(57)【要約】【課題】光学改善シートや表示パネルを使用せずに指向性の制御を可能にし、しかも指向性の強弱だけではなく所望の方向への指向性を付与可能にする。【解決手段】矩形板状に形成された導光板１０の周面の一面である入射面１１に沿って導光部材２０が配置される。導光部材２０には長手方向の一端面である光導入面２１に対向配置した光源３１から光が導入される。導光板１０は、出射面１２から出射する光の方向を調節することにより入射面１１の長手方向に直交する面に沿った配光を制御し、導光部材２０は、光導出面１２から出射する光の方向を調節することにより導光板１０の入射面１１に沿った配光を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状に形成され厚み方向に沿った一端面を入射面とし入射面から入射された光を厚み方向の一面である出射面と他面である反射面との間で内部反射させて導光する間に出射面に向かう光の一部について方向を調節することにより出射面から光を出射させる導光板と、導光板の入射面に沿って配置され長手方向の両端のうちの少なくとも一端面を光導入面とし光導入面から入射された光を入射面の長手方向に沿った一面である光導出面と他面である光反射面との間で内部反射させて導光する間に光導出面に向かう光の一部について方向を調節することにより光導出面から光を出射させる導光部材と、導光部材の光導入面に光を導入する光源とを備え、導光板は、出射面から出射する光の方向を調節することにより入射面の長手方向に直交する面に沿った配光を制御し、導光部材は、光導出面から出射する光の方向を調節することにより導光板の入射面に沿った配光を制御することを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導光板を備える照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、導光板を用いて面発光させる照明装置が提供されている。面発光のために用いられている導光板には矩形板状に形成されたものが多い。この種の導光板は、厚み方向に沿う一面を入射面とし、厚み方向の一面を出射面としており、入射面から導入された光を厚み方向の他面と出射面との間で内部反射させて導光する。さらに、導光の間に出射面に向かう光の一部について、臨界角よりも小さい角度で出射面に入射するように方向を調節し、出射面から光が取り出されるようにしている。
【０００３】
導光板内を導光される光の方向を変化させる構成としては、反射面に溝を形成した構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。溝は、断面Ｖ字状となるように反射面に凹設されている。また、溝は導光板に光を導入する入射面の長手方向に延長され、入射面に直交する方向において複数本の溝が並設されている。この構成では、導光板内で内部反射を繰り返す間に溝に達した光の一部は、出射面に対して臨界角よりも小さい角度で入射するように反射され出射面から出射する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２４９１１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、導光板から出射される光の指向性を制御する場合には、出射光を集光あるいは拡散させるための光学改善シートを設けているのが現状である。また、導光板から出射した光を照明サインの光源に用いる場合には、照明サインにおける表示パネルに拡散性を付与することにより指向性を制御する場合もある。このように、光学改善シートを用いたり表示パネルを利用したりする技術では、指向性の強弱を調整することが可能である。
【０００６】
しかしながら、光学改善シートや表示パネルでは、所望の方向に指向性を付与することは難しく、したがって、等方的ではない配光特性を実現するのは困難である。また、指向性の制御のために光学改善シートを用いたり表示パネルを利用すると、出射光の利用率が低下して出射効率の低下につながる。
【０００７】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、光学改善シートや表示パネルを使用せずに指向性の制御を可能にし、しかも指向性の強弱だけではなく所望の方向への指向性を付与可能にすることで、出射効率の低下を伴わずに所望の配光特性を得ることができる照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、板状に形成され厚み方向に沿った一端面を入射面とし入射面から入射された光を厚み方向の一面である出射面と他面である反射面との間で内部反射させて導光する間に出射面に向かう光の一部について方向を調節することにより出射面から光を出射させる導光板と、導光板の入射面に沿って配置され長手方向の両端のうちの少なくとも一端面を光導入面とし光導入面から入射された光を入射面の長手方向に沿った一