JP2020035580A

JP2020035580A - 導光体及び照明装置

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Publication number: JP2020035580A
Application number: JP2018159745A
Authority: JP
Inventors: ヒョジェベ; Hyuje Bae; 真一阿南; Shinichi Anami; 村上　忠史; Tadashi Murakami; 忠史村上
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2018-08-28
Filing date: 2018-08-28
Publication date: 2020-03-05
Anticipated expiration: 2038-08-28
Also published as: JP7108854B2

Abstract

【課題】周方向の配光を所望の配光に制御可能な導光体及び照明装置を提供する。【解決手段】導光体５２は、少なくとも一方の端面が光入射面５２１とされる棒状の導光体５２であって、当該導光体５２の外周面には、導光体５２で導光された光を外部に取り出すための複数の凹部５２４が設けられており、導光体５２の外周面に対する複数の凹部５２４の被覆率は、導光体５２の軸方向での断面視において、導光体５２の周方向で異なっている。【選択図】図３

Description

本発明は、棒状の導光体及び当該導光体を備える照明装置に関する。

従来、光源が発した光を、棒状の導光体の端部から入射して、導光体の外周面から放出する照明装置が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１４−１９９７５２号公報

外周面から光を放出して照明する棒状の導光体においては、周方向の配光を所望の配光に制御することが求められている。

このため、本発明の目的は、周方向の配光を所望の配光に制御可能な導光体及び照明装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る導光体は、少なくとも一方の端面が光入射面とされる棒状の導光体であって、当該導光体の外周面には、導光体で導光された光を外部に取り出すための複数の凹部が設けられており、導光体の外周面に対する複数の凹部の被覆率は、導光体の軸方向での断面視において、導光体の周方向で異なっている。

また、本発明の一態様に係る照明装置は、上記導光体と、導光体の光入射面に向けて光を照射する光源と、を備える。

本発明によれば、周方向の配光を所望の配光に制御可能な導光体及び照明装置を提供することができる。

図１は、実施の形態に係る照明装置としての看板装置の概略構成を示す斜視図である。図２は、実施の形態に係る照明部の概略構成を模式的に示す説明図である。図３は、実施の形態に係る導光体の軸方向視形状を示す断面図である。図４は、変形例１に係る照明部の概略構成を模式的に示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。

以下、本発明の実施の形態に係る導光板及び導光板を用いた照明装置について説明する。

［構成］
まず、本発明の実施の形態に係る照明装置の構成について説明する。ここでは、照明装置として内照式の看板装置を例示して説明する。なお、内照式の看板装置以外の照明装置（例えば一般的な照明装置）に対しても本発明の特徴的な構成を採用することが可能である。

図１は、実施の形態に係る照明装置としての看板装置１０の概略構成を示す斜視図である。本実施の形態では、看板装置１０は、立て看板であり、本体部３０が上下方向に長尺な場合を例示する。なお、看板装置１０の設置姿勢によっては、本体部３０が上下方向に長尺でない場合もあるため、以降の説明で出現する上下方向、左右方向はあくまで一例である。

図１に示すように、看板装置１０は、台座２０と、本体部３０とを備えている。台座２０は、複数のキャスター２１を備えており、地面上で移動自在とされている。台座２０の上面に対して本体部３０が固定されている。

本体部３０は、フレーム３１と、表示パネル３２と、照明部４０（図２参照）とを備えている。

フレーム３１は、例えば金属または樹脂などにより矩形状、かつ有底箱状に形成されており、その内部に照明部４０が収容されている。フレーム３１の開放部分は表示パネル３２によって塞がれている。つまり、照明部４０は表示パネル３２によって覆われている。

表示パネル３２は、本体部３０の内部構造が露見しない程度の透光性を有している。具体的には、表示パネル３２は、例えばポリカーボネート、アクリル樹脂などにより形成された光拡散パネルである。なお、表示パネル３２は、その他の透光性を有する材料から形成されていてもよい。表示パネル３２には、掲示内容（例えば「ＸＸＸＣＯＦＦＥＥ））が記載されており、照明部４０が点灯することにより、その照明光によって掲示内容が際立って表示されることとなる。

