光源装置
【課題】発光の均一性が良好で、かつ光源で発生する熱の放熱性に優れた、導光板を用いた光源装置を提供する。
【解決手段】光源装置1は、光源としてのLED11と、LED11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13と、導光板13を収容するための筐体14と、LED11を取り付ける面および筐体14に取り付けられる別の面を有するLED11の保持部材12とを備える。導光板13の光を出射させる側面に対向する面には、端面から離れるに従って乱反射性を上げる乱反射機構を具備する。保持部材12は例えばその断面をL字形状やコの字形状とし、あるいはその最外形を直方体とすることができる。
【解決手段】光源装置1は、光源としてのLED11と、LED11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13と、導光板13を収容するための筐体14と、LED11を取り付ける面および筐体14に取り付けられる別の面を有するLED11の保持部材12とを備える。導光板13の光を出射させる側面に対向する面には、端面から離れるに従って乱反射性を上げる乱反射機構を具備する。保持部材12は例えばその断面をL字形状やコの字形状とし、あるいはその最外形を直方体とすることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、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】
従来、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】
これに対して、導光技術を用いた線状光源が、例えばファクシミリ等の画像入力装置用の光源として提案されている。例えば、特許文献1のものは、ランプの光を凹面反射鏡で反射させ、その光を透明材料からなる円柱状のロッド端面から導入し、ロッド内で散乱させてロッド長手方向の表面において線状の光を得るものである。また、特許文献2のものは、円柱状の導光部の一端に複数の発光ダイオード素子を配置し、導光部の表面に軸方向に沿って直線状に拡散反射部を有し、前記導光部の周囲に円筒状の反射部材を備え、この反射部材の軸方向に沿った直線状の間隙から線状の光を得るものである。
【特許文献1】特開平1−237534号公報
【特許文献2】特開平9−9006号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上述のように、LEDを用いて線状光源を形成する場合、LEDを複数個使用し列状に配置することで実現する方法があるが、この方法では複数の光源を使用しているため、明るさの均一性が低い線状光源となり、LEDを配置する間隔次第で、粒状に光る点光源の集合体として視認されてしまう問題がある。また同時に、LEDの発光色にバラツキがあると、隣接するLEDの色度の差により、明るさだけでなく色味の均一性も低くなるという問題がある。
【0007】
一方、上記従来の技術には、導光技術を使用することで均一性の高い線状光源を実現する方法がファクシミリ等の画像入力装置用の光源において提案されているが、その発光効率は十分とはいえない。導光体入光部よりも光源部分の発光面積を大きくすると、導光体への入光効率が著しく低下する。導光体に入光するまでに光の損失が多いと光源装置としての発光効率が極端に悪くなる。さらに筐体を含めた光源装置として考えた場合、光源部分が大きくなるため、蛍光ランプの代替光源や照明器具としての使用には適さないという問題も挙げられる。
【0008】
前述のことより、導光板技術を用いて均一性の高い線状光源を実現するには使用する光源は小さくかつ大光量のものほど好ましいため、近年開発されている高出力のLEDを使用することが望ましい。特に0.5W以上の消費電力をもつハイパワーLEDと言われるデバイスを利用することで、線状光源として大光量を得ることが可能となる。しかしながら、より大光量を得るべく大電力のLEDを使用した場合、LEDの放熱が不十分であれば破損や故障を招くこととなり、そこに至らなくともLEDの寿命を損ねることとなる。また、LEDの温度特性上、高温になるほど発光効率が低下してしまう。したがってLED自身の発熱を如何に放熱させるかが重要な課題である。
【0009】
大電力のLEDの熱を放熱させるために一般的なヒートシンクを用いた構成であると、放熱に必要なヒートシンクのサイズは、LEDを取り付ける面の面積は、LEDの実装面積に比べ大きくなってしまう。この手法では、導光板をもちいた線状光源を実現しようとした場合、ヒートシンク部のサイズのみが大きくなったものとなり、光源装置の外観としては線状であることが成り立たなくなってしまう。
従って本発明の目的は、発光の均一性が良好で、かつ光源で発生する熱の放熱性に優れた、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】
【0010】
上記目的は、光源と、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導光板と、前記導光板を収容するための筐体と、前記光源を取り付ける面および前記筐体に取り付けられる別の面を有する前記光源の保持部材とを備え、前記導光板は、前記側面の長さが前記端面の幅よりも長く、かつ前記端面のサイズが前記光源の発光部のサイズよりも大きく構成され、かつ前記側面に対向する面に前記端面から離れるに従って乱反射性を上げる乱反射機構を具備する光源装置により達成される。
【0011】
ここで、前記保持部材の断面がL字形状であり、前記保持部材の前記光源を取り付ける面が前記筐体の端部外側に位置すること、または前記保持部材の断面がコの字形状であり、前記保持部材の前記光源を取り付ける面が前記筐体の端部外側に位置すること、または前記保持部材の最外形が直方体であり、前記保持部材の前記光源を取り付ける面が前記筐体の端部内側に位置することとすることができる。前記保持部材は金属材料により形成することができる。前記保持部材は放熱フィンを有することができる。前記保持部材は前記筐体への取付け用の穴および切り欠きの少なくとも一方を有することができる。前記光源が前記導光板の両端側にそれぞれ設けられ、前記保持部材が前記両端側の各光源に対応してそれぞれ設けられるようにすることができる。前記光源は、1つまたは複数の発光ダイオードを用いて構成することができる。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、発光の均一性が良好で、かつ光源で発生する熱の放熱性に優れた、導光板を用いた光源装置を得ることができる。光源を取り付ける保持部材の構成をL字形状またはコの字形状または直方体とし、光源の発熱を保持部材自体から放熱するとともに、保持部材の筐体取り付け面を介して筐体などへの熱伝達性能を上げ放熱性を高めることが可能となる。本構成によって光源の実装面積に近づけた断面面積をもつ、導光板を用いた光源装置が提供できる。保持部材を熱伝導の高い金属材料により形成することで放熱する機能を高めることができる。保持部材が放熱フィンを有することで放熱する機能を高めることができる。保持部材が、筐体への取付け用の穴および切り欠きの少なくとも一方を有することで保持部材の筐体への取り付けが容易かつ確実にできる。光源を導光板の両端側にそれぞれ設け、上記保持部材を導光板両端側の各光源に対応してそれぞれ設けることで、より高輝度の光源装置を得ることができる。光源として1つまたは複数のLEDを用いることで小型軽量かつ省エネルギーとすることができる。0.5W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。
