JP2015011968A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】導光棒の長手方向の輝度及び照度分布の均一化を図りつつ、曲面状の照射対象への光照射範囲を広げることができる照明装置を提供すること。【解決手段】導光体の長手方向端面の入光面の近傍に光源を配置して成る照明装置１において、前記導光体を、横断面形状が軸心を中心とする略円形の導光棒２で構成し、該導光棒２の外周面を第１反射面２ｂとし、該第１反射面２ｂの一部をカットして長手方向に沿う平面状の第２反射面２ｃとし、該第２反射面２ｃに光拡散部４を設け、前記第２反射面２ｃに対向する外周面に凹曲面状の出光面２ｄを長手方向に沿って形成する。又、前記第１反射面２ｂと前記出光面２ｄとの境界部分を角Ｒ形状とする。【選択図】図３

Description

本発明は、丸棒状の導光棒を用いた照明装置に係り、特に曲面形状の照射対象を照明するための照明装置に関するものである。

照明装置の光源として従来は蛍光管等の放電管が使用されていたが、この放電管は、光量が大きい反面、消費電力が大きく、所望の光量が得られるまでの立ち上がり時間が長いという問題があった。

そこで、近年、照明装置の光源には、高輝度で消費電力が小さく、所望の光量が得られるまでの立ち上がる時間が短いＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子が用いられるようになってきている。

ところが、ＬＥＤ等の発光素子は指向性が強く、該発光素子から出射される光をそのまま照明に供することができないため、導光体を用いて光を導光させつつ反射及び拡散させて照射対象に略均一に照射させることが行われている。

斯かる照明装置に関して、特許文献１には、図１１〜図１４に示すような光源モジュールが提案されている。

即ち、図１１は特許文献１において提案された光源モジュールの縦断面図、図１２は同光源モジュールの斜視図、図１３は図１２の矢視Ｅ方向の部分拡大図、図１４は図１２の矢視Ｆ方向の部分拡大図であり、図１１に示すように、光源モジュール２０は、四角柱状の透明な導光体１０と、該導光体１０の長手方向両端面の入光面１０ａに近接配置された光源であるＬＥＤ１２を含んで構成されている。

上記導光体１０の上面は出光面とされ、この出光面１６に対向する下面は反射面１８とされている。そして、導光体１０の反射面１８には、導光体１０内を全反射しながら導光する光を全反射条件が満たされない方向へ拡散させる第１光拡散構造２２が設けられている。又、導光体１０の出光面１６には、前記第１光拡散構造２２によって拡散されて進行方向が変化した光を更に拡散させる第２光拡散構造２４が設けられている。ここで、第１光拡散構造２２は、図１４にその一部を示すように、複数の突起状の拡散部２３を長手方向（図１４の左右方向）に適当なピッチで配列して構成されており、これらの拡散部２３の配列間隔は、長手方向中央から両端に向かって広く設定されている。これに対して、第２光拡散構造２４は、図１３に示すように、長手方向に沿って略均一に延在するよう形成されている。

而して、以上のように構成された光源モジュール５０においては、各ＬＥＤ１２から出射した光は、導光体１０の長手方向両端の入光面１０ａから導光体１０内に入射し、この入射した光は、全反射しながら導光体１０内を導光する過程で第１光拡散構造２２において拡散し、その進行方向が変化する。そして、進行方向が変化した光の一部は、出光面１６において全反射の条件を満たさなくなり、第２光拡散構造２４によって再び拡散しながら導光体１０の外部へと出射し、不図示の照射対象に向けて照射され、導光体１０の長手方向に沿う輝度と照度分布が均一化される。

