WO2013151120A1 - 照明装置 - Google Patents

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WO2013151120A1
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guide plate
light guide
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axis direction
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誠二 木下
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株式会社クラレ
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    • G02B6/0068—Arrangements of plural sources, e.g. multi-colour light sources

Definitions

  • the present invention provides an edge light in which light enters a light guide plate from a primary light source such as an LED disposed on at least one side surface of the light guide plate, and emits light from one main surface (outgoing surface) of the light guide plate. More particularly, the present invention relates to an edge light type lighting device suitable as a lighting fixture used by being attached to a ceiling of an office or a house.
  • a primary light source such as an LED disposed on at least one side surface of the light guide plate
  • LEDs are arranged in a grid pattern on the bottom surface facing the emission surface of the lighting device, or Directly illuminating devices in which dots are arranged radially are in widespread use.
  • the LEDs are arranged directly in the form of dots on the bottom surface, the glare is so strong that it cannot be directly viewed, and the brightness of the planar light-emitting body is not uniform. .
  • a milky white diffuser plate or the like is used as a cover of the lighting device, but the light use efficiency is lowered.
  • an edge light system is known as a backlight of a liquid crystal display device in a liquid crystal television or a personal computer.
  • An edge-light type backlight is provided with a transparent light guide plate made of a transparent polymer such as PMMA (polymethyl methacrylate).
  • White dots are printed on the bottom surface of the light guide plate. By adjusting the size, density, etc. of the dots, a part of the light propagating in the light guide plate hits the white dots. Are scattered and emitted in the visual recognition (exit surface) direction.
  • An edge-light type backlight enters light from a primary light source (LED or the like) disposed on at least one side surface of the light guide plate into the light guide plate, and emits light from the entire main surface (outgoing surface) of the light guide plate. Can be illuminated with planar light.
  • the edge light method does not look directly at the primary light source, so there is no glare and the appearance is excellent.
  • this edge light type backlight has come to be applied to a lighting fixture that is used by being attached to the ceiling of an office or a house (for example, see Patent Document 1).
  • lighting fixtures using LEDs as a light source can be made thinner, which can reduce the weight of the lighting device. Due to the fact that light control can be performed, an edge-light type illumination device using an LED as a light source has become widespread.
  • the lighting device When the edge light type lighting device as in Patent Document 1 is applied to a lighting device used by being attached to a ceiling or the like of an office or a house, the lighting device (edge light type lighting device) has, for example, a square shape. It emits as planar light from the main surface (emission surface) of the light guide plate, and can illuminate directly under and around the illumination device.
  • the light guide plate used in the edge light type illumination device is white dot (scattering dot) printing
  • the light emitted from the main surface (emission surface) of the light guide plate has an isotropic distribution.
  • the front direction cannot be brightly illuminated and the light use efficiency is not high.
  • lighting devices that are attached to the ceiling of an office or a house generally use light effectively.
  • a specific range such as a desk or a passage with particularly high illuminance.
  • the planar light emitted from the main surface (emission surface) of the light guide plate spreads isotropically, so that the illuminance directly below the illumination device can be illuminated to be higher. Can not. Furthermore, because the planar light emitted from the main surface (light exit surface) of the light guide plate isotropically spread and illuminates, for example, depending on the lighting application, it may be necessary to have anisotropy in the illuminance distribution Can not do it.
  • an object of the present invention is to provide an edge light type lighting device that can further increase the illuminance directly below and can provide anisotropy in the illuminance distribution.
  • a primary light source is installed on at least one side surface of the light guide plate, and the light guide plate has an emission surface, a bottom surface facing the emission surface, and at least one of the light source plates.
  • An illuminating device of an edge light system having an incident end face on which light emitted from the primary light source provided on a side surface is incident, having an XY plane composed of an X axis and a Y axis orthogonal to the X axis
  • the primary light source is arranged in parallel to the X axis with the normal as the Z axis
  • the light guide plate is arranged in parallel to the XY plane
  • the incident end face of the light guide plate is in the XZ plane.
  • the light guide plate includes a plurality of concave stripe patterns parallel to the X-axis direction formed at a predetermined pitch on the bottom surface and a plurality of protrusions parallel to the Y-axis direction formed at a predetermined pitch on the emission surface.
  • E total / E m 2.0 ...
  • ⁇ Pi ( ⁇ , ⁇ ) is a light beam emitted from each section into a small solid angle of ⁇ in the ( ⁇ , ⁇ ) direction when the exit surface of the light guide plate is partitioned into a plurality of micro sections.
  • ⁇ is the sum of a plurality of minute sections on the exit surface of the light guide plate.
  • the invention according to claim 2 is characterized in that the ridge pattern formed on the exit surface of the light guide plate has a trapezoidal shape, a lenticular lens shape or a parabolic shape in cross section.
  • the invention described in claim 3 is characterized in that the convex stripe pattern formed on the light exit surface of the light guide plate has a cross-sectional shape that is a curved line according to the following equation.
  • the invention according to claim 4 is characterized in that the concave stripe pattern formed on the bottom surface of the light guide plate has a V-shaped cross section and an apex angle of 75 ° to 105 °.
  • the invention according to claim 5 is characterized in that the concave stripe pattern is formed densely with distance from the incident end face.
  • the invention described in claim 6 is characterized in that a reflection sheet for reflecting light is provided on the bottom surface side of the light guide plate, and an optical sheet is provided on the output surface side of the light guide plate.
  • the invention according to claim 7 is characterized in that a reflection sheet for reflecting light is provided on the bottom surface side of the light guide plate.
  • the invention according to claim 8 is characterized in that the lighting device is attached to a ceiling and used as ceiling lighting.
  • an edge light type illumination device that has excellent illuminance directly below and has anisotropy in illuminance distribution.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line AA in FIG. 1.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing an edge light type illumination device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
  • the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction are defined as shown in the figure
  • the Y-axis direction is the left-right direction of the illumination device 1 and the X-axis direction. Is the vertical direction
  • the Z-axis direction is the light emission direction.
  • an edge light type illumination device 1 includes a light guide plate 2 that is a transparent structure formed of a transparent resin (for example, acrylic resin), and the light guide plate 2.
  • the light emitting units 3a and 3b disposed on both sides (hereinafter referred to as “incident end faces”) 2a and 2b in the left and right direction (Y-axis direction), and the back surface (hereinafter referred to as “bottom surface”) 2c side of the light guide plate 2 respectively.
  • a diffusion sheet 5 as an optical sheet installed on the front surface (hereinafter referred to as “exiting surface”) 2d side of the light guide plate 2 as main constituent members.
  • the reflective sheet 4 side is located on the ceiling surface, and a light beam is emitted from the diffusion sheet 5 side downward (floor surface side).
  • a plurality of concave stripes 7 extending in the vertical direction (X-axis direction) are formed at predetermined intervals. Further, on the light exit surface 2d of the light guide plate 2, a convex strip 8 having a trapezoidal cross-sectional shape extending in the left-right direction (Y-axis direction) and a concave strip 9 having a trapezoidal cross-sectional shape extending in the left-right direction (Y-axis direction) are provided.
  • a plurality of the light guide plates 2 are formed at a predetermined pitch (details of the light guide plate 2 will be described later).
  • the light emitting units 3a and 3b as primary light sources are respectively arranged along the vertical direction (X axis direction) on both sides of the light guide plate 2 in the left and right direction (Y axis direction).
  • a plurality of LEDs (light emitting diodes) 10 serving as light sources are arranged linearly at predetermined intervals along the vertical direction (X-axis direction) of the light guide plate 2.
  • the arrangement interval of the LEDs 10 is, for example, about several mm to 20 mm.
  • the light source may be a continuous light source such as a cold cathode tube.
  • each LED (light source) 10 of each light emitting unit 3a, 3b is emitted from the incident end faces 2a, 2b on both sides of the light guide plate 2 in the left-right direction (Y-axis direction) in the light guide plate 2.
  • the reflection sheet 4 has a function of causing light emitted from the bottom surface 2 c of the light guide plate 2 out of the light incident from the incident end surfaces 2 a and 2 b on both sides of the light guide plate 2 to enter the light guide plate 2 again. Yes. It is desirable that the reflection sheet 4 has a reflectance of 95% or higher because of high light utilization efficiency.
  • the material of the reflection sheet 4 include metal foils such as aluminum, silver, and stainless steel, white coating, and foamed PET (polyethylene terephthalate) resin.
  • the lighting device used on the ceiling of an office or a house directly uses the light emitting surface of the lighting device, so that the appearance quality is important, so one or a plurality of diffusion sheets may be used.
  • the diffusion sheet 5 may be a plate-like material (for example, PMMA, PC, etc.) made of a resin having diffusibility, or may be a protective cover shape obtained by thermoforming these plates into a three-dimensional shape.
  • the use of a diffusion sheet or a diffusion plate is not essential if the direct illumination device is not visually recognized, such as indirect illumination in offices and houses.
  • a transparent cover or the like may be provided on the emission side.
  • the bottom surface 2c of the light guide plate 2 is formed with concave stripes 7 formed at a predetermined pitch. These concave stripes 7 have a V-shaped cross section and extend in the X-axis direction. Further, the pattern of the concave stripes 7 is formed densely with distance from the incident end faces 2a and 2b.
