JP4314632B2

JP4314632B2 - 面発光装置

Info

Publication number: JP4314632B2
Application number: JP2003089183A
Authority: JP
Inventors: 秀敏辻; 俊博秦
Original assignee: Toto Ltd
Current assignee: Toto Ltd
Priority date: 2003-03-27
Filing date: 2003-03-27
Publication date: 2009-08-19
Anticipated expiration: 2023-03-27
Also published as: JP2004296346A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エッジライト方式の面発光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、エッジライト方式の照明装置としては、図７の如く、断面Ｕ字形の反射板４で囲まれた冷陰極管からなるランプ３に一端面を対向させている導光板１があり、導光板１は光透過率の高い透明アクリル樹脂からなる断面楔型のもので、ランプ３には厚みが最大となっている端面が対向しており、その裏面側にはドットパターンの印刷などによって拡散反射部２を備えるとともに反射板６が裏面に配設されている。また導光板１の表面には乳白色アクリル板からなる表示面兼拡散板７が配されている。そして上記ランプ３は、導光板１の厚み内で導光板１の厚み方向において表面側にずらして配置されている。
【０００３】
この場合、ランプ３から出て導光板１の上記一端面（入射端面）に向かう光のうち、導光板１の裏面側へと向かう直接光の量を表面側へと向かう量よりも多くとることができるものであり、導光板１を断面楔型としてランプ３から見て奥の方まで直接光が届きやすくなるようにしていることや、拡散反射部２の構成をランプ３からの距離に応じて変更していることと併せて、表面側の輝度の均一性の向上を図ることができるものである。（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献】
特許第３２０２９０８号（５頁、第２図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、拡散反射部２のドットパターン印刷を形成することは手間がかかり、またコストアップにつながるという問題がある。また、印刷の別の手段として導光板自体にプリズムカットを施して幾何学的なパターンを形成する方法もあるが、このパターン形成を機械加工で行うと加工費が嵩むし、射出成形などによって成形する場合は初期費用として金型費用が必要となり、少量生産には不向きといった問題がある。また、仮にドットパターンを形成しないと、光源近傍より遠ざかるにしたがって入射した光が減衰することから、光源近傍が異常に明るく遠ざかるほど暗くなり、不均一な発光面になることは言うまでもない。
また、導光板１を断面楔型にするには新たな加工や成形が必要であり、市販の板材を用いることができないといった問題があった。
【０００６】
さらに、従来例のようにランプ３が導光板１の厚み内で導光板１の厚み方向において表面側にずらして配置されていると、ランプ端部の絶縁ゴムソケットやランプへ給電するための配線部材であるランプソケットが導光板表面から突出してしまい、これらを収納する部分を導光板と面一にできない。ましてや使用者がランプ交換することを前提とした面発光装置を提供する場合は、ランプが脱着できるランプソケットでランプを保持する必要があり、脱着可能なランプソケットは接続端子を備えた関係で外郭がランプ直径より大きいのが一般的であるので、システムキッチンの化粧板（前板）や洗面所の化粧棚、或いはキャビネットなどに用いる場合に、この突出部が邪魔となり、デザイン性を損なうといった問題があった。
【０００７】
また、表示面兼拡散板７と導光板との固定は金属枠などで固定されるのが一般的であるが、例えば従来の面発光装置をシステムキッチンの化粧板（前板）や洗面所の化粧棚、或いはキャビネットなどに用いる場合、この金属枠などの見栄えに問題がある場合は枠を化粧板で覆う必要があり、化粧板全体を光らせることができないし、デザイン的制約が発生し、構造が複雑化するといった問題があった。
