JP2016143570A - 面状発光モジュール - Google Patents
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[1] 導光体と、光源とを備え、
前記導光体は板形状を有し、
前記板形状は上面と、底面と、側面とを有し、
前記板形状はさらに前記底面と前記上面との間に中段面と、中側面とを有し、
前記中側面は前記中段面よりも前記底面の近くに位置し、かつ前記中側面の少なくとも一部は前記光源の発した光の入射する入射面を成し、
前記上面の少なくとも一部は前記入射面より入射した前記光の出射する出射面を成し、
前記底面および前記中段面、及び前記上面からなる群から選ばれる一以上の面の少なくとも一部は偏向面を成し、
前記中段面は前記中側面よりも前記側面の近くに位置し、
前記入射面の法線が、前記出射面の法線と成す角のうち、狭角は前記導光体の空気中の臨界角より大きい、
面状発光モジュール;
[2] 前記底面の少なくとも一部および前記中段面の少なくとも一部は偏向面を成し、
前記偏向面は複数の溝を有し、
前記溝の長手方向は、前記入射面と平行である、
[1]に記載の面状発光モジュール。
[3] 前記入射面の法線方向と平行であり、かつ前記板形状が拡がる基準平面に直交する基準法線の方向と平行である断面において、前記溝の輪郭線がV字形状である、
[2]に記載の面状発光モジュール。
[4] 前記入射面の法線方向と平行であり、かつ前記板形状が拡がる基準平面に直交する基準法線の方向と平行である断面において、前記溝の輪郭線が、前記基準平面に対して成す角度は、前記溝の中での深さに関わりなく一様か、又は前記溝の中の深い位置にあるほど小さくなる、
[2]に記載の面状発光モジュール;
[5] 前記溝の表面の少なくとも一部は、前記基準平面に対して少なくとも35度以上の角度を成す、
[4]に記載の面状発光モジュール;
[6] 前記溝の表面の少なくとも一部は、前記基準平面に対して少なくとも50度以上の角度を成す、
[4]に記載の面状発光モジュール;
[7] 前記溝の表面の少なくとも一部は、前記基準平面に対して少なくとも60度以上の角度を成す、
[4]に記載の面状発光モジュール;
[8] 前記中側面を少なくとも2つ備え、
前記板形状を平面視したとき、前記板形状は長方形であり、
一方及び他方の前記切欠き部の前記中側面は互いに対向し、かつ前記底面を挟むように位置する、
[2]〜[7]のいずれか1項に記載の面状発光モジュール;
[9] 前記出射面は互いに平行に延びる複数の凸条を有し、
前記板形状を平面視したとき、前記複数の凸条は前記複数の溝と直交する、
[2]〜[8]のいずれか1項に記載の面状発光モジュール;
[10] 前記板形状は円盤形状であり、
前記底面は円形であり、
前記側面と、前記中側面とは円筒の側面形状であり、
前記中段面は円環形であり、
前記複数の溝は同心円状に配置されている、
[2]〜[7]のいずれか1項に記載の面状発光モジュール;
[11] 前記出射面は円形であり、かつ前記円形の中心から放射状に延びる複数の凸条を有し、
前記複数の凸条は平面視すると前記複数の溝と直交し、
前記複数の凸条の幅及び高さは、前記中心から遠いほど大きい、
[10]に記載の面状発光モジュール;
を提供することで上記目的を達成する。
[面状発光モジュール]
図1は面状発光モジュールの断面を表す。本実施形態において、面状発光モジュールを単にモジュールという場合がある。モジュールは光源20及び導光体30を備える。
<板形状>
図1に示すように、導光体30は板形状を有する。本実施形態において板形状の有する各面を表す用語に、上面、底面、側面、中段面、及び中側面が含まれる。各用語は当業者の理解を助けるために呼称されるものである。各用語は、モジュールの設置態様を限定するものではない。
図2は面状発光モジュールの光学的構造を示す断面図である。上面40、底面45、側面50、中段面70、及び中側面80は導光体30と外界との界面である。図2に示す光源20から出た光は導光体30により面光源に変換される。以下、光源20の発する光の進行経路を説明しつつ導光体30の構造を明らかにする。
図3は、上述の面状発光モジュールの一態様である、角型モジュールを示す斜視図である。図4は図3のIV−IV’線の断面図である。以下、図3,4を参照しつつ角型モジュールを説明する。角型モジュールを単にモジュールという場合がある。
