JP2015204214A - Lighting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、LED(発光ダイオード)を光源に用いたLED照明装置の光学部品に関する。 The present invention relates to an optical component of an LED lighting device using an LED (light emitting diode) as a light source.
LED光源を用いた薄型バックライトや照明装置において、薄型化や額縁レス等で発光面範囲を広く均一に発光させることが求められている。照明装置においても発光面積の広い均一に光る薄型の照明が求められている。 In a thin backlight or lighting device using an LED light source, it is required to emit light with a wide light emitting surface range uniformly and thinly and without a frame. There is also a need for thin lighting that emits light uniformly and has a wide light emitting area in lighting devices.
従来のLED照明装置において、正面全体を光らせる構成として特許文献1がある。特許文献1の従来技術のLED照明装置について、図6を用いて説明する。図6は、従来の照明装置101の断面図である。透明な導光板22の背面にLED光源21を配している。導光板22のLED光源21に対向する光照射面には、その頂点をLED光源21の発光中心の直上に持つ光入射プリズム28が形成されている。光入射プリズム28の反射面の外側に凸形状の微細プリズム23が形成されている。導光板22の裏面には内側に凹形状の複数の微細プリズム24が形成されている。
In a conventional LED lighting device, there is Patent Literature 1 as a configuration that shines the entire front surface. A conventional LED lighting device of Patent Document 1 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view of a
LED光源21は、基板30に実装されており、基板30と導光板22は筐体25にセットされている。導光板22の裏面には、出射方向に光をだすための反射板27が設けられている。さらに、導光板22の側面方向から漏れる光を導光板内にもどすための反射シート26が筐体側面の内面に貼られている。
The
この構成で、導光板22の光照射面側に光拡散板29を設けることによって、LED光源21を用いて直下照明型の照明装置101を実現することができる。その結果、この照明装置101では、薄型軽量であると同時に額縁をなくすことが可能となり上記課題を解決することができたとしている。
With this configuration, by providing the
しかし、特許文献1の照明装置101では、平面状にしか発光しない。また、導光板22の左右の終端が平面であることから、その終端部からの光り漏れがある。さらに、導光板22の終端部から強い光が発生し、輝線ムラとなる。
However, the
上記課題を解決するために、配列された複数の発光ダイオードと、複数の発光ダイオードの上部に第1曲部が位置し、第1曲部に繋がる平面部が位置し、平面部と繋がる第2曲部とを含む導光板と、導光板の下部で、複数の発光ダイオードの第1側面に位置する第1反射部と、複数の発光ダイオードの第1側面に対向する第2側面に位置する第2反射部と、を有し、第1反射部の第1側面側の端部と第2反射部の第2側面側の端部は、それぞれ、発光ダイオードに対するところが凸部であり、複数の発光ダイオード間に対するところが凹部である照明装置を用いる。 In order to solve the above-mentioned problem, a plurality of light emitting diodes arranged, a first curved portion is located above the plurality of light emitting diodes, a planar portion connected to the first curved portion is located, and a second connected to the planar portion A light guide plate including a curved portion; a first reflecting portion located on a first side of the plurality of light emitting diodes; and a second side located on a second side opposite to the first side of the plurality of light emitting diodes. The first reflecting portion on the first side surface side and the second reflecting portion on the second side surface side are each convex with respect to the light emitting diode, and a plurality of light emitting portions An illuminating device having a recess between the diodes is used.
LEDを使用した照明装置において、上面と側面を均一に光らせることができる。 In an illumination device using LEDs, the upper surface and side surfaces can be illuminated uniformly.
