JPWO2013141020A1 - Light guide plate, lighting device and lighting stand - Google Patents
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Abstract
射出面法線方向から40度以上に傾斜した方向に輝度ピークを有し、効率良く射出できる面発光の導光板と、この導光板を用いて、高効率で明るい照明装置及び照明スタンドを提供する。出射面に、反射面側から出射面側に向かうに連れて光源側にシフトするように傾斜した傾斜面を設けたので、反射面に全反射角を含む角度で入射し更に反射して出射面側に向かう光が、これに対向するように傾斜した傾斜面に入射したときに、フレネル反射を軽減でき、更に傾斜面で屈折して出射面の法線方向から前記光源から遠ざかる方向に40度以上傾斜した角度範囲に輝度ピークを持つような輝度光を得ることができる。Provided is a surface-emitting light guide plate that has a luminance peak in a direction inclined by 40 degrees or more from the normal direction of the emission surface and can be emitted efficiently, and a highly efficient and bright illumination device and illumination stand using this light guide plate. . Since the exit surface is provided with an inclined surface that is inclined so as to shift from the reflecting surface side toward the exit surface side, it is incident on the reflecting surface at an angle including the total reflection angle and is further reflected. When light traveling toward the side is incident on an inclined surface that is inclined so as to face this, Fresnel reflection can be reduced, and further, 40 degrees in the direction away from the light source from the normal direction of the exit surface by being refracted by the inclined surface. Luminance light having a luminance peak in the inclined angle range can be obtained.
Description
本発明は、導光板、照明装置及び照明スタンドに関し、特に、効率よく照明できる導光板、照明装置及び照明スタンドに関する。 The present invention relates to a light guide plate, a lighting device, and a lighting stand, and more particularly, to a light guide plate, a lighting device, and a lighting stand that can illuminate efficiently.
発光ダイオードを用いた足元照明として、特許文献1に示すものが知られている。特許文献1の足元照明によれば、発光ダイオードに端面を向けた導光板において、出射面に対向する裏面に複数の導光溝を設けており、発光ダイオードから導光板内に入射した光を、導光溝で反射させることで、出射面から角度付けして出射することが出来る。従って、かかる足元灯を壁面に備えることによって、人の目がグレア(輝度ムラ)を感じることなく床面を照明できる。又、従来のバックライトにも、同様の構成を有するものがある。
As foot lighting using a light emitting diode, one shown in
ここで、従来の足元灯に用いた導光板を照明スタンドとして流用する場合を考える。かかる場合、出射面の法線に対して光源から離れる側における40度以上の範囲で輝度ピークを持つように、光を出射することが望まれる。しかし、特許文献1の構成で、出射角βが40度以上の範囲で輝度ピークを持たせるようにすると、図2の特性に従えば、フレネル反射が増大して光取り出し効率が低下することとなる。
Here, the case where the light guide plate used for the conventional foot lamp is used as a lighting stand is considered. In such a case, it is desirable to emit light so as to have a luminance peak in a range of 40 degrees or more on the side away from the light source with respect to the normal of the emission surface. However, with the configuration of
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、射出面法線方向から40度以上に傾斜した方向に輝度ピークを有し、効率良く射出できる面発光の導光板と、この導光板を用いて、高効率で明るい照明装置及び照明スタンドを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and has a luminance peak in a direction inclined at 40 degrees or more from the normal direction of the emission surface, and a surface-emitting light guide plate that can be emitted efficiently, and this guide. An object is to provide a high-efficiency and bright illumination device and illumination stand using a light plate.
請求項1に記載の導光板は、互いに平行な反射面と出射面を備えてなり、光源から入射した光を前記反射面又は前記出射面で反射しつつ導光し前記出射面から出射する導光板であって、
前記導光板は屈折率が1.4より大きい媒質の素材から形成され、
前記出射面には、前記光源側から導光方向に向かうに連れて前記反射面に近づくように傾斜し、前記導光方向に配置された複数の傾斜面を有する光取り出し手段を有し、
前記光源からの光は、前記導光板に入射した後に、前記反射面又は前記出射面に全反射角を含む角度で入射し、前記傾斜面を透過屈折して、前記出射面の法線に対して、前記光源から遠ざかる方向に40度以上傾斜した角度範囲に輝度ピークを有するように出射するように構成されている。The light guide plate according to
The light guide plate is formed of a medium material having a refractive index greater than 1.4,
The exit surface is inclined to approach the reflection surface as it goes from the light source side toward the light guide direction, and has light extraction means having a plurality of inclined surfaces arranged in the light guide direction,
After the light from the light source is incident on the light guide plate, the light is incident on the reflection surface or the exit surface at an angle including a total reflection angle, is transmitted and refracted on the inclined surface, and is normal to the exit surface. The light is emitted so as to have a luminance peak in an angle range inclined by 40 degrees or more in a direction away from the light source.
請求項2に記載の導光板は、請求項1に記載の発明において、前記傾斜面の前記出射面に対する傾斜角度γは25度〜60度である。 A light guide plate according to a second aspect is the invention according to the first aspect, wherein an inclination angle γ of the inclined surface with respect to the emission surface is 25 degrees to 60 degrees.
請求項3に記載の導光板は、請求項1又は2に記載の発明において、前記傾斜面は前記出射面に設けた凸部に形成されている。 A light guide plate according to a third aspect is the invention according to the first or second aspect, wherein the inclined surface is formed on a convex portion provided on the emission surface.
請求項4に記載の導光板は、請求項1〜3のいずれかに記載の発明において、前記傾斜面に拡散手段を備える。 A light guide plate according to a fourth aspect of the present invention is the invention according to any one of the first to third aspects, wherein the inclined surface includes a diffusing unit.