図3に示すようにモジュールはエッジライト型の照明方式を有する。かかる照明方式は入光部が底面側の中央部に設けられていること特徴とする。具体的には、モジュールは互いに対向する光源20,25を有する。光源25の特徴は光源20に準じる。光源20,25はそれぞれ点光源である。
図3に示すようにモジュールは導光体31を有する。導光体31は、図1に示す導光体30に下記の特徴が付加されているものである。導光体31は切欠き部を2又は3以上備えることが好ましい。導光体31の板形状を平面視すると実質的な長方形である。長方形は正方形でもよい。
図3に示す導光体31は樹脂を成型して作ることが出来る。成型された樹脂は可視光を所定の透過率で透過することが好ましい。樹脂は有機材料でも無機材料でもよい。有機材料は熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂でもよい。無機材料はケイ素樹脂でもよい。樹脂はガラスで置き換えてもよい。
図4は、導光体31を、図3に示すIV−IV’線で切断したときの断面を模式的に表す。中側面85は入射面86を備える。IV−IV’断面は入射面81又は入射面86の法線と平行である。角型モジュールにおいて入射面81,86は平面であることがこのましい。このときIV−IV’断面は入射面81,86と直交することが好ましい。
図3に示すように中段面75は副偏向面71と同等の副偏向面76を有する。主偏向面46は溝群90を有する。溝群90は複数の溝からなる。図4に示すように複数の溝は、入射面81,86の近くから遠くに向かって順に並ぶ。
図3,5に示すように溝群90,100,105の有する溝の間隔は、各溝と入射面81,86との距離が大きいほど、図に示されるように基本的には狭くなる。これにより、入射面から遠いために到達する光が少なくなる場所でも、より多くの光を偏向し、出射上面41に向けることが出来る。
図4に示すように導光底部38内を入射面81,86から進行する光の一部は溝群90の各溝に到達後、偏向する(光93,98)。偏光した光は導光底部38内を進行し、導光上部37に到達する。上述の通り各溝はIV−IV’断面においてV字型である。
図5は角型モジュールの出射面の模式図である。出射上面41は微細パターンを有する偏向部110を備える。一例において偏向部110は互いに平行に延びる複数の凸条115を有する。導光体30を平面視すると、凸条115は溝群90,100,105の各溝と直交する。
<反射部材>
図7は面状発光モジュールの具体的態様にかかる断面図である。図に示すようにモジュールはシート状の主反射板120及び副反射板140,145を備える。
図7に示す光路27は光路22と同等の特徴を有する。光路22,27は反射面121と、裏面142,147との間に位置することが好ましい。光路22,27を通る光の一部はそれぞれ入射面81,86に直交することが好ましい。
図7に示す光源20,25はそれぞれ発光モジュールであることが好ましい。かかる発光モジュールはそれぞれ発光素子150,155と基板151,156とを有することが好ましい。
かかる指向性を有する光源20,25において、図7に示す実装面152,157は入射面81,86(図4)と対向することが好ましい。実装面152,157は入射面81,86に対して実質的に平行であることがさらに好ましい。すなわち光源20,25の一部又は全部は切欠き部60,65内にあることが好ましい。
図7に示す発光素子150,155はLEDであることが好ましい。すなわち、上記発光モジュールはLEDモジュールであることが好ましい。LEDモジュールからなる光源20,25は、実装面152,157の反対側に背面153,158を有する。
図7に示すモジュールは放熱部材64を有する。光源20,25の背面153,158は放熱部材64と接することが好ましい。放熱部材64は一例として金属プレートである。かかる放熱部材64はネジ61,66で副反射板140,145又は導光体31に固定することもできる。このため、放熱部材64は導光体31に強度を付与することが出来る
図7に示すモジュールは拡散板130を備える。拡散板130は、出射上面41(図4)を備える上面40側に配置されている。拡散板130は上面40を覆う。拡散板130はさらに側面50,55もカバーしてもよい。
図8は同心円型モジュールを示す斜視図である。図1に示すモジュールは本図に示すように同心円型モジュールとすることが出来る。同心円型モジュールについて、上述の角型モジュールと異なる特徴を中心に説明する。以下、同心円型モジュールを単にモジュールという場合がある。
