JP2014078459A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】導光板の成型時間の長時間化を抑えつつ導光板の発光面を均一に発光させることができる照明装置を提供する。
【解決手段】照明装置は、ＬＥＤアレイとこのＬＥＤアレイから出射された光を導光する導光板１３を有する。導光板１３は、拡散性インクや塗料を用いて導光板の中央ＣＰを中心として環状に表面処理が施される環状表面処理部２０を複数有し、複数の環状表面処理部２０は、導光板１３の発光面としての光出射面の外側から中央にかけて導光板１３に対する面積比率が非減少となるように（増加するように）構成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、導光板を用いて光源の光を導光する照明装置に関するものである。

導光板を用いて光源の光を導光する照明装置が従来から知られている（例えば特許文献１，２参照）。このような照明装置では、発光面（光出射面）が均一に発光するように導光板の形状等が考慮されている。具体的には、例えば導光板の表面に凹凸形状やピット（窪み）を形成したり、ドットの印刷を施したりして、導光を乱す（散乱）させることで発光面を均一に発光させている。

特開２０１２−７４２１６号公報 特開２００５−２２８５７６号公報

ところで、照明装置では、導光板の発光面を均一に発光させるべく、例えば導光板の表面に凹凸形状やピット（窪み）を形成したり、ドット状の印刷を施したりしている。しかしながら、例えば凹凸形状やピット（窪み）を形成する場合、導光板成型時にする必要があるため、金型が高価となることや、形状転写のための成型時間が長くなるという問題がある。

また、ドット状の印刷をする際、ドットを密に充填配置（印刷）してその面積比率の向上が望まれているが、ドット同士が繋がらない且つドット間の間隔を有するように印刷を施すには限界がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、導光板の成型時間の長時間化を抑えつつ導光板の発光面を均一に発光させることができる照明装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、照明装置は、光源と該光源から出射された光を導光する導光板とを有する照明装置であって、前記導光板は、拡散性インクや塗料を用いて前記導光板の中央を中心として環状に表面処理が施される環状表面処理部を複数有し、前記複数の環状表面処理部は、前記導光板の外側から中央にかけて前記導光板に対する面積比率が非減少となるように構成されることを特徴とする。

また上記構成において、前記複数の環状表面処理部は、拡散性インクや塗料を用いて前記導光板の中央を中心として円環状に表面処理が施されてなることが好ましい。
また上記構成において、前記複数の環状表面処理部の内の或る環状表面処理部の前記導光板中央からの半径をｒ、或る環状表面処理部の径方向幅をｄｒ、或る環状表面処理部とこの或る環状表面処理部よりも径方向内側の環状表面処理部との間を通る第１仮想円弧の前記導光板中央からの半径をｒ１、或る環状表面処理部とこの或る環状表面処理部よりも径方向外側の環状表面処理部との間を通る第２仮想円弧の前記導光板中央からの半径をｒ２とした場合に、或る環状表面処理部の前記導光板に対する面積比率は２πｒ×ｄｒ／（２π（ｒ_２ ^２−ｒ_１ ^２））で規定されることが好ましい。

また上記構成において、前記導光板は、光出射面の出射方向から見て多角形状をなすように構成されることが好ましい。
また上記構成において、前記導光板は、光出射面の出射方向から見て円形状をなすように構成されることが好ましい。

また上記構成において、前記光源の光軸方向の光を直交する態様で反射させる反射部を備え、
前記導光板は、該導光板から出射される光の光軸方向が前記光源の光の光軸方向と平行となる態様で導光することが好ましい。

また上記構成において、前記導光板から出射された光を拡散する光拡散板を備えることが好ましい。
また上記構成において、前記複数の環状表面処理部は、前記導光板の光出射面の出射方向から見て楕円形状又は矩形状をなす場合、前記導光板を光の光軸方向から見た際の導光板の形状に応じて扁平環状となるように構成されることが好ましい。

