光源装置
【課題】 組立作業性が良く、信頼性が高く、高輝度化に適した導光板を用いた光源装置を提供する。
【解決手段】 光源装置は、光源であるLED2と、LED2を保持するための第一の保持部材3と、側面の長さが端面の幅よりも長い構成を有しLED2からの光を端面25より導入し側面26から出射させるための導光板4と、導光板4の端面側を光源側から弾性的に保持するための第二の保持部材1とを備える。すなわち、弾性を持った第二の保持部材1が、LED2と導光板4との間に配されており、導光板4のLED2への進入をその弾性力で支える。
【解決手段】 光源装置は、光源であるLED2と、LED2を保持するための第一の保持部材3と、側面の長さが端面の幅よりも長い構成を有しLED2からの光を端面25より導入し側面26から出射させるための導光板4と、導光板4の端面側を光源側から弾性的に保持するための第二の保持部材1とを備える。すなわち、弾性を持った第二の保持部材1が、LED2と導光板4との間に配されており、導光板4のLED2への進入をその弾性力で支える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、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導光板を備えた光源装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
光源装置としては従来から蛍光ランプ等を用いたものが多用されているが、このところ蛍光ランプ等の既存のランプを発光ダイオード(以下、LEDと記す)に置き換える提案が種々の分野でなされている。LEDは蛍光ランプと異なり水銀を使用しておらず、しかも小型で低電力駆動が可能であり、近年ではその発光効率の向上が目覚しい。従来のLEDデバイスの形状は砲弾型が主流であったが徐々に面実装タイプが増え、LEDデバイスが小型化することで、その利用が幅広く期待されている。LEDは、これまでインジケータなどの表示に用いられることが多かったが、その効率向上に伴い照明用途としても展開され、徐々に普及し始めている。
【0003】
例えば、蛍光ランプが使用されていたものに小型のLEDを使用し、線状あるいは面状の光源を実現するためには、多数のLEDを等間隔に配置する方法が一般的である。しかしながら、この方法では光源が粒状に発光しているのが視認され、滑らかな線状あるいは面状の光源にはならない。そこでLED光源の前面に拡散効果をもつシートあるいは板を配置し、LEDの直進光を拡散することで滑らかな線状あるいは面状光源とすることが可能であるが、この場合は拡散シートあるいは板の透過率が60%程度であることから、光の利用効率が極端におちてしまう。
【0004】
また、LEDを並べることで線状あるいは面状の光源を実現させた場合、LEDの数量を削減することが困難である。密に並べればそれだけ光源が近接するため、線状あるいは面状とした際の発光の均一さが良好となるが、それだけ多くのLEDを使用する必要が生じる。一方、LEDの数量を減らすためにはLED同士の間隔を粗にして配列する必要が生じ、この場合は発光面での均一さが損なわれてしまう。
【0005】
そこで、導光技術を用いて光出射面を平面とすることが行われている。導光板を利用したものとしては、携帯電話の液晶バックライトや20インチ程度の中型液晶バックライトなどがある。今後、LEDの発光効率上昇と、高出力化が進むにつれてディスプレイが大型になり、導光板もそれに比例して大きくなる。それにつれて重量も増大するため、組立作業時に光源であるLEDをこの導光板の重量で破壊させないための、なんらかの構造が必要となる。
【0006】
この課題に対して、光源を導光板から保護する方法が種々提案されている。例えば、特許文献1のものは、SUS製のストッパー金具をランプと導光板との間に介在するように配置し、導光板のランプ方向への移動を防止する。また、特許文献2のものは、弾性を持ったリフレクタをランプ側面の光出射側以外の三方から囲んで導光板から保持する構造を備えている。
【特許文献1】特開2004−247285号公報
【特許文献2】特開2001−290145号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
上述のような導光板を用いた光源装置は、光源として管形ランプを利用している。上記各特許文献にはランプの保護を実現する方法が述べられている。しかし、特許文献1のものでは、組立作業時に導光板のダメージが懸念され、また光源の上部に保持部材を設けることで光源からの発光する光を阻害してしまうおそれがあり、さらに周囲の温度変化による導光板の収縮及び導光板自体の重さといった外的ストレスを緩和することが出来ないという問題がある。特許文献2のものでは、ランプの光出射方向以外の三方向から導光板を保持している為、光源から発生する熱を放熱させる経路がなく、高出力のLEDを光源として利用する場合には、それ自体の発熱によりLEDの信頼性を保つのが困難となる。また構造上、光源をリフレクタに組み込む際の組立作業や、ランプの交換時には手間が掛かるといった問題がある。
【0008】
従って本発明の目的は、組立作業性が良く、信頼性が高く、高輝度化に適した導光板を用いた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】
【0009】
上記目的は、光源と、前記光源を保持するための第一の保持部材と、側面の長さが端面の幅よりも長い構成を有し前記光源からの光を前記端面から導入し前記側面から出射させるための導光板と、前記導光板の前記端面側を前記光源側から弾性的に保持するための第二の保持部材とを備えた光源装置により達成される。