請求項5に記載の導光板は、請求項1〜4のいずれかに記載の発明において、前記反射面と前記出射面に交差する端面を有し、前記端面が前記光源からの光を入射する入射面であり、前記入射面は、前記光源からの光を互いに異なる方向に偏向する第1偏向面と第2偏向面とを有し、前記光源からの光は、前記第1偏向面を透過した後に、前記反射面に向かうように偏向されて、前記反射面に対して全反射角を含む角度で入射し、一方、前記第2偏向面を透過した後に、前記出射面に向かうように偏向されて、前記出射面に対して全反射角を含む角度で入射し、その後前記光取り出し手段を透過して前記出射面より出射するように構成されている。
The light guide plate according to
請求項6に記載の導光板は、請求項5に記載の発明において、前記第1偏向面と前記第2偏向面とは、異なる方向に傾斜した面である。 According to a sixth aspect of the present invention, in the invention according to the fifth aspect, the first deflection surface and the second deflection surface are surfaces inclined in different directions.
請求項7に記載の照明装置は、請求項1〜6のいずれかに記載の発明において、前記第1偏向面又は前記第2偏向面を透過した光は、最初に入射する前記反射面又は前記出射面で全反射するように構成されている。
The illumination device according to claim 7 is the illumination device according to any one of
請求項8に記載の照明装置は、光源と、請求項1〜7のいずれかに記載の導光板とを有する。 The illuminating device of Claim 8 has a light source and the light-guide plate in any one of Claims 1-7.
請求項9に記載の照明装置は、請求項8の発明において、前記反射面と前記出射面に対して交差する端面に沿って所定の間隔で配置されている複数の点状光源を有する。 According to a ninth aspect of the present invention, in the invention of the eighth aspect, the lighting device includes a plurality of point light sources arranged at predetermined intervals along an end surface intersecting the reflection surface and the emission surface.
請求項10に記載の照明装置は、請求項8又は9に記載の発明において、前記導光板の前記反射面に隣接して配置される反射板を備える。 A lighting device according to a tenth aspect is the invention according to the eighth or ninth aspect, comprising a reflecting plate disposed adjacent to the reflecting surface of the light guide plate.
請求項11に記載の照明装置は、請求項8〜10のいずれかに記載の発明において、前記導光板の前記出射面に隣接して配置される拡散板を備える。 An illuminating device according to an eleventh aspect is the invention according to any one of the eighth to tenth aspects, further comprising a diffusion plate disposed adjacent to the emission surface of the light guide plate.
請求項12に記載の照明スタンドは、請求項8〜11のいずれかに記載の照明装置を有す。
The illumination stand of
本発明によれば、射出面法線方向から40度以上に傾斜した方向に輝度ピークを有し、効率良く射出できる面発光の導光板と、この導光板を用いて、高効率で明るい照明装置及び照明スタンドを提供することができる。 According to the present invention, a surface-emitting light guide plate that has a luminance peak in a direction inclined by 40 degrees or more from the normal direction of the exit surface and can be efficiently emitted, and a high-efficiency and bright illumination device using the light guide plate And a lighting stand can be provided.
以下に本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。また、同一構成部材については同一の符号を用い、詳細な説明は適宜省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Moreover, the same code | symbol is used about the same structural member, and detailed description is abbreviate | omitted suitably.
本発明に係る照明装置は、面発光する照射面を備えた照明装置Uであって、例えば、図1に示すように、面発光する第1主面(出射面)11、および、この第1主面に対向して平行に延在する第2主面(反射面)12を備える導光板1と、第1主面11と第2主面12とに交差する方向に延在し該導光板1の入射面13となる一つの側面部(一方の端面)に対向して配設される複数の発光素子2と、を備えて、発光素子2が射出する光を、導光板1内に導光して第1主面11から射出する照明器具用の照明装置Uである。
The illuminating device according to the present invention is an illuminating device U having an irradiation surface that emits surface light. For example, as shown in FIG. 1, a first main surface (outgoing surface) 11 that emits surface light, and the first A
導光板1は、紙面に垂直な方向を長手方向とする平板状であって、第1主面11を露出するようにして、発光素子2と共にケース3に一体的に収容されて構成される。
The
発光素子2は、入射面13の方向に照明光を射出する光源であればよく、例えば、線状の光源(冷陰極管)や入射面13の長手方向に間隔をおいて配設する複数の点状光源(LED)を用いることができる。また、低消費電力で発光強度が高く、白色発光するLEDを用いることが好ましい。そのために、本実施形態では白色LEDを用いることとした。
そのために、発光素子2に代えてLED2として以後説明する。LED2は、ケース3内に収容される基板21の長手方向(紙面に垂直な方向)に略等間隔(例えば、約15mmピッチ)で複数配列されている。The
Therefore, it replaces with the
LED2は、白色LEDであり、青色LEDと、青色LEDからの光に励起されて所定波長の励起光を発光する蛍光体(例えば、黄色蛍光体)を組み合わせて白色発光するものである。また、白色LEDは、赤色LED、青色LED、緑色LEDを組み合わせた高演色LEDを用いてもよい。高演色LEDを用いることにより、高い色再現性の必要な用途に好適な照明装置を実現することが可能である。
The
基板21は、例えば、入射面13の長手方向の全幅程度の長さとされ、この基板21に複数のチップ型のLED2を所定ピッチで搭載する。このように、基板21は、長手方向に一体とされるが、複数の基板に分け、それぞれを電気的に接続する構成としてもよい。
