JP2019046763A - 照明装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】発光面の輝度を均一化でき、縞模様が表れにくい照明装置を提供する。【解決手段】照明装置が、複数のＬＥＤ４２が実装された実装基板と、複数のＬＥＤ４２からの出射光の少なくとも一部を導光する板状の導光板５０と、導光板５０のいずれかの面に間隔をおいて設けられ、光の進行方向を変える複数の光学構造７１と、を備える。複数の光学構造７１が、ＬＥＤから光軸方向に離れるにしたがって光学構造間の間隔が等差級数で小さくなり、ＬＥＤ４２側に配設される第１配設部分７２、光学構造間の間隔が一定であり、ＬＥＤ４２から離れた側に配設される第２配設部分７３、及び第１配設部分７２と第２配設部分７３との間に配設され、光学構造間の間隔が、第１配設部分７２における隣り合う光学構造の最小間隔よりも小さくて第２配設部分７３における隣り合う光学構造の間隔よりも大きく、ＬＥＤ４２から離れるにしたがって小さくなる第３配設部分７４を含む。【選択図】図３
Description
本開示は、照明装置に関する。
従来、照明装置としては、特許文献１に記載されているものがある。この照明装置は、光源、及び導光板を備え、導光板の一つの面には、多数のドットパターンが設けられる。光源からの光は、導光板の一方側から入射して導光板内を進行して他方側に至るが、その際に、一部の光がドットパターンで反射して上記一つの面に対向する対向面（発光面）から外部に出射される。係る出射により、対向面側の領域が照らされる。また、特許文献１には、発光面の輝度均一化のために、上記一つの面に設けられるドットパターンの密度を光源からの距離に基づいて変更することが示されている。
上記一つの面に設けられるドットパターンの密度に発光面の輝度均一化のために光源からの距離に基づいて差を設けた場合、特定の密度領域に縞模様が現れることがある。
そこで、本開示の目的は、発光面の輝度を均一化でき、縞模様も表れにくい照明装置を提供することにある。
上記課題を解決するために、本開示に係る照明装置は、複数の発光素子が実装された実装基板と、複数の発光素子が出射した出射光のうちの少なくとも一部を内部に受け入れて導光し、少なくとも一部に板状の部分を有する導光板と、板状の部分のいずれかの面の少なくとも一部に互いに間隔をおいて設けられ、光の進行方向を変える複数の光学構造と、を備え、複数の光学構造が、発光素子から離れるにしたがって隣り合う光学構造の間隔が等差級数で小さくなり、発光素子側に配設される第１配設部分と、発光素子から離れる方向である遠ざかり方向に隣り合う光学構造の間隔が一定であり、発光素子から離れた側に配設される第２配設部分と、遠ざかり方向に関して、第１配設部分と第２配設部分との間に配設され、隣り合う光学構造の間隔が、第１配設部分における隣り合う光学構造の最小間隔よりも小さくて第２配設部分における隣り合う光学構造の間隔よりも大きく、発光素子から離れるにしたがって小さくなる第３配設部分と、を含む。
本開示に係る照明装置によれば、発光面の輝度を均一化でき、縞模様も表れにくい。
以下に、本開示に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。以下において複数の実施形態や変形例などが含まれる場合、それらの特徴部分を適宜に組み合わせて新たな実施形態を構築することは当初から想定されている。
図１は、本開示の一実施形態に係る照明装置１の主要部の分解斜視図であり、図２は、照明装置１の照明部２０の分解斜視図である。図１を参照して、照明装置１は、一体構造を有し、公知の取付構造で例えば部屋の天井等に固定される。照明装置１は、照明収容部１０、照明部２０、及び蓋部８０を備える。照明収容部１０及び蓋部８０の夫々は、例えばＡＢＳ（アクリルニトリルブタジエンスチレン共重合体）樹脂等の樹脂材料を用いて射出成形で構成される。
照明収容部１０は、円筒状の側壁部１１と、円板状の上部１２を含む。側壁部１１は、上部１２の縁から上部１２の軸方向に延在する。上部１２と側壁部１１は、下側に円形の開口を有する略円柱形状の照明部収容スペースを画定する。上部１２の底面は、径方向に延在する複数のリブ１４を有し、当該複数のリブ１４は、周方向に略等間隔に配置される。各リブ１４は、円形の底面１３の中心からの距離が一致する。複数のリブ１４は、照明部２０の位置合わせをするために設けられる。
照明部２０は、複数の部位を統合して一体に構成される。照明部２０は、円筒外周面２１を有する。円筒外周面２１の外径は、円形の底面１３の中心からリブ１４までの距離と略一致する。円筒外周面２１をリブ１４の径方向内方側の端面に係合させることで、照明部２０が照明収容部１０に対して位置決めされる。
