線状発光装置
【課題】製造工程の簡略化、製造コストの低下が図られる線状発光装置を提供すること。
【解決手段】光源と導光棒とを備える線状発光装置であって、前記導光棒の端面が前記光源に対向して入射部となり、前記導光棒の側面の一部が前記光源の光を外部に放射する放射部となり、前記導光棒の長手方向に沿って前記入射部から離れるにつれて深くなる溝が前記放射部の反対側の側面に連続的に形成され、該溝の底面に光拡散処理が施されて該底面の界面が反射部となり、前記導光棒の長手方向に垂直な断面において、前記溝の両側面が前記底面に略垂直である、線状発光装置とする。
【解決手段】光源と導光棒とを備える線状発光装置であって、前記導光棒の端面が前記光源に対向して入射部となり、前記導光棒の側面の一部が前記光源の光を外部に放射する放射部となり、前記導光棒の長手方向に沿って前記入射部から離れるにつれて深くなる溝が前記放射部の反対側の側面に連続的に形成され、該溝の底面に光拡散処理が施されて該底面の界面が反射部となり、前記導光棒の長手方向に垂直な断面において、前記溝の両側面が前記底面に略垂直である、線状発光装置とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は線状発光装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光源と、導光板や導光棒を利用して、線状光や面状光を生成する発光装置がある。特許文献１には、導光板の端面から光を入射し、上面に設けた反射部で反射して下面から面状光を放射する面状発光装置が開示されている。この面状発光装置では、ＬＥＤランプの光軸に対して略平行に延在するＶ字又はＵ字の溝を導光板に設けて、該溝の界面を反射部としている。特許文献２、３には、導光棒の端面から光を入射して、側面の放射部から線状光を放射する線状発光装置が開示されている。特許文献２、３の線状発光装置では、導光棒の放射部と反対側の側面の一部に白色塗料の塗布や印刷、白色テープの貼付などにより反射部を形成して放射部へ光を反射している。また、導光棒の側面の一部に光源から離れるにつれてその深さが深くなるように所定間隔でスリットを設けてその界面を反射部とする構成もある。
【特許文献１】特開２００１−２８２０２号公報
【特許文献２】特開２００８−２１４６１号公報
【特許文献３】特開２００５−１０８６４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
導光棒を利用する線状発光装置において、特許文献１の面状発光装置の構成を適用すると、反射部となるＶ字又はＵ字の溝が光軸に略平行に延在するため、反射光は幅方向に広がり、本来光を照射すべき導光棒の真下方向の光が少なくなり、即ち、光の取り出し効率が低下する。
特許文献２、３の線状発光装置のように導光棒と別の部材で反射部を設けることは、製造工程の複雑化や、部材数の増加による製造コストの増加を引き起こす。また、直接、光を見せる意匠の場合、所定間隔のスリットによる反射部では、線状光が破線のように点々に見えてしまうなど、放射される線状光に輝度ムラが生じやすく照明品質が低下するおそれがある。
そこで本発明は、光の取り出し効率が向上し、放射される線状光の輝度ムラが低減される線状発光装置を提供することを目的の一つとする。また、製造工程の簡略化、製造コストの低下が図られる線状発光装置を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するため、本発明は次の構成からなる。即ち、
光源と導光棒とを備える線状発光装置であって、
前記導光棒の端面が前記光源に対向して入射部となり、
前記導光棒の側面の一部が前記光源の光を外部に放射する放射部となり、
前記導光棒の長手方向に沿って前記入射部から離れるにつれて深くなる溝が前記放射部の反対側の側面に連続的に形成され、該溝の底面に光拡散処理が施され、
前記導光棒の長手方向に垂直な断面において、前記溝の両側面が前記底面に垂直である、線状発光装置である。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の線状発光装置では、導光棒に形成された溝の底面に光拡散処理が施され、その界面が反射部となる。光源の光は導光棒の端面の入射部から入射し、導光棒内を導光し反射部に到達して放射部側に反射される。反射光は放射部から外部へ放射され線状光が生成する。ここで、溝は導光棒の長手方向に沿って連続的に形成され、且つ入射部から離れるにつれて深くなる。該溝の底面の界面である反射部は、導光棒の長手方向に連続性をもって形成されることとなる。そのため、反射部による反射光は連続性のある状態で反射され、最終的に放射される線状光の輝度ムラが低減する。また、反射部は別部材を利用せずに形成されるため部材数が減少して、製造コストが低減する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
（導光棒）
本発明に使用される導光棒の材質は、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等の合成樹脂や、ガラスなどの無機材料などの光透過性材料を挙げることができる。これらの材料を組み合わせて導光棒を形成してもよい。中でもアクリル樹脂を採用することが好ましい。アクリル樹脂は導光作用が高く、成形や取扱が容易だからである。
導光棒の形状は棒状であって、その断面形状は特に限定されず、正方形や長方形などを含む矩形、円形、楕円形、六角形、これらの形状を組み合わせた形状などとすることができる。導光棒の大きさは、必要とされる線状光の長さ、幅、輝度等を考慮して決定することができる。例えば、断面形状が一辺約１０ｍｍの正方形であって、長さ約５００ｍｍの四角柱形状の導光棒を使用することができる。導光棒は型成形、切削などにより成形できる。
【０００７】
