(57)【要約】  照度分布に異方性を持たせることができるエッジライト方式の照明装置（１）を提供する。  導光板（２）の側面側に発光ユニット（３ａ、３ｂ）が設置されたエッジライト方式の照明装置（１）であって、Ｘ軸と、Ｘ軸に直交するＹ軸で構成されるＸ−Ｙ平面の法線をＺ軸として、発光ユニット（３ａ、３ｂ）はＸ軸に平行に配置しており、導光板（２）はＸ−Ｙ平面に平行に配置しており、導光板（２）の入射端面（２ａ，２ｂ）はＸ−Ｚ平面に平行であり、導光板（２）は、底面（２ｃ）に所定ピッチで形成されたＸ軸方向に平行な複数の凹条パターン（６）と、出射面（２ｄ）に所定ピッチで形成されたＹ軸方向に平行な複数の出射制御パターン（５）を有しており、凹条パターン（６）は、断面がＶ字形状で頂角が１００°に形成され、出射制御パターン（５）は、断面形状が直角三角形に形成されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導光板の少なくとも一方の側面側に一次光源が設置され、前記導光板は、出射面、該出射面に対向する底面、及び少なくとも一側面に設けられた前記一次光源から出射された光を入射させる入射端面を有するエッジライト方式の照明装置であって、
Ｘ軸と、Ｘ軸に直交するＹ軸で構成されるＸ−Ｙ平面の法線をＺ軸として、前記一次光源はＸ軸に平行に配置しており、前記導光板は前記Ｘ−Ｙ平面に平行に配置しており、前記導光板の入射端面はＸ−Ｚ平面に平行であり、
前記導光板は、前記底面に所定ピッチで形成されたＸ軸方向に平行な複数の凹条パターンと、前記出射面に所定ピッチで形成されたＹ軸方向に平行な複数の出射制御パターンを有しており、
前記導光板の底面に形成された前記凹条パターンは、断面がＶ字形状で頂角が９０°〜１３０°に形成され、
前記出射制御パターンは、断面形状が直角三角形に形成されていることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記出射制御パターンを形成する断面形状が直角三角形の底辺と斜辺とがなす角度が、１５°〜３５°の範囲に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記凹条パターンは、前記入射端面から離れるに従い密に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記導光板の底面側には光を反射する反射シートを有していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導光板の少なくとも一方の側面側に配置したＬＥＤ等の一次光源から光を導光板内に入射して、該導光板の一方の主面（出射面）から光を出射するエッジライト方式の照明装置に関し、特にオフィスや住宅等の天井などに取り付けて使用する照明器具として好適なエッジライト方式の照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶テレビやパソコン等における液晶表示装置のバックライトとして、エッジライト方式が用いられている。エッジライト方式のバックライトは、導光板の少なくとも一方の側面側に配置した一次光源（ＬＥＤ等）から光を導光板内に入射し、該導光板の一方の主面（出射面）全体から光を出射させることで、面状の光として出射することができる。【０００３】
このため、このエッジライト方式のバックライトをオフィスや住宅等の天井などに取り付けて使用する照明器具に適用するようになってきた（例えば、特許文献１参照）。【０００４】
さらに、近年はＬＥＤの発光効率の向上と、価格の低下によって、ＬＥＤを光源とする照明器具においては、薄型化による照明装置の軽量化が可能となり、ＬＥＤの特長である調光機能による生活様式にあわせた演出ができるため、ＬＥＤを光源とするエッジライト方式の照明装置が普及してきている。（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１６０９３８号公報
