JP5816850B2 - 照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、導光板を用いた面発光方式の照明装置に関する。

導光板を用いた面発光方式の照明装置として、図１６の断面図に示すような照明装置９００が開示されている（特許文献１参照）。照明装置９００は、天井に取り付けられるタイプの円盤状のシーリングライトである。図１６に示すように、照明装置９００は、複数の発光素子９２２と、導光板９４０とを備える。複数の発光素子９２２は、それぞれの主出射方向を導光板９４０に向けた状態で円環状に配列されている。導光板９４０は円盤状であり、円環状に配列された発光素子９２２（以下、発光素子の配列を単に「素子列」という）に沿う部分からなる入光部９４１と、入光部９４１より内側に位置する内側導光部９４２と、入光部９４１より外側に位置する外側導光部９４３と、を有する。入光部９４１は、略Ｖ字状の断面形状を有し、素子列に対向する入射面９４１ａと、入射面９４１ａの反対側に位置する反射面９４１ｂを有する。発光素子９２２からの出射光は、導光板９４０の入射面９４１ａに入射され、反射面９４１ｂで反射される。反射面９４１ｂがＶ字状の斜面となっているので、Ｖ字の頂点部分に対して径方向内側の斜面で反射した光は内側導光部９４２に導かれ、Ｖ字の頂点部分に対して径方向外側の斜面で反射した光は外側導光部９４３に導かれる。内側導光部９４２および外側導光部９４３に導かれた光は、光出射面９４２ａ、９４３ａより、外部に均一な照明光として出射される。このように、照明装置９００では、導光板９４０を用いて面発光を実現している。

特開２０１２−１０４４７６号公報

ところで、上記従来の照明装置では、複数の発光素子が列状に配置されており、隣り合う発光素子の間には間隔があいている。そのため、導光板を平面視した場合の入射光の輝度は、素子列に沿う方向において発光素子が存在する箇所で大きく、発光素子が存在しない箇所で小さい。また、製造上の制約等により、導光板の断面を微視的に視ると、反射面のＶ字の頂点部分は、Ｒを有するような曲面となる場合がある。この場合、頂点部分が発光素子の主出射方向に対して略垂直面となり、発光素子の主出射方向に出射された光の一部が、頂点部分で反射されずに透過してしまう。これらの事情により、導光板を光出射方向から視た場合、反射面のＶ字の頂点部分では入射光が反射されずに透過しており、しかもその中でも素子列に沿う方向において発光素子が存在する箇所で多く、発光素子が存在しない箇所では少ない。すなわち、当該照明装置では、発光素子からなる素子列に沿う方向において、輝度むらが生じるおそれがある。

本発明は、上記した課題に鑑み、導光板を用いて面発光を実現しつつ、輝度むらを低減した照明装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る照明装置は、複数の発光素子が列状に実装された実装基板と、前記実装基板に対向配置された導光板とを備える照明装置であって、前記導光板は、前記素子列に対向する入射面を有する入光部を備え、前記入射面には、前記複数の発光素子からの入射光を前記素子列に沿う方向に拡散させる異方性拡散処理がなされている構成とする。

また本発明の別の態様では、前記異方性拡散処理は、前記入射面が、前記素子列の直交方向に延びる長尺状の凹部が前記素子列に沿う方向に複数形成された構造を有することと、各凹部の向かい合う内側面のそれぞれが、凹部の奥に向かうほど凹部の幅が狭くなるような傾斜面として形成されていることである構成とすることもできる。
さらに、隣り合う凹部のピッチが、各発光素子に含まれる発光層の前記素子列に沿う方向の長さの半分以下である構成とすることもできる。

また本発明の別の態様では、前記入射面が、隣り合う凹部の間に、前記実装基板に平行な平面を有する構成とすることもできる。
また本発明の別の態様では、前記各凹部の向かい合う内側面は、それぞれ平面状であり、前記凹部の各内側面と前記実装基板とのなす角度は、３０°以上６０°以下である構成とすることもできる。

また本発明の別の態様では、前記凹部は、Ｖ字状またはＵ字状の断面形状を有する構成とすることもできる。
また本発明の別の態様では、前記導光板は、さらに前記入光部の前記素子列の直交方向に隣接する部分からなり、前記入光部から導かれてきた光を出射する出射面を有する出光部を備え、前記導光板の入光部は、前記入射面が前記素子列側に押し出された形状を有し、前記入射面の反対側の面が入射光を前記出射部側へと反射する反射面となるように、当該入射面の反対側に窪みが形成されている構成とすることもできる。

また本発明の別の態様では、前記凹部は、前記入射面の前記素子列の直交方向の両端にまで延びた溝である構成とすることもできる。
また本発明の別の態様では、前記素子列は円環状であり、前記導光板は、円板状であり、前記入光部は、前記素子列の形状に沿う円環状の部分からなる構成とすることもできる。

本発明の一態様に係る照明装置では、導光板を用いることで、面発光を実現している。また、当該照明装置において、導光板の入射面には、発光素子からの入射光を素子列に沿う方向に拡散させる異方性拡散処理がなされている。その結果、素子列に沿う方向において、発光素子から入射面に入射した光の屈折後の配光幅が、異方性拡散処理をしない場合よりも大きくなる。従って、照明装置において、素子列に沿う方向における輝度むらを低減できる。

