JP5518813B2 - 面照明発光装置 - Google Patents

Description

本発明は、看板バックライト照明、ＬＣＤバックライト、信号表示、車両の表示装置等に使用される面照明発光装置に関するものである。

面照明発光装置の光源として、消費電力が小さくて高輝度及び高寿命であるＬＥＤ（発光ダイオード）が使用されつつあるが、ＬＥＤから出射される光は指向性が強いため、広い面で均一な光量分布を得ることが困難である。

そこで、特許文献１には、端部に複数のＬＥＤを一定間隔で配置した透明アクリル板の表面の全面積内に、ＬＥＤからの光の入射方向に対して直角方向の多数の線状Ｖ形溝を相互に平行に連続状に並設し、このＶ形溝で入射光を散乱反射及び拡散屈折させる構成が提案されている。

又、特許文献２には、ＬＥＤを収容する光源収容部を有するランプハウジングとその開口部を覆う表示板との間に導光体を配置し、前記ランプハウジングの内側壁表面にシボ加工を施し、ＬＥＤからの光を導光体の内部で散乱させるとともに、ランプハウジングの内側壁に照射される光を乱反射させ、再び導光体内部で散乱させる構成が提案されている。

更に、特許文献３には、開口を有し内部に点光源を収容したケーシングの内面を反射面とし、点光源上の開口を塞ぐ部分に設けられた、一部光を透過し反射及び乱反射する外方反射部と、該外方反射部よりも高い反射率を有する光透過性の中央反射部とで、指向性の強い発光部から放射される中央部分の光量を制限し、均一な照明光を得る構成が提案されている。

特開平７−２７０６２４号公報 特開２００３−１８６４２７号公報 特開２０１１−０４９１７６号公報

しかしながら、特許文献１において提案された構成では、光を導入する導光板である透明アクリル板の端面に、ＬＥＤ光の照射に起因するホットスポット（光の明るい局所）が存在し、面照明の明るさによってはホットスポットが顕著となり、面照明光の照度の均一性を確保することができないという問題がある。

又、特許文献２において提案された構成では、照明光の照度の均一性を得るためにはランプハウジングに或る程度の高さが必要であるため、装置が大型化するという問題がある。

特許文献３には、図８に示すように、矩形ボックス状のケーシング２０２の上面開口部を覆う光透過基板２０４のＬＥＤ光源２０３（図９参照）の直上に同心円状の複数のスリット２０５ａが形成された遮光板（放射側反射部）２０５を配置する構成が提案されているが、これによれば図９に示すようにスリット２０５ａと遮光部が交互に分布しているため、光強度の調整が滑らかにできず、特にＬＥＤ光源２０３付近では、遮光板２０５の広さは大きく設定しているため、光が通過する際に分断された光となり、光強度の差がより強くなる。その結果、遮光板２０５による影が形成され易くなり、光強度の均一性に悪影響を与える。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、光強度分布を全域に亘って均一化することができる面照明発光装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、底壁とその周囲に立設された側壁を備えた導光箱の前記底壁に対向する開口部を光透過板で覆うとともに、該導光箱の前記底壁と前記側壁の内面を反射面とし、導光箱内の底壁上にＬＥＤ光源を配置して成る面照明発光装置において、前記導光箱内の前記ＬＥＤ光源の直上に放射状遮光体を配置し、前記放射状遮光体は、前記ＬＥＤ光源の直上に位置するブラインド部と、該ブラインド部の周囲から径方向外方に向かって放射状に延びる複数の遮光片とで構成されることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記遮光片を前記ブラインド部の中心から径方向に遠ざかるに従って幅が狭くなる形状に成形したことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記放射状遮光体のブラインド部の中心部に孔を形成したことを特徴とする。

本発明によれば、ＬＥＤ光源からの指向性の強い光は、放射状遮光体のブラインド部によって遮光され、光透過板に直射光が届かない部分が存在しても、放射状遮光体による光の反射と乱射による導光的な効果によって導光箱の内部において光強度が均一に混ぜられるため、放射状遮光体の複数の遮光片間に形成された複数のスリットを通過する強度の均一な光が光透過板の全面から出射されて照明に供される。即ち、放射状遮光体の複数の遮光片は、光の反射と透過のバランスを調整することによって、ブラインド部の周辺と導光箱の周辺における光強度の間の不整合を正す機能を果たす。

