JP5059202B2 - 照明装置、及びこれを用いた電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、室内照明として使用される照明装置に関し、更に詳しくは、光源と導光板からなり、前記光源からの光が導光板を通して発光面から出射する照明装置、及びこれを用いた電子機器に関する。

近年、導光板を利用した薄型の照明装置が種々提案されている。特許文献１には、棒状の導光板と、薄い面状の導光板を組み合わせて広い照射エリアを確保するＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）面光源装置が提案されている。図１２は、特許文献１に示された面光源装置の概略図である。光源モジュール１２０１からの光を一旦、棒状の導光板１２０２の端面から入射させ、さらに、この棒状の導光板１２０２の側面から、これよりも厚みの薄く透明な樹脂で接着された面状の導光板１２０３に光を入射し、この面状の導光板１２０３から光を取り出す。このような構成にすることで、面状の導光板１２０３が薄く大きいサイズになっても光源モジュール１２０１そのものが必要な光量を確保するために大きくなることは無い。また、特許文献２には、２枚の導光板への導入光量が調整可能な両面発光面状光源が提案されている。図１３は特許文献２に示された両面発光面状光源の概略図である。反射板１３０３を挟んで積層された２枚の導光板１３０１、１３０２に対して一つの光源１３０４で導光板１３０１、１３０２への導入光量を調整し、両面発光を行っている。

特開平１１−２３２９２１号公報（平成１１年８月２７日公開） 特開２００５−５０６３０号公報（平成１７年２月２４日公開）

しかしながら、特許文献１に示された面光源装置では、光源モジュール１２０１からの光は、まず、棒状の導光板１２０２に入り、その後、面状の導光板１２０３に入射するため、光源モジュール１２０１からの熱により、導光板１２０２が変形しやすい。導光板１２０２と導光板１２０３が一体成型されている場合、これら導光板の熱膨張率は同じであるが、光源モジュール１２０１からの熱の伝わり方に違いがあるため、吸収する熱量に違いが生じ、２つの導光板の線膨張が異なり、ひずみが生じる。また、導光板１２０２と導光板１２０３を別々に成型し組み立てた場合も、光源モジュール１２０１から伝わる熱量に違いがあるため、これら導光板の膨張に差が生じ、ずれやひずみが生じる可能性がある。また、特許文献２に示された両面発光面状光源は、２枚の導光板１３０１、１３０２は端部で筐体１３０５に挟まれて固定されているため、環境温度が変化した際に、導光板１３０１、導光板１３０２と筐体１３０５の熱膨張率の違いにより部材が変形し、組み立ての際の部品とのひずみや位置ずれが光学性能の低下に繋がる可能性がある。

本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、熱による部材の膨張の影響を緩和し、導光板の撓みを押さえることが可能な照明装置を実現することを目的とする。

本発明に係る照明装置は、光源と、前記光源からの光を導光する導光手段と、前記光源が取り付けられるベースとを有する照明装置であって、前記ベースに設けられた位置決めピンまたはピン受け部と、前記導光手段に設けられたピン受け部または位置決めピンとが係合し、前記位置決めピンと前記ピン受け部の間には、熱膨張を緩和するための空隙を有することを特徴とする。

また、本発明に係る照明装置は、前記光源は、複数の発光源により構成されていることを特徴とする。また、本発明に係る照明装置は、前記複数の発光源は、色度の異なる発光源の組み合わせにより構成されていることを特徴とする。

また、本発明に係る照明装置は、前記導光手段は、前記光源からの光を導光する第１導光手段、第２導光手段とからなり、前記ベースは、前記第１導光手段、第２導光手段の間に介在し、前記光源は、前記第１導光手段の入射面に光を入射する第１光源と、前記第２導光手段の入射面に光を入射する第２光源により構成されていることを特徴とする。また、本発明に係る照明装置は、前記ベース両面に設けられた位置決めピンまたはピン受け部と、前記第１導光手段、第２導光手段にそれぞれ設けられたピン受け部または位置決めピンとが係合し、かつ、前記第１導光手段、第２導光手段の外周部は、外枠により固定されていることを特徴とする。