このように、導光板を用いて面発光を実現しつつ、輝度むらを低減した照明装置を提供できる。

実施の形態１に係る照明器具の外観構成と内部構成とを示す図である。 図１に示す照明器具の内部構成を示す分解斜視図である。 図１に示す照明器具の内部構成を示す部分断面図である。 （ａ）図１に示す照明器具における導光板を入射面側からみた斜視図であり、（ｂ）（ａ）の一部拡大図である。 （ａ）図１に示す照明器具から拡散カバーを取り除いたものの模式断面図であり、（ｂ）（ａ）の一部拡大図である。 図１に示した照明器具における導光板による作用の原理を示す図であり、（ａ）比較例に係る図であり、（ｂ）図１に示した照明器具に係る図である。 シミュレーションに用いた照明器具の模式断面図であり、（ａ）溝の内側面が平面である場合を示し、（ｂ）溝の内側面が曲面である場合を示す。 シミュレーションの結果を示す図であり、（ａ）Θ＝０°の場合を示し、（ｂ）Θ＝３０°であって、Ｗ１／Ｗ２＝０％である場合を示し、（ｃ）Θ＝３０°であって、Ｗ１／Ｗ２＝４０％である場合を示す。 シミュレーションの結果を示す図であり、（ａ）Θ＝４５°であって、Ｗ１／Ｗ２＝０％である場合を示し、（ｂ）Θ＝４５°であって、Ｗ１／Ｗ２＝４０％である場合を示し、（ｃ）Θ＝４５°であって、Ｗ１／Ｗ２＝５０％である場合を示す。 シミュレーションの結果を示す図であり、（ａ）Θ＝６０°であって、Ｗ１／Ｗ２＝０％である場合を示し、（ｂ）Θ＝６０°であって、Ｗ１／Ｗ２＝４０％である場合を示し、（ｃ）Θ＝６０°であって、Ｗ１／Ｗ２＝５０％である場合を示す。 シミュレーションの結果を示す図であり、（ａ）溝が半楕円状の断面形状を有し、Ｗ１／Ｗ２＝０％の場合を示し、（ｂ）溝が半楕円状の断面形状を有し、Ｗ１／Ｗ２＝４０％である場合を示し、（ｃ）溝が半円状の断面形状を有し、Ｗ１／Ｗ２＝０％の場合を示し、（ｄ）溝が半円状の断面形状を有し、Ｗ１／Ｗ２＝４０％である場合を示す。 Θ＝４５°であってＷ１／Ｗ２＝２０％である照明器具と、溝を設けない照明器具と輝度分布のシミュレーション結果を示す図であって、（ａ）は輝度分布を示す平面図であり、（ｂ）は輝度分布を示すグラフである。 Θ＝４５°であってＷ１／Ｗ２＝２０％である照明器具と、溝を設けない照明器具と照度分布のシミュレーション結果を示す図であって、（ａ）は照度分布を示す平面図であり、（ｂ）は照度分布を示すグラフである。 変形例に係る照明器具の内部構成を示す分解斜視図である。 図１に示した照明器具の天井板への取り付けの態様を説明する図である。 従来の照明装置の断面図である。

＜＜実施の形態＞＞
本発明の一態様に係る照明装置に用いられる照明器具について、図面を参照しながら説明する。図１は、照明器具１の外観を示す図である。ここでは、発光素子としてＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を利用する形態について説明する。
１．全体構成
図１に示すように、照明器具１の外観構成は、円盤状をしており、およそベース１０と拡散カバー５０とで構成される。ベース１０の一部が切欠かれ、当該切欠部１６からは、電源ユニット（不図示）と接続される配線２３が外部に延出される。ベース１０と拡散カバー５０とで囲まれた空間には、図１の破線で示すように、ＬＥＤ実装基板２０が配されている。ＬＥＤ実装基板２０は、実装基板２１とＬＥＤ２２とで構成される。
２．各部構成
図２は、照明器具１の内部構成を示す分解斜視図である。図２に示すように、照明器具１は、ベース１０と、ＬＥＤ実装基板２０と、反射部材３０と、導光板４０と、拡散カバー５０とを備える。
［ベース１０］
ベース１０は、中央側が深く周縁側が浅い二段底構造を有する本体部１１と、本体部１１の周囲に立設された外周部１２とを有する。ベース１０を構成する材料は、放熱特性に優れる材料、例えばアルミダイキャスト材料等の金属材料である。
［ＬＥＤ実装基板２０］
ＬＥＤ実装基板２０は、ベース１０の一段目１３に載置される。ＬＥＤ実装基板２０を構成する実装基板の形状は、円環状である。実装基板２１の表面には、例えば、１８個のＬＥＤ２２が円環状に配列されている（以下、ＬＥＤ２２の配列を単に「素子列」という）。実装基板２１は、例えば、セラミック材料や熱伝導樹脂等からなる絶縁層と、アルミニウム等からなる金属層とを積層した２層構造を有する。実装基板２１の表面にはＬＥＤ２２と配線２３とを電気接続するための配線パターン（不図示）が形成されている。実装基板２１の外径は、例えば、９０ｍｍである。実装基板２１の表面は、ＬＥＤ２２の出射光を効率良く導光板４０側へ反射させるために、反射特性を有している。

