JP3175105B2 - 面状発光体及び線状発光体 - Google Patents
面状発光体及び線状発光体Info
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Description
告パネルなどのバックライト、X線フィルムを観察する
際の透光装置、図面を写図するときのトレースボード等
に好適な面状発光体、時計や計器の指針に好適な線状発
光体、更には透明な物体の底部から光を照射するのに好
適な点状発光部を有する板状構造体に関する。特に発光
ダイオード(以下において「LED」という。)を内蔵
した面状発光体、線状発光体及び板状構造体に関するも
のである。
界を加えて発光させるエレクトロルミネセンス(EL)
パネルが知られている。ELパネルは、輝度が十分でな
く、蛍光体層、絶縁層、電極層等の多数の薄膜層を積層
する工程が必要で、コストが高い。
放電管(蛍光灯)を用いたものが知られている。この蛍
光灯は落下による破損や特性劣化の問題がある。また、
管内に水銀を用いているので、産業廃棄物としての処理
上に難点を有する。更に、冬季寒冷地等の低温度環境下
で使用する場合、水銀蒸気圧が低下して発光効率が低く
なり、充分な輝度を得ることができなくなる。更に、長
時間動作に対する安定性や信頼性が不十分である。ま
た、最も重要な問題は消費電力が大きいことである。携
帯用パーソナルコンピュータを例にすれば、マイクロプ
ロッセッサやメモリで消費される電力よりも液晶表示部
の消費電力が圧倒的に大きい。このため、蛍光灯をバッ
クライトとして用いた場合は、長時間にわたり電池で携
帯テレビや携帯用パーソナルコンピュータを動作させる
のは困難である。
フィルム等を観察するための透光装置においては、中間
色(ハーフトーン)等の細かな階調(濃淡)の変化を観
察することが要求されている。しかしながら、蛍光灯
は、電源の周波数に対応したパルス的な発光であるの
で、そのちらつきの存在等により、細かな階調の変化を
観察するのは困難である。また、ちらつきの存在のため
目の疲労、あるいは、目の疲労からくる人体への影響な
どの問題もある。
ーに変換するため、ハロゲンランプ等の白熱球や蛍光灯
に比し、高効率で、しかも発光に際して発熱を伴わない
特徴を有する。白熱球においては、電気エネルギーを一
旦熱エネルギーに変換し、その発熱に伴う輻射を利用し
ているためその変換効率は原理的に1%を越えることは
ない。蛍光灯においては電気エネルギーは、放電エネル
ギーに変換されており、同様に、その変換効率は低い。
一方、LEDにおいては、変換効率が20%以上程度が
可能で、白熱球や蛍光灯に比し約100倍以上の変換効
率が容易に達成出来る。更に、LEDは半永久的とも考
え得る長寿命で、かつ蛍光灯の光のようにちらつきの問
題もないので、目や人体に悪影響を及ぼさない特徴を有
する。
の、LEDの応用は各種機器のコントロールパネルの表
示ランプや、電光掲示板等の表示装置等の極く限られた
範囲に限定されており、LEDが面状発光体やこれを用
いた照明装置に使用された例は少ない。これはLEDの
輝度は極めて高いにもかかわらず、LED1個の光の出
射面積が1mm2程度の小さな面積であるため、照明器
具としての十分な光束が得られないことに起因してい
る。
数マトリクス状に配列した面状発光体を構成すれば、一
定の照度は得られるであろう。しかし、現在のところL
EDの主材料は、高価な化合物半導体が用いられてお
り、なおかつ、エピタキシャル成長や不純物拡散等の高
度の製造技術が要求されるため、LEDの製造単価(コ
スト)の低減には一定の限界がある。更に、青色LED
の材料である窒化ガリウム(GaN)のエピタキシャル
成長の基板には、高価なサファイア基板が用いられてい
る等各半導体材料特有の事情もある。
めに、LEDを多数配列する方法は、製品の単価があま
りにも高価になりすぎ、現実的ではない。また、LED
の材料である化合物半導体のエピタキシャル成長用基板
としては、大口径ウェハは現状では入手出来ない。更
に、エピタキシャル成長の均一性等の製造技術上の問題
もあり、基本的に大面積の発光領域を有したLEDを製
造するのは困難である。
たものである。従って、本発明の目的は、LEDの個数
を多数必要とすることなく、広い面積を有した被照明対
象に対し、一様で且つ高い照度を実現することが可能な
面状発光体を提供することである。同時に、ちらつきが
なく、長期動作における信頼性と安定性が高い面状発光
体を提供することである。
に大面積の面状発光体の組立が容易で、生産性も高い面
状発光体を提供することである。また、基本構成が簡単
で、長期動作における信頼性と安定性も高い面状発光体
を提供することである。
状発光体に対しても、より少ない個数のLEDで構成出
来る面状発光体を提供することである。
比較的長い線状発光体を構成することである。
比較的輝度の高い点状発光部を有する板状構造体を提供
することである。
複数のLEDと、LEDを収納する凹部とLEDの光を
一定の指向性で出射する凸部とを有した複数の収納型光
学媒体と、複数の収納型光学媒体からの光を反射する平
面鏡からなる主反射板とを少なくとも有する面状発光体
であることである。
れば、収納型光学媒体と、収納型光学媒体からの光を反
射する平面鏡からなる主反射板を用いているので、LE
Dの個数を多数必要とすることなく、広い面積に渡り均
一で且つ高い照度を得ることが可能である。例えば、胸
部X線写真等の大面積の被照明対象の均一な照明を、収
納型光学媒体を使わない場合に比して1/4乃至1/1
0程度以下の個数のLEDを用いて実現出来る。使用し
ているLEDの個数を考慮すれば、これは従来の技術常
識では予測できない照度である。これは本発明の収納型
光学媒体の卓越した集光能力に起因している。LEDに
は内部量子効率と外部量子効率があるが、通常外部量子
効率は内部量子効率よりも低い。LEDを本発明の収納
型光学媒体の凹部に収納することにより、内部量子効率
とほぼ等しい効率で、潜在的なLEDの光エネルギーを
有効に取り出すことが可能となる。また、本発明の収納
型光学媒体によれば、LEDそれ自身には何ら手を加え
ることなく、容易に、所定の指向性とビームの均一性を
有した光を出力できる。そして、均一なビームが平面鏡
からなる主反射板で反射されるので、大面積に対し、一
様性の高い照明が可能となる。
体による照明は、ちらつきのない照明であるので、X線
フィルムの中間色(ハーフトーン)等の細かな階調の変
化を簡単に観察することが出来る。また、ちらつきの存
在のため目の疲労、あるいは、目の疲労からくる人体へ
の影響などの心配もない。このため、X線フィルムの観
察を集中して長時間実行することも可能である。
が、本発明の第1の特徴に係る面状発光体では、LED
の個数が少なくて良いので、更に省電力である。また、
LEDは、発光に際して、顕著な発熱作用を伴わない光
源であるので、光学媒体に熱的影響を与えることがない
ので長時間動作に於ける安定性や信頼性が高い。
リル樹脂等の透明樹脂、石英ガラス、ソーダ石灰ガラ
ス、ホウケイ酸ガラス、鉛ガラス等の種々のガラス材
料、透明プラスチック材料等が使用可能である。あるい
は、酸化亜鉛(ZnO)、硫化亜鉛(ZnS)、炭化珪
素(SiC)等の結晶性材料を用いてもかまわない。更
に、この収納型光学媒体は蛍光材を含んだものや有色材
料でもかまわない。
いて、主反射板と一定の角度をなして配置され、主反射
板で反射した光を透過する半透明板若しくは透明板を更
に具備してもかまわない。例えば、この半透明板として
は、乳半板あるいは透明板の表面を粗面加工したもの、
透明成形材料に他の光散乱粒子を混練し成形した樹脂板
等が使用可能である。半透明板としては、収納型光学媒
体の光学材料と同様な光学材料が使用可能で、蛍光材を
含んだものや有色材料でもかまわない。