また、基板21は、照明装置外部に配置される電源回路(不図示)とリード線により接続され、電気回路に設ける明るさ調整ボタンにより、LEDに流れる電流を調整することで、照明装置の明るさを調整可能である。For example, the
The
図4は、LED2と、導光板1の一部のみを取り出して示す説明用の拡大断面図である。図4において、入射面13はV字溝状であり、導光板1の厚み方向中央を境界としてLED2の外周側に近づくように傾いた第1偏向平面13aと第2偏向平面13bとを有する、よって、LED2の上半部から出射された光は、第1偏向平面13aで屈折して第2主面12に向かい、LED2の下半部から出射された光は、第2偏向平面13bで屈折して第1主面11に向かうようになっている。
FIG. 4 is an enlarged sectional view for explanation showing only the
ここで、第1偏向平面13aと第2偏向平面13bの傾斜角θは20度までが望ましい。
20度より大きく傾斜すると、LED2から出射した高強度の光が第1主面11および第2主面12で全反射成分とならず、LED2に近い位置で出射するなどして、導光性および光取り出し効率が悪化する。なお、第1偏向平面13aと第2偏向平面13bを20度傾斜させることにより、LED2から放射角70度(余弦0.34)で放出される低強度光まで入射し、かつ、入射面13での入射角50度でフレネル反射は比較的小さくなる。Here, the inclination angle θ of the
When the inclination is greater than 20 degrees, the high intensity light emitted from the
一方、別な観点から考えると、第1偏向平面13aと第2偏向平面13bの傾斜角θはatan(t/(2L))の角度以上が望ましい。ここで、図4を参照して、導光板厚みをt(mm)とし、入射面13から導光板1の入射面と反対側の端面までの距離をL(mm)とする。t=3,L=55の場合、atan(t/(2L))=1.5度以上に設定することにより、入射面13と反対側の端面に直接到達する導光光がなくなり、高強度光が光取り出し手段としての光取り出し手段15に導かれ、極力往路で光取り出しできるので、導光往復による吸収やフレア光などの損失を防ぐことができる。
On the other hand, from another viewpoint, the inclination angle θ of the
更に、第1偏向平面13aと第2偏向平面13bから入射する全光束(エッジ回折光を除く)が、最初に入射する第1主面11および第2主面12に全反射角で入射すると好ましい。導光板1が屈折率1.5の素材から形成されている場合、第1偏向平面13aと第2偏向平面13bの傾斜角θ=6度以下で、屈折した全入射光束が第1主面11および第2主面12で全反射することとなる。ただし、前述の通り、第1偏向平面13aと第2偏向平面13bは傾斜角θ=1.5度以上で傾斜することが望ましい。本実施の形態では、第1偏向平面13aと第2偏向平面13bを、それぞれ10度ずつ傾けている。
Furthermore, it is preferable that all light beams (excluding edge diffracted light) incident from the
LED2から出射された光は入射面13から入射し、導光板1内を導光される。すなわち、導光板1の下面(第1主面11)と上面(第2主面)との間で光は全反射されながら導光され、第1主面11に設けられた光取り出し手段15に入射して全反射角から外れた光が、光取り出し手段15を透過して第1主面11から出射されて面発光する構成とされる。
The light emitted from the
より具体的には、第1主面11に光取り出し手段15を設け、この光取り出し手段15を介して、第1主面11の垂線方向から所定角度偏向させて照明光を照射するようにしている。図4を参照して、第1主面11の垂線と、出射光の最大強度方向のなす角度θは、40度以上であることが好ましい。
More specifically, the light extraction means 15 is provided on the first
図4に示す光取り出し手段15は、第1主面11に設けた紙面垂直方向に延在する複数のV溝を採用している。また、光取り出し手段15を構成するV溝は、光源側の第1斜面V1A(反射面側から出射面側に向かうに連れて光源側にシフトするように傾斜した傾斜面)と該第1斜面V1Aと共に前記V溝を形成する第2斜面V2Aとを有しており、この第1斜面V1Aと第1主面11との傾斜角度γ(ここでは30度)を変えることで、第1主面11の垂線方向から所定角度θ偏向する照明光の最大ピーク強度光の方向を調整することができる。
The light extraction means 15 shown in FIG. 4 employs a plurality of V grooves provided in the first
ここで、導光板1は、屈折率が約1.4以上であり可視光を透過する透明な材料(例えば、屈折率が約1.5のPMMA:アクリル)からなり、V溝状の光取り出し手段15を追加工して形成することも、一体的に成形することもできる。また、この導光板1は、用途に応じて、ガラス材料、PMMA以外のアクリル、ポリカーボネートや、可塑性を有するシリコン樹脂シートなどでもよい。
Here, the
光取り出し手段15を構成するV溝は、入射面13から所定距離内には設けない。例えば、光源から近い非配置領域Lb(約5mm)にはV溝を設けず、それより光源から遠い配置領域のみにV溝を設ける。入射面近傍にV溝を設けると、点状光源であるLED2が離散的に配置されているので、入射光が混ざり合う前に反射されてしまい、照明装置の入射面近傍に輝線が生じて輝度分布にムラができる。そこで、非配置領域を設けて、入射光同士が重なり合った後で光路を偏向するようにしている。
The V groove constituting the light extraction means 15 is not provided within a predetermined distance from the
導光板1を成形する金型の転写面に粗面加工を施すことで、第1斜面V1Aを粗し面又は異方性拡散面として、拡散手段として拡散効果を持たせることができる。
By subjecting the transfer surface of the mold for forming the
LED2から出射された光束は、第1主面11と第2主面12との間を全反射しながら導光され、光取り出し手段15により屈折された光束が、第1主面11から照明光として射出されるが、第2主面12の外側に反射板4を配置することで、光取り出し手段15に反射した後、第2主面12の外側に漏れ出した光を反射して再び導光板1内に戻すことができ、第1主面11から射出する照明光の強度を大きくすることができ、高効率の照明装置Uを実現することができる。
The light beam emitted from the
反射板4は、その内面にミラー処理やミラーフィルムを貼付した樹脂板や、白色塗装の白色反射処理やミラー処理を施した反射面を有するアルミ板金などを用いることができる。また、導光板1を収容するケース3の内面を、例えば、アルミ製板金に白色塗装の白色反射処理やミラー処理を施した反射面として形成してもよく、反射フィルム(例えば、きもと社製のレフホワイト)を用いる構成としてもよい。
The reflecting plate 4 may be made of a resin plate having a mirror treatment or a mirror film attached to the inner surface thereof, an aluminum sheet metal having a reflecting surface subjected to white coating white reflection treatment or mirror treatment, or the like. Moreover, you may form the inner surface of case 3 which accommodates the light-