各ＬＥＤ２２の主出射方向は、実装基板２１の表面に垂直な方向である。ＬＥＤ実装基板２０では、例えば、合計１８個のＬＥＤ２２が配線パターンに対し、ＣＯＢ（Ｃｈｉｐ ｏｎ Ｂｏａｒｄ）技術を用いてフェイスアップ実装される。各ＬＥＤ２２の配列間隔は一定であり、当該配列間隔は、例えば、１７ｍｍである。
ＬＥＤ実装基板２０は、さらに配線２３を有する。配線２３は、電源ユニット（不図示）側よりＬＥＤ２２に電力供給を行う配線である。配線２３の両端は、実装基板２１の配線パターンと、電源ユニット（不図示）とに電気接続される。
［反射部材３０］
反射部材３０は、円板状をし、内側反射部３１と、凹入部３２と、外側反射部３３とを有する。反射部材３０の配設箇所は、ベース１０の一段目１３上に位置するＬＥＤ実装基板２０の表面上である。反射部材３０を配設する目的は、ＬＥＤ２２からの出射光と導光板４０から漏れ出た光とを、効率よく導光板４０側に反射することである。反射部材３０の表面は、反射特性を有している。反射部材３０を構成する材料は、高反射特性を有する材料、例えば高光反射性ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂、高反射ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、高光反射性ナイロン樹脂、高光反射性発泡樹脂等である。これらの樹脂材料を射出成形することで、高精度で反射部材３０を構成できる。

反射部材３０を平面視すると、凹入部３２は、反射部材３０の表面における一定半径の円環状の領域を、厚み方向に凹入させてなる。凹入部３２の位置する領域は、ＬＥＤ実装基板２０における素子列の真上に対応する。凹入部３２には、周方向に沿って複数の開口３４が一定間隔をおいて存在する。開口３４の平面形状において、各ＬＥＤ２２の実装位置の真上では素子列の直交方向の開口幅が小さく、それ以外の部分では素子列の直交方向の開口幅が大きい。ところで、本実施の形態では、素子列が円環状であるため、素子列に沿う方向が周方向となり、素子列に直交する方向が径方向となる。次に、照明器具１の径方向における断面図を用いて開口３４の断面形状を説明する。図３に示すように、開口３４の内側面は、その厚み方向中央位置にＬＥＤ２２の一部を覆うような突き出し部分３４ａを有する。
［導光板４０］
図２に示すように、導光板４０は、内側導光部４１と、入光部４２と、外側導光部４３とを有する。導光板４０の外径は、ベース１０の外周部１２の内径とほぼ一致させている。導光板４０を構成する材料は、透光性に優れる材料、例えばアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ガラス等である。樹脂材料を射出成形することで、高精度で導光板４０を構成できる。導光板４０は、ベース１０の二段目１４に載置される。導光板４０を配設する目的は、ＬＥＤ２２の出射光を面発光させることである。ところで、照明器具１は、直下型方式の照明器具である。そのため、導光板４０の光出射面の反対側に、複数のＬＥＤ２２が主出射方向を導光板の光出射面に向けて配列されている。

入光部４２は、導光板４０における素子列に沿う円環状の部位からなり、内側導光部４１および外側導光部４３よりも素子列側に押し出されたような形状となっている。これにより、図３に示すように、入光部４２の断面形状は一定の厚みを持つ略Ｖ字の形状となる。入光部４２の素子列に対向する面が、ＬＥＤ２２からの光が入射される入射面４４となる。また、入光部４２の入射面４４とは反対側の略Ｖ字状の斜面が、入射光を反射する反射面４２ｃとなる。

反射面４２ｃが略Ｖ字状なので、入射面４４から入射された光のうちＶ字の頂点部分４２ａ１よりも内周側の斜面で反射された光は内側導光部４１に導かれる。また、入射面４４から入射された光のうちＶ字の頂点部分４２ａ１よりも外周側の斜面で反射された光は外側導光部４３に導かれる。これにより、入射面４４から入射された光を内側導光部４１と外側導光部４３とに振り分けることができる。内側導光部４１と外側導光部４３とに振り分けられた光は、多重反射を繰り返す度にその一部が導光板４０の外部へ取り出される。これにより、照明器具１の面発光が実現できる。

また、図３に示すように、反射面４２ｃの斜面の形状は、径方向に沿って頂点部分４２ａ１に近づくほど傾斜が強くなるような曲面状である。そのため、導光板４０の厚みを小さくしても、ＬＥＤ２２から出射されて入射面４４を透過した光が反射面４２ｃで正反射しやすく、反射特性を確保しやすい。
ところで、このような凸形状の反射面４２ｃにより、ＬＥＤ２２の実装位置がずれた場合に、周方向の輝度むらという問題が生じることがある。そこで、本実施の形態では、開口３４の内側面に突き出し部分３４ａを設けることで、輝度むらを抑制している。以下、当該周方向の輝度むらの原因および輝度むらの解決方法について詳細に説明する。ＬＥＤ実装基板２０を製造する際、ＬＥＤ２２を実装基板２１表面における本来の設計位置よりも径方向にずれた位置に実装してしまうことがある。あるいは、ＬＥＤ実装基板２０と反射部材３０とが本来の相対位置関係からずれた関係で配置されることがある。このとき、開口３４の内側面に突き出し部分３４ａが存在しないと、ＬＥＤ２２の端部から出射した光が、入射面４４を介して反射面４２ｃのうち頂点部分４２ａ１から遠い箇所に入射することがある。そして、反射面４２ｃのうち頂点部分４２ａ１から遠い箇所の斜面の形状は、傾斜が弱い曲面状である。そのため、当該入射光の反射面４２ｃへの入射角が小さくなり、反射面４２ｃで反射されずに透過されやすくなる。その結果、照明器具において、周方向の輝度むらが生じやすくなる。これに対し、照明器具１では開口３４の内側面に突き出し部分３４ａが存在する。そのため、ＬＥＤ２２が設計位置よりも径方向にずれて実装された場合でも、ＬＥＤ２２の端部から出射し反射面４２ｃのうち頂点部分４２ａ１から遠い箇所に向かう光は突き出し部分３４ａに当たり、遮蔽される。これにより、照明器具１において、輝度むらが抑制される。

