JP2019215956A - 面状照明装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】発光面の輝度の均一性をより向上させること。【解決手段】実施形態に係る面状照明装置1は、基板3と、透明樹脂5と、拡散性樹脂6と、を備える。基板3は、少なくとも1つの光源2が配置される。透明樹脂5は、光源2を覆うように設けられる。拡散性樹脂6は、透明樹脂5を覆い、光源2の直上部分6aではかかる直上部分6a以外の部分より厚みが大きい。【選択図】図2
Description
本発明は、面状照明装置に関する。
従来、LED(light emitting diode)等を光源とし、発光面が面状となるように設けられた面状照明装置が知られている。このような面状照明装置には、特性の異なる2種類の透光性樹脂で2層に光源を被覆し、これら透光性樹脂による光の拡散効果により、発光面の輝度の均一性を高めようとするものがある。
しかしながら、上述した従来の技術には、発光面の輝度の均一性をより向上させるうえで、更なる改善の余地がある。具体的には、上述した従来の技術を用いた場合、光源に対する透光性樹脂の形状によっては、局所的に輝度が高くなりやすい光源周辺の光を十分に拡散し切れずに、輝度の均一性が不十分となるおそれがある。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、発光面の輝度の均一性をより向上させることができる面状照明装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る面状照明装置は、基板と、導光部材と、拡散部材と、を備える。前記基板は、少なくとも1つの光源が配置される。前記導光部材は、前記光源を覆うように設けられる。前記拡散部材は、前記導光部材を覆い、前記光源の直上部分では該直上部分以外の部分より厚みが大きい。
本発明の一態様によれば、発光面の輝度の均一性をより向上させることができる。
以下、実施形態に係る面状照明装置について図面を参照して説明する。なお、図面における各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
図1は、実施形態に係る面状照明装置1の平面模式図である。また、図2は、図1に示すA−A線略断面図である。また、図3は、光源2の変形例を示す略断面図である。なお、以下では、面状照明装置1の厚さ方向をZ軸方向とし、各図面には、説明を分かりやすくするために、かかるZ軸を含む3次元の直交座標系を図示する。
図1および図2に示すように、実施形態に係る面状照明装置1は、光源2と、基板3と、反射層4と、透明樹脂5と、拡散性樹脂6とを備える。なお、ここでは、光源2が1つの例を示しているが、面状照明装置1は、複数の光源2を備えることができる。かかる例については、図4および図5を用いた説明で後述する。
光源2は、発光素子2aを含んで構成される。図1および図2に示す例では、光源2は、発光素子2aと、蛍光体2bとを含む。発光素子2aは例えば青色発光ダイオードである。かかる発光素子2aと蛍光体2bの組み合わせにより、光源2は擬似白色光を発光する。
基板3は、光源2が配置される。基板3は、例えばフレキシブルプリント基板(FPC:Flexible Printed Circuit)であって、絶縁性を有する薄く柔らかいベースフィルム(ポリイミド等)に銅箔等の導電性金属が貼り合わせられた基材に電気回路が形成される。
すなわち、基板3の全体は、可撓性を有するきわめて薄い基材から形成されており、これにより自在に曲げられる可撓性を有している。なお、基板3は、可撓性を有するならば、プリント基板(PCB:Printed Circuit Board)や、絶縁層および電気回路が形成された金属板、または、繊維材であってもよい。また、基板3は、部分的に可撓性を有していてもよい。
