ここで、照明装置のLED光源から開口部までの距離が全方向で略一定であれば、開口部の各部からは、略均一な光を取り出すことができる。しかし、照明装置の開口部の形状が、長軸方向とこれと直交する短軸方向の長さに差がある場合、光の導光距離の長い長軸方向の端部近傍の開口部からの光量が短軸方向の端部近傍の開口部からの光量よりも少なくなる場合がある。特に、LED光源から開口部までの距離差が増加すると、開口部の位置により、輝度に大きな差が生じる。
図12(a)は、従来のLED照明装置100を示す平面図であり、図12(b)は、図12(a)のZ−Z線断面図である。なお、図12(a)は、内側反射板115および光透過部材127等の透視図である。また、各図において、LED光源117の配線や基板等は図示を省略する。
LED照明装置100は、外側枠体103、内側反射板115、LED光源117、光透過部材127等から構成される。外側枠体103は、底面部109と底面部109の外周に起立する側壁部111とからなる。すなわち、外側枠体103は、底面部109と対向する面であって、側壁部111で囲まれた領域が開口部113となる凹形状である。
開口部113には内側反射板115が配置される。内側反射板115は、外側枠体103よりも小さく、開口部113の形状と略同様の形状である。また、内側反射板115と外側枠体103の中心位置はほぼ一致する。したがって、内側反射板115によって、外側枠体103の開口部113の一部が塞がれて、内側反射板115の外周部と外側枠体103の側壁部111との間に、開口部113が露出する。また、この開口部113を塞ぐように、光透過部材127が配置される。なお、内側反射板115は、例えば光透過部材127の下面に接合される。ここで、内側反射板は、X軸Y軸に対して対称性を有する形状であれば、外側枠体103と同様の形状であることが望ましいが必ずしも同様の形成でなくても良い。
ここで、外側枠体103と内側反射板115は、ともに光反射特性に優れた例えばマイクロ発泡樹脂製である。マイクロ発泡樹脂製の光反射板を用いるため、極めて高い反射率を得ることができる。内側反射板115のほぼ中央に、外側枠体103の底面部109に向けてLED光源117が配置される。LED光源117からの光は、外側枠体103と内側反射板115とで囲まれた導光空間119を導光して、開口部113から光透過部材127を介して外部に取り出される。
ここで、外側枠体103および内側反射板115は、一方の方向(図中X方向)に長く、これと直交する方向(図中Y方向)に短い形状である。すなわち、外側枠体103および内側反射板115は、長軸方向と短軸方向の長さが大きく異なる。このため、LED光源117から開口部113までの距離が、開口部113の位置によって大きく変わる。例えば、LED光源117から長軸方向の端部近傍の開口部113までの距離は、LED光源117から短軸方向の端部近傍の開口部113までの距離よりも十分に大きい。
LED光源117から距離が離れた位置まで光を導光しようとすると、LED光源117からの光を、導光空間119内で数多く反射させて導光する必要がある(例えば、図12(b)の矢印W)。マイクロ発泡樹脂製の光反射板は、正反射方向への反射成分は大きいものの、拡散反射するため、反射回数が増えると、正反射方向の光成分が減少する。この結果、LED光源117から遠い位置においては、開口部113から取り出される光の量が減少する。したがって、開口部113の部位によって、輝度の差が生じることとなる。
このような距離の差がある場合には、LED光源117から開口部113までの導光空間119(底面部109など)の形状を曲面状にするなどの工夫することで、開口部113から取り出す光を略均一にすることができる。しかし、薄型のLED照明装置100においては、導光空間119の形状を自由に曲面状にすることができなないため、LED照明装置100の長軸方向の端部から取り出される光の輝度と、短軸方向の端部から取り出される光の輝度とを均一にすることが困難となってきた。
例えば、特許文献1においても、照明装置の開口部の形状が長軸方向と短軸方向の長さの差が大きく異なる場合には、照明装置の開口部から取り出す光が多少不均一になる問題がある。
また、特許文献2におけるフラッターは、光を均一にするために一部の光を反射させ、一部を透過させるものであるため、フラッターから透過する光束の量が少なくなり、照明装置から取り出す光の輝度が低下する問題がある。また、特許文献2は、照明装置の光反射板の形状を制御することで、光取り出し部の長軸方向と短軸方向の光強度の異方性を解消するものではない。
また、特許文献3、特許文献4も、照明装置から取り出す光の輝度の均一化を計るものではない。また、特許文献3、特許文献4では、光源の近傍から光を取り出すものではなく、長軸方向と短軸方向のLED光源からの距離の差が大きい場合に、照明装置の外周から取り出す光の均一化を計るものではない。このように、特許文献3、特許文献4でも、LED光源の近傍の光取り出し部から取出す光強度を弱め、LED光源から遠い光取り出し部から取出す光の強度を強めることで、照明装置の光取り出し部の輝度の異方性を解消することはできない。
また、特許文献5の発明は、LED光源から遠い領域の光を斜面領域と三角歯状の凹凸面により、開口部に向けて取り出すものである。したがって、LED光源の近傍の光取り出し部から取出す光強度を弱め、LED光源から遠い光取り出し部から取出す光の強度を強めることで、照明装置の光取り出し部の輝度の異方性を解消することはできない。また、特許文献4には、照明装置の中央に略円錐形状の凸部が形成されているが、この凸部は短軸方向に沿って連続的に形成された突出部でなく、LED光源から発光された光がLED光源の発光面への反射を抑制するものであり、照明装置の輝度の異方性を解消するためのものではない。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、LED光源を中心として、光を取り出す開口部までの長軸方向の距離と短軸方向の距離の差が大きい場合でも、光の取り出し部位による輝度の差を抑制することが可能なLED照明装置及びLED光源の代わりに電球を光源として用いた照明装置を提供することを目的とする。