なお、反射面４２ｃのＶ字の頂点部分４２ａ１は、反射特性向上の観点から、できるだけ先鋭であることが望ましい。しかしながら、実際は、製造上の制約等により、頂点部分４２ａ１がＲを有するような曲面となることが多い。このような場合、頂点部分４２ａ１において、ＬＥＤ２２の主出射方向に対して略垂直な面が生じてしまう。そうすると、ＬＥＤ２２の主出射方向に出射された光の一部が、頂点部分４２ａ１で反射されずに透過してしまう。また、図２に示すように、頂点部分４２ａ１は素子列に沿って円環状に存在する。そのため、このような光の漏れは、素子列に沿う方向においてＬＥＤ２２が存在する箇所で多く、ＬＥＤ２２が存在しない箇所では少ない。すなわち、導光板４０を平面視した場合に、円環状の素子列に沿って輝度が高い箇所と低い箇所とが交互に現れる。これが素子列に沿う方向の輝度むらとなる。本実施の形態では、このような素子列に沿う方向の輝度むらを抑制するため、入射面４４にＬＥＤ２２からの入射光を素子列に沿う方向に拡散させる異方性拡散処理がなされている。入射面４４の異方性拡散処理の詳細については後述する。

内側導光部４１は、反射部材３０の内側反射部３１上に位置しており、入光部４２から導かれてきた光を内側反射部３１とは反対側の面から出射する。出射面内における出射光の均一性を高めるために、内側導光部４１の出射面に拡散処理を施してもよい。また、これ以外に、内側導光部４１の内部に拡散性のフィラーを混入してもよいし、内側導光部４１の内側反射部３１側の面にディンプルや凸部を設けてもよい。外側導光部４３は、反射部材３０の外側反射部３３およびベース１０のベース１０の二段目１４上に位置しており、入光部４２から導かれてきた光を外側反射部３３とは反対側の面から出射する。出射面内における出射光の均一性を高めるために、外側導光部４３の出射面に拡散処理を施してもよい。また、これ以外に、外側導光部４３の内部に拡散性のフィラーを混入してもよいし、外側導光部４３の外側反射部３３側の面にディンプルや凸部を設けてもよい。これにより、照明器具１の面発光の均一性をさらに向上できる。
［拡散カバー５０］
図２に戻って、拡散カバー５０は導光板４０を覆う光出射部５１と、光出射部５１の周縁に配された側壁部５２とを有する。拡散カバー５０のベース１０への接合は、外周部１２の頂部付近において、接着剤やシール部材を用いてなされる。拡散カバー５０を配設する目的は、導光板４０からの出射光を散乱させることにより均一な輝度分布の面発光を得ることである。拡散カバー５０を構成する材料は、透光性材料、例えばシリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ガラス等である。光出射部５１には光散乱処理が施され、導光板４０からの出射光を効率よく散乱するように調整される。光散乱処理としては、例えば、光出射部５１の表面を微細に凹凸処理することが挙げられる。この光散乱処理は、光出射部５１の表面および裏面の両方に施してもよい。また、透光性材料からなる光出射部５１に光散乱処理を施す代わりに、あるいは、それと共に、透光性材料に拡散用のフィラーを混合した材料を用いて光出射部５１を構成してもよい。図３に示すように、拡散カバー５０の側壁部５２は、ベース１０の外周部１２の外周面に接合される。
３．入射面の異方性拡散処理
導光板４０では、上述のように、素子列に沿う方向の輝度むらを抑制するため、入射面４４にＬＥＤ２２からの入射光を素子列に沿う方向に拡散させる異方性拡散処理がなされている。具体的には、異方性拡散処理は、図４（ａ）の導光板４０の斜視図に示すように、入射面４４が径方向（素子列の直交方向）に延びる溝４６を周方向に複数形成された構造であることと、図５の断面図に示すように、各溝４６の向かい合う内側面４５は、溝の奥に向かうほど溝の幅が狭くなるような傾斜面として形成されている。溝４６は、入射面４４の全周に亘って、例えば、３６０箇所に形成されている。溝４６の内側面４５は平面であって、溝４６の断面は全体としてＶ字状をなしている。なお、溝４６の内側面４５は平面に限らず曲面であってもよく、内側面４５が曲面である場合には、溝４６の断面は全体としてＵ字状をなしている。入射面４４にこのような溝４６が形成されているため、内側面４５にＬＥＤ２２から光が入射すると、入射光は内側面４５で屈折されて素子列方向に拡がる。溝４６の内側面４５の角度Θは、入射面が平坦な場合に比べて配光幅が拡がればどんな値であってもよい。そのため、角度Θは、原理的には０°より大きく９０°以下であればよい。さらに、溝４６の内側面４５が平面である場合には、後述するシミュレーションにより、角度Θは、例えば、３０°以上６０°以下の任意の角度が望ましいことがわかった。

