JP5375234B2 - エッジライト型照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、エッジライト型照明装置に関する。かかる照明装置は、オフィスや家屋の屋内などに使用される照明装置として有用である。

いわゆるエッジライト型の照明装置としては、光源と、該光源から入射した光を面発光させるための導光板と、該導光板の出光面側に光拡散板とを備え、かかる光拡散板から出る光の輝度が均一になるように制御された照明装置が広く知られている（例えば、特許文献１〜６参照）。

特開平４−２５７８２４号公報 特開平８−４１８３１号公報 特開平８−４１８３２号公報 特開平３−５７２６号公報 特開平５−１９６９４０号公報 特開平３−２５６０９０号公報

しかしながら、従来のエッジライト型照明装置をオフィスや家屋の屋内などに使用した際に、屋内にいる人が感じる明るさの点では必ずしも十分ではなかった。そこで、本発明の目的は、屋内にいる人が良好な明るさを感じうるエッジライト型照明装置を提供することにある。

本発明者らは鋭意検討の結果、上記目的を達成しうる本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、略四角形状の導光板と、該導光板の少なくとも１つの側端面側に配設された光源と、前記光源より出射し前記導光板の側端面に入射した光が出射する該導光板の出光面と対向する反射面側に配設された略四角形状の反射フィルムと、前記導光板の出光面側に配設された略四角形状の光拡散板とを備え、前記導光板の反射面の表面に光を乱反射させる乱反射部が形成されているエッジライト型照明装置であって、前記光拡散板の外表面において、該光拡散板のある１辺の近傍の輝度Ａ_１、前記１辺と対向する１辺の近傍の輝度Ａ_２、及び、それら対向する２辺と等距離に描かれる線近傍の輝度Ｂが、下記式（１）及び（２）を満たすことを特徴とするエッジライト型照明装置。
式（１）：１．２×Ａ_１≦Ｂ≦３．０×Ａ_１
式（２）：１．２×Ａ_２≦Ｂ≦３．０×Ａ_２

本発明によれば、屋内にいる人が良好な明るさを感じうるエッジライト型照明装置を提供することができる。くわえて、本発明のエッジライト型照明装置は、その法線方向の直下における照度の点でも良好なものであり、特に屋内向けの照明装置として好適なものである。

導光板の対向する２つの側端面側に光源が配設されてなる本発明のエッジライト型照明装置の一例を模式的に表した断面図である。 導光板の１つの側端面側に光源が配設されてなる本発明のエッジライト型照明装置の一例を模式的に表した断面図である。 導光板の対向する２つの側端面側に光源が配設されてなる本発明の照明装置の一例を模式的に表した斜視図である。 実施例１における導光板の反射面に形成されたドット状の乱反射部の密度分布〔縦軸：ドット占有密度（％）、横軸：光源が配設された側端面側からの距離（ｍｍ）〕の一例を示すグラフである。 比較例１における導光板の反射面に形成されたドット状の乱反射部の密度分布〔縦軸：ドット占有密度（％）、横軸：光源が配設された側端面側からの距離（ｍｍ）〕の一例を示すグラフである。 任意の１つのドットと、該ドットと隣接するドットとの位置関係を表す図である（図中の数値の単位はｍｍ）。

本発明のエッジライト型照明装置について、図１乃至図３を参照しながら説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。図１は、導光板の対向する２つの側端面側に光源が配設されてなる本発明のエッジライト型照明装置の一例を模式的に表した断面図である。図２は、導光板の１つの側端面側に光源が配設されてなる本発明のエッジライト型照明装置の一例を模式的に表した断面図である。図３は、導光板の対向する２つの側端面側に光源が配設されてなる本発明のエッジライト型照明装置の一例を模式的に表した斜視図である。図１乃至図３で示すように、本発明のエッジライト型照明装置７は、導光板１と、導光板１の少なくとも１つの側端面側に配設された光源２Ａと、光源２Ａより出射し導光板１の側端面に入射した光が出射する導光板１の出光面と対向する反射面側に配設された反射フィルム３と、導光板１の出光面側に配設された略四角形状の光拡散板６とを備えるものである。

導光板１は、光透過性の良好な透明基板であることができ、その材質としては、例えば、メタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリオレフィン樹脂の如き熱可塑性樹脂等が挙げられる。また、それらの２種以上を混合したものを使用してもよく、それら樹脂の積層体を使用してもよい。中でも、透明性、導光性、加工性の点からメタクリル樹脂が好ましい。メタクリル樹脂としては、全光線透過率が９０％以上であるものがより好ましい。