【０００８】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、簡単な構成により導光板の表面の輝度を略均一にするとともに、光源や光源へ給電するための配線部材が導光板から突出することなく導光板と面一なデザイン性に優れた面発光装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１の発明は、透明な導光板の少なくとも一端面側に光源を配置し、前記導光板の裏面側に光反射層を備えた面発光装置において、前記光反射層は前記導光板の裏面側に略一様に形成され、前記導光板の表面側へ向かって入射する光量は裏面側へ向かって入射する光量より多く、前記導光板の表面側へ向かって入射する光と該導光板の表面とが交わる点における法線とのなす角度が、前記導光板内における全反射の臨界角以上であって、前記光源が配置される側の前記導光板の端面は、該導光板の表面に対して鋭角をなす鋭角面として形成され、該鋭角面と接して第２の導光板を備え、前記第２の導光板は前記導光板の裏面方向に向かって傾斜しており、該鋭角面と反対側の前記第２の導光板の端面に対向して前記光源を配置した。
【００１７】
光源と対向する第２の導光板の端面から入射した光源の光は、第２の導光板内を導光して前記鋭角面部分から先に述べた導光板に入射する。この導光板の表面側へ向かって入射する光量は裏面側へ向かって入射する光量より多く、導光板の表面側へ向かって入射する光と導光板の表面とが交わる点における法線とのなす角度が、導光板内における全反射の臨界角以上にしたので、光反射層にドットパターン印刷を形成したり、導光板自体にプリズムカットを施して幾何学的なパターンを形成したり、導光板を断面楔型にすることなく、導光板の表面の輝度を略均一にすることができる。
【００１８】
また、第２の導光板は先に述べた導光板の裏面方向に向かって傾斜し、その先に光源が位置するので、光源や光源へ給電するための配線部材の表面は先に述べた導光板の表面よりかなり下方に位置する。これにより、大きめの外郭を持つランプソケットを用いても、ランプソケットが導光板表面から突出することはない。その結果、システムキッチンの化粧板（前板）や洗面所の化粧棚、或いはキャビネットなどに本発明の面発光装置を用いても、光源や光源へ給電するための配線部材を収納する部分が導光板と面一となり、デザイン性を損なうことはない。
【００１９】
本発明の請求項２の発明は、請求項１記載の面発光装置において、前記光源の中心と前記鋭角をなす鋭角面の厚み方向の中心とを結ぶ線に対し、該鋭角をなす鋭角面、および該鋭角面と接する前記第２の導光板の端面とを略直角とした。また、請求項３記載の発明は、前記鋭角をなす鋭角面、および該鋭角面と接する前記第２の導光板の端面の厚み方向の断面形状は、前記光源の中心と略同心円形状とした。
【００２０】
これにより、第２の導光板から鋭角をなす鋭角面への入射角度が鋭角面に対し略垂直になるので、鋭角面での反射ロスが低減し、効率よく入射できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を、添付図面により詳細に説明する。
【００２４】
【実施例】
図１は参考例に係る面発光装置の一実施例を示す模式断面図、図２は参考例に係る面発光装置の一実施例を示す模式平面図である。図中、１０は導光板、１１は線状光源、１２は光反射層、１３は着色板、１４は表面側に向かった光、１５は裏面側に向かった光、１６は法線とのなす角度、１７は線状光源１１の端部の絶縁ゴムソケットを示す。
【００２５】
導光板１０としては、厚さ１mm〜５mm程度の矩形形状が好ましく、材料としては、光を効率よく通過させる物質であれば特に限定されず、たとえばアクリル、ポリカーボネート、ポリスチレン、アクリルスチレン、ポリ塩化ビニルなどの樹脂、或いはガラスなどを使用することができる。また、導光板１０の全側面は平滑に仕上げるのが好ましい。なお、導光板１０は湾曲していてもよい。
【００２６】
線状光源１１としては、直径１．５mm〜４mm程度の熱陰極線管や冷陰極線管を用いる。線状光源１１は図１のように一側面にのみ配置してもよいし、他の側面にも配置してもよい。また、線状光源１１の形状は真っ直ぐなもの、隣接する二側面にわたるＬ字状のもの、隣接する三側面にわたるコ字状のものを使用できる。また、絶縁ゴムソケット１７は線状光源１１への給電配線と線状光源１１の電極との半田付け部分を絶縁するためであり、材料としてはシリコンゴムなどが挙げられる。