図４（ｂ）に示すように、各溝４６は、入射面４４の素子方向の直交方向の両端にまで延びているため、限られた入射面４４のうち最大限の面積の内側面４５を設けることができる。その結果、入射光を素子列方向に拡げることができ、素子列に沿う方向の輝度むらをさらに抑制できる。
入射面４４は、隣り合う溝４６の間に、実装基板２１に平行な平面４７を有する。平面４７に入射した光は、そのまま導光板４０の上方に抜ける。これにより、導光板４０を平面視した場合、素子列に沿う方向においてＬＥＤ２２が存在する箇所でも輝度を確保することができる。

また、各溝４６の形状はほぼ同じであるため、入射面４４の光学特性は全体的に均一となる。
複数の溝４６が入射面４４に形成された導光板４０を製造するためには、例えば、溝４６に対応した凸部を設けた金型を用いて、導光板４０全体と溝４６とを同時に形成すればよい。また、溝４６を形成する前の導光板を形成してから、例えば、切削より溝４６を形成してもよい。

溝４６のピッチＬ１は、例えば、０．７ｍｍである。ＬＥＤ２２は、発光層２２ａと筐体２２ｂとを含み、発光層２２ａの素子列に沿う方向の長さＬ２は、例えば、２．６ｍｍである。入射面４４と発光層２２ａの表面との最短距離Ｌ３は、例えば、０．５ｍｍである。本実施の形態では、Ｌ１＝約０．２７Ｌ２との関係が成り立っている。このように、溝４６のピッチＬ１は、発光層２２ａの素子列に沿う方向の長さＬ２の半分以下であればよい。これにより、ひとつのＬＥＤ２２の発光層２２ａの上方に複数の溝４６が位置することとなり、入射光を素子列方向に拡げることができ、素子列に沿う方向の輝度むらをさらに抑制できる。
４．導光板による配光幅への影響
次に、照明器具１における導光板４０による作用の原理を、図６を用いて説明する。図６（ａ）に示す導光板１０４０（比較例）では、入射面１０４４が平面である。図６（ｂ）に示す導光板４０（実施例）では、入射面４４に複数の溝４６が形成されている。破線で描かれる２２ａ１は、発光層２２ａの表面の位置を示し、発光層２２ａの表面２２ａ１上の任意の一点を点光源Ｐとして示す。

図６（ａ）に示すように、比較例では、光源Ｐから出射された光は、導光板１０４０の入射面１０４４に入射する。入射面１０４４は、発光層２２ａの表面２２ａ１に平行である。光Ｌ１５は入射面１０４４に垂直に入射した後、そのまま真上に抜ける。その他の光Ｌ１１〜Ｌ１４およびＬ１６〜Ｌ１９は、入射角よりも屈折角が小さくなった上で上方に抜ける。一方、図６（ｂ）に示すように、実施例では、光源Ｐから出射された光は、導光板４０の入射面４４に入射する。入射面４４には、溝４６が形成されており、光Ｌ１〜Ｌ９はいずれも内側面４５に入射する。光Ｌ５は入射面４４に垂直に入射した後、そのまま真上に抜ける。その他の光Ｌ１〜Ｌ４およびＬ６〜Ｌ９は、入射角よりも屈折角が小さくなった上で上方に抜ける。

ここで、光Ｌ１〜Ｌ４およびＬ６〜Ｌ９の内側面４５に対する入射角は、光Ｌ１１〜Ｌ１４およびＬ１６〜Ｌ１９の入射面１０４４に対する入射角よりも大きい。入射面４４、１０４４のどちらに関しても、屈折角は入射角に一定数を乗じたものとなる。例えば、発光層２２ａの表面２２ａ１と入射面４４、１０４４との間に空気が存在し、空気の屈折率が１．０であって、導光板４０、１０４４の屈折率が、例えば、１．５のとき、屈折角は入射角の約０．６７倍となる。そのため、光Ｌ１〜Ｌ４およびＬ６〜Ｌ９の入射面４４での屈折角は、光Ｌ１１〜Ｌ１４およびＬ１６〜Ｌ１９の入射面１０４４での屈折角よりも大きい。その結果、導光板４０を用いた場合の光Ｌ１〜Ｌ９の方が、導光板１０４４を用いた場合の光Ｌ１１〜Ｌ１９よりも拡がりやすい。光源Ｐからの配光幅は、導光板４０を用いた場合のＬｗ４０の方が、導光板１０４４を用いた場合のＬｗ１０４４よりも大きくなる。
５．配光のシミュレーション
次に、溝４６の形状を変化させて、光源からの配光幅の拡がりについてシミュレーションを行った。シミュレーションに用いた導光板の形状を図７に示す。シミュレーションは、図７（ａ）に示す溝の内側面が平面である場合と、図７（ｂ）に示す溝の内側面が曲面である場合との二種類の導光板を用いて行った。溝の内側面が平面である場合には、角度Θと、比率Ｗ１／Ｗ２とを変化させた。角度Θは、内側面４５と実装基板２１とのなす角度である。比率Ｗ１／Ｗ２は、平面４７の幅Ｗ１の隣り合う溝４６のピッチＷ２に対する比率である。溝の内側面が曲面である場合には、内側面の形状と、Ｗ１／Ｗ２とを変化させた。３点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は、それぞれ発光層２２ａ上の一点を点光源として示している。図８〜図１１において、点光源Ｐ１〜Ｐ３の間隔、導光板４０、１０４０の屈折率、および点光源Ｐ１〜Ｐ３と導光板との距離は、それぞれ共通である。以下、シミュレーションの結果について図８〜図１１を用いて説明する。
［溝を形成しない場合］
図８（ａ）では、発光層２２ａの表面の中央および両端の３点から出射する光のうち、光軸に対して±７０°の範囲の光を１°ごとに分割し直線で表している。光線（図中の直線）の本数は４２３本である。
以下の図８（ｂ）〜図１１においても同様である。図８（ａ）に示すように、光源Ｐ１〜Ｐ３から出射された光は、入射面１０４４で屈折される。屈折後における配光幅は、Ｌｗ０である。
［溝の内側面が平面である場合］
図８（ｂ）、図８（ｃ）に示すように、Θ＝３０°の場合、Ｗ１／Ｗ２＝０％、４０％いずれのときも配光幅は、Ｌｗ１、Ｌｗ２であり、Ｌｗ０よりも拡がる。また、配光幅Ｌｗ１、Ｌｗ２内に存在する光は、配光幅Ｌｗ１、Ｌｗ２内に均一な密度で拡がっている。そのため、配光は均一に拡がっているといえる。