面である光導出面と他面である光反射面との間で内部反射させて導光する間に光導出面に向かう光の一部について方向を調節することにより光導出面から光を出射させる導光部材と、導光部材の光導入面に光を導入する光源とを備え、導光板は、出射面から出射する光の方向を調節することにより入射面の長手方向に直交する面に沿った配光を制御し、導光部材は、光導出面から出射する光の方向を調節することにより導光板の入射面に沿った配光を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の構成によれば、導光板では出射面から出射する光の方向を調節することにより入射面の長手方向に直交する面に沿った配光を制御し、導光部材では光導出面から出射する光の方向を調節することにより導光板の入射面に沿った配光を制御するから、導光板と導光部材とを組み合わせて用いることにより、導光板から出射する光に所望の方向の指向性を付与することが可能になり、等方的ではない所望の配光特性を得ることができるという利点がある。また、指向性の付与のために光学改善シートを用いたり表示パネルを利用したりする必要がないから、出射効率の低下を伴わずに所望の配光特性を得ることが可能になる。
【００１０】
さらに、導光部材は導光板の入射面に沿った配光を制御し、導光板は入射面に直交する面に沿った配光を制御するから、導光部材と導光板との少なくとも一方について配光特性の異なる複数種類を用意しておけば、導光部材と導光板との組み合わせを変えるだけで、配光特性の異なる照明装置を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態１を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図、（ｃ）は下面図である。
【図２】（ａ）（ｂ）は図１のＡ部の構成例を示す拡大図である。
【図３】（ａ）（ｂ）は図１のＢ部の構成例を示す拡大図である。
【図４】実施形態２を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図、（ｃ）は下面図である。
【図５】同上の他例を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図、（ｃ）は下面図である。
【図６】実施形態３を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図、（ｃ）は下面図である。
【図７】同上を用いた誘導灯の分解斜視図である。
【図８】図７に示す誘導灯の配置例を示す斜視図である。
【図９】図７に示す誘導灯の配光を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は右側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（実施形態１）
本実施形態は、図１に示すように、矩形板状の導光板１０と、導光板１０の周面の一面（図１（ａ）の上面）である入射面に１１に沿って配置された導光部材２０と、導光部材２０の長手方向の一端面に配置された光源３１とを備える。
【００１３】
導光板１０および導光部材２０は透光性の合成樹脂を用いて形成された成形品であり、光源３１には発光ダイオードを用いている。ただし、光源３１の種類についてはとくに制約はない。
【００１４】
導光板１０は、周知のように周面の一面である入射面１１から光が入射される。導光板１０に入射された光は、厚み方向の一面である出射面１２と他面である反射面１３との間で内部反射を繰り返すことにより導光され、導光される間に出射面１２に向かう一部の光の方向が調節されることにより出射面１２から光が出射される。
【００１５】
導光の際の出射面１２での内部反射は全反射であり、本実施形態では、出射面１２に入射する光の一部を出射面１２から出射させるように反射面１３に反射調節部１４を設けている。すなわち、反射調節部１４は、導光中に出射面１２に入射する光の一部について入射角が臨界角よりも小さくなるように反射方向を調節する。反射調節部１４の具体構成は後述する。
【００１６】
導光部材２０は、棒状ないし線状に形成され、導光板１０の入射面１１に沿って配置される。具体的には、長手方向の一端部から他端部に向かって図１における上下幅を次第に小さくする楔状に形成されている。導光部材２０において上下幅が広幅に形成された長手方向の一端面は光導入面２１であって、光導入面２１には光源３１が対向配置される。
【００１７】
光導入面２１から導光部材２０に入射された光は、導光板１０の入射面１１に対向している光導出面２２と、図１における上面である光反射面２３との間で内部反射を繰り返すことにより導光される。また、導光の間に、光導出面２２に向かう一部の光の方向が調節されることにより光導出面２２から光が出射され、光導出面２２から出射された光が導光板１０の入射面１１に入射する。
【００１８】