  • the vertical stripe of the concave strip 7 having a V-shaped cross section formed on the bottom surface 2c of the light guide plate 2 is set to 75 ° to 105 °. Further, the height (depth) of the groove 7 formed on the bottom surface 2c of the light guide plate 2 is set within a range of about 0.001 mm to 0.1 mm.
  • the V-shaped concave strip 7 is formed parallel to the incident end surfaces 2a and 2b.
  • the apex angle of the V-shaped concave strip 7 is set in the above range, the luminous intensity in the front direction of the light emitted from the emission surface 2d can be further increased.
  • the concave stripe 7 formed on the bottom surface 2c of the light guide plate 2 does not need to be a concave stripe continuous from end to end of the light guide plate 2, and is about several to several thousand times the height of the concave stripe 7. It may be.
  • the light incident from the incident end surfaces 2 a and 2 b of the light guide plate 2 is reflected in a predetermined direction by the V-shaped concave strip 7 formed on the bottom surface 2 c of the light guide plate 2.
  • the light exits from the exit surface 2d passes through the V-shaped recess 7 and exits from the bottom surface 2c of the light guide plate 2 and is diffused by the reflection sheet 4 disposed in the lower portion.
  • light mainly emitted from the exit surface 2d is reflected in a predetermined direction by the V-shaped concave strip 7 on the bottom surface 2c.
  • the bottom surface of the light guide plate 2 as shown by the light ray C shown in FIG.
  • the light enters the inclined surface of the V-shaped recess 7 provided in 2c.
  • the elevation angle of the light ray C with respect to the inclined surface of the concave strip 7 is 10 °
  • the angle formed with the Y axis is 23 °.
  • the light ray C is totally reflected as reflected light C ′ on the inclined surface of the V-shaped concave stripe 7 in a direction whose angle to the Z axis is 22 degrees on a plane parallel to the incident end face (or XZ plane). Is done. A part of the reflected light is emitted in the front direction (Z-axis direction) when the cross section formed on the emission surface 2d is emitted from the slope of the trapezoidal ridge (in FIG. 3, the ridge 8 ′). Is done. For this reason, the luminous intensity of the light emitted in the front direction can be improved.
  • the light beam D is totally reflected on the slope of the trapezoidal ridge (projection 8 in FIG. 3) formed on the exit surface 2 d. Is deflected to the light ray C. That is, the light beam C is doubled by the slope of the trapezoidal ridge (in FIG. 3, ridge 8) formed on the exit surface 2d, and the luminous intensity of the light emitted in the front direction is further improved. Can be made.
  • the angle of the light ray D with respect to the XY plane is 19 ° and the angle with respect to the Y axis is 16 °.
  • exit surface 2d of light guide plate 2 (Configuration of exit surface 2d of light guide plate 2) As shown in FIG. 2, the exit surface 2 d of the light guide plate 2 has a cross section formed such that a plurality of cross sections formed at a predetermined pitch are sandwiched between the trapezoidal ridges 8 and the adjacent ridges 8. A trapezoidal concave strip 9 is formed. These ridges 8 and ridges 9 extend in the Y-axis direction (left-right direction).
  • the general height of the ridge 8 is set within a range of 0.001 to 0.1 mm, for example, and the general inclination angle of the ridge 8 is within a range of 30 to 60 °, for example. Is set.
  • the ridges 8 formed on the light exit surface 2d of the light guide plate 2 have a trapezoidal shape, but other than this, a lenticular lens shape, a parabolic shape, or a curve defined by the following formula (1) Good.
  • the equation (1) is a general equation that does not limit the parameters K, C, and D to M in the equation (8), and at least one of D to M is not zero.
  • K in the formula (1) is preferably -1.
  • the illuminating device 1 of this invention has the V-shaped concave strip 7 formed in the bottom face 2c of the above-mentioned light-guide plate 2, and the convex strip 8 formed in the output surface 2d below, As described, it is possible to increase the illuminance directly below and to make the illuminance distribution anisotropic.
  • the light guide plate 2 As shown in FIG. 4A, when the above-described edge light type illumination device 1 is installed on the ceiling 11 and the illuminance measuring instrument 12 is placed at a distance L below the vertical direction to measure the illuminance directly below, the light guide plate 2 The measurement value of the direct illuminance changes depending on the shape and size of the light and the measurement distance L with respect to the measuring instrument 12, and it is difficult to objectively determine how excellent the direct illuminance is. Similarly, it is difficult to objectively determine how much anisotropy of the illuminance distribution is present.
  • the measured value of direct illuminance increases as the size of the light guide plate increases, and the measured value of direct illuminance decreases as the size of the light guide plate decreases. For this reason, for example, it is not possible to objectively evaluate whether or not the direct illuminance is excellent simply by measuring the direct illuminance of each lighting device having light guide plates of different sizes.
  • the present inventor has conditions for determining how excellent the illuminance directly below is independent of the size of the light guide plate and the measuring method of the measuring instrument, and the anisotropy of the illuminance distribution.
  • the conditions for determining whether or not there is it is possible to determine how well the direct illuminance is based on the condition (1) described later, and the illuminance distribution is determined based on the condition (2) described later. It has been found that it is possible to determine whether or not there is anisotropy.
  • ⁇ Pi ( ⁇ , ⁇ ) is defined as a light beam emitted from each section into a small solid angle of ⁇ in the ( ⁇ , ⁇ ) direction when the exit surface of the light guide plate is partitioned into a plurality of small sections.
  • Equation (3) the general formula of all luminous intensity E total ((theta), (PHI)) of the light beam radiate
  • ⁇ represents an angle with respect to the X-axis direction of light emitted from the emission surface with the Z-axis as the center (see FIG. 7A).
  • E m is expressed by the following equation (4). be able to.
  • the unit of luminous flux is lumen (lm).
  • the shape of the ridges 8 formed on the light exit surface 2 d of the light guide plate 2 of the illumination device 1 described above is a lenticular lens shape (symbol a), a trapezoidal shape (symbol b), and a parabolic shape (symbol c). It is experimental data which shows the result of the direct illuminance evaluation value in the case. Note that the V-shaped concave strip 7 having an apex angle of 100 ° is formed on the bottom surface 2 c of the light guide plate 2.
  • the symbol d in FIG. 6 is a direct illuminance evaluation value in the comparative light guide plate.
  • This comparative light guide plate is a flat double-faced surface in which V-shaped concave stripes are not formed on the bottom surface and projections are not formed on the exit surface as in the present invention, and a plurality of dot-like reflecting portions are formed on the bottom surface. Has been.
  • the aspect ratio is changed to 20 (%), 30 (%), 35 (%), 40 (%), 50 (%), and the trapezoid (reference In the case of b), the base angle is changed to 30 °, 40 °, 45 °, 50 °, 55 °, 60 °, and in the case of a parabolic shape (sign c), the constant a of the quadratic function is set to 0.9. , 1.0, 1.1, 1.2, and 1.3. Note that the horizontal axis of FIG. 6 indicates the types (1 to 6) of lighting devices having light guide plates formed by changing these numerical values.
  • the aspect ratio is r / 2R ⁇ 100 (%), where R is the radius of a circle tracing the vertical cross section of the lenticular lens and r is the distance r from the top of the arc forming the lenticular lens to the string.
  • the illuminance evaluation value directly below was about 1.8 in the comparative light guide plate with the symbol d (a configuration having a dot-like reflecting portion on the bottom surface).
  • the shape of the ridges 8 on the exit surface 2d is formed into a lenticular lens shape (symbol a), a trapezoidal shape (symbol b), and a parabolic shape (symbol c).
  • the direct illuminance evaluation value is about 2.3 to 4.7, and the emission rate in the direct downward direction is lower than that of the comparative light guide plate (symbol d). I understand that it is expensive.
  • FIG. 7A shows that the angle ⁇ with respect to the Z-axis direction of the light emitted from the emission surface is 20 °, and the angle ⁇ with respect to the X-axis direction of the light emitted from the emission surface is 0 °.
  • the light from the emission surface of the light guide plate 2 is emitted obliquely downward in the X-axis direction (direction parallel to the arrangement direction of the light emitting units 3a and 3b (LEDs 10)). Yes.
  • FIG. 7B shows that the angle ⁇ with respect to the Z-axis direction of light emitted from the emission surface is 20 °, and the angle ⁇ with respect to the X-axis direction of light emitted from the emission surface is 90 °.
  • the light from the emission surface 2 d of the light guide plate 2 is emitted obliquely downward in the Y-axis direction (direction orthogonal to the arrangement direction of the light emitting units 3 a and 3 b (LEDs 10)). Represents.
  • E total ( ⁇ , ⁇ ) of the light emitted from the exit surface of the light guide plate 2 can be expressed by the following formula (5) based on the formula (3).
  • E total (20 °, 0 °) ⁇ Pi (20 °, 0 °) / ⁇ Equation (5)
  • the anisotropic degree of the illumination intensity distribution in the case of FIG. 7A and FIG. 7B is defined like the following formula
  • the ratio of the total luminous intensity value when the angle ⁇ is 0 ° with respect to the total luminous intensity value when the angle ⁇ is 90 °. can be objectively evaluated from the value of this ratio (hereinafter referred to as “illuminance distribution anisotropy evaluation value”).
