光源装置

【課題】導光板を有する複数の光源装置を配列する場合に光源装置同士の境界にできる暗部の面積を抑制することができる光源装置を提供することにある。
【解決手段】光源装置は、光源１を有する光源部２０と、光源１からの光を端面２ａより導入し側面（発光面）２ｃから出射させるための乱反射機構を有する導光板２と、導光板２の光を導入する端面２ａと逆側の端面部分２ｄにおける光を出射させる側面を除いた位置に形成された、光源部２０を収納可能な大きさの光源部収納部９とを備える。ここで、乱反射機構は、例えば導光板２の光を出射する側面２ｃと反対側の面２ｂに形成されたシルク印刷６若しくはＶ字状溝７、または導光板２内に混入された光拡散材８から構成することができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明などに使用される導光板を用いた光源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から導光板を用いた光源装置が種々提案されている。この種の光源装置は、導光板の端面側に設けた光源から光を導入し、導光板内で光を反射あるいは散乱させて導光板側面から光を導出するように構成したものである。例えば特開平８−１３６７３８号公報に記載の光源装置では、導光板に光を導入するための光源は、より多くの光を導光板に導入できるようにするため、導光板の入光部端面に対応する領域以外の光源周囲が反射用部材で覆われている。
【特許文献１】特開平８−１３６７３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記従来の導光板を用いた光源装置においては、導光板の導光方向に複数の光源装置を隙間なく並べた場合、光源装置同士の境界となる光源配置部位が暗くなるという問題がある。
【０００４】
本発明の目的は、導光板を有する複数の光源装置を配列する場合に光源装置同士の境界にできる暗部の面積を抑制することができる光源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的は、光源を有する光源部と、前記光源からの光を端面より導入し側面から出射させるための乱反射機構を有する導光板と、前記導光板の光を導入する端面と逆側の端面部分における前記光を出射させる側面を除いた位置に形成された、前記光源部を収納可能な大きさの光源部収納部とを備えた光源装置により達成される。
【０００６】
ここで、前記乱反射機構は、前記導光板の光を出射する側面と反対側の面に形成された反射パターンまたは前記導光板内に混入された光拡散材から構成することができる。また、前記導光板の光を導入する端面と逆側の端面部分における前記光を出射させる側面と垂直な面以外の面に乱反射手段を設けることができる。この場合、前記乱反射手段は、前記垂直な面以外の面に密着した反射パターン若しくは散乱反射材、または前記垂直な面以外の面に形成された粗面からなるようにすることができる。さらに、前記導光板の光を導入する端面と逆側の端面部分における前記光を出射させる側面と垂直な面に反射材を設けることができる。
また、本発明に係る光源装置システムは、上記光源装置を複数有し、一つの光源装置の光源部収納部が隣接する他の光源装置の光源部を収納するように配列されたものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば複数の光源装置を配列する際、導光板の入光部側端面とは逆側の端面に光源収納部を設け、その光源収納部に隣接する光源装置の光源部を収めることにより、隣接する光源装置同士の境界にできる暗部（非発光部）の面積を抑制することができ、配列された複数の光源装置を実質的に継ぎ目なく全体的に発光させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
