JP6150607B2 - Light emitting device - Google Patents
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Description
本発明は、車両などに搭載されるメーターパネルやモニターパネルなどの表示装置や車室内外で発光、照明するイルミ装置に使用される発光装置に関する。 The present invention relates to a light-emitting device used in a display device such as a meter panel or a monitor panel mounted on a vehicle or the like, or an illumination device that emits or illuminates light outside or inside a vehicle.
各種車両には、スピードメータや燃料計などの計器類や各種電子機器から得られたデータを表示するための表示装置が搭載されている。これらの表示装置には、印刷、マスキング等の手法で各種の文字や図形を表示した表示部が備えられ、このような表示部の視認性、特に夜間における視認性を高めるために表示部の背後から照明することが一般的におこなわれている。
また、車両の車室内外に配設される装飾部材として、天井イルミやドアイルミやエンブレムイルミなどの発光機能が付加されたイルミ装置が知られている。このような表示装置やイルミ装置内に配設されて光を照射する機能を担っている部分が本発明の対象となる発光装置である。
Various vehicles are equipped with a display device for displaying data obtained from instruments such as a speedometer and a fuel gauge and various electronic devices. These display devices are provided with a display unit that displays various characters and graphics by printing, masking, and the like. In order to improve the visibility of such a display unit, particularly at night, the back of the display unit is provided. It is generally performed from the lighting.
In addition, as a decorative member disposed outside and inside a vehicle interior, an illumination device to which a light emitting function such as a ceiling illumination, a door illumination, and an emblem illumination is added is known. A portion disposed in such a display device or an illumination device and having a function of irradiating light is a light-emitting device that is an object of the present invention.
これらの表示装置やイルミ装置に用いられる発光装置としては、導光材料からなる導光体と該導光体の近傍にLED(発光ダイオード)等の光源を配設したものが一般的であるが、導光体を均一に発光させるためには、導光体に近接して多数のLED(光源)を配設する必要があった。この場合、部品点数の増加によるコストアップだけでなく、光源のスペースを確保することが難しい。また、光源付近には他の部品を配置できなくなるため、基板設計が非常に困難となる。 As a light emitting device used for these display devices and illumination devices, a light guide body made of a light guide material and a light source such as an LED (light emitting diode) disposed in the vicinity of the light guide body are generally used. In order to make the light guide uniformly emit light, it is necessary to dispose a large number of LEDs (light sources) in the vicinity of the light guide. In this case, it is difficult not only to increase the cost due to an increase in the number of parts, but also to secure a light source space. In addition, since it becomes impossible to arrange other components near the light source, it is very difficult to design the board.
上記課題を解決する構成として、特許文献1に記載の照明装置が提案されている。この装置は、表示板に対して面状に光を出射する第1の導光体とこの第1の導光体に対して光を出射する第2の導光体と、この第2の導光体に対して光を出射する光源とからなり、第1の導光体に切欠部を形成し、第2の導光体がこの切欠部の内側の面に沿って非接触で近接する外周面を有する本体部を有しており、この本体部は、第1の導光体の発光面に対する水平断面において所定の曲率半径を有する曲線で形成されている照明装置を開示している。
As a configuration for solving the above problems, an illumination device described in
特許文献1では、上記課題を解決する構成を示しているが、点光源を線光源とするための導光体と、線光源を面光源とする導光体という2つの導光体が必要となるためコスト面や構成部品の増加にともなう取付工数の増加および組付バラつきの発生など課題が残っている。
また、導光体の直下に光源を配置した発光装置が知られているが、この場合、均一発光させるためには、多数の光源が必要であって、例えば、車両用のスピードメータに適用される発光装置では、導光体の直下に10灯以上のLEDを配置しなければ均一発光を実現することは難しい。このような構成では、部品点数が増加して、製造コストが増加するとともに、光源付近には他の部品を設置できないため、基盤設計をする上で制約が大きく課題となる。 In addition, a light-emitting device in which a light source is disposed directly under a light guide is known. In this case, a large number of light sources are necessary for uniform light emission. For example, the light-emitting device is applied to a speedometer for a vehicle. In such a light emitting device, it is difficult to achieve uniform light emission unless ten or more LEDs are arranged directly under the light guide. In such a configuration, the number of parts increases, the manufacturing cost increases, and other parts cannot be installed near the light source. Therefore, there are significant restrictions in designing the base.
本発明の目的は、光源の灯数を大幅に低減しても均一発光が可能であって、且つ、基盤設計に制約を受けずに、省スペース、低コストを可能とした発光装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a light-emitting device capable of uniform light emission even when the number of light source lamps is greatly reduced, and which can save space and cost without being restricted by the base design. That is.