蓋部８０は、下側に凸の凸面形状からなる光出射面８１を有する。後で詳述するが、照明部２０で光が生成され、生成された光の向きが下側に変えられ、下側に進行する光が光出射面８１を介して下側に出射される。複数のリブ１４で照明部２０を照明収容部１０に対して位置決めした状態で、蓋部８０の縁部８２を側壁部１１の内周側に嵌め込んで、照明装置１の主要部を構成する。
次に、図２を用いて照明部２０の詳細な構造について説明する。図２に示すように、照明部２０は、放熱板３０、実装基板としてのＬＥＤ基板４０、導光板５０、及び前面カバー６０を含む。
放熱板３０は、発光素子としての発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）４２の駆動熱を放熱するために設けられる。放熱板３０は、例えば鉄やアルミニウム等の熱容量に優れる金属材料を用いて構成される。放熱板３０は円形平面で構成される底面３２を含み、ＬＥＤ基板４０は底面３２に載置される。底面３２の周囲には、複数の突起３８が周方向に間隔をおいて設けられ、各突起３８は外周側から径方向の内方に突出する。各突起３８は、高さ方向に延在するねじ孔３３を有する。
ＬＥＤ基板４０は、円環状の基板本体４１、複数のＬＥＤ４２、配線４３、及びコネクタ４５を含む。基板本体４１は、ガラスコンポジット材料を用いて構成されると好ましいが、フレキシブル基板を用いて構成されてもよい。基板本体４１は、その表側面４６に複数のＬＥＤ４２を電気的に接続するための配線パターン（図示せず）を有する。基板本体４１は、周縁部に複数の切欠４８を含む。複数の切欠４８を複数の突起３８に嵌め込むことで、基板本体４１を放熱板３０に対して位置決めする。基板本体４１の裏側面は、放熱板３０の底面３２と熱結合するように底面３２上に載置される。基板本体４１の表側面４６は、複数の突起４７を含む。複数の突起４７の径方向内側の端面４７ａは、円筒内周面の一部で構成され、当該円筒内周面の中心軸は、円環状の基板本体４１の中心軸と一致する。端面４７ａは、切欠４８の径方向内方の先端よりも径方向の内方側に位置する。
各ＬＥＤ４２は、基板本体４１に実装され、ＬＥＤチップが封止樹脂で被覆された構成を有する。複数のＬＥＤ４２は、基板本体４１の表側面４６における同一の円周上に周方向に間隔をおいて実装され、当該同一の円周の中心は、円環状の基板本体４１の中心に一致する。なお、図示及び説明を省略するが、基板本体４１の表側面４６には、抵抗素子等の他の電子部品も実装される。
配線４３は、例えば、軸芯のリード線を絶縁部材で被覆して構成される。配線４３は、基板本体４１の配線パターンと電気的に接続される。コネクタ４５は、各ＬＥＤ４２と、配線４３とを電気的に接続する。コネクタ４５は、例えばＰＰ（ポリプロピレン）やＰＥ（ポリエチレン）等の樹脂材料を用いて射出成形で構成される。コネクタ４５は内部に図示しない導電部材を内蔵する。コネクタ４５は、その導電部材で配線４３と基板本体４１の配線パターンを電気的に接続する。なお、コネクタ４５を省略して、配線４３を、配線パターンに直に電気的に接続してもよい。
導光板５０は、板状の部材であり、円筒形状（中空の円板形状）を有する。導光板５０は、ＬＥＤ４２からの光を導光し、効率よく外部に出射させるために設けられる。導光板５０は、例えばＰＣ（ポリカーボネート）やＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）樹脂等のアクリル樹脂で好適に構成される。導光板５０は、その円筒外周面５１が突起４７の端面４７ａに当接するようにＬＥＤ基板４０の表側に配置され、ＬＥＤ基板４０に対して位置決めされる。導光板５０がＬＥＤ基板４０に対して位置決めされた状態で、複数のＬＥＤ４２が導光板５０の円筒内周面５２の径方向の内方に位置し、円筒内周面５２に径方向に対向する。この状態で、各ＬＥＤ４２の出射光の光軸は、円筒内周面５２の径方向に一致する。
導光板５０におけるＬＥＤ基板４０側の裏側面には、複数の光学構造（図２では、図示せず）が設けられる。複数の光学構造は互いに間隔をおいて設けられ、各光学構造はドット状の突起で構成される。各光学構造は、導光板５０に進入したＬＥＤ４２からの光を前面カバー６０側に反射させる。複数の光学構造の配置、光学構造の構成については、後で詳述する。
前面カバー６０は、放熱板３０との間で、ＬＥＤ基板４０、導光板５０を積層した状態で保持するために設けられる。前面カバー６０は、例えばアクリル樹脂等の透過性に優れる材質で構成される。前面カバー６０は、中空の円板部６５と、円板部６５の内周側縁部に接続する導光板収容部６２を有する。導光板収容部６２は、導光板５０を収容する円柱状の導光板収容室６１を画定する。導光板収容室６１は、高さ方向の導光板側に開口を有する。導光板収容室６１の高さは導光板５０の高さに略一致する。中空の円板部６５は、コネクタ４５に対応する箇所に切欠６７を有し、高さ方向でねじ孔３３及び切欠４８に重なる箇所にねじ孔６８を有する。
