照明装置、及びそれを備えた照明機器
【課題】導光板の加工を伴うことなく、光源から導光板への結合効率を高めて光利用効率が向上し、かつ直接照明としての空間照明および間接照明としての天井照明の両方を同時に実現する照明装置を提供する。
【解決手段】平板状の導光板１３と光源とを備え、光源からの出射光を導光板１３の内部で導光しながら導光板１３の表面側から直接照明光として照射させる。また、上記直接照明光として照射されず、導光板１３の外周端部から出射された光は、導光板１３の外周に備えられた光透過性部材であるフレーム２０によって、フレーム２０内を導光された後、間接照明光として導光板１３の表面側と異なる方向（例えば天井側）へ照射される。
【解決手段】平板状の導光板１３と光源とを備え、光源からの出射光を導光板１３の内部で導光しながら導光板１３の表面側から直接照明光として照射させる。また、上記直接照明光として照射されず、導光板１３の外周端部から出射された光は、導光板１３の外周に備えられた光透過性部材であるフレーム２０によって、フレーム２０内を導光された後、間接照明光として導光板１３の表面側と異なる方向（例えば天井側）へ照射される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源からの光を導光板によって面状に出射させる照明装置、及びそれを備えた照明機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、照明装置においては、白熱球に替わって低消費電力・低発熱性による省エネルギー化が可能なＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）が用いられている。すなわち、ＬＥＤ照明は、供給される電力の多くが発光に使われ、つまり発光効率が高いために、従来の白熱照明と同じ明るさを作るのに必要な電力が少なくて済む。また、消費電力が少ないということは、従来では熱となって失われていた電力分の発熱が少なくて済み、低発熱な照明器具となるという特徴を有している。
【０００３】
そして、近年では、白熱球に代替するＬＥＤ電球のみならず、天井面に固定されるシーリングライト等に対してもＬＥＤを用いた照明器具が出現するようになってきている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、ＬＥＤを用いて器具本体の側方及び背面方向に光を放射させて、天井面を明るくすることが可能な照明器具が開示されている。
【０００５】
上記特許文献１に開示された照明器具１００は、住宅用の天井直付け形のシーリングライトであり、図１４（ａ）（ｂ）に示すように、器具本体１１０と、該器具本体１１０の前面及び側面を覆う透光カバー１０１と、該透光カバー１０１の周縁部１０１ａから器具本体１１０の側方及び背面方向に向けて光を放射させる光制御体１０２とを備えている。
【０００６】
そして、器具本体１１０には、複数のＬＥＤを有する発光モジュール１２０と、ＬＥＤを点灯する点灯装置１１１とが備えられている。上記発光モジュール１２０は、図１４（ｃ）（ｄ）に示すように、基体１２１と、この基体１２１の上に搭載された複数のＬＥＤチップ１２２ａ…とこれらＬＥＤチップ１２２ａ…により励起される黄色蛍光体１２２ｂとで構成されて高輝度、高出力の白色の光を発光する半導体発光素子１２２とを備えている。
【０００７】
この構成により、器具本体１１０の側方及び背面方向に光を放射させ、天井面を明るくすることが可能な照明器具１００を提供するものとなっている。
【０００８】
ところで、この種の照明器具１００においては、シーリングライトの略全面に複数の発光モジュール１２０を並べて配置するので、半導体発光素子１２２の個数が増加しコスト高となる。
【０００９】
そこで、この問題を解消するために、例えば、液晶表示装置のバックライトに使用された技術が特許文献２に開示されている。
【００１０】
特許文献２に開示された表示装置用バックライト２００は、図１５に示すように、導光板２１０の下方に発光ダイオード２０１が、その光軸が導光板２１０に直交するようにして設けられている。そして、導光板２１０の表面における発光ダイオード２０１の直上においては、発光ダイオード２０１からの光を導光板２１０の両端部側へ反射すべく、曲面からなる反射面２１１・２１１が形成されている。また、発光ダイオード２０１の下側には反射シート２０２が設けられている。
【００１１】
上記の構成により、発光ダイオード２０１を導光板２１０の中心線上に配置すればよいので、発光ダイオード２０１の個数の削減を図ることが可能となっている。
【００１２】
さらに、特許文献３には、線状光源とミラーとの組み合わせによって平面照射を行うシーリングライトからなる照明器具が開示されている。特許文献３に開示された照明装置では、器具本体の外縁部に設けられた光源から、中央側の曲面ミラーに向けて光を照射し、これを反射させることで平面照射を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０１０−１４０７９７号公報（２０１０年６月２４日公開）
【特許文献２】特開２００６−４９３２４号公報（２００６年２月１６日公開）
【特許文献３】特開２００９−９８９８号公報（２００９年１月１５日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上記従来の特許文献２に開示された表示装置用バックライト２００では、導光板２１０に曲面からなる反射面２１１・２１１を形成しなければならない。したがって、導光板２１０を加工しなければならないので、コスト高になり、特に、大型導光板の加工は面積が大きく困難であるという問題点を有している。
【００１５】
また、特許文献２に開示された表示装置用バックライト２００では、導光板２１０における発光ダイオード２０１の直上においては、光の液晶パネル側への出射光量が大きくなり過ぎ、導光板全体での均一照射が困難であるという問題点を有している。
【００１６】
また、特許文献３に開示された照明装置では、曲面ミラーの使用によって装置の厚みが増加するといった問題を有している。
【００１７】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、光源の個数の増加及び導光板の加工を伴うことなく、導光板全体での均一照射を可能とする照明装置、及びそれを備えた照明機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の照明装置は、上記の課題を解決するために、平板状の導光板と、該導光板の裏面側に配置された光源とを備え、該光源からの出射光を該導光板に入射させ、入射した光を該導光板の内部で全反射させて導光しながら該導光板の少なくとも表面側から照射させる照明装置であって、
上記導光板に対して斜めに光を入射させるように上記光源からの出射光を結合する光結合部材が、該導光板と該光源との間に設けられていると共に、
上記導光板の外周端部には、該導光板の外周端部から出射される光の方向を制御する照射方向制御部が設けられていることを特徴としている。
【００１９】
本発明の照明装置では、平板状の導光板の裏面側に光源と光結合部材とが配置されており、該光結合部材は、光源から出射された光を、平板状の導光板に対して斜めに入射させるように光を結合する。このため、導光板の裏面側に配置された光源から出射された光は光結合部材を介して導光板に結合して斜めに入射され、導光板の内部を全反射しながら導光板の端部まで移動し、その途中で光路変換素子にて全反射条件が破れて導光板の表面側から照射される。
【００２０】
この結果、従来のサイドエッジ型導光板とは異なり、導光板直下型のバックライトとなっているので、額縁寸法を小さくすることができる。また、サイドエッジ型導光板においては必要であった熱膨張を回避するための光源と導光板との隙間が不要となるので、光源から導光板への結合効率を高め、光利用効率を向上することができる。
【００２１】
また、本発明では、導光板とは別体の光結合部材を設けることにより、平板状の導光板に対して斜めに光を入射させるので、導光板の内部では入射光が全反射しながら導光される。この結果、導光板を加工しなくても、光結合部材を介して、光源からの入射光を導光板の内部にて導光させることができる。
【００２２】
したがって、導光板の加工を伴うことなく、光源から導光板への結合効率を高め、光利用効率を向上し得る照明装置を提供することができる。
【００２３】
さらに、本発明の照明装置では、上記導光板の外周端部に、該導光板の外周端部から出射される光の方向を制御する照射方向制御部が設けられている。また、制御された光の少なくとも一部は上記導光板の裏面側へ照射することができる。本発明の照明装置を用いれば、直接照明としての空間照明および間接照明としての天井照明の両方を同時に実現することができる。従来のサイドエッジ型導光板では、端部（外周縁部）は光入射部として利用されているので、導光板の端部に光取出し機能を付与することができない。
【００２４】
また、本発明の照明装置では、上記照射方向制御部は、上記導光板の外周に備えられた光透過性部材からなっており、上記光透過性部材は、上記導光板の外周端部から出射される光をその内部で導光した後、その少なくとも一部の光を該導光板の表面側と異なる方向へ照射させる構成とすることができる。
【００２５】
上記の構成によれば、上記照射方向制御部を、例えば、樹脂等によって構成される光透過性部材によって容易に得ることができる。
【００２６】
また、本発明の照明装置では、上記導光板と上記光透過性部材との間には、上記導光板の外周端部から出射される光の一部を透過しかつ一部を反射する一部透過反射部材が設けられている構成とすることができる。
【００２７】
上記の構成によれば、上記一部透過反射部材の反射率を選択することで、直接照明光と関節照明光との比率を変えることが可能となる。
【００２８】
また、本発明の照明装置では、上記光透過性部材の表面側には、上記光透過性部材の内部を導光され該光透過性部材の表面側に出射された光を反射させる反射部材が設けられている構成とすることができる。また、上記反射部材は、上記導光板と平行となるように配置されている構成とすることができる。
【００２９】
上記の構成によれば、上記光透過性部材の表面側（例えば、室内側）に導光された光を反射し、裏面側（例えば、天井側）への照射光量を増加させることができる。
【００３０】
また、本発明の照明装置では、上記光透過性部材は、上記導光板の表面側で上記導光板と平行に配置された第１の突出部と、上記導光板の裏面側で上記導光板と平行に配置された第２の突出部とを有している構成とすることができる。また、上記第１の突出部と第２の突出部とは、突出長さが互いに異なっている構成とすることができる。
【００３１】
上記の構成によれば、上記第１の突出部と上記第２の突出部とのサイズを変更することで、表面側の取出し光量と裏面側の取出し光量との比率を変化させることができる。
【００３２】
また、本発明の照明機器は、上述した照明装置を備えていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００３３】
本発明は、導光板の加工を伴うことなく、光源から導光板への結合効率を高め、光利用効率を向上した照明装置を提供するという効果を奏する。さらに、本発明は、導光板に入射した光の照射方向を制御し、その一部を該導光板の裏面側へ照射できる照射方向制御部を外周端部に設けているので、直接照明としての空間照明および間接照明としての天井照明の両方を同時に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明における照明装置を備えた照明機器の実施の一形態を示すものであって、照明機器としてのシーリングライトにおける照明装置の要部の構成を示す断面図である。
【図２】（ａ）は上記シーリングライトの構成を示す、表面側からの斜視図であり、（ｂ）は上記シーリングライトの構成を示す、裏面側からの斜視図である。
【図３】上記照明装置における光源モジュールの構成を示す斜視図である。
【図４】（ａ）はＬＥＤから出射した光が放物面を有する光結合部材を介して導光板に入射するときの光路を示す断面図であり、（ｂ）はＬＥＤ近傍の光路を示す要部断面図である。
