JP2015015185A - Luminaire - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、照明装置に関するものである。 The present invention relates to a lighting device.
従来、導光板を備える照明装置が広く知られており、様々な用途に使用されている(例えば、特許文献1,2参照)。
2. Description of the Related Art Conventionally, lighting devices including a light guide plate are widely known and used for various purposes (see, for example,
このような従来の照明装置では、導光板の背面側にドットや単位プリズム等の光学形状が形成されていたり、出光面に光学形状が形成されていたりするものがある。また、導光板の正面側(出光面側)には、拡散板等の光学フィルム等が配置されたり、導光板の背面側に反射板等が配置されたりしている。そして、導光板内を効率よく導光させるために、導光板とこれらの光学フィルム等との間には空隙が設けられ、導光板の背面及び出光面は空気に接している。そのため、照明装置の筐体は、複数枚の光学部材を保持する必要があり、保持機構が複雑となったり、組み立て作業の工数が増えたりする等の問題がある。
また、照明装置においては、その出光面から光を均一に出射することは、非常に重要である。
In such a conventional illuminating device, some optical shapes such as dots and unit prisms are formed on the back side of the light guide plate, and some optical shapes are formed on the light exit surface. In addition, an optical film such as a diffusion plate is disposed on the front side (light-emitting surface side) of the light guide plate, and a reflection plate or the like is disposed on the back side of the light guide plate. In order to efficiently guide the light in the light guide plate, a gap is provided between the light guide plate and these optical films, and the back surface and the light exit surface of the light guide plate are in contact with air. Therefore, the housing of the lighting device needs to hold a plurality of optical members, and there are problems such as a complicated holding mechanism and an increase in man-hours for assembly work.
Further, in the illumination device, it is very important to emit light uniformly from the light exit surface.
本発明の課題は、製造が容易であり、明るさが均一で良好な照明装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide an illumination device that is easy to manufacture and has a uniform brightness.
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項1の発明は、光を発する光源部(10)と、前記光源部からの光が入射する入光面(20a)と、光が出射する出光面(20b)と、前記出光面に対向する背面(20c)と、前記入光面に対向する対向面(20d)とを備える導光板(20)とを備える照明装置であって、前記導光板の出光面側に一体に積層され、前記導光板よりも屈折率が低い第1低屈折率層(30)と、前記導光板の背面側に一体に積層され、前記導光板よりも屈折率が低く、かつ、前記第1低屈折率層よりも屈折率が高い第2低屈折率層(40)と、前記第2低屈折率層の前記導光板側とは反対側の面に一体に形成され、光を反射する反射層(50)と、を備え、前記導光板の前記背面には、複数の単位光学要素(21)が前記入光面側から前記対向面側へ向かって配列されて形成され、前記単位光学要素は、その配列方向において前記入光面から離れるにつれて形状が次第に又は段階的に変化していること、を特徴とする照明装置(100,200,300)である。
請求項2の発明は、請求項1に記載の照明装置において、前記単位光学要素(21)は、前記反射層(50)側に凸となる略多角柱形状であること、を特徴とする照明装置(100,200,300)である。
請求項3の発明は、請求項1又は請求項2に記載の照明装置において、前記単位光学要素(21)の配列方向に平行であって前記導光板の厚み方向に平行な断面形状は、前記入光面(20a)の近傍においては、平面部(21a)と前記平面部を挟んで対向する2つの斜面部(21b,20c)とを有する略台形形状であり、前記配列方向に沿って前記入光面から離れるにつれて、前記平面部の寸法が小さくなること、を特徴とする照明装置(100,200,300)である。
請求項4の発明は、請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の照明装置において、前記第1低屈折率層(30)の出光側の面には、前記入光面(20a)側から前記対向面(20d)側へ沿って、第2単位光学要素(31)が複数配列されて形成されていること、を特徴とする照明装置(200)である。
請求項5の発明は、請求項4に記載の照明装置において、前記第2単位光学要素(31)は、出光側に凸となる略三角柱形状であること、を特徴とする照明装置(200)である。
請求項6の発明は、請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の照明装置において、前記第1低屈折率層(30)の出光側に、光を拡散する拡散層(60)が形成されていること、を特徴とする照明装置(100,200)である。
The present invention solves the above problems by the following means. In addition, in order to make an understanding easy, although the code | symbol corresponding to embodiment of this invention is attached | subjected and demonstrated, it is not limited to this.
The invention of
According to a second aspect of the present invention, there is provided the illumination device according to the first aspect, wherein the unit optical element (21) has a substantially polygonal column shape convex toward the reflective layer (50). Device (100, 200, 300).