【特許文献２】特開２０１０−３３８６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１、２のようなエッジライト方式の照明装置をオフィスや住宅等の天井などに取り付けて照明器具として使用する場合、この照明装置では、例えば正方形状の導光板の主面（出射面）から面状の光として出射し、照明装置の直下及びその周辺を照らすことができる。【０００７】
ところで、前記特許文献１、２のようなエッジライト方式の照明装置では、導光板の主面（出射面）から出射した面状の光が等方的に広がって照らすため、照明用途によっては照度分布に異方性を持たせたい場合があっても対応することができない。例えば、前記特許文献１、２のようなエッジライト方式の照明装置を天井に設置した場合、壁面側のみに照度分布を有するような光を出射して、間接照明のような雰囲気の光を得ることはできない。【０００８】
そこで、本発明は、照度分布に異方性を持たせることができるエッジライト方式の照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、導光板の少なくとも一方の側面側に一次光源が設置され、前記導光板は、出射面、該出射面に対向する底面、及び少なくとも一側面に設けられた前記一次光源から出射された光を入射させる入射端面を有するエッジライト方式の照明装置であって、Ｘ軸と、Ｘ軸に直交するＹ軸で構成されるＸ−Ｙ平面の法線をＺ軸として、前記一次光源はＸ軸に平行に配置しており、前記導光板は前記Ｘ−Ｙ平面に平行に配置しており、前記導光板の入射端面はＸ−Ｚ平面に平行であり、前記導光板は、前記底面に所定ピッチで形成されたＸ軸方向に平行な複数の凹条パターンと、前記出射面に所定ピッチで形成されたＹ軸方向に平行な複数の出射制御パターンを有しており、前記導光板の底面に形成された前記凹条パターンは、断面がＶ字形状で頂角が９０°〜１３０°の範囲に形成され、前記出射制御パターンは、断面形状が直角三角形に形成されていることを特徴としている。【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記出射制御パターンを形成する断面形状が直角三角形の底辺と斜辺とがなす角度が、１５°〜３５°の範囲に設定されていることを特徴としている。【００１１】
請求項３に記載の発明は、前記凹条パターンは前記入射端面から離れるに従い密に配置されていることを特徴としている。【００１２】
請求項４に記載の発明は、前記導光板の底面側には光を反射する反射シートを有していることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、導光板の底面の凹条パターンの斜面で、導光板内部を伝播する光を出射面側に反射させて、出射面の出射制御パターンによって、特定の角度で入射する光を選択して出射制御パターンの斜面で全反射させ、特定の角度で入射する他の光を選択して出射制御パターンの斜面からを透過させることができるので、導光板の出射面の出射制御パターンから光度分布に異方性を持たせた光を出射することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係るエッジライト方式の照明装置を示す概略斜視図。
【図２】本発明の実施形態に係るエッジライト方式の照明装置を示す概略平面図。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図。
【図４】本発明の実施形態における照明装置の導光板の底面に形成した断面がＶ字状の凹条を示す図。
【図５】本発明の実施形態における照明装置の導光板の底面に形成した断面がＶ字状の凹条の斜面に光が入射して出射面側に反射する様子を示した図。
【図６】本発明の実施形態における照明装置の底面の凹条の斜面で反射した光の、この凹条の直上でのＸ−Ｚ平面における出射光の光度分布を示す図。
