JP2020155371A - Lighting device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、照明装置に関する。 The present disclosure relates to a lighting device.
従来から導光板(導光体)を用いて照明する照明装置において、導光板の第1主面に凹形状のプリズムを形成し、導光板の端面から光源によって光を導光板に入射させる構造が知られている。この構造では、導光板の第1主面と反対側の第2主面から制御光が出射される。 Conventionally, in a lighting device that illuminates using a light guide plate (light guide body), a structure in which a concave prism is formed on the first main surface of the light guide plate and light is incident on the light guide plate by a light source from an end surface of the light guide plate. Are known. In this structure, the control light is emitted from the second main surface opposite to the first main surface of the light guide plate.
特許文献1及び特許文献2には、表示装置に用いられる照明装置において、2つの導光板のそれぞれの第1主面に複数の凹部を形成し、それぞれの第1主面を対面させた状態で、2つの導光板を並列に配置した構成が記載されている。この構成では、2つの導光板の端面に光源が配置され、一方の導光板の外側となる第2主面が液晶表示部材に向けられている。 In Patent Document 1 and Patent Document 2, in a lighting device used for a display device, a plurality of recesses are formed on the first main surface of each of the two light guide plates, and the first main surfaces of the two light guide plates are faced to each other. A configuration in which two light guide plates are arranged in parallel is described. In this configuration, the light sources are arranged on the end faces of the two light guide plates, and the second main surface on the outside of one of the light guide plates is directed to the liquid crystal display member.
上記のように、導光体の第1主面に凹形状のプリズムを形成し、第1主面と反対側の第2主面から制御光を出射するだけの構造では、プリズムから出射される漏れ光が多くなる。この漏れ光はプリズムによって制御した光ではないので、漏れ光が出射される分、プリズムによって制御される制御光として利用可能に出射される光の割合が減少する。 As described above, in the structure in which a concave prism is formed on the first main surface of the light guide body and the control light is emitted from the second main surface opposite to the first main surface, the light is emitted from the prism. Leakage increases. Since this leaked light is not light controlled by the prism, the proportion of light that can be used as control light controlled by the prism is reduced by the amount of the leaked light emitted.
一方、特許文献1及び特許文献2では、2つの導光体を並列に配置し、互いに対面する第1主面側に複数の凹部が形成されている。これにより、2つの導光体の外側面である第2主面側からプリズムで制御される制御光が出射される可能性はあるが、2つの導光体の間隔が大きすぎると、一方の導光体のプリズムから出た光が他方の導光体のプリズムに入らずに漏れ光として出射される可能性がある。また、互いに対面する複数の凹部の位置がずれる場合には、制御光として利用可能に出射される光を多くする面から改良の余地がある。 On the other hand, in Patent Document 1 and Patent Document 2, two light guide bodies are arranged in parallel, and a plurality of recesses are formed on the first main surface side facing each other. As a result, there is a possibility that the control light controlled by the prism is emitted from the second main surface side, which is the outer surface of the two light guide bodies, but if the distance between the two light guide bodies is too large, one of them may be emitted. There is a possibility that the light emitted from the prism of the light guide body does not enter the prism of the other light guide body and is emitted as leakage light. Further, when the positions of the plurality of recesses facing each other are displaced, there is room for improvement in terms of increasing the amount of light that can be used as control light.
本開示の目的は、制御光として利用可能に出射される光を多くできる照明装置を提供することである。 An object of the present disclosure is to provide a lighting device capable of increasing the amount of light emitted as control light.
本開示に係る照明装置は、第1導光体と、第1導光体の第1内側主面に対面して、光学的な微小厚みの空気層を介して光学的に離れて配置される第2導光体と、第1導光体及び第2導光体のそれぞれの端面から、第1導光体及び第2導光体に光を入射させる少なくとも1つの光源と、を備え、第1導光体は、第1内側主面に複数の凹形状のプリズムを有しており、第2導光体は、第1内側主面と対面している第2内側主面に複数の凹形状のプリズムを有しており、第1導光体及び第2導光体の一部に、または第1導光体及び第2導光体とは異なる部材として、第1導光体と第2導光体とのプリズムの位置を一致させる位置合わせ手段を有しており、第1内側主面と第2内側主面との距離が第1導光体及び第2導光体のプリズムの最も小さい開口幅の1/5以下である。 The lighting device according to the present disclosure is arranged so as to face the first light guide body and the first inner main surface of the first light guide body, and optically separated from each other via an air layer having an optically small thickness. A second light guide body and at least one light source that allows light to enter the first light guide body and the second light guide body from the end faces of the first light guide body and the second light guide body are provided. The 1 light guide has a plurality of concave prisms on the first inner main surface, and the second light guide has a plurality of concaves on the second inner main surface facing the first inner main surface. The first light guide body and the second light guide body have a prism shape, and are part of the first light guide body and the second light guide body, or as members different from the first light guide body and the second light guide body. It has a positioning means for aligning the positions of the prisms with the two light guides, and the distance between the first inner main surface and the second inner main surface is that of the prisms of the first light guide and the second light guide. It is 1/5 or less of the smallest opening width.
