WO2012086248A1

WO2012086248A1 - エッジライト式の照明装置

Info

Publication number: WO2012086248A1
Application number: PCT/JP2011/066313
Authority: WO
Inventors: 大野　達司; 小泉　秀樹; 田中　敏裕
Original assignee: パナソニック株式会社
Priority date: 2010-12-22
Filing date: 2011-07-19
Publication date: 2012-06-28
Also published as: JPWO2012086248A1; JP5603953B2

Abstract

光源から発せられる光を効率的に集光して強い光を照射可能なエッジライト式の照明装置を提供する。導光板（２）の側端面（４）に光源（３）を配置した照明装置（１）において、導光板（２）の背面（７）及び正面（６）に背面レンズ状部（２０），前面レンズ状部（２２）を形成し、効率的に集光、反射する。このエッジライト式の照明装置（１）によれば、光源（３）からの光を背面（７）の曲面状部、前面の曲面状部の２つのレンズ状部（２０，２２）で効率的に集光することが可能であり、強い光として照射可能である。

Description

エッジライト式の照明装置

　本発明は、エッジライト式の照明装置に関し、さらに詳細には、導光板の側端面に光源を配置したエッジライト式の照明装置に関する。

　側面に光源を配置したエッジライト式の照明装置は、光源から発せられる直線的な光を、導光板を通すことで、光源に対して直交する方向に線状又は面状の光を照射することが可能なものである。エッジライト式の照明装置の光源としてＬＥＤを用いることで、一般的な光源の冷陰極管で必須であったインバータ回路（安定器）を無くすことができ、照明装置の小型化が可能となる。例えば日本国特許公開２００９－２０５８８１号公報（以下では、特許文献１と呼ぶ）には、エッジライト式の照明装置が開示されている。特許文献１に記載のエッジライト式の照明装置では、線状の光を照射可能であり、導光板の断面形状を一般的な長方形ではなく、台形やかまぼこ状とすることにより、照明装置の光の照射方向を規定可能としている。

　ところで、特許文献１に記載されたようなエッジライト式の照明装置では、光源の大きさに対して導光板の断面が小さく、一方の側端面には光源を１つしか配置できない。そのため、照明装置としての光度（光の強さ）が、光源に大きく依存することとなる。例えば、冷陰極管よりも光度が弱いＬＥＤを用いた場合には、照明装置として光度が不足することが懸念される。

　そこで、本発明は、光源から発せられる光を効率的に集光して強い光を照射可能なエッジライト式の照明装置の提供を目的とする。

　上記課題を解決するための本発明は、導光板の側端面に光源を配置したエッジライト式の照明装置において、上記導光板の前面及び背面を断面形状で両側面を円弧状とし背面頂面を反射面としてなることを特徴とするエッジライト式の照明装置である。

　上記導光板は、直方体状の導光部と、上記導光部の上記背面側に当該導光部と一体に形成された背面レンズ状部と、上記導光部の上記前面側に当該導光部と一体に形成された前面レンズ状部と、からなることが好ましい。ここで上記背面レンズ状部は、上記背面側を凸とする円筒面平凸レンズ状であって、その背面側に、上記側端面から入射された光を上記前面側へ反射するための上記反射面が形成されている。上記前面レンズ状部は、上記前面側を凸とする円筒面平凸レンズ状である。そして上記光源は、上記導光板における上記導光部に対向して配置されている。

　このとき、上記背面レンズ状部がその背面側の頂部に平坦部を有し、上記反射面は、上記平坦部に反射構造を形成することにより構成されることが好ましい。

　また、上記光源は一対の光源を含み、上記一対の光源はそれぞれ、上記導光板の長手方向の両端の上記側端面に対向して配置されていることが好ましい。

　本発明で採用するエッジライト式の照明装置は、導光板の形状を断面で前面及び背面を両側面で円弧状とし、全体として側面視で略卵状を成している。略卵状の導光板の背面側には平坦部が設けられており、平坦部には反射面が施されている。反射面は、光源からの光を反射させ、線状発光や面状発光へと光の向きを調節するものである。つまり、導光板の側端面から入射し導光板の反射面で反射された光を、背面の曲面状部（背面レンズ状部）で集光して導光板を通過させた後、さらに前面の曲面状部（前面レンズ状部）で屈折させて集光する。その結果、強い光が正面から外部へ照射される。