導光棒の端面には後述の光源が対向して、当該端面が光源の光が入射する入射部となる。入射部の形状は通常、平坦面であるが、凹湾曲面、凸湾曲面としてもよい。入射部を凹湾曲面として、当該凹部に光源を配置すれば入射部が光源の光放出側を覆うこととなり、入射効率を高めることができる。
導光棒の側面の一部には放射部が設けられる。放射部は通常、平滑面である。四角柱形状の導光棒を使用する場合は、当該導光棒の一つの側面を放射部とすることができる。
導光棒の放射部の反対側の側面には導光棒の長手方向に沿って前記入射部から離れるにつれて深くなる溝（以下、本明細書では「反射溝」ともいう）が連続的に形成される。当該反射溝の底面に光拡散処理が施されて底面の界面が反射部となる。底面に施す光拡散処理は、シボ加工、ブラスト処理など公知の方法を採用することができる。当該光拡散処理は、入射部から離れるにつれて拡散効果が増すように施すことが好ましい。例えば、シボ加工を採用した場合、入射部から離れるにつれてシボの密度を高くすることが好ましい。入射部から離れた領域（即ち、光源から離れた領域）は到達する光量が少ないが、このように光拡散処理を施すことにより、入射部から離れた領域の拡散効果が高まって光の取り出し効率が高まる。これにより、入射部から離れた領域の光量不足が解消され、放射光の輝度の均一化が図られる。なお、反射溝の底面の幅が狭い場合、導光棒の成形と同時に光拡散処理を行うことが好ましい。反射溝に対応する凸条部の上面に微細な凹凸を形成した鋳型を用いて型成形すれば、導光棒の成形と同時に反射溝の底面に光拡散処理を施すことができる。
【０００８】
導光棒の反射溝は導光棒の長手方向に沿って連続的に形成されており、当該反射溝が形成される導光棒の側面を観察すると、反射溝は導光棒の長手方向に延びる一条の溝として観察される。反射溝は導光棒の長手方向に連続的に形成されているため、その底面に設けられる反射部も長手方向に連続性を有する。これにより、光源の光は連続性のある状態で放射部から放射される。その結果、輝度ムラの少ない線状光が生成され、輝線の発生も防止できる。反射溝の両側面は導光棒の長手方向に垂直な断面において、反射溝の底面に略垂直となっている。これにより、光源の光は当該両側面に積極的には照射されない。これにより導光棒の幅方向に過度に広がる光が生じにくく、照射される線状光の幅方向の見切りが明瞭となる。また、反射溝の両側面を略垂直とすれば、その底面をより広く確保することができる。これにより、当該底面の界面である反射部がより広く形成されて、光の取り出し効率が向上して、放射される線状光の輝度の向上に寄与する。なお、導光棒を型成形で形成する場合には、反射溝が開放側（放射部と反対側）に若干広がるように、反射溝の両側面を若干傾斜させることが好ましい。型抜きが容易となるからである。反射溝の底面は平面でもよいし、放射部側に湾出する湾曲面であってもよい。長尺の導光棒を使用する場合は、反射溝の底面を平面とすることが好ましい。成形が容易だからである。
【０００９】
無色透明の導光体棒の他、着色した導光棒を使用することもできる。例えば、導光棒内に顔料などの着色剤を含有させてもよい。または導光棒の放射部に色変換層を設けてもよい。このようにすれば、光源を本来の色と異なる色の光を放出させることが可能となる。下面発光面の全体ではなく、その一部に色変換層を設けることにしてもよい。尚、色変換層は、例えば、蛍光材の印刷、色変換フィルムの貼付、透光性インクの塗布、有色の透光性テープの貼付、有色の透光性樹脂層の形成などにより形成することができる。
【００１０】
（光源） 本発明の線状発光装置の光源の種類は特に限定されないが、ＬＥＤランプであることが好ましい。ＬＥＤランプは、小型で、振動、衝撃に強いなどの利点を有するからである。ＬＥＤランプのタイプは特に限定されず、砲弾型、ＳＭＤ型（表面実装型）等、種々のものを採用できる。ＬＥＤランプの発光色も特に限定されず、白色、青色、赤色、緑色など所望の発光色のＬＥＤランプを使用できる。複数のＬＥＤランプを使用して光源を構成してもよい。
【００１１】
本発明の一態様である線状発光装置は、第１光源と第２光源と導光棒とを備える線状発光装置であって、導光棒の第１端面が第１光源に対向して第１入射部となり、導光棒の第２端面が第２光源に対向して第２入射部となり、導光棒の側面の一部が第１光源又は第２光源の光を外部に放射する放射部となり、導光棒の長手方向に沿って第１入射部及び第２入射部から導光棒の中央部に近づくにつれて深くなる溝が放射部の反対側の側面に連続的に形成され、該溝の底面に光拡散処理が施され、導光棒の長手方向に垂直な断面において、溝の両側面が底面に略垂直である、線状発光装置である。
本態様の線状発光装置では、導光棒の第１端面及び第２端面の両端面が入射部となり、導光棒の両端から光を入射するため、放射光にさらなる輝度の向上が図られる。また、導光棒の両端から光を入射するため、導光棒の中央部は他の領域に比べて、到達する光量が少なく光量不足が生じるが、溝が導光棒の中央部に近づくにつれて深くなるように連続的に形成されているため、かかる光量不足が解消され、放射光の輝度ムラが低減される。
【００１２】
本態様で使用する第１光源及び第２光源の種類は特に限定されないがＬＥＤランプであることが好ましい。ＬＥＤランプは小型であること、駆動電力が小さいこと、発熱量が少ないこと、長寿命であることなど様々な利点を有するからである。ＬＥＤランプの種類は特に限定されないが、第１光源と第２光源とが同種のＬＥＤランプであることは勿論、異種のＬＥＤランプであっても良い。
以下、実施例に基づき本発明をより詳細に説明する。
【実施例１】
【００１３】