透明板若しくは透明板と平行方向である必要はない。更
に、複数の収納型光学媒体の光軸がすべて平行である必
要はない。
凹部に対向した複数の凸部を有する一体型光学媒体と、
複数の凹部に収納された複数のLEDと、複数の凸部か
らの光を反射する平面鏡からなる主反射板とを少なくと
も有する面状発光体であることである。ここで、「複数
の凹部とこの凹部に対向した複数の凸部」とは、凹部の
中心軸(光軸)と凸部の中心軸(光軸)とが一致するよ
うに、それぞれの凹部と凸部とが一対一に対応している
という意である。つまり、本発明の第2の特徴に係る一
体型光学媒体は、本発明の第1の特徴に係る複数の収納
型光学媒体をその側壁部で互いに融着した構造に等価で
ある。
体と同様に、この一体型光学媒体は、極めて優れた集光
能力を発揮できる。つまり、LEDを本発明の一体型光
学媒体の凹部に収納することにより、内部量子効率とほ
ぼ等しい効率で、潜在的なLEDの光エネルギーを有効
に取り出すことが可能となる。また、本発明の一体型光
学媒体によれば、LEDそれ自身には何ら手を加えるこ
となく、容易に、所定の指向性とビームの均一性を有し
た光を出力できる。
いては、一体型光学媒体を用意することにより、第1の
特徴に比して更に大面積の面状発光体の組立が容易にな
る。また、多数の収納型光学媒体を個別に製造する場合
に比し、生産性が向上する。更に、例えば、18個等あ
る所定の数のLEDが収納できる一体型光学媒体を用意
しておけば、この一体型光学媒体のそれぞれの凹部に収
納される所定の数のLEDを直列接続し、商用の100
Vの電源で駆動可能なLEDの集合体とすることが出来
る利点もある。そして、この一体型光学媒体をユニット
として、複数のユニットを集合すれば、50cm×50
cm乃至1m×1m程度、若しくはこれ以上の大面積の
面状発光体を簡単に組み立てることが可能である。
明の第2の特徴に係る面状発光体では、LEDの個数が
少なくて良いので、更に省電力である。そして、発熱作
用が少ないLEDを用いているので、その発熱作用によ
って、一体型光学媒体に熱的影響を与えることがなく、
冷却装置の必要もない。従って、面状発光体の基本構成
が簡単になり、長期動作における信頼性と安定性も高
い。
いて、主反射板と一定の角度をなして配置され、主反射
板で反射した光を透過する半透明板若しくは透明板を更
に具備してもかまわないことは、本発明の第1の特徴に
係る面状発光体と同様である。また、一体型光学媒体の
光軸は必ずしも半透明板若しくは透明板と平行方向であ
る必要はない。また、一体型光学媒体や半透明板等は、
蛍光材を含んだものや有色材料でもかまわないことも本
発明の第1の特徴に係る面状発光体と同様である。
の主平面と、第1の主平面と鋭角をなす第2の主平面
と、第1の主平面と直交する第3の主平面と、第3の主
平面に設けられた複数の凹部とを有する光学媒体と、複
数の凹部に収納された複数のLEDと、第2の主平面に
接して設けられた反射膜とを少なくとも有する面状発光
体であることである。
第1及び第2の特徴に係る面状発光体の空洞部を固体の
光学材料で埋め込んだ構造と解釈することも可能であ
る。従って、原理的には、第1及び第2の特徴に係る光
学媒体と同様に、第3の主平面に複数の凹部を有する光
学媒体は、極めて優れた集光能力を発揮できる。したが
って、より少ない個数のLEDで面状発光体を構成出来
る。
光体は、大面積の被照明対象を均一に照明する場合に好
適であるが、本発明の第3の特徴に係る面状発光体は比
較的小型な面状発光体に好適な構造を提供する。特に、
小型・薄型の面状発光体を構成したい場合は、光学媒体
の第3の主平面に設ける複数の凹部の数、及びその位置
を選択すればよい。また、光学媒体の光学材料として
は、アクリル樹脂等の透明樹脂、石英ガラス、ソーダ石
灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、鉛ガラス等の種々のガラ
ス材料、透明プラスチック材料等が使用可能である。あ
るいは、ZnO、ZnS、SiC等の結晶性材料が使用
可能である。
第1の主平面に凹部若しくは凸部を更に設け、所定の情
報を表示することが可能である。
なる主反射板と、凹部とこの凹部に対向した凸部とを有
し、主反射板の一端近傍に、主反射板に対して所定の入
射角で光を入射するように配置された収納型光学媒体
と、この凹部に収納されたLEDとを少なくとも有する
線状発光体であることである。帯状の平面鏡は均一幅の
帯である必要はなく、先端部に行くに従い細くなる形状
や中央部が広く膨らんだ帯状形状でもかまわない。
第1の特徴に係る面状発光体を細くした構造と解釈する
ことも可能である。従って、原理的には、第1の特徴で
説明した収納型光学媒体を用いているので、極めて優れ
た集光能力を発揮できる。したがって、1個のLEDで
比較的大きな線状発光体を構成出来る。このため、本発
明の第4の特徴に係る線状発光体を屋外用の大型時計や
大型計器の指針として用いれば、夜間等において遠方か
らでも、容易に確認出来る。勿論、腕時計等の小型時計
や小型計器の指針に使用可能である。
いて、主反射板と一定の角度をなし、主反射板の一端で
接続する帯状の半透明板若しくは透明板を更に具備して
も良いことは、本発明の第1及び第2の特徴に係る面状
発光体と同様である。帯状の半透明板若しくは透明板は
均一幅の帯である必要はなく、先端部に行くに従い細く
なる形状や中央部が広く膨らんだ帯状形状でもかまわな
い。また、収納型光学媒体の光軸は必ずしも半透明板若
しくは透明板と平行方向である必要はない。
の中間支持板と、中間支持板の中央部近傍に点状発光部
を配置するために、中間支持板の少なくとも一部に設け
られた光路と、光路に光を入射するLEDとからなる板
状構造体に関する。即ち、本発明の第5の特徴に係る板
状構造体の光路は、一端を中間支持板の周辺部近傍に、
他端を中間支持板の中央部近傍に有する導光部と、導光
部の一端に設けられたLEDを収納する凹部と、導光部
の他端に設けられた反射膜と、反射膜近傍に設けられた
レンズ部からなる点状発光部とを少なくとも有する。
する板状構造体の光路は、本発明の第3の特徴に係る面
状発光体の光学媒体と類似な構造を基礎としている。こ
のため原理的には、第3の特徴と同様な、LEDの出力
光に対する極めて優れた集光能力を発揮し、1個のLE
Dで比較的輝度の高い点状発光を実現できる。
本発明の第5の特徴に係る板状構造体で構成すれば、点
状発光部の上部に配置されたコップやコップの内部の液
体や氷が照明され、美観を楽しむことが可能である。
第1乃至第9の実施の形態を説明する。以下の図面の記
載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符
号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、
厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実の
ものとは異なることに留意すべきである。したがって、
具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべき
ものである。また図面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ことはもちろんで
ある。
本発明の第1の実施の形態に係る面状発光体は、所定の
波長の光を発する複数のLED211,212,21
3,・・・・・,216,221,・・・・・,226,231,
・・・・・,236と、LEDの主発光部を収納し、LED
の光を一定の指向性で出射する複数の収納型光学媒体1
11,112,113,・・・・・,116,121,・・・・
・,126,131,・・・・・,136と、複数の収納型光
