JP5420415B2 - 平面薄型ｌｅｄ照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも１つの発光ダイオード及び光ガイドプレートを有する光放出装置に関する。本発明は又、このような光ガイドプレートそれ自体及び少なくとも１つのこのような光放出装置を有する照明装置に関する。

特に、例えばオフィス又は専門的執務環境に利用される場合、照明装置は、幾つかの要件を満たすべきである。第１に、光源は、十分に長い寿命を有することが必要である。従来型照明装置は、比較的寿命の制限された蛍光管を利用している場合が多い。典型的なオフィス環境では、蛍光管それ自体を、６，０００時間毎に交換する必要がある。これは、２年毎の交換に相当し、それにより維持費が増大する。

第２に、照明装置の光出力は、埃及び他の汚れに対して強いことが必要である。埃の付いた照明装置は、効率が低くなる。これは、汚れが光を遮断するからである。照明装置をクリーニングすることは、費用が高くつく作業なので、その設計は、埃及び汚れに対して強いことが必要である。

第３に、照明装置は、グレア防止要件を満足させる必要がある（即ち、統合グレア比が十分に小さいことが必要である）。このグレア防止要件は、照明装置が輝点（ブライトスポット）を出してはならないことを意味する。特に、照明装置を斜めの角度で見た場合に輝点が生じてはならない。

先行技術の照明装置が、米国特許第６，２４１，３５８号（以下、「第´３５８号特許」という場合がある）明細書に開示されており、この米国特許明細書は、タンデム配置の１組の光ガイドブロックから成る照明パネルを記載しており、この場合、別々の蛍光管が、各光ガイドブロックのための光を出す。蛍光管からの光は、それぞれの光ガイドブロック中に送られ、この中で配光され、そして光ガイドブロックの出力面を通って出される。

米国特許第６，２４１，３５８号明細書

しかしながら、上述したように、蛍光管は、寿命が限られており、交換するのに費用がこのような。さらに、この先行技術の照明装置の単一の蛍光管が切れることは、照明パネルの照明能力及び照明パネルからの光の一様性又は均一性に劇的なマイナスの影響を及ぼす。このため、蛍光管の１本が切れると、この切れた蛍光管を即座に交換することが必要になる。

さらに、第３５８号特許の照明装置の鋸歯状後側は、多くの埃や汚れを容易に取り込む場合があり、クリーニングするのがかなり厄介である。

さらに、蛍光管は、一定のスペクトルを放出し、それによりこのような照明パネルの色変化性能力が制限される。

本発明の目的は、先行技術の問題を少なくとも部分的に解決し、寿命が長く、汚れや埃に強く、しかも可変色の光を放出することができる光放出装置を提供することにある。

本発明者は、上述の目的を特許請求の範囲に記載された光放出装置によって達成できるということを発見した。本発明は、第１の態様において、光ガイドプレート及び少なくとも１つの発光ダイオードを有する光放出装置が提供される。

光ガイドプレートは、後面、これと反対側の前面及び後面と前面との間に配置された複数の相互に間隔をおいた反射面要素から成るアレイを有する。

反射面要素は、後面及び前面に対して非平行であり、各反射面要素は、前面に向いた前側表面及び後面に向いた後側表面を有するようになっている。反射面要素は、更に、１つの反射面要素の後側表面が、その隣りの反射面要素の前側表面に向くよう配置されている。

少なくとも１つの発光ダイオードは、光を反射面要素の２つの互いに隣り合う反射面要素相互間の領域中に放出するよう配置されている。

ＬＥＤからの光は、光ガイドプレート中に受け入れられ、そしてこの中で配光され、その後、光ガイドプレートからその前面を通って出る。この光は、２つの隣り合う反射面要素相互間を通ると共にこれらに反射することにより光ガイドの後面から前面に案内されることになる。

光ガイドの前面と反射面要素の前側表面は角度をなしているので、光は、最終的には、全反射のための臨界角よりも小さい角度で前面に入射し、そして光ガイドプレートの外部に取出される。