本開示に係る照明装置によれば、2つの導光体の第1内側主面及び第2内側主面のプリズムを透過した光も、対面する導光体のプリズムに入射させて、プリズムにより制御される制御光として、2つの導光体の第1内側主面及び第2内側主面と反対側の2つの外側主面から出射できる。これにより、プリズムを透過した光も制御光として利用できるので、制御光として利用可能に出射される光を多くできる。 According to the lighting device according to the present disclosure, the light transmitted through the prisms of the first inner main surface and the second inner main surface of the two light guides is also incident on the prisms of the facing light guides and controlled by the prisms. The control light is emitted from the first inner main surface and the two outer main surfaces opposite to the second inner main surface of the two light guide bodies. As a result, the light transmitted through the prism can also be used as the control light, so that more light can be used and emitted as the control light.
以下、図面を参照しながら、本開示に係る照明装置の実施形態について詳細に説明する。実施形態の説明で参照する図面は模式的に記載されたものであるから、各構成要素の寸法比率などは以下の説明を参酌して判断されるべきである。以下の説明において、具体的な形状、材料、数量等は、本開示の理解を容易にするための例示であって、照明装置の仕様に合わせて適宜変更することができる。また、以下で説明する複数の実施形態の各構成要素を選択的に組み合わせることは当初から想定されている。以下では、すべての図面において同様の要素には同一の符号を付して説明する。 Hereinafter, embodiments of the lighting device according to the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. Since the drawings referred to in the description of the embodiment are schematically described, the dimensional ratio of each component and the like should be determined in consideration of the following description. In the following description, the specific shape, material, quantity, etc. are examples for facilitating the understanding of the present disclosure, and can be appropriately changed according to the specifications of the lighting device. In addition, it is assumed from the beginning that the components of the plurality of embodiments described below are selectively combined. In the following, similar elements will be described with the same reference numerals in all drawings.
(照明装置の構造)
図1は、実施形態の照明装置10が天井100に取り付けられた状態を示す斜視図である。図2は、照明装置10が天井100に取り付けられた状態を示している断面図である。図3(a)は、図2のA部拡大図であり、図3(b)は、第1導光板12及び第2導光板22の隙間を誇張して示している図3(a)のB部拡大図である。
(Structure of lighting device)
FIG. 1 is a perspective view showing a state in which the
照明装置10は、第1導光板12(図3)及び第2導光板22(図3)を組み合わせてなる導光ユニット11と、器具本体30と、光源32(図3)とを含んで構成される。導光ユニット11は、第1導光板12と第2導光板22とが積層されて組み合わされる平板状である。照明装置10は、図1、図2に示すように、天井100に取り付けられて、導光ユニット11が鉛直方向に沿うように、天井面102から下側に突出する。この状態で、導光ユニット11は、厚み方向(図1〜図3の左右方向)の両側面から光を出射する。このとき、導光ユニット11の両側面から天井面102に向けて斜め上側に光を出射させることで、天井面102を明るくすることもできる。第1導光板12は第1導光体に相当し、第2導光板22は第2導光体に相当する。第1導光板12及び第2導光板22は同一構造で同一の大きさのものが用いられるので、まず図3を用いて第1導光板12について説明する。
The
第1導光板12は、6つの面を有し、所定厚みを有する矩形の薄板状の部材である。第1導光板12は、内部に入射された光を導光させて出射する。第1導光板12は、例えばポリカーボネート、アクリル等の透光性を有する樹脂材料により形成される。第1導光板12の6つの面は、入射端面13と、入射端面13に対し略垂直な2つの面であり、厚み方向(図3(a)の左右方向)における両側面の第1主面14及び第2主面15とを有する。第2主面15は、第1主面14の反対側に配置される。第1主面14は、第1内側主面に相当し、第2主面15は、第1外側主面に相当する。入射端面13は、光源32からの光が入射する平面である。
The first
第1主面14には、光取り出し構造として、複数の凹形状のプリズム17が形成される。後述するように第1主面14には、第2導光板22が対向配置される。第2主面15は、制御光としての光が出射される光出射面である。入射端面13と反対側の出射端面(図1の下端面)からも、光が出射される。出射端面は、第1主面14に対し傾斜した平面としてもよい。なお、出射端面は、カバーで塞ぐ等により光が出射されない反入射側の平面としてもよい。
A plurality of
