JP2015002138A - 照明装置、タスクライト及び壁面取付照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光路偏向手段を有する第２主面と、それに対向する第１主面とを有する導光板を備えた照明装置において、出射角度と出射光束の広がり角を有効に調整でき、光の有効利用を図ることができる照明装置及びタスクライト並びに壁面取付照明装置を提供する。【解決手段】導光板１の第１主面１１に対向して、プリズムシート５を配置し、更に条件式（１）〜（４）を満足することにより、斜め方向に配向し、さらに広角の配光特性を有する照明装置を実現できる。特に、条件式（１）〜（４）を満足することにより、不要光、戻り光が少なく、高精度に斜め方向に配光コントロールされた広角な照明を実現できる。。【選択図】図１

Description

本発明は、照明装置、タスクライト及び壁面取付照明装置に関する。

従来、一般照明用光源としては、白熱球や蛍光灯が用いられてきたが、青色発光ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）の高輝度化が促進されたことなどに伴い、一般照明用光源として省エネに優れるＬＥＤが用いられる機会が増えてきた。しかるに、一般的なＬＥＤは、発光面積が小さく指向性の強い光源であるため、照明光としては使いにくい場合もある。そこで、指向性の強いＬＥＤからの出射光を、配光特性変換手段を介して任意の配光特性に変換し、照明光として効率的に使用することが行われている。

ここで、特許文献１には、配光特性変換手段として複数のＶ溝を形成した導光板を用いた面状発光照明モジュールが開示されており、ここでは発光面の斜め方向に光を射出する足元灯用照明として用いている。特許文献１の技術によれば、導光板の入射面に対向するＶ溝斜面の傾斜角度を20度〜30度に設定することにより、垂直な壁面に取り付けても、足元面を効率的に照明することができる。

特開2005-251720号公報 特開2012-134035号公報

ここで、特許文献１の照明灯によれば、Ｖ溝斜面の傾斜角度を調整することで、光の射出角度を大きくすることはできるが、射出角度を大きくすればするほど、取り出せる光の広がり角が小さくなってしまい、照明光として利用しづらいという課題がある。これに対し、出射面を覆うカバーに拡散特性を持たせることも考えられる。しかし、出射面からの射出光束を、拡散性を持たせたカバーを透過させるのみでは、射出光束の中心角度が不変で、その角度を中心に両側に広がり角を広げるだけであるから、光の有効利用を図れない。

これに対し、特許文献２には、導光板を用いた照明装置において配光特性、導光板の射出面に対して、広角配向に設定するために、導光板の射出面の外側にプリズムシートを配置することが開示されている。特許文献２によれば、導光板を導光し、射出した光の一部をプリズムシートの屈折で、導光断面において、より傾いた角度、または、手前に戻る角度に広げることにより、プリズムシート無しでは、射出面に対してほぼ垂直に狭い範囲に射出される照明光を、より広い角度をもつ照明光として射出することができる。しかしながら、特許文献２の構成では、導光方向（光源から遠ざかる方向）だけでなく、その逆の方向（光源に近づく方向）も、プリズムシートにより、照射角度が広げられてしまうため、光の有効利用を図れない。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、光路偏向手段を有する第２主面と、それに対向する第１主面とを有する導光板を備えた照明装置において、出射角度と出射光束の広がり角を有効に調整でき、光の有効利用を図ることができる照明装置及びタスクライト並びに壁面取付照明装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の照明装置は、
直線的に離散配置をとる又は連続的な光源を備えた光源ユニットと、
前記光源ユニットから射出された光を入射する入射面と、光路偏向手段を有する第２主面と、前記第２主面に対向しており光を射出させる第１主面とを含む導光板と、
前記第１主面と対向して配置されるプリズムシートとを有する照明装置であって、
前記光源ユニットから射出され前記入射面から入射した光は、前記光路偏向手段により偏向され、前記第１主面の垂線に対して傾いた方向に出射するようになっており、
前記プリズムシートは、前記第１主面と対向する側に配置されてなり、導光方向に沿って周期的に凹凸を繰り返してなる繰り返し構造を有し、
前記導光板の前記第１主面に垂直で導光方向に沿った断面において、前記導光板から射出される光束の広がり角度（ＦＷＨＭ）をΔθＬ、前記光束の広がり角の中心方向と前記第１主面の垂線との為す角をθＬ、前記プリズムシートから射出される全光束の広がり角度（ＦＷＨＭ）をΔθＰ、前記光束の広がり角の中心方向と前記第１主面の垂線との為す角をθＰとしたとき、以下の式を満たすことを特徴とする。
ΔθＰ＞１．３ΔθＬ （１）
θＰ＞１．３θＬ （２）
ΔθＬ＜６０（°） （３）
１５（°）＜θＬ （４）