反射面要素は光ガイド内に配置されているので、光ガイドプレートの後面と前面の両方は、平坦に作られるのが良い。この平坦な表面は、埃や汚れのないきれいな状態に容易に維持できる。発光ダイオードを主要光源として用いることは、これらの寿命が長いので有利である。それ故、点検整備間隔が延び、それにより維持費が低くなる。

さらに、発光ダイオードは、飽和色の光を放出することができ、それにより光放出装置は、高い色可変性で光を生じさせることができる。

本発明の実施形態では、反射面要素は、前面から離隔されている。

反射面要素が光ガイドの前面から離隔され、即ち、この前面に連結されていない場合、これにより、前面と反射面要素との間に開口部又は隙間が生じたままになる。それ故、光ガイドプレートの前面への入射時に光ガイドプレートの外部には取出されない（例えば、入射角が全反射のための臨界角よりも大きいことに起因して）ＬＥＤからの光は、別の隣り合う対をなす反射面要素相互間の領域中に反射可能である。

本発明の実施形態では、反射面要素は、相互に本質的に同一平面上に位置している。

本質的に長方形の形をした本発明の光放出装置からの本質的に均一の光を得るために、反射面要素は、互いに平行であり又は同一平面上に位置し、ＬＥＤの各々からの光が同一の仕方で差し向けられるようにすることが好ましい。

本発明の実施形態では、反射面要素の少なくとも一部は、その前側表面と後側表面との間に設けられたスロットを有する。

反射面要素の前側表面と後側表面との間のスロットにより、全反射が、これら要素上で起こることができる。これにより、光の利用性が向上する。というのは、反射は、光の吸収無く生じることができるからである。

本発明の実施形態では、鏡が、反射面要素の前側表面及び後側表面の１つ以上のところに又は前側表面と後側表面との間に配置されるのが良い。

反射面要素の前側表面及び（又は）後側表面に入射した光の相当な部分が臨界入射角未満である光ガイドプレートの設計に関し、これ又この光が反射されて２つの隣り合う反射面要素相互間の空間中に戻されるよう鏡を設けるのが良い。

本発明の実施形態では、少なくとも１つの発光ダイオードは、２つの隣り合う反射面要素相互間に位置した状態で後面に設けられた凹部内に配置されるのが良い。

全光放出装置の本質的に平坦な後面を設けるようにするために、発光ダイオードは、光ガイドプレートの後面に設けられた凹部内に配置されるのが良い。これにより、機械的に頑丈な設計が得られる。というのは、ＬＥＤは、機械的摩耗及び引裂きへの露出度が少ないからである。さらに、ＬＥＤは、容易に、光ガイド内に物理的に固定でき、それにより、典型的にはＬＥＤが取り付けられる別個のＰＣＢ回路板を不要にすることができる。その代わり、ＬＥＤを簡単且つ安価な電気的配線により光放出装置の裏側に連結することができる。

本発明の実施形態では、少なくとも１つの発光ダイオードは、光ガイドプレートと光学接触状態にあるのが良い。

ＬＥＤが光ガイド材料と光学接触状態にある場合、ＬＥＤが光ガイド材料から距離を置いたところに配置されると共に（或いは）光ガイド材料と光学接触状態にない場合と比較して、光利用効率が増大する。というのは、ＬＥＤによって放出された光の大部分（本質的に全て）が光ガイド中に取出されるからである。しかしながら、光は、受け取った光の全体的方向に対して最高９０°までの角度的広がりで光ガイドプレート中に受け取られ、それ故、光ガイド中の全反射によっては案内されない。光ガイドプレート中の反射面要素は、これらの延長に沿う方向への必要なコリメーション（視準）を提供する。

本発明の実施形態では、少なくとも１つの発光ダイオードは、２つの隣り合う反射面要素相互間で光ガイドプレート中に鋳込まれるのが良い。

発光ダイオードが光ガイド中に鋳込まれている場合、発光ダイオードは、光ガイドプレートによって物理的に固定され、本質的に周囲環境に露出されることはなく、容易にきれいに保たれる非常に頑丈な設計が得られる。

