部を、出射面及び入射面による全反射を繰り返しながら伝播する光は、導光板１１の表面に設けられた光散乱パターンが形成された光路変換部１２の光散乱部に当たることによって、進む角度が変わって全反射条件が破られ、その結果、導光板１１の出射面から出射することとなる。

このような光路変換部１２の光散乱パターンにおける光散乱部の配設パターン密度は、光源に近い側で「疎」、光源より遠い側で「密」となるように、疎から密へと段階（グラデーション）をつけて設定されている。光量の多い光源に近い側で「疎」とすることによって光源に近い部分で出射される光量を抑えることができる。そして、光源より離れるに従って密度を上げていくことにより、光量は減っても出射される量を増やすことができる。つまり、パターン密度を制御することによって、光源からの距離の如何による出射光量差をなくしたり、画面中央部を明るくし、画面の端に行くに従い暗くしたりするなどの輝度の調整も可能となる。

光散乱パターンの形成方法としては、表面に凹凸が形成された金型等を熱して導光板１１の表面に押し付けることによって、導光板１１の表面を凹凸にして光散乱パターンとする手法や、白色等の塗料を用いて導光板１１の表面にドットを複数印刷して光散乱パターンとする手法など、種々の方法がある。本実施の形態では、例えば、印刷により光散乱パターンを有する光路変換部１２を設けている。

パターン密度の調整は、表面に凹凸を形成する場合であれば、型における凸部のサイズ或いは凸部と凸部の間の距離、或いはその両方を変えることで行う。また、ドットを印刷する場合であれば、ドット径或いはドットのピッチ、或いはその両方を変えることによって行うことができる。ドットの場合、ドット径が大きく、かつドットのピッチも詰まっているほど光散乱パターンは「密」であり、ドット径が小さく、かつドットのピッチも広いほど、光散乱パターンは「疎」である。

本実施の形態の照明装置１における導光板１１の出射面に設けられた光路変換部１２における光散乱パターンの一例を図図１１に示す。尚、図１１では、導光板１１の部位における光散乱パターンの粗密を強調して示している。

図１１に示すように、光路変換部１２における光散乱部としてのドットＤの光散乱パターンは、光結合部材３０から離れた端部側１２ｄでドット径が大きく、かつドットＤのピッチも詰まっている。つまり、導光板１１の端部側１２ｄで光散乱パターンは「密」となっている。一方、導光板１１における、光結合部材３０の近傍１２ｂでは、ドット径が小さく、かつドットＤのピッチも広くなっている。つまり、光散乱パターンは「疎」となっている。また、導光板１１における端部側１２ｃと近傍１２ｂとの間の中間域１２ｃでは、ドット径は中間の大きさであり、かつドットＤのピッチも中間の長さとなっている。また、光路変換部１２における光結合部材３０の頂部平坦面３１の上面部１２ａでは、導光板１１での光量が最も大きいので、ドット径が最も小さく、かつドットＤのピッチも最も広くなっている。つまり、光散乱パターンは最も「疎」となっている。

尚、図１１では、簡略化しているが、光散乱パターンのパターン密度は、光結合部材３０から遠ざかるに伴って「疎」から「密」へと段階をつけて徐々に変更されている。

ここで、光散乱パターンは、導光板１１の入射面、出射面のどちらにも設けることができ、両方に設けてもよい。ただし、入射面に図示しない反射シートが接着剤等で接着される構成の場合、凹凸からなる光散乱パターンでは、凹凸の中に接着剤が入り込むと、所望の光散乱が得られないことも想定される。したがって、光散乱パターンは、導光板１１の入射面よりも出射面となる表面に設けることが好ましい。

（採光窓との兼用）
ここで、本実施の形態の照明装置１に利用方法について、説明する。

本実施の形態の照明装置１は、図１に示すように、採光窓２の開口２ａの下側に取り付けられている。このため、本実施の形態では、採光窓２を有効に活用するためには、昼間は照明装置１のスイッチを切っておけばよい。これによって、導光板１１は透明板にてなっているので、通常の窓として利用することができる。一方、夜間は照明装置１のスイッチを入れることによって、照明装置として使用することが可能である。

このように、夜間に照明を行うことを踏まえ、本実施の形態の照明装置１を利用した採光窓２は天窓としての利用が最も効果的であると思われる。すなわち、照明装置１の設置位置を最も自然光を取り込める位置にある天窓と置き換えることによって、夜間においても室内にいる人物にあたかも自然光が照射されているよう感じさせることができる。また、導光板１１が透明であるため、外光が存在する状況で照明を付けることによって、照明光と外光とを同時に取り入れることができ、輝度を高めることができる。尚、上記の説明では採光窓との兼用について述べているが、本発明の照明装置１においては、必ずしもこれに限らず、照明装置１を採光窓と兼用することなく通常のシーリングライトとして利用することが可能である。

このように、本実施の形態の照明装置１では、平板状の導光板１１と、該導光板１１の裏面側に配置された複数のＬＥＤチップ２３ａ・２３ｂ、又はＬＥＤチップ２３とを備え、該ＬＥＤチップ２３ａ・２３ｂ、又はＬＥＤチップ２３からの出射光を該導光板１１に入射させ、入射した光を該導光板１１の内部で全反射させて伝播させながら該導光板１１の表面側から照射させる。そして、導光板１１の表面若しくは裏面のいずれか一方、又は表面及び裏面の両方には、導光板１１の内部で伝播する光を該導光板１１の表面側から出射させる光路変換部１２が設けられている。

