JP2016157552A - 導光棒及び照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】幅方向への配光制御を容易にしつつ、光利用効率を向上させる。
【解決手段】導光棒３は、長手方向の端面に対向配置されるＬＥＤ２からの光を導光させつつ発光するものであり、長手方向に沿って並設された複数のレンズカット３２ａ，…を有するレンズカット面３２と、当該導光棒３内から光を出射させる出光面３３とを有し、長手方向と直交する断面が、互いに対向する２辺を複数組有する多角形状に形成され、当該複数組の対向する２辺のうち少なくとも１組が、レンズカット面３２及び出光面３３からなる組である。
【選択図】図３

Description

本発明は、光源からの光によって発光する導光棒、及びこれを備える照明装置に関する。

従来、例えば車両用灯具などの照明装置として、長尺な導光棒を発光させるものが知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
この種の照明装置では、図９（ａ），（ｂ）に示すように、長尺な導光棒と、この導光棒の長手方向の端面に対向配置された発光ダイオードなどの光源とが設けられている。導光棒は、一般に略円形の断面形状に形成されており、光照射面に対向する側とは反対側の面に、長手方向に沿って並設された複数のレンズカットを有している。
このような構成により、光源から出射されて長手方向の端面から導光棒内に入射した光が、導光棒内を長手方向に沿って導光しつつ複数のレンズカットで内部反射されて、光照射面に向けて出射されるようになっている。

特許第３３３４８３３号明細書 特開２０１２−１９０７６２号公報

しかしながら、単純な円形断面の導光棒では、長手方向と直交する幅方向（図９（ｂ）の左右方向）への配光が断面の曲率半径に依存してしまうため、この幅方向への配光制御が難しい。
また、円形断面の導光棒では、配光方向へ直接出射するものやレンズカットに向かうもの以外の光（図９（ｂ）の斜線部以外の部分で外周面に入射する光）が、内部に閉じ込められて外部へ取り出しにくくなる。そのため、光利用効率が低下してしまう。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、長手方向と直交する幅方向への配光制御を容易にしつつ、光利用効率を向上させることができる導光棒及びこれを備える照明装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、長手方向の端面に対向配置される光源からの光を導光させつつ発光する長尺な導光棒であって、
前記長手方向に沿って並設された複数のレンズカットを有するレンズカット面と、当該導光棒内から光を出射させる出光面とを有し、
前記長手方向と直交する断面が、互いに対向する２辺を複数組有する多角形状に形成され、
当該複数組の前記対向する２辺のうち少なくとも１組が、前記レンズカット面及び前記出光面からなる組であることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の導光棒において、
前記複数のレンズカットが当該導光棒の外形に対して凹状に形成されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の導光棒において、
前記複数組の前記対向する２辺のうちの２組以上が、前記レンズカット面及び前記出光面からなる組であり、
複数の前記レンズカット面が互いに隣り合っているとともに、複数の前記出光面が互いに隣り合っていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の導光棒において、
前記長手方向と直交する断面が、隣り合う２辺を面取り状に連結させた形状に形成されていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、照明装置であって、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の導光棒と、
前記導光棒の長手方向の端面に対向配置された光源と、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、長尺な導光棒の断面が、互いに対向する２辺を複数組有する多角形状に形成されており、当該複数組の対向する２辺のうちの少なくとも１組が、長手方向に沿って並設された複数のレンズカットを有するレンズカット面と、当該導光棒内から光を出射させる出光面とからなる組となっている。
これにより、長手方向と直交する幅方向への配光が断面の曲率半径に依存していた円形断面の導光棒と異なり、出光面の構成を調整すること（例えば凹状や凸状にするなど）により幅方向への配光制御を容易に行うことができる。
また、円形断面の導光棒に比べ、配光方向へ直接出射するものやレンズカットに向かうもの以外の光も、内部反射によってレンズカットや配光方向に向かいやすくなるため、外部への出射光量を増加させることができる。
したがって、長手方向と直交する幅方向への配光制御を容易にしつつ、光利用効率を向上させることができる。

実施形態における照明装置の要部の斜視図である。 図１のII部の拡大図である。 図１のIII−III線での導光棒の断面図である。 解析結果を示す図である。 実施形態の第一の変形例における照明装置の要部の斜視図である。 図５のVI部の拡大図である。 図５のVII−VII線での導光棒の断面図である。 実施形態の第二の変形例における導光棒の断面図である。 従来の照明装置及び導光棒を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態における照明装置１の要図の斜視図であり、図２は、図１のII部の拡大図であり、図３は、照明装置１が備える導光棒３の図１のIII−III線での断面図である。