【図５】（ａ）はＬＥＤから出射した光が楕円面を有する光結合部材を介して導光板に入射するときの光路を示す断面図であり、（ｂ）はＬＥＤ近傍の光路を示す要部断面図である。
【図６】（ａ）は２つのＬＥＤから出射した光が放物面・楕円面を有する光結合部材を介して導光板に入射し、導光板の表面側から出射するときの光路を示す断面図であり、（ｂ）は導光板の裏面に設けられた帯状の光源モジュールを示す斜視図である。
【図７】（ａ）は上記導光板を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）の点Ａ・Ｂ上を通る弦上の輝度分布を示すグラフである。
【図８】上記光源モジュールから導光板に入射した光における円盤からなる導光板の外周での全反射条件を示す平面図である。
【図９】（ａ）は上記導光板の変形例の構成を示すものであって、矩形の導光板を示す平面図であり、（ｂ）は矩形の角部を面取りした導光板を示す平面図であり、（ｃ）は楕円の導光板を示す平面図であり、（ｄ）は菱形の導光板を示す平面図である。
【図１０】上記照明装置における光源モジュールの変形例の構成を示すものであって、枠状の光源モジュールを示す斜視図である。
【図１１】上記照明装置における調色照明を示す断面図である。
【図１２】（ａ）〜（ｅ）は、本発明における照明装置の要部の構成の一実施形態を示す断面図である。
【図１３】本発明における照明装置の要部の構成の一実施形態を示す断面図である。
【図１４】（ａ）は従来の照明機器の構成を示す断面図であり、（ｂ）はその照明機器の構成を示す平面図であり、（ｃ）はその照明機器における照明装置の構成を示す断面図であり、（ｄ）はその照明装置における照明装置の構成を示す平面図である。
【図１５】従来の液晶表示装置に適用されるバックライトの構成を示す断面である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本発明の一実施形態について図１〜図１３に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００３６】
本実施の形態の照明装置を備えた照明機器としてのシーリングライトの構成について、図１、図２（ａ）〜（ｂ）及び図３に基づいて説明する。図１はシーリングライトにおける照明装置の要部の構成を示す断面図であり、図２（ａ）はシーリングライトの構成を示す、表面側からの斜視図であり、図２（ｂ）はシーリングライトの構成を示す、裏面側からの斜視図であり、図３は光源モジュールの構成を示す、表面側からの斜視図である。尚、本明細書中において、特に説明がない限り、「表面」方向は、本発明の照明装置における光照射面の向きであり、「裏面」方向はその逆向きであり、「側面」方向は、表面方向および裏面方向の両方に直交する向きである。すなわち、本発明の照明装置がシーリングライトとして天井に設置された場合、「表面」は室内（床）側であり、「裏面」は天井側である。
【００３７】
上記シーリングライト１は、図２（ａ）に示すように、例えば円盤状の照明装置１０を備えており、この円盤状の照明装置１０は、その外周にフレーム２０を備えている。また、シーリングライト１の裏面では、図２（ｂ）に示すように、円盤の直径上に光源モジュール３０が設けられている。このシーリングライト１の直径は例えば５５０ｍｍであり、最薄部は例えば１０ｍｍとなっている。尚、シーリングライト１の形状及び各寸法についてはこれに限らない。
【００３８】
上記シーリングライト１の照明装置１０は、図１に示すように、表面側から順に設けられた、拡散シート１１、空気層１２、導光板１３及び光源モジュール３０にて構成されている。導光板１３の裏面における光源モジュール３０が設けられていない部分には、その部分が開口となった反射シート１４及びバックシャーシ１５が設けられている。
【００３９】
上記光源モジュール３０には、図３に示すように、帯状に形成された光源ホルダー３１の上にシート状のヒートシンク３２が設けられていると共に、このヒートシンク３２の上には、光源としての例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）チップと蛍光体とで構成される発光部３３ａ・３３ｂ（図１参照）を搭載したＬＥＤ基板３４ａ・３４ｂが設けられている。ＬＥＤ基板３４ａ・３４ｂ上には、ＬＥＤ基板３４ａ・３４ｂと後述する光結合部材３５との間に隙間を設けるためのスペーサ３６ａ・３６ｂが形成されている。この隙間により、光結合部材３５が発光部３３ａ・３３ｂに当接して、発光部３３ａ・３３ｂが破損することを防止できる。但し、これに限られず、発光部３３ａ・３３ｂに損傷を与えない範囲であれば、発光部３３ａ・３３ｂが光結合部材３５と密着していても構わない。尚、半導体の発光部は非常に微細なサイズであるため、図３では、図面の煩雑さを防ぐため発光部の記載を割愛する。また、本実施の形態では、光源として発光部３３ａ・３３ｂを用いているが、必ずしもこれに限らず、例えば、有機ＥＬ発光素子又は無機ＥＬ発光素子を用いることも可能である。
【００４０】
ここで、本実施の形態では、発光部３３ａ・３３ｂは、青色ＬＥＤチップと黄色蛍光体の組み合わせ、青色ＬＥＤチップと赤色蛍光体と緑色蛍光体の組み合わせ、青色ＬＥＤチップと赤色ＬＥＤチップと緑色ＬＥＤチップの組み合わせ、有機ＥＬ素子などで構成される。さらに、発光部３３ａ・３３ｂは、色温度２０００Ｋ〜６０００Ｋの光を出射するものとなっている。すなわち、朝日や夕日の赤色光は、色温度約２０００Ｋであり、太陽光線は色温度約５０００Ｋ〜６０００Ｋである。尚、液晶表示装置のバックライトで使用される光源では、例えば、色温度１００００Ｋ〜２００００Ｋの発光部が用いられる。
【００４１】
上記発光部３３ａ・３３ｂは、２列に並んで互いに平行に複数個設けられていると共に、それら複数の発光部３３ａ・３３ｂの上側には、光結合部材３５が設けられている。
【００４２】
すなわち、本実施の形態のシーリングライト１は、図１に示すように、表面側に光を照射する導光板１３と、導光板１３に光を結合する光学素子としての光結合部材３５と、上記光結合部材３５に入射光を発する発光部３３ａ・３３ｂとを備え、照明装置１０の表面側から裏面側へ向けて、導光板１３、光結合部材３５、発光部３３ａ・３３ｂがこの順に並んで配設されたものからなっている。したがって、本実施の形態のシーリングライト１における照明装置１０は、発光部３３ａ・３３ｂが導光板１３の裏面側に設けられた光源直下型の照明装置１０となっている。
【００４３】
ここで、本実施の形態では、光結合部材３５は、図４（ａ）（ｂ）に示すように、導光板１３と発光部３３ａ・３３ｂとの間に設けられた断面略かまぼこ状の帯状体、詳細には断面略Ｕ字形状の棒状体からなっている。光結合部材３５の材質は導光板１３の材質と同じ樹脂からなっている。同じ材質であれば、屈折率を同じにすることができるので、光結合部材３５から導光板１３への光の入射が円滑に行われる。導光板１３の屈折率が光結合部材３５の屈折率よりも僅かに高い構成でも構わない。また樹脂に限るものではなく硝子等の材質でも構わない。また、発光部３３ａ・３３ｂの周囲に白色樹脂などで図示しない側壁を形成して配光制御をすることで、光結合部材３５への結合効率を向上することができる。
【００４４】
上記光結合部材３５は、詳細には、図４（ａ）に示すように、光結合部材３５における導光板１３側の表面は、平板状の導光板１３に当接する頂部平坦面３５ａと、この頂部平坦面３５ａから両端側にそれぞれ曲面３５ｂ・３５ｃを有する形状からなっている。
【００４５】
上記曲面３５ｂ・３５ｃは、例えば、図４（ａ）に示す断面放物線とすることができる。ただし、必ずしもこれに限るものではなく、図５（ａ）〜（ｂ）に示すように、断面楕円とすることも可能であり、その他、弓型等の湾曲形状、又は頂部平坦面３５ａから斜めに傾斜する平面であっても、導光板に光を有効に結合できる形状であれば構わない。
【００４６】
上記光結合部材３５における導光板１３側とは反対側の面、つまり光結合部材３５の下端は、図４（ａ）に示すように、下端平坦面３５ｄとなっており、その一部に上述したスペーサ３６ａ・３６ｂが形成され、発光部３３ａ・３３ｂと光結合部材３５の衝突を防ぐスペーサになっている。発光部３３ａ・３３ｂは、ＬＥＤ基板３４ａ・３４ｂにそれぞれボンディングされている。上記スペーサ３６ａ・３６ｂは、接着剤等を塗布し、ＬＥＤ基板３４ａ・３４ｂと接着固定されている。尚、図４（ａ）（ｂ）に示すように、発光部３３ａ・３３ｂは、光結合部材３５との間に若干の隙間が形成されているが、これに限られず、発光部３３ａ・３３ｂに損傷を与えない範囲であれば、発光部３３ａ・３３ｂが光結合部材３５と密着していても構わない。
【００４７】
また、光結合部材３５の下端側の中央部には凹部３５ｅが形成されている。ただし、必ずしもこれに限らず、凹部３５ｅが存在せず、光結合部材３５の断面が略半円状の詰った構成でも構わない。すなわち、本実施の形態では、曲面３５ｂ・３５ｃにて反射する光の導光板１３への光路が確保できればよいので、光路とならない部分は凹部３５ｅとしてくり抜くことができる。これにより、コスト削減及び軽量化を図ることができる。尚、凹部３５ｅに図示しない反射シート等の反射手段を設けることも可能である。これにより、頂部平坦面３５ａ近傍で迷光が発生する場合があっても迷光の一部を導光板１３側に反射させその表面側への照射を向上させることができる。
【００４８】
上記光結合部材３５の下端平坦面３５ｄ・３５ｄの下側（裏面側）には、発光部３３ａ・３３ｂがそれぞれ光結合部材３５に近接して設けられている。これら発光部３３ａ・３３ｂは、図４（ｂ）及び図５（ｂ）に示すように、断面放物線又は断面楕円からなる曲面３５ｂ・３５ｃの焦点位置Ｆよりも端部側（側面側）に存在することが好ましい。これにより、例えば、図４（ａ）に示すように、例えば発光部３３ａから出射された光が光結合部材３５の断面放物線の曲面３５ｂにて反射され、その反射光が光結合部材３５の頂部平坦面３５ａに到達し、到達方向を維持して導光板１３に斜めに入射する。そして、導光板１３に入射された光は、図４（ａ）に示す導光板１３の右側の内部を全反射して進みつつ、導光板１３の下面又は上面に形成された図示しない光路変換部である光散乱体と衝突することにより導光板１３中を進む角度が変わり、全反射条件が破られ、導光板１３から出射し、反射シート１４にて反射し、さらに導光板１３内を通過し、導光板１３の表面から出射し、上記拡散シート１１を通して前記シーリングライト１から発光される。尚、発光部３３ｂから出射された光も、図６（ａ）に示すように、発光部３３ａからの光とは対称に進む。すなわち、左右の発光部３３ａ・３３ｂからの光が光結合部材３５を通過し、導光板１３に入射し、その内部を全反射伝搬する様子を模式的に示したものが図６（ａ）である。
【００４９】
このような光路は、図５（ａ）（ｂ）に示す断面楕円の光結合部材３５においても同様である。
【００５０】
このように、光結合部材３５における曲面３５ｂ・３５ｃの形状を断面放物線又は断面楕円とすることによって、発光部３３ａ・３３ｂからの出射光を、断面放物線又は断面楕円の曲面３５ｂ・３５ｃにて反射させて効率よく結合して頂部平坦面３５ａから導光板１３に入射させることができ、図６（ａ）に示すように、シーリングライト１から照明光を出射することができる。尚、断面放物線と断面楕円との対比においては、断面楕円の方が光を絞って導光板１３に入射するよう結合できるので、結合効率を高くすることができる。
【００５１】
この結果、本実施の形態のシーリングライト１における照明装置１０では、図６（ｂ）に示すように、円盤状のシーリングライト１における中央部、つまり中心線上に横切って帯状の光源モジュール３０を設けることにより、図７（ａ）に示すように、導光板１３の中心からＸ軸方向に半径の±約１／３離れた点Ａ・Ｂを通る弦において、図７（ｂ）に示す輝度分布を有する導光板１３からの出射光を得ることができる。この結果、本実施の形態のシーリングライト１では均一で滑らかな輝度分布を得ることが可能となる。
【００５２】
ここで、本実施の形態における円盤状のシーリングライト１の輝度分布について説明する。
【００５３】