According to a third aspect of the present invention, in the illumination device according to the first or second aspect, the cross-sectional shape parallel to the arrangement direction of the unit optical elements (21) and parallel to the thickness direction of the light guide plate is In the vicinity of the writing light surface (20a), it has a substantially trapezoidal shape having a flat surface portion (21a) and two inclined surface portions (21b, 20c) opposed to each other with the flat surface portion interposed therebetween. The illumination device (100, 200, 300) is characterized in that the dimension of the planar portion decreases as the distance from the writing light surface increases.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the illumination device according to any one of the first to third aspects, wherein the light incident surface (1) is provided on a light output side surface of the first low refractive index layer (30). The illumination device (200) is characterized in that a plurality of second unit optical elements (31) are arranged from the 20a) side to the opposing surface (20d) side.
According to a fifth aspect of the present invention, in the illumination device according to the fourth aspect, the second unit optical element (31) has a substantially triangular prism shape convex toward the light output side. It is.
According to a sixth aspect of the present invention, in the illumination device according to any one of the first to fifth aspects, the diffusion layer (60) that diffuses light on the light output side of the first low refractive index layer (30). ) Is formed, which is a lighting device (100, 200).
本発明によれば、製造が容易であり、明るさが均一で良好な照明装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an illumination device that is easy to manufacture and has a uniform brightness.
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、図1を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張している。
また、本明細書中では、板、シート、フィルム等の言葉を使用しているが、これらは、一般的な使い方として、厚さの厚い順に、板、シート、フィルムの順で使用されており、本明細書中でもそれに倣って使用している。しかし、このような使い分けには、技術的な意味は無いので、これらの文言は、適宜置き換えることができるものとする。
さらに、本明細書中に記載する各部材の寸法等の数値及び材料名等は、実施形態としての一例であり、これに限定されるものではなく、適宜選択して使用してよい。
また、本明細書中において、形状や幾何学的条件を特定する用語、例えば、平行や直交等の用語については、厳密に意味するところに加え、同様の光学的機能を奏し、平行や直交と見なせる程度の誤差を有する状態も含むものとする。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, each figure shown below including FIG. 1 is the figure shown typically, and the magnitude | size and shape of each part are exaggerated suitably for easy understanding.
In this specification, words such as plate, sheet, and film are used, but these are generally used in the order of thickness, plate, sheet, and film in order of increasing thickness. In this specification, it is used in accordance with this. However, there is no technical meaning in such proper use, so these terms can be replaced as appropriate.
Furthermore, numerical values such as dimensions and material names of each member described in the present specification are examples of the embodiment, and the present invention is not limited thereto, and may be appropriately selected and used.
