JP2013182731A - 照明モジュール、及びこれを備えた照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光の明暗の縞模様の発生を防止し、より均一な照度分布を得る照明モジュールを提供する。
【解決手段】照明モジュール１００は、光源と、光源からの光が入射する入射面、入射面に隣接し、かつ互いに対向して、入射面から入射した光を全反射させる第１全反射面及び第２全反射面、及び入射面に対向し、第１全反射面及び第２全反射面の間を全反射しながら進行した光を拡散させて出射する出射面２２を有する導光体２と、を備える。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、室内照明として使用される照明モジュールに関し、更に詳しくは、光源と導光体とを含み、光源からの光が導光板を通して発光面から出射する照明モジュール、およびこれを備えた照明装置に関する。

近年、導光板を利用した薄型の照明装置が種々提案されている。特許文献１には、複数個の光源と、光源と光学的に結合された透光性を有する材料からなる導光板とから構成された照明器具が提案されている。上記照明器具では、光源からの光を導光板の端面（入射面）から入射させ、導光板の一面に設けた反射層により他面側へ光源の光が出射される。

特開２００７−８０５３９号公報（２００７年３月２９日公開）

しかしながら、特許文献１に示された照明器具では、反射層を設けた面と対向する面の他に、導光板の入射面と対向して位置する端面からも光が出射される。端面からの出射光は、端面からの出射角度に応じて光量の強弱が交互に発生することがあり、端面からの出射光を床面等の被照射面に照射した場合、明暗の縞模様が投影されてしまう。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、光の明暗の縞模様の発生を防止し、より均一な照度分布を得ることが可能な照明モジュール、及び照明装置を実現することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の照明モジュールは、（１）光源と、（２）上記光源からの光が入射する入射面と、当該入射面に隣接し、かつ互いに対向して、上記入射面から入射した光を全反射させる第１全反射面及び第２全反射面と、上記入射面に対向し、上記第１全反射面及び第２全反射面の間を全反射しながら進行した光を拡散させて出射する出射面とを有する導光体と、を備えることを特徴とする。

第１全反射面及び第２全反射面の間を全反射しながら進行する光は、入射面と出射面との距離が所定の条件を満たす場合、出射面に到達したときに出射面に対する角度に応じて光量の強弱が交互に発生する強弱が発生する。しかしながら、上記の構成によれば出射面が光を拡散させて出射するため、このような出射面に対する角度に応じて光量の強弱を抑えることができ、被照射面における光の明暗の縞模様を発生させることなく均一に照射させることができる。

さらに、本発明の照明モジュールにおいて、上記出射面は、上記入射面と平行ではなくてもよい。これにより、入射面に対する出射面の角度を適宜変えることにより、照射方向を変更させることができる。

さらに、本発明の照明モジュールにおいて、上記出射面は粗面であることが好ましい。これにより、拡散シートなどの別の部材を使用することなく、光の拡散性を有する出射面を容易に実現することができる。

さらに、本発明の照明モジュールにおいて、上記出射面には、上記第１全反射面及び第２全反射面の間を全反射しながら進行した光を拡散させるとともに反射させる拡散反射層が形成されていてもよい。これにより、照射方向を容易に変更させることができる。

また、本発明の照明装置は、上記の照明モジュールと、上記光源を点灯させる点灯手段と、を備えることを特徴とする。

上記の構成によっても、光の明暗の縞模様の発生を防止し、より均一な照度分布を得ることが可能な照明装置を実現することができる。

さらに、本発明の照明装置は、上記出射面から出射された光の進行方向が床面に向かう方向となるように設置されることが好ましい。これにより、床面や卓上を均一に照射することができる。

本発明の照明モジュールまたは照明装置によれば、光の明暗の縞模様の発生を防止し、より均一な照度分布を得ることができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る照明モジュールの構成を示す斜視図である。 照明モジュールの内部構造を示す、図１（Ａ）におけるＸ−Ｘ断面図である。 照明モジュールが備える光源の構成を示す図である。

上記液晶表示装置が備えるシャーシの全体構成を示す斜視図である。
固定部材に対する導光体の位置決め方法を示す図である。 導光体を固定部材に固定するための別の方法を示す図である。 従来の導光体による照射状態を示す図である。 本発明の実施形態に係る導光体による照射状態を示す図である、 出射面の形状をテーパー型としたときの出射光の方向を示す図である。 出射面の形状をテーパー型とし、出射面に拡散反射層を形成したときの出射光の方向を示す図である。 照明モジュールを備えた照明装置を示す斜視図である。 本発明の別の実施形態に係る照明モジュールの照射方向を示す図である。 導光体の形状と光量の強弱との関係を説明する図である。