放熱板３０と前面カバー６０との間に、ＬＥＤ基板４０と導光板５０を挟持した状態で、ねじ６９を、切欠４８を通過するように２つのねじ孔３３,６８に締め込むことで、放熱板３０、ＬＥＤ基板４０、導光板５０、及び前面カバー６０を一体に統合する。
図３は、導光板５０の構造を説明するための模式図であり、図３（ａ）は、導光板５０の周方向の一部分を裏側から見たときの模式図である。また、図３（ｂ）は、導光板５０に設けられる多数の光学構造７１において、ＬＥＤ４２からの光軸方向の距離と、光軸方向に隣り合う光学構造の間隔との関係を表す図である。なお、実際には、各光学構造７１は、直径が数十〜数百μｍであって微細な構造である。しかし、図３においては、理解を容易にするため、光学構造７１が誇張して描かれ、光学構造７１の数も実際よりも格段に少なく描かれている。また、図３に示す実施例では、光軸方向が、発光素子（ＬＥＤ４２）から離れる方向である遠ざかり方向に一致する。
図３（ａ）に示すように、複数の光学構造７１は、第１配設部分７２、第２配設部分７３、及び第３配設部分７４を有する。第１配設部分７２は、導光板５０の径方向の内方側（径方向のＬＥＤ４２側）の第１領域Ａに配設される複数の光学構造７１ａで構成される。また、第２配設部分７３は、導光板５０の径方向の外方側の第２領域Ｂに配設される複数の光学構造７１ｂで構成される。また、第３配設部分７４は、光軸方向（径方向）に関して第１領域Ａと第２領域Ｂとの間に位置する第３領域Ｃに配設される複数の光学構造７１ｃで構成される。
図３（ｂ）に示すように、第１領域Ａ内の複数の光学構造７１ａは、光軸方向に隣り合う光学構造７１ａの間隔がＬＥＤ４２から光軸方向に離れるにしたがって等差級数で小さくなる。また、第２領域Ｂ内の複数の光学構造７１ｂは、光軸方向に隣り合う光学構造７１ｂの間隔がＬＥＤ４２からの光軸方向の距離によらず一定になる。また、第３領域Ｃ内の複数の光学構造７１ｃは、光軸方向に隣り合う光学構造７１ｃ間の間隔が第１配設部分７２における光軸方向の隣り合う光学構造７１ａの最小間隔よりも小さくて第２配設部分７３における光軸方向に隣り合う光学構造７１ｂの間隔よりも大きい。また、第３領域Ｃ内の複数の光学構造７１ｃは、光軸方向に隣り合う光学構造７１ｃの間隔がＬＥＤ４２から光軸方向に離れるにしたがって小さくなる。
ＬＥＤ４２からの光軸方向の距離を一方のパラメータとし、光軸方向に隣り合う光学構造７１間の間隔を他方のパラメータとする２次元平面を考える。更には、複数の光学構造７１について、ＬＥＤ４２からの光軸方向の距離と、当該距離における光軸方向に隣り合う光学構造７１間の間隔とを、当該２次元平面上にプロットする。このとき、図３（ｂ）に示すように、当該２次元平面上にプロットされた複数の点が微分可能な滑らかな線ｙ上に位置する。また、当該プロットされた複数の点のうちで、第３領域Ｃ内の複数の光学構造７１ｃに関する複数の点は、同一のクロソイド曲線ｙ３上に位置する。上記滑らかな線ｙは、ＬＥＤ４２からの光軸方向の距離が長くなるにしたがって減少する直線ｙ１と、クロソイド曲線ｙ３と、光学構造間の間隔が一定の直線ｙ２とを微分可能に接続することで構成される。
図４は、複数の光学構造の異なる配置パターンにおいて、縞模様の表れ易さ等を調査したときの調査結果を示す図であり、本開示の実施例の優位性について説明するための図である。なお、図４において、実施例の照明装置は、図１−３で説明した照明装置である。また、参考例１−３の照明装置は、実施例の照明装置との比較で、導光板に設けた複数の光学構造の配置だけが異なる。実施例及び参考例１−３の照明装置では、光軸方向が、発光素子から離れる方向である遠ざかり方向に一致する。
図４に示すように、参考例１の照明装置では、光軸方向に隣り合う光学構造の間隔がＬＥＤからの光軸方向の距離が大きくなるにしたがって一次関数的（線形的）に減少する。また、参考例２の照明装置では、光軸方向に隣り合う光学構造の間隔が、ＬＥＤからの光軸方向の距離が大きくなるにしたがって、ＬＥＤからの距離を表すＸ軸側に凸になる曲線で減少する。
また、参考例３の照明装置では、光軸方向に隣り合う光学構造の間隔が、ＬＥＤからの光軸方向の距離が大きくなるにしたがって、最初に一定となり、その後、急激に減少し、続いて、一定となる。参考例３の照明装置における光学構造の間隔を表す線は、全ての領域で微分可能な滑らかな線になっている。この滑らかな線は、光学構造間の間隔が急激に減少する領域に変曲点を有する。一方、実施例では、複数の光学構造が図３で説明した間隔で導光板に配設される。