ここで、本発明の発光装置が適用される表示装置としては、車両に対して備え付けられる各種計器や電子機器などの数値や画像等を表示する部品であればよく、例えば、スピードメータ、タコメータ、オドメータ、燃料計、水温計など各種メータや、シフトレバーパネルやカーナビのモニター、オーディオ機器の状態を表示するパネルなどが挙げられる。また、照明装置としては、例えば、エンブレムイルミ、ドアイルミ、スカッフイルミ、天井イルミなど、車室内外で発光、照明するイルミ部品が挙げられる。 Here, the display device to which the light-emitting device of the present invention is applied may be any component that displays numerical values, images, and the like of various instruments and electronic devices provided for the vehicle. For example, a speedometer, a tachometer, Examples include various meters such as odometers, fuel gauges, water temperature gauges, shift lever panels, car navigation monitors, and panels that display the status of audio equipment. Moreover, as an illuminating device, the illumination components which light-emit and illuminate inside and outside the vehicle interior, such as an emblem illumination, a door illumination, a scuff illumination, a ceiling illumination, etc., are mentioned, for example.
本発明の発光装置は、導光体と、前記導光体に向けて光を出射する光源とを有し、前記導光体は、主面からなる発光面と外周面とを含む略円盤状の外形を有する本体部と、前記発光面と直交する方向に向けて光を本体部に入射する入光部とを備え、前記入光部は、前記光源に対向する入射面から延出する幹部分と、前記幹部分から二つ以上に分岐して前記本体部に滑らかに接続される枝部分とを有し、各枝部分間に前記発光面から入射面へ向かって凹入した空隙が形成されている。
この構成によると、入光部の入射面へと入射した光が、枝部分によって複数方向へと導光されるとともに、導光体の発光面に対して交差して外部へ抜けていく光を大幅に低減できるように導光体の本体部へ入射されるため、光源の灯数が少なくても導光体内に略均一に導光させることができる、即ち、発光装置を均一に発光させることが可能となる。
The light-emitting device of the present invention includes a light guide and a light source that emits light toward the light guide, and the light guide has a substantially disk shape including a light-emitting surface that is a main surface and an outer peripheral surface. A main body having an outer shape, and a light incident portion that makes light incident on the main body toward a direction orthogonal to the light emitting surface, and the light incident portion extends from an incident surface that faces the light source. And a branch portion branched into two or more from the trunk portion and smoothly connected to the main body portion, and a cavity recessed from the light emitting surface toward the incident surface is formed between the branch portions. ing.
According to this configuration, the light incident on the incident surface of the light incident portion is guided in a plurality of directions by the branch portion, and the light that crosses the light emitting surface of the light guide and exits to the outside. Since the light is incident on the main body of the light guide so that it can be significantly reduced, the light can be guided substantially uniformly into the light guide even when the number of light sources is small, that is, the light emitting device can emit light uniformly. Is possible.
本発明において、前記入光部は、前記導光体の外周面の近傍に形成されているとともに、前記幹部分から互いに反対方向に分岐した2つの枝部分を有し、各枝部分は、前記導光体の本体部の外周面に略沿う方向に向いて前記本体部に接続されていてもよい。
この構成によると、入光部が導光体の外周面の近傍に形成されるとともに、入光部は分岐して外周面に沿う方向、即ち、導光体の外周面の接線方向に光を入射するように設計されているため、入射した光を外部への放射を抑制しながら、効率よく利用することができる。この結果、光源の数をさらに低減できる。
In the present invention, the light incident portion is formed in the vicinity of the outer peripheral surface of the light guide, and has two branch portions branched in opposite directions from the trunk portion. You may connect to the said main-body part in the direction which substantially follows the outer peripheral surface of the main-body part of a light body.
According to this configuration, the light incident portion is formed in the vicinity of the outer peripheral surface of the light guide, and the light incident portion branches to emit light in a direction along the outer peripheral surface, that is, a tangential direction of the outer peripheral surface of the light guide. Since it is designed to be incident, the incident light can be efficiently used while suppressing radiation to the outside. As a result, the number of light sources can be further reduced.
本発明において、好ましくは、前記導光体の本体部には、前記入光部よりも径方向内側で前記入光部に隣接する貫通孔が形成されている。前記貫通孔は、前記入光部とほぼ同じ長さを有するのが好ましい。
この構成によれば、導光体の本体部には、入光部に隣接する貫通孔が形成されているため、導光体の本体部内を拡散してきた光が貫通孔で反射されて発光するので、光の利用効率が高められるとともに、入光部における暗化による光ムラを低減することが可能となる。さらに、入射した光の一部を貫通孔の径方向外側の内面で反射させることができるため、光を効率よく外周面に指向させることができるので、光の利用効率を高めることができる。
In the present invention, preferably, a main body portion of the light guide body is formed with a through hole adjacent to the light incident portion on the radially inner side of the light incident portion. The through hole preferably has substantially the same length as the light incident portion.