また、導光板1Aの下側には、空気層(例えば、0.5mm程度)を介して拡散板5が配設される。拡散板5を配設することにより、照明装置U1の射出面における照度ムラ、輝度ムラを低減することができる。特に、V溝特有のギラツキ感を抑制し、目に優しい高品位な照明装置を実現できる。
A
また、第1主面11の外側に拡散板5を配置した構成であれば、光取り出し手段15が離散的に配置される複数のV溝から構成されていても、射出面(第1主面11)における照明光の照度ムラ(輝度ムラ)を低減して、均一で目に優しい高品位な照明装置Uを実現することが可能である。拡散板5は透光性を有する従来公知の樹脂拡散板や樹脂拡散フィルムを用いることができる。拡散板のヘイズ値は65%である。尚、ヘイズ値とは、Td/Tt×100(%)で得られる値である。但し、Td:拡散透過率、Tt:全光線透過率である。
Further, if the
本実施の形態では、第1主面11と第2主面12とで全反射しながら導光する(屈折率1.5、反射角42度〜83度の導光光)ので、損失を低く抑えることができる。又、反射角83度から90度の導光光は、入射面により屈折した光源周辺光や入射面エッジによる回折光なので低強度となる。更に、反射角38度から42度で全反射しない導光光は、光源から周辺に出射される低強度の光であり、更に入射面でフレネル反射するため低強度である。つまり、高強度の光を全反射で導光するので高効率である。
In the present embodiment, light is guided while being totally reflected by the first
また、図5に、この第一実施形態の照明装置Uの照明光強度の角度特性を示す。図中に示すxz断面は、図3に示す照明装置Uの中心を通る紙面に平行な面、すなわち、射出面から机上面に至る照明空間の上下の面に相当し、図中に示すyz断面は、照明装置Uの幅(紙面に垂直な方向)に平行な面に相当する。 FIG. 5 shows the angle characteristics of the illumination light intensity of the illumination device U of the first embodiment. The xz cross section shown in the figure corresponds to a plane parallel to the paper plane passing through the center of the illumination device U shown in FIG. 3, that is, the upper and lower planes of the illumination space from the exit surface to the desk surface, and the yz cross section shown in the figure. Corresponds to a plane parallel to the width of the lighting device U (the direction perpendicular to the plane of the drawing).
図5に示す照明光強度の角度特性はシミュレーションによる計算結果であるが、導光板1Aの第1主面11に所定形状のV溝からなる光取り出し手段15を設けることで、xz断面の照明光強度RAに示すように、照明装置Uの垂線方向から図中の右側方向に、すなわち、使用者側に所定角度傾いた照明光分布を示す。また、yz断面の照明光強度RBに示すようにyz断面方向には、略一様に変化する照明光分布であることが判る。
The angle characteristic of the illumination light intensity shown in FIG. 5 is a calculation result by simulation. By providing the light extraction means 15 formed of a V-groove having a predetermined shape on the first
この場合、傾斜した第1傾斜面V1Aで屈折して出射する高強度の射出光は、空気中入射角23度であり、フレネル反射が小さいため光取り出し効率が高い。又、発光面に平行な物体を照明すると、発光面余弦成分の影響により、第1主面11の法線に対して光源から遠ざかる方向に53度方向に強度ピークを持つ高輝度射出光の存在により、照射される物体側で約40度以上の方向に高照度を得ることができる。尚、照明光強度RAにおいて、20度付近の強度ピークは、傾斜した第1傾斜面V1Aで反射したのち、第2主面12の裏面に配置したケース3の拡散反射面で折り返し反射され、射出面を透過した射出光である。
In this case, the high-intensity emitted light that is refracted and emitted from the inclined first inclined surface V1A has an incident angle of 23 degrees in the air, and the Fresnel reflection is small, so that the light extraction efficiency is high. Also, when an object parallel to the light emitting surface is illuminated, the presence of high-intensity emitted light having an intensity peak in the direction of 53 degrees in the direction away from the light source with respect to the normal of the first
図6は、変形例にかかる導光板1を、LED2と共に示す断面図である。本変形例では、光取り出し手段としての凸部15’を第1主面11に突出して形成している。凸部15’は、光源側の斜面S1と逆側の斜面(傾斜面)S2とからなる。斜面S2の傾斜角γは30度である。それ以外の構成は、上述した実施の形態と同様である。このような凸部15’は、金型に凹部を形成すれば転写できるので製造が容易で低コストを実現できる。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the
図6において、LED2の上半部から出射された光は、第1偏向平面13aで屈折して第2主面12に向かい、LED2の下半部から出射された光は、第2偏向平面13bで屈折して第1主面11に向かうようにして、導光板1内を導光した後、斜面S2に入射することにより反射拡散され、全反射角から外れた光束が、第1主面11から照明光として射出される。このとき、第2主面12で反射した光は、斜面S1に沿った方向に進行するので影になりにくく、光の取り出し効率を高めることができる。本変形例では、第1主面11の法線に対して光源から遠ざかる方向にθ=53度の角度で強度ピークを持つ高輝度光を出射できる。
In FIG. 6, the light emitted from the upper half of the
この第一実施形態の照明装置Uは、流し台用の照明灯や照明スタンドなどの照明器具に好適に適用することができる。そのために、この第一実施形態の照明装置Uを備えた照明器具である照明スタンドについて図7〜8を用いて説明する。尚、本発明の照明装置は、壁面に設置して床面を照明する足元照明にも適用可能である。 The lighting device U of the first embodiment can be suitably applied to lighting fixtures such as a sink lamp and a lighting stand. Therefore, the illumination stand which is a lighting fixture provided with the illuminating device U of this 1st embodiment is demonstrated using FIGS. In addition, the illuminating device of this invention is applicable also to the step illumination which installs on a wall surface and illuminates a floor surface.