次に、図４の一項目である被覆率について図５を用いて説明する。図５（ａ）に示すように、複数の同一の半球状ドッド領域からなる光学構造１７１が、導光板の一面に行間隔と列間隔が同一のマトリクス状に配設されたとする。この場合、斜線で表す一つのマトリクス領域Ｒに一つの光学構造１７１が収容される。したがって、光学構造１７１の被覆率Ｓは、光学構造１７１の直径をＤとし、行間隔(列間隔)をＸとすると、Ｓ＝（π（Ｄ／２）2）／Ｘ2＝πＤ2／（４Ｘ2）で表される。この例に示すように、被覆率Ｓは、平面視における光学構造が設けられる面に対する光学構造の存在領域の比として定義される。
図５（ｂ）に示すように、被覆率ＳをＬＥＤから光軸方向に離れるにしたがって内周側から外周側に線形に上昇させたとする。この場合、光軸方向に隣り合う光学構造の間隔は、内周側でＬＥＤから僅かに離れるだけでＹ軸に沿うように急激に減少し、その後、向きがＸ軸に平行な向きに近づくように、変化分が小さい状態でＬＥＤから離れるにしたがって徐々に減少する。
また、図５（ｃ）に示すように、光軸方向に隣り合う光学構造の間隔を、ＬＥＤから光軸方向に離れるにしたがって内周側から外周側に線形に減少させたとする。この場合、被覆率Ｓは、内周側において変化分が小さい状態でＬＥＤから光軸方向に離れるにしたがって徐々に増大し、その後、向きがＹ軸に平行な向きに近づくように急激に増大する。
再度、図４を参照して、参考例１は図５（ｃ）の場合に対応し、参考例２は図５（ｂ）の場合に対応する。したがって、参考例１では、被覆率は、内周側において変化分が小さい状態でＬＥＤから光軸方向に離れるにしたがって徐々に増大し、その後、向きがＹ軸に平行な向きに近づくように急激に増大する。また、参考例２では、被覆率は、ＬＥＤから光軸方向に離れるにしたがって一次関数的に増大する。
また、参考例３では、被覆率は、内周側で一定の値になり、その後、急激に大きくなって、続いて、外周側で一定の値になる。一方、実施例では、被覆率は、内周側で変化率が徐々に大きくなる状態で徐々に増大する。そして、その後、被覆率は、大きく増大し、続いて、外周側で変化率が徐々に小さくなる状態で徐々に増大する。実施例では、被覆率が描く曲線は、被覆率が大きく増大する中間領域（図３の第３領域Ｃに対応する領域）に変曲点を有する。
以上説明した、参考例１−３及び実施例の照明装置の夫々における、横縞、低被覆率領域での縞模様、輝度の均一性、及び直下照度は、図４に示すようになった。なお、横縞とは、照明装置において、高さ方向に直交する方向に延びる縞の縞模様である。また、低被覆率領域での縞模様とは、導光板の内周側の光学構造で反射した光領域における縞模様である。また、輝度の均一性は、ＬＥＤからの距離に拘わらず輝度が一定になっている度合である。また、直下照度は、照明装置から真下に出射される光の照度である。
参考例１の照明装置は、横縞、及び低被覆率領域での縞模様が確認されず、輝度の均一性も良好なものとなった。しかし、参考例１の照明装置は、直下照度が小さくなった。図６、すなわち、被覆率と直下照度の関係を表す図に示すように、被覆率が小さくなるにしたがって直下照度は低下する。これは、光学構造が少ないと、ＬＥＤから出射された光が下側に反射されにくくなることに起因する。図４の被覆率の欄を参照すると、参考例１の照明装置は、被覆率が参考例２−４及び実施例との比較で小さい。その結果、参考例１の照明装置は、直下照度が小さくなる。
参考例２の照明装置は、輝度の均一性、及び直下照度は、問題ないものとなった。しかし、横縞、及び低被覆率領域での縞模様が確認された。これは、以下の理由によるものと推察される。すなわち、図７、すなわち、輝度ムラ周波数と、コントラスト感度との関係を表す図に示すように、コントラスト輝度（輝度ムラの見え易さ）は、輝度ムラ周波数（空間周波数）が小さい領域で高くなり、しかも大きく変動する。
空間周波数とは、縞の細かさの尺度を表す指標で、単位長（視覚１度）あたりの縞の本数を表し、縞の間隔をｗ度とすると、周波数ｕは、ｕ＝１／ｗと表される。ＬＥＤに近い領域では、照度の均一性を良好なものにするために、光軸方向に隣り合う光学構造の間隔を大きくして反射率を下げなければならない。したがって、ＬＥＤに近い領域では、縞の間隔が大きくなるため、コントラスト輝度が高くなり大きく変動する。よって、この領域により多くの光学構造が存在すると、輝度ムラが見え易くなり、更には、コントラスト輝度差が、見る方向によって変わる光学構造の間隔に起因して大きくなって、不快な縞模様が発生し易くなる。参考例２の場合、ＬＥＤに近い領域で光学構造間の間隔が大きく減少し、より多くの光学構造がＬＥＤに近い領域に存在する。したがって、参考例２の照明装置は、横縞及び低被覆率領域での縞模様が表れ易くなる。
また、参考例３の照明装置は、横縞が確認されず、直下照度も良好なものになった。また、ＬＥＤ発光時の輝度の均一性も問題がなかった。しかし、低被覆率領域での縞模様が、急激に光学構造間の間隔を小さくした領域で確認され、ＬＥＤ非発光時における照明装置からの光の輝度にＬＥＤからの距離に依存するばらつきが見られた。