特開２０１０−２０５５６５号公報

しかしながら、特許文献１において提案された光源モジュール５０は、平面状の照射対象の照明しか想定されておらず、曲面状の照射対象の照明における導光体の短手方向の配光制御がなされていないという問題がある。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、導光棒の長手方向の輝度及び照度分布の均一化を図りつつ、曲面状の照射対象への光照射範囲を広げることができる照明装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、導光体の長手方向端面の入光面の近傍に光源を配置して成る照明装置において、
前記導光体を、横断面形状が軸心を中心とする略円形の導光棒で構成し、
該導光棒の外周面を第１反射面とし、
該第１反射面の一部をカットして長手方向に沿う平面状の第２反射面とし、該第２反射面に光拡散部を設け、
前記第２反射面に対向する外周面に凹曲面状の出光面を長手方向に沿って形成したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記拡散部の長手方向両端部の幅を前記入光面に向かって漸次狭くなるよう設定したことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記拡散部を長手方向に沿って配列された複数のＶカットで構成するとともに、該Ｖカットの配列ピッチを中央部から両端部に向かって漸次大きくなるよう設定したことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記第１反射面と前記出光面との境界部分を角Ｒ形状としたことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、光源から出射した光は、導光棒の両端の入光面から導光棒内へと入射し、全反射しながら導光棒内を導光する過程で、第１反射面で反射するとともに、第２反射面に設けられた光拡散部によって拡散し、その進行方向が変化する。そして、進行方向が変化した光の一部は、出光面において全反射の条件を満たさなくなり、該出光面から導光棒の外部に出射し、照射対象に照射されるが、出光面は凹曲面状を成しているため、出光面から出射する光は導光棒の短手方向に拡散してその出射範囲が広げられ、曲面状の照射対象に対しても広い範囲を照明することができる。尚、第１反射面は導光棒の軸心を中心とする円弧曲面としたため、臨界角を超えて光漏れし易い平面状の反射面に比べて、意図しない出光を抑えることができ、導光棒の導光効率を高めることができる。

又、導光棒内を導光する光は、第２反射面に設けられた拡散部によって拡散するため、導光体の出光面から出射する光の導光棒の長手方向に沿う輝度と照度分布が均一化される。

請求項２記載の発明によれば、導光棒の光源に近くて光の出射量が多い長手方向両端部の拡散部の幅を入光面（光源）に向かって漸次狭くなるようにしたため、出光面からの出射光量が長手方向に均一化され、導光棒の長手方向の輝度及び照度分布が均一化される。

請求項３記載の発明によれば、拡散部のＶカットの配列ピッチを、光の出射量が少ない中央部から光の出射量が多い両端部に向かって漸次大きくなるようにしたため、出光面からの出射光量が長手方向に均一化され、導光棒の長手方向の輝度及び照度分布が均一化される。

請求項４記載の発明によれば、導光棒の第１反射面と出光面との境界部分をエッジではなく、角Ｒ形状としたため、導光棒に近接配置された照射対称に映り込む光がエッジライトとなることがなく、照明部分の見栄えの低下を防ぐことができる。

本発明に係る照明装置の適用例を示す斜視図である。 本発明に係る照明装置の導光棒の平面図である。 図２のＡ−Ａ線断面図である。 図３の矢視Ｂ方向の図である。 図４のＣ部拡大詳細図である。 図３の矢視Ｄ方向の図である。 （ａ），（ｂ）は本発明に係る導光棒（凹曲面状の出光面を備えるもの）と他の導光棒（凹曲面状の出光面を備えないもの）の配光光線シミュレーションを示す図である。 （ａ），（ｂ）は導光棒の拡散部の幅を長手方向両端部において入光面（ＬＥＤ）に向かって漸次狭くなるようにした場合と、拡散部の幅を長手方向に沿って均一とした場合の照射シミュレーションを示す図である。 本発明の変形例を示す図５と同様の図である。 （ａ），（ｂ）は円弧曲面状の第１反射面を備える本発明に係る導光棒と平面状の反射面を備える他の導光棒における照射シミュレーションを示す図である。 特許文献１において提案された光源モジュールの縦断面図である。 特許文献１において提案された光源モジュールの斜視図である。 図１２の矢視Ｅ方向の部分拡大図である。 図１２の矢視Ｆ方向の部分拡大図である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係る照明装置の適用例を示す斜視図であり、横方向に長い本発明に係る照明装置１を遊技機のドラム状のスロットリール５の照明に適用した例を示している。尚、遊技機のスロットリール５は、その軸心を中心として矢印方向に回転するものであって、その外周面の一部が照明装置１によって横ライン状に照明される。

