JP6217156B2 - 内照式照明装置 - Google Patents

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Description

本発明は、複数の面状発光パネルを用いた内照式照明装置の構造に関する。
近年、有機EL(Organic Electroluminescence)等を利用した面状発光の照明装置が提案されている。この照明装置を大型化しようとした場合、面状発光パネル(面状発光素子)を構成する基板を大型化することで対応できる。
しかし、製造装置の大型化、製造における歩留まりの悪化等の問題が発生する。製造が容易な大きさの面状発光パネルを複数平面状に並べることによって、大型化の照明装置を得る技術が、特開2005−266285号公報(特許文献1)および特開2006−224697号公報(特許文献2)に提案されている。
面状発光パネルを複数並べた(タイリングした)照明装置等の場合には、設置場所の制約およびメンテナンスの容易さから、照明装置の前面から面状発光パネルの取り付けが可能である構成が望まれる。
さらに、意匠上および建築上の理由から、照明装置の厚さを抑えたい場合があり、厚みを抑えることができる照明装置が、特開2012−124159号公報(特許文献4)に提案されている。
しかしながら、特許文献1に開示される照明装置では、複数配置した面状発光パネルと面状発光パネルとの間の隙間領域に生じる非発光領域と面状発光パネルの発光領域との間で輝度差(輝度ムラ)が発生する。その結果、均一な面状発光を有する照明装置を提供することが困難となる。
面状発光パネルと面状発光パネルとの間の隙間領域における非発光領域に反射材を配置して、発光領域と非発光領域との間の輝度差(輝度ムラ)を解消する構成が、特開2010−033818号公報に提案されている(特許文献3)。
特開2005−266285号公報 特開2006−224697号公報 特開2010−033818号公報 特開2012−124159号公報
しかし、特許文献3に開示される構成では、発光面側の輝度差(輝度ムラ)の発生の抑制を期待することはできる。しかし、発光パネルの発光に用いるための駆動回路基板、電源、コネクター等の配置については、何ら検討されていない。特許文献2では、発光パネルに用いる駆動回路基板を発光パネルの発光面とは反対の後方面側に配置している。その結果、照明装置としての厚みが増加してしまう。
この発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、複数の面状発光モジュールを用いた内照式照明装置において、輝度ムラの発生を抑制しながら装置の薄型化を図ることを可能とする内照式照明装置を提供することを目的とする。
この発明に基づいた照明装置においては、相互の間に隙間領域を有するように配置された複数の面状発光パネルと、複数の上記面状発光パネルへの電力供給を制御する駆動回路基板と、複数の上記面状発光パネルと対向する位置に配置され、上記面状発光パネルから照射される光を受ける照明パネルと、上記隙間領域に配置され、上記面状発光パネルから照射された光を上記照明パネル側に反射する光学部材とを備える。
上記駆動回路基板は、上記光学部材によって覆われるように上記隙間領域に配置されている。
他の形態では、複数の上記面状発光パネル、上記光学部材、および上記駆動回路基板は、同一の支持部材に取付られている。
他の形態では、上記光学部材は、上記隙間領域に上記照明パネル側から着脱可能に取付られている。
この発明によれば、複数の面状発光モジュールを用いた内照式照明装置において、輝度ムラの発生を抑制しながら装置の薄型化を図ることを可能とする内照式照明装置を提供することを可能とする。
実施の形態における内照式照明装置の内部を示す正面図である。 図1中II−II線矢視断面図である。 実施の形態における内照式照明装置に用いられる面状発光パネルを示す平面図である。 図3中IV−IV線矢視断面図である。 実施の形態における内照式照明装置の面状発光モジュールの全体斜視図である。 実施の形態における内照式照明装置の光学部材を除く面状発光モジュールの正面図である。 実施の形態における内照式照明装置の面状発光ユニットに装着される光学部材の構造を示す全体斜視図である。 実施の形態における内照式照明装置の面状発光ユニットに装着される光学部材の反射部材を取り外した状態を示す平面図である。 図8中のIX−IX線矢視図である。 実施の形態における内照式照明装置の面状発光ユニットに装着される光学部材の他の構造を示す斜視図である。 実施の形態における内照式照明装置の面状発光ユニットに装着される光学部材のさらに他の構造を示す斜視図である。 だるま穴の形状を示す図である。 実施の形態における内照式照明装置の面状発光ユニットに装着される光学部材のさらに他の構造を示す斜視図である。
