JP4393537B2 - 導光部材、該導光部材を用いた照明装置、及び導光方法 - Google Patents

導光部材、該導光部材を用いた照明装置、及び導光方法 Download PDF

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Description

本発明は光源からの光を入射部から入射し導光して出射部から光を出射する導光部材、該導光部材を用いた光源装置、該導光部材を用いた照明装置、及び該導光部材を用いた導光方法に関し、例えば液晶ディスプレイのバックライト、街灯、家庭・工場等の照明器具に用いて好適な導光部材、該導光部材を用いた光源装置、該導光部材を用いた照明装置、及び該導光部材を用いた導光方法に関するものである。
近年、LED(Light Emitting Diode)やCCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp)等の光源を利用した装置においては、光源からの光を均一にし、面的に照射するために導光板を利用したものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
上記特許文献1には、図18に示すように、発光素子Aから第1の入光面B1に導光される光束を発光面B2に指向させるための臨界角を有した反射面Cと、該反射面Cで反射された光束を出光する出光面Dと、該出光面Dから出光された光束を導光する第2の入光面Fからとから形成される少なくとも1つの形状部B3を設けてなる導光板Bを備えてなる面発光装置が記載されている。
特開2002−222605号公報
しかしながら、特許文献1に記載されている面発光装置の導光板(導光部材)Bにおいては、形状部B3は発光素子Aからの光を導光部材B内に導光する機能を有するのみで、形状部B3からは出光させることができず、従って、形状部B3を含む面全体、即ち形状部B3と出射面B2とで発光させることができなかった。故に、所望の大きさの発光面を得るためには、形状部B3を除いた大きさで発光面を構成しなければならず、必然的に装置全体が大型化するという課題があった。
本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、成形部(従来の形状部に相当する部分)においても光を出射可能に形成し、出射方向の面全体で出射可能とした導光部材、該導光部材を用いた光源装置、該導光部材を用いた照明装置、及び該導光部材を用いた導光方法を提供することを目的とするものである。
本発明の導光部材は、光源からの光を入射部から導光して全反射させるとともにその全反射させた光をさらに反射面にて反射させて上記光源からの光を出射する成形部を備えてなることを特徴とする。
本発明の導光部材にあっては、光を出射方向の面全体で出射可能とした導光部材を実現できる。
本発明の導光方法は、光源からの光を入射部から導光して成形部にて全反射させ、該全反射させた光を反射部にて導光部材内を往復すべく反射させ、全反射させた上記光源からの光を上記成形部より出射させることを特徴とする。
本発明の導光部材を用いた導光方法にあっては、光を出射方向の面全体で出射可能となる導光が実現できる。
本発明の導光部材若しくは該導光部材を用いた導光方法によれば、成形部は光を出射できるため、出射光を出射方向の面全体で出射可能な導光部材を実現でき、よって、所望の大きさの発光面(出射部)を得るために部材(装置)全体の大型化を必要とせず、小型化を容易に図ることができる。しかも、本発明の導光部材若しくは該導光部材を用いた導光方法を用いることにより光源装置又は照明装置の小型化を容易に実現することができる。
(実施の形態1)
以下、本発明の導光部材の実施の形態を、図1から図4を用いて説明する。
本発明の導光部材1は、図1及び図2に示すように、アクリル、ポリカーボネイト、エポキシ、シクロオレフィン等の透明若しくは半透明の樹脂材料からなる導光部材本体10に光源2からの光を入射する入射部11を設け、該入射部11から入射した光を導光して全反射させるとともにその全反射させた光をさらに反射面である反射部としての第1反射部13及び/若しくは第2反射部14にて反射させて該反射部にて反射させた光を出射する成形部としての曲面部12aを設け、さらに、該曲面部12aにて全反射させた光を上記第1反射部13及び/若しくは上記第2反射部14により反射させて出射させる平面部12bを設け、該曲面部12a及び平面部12bにて出射部12を設けて構成するものである。
なお、上記の場合、第1反射部13は、厚さ方向zに対して傾斜を有さない状態(垂直の状態)を示し、以下このような状態の第1反射部13を符号13aで示し、又、第2反射部14は、幅方向(短手方向)xに対して傾斜を有する状態を示し、以下このような状態の第2反射部14を符号14bで示す。
上記構成において、上記光源2は、複数個のLEDチップ21を有し、該複数個のLEDチップ21を細長状のLED基板22上に所定の間隔をおいて一列に配設して構成してなり、上記導光部材1の入射部11に当接すべく配置してなるものである。
又、上記入射部11は、上記導光部材本体10の一面(底面)10aの一端側10bで長手方向yに細長状に設けてなり、上記光源2の細長状のLED基板22上に所定の間隔をおいて一列に配設してなる複数個のLEDチップ21を当接すべく構成してなるものである。
そして、上記出射部12は、上記入射部11から上記導光部材本体10内部に導光された光を全反射させるための形状を有する成形部である曲面部12a及び該曲面部12aに延在してなる平面部12bにて構成するものである。
そして又、上記曲面部12aは、上記導光部材本体10の一方の側面(光源側側面)15に位置し、上記入射部11と上記平面部12bとを連接(接続)するように設けられ、さらに、上記曲面部12a(曲面部12aの曲面)は、上記入射部11から上記導光部材本体10内部に導光され、上記曲面部12aに入射する光に対し、入射角が全反射を起こす臨界角を超えるように設けられ、該曲面部12aにて、上記入射部11から上記導光部材本体10内部に導光されて入射した光が全反射するとともに、上記入射部11以外の方向からの光については、入射角が臨界角を超えない光が含まれるため、入射角が臨界角を超えない光は該曲面部12にても上記導光部材本体10の外に出射する構成にしてなるものである。
又、上記第1反射部13aは、上記入射部11に対して遠い側(入射部11と上記平面部12bとの連接側とは反対側)の側面に設けられ、上記導光部材本体10内を導光された光を上記導光部材本体10内部に反射するための反射機能、特に、上記曲面部12aによって全反射した光を上記曲面部12a及び平面部12bよりなる出射部12へと反射させる機能を有している。
そして、上記第2反射部14bは、上記出射部12と対向する位置で、上記入射部11と上記第1反射部13aに隣接して設けられ、該第1反射部13aと同様に、上記曲面部12aによって全反射した光を上記曲面部12a及び平面部12bよりなる出射部12へと反射させる機能を有している。さらに、上記第2反射部14bは光源2に近づくにつれ導光部材本体10の幅方向xでの厚さzが暫時増すように傾斜が設けられている。この場合、上記曲面部12aの方向へ反射される光を増加させる効果を持たせることができる。
そして又、上記第1反射部13a及び第2反射部14bは、例えば、反射効果を有するインクをドット状に印刷するドット印刷加工、あるいはアルミ、銀等の金属を蒸着することによって反射機能が施されたものである。