図１は本発明に係る光源装置の一実施例を示す図で、（ａ）は導光方向断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ部分の幅方向断面図である。本装置は、片面発光用途の導光板を用いるもので、図示のように、光源１を有する光源部２０と、光源１からの光を入光部側端面２ａより導入し側面（発光面）２ｃから出射（面発光）させるための乱反射機構を有する導光板２と、導光板２の光を導入する端面と逆側の端面部分２ｄにおける光を出射させる側面を除いた位置に形成された、光源部２０を収納可能な大きさの光源部収納部９とを備える。乱反射機構を有する導光板２は、例えば光拡散材が混入された、あるいは光を出射する側面２ｃと反対側の面（背面）２ｂに反射パターンが形成された光透過性樹脂により構成することができる。この乱反射機構は、好適には端面２ａから離れるに従って粗から密に配置される。導光板２は、例えば図示のように直方体形状のものとすることができるが、それに限定されず、直方体形状以外の形状のものでもよい。また、導光板２は、直線的なライン状のものでもよいし、例えば円弧の一部のように平面的に曲げられたカーブ状のものでもよい。これらの事情は以下の実施例でも同様である。本例では、側面２ｃの長さを端面２ａの幅よりも長く構成し、また端面２ａのサイズを光源１の発光部のサイズよりも大きく構成している。なお、光源１は例えば一つまたは複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）で構成することができるが、これに限定されない。
【０００９】
このように本装置では、光源１からの光を導光板２の入光部側端面２ａから取り込み、背面２ｂに形成されたパターン加工あるいは光透過性樹脂に混入された光拡散材により発光面２ｃから面発光させるものであり、好適には、背面２ｂから漏れ出る光を導光板２内に戻す背面反射材３、光源１の光をより多く導光板２に導入するように光源１の周囲で入光部側端面２ａの領域以外を覆うリフレクタ４、およびこれら部材を支持する枠体５を備える。この場合、光源部２０は、光源１、リフレクタ４およびこれらを覆う枠体５の部分を含むが、本発明はこれに限定されず、少なくとも光源１が含まれるように構成されていればよい。光源部収納部９は、端面部分２ｄにおける光を出射させる側面を除いた位置に光源部２０を収納可能な大きさに構成される。このため、導光板２の導光方向にあるいは角度を付けて複数の光源装置を配列する場合に、光源部収納部９に他の光源装置の光源部を配置することにより光源装置同士の境界にできる暗部（非発光部）の面積を抑制することができ、配列された複数の光源装置を実質的に継ぎ目なく全体的に発光させることができる。次に、導光板２内の光の伝搬について説明する。
【００１０】
図２は、光源１から導入された光が導光板２内を伝搬する様子を示す図である。図示のように、光源１からの光は、導光板２の入光部側端面２ａより入光される。導光板２に入光された光は、導光板２と空気の間の屈折率差により、導光板と空気の界面にて全反射が生じる。全反射が生じるためには、導光板２と空気の間の屈折率差で生じる臨界角以上の角度にて、界面に光が当たる必要があるが、光源１から導光板２に入光する時点の屈折率差により、入光角度は一定角以内になっているため、前述の導光板２から空気との界面に光が当たるときには臨界角以上の角度が保持されている。また、この関係を維持するため、導光板２の表面は凹凸のない平滑面であることが望ましい。
【００１１】
導光板２の発光面２ｃより、外部すなわち空気に対して光を放出するためには、前述の全反射を崩して光の反射の角度を意図的に変えてやる必要がある。これは導光板の背面２ｂに反射パターン加工を施すことや、導光板２を成す材料の光透過性樹脂に光拡散材を混入することなどにより為される。このような乱反射機構としての反射パターンや光拡散材に当たった光は反射角度を変え、発光面２ｃに臨界角以下の角度で到達し、導光板２の外に射出される。
【００１２】
図３は、導光板の表面に反射パターンとして平面的パターンを形成した場合の例を示す図である。本例では、平面的パターンは白色シルク印刷６で構成されているが、これに限定されず、他の印刷または塗布でもよい。導光板２とシルク印刷６の間には空気層が介在しないため、導光板２内からの光がシルク印刷６に当たった場合は、シルク印刷が白色であることから、散乱反射が生じる。よってシルク印刷６が施された背面２ｂと対向する発光面２ｃの方向に反射された光の一部は、発光面２ｃにおいて臨界角以下で入射するため、全反射が生じず発光面２ｃより光が放出されることとなる。シルク印刷６は、背面全面に印刷するものでなく、ドットや線などによって、印刷する部分としない部分を存在させる必要がある。印刷がされた部分に当たった光は、前述のように散乱して発光面２ｃより放出され、印刷されていない部分に当たった光は全反射が維持され、光源より遠方方向に光が導光されることとなる。入光部側端面２ａ近傍での平面的パターンの印刷面積は少なめにし、徐々に遠方になるにつれ、その印刷面積の割合を多めにすることで、すなわち、平面的パターンの面積を入光部側端面２ａから離れるに従って粗から密に配置することで、導光距離に対して均一性の高い発光を得ることが可能となる。
