JP5119380B2 - 光学反射ユニット及びこれを用いた面照明光源装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＬＣＤバックライトや照明用看板等の表示装置に使用される光学反射ユニット及びこれを用いた面照明光源装置に関する。

従来から、表示装置や照明等の光源として、電力消費量や発熱が少ない点から発光ダイオード（ＬＥＤ）の使用が検討されているが、ＬＥＤは指向性が強いため、広い面で均一の光量分布を得るためには、種々の工夫が必要とされている。

例えば、特許文献１では、光の放射面上に形成された拡散層における微小反射部からの反射光と、発光ダイオードの周辺に設けられた反射器と、の間での反射の繰り返しにより、均一光を得る旨が開示されている。
特開２００５−２８４２８３号公報

しかしながら、特許文献１では、光の放射面上に形成された拡散層をハウジングに対し位置決め固定する手段を備えていない。このため、拡散層が位置ずれしないように、作業者が細心の注意を払って作業を行ったり、位置決め治具等を用いて位置決め固定しなければならず、作業が煩雑となる。

また、拡散層も、複数の発光ダイオードからの光を多重反射させて照明光を得ようとするものであるが、隣接する発光ダイオードからの光の影響をなくすことは困難であり、照度ムラが生じるおそれがある。

本発明は、斯かる課題を解決するためになされたもので、光の放射方向の厚みを増大させることなく、放射面から所定の距離離れた面において均一な照明光を得ることのできる光学反射ユニット及びこれを用いた面照明光源装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、
入射する光を所定の割合で反射する反射面を有する反射部、及び前記反射部に形成され光を通過可能に開口する開口部、を有する放射側反射手段と、
前記放射側反射手段と一体的に形成され前記放射側反射手段を支持する支持手段と、を備え、
前記支持手段は、前記放射側反射手段と一体に打抜き加工によって製造されたものであって、前記放射側反射手段の外周縁側に設けられた延出部と、前記延出部から前記反射面に対し所定角度に折り曲げることにより形成された脚部と、を有することを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の光学反射ユニットにおいて、
前記開口部は、前記反射面の中心に対し中心軸対称又は同心状に所定寸法で複数形成された孔又は環状溝を有していることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１に記載の光学反射ユニットにおいて、前記脚部は、取付基板に形成された取付孔に挿入可能でかつ抜き方向への移動を規制する抜け止め部を有していることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の光学反射ユニットにおいて、
前記延出部は前記放射側反射手段の外周縁から外方に延出されていることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項４に記載の光学反射ユニットにおいて、
前記延出部は、前記放射側反射手段の外周縁の略中央部に設けられ、前記脚部は前記延出部から前記反射面の外周縁に沿って所定角度に折り曲げることにより形成されていることを特徴とする。

請求項６に係る発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の光学反射ユニットにおいて、
前記延出部は、前記反射部の外周縁側において、前記開口部を挟んで対向する前記反射部の一部分同士を接続するように前記反射面の中心から放射状に延びるように形成された接続部によって形成され、前記接続部から前記開口部に沿って前記脚部が対で延出されていることを特徴とする。

請求項７に係る面照明光源装置の発明は、
請求項１〜６のいずれかに記載の光学反射ユニットと、前記光学反射ユニットの接続部を挿入するための開口を有する取り付け手段と、前記取り付け手段に設けられた点光源と、を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、光の放射方向の厚みを増大させることなく、放射面から所定の距離離れた面において均一な照明光を得ることができる。

以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
図１は、光学反射ユニットの外観を示す図であり、図２は、そのII−II断面図である。
光学反射ユニット１０−１は、入射する光を所定の割合で反射する反射面１２ａを有する反射部１２、及びこの反射部１２に形成され光を通過可能に開口する開口部１４、を有する放射側反射手段としての放射側反射部１１と、放射側反射部１１と一体的に形成され該放射側反射部１１を支持する支持手段としての支持部１６と、を備えている。

反射部１２は、略均一な厚さに形成されている。開口部１４は、反射面１２ａの中心としての中心線Ｏに対し、中心軸対称に複数の孔（貫通孔）１４_１，・・・１４_ｎを有している。これらの孔１４_１，・・・１４_ｎは、その孔径が均一ではなく、中心Ｏから遠ざかるに従いその径が変化（大きく）するように設定されている。

これは、光学反射ユニット１０−１を、面照明光源装置（図１１及び図１２参照）に用い、その中心に１個の点光源を配置した場合に、放射側反射部１１から光の放射方向に所定距離離れた面での照度を均一にするためである。