　本発明のエッジライト式の照明装置によれば、光源からの光を背面の曲面状部、前面の曲面状部の２つのレンズ状部で効率的に集光することが可能であり、強い光として照射可能である。

　なお、導光板は、光の減衰率が低い材質で構成されることが好ましく、導光板の厚みを増すことで、導光板の側面に配置する光源の数量を増やすことが可能となる。或いは、導光板の幅を拡げることでも光源の数量を増やすことが可能となる。

本発明の実施形態に係る照明装置を示す分解斜視図である。同上の照明装置の導光板を示し、図１のＡ－Ａ断面図である。同上の導光板と比較サンプルとの配光特性の実験結果を示す説明図であり、図３Ａ，図３Ｂは比較サンプルの断面形状と配光特性とを示し、図３Ｃ，図３Ｄは、別の比較サンプルの断面形状と配光特性とを示し、図３Ｅ，図３Ｆは本発明の実施形態の導光板の断面形状と配光特性とを示す。

　以下、本発明の照明装置の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明は、実施形態の理解を容易にするためのものであり、これによって、本発明が制限して理解されるべきではない。

　図１に示す照明装置１（エッジライト式の照明装置）は、導光板２と、一対の光源３，３を有している。なお、照明装置１は、導光板２及び光源３，３を収容する筐体（図示せず）や、透光性を有するカバー（図示せず）なども備えている。

　導光板２は、光源３，３からの光を反射させ、線状発光や面状発光へと変換するための光透過部材であり、前面及び背面を両側面で曲面（断面円弧状）とし、全体として側面視で略卵状を成している。この導光板２は、両側端面４，４を結ぶ方向（図１の左右方向）を長手方向とする長尺状に形成されている。また導光板２の断面形状は、長手方向において同一形状となっている。導光板２は、側端面４から入射された光を、この側端面４と交差する正面６から出射するよう構成されている。導光板２は、光の減衰率が低いアクリル樹脂やポリカーボネート等で構成されることが好ましい。

　光源３，３は、導光板２の両側端面４，４に位置しており、両側端面４，４に対して直交する光を入射可能である。つまり一対の光源３，３は、それぞれ、導光板２の長手方向の両端である両側端面４，４に対向して配置されている。光源３，３は、高光度・高輝度の光を照射可能なものであることが好ましく、高光度・高輝度ＬＥＤランプ等を用いることが好ましい。なお、各光源３は単一の光源に限られず、複数の光源を含んでもよい。

　なお、図１に示す照明装置１は、正面（前面）６が下となり、背面７が上となるように図示している。

　図２は導光板２を示す断面図である。なお、図２においては、説明の都合上、導光板２の断面のハッチングの図示を省略する。

　図２に示すように、導光板２は断面視で略卵状を成している。導光板２の断面は、二点鎖線で図示した通り、背面７側から第１集光部１０、導光部１１、第２集光部１２の順番で３つの領域に区分される。すなわち、第１集光部１０は略台形状であって、背面レンズ状部２０に対応する。導光部１１は略長方形状であって、導光部２１に対応する。第２集光部１２は前面レンズ状部２２に対応する。つまり導光板２は、直方体状の導光部２１と、導光部２１の背面７側において当該導光部２１と一体に形成された背面レンズ状部２０と、導光部２１の正面（前面）６側において当該導光部２１と一体に形成された前面レンズ状部２２と、から構成される。

　背面レンズ状部２０は、背面７側に曲面１３を有し、照明装置１において、「入光レンズ」の役割を果たすものである。曲面１３の一部には、平坦な導光パターン面１４（平坦部）が設けられている。反射面１４には、光源３，３からの光を反射させ、線状発光や面状発光へと光の向きを調節する導光パターン（図示省略）が施されている。導光パターンは、シルク印刷や溝加工、樹脂成形等、どのような方法で設けても構わない。つまり、背面レンズ状部２０は、背面７側を凸とし背面７側の頂部に平坦部が形成された円筒面平凸レンズ状であって、平坦部には反射構造（導光パターン）が形成されている。この平坦部は、導光板２の長尺方向に亘って設けられている。なお導光パターンとしては、例えば、複数の反射ドット（直方体状の凹所や円筒状の凹所）を平坦部にパターン形成したものであってもよいし、平坦部に、長手方向の断面がＶ字状で幅方向に延びる溝を、長尺方向に複数並設したものであってもよい。本実施形態の導光部２は、背面レンズ状部２０の頂部を平坦部としていることで、所望の反射構造（導光パターン）を容易に作成することができる。背面レンズ状部２０の頂部を平坦部としていることで、例えばシルク印刷や溝加工などを行いやすくなっている。