第2導光板22は、第1導光板12と同一構造の薄板状の部材が用いられる。具体的には、第2導光板22の6つの面は、光源32からの光が入射される入射端面23と、入射端面23に対し略垂直な2つの面である第1主面24及び第2主面25とを有する。第1主面24は、第2内側主面に相当し、第2主面25は、第2外側主面に相当する。第1主面24には、光取り出し構造として、複数の凹形状のプリズム27が形成される。第2主面25は、制御光としての光が出射される光出射面である。入射端面23と反対側の出射端面(図1の下端面)からも光が出射される。
As the second
次に、各導光板12,22に形成されるプリズム17,27を説明する。まず、第1導光板12のプリズム17を説明する。複数のプリズム17は、第1主面14の面方向に沿い互いに直交する第1方向(図3の上下方向)及び第2方向(図3の紙面の表裏方向)に分散して配置される。図3では第1方向をXで示し、第2方向をYで示し、X,Yに直交する導光ユニット11の厚み方向をZで示している。
Next, the
プリズム17は、例えば導光板12の内部に窪むように形成された断面円形の円錐面の凹部である。複数のプリズム17は、形状及び大きさが同一である。各プリズム17は、断面楕円形の楕円錐面の凹部、四角錐状の凹部等としてもよい。第2導光板22のプリズム27の形状、大きさ、及び数は、第1導光板12のプリズム17と同一である。また、第1導光板12及び第2導光板22を後述のように、それぞれの第1主面14,24を対面して配置した場合に、複数のプリズム17,27のすべてが互いに一致可能な位置に配置される。
The
第2導光板22は、第1導光板12の第1主面14に対面して、光学的な微小厚みの空気層19(図3(b))を介して光学的に離れて配置される。このとき、第1導光板12及び第2導光板22のそれぞれの第1主面14,24を対面させる。そして、第1導光板12及び第2導光板22を対面させた状態で、第1導光板12及び第2導光板22の複数のプリズム17,27の位置を一致させる。このために、照明装置10は、第1導光板12及び第2導光板22のそれぞれの一部に、第1導光板12と第2導光板22とのプリズム17,27の位置を一致させる位置合わせ手段40(図4)を有している。
The second
図4は、実施形態において、第1導光板12と第2導光板22とを組み合わせる直前の状態を示す斜視図である。図4では、各導光板12,22の第2方向Yの長さを短くして模式的に示している。第1導光板12の第1主面14の第2方向Yの一端部(図4の右端部)において、第1方向Xの両端部には、円形の孔部41と、円柱部42とがそれぞれ形成される。第2導光板22の第1主面24の第2方向Yの一端部(図4の右端部)において、第1方向Xの両端部には、円柱部43と、円形の孔部44とがそれぞれ形成される。図4では、一点鎖線Gにより、第1導光板12の複数のプリズム17(図3)が配置されるプリズム領域(図4の斜格子部で示す矩形領域)の第1方向X中央を通る中央線を示している。互いに一致する位置に配置される円柱部42及び孔部44と、円柱部43及び孔部41との2組の組み合わせは、中央線Gに対し線対称の位置にある。
FIG. 4 is a perspective view showing a state immediately before combining the first
第2導光板22の円柱部43は、第1導光板12の孔部41の内側にほぼがたつきなく嵌合可能である。第2導光板22の孔部44は、内側に第1導光板12の円柱部42をほぼがたつきなく嵌合可能である。第1導光板12の孔部41及び円柱部42に、第2導光板22の円柱部43及び孔部44を嵌合させることで、第1導光板12及び第2導光板22の複数のプリズム17,27(図3)の位置を一致させている。円柱部42,43は凸部に相当し、孔部41,44は凹部に相当する。位置合わせ手段40は、第1導光板12の孔部41及び円柱部42と、第2導光板22の円柱部43及び孔部44とを含んでいる。図4に示すように、円柱部42,43及び孔部41,44は、各導光板12,22のプリズム領域の外側にあることが、導光性能に影響を生じないようにする面から好ましい。
The
なお、互いに嵌合される円柱部と孔部との組み合わせは、2組に限定するものでなく、例えば、偶数組であれば4組以上としてもよい。このときも、複数の円柱部及び孔部の組み合わせは、中央線Gに対し線対称の位置にあることが好ましい。 The combination of the cylindrical portion and the hole portion to be fitted to each other is not limited to two sets, and for example, an even number set may be four or more sets. Also at this time, it is preferable that the combination of the plurality of cylindrical portions and the hole portions is at a position line-symmetrical with respect to the center line G.
また、互いに嵌合される円柱部と孔部との組み合わせは、第2方向Yの両側に分かれて配置されてもよい。このときには、複数組の円柱部及び孔部の組み合わせを、プリズム領域の第2方向Y中央を通る中央線に対し線対称の位置に配置する。また、複数の凸部を、第1導光板12及び第2導光板22の一方の導光板の一部のみから突出させ、複数の凸部と嵌合される複数の凹部を、第1導光板12及び第2導光板22の他方の導光板の一部に形成してもよい。
Further, the combination of the cylindrical portion and the hole portion to be fitted to each other may be separately arranged on both sides in the second direction Y. At this time, a combination of a plurality of sets of cylindrical portions and holes is arranged at a position line-symmetrical with respect to the center line passing through the center of the second direction Y of the prism region. Further, the plurality of convex portions are projected from only a part of one light guide plate of the first
器具本体30は、図2に示すように、導光ユニット11の入射端面13、23(図3)側端部(図2の上端部)を内側に差し込んだ状態で導光ユニット11を固定するとともに、内部に光源32(図3)及び電源回路(図示せず)が取り付けられるケース状の部材である。器具本体30は、図2に示すように天井面102に形成された取付孔103に差し込んだ状態で天井面102に取り付けられる。
As shown in FIG. 2, the