すなわち、本実施の形態では、図８に示すように、円盤状の導光板１３において、中心線上に設けられた光源モジュール３０から出射された光Ｐは外周端１３ａに達する。ここで、本実施の形態の導光板１３は例えばアクリル板にてなっているので、スネルの法則により、外周端１３ａでの半径方向（接線Ｑとの法線方向）と光源モジュール３０と直交する方向とのなす角度θが約４２度を境界として、全反射しない領域Ｓ１と全反射する領域Ｓ２・Ｓ２とに分かれる。全反射しない領域Ｓ１は直径の中央側部であり、全反射する領域Ｓ２・Ｓ２は直径の両端側部である。このため、本実施の形態では、図示しない光路変換素子である光散乱部の配設パターン等を調整することにより、導光板１３全体の輝度のさらなる均一化を図っている。
【００５４】
また、本実施の形態の照明装置１０では、図１に示すように、導光板１３の裏面側から発光部３３ａ・３３ｂの光を入射させる。ここで、液晶表示装置のバックライトの分野においては、従来、サイドエッジ型のバックライトが用いられていたが、従来のサイドエッジ型のバックライトの光利用効率が７５％であるのに対して、本実施の形態の照明装置１０の光利用効率は８８％であった。このように、本実施の形態の照明装置１０は、従来のサイドエッジ型のバックライトよりも光利用効率において優れていることが判る。すなわち、従来のサイドエッジ型のバックライトでは、導光板の長手方向の温度上昇に伴う線膨張が大きいことから、発光部と導光板との間に隙間を設ける必要があり、その結果、発光部の出射光がこの隙間から漏れるので、光利用効率を上げることができなかった。この点、本実施の形態の照明装置１０では、導光板１３の直下に発光部３３ａ・３３ｂを設けているので、導光板１３が熱膨張したときにも膨張寸法は小さい。したがって、隙間を設ける必要がないので、光利用効率を上げることができるものとなっている。
【００５５】
また、その結果、本実施の形態の照明装置１０では、従来のサイドエッジ型のバックライトとは異なり、図１に示すように、シーリングライト１の端部に光源が存在しないので、シーリングライト１の端部に、直接、フレーム２０を設けることが可能である。この結果、額縁寸法を６ｍｍ以下にした面発光が可能になる。さらに、フレーム２０を透明、半透明又は乳白色の樹脂材料にて構成することによって、フレーム２０も含めた全面発光が可能になる。フレーム２０の形状や材質を最適化することにより、裏面方向に発光する間接照明が可能になる。
【００５６】
ところで、本実施の形態では、照明装置１０は、例えば円盤状となっているが、必ずしもこれに限らず、図９（ａ）〜（ｄ）に示すように、各種の形状とすることができる。具体的には、図９（ａ）は矩形の導光板１３であり、図９（ｂ）は矩形の角が面取りされた導光板１３であり、図９（ｃ）は楕円の導光板１３であり、図９（ｄ）は菱形の導光板１３である。
【００５７】
この場合、図９（ａ）に示す矩形の導光板１３では、光源モジュール３０からの光の導光方向、つまり帯状に延伸する光源モジュール３０に直交する方向（進行方向）においては、光量は徐々に減少する。このため、光散乱部のドットパターンの分布は進行方向に向かうに伴ってドットパターンの数を増加させることにより、導光板１３から表面側への均一な輝度分布を得ることができる。一方、光の導光方向に垂直な方向（垂直方向）においては、光量は一定であり、この結果、光散乱部のドットパターンの分布も均一である。
【００５８】
また、図９（ｂ）に示す矩形の角が面取りされた導光板１３では、方形部分では、図（ａ）と同様である。すなわち、光源モジュール３０からの光の導光方向（進行方向）においては、光量は徐々に減少する。このため、光散乱部のドットパターンの分布は進行方向に向かうに伴ってドットパターンの数を増加させることにより、導光板１３から表面側への均一な輝度分布を得ることができる。また、光の導光方向に垂直な方向（垂直方向）においては、光量は一定であり、この結果、光散乱部のドットパターンの分布も均一である。
【００５９】
一方、矩形の角の面取り部分では、光の導光方向に垂直な方向（垂直方向）において、光は全反射し、この結果、導光板１３から表面側への均一な輝度分布を得るためには、垂直方向に進むに伴って、光散乱部のドットパターンを減少させる必要がある。
【００６０】
さらに、図９（ｃ）に示す楕円の導光板１３では、光源モジュール３０からの光の導光方向（進行方向）においては、光量は徐々に減少する。このため、光散乱部のドットパターンの分布は進行方向に向かうに伴ってドットパターンの数を増加させることにより、導光板１３から表面側への均一な輝度分布を得ることができる。一方、光の導光方向に垂直な方向（垂直方向）においては、光は全反射し、この結果、導光板１３から表面側への均一な輝度分布を得るためには、垂直方向に進むに伴って、光散乱部のドットパターンを減少させる必要がある。
【００６１】
また、図９（ｄ）に示す菱形の導光板１３では、光源モジュール３０からの光の導光方向（進行方向）においては、光量は徐々に減少する。このため、光散乱部のドットパターンの分布は進行方向に向かうに伴ってドットパターンの数を増加させることにより、導光板１３から表面側への均一な輝度分布を得ることができる。一方、光の導光方向に垂直な方向（垂直方向）においては、光は全反射し、この結果、導光板１３から表面側への均一な輝度分布を得るためには、垂直方向に進むに伴って、光散乱部のドットパターンを減少させる必要がある。
【００６２】
尚、本実施の形態では、照明装置１０の光源モジュール３０は、帯状に設けられているが、必ずしもこれに限ることはない。例えば、図１０に示すように、枠状であるリング状とすることが可能である。このように、照明装置１０の形状に沿う枠状の光源モジュール３０とすることによって、輝度の均一化を容易に図ることができる。
【００６３】
また、本実施の形態の光源モジュール３０では、上述したように、光源モジュール３０においては光結合部材３５の長手方向に沿って２列の発光部３３ａ・３３ｂが設けられている。したがって、この２列の発光部３３ａ・３３ｂの色温度をそれぞれ異ならせることによって、図１１に示すように、調光・調色照明が可能となる。具体的には、発光部３３ａを昼白色とし、発光部３３ｂを電球色とする。これにより、前記シーリングライト１の外側では昼白光を照射し、シーリングライト１の内側では電球色を照射する等の調光・調色照明を行うことが可能となる。
【００６４】
さらに、本実施の形態では、光源モジュール３０は１列にて設けられていたが、必ずしもこれに限らず、複数列であってもよい。これにより、明るさの向上及び調光照明が可能となる。
【００６５】
このように、本実施の形態の照明装置１０では、導光板１３と発光部３３ａ・３３ｂとの間には、導光板１３に対して斜めに光を入射させるように発光部３３ａ・３３ｂからの出射光を結合する光結合部材３５が設けられている。このため、導光板１３の裏面の発光部３３ａ・３３ｂから出射された光は光結合部材３５を介して導光板１３に結合して斜めに入射され、導光板１３の内部を全反射しながら導光板１３の端部まで移動し、その途中で光路変換素子である光散乱部にて全反射条件が破れて導光板１３の表面側に出射される。
【００６６】
この結果、発光部３３ａ・３３ｂを光結合部材３５の裏面に沿って並べるだけで、導光板１３の全面から光を照射することができる。この結果、発光部３３ａ・３３ｂを導光板１３の裏面の全体に配置するのに比べて、発光部３３ａ・３３ｂの個数を減らすことができる。
【００６７】
また、本実施の形態では、導光板１３とは別体の光結合部材３５を設けることにより、平板状の導光板１３に対して斜めに光を入射させ、導光板１３の内部で全反射させて全体に導光させることができる。この結果、導光板１３を加工しなくても、光結合部材３５を介して、発光部３３ａ・３３ｂからの入射光を導光板１３の内部にて導光させ、導光板１３から均一に光を照射することができる。
【００６８】
さらに、本実施の形態では、発光部３３ａ・３３ｂは、光結合部材３５へ向けての出射光の光軸方向が導光板１３に対して直交するように配置されている。このため、発光部３３ａ・３３ｂの配置を平板状の導光板１３に対して斜めにする必要がないので、発光部３３ａ・３３ｂの配置も容易であり、構造が単純である。
【００６９】
また、本実施の形態では、発光部３３ａ・３３ｂは色温度２０００Ｋ〜６０００Ｋの光を出射する。このため、シーリングライト１等の照明機器として適切に利用することができる。
【００７０】
したがって、発光部３３ａ・３３ｂの個数の増加及び導光板の加工を伴うことなく、導光板１３の全体での均一照射を可能とする照明装置１０を提供することができる。
【００７１】
また、本実施の形態では、導光板１３を加工せずに済み、かつ下方から光入射するので、導光板１３及びシーリングライト１の薄型化を図ることができる。具体的には、導光板１３の加工にはある程度の厚さが必要である。この場合、例えば、エッジライト方式の導光板を考えた場合、発光部３３ａ・３３ｂの幅よりも導光板１３を薄くすると光結合率が低下するため薄型化に限界がある。この点、本実施の形態では、導光板１３を薄型化すれば、シーリングライト１の薄型化に繋がる。また、導光板１３の材料を節約できるので、低コスト化を図ることができる。また、発光部３３ａ・３３ｂをその光軸が導光板１３に垂直になるように実装すればよいので、組み立てが簡単である。すなわち、従来のエッジライトの場合は、側面から発光部３３ａ・３３ｂを取り付ける必要があるので、製造がやや困難となる。
【００７２】
また、本実施の形態の照明装置１０では、光結合部材３５は、帯状に設けられている。
【００７３】
これにより、光結合部材３５と発光部３３ａ・３３ｂとの関係を１：１にする必要がなくなり、複数の発光部３３ａ・３３ｂを１つの光学部材にて覆うので、光学系の構造を単純化することができる。また、発光部３３ａ・３３ｂも光結合部材３５に沿って設けることができるので、発光部３３ａ・３３ｂの配線が容易となる。
【００７４】
尚、光結合部材３５が帯状に設けられている構成においては、光結合部材３５が複列であってもよい。この場合、特に、複列の光結合部材３５の輝度分布が対称になるように、導光板１３の縦又は横の中心線に対称に配置することが好ましい。また、光結合部材３５が複列の場合は、導光板１３の表面から出射される光の輝度は、平板状の導光板１３における中央の輝度が導光板１３の端の輝度よりも高くなるように配置することが望ましい。
【００７５】
また、本実施の形態の照明装置１０では、光結合部材３５は、平板状の導光板１３における縦又は横方向の中心線上に設けられている。これにより、導光板１３における縦又は横方向の中心線を軸として輝度を対称にすることが可能となる。したがって、輝度分布において適切な照明装置１０を提供することが可能となる。
【００７６】
また、本実施の形態の照明装置１０では、光源は、複数の発光部３３ａ・３３ｂからなっている。これにより、発光部３３ａ・３３ｂは、白熱球に比べて低消費電力・低発熱性であり、省エネルギー化が可能となる。
【００７７】
さらに、本実施の形態の照明器具としてのシーリングライト１は、照明装置１０を備えている。これにより、発光部３３ａ・３３ｂの個数の増加及び導光板１３の加工を伴うことなく、導光板１３全体での均一照射を可能とする照明装置１０を備えたシーリングライト１を提供することができる。
【００７８】
また、本実施の形態の照明装置１０では、導光板１３の下側には、導光板１３を平面で保持する平板状のシャーシであるバックシャーシ１５が設けられていると共に、バックシャーシ１５の導光板保持面は、光結合部材３５が導光板１３に当接する部分に開口を有し、光結合部材３５及び発光部３３ａ・３３ｂは、バックシャーシ１５の導光板保持面よりも下方に位置している。
【００７９】
このような構成とすることによって、導光板１３の裏面側においては、光結合部材３５及び発光部３３ａ・３３ｂのみが突出していることになる。したがって、光結合部材３５及び発光部３３ａ・３３ｂ以外の部分を薄型化することが可能となる。このため、全体として薄型化を図ることができる。さらに、このような構成とすることによって、発光部３３ａ・３３ｂの放熱の面でも優れたものとなる。また、光源モジュール３０をバックシャーシ１５と接続しておくことによって、バックシャーシ１５が放熱板として機能するので、高い放熱性能を得ることができる。この結果、発光部３３ａ・３３ｂの発光効率も向上する。
【００８０】