本発明によれば、照明装置は、導光板の成型時間の長時間化を抑えつつ導光板の発光面を均一に発光させることが可能となる。

実施形態における照明装置の分解斜視図である。 導光板の円環表面処理部について説明するための平面図である。 円環表面処理部の面積比率と導光板中央からの距離との関係について説明するための説明図である。 導光板の輝度率について説明するための説明図である。 円環表面処理部の面積比率について説明するための説明図である。 別例における照明装置の分解斜視図である。 同上における照明装置の平面図である。 別例における照明装置の断面図である。 別例における照明装置の断面図である。 別例における照明装置の断面図である。 別例における照明装置の導光板について説明するための説明図である。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように本実施形態の照明装置１０は、有底四角筒状のハウジング１１内に、ＬＥＤ素子１２ａが複数設けられるＬＥＤアレイ１２と、このＬＥＤアレイ１２と対向配置される導光板１３とを備える。ハウジング１１は、その内側底面１１ａが白色塗装又は鏡面仕上げとされて光反射率が高められている。また、ハウジング１１の開口部１１ｂは図示しないカバー部により閉塞される。

図１に示すようにＬＥＤアレイ１２は、例えば矩形状の回路基板１２ｂ上に複数のＬＥＤ素子１２ａを１次元配列（直線状に配列）して構成される。このＬＥＤアレイ１２は、前記ハウジング１１の内側側面１１ｃにそれぞれ設けられる。

図１に示すように導光板１３は、正方形板状をなし、アクリルやポリカーボネートなどの透明樹脂や、ガラスなどで構成される。導光板１３は、光入射面１３ａと、光拡散面１３ｂと、光出射面１３ｃとを有する。導光板１３の光入射面１３ａは、前記ＬＥＤアレイ１２のＬＥＤ素子１２ａと対向する前記導光板１３の側面である。

図１及び図２に示すように、導光板１３の光拡散面１３ｂは、前記ハウジング１１の内側底面１１ａとの対向面であり、導光板１３の中央ＣＰを中心として円環状をなす環状表面処理部２０を複数有する。環状表面処理部２０は、拡散性インクや塗料を用いて前記導光板１３の中央を中心として環状に表面処理が施される。環状表面処理部２０は、前記導光板１３の光拡散面１３ｂの外側から中央ＣＰにかけて導光板１３に対する面積比率が非減少となるように構成される。図３に示すように、より具体的には本実施形態の環状表面処理部２０は、面積比率の非減少として、光拡散面１３ｂの外側から中央ＣＰにかけて導光板１３に対する面積比率が増加する構成とされる。

次に、図５を用いて或る環状表面処理部２０に着目して印刷面積の比率について説明する。或る環状表面処理部２１の印刷面積Ｓは、次式で表される。
Ｓ＝２πｒ×ｄｒ／（２π（ｒ_２ ^２−ｒ_１ ^２））
ただし、複数の環状表面処理部２０の内の或る環状表面処理部２１の導光板１３中央ＣＰからの半径をｒ、或る環状表面処理部２１の径方向幅をｄｒとする。さらに、或る環状表面処理部２１とこの或る環状表面処理部２１よりも径方向内側の環状表面処理部２２との間を通る第１仮想円弧Ｃ１の導光板１３中央ＣＰからの半径をｒ１とする。また或る環状表面処理部２１とこの或る環状表面処理部２１よりも径方向外側の環状表面処理部２２との間を通る第２仮想円弧Ｃ２の導光板１３中央ＣＰからの半径をｒ２とする。

図１に示すように光出射面１３ｃは、前記光拡散面１３ｂとは反対側の平面部分であり、ＬＥＤアレイ１２から導光板１３内に入射された光が射出されるようになっている。なお、光出射面１３ｃから出射される光としては、前記環状表面処理部２０及びハウジング１１の内側底面１１ａなどにより反射された光が含まれる。