本発明に基づいた各実施の形態における内照式照明装置について、以下、図を参照しながら説明する。以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。各実施の形態における構成を適宜組み合わせて用いることは当初から予定されていることである。
(内照式照明装置1)
図1および図2を参照して、本実施の形態における内照式照明装置1について説明する。図1は、内照式照明装置1の内部を示す正面図、図2は、図1中II−II線矢視断面図である。
本実施の形態における内照式照明装置1は、発光面側に照明パネル60を有し、面状発光ユニット130から照射される光が照明パネル60の内面から外面に向けて照射される。図1では、内照式照明装置1の内部に収容される、4枚の面状発光ユニット130の正面図のみを図示している。
1台の面状発光ユニット130は、図1中のA−Aで仕切られる領域からなり、本実施の形態では、4台の面状発光ユニット130を、2行×2列の状態で組み合わせて内照式照明装置1を構成している。
隣接する面状発光ユニット130の間(隙間領域)には、面状発光モジュール100から照射された光を照明パネル60側に反射する第3光学部材500(合計4か所)が設けられている。
図2を参照して、内照式照明装置1の内部構造の概略について説明する。本実施の形態の内照式照明装置1は、上述したように、4台の面状発光ユニット130を組み合わせて構成されている。さらに1台の面状発光ユニット130は、4台の面状発光モジュール100を、2行×2列の状態で組み合わせて構成されている。さらに、1台の面状発光モジュール100は、4枚の面状発光パネル10を、2行×2列の状態で組み合わせて構成されている。
内照式照明装置1の最も表面側には、照明パネル60が位置している。この照明パネル60は、支持部材の一例として筺体(図示省略)に支持されている。筺体は図示しない壁面等に固定される。照明パネル60は、光透過性を有する材料で構成され、一般的にはアクリル樹脂等が用いられる。照明パネル60は、輝度ムラの発生を抑制するため、光散乱効果を有する部材を用いるとよい。
面状発光パネル10は、発光モジュール100を構成する支持部材としてのモジュールパネル54に対して、両面テープ120等を用いて固定されている。発光モジュール100は、面状発光ユニット130を構成するユニットパネル70に対して着脱可能に支持されている。
面状発光パネル10と隣接する面状発光パネル10との間に生じる隙間領域54Sには、第1光学部材200が、モジュールパネル54に対して着脱可能に設けられている。発光モジュール100と隣接する発光モジュール100との間に生じるユニットパネル70の隙間領域70Sには、第2光学部材400が、ユニットパネル70に対して着脱可能に設けられている。
第1光学部材200および第2光学部材400は、いずれも断面形状が照明パネル60側に頂部が位置する略台形形状を有し、面状発光パネル10から照射された光を照明パネル60側に反射する。これにより、照明パネル60を表面側から観察した場合の輝度ムラの発生を抑制する。
(面状発光パネル10)
図3および図4を参照して、本実施の形態における面状発光パネル10の構成について説明する。本実施の形態における面状発光パネル10は、有機ELから構成される。面状発光パネル10は、複数の発光ダイオード(LED)と拡散板とから面状の面状発光パネルとして構成されていてもよいし、冷陰極管等を用いて面状の面状発光パネルとして構成されていてもよい。
図3は、面状発光パネル10を示す平面図である。図3は、面状発光パネル10の背面19の側から面状発光パネル10を見たときの様子を示している。図4は、図3中のIV−IV線に沿った矢視断面図である。
図3および図4を参照して、面状発光パネル10は、透明基板11(カバー層)、陽極14、有機層15、陰極16、封止部材17および絶縁層18を含む。透明基板11は、面状発光パネル10の表面12(発光面)を形成し、透明基板11の外周端面は、面状発光パネル10の外周10Eを形成している。陽極14、有機層15および陰極16は、透明基板11の裏面13上に順次積層される。封止部材17は、面状発光パネル10の背面19を形成している。