本発明によれば、前記光路偏向手段を用いることで、前記光源ユニットから射出され前記入射面から入射した光を、前記第１主面の垂線に対して傾いた方向に出射することができき、斜め配光可能な照明装置を提供できる。しかし、斜め配光の角度が大きくなればなるほど、傾き方向での広がり角度が狭くなる場合がある。そこで、前記導光板の前記第１主面に対向して、プリズムシートを配置することによって、条件式（１）〜（４）を満足するように、斜め方向に配向し、さらに広角の配光特性を有する照明装置を実現できる。特に、条件式（１）〜（４）を満足することにより、不要光、戻り光が少なく、高精度に斜め方向に配光コントロールされた広角な照明を実現できる。尚、例えばプリズムシートが、繰り返し構造が形成されたプリズム領域と、平行平板領域とを有する場合、プリズムシートから射出される全光束とは、双方の領域を通過した全ての光束をいうものとする。又、ＦＷＨＭとは半値全幅を意味する。

請求項２に記載の照明装置は、請求項１に記載の発明において、前記プリズムシートは、前記繰り返し構造が形成されたプリズム領域と、平行平板領域とに分かれていることを特徴とする。

前記導光板の前記第１主面から射出した光が、前記平行平板領域を通過したときは、その配光特性がそのまま保存され、前記プリズム領域を通過したときは、光束をさらに斜め方向に屈折させることができるから、両領域の面積比を変えることにより、容易に配光角度分布をコントロールできる。但し、前記プリズムシートの全領域を前記プリズム領域としてもよい。

請求項３に記載の照明装置は、請求項１又は２に記載の発明において、前記プリズムシートにおいて、前記繰り返し構造は、断面が三角形又は台形のプリズムが周期的に形成されていることを特徴とする。

これにより配光特性のコントロールの自由度が増す。特に、前記平行平板領域と前記プリズム領域を持つプリズムシートの場合、前記繰り返し構造を視認されにくい周期の繰り返し構造とできるから、発光面の輝度角度特性を均一にすることができるために、どの角度から観察しても眩しさを感じにくくなる。

請求項４に記載の照明装置は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記繰り返し構造の対向する一対の斜面のなす角をαとしたときに、以下の式を満たすことを特徴とする。
７０（°）＜α＜１１０（°） （５）

前記繰り返し構造（例えばプリズム）の斜面のなす角αは、前記斜面により分岐される２つの光束のなす角（分離角という）に影響を与える。（５）式の値が上限を下回っていれば、前記斜面による屈折角度が小さくなりすぎず、分離角も小さくなりすぎないので、照明光を十分に広角化できる。一方、（５）式の値が下限を上回ってれば、前記斜面による屈折角度が大きいために、分岐した光束同士の角度が広がりすぎず、分岐した光束の広がりが不連続になりにくく、適切な輝度分布及び照度分布を得ることができる。

請求項５に記載の照明装置は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記プリズムの対向する一対の斜面は、前記第１主面の垂線との為す角が異なっていることを特徴とする。

これにより、前記導光板からの射出光の広がり角が大きくても、不要方向への屈折光を低減することができる。

請求項６に記載の照明装置は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記光路偏向手段は、前記第２主面に形成された複数のＶ溝であり、前記Ｖ溝の面の拡散角度σは、２（°）未満であることを特徴とする。

前記第２主面に形成された複数のＶ溝を形成することで、不要方向へ射出する光を抑えることができる。又、前記光路偏向手段に若干の拡散特性（σ＜２°）を持たせることにより、射出面を観察した時のグレア(眩しさ)を低減することができる。