また、本実施の形態のシーリングライト１では、発光部３３ａ・３３ｂは、光結合部材３５の長手方向に沿って２列になっている。具体的には、発光部３３ａ・３３ｂは、断面半円状の光結合部材３５における下端弦の両端部の直下に中心線に沿って平行に２列に設けられている。
【００８１】
これにより、導光板１３に入射させるときに、２列の発光部３３ａ・３３ｂをそれぞれ反対方向に光出射させることによって、２列間の中点を通る線を軸対称として光結合部材３５の両側つまり導光板１３の両端側にそれぞれ導光させることができる。尚、上記２列間の中点を通る線が導光板１３の中心線に一致する場合には、導光板１３の中心線を軸対称として導光板の両端側にそれぞれ導光させて該導光板１３の中心線に軸対称となる輝度分布を得ることができる。したがって、単純な構造にて、導光板１３において輝度分布の均一化を図ることができる。すなわち、発光部３３ａが単独の場合は、発光部３３ａの直上が光透過せずに暗部となる虞がある。それを他の発光部３３ｂからの光にて補うことが可能となる。
【００８２】
尚、特許文献２に開示された表示装置用バックライト２００では、発光ダイオード２０１の直上の輝度が周囲より明るくなり、輝線が発生するので、均一な輝度分布を作ることができないという問題があったが、本実施の形態では、その問題を解消することができる。
【００８３】
また、本実施の形態の照明装置１０は、そのまま大型平面光源への適用が可能であり、大きなシーリングライト１を提供することも可能である。さらに、導光板１３の周辺に部材が不要であることから、シームレスに並べることにより、さらに、大きなシーリングライト１への適用が可能である。
【００８４】
従来の液晶表示装置におけるサイドエッジ型のバックライトでは、導光板の周囲に光源を配置し、導光板の側面から導光板内に入射した光を液晶パネル側（表面側）から取り出す。このようなバックライトでは、照明装置の端部（外周縁部）は光入射部として利用されている。本実施の形態の照明装置１０では、従来のサイドエッジ型のバックライトとは異なり、シーリングライト１の端部に光源が存在しないので、シーリングライト１の端部からの光取出しを可能にする。
【００８５】
本実施の形態の照明装置１０では、導光板１３に入射した光の一部に対し、その光の方向を制御して、少なくとも一部の光を導光板１３の裏面側へ照射させることができる照射方向制御部が外周縁部に設けられている。尚、本実施の形態の照明装置１０では、照射方向制御部は、フレーム２０によって構成されている。
【００８６】
本実施の形態の照明装置１０において、外周に備えられるフレーム２０は、樹脂（アクリル樹脂やポリカーボネート等）によって形成され、光透過性部材として具備される。上述したように、導光板１３に入射された光は、導光板１３の内部を全反射して進む途中で、導光板１３の表面側から出射されて直接照明光となる。しかしながら、全ての光が上記直接照明光として出射されるわけではなく、一部の光は導光板１３の外周端部に到達してここから出射される。フレーム２０は、導光板１３の外周端部から出射される光を制御し、天井照明等の間接照明光として利用する機能を有している。尚、フレーム２０で制御される光の全てが天井側へ照射されて間接照明光になる必要は無く、一部の光は照明装置１０から室内側へ照射されても良い。
【００８７】
本実施の形態の照明装置の外周縁部の構成を図１２（ａ）〜（ｅ）に示す。図１２(ａ）に示す構成では、フレーム２０は、拡散シート１１の表面およびバックシャーシ１５の裏面の両方に接するように、断面コの字形状となっている。フレーム２０には、拡散シート１１の表面に接する突出部（第１の突出部）２０Ａと、バックシャーシ１５の裏面に接する突出部（第２の突出部）２０Ｂが形成されている。すなわち、突出部２０Ａは、導光板１３の表面側で導光板１３と平行に配置されており、突出部２０Ｂは、導光板１３の裏面側で導光板１３と平行に配置されている。導光板１３の外周端部から出射されてフレーム２０に入射された光は、フレーム２０内を導光され、側面方向のみならず裏面方向にも出射され、間接照明光として利用される。
【００８８】
このように、フレーム２０は、その内部で光を導光させて間接照明光となるように光制御する。このため、フレーム２０は、光透過性を有することが必要ではあるが、あまり透明性の高い（光拡散性の低い）部材とすることは好ましくなく、ある程度の光拡散性を持たせることが好ましい。
【００８９】
さらに、フレーム２０は、透明性の低い部材とすることで、拡散シート１１や導光板１３等の端部が視認されにくくする目隠し効果を得ることもできる。尚、フレーム２０は、例えば乳白色等の着色がされていてもよく、このようにフレーム２０が着色されていれば、上記目隠し効果をより一層高めることができる。また、フレーム２０の表面はブラスト加工されていてもよい。フレーム表面をブラスト加工することで、フレーム内を透過・導光する光を散乱させ、天井へ照射する光分布を変化させることも可能となる。
【００９０】
図１２（ｂ）に示す照明装置１０は、導光板１３とフレーム２０との間に、ハーフミラー等の一部透過反射部材２１を設けた構成である。この構成では、導光板１３の外周端部から出射される一部の光は透過されて間接照明光として利用でき、一部の光は導光板１３側に反射されて直接照明光として利用することができる。これにより、一部透過反射部材２１の反射率を選択することで、直接照明光と関節照明光との比率を変えることが可能となる。また、一部透過反射部材２１で反射された光は、直接照明光の周辺領域の輝度アップに寄与するため、直接照明光のムラ低減が可能となる。
【００９１】
図１２（ｃ）に示す照明装置１０は、フレーム２０の表面側に反射部材２２を形成した構成である。反射部材２２は、例えば、フレーム２０の樹脂表面に直接メッキを施して形成しても良く、あるいは、アルミやＳＵＳ等の金属板にメッキを施した反射板を作成してこれをフレーム２０に貼り付けてもよい。メッキとしては、ニッケルメッキやクロムメッキを好適に使用できる。
【００９２】
反射部材２２は、フレーム２０を室内側に導光された光を反射し、天井側への照射光量を増加させることができる。すなわち、天井への間接照明光を増加させることができる。
このため、反射部材２２は、導光板１３と平行となるように配置されていることが好ましい。また、反射部材２２は、フレーム２０との接触面においてのみ反射面となっておればよく、反対側（室内側）の面は、任意の色や模様をつけることによって照明装置１０のデザインとして用いることができる。
【００９３】
また、フレーム２０に形成される突出部２０Ａと２０Ｂとはその長さが同じである必要は無い。図１２（ｄ）に示す照明装置１０では、突出部２０Ａ＜突出部２０Ｂとなるように形成されており、天井側の取出し光量を室内側の取出し光量よりも多くすることができる。逆に、図１２（ｅ）に示す照明装置１０では、突出部２０Ａ＞突出部２０Ｂとなるように形成されており、室内側の取出し光量を天井側の取出し光量よりも多くすることができる。
【００９４】
さらに、図１２（ａ）〜（ｅ）の構成では、拡散シート１１は導光板１３に対して貼着されておらず、拡散シート１１と導光板１３との間には空気層１２が設けられている。これにより、導光板１３の表面から出射される光は空気層１２での散乱を受け、直接照明光における均一性を一層向上させることができる。また、導光板１３には光散乱部のドットパターンが形成されているが、空気層１２の存在によりこれらドットパターンが表面側から視認されるのを防止することができる。そして、フレーム２０における突出部２０Ａは、導光板１３に対して貼着されていない拡散シート１１と空気層１２との間隔を維持するように支持する機能も有する。
【００９５】
また、図１２（ａ）〜（ｅ）の構成では、フレーム２０は、突出部２０Ａ・２０Ｂを備えた断面コの字形状とされているが、本発明の照明装置はこれに限定されるものではなく、図１３に示すように、フレーム２０は突出部２０Ａのみを備えた断面Ｌ字形状であっても良い。すなわち、フレーム２０は、導光板１３よりも天井側に光を導光できる部分を有していれば、天井を照明する間接照明光を得ることができる。
【００９６】
このように、本実施の形態の照明装置１０は、導光板１３の表面以外に、導光板１３の表面での照射方向と異なる方向へも照射させる照射方向制御部が外周縁部に構成されており、照射方向制御部は、天井側へ光を導光して出射するフレーム２０から構成されていればよいといえる。このような構成を有することによって、直接照明としての空間照明および間接照明としての天井照明の両方を同時に実現するシーリングライトが提供される。
【００９７】
反射シート１４は、反射率が高いものであれば特に限定されず、当業者によって任意に選択され得る。バックシャーシ１５は、反射シート１４と同一形状かつ同一サイズであればよい。
【００９８】
空間照明に利用される光量と天井照明に利用される光量との割合は、７０：３０〜９５：５が好ましく、８０：２０〜９０：１０がより好ましいが、利用される空間（室内）の広さおよび配置部位によって適宜変更され得る。
【００９９】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、本実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明の照明装置、及びそれを備えた照明機器は、天井直付け形のシーリングライト、壁面に取り付ける壁面照明や、看板等に適用できる。そして、適用分野として、店舗、オフィス等施設、業務用などの各種の照明器具に適用できる。
【符号の説明】
【０１０１】
１ シーリングライト（照明機器）
１０ 照明装置
１１ 拡散シート
１２ 空気層
１３ 導光板
１４ 反射シート
１５ バックシャーシ
２０ フレーム（照射方向制御部，光透過性部材）
２０Ａ 突出部（第１の突出部）
２０Ｂ 突出部（第２の突出部）
２１ 一部透過反射部材
２２ 反射部材
３０ 光源モジュール
３１ 光源ホルダー
３３ａ・３３ｂ 発光部
３５ 光結合部材
３５ａ 頂部平坦面
３５ｂ・３５ｃ 曲面
３５ｄ 下端平坦面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源からの光を導光板によって面状に出射させる照明装置、及びそれを備えた照明機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、照明装置においては、白熱球に替わって低消費電力・低発熱性による省エネルギー化が可能なＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）が用いられている。すなわち、ＬＥＤ照明は、供給される電力の多くが発光に使われ、つまり発光効率が高いために、従来の白熱照明と同じ明るさを作るのに必要な電力が少なくて済む。また、消費電力が少ないということは、従来では熱となって失われていた電力分の発熱が少なくて済み、低発熱な照明器具となるという特徴を有している。
【０００３】
そして、近年では、白熱球に代替するＬＥＤ電球のみならず、天井面に固定されるシーリングライト等に対してもＬＥＤを用いた照明器具が出現するようになってきている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、ＬＥＤを用いて器具本体の側方及び背面方向に光を放射させて、天井面を明るくすることが可能な照明器具が開示されている。
【０００５】
上記特許文献１に開示された照明器具１００は、住宅用の天井直付け形のシーリングライトであり、図１４（ａ）（ｂ）に示すように、器具本体１１０と、該器具本体１１０の前面及び側面を覆う透光カバー１０１と、該透光カバー１０１の周縁部１０１ａから器具本体１１０の側方及び背面方向に向けて光を放射させる光制御体１０２とを備えている。
【０００６】
そして、器具本体１１０には、複数のＬＥＤを有する発光モジュール１２０と、ＬＥＤを点灯する点灯装置１１１とが備えられている。上記発光モジュール１２０は、図１４（ｃ）（ｄ）に示すように、基体１２１と、この基体１２１の上に搭載された複数のＬＥＤチップ１２２ａ…とこれらＬＥＤチップ１２２ａ…により励起される黄色蛍光体１２２ｂとで構成されて高輝度、高出力の白色の光を発光する半導体発光素子１２２とを備えている。
【０００７】