次に、上記のように構成してなる本発明の導光部材1における、光源2から出射された光が導光部材本体10の入射部11から、該導光部材本体10内部に導光され、出射部12より出射されるまでの導光動作について説明する。
まず、上記光源2より出射された光は、該光源2の当接する上記導光部材本体10の入射部11から入射され、該入射された光は屈折率の差によって屈折しながら上記導光部材本体10内部へと導光される。
そして、上記導光部材本体10内部に導光された光は、上記入射部11に対向する曲面部12aに向かい(進行し)、該曲面部12aにて導光された光が全反射され、その全反射された光がさらに上記第1反射部13a及び/若しくは第2反射部14bにて反射されて該反射された光が上記曲面部12aから出射されるとともに、上記平面部12bからも出射され、上記出射部12の全面から出射される。
従って、出射光を出射方向w1の面全体で出射可能な導光部材若しくは該導光部材を用いた導光方法が実現でき、よって、所望の大きさの発光面を得るために部材全体の大型化を必要とせず、小型化を容易に図ることができる。
次に、上記導光部材1の大きさについて、図1に記載の符号aから符号fを用いて説明する。
なお、符号aは上記入射部11と第2反射部14bとの交点を示し、符号bは上記入射部11と曲面部12aとの交点を示し、符号cは上記曲面部12aと平面部12bとの交点を示し、符号dは上記平面部12bと第1反射部13aとの交点を示し、符号eは上記第1反射部13aと第2反射部14bとの交点を示すものである。
又、符号fは、上記第1反射部13aの延長線hと上記入射部11の延長線iとの交点を示すものである。
以上の符号aから符号fを用いて上記導光部材1の大きさを説明すると、上記導光部材1の大きさは、例えば、幅方向xの寸法(図1の符号bと符号fとの間の距離)が19mm、厚さ方向zの寸法(図1の符号dと符号fとの間の距離)が9mmであり、長手方向yの寸法が任意であり、又、導光部材1の入射部11の幅方向xの寸法(図1の符号aと符号bとの間の距離)は2mmとする。
さらに、第2反射部14に持たせた傾斜は、幅方向xの寸法(図1の符号aと符号fとの間の距離)が17mmである対して厚さ方向zの寸法(図1の符号eと符号fとの間の距離)を2.5mmとした傾斜角β(約8.4°)を有し、かつ、入射部11から離れるに従って導光部材1の厚さを減じるような傾斜であることとした。
次に、上記の場合の導光部材1の曲面部12aの形状、機能についてさらに詳細に説明する。
図3に示す通り、該曲面部12aは、上記入射部11から導光部材本体10内部に入射される全ての光に対して入射角が臨界角を超えるような曲面形状を有し、全ての光を全反射させる構成にしてなるものである。
なお、この臨界角についてもう少し詳細に説明すると、この際の臨界角とは、光が屈折率の異なる物質間を通過する時、特に屈折率の高い物質から屈折率の低い物質へ通過しようとする時、入射角がある一定の角度を超えると、屈折を起こさず全ての光が反射するようになる全反射という現象を引き起こす角度のことである。
一般に反射材や反射シートを用いた反射には、入射光と反射光とでエネルギーが失われる、いわゆる反射損失が生じるが、上記の全反射の場合はこの反射損失が無く、効率的に光の経路を変更することができるものである。
本発明の実施の形態1において、上記曲面部12aの形状は、上記導光部材1を長手方向yに垂直な切断面で、等角螺旋により表される形状を有している。この際の等角螺旋は、原点をOとし、曲線上の任意の点をPとすると、点Pにおける曲線の接線と線分OPのなす角が常に等しくなるような特性を有する螺旋を描く曲線である。
従って、上記光源2のLEDチップ21から出射された光が全反射するための条件は、該LEDチップ21と、曲線上の任意の点とのなす角度が常に、全反射が起こる角度条件として最小の入射角度である臨界角と同じ、若しくは、全反射が起こる角度条件において可能な限り臨界角に近い角度となるように設計されることであり、この条件に合致させる最適な形状は、上述の特性を有する等角螺旋を用いた形状であり、この等角螺旋を用いた形状を採用することにより導光部材1を最も薄く形成することができる。
なお、図3に示す曲面部12aの形状は模式的なものであり、正確には、下記の数式により決定される形状を有している。
ここで、上記等角螺旋についてさらに詳細に説明すると、該等角螺旋は、Cを定数、n0を導光部材1の屈折率とし、0<α≦π/2−sin-1(1/n0)を満たす一定の角度αを想定することによって、上記入射部の1点を原点として半径rおよび角度θによる極座標表示でr=exp(−θ/tanα+C)で表すことができる。
そして、この等角螺旋を用いた形状を採用した曲面部12aの断面形状は、図3に示すように、上記導光部材1の入射部11の1点を原点Oとして、極座標表示(r,θ)で
r=exp(−θ/tanα+C) ‥‥‥‥‥‥‥‥(1)
(1)式により表される形をしている。
ここで、Cは定数であり、αは、上記導光部材1の屈折率をn0として、
α0=π/2−sin-1(1/n0) ‥‥‥‥‥‥‥‥‥(2)
0<α≦α0 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥(3)
となる任意の値である。ここで上記(2)式及び(3)式において、α0はαのとり得る最大値である。
なお、上記(1)式において、C=0としたr=exp(−θ/tanα)は上記原点Oと上記曲面部12a上の任意の点Pを結ぶ直線と、該点Pでの接線とがなす角が常にαとなる関数である。
そして、上記導光部材1の臨界角をφとすると
φ=sin-1(1/n0) ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥(4)
であるので、(3)式は
0<α≦π/2−φ ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥(5)
となり、原点Oからの光は上記曲面部12aに臨界角以上の入射角で入射する、即ち、上記原点Oから入射した光は全て全反射するような曲面形状であることが分かる。
なお、図3では曲面部12aはα≦θ≦π/2+αの範囲では(1)式に従った形状となっており、θ=αの点で平面部12bにつながり、θ=π/2+αの点で入射部11に垂直な面に接続されている。例えば、n0=1.49で、空気の屈折率を1とすると、臨界角φは約42°となる。
上記等角螺旋の原点Oは、上記光源2の発光領域の最も第2反射部14b側の端部11a、即ち、上記入射部11の上記第1反射部13a側の端部11aに設定されることが好ましい。該端部11aに設定することで、光源2から導光されて曲面部12aに入射する光の全てについて全反射条件を確保することができる。
さらに、上記曲面部12aは、断面形状の極座標表示におけるθがα≦θ≦π/2+αを満たす範囲にのみ存在することが好ましく、より詳しくは、上記導光部材1は上記入射部11に対し垂直な面を有し、上記曲面部12aは、断面形状の極座標表示におけるθがθ=π/2+αとなる位置で垂直な面に連なっていることが好ましい。
又、上記曲面部12aは、断面形状の極座標表示におけるθがθ=αとなる位置で上記平面部12bに連なっていることが好ましく、このように形成することにより、上記導光部材1が無駄に凹凸のある形状になることを避け、上記曲面部12aから隣接する面へ滑らかに接続することができる。
