JP2008159335A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】屈曲部を有する線状導光体を使用してその側面から輝度バランスのよい光を放出する発光装置を提供することを目的とする。
【解決手段】光源と、及び、
端面が前記光源の光を入射する光入射面となり、第１側面が光拡散反射面となり、該第１側面と反対側の第２側面が発光面となり、該第１側面側に屈曲する屈曲部を有する線状導光体であって、該屈曲部の第２側面の一部に光反射層が形成され、該一部を囲繞することになる、該屈曲部の第２側面のその他の部分が光拡散領域である線状導光体と、
を備える発光装置とする。
【選択図】図３

Description

本発明は線状導光体を用いた発光装置の改良に関する。

従来、線状導光体を用いた発光装置において、線状導光体の端面から光を導入してその側面から光を放出する構成がある。かかる構成において、屈曲部を有する線状導光体を使用すると屈曲部から過剰に光が放出されたり、屈曲部から輝線が発生したりすることがある。一方、線状導光体の側面から光を出射する発光装置ではないが、線状導光体の屈曲部から光が漏れることを防止する構成が特許文献１に開示されている。即ち、屈曲部を有する線状導光体と光源とを備える点灯表示装置であって、線状導光体の一端面が光入射面となり、他端面が点灯面となり、線状導光体の屈曲部にはその外側面全体を覆おう光反射層が設けられた点灯表示装置が開示されている。この点灯表示装置では、光入射面から光源の光を導入し、線状導光体内を導光させて導入光を他端面から放出する。この線状導光体の屈曲部の外側面では、臨界角を超えた照射角でその界面を照射する光が大量に発生するが、外側面に設けられた光反射層により線状導光体内側へ反射される。これにより、屈曲部における光の漏洩が防止される。

特開２０００−３０５１７号公報

屈曲部を有する線状導光体の側面から光を放出する発光装置において、屈曲部からの過剰な光の放出を防止するために、従来の構成のように屈曲部の外側面全体を覆う光反射層を設けることが考えられる。しかし、このような光反射層を設けると、屈曲部の外側面から光が放出しないため、屈曲部が発光せず全体の輝度バランスが崩れることとなる。
そこで本発明は、屈曲部を有する線状導光体を使用した装置において輝度バランスの良い光を生成することを課題とする。

本発明は以上の課題を達成するために、以下に示す発光装置を提供する。即ち、
光源と、及び、
端面が前記光源の光を入射する光入射面となり、第１側面が光拡散反射面となり、該第１側面と反対側の第２側面が発光面となり、該第１側面側に屈曲する屈曲部を有する線状導光体であって、該屈曲部の第２側面の一部に光反射層が形成され、該一部を囲繞することになる、該屈曲部の第２側面のその他の部分が光拡散領域である線状導光体と、
を備える発光装置とする。

本発明の発光装置では、光源の光は線状導光体に入射し、入射光は線状導光体内を導光して最終的に第２側面から外部へ放出される。屈曲部では、屈曲部に到達した光の一部が第２側面の一部に形成された光反射層によって線状導光体内へ反射される。これにより、屈曲部から過剰に光が放出されることが防止される。その結果、全体の輝度バランスが良好となる。また、光反射層により反射された光は線状導光体内を導光する光となるため、光の利用率の向上に寄与する。光反射層は屈曲部の第２側面の全面ではなく一部のみに形成することによって、屈曲部に到達した光の一部は屈曲部の第２側面の光拡散領域から外部へ放出される。これにより、屈曲部の第２側面も発光して観察される。線状導光体の第２側面側全体が発光して観察されることとなる。さらに、光拡散領域から放出される光は拡散して外部へ進行するため、輝線の発生が防止される。

以下、本発明の発光装置における構成要素について詳細に説明する。（光源） 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型等、種々のものを採用できる。中でも砲弾型ＬＥＤランプを使用することが好ましい。砲弾型ＬＥＤランプの光は指向性が高いため、後述する線状導光体へより効率的に光を導入することができるからである。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ランプを光源として使用してもよい。

（線状導光体） 線状導光体の材質としては、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線状導光体を形成してもよい。中でもアクリル樹脂を採用することが好ましい。アクリル樹脂は光拡散作用が小さく、導光作用が高いからである。また、十分な強度、耐衝撃性の確保の観点からポリカーボネート樹脂を採用することも好ましい。