この構成により、器具本体１１０の側方及び背面方向に光を放射させ、天井面を明るくすることが可能な照明器具１００を提供するものとなっている。
【０００８】
ところで、この種の照明器具１００においては、シーリングライトの略全面に複数の発光モジュール１２０を並べて配置するので、半導体発光素子１２２の個数が増加しコスト高となる。
【０００９】
そこで、この問題を解消するために、例えば、液晶表示装置のバックライトに使用された技術が特許文献２に開示されている。
【００１０】
特許文献２に開示された表示装置用バックライト２００は、図１５に示すように、導光板２１０の下方に発光ダイオード２０１が、その光軸が導光板２１０に直交するようにして設けられている。そして、導光板２１０の表面における発光ダイオード２０１の直上においては、発光ダイオード２０１からの光を導光板２１０の両端部側へ反射すべく、曲面からなる反射面２１１・２１１が形成されている。また、発光ダイオード２０１の下側には反射シート２０２が設けられている。
【００１１】
上記の構成により、発光ダイオード２０１を導光板２１０の中心線上に配置すればよいので、発光ダイオード２０１の個数の削減を図ることが可能となっている。
【００１２】
さらに、特許文献３には、線状光源とミラーとの組み合わせによって平面照射を行うシーリングライトからなる照明器具が開示されている。特許文献３に開示された照明装置では、器具本体の外縁部に設けられた光源から、中央側の曲面ミラーに向けて光を照射し、これを反射させることで平面照射を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０１０−１４０７９７号公報（２０１０年６月２４日公開）
【特許文献２】特開２００６−４９３２４号公報（２００６年２月１６日公開）
【特許文献３】特開２００９−９８９８号公報（２００９年１月１５日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上記従来の特許文献２に開示された表示装置用バックライト２００では、導光板２１０に曲面からなる反射面２１１・２１１を形成しなければならない。したがって、導光板２１０を加工しなければならないので、コスト高になり、特に、大型導光板の加工は面積が大きく困難であるという問題点を有している。
【００１５】
また、特許文献２に開示された表示装置用バックライト２００では、導光板２１０における発光ダイオード２０１の直上においては、光の液晶パネル側への出射光量が大きくなり過ぎ、導光板全体での均一照射が困難であるという問題点を有している。
【００１６】
また、特許文献３に開示された照明装置では、曲面ミラーの使用によって装置の厚みが増加するといった問題を有している。
【００１７】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、光源の個数の増加及び導光板の加工を伴うことなく、導光板全体での均一照射を可能とする照明装置、及びそれを備えた照明機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の照明装置は、上記の課題を解決するために、平板状の導光板と、該導光板の裏面側に配置された光源とを備え、該光源からの出射光を該導光板に入射させ、入射した光を該導光板の内部で全反射させて導光しながら該導光板の少なくとも表面側から照射させる照明装置であって、
上記導光板に対して斜めに光を入射させるように上記光源からの出射光を結合する光結合部材が、該導光板と該光源との間に設けられていると共に、
上記導光板の外周端部には、該導光板の外周端部から出射される光の方向を制御する照射方向制御部が設けられていることを特徴としている。
【００１９】
本発明の照明装置では、平板状の導光板の裏面側に光源と光結合部材とが配置されており、該光結合部材は、光源から出射された光を、平板状の導光板に対して斜めに入射させるように光を結合する。このため、導光板の裏面側に配置された光源から出射された光は光結合部材を介して導光板に結合して斜めに入射され、導光板の内部を全反射しながら導光板の端部まで移動し、その途中で光路変換素子にて全反射条件が破れて導光板の表面側から照射される。
【００２０】
この結果、従来のサイドエッジ型導光板とは異なり、導光板直下型のバックライトとなっているので、額縁寸法を小さくすることができる。また、サイドエッジ型導光板においては必要であった熱膨張を回避するための光源と導光板との隙間が不要となるので、光源から導光板への結合効率を高め、光利用効率を向上することができる。
【００２１】
また、本発明では、導光板とは別体の光結合部材を設けることにより、平板状の導光板に対して斜めに光を入射させるので、導光板の内部では入射光が全反射しながら導光される。この結果、導光板を加工しなくても、光結合部材を介して、光源からの入射光を導光板の内部にて導光させることができる。
【００２２】
したがって、導光板の加工を伴うことなく、光源から導光板への結合効率を高め、光利用効率を向上し得る照明装置を提供することができる。
【００２３】
さらに、本発明の照明装置では、上記導光板の外周端部に、該導光板の外周端部から出射される光の方向を制御する照射方向制御部が設けられている。また、制御された光の少なくとも一部は上記導光板の裏面側へ照射することができる。本発明の照明装置を用いれば、直接照明としての空間照明および間接照明としての天井照明の両方を同時に実現することができる。従来のサイドエッジ型導光板では、端部（外周縁部）は光入射部として利用されているので、導光板の端部に光取出し機能を付与することができない。
【００２４】
また、本発明の照明装置では、上記照射方向制御部は、上記導光板の外周に備えられた光透過性部材からなっており、上記光透過性部材は、上記導光板の外周端部から出射される光をその内部で導光した後、その少なくとも一部の光を該導光板の表面側と異なる方向へ照射させる構成とすることができる。
【００２５】
上記の構成によれば、上記照射方向制御部を、例えば、樹脂等によって構成される光透過性部材によって容易に得ることができる。
【００２６】
また、本発明の照明装置では、上記導光板と上記光透過性部材との間には、上記導光板の外周端部から出射される光の一部を透過しかつ一部を反射する一部透過反射部材が設けられている構成とすることができる。
【００２７】
上記の構成によれば、上記一部透過反射部材の反射率を選択することで、直接照明光と関節照明光との比率を変えることが可能となる。
【００２８】
また、本発明の照明装置では、上記光透過性部材の表面側には、上記光透過性部材の内部を導光され該光透過性部材の表面側に出射された光を反射させる反射部材が設けられている構成とすることができる。また、上記反射部材は、上記導光板と平行となるように配置されている構成とすることができる。
【００２９】
上記の構成によれば、上記光透過性部材の表面側（例えば、室内側）に導光された光を反射し、裏面側（例えば、天井側）への照射光量を増加させることができる。
【００３０】
また、本発明の照明装置では、上記光透過性部材は、上記導光板の表面側で上記導光板と平行に配置された第１の突出部と、上記導光板の裏面側で上記導光板と平行に配置された第２の突出部とを有している構成とすることができる。また、上記第１の突出部と第２の突出部とは、突出長さが互いに異なっている構成とすることができる。
【００３１】
上記の構成によれば、上記第１の突出部と上記第２の突出部とのサイズを変更することで、表面側の取出し光量と裏面側の取出し光量との比率を変化させることができる。
【００３２】
また、本発明の照明機器は、上述した照明装置を備えていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００３３】
本発明は、導光板の加工を伴うことなく、光源から導光板への結合効率を高め、光利用効率を向上した照明装置を提供するという効果を奏する。さらに、本発明は、導光板に入射した光の照射方向を制御し、その一部を該導光板の裏面側へ照射できる照射方向制御部を外周端部に設けているので、直接照明としての空間照明および間接照明としての天井照明の両方を同時に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明における照明装置を備えた照明機器の実施の一形態を示すものであって、照明機器としてのシーリングライトにおける照明装置の要部の構成を示す断面図である。
【図２】（ａ）は上記シーリングライトの構成を示す、表面側からの斜視図であり、（ｂ）は上記シーリングライトの構成を示す、裏面側からの斜視図である。
【図３】上記照明装置における光源モジュールの構成を示す斜視図である。
【図４】（ａ）はＬＥＤから出射した光が放物面を有する光結合部材を介して導光板に入射するときの光路を示す断面図であり、（ｂ）はＬＥＤ近傍の光路を示す要部断面図である。
【図５】（ａ）はＬＥＤから出射した光が楕円面を有する光結合部材を介して導光板に入射するときの光路を示す断面図であり、（ｂ）はＬＥＤ近傍の光路を示す要部断面図である。
【図６】（ａ）は２つのＬＥＤから出射した光が放物面・楕円面を有する光結合部材を介して導光板に入射し、導光板の表面側から出射するときの光路を示す断面図であり、（ｂ）は導光板の裏面に設けられた帯状の光源モジュールを示す斜視図である。
【図７】（ａ）は上記導光板を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）の点Ａ・Ｂ上を通る弦上の輝度分布を示すグラフである。
【図８】上記光源モジュールから導光板に入射した光における円盤からなる導光板の外周での全反射条件を示す平面図である。
【図９】（ａ）は上記導光板の変形例の構成を示すものであって、矩形の導光板を示す平面図であり、（ｂ）は矩形の角部を面取りした導光板を示す平面図であり、（ｃ）は楕円の導光板を示す平面図であり、（ｄ）は菱形の導光板を示す平面図である。
【図１０】上記照明装置における光源モジュールの変形例の構成を示すものであって、枠状の光源モジュールを示す斜視図である。
【図１１】上記照明装置における調色照明を示す断面図である。
【図１２】（ａ）〜（ｅ）は、本発明における照明装置の要部の構成の一実施形態を示す断面図である。
【図１３】本発明における照明装置の要部の構成の一実施形態を示す断面図である。
【図１４】（ａ）は従来の照明機器の構成を示す断面図であり、（ｂ）はその照明機器の構成を示す平面図であり、（ｃ）はその照明機器における照明装置の構成を示す断面図であり、（ｄ）はその照明装置における照明装置の構成を示す平面図である。
【図１５】従来の液晶表示装置に適用されるバックライトの構成を示す断面である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本発明の一実施形態について図１〜図１３に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００３６】
本実施の形態の照明装置を備えた照明機器としてのシーリングライトの構成について、図１、図２（ａ）〜（ｂ）及び図３に基づいて説明する。図１はシーリングライトにおける照明装置の要部の構成を示す断面図であり、図２（ａ）はシーリングライトの構成を示す、表面側からの斜視図であり、図２（ｂ）はシーリングライトの構成を示す、裏面側からの斜視図であり、図３は光源モジュールの構成を示す、表面側からの斜視図である。尚、本明細書中において、特に説明がない限り、「表面」方向は、本発明の照明装置における光照射面の向きであり、「裏面」方向はその逆向きであり、「側面」方向は、表面方向および裏面方向の両方に直交する向きである。すなわち、本発明の照明装置がシーリングライトとして天井に設置された場合、「表面」は室内（床）側であり、「裏面」は天井側である。
【００３７】
上記シーリングライト１は、図２（ａ）に示すように、例えば円盤状の照明装置１０を備えており、この円盤状の照明装置１０は、その外周にフレーム２０を備えている。また、シーリングライト１の裏面では、図２（ｂ）に示すように、円盤の直径上に光源モジュール３０が設けられている。このシーリングライト１の直径は例えば５５０ｍｍであり、最薄部は例えば１０ｍｍとなっている。尚、シーリングライト１の形状及び各寸法についてはこれに限らない。