導光板１は、略四角形状の平板であることができる。ここでいう略四角形状とは、正方形、長方形、菱形等の４本の辺からなる形状を意味するが、その頂角部が丸みを帯びるよう加工されていてもよい。導光板１の厚さは、通常１〜１０ｍｍ程度であり、好ましくは３〜８ｍｍである。尚、導光板１の厚さは、後述する光源２Ａから出る光を良好に入光させる点から、光源２Ａ（又はそのユニット全体）よりも大きくなるようにするのが好ましい。

光源２Ａとしては、図２で示すように、導光板１の１つの側端面側に配設されていてもよく、図１及び図３で示すように、互いに対向する２つの側端面側に配設されていてもよい。光源としては、蛍光灯、冷陰極管、ＬＥＤ等が挙げられる。蛍光灯や冷陰極管を使用する場合、通常、導光板側端面における長手方向と略平行に配設され、ＬＥＤを使用する場合、通常、導光板側端面における長手方向と略平行にＬＥＤを複数個配設させる。特に、ＬＥＤは、サイズが小さいため、照明を薄型化するうえで有用である。ＬＥＤの色については、特に制限はないが、住宅、オフィス、商業施設などの屋内や、ガソリンスタンド内、車両内で使用する上では、白色のものが好ましい。なお、白色ＬＥＤとしては、青色ＬＥＤと黄色蛍光体との組み合わせにより白色光を発するものや、赤、青、緑のそれぞれのＬＥＤを組み合わせることにより白色光を発するもの等が挙げられる。

導光板１の反射面側に配設される反射フィルム３としては、例えば、白色ポリエステル製の低発泡フィルムや、ガラス又はプラスティックフィルムに反射率の高い金属を蒸着させたもの等が挙げられる。反射フィルム３の厚さは、通常５０〜４００μｍ程度である。

導光板１の出光面側に光拡散板６が配設される。かかる光拡散板６としては、透明基板に光拡散性能が付与されたものであり、従来公知の光拡散板を採用することができる。かかる透明基板の材質としては、前述した導光板と同様、例えば、メタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリオレフィン樹脂の如き熱可塑性樹脂等が挙げられる。また、それらの２種以上を混合したものを使用してもよく、それら樹脂の積層体を使用してもよい。中でも、成形性、表面硬度の点からメタクリル樹脂が好ましい。前記透明基板に光拡散性能を付与する方法としては、従来公知の方法を採用することができ、例えば、該透明基板の表面に凹凸形状を施す方法や、透明基材内に該透明基材と屈折率の異なる光拡散剤を含有させる方法等が挙げられる。この光拡散剤としては、アクリル系架橋ビースやＭＳ系架橋ビース等の有機系微粒子や、シリカ、酸化チタン、硫酸バリウムなどの無機系微粒子が挙げられ、必要に応じてそれらの２種以上を用いることができる。中でも、前記有機系微粒子が好ましい。光拡散板６としては、ヘイズ値が８０〜１００％であり、全光線透過率が３５〜８０％であるものが好適に採用される。

光拡散板６は、前述した導光板１と同様、略四角形状の平板であることができる。その厚さは、通常０．１〜５ｍｍ程度であり、好ましくは０．５〜４ｍｍである。

前記各部材を備える本発明のエッジライト型照明装置は、光拡散板６の外表面において、光拡散板６のある１辺の近傍の輝度Ａ_１、前記１辺と対向する１辺の近傍の輝度Ａ_２、及び、それら対向する２辺と等距離に描かれる線近傍の輝度Ｂが、下記式（１）及び（２）を満たすことを特徴とする。

式（１）：１．２×Ａ_１≦Ｂ≦３．０×Ａ_１
式（２）：１．２×Ａ_２≦Ｂ≦３．０×Ａ_２

前記式（１）及び式（２）を満たすエッジライト型照明装置は、具体的には、該照明装置における両端部付近の輝度に比べ、該照明装置の中央部付近の輝度の方が相当程度高くなる（１．２倍以上３．０倍以下）ものであることを意味するものである。すなわち、該照明装置の両端部付近と中央部付近の輝度に相当程度のムラが生じていることを意味する。そして、このような物性値を満たし、適度な輝度ムラを有することにより、該照明装置を例えば屋内の天井に設置した場合に、屋内にいる人が良好な明るさを感じうるという効果が発揮されるのである。くわえて、光が照射される当該屋内の内側周辺部における照度を適度に保持した上で、該照明装置の法線方向直下において十分な照度を獲得でき、特に屋内向けの照明装置として好適なものとなる。

