JP2014060096A - 面状照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】略平行な２面間を全反射で光を導光させる導光板を有する面状照明装置において、簡素な構成ながら出射光に所望の色分布パターンを持たせることができる面状照明装置を提供する。
【解決手段】反射板４の面４ａには、上述した色度変換用のパターンＰＴが設けられているので、パターンＰＴの色素ＣＬに入射した光は、色素ＣＬの吸収スペクトルに応じた波長の光が吸収され、色度が変換されて反射される。色素ＣＬ以外の面４ａに入射した光は、同じ波長を維持して反射される。これらが混在した反射板４からの反射光は、再び第２主面１２から入射して導光板１に入射するが、殆ど入射角を維持するためそのまま導光板１を透過して第２主面１１より射出される。
【選択図】図１

Description

本発明は、面状照明装置に関し、例えば、住宅や店舗等の空間演出で使用される照明器具に用いられると好適な面状照明装置に関する。

従来から、板状導光板の端面に、線状または直線上に配列された光源を配置し、端面である入射面から導光板内に光源の光を入射し、導光板内を導光させ、入射端面と隣接し対向する２面のいずれかに光取り出し手段を設け、この光取り出し手段により導光板内を導光する光を少しずつ外部に射出し、結果として面状発光を行わせる、所謂、サイドライトタイプの面状照明装置が知られている。この導光板を用いたサイドライトタイプの面状照明装置は、液晶モニターのバックライトとして多く用いられてきた。

近年、発光効率の向上や発光量の増加と共に、寿命が長く消費電力が小さくて、環境に優しいとされるＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）を用いた照明装置が実用化されつつある。また、青色ＬＥＤチップが開発されて以来、この青色ＬＥＤチップと、このＬＥＤチップからの光に励起されて所定波長の励起光を発光する蛍光体と、を組み合わせて白色発光する白色ＬＥＤ光源や、青色ＬＥＤチップと緑色ＬＥＤチップと赤色ＬＥＤチップとの三原色のＬＥＤチップを用いて白色光を合成する白色ＬＥＤ光源が開発されている。

最近では、バックライト用光源としてもＬＥＤが用いられるようになってきた。また、ＬＥＤの発光効率が高くなるにつれ、バックライト用光源としてだけでなく、一般の照明器具用の照明ユニットとしても薄型で低消費電力のＬＥＤを用いた面状照明装置が用いられるようになってきた。

ところで、面状照明装置の発光面内で色度分布を持たせることにより、デザイン性の高い照明装置を実現でき、店舗などで有効に用いることにより消費者の購買意欲を喚起できる。一般的には、色度分布を有する面状照明装置は、発光色の異なるＬＥＤを２次元的に配列し、光源の射出面側に拡散板を配置して構成する、所謂、直下タイプの構成で実現することができる。しかし、直下タイプでは、必要なＬＥＤ数が多くなる傾向にあるだけでなく、照明装置の厚さが厚くなり、大型化してしまうという問題がある。

これに対し、薄型に構成できる面状照明装置としては、導光板の側方においた光源からの光を、導光板を介して導光し面状に出射させる、所謂サイドライトタイプが有効である。サイドライトタイプの面状照明装置において色度分布を調整する技術としては、以下の特許文献で提案されるものがある。

特開2008-177106号公報 特開平10-307212号公報

特許文献１においては、光源の位置に拘らずシート全面にわたって均一な色で発光させることができる導光シートを提供するために、導光シート本体の主面上には、端面から入射した光源からの光を発光させる複数の発光領域が設けられている。この発光領域は、表面を粗らしたり、主に光反射材料で構成された層を形成することにより設けられている。このような発光領域を設けることにより、シート本体中を導光した光が発光領域で光反射（光拡散）して外界に出射される。発光領域は、シート本体を構成する材料で吸収される光の色成分の色の補正材料を含む。ここでは吸収された青色成分を補うように、白色材料に青色の補正材料（ここでは青色顔料）を混合させることができる。

しかるに、特許文献１の従来例は、バックライト用照明光源において、導光板材料の吸収により光源から遠ざかるに従って色度が変化するという課題に対し、導光板（導光シート）上に色度補正パターンを設ける構成である。導光板に色度補正パターンを設けるので、導光板から射出する光だけでなく、色度補正パターンの配置された表面で全反射して導光する光にも、色度補正が影響する。この従来の課題を解決する目的で色度分布を連続的に補正するのであれば問題はないが、照明器具等のデザイン性を向上させる目的で、発光面に積極的に色度分布を与えるために導光板表面に色度変換パターン手段を設けると、色度変換パターン手段の配置された位置で射出することなく全反射してさらに導光板内を導光する光は、繰り返し色度変換が行われてしまうために、任意の色度分布を得ることが難しいという問題がある。