図９（ａ）、図９（ｂ）、図９（ｃ）に示すように、Θ＝４５°の場合、Ｗ１／Ｗ２＝０％、４０％、５０％いずれのときも配光幅は、Ｌｗ４、Ｌｗ５、Ｌｗ６であり、Ｌｗ０よりも拡がる。また、配光幅Ｌｗ４、Ｌｗ５、Ｌｗ６内における光路をみると、配光はほぼ均一に拡がっている。特に、Ｗ１／Ｗ２が０％、４０％、５０％と順に増えるにつれ、配光が均一なものに近づいている。これは、隣り合う溝の間に設けられた、発光層の表面に平行な平面において、光源Ｐ１〜Ｐ３から入射した光は屈折せず上方に抜けるためである。Ｗ１／Ｗ２＝５０％では、溝の内側面に入射して拡がる光と、隣り合う溝の間に設けられた平面に入射し上方に抜ける光との量をほぼ同一となるため、配光が均一なものに近づいている。

図１０（ａ）、図１０（ｂ）、図１０（ｃ）に示すように、Θ＝６０°の場合、Ｗ１／Ｗ２＝０％、４０％、５０％いずれのときも配光幅は、Ｌｗ７、Ｌｗ８、Ｌｗ９であり、Ｌｗ０よりも拡がる。また、配光幅Ｌｗ９内における光路をみると、配光は均一に拡がっている。ところで、光源としてＬＥＤチップと蛍光体が混入された樹脂材料で構成された封止層とからなるＬＥＤを用いる場合、ＬＥＤから真上方向に出射する光と、ＬＥＤから斜め上方向に出射する光とでは、色みが異なる。これは、真上方向に出射する光が封止層内を通る距離が、斜め上方向に出射する光が封止層内を通る距離よりも大きく、真上方向に出射する光の方が、蛍光体により色変換されやすいためである。そのため、例えば、青色ＬＥＤチップと黄色蛍光体との組み合わせで白色光を出射するＬＥＤを用いる場合、真上方向には白色光が出射し、斜め上方向には黄白色光が出射することがある。これによる色むらを、Θ＝６０°のときには改善することができる。図１０において、光源Ｐ１〜Ｐ３から真上に出射された光は、溝の内側面で屈折され斜め上に拡がる。一方、光源Ｐ１〜Ｐ３から斜め上に出射された光は、溝の一内側面で屈折されて進み、隣り合う溝の外側面で正反射され、上方へ向かう。これら二つの光が混色されるため、色むらを改善することができる。この色むら改善効果は、Ｗ１／Ｗ２＝５０％、４０％、０％の順で大きくなる。
［溝の内側面が曲面である場合］
図１１（ａ）、図１１（ｂ）に示すように、溝が半楕円状の断面形状を有する場合、Ｗ１／Ｗ２＝０％、４０％いずれのときも配光幅は、Ｌｗ１０、Ｌｗ１１であり、Ｌｗ０よりも拡がる。また、配光幅Ｌｗ１０、Ｌｗ１１内における光路をみると、配光は均一に拡がっている。図１２（ａ）、図１２（ｂ）に示すように、溝が半円状の断面形状を有する場合、Ｗ１／Ｗ２＝０％、４０％いずれのときも配光幅は、Ｌｗ１２、Ｌｗ１３であり、Ｌｗ０よりも拡がる。また、配光幅Ｌｗ１２、Ｌｗ１３内における光路をみると、配光は均一に拡がっている。
［まとめ］
このように、溝４６がＶ字状の断面形状を有し、溝４６の内側面４５と実装基板２１とのなす角度Θが３０°以上６０°以下の場合、溝が無い場合と比べて光源からの配光幅が拡がった。また、溝４６が半楕円状、半円状のようなＵ字状の断面形状を有する場合、溝が無い場合と比べて光源からの配光幅が拡がった。また、溝４６の形状に応じてＷ１／Ｗ２の比率を調整することで、配光を均一なものに近づけることができる。
６．輝度および照度のシミュレーション
さらに、Θ＝４５°であってＷ１／Ｗ２＝２０％である照明器具１０１と、溝を設けない照明器具１０００とを用いて、輝度分布および照度分布のシミュレーションを行った。
図１２が輝度分布の結果を示し、図１３が照度分布の結果を示す。照明器具１０１、照明器具１０００は、ともに円盤状であるが、図１２（ａ）、図１３（ａ）における輝度分布および照度分布のシミュレーション結果については、各照明器具１０１、照明器具１０００の結果を半分ずつに切ってあわせて示す。図１２（ａ）、図１３（ａ）において、共に左半分が照明器具１０１に対応し、右半分が比較例の照明器具１０００に対応する。また、図１２（ａ）、図１３（ａ）において、輝度および照度の高低が、図に示す色の濃淡で表されている。色の濃淡の差が小さい方が、輝度むらが小さいこととなる。