請求項７に記載の照明装置は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記導光板の前記入射面と対向する端部近傍において、前記第１主面と対向する端部斜面が設けられており、前記端部斜面は、前記入射面から前記端部側に近づくにつれて前記第１主面に近づくように傾いており、前記端部斜面の導光方向の寸法ｗＬは、前記導光板の厚みｔより大きくなっていて、前記第２主面と前記端部斜面との傾き角θｗは、５（°）＜θｗ＜３０（°）であることを特徴とする。

前記端部斜面を設けることで、前記入射面と対向する端面に到達した光のうち、この端面で全反射し入射面側へ戻る光を低減することができる。すなわち、不要方向へ射出する光を低減することができる。

請求項８に記載の照明装置は、請求項１〜７のいずれかに記載の発明において、前記端部斜面の拡散角度σは、６（°）未満であることを特徴とする。

これにより、前記端部斜面を直接観察した時の眩しさ（グレア）を低減することができる。特に、拡散角度σが６（°）未満であると、指向性が良好となる。

請求項９に記載の照明装置は、請求項１〜９のいずれかに記載の発明において、前記導光板の前記入射面と対向する端部に対向して吸収面を設けたことを特徴とする。

前記吸収面により前記端部から出射した光を吸収することで、反射することなく再度前記導光板側に戻ることを抑制できるので、戻り光、すなわち不要光の発生を抑制できる。

請求項１０に記載のタスクライトは、請求項１〜９のいずれかに記載の照明装置を有することを特徴とする。

広角でありながら、斜め方向に射出する面発光可能な照明装置をタスクライトに搭載することにより、照明装置本体を机の奥に配置しても、手元まで明るく照明できる。また、傾き方向の広がり角も広いので、広範囲を均一に照明できる。更に、限定された角度だけに射出する場合には、視界に光源が入ったときに眩しさ（グレア）が問題となるが、広角に射出光を広げているために、グレアも問題にならないレベルに低減することができる。

請求項１１に記載の壁面取付照明装置は、請求項１〜９のいずれかに記載の照明装置を有することを特徴とする。

本発明の照明装置を壁面に取り付けることで、照明装置の発光面と垂直方向に出射する射出光が少なくなるので、眩しさを感じることなく、
（１）下方向に射出したときは、足元を広範囲に明るく照明することができる。
（２）上方向に射出したときは、天井または空間を明るく照明することができる

本発明によれば、光路偏向手段を有する第２主面と、それに対向する第１主面とを有する導光板を備えた照明装置において、出射角度と出射光束の広がり角を有効に調整でき、光の有効利用を図ることができる照明装置及びタスクライト並びに壁面取付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導光方向の断面図である。 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。 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。 第１主面１１から出射し、プリズムシート５を通過して出射する光束と、プリズムシートを設けない場合の出射光束とを重ねて示す図である。 横軸に出射光束の広がり角度ΔθＬ、縦軸に所望の方向に出射される光束の割合をとって、θＬを変えて示すグラフである。 （ａ）は、プリズムの頂角を形成する一対の斜面ＰＲ１、ＰＲ２が、第２主面の垂線Ｎ１に対して対称的に配置された例を示し、（ｂ）は、プリズムの頂角を形成する一対の斜面ＰＲ１、ＰＲ２の二等分線ＤＬが、第２主面の垂線Ｎ１に対して角度β傾いた例を示す。（ｃ）は、横軸に出射光束の広がり角度ΔθＬ、縦軸に所望の方向に出射される光束の割合をとって、βを変えて示すグラフである。 （ａ）は、プリズムの頂角を形成する一対の斜面ＰＲ１、ＰＲ２の交差角αが９０°の場合を示す例であり、（ｂ）は、交差角αが１２０°の場合を示す例であり、（ｃ）は、交差角αが６０°の場合を示す例である。 実施例１にかかる照明装置を出射面側から見た図である。 実施例１のプリズムシート５からの出射光の輝度角度特性を示す図である。 プリズムシートを設けない比較例１において、第１主面１１からの出射光の輝度角度特性を示す図である。 プリズムシートの代わりに拡散板を設けた比較例２における、光の輝度角度特性を示す図である。 実施例２にかかる照明装置を出射面側から見た図である。 実施例２のプリズムシート５Ａから出射した光の輝度角度特性を示す図である。 実施例３にかかる照明装置の断面図である。 実施例３のプリズムシート５Ｂから出射した光の輝度角度特性を示す図である。 別な実施の形態にかかる照明装置Ｕを示す断面図である。 本実施の形態の照明装置をタスクライトとして用いた例を示す図である。 本実施の形態の照明装置を足元照明として用いた例を示す図である。