【図７】本発明の実施形態における照明装置の導光板の出射面に形成した断面形状が直角三角形の出射制御パターンを示した図。
【図８】導光板の底面に形成した凹条の斜面で反射した光において、出射制御パターンを透過する光と、出射制御パターン内で全反射する光を説明するための図。
【図９Ａ】本発明の実施形態に係るエッジライト方式の照明装置を天井に設置した状態を示す図。
【図９Ｂ】本発明の実施形態に係るエッジライト方式の照明装置を壁面に設置した状態を示す図。
【図１０】実施例１における照度異方性の評価値を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、本発明の実施形態に係るエッジライト方式の照明装置を示す概略斜視図、図２は、この照明装置を示す概略平面図、図３は、図２のＡ−Ａ線断面図である。本実施形態に係るエッジライト方式の照明装置１では、Ｘ軸と、Ｘ軸に直交するＹ軸で構成されるＸ−Ｙ平面の法線をＺ軸とし、Ｚ軸方向が光の出射方向としている。
【００１６】
図１〜図３に示すように、本実施形態に係るエッジライト方式の照明装置１は、透明樹脂（例えば、アクリル樹脂）などから形成された透明構造体である矩形状の導光板２、この導光板２の左右方向（Ｙ軸方向）の両面（以下、「入射端面」という）２ａ，２ｂ側にそれぞれ配置された各発光ユニット３ａ、３ｂ、導光板２の背面（以下、「底面」という）２ｃ側に設置された反射シート４、導光板２の前面（以下、「出射面」という）２ｄに形成した出射制御パターン５を有している。なお、出射面２ｄの前面側に光学シートとしての拡散シートや保護カバーを設けてもよい。
【００１７】
この照明装置１をオフィスや住宅等の天井に設置した場合には、反射シート４側が天井面に位置し、導光板２の出射面２ｄ側から後述する出射制御パターン５によって照度異方性を有する光束が斜め下方に向けて出射される。
【００１８】
導光板２の底面２ｃには、Ｘ軸方向に延びる凹条６が所定のピッチで複数形成されている。また、導光板２の出射面２ｄには、Ｙ軸方向に延びる断面形状が直角三角形の出射制御パターン５が所定のピッチで複数形成されている（導光板２の詳細については後述する）。
【００１９】
一次光源としての発光ユニット３ａ、３ｂは、導光板２のＹ軸方向の両側にＸ軸方向に沿ってそれぞれ配置されており、各発光ユニット３ａ、３ｂ内には、導光板２のＸ軸方向に沿って直線状に所定間隔で光源としてのＬＥＤ（発光ダイオード）７が複数配置されている。ＬＥＤ７の配置間隔は、例えば数ｍｍ〜２０ｍｍ程度である。
【００２０】
各発光ユニット３ａ、３ｂの各ＬＥＤ（光源）７から発せられた光は、導光板２の両側の入射端面２ａ，２ｂから導光板２内の左右方向（Ｙ軸方向）へ出射される。
【００２１】
反射シート４は、導光板２の両側の入射端面２ａ，２ｂから入射された光のうちの導光板２の底面２ｃから外へ出射した光を、再度導光板２へ入射させる機能を有している。この反射シート４は、反射率９５％以上のものが光の利用効率が高く望ましい。反射シート４の材質は、アルミ、銀、ステンレスなどの金属箔や、白色塗装、発泡ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂などが挙げられる。
【００２２】
（導光板２の底面２ｃの構成）
図１に示したように、導光板２の底面２ｃには、所定のピッチで形成された凹条６が形成されている。この凹条６は断面形状がＶ字状に形成されており、Ｘ軸方向に延びている。図４に示すように、断面形状がＶ字状の凹条６の頂角は９０°〜１３０°の範囲、好ましくは導光板２の出射面２ｄから出射される光の異方性が強い点で９５°〜１２５°に設定されている（図４では、凹条６の頂角が１００°）。凹条６の高さ（深さ）は、０．００１〜０．１ｍｍ程度の範囲内で設定されている。また、この凹条６のパターンは、入射端面２ａ，２ｂからから離れるに従い密に形成されている。
【００２３】
また、導光板２の底面２ｃに形成した凹条６は、導光板２の端から端まで連ねた凹条である必要はなく、凹条６の高さの数倍から数千倍程度のものであってもよい。