図１２（ａ）に示すように、照明器具１０１では、照明器具１０００よりも、色の濃淡の差が小さいため、輝度むらが低減されている。また、図１２（ｂ）に示すように、照明器具１０００の輝度の最大値と最小値との差は、照明器具１０１の輝度の最大値と最小値との差よりも小さい。このことからも、照明器具１０１では、照明器具１０００よりも、輝度むらが低減されているといえる。

図１３（ａ）に示すように、照明器具１０１では、照明器具１０００よりも、色の濃淡の差が小さいため、照度むらが低減されている。また、図１３（ｂ）に示すように、照明器具１０００の照度の最大値と最小値との差は、照明器具１０１の照度の最大値と最小値との差よりも小さい。このことからも照明器具１０１では、照明器具１０００よりも、照度むらが低減されているといえる。
７．効果
照明器具１では、導光板４０を用いて面発光を実現している。また、導光板４０の入射面４４に溝４６を複数設けることで、素子列に沿う方向の輝度むらを低減できる。

また、開口３４の平面形状において、各ＬＥＤ２２の実装位置の真上では素子列の直交方向の開口幅が小さく、それ以外の部分では素子列の直交方向の開口幅が大きい。これにより、導光板４０の素子列に対向する面のうち隣り合うＬＥＤ２２の間に対応する部分に向けて、各ＬＥＤ２２からの光が出射されやすくなる。その結果、照明器具１の素子列に沿う方向の輝度むらを低減できる。

ところで、導光板を用いて面発光する照明器具としては、エッジライト方式のものもある。エッジライト方式の照明器具では、導光板の外周に発光素子がそれぞれの主出射方向を導光板に向けて配置される。そして、発光素子を保護するために、導光板の外周縁には枠材が取り付けられる。そのため、エッジライト方式の照明器具では、枠材により導光板の外周縁から出射される光が遮られるため、照明器具を全面発光させることが難しい。一方、照明器具１では、導光板４０の外周縁に枠材を取り付ける必要が無いため、全面発光が可能である。
＜＜変形例＞＞
以上、本発明に係る照明装置の構成を、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施の形態に限られない。例えば、上記実施形態の部分的な構成を、適宜組み合わせてなる構成であってもよい。また、上記実施の形態に記載した材料、数値等は好ましいものを例示しているだけであり、それに限定されることはない。さらに、本発明の技術的思想の範囲を逸脱しない範囲で、構成に適宜変更を加えることは可能である。

以下に、本発明に係る補助光源ユニットの変形例について説明する。なお、変形例については、両者の相違点についてのみ説明し、共通する構成については同じ符号を使って説明を省略する。
１．照明器具の形状の変形例
図１４は、変形例に係る照明器具の内部構成を示す分解斜視図である。

照明器具４０１は、ベース４１０と、ＬＥＤ実装基板４２０と、導光板４４０と、拡散カバー４５０と、を備える。ＬＥＤ実装基板４２０は、長尺で矩形状の実装基板４２１と、８個のＬＥＤ２２と、を含む。ベース４１０および拡散カバー４５０の形状は、実装基板４２１と同様に長尺で矩形状である。導光板４４０は、内側導光部４４１と、入光部４４２と、外側導光部４４３と、を含む。入光部４４２は、ＬＥＤ２２からなる直線状の素子列と対向して配置される。入光部４４２の形状は、素子列の形状とあわせた直線状である。入光部４４２から入射した光は、内側導光部４４１および外側導光部４４３に導かれて出射されるため、面発光が実現できる。照明器具の形状は、円盤状、直線状に限らず、楕円盤状、菱形状などであってもよい。
２．照明器具を用いた照明装置
上記実施の形態で示した照明装置の利用例を、天井に埋設するダウンライトを用いて説明する。図１５は、照明器具１を用いた照明装置１００の構成及び設置例を示す一部断面図である。

図１５に示すように、ＬＥＤ照明装置１００は、照明器具１と、板バネ状の掛止部材３と、照明器具１を点灯させるための電源ユニット４とを備える。照明器具１は配線２３により電源ユニット４と接続されている。掛止部材３は照明器具１の背面側にあるベース１０に取着される。
照明装置１００を設置する際には、天井２に設けた貫通孔２ａを介し、天井２の裏面２ｂに電源ユニット４を載置する。貫通孔２ａに対し、照明器具１をベース１０が収納されるように配置する。このとき貫通孔２ａの周縁に掛止部材３を掛止させる。これにより照明装置１００を天井２に設置できる。
３．入射面の構成
上記実施の形態等では、導光板の入射面に、素子列と直交する方向に延びる溝を形成した。しかしながら、これに限らず、入射面に、発光素子からの入射光を素子列に沿う方向に拡散する異方性拡散処理がなされていればよい。