本発明の実施例である線状発光装置１の斜視図を図１に示し、側面図を図２Ａ、上面図を図２Ｂに示し、端面図を図３Ａに示し、図１のＰ−Ｐ線断面図を図３Ｂに示し、図１のＱ−Ｑ線断面図を図３Ｃに示す。線状発光装置１は、ＬＥＤランプ１０、導光棒２０を備える。ＬＥＤランプ１０は砲弾型の白色ＬＥＤランプである。ＬＥＤランプ１０の光放出側には導光棒２０が設けられる。導光棒２０は無色透明のアクリル製である。導光棒２０は端面が一辺約６．０ｍｍの正方形で、長さが約５００ｍｍの四角柱形状である。図１に示すように、導光棒２０の端面（符号２１で示す）はＬＥＤランプ１０が対向して入射部２１となる。なお、ＬＥＤランプ１０はその光軸（図示せず）が入射部２１の中心を通り、導光棒２０に平行となるように配置される。導光棒２０の下面（符号２２で示す）は平滑な平面であって、ＬＥＤランプ１０の光を放射する放射部２２となる。
【００１４】
導光棒２０の側面の内、放射部２２と反対側の面（上面２３）には反射溝２４が設けられる。反射溝２４は、始点２４ａから入射部２１と反対側の端面２７上の終点２４ｂまで連続的に設けられており、導光棒２０の長手方向に沿って入射部２１から離れるにつれて深くなり、終点２４ｂの位置において最も深くなっている。始点２４ａは上面２３の幅方向において中央に位置し、始点２４ａと入射部２１との距離Ｌ４は約１０ｍｍある。終点２４ｂの位置における溝の深さＬ５（上面２３から終点２４ｂまでの距離）は約４．０ｍｍである。底面２５は平面であって、図２Ａに示すように、導光棒２０の反射溝２４の底面２５は平面（断面形状は直線）となっている。反射溝２４の両側面２６は図３Ａ、Ｂ及びＣに示すように、底面２５に略垂直な面（断面形状は底面２５の垂線）となっている。但し、導光棒２０は型成形で成形されるため、型抜きが容易なように両側面２６は若干外側に広がるように傾斜している。導光棒２０は反射溝２４に対応する凸条部を有し、当該凸条部の上面に微細な凹凸を形成した鋳型を用いて型成形される。これにより、導光棒２０の成形と同時に反射溝２４の底面２５に微細な凹凸（シボ）を施すことができる。なお、鋳型の凸条部の上面に設けられる微細な凹凸は入射部２１に相当する位置から離れるにつれて、凹凸の密度が高くなるように施されている。これにより、入射部２１から離れるにつれて、シボの密度が高くなるように底面２５のシボが施されることとなる。
【００１５】
図２Ａにおいて、Ｐ−Ｐ線位置はＱ−Ｑ線位置よりも入射部２１から離れており、図３Ｂに示すＰ−Ｐ線位置における反射部２５ａの幅Ｌ２は約３．０ｍｍであり、図３Ｃに示すＱ−Ｑ線位置における反射部２５ａの幅Ｌ１は約２．０ｍｍであって、Ｌ１＜Ｌ２の関係を満たす。なお、端面２７における反射部２５ａの幅Ｌ３は約４．０ｍｍである。
【００１６】
本発明の線状発光装置１の発光態様を以下に説明する。図２Ａに示すように、ＬＥＤランプ１０の光は導光棒２０の入射部２１に照射され、当該入射部２１から導光棒２０に入射する。入射光は導光棒２０内を導光して、反射部２５ａに到達すると、放射部２２側に拡散反射される。反射光は放射部２２から外部に放射され、線状光が生成される。
線状発光装置１によれば、反射層を別部材で設けることなく反射部２５ａが形成されるため、製造コストを低減することができる。また、底面２５のシボ加工は導光棒２０の成形と同時に行われるので製造工程が簡略化される。反射溝２４は長手方向に沿って入射部２１から離れるにつれて深くなるように連続的に形成されているため、反射溝２４の底面２５の界面である反射部２５ａは高い連続性を有する。これにより連続性の高い反射光が生成され、放射される線状光の輝度ムラが低減される。さらに、反射部２５ａのシボ加工は入射部２１から離れるにつれて、シボの密度が高くなるように施されているため、入射部２１から離れるにつれて光拡散反射効果が向上して光の取り出し効率が高くなる。これにより、入射部２１から離れた領域における光量不足が解消され、放射される線状光の輝度ムラが一層低減される。なお、導光棒２０の外形は四角柱形状であり、両端の外形は同一であるため、導光棒２０の組み付け部（図示せず）の設計等が容易である。
【００１７】
図２Ａに示すように、反射部２５ａの幅Ｌ１及びＬ２は、Ｌ１＜Ｌ２の関係を満たしており、反射部２５ａは入射部２１から離れるほどその幅が大きくなっている。これにより、入射部２１から離れた領域ほど反射部２５ａの面積が大きくなり、入射部２１から離れるにつれて光の拡散反射効果が向上して光の取り出し効率が高くなる。入射部２１から離れた領域は到達する光が少ないが、このように形成された反射部２５ａにより入射部２１から離れた領域の光量不足が解消され、線状発光装置１から放射される線状光の輝度ムラが防止される。
【００１８】
反射部２５ａは入射部２１側から約１０ｍｍ離れた位置（始点２４ａ）から形成されている。これにより、ＬＥＤランプ１０に直近の領域の光を積極的には放射部２２に反射しない。ＬＥＤランプ１０に直近の領域は到達する光量が他の領域に比べて多いところ、このように反射部２５ａを形成することにより、ＬＥＤランプ１０に直近の領域における放射光の輝度が過度に高まることが防止できるとともに、当該領域の光が導光棒２０内のより遠方に進行して、ＬＥＤランプ１０（入射部２１）から離れた領域の光となることにより、放射される線状光の輝度ムラが一層防止される。なお、反射溝２４の底面２５は平面であるため、導光棒２０は長尺であるがその成形が容易である。
【００１９】
線状発光装置１では、導光棒２０の反射溝２４の両側面２６は図２Ｂに示すように、始点２４ａから端面２７にかけて直線となっているが、両側面２６の形状はこれに限定されない。第１の変形例として線状発光装置１ａの上面図を図４Ａに示す。線状発光装置１ａでは、導光棒２０ａにおいて反射溝２４の両側面２６ａは導光棒２０ａの幅方向に湾出する湾曲面となっている。但し、図４に示すように、Ｑ’−Ｑ’線位置よりも入射部２１から離れたＰ’−Ｐ’線位置における反射部２５ａの幅Ｌ’２と、Ｑ’−Ｑ’線位置における反射部２５ａの幅Ｌ’１は、Ｌ’１＜Ｌ’２の関係を満たし、反射部２５ａは入射部２１から離れるほどその幅が大きくなっている。このような導光棒２０ａを備える線状発光装置においても線状発光装置１と同等の効果を奏する。
【００２０】