他方、実施例の照明装置では、低被覆率領域での縞模様が確認されず、横縞も殆ど確認されなかった。また、ＬＥＤからの距離に依存する輝度のばらつきが殆ど見られず、直下照度に優れることを確認できた。
なお、配光（Ｓｉｍ）とは、照明装置における出射光強度の角度分布であり、０度が下側への光の出射光強度を表し、１８０度が上側への光の出射光強度を表し、９０度及び−９０度が側方(水平方向)への光の出射光強度を表す。図４に示すように、実施例の照明装置では、参考例１の照明装置との比較において、下側への光の出射光強度が、格段に高くなっており、上側への光の出射光強度が、低くなっている。このことから、実施例の照明装置は、明るくて実用性に優れる。
以上、照明装置１は、複数のＬＥＤ４２が実装されたＬＥＤ基板４０と、複数のＬＥＤ４２が出射した出射光のうちの少なくとも一部を内部に受け入れて導光する導光板５０を備える。また、導光板５０は、少なくとも一部に板状の部分を有する。また、照明装置１は、当該板状の部分のいずれかの面の少なくとも一部に互いに間隔をおいて設けられ、光の進行方向を変える複数の光学構造７１を備える。また、複数の光学構造７１は、ＬＥＤ４２の光軸方向（ＬＥＤ４２から離れる方向である遠ざかり方向に一致）にそのＬＥＤ４２から離れるにしたがって隣り合う光学構造７１の間隔が等差級数で小さくなり、ＬＥＤ４２側に配設される第１配設部分７２を含む。また、複数の光学構造７１は、光軸方向に隣り合う光学構造７１の間隔が一定であり、ＬＥＤ４２から離れた側に配設される第２配設部分７３を含む。また、複数の光学構造７１は、光軸方向に関して、第１配設部分７２と第２配設部分７３との間に配設される第３配設部分７４を含む。また、第３配設部分７４では、光軸方向に関して、隣り合う光学構造７１の間隔が、第１配設部分７２における隣り合う光学構造７１の最小間隔よりも小さくて第２配設部分７３における隣り合う光学構造７１の間隔よりも大きい。また、第３配設部分７４では、光軸方向に隣り合う光学構造７１の間隔が、ＬＥＤ４２から離れるにしたがって小さくなる。
照明装置１によれば、ＬＥＤ４２に近くてコントラスト感度が高い第１配設部分７２において、隣り合う光学構造７１の間隔がＬＥＤ４２から離れるにしたがって等差級数で小さくなる。したがって、第１配設部分７２に多くの光学構造７１が存在することを抑制できる。よって、輝度ムラや縞模様が表れにくい。また、隣り合う光学構造７１の間隔がＬＥＤ４２から離れるにしたがって等差級数で小さくなるので、ＬＥＤ４２から離れるにしたがって光学構造７１の密度が低くなり、輝度の均一性も良好なものにできる。また、ＬＥＤ４２から遠くてコントランス感度が低い第２配設部分７３において、隣り合う光学構造７１の間隔を一定としたので、第２配設部分７３の被覆度を高くできる。よって、輝度ムラを抑制しながら、直下照度も高くできる。更には、第３配設部分７４における、光学構造７１ｃ間の間隔は、第１配設部分７２における、光学構造７１ａ間の間隔と、第２配設部分７３における、光学構造７１ｂ間の間隔とを補間するようにＬＥＤ４２から離れるにしたがって徐々に減少する。その結果、第１配設部分７２と第２配設部分７３とを接続する第３配設部分７４においても、輝度ムラを抑制できる。
また、ＬＥＤ４２からの光軸方向の距離を一方のパラメータとし光軸方向に隣り合う光学構造７１の間隔を他方のパラメータとする２次元平面上を考える。そして、複数の光学構造７１について、ＬＥＤ４２からの光軸方向の距離と、当該距離における光軸方向に隣り合う光学構造７１の間隔とを、当該２次元平面上にプロットしたとする。このとき、当該２次元平面上にプロットされた複数の点が微分可能な滑らかな線上に位置してもよい。また、当該２次元平面上にプロットされた複数の点が微分可能でＬＥＤ４２から離れるにしたがって減少する滑らかな線上に位置することが可能であってもよい。
本構成によれば、第１配設部分７２と第２配設部分７３の接続領域において、隣り合う光学構造７１の間隔を表す線が微分可能になるので、微分不可能な特異点が接続領域に存在せず、係る特異点に起因して輝線が現れることを防止できる。よって、より美しい光の照射を実現できる。
また、第３配設部分７４に属する複数の光学構造７１ｃについて、ＬＥＤ４２からの光軸方向の距離と、当該距離における光軸方向に隣り合う光学構造７１ｃの間隔とを、上記２次元平面上にプロットしたとする。このとき、当該２次元平面上に複数の点がプロットされ、その複数の点が、同一のクロソイド曲線上に位置してもよい。
本構成によれば、隣り合う光学構造７１の間隔を表す線を、第３配設部分７４と、第１及び第２配設部分７２,７３との接続領域で容易に微分可能とでき、第３配設部分７４においてＬＥＤ４２から離れるにしたがって容易に減少させることができる。