以下本発明を実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施の形態1)
本発明の実施の形態1における照明装置について、まず、図1(a)〜図1(d)を用いて説明する。図1(a)は、本発明の実施の形態1の照明装置100を示す断面図である。図1(b)は、照明装置100を外観から見た斜視図であり、拡散板55で覆われている。破線は、覆われた状態における内部の各部材の状態を示す。
(Embodiment 1)
First, the lighting apparatus according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 (a) to 1 (d). Fig.1 (a) is sectional drawing which shows the
照明装置100は、導光板51と、LED52と、内側反射部材53と、外側反射部材56と、基板54と、拡散板55とを含む。
The
<導光板51>
導光板51は、図1(a)に示すように、LED52からの光を内部に受け入れ、水平方向へ曲げる曲がり部51Bと、曲がり部51Bに繋がる水平面の平面部51Cと、導光板51のもう一方の終端である曲がり部51Aと、を有する。曲がり部51Bで、光は全反射で反射され、平面部51Cへ伝達される。曲がり部51Aでも光は全反射で曲げられる。
<
As shown in FIG. 1A, the
平面部51Cの裏面、下側の面には、凹形状の円錐プリズム57が設けられている。光をその部分で反射し、上方へ光を発光するものである。
A concave
図1(c)は、導光板51を裏面から見た平面図の一部で、平面部51Cに円錐プリズム57がある。
FIG. 1C is a part of a plan view of the
LED52からの光は、曲がり部51B内を全反射で進み、平面部51Cの円錐プリズム57または三角柱プリズム58で、出射面側に光を反射させるようにしている。均質に光が出射されるように、円錐プリズム57、または、三角柱プリズム58が設けられている。円錐プリズム57の深さは、0.1mm〜0.7mmで、ピッチが一定間隔で配置されている。光の出射を均質にするため、ピッチを可変し深さを一定にしても良い。
The light from the
0.1mm〜0.7mmとした理由は、以下である。0.1mmより小さいと輝度が低く、深さ誤差に対する影響が大きく好ましくない。一方、0.7mmを越えると、金型を用いた成形で形状形成する際、離型抵抗が大きく変形等生じやすいためである。 The reason for setting to 0.1 mm to 0.7 mm is as follows. If it is smaller than 0.1 mm, the luminance is low and the influence on the depth error is large, which is not preferable. On the other hand, when the thickness exceeds 0.7 mm, when the shape is formed by molding using a mold, the mold release resistance is large, and deformation is likely to occur.
ピッチ可変の場合、LED52から離れるほど、ピッチは狭くなり、プリズム溝が密にする。一方、ピッチ可変で、深さ一定にすると、金型を用いた成形で行う場合、離型抵抗のバランスがよくなり変形をおこしにくい。
In the case of variable pitch, the further away from the
図1(d)は、図1(c)の変形例を示す。円錐プリズム57の代わりに、三角柱状の溝である三角柱プリズム58を設けている。三角柱プリズム58の深さは、10〜50μmで形成されており、ピッチ一定間隔で配置される。光の出射を均質にするために、ピッチ深さを可変にしてもよい。
FIG.1 (d) shows the modification of FIG.1 (c). Instead of the
10μm〜50μmの理由は、以下である。10μmより小さいと、輝度に対する深さ誤差の影響が大きく好ましくない。一方、50μmを越えると、金型を用いた成形で形状形成する際、離型抵抗が大きく変形を生じやすい。 The reason for 10 μm to 50 μm is as follows. If it is smaller than 10 μm, the influence of the depth error on the luminance is large, which is not preferable. On the other hand, when the thickness exceeds 50 μm, the mold release resistance is large and deformation is likely to occur when forming a shape by molding using a mold.
三角柱プリズム58深さは、LED52から離れるほど深くなり、ピッチ可変の場合は、LED52から離れるほど、ピッチは狭くする必要がある。短い発光範囲の輝度制御をおこなう場合に、ピッチ可変では、非常に微小なピッチにする必要がある。一方、ピッチ一定で深さ可変では、深さ制御で行い、輝度制御がしやすい。
The depth of the
<内側反射部材53>
内側反射部材53は、図1(a)に示すように、導光板51の曲がり部51Aの内面曲面と、逆の形状となる曲面反射面53Aをもつ。内側反射部材53のLED52側も同様に導光板51の曲がり部51Bの内側曲面と逆の形状の曲面反射面53Bをもつ。逆形状とは、両者が点対称な形状であることを意味する。ただし、まったく同じ形状でなくともよい。曲がり部51Aの内面曲面と曲面反射面53Aとで、凹形状同士の楕円柱状の空間を形成する。曲がり部51Bの内側曲面と曲面反射面53Bとも同様である。この空間で、光を上方へ出射する。
<
As shown in FIG. 1A, the inner reflecting
内側反射部材53は、光を反射する部材である。導光板51の曲がり部51A、曲がり部51Bには、円錐プリズム57(図1(c))、三角柱プリズム58(図1(d))を形成しない。その代わりに、曲面反射面53Bと曲がり部51B、曲面反射面53Aと曲がり部51Aの各ペアで光を上方へ出射することができる。曲面反射面53Bと曲面反射面53Aとは、光を上方へ反射させる凹形状ならよい。
The
<基板54>