【0013】
さらに、本発明により線状あるいは細形の面状の光源装置を得ることができるので、省スペースな光源として利用することが可能となる。例えば、従来蛍光ランプが使用されているところへの代替光源としての利用をはじめとし、これまで蛍光ランプ等の取り付けが出来ないような環境や場所での使用が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
図1は本発明に係る光源装置の一実施例の構成を示す斜視図である。図示のように、光源装置1は、光源としてのLED11と、LED11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13と、導光板13を収容するための筐体14と、LED11を取り付ける面および筐体14に取り付けられる別の面を有するLED11の保持部材12とを備える。導光板13の光を出射させる側面に対向する面には、端面から離れるに従って乱反射性を上げる乱反射機構(図示しない)を具備する。
【0015】
本例の導光板13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。導光板13は、側面の長さLが端面の幅Wよりも長く、かつ端面のサイズがLED11の発光部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。
【0016】
ここでサイズとは、導光板の端面における厚みと幅の両方の寸法をいい、またLED11(光源)の発光部における厚みと幅の両方の寸法をいう。図1に示すように導光板13の端面の幅をW、厚みをTとし、図21に示すようにLED11の発光部97の幅をw、厚みをtとした場合に、導光板の端面のサイズがLED11の発光部97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。
【0017】
図21(a)〜(c)は、LED11の発光部27のサイズについて説明するための図である。LED11は、LED素子91とそれを封止する樹脂部を備える。LED素子91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97とする。図21(a)はLEDが1つの場合の発光部97のサイズ(幅w、厚みt)を示す。図21(b)はLEDが横に2つ配列された場合の発光部サイズを示す。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97の幅wとする。図21(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97はφ4〜5mm程度で構成されることが多い。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素子周辺に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、LED11の発光部の径がφ4〜5mmとなる。従って、発光部97に合わせて導光板の厚みも4mm以上にする必要がある。
【0018】
LED11は、消費電力が0.5W以上の高出力タイプのLEDモジュールを使用することで、使用するLED11の個数を減らすこと及び光源装置1を長尺にすることができる。本例の保持部材12は、図2に示すように断面がL字形状を成し、保持部材12の光源を取り付ける面Aは筐体14の端部外側に位置する。保持部材12の材質はLED11から発する熱を拡散・放熱するために、アルミニウム等の熱伝導の高い金属材料を用いることが好ましい。
【0019】
保持部材12のL字形状の一方の面AにはLED11を取り付ける。LED11を保持部材12に取り付ける際には、LED11と保持部材12の間にAgペーストなどの熱伝導性の高い接着剤を使用することが望ましい。または、LED11と保持部材12の間に放熱シートや放熱グリースを挟み、ネジなどで機械的に固定しても良い。
L字形状の面Aに垂直な面Bは筐体14に取り付ける機構を持つ。この機構については後述する。これにより、導光板13の入光面側にLED11の位置を固定することができる。また、筐体14の材質をアルミニウム等の熱伝導の高い材料を用いることで、保持部材12に伝えられたLED 11の発熱を、さらに筐体14まで伝熱させることができ、より広範囲の面積で放熱することが可能となる。
このようにL字形状の一方の面にLEDを取り付け、他方の面に熱を伝播し放熱させることで、光源装置1を長尺方向に並べて使用する場合に、連結部の非発光部を抑制するのに有効である。
【0020】
導光板13は、高屈折率で、光透過率の高いガラスやアクリル、ポリカーボネート、環状ポリオレフィンなどを用いる。導光板13の出射面と相対する面には導光板13内で全反射を繰り返す光の角度を意図的に変えるためのシルク印刷や溝加工を施すことで、LED11から出射された光を導光板13の出射面側に誘導することができる。すなわち、導光板13の光を出射する面に対向する面において、シルク印刷や溝加工等の乱反射機構を端面から離れるに従って粗から密に配置して乱反射性を上げる。これにより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。
【0021】
筐体14は、少なくとも導光板13と接する面には高反射率の塗装をすることが好ましい。これにより、導光板13の出射面以外の面から漏れ出し、有効に利用されない光を導光板13内に戻し再利用することで、出射光の取り出し効率を上げることが可能となる。筐体14に高反射塗装が困難な場合は、高反射塗装の代わりに、高反射率の反射シートを導光板13と筐体14とが接する面に取り付けても良い。
保持部材12の幅を筐体14の幅と同じにすることで、光源装置1の幅が均一になり、光源装置1の出光面と垂直な面を、天井面や壁面に取り付けて使用する際に、天井面や壁面に取り付け面全面を密着させることが可能となり、撓み等取り付け時に発生する不具合を改善するのに有効である。
【0022】
光源装置1を取り付ける環境(周囲温度や空気の対流等)の影響によっては、保持部材12及び筐体14での放熱が不充分となる場合、また、放熱が充分な場合であっても、より放熱性能を向上させて、光源装置1の長寿命化、高い信頼性の確保が必要な場合は、保持部材に放熱フィン(放熱ピンを含む)を付与しても良い。図3に示す保持部材15は、筐体に取付けられる面の反対側に放熱フィンを有する。図4に示す保持部材16は、LEDを取付ける面の反対側に放熱フィンを有する。
【0023】
図19は保持部材12のLED11が取り付けられる面の対向面までの厚みを示す図である。厚みTaは、LED11の発光部をなす幅wまたは高さtと同程度とすることができる。熱源となるLED11の熱は保持部材12の内部で同心円上に等温度で伝搬することを利用し、本構成を取ることで筐体14への熱伝搬性を高めている。