輝度Ａ_１、輝度Ａ_２、輝度Ｂが、下記式（３）及び（４）を満たすエッジライト型照明装置がより好ましい。

式（３）：１．４×Ａ_１≦Ｂ≦２．５×Ａ_１
式（４）：１．４×Ａ_２≦Ｂ≦２．５×Ａ_２

輝度Ｂが、輝度Ａ_１又は輝度Ａ_２に対して１．２倍未満である場合には、該照明装置を見る人が感じる明るさの点や、該照明装置の法線方向直下における照度の点で必ずしも満足のいくものではない。一方、輝度Ｂが、輝度Ａ_１又は輝度Ａ_２に対して３．０倍を超える場合には、例えば、該照明装置を屋内に使用した際の当該屋内の内側周辺部における照度の点で必ずしも満足のいくものではない。

光源２Ａより出射した光は、導光板１の側端面から導光板１内に入射する。そしてこの入射光は、導光板１内で反射を繰り返すうちに乱反射部１０で乱反射し、次いで導光板１の出光面から出射する。また、前記導光板１内の光の一部は、乱反射部１０や乱反射部１０の間から出光してしまうため、この光を反射させ再度導光板１内へと入射させるために反射フィルム３が配設される（図１乃至図３）。

前記乱反射部１０は、略円状、略点状、略四角形状等からなるドット状や、ストライプ状に形成され、中でも、ドット状であるのが好ましい。また、この乱反射部の形成方法としては、例えば、導光板１の表面をマット化する方法や、特定のくさび型加工を施す方法、所定のインク等をスクリーン印刷や蒸着させる方法が挙げられる。それらの中でも、スクリーン印刷により形成するのが好ましい。前記インクとしては、従来公知のものを採用することができ、例えば、酸化チタン微粒子、シリカ微粒子、アクリル系ビーズ、微細中空粒子等の光を乱反射させるための微粒子を含む揮発硬化型又は紫外線硬化型のインク等が挙げられる。スクリーン印刷は、室温付近で導光板に上記インクを塗布した後、室温〜８０℃程度で乾燥することにより行われる。

前記乱反射部１０は、照度等の点から、光源２Ａが配設されている側端面側より遠ざかるにしたがって、そのドット密度が高くなるように形成されているのが好ましい。ドット密度が高くなるように形成する方法としては、（１）ドットのピッチ（中心間距離）を一定とし、光源２Ａが配設されている側端面側より遠ざかるにしたがって、ドット面積を高めていく方法や、（２）ドット面積を一定とし、光源２Ａが配設されている側端面側より遠ざかるにしたがって、ドットのピッチを短くしていく方法等が挙げられる。また、ドット状の乱反射部を形成する場合、ドット面積は、通常０．３〜２．０ｍｍ^２、好ましくは０．４〜１．５ｍｍ^２である。ドットのピッチは、通常０．５〜３．０ｍｍ、好ましくは１．０〜２．０ｍｍである。単位面積当たりに占めるドットの密度、すなわちドット占有密度は、通常１０〜６０％であり、好ましくは２０〜５５％である。また、かかるドット状の乱反射部は、導光板１の縦方向及び横方向にそれぞれ平行に配列されていてもよいし、一部ずらして配列されてもよい。さらに、任意の１つのドットの中心から該ドットと隣接するドットの中心を結ぶことにより、正三角形が描かれるように配列されるのがより好ましい。

本発明のエッジライト型照明装置は、上述したとおり、輝度Ｂが、輝度Ａ_１及び輝度Ａ_２に対して前記（１）及び（２）を満たすことを要件とするものである。かかる要件は、上記乱反射部の形成パターンを適宜調整することにより具備される。具体的には、前述したドット状やストライプ状の乱反射部を導光板１に形成し、実際にエッジライト型照明装置を組み立てて評価し、前記式（１）及び（２）を満たさない場合は、乱反射部の密度を大小させて調整し、再度該装置の組み立て及び評価を行う。このような操作を繰り返すことのより、前記式（１）及び（２）を満たすエッジライト型照明装置が作製される。