図２は、実施の形態に係る照明部４０の概略構成を模式的に示す説明図である。図２に示すように、照明部４０は、複数組の光源ユニット５０と、外部の電源に電気的に接続された電源部（図示省略）とを備えている。電源部は、各光源ユニット５０の光源５１（後述）に対して電気的に接続されており、各光源５１に対して電力を供給する。具体的には、電源部は制御部を備えており、当該制御部が各光源５１に対する電力供給を制御することで、各光源５１の点灯及び消灯を制御する。制御部は、さらに各光源５１の調光調色制御も行うことが可能である。

光源ユニット５０は、光源５１と、導光体５２とを備えている。光源５１は、導光体５２の一方の端面である光入射面５２１に対して対向するように配置されている。これにより、導光体５２の光入射面５２１には、光源５１からの光が入射することになる。

光源５１は、基板５１１と、発光素子５１２とを備えている。基板５１１は矩形状の基板であり、導光体５２の光入射面５２１に対向するように配置されている。基板５１１における導光体５２の光入射面５２１に対向する主面に発光素子５１２が実装されている。

発光素子５１２は、いわゆるＳＭＤ（ＳｕｒｆａｃｅＭｏｕｎｔＤｅｖｉｃｅ）型のＬＥＤ素子である。ＳＭＤ型のＬＥＤ素子とは、具体的には、樹脂成型されたキャビティの中にＬＥＤチップが実装され、キャビティ内に蛍光体含有樹脂が封入されたパッケージ型のＬＥＤ素子である。なお、光源５１は、このような構成に限定されるものではなく、基板上にＬＥＤチップが直接的に実装されたＣＯＢ（ＣｈｉｐＯｎＢｏａｒｄ）型の光源が用いられてもよい。また、光源５１が有する発光素子５１２は、ＬＥＤ素子に限定されるものではなく、例えば、半導体レーザ等の半導体発光素子、または、有機ＥＬ（ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）や無機ＥＬなどのＥＬ素子等その他の固体発光素子であってもよい。

次に、導光体５２について詳細に説明する。図３は、実施の形態に係る導光体５２の軸方向視形状を示す断面図である。具体的には、図３は、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ切断線を含む切断面を見た断面図である。図３では、下方が表示パネル３２側であり、上方がフレーム３１の底部側である。また、図３では、一つの導光体５２のみを図示しているが、看板装置１０に備わるいずれの導光体５２も同形状である。

図２及び図３に示すように、導光体５２は、軸方向視の外形が概ね均一な棒状の導光体である。導光体５２は、長手方向が看板装置１０の上下方向に沿うように、フレーム３１内に配置されている。導光体５２は、略円柱状の長尺で中密な導光体である。導光体５２は、ポリカーボネートや、アクリル樹脂などの透光性の樹脂から形成されているが、その他の透光性を有する材料から形成されていてもよい。

ここで、「略円柱状」とは、軸方向視の外形が円形を基準としたものとする。つまり、一見して円形が基準となっていることが認識できる形状であればよい。略円柱状には、軸方向視の外形が円形であるものだけでなく、円形の一部が切り欠かれた形状、円形の一部が突出した形状、または円形の外周縁に微小な凹凸が形成された形状が含まれるものとする。これらの形状は組み合わされていてもよい。また、円形には、楕円形、長円形を含めてもよい。本実施の形態では、導光体５２が軸方向視において円形状である場合を例示する。

導光体５２の外周面には、導光体５２で導光された光を外部に取り出すための複数の凹部５２４が設けられている。複数の凹部５２４は、導光体５２内を進行している光を表示パネル３２側（図３における下方）に向けて照射するために、導光体５２におけるフレーム３１側の外周面に対して設けられている。具体的には、図３において導光体５２の上半分の外周面に対して複数の凹部５２４が設けられており、下半分の外周面には凹部５２４は設けられていない。つまり、導光体５２の下半分の外周面は断面視において全体的に滑らかな円弧状となっている。これにより、導光体５２内を進行する光のうち、複数の凹部５２４で反射された光は、導光体５２の下半分の外周面を透過して外部に出射されることになる。以降、導光体５２において、フレーム３１の底部側の半分の外周面を光取り出し面５２２と称し、表示パネル３２側の半分の外周面を出射面５２３と称す。