【0024】
図5は本発明に係る光源装置の他の実施例の構成を示した斜視図である。
図において、2は光源装置、21はLED、22は保持部材、23は導光板、24は筐体である。LED21は、消費電力が0.5W以上の高出力タイプのLEDモジュールを使用することで、使用するLED21の個数を減らすこと及び光源装置2を長尺にすることができる。
本例の保持部材22は、図6に示すように断面がコの字形状を成し、保持部材の光源を取り付ける面は筐体の端部外側に位置する。保持部材の材質はLED21から発する熱を拡散・放熱するために、アルミニウム等の熱伝導の高い金属材料を用いるのが好ましい。
【0025】
コの字形状の底面CにはLED21を取り付ける。LED21を保持部材22に取り付ける際には、LED21と保持部材22の間にAgペーストなどの熱伝導性の高い接着剤を使用することが望ましい。または、LED21と保持部材22の間に放熱シートや放熱グリースを挟み、ネジなどで機械的に固定しても良い。
コの字形状の面Cに垂直な面D及び面Eは筐体24に取り付ける機構を持つ。この機構については後述する。これにより、導光板23の入光面側にLED21の位置を固定することができる。また、筐体24の材質をアルミニウム等の熱伝導の高い材料を用いることで、保持部材22に伝えられたLED21の発熱を、さらに筐体24まで伝熱させることができ、より広範囲の面積で放熱することが可能となる。
このようにコの字形状の底面にLEDを取り付け、残りの2つの面に熱を伝播し放熱させることで、光源装置2を長尺方向に並べて使用する場合に、連結部の非発光部を抑制するのに有効である。
【0026】
導光板23は、高屈折率で、光透過率の高いガラスやアクリル、ポリカーボネート、環状ポリオレフィンなどを用いる。導光板23の出射面と相対する面には導光板23内で全反射を繰り返す光の角度を意図的に変えるためのシルク印刷や、溝加工を施すことで、LED21から出射された光を導光板23の出射面側に誘導することができる。
筐体24は、少なくとも導光板23と接する面には高反射率の塗装をする必要がある。これにより、導光板23の出射面以外の面から漏れ出し、有効に利用されない光を導光板23内に戻し再利用することで、出射光の取り出し効率を上げることが可能となる。筐体24に高反射塗装が困難な場合は、高反射塗装の代わりに、高反射率の反射シートを導光板23と筐体24とが接する面に取り付けても良い。
保持部材22の厚みを筐体24の厚みと同じにすることで、光源装置2の厚みが均一になり、光源装置2の出光面と相対する面を、天井面や壁面に取り付けて使用する際に、天井面や壁面に取付面全面を密着させることが可能となり、撓み等取付時に発生する不具合を改善するのに有効である。
【0027】
光源装置2を取り付ける環境(周囲温度や空気の対流等)の影響によっては、保持部材22及び筐体24での放熱が不充分となる場合、また、放熱が充分な場合であっても、より放熱性能を向上させて、光源装置2の長寿命化、高い信頼性の確保が必要な場合は、保持部材に放熱フィン(放熱ピンを含む)を付与しても良い。図7に示す保持部材25は、LEDを取付ける面の反対側に放熱フィンを有する。図8に示す保持部材26は、筐体に取付けられる面の反対側に放熱フィンを有する。
【0028】
図20は保持部材22のLED21が取り付けられる面の対向面までの厚みを示す図である。厚みTbは、LED21の発光部をなす幅wまたは高さtと同程度とすることができる。熱源となるLED21の熱は保持部材22の内部で同心円上に等温度で伝搬することを利用し、本構成を取ることで筐体24への熱伝搬性を高めている。
【0029】
図9は本発明に係る光源装置の他の実施例の構成を示した斜視図である。
図において、3は光源装置、31はLED、32は保持部材、33は導光板、34は筐体である。LED31は、消費電力が0.5W以上の高出力タイプのLEDモジュールを使用することで、使用するLED31の個数を減らすこと及び光源装置3を長尺にすることができる。
本例の保持部材32は、図10に示すように最外形が直方体の形状を成し、保持部材の光源を取り付ける面が筐体の端部内側に位置する。保持部材の材質はLED31から発する熱を拡散・放熱するために、アルミニウム等の熱伝導の高い金属材料を用いることが好ましい。
また、保持部材32のLED31が取り付けられる面の対向面までの厚みTcは、LED31の発光部をなす幅wまたは高さtと同程度とすることができる。熱源となるLED31の熱は保持部材32の内部で同心円上に等温度で伝搬することを利用し、本構成を取ることで筐体34への熱伝搬性を高めている。
【0030】
直方体の面FにはLED31を取り付ける。LED31を保持部材32に取り付ける際には、LED31と保持部材32の間にAgペーストなどの熱伝導性の高い接着剤を使用することが望ましい。または、LED31と保持部材32の間に放熱シートや放熱グリースを挟み、ネジなどで機械的に固定しても良い。
面Fに垂直な面G、面H、面Iのいずれか1つの面あるいは2つ以上の面には筐体34に取り付ける機構を持つ。これにより、導光板33の入光面側にLED31の位置を固定することができる。また、筐体34の材質をアルミニウム等の熱伝導の高い材料を用いることで、保持部材32に伝えられたLED21の発熱を、さらに筐体34まで伝熱させることができ、より広範囲の面積で放熱することが可能となる。
このように直方体形状の保持部材32の幅寸法を筐体34の内寸以下にし、保持部材32を筐体34の内側に配置することで、光源装置3の出光面以外の面を天井面や壁面に取り付けて使用する際に、天井面や壁面に取り付け面全面を密着させることが可能となり、撓み等取り付け時に発生する不具合を改善するのに有効である。
【0031】
導光板33は、高屈折率で、光透過率の高いガラスやアクリル、ポリカーボネート、環状ポリオレフィンなどを用いる。導光板33の出射面と相対する面には導光板33内で全反射を繰り返す光の角度を意図的に変えるためのシルク印刷や、溝加工を施すことで、LED31から出射された光を導光板33の出射面側に誘導することができる。
筐体34は、少なくとも導光板33と接する面には高反射率の塗装をする必要がある。これにより、導光板33の出射面以外の面から漏れ出し、有効に利用されない光を導光板33内に戻し再利用することで、出射光の取り出し効率を上げることが可能となる。筐体34に高反射塗装が困難な場合は、高反射塗装の代わりに、高反射率の反射シートを導光板33と筐体34とが接する面に取り付けても良い。
【0032】
光源装置3を取り付ける環境(周囲温度や空気の対流等)の影響によっては、保持部材32及び筐体34での放熱が不充分となる場合、また、放熱が充分な場合であっても、より放熱性能を向上させて、光源装置3の長寿命化、高い信頼性の確保が必要な場合は、保持部材に放熱フィン(放熱ピンを含む)を付与しても良い。図11に示す保持部材35は、筐体の底面と反対側に放熱フィンを有する。図12に示す保持部材36は、LEDを取付ける面の反対側に放熱フィンを有する。
【0033】