学媒体からの光を反射する平面鏡からなる主反射板12
と、主反射板と一定の角度をなして配置され、主反射板
で反射した光を透過する半透明板11とを少なくとも有
する。そして、本発明の第1の実施の形態に係る面状発
光体は、更に主反射板12と半透明板11との間に側面
反射板(第1の側面反射板)13が設けられている。図
示を省略しているが、側面反射板13に対向してもう一
枚別の側面反射板(第2の側面反射板)が設けられてい
る。複数のLED211,212,213,・・・・・,2
16,221,・・・・・,226,231,・・・・・,236
は、後板15により互いに固定されている。主反射板1
2、半透明板11、側面反射板(第1の側面反射板)1
3、別の側面反射板(第2の側面反射板)及び後板15
により3角柱状の空洞が形成されている。図示を省略し
ているが、複数のLED211,212,213,・・・・
・,216,221,・・・・・,226,231,・・・・・,
236は、LEDソケットに接続され、所定の電圧が印
加される。図1においては、3×6=18個のLEDが
配列されているので、これらをすべて直列接続すれば商
用の100V電源で駆動することも可能である。
形態に係る収納型光学媒体116は、LED216の主
発光部をほぼ完全に覆うように構成されている。他の複
数のLED211,212,213,・・・・・,215,
221,・・・・・,226,231,・・・・・,236につい
ても同様である。LED216の主発光部を収納するた
めの収納型光学媒体116に設けられた凹部は、第1の
湾曲面からなる底部を有している。更に、収納型光学媒
体116は、第1の湾曲面に対向して配置され、光を出
射する第2の湾曲面からなる頂部を有する。LED21
6は、第1のピン21に一体的に接続された基台の上に
配置されたLEDチップ24と、このLEDチップ24
を被覆する樹脂モールド23と、第1のピン21と対を
なす第2のピン22とから少なくとも構成された樹脂モ
ールドされたLEDである。この樹脂モールドされたL
ED216の主発光部の頂部は、図2に示すように、凸
形状の湾曲面を有している。このように樹脂モールド2
3の頂部近傍が凸形状の湾曲面をなす事により、LED
チップ216からの光は、所定の発散角で出力する。凸
形状の湾曲面部を除けば、樹脂モールドされたLED2
16は、例えば、直径(外径)2〜3mmφの円柱形状
である。収納型光学媒体116の凹部の側壁部は、樹脂
モールドされたLED216の主発光部を収納できるよ
うに、直径(内径)2.5〜4mmφの円筒形状となっ
ている。図示を省略しているが、LED216と収納型
光学媒体116とを固定するために、LED216と収
納型光学媒体116の凹部との間には、厚さ0.25〜
0.5mm程度のスペーサが挿入されている。このスペ
ーサは、LED216の主発光部を除く位置に配置すれ
ばよい。収納型光学媒体116は、凸形状の第2の湾曲
面からなる出射面を有する頂部を除けば、ほぼLED2
16と同様な円柱形状である。この収納型光学媒体11
6の円柱形状部分の直径(外径)は、10〜30mmφ
である。収納型光学媒体116の直径(外径)は、使用
目的に応じて選択できる。従って、10mmφ以下で
も、30mmφ以上でもかまわない。
16は、第1の屈折率n1を有したエポキシ樹脂等の透
明材料でモールドされている。そして、収納型光学媒体
116は、第1の屈折率n1とは異なる第2の屈折率n
0を有する空気を介してLED216を収納している。
空気以外の流体若しくは流動体を介してLED216を
凹部に収納しても良い。LED216から発せられる光
の波長に対して透明な気体若しくは液体であれば、種々
の「流体」が使用可能である。凹部のLED216と収
納型光学媒体116との間に、スペーサオイル等の使用
も可能である。また、「流動体」としての種々のゾル
状、コロイド状若しくはゲル状の透明物質が使用でき
る。また、収納型光学媒体116は、第2の屈折率n0
とは異なる第3の屈折率n2を有するようにすればよ
い。第1の屈折率n1、第2の屈折率n 0、及び第3の
屈折率n2を、それぞれ最適な値に選定することによ
り、LEDチップ24からの光に一定の指向性を持たせ
ることが可能である。また、収納型光学媒体116の光
伝送部の有する第3の屈折率n2を次第に大きく、若し
くは、次第に小さくするようにして光路設計をしても良
い。
3の凸形状の湾曲面以外の所から出る光は、いわゆる迷
光成分となり、照明には寄与しない。しかし、本発明の
第1の実施の形態においては、樹脂モールドされたLE
D216が収納型光学媒体116の凹部にほぼ完全に閉
じこめられているので、これらの迷光成分が有効に照明
に寄与出来るようになる。即ち、第1の湾曲面からなる
入射面(底部)以外の凹部の内壁部も、有効な光の入射
部として機能しうるのである。また、LED216と収
納型光学媒体116の凹部との間にはそれぞれの界面で
反射した光の成分が多重反射し、迷光成分となってい
る。従来公知のレンズ等の光学系では、これらの迷光成
分は、照明に寄与できるように取り出すことは出来な
い。しかし、これらの迷光成分も、本発明の第1の実施
の形態においては、凹部の内部に閉じこめられているの
で、最終的には、照明に寄与できる成分となりうる。こ
の結果、樹脂モールド23の形状等の光の取り出し効率
や、光学系相互の反射成分等に依存せず、ほぼ、内部量
子効率とほぼ等しい効率で、潜在的なLEDチップ24
の光エネルギーを有効に取り出すことが可能となる。こ
のようにして、本発明の第1の実施の形態に係る収納型
光学媒体によれば、LED211,・・・・・,216,2
21,・・・・・,226,231,・・・・・,236の数を多
数必要とすることなく、照明に寄与する光ビームとして
所望の照射面積の光束を確保し、且つ所望の照度を簡単
に得ることが出来る。この照度は従来公知のレンズ等の
光学系では達成不可能な照度である。驚くことに、現在
市販されているハロゲンランプを用いた細身の懐中電灯
と同程度の照度がたった一個のLEDで実現できたので
ある。このように、本発明の第1の実施の形態に係る収
納型光学媒体によれば、従来の技術常識では全く予測で
きない照度を、図1に示すような簡単な構造で、実現出
来る。
成する湾曲面のいずれか一方は、曲率半径無限大、若し
くは無限大に近い平坦な面を含みうることに留意すべき
である。凹部や発光部となる頂部の湾曲面のいずれか一
方が、無限大ではない所定の(有限の)曲率半径を有し
ていれば、光の収束、発散が制御可能であるからであ
る。また、樹脂モールドされたLEDの所定の発散角は
0°、即ち平行光線をも含み得るということに留意すべ
きである。また、発散角が90°であっても、収納型光
学媒体の凹部がLEDの主発光部をほぼ完全に光学的に
覆っているため、有効にその光を集光することが可能で
ある。これは、従来のレンズ等の光学系では不可能な作
用である。
納型光学媒体に用いる樹脂モールドされたLED216
としては、種々の色(波長)のLEDが使用可能であ
る。但し、X線フィルムやCTスキャンの撮影フィルム
等を観察するための透過照明の目的には、白色LEDが
人間の目には自然であるので好ましい。白色LEDは種
々の構造のものが使用できる。例えば、赤(R)、緑
(G)及び青(B)の3枚のLEDチップを縦に積層し
て構成しても良い。この場合、樹脂モールド23から、
それぞれの色のLEDチップに対応し、合計6本のピン
が導出されても良く、樹脂モールド23の内部配線とし
て、6本のピンを2本にまとめ、外部ピンとしては2本
設けられた構造としてもかまわない。また、一方の電極
(接地電極若しくは電源電圧側)を共通とすれば、外部
ピンは4本でよい。
は、アルミニウム(Al)、真鍮、ステンレス等の金属
の表面を研磨したものでも、更に、これらの表面にニッ
