JP5022118B2 - 面状発光装置 - Google Patents

Description

本発明は、多数のＬＥＤを発光源として面発光する面状発光装置に関するものである。

ＬＥＤは、蛍光灯や白熱灯などの他の光源に比して低い電力消費で多くの光量が得られる上に、ＬＥＤ自体が非常に小型で照明装置のコンパクト化を容易に図り得、また低コストで且つ寿命が長いなど種々の利点を有することで知られる。

よって従来から、蛍光灯や白熱灯などの他の旧来の光源に代替し、このＬＥＤを光源として利用した発光装置が種々提案されている。

ところで、この種のＬＥＤを利用した発光装置において、点光源であるＬＥＤを多数設ける構成とする場合には、単にＬＥＤを所定間隔を配して多数配列するのでは光にムラが生じ、均一な発光が得られない。そこで、例えば多数のＬＥＤからの光を、発光装置内にて拡散させた上で出光させることで光のムラを抑止し均一な発光が得られるよう構成した発光装置も従来から種々提案されている（例えば特許文献１など）。

特開平７−２７０６２４号公報

本発明は、この種の発光装置について更なる研究・開発を重ねた結果完成したものであり、多数のＬＥＤを用いて光のムラなく均一な面発光を実現でき、また製造容易にして量産性やコスト性にも秀れ、更に薄型化設計なども容易に図り得るなど、より一層商品価値の高い画期的な面状発光装置を提供することを課題とする。

添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。

透明なアクリル板１の外周部に、このアクリル板１を囲繞するように多数のＬＥＤ２を前記アクリル板１の中央部に向けて配し、このアクリル板１の底面部１ｂにして中央部には、このアクリル板１の外周部から中央部に向けて入射された前記ＬＥＤ２からの光ａを上方に向けて反射若しくは拡散反射する反射傾斜面部３を設けると共に、このアクリル板１の上面部１ａには表面粗し加工により微細凹凸面部４を設けた構成とし、このアクリル板１の外周部から中央部に向けてアクリル板１内に入射された前記多数のＬＥＤ２からの光ａが、前記反射傾斜面部３により上方に向けて反射若しくは拡散反射されつつこのアクリル板１の上面部１ａの微細凹凸面部４から拡散されて出光することでこの微細凹凸面部４が均一的に面発光するように前記ＬＥＤ２からの光ａの入射角度に対する前記反射傾斜面部３の傾斜角度を設定した構成とし、前記アクリル板１の外周形状に合致する環状の取り付け基体６に前記ＬＥＤ２を中央部に向けて多数配し、この取り付け基体６を前記アクリル板１の外周部に被嵌状態に取り付けてこのアクリル板１の外周部に前記多数のＬＥＤ２を中央部に向けた状態で配した構成とし、この取り付け基体６は、周方向に所定間隔を介して設けられた取付孔に前記ＬＥＤ２の発光先端部を嵌挿し圧着嵌合する中間部材６ｃを、上下部材６ａ，６ｂで上下から挟み込んで組み付け固定することで構成し、前記取り付け基体６の外周部を覆う側壁部材７を設け、前記取り付け基体６と前記側壁部材７とにより作出される間隙空間に前記多数の各ＬＥＤ２へ電力を供給する配線を収容配設したことを特徴とする面状発光装置に係るものである。

また、前記アクリル板１の底面部１ｂにして中央部に、円錐状，角錐状，断面台形状など底面部１ｂ側から見て外周部に比して中央部のほうが溝底深となる形状の凹溝部３ａを形成して、このアクリル板１の底面部１ｂにして中央部に前記反射傾斜面部３を設けた構成としたことを特徴とする請求項１記載の面状発光装置に係るものである。

また、前記アクリル板１の底面部１ｂの凹溝部３ａにして反射傾斜面部３の裏面に反射板，反射体などの反射部５を付設したことを特徴とする請求項２記載の面状発光装置に係るものである。

本発明は上述のように、アクリル板を囲繞するように配した多数のＬＥＤからの光をアクリル板内に入射させ、この光を反射傾斜面部により上方に向けて反射若しくは拡散反射させ、このアクリル板の上面部の微細凹凸面部から拡散させつつ出光させるように構成したから、多数の各ＬＥＤからの光を直接上方に向けて照射するのではなく、アクリル板内を導光させつつ十分に光を拡散せしめた後にアクリル板の上面部の微細凹凸面部にて出光させることができ、それだけ多数の点光源であるＬＥＤによる光のムラを抑止し、均一的な面発光を実現できる。