本発明に係る面照明発光装置の側断面図である。 （ａ），（ｂ）は本発明に係る面照明発光装置の平面図である。 本発明に係る面照明発光装置の放射遮光体のスリットを透過する光を示す部分斜視図である。 本発明に係る面照明発光装置の光強度分布を示す図である。 本発明に係る面照明発光装置の別形態を示す平面図である。 本発明に係る面照明発光装置の別形態を示す斜視図である。 本発明に係る面照明発光装置の別形態を示す斜視図である。 従来の面照明発光装置の平面図である。 図８に示す面照明発光装置のスリットを透過する光を示す断面図である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係る面照明発光装置の側断面図、図２（ａ），（ｂ）は同面照明発光装置の平面図、図３は同面照明発光装置の放射遮光体のスリットを透過する光を示す部分斜視図、図４は同面照明発光装置の光強度分布を示す図である。

本発明に係る面照明発光装置１は、図１及び図２（ａ）に示すように、上面が開口する矩形ボックス状の導光箱２を備えており、この導光箱２は、方形の底壁２Ａとその周囲に立設された矩形の４つの側壁２Ｂによって構成されている。ここで、導光箱２の底壁２Ａと側壁２Ｂの内面には反射処理が施されており、これらの底壁２Ａと側壁２Ｂの各内面は反射面を構成している。そして、図１に示すように、導光箱２の中心にはＬＥＤ光源３が配置されており、このＬＥＤ光源３からは指向性の強い光が上方に向かって出射される。尚、底壁２Ａと側壁２Ｂの内面は光を拡散及び透過する例えば白色の反射面で構成しても良い。

又、導光箱２の上面開口部は、光を拡散及び透過する例えば白色の光透過板４で覆われており、導光箱２の内部の前記ＬＥＤ光源３の直上には、ＬＥＤ光源３からの光を該ＬＥＤ光源３に向かって全反射させるための放射状遮光体５が水平に配置されている。この放射状遮光体５は、図２（ａ）に示すように、ＬＥＤ光源３の直上に位置する円形のブラインド部５Ａと、該ブラインド部５Ａの周囲から径方向外方に向かって放射状に延びる複数の遮光片５Ｂとで構成されており、各遮光片５Ｂは、ブラインド部５Ａの中心から径方向に遠ざかるに従って幅が狭くなる針状に成形されている。従って、放射状遮光体５の各遮光片５Ｂの間には径方向外方に向かって放射状に延びる複数のスリット５ａが形成されており、各スリット５ａは各遮光片５Ｂとは逆にブラインド部５Ａの中心から径方向に遠ざかるに従って幅が広くなっている。

以上のように構成された面照明発光装置１において、ＬＥＤ光源３から上方に向かって指向性の強い光が出射されると、その光は、その直上に配置された放射状遮光体５のブラインド部５Ａで全反射され、導光箱２の底壁２Ａと側壁２Ｂの各反射面（内面）と放射状遮光体５との間で反射と乱射を繰り返しながら横方向に拡散してゆき、図３に示すように放射状遮光体５の複数の遮光片５Ｂ間に形成されたスリット５ａを通過して上方に向かい、光透過板４を透過して上方へと出射されて照明に供される。ここで、各スリット５ａは、前述のようにブラインド部５Ａの中心から径方向に遠ざかるに従って幅が広くなるよう連続的に形成されているため、このスリット５ａを通過する光が途中で遮られることがない。

而して、ＬＥＤ光源３から出射される指向性の強い光は、放射状遮光体５のブラインド部５Ａによって遮光され、光透過板４に直射光が届かない部分が存在しても、放射状遮光体５による光の反射と乱射による導光的な効果によって導光箱２の内部において光強度が均一に混ぜられるため、放射状遮光体５の複数の遮光片５Ｂ間に形成された複数のスリット５ａを通過する強度の均一な光が光透過板４の全面から出射されて照明に供される。即ち、放射状遮光体５の複数の遮光片５Ｂは、光の反射と透過のバランスを調整することによって、放射状遮光体５のブラインド部５Ａの周辺と導光箱２の周辺における光強度の間の不整合を正す機能を果たす。

ここで、本実施の形態に係る面照明発光装置１の光強度（光相対強度）の分布を図４に示すが、同図より明らかなように、本発明に係る面照明発光装置１によれば全域に亘ってほぼ均一な光強度分布を得ることができる。