According to this configuration, since the through hole adjacent to the light entering part is formed in the main body part of the light guide, the light diffused in the main body part of the light guide is reflected by the through hole and emits light. Therefore, it is possible to improve the light use efficiency and reduce light unevenness due to darkening in the light incident portion. Furthermore, since a part of the incident light can be reflected by the inner surface on the radially outer side of the through hole, the light can be efficiently directed to the outer peripheral surface, so that the light use efficiency can be improved.
本発明において、前記幹部分は前記本体部の裏面から軸方向に突出しており、前記幹部分の突出端面に前記入射面が形成され前記光源が、前記入射面に対向するように配設され、前記入射面へ向かって光を出射するのが好ましい。また、前記入光部の入射面は、前記発光面と略平行に設定されているのが好ましい。
この構成によれば、導光体に、入光部を裏面側から下方へ突出するように形成すること、特に入射面を発光面と略平行に設定することで、光源を導光体の直下に配置できるため、導光体の外周面に対向するように配置した場合に比べて、基盤設計が容易となるとともに、省スペースという点でも有利になる。
In the present invention, the trunk portion protrudes in the axial direction from the back surface of the main body portion, the incident surface is formed on the projecting end surface of the trunk portion, and the light source is disposed so as to face the incident surface, It is preferable to emit light toward the incident surface. Moreover, it is preferable that the incident surface of the said light entrance part is set substantially parallel to the said light emission surface.
According to this configuration, the light incident portion is formed on the light guide so as to protrude downward from the back surface side, and in particular, the incident surface is set substantially parallel to the light emitting surface, so that the light source is directly below the light guide. Therefore, as compared with the case where the light guide is disposed so as to face the outer peripheral surface, the base design is facilitated and the space is saved.
本発明において、前記導光体の外周面には、周方向に間隔を開けて並んだ複数の反射溝が形成されていてもよい。前記反射溝は、断面U字状で、前記導光体の発光面である表面から裏面に達するように形成されていてもよい。
この構成によれば、導光体の外周面に、光を屈折反射させる凹凸形状である反射溝を周方向に所定の間隔で複数形成することで、入光部から導光体の本体部へと入射された光は、外周面に形成された反射溝で屈折反射しながら円盤状の導光体の外周面に沿って導光されて一周する。これにより、導光体へ入射した光が、外部へと放射される光を極力抑えながら、円盤状の導光体内を外周面で反射しながら一周させることができるため、光源が一灯でも円盤状の導光体を均一発光させることが可能となる。さらに、導光体の外周面に、断面形状がU字状の反射溝を導光体の発光面である表面から裏面に達するように形成することで、導光体内に入射した光の利用効率がさらに高められる。
In the present invention, a plurality of reflection grooves arranged at intervals in the circumferential direction may be formed on the outer peripheral surface of the light guide. The reflection groove may have a U-shaped cross section and be formed so as to reach the back surface from the front surface, which is the light emitting surface of the light guide.
According to this configuration, by forming a plurality of reflection grooves, which are concave and convex shapes that refract and reflect light, at predetermined intervals in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the light guide, from the light incident part to the main part of the light guide The incident light is guided around the outer peripheral surface of the disc-shaped light guide while being refracted and reflected by a reflection groove formed on the outer peripheral surface. As a result, the light incident on the light guide can make one round while reflecting off the outer surface of the disk-shaped light guide while suppressing the light emitted to the outside as much as possible. It becomes possible to uniformly emit light from the light guide. Furthermore, by forming a reflection groove having a U-shaped cross section on the outer peripheral surface of the light guide so as to reach the back surface from the light emitting surface of the light guide, the efficiency of use of light incident on the light guide Is further enhanced.