線状発光装置１では、導光棒２０の反射部２５ａは図２Ａに示すように、平面となっているが、反射部２５ａの形状はこれに限定されない。第２の変形例として線状発光装置１ｂの側面図を図４Ｂに示す。線状発光装置１ｂでは、導光棒２０ｂにおいて反射溝２４の底面２５ｂは放射部側に湾出する湾曲面となっている。但し、反射溝２４の深さは入射部２１から離れるにつれて深くなっている。このような導光棒２０ａを備える線状発光装置においても線状発光装置１と同等の効果を奏する。
【実施例２】
【００２１】
本発明の他の実施例である線状発光装置１００の斜視図を図５に示す。なお、線状発光装置１及び線状発光装置１ａと同等の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。線状発光装置１００は第１ＬＥＤランプ１０ａ、第２ＬＥＤランプ１０ｂ、導光棒２００を備える。第１ＬＥＤランプ１０ａ及び第２ＬＥＤランプ１０ｂは砲弾型の白色ＬＥＤランプである。導光棒２００は無色透明のアクリル樹脂製で端面形状が一辺約６．０ｍｍの正方形であって、長さ１０００ｍｍの四角柱形状を有する。導光棒２００は第１入射部２１０ａ、第２第１入射部２１０ｂ、放射部２２０、反射溝２４０を備える。第１入射部２１０ａには第１ＬＥＤランプ１０ａが対向し、第１ＬＥＤランプ１０ａはその光軸が第１入射部２１０ａの中心を通りかつ導光棒２００の長手方向に平行となるように配置される。同様に、第２入射部２１０ｂには第２ＬＥＤランプ１０ｂが対向し、第２ＬＥＤランプ１０ｂはその光軸が第２入射部２１０ｂの中心を通りかつ導光棒２００の長手方向に平行となるように配置される。反射溝２４０は導光棒２００の上面２３０に設けられる。導光棒２００はその長手方向の中央位置Ｒで対象の形状であって、中央位置Ｒで第１領域１００ａと第２領域１００ｂの２つに分割すると、第１領域１００ａ及び第２領域１００ｂはともに線状発光装置１の導光棒２０と同一の形状を有する。即ち、導光棒２００は、２個の導光棒２０の端面２７同士を対向させて、反射溝２４が連続するようにつなぎ合わせた形状である。従って、反射溝２４０は導光棒２００の長手方向に沿って、各入射部２１０ａ、２１０ｂから離れて中央位置Ｒに近づくにつれて深くなるように形成されている。導光棒２０と同様にして導光棒２００の底面２５０にはシボ加工が施され、その界面が反射部２５０ａとなる。
【００２２】
線状発光装置１００では、導光棒２００の両端から光を導入するため、一端から導入する場合に比べて、入射面から離れた領域での光量不足が生じにくい。これにより、より長い導光棒を使用してより長い線状光を生成することができる。なお、導光棒２００は２個の導光棒２０をつなぎ合わせた形状であるため、線状発光装置１と同等の効果を
線状発光装置１００も奏する。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明の線状発光装置は、線状光を利用する様々な構成に使用することができ、例えば、車両室内のルーフイルミネーション、コンソールイルミネーション、インパネ、ドアトリム、各種発光表示部などの光源として利用することができる。
【００２４】
この発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
本明細書の中で明示した論文、公開特許公報、及び特許公報などの内容は、その全ての内容を援用によって引用することとする。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は本発明の実施例である線状発光装置１の斜視図である。
【図２】図２Ａはそれぞれ線状発光装置１の側面図であり、図２Ｂは線状発光装置１の上面図である。
【図３】図３Ａ導光棒２０の端面図であり、図３Ｂは図１のＰ−Ｐ線断面図であり、図３Ｃは図１のＱ−Ｑ線断面図である。
【図４】図４Ａは第１の変形例の線状発光装置１ａの上面図であり、図４Ｂは第２の変形例の線状発光装置１ｂの側面図である。
【図５】図５は本発明の他の実施例である線状発光装置１００の斜視図である。
【符号の説明】
【００２６】
１、１ａ、１ｂ、１００ 線状発光装置
１０、１０ａ、１０ｂ ＬＥＤランプ
２０、２０ａ、２００ 導光棒
２１、２１０ａ、２１０ｂ 入射部
２２、２２０ 放射部
２３、２３０ 上面
２４、２４０ 反射溝
２４ａ、２４１ａ 始点
２４ｂ、２４１ｂ 終点
２５、２５ｂ、２５０ 底面
２５ａ、２５ｃ、２５０ａ 反射部
２６、２６ａ 両側面
２７ 端面
【技術分野】
【０００１】
本発明は線状発光装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光源と、導光板や導光棒を利用して、線状光や面状光を生成する発光装置がある。特許文献１には、導光板の端面から光を入射し、上面に設けた反射部で反射して下面から面状光を放射する面状発光装置が開示されている。この面状発光装置では、ＬＥＤランプの光軸に対して略平行に延在するＶ字又はＵ字の溝を導光板に設けて、該溝の界面を反射部としている。特許文献２、３には、導光棒の端面から光を入射して、側面の放射部から線状光を放射する線状発光装置が開示されている。特許文献２、３の線状発光装置では、導光棒の放射部と反対側の側面の一部に白色塗料の塗布や印刷、白色テープの貼付などにより反射部を形成して放射部へ光を反射している。また、導光棒の側面の一部に光源から離れるにつれてその深さが深くなるように所定間隔でスリットを設けてその界面を反射部とする構成もある。
【特許文献１】特開２００１−２８２０２号公報
【特許文献２】特開２００８−２１４６１号公報
【特許文献３】特開２００５−１０８６４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
導光棒を利用する線状発光装置において、特許文献１の面状発光装置の構成を適用すると、反射部となるＶ字又はＵ字の溝が光軸に略平行に延在するため、反射光は幅方向に広がり、本来光を照射すべき導光棒の真下方向の光が少なくなり、即ち、光の取り出し効率が低下する。