図１及び図２に示すように、照明装置１は、その前方の光照射面Ｓに向けて光を照射させるものであり、２つのＬＥＤ（発光ダイオード）２，２と、導光棒３とを備えている。
このうち、２つのＬＥＤ２，２は、照明装置１の光源であり、後述するように、導光棒３の左右両端面に発光面を対向させた状態に配置されている。各ＬＥＤ２は、左右方向に沿った光軸Ａｘを有しており、導光棒３の左右端面に向けて、当該光軸Ａｘを中心に略放射状に光を出射させる。

導光棒３は、２つのＬＥＤ２，２からの光を導光させつつ自ら発光するものであり、長尺な直線の棒状に形成され、左右方向に沿って延在するように配置されている。
導光棒３の左右両端面には、各ＬＥＤ２からの光を当該導光棒３内に入射させる入光部３１がそれぞれ設けられている（図１，２では左側のもののみ図示）。各入光部３１は、左右側方へ突出しつつ先端面が凹状に形成された軸対称の円錐台状に形成されており、その対称軸にＬＥＤ２の光軸Ａｘを一致させた状態で当該ＬＥＤ２が対向配置されている。

この導光棒３は、図３に示すように、左右方向と直交する断面が、互いに対向する２辺を複数組有する多角形状に形成されている。本実施形態においては、当該断面形状は、前後上下の４辺を有する正四角形を基本形状としつつ、隣り合う２辺が面取り状に連結された八角形状に形成されている。また、導光棒３の断面中心Ｃは、各ＬＥＤ２の光軸Ａｘ上に位置している。
なお、以下の説明において、導光棒の「断面」とは、特に断りのない限り、左右方向（導光棒の長手方向）と直交する断面を指すものとする。

導光棒３の後面は、左右方向に沿って並設された複数のレンズカット３２ａ，…（図１，２参照）を略全面に有するレンズカット面３２となっている。このレンズカット面３２では、複数のレンズカット３２ａ，…が導光棒３の外形に対して凹状に形成されている。
一方、導光棒３の前面は、当該導光棒３内から光を出射させる出光面３３となっており、光照射面Ｓと対向している（図１参照）。この出光面３３は、導光棒３の断面内でレンズカット面３２と対向するとともに、略同じ上下幅に形成されており、主に当該レンズカット面３２で内部反射された光を外部へ出射させる。なお、出光面３３は、所望の光照射面Ｓの上下幅に応じて、凹状や凸状に形成してもよいし、拡散用のレンズカットなどを設けた面としてもよい。
これらレンズカット面３２と出光面３３とは、導光棒３の断面形状における複数組の対向する２辺のうち、少なくとも１組が当該レンズカット面３２と当該出光面３３とからなる組であればよく、後述の変形例のように複数組設けられていてもよい。

ここで、導光棒３からの出射光量を円形断面の導光棒のものと比較した解析結果について説明する。
この解析では、導光棒３の断面形状を、本実施形態における八角形、正八角形及び正十二角形とした場合それぞれにおいて光照射面Ｓに到達した出射光量（光束）を算出し、当該導光棒３とレンズカット面の幅を同一にした円形断面の導光棒のものと比較した。また、各ＬＥＤ２からの投入光束は１００ｌｍとした。

図４は、上記解析結果を示す図である。
この図に示すように、導光棒３の断面形状を八角形、正八角形及び正十二角形のいずれとした場合においても、円形断面の導光棒よりも多くの出射光量（光束）を得られることが分かる。また、この出射光量の増加割合は、導光棒３の断面形状が円形に近づくほど増えている。
その他、今回の解析の範囲では、出射光量がレンズカット面３２の幅と相関があり、この幅が広いほど多くの出射光量を得られることが分かる。

以上のように、本実施形態によれば、長尺な導光棒３の断面が、互いに対向する２辺を複数組有する多角形状に形成されており、当該複数組の対向する２辺のうちの少なくとも１組が、レンズカット面３２と出光面３３とからなる組となっている。
これにより、長手方向と直交する幅方向への配光が断面の曲率半径に依存していた円形断面の導光棒と異なり、出光面３３の構成を調整すること（例えば凹状や凸状にするなど）により幅方向（上下方向）への配光制御を容易に行うことができる。
また、円形断面の導光棒に比べ、配光方向（前方）へ直接出射するものやレンズカット３２ａに向かうもの以外の光も、内部反射によってレンズカット３２ａや配光方向に向かいやすくなるため、外部への出射光量を増加させることができる。
したがって、長手方向と直交する幅方向への配光制御を容易にしつつ、光利用効率を向上させることができる。

また、複数のレンズカット３２ａ，…が導光棒３の外形に対して凹状に形成されているので、レンズカットが凸状に形成されている場合に比べて、導光棒３をコンパクトに形成することができ、ひいては導光棒３を収容する部材なども小型化することができる。