上述のように曲面部12aを形成することにより、上記入射部11から入射された光が上記曲面部12aで全反射されて、上記第1反射部13a又は第2反射部14b、もしくは平面部12bへと向かう。この場合、入射された光が上記曲面部12aで全反射されるまでの光路で第1の光路31が形成される。
なお、全反射された光のうち、上記平面部12bへ向かった光はその殆どが全反射条件を満たしているために上記平面部12bにて全反射され、上記第1反射部13a又は第2反射部14bへと向かう。
そして、上記第1反射部13aに入射した光及び第2反射部14bに入射した光の夫々は、上記第1反射部13a及び第2反射部14bにおいて反射され、上記導光部材本体10内部へと導光され、該導光された光は上記出射部12に向かう。該出射部12において臨界角φを下回る入射角で入射した光は上記導光部材1を屈折しながら出射され、上記曲面部12aが発光する。この場合、全反射された光がさらに反射され、出射部12より出射されるまでの光路で第2の光路32が形成される。
なお、上記出射部12において臨界角φを上回る入射角で入射した光は再び全反射され、導光部材本体1内部へ導光され、さらなる反射を経た後、上記出射部12に臨界角φを下回る入射角で再び入射すると、該出射部12より屈折しながら出射されることとなる。
次に、上記導光部材1内部において、上記入射部11にて導光された光がどのような光路を辿るか、図4を用いて説明する。なお、図4においては、光路M(破線)及び光路N(一点鎖線)の2種類の代表的な光路が記されている。
まず、上記光路Mにおいては、上記入射部11より入射した光は、上記曲面部12aに向かう(図4の符号M1で示す光路)と、上記曲面部12aは上述の通り、上記入射部11からの光が全反射されるように設計されているので、上記曲面部12aで全反射され、該全反射された光は上記第2反射部14bへと向かい(図4の符号Mで示す光路)、該第2反射部14bにて反射された後に上記第1反射部13aに向かい(図4の符号M3で示す光路)、該第1反射部13aにて反射され、該第1反射部13aにて反射された後に、上記平面部12bへと向かう(図4の符号M4で示す光路)。
この場合、該平面部12bに向かう光は、入射角が全反射条件を満たしている(臨界角を上回っている)ため、上記導光部材1内へと全反射されて、上記入射部11へ向かう(図4の符号M5で示す光路)。
さらに、上記光は上記入射部11でも全反射された後、上記曲面部12aへと向かう(図4の符号M6で示す光路)。該曲面部12aに向かう光は、上記曲面部12aで、上記入射部11から入射された光は、臨界角を下回った角度で入射するため、上記曲面部12aから上記導光部材1外部へと屈折しつつ出射される(図4の符号M7で示す光路)。
次に、上記光路Nについて説明すると、上記入射部11より入射した光は上記光路Mと同様に、まず、上記曲面部12aへと向かい(図4の符号N1で示す光路)、全反射される。該全反射された光は上記第2反射部14bへと向かい(図4の符号N2で示す光路)、該第2反射部14bにて反射され、該第2反射部14bにて反射された光は、上記平面部12bへと向かう(図4の符号N3で示す光路)。該平面部12bに向かう光は、上記平面部で、入射角が全反射条件を下回っているため、屈折しつつ上記導光部材1外部へと出射される(図4の符号N4で示す光路)。
上述の通り、上記導光部材1へ導光される光の入射方向w2と上記導光部材1から出射される光の出射方向w1が同方向である導光部材1で、上記曲面部12aを備えた構成としてなる実施の形態1においては、上記入射部11から上記導光部材1内部に入射された光は、上記曲面部12aで全反射されるので、上記入射部11に位置する光源2は、出射方向w1からは視認されることがないため、違和感が無い。
さらに、上述の実施の形態1においては、上記曲面部12aは、全反射した光が上記第1反射部13a及び/若しくは第2反射部14bにおいて反射されて、上記曲面部12aから出射されるので、上記曲面部12aから出射されるとともに、上記平面部12bからも出射され、上記出射部12の全面から出射されることになるため、上記導光部材1を上記出射方向w1に対して面全体で発光させることができる。
その上、上記曲面部12aは、上記入射部11から入射した光を全反射させるとともに、該全反射させた光を、例えば上記第1反射部13aで反射させて、上記曲面部12aから出射させるので、上記導光部材1の幅が狭くて、一方向の導光距離が短くても、十分な導光距離(曲面部12aと第1反射部13aとの間の往復距離)を確保できるため、出射部12での輝度の均一化を図ることができ、又、例えば照明器具として使用した場合には、グレア(眩しさ)が確実に防止することができる。
なお、上記平面部12bで出射される光も、上述と同様に、曲面部12aと第1反射部13aとの間で複数回の反射を経た後に出射されるので、上記平面部12bでの輝度の均一化を図ることができる。
さらに、上記入射部11より入射した光は、上記出射部12に臨界角を下回る入射角で入射するまで、導光部材本体10内部にて全反射を含む反射を繰り返す(多重反射する)ため、幅方向xの導光距離のみならず、長手方向yの導光距離も十分に長く得られる。
従って、長手方向yに配設されている上記LEDチップ21間における輝度の均一化も図ることができ、本実施の形態1において、例えば上記LEDチップ21の配設間隔を20mmにした場合においても、長手方向yの輝度の均一化が可能となる。
そして、上述の実施の形態1に示すように、上記LEDチップ21を片側のみに配設することにより、従来一般の、両側にLEDチップを配設する場合に比較して、同一形状、かつ、同一の大きさで、同一個数のLEDチップを使用する際は、上記LEDチップ21を、片側に集中して配設することができて、LEDチップの配設間隔を狭くすることができ、従って、上記出射部12での輝度ムラを抑えること(輝度の均一化を図ること)ができる。
因みに、従来一般の、両側にLEDチップを配設する場合の配設間隔で、上記の実施の形態1のように片側のみにLEDチップを配設すると、該LEDチップの個数を減らせることができて、しかも所望の輝度が出射部で得られるとともに、低コスト化を図ることができる。
そして、成形部である上記曲面部12aを、等角螺旋を用いた形状にすることで、必要な臨界角を担保しつつ、薄型化、軽量化を図ることができる。
なお、本発明の実施の形態1においては、上記LEDチップ21が、上記LED基板22上に所定の間隔をおいて一列で直線上に配設される場合を例に挙げて説明したが、複数列配設しても良く、又、千鳥状に配設しても良い。
又、上記光源2は上記LEDチップ21以外にも様々な種類の光源を用いることが考えられ、例えば、細長い面状光源としてCCFLを用い、該CCFLからの光が上記導光部材1の入射部11より入射するよう配設しても良く、そして、小型のEL(エレクトロ・ルミネッセンス)を線状光源若しくは点状光源として用いても良く、上記実施の形態1に限定されるものではない。
上記ELを用いる場合は、例えば、本発明の実施の形態1に示す上記LEDチップ21と同程度の大きさを有する有機ELを設けて、点光源として列状に配設しても良いし、CCFLのような細長い面状光源として上記入射部11より入射するよう配設しても良い。
上記いずれの光源を用いる場合においても、上記光源の幅方向xの大きさに応じて、上記入射部11にて導光された光が臨界角以上の入射角を有するように上記曲面部12aの形状を設計して、面全体で発光する上記導光部材1の実現を図るものである。