次に、本実施形態の照明装置の作用を説明する。
本実施形態の照明装置１０は、ＬＥＤアレイ１２（ＬＥＤ素子１２ａ）から出射された光が導光板１３の光入射面１３ａから入射されて光出射面１３ｃから出射される。このとき、導光板１３内に入射された光の少なくとも一部は、拡散性インク又は拡散性塗料でなる前記環状表面処理部２０によって拡散反射されて光出射面１３ｃから出射される。また、導光板１３内に入射された光の少なくとも一部は光拡散面１３ｂ側から一度外部に出射されるが、ハウジング１１の内側底面１１ａが鏡面又は白色塗装されることで反射されて導光板１３内に再度入射される。ここで、例えば導光板１３の板厚を５ｍｍとし、導光板１３の板面の一辺を３００ｍｍとした場合の輝度分布を図４に示す。図４では、或る光入射面１３ａの長手方向中央位置から導光板１３（光拡散面１３ｂ）の中央ＣＰを通り、相対する光入射面１３ａの長手方向中央位置を結ぶ仮想直線Ｌ上での輝度分布を示している。図４から分かるように、上記のように構成した導光板１３を用いることで輝度分布の変化が小さく、導光板１３の発光面である光出射面１３ｃの面がより均一に光ることとなる。また、各環状表面処理部２０間の非処理部２３は導光板１３内の光を全反射することがあるため、全反射を繰り返すとＬＥＤアレイ１２から遠くなることとなる。このため、中央ＣＰ側の環状表面処理部２０の面積比率を高めて光出射面１３ｃから出射させることで発光効率を高めることが可能となっている。

次に、本実施形態の効果を記載する。
（１）導光板１３は、光拡散面１３ｂに拡散性インクや塗料を用いて導光板の中央を中心として環状に表面処理が施される環状表面処理部２０を複数有する。このため、導光板１３内に入射された光はその一部が環状表面処理部２０により拡散される。また、環状表面処理部２０は、周方向に連続するものであるため、従来のようなドット印刷による拡散処理を行う場合と比較して、導光板１３に対する面積比率を高めることができ、より導光板１３の光出射面１３ｃを均一に光らせることができる。また、ＬＥＤアレイ１２から遠方の導光板１３の中央ＣＰ側の環状表面処理部２０の導光板１３に対する面積比率を高めて光出射面１３ｃから出射させることで発光効率を高めることが可能となっている。

（２）複数の環状表面処理部２０は、円環状であるため、自然な光を提供することが可能となる。
（３）導光板１３は、光出射面１３ｃの出射方向から見て四角形状（多角形状）をなすように構成されるため、一般的に普及している所謂角型の照明装置を提供することができる。

尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、導光板１３を四角形板状（光出射面１３ｃの出射方向から見て四角形状）をなすように構成したが、これに限らない。例えば、図６及び図７に示すように導光板を円板状としてもよい。

ここで、図６及び図７を用いて導光板が円板状である場合の照明装置３０の一例について説明する。
図６及び図７に示すように、本構成の照明装置３０は、有底円筒状のハウジング３１内にＬＥＤ素子１２ａと円板状の導光板３２とを備える。ＬＥＤ素子１２ａは、円環状の保持部３３の内周面３３ａに複数設けられる。またＬＥＤ素子１２ａは、上記実施形態同様に、導光板３２の光入射面３２ａと対向するように配置される。ちなみに円環状の保持部３３は、その外周面３３ｂがハウジング３１の内側側面３１ａと当接するようにハウジング３１内に配設される。

図６に示すように、導光板３２は、前記光入射面３２ａと、拡散面３２ｂと、光出射面３２ｃとを有する。図６に示すように、導光板３２の拡散面３２ｂは、前記ハウジング３１の内側底面１１ａとの対向面であり、導光板１３の中央ＣＰを中心として円環状をなす環状表面処理部２０を複数有する。この環状表面処理部２０は、上記実施形態同様に拡散性インクや塗料を用いて前記導光板１３の中央ＣＰを中心として環状に表面処理が施される。また、環状表面処理部２０は、上記実施形態同様に光拡散面１３ｂの外側から中央ＣＰにかけて導光板１３に対する面積比率が増加する構成とされる。

このように導光板３２を円板状とした場合であっても、上記実施形態の（１），（２）の効果と同様の効果を奏することができる。
なお、図６及び図７では、ハウジング３１も導光板３２に倣って有底円筒状としたが、これに限らない。即ち、導光板３２を円板状として、ハウジング３１を有底円筒状以外（例えば実施形態同様に有底四角筒状）としてもよい。

・上記実施形態並びに上記変形例では、導光板１３，３２の形状を正方形板状や円板状としたが、これに限らず図１１に示すように矩形板状や、扁平円板形状としてもよい。この場合、環状表面処理部２０は、その矩形の寸法比に応じて扁平させるなどして対応すること可能である。