第1の発明は、底面部と、前記底面部の外周に形成された側壁部と、前記底面部との対向部に設けられる開口部と、を具備するマイクロ発泡樹脂製の光反射板からなる照明装置用の外側枠体と、前記外側枠体の前記開口部の一部に配置される、マイクロ発泡樹脂製の内側反射板と、前記内側反射板の中心近傍に、前記開口部の外側から視認できない位置に配置されるLED光源と、を具備し、前記開口部は、互いに直交する長軸方向と短軸方向の長さが異なり、前記底面部の長軸方向の中心近傍に、前記開口部に向かって突出する突出部が短軸方向に沿って連続して形成され、前記側壁部は、前記突出部から前記側壁部に向けて反射された光を、前記側壁部の上端部の内周に形成された前記開口部に向けて光を反射することが可能なように、前記底面部に対して傾斜面または曲面を具備し、前記内側反射板と前記外側枠体は、相互に所定距離離間して配置され、前記外側枠体と、前記内側反射板は、それぞれ、互いに直交する長軸方向と短軸方向の長さが異なり、前記内側反射板の長軸方向と、前記外側枠体の長軸方向と整合し、前記LED光源は、短軸方向に沿って連続して形成された前記突出部と対向し、前記内側反射板の裏面側と、前記外側枠体の表面側と、前記内側反射板の周囲の前記外側枠体の前記開口部によって囲まれた空間が、導光空間となり、前記LED光源からの光が前記導光空間により導光されて、前記内側反射板の周囲の前記外側枠体の前記開口部によって形成された光取り出し部から、光取り出しを行うことを特徴とするLED照明装置である。
前記突出部は、前記底面部の長軸方向の略中央に、前記底面部の長軸方向の略中央が開口部に向かって突出するように短軸方向に所定距離連続して形成されるか、あるいは前記底面部の長軸方向の略中央を短軸方向に横断されるように形成されているLED照明装置であってもよい。
前記底面部には、前記突出部の傾斜角度より傾斜角度が小さく、さらに前記突出部に向かって長軸方向に対して傾斜して上昇する平面状または曲面状の傾斜部が形成され、前記傾斜部は、前記底面部の長軸方向に所定長さで連続して形成されて、前記傾斜部が前記突出部に接続されるLED照明装置であってもよい。
前記底面部の長軸方向の端部側の前記側壁部には、長軸方向に対して、前記傾斜部と逆向きになだらかに傾斜する第2の傾斜部であることを特徴とするLED照明装置であっても良い。
前記傾斜部の傾斜面の一部には、前記傾斜部の短軸方向の断面で見た際に、前記短軸方向の断面形状が上方に向かって膨出する膨出部が長軸方向に沿って所定長さで形成されているLED照明装置であってもよい。
前記外側枠体の前記側壁部と前記底面部の境界部には、前記底面部から前記光取り出し部に向けて光を反射するように徐々に曲がる曲線部が形成されているLED照明装置であっても良い。
前記光取り出し部には、光透過部材が配置されるLED照明装置であっても良い。
前記内側反射板により内側枠体が形成され、前記内側枠体は底面部と側壁部を有する箱型形状であり、前記内側枠体の内部に収納空間が形成されているLED照明装置であっても良い。
底面部と側壁部とを有する箱型形状の内側枠部材を有し、前記内側枠部材の少なくとも底面部の裏面に、前記内側反射板が貼付けられており、前記内側枠部材の内部に収納空間が形成されているLED照明装置であっても良い。
前記内側反射板により形成された、底面部と側壁部を有する箱型形状の内側枠体の収納空間に前記内側枠部材が収納され、前記内側枠部材の内部に収納空間が形成されているLED照明装置であっても良い。
前記収納空間に収納ケースが形成されるLED照明装置であっても良い。
前記収納ケースには、スイッチまたは制御回路が収納されているLED照明装置であっても良い。
前記収納ケースに画像モニターまたはテレビ受像機が収納されるLED照明装置であっても良い。
前記収納ケースが眼鏡ケースまたは財布入れであり、前記収納ケースには、底面部と側壁部を有する箱型形状の内側枠部材または前記内側反射板により形成された、底面部と側壁部とを有する箱型形状の内側枠体の開口部と略同一平面を形成するように形成されている蓋部材が設けられているLED照明装置であっても良い。
前記内側枠体または前記外側枠体のそれぞれの開口部の形状がともに略長方形、略長円形、略楕円形、略菱形のいずれかであることを特徴とするLED照明装置であっても良い。
前記内側反射板および前記外側枠体の中心位置が略一致し、さらに前記光取り出し部は、前記内側反射板の外周に所定幅に形成されるLED照明装置であっても良い。
前記マイクロ発泡樹脂は、PET樹脂、PC樹脂、難燃PC樹脂、アクリル系樹脂、難燃アクリル樹脂のいずれかからなるLED照明装置であっても良い。
前記マイクロ発泡樹脂は、酸化アルミニウム標準板に対する光反射率が、全反射率が95%以上、拡散反射率が90%以上であるLED照明装置であっても良い。
前記外側枠体は、前記開口部の外周部にフランジ部が形成されていて、前記フランジ部に前記光透過部材が接着されるLED照明装置であっても良い。
前記光取り出し部の外側直上からは視認できない位置に、前記内側反射板と前記外側枠体を繋ぐ透明樹脂製の突部または柱部が設けられるLED照明装置であっても良い。
前記光透過部材は、アクリル樹脂、PC樹脂、硬質ガラスのいずれか、あるいはこれらの材料のいずれかに保護フィルムを設けたものであるLED照明装置であっても良い。
前記LED光源は、白色または昼白色の光源、あるいは赤、緑、青の着色光源のいずれかであるLED照明装置であっても良い。
前記LED光源は、赤、緑、青の着色光源の切換え、または混合により発光色を制御することが可能であるLED照明装置であっても良い。
前記LED照明装置が、携帯用照明装置、室内用照明装置、車輌用照明装置のいずれかであるLED照明装置であっても良い。
第2の発明は、前記LED照明装置の代わりに、電球を光源として用いた照明装置である。第2の発明の照明装置は、LED照明装置と同様の構造を有し、LED光源の代わりに電球を光源として用いた照明装置であっても良い。
第3の発明によれば、第1の発明と同様の効果を得ることができる。すなわち、底面部の中心近傍に、開口部の長軸方向に向かって傾斜する突出部が短軸方向に沿って連続して形成され、突出部と対向するようにLED光源を配置することで、突出部で反射された光を長軸方向の端部近傍に反射させることができる。このため、長軸方向の端部近傍の開口部からも効率よく光を取り出すことができ、取り出す光の均一化を計ることができる。
また、このような突出部が短軸方向に所定の長さ形成されることで、効率よく突出部で長軸方向の端部側へ光を反射させることができる。