ケル(Ni)鍍金や金(Au)鍍金を施したものでも良
い。或いは、樹脂基板の表面にAl箔等の反射率の高い
金属薄膜や高反射性ポリエステル白色フィルム等を接着
した構造でもかまわない。半透明板11としては、高屈
折率の白色微粉体例えばTiO2,CaCO3,BaS
O4を樹脂等に分散させた樹脂板状体などの乳半板を用
いればよい(より具体的にはメタクリル樹脂乳半板等を
用いればよい。)。また半透明板11は、乳半板あるい
は透明板の表面を粗面加工したもの、透明成形材料に他
の光散乱粒子を混練し成形した樹脂板であってもよい。
あるいは、片面あるいは両面に艶消しなどの粗面加工が
施された樹脂フィルムを表面に貼りつけて半透明板11
を構成しても良い。更に、半透明板11はLEDの発光
色に応じて、有色若しくは透明材料を採用可能である。
体に用いる収納型光学媒体116としては、アクリル樹
脂等の透明樹脂、石英ガラス、ソーダ石灰ガラス、ホウ
ケイ酸ガラス、鉛ガラス等の種々のガラス材料、透明プ
ラスチック材料等が使用可能で、有色の樹脂や蛍光材料
を含んだ樹脂でもかまわない。あるいは、ZnO、Zn
S、SiC等の結晶性材料を用いてもかまわない。この
内、アクリル樹脂等の透明樹脂や透明プラスチック材料
等は、収納型光学媒体116を大量生産するのに好適な
材料である。即ち、一度金型を作り、この金型により成
形加工すれば収納型光学媒体116が簡単に大量生産で
きる。
体によれば、LEDの数を多数必要とすることなく、広
い面積に渡り均一且つ所望の照度を得ることが可能であ
る。また電力消費量が少ないことに加え、ちらつきのな
い照明であるので、X線フィルムの中間色等の細かな階
調の変化を簡単に観察することが出来る。また、ちらつ
きの存在のため目の疲労、あるいは、目の疲労からくる
人体への影響などの心配も不要である。
媒体111,・・・・・,116,121,・・・・・,126,
131,・・・・・,136は、3×6マトリクス状に配置
されているが、このようなマトリクス状配置に限定する
必要はない。例えば、1層目の複数の収納型光学媒体1
31,・・・・・,136と2層目の複数の収納型光学媒体
121,・・・・・,126とが互いに1/2ピッチずれ、
2層目の複数の収納型光学媒体121,・・・・・,126
と3層目の複数の収納型光学媒体111,・・・・・,11
6とが同様に互いに1/2ピッチずれた最稠密配置でも
良いことは勿論である。
うに、本発明の第2の実施の形態に係る面状発光体は、
複数の凹部とこの凹部に対向した複数の凸部を有する一
体型光学媒体31と、複数の凹部に収納された所定の波
長の光を発する複数のLED211,212,213,
・・・・・,216,221,・・・・・,226,231,・・・・
・,236と、複数の凸部からの光を反射する平面鏡か
らなる主反射板12(但し図3(a)の鳥瞰図において
は裏面側になるので主反射板は明示されていない。)
と、主反射板12と一定の角度をなして配置され、主反
射板12で反射した光を透過する半透明板11とを少な
くとも有する。そして、本発明の第2の実施の形態に係
る面状発光体は、更に主反射板12と半透明板11との
間に側面反射板(第1の側面反射板)13が設けられて
いる。図3(a)の鳥瞰図において裏面側になるので図
示を省略しているが、側面反射板13に対向してもう一
枚別の側面反射板(第2の側面反射板)が設けられてい
る。一体型光学媒体31は、後板15によりに固定され
ている。主反射板12、半透明板11、側面反射板(第
1の側面反射板)13、別の側面反射板(第2の側面反
射板)及び後板15により3角柱状の空洞が形成されて
いるのは第1の実施の形態と同様である。また、図示を
省略しているが、複数のLED211,212,21
3,・・・・・,216,221,・・・・・,226,231,
・・・・・,236は、LEDソケットに接続され、所定の
電圧が印加される。他は、第1の実施の形態での記載と
重複するので、その説明を省略する。
ることにより、面状発光体の組立が容易になる。従っ
て、第1の実施の形態において、多数の収納型光学媒体
を個別に製造する場合に比し、生産性が向上する。そし
て、この一体型光学媒体31のそれぞれの凹部に3×6
=18個のLEDを挿入し、この18個のLEDを直列
接続すれば商用の100Vの電源で駆動することも可能
である。
体によれば、省電力で、広い面積に渡り均一且つ所望の
照度を簡単に得ることが可能である。また、ちらつきの
ない照明であるので、X線フィルムの中間色等の細かな
階調の変化を簡単に観察することが出来る。また、ちら
つきの存在のため目の疲労の心配も不要である。
変形例に係る面状発光体を示す模式的な鳥瞰図である。
図3(a)に示す一体型光学媒体31の外周面は複数の
円柱面からなる波形形状であるが、図3(b)に示す一
体型光学媒体32の外周面は平坦な面から構成されてい
る点が異なる。他は、図3(a)に示すは本発明の第2
の実施の形態に係る面状発光体と同様であるから、重複
した説明を省略する。
形例に係る面状発光体を示す模式的な鳥瞰図で、図3
(b)に示す一体型光学媒体32をユニットとして、2
つのユニットを集合して大面積の面状発光体を構成した
例である。即ち、図4においては、第1の一体型光学媒
体32aと第2の一体型光学媒体32bとが隣接して配
置されている。そして、第1の一体型光学媒体32aの
複数の凹部には18個のLED211a,212a,2
13a,・・・・・,216a,221a,・・・・・,226
a,231a,・・・・・,236aが、第2の一体型光学
媒体32bの複数の凹部には他の18個のLED211
b,212b,213b,・・・・・,216b,221
b,・・・・・,226b,231b,・・・・・,236bがそ
れぞれ収納されている。そして、図4に示す本発明の第
2の実施の形態の他の変形例に係る面状発光体は、更に
平面鏡からなる主反射板8と、主反射板8と一定の角度
をなして配置され、主反射板8で反射した光を透過する
半透明板16とを少なくとも有する。主反射板8及び半
透明板16は、図3(b)に示す主反射板12及び半透
明板11の2倍の面積である。
の変形例に係る面状発光体を示す模式的な鳥瞰図で、図
3(b)に示す一体型光学媒体32をユニットとして、
4つのユニットを集合し、図4よりも更に大面積の面状
発光体を構成した例である。即ち、図5においては、第
1の一体型光学媒体32aと第2の一体型光学媒体32
bとの隣接構造の下に、第3の一体型光学媒体32c及
び第4の一体型光学媒体32dとの隣接構造が配置され
た積層構造が形成されている。そして、図5に示す面状
発光体は、更に平面鏡からなる主反射板9と、主反射板
9と一定の角度をなして配置され、主反射板9で反射し
た光を透過する半透明板18とを少なくとも有する。主
反射板9及び半透明板18は、図3(b)に示す主反射
板12及び半透明板11の4倍の面積にすることも可能
である。また、角度を選べば4倍の面積にしなくても良
い。
本発明の第3の実施の形態に係る面状発光体は、所定の
波長の光を発する複数のLED211,・・・・・と、LE
Dの主発光部を収納し、LEDの光を一定の指向性で出
射する複数の収納型光学媒体311,312,313,
321,322,331,332,333と、複数の収
納型光学媒体からの光を反射する平面鏡からなる主反射
板12と、主反射板と一定の角度をなして配置され、主
反射板で反射した光を透過する半透明板11とを少なく
とも有する。複数の収納型光学媒体311,312,3
13,321,322,323,331,332,33
3は、本発明の第1の実施の形態に係る面状発光体の収
納型光学媒体とは異なり、横方向に拡がった扁平な構造
である。複数の収納型光学媒体311,312,313
と複数の収納型光学媒体321,322とは互いに1/