・上記実施形態ではハウジング１１の底面１１ａを鏡面又は白色塗装を施して、導光板３２から漏れた光を反射して再度導光板３２に導入（入射）する構成としたが、これに限らない。

・上記実施形態並びに上記変形例では、筒状のハウジング１１，３１の内側側面１１ｃ，３１ａにＬＥＤ素子１２ａを設ける構成としたが、これに限らず、例えば有底筒状のハウジング４１の底面４１ａにＬＥＤ素子１２ａを設ける構成としてもよい。この場合、図８に示すようにＬＥＤ素子１２ａの光軸ＯＡ２と導光板１３から出射される光の光軸ＯＡ１とが略平行とされる。このため、ＬＥＤ素子１２ａから出射された光を光軸ＯＡ２と略直交する方向に反射させる反射部４２を導光板１３とは別体で設けてもよい。また、図９に示すように、導光板１３の光入射面１３ａを光軸ＯＡ２と直交する構成とする場合にあっては、例えば導光板１３内に全反射させるための反射部４２の機能を備えることで実施することが可能である。

・上記実施形態並びに上記変形例では特に言及していないが、図１０に示すようにハウジング４１の開口部４１ｂを閉塞するカバー部４３に光拡散機能を有する構成としてもよい。このような構成としては、カバー部４３の表面にシボ加工等の凹凸形状を形成したり、拡散フィルタを備える構成とすることが考えられる。

・上記実施形態では、ＬＥＤアレイ１２（ＬＥＤ素子１２ａ）を光源として採用したが、光源はこれに限らない。例えばＬＥＤアレイ１２の代わりに直管型の冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）などを光源として採用してもよい。また有機ＥＬ素子などを用いてもよい。

１０，３０…照明装置、１２…光源としてのＬＥＤアレイ、１３，３２…導光板、１３ｃ，３２ｃ…光出射面、２０，２１，２２…環状表面処理部、４２…反射部、４３…光拡散板としてのカバー部、Ｃ１…第１仮想円弧、Ｃ２…第２仮想円弧、ＣＰ…中央。

Claims (8)

1. 光源と該光源から出射された光を導光する導光板とを有する照明装置であって、
   前記導光板は、拡散性インクや塗料を用いて前記導光板の中央を中心として環状に表面処理が施される環状表面処理部を複数有し、
   前記複数の環状表面処理部は、前記導光板の外側から中央にかけて前記導光板に対する面積比率が非減少となるように構成されることを特徴とする照明装置。
2. 請求項１に記載の照明装置において、
   前記複数の環状表面処理部は、拡散性インクや塗料を用いて前記導光板の中央を中心として円環状に表面処理が施されてなることを特徴とする照明装置。
3. 請求項２に記載の照明装置において、
   前記複数の環状表面処理部の内の或る環状表面処理部の前記導光板中央からの半径をｒ、或る環状表面処理部の径方向幅をｄｒ、或る環状表面処理部とこの或る環状表面処理部よりも径方向内側の環状表面処理部との間を通る第１仮想円弧の前記導光板中央からの半径をｒ１、或る環状表面処理部とこの或る環状表面処理部よりも径方向外側の環状表面処理部との間を通る第２仮想円弧の前記導光板中央からの半径をｒ２とした場合に、或る環状表面処理部の前記導光板に対する面積比率は２πｒ×ｄｒ／（２π（ｒ_２ ^２−ｒ_１ ^２））で規定されることを特徴とする照明装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の照明装置において、
   前記導光板は、光出射面の出射方向から見て多角形状をなすように構成されることを特徴とする照明装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の照明装置において、
   前記導光板は、光出射面の出射方向から見て円形状をなすように構成されることを特徴とする照明装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の照明装置において、
   前記光源の光軸方向の光を直交する態様で反射させる反射部を備え、
   前記導光板は、該導光板から出射される光の光軸方向が前記光源の光の光軸方向と平行となる態様で導光することを特徴とする照明装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の照明装置において、
   前記導光板から出射された光を拡散する光拡散板を備えたことを特徴とする照明装置。
8. 請求項１に記載の照明装置において、
   前記複数の環状表面処理部は、前記導光板の光出射面の出射方向から見て楕円形状又は矩形状をなす場合、前記導光板を光の光軸方向から見た際の導光板の形状に応じて扁平環状となるように構成されることを特徴とする照明装置。