JP6340598B2 - 導光部材 - Google Patents

Description

本発明は、導光部材、更に詳しくは、エッジライト方式の照明ユニットに使用される長尺の導光部材に関する。

従来から、特許文献１に示されるようなライン照明装置が知られている。このライン照明装置は、エッジライト方式の照明ユニットであり、これに使用される導光部材は、長手方向の一端が光源からの光の入射面とされた長尺の透明バーで構成され、周面の一部である前面が出射面、後面が拡散面とされている。この場合、入射面から入射された光は、周面のうちの出射面、およびこの出射面と拡散面との間に位置する反射面によって内部反射されつつ長手方向に沿って進む間に、後面の拡散面で拡散され、この拡散された光が前面の出射面から取り出される。

また、特許文献２に示されるような、端面から入射した光を内面で反射させながら長手方向に沿って設けられた出射面から外部に出射させるような棒状導光体も知られている。

特開２００６−１４８９５６号公報 特開２００９−３０３０８０号公報

上記のようなエッジライト方式となる長尺の導光部材において、長手方向の寸法を長くして、この場合に、出射面から一様な光を取り出すためには、入射面からの光量を多くする必要がある。入射面からの光量を多くするには、入射面の面積を大きくすることが考えられるが、出射面の幅を小さく保って、よりリニアな照明を得たい場合、出射面と拡散面との間の前後寸法を大きくせざるを得ない。そうすると、拡散面と出射面とが離れることになり、拡散面へ多くの光を集めることが難しくなる。その結果、出射面から取り出される拡散光が少なくなって、出射効率を高めることができなくなるという問題が生じる。

本発明は、上記問題を解消するためになされたもので、その目的は、入射面からの光の入射量を確保しながら、拡散面での拡散効果を高めて、拡散光を効率良く出射面から取り出すことができる導光部材を提供することである。

本発明の導光部材は、長尺な透明バーで構成され、透明バーの長手方向の一端が外部の光源からの光が入射される入射面とされる。この透明バーの長手方向に直交する横断面の輪郭は、前側の出射面と、この出射面に対向する後側の拡散面と、出射面と拡散面との間の両側各々で延出される一対の反射面とで規定される。入射面から入射された光は透明バーの反射面及び出射面を含む内周面で内部反射を繰り返しながらその内部を長手方向に進み、その間に拡散面に到達した光が拡散光となって出射面から取り出される。この透明バーにおいては、出射面と拡散面との間の前後寸法が、一対の反射面間の幅寸法の二倍以上である。また、一対の反射面間の幅寸法は拡散面に近づく程小さく、一対の反射面の拡散面よりも出射面に近い側の位置各々に、長手方向に沿って延出するバンプが設けられている。このバンプ各々の表面は、透明バーの横断面の輪郭において、透明バーの幅方向に対して傾斜した境界線分となる傾斜面を有していることを特徴とする。このバンプが存在することで、透明バーの内部を長手方向に沿って進む光、特に、出射面に近い部分を進む光が、バンプの傾斜面で反射して拡散面側に向かう機会が増大し、その結果、拡散面から出射面を通して外部へ光りが出射される効率が高められる。

本発明の好ましい形態では、拡散面の両端に隣接する一対の反射面各々の一部が、透明バーの横断面の輪郭において外方へ膨らむように湾曲した肩部となって形成され、この部分において、一対の反射面間の幅寸法が、拡散面に近づく程小さくされている。この肩部は、拡散面で反射された光を出射面側に導いて出射効率を高めることに加えて、出射面側で内部反射されながら透明バーの長手方向に沿って進む光を拡散面側に集めることができ、拡散面での光の反射の機会を増大させて、結果として出射面からの光の出射効率を更に高めている。

更に、本発明の好ましい形態では、出射面が透明バーの横断面の輪郭において内方へ凹んだ凹曲面として形成されている。これにより、出射面から広い角度範囲に亘って光りを出射させることができる。

