照明装置

【課題】側面あるいは背面方向まで光を照射させることができるとともに、輝度ムラを低減することが可能な照明装置を提供する。
【解決手段】照明装置は、基材２と、基材上に配置された光源６と、前記光源を覆って前記基材に取付けられた導光体４と、を備え、前記導光体は、前記光源からの光が入射する光入射部４ｃと、この光入射部から延出し、先細のクサビ状の断面形状を有する光出射部４ａ、４ｂと、を有し、前記光出射部内を反射導光するうちに光出射部の両面から臨界角を超えた光が外部に出射する配光の偏った光を主たる照射光とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、導光体を用いた照明装置に関し、特に照射範囲を限定した照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
照明装置は多岐に渡っているが、その光源としては、白熱フィラメント、蛍光灯、ＬＥＤ、などが用いられている。これらの光源から出射される光は、そのままでは点あるいは線状であり、放出する光の方向も全方位に及ぶもの、あるいは、特定の方向に強くなるもの等、光源独自の特性を有している。
【０００３】
これらの光源を用いて、光源像や照射範囲を制御する手段としては、導光体を用いる技術が提案されている。代表的なものとして、クサビ断面を有する板状の導光体を設け、この導光体の端面より線状光源の光を入射し、導光体中を導光する光を導光体出射面と反対側の面に設けた拡散部材にて拡散偏向させて主に導光体出射面の法線方向に光を取り出す技術があり、液晶ＴＶのバックライトや各種照明装置に用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０４−１１８８０３号公報
【特許文献２】特開平０５−６７０４号公報
【特許文献３】特開２００１−１７６３１７号公報
【特許文献４】特開２００４−３１１３６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
板状導光体の端面から線光源より光を入射し、背面側の拡散部材で導光光線を拡散させて前面側より取り出す照明装置では、配光分布が拡がってしまい、部材構成も複雑になる。特に、一般的な照明装置では、直下領域を照射すると同時に、側面方向へは不要な眩しさを与えないように遮光することが重要であるが、板状導光体を用いた上記照明装置では、この側面方向の眩しさに問題がある。
【０００６】
この発明は以上の点を鑑みてなされたもので、その課題は、簡単な構成で必要な照射範囲に合わせて配光分布を制御できる照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態によれば、照明装置は、基材と、基材上に配置された光源と、前記光源を覆って前記基材に取付けられた導光体と、を備え、
前記導光体は、前記光源からの光が入射する光入射部と、この光入射部から延出し、先細のクサビ状の断面形状を有する光出射部と、を有し、
前記光出射部内を反射導光するうちに光出射部の両面から臨界角を超えた光が外部に出射する配光の偏った光を主たる照射光とする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る照明装置を示す斜視図。
【図２】図２は、前記照明装置を示す分解斜視図。
【図３】図３は、前記照明装置の断面図。
【図４】図４は、前記照明装置の光線軌道を説明する図。
【図５】図５は、前記照明装置の配光分布を説明する図。
【図６】図６は、第２の実施形態に係る照明装置を示す断面図。
【図７】図７は、第３の実施形態に係る照明装置を示す断面図。
【図８】図８は、第４の実施形態に係る照明装置を示す断面図。
【図９】図９は、第５の実施形態に係る照明装置を示す断面図。
【図１０】図１０は、第６の実施形態に係る照明装置を示す断面図。
【図１１】図１１は、第７の実施形態に係る照明装置を示す断面図。
【図１２】図１２は、第８の実施形態に係る照明装置を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら、種々の実施形態に係る照明装置について詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１、図２、図３は、第１の実施形態に係る照明装置を示している。図１ないし図３に示すように、照明装置１は、基材２と、ＬＥＤから成る光源６と、断面が２股のクサビ形状となっている導光体４と、を備え、図示しない駆動回路により光源６を点灯し、導光体４から外部に光を照射する。