本発明では、入光部の入射面に入射した光が枝部分によって複数方向へと導光されるとともに、導光体の発光面に対して交差して外部へ抜けていく光を大幅に低減できるように導光体の本体部へ入射されるため、光源の灯数が少なくても導光体内に略均一に導光させることができる、即ち、発光装置を均一に発光させることが可能となる。導光体の本体部に、その径方向内側で入光部に隣接する貫通孔が形成されている場合には、導光体の本体部内を拡散してきた光が貫通孔で反射されて発光するため、光の利用効率が高められるとともに、入光部における暗化による光ムラを低減することが可能となる。 In the present invention, the light incident on the incident surface of the light incident portion is guided in multiple directions by the branch portion, and the light that crosses the light emitting surface of the light guide and exits to the outside is greatly reduced. Since the light is incident on the main body of the light guide so as to be able to guide light evenly in the light guide even when the number of light sources is small, that is, the light emitting device can emit light uniformly. Become. When a through-hole adjacent to the light incident part is formed on the main body of the light guide in the radial direction, the light diffused in the main body of the light guide is reflected by the through-hole to emit light. Therefore, it is possible to improve the light use efficiency and reduce light unevenness due to darkening in the light incident portion.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の第1実施形態に係る発光装置1を示した斜視図であり、図2は、発光装置2の発光面14側から見た正面図である。
図1に示す発光装置1は、導光体10と光源2とからなり、光源2としては、LED2が一灯配設されている。導光体10は、一定の厚みを有する円盤状の成形体であって、その中央には空洞部11が設けられている。導光体10の外周面13には、光を前記空洞部11方向に反射、屈折させる反射溝16が形成されており、導光体10の表面が発光面14となっている。導光体10の裏面15には、光を発光面14方向に反射、屈折させるためのドットパターンが施されている。また、導光体10の外周面13に接続するように、入光部12が導光体10の裏面15側に突出するように形成されており、該入光部12に面するようにLED2が配設されている。図2に示すように、入光部12の径方向内側近傍に、細長い円周方向に延びた円弧状または直線状のスリットからなる貫通孔17が形成されている。
FIG. 1 is a perspective view showing the
A
本実施形態による発光装置1は、スピードメータやタコメータ、オドメータ、燃料計、水温計など各種表示装置において、各値を表示するパネル等の表示板を照明して、夜間の視認性を高めたり、イルミ効果を付加したりするのに使用される。この種の表示装置では、前記表示板と前記発光装置1が収容凹部を有する収容ケースに収容されている。さらに、発光装置1と収容ケースとの間には、基盤が配設されており、前記LED2は、この基盤に実装されている。
The
(光源)
図3は、図2において入光部12付近を拡大して示した正面図である。また、図4は、発光装置1において、外周面13に面する側から入光部12付近を見た側面図である。図4に示すLED2は、導光体10の入光部12の入光面12aとLED2の出光面2aとが平行で、クリアランスが0.7mm程度となるように対向して配置されている。LED2としては、日亜化学製の白色のLEDであるNS2W123Bを用いたが、これに限られるものではなく、青色や紫色など他の色のLEDでもよいし、フルカラーのLEDを用いてもよい。
(light source)
FIG. 3 is an enlarged front view showing the vicinity of the
(導光体)
導光体10は、透明なPMMA樹脂を射出成型することによって、形成されている。
導光体10は、厚さが0.5〜10.0mm、より好ましくは1.0〜3.0mmとされたほぼ板状の成形体であって、その平面形状は、外径50〜200mm程度の円盤状であって、中央部分に内径20〜60mmの空洞部11が形成されている。本実施形態において、発光装置1は、車両用のスピードメータ等の表示装置として利用されるため、このような形状に形成されているが、導光体の外形の基本的な形状は、これに限られるものではなく、所定の厚みを有する板状の成形体であれば、中央の空洞部11がなくてもよいし、外形は円形でなくても、略円形、略楕円形、略扇形、略多角形などのいずれであってもよく、これらの形状は、表示部の形状に応じて一部が変形していてもよい。
(Light guide)
The
The
導光体10には、入光部12が一箇所だけ、裏面15側から下方へ突出するように形成されている。入光部12には、裏面15と略平行な入射面12aが形成されていて、該入射面12aに面するようにLED2が配置されている。LED2から出射した光は入光部12の入射面12aへと照射されることによって、導光体10内へと導光される。
In the
本実施形態において、入光部12は、一箇所のみとしているが、これに限られるものではなく、外周面13に連続するように、導光体10の外周縁に等間隔に2箇所または3箇所以上、配置してもよい。このように、入光部を増やすと、それに伴ってLED2の灯数が増えるため、コストおよび省スペースの面で不利になり、また、入光部12から導光体10の本体部10aに入射した光が別の入光部12から外部へ抜けてしまうため、光の利用効率は低下するが、導光体10の発光面14全体から発光する光の輝度を高めることができる。また、本実施例では、入光部12が導光体10の裏面15側から下方へ突出するように形成されているが、これに限らず、導光体10の発光面14から上方へと突出形成されていてもよいし、図5〜7に示すように導光体10の外周面13から側方へと突出形成されていてもよい。