In addition, in this specification, terms that specify shapes and geometric conditions, for example, terms such as parallel and orthogonal, have the same optical functions in addition to being strictly meant, and are parallel and orthogonal. It also includes a state having an appreciable error.
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態の照明装置100の斜視図である。
この照明装置100は、面状に光を照射する照明装置であり、室内照明等に使用可能である。照明装置100は、その外形を形成し、内部に各種光学部材等が配置される筐体101と、光が出光する出光面100aとを備えている。この照明装置100は、壁面等に取り付けて用いることができる。
ここでは、出光面100aは、矩形形状である例を挙げて説明するが、これに限定されるものではなく、他の多角形状や円形や楕円形、その他の形状等としてもよい。
なお、図1を含め、以下に示す各図には、説明と理解を容易にするために、XYZ直交座標系を設けている。この座標系では、照明装置100の短辺方向に平行な方向をX軸方向とし、長辺方向に平行な方向をY軸方向とし、出光面100aに直交する方向をZ軸方向としている。このZ軸方向は、照明装置100の厚み方向に平行であり、照明装置100の背面側をZ軸マイナス側、出光面100a側をZ軸プラス側とする。
(First embodiment)
FIG. 1 is a perspective view of a
The
Here, the
In addition, each figure shown below including FIG. 1 is provided with an XYZ orthogonal coordinate system for easy explanation and understanding. In this coordinate system, the direction parallel to the short side direction of the
図2は、第1実施形態の照明装置100の層構成を説明する図である。図2では、図1に示すYZ面に平行な断面を模式的に示している。なお、理解を容易にするために、筐体101等は省略して示している。
照明装置100は、光源部10、導光板20、第1低屈折率層30、第2低屈折率層40、反射層50、拡散層60等を備えている。導光板20、第1低屈折率層30、第2低屈折率層40、反射層50、拡散層60は、一体に積層され、積層体Sを形成している。
光源部10は、点光源11がX軸方向に沿って複数配列され、形成されている。点光源11は、白色LED(Light Emitting Diode)を用いている。なお、光源部10としては、例えば、X軸方向に延在するライトガイドの端面に光源を配置した形態としてもよいし、冷陰極管等の線光源を用いてもよい。
FIG. 2 is a diagram illustrating a layer configuration of the
The
The
導光板20は、略矩形の平板状であり、入光面20aと、出光面20bと、背面20cと、対向面20d備えている。
入光面20aは、光源部10に対向する面であり、光源部10が発した光が導光板20内に入光する面である。
出光面20bは、導光板20の出光側(Z軸プラス側)に位置する面である。出光面20bは、その出光側(Z軸プラス側)に、第1低屈折率層30が一体に積層されている。この出光面20bは、略平面状である。この出光面20bは、照明装置100の出光面100aに平行であり、Z軸方向に対して直交する。
The
The
The
背面20cは、出光面20bに対向し、背面側(Z軸マイナス側)に位置する。この背面20cは、その背面側(Z軸マイナス側)に、第2低屈折率層40が一体に積層されている。この背面20cには、単位光学要素21が複数配列されて形成されている。この単位光学要素21については、その詳細を後述する。
対向面20dは、光の導光方向(Y軸方向)において、入光面20aに対向する面である。
The
The facing
図3は、単位光学要素21を説明する図である。図3では、前述の図2に示す断面の一部を拡大して示している。
単位光学要素21は、多角柱状であり、光の主たる導光方向に直交する方向(X軸方向)を長手方向とし、主たる導光方向(Y軸方向)に複数配列されている。単位光学要素21の配列ピッチはP1であり、この配列ピッチP1は、単位光学要素21の配列方向における幅に等しい。
平面部21aは、出光面20bに平行な平面である。
斜面部21cは、平面部21aの対向面20d側(Y軸プラス側)に位置している。斜面部21cは、出光面20bに平行な面に対して角度αをなしている。
斜面部21bは、平面部21aの入光面20a側(Y軸マイナス側)に位置している。斜面部21bは、出光面20bに平行な面に対して角度βをなしている。この斜面部21bが出光面20bに平行な面となす角度βは、斜面部21cが出光面20bに平行な面となす角度αよりも大きい。
FIG. 3 is a diagram illustrating the unit
The unit
The
The
The
この角度βは、図3において、後述する導光板20よりも屈折率が小さい第1低屈折率層30との界面となる出光面20bにおける臨界角をθ1とするとき、(90°−θ1)<βを満たしている。従って、入光面20aから対向面20d側へ導光する光L0は、例えば、出光面20bで全反射して背面20c側へ向かい、単位光学要素21間の谷部となる点21vを通った場合にも、斜面部21bには入射せず、平面部21a等に入射する。
従って、平面部21a及び斜面部21cには、導光板20内を導光してきた光の一部が入射するが、斜面部21bには、導光板20内を導光する光が入射しない。
3, the angle β is (90 ° −θ1) when the critical angle at the
Accordingly, a part of the light guided through the
単位光学要素21のYZ面に平行な断面形状は、図2に示すように、導光方向(Y軸方向)において、入光面20aに近い側では、略台形形状であり、平面部21aと、これに対向する斜面部21b,21cを備えている。そして、導光方向において、対向面20d側に近づくにつれて、角度α,βは一定のまま、平面部21aの配列方向における寸法が次第に小さくなっており、対向面20dに近い側では、単位光学要素21の断面形状は、斜面部21b,21cからなる略三角形状となっている。
即ち、配列方向において、入光面20aから対向面20d側に向かうにつれて、単位光学要素21の断面形状は、次第に変化しており、単位光学要素21の配列ピッチP1は、配列方向(導光方向)において、入光面20aから対向面20d側へ向かうにつれて、次第に小さくなっている。
なお、上記に限らす、単位光学要素21は、対向面20d側においても略台形形状である形態としてもよい。