さらに、本発明の実施の形態1において、上記曲面部12aの形状を、上記等角螺旋を用いた形状について説明したが、上記入射部11からの光が臨界角以上の入射角を有するように上記曲面部12aの形状を設計できるのであれば良く、例えば、楕円曲線を用いても良いし、平面を複数組み合わせたものや、1つの平面で構成しても良く、上記実施の形態1に限定されるものではない。
その上、本発明の実施の形態1において、上記第2反射部14は上記光源2(入射部11)に近づくにつれ上記導光部材1の厚さ方向zの大きさが増すように傾斜を設けた上記第2反射部14bである場合を例に挙げて説明したが、上記導光部材1の厚さが一定になるよう、上記第2反射部14を上記平面部12bと平行に設けても良く、上記実施の形態1に限定されるものではない。
なお、第1反射部13に傾斜が設けられず(平面部12bと垂直に設けられた場合)、かつ、第2反射部14にも傾斜が設けられなかった場合(平面部12bと平行に設けられた場合、平面として形成された場合)、光は光源2側から多く出射される。
この場合、光が上記平面部12bへ入射する際の入射角が全反射条件を破ることが少なくなり、多くの光が平面部12bにおいて全反射され、複数回の反射の後に上記曲面部12aに再度入射し、該曲面部12aにおいて全反射条件を破って出射されることとなる。
そして、本発明の実施の形態1において、上記第1反射部13a及び第2反射部14bに反射機能を持たせるためにドット印刷加工、あるいはアルミ、銀等の金属の蒸着加工を用いて説明したが、それ以外の加工により反射機能を持たせても良く、例えば、反射板を設けたり、反射シートを貼着したりしても良く、上記実施の形態1に限定されるものでない。
さらに、上記第1反射部13aと第2反射部14bとで別の加工にて反射機能を持たせる、若しくは、上記第1反射部13aと第2反射部14bのどちらかのみに反射機能を持たせる等の方法を用いても良く、上記実施の形態1に限定されるものでない。
又、上記第1反射部13a及び第2反射部14bは、拡散性を有する反射部材を用いても良く、例えば、拡散性の高い反射シートであるMCPET(古河電気工業株式会社の登録商標)を用いても良いし、拡散効果を有するインクをドット状に印刷するドット印刷、樹脂表面に凹凸上の模様を作製するシボ加工、V字型の溝を形成するV溝加工、微小な三角柱形状を多数配設するマイクロプリズム加工、あるいは微小なレンズ形状を多数配設するマイクロレンズ加工等を上記第1反射部13a及び第2反射部14bに直接施すことで、拡散性を持たせても良く、上記実施の形態1に限定されるものでない。
この場合、拡散性を有する反射部材を用いることで、上記出射部12にて出射される光を均一化し、輝度ムラを抑える効果があり、又、上記導光部材1の出射部12における出射ばらつきの緩和を図ることができる。
なお、上記第1反射部13a及び第2反射部14bに拡散性を持たせる場合、拡散の程度を位置によって変化させると、出射する光の均一化を図ることができ、特に第2反射部14において拡散の程度を変化させる場合は、例えば、光量が不足している領域に部分的にシボ加工を施したり、マイクロレンズ加工の配設する密度を幅方向xに変化させたりすることで、光を均一化、輝度ムラの低減効果が得られる。
(実施の形態2)
次に、本発明の導光部材1の他の実施の形態について、図5を用いて説明する。なお、上記実施の形態1と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
本発明の導光部材1は、実施の形態1と同様に、透明若しくは半透明の樹脂材料からなる導光部材本体10に光源2からの光を入射する入射部11を設け、該入射部11から入射した光を導光して全反射させるとともにその全反射させた光をさらに反射面である反射部としての第1反射部13及び/若しくは第2反射部14にて反射させて該反射部にて反射させた光を出射する成形部としての曲面部12aを設け、さらに、該曲面部12aにて全反射させた光を上記第1反射部13及び/若しくは上記第2反射部14により反射させて出射させる平面部12bを設け、該曲面部12a及び平面部12bにて出射部12を設けて構成するものである。
なお、上記の場合、第1反射部13は、厚さ方向zに対して傾斜を有する状態を示し、以下このような状態の第1反射部13を符号13bで示し、又、第2反射部14は、幅方向(短手方向)xに対して傾斜を有さない(平面な)状態を示し、以下このような状態の第2反射部14を符号14aで示す。
次に、上記導光部材1の大きさについて、図1に記載の符号aから符号gを用いて説明する。
なお、符号aは上記入射部11と第2反射部14aとの交点を示し、符号bは上記入射部11と曲面部12aとの交点を示し、符号cは上記曲面部12aと平面部12bとの交点を示し、符号dは上記平面部12bと第1反射部13bとの交点を示し、符号eは上記第1反射部13bと第2反射部14aとの交点を示すものである。
又、符号gは、上記平面部12bと第1反射部13bとの交点である符号dを通る、平面部12bを通る垂線jと上記第2反射部14aの延長線kとの交点を示すものである。
以上の符号aから符号fを用いると、上記導光部材1の大きさは、例えば、幅方向xの寸法(図1の符号bと符号fとの間の距離)が19mm、厚さ方向zの寸法(図1の符号dと符号fとの間の距離)が9mmであり、長手方向yの寸法が70mmであり、又、導光部材1の入射部11の幅方向xの寸法(図1の符号a、符号b間の距離)は2mmとしたものである。
さらに、第1反射部13bに持たせた傾斜は、厚さ方向zの寸法(図5の符合dと符号gとの間の距離)が9mmであるのに対して幅方向xの寸法(図5の符号eと符号gとの間の距離)を2mmとした傾斜角γ(約16°)を有し、かつ、導光部材本体10内部側へ傾いた傾斜であることとした。
次に、上記導光部材1内部において、上記入射部11にて導光された光がどのような光路を辿るか、図5を用いて説明する。なお、図5には光路S(破線)及び光路T(一点鎖線)の2種類の代表的な光路が示されている。
まず、上記光路Sにおいては、上記入射部11より入射した光は、上記曲面部12aに向かい(図5の符号S1で示す光路)、上記曲面部12aで全反射され、該全反射された光は再び曲面部12aに向かい(図5の符号S2で示す光路)、再び全反射され、上記第1反射部13b・第2反射部14a・平面部12bでの反射を経た後に、上記曲面部12aへと向かう(図5の符号S3からS5で示す光路)。
該曲面部12aに向かう光は、上記曲面部12aで、上記入射部11から入射された光は、臨界角を下回った角度で入射するため、上記曲面部12aから上記導光部材1外部へと屈折しつつ出射される(図5の符号S6で示す光路)。
次に、上記光路Tについて説明すると、上記入射部11より入射した光は上記光路Sと同様に、まず、上記曲面部12aへと向かい(図5の符号T1で示す光路)、全反射される。該全反射された光は上記第2反射部14aへと向かい(図5の符号T2で示す光路)、該第2反射部14にて反射され、該第2反射部14aにて反射された光は、上記第1反射部13bでの反射を経て(図5の符号T3で示す光路)、上記平面部12bへと向かう(図4の符号T3で示す光路)。該平面部12bに向かう光は、上記平面部で、入射角が全反射条件を下回っているため、屈折しつつ上記導光部材1外部へと出射される(図5の符号T4で示す光路)。
