(57)【要約】      （修正有）【課題】照明装置から離れても照度低下が少ない照明装置を実現する光拡散シートを提供する。【解決手段】入光面１０と、該入光面に対向する出光面１１とを有し、前記入光面に入射した光を拡散して前記出光面から出光する光拡散シート１００であって、前記光拡散シートは、屈折率が１．５８以上の単一透明樹脂材料からなり、前記光拡散シートの厚み方向に直交する２面が前記入光面と前記出光面を形成し、前記入光面は平坦であり、前記出光面には、コヒーレント光が等方散乱拡散体で散乱反射または透過することにより形成されるスペックルパターンに基づく凹凸が形成される。【選択図】図２
2011248052.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入光面と、該入光面に対向する出光面とを有し、前記入光面に入射した光を拡散して前記出光面から出光する光拡散シートであって、
前記光拡散シートは、屈折率が１．５８以上の単一透明樹脂材料からなり、前記光拡散シートの厚み方向に直交する２面が前記入光面と前記出光面を形成し、前記入光面は平坦であり、前記出光面には、コヒーレント光が等方散乱拡散体で散乱反射または透過することにより形成されるスペックルパターンに基づく凹凸が形成されることを特徴とする光拡散シート。
【請求項２】
前記透明樹脂材料が熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項１記載の光拡散シート。
【請求項３】
前記熱可塑性樹脂がポリカーボネートであることを特徴とする請求項２記載の光拡散シート。
【請求項４】
ＬＥＤ光源を複数個並置した構造体と、この構造体の全体を包囲する管状光透過性カバーを有する照明器具であって、管状光透過性カバーに、請求項１に記載の光拡散シートが巻いてあることを特徴とする照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光拡散シートおよびそれを用いたＬＥＤ光源の照明装置に関し、特には、照明装置から離れても照度低下が少ない照明装置を実現する光拡散シートおよびそれを用いたＬＥＤ光源の照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤを用いた照明器具については多く知られている。汎用の蛍光灯の代替品とするべく汎用の蛍光灯用の点灯器具に装着して使用することができるように、蛍光灯と互換性を持たせ、外観を汎用の蛍光灯に模したものも知られている。
【０００３】
これらＬＥＤを用いた蛍光灯代替品は、汎用の蛍光灯に比べ、熱を持たない、電力消費量が少ない、寿命が長い等の特長がある反面、複数のＬＥＤを並置しても照度が充分でないという問題点があった。そして、照度を充分に確保するために更に多くのＬＥＤを並置すると、照明器具全体は高価になりコスト的に問題が生じる場合があった。これに加えたとえ更に多くのＬＥＤを並置した場合であっても、ＬＥＤに近い場所での照度は充分でも、例えば１ｍ程度でもＬＥＤから離れるとその地点の照度が急激に落ちてしまうという問題があった。また、ＬＥＤの照射方向での照度は充分でも、ＬＥＤの照射方向から角度が少しでもずれた場所では、照度が急激に落ちてしまうという問題もあった。
【０００４】
このためＬＥＤを用いた照明器具は、光源からの光を均一照度にするための光拡散機構を有する。たとえば、ＬＥＤ自体にレンズを付加する方法や、ＬＥＤを包囲する管状光透過カバーに拡散粒子を配合した乳白材料を利用する方法が開示されている。しかしながら、均一照度が得られなかったり、光の減衰が大きくなりすぎてしまい暗くなったりする問題が生じていた。上述の理由からＬＥＤを用いた蛍光灯代替品は、多くの特長を有するものの、汎用の蛍光灯の完全な代替品としては使用できるものではなく、従って一般的な照明器具としては支障なく使用することができなかった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＬＥＤ光源から出射される光線が均一な照度となるよう拡散するためには、光源から出射した光線を光源側に多く戻す必要がある。光源側に戻ることなくすぐに外部に放出される光線の割合が高いと、光の拡散（照度の均一化）が十分に行われないまま光が出射してしまうため、ＬＥＤの照射方向と照射方向とずれた角度の方向の照度差を低減することが難しくなるからである。