例えば、導光板の入射面に、入射面の素子列と直交する方向の両端にまでに延びる溝ではなく、素子列の直交方向に延び、且つ、入射面の素子列と直交する方向の一部に延びる凹部を形成してもよい。このとき、凹部の内側面は、凹部の奥に向かうほど凹部の幅が狭くなるよう傾斜させればよい。また、導光板の入射面に溝や凹部を設けなくても、例えば、平面である入射面を異方性拡散材料で構成することで、発光素子からの入射光を素子列に沿う方向に拡散してもよい。

また、上記実施の形態等では、導光板の入射面と発光素子との間には空間が存在していた。しかしながら、これに限らず、導光板の入射面の溝に接するように、導光板の材料と屈折率の異なる材料からなる拡散部材を設けてもよい。これにより、配光幅を拡げて、素子列に沿う方向の輝度むらを低減できる。
４．導光板
導光板の素子列と反対側に位置する外表面はなめらかであってもよいし、外表面に微小なレンズを複数設けて導光板内を通る光の反射特性を変化させてもよい。導光板内を通る光の反射特性を変化させることで、導光板の導光効果を向上させることができる。
５．発光素子
上記実施の形態等では、発光素子としてＬＥＤを用いた。しかしながら、これに限らず、発光素子は、例えば、ＬＤ（レーザダイオード）や、ＥＬ素子（エレクトリックルミネッセンス素子）や、白熱電球であってもよい。
６．反射部材
上記実施の形態等では、凹入部が設けられた反射部材を用いた。しかしながら、凹入部は必須ではなく、反射部材の開口に対応する位置に入光部を配置すればよい。ただし、凹入部に入光部を挿入することで、反射部材と導光板との合計厚みを薄くできる。従って器具のコンパクト化に貢献できる。
７．照明装置
上記実施の形態等では、照明装置としてダウンライトを用いた。しかしながら、これに限らず、本発明は、例えば、シーリングライト等のダウンライト以外の建築物用照明装置や、バックライト等の建築物用照明装置以外の照明装置にも利用可能である。

１００ 照明装置
１ 照明器具
１０ ベース
２０ ＬＥＤ実装基板
２１ 基板本体
２２ 発光素子
３０ 反射部材
４０ 導光板
４１ 内側導光部
４２ 入光部
４３ 外側導光部
４４ 入射面
４５ 内側面
４６ 溝
４７ 平面
５０ 拡散カバー
５１ 出射部

Claims (9)

1. 複数の発光素子が列状に実装された実装基板と、前記実装基板に対向配置された導光板とを備える照明装置であって、
   前記導光板は、前記素子列に対向する入射面を有する入光部を備え、
   前記入射面には、前記複数の発光素子からの入射光を前記素子列に沿う方向に拡散させる異方性拡散処理がなされており、
   さらに、前記実装基板と前記導光板の間に挟設され、前記各発光素子と対応する位置に厚み方向に貫通する開口が存在する板状部材を備え、
   前記導光板を平面視する際、前記素子列の直交方向における前記開口の幅は、前記入射面の幅より狭い
   照明装置。
2. 前記異方性拡散処理は、
   前記入射面が、前記素子列の直交方向に延びる長尺状の凹部が前記素子列に沿う方向に複数形成された構造を有することと、各凹部の向かい合う内側面のそれぞれが、凹部の奥に向かうほど凹部の幅が狭くなるような傾斜面として形成されていることである、
   請求項１に記載の照明装置。
3. 隣り合う凹部のピッチは、各発光素子に含まれる発光層の前記素子列に沿う方向の長さの半分以下である、
   請求項２に記載の照明装置。
4. 前記入射面は、隣り合う凹部の間に、前記実装基板に平行な平面を有する、
   請求項２に記載の照明装置。
5. 前記各凹部の向かい合う内側面は、それぞれ平面状であり、
   前記凹部の各内側面と前記実装基板とのなす角度は、３０°以上６０°以下である、
   請求項２に記載の照明装置。
6. 前記凹部は、Ｖ字状またはＵ字状の断面形状を有する、
   請求項２に記載の照明装置。
7. 前記導光板は、さらに前記入光部の前記素子列の直交方向に隣接する部分からなり、前記入光部から導かれてきた光を出射する出射面を有する出光部を備え、
   前記導光板の入光部は、前記入射面が前記素子列側に押し出された形状を有し、前記入射面の反対側の面が入射光を前記出射部側へと反射する反射面となるように、当該入射面の反対側に窪みが形成されている、
   請求項１に記載の照明装置。
8. 前記異方性拡散処理は、
   前記入射面が、前記素子列の直交方向に延びる長尺状の凹部が前記素子列に沿う方向に複数形成された構造を有することと、各凹部の向かい合う内側面のそれぞれが、凹部の奥に向かうほど凹部の幅が狭くなるような傾斜面として形成されていることであり、
   前記凹部は、前記入射面の前記素子列の直交方向の両端にまで延びた溝である、
   請求項７に記載の照明装置。
9. 前記素子列は円環状であり、
   前記導光板は、円板状であり、
   前記入光部は、前記素子列の形状に沿う円環状の部分からなる、
   請求項１に記載の照明装置。