また、本発明に係る照明装置は、前記外枠の熱膨張率は、前記第１導光手段、第２導光手段の熱膨張率と略同一であることを特徴とする。また、本発明に係る照明装置は、前記導光手段の一部と前記光源は、カバーにより覆われ、前記カバーの外周部は、前記導光手段に接触していることを特徴とする。また、本発明に係る照明装置は、前記導光手段の出射面側に拡散手段をさらに有することを特徴とする。

また、本発明に係る電子機器は、上記のいずれかに記載の照明装置を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、熱による部材の膨張の影響を緩和し、導光板の撓みを押さえることが可能な照明装置を実現することができる。

実施形態１に係る両面発光照明装置を第１導光手段側から見た図（ａ）、および第２導光手段側から見た図（ｂ）である。 実施形態１に係る両面発光照明装置の分解図である。 実施形態１に係るベースに設置された光源についての詳細図である。 実施形態１に係るベースに対する第１導光手段、第２導光手段の位置決めに関して説明した図である。 実施形態１に係る両面発光照明装置の断面図である。 実施形態１に係る第１光源、第２光源の構成図である。 実施形態１に係る第１導光手段、第２導光手段の外周部における固定方法について説明した図である。 実施形態２に係る両面発光照明装置を第１拡散手段側から見た図（ａ）、および第２拡散手段側から見た図（ｂ）である。 実施形態２に係る両面発光照明装置の分解図である。 実施形態２に係る両面発光照明装置の断面図である。 実施形態２に係る第１導光手段、第２導光手段の外周部における固定方法について説明した図である。 従来の面光源装置の断面図である。 従来の両面発光面状光源の断面図である。

＜実施形態１＞
以下、本発明の実施形態１に係る照明装置１００について、図１〜図７に基づいて説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。

図１（ａ）は照明装置１００の第１導光手段１１側から見た図であり、図１（ｂ）は照明装置１００の第２導光手段１２側から見た図である。また、図２は照明装置１００の分解図、図３は、ベース部分の拡大図である。なお、図１では、光源４を図示するために、カバー７を省略している。

（照明装置の構成）
本実施形態における照明装置１００は、第１導光手段１１と、第２導光手段１２と、上記２つの導光手段の間に介在するベース３と、図３に示すように、ベース３に設置され、上記第１導光手段１１、第２導光手段１２に光を入射する光源４と、上記２つの導光手段とベース３の間に介在する反射手段５と、上記２つの導光手段と光源４の結合部付近に配置された結合部反射手段６と、上記２つの導光手段と光源４の結合部を覆うカバー７と、上記第１導光手段１１、第２導光手段１２の全周を覆う外枠１０から構成されている。

（導光手段の位置決め）
図４は、ベース３に対する第１導光手段１１、第２導光手段１２の位置決め手段に関して説明した図である。ベース３に対する第１導光手段１１、第２導光手段１２の位置決めは、ベース３に設けられた位置決めピン８と、第１導光手段１１、第２導光手段１２に設けられたピン受け部９を係合することで行われている。ベース３には上記で説明したように、光源４が取り付けられているため、位置決めピン８とピン受け部９とを係合することで、光源４と第１導光手段１１、第２導光手段１２との位置合わせを正確かつ容易に行うことが可能となる。

ここでは、第１導光手段１１を例に説明するが、第２導光手段１２についても同様である。位置決めピン８は、図４右下図の円で囲まれた位置に、ベース３の上下両面に突出して設けられており、また、第１導光手段１１に設けられたピン受け部９の形状は、導光手段の径方向に倣ったＵ字形状となっている。位置決めピン８とピン受け部９とを係合させた状態において、位置決めピン８とピン受け部９の間は空隙Ｗを有している。これは、照明装置使用時に、光源４からの熱や、環境温度の変化による部材の膨張や収縮に対応し、部材の歪みや撓みの発生を防止するためである。特に本実施形態のように両面発光する照明装置では、光源４の数やパワーが大きいことが多く、照明装置に熱の影響が出る可能性が高い。ピン受け部９の形状を位置決めピン８の外周よりもやや大きめにして、空隙Ｗを持たせることにより、温度変化に伴いう部材の膨張、収縮による照明装置への影響を抑えることができる。