透明基板11は、たとえば各種のガラス基板から構成される。透明基板11を構成する部材としては、PET(Polyethylene Terephthalate)またはポリカーボネート等のフィルム基板が用いられてもよい。陽極14は、透明性を有する導電膜である。陽極14を形成するためには、スパッタリング法等によって、ITO(Indium Tin Oxide:インジウム錫酸化物)等が透明基板11上に成膜される。フォトリソグラフィ法等によりITO膜が所定の形状にパターニングされることによって、陽極14が形成される。陽極14は、電極取出部21(陽極用)および電極取出部22(陰極用)を形成するために、パターニングによって2つの領域に分割されている。
有機層15(発光部)は、電力を供給されることによって光(可視光)を生成することができる。有機層15は、単層の発光層から構成されていてもよく、正孔輸送層、発光層、正孔阻止層、および電子輸送層などが順次積層されることによって構成されていてもよい。陰極16は、たとえばアルミニウム(AL)である。陰極16は、真空蒸着法等によって有機層15を覆うように形成される。陰極16を所定の形状にパターニングするために、真空蒸着の際にはマスクが用いられるとよい。
陰極16と陽極14とが短絡しないように、陰極16と電極取出部21側の陽極14との間に絶縁層18が設けられる。陰極16の絶縁層18が設けられる側とは反対側の部分は、電極取出部22側の陽極14に接続される。絶縁層18は、たとえばスパッタリング法を用いてSiOなどが成膜された後、フォトリソグラフィ法等を用いて陽極14と陰極16とを互いに絶縁する箇所を覆うように所望のパターンに形成される。
封止部材17は、絶縁性を有する樹脂またはガラス基板などから構成される。封止部材17は、有機層15を水分等から保護するために形成される。封止部材17は、陽極14、有機層15、および陰極16(面状発光パネル10の内部に設けられる部材)の略全体を透明基板11上に封止する。陽極14の一部は、電気的な接続のために、封止部材17から露出している。
陽極14の封止部材17から露出している(図4左側の)部分は、電極取出部21(陽極用)を構成する。電極取出部21と陽極14とは互いに同じ材料で構成される。電極取出部21は、面状発光パネル10の外周に位置する。陽極14の封止部材17から露出している(図4右側の)部分は、電極取出部22(陰極用)を構成する。電極取出部22と陽極14とは互いに同じ材料で構成される。電極取出部22も、面状発光パネル10の外周に位置する。
電極取出部21および電極取出部22は、有機層15を挟んで相互に反対側に位置している。隣り合う電極取出部21および電極取出部22同士の間には、分割領域20(図3参照)が形成されている。電極取出部21および電極取出部22には、はんだ付け(銀ペースト)等を用いて配線パターン(図示せず)が取り付けられる。
以上のように構成される面状発光パネル10の表面12が発光領域となる。面状発光パネル10の有機層15には、外部の電源装置から、図示しない配線パターン、電極取出部21,22、陽極14および陰極16を通して電力が供給される。有機層15で生成された光は、陽極14および透明基板11を通して、表面12(発光面)から外部に取り出される。
透明基板11には透明なガラスのほか、光透過性のフィルム、たとえば、ポリイミド、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリスチレン(PS)、ポリエーテルサルフォン(PES)、ポリカーボネート(PC)、ポリプロピレン(PP)等が用いられる。
陽極(アノード)14には光透過性の材料、たとえば、インジウムチタンオキサイド(ITO)またはポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)が用いられる。陰極(カソード)16には、たとえば、アルミニウム(Al)、フッ化リチウム(LiF)、AlとCaとの積層、AlとLiFとの積層、および、AlとBaとの積層等が用いられる。
封止部材17には、PET、PEN、PS、PES、ポリイミド等のフィルムに、SiO、AL、SiNx等の無機薄膜と柔軟性のあるアクリル樹脂薄膜などを層状に複数層重ね合わせることでガスバリア性を備えたものが用いられる。電極取出部21および電極取出部22には、さらに金、銀、銅などを積層してもよい。
