JP2013148853A - 光拡散部材及び光源ユニット - Google Patents
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Abstract
【解決手段】気泡からなる光拡散要素を含有する高分子樹脂からなり、拡散透過率TD(%)及び拡散反射率RD(%)が下記式(1)及び(2)を満たすことを特徴とする光拡散部材。
TD≧40 ・・・(1) TD+RD≧90 ・・・(2)
【選択図】なし
Description
<1>気泡からなる光拡散要素を含有する高分子樹脂からなり、拡散透過率TD(%)及び拡散反射率RD(%)が下記式(1)及び(2)を満たす光拡散部材。
TD≧40 ・・・(1) TD+RD≧90 ・・・(2)
<2>気泡径200nm〜30μmの気泡を含有する高分子樹脂からなる、<1>に記載の光拡散部材。
<3>高分子樹脂が非晶性樹脂であることを特徴とする、<1>又は<2>に記載の光拡散部材。
<4><1>〜<3>に記載の光拡散部材を用いた光源ユニット。
<5>光源が蛍光ランプである、<4>に記載の光源ユニット。
<6>光源がLEDである、<4>に記載の光源ユニット。
<7>全反射率95%以上の光反射部材を備える、<4>〜<6>のいずれかに記載の光源ユニット。
<8>光反射部材が気泡径10μm以下の気泡を含有する微細発泡シートである、<7>に記載の光源ユニット。
本発明の光拡散部材は、光源ユニットに適用すると、従来の光拡散部材を用いた光源ユニットに比べて光源色の再現性が良く、光出射面におけるぎらつき感も抑制できる。さらに、光反射性能に優れる光反射部材と本発明の光拡散部材とを組み合わせることで、光源の光をより有効(効率的)に利用することが可能となり、かつ複数光源によって発生する光源ムラをより抑えることができる。
本発明の光拡散部材は、光源ユニットの光出射面における輝度ムラをなくしたり、指向性の高い光を広げたりする目的に好適に用いることができる。
TD≧40 ・・・(1)
TD+RD≧90 ・・・(2)
ここで、拡散透過率TDと拡散反射率RDは、後述する実施例に記載の方法で測定することができる。
本発明の光拡散部材を用いると、より高輝度、高照度が実現でき、かつ、複数の光源によって発生する輝度ムラや照度ムラを抑制することができる。また、本発明の光拡散部材は光源色の再現性に優れるため、設計した光源色を損なうことなく光を拡散させることができる。したがって、演色性が求められる用途に対しても好適に用いることができる。
また、上記微細発泡シートは、後述する本発明の光拡散部材の製造方法に準じて製造することができる。
また、上記全反射率は、分光光度計(日立ハイテク製U−4100)を用いて、酸化アルミニウムの微粉末を固めた白板の550nmの波長における反射率を100%とし、相対値で表される値である。
分光光度計(日立ハイテク製U−4100)を用い、図1a、bに示すように積分球開ロ部より0cmおよび20.6cmの位置に光拡散部材を入射光に対して部材表面を垂直に設置し、波長550nmの入射光が透過する割合をそれぞれ全光線透過率T(%)および平行光線透過率TP(%)とした。このとき、拡散透過率TD(%)は次のように定義される。
TD=T−TP
ここで、光拡散部材は算術平均粗さRaを1μm以下の状態にして評価を実施した。なお、表面粗さRaは表面粗さ計(Mitutoyo製SJ−201)にてカットオフ0.8mmの設定で測定した。
分光光度計(日立ハイテク製U−4100)を用い、図2のように積分球開口部(入射光(測定光)と垂直となる面)に光拡散部材を設置し、波長550nmの入射光に対する拡散反射光を測定した。なお、測定値は酸化アルミニウムの微粉末を固めた白板に対する相対値である。ここで、光拡散部材は拡散透過率TDと同様、算術平均粗さRaが1μm以下の状態にして評価を実施した。
部材の厚み方向断面の走査電子顕微鏡(SEM)像において、20個の気泡を無作為に選び、画像寸法計測ソフト(inotech製Pixs2000_Pro)を用い、径測定モードにて平均の気泡径を算出し、得られた値を気泡径とした。
部材の厚み方向断面の走査電子顕微鏡(SEM)像において、無作為に10〜200μm四方の範囲を10か所選択し、各範囲に含まれる気泡数から1mm2当たりに存在する気泡数を算出した。得られた数値を3/2乗することで1mm3当たりの気泡数に換算し気泡数密度とした。
光拡散部材を4角、各4辺の中心、及び部材の中心における部分のそれぞれの厚みをマイクロメータにより測定し、合計9点の平均値を厚さとした。