以下に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。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。

本発明に係る照明装置は、面発光する照射面を備えた照明装置Ｕであって、例えば、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に対向して配設される複数の発光素子２と、第１主面１１に対向して配置されるプリズムシート５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から射出する照明器具用の照明装置Ｕである。なお、第１主面１１と第２主面１２とは、略平行となっていることが望ましい。

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３に一体的に収容されて構成される。

光源ユニットを構成する発光素子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置（直線的に離散配置）された複数の点状光源（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、３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。但し、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路偏向手段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、図３において、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。なお、入射面１３は平面でもよい。

ＬＥＤ２から出射された光は入射面１３から入射し、導光板１内を導光される。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、光路偏向手段１５に入射して全反射角から外れた光が、第１主面１１から出射されて面発光する構成とされる。

光路偏向手段１５は、面発光する際に、本実施形態では、導光板１の照明光を射出する主面（第１主面１１）の向かう垂線方向とは異なる傾斜した方向に強い光を照射可能である。

より具体的には、第１主面１１もしくは第２主面１２のいずれかに光路偏向手段１５を設け、この光路偏向手段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３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θＬは、１５°＜θＬを満たしている。

図３に示す光路偏向手段１５は、第２主面１２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。この構成であれば、光路偏向手段１５を、射出面に対向する反対側の第２主面１２に設けるので、照度分布の均一化を図ることができ、射出面位置での照度分布をより均一にできる。

また、光路偏向手段１５を構成するＶ溝は、入射面側の第１斜面Ｖ１Ａ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２斜面Ｖ２Ａとの傾斜角度を変えることで、第１主面１１の垂線方向から所定角度θＬだけ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。

尚、Ｖ溝ピッチは等間隔でも良いし、ＬＥＤ２から離れるにつれて小さくなるようにしても良い。Ｖ溝を等間隔に配置すると、意匠的にはすぐれているが、発光面での輝度分布がＬＥＤ２から遠ざかるに従って暗くなる場合がある。一方、Ｖ溝ピッチを徐々に小さくした場合、発光面の輝度均一度が高くなり、光取り出し効率を上げやすいという利点がある。尚、光路偏向手段１５は、入射面１３から所定距離Ｌｓ（図１）にわたって設けないことが望ましい。

ここで、導光板１は、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溝状の光路偏向手段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。

導光板１を成形する金型の転写面に粗面加工を施すことで、第１斜面Ｖ１Ａを粗し面として、拡散手段として拡散効果を持たせることができる。その導光方向における拡散度σは、強度半値全幅で２°未満であると好ましい。ＬＥＤの配列方向のピッチが大きい場合、光取り出し手段である斜面の拡散度は、LED配列方向により大きな拡散度を有する異方性拡散面でもよい。

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導光され、光路偏向手段１５により反射拡散され全反射角から外れた光束が、第１主面１１から照明光として射出される。ここで、第２主面１２の外側反射板４を配置することで、光路偏向手段１５により偏向されて第２主面１２の外側に漏れ出した光を反射して再び導光板１内に戻すことができ、第１主面１１から射出する照明光の強度を大きくすることができ、高効率の照明装置Ｕを実現することができる。一般的な照明装置では、反射板として拡散特性の高い白色反射板を用いることが多いが、本実施形態では、ミラーシート、又はミラーシートに準ずる拡散効果の小さい反射面を用いることが望ましい。拡散特性が大きすぎると、所望の斜め配光以外の角度に射出する光束が増加し、使用状態によっては、眩しさ(グレア)の原因になる。

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。尚、入射面１３に対向する端部１４に隣接して吸収面１６を設けると、戻り光を抑制できる。

また、第１主面１１の外側に、空気層を介してプリズムシート５を配置している。プリズムシート５は、図１に示すように導光方向断面において、上面に、同じ三角形断面を繰り返し並べて形成した繰り返し構造（プリズム）５ａを設けている。プリズムシート５は、その周辺をケース３に取り付けている。繰り返し構造５ａは、プリズムシート５の全面に形成されていても良いが、一部のみに設けると好ましい。この場合、プリズムを設けない平行平板領域を透過した光束は、導光板１から射出された配光特性をほぼ保存した状態でプリズムシート５を通過する。また、プリズムを設けたプリズム領域を透過した光束は、屈折されてより斜めに傾いた配光を有する。言い換えれば、透過領域のプリズムの有無によって、輝度角度特性、すなわち、直視したときに眩しく感じる角度が異なる。