(面状発光モジュール100)
図5から図7を参照して、面状発光モジュール100について説明する。図5は、面状発光モジュール100の全体斜視図、図6は、内照式照明装置1の第1光学部材200を除く面状発光モジュール100の正面図、図7は、第1光学部材200の構造を示す全体斜視図である。
図5および図6を参照して、面状発光モジュール100は、モジュールパネル54の上に、2行×2列に合計4枚の面状発光パネル10が両面テープ120を用いて固定されている。本実施の形態では、面状発光モジュール100は、100mm×100mmの正方形の大きさを有している。
上下左右に隣接する面状発光モジュール100と隙間領域54Sの間隔は、15mmである。面状発光モジュール100の大きさ、隙間領域54Sの間隔は、内照式照明装置1の仕様に応じて任意の寸法が選択される。
モジュールパネル54の隙間領域54Sには、平面視において十字形状の第1光学部材200が取り付けられている。
図6を参照して、モジュールパネル54の隙間領域54Sには、面状発光モジュール100を面状発光ユニット(図示省略)に固定する際に用いられる、固定用穴54aが設けられている。
さらに、モジュールパネル54の隙間領域54Sには、第1光学部材200を取り付ける際に用いられる、位置決め用ピン54pが立設されるとともに、固定用穴54bが設けられている。固定用穴54bには雌ねじが形成されている。これにより、第1光学部材200を発光面側から取付可能とする。
(第1光学部材200)
図7を参照して、第1光学部材200について説明する。図7は、第1光学部材200の構造を示す全体斜視図である。第1光学部材200は、平面視において十字形状のベース部材201を有する。ベース部材201には、モジュールパネル54に設けられた位置決め用ピン54pに対応する位置に位置決め用穴201a、および固定用穴54bに対応する位置に固定用穴201bが形成されている。
位置決め用穴201aには、モジュールパネル54に設けられた位置決め用ピン54pが嵌合され、第1光学部材200の位置決を行なうことができる。発光面側から固定用穴201bにボルトを挿通し、ベース部材201をモジュールパネル54の隙間領域54Sに固定することができる。
ベース部材201には、後述するように、AC/DC電源、駆動回路基板、ケーブル等を固定するための穴が設けられているが、図7においては、図示を省略している。
第1光学部材200は、断面形状が照明パネル60側に頂部が位置する略台形形状を有する反射部材210を有する。反射部材210には、ビス穴210aが設けられている。ベース部材201には、反射部材210を支持する立壁部202が設けられ、この立壁部202には、反射部材210のビス穴210aに対応する位置に固定用雌ねじ穴202aが設けられている。ベース部材201をモジュールパネル54に固定した後、ビス230を用いて、反射部材210をベース部材201に固定することができる。
第1光学部材200の斜面の傾斜角度(反射面同士の間に形成される内角)は、たとえば45°である。この頂角の値は、30°〜90°の間で適宜変更してもよい。
第1光学部材200を用いることで、非発光部(隙間領域54S)の輝度低下を抑え均一な発光を実現する。さらに、第1光学部材200を隙間領域54Sに配置することで、面状発光パネル10の隙間領域を広く配置しても均一な発光が可能となるので、照明装置に使用する面状発光パネル10の枚数を抑制することができる。その結果、照明装置のコストを抑えることができる。
図8および図9を参照して、AC/DC電源、駆動回路基板、ケーブル等の配置について説明する。図8は、第1光学部材200の反射部材210を取り外した状態を示す平面図、図9は、図8中のIX−IX線矢視図である。ベース部材201上の面状発光パネル10により挟まれた領域も隙間領域54Sと称する。
隙間領域54Sには、ベース部材201が取付られている。ベース部材201上の隙間には、AC/DC電源310および面状発光パネル10への電力供給を制御する駆動回路基板320が配置されている。
AC/DC電源310には、ケーブル300により外部AC電源が接続される。ケーブル300の一部は、隙間領域54Sを通過するように配線される。AC/DC電源310により交流から直流に変換された電力は、ケーブル315を通じて、駆動回路基板320に供給される。ケーブル315は、隙間領域54Sに配置される。