　導光部２１は、従来公知の導光部であり、背面７側に平面１６を有し、正面６側に平面１７を有した直方体状の光透過部材である。なお光源３は、導光板２のうちで、この導光部２１に対向するように配置される。

　前面レンズ状部２２は、背面７側に平面１８を有し、正面６側に曲面１９を有したレンズ状である。前面レンズ状部２２は、照明装置１において、「出光レンズ」の役割を果たすものである。つまり、前面レンズ状部２２は、正面（前面）６側を凸とする円筒面平凸レンズ状に形成されている。

　本実施形態の照明装置１では、光源３から導光板２の導光部２１に入射した光は、背面レンズ状部２０に形成された反射面１４によって、正面６側へ反射される。この反射面１４で反射された光のうちで背面レンズ状部２０の曲面１３に到達した光は、この曲面１３によって、正面６側へ全反射される。従って、反射面１４で反射された光は、背面レンズ状部２０によって集光されることになる。

　背面レンズ状部２０で集光された光は、導光部２１へと伝搬される。この導光部２１に伝搬された光のうちで、導光部２１の側面（図２における左右の側面）に到達した光は、この側面によって内方へと反射されて、さらに集光される。

　そして、導光部２１から前面レンズ状部２２へと伝搬された光は、前面レンズ状部２２の曲面１９から外部へ放射される。このとき、光は曲面１９によって屈折されるため、曲面１９から出射される光は、導光部２１内を伝搬する光よりもさらに集光されることになる。

　つまり、本実施形態の導光板２は、導光部２１の背面側に背面レンズ状部２０を備え且つ導光部２１の前面側に前面レンズ状部２２を備えているので、２つのレンズ状部２０，２２及び導光部２１によって、効果的に光を集光することができる。

　つぎに、本実施形態の導光板２（照明装置１）の配光特性の実験結果について、比較サンプル１００及び比較サンプル２００の配光特性の実験結果と合わせて、図３Ａ～図３Ｆに基づいて説明する。図３Ａ，図３Ｂは、比較サンプル１００の断面形状と配光特性を示し、図３Ｃ，図３Ｄは、比較サンプル２００の断面形状と配光特性を示し、図３Ｅ，図３Ｆは、本実施形態の導光板２（照明装置１）の断面形状と配光特性を示す。なお、比較サンプル１００、比較サンプル２００、及び導光板２（照明装置１）の実験においては、略同一条件での実験となるように、同じ光源３からの光を用いている。

　比較サンプル１００は、図３Ａに示すように、入光レンズ１０１（本実施形態の照明装置１の背面レンズ状部２０［入光レンズ］に相当）と導光部１０２（本実施形態の照明装置１の導光部２１に相当）を有している。なお、比較サンプル１００は、図３Ａの前後方向に長い長尺状に形成されており、光源３は、導光板１０２の側端面（長尺方向の端面）に対向して配置されている。なお、図３Ａにおける符号「５０」は、光源３の投影位置を示す（つまり光源３は、導光部１０２の側端面のうちで符号「５０」に対応する位置に、配置されている）。また、入光レンズ１０１の図３Ａにおける上部には、反射面が形成されている。この比較サンプル１００の導光部１０２に、光源３からの光を入射すると、比較サンプル１００は、図３Ｂに示す配光特性を示した。図３Ｂにおいては、光源３の投影位置５０の下側に、楕円状の配光曲線１１０が図示されている。なお、図３Ｂの配光曲線１１０は、比較サンプル１００から放射される光の強度を、方向の関数として表した曲線である。具体的には、この配光曲線１１０は、比較サンプル１００からの方向と光の強度を、光源３の投影位置５０を始点とする矢印（ベクトル）で示し、各方向における矢印の先端を結んで描いた曲線である。図３Ｂにおいては、上方に光源３の投影位置５０を示し、縦軸の下方が導光板２の正面６方向を示している。図３Ｄ，図３Ｆについても同様である。