また、突出部の外周に傾斜部を設けて、突出部と傾斜部を形成することで、長軸方向の略中央からの光を、少ない反射回数で効率よく長軸方向の端部まで反射することができ、部位による取り出す光の均一化を計ることができる。
また、光反射板の長軸方向の端部側に、傾斜部と対向する第2の傾斜部を設けることで、底面の長軸方向の端部側で反射した光を効率よく開口部や光反射板の側壁部に導光することができる。
また、傾斜部に膨出部を形成することで、膨出面において光を広げるように反射することができる。このため、例えば短軸方向の端部近傍の開口部であっても、LED光源から離れた部位において光の輝度が減少することを抑制することができる。
また、外側枠体の側壁部と底面部の境界部に曲線部を設けることで、底面部から光取り出し部に向けて効率よく光を反射することができる。
光取り出し部に、光透過部材を配置することで、外側枠体の内部に異物が侵入することを抑制することができる。また、光透過部材によって、グレア感を抑制し、光の輝度を均一化することができる。
また、内側反射板が箱型形状であって、内部に収納空間を有すれば、内側反射板の内部に部材を収納することができる。
また、内側反射板が、底面部と側壁部とを有する箱型の内側枠部材の少なくとも裏面に貼付けられたものであり、内側枠部材の内部に収納空間が形成されていれば、内側枠部材により収納空間の剛性や意匠性を高めることができる。底面部の他に、側面部にも内側反射板を貼付けても良い。側面部に反射板を貼付けることにより、開口部から取出す光の輝度を高めることができる。
また、内側枠体の内部に、底面部と側壁部を有する箱型の内側枠部材が収納されれば、内側枠部材の内部に収納空間が形成されていても良い。この場合にも、内側枠部材により収納空間の剛性や意匠性を高めると同時に、内側枠部材の外側に配置される内側枠体により、内側枠部材が覆われているので、開口部から取出す光の輝度を高めることができる。
内側反射板の内部に内側枠部材を収納する場合は、両者は摩擦接触より固定してもよいし、接着剤により固定しても良いし、溝や爪による嵌合などの機械的方法により固定してもよい。また、内側枠部材は、例えば、熱可塑樹脂の射出成形品やアルミやステンレスの金属プレス成形品あるいはアルミ鋳物などを用いることができる。このようにすることで、内側枠部材の質感を変えたり、色調を変えたりして、意匠性や装飾性を高めることができる。
例えば、収納ケースに、スイッチまたは制御回路が収納されれば、LED光源の制御や切換え等を行うことができる。
また、収納ケースに画像モニターまたはテレビ受像機が収納されれば、LED照明装置をテレビなどの画面の周囲を照らす照明装置として利用することができる。
また、収納ケースが眼鏡ケースまたは財布入れであり、収納ケースに、内側反射板の開口部と略同一平面の蓋部材が設けられれば、例えば自動車などの車内において、利用者が容易に眼鏡または財布を収納することができる。
また、本発明では、内側反射板または外側枠体のそれぞれの開口部の形状がともに略長方形、略長円形、略楕円形、略突レンズ形状、略菱形のいずれかであっても、外周部近傍から略均一な光を取り出すことができる。
例えば、内側反射板および外側枠体の中心位置が略一致し、光取り出し部が内側反射板の外周に所定幅に形成されることで、内側反射板の周囲の全周から略均一な光を取り出すことができる。
また、光反射板を構成するマイクロ発泡樹脂としては、PET樹脂、PC樹脂、アクリル樹脂、または難燃アクリル樹脂など種々の材質を適用することができる。
また、マイクロ発泡樹脂の可視光帯域での光反射率が、全反射率が95%以上、拡散反射率が90%以上であれば、効率よく光を反射して光を導光することができる。
また、外側枠体の開口部の外周部にフランジ部が形成されていて、フランジ部に光透過部材が接着されれば、光透過部材を容易に外側枠体に接合することができる。
また、光取り出し部から視認できない位置に、内側反射板と外側枠体を繋ぐ透明樹脂製の突部または柱部を設けることで、内側反射板と外側枠体との距離を一定に維持することができると同時に、照明装置の剛性が向上する。
また、光透過部材としては、種々の材質を適用することができる。
また、LED光源の光を、白色または昼白色の光源、あるいは赤、緑、青の着色光源のいずれかとすることで、光を実用照明や加飾用照明として利用することができる。
また、LED光源が、赤、緑、青の着色光源の切換え、または混合により発光色を制御することが可能であれば、加飾効果に加えてエンターティメント性などを付与することができる。
本LED照明装置は、特に、携帯用照明装置、室内用照明装置または車輌用照明装置に好適である。
本発明によれば、LED光源を中心として、光を取り出す開口部までの長軸方向の距離と短軸方向の距離の差が大きい場合でも、光の取り出し部位による輝度の差を抑制することが可能なLED照明装置及びLED光源の代わりに電球を光源として用いた照明装置を提供することができる。
(第1実施形態)
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。図1(a)はLED照明装置1を示す平面図であり、図1(b)は、図1(a)のA−A線断面図である。なお、以下の説明において、平面図においては、内側反射板15および光透過部材27等の透視図とする。また、以下の説明において、LED光源の配線や基板等は図示を省略する。
LED照明装置1は、主に、外側枠体3、内側反射板15、LED光源17、光透過部材27等から構成される。外側枠体3は、マイクロ発泡樹脂からなる照明装置用の光反射板5によって形成される。また、内側反射板15も、同様にマイクロ発泡樹脂からなる。本発明で用いられるマイクロ発泡樹脂は、中央に発泡層を有し、両面に非発泡層を有する絶縁性の樹脂シートである。ここで、発泡層とは、発泡により、気泡を生成させた層をいう。
本発明で使用される、マイクロ発泡樹脂シートの厚さは0.4mm〜2.0mmで、表面の非発泡層の厚さは10〜30μmである。また、本発明のマイクロ発泡樹脂シートは、平均気泡径が0.2μmから40μmの範囲であることが好ましい。平均気泡径が0.2μmより小さすぎると、光の透過度が高くなり反射率が低下する。また、平均気泡径が大きすぎると拡散反射率が低下するため、平均気泡径は0.2μmから40μm以下とする必要がある。さらに平均気泡径は0.5μmから20μmであることが好ましい。
