JP6041661B2 - 面状ライトユニット - Google Patents
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Description
上記特許文献1から3に記載の中空式照明装置では、コリメータレンズを用いてLEDから出射される光を集光して中空導光領域に向けて出射させ、反射面部材によって上方に反射して出射しているが、発光エリアにおける明るさムラが生じ易いという不都合があった。すなわち、光源から遠いほど、中空導光領域の上方に配置された拡散シート等のシート類に対する光の入射角度が大きくなり、シート類を透過できる光が少なくなってしまう不都合があった。このため、光源から遠いほど暗くなり易いと共に光源側が明るくなり易く、効率も低下してしまっていた。また、コリメータレンズからの直接光がシート類へ入射する際、入射角度が大きくなってしまうため、シート類に対する光の入射効率が悪いという不都合があった。
すなわち、この面状ライトユニットでは、傾斜光学シートの光源に近い領域と遠い領域とで、光軸に対する傾斜角度が異なっているので、光源に近い領域と遠い領域とで光路の変更方向を変えることができ、光の指向性を領域に応じて変えることができる。例えば、光源に近い領域では、遠い領域に比べて比較的明るくなりやすいため、近い領域では上方への光路の変更角度を小さくすると共に遠い領域では上方への光路の変更角度を大きくすると良い。このようにすると近い領域よりも遠い領域で比較的多くの光を透過させられるようになるため、全体の明るさムラの改善と輝度の向上とを図ることができる。
発光面領域の光源側の一端部は、光源に近接した領域であるため、明るくなりやすいと共に、反対側の他端部は、光源から最も遠い部分であるが、光源に対向するシート支持部材の内側面からの反射によって明るくなりやすい。
このため、本発明の面状ライトユニットでは、傾斜光学シートが、発光面領域の光源側の一端部から離間した位置の直下から一端部の反対側の他端部から離間した位置の直下まで延在しているので、上記一端部及び上記他端部の直下では傾斜光学シートによる光路変更を行わず、中間領域のみ光路変更して拡散シートに光を導くことで、両端部での輝度を抑えて全体の輝度均一性を向上させることができる。
すなわち、この面状ライトユニットでは、傾斜光学シートが、平行な複数の稜線を有する複数のプリズム部を有するプリズムシートであるので、プリズム部の頂角等の形状設定に応じて透過光の進行方向を調整することができる。
すなわち、この面状ライトユニットでは、傾斜光学シートが、拡散シートであるので、透過光を拡散させて直上方向に進む光の成分を増やすことができる。
すなわち、この面状ライトユニットでは、プリズム部の頂角が、光源に近い領域と遠い領域とで異なっているので、プリズム部の頂角に応じて近い領域における透過光の進行方向と遠い領域における透過光の進行方向とを異ならせて指向性や輝度を調整することができる。例えば、明るくなりやすい前記近い領域では、プリズム部の頂角を大きくして直上方向への透過を抑制し、暗くなりやすい前記遠い領域では、プリズム部の頂角を小さくして直上方向への透過を増やすことにより、全体の輝度の均一化を図ることができる。
すなわち、この面状ライトユニットでは、傾斜光学シートの下方に設置された反射シートを備えているので、反射シートからの反射光も利用することで、輝度をさらに向上させることができる。
すなわち、この面状ライトユニットでは、光源から出射される光をその光源の前方の導光空間に向けて集光する集光レンズを備えているので、集光レンズによって輝度均一性や指向性等をさらに高精度に調整することが可能になる。
すなわち、本発明に係る面状ライトユニットによれば、導光空間において下面を光源側に向け、光源の光軸に対して傾斜した傾斜光学シートを備えているので、面状ライトユニットから出射される光の指向性や輝度を調整することが可能になる。
したがって、この面状ライトユニットは、明るさムラが少ないと共に高い輝度が得られ、簡易な構成で安価な装置とすることができる。
上記シート支持部材4は、拡散シート5の外周部(4辺)に沿って延在していると共に中空空間となる導光空間を囲んだ四角枠状の支持部材である。このシート支持部材4は、白色材料の樹脂で成形されている。
また、シート支持部材4は、拡散シート5をその外周部全体にわたって固定している。すなわち、拡散シート5は、シート支持部材4上に外周部全体(4辺全部)にわたって両面テープ(図示略)によって接着され固定されている。
また、シート支持部材4は、上述したように白色材料で形成されることが好ましいが、金属製であっても構わない。
なお、本実施形態では、白色LEDのLED素子が採用されている。この白色LEDは、例えば基板上の半導体発光素子を樹脂材で封止したものである。上記半導体発光素子として、例えば青色(波長λ:470〜490nm)LED素子又は紫外光(波長λ:470nm未満)LED素子が採用され、上記樹脂材としては、シリコーン樹脂を主剤とし、例えばYAG蛍光体が添加されたものが採用される。なお、白色LEDとしては、上記以外でも種々のものが採用可能である。