特許文献２、３の線状発光装置のように導光棒と別の部材で反射部を設けることは、製造工程の複雑化や、部材数の増加による製造コストの増加を引き起こす。また、直接、光を見せる意匠の場合、所定間隔のスリットによる反射部では、線状光が破線のように点々に見えてしまうなど、放射される線状光に輝度ムラが生じやすく照明品質が低下するおそれがある。
そこで本発明は、光の取り出し効率が向上し、放射される線状光の輝度ムラが低減される線状発光装置を提供することを目的の一つとする。また、製造工程の簡略化、製造コストの低下が図られる線状発光装置を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するため、本発明は次の構成からなる。即ち、
光源と導光棒とを備える線状発光装置であって、
前記導光棒の端面が前記光源に対向して入射部となり、
前記導光棒の側面の一部が前記光源の光を外部に放射する放射部となり、
前記導光棒の長手方向に沿って前記入射部から離れるにつれて深くなる溝が前記放射部の反対側の側面に連続的に形成され、該溝の底面に光拡散処理が施され、
前記導光棒の長手方向に垂直な断面において、前記溝の両側面が前記底面に垂直である、線状発光装置である。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の線状発光装置では、導光棒に形成された溝の底面に光拡散処理が施され、その界面が反射部となる。光源の光は導光棒の端面の入射部から入射し、導光棒内を導光し反射部に到達して放射部側に反射される。反射光は放射部から外部へ放射され線状光が生成する。ここで、溝は導光棒の長手方向に沿って連続的に形成され、且つ入射部から離れるにつれて深くなる。該溝の底面の界面である反射部は、導光棒の長手方向に連続性をもって形成されることとなる。そのため、反射部による反射光は連続性のある状態で反射され、最終的に放射される線状光の輝度ムラが低減する。また、反射部は別部材を利用せずに形成されるため部材数が減少して、製造コストが低減する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
（導光棒）
本発明に使用される導光棒の材質は、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等の合成樹脂や、ガラスなどの無機材料などの光透過性材料を挙げることができる。これらの材料を組み合わせて導光棒を形成してもよい。中でもアクリル樹脂を採用することが好ましい。アクリル樹脂は導光作用が高く、成形や取扱が容易だからである。
導光棒の形状は棒状であって、その断面形状は特に限定されず、正方形や長方形などを含む矩形、円形、楕円形、六角形、これらの形状を組み合わせた形状などとすることができる。導光棒の大きさは、必要とされる線状光の長さ、幅、輝度等を考慮して決定することができる。例えば、断面形状が一辺約１０ｍｍの正方形であって、長さ約５００ｍｍの四角柱形状の導光棒を使用することができる。導光棒は型成形、切削などにより成形できる。
【０００７】
導光棒の端面には後述の光源が対向して、当該端面が光源の光が入射する入射部となる。入射部の形状は通常、平坦面であるが、凹湾曲面、凸湾曲面としてもよい。入射部を凹湾曲面として、当該凹部に光源を配置すれば入射部が光源の光放出側を覆うこととなり、入射効率を高めることができる。
導光棒の側面の一部には放射部が設けられる。放射部は通常、平滑面である。四角柱形状の導光棒を使用する場合は、当該導光棒の一つの側面を放射部とすることができる。
導光棒の放射部の反対側の側面には導光棒の長手方向に沿って前記入射部から離れるにつれて深くなる溝（以下、本明細書では「反射溝」ともいう）が連続的に形成される。当該反射溝の底面に光拡散処理が施されて底面の界面が反射部となる。底面に施す光拡散処理は、シボ加工、ブラスト処理など公知の方法を採用することができる。当該光拡散処理は、入射部から離れるにつれて拡散効果が増すように施すことが好ましい。例えば、シボ加工を採用した場合、入射部から離れるにつれてシボの密度を高くすることが好ましい。入射部から離れた領域（即ち、光源から離れた領域）は到達する光量が少ないが、このように光拡散処理を施すことにより、入射部から離れた領域の拡散効果が高まって光の取り出し効率が高まる。これにより、入射部から離れた領域の光量不足が解消され、放射光の輝度の均一化が図られる。なお、反射溝の底面の幅が狭い場合、導光棒の成形と同時に光拡散処理を行うことが好ましい。反射溝に対応する凸条部の上面に微細な凹凸を形成した鋳型を用いて型成形すれば、導光棒の成形と同時に反射溝の底面に光拡散処理を施すことができる。
【０００８】
導光棒の反射溝は導光棒の長手方向に沿って連続的に形成されており、当該反射溝が形成される導光棒の側面を観察すると、反射溝は導光棒の長手方向に延びる一条の溝として観察される。反射溝は導光棒の長手方向に連続的に形成されているため、その底面に設けられる反射部も長手方向に連続性を有する。これにより、光源の光は連続性のある状態で放射部から放射される。その結果、輝度ムラの少ない線状光が生成され、輝線の発生も防止できる。反射溝の両側面は導光棒の長手方向に垂直な断面において、反射溝の底面に略垂直となっている。これにより、光源の光は当該両側面に積極的には照射されない。これにより導光棒の幅方向に過度に広がる光が生じにくく、照射される線状光の幅方向の見切りが明瞭となる。また、反射溝の両側面を略垂直とすれば、その底面をより広く確保することができる。これにより、当該底面の界面である反射部がより広く形成されて、光の取り出し効率が向上して、放射される線状光の輝度の向上に寄与する。なお、導光棒を型成形で形成する場合には、反射溝が開放側（放射部と反対側）に若干広がるように、反射溝の両側面を若干傾斜させることが好ましい。型抜きが容易となるからである。反射溝の底面は平面でもよいし、放射部側に湾出する湾曲面であってもよい。長尺の導光棒を使用する場合は、反射溝の底面を平面とすることが好ましい。成形が容易だからである。