反射層4は、基板3上の光源2の周囲に配置され、光源2からの光を反射する。反射層4は、例えばシート状の鏡面反射材やシリコーン製の白色レジスト材といった光を反射しやすい素材で設けられている。反射の仕方は、鏡面反射であっても、拡散反射であってもよい。なお、反射層4の全反射率は、80%以上であることが好ましい。
透明樹脂5は、「導光部材」の一例に相当し、光源2を覆うように設けられる。透明樹脂5は、光透過性、柔軟性および高耐熱性を有する透明体であって、例えばシリコーン樹脂等を用いて形成される。また、透明樹脂5は、内部において、光源2からの光、反射層4との界面で反射された光、後述する拡散性樹脂6へ入射して拡散反射された光を自由に行き来させ、導光させる。
拡散性樹脂6は、「拡散部材」の一例に相当し、光拡散性を有する例えば乳白色の樹脂であって、透明樹脂5を覆うように設けられる。拡散性樹脂6は、透明樹脂5と同様に柔軟性および高耐熱性を有することが好ましく、例えばシリコーン樹脂等に、樹脂とは屈折率が異なる酸化チタン(TiO2)等の粒子を添加して形成される。
また、拡散性樹脂6は、透明樹脂5から入射された光を拡散反射して、一部を外部へ透過させて発光させ、他の一部を透明樹脂5へ再入射させる。
また、拡散性樹脂6は、図2に示すように、光源2の直上部分6aでは、かかる直上部分6a以外の部分より厚みが大きくなるように設けられる。すなわち、図2に示す例では、厚みT1>T2の関係となるように設けられる。
これにより、光源2の直上部分から拡散性樹脂6を透過して外部へ発光される光量を抑えることができる。言い換えれば、拡散性樹脂6で拡散反射されやすくして透明樹脂5へ再入射される光量を増やすことができるので、局所的に光源2周辺の輝度が高くなるのを防ぐことができる。すなわち、拡散性樹脂6の直上部6aの厚みで光量を制御することができる。したがって、実施形態に係る面状照明装置1によれば、発光面の輝度の均一性をより向上させることができる。
また、基板3の下面から拡散性樹脂6の上面までの厚みは、例えば1mm以下となるように設けられる。したがって、きわめて薄く形成される基板3とともに、透明樹脂5および拡散性樹脂6も薄膜状とも言える薄さで形成される。
また、かかる透明樹脂5および拡散性樹脂6は柔軟性を有し、上述したように、基板3は可撓性を有するので、実施形態に係る面状照明装置1は、取り付け先となる構造体の曲面に沿わせて曲げつつ面接触させたフレキシブルな取り付けが可能となる。また、きわめて薄いことから、粘着剤や接着剤等での貼り付けにより、強固に取り付けることができる。
したがって、実施形態に係る面状照明装置1によれば、従来であれば必要であった、取り付け先となる構造体の個別の形状に合わせた個別の成型が不要となるため、製作の低コスト化にも資することができる。
なお、図1および図2に示す例では、光源2が、例えば青色発光ダイオードである発光素子2aと、蛍光体2bであることとしたが、図3に示すように、光源2は、例えば青色発光ダイオード2a−B、緑色発光ダイオード2a−Gおよび赤色発光ダイオード2a−R等の複数の発光素子の組み合わせにより構成されてもよい。
かかる場合でも、拡散性樹脂6は、図3に示すように、光源2の直上部分6aの厚みT1が、直上部分6a以外の部分の厚みT2よりも大きくなるように設けられることとなる。
次に、基板3に光源2が複数配置される場合について、図4および図5を用いて説明する。図4は、光源2が複数配置される場合の配置例を示す平面模式図(その1)である。また、図5は、光源2が複数配置される場合の配置例を示す平面模式図(その2)である。
光源2が複数配置される場合、上述した透明樹脂5は、光源2を1つずつ覆うように設けられる。また、かかる場合に、上述した拡散性樹脂6は、光源2を1つずつ覆う透明樹脂5それぞれを一体的に覆うように設けられる。言い換えれば、拡散性樹脂6は、光源2ごとで透明樹脂5をセル状に区画するように設けられる。
図4には、複数の光源2を覆う複数の透明樹脂5がそれぞれ矩形のセル状に区画され、正方配置された例を示している。また、図5には、複数の光源2を覆う複数の透明樹脂5がそれぞれ円形のセル状に区画され、千鳥配列(六方格子状に配列)された例を示している。