＜実施形態１＞
以下、本発明の実施形態１に係る照明モジュール１００について、図１〜図７に基づいて説明する。なお、図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表すものとする。

図１（Ａ）は、本実施形態に係る照明モジュール１００を示す斜視図であり、図１（Ｂ）は、照明モジュール１００の内部構造を示す図であり、図１（Ａ）におけるＸ−Ｘ断面図である。

（照明装置の構成）
本実施例における照明モジュール１００は、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すように、光源１と、導光体２と、光源１と導光体２とを固定する固定部材３と、結合部反射部材４を備えている。

（導光体について）
導光体２は、主に透光性をもつアクリル樹脂から成り、光源１からの光が入射する入射面２１と、入射面２１に対向し、入射面２１から入射された光が出射する出射面２２とを有している。また、導光体２は、入射面２１に隣接し、かつ互いに対向して、入射面２１から入射された光を全反射させる第１全反射面２３及び第２全反射面２４を有している。これにより、入射面２１から入射した光は、第１全反射面２３及び第２全反射面２４により全反射を繰り返しながら出射面２２に到達して出射する。

なお、本実施形態では導光体２は板状であり、互いに対向する入射面２１及び出射面２２がその端面となっており、第１全反射面２３及び第２全反射面２４が厚み方向に垂直な面となっている。

また、本実施形態では、導光体２として使用する材質をアクリル樹脂としているが、材質についてはこれに限らず、例えばＰＣ（ポリカーボネート）やＰＳ（ポリスチレン）等の透光性を有しており、かつ、導光した光が出射面２２から光を取り出すことが可能な材質であればよい。

（光源について）
光源１は、導光体２の入射面２１に対向して配置されている。本実施形態では、光源１は複数のＬＥＤにより構成されている。光源１は、光源制御手段（図示しない）によって、光出力が調整され、その結果、入射面２１に入射される光量が調整される。

図２は、光源１の詳細な構成を示す図である。光源１は、白色ＬＥＤ１１１と電球色ＬＥＤ１１２とを複数有しており、白色ＬＥＤ１１１と電球色ＬＥＤ１１２とが交互に並び列状に配置されている。このような構成とすることで、出射面２２からの取り出し光の色調調整が可能となっている。例えば、出射面２２から白色の光を取り出したい場合は、白色ＬＥＤ１１１のみを点灯させればよく、電球色の光を取り出したい場合は、電球色ＬＥＤ１１２のみを点灯させればよい。また、白色ＬＥＤ１１１と、電球色ＬＥＤ１１２を同時に点灯し、各色の光量の割合を調整することにより、出射面２２からの取り出し光の色調を変化させることが可能となる。

さらに、光源１は、光源制御手段により光量および色調の制御を行うことが可能となっている。

なお、本実施形態では、色調制御を行うための光源の構成として、列状に配置された白色と電球色のＬＥＤ（発光体）を使用しているが、使用する発光体の種類や色、配列についてはこれに限らず、目的に応じて種類や色、配列、個数を適宜決定すればよい。

（結合部反射部材について）
光源１と導光体２との結合部近辺には、結合部反射部材４が設けられている。光源１から出射される光は拡がりをもっているため、放射角の大きい一部の光は入射面２１に入射されない。よって、入射面２１から外れてしまう光を反射により再度入射面２１に導き、光源１からの光の利用効率を向上できるように、結合部反射部材４が配置されている。

（固定部材について）
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すように、光源１と導光体２との結合部付近は、固定部材３によって挟まれる形で覆われているため、塵や埃の進入を防ぐことが可能となっている。

固定部材３には光源１がねじ止めや接着テープ等の手段により固定されている。

図３は、固定部材３に対する導光体２の位置決め方法を示す図である。図３に示すように、固定部材３に位置決め用凸部３１が設けられており、導光体２に受け部２５が設けられており、固定部材３に対する導光体２の位置決めは、位置決め用凸部３１と受け部２５とを係合することで行われている。

固定部材３には光源１が取り付けられているため、位置決め用凸部３１と受け部２５とを係合することで、光源１と導光体２の入射面２１との位置合わせを正確かつ容易に行うことが可能となっている。

また、導光体２の受け部２５は、固定部材３に設けられた位置決め用凸部３１により係合されているため、固定部材３より導光体２が脱落することを防止する構造となっている。

ここで、位置決め用凸部３１と、受け部２５とを係合させた状態において、位置決め用凸部３１と受け部２５との間には空隙を有していることが好ましい。これは、光源１から発生する熱や、環境温度の変化による導光体２の膨張や収縮が生じたとしても、導光体２に応力が加わることを防ぎ、導光体２の歪みや撓みを防止するためである。