一方、特許文献２には、入射面より遠ざかるに従って板状部材の板厚が薄くなるように形成された楔形状の導光板を用いたサイドライト型面光源装置において、板状部材の出射面側等に、照明光を吸収又は反射する程度が入射面側より変化し、かつ波長により照明光を吸収又は反射する程度が異なる光分布補正膜を配置する構成が開示されている。これにより、入射面側より遠ざかるに従って徐々に変化する出射光の色合いの変化を低減することができる。

しかるに、導光板が楔形状であると、導光板内を導光する光の射出面への入射角が徐々に変化するので、全反射条件から外れた光が、導光板外へ射出し、直接、または、導光板外に配置された反射板を介して、照明光として射出されることとなる。全反射条件から外れた導光光の射出角度は、導光面とほぼ平行であり、反射板で反射された光は、再度導光板に入射し、導光板内をさらに導光する光が多い。従って、反射板に設けられた補正膜で色補正されても、補正後の光路を決定しにくいので、色補正すなわち色変換機能の精度が保証できないという問題がある。つまり、略平行な２面間を全反射で光を導光させる導光板を有する面状照明装置では、特許文献２の技術を用いて色度分布を高精度に制御することは困難である。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、略平行な２面間を全反射で光を導光させる導光板を有する面状照明装置において、簡素な構成ながら出射光に所望の色分布パターンを持たせることができる面状照明装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の面状照明装置は、
光源と、
互いに略平行な第１主面と第２主面を備え、前記光源に対向する端面から入射した光を前記第１主面と第２主面で全反射しつつ導光し、第１主面または第２主面のいずれかに設けられた光取り出し手段により光を取り出す導光板と、
前記導光板の前記第２主面に対向して配置される反射板とを有し、
前記反射板の前記導光板と対向する面上に色度変換パターン手段を設けており、
前記導光板から取りだされた光の少なくとも一部は、前記反射板で反射した後、前記導光板を透過して前記第１主面を介して外部に出射され、その際に前記色度変換パターン手段を有する面上で反射することで、出射光が出射面上で色分布パターンを持つことを特徴とする。

前記導光板の表面に色度変換パターン手段を設けた場合、直ちに前記導光板外に取り出される光だけでなく、前記導光板内部を導光する光も色度変換パターン手段の影響をうけるので、出射面上において色度分布を正確に制御することは困難である。これに対し、前記導光板から出射した光を反射する前記反射板に前記色度変換パターン手段を設けることで、前記導光板に一旦出射した光に対して所定のパターンに応じて色度変換を行うことができ、この光が再度前記導光板を透過して直ちに出射することで、前記面状照明装置の出射面に所望の色度分布を付与することができる。一方、前記導光板内を導光する導光光は、前記色度変換パターン手段に接しないので色度変換されず、その発光色を保ち、前記反射板側に出射して初めて色度変換が行われるので、色度変換の重畳がなく出射光の色度分布に影響を与えることが抑制され、高精度に制御された発光面の色分布を持ち、デザイン性の高い照明装置を実現できる。尚、「略平行」とは、±５°以内をいう。又、「色度変換パターン手段」とは、入射光にスペクトル分布の変換を行って、所定の色分布パターンを付与できるものであり、光の入射面に、色素（顔料）を含むインクの塗布、蛍光体を含む材料の設置、多層膜コートの成膜、体積位相型のホログラム材料の設置などを行うことで得られる。「色分布パターン」とは、好ましくは光源の発光光の色とは異なる色を用いて形成されるパターンである。

請求項２に記載の面状照明装置は、請求項１に記載の発明において、前記光取り出し手段は、Ｖ溝、または台形溝で構成されることを特徴とする。

出射光の色度分布を制御する場合において、出射光の出射位置や角度の制御も重要である。本発明によれば、前記光取り出し手段を、Ｖ溝または、台形溝で構成することにより、前記導光板から、前記反射板に向かう光線の位置、角度を、より高精度に制御できるので、高精度に色度分布を制御することができる。ただし、前記光取り出し手段を拡散ドットから構成しても良い。

請求項３に記載の面状照明装置は、請求項１又は２に記載の発明において、前記導光板の光取り出し手段は、前記第１主面に配置されることを特徴とする。

このようにすることで、前記導光板から前記反射板へ向かう光線の角度を、前記反射板側に光取り出し手段を配置し屈折により光を取り出す場合よりも、前記反射板の垂線に近い角度で、より高精度に取り出すことができるので、高精度に色度分布を制御することができる。

請求項４に記載の面状照明装置は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記導光板に入射した光のうち70％以上が、前記導光板内を光が導光する方向において、前記光源から遠い側の端面に到達する前に、前記光取り出し手段により前記導光板外に出射されることを特徴とする。

前記導光板内を光が導光する方向における前記光源から遠い側の端面に到達する前に、多くの光を前記光取り出し手段で前記反射面側に取り出すことにより、より正確な色度制御ができる。すなわち、前記端面側に向かう順方向で、極力多くの導光光を取り出すことにより、前記端面側で反射して逆方向に導光する戻り光を抑えることができるから、順方向の導光光とは異なる経路をたどる逆方向の導光光が前記導光板から直接外部へ射出されたり、前記反射板で反射される位置が前記光取り出し手段から大きくずれたりすることによる色度分布制御の精度の悪化を阻止できる。