【００２７】
導光板１０の裏面全面には、光反射層１２がほぼ一様に形成されている。光反射層１２の形成方法としては、マットインキを用いたグラビア印刷、オフセット印刷、スクリーン印刷などの印刷法や転写法がある。光反射層１２はアイボリー（象牙色）に着色され、膜厚は１５μｍ程度である。光反射層１２は、線状光源１１より導光板１０内に導かれた光を散乱反射し、その一部を導光板１０の表面側に向かわせるものである。
【００２８】
導光板１０の端面の裏面側には着色板１３が装着されている。着色板１３は、光の透過率が００％未満なので、裏面側に向かった光は着色板１３を透過する際に減衰し導光板１０に入射する。また、導光板１０の表面側に向かった光はそのまま減衰することなく導光板１０の端面に入射する。なお、光の透過率が１００％未満のものであれば着色板に限らず、また、導光板１０の端面の裏面側自体に何らかの処理を施すことでその部分の光の透過率を低くしても良い。
【００２９】
法線とのなす角度１６は、表面側への入射光１４と導光板１０の表面とが交わる点における法線とのなす角度であり、導光板１０内における全反射の臨界角以上としている。なお、全反射の臨界角は導光板の材質により決まるものであり、例えばアクリル板の場合は約４２°１０′である。
【００３０】
以上の構成により、線状光源１１から発せられた光の内、導光板１０の裏面側に向かった光１５は、着色板１３によって減衰した光が導光板１０に入射して光反射層１２によって散乱反射し面発光するので、散乱反射光自体が少量となり線状光源近傍で強い光による異常な発光をすることはない。
【００３１】
一方、線状光源１１から発せられた光の内、導光板１０の表面側に向かった光１４は、導光板１０内における全反射の臨界角以上で入射しているので、導光板１０の表面側から導光板外へ漏れることなく光を有効利用できるとともに、漏れた光による線状光源近傍での強い光による異常な発光を回避できる。さらに、導光板１０の表面側へ向かった光１４は、減衰することなく導光板１０に入射して導光板１０の表面で裏面側の光反射層１２に向かって反射し、光反射層１２によって散乱反射し面発光する。この面発光は、導光板１０の表面で一旦反射後に裏面側の光反射層１２に向かった光によるものなので、線状光源から離れた地点であり、線状光源近傍の強い光による異常な明るさとはならないし、暗くなりがちの線状光源より離れた地点を明るく面発光させることができる。
【００３２】
したがって、光反射層にドットパターン印刷を形成したり、導光板自体にプリズムカットを施して幾何学的なパターンを形成したり、導光板を断面楔型にすることなく、導光板の表面の輝度を略均一にすることができる。
【００３３】
また、線状光源１１および絶ゴムソケット１７の表面が導光板１０の表面より下方になるように配置したので、これらが導光板表面より突出することなくフラットな面発光装置を提供できる。
【００３４】
さらに、光反射層にドットパターン印刷を形成したり、導光板自体にプリズムカットを施して幾何学的なパターンを形成していないので、非点灯状態においては、導光板１０の表面側からの外光によって、導光板１０の裏面全面に形成された光反射層１２が反射し、光反射層１２の色調であるアイボリー（象牙色）に見えることから、光反射層１２を予め化粧面材として好適な質感・色調に仕上げておくことで、非点灯時には思い通りの質感・色調を持った外観品質を得ることができる。
【００３５】
なお、導光板１０の表面側に向かった光１４の光量を裏面側に向かった光１５の光量より相対的に多くする別の手段として、導光板１０の端部の裏面側の一部を遮蔽する方法もある。遮蔽材としては金属板などが挙げられ、線状光源に対向する面の反射率が高い遮蔽材を用いることで、遮蔽する光を導光板１０と異なった方向に反射させ、その反射光を別の用途に用いたりすることことも可能である。
【００３６】
図３は参考例に係る面発光装置の一実施例を示す模式断面図である。
図中、１０は導光板、１１は線状光源、１２は光反射層、１４は表面側に向かった光、１５は裏面側に向かった光、１６は法線とのなす角度、１７は線状光源１１の端部の絶縁ゴムソケットを示し、これらは図１と同様であり説明を省略する。
【００３７】