The cross-sectional shape parallel to the YZ plane of the unit
That is, in the arrangement direction, the cross-sectional shape of the unit
In addition, the unit
導光板20は、光透過性を有する樹脂製である。導光板20は、例えば、アクリル樹脂、PC(ポリカーボネート)樹脂、COP(シクロオレフィンポリマー)樹脂等の熱可塑性樹脂により形成することができる。また、導光板20は、ガラスにより形成してもよい。
The
図2に戻って、第1低屈折率層30は、導光板20の出光面20bに一体に積層されて形成されている。第1低屈折率層30は、光透過性を有する樹脂製である。第1低屈折率層30は、シリコーン系樹脂製等の粘着剤層とすることが、後述の拡散層60を一体に積層する観点から好ましい。なお、第1低屈折率層30は、これに限らず、例えば、テフロン(登録商標)系樹脂、フッ素樹脂等により形成してもよいし、粘着性を有していなくてもよい。
第2低屈折率層40は、導光板20の背面20cに一体に積層されて形成されており、単位光学要素21の凹凸形状を充填しており、第2低屈折率層40の背面側の面は、平面状となっている。第2低屈折率層40は、光透過性を有する樹脂製である。本実施形態の第2低屈折率層40は、アクリル樹脂により形成されている。なお、これに限らず、第2低屈折率層40は、COP(シクロオレフィンポリマー)樹脂、ポリエチレン樹脂等により形成してもよい。
Returning to FIG. 2, the first low
The second low
ここで、第1低屈折率層30、第2低屈折率層40、導光板20の屈折率の大小関係について説明する。第1低屈折率層30の屈折率N1は、導光板20の屈折率N3及び第2低屈折率層40の屈折率N2よりも小さい。また、第2低屈折率層40の屈折率N2は、第1低屈折率層30の屈折率N1より大きく、導光板20の屈折率N3よりも小さい。
従って、導光板20、第1低屈折率層30、第2低屈折率層40の屈折率、N3,N1,N2は、N1<N2<N3という関係を満たしている。
この関係を満たすことにより、導光板20は、光源部10が発する光を入光面20aから入射させ、出光面20bと背面20cとで全反射させながら対向面20d側(Y軸プラス側)へと効率よく導光し、出光面20bから適宜出射させることができる。
Here, the magnitude relationship of the refractive indexes of the first low
Therefore, the refractive indexes N3, N1, and N2 of the
By satisfying this relationship, the
反射層50は、第2低屈折率層40の背面側に一体に形成されている。この反射層50は、光を等方的に拡散して反射する性質を有している。
この反射層50は、白色のインキにより形成されている。なお、これに限らず、反射層50は、気泡や酸化チタンの粒子を含有する透明樹脂等により形成することができる。
The
The
拡散層60は、光透過性を有する樹脂を母材とし、光を拡散する拡散材を含有する層である。拡散層60は、第1低屈折率層30の出光側(Z軸プラス側)に設けられ、第1低屈折率層30を介して導光板20に接合され、一体に設けられている。
この拡散層60は、等方的に光を拡散する作用を有している。
拡散層60の母材としては、PC(ポリカーボネート)樹脂、アクリル系樹脂、PET(ポリエチレンテレフタレート)樹脂等が挙げられる。
また、拡散材としては、アクリル系樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン系等の樹脂製の粒子や無機粒子等を用いることができ、その平均粒径が約1〜50μmであるもの等が挙げられる。なお、前述のように、拡散層60は、光を等方的に拡散する作用を有しているため、拡散材は、球形又は略球形であることが好ましい。
このような拡散層60としては、例えば、汎用の拡散シートや拡散フィルム等を用いることができる。
また、拡散層60の母材の屈折率は、前述の第1低屈折率層30の屈折率以上であることが、光の利用効率を向上させる観点から好ましい。
The
The
Examples of the base material of the
In addition, as the diffusing material, particles made of resin such as acrylic resin, epoxy resin, or silicone, inorganic particles, and the like can be used, and examples thereof include those having an average particle diameter of about 1 to 50 μm. As described above, since the
As such a
In addition, the refractive index of the base material of the
拡散層60、第1低屈折率層30、導光板20、第2低屈折率層40、反射層50は、一体に積層されて、積層体Sを形成している。
この積層体Sは、例えば、以下のような方法により形成することができる。まず、導光板20を射出成型法等により形成する。そして、導光板20の背面20c上に第2低屈折率層40を形成する樹脂を塗布して硬化させ、第2低屈折率層40上にさらに反射層50となるインキ等を塗布して硬化させる。また、導光板20の出光面20b上に、第1低屈折率層30を形成する粘着剤を塗布し、別途シート状に形成されていた拡散層60を第1低屈折率層30を介して貼り合せることにより積層体Sが完成する。
The
This laminated body S can be formed by the following methods, for example. First, the
なお、第1低屈折率層30が粘着剤層ではない場合は、導光板20の出光面20b上に、第1低屈折率層30を形成する樹脂を塗布して硬化させ、さらに、拡散層60となる拡散材を含有する樹脂を塗布して硬化させることにより形成してもよい。
上述のように、拡散層60、第1低屈折率層30、導光板20、第2低屈折率層40、反射層50は、一体に積層されて積層体Sとなるので、筐体101内に配置し易く、また、筐体101内において、複数枚の光学部材を保持可能な複雑な保持機構が不要である。従って、本実施形態によれば、筐体101内での組み立てや保持機構が不要であり、照明装置100の製造が容易である。
If the first low-
As described above, the
図4は、導光板20の出光面20b及び背面20cで反射する光を説明する図である。なお、図4(a)では、理解を容易にするために、導光板20の単位光学要素21は省略して示している。また、図4(b)では、単位光学要素21の斜面部21cで全反射する光の様子を示している。