図7に示す照明スタンドST1は、上記照明装置Uを用いた照明器具である。また、台座部31と支柱32とを備え、該支柱32の先端側に照明装置Uを装着し、該照明装置Uの面発光する第1主面11を被照明面(机上面)と略平行に設置している。
A lighting stand ST1 shown in FIG. 7 is a lighting fixture using the lighting device U. Moreover, the
照明装置Uは前述したように、使用者側に向かって40度以上傾いた部位が最大強度となる照明光分布を示すので、図中の角度θMAXに示すように40度以上使用者(観察者40)側に傾いた方向に最大強度照明光を射出する。また、机上面30から反射する反射光RFが観察者40の目に入る。As described above, the illuminating device U shows the illumination light distribution in which the portion inclined by 40 degrees or more toward the user side has the maximum intensity. Therefore, as shown by the angle θ MAX in FIG. The maximum intensity illumination light is emitted in a direction inclined to the person 40) side. Further, the reflected light RF reflected from the
明るさの程度を濃淡表示した図8に示すように、照明スタンドST1の照明装置Uの直下近傍が照度が高い。また、机奥側(x軸の−側)よりも手前側(x軸の+側)の方がより照度が高い非対称型の照度分布を有する。 As shown in FIG. 8 in which the degree of brightness is displayed in shades, the illuminance is high in the vicinity immediately below the illumination device U of the illumination stand ST1. In addition, the front side (the + side of the x axis) has an asymmetric illumination distribution with higher illuminance than the back side of the desk (the − side of the x axis).
すなわち、照明スタンドST1を机上の奥に配置して、照明装置Uの射出面(第1主面11)を机上面に対して平行に配設しても、最大強度照明光は観察者40側に傾いているので、手元を十分明るく照明できる。
That is, even if the illumination stand ST1 is arranged in the back of the desk, and the emission surface (first main surface 11) of the illumination device U is arranged in parallel to the desk surface, the maximum intensity illumination light is on the
従って、本実施形態に係る照明装置を用いることで、被照明領域を広範囲に亘って明るく照明し、且つ、照明が不要な領域への無駄な照明光を低減した高効率の照明器具を実現することができる。 Therefore, by using the illumination device according to the present embodiment, a highly efficient lighting apparatus that illuminates the illuminated area over a wide area and reduces unnecessary illumination light to an area that does not require illumination is realized. be able to.
次に、第二実施形態について図9〜図10を用いて説明する。この第二実施形態の照明ユニットは、前述した第一実施形態の照明装置Uの導光板1を導光板1Bに替えた点が異なり、その他の構成は同じである。そのために、図9には、照明ユニットの要部構成として導光板1Bのみを表示する。
Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. The illumination unit of the second embodiment is different in that the
図9においては、第1斜面V1Aの傾き角γ=50度である。それ以外の構成は、図4に示す構成と同様である。図10に示す照明光強度の角度特性によれば、第1主面11の法線に対して光源から遠ざかる方向にθ=55度の角度で強度ピークを持つ高輝度光を出射できる。射出強度が高い光は空気中入射角で5度であり、フレネル反射が小さいので高効率である。第1主面11の直下0度付近のピークは、第1斜面V1Aで反射したのち第2主面12から出射し、その裏面に配置した拡散反射面で折り返し反射され、第1主面11を透過した射出光である。
In FIG. 9, the inclination angle γ of the first slope V1A is 50 degrees. The other configuration is the same as the configuration shown in FIG. According to the angle characteristics of the illumination light intensity shown in FIG. 10, high-intensity light having an intensity peak at an angle of θ = 55 degrees in the direction away from the light source with respect to the normal line of the first
このように、第1主面11と第1斜面V1Aをつなぐ第2斜面V2Aの角度を、出射方向から逃がす方向に傾斜することで、指向性を向上させることができる。又、第1主面11の下方に拡散板(ヘイズ率65%)を配置した場合でも、低拡散度の拡散板なので指向性を阻害する恐れは少ない。
Thus, directivity can be improved by inclining the angle of the 2nd slope V2A which connects the 1st
次に、第三実施形態について図11〜図12を用いて説明する。この第三実施形態の照明ユニットは、前述した第一実施形態の照明装置Uの導光板1を導光板1Cに替えた点が異なり、その他の構成は同じである。そのために、図11には、照明ユニットの要部構成として導光板1Cのみを表示する。
Next, a third embodiment will be described with reference to FIGS. The illumination unit of the third embodiment is different in that the
図11においては、第1斜面V1Aの傾き角γ=60度である。また、入射面13を平面としている。それ以外の構成は、図4に示す構成と同様である。入射面13を平面にした場合、全反射光の高強度光束の向きが10度近く第1主面11に平行な方向となる。これに合せて傾斜面を60度とすることによって高効率に光取り出しが可能となる。
In FIG. 11, the inclination angle γ of the first slope V1A is 60 degrees. Further, the
図12に示す照明光強度の角度特性によれば、第1主面11の法線に対して光源から遠ざかる方向にθ=56度の角度で強度ピークを持つ高輝度光を出射できる。射出強度が高い光は空気中入射角で4度であり、フレネル反射が小さいので高効率である。本実施形態では、第1主面11の法線に対して、光源に近づく側に約20度の角度で強度ピークが生じるが、これは傾斜角度60度で傾斜した第1斜面V1Aで反射したのち第2主面12から出射し、その裏面に配置した拡散反射面で折り返し反射され、第1主面11を透過した射出光である。つまり、第1斜面V1Aを、60度より大きな傾斜角とすると効率が悪くなることがわかる。尚、第1主面11の下方に拡散板(ヘイズ率65%)を配置した場合、低拡散度の拡散板なので指向性を阻害する恐れは少ない。
According to the angle characteristic of the illumination light intensity shown in FIG. 12, high-intensity light having an intensity peak at an angle of θ = 56 degrees in the direction away from the light source with respect to the normal line of the first
本発明によれば、光取り出し手段15を備えた照明装置Uを用いて、この照明装置Uを被照明領域の奥の方に設置しても、手前側の被照明領域を効率よく照明することができる照明器具、すなわち、低消費電力でありながら、手元を効率よく照明できる照明器具を得ることができる。 According to the present invention, even if the illumination device U is provided in the back of the illuminated area using the illumination apparatus U provided with the light extraction means 15, the illuminated area on the near side can be efficiently illuminated. It is possible to obtain a lighting fixture that can efficiently illuminate a hand while having low power consumption.