導光部材２０は、導光板１０と同様に、導光の際の光導出面２２での内部反射は全反射であり、光反射面２３に反射調節部２４を設けている。反射調節部２４は、導光中に光導出面２２に入射する光の一部について入射角が臨界角よりも小さくなるように反射方向を調節する。
【００１９】
導光部材２０における反射調節部２４としては、たとえば、図２（ａ）のように光反射面２３において断面Ｖ字状に凹設された溝２５、あるいは図２（ｂ）のように光反射面２３においてドット状に印刷された拡散反射部２６を用いる。
【００２０】
溝２５は、導光部材２０の長手方向に直交する方向に延長され、長手方向において複数本設けられる。各溝２５を形成する間隔や形状（深さや各面の角度）は適宜に調節される。また、拡散反射部２６は、光反射面２３に適宜に分布するように配置される。拡散反射部２６の分布密度や形状（大きさや形）は適宜に調節される。
【００２１】
導光板１０における反射調節部１４は、導光部材２０における反射調節部２４と同様に、図３（ａ）のように反射面１３において断面Ｖ字状に凹設された溝１５、あるいは図３（ｂ）のように反射面１３においてドット状に印刷された拡散反射部１６を用いる。
【００２２】
溝１５は、導光板１０において入射面１１に沿って延長され、入射面１１に直交する方向において複数本設けられる。各溝１５を形成する間隔や形状（深さや各面の角度）は適宜に調節される。また、拡散反射部１６は、光反射面２３に適宜に分布するように配置される。拡散反射部１６の分布密度や形状（大きさや形）は適宜に調節される。
【００２３】
なお、反射調節部１４、２４の構成は、これらの構成に限定されるものではなく、他の周知の構成を採用することができる。
【００２４】
反射面１３に反射調節部１４を設け、光反射面２３に反射調節部２４を設けていることにより、反射面１３あるいは光反射面２３に入射した光を、反射調節部１４、２４を設けていない部位とは異なる方向に反射させることができる。したがって、導光板１０や導光部材２０において内部反射で導光する間に、出射面１２あるいは光導出面２２に入射する光の一部について、入射角を臨界角よりも小さくすることができ、出射面１２あるいは光導出面２２から光を出射させることが可能になる。
【００２５】
さらに、反射調節部１４、２４の設計条件を変更することにより、出射面１２あるいは光導出面２２の各部位における光の放射方向を調節することが可能になる（図１において一点鎖線は光の経路を示し、破線の矢印および楕円により出射面１２と光導出面２２の各部位における光の指向特性を示している）。
【００２６】
本実施形態では、出射面１２から出射する光について、導光板１０に設けた反射調節部１４により入射面１１の長手方向に直交する面に沿った配光を制御し、導光部材２０に設けた反射調節部２４により入射面１１に沿った配光を制御する。すなわち、入射面１１の長手方向（図１（ａ）の左右方向）をｘ方向、入射面１１に直交する方向（図１（ａ）の上下方向）をｙ方向、導光板１０の厚み方向をｚ方向とすれば、出射面１２から出射する光について、図１（ｂ）のように導光板１０によりｙｚ平面（入射面１１の長手方向に直交する面）での指向特性を制御でき、図１（ａ）のように導光部材２０によりｚｘ平面（入射面１に沿う面）での指向特性を制御できる。本実施形態では、導光部材２０における光反射面２３が光導出面２２に対して傾斜しているから、この傾斜角度を調節することによっても、ｚｘ平面での指向特性を調節することが可能である。
【００２７】
上述したように、出射面１２から出射する光について、ｙｚ平面での指向特性を導光板１０で制御することができ、ｚｘ平面での指向特性を導光部材２０で制御することができるから、３次元で任意の配光特性を得ることが可能になる。とくに、導光板１０と導光部材２０とにより、互いに直交する面での指向特性（ないし配光特性）をそれぞれ制御するから、３次元の配光特性を容易に設計することができる。
【００２８】
言い換えると、導光板１０と導光部材２０とのそれぞれについて、異なる配光特性のものを複数種類ずつ用意しておけば、導光板１０と導光部材２０との組み合わせにより、多種類の配光特性を得ることが可能になる。なお、導光板１０は入射面１１が平面状であれば、必ずしも矩形板状でなくてもよい。
【００２９】
（実施形態２）
実施形態１では、長手方向の一端面のみを光導入面２１とした導光部材２０を用いているが、本実施形態では、長手方向の両端面を光導入面２１とした導光部材２０を用いるものである。導光部材２０の各光導入面２１には、それぞれ光源３１が対向配置される。さらに、導光部材２０の反射面２３は、長手方向の中間部の所定位置（図示例では導光部材２０を二等分する位置）から両端部に向かって光導出面２２との距離を広げるように傾斜した２つの傾斜面を備える形状に形成されている。
【００３０】
上述した形状の導光部材２０を用いることにより、図４（ａ）に指向特性（破線の矢印と楕円）を示しているように、実施形態１の導光部材２０に比較して光の放射方向の偏りを低減することができる。すなわち、配光特性を左右で略対称にすることができる。