図3に示す光源32は、第1導光板12及び第2導光板22の入射端面13、23に対向するように、器具本体30(図1、図2)に固定される。光源32は、例えば、基板と、基板において入射端面13、23と対向する面の、長手方向(図1の紙面の表裏方向)の複数位置に取り付けられた複数のLED素子とを有する。
The
複数のLED素子は、第1導光板12及び第2導光板22のそれぞれの入射端面13,23から、光を第1導光板12及び第2導光板22の内部に入射させる。LED素子は、例えばSMD(Surface Mount Device)型である。SMD型のLED素子とは、樹脂成形されたキャビティの中にLEDチップ(発光素子)が実装され、その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。LED素子は、電源部に、半導体スイッチ等のスイッチ部(図示せず)を介して接続され、そのスイッチ部のオンオフ状態が制御部(図示せず)により制御される。これにより、LED素子は、点灯及び消灯の切換が行われる。なお、LED素子は、制御部により制御されて調光調色が行われてもよい。
The plurality of LED elements allow light to enter the inside of the first
光源32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(Chip On Board)型の発光モジュールが用いられてもよい。また、光源は、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(Electro Luminescence)や無機EL等のEL素子等としてもよい。
The
図3では、1つの光源32を第1導光板12及び第2導光板22で共通に使用しているが、第1導光板12及び第2導光板22の入射端面13,23のそれぞれの近傍に、導光板12,22ごとに光源が1つずつ配置されてもよい。
In FIG. 3, one
さらに、第2導光板22の第1主面24は、第1導光板12の第1主面14に対面して、光学的な微小厚みの空気層19(図3(b))を介して光学的に離れて配置される。空気層19の厚みは、例えば、数μmから数10μmのオーダである。空気層19は、光学的な微小厚みを有する面からは、数nmのオーダより大きい厚みが必要である。これにより、第1導光板12の第1主面14には第2導光板22の第1主面24が光学的に密着されていないことが必要である。
Further, the first
さらに、第1導光板12の第1主面14及び第2導光板22の第1主面24のそれぞれのプリズム17、27とは異なる部分の間隔である距離d1(図3(b))は、第1導光板12及び第2導光板22のプリズム17、27の最も小さい開口幅W(図3(b))の1/5以下である。本例では、プリズム17,27の形状及び大きさが同一であるので、第1導光板12のプリズム17の最も小さい開口幅Wから距離d1を規定できる。例えばプリズム17が円錐面または楕円錐面の凹部である場合に、プリズム17の最も小さい開口幅Wは、プリズム17の開口の内径または短径である。また、プリズム17が四角錐状の凹部である場合に、プリズム17の最も小さい開口幅Wは、プリズム17の開口の対向する2辺の最小間隔である。
Further, the distance d1 (FIG. 3B), which is the distance between the first
第1導光板12及び第2導光板22の第1主面14,24の間の距離d1を上記のように規制するために、例えば、それぞれの第1主面14、24の間に固定手段として粘着層を配置して互いに接着することもできる。また、第1導光板12及び第2導光板22を、導光ユニット11の一方の第2主面15(または25)側にボルト等の締結手段で押圧部材(図示せず)を固定し、押圧部材と一方の第2主面とで、柔軟性のあるゴム、樹脂等の材料製の柔軟性部材(図示せず)を挟むこともできる。この場合、押圧部材から柔軟性部材を介して導光ユニット11に、それぞれの第1主面14,24が所定の距離以下で光学的に離れた状態を維持することができる。
In order to regulate the distance d1 between the first
このように第1導光板12及び第2導光板22の第1主面14,24を対面させて配置することで、図3(a)に示すように、各導光板12、22の内部に入射された光のプリズム17,27を透過する光も、両側の第2主面15、25から制御光として出射できる。
By arranging the first
例えば、図3(a)に示すように第1導光板12の内部に導光された実線矢印αで示す一部の光は、第1主面14で全反射された後、プリズム17の入射端面13側の面で反射され第2主面15から制御光として出射される。第1導光板12の内部に導光された実線矢印βで示す他の光は、プリズム17の入射端面13側の面を透過して、第2導光板22のプリズム27の入射端面23と反対側面から第2導光板22に入射される。この光は、第2導光板22の第2主面25及び第1主面24で反射された後、プリズム27で反射されて、第2主面25から制御光として出射される。
For example, as shown in FIG. 3A, a part of the light indicated by the solid line arrow α guided inside the first
さらに、第2導光板22の内部に導光された一点鎖線矢印γで示す一部の光は、プリズム27の入射端面23側の面を透過して、第1導光板12のプリズム17の入射端面13と反対側面から第1導光板12に入射される。この光は、第1導光板12の第2主面15及び第1主面14で反射された後、プリズム17で反射されて、プリズム17によって制御される制御光として、第2主面15から出射される。このように第1導光板12の第2主面15と、第2導光板22の第2主面25との両方から、プリズム17,27で制御された制御光が出射される。
Further, a part of the light indicated by the alternate long and short dash arrow γ guided inside the second
図1、図2に示すように、照明装置10は、天井100に取り付けた状態で使用する。このとき、第1導光板12及び第2導光板22は、それぞれ第1主面14,24が鉛直方向に沿って、天井面102から下側に突出している。また、第1導光板12及び第2導光板22の上側の端面となる入射端面13,23(図3)から、光源32の光が、第1導光板12及び第2導光板22の内部に入射される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
(照明装置の効果)
上記の照明装置10によれば、上記のように各導光板12,22の第1主面14,24のプリズム17,27を透過した光を、対面する導光板22,12のプリズム27,17に入射させて、プリズム17,27によって制御される制御光として、各導光板12,22の第2主面15,25から出射できる。これにより、プリズム17,27を透過した光も制御光として利用できるので、制御光として利用可能に出射される光を多くできる。このため、図2に示すように、照明装置10を、各導光板12,22の第1主面14,24(図3)が鉛直方向に沿うように天井100に取り付けて使用した場合に、例えば斜め上方向に制御光を出射させることもできる。この場合、制御光を多くできるので、天井面102の照明装置10から遠く離れた位置を照明しやすくなる。