上記の構成によれば、導光板１１の内部を全反射しながら導光板１１の端部まで移動し、その途中で光路変換部１２にて全反射条件が破れて導光板１１の表面側に出射される。

この結果、導光板１１は１枚で足りるので、構造が単純であり、作製が容易であり、さらに製造コストも小さい。また、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、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、特許文献１に開示されたスライド板も不要であるので、強度の劣化の問題もない。

したがって、単純な構成で照射効率がよく、かつ製造コストの安価な照明装置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１では、導光板１１とＬＥＤチップ２３ａ・２３ｂ、又はＬＥＤチップ２３との間には、光結合部材３０が設けられていると共に、光結合部材３０は、ＬＥＤチップ２３ａ・２３ｂ、又はＬＥＤチップ２３からの出射光を全反射させて導光せしめ、導光板１１に入射させるよう結合する曲面を有している。

これにより、導光板１１の下方のＬＥＤチップ２３ａ・２３ｂ、又はＬＥＤチップ２３から出射された光は光結合部材３０を介して導光板１１に結合して入射され、導光板１１の内部を全反射しながら導光板１１の端部まで移動し、その途中で光路変換部１２にて全反射条件が破れて表面側に出射される。

この結果、導光板１１とは別体の光結合部材３０を設けることにより、平板状の導光板１１に対して光を入射させるので、導光板１１の内部では入射光が全反射しながら導光される。このため、導光板１１を加工しなくても、光結合部材３０を介して、ＬＥＤチップ２３ａ・２３ｂ、又はＬＥＤチップ２３からの入射光を導光板１１の内部にて導光させることができる。

したがって、導光板１１の加工を伴うことなく、ＬＥＤチップ２３ａ・２３ｂ、又はＬＥＤチップ２３から導光板１１への結合効率を高め、光利用効率を向上し得る照明装置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１では、光取り出し手段は、導光板１１の表面若しくは裏面のいずれか一方、又は表面及び裏面の両方に印刷された、複数のドットＤを有する光路変換部１２からなっていると共に、光路変換部１２におけるドットＤの密度によって、光取り出しの割合が制御されている。

これにより、光路変換部１２における複数のドットＤの密度によって、光取り出しの割合が制御されている。したがって、導光板１１の表面から均一な輝度分布を有する出射光を出射することができる。

また、本実施の形態の照明装置１では、導光板１１は、透明板にてなっていると共に、裏面から外光を取り入れ可能となっていることが好ましい。また、本実施の形態の照明装置１では、照明装置１は天井に設けられた採光窓２に取り付けられていることが好ましい。

これにより、例えば、本実施の形態の照明装置１を採光窓２の下側に取り付けることができる。その結果、採光窓２からの外光と照明装置１の照明光とにより、照明装置１の輝度を高めることができる。さらに、特許文献１に開示されたスライド板も不要であるので、強度の劣化の問題もない。

また、本実施の形態の照明装置１では、導光板１１は、長方形にてなっていると共に、光結合部材３０は、導光板１１の端部に沿って帯状に設けられている。これにより、ＬＥＤチップ２３ａ・２３ｂ、又はＬＥＤチップ２３からの光を導光板１１の端部にて入射させることになるので、導光板１１において一方向に向けて導光させ、導光板１１の表面の全面から光を取り出すことが可能となる。また、構成の簡単な照明装置１を提供することができる。

尚、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、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。

本発明の照明装置は、天井直付け形のシーリングライト、壁面に取り付ける壁面照明や、看板等に適用できる。特に、採光窓を有する照明装置に適用するのが好ましい。また、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 照明装置
１１ 導光板
１２ 光路変換部（光取り出し手段）
２０ 光源モジュール
２１ 光源ホルダー
２３ ＬＥＤチップ（光源）
２３ａ・２３ｂ ＬＥＤチップ（光源）
２４ ＬＥＤ基板
２４ａ・２４ｂ ＬＥＤ基板
３０ 光結合部材
３１ 頂部平坦面
３２ａ・３２ｂ 曲面
３３ 下端平坦面
Ｄ ドット（光散乱部）

Claims (5)

1. 導光板と、該導光板の裏面側に配置された光源とを備え、上記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伝播させながら該導光板の表面側から出射させる照明装置であって、
   上記導光板の表面若しくは裏面のいずれか一方、又は表面及び裏面の両方には、導光板の内部で伝播する光を該導光板の表面側から出射させる光取り出し手段が設けられていることを特徴とする照明装置。
2. 前記導光板と光源との間には、光結合部材が設けられていると共に、
   上記光結合部材は、上記光源からの出射光を全反射させて導光せしめ、上記導光板に入射させるよう結合する曲面を有していることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
3. 前記光取り出し手段は、前記導光板の表面若しくは裏面のいずれか一方、又は表面及び裏面の両方に印刷された、複数の光散乱部を有する光路変換部からなっていると共に、
   上記光路変換部における光散乱部の密度によって、光取り出しの割合が制御されていることを特徴とする請求項１又は２記載の照明装置。
4. 前記導光板は、透明板にてなっていると共に、裏面から外光を取り入れ可能となっていることを特徴とする請求項１，２又は３記載の照明装置。
5. 前記導光板は、長方形にてなっていると共に、
   前記光結合部材は、上記導光板の端部に沿って帯状に設けられていることを特徴とする請求項２記載の照明装置。
   

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