上述の通り、上記入射部11より入射した光は上記曲面部12a及び平面部12bからなる上記出射部12の全面から出射されることになるため、上記導光部材1を上記出射方向w1に対して面全体で発光させることができる。
なお、本発明の導光部材の実施の形態1においては、第1反射部13aは厚さ方向zに対して平行で、第2反射部14bは幅方向xに対して傾斜を有する場合を例に挙げ、又、実施の形態2においては、第1反射部13bは厚さ方向zに対して傾斜を有し、第2反射部14aは幅方向xに対して平行である場合を例に挙げたが、例えば、厚さ方向zに対して平行な第1反射部13aと幅方向に対して平行な第2反射部14aとから導光部材を構成しても良く、又、厚さ方向zに対して傾斜を有する第1反射部13bと幅方向に対して傾斜を有する第2反射部14bとから導光部材を構成しても良い。
いずれの場合も、第1反射部13及び第2反射部14の傾斜角の大きさや拡散の程度を適宜調節することにより、全面で出射する導光部材1を実現することができる。
(実施の形態3)
次に、本発明の導光部材1を用いてなる光源装置の実施の形態について、図6から図11を用いて説明する。なお、上記実施の形態1と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
本発明の導光部材1を用いてなる光源装置Xは、上記実施の形態1で説明した導光部材1及び光源2を内部に備える筐体4と、上記導光部材1の出射部12からの光を拡散するための拡散部6とから構成するものである。
なお、上記構成において、実施の形態1で説明した導光部材1の第1反射部13aとして実施の形態2の導光部材1は、反射板13aが別体で設けられるとともに、実施の形態1で説明した導光部材1の第2反射部14bとして、実施の形態2の導光部材1は、反射板130、140が夫々別体で設けられてなるものである。
又、上記筐体4は、アルミニウム等の熱伝導性の高い金属にて、断面U字形の樋形状に形成するものであり、該筐体4の一方の側壁(光源側筐体側壁)41の内壁には、もう一つの反射部である第1外部反射部(外部反射体)410が垂直方向(厚さ方向y)に設けられるとともに、第2外部反射部411が水平方向(幅方向x)に設けられ、さらに、底壁42の内壁には、上記光源2が、熱伝導シート420を介して上記筐体4で上記光源2の熱が効率よく放熱されるように配設されている。この場合、上記導光部材1は上記筐体5に設けられた係止機構(図示せず)により安定的に装着されている。
そして、上記第1外部反射部410は、上記導光部材1より出射された光若しくは第2外部反射部42bにて反射された光を、上記拡散部6若しくは導光部材1内部へと反射させるべく設けられたものであり、例えばアルミニウム、銀等の反射機能を有する金属板からなるものである。この場合、上記第1外部反射部410は、上記実施の形態1で説明した上記第1反射部13a及び第2反射部14bと同様の加工方法にて反射機能を有するための加工が施されても良い。
又、上記第2外部反射部411は、上記導光部材1より出射された光若しくは第1外部反射部41aにて反射された光を、上記拡散部6若しくは外部反射部411又は導光部材1内部へと反射させるべく設けられたものであり、上記第1外部反射部410と同様に、例えばアルミニウム、銀等の反射機能を有する金属板からなるものである。この場合、上記第2外部反射部411は、上記第1外部反射部410と同様に、上記実施の形態1で説明した上記第1反射部13a及び第2反射部14bと同様の加工方法にて反射機能を有するための加工が施されても良い。
さらに、上記拡散部6は透明若しくは半透明の樹脂材料からなる板状部材で、上記筐体4に着脱自在に装着されてなるものであり、又、上記筐体4と上記拡散部6にて形成される収容部43に、上記導光部材1、上記光源2等を収容してなるものである。
次に、上記光源装置X内部において、上記導光部材1の入射部11にて導光された光がどのような光路を辿るか、図7を用いて説明するが、上記実施の形態1と同一の部分には同一の符号を付して、その説明は省略する。なお、図7においては、破線で示す光路M、一点鎖線で示す光路Nの2種類の代表的な光路が記載されている。
まず、上記光路Mにおいては、上記実施の形態1で説明したように、上記入射部11より入射した光は、図7に示すように、符号M1からM6で示す光路上を経て、上記曲面部12aから出射され、該出射された光は上記第1外部反射部410へ向かい(図7の符号M7で示す光路)、該第1外部反射部410にて反射されて、上記拡散部6へ向かい(図7の符号M8で示す光路)、該拡散部6にて拡散されて上記光源装置Xが発光する。
次に、上記光路Nについて説明すると、上記入射部11より入射した光は図6に示すように、符号N1からN3で示す光路上を経て、上記平面部12bより出射され、その光が上記拡散部6にて拡散されて上記光源装置Xが発光する。
従って、上記拡散部6の全面に渡って上記導光部材1から出射された光が拡散されて、上記光源装置Xが発光する。
なお、上記構成において、光源装置Xに上記拡散部6を設けることにより、上記導光部材1から出射される光が有する指向性を緩和し、均一な光の出射が可能となり、輝度を均一にすることができ、又、グレア(眩しさ)の低減を図ることが可能となる。
上記構成において、第1反射部13a・第2反射部14b・第1外部反射部410・第2外部反射部411の各々に拡散性を持たせなかった(有しない)場合と持たせた(有する)場合について、図8及び図9に示すシミュレーション結果の説明図を用いて説明する。
なお、図8及び図9において、筐体4、熱拡散シート42aは反射・拡散機能に直接寄与しないため、点線にて記しており、拡散部6は、導光部材1から出射される光がどのように拡散部6へ向かうのか分かるよう、模式的に筐体4から離し、かつ、点線で示している。
まず、上記第1反射部13a・第2反射部14b・第1外部反射部41a・第2外部反射部42aに拡散性を持たせなかった場合は、図8に示すように、光源2からの光が入射部11より導光部材本体10内部に導光され、上記実施の形態1で詳細に説明したように、曲面部12aでの全反射を含む複数回の反射を経て上記導光部材本体10の出射部12全体から出射された後に拡散部6へと入射するため、出射方向w1に対して面全体で発光する光源装置として機能する。
次に、上記第1反射部13a・第2反射部14b・第1外部反射部41a・第2外部反射部41bに反射機能に加えて拡散性を持たせた場合は、図9に示すように、光源2からの光は入射部11より導光部材本体10内部に導光され、上記実施の形態1で詳細に説明したように、曲面部12aでの全反射を含む複数回の反射を経て上記導光部材本体10の出射部12全体から出射された後に拡散部6へと入射するため、出射方向w1に対して面全体で発光する光源装置として機能する。
なお、上記第1反射部13a・第2反射部14b・第1外部反射部41a・第2外部反射部41bに拡散性を持たせるための加工は、上記実施の形態1でも例に挙げたドット印刷、シボ加工、V溝加工、マイクロプリズム加工、あるいはマイクロレンズ加工等の加工を上記第1反射部13a・第2反射部14b・第1外部反射部41a・第2外部反射部41bに直接施すことで拡散性を持たせても良いし、又、拡散性を有する反射部材を用いても良く、例えば、拡散性の高い反射シートであるMCPET(古河電気工業株式会社の登録商標)を用いても良い。