さらに、ＬＥＤを光ガイドプレート中に鋳込むことにより、ＬＥＤは、光ガイドプレートと光学接触関係をなすようになる。

本発明の実施形態では、反射面が、後面のところに設けられるのが良い。

光ガイドプレート中を伝搬する光は、全反射のための臨界角未満の角度で後面に入射することができ、後面を介して光ガイドから外部に取出される場合がある。これは、一般的には望ましくなく、このような外部取出光を反射して光ガイド中に戻し、それによりその前面を通って最終的に外部取出できるようにするために、光ガイドプレートの後面には反射面を用いるのが良い。

本発明の実施形態では、２つ以上の発光ダイオードが、光を２つの隣り合う反射面要素相互間の単一の空間中に放出するのが良い。

光を単一のこのような領域中に放出するよう配置された複数個のＬＥＤは、一緒になって、長い光源を形成することができる。このような長い光源は、複数個のＬＥＤの１つ又は数個が切れた場合に完全に機能しないというわけではない。というのは、隣りのＬＥＤが依然として動作状態にあるからである。それ故、これにより、光放出装置に関する堅固な設計が得られる。

さらに、典型的には別個独立にアドレス可能である互いに異なる色の複数個のＬＥＤをこのような単一の領域内で用いて色可変性光放出装置を提供することができる。

本発明の実施形態では、反射面要素の前側表面は、前面と１°〜２０°の角度をなすのが良い。この角度は、所望のコリメーション度を達成するように設定される。

この角度が約１°〜約２０°、好ましくは２°〜１０°である場合、各発光ダイオードからの光は、光ガイド中で配光されてこれが幾つかの対をなす隣り合う反射面要素に対応した場所で光ガイドの前面から外部に取出されるようになり、その結果、このような光放出装置からの光は、光ガイドプレート全体にわたり非常に均一になる。

本発明の実施形態では、少なくとも１つのコリメータが、２つの隣り合う反射面要素相互間の空間内に形成されるのが良く、コリメータは、光を少なくとも光ガイドの平面内にあり且つ反射面要素のアレイの延びる方向である第１の方向に垂直な方向にコリメートするよう光を空間内に放出する発光ダイオードと光ガイドプレートの前面との間の光路中に配置される。

光ガイド中の反射面要素は、本質的には、第１の方向に垂直な方向における光のコリメーションをもたらさない。コリメータを隣り合う反射面相互換の領域に配置して光ガイド中の光が光ガイドの平面内に位置し、且つ反射面要素のアレイが延びる方向に垂直な方向にコリメートされるようにすることによって、光ガイドプレートから出た光は、この方向にコリメートされることになる。このようなコリメータは、代表的には、漏斗の形をしている。

本発明の実施形態では、少なくとも２つのコリメータが、２つの隣り合う反射面要素相互間の領域内に並んで形成されるのが良く、これら２つのコリメータは、開口した空所によって分離されている。

コリメータが光ガイドプレートの材料中に作られ、隣り合うコリメータ相互間の空間が開口空所によって形成される場合、コリメータの光ガイド材料と開口空所との間のインタフェースにおいて全反射が可能である。それ故、ロスの無い反射がこれらインタフェースで起こることができ、それにより光放出装置の光利用効率が増大する。

本発明の実施形態では、変向箔が、光ガイドの前面のところに設けられるのが良く、変向箔は、前面に向いたプリズム状の面を有する。

第２の態様では、本発明は又、それ自体上述した光ガイドプレートに関する。

次に、本発明の現時点において好ましい実施形態を示した添付の図面を参照して本発明のこの態様及び他の態様について詳細に説明する。

本発明の光放出装置の一実施形態を示す図である。 図１ａの細部を示す図である。 図１ａの実施形態の斜視図である。 本発明の光放出装置の第２の実施形態を示す図である。

本発明は、一態様では、少なくとも１つの光ガイドプレート及び光を光ガイドプレート中に放出するよう配置された少なくとも１つの発光ダイオードを有する光放出装置に関する。本発明は、別の態様では、このような光ガイドプレートそれ自体に関する。以下の実施形態は、光放出装置に関するが、開示した光放出装置の光ガイドプレートに関する全ての詳細は、本発明の態様である光ガイドプレートにも当てはまる。