本発明の導光部材においては、入射面からの光の入射量を確保しながら、拡散面での拡散効果を高めて、拡散光を効率良く出射面から取り出すことができる。

本発明の一実施形態である導光部材の斜視図 同上の導光部材の両端にＬＥＤを配置したときの平面図 同上の導光部材の断面図 同上の導光部材における出光する光の経路を説明する図 同上の導光部材をカバーに収納した斜視図 同上の導光部材が使用される照明ユニットの光源モジュールを示す斜視図 バンプが二等辺三角形状の場合の断面図 バンプが逆直角三角形状の場合の断面図 バンプが半球状の場合の断面図 本実施形態の照明ユニットを浴室に配置した状態を示す説明図

本発明の導光部材は、ＬＥＤ等の光源と組み合わされて、例えば、室内の天井や壁、或いは、種々の家具等に埋め込まれるエッジライト方式の照明ユニットに使用される。

以下、本発明の一実施形態に係る導光部材を、図面に基づいて説明する。図５に示すように、導光部材は、光源となるＬＥＤ３０を保持するカバー４０と一体に組み付けられて照明ユニット１を形成する。

図１から図３に示すように、導光部材は、ＬＥＤ３０からの光を透過させる合成樹脂でできた長尺体であり、互いに直交する長手方向軸Ｌ、幅方向軸Ｗ、前後方向軸Ｄを有し、以下、透明バー１０と記載する。透明バー１０は、長手方向に直交する横断面形状が長手方向の全長に亘って一様であり、この横断面形状は前後方向軸Ｄを基準にして左右対称である。

透明バー１０の長手方向の一端は、ＬＥＤ３０からの光が入射される入射面１２となっている。横断面の輪郭は、前後方向の前方に位置する出射面１４と、この出射面１４に対向する後方の拡散面１６と、一対の反射面１８と、で規定される。拡散面１６は、長手方向軸Ｌに沿って規則的に並ぶ複数の溝１７によって形成される。それぞれの溝１７は、幅方向軸Ｗに沿った方向に形成されている。拡散面１６は、基本的に、透明バー１０内を進む光を出射面１４側に向けて拡散させ、この結果、出射面１４から光が取り出される。入射面１２から入射した光は、反射面１８や出射面１４を含む透明バー１０の内周面で内部反射を繰り返して透明バー１０の長手方向に沿って進みながら拡散面１６に到達する。拡散面１６に到達した光は、ここで出射面１４側に向けて拡散されることにより、出射面１４からこの拡散光が取り出される。

一対の反射面１８は、横断面において、それぞれ拡散面１６の両端と出射面１４の両端とを結合する。反射面１８は全体として滑らかに湾曲した曲面であり、入射面１２から入射する光を反射させて透明バー１０の長手方向に沿って進めながら拡散面１６側に向けて反射させ、その結果生じる拡散光が出射面１４から透明バー１０の前方に出射される。

図３また図４に示すように、出射面１４は内方に凹んだ凹曲面に仕上げられている。また、出射面１４の幅をＷ１、拡散面１６の幅をＷ２とすると、出射面１４の幅Ｗ１は拡散面１６の幅Ｗ２よりも大きい。拡散面１６の両端に隣接する各反射面１８の一部は、外方に向けて湾曲した肩部２０となっている。肩部２０は、図４中の破線Ｘで示すように、拡散面１６で拡散される光を効率良く出射面１４側に反射させると共に、透明バー１０内で内部反射を繰り返しながら長手方向に進む光を拡散面１６側に集めるように機能する。出射面１４と拡散面１６との距離、すなわち、透明バー１０の前後寸法は、出射面１４の幅Ｗ１よりも大きく、この幅Ｗ１の２倍以上である。透明バー１０は、前後方向軸Ｄに沿って、出射面１４を含む前半部６０と、拡散面１６を含む後半部６１と、を有し、前半部６０に含まれる各反射面１８にバンプ２４が形成される。

また、透明バー１０の横断面において、後半部６１における一対の反射面１８間の距離、すなわち、幅寸法は、肩部２０から前方へ行くに従って次第に増加しており、拡散面１６からの拡散光を出射面１４側に向けて反射させる機会を多くしている。

図１に示すように、バンプ２４は、透明バー１０の横断面において、外方に突出する三角形状の突条であり、透明バー１０の長手方向に沿って全長にわたる。このバンプ２４は、透明バー１０をカバー４０に保持させるために利用される。すなわち、図５に示すように、カバー４０の両脚片４２に設けた凹所４４に各バンプ２４が収められることで、透明バー１０はカバー４０に保持される。カバー４０も長尺体で、横断面形状が前方に開口したＵ字型である。この透明バー１０は、カバー４０に保持された状態において、透明バー１０の出射面１４を除く部分がカバー４０で覆われる。