上述のように、第1反射部13a、第2反射部14b、第1外部反射部41a、第2外部反射部41bに反射機能に加えて拡散性を持たせた場合、図9に示すように、拡散性を有した反射現象で、拡散部6に入射する光量の強弱が緩和され、より均一な拡散が行われる。
ここで、第2反射部14・第1外部反射部41a・第2外部反射部41bに拡散性を持たせた場合と持たせなかった場合、又、第2反射部14に傾斜を持たせた場合と持たせなかった場合の光の均一度について、図10とともに説明する。
図10は、上記実施の形態1の導光部材1を用いてなる光源装置Xにおいて、光の均一度を測定したシミュレーション結果に基づく説明図であり、特性曲線lから特性曲線oの4種類の特性曲線が記載されている。
なお、特性曲線lは第2反射部14・第1外部反射部41a・第2外部反射部41bが拡散性を有し、かつ、傾斜を有する場合の特性曲線であり、特性曲線mは第2反射部14・第1外部反射部41a・第2外部反射部41bが拡散性を有さず、かつ、傾斜を有する場合の特性曲線であり、特性曲線nは第2反射部14・第1外部反射部41a・第2外部反射部41bが拡散性を有し、かつ、傾斜を有さない場合の特性曲線であり、特性曲線oは第2反射部14・第1外部反射部41a・第2外部反射部41bが拡散性を有さず、かつ、傾斜を有さない場合の特性曲線である。
なお、図10のグラフの横軸qは光源2からの距離を表し、縦軸pは上記4つの場合の夫々において最も輝度が高い地点での縦軸の値を1とした場合の光の量を表しており、導光部材1より出射される光の均一度を表している。
さらに、拡散性を持たせた場合は、入射部11から遠くなるに従って、拡散性は強めた場合についてのシミュレーションをしている。実際に導光部材を製造する場合、例えば、ドット印刷を行う際のインクに含有させる拡散粒子の割合を多くすることで拡散性を強めることができる。
シミュレーション結果のグラフから、第2反射部14・第1外部反射部41a・第2外部反射部41bが拡散性を有することにより、縦軸の変化量が少なくなっていること、又、導光部材1が第2反射部14にて傾斜を有することによって、光が均一に出射されることが分かる。
上記のように構成することにより、上記光源装置Xは、光源2からの光を上記導光部材本体10の入射部11から導光して曲面部12aにて全反射させるとともに、該全反射させた光をさらに上記第1反射部13及び/若しくは第2反射部14にて反射させて上記導光部材本体10の曲面部12a及び平面部12bから出射させ、該出射させた上記光を拡散部6にて拡散させることができる。
従って、上記出射方向w1に対して面全体で発光する上記導光部材1と、拡散部6とを備えることにより、単体で均一に発光する機能を備えた光源装置Xを提供することができる。
本発明の光源装置の実施の形態3において、上記光源装置Xは板状の上記拡散部6を用いて説明したが、光源装置X外側の面に丸みを持たせた形状にしても良いし、光源装置X内側の面を上記導光部材1の上記出射部12に沿った形状にしても良く、上記実施の形態3に限られるものではない。いずれにしても、面全体で発光する、均一性の向上した光源装置の提供が可能となる。
又、本発明の光源装置の実施の形態3において、上記実施の形態2に記載の導光部材1を用いても良く、特に上記実施の形態3に限定されるものではない。
なお、図11において、入射部11より導光部材1内に導光された光が導光部材本体10内部にて全反射を含む反射を複数回経て出射される過程は上記実施の形態2にて詳細にした通りであり、同一箇所には同一符号を付しており、又、拡散部6は導光部材1から出射される光がどのように拡散部6へ向かうのか分かるよう、模式的に筐体4から離し、かつ、点線で示している。
この場合において、入射部11より導光部材1内に導光された光は、図11に示す光路S(破線)及び光路T(一点鎖線)に代表されるように、曲面部12a及び平面部12bより出射し、拡散部6に入射するため、出射方向w1に対して面全体で発光する光源装置を実現できる。
さらに、本発明の光源装置の実施の形態3において、上記光源装置Xは、テレビや携帯電話、その他情報表示装置等のバックライトや、スタンドライト、電球型照明、その他、屋外灯・屋内灯等の一般照明の光源装置に適用することが可能である。
本発明の光源装置の実施の形態3において、上記光源装置Xは拡散部6を備えた場合を例に挙げて説明したが、これに限るものではなく、例えば、テレビや携帯電話、その他情報表示装置等のバックライトに用いる場合においては、拡散部6が無くても良い。その場合、導光部材1は出射方向w2に対して指向性を有することになるが、出射方向w2に対して面全体で発光する光源装置の提供は可能である。
(実施の形態4)
次に、本発明の導光部材1を用いてなる照明装置の実施の形態について、現状の各種の直管蛍光灯用の灯具に使用可能な細長型の照明装置に実施した場合について、図12から図15を用いて説明する。
なお、上記直管蛍光灯用の灯具とは、直管蛍光灯用ランプ、つまり、直管蛍光灯放電管を取り付けてなる蛍光灯器具であり、又、上記実施の形態1の導光部材及び実施の形態2の光源装置と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
本発明の導光部材1を用いてなる照明装置Yは、実施の形態1にて詳細に説明した導光部材1の導光部材本体10の入射部11に当接すべく配置してなる複数のLEDチップ21を細長いLED基板22に所定の間隔を置いて装着することで光源2を形成し、該光源2に電源を供給する電源回路及び該電源回路を制御する制御回路にて回路部7を形成し、該回路部7・上記光源2・上記導光部材1を収容する収容部53を、放熱性の高いアルミニウムよりなる筐体5に形成し、該筐体5の収容部53に上記回路部7・光源2・導光部材1を収容し、該筐体5の収容部53の開口面を閉塞するべく上記導光部材1より出射された光を拡散させる拡散板(拡散部)6を着脱可能に装着し、上記筐体5及び拡散部6の長手方向yの両端に上記筐体5に上記拡散部6を装着する口金91、92を着脱可能に装着し、該口金91、92に現状の直管蛍光灯用の灯具のソケット(図示せず)に装着可能な一対の装着ピン91a、91b及び92a、92bを夫々設けて構成するものである。
なお、上記一対の装着ピン91a、91b及び92a、92bは、灯具のソケットに装着することにより商用電源を上記回路部7に供給するとともに、照明装置自体を灯具に装着するものである。
さらに、上記筐体5の底壁52内側には段差が設けられており、一方の段521には、上記LEDチップ21及び上記LED基板22からなる上記光源2が複数個、上記筐体5の一端の長手方向yに沿って上記導光部材1の入射部11に当接するように、熱伝導シート52bを介して設けられている。なお、該熱伝導シート52bは上記LEDチップ21からの熱を上記筐体5へ伝導するものである。
又、他方の段522には、上記光源2を駆動するための駆動回路7a・制御回路等を有する回路基板7bを備えた上記回路部7が、該回路部7からの熱を上記筐体5へ伝導する熱伝導シート52cを介して設けられている。
そして、上記筐体5の一方の側壁(光源側筐体側壁)51には、絶縁シート51bが設けられており、外部反射部51aが傾斜を有するよう保持されている。このようにすることにより、傾斜を有さない場合より多くの上記導光部材1から出射される光を上記拡散部6の方向に反射させることができるため、上記導光部材1への再入射を低減するとともに、出射方向w1から見た、上記拡散部6の光源側筐体側壁51に近い長手方向yの全体の領域Kでの輝度向上の効果がある。