2ピッチずれて積層されている。更に、複数の収納型光
学媒体321,322と複数の収納型光学媒体331,
332,333とは、同様に互いに1/2ピッチずれて
積層されている(ただし、本発明の第1の実施の形態と
同様な3×3マトリクス状に配置しても良いことは勿論
である。)。そして、本発明の第3の実施の形態に係る
面状発光体は、更に主反射板12と半透明板11との間
に側面反射板(第1の側面反射板)13が設けられてい
る。図示を省略しているが、側面反射板13に対向して
もう一枚別の側面反射板(第2の側面反射板)が設けら
れている。複数のLED211・・・・・は、後板15によ
り互いに固定されている。主反射板12、半透明板1
1、側面反射板(第1の側面反射板)13、別の側面反
射板(第2の側面反射板及び)後板15により3角柱状
の空洞が形成されている。図示を省略しているが、複数
のLED211,・・・・・は、LEDソケットに接続さ
れ、所定の電圧が印加される。
実施の形態に係る扁平な収納型光学媒体311は長軸W
及び短軸Hを有している。そしてこの扁平な収納型光学
媒体311は、LED211の主発光部をほぼ完全に覆
うように構成されている。他の複数の扁平な収納型光学
媒体312,313,321,322,323,33
1,332,333についても同様である。扁平な収納
型光学媒体311の中心軸には、LED211の主発光
部を収納するための凹部が設けられ、この凹部は、第1
の湾曲面からなる底部と第1の湾曲面に対向して配置さ
れ、光を出射する第2の湾曲面からなる頂部を有する。
LED211は、第1のピン21に一体的に接続された
基台の上に配置されたLEDチップと、このLEDチッ
プを被覆する樹脂モールドと、第1のピン21と対をな
す第2のピン22とから少なくとも構成された樹脂モー
ルドされたLEDである。この樹脂モールドされたLE
D211が扁平な収納型光学媒体311の凹部にほぼ完
全に閉じこめられているので、これらの迷光成分が有効
に照明に寄与出来るようになる。即ち、第1の湾曲面か
らなる入射面(底部)以外の凹部の内壁部も、有効な光
の入射部として機能しうるのである。また、LED21
1と扁平な収納型光学媒体311の凹部との間にはそれ
ぞれの界面で反射した光の成分が多重反射し、迷光成分
となっている。これらの迷光成分も、本発明の第3の実
施の形態においては、凹部の内部に閉じこめられている
ので、最終的には、照明に寄与できる成分となりうる。
このようにして、本発明の第3の実施の形態に係る扁平
な収納型光学媒体311によれば、樹脂モールドされた
LED211の数を多数必要とすることなく、照明に寄
与する光ビームとして所望の照射面積の光束を確保し、
広い面積に渡り均一且つ所望の照度を簡単に得ることが
出来る。また電力消費量が少ないことに加え、ちらつき
のない照明であるので、X線フィルムの中間色等の細か
な階調の変化を簡単に観察することが出来る。また、ち
らつきの存在のため目の疲労などの心配も不要である。
るので、その説明を省略する。
3の実施の形態においては、一方向に光が出射する片面
型の面状発光体について説明した。互に反対方向となる
二方向に光が出射する両面型の面状発光体は、単純には
片面型の面状発光体を互いに背中合わせに貼り合わせせ
れば良い。
て、他の両面型の面状発光体を示す図である。即ち、図
7においては、第1の一体型光学媒体33aと第2の一
体型光学媒体33bとが平面鏡からなる主反射板43を
介して、互いに対向配置されている。主反射板43は両
面ミラーであり、第1の一体型光学媒体33aと第2の
一体型光学媒体33bとの間に斜めに配置されている。
そして、第1の一体型光学媒体33aには18個の凹部
が設けられ、この18個の凹部には図示を省略した18
個のLEDが挿入されている。同様に、第2の一体型光
学媒体33bには18個の凹部が設けられ、この18個
の凹部には他の18個のLED211b,212b,2
13b,・・・・・,216b,221b,・・・・・,226
b,231b,・・・・・,236bがそれぞれ収納されて
いる。そして、図7に示す本発明の第4の実施の形態に
係る両面型の面状発光体は、更に主反射板43と一定の
角度をなして配置され、主反射板43で反射した光を透
過する第1の半透明板41と、この第1の半透明板41
と平行方向で、且つ主反射板43に関して反対方向に配
置された第2の半透明板42を少なくとも有する。図7
において、主反射板43の表面で反射された光は上方
に、主反射板43の裏面で反射された光は下方に出射す
る。他は、本発明の第2の実施の形態に係る面状発光体
と同様であるから、重複した説明を省略する。
Dの数を多数必要とすることなく、均一且つ所望の照度
の両面型の面状発光体を簡単に提供できる。また、この
両面型の面状発光体は、電力消費量が少なく、ちらつき
もない両面照明ができる。
5の実施の形態として、他の片面型の面状発光体を示す
図である。即ち、図8においては、第1の一体型光学媒
体34aと第2の一体型光学媒体34bとが、Λ型の主
反射板を介して、互いに対向配置されている。Λ型の主
反射板は、平面鏡からなる第1の主反射板51と第2の
主反射板52とから構成されている。第1の主反射板5
1は、主に第1の一体型光学媒体34aからの光を反射
する平面鏡であり、第2の主反射板52は、主に第2の
一体型光学媒体34bからの光を反射する平面鏡であ
る。そして、第1の一体型光学媒体34aには18個の
凹部が設けられ、この18個の凹部には図示を省略した
18個のLEDが挿入されている。同様に、第2の一体
型光学媒体34bには18個の凹部が設けられ、この1
8個の凹部には他の18個のLED511b,・・・・・,
516b,521b,・・・・・,526b,531b,・・・
・・,536bがそれぞれ収納されている。そして、図8
に示す本発明の第5の実施の形態に係る面状発光体は、
更に第1の主反射板51と第2の主反射板52と一定の
角度をなして配置され、第1の主反射板51と第2の主
反射板52で反射した光を透過する半透明板53を有し
ている。この半透明板53と平行方向で、且つ第1の主
反射板51と第2の主反射板52に関して反対方向に
は、底板54が配置されている。図8に示すように、第
1の主反射板51と第2の主反射板52との接続部、即
ちΛ型の頂部は、一定の距離dをなして、半透明板53
から離間している。半透明板53から一定の距離d離間
させることにより、Λ型の頂部の陰が半透明板53の表
面から観察されないように出来る。他は、本発明の第2
の実施の形態に係る面状発光体と同様であるから、重複
した説明を省略する。
体によれば、LEDの数を多数必要とすることなく、長
手方向に長い寸法を有した広い面積を均一に照明でき
る。また、その際の照度を充分高くすることが可能であ
る。また電力消費量が少なく、ちらつきのない照明が可
能である。
例に係る面状発光体を示す模式的な鳥瞰図である。図9
においては、中央部に平面鏡からなる第1の主反射板6
1、第2の主反射板62、第3の主反射板63及び第4
の主反射板64とからなるピラミッド(四角錐)が配置
され、この四角錐の4つの底辺に沿って、それぞれ12
個の収納型光学媒体が3層積層された3×12=36個
の収納型光学媒体の集合からなる壁が設けられている。
即ち、第1の主反射板61を構成する2等辺三角形の底
辺に沿って、収納型光学媒体622d,621d,62
0d,・・・・・,722d,・・・・,822dが積層され、
第2の主反射板62を構成する2等辺三角形の底辺に沿
って、収納型光学媒体611c,612c,613c,
・・・・・,622c,711c,・・・・・,811c,・・・・が
積層されている。更に、第3の主反射板63を構成する
2等辺三角形の底辺に沿って、収納型光学媒体611
b,・・・・・,622b,711b,・・・・・722b,,8