なお、本実施形態では、導光体２の受け部２５との係合手段として位置決め用凸部３１を用いているが、これに限らず、例えば図４のように、ねじ３２を用いるなど、導光体２の固定部材３からの脱落を防止可能な構成であればよい。

また、受け部２５の形状についても、本実施形態ではＵ字型としているが、位置決め用凸部３１やねじ３２等の位置決め構造に係合可能な形状であればこれに限らない。

また、位置決め用凸部３１と受け部２５との大きさ、形状、位置、個数については、照明モジュール１００の仕様により適宜設定されればよい。

また、固定部材３の形状についてはデザイン性等を考慮して決定されればよい。固定部材３には光源１が固定されているため、点灯時に光源１から発生した熱を効率よく伝熱し、外部に放熱できるよう、固定部材３の材質としては、熱伝導率の高い金属材料とすることが好ましい。

（導光体の出射面について）
本実施形態では、導光体２の出射面２２は、粗面となっており、出射面２２を通過した光を拡散して出射する機能を有している。粗面とは、平滑化する研磨処理が施されておらず、微小な凹凸が多数存在している状態であり、明暗の縞模様を生じさせない面である。

図９は、導光体の形状と光量の強弱との関係を説明する図である。図９に示すように、板状の導光体２の厚さをt、入射面２１と出射面２２との間の距離をＬ、光源１の最大出射角度をθとした場合、
Ｌ≧ｔ／（２ｔａｎθ）
の条件を満たすと、入射面２１から入射した光が出射面２２に到達する際、出射面２２に対する角度に応じて光量の強弱が交互に発生する。これは、導光体２の内部において光が第１全反射面２３及び第２全反射面２４により全反射することが原因となっている。一方、従来の導光体では出射面となる端面を含む全ての端面が研磨されている。そのため、従来の導光体では、出射面に対する角度に応じた光量の強弱を有したまま、出射面から光が照射されることとなる。その結果、図５（Ａ）に示されるように、導光体の端面である出射面からの出射光を床面等の被照射面に照射した場合、明暗の縞模様が投影されてしまう。

しかしながら、本実施形態のように出射面２２を粗面として、出射面２２に光の拡散性を付与することによって、光量の強弱を抑えることが可能となる。その結果、図５（Ｂ）のように、床面等の照射面において、より均一な照度分布を得ることが可能となる。

ここで、出射面２２に光の拡散性を付与するために本実施形態では出射面２２を粗面としているが、出射面２２に光の拡散性を付与する手段はこれに限らず、例えば、研磨面である出射面２２に透光性を有する拡散シートを貼り付ける等、出射光を拡散させ、出射角度に応じた光量の強弱の発生を抑える方法であればこれに限らない。

（出射面の形状）
出射面２２は、入射面２１と平行であってもよいし、照射対象となる照射面の位置に応じて入射面２１に対して傾斜した状態であってもよい。

例えば、図６（Ａ）に示されるように、出射面２２の形状をテーパー型とすることで、出射面２２からの出射光の方向を変更することが可能である。これにより、任意の位置の照射面に照射することができる。また、上述したように出射面２２を粗面にすることで、任意の照射面に対して明暗の縞模様のない均一な照度分布を得ることが可能となる。

さらに、図６（Ｂ）のように、出射面２２の形状をテーパー型とし、テーパー型の出射面２２に拡散反射層５を設置した場合も、拡散反射層５での反射により出射光の方向を変更することが可能である。拡散反射層５の形成手段としては、出射面２２を粗面とし、出射面２２上に反射シートや反射塗料等を用いて反射層を形成すればよい。

また、出射面２２が研磨面の場合は、出射面２２上に拡散反射シートや拡散反射塗料等を用いて、出射面２２に光の拡散性を付与するとともに反射性をも付与する反射層を形成すればよい。

また、ここでは出射面２２の形状をテーパー型としているが、形状はこれに限らず、例えばＲ形状等、出射面２２からの出射光の方向を変更可能な構造であればよい。

（照明装置）
次に、本実施形態に係る照明モジュールを用いた照明装置について説明する。図７は、本実施形態に係る照明装置の一例を示す図である。

図７に示される照明装置１０は、点灯部２０と、照明モジュール１００と、点灯部２０と照明モジュール１００とを連結するためのワイヤー３０とを含む。

点灯部２０は、光源１を発光させるための電力を供給するためのものであり、天上面に設置される。照明モジュール１００は、点灯部２０からワイヤー３０により吊り下げられている。ワイヤー３０の下端は、照明モジュール１００の固定部材３に連結されている。点灯部２０と光源１間の配線方法としては、吊り下げ用のワイヤー３０を配線として兼用しても良いし、点灯部２０と光源１とを繋ぐ配線をワイヤー３０とは別に配してもよい。