【００２４】
ところで、導光板２の出射面２ｄ側から出射される光の主たるものは、導光板２の底面２ｃに形成した断面がＶ字状の凹条６の斜面により反射されて、出射面２ｄより出射する光である。
【００２５】
そして、本実施形態のように、導光板２の底面２ｃに形成した断面がＶ字状の凹条６の頂角を１００°に設定した場合、導光板２の出射面２ｄと底面２ｃにおいて、Ｘ−Ｙ平面に平行な面で全反射しながら伝播している光のうちには、図５に示す光線Ｃのように、導光板２の底面２ｃに設けられたＶ字状の凹条６の斜面に入射する場合がある。なお、図５では、光線Ｃの凹条６の斜面に対する仰角は１０°であり、Ｙ軸となす角度が２３°である。
【００２６】
そして、前記光線Ｃは、Ｖ字状の凹条６の斜面にて、入射端面（Ｘ−Ｚ平面）と平行な面上においてＺ軸となす角度が２２°の方向に反射光Ｃ’として全反射され、出射面２ｄ側に反射する。
【００２７】
図６は、導光板２の底面２ｃに形成した断面がＶ字状の凹条６の頂角を１００°に設定した場合に、凹条６の斜面で反射した光の、この凹条６の直上でのＸ−Ｚ平面における出射光の光度分布である。
【００２８】
図６に示すように、Ｘ−Ｚ平面に対してＺ軸方向（出射面２ｄの正面方向）を出射角度０°として、出射角度が１５°〜３０°程度の範囲、及び−１５°〜−３０°程度の範囲で特に光度が高い。そこで、本実施形態では、導光板２の出射面２ｄに形成した出射制御パターン５によって、例えばこの−１５°〜−３０°程度の範囲での光の出射を制御することで照度分布に異方性を持たせるようにした。
【００２９】
（出射制御パターン５の構成）
図７に示すように、導光板２の出射面２ｄに形成した断面形状が直角三角形の出射制御パターン５は、例えば、辺ａの長さが４０μｍ、辺ｂの長さが１７μｍ、傾斜角θが２３°に形成されている。
【００３０】
そして、図８に示すように、導光板２の底面２ｃに形成した断面がＶ字状の凹条６の斜面で反射した光において、例えば、出射面２ｄの法線方向Ａに対して２０°の角度（図６の出射角度２０°に対応している）で出射抑制パターン５に入射した光Ｌ１は、導光板２の出射面２ｄに形成した出射制御パターン５を透過して出射する。
【００３１】
一方、導光板２の底面２ｃに形成した断面がＶ字状の凹条７の斜面で反射した光において、出射面２ｄの法線方向Ａに対して−２０°の角度（図６の出射角度−２０°に対応している）で出射制御パターン５に入射した光Ｌ２は、導光板２の出射面２ｄに形成した出射抑制パターン５内で全反射し、導光板２内に戻る。
【００３２】
このように、出射面２ｄの法線方向Ａに対して２０°の角度で出射抑制パターン５に入射した光Ｌ１は、導光板２の出射面２ｄに形成した出射制御パターン５を透過して出射させて、出射面２ｄの法線方向Ａに対して−２０°の角度で出射制御パターン５に入射した光Ｌ２を、出射制御パターン５内で全反射させ、出射制御パターン５から出射させないようにすることができる。これにより、導光板２の入射端面２ａ、２ｂから入射した光が、導光板内部へと伝播していく方向（Ｙ軸方向）に対して直交する方向（Ｘ軸方向のどちらか一方）へ、導光板２の出射面２ｄの出射制御パターン５から照度異方性を有する光を出射することができる。
【００３３】
なお、図７、図８では、断面形状が直角三角形の出射制御パターン５の傾斜角θが２３°に設定されていたが、この傾斜角θの範囲が１５°〜３５°程度の範囲でも同様に、導光板２の出射面２ｄの出射制御パターン５から照度異方性を有する光を出射することができる。
【００３４】
また、図１の照明装置１では、導光板２の入射端面は２ａ、２ｂの対向する2面となっているが、どちらか一方の入射端面であってもよい。
【００３５】