【００３８】
上記シーリングライト１の照明装置１０は、図１に示すように、表面側から順に設けられた、拡散シート１１、空気層１２、導光板１３及び光源モジュール３０にて構成されている。導光板１３の裏面における光源モジュール３０が設けられていない部分には、その部分が開口となった反射シート１４及びバックシャーシ１５が設けられている。
【００３９】
上記光源モジュール３０には、図３に示すように、帯状に形成された光源ホルダー３１の上にシート状のヒートシンク３２が設けられていると共に、このヒートシンク３２の上には、光源としての例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）チップと蛍光体とで構成される発光部３３ａ・３３ｂ（図１参照）を搭載したＬＥＤ基板３４ａ・３４ｂが設けられている。ＬＥＤ基板３４ａ・３４ｂ上には、ＬＥＤ基板３４ａ・３４ｂと後述する光結合部材３５との間に隙間を設けるためのスペーサ３６ａ・３６ｂが形成されている。この隙間により、光結合部材３５が発光部３３ａ・３３ｂに当接して、発光部３３ａ・３３ｂが破損することを防止できる。但し、これに限られず、発光部３３ａ・３３ｂに損傷を与えない範囲であれば、発光部３３ａ・３３ｂが光結合部材３５と密着していても構わない。尚、半導体の発光部は非常に微細なサイズであるため、図３では、図面の煩雑さを防ぐため発光部の記載を割愛する。また、本実施の形態では、光源として発光部３３ａ・３３ｂを用いているが、必ずしもこれに限らず、例えば、有機ＥＬ発光素子又は無機ＥＬ発光素子を用いることも可能である。
【００４０】
ここで、本実施の形態では、発光部３３ａ・３３ｂは、青色ＬＥＤチップと黄色蛍光体の組み合わせ、青色ＬＥＤチップと赤色蛍光体と緑色蛍光体の組み合わせ、青色ＬＥＤチップと赤色ＬＥＤチップと緑色ＬＥＤチップの組み合わせ、有機ＥＬ素子などで構成される。さらに、発光部３３ａ・３３ｂは、色温度２０００Ｋ〜６０００Ｋの光を出射するものとなっている。すなわち、朝日や夕日の赤色光は、色温度約２０００Ｋであり、太陽光線は色温度約５０００Ｋ〜６０００Ｋである。尚、液晶表示装置のバックライトで使用される光源では、例えば、色温度１００００Ｋ〜２００００Ｋの発光部が用いられる。
【００４１】
上記発光部３３ａ・３３ｂは、２列に並んで互いに平行に複数個設けられていると共に、それら複数の発光部３３ａ・３３ｂの上側には、光結合部材３５が設けられている。
【００４２】
すなわち、本実施の形態のシーリングライト１は、図１に示すように、表面側に光を照射する導光板１３と、導光板１３に光を結合する光学素子としての光結合部材３５と、上記光結合部材３５に入射光を発する発光部３３ａ・３３ｂとを備え、照明装置１０の表面側から裏面側へ向けて、導光板１３、光結合部材３５、発光部３３ａ・３３ｂがこの順に並んで配設されたものからなっている。したがって、本実施の形態のシーリングライト１における照明装置１０は、発光部３３ａ・３３ｂが導光板１３の裏面側に設けられた光源直下型の照明装置１０となっている。
【００４３】
ここで、本実施の形態では、光結合部材３５は、図４（ａ）（ｂ）に示すように、導光板１３と発光部３３ａ・３３ｂとの間に設けられた断面略かまぼこ状の帯状体、詳細には断面略Ｕ字形状の棒状体からなっている。光結合部材３５の材質は導光板１３の材質と同じ樹脂からなっている。同じ材質であれば、屈折率を同じにすることができるので、光結合部材３５から導光板１３への光の入射が円滑に行われる。導光板１３の屈折率が光結合部材３５の屈折率よりも僅かに高い構成でも構わない。また樹脂に限るものではなく硝子等の材質でも構わない。また、発光部３３ａ・３３ｂの周囲に白色樹脂などで図示しない側壁を形成して配光制御をすることで、光結合部材３５への結合効率を向上することができる。
【００４４】
上記光結合部材３５は、詳細には、図４（ａ）に示すように、光結合部材３５における導光板１３側の表面は、平板状の導光板１３に当接する頂部平坦面３５ａと、この頂部平坦面３５ａから両端側にそれぞれ曲面３５ｂ・３５ｃを有する形状からなっている。
【００４５】
上記曲面３５ｂ・３５ｃは、例えば、図４（ａ）に示す断面放物線とすることができる。ただし、必ずしもこれに限るものではなく、図５（ａ）〜（ｂ）に示すように、断面楕円とすることも可能であり、その他、弓型等の湾曲形状、又は頂部平坦面３５ａから斜めに傾斜する平面であっても、導光板に光を有効に結合できる形状であれば構わない。
【００４６】
上記光結合部材３５における導光板１３側とは反対側の面、つまり光結合部材３５の下端は、図４（ａ）に示すように、下端平坦面３５ｄとなっており、その一部に上述したスペーサ３６ａ・３６ｂが形成され、発光部３３ａ・３３ｂと光結合部材３５の衝突を防ぐスペーサになっている。発光部３３ａ・３３ｂは、ＬＥＤ基板３４ａ・３４ｂにそれぞれボンディングされている。上記スペーサ３６ａ・３６ｂは、接着剤等を塗布し、ＬＥＤ基板３４ａ・３４ｂと接着固定されている。尚、図４（ａ）（ｂ）に示すように、発光部３３ａ・３３ｂは、光結合部材３５との間に若干の隙間が形成されているが、これに限られず、発光部３３ａ・３３ｂに損傷を与えない範囲であれば、発光部３３ａ・３３ｂが光結合部材３５と密着していても構わない。
【００４７】
また、光結合部材３５の下端側の中央部には凹部３５ｅが形成されている。ただし、必ずしもこれに限らず、凹部３５ｅが存在せず、光結合部材３５の断面が略半円状の詰った構成でも構わない。すなわち、本実施の形態では、曲面３５ｂ・３５ｃにて反射する光の導光板１３への光路が確保できればよいので、光路とならない部分は凹部３５ｅとしてくり抜くことができる。これにより、コスト削減及び軽量化を図ることができる。尚、凹部３５ｅに図示しない反射シート等の反射手段を設けることも可能である。これにより、頂部平坦面３５ａ近傍で迷光が発生する場合があっても迷光の一部を導光板１３側に反射させその表面側への照射を向上させることができる。
【００４８】
上記光結合部材３５の下端平坦面３５ｄ・３５ｄの下側（裏面側）には、発光部３３ａ・３３ｂがそれぞれ光結合部材３５に近接して設けられている。これら発光部３３ａ・３３ｂは、図４（ｂ）及び図５（ｂ）に示すように、断面放物線又は断面楕円からなる曲面３５ｂ・３５ｃの焦点位置Ｆよりも端部側（側面側）に存在することが好ましい。これにより、例えば、図４（ａ）に示すように、例えば発光部３３ａから出射された光が光結合部材３５の断面放物線の曲面３５ｂにて反射され、その反射光が光結合部材３５の頂部平坦面３５ａに到達し、到達方向を維持して導光板１３に斜めに入射する。そして、導光板１３に入射された光は、図４（ａ）に示す導光板１３の右側の内部を全反射して進みつつ、導光板１３の下面又は上面に形成された図示しない光路変換部である光散乱体と衝突することにより導光板１３中を進む角度が変わり、全反射条件が破られ、導光板１３から出射し、反射シート１４にて反射し、さらに導光板１３内を通過し、導光板１３の表面から出射し、上記拡散シート１１を通して前記シーリングライト１から発光される。尚、発光部３３ｂから出射された光も、図６（ａ）に示すように、発光部３３ａからの光とは対称に進む。すなわち、左右の発光部３３ａ・３３ｂからの光が光結合部材３５を通過し、導光板１３に入射し、その内部を全反射伝搬する様子を模式的に示したものが図６（ａ）である。
【００４９】
このような光路は、図５（ａ）（ｂ）に示す断面楕円の光結合部材３５においても同様である。
【００５０】
このように、光結合部材３５における曲面３５ｂ・３５ｃの形状を断面放物線又は断面楕円とすることによって、発光部３３ａ・３３ｂからの出射光を、断面放物線又は断面楕円の曲面３５ｂ・３５ｃにて反射させて効率よく結合して頂部平坦面３５ａから導光板１３に入射させることができ、図６（ａ）に示すように、シーリングライト１から照明光を出射することができる。尚、断面放物線と断面楕円との対比においては、断面楕円の方が光を絞って導光板１３に入射するよう結合できるので、結合効率を高くすることができる。
【００５１】
この結果、本実施の形態のシーリングライト１における照明装置１０では、図６（ｂ）に示すように、円盤状のシーリングライト１における中央部、つまり中心線上に横切って帯状の光源モジュール３０を設けることにより、図７（ａ）に示すように、導光板１３の中心からＸ軸方向に半径の±約１／３離れた点Ａ・Ｂを通る弦において、図７（ｂ）に示す輝度分布を有する導光板１３からの出射光を得ることができる。この結果、本実施の形態のシーリングライト１では均一で滑らかな輝度分布を得ることが可能となる。
【００５２】
ここで、本実施の形態における円盤状のシーリングライト１の輝度分布について説明する。
【００５３】
すなわち、本実施の形態では、図８に示すように、円盤状の導光板１３において、中心線上に設けられた光源モジュール３０から出射された光Ｐは外周端１３ａに達する。ここで、本実施の形態の導光板１３は例えばアクリル板にてなっているので、スネルの法則により、外周端１３ａでの半径方向（接線Ｑとの法線方向）と光源モジュール３０と直交する方向とのなす角度θが約４２度を境界として、全反射しない領域Ｓ１と全反射する領域Ｓ２・Ｓ２とに分かれる。全反射しない領域Ｓ１は直径の中央側部であり、全反射する領域Ｓ２・Ｓ２は直径の両端側部である。このため、本実施の形態では、図示しない光路変換素子である光散乱部の配設パターン等を調整することにより、導光板１３全体の輝度のさらなる均一化を図っている。
【００５４】
また、本実施の形態の照明装置１０では、図１に示すように、導光板１３の裏面側から発光部３３ａ・３３ｂの光を入射させる。ここで、液晶表示装置のバックライトの分野においては、従来、サイドエッジ型のバックライトが用いられていたが、従来のサイドエッジ型のバックライトの光利用効率が７５％であるのに対して、本実施の形態の照明装置１０の光利用効率は８８％であった。このように、本実施の形態の照明装置１０は、従来のサイドエッジ型のバックライトよりも光利用効率において優れていることが判る。すなわち、従来のサイドエッジ型のバックライトでは、導光板の長手方向の温度上昇に伴う線膨張が大きいことから、発光部と導光板との間に隙間を設ける必要があり、その結果、発光部の出射光がこの隙間から漏れるので、光利用効率を上げることができなかった。この点、本実施の形態の照明装置１０では、導光板１３の直下に発光部３３ａ・３３ｂを設けているので、導光板１３が熱膨張したときにも膨張寸法は小さい。したがって、隙間を設ける必要がないので、光利用効率を上げることができるものとなっている。
【００５５】
また、その結果、本実施の形態の照明装置１０では、従来のサイドエッジ型のバックライトとは異なり、図１に示すように、シーリングライト１の端部に光源が存在しないので、シーリングライト１の端部に、直接、フレーム２０を設けることが可能である。この結果、額縁寸法を６ｍｍ以下にした面発光が可能になる。さらに、フレーム２０を透明、半透明又は乳白色の樹脂材料にて構成することによって、フレーム２０も含めた全面発光が可能になる。フレーム２０の形状や材質を最適化することにより、裏面方向に発光する間接照明が可能になる。
【００５６】
ところで、本実施の形態では、照明装置１０は、例えば円盤状となっているが、必ずしもこれに限らず、図９（ａ）〜（ｄ）に示すように、各種の形状とすることができる。具体的には、図９（ａ）は矩形の導光板１３であり、図９（ｂ）は矩形の角が面取りされた導光板１３であり、図９（ｃ）は楕円の導光板１３であり、図９（ｄ）は菱形の導光板１３である。
【００５７】
この場合、図９（ａ）に示す矩形の導光板１３では、光源モジュール３０からの光の導光方向、つまり帯状に延伸する光源モジュール３０に直交する方向（進行方向）においては、光量は徐々に減少する。このため、光散乱部のドットパターンの分布は進行方向に向かうに伴ってドットパターンの数を増加させることにより、導光板１３から表面側への均一な輝度分布を得ることができる。一方、光の導光方向に垂直な方向（垂直方向）においては、光量は一定であり、この結果、光散乱部のドットパターンの分布も均一である。
【００５８】