【0010】
ここで、前記第二の保持部材は弾性を有する板部材から構成することができる。前記板部材は、前記導光板から圧力を受けたときに前記光源の発光部からみてへこむ方向に変形することが望ましい。前記板部材は、前記導光板の前記端面に平面的に接するように形成された平面部を有することができる。
【0011】
前記光源の発光部側の前記板部材の表面の一部または全部に鏡面加工または白色加工を施すことが好ましい。前記第二の保持部材はスプリングから構成することができる。前記光源は1つまたは複数の発光ダイオードにより構成することができる。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、導光板の端面側を光源側から保持するための第二の保持部材として弾性体を使用することで、温度変化による導光板の膨張によって生じる機械的応力を光源に与えることなく、第二の保持部材によって応力吸収することが可能となる。また、光源の組込を行う組立作業効率を向上させることも可能である。なお、導光板から光源方向にかかる応力は、例えば光源装置使用時に生じる衝撃や振動などに起因して発生するが、本発明によれば、このような応力に対しても光源部への機械的ダメージを抑止することが出来る。
【0013】
また第二の保持部材を導光板の端面側と光源側との間に配すること、すなわち第二の保持部材により導光板の端面側を光源側から弾性的に保持することにより、光源から発生する熱を第一の保持部材のみならず第二の保持部材を介しても筐体に放熱させることができるので、光源の発光効率や寿命に悪影響を及ぼすことがなく、信頼性を向上させることが出来る。この場合、第二の保持部材を放熱性のよい板部材とするとよい。
【0014】
さらに、第二の保持部材の表面の一部または全部に鏡面加工または白色加工とすることで、第二の保持部材による良好なリフレクタ効果を得ることができ、光源から導光板に入光する光の利用効率を向上させる効果を得ることができる。この場合、第二の保持部材を板部材とし、導光板から圧力を受けたときに光源の発光部からみてへこむ方向に変形するようにすることで、リフレクタ効果を向上することができる。また、第二の保持部材としての板部材を、導光板の端面に平面的に接するように形成した平面部を有するようにすることで、第二の保持部材による導光板4への損傷を緩和することができる。
【0015】
光源として1つまたは複数のLEDを用いることで低電圧での駆動、水銀レス、可変色といった特徴を有するLEDを利用した光源装置を構築することができる。また1W以上の入力電力をもつ白色LEDを用いることで明るい照明を得ることができる。複数の異なる発光波長のLEDを用いることで演出効果あるいは装飾性等を向上させることができる。導光板を多角柱とすることで光出射面を平面とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
図1は、本発明に係る光源装置の一実施例を示す図である。図2は、図1の光源装置の分解図である。本実施例は、図2に示すように、光源としてのLED2と、LED2を保持するための第一の保持部材3と、側面の長さが端面の幅よりも長い構成を有しLED2からの光を端面(入射面)25より導入し側面(出射面)26から出射させるための導光板4と、導光板4の端面側を光源側から弾性的に保持するための第二の保持部材1とを備える。すなわち本実施例では、弾性を持った第二の保持部材1が、LED2と導光板4との間に配されており、導光板4のLED2への進入をその弾性力で支えている。導光板4は、反射シート9を介して筐体5に収容される。筐体5は、導光板4と第一の保持部材3を位置固定する。LED2は基板10に実装され、基板10を介して第一の保持部材3に保持される。導光板4の側面26に対向する面28には、端面25から離れるに従って粗から密に配置された乱反射機構(図示しない)を具備する。また、LED2に接続された配線6の他端はLED2を駆動する駆動回路7に接続され、駆動回路7は電源8に接続される。ここで、光源としてのLEDは、1つまたは複数のLEDを用いて構成することができる。またLEDは、1W以上の入力電力をもつ白色発光LEDとすることができる。さらにLEDは、複数の異なる発光波長のLEDとすることができる。なお、光源はLEDに限定されるものではなく、豆電球やランプなどの他の光源を用いることもできる。
【0017】
光源装置の作動時には、電源8より駆動回路7に給電され、駆動回路7により配線6および基板10を介してLED2に電圧が印加され、LED2は発光する。このとき、LED2の発光量を安定させるためには、駆動回路7は定電流制御あるいは定電圧制御で動作することが望ましい。LED2の発光により放射された光は導光板4の端面25より導入され導光板4内を伝搬する。また第二の保持部材1へ向かって発光した光は、保持部材に設けた鏡面加工、もしくは白色加工によって反射し導光板4の端面25に導入される。LED導光板4内を伝搬する光は、導光板の面28の各部に配置された乱反射機構(図示しない)により乱反射され、導光板4の側面26から出射する。
【0018】
本例の導光板4は、図示のように断面が矩形の四角柱であるが、これ以外の断面を有する多角柱とすることもできる。端面25のサイズは、LED2の発光部27のサイズよりも大きく構成される。このように、導光板の幅を狭くし長さを長尺とし、端面のサイズを光源発光部のサイズよりも大きく構成することで、輝度の高い照明に適した光を得ることができる
【0019】