よって、図９Ａに示すように、前記照明装置１をオフィスや住宅等の天井１０に設置した場合には、導光板２の出射面２ｄの出射制御パターン５から斜め下方に向けて光束Ｌが出射され、照度分布に異方性を有している光で特定範囲を照明することができる。また、図９Ｂに示すように、この照明装置１を壁面１１に上下方向（照明装置１のＹ軸が一致）に設置した場合には、導光板２の出射面２ｄの出射制御パターン５から斜め前方側に向けて光束Ｌが出射され、照度分布に異方性を有している光で特定範囲を照明することができる。更に、照明装置１を壁面１１に水平方向（照明装置１のＹ軸が一致）に設置して、導光板２の出射面２ｄの出射制御パターン５から斜め上方に向けて光束を出射させると、出射された光束を天井に反射させて室内を間接照明光のような光で照明することができる。
【００３６】
また、前記照明装置１を冷蔵庫の庫内ＬＥＤ照明として設置した場合には、照度分布に異方性を有している光で庫内を照明することができる。前記照明装置１を冷蔵庫の庫内ＬＥＤ照明とした場合には、例えば、庫内の側面に照明装置１を上下方向に設置することで、庫内の奥面側（正面の開閉ドアと対向する壁面側）を良好に照らすことができる。
【００３７】
次に、本発明のエッジライト方式の照明装置による照度異方性等を評価するために、以下に示す実施例１〜３の照明装置を作製した。
【実施例】
【００３８】
（実施例１）
ＷＯ２００６／０１３９６９号公報の実施例に記載の方法に準じて、高さ０．０１７ｍｍ、底辺０．０４０ｍｍ、底辺と斜面とのなす角度が２３°の断面が直角三角形状の凹条パターンを形成し、当該凹条パターンと凹条パターンの間には０．００１ｍｍの平坦部をもつ出射面側のスタンパ１を作製した。【００３９】
一方、底面側のスタンパ（以下、スタンパ２）は、高さ０．００７ｍｍで頂角が１００°（傾斜角Ｒ＝４０°）のV字状パターンを所定の間隔で配列させ、同様にニッケル電鋳層を形成し、この原盤を剥離して作製した。【００４０】
これらのスタンパ１及びスタンパ２を転写型として射出成形機の金型固定側キャビティと金型可動側キャビティに組み込み、射出成形法にて導光板を得た。得られた導光板の外寸は横×縦×高さが６００×８０×４（ｍｍ）であった。【００４１】
当該導光板は、出射面が直角三角形状の凸条が高さ０．０１７ｍｍ、底辺０．０４０ｍｍ、斜面と底辺とのなす角が２３°で配置されており、底面にはＶ字状の凹条が高さ０．００７ｍｍ、平均底角にあたる凹条の入射端面側のＸ軸に平行な斜面の底面に対する平均斜度Ｒは４０°であり、Ｖ字状の凹条のピッチは入射端面側０．４８３ｍｍから導光板の中央部０．１３７ｍｍまで漸次緩やかに減少するように変化させた。【００４２】
発光ユニットとしてサンケン電気株式会社製の型番ＳＥＰＷＡ２００１のマルチチップＬＥＤモジュール（外寸：１３．７ｍｍ、発光長：１１．４ｍｍ）を用いた。【００４３】
一次光源を形成するために５個の発光ユニットを等間隔（１３．９ｍｍ）で配置させて、当該導光板の底面の凹条パターンと平行する端面を入射端面とし、この入射端面をＸ軸に平行に配置させ、この対向する２つの入射端面に沿って一次光源を配置させた。この発光ユニットは対向する２つの入射端面に配置されるため、計２×５＝１０個用いた。【００４４】
そして、導光板の底面には反射シート４（東レ株式会社製：型番E６SL）を配設し、これらの部材を金属フレームに収納させた。そして、この上からポリスチレン製の支持枠にて背面の金属フレームを結合させた。このようにして形成した照明装置において、各発光ユニットに対してインバーターをつないで１００Ｖコンセントに接続して点灯させた。【００４５】
本発明品である照明装置の出射面中心から法線方向へ５００ｍｍ離れた位置に、照明装置の出射面と平行な仮想平面を設け、これを照度測定面として、２５ｍｍ×２５ｍｍの格子点上について、照度計（コニカミノルタセンシング株式会社製T-10M）を置いて、照度を測定した。【００４６】
照度異方性を評価するために、図１０に示すように当該照度測定面Ａを導光板２の直下位置から２つの領域に分割して、各領域はX軸方向サイズを３００ｍｍ、Y軸方向サイズを導光板２の長辺と同寸の６００ｍｍとして、領域内の照度測定値を総和して、照度評価領域Ａ１における照度総和値をEI、照度評価領域Ａ２における照度総和値をEIIとして、照度異方性の評価値EI／EIIを求めた。【００４７】