(Effect of lighting device)
According to the above-mentioned
次に、照明装置10の配光特性をシミュレーションした結果を説明する。図5は、照明装置10の配光曲線のシミュレーション結果を示している。図5の配光曲線において、下側が第1導光板12(図3)の第2主面15側であり、上側が、第2導光板22(図3)の第2主面25側である。図5の配光曲線では、左側に入射端面13,23(図3)があり、左側の光源32(図3)から右側の導光ユニット11に光が入射される。また、プリズム17,27(図3)は円錐面の凹部とし、プリズム17,27のプリズム角度θ(図3(b))を50度とした。プリズム角度θは、第1主面14,24の各プリズム17,27以外の部分を含む平面に対する各プリズム17,27の傾斜角度である。
Next, the result of simulating the light distribution characteristics of the
図5のシミュレーション結果から、導光ユニット11の両側の第2主面15,25の両方からは、ほぼ同様の制御光のみが出射され、漏れ光がほとんど発生しないことを確認できた。これにより、実施形態により、制御光として出射される利用可能な光を多くできることを確認できた。本発明者は、プリズム17,27のプリズム角度が30度、40度、60度の場合でも配光曲線のシミュレーションを行ったが、図5と同様に漏れ光がほとんど発生しないことを確認できた。
From the simulation results of FIG. 5, it was confirmed that almost the same control light was emitted from both the second
次に、実施形態において第1導光板12及び第2導光板22のそれぞれの第1主面14,24のプリズム17、27とは異なる部分の距離d1(図3(b))を規制したことによる効果を、配光曲線のシミュレーション結果を用いて説明する。図6は、図1〜図5に示した実施形態における第1導光板12及び第2導光板22の組み合わせと光学的に等価な構成を示す模式図である。実施形態のように、第1導光板12及び第2導光板22のそれぞれの第1主面14,24を対面させた場合には、図6のようにそれぞれの第1主面14,24の間の中央に、厚みが極小であり、両面が鏡面である鏡面反射板46がある構成と、光学的に等価となる。これにより、第1導光板12及び第2導光板22の一方、例えば第1導光板12と鏡面反射板46とを用いて、第1主面14,24の間の距離の適切な範囲を求めることができる。
Next, in the embodiment, the distance d1 (FIG. 3 (b)) of the portion of the first
図7は、第1導光板12の第1主面14側に鏡面反射板46(図6)がない場合の配光曲線(a)と、第1導光板12の第1主面14側に鏡面反射板46を配置し第1主面14と鏡面反射板46との距離を変えた5例の配光曲線(b)〜(f)とのシミュレーション結果を示している。図7のそれぞれの配光曲線において、上側が、第1主面14側であり、下側が第2主面15側である。それぞれの配光曲線では、左側の光源32から右側の第1導光板12に光が入射される。図7に示す各例では、プリズム17(図6)が円錐面の凹部であり、その開口の内径が500μmである。
FIG. 7 shows a light distribution curve (a) when there is no specular reflector 46 (FIG. 6) on the first
図7(a)の場合には、実施形態と異なり、第1導光板12の第1主面14側に鏡面反射板が配置されない。この場合には、図7(a)の配光曲線から、第1主面14側から漏れ光が出射されることが分かる。これにより、導光板12の第2主面15から出射される制御光として利用可能な光が少なくなってしまう。この理由について、図8を用いて説明する。
In the case of FIG. 7A, unlike the embodiment, the specular reflector is not arranged on the first
図8は、図7(a)に対応する構成において、第1導光板12の内部で光が導光され外側に出射される状態を示している。この場合には、第1導光板12の内部で全反射されながら導光され、プリズム17の入射端面13側の面に達した光は、図8の矢印A1のように一部がプリズム17の入射端面13側の面で反射され、第2主面15から制御光として出射される。一方、プリズム17の入射端面13側の面に達した残りの光は、図8の矢印A2のように、漏れ光である抜け光として、この面を透過して出射されてしまう。この抜け光はプリズム17によって制御した光ではないので、抜け光が出射される分、プリズム17によって制御され出射される制御光として利用できる光の割合が減少する。これにより、制御光として利用可能な光が少なくなる。
FIG. 8 shows a state in which light is guided inside the first
本例の場合には、図3で説明したように、第1導光板12の第1主面14に対面して第2導光板22が配置され、図5で示したように導光ユニット11の両面から制御光を出射できるので、図8の構成の問題は生じない。
In the case of this example, as described in FIG. 3, the second
また、図7(e)(f)の場合には、第1導光板12の第1主面14と鏡面反射板46との距離がプリズム17の最も小さい開口幅である内径の1/10を超えている。具体的には、図7(e)の場合には、第1導光板12の第1主面14から100μmの距離(反射板との隙間が100μm)離れた位置に鏡面反射板46が配置される。図7(f)の場合には、第1導光板12の第1主面14から200μmの距離(反射板との隙間が200μm)離れた位置に鏡面反射板46が配置される。プリズム17(図6)の開口の内径が500μmであるので、図7(e)(f)の何れの場合も、第1主面14と鏡面反射板46との距離がプリズム17の内径の1/10を超えている。この場合には、図7(e)(f)の配光曲線から、第2主面15側から漏れ光が大きく出射されることが分かる。この場合も、図7(a)の場合と同様に、制御光として利用可能な光が少なくなる。この理由について、図9を用いて説明する。
Further, in the case of FIGS. 7 (e) and 7 (f), the distance between the first