また、支持部１６は、放射側反射部１１の外周縁１５から、反射面１２ａと同一平面内で外方に延出された延出部１７と、該延出部１７から反射面１２ａに対し所定角度（本実施形態では直角）で下方に折曲された脚部１８と、を有している。

なお、反射部１２の中心側には、複数の幅狭に形成された方形状の環状溝２０や未貫通孔（図示せず）等が設けられている。これは、光学反射ユニット１０−１を面照明光源装置に用い、その中心に１個の点光源を配置した場合に、放射側反射部１１の中心側の光の反射量（透過量）を調整するためである。

この光学反射ユニット１０−１は、本実施形態では、広い板状の基板から打抜き加工により製造したものであり、その材質は光吸収の少ない材質が用いられている。この材質として、例えば、超微細発泡光反射板、チタンホワイトの微粒子をエマルジョン化したもの、ポリテトラフロロエチレン（ｐｏｌｙ ｆｌｕｏｒｏ ｃａｒｂｏｎ）の微粒子のいずれか、またはこれらの組み合わせたものを用いている。ただし、これらの材質に限るものではなく、例えば反射特性の良好なものであればよい。

図３は、この光学反射ユニット１０−１を、面照明光源装置１００の取付基板５１に取り付けた状態を示している。
図３に示すように、光学反射ユニット１０−１は、ケーシング５２を介して支持部１６により取付基板５１に取り付けられている。この支持部１６には、取付基板５１の取付孔５３に挿入可能でかつ抜き方向への移動を規制する抜け止め部１９が設けられている。このため、支持部１６を取付基板５１に挿入した後は、光学反射ユニット１０−１が取付基板５１からみだりに離脱するおそれはない。

また、支持部１６は、反射部１２の反射面１２ａに対し略直角に折曲されているので、取付基板５１に取り付ける際に、光学反射ユニット１０−１の高さ方向（光の放射方向）のみならず、反射面１２ａと平行な平面内での位置決めを高精度に行うことができる。なお、符号５８は光源である。

図４（ａ）〜（ｃ）は、支持部１６の形状の実施の形態を示している。
図４（ａ）は、抜け止め部１９が略三角形状をなしている。これにより、支持部１６を取付基板５１に挿入するときは、容易に挿入することができると共に、一旦挿入した後は、みだりに離脱するのを防止することができる。また、図４（ｂ）は、抜け止め部１９が直角三角形状をなしており、さらに、図４（ｃ）は、抜け止め部１９が略円形状をなしている。そして、これらによっても、前記と同様に抜け止めの効果を得ることができる。

図５は、光学反射ユニットの他の実施の形態を示している。
なお、第１の実施の形態と同一又は相当する部材には同一の符号を付してその説明を省略する。

この実施の形態では、光学反射ユニット１０−２は、支持部１６が、反射部１２の外周縁１５の略中央部から該外周縁１５に沿って延出された延出部１７と、該延出部１７から反射面１２ａに対し所定角度θで斜め下方に折曲された脚部１８とを有している。図５では、この所定角度θとして鋭角の場合を示しているが、例えば直角に折曲してもよい。その他の構成は、第１の実施の形態と同様である。

本実施の形態によれば、後述する材料の有効利用を図ることができると共に、横方向からの負荷に対しても十分な強度を備えている。
図６及び図７は、夫々光学反射ユニット１０−１（図１参照）と光学反射ユニット１０−２（図５参照）をプレス加工により打ち抜いた場合の平面図を示している。

図６の場合は、打抜き基板５６の大きさとして、放射側反射部１１を含みさらに支持部１６の先端までの寸法を加えた大きさのものが必要である。これに対し、図７の場合は、打抜き基板５６’の大きさは、放射側反射部１１を含みさらに支持部１６の横幅を加えた大きさのもので足りる。

これにより、プレス加工により打ち抜く場合、光学反射ユニット１０−１よりも、光学反射ユニット１０−２の方が材料費の節約を図ることができる。また、廃材の量も少なくて済む。

図８は、光学反射ユニットの他の実施の形態を示している。
この光学反射ユニット１０−３は、その放射側反射部２１が、反射面２２ａを有する反射部２２_１，２２_２，２２_３、及びこの反射部２２に形成されて光を通過可能に開口する開口部２４_１，２４_２，２４_３を有している。

この開口部２４は、反射面２２ａの中心の中心線Ｏに対し、異なる幅の複数の方形リング状の溝２４_１，２４_２，２４_３が同心状に形成されている。これらの溝２４_１，２４_２，２４_３は、中心Ｏから遠ざかるに従い幅が大きくなるように形成されている。これは、光学反射ユニット１０−３を面照明光源装置に用い、中心に１個の点光源を配置した場合に、放射側反射部２１から光の放射方向に所定距離離れた面において均等な照度を得るためである。