基板54は、複数のLED52が1列に実装されている。長方形の厚み1mmの板状であり、LED52を発光させるための回路パターンが形成されている。基板厚は照明装置を薄型化する上で、放熱性、強度面を考慮し0.5〜1.0mmとしている。
<
The
<拡散板55>
拡散板55は、箱型形状で、導光板51からの光を外観上さらに均一化するために、LED52の主発光方向となる面(上面)と、側面方向を覆うように構成する。カバーの色は乳白色で、透過率が60〜90%のものを使用する。導光板からの光を拡散板55で拡散する機能をもち、材料の中に、拡散材が混入されている。
<
The diffusing
この拡散材は、光を吸収する特性をもち、その配合量によって透過率が変化する。照明装置100の実使用上の光の利用効率と、均一発光のための光の拡散性とのバランスをみて拡散板55の拡散材の配合量は、透過率として60%〜90%の領域から選定している。
This diffusing material has the property of absorbing light, and the transmittance varies depending on the amount of the diffusing material. Considering the balance between the light use efficiency in actual use of the
<外側反射部材56>
図1(a)に示すように、導光板51の外側に、外側反射部材56を設けられている。外側反射部材56も光を反射するものである。外側反射部材56と、内側反射部材53と、LED52と、導光板51と、で空間を形成する。その空間の光を有効に利用する。つまり、LED52の光を、無駄なく導光板51へ導く。
<
As shown in FIG. 1A, an
<内側反射部材53と外側反射部材56の形状>
内側反射部材53と外側反射部材56の形状を図2(a)〜図2(c)で示す。図2(a)は、導光板51を除いた照明装置100の平面図である。図2(b)は、導光板51も含めたAA´断面図、図2(c)は、導光板51も含めたBB´断面図である。
<Shapes of Inner Reflecting
The shapes of the
内側反射部材53と外側反射部材56とが対向する面の形状に関して、LED52に近い部分は、突起が形成され、LED52から離れるところ(LED52間)は、凹んでいる。つまり、LED52に面(対向)するところに、突起がある。LED52間は、凹部となっている。
With respect to the shape of the surface where the
LED52の光は、一部が、導光板51へ導入されず漏れる光が存在する。その結果、LED52に近いところは、LED52の強い光りがあり、LED52から離れたところ(LED52間)は光が弱い。この影響を無くするため、LED52に近いところの内側反射部材53と外側反射部材56に突起を設ける。一方、LED52間は、凹部を設ける。この結果、光が均質に出射される。
Some of the light from the
<材質、寸法>
導光板51の材質は透明のアクリル材料の成形品である。内側反射部材53及び外側反射部材56は白色の樹脂である。拡散板55は、アクリル又はポリカーボネート系の拡散剤の入った材質である。図1(a)に示す照明装置100で、導光板51の板厚(平面部51C)は、1.5mmである。曲がり部51A、曲がり部51Bも含めた高さHは、3.0mmである。曲がり部51Aの終端の平面から、拡散板55の内面までの距離T(図1(a))は、4.3mmである。 距離Tと高さHとの差異は、差分Dである。
<Material and dimensions>
The material of the
この差分Dは、ある範囲以上である必要がある。その理由は、曲がり部51A、51Bの終端の平面から出射された光が内側反射部材53にあたって反射する光と、導光板51の平面部51Cから発せられた光りとが、拡散板55上で均一になることが必要であるためである。
The difference D needs to be greater than a certain range. The reason is that light emitted from the end planes of the
また、差分Dが、導光板51の平面部51Cのパターンピッチ(円錐プリズム57(図1(c))、三角柱プリズム58(図1(d))のピッチ)より、大きいことが好ましい。
Further, the difference D is preferably larger than the pattern pitch of the
その理由は、導光板51のプリズムによる広がり角が片側40°〜45°である。一方、プリズムパターンピッチと同等の差分Dの距離をとれば、各プリズムパターンからの光が
プリズムパターンピッチと同じ範囲に広がる。この場合、光が重なり、パターンムラにならないからである。
The reason is that the spread angle of the
曲面反射面53Aにあたって反射された光は、指向性なく、片側60°の広がりをもち、
曲面反射面53Aで反射した光が側面方向を照らすことを可能にする。
The light reflected on the curved reflecting
The light reflected by the curved reflecting
差分Dは、曲面反射面53Aにあたった光が、拡散板55の上面と側面とから、均一出射されるように、設けられている。拡散板55の内面と導光板51の上面との間の差分Dは、拡散板55と曲がり部51Aと曲がり部51Bとの間の距離を確保している。
The difference D is provided so that the light hitting the curved reflecting
<効果>
実施の形態1の構造にすることで、従来は、拡散板55の側面が発光しない状態であったのに対して、拡散板55の上面と側面を均一に光らせることのできる照明装置100を提供できる。
<Effect>
By employing the structure of the first embodiment, the
(実施の形態2)
実施の形態2は、実施の形態1を部分的に変えた例である。説明しない部分は実施の形態1と同じである。
(Embodiment 2)
The second embodiment is an example in which the first embodiment is partially changed. The parts not described are the same as those in the first embodiment.