【０００９】
無色透明の導光体棒の他、着色した導光棒を使用することもできる。例えば、導光棒内に顔料などの着色剤を含有させてもよい。または導光棒の放射部に色変換層を設けてもよい。このようにすれば、光源を本来の色と異なる色の光を放出させることが可能となる。下面発光面の全体ではなく、その一部に色変換層を設けることにしてもよい。尚、色変換層は、例えば、蛍光材の印刷、色変換フィルムの貼付、透光性インクの塗布、有色の透光性テープの貼付、有色の透光性樹脂層の形成などにより形成することができる。
【００１０】
（光源） 本発明の線状発光装置の光源の種類は特に限定されないが、ＬＥＤランプであることが好ましい。ＬＥＤランプは、小型で、振動、衝撃に強いなどの利点を有するからである。ＬＥＤランプのタイプは特に限定されず、砲弾型、ＳＭＤ型（表面実装型）等、種々のものを採用できる。ＬＥＤランプの発光色も特に限定されず、白色、青色、赤色、緑色など所望の発光色のＬＥＤランプを使用できる。複数のＬＥＤランプを使用して光源を構成してもよい。
【００１１】
本発明の一態様である線状発光装置は、第１光源と第２光源と導光棒とを備える線状発光装置であって、導光棒の第１端面が第１光源に対向して第１入射部となり、導光棒の第２端面が第２光源に対向して第２入射部となり、導光棒の側面の一部が第１光源又は第２光源の光を外部に放射する放射部となり、導光棒の長手方向に沿って第１入射部及び第２入射部から導光棒の中央部に近づくにつれて深くなる溝が放射部の反対側の側面に連続的に形成され、該溝の底面に光拡散処理が施され、導光棒の長手方向に垂直な断面において、溝の両側面が底面に略垂直である、線状発光装置である。
本態様の線状発光装置では、導光棒の第１端面及び第２端面の両端面が入射部となり、導光棒の両端から光を入射するため、放射光にさらなる輝度の向上が図られる。また、導光棒の両端から光を入射するため、導光棒の中央部は他の領域に比べて、到達する光量が少なく光量不足が生じるが、溝が導光棒の中央部に近づくにつれて深くなるように連続的に形成されているため、かかる光量不足が解消され、放射光の輝度ムラが低減される。
【００１２】
本態様で使用する第１光源及び第２光源の種類は特に限定されないがＬＥＤランプであることが好ましい。ＬＥＤランプは小型であること、駆動電力が小さいこと、発熱量が少ないこと、長寿命であることなど様々な利点を有するからである。ＬＥＤランプの種類は特に限定されないが、第１光源と第２光源とが同種のＬＥＤランプであることは勿論、異種のＬＥＤランプであっても良い。
以下、実施例に基づき本発明をより詳細に説明する。
【実施例１】
【００１３】
本発明の実施例である線状発光装置１の斜視図を図１に示し、側面図を図２Ａ、上面図を図２Ｂに示し、端面図を図３Ａに示し、図１のＰ−Ｐ線断面図を図３Ｂに示し、図１のＱ−Ｑ線断面図を図３Ｃに示す。線状発光装置１は、ＬＥＤランプ１０、導光棒２０を備える。ＬＥＤランプ１０は砲弾型の白色ＬＥＤランプである。ＬＥＤランプ１０の光放出側には導光棒２０が設けられる。導光棒２０は無色透明のアクリル製である。導光棒２０は端面が一辺約６．０ｍｍの正方形で、長さが約５００ｍｍの四角柱形状である。図１に示すように、導光棒２０の端面（符号２１で示す）はＬＥＤランプ１０が対向して入射部２１となる。なお、ＬＥＤランプ１０はその光軸（図示せず）が入射部２１の中心を通り、導光棒２０に平行となるように配置される。導光棒２０の下面（符号２２で示す）は平滑な平面であって、ＬＥＤランプ１０の光を放射する放射部２２となる。
【００１４】
導光棒２０の側面の内、放射部２２と反対側の面（上面２３）には反射溝２４が設けられる。反射溝２４は、始点２４ａから入射部２１と反対側の端面２７上の終点２４ｂまで連続的に設けられており、導光棒２０の長手方向に沿って入射部２１から離れるにつれて深くなり、終点２４ｂの位置において最も深くなっている。始点２４ａは上面２３の幅方向において中央に位置し、始点２４ａと入射部２１との距離Ｌ４は約１０ｍｍある。終点２４ｂの位置における溝の深さＬ５（上面２３から終点２４ｂまでの距離）は約４．０ｍｍである。底面２５は平面であって、図２Ａに示すように、導光棒２０の反射溝２４の底面２５は平面（断面形状は直線）となっている。反射溝２４の両側面２６は図３Ａ、Ｂ及びＣに示すように、底面２５に略垂直な面（断面形状は底面２５の垂線）となっている。但し、導光棒２０は型成形で成形されるため、型抜きが容易なように両側面２６は若干外側に広がるように傾斜している。導光棒２０は反射溝２４に対応する凸条部を有し、当該凸条部の上面に微細な凹凸を形成した鋳型を用いて型成形される。これにより、導光棒２０の成形と同時に反射溝２４の底面２５に微細な凹凸（シボ）を施すことができる。なお、鋳型の凸条部の上面に設けられる微細な凹凸は入射部２１に相当する位置から離れるにつれて、凹凸の密度が高くなるように施されている。これにより、入射部２１から離れるにつれて、シボの密度が高くなるように底面２５のシボが施されることとなる。
【００１５】
図２Ａにおいて、Ｐ−Ｐ線位置はＱ−Ｑ線位置よりも入射部２１から離れており、図３Ｂに示すＰ−Ｐ線位置における反射部２５ａの幅Ｌ２は約３．０ｍｍであり、図３Ｃに示すＱ−Ｑ線位置における反射部２５ａの幅Ｌ１は約２．０ｍｍであって、Ｌ１＜Ｌ２の関係を満たす。なお、端面２７における反射部２５ａの幅Ｌ３は約４．０ｍｍである。
【００１６】
本発明の線状発光装置１の発光態様を以下に説明する。図２Ａに示すように、ＬＥＤランプ１０の光は導光棒２０の入射部２１に照射され、当該入射部２１から導光棒２０に入射する。入射光は導光棒２０内を導光して、反射部２５ａに到達すると、放射部２２側に拡散反射される。反射光は放射部２２から外部に放射され、線状光が生成される。