また、放射側反射部２１は、方形リング状の溝２４_１，２４_２，２４_３を挟んで、対向する反射部２２の一部同士を接続するように、中心線Ｏを中心として放射状に延びる接続部２９_１，２９_２，２９_３を有している。さらに、放射側反射部２１の中央には方形状で幅の狭い幅狭溝３０_１が形成されている。同様に、接続部２９_１，２９_２，２９_３や反射部２２にも、必要に応じて幅の狭い幅狭溝３０_２，３０_３、３０_４が形成されている。

これらの幅狭溝３０_１〜３０_４は、光学反射ユニット１０−３を面照明光源装置に用い、その中心に１個の点光源を配置した場合に、放射側反射部２１の中心側の光の反射量（透過量）を調整するために形成される。

また、放射側反射部２１の外周縁には、外方に向けて延出部２７が形成されている。そして、放射側反射部２１を支持する支持部２６が、この延出部２７を介して略直角に折曲されている。

図９は、光学反射ユニットの他の実施の形態を示している。
この光学反射ユニット１０−４は、図８に示した光学反射ユニット１０−３の放射側反射部２１とは異なる支持部２６を備えている。

すなわち、この光学反射ユニット１０−４では、一番外側の接続部２９_３から、一番外側の溝２４_３に沿って支持部２６、２６が互いに逆方向に延出されている。そして、この支持部２６は、反射面２２ａに対し所定角度θで斜め下方に折曲されている。

本実施形態によれば、光学反射ユニット１０−４をプレス加工により打ち抜く場合に、溝２４_３の部分を支持部２６として用いることで、材質の有効利用を図ることができる。
図１０は、光学反射ユニットの他の実施の形態を示している。

この光学反射ユニット１０−５では、その放射側反射部３１は、反射面３２ａを有する反射部３２、及びこの反射部３２に形成され光を通過可能に開口する開口部３４、を有している。

この開口部３４は、反射面３２ａの中心線Ｏに対し同心状に異なる幅の複数のリング状の溝３４_１，３４_２，３４_３を有している。同様に、反射部３２は、複数のリング状の溝３２_１，３２_２，３２_３を有している。リング状の溝３４_１，３４_２，３４_３は、図では明らかではないが中心Ｏから遠ざかるに従いその溝幅が若干大きく形成されている。これは、光学反射ユニット１０−５を面照明光源装置に用い、中心に１個の点光源を配置した場合に、放射側反射部１１から光の放射方向に所定距離離れた面において均等な照度を得るようにするためである。

また、リング状の溝３４_１，３４_２，３４_３を挟んで、対向する反射部３２_１，３２_２，３２_３の一部分同士を接続するように、反射面３２ａの中心線Ｏに対し放射状に延びる接続部３９_１，３９_２，３９_３を有している。この接続部３９_１，３９_２，３９_３により、反射部３２_１，３２_２，３２_３がばらばらに分離するのを防止している。

なお、放射側反射部３１の中央側、接続部３９、反射部３２には、夫々必要に応じて長手方向に幅狭のリング状又は直線状の溝４０_１、４０_２，４０_３、４０_４が形成される場合がある。これは、光学反射ユニット１０−５を面照明光源装置に用いた場合に、これら放射側反射部３１の中央側、接続部３９、反射部３２の光の反射量（透過量）を調整するためである。さらに、放射側反射部３１の外周縁には、該放射側反射部３１を支持する支持部３６が設けられている。

なお、以上の各実施形態においては、放射側反射部の開口部のパターンとして、丸孔、方形状、リング状等を例として示したが、これに限るものではなく、放射側反射部から光の放射方向に所定距離離れた面において均等な照度が得られるものであれば、種々のパターンを採用することができる。

図１１は、図１に示した光学反射ユニット１０−１を面照明光源装置１００に用いた場合の平面図、図１２は、その断面図を示す図である。
この面照明光源装置１００は、発光ダイオード等の光を放射する光源５８と、この光源５８の周囲を囲むようにかつ反射部１２以外の面を閉鎖し、光源５８を略中央に配置した無蓋のケーシング５２と、ケーシング５２の下部に配置された取付基板５１と、を備えている。また、ケーシング５２の内側には、その底面及び側面に光を反射する内側反射部５５が設けられている。

この内側反射部５５の材質としては、光学反射ユニット１０−１と同様に、光吸収の少ない超微細発泡光反射板、チタンホワイトの微粒子をエマルジョン化したもの、ポリテトラフロロエチレン（ｐｏｌｙ ｆｌｕｏｒｏ ｃａｒｂｏｎ）の微粒子のいずれか、またはこれらの組み合わせたものが用いられている。