なお、図4および図5に示す配置例はあくまで一例であって、面状照明装置1を点灯させたい状態に応じて任意の配置としてよい。例えば上記セルの組み合わせにより、模様や文字を点灯させたいのであれば、かかる模様や文字の形状に応じた配置としてもよい。かかる点については、図18を用いた説明で後述する。
次に、光源2が複数配置される場合の透明樹脂5および拡散性樹脂6の構成例について、図6〜図8を用いて説明する。図6〜図8は、光源2が複数配置される場合の透明樹脂5および拡散性樹脂6の構成例を示す図(その1)〜(その3)である。なお、図6〜図8は、図4に示したB−B線略断面図となっている。
セル状に区画されて隣り合う透明樹脂5の境界付近の輝度や、隣のセルへの光漏れは、これら透明樹脂5間の拡散性樹脂6の厚みや形状等により、制御することができる。
例えば、図6に示すように、透明樹脂5は、拡散性樹脂6によって完全に互いに隔離されるように設けられて、その間の拡散性樹脂6の厚みにより、上述の境界付近の輝度や、光漏れを制御することができる。
また、例えば、図7に示すように、透明樹脂5は、上方へ向けて先細りとなるテーパー形状に設けられてもよい(図中の閉曲線M1に囲まれた部分参照)。かかる場合、テーパー形状により厚みが増すこととなる拡散性樹脂6の部分について、光拡散性を大きくし、上述の光漏れを防ぐのに資することができる。
また、図7に示す例の場合、例えば透明樹脂5が、光源2ごとで区画された金型によってインサート成型されるような場合、成型後に金型を抜き取りやすいという効果も得ることができる。
また、例えば、図8に示すように、透明樹脂5は、隣り合う透明樹脂5同士が互いに連接するように設けられてもよい(図中の閉曲線M2に囲まれた部分参照)。かかる場合、連接部分を越えて導光される光によって発光面の輝度の均一性をより向上させるのに資することができるとともに、透明樹脂5を製作しやすいという効果も得ることができる。
次に、光源2が複数配置される場合の基板3の構成例について、図9および図10を用いて説明する。図9は、光源2が複数配置される場合の基板3の構成例を示す図(その1)である。また、図10は、光源2が複数配置される場合の基板3の構成例を示す図(その2)である。
図9に示すように、光源2が複数配置される場合、光源2は1つの基板3にそれぞれ配置される。また、反射層4は、基板3上の光源2の周囲に配置され、かつ、基板3上で一体となるように設けられる。
なお、既に述べてはいるが、基板3は、可撓性を有するならば、FPCやPCBのほかに、絶縁層および電気回路が形成された金属板、または、繊維材であってもよい。また、取り付け先となる構造体が平面等である場合、基板3は、可撓性を有しない平板であってもよい。
また、図10に示すように、光源2は、厚みのある金属板といった可撓性を有しない平板状の基板3Aに配置されてもよい。かかる場合、光源2は、個別の基板3Aにそれぞれ配置されることとしたうえで、複数の基板3Aが、これまで説明した基板3のような可撓性を有する素材で互いに接続されることによって、面状照明装置1全体の中で部分的に可撓性を有するようにしてもよい。これにより、基板3Aが可撓性を有しなくとも、面状照明装置1全体としては、段階的な曲げを行うことが可能となる。
なお、基板3Aは、例えば光源2の発光効率を向上させるために、光源2の放熱性を向上させたい場合等に用いることができる。
ところで、基板3は、全面が必ずしも中実面である必要はなく、電気回路の配線が形成可能であれば、部分的に貫通孔が形成された穴あき構造であってもよい。図11は、基板3が穴あき構造である場合の構成例を示す平面模式図(その1)である。また、図12は、基板3が穴あき構造である場合の構成例を示す平面模式図(その2)である。また、図13は、基板3が穴あき構造である場合の構成例を示す平面模式図(その3)である。なお、図11〜図13には、1つの基板3に、3つの光源2が基板3の長手方向に沿って直線状に配置された場合を示している。