ここで、サイズとは、導光板の端面25における厚みと幅の両方の寸法をいい、またLED2(光源)の発光部27における厚みと幅の両方の寸法をいう。図2に示すように、導光板の端面26の幅をW、厚みをTとし、図3に示すようにLED2の発光部27の幅をw、厚みをtとした場合に、端面26のサイズがLED2の発光部27のサイズよりも大きく構成されるとは、W>w、かつT>tであることをいう。
【0020】
図3(a)〜(c)は、LED2の発光部27のサイズについて説明するための図である。LED2は、LED素子21とそれを封止する樹脂部を備える。LED素子21からの光はこの樹脂部を通して発光するので、ここではこの樹脂部を発光部27とする。図3(a)はLEDが1つの場合の発光部27のサイズ(幅w、厚みt)を示す。図3(b)はLEDが横に2つ配置された場合の発光部27のサイズを示す。この場合、左側の発光部の左端から右側の発光部の右端の間の幅を発光部27の幅wとする。図3(c)はLEDが縦横2つずつ合計4つ配置された場合をそれぞれ示す。この場合、上側の発光部の上端から下側の発光部の下端の間の厚みを発光部27の厚みtとする。LED1の数が増加した場合もこの要領で幅と厚みが決められる。例えば、ハイパワーLEDの場合、発光部27はφ4〜5mm程度で構成されていることが多い。これは、使用するLED素子に1mm角前後のものを使用し、このLED素子に通電するためのワイヤーを張るための領域として、LED素子周囲1mm程度の距離が必要となり、さらにそのワイヤーにストレスを与えない距離として1mm程度の距離を設けて透明樹脂で封止される界面または透明樹脂を封止するための壁面が構成されている。このため、LED2の発光部27の径がφ4〜5mmとなる。従って、発光部27に合わせて導光板の厚みも4mm以上にする必要がある。
【0021】
またLED2の発熱を放熱することが重要である。この点については、第一の保持部材3および筐体5にはアルミニウム等の熱伝導性の良い金属部材を用いることで、筐体5の全体に放熱機構を担わせることが可能となる。
LED1に白色LEDデバイスを使用すれば、図1の実施例は白色の光源装置として成立する。近年製品化または発表されている大電力供給が可能な1W以上の入力電力をもつ白色発光LEDを使用すれば、より明るい光源装置を実現することができる。
一方、赤・青・緑のLED素子を一つのパッケージにしたLEDデバイスをLED2として使用すれば、前記赤・青・緑の各々のLEDに流す電流を制御することで、可変色を実現する光源装置を提供することが可能となる。
【0022】
図4は第二の保持部材の一例を示す図である。第二の保持部材11aは、例えば弾性を有する板部材で構成され、LED2側にその発光部27を通す開口部41を備える。この板部材は例えば金属板でもプラスチック板でもよい。板部材に形成された開口部41は本図では円形の孔であるが、これに限定されず他の形状でもよいし、また孔ではなく切り欠きでもよく、要するに発光部27を通すことができればよい。換言すれば、第二の保持部材11aは、少なくともLED2の発光部27を避けるように構成されるものである。
【0023】
第二の保持部材11aは、図5に示すように導光板4とLED2との間に挿入されるもので、リフレクタ形状を有するとともに、導光板4がLED2側に進入するのを防止する機能を有する。すなわち図6に示すように、導光板4がLED2の方へ進入しようとすると、導光板4からの圧力で光源の発光部からみてへこむ方向に変形する板部材としての第二の保持部材11bの弾性力による反発力により釣り合いがとれることで、導光板4が固定される。また図7に示すように、この光源装置を点灯させたとき、変形した第二の保持部材11bは良好なリフレクタ機能を有することになり、LED2から出力される光を有効的に導光板4へ導くことができる。このリフレクタの表面の一部、あるいは全部に鏡面加工、もしくは白色加工を設けることで、それぞれ導光板4の出射面(側面)26から出力される光の輝度向上及び輝度ムラ軽減を実現することができる。
【0024】
図8は第二の保持部材の他の例を示す図である。本例の第二の保持部材12aが図4のものと異なる点は、そのリフレクタ形状に導光板4の端面25に平面的に接するように形成された平面部81を有するガイド82を設けているところにある。第二の保持部材12aを光源装置に組み込むと、図9に示すようになる。導光板4を筐体5に挿入した場合、図10に示すように、変形した第二の保持部材12bの平面部81と導光板4の端面25とが平面で接する為、第二の保持部材による導光板4への損傷を緩和することが望める。また図11のように、LED2を点灯させると変形した第二の保持部材12bは良好なリフレクタ機能を有することになる。この場合も、リフレクタの表面の一部、あるいは全部に鏡面加工、もしくは白色加工を施すことで、上記と同様に輝度向上及び輝度ムラ軽減を実現することができる。
【0025】
図12は第二の保持部材のさらに他の例を示す図である。本例の第二の保持部材13が図8のものと異なる点は、平面部81を有するガイド82の端部が導光板4の側面と筐体5との間に入るように構成されているところにある。このようなリフレクタ形状を用いることで、耐衝撃性を向上し、温度差による導光板4の収縮膨張を緩和し、導光板4のLED2側への進入を防止することが出来る。またLEDを駆動させると光の放射は図13に示すようになり、第二の保持部材は良好なリフレクタ機能を同時に有することが出来る。
【0026】