なお、異方出光させた方向に照度評価領域Ａ１がくるように照明装置をセットした。この結果、EI／EIIは１．２７であり、照度異方性を有していた。【００４８】
（実施例２）
実施例１の底面側のV字状パターンにおいて、高さ０．００７ｍｍのまま、頂角を変更して、所定の間隔で配列させ、導光板を作製する。【００４９】
表１に得られた導光板を実施例１と同じ照明装置に組み込んだとして、照度異方性の評価を行った結果を数値計算により求め、まとめた。数値計算は、実施例１の実測結果に合うように条件を定めて行った。【００５０】
【表１】
2013151121.tif 000003
【００５１】
V字状パターンの頂角が、９０°、９５°、１２０°、１３０°、１４０°において、照度異方性の評価値EI／EIIは１．１以上あり、異方性が出ていた。しかし、１４０°では照度分布に偏りが発生して、照明装置としては不適格であった。【００５２】
一方、V字状パターンの頂角が８０°では、異方性の評価値EI／EIIが約１に等しく、照度異方は出ていなかった。【００５３】
（実施例３）
実施例１において、出射面側の断面が直角三角形の底辺と斜辺とのなす角を変更させたスタンパを各種作製して、底面側のスタンパ２と組み合わせて、導光板を作製する。【００５４】
表２に得られた導光板を実施例１と同じ照明装置に組み込んだとして、異方性の評価を行った結果を数値計算により求め、まとめた。【００５５】
【表２】
2013151121.tif 000004
【００５６】
出射面側の断面が直角三角形の底辺と斜辺とのなす角がそれぞれ１５°、３３°の場合において、照度異方性の評価値EI／EIIは１．１以上あり、異方性が出ていた。しかし、出射面側の断面が直角三角形の底辺と斜辺とのなす角が１０°では異方性の評価値EI／EIIが約１に近く、異方性は発現していたが大きくはなかった。【００５７】
また、出射面側の断面が直角三角形の底辺と斜辺とのなす角が４０°では、照度異方性の評価値EI／EIIは１．２３であったが、照度分布をみたところ、副次的に照度分布が別の場所に発生して、分布を悪化させて、照明装置としての品位を損ねることが予期される。
【関連出願の相互参照】
【００５８】
本願は、２０１２年４月５日に日本国特許庁に出願された特願２０１２−８６８３７号に基づく優先権を主張し、その全ての開示は完全に本明細書で参照により組み込まれる。
【符号の説明】
【００５９】
１        照明装置
２        導光板
２ｃ      底面
２ｄ      出射面
３ａ、３ｂ      発光ユニット
４        反射シート
５        出射制御パターン
６        凹条
７        ＬＥＤ
【図１】
2013151121.tif 000005
【図２】
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【図３】
2013151121.tif 000007
【図４】
2013151121.tif 000008
【図５】
2013151121.tif 000009
【図６】
2013151121.tif 000010
【図７】
2013151121.tif 000011
【図８】
2013151121.tif 000012
【図９Ａ】
2013151121.tif 000013
【図９Ｂ】
2013151121.tif 000014
【図１０】
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【国際調査報告】
2013151121.tif 000016
2013151121.tif 000017
2013151121.tif 000018
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