  • FIG. 8 shows the total luminous intensity value when the angle ⁇ is 0 ° with respect to the total luminous intensity value when the angle ⁇ with respect to the Z-axis direction of the light emitted from the emission surface 2d is 20 °.
  • the shape of the ridges 8 formed on the exit surface 2d of the light guide plate 2 of the lighting device 1 described above is a lenticular lens shape (symbol a), a trapezoidal shape (symbol b), and a parabolic shape (symbol c).
  • the result of the anisotropy evaluation value of the illuminance distribution is shown. Note that the V-shaped concave strip 7 having an apex angle of 100 ° is formed on the bottom surface 2 c of the light guide plate 2.
  • This comparative light guide plate is a flat double-sided surface in which V-shaped concave stripes are not formed on the bottom surface and projections are not formed on the exit surface as in the present invention, and white dots called printing dots are formed on the bottom surface. (Scattering dots) are printed, and a plurality of reflection portions are formed.
  • the aspect ratio is changed to 20 (%), 30 (%), 35 (%), 40 (%), 50 (%), and the trapezoidal shape (symbol In the case of b), the base angle is changed to 30 °, 40 °, 45 °, 50 °, 55 °, 60 °, and in the case of a parabolic shape (sign c), the constant a of the quadratic function is set to 0.9. , 1.0, 1.1, 1.2, and 1.3. Note that the horizontal axis in FIG. 8 indicates the types (1 to 6) of lighting devices having light guide plates formed by changing these numerical values.
  • the shape of the ridges 8 on the exit surface 2d is formed into a lenticular lens shape (symbol a), a trapezoidal shape (symbol b), and a parabolic shape (symbol c).
  • the anisotropy evaluation value of the illuminance distribution is about 1.2 to 1.9, and each is 1 or more.
  • the V-shaped concave strip 7 is formed on the bottom surface 2c of the light guide plate 2
  • the trapezoidal (or lenticular lens shape or parabolic) convex strip 8 is formed on the exit surface 2d of the light guide plate 2 Since the conditions (1) and (2) are set so as to satisfy the above conditions, an edge light type illumination device 1 having excellent direct illuminance and anisotropy in illuminance distribution is provided. Can do.
  • the edge light type illumination device 1 of the present invention has anisotropy in the illuminance distribution. Therefore, for example, as shown in FIG. 9, the lighting device 1 is installed on the ceiling, and the X-axis direction (a direction parallel to the arrangement direction of the light emitting units 3 a and 3 b (LEDs 10)) and the Y-axis direction (each Irradiance unevenness was measured at the periphery along the light emitting units 3a and 3b (the direction orthogonal to the arrangement direction of the LEDs 10).
  • the illuminating device 1 shown in FIG. 9 is a square shape with one side of 600 mm, and is installed on the ceiling 2 m above the floor (measurement surface).
  • the shape of the ridges 8 formed on the exit surface 2d of the light guide plate 2 of the illumination device 1 described above is a lenticular lens shape (symbol a), a trapezoidal shape (symbol b), and a parabolic shape (symbol c).
  • FIG. 10B is a measurement result of illuminance unevenness in the Y-axis direction. Note that the V-shaped concave strip 7 having an apex angle of 100 ° is formed on the bottom surface 2 c of the light guide plate 2.
  • the aspect ratio of the lenticular lens shape is 20 (%)
  • the base angle of the trapezoidal shape is 50 °
  • the constant a of the quadratic function of the parabolic shape is 1.1.
  • A, B, and C on the horizontal axis are measurement positions (300 mm, 600 mm, and 900 mm) in the X-axis direction from the direct illumination area, and D, E, and F on the horizontal axis in FIG. 10B are the direct illumination area.
  • the illuminance decreases as the value decreases from 1.00, with the illuminance directly below the illumination device 1 as a reference (when the illuminance unevenness is 1.00). Yes. That is, the closer the illuminance unevenness value is to 1.00, the closer to the illuminance just below, and the smaller the unevenness value, the lower the illuminance.
  • the illuminance unevenness is about 0.65 to 0.78 even at the measurement position C (900 mm), and the illuminance does not decrease so much.
  • the illuminance unevenness at the measurement position D (300 mm) is about 0.70 to 0.79
  • the illuminance unevenness at the measurement position C (900 mm) is about 0.40.
  • the illuminance is significantly lower than in the X-axis direction.
  • the edge light type illumination device 1 of the present invention increases the uniformity of the illuminance distribution in the X-axis direction and has a large anisotropy in the illuminance distribution in the Y-axis direction. Can be illuminated.
  • Example 1 In accordance with the method described in the example of WO2006 / 013969, a concave stripe pattern having a height H of 0.02 mm, a flat portion of 0.02 mm on the top end surface, and a trapezoidal section with a slope angle of 50 °
  • the trapezoidal concave stripe pattern had a width of 0.054 mm, and an emission surface side stamper 1 having a flat portion of 0.006 mm between adjacent patterns was produced.
  • stamper 1 and stamper 2 were incorporated as transfer molds into the mold fixed side cavity and the mold movable side cavity of the injection molding machine, and a light guide plate was obtained by an injection molding method.
  • the outer dimensions of the obtained light guide plate were horizontal ⁇ vertical ⁇ height 600 ⁇ 600 ⁇ 3 (mm).
  • trapezoidal ridges and recesses are alternately arranged on the exit surface, and a V-shaped recess is 0.006 mm in height on the bottom surface.
  • the average inclination R with respect to the bottom surface of the slope parallel to the X axis is 40 °, and the pitch of the V-shaped concave stripe gradually decreases gradually from the incident end face side of 0.557 mm to the central portion of the light guide plate of 0.121 mm. It was changed as follows.
  • a multi-chip LED module (outside dimension 13.7 mm, light emitting length 11.4 mm) of model number SEPWA2001 manufactured by Sanken Electric Co., Ltd. was used.
  • a primary light source 43 light emitting units are arranged at equal intervals (13.9 mm), and an end face parallel to the concave stripe pattern on the bottom surface of the light guide plate is used as an incident end face.
  • a reflection sheet 4 (manufactured by Toray Industries, Inc .: model number E6SL) was disposed on the bottom surface 2c of the light guide plate, and these members were housed in a metal frame. And the metal frame of the back was combined with the support frame made from polystyrene from this.
  • optical performance was measured by connecting an inverter to each light emitting unit so that it could be connected to a 100V outlet.
  • the total luminous flux was measured by placing the illumination device in an integrating sphere manufactured by Labsphere. This measured value was divided by 2 ⁇ to obtain the average luminous intensity.
  • Luminance meter Konica Minolta Sensing Co., Ltd .: CA2000 was used for photometric measurement.
  • a measuring instrument was installed at a position 3 m away from the center of the light guide plate, a luminance measurement region was determined so as to include the light emitting region of the light guide plate, and an average luminance was obtained.
  • the luminous intensity was determined by multiplying the average luminance by the apparent measurement area.
  • the luminous intensity is the luminous intensity E (20 °, 0 ° when tilted in the X-axis direction in a direction tilted by 20 ° with respect to the normal direction of the exit surface of the light guide plate with respect to the center of the light emitting surface of the light guide plate.
  • the luminous intensity E (20 °, 90 °) when tilted in the Y-axis direction, and the luminous intensity E ( ⁇ 0) in the front direction.
  • the illuminance evaluation value immediately below was 3.86
  • the anisotropy evaluation value of illuminance distribution: E (20 °, 90 °) / E (20 °, 0 °) was 1.37.
  • an illuminometer Konica Minolta Sensing Co., Ltd .: T-10M
  • the illuminance was measured, and the illuminance ratio of A / D, B / E, and C / F was obtained.
  • Example 2 In Example 1, a light guide plate is manufactured by changing the aspect ratio of the concave stripes formed on the emission-side stamper as a lenticular pattern.
  • the concave lenticular pattern has a width of 0.05 mm and a flat surface of 0.001 mm between adjacent patterns.
  • the illuminance evaluation value immediately below was 2 or more
  • the anisotropy evaluation value was 1.2 or more
  • the illuminance ratio on the illuminance evaluation surface below 2 m also showed anisotropy.
  • Example 3 In Example 1, the groove pattern formed on the emission-side stamper is changed to a parabolic cross-sectional shape to produce a light guide plate.
  • the parabolic pattern has a width of 0.05 mm and a flat surface of 0.001 mm between adjacent patterns.
  • the illuminance evaluation value immediately below was 2 or more
  • the anisotropy evaluation value was 1.2 or more
  • the illuminance ratio on the illuminance evaluation surface below 2 m also showed anisotropy.
  • Example 4 In Example 1, the groove pattern formed on the emission-side stamper was changed to a curved shape in which the cross-sectional shape of the groove follows the following formula (8) to produce a light guide plate.
  • the curved pattern has a width of 0.06 mm and a flat surface of 0.001 mm between adjacent patterns.
  • the obtained light guide plate was incorporated into the same lighting device as in Example 1, and optical evaluation was performed.
  • the directly evaluated illuminance evaluation value was 3.68
  • the anisotropy evaluation value of the illuminance distribution was 1.32.
  • Example 5 In Example 2, the groove formed on the exit side stamper is fixed to a lenticular pattern with an aspect ratio of 20%, and the apex angle of the V-shaped groove on the bottom surface of the light guide plate is changed.