図5は、第1実施形態の照明装置100から出射する光の一例を示す図である。図5は、図2に示す照明装置100の断面に相当する。
前述のように、第1低屈折率層30、第2低屈折率層40、導光板20の屈折率N1,N2,N3は、N1<N2<N3という関係を満たしている。そして、第1低屈折率層30と導光板20との屈折率差は、第2低屈折率層40と導光板20との屈折率差よりも大きい。従って、図4(a)に示すように、導光板20と第1低屈折率層30との界面である出光面20bの臨界角θ1は、導光板20と第2低屈折率層40との界面である背面20cの臨界角θ2よりも小さい。例えば、仮に、導光板20の屈折率N3=1.59、第1低屈折率層30の屈折率N1=1.41、第2低屈折率層40の屈折率N2=1.49とした場合、θ1=62.47°、θ2=69.57°である。
FIG. 4 is a diagram for explaining light reflected by the
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of light emitted from the
As described above, the refractive indexes N1, N2, and N3 of the first low
導光板20内を導光する光の様子について説明する。
導光板20内を導光し、出光面20bに入射する光のうち、臨界角θ1未満の入射角度で入射する光は、出光面20bから出射し、拡散層60で拡散されて出光面100aから出射する。また、出光面20bに対して臨界角θ1以上の入射角度で入射する光は、全反射して背面20c側へ向かう。
また背面20cに入射する光についても、出光面20bに平行な平面部21aに臨界角θ2以上の角度で入射する光は、全反射して出光面20b側へ向かう。また、斜面部21cに対して、臨界角θ2以上の角度で入射する光も、図4(b)に示すように、全反射する。
そして、出光面20bと背面20cで全反射を繰り返しながら、導光板20内を対向面20d側(Y軸プラス側)へ導光していく。
A state of light guided through the
Of the light that is guided through the
As for the light incident on the
Then, the
ここで、斜面部21cは、出光面20b及び背面20cの平面部21aに平行な面に対して角度αをなしている。そのため、斜面部21cに対して臨界角θ2以上の入射角度で入射する光L1は、図4(b)に示すように、斜面部21cで全反射することにより、出光面20b及び平面部21aに平行な面に対してなす角度(θ31,θ32)が大きくなる(θ31<θ32)。これにより、光L1は、斜面部21cで全反射することにより、出光面20bに直交する方向となす角度が小さくなる。
そのため、導光板20内を全反射しながら導光するにつれて、その光が出光面20bに対してなす角度が変化し、やがて、出光面20bに対して臨界角θ1未満で入射して、出光面20bから出射する。出射した光は、拡散層60で拡散されて出光面100aから出射する。
本実施形態の単位光学要素21は、入光面20a側よりも対向面20d側の方が、単位光学要素21において斜面部21cが占める領域が大きいので、より多くの光が斜面部21cに入射し、その向きが変えられる。
Here, the
Therefore, as the light is guided through the
In the unit
また、平面部21aや斜面部21cに対して、臨界角θ2未満で入射する光が存在する。図5に示すように、例えば、平面部21aに臨界角θ2未満で入射した光L2は、屈折して第2低屈折率層40内を透過し、反射層50で等方的に拡散反射される。そして、再び、第2低屈折率層40内を透過し、導光板20に入射して臨界角θ1未満で出光面20bに入射して出射される。なお、このとき、出光面20bに臨界角θ1以上の角度で入射する光は、再び全反射される。
導光板20の出光面20bから出射した光L2は、図5に示すように、第1低屈折率層30を透過し、拡散層60で拡散されて照明装置100から出射する。
Further, there is light incident on the
As shown in FIG. 5, the light L <b> 2 emitted from the
上述のように、本実施形態によれば、照明装置100は、上述のように光を効率よく導光させて出光面100aから出射することができるので、導光方向において光源部10に近い方が明るく光源部10から離れるにつれて暗くなるといった輝度ムラを解消し、均一で明るい照明を行うことができる。
また、本実施形態によれば、単位光学要素21は、導光方向において光源部10から離れるにつれて(Yプラス側に向かうにつれて)、その配列ピッチP1が小さくなっており、斜面部21cが単位光学要素21において占める領域が大きくなっている。これにより、導光方向(Y軸方向)において、光源部10(入光面20a)から離れるにつれて、斜面部21cに入射する光の割合が増える。
従って、対向面20d近傍のような光源部10から離れた領域でも、十分に光を出光することができ、導光方向において光源部10に近いか否かによる明るさムラを解消することができる。また、上述のような形態とすることにより、導光距離を長くすることができ、大型の照明装置とする場合にも、適用可能である。
As described above, according to the present embodiment, the
In addition, according to the present embodiment, the unit
Accordingly, light can be sufficiently emitted even in a region away from the
また、本実施形態によれば、照明装置100は、等方的に光を拡散反射する反射層50及び等方的に光を拡散する拡散層60を備えているので、導光方向に直交する方向(X軸方向)においても、光が拡散され、点光源11の配列方向において、点光源11間が暗くなるような輝度ムラを解消することができる。
また、本実施形態によれば、積層体Sを備えており、従来のように個々の部材を間隙を設けて配置した場合に比べて、照明装置100全体としての厚さを薄くできる。従って、照明装置100の薄型化を実現できる。また、導光板20等に樹脂を用いた場合には、積層体Sを湾曲させることができ、出光面100aを湾曲させることが可能である。従って、照明装置100の意匠性を向上させることができる。
Further, according to the present embodiment, the
Moreover, according to this embodiment, the laminated body S is provided and the thickness as the whole illuminating
(第2実施形態)
図6は、第2実施形態の照明装置200を説明する図である。図6では、第2実施形態の照明装置200のYZ面に平行な断面での断面を示している。