しかも、アクリル板は加工性に秀れ、前記の反射傾斜面部や微細凹凸面部の形成加工も容易に達成できるなど、本発明を簡易に製造・実現可能である。

よって、多数のＬＥＤを用いて光のムラなく均一な面発光を実現でき、また製造容易にして量産性やコスト性にも秀れ、更に薄型化設計なども容易に図り得るなど、商品価値の高い画期的な面状発光装置となる。

また、アクリル板の外周部への多数のＬＥＤの取り付けを簡単な作業で達成でき、より一層製造容易にして量産性やコスト性に秀れる画期的な面状発光装置となる。

また、請求項２，３記載の発明においては、容易な構成で、上記の秀れた作用効果を発揮し得る本発明を一層確実に実現できる画期的な面状発光装置となる。特に、請求項２に記載の発明においては、単に加工性に秀れたアクリル板の、底面部にして中央部に凹溝部を形成することで簡単に反射傾斜面部をアクリル板に設けることができる上に、この凹溝部の溝形状次第で所望の反射特性（反射角度や拡散度合い）の反射傾斜面部を簡単に設計・実現できるなど一層秀れた面状発光装置となる。

好適と考える本発明の実施形態（発明をどのように実施するか）を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。

本発明は、多数のＬＥＤ２からの光ａを透明なアクリル板１の上面部１ａから出光させることで、このアクリル板１の上面部１ａを面発光せしめる面状発光装置である。

アクリル板１の外周部に、このアクリル板１を囲繞するように多数のＬＥＤ２を配するが、この各ＬＥＤ２はアクリル板１の外周部から上面部１ａに向けて（上方に光ａを照射するように）配するのではなく、アクリル板１の外周部からアクリル板１の中央部に向けて配する。

従って、この各ＬＥＤ２からの光ａはアクリル板１の外周部からこのアクリル板１の中央部に向けてこのアクリル板１内に入射されることとなる。そして、このアクリル板１の底面部１ｂにして中央部に設けた反射傾斜面部３によって前記光ａは上方に向けて反射若しくは拡散反射される。

そして、このアクリル板１の上面部１に表面粗し加工によって設けた微細凹凸面部４から前記光ａが拡散されて出光し、このアクリル板１の上面部１の微細凹凸面部４が均一的に面発光することとなる。

単にＬＥＤ２を囲繞状態に多数配して各ＬＥＤ２から上方に向けて光ａが照射される構成の場合、点光源が囲繞状態に配されるに過ぎず光のムラが生じ、広い面での均一な面発光は得られない。

これに対し、本発明は、ＬＥＤ２からの光ａを、一旦、透明なアクリル板１の外周部からこのアクリル板１内の中央部に向けて入射させ、このアクリル板１の前記反射傾斜面部３により上方に導光した上で上方の微細凹凸面部４から出光するようにしたので、多数の各ＬＥＤ２からの光ａがアクリル板１内を導光しつつ十分に広範囲に拡散された上で更に微細凹凸面部４により拡散されて出光することとなり、それだけ均一的な面発光，即ち単にＬＥＤ２を多数配する構成に比して光のムラが抑止された広範囲で均一な光量の面発光を実現できることとなる。

従って、本発明は、蛍光灯や白熱光などの旧来の光源に比してＬＥＤ２自体が有する高い発光効率や長寿命などの利点を備えた発光装置となり、また装置自体の薄型化も容易に設計・実現可能で、しかも多数のＬＥＤ２による光のムラの欠点も克服し均一的で良好な面発光を実現できる画期的な面状発光装置となる。

しかも、導光部材としてのアクリル板１は、例えばガラス板などの他の導光部材に比してコストが安く、また加工性にも非常に秀れている。それ故、前記反射傾斜面３や前記微細凹凸面部４をこのアクリル板１に容易に設けることができる。