  • Example 6 In the concave stripe pattern formed on the exit-side stamper, the vertical angle of the V-shaped concave stripe on the bottom surface of the light guide plate is changed by fixing to the pattern defined by Expression (8) It is.
  • Example 7 In Example 3, in the concave stripe pattern formed on the exit side stamper, the second-order coefficient of the parabola is fixed to the pattern defined by 1.1, and the top of the V-shaped concave stripe on the bottom surface of the light guide plate. This is when the corner is changed.
  • the vertical angle of the V-shaped groove is 75 °
  • the illuminance uniformity in the double angle region in FIG. 9 is high and the illuminance is almost uniform, and the illuminance distribution is anisotropic from the outside (outside the triple angle region). Sex was expressed.
  • the vertical angle of the V-shaped concave stripe is 70 °
  • the condition of the anisotropy evaluation value of the illuminance distribution is not satisfied, and the illuminance distribution is emitted in a direction parallel to the light guide direction (Y-axis direction). Slightly more illuminance distribution.
  • a light guide plate is manufactured by applying printing dots to the bottom surface of a PMMA flat plate (plate thickness: 3 mm).
  • the bottom surface of the light guide plate was provided with white printed dots that were denser and denser as the distance from the light incident end surface was increased (the dot density was large at the center of the light guide plate), and the luminance distribution was set to a predetermined distribution.
  • the obtained light guide plate was incorporated into the same lighting device as in Example 1, and optical evaluation was performed.
  • the illuminance evaluation value immediately below is 1.80
  • the anisotropy evaluation value of the illuminance distribution is 0.98
  • the outgoing component in the direction parallel to the Y axis is the outgoing component in the direction parallel to the X axis. More and more than the product of the present invention and distribution.

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Abstract

　直下照度を高めることができ、かつ照度分布に異方性を持たせることができるエッジライト方式の照明装置を提供する。　導光板（２）の出射面（２ｄ）から出射させる光が、条件（１）Ｅtotal／Ｅm＞２．０と条件（２）Ｅtotal（２０°、０°）／Ｅtotal（２０°、９０°）＞１．２を満足している。 但し、出射面（２ｄ）から出射される光の平均光度をＥm、Ｚ軸方向に出射される光の全ての光度をＥtotal、出射される光のＺ軸方向に対する角度θが２０°、出射される光のＸ軸方向に対する角度Φが０°のときの出射される光の全ての光度Ｅtotal(２０°、０°）を、Σ△Pi（２０°、０°）／△ω、出射される光束のＺ軸方向に対する角度θが２０°、出射される光のＸ軸方向に対する角度Φが９０°のときの、出射面（２ｄ）から出射される光の全ての光度Ｅtotal(２０°、９０°）を、Σ△Pi（２０°、９０°）／△ωとする。

Description

照明装置
　本発明は、導光板の少なくとも一方の側面側に配置したＬＥＤ等の一次光源から光を導光板内に入射して、該導光板の一方の主面（出射面）から光を出射するエッジライト方式の照明装置に関し、特にオフィスや住宅等の天井などに取り付けて使用する照明器具として好適なエッジライト方式の照明装置に関する。
　近年、ＬＥＤの発光効率の向上と低価格化によって、ＬＥＤを光源とする照明装置が普及してきている。ＬＥＤ光源を用いた照明装置において、特にオフィスや住宅等の天井などに取り付けて使用する照明装置は、当照明装置の出射面と対向する底面側の該平面上に、ＬＥＤを格子状に、あるいは放射状に点配列させた直下方式の照明装置が普及している。
　しかしながら、直下方式の照明装置では、ＬＥＤが直接、底面に点状に配置されているため、グレアが強くて直視することができないばかりか、面状の発光体としては明るさの均一性に欠ける。これを軽減するため、乳白色の拡散板等を照明装置のカバーとして用いているが、光の利用効率を低下させている。
　一方、液晶テレビやパソコン等における液晶表示装置のバックライトとして、エッジライト方式が知られている。エッジライト方式のバックライトには、PMMA（ポリメチルメタクリレート）などの透明高分子からなる透明板状の導光板が設置されている。
　この導光板の底面には、白色ドット（散乱ドット）が印刷され、このドットの大きさ、密度等を調整することにより、導光板内を伝播している光の一部が、白色ドットにあたった時、散乱されて、視認（出射面）方向へと出射される。
　エッジライト方式のバックライトは、導光板の少なくとも一方の側面側に配置した一次光源（ＬＥＤ等）から光を導光板内に入射し、該導光板の一方の主面（出射面）全体から光を出射させることで、面状の光で照明することができる。エッジライト方式では1次光源を直視することがないため、グレアが無く、外観品位に優れる。
　このため、このエッジライト方式のバックライトをオフィスや住宅等の天井などに取り付けて使用する照明器具に適用するようになってきた（例えば、特許文献１参照）。背景にはＬＥＤの発光効率の向上と、価格の低下によって、ＬＥＤを光源とする照明器具においては、薄型が可能であり、それに伴い照明装置の軽量化が可能となり、更には、ＬＥＤの特長である調光制御できることにより、ＬＥＤを光源とするエッジライト方式の照明装置が普及してきている。
特開平１０－１６０９３８号公報
　特許文献１のようなエッジライト方式の照明装置を、オフィスや住宅等の天井などに取り付けて使用する照明器具に適用した場合、この照明装置（エッジライト方式の照明器具）では、例えば正方形状の導光板の主面（出射面）から面状の光として出射し、照明装置の直下及びその周辺を照らすことができる。
　しかしながら、エッジライト方式の照明装置に用いられている導光板が、白色ドット（散乱ドット）印刷の場合、導光板の主面（出射面）から出射される光は等方的な分布であるため、正面方向を明るく照らすことができず、光の利用効率が高くない。
　また、オフィスや住宅等の天井などに取り付けて使用する照明装置は、一般的に光を有効に利用しているとはいえない。例えば、オフィスにおいては、机上や通路など、ある特定範囲のみを特に高照度で照らせばよく、天井を高照度にしても意味がない。照明装置の直下照度がより高くなるような照度パターンで照らす必要がある。
　また、従来のエッジライト方式の照明装置では、導光板の主面（出射面）から出射した面状の光が等方的に広がるため、照明装置の直下照度をより高くするように照らすことができない。更に、導光板の主面（出射面）から出射した面状の光が等方的に広がって照らすため、例えば、照明用途によっては照度分布に異方性を持たせたい場合があっても対応することができない。
　そこで、本発明は、直下照度をより高めることができ、かつ照度分布に異方性を持たせることができるエッジライト方式の照明装置を提供することを目的とする。