本発明の光放出装置の例示の実施形態が、図１ａ〜図１ｃに示されており、このような光放出装置は、光ガイドプレート１００及び複数個の発光ダイオード１１０を有している。

光ガイドプレート１００は、少なくとも部分的に透過性であり、例えば半透明又はそれどころか透明であり、例えば透明な材料、例えば光学的に明澄なガラス、又はプラスチック材料で作られている。ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）及びポリカーボネートは、適当なプラスチック材料の例である。

光ガイドプレート１００は、光放出装置の内部に向いた後面１０１及び光放出装置を見る人に向いた前面１０２を有する本質的に平べったいプレートである。

光ガイドプレート１００中には、複数個の相互に間隔をおいた反射面要素１０３から成るアレイが設けられている。このアレイは、光ガイドプレート１００の平面内でＬの方向に延びている。

代表的には、反射面要素１０３は、平坦で且つ比較的薄い（即ち、光ガイドプレートの厚さと比較して薄い）表面を備えている。

図１ｃで理解されるように、反射面要素１０３は、光ガイドプレート１００の平面内にあり且つアレイの方向Ｌに垂直な方向に延長されている。さらに、反射面要素１０３は、後面１０１に連結されているが、この実施形態では、前面１０２から離隔されている。それ故、反射面要素は、後面から延びているが、光ガイドプレートの前面まで完全に延びているわけではない。それ故、光ガイドプレート１００の厚さの方向に（即ち、後面から前面への方向に）、光ガイドプレートは、２つの部分、即ち、反射面要素１０３が納められた後面１０１寄りの下方部分及びこのような反射面要素１０３が設けられていない前面１０２寄りの上方部分に分割されている。

反射面要素１０３は、更に、光ガイドプレートの前面及び後面に対して平行ではなく、従って、反射面要素は、光ガイドプレート１００の前面１０２に向いた前側表面１０４及び光ガイドプレート１００の後面１０１に向いた後側表面１０５を有するようになっており、反射面要素は、１つの反射面要素１０３の後側表面１０５がその隣りの要素１０３′の前側表面１０４に向くよう配置されている。

反射面要素１０３のアレイは、直線アレイ、代表的には、直線（即ち、長方形）の光ガイドプレートであるのが良い。このような直線アレイでは、反射面要素１０３は、代表的には、相互に本質的に同一平面上に位置する。しかしながら、本発明は、これには限定されず、アレイは、例えば円形光ガイドプレートに用いられる円形アレイであっても良い（この場合、アレイの方向Ｌは、円形光ガイドの周囲を辿る）。変形例として、反射面要素１０３と光ガイドの前面及び後面とのなす角度は、互いに異なる表面要素１０３相互間で様々であって良い。

発光ダイオード１１０は、光を２つの隣り合う反射面要素１０３，１０３′相互間に形成された領域１１１中に放出するよう配置されており、領域１１１は、要素の一方１０３の後面１０５と２つの要素の他方１０３′の前面１０４との間に配置されている。

このような領域１１１中に受け入れられた光は、反射面要素１０３，１０３′の少なくとも一方に対する反射により及び（又は）オプションとして上述の領域内に位置する後面１０１の部分に対する反射によって、或いは、反射無く直接前面に至ることにより光ガイドの前面１０２に向かって進められる。

領域１１１は、反射面要素１０３と光ガイドプレート１００の後面１０１との間に第１のウェッジ状部分を形成している。この第１のウェッジ部分は、光を光ガイドプレートの高さの方向にコリメートする。

反射面要素１０３と光ガイドプレートの後面１０１との間のこのウェッジ部分は、ＴＩＲ（全反射）（前面１０２に関する）のための臨界角よりも小さな角度からＴＩＲのための臨界角よりも大きな角度（これは、ＬＥＤがガイドと光学接触状態にある場合又はＬＥＤ光が方向Ｌに沿って向けられていない場合に生じることがある）までの方向Ｌに沿う光をコリメートするために用いられる。この結果、光は、この第１のウェッジ部分によって光ガイド中に捕捉される。

領域１１１の残りの部分は、隣りの反射面要素１０３′と前面１０２との間に反対側の第２のウェッジ状部分を形成する。この第２のウェッジ部分は、コリメートするのではなく、光をデコリメート（非平行化又は非視準化）し、それにより光が表面１０２のところで光ガイドから漏れ出るようにする。