本発明の実施の形態2について、部分的に形態を変えた内側反射部材53について図3(a)〜図3(c)を用いて説明する。
Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIG. 3A to FIG. 3C for an
図3(a)は、拡散板55と導光板51を取り除いた照明装置100の水平面での平面図ある。図3(b)は、図3(a)のAA´断面図、図3(c)は、図3(a)のBB´断面図である。
FIG. 3A is a plan view in a horizontal plane of the
内側反射部材53は、その上部側面の曲面反射面53Aを、LED52の配列方向で、変化させ、波状反射面59としている。波状反射面59の曲面は、LED52からの光の強弱にあわせ、波状に形成している。
The
つまり、内側反射部材53は、LED52に近いところは凸部を形成し(図3(b))、LED52から遠いところは、凹部を形成(図3(c))する。図2と同様であり、つまり、LED52に面(対向)するところに、突起がある。LED52間は、凹部となっている。
That is, the
LED52の光源からの光は、光源を中心にほぼ同芯円状に広がる。その光りを均一照射するように、波状反射面59の曲面位置をLED52からの位置によって変える。このことにより、LED52から見て、導光板51の最終端となる側の側面の発光状態の均一性を確保する。
The light from the light source of the
説明していない事項は、実施の形態1と同様である。
<効果>
実施の形態2の構造にすることで、従来は、拡散板55の側面が発光しない状態であったのに対して、拡散板55の上面と側面を均一に光らせることのできる照明装置100を提供できる。
Matters not described are the same as those in the first embodiment.
<Effect>
By employing the structure of the second embodiment, the
(実施の形態3)
本発明の実施の形態3における照明装置100について、図4(a)〜図4(c)を用いて説明する。説明しない事項は、実施の形態1,2と同じである。
(Embodiment 3)
図4(a)は、本発明の実施の形態3の照明装置100を示す断面図である。図4(b)は、本発明の照明装置100の外観から見た斜視図である。破線は、覆われた状態における内部の各部材の配置を示す。図4(c)は、照明装置100で、導光板51を取り外した状態の平面図である。
FIG. 4A is a cross-sectional view showing
実施の形態3の照明装置は、実施の形態1の左側部を右側部分にも設けた構造である。相違点としては、LED52の光が、導光板51の曲がり部51Bに入光し、その後、左右2方向へ分かれる。その後は、実施の形態1と同様である。
The illumination device of the third embodiment has a structure in which the left side portion of the first embodiment is also provided on the right side portion. As a difference, the light of the
LED52と、2つの内側反射部材53と、導光板51の曲がり部51Bとで空間を作る。空間の光を、もれなく、曲がり部51Bへ入光させる。
<効果>
実施の形態3の構造にすることで、従来は、拡散板55の側面が発光しない状態であったのに対して、拡散板55の上面と側面を均一に光らせることのできる照明装置100を提供できる。
A space is formed by the
<Effect>
By employing the structure of the third embodiment, the
(実施の形態4)
本発明の実施の形態4について、図5を用いて説明する。図5は、照明装置100で、拡散板55、導光板51を取り除いた状態の平面図である。
(Embodiment 4)
Embodiment 4 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a plan view of the
実施の形態4の照明装置は、図3(a)の照明装置100において、左側部分を右側部分にも設けた構造である。LED52のピッチは、一直線状に配置されている。導光板51のLED52から見て1方向の最終端となる曲がり部51Aの内面曲面と、凹凸が逆になる曲面反射面53Aをもつ内側反射部材53を設ける。
The lighting device of Embodiment 4 has a structure in which the left side portion is also provided on the right side portion in the
曲面反射面53Aの曲面は、LED52からの光の強弱にあわせ、波状反射面59に形成されている。導光板51のLED52から見て、もう1方向の最終端となる曲がり部51Aの内面曲面と、凹凸が逆になる曲面の波状反射面59をもつ内側反射部材53を設ける。
The curved surface of the curved reflecting
この構成にすることによって、より均一性の高い側面の発光状態が得られる照明装置100を提供できる。説明していない事項は、実施の形態2と同様である。
With this configuration, it is possible to provide the
なお、上記実施の形態は組み合わせることができる。
<効果>
実施の形態4の構造にすることで、従来は、拡散板55の側面が発光しない状態であったのに対して、拡散板55の上面と側面を均一に光らせることのできる照明装置100を提供できる。
Note that the above embodiments can be combined.