次に、図15を用いて、上記照明装置Yの回路構成について説明する。上記口金91の上記装着ピン91a、91b間には、一方の全波整流部71がインピーダンス素子710を介して接続されており、上記口金92の上記装着ピン92a、92b間には他方の全波整流部72がインピーダンス素子720を介して接続されている。
上記インピーダンス素子710は抵抗R1及びコンデンサC1であり、該抵抗R1及びコンデンサC1は並列回路を構成して上記口金91a、91b間に接続するものであり、又、上記インピーダンス素子720も同様に、抵抗R2及びコンデンサC2であり、該抵抗R2及びコンデンサC2は並列回路を構成して上記口金92a、92b間に接続するものである。
又、上記全波整流部71、72の陽極側には、抵抗20a及び光源2である上記LEDチップ21を備える複数の光源回路20aからなる光源回路集合部20の一端が接続されており、さらに、上記全波整流部71、72の陽極側には、抵抗73aの一端が接続されている。
なお、上記光源回路集合部20の他端には、トランジスタ73b及び抵抗73cを直列接続してなる直列回路の一端が夫々接続されており、上記抵抗73aの他端には、ダイオード73dが2個直列接続されてなる直列回路の一端が接続されており、さらに、上記抵抗73aの他端には、抵抗73eの一端が接続されている。これら上記抵抗73c、ダイオード73d及び上記抵抗73eの他端は、上記全波整流部71、72の陰極側に夫々接続されている。
そして、上記トランジスタ73bは、コレクタ電極を上記光源回路20aに、エミッタ電極を上記抵抗73cに夫々接続されており、上記トランジスタ73bのベース電極は、上記抵抗73aと上記抵抗73eとの接続点に接続されている。以上により、上記トランジスタ73bのベース電圧を一定にして、上記LEDチップ21の順電流を一定にする定電流部73が構成されている。
上述の通り、本発明にかかる照明装置Yによれば、光源2からの光を上記導光部材1の入射部11から導光して全反射させるとともに、該全反射させた光をさらに上記第1反射部13及び/若しくは第2反射部14にて反射させて上記導光部材1外に出射させ、該出射させた上記光を拡散部6にて拡散させることで、上記出射方向w1に対して面全体で発光する照明装置Yの提供が可能となる。
そして、上記光源2が上記筐体5の片側に配置されることで、同一の大きさ、同一の形状、同一の配設間隔で上記LEDチップ21を上記筐体5の両側に配設する場合に比べ、LEDチップの個数を削減することができる。
又、上記光源2が上記筐体5の片側に配置され、上記導光部材1は上記入射部11より導光された光がそのまま外部に出射されず、内部で複数回の反射(全反射を含む)を経て出射されることで、上記光源2の位置が視認されず、使用者に対する眩しさを低減できる。さらに、複数回の反射(全反射を含む)を経ることにより、長い導光距離を確保することができるため、輝度ムラを抑えることができる。
さらに又、本発明にかかる照明装置Yによれば、上記導光部材1の第2反射部14に傾斜が設けられ、上記筐体5の上記底壁52内側に設けられた一方の段に上記光源2が配設されることで、上記筐体5の底壁52内側の他方の段522に上記回路部7を収容するための空間が確保できるようになる。
又、本発明にかかる照明装置Yによれば、上記筐体5に上記光源2や上記回路部7を設けているため、良好な放熱性を有しながら薄型の照明装置Yを実現できる。
さらに又、本発明にかかる照明装置Yによれば、上記口金91の上記装着ピン91a、91b間には、上記一方の全波整流部71が、上記口金92の上記装着ピン92a、92b間には上記他方の全波整流部72が夫々上記インピーダンス素子710、720を介して接続されているため、現在使用されている各種の直管蛍光灯用の灯具、例えば、グロースタータ式蛍光灯器具に使用された場合は、電源からの大電流が上記電気回路素子によって制限されてからグロースタータへ供給され、グロースタータへの大電流の供給が防止され、又、インバータ式蛍光灯器具に使用された場合は、口金の2つのピン間、つまり上記電気回路素子に流れる電流が検知でき、上記LEDへの電圧の印加が正常に行われ、さらに又、ラピッドスタート式蛍光灯器具に使用された場合は、電子安定器からの予熱電流が上記電気回路素子へ流れて消費されるだけで上記LEDの点灯等に支障を起こさない。
本発明の照明装置の実施の形態4において、上記照明装置Yは、テレビや携帯電話のバックライトや、スタンドライト、電球型照明、その他、屋外灯・屋内灯等の一般照明の照明装置に適用することが可能である。
又、本発明の照明装置の実施の形態4において、上記筐体5は熱伝導性(放熱性)の高いアルミニウムにて形成された場合を例に説明したが、これに限るものではなく、アルミニウム以外の金属、例えば銅や銀、チタン等の熱伝導性(放熱性)の高い金属にて形成しても良く、上記実施の形態4に限定されるものでない。
さらに又、本発明の照明装置の実施の形態4において、上記インピーダンス素子710、720は夫々抵抗R1及びコンデンサC1、抵抗R2及びコンデンサC2で、並列回路を構成してなるとして説明したが、これに限るものではなく、直列回路を構成しても良いし、抵抗・コンデンサ及び/若しくはインダクタンス素子の回路素子を単体、若しくは上記回路素子を組合せた並列回路若しくは直列回路、並列回路と直列回路の組合せにより構成しても良く、上記実施の形態4に限定されるものでない。
さらに、本発明の照明装置の実施の形態4において、上記導光部材1は単体で上記筐体5内部に配設された場合を例に挙げて説明したが、これに限るものではなく、小型の導光部材を長手方向yに複数個繋ぎ合わせたものを用いても良く、上記実施の形態4に限定されるものでない。なお、上記小型の導光部材を繋ぎ合わせる際は、該導光部材と同程度の屈折率を有する接着材を使用することが好ましい。
又、上記小型の導光部材を複数用いることで、現状の20W、40W、60Wの直管型蛍光灯用灯具のように、複数種類の大きさの筐体に対応可能となるよう、導光部材の長手方向yの寸法を最適化することが可能となり、複数種類の大きさの筐体に対応可能となるような寸法に設計すれば、異なる種類の筐体へ用いる際、上記導光部材の個数を変更するだけで良くなり、別途新たに設計する必要がなく、低コスト化を図れる。又、その際、長手方向yの寸法が上記光源2と同じ、もしくは、その整数倍であると上記光源2との組合せが容易となり、複数種類の筐体に対応することが用意となるため、より好ましい。
さらに、本発明の照明装置の実施の形態4において、上記光源2は長手方向yに4個配設された場合を例に挙げて説明したが、これに限るものではなく、単体で用いても良いし、4個以外の複数個用いても良く、上記実施の形態4に限定されるものでない。
なお、単体の光源を用いる場合は、同じ大きさの筐体に同じ個数LEDチップを使用するとして、光源を複数個配設する場合より配設の手間が省けて効率的であり、又、複数個の光源を用いる場合は、配設する光源の個数を変更するのみで、複数種類の大きさの筐体に対応可能となるよう、上記光源の大きさ、特に長手方向yの寸法を最適化することが可能となり、複数種類の大きさの筐体を製造する際は、上記光源が複数種類の筐体に対応可能な寸法を有するため、上記光源の配設する個数を変更するだけで良く、別途設計する必要がないため、全体的なコストの低減を図ることができる。