図1や他の図に示すモジュールの生産方法は特に限定されない。導光体の生産方法は上述の通りである。モジュールの備える導光体及び光源並びに他の部材は適宜組み付けることができる。またモジュールはこれらを集合したキットとして製品化することも出来る。
図1及び他の図面に示すモジュールの上面40は底面45よりも鉛直方向の上側にあってもよく、下側にあってもよい。一例において本実施形態の図面におけるモジュールの上下方向は、設置個所における鉛直方向により限定を受けない。また一例においてモジュールの設置の方向は図面におけるモジュールの上下方向により限定を受けない。
なお、本発明は上記実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば上述のモジュールは屋内又は屋外の照明装置でもよく、あるいはバックライト装置でもよい。
図1や他の図面に示す導光体の板形状は、上記実施形態の奏する効果を損なわない程度に丸みを帯びていてもよい。または板形状は、切欠き部及び底面の成す形状以外の、曲面、凸面又は凹面を有していてもよい。
図3において、光源20と光源25は互いに真正面に対向していなくともよい。すなわち光源20,25は互いに向き合うものの、奥行き方向に互い違いに配置されていてもよい。また、線状光源24、29において、光源20、光源25が、すべて同一の光源である必要はなく、1例として、色温度が異なる2種類のLEDを相互に配置して、線状光源としてもよい。線状光源24,29は陰極管等の線状又は棒状の光源でもよい。
図2において、導光体30は、側面50又は中側面80と対向する面を図中の右側に有していてもよい。かかる面は反射面であることが好ましい。光33は反射面で反射し側面50側に向かってもよい。光33は縁部35に到達してもよい。縁部35に到達した光33は出射上面41、出射側面51より出射してもよい。
図3や他の図面において、偏向手段は上述のV字溝(図4)ではないものでもよい。偏向面の形状又は構造は凸条、凹条、又は他の溝でもよい。上記形状又は構造は凹面、凸面、曲面(スプライン)、又は平面を有してよい。
図4に示す出射側面51,56は偏向部110と同様の偏向部を備えてもよい。このとき図4に示す出光方向53,58は、図6に示す平面114の一方側に向かう出光方向117及び他方側に向かう出光方向118と同等のものであってもよい。
図8に示す円盤型モジュールは、同心円の代わりに相似な多角形で構成された環形モジュールでもよい。多角形は四角形でもよい。四角形は実質的に正方形でもよい。
角型モジュールを上記実施形態(図3−図7)に則って作製した。図3に示すように線状光源24,29及び導光体31を備える角型モジュールとした。導光体31は図4に示したIV−IV’断面と同様であった。導光体31の幅は、側面50,55間で300mmとした。導光体31はアクリル樹脂を成型したものである。
図11は導光体を斜め視したときの面輝度の均一性を測定した結果を示す。上段は出射上面41の輝度を測定した結果を示す。下段は図3の端面39と対向する端面との中間面上の輝度をグラフ化したものを示す。縦軸は輝度(a.u.)を示す。横軸は一方の側面50(図3)からの距離Y(mm)を表す。
本実施例において図10に示す断面は入射面81,86の法線82又は法線87と平行である。または法線82,87はかかる断面上にある。断面はさらに出射上面41と直交する基準法線200と平行である。または基準法線200はかかる断面上にある。
実施例2のモジュールが実施例1のモジュールと異なる点はV字溝の形状である。図12は面状発光モジュールの備えるV字溝195の断面図である。以下、V字溝195とV字溝190の相違点を中心に説明する。
図13は図11と同様に面輝度測定した結果を表す図である。図13に示すように、導光体を斜め視したときの面輝度の均一性を測定した。図13に示すように、本実施例のモジュールの面輝度は実施例1よりも高い水準で均一化された。
図12に示す、V字溝195の表面の少なくとも一部は、基準平面201、基準平面202又は基準平面203に対して成す角度が65度以上であることが好ましい。好ましい角度の例として本実施例の角222,227の角度が挙げられる。
17 出射面 18 反射面
19 フレーム 20 光源
22 光路 23 光
24 線状光源 25 光源
27 光路 29 線状光源
30,31 導光体 32 狭角
33 光 35,36 縁部
37 導光上部 38 導光底部
39 端面 40 上面
41 出射上面 42 法線
43 光 45 底面
46 主偏向面 50 側面
51 出射側面 53 出光方向
55 側面 56 出射側面
58 出光方向 60 切欠き部