請求項５に記載の面状照明装置は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記導光板内を光が導光する方向において、前記光源から遠い側の端面を吸収面としたことを特徴とする。

前記導光板内を光が導光する方向における前記光源から遠い側の端面に、前記吸収面を設けることで、前記端面で反射して逆方向に導光する戻り光を抑えることができるから、順方向の導光光とは異なる経路をたどる逆方向の導光光が前記導光板から直接外部へ射出されたり、前記反射板で反射される位置が前記光取り出し手段から大きくずれたりすることによる色度分布制御の精度の悪化を阻止できる。

請求項６に記載の面状照明装置は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記導光板内を光が導光する方向において、前記光源から遠い側の端面に対向して、吸収面を配置したことを特徴とする。

前記導光板内を光が導光する方向における前記光源から遠い側の端面に対向して、前記吸収面を設けることで、前記端面から出射した後の反射光が、再び前記端面から入射し逆方向に導光する戻り光を抑えることができるから、順方向の導光光とは異なる経路をたどる逆方向の導光光が前記導光板から直接外部へ射出されたり、前記反射板で反射される位置が前記光取り出し手段から大きくずれたりすることによる色度分布制御の精度の悪化を阻止できる。

請求項７に記載の面状照明装置は、請求項１〜６いずれかに記載の発明において、前記導光板と前記反射板とを保持する筐体を設けており、前記筐体には前記反射板を外部に抜き取り可能な開口が設けられ、該開口から前記反射板の一部、または前記反射板に機械的に結合された部品が露出していることを特徴とする。

前記開口を介して前記反射板を抜き取った後、異なる色度変換パターン手段を設けた別の反射板を前記開口から挿入すれば、容易に出射光の色度分布を変更できる。

請求項８に記載の面状照明装置は、請求項１〜７のいずれかに記載の発明において、前記導光板と前記反射板との間に、スリットを有するシャッタ部材が配置されており、前記シャッタ部材は第１の位置と第２の位置との間で変位可能となっており、前記第１の位置に移動した前記シャッタ部材のスリットから、前記反射板の前記色度変換パターン手段の一部が光入射可能に露出し、前記第２の位置に移動した前記シャッタ部材のスリットから、前記反射板の前記色度変換パターン手段の別な一部が光入射可能に露出することを特徴とする。

前記シャッタ部材を前記第１の位置と前記第２の位置との間で変位させることで、前記色度変換パターン手段の前記スリットから露出する部分を変更できるから、露出した部分からの反射光を用いて、容易に出射光の色度分布を変更できる。前記シャッタ部材は、吸収面であることが望ましい。シャッタ表面で反射して色度変換されず照射される光による色度分布制御の精度の悪化を阻止できる。

請求項９に記載の面状照明装置は、請求項１〜８のいずれかに記載の発明において、前記導光板に対して前記反射板とは反対側に、拡散板を配置することを特徴とする。

前記反射板で反射され前記導光板を透過した光が射出する側に拡散板を配置することにより、色度分布を連続的に変化させることができる。

請求項１０に記載の面状照明装置は、請求項１〜９のいずれかに記載の発明において、前記光源は、直線的に配置された複数個のＬＥＤを有することを特徴とする。

前記光源が複数個のＬＥＤを含むことにより、長寿命で発光効率が高く、輻射熱の小さい、低消費電力で、小型軽量の照明器具に最適な面状照明装置を実現できる。単一のＬＥＤでは照度が低くなる場合があるのに対し、複数の点状光源を用いることで照度を高めることが出来、更に前記入射面に沿って直線的に配置し、複数個のＬＥＤから出射した光を前記導光板内で混合することで、照度ムラの少ない照明光を射出できる。尚、ＬＥＤは複列に配置されても良い。

本発明によれば、略平行な２面間を全反射で光を導光させる導光板を有する面状照明装置において、簡素な構成ながら出射光に所望の色分布パターンを持たせることができる面状照明装置を提供することができる。

第１の実施の形態にかかる面状照明装置の断面図である。 第１の実施の形態にかかる面状照明装置において、光源から出射して、導光板に入射した光の光路を示す図である。 図１の構成をIII-III線で切断して矢印方向に見た図であり、色度変換用のパターンを示している。 第１の実施の形態にかかる面状照明装置の断面図であり、光源からの出射光線とともに示す。 第１の実施の形態にかかる発光面の色度分布を示すイメージ図である。 第１の実施の形態の変形例にかかる面状照明装置の断面図である。 第２の実施の形態にかかる面状照明装置の断面図である。 第２の実施形態の色度変換用パターンを示す図である。 第２の実施の形態にかかる発光面の色度分布を示すイメージ図である。 第３の実施の形態にかかる面状照明装置の断面図である。 第３の実施の形態において、反射板を通して導光板の第２主面を見た図である。 第３の実施の形態にかかる面状照明装置において、光源から出射して、導光板に入射した光の導光状態を示す図である。 第３の実施の形態にかかる発光面の色度分布を示すイメージ図である。 第４の実施の形態にかかる面状照明装置の断面図である。 第４の実施の形態にかかる面状照明装置の断面図である。 第５の実施の形態にかかる反射板とシャッタ板とを示す斜視図である。 第５の実施の形態にかかる発光面のある色度分布を示すイメージ図である。 第５の実施の形態にかかる発光面の別な色度分布を示すイメージ図である。