光ガイドプレート１００の前面１０２に全反射（ＴＩＲ）の臨界角未満の角度で入射した光は、光ガイドプレートの外部に取出される。しかしながら、ＬＥＤから出た光の一部は、ＴＩＲのための臨界角よりも大きな角度で前面に入射し、光ガイドプレートの後面に向かって反射されることになる。

今説明している実施形態では、前面１０２と光学面要素１０３（即ち、上述の上方部分）との間に隙間が存在するので、本来１対の互いに隣接した反射面要素１０３，１０３′相互間の或る特定の領域１１１に進む１つのＬＥＤからの光は、前面で反射されて、別の対をなす反射面要素１０３′，１０３″相互間に形成された別の領域１１１′中に差し向けられる場合がある。

前面１０２で反射されて光ガイドプレート中に戻される光は、最終的には、反射面要素の前側表面１０４で反射されてもう一度前面１０２に向けられる。反射面要素１０３の前側表面１０４は、前面１０２に向かって角度をなしているので、その結果としての前面１０２への入射角は、先の入射角とは異なり、光は、これが最終的に光ガイドの外部に取出されるまで光ガイド中を進む。

前面と反射面要素との間の開口部により、１つのＬＥＤからの光を光ガイドの大部分にわたって配光することができる。

反射面要素は、反射を行うよう反射鏡１０７を有しても良く、又は、図１ａの詳細図である図１ｂに示されているように、オプションとして、要素１０３の前側表面１０４と後側表面１０５との間にスロットを有しても良い。

このようなスロット１０６は、代表的には、光導波路中を伝搬されるべき光の波長よりも実質的に広い（即ち、反射面要素の前側表面から後側表面への距離が大きい）ことが必要である。さらに、このようなスロット１０６は、代表的には空（空気）であり又は光ガイドプレート材料の屈折率よりも実質的に小さい屈折率を有する材料で満たされる。このため、全反射が反射面要素１０３の前後の側１０４，１０５で起こるようになり、それにより本質的にロスの無い反射が生じる。

反射鏡１０７をスロット１０６内に、例えば、反射面要素の前側表面と後側表面との間又は前側表面及び後側表面の一方上に配置して全反射の臨界角未満の入射角で反射面要素に入射した光をも反射するのが良い。

各発光ダイオード（ＬＥＤ）１１０は、光を２つの隣り合う反射面要素１０３，１０３′相互間の領域１１１内に放出するよう配置されている。ＬＥＤ１１０は、光ガイドプレート１００の後面１０１上に配置され又はこの後面上に発光するよう配置されるのが良い。代表的には、ＬＥＤ１１０は、後面１０１に設けられた凹部１０９内に収納され又は光ガイドプレートの後面１０１中に鋳込まれる。

ＬＥＤ１１０を光ガイド１００中に鋳込むことにより、ＬＥＤは、光ガイドと光学接触状態にあり、光は、光ガイド中に効率的に取出される。

図１ｃに示されているように、複数（２つ又は３つ以上）のＬＥＤ１１０，１１０′は、光を２つの隣り合う反射面要素１０３，１０３′相互間の同一の単一領域１１１中に放出するよう配置されているのが良い。これら２つ又は３つ以上のＬＥＤ１１０，１１０′は、光ガイドの平面内に位置し、反射面要素１０３，１０３′のアレイの延長方向Ｌに垂直な延長方向に沿って延びる列を形成するよう並んで配置されている。列状のＬＥＤ１１０，１１０′は、延長された又は長い直線光源としての役目を果たすことができる。

ＬＥＤ１１０，１１０′の列は、互いに異なる色の光を放出するＬＥＤから成るのが良い。例えば、このような列は、色可変性光放出装置を形成するために各組が例えば赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤを含む１つ又は２つ以上の組から成るのが良い。

本発明の光放出装置には全ての形式のＬＥＤを用いることができ、このようなＬＥＤとしては、側部発光及び頂部発光型ＬＥＤ、無機系ＬＥＤ、有機系ＬＥＤ、ポリマー系ＬＥＤ、光の可視波長範囲の光を放出するＬＥＤ、光のＵＶ波長範囲の光を放出するＬＥＤ及び光のＩＲ波長範囲の光を放出するＬＥＤが挙げられるが、これらには限定されない。