例えば、前記乱反射部をドット状に形成する場合、光源２Ａが配設されている側端面側より遠ざかるにしたがって、そのドット密度が高くなるようなパターンで形成され、さらに、そのパターンは、
（ア）前記輝度Ｂが、前記輝度Ａ_１又は輝度Ａ_２に対し１．２倍未満となる場合には、前記光源が配設されている側端面側近傍のドット密度を減少させ、かつドット密度が最も高くなる領域のドット密度を増加させ、
（イ）前記輝度Ｂが、前記輝度Ａ_１又は輝度Ａ_２に対し３．０倍を越える場合には、前記光源が配設されている側端面側近傍のドット密度を増加させ、かつドット密度が最も高くなる領域のドット密度を減少させて、そのドット密度を調整することにより、前記式（１）及び（２）を満たすエッジライト型照明装置が作製される。

本発明では、光源２Ａより出射した光を良好に導光板１に入射させるために、図１乃至図３に示すように、反射フィルム３を光源２Ａ近傍まで伸ばして配設し、さらに光源２Ａ近傍にリフレクター４を配設するのが好ましい。かかるリフレクター４は、光源２Ａ近傍であって、反射フィルム３の反対側に配設することができ（図１乃至図３）、ＬＥＤ光源２Ａの後方（導光板１と反対方向）に配設することができる（図示せず）。リフレクター４としては、例えば、前述した反射フィルムと同材質のものを使用することができ、その厚さは、通常５０〜４００μｍ程度である。

また、図２で示すように、導光板１の１つの側端面側に光源２Ａが配設されている場合には、光源２Ａが配設されている側端面と対向する側端面側に反射フィルムを貼付するのが好ましい。かかる反射フィルムは、前述した反射フィルムと同材質のものを使用することができる。また、導光板１において光源２Ａが配設されていない他の側端面にも、前記反射フィルムを貼付するのが好ましい。

さらに、図１乃至図３で示すように、導光板１、光源２Ａ、反射フィルム３等の各部材は、通常、アルミ等金属製の枠体５内に格納される。

なお、必要に応じて、前記光拡散板のさらに外側にプリズムシートを配設することができる（図示せず）。

以下、本発明の実施例及び比較例を示すが、本発明はこれらによって何ら限定されるものではない。なお、実施例及び比較例のエッジライト型照明装置については、下記試験法により評価した。

（１）輝度測定
エッジライト型照明装置を幅２ｍ、奥行２ｍ、高さ２ｍの箱状の黒室の天井部中央に配置した。天井、壁の反射率（８５°反射率）は０％とした。また、エッジライト型照明装置の消費電力は６４Ｗとし、照明出射面から該面の法線方向に５００ｍｍ離れた位置に測定用カメラを設置し、下記所定の位置での輝度を（株）アイシステム社製の「ＥｙｅＳｃａｌｅｓ３」を用いて測定した。
（ア）光源が配設されている側の光拡散板の１辺から、該光拡散板の長手方向に２０ｍｍ離れた位置の輝度をＡ_１とした。
（イ）前記１辺と光拡散板の長手方向で対向する１辺から、該光拡散板の長手方向に２０ｍｍ離れた位置の輝度をＡ_２とした。
（ウ）前記（ア）及び（イ）にそれぞれ記載されている各辺と等距離（各辺から７５ｍｍ）の輝度をＢとした。

（２）照度測定
エッジライト型照明装置を幅３ｍ、奥行３ｍ、高さ２ｍの箱状の白室の天井部中央に配置した。天井、壁の反射率（８５°反射率）は３０％とした。また、エッジライト型照明装置の消費電力は６４Ｗとし、照明出射面から直下１１００ｍｍ位置での照度を東京光電社製のＡＮＡ−Ｆ１２照度計を用いて測定した。

（３）人が感じる明るさ（人感度と称す）
観測者が前記箱状の白室内に入り、被評価対象のエッジライト型照明装置を目視で観測し、該観測者が十分に明るいと感じた場合は◎、若干明るいと感じた場合は○、若干暗いと感じた場合は△、暗いと感じた場合は×とした。