波長450〜650nmの可視光帯域における、マイクロ発泡樹脂製の外側枠体3と内側反射板15の光学特性として、酸化アルミニウム標準板を用いた時の光反射率は、全反射率が95%以上、拡散反射率が90%以上を満たし、反射率の波長依存性が2%以下、好ましくは1%以下の範囲内にあることが望ましい。なお、波長が450〜650nmの可視光に対する光学特性は、成形前のマイクロ発泡樹脂シートと、成形された後の外側枠体3と内側反射板15とで大きく変わることはない。
ここで、本発明のマイクロ発泡樹脂シートは、絶縁性を有し、その体積固有抵抗は1012Ω〜1017Ωである。この範囲であれば、本発明における絶縁性を十分確保できる。
また、本発明において、マイクロ発泡樹脂シートは、PET樹脂(ポリエチレンテレフタレート樹脂)、PC樹脂(ポリカーボネート樹脂)、難燃PC樹脂、アクリル系樹脂、例えばPMMA樹脂(ポリメタクリル酸メチル樹脂)のいずれかから構成することが好ましい。上記の他、マイクロ発泡樹脂シートには、シクロオレフィンポリマー、ポリアクリロニトリルなどのアクリル樹脂に難燃性を持たせた透明樹脂を使用することもできる。また、使い場所や用途により帯電防止、難燃性付与、耐紫外線のコーティングなどの処理をされたマイクロ発泡樹脂シートを使用しても良い。
光反射板5からなる外側枠体3は、底面部9と、側壁部11から構成される。側壁部11は、底面部9の外周に全周にわたって起立する。側壁部11の縁部で囲まれる領域であって、底面部9と対向する部位が、開口部13となる。すなわち、外側枠体3は、一方の面側にのみ開口する容器状の形状である。なお、外側枠体3の側壁部11と底面部9の境界部には、底面部9から後述する光取り出し部21(開口部13)に向けて光を反射するように徐々に曲がる曲線部23が形成される。
外側枠体3(開口部13)は、開口部13の中心を通り、互いに直交する長軸方向(図1(a)のB方向)と短軸方向(図1(a)のC方向)の2軸方向の長さが大きく異なる。すなわち、外側枠体3(開口部13)は、平面視において、長軸方向に対して細長い形状である。なお、外側枠体3(開口部13)の形状は図示した例には限られず、例えば、略長方形、略長円形、略楕円形、略菱形のいずれかから選択される。
底面部9の長軸方向の中心近傍に、底面部9の長軸方向の中央部が開口部13に向かって突出する突出部7が形成される。図1(b)に示すように、突出部7は、LED光源17の直下を頂点として、長軸方向の両側に向けて傾斜する断面略三角形状である。なお、突出部7の傾斜面は直線状であっても曲線状であってもよい。また、突出部7は、図示したように、底面部9の長軸方向の略中央を短軸方向に完全に横断するように形成されてもよいが、底面部9の長軸方向の略中央に、短軸方向に所定距離連続して形成されればよく、例えば、突出部7の両端部が開口部に近接するように、さらに突出するように僅かに形成されても良い。
外側枠体3(側壁部11)の縁部には、外方に向かって折り曲げられたフランジ部25が形成される。すなわち、外側枠体3の開口部13の外周部にフランジ部25が形成される。フランジ部25には、光透過部材27が接着される。すなわち、光透過部材27によって、開口部13が覆われる。
ここで、光透過部材27の材質としては、例えば、透明または半透明のアクリル樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂、または硬質ガラス製である。また、光透過部材27は、これらの材料のいずれかに保護フィルムが貼り付けられたものであってもよい。なお、光透過部材27は、必ずしも必要ではないが、通常は、照明装置への埃や塵などの混入を防止する観点から設けられることが多い。
光透過部材27の下面(外側枠体3との対向面)には、平板状の内側反射板15が配置される。すなわち、外側枠体3の開口部13には光透過部材27が設けられ、光透過部材27の裏面に、平板状の内側反射板15が貼付けられる。また、内側反射板15と外側枠体3は、相互に所定距離離間して配置され、内側反射板15の外側に外側枠体3が配置される。内側反射板15によって、開口部13の一部が塞がれる。
内側反射板15の外形は、外側枠体3の外形と略同様であって、外側枠体3の開口部13よりもわずかに小さい。すなわち、内側反射板15と、外側枠体3の開口部13の形状が、それぞれ略長方形、略長円形、略楕円形、略菱形のいずれかから選択された1つの形状を有する。このため、内側反射板15も、互いに直交する長軸方向と短軸方向の長さが異なる。
内側反射板15と外側枠体3は、互いの中心位置が略一致するように(中心を共有するように)配置される。また、内側反射板15と外側枠体3は、内側反射板15の長軸方向と、外側枠体3の長軸方向とが互いに整合するように配置される。このため、内側反射板15の外周には、所定幅の開口部13が形成される。内側反射板15と外側枠体3の側壁部11の間が、光取り出し部21となる。すなわち、光取り出し部21は、内側反射板15の外周に所定幅に形成される。なお、前述したように、光取り出し部21には、光透過部材27が配置される。
内側反射板15の中心部近傍の裏面側であって、開口部13の外側から視認できない位置に、一つのLED光源17が配置される。すなわち、LED光源17は、突出部7と対向するように配置される。
なお、LED光源17は、例えば、白色または昼白色の光源、あるいは赤、緑、青の着色光源のいずれかの光源である。また、LED光源17は、赤、緑、青の着色光源の切換え、または混合により、発光色を制御することが可能であってもよい。このようにすることで、加飾効果に加えてエンターティメント性などを付与することができる。
次に、LED照明装置1からの光取り出し方法について説明する。前述したように、LED光源17は、突出部7と対向し、突出部7に向けて光を出射する。LED光源17からの光は、内側反射板15の裏面側と、外側枠体3の表面側とで反射する。すなわち、内側反射板15の裏面側と外側枠体3の表面側と、開口部13によって囲まれた空間が、導光空間19となる。したがって、LED光源17からの光が導光空間19により導光されて、内側反射板15と外側枠体3の間の開口部13で形成された光取り出し部21から、光取り出しを行うことができる。
ここで、LED光源17と対向する外側枠体3の底面部9の中心近傍には、底面部9が外側枠体3の長軸方向に対して傾斜し、内側反射板15に向かって突出する突出部7が短軸方向に沿って所定距離連続して形成されている。このため、LED光源17から出射される光束の一部を、突出部7に反射させて、長軸方向の端部の側壁部11に向けて反射させることができる(図1(b)の矢印P)。