第2実施形態の照明装置200は、第1低屈折率層30の出光側の面に、単位プリズム31が形成されている点及び反射層70が光を正反射する点が異なる以外は、前述の第1実施形態の照明装置100と同様の形態である。従って、前述の第1実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾に同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
反射層70は、光を正反射(鏡面反射)する作用を有する。この反射層70は、例えば、銀やアルミニウム等の光反射性の高い金属を用いて、第2低屈折率層40の背面側(X軸プラス側)の面に蒸着やスパッタリング等により形成されている。また、反射層70は、鏡面状の表面を有するシート状の部材等を用いてもよい。
(Second Embodiment)
FIG. 6 is a diagram illustrating the
The
The
第1低屈折率層30の出光側の面には、出光側に凸となる単位プリズム31が複数配列されている。この単位プリズム31は、略三角柱形状であり、導光方向に直交する方向(X軸方向)を長手方向として、導光方向(Y軸方向)に複数配列されている。単位プリズム31の配列方向は、単位光学要素21の配列方向に平行である。
拡散層60は、この第1低屈折率層30の単位プリズム31の凹凸形状を充填するように形成され、照明装置200の出光面200aはXY面に平行な平面となっている。
A plurality of
The
図7は、単位プリズム31の拡大図である。図7では、図6に示す断面を拡大して示しており、また、理解を容易にするために、拡散層60の拡散材等は省略して示している。
この単位プリズム31は、図7に示すように、その断面形状が、頂角をγとする二等辺三角形形状である。また、単位プリズム31の配列ピッチは、P2であり、配列方向における幅と等しい。
前述のように、例えば、導光板20内を導光し、単位光学要素21の平面部21a又は斜面部21cに臨界角未満で入射した光L3は、前述の図6に示すように、第2低屈折率層40を透過して反射層70で正反射される。これにより、図6に示すように、光L3は、正面方向(Z軸方向)に対して対向面20d側(Y軸プラス側)に角度をなす方向に向かう。そして、第2低屈折率層40及び導光板20を透過して、出光面20bに入射する。このとき、出光面20bに対して臨界角θ1未満であれば、光L3は、第1低屈折率層30を透過して、単位プリズム31に入射する。なお、その光が、出光面20bに対して臨界角θ1以上であった場合は、出光面20bで全反射して、導光板20内を導光する。
FIG. 7 is an enlarged view of the
As shown in FIG. 7, the
As described above, for example, the light L3 that is guided in the
図7に示すように、単位プリズム31に入射する光L3が、Z軸方向に対してなす角度をθ4とする。単位プリズム31の斜面31bに入射角θ5で入射した光は、第1低屈折率層30と拡散層60との界面で屈折し(屈折角θ6)、拡散層60を透過する。そして、単位プリズム31の斜面31a(単位プリズム31と拡散層60との界面)に入射して全反射し、Z軸プラス方向(正面方向)に偏向される。そして、拡散層60で拡散されて、照明装置200の出光面200aから出射する。
例えば、仮に、第1低屈折率層30の屈折率N1=1.41、拡散層60の母材の屈折率を1.59とし、頂角γ=51.6°、θ4=50°とした場合、θ5=14.2°、θ6=12.6°となり、光L3がZ軸方向となす角度は、0°となる。
As shown in FIG. 7, the angle formed by the light L3 incident on the
For example, suppose that the refractive index N1 of the first low
以上のことから、本実施形態によれば、光を正面方向へ効率よく出射することができ、正面方向への集光性を高め、正面方向の輝度を高めることができる。また、拡散層60により、適宜、光を拡散するので、正面方向の輝度を高めながら、輝度ムラを低減して均一な照明を行うことができる。
なお、本実施形態では、反射層70は、光を正反射する例を挙げて説明したが、これに限らず、反射層70は、主に正反射行い、その反射光において拡散反射成分を含むが正反射成分の方が多いという特性を有する部材としてもよい。
From the above, according to the present embodiment, light can be efficiently emitted in the front direction, the light condensing property in the front direction can be improved, and the luminance in the front direction can be increased. In addition, since the light is appropriately diffused by the
In the present embodiment, the
図8は、第2実施形態の別の形態の照明装置200を説明する図である。
図8に示す第2実施形態の別の形態の照明装置200は、拡散層60に変えて、樹脂層80を備えている。
この樹脂層80は、単位プリズム31の凹凸形状を充填するように形成され、照明装置200の出光面200aの表面を平面状としている。また、樹脂層80は、光透過性を有する樹脂製であり、拡散材等は含有しておらず、光を拡散する作用を有していない。また、この樹脂層80の屈折率は、第1低屈折率層30の屈折率よりも大きい。
このような形状とする場合には、正面方向への集光性をさらに高め、正面方向の輝度が高い照明装置200とすることができる。
FIG. 8 is a diagram illustrating an
An
The
In the case of such a shape, the light condensing property in the front direction can be further improved, and the
(第3実施形態)
図9は、第3実施形態の照明装置300を説明する図である。図9では、図2に示す第1実施形態の照明装置100の断面に相当する、第3実施形態の照明装置300の断面を示している。
第3実施形態の照明装置300は、第1低屈折率層30の出光側に、表示層90が形成されている点が、前述の第1実施形態とは異なる以外は、第1実施形態の照明装置100と同様の形態である。従って、前述の第1実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾に同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
(Third embodiment)