なお、位置決めピン８とピン受け部９の大きさ、形状、位置、個数については、照明装置１００の仕様により適宜設定されればよいが、特に個数については、図４の右下図に示したように片面について等間隔に４個設けられることが望ましい。このように設けることで、上面から見て左右、上下いずれにも導光手段とベースがずれることが少ない。さらに、今実施形態では、ベース３に位置決めピン８、第１導光手段１１、第２導光手段１２にピン受け部９を設けたが、ベース３にピン受け部９、第１導光手段１１、第２導光手段１２に位置決めピン８を設けても構わない。

（光源と導光手段の関係）
図５は、本実施形態に係る照明装置１００の断面図であり、光源４と第１導光手段１１、及び第２導光手段１２との結合部および、それぞれの導光手段の入射面、出射面について説明した図である。

第１導光手段１１は、主にアクリル樹脂から成り、入射面１１１と、出射面１１２を有しており、入射面１１１と出射面１１２は略垂直な位置関係となっている。同様に、第２導光手段１２も主にアクリル樹脂から成り、入射面１２１と、出射面１２２を有しており、入射面１２１と出射面１２２との位置関係は略垂直である。

光源４は、第１導光手段１１に対して光を入射する第１光源４１と、第２導光手段２に対して光を入射する第２光源４２から構成されている。第１光源４１と第２光源４２はそれぞれ入射面１１１と入射面１２１に対向して配置されている。本実施形態において、第１光源４１と第２光源４２はそれぞれ複数のＬＥＤから構成されている。第１光源４１は第１光源制御手段４１０によって制御され、第２光源４２は第２光源制御手段４２０によって制御される。このように、光源４を、第１導光手段１１用の第１光源４１と、第２導光手段１２用の第２光源４２とで構成することにより、第１光源４１、第２光源４２の光出力を個別で調整することが可能となり、その結果、出射面１１２、出射面１２２からの取り出し光の光量調整が可能となっている。

第１導光手段１１および第２導光手段１２のそれぞれの出射面１１２、出射面１２２に対向する対向面１１３、対向面１２３には、図示しない拡散印刷、プリズム、マイクロレンズ等の拡散パターンが施されている。これら拡散パターンは、入射面１１１、入射面１２１から入射される第１光源４１、第２光源４２からの出射光を出射面１１２、出射面１２２側にとり出す働きをするものである。

反射手段５は、第１導光手段１１とベース３の間、および第２導光手段１２とベース３の間に挟まれる形で配置されている。反射手段５は、それぞれの導光手段の出射面に対向する対向面１１３、対向面１２３より出た光を反射し、出射面１１２、出射面１２２から再度取り出すことによって、光をより有効利用するために用いられる。

（結合部について）
光源４と第１導光手段１１および第２導光手段１２の結合部近辺には、結合部反射部材６が設けられている。光源４から出射する光は拡がりをもっているため、放射角の大きい一部の光は第１導光手段１１、第２導光手段１２のそれぞれの入射面に入射されない。よって、入射面から外れてしまう光を反射により再度入射面に導き、光源４からの光の利用効率を向上できるように、結合部反射部材６が配置されている。