図11に示すように、例えば基板3は、貫通孔3aと貫通孔3aの間に光源2が挟まれるように、複数の貫通孔3aが形成されてもよい。
また、図12に示すように、例えば基板3は、複数の貫通孔3aが形成され、貫通孔3a以外の部位となる基板3のフレームの交点に光源2が配置されてもよい。
また、図13に示すように、例えば基板3は、光源2それぞれの周囲を取り囲みつつ、基板3の全面にわたって格子状に、複数の貫通孔3aが形成されてもよい。
図11〜図13に示す例はいずれも、軽量化に資するという効果を得ることができる。また、基板3の表側と裏側とを連通させることによって、光源2から発せられた光を、基板3の裏側にも反射させることができるという効果を得ることができる。すなわち、面状照明装置1を両面発光する装置として構成することが可能となる。
かかる場合の具体的な構成例について、図14を用いて説明する。図14は、両面発光可能な面状照明装置1Aの構成例を示す略断面図である。
図14に示すように、面状照明装置1Aは、光源2が、穴開き構造の基板3に配置される。また、透明樹脂5および拡散性樹脂6が、基板3の表側および裏側の双方に設けられる。
これにより、図中に破線の矢印で示すように、光源2から発せられた光は、例えば一部が基板3の表側の透明樹脂5から表側の拡散性樹脂6へ入射され、拡散反射されて、さらにその一部がかかる表側の拡散性樹脂6から外部へ発光されることとなる。
また、例えば表側の拡散性樹脂6で拡散反射された光の他の一部は、基板3の透明樹脂5への再入射を経て、裏側の拡散性樹脂6へ入射され、拡散反射されて、さらにその一部がかかる裏側の拡散性樹脂6から外部へ発光されることとなる。
すなわち、このような構成により、面状照明装置1Aを両面発光可能に機能させることができる。なお、図14に示した例では、光源2は穴あき構造の基板3に配置されることとしたが、基板3を例えば透明なFPC等にすることによって、基板3を穴あき構造とする必要はなくなる。また、ここに言う「透明」は、基板3の表側と裏側との間で光を透過させる光透過性を有する意味であって、例えば半透明であってもよい。
また、面状照明装置1Aは、基板3が穴あき構造であるか透明であるかを問わず、電気回路の配線をごく細いものとするか、透明導電膜(ITO:Indium Tin Oxide)等を用いた配線とすることが好ましい。これにより、基板3の裏側で発光する光量を強くすることが可能となる。なお、これは言わば、基板3の電気回路の配線による輝度の均一性への悪影響を軽減するための方法であるが、電気回路に配置される電子部品によるかかる悪影響を軽減するために、電子部品の配置位置を工夫してもよい。
図15は、電子部品7の配置例を示す略断面図である。電子部品7は、例えばツェナーダイオード等である。図15に示すように、電子部品7は、例えば隣り合う透明樹脂5を隔離する、拡散性樹脂6の隔離部分(図中の閉曲線M3に囲まれた部分参照)、言い換えれば、拡散性樹脂6によってセル状に区画された透明樹脂5の間に配置されることが好ましい。
このように、光拡散性を有する拡散性樹脂6の内部に電子部品7を配置することによって、電子部品7による輝度の均一性への悪影響を軽減することができる。
(実施例)
次に、実施形態に係る面状照明装置1による実施例について、図16および図17を用いて説明する。図16は、実施形態に係る面状照明装置1による実施例の説明図(その1)である。また、図17は、実施形態に係る面状照明装置1による実施例の説明図(その2)である。
次に、実施形態に係る面状照明装置1による実施例について、図16および図17を用いて説明する。図16は、実施形態に係る面状照明装置1による実施例の説明図(その1)である。また、図17は、実施形態に係る面状照明装置1による実施例の説明図(その2)である。