而して、本発明に係る照明装置１は、スロットリール５に近接して水平に配置された丸棒状の導光棒２の長手方向両端に、基板３に実装された光源である不図示のＬＥＤを近接配置して構成されている。以下、導光棒２の詳細な構成を図２〜図６に基づいて以下に説明する。

図２は本発明に係る照明装置の導光棒の平面図、図３は図２のＡ−Ａ線断面図、図４は図３の矢視Ｂ方向の図、図５は図４のＣ部拡大詳細図、図６は図３の矢視Ｄ方向の図である。

本発明に係る照明装置１に用いられる丸棒状の導光棒２は、ＰＣ、ＰＭＭＡ等の光透過率の高い透明樹脂によって一体に成形された細長い部材であって、図３に示すように、軸心を中心とする略円形の横断面形状を有している。そして、この導光棒２の長手方向両端面は、図２に示すように平坦な入光面２ａをそれぞれ構成しており、各入光面２ａに近接して光源である不図示のＬＥＤがそれぞれ配置されている。

又、導光棒２の外周面の一部（後述の第２反射面２ｃと出光面２ｄを除く外周面）は円弧曲面状の第１反射面２ｂを構成している。そして、導光棒２の外周面の一部は、カットされて長手方向（図３の紙面垂直方向）に沿う平面状の第２反射面２ｃとされており、この第２反射面２ｃには、図４及び図５に示すように、光拡散部４が長手方向に沿って設けられている。この光拡散部４は、９０°のＶカット４ａを長手方向に沿って複数形成することによって設けられている。ここで、拡散部４の入光面２ａ（ＬＥＤ）に近い長手方向両端部の幅は、入光面２ａ（ＬＥＤ）に向かって漸次狭くなるよう設定されている。

又、導光棒２の外周面の前記第２反射面２ｃに対向する箇所には、図３及び図６に示すように、凹曲面状の出光面２ｄが長手方向（図３の紙面垂直方向）に沿って形成されている。ここで、図３に詳細に示すように、導光棒２の第１反射面２ｂと出光面２ｄとの２つの境界部分には角Ｒ形状が形成されている。

而して、以上のように構成された導光棒２を備える図１に示す照明装置１において、不図示の各ＬＥＤに電流が供給されてこれらのＬＥＤが駆動されると、各ＬＥＤが発光し、その出射光は、導光棒２の両端の入光面２ａから導光棒２内へと入射し、全反射しながら導光棒２内を導光するが、その過程で、第１反射面２ｂで反射するとともに、第２反射面２ｃに設けられた光拡散部４の複数のＶカット４ａによって拡散し、その進行方向が変化する。そして、進行方向が変化した光の一部は、出光面２ｄにおいて全反射の条件を満たさなくなり、出光面２ｄから導光棒の外部へと出射し、照射対照である図１に示すスロットリール１０に向けて照射されるが、出光面２ｄは凹曲面状を成しているため、該出光面２ｄから出射する光は、導光棒２の短手方向に拡散してその出射範囲が広げられ、曲面状のスロットリール５の広い範囲を照明することができる。

ここで、図７（ａ），（ｂ）に本発明に係る導光棒２（凹曲面状の出光面２ｄを備えるもの）と他の導光棒２’（凹曲面状の出光面を備えないもの）の配光光線シミュレーションをそれぞれ示すが、本発明に係る導光棒２を用いた場合には、図７（ａ）に示すように照射対象であるスロットリール５への照射範囲が図７（ｂ）に示す導光棒２’を用いた場合よりも広がることが分かる。