また、別の光束は直接側壁部11に向けて反射されないまでも、突出部7で反射されることで、内側反射板15のより側壁部11に近い位置で反射される。このため、内側反射板15と底面部9での多重反射回数を少なくすると同時に、開口部から光を取出すまでの光路長を短くすることができる。
また、側壁部11は、突出部7から側壁部11に向けて反射された光を、側壁部11の上端部の内周に形成された開口部13に向けて光を反射することが可能なように、底面部9に対して傾斜面または曲面を有する。このため、長軸方向の端部近傍の開口部13へ、効率よく光を反射することができる。このように、突出部7に光を反射させて、LED光源17の近傍(長軸方向の中央部近傍)から取り出される光の光強度を弱め、長軸方向の端部の側壁部11の内側の光取り出し部21から取り出す光の光強度を増加させることができる。
また、前述のように、突出部7から直接側壁部11に向けて反射させることができない光束に対しても、突出部7と側壁部11が相互に所定角度傾いて対向するように配置されることで、内側反射板15と底面部9との間において少ない反射回数で反射させて開口部から光取出しを行なうことができる。
以上、本実施の形態によれば、外側枠体3と内側反射板15とがそれぞれマイクロ発泡樹脂製の反射板として機能するため、枠体の他に反射板を別体で設置する必要がない。このため、LED照明装置1の厚みを薄くすることができる。
また、LED光源17は、内側反射板15によって、直接光を遮蔽することができ、グレア感を低減することができる。また、LED光源17から遠い開口部13へ向けて、突出部7によって光を反射させるため、長軸方向の導光に対しても、光の反射回数を減らすことができ、効率よく光を長軸方向の端部へ導光することができる。このため、長軸方向と短軸方向の長さの差が大きいLED照明装置1においても、内側反射板15の全周にわたって、光取り出し部21の位置によらず、輝度のばらつきを低減することができる。
ここで、マイクロ発泡樹脂製の反射板は、拡散反射率が高いため、図示した様な正反射のみによる導光だけではなく、反射時には、正反射と拡散反射の両方が起こる。しかし、拡散反射率が高くても、正反射方向への反射率が大きいため、正反射方向での反射回数を減らすことで、光取り出し部まで導光される光の平均反射回数は減らすことができる。
なお、正反射成分の強度は、反射面法線に対する入射光の角度である入射角が大きくなる程、逆に言うと反射面に低角度で入射させる程反射光の強度が強くなる。このため、光を反射面に対して低角度で入射させて入射面に対して低角度で反射させることが望ましい。突出部7に反射させた光が遠くに送られて、少ない反射回数で側壁部11の内部に形成された開口部13から光を取出すことができる。また、突出部7近傍において、拡散反射する反射光強度を減少させる効果も重畳されるため、LED光源17に近い開口部13から取出される光の光強度を弱め、遠い部分の光強度を強める効果がある。
この際に、突出部7の形成面(反射面)に対して低角度で入射させ、低角度で反射させることで、反射光強度をさらに強めることができる。
また、外側枠体3が突出部7のような形状を有していない従来の形状の場合は、外側枠体3と内側反射板15は略平行で、平行平面間で多重反射が繰り返された後に側壁部11において反射する。このため、正反射成分の反射強度が低下する効果が重畳され、LED光源17から開口部13までの導光距離の相違による光強度の減衰量の差が大きくなり、LED照明装置1の寸法形状による異方性を解消することはできない。もちろん、反射回数が多くなると、極僅かではあるが、反射のたびの光の透過と吸収によって、光強度の低下が認められることは間違いなので、反射回数は少ない方が望ましい。
また、光透過部材27を光が透過する際に、光透過部材27に入射・透過した照明光の一部を拡散反射することで更に光を均一にすることができる。
なお、本発明のLED照明装置は、携帯用照明装置、室内用照明装置、車輌用照明装置に特に好適である。例えば、クルマの室内ランプ(車両の天井照明)として使用した場合、光取り出し部21の位置によらず、略均一な光を取り出すことができる。
(第2実施形態)
次に、第2の実施形態について説明する。図2(a)はLED照明装置1aを示す平面図であり、図2(b)は、図2(a)のD−D線断面図である。なお、以下の説明において、LED照明装置1と同一の機能を奏する構成については、図1と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
LED照明装置1aは、LED照明装置1とほぼ同様の構成であるが、底面部9の形状が異なる。LED照明装置1aの底面部9には、突出部7に向かって長軸方向に傾斜する平面状の傾斜部29が形成される。傾斜部29は、突出部7の下端部と連続するように、長軸方向に所定長さで形成される。なお、傾斜部29の傾斜角度(図2(b)の角度F)は、突出部7の傾斜角度(図2(b)の角度E)より小さく、突出部7に向かって上昇する。
次に、LED照明装置1aにおける光の取り出し方法について説明する。前述したように、LED光源17からの光は、突出部7の傾斜面によって、長軸方向へ向けて反射する。この際、突出部7の傾斜面で反射した光は、底面部9に向かって反射される。
ここで、LED照明装置1aの底面部9には、外側枠体3の底面部9の長軸方向に、突出部7に向かって上昇し、突出部7の傾斜角度より小さい所定角度の傾きを有する傾斜部29が形成される。したがって、LED光源17から出射される光を、傾斜部29に反射させることで、傾斜部がない場合と比較して、長軸方向のより遠くに光を反射させることができる(図中矢印Q)。このようにすることで、長軸方向端部の側壁部11に光を効率よく反射させて、長軸方向端部の側壁部11の内側の光取り出し部21から取り出す光の光強度を増加させることができる。すなわち、傾斜部29によって、長軸方向の光強度を調整することができる。
第2の実施形態によれば、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、底面部9に、突出部7の下端に接続し、突出部7の傾斜角度よりも緩やかな傾斜角度の傾斜部29を設けることで、突出部7で反射した光を、さらに傾斜部29で反射させ、外側枠体3の長軸方向端部に向けて光を反射させることができる。
(第3実施形態)