61 ネジ 64 放熱部材
65 切欠き部 66 ネジ
68 カバー 70 中段面
71 副偏向面 75 中段面
76 副偏向面 80 中側面
81 入射面 82 法線
83 光 85 中側面
86 入射面 87 法線
88 光 90 溝群
91,92 溝 93 光
95〜97 溝 98 光
99 出光方向 100 溝群
101〜103 溝 104 出光方向
105 溝群 106〜108 溝
109 出光方向 110 偏向部
112 角度 113 断面
114 平面 115 凸条
116 凸面 117〜119 出光方向
120 主反射板 121 反射面
122 裏面 125 ケーブル
130 拡散板 131,132 リブ
135 内表面 136 外表面
140 副反射板 141 反射面
142 裏面 145 副反射板
146 反射面 147 裏面
150 発光素子 151 基板
152 実装面 153 背面
155 発光素子 156 基板
157 実装面 158 背面
160 導光体 162,163 溝群
165 レンチ条 166 凸面
167 中心 190 V字溝
191〜193 斜辺長 195 V字溝
196〜198 斜辺長 200 基準法線
201〜203 基準平面 206 上段部
207 下段部 208 中段部
210 頂点 211〜213 傾斜面
216〜218 傾斜面 221〜223,226〜228 角
Claims (11)
- 導光体と、光源とを備え、
前記導光体は板形状を有し、
前記板形状は上面と、底面と、側面とを有し、
前記板形状はさらに前記底面と前記上面との間に中段面と、中側面とを有し、
前記中側面は前記中段面よりも前記底面の近くに位置し、かつ前記中側面の少なくとも一部は前記光源の発した光の入射する入射面を成し、
前記上面の少なくとも一部は前記入射面より入射した前記光の出射する出射面を成し、
前記底面および前記中段面、及び前記上面からなる群から選ばれる一以上の面の少なくとも一部は偏向面を成し、
前記中段面は前記中側面よりも前記側面の近くに位置し、
前記入射面の法線が、前記出射面の法線と成す角のうち、狭角は前記導光体の空気中の臨界角より大きい、
面状発光モジュール。 - 前記底面の少なくとも一部および前記中段面の少なくとも一部は偏向面を成し、
前記偏向面は複数の溝を有し、
前記溝の長手方向は、前記入射面と平行である、
請求項1に記載の面状発光モジュール。 - 前記入射面の法線方向と平行であり、かつ前記板形状が拡がる基準平面に直交する基準法線の方向と平行である断面において、前記溝の輪郭線がV字形状である、
請求項2に記載の面状発光モジュール。 - 前記入射面の法線方向と平行であり、かつ前記板形状が拡がる基準平面に直交する基準法線の方向と平行である断面において、前記溝の輪郭線が、前記基準平面に対して成す角度は、前記溝の中での深さに関わりなく一様か、又は前記溝の中の深い位置にあるほど小さくなる、
請求項2に記載の面状発光モジュール。 - 前記溝の表面の少なくとも一部は、前記基準平面に対して少なくとも35度以上の角度を成す、
請求項4に記載の面状発光モジュール。 - 前記溝の表面の少なくとも一部は、前記基準平面に対して少なくとも50度以上の角度を成す、
請求項4に記載の面状発光モジュール。 - 前記溝の表面の少なくとも一部は、前記基準平面に対して少なくとも60度以上の角度を成す、
請求項4に記載の面状発光モジュール。 - 前記中側面を少なくとも2つ備え、
前記板形状を平面視したとき、前記板形状は長方形であり、
一方及び他方の前記中側面は互いに対向し、かつ前記底面を挟むように位置する、
請求項2〜7のいずれか1項に記載の面状発光モジュール。 - 前記出射面は互いに平行に延びる複数の凸条を有し、
前記板形状を平面視したとき、前記複数の凸条は前記複数の溝と直交する、
請求項2〜8のいずれか1項に記載の面状発光モジュール。 - 前記板形状は円盤形状であり、
前記底面は円形であり、
前記側面と、前記中側面とは円筒の側面形状であり、
前記中段面は円環形であり、
前記複数の溝は同心円状に配置されている、
請求項2〜7のいずれか1項に記載の面状発光モジュール。 - 前記出射面は円形であり、かつ前記円形の中心から放射状に延びる複数の凸条を有し、
前記複数の凸条は平面視すると前記複数の溝と直交し、
前記複数の凸条の幅及び高さは、前記中心から遠いほど大きい、
請求項10に記載の面状発光モジュール。
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