【００１０】
基材２は、例えば、細長い矩形板状に形成され、複数の光源６は、この基材の長手方向に沿って直線状に並んで、かつ、互いに所定の間隔を置いて、基材上に設置されている。各光源６は、例えば、ＬＥＤチップと、このＬＥＤチップを覆う封止樹脂とで構成され、封止樹脂にはＬＥＤチップからの１次光線を白色光線に変換する蛍光体粒子が分散配合されている。電力は、図示しない駆動回路を介して光源６に供給され、光源６は、白色光を放出する。この白色光は、基材２の法線方向、すなわち、前方方向に強い光度で光を放出する。
【００１１】
導光体４は、光源６を覆って設けられ光源からの光が入射する光入射部４ｃと、この光入射部からそれぞれ延出し、先細のクサビ状の断面形状を有する第１光出射部４ａおよび第２光出射部４ｂと、を有し、例えば、樹脂により一体に成形されている。すなわち、導光体４は、光源６から入射した光を２分する左右対称の２股に分かれた第１および第２光出射部４ａ、４ｂを有し、第１および第２光出射部間の開き角度θは、例えば、２０度としている。そして、導光体４は、第１および第２光出射部４ａ、４ｂを基材２の長手方向に沿って引伸ばした細長い板状に形成されている。第１光出射部４ａおよび第２光出射部４ｂの各々の両面は、透明な光出射面を形成している。
【００１２】
導光体４の光入射部４ｃは、光源６を収納するとともに入射した光を第１および第２光出射部４ａ、４ｂに向けて適時偏向させる凹所と、凹所５の両側に位置し基材２に固定された固定部と、固定部の更に外側に位置する全反射プリズム部とを有している。この光入射部４ｃにより、光源６から放出される全ての光を漏らすことなく第１および第２光出射部４ａ、４ｃに導いている。
【００１３】
第１および第２光出射部４ａ、４ｃに導かれた光は、クサビ状断面内で全反射を繰り返すうちに全反射できる臨界角を超えて光出射部の光出射面から外部に漏れ出す。この漏れ出す光は、図３に矢印で示すように、クサビ形状の先細の突出方向に偏った配光分布を持つ。このような偏った配光分布をもって出射される光を活用して照明装置の配光を制御している。
【００１４】
ここで、第１および第２光出射部４ａ、４ｂの各々は、表裏２面の光出射面を有するため、１つの光出射部４ａ又は４ｂが外部に放出する光の配光分布では表裏面に対応する２つの最大光度が現れる。本実施形態では、２つの最大光度の開き角度α（α１＋α２）は、例えば６０度である。この２つの最大光度の開き角度αは、第１および第２光出射部４ａ、４ｃを鋭角に形成し、あるいは、表面処理を鏡面に仕上げることで小さくなり、その逆の場合は、大きくなり、開き角度αの制御範囲は概ね２０〜８０度となる。また、第１光出射部４ａと第２光出射部４ｂと間の開き角θは、第１および第２光出射部の各々の両面から出射される光の最大光度方向がなす角αよりも小さく形成されている。
【００１５】
本実施形態では、第１および第２光出射部４ａ、４ｂを２股とすることで、上述した表裏２面の最大光度の中間部分の光度低下を補うべく、２股の開き角度を２０度として、それぞれの光出射部の表裏両光出射面から放出される最大光度が良好に分散し、図４および図５に示すように、前方方向βが１００度の範囲に略均等な光度で光を照射するように構成している。
【００１６】
第１および第２光出射部４ａ、４ｂを２股とし、その２股の開き角度θを、１つの光出射部の表裏面が出射する最大光度の開き角度αよりも小さく（θ＜α）に設定することで、計４つの光出射面が形成する最大光度ピークを分散させ、均等な光度分布を実現することができる。
【００１７】
第１および第２光出射部４ａ、４ｂを２股とすることで、２つの光出射部の間に全反射させる谷部を形成することができ、光源６の光を余すことなく第１および第２光出射部４ａ、４ｂに導くとともに、導光体４を薄く設計することが可能となる。
【００１８】
また、図５より判るように、照明装置１が照射する光の配光分布は、照明装置１の前方１００度の範囲に限定されており、それよりも側面側には光がほとんど出射しない。このため、側面方向への不要な眩しさを与えないばかりか、側面方向から導光体４を見ても一見光っていることが判らないようになっている。
【００１９】
本実施形態によれば、吸収をともなう反射部材を使わず、損失の無いフレネル反射を多用して照明装置１の配光分布を制御しており、構造が簡易であるとともに、光源から放出される光の利用効率が極めて高くなる利点がある。
以上のことから、本実施形態によれば、簡単な構成で必要な照射範囲に合わせて配光分布を制御できる照明装置が得られる。
【００２０】