図14は第二の保持部材のさらに他の例を示す図である。本例の第二の保持部材14が図8のものと異なる点は、そのリフレクタ形状に導光板4の端面25に接する折返し部83を有するガイド82を設けているところにある。このようなリフレクタ形状を用いることで、図12の場合と同様に、耐衝撃性を向上し、温度差による導光板4の収縮膨張を緩和し、導光板4のLED2側への進入を防止することが出来る。またLEDを駆動させると光の放射は図15に示すようになり、第二の保持部材は良好なリフレクタ機能を同時に有することが出来る。
【0027】
図16は第二の保持部材のさらに他の例を示す図である。本例の第二の保持部材15が図12のものと異なる点は、リフレクタ形状の半分は省略し平面部81を一箇所としたところにある。このようなリフレクタ形状でも、図12の場合に比べ多少劣るものの、耐衝撃性を向上し、及び温度差による導光板4の収縮膨張を緩和し、導光板4のLED2側への進入を防止することが出来る。またLEDを駆動させると光の放射は図17に示すようになり、第二の保持部材は図12の場合に比べ多少劣るものの良好なリフレクタ機能を同時に有することが出来る。
【0028】
図18は第二の保持部材のさらに他の例を示す図である。本例の第二の保持部材16aはスプリングにより構成されるものである。本例のものは、リフレクタ機能は備えていないが、耐衝撃性を向上し、温度差による導光板4の収縮膨張を緩和し、導光板4のLED2側への進入を防止することが出来る。すなわち、図19に示すように、導光板4を第二の保持部材16bのスプリングにより保持することで、導光板4のLED2側への進入を防止することが出来る。
【0029】
このような第二の保持部材を用いることで、導光板を筐体へ組み込む際の作業性にも優れ、導光板が光源部に進入できない構造とすることが出来る。また第二の保持部材にリフレクタ機能を付加させる事で、光源からの光を有効的に導光板へ伝えることができ、出射面からの光の高輝度化および均一化を実現できる。また、光源装置の使用時になんらかの外部から衝撃が与えられた場合に、導光板の光源方向への移動が防止され、耐衝撃性が向上するとともに、光源または外部からの熱による導光板の膨張や収縮に対する変化にも耐えることが出来る。
【産業上の利用可能性】
【0030】
本発明は、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導光板を備えた光源装置に関するものであり、産業上の利用可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【図1】本発明に係る光源装置の一実施例を示す図である。
【図2】図1の光源装置の分解図である。
【図3】(a)〜(c)は、LED2の発光部27のサイズについて説明するための図である。
【図4】第二の保持部材の一例を示す図である。
【図5】図4の第二の保持部材の取付け図である。
【図6】図4の第二の保持部材による導光板侵入防止の説明図である。
【図7】図4の第二の保持部材によるリフレクタ機能の説明図である。
【図8】第二の保持部材の他の例を示す図である。
【図9】図8の第二の保持部材の取付け図である。
【図10】図8の第二の保持部材による導光板侵入防止の説明図である。
【図11】図8の第二の保持部材によるリフレクタ機能の説明図である。
【図12】第二の保持部材のさらに他の例を示す図である。
【図13】図12の第二の保持部材によるリフレクタ機能の説明図である。
【図14】第二の保持部材のさらに他の例を示す図である。
【図15】図14の第二の保持部材によるリフレクタ機能の説明図である。
【図16】第二の保持部材のさらに他の例を示す図である。
【図17】図16の第二の保持部材によるリフレクタ機能の説明図である。
【図18】第二の保持部材のさらに他の例を示す図である。
【図19】図18の第二の保持部材による導光板侵入防止の説明図である。
【符号の説明】
【0032】
1…第二の保持部材、2…光源、3…第一の保持部材、4…導光板、5…筐体、6…配線、7…駆動回路、8…電源、9…反射シート、10…基板、11a…第二の保持部材、11b…第二の保持部材に導光板からの圧力がかかった状態、12a…第二の保持部材、12b…第二の保持部材に導光板からの圧力がかかった状態、13…第二の保持部材、14…第二の保持部材、15…第二の保持部材、16a・・・スプリング 16b・・・導光板からの圧力のかかったスプリング、21・・・LED素子、25・・・入射面、26・・・出射面、27・・・LED発光部、28・・・乱反射機構を有した側面
【技術分野】
【0001】
本発明は、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導光板を備えた光源装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
光源装置としては従来から蛍光ランプ等を用いたものが多用されているが、このところ蛍光ランプ等の既存のランプを発光ダイオード(以下、LEDと記す)に置き換える提案が種々の分野でなされている。LEDは蛍光ランプと異なり水銀を使用しておらず、しかも小型で低電力駆動が可能であり、近年ではその発光効率の向上が目覚しい。従来のLEDデバイスの形状は砲弾型が主流であったが徐々に面実装タイプが増え、LEDデバイスが小型化することで、その利用が幅広く期待されている。LEDは、これまでインジケータなどの表示に用いられることが多かったが、その効率向上に伴い照明用途としても展開され、徐々に普及し始めている。
【0003】