また、複数の光学構造７１は、同一の円形の縁を有してもよい。また、被覆率を、平面視における光学構造７１が設けられる面に対する光学構造７１の存在領域の比と定義したとき、ＬＥＤからの光軸方向の距離を一方のパラメータとし、被覆率を他方のパラメータとする２次元平面上を考えてもよい。そして、複数の光学構造７１について、光軸方向に隣り合う光学構造７１の間隔と、ＬＥＤ４２からの光軸方向の距離における被覆率とを、当該２次元平面上にプロットしてもよい。そして、当該２次元平面上にプロットされた複数の点が、距離が大きくなるにしたがって被覆率が大きくなる微分可能な滑らかな線上に位置することが可能であってもよい。そして、当該滑らかな線の変曲点が第３配設部分７４に対応する領域に存在してもよい。
上記構成によれば、ＬＥＤからの光軸方向の距離を一方のパラメータとし、被覆率を他方のパラメータとする２次元平面上において、被覆率を表す線が、滑らかに増大し、第３配設部分７４に変曲点を有する。したがって、第３配設部分７４で被覆率を表す曲線の曲率の符号を変えることができ、第３配設部分７４で当該曲線の曲がる方向を変えることができる。よって、第１配設部分７２の被覆率を表す線と、第２配設部分７３の被覆率を表す線を、第３配設部分７４で無理なく滑らかに接続でき、第３配設部分７４における輝線や縞模様の発生を更に効果的に抑制できる。
また、導光板５０は、円筒形状を有してもよい。そして、複数のＬＥＤ４２は、導光板５０の軸方向に１列以上に配設されてもよい。また、同じ列に配置される２以上のＬＥＤ４２は、夫々の光軸が導光板５０の径方向に一致した状態で導光板５０の周方向に間隔をおいて配設されてもよい。
上記構成によれば、円板状の照明装置において本開示の技術的思想を容易に実現できる。
尚、本開示は、上記実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、本願の特許請求の範囲に記載された事項およびその均等な範囲において種々の改良や変更が可能である。
例えば、上記実施形態では、照明装置１が、円筒状（中空の円板状）の導光板５０を備える場合について説明した。しかし、導光板が、板状の部材であって、直方体形状を有し、複数の発光素子が、夫々の光軸が導光板の長手方向に一致した状態で導光板に長手方向に対向するように配設されてもよい。詳しくは、図８、すなわち、変形例の照明装置２０１の導光板２５０に示すように、導光板２５０は、平板形状であってもよい。そして、導光板２５０における長手方向（以下、α方向という）の一方側に複数のＬＥＤ２４２を、光軸方向をα方向に一致させた状態で幅方向（以下、β方向という）に間隔をおいて配設してもよい。また、当該光軸方向を、ＬＥＤ２４２から離れる方向である遠ざかり方向に一致させてもよく、導光板２５０の厚さ方向（以下、γ方向という）の一方側の面（裏側面）にドット状の突起からなる光学構造２７１を複数設けてもよい。
そして、複数の光学構造２７１は、第１配設部分２７２、第２配設部分２７３、及び第３配設部分２７４を有してもよい。第１配設部分２７２は、導光板２５０のα方向のＬＥＤ２４２側の第１領域Ａ'に配設される複数の光学構造２７１ａで構成されてもよい。また、第２配設部分２７３は、導光板５０においてα方向（光軸方向）にＬＥＤ２４２から離れた側の第２領域Ｂ'に配設される複数の光学構造２７１ｂで構成されてもよい。また、第３配設部分２７４は、α方向に関して第１領域Ａ'と第２領域Ｂ'との間に位置する第３領域Ｃ'に配設される複数の光学構造２７１ｃで構成されてもよい。
また、第１領域Ａ'内の複数の光学構造２７１ａは、光軸方向に隣り合う光学構造２７１ａの間隔がＬＥＤ４２から光軸方向に離れるにしたがって等差級数で小さくなってもよい。また、第２領域Ｂ'内の複数の光学構造２７１ｂは、光軸方向に隣り合う光学構造２７１ｂの間隔がＬＥＤ４２からの光軸方向の距離によらず一定になってもよい。また、第３領域Ｃ'内の複数の光学構造２７１ｃは、光軸方向に隣り合う光学構造２７１ｃの間隔が第１配設部分２７２における光軸方向に隣り合う光学構造２７１ａの最小間隔よりも小さくてもよい。また、第３領域Ｃ'内の複数の光学構造２７１ｃは、第２配設部分２７３における光軸方向に隣り合う光学構造２７１ｂの間隔よりも大きくてもよい。また、第３領域Ｃ'内の複数の光学構造２７１ｃは、光軸方向に隣り合う光学構造２７１ｃの間隔がＬＥＤ４２から光軸方向に離れるにしたがって小さくなってもよい。
また、ＬＥＤ２４２からの光軸方向の距離を一方のパラメータとし、光軸方向に隣り合う光学構造２７１間の間隔を他方のパラメータとする２次元平面を作成する。また、複数の光学構造２７１について、ＬＥＤ２４２からの光軸方向の距離と、当該距離における光軸方向に隣り合う光学構造２７１間の間隔とを、当該２次元平面上にプロットする。このとき、当該２次元平面上にプロットされた複数の点が微分可能な滑らかな線上に位置することが可能でもよい。また、当該プロットされた複数の点のうちで、第３領域Ｃ'内の複数の光学構造２７１ｃに関する複数の点が、同一のクロソイド曲線上に位置してもよい。そして、上記滑らかな線は、ＬＥＤ２４２からの光軸方向の距離が長くなるにしたがって減少する直線と、クロソイド曲線と、光軸方向に隣り合う光学構造の間隔が一定の直線とを微分可能に接続することで構成されてもよい。この変形例によれば、角形の直方体状の照明装置において本開示の技術的思想を容易に実現できる。