図４は、第１主面１１から出射し、プリズムシート５を通過して出射する光束と、プリズムシートを設けない場合の出射光束とを重ねて示す図である。ここで、導光板１の第１主面１１に垂直な断面において、導光板１から射出される光束の広がり角度（ＦＷＨＭ）をΔθＬ、出射光束の広がり角の中心方向と第１主面の垂線との為す角をθＬ、プリズムシート５から射出される全光束の広がり角度（ＦＷＨＭ）をΔθＰ、出射光束の広がり角の中心方向と第１主面１１の垂線Ｎ２との為す角をθＰとしたとき、以下の式を満たす。
ΔθＰ＞１．３ΔθＬ （１）
θＰ＞１．３θＬ （２）
ΔθＬ＜６０（°） （３）
１５（°）＜θＬ （４）

図４において、第１主面１１から傾いて出射した光束は、プリズムシート５がなければ直進するが（Ｌ１）、頂角90度のプリズム５ａを持つプリズムシート５に入射した光束は、屈折して更に傾いて出射する（Ｌ２）。つまり、プリズムシート５に入射した光束のほとんどが、より大きな傾き角になるように屈折されていることがわかる。尚、プリズムシート５ヘの入射角が小さい光来の一部（Ｌ３）は、入射光束の傾き方向とは逆の方向（ＬＥＤ側）に屈折されるが、光量自体は小さいので問題はない。

例えば、プリズムヘほぼ垂直に光束を入射させた場合、ＬＥＤ側と、反ＬＥＤ側に1/2ずつ屈折することになる。これでは、所望の斜め配光特性を得ることはできない。従って、第１主面１１から出射し、プリズムシート５に入射する光束は、第１主面１１の垂線に対し傾いており、その中心光線の入射角度θＬが、（３）式を満たすようにしたのである。また、その出射光束の広がり角度ΔθＬは、（４）式を満足するようにしている。（４）式の値が下限値を上回り、また（３）式の値が上限値を下回ると、所望の方向以外への屈折が抑制され、プリズムシート５の出射面で全反射して迷光となることがなく、所望の斜め配光とは異なる方向への射出光を減少できる。不要光は、発光面が視野内に入ったときに眩しさの原因になったり、照度分布のピークが２つになり照度ムラを発生させることにつながるので、本発明は効果がある。

図５は、横軸に出射光束の広がり角度ΔθＬ、縦軸に所望の方向に出射される光束の割合をとって、θＬを変えて示すグラフである。図５を参照して、θＬが１５°を下回ると、所望の方向に出射される光束の割合が、０．６以下であり、光の有効利用が行えないことが分かる。又、ΔθＬが６０度を超えると、θＬが２０度で、所望の方向に出射される光束の割合が、０．６３以下であり、光の有効利用が行えないことが分かる。よって、（３）、（４）式を満たすのが好ましい。

本発明者は、プリズムシートのプリズムの頂角の形状について検討した。図６（ａ）は、プリズムの頂角を形成する一対の斜面ＰＲ１、ＰＲ２が、第２主面の垂線Ｎ１に対して対称的に配置された例を示し、図６（ｂ）は、プリズムの頂角を形成する一対の斜面ＰＲ１、ＰＲ２の二等分線ＤＬが、第２主面の垂線Ｎ１に対して角度β傾いた例を示す。つまり、一対の斜面ＰＲ１、ＰＲ２は、第１主面１１の垂線との為す角が異なっている。図６（ｃ）は、横軸に出射光束の広がり角度ΔθＬ、縦軸に所望の方向に出射される光束の割合をとって、βを変えて示すグラフである。尚、θＬは３０°である。

図６から明らかであるが、プリズムの角度を非対称（β≠０）とし、導光板から射出された光束の傾きとプリズム頂点の二等分線の傾きを、反対方向に傾けることにより、不要光の割合を低減することができる。二等分線の傾き角βはβ＜20°であることが望ましい。βが２０°を上回ると、屈折角がおおきくなりすぎて、プリズムのない平行平板領域を透過した光と、プリズム領域で屈折された光の分布が連続的にならず、照明品位が低下するためである。