線状導光体の形状は、例えば、長手方向に垂直な方向の断面が、四角形、略円形、略楕円形、五角形、六角形又はこれらの形状を組み合わせた形状とすることができる。光源を線状導光体の端面側に配置して、かかる端面を光入射面とする。光源を両端側に配置して、光源の両端面から入射するようにしても良い。さらに線状導光体は第１側面と、第１側面と反対側に位置する第２側面と、及び第１側面側に屈曲する屈曲部を備える。線状導光体の長手方向に垂直な方向の断面が円形や楕円形の場合は、断面の中心を通る直線で二分して一方の側面を第１側面とし、他方の側面を第２側面とする。第１側面には光拡散反射処理が施されており光拡散反射面となっている。これにより線状導光体内を導光する光の一部が第２側面側に拡散反射されることとなる。ここでの光拡散反射処理としては、シボ加工、ブラスト処理など公知の表面処理法を採用できる。第１側面の一部に光拡散反射処理が施されない領域があってもよい。第１側面の屈曲部に位置する領域には光拡散反射処理を施さないことが好ましい。屈曲部から光が過剰に放出されることが防止されるからである。なお、第１側面における光拡散反射処理は均一に施しても良いし、一部が他と異なるように施しても良い。例えば、光源から離れるに従って光拡散効果が高くなるように光拡散反射処理を施しても良い。具体的には、光源から離れるに従って、シボ密度が高くなるようにシボ加工を施してもよい。
第２側面は当該導光体内を導光する光を外部へ放出する発光面となる。屈曲部を除く領域において第２側面は平滑面のほか、光拡散処理が施された光拡散面することができる。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できる。

屈曲部は、第２側面上において、一部に光反射層が形成され、当該一部を囲繞することになる、屈曲部の第２側面のその他の部分が光拡散領域である。光反射層を囲繞するように光反射層以外の領域が光拡散領域となる。光反射層は好ましくは長手方向に平行な線状に形成される。ここでいう「線状」とは、所定の幅を有し、長手方向に連続した形状を指す。光反射層の幅は、屈曲部の第２側面の幅に基いて決定することができる。光反射層の幅と屈曲部の第２側面の幅との長さの比は、例えば、屈曲部の第２側面の幅：光反射層の幅＝１０：１〜８とすることができる。光反射層の幅は一定であることが好ましい。光反射層によって長手方向へバランスよく反射することができるからである。なお、光反射層は複数の領域から形成されていてもよい。光源と光反射層との位置関係については以下のような構成を採用することが好ましい。即ち、光源の光軸が前記線状導光体の長手方向に平行であり、かつ光反射層と交わるように構成することが好ましい。光反射層を照射する光量が増し、屈曲部における過剰な光の出射がより一層防止されるからである。光反射層は、アルミ、ニッケル、クロム等の金属材料からなるテープの貼付、光反射性塗料の塗布などにより形成することができる。中でも金属材料からなるテープの添付により形成することが好ましい。金属材料によれば高い光反射性を奏するからである。

屈曲部の第２側面上の光拡散領域には、光拡散処理が施されている。光拡散処理は、第１側面に施す光拡散処理と同様の方法を採用することができる。第１側面と同様に、光拡散領域における光拡散処理は均一に施しても良いし、一部が他と異なるように施しても良い。例えば、光反射層領域に近づくにつれて光拡散効果が高まるように、光拡散処理を施してもよい。具体的には、光反射層領域に近づくにつれて、シボ密度が高くなるようにシボ加工を施してもよい。

本発明の屈曲部の曲率半径は、線状導光体の材質、線状導光体の第１側面と第２側面との距離を考慮して設定することができる。線状導光体の材質が関与するのは、臨界角が材質固有の値である屈折率によって決まるからである。なお、ここでいう線状導光体の第１側面と第２側面との距離とは、線状導光体の長手方向に垂直な断面における側辺間の距離であって、当該断面の形状が矩形の場合はその幅に相当する。一方、線状導光体の縦断面が円形や楕円形の場合は、当該断面において第１側面と第２側面とが最も離れる位置における距離とする。縦断面が円形の場合はその直径に相当する。線状導光体の第１側面と第２側面との距離は、例えば０．５ｍｍ〜１０ｍｍ、好ましくは１ｍｍ〜８ｍｍ、更に好ましくは３ｍｍ〜５ｍｍである。また屈曲部の曲率半径は例えば１ｍｍ〜５０ｍｍ、好ましくは５ｍｍ〜５０ｍｍ、更に好ましくは１０ｍｍ〜１５ｍｍとすることができる。例えば、縦断面が正方形でアクリル樹脂製の線状導光体であって、その幅が８ｍｍである場合は、曲率半径ｒは２０ｍｍ以下とすることができる。なお、線状導光体は屈曲部を複数備えていても良い。