又、導光棒２内を導光する光は、第２反射面２ｃに設けられた拡散部４のＶカット４ａによって拡散するため、導光棒２の出光面２ｄから出射する光の導光棒２の長手方向に沿う輝度と照度分布が均一化される。特に、本実施の形態では、導光棒２のＬＥＤに近くて光の出射量が多い長手方向両端部の拡散部４の幅を入光面２ａ（ＬＥＤ）に向かって漸次狭くなるようにしたため、出光面２ｄからの出射光量が長手方向に均一化され、導光棒２の長手方向の輝度及び照度分布が一層効果的に均一化される。

ここで、本実施の形態のように導光棒２の拡散部４の幅を長手方向両端部において入光面２ａ（ＬＥＤ）に向かって漸次狭くなるようにした場合と、拡散部４の幅を長手方向に沿って均一とした場合の照射シミュレーションを図８（ａ），（ｂ）にそれぞれ示すが、図８（ａ）に示す本実施の形態の形態の方が図８（ｂ）に示す拡散部４の幅を長手方向に均一とした場合よりも出光量を長手方向に均一化することができることが分かる。

尚、本実施の形態では、導光棒２の拡散部４の幅を長手方向両端部において入光面２ａ（ＬＥＤ）に向かって漸次狭くなるようにしたが、図９に示すように、拡散部４のＶカット４ａの配列ピッチを、光の出射量が少ない中央部から光の出射量が多い両端部に向かって漸次大きくなるように設定しても同様の効果が得られる。

又、本発明に係る照明装置１においては、第１反射面２ｂを導光棒２の軸心を中心とする円弧曲面としたため、臨界角を超えて光漏れし易い平面状の反射面に比べて、意図しない出光を第１反射面２ｂによって抑えることができ、導光棒２の導光効率を高めることができる。

ここで、図１０（ａ），（ｂ）に円弧曲面状の第１反射面２ｂを備える本発明に係る導光棒２と平面状の反射面を備える他の導光棒における照射シミュレーションをそれぞれ示すが、図１０（ａ）に示すように、本発明に係る導光棒２を用いれば、図１０（ｂ）に示す平面状の反射面を有する導光棒を用いた場合よりも照射対象に照射される光の強度が高くなることが分かる。

尚、以上は本発明に係る照明装置１を遊技機のスロットリール５の照明に供した例について説明したが、本発明に係る照明装置１は、他の任意の曲面状の照射対象の照明に好適に供することができることは勿論である。

１ 照明装置
２ 導光棒
２ａ 導光棒の入光面
２ｂ 導光棒に第１反射面
２ｃ 導光棒の第２反射面
２ｄ 導光棒の出光面
３ 基板
４ 光拡散部
４ａ 光拡散部のＶカット
５ スロットルリール（照射対象）

Claims (4)

1. 導光体の長手方向端面の入光面の近傍に光源を配置して成る照明装置において、
   前記導光体を、横断面形状が軸心を中心とする略円形の導光棒で構成し、
   該導光棒の外周面を第１反射面とし、
   該第１反射面の一部をカットして長手方向に沿う平面状の第２反射面とし、該第２反射面に光拡散部を設け、
   前記第２反射面に対向する外周面に凹曲面状の出光面を長手方向に沿って形成したことを特徴とする照明装置。
2. 前記拡散部の長手方向両端部の幅を前記入光面に向かって漸次狭くなるよう設定したことを特徴とする請求項１記載の照明装置。
3. 前記拡散部を長手方向に沿って配列された複数のＶカットで構成するとともに、該Ｖカットの配列ピッチを中央部から両端部に向かって漸次大きくなるよう設定したことを特徴とする請求項１記載の照明装置。
4. 前記第１反射面と前記出光面との境界部分を角Ｒ形状としたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の照明装置。
   

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