そして、本発明の照明装置の実施の形態4においては、直管蛍光灯用の灯具に装着可能な照明装置Yを用いた場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、図16及び図17に示すとおり、電球型の灯具に装着可能な照明装置での実施も可能である。図16及び図17に示す照明装置Zは、上記実施の形態1で説明した導光部材1である導光部材1a及び導光部材1bと光源2a及び光源2bと回路部7とを収容する出射方向w1での平面正方形状で、出射方向w1に開口を有する筐体55と、現状の電球用の灯具のソケット(図示せず)に装着可能な口金93と、光源2から発生する熱を逃がすための放熱フィン8と、上記導光部材1から出射される光を拡散する拡散部6とを備えてなるものである。
又、上記筐体55内部には対向する二つの側壁56、57にLEDチップ21a及びLEDチップ21bを設けるための段差560及び段差570が夫々設けられ、又、上記導光部材1a及び導光部材1bが、入射部11a及び入射部11bが上記LEDチップ21a及びLEDチップ21bに夫々当接するように、設けられている。
なお上記二つの導光部材1上記第1反射部13a、第1反射部13b間には、両面に反射・拡散性を有する反射シート16が上記導光部材1a及び1b間に挿まれるように、貼着されている。
以上の構成において、上記光源2a及び光源2bからの光は上記導光部材1a及び導光部材1bの入射部11a及び入射部11bより夫々導光され、上記導光部材1a及び導光部材1b内にて全反射を含む複数回の反射を経て、上記導光部材1a及び導光部材1bの全面から夫々出射され、該出射された光は上記拡散部6に入射し、該拡散部6にて拡散されることにより、上記照明装置Yを出射方向w1に対して全面で発光させることができる。
なお、上記の場合においても、上記照明装置Zは光源が視認しにくく、かつ、上記出射方向w1に対して面全体で発光することが可能である。
本発明の導光部材の実施の形態を示す概略構成図である。 本発明の導光部材の実施の形態を示す要部分解斜視図である。 図1の曲面部(成形部)の形状を説明するための要部拡大説明図である。 本発明の導光部材の実施の形態の光路を説明するための説明図である。 本発明の導光部材の他の実施の形態の構成と光路を説明するための概略説明図である。 本発明の導光部材を用いた光源装置の実施の形態を示す概略構成図である。 本発明の導光部材を用いた光源装置の実施の形態の光路を説明するための説明図である。 本発明の導光部材を用いた光源装置の実施の形態の光路のシミュレーション結果に基づく説明図である。 本発明の導光部材を用いた光源装置の実施の形態の光路のシミュレーション結果に基づく説明図である。 本発明の導光部材を用いた光源装置の実施の形態により出射される光の均一度のシミュレーション結果に基づく説明図である。 本発明の導光部材を用いた光源装置の実施の形態の他の形態における光路を説明するための説明図である。 本発明の導光部材を用いた照明装置の実施の形態の外観を示す斜視図である。 本発明の導光部材を用いた照明装置の実施の形態を示す要部分解斜視図である。 本発明の導光部材を用いた照明装置の実施の形態を示す概略構成図である。 本発明の導光部材を用いた照明装置の実施の形態の電気回路図である。 本発明の導光部材を用いた照明装置の実施の形態の他の形態を示す概略構成図である。 (a)は図15の照明装置の概略上面図であり、(b)は図15の照明装置の拡散部及び導光部材を外した場合の概略上面図である。 従来の面発光装置の構成を示す部分拡大断面図である。
符号の説明
1 導光部材
1a 導光部材
1b 導光部材
2 光源
2a 光源
2b 光源
4 筐体
5 筐体
6 拡散部
11 入射部
11a 入射部
11b 入射部
12 出射部
12a 曲面部(成形部)
12b 平面部
13 第1反射部(反射部)
14 第2反射部(反射部)
31 第1の光路
32 第2の光路
41a 第1外部反射部(もう一つの反射部)
41b 第2外部反射部(もう一つの反射部)
51a 第1外部反射部(もう一つの反射部)
55 筐体
X 光源装置
Y 照明装置
Z 照明装置

Claims (13)

  1. 光源からの光を入射部から導光して全反射させるとともにその全反射させた光をさらに反射面にて反射させて該反射面にて反射させた光を出射し上記全反射させた面全体で発光させる成形部を備えてなることを特徴とする導光部材。
  2. 光源からの光を入射部から導光して出射部から出射する導光部材において、
    該入射部から導光された光を全反射させる成形部と、
    該成形部にて全反射させた光をさらに反射させて、上記光源からの光を上記全反射させた上記成形部より出射させて該成形部全体で発光させる反射部と、
    を備えてなることを特徴とする導光部材。
  3. 光源からの光を入射部から導光して出射部から出射する導光部材において、
    上記入射部から導光された光を全反射させる成形部と、
    該成形部にて全反射させた上記光源からの光を導光部材内を往復すべく反射させて該成形部より出射させて該成形部全体で発光させる反射部と、
    を備えてなることを特徴とする導光部材。
  4. 上記入射部は上記導光部材の一端側にあり、
    上記反射部として、上記入射部から入射され上記成形部にて全反射された光を再び上記出射部へと反射すべく、上記入射部のある一端側に対して反対側に第1の反射部を備えることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の導光部材。
  5. 上記反射部として、上記入射部から入射され上記成形部にて全反射された光を上記出射部へと反射すべく、上記出射部に対向する位置に第2の反射部を備えることを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項に記載の導光部材。
  6. 上記第2の反射部は、入射部へ近づくにつれて導光部材本体の幅方向に対し厚さが暫次増すように備えることを特徴とする請求項5に記載の導光部材。
  7. 上記出射部は、上記導光部材の入射部における光源からの入射方向に対して上記入射部と上記成形部が平面的に少なくとも一部重ねてなり、上記入射部に位置する光源が出射方向から視認されないことを特徴とする請求項2〜6のいずれか1項に記載の導光部材。
  8. 上記出射部は、上記成形部にて全反射させた光を上記入射部より入射される光源からの光の入射方向と同方向に出射することを特徴とする請求項2〜7のいずれか1項に記載の導光部材。
  9. 上記成形部は、等角螺旋を用いた形状を有することを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の導光部材。
  10. 上記成形部は、上記光源の発光領域において上記反射部に最も近い端部を上記等角螺旋の原点とした形状であることを特徴とする請求項9に記載の導光部材。
  11. 請求項1〜10のいずれか1項に記載の導光部材を備えてなることを特徴とする照明装置。
  12. 上記導光部材より出射された光を反射させるもう一つの反射部を備えてなることを特徴とする請求項11記載の照明装置。
  13. 光源からの光を入射部から導光して成形部にて全反射させ、
    該全反射させた光を反射部にて導光部材内を往復すべく反射させ、全反射させた上記光源からの光を上記成形部全体より出射させることを特徴とする導光方法。
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