In the present embodiment, the
導光体10は、透明なPMMA樹脂を母材として、シリコーン系樹脂粒子等の散乱樹脂を例えば0.1重量%の比率で混練した後、射出成型によって形成されてもよい。この場合、散乱樹脂によって、光の散乱性が高まり、光の利用効率が向上するため好ましい。
The
(入光部)
図4に示すように、入光部12は、単一の入射面12aから導光体10の裏面15へ向かって延出する幹部分22と、この幹部分22から二又に分岐するように、屈曲形成された2つの枝部分12b、12cが形成されている。これら枝部分12b、12cによって、入射面12aから入射した光が2方向に分かれて進行する。各枝部分12b、12cは、導光体10の本体部10aの板厚と同じ厚みになるように設計されている。湾曲しながら導光体10の本体部10aに対して鉛直方向から水平方向へと略90°向きを変えて本体部10aへと滑らかに接続されている。このとき、各枝部分12b、12cの上側湾曲部12fの曲率は3〜5、下側湾曲部12eの曲率は2〜3となるように形成されていることが好ましい。また、第1の枝部分12bと第2の枝部分12cは互いに反対方向に向かって、かつ、外周面13に沿うように、本体部10aの接線方向へ向かって接続されている。
(Light receiving part)
As shown in FIG. 4, the
入光部12は、図4に示したように側面から見るとY字状に形成されていて、第1の枝部分12bと第2の枝部分12cとの間には空隙12gが形成されている。空隙12gを設けることによって、光は上側湾曲面12fで反射、屈折することができる、即ち、向きを変えながら入光部12内を導光することができる。空隙12gの径方向内端は、貫通孔17に連なっている。このように入光部12は、幹部分22から二又状に分岐してそれぞれ外周面13の接線方向へと向いて、導光体10の本体部10aへ接続されているため、光の進む方向が従来のように時計方向あるいは反時計回りというように一方向へと限定されることがなく、光は両方向周りとなるため、外周面の光学設計を複雑にする必要がなく、効率よく円盤状の導光体10全体を発光させることができる。
The
また、図3に示すように、入光部12は、導光体10の外周面13の一部に連続するように形成されており、光を円盤状の導光体10の外周接線方向へと照射するように設計されているため、入射した光は外周面13で反射、屈折しながら、外周面13に沿って、円盤状の導光体10を一周以上導光することが可能となる。これにより、円盤状の導光体10全体へと光を導光させて、発光面14の全域から発光させることが可能となり、光源2としてLED2を一灯だけでも円盤状の導光体10全体を発光装置1の機能として十分な輝度で発光させることが可能となる。後述するシミュレーション結果から、入光部12は、導光体10の外周面13の近傍に形成されることが好ましく、具体的には、入光部12の外周面13(外側面12d)から外周面13までの距離が0〜2.5mmの範囲にあることが好ましく、0〜0.1mmの範囲にあることがより好ましく、0mm、即ち、入光部12の外側面12dと外側面13とが面一となるように形成されていることがさらに好ましいことが判明した。2.5mmを超えた場合は、光の利用効率が低下したことを確認した。
Further, as shown in FIG. 3, the
本実施形態における入光部12は、枝部分12b、12cという2方向へ延出するよう二又状に形成されていたが、これに限らず、三又以上に分岐させて枝部分を3個以上形成してもよい。図8〜10は、入光部12を4方向へ延出するように四又形状に形成した実施形態である。
In the present embodiment, the
また、入射面12aは一つのみであったが、入射面側も分岐させて、2箇所以上の入射面とそれに対応する数のLED2を配置するような構成としてもよい。図11は、図4において、分岐する2つの枝部分12b、12cに対応して入射面12aも2つに分岐させ、各入射面12aに対向してLED2を配置した実施形態である。この場合、LED2の灯数が増えることによって輝度を高められるが、入光部を複数設ける場合と比べて、他の入光部から光が抜けるようなことがないため、光の利用効率が低下することがないので好ましい。さらに、この場合は、色の異なるLED2を配設することによって、複数色によるイルミ効果を演出したり、色替え発光によるインジケータ機能を付加したりすることも可能となる。
Moreover, although the
(外周面のプリズム形状:シリンダ形状)
導光体10の外周面13には、光を屈折反射させる凹凸形状である反射溝16が周方向に所定の間隔で複数形成されていることが好ましく、入光部12から導光体10の本体部10aへと入射された光L1は、外周面13の接線方向へと指向されるように、入光部12から本体部10aへの接続方向が設計されているため、入射した光L1は、外周面13に形成された前記反射溝16で屈折反射しながら円盤状の導光体10の外周面13に沿って導光されて一周する。このため、光の利用効率が向上し、光源が一つでも円盤状の導光体10の高輝度での均一発光を実現することが可能となる。
(Prism shape of outer peripheral surface: cylinder shape)
It is preferable that a plurality of
反射溝16は、導光体10の外周面13に等間隔で形成されているとともに、溝の形状、深さも同一となるように形成されていて、光源から遠ざかるにつれて、溝深さを漸増させても、導光体10を所要の輝度で均一発光させることができる。これにより、型作製が容易になりコストを低減できる。これは、入光部12が外周面13に近接して形成されているとともに、光が導光体10の本体部10aへと入射される際に、外周面13の接線方向へ向かうように設計されることによって光の利用効率が高められて、反射溝16の溝間隔や溝深さを変えなくても導光体10に必要な輝度および均一発光が十分得られるためである。ここで、反射溝16の溝深さを漸増させたり、溝間隔を漸減させることによって、導光体10の輝度と均一発光度をより一層高めても、もちろん構わない。この実施形態では、反射溝16は、導光体10の軸方向と平行に延びている、径方向の外側に向かって開口したU字形である。
The
(裏面のプリズム加工:シボドット形状)
図1の発光面14からの光の出射を促進するために導光体10の裏面15の前記ドットパターンは、例えば、レーザー加工によって微小なドット群を形成することによって施されている。ドット群に含まれる各ドットの直径は、例えば、0.01〜0.1mm程度、好ましくは0.02〜0.09mm程度であってもよい。また、ドット群に含まれるドット密度は、0〜30個/mm2程度であることが好ましい。また、これらのドット密度は均一に形成されていても、均一に形成されてなくてもよく、発光面14からの光の出射の均一化を図る観点から、ドット群の加工密度は、導光体10の外周面13から空洞部11へ向かうにつれてその密度が連続的にまたは段階的に、低くなっていってもよい。