更に本発明者は、プリズムシートのプリズムの頂角の形状について検討した。図７（ａ）は、プリズムの頂角を形成する一対の斜面ＰＲ１、ＰＲ２の交差角αが９０°の場合を示す例であり、図７（ｂ）は、交差角αが１２０°の場合を示す例であり、図７（ｃ）は、交差角αが６０°の場合を示す例である。

プリズムの頂角は、プリズムにより分岐される２つの光束の為す角θBに影響する。交差角αが120°を超えていると、プリズムによる屈折角度が小さく、分離角も小さいので、照明光を十分に広角化できない．一方、交差角αが70°未満であると、プリズムによる屈折角度が大きいために、プリズムなしの光の広がりとプリズムにより屈折された光の広がりが不連続になり、照明光として不適な輝度分布、照度分布となる。よって、交差角αは、以下の式を満たすのが良い。
７０（°）＜α＜１１０（°） （５）

（実施例１）
以下、実施例を参照して、プリズムシート５の効果について説明する。図８は、実施例１にかかる照明装置を出射面側から見た図であるが、ケースは省略している。プリズムシート５は、中央が素通しの平行平板領域５ｂであり、両側が繰り返し構造５ａを設けたプリズム領域５ｃである。プリズムシート５の全幅Ｗに対し、プリズム領域５ｃの幅は、それぞれ０．２５Ｗである。

図９は、実施例１のプリズムシート５からの全出射光の輝度角度特性を示す図であり、第１主面１１の垂線を０°とし、ＬＥＤから離れる方向を正とする。ここで、光路偏向手段１５のＶ溝の第１斜面Ｖ１Ａの傾斜角度が３０°、第２斜面Ｖ２Ａの傾斜角度が６０°である。プリズムの頂角は９０°である。尚、光路偏向手段１５のＶ溝は鏡面化されている。この実施例１にかかる照明装置においてＬＥＤを点灯させたとき、第１主面１１からの光束は、輝度最大角θＬは３２°であって、広がり角の半値全幅はΔθＬ＝３５°とする。

実施例１によれば、θＰ＝５０°（＞１．３×３２＝４１．６°）であり、ΔθＰ＝７０°（＞１．３×３５＝４５．５°）である。平行平板領域５ｂを透過する光束は、プリズムの影響を受けることなく、導光板１から射出された出射光束の配光特性をほぼ保存して射出される。一方、プリズム領域５ｃを透過した光束は、上記の通り、傾き角度が大きくなる方向に屈折される。照明装置から射出される光束の角度特性は、平行平板領域５ｂとプリズム領域５ｃを透過した光束の重ね合わせになる。従って、広角でかつ斜め配光の照明配光を実現することができる。

（比較例１）
図１０は、プリズムシートを設けない比較例１において、第１主面１１からの出射光の輝度角度特性を示す図である。この比較例１にかかる照明装置においてＬＥＤを点灯させたとき、第１主面１１からの出射光束のみになるから、輝度最大角θＬは３２°であって、広がり角の半値全幅はΔθＬ＝３５°となる。この比較例の場合、タスクライトや足下照明などに用いる場合には、広がり角が狭過ぎるという課題が残る。

（比較例２）
図１１は、図８と同じ導光板１の第１主面に対向して、プリズムシート５の代わりに、ヘイズ値７５％の拡散板を設けた場合における拡散板を透過した光の輝度角度特性を示す図である。従来から、射出照明光の広がり角度を広げるためには、導光板１の第１主面１１の外側に拡散板を配置することが一般的である。しかるに、この比較例２にかかる照明装置においてＬＥＤを点灯させたとき、図１１に示すように、輝度ピーク角度は、ほとんど変わらず、前後左右に射出光が広がっていることが分かる。特に、比較例１とは異なり、第１主面１１の垂線に対して、ＬＥＤ側にも多くの光束が射出されており、拡散板では広角の斜め配光を作りだすことはできないことが分かる。