例えば、蛍光ランプが使用されていたものに小型のLEDを使用し、線状あるいは面状の光源を実現するためには、多数のLEDを等間隔に配置する方法が一般的である。しかしながら、この方法では光源が粒状に発光しているのが視認され、滑らかな線状あるいは面状の光源にはならない。そこでLED光源の前面に拡散効果をもつシートあるいは板を配置し、LEDの直進光を拡散することで滑らかな線状あるいは面状光源とすることが可能であるが、この場合は拡散シートあるいは板の透過率が60%程度であることから、光の利用効率が極端におちてしまう。
【0004】
また、LEDを並べることで線状あるいは面状の光源を実現させた場合、LEDの数量を削減することが困難である。密に並べればそれだけ光源が近接するため、線状あるいは面状とした際の発光の均一さが良好となるが、それだけ多くのLEDを使用する必要が生じる。一方、LEDの数量を減らすためにはLED同士の間隔を粗にして配列する必要が生じ、この場合は発光面での均一さが損なわれてしまう。
【0005】
そこで、導光技術を用いて光出射面を平面とすることが行われている。導光板を利用したものとしては、携帯電話の液晶バックライトや20インチ程度の中型液晶バックライトなどがある。今後、LEDの発光効率上昇と、高出力化が進むにつれてディスプレイが大型になり、導光板もそれに比例して大きくなる。それにつれて重量も増大するため、組立作業時に光源であるLEDをこの導光板の重量で破壊させないための、なんらかの構造が必要となる。
【0006】
この課題に対して、光源を導光板から保護する方法が種々提案されている。例えば、特許文献1のものは、SUS製のストッパー金具をランプと導光板との間に介在するように配置し、導光板のランプ方向への移動を防止する。また、特許文献2のものは、弾性を持ったリフレクタをランプ側面の光出射側以外の三方から囲んで導光板から保持する構造を備えている。
【特許文献1】特開2004−247285号公報
【特許文献2】特開2001−290145号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
上述のような導光板を用いた光源装置は、光源として管形ランプを利用している。上記各特許文献にはランプの保護を実現する方法が述べられている。しかし、特許文献1のものでは、組立作業時に導光板のダメージが懸念され、また光源の上部に保持部材を設けることで光源からの発光する光を阻害してしまうおそれがあり、さらに周囲の温度変化による導光板の収縮及び導光板自体の重さといった外的ストレスを緩和することが出来ないという問題がある。特許文献2のものでは、ランプの光出射方向以外の三方向から導光板を保持している為、光源から発生する熱を放熱させる経路がなく、高出力のLEDを光源として利用する場合には、それ自体の発熱によりLEDの信頼性を保つのが困難となる。また構造上、光源をリフレクタに組み込む際の組立作業や、ランプの交換時には手間が掛かるといった問題がある。
【0008】
従って本発明の目的は、組立作業性が良く、信頼性が高く、高輝度化に適した導光板を用いた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】
【0009】
上記目的は、光源と、前記光源を保持するための第一の保持部材と、側面の長さが端面の幅よりも長い構成を有し前記光源からの光を前記端面から導入し前記側面から出射させるための導光板と、前記導光板の前記端面側を前記光源側から弾性的に保持するための第二の保持部材とを備えた光源装置により達成される。
【0010】
ここで、前記第二の保持部材は弾性を有する板部材から構成することができる。前記板部材は、前記導光板から圧力を受けたときに前記光源の発光部からみてへこむ方向に変形することが望ましい。前記板部材は、前記導光板の前記端面に平面的に接するように形成された平面部を有することができる。
【0011】
前記光源の発光部側の前記板部材の表面の一部または全部に鏡面加工または白色加工を施すことが好ましい。前記第二の保持部材はスプリングから構成することができる。前記光源は1つまたは複数の発光ダイオードにより構成することができる。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、導光板の端面側を光源側から保持するための第二の保持部材として弾性体を使用することで、温度変化による導光板の膨張によって生じる機械的応力を光源に与えることなく、第二の保持部材によって応力吸収することが可能となる。また、光源の組込を行う組立作業効率を向上させることも可能である。なお、導光板から光源方向にかかる応力は、例えば光源装置使用時に生じる衝撃や振動などに起因して発生するが、本発明によれば、このような応力に対しても光源部への機械的ダメージを抑止することが出来る。
【0013】
また第二の保持部材を導光板の端面側と光源側との間に配すること、すなわち第二の保持部材により導光板の端面側を光源側から弾性的に保持することにより、光源から発生する熱を第一の保持部材のみならず第二の保持部材を介しても筐体に放熱させることができるので、光源の発光効率や寿命に悪影響を及ぼすことがなく、信頼性を向上させることが出来る。この場合、第二の保持部材を放熱性のよい板部材とするとよい。
【0014】
さらに、第二の保持部材の表面の一部または全部に鏡面加工または白色加工とすることで、第二の保持部材による良好なリフレクタ効果を得ることができ、光源から導光板に入光する光の利用効率を向上させる効果を得ることができる。この場合、第二の保持部材を板部材とし、導光板から圧力を受けたときに光源の発光部からみてへこむ方向に変形するようにすることで、リフレクタ効果を向上することができる。また、第二の保持部材としての板部材を、導光板の端面に平面的に接するように形成した平面部を有するようにすることで、第二の保持部材による導光板4への損傷を緩和することができる。