凹部５２４は、平面視において点状のプリズムである。凹部５２４の具体的形状としては、例えば、円錐台状、角錐台状、円錐体状、角錐体状などが挙げられる。なお、凹部５２４は長尺な溝状のプリズムであってもよい。

図３に示すように、導光体５２の外周面に対する複数の凹部５２４の被覆率は、導光体５２の軸方向での断面視において、導光体５２の周方向で異なっている。ここで、被覆率とは、単位面積あたりの、複数の凹部５２４によって占有された部分の割合のことである。複数の凹部５２４が同形状である場合には、被覆率は凹部５２４の密度とも言える。また、凹部５２４の大きさを変えることで、被覆率を調整することも可能である。被覆率が高い部分では、複数の凹部５２４によって多くの光が出射面５２３に向けて反射されるため、光度が高められる。つまり、複数の凹部５２４の被覆率を、導光体５２の周方向で異ならせることで、導光体５２の周方向の配光を所望の配光に制御することが可能である。

本実施の形態では、光取り出し面５２２内において複数の凹部５２４は、導光体５２の中心Ｐを含む上下方向に沿った仮想直線Ｌ１に対し、線対称となるように配置されている。図３では複数の凹部５２４が左右対称に配置されている。具体的に説明すると、光取り出し面５２２には、仮想直線Ｌ１に重なる中央領域Ｒ１と、中央領域Ｒ１の両側方に配置された一対の側方領域Ｒ２とが設けられている。中央領域Ｒ１と、一対の側方領域Ｒ２とに対して、複数の凹部５２４が配置されており、中央領域Ｒ１と、一対の側方領域Ｒ２との間には、複数の凹部５２４が設けられていない。このように、複数の凹部５２４が形成される領域は、光取り出し面５２２内において周方向に間欠的に設けられている。中央領域Ｒ１の被覆率は、側方領域Ｒ２の被覆率よりも小さい。また、一対の側方領域Ｒ２のそれぞれの被覆率は、同じである。これにより、複数の凹部５２４の被覆率は、導光体５２の周方向で異なっている。

導光体５２内を進行する光は、光取り出し面５２２の各凹部５２４の内面で反射することで出射面５２３側へ向かい、最終的に出射面５２３から出射して照明光となる。図３では、導光体５２から放出された照明光の配光を二点鎖線Ｌ２で模式的に図示している。上述したように、一対の側方領域Ｒ２のそれぞれの被覆率は、同じであり、中央領域Ｒ１の被覆率よりも大きい。このため、導光体５２から放出された照明光は、仮想直線Ｌ１を基準として線対称となる配光特性を示すことになる。具体的には、照明光は、仮想直線Ｌ１の近傍では、光度が小さいものの、仮想直線Ｌ１から両側方に離れるにつれて光度が大きくなる配光特性を示す。つまり、照明光は、全体として広範囲に広がったバットウイング型の配光特性となっている。ここで、バットウイング型の配光特性とは、広義には光軸（仮想直線Ｌ１）を０度として、０度よりも配光角の絶対値が大きい角度において光度が強い光度分布で定義される。特に、狭義では、４５度以上９０度未満において、光度が最も強くなる光度分布で定義される。つまり、バットウイング型の配光特性では、中心部が外周部よりも暗い。本実施の形態では、光軸（仮想直線Ｌ１）上においても、一定量の光度が確保されているために、照明対象である表示パネル３２に対する照明光のムラも抑制され、均斉度も向上されている。

ここまでは、導光体５２の周方向における被覆率の変化について説明した。以降では、導光体５２の軸方向における被覆率の変化について説明する。

図２では、複数の凹部５２４のレイアウトを、導光体５２における光入射面５２１側の一端部付近（図２の（ａ））と、中央部付近（図２の（ｂ））と、他端部付近（図２の（ｃ））とで拡大して図示している。図２の（ａ）〜（ｃ）は、各部において同じ大きさの範囲を示している。図２に示すように、複数の凹部５２４は、導光体５２の軸方向で光入射面５２１から離れるにつれて密になっている。つまり、被覆率は、導光体５２の軸方向で光入射面５２１から離れるにつれて大きくなっている。図２の（ａ）から（ｂ）までの間の領域や、（ｂ）から（ｃ）までの間の領域においても、被覆率は一端部から離れるにつれて徐々に大きくなっている。