ＬＥＤへの電気的及び熱的接続部は、底部側１０１を介しても良く、レフレクタ１０３を介しても良い。ＬＥＤは又、反射面要素１０３上に取り付けられ、次に、一緒になって、光ガイドプレート１００中に鋳込まれても良い。

幾分かの光は、偶発的に、光ガイドプレートの外部にその後面１０１を通って取出されても良い。このような光を反射して光ガイドプレート中に戻して光利用効率を高めるために反射面１０８を後面１０１の後側に設けるのが良い。

この表面１０８は、ＬＥＤへの電気配線又はＬＥＤへの熱的接触を可能にする穴を有するのが良い。

反射面要素のアレイの延長方向Ｌに沿って測定された２つの隣り合う反射面要素１０３，１０３′相互間の距離（即ち、アレイのピッチ）は、代表的には、１センチメートル又は数センチメートルのオーダーであり、例えば、約０．５〜３０ｃｍ、代表的には約１〜約１０ｃｍである。

現在用いられている低出力ＬＥＤに関し、約１〜２ｃｍのこのようなピッチ、現在用いられている高出力ＬＥＤに関し、約３〜６ｃｍのこのようなピッチが有用であることが判明した。しかしながら、ＬＥＤ効率及びルーメン／パッケージの増大につれ、このピッチは、将来増加する場合がある。

アレイの延長方向Ｌに沿い、ピッチは、一定であっても良く、或いは変形例として変化していても良い。

光ガイドプレートの厚さ（即ち、その後面から前面までの距離）は、代表的には、数ミリメートルのオーダーであり、例えば、約１〜約２０ｍｍ、代表的には約２〜約１０ｍｍである。しかしながら、この厚さは、ＬＥＤの高さ及び反射面要素のピッチで決まる。ＬＥＤは、ますます小型化しており、それにより、薄い光ガイドの実現が可能になる。他方、パッケージ１つ当たりの光の量が増大しており、従って、ピッチが増加する場合がある。それ故、厚さは、上述した厚さよりも小さくても良く、大きくても良い場合がある。

代表的には、反射面要素の高さ（光ガイドプレートの厚さに沿って測定された高さ）は、光ガイドプレートの厚さの約１０％〜１００％（即ち、後面から前面まで）であり、代表的には、約３０％〜約７０％である。

反射面要素１０３が後面１０１から前面１０２まで完全に（１００％）延びている場合、隣り合う領域１１１，１１１′内に配置されたＬＥＤからの光の混合が生じず、同一空間内に配置されたＬＥＤからの光の混合のみが生じる。

光ガイド１００の前面１０２と反射面要素１０３の前側表面１０４との間の角度は、代表的には、数度のオーダーであり、例えば約２°〜約２０°であり、代表的には約４°〜約１０°である。

一般に、角度が小さければ、コリメーションが良好になる。しかしながら、ＬＥＤの高さ（例えば、ＬＥＤが光ガイドプレートの後面中に鋳込まれる場合）及びピッチが所与である場合、ＬＥＤは、角度が小さすぎる場合、反射面要素と光ガイドプレートの後面との間に嵌まり込まないであろう。良好な結果を示す例示の一実施形態では、反射面要素のアレイのピッチは、１．８５ｃｍであり、光ガイドプレートの厚さは、３ｍｍであり、反射面要素は２ｍｍの高さ（６６．７％）まで延び、光ガイドプレートの前面に対する反射面要素の角度は、６°である。

代表的には、アレイの方向Ｌに沿って計った反射面要素１０３の延長方向長さは、同一方向に沿って計った隣り合う反射面要素相互間の距離（即ち、ピッチ）とほぼ同じである。しかしながら、この延長方向長さは、ピッチよりも幾分長くても良く（その結果、反射面要素が互いにオーバーラップする）、又は、変形例として、ピッチよりも幾分小さくても良い。

上記において提案した光ガイドプレートの設計は、光ガイドの平面内に位置し、反射面要素１０３のアレイの延長方向Ｌに垂直な方向には本質的にコリメーションを生じさせない。