また、図９（ｂ）に示す矩形の角が面取りされた導光板１３では、方形部分では、図（ａ）と同様である。すなわち、光源モジュール３０からの光の導光方向（進行方向）においては、光量は徐々に減少する。このため、光散乱部のドットパターンの分布は進行方向に向かうに伴ってドットパターンの数を増加させることにより、導光板１３から表面側への均一な輝度分布を得ることができる。また、光の導光方向に垂直な方向（垂直方向）においては、光量は一定であり、この結果、光散乱部のドットパターンの分布も均一である。
【００５９】
一方、矩形の角の面取り部分では、光の導光方向に垂直な方向（垂直方向）において、光は全反射し、この結果、導光板１３から表面側への均一な輝度分布を得るためには、垂直方向に進むに伴って、光散乱部のドットパターンを減少させる必要がある。
【００６０】
さらに、図９（ｃ）に示す楕円の導光板１３では、光源モジュール３０からの光の導光方向（進行方向）においては、光量は徐々に減少する。このため、光散乱部のドットパターンの分布は進行方向に向かうに伴ってドットパターンの数を増加させることにより、導光板１３から表面側への均一な輝度分布を得ることができる。一方、光の導光方向に垂直な方向（垂直方向）においては、光は全反射し、この結果、導光板１３から表面側への均一な輝度分布を得るためには、垂直方向に進むに伴って、光散乱部のドットパターンを減少させる必要がある。
【００６１】
また、図９（ｄ）に示す菱形の導光板１３では、光源モジュール３０からの光の導光方向（進行方向）においては、光量は徐々に減少する。このため、光散乱部のドットパターンの分布は進行方向に向かうに伴ってドットパターンの数を増加させることにより、導光板１３から表面側への均一な輝度分布を得ることができる。一方、光の導光方向に垂直な方向（垂直方向）においては、光は全反射し、この結果、導光板１３から表面側への均一な輝度分布を得るためには、垂直方向に進むに伴って、光散乱部のドットパターンを減少させる必要がある。
【００６２】
尚、本実施の形態では、照明装置１０の光源モジュール３０は、帯状に設けられているが、必ずしもこれに限ることはない。例えば、図１０に示すように、枠状であるリング状とすることが可能である。このように、照明装置１０の形状に沿う枠状の光源モジュール３０とすることによって、輝度の均一化を容易に図ることができる。
【００６３】
また、本実施の形態の光源モジュール３０では、上述したように、光源モジュール３０においては光結合部材３５の長手方向に沿って２列の発光部３３ａ・３３ｂが設けられている。したがって、この２列の発光部３３ａ・３３ｂの色温度をそれぞれ異ならせることによって、図１１に示すように、調光・調色照明が可能となる。具体的には、発光部３３ａを昼白色とし、発光部３３ｂを電球色とする。これにより、前記シーリングライト１の外側では昼白光を照射し、シーリングライト１の内側では電球色を照射する等の調光・調色照明を行うことが可能となる。
【００６４】
さらに、本実施の形態では、光源モジュール３０は１列にて設けられていたが、必ずしもこれに限らず、複数列であってもよい。これにより、明るさの向上及び調光照明が可能となる。
【００６５】
このように、本実施の形態の照明装置１０では、導光板１３と発光部３３ａ・３３ｂとの間には、導光板１３に対して斜めに光を入射させるように発光部３３ａ・３３ｂからの出射光を結合する光結合部材３５が設けられている。このため、導光板１３の裏面の発光部３３ａ・３３ｂから出射された光は光結合部材３５を介して導光板１３に結合して斜めに入射され、導光板１３の内部を全反射しながら導光板１３の端部まで移動し、その途中で光路変換素子である光散乱部にて全反射条件が破れて導光板１３の表面側に出射される。
【００６６】
この結果、発光部３３ａ・３３ｂを光結合部材３５の裏面に沿って並べるだけで、導光板１３の全面から光を照射することができる。この結果、発光部３３ａ・３３ｂを導光板１３の裏面の全体に配置するのに比べて、発光部３３ａ・３３ｂの個数を減らすことができる。
【００６７】
また、本実施の形態では、導光板１３とは別体の光結合部材３５を設けることにより、平板状の導光板１３に対して斜めに光を入射させ、導光板１３の内部で全反射させて全体に導光させることができる。この結果、導光板１３を加工しなくても、光結合部材３５を介して、発光部３３ａ・３３ｂからの入射光を導光板１３の内部にて導光させ、導光板１３から均一に光を照射することができる。
【００６８】
さらに、本実施の形態では、発光部３３ａ・３３ｂは、光結合部材３５へ向けての出射光の光軸方向が導光板１３に対して直交するように配置されている。このため、発光部３３ａ・３３ｂの配置を平板状の導光板１３に対して斜めにする必要がないので、発光部３３ａ・３３ｂの配置も容易であり、構造が単純である。
【００６９】
また、本実施の形態では、発光部３３ａ・３３ｂは色温度２０００Ｋ〜６０００Ｋの光を出射する。このため、シーリングライト１等の照明機器として適切に利用することができる。
【００７０】
したがって、発光部３３ａ・３３ｂの個数の増加及び導光板の加工を伴うことなく、導光板１３の全体での均一照射を可能とする照明装置１０を提供することができる。
【００７１】
また、本実施の形態では、導光板１３を加工せずに済み、かつ下方から光入射するので、導光板１３及びシーリングライト１の薄型化を図ることができる。具体的には、導光板１３の加工にはある程度の厚さが必要である。この場合、例えば、エッジライト方式の導光板を考えた場合、発光部３３ａ・３３ｂの幅よりも導光板１３を薄くすると光結合率が低下するため薄型化に限界がある。この点、本実施の形態では、導光板１３を薄型化すれば、シーリングライト１の薄型化に繋がる。また、導光板１３の材料を節約できるので、低コスト化を図ることができる。また、発光部３３ａ・３３ｂをその光軸が導光板１３に垂直になるように実装すればよいので、組み立てが簡単である。すなわち、従来のエッジライトの場合は、側面から発光部３３ａ・３３ｂを取り付ける必要があるので、製造がやや困難となる。
【００７２】
また、本実施の形態の照明装置１０では、光結合部材３５は、帯状に設けられている。
【００７３】
これにより、光結合部材３５と発光部３３ａ・３３ｂとの関係を１：１にする必要がなくなり、複数の発光部３３ａ・３３ｂを１つの光学部材にて覆うので、光学系の構造を単純化することができる。また、発光部３３ａ・３３ｂも光結合部材３５に沿って設けることができるので、発光部３３ａ・３３ｂの配線が容易となる。
【００７４】
尚、光結合部材３５が帯状に設けられている構成においては、光結合部材３５が複列であってもよい。この場合、特に、複列の光結合部材３５の輝度分布が対称になるように、導光板１３の縦又は横の中心線に対称に配置することが好ましい。また、光結合部材３５が複列の場合は、導光板１３の表面から出射される光の輝度は、平板状の導光板１３における中央の輝度が導光板１３の端の輝度よりも高くなるように配置することが望ましい。
【００７５】
また、本実施の形態の照明装置１０では、光結合部材３５は、平板状の導光板１３における縦又は横方向の中心線上に設けられている。これにより、導光板１３における縦又は横方向の中心線を軸として輝度を対称にすることが可能となる。したがって、輝度分布において適切な照明装置１０を提供することが可能となる。
【００７６】
また、本実施の形態の照明装置１０では、光源は、複数の発光部３３ａ・３３ｂからなっている。これにより、発光部３３ａ・３３ｂは、白熱球に比べて低消費電力・低発熱性であり、省エネルギー化が可能となる。
【００７７】
さらに、本実施の形態の照明器具としてのシーリングライト１は、照明装置１０を備えている。これにより、発光部３３ａ・３３ｂの個数の増加及び導光板１３の加工を伴うことなく、導光板１３全体での均一照射を可能とする照明装置１０を備えたシーリングライト１を提供することができる。
【００７８】
また、本実施の形態の照明装置１０では、導光板１３の下側には、導光板１３を平面で保持する平板状のシャーシであるバックシャーシ１５が設けられていると共に、バックシャーシ１５の導光板保持面は、光結合部材３５が導光板１３に当接する部分に開口を有し、光結合部材３５及び発光部３３ａ・３３ｂは、バックシャーシ１５の導光板保持面よりも下方に位置している。
【００７９】
このような構成とすることによって、導光板１３の裏面側においては、光結合部材３５及び発光部３３ａ・３３ｂのみが突出していることになる。したがって、光結合部材３５及び発光部３３ａ・３３ｂ以外の部分を薄型化することが可能となる。このため、全体として薄型化を図ることができる。さらに、このような構成とすることによって、発光部３３ａ・３３ｂの放熱の面でも優れたものとなる。また、光源モジュール３０をバックシャーシ１５と接続しておくことによって、バックシャーシ１５が放熱板として機能するので、高い放熱性能を得ることができる。この結果、発光部３３ａ・３３ｂの発光効率も向上する。
【００８０】
また、本実施の形態のシーリングライト１では、発光部３３ａ・３３ｂは、光結合部材３５の長手方向に沿って２列になっている。具体的には、発光部３３ａ・３３ｂは、断面半円状の光結合部材３５における下端弦の両端部の直下に中心線に沿って平行に２列に設けられている。
【００８１】
これにより、導光板１３に入射させるときに、２列の発光部３３ａ・３３ｂをそれぞれ反対方向に光出射させることによって、２列間の中点を通る線を軸対称として光結合部材３５の両側つまり導光板１３の両端側にそれぞれ導光させることができる。尚、上記２列間の中点を通る線が導光板１３の中心線に一致する場合には、導光板１３の中心線を軸対称として導光板の両端側にそれぞれ導光させて該導光板１３の中心線に軸対称となる輝度分布を得ることができる。したがって、単純な構造にて、導光板１３において輝度分布の均一化を図ることができる。すなわち、発光部３３ａが単独の場合は、発光部３３ａの直上が光透過せずに暗部となる虞がある。それを他の発光部３３ｂからの光にて補うことが可能となる。
【００８２】
尚、特許文献２に開示された表示装置用バックライト２００では、発光ダイオード２０１の直上の輝度が周囲より明るくなり、輝線が発生するので、均一な輝度分布を作ることができないという問題があったが、本実施の形態では、その問題を解消することができる。
【００８３】
また、本実施の形態の照明装置１０は、そのまま大型平面光源への適用が可能であり、大きなシーリングライト１を提供することも可能である。さらに、導光板１３の周辺に部材が不要であることから、シームレスに並べることにより、さらに、大きなシーリングライト１への適用が可能である。
【００８４】
従来の液晶表示装置におけるサイドエッジ型のバックライトでは、導光板の周囲に光源を配置し、導光板の側面から導光板内に入射した光を液晶パネル側（表面側）から取り出す。このようなバックライトでは、照明装置の端部（外周縁部）は光入射部として利用されている。本実施の形態の照明装置１０では、従来のサイドエッジ型のバックライトとは異なり、シーリングライト１の端部に光源が存在しないので、シーリングライト１の端部からの光取出しを可能にする。
【００８５】
本実施の形態の照明装置１０では、導光板１３に入射した光の一部に対し、その光の方向を制御して、少なくとも一部の光を導光板１３の裏面側へ照射させることができる照射方向制御部が外周縁部に設けられている。尚、本実施の形態の照明装置１０では、照射方向制御部は、フレーム２０によって構成されている。
【００８６】
本実施の形態の照明装置１０において、外周に備えられるフレーム２０は、樹脂（アクリル樹脂やポリカーボネート等）によって形成され、光透過性部材として具備される。上述したように、導光板１３に入射された光は、導光板１３の内部を全反射して進む途中で、導光板１３の表面側から出射されて直接照明光となる。しかしながら、全ての光が上記直接照明光として出射されるわけではなく、一部の光は導光板１３の外周端部に到達してここから出射される。フレーム２０は、導光板１３の外周端部から出射される光を制御し、天井照明等の間接照明光として利用する機能を有している。尚、フレーム２０で制御される光の全てが天井側へ照射されて間接照明光になる必要は無く、一部の光は照明装置１０から室内側へ照射されても良い。
【００８７】