線状導光体の形成は型成形（押出成形や射出成形など）などの公知の方法により行うことができる。無色透明の線状導光体の他、着色した線状導光体を使用することもできる。例えば、線状導光体内に顔料などの着色剤を含有させてもよい。または線状導光体の第２側面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。線状導光体の第２側面全体ではなく、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。また、線状導光体内に光散乱剤を含有させてもよい。これにより、線状導光体内における光の拡散が促進され、第２側面から輝度バランスのよい光が放出される。光散乱剤としては例えば所定の粒径を有するガラス、アルミなどの金属、線状導光体と光の屈折率の異なる樹脂、シリカなどを用いることができる。
以下に本発明の実施例について説明する。

本発明の実施例である発光装置１を備える車両１ａの一部透過斜視図を図１Ａに示し、車両室内側から見た斜視図を図１Ｂに示す。発光装置１は車両室内天井に設置され、間接照明の目的で使用される。発光装置１は、光源３ａ、３ｂ、線状導光体１０、及びカバー２を備える。光源３ａ、３ｂは砲弾型白色ＬＥＤランプである。光源３ａ、３ｂは線状導光体１０の端面１１ａと端面１１ｂの間に設けられる。光源３ａは端面１１ａに対向し、その光軸は端面１１ａの中心を通り、端面１１ａ近傍の線状導光体１０の端部１６の長手方向に平行となる。光源３ｂは端面１１ｂに対向し、その光軸は端面１１ｂの中心を通り、端面１１ｂ近傍の線状導光体１０の端部２４の長手方向に平行となる。線状導光体１０の上面図を図２に示す。線状導光体１０はアクリル樹脂製であって、その長手方向に垂直な断面の形状は一辺８ｍｍの正方形である。線状導光体１０はカバー２の外周に略沿い、車両後方側中央でその端面１１ａと端面１１ｂが対向するリング状であり、カバー２よりも若干小さい。線状導光体１０の上面図を図２に示す。図２に示すように、線状導光体１０は端面１１ａ、１１ｂ、内側面１２、外側面１３、上面１４、及び下面１５を備える。線状導光体１０には、端面１１ａ側から順に、第１光導入部１６、第１屈曲部１７、第１導光部１８、第２屈曲部１９、第２導光部、第３屈曲部２１、第３導光部２２、第４屈曲部２３、及び第２光導入部２４が連続して形成されている。第１光導入部１６及び第２光導入部２４は直線状である。第１光導入部１６の一端面は光源３ａに対向する端面１１ａ（光入射面１１ａ）となっている。第２光導入部２４の一端面は光源３ｂに対向する端面１１ｂ（光入射面１１ｂ）となっている。各光導入部１６及び２４の内側面１２、上面１４及び下面１５には光反射処理が施されている。各光導入部１６及び２４の外側面１３は平滑面となっている。
第１屈曲部１７、第２屈曲部１９、第３屈曲部２１及び第４屈曲部２３は、曲げ角度が約９０度であり、曲率半径ｒが約２０ｍｍである。第１屈曲部１７の斜視図を図３に示す。図３に示すように、第１屈曲部１７の外側面１３の中央領域には光反射層２５が形成されている。詳細には、光反射層２５は、線状導光体１０の長手方向に平行な線状である。光反射層２５の幅は５ｍｍで一定であり、長さは ｍｍである。なお、光反射層２５と光源３ａの光軸３０とは交点３１で交わる。光反射層２５はＡｌ製テープであって、光反射層２５の内側面（線状導光体１０と接する面）は光反射面となっている。第１屈曲部１７の外側面１３の内、光反射層２５が形成されない領域２６にはシボ加工が施されており、光拡散領域２６となっている。第２屈曲部１９、第３屈曲部２１及び第４屈曲部２３も同様の光反射層２５と光拡散領域２６を備える。一方、各屈曲部１７、１９、２１及び２３の内側面１２ａは平滑面となっている。
第１導光部１８、第２導光部２０及び第３導光部２２は直線状である。各導光部１８、２０及び２２の内側面１２、上面１４及び下面１５には光反射処理が施されている。各導光部１８、２０及び２２の外側面１３は平滑面となっている。
このように曲げ角度が約９０度である４個の屈曲部１７、１９、２１、２３と直線状の光導入部１６、２４及び導光部１８、２０、２２を組み合わせることにより、線状導光体１０はリング状に形成されている。

カバー２は非透光性のＡＢＳ樹脂製である。カバー２の形状は略平板であって、線状導光体１０が形成するリング体よりも一回り大きい形状である。カバー２は線状導光体１０と光源３ａ、３ｂとを覆うように、４個の固定部２１によって車両天井へ取り付けられる。なお、４個の固定部２１は線状導光体１０の内側（即ち、内側面１２に面する側）に設けられるため、隙間２０から固定部２１が視認されることはない。