図３、図４に示すように、バンプ２４は、カバー４０との結合に用いられるだけでなく、出射面１４からの出射効率を高めるようにも機能する。このバンプ２４は、その断面が三角形状とされ、三角形の斜辺が透明バー１０の幅方向軸Ｗに対して傾斜する傾斜面２６を実現している。

バンプ２４は、透明バー１０内で内部反射を繰り返しながら長手方向に進む光を拡散面１６に向けて反射させる機会を増大させて、拡散面１６で拡散される光量を増大させ、その結果、出射面１４から出射される拡散光を多く確保して、出射効率を高める。この機会を与えるために、バンプ２４は傾斜面２６を備える。この傾斜面２６での反射により、拡散面１６へ向かう光の量を増大させる。

すなわち、入射面１２において出射面１４に近い側の部分から入射されて透明バー１０内で内部反射を繰り返して長手方向に沿って進む光のうち、出射面１４で反射して傾斜面２６に到達する光が、この傾斜面２６の角度に応じた特定の偏向角度で反射する。傾斜面２６で反射した光がこの偏向角度を持つと、その後に反射面１８で反射するときの反射角もこれに応じた角度となって拡散面１６に到達する。

これに反して、傾斜面２６が無い場合、透明バー１０の出射面１４に近い前端部付近で長手方向に沿って進む光、すなわち、前端部の出射面１４で反射しながら進む光は、拡散面１６側に向かう成分を有する光の一部が、反射面１８で反射を繰り返しながら拡散面１６に向けて進むものの、拡散面１６より前方の部分で両側の反射面１８間の幅が出射面１４側に向けて次第に増大する部分（本実施形態においては、肩部２０や後半部６１を含む部分）における反射面１８で、光が拡散面１６側に向かう成分を失ってそれ以上拡散面１６側に進まなくなり、そのような光は透明バー１０の長手方向の入射面１２とは反対側の端面から抜けてしまう。

ここで、バンプ２４における傾斜面２６は、透明バー１０内を長手方向に沿って進む光が横断面内に閉じ込められて長手方向の端面から抜けてしまう光のトラップを崩し、傾斜面２６が無ければ閉じ込められてしまう光を拡散面１６側に向かわすように機能する。このため、透明バー１０の前端部側で長手方向に進む光が拡散面１６側に向かう機会は増大し、結果として、拡散光を増やし、出射効率を高めることができる。

更に、出射面１４は凹曲面とされており、この凹曲面での反射もまた、上述した光のトラップを崩す要因となるので、バンプ２４による効果と相俟って、拡散光の出射効率を高めている。

本実施形態では、透明バー１０の幅を、拡散面１６からバンプ２４に至る範囲内で次第に増大させているが、本発明は必ずしもこの形態に限定されるものではなく、幅が増大する範囲は、拡散面１６から肩部２０まで、或いは、肩部２０を超えて前半部６０に至るまでの部分としてもよい。また、バンプ２４から出射面１４に至る部分における反射面１８間の幅は、使用用途に応じて一様または変化してもよい。

本実施形態では、入射面１２からの光量を多くするために、二つのＬＥＤ３０を前後方向軸Ｄに沿って並べて入射面１２に対向させ、一つを後半部６１、他の一つを前半部６０に対応させて配置している。しかしながら、本発明の使用形態はこれのみに限定されず、入射面の前後方向の一部または全体に光を入射させる光源が使用されてもよい。

ところで、本実施形態におけるＬＥＤ３０は、図２および図６に示すように、透明バー１０の長手方向の両端の外側に配置される光源モジュール５０に保持されるもので、各光源モジュール５０はカバー４０の長手方向の両端に取り付けられている。図５、図６に示すように、光源モジュール５０は、カバー４０の端部に取り付けられる。光源モジュール５０は前後に長い凹部５４を有し、この凹部５４に二つのＬＥＤ３０が前後方向に並んで収められて透明バー１０の入射面１２と所定の間隔をあけて対向される状態で保持される。このようにして、本実施形態の導光部材は、ＬＥＤ３０と組み合わされて照明ユニット１に使用される。