【０００６】
従来提案されている照度均一化の機構では光線を光源側に積極的に戻すという技術的思想は存在していなかった。本発明はこのような従来技術の課題に鑑みなされたものであり、入射した光線を光源側に戻すことによって、光源から放出される光線を十分に拡散させることが可能な光拡散シート及びそれを用いたＬＥＤ光源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】
【０００７】
本発明者は、上記の課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、入光面に対向する出光面にスペックルパターンに基づく凹凸を有する光拡散シートを、ＬＥＤを包囲する管状照明カバーに巻くことにより、積極的に入光面側（すなわち、光源側）へ光を戻すことが可能になるため、光を十分に拡散し照度を均一になることを見出し本発明に到達した。
【０００８】
すなわち、本発明の要旨は、入光面と、入光面に対向する出光面とを有し、入光面に入射した光を拡散して出光面から出光する光拡散シートであり、光拡散シートは、屈折率が１．５８以上の単一透明樹脂材料からなり、光拡散シートの厚み方向に直交する２面が入光面と出光面を形成し、入光面は平坦であり、出光面には、コヒーレント光を等方散乱拡散体で拡散させた干渉光により形成されるスペックルパターンに基づく凹凸が形成されることを特徴とする光拡散シートに関する。
【０００９】
また、本発明の別の要旨は、ＬＥＤ光源を複数個並置した構造体と、この構造体の全体を包囲する管状光透過性カバーを有する照明器具であり、管状光透過性カバーに前記の光拡散シートを巻きつけてある照明器具に関する。
【発明の効果】
【００１０】
このような構成により、本発明による光拡散シートは光源から入射した光を十分に拡散させることが可能であり、光学シートを、ＬＥＤを包囲する管状照明カバーに巻くことにより、ＬＥＤを光源とする照明装置の照度を向上させることが可能であることがわかった。
また、本発明は、並置された複数のＬＥＤ光源の包囲する管状光透過性カバーに、上記光学シートを巻きつけ汎用の蛍光灯用の点灯器具に装着して使用することが可能な照明器具を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】スペックルパターンに対応する凹凸を記録する方法を説明する図である。
【図２】本発明による光拡散シートについて説明するための図である。
【図３】本発明の照明器具のうち、汎用の蛍光灯に代替することができるものの全体図（ａ）および断面図（ｂ）である。
【図４】照度を測定した各地点の場所を示すための図である。
【符号の説明】
【００１２】
２１    照射装置
２２    レーザー光
２３    光拡散体
２５    光拡散体
１    光線
５    基材シート
１１    天面
３１    ＬＥＤ光源
３２    管状光透過性カバー
３３    光拡散シート
３４    支持板
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明についてさらに詳細に説明する。
本発明においては、単一の透明樹脂材料によって光拡散シートを形成する。本発明における透明樹脂材料は屈折率が高いことが好ましく、具体的には屈折率が１．５８以上であることが好ましい。また、透明樹脂材料は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂などを用いることができる。製造方法は特に制限されないが、押出成型や射出成形を例示することができる。上述の屈折率を満たす透明樹脂材料であれば、本発明に適用することに特に制限はないが、ポリカーボネートを好適な例として挙げることができる。