次に、第3の実施形態について説明する。図3(a)はLED照明装置1bを示す平面図であり、図3(b)は、図3(a)のG−G線断面図である。LED照明装置1bは、LED照明装置1aとほぼ同様の構成であるが、傾斜部29の形態が異なる。
LED照明装置1aでは、傾斜部29は、突出部7に向かって上昇するように、平面状に形成されたが(図中点線で示す)、LED照明装置1bの傾斜部29は、曲面状の傾斜部である。すなわち、LED照明装置1bの底面部9は、下に凸の曲面形状であって、外側枠体3の長軸方向に、突出部7に向かって緩やかに傾斜角度を増大しながら上昇する傾斜部29が形成される。
LED照明装置1bも、LED照明装置1aと同様に、LED光源17から出射される光を傾斜部29に反射させ、さらに長軸方向端部の側壁部11に反射させて、長軸方向端部の側壁部11の内側の光取り出し部21から取り出す光の光強度を増加させることができる。すなわち、傾斜部29によって、長軸方向の光強度を調整することができる。
第3の実施形態によれば、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、底面部9に、突出部7の下端に接続し、突出部7に向かって緩やかに傾斜角度を増大しながら上昇する傾斜部29を設けることで、突出部7で反射した光を、さらに傾斜部29で反射させ、外側枠体3の長軸方向端部に向けて光を反射させることができる。
(第4実施形態)
次に、第4の実施形態について説明する。図4(a)はLED照明装置1cを示す平面図であり、図4(b)は、図4(a)のH−H線断面図である。LED照明装置1cは、LED照明装置1aとほぼ同様の構成であるが、長軸方向端部の側壁部11の形態が異なる。
前述したように、底面部9には、突出部7に向けてなだらかに上昇する傾斜部29が形成される。傾斜部29の突出部7とは逆側の長軸方向の端部は、側壁部11と接続される。ここで、底面部9の長軸方向の端部側の側壁部11は、長軸方向に対して、傾斜部29とは逆向きに対向してなだらかに傾斜する第2の傾斜部29aを具備する。
LED照明装置1cも、LED照明装置1a等と同様に、LED光源17から出射される光を傾斜部29に反射させ、さらに長軸方向端部の側壁部11に反射させる。すなわち、傾斜部29で反射した光は、さらに傾斜部29aで反射する。このため、効率よく光取り出し部21側に光を反射することができる(図中矢印S)。したがって、傾斜部29、29aによって、長軸方向の光強度を調整することができる。
第4の実施形態によれば、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、底面部9に傾斜部29を設け、長軸方向端部の側壁部11を第2の傾斜部29aとすることで、突出部7と傾斜部29とで反射した長軸方向端部の光を、効率よく光取り出し部21側へ反射させて、光を取り出すことができる。
(第5実施形態)
次に、第5の実施形態について説明する。図5は、第5の実施形態にかかるLED照明装置1dを示す平面図であり、図6(a)は、図5のI−I線断面図、図6(b)は、図5のJ−J線断面図である。LED照明装置1dは、LED照明装置1等とほぼ同様の構成であるが、外側枠体3の形態が異なる。
図6(a)に示すように、LED照明装置1dは、底面部9の全体が下に凸の曲面で形成される。すなわち、傾斜部29が曲面状に形成される。また、図6(b)に示すように、LED照明装置1dは、短軸方向に対しても曲面状に形成される。
また、LED照明装置1dは、側壁部11も曲面状に形成される。したがって、LED照明装置1dでは、底面部9と側壁部11との明確な境界は有しない。なお、図6(a)に示す長軸方向の断面図においては、突出部7の傾斜面と同一方向の傾斜面を有する部位が、傾斜部29となり、変曲点を超えて傾斜方向が逆向きとなる部位が、第2の傾斜部29aとなる。
LED照明装置1dも、LED照明装置1c等と同様に、LED光源17から出射される光を傾斜部29に反射させ、さらに傾斜部29aで反射させる。このため、効率よく光取り出し部21側に光を反射することができる(図6(a)の矢印T)。したがって、傾斜部29、29aによって、長軸方向の光強度を調整することができる。
また、短軸方向に対しても、光は底面部9または側壁部11に反射する。この際、底面部9および側壁部11が中心に向かって湾曲する曲面形状であるため、LED光源17から出射し、短軸方向の端部側へ反射する光を、短軸中央側に反射させることができる(図6(b)の矢印U)。このため、短軸方向端部の光取り出し部21から取り出される光を減少させることができる。
第5の実施形態によれば、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、底面部9および側壁部11の全体を湾曲させて曲面状とすることで、効率よく長軸方向端部の光取り出し部21側へ光を反射させて、光を取り出すことができる。このように、外側枠体3の突出部7から傾斜部29および側壁部11または、突出部7から傾斜部29、29aおよび側壁部11が滑らかな曲線状に形成されればよい。
(第6実施形態)
次に、第6の実施形態について説明する。図7(a)はLED照明装置1eを示す平面図であり、図7(b)は、図7(a)のK−K線断面図である。LED照明装置1eは、LED照明装置1cとほぼ同様の構成であるが、傾斜部29の形態が異なる。
LED照明装置1eでは、傾斜部29の一部に、傾斜部29の短軸方向に見た際の断面形状が湾曲して上方に膨らむ膨出部31が長軸方向に沿って所定の長さで形成されている。膨出部31は、例えば、断面が略円弧状である。なお、膨出部31は、図示したように複数列(極大点を結ぶ線が複数本)で配置されてもよく、一列であってもよい。また、膨出部31の極大線は、長軸方向に対して完全に平行でなくてもよく、斜めであってもよい。
LED照明装置1eは、LED照明装置1c等と同様に、LED光源17から出射される光を傾斜部29に反射させ、さらに傾斜部29aで反射させる。このため、効率よく長軸方向端部の光取り出し部21側に光を反射することができる。
一方、LED照明装置1eの短軸方向に対しては、膨出部31によって、例えば、短軸方向の中央側に向く曲面においては、光は短軸方向中央側に向けて反射される(図7(b)の矢印V1)。このため、短軸方向に対して、光取り出し部21より遠くまで反射される。これに対し、膨出部31の短軸方向端部側に向く曲面においては、短軸方向端部の光取り出し部21側へ光を反射する(図7(b)の矢印V2)。このため、短軸方向の端部近傍で反射した光は、効率よく短軸方向端部の光取り出し部21から取り出すことができる。