　前記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、導光板の少なくとも一方の側面側に一次光源が設置され、前記導光板は、出射面、該出射面に対向する底面、及び少なくとも一側面に設けられた前記一次光源から出射された光を入射させる入射端面を有するエッジライト方式の照明装置であって、Ｘ軸と、Ｘ軸に直交するＹ軸で構成されるＸ－Ｙ平面の法線をＺ軸として、前記一次光源はＸ軸に平行に配置しており、前記導光板は前記Ｘ－Ｙ平面に平行に配置しており、前記導光板の入射端面はＸ－Ｚ平面に平行であり、前記導光板は、前記底面に所定ピッチで形成されたＸ軸方向に平行な複数の凹条パターンと、前記出射面に所定ピッチで形成されたＹ軸方向に平行な複数の凸条パターンを有しており、
　前記導光板の出射面から出射される光が、
　前記導光板の出射面から出射される光の平均光度をＥm、前記導光板の出射面からＺ軸方向に出射される光の全ての光度をＥtotalとしたときに下記の条件（１）を満足し、
　かつ、前記導光板の出射面から出射される光のＺ軸方向に対する角度θが２０°、前記出射面から出射される光のＸ軸方向に対する角度Φが０°のときの、前記導光板の出射面から出射される光の全ての光度Ｅtotal(２０°、０°）を
　　　Ｅtotal(２０°、０°）＝Σ△Pi（２０°、０°）／△ω
とし、前記導光板の出射面から出射される光のＺ軸方向に対する角度θが２０°、前記出射面から出射される光のＸ軸方向に対する角度Φが９０°のときの、前記導光板の出射面から出射される光の全ての光度Ｅtotal(２０°、９０°）を
　　　Ｅtotal(２０°、９０°）＝Σ△Pi（２０°、９０°）／△ωとしたときに、
下記の条件（２）も併せて満足することを特徴としている。
　　　Ｅtotal／Ｅm＞２．０　　　…条件（１）
　　　Ｅtotal（２０°、０°）／Ｅtotal（２０°、９０°）＞１．２　　…条件（２）
　但し、前記△Pi（θ，Φ）は、前記導光板の出射面を複数の微小区画に仕切ったときに各区画から（θ，Φ）方向に△ωの微小立体角内に出射する光束、Σは、前記導光板の出射面の複数の微小区画についての総和である。
　請求項２に記載の発明は、前記導光板の出射面に形成された前記凸条パターンが、断面が台形状又はレンチキュラーレンズ形状又は放物線状であることを特徴としている。
　請求項３に記載の発明は、前記導光板の出射面に形成された前記凸条パターンが、断面形状が下記の式に従う曲線状であることを特徴としている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　請求項４に記載の発明は、前記導光板の底面に形成された前記凹条パターンが、断面がＶ字形状で頂角が７５°～１０５°に設定されていることを特徴としている。
　請求項５に記載の発明は、前記凹条パターンが、前記入射端面から離れるに従い密に形成されていることを特徴としている。
　請求項６に記載の発明は、前記導光板の底面側には光を反射する反射シートを有し、前記導光板の出射面側には光学シートを有していることを特徴としている。
　請求項７に記載の発明は、前記導光板の底面側に、光を反射する反射シートを有していることを特徴としている。
　請求項８に記載の発明は、前記照明装置が、天井に取り付けて天井照明として用いられることを特徴としている。
　本発明によれば、直下照度に優れ、かつ照度分布に異方性を有しているエッジライト方式の照明装置を提供することができる。
本発明の実施形態に係るエッジライト方式の照明装置を示す分解斜視図。 図１のＡ－Ａ線断面図。 本発明の実施形態における照明装置の導光板の底面に形成した断面がＶ字状の凹条の斜面に光が入射して出射面側に反射する様子を示した図。 エッジライト方式の照明装置の鉛直下方に距離Ｌを隔てて照度測定器を配置した状態を示した図。 エッジライト方式の照明装置と照度測定器間の距離が無限大と仮定した状態を示した図。 導光板の出射面を複数の微小区画に仕切ったときに、各区画から出射する光束を示した図。 本発明の実施形態における照明装置の直下照度評価値（直下光度／平均光度）の結果を示した図。 導光板の出射面から出射される光束の照度分布の異方性を説明するための図。 導光板の出射面から出射される光束の照度分布の異方性を説明するための図。 導光板の出射面から出射される光束のＺ軸方向に対する角度θが２０°のときにおいて、角度Φが９０°の場合の全光度値に対する角度Φが０°の場合の全光度値の比（照度分布の異方性評価値）の結果を示した図。 エッジライト方式の照明装置の照度ムラの測定を説明するための図。 Ｘ軸方向における照度ムラの測定結果を示した図。 Ｙ軸方向における照度ムラの測定結果を示した図。
　図１は、本発明の実施形態に係るエッジライト方式の照明装置を示す分解斜視図、図２は、図１のＡ－Ａ線断面図である。なお、本実施形態に係るエッジライト方式の照明装置１では、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向を図のように定義し、Ｙ軸方向がこの照明装置１の左右方向、Ｘ軸方向が上下方向、Ｚ軸方向が光の出射方向としている。
　図１、図２に示すように、本実施形態に係るエッジライト方式の照明装置１は、透明樹脂（例えば、アクリル樹脂）などから形成された透明構造体である導光板２、この導光板２の左右方向（Ｙ軸方向）の両面（以下、「入射端面」という）２ａ，２ｂ側にそれぞれ配置された各発光ユニット３ａ、３ｂ、導光板２の背面（以下、「底面」という）２ｃ側に設置された反射シート４、導光板２の前面（以下、「出射面」という）２ｄ側に設置された光学シートとしての拡散シート５を主構成部材として備えている。なお、この照明装置１をオフィスや住宅等の天井に設置した場合には、反射シート４側が天井面に位置し、拡散シート５側から下方（床面側）に向けて光束が出射される。
　導光板２の底面２ｃには、上下方向（Ｘ軸方向）に延びる凹条７が所定間隔で複数形成されている。また、導光板２の出射面２ｄには、左右方向（Ｙ軸方向）に延びる断面形状が台形状の凸条８が、左右方向（Ｙ軸方向）に延びる断面形状が台形状の凹条９を挟むようにして所定のピッチで複数形成されている（導光板２の詳細については後述する）。
　一次光源としての発光ユニット３ａ、３ｂは、導光板２の左右方向（Ｙ軸方向）の両側に上下方向（Ｘ軸方向）に沿ってそれぞれ配置されており、各発光ユニット３ａ、３ｂ内には、導光板２の上下方向（Ｘ軸方向）に沿って直線状に所定間隔で光源としてのＬＥＤ（発光ダイオード）１０が複数配置されている。ＬＥＤ１０の配置間隔は、例えば数ｍｍ～２０ｍｍ程度である。なお、光源としてはＬＥＤ１０以外にも、冷陰極管などの連続的な光源であってもよい。
　各発光ユニット３ａ、３ｂの各ＬＥＤ（光源）１０から発せられた光は、導光板２の両側の入射端面２ａ，２ｂから導光板２内の左右方向（Ｙ軸方向）へ出射される。
　反射シート４は、導光板２の両側の入射端面２ａ，２ｂから入射された光のうちの導光板２の底面２ｃから外へ出射した光を、再度導光板２へ入射させる機能を有している。この反射シート４は、反射率９５％以上のものが光の利用効率が高く望ましい。反射シート４の材質は、アルミ、銀、ステンレスなどの金属箔や、白色塗装、発泡ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂などが挙げられる。
　導光板２の前面側（正面側）である出射面２ｄ側に設置された拡散シート５は、導光板２の出射面２ｄから出射された光を適度に均一化させて、明暗ムラを抑制して外観を向上させる機能を有している。
　オフィスや住宅の天井に用いられる照明装置は、直接、照明装置の発光面が視認されるので外観品位が重視されるため、拡散シートを1枚ないしは複数枚使用することがある。
この拡散シート５は、拡散性を有する樹脂で作製された板状物（たとえばＰＭＭＡ、ＰＣ等）でもよく、これらの板を熱成形して３次元形状に加工した保護カバー状であってもよい。一方、オフィスや住宅でも間接照明のように、直接照明装置が視認されないものは、拡散シートあるいは拡散板の使用は必須ではない。ほこり等から照明装置を保護するために、出射側に透明カバー等を設けてもよい。
（導光板２の底面２ｃの構成）
　図１に示したように、導光板２の底面２ｃには、所定のピッチで形成された凹条７が形成されている。これらの凹条７は断面形状がＶ字状に形成されており、Ｘ軸方向に延びている。また、この凹条７のパターンは、入射端面２ａ，２ｂからから離れるに従い密に形成されている。
　導光板２の底面２ｃに形成した断面がＶ字状の凹条７は、頂角が７５°～１０５°に設定されている。また、導光板２の底面２ｃに形成した凹条７の高さ（深さ）は、０．００１ｍｍ～０．１ｍｍ程度の範囲内で設定される。
　そして、本実施形態のように、導光板２の底面２ｃに形成した凹条７の断面がＶ字状である場合、Ｖ字状の凹条７は入射端面２ａ，２ｂに対して平行に形成されており、Ｖ字状の凹条７の頂角を前記範囲にすると、出射面２ｄから出射される光の正面方向の光度をより高くすることができる。また、導光板２の底面２ｃに形成した凹条７は、導光板２の端から端まで連ねた凹条である必要はなく、凹条７の高さの数倍から数千倍程度のものであってもよい。
　次に、前記導光板２の底面２ｃに断面がＶ字状の凹条（頂角が１００°近傍）７が形成されている場合に、正面方向の輝度が向上する原理を、図３を参照して説明する。
　図１に示した面光源装置１において、導光板２の入射端面２ａ，２ｂから入射した光は、導光板２の底面２ｃに形成されたＶ字状の凹条７にて所定の方向に反射されて出射面２ｄから出射したり、Ｖ字状の凹条７を透過して一旦導光板２の底面２ｃから出て、下部に配設されている反射シート４で拡散され、再度導光板２に入射して出射面２ｄから出射したりするが、正面方向に出射する光は、底面２ｃのＶ字状の凹条７にて所定の方向に反射されたものが主たるものである。