図13はL字形の保持部材12に穴17と切り欠き18を設けた図である。図14は図13に示す保持部材12を光源装置の筐体14に取り付けた状態を示す。穴17および切り欠き18を設けることにより筐体に対してネジ19によって締め付け固定をすることができる。保持部材12および筐体14の間には熱伝導性を上げるためにグリースあるいは放熱シート(図示しない)を介在させる構成をとることが可能となる。この場合はネジ19の締め付けトルク強度によって保持部材12および筐体14間の熱伝導性を上げることができるため、穴17や切り欠き18を設けることが有効となり、放熱性を高めることが可能となる。この穴と切り欠きは、その一方または両方設けることができる。このように、保持部材は、筐体への取付け用の穴および切り欠きの少なくとも一方を有することができる。
【0034】
図15はコの字形の保持部材22に穴27と切り欠き28を設けた図である。図16は図15に示す保持部材22を光源装置の筐体24に取り付けた状態を示す。穴27および切り欠き28を設けることにより筐体に対してネジ29によって締め付け固定をすることができる。保持部材22および筐体24の間には熱伝導性を上げるためにグリースあるいは放熱シート(図示しない)を介在させる構成をとることが可能となる。この場合はネジ29の締め付けトルク強度によって保持部材22および筐体24間の熱伝導性を上げることができるため、穴27や切り欠き28を設けることが有効となり、放熱性を高めることが可能となる。
【0035】
図17は直方体の保持部材32に穴37を設けた図である。図18は図17に示す保持部材32を光源装置の筐体34に取り付けた状態を示す。穴37を設けることにより筐体に対してネジ39によって締め付け固定をすることができる。保持部材32および筐体34の間には熱伝導性を上げるためにグリースあるいは放熱シート(図示しない)を介在させる構成をとることが可能となる。この場合はネジ39の締め付けトルク強度によって保持部材32および筐体34間の熱伝導性を上げることができるため、穴37を設けることが有効となり、放熱性を高めることが可能となる。
【0036】
このように、本発明に係る光源装置では、光源であるLEDを取り付ける保持部材の構成をL字形状またはコの字形状または直方体とし、LED取り付け面と異なる面上に導光板を配することで、LEDの発熱を保持部材自体から放熱するとともに、導光板を収納するための筐体などへの熱伝達性能を上げ放熱性を高めることが可能となる。本構成を取ることにより、放熱面積が増え、十分な放熱性能が得られるようになり、LEDを搭載する放熱部分の面積がLED発光部の面積に比べ極端に大きくなるような構成を回避することができる。また、保持部材のLEDが取り付けられる面の厚みは、筐体側と接合する面への熱の伝搬性を考慮した場合、極力厚い方が良い。熱は同心円上に等熱となるように伝搬するため、前記の厚みは、LEDの発光部分の幅または高さと同程度必要とすることが望ましい。
【0037】
以上の説明では、光源が導光板の片側に設けられる場合について述べてきたが、光源が導光板の両端側にそれぞれ設けられ、上述した保持部材が両端側の各光源に対応してそれぞれ設けられるように構成することもできる。この場合、導光板の両端面から光が導入され、より高輝度の光を出射可能な光源装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0038】
【図1】本発明に係る光源装置の一実施例の構成を示す斜視図である。
【図2】図1の光源装置の部分的断面図である。
【図3】図1の光源装置の変形例を示す部分的斜視図である。
【図4】図1の光源装置の変形例を示す部分的斜視図である。
【図5】本発明に係る光源装置の他の実施例の構成を示す斜視図である。
【図6】図5の光源装置の部分的断面図である。
【図7】図5の光源装置の変形例を示す部分的斜視図である。
【図8】図5の光源装置の変形例を示す部分的斜視図である。
【図9】本発明に係る光源装置の他の実施例の構成を示す斜視図である。
【図10】図9の光源装置の部分的断面図である。
【図11】図9の光源装置の変形例を示す部分的斜視図である。
【図12】図9の光源装置の変形例を示す部分的斜視図である。
【図13】保持部材の形状の一例を示す図である。
【図14】図13の保持部材の取り付け状態を示す図である。
【図15】保持部材の形状の他の例を示す図である。
【図16】図15の保持部材の取り付け状態を示す図である。
【図17】保持部材の形状の他の例を示す図である。
【図18】図17の保持部材の取り付け状態を示す図である。
【図19】保持部材の厚みを説明するための図である。
【図20】保持部材の厚みを説明するための図である。
【図21】(a)〜(c)はLEDの発光部のサイズについて説明するための図である。
【符号の説明】
【0039】
1…光源装置、11…光源(LED)、12…保持部材、13…導光板、14…筐体、15,16…保持部材、17…穴、18…切り欠き、19…ネジ、2…光源装置、21…光源、22…保持部材、23…導光板、24…筐体、25,26…保持部材、27…穴、28…切り欠き、29…ネジ、3…光源装置、31…光源、32…保持部材、33…導光板、34…筐体、35,36…保持部材、37…穴、39…ネジ
【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】
従来、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】
これに対して、導光技術を用いた線状光源が、例えばファクシミリ等の画像入力装置用の光源として提案されている。例えば、特許文献1のものは、ランプの光を凹面反射鏡で反射させ、その光を透明材料からなる円柱状のロッド端面から導入し、ロッド内で散乱させてロッド長手方向の表面において線状の光を得るものである。また、特許文献2のものは、円柱状の導光部の一端に複数の発光ダイオード素子を配置し、導光部の表面に軸方向に沿って直線状に拡散反射部を有し、前記導光部の周囲に円筒状の反射部材を備え、この反射部材の軸方向に沿った直線状の間隙から線状の光を得るものである。
【特許文献1】特開平1−237534号公報
【特許文献2】特開平9−9006号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上述のように、LEDを用いて線状光源を形成する場合、LEDを複数個使用し列状に配置することで実現する方法があるが、この方法では複数の光源を使用しているため、明るさの均一性が低い線状光源となり、LEDを配置する間隔次第で、粒状に光る点光源の集合体として視認されてしまう問題がある。また同時に、LEDの発光色にバラツキがあると、隣接するLEDの色度の差により、明るさだけでなく色味の均一性も低くなるという問題がある。
【0007】
一方、上記従来の技術には、導光技術を使用することで均一性の高い線状光源を実現する方法がファクシミリ等の画像入力装置用の光源において提案されているが、その発光効率は十分とはいえない。導光体入光部よりも光源部分の発光面積を大きくすると、導光体への入光効率が著しく低下する。導光体に入光するまでに光の損失が多いと光源装置としての発光効率が極端に悪くなる。さらに筐体を含めた光源装置として考えた場合、光源部分が大きくなるため、蛍光ランプの代替光源や照明器具としての使用には適さないという問題も挙げられる。