次に発光装置１における発光態様を説明する。発光態様を模式的に表わした発光装置１の上面図を図４Ａに示し、図４ＡのＩ−Ｉ線断面図を図４Ｂに示す。光源３ａ（３ｂ）の光は光入射面１１ａ（１１ｂ）から線状導光体１０に入射する。入射光は線状導光体１０内を導光する。図４Ａに示すように、直線状部分では入射光は内側面１２によって拡散反射を繰り返しながら導光していく。その一部の光は外側面１３から外部へ放出される。第１屈曲部１７においては、図４Ｂに示すように、外側面１３側に進行する光の一部の光は、光反射層２５によって線状導光体１０内に反射され、線状導光体１０内を導光する光となる。一方、他の光は屈曲部１７の光拡散領域２６から外部へ拡散放出される。第２屈曲部１９、第３屈曲部２１及び第２屈曲部２３においても第１屈曲部１７と同様に、外側面１３側に進行する光の一部の光は、光反射層２５によって線状導光体１０内に反射され、線状導光体１０内を導光する光となる。一方、他の光は各屈曲部１９、２１、２３の光拡散領域２６から外部へ拡散放出される。

発光装置１によれば、光源３ａ、３ｂの光は線状導光体１０の外側面１３から放出されることとなるが、各屈曲部１７、１９、２１、２３では、一部の光は光反射層２５によって外部へ放出することが妨げられ、他の一部の光は光拡散領域２６から外部へ拡散放出される。このように、光反射層２５が各屈曲部１７、１９、２１、２３の外側面１３の一部にのみ形成されているため、各屈曲部１７、１９、２１、２３から過剰に光が放出されることが防止されるとともに、各屈曲部１７、１９、２１、２３の外側面１３側が発光する。加えて、光拡散領域２６から光は外部へ拡散放出されるので輝線の発生が防止される。さらに光反射層２５は各屈曲部１７、１９、２１、２３から光が放出されることを妨げるだけでなく、線状導光体１０内に光を反射して線状導光体１０内を導光する光とするので、光の利用率が低下しない。加えて、各入射部１６、２４及び各導光部１８、２０、２２の内側面１２は光拡散反射面となっているが、各屈曲部１７、１９、２１、２３の内側面１２ａは平滑面となっており、受光した光を拡散反射しない。これにより、各屈曲部１７、１９、２１、２３において各屈曲部１７、１９、２１、２３の外側面１３側へ光を積極的には進行させない。これによっても、各屈曲部１７、１９、２１、２３から過剰に光が放出されることが防止される。以上のように各屈曲部１７、１９、２１、２３から過剰に光が放出されることが防止されることともに輝線の発生が防止されるため、全体の輝度バランスが良好となる。放出光はカバー２と車両天井との隙間２０から車室内に放出され、車両室内天井を輝度バランス良く照射する。

本発明の発光装置は、様々な照明用途にその利用が図られる。

図１Ａは本発明の実施例である発光装置１を備える車両１ａの一部透過斜視図であり、図１Ｂは車両室内側から見た斜視図である。 図２は発光装置１の上面図である。 図３は屈曲部１４の斜視図である。 図４Ａは発光態様を模式的に表わした発光装置１ａの上面図であり、図４Ｂは図４ＡのＩ−Ｉ線断面図である。

符号の説明

１ 発光装置
２ カバー
３ａ、３ｂ 光源
１０ 線状導光体
１１ 光入射面
１２ １２ａ 内側面
１３ 外側面
１４ 上面
１５ 下面
１６ 第１光入射部
１７ 第１屈曲部
１８ 第１導光部
１９ 第２屈曲部
２０ 第２導光部
２１ 第３屈曲部
２２ 第３導光部
２３ 第４屈曲部
２４ 第２光入射部
２５ 光反射層
２６ 光拡散領域

Claims (6)

1. 光源と、及び、
   端面が前記光源の光を入射する光入射面となり、第１側面が光拡散反射面となり、該第１側面と反対側の第２側面が発光面となり、該第１側面側に屈曲する屈曲部を有する線状導光体であって、該屈曲部の第２側面の一部に光反射層が形成され、該一部を囲繞することになる、該屈曲部の第２側面のその他の部分が光拡散領域である線状導光体と、
   を備える発光装置。
2. 前記光反射層は、前記線状導光体の長手方向に平行な線状に形成されることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
3. 前記光源は、その光軸が前記線状導光体の長手方向に平行であり、かつ前記光反射層と交わるように設置されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の発光装置。
4. 前記第１側面と前記第２側面との距離が、０．５ｍｍ〜１０ｍｍであり、前記屈曲部の曲率半径が１ｍｍ〜５０ｍｍであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の発光装置。
5. 前記第１側面は、前記屈曲部に位置する領域に光拡散処理が施されていないことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の発光装置。
6. 前記光源がＬＥＤランプであることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の発光装置。

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