以下に本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。また、同一構成部材については同一の符号を用い、詳細な説明は適宜省略する。

（第１の実施の形態）
本発明に係る面状照明装置は、面発光する照射面を備えた照明装置Ｕであって、例えば、屋内の天井等に取り付けられて、屋内照明として用いられると好適である。この照明装置Ｕは、図１に示すように、面発光する第１主面１１、および、この第１主面に対向して略平行に延在する第２主面１２を備える導光板１と、第１主面１１と第２主面１２とに交差する方向に延在し該導光板１の入射面１３となる一つの側面部（一方の端面）に対向して配設される複数の発光素子（光源）２と、を備えて、発光素子２が射出する光を、導光板１内に導光して第１主面１１から射出する。

導光板１は、紙面に垂直な方向を長手方向とする平板状であって、第１主面１１を露出するようにして、発光素子２と共にケース（筐体）３に一体的に収容されて構成される。本例の導光板１は、長さL＝50mm、厚さｔ＝3mm、幅（紙面に垂直方向）が200ｍｍであるが、寸法はこれに限られない。

発光素子２は、入射面１３の方向に照明光を射出する光源であればよく、例えば、線状の光源（冷陰極管）や入射面１３の長手方向に間隔をおいて配設する複数の点状光源（ＬＥＤ）を用いることができる。また、低消費電力で発光強度が高く、白色発光するＬＥＤを用いることが好ましい。そのために、本実施形態では白色ＬＥＤを用いることとした。そのために、発光素子２に代えてＬＥＤ２として以後説明する。ＬＥＤ２は、ケース３内に収容される基板２１の長手方向（紙面に垂直な方向）に直線的に略等間隔（例えば、約１５ｍｍピッチ）で複数配列されている。

ＬＥＤ２は、白色ＬＥＤであり、青色ＬＥＤと、青色ＬＥＤからの光に励起されて所定波長の励起光を発光する蛍光体（例えば、黄色蛍光体）を組み合わせて白色発光するものである。また、白色ＬＥＤは、赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤを組み合わせた高演色ＬＥＤを用いてもよい。高演色ＬＥＤを用いることにより、高い色再現性の必要な用途に好適な照明装置を実現することが可能である。

基板２１は、例えば、入射面１３の長手方向の全幅程度の長さとされ、この基板２１に複数のチップ型のＬＥＤ２を所定ピッチで搭載する。このように、基板２１は、長手方向に一体とされるが、複数の基板に分け、それぞれを電気的に接続する構成としてもよい。また、基板２１は、照明装置外部に配置される電源回路（不図示）とリード線により接続され、電気回路に設ける明るさ調整ボタンにより、ＬＥＤに流れる電流を調整することで、照明装置の明るさを調整可能である。

図２は、ＬＥＤ２と、導光板１の一部のみを取り出して示す説明用の拡大断面図である。図２において、入射面１３はＶ字溝状（断面頂角は１２０度〜１６０度、好ましくは１４０度）であり、導光板１の厚み方向中央を境界としてＬＥＤ２の外周側に近づくように傾いた第１偏向平面１３ａと第２偏向平面１３ｂとを有する、よって、ＬＥＤ２の上半部から出射された光は、第１偏向平面１３ａで屈折して第２主面１２に向かい、ＬＥＤ２の下半部から出射された光は、第２偏向平面１３ｂで屈折して第１主面１１に向かうようになっている。

ここで、第１偏向平面１３ａと第２偏向平面１３ｂの傾斜角θは20度までが望ましい。20度より大きく傾斜すると、ＬＥＤ２から出射した高強度の光が第１主面１１および第２主面１２で全反射成分とならず、ＬＥＤ２に近い位置で出射するなどして、導光性および光取り出し効率が悪化する。なお、第１偏向平面１３ａと第２偏向平面１３ｂを20度傾斜させることにより、ＬＥＤ２から放射角70度（余弦0.34）で放出される低強度光まで入射し、かつ、入射面１３での入射角50度でフレネル反射は比較的小さくなる。

一方、別な観点から考えると、第１偏向平面１３ａと第２偏向平面１３ｂの傾斜角θはatan（t／（2L））の角度以上が望ましい。ここで、図２を参照して、導光板厚みをt（ｍｍ）とし、入射面１３から導光板１の入射面と反対側の端面までの距離をL（ｍｍ）とする。ｔ＝３，Ｌ＝55の場合、atan（t／（2L））＝1.5度以上に設定することにより、入射面１３と反対側の端面に直接到達する導光光がなくなり、高強度光が光取り出し手段としての光取り出し手段１５に導かれ、極力往路で光取り出しできるので、導光往復による吸収やフレア光などの損失を防ぐことができる。