このように、傾斜部29の傾斜面に、傾斜部29の短軸方向に膨出する上方に向って膨出部31を、長軸方向に沿って所定長さで形成することで、膨出部31の両側の傾斜面で光を反射させることができる。このため、長軸方向に沿って設けられた側壁部11の内側の光取り出し部21から取り出される光の光強度を、効率よく強めることができる。
第6の実施形態によれば、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、傾斜部29に膨出部31を設け、傾斜部29と膨出部31の形状を適切に設定することで、長軸方向端部側へ取出される光と、短軸方向端部側へ取出される光とのバランスを調整することができる。
(第7実施形態)
次に、第7の実施形態について説明する。図8は、第7の実施形態にかかるLED照明装置1fを示す断面図である。LED照明装置1fは、LED照明装置1等とほぼ同様の構成であるが、柱部33が設けられる点で異なる。
LED照明装置1fは、内側反射板15の下面と外側枠体3の内面との間に、柱部33が設けられる。すなわち、柱部33は、内側反射板15の長軸方向の端部近傍の光取り出し部21の外方直上から視認できない位置に配置される。柱部33は、内側反射板15と外側枠体3を繋ぐ透明樹脂製の部材である。
柱部33を設けることで、内側反射板15が外側枠体3に支持され、導光空間19が潰れてしまうことを防止することができる。すなわち、内側反射板15と外側枠体3の配置間隔を一定に保ち、LED照明装置1fの剛性を高めることができる。
なお、柱部33に代えて内側反射板15または外側枠体3に形成された突部であってもよい。柱部33または突部が、内側反射板15と外側枠体3の間に配置され、両者と接触すればよい。
なお、突部を形成する場合には、導光空間19において、内側反射板15の裏面側または外側枠体3の表面側のいずれかに形成すればよい。すなわち、内側反射板15と外側枠体3の対向部の一方の面に、対向面に向かって突出する突部が形成されればよい。この場合には、互いの対向方向に突出する突部が、対向する内側反射板15の裏面または外側枠体3の表面に当接する。
第7の実施形態によれば、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、柱部33または突部を形成することで、LED照明装置1fの剛性を高め、導光空間19が潰れることを抑制することができる。
(第8の実施形態)
次に、第8の実施形態について説明する。図9(a)はLED照明装置1gを示す断面図である。LED照明装置1gは、LED照明装置1等とほぼ同様の構成であるが、内側反射板15の形態が異なる。
LED照明装置1gの内側反射板は、底面部9aと当該底面部9aの外周に設けられる側壁部11aとからなる。すなわち、LED照明装置1gは、内側反射板として、マイクロ発泡樹脂製の内側枠体15aが用いられる。マイクロ発泡樹脂製の外側枠体3は、内側枠体15aの外部に配置される。したがって、外側枠体3と内側枠体15aはいずれも、一方に開口部13、13aを有し、側壁部11、11aと底面部9、9aから形成される箱型形状である。なお、それぞれの開口部13、13aは、互いに直交する長軸方向と短軸方向の長さが異なり、さらに両者の長軸方向が整合するように、内側枠体15aと外側枠体3が相互に所定距離離間して配置される。
また、内側反射板(内側枠体15a)の内部空間は、収納空間35である。内側枠体15aの内部の底面部9a、側壁部11aで囲まれる収納空間35によって、収納ケース35aが形成される。収納ケース35aは、内部に物を収納することができる。例えば、収納ケース35aは、眼鏡ケースまたは財布入れとして利用することができる。収納ケース35aには、内側枠体15aの開口部と略同一平面を形成するように形成されている蓋部材37が設けられる。
LED照明装置1gにおいては、内側枠体15aの底面部9aの裏面の中心であって、内側枠体15aおよび外側枠体3の開口部13、13aの外側から視認できない位置にLED光源17が配置される。内側枠体15aの裏面側と、外側枠体3の表面側と、内側枠体15aと外側枠体3の開口部13、13aによって囲まれた空間が、導光空間19となる。
図9(b)は、蓋部材37を開いた状態を示す図である。蓋部材37は、例えばヒンジによって側壁部11aに固定される。すなわち、蓋部材37は、内側枠体15aに対して開閉可能である。また、蓋部材37が、内側枠体15aの開口部13aとほぼ同一面に配置されるため、蓋部材37を閉じた状態では、前述した内側反射板15を用いたLED照明装置と見た目に差がない。
なお、内側反射板として、底面部9aと側壁部11aを有する内側枠体15aを用いる場合にも、外側枠体3としては、前述した各種の実施形態を組み合わせることができる。例えば、内側枠体15aと対向する外側枠体3の底面部9に、傾斜部29、29aや膨出部31を形成してもよく、また、内側枠体15aの裏面と外側枠体3の表面の間に柱部33を配置してもよい。
次に、LED照明装置1gからの光取り出し方法について説明する。前述したように、LED光源17は、突出部7と対向し、突出部7に向けて光を出射する。LED光源17からの光は、内側反射板15の裏面側と、外側枠体3の表面側とで反射し、導光空間19により導光され、内側枠体15aと外側枠体3の開口部13、13aの間に形成された光取り出し部21から、光取り出しを行うことができる。
この際、LED光源17と対向する外側枠体3の底面部9の中心近傍に外側枠体3の長軸方向に対して傾斜し、内側枠体15aに向かって突出する突出部7が形成されている。このため、LED光源17から出射される光束の一部を、突出部7に反射させて、長軸方向の端部の側壁部11に向けて反射させることで、LED光源17の近傍から取り出される光の光強度を弱め、長軸方向の端部の側壁部11の内側の光取り出し部21から取り出す光の光強度を増加させることができる。
第8の実施形態によれば、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、内側反射板として内側枠体15aを用いることで、内側枠体15aの内部を収納ケース35aとして利用することができる。また、蓋部材37を設けることで、見た目にも優れ、収納ケース35aを眼鏡や財布などの収納空間として利用することができる。