面照明光源装置１００に光学反射ユニット１０−１を取り付けるには、ケーシング５２の底面と取付基板５１に形成された貫通孔５４に、支持部１６の抜け止め部１９を挿入するだけでよい。

なお、光学反射ユニット１０−１とケーシング５２との間には、若干の空間（ギャップ）が設けられているが、この空間は生じないように設計するのが好ましい。
このため、光学反射ユニット１０−１を取付ける際に、ケーシング５２に対する光学反射ユニット１０−１の位置決めを容易に行うことができる。また、抜け止め部１９の作用により、支持部１６を貫通孔５４に挿入するだけで、いわゆるワンタッチ装着が可能であるので、作業性の向上を図ることができる。

本実施の形態の光学反射ユニットの外観を示す図である。 同上のII―II線に沿う断面図である。 光学反射ユニットの取付状態の断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、夫々支持部の実施の形態を示す図である。 他の実施の形態の光学反射ユニットの外観を示す図である。 打抜基板から光学反射ユニットを打ち抜くときの実施の形態の平面図である。 打抜基板から光学反射ユニットを打ち抜くときの実施の形態の平面図である。 他の実施の形態の光学反射ユニットの平面図である。 他の実施の形態の光学反射ユニットの外観を示す図である。 他の実施の形態の光学反射ユニットの平面図である。 本実施の形態の光学反射ユニットを備えた面照明光源装置の平面図である。 同上の断面図である。

符号の説明

１０−１ 光学反射ユニット
１０−２ 光学反射ユニット
１０−３ 光学反射ユニット
１０−４ 光学反射ユニット
１０−５ 光学反射ユニット
１１ 放射側反射部
１２ 反射部
１２ａ 反射面
１４ 開口部
１４_１・・・１４_ｎ 孔
１５ 外側縁
１６ 支持部
１７ 延出部
１８ 脚部
１９ 抜け止め部
２０ 環状溝
２１ 放射側反射部
２２ 反射部
２２ａ 反射面
２４ 開口部
２４_１ 溝
２４_２ 溝
２４_３ 溝
２６ 支持部
２９ 接続部
２９_１ 接続部
２９_２ 接続部
２９_３ 接続部
３１ 放射側反射部
３２ 反射部
３２ａ 反射面
３４ 開口部
３４_１ 開口部
３４_２ 開口部
３４_３ 開口部
３６ 支持部
３７ 延出部
３９ 接続部
５１ 取付基板
５２ ケーシング
５３ 取付孔
５４ 貫通孔
５５ 内側反射部
５６ 打抜基板
５６’ 打抜基板
５８ 光源
１００ 面照明光源装置

Claims (7)

1. 入射する光を所定の割合で反射する反射面を有する反射部、及び前記反射部に形成され光を通過可能に開口する開口部、を有する放射側反射手段と、
   前記放射側反射手段と一体的に形成され前記放射側反射手段を支持する支持手段と、を備え、
   前記支持手段は、前記放射側反射手段と一体に打抜き加工によって製造されたものであって、前記放射側反射手段の外周縁側に設けられた延出部と、前記延出部から前記反射面に対し所定角度に折り曲げることにより形成された脚部と、を有することを特徴とする光学反射ユニット。
2. 前記開口部は、前記反射面の中心に対し中心軸対称又は同心状に所定寸法で複数形成された孔又は環状溝を有していることを特徴とする請求項１に記載の光学反射ユニット。
3. 前記脚部は、取付基板に形成された取付孔に挿入可能でかつ抜き方向への移動を規制する抜け止め部を有していることを特徴とする請求項１に記載の光学反射ユニット。
4. 前記延出部は前記放射側反射手段の外周縁から外方に延出されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光学反射ユニット。
5. 前記延出部は、前記放射側反射手段の外周縁の略中央部に設けられ、前記脚部は前記延出部から前記反射面の外周縁に沿って所定角度に折り曲げることにより形成されていることを特徴とする請求項４に記載の光学反射ユニット。
6. 前記延出部は、前記反射部の外周縁側において、前記開口部を挟んで対向する前記反射部の一部分同士を接続するように前記反射面の中心から放射状に延びるように形成された接続部によって形成され、前記接続部から前記開口部に沿って前記脚部が対で延出されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光学反射ユニット。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の光学反射ユニットと、前記光学反射ユニットの接続部を挿入するための開口を有する取り付け手段と、前記取り付け手段に設けられた点光源と、を備えていることを特徴とする光学反射ユニットを用いた面照明光源装置。

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