更に、第１偏向平面１３ａと第２偏向平面１３ｂから入射する全光束（エッジ回折光を除く）が、最初に入射する第１主面１１および第２主面１２に全反射角で入射すると好ましい。導光板１が屈折率1.5の素材から形成されている場合、第１偏向平面１３ａと第２偏向平面１３ｂの傾斜角θ＝6度以下で、屈折した全入射光束が第１主面１１および第２主面１２で全反射することとなる。ただし、前述の通り、第１偏向平面１３ａと第２偏向平面１３ｂは傾斜角θ＝1.5度以上で傾斜することが望ましい。本実施の形態では、第１偏向平面１３ａと第２偏向平面１３ｂを、それぞれ１０度ずつ傾けている。

ＬＥＤ２から出射された光のうち最も強度が強い法線方向の光を、入射面１３で屈折させて入射し、導光板１内を導光させる。すなわち、導光板１の下面（第１主面１１）と上面（第２主面１２）との間で光は全反射されながら導光され、第１主面１１に設けられた光取り出し手段１５に入射して全反射角から外れた光が、光取り出し手段１５を透過して第１主面１１から出射されて面発光する構成とされる。入射面１３が平面であるとすると、LED２から法線方向に射出された光は、導光板１内を直進するために、LED２から放射された光が、最初に入射面１３から対向する側面へ向かう光路において、導光板１から照明光として効率的に取り出すことができない。

より具体的には、第１主面１１に光取り出し手段１５を設け、この光取り出し手段１５を介して、第１主面１１の垂線方向から所定角度偏向させて照明光を照射するようにしている。図２を参照して、第１主面１１の垂線と、出射光の最大強度方向のなす角度θは、30度以内であることが好ましい。第２主面１２に光取り出し手段１５を設けても良い。

図２に示す光取り出し手段１５は、第１主面１１に設けた紙面垂直方向に延在する複数のＶ溝を採用している。また、光取り出し手段１５を構成するＶ溝は、光源側の第１斜面Ｖ１Ａ（反射面側から出射面側に向かうに連れて光源側にシフトするように傾斜した傾斜面）と該第１斜面Ｖ１Ａと共に前記Ｖ溝を形成する第２斜面Ｖ２Ａとを有しており、この第１斜面Ｖ１Ａと第１主面１１との傾斜角度γ（ここでは30度）を変えることで、第１主面１１の垂線方向から所定角度θ偏向する照明光の最大ピーク強度光の方向を調整することができる。

ここで、導光板１は、屈折率が約１．４以上であり可視光を透過する透明な材料（例えば、屈折率が約１．５のＰＭＭＡ：アクリル）からなり、Ｖ溝状の光取り出し手段１５を追加工して形成することも、一体的に成形することもできる。また、この導光板１は、用途に応じて、ガラス材料、ＰＭＭＡ以外のアクリル、ポリカーボネートや、可塑性を有するシリコン樹脂シートなどでもよい。

光取り出し手段１５を構成するＶ溝は、入射面１３から所定距離内には設けない。例えば、光源から近い非配置領域Ｌｂ（約５ｍｍ）にはＶ溝を設けず、それより光源から遠い配置領域のみにＶ溝を設ける。入射面近傍にＶ溝を設けると、点状光源であるＬＥＤ２が離散的に配置されているので、入射光が混ざり合う前に反射されてしまい、照明装置の入射面近傍に輝線が生じて輝度分布にムラができる。そこで、非配置領域を設けて、入射光同士が重なり合った後で光路を偏向するようにしている。

導光板１は、ＬＥＤ２から遠い側の端面（対向端面という）１４に、黒いフィルムや黒い塗料を塗布して、光が反射しない吸収面としている。

図１において、導光板１の上側面（第２主面１２）の外側であって、ケース３の内側には、反射板４が配置されている。反射板４の導光板１側の面４ａには、図３に示すように、色度変換パターン手段としてのパターンＰＴが設けられている。

色度変換用のパターンＰＴは、色素（顔料）ＣＬを含むインクを正方形状に塗布したものを複列状に並べることで、反射板４の表面に形成されている。色素ＣＬは、450nmを中心とする波長の光（青）を吸収することにより、LED２の発光色（白）と比較し、赤い光を反射する。すなわち、パターンＰＴの色素ＣＬにより反射された光は、赤に色づいた光として射出される。一方、反射板４の面４ａ上でパターンＰＴの色素ＣＬ以外の領域は、すべての波長に対して、ほぼ均一な反射率を有する。すなわち、LED２と同じ発光色を有する光として射出される。