即ち、例えば後述の実施例のように、アクリル板１の底面部１ｂにして中央部に、円錐状，角錐状，断面台形状など底面部１ｂから見て外周部に比して中央部のほうが溝底深となる形状の凹溝部３ａを形成することで、このアクリル板１の底面部１ｂにして中央部に前記反射傾斜面部３を設けた構成とした場合には、加工性に秀れたアクリル板１に単に凹溝部３ａを形成することで簡単に反射傾斜面部３を設けることができる上に、しかもこの凹溝部３ａの溝形状の設計次第で、求める反射特性の反射傾斜面部３を簡単に設計実現できる。即ち、例えば多数のＬＥＤ２からの光ａをより均一に拡散させて前記アクリル板１の上面部１ａの微細凹凸面部４をより均一的に面発光させ得るように、各ＬＥＤ２からの光ａの入射角度に対する反射傾斜面部３の角度調整設定や傾斜面（反射面）形状の調整設定などを、単にアクリル板１に形成する前記凹溝部３ａの溝形状の設定次第で簡単に図れることとなる。

また、各ＬＥＤ２からの光ａの入射角度に対する反射傾斜面部３の傾斜や傾斜面形状の調整設定など、求める反射特性や仕様に応じた反射傾斜面部３を簡単に設計・実現可能である。また、例えば後述の実施例のように、アクリル板１の上面部１ａにブラスト加工などにより簡単に前記微細凹凸面部４を設けることができるなど、製造容易にして量産性やコスト性に秀れ、この点より一層商品価値の高い面状発光装置となる。

また、アクリル板１の外周形状に合致する環状の取り付け基体６に前記ＬＥＤ２を多数配し、この取り付け基体６を前記アクリル板１の外周部に被嵌状態に取り付けてこのアクリル板１の外周部に前記多数のＬＥＤ２を配した構成とした場合には、例えばアクリル板１の外周部に一つ一つＬＥＤ２の先端部を埋設状態に一体化固定するなど、ＬＥＤ２をアクリル板１の外周部に一つ一つ配して固定する煩雑な作業が必要無く、単に取り付け基体６に多数のＬＥＤ２を配し、この取り付け基体６とアクリル板１とを組み付ける（アクリル板１に環状の前記取り付け基体６を被嵌せしめて固定する簡単な作業）だけで、アクリル板１の適宜な外周部位置に多数のＬＥＤ２を一挙に簡単且つ良好に配することができ、この点一層組み付け製造が容易で量産性やコスト性に秀れることとなる。

本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。

本実施例は、透明なアクリル板１の外周部に、このアクリル板１を囲繞するように多数のＬＥＤ２を前記アクリル板１の中央部に向けて配し、このアクリル板１の底面部１ｂにして中央部には、このアクリル板１の外周部から中央部に向けて入射された前記ＬＥＤ２からの光ａを上方に向けて反射若しくは拡散反射する反射傾斜面部３を設けると共に、このアクリル板１の上面部１ａには表面粗し加工により微細凹凸面部４を設けた構成とし、このアクリル板１の外周部から中央部に向けてアクリル板１内に入射された前記多数のＬＥＤ２からの光ａが、前記反射傾斜面部３により上方に向けて反射若しくは拡散反射されつつこのアクリル板１の上面部１ａの微細凹凸面部４から拡散されて出光することでこの微細凹凸面部４が均一的に面発光するように前記ＬＥＤ２からの光ａの入射角度に対する前記反射傾斜面部３の傾斜角度を設定した面状発光装置である。

以下、本実施例を具体的に説明する。

アクリル板１には、光の透過性の高い透明アクリル部材を採用しており、本実施例では約９３％の透過性を有する透明アクリル部材を採用している。また、このアクリル板１は、四角板状やその他、種々の図形状を採用すれば良いが、図示した本実施例においては、円板状に形成している。

図１及び図２に図示したように、このアクリル板１の側面部１ｃには後述の取り付け基体６を被嵌状態に配するための段部を形成している。具体的には、図１に図示したように、アクリル板１の高さ（厚み）方向途中位置から下部を径小に形成して側面部１ｃに段部を形成している。

このアクリル板１の反射傾斜面部３は、例えば、アクリル板１を成形する際にこのアクリル板１の底面部１ｂに反射部材を埋設せしめてこのアクリル板１の底部に前記反射傾斜面部３を一体に設ける構成としても良いが、図示した本実施例においては、アクリル板１の底面部１ｂにして中央部に、円錐状，角錐状，断面台形状など底面部１ｂ側から見て外周部に比して中央部のほうが溝底深となる形状の凹溝部３ａを形成して、このアクリル板１の底面部１ｂにして中央部に前記反射傾斜面部３を設けた構成としている。