【００１４】
本発明の光拡散シートは、厚み方向と直交する２面のうち、底面を入光面、天面を出光面とする。そして、出光面には、コヒーレント光を拡散体で拡散させた干渉光により形成されるスペックルパターンに基づく凹凸が形成される。スペックルパターンは、図１に示すように、レーザー光２２を代表とするコヒーレント光を照射装置２１から出射し、磨りガラスのような光拡散体２３に照射することにより得られる干渉光（拡散光）２４によって得られるパターン（ホログラム）である。
【００１５】
そして、干渉光２４によって、光拡散体２３から適当な距離（０〜１ｍ）離れた位置に配置されたフォトレジストのような感光材料２５を露光し、現像することで、スペックルパターンに基づく凹凸を感光材料２５に記録することができる。このようなスペックルパターンの形成及び記録方法は、例えば特開２０００−３９５１５号広報や特許第３４１３５１９号公報に記載されるような公知の任意の方法によって実現可能であるため、詳細に関する説明は省略する
【００１６】
図２は、本発明による光拡散シートについて説明するための図である。図２は、本発明による光拡散シートの垂直断面の一部を示している。図２に示すように、光拡散シート１００は、透明樹脂材料からなる基材シート５の厚み方向（紙面上下方向）に直交する２つの面のうち、底面１０を入光面、天面１１を出光面とする。
【００１７】
また、基材シート５の天面１１にはスペックルパターンに対応する凹凸１２が形成されている。凹凸１２は基材シート５の天面１１自体に形成されており、特許文献１や特許文献２に示されるような、基材シート５の天面１１を別の材質で被覆したり、塗布したりすることはない。従って、本発明において、スペックルパターンに対応する凹凸１２は、基材シート５と同一素材で形成され、光拡散シート１００の入光面から出光面に至る経路における屈折率は等しい。図２中の光線１、２は凹凸１２の突起内部で全反射を繰り返し、光源側（入光面１０側）に再度出射する光線を示している。
【００１８】
このように、本発明は、出光面１１に設ける凹凸１２の内部で光線を積極的に全反射させ、光源側に戻る光の量を増やすという技術的思想に基づき、光拡散シート１００は、屈折率の高い単一透明樹脂材料により全体を構成している。その結果、光源からの光が拡散シートによって照明器具内で十分に拡散され、照度の均一度を高めることができる。光拡散シート１００から光源側に戻る光の量が多いことの利点は、ＬＥＤ光源間の距離が短い場合などに顕著である。
【００１９】
本発明の照明器具３は、図３（a）および（ｂ）に模式的に示したように、ＬＥＤ光源３１が複数並置され、これら並置された複数のＬＥＤ光源の全体を包囲する管状光透過性カバー３２を有し、管状光透過性カバーに光拡散シート３３を巻きつけてある。
【００２０】
ＬＥＤ光源３１同士の間の距離は特に限定はないが、１ｃｍ〜１０ｃｍが好ましく、２ｃｍ〜７ｃｍがより好ましく、３ｃｍ〜５ｃｍが特に好ましい。距離が開き過ぎると、ＬＥＤ光源３１の個数が少ないことになるので照度を充分に確保することができず、汎用の蛍光灯の代替にはならない場合がある。一方、距離が近過ぎると、コスト的に不利になり、また、照度が大きくなり過ぎて汎用の蛍光灯の代替にはならない場合がある。ＬＥＤ光源３１は、一般には支持板３４に固定される。支持板３４は、単にＬＥＤ光源３１を固定するものであっても、配線基板としての役割を兼用しているものであってもよい。
【００２１】
本発明の照明器具の形状は特に限定はなく、管状（円柱状）、平面状等何れでもよい。また、管状のものは、真直ぐの棒状になっていてもよいし（直管型）、管状のものが輪状になっていても（丸型）、螺旋状になっていても、折り畳まれていても（Ｕ型等）よい。また、平面状のものは、平たい（高さの低い）円柱状、角柱状等何れでもよい。
【００２２】