11b,・・・・,822bが積層され、第4の主反射板6
4を構成する2等辺三角形の底辺に沿って、収納型光学
媒体611a,・・・・・,622a,711a,・・・・・,7
22a,811a,・・・・,822aが積層されている。
収納型光学媒体611b,・・・・・,622b,711
b,・・・・・722b,,811b,・・・・,822b及び
収納型光学媒体611a,・・・・・,622a,711
a,・・・・・,722a,811a,・・・・,822aの内
部には、それぞれLED631b,・・・・・,642b,
731b,・・・・・742b,831b,・・・・,842b
及びLED631a,・・・・・,642a,731a,・・・
・・,742a,831a,・・・・,842aが収納されて
いる。図示を省略しているが、収納型光学媒体622
d,621d,620d,・・・・・,722d,・・・・,8
22d及び収納型光学媒体611c,612c,613
c,・・・・・,622c,711c,・・・・・,811c,・・
・・についてもそれぞれLEDが収納されていることは勿
論である。このようにして、四角錐の周りを、3×12
×4=144個の収納型光学媒体の集合からなる壁が取
り囲み、3×12×4=144個のLEDが配置されて
いる。そして、図9に示すように、更に第1の主反射板
61、第2の主反射板62、第3の主反射板63及び第
4の主反射板64と一定の角度をなして配置され、第1
の主反射板61、第2の主反射板62、第3の主反射板
63及び第4の主反射板64で反射した光を透過する半
透明板79を有している。この半透明板79と平行方向
で、且つ第1の主反射板61、第2の主反射板62、第
3の主反射板63及び第4の主反射板64に関して反対
方向には、底板65が配置されている。図示を省略して
いるが、図8と同様に、四角錐の頂部は、一定の距離d
をなして、半透明板79から離間している。半透明板7
9から一定の距離d離間させることにより、四角錐の頂
部の陰が半透明板79の表面から観察されないように出
来る。他は、本発明の第1の実施の形態に係る面状発光
体と同様であるから、重複した説明を省略する。また、
図8と同様に一体型光学媒体を用いて、四角錐の周り取
り囲むような構成も可能である。
形例に係る面状発光体によれば、比較的薄型で大面積の
面状発光体が提供できる。このような大面積の面状発光
体になればなるほど、LEDの個数の削減効果が顕著に
なる。即ち、本発明の第5の実施の形態の変形例に係る
面状発光体では、収納型光学媒体を使わない場合に比し
て1/4乃至1/10程度以下の個数のLEDを用いる
のみで良いので、数百個レベルのLEDの個数の削減が
可能になり、面積当たりの単価が安くなる。
に、本発明の第6の実施の形態に係る面状発光体は、発
光面となる第1の主平面1と、第1の主平面1と鋭角を
なす第2の主平面2と、第1の主平面1と直交する第3
の主平面3と、第3の主平面3に設けられた複数の凹部
とを有する光学媒体71と、複数の凹部に収納された複
数のLED211,212,213,・・・・・,216,
221,・・・・・,226,231,・・・・・,236と、第
2の主平面に接して設けられた反射膜72とを少なくと
も有する。本発明の第1の実施の形態に係る面状発光体
は、図1に示すように、主反射板12、半透明板11、
側面反射板(第1の側面反射板)13、別の側面反射板
(第2の側面反射板)及び後板15により3角柱状の空
洞が形成されているが、第6の実施の形態に係る面状発
光体では、第1乃至第3の主平面から構成される3角柱
の内部は固体材料で占められている。光学媒体71を構
成する固体材料としては、アクリル樹脂等の透明樹脂、
石英ガラス、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、鉛
ガラス等の種々のガラス材料、透明プラスチック材料等
が使用可能である。また、ZnO、ZnS、SiC等の
結晶性材料も使用可能である。また、一定の場合は、光
学媒体71の第1の主平面1を粗面加工したり、透明成
形材料に他の光散乱粒子を混練し成形した樹脂板や、片
面あるいは両面に艶消しなどの粗面加工が施された樹脂
フィルムを光学媒体71の第1の主平面1に貼りつけて
も良い。
体の反射膜72は、光学媒体71の表面にAlやAuを
真空蒸着やスパッタリングで堆積して形成すればよい。
或いは、誘電体多層膜やブラッグ反射膜等を形成しても
かまわない。更に、光学媒体71の表面にAl箔等の反
射率の高い金属薄膜や高反射性ポリエステル白色フィル
ム等を接着した構造でもかまわない。同様に、3角形の
側面7(図10において、図面の陰の部分にもう一面対
向する側面がある。この図面の陰の部分の対向する側面
を含めることは勿論である。)にも、真空蒸着膜やAl
箔等の反射率の高い金属薄膜等の反射膜を形成すること
が好ましい。なお、LED211,212,213,・・
・・・,216,221,・・・・・,226,231,・・・・
・,236は、図2に示すような樹脂モールドされたL
EDである。
体は比較的大面積な面状発光体に好適であるが、第6の
実施の形態に係る面状発光体は比較的小型な面状発光体
に好適である。図10では、3段重ねでLED211,
212,213,・・・・・,216,221,・・・・・,22
6,231,・・・・・,236が配列されているがこれは
一例に過ぎないことに留意すべきである。薄型の構造が
必要ならば、1段のみの構成となるように凹部を設け、
その凹部にLED211,212,213,・・・・・,2
16のみを用いても良い。
例に係る面状発光体を示す模式的な断面図であり、更に
小型化を可能とする構造を示す。即ち、図11において
は第3の主平面3に設けられた複数の凹部には、複数の
LEDチップ716,717,718が収納されてお
り、樹脂モールドされたLEDを用いる場合に比し更に
小型化が可能である。青色や白色LEDに用いるGaN
系の半導体材料は、サファイア基板上に成長する場合が
一般的である。このような構造のLEDでは、光はほぼ
360°の立体角全体に出射する。従って、チップ状態
のLEDを第3の主平面3に設けられた複数の凹部に収
納する場合は、図11に示すように背面鏡726,72
7,728を用いることが好ましい。そして、第3の主
平面3に設けられた複数の凹部の内部及びLEDチップ
716,717,718と背面鏡726,727,72
8の間はエポキシ系樹脂等の樹脂736,737,73
8を充填しておけばよい。他は、図10と同様であるか
ら、重複した説明を省略する。特に、図11では、3段
重ねでLEDチップ716,717,718を配列した
構成を示しているがこれは一例に過ぎず、1段のみの構
成にしても良いことに留意すべきである。
変形例に係る面状発光体を示す模式図であり、表示装置
として用いる場合の例を示す。即ち、図12においては
第1の主平面1の凹部73により、所望の情報を提供す
ることが出来る。図12に示すように、断面V形状の凹
部73を設けることにより、この凹部73の側面が他の
第1の主平面1よりも明るくなるため、所望の情報を表
示できる。他は、図10と同様である。
他の変形例に係る面状発光体を示す模式図であり、図1
2と同様に表示装置として用いる場合の例である。即
ち、図13においては第1の主平面1には、凸部74が
設けられ、この凸部74から選択的に出射する光によ
り、所望の情報を表示するものである。他は、図10と
同様である。
に、本発明の第7の実施の形態に係る面状発光体は一体
型光学媒体35と、平面鏡からなる主反射板76と、主
反射板76で反射した光を透過する厚板状光学媒体75
とを基本構成としている。厚板状光学媒体75は、主反
射板76と一定の角度をなす第1の主表面4及び第2の
主表面5と、この第1の主表面4及び第2の主表面5に