線状発光装置１によれば、反射層を別部材で設けることなく反射部２５ａが形成されるため、製造コストを低減することができる。また、底面２５のシボ加工は導光棒２０の成形と同時に行われるので製造工程が簡略化される。反射溝２４は長手方向に沿って入射部２１から離れるにつれて深くなるように連続的に形成されているため、反射溝２４の底面２５の界面である反射部２５ａは高い連続性を有する。これにより連続性の高い反射光が生成され、放射される線状光の輝度ムラが低減される。さらに、反射部２５ａのシボ加工は入射部２１から離れるにつれて、シボの密度が高くなるように施されているため、入射部２１から離れるにつれて光拡散反射効果が向上して光の取り出し効率が高くなる。これにより、入射部２１から離れた領域における光量不足が解消され、放射される線状光の輝度ムラが一層低減される。なお、導光棒２０の外形は四角柱形状であり、両端の外形は同一であるため、導光棒２０の組み付け部（図示せず）の設計等が容易である。
【００１７】
図２Ａに示すように、反射部２５ａの幅Ｌ１及びＬ２は、Ｌ１＜Ｌ２の関係を満たしており、反射部２５ａは入射部２１から離れるほどその幅が大きくなっている。これにより、入射部２１から離れた領域ほど反射部２５ａの面積が大きくなり、入射部２１から離れるにつれて光の拡散反射効果が向上して光の取り出し効率が高くなる。入射部２１から離れた領域は到達する光が少ないが、このように形成された反射部２５ａにより入射部２１から離れた領域の光量不足が解消され、線状発光装置１から放射される線状光の輝度ムラが防止される。
【００１８】
反射部２５ａは入射部２１側から約１０ｍｍ離れた位置（始点２４ａ）から形成されている。これにより、ＬＥＤランプ１０に直近の領域の光を積極的には放射部２２に反射しない。ＬＥＤランプ１０に直近の領域は到達する光量が他の領域に比べて多いところ、このように反射部２５ａを形成することにより、ＬＥＤランプ１０に直近の領域における放射光の輝度が過度に高まることが防止できるとともに、当該領域の光が導光棒２０内のより遠方に進行して、ＬＥＤランプ１０（入射部２１）から離れた領域の光となることにより、放射される線状光の輝度ムラが一層防止される。なお、反射溝２４の底面２５は平面であるため、導光棒２０は長尺であるがその成形が容易である。
【００１９】
線状発光装置１では、導光棒２０の反射溝２４の両側面２６は図２Ｂに示すように、始点２４ａから端面２７にかけて直線となっているが、両側面２６の形状はこれに限定されない。第１の変形例として線状発光装置１ａの上面図を図４Ａに示す。線状発光装置１ａでは、導光棒２０ａにおいて反射溝２４の両側面２６ａは導光棒２０ａの幅方向に湾出する湾曲面となっている。但し、図４に示すように、Ｑ’−Ｑ’線位置よりも入射部２１から離れたＰ’−Ｐ’線位置における反射部２５ａの幅Ｌ’２と、Ｑ’−Ｑ’線位置における反射部２５ａの幅Ｌ’１は、Ｌ’１＜Ｌ’２の関係を満たし、反射部２５ａは入射部２１から離れるほどその幅が大きくなっている。このような導光棒２０ａを備える線状発光装置においても線状発光装置１と同等の効果を奏する。
【００２０】
線状発光装置１では、導光棒２０の反射部２５ａは図２Ａに示すように、平面となっているが、反射部２５ａの形状はこれに限定されない。第２の変形例として線状発光装置１ｂの側面図を図４Ｂに示す。線状発光装置１ｂでは、導光棒２０ｂにおいて反射溝２４の底面２５ｂは放射部側に湾出する湾曲面となっている。但し、反射溝２４の深さは入射部２１から離れるにつれて深くなっている。このような導光棒２０ａを備える線状発光装置においても線状発光装置１と同等の効果を奏する。
【実施例２】
【００２１】
本発明の他の実施例である線状発光装置１００の斜視図を図５に示す。なお、線状発光装置１及び線状発光装置１ａと同等の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。線状発光装置１００は第１ＬＥＤランプ１０ａ、第２ＬＥＤランプ１０ｂ、導光棒２００を備える。第１ＬＥＤランプ１０ａ及び第２ＬＥＤランプ１０ｂは砲弾型の白色ＬＥＤランプである。導光棒２００は無色透明のアクリル樹脂製で端面形状が一辺約６．０ｍｍの正方形であって、長さ１０００ｍｍの四角柱形状を有する。導光棒２００は第１入射部２１０ａ、第２第１入射部２１０ｂ、放射部２２０、反射溝２４０を備える。第１入射部２１０ａには第１ＬＥＤランプ１０ａが対向し、第１ＬＥＤランプ１０ａはその光軸が第１入射部２１０ａの中心を通りかつ導光棒２００の長手方向に平行となるように配置される。同様に、第２入射部２１０ｂには第２ＬＥＤランプ１０ｂが対向し、第２ＬＥＤランプ１０ｂはその光軸が第２入射部２１０ｂの中心を通りかつ導光棒２００の長手方向に平行となるように配置される。反射溝２４０は導光棒２００の上面２３０に設けられる。導光棒２００はその長手方向の中央位置Ｒで対象の形状であって、中央位置Ｒで第１領域１００ａと第２領域１００ｂの２つに分割すると、第１領域１００ａ及び第２領域１００ｂはともに線状発光装置１の導光棒２０と同一の形状を有する。即ち、導光棒２００は、２個の導光棒２０の端面２７同士を対向させて、反射溝２４が連続するようにつなぎ合わせた形状である。従って、反射溝２４０は導光棒２００の長手方向に沿って、各入射部２１０ａ、２１０ｂから離れて中央位置Ｒに近づくにつれて深くなるように形成されている。導光棒２０と同様にして導光棒２００の底面２５０にはシボ加工が施され、その界面が反射部２５０ａとなる。
【００２２】
線状発光装置１００では、導光棒２００の両端から光を導入するため、一端から導入する場合に比べて、入射面から離れた領域での光量不足が生じにくい。これにより、より長い導光棒を使用してより長い線状光を生成することができる。なお、導光棒２００は２個の導光棒２０をつなぎ合わせた形状であるため、線状発光装置１と同等の効果を
線状発光装置１００も奏する。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明の線状発光装置は、線状光を利用する様々な構成に使用することができ、例えば、車両室内のルーフイルミネーション、コンソールイルミネーション、インパネ、ドアトリム、各種発光表示部などの光源として利用することができる。