【0008】
前述のことより、導光板技術を用いて均一性の高い線状光源を実現するには使用する光源は小さくかつ大光量のものほど好ましいため、近年開発されている高出力のLEDを使用することが望ましい。特に0.5W以上の消費電力をもつハイパワーLEDと言われるデバイスを利用することで、線状光源として大光量を得ることが可能となる。しかしながら、より大光量を得るべく大電力のLEDを使用した場合、LEDの放熱が不十分であれば破損や故障を招くこととなり、そこに至らなくともLEDの寿命を損ねることとなる。また、LEDの温度特性上、高温になるほど発光効率が低下してしまう。したがってLED自身の発熱を如何に放熱させるかが重要な課題である。
【0009】
大電力のLEDの熱を放熱させるために一般的なヒートシンクを用いた構成であると、放熱に必要なヒートシンクのサイズは、LEDを取り付ける面の面積は、LEDの実装面積に比べ大きくなってしまう。この手法では、導光板をもちいた線状光源を実現しようとした場合、ヒートシンク部のサイズのみが大きくなったものとなり、光源装置の外観としては線状であることが成り立たなくなってしまう。
従って本発明の目的は、発光の均一性が良好で、かつ光源で発生する熱の放熱性に優れた、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】
【0010】
上記目的は、光源と、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導光板と、前記導光板を収容するための筐体と、前記光源を取り付ける面および前記筐体に取り付けられる別の面を有する前記光源の保持部材とを備え、前記導光板は、前記側面の長さが前記端面の幅よりも長く、かつ前記端面のサイズが前記光源の発光部のサイズよりも大きく構成され、かつ前記側面に対向する面に前記端面から離れるに従って乱反射性を上げる乱反射機構を具備する光源装置により達成される。
【0011】
ここで、前記保持部材の断面がL字形状であり、前記保持部材の前記光源を取り付ける面が前記筐体の端部外側に位置すること、または前記保持部材の断面がコの字形状であり、前記保持部材の前記光源を取り付ける面が前記筐体の端部外側に位置すること、または前記保持部材の最外形が直方体であり、前記保持部材の前記光源を取り付ける面が前記筐体の端部内側に位置することとすることができる。前記保持部材は金属材料により形成することができる。前記保持部材は放熱フィンを有することができる。前記保持部材は前記筐体への取付け用の穴および切り欠きの少なくとも一方を有することができる。前記光源が前記導光板の両端側にそれぞれ設けられ、前記保持部材が前記両端側の各光源に対応してそれぞれ設けられるようにすることができる。前記光源は、1つまたは複数の発光ダイオードを用いて構成することができる。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、発光の均一性が良好で、かつ光源で発生する熱の放熱性に優れた、導光板を用いた光源装置を得ることができる。光源を取り付ける保持部材の構成をL字形状またはコの字形状または直方体とし、光源の発熱を保持部材自体から放熱するとともに、保持部材の筐体取り付け面を介して筐体などへの熱伝達性能を上げ放熱性を高めることが可能となる。本構成によって光源の実装面積に近づけた断面面積をもつ、導光板を用いた光源装置が提供できる。保持部材を熱伝導の高い金属材料により形成することで放熱する機能を高めることができる。保持部材が放熱フィンを有することで放熱する機能を高めることができる。保持部材が、筐体への取付け用の穴および切り欠きの少なくとも一方を有することで保持部材の筐体への取り付けが容易かつ確実にできる。光源を導光板の両端側にそれぞれ設け、上記保持部材を導光板両端側の各光源に対応してそれぞれ設けることで、より高輝度の光源装置を得ることができる。光源として1つまたは複数のLEDを用いることで小型軽量かつ省エネルギーとすることができる。0.5W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。
【0013】
さらに、本発明により線状あるいは細形の面状の光源装置を得ることができるので、省スペースな光源として利用することが可能となる。例えば、従来蛍光ランプが使用されているところへの代替光源としての利用をはじめとし、これまで蛍光ランプ等の取り付けが出来ないような環境や場所での使用が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
図1は本発明に係る光源装置の一実施例の構成を示す斜視図である。図示のように、光源装置1は、光源としてのLED11と、LED11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13と、導光板13を収容するための筐体14と、LED11を取り付ける面および筐体14に取り付けられる別の面を有するLED11の保持部材12とを備える。導光板13の光を出射させる側面に対向する面には、端面から離れるに従って乱反射性を上げる乱反射機構(図示しない)を具備する。
【0015】
本例の導光板13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。導光板13は、側面の長さLが端面の幅Wよりも長く、かつ端面のサイズがLED11の発光部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。
【0016】
ここでサイズとは、導光板の端面における厚みと幅の両方の寸法をいい、またLED11(光源)の発光部における厚みと幅の両方の寸法をいう。図1に示すように導光板13の端面の幅をW、厚みをTとし、図21に示すようにLED11の発光部97の幅をw、厚みをtとした場合に、導光板の端面のサイズがLED11の発光部97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。
【0017】
図21(a)〜(c)は、LED11の発光部27のサイズについて説明するための図である。LED11は、LED素子91とそれを封止する樹脂部を備える。LED素子91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97とする。図21(a)はLEDが1つの場合の発光部97のサイズ(幅w、厚みt)を示す。図21(b)はLEDが横に2つ配列された場合の発光部サイズを示す。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97の幅wとする。図21(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97はφ4〜5mm程度で構成されることが多い。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素子周辺に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、LED11の発光部の径がφ4〜5mmとなる。従って、発光部97に合わせて導光板の厚みも4mm以上にする必要がある。