ここで、導光体５２を進行する光は、光入射面５２１から離れるにつれて弱まっていくが、被覆率が、光入射面５２１から離れるにつれて大きくなっていることにより、導光体５２から放出される照明光を軸方向で均一化することができる。

また、本実施の形態では、軸方向におけるいずれの地点においても、上述した周方向の被覆率の変化が維持されている。このため、導光体５２における軸方向のいずれの地点でもバットウイング型の配光特性を実現することができる。

［効果など］
以上のように、本実施の形態に係る導光体５２は、少なくとも一方の端面が光入射面５２１とされる棒状の導光体５２であって、当該導光体５２の外周面には、導光体５２で導光された光を外部に取り出すための複数の凹部５２４が設けられており、導光体５２の外周面に対する複数の凹部５２４の被覆率は、導光体５２の軸方向での断面視において、導光体５２の周方向で異なっている。

また、本実施の形態に係る看板装置１０（照明装置）は、上記導光体５２と、導光体５２の光入射面５２１に向けて光を照射する光源５１と、を備える。

これによれば、導光体５２の外周面に対する複数の凹部５２４の被覆率が、導光体５２の軸方向での断面視において、導光体５２の周方向で異なっているので、棒状の導光体５２における周方向の配光を所望の配光に制御することができる。したがって、周方向の配光を所望の配光に制御可能な導光体５２及び照明装置を提供することができる。

また、複数の凹部５２４は、当該導光体５２の軸方向での断面視において、当該導光体５２の中心を含む仮想直線Ｌ１に対して線対称となるように配置されており、複数の凹部５２４の被覆率は、導光体５２の軸方向での断面視において、仮想直線Ｌ１から離れるにつれて大きくなる。

これによれば、複数の凹部５２４の被覆率が、導光体５２の軸方向での断面視において、仮想直線Ｌ１から離れるにつれて大きくなっているので、導光体５２から放出される照明光を広範囲に広げることができる。

また、複数の凹部５２４は、仮想直線Ｌ１に対して線対称となるように配置されているので、導光体５２の軸方向での断面視において、照明光が導光体５２を中心に均等に広げられることになる。したがって、照明対象（例えば表示パネル３２）に対する照明光のムラを抑制することができ、均斉度を向上させることができる。

また、複数の凹部５２４の一部は、当該導光体５２の軸方向での断面視において、仮想直線Ｌ１に重なる領域（中央領域Ｒ１）に設けられている。

複数の凹部５２４の一部が、仮想直線Ｌ１に重なる中央領域Ｒ１に設けられているので、仮想直線Ｌ１上においても、一定量の光度を確保することができる。したがって、照明対象に対する照明光のムラが抑制されたバットウイング型の配光特性を得ることができる。

また、導光体５２は、当該導光体５２の軸方向での断面視における外形が円形状である。

これによれば、導光体５２の断面視形状が円形状であるので、他の形状と比べても、照明光の配光を制御しやすくすることができる。

また、複数の凹部５２４の被覆率は、導光体５２の軸方向で光入射面５２１から離れるにつれて大きくなる。

これによれば、複数の凹部５２４の被覆率が、導光体５２の軸方向で光入射面５２１から離れるにつれて大きくなっているので、導光体５２から放出される照明光を軸方向で均一化することができる。

［変形例１］
上記実施の形態では、導光体５２の一端面にのみ光源５１が対向して配置されている場合を例示した。変形例１では、導光体の両端面のそれぞれに光源が対向して配置されている場合について説明する。なお、以下の説明において、上記実施の形態と同一の部分においては、同一の符号を付して、その説明を省略する場合がある。

図４は、変形例１に係る照明部４０ａの概略構成を模式的に示す説明図である。具体的には図４は図２に対応する図である。図４に示すように、照明部４０ａに備わる複数の光源ユニット５０ａは、それぞれ一対の光源５１ａと、導光体５２ａとを備えている。一対の光源５１ａは、導光体５２の一対の端面のそれぞれに対して、対向するように配置されている。つまり、導光体５２ａの一対の端面は、それぞれ光入射面５２１ａとなる。これにより、導光体５２の一対の光入射面５２１ａには、一対の光源５１ａのそれぞれからの光が入射する。