なお、第１の実施形態では、光源６としてＬＥＤを用いたが、その他の光源を用いてもよい。また、クサビ状断面形状や開き角は、適時照明装置に望まれる配光分布や意匠性にあわせて変更することができる。また、クサビ状断面形状はそのままで、導光体４の光出射面を荒く形成し、あるいは、導光体に若干の散乱フィラを混ぜることで、光出射部の光出射面からの配光分布が鋭くなり過ぎるのを緩和するようにしてもよい。クサビ状断面形状や開き角は、導光体４の長手方向の位置により順次変えた構成としてもよい。照明装置１の長手方向には光源６と導光体４が同じ構造で連なっているが、長手方向に沿って導光体の形状を変えることで、照明装置全体としての配光分布をより高度に制御することができる。更に、第１光出射部４ａと第２光出射部４ｂとで、クサビ状断面形状が互いに異なっていてもよい。
【００２１】
次に、他の実施形態に係る照明装置について説明する。後述する他の実施形態において、前述した第１の実施形態と同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００２２】
（第２の実施形態）
図６は、第２の実施形態に係る照明装置の断面図である。第２の実施形態によれば、導光体４は、単一の光出射部４ａを有し、その断面形状はクサビ状に形成され、光入射部４ｃから前方に向かって先細に延出している。導光体４を除く、照明装置１の基本的な構成は、前述した第１の実施形態と同一である。
【００２３】
光出射部４ａが１つの場合、光源６から放出される光の全てを利用する設計では導光体４が図示したように太くなるが、第１の実施形態と同様に、光出射部４ａの側面方向へはほとんど光を発しない配光分布を実現することができる。
【００２４】
なお、本実施形態では、光出射部４ａの先端と根元部とでクサビ角度を変えており、これにより照射範囲内での光度均一化を図っている。
【００２５】
（第３の実施形態）
図７は、第３の実施形態に係る照明装置の断面図である。本実施形態によれば、導光体４は、それぞれクサビ状の断面形状を有する３つの光出射部４ａ、４ｂ、４ｄを有し、計６つの光出射面から放出される光の配光分布を最適化することで、照射範囲の光度均一化を強化したものである。ここでは、２股に分かれる第１光出射部４ａおよび第２光出射部４ｂの間に、第３光出射部４ｄが設けられ、この第３光出射部４は、第１および第２光出射部よりも低い高さに形成されている。
【００２６】
図８に示す第１変形例のように、導光体４は、それぞれクサビ状の断面形状を有する４つの光出射部４ａ、４ｂ、４ｄ、４ｅを備え、照度範囲の光度の一層の均一化を図るようにしてもよい。
【００２７】
なお、制御する配光分布は、所望の角度範囲内の光度均一化だけでなく、正面より斜め方向で光度を強くしてもよい。例えば、デスクライトでは机の範疇に照射範囲が決められ、この範囲の机上の照度、つまり平面上での照度の均一化が求められる。このような用途では、正面より斜め方向の光度を強くして、照明装置から机までの距離が長くなる斜め方向を強くすることで、机上での均一な照度を実現することができる。このような用途においても、本実施形態の照明装置１では配光分布の十分な制御性を有することができる。
【００２８】
（第４の実施形態）
図９は、第４の実施形態に係る照明装置の長手方向に沿った断面図である。
本実施形態によれば、照明装置１の基本的な構成は第１の実施形態と同じであるが、光源６が直線配列されている長手方向に沿った導光体４の断面形状が相違している。すなわち、導光体４の光入射部４ｃには、点状の光源６にあわせて複数のプリズム構造部８ａが設けられている。これにより、導光体４の長手方向に沿った光源６の点状のムラを緩和させている。すなわち、光源６に対向する光入射部４ｃのプリズム構造部８ａにより、入射光を横方向へ広げるとともに、隣合う２つの光源６間にプリズム構造部８ａにより導光体４内の光を正面方向へ全反射させる構成としている。
【００２９】
これにより、点状のムラが緩和されるとともに、照明装置１の長手方向に沿った配光分布を側面方向に出にくい方向に制御することができる。
【００３０】
図１０に示す第２変形例のように、導光体４の光出射部の先端側に谷状の切り込み（先端側プリズム構造部）８ｂを更に設け、光源から正面方向に入射する強い光を左右に散らす構成としてもよい。第２変形例では、導光体４の光出射部の先端側プリズム構造部８ｂと光入射部側のプリズム構造部８ａを併用する構成を示したが、先端側プリズム構造部８ｂのみとして長手方向の配光分布を積極的に広げることも可能である。
以上のように、導光体４にプリズム構造部を設けることにより、長手方向の配光分布を制御することができる。