また、導光棒３の断面が、隣り合う２辺を面取り状に連結させた形状に形成されているので、面取り面での内部反射によって光をレンズカット３２ａや配光方向にさらに向かいやすくすることができるとともに、レンズカット面３２や出光面３３の幅を調整することができる。

［第一の変形例］
続いて、上記実施形態の第一の変形例について説明する。なお、上記実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
図５は、本第一の変形例における照明装置１Ａの要図の斜視図であり、図６は、図５のVI部の拡大図であり、図７は、照明装置１Ａが備える導光棒３Ａの図５のVII−VII線での断面図である。

図５及び図６に示すように、照明装置１Ａは、その前方及び下方の２つの光照射面Ｓに向けて光を照射させるものであり、上記実施形態における導光棒３に代えて、導光棒３Ａを備えている。

導光棒３Ａは、２つの配光方向に対応してレンズカット面３２及び出光面３３をそれぞれ２つ有する点において、上記実施形態の導光棒３と異なっている。
具体的には、図７に示すように、導光棒３Ａでは、面取り面を介して互いに隣り合う後面と上面の２面が、複数のレンズカット３２ａ，…（図５，６参照）を有するレンズカット面３２となっている。
また導光棒３Ａでは、これら後面及び上面と断面内で対向する前面及び下面の２面が、主に対向するレンズカット面３２からの光を外部へ出射させる出光面３３となっており、２つの光照射面Ｓに対向している。このうち、導光棒３Ａ前面の出光面３３は、断面が凹状に形成されており、その出射光を上下方向に拡散させるように構成されている。

以上のように、本第一の変形例によれば、上記実施形態と同様の効果を得ることができるのは勿論のこと、２方向（本変形例では前方と下方）への配光を容易に実現することができる。

［第二の変形例］
続いて、上記実施形態の第二の変形例について説明する。なお、上記実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
図８は、本第二の変形例における導光棒３Ｂの断面図である。

この図に示すように、導光棒３Ｂは、長手方向（左右方向：図８の紙面垂直方向）と直交する断面が、正六角形を基本形状としつつ、隣り合う２辺が面取り状に連結された十二角形状に形成されている。
この導光棒３Ｂでは、面取り面を介して互いに隣り合う後面、上斜め後面及び下斜め後面の３面がレンズカット面３２となっており、これら３面と断面内で対向する前面、下斜め前面及び上斜め前面の３面が出光面３３となっている。

以上のように、本第二の変形例によれば、上記実施形態と同様の効果を得ることができるのは勿論のこと、３方向（本変形例では、前方、上斜め前方及び下斜め前方）への配光を容易に実現することができる。
さらに言えば、導光棒３Ｂを所望の配光方向に対応するレンズカット面３２及び出光面３３の組を有する断面形状のものとすることにより、３方向以上の多方向への配光も容易に実現することができる。

［他の変形例］
なお、本発明を適用可能な実施形態は、上述した実施形態及びその変形例に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、上記実施形態及びその変形例では、導光棒が直線状に形成されていることとしたが、当該導光棒は長手方向に光を導光可能な範囲で湾曲などしていてもよい。

また、本発明を適用可能な導光棒及び照明装置の種類は特に限定はされないが、本発明は、例えばコピー機やスキャナー用の読取光源など、多方向への配光を行う導光棒（導光体）及び照明装置に好適に適用可能である。

１，１Ａ 照明装置
２ ＬＥＤ
Ａｘ 光軸
３，３Ａ，３Ｂ 導光棒
３１ 入光部
３２ レンズカット面
３２ａ レンズカット
３３ 出光面
Ｓ 光照射面

Claims (5)

1. 長手方向の端面に対向配置される光源からの光を導光させつつ発光する長尺な導光棒であって、
   前記長手方向に沿って並設された複数のレンズカットを有するレンズカット面と、当該導光棒内から光を出射させる出光面とを有し、
   前記長手方向と直交する断面が、互いに対向する２辺を複数組有する多角形状に形成され、
   当該複数組の前記対向する２辺のうち少なくとも１組が、前記レンズカット面及び前記出光面からなる組であることを特徴とする導光棒。
2. 前記複数のレンズカットが当該導光棒の外形に対して凹状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の導光棒。
3. 前記複数組の前記対向する２辺のうちの２組以上が、前記レンズカット面及び前記出光面からなる組であり、
   複数の前記レンズカット面が互いに隣り合っているとともに、複数の前記出光面が互いに隣り合っていることを特徴とする請求項１または２に記載の導光棒。
4. 前記長手方向と直交する断面が、隣り合う２辺を面取り状に連結させた形状に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の導光棒。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の導光棒と、
   前記導光棒の長手方向の端面に対向配置された光源と、
   を備えることを特徴とする照明装置。

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