まず、図16に示すように、ここでは、拡散性樹脂6の厚みが、光源2の直上部分6aと直上部分6a以外の部分とで変わらない面状照明装置1’を比較例とした。そして、かかる面状照明装置1’および面状照明装置1それぞれの発光面の直上に受光面を設け、かかる受光面における照度分布を計測した。その結果のグラフが、図17である。なお、ここで照度は、輝度と読み替えてもよい。
なお、光源2は、面状照明装置1’および面状照明装置1とも1つとし、これを覆う透明樹脂5および拡散性樹脂6によって形成される発光面は、2mm角の矩形状としている。
その結果、図16および図17に示すように、比較例では、光源2の直上(幅方向0mm参照)で照度が最も高く、また、これを中心に、幅方向外側に向けて照度が低下していくのが分かる。すなわち、発光面を示す領域において輝度ムラが生じていることが分かる。
これに対し、実施例では、発光面を示す幅方向±1mmの領域において、比較例と比べてほぼ均一に照度が保たれていることが分かる。すなわち、発光面を示す領域においてほぼ均一に輝度が分布していることが分かる。したがって、本実施例によれば、面状照明装置1により、発光面の輝度の均一性をより向上させる効果が得られることが実証された。
(適用例およびその効果)
次に、実施形態に係る面状照明装置1の適用例について、図18〜図20を用いて説明する。図18は、実施形態に係る面状照明装置1の適用例を示す図(その1)である。また、図19は、実施形態に係る面状照明装置1の適用例を示す図(その2)である。また、図20は、実施形態に係る面状照明装置1の適用例を示す図(その3)である。
次に、実施形態に係る面状照明装置1の適用例について、図18〜図20を用いて説明する。図18は、実施形態に係る面状照明装置1の適用例を示す図(その1)である。また、図19は、実施形態に係る面状照明装置1の適用例を示す図(その2)である。また、図20は、実施形態に係る面状照明装置1の適用例を示す図(その3)である。
図4および図5を用いた説明で述べたように、透明樹脂5に対応するセルの配置は、面状照明装置1を点灯させたい状態に応じた任意の配置とすることができる。また、図2を用いた説明で述べたように、光源2周辺から透過して外部へ発光される光の輝度は、拡散性樹脂6の光源2の直上部分6aの厚みにより、制御することができる。また、図6〜図8を用いた説明で述べたように、隣り合う透明樹脂5の境界付近の輝度や、隣のセルへの光漏れは、透明樹脂5の形状や、透明樹脂5間の拡散性樹脂6の厚み等により、制御することができる。
したがって、これらを組み合わせることにより、図18に示すように、面状照明装置1は、発光面を全面発光させることができる。また、全面発光だけでなく、図18に示すように、部分発光により模様や文字を表示させることができる。なお、図中に示す市松模様や「STOP!!」の文字は、無論、一例であって、任意の模様や文字を表示させることが可能である。
また、基板3は可撓性を有し、透明樹脂5および拡散性樹脂6は柔軟性を有するので、実施形態に係る面状照明装置1は、取り付け先となる構造体の曲面に沿わせて曲げつつ面接触させたフレキシブルな取り付けが可能となる。
そのうえ、面状照明装置1は、きわめて薄いので、粘着剤や接着剤等での貼り付けにより、構造体に強固に取り付けることができる。例えば、図19に示すように、面状照明装置1は、発光方向を外部へ向けながら、構造体10の外側の曲面に沿わせつつ接着剤等で容易に取り付けることができる。
また、例えば、透光性を有する構造体20に対しては、面状照明装置1は、発光方向を外部へ向けながら、構造体20の内側の曲面に沿わせつつ接着剤等で容易に取り付けることができる。したがって、実施形態に係る面状照明装置1は、多種多様な取り付けレイアウトに対応することができる。
したがって、面状照明装置1は、例えば車載用に適している。車両に使用される構造体は曲面形状がほとんどを占めており、また、同じ曲面はほぼ存在しないためである。具体的には、面状照明装置1は、例えば車両のハイマウントストップランプやルームランプ等に用いることができる。
(その他の効果)