また、本実施形態に係る照明装置Uを装着して、該照明装置の面発光する第1主面11を被照明面と略平行に設置して使用する構成とした照明スタンドは、この照明装置を被照明領域の奥の方に設置して第1主面を机上面と略平行にしても、使用者の手前側の被照明領域を効率よく照明することができる。すなわち、低消費電力でありながら、手元を効率よく照明できる照明スタンドを得ることができる。
Further, an illumination stand that is configured to be mounted and used with the illumination device U according to the present embodiment, and the first
上記したように、本発明に係る照明装置は、第1主面の外側に拡散板を配置しているので、光取り出し手段が離散的に配置されていても、射出面における照明光の照度ムラ(輝度ムラ)を低減して、均一で目に優しい高品位な照明装置を実現できる。また、光取り出し手段を介して発光素子(LED)からの光を所定角度偏向させて照明光として照射しているので、導光板の照明光を射出する主面の向かう方向とは異なる方向に強い光を照射可能な配光特性を有する。そのために、導光板を用いることにより、薄型、軽量であり、且つ、低消費電力でありながら、手元を効率よく照明できる照明器具および照明スタンドに好適な照明装置となる。 As described above, since the illuminating device according to the present invention has the diffuser plate arranged outside the first main surface, the illuminance unevenness of the illumination light on the exit surface even if the light extraction means are discretely arranged. (Brightness unevenness) can be reduced, and a high-quality lighting device that is uniform and easy on the eyes can be realized. Further, since the light from the light emitting element (LED) is deflected by a predetermined angle through the light extraction means and irradiated as illumination light, the light is strong in a direction different from the direction of the main surface emitting the illumination light of the light guide plate. It has a light distribution characteristic capable of irradiating light. Therefore, by using the light guide plate, the lighting device is suitable for a lighting fixture and a lighting stand that can illuminate a hand efficiently while being thin and lightweight and having low power consumption.
なお、本明細書において,導光板の出射面(第1主面11)と反射面(第2主面12)とが互いに平行であるとは、両面のなす角度が0〜5°の範囲内にあることを意味する。 In this specification, the exit surface (first main surface 11) and the reflecting surface (second main surface 12) of the light guide plate are parallel to each other when the angle formed by both surfaces is within a range of 0 to 5 °. Means that
上述のように、本明細書には,様々な実施形態が記載されているが、その中の主な技術をまとめると以下のとおりである。 As described above, various embodiments are described in the present specification. The main technologies in the embodiments are summarized as follows.
本実施形態の導光板は、互いに平行な反射面と出射面を備えてなり、光源から入射した光を前記反射面又は前記出射面で反射しつつ導光し前記出射面から出射する導光板であって、 前記導光板は屈折率が1.4より大きい媒質の素材から形成され、前記出射面には、前記光源側から導光方向に向かうに連れて前記反射面に近づくように傾斜し、前記導光方向に配置された複数の傾斜面を有する光取り出し手段を有し、前記光源からの光は、前記導光板に入射した後に、前記反射面又は前記出射面に全反射角を含む角度で入射し、前記傾斜面を透過屈折して、前記出射面の法線に対して、前記光源から遠ざかる方向に40度以上傾斜した角度範囲に輝度ピークを有するように出射する。 The light guide plate of the present embodiment includes a reflective surface and an output surface that are parallel to each other. The light guide plate guides light incident from a light source while reflecting the light from the reflection surface or the output surface, and outputs the light from the output surface. The light guide plate is formed of a medium material having a refractive index greater than 1.4, and the light exit surface is inclined so as to approach the reflection surface from the light source side toward the light guide direction. A light extraction unit having a plurality of inclined surfaces arranged in a light direction; light from the light source is incident on the light guide plate and then incident on the reflection surface or the emission surface at an angle including a total reflection angle; Then, the inclined surface is transmitted and refracted and emitted so as to have a luminance peak in an angle range inclined by 40 degrees or more in the direction away from the light source with respect to the normal line of the emitting surface.
上記導光板によれば、前記出射面に、前記光源側から導光方向に向かうに連れて前記反射面に近づくように傾斜した傾斜面を設けたので、前記反射面に全反射角を含む角度で入射し更に反射して前記出射面側に向かう光が、これに対向するように傾斜した前記傾斜面に入射したときに、入射角が深くなるからフレネル反射を有効に軽減でき、更に前記傾斜面で屈折して前記出射面の法線方向から前記光源から遠ざかる方向に40度以上傾斜した角度範囲に輝度ピークを持つような輝度光を得ることができる。尚、「輝度ピーク」は複数個存在していても良く、その場合の絶対値の大きさは問わないものとする。 According to the light guide plate, since the inclined surface that is inclined so as to approach the reflection surface from the light source side toward the light guide direction is provided on the emission surface, the angle including the total reflection angle on the reflection surface. When the light incident on and further reflected and traveling toward the exit surface enters the inclined surface inclined so as to face the incident surface, the incident angle becomes deeper, so that Fresnel reflection can be effectively reduced. Luminance light having a luminance peak in an angle range that is refracted by the surface and tilted by 40 degrees or more in the direction away from the light source from the normal direction of the emission surface can be obtained. Note that a plurality of “luminance peaks” may exist, and the magnitude of the absolute value in that case is not limited.
上記導光板において前記傾斜面の前記出射面に対する傾斜角度γは25度〜60度であることが好ましい。 In the light guide plate, an inclination angle γ of the inclined surface with respect to the exit surface is preferably 25 degrees to 60 degrees.
前記傾斜面の前記出射面に対する傾斜角度γが25度〜60度であると、前記傾斜面で屈折して前記出射面の法線方向から前記光源から遠ざかる方向に40度以上傾斜した角度範囲に輝度ピークを持つような出射光を高い効率で得ることができる。 When the inclination angle γ of the inclined surface with respect to the emission surface is 25 ° to 60 °, the angle is inclined by 40 ° or more in the direction away from the normal direction of the emission surface and away from the light source. Output light having a luminance peak can be obtained with high efficiency.
上記導光板において前記傾斜面は前記出射面に設けた凸部に形成されていることが好ましい。 In the light guide plate, the inclined surface is preferably formed on a convex portion provided on the exit surface.