（第１光源、第２光源の構成と色調整について）
図６は、第１光源４１、第２光源４２の構成を詳細に示した図である。第１光源４１、第２光源４２には、それぞれ白色ＬＥＤ４３と、電球色ＬＥＤ４４が複数混在して配置されている。このような構成とすることで、出射面１１２、出射面１２２からの取り出し光の色調制御が可能となっている。例えば、出射面１１２、出射面１２２から白色の光を取り出したい場合は、白色ＬＥＤ４３のみを点灯させればよく、電球色の光を取り出したい場合は、電球色ＬＥＤ４４のみを点灯させればよい。また、白色ＬＥＤ４３と電球色ＬＥＤ４４同時に点灯し、各色の光量の割合を調整することにより、出射面１１２、出射面１２２からの取り出し光の色調を変化させることが可能となる。

さらに、第１光源４１、第２光源４２は、第１光源制御手段４１０、第２光源制御手段４２０によりそれぞれ独立で制御可能であるため、出射面１１２、出射面１２２からの取り出し光はそれぞれ独立で色調の制御を行うことが可能となっている。

本実施形態では、色調制御を行うための光源の構成として、白色と電球色のＬＥＤ光源を使用しているが、使用する光源の種類や色、配列についてはこれに限らず、目的に応じて、種類や色、配列、個数を適宜決定すればよい。

（導光手段内周部の固定方法）
図５に示すように、光源４と各導光手段の結合部付近は、上下二つのカバー７に挟まれる形で覆われているため、塵や埃の進入を防ぐことが可能となっている。カバー７は、基本的には軽量のものが望ましく、デザイン性などを考慮して決定されれば良い。また、上下のカバー７の外周部が、第１導光手段１１、第２導光手段１２を固定しているため、第１導光手段１１、第２導光手段１２それぞれの上下方向の位置を規制しており、重力方向に発生する導光手段の撓みを抑える効果がある。上下のカバー７は、図３に示すベース３の内側の凹凸部と位置あわせをして組み合わせ、ねじ止め固定される。

（導光手段外周部の固定方法）
図７は、第１導光手段１１、第２導光手段１２の外周部における固定方法について説明した図である。第１導光手段１１、第２導光手段１２の外周部は、外枠１０によって固定され、一体となっている。導光手段と外枠１０との固定方法に関しては、例えば接着剤や溶着など、強固に接着固定できる方法であればどの方法でも構わない。外枠１０に用いられる材料は、熱膨張に耐えうる材質であって、望ましくは導光手段と同じかそれに近い熱膨張率を備えるものが望ましい。具体的には、例えばアクリル樹脂、ポリカーボネート、ＡＢＳ樹脂、アルミなどが用いられる。

組立の方法としては、第１導光手段１１、第２導光手段１２をベース３に対して、位置決めピン８とピン受け部９の係合によりベース３に対して位置決めを行った後、各導光手段を外枠１０に対して固定することにより、各導光手段はどの姿勢においてもベース３から外れなくなる。

上記のような固定方法を用いると、各導光手段はベース３に対してネジ止めや接着等で直接固定する必要が無い。導光手段とベース３をネジ止めや接着等で直接固定した場合、環境温度が変化した場合、あるいは光源４の点灯により、熱が発生すると、各部材の熱膨張率の違いから、各導光手段やベース３に歪みが発生し、その結果、光源４と各導光手段の入射面１１１、入射面１２１との間に位置ずれが発生し、光学性能が低下する。しかし、本実施形態の構成によれば、第１導光手段１１、第２の導光手段１２はベース３に対して接着剤などを用いて完全に固定されているわけではないため、熱膨張率の違いにより発生する部材の歪みを防ぐことが可能となっている。

また、外枠１０は、第１導光手段１１、第２導光手段１２の全周を覆うように固定されているため、外周部から導光手段の対向面１１３、対向面１２３側への塵や埃の侵入を防ぎ、光学特性の低下を防止することが可能となっている。

ここで、外枠１０の熱膨張率は、第１導光手段１１、第２導光手段１２の熱膨張率と略同一であれば、なお好ましい。外枠１０と第１導光手段１１、第２導光手段１２とで熱膨張率が異なる場合、環境温度が変化した際に、各部材を接着固定しているため、部材に歪みが生じるが、固定する各部材の熱膨張率を略同一とすることにより、環境温度変化時における歪みを低減することが可能となる。