【００３１】
（第５の実施形態）
図１１は、第５の実施形態に係る照明装置の一部を破断して示す斜視図である。
前述した実施形態では、基材および導光体は細長い直線状としたが、第５の実施形態では、基材２は、円盤状に形成され、複数の光源６は、基材２上にサークル状に並んで配置されている。また、導光体４は、それぞれクサビ状の断面形状を有する２股の第１および第２光出射部４ａを中心軸の回りでサークル状に掃引した形状に形成されている。すなわち、導光体４は、ほぼ円形の光入射部４ｃと、この光入射部４ｃからほぼラッパ状に延出する光出射部４ａとを一体に有している。
【００３２】
上記構成によれば、正面方向略１００度の範囲のみを照射する照明装置を実現することができる。なお、本実施形態でも、前述した様々な変形が可能である。
【００３３】
（第６の実施形態）
図１２は、第６の実施形態に係る照明装置の一部を破断して示す斜視図である。
本実施形態によれば、基材２は、円盤状あるいは円環状に形成され、複数の光源６は、基材２上にサークル状に並んで配置されている。また、導光体４は、それぞれクサビ状の断面形状を有する２股の第１および第２光出射部４ａ、４ｃを中心軸の回りでサークル状に回転掃引した形状に形成されている。すなわち、導光体４は、ほぼ円環状の光入射部４ｃと、この光入射部４ｃから延出する円環状の第１および第２光出射部４ａ、４ｃとを一体に有している。
【００３４】
このような構成においても、正面方向略１００度の範囲のみを照射する照明装置１を実現することができる。なお、導光体４としては、これまでに説明したような様々な断面を用いて所望の配光分布を制御してもよいし、前述した照明装置１を複数配列して大光量の照明装置としてもよい。
【００３５】
上述した第２ないし第６の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、簡単な構成で必要な照射範囲に合わせて配光分布を制御できる照明装置を提供することができる。
【００３６】
本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
例えば、光源の数や種類も特に規定するものではなく、前方に強い指向性のある光源であれば本発明の作用を適用することができる。また、導光体の光出射部のクサビ状断面は、直線状の両側縁を有する形状としたが、すなわち、光出射部は、平坦な光出射面を有する構成としたが、これに限らず、光出射面は、光入射部側から先端側に向かって湾曲する出射面としてもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１…照明装置、２…基材、４…導光体、４ａ、４ｂ、４ｄ、４ｅ…光出射部、
４ｃ…光入射部、６…光源、８ａ、８ｂ…プリズム構造部

【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、基材上に配置された光源と、前記光源を覆って前記基材に取付けられた導光体と、を備え、
前記導光体は、前記光源からの光が入射する光入射部と、この光入射部から延出し、先細のクサビ状の断面形状を有する光出射部と、を有し、
前記光出射部内を反射導光するうちに光出射部の両面から臨界角を超えた光が外部に出射する配光の偏った光を主たる照射光とする照明装置。
【請求項２】
前記導光体の前記光出射部の光出射面は透明である請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記導光体は、それぞれ前記光入射部から延出し、先細のクサビ状の断面形状を有する第１光出射部および第２光出射部光出射部と、を有する請求項１に記載の照明装置。
【請求項４】
前記第１光出射部と第２光出射部と間の開き角は、第１および第２光出射部の各々の両面から出射される光の最大光度方向がなす角よりも小さい請求項３に記載の照明装置。
【請求項５】
前記第１光出射部と第２光出射部と間の開き角は、前記第１および第２光出射部の延出方向の部位により変動している請求項３又は４に記載の照明装置。
【請求項６】
複数の光源を備え、前記複数の光源は、線状、点状、サークル状のいずれかに配列され、前記導光体の光出射部は、前記導光体は、前記光源配列に沿って前記クサビ状断面を引き伸ばした形状を有する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項７】
前記導光体は、前記光源配列に沿った方向に対して光を偏向するプリズム構造を有している請求項５に記載の照明装置。

【図１】