それ故、本発明の光放出装置の第２の例示の実施形態では、図２に示されているように、光をこの方向にコリメートするコリメータ２２０が、光ガイドプレート設計中に組み込まれている。

コリメータ２２０は、ＬＥＤと光ガイドプレートの前面との間のＬＥＤ１１０の前に（即ち、ビーム経路中に）且つ２つの隣り合う反射面要素相互間の空間内に配置されている。

コリメータは、反射面要素１０３の後側表面１０５、光ガイドプレートの後面１０１及び光ガイドプレートの後面１０１から反射面要素の後側表面１０５まで延びる側壁２２１によって画定されている。

コリメータ２２０は、側壁２２１相互間の距離がＬＥＤからの距離につれて増大するよう漏斗の形をしている。側壁２２１は、代表的には、反射性である。

コリメータ２２０中の光がその側壁２２１で反射されると、光ガイドの平面内に位置し、反射面要素１０３のアレイの延長方向Ｌに垂直な方向における光の角度の広がりが減少し、即ち、光が、この方向にコリメートされる。

代表的には、複数（２つ以上）のコリメータ２２０，２２０′が、別々のＬＥＤ１１０，１１０′又はＬＥＤの別々の群からの光をコリメートするよう２つの隣り合う反射面要素１０３，１０３′相互間の同一領域１１１内に互いに隣接して並んで配置されている。

側壁２２１を形成する一方法は、隣り合うコリメータ２２０，２２０′を分離する空所２２２を設けることである。空所２２２は、空（空気、真空、他のガス）であることが必要であり又は光ガイドプレート材料の屈折率よりも実質的に小さな屈折率を備えた材料で満たされるべきである。次に、側壁２２１は、光ガイド材料と空所２２２との間のインタフェースとして形成され、側壁２２１上で全反射が可能であり、それにより、これら表面での本質的にロスの無い反射が得られる。

非常に効率的な反射を提供することに加えて、コリメータ２２０，２２０′を射出成形ステップで容易に形成することができる。

変形例として、小さな表面を光ガイドプレート材料中に成形して側壁２２１を形成しても良い。

このようなコリメータ２２０を光ガイドプレート設計中に導入することにより、光ガイドプレートの平面内における全ての方向においてコリメートされる光を提供する光放出装置が得られる。

当業者には明らかなように、図１及び図２に示されている光放出装置からの光は、代表的には、光ガイドプレートからその前面１０２を通って出て前面１０２の法線に対して相当な角度をなして周囲環境中に進むことになる。

例えば、このような光放出装置は、壁に吊り下げられたときに天井を照明するのに好適な場合があり、或いは、天井中に配置された場合壁を照明するのに好適な場合があるが、前面の法線からの光の放出が望ましい他の目的の場合にも好適なことがある。

しかしながら、或る特定の用途では、例えば光ガイドプレートの前面の法線のところ又はこれに近いところに主要な方向を持つ光を得るために、光ガイドプレートから出た光を変向することが望ましい。

このため、本発明の実施形態では、図１ａに示されているように、変向シート３００を前面１０２のところに設けて光ガイドプレート１００からその前面１０２を通って出た光を受け取ってこの光の主要方向を変向するのが良い。

このような変向シート３００の一例は、光ガイドプレート１００の前面１０２に向いたプリズム状表面３０１を備えたシート状の半透明材料（即ち、プラスチック、セラミック又はガラス）から成る。

一実施形態では、プリズム状表面３０１は、相互に平行な突起３０２のアレイを有する。高い効率を得るため、突起３０２は、有利には、光ガイドプレート１００中の反射面要素１０３に本質的に平行である。

代表的には、突起３０２は、２０°〜７０°、好ましくは約４０°の頂角を備えた三角形の形をした断面を有する。突起３０２は、代表的には、反射面要素１０３のピッチよりも著しく小さいピッチ（２つの隣り合う突起相互間の距離）で形成されている。代表的には、突起３０２のピッチは、約５０〜５００μｍである。

突起３０２は、更に、前面１０２の法線に関して非対称であるのが良く、その目的は、光ガイドプレートからの光を前面の法線に沿う平均方向に差し向けることにある。非対称突起３０２を得るため、突起の中心線は、前面１０２の法線に対して平行ではない。