【００１３】
図４は、導光板の表面に反射パターンとして凹凸部を形成した場合の例を示す図である。本例では、凹凸部は、Ｖ字状溝７で構成されているが、これに限定されず、例えばシボ加工等でもよい。図４におけるＶ字状溝７は導光板２を削るあるいは凹ませることによって形成した溝である。導光板２内からの光が溝に当たることで、その反射角度が変わり発光面２ｃより光が放出される。図３のシルク印刷と同様に、溝の密度や深さを入光部側端面２ａからの距離によって変化させ、すなわち、溝を入光部側端面２ａから離れるに従って粗から密に配置することで、均一性の高い光を得ることができる。
【００１４】
図５は、導光板を成す材料である光透過性樹脂内に光拡散材が混入された導光板の場合の例を示す図である。本例では、入光部端面２ａから導光板２内に入光された光は導光板２内で光拡散材８に当たることで反射角度を変える。これにより臨界角以下の角度で発光面２ｃに到達した光は導光板２の外に射出される。光源１から導光板２に取り込まれた光は、上記のように光拡散材で拡散され、発光面２ｃから導光板２の外に徐々に光を放出しながら、入光部側端面２ａとは逆側の端面の方向に導光される。この場合も、光拡散材８の混入密度を入光部側端面２ａから離れるに従って粗から密に配置することで、導光距離に対して均一性の高い発光を得ることが可能となる。
【００１５】
図６は、導光板における入光部側端面とは逆側の端面部分の構成例を示す図である。本例では、導光板２の端面部分２ｄに、隣接する同形状の光源装置の光源部を収納可能なＬ字状の光源部収納部９が設けられている。また、端面部分２ｄの発光面２ｃと垂直な面以外の面には散乱反射材１０が密着しており、端面部分２ｄの発光面２ｃと垂直な面には、導光された光がそのまま逆側の端面へ抜け出るのを防ぐため反射材１１が配置される。反射材１１が導光板２と密着する場合、反射光が直接臨界角以下の角度で発光面に到達することのないように反射材は鏡面反射材であることが望ましい。本例では、光源部収納部９により切り取られた端面部分２ｄの二次導光部１２に入光部側端面２ａから導光された光の一部が入り込む。入り込んだ光の一部は、散乱反射材１０で乱反射して発光面２ｃから放出される。
【００１６】
図７は、導光板における入光部側端面とは逆側の端面部分の他の構成例を示す図である。本例では、図６の散乱反射材１０の代わりに導光板２に粗面加工を施したものである。すなわち、この端面部分２ｄの発光面２ｃと垂直な面以外の面に粗面１０’が形成される。この粗面加工に代えて、導光板２の背面に形成されているような反射パターンを施してもよい。この場合、導光板２と光源部収納部９の界面での透過光が多くなるので、さらに反射材１３が配置されていてもよい。その他は図６の構成と同様である。本例では、端面部分２ｄの二次導光部１２に入り込んだ光の一部は、粗面１０’あるいはこれに代わる反射パターンで乱反射して発光面２ｃから放出される。
【００１７】
図８は本発明の光源装置の他の実施例を示す図で、（ａ）は導光方向断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ部分の幅方向断面図ある。本装置は、表裏二面発光用途の導光板を用いるもので、光透過性樹脂に光拡散材が混入された導光板などを用いることにより、導光板の表裏両側面で発光させるものである。本装置は、図示のように、光源１を有する光源部２０と、光源１からの光を入光部側端面２ａより導入し両側面２ｂ、２ｃから出射（面発光）させるための乱反射機構を有する導光板２と、光を導入する導光板２の端面と逆側の端面部分２ｄにおける光を出射させる両側面を除いた位置に形成された、光源部２０を収納可能な大きさの光源部収納部９とを備える。この場合、光源部２０は、光源１、リフレクタ４およびこれらを覆う枠体５を含むが、本発明はこれに限定されず、少なくとも光源１が含まれるように構成されていればよい。本例では、導光板２に図示しない光拡散材が混入されており、好適には光拡散材が端面２ａから離れるに従って粗から密に配置される。その他は図１と同様の構成である。
【００１８】