ここでは導光板１０における入射端面と導光板１０の表面とのなす角度αが鋭角となるようにしている。この場合、上記角度αが直角である場合に比して、導光板１０の表面側へ向かった光１４の光量は、裏面側へ向かった光１５の光量より多くなるので、光源近傍の強い光による異常な発光を回避することができ、導光板の表面の輝度を略均一にすることができる。
【００３８】
図４は参考例に係る面発光装置の一実施例を示す模式断面図である。
図中、１０は導光板、１１は線状光源、１２は光反射層、１４は表面側に向かった光、１５は裏面側に向かった光、１６は法線とのなす角度、１７は線状光源１１の端部の絶縁ゴムソケットを示し、これらは図１と同様であり説明を省略する。
【００３９】
ここでは線状光源１１の位置を導光板１０の厚み方向の中心より導光板１０の裏面側に配置したので、導光板１０の表面側へ向かった光１４の光量は、裏面側へ向かった光１５の光量より多くなり、光源近傍の強い光による異常な発光を回避することができ、導光板の表面の輝度を略均一にすることができる。
【００４０】
図５は本発明に係る面発光装置の一実施例を示す模式断面図である。
図中、５０は第１の導光板、５１は第２の導光板、５５はスリム形蛍光ランプ、５７はランプ脱着可能なランプソケット、１２は光反射層、１４は表面側に向かった光、５３は第1の導光板５０の鋭角端面、５２は鋭角端面５３の厚み方向中心に向かうランプ光、５４はランプ光５２と鋭角端面５３とのなす角度、５６は法線とのなす角度を示す。
【００４１】
ここでは第1の導光板５０における入射端面と第1の導光板５０の表面とのなす角度αが鋭角となるようにしてあり、鋭角端面５３は第２の導光板５１と接して取付けられている。鋭角端面５３の厚み方向中心に向かうランプ光５２は、鋭角端面５３とのなす角度βが略直角となっている。法線とのなす角度５６は、表面側に向かった光１４と第1の導光板５０の表面とが交わる点における法線とのなす角度であり、第1の導光板５０内における全反射の臨界角以上としている。スリム形蛍光ランプ５５、およびランプソケット５７はいずれも第1の導光板５０の表面より下方に配置されている。
【００４２】
以上の構成により、第1の導光板５０の表面側へ向かった光１４は第1の導光板５０の裏面側へ向かって入射する光量より多く、第1の導光板５０の表面側へ向かった光１４と第1の導光板５０の表面とが交わる点における法線とのなす角度αを導光板内における全反射の臨界角以上にしたので、光反射層にドットパターン印刷を形成したり、導光板自体にプリズムカットを施して幾何学的なパターンを形成したり、導光板を断面楔型にすることなく、導光板の表面の輝度を略均一にすることができる。
【００４３】
また、第２の導光板５１の端面から入射したスリム形蛍光ランプ５５の光は、第２の導光板５１内を導光して鋭角端面５３から第1の導光板５０に略直角に入射するので、鋭角端面５３での反射ロスが低減し、効率よく入射できる。
【００４４】
さらに、スリム形蛍光ランプ５５、およびランプソケット５７はいずれも第1の導光板５０の表面より下方に配置したので、大きめの外郭を持つランプソケットを用いてもこれらが導光板表面から突出することはない。その結果、システムキッチンの化粧板（前板）や洗面所の化粧棚、或いはキャビネットなどに本発明の面発光装置を用いても、ランプおよびランプソケットを収納する部分が突出することなく第1の導光板５０と面一にすることができ、デザイン性を損なうことはない。
【００４５】
なお、鋭角端面５３の厚み方向の断面形状をスリム形蛍光ランプ５５の中心と略同心円形状にすることで、スリム形蛍光ランプ５５から鋭角端面５３に向かって発せられる光全体を鋭角端面５３に対して略直角に入射させ、入射効率を上げてもよい。
【００４６】
また、第２の導光板５１を耐熱性の高いグレードとすることで、スリム形蛍光ランプ５５との距離を狭めても良い。さらに、第１、第２の導光板を一体に形成しても良い。
【００４７】
以上の実施例において、光反射層１２は印刷法や転写法により導光板と一体に形成されているので、光反射層を金属枠などで固定する必要がなく、化粧板の全体を光らせることができ、デザインの自由度が増すばかりではなく、簡易構造で済み、製作上、取扱い上、優位であることは言うまでもない。また、光反射層１２の裏側に高い反射率の反射層を追加し、光反射層１２から裏側に漏れた光を導光板１０の表面側に反射させ、より明るい面発光装置としても良い。この高い反射率の反射層も、反射層１２と同様に印刷法や転写法により導光板と一体に形成すれば良い。
【００４８】
図６は本発明に係る面発光装置を化粧棚に用いた一実施例を示す模式断面図である。