(Back side prism processing: wrinkled dot shape)
In order to promote the emission of light from the
(貫通孔)
図3に示すように、導光体10の本体部10aにおいて、その径方向内側で入光部12に隣接する位置には貫通孔17が形成されている。入光部12と発光面14との間に空間を設けることによって、入射した光L1の一部を貫通孔の径方向外側の内面17aで反射させることができるため、光を効率よく外周面13へと指向させることができるので、光の利用効率を高めることができる。入光部12から入射した光を十分に反射させるには、貫通孔17の円周方向長さを入光部12の円周方向長さとほぼ同じとするのが好ましい。外周面13に形成された凹凸形状(反射溝16)へと照射された光は、屈折反射されて、導光体10の全周にわたって光を伝達することによって、導光体10の発光面14全体から略均一に発光させることが可能となる。
また、導光体10の本体部10a内を導光して一周した光L2が、貫通孔17の径方向内側の内面17bで反射することによって、入光部12から外部へと抜けていく光を低減することが可能となる。これにより、入光部12付近で生じる光ムラの発生を低減できる。
(Through hole)
As shown in FIG. 3, in the
Further, the light L2 guided around the
貫通孔17の幅は、0.2〜3.0mm、好ましくは、0.3〜1.0mmの範囲とされることが、導光体10の成形性や導光体10の発光面14の光ムラの発生を抑える観点から好ましい。また、空隙12gに連なる貫通孔17を形成することによって、入光部12の枝部分12b、12cの上側湾曲面12fの全領域に空隙12gを射出成型によって形成できるため、光の利用効率を高めることができる。
The width of the through-
(フレーム部材)
図12に示すように本発明による発光装置1において、光源であるLED2や導光体10は、収容空間が形成されたフレーム部材30に収容されることが好ましい。
フレーム部材30は、発光装置1の導光体10を露出させるように一方に開口したケースであり、円盤状の底壁部31とその外周および内周の立壁部32とを有し、導光体10の外形と略同じ形状の収容凹部33を形成している。導光体10は収容凹部33に嵌め込まれることによって、固定保持されて光源2との位置関係を固定される。フレーム部材30は、例えば、ポリカーボネート(PC)の白色樹脂を射出成型することによって形成される。さらに、導光体10の裏面15や外周面13から出射された光がフレーム部材の収容凹部33の底壁部31および立壁部32によって反射されて再び導光体10内へと入射させることが可能となる。即ち、本来であれば外部へ放散されて利用できない光を再利用することができるため、光源から出射した光の利用効率を高めることができる。
(Frame member)
As shown in FIG. 12, in the
The
(実施例1)
本実施例1では、図2に示す発光装置1の導光体10は、外径が110mm、中央部分の空洞部11の内径が40mmとなるように形成されている。
導光体10の本体部10aの一般厚みtは、1.5mmとされていて、外周面13には、図3に示す入光部12の中心から反時計回りに6°〜354°の間に、つまり、入光部12の入射面12aおよび枝部分12bの外周部分を除いた導光体10の外周領域に、3°刻みで曲率半径0.75mmの反射溝16が周方向に等間隔で施されている。反射溝16は、溝深さd=0.5mm、断面形状が曲率半径R=0.75mmの半円状となるようなU字状であって、この反射溝16が図1の導光体10の本体部10aの発光面14から裏面15まで外周面13を縦断するように形成されている。
Example 1
In the first embodiment, the
The general thickness t of the
図4の入光部12の入光面12aは一辺Wが約3.4mmの略正方形であって、分岐部12b、12cの下側湾曲面12eの曲率半径R1が2.5mm、上側湾曲面12fの曲率半径R2が4.0mmとなるように形成されている。入光部12の外側面12dは、導光体10の外周面13と面一となるように連続して形成されている。また、入光部12の外側面12dとは反対側には、貫通孔17が入光部12に隣接して形成されている。貫通孔17の幅は0.5mmとした。
The
LED2は、導光体10の入光部12の入光面12aとLED2の出光面2aとが平行で、クリアランスが0.7mm程度となるように対向して配置されている。LED2としては、日亜化学製の白色のLEDであるNS2W123Bを用いた。
The
図13に、前記実施例1の発光装置1を用いて、発光装置1の発光面14の面直方向350mmの距離から、2次元色彩輝度計(コニカミノルタ製CA2000)にて、測定した輝度分布を示している。
これにより、光源としては、LED2の1灯のみにもかかわらず、均整度が高く、光ムラを抑制した面発光を実現できることが確認できる。入光部12付近に輝度の低い領域が一部あるものの入光部12に隣接するように形成した貫通孔15によって入光部12から抜けていた光の一部を反射させることが可能となるため、輝度の低下を抑制できている。また、入光部12を導光体10の外周面13の近傍に形成しているため、この輝度が低下する部分をフレーム部材によって容易に遮蔽することも可能である。
FIG. 13 shows the luminance distribution measured with a two-dimensional color luminance meter (CA2000 manufactured by Konica Minolta) from the distance of 350 mm perpendicular to the
As a result, it can be confirmed that, as a light source, although only one
(実施例2)
本発明の実施例2の構成を、図14の、入光部12付近を発光面14側から見た正面図に示している。
実施例2は、実施例1で入光部12の隣に設けていた貫通孔17を設けていない。貫通孔17がないこと以外は、実施例1と同じ構成であるため、説明は省略する。
(Example 2)
The configuration of Example 2 of the present invention is shown in the front view of FIG. 14 in which the vicinity of the
In the second embodiment, the through
(実施例3)
本発明の実施例3の構成を、図15の、入光部12付近を発光面14側から見た正面図に示している。