光源部収納部９は、枠体５により、端面部分２ｄにおける光を出射させる両側面を除いた位置に光源部２０を収納可能な大きさに構成される。このため、導光板２の導光方向にあるいは角度を付けて複数の光源装置を配列する場合に、光源部収納部９に他の光源装置の光源部を配置することにより光源装置同士の境界にできる暗部（非発光部）の面積を抑制することができ、配列された複数の光源装置を実質的に継ぎ目なく全体的に発光させることができる。
【００１９】
図９は、図８の光源装置の導光板における入光部側端面とは逆側の端面部分の構成例を示す図である。本例では、導光板２において、入光部端面２ａとは逆側の端面にはコ字状の光源部収納部９が設けられており、端面部分２ｄの発光面２ｂ、２ｃと垂直な面以外の面には散乱反射材１０が密着している。散乱反射材１０の代わりに反射パターンや粗面加工が施されていてもよい。この場合、導光板２と光源部収納部９の界面での透過光が多くなるので、さらに反射材が配置されていてもよい。また、端面部分２ｄの発光面２ｂ、２ｃと垂直な面には、導光された光がそのまま逆側の端面へ抜け出るのを防ぐため反射材１１が配置される。反射材１１が導光板２と密着する場合、反射光が直接臨界角以下の角度で発光面に到達することのないように反射材は鏡面反射材であることが望ましい。
【００２０】
導光板２内に入光された光は、光透過性樹脂に混入された光拡散材により発光面２ｂ及び２ｃから徐々に導光板２の外に光を放出しながら、入光部端面２ａとは逆側の端面の方向に導光される。導光板２の入光部側端面２ａとは逆側の端面部分２ｄでは、光源部収納部９に切り取られた、二次導光部１２に入光部側端面２ａから導光された光の一部が入り込む。入り込んだ光の一部は散乱反射材１０で乱反射して発光面２ｂ及び２ｃから放出される。
【００２１】
次に上記光源装置を複数配列した際の実施例について説明する。
図１０は、図１と同様の光源装置１４及び１５を導光方向に配列した実施例の接続部を示す図である。本例では、光源装置１５の導光板２の入光部端面２ａから突出した光源部２０が、光源装置１４の導光板２の端面２ａと逆側の端面部分２ｄにおいて窪んだ光源部収納部９に収納するように配置される。これにより、光源装置１４の発光面（二次導光部１２）と光源装置１５の発光面が連続的に配置され、複数の光源装置を発光させた場合に光源装置同士の境界にできる非発光部の面積を抑制することができる。
【００２２】
本例では、複数の光源装置を導光方向に直列的に配列したが、本発明はこれに限定されず、隣接する光源装置の配置に角度を持たせてもよい。例えば三つのライン状の光源装置同士の導光方向の角度を６０度とし、三つの光源装置の各光源部を隣接する光源装置の光源部収納部に収納することにより発光面が三角形の光源装置システムを得ることができる。また、例えば四つのライン状の光源装置同士の導光方向の角度を直角とし、四つの光源装置の各光源部を隣接する光源装置の光源部収納部に収納することにより発光面が四角形の光源装置システムを得ることができる。このように、Ｎ個のライン状光源装置同士の導光方向の角度を調整し、Ｎ個の光源装置の各光源部を隣接する光源装置の光源部収納部に収納することにより発光面がＮ角形の光源装置システムを得ることができる。また、例えば円弧の一部のように曲げられたカーブ状の複数の光源装置の各光源部を隣接する光源装置の光源部収納部に収納することにより発光面が円形状の光源装置システムを得ることができる。さらに、複数の光源装置の配置角度や数あるいはカーブ状の光源装置の曲げ具合に制限はなく、すなわち上記の例に限定されることなく複数の光源装置を自由に配置することができる。これらの光源装置システムは、一つの光源装置の光源部を隣接する光源装置の光源部収納部に収納するように構成されるので、光源装置同士の境界にできる非発光部の面積が抑制される。この事情は以下の実施例でも同様である。
【００２３】
図１１は、図８と同様の光源装置１４及び１５を導光方向に配列した実施例の接続部を示す図である。本例では、図１０の実施例と同様に、光源装置１５の導光板２の入光部端面２ａから突出した光源部２０が、光源装置１４の導光板２の端面２ａと逆側の端面部分２ｄにおいて窪んだ光源部収納部９に収納するように配置される。これにより、光源装置１４の発光面（二次導光部１２）と光源装置１５の発光面が連続的に配置され、複数の光源装置を発光させた場合に光源装置同士の境界にできる非発光部の面積を抑制することができる。
【００２４】