また、第３領域Ｃ内の複数の光学構造７１ｃに関する複数の点は、同一のクロソイド曲線ｙ３上に位置する場合について説明した。しかし、ＬＥＤからの光軸方向の距離を一方のパラメータとし、光軸方向に隣り合う光学構造間の間隔を他方のパラメータとする２次元平面を作成する。また、複数の光学構造について、ＬＥＤからの光軸方向の距離と、当該距離における光軸方向に隣り合う光学構造間の間隔とを、当該２次元平面上にプロットする。このとき、当該２次元平面上にプロットされた複数の点が微分可能な滑らかな線上に位置することが可能であってもよい。そして、当該プロットされた複数の点のうちで、第３領域内の複数の光学構造に関する複数の点が、同一の２次曲線（円、楕円、放物線、又は双曲線）の一部からなる曲線上に位置してもよい。この変形例でも、クロソイド曲線ｙ３を採用した上記実施例と同様に、光学構造２７１間の間隔を表す線を、第３配設部分２７４と、第１及び第２配設部分２７２,２７３との接続領域で容易に微分可能とできる。また、光学構造２７１間の間隔を表す線を、第３配設部分２７４においてＬＥＤ２４２から離れるにしたがって容易に減少させることができる。なお、第３配設部分に属する光学構造について、発光素子からの遠ざかり方向の距離と、距離における遠ざかり方向に隣り合う光学構造の間隔とを、２次元平面上にプロットする場合について考えた。そして、当該２次元平面上に複数の点がプロットされ、その複数の点が、同一のクロソイド曲線上に位置する場合や、同一の２次曲線上に位置する場合について説明した。しかし、第３配設部分に属する光学構造について、発光素子からの遠ざかり方向の距離と、距離における遠ざかり方向に隣り合う光学構造の間隔とを、２次元平面上にプロットする場合について、他の変形例も考えられる。例えば、当該２次元平面上に複数の点がプロットされ、その複数の点が、同一の３次以上の曲線の一部からなる曲線上に位置してもよい。要は、第３配設部分は、発光素子から離れる方向に関し、隣り合う光学構造間隔が、第１配設部分における隣り合う光学構造の最小間隔よりも小さくて第２配設部分における隣り合う光学構造の間隔よりも大きく、発光素子から離れるにしたがって小さくなればよい。
また、光学構造７１,１７１,２７１が、ドット状の突起である場合について説明した。ここで、ドッド状の突起は、半球状や半楕円体状であると好ましいが、それ以外の如何なる突起形状を有してもよい。また、全てのドット状の突起が同一である場合について説明した。しかし、ドット状の突起に外接する半球の径を、発光素子から離れるにしたがって大きくするようにして、発光素子から離れるにしたがって被覆率が大きくなるようにしてもよい。又は、光学構造は、ドット状の突起以外の構造であってもよい。例えば、光学構造は、ドット状の窪みで構成されてもよい。又は、光学構造は、畝状突出部や溝で構成されてもよい。詳しくは、導光板が、円筒形状である場合、光学構造を、導光板の中心と中心が一致する同心円上の複数の畝状突出部や同心円上の複数の溝で構成してもよい。また、この場合、円形かつ畝状の突出部や円形の溝の幅は、全てで一致してもよく、２以上で異なってもよい。また、導光板が、直方体形状である場合、光学構造を、光軸方向に直交する方向に延在する直線状の畝状突出部や直線状の溝で構成してもよい。また、この場合、直線状かつ畝状の突出部や直線状の溝の幅は、全てで一致してもよく、２以上で異なってもよい。
また、発光素子が、ＬＥＤチップが封止樹脂で被覆された構成を有するＬＥＤ４２である場合について説明した。しかし、発光素子は、ＬＥＤ以外の素子で構成されてもよく、例えば半導体レーザ素子等で構成されてもよい。また、複数のＬＥＤ４２を、導光板５０,２５０の厚さ方向に１列に配置する場合について説明した。しかし、複数の発光素子を、導光板の厚さ方向に２列以上に配置してもよい。
また、導光板５０の全てが板状であり、ＬＥＤ４２の光軸方向が、ＬＥＤ４２から離れる方向である遠ざかり方向に一致する場合について説明した。しかし、AIR PANEL LED（登録商標）で採用されている技術のように、発光素子から離れる方向である遠ざかり方向は、直線の光軸方向でなくて、少なくとも一部で湾曲した曲線上に沿った方向を含んでもよい。また、導光板は、全てが板状でなくて、板状でない部分を含んでもよい。