本実施の形態の照明装置の外周縁部の構成を図１２（ａ）〜（ｅ）に示す。図１２(ａ）に示す構成では、フレーム２０は、拡散シート１１の表面およびバックシャーシ１５の裏面の両方に接するように、断面コの字形状となっている。フレーム２０には、拡散シート１１の表面に接する突出部（第１の突出部）２０Ａと、バックシャーシ１５の裏面に接する突出部（第２の突出部）２０Ｂが形成されている。すなわち、突出部２０Ａは、導光板１３の表面側で導光板１３と平行に配置されており、突出部２０Ｂは、導光板１３の裏面側で導光板１３と平行に配置されている。導光板１３の外周端部から出射されてフレーム２０に入射された光は、フレーム２０内を導光され、側面方向のみならず裏面方向にも出射され、間接照明光として利用される。
【００８８】
このように、フレーム２０は、その内部で光を導光させて間接照明光となるように光制御する。このため、フレーム２０は、光透過性を有することが必要ではあるが、あまり透明性の高い（光拡散性の低い）部材とすることは好ましくなく、ある程度の光拡散性を持たせることが好ましい。
【００８９】
さらに、フレーム２０は、透明性の低い部材とすることで、拡散シート１１や導光板１３等の端部が視認されにくくする目隠し効果を得ることもできる。尚、フレーム２０は、例えば乳白色等の着色がされていてもよく、このようにフレーム２０が着色されていれば、上記目隠し効果をより一層高めることができる。また、フレーム２０の表面はブラスト加工されていてもよい。フレーム表面をブラスト加工することで、フレーム内を透過・導光する光を散乱させ、天井へ照射する光分布を変化させることも可能となる。
【００９０】
図１２（ｂ）に示す照明装置１０は、導光板１３とフレーム２０との間に、ハーフミラー等の一部透過反射部材２１を設けた構成である。この構成では、導光板１３の外周端部から出射される一部の光は透過されて間接照明光として利用でき、一部の光は導光板１３側に反射されて直接照明光として利用することができる。これにより、一部透過反射部材２１の反射率を選択することで、直接照明光と関節照明光との比率を変えることが可能となる。また、一部透過反射部材２１で反射された光は、直接照明光の周辺領域の輝度アップに寄与するため、直接照明光のムラ低減が可能となる。
【００９１】
図１２（ｃ）に示す照明装置１０は、フレーム２０の表面側に反射部材２２を形成した構成である。反射部材２２は、例えば、フレーム２０の樹脂表面に直接メッキを施して形成しても良く、あるいは、アルミやＳＵＳ等の金属板にメッキを施した反射板を作成してこれをフレーム２０に貼り付けてもよい。メッキとしては、ニッケルメッキやクロムメッキを好適に使用できる。
【００９２】
反射部材２２は、フレーム２０を室内側に導光された光を反射し、天井側への照射光量を増加させることができる。すなわち、天井への間接照明光を増加させることができる。
このため、反射部材２２は、導光板１３と平行となるように配置されていることが好ましい。また、反射部材２２は、フレーム２０との接触面においてのみ反射面となっておればよく、反対側（室内側）の面は、任意の色や模様をつけることによって照明装置１０のデザインとして用いることができる。
【００９３】
また、フレーム２０に形成される突出部２０Ａと２０Ｂとはその長さが同じである必要は無い。図１２（ｄ）に示す照明装置１０では、突出部２０Ａ＜突出部２０Ｂとなるように形成されており、天井側の取出し光量を室内側の取出し光量よりも多くすることができる。逆に、図１２（ｅ）に示す照明装置１０では、突出部２０Ａ＞突出部２０Ｂとなるように形成されており、室内側の取出し光量を天井側の取出し光量よりも多くすることができる。
【００９４】
さらに、図１２（ａ）〜（ｅ）の構成では、拡散シート１１は導光板１３に対して貼着されておらず、拡散シート１１と導光板１３との間には空気層１２が設けられている。これにより、導光板１３の表面から出射される光は空気層１２での散乱を受け、直接照明光における均一性を一層向上させることができる。また、導光板１３には光散乱部のドットパターンが形成されているが、空気層１２の存在によりこれらドットパターンが表面側から視認されるのを防止することができる。そして、フレーム２０における突出部２０Ａは、導光板１３に対して貼着されていない拡散シート１１と空気層１２との間隔を維持するように支持する機能も有する。
【００９５】
また、図１２（ａ）〜（ｅ）の構成では、フレーム２０は、突出部２０Ａ・２０Ｂを備えた断面コの字形状とされているが、本発明の照明装置はこれに限定されるものではなく、図１３に示すように、フレーム２０は突出部２０Ａのみを備えた断面Ｌ字形状であっても良い。すなわち、フレーム２０は、導光板１３よりも天井側に光を導光できる部分を有していれば、天井を照明する間接照明光を得ることができる。
【００９６】
このように、本実施の形態の照明装置１０は、導光板１３の表面以外に、導光板１３の表面での照射方向と異なる方向へも照射させる照射方向制御部が外周縁部に構成されており、照射方向制御部は、天井側へ光を導光して出射するフレーム２０から構成されていればよいといえる。このような構成を有することによって、直接照明としての空間照明および間接照明としての天井照明の両方を同時に実現するシーリングライトが提供される。
【００９７】
反射シート１４は、反射率が高いものであれば特に限定されず、当業者によって任意に選択され得る。バックシャーシ１５は、反射シート１４と同一形状かつ同一サイズであればよい。
【００９８】
空間照明に利用される光量と天井照明に利用される光量との割合は、７０：３０〜９５：５が好ましく、８０：２０〜９０：１０がより好ましいが、利用される空間（室内）の広さおよび配置部位によって適宜変更され得る。
【００９９】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、本実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明の照明装置、及びそれを備えた照明機器は、天井直付け形のシーリングライト、壁面に取り付ける壁面照明や、看板等に適用できる。そして、適用分野として、店舗、オフィス等施設、業務用などの各種の照明器具に適用できる。
【符号の説明】
【０１０１】
１ シーリングライト（照明機器）
１０ 照明装置
１１ 拡散シート
１２ 空気層
１３ 導光板
１４ 反射シート
１５ バックシャーシ
２０ フレーム（照射方向制御部，光透過性部材）
２０Ａ 突出部（第１の突出部）
２０Ｂ 突出部（第２の突出部）
２１ 一部透過反射部材
２２ 反射部材
３０ 光源モジュール
３１ 光源ホルダー
３３ａ・３３ｂ 発光部
３５ 光結合部材
３５ａ 頂部平坦面
３５ｂ・３５ｃ 曲面
３５ｄ 下端平坦面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状の導光板と、該導光板の裏面側に配置された光源とを備え、該光源からの出射光を該導光板に入射させ、入射した光を該導光板の内部で全反射させて導光しながら該導光板の少なくとも表面側から照射させる照明装置であって、
上記導光板に対して斜めに光を入射させるように上記光源からの出射光を結合する光結合部材が、該導光板と該光源との間に設けられていると共に、
上記導光板の外周端部には、該導光板の外周端部から出射される光の方向を制御する照射方向制御部が設けられていることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
上記照射方向制御部は、上記導光板の外周に備えられた光透過性部材からなっており、
上記光透過性部材は、上記導光板の外周端部から出射される光をその内部で導光した後、その少なくとも一部の光を該導光板の表面側と異なる方向へ照射させることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
上記導光板と上記光透過性部材との間には、上記導光板の外周端部から出射される光の一部を透過しかつ一部を反射する一部透過反射部材が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
上記光透過性部材の表面側には、上記光透過性部材の内部を導光され該光透過性部材の表面側に出射された光を反射させる反射部材が設けられていることを特徴とする請求項２または３に記載の照明装置。
【請求項５】
上記反射部材は、上記導光板と平行となるよう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。
【請求項６】
上記光透過性部材は、上記導光板の表面側で上記導光板と平行に配置された第１の突出部と、上記導光板の裏面側で上記導光板と平行に配置された第２の突出部とを有していることを特徴とする請求項２から５の何れか一項に記載の照明装置。
【請求項７】
上記第１の突出部と第２の突出部とは、突出長さが互いに異なっていることを特徴とする請求項６記載の照明装置。
【請求項８】
請求項１から７の何れか一項に記載の照明装置を備えていることを特徴とする照明機器。
【請求項１】
平板状の導光板と、該導光板の裏面側に配置された光源とを備え、該光源からの出射光を該導光板に入射させ、入射した光を該導光板の内部で全反射させて導光しながら該導光板の少なくとも表面側から照射させる照明装置であって、
上記導光板に対して斜めに光を入射させるように上記光源からの出射光を結合する光結合部材が、該導光板と該光源との間に設けられていると共に、
上記導光板の外周端部には、該導光板の外周端部から出射される光の方向を制御する照射方向制御部が設けられていることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
上記照射方向制御部は、上記導光板の外周に備えられた光透過性部材からなっており、
上記光透過性部材は、上記導光板の外周端部から出射される光をその内部で導光した後、その少なくとも一部の光を該導光板の表面側と異なる方向へ照射させることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
上記導光板と上記光透過性部材との間には、上記導光板の外周端部から出射される光の一部を透過しかつ一部を反射する一部透過反射部材が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
上記光透過性部材の表面側には、上記光透過性部材の内部を導光され該光透過性部材の表面側に出射された光を反射させる反射部材が設けられていることを特徴とする請求項２または３に記載の照明装置。
【請求項５】
上記反射部材は、上記導光板と平行となるよう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。
【請求項６】
上記光透過性部材は、上記導光板の表面側で上記導光板と平行に配置された第１の突出部と、上記導光板の裏面側で上記導光板と平行に配置された第２の突出部とを有していることを特徴とする請求項２から５の何れか一項に記載の照明装置。
【請求項７】
上記第１の突出部と第２の突出部とは、突出長さが互いに異なっていることを特徴とする請求項６記載の照明装置。
【請求項８】
請求項１から７の何れか一項に記載の照明装置を備えていることを特徴とする照明機器。
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図７】
【図１０】
【図１１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図７】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２２６９６４（Ｐ２０１２−２２６９６４Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９３４０６（Ｐ２０１１−９３４０６）
【出願日】平成２３年４月１９日（２０１１．４．１９）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１９日（２０１１．４．１９）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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