　比較サンプル２００は、図３Ｃに示すように、導光部２０１（本実施形態の照明装置１の導光部２１に相当）と、出光レンズ２０２（本実施形態の照明装置１の前面レンズ状部２２［出光レンズ］に相当）を有している。比較サンプル２００は、図３Ｃの前後方向に長い長尺状に形成され、光源３は、導光部２０１の側端面（長尺方向の端面）に対向して配置されている。また、導光板２０１の図３Ｃにおける上部には、反射面が形成されている。この比較サンプル２００の導光部２０１に、光源３からの光を入射すると、比較サンプル２００は図３Ｄに示す配光特性を示した。図３Ｄにおいては、光源３の投影位置５０の下側に、配光曲線１１０（図３Ｂ）よりも細長の配光曲線２１０が図示されている。

　本実施形態のレンズ付き導光板２（照明装置１）は、図３Ｅに示すように、光源３からの光を導光部２１に入射すると、図３Ｆに示す配光特性を示した。図３Ｆにおいては、光源３の投影位置５０の下側に、配光曲線２１０（図３Ｄ）よりもさらに細長の配光曲線６０が図示されている。

　上記の結果より、比較サンプル１００と比較サンプル２００とを比較すると、比較サンプル１００からの照射光（図３Ｂ参照）よりも比較サンプル２００からの照射光（図３Ｄ参照）の方が光のまとまり（光束度）に優れ、且つ光の強さ（光度）が強くなっている。すなわち、比較サンプル２００の方が、正面方向（図３における下方向）へ放射される光の強度が強くなっている。

　また、比較サンプル１００と本実施形態の導光板２（照明装置１）とを比較すると、比較サンプル１００からの照射光（図３Ｂ参照）よりも本実施形態の導光板２からの照射光（図３Ｆ参照）の方が光のまとまり（光束度）に優れ、且つ光の強さ（光度）が強くなっている。すなわち、本実施形態の導光板２の方が、正面方向（図３における下方向）へ放射される光の強度が強くなっている。

　一方、比較サンプル２００と本実施形態の導光板２（照明装置１）とを比較すると、比較サンプル２００からの照射光（図３Ｄ参照）よりも本実施形態の導光板２からの照射光（図３Ｆ参照）の方が光のまとまり（光束度）に優れている（つまり、指向性が高い）。なお、光の強さ（光度）については、比較サンプル２００からの照射光（図３Ｄ参照）と本実施形態の導光板２からの照射光（図３Ｆ参照）とは共に同等レベルであるが、比較サンプル２００の出光レンズ２０２の方が、本実施形態の導光板２の前面レンズ状部２２よりも屈曲度が大きいため、このような結果に至ったと考えらえる。

　すなわち、本実施形態の前面レンズ状部２２は屈曲度が小さいにも関わらず、その照射光（図３Ｆ参照）は、比較サンプル２００の出光レンズ２０２が放つ照射光（図３Ｄ参照）と同じレベルの光の強さを備えることができた。

　以上の結果から、本実施形態のように背面レンズ状部２０及び前面レンズ状部２２を備えた導光板２（照明装置１）は、配光特性に非常に優れており（指向性が高い）、光源３からの光を２つの背面レンズ状部２０，前面レンズ状部２２で効率的に集光、反射することができ、強い照射光として照射できた。

Claims

　導光板の側端面に光源を配置したエッジライト式の照明装置において、上記導光板の前面及び背面を断面形状で両側面を円弧状とし背面頂面を反射面としてなることを特徴とするエッジライト式の照明装置。
　上記導光板は、直方体状の導光部と、上記導光部の上記背面側に当該導光部と一体に形成された背面レンズ状部と、上記導光部の上記前面側に当該導光部と一体に形成された前面レンズ状部と、からなり、
　上記背面レンズ状部は、上記背面側を凸とする円筒面平凸レンズ状であって、その背面側に、上記側端面から入射された光を上記前面側へ反射するための上記反射面が形成され、
　上記前面レンズ状部は、上記前面側を凸とする円筒面平凸レンズ状であり、
　上記光源は、上記導光板における上記導光部に対向して配置されていることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
　上記背面レンズ状部は、その背面側の頂部に平坦部を有し、
　上記反射面は、上記平坦部に反射構造が形成されることにより構成されることを特徴とする請求項２記載の照明装置。
　上記光源は一対の光源を含み、
　上記一対の光源はそれぞれ、上記導光板の長手方向の両端の上記側端面に対向して配置されていることを特徴とする請求項１記載の照明装置。