図４では、複数の凹部５２４のレイアウトを、導光体５２ａにおける一端部付近（図４の（ａ））と、中央部付近（図４の（ｂ））と、他端部付近（図４の（ｃ））とで拡大して図示している。図４の（ａ）〜（ｃ）は、各部において同じ大きさの範囲を示している。

図４に示すように、複数の凹部５２４は、導光体５２ａの一端部付近から中央部付近に近づくにつれて密になっている。また、複数の凹部５２４は、導光体５２ａの他端部付近から中央部付近に近づくにつれて密になっている。図４の（ａ）から（ｂ）までの間の領域や、（ｃ）から（ｂ）までの間の領域においても、被覆率は中央部に向けて徐々に大きくなっている。

前述したように、導光体５２ａの一端面及び他端面はそれぞれ光入射面５２１ａであるので、複数の凹部５２４は、導光体５２ａの軸方向で光入射面５２１ａから離れるにつれて密になっている。つまり、この場合においても、被覆率は、導光体５２ａの軸方向で光入射面５２１ａから離れるにつれて大きくなっている。このため、導光体５２ａから放出される照明光を軸方向で均一化することができる。

［その他］
以上、本発明に係る照明装置及び導光体について、上記実施の形態及び変形例に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態及び変形例に限定されるものではない。

例えば、上記実施の形態では、導光体５２の軸方向視形状が円形状である場合を例示したが、導光体の軸方向視形状は如何様でもよい。その他の形状としては、楕円形状、長円形状、多角形状などが挙げられる。

また、上記実施の形態では、バットウイング型の配光特性が得られる導光体５２を例示して説明した。しかしながら、導光体の配光特性はこれに限定されない。つまり、所望の配光特性を得るべく、導光体５２の外周面に対する複数の凹部５２４の被覆率を、導光体５２の周方向で異ならせることも可能である。

また、上記実施の形態では、導光体５２の中央領域Ｒ１と、一対の側方領域Ｒ２との間には、複数の凹部５２４が形成されない領域となっているが、当該部分は被覆率がゼロと言える。つまり、当該領域に対しても複数の凹部５２４を形成してもよい。

また、上記実施の形態では、導光体５２における光取り出し面５２２と、出射面５２３との割合が半々である場合を例示したが、光取り出し面と出射面との割合はこれ以外であってもよい。

また、上記実施の形態では、照明装置として、地面に設置される看板装置１０を例示したが、建物の壁または屋根に設置される看板装置であってもよい。

その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。

１０看板装置（照明装置）
５１、５１ａ光源
５２、５２ａ導光体
５２１、５２１ａ光入射面
５２４凹部
Ｌ１仮想直線
Ｐ中心

Claims

少なくとも一方の端面が光入射面とされる棒状の導光体であって、
当該導光体の外周面には、前記導光体で導光された光を外部に取り出すための複数の凹部が設けられており、
前記導光体の外周面に対する前記複数の凹部の被覆率は、前記導光体の軸方向での断面視において、前記導光体の周方向で異なっている
導光体。
前記複数の凹部は、当該導光体の軸方向での断面視において、当該導光体の中心を含む仮想直線に対して線対称となるように配置されており、
前記複数の凹部の被覆率は、前記導光体の軸方向での断面視において、前記仮想直線から離れるにつれて大きくなる
請求項１に記載の導光体。
前記複数の凹部の一部は、当該導光体の軸方向での断面視において、前記仮想直線に重なる領域に設けられている
請求項２に記載の導光体。
前記導光体は、当該導光体の軸方向での断面視における外形が円形状である
請求項１〜３のいずれか一項に記載の導光体。
前記複数の凹部の被覆率は、前記導光体の軸方向で、前記光入射面から離れるにつれて大きくなる
請求項１〜４のいずれか一項に記載の導光体。
請求項１〜５のいずれか一項に記載の導光体と、
前記導光体の前記光入射面に向けて光を照射する光源と、を備える
照明装置。