実施例3において、入光部12の外側面12dは、導光体10の外周面13から離間して形成されている。入光部12の外側面12dから外周面13までの距離Lは0.1mmとなるように形成されている。入光部12が導光体10の外周面13から離間して形成されていること以外は、実施例1と同じ構成であるため、説明は省略する。
(Example 3)
The configuration of Example 3 of the present invention is shown in the front view of FIG. 15 in which the vicinity of the
In Example 3, the
(実施例4)
本発明の実施例4の構成は、図15の実施例3において、入光部12の外側面12dから外周面13までの距離Lを0.25mmとなるように形成したものである。入光部12の外側面12dから外周面13までの距離Lを変更したこと以外は、実施例3と同じ構成であるため、説明は省略する。
Example 4
The configuration of the fourth embodiment of the present invention is such that the distance L from the
(実施例5)
本発明の実施例5の構成は、図15の実施例3において、入光部12の外側面12dから外周面13までの距離Lを0.5mmとなるように形成したものである。入光部12の外側面12dから外周面13までの距離Lを変更したこと以外は、実施例3と同じ構成であるため、説明は省略する。
(Example 5)
The configuration of the fifth embodiment of the present invention is such that the distance L from the
(実施例6)
本発明の実施例6の構成は、図15の実施例3において、入光部12の外側面12dから外周面13までの距離Lを0.75mmとなるように形成したものである。入光部12の外側面12dから外周面13までの距離Lを変更したこと以外は、実施例3と同じ構成であるため、説明は省略する。
(Example 6)
The configuration of the sixth embodiment of the present invention is such that the distance L from the
(実施例7)
本発明の実施例7の構成は、図15の実施例3において、入光部12の外側面12dから外周面13までの距離Lを1mmとなるように形成したものである。入光部12の外側面12dから外周面13までの距離Lを変更したこと以外は、実施例3と同じ構成であるため、説明は省略する。
(Example 7)
The configuration of the seventh embodiment of the present invention is such that the distance L from the
(実施例8)
本発明の実施例8の構成は、図15の実施例3において、入光部12の外側面12dから外周面13までの距離Lを1.25mmとなるように形成したものである。入光部12の外側面12dから外周面13までの距離Lを変更したこと以外は、実施例3と同じ構成であるため、説明は省略する。
(Example 8)
The configuration of the eighth embodiment of the present invention is such that the distance L from the
(実施例9)
本発明の実施例9の構成は、図15の実施例3において、入光部12の外側面12dから外周面13までの距離Lを1.5mmとなるように形成したものである。入光部12の外側面12dから外周面13までの距離Lを変更したこと以外は、実施例3と同じ構成であるため、説明は省略する。
Example 9
The configuration of the ninth embodiment of the present invention is such that the distance L from the
(実施例10)
本発明の実施例10の構成は、図15の実施例3において、入光部12の外側面12dから外周面13までの距離Lを2.5mmとなるように形成したものである。入光部12の外側面12dから外周面13までの距離Lを変更したこと以外は、実施例3と同じ構成であるため、説明は省略する。
(Example 10)
The configuration of the tenth embodiment of the present invention is such that the distance L from the
(比較例)
発光装置1の比較例の構成を、図16の入光部12付近を発光面14側から見た正面図と、図17の外周面13から見た側面図で示す。
比較例は、実施例1と比べて貫通孔17および空隙12gが形成されていない。また、入光部12´は、空隙12gが形成されていないため、2つの枝部分12b、12cのように二又状に分かれておらず、下側湾曲面12e´のみで上側湾曲面は存在しない。入光部12´以外の構成は、実施例1と同じため説明は省略する。
(Comparative example)
The structure of the comparative example of the light-emitting
In the comparative example, the through
実施例1〜10および比較例の構成について、計算ソフトとしてCybernet社製のLighttoolsを用いて、導光体材質が透明のPMMA、LEDが日亜化学製の白色LEDであるNS2W123B、導光体の入光部の入光面とLEDの出光面とのクリアランスが0.7mmという条件で光学シミュレーションを行った結果を、表1および図18〜23に示す。
以下の結果は、図1のLED2から出射された光のうち導光体10の発光面14から発光させることのできた光の割合を、実施例1を100%とした場合の光の利用効率で表したものである。
For the configurations of Examples 1 to 10 and Comparative Example, using Lighttools made by Cybernet as calculation software, the light guide material is transparent PMMA, the LED is a white LED made by Nichia, NS2W123B, Table 1 and FIGS. 18 to 23 show the results of optical simulation under the condition that the clearance between the light incident surface of the light incident portion and the light exit surface of the LED is 0.7 mm.