【0018】
LED11は、消費電力が0.5W以上の高出力タイプのLEDモジュールを使用することで、使用するLED11の個数を減らすこと及び光源装置1を長尺にすることができる。本例の保持部材12は、図2に示すように断面がL字形状を成し、保持部材12の光源を取り付ける面Aは筐体14の端部外側に位置する。保持部材12の材質はLED11から発する熱を拡散・放熱するために、アルミニウム等の熱伝導の高い金属材料を用いることが好ましい。
【0019】
保持部材12のL字形状の一方の面AにはLED11を取り付ける。LED11を保持部材12に取り付ける際には、LED11と保持部材12の間にAgペーストなどの熱伝導性の高い接着剤を使用することが望ましい。または、LED11と保持部材12の間に放熱シートや放熱グリースを挟み、ネジなどで機械的に固定しても良い。
L字形状の面Aに垂直な面Bは筐体14に取り付ける機構を持つ。この機構については後述する。これにより、導光板13の入光面側にLED11の位置を固定することができる。また、筐体14の材質をアルミニウム等の熱伝導の高い材料を用いることで、保持部材12に伝えられたLED 11の発熱を、さらに筐体14まで伝熱させることができ、より広範囲の面積で放熱することが可能となる。
このようにL字形状の一方の面にLEDを取り付け、他方の面に熱を伝播し放熱させることで、光源装置1を長尺方向に並べて使用する場合に、連結部の非発光部を抑制するのに有効である。
【0020】
導光板13は、高屈折率で、光透過率の高いガラスやアクリル、ポリカーボネート、環状ポリオレフィンなどを用いる。導光板13の出射面と相対する面には導光板13内で全反射を繰り返す光の角度を意図的に変えるためのシルク印刷や溝加工を施すことで、LED11から出射された光を導光板13の出射面側に誘導することができる。すなわち、導光板13の光を出射する面に対向する面において、シルク印刷や溝加工等の乱反射機構を端面から離れるに従って粗から密に配置して乱反射性を上げる。これにより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。
【0021】
筐体14は、少なくとも導光板13と接する面には高反射率の塗装をすることが好ましい。これにより、導光板13の出射面以外の面から漏れ出し、有効に利用されない光を導光板13内に戻し再利用することで、出射光の取り出し効率を上げることが可能となる。筐体14に高反射塗装が困難な場合は、高反射塗装の代わりに、高反射率の反射シートを導光板13と筐体14とが接する面に取り付けても良い。
保持部材12の幅を筐体14の幅と同じにすることで、光源装置1の幅が均一になり、光源装置1の出光面と垂直な面を、天井面や壁面に取り付けて使用する際に、天井面や壁面に取り付け面全面を密着させることが可能となり、撓み等取り付け時に発生する不具合を改善するのに有効である。
【0022】
光源装置1を取り付ける環境(周囲温度や空気の対流等)の影響によっては、保持部材12及び筐体14での放熱が不充分となる場合、また、放熱が充分な場合であっても、より放熱性能を向上させて、光源装置1の長寿命化、高い信頼性の確保が必要な場合は、保持部材に放熱フィン(放熱ピンを含む)を付与しても良い。図3に示す保持部材15は、筐体に取付けられる面の反対側に放熱フィンを有する。図4に示す保持部材16は、LEDを取付ける面の反対側に放熱フィンを有する。
【0023】
図19は保持部材12のLED11が取り付けられる面の対向面までの厚みを示す図である。厚みTaは、LED11の発光部をなす幅wまたは高さtと同程度とすることができる。熱源となるLED11の熱は保持部材12の内部で同心円上に等温度で伝搬することを利用し、本構成を取ることで筐体14への熱伝搬性を高めている。
【0024】
図5は本発明に係る光源装置の他の実施例の構成を示した斜視図である。
図において、2は光源装置、21はLED、22は保持部材、23は導光板、24は筐体である。LED21は、消費電力が0.5W以上の高出力タイプのLEDモジュールを使用することで、使用するLED21の個数を減らすこと及び光源装置2を長尺にすることができる。
本例の保持部材22は、図6に示すように断面がコの字形状を成し、保持部材の光源を取り付ける面は筐体の端部外側に位置する。保持部材の材質はLED21から発する熱を拡散・放熱するために、アルミニウム等の熱伝導の高い金属材料を用いるのが好ましい。
【0025】
コの字形状の底面CにはLED21を取り付ける。LED21を保持部材22に取り付ける際には、LED21と保持部材22の間にAgペーストなどの熱伝導性の高い接着剤を使用することが望ましい。または、LED21と保持部材22の間に放熱シートや放熱グリースを挟み、ネジなどで機械的に固定しても良い。
コの字形状の面Cに垂直な面D及び面Eは筐体24に取り付ける機構を持つ。この機構については後述する。これにより、導光板23の入光面側にLED21の位置を固定することができる。また、筐体24の材質をアルミニウム等の熱伝導の高い材料を用いることで、保持部材22に伝えられたLED21の発熱を、さらに筐体24まで伝熱させることができ、より広範囲の面積で放熱することが可能となる。
このようにコの字形状の底面にLEDを取り付け、残りの2つの面に熱を伝播し放熱させることで、光源装置2を長尺方向に並べて使用する場合に、連結部の非発光部を抑制するのに有効である。
【0026】
導光板23は、高屈折率で、光透過率の高いガラスやアクリル、ポリカーボネート、環状ポリオレフィンなどを用いる。導光板23の出射面と相対する面には導光板23内で全反射を繰り返す光の角度を意図的に変えるためのシルク印刷や、溝加工を施すことで、LED21から出射された光を導光板23の出射面側に誘導することができる。
筐体24は、少なくとも導光板23と接する面には高反射率の塗装をする必要がある。これにより、導光板23の出射面以外の面から漏れ出し、有効に利用されない光を導光板23内に戻し再利用することで、出射光の取り出し効率を上げることが可能となる。筐体24に高反射塗装が困難な場合は、高反射塗装の代わりに、高反射率の反射シートを導光板23と筐体24とが接する面に取り付けても良い。
保持部材22の厚みを筐体24の厚みと同じにすることで、光源装置2の厚みが均一になり、光源装置2の出光面と相対する面を、天井面や壁面に取り付けて使用する際に、天井面や壁面に取付面全面を密着させることが可能となり、撓み等取付時に発生する不具合を改善するのに有効である。
【0027】
光源装置2を取り付ける環境(周囲温度や空気の対流等)の影響によっては、保持部材22及び筐体24での放熱が不充分となる場合、また、放熱が充分な場合であっても、より放熱性能を向上させて、光源装置2の長寿命化、高い信頼性の確保が必要な場合は、保持部材に放熱フィン(放熱ピンを含む)を付与しても良い。図7に示す保持部材25は、LEDを取付ける面の反対側に放熱フィンを有する。図8に示す保持部材26は、筐体に取付けられる面の反対側に放熱フィンを有する。
【0028】