FIG. 9 is a diagram illustrating the
The
表示層90は、基材部91と表示部92とを備えるフィルム状の部材である。
基材部91は、光透過性を有し、透明又は半透明な樹脂製の層である。基材部91は、着色されていてもよい。表示部92は、基材部91の出光側の面(出光面300a)上に、印刷等により形成された絵柄や文字、記号等である。なお、表示部92は、基材部91の出光側の面の全面に形成されていてもよいし、基材部91の第1低屈折率層30側の面に形成されていてもよい。
この表示層90は、第1低屈折率層30の出光面側に、一体に積層されて設けられている。表示層90の基材部91の屈折率は、第1低屈折率層30の屈折率よりも大きい。
The
The
The
仮に、第1低屈折率層30を設けず、導光板20の出光面20bに表示層90を設けた場合には、導光板20内を導光する光が、出光面20bに到達した際に、表示層90へ入射して表示部92によって吸収され、光の利用効率が低下するという問題がある。
これに対して、本実施形態では、第1低屈折率層30を備えるので、図9に示すように、導光する光(図9に示す光L5)が表示部に吸収されることなく、効率よく導光され、適宜、出光面300aから出光する。
従って、本実施形態によれば、照明装置300を、照明機能付き看板等として使用する場合にも、明るさが均一であり、明るく良好な照明をすることができる。
If the first low
On the other hand, in the present embodiment, since the first low
Therefore, according to the present embodiment, even when the
(変形形態)
以上説明した各実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の範囲内である。
(1)導光板20は、導光方向において入光面20a側に、入光面20a側に向かうにつれて導光板20の厚さが薄くなる斜面部20eを形成してもよい。
図10は、変形形態の導光板20を説明する図である。図10は、図2等に示す断面に相当する断面の一部を拡大して示している。また理解を容易にするために、導光板20のみを示し、単位光学要素21や他の層は省略して示している。
このような形状とすることにより、図10に示すように、例えば、斜面部20eがない場合(図10において破線で示す導光板の場合)に、入光面20a近傍の出光面20b−1から出射する光(図10に破線で示す光L6,L7)を、斜面部20eで全反射させて、導光板20内を導光させることができる。従って、導光板20をこのような形態とすることにより、光の利用効率が向上し、かつ、光源部10近傍が明るくなる輝度ムラを低減し、均一な照明を実現することができる。
なお、斜面部20eは、出光面20b側又は背面20c側のどちらか一方だけに形成してもよいし、傾斜角度の異なる複数の面から形成される形態としてもよい。
(Deformation)
Without being limited to the embodiments described above, various modifications and changes are possible, and these are also within the scope of the present invention.
(1) The
FIG. 10 is a diagram illustrating a modified
By adopting such a shape, as shown in FIG. 10, for example, when there is no
The
(2)光源部10は、入光面20aに対向する位置に加え、さらに、対向面20dに対向する位置に配置してもよい。
この場合、単位光学要素21は、YZ面における断面形状が対称な形状であることが好ましく、斜面部21bが出光面となす角度βは、β=αであり、かつ、単位光学要素21の幅方向の寸法における斜面部比率は、Y方向の中央部で一番高く、Y方向の端部に向かうにつれて低くなるものとすることが、均一な輝度を得る観点から好ましい。このような形態とすることにより、面均一性が高く明るく良好な照明装置とすることができる。
(2) In addition to the position facing the
In this case, the unit
(3)単位光学要素21は、導光方向において、配列ピッチP1が一定であって、平面部21aの寸法が次第に小さくなり、斜面部21cの寸法が次第に大きくなる形状ととしてもよい。
また、単位光学要素21は、導光方向において、段階的にその形状が変化する形態としてもよい。
また、単位光学要素21は、背面20cの全面において、斜面部21b,21cからなる略三角柱状としてもよい。さらに、単位光学要素21の断面形状は、台形形状以外の多角形状としてもよいし、一部が曲面等により形成されていてもよい。
(3) The unit
Further, the unit
Further, the unit
(4)単位プリズム31は、導光方向において、その形状が変化する形態としてもよいし、断面形状が不等辺三角形状としてもよい。
(4) The
(5)対向面20d上に、不図示の反射部材を一体に設けて、光の利用効率を高める形態としてもよい。このとき、反射部材は、光反射性を有するシート状や板状の部材としてもよいし、白色や銀色等の塗料を対向面20d上に塗布して形成してもよい。
(5) A reflection member (not shown) may be integrally provided on the facing
(6)導光板20は、光の主たる導光方向(Y軸方向)において、略等厚である例を示したが、これに限らず、入光面20aから離れるにつれて、厚みが薄くなり、導光板20のYZ断面の断面形状が略楔形形状となる形態としてもよい。
(6) The
(7)拡散層60や樹脂層80の出光側に、拡散作用や集光作用等の各種光学機能を有する光学シート等を、適宜選択して配置してもよい。そのような形態とすることで、照明装置の使用環境や使用用途等に応じて、さらに好適な照明を行うことができる。
(7) On the light output side of the
(8)照明装置100,200は、屋外や室内等の照明装置としてだけでなく、例えば、透過型表示装置等の面光源装置として用いてもよい。
(8) The illuminating
なお、本実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した各実施形態によって限定されることはない。 In addition, although this embodiment and modification can also be used in combination as appropriate, detailed description is abbreviate | omitted. Further, the present invention is not limited by the embodiments described above.