The following results are the light utilization efficiency when the ratio of the light emitted from the
図18および19は、実施例1における光路を示す。図18の入射面12aから入射した光は、枝部分12b,12cで反射、屈折を繰り返すとともに、図19の貫通孔17の径方向外側の内面17aで反射して、導光体10の発光面14から出射される。図20および図21は、貫通孔17を有しない実施例2における光路を示す。図20の入射面12aから入射した光は、枝部分12b,12cで反射、屈折を繰り返し、導光体10の発光面14から出射される。
18 and 19 show an optical path in the first embodiment. The light incident from the
図22および23に比較例のシミュレーション結果を示す。比較例は、図22の入光部12´に空隙がないため、光を分岐することができず、入射面12a´から入射した光は反射、屈折することなく、導光体10の発光面14から全ての光が外部へと抜けてしまうため、導光体10内へと導光することができていない。
実施例1〜10を比較すると、表1から、光の利用効率は、入光部12の外側面12dから外周面13までの距離Lが近いほど光の利用効率が高くなることがわかる。実施例1と実施例2を比較すると、入光部12に隣接する貫通孔17を形成することによって、光の利用効率が高められることがわかる。
22 and 23 show the simulation results of the comparative example. In the comparative example, since there is no gap in the
Comparing Examples 1 to 10, it can be seen from Table 1 that the light utilization efficiency increases as the distance L from the
1…発光装置
2…LED(光源)
10…導光体
10a…本体部
11…空洞部
12…入光部
12a…入射面
12b,12c…枝部分
12d…外側面
12e…下側湾曲面
12f…上側湾曲面
12g…空隙
13…外周面
14…発光面
15…裏面
16…反射溝
17…貫通孔
17a…貫通孔の径方向外側の内面
17b…貫通孔の径方向内側の内面
22…幹部分
30…フレーム部材
31…底壁部
32…立壁部
33…収容凹部
L1,L2…光
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記導光体は、主面からなる発光面と外周面とを含む略円盤状の外形を有する本体部と、
前記発光面と直交する方向に向けて光を前記本体部に入射する入光部とを備え、
前記入光部は、前記光源に対向する入射面から延出する幹部分と、前記幹部分から二つ以上に分岐して前記本体部に滑らかに接続される枝部分とを有し、各枝部分間に前記発光面から入射面へ向かって凹入した空隙が形成されており、
前記導光体の本体部には、前記入光部よりも径方向内側で前記入光部に隣接し、円周方向に延びた円弧状である貫通孔が形成されており、
前記導光体の本体部は、外形が、円形、略円形、または略楕円形であり、中央部分に空洞部が形成されている発光装置。 A light guide, and a light source that emits light toward the light guide,
The light guide is a main body having a substantially disk-shaped outer shape including a light emitting surface consisting of a main surface and an outer peripheral surface;
A light incident part that enters light into the main body part in a direction orthogonal to the light emitting surface;
The light incident portion includes a trunk portion extending from an incident surface facing the light source, and branch portions branched into two or more from the trunk portion and smoothly connected to the main body portion. A gap that is recessed from the light emitting surface toward the incident surface is formed therebetween ,
A through-hole having a circular arc shape extending in the circumferential direction is formed in the main body portion of the light guide body, radially inward of the light incident portion and adjacent to the light incident portion.
A light emitting device having a main body portion of the light guide body having a circular shape, a substantially circular shape, or a substantially oval shape, and a hollow portion formed in a central portion .
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