　導光板２の出射面２ｄと底面２ｃにおいて、Ｘ－Ｙ平面に平行な面で全反射しながら伝播している光のうちには、図３に示す光線Ｃのように、導光板２の底面２ｃに設けられたＶ字状の凹条７の斜面に入射する場合がある。なお、図３では、光線Ｃの凹条７の斜面に対する仰角は１０°であり、Ｙ軸となす角度が２３°である。
　前記光線Ｃは、Ｖ字状の凹条７の斜面にて、入射端面（あるいはＸ－Ｚ平面）と平行な面上においてＺ軸となす角度が２２度の方向に反射光Ｃ'として全反射される。この反射光の一部は、出射面２ｄに形成されている断面が台形状の凸条（図３では凸条８'）の斜面から出射した場合には、正面方向（Ｚ軸方向）に出射される。このため、正面方向に出射する光の光度を向上させることができる。
　更に、導光板２の内部を伝播している光のうち、光線Ｄは出射面２ｄに形成されている断面が台形状の凸条（図３では凸条８）の斜面において全反射されることにより、光線Ｃに偏向される。即ち、出射面２ｄに形成されている断面が台形状の凸条（図３では凸条８）の斜面によって、光線Ｃが倍増されることになり、正面方向に出射する光の光度をより向上させることができる。
　なお、図３では、光線ＤはＸ－Ｙ平面となす角度が１９°であり、Ｙ軸となす角度が１６°である。
（導光板２の出射面２ｄの構成）
　図２に示すように、導光板２の出射面２ｄには、所定のピッチで複数形成された断面が台形状の凸条８と、隣接する各凸条８の間に挟まれるようにして断面が台形状の凹条９が形成されている。これらの凸条８および凹条９は、Ｙ軸方向（左右方向）に延びている。
　前記した凸条８の一般的な高さは、例えば０．００１～０．１ｍｍの範囲内に設定されており、凸条８の一般的な傾斜角度は、例えば３０～６０°の範囲内に設定されている。
　なお、上記説明において導光板２の出射面２ｄに形成した凸条８は、台形状であったが、これ以外にもレンチキュラーレンズ形状や放物線状、或いは下記式（１）で規定される曲線でもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　なお、この式（１）は、式（８）のＫ、Ｃ、Ｄ～Ｍの各パラメータを限定しない一般式であり、Ｄ～Ｍのうち少なくともひとつは０でないものである。特に、式（１）中のＫは－１であるのが好ましい。
　そして、本発明の照明装置１は、上記した導光板２の底面２ｃに形成されたＶ字状の凹条７と、出射面２ｄに形成した凸条８を有していることで、以下に述べるように直下照度をより高めることができ、かつ照度分布に異方性を持たせることが可能となった。
　図４Ａに示すように、上記したエッジライト方式の照明装置１を天井１１に設置し、その鉛直下方に距離Ｌを隔てて照度測定器１２を置いて、直下照度を測定する場合、導光板２の形状やサイズ、測定器１２との測定距離Ｌの差異によって、直下照度の測定値が変わるため、直下照度がどの程度優れているのかを客観的に判断することが難しかった。
また、同様に照度分布の異方性をどの程度有しているのかを客観的に判断することも難しかった。
　例えば、測定距離が同じ場合に、導光板のサイズが大きくなると直下照度の測定値も高くなり、導光板のサイズが小さくなると直下照度の測定値も小さくなる。このため、例えばサイズの異なる導光板を有する各照明装置の直下照度を単に測定しただけでは、直下照度が優れているのか否かを客観的に評価できない。
　そこで、本発明者は導光板のサイズや測定器の測定方法に依存することなく、直下照度がどの程度優れているか否かを判定するための条件、及び照度分布の異方性を有している否かを判定するための条件について考察した結果、後述する条件（１）によって直下照度がどの程度優れているか否かを判断することができ、また、後述する条件（２）によって照度分布の異方性を有している否かを判断することができることを見出した。
（直下照度を評価するための条件（１）の説明）
　図４Ｂに示すように、照明装置１と測定器１２との間の距離が無限大（∞）と仮定すると、照明装置１を微小な点、測定器１２も微小な点と見なすことができる。
　この場合には、図５に示すように、例えば正方形状の導光板２の出射面を複数の微小区画に仕切ったときに、各区画から出射する光束△Pi（θ＝０）は全て直下方向に向いている。よって、図５における導光板２の出射面から直下方向に出射される光束の全ての光度Ｅtotal(θ＝０）は、以下の式（２）で表すことができる。
　なお、θは出射面からの光束のＺ軸方向に対する角度を表しており、θ＝０は光束の出射方向が直下方向（Ｚ軸方向）であることを表している（図７（Ａ）参照）。△Pi（θ，Φ）は、前記導光板の出射面を複数の微小区画に仕切ったときに各区画から（θ，Φ）方向に△ωの微小立体角内に出射する光束と定義する。
　　　Ｅtotal(θ＝０）＝Σ△Pi（θ＝０）／△ω　　　　…式（２）
　また、導光板２の出射面から出射される光束の全ての光度Ｅtotal(θ、Φ）の一般式は、以下の式（３）で表すことができる。なお、ΦはＺ軸を中心として、出射面から出射される光のＸ軸方向に対する角度を表している（図７Ａ参照）。
　　　Ｅtotal(θ、Φ）＝Σ△Pi（θ、Φ）／△ω　　　　　…式（３）
　そして、導光板２の出射面から出射される光の平均光度をＥm、導光板２の出射面から出射される全光束をＰallとすると、Ｅmは、以下の式（４）で表すことができる。なお、光束の単位はルーメン（lm）である。
　　　Ｅm＝Ｐall／２π　　　　　…式（４）
　そして、導光板２の出射面から出射される光束の平均光度Ｅmの値に対する導光板２の出射面から直下方向に出射される光の全ての光度（直下光度）Ｅtotal(θ＝０）の値の比（直下光度／平均光度（＝Ｅtotal(θ＝０）／Ｅm））を算出することで、この直下光度／平均光度の値（以下、「直下照度評価値」という）から直下照度が優れているのか否かを客観的に評価することができる。
　図６は、上記した照明装置１の導光板２の出射面２ｄに形成した凸条８の形状を、レンチキュラーレンズ形状（符号ａ）、台形状（符号ｂ）、放物線状（符号ｃ）とした場合の直下照度評価値の結果を示す実験データである。なお、導光板２の底面２ｃには、上記した頂角１００°のＶ字状の凹条７が形成されている。
　また、図６の符号ｄは、比較用導光板における直下照度評価値である。この比較用導光板は、本発明のように底面にＶ字状の凹条と出射面に凸条がそれぞれ形成されていない平面状の両面であり、かつ底面にドット状の反射部が複数形成されている。
　図６において、レンチキュラーレンズ形状（符号ａ）の場合では、アスペクト比を２０（％）、３０（％）、３５（％）、４０（％）、５０（％）に変化させ、台形状（符号ｂ）の場合では、底角を３０°、４０°、４５°、５０°、５５°、６０°に変化させ、放物線状（符号ｃ）の場合では、二次関数の定数ａを０．９、１．０、１．１、１．２、１．３に変化させたときの値である。なお、図６の横軸は、これらの数値を変化させてそれぞれ形成した導光板を有する照明装置の種類（１～６）を示している。
　なお、前記アスペクト比は、レンチキュラーレンズの垂直断面をトレースする円の半径をRとし、レンチキュラーレンズを形成する円弧のトップから弦までの距離ｒとすると、ｒ/２Ｒ×100（％）となる。
　図６の直下照度評価値の実験結果から明らかなように、符号ｄの比較用導光板（底面にドット状の反射部を有する構成）では、直下照度評価値は１．８程度であった。これに対して、本発明の導光板２のように、出射面２ｄの凸条８の形状を、レンチキュラーレンズ形状（符号ａ）、台形状（符号ｂ）、放物線状（符号ｃ）に形成し、底面２ｃにＶ字状の凹条７を形成した場合では、直下照度評価値は２．３～４．７程度であり、比較用導光板（符号ｄ）よりも直下方向への出射率が高いことがわかる。
　よって、直下光度／平均光度（＝Ｅtotal(θ＝０）／Ｅm）の値（直下照度評価値）が、少なくとも２．０以上であれば、直下照度が優れている照明装置であると判断することができるので、上記した条件（１）は以下のとおりである。
　　　Ｅtotal(θ＝０）／Ｅm＞２．０　　　　…条件（１）
（照度分布の異方性を評価するための条件（２）の説明）
　図７Ａ、図７Ｂは、導光板２の出射面から出射される光の照度分布の異方性を説明するための図である。
　図７Ａは、出射面から出射される光のＺ軸方向に対する角度θが２０°、出射面から出射される光のＸ軸方向に対する角度Φが０°であることを表している。図７Ａの場合では、導光板２の出射面からの光がＸ軸方向（各発光ユニット３ａ、３ｂ（ＬＥＤ１０）の配列方向と平行方向）側に斜めに下方に出射している状況を表している。
　また、図７Ｂは、出射面から出射される光のＺ軸方向に対する角度θが２０°、出射面から出射される光のＸ軸方向に対する角度Φが９０°であることを表している。図７Ｂの場合では、導光板２の出射面２ｄからの光がＹ軸方向（各発光ユニット３ａ、３ｂ（ＬＥＤ１０）の配列方向と直交する方向）側に斜めに下方に出射している状況を表している。
　図７Ａの場合において、導光板２の出射面から出射される光の全ての光度Ｅtotal(θ、Φ）は、式（３）に基づいて、以下の式（５）で表すことができる。
　　　Ｅtotal(２０°、０°）＝Σ△Pi（２０°、０°）／△ω　　　　　…式（５）
　また、図７Ｂの場合において、導光板２の出射面から出射される光の全ての光度Ｅtotal(θ、Φ）は、式（３）に基づいて、以下の式（６）で表すことができる。
　　　Ｅtotal(２０°、９０°）＝Σ△Pi（２０°、９０°）／△ω　　　　…式（６）
　そして、本発明では、導光板２の出射面から光束が出射されるときに、図７Ａ，図７Ｂの場合における照度分布の異方度を、以下の式（７）のように定義する。