10 光源部
11 点光源
20 導光板
20a 入光面
20b 出光面
20c 背面
20d 対向面
21 単位光学要素
21a 平面部
21b,21c 斜面部
30 第1低屈折率層
31 単位プリズム
40 第2低屈折率層
50,70 反射層
60 拡散層
80 樹脂層
90 表示層
100,200,300 照明装置
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記導光板の出光面側に一体に積層され、前記導光板よりも屈折率が低い第1低屈折率層と、
前記導光板の背面側に一体に積層され、前記導光板よりも屈折率が低く、かつ、前記第1低屈折率層よりも屈折率が高い第2低屈折率層と、
前記第2低屈折率層の前記導光板側とは反対側の面に一体に形成され、光を反射する反射層と、
を備え、
前記導光板の前記背面には、複数の単位光学要素が前記入光面側から前記対向面側へ向かって配列されて形成され、前記単位光学要素は、その配列方向において前記入光面から離れるにつれて形状が次第に又は段階的に変化していること、
を特徴とする照明装置。 A light source unit that emits light, a light incident surface on which light from the light source unit is incident, a light exit surface from which light is emitted, a back surface that faces the light exit surface, and a facing surface that faces the light entrance surface A lighting device comprising a light guide plate,
A first low refractive index layer laminated integrally on the light output surface side of the light guide plate and having a lower refractive index than the light guide plate;
A second low refractive index layer that is integrally laminated on the back side of the light guide plate, has a refractive index lower than that of the light guide plate, and higher than that of the first low refractive index layer;
A reflective layer that is integrally formed on a surface opposite to the light guide plate side of the second low refractive index layer and reflects light;
With
A plurality of unit optical elements are arranged on the back surface of the light guide plate from the light incident surface side toward the opposing surface side, and the unit optical elements are separated from the light incident surface in the arrangement direction. The shape is changing gradually or step by step,
A lighting device characterized by the above.
前記単位光学要素は、前記反射層側に凸となる略多角柱形状であること、
を特徴とする照明装置。 The lighting device according to claim 1.
The unit optical element has a substantially polygonal column shape which is convex toward the reflective layer;
A lighting device characterized by the above.
前記単位光学要素の配列方向に平行であって前記導光板の厚み方向に平行な断面形状は、前記入光面の近傍においては、平面部と前記平面部を挟んで対向する2つの斜面部とを有する略台形形状であり、
前記配列方向に沿って前記入光面から離れるにつれて、前記平面部の寸法が小さくなること、
を特徴とする照明装置。 The lighting device according to claim 1 or 2,
A cross-sectional shape parallel to the arrangement direction of the unit optical elements and parallel to the thickness direction of the light guide plate has a plane portion and two slope portions facing each other across the plane portion in the vicinity of the light incident surface. A substantially trapezoidal shape having
As the distance from the light incident surface along the arrangement direction, the dimension of the planar portion decreases,
A lighting device characterized by the above.
前記第1低屈折率層の出光側の面には、前記入光面側から前記対向面側へ沿って、第2単位光学要素が複数配列されて形成されていること、
を特徴とする照明装置。 In the illuminating device of any one of Claim 1- Claim 3,
A plurality of second unit optical elements are arranged on the light output side surface of the first low refractive index layer from the light incident surface side to the opposing surface side;
A lighting device characterized by the above.
前記第2単位光学要素は、出光側に凸となる略三角柱形状であること、
を特徴とする照明装置。 The lighting device according to claim 4.
The second unit optical element has a substantially triangular prism shape convex toward the light exit side;
A lighting device characterized by the above.
前記第1低屈折率層の出光側に、光を拡散する拡散層が形成されていること、
を特徴とする照明装置。 In the illuminating device of any one of Claim 1- Claim 5,
A diffusion layer for diffusing light is formed on the light output side of the first low refractive index layer;
A lighting device characterized by the above.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017103009A (en) * | 2015-11-30 | 2017-06-08 | 大日本印刷株式会社 | Light guide plate, surface light source device, transmission type display device, manufacturing method of light guide plate |
WO2019146628A1 (en) * | 2018-01-26 | 2019-08-01 | 日東電工株式会社 | Film for led lighting equipment, and led lighting equipment |
-
2013
- 2013-07-05 JP JP2013141855A patent/JP2015015185A/en active Pending
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