図20は保持部材22のLED21が取り付けられる面の対向面までの厚みを示す図である。厚みTbは、LED21の発光部をなす幅wまたは高さtと同程度とすることができる。熱源となるLED21の熱は保持部材22の内部で同心円上に等温度で伝搬することを利用し、本構成を取ることで筐体24への熱伝搬性を高めている。
【0029】
図9は本発明に係る光源装置の他の実施例の構成を示した斜視図である。
図において、3は光源装置、31はLED、32は保持部材、33は導光板、34は筐体である。LED31は、消費電力が0.5W以上の高出力タイプのLEDモジュールを使用することで、使用するLED31の個数を減らすこと及び光源装置3を長尺にすることができる。
本例の保持部材32は、図10に示すように最外形が直方体の形状を成し、保持部材の光源を取り付ける面が筐体の端部内側に位置する。保持部材の材質はLED31から発する熱を拡散・放熱するために、アルミニウム等の熱伝導の高い金属材料を用いることが好ましい。
また、保持部材32のLED31が取り付けられる面の対向面までの厚みTcは、LED31の発光部をなす幅wまたは高さtと同程度とすることができる。熱源となるLED31の熱は保持部材32の内部で同心円上に等温度で伝搬することを利用し、本構成を取ることで筐体34への熱伝搬性を高めている。
【0030】
直方体の面FにはLED31を取り付ける。LED31を保持部材32に取り付ける際には、LED31と保持部材32の間にAgペーストなどの熱伝導性の高い接着剤を使用することが望ましい。または、LED31と保持部材32の間に放熱シートや放熱グリースを挟み、ネジなどで機械的に固定しても良い。
面Fに垂直な面G、面H、面Iのいずれか1つの面あるいは2つ以上の面には筐体34に取り付ける機構を持つ。これにより、導光板33の入光面側にLED31の位置を固定することができる。また、筐体34の材質をアルミニウム等の熱伝導の高い材料を用いることで、保持部材32に伝えられたLED21の発熱を、さらに筐体34まで伝熱させることができ、より広範囲の面積で放熱することが可能となる。
このように直方体形状の保持部材32の幅寸法を筐体34の内寸以下にし、保持部材32を筐体34の内側に配置することで、光源装置3の出光面以外の面を天井面や壁面に取り付けて使用する際に、天井面や壁面に取り付け面全面を密着させることが可能となり、撓み等取り付け時に発生する不具合を改善するのに有効である。
【0031】
導光板33は、高屈折率で、光透過率の高いガラスやアクリル、ポリカーボネート、環状ポリオレフィンなどを用いる。導光板33の出射面と相対する面には導光板33内で全反射を繰り返す光の角度を意図的に変えるためのシルク印刷や、溝加工を施すことで、LED31から出射された光を導光板33の出射面側に誘導することができる。
筐体34は、少なくとも導光板33と接する面には高反射率の塗装をする必要がある。これにより、導光板33の出射面以外の面から漏れ出し、有効に利用されない光を導光板33内に戻し再利用することで、出射光の取り出し効率を上げることが可能となる。筐体34に高反射塗装が困難な場合は、高反射塗装の代わりに、高反射率の反射シートを導光板33と筐体34とが接する面に取り付けても良い。
【0032】
光源装置3を取り付ける環境(周囲温度や空気の対流等)の影響によっては、保持部材32及び筐体34での放熱が不充分となる場合、また、放熱が充分な場合であっても、より放熱性能を向上させて、光源装置3の長寿命化、高い信頼性の確保が必要な場合は、保持部材に放熱フィン(放熱ピンを含む)を付与しても良い。図11に示す保持部材35は、筐体の底面と反対側に放熱フィンを有する。図12に示す保持部材36は、LEDを取付ける面の反対側に放熱フィンを有する。
【0033】
図13はL字形の保持部材12に穴17と切り欠き18を設けた図である。図14は図13に示す保持部材12を光源装置の筐体14に取り付けた状態を示す。穴17および切り欠き18を設けることにより筐体に対してネジ19によって締め付け固定をすることができる。保持部材12および筐体14の間には熱伝導性を上げるためにグリースあるいは放熱シート(図示しない)を介在させる構成をとることが可能となる。この場合はネジ19の締め付けトルク強度によって保持部材12および筐体14間の熱伝導性を上げることができるため、穴17や切り欠き18を設けることが有効となり、放熱性を高めることが可能となる。この穴と切り欠きは、その一方または両方設けることができる。このように、保持部材は、筐体への取付け用の穴および切り欠きの少なくとも一方を有することができる。
【0034】
図15はコの字形の保持部材22に穴27と切り欠き28を設けた図である。図16は図15に示す保持部材22を光源装置の筐体24に取り付けた状態を示す。穴27および切り欠き28を設けることにより筐体に対してネジ29によって締め付け固定をすることができる。保持部材22および筐体24の間には熱伝導性を上げるためにグリースあるいは放熱シート(図示しない)を介在させる構成をとることが可能となる。この場合はネジ29の締め付けトルク強度によって保持部材22および筐体24間の熱伝導性を上げることができるため、穴27や切り欠き28を設けることが有効となり、放熱性を高めることが可能となる。
【0035】
図17は直方体の保持部材32に穴37を設けた図である。図18は図17に示す保持部材32を光源装置の筐体34に取り付けた状態を示す。穴37を設けることにより筐体に対してネジ39によって締め付け固定をすることができる。保持部材32および筐体34の間には熱伝導性を上げるためにグリースあるいは放熱シート(図示しない)を介在させる構成をとることが可能となる。この場合はネジ39の締め付けトルク強度によって保持部材32および筐体34間の熱伝導性を上げることができるため、穴37を設けることが有効となり、放熱性を高めることが可能となる。
【0036】
このように、本発明に係る光源装置では、光源であるLEDを取り付ける保持部材の構成をL字形状またはコの字形状または直方体とし、LED取り付け面と異なる面上に導光板を配することで、LEDの発熱を保持部材自体から放熱するとともに、導光板を収納するための筐体などへの熱伝達性能を上げ放熱性を高めることが可能となる。本構成を取ることにより、放熱面積が増え、十分な放熱性能が得られるようになり、LEDを搭載する放熱部分の面積がLED発光部の面積に比べ極端に大きくなるような構成を回避することができる。また、保持部材のLEDが取り付けられる面の厚みは、筐体側と接合する面への熱の伝搬性を考慮した場合、極力厚い方が良い。熱は同心円上に等熱となるように伝搬するため、前記の厚みは、LEDの発光部分の幅または高さと同程度必要とすることが望ましい。
【0037】
以上の説明では、光源が導光板の片側に設けられる場合について述べてきたが、光源が導光板の両端側にそれぞれ設けられ、上述した保持部材が両端側の各光源に対応してそれぞれ設けられるように構成することもできる。この場合、導光板の両端面から光が導入され、より高輝度の光を出射可能な光源装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0038】
【図1】本発明に係る光源装置の一実施例の構成を示す斜視図である。
【図2】図1の光源装置の部分的断面図である。
【図3】図1の光源装置の変形例を示す部分的斜視図である。