前記傾斜面を前記出射面に設けた凸部に形成したので、前記傾斜面と前記射出面とをつなぐ面が、前記反射面又は前記出射面で全反射する光を遮りにくくなり、光の取り出し効率を高めることができる。 Since the inclined surface is formed on the convex portion provided on the emission surface, the surface connecting the inclined surface and the emission surface is less likely to block light that is totally reflected by the reflection surface or the emission surface, and light extraction Efficiency can be increased.
上記導光板において前記傾斜面に拡散手段を備えることが好ましい。 The light guide plate preferably includes a diffusing unit on the inclined surface.
前記拡散手段により、前記傾斜面に入射した光が混合され出射光の強度ムラが減少して均一な照明を実現できる。ここで、拡散手段としては、例えば傾斜面を転写する転写面の面粗度を高めた金型により転写成形することで、傾斜面を粗し面とすることなどが考えられる。或いは、LED等の点状光源を複数個離散的に配置するときは、LEDの配列方向のピッチが大きい場合、光路偏向手段である傾斜面の拡散度は、LED配列方向により大きな拡散度を有する異方性拡散面でもよい。異方性拡散面は、サーフェスレリーフホログラム(特開2009−170430の段落[0011]参照)、または等方性散乱を有するブラスト面にヘアライン用の異方性散乱構造を組み合わせることにより実現できる。 By the diffusing means, the light incident on the inclined surface is mixed and unevenness in intensity of the emitted light is reduced, so that uniform illumination can be realized. Here, as the diffusing means, for example, it is conceivable that the inclined surface is roughened by transfer molding with a mold having a high surface roughness of the transfer surface to which the inclined surface is transferred. Alternatively, when a plurality of point light sources such as LEDs are discretely arranged, if the pitch in the LED arrangement direction is large, the diffusivity of the inclined surface as the optical path deflecting means has a larger diffusivity in the LED arrangement direction. An anisotropic diffusion surface may be used. An anisotropic diffusion surface can be realized by combining a surface relief hologram (see paragraph [0011] of JP-A-2009-170430) or a blast surface having isotropic scattering with an anisotropic scattering structure for a hairline.
上記導光板において、前記反射面と前記出射面に交差する端面を有し、前記端面が前記光源からの光を入射する入射面であり、前記入射面は、前記光源からの光を互いに異なる方向に偏向する第1偏向面と第2偏向面とを有し、前記光源からの光は、前記第1偏向面を透過した後に、前記反射面に向かうように偏向されて、前記反射面に対して全反射角を含む角度で入射し、一方、前記第2偏向面を透過した後に、前記出射面に向かうように偏向されて、前記出射面に対して全反射角を含む角度で入射し、その後前記光取り出し手段を透過して前記出射面より出射することが好ましい。 In the light guide plate, the light guide plate has an end surface intersecting with the reflection surface and the emission surface, and the end surface is an incident surface on which light from the light source is incident, and the incident surface has different directions of light from the light source. The light from the light source is deflected toward the reflection surface after passing through the first deflection surface, and is deflected with respect to the reflection surface. And incident at an angle including the total reflection angle, and after passing through the second deflection surface, is deflected toward the output surface and is incident at an angle including the total reflection angle on the output surface, Thereafter, it is preferable that the light is extracted from the exit surface through the light extraction means.
前記入射面を構成する前記第1偏向面と前記第2偏向面により光束分割された2つの光束が、前記反射面と前記出射面で全反射して、前記光取り出し手段に導かれるので、前記導光板内における光の往復導光回数を低下させ、これにより前記光源から出射した光がなるべく減衰しない内に前記光取り出し手段に入射することを促し、もって光取り出し効率を高めることができるのである。 The two light beams divided by the first deflection surface and the second deflection surface constituting the entrance surface are totally reflected by the reflection surface and the exit surface and guided to the light extraction unit. The number of times the light is reciprocated and guided in the light guide plate is reduced, thereby prompting the light emitted from the light source to enter the light extraction means without being attenuated as much as possible, thereby increasing the light extraction efficiency. .
上記導光板において、前記第1偏向面と前記第2偏向面とは、異なる方向に傾斜した面であることが好ましい。 In the light guide plate, it is preferable that the first deflection surface and the second deflection surface are surfaces inclined in different directions.
前記入射面に対向した前記光源から直接入射した光を、異なる方向に傾斜した前記第1偏向面と前記第2偏向面で分割するので、光の損失が少なく、また端面間における光の往復導光回数が減少して光取り出し効率が高くなる。 Light directly incident from the light source facing the incident surface is divided by the first deflection surface and the second deflection surface inclined in different directions, so that there is little light loss and light is reciprocated between end surfaces. The number of times of light decreases and the light extraction efficiency increases.
上記導光板において、前記第1偏向面又は前記第2偏向面を透過した光は、最初に入射する前記反射面又は前記出射面で全反射するように構成されている。 In the light guide plate, the light transmitted through the first deflection surface or the second deflection surface is configured to be totally reflected by the reflection surface or the emission surface that is incident first.
前記導光板のエッジなどで生じる回折光を除き、前記第1偏向面又は前記第2偏向面を透過もしくは反射した光が、最初に入射する前記反射面又は前記出射面で全反射するように2分割するので。低損失で明るい照明とすることができる。 2 except that light transmitted through or reflected by the first deflecting surface or the second deflecting surface is totally reflected by the first incident surface or the exit surface except for diffracted light generated at the edge of the light guide plate. Because it divides. Low loss and bright lighting.
本実施形態の照明装置は、光源と、上記導光板とを有する。 The illuminating device of this embodiment has a light source and the said light-guide plate.
これにより、高効率の配光制御が可能で、かつ、使用者の視線で観察したときの輝度ムラ(グレア)が小さく、斜め方向を照明できる照明装置を提供できる。 Accordingly, it is possible to provide an illuminating device that can perform light distribution control with high efficiency, has little luminance unevenness (glare) when observed with the user's line of sight, and can illuminate an oblique direction.
上記照明装置において、前記反射面と前記出射面に対して交差する端面に沿って所定の間隔で配置されている複数の点状光源を有することが好ましい。 The illumination device preferably includes a plurality of point light sources arranged at predetermined intervals along an end surface intersecting the reflection surface and the emission surface.