上記の実施形態では、図４中の矢印破線Ｙで示すように、突条の傾斜面２６の法線が出射面１４側である前方に向かう例を示したが、図７に示すように、法線が前方に向かう傾斜面２６Ａに加えて、その法線が拡散面１６側である後方に向かう傾斜面２６Ｂを有する三角形状断面の突条とすることも可能である。この場合、出射面１４に近い側の傾斜面２６Ｂは、出射面１４に近い部分で透明バー１０内を長手方向に沿って進む光を拡散面１６側に反射させる機会を増大させ、拡散面１６での拡散効果を高め、その結果、拡散面１６から出射面１４に向かう光が多く作り出されて出射効率は高められる。

この意味において、バンプ２４となる突条としては、図８に示すように、法線が拡散面１６側である後方に向かう傾斜面２６のみを傾斜成分として有するものであっても、出射効率を高めることができる。更に、傾斜面２６は一様な平面である必要も無く、図９に示すように、傾斜面２６が湾曲面であっても、拡散面１６へと光を集める効果を期待できる。

また、上記の実施形態では、バンプ２４が突条である例を示したが、本発明は必ずしもこれのみに限定されるものでなく、反射面に長手方向に沿った凹溝を設けて、この凹溝をバンプとしてもよい。この場合、凹溝は透明バーの幅方向軸に対して傾斜する少なくとも一つの傾斜面を有し、この傾斜面での反射によって最終的に拡散面に到達する光の量が増大される。

また、出射面１４は、凹曲面だけでなく、使用用途に応じて、平坦面や凸曲面とすることもできる。

なお、上記の実施形態では、透明バー１０の長手方向の両端にＬＥＤ３０を配置した形態を示したが、本発明は必ずしもこの形態に限定されず、透明バー１０の長手方向の一端のみにＬＥＤ３０を配置してもよい。

ところで、照明ユニット１は、例えば、図１０に示すように、浴室５の天井５０に設けられる。透明バー１０は、出射面１４を浴室５内下方に向けて配置されている。これにより、照明ユニット１を利用して浴室５内を照明することができる。

１０ 透明バー
１２ 入射面
１４ 出射面
１６ 拡散面
１８ 反射面
２０ 肩部
２４ バンプ
２６ 傾斜面
３０ ＬＥＤ（光源）

Claims (3)

1. 長尺な透明バーで構成され、
   前記透明バーの長手方向の一端が、外部の光源からの光が入射される入射面とされ、
   前記透明バーの長手方向に直交する横断面の輪郭が、前側の出射面と、この出射面に対向する後側の拡散面と、前記出射面と前記拡散面との間の両側各々で延出される一対の反射面と、で規定され、
   前記入射面から入射された光は、前記透明バーの前記反射面及び前記出射面を含む内周面で内部反射を繰り返しながらその内部を長手方向に進み、その間に前記拡散面に到達した光が拡散光となって前記出射面から取り出される導光部材であって、
   前記透明バーは、前記出射面と前記拡散面との間の前後寸法が、前記一対の反射面間の幅寸法の二倍以上であり、前記一対の反射面間の幅寸法が、前記拡散面に近づく程小さくなっており、前記一対の反射面の前記拡散面よりも前記出射面に近い側の位置各々に、長手方向に沿って延出するバンプが設けられており、
   前記バンプは、前記透明バーの横断面の輪郭において外方に突出する三角形状の突条であり、この突条の三角形の斜辺部分が、前記透明バーの幅方向に対して傾斜した傾斜面となり、前記出射面で反射した光を前記傾斜面で反射させ、前記拡散面へと向かわせることを特徴とする導光部材。
2. 前記透明バーの、前記一対の反射面間の幅寸法が、前記拡散面に近づく程小さくなっている部分として、前記拡散面の両端に隣接する前記一対の反射面各々の一部が、前記透明バーの横断面の輪郭において外方へ膨らむように湾曲した肩部となって形成されていることを特徴とする請求項１記載の導光部材。
3. 前記出射面が、前記透明バーの横断面の輪郭において内方へ凹んだ凹曲面として形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の導光部材。

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