図9は、図7(e)(f)に対応する構成において、第1導光板12の内部で導光された光が鏡面反射板46で反射され外側に出射される状態を示している。この場合には、第1導光板12の内部で反射されながら導光され、プリズム17の入射端面13側の面に達した光が図9の矢印B1のように、この面を透過して鏡面反射板46で反射される。このとき、第1主面14と鏡面反射板46との距離d2が大きいので、プリズム17を透過し鏡面反射板46で反射した光は、第1主面14のプリズム17とは異なる位置から導光板12に再入射されやすい。このようにプリズム17とは異なる位置から導光板12に再入射された光は、矢印B1の光と非対称な方向(矢印B2方向)に向かって、第2主面15から制御されない漏れ光として出射される。この漏れ光もプリズム17によって制御した光ではないので、漏れ光が出射される分、プリズム17によって制御され出射される制御光として利用できる光の割合が減少する。これにより、制御光として利用可能な光が少なくなる。
FIG. 9 shows a state in which the light guided inside the first
一方、図7(b)〜(d)の場合には、第1導光板12の第1主面14と鏡面反射板46との距離がプリズム17の内径の1/10以下である。具体的には、図7(b)の場合には、導光板12の第1主面14から1μmの距離(反射板との隙間が1μm)離れた位置に鏡面反射板46が配置される。図7(c)の場合には、導光板12の第1主面14から10μmの距離(反射板との隙間が10μm)離れた位置に鏡面反射板46が配置される。図7(d)の場合には、導光板12の第1主面14から50μmの距離(反射板との隙間が50μm)離れた位置に鏡面反射板46が配置される。プリズム17の開口の内径が500μmであるので、何れの場合も、第1主面14と鏡面反射板46との距離がプリズム17の内径の1/10以下である。この場合には、図7(b)〜(d)の配光曲線から、第1主面14からほとんど制御光のみが出射され、漏れ光がほとんど発生しなかった。これにより、制御光として利用可能な光が多くなる。この理由について、図10を用いて説明する。
On the other hand, in the cases of FIGS. 7 (b) to 7 (d), the distance between the first
図10は、図7(b)〜(d)に対応する構成において、第1導光板12の内部で導光された光が鏡面反射板46で反射され外側に出射される状態を示している。この場合には、図10の矢印C1のようにプリズム17の入射端面13側の面を透過し、矢印C2のように鏡面反射板46で反射される場合がある。このとき、この光は、プリズム17の入射端面13とは反対側の面から導光板12に再入射される。このようにプリズム17を通って鏡面反射板46で反射される光の反射前の方向(矢印C1方向)と反射後の方向(矢印C2方向)とは、第1主面14と鏡面反射板46との距離が近いことで、反射点を通るYZ平面に対しほぼ対称になりやすい。このため、鏡面反射板46で反射された光は、第2主面15で全反射して、入射端面13から遠い側へ送られやすい。そして、第2主面15で反射した光は、矢印C3、C4のように、第1主面14でプリズム17とは異なる位置から反射された結果、第2主面15から制御光として出射される。これにより、制御光として利用可能な光が多くなる。
FIG. 10 shows a state in which the light guided inside the first
上記で説明したように、図6の構成は、図1〜図5に示した実施形態における第1導光板12及び第2導光板22の組み合わせと光学的に等価である。また、上記のように第1導光板12と鏡面反射板46の配置のみを考えた場合に、第1導光板12の第1主面14と鏡面反射板46との距離をプリズム17の最も小さい開口幅の1/10以下とすることで、制御光として利用可能な光が多くなる。これにより、第1導光板12及び第2導光板22の第1主面14,24の間の距離d1(図3(b))を考えた場合には、この距離をプリズム17の最も小さい開口幅の1/5以下とすることで、制御光として利用可能な光が多くなることになる。このとき、図10に矢印C1で示すようにプリズム17の入射側の面を透過した光が矢印C2のように鏡面反射板46で反射される場合に、鏡面反射板46を取り除くと、矢印C2の方向が鏡面反射板46に関し面対称な方向に向かうことになる。これにより、上記で説明した図3(a)の矢印βのように、第1導光板12のプリズム17の入射端面13側の面を透過した光は、第2導光板22のプリズム27の入射端面23とは反対側面から第2導光板22の内部に入射され、第2導光板22の第2主面25から出射される制御光として利用できる。このため、上記の距離d1を規制した実施形態により、制御光として利用可能な光を多くできることを確認できた。
As described above, the configuration of FIG. 6 is optically equivalent to the combination of the first
なお、上記の図1〜図5に示した実施形態では、第1導光板12の複数のプリズム17は、形状及び大きさが同一であり、第2導光板22の複数のプリズム27の形状及び大きさは、第1導光板12のプリズム17と同一である場合を説明した。一方、第1導光板12及び第2導光板22の複数のプリズム17,27の形状及び大きさは略同じであり、プリズム17,27の形状及び大きさは少し異なっていてもよい。この場合、第1導光板12の第1主面14と第2導光板22の第1主面24との距離を、複数のプリズム17,27のうち、最も小さい開口幅を有するプリズムのその最も小さい開口幅の1/5以下とする。
In the embodiment shown in FIGS. 1 to 5 above, the plurality of
(比較例の第1例)
図11は、比較例の第1例の照明装置10a(第1比較例)が天井100に取り付けられた状態を示している図2に対応する図である。図11の比較例の場合には、図2の実施形態と異なり、導光ユニット11(図2)の代わりに、厚み方向両端の第1主面51と第2主面52とに複数のプリズム(図示せず)が形成された1つの導光板50を用いている。導光板50の上端の入射端面53から光源(図示せず)の光が入射される。この場合には、図11の矢印E1、E2で示す制御光と、図11の矢印F1、F2,F3,F4で示す漏れ光とが混在して、第1主面51及び第2主面52から出射される。このような比較例では、制御光として利用可能な光が少なくなる。
(First example of comparative example)
FIG. 11 is a diagram corresponding to FIG. 2 showing a state in which the
(実施形態の別例)
図12は、実施形態の別例の照明装置において、図3(a)に対応する図である。本例の照明装置は、第1導光板12及び第2導光板22とは異なる部材として、第1導光板12と第2導光板22とのプリズム17,27の位置を一致させる位置合わせ手段としての複数の位置合わせ部材55を有している。複数の位置合わせ部材55は、第1導光板12のプリズム17と第2導光板22のプリズム27とに両側部分が挿入される。例えば、各プリズム17,27が円錐面の凹部である場合に、位置合わせ部材55は、2つの円錐体を大径側の底面で突き合わせて結合した形状である。これにより、第1導光板12及び第2導光板22の複数のプリズム17,27の位置を一致させた状態で、それぞれの第1主面14,24を対面させることができる。本例において、その他の構成及び作用は、図1〜図5の構成と同様である。