【0015】
光源として1つまたは複数のLEDを用いることで低電圧での駆動、水銀レス、可変色といった特徴を有するLEDを利用した光源装置を構築することができる。また1W以上の入力電力をもつ白色LEDを用いることで明るい照明を得ることができる。複数の異なる発光波長のLEDを用いることで演出効果あるいは装飾性等を向上させることができる。導光板を多角柱とすることで光出射面を平面とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
図1は、本発明に係る光源装置の一実施例を示す図である。図2は、図1の光源装置の分解図である。本実施例は、図2に示すように、光源としてのLED2と、LED2を保持するための第一の保持部材3と、側面の長さが端面の幅よりも長い構成を有しLED2からの光を端面(入射面)25より導入し側面(出射面)26から出射させるための導光板4と、導光板4の端面側を光源側から弾性的に保持するための第二の保持部材1とを備える。すなわち本実施例では、弾性を持った第二の保持部材1が、LED2と導光板4との間に配されており、導光板4のLED2への進入をその弾性力で支えている。導光板4は、反射シート9を介して筐体5に収容される。筐体5は、導光板4と第一の保持部材3を位置固定する。LED2は基板10に実装され、基板10を介して第一の保持部材3に保持される。導光板4の側面26に対向する面28には、端面25から離れるに従って粗から密に配置された乱反射機構(図示しない)を具備する。また、LED2に接続された配線6の他端はLED2を駆動する駆動回路7に接続され、駆動回路7は電源8に接続される。ここで、光源としてのLEDは、1つまたは複数のLEDを用いて構成することができる。またLEDは、1W以上の入力電力をもつ白色発光LEDとすることができる。さらにLEDは、複数の異なる発光波長のLEDとすることができる。なお、光源はLEDに限定されるものではなく、豆電球やランプなどの他の光源を用いることもできる。
【0017】
光源装置の作動時には、電源8より駆動回路7に給電され、駆動回路7により配線6および基板10を介してLED2に電圧が印加され、LED2は発光する。このとき、LED2の発光量を安定させるためには、駆動回路7は定電流制御あるいは定電圧制御で動作することが望ましい。LED2の発光により放射された光は導光板4の端面25より導入され導光板4内を伝搬する。また第二の保持部材1へ向かって発光した光は、保持部材に設けた鏡面加工、もしくは白色加工によって反射し導光板4の端面25に導入される。LED導光板4内を伝搬する光は、導光板の面28の各部に配置された乱反射機構(図示しない)により乱反射され、導光板4の側面26から出射する。
【0018】
本例の導光板4は、図示のように断面が矩形の四角柱であるが、これ以外の断面を有する多角柱とすることもできる。端面25のサイズは、LED2の発光部27のサイズよりも大きく構成される。このように、導光板の幅を狭くし長さを長尺とし、端面のサイズを光源発光部のサイズよりも大きく構成することで、輝度の高い照明に適した光を得ることができる
【0019】
ここで、サイズとは、導光板の端面25における厚みと幅の両方の寸法をいい、またLED2(光源)の発光部27における厚みと幅の両方の寸法をいう。図2に示すように、導光板の端面26の幅をW、厚みをTとし、図3に示すようにLED2の発光部27の幅をw、厚みをtとした場合に、端面26のサイズがLED2の発光部27のサイズよりも大きく構成されるとは、W>w、かつT>tであることをいう。
【0020】
図3(a)〜(c)は、LED2の発光部27のサイズについて説明するための図である。LED2は、LED素子21とそれを封止する樹脂部を備える。LED素子21からの光はこの樹脂部を通して発光するので、ここではこの樹脂部を発光部27とする。図3(a)はLEDが1つの場合の発光部27のサイズ(幅w、厚みt)を示す。図3(b)はLEDが横に2つ配置された場合の発光部27のサイズを示す。この場合、左側の発光部の左端から右側の発光部の右端の間の幅を発光部27の幅wとする。図3(c)はLEDが縦横2つずつ合計4つ配置された場合をそれぞれ示す。この場合、上側の発光部の上端から下側の発光部の下端の間の厚みを発光部27の厚みtとする。LED1の数が増加した場合もこの要領で幅と厚みが決められる。例えば、ハイパワーLEDの場合、発光部27はφ4〜5mm程度で構成されていることが多い。これは、使用するLED素子に1mm角前後のものを使用し、このLED素子に通電するためのワイヤーを張るための領域として、LED素子周囲1mm程度の距離が必要となり、さらにそのワイヤーにストレスを与えない距離として1mm程度の距離を設けて透明樹脂で封止される界面または透明樹脂を封止するための壁面が構成されている。このため、LED2の発光部27の径がφ4〜5mmとなる。従って、発光部27に合わせて導光板の厚みも4mm以上にする必要がある。
【0021】
またLED2の発熱を放熱することが重要である。この点については、第一の保持部材3および筐体5にはアルミニウム等の熱伝導性の良い金属部材を用いることで、筐体5の全体に放熱機構を担わせることが可能となる。
LED1に白色LEDデバイスを使用すれば、図1の実施例は白色の光源装置として成立する。近年製品化または発表されている大電力供給が可能な1W以上の入力電力をもつ白色発光LEDを使用すれば、より明るい光源装置を実現することができる。
一方、赤・青・緑のLED素子を一つのパッケージにしたLEDデバイスをLED2として使用すれば、前記赤・青・緑の各々のLEDに流す電流を制御することで、可変色を実現する光源装置を提供することが可能となる。