図3のように側面および底面を反射板MCPET(登録商標、古河電気工業社製)で覆った筐体に2個のLED(日亜製083B)を配置した照明ボックスを組立てた。光拡散部材を照明ボックスの上に設置し、光源の直上(測定点A)と2光源の中間点(測定点C)、測定点ACの中間点(測定点B)のそれぞれの輝度について、照明ボックスに対して70cm離れた距離からスポット輝度計(トプコン社製、BM−9)にて測定した。平均輝度は上記3点の輝度の平均値とし、輝度ムラは上記測定点AとCのそれぞれの輝度LA、LCから下記式によって算出した。
(輝度ムラ)=100×(LA−LC)/LA
また、下記評価基準により光拡散部材の性能について総合的に評価した。
◎:平均輝度が3600cd/m2以上で、かつ輝度ムラが30%未満
○:平均輝度が3500cd/m2以上3600cd/m2未満で、かつ輝度ムラが30%未満
×:平均輝度が3500cd/m2未満、又は輝度ムラが30%以上
上述の図3の構成において、照明ボックスに対して70cm離れた距離から観察したぎらつき感を目視にて3段階評価した。ぎらつき感が強いものを×、若干ぎらつき感を感じるものを○、ぎらつき感がより抑えられているものを◎とした。
光拡散部材が光源色を再現するかどうか、すなわち、光拡散部材を通過した光が光源の色合いを損なっていないかを、拡散部材自身が有する光透過率の波長依存性にて評価した。なお、光透過率は、分光光度計(日立ハイテク製U−4100)を用い、積分球開ロ部より2cmの位置に光拡散部材を入射光に対して部材表面を垂直に設置して測定を行なった。波長450nm〜650nm範囲の光における透過率の波長依存性は、1nm毎の透過率の値の標準偏差より算出した。この数値が小さいほど色再現性が高いといえる。
図4のようにアルミ製の筐体に1個のLED(日亜製083B)を配置した照明ボックスを組立てた。光反射部材を照明ボックスの上に設置し、底面に全反射率95%以上の光反射部材として、MCPET(登録商標、古河電気工業社製)がある場合とない場合で輝度の比較評価を行った。評価は図4に示す8箇所の輝度について、照明ボックスに対して100cm離れた距離からスポット輝度計(トプコン製、BM−9)にて測定し、平均値を算出して行った。なお、上記MCPETは微細発泡シートであり、含有される気泡の気泡径は10μm以下である。また、輝度ムラについては上記8箇所の測定点において、輝度が最も高かった値をLh、最も低かった値をLlとし、下記式によって算出した。
(輝度ムラ)=100×(Lh−Ll)/Lh
シート状に成形された樹脂シートを、3〜10MPa、20〜30℃の二酸化炭素雰囲気下にて48時間放置し、樹脂中にガスを浸透させた。上記樹脂シートを容器から取り出し後、40〜70℃に設定した熱風循環式加熱炉に投入し、光拡散部材(本発明品1〜10及び比較品1〜3)を得た。なお、本発明品1〜6及び10と比較品1〜3はポリカーボネート(PC、住友ベークライト製、ポリカエースECG100)を用いたもの、本発明品7はPMMA(旭化成ケミカルズ、押出板)を用いたもの、本発明品8はポリスチレン(PS、PSジャパン製、HF77)を用いたもの、本発明品9はシクロオレフィンコポリマー(COC、ポリプラスチックス製、TOPAS6015S−04)を用いたものである。一方、比較品4と5は、光散乱要素として有機微粒子を用いた従来の拡散板である。
上記本発明品1〜10及び比較品1〜5について評価を実施した。平均輝度と輝度ムラの評価結果を表1(上記の平均輝度および輝度ムラの評価−1の結果)及び3(上記の平均輝度および輝度ムラの評価−2の結果)に、色再現性とぎらつき感の評価結果を表2に示す。
12、22 受光器
13、23、33 開口部
14、24、34、44、54 光拡散部材
15、25、35 入射光
36 積分球筐体
37 反射光
48、58 光反射部材(MCPET)
49、59 LED光源
510 測定点
Claims (8)
- 気泡からなる光拡散要素を含有する高分子樹脂からなり、拡散透過率TD(%)及び拡散反射率RD(%)が下記式(1)及び(2)を満たすことを特徴とする光拡散部材。
TD≧40 ・・・(1) TD+RD≧90 ・・・(2) - 気泡径200nm〜30μmの気泡を含有する高分子樹脂からなる、請求項1に記載の光拡散部材。
- 高分子樹脂が非晶性樹脂であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の光拡散部材。
- 請求項1〜3に記載の光拡散部材を用いた光源ユニット。
- 光源が蛍光ランプである、請求項4に記載の光源ユニット。
- 光源がLEDである、請求項4に記載の光源ユニット。
- 全反射率95%以上の光反射部材を備える、請求項4〜6のいずれか1項に記載の光源ユニット。
- 光反射部材が気泡径10μm以下の気泡を含有する微細発泡シートである、請求項7に記載の光源ユニット。
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2012
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