なお、フレキシブルプリント基板9は、白色のレジストを用いたものが好ましい。この場合、漏れ光がフレキシブルプリント基板9の白色レジストで白色光として反射され、輝度の向上に寄与する。
なお、光源Lからの光を導光空間に入射させる手段としては、集光レンズ10の他に反射鏡などを利用することも可能である。また、光源としてレーザ光源を採用する際には、所望の方向に出射光を広げるレンズを用いてもよい。
また、図5に示すように、拡散シート5への入射角θに対するプリズムシート6A,6Bからの出射角αは、傾斜光学シート11A,11Bを用いない従来の場合、図6に示すように、20〜25°程度になってしまう。なお、プリズムシート6A,6Bからの出射角αが0°、すなわち直上方向へ光を出射させるには、図6に示すように、入射角θを30°に近づけることが好ましい。
このように、従来では透過率Tが10〜55%程度であったのに対し、本実施形態では、透過率Tを約80%に大幅に向上させることが可能になる。
さらに、図11に示すように、拡散シートへの入射角θが40°であると、プリズムシート6Aからの出射角αが10°程度になり、図6に示す従来に比べて直上方向に近い出射方向が得られる。
なお、図12に示すように、傾斜光学シート11Aが無い場合、発光面領域LAの他端部(光源Lと反対側の端部)の輝度が高くなっているが、これはシート支持部材4の他端部近傍における内面で反射された光によるものである。しかしながら、傾斜光学シート11Aが有る本実施形態では、発光面領域LAの他端部における輝度の高まりが抑制されている。
しかしながら、第2実施形態の面状ライトユニット21では、傾斜光学シート11A,11Bが、発光面領域LAの光源L側の一端部から離間した位置の直下から一端部の反対側の他端部から離間した位置の直下まで延在しているので、上記一端部及び上記他端部の直下では傾斜光学シート11A,11Bによる光路変更を行わず、中間領域のみ光路変更して拡散シート5に光を導くことで、両端部での輝度を抑えて全体の輝度均一性を向上させることができる。
すなわち、第3実施形態では、傾斜光学シート11A,11Bが光源L側から漸次曲率が大きくなるようにカーブした傾斜状態に設置されており、光軸10aに対する傾斜角度が、直線的に設置された場合に比べて、光源Lに近い領域では入射角がより大きく、遠い領域では入射角がより小さくなっている。
例えば、第4実施形態では、明るくなりやすい前記近い領域で、プリズム部11aの頂角φを前記遠い領域よりも大きく設定することで、直上方向への光の透過を抑制すると共に、暗くなりやすい前記遠い領域で、プリズム部11aの頂角を、前記近い領域よりも小さく設定することで、直上方向への光の透過を増やすことで、面内の輝度均一性を向上させることができる。
また、2枚のプリズムシートを用いているが、1枚のプリズムシートを採用したライトユニットとしても構わない。さらに、拡散シートを複数枚重ねて設置しても構わない。
また、コリメータレンズを用いて光源の光を集光しているが、このレンズの形状を工夫して、指向性を非対称にすることで、輝度を向上させることができる。
Claims (6)
- 内側に導光空間が形成されるシート支持部材と、
該シート支持部材上に設置され前記導光空間の上方に配された拡散シートと、
前記拡散シートの少なくとも一辺側に並んで配置された複数の光源と、
下面を前記光源側に向けていると共に前記光源から出射された光の光軸に対して傾斜した状態で前記導光空間に設置された傾斜光学シートと、
前記傾斜光学シートの下方に設置された反射シートと、
複数の前記光源の光出射面側に設置されていると共に前記光源から出射される光を該光源の前方の前記導光空間に向けて集光する集光レンズとを備え、
前記傾斜光学シートが、前記拡散シートに対しても傾斜し、前記光源から遠い領域ほど前記拡散シートから離れていることを特徴とする面状ライトユニット。 - 請求項1に記載の面状ライトユニットにおいて、
前記拡散シートの上に配されたプリズムシートを備えていることを特徴とする面状ライトユニット。 - 請求項1又は2に記載の面状ライトユニットにおいて、
複数の前記光源を実装した基板を備え、
前記基板の表面が、白色とされていることを特徴とする面状ライトユニット。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載の面状ライトユニットにおいて、
前記傾斜光学シートが、平行な複数の稜線を有する複数のプリズム部を上面に有するプリズムシートであることを特徴とする面状ライトユニット。 - 請求項4に記載の面状ライトユニットにおいて、
前記プリズム部の頂角が、前記光源に近い領域と遠い領域とで異なっていることを特徴とする面状ライトユニット。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載の面状ライトユニットにおいて、
前記傾斜光学シートが、拡散シートであることを特徴とする面状ライトユニット。
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