（照明装置の設置）
次に照明装置の設置について説明する。本実施形態では、両面発光の照明装置１００を例に説明しているため、照明装置１００はワイヤーにより吊り下げる方式となっている。なお、照明装置１００の仕様によっては、天井に直接固定しても良い。直接固定の場合は、天井に設置されたLED用の電源と、光源４を配線によって接続する。吊り下げ方式の場合は、天井に設置されたLED電源からワイヤーを垂らし、照明器具１００を吊り下げる。ワイヤーの先端は、照明器具のベース３あるいはカバー７に設けられた吊り下げ金具と連結される。吊り下げ方式の場合の電源と光源間の配線方法としては、吊り下げ用のワイヤーと配線を兼用にしても良いし、電源と光源を繋ぐ配線を別に配しても良い。この場合、配線は１本でよい。

＜実施形態２＞
本発明の実施形態２に係る照明装置２００について、図８〜図１１に基づいて説明する。本実施形態では、照明装置２００において第１拡散手段８１、第２拡散手段８２を有する点で実施形態１とは異なる。図８（ａ）は照明装置２００の第１導光手段１１側から見た図であり、図８（ｂ）は照明装置２００の第２導光手段１２側から見た図である。また、図９は照明装置２００の分解図である。なお、実施形態２の照明装置２００は、第１拡散手段８１、第２拡散手段８２を除いて第１実施形態の照明装置１００と同一の構成をしており、同一構成部には同一参照番号を付している。なお、以下の説明では、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は以下の実施形態および図面に限定されるものではない。

（照明装置の構成）
本実施形態における照明装置２００は、第１導光手段１１と、第２導光手段１２と、上記２つの導光手段の間に介在するベース３と、上記２つの導光手段に光を入射する光源４と、上記２つの導光手段とベース３の間に介在する反射手段５と、上記２つの導光手段と光源４の結合部付近に配置された結合部反射手段６と、上記２つの導光手段の出射面側にそれぞれ配置された第１拡散手段８１、第２拡散手段８２と、上記２つの導光手段と光源４の結合部を覆うカバー７と、上記第１導光手段１１、第２導光手段１２の全周を覆う外枠１０から構成されている。

（拡散手段について）
図１０は、本実施形態に係る照明装置２００の断面図である。第１拡散手段８１は、第１導光手段１１の出射面１１２側に配置されており、第２拡散手段８２は、第２導光手段１２の出射面１２２側に配置されている。第１導光手段１１、第２導光手段１２のそれぞれの出射面１１２、出射面１２２より取り出された光は、それぞれ第１拡散手段８１、第２拡散手段８２に入射する。それぞれの拡散手段に到達した光は、拡散手段８１、８２を通過することにより拡散され、照明の照度分布が均一化される。

（導光手段内周部の固定方法）
図１０に示すように、光源４と各導光手段の結合部付近は、上下のカバー７及び第１拡散手段８１、第２拡散手段８２に挟まれる形で覆われており、また、上下のカバー７の外周部は、第１拡散手段８１、第２拡散手段８２とそれぞれ固定されている。このような構成により、第１導光手段１１、第２導光手段１２、ベース３、光源４、反射手段５、結合部反射手段６は、第１拡散手段８１、第２拡散手段８２および上下のカバー７によって封止されるため、塵や埃の進入を防ぐことが可能となっている。さらに、第１拡散手段８１、第２拡散手段８２は、第１導光手段１１、第２導光手段１２それぞれのＺ方向の位置を規制することで、重力方向に発生する導光手段の撓みを抑える効果がある。