図１２は、一方の光源装置の枠体を他方の光源装置の光源用リフレクタとした実施例の接続部を示す図である。本例では、図１０および図１１の実施例と同様に、同様の光源装置１４及び１５を導光方向に配列する。光源装置１５の導光板２の入光部端面２ａから突出した光源部２０は、光源装置１４の導光板２の端面２ａと逆側の端面部分２ｄにおいて窪んだ光源部収納部９に収納するように配置される。これにより、光源装置１４の発光面（二次導光部１２）と光源装置１５の発光面が連続的に配置され、複数の光源装置を発光させた場合に光源装置同士の境界にできる非発光部の面積を抑制することができる。本例では、一方の光源装置の枠体を他方の光源装置の光源用リフレクタとしているので、非発光部の面積の抑制効果が大きいという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る光源装置の一実施例を示す図で、（ａ）は導光方向断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ部分の幅方向断面図ある。
【図２】光源１から導入された光が導光板２内を伝搬する様子を示す図である。
【図３】導光板の表面に反射パターンとして平面的パターンを形成した場合の例を示す図である。
【図４】導光板の表面に反射パターンとして凹凸部を形成した場合の例を示す図である。
【図５】導光板を成す材料である光透過性樹脂内に光拡散材が混入された導光板の場合の例を示す図である。
【図６】導光板における入光部側端面とは逆側の端面部分の構成例を示す図である。
【図７】導光板における入光部側端面とは逆側の端面部分の他の構成例を示す図である。
【図８】本発明の光源装置の他の実施例を示す図で、（ａ）は導光方向断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ部分の幅方向断面図ある。
【図９】図８の光源装置の導光板における入光部側端面とは逆側の端面部分の構成例を示す図である。
【図１０】図１と同様の光源装置１４及び１５を導光方向に配列した実施例の接続部を示す図である。
【図１１】図８と同様の光源装置１４及び１５を導光方向に配列した実施例の接続部を示す図である。
【図１２】一方の光源装置の枠体を他方の光源装置の光源用リフレクタとした実施例の接続部を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１…光源、２…導光板、２ａ…導光板入光部端面、２ｂ…導光板背面、２ｃ、導光板発光面、３…背面反射材、４…リフレクタ、５…枠体、６…シルク印刷、７…Ｖ字状溝、８…光拡散材、９…光源部収納部、１０…散乱反射材、１１…反射材、１２…二次導光部、１３…反射材、１４，１５…光源装置、２０…光源部

【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源を有する光源部と、前記光源からの光を端面より導入し側面から出射させるための乱反射機構を有する導光板と、前記導光板の光を導入する端面と逆側の端面部分における前記光を出射させる側面を除いた位置に形成された、前記光源部を収納可能な大きさの光源部収納部とを備えたことを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記乱反射機構が、前記導光板の光を出射する側面と反対側の面に形成された反射パターンまたは前記導光板内に混入された光拡散材から構成されたことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記導光板の光を導入する端面と逆側の端面部分における前記光を出射させる側面と垂直な面以外の面に乱反射手段を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記乱反射手段が、前記垂直な面以外の面に密着した反射パターン若しくは散乱反射材、または前記垂直な面以外の面に形成された粗面からなることを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
【請求項５】
前記導光板の光を導入する端面と逆側の端面部分における前記光を出射させる側面と垂直な面に反射材を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光源装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の光源装置を複数有し、一つの光源装置の光源部収納部が隣接する他の光源装置の光源部を収納するように配列されたことを特徴とする光源装置システム。

【図１】