（実施例２）
図１２は、実施例２にかかる照明装置を出射面側から見た図であるが、ケースは省略している。プリズムシート５Ａは、両側が素通しの平行平板領域５ｂであり、中央が繰り返し構造５ａを設けたプリズム領域５ｃである。それ以外の構成は、実施例１と同様である。プリズムシート５Ａの全幅Ｗに対し、プリズム領域５ｃの幅は、０．４０Ｗである。図１３は、実施例２のプリズムシート５Ａから出射した光の輝度角度特性を示す図である。実施例２においては、θＰ＝６２°（＞１．３×３２＝４１．６°）であり、ΔθＰ＝６５°（＞１．３×３５＝４５．５°）であり、比較例１に対して傾き角が大きく広がり角が大きな光束を出射できる。

（実施例３）
図１４は、実施例３にかかる照明装置を出射面側から見た図である。実施例３のプリズムシート５Ｂは、導光方向に沿ってＶ字形溝を１ｍｍ以下のピッチｐで繰り返す繰り返し構造を有し、すなわちプリズムの断面が台形状である。対向する斜面の角度は９０°未満である。実施例３では、発光面での輝度角度特性が平均化されるために、全発光面領域で特定の角度で眩しさを感じることがなく、より高品位な面発光斜め照明装置を実現できる。Ｖ字形溝ピッチｐは、小さい方が望ましい。実施例３でも、実施例２と同様に、中央が素通しの平行平板領域５ｂであり、両側が繰り返し構造５ａを設けたプリズム領域５ｃである。それ以外の構成は、実施例１と同様である。図１５は、実施例３のプリズムシート５Ｂから出射した光の輝度角度特性を示す図である。プリズムシート５の全幅Ｗに対し、プリズム領域５ｃの幅は、０．２５Ｗである。実施例３においては、θＰ＝５０°（＞１．３×３２＝４１．６°）であり、ΔθＰ＝６０°（＞１．３×３５＝４５．５°）であり、比較例１に対して傾き角が大きく広がり角が大きな光束を出射できる。

図１６は、別な実施の形態にかかる照明装置Ｕを示す断面図である。図１６において、導光板１Ａの入射面１３と対向する端部１４の近傍において、第１主面１１と対向する端部斜面１４が設けられており、端部斜面１７は、入射面１３から端部１４側に近づくにつれて第１主面に近づくように傾いており、端部斜面１７の導光方向の寸法ｗＬは、導光板１Ａの厚みｔより大きくなっていて、第２主面１１と端部斜面１７との傾き角θｗは、５（°）＜θｗ＜３０（°）であると好ましい。又、端部斜面１７の外側には、吸収面（ケース３の内側に墨塗り）１６が形成されている。端部斜面１７の拡散角度σは、６（°）未満であると好ましい。それ以外の構成は図１の実施の形態と同様である。

本実施の形態によれば、入射面１３から入射して導光され、端部斜面１７に到達した光線は、端部斜面１７で全反射した後、第１主面１１から、導光方向に傾きを持った照明光として外部に射出される。端部斜面１７とケース３との間に形成された吸収面１６が、端部斜面１７に到達した光のうち、屈折して外部に射出される光を吸収するために、導光板１Ａに再入射することはなく、端部斜面１７に到達した光が不要光となることを防ぐことができる。

図１７は、本実施の形態の照明装置をタスクライトとして用いた例である。図１７において、照明装置Ｕは、机ＤＫの奥にあるパーティションＰＴの上縁に、ホルダＨＬＤを介して水平に取りつけられ、発光面が下を向くように配置されている。照明装置Ｕは、上述したような配光特性を有するので、机ＤＫの上面を手前まで広く照明することができる。

一般的な面発光照明を机ＤＫの奥に配置するとき、発光面を手前側に傾ける必要があるために、発光面が視界に入り眩しさ（グレア）を感じることが問題となるが、本発明の照明装置Ｕは、発光面を直下に向けて使用することができるので、眩しさを感じることがなく、目に優しい照明を実現することができる。また、照明装置Ｕからの射出光は、手前方向にのみ射出されているので、照明光の不要なパーティションＰＴを照明することはなく、高効率の照明機器を実現できる。

図１８は、本実施の形態の照明装置を壁面に取り付けた例である。図１８において、照明装置Ｕは、垂直な壁面ＷＬに取り付けられ、床面ＦＬを照明するための足元照明に用いられる。照明装置Ｕは、斜め配向可能な照明装置であり、発光面に垂直な方向の輝度は低いために、床面ＦＬを歩行する人の視界に発光面が入っても眩しさを感じない。しかし床面ＦＬを含む足元方向の空間は、広く照明することができる。斜め配光可能な照明装置Ｕを壁面ＷＬに取り付けることにより、薄型で飛び出しのない照明装置を実現することができる。