駆動回路基板320では、たとえば、面状発光パネル10の発光または非発光が制御される。駆動回路基板320の上には、コネクター330が設けられており、面状発光パネル10に電力を供給するケーブル340,380が接続される。本実施の形態では、面状発光パネル10の間にケーブル350,360,370が配線されている。ケーブル340,350,360,370,380は、隙間領域54Sに配置される。
面状発光パネル10への電力の供給は、直列接続による供給、または、並列接続による供給のいずれでも構わないが、図8においては、直列接続の場合を示している。コネクター330を用いて、隣接する他の面状発光モジュール100の面状発光パネル10に電力を供給するようにしてもよい。これにより、複数の面状発光パネル10および複数の面状発光モジュール100を同時に制御することを可能とする。
上述したAC/DC電源310、駆動回路基板320、コネクター330、およびケーブル340,350,360,370,380は、すべて隙間領域54Sに配置されている。この隙間領域54Sには、第1光学部材200が取付られる。その結果、AC/DC電源310、駆動回路基板320、コネクター330、およびケーブル340,350,360,370,380は、第1光学部材200によって覆われることとなる。
これにより、隙間領域54Sにおける第1光学部材200とベース部材201(モジュールパネル54)との間の空間内に、AC/DC電源310、駆動回路基板320、コネクター330、およびケーブル340,350,360,370,380の機器等を収納していることから、第1光学部材200を用いた輝度ムラの発生を抑制しながら、面状発光モジュール100の薄型化を図ることが可能となる。さらには、この面状発光モジュール100を用いた内照式照明装置1の薄型化を図ることが可能となる。
図1に示す内照式照明装置1は4組の面状発光ユニット130を用い、面状発光ユニット130は、4組の面状発光モジュール100を用い、さらに、面状発光モジュール100は、図5に示したように、4枚の面状発光パネル10と1つの第1光学部材200が用いられている。
したがって、隣接する面状発光モジュール100の間にも隙間領域70S(図2参照)が生じ、この隙間領域70Sには、第1光学部材200と同様の構造を有する第2光学部材400が配置されている。この隙間領域70Sにおいても、上記面状発光パネル10同士の隙間領域54Sと同様に、AC/DC電源310、駆動回路基板320、コネクター330、およびケーブル340,350,360,370,380を配置するようにしてもよい。
さらに、隣接する面状発光ユニット130の間にも隙間領域が生じ、この隙間領域には、第1光学部材200と同様の構造を有する第3光学部材500が配置されている。この隙間領域70Sにおいても、上記面状発光パネル10同士の隙間領域54Sと同様に、AC/DC電源310、駆動回路基板320、コネクター330、およびケーブル340,350,360,370,380を配置するようにしてもよい。
(光学部材の他の形態)
図10から図13を参照して、光学部材の他の形態について説明する。図10から図13は、他の形態である第1光学部材200A,200B,200Cの構造を示す斜視図である。図10から図13に示す第1光学部材200A,200B,200Cも、上記第1光学部材200と同様に十字形状を有しているが、一部記載を省略している。
上述の第1光学部材200は、ベース部材201に位置決め用穴201aおよび固定用穴201bを設けた場合について説明した。この場合には、予めベース部材201を隙間領域54sに固定した後に、ベース部材201に反射部材210を取付ることとなる。
図10に示す第1光学部材200Aは、ベース部材201の下面に、L字形状のブラケット205が設けられ、このブラケット205に位置決め用穴205aおよび固定用穴205bが設けられている。これにより、ベース部材201に反射部材210を固定した後に、第1光学部材200Aをモジュールパネル54の隙間領域54Sに発光面側から取り付けることができる。
図11に示す第1光学部材200Bは、ベース部材201の下面に、溝付きピン251が設けられている。モジュールパネル54の隙間領域54Sに、図12に示すだるま穴201Cを形成しておくことで、このだるま穴201Cに溝付きピン251を挿入し、第1光学部材200Bをだるま穴201Cに沿ってスライドさせることで、容易に第1光学部材200Bをモジュールパネル54の隙間領域54Sに発光面側から取り付けることができる。