　　　Ｅtotal（２０°、０°）／Ｅtotal（２０°、９０°）　　　　　　　…式（７）
　即ち、例えば出射面２ｄから出射される光のＺ軸方向に対する角度θが２０°のときにおいて、角度Φが９０°の場合の全光度値に対する角度Φが０°の場合の全光度値の比を算出することで、この比の値（以下、「照度分布の異方性評価値」という）から照度分布の異方性の度合いを客観的に評価することができる。
　図８は、出射面２ｄから出射される光のＺ軸方向に対する角度θが２０°のときにおいて、角度Φが９０°の場合の全光度値に対する角度Φが０°の場合の全光度値の比（照度分布の異方性評価値）の結果を示す実験データである。図８では、上記した照明装置１の導光板２の出射面２ｄに形成した凸条８の形状を、レンチキュラーレンズ形状（符号ａ）、台形状（符号ｂ）、放物線状（符号ｃ）とした場合の照度分布の異方性評価値の結果を示している。なお、導光板２の底面２ｃには、上記した頂角１００°のＶ字状の凹条７が形成されている。
　また、図８の符号ｄは、比較用導光板の照度分布の異方性評価値である。この比較用導光板は、本発明のように底面にＶ字状の凹条と出射面に凸条がそれぞれ形成されていない平面状の両面であり、かつ底面には印刷ドット呼称される白色ドット（散乱ドット）が印刷され、反射部が複数形成されている。
　図８において、レンチキュラーレンズ形状（符号ａ）の場合では、アスペクト比を２０（％）、３０（％）、３５（％）、４０（％）、５０（％）に変化させ、台形状（符号ｂ）の場合では、底角を３０°、４０°、４５°、５０°、５５°、６０°に変化させ、放物線状（符号ｃ）の場合では、二次関数の定数ａを０．９、１．０、１．１、１．２、１．３に変化させたときの値である。なお、図８の横軸は、これらの数値を変化させてそれぞれ形成した導光板を有する照明装置の種類（１～６）を示している。
　図８の照度分布の異方性評価値の実験結果から明らかなように、符号ｄの比較用導光板（底面にドット状の反射部を有する構成）では、照度分布の異方性評価値は０．８程度であり、これは、Φ＝０°方向よりも、Φ＝９０°方向への出射が多いことを示している。
　換言すると導光板内部の光伝播方向に平行な方向に出射光が多く、光の伝播方向と直交する方向には少ないことを示している。これに対して、本発明の導光板２のように、出射面２ｄの凸条８の形状を、レンチキュラーレンズ形状（符号ａ）、台形状（符号ｂ）、放物線状（符号ｃ）に形成し、底面２ｃにＶ字状の凹条７を形成した場合では、照度分布の異方性評価値は１．２～１．９程度であり、いずれも１以上である。
　即ち、本発明の導光板を用いた場合、Φ＝９０°方向よりも、Φ＝０°方向への出射が多いことを示している。換言すると導光板内部の光伝播方向と直交する方向に出射光が多いことを示しており、性能が大きく異なっている。比較用導光板（符号ｄ）よりも照度分布に異方性を有していると判断できる。
　よって、上記した照度分布の異方度（Ｅtotal（２０°、０°）／Ｅtotal（２０°、９０°）式（５））が、少なくとも１．２以上であれば、照度分布に異方性を有している照明装置であると判断することができるので、上記した条件（２）は以下のとおりである。
　　　Ｅtotal（２０°、０°）／Ｅtotal（２０°、９０°）＞１．２　　…条件（２）
　このように、導光板２の底面２ｃにＶ字状の凹条７を形成し、導光板２の出射面２ｄに台形状（又はレンチキュラレンズ形状や放物線状）の凸条８を形成して、上記の条件（１）、条件（２）を満足するように設定しているので、直下照度に優れ、かつ照度分布に異方性を有しているエッジライト方式の照明装置１を提供することができる。
　上記したように、本発明のエッジライト方式の照明装置１は照度分布に異方性を有している。そこで、例えば、図９に示すように前記照明装置１を天井に設置して、直下からＸ軸方向（各発光ユニット３ａ、３ｂ（ＬＥＤ１０）の配列方向と平行方向）、及びＹ軸方向（各発光ユニット３ａ、３ｂ（ＬＥＤ１０）の配列方向と直交する方向）に沿った周辺部での照度ムラの測定を行った。なお、図９に示した照明装置１は、一辺が６００ｍｍの正方形状であり、床（測定面）から２ｍ上方の天井に設置されている。
　図１０Ａは、上記した照明装置１の導光板２の出射面２ｄに形成した凸条８の形状を、レンチキュラーレンズ形状（符号ａ）、台形状（符号ｂ）、放物線状（符号ｃ）とした場合のＸ軸方向における照度ムラの測定結果であり、図１０Ｂは、Ｙ軸方向における照度ムラの測定結果である。なお、導光板２の底面２ｃには、上記した頂角１００°のＶ字状の凹条７が形成されている。図１０Ａ，図１０Ｂにおいて、レンチキュラーレンズ形状（符号ａ）のアスペクト比は２０（％）、台形状（符号ｂ）の底角は５０°、放物線状（符号ｃ）の二次関数の定数ａは１．１である。
　なお、図１０Ａの横軸のＡ、Ｂ、Ｃは直下照明領域からのＸ軸方向の測定位置（３００ｍｍ、６００ｍｍ、９００ｍｍ）であり、図１０Ｂの横軸のＤ、Ｅ、Ｆは直下照明領域からのＹ軸方向の測定位置（３００ｍｍ、６００ｍｍ、９００ｍｍ）である。
　図１０Ａ，図１０Ｂでは、照明装置１の真下の照度を基準にして（照度ムラが１．００とした場合）、この数値が１．００から小さくなるほど照度が低下していることを意味している。即ち、照度ムラの数値が１．００に近いほど直下の照度に近く、照度ムラの数値が小さいほど照度が低くなっている。
　従って、図１０Ａに示すＸ軸方向においては、測定位置Ｃ（９００ｍｍ）でも照度ムラが０．６５～０．７８程度であり、照度があまり低下していない。一方、図１０Ｂに示すＹ軸方向においては、測定位置Ｄ（３００ｍｍ）での照度ムラが０．７０～０．７９程度で、測定位置Ｃ（９００ｍｍ）での照度ムラが０．４０程度であり、照度がＸ軸方向よりも大幅に低下している。
　このように、本発明のエッジライト方式の照明装置１は、Ｘ軸方向に対しては照度分布の均一性を増して、Ｙ軸方向に対しては照度分布に大きな異方性を有するようにして照らすことができる。
（実施例１）
　ＷＯ２００６／０１３９６９号公報の実施例に記載の方法に準じて、高さＨ０．０２ｍｍで天端面に０．０２ｍｍの平坦部をもち、斜面の傾斜角が５０°の断面が台形状の凹条パターンを形成し、前記台形状の凹条パターンは幅が０．０５４ｍｍで、隣り合うパターン間には０．００６ｍｍの平坦部をもつ出射面側のスタンパ１を作製した。
　一方、底面側のスタンパ（以下、スタンパ２）は、高さ０．００６ｍｍで頂角が１００°（傾斜角Ｒ＝４０°）のプリズムパターンを所定の間隔で配列させ、同様にニッケル電鋳層を形成し、この原盤を剥離して作製した。
　これらのスタンパ１及びスタンパ２を転写型として射出成形機の金型固定側キャビティと金型可動側キャビティに組み込み、射出成形法にて導光板を得た。得られた導光板の外寸は横×縦×高さが６００×６００×３（ｍｍ）であった。
　当該導光板は、出射面が台形状の凸条と凹条が交互に配置されており、底面にはＶ字状の凹条が高さ０．００６ｍｍ、平均底角にあたる凹条の入射端面側のＸ軸に平行な斜面の底面に対する平均斜度Ｒは４０°であり、Ｖ字状の凹条のピッチは入射端面側０．５５７ｍｍから導光板の中央部０．１２１ｍｍまで漸次緩やかに減少するように変化させた。
　また、発光ユニットとして、サンケン電気株式会社製の型番ＳＥＰＷＡ２００１のマルチチップＬＥＤモジュール（外寸１３．７ｍｍ、発光長１１．４ｍｍ）を用いた。
　１次光源を形成するために４３個の発光ユニットを等間隔（１３．９ｍｍ）で配置させて、当該導光板の底面の凹条パターンと平行する端面を入射端面とし、この入射端面をＸ軸に平行に配置させ、この対向する２つの入射端面に沿って、１次光源を配置させた。この発光ユニットは対向する２つの入射端面に配置されるため、計２×４３＝８６個用いた。
　そして、導光板の底面２ｃには反射シート４（東レ株式会社製：型番E６SL）を配設し、これらの部材を金属フレームに収納させた。そして、この上からポリスチレン製の支持枠にて背面の金属フレームを結合させた。
　このようにして形成した照明装置において、各発光ユニットに対してインバーターをつないで１００Ｖコンセントに接続できるようにして、光学性能を測定した。全光束は、当該照明装置をラブスフェア社製の積分球に入れて測定した。この測定値を２πで除算して平均光度を求めた。
　光度測定は輝度計（コニカミノルタセンシング株式会社製：CA２０００）を用いた。導光板の中心から、３ｍ離間した位置に測定器を設置して、導光板の発光領域を該包含するように輝度測定領域を決めて、平均輝度を求めた。この平均輝度を見かけの測定面積を掛けて光度を求めた。当光度は導光板の発光面の中心を基準に、導光板の出射面の法線方向に対して、２０°傾いた方向において、Ｘ軸方向に傾けたときの光度Ｅ（２０°，０°）とＹ軸方向に傾けたときの光度Ｅ（２０°，９０°）、正面方向の光度Ｅ（θ＝０）を測定した。
　この結果、直下照度評価値は３．８６、照度分布の異方性評価値：E（２０°，９０°）／E（２０°，０°）は、１．３７であった。
　また、当該照明装置から２ｍ離間した平面において、図９に示すＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ地点と直下に、照度計（コニカミノルタセンシング株式会社製：T-10M）を置いて、照度を測定し、A/D、B/E、C/Fの照度比を求めた。
　この結果、直下照度は、２００ lx、A/D＝１．２８、B/E＝１．６４、C/F＝１．７６となり、照度分布に異方性があった。
（実施例２）
　実施例１において、出射側のスタンパに形成された凹条をレンチキュラーパターンとして、そのアスペクト比のみを種々変更して、導光板を作製する。なお、凹条のレンチキュラーパターンは幅が０．０５ｍｍで、隣り合うパターン間には０．００１ｍｍの平坦面を有する。