図中、５０は第１の導光板、５１は第２の導光板、５５はスリム形蛍光ランプ、５７はランプ脱着可能なランプソケット、１２は光反射層、１４は表面側に向かった光、５３は第1の導光板５０の鋭角端面、５２は鋭角端面５３の厚み方向中心に向かうランプ光を示し、図５と同様に形成されている。６４は棚を保持する金具で、表面は遮光性の高い白色塗装で仕上げられており、膜厚は２５μｍ程度で、第１の導光板５０と一体である光反射層１２と両面テープで接合されている。また、取付けネジ６７で壁６８に固定されている。６５はスリム形蛍光ランプ５５、ランプソケット５７を覆う化粧板で、第１の導光板５０と面一になっている。６６はのスリム形蛍光ランプ５５の安定器である。
【００４９】
このような面発光装置を化粧棚に用いることで、非点灯時は第１の導光板５０の表側からの外光により光反射面１２の色調であるアイボリー（象牙色）に見え、良好な質感、色調を得ることができる。また、点灯時には第１の導光板５０の表側が略均一に面発光し、棚の置物に対するアイキャッチ効果や光装飾効果、さらには設置空間への光アクセントとして従来にない化粧棚となる。
また、第１の導光板５０と光反射層１２を一体としたので、少なくとも棚正面の側面、すなわち使用者側から見て手前側の棚側面に固定枠が不要であり、固定枠のない自然でスッキリとした、しかも薄型の面発光機能付きの化粧棚を提供できる。さらに、スリム形蛍光ランプ５５、ランプソケット５７は突出することなく化粧板６５に覆われ第１の導光板５０と面一になっているので、デザイン性を損なうことはなく、しかも化粧板６５も第１の導光板５０と同様に棚板として使用することができる。
【００５０】
なお、化粧板６５の内面を高反射率としてランプの反射板として用いても良いし、別途反射板を設け、反射光を第１の導光板の表面側に多く入射させるようにしても良い。
【００５１】
さらに、光源の発光色は白色とは限らず、青や緑にすることで、非点灯時、点灯時で異なった色調を体感することができ、装飾性、話題性に富んだ商材となることは言うまでもない。
【００５２】
【発明の効果】
以上述べた通り、本発明によれば、光反射層にドットパターン印刷を形成したり、導光板自体にプリズムカットを施して幾何学的なパターンを形成したり、導光板を断面楔型にすることなく、簡単な構成により、導光板の表面の輝度を略均一にすることができる。さらに、光源や光源へ給電するための配線部材が導光板から突出することなく導光板と面一なデザイン性に優れた面発光装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】参考例に係る面発光装置を示す模式断面図である。
【図２】参考例に係る面発光装置を示す模式平面図である。
【図３】参考例に係る面発光装置の他の実施例を示す模式断面図である。
【図４】参考例に係る面発光装置の他の実施例を示す模式断面図である。
【図５】本発明の一実施例に係る面発光装置の他の実施例を示す模式断面図である。
【図６】本発明の一実施例に係る面発光装置を化粧棚に用いた実施例を示す模式断面図である。
【図７】従来技術に係る面発光装置を示す模式断面図である。

Claims

透明な導光板の少なくとも一端面側に光源を配置し、前記導光板の裏面側に光反射層を備えた面発光装置において、前記光反射層は前記導光板の裏面側に略一様に形成され、前記導光板の表面側へ向かって入射する光量は裏面側へ向かって入射する光量より多く、前記導光板の表面側へ向かって入射する光と該導光板の表面とが交わる点における法線とのなす角度が、前記導光板内における全反射の臨界角以上であって、前記光源が配置される側の前記導光板の端面は、該導光板の表面に対して鋭角をなす鋭角面として形成され、該鋭角面と接して第２の導光板を備え、前記第２の導光板は前記導光板の裏面方向に向かって傾斜しており、該鋭角面と反対側の前記第２の導光板の端面に対向して前記光源を配置したことを特徴とする面発光装置。
請求項１記載の面発光装置において、前記光源の中心と前記鋭角をなす鋭角面の厚み方向の中心とを結ぶ線に対し、該鋭角をなす鋭角面、および該鋭角面と接する前記第２の導光板の端面とを略直角としたことを特徴とする面発光装置。
請求項１記載の面発光装置において、前記鋭角をなす鋭角面、および該鋭角面と接する前記第２の導光板の端面の厚み方向の断面形状は、前記光源の中心と略同心円形状としたことを特徴とする面発光装置。