直交する端面6を有している。更に、一体型光学媒体3
5は、複数の凹部とこの凹部に対向した複数の凸部を有
する。一方、厚板状光学媒体75の第1の主表面4及び
第2の主表面5は互いに平行で、端面6には、複数の凹
部が設けられている。更に、本発明の第7の実施の形態
に係る面状発光体においては、厚板状光学媒体75の複
数の凹部には、複数のLED211,212,213,
・・・・・,216が挿入され、一体型光学媒体35の複数
の凹部には、複数のLED221,・・・・・,226,2
31,・・・・・,236が挿入されている。主反射板7
6、厚板状光学媒体75及び一体型光学媒体35により
3角柱状の空洞が形成されている。この3角柱状の空洞
は、更に第1の側面反射板77及び図示を省略した第2
の側面反射板を設け、密閉空間とし、光が厚板状光学媒
体75の第1の主表面4からのみ出力するように構成さ
れている。
体は、第2及び第6の実施の形態に係る面状発光体の折
衷構造と考えることも可能である。図12及び図13と
同様に表示装置として用いる場合には、第1の主平面4
には、楔型の凸部74を設ければよい。即ち、第1の主
平面4に断面V形状の凹部を設け、この断面V形状の凹
部に楔型の凸部74を嵌合しておけばよい。そして、V
形状の凹部と楔型の凸部74の境界部には微少反射部
(マイクロミラー)78を設けることが好ましい。厚板
状光学媒体75の複数の凹部に収納されたLED21
1,212,213,・・・・・,216からの出力光は、
微少反射部78で反射し、更に凸部74から選択的に出
射するので、凸部74のパターンにより所望の情報を提
供することが可能である。
透明樹脂、石英ガラス、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸
ガラス、鉛ガラス等の種々のガラス材料、透明プラスチ
ック材料等で構成すればよい。また、ZnO、ZnS、
SiC等の結晶性材料も使用可能である。また、一定の
場合は、厚板状光学媒体75の第1の主平面4を粗面加
工したり、透明成形材料に他の光散乱粒子を混練し成形
した樹脂板や、片面あるいは両面に艶消しなどの粗面加
工が施された樹脂フィルムを厚板状光学媒体75の第1
の主平面4に貼りつけても良い。LED221,・・・・
・,226,231,・・・・・,236は、樹脂モールドさ
れたLEDであることが好ましいが、LED211,2
12,213,・・・・・,216はチップ状態のLEDで
もかまわない。チップ状態のLEDを採用するときは、
図11に示すような背面鏡を用いることが好ましい。
に、本発明の第8の実施の形態に係る線状発光体は、発
光面となる平面を有する帯状の半透明板97と、半透明
板97と一定の角度をなし、半透明板97の一端で接続
する帯状の平面鏡からなる主反射板96と、凹部とこの
凹部に対向した凸部とを有し、半透明板97の一端近傍
に半透明板97と主反射板96に挟まれて配置された収
納型光学媒体111と、収納型光学媒体111の凹部に
収納されたLED211とを少なくとも有する。そし
て、本発明の第8の実施の形態に係る線状発光体は、更
に主反射板96と半透明板97との間に側面反射板(第
1の側面反射板)98と側面反射板98に対向した他の
側面反射板(第2の側面反射板)99が設けられてい
る。主反射板96、半透明板97、第1の側面反射板9
8、第2の側面反射板99とにより、断面矩形の長い筒
状の空洞が形成されている。この長い筒状の空洞は、底
面が先端部に向かうに従い上昇するように傾斜してい
る。
状発光体において、主反射板96を省略し、半透明板9
7、第1の側面反射板98、第2の側面反射板99とに
より、断面が3角形の長い筒状の空洞を形成しても良
い。この3角形は、半透明板97を底辺とする逆三角形
であり、第1の側面反射板98および第2の側面反射板
99が主反射板96と等価な機能を果たす。この断面が
逆3角形の長い筒状の空洞は、底面が先端部に向かうに
従い細くなる空洞である。
体は、時計や計器の指針に好適な発光体であり、図15
においてはこの指針としての線状発光体が、指針を回転
駆動する支柱901に接続されている。支柱901に
は、図示を省略した電源配線が配設されており、LED
211は、この電源配線を介して所定の電圧が印加され
る。
2の側面反射板99は、Al、真鍮、ステンレス等の金
属の薄板の表面を研磨したものでも、更に、これらの表
面にNi鍍金やAu鍍金を施したものでも良い。或い
は、樹脂基板の表面にAl箔等の反射率の高い金属薄膜
や高反射性ポリエステル白色フィルム等を接着した構造
でもかまわない。半透明板97としては、高屈折率の白
色微粉体例えばTiO2,CaCO3,BaSO4を樹
脂等に分散させた樹脂板状体などの乳半板を用いればよ
い。また半透明板97は、乳半板あるいは透明板の表面
を粗面加工したもの、透明成形材料に他の光散乱粒子を
混練し成形した樹脂板であってもよい。あるいは、片面
あるいは両面に艶消しなどの粗面加工が施された樹脂フ
ィルムを表面に貼りつけて半透明板97を構成しても良
い。
学媒体111は、図2と同様な構造であり、その説明を
省略する。また、本発明の第8の実施の形態に係る収納
型光学媒体111に収納するLED211は、樹脂モー
ルドされたLEDが好ましく、種々の色(波長)のLE
Dが使用可能である。
10又は図11と同様な構造を採用し、指針自身を固体
材料からなる光学媒体で構成すればよい。そしてこの指
針の本体部分となる光学媒体の底面及び側面に反射膜を
形成しておけばよい。更に、小型化を目的とする場合
は、図11と同様にLEDチップを光学媒体の凹部に収
納すればよい。この場合は、背面鏡を設けることが好ま
しいことは勿論である。
に、本発明の第9の実施の形態に係る点状発光部を有す
る板状構造体は、底板87と、底板87の上の中間支持
板82と、中間支持板82の中央部近傍に点状発光部を
配置するために、中間支持板82の少なくとも一部に設
けられた光路83と、光路83に光を入射するLED8
6とからなる。図17(a)の部分図に示すように、こ
の光路83は、一端を中間支持板の周辺部近傍に、他端
を中間支持板の中央部近傍に有する導光部95と、導光
部95の一端に設けられたLED86を収納するLED
収納用凹部92と、導光部の他端に設けられた反射膜9
3と、反射膜93近傍に設けられたレンズ部94からな
る点状発光部とを有する。図17(b)の部分図に示す
ように、光路83は、中間支持板82の中心線に沿って
設けられた光路収納用溝90に嵌合される。中間支持板
82には、電池収納用穴89a,89bが設けられ、こ
の電池収納用穴89a,89bの内部に配設された電池
88(図16(a)参照)によりLED86に電源が供
給される。
体は、例えばコップの敷き皿(コースター)に好適であ
る。この場合は図16に示すように、中間支持板82の
上に天板84を、中間支持板82の一部にマイクロスイ
ッチ85を配設しておくことが好ましい。天板84の中
央部には、光取り出し穴91が開口されている。こうす
れば、天板84の上にコップが置かれたとき、マイクロ
スイッチ85がオン状態となり、天板84の上にコップ
が置かれていない場合はオフ状態を維持するように出
来、省電力化や明るいLEDの光を直視する危険防止が
可能となる。更に、中間支持板82の上部には、筐体上
部81が配設されるが、筐体上部81は中間支持板82
の周辺部(外周部)近傍を厚くしておき、中央部の薄い
部分の上に天板84を配置すればよい。このように構成
しておけば、天板84の上にコップが置かれたときの
み、コップの底の中央部の1点、即ち、天板84の中央
部の光取り出し穴91出力した光により、コップ及びコ
ップの内部の液体や氷を照し、美観を楽しむことが可能
である。
体のLED収納用凹部92に収納するLED211は、