　表１に得られた導光板を実施例１と同じ照明装置に組み込んだとして、光学評価を行った結果を数値計算により求め、まとめた。数値計算は、実施例１の実測値に合うように条件を定めて行った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　いずれも直下照度評価値は２以上、異方性評価値も１．２以上であり、２ｍ下の照度評価面における照度比も異方性を示していた。
（実施例３）
　実施例１において、出射側のスタンパに形成された凹条のパターンを、凹条の断面形状が放物線状のものに変更して、導光板を作製する。前記放物線の断面形状はｙ＝ａｘ2で定義され、係数ａを種々変更した。なお、前記放物線状のパターンは幅が０．０５ｍｍで、隣り合うパターン間には０．００１ｍｍの平坦面を有する。
　表２に得られた導光板を実施例１と同じ照明装置に組み込んだとして、光学評価を行った結果を数値計算により求め、まとめた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　いずれも直下照度評価値は２以上、異方性評価値も１．２以上であり、２ｍ下の照度評価面における照度比も異方性を示していた。
（実施例４）
　実施例１において、出射側のスタンパに形成された凹条のパターンを、凹条の断面形状が下記の式（８）に従う曲線状のものに変更して、導光板を作製した。なお、前記曲線状のパターンは幅が０．０６ｍｍで、隣り合うパターン間には０．００１ｍｍの平坦面を有する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　得られた導光板を実施例１と同じ照明装置に組み込んで、光学評価を行った。この結果、直下照度評価値は、３．６８、照度分布の異方性評価値は、１．３２であった。
　また、直下照度は、２０６ lx、A/D＝１．２７、B/E＝１．５２、C/F＝１．５７となり、照度分布に異方性があった。
（実施例５）
　実施例２において、出射側のスタンパに形成された凹条をアスぺクト比２０％のレンチキュラーパターンに固定して、導光板の底面のＶ字状凹条の頂角を変更した場合である。
　表３に得られた導光板を実施例１と同じ照明装置に組み込んだとして、光学評価を行った結果を数値計算により求め、まとめた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
　Ｖ字状凹条の頂角が７５°、８５°、１００°では、直下照度評価値、照度分布の異方性評価値共に条件を満たしていたが、Ｖ字状凹条の頂角が１０５°では、直下照度評価値、照度分布の異方性評価値共に条件を満たしておらず、特に直下照度において低い値となった。また、Ｖ字状凹条の頂角が７０°では照度分布の異方性評価値が条件を満たしておらず、照度分布も等方的であった。
（実施例６）
　実施例４において、出射側のスタンパに形成された凹条のパターンにおいて、式（８）で定義されるパターンに固定して、導光板の底面のＶ字状凹条の頂角を変更した場合である。
　表４に得られた導光板を実施例１と同じ照明装置に組み込んだとして、光学評価を行った結果を数値計算により求め、まとめた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
　Ｖ字状凹条の頂角が８０°、９５°、１００°では、直下照度評価値、照度分布の異方性評価値共に条件を満たしていたが、Ｖ字状凹条の頂角が７０°、１０５°では、照度分布の異方性評価値の条件を満たしておらず、照度分布が等方的になった。
（実施例７）
　実施例３において、出射側のスタンパに形成された凹条のパターンにおいて、放物線の2次係数が１．１で定義されるパターンに固定して、導光板の底面のＶ字状凹条の頂角を変更した場合である。
　表５に得られた導光板を実施例１と同じ照明装置に組み込んだとして、光学評価を行った結果を数値計算により求め、まとめた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
　Ｖ字状凹条の頂角が８０°、１００°、１０５°では、直下照度評価値、照度分布の異方性評価値共に条件を満たしていた。
　Ｖ字状凹条の頂角が７５°では、図９の2倍角領域内の照度均一性が高く、ほぼ照度が均一であり、これより外側（3倍角領域から外側）から照度分布の異方性が発現していた。また、Ｖ字状凹条の頂角が７０°では、照度分布の異方性評価値の条件を満たしておらず、照度分布は導光方向（Ｙ軸方向）と平行な方への出射がやや多い、照度分布になった。
（比較例１）
　この比較例は、PMMA製の平板（板厚３ｍｍ）の底面に印刷ドットを付与して導光板を作製した場合である。
　導光板の底面には、入光端面から遠ざかるほど密になるように粗密を付けた白色印刷ドットを設け（導光板中央部でドット密度大）、輝度分布を所定の分布にした。得られた導光板を実施例１と同じ照明装置に組み込んで、光学評価を行った。
　この結果、直下照度評価値は、１．８０であり、照度分布の異方性評価値は、０．９８であり、Ｙ軸と平行方向への出射成分が、Ｘ軸と平行方向の出射成分より多く、本発明品と分布と逆であった。
　また、直下照度は、１１８ lx、A/D＝０．９７、B/E＝０．９８、C/F＝０．９８となり、照度分布はほとんど等方的であった。
関連出願の相互参照
　本願は、２０１２年４月５日に日本国特許庁に出願された特願２０１２－８６８４５号に基づく優先権を主張し、その全ての開示は完全に本明細書で参照により組み込まれる。
　１　　　　照明装置
　２　　　　導光板
　２ｃ　　　底面
　２ｄ　　　出射面
　３ａ、３ｂ　　　発光ユニット
　４　　　　反射シート
　５　　　　拡散シート
　７　　　　凹条
　８　　　　凸条
　１０　　　ＬＥＤ

Claims (8)

  1. 　導光板の少なくとも一方の側面側に一次光源が設置され、前記導光板は、出射面、該出射面に対向する底面、及び少なくとも一側面に設けられた前記一次光源から出射された光を入射させる入射端面を有するエッジライト方式の照明装置であって、
    　Ｘ軸と、Ｘ軸に直交するＹ軸で構成されるＸ－Ｙ平面の法線をＺ軸として、前記一次光源はＸ軸に平行に配置しており、前記導光板は前記Ｘ－Ｙ平面に平行に配置しており、前記導光板の入射端面はＸ－Ｚ平面に平行であり、
    　前記導光板は、前記底面に所定ピッチで形成されたＸ軸方向に平行な複数の凹条パターンと、前記出射面に所定ピッチで形成されたＹ軸方向に平行な複数の凸条パターンを有しており、
    　前記導光板の出射面から出射される光が、
    　前記導光板の出射面から出射される光の平均光度をＥm、前記導光板の出射面からＺ軸方向に出射される光の全ての光度をＥtotalとしたときに下記の条件（１）を満足し、
    　かつ、前記導光板の出射面から出射される光のＺ軸方向に対する角度θが２０°、前記出射面から出射される光のＸ軸方向に対する角度Φが０°のときの、前記導光板の出射面から出射される光の全ての光度Ｅtotal(２０°、０°）を
    　　　　Ｅtotal(２０°、０°）＝Σ△Pi（２０°、０°）／△ω
    とし、前記導光板の出射面から出射される光のＺ軸方向に対する角度θが２０°、前記出射面から出射される光のＸ軸方向に対する角度Φが９０°のときの、前記導光板の出射面から出射される光の全ての光度Ｅtotal(２０°、９０°）を
    　　　Ｅtotal(２０°、９０°）＝Σ△Pi（２０°、９０°）／△ωとしたときに、
    下記の条件（２）も併せて満足することを特徴とする照明装置。
    　　　Ｅtotal／Ｅm＞２．０　　　…条件（１）
    　　　Ｅtotal（２０°、０°）／Ｅtotal（２０°、９０°）＞１．２　　…条件（２）
    　但し、前記△Pi（θ，Φ）は、前記導光板の出射面を複数の微小区画に仕切ったときに各区画から（θ，Φ）方向に△ωの微小立体角内に出射する光束、Σは、前記導光板の出射面の複数の微小区画についての総和である。
  2. 　前記導光板の出射面に形成された前記凸条パターンは、断面が台形状又はレンチキュラーレンズ形状又は放物線状であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
  3. 　前記導光板の出射面に形成された前記凸条パターンは、断面形状が下記の式に従う曲線状であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
  4. 　前記導光板の底面に形成された前記凹条パターンは、断面がＶ字形状で頂角が７５°～１０５°に設定されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の照明装置。
  5. 　前記凹条パターンは、前記入射端面から離れるに従い密に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の照明装置。
  6. 　前記導光板の底面側には光を反射する反射シートを有し、前記導光板の出射面側には光学シートを有していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の照明装置。
  7. 　前記導光板の底面側に、光を反射する反射シートを有していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の照明装置。
  8. 　前記照明装置は、天井に取り付けて天井照明として用いられることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の照明装置。
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