照明装置において、点状光源としては省電力を図れるLED等を用いることが出来るが、単一では照度が低くなる場合がある。そこで、複数の点状光源を用いることで照度を高めることが出来、更に前記導光板で複数の前記点状光源から出射した光を混合することで、照度ムラの少ない照明光を射出できる。 In the lighting device, an LED or the like that can save power can be used as the point light source, but the illuminance may be low if it is single. Therefore, it is possible to increase the illuminance by using a plurality of point light sources, and furthermore, by mixing the light emitted from the plurality of point light sources with the light guide plate, it is possible to emit illumination light with less illuminance unevenness.
上記照明装置において、前記導光板の前記反射面に隣接して配置される反射板を備えることが好ましい。 The illuminating device preferably includes a reflecting plate disposed adjacent to the reflecting surface of the light guide plate.
前記反射面からも微量の光が洩れ出る場合もあるが、このような光を前記反射板で反射することで、前記出射面から出射させ、これにより更に光取り出し効率の高い照明装置を提供できる。 Although a small amount of light may leak from the reflecting surface, the light is reflected from the reflecting plate to be emitted from the emitting surface, thereby providing an illumination device with higher light extraction efficiency. .
上記照明装置において、前記導光板の前記出射面に隣接して配置される拡散板を備えることが好ましい。 The illumination device preferably includes a diffusion plate disposed adjacent to the emission surface of the light guide plate.
前記出射面から出射する光を前記拡散板で透過することにより、射出光を適度に広げて広範囲に照明できると共に、照度ムラを一層低減できる。 By transmitting the light emitted from the emission surface through the diffuser plate, the emitted light can be appropriately spread and illuminated over a wide range, and the illuminance unevenness can be further reduced.
本実施形態の照明スタンドは、上記照明装置を有する。 The lighting stand of this embodiment has the said illuminating device.
前記出射面の法線方向から大きく傾斜した方向を照明できるので、使用者頭部が邪魔にならず手元まで明るく照らせる照明スタンドを提供できる。又、使用者が発光面を観察しがちな前記出射面の法線方向の75度以上で、面発光と認識されるので、前記出射面を直接観察しても眩しさが抑制される。但し、本実施形態の照明装置を足元照明に用いても良い。かかる場合、壁面から大きく傾斜した床方向を照明できるので足元が明るく、床面に立つ使用者が眩しくなく、更に壁面位置を認識させることもできて夜間安全上も好ましい。 Since it is possible to illuminate a direction that is greatly inclined from the normal direction of the emission surface, it is possible to provide an illumination stand that can illuminate the user's head brightly without getting in the way. Further, since it is recognized as surface emission at 75 degrees or more in the normal direction of the emission surface, which the user tends to observe the light emission surface, glare is suppressed even when the emission surface is directly observed. However, you may use the illuminating device of this embodiment for step illumination. In such a case, since the floor direction greatly inclined from the wall surface can be illuminated, the feet are bright, the user standing on the floor is not dazzled, and the wall surface position can be recognized, which is preferable for night safety.
本発明に係る照明装置は、所定方向を効率よく照明することが求められる照明器具や照明スタンドなどに好適に適用することができる。 The lighting device according to the present invention can be suitably applied to a lighting fixture or a lighting stand that is required to efficiently illuminate a predetermined direction.
1,1A,1B,1C 導光板
2 発光素子(LED)
3 ケース
4 反射板
5 拡散板
11 第1主面
12 第2主面
13 入射面
14 端面
15 光取り出し手段
15’ 凸部
16 光束分岐部
V1A 第1斜面
V2A 第2斜面
DT1 三次元拡散ドット
U 照明装置
ST1 照明スタンド(照明器具)1, 1A, 1B, 1C
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Case 4
Claims (12)
前記導光板は屈折率が1.4より大きい媒質の素材から形成され、
前記出射面には、前記光源側から導光方向に向かうに連れて前記反射面に近づくように傾斜し、前記導光方向に配置された複数の傾斜面を有する光取り出し手段を有し、
前記光源からの光は、前記導光板に入射した後に、前記反射面又は前記出射面に全反射角を含む角度で入射し、前記傾斜面を透過屈折して、前記出射面の法線に対して、前記光源から遠ざかる方向に40度以上傾斜した角度範囲に輝度ピークを有するように出射するように構成されている導光板。A light guide plate that includes a reflective surface and an output surface parallel to each other, guides light incident from a light source while reflecting the light from the reflection surface or the output surface, and outputs the light from the output surface,
The light guide plate is formed of a medium material having a refractive index greater than 1.4,
The exit surface is inclined to approach the reflection surface as it goes from the light source side toward the light guide direction, and has light extraction means having a plurality of inclined surfaces arranged in the light guide direction,
After the light from the light source is incident on the light guide plate, the light is incident on the reflection surface or the exit surface at an angle including a total reflection angle, is transmitted and refracted on the inclined surface, and is normal to the exit surface. And a light guide plate configured to emit light having a luminance peak in an angle range inclined by 40 degrees or more in a direction away from the light source.
前記入射面は、前記光源からの光を互いに異なる方向に偏向する第1偏向面と第2偏向面とを有し、
前記光源からの光は、前記第1偏向面を透過した後に、前記反射面に向かうように偏向されて、前記反射面に対して全反射角を含む角度で入射し、一方、前記第2偏向面を透過した後に、前記出射面に向かうように偏向されて、前記出射面に対して全反射角を含む角度で入射し、その後前記光取り出し手段を透過して前記出射面より出射するように構成されている請求項1〜4のいずれかに記載の導光板。Having an end surface intersecting the reflection surface and the exit surface, the end surface is an incident surface on which light from the light source is incident;
The incident surface has a first deflection surface and a second deflection surface for deflecting light from the light source in different directions,
The light from the light source passes through the first deflection surface, is then deflected toward the reflection surface, and is incident on the reflection surface at an angle including a total reflection angle, while the second deflection is performed. After passing through the surface, it is deflected toward the exit surface, is incident on the exit surface at an angle including a total reflection angle, and then passes through the light extraction means and exits from the exit surface. The light-guide plate in any one of Claims 1-4 comprised.
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