【００３１】
図示例では、図４（ａ）における導光部材２０の左部から出射する光に右向きの指向性を持たせ、導光部材２０の右部から出射する光に左向きの指向性を持たせている。したがって、導光板１０の出射面１２から出射する光の配光特性は、図４（ｃ）に示すように、等方的になる。言い換えると、ｚｘ平面では放射強度の角度依存性が少なく、無指向性に近い特性に設定することが可能になる。
【００３２】
本実施形態の指向特性は、光の通過経路に光学改善シートを配置することにより実現することが可能であるが、光学改善シートを用いると光が光学改善シートを通過することにより減衰するから、本実施形態のように光学改善シートを用いていない構成を採用するほうが放射効率を高めることができる。
【００３３】
図４に示す構成例では、導光部材２０の光導出面２２から出射させる光の指向特性を図４（ａ）の左部と右部とで異ならせることによって出射面１２から出射する光の左右方向における指向性を弱めている。一方、図５（ａ）に示すように、導光部材２０の光導出面２２における左部と右部とから出射する光が光導出面２２に直交する方向に指向性を持つように導光部材２０の反射調節部２４を設計すれば、図５（ｃ）のように、左右方向（ｚｘ平面）での指向性を強めることができる。また、図５に示す実施形態では、導光板１０における反射調節部１４についても上下方向（ｙｚ平面）での指向性を強めている。
【００３４】
図５のような指向特性を持たせることによって、導光板１０の正面方向（出射面１２に直交する方向）の輝度を他方向の輝度よりも大きくすることができる。つまり、正面輝度を高めることができる。他の構成および機能は実施形態１と同様である。
【００３５】
（実施形態３）
本実施形態は、図６に示すように、実施形態１と同様の構成を採用しているが、実施形態１では導光板１０においてｙｚ平面で出射面１２に直交する向きの指向性を付与したのに対して、本実施形態では、図６（ｂ）における斜め下向きの指向性を付与している。すなわち、導光板１０において入射面１１を上面とするときに、導光板１０の斜め下方かつ斜め右方への放射強度が他方向への放射強度よりも高くなる。言い換えると、導光板１０を斜め下方から右手に見るときに輝度がもっとも高くなる。
【００３６】
図７に示すように、導光板１０を誘導灯１ないし照明サインの照明に用いる場合に、本実施形態のような指向性を付与しておくことによって、建物の角部などに設置した場合の視認性を高めることが可能になる。図示する誘導灯１は、光源３１（図６参照）を点灯させるための点灯ブロック４１が収納され前面開放された箱状の器具本体５０と、表示パネル５１を備え器具本体５０の前面に覆着される表示板ユニット４０と、表示板ユニット４０の上部に装着されるホルダ６０とにより構成される。
【００３７】
ホルダ６０には、光源３１および導光部材２０が収納され、表示板ユニット４０において表示パネル５１の背面側には導光板１０が配置される。表示パネル５１は、拡散透過性を有する材料により形成され、避難方向を示す文字や図形などの誘導標識が表記されている。
【００３８】
器具本体５０には、点灯ブロック４１のほか、商用電源などの電源からの通電時に充電され停電時に光源３１を点灯させるために放電する２次電池（図示せず）も収納される。また、点灯ブロック４１と光源３１とはコネクタ４２を介して接続される。
【００３９】
いま、図７に示す誘導灯１において、図６に示した構成とは導光部材２０の左右を入れ替えているものとすれば、誘導灯１を斜め下方から左手に見るときに他方向から見るときよりも高い輝度が得られる。この構成において、図８、図９に示すように、建物において天井面Ｒと２つの壁面Ｗとの３面で囲まれた角部において、誘導灯１を天井面Ｒに取り付けるとともに、誘導灯１の背面と左面とに隣接して壁面Ｗが対向するように配置した場合を想定する。
【００４０】
このような配置では、誘導灯１は、主として斜め下方から左手に見られることになるから、上述のした構成のように光の放射方向に指向性を付与することで、目的方向からの視認性が高くなる。また、他方向への光の放射強度は低減してよいから、全方向に光を放射する場合と比較すると、目的方向への輝度が等しい場合には、光源３１からの放射光度を低減することが可能になり、投入電力を低減することが可能になる。すなわち、二次電池の電池容量を低減したり、停電時の点灯時間を長くしたりすることが可能になる。
【符号の説明】
【００４１】
１０  導光板
１１  入射面
１２  出射面
１３  反射面
１４  反射調節部
２０  導光部材
２１  光導入面
２２  光導出面
２３  光反射面
２４  反射調節部
３１  光源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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