即ち、このアクリル板１が、図１に図示したように底面部１ｂの断面形状が単なる平坦面ではなく、前記凹溝部３ａを設けることで傾斜面状に形成され、これがアクリル板１内に入射したＬＥＤ２の光ａを上方に反射する前記反射傾斜面部３となる。

また、本実施例では、凹溝部３ａを円錐状に形成することで、反射傾斜面部３を平坦な傾斜面ではなく湾曲した傾斜面に形成している。

従って、図３に図示したように、本実施例の反射傾斜面部３に側方から（アクリル板１の外周部から中央部に向けて）照射されるＬＥＤ２の光ａが、単に平坦な傾斜面でなく湾曲した傾斜面に形成された反射傾斜面部３により、上方に拡散しつつ反射される。即ち、単に平坦な傾斜面により光ａを上方に反射させる場合に比して、より光ａを広範囲に拡散させつつ上方に反射させることが可能である。

また、光ａが均一に拡散されこのアクリル板１の上面部１ａの前記微細凹凸面部４がより一層均一的に面発光するように考慮して、アクリル板１内に入射される前記ＬＥＤ２からの光ａの入射角に応じた所望の傾斜角度や傾斜面形状を有する様々な形状の反射傾斜面部３を、単に前記アクリル板１の底面部１ｂに形成する凹溝部３ａの溝形状の設定次第で簡単に設計・実現できる。

また、本実施例では、前記アクリル板１の底面部１ｂの凹溝部３ａにして反射傾斜面部３の裏面に反射板，反射体などの反射部５を付設している。

具体的には、図１及び図２に図示したように、アクリル板１の前記凹溝部３ａを有する底面部１ｂに沿った面形状を反射板（反射部５）を前記アクリル板１の底面部１ｂに密着状態に付設している。

また、この反射板（反射部５）には鏡面加工を施しても良いし、反射板（反射部５）の表面に反射性の秀れるコーティングなどを施しても良いが、いずれにしてもこの反射部５を反射傾斜面部３の裏面に付設することで、前記アクリル板１の反射傾斜面部３に照射された光ａを透過や吸収することなく、より効率的に反射させ得るように構成する。

また、このアクリル板１の上面部１ａは、微細凹凸面部４を設けている。具体的には、アクリル板１の上面部１ａの全面にブラスト加工により表面粗し加工を施し、この上面部１ａの全面を微細凹凸面部４に構成している。

アクリル板１は、ガラス部材と異なりブラスト加工も施し易く、特に本実施例では、ウェットブラスト加工を採用することで、非常に凹凸が細かくムラ（凹凸の大きい箇所や小さい箇所の発生）を抑止し、透過する光ａを偏りなく良好に拡散できる微細凹凸面部４が得られることとなる。

また、本実施例では、図２に図示したように、前記アクリル板１の外周形状に合致する環状の取り付け基体６に前記ＬＥＤ２を多数配し、この取り付け基体６を前記アクリル板１の外周部に被嵌状態に取り付けてこのアクリル板１の外周部に前記多数のＬＥＤ２を配した構成としている。

具体的には、前記アクリル板１の側面部１ｃに形成した段部を介して径小な部位の外径に略合致する円環状に前記取り付け基体６を形成する。

この取り付け基体６は、図１及び図２に図示したように、上下部材６ａ，６ｂ間に、前記ＬＥＤ２が取り付けられる中間部材６ｃを介存状態に配した構成である。前記中間部材６ｃは、高さが低い円筒状で、周方向に所定間隔を介して設けられた取付孔に前記ＬＥＤ２の発光先端部を嵌挿し圧着嵌合する構成であり、このＬＥＤ２が多数取り付けられる中間部材６ｃを、円環板状の上下部材６ａ，６ｂで上下から挟み込んで組み付け固定することで、図２に図示した円環状の取り付け基体６を構成している。

また、この取り付け基体６の外周部を覆うカバー体として、図２に図示したように、高さが低い円筒状の側壁部材７を前記取り付け基体６の外周部に被嵌する。

また、図示はしていないが、この取り付け基体６と円環帯状の前記側壁部材７とにより作出される間隙空間に、前記多数の各ＬＥＤ２へ電力を供給する配線を収容配設する。

この円環状の取り付け基体６を、図１に図示したように、前記アクリル板１の側面部１ｃの段部を介して径小となる部位に被嵌状態に組み付け固定する。

従って、アクリル板１の外周部に単に取り付け基体６を被嵌状態に組み付け固定するだけで、多数のＬＥＤ２をアクリル板１の外周部に簡単に且つ良好に配することができる。

また、単にＬＥＤ２を取り付け可能な高さ寸法を有する取り付け基体６を、アクリル板１の外周に被嵌状態に組み付けるだけなので、この面状発光装置自体の薄型化も良好に設計・実現可能である。