色度変換用のパターンＰＴの色素ＣＬは、図３に示すように、光源から遠ざかるに従って、正方形のサイズが大きくなり、面４ａにおける占有面積が大きくなるような分布で形成されている。パターンＰＴの占有面積を変化させるために、同サイズの色度変換ドットの配置密度を変化させてもよいし、色度変換ドットのサイズを変化させてもよい。また、サイズと密度をともに変化させてもよい。色素ＣＬの列は、ＬＥＤ２と一致させると好ましい。

反射板４は、その内面にミラー処理やミラーフィルムを貼付した樹脂板や、白色塗装の白色反射処理やミラー処理を施した反射面を有するアルミ板金などを用いることができる。また、導光板１を収容するケース３の内面を、例えば、アルミ製板金に白色塗装の白色反射処理やミラー処理を施した反射面として形成してもよく、反射フィルム（例えば、きもと社製のレフホワイト）を用いる構成としてもよい。

また、導光板１の下側には、空気層（例えば、０．５ｍｍ程度）を介して拡散板５が配設される。拡散板５を配設することにより、照明装置Ｕの射出面における照度ムラ、輝度ムラを低減することができる。特に、Ｖ溝特有のギラツキ感を抑制し、目に優しい高品位な照明装置を実現できる。

面状照明装置Ｕの動作について説明する。図２，４に示すように、ＬＥＤ２から出射された光束は、第１主面１１と第２主面１２との間を全反射しながら、反対側の端面１４側へと導光される。この導光光のうち第１斜面Ｖ１Ａに入射した光は、その表面で全反射されたのち、全反射角未満の入射角で第２主面１２に入射するが、全反射条件をみたさないため、この光は第２主面１２で屈折し導光板１から射出したのち、上方側に配置された反射板４に入射する。

ＬＥＤ２側から入射し導光板１内を導光する光のうち70％以上は、入射面１３から対向端面１４に向かう往路光路中で、いずれかのV溝第１斜面Ｖ１Ａに入射し、光路を反射面４側へと偏向されて、導光板１から外部へと取り出される。ＬＥＤ２から対向端面１４へ向かう片道の光路で、多くの光を光取り出し手段１５により外部に取り出すことにより、照明の効率を上げることができる。また、本実施の形態では、対向端面１４を吸収面としたので、復路を導光する戻り光を抑えることができ、色度変換の精度を向上できる。

反射板４の面４ａには、上述した色度変換用のパターンＰＴが設けられているので、パターンＰＴの色素ＣＬに入射した光は、色素ＣＬの吸収スペクトルに応じた波長の光が吸収され、色度が変換されて反射される。色素ＣＬ以外の面４ａに入射した光は、同じ波長を維持して反射される。これらが混在した反射板４からの反射光は、再び第２主面１２から入射して導光板１に入射するが、殆ど入射角を維持するためそのまま導光板１を透過して第２主面１１より射出されることとなる。

導光板１の下側には、拡散板５が配置されているので、反射板４における離散的な色度変換用のパターンＰＴにより色度に分布を持った照明光は、拡散板５を透過することで、その分布が連続的となり、なめらかな色度分布を有する照明光として外部へ射出される。本例では、色素ＣＬの専有面積が対向端面１４に向かうにつれて漸次増大しているので、単一発光色のＬＥＤ２を用いているにもかかわらず、図５に示すように、入射面から離れるにつれてグラデーション的に照明光の色が変わるようになっており、デザイン上優れている。尚、出射光の色度分布は、パターンＰＴを変更することにより任意に変更できる。

図６は、本実施の形態の変形例にかかる照明装置Ｕの断面図である。本変形例では、光取り出し手段１５を、第１斜面Ｖ１Ａと第２斜面Ｖ２Ａを含む台形断面溝としている。このような台形断面溝であると、導光板を成形する金型の加工が容易になる。それ以外の構成は、上述した実施の形態と同様である。

別の変形例としては、対向端面１４を吸収面とする代わりに、対向端面１４に対向するケース3の内側面を吸収面とすることもできる。このような吸収面としては、黒アルマイト処理されたアルミ材料によりケース３を構成したり、シボパターン（艶消し）処理された表面を有する黒色プラスチックでケース３を構成することが考えられる。

（第２の実施の形態）
図７は、第２の実施の形態にかかる面状照明装置Ｕの断面図である。本実施の形態では、導光板１の下側の面（第１主面１１）には、光取り出し手段１５として、上述の実施の形態と同様に断面が三角形の形状を有する複数のV溝が配置されているが、V溝の配置ピッチｐは、ＬＥＤ２から遠ざかるに従って、徐々に小さくなっている。ＬＥＤ２から遠ざかるに従ってＶ溝ピッチを小さくすることにより、入射面１３から対向端面１４に向かう往路で、より多くの光を反射板４側へ取り出しても、発光面での輝度ムラを小さくすることができる。これにより、Ｖ溝ピッチを等ピッチとしたときに、光源から遠ざかるに従って発光面の輝度が低下する傾向を抑制できる。