また、複数の光学構造７１に関して、ＬＥＤからの距離と、光軸方向に隣り合う光学構造の間隔との２次元平面においてプロットされた複数の点が、微分可能な線上に位置する場合について説明した。しかし、複数の光学構造に関して、発光素子からの距離と、光軸方向に隣り合う光学構造の間隔との２次元平面においてプロットされた複数の点は、微分不可能な線上に位置してもよい。また、複数の光学構造７１に関して、ＬＥＤからの距離と、被覆率との２次元平面で、被覆率を表す曲線が、第３配設部分７４に対応する領域に変曲点を有する場合について説明した。しかし、発光素子からの距離と、被覆率との２次元平面で、被覆率を表す曲線は、第３配設部分に対応する領域に変曲点を有さなくてもよい。また、導光板５０が、円筒形状である場合、ＬＥＤ４２が、導光板５０の内周側に配設される場合について説明した。しかし、導光板が、円筒形状である場合、発光素子は、導光板の外周側に配設されてもよい。また、導光板は、円筒形状でもなく、直方体形状でもない形状を有してもよい。
４０ ＬＥＤ基板、 ４２ ＬＥＤ、 ５０,２５０ 導光板、 ７１,１７１,２７１ 光学構造、 ７２,２７２ 第１配設部分、 ７３,２７３ 第２配設部分、 ７４,２７４ 第３配設部分、 Ｘ,Ｘ' 隣り合う光学構造の間隔、 α方向 長手方向。
Claims (7)
- 複数の発光素子が実装された実装基板と、
前記複数の発光素子が出射した出射光のうちの少なくとも一部を内部に受け入れて導光し、少なくとも一部に板状の部分を有する導光板と、
前記板状の部分のいずれかの面の少なくとも一部に互いに間隔をおいて設けられ、光の進行方向を変える複数の光学構造と、を備え、
前記複数の光学構造が、
前記発光素子から離れるにしたがって隣り合う前記光学構造の間隔が等差級数で小さくなり、前記発光素子側に配設される第１配設部分と、
前記発光素子から離れる方向である遠ざかり方向に隣り合う前記光学構造の間隔が一定であり、前記発光素子から離れた側に配設される第２配設部分と、
前記遠ざかり方向に関して、前記第１配設部分と前記第２配設部分との間に配設され、隣り合う前記光学構造の間隔が、前記第１配設部分における隣り合う前記光学構造の最小間隔よりも小さくて前記第２配設部分における隣り合う前記光学構造の間隔よりも大きく、前記発光素子から離れるにしたがって小さくなる第３配設部分と、を含む照明装置。 - 前記複数の光学構造について、前記発光素子からの前記遠ざかり方向の距離と、当該距離における前記遠ざかり方向に隣り合う前記光学構造の間隔とを、前記発光素子からの前記遠ざかり方向の距離を一方のパラメータとし前記遠ざかり方向に隣り合う前記光学構造の間隔を他方のパラメータとする２次元平面上にプロットしたとき、当該２次元平面上にプロットされた複数の点が微分可能で前記発光素子から離れるにしたがって減少する滑らかな線上に位置することが可能である、請求項１に記載の照明装置。
- 前記第３配設部分に属する前記光学構造について、前記発光素子からの前記遠ざかり方向の距離と、当該距離における前記遠ざかり方向に隣り合う前記光学構造の間隔とを、前記２次元平面上にプロットしたとき、当該２次元平面上に複数の点がプロットされ、その複数の点が、同一のクロソイド曲線上に位置する、請求項２に記載の照明装置。
- 前記第３配設部分に属する前記光学構造について、前記発光素子からの前記遠ざかり方向の距離と、当該距離における前記遠ざかり方向に隣り合う前記光学構造の間隔とを、前記２次元平面上にプロットしたとき、当該２次元平面上に複数の点がプロットされ、当該複数の点が、同一の２次曲線上に位置する、請求項２に記載の照明装置。
- 前記複数の光学構造は、同一の円形の縁を有し、
被覆率を、平面視における前記光学構造が設けられる面に対する前記光学構造の存在領域の比と定義したとき、前記複数の光学構造について、前記遠ざかり方向に隣り合う前記光学構造の間隔と、前記発光素子からの前記遠ざかり方向の距離における前記被覆率とを、前記発光素子からの前記遠ざかり方向の距離を一方のパラメータとし前記被覆率を他方のパラメータとする２次元平面上にプロットすると、その２次元平面上にプロットされた複数の点が、前記距離が大きくなるにしたがって前記被覆率が大きくなる微分可能な滑らかな線上に位置することが可能であり、当該滑らかな線の変曲点が前記第３配設部分に対応する領域に存在する、請求項１乃至４のいずれか１つに記載の照明装置。 - 前記導光板は、円筒形状を有し、
前記複数の発光素子は、前記導光板の軸方向に１列以上に配設され、
同じ列に配置される２以上の前記発光素子は、夫々の光軸が前記導光板の径方向に一致した状態で前記導光板の周方向に間隔をおいて配設される、請求項１乃至５のいずれか１つに記載の照明装置。 - 前記導光板は、直方体形状を有し、
前記複数の発光素子は、夫々の光軸が前記導光板の長手方向に一致した状態で前記導光板に当該長手方向に対向するように配設される、請求項１乃至５のいずれか１つに記載の照明装置。
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