(Another example of the embodiment)
FIG. 12 is a diagram corresponding to FIG. 3A in another example lighting device of the embodiment. The lighting device of this example is a member different from the first
図13(a)は、実施形態の別例の照明装置において、第1導光体61と第2導光体65とを組み合わせる直前の状態を示す斜視図であり、(b)は、第1導光体61と第2導光体65とを組み合わせて導光ユニット60を形成した状態を示す斜視図である。図14は、別例の照明装置において、光が出射される状態を示す模式図である。
FIG. 13A is a perspective view showing a state immediately before combining the first
本例の場合には、第1導光体61が外側円筒体であり、第2導光体65が、第1導光体61の内側に嵌合される内側円筒体である。第1導光体61及び第2導光体65は、それぞれ透明部材である。第1導光体61の内周面が第1内側主面である第1主面62であり、外周面が第1外側主面である第2主面63である。また、第2導光体65の外周面が、第1導光体61の第1主面62と対面する第2内側主面である第1主面66であり、内周面が第2外側主面である第2主面67である。第1導光体61及び第2導光体65は、それぞれ軸方向一方側(図13の上側)に向かって内径及び外径が大きくなるようにテーパした円筒状である。これにより、図13(a)から(b)の状態になるように第1導光体61の内側に第2導光体65を嵌合させた状態で、第1導光体61に対し第2導光体65が軸方向他方側(図13の下側)に抜けることがなく一体に組み合わされる。この組み合わせによって、円筒状の導光ユニット60(図13(b))が形成される。導光ユニット60は、例えば街路灯として使用される。
In the case of this example, the first
さらに、第1導光体61の第1主面62と第2導光体65の第1主面66とには、それぞれ複数の凹形状のプリズム(図示せず)が形成され、互いの複数のプリズムの位置を一致させている。さらに、図14に示すように、第1導光体61及び第2導光体65の上端面である入射端面64,68のそれぞれに対向して、光源70,71が配置され、複数の光源70,71からの光が第1導光体61及び第2導光体65に入射される。
Further, a plurality of concave prisms (not shown) are formed on the first
上記の構成の場合には、図14に示すように、光源70,71からの光が各導光体61,65に入射された場合に、導光ユニット60の内周面と外周面とからプリズムで制御された制御光としての光を径方向に出射させることができる。導光ユニット60の内周面に出射された光は、外周面側に透過されるので、外周面から径方向に強い光を照射することができる。なお、導光ユニット60から出射される光は径方向に限定するものではなく、軸方向に対し傾斜した方向に制御して出射することもできる。本例において、その他の構成及び作用は、図1〜図5の構成と同様である。
In the case of the above configuration, as shown in FIG. 14, when the light from the
(比較例の第2例)
一方、図15は、比較例の第2例の照明装置(第2比較例)において、光が出射される状態を示す模式図である。図15の比較例の照明装置は、図13、図14に示した構成において、導光ユニットの代わりに、第1主面62に複数のプリズムが形成された第1導光体61のみを用いる。この場合、第1導光体61の外周面の第2主面63からはプリズムで制御された制御光が出射されるが、内周面の第1主面62からは、図8で示した鏡面反射板がない構成と同様にプリズムで制御されない漏れ光が出射されてしまう。漏れ光は、例えば図15のように制御光が向く径方向に対し傾斜した方向に出射される。これにより、照明装置において、制御光として利用可能に出射される光が少なくなってしまう。図13、図14の構成によれば、このような不都合を防止できる。
(Second example of comparative example)
On the other hand, FIG. 15 is a schematic view showing a state in which light is emitted in the lighting device (second comparative example) of the second example of the comparative example. In the configuration shown in FIGS. 13 and 14, the lighting device of the comparative example of FIG. 15 uses only the first
(実施形態の応用例)
上記では、照明装置を構成する導光体が板状や筒状である場合を説明したが、本開示の構成はこれに限定するものではなく、導光体を柱状またはブロック状とすることもできる。また、照明装置は、入射端面を下にして床面に設置される照明用として利用することもできる。また、照明装置は、液晶表示装置用バックライトやフロントライトに用いることもできる。
(Application example of the embodiment)
In the above, the case where the light guide body constituting the lighting device has a plate shape or a tubular shape has been described, but the configuration of the present disclosure is not limited to this, and the light guide body may be a columnar shape or a block shape. it can. Further, the lighting device can also be used for lighting installed on the floor surface with the incident end face facing down. The lighting device can also be used as a backlight or a front light for a liquid crystal display device.