【0022】
図4は第二の保持部材の一例を示す図である。第二の保持部材11aは、例えば弾性を有する板部材で構成され、LED2側にその発光部27を通す開口部41を備える。この板部材は例えば金属板でもプラスチック板でもよい。板部材に形成された開口部41は本図では円形の孔であるが、これに限定されず他の形状でもよいし、また孔ではなく切り欠きでもよく、要するに発光部27を通すことができればよい。換言すれば、第二の保持部材11aは、少なくともLED2の発光部27を避けるように構成されるものである。
【0023】
第二の保持部材11aは、図5に示すように導光板4とLED2との間に挿入されるもので、リフレクタ形状を有するとともに、導光板4がLED2側に進入するのを防止する機能を有する。すなわち図6に示すように、導光板4がLED2の方へ進入しようとすると、導光板4からの圧力で光源の発光部からみてへこむ方向に変形する板部材としての第二の保持部材11bの弾性力による反発力により釣り合いがとれることで、導光板4が固定される。また図7に示すように、この光源装置を点灯させたとき、変形した第二の保持部材11bは良好なリフレクタ機能を有することになり、LED2から出力される光を有効的に導光板4へ導くことができる。このリフレクタの表面の一部、あるいは全部に鏡面加工、もしくは白色加工を設けることで、それぞれ導光板4の出射面(側面)26から出力される光の輝度向上及び輝度ムラ軽減を実現することができる。
【0024】
図8は第二の保持部材の他の例を示す図である。本例の第二の保持部材12aが図4のものと異なる点は、そのリフレクタ形状に導光板4の端面25に平面的に接するように形成された平面部81を有するガイド82を設けているところにある。第二の保持部材12aを光源装置に組み込むと、図9に示すようになる。導光板4を筐体5に挿入した場合、図10に示すように、変形した第二の保持部材12bの平面部81と導光板4の端面25とが平面で接する為、第二の保持部材による導光板4への損傷を緩和することが望める。また図11のように、LED2を点灯させると変形した第二の保持部材12bは良好なリフレクタ機能を有することになる。この場合も、リフレクタの表面の一部、あるいは全部に鏡面加工、もしくは白色加工を施すことで、上記と同様に輝度向上及び輝度ムラ軽減を実現することができる。
【0025】
図12は第二の保持部材のさらに他の例を示す図である。本例の第二の保持部材13が図8のものと異なる点は、平面部81を有するガイド82の端部が導光板4の側面と筐体5との間に入るように構成されているところにある。このようなリフレクタ形状を用いることで、耐衝撃性を向上し、温度差による導光板4の収縮膨張を緩和し、導光板4のLED2側への進入を防止することが出来る。またLEDを駆動させると光の放射は図13に示すようになり、第二の保持部材は良好なリフレクタ機能を同時に有することが出来る。
【0026】
図14は第二の保持部材のさらに他の例を示す図である。本例の第二の保持部材14が図8のものと異なる点は、そのリフレクタ形状に導光板4の端面25に接する折返し部83を有するガイド82を設けているところにある。このようなリフレクタ形状を用いることで、図12の場合と同様に、耐衝撃性を向上し、温度差による導光板4の収縮膨張を緩和し、導光板4のLED2側への進入を防止することが出来る。またLEDを駆動させると光の放射は図15に示すようになり、第二の保持部材は良好なリフレクタ機能を同時に有することが出来る。
【0027】
図16は第二の保持部材のさらに他の例を示す図である。本例の第二の保持部材15が図12のものと異なる点は、リフレクタ形状の半分は省略し平面部81を一箇所としたところにある。このようなリフレクタ形状でも、図12の場合に比べ多少劣るものの、耐衝撃性を向上し、及び温度差による導光板4の収縮膨張を緩和し、導光板4のLED2側への進入を防止することが出来る。またLEDを駆動させると光の放射は図17に示すようになり、第二の保持部材は図12の場合に比べ多少劣るものの良好なリフレクタ機能を同時に有することが出来る。
【0028】
図18は第二の保持部材のさらに他の例を示す図である。本例の第二の保持部材16aはスプリングにより構成されるものである。本例のものは、リフレクタ機能は備えていないが、耐衝撃性を向上し、温度差による導光板4の収縮膨張を緩和し、導光板4のLED2側への進入を防止することが出来る。すなわち、図19に示すように、導光板4を第二の保持部材16bのスプリングにより保持することで、導光板4のLED2側への進入を防止することが出来る。
【0029】
このような第二の保持部材を用いることで、導光板を筐体へ組み込む際の作業性にも優れ、導光板が光源部に進入できない構造とすることが出来る。また第二の保持部材にリフレクタ機能を付加させる事で、光源からの光を有効的に導光板へ伝えることができ、出射面からの光の高輝度化および均一化を実現できる。また、光源装置の使用時になんらかの外部から衝撃が与えられた場合に、導光板の光源方向への移動が防止され、耐衝撃性が向上するとともに、光源または外部からの熱による導光板の膨張や収縮に対する変化にも耐えることが出来る。
【産業上の利用可能性】
【0030】
本発明は、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導光板を備えた光源装置に関するものであり、産業上の利用可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【図1】本発明に係る光源装置の一実施例を示す図である。