尚、放射状遮光体５のブラインド部５Ａ部分の光強度が導光箱２の周辺よりも低い場合には、図２（ｂ）に示すように、ブラインド部５Ａの領域に径方向外郭から内側に向かってスリット５ｂを入れることによって光強度を調整する。スリット５ｂの幅は可能な限り細く、光強度が足りない場合は対称位置に本数を増やせば良い。これにより、均一発光が可能となる。又、ブラインド部５Ａの中心領域に小径の孔を開けて光強度を調整しても良い。光強度が足りない場合には、図５に示すように対称位置に複数の孔５ｃを形成すれば良い。或いは、ブラインド部５Ａの径を縮小して光強度を調整しても良い。逆に、放射状遮光体５のブラインド部５Ａ部分の光強度が導光箱２の周辺よりも高い場合には、ブラインド部５Ａの径を拡大すれば良い。

又、本実施の形態では、放射状遮光体５の複数の遮光片５Ｂを放射状に直線的に延びる針状に形成したが、遮光片５Ｂは同一方向に曲がった形状であっても、導光箱２の内部形状に相似しない形状であっても良い。又、本実施の形態では、遮光片５Ｂの形状については針状であるとして説明したが、径方向に遠ざかるに従って幅が狭くなっていれば良く、必ずしも針状である必要はない。例えば、針の先端を切り落とした形状等であっても良い。

ところで、放射状遮光体５と光透過板４の光出射面（上面）との距離Ｌ１と放射状遮光体５とＬＥＤ光源３との距離Ｌ２（図１参照）は、本発明の効果を得るための重要な要素となる。具体的には、距離Ｌ１が小さ過ぎて放射状遮光体５と光透過板４が近接する場合には、放射状遮光体５の模様が影として光透過板４に投影され、距離Ｌ１を大きくすることによってより均一な光強度を得易くなる。又、距離Ｌ２が小さ過ぎると、取り出すことができる光束の量が少なくなり、距離Ｌ２を大きくすることによって、取り出す光束の量を多くすることができる。但し、距離Ｌ２を大きくし過ぎると、放射状遮光体５による遮光効果が弱くなる。

導光箱２の高さｈは（Ｌ１＋Ｌ２）となるが、前記のことから導光箱２の高さｈが高いほど、面照明に供せられる光束の量及び光強度の均一性に対しては有利である。

ところが、導光箱２の高さｈが制限される場合には、図６に示すように、図１及び図２に示す面照明発光装置１を１つの基本ユニットとしてこれをマトリックス状に複数配置する構成を採用することができる。この場合、図７に示すように各基本ユニットの間を仕切る仕切りを省略しても良い。

尚、以上の実施の形態では、導光箱２内に１つのＬＥＤ光源３を配置した形態について説明したが、ＬＥＤ光源３を複数配置しても構わない。又、導光箱２内には空気以外に、空気以外の液体、固体等の他の物質媒体を充填しても良い。

１ 面照明発光装置
２ 導光箱
２Ａ 導光箱の底壁
２Ｂ 導光箱の側壁
３ ＬＥＤ光源
４ 光透過板
５ 放射状遮光体
５Ａ 放射状遮光体のブラインド部
５Ｂ 放射状遮光体の遮光片
５ａ 放射状遮光体のスリット
５ｂ 放射状遮光体のスリット
５ｃ 放射状遮光体の孔
ｈ 導光箱の高さ
Ｌ１ 放射状遮光体と光透過板との距離
Ｌ２ 放射状遮光体とＬＥＤ光源との距離

Claims (3)

1. 底壁とその周囲に立設された側壁を備えた導光箱の前記底壁に対向する開口部を光透過板で覆うとともに、該導光箱の前記底壁と前記側壁の内面を反射面とし、導光箱内の底壁上にＬＥＤ光源を配置して成る面照明発光装置において、
   前記導光箱内の前記ＬＥＤ光源の直上に放射状遮光体を配置し、
   前記放射状遮光体は、前記ＬＥＤ光源の直上に位置するブラインド部と、該ブラインド部の周囲から径方向外方に向かって放射状に延びる複数の遮光片とで構成されることを特徴とする面照明発光装置。
2. 前記遮光片を前記ブラインド部の中心から径方向に遠ざかるに従って幅が狭くなる形状に成形したことを特徴とする請求項１記載の面照明発光装置。
3. 前記放射状遮光体のブラインド部の中心部に孔を形成したことを特徴とする請求項１又は２記載の面照明発光装置。
   

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