10,10a 照明装置、11 導光ユニット、12 第1導光板、13 入射端面、14 第1主面、15 第2主面、17,27 プリズム、19 空気層、22 第2導光板、23 入射端面、24 第1主面、25 第2主面、30 器具本体、32 光源、40 位置合わせ手段、41 孔部、42 円柱部、43 円柱部、44 孔部、46 鏡面反射板、50 導光板、51 第1主面、52 第2主面、53 入射端面、55 位置合わせ部材、60 導光ユニット、61 第1導光体、62 第1主面、63 第2主面、64 入射端面、65 第2導光体、66 第1主面、67 第2主面、68 入射端面、70,71 光源、100 天井、102 天井面、103 取付孔。 10, 10a Lighting device, 11 light source unit, 12 first light source plate, 13 incident end face, 14 first main surface, 15 second main surface, 17, 27 prism, 19 air layer, 22 second light source plate, 23 incident End face, 24 1st main surface, 25 2nd main surface, 30 Instrument body, 32 Light source, 40 Alignment means, 41 Holes, 42 Columns, 43 Columns, 44 Holes, 46 Specular reflectors, 50 Light guide plates , 51 1st main surface, 52 2nd main surface, 53 incident end surface, 55 alignment member, 60 light source unit, 61 1st light source, 62 1st main surface, 63 2nd main surface, 64 incident end surface, 65 2nd light guide, 66 1st main surface, 67 2nd main surface, 68 incident end surface, 70, 71 light source, 100 ceiling, 102 ceiling surface, 103 mounting holes.
Claims (5)
前記第1導光体の第1内側主面に対面して、光学的な微小厚みの空気層を介して光学的に離れて配置される第2導光体と、
前記第1導光体及び前記第2導光体のそれぞれの端面から、前記第1導光体及び前記第2導光体に光を入射させる少なくとも1つの光源と、を備え、
前記第1導光体は、前記第1内側主面に複数の凹形状のプリズムを有しており、
前記第2導光体は、前記第1内側主面と対面している第2内側主面に複数の凹形状のプリズムを有しており、
前記第1導光体及び前記第2導光体の一部に、または前記第1導光体及び前記第2導光体とは異なる部材として、前記第1導光体と前記第2導光体との前記プリズムの位置を一致させる位置合わせ手段を有しており、
前記第1内側主面と前記第2内側主面との距離が前記第1導光体及び前記第2導光体の前記プリズムの最も小さい開口幅の1/5以下である、
照明装置。 With the first light guide
A second light guide body that faces the first inner main surface of the first light guide body and is optically separated from each other via an air layer having an optically small thickness.
It is provided with at least one light source that allows light to enter the first light guide body and the second light guide body from the respective end faces of the first light guide body and the second light guide body.
The first light guide body has a plurality of concave prisms on the first inner main surface.
The second light guide body has a plurality of concave prisms on the second inner main surface facing the first inner main surface.
The first light guide body and the second light guide body as a part of the first light guide body and the second light guide body, or as a member different from the first light guide body and the second light guide body. It has a positioning means for aligning the position of the prism with the body.
The distance between the first inner main surface and the second inner main surface is 1/5 or less of the smallest opening width of the prism of the first light guide body and the second light guide body.
Lighting device.
前記位置合わせ手段は、前記第1導光体及び前記第2導光体の一方の一部から突出する凸部と、前記第1導光体及び前記第2導光体の他方の一部に形成され前記凸部に嵌合される凹部とを含んでいる、
照明装置。 In the lighting device according to claim 1,
The positioning means is provided on a convex portion protruding from one part of the first light guide body and the second light guide body, and the other part of the first light guide body and the second light guide body. Includes a recess that is formed and fitted into the protrusion.
Lighting device.
前記位置合わせ手段は、前記第1導光体の前記プリズムと前記第2導光体の前記プリズムとに挿入された位置合わせ部材である、
照明装置。 In the lighting device according to claim 1,
The alignment means is an alignment member inserted into the prism of the first light guide and the prism of the second light guide.
Lighting device.
前記第1導光体及び前記第2導光体は、それぞれ板状であり、前記第1内側主面及び前記第2内側主面が鉛直方向に沿っており、
前記第1導光体及び前記第2導光体の上側の端面から光源の光が、前記第1導光体及び前記第2導光体に入射される、
照明装置。 In the lighting device according to any one of claims 1 to 3.
The first light guide body and the second light guide body are plate-shaped, respectively, and the first inner main surface and the second inner main surface are along the vertical direction.
Light from the light source is incident on the first light guide body and the second light guide body from the upper end faces of the first light guide body and the second light guide body.
Lighting device.
前記第1導光体は、外側円筒体であり、
前記第2導光体は、前記第1導光体の内側に嵌合される内側円筒体である、
照明装置。 In the lighting device according to any one of claims 1 to 4.
The first light guide body is an outer cylindrical body and has an outer cylindrical body.
The second light guide body is an inner cylindrical body fitted inside the first light guide body.
Lighting device.
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