【図4】図1の光源装置の変形例を示す部分的斜視図である。
【図5】本発明に係る光源装置の他の実施例の構成を示す斜視図である。
【図6】図5の光源装置の部分的断面図である。
【図7】図5の光源装置の変形例を示す部分的斜視図である。
【図8】図5の光源装置の変形例を示す部分的斜視図である。
【図9】本発明に係る光源装置の他の実施例の構成を示す斜視図である。
【図10】図9の光源装置の部分的断面図である。
【図11】図9の光源装置の変形例を示す部分的斜視図である。
【図12】図9の光源装置の変形例を示す部分的斜視図である。
【図13】保持部材の形状の一例を示す図である。
【図14】図13の保持部材の取り付け状態を示す図である。
【図15】保持部材の形状の他の例を示す図である。
【図16】図15の保持部材の取り付け状態を示す図である。
【図17】保持部材の形状の他の例を示す図である。
【図18】図17の保持部材の取り付け状態を示す図である。
【図19】保持部材の厚みを説明するための図である。
【図20】保持部材の厚みを説明するための図である。
【図21】(a)〜(c)はLEDの発光部のサイズについて説明するための図である。
【符号の説明】
【0039】
1…光源装置、11…光源(LED)、12…保持部材、13…導光板、14…筐体、15,16…保持部材、17…穴、18…切り欠き、19…ネジ、2…光源装置、21…光源、22…保持部材、23…導光板、24…筐体、25,26…保持部材、27…穴、28…切り欠き、29…ネジ、3…光源装置、31…光源、32…保持部材、33…導光板、34…筐体、35,36…保持部材、37…穴、39…ネジ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光源と、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導光板と、前記導光板を収容するための筐体と、前記光源を取り付ける面および前記筐体に取り付けられる別の面を有する前記光源の保持部材とを備え、前記導光板は、前記側面の長さが前記端面の幅よりも長く、かつ前記端面のサイズが前記光源の発光部のサイズよりも大きく構成され、かつ前記側面に対向する面に前記端面から離れるに従って乱反射性を上げる乱反射機構を具備することを特徴とする光源装置。
【請求項2】
前記保持部材の断面がL字形状であり、前記保持部材の前記光源を取り付ける面が前記筐体の端部外側に位置することを特徴とする請求項1記載の光源装置。
【請求項3】
前記保持部材の断面がコの字形状であり、前記保持部材の前記光源を取り付ける面が前記筐体の端部外側に位置することを特徴とする請求項1記載の光源装置。
【請求項4】
前記保持部材の最外形が直方体であり、前記保持部材の前記光源を取り付ける面が前記筐体の端部内側に位置することを特徴とする請求項1記載の光源装置。
【請求項5】
前記保持部材が金属材料により形成される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】
前記保持部材が放熱フィンを有することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の光源装置。
【請求項7】
前記保持部材が、前記筐体への取付け用の穴および切り欠きの少なくとも一方を有す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8】
前記光源が前記導光板の両端側にそれぞれ設けられ、前記保持部材が前記両端側の各光源に対応してそれぞれ設けられることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の光源装置。
【請求項9】
前記光源が、1つまたは複数の発光ダイオードを用いて構成されたことを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の光源装置。
【請求項1】
光源と、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導光板と、前記導光板を収容するための筐体と、前記光源を取り付ける面および前記筐体に取り付けられる別の面を有する前記光源の保持部材とを備え、前記導光板は、前記側面の長さが前記端面の幅よりも長く、かつ前記端面のサイズが前記光源の発光部のサイズよりも大きく構成され、かつ前記側面に対向する面に前記端面から離れるに従って乱反射性を上げる乱反射機構を具備することを特徴とする光源装置。
【請求項2】
前記保持部材の断面がL字形状であり、前記保持部材の前記光源を取り付ける面が前記筐体の端部外側に位置することを特徴とする請求項1記載の光源装置。
【請求項3】
前記保持部材の断面がコの字形状であり、前記保持部材の前記光源を取り付ける面が前記筐体の端部外側に位置することを特徴とする請求項1記載の光源装置。
【請求項4】
前記保持部材の最外形が直方体であり、前記保持部材の前記光源を取り付ける面が前記筐体の端部内側に位置することを特徴とする請求項1記載の光源装置。
【請求項5】
前記保持部材が金属材料により形成される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】
前記保持部材が放熱フィンを有することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の光源装置。
【請求項7】
前記保持部材が、前記筐体への取付け用の穴および切り欠きの少なくとも一方を有す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8】
前記光源が前記導光板の両端側にそれぞれ設けられ、前記保持部材が前記両端側の各光源に対応してそれぞれ設けられることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の光源装置。
【請求項9】
前記光源が、1つまたは複数の発光ダイオードを用いて構成されたことを特徴とする請求項1〜8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20】
【図21】
【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20】
【図21】
【公開番号】特開2009−181916(P2009−181916A)
【公開日】平成21年8月13日(2009.8.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−22009(P2008−22009)
【出願日】平成20年1月31日(2008.1.31)
【出願人】(000005474)日立ライティング株式会社 (130)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成21年8月13日(2009.8.13)
【国際特許分類】
【出願日】平成20年1月31日(2008.1.31)
【出願人】(000005474)日立ライティング株式会社 (130)
【Fターム(参考)】
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