本実施例は、上述のように構成したから、多数の各ＬＥＤ２からの光ａを、一旦、透明なアクリル板１の外周部からこのアクリル板１内の中央部に向けて入射させる。そして、このアクリル板１の前記反射傾斜面部３の湾曲傾斜面により前記光ａが上方に拡散反射することとなる。更に、このアクリル板１の状面部１ａの全面に形成された微細凹凸面部４により拡散されつつ光ａが出光することとなる。

即ち、点光源である多数のＬＥＤ２からの光ａをアクリル板１内にて拡散して出光させることで、光のムラを抑止してこのアクリル板１の上面部１ａの全面にして微細凹凸面部４を均一的に面発光させることができる。

従って、本実施例は、蛍光灯や白熱光などの旧来の光源に比してＬＥＤ２自体が有する高い発光効率や長寿命などの利点を備えた発光装置となり、また装置自体の薄型化も容易に設計・実現可能で、しかも多数のＬＥＤ２による光のムラの欠点も克服し均一的で良好な面発光を実現でき、しかも、コストが安く加工性にも秀れるアクリル板１に、ＬＥＤ２が多数取り付けられた上述の取り付け基体６を組み付けて成る構成で、簡易構成にして製造容易にして量産性やコスト性にも秀れるなど、より一層商品価値の高い画期的な面状発光装置となる。

尚、本発明は、本実施例に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。

本実施例に係る面状発光装置の説明正断面図である。 本実施例に係る面状発光装置の説明分解斜視図である。 本実施例の反射傾斜面部３による光ａの拡散反射を示す概略説明図である。

１ アクリル板
１ａ 上面部
１ｂ 底面部
２ ＬＥＤ
３ 反射傾斜面部
３ａ 凹溝部
４ 微細凹凸面部
５ 反射部
６ 取り付け基体
６ａ 上部材
６ｂ 下部材
６ｃ 中間部材
７ 側壁部材
ａ 光

Claims (3)

1. 透明なアクリル板の外周部に、このアクリル板を囲繞するように多数のＬＥＤを前記アクリル板の中央部に向けて配し、このアクリル板の底面部にして中央部には、このアクリル板の外周部から中央部に向けて入射された前記ＬＥＤからの光を上方に向けて反射若しくは拡散反射する反射傾斜面部を設けると共に、このアクリル板の上面部には表面粗し加工により微細凹凸面部を設けた構成とし、このアクリル板の外周部から中央部に向けてアクリル板内に入射された前記多数のＬＥＤからの光が、前記反射傾斜面部により上方に向けて反射若しくは拡散反射されつつこのアクリル板の上面部の微細凹凸面部から拡散されて出光することでこの微細凹凸面部が均一的に面発光するように前記ＬＥＤからの光の入射角度に対する前記反射傾斜面部の傾斜角度を設定した構成とし、前記アクリル板の外周形状に合致する環状の取り付け基体に前記ＬＥＤを中央部に向けて多数配し、この取り付け基体を前記アクリル板の外周部に被嵌状態に取り付けてこのアクリル板の外周部に前記多数のＬＥＤを中央部に向けた状態で配した構成とし、この取り付け基体は、周方向に所定間隔を介して設けられた取付孔に前記ＬＥＤの発光先端部を嵌挿し圧着嵌合する中間部材を、上下部材で上下から挟み込んで組み付け固定することで構成し、前記取り付け基体の外周部を覆う側壁部材を設け、前記取り付け基体と前記側壁部材とにより作出される間隙空間に前記多数の各ＬＥＤへ電力を供給する配線を収容配設したことを特徴とする面状発光装置。
2. 前記アクリル板の底面部にして中央部に、円錐状，角錐状，断面台形状など底面部側から見て外周部に比して中央部のほうが溝底深となる形状の凹溝部を形成して、このアクリル板の底面部にして中央部に前記反射傾斜面部を設けた構成としたことを特徴とする請求項１記載の面状発光装置。
3. 前記アクリル板の底面部の凹溝部にして反射傾斜面部の裏面に反射板，反射体などの反射部を付設したことを特徴とする請求項２記載の面状発光装置。

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