図13に示す第1光学部材200Cは、ベース部材201の下面に、磁石261が設けられている。モジュールパネル54の隙間領域54Sに、磁石を設けておくことで、磁石の着磁力を利用して、容易に第1光学部材200Cをモジュールパネル54の隙間領域54Sに発光面側から取り付けることができる。
上記実施の形態では、面状発光モジュール100を4枚組み合わせた構成を面状発光ユニット130とし、この面状発光ユニット130を支持部材としての筺体600に支持する構成を採用しているがこの構成に限定されない。複数の面状発光モジュール100を、ユニットパネル70を用いずに支持部材としての筺体600に直接支持される構成の採用も可能である。ユニットパネル70を支持部材として用い、筺体600を用いない構成の採用も可能である。
光源として、有機ELパネルに限定されず、平面状の面状発光パネル(光源)を使用することも可能であり、一般的に多く出回っている平面状のリジッドパネル、フレキシブルパネル、複数の面状発光パネルを平面状にモジュール化した発光パネル、または、一般的なフレキシブルパネルにも適用が可能であり、用途に合わせて入手性の良い光源を選択して使用することが可能となる。
以上、本発明の各実施の形態における内照式照明装置について説明したが、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。したがって、本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
1 内照式照明装置、10 面状発光パネル、11 透明基板、13 裏面、14 陽極、15 有機層、16 陰極、17 封止部材、18 絶縁層、19 背面、20 分割領域、21,22 電極取出部、54 モジュールパネル、54S,70S 隙間領域、54a,54b 固定用穴、54p 位置決め用ピン、60 照明パネル、70 ユニットパネル、100 面状発光モジュール、120 両面テープ、130 面状発光ユニット、200,200A,200B,200C 第1光学部材、201 ベース部材、201C だるま穴、201a,205a 位置決め用穴、201b,205b 固定用穴、202 立壁部、202a 固定用雌ねじ穴、210 反射部材、210a ビス穴、230 ビス、251 溝付きピン、261 磁石、300 ケーブル、310 AC/DC電源、315 ケーブル、320 駆動回路基板、330 コネクター、340,350,360,370,380 ケーブル、400 第2光学部材、500 第3光学部材。

Claims (4)

  1. 相互の間に隙間領域を有するように配置された複数の面状発光パネルと、
    複数の前記面状発光パネルへの電力供給を制御する駆動回路基板と、
    複数の前記面状発光パネルと対向する位置に配置され、前記面状発光パネルから照射される光を受ける照明パネルと、
    前記隙間領域において前記面状発光パネルの発光面に接するように配置され、前記面状発光パネルから照射された光を前記照明パネル側に反射する光学部材と、を備え、
    前記駆動回路基板は、前記光学部材によって覆われるように前記隙間領域に配置されており、
    前記面状発光パネルは、前記面状発光パネルの前記発光面を形成する透明基板と、前記透明基板の前記発光面と反対側である裏面に積層された陽極、有機層、および、陰極を含む、内照式照明装置。
  2. 前記光学部材は、
    前記面状発光パネルの発光面に接するように配置されたベース部材と、
    前記面状発光パネルから照射された光を前記照明パネル側に反射する反射部材と、を有し、
    前記駆動回路基板は、前記ベース部材と前記反射部材との間の空間内に配置されている、請求項1に記載の内照式照明装置。
  3. 複数の前記面状発光パネル、前記光学部材、および前記駆動回路基板は、同一の支持部材に取付られている、請求項1または2に記載の内照式照明装置。
  4. 前記光学部材は、前記隙間領域に前記照明パネル側から着脱可能に取付られている、請求項1から3のいずれか1項に記載の内照式照明装置。
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