<Effect>
By employing the structure of the fourth embodiment, the
照明装置として広く利用できる。 Can be widely used as a lighting device.
21 光源
22 導光板
23 微細プリズム
24 微細プリズム
25 筐体
26 反射シート
27 反射板
28 光入射プリズム
29 光拡散板
30 基板
51 導光板
51A 曲がり部
51B 曲がり部
51C 平面部
52 LED
53 内側反射部材
53A 曲面反射面
53B 曲面反射面
54 基板
55 拡散板
56 外側反射部材
57 円錐プリズム
58 三角柱プリズム
59 波状反射面
100、101 照明装置
21
53
Claims (6)
前記複数の発光ダイオードの上部に第1曲部が位置し、前記第1曲部に繋がる平面部が位置し、前記平面部と繋がる第2曲部とを含む導光板と、
前記導光板の下部で、前記複数の発光ダイオードの第1側面に位置する第1反射部と、
前記複数の発光ダイオードの前記第1側面に対向する第2側面に位置する第2反射部と、
を有し、
前記第1反射部の前記第1側面側の端部と前記第2反射部の前記第2側面側の端部は、それぞれ、前記発光ダイオードに対するところが凸部であり、前記複数の発光ダイオード間に対するところが凹部であることを特徴とする照明装置。 A plurality of light emitting diodes arranged;
A light guide plate including a first curved portion on top of the plurality of light emitting diodes, a planar portion connected to the first curved portion, and a second curved portion connected to the planar portion;
A first reflecting portion located on a first side surface of the plurality of light emitting diodes at a lower portion of the light guide plate;
A second reflecting portion located on a second side facing the first side of the plurality of light emitting diodes;
Have
The end on the first side surface side of the first reflecting portion and the end portion on the second side surface side of the second reflecting portion are respectively convex portions with respect to the light emitting diodes, and between the plurality of light emitting diodes. However, the illumination device is characterized by being a recess.
前記複数の発光ダイオードの上部に第1曲部が位置し、前記第1曲部に繋がる第1平面部と第2平面部とが位置し、前記第1平面部と繋がる第2曲部と、前記第2平面部に繋がる第3曲部とを含む導光板と、
前記導光板の前記第1平面部の下部で、前記複数の発光ダイオードの第1側面に位置する第1反射部と、
前記導光板の前記第2平面部の下部で、前記複数の発光ダイオードの第1側面に位置する第2反射部と、を有し、
前記第1反射部の端部と前記第2反射部の端部は、前記発光ダイオードに対するところが凸部であり、前記複数の発光ダイオード間に対するところが凹部であることを特徴とする照明装置。 Light emitting diodes arranged in multiple rows;
A first curved portion located on top of the plurality of light emitting diodes; a first planar portion connected to the first curved portion; and a second planar portion located; a second curved portion connected to the first planar portion; A light guide plate including a third curved portion connected to the second plane portion;
A first reflecting portion located on a first side surface of the plurality of light emitting diodes below the first flat portion of the light guide plate;
A second reflecting portion located on a first side surface of the plurality of light emitting diodes at a lower portion of the second flat portion of the light guide plate;
The lighting device, wherein the end portion of the first reflection portion and the end portion of the second reflection portion are convex portions with respect to the light emitting diodes and concave portions between the plurality of light emitting diodes.
The one end portion on the upper surface of the first reflecting portion and the one end portion on the upper surface of the second reflecting portion are convex portions at the light emitting diodes and concave portions between the plurality of light emitting diodes. Item 6. The lighting device according to Item 4 or 5.
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