実施例１、比較例１
下記に示す部材を使用してエッジライト型照明装置を作成した。

＜エッジライト型照明装置の部材＞
（導光板）
厚さ５ｍｍ、縦１５０ｍｍ×横１２００ｍｍに成形されたメタクリル樹脂組成物（住友化学社製の「スミペックス Ｅ００５」を使用した。
（スクリーン印刷に使用したインク）
この導光板の表面（反射面）には、下記インクを用いスクリーン印刷にて略円状のドット形状を施した。
揮発硬化型樹脂インク ７６．８重量％
アクリルビーズ １６．４重量％
シリカ微粒子 ３．２重量％
蛍光体 ３．６重量％
（ドットパターンについて）
上記ドットは、そのピッチ（中心間距離）を一定とし、光源が配設されている側端面側より遠ざかるにしたがって、そのドット面積が高まるように形成した。また、縦軸を単位面積当たりに占めるドットの密度（ドット占有密度）とし、横軸を導光板の前記側端面側からの距離としたグラフを図４（実施例１）及び図５（比較例１）に示す。さらに、任意の１つのドットと、該ドットと隣接するドットとの位置関係を表す図を図６に示す。
なお、実施例１では、ドットのピッチを１．７３ｍｍ、最小直径は０．８３ｍｍ、最大直径は１．３１ｍｍとし、比較例１では、ドットのピッチを１．７３ｍｍ、最小直径は１．０４ｍｍ、最大直径は１．２６ｍｍとした。
（光拡散板）
厚さ２ｍｍ、縦１５０ｍｍ×横１２００ｍｍに成形されたメタクリル樹脂組成物（住友化学社製の「スミペックス Ｅ５３５」を使用した。
（光源）
光源として、ＣＲＥＥ社製の白色ＬＥＤ（０．２７Ｗ／個）を２４０個使用した。また、導光板における５ｍｍ×１２００ｍｍの２つの側端面側に、それぞれ１２０個ずつほぼ直線状になるように前記白色ＬＥＤを配設した。
（反射フィルム）
前記導光板の反射面側に、東レ（株）社製の「Ｅ６０」フィルム（厚さ１８０μｍ、縦１５０ｍｍ×横１２０８ｍｍ）を配設した。さらに、光源の配設されていない導光板の側端面側にも前記「Ｅ６０」フィルム（厚さ１８０μｍ、５ｍｍ×１５０ｍｍ）を貼り付けた。
（リフレクター）
前記光源の下側（出光面側）に、リフレクターとして、東レ（株）社製の「Ｅ６０」フィルム（厚さ１８０μｍ、縦１４ｍｍ×横１２００ｍｍ）を配設した。

実施例１及び比較例１の結果を表１に示す。

１ 導光板
１０ 乱反射部
２Ａ ＬＥＤ照明
２Ｂ ＬＥＤアレイ
３ 反射フィルム
４ リフレクター
５ アルミ製の枠体
６ 光拡散板
７ エッジライト型照明装置

Claims (6)

1. 略四角形状の導光板と、該導光板の少なくとも１つの側端面側に配設された光源と、前記光源より出射し前記導光板の側端面に入射した光が出射する該導光板の出光面と対向する反射面側に配設された略四角形状の反射フィルムと、前記導光板の出光面側に配設された略四角形状の光拡散板とを備え、前記導光板の反射面の表面に光を乱反射させる乱反射部が形成されているエッジライト型照明装置であって、
   前記光拡散板の外表面において、該光拡散板のある１辺の近傍の輝度Ａ_１、前記１辺と対向する１辺の近傍の輝度Ａ_２、及び、それら対向する２辺と等距離に描かれる線近傍の輝度Ｂが、下記式（１）及び（２）を満たすことを特徴とするエッジライト型照明装置。
   式（１）：１．２×Ａ_１≦Ｂ≦３．０×Ａ_１
   式（２）：１．２×Ａ_２≦Ｂ≦３．０×Ａ_２
2. 前記光拡散板のある１辺が、光源が配設されている導光板側端面における長手方向と略平行である請求項１に記載の照明装置。
3. 光源が、導光板の対向する２つの側端面側に配設されてなる請求項２に記載の照明装置。
4. 前記乱反射部が、ドット状に形成され、かつ、前記光源が配設されている側端面側より遠ざかるにしたがってそのドット密度が高くなるようなパターンで形成され、さらに、そのパターンは、
   （ア）前記輝度Ｂが、前記輝度Ａ_１又は輝度Ａ_２に対し１．２倍未満となる場合には、前記光源が配設されている側端面側近傍のドット密度を減少させ、かつドット密度が最も高くなる領域のドット密度を増加させ、
   （イ）前記輝度Ｂが、前記輝度Ａ_１又は輝度Ａ_２に対し３．０倍を越える場合には、前記光源が配設されている側端面側近傍のドット密度を増加させ、かつドット密度が最も高くなる領域のドット密度を減少させることにより、前記式（１）及び（２）を満たすように決定される請求項３に記載の照明装置。
5. さらに、前記光源近傍に、前記光源より出射した光を前記導光板に入射させるためのリフレクターが配設されてなる請求項１〜４のいずれかに記載の照明装置。
6. 光源が、ＬＥＤ光源である請求項１〜５のいずれかに記載の照明装置。

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