【００２４】
この発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
本明細書の中で明示した論文、公開特許公報、及び特許公報などの内容は、その全ての内容を援用によって引用することとする。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は本発明の実施例である線状発光装置１の斜視図である。
【図２】図２Ａはそれぞれ線状発光装置１の側面図であり、図２Ｂは線状発光装置１の上面図である。
【図３】図３Ａ導光棒２０の端面図であり、図３Ｂは図１のＰ−Ｐ線断面図であり、図３Ｃは図１のＱ−Ｑ線断面図である。
【図４】図４Ａは第１の変形例の線状発光装置１ａの上面図であり、図４Ｂは第２の変形例の線状発光装置１ｂの側面図である。
【図５】図５は本発明の他の実施例である線状発光装置１００の斜視図である。
【符号の説明】
【００２６】
１、１ａ、１ｂ、１００ 線状発光装置
１０、１０ａ、１０ｂ ＬＥＤランプ
２０、２０ａ、２００ 導光棒
２１、２１０ａ、２１０ｂ 入射部
２２、２２０ 放射部
２３、２３０ 上面
２４、２４０ 反射溝
２４ａ、２４１ａ 始点
２４ｂ、２４１ｂ 終点
２５、２５ｂ、２５０ 底面
２５ａ、２５ｃ、２５０ａ 反射部
２６、２６ａ 両側面
２７ 端面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と導光棒とを備える線状発光装置であって、
前記導光棒の端面が前記光源に対向して入射部となり、
前記導光棒の側面の一部が前記光源の光を外部に放射する放射部となり、
前記導光棒の長手方向に沿って前記入射部から離れるにつれて深くなる溝が前記放射部の反対側の側面に連続的に形成され、該溝の底面に光拡散処理が施され、
前記導光棒の長手方向に垂直な断面において、前記溝の両側面が前記底面に略垂直である、線状発光装置。
【請求項２】
前記導光棒の任意の位置において、前記導光棒の長手方向に垂直な第１断面における前記溝の前記底面の幅をＬ１とし、
前記第１断面よりも前記入射部から遠い位置にある、前記導光棒の長手方向に垂直な第２断面における前記溝の前記底面の幅をＬ２とするとき、
Ｌ１＜Ｌ２の関係を満たす、請求項１に記載の線状発光装置。
【請求項３】
前記底面が平面である、請求項１又は２に記載の線状発光装置。
【請求項４】
前記光源がＬＥＤランプである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の線状発光装置。
【請求項５】
第１光源と第２光源と導光棒とを備える線状発光装置であって、
前記導光棒の第１端面が前記第１光源に対向して第１入射部となり、
前記導光棒の第２端面が前記第２光源に対向して第２入射部となり、
前記導光棒の側面の一部が前記第１光源又は第２光源の光を外部に放射する放射部となり、
前記導光棒の長手方向に沿って前記第１入射部及び第２入射部から前記導光棒の中央部に近づくにつれて深くなる溝が前記放射部の反対側の側面に連続的に形成され、該溝の底面に光拡散処理が施され、
前記導光棒の長手方向に垂直な断面において、前記溝の両側面が前記底面に略垂直である、線状発光装置。
【請求項１】
光源と導光棒とを備える線状発光装置であって、
前記導光棒の端面が前記光源に対向して入射部となり、
前記導光棒の側面の一部が前記光源の光を外部に放射する放射部となり、
前記導光棒の長手方向に沿って前記入射部から離れるにつれて深くなる溝が前記放射部の反対側の側面に連続的に形成され、該溝の底面に光拡散処理が施され、
前記導光棒の長手方向に垂直な断面において、前記溝の両側面が前記底面に略垂直である、線状発光装置。
【請求項２】
前記導光棒の任意の位置において、前記導光棒の長手方向に垂直な第１断面における前記溝の前記底面の幅をＬ１とし、
前記第１断面よりも前記入射部から遠い位置にある、前記導光棒の長手方向に垂直な第２断面における前記溝の前記底面の幅をＬ２とするとき、
Ｌ１＜Ｌ２の関係を満たす、請求項１に記載の線状発光装置。
【請求項３】
前記底面が平面である、請求項１又は２に記載の線状発光装置。
【請求項４】
前記光源がＬＥＤランプである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の線状発光装置。
【請求項５】
第１光源と第２光源と導光棒とを備える線状発光装置であって、
前記導光棒の第１端面が前記第１光源に対向して第１入射部となり、
前記導光棒の第２端面が前記第２光源に対向して第２入射部となり、
前記導光棒の側面の一部が前記第１光源又は第２光源の光を外部に放射する放射部となり、
前記導光棒の長手方向に沿って前記第１入射部及び第２入射部から前記導光棒の中央部に近づくにつれて深くなる溝が前記放射部の反対側の側面に連続的に形成され、該溝の底面に光拡散処理が施され、
前記導光棒の長手方向に垂直な断面において、前記溝の両側面が前記底面に略垂直である、線状発光装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−２５９５５７（Ｐ２００９−２５９５５７Ａ）
【公開日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１０６３８０（Ｐ２００８−１０６３８０）
【出願日】平成２０年４月１６日（２００８．４．１６）
【出願人】（０００２４１４６３）豊田合成株式会社 (3,467)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月１６日（２００８．４．１６）
【出願人】（０００２４１４６３）豊田合成株式会社 (3,467)
【Ｆターム（参考）】
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