図８は、本実施の形態の反射板４に形成する色度変換用のパターンＰＴを示す図である。本実施においては、入射面側から対向端面側に向かうにつれて、列状に並べた正方形の色素の吸収特性を変更している。具体的には、最もＬＥＤ２に近い列の色素は、白色光を入射して紫色の光を反射する色素ＣＬｐであり、２列目の色素は、白色光を入射して青色の光を反射する色素ＣＬｂであり、３列目の色素は、白色光を入射して緑色の光を反射する色素ＣＬｇであり、４列目の色素は、白色光を入射して黄色の光を反射する色素ＣＬｙであり、５列目の色素は、白色光を入射して橙色の光を反射する色素ＣＬｏであり、最も対向端面に近い列の色素は、白色光を入射して赤色の光を反射する色素ＣＬｒである。これにより、ＬＥＤ２から遠ざかるに従って、紫色から赤色へ離散的に変化する色度変換用のパターンＰＴが得られる。

本実施の形態によれば、光取り出し手段１５により、反射板４側へ射出される照明光は、反射板４への入射角が小さいために、一の色素で色度変換された光が、他の色素で色度変換された光と交わりにくく、また、反射板４で反射され色度変換された光は、再び導光板中を導光することなく、そのまま透過して、導光板１の下面より射出されるので、より精度の高い色度分布を発光面に持たせることができる。図９に、本実施の形態の面状照明装置Ｕの発光面における色度分布を示す。

導光板１の下側には拡散板５が配置されているので、拡散板５により拡散された照明光は、色度分布が連続的になり、発光面で輝度ムラが小さく色度変化のなめらかな照明装置を実現できる。

（第３の実施の形態）
図１０は、第３の実施の形態にかかる面状照明装置Ｕの断面図である。本実施の形態においては、光取り出し手段として、Ｖ溝の代わりに、拡散ドット１５’を第２主面１２に形成している。拡散ドット１５’は、拡散インクを点状に塗布したものである。尚、本実施の形態では、第１主面１１側に拡散板を設けていないため、第１主面１１が照明光の出射面となる。

図１１は、反射板４を通して導光板１の第２主面１２を見た図である。反射板４の下面には、図１１に示すように、円状に複数の色素ＣＬが形成されている。この色素ＣＬは、白色光を入射して桃色の光を反射する色素である。

図１２を参照して、本実施の形態の動作について説明する。ＬＥＤ２から出射して、導光板１の入射面１３から入射した光は、全反射しながら導光板１内を導光する。導光途中で、拡散ドット１５’に入射した光は、種々の方向に拡散する。拡散ドット１５’で下方に拡散された光は、対向する下面（第１主面１１）に向かい、全反射条件を満足する光は、さらに導光板１内を導光し続けるが、全反射条件から外れた光は、第１主面１１から外部へと射出される。一方、拡散ドット１５’で上方に拡散された光は、第２主面１２から出射して、上側に配置された反射板４に到達する。反射板４の下面には、図１１に示す色度変換用のパターンＰＴが設けられているから、色素ＣＬに入射して色度変換された光及び色素ＣＬ以外で反射した光は、再び導光板１内に入射し、第１主面１１を透過して外部へ射出される。

本実施の形態における発光面の色度分布イメージを図１３に示す。光取り出し手段が拡散ドット１５’の場合、拡散ドット１５’で上方に拡散され、色度変換用のパターンＰＴを介して第１主面１１から出射された光と、拡散ドット１５’で下方に反射され直接第１主面１１から出射するＬＥＤの発色光とが混在するので、上述した実施の形態と比較し、発光面によりコントラストの低い色度分布を持たせることができる。

（第４の実施の形態）
図１４は、第４の実施の形態にかかる面状照明装置Ｕの断面図である。本実施の形態は、第２の実施の形態に対し、ケース３の対向端面１４に近い側面に細長いスリット（開口）３ａを形成して、ここから反射板４の端部４ｂを突出（露出）させている。端部４ｂには、取っ手４ｃを設けることができる。

本実施の形態によれば、ユーザーが取っ手４ｃを把持して、反射板４を抜き出すことで、別の色度変換用のパターンを形成した反射板４に置換することができる。これにより、ＬＥＤ２を交換することなく、ユーザーの目的に応じて発光面の色度分布を変更することが可能になる。尚、端部４ｂの代わりに、反射板４に機械的に結合された部品を露出させても良い。

（第５の実施の形態）
図１５は、第５の実施の形態にかかる面状照明装置Ｕの断面図である。本実施の形態は、第５の実施の形態に対し、導光板１と反射板４との間に、シャッタ板（シャッタ部材）１６を配置している。シャッタ板１６の端部１６ａは、ケース３の対向端面１４に近い側面に設けた薄い開口３ａから突出させている。シャッタ板１６は、ユーザーが端部１６ａを把持して、図１６で左右方向に、第１の位置と第２の位置で変位させることができるようになっている。