本発明の光放出装置及び光ガイドプレートは、これらが適当な任意の用途で利用できる。非限定的な例示の使用範囲としては、全般照明用途、例えば住居、オフィス、自動車等用の照明装置及びディスプレイ装置の背面照明のための照明装置内での使用又はこのような照明装置としての使用が挙げられる。例えば、このような照明装置は、本発明の光放出装置を１つ又は２つ以上有するのが良い。

Claims (16)

1. 光ガイドプレート及び前記光ガイドプレートに収納された少なくとも１つの発光ダイオードを有する光放出装置であって、前記光ガイドプレートは、後面、これと反対側の前面、及び前記後面と前記前面との間に配置された複数の相互に間隔をおいた反射面要素から成るアレイを有し、
   前記反射面要素は、前記後面及び前記前面に対して非平行であり、前記反射面要素は、前記前面に向いた前側表面及び前記後面に向いた後側表面を有し、
   反射面要素の前記後側表面は、その隣りの反射面要素の前記前側表面に向いており、
   前記少なくとも１つの発光ダイオードは、光を前記反射面要素の２つの互いに隣り合う反射面要素相互間の領域中に放出するよう配置されている、光放出装置。
2. 前記反射面要素は、前記前面から離隔されている、請求項１記載の光放出装置。
3. 前記反射面要素は、相互に同一平面上に位置している、請求項１又は２記載の光放出装置。
4. 前記反射面要素の少なくとも１つは、その前記前側表面と前記後側表面との間に設けられたスロットを有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光放出装置。
5. 鏡が、前記反射面要素の前記前側表面及び前記後側表面の１つ以上のところに又は前記前側表面と前記後側表面との間に配置されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光放出装置。
6. 前記少なくとも１つの発光ダイオードは、前記２つの互いに隣り合う反射面要素相互間に位置した状態で前記後面に設けられた凹部内に配置されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光放出装置。
7. 前記少なくとも１つの発光ダイオードは、前記光ガイドプレートと光学接触状態にある、請求項１〜６のいずれか１項に記載の光放出装置。
8. 前記少なくとも１つの発光ダイオードは、前記２つの互いに隣り合う反射面要素相互間で前記光ガイドプレート中に鋳込まれている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の光放出装置。
9. ２つ以上の発光ダイオードが、光を前記２つの互いに隣り合う反射面要素相互間の単一の空間中に放出する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の光放出装置。
10. 前記反射面要素の前記前側表面は、前記前面と１°〜２０°の角度をなしている、請求項１〜９のいずれか１項に記載の光放出装置。
11. 少なくとも１つのコリメータが、前記２つの互いに隣り合う反射面要素相互間の空間内に形成され、前記コリメータは、光を少なくとも前記光ガイドプレートの平面内にあり且つ前記反射面要素のアレイの延びる方向である第１の方向に垂直な方向にコリメートするよう光を前記空間内に放出する発光ダイオードと前記光ガイドプレートの前記前面との間の光路中に配置されている、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の光放出装置。
12. 前記コリメータは、漏斗の形をしている、請求項１１記載の光放出装置。
13. 少なくとも２つのコリメータが、前記２つの互いに隣り合う反射面要素相互間の前記領域内に並んで形成されている、請求項１１又は１２記載の光放出装置。
14. 変向箔が、前記光ガイドプレートの前記前面のところに設けられ、前記変向箔は、前記前面に向いたプリズム状の面を有する、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の光放出装置。
15. 後面、これと反対側の前面、及び前記後面と前記前面との間に配置された相互に間隔をおいた反射面要素から成るアレイを有する光ガイドプレートであって、
    前記反射面要素は、前記後面及び前記前面に対して非平行であり、前記反射面要素は、前記前面に向いた前側表面及び前記後面に向いた後側表面を有し、
    反射面要素の前記後側表面は、その隣りの反射面要素の前記前側表面に向いており、
    前記光ガイドプレートの前記後面には、複数の発光ダイオードを収納する凹部が設けられている、
    光ガイドプレート。
16. 請求項１〜１４のいずれか１項に記載の光放出装置を少なくとも１つ有する照明装置。

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