なお、内側反射板15を成形して、内側枠体15aのような枠体形状とするのではなく、内側枠体15aを、内側反射板15とは別体としてもよい。この場合には、底面部9aと側壁部11aを有する内側枠体15aと同様の箱型形状の枠部材の裏面に、内側反射板15が張り付けられ、枠部材の内部に収納空間35が形成される。
(第9実施形態)
次に、第9の実施形態について説明する。図10(a)は、第9の実施形態にかかるLED照明装置1hを示す断面図である。LED照明装置1hは、LED照明装置1gと略同様の構成の構造を有するが、内側枠体15aの使用方法が異なる。
LED照明装置1hの内側枠体15aの内部の収納ケース35aには、スイッチ39および制御部41の少なくとも一方が収納される。スイッチ39は、制御部41を操作するものである。制御部41には、例えば、LED光源17を制御するための制御回路が形成される。したがって、スイッチ39を操作することで、LED光源17のオンオフや色の変更など、各種の操作を行うことができる。
第9の実施形態によれば、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、内側枠体15aの内部に制御部41等を収納したため、内側枠体15aの表面側で、LED光源17の操作を行うことができる。
(第10実施形態)
次に、第10の実施形態について説明する。図10(b)は、第10の実施形態にかかるLED照明装置1iを示す断面図である。LED照明装置1iは、LED照明装置1hと略同様の構成の構造を有するが、収納ケース35aの構成が異なる。
内側枠体15aの内部には、内側枠部材15bが配置される。内側枠部材15bは、底面部9bと側壁部11bとを有する箱型形状である。内側枠部材15bの内部の収納空間には、テレビ受像機45が収容される。なお、テレビ受像機45に代えて、内側枠部材15bの内部に画像モニターを収容してもよい。
また、内側枠体15aと内側枠部材15bの固定は、たとえば、内側枠部材15bを内側枠体15aに貼付けて固定しても良いし、内側枠体15aと内側枠部材15bの両者に働く摩擦力で固定しても良い。あるいは内側枠部材15bに溝や爪を形成して、内側枠体15aを内側枠部材15bの溝や爪に嵌合させて機械的嵌合により固定しても良い。固定に際して、内側枠体15aと内側枠部材15bは全面接触状態で固定しても良いが、少なくとも一部が接触するように固定されれば良く、他部分は所定距離離間して配置されても良い。
なお、内側枠部材15bに用いる材料は、ポリプロピレン樹脂の射出成形品である。また、内側枠部材15bは、内側枠体15aよりも剛性が高いことが望ましい。内側枠部材15bの剛性が高ければ、内部に重量のある部材を収容することができる。
このように、LED照明装置1iの内側枠部材15bの内部の収納ケース35aは、内側枠部材15bが十分な剛性を有することから、テレビ受像機45や画像モニターなどの比較的重量のある電子機器を収納することができる。テレビ受像機45または画像モニターによって、ビデオ信号などにより送られた画像や受像した番組等を映し出すことができる。また、ここで、内側枠部材15bの開口部の表面に意匠性を付与したりすることも可能となる。
第10の実施形態によれば、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、内側枠体15a(内側枠部材15b)の内部に画像モニターやテレビ受像機45等を収納したため、内側枠体15a(内側枠部材15b)の開口部側に、画像を映し出すことができる。したがって、LED照明装置1iは、自動車後部座席などに取付けることで、車載用画像モニターまたは車載用テレビとして利用することができる。
(第11実施形態)
次に、第11の実施形態について説明する。図11(a)は、第11の実施形態にかかるLED照明装置1jを示す断面図である。上述した各実施形態では、LED光源17が各LED照明装置の略中央に一つ配置された例を示したが、LED光源17が複数個配置されてもよい。
例えば、本実施形態では、内側反射板15の中心近傍の裏面側には、内側反射板15の中心を挟んで相互に近接して、2つのLED光源17が開口部13の外側から視認できない位置に、突出部7の頂点を挟んで対向するように配置される。したがって、それぞれのLED光源17からは、突出部7のそれぞれの傾斜面に向けて光を出射して、それぞれの傾斜面で光が長軸方向の端部に向けて反射される。
第11の実施形態によれば、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。このように、LED光源17を複数個配置してもよい。
(第12実施形態)
次に、第12の実施形態について説明する。図11(b)は、第12の実施形態にかかる照明装置1kを示す断面図である。上述した各実施形態では、LED光源17を用いたLED照明装置について説明したが、LED光源17に代えて、電球17aを用いてもよい。図11(b)は、図4(b)のLED照明装置の光源をLED光源から電球17aに代えただけで光源以外はすべて図4(b)同様の構成を有する。
この場合には、電球17aが突出部7と対向するように、内側反射板15の略中央の裏面側に配置される。電球17aから出射した光の一部が、突出部7の傾斜面で反射して、それぞれの傾斜面で光が長軸方向の端部に向けて導光される。具体的には、図4(b)と同様に,電球17aから出射される光を傾斜部29に反射させ、さらに長軸方向端部の側壁部11に反射させる。すなわち、傾斜部29で反射した光は、さらに傾斜部29aで反射する。このため、効率よく光取り出し部21側に光を反射することができる。したがって、傾斜部29、29aによって、長軸方向の光強度を調整することができる。
第12の実施形態によれば、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。このように、LED光源17ではなく電球17aを用いた照明装置にも適用可能である。
なお、本発明の光反射板を用いた照明装置の開口部の輝度に関する詳細設計は、レイトレーシング法などの数学的手段により、確認検証することができる。これらの数学的手段を用いて、より詳細な光反射板を用いた照明装置の設計が可能になる。
以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば、前述した各実施形態はそれぞれ互いに組み合わせることができることは言うまでもない。