また、照明モジュール１００の仕様によっては、天井に直接固定してもよい。直接固定の場合は、天井に配置された点灯部２０と光源１とを配線によって接続すればよい。

出射面２２から出射された光の進行方向が床面に向かう方向とするために、図７に示すように照明モジュール１００を配置することで、床面や卓上において明暗の縞模様のない均一な照度分布を得ることが可能となる。

＜実施形態２＞
本発明の実施形態２に係る照明モジュールについて図８に基づいて説明する。図８は、本実施形態に係る照明モジュール２００の照射方向を示す図である。図８に示されるように、本実施形態に係る照明モジュール２００は、第１全反射面２３及び第２全反射面２４の少なくとも一方の面の一部に拡散パターンが施されており、当該面において導光体２の内部を進行している光の一部を出射させることができる点で実施形態１と異なる。

第１全反射面２３及び第２全反射面２４の少なくとも一方の面に施される拡散パターンは、拡散印刷、プリズム、マイクロレンズ等で形成される。これら拡散パターンにより、入射面２１から入射される光源１からの光の一部を、拡散パターンが形成された第１全反射面２３や第２全反射面２４から取り出すことができる。すなわち、入射面２１から入射された入射光は、全反射を繰り返して導光体２の内部を導光するが、第１全反射面２３及び第２全反射面２４の少なくとも一方の面の一部に施された拡散パターンに光が入射すると、入射光が拡散パターンにより拡散させることで全反射条件が崩れ、導光体２から光が取り出される。

上記構造によれば、図８に示すように、第１全反射面２３及び第２全反射面２４の少なくとも一方の面の一部に拡散パターンを施すことによって、出射面２２の他にも第１全反射面２３や第２全反射面２４の一部からも光を取り出すことが可能となるため、照射領域をより広域化することが可能となる。

ここで、導光体２の第１全反射面２３及び第２全反射面２４の少なくとも一方の面から光を取り出すために拡散性を付与する手段としては、上記拡散パターンを施す方法に限らず、例えば、透光性の材料の全体または表層付近に、拡散性を有する材料が混入された成型物を導光体２として用いても同様の効果を得ることができる。

また、出射面２２は粗面とすることで拡散性が付与されているため、出射角度に応じた光量の強弱の発生を抑えられ、照射面における明暗の縞模様の発生を防ぐことができるため、均一な照度分布を得ることが可能となっている。

以上のように、本発明の実施形態１・２に係る照明モジュール１００・２００は、（１）光源１と、（２）光源１からの光が入射する入射面２１と、入射面２１に隣接し、かつ互いに対向して、入射面２１から入射した光を全反射させる第１全反射面２３及び第２全反射面２４と、入射面２１に対向し、第１全反射面２３及び第２全反射面２４の間を全反射しながら進行した光を拡散させて出射する出射面２２とを有する導光体２と、を備える。そして、この照明モジュール１００・２００を各種電子機器に搭載して照明装置とすることで、明暗の縞模様のない照度分布で、かつ必要な部分を必要な光量で照射できる装置を実現することができる。なお、上記の実施形態１・２においては光源１をＬＥＤにより構成したが、これに限定されるものではなく、例えば有機ＥＬ等、導光体２に光を結合可能な光源であれば実現可能である。

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。

本発明は、床面等を照射する照射装置に適用することが可能である。

１ 光源
２ 導光体
３ 固定部材
４ 結合部反射部材
５ 拡散反射層
１０ 照明装置
２０ 点灯部
２１ 入射面
２２ 出射面
２３ 第１全反射面
２４ 第２全反射面
１００・２００ 照明モジュール

Claims (6)

1. 光源と、
   上記光源からの光が入射する入射面と、当該入射面に隣接し、かつ互いに対向して、上記入射面から入射した光を全反射させる第１全反射面及び第２全反射面と、上記入射面に対向し、上記第１全反射面及び第２全反射面の間を全反射しながら進行した光を拡散させて出射する出射面とを有する導光体と、を備えることを特徴とする照明モジュール。
2. 上記出射面は、上記入射面と平行ではないことを特徴とする請求項１に記載の照明モジュール。
3. 上記出射面は粗面であることを特徴とする請求項１または２に記載の照明モジュール。
4. 上記出射面には、上記第１全反射面及び第２全反射面の間を全反射しながら進行した光を拡散させるとともに反射させる拡散反射層が形成されていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の照明モジュール。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の照明モジュールと、
   上記光源を点灯させる点灯手段と、を備えることを特徴とする照明装置。
6. 上記出射面から出射された光の進行方向が床面に向かう方向となるように設置されることを特徴とする請求項５に記載の照明装置。
   

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