【図2】図1の光源装置の分解図である。
【図3】(a)〜(c)は、LED2の発光部27のサイズについて説明するための図である。
【図4】第二の保持部材の一例を示す図である。
【図5】図4の第二の保持部材の取付け図である。
【図6】図4の第二の保持部材による導光板侵入防止の説明図である。
【図7】図4の第二の保持部材によるリフレクタ機能の説明図である。
【図8】第二の保持部材の他の例を示す図である。
【図9】図8の第二の保持部材の取付け図である。
【図10】図8の第二の保持部材による導光板侵入防止の説明図である。
【図11】図8の第二の保持部材によるリフレクタ機能の説明図である。
【図12】第二の保持部材のさらに他の例を示す図である。
【図13】図12の第二の保持部材によるリフレクタ機能の説明図である。
【図14】第二の保持部材のさらに他の例を示す図である。
【図15】図14の第二の保持部材によるリフレクタ機能の説明図である。
【図16】第二の保持部材のさらに他の例を示す図である。
【図17】図16の第二の保持部材によるリフレクタ機能の説明図である。
【図18】第二の保持部材のさらに他の例を示す図である。
【図19】図18の第二の保持部材による導光板侵入防止の説明図である。
【符号の説明】
【0032】
1…第二の保持部材、2…光源、3…第一の保持部材、4…導光板、5…筐体、6…配線、7…駆動回路、8…電源、9…反射シート、10…基板、11a…第二の保持部材、11b…第二の保持部材に導光板からの圧力がかかった状態、12a…第二の保持部材、12b…第二の保持部材に導光板からの圧力がかかった状態、13…第二の保持部材、14…第二の保持部材、15…第二の保持部材、16a・・・スプリング 16b・・・導光板からの圧力のかかったスプリング、21・・・LED素子、25・・・入射面、26・・・出射面、27・・・LED発光部、28・・・乱反射機構を有した側面
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光源と、前記光源を保持するための第一の保持部材と、側面の長さが端面の幅よりも長い構成を有し前記光源からの光を前記端面から導入し前記側面から出射させるための導光板と、前記導光板の前記端面側を前記光源側から弾性的に保持するための第二の保持部材とを備えたことを特徴とする光源装置。
【請求項2】
前記第二の保持部材が弾性を有する板部材から構成されることを特徴とする請求項1記載の光源装置。
【請求項3】
前記板部材が、前記導光板から圧力を受けたときに前記光源の発光部からみてへこむ方向に変形することを特徴とする請求項2記載の光源装置。
【請求項4】
前記板部材が、前記導光板の前記端面に平面的に接するように形成された平面部を有することを特徴とする請求項2または3記載の光源装置。
【請求項5】
前記光源の発光部側の前記板部材の表面の一部または全部に鏡面加工または白色加工が施され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】
前記第二の保持部材がスプリングから構成されることを特徴とする請求項1記載の光源装置。
【請求項7】
前記光源が1つまたは複数の発光ダイオードにより構成されることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の光源装置。
【請求項1】
光源と、前記光源を保持するための第一の保持部材と、側面の長さが端面の幅よりも長い構成を有し前記光源からの光を前記端面から導入し前記側面から出射させるための導光板と、前記導光板の前記端面側を前記光源側から弾性的に保持するための第二の保持部材とを備えたことを特徴とする光源装置。
【請求項2】
前記第二の保持部材が弾性を有する板部材から構成されることを特徴とする請求項1記載の光源装置。
【請求項3】
前記板部材が、前記導光板から圧力を受けたときに前記光源の発光部からみてへこむ方向に変形することを特徴とする請求項2記載の光源装置。
【請求項4】
前記板部材が、前記導光板の前記端面に平面的に接するように形成された平面部を有することを特徴とする請求項2または3記載の光源装置。
【請求項5】
前記光源の発光部側の前記板部材の表面の一部または全部に鏡面加工または白色加工が施され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】
前記第二の保持部材がスプリングから構成されることを特徴とする請求項1記載の光源装置。
【請求項7】
前記光源が1つまたは複数の発光ダイオードにより構成されることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の光源装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【公開番号】特開2009−176630(P2009−176630A)
【公開日】平成21年8月6日(2009.8.6)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−15661(P2008−15661)
【出願日】平成20年1月25日(2008.1.25)
【出願人】(000005474)日立ライティング株式会社 (130)
【公開日】平成21年8月6日(2009.8.6)
【国際特許分類】
【出願日】平成20年1月25日(2008.1.25)
【出願人】(000005474)日立ライティング株式会社 (130)
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