また、面状照明装置1は、拡散性樹脂6の厚みを制御することで、輝度の均一性を制御することができる。したがって、透明樹脂5および拡散性樹脂6が、一般のレンズ表面に求められるほどの鏡面性を有してなくとも、発光面の輝度の均一性を得ることが可能となる。
また、面状照明装置1は、拡散性樹脂6の厚みを制御することで、輝度の均一性を制御することができる。したがって、透明樹脂5および拡散性樹脂6が、一般のレンズ表面に求められるほどの鏡面性を有してなくとも、発光面の輝度の均一性を得ることが可能となる。
また、レンズほどの形状精度を必要としないことから、容易に製作できるとともに、装置の厚みを薄くするのにも資することができる。
上述してきたように、実施形態に係る面状照明装置1,1Aは、基板3,3Aと、透明樹脂5(「導光部材」の一例に相当)と、拡散性樹脂6(「拡散部材」の一例に相当)とを備える。基板3,3Aは、少なくとも1つの光源2が配置される。透明樹脂5は、光源2を覆うように設けられる。拡散性樹脂6は、透明樹脂5を覆い、光源2の直上部分6aでは直上部分6a以外の部分より厚みが大きい。
したがって、実施形態に係る面状照明装置1,1Aによれば、発光面の輝度の均一性をより向上させることができる。
なお、上述した実施形態では、光源2が、青色発光ダイオードである発光素子2aおよび蛍光体2bを含む場合を例に挙げたが、蛍光体2bを含まなくともよい。かかる場合、拡散性樹脂6の上に、シート状の蛍光体2bを配置することとしてもよい。
また、上述した実施形態では、拡散性樹脂6が、透明樹脂5を覆うように設けられる場合を例に挙げたが、拡散性樹脂6の上に、例えば拡散性を有するシート状の拡散性シートをさらに配置することとしてもよい。
また、上述した実施形態では、光源2がLEDである場合を例に挙げたが、LEDに限られるものではなく、他の点光源であってもよい。
また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
1,1A 面状照明装置、2 光源、3,3A 基板、5 透明樹脂、6 拡散性樹脂、7 電子部品
Claims (12)
- 少なくとも1つの光源が配置される基板と、
前記光源を覆うように設けられる導光部材と、
前記導光部材を覆い、前記光源の直上部分では該直上部分以外の部分より厚みが大きい拡散部材と、
を備える、面状照明装置。 - 前記導光部材は、光透過性を有する樹脂であり、
前記拡散部材は、光拡散性を有する樹脂である、
請求項1に記載の面状照明装置。 - 前記拡散部材は、
前記光源ごとで前記導光部材をセル状に区画するように設けられる、
請求項1または2に記載の面状照明装置。 - 前記セル状に区画された前記導光部材の間に配置される電子部品、
をさらに備える、請求項3に記載の面状照明装置。 - 前記導光部材は、
上方へ向けて先細りとなるテーパー形状に設けられる、
請求項3または4に記載の面状照明装置。 - 前記導光部材は、互いに連接するように設けられる、
請求項3、4または5に記載の面状照明装置。 - 前記基板は、少なくとも部分的に折り曲げ可能な可撓性を有する、
請求項1〜6のいずれか一つに記載の面状照明装置。 - 前記基板の全体は、可撓性を有する基材から形成される、
請求項7に記載の面状照明装置。 - 前記基板は、
複数の平板が可撓性を有する素材で互いに接続されることによって、部分的な可撓性を有する、
請求項7に記載の面状照明装置。 - 前記基板は、該基板の表側と裏側とを連通させる貫通孔が形成される、
請求項1〜9のいずれか一つに記載の面状照明装置。 - 前記基板は、該基板の表側と裏側との間で光を透過させる光透過性を有する、
請求項1〜10のいずれか一つに記載の面状照明装置。 - 前記導光部材および前記拡散部材は、
前記基板の表側および裏側の双方に設けられる、
請求項10または11に記載の面状照明装置。
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