（導光手段外周部の固定方法）
図１１は、第１導光手段１１、第２導光手段１２の外周部における固定方法について説明した図である。第１導光手段１１、第２導光手段１２の外周部は、外枠１０によって固定され、一体となっている。また、第１拡散手段８１、第２拡散手段８２もそれぞれ外枠１０に固定され、一体となっている。導光手段、拡散手段、外枠１０との固定手段に関しては、例えば接着剤や溶着など、強固に接着固定できる方法であればどの方法でも構わない。

組立の方法としては、第１導光手段１１、第２導光手段１２をベース３に対して、位置決めピン８とピン受け部９の係合によりベース３に対して位置決めを行った後、各導光手段を外枠１０に対して固定し、その後、第１拡散手段８１と第２拡散手段８２の外周部を外枠１０に対して固定することにより、各導光手段および各拡散手段はどの姿勢においてもベース３から外れなくなる。外枠１０は、第１導光手段１１、第２導光手段１２の全周を覆うように固定されているため、外周部から導光手段の対向面１１３、対向面１２３側への塵や埃の侵入を防ぎ、光学特性の低下を防止することが可能となっている。また、拡散手段８１、拡散手段８２の外周部も外枠１０に対してほぼ密閉固定されているため、外周部から導光手段の出射面１１２、出射面１２２側への塵や埃の侵入を防ぎ、光学特性の低下を防止することが可能となっている。

以上、本発明の照明装置を、照明機器を始めとする電子機器に搭載することで、必要な部分を必要な光量で照射できる装置を実現することができる。なお、実施形態においては、第１光源４１、第２光源４２をＬＥＤとしたが、これに限定されるものではなく、例えば有機ＥＬ等、導光手段に光を結合可能な光源であれば実現可能である。また、上記実施形態においては、両面発光の照明装置について説明したが、これに限定されるものではなく、導光板を利用したすべての照明装置において有効である。

本発明の照明装置は、照明機器、液晶表示素子のバックライトを始めとする電子機器に用いることができる。

３ ベース
４ 光源
５ 反射手段
６ 結合部反射手段
７ カバー
８ 位置決めピン
９ ピン受け部
１０ 外枠
１１ 第１導光手段
１２ 第２導光手段
４１ 第１光源
４２ 第２光源
４３ 白色ＬＥＤ
４４ 電球色ＬＥＤ
８１ 第１拡散手段
８２ 第２拡散手段
１００、２００ 照明装置
１１１、１２１ 入射面
１１２、１２２ 出射面
１１３、１２３ 対向面

Claims (8)

1. 光源と、前記光源からの光を導光する導光手段と、前記光源が取り付けられるベースとを有する照明装置であって、
   前記ベースに設けられた位置決めピンまたはピン受け部と、前記導光手段に設けられたピン受け部または位置決めピンとが係合し、
   前記位置決めピンと前記ピン受け部の間には、熱膨張を緩和するための空隙を有し、
   前記導光手段は、前記光源からの光を導光する第１導光手段、第２導光手段とからなり、
   前記ベースは、前記第１導光手段、第２導光手段の間に介在し、
   前記光源は、前記第１導光手段の入射面に光を入射する第１光源と、前記第２導光手段の入射面に光を入射する第２光源により構成されており、
   前記ベース両面に設けられた位置決めピンまたはピン受け部と、前記第１導光手段、第２導光手段にそれぞれ設けられたピン受け部または位置決めピンとが係合することを特徴とする照明装置。
2. 前記光源は、複数の発光源により構成されていることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
3. 前記複数の発光源は、色度の異なる発光源の組み合わせにより構成されていることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
4. 前記第１導光手段、第２導光手段の外周部は、外枠により固定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の照明装置。
5. 前記外枠の熱膨張率は、前記第１導光手段、第２導光手段の熱膨張率と略同一であることを特徴とする請求項４に記載の照明装置。
6. 前記導光手段の一部と前記光源は、カバーにより覆われ、前記カバーの外周部は、前記導光手段に接触していることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の照明装置。
7. 前記導光手段の出射面側に拡散手段をさらに有することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の照明装置。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の照明装置を備えたことを特徴とする電子機器。