樹脂モールドされたLEDが好ましく、種々の色(波
長)のLEDが使用可能である。更に、小型化を目的と
する場合は、図11と同様にLEDチップをLED収納
用凹部92に収納すればよい。この場合は、背面鏡を設
けることが好ましいことは勿論である。
発明は第1乃至第9の実施の形態によって記載したが、
この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定す
るものであると理解すべきではない。この開示から当業
者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明
らかとなろう。
態及び第8の実施の形態の説明においては、半透明板1
1,16,18,41,42,53,79,97のある
構造について説明したが、半透明板の代わりに透明板を
用いても良く、一定の目的のためには、半透明板や透明
板を省略してもかまわない。また、これらの半透明板1
1,16,18,41,42,53,79,97や収納
型光学媒体111〜116,121〜126,131〜
136,611a〜622a,711a〜722a,8
11a〜822a,・・・・・或いは一体型光学媒体31,
32等は蛍光材を含んだものや有色材でもかまわない。
21〜126,131〜136,611a〜622a,
711a〜722a,811a〜822a,・・・・・の光
軸は必ずしも半透明板若しくは透明板と平行方向である
必要はない。更に、複数の収納型光学媒体111〜11
6,121〜126,131〜136の光軸がすべて平
行である必要はない。
一体型光学媒体33a,33b,34a,34bの代わ
りに収納型光学媒体を用いて構成しても良いことは勿論
である。逆に、図9の構造において、収納型光学媒体の
代わりに一体型光学媒体を用いて構成しても良い。
ない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。した
がって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特
許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められ
るものである。
よれば、LEDの個数を多数必要とすることなく、広い
面積を有した被照明対象に対し、均一で且つ高い照度を
実現することが可能である。また、ちらつきのない照明
であるので、細かな階調の変化を簡単に観察することが
出来る。また、長期動作における信頼性と安定性も高
い。
れば、第1の特徴に係る面状発光体の効果に加え、第1
の特徴に比して更に大面積の面状発光体の組立が容易
で、生産性も高い。また、面状発光体の基本構成が簡単
で、長期動作における信頼性と安定性も高い。
れば、比較的小型な面状発光体に対しても、より少ない
個数のLEDで面状発光体を構成出来る。
れば、1個のLEDで比較的長い線状発光体を構成出来
る。
する板状構造体によれば、1個のLEDで比較的輝度の
高い点状発光を実現できる。
示す模式的な鳥瞰図である。
る収納型光学媒体を示す模式的な鳥瞰図で、図2(b)
はその断面図である。
面状発光体を示す模式的な鳥瞰図で、図3(b)は本発
明の第2の実施の形態の変形例に係る面状発光体を示す
模式的な鳥瞰図である。
面状発光体を示す模式的な鳥瞰図である。
係る面状発光体を示す模式的な鳥瞰図である。
示す模式的な鳥瞰図である。
示す模式的な鳥瞰図である。
示す模式的な鳥瞰図である。
発光体を示す模式的な鳥瞰図である。
に係る面状発光体を示す模式的な鳥瞰図で、図10
(b)はその断面図である。
面状発光体を示す模式的な断面図である。
の他の変形例に係る面状発光体を示す模式的な鳥瞰図
で、図12(b)はそのB−B方向に沿った断面図であ
る。
の更に他の変形例に係る面状発光体を示す模式的な鳥瞰
図で、図13(b)はそのB−B方向に沿った断面図で
ある。
に係る面状発光体を示す模式的な鳥瞰図で、図14
(b)はそのB−B方向に沿った断面図である。
を示す模式的な鳥瞰図である。
に係る点状発光部を有する板状構造体を示す模式的な平
面図で、図16(b)は図16(a)のC−C方向から
見た断面図、図16(c)は図16(b)のC部近傍の
拡大図である。
に係る板状構造体の光路を示す模式的な鳥瞰図で、図1
7(b)は本発明の第9の実施の形態に係る板状構造体
の中間支持板を示す模式的な鳥瞰図である。
板 15,17 後板 21 第1のピン 22 第2のピン 23 樹脂モールド 24 LEDチップ 31,32 一体型光学媒体 32a,33a,34a 第1の一体型光学媒体 32b,33b,34b 第2の一体型光学媒体 32c 第3の一体型光学媒体 32d 第4の一体型光学媒体 41 第1の半透明板 42 第2の半透明板 51,61 第1の主反射板 52,62 第2の主反射板 54,65 底板 63 第3の主反射板 64 第4の主反射板 71 光学媒体 72 反射膜 73 凹部 74 凸部 75 厚板状光学媒体 78 微少反射部(マイクロミラー) 81 筐体上部 82 中間支持板 83 光路 84 天板 85 マイクロスイッチ 87 底板 88 電池 89a,89b 電池収納用穴 90 光路収納用溝 91 光取り出し穴 92 LED収納用凹部 93 反射膜 94 レンズ部 95 導光部 111〜116,121〜126,131〜136,6
11a〜622a,711a〜722a,811a〜8
22a,・・・・・ 収納型光学媒体 86,211〜216,221〜226,231〜23
6,631b〜642b,731b〜742b,831
b〜842b,・・・・・ LED 311〜312,321、322,331〜332 他
の収納型光学媒体 716,717,718 LEDチップ 726,727,728 背面鏡 736,737,738 樹脂 901 支柱
Claims (4)
- 【請求項1】 複数の発光ダイオードと、 円筒形状の内壁部と該内壁部に連続した底部からなり、
前記発光ダイオードを収納する凹部と、前記発光ダイオ
ードの光を一定の指向性で出射する凸部と、該凸部に連
続した円柱形状の外壁部とを有した複数の収納型光学媒
体と、 前記複数の収納型光学媒体からの光を反射する平面鏡か
らなる主反射板とを少なくとも有し、 前記発光ダイオードの迷光成分を前記凹部の内部に閉じ
こめ、照明に寄与出来るように構成したことを特徴とす
る面状発光体。 - 【請求項2】 前記外側壁部の外径が10〜30mmφ
であり、前記内側壁部の内径が2.5〜4mmφである
ことを特徴とする請求項1記載の面状発光体。 - 【請求項3】 それぞれ円筒形状の内壁部と該内壁部に
連続した底部からなる複数の凹部と、該凹部にそれぞれ
対向した複数の凸部とを有する一体型光学媒体と、 前記複数の凹部に収納された複数の発光ダイオードと、 前記複数の凸部からの光を反射する平面鏡からなる主反
射板とから少なくともなり、更に、前記複数の凹部のそ
れぞれの前記内壁部の相互の間を、前記光学媒体の光学
材料で一様に埋めた構造とし、 前記発光ダイオードの迷光成分を前記凹部の内部に閉じ
こめ、照明に寄与出来るように構成したことを特徴とす
る面状発光体。 - 【請求項4】 帯状の平面鏡からなる主反射板と、 円筒形状の内壁部と該内壁部に連続した底部からなる凹
部と、該凹部に対向した凸部と、該凸部に連続した円柱
形状の外壁部とを有し、前記主反射板の一端近傍に、前
記主反射板に対して所定の入射角で光を入射するように
配置された収納型光学媒体と、 前記凹部に収納された発光ダイオードとを少なくとも有
し、 前記発光ダイオードの迷光成分を前記凹部の内部に閉じ
こめ、照明に寄与出来るように構成したことを特徴とす
る線状発光体。
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