図１６は、反射板４とシャッタ板１６とを示す斜視図である。反射板４の下面４ａには、手前側から奥側に向かう導光方向に沿って、色度変換用のパターンとして複数の細長い矩形状の色素が設けられている。かかる色素は、薄い発光色を与える色素ＣＬｔと、濃い発光色を与える色素ＣＬｄとを一組として等ピッチで交互に並んでいるが、光源側（手前側）から、導光方向に沿って色素の幅が漸次大きくなっている。

シャッタ板１６には、色素ＣＬｔ、ＣＬｄに対応して、細長い複数のスリット１６ｂが設けられている。スリット１６ｂの幅は、反射板４に重ねたときに、色素ＣＬｔ、ＣＬｄのいずれか一方を露出するが、他方を遮蔽する大きさとなっている。

本実施の形態によれば、ユーザーが端部１６ａを把持して、シャッタ板１６を第１の位置へと変位させると、スリット１６ｂから色素ＣＬｔが露出するので、色素ＣＬｔから反射した光が導光板１から出射し、図１７に示すような淡い色の照明光を得られる。一方、ユーザーがシャッタ板１６を第２の位置へと変位させると、スリット１６ｂから色素ＣＬｄが露出するので、色素ＣＬｄから反射した光が導光板１から出射し、図１８に示すような濃い色の照明光を得られる。尚、第１の位置と第２の位置とで、スリット１６ｂから露出するパターン形状（形、面積等）を変更してもよい。これにより、ＬＥＤ２を交換することなく、ユーザーの目的に応じて発光面の色度分布を変更することが可能になる。シャッタ板１６の導光板側の面は、黒いフィルムや黒い塗料を塗布された吸収面である。シャッタ板を黒アルマイト処理されたアルミ板で構成してもよい。シャッタ表面で反射して色度変換されず照射される光による色度分布制御の精度の悪化を阻止できる。

本発明は、明細書に記載の実施例に限定されるものではなく、他の実施例・変形例を含むことは、本明細書に記載された実施例や思想から本分野の当業者にとって明らかである。例えば、ＬＥＤ２に対向する面を斜面とし、第１主面１１又は第２主面１２から入射して斜面で反射した光を導光板内で導光させても良い。又、反射板の代わりに、ケースの内側で反射させることもできる。

１ 導光板
２ 発光素子（ＬＥＤ）
３ ケース
４ 反射板
５ 拡散板
１１ 第１主面
１２ 第２主面
１３ 入射面
１４ 端面
１６ シャッタ板
Ｖ１Ａ 第１斜面
Ｖ２Ａ 第２斜面
Ｕ 面状照明装置

Claims (10)

1. 光源と、
   互いに略平行な第１主面と第２主面を備え、前記光源に対向する端面から入射した光を前記第１主面と前記第２主面で全反射しつつ導光し、第１主面または第２主面のいずれかに設けられた光取り出し手段により光を取り出す導光板と、
   前記導光板の前記第２主面に対向して配置される反射板とを有し、
   前記反射板の前記導光板と対向する面上に色度変換パターン手段を設けており、
   前記導光板から取りだされた光の少なくとも一部は、前記反射板で反射した後、前記導光板を透過して前記第１主面を介して外部に出射され、その際に前記色度変換パターン手段を有する面上で反射することで、出射光が出射面上で色分布を持つことを特徴とする面状照明装置。
2. 前記光取り出し手段は、Ｖ溝、または台形溝で構成されることを特徴とする請求項１に記載の面状照明装置。
3. 前記導光板の光取り出し手段は、前記第１主面に配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の面状照明装置。
4. 前記導光板に入射した光のうち70％以上が、前記導光板内を光が導光する方向において、前記光源から遠い側の端面に到達する前に、前記光取り出し手段により前記導光板外に出射されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の面状照明装置。
5. 前記導光板内を光が導光する方向において、前記光源から遠い側の端面を吸収面としたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の面状照明装置。
6. 前記導光板内を光が導光する方向において、前記光源から遠い側の端面に対向して、吸収面を配置したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の面状照明装置。
7. 前記導光板と前記反射板とを保持する筐体を設けており、前記筐体には前記反射板を外部に抜き取り可能な開口が設けられ、該開口から前記反射板、または前記反射板に機械的に結合された部品の一部が露出していることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の面状照明装置。
8. 前記導光板と前記反射板との間に、スリットを有するシャッタ部材が配置されており、前記シャッタ部材は第１の位置と第２の位置との間で変位可能となっており、前記第１の位置に移動した前記シャッタ部材のスリットから、前記反射板の前記色度変換パターン手段の一部が光入射可能に露出し、前記第２の位置に移動した前記シャッタ部材のスリットから、前記反射板の前記色度変換パターン手段の別な一部が光入射可能に露出することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の面状照明装置。
9. 前記導光板に対して前記反射板とは反対側に、拡散板を配置することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の面状照明装置。
10. 前記光源は、直線的に配置された複数個のＬＥＤを有することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の面状照明装置。