尚、本発明は以上の実施の形態に限られない。例えば、外観品質を確保するため、照明装置においてプリズムシートの発光面側に、拡散度の低い拡散板を設けても良い。

１ 導光板
１Ａ 導光板
２ 発光素子
３ ケース
４ 反射板
５ プリズムシート
５Ａ プリズムシート
５Ｂ プリズムシート
５ａ 繰り返し（プリズム）構造
５ｂ 平行平板領域
５ｃ プリズム領域
１１ 第１主面
１２ 第２主面
１３ 入射面
１３ａ 第１偏向平面
１３ｂ 第２偏向平面
１４ 端部
１５ 光路偏向手段
１６ 吸収面
２１ 基板
１７ 端部斜面
ＦＬ 床面
ＨＬＤ ホルダ
ＰＲ１、ＰＲ２ 斜面
ＰＴ パーティション
Ｕ 照明装置
Ｖ１Ａ 第１斜面
Ｖ２Ａ 第２斜面
ＷＬ 壁面

Claims (11)

1. 直線的に離散配置をとる又は連続的な光源を備えた光源ユニットと、
   前記光源ユニットから射出された光を入射する入射面と、光路偏向手段を有する第２主面と、前記第２主面に対向しており光を射出させる第１主面とを含む導光板と、
   前記第１主面と対向して配置されるプリズムシートとを有する照明装置であって、
   前記光源ユニットから射出され前記入射面から入射した光は、前記光路偏向手段により偏向され、前記第１主面の垂線に対して傾いた方向に出射するようになっており、
   前記プリズムシートは、前記第１主面と対向する側に配置されてなり、導光方向に沿って周期的に凹凸を繰り返してなる繰り返し構造を有し、
   前記導光板の前記第１主面に垂直で導光方向に沿った断面において、前記導光板から射出される光束の広がり角度（ＦＷＨＭ）をΔθＬ、前記光束の広がり角の中心方向と前記第１主面の垂線との為す角をθＬ、前記プリズムシートから射出される全光束の広がり角度（ＦＷＨＭ）をΔθＰ、前記光束の広がり角の中心方向と前記第１主面の垂線との為す角をθＰとしたとき、以下の式を満たすことを特徴とする照明装置。
   ΔθＰ＞１．３ΔθＬ （１）
   θＰ＞１．３θＬ （２）
   ΔθＬ＜６０（°） （３）
   １５（°）＜θＬ （４）
2. 前記プリズムシートは、前記繰り返し構造が形成されたプリズム領域と、平行平板領域とに分かれていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記プリズムシートにおいて、前記繰り返し構造は、断面が三角形又は台形のプリズムが周期的に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
4. 前記繰り返し構造の対向する一対の斜面のなす角をαとしたときに、以下の式を満たすことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の照明装置。
   ７０（°）＜α＜１１０（°） （５）
5. 前記プリズムの対向する一対の斜面は、前記第１主面の垂線との為す角が異なっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の照明装置。
6. 前記光路偏向手段は、前記第２主面に形成された複数のＶ溝であり、前記Ｖ溝の面の拡散角度σは、２（°）未満であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の照明装置。
7. 前記導光板の前記入射面と対向する端部近傍において、前記第１主面と対向する端部斜面が設けられており、前記端部斜面は、前記入射面から前記端部側に近づくにつれて前記第１主面に近づくように傾いており、前記端部斜面の導光方向の寸法ｗＬは、前記導光板の厚みｔより大きくなっていて、前記第２主面と前記端部斜面との傾き角θｗは、５（°）＜θｗ＜３０（°）であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の照明装置。
8. 前記端部斜面の拡散角度σは、６（°）未満であることを特徴とする請求項７に記載の照明装置。
9. 前記導光板の前記入射面と対向する端部に対向して吸収面を設けたことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の照明装置。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載の照明装置を有することを特徴とするタスクライト。
11. 請求項１〜９のいずれかに記載の照明装置を有することを特徴とする壁面取付照明装置。