本発明は、前記した効果により、汎用の蛍光灯の代替にすることが可能なので、本発明の照明器具３の形状は、汎用の蛍光灯の規格の形状であることが特に好ましい。１０型、１５型、２０型、３０型、４０型（長さ１１９８ｍｍ）、５０型（長さ２３６７ｍｍ）等、何れでも好ましいが、本発明の前記効果を奏するためにも、４０型（１１９８ｍｍ）以上の汎用蛍光灯と同じような形状、外観を有するものが特に好ましい。一般に長い照明器具の場合は、離れた場所での高い照度を期待されているので、遠くの地点でも、ずれた角度の方向の地点でも照度が大きいという本発明の照明器具の効果をより発揮できる。
【００２３】
例えば、汎用の蛍光灯の４０型（長さ１１９８ｍｍ）の代替品とすることを例にとれば、ＬＥＤ光源３１は、１０〜５００個の範囲で並置されていることが好ましい。照明器具のコスト、汎用の蛍光灯と同じような適度の照度を与える等の点で、５０〜４００個の範囲がより好ましく、１００〜３５０個の範囲が特に好ましく、２３０〜３２０個の範囲が更に好ましい。その他の型（長さの）蛍光灯の代替品の場合も、かかる個数範囲を比例的に増減した個数範囲が好ましい。また、汎用の蛍光灯の代替品としない場合であっても、ＬＥＤ光源３１の個数若しくは並置密度は、照明器具３全体の発光面積に応じて、上記好ましい範囲の値を比例的に増減した範囲が好ましい。
【００２４】
本発明の照明器具３は、図３に模式的に示したように、上記したＬＥＤ光源３１が複数並置され、これら並置された複数のＬＥＤ光源３１の全体を包囲する管状光透過性カバー３２および光拡散シート３３から構成される。また、ＬＥＤ光源３１同士の間の距離は特に限定はないが、１ｃｍ〜１０ｃｍが好ましく、２ｃｍ〜７ｃｍがより好ましく、３ｃｍ〜５ｃｍが特に好ましい。距離が開き過ぎると、ＬＥＤ光源３１の個数が少ないことになるので照度を充分に確保することができず、汎用の蛍光灯の代替にはならない場合がある。一方、距離が近過ぎると、コスト的に不利になり、また、照度が大きくなり過ぎて汎用の蛍光灯の代替にはならない場合がある。
【００２５】
本発明によれば、図４において、照明器具３の中央Ｍから、光の照射される方向に１ｍの距離を隔てて存在する平面Ｐ上の照度において、該照明器具３の中央Ｍを通り、該照明器具３から該照明器具３と直角方向に伸びた直線Ｌが該平面Ｐとなす角が４５°の地点（ＢＬ、ＢＲ）の照度が、上記照明器具２の中央を通る直線と該平面のなす角が９０°の地点Ｈ（すなわち、上記照明器具２の中点Ｍから該平面Ｐに向けて垂直に下した地点Ｈ）の照度の１／４以上である照明器具を提供できる。
【００２６】
すなわち、本発明は、図４において、平面Ｐ上の点ＢＬ及び点ＢＲの照度が、点Ｈの照度の１／４以上の照明器具に係るものである。汎用の直管形蛍光灯では、どのメーカーの製品でも、点ＢＬ及び点ＢＲの照度は、点Ｈの照度の１／４以上であるが、現在知られているＬＥＤを用いた管状の照明器具では、点ＢＬ及び点ＢＲの照度は、点Ｈの照度の１／４未満である。すなわち、本発明によって初めて、ＬＥＤを用いた照明器具において、光学特性が汎用の蛍光灯と同等のものが得られた。
【実施例】
【００２７】
以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限りこれらの実施例に限定されるものではない。
【００２８】
実施例１
汎用の蛍光灯４０型（長さ１１９８ｍｍ）と、同じ大きさと外観を有する管状光透過性カバー３２の外部に、図３（ａ）で示したような配置で、２５個のＬＥＤ光源３１を均一に並置した。すなわち、ＬＥＤ光源３１を支持板３４に取り付け、図３（ｂ）に示したように、それを管状光透過性カバー３２で包囲し、その外側に光拡散シート３３を巻いた。図４において、実施例１で得られた管状の照明器具３の中央Ｍから、光の照射される方向に１ｍの距離を隔てて存在する平面Ｐ上の照度を測定した。Ｍを通り、上記照明器具３から直角に伸びた直線Ｌが該平面Ｐとなす角が４５°の地点（図４のＢＬとＢＲ）と、３０°の地点（図４のＡＬとＡＲ）、及び、Ｍの真下、すなわちＭを通る直線と該平面Ｐのなす角が９０°の地点（Ｍから平面Ｐに下した垂線の足）（図４のＨ）の照度を測定した。照度の測定は、コニカミノルタセンシング株式会社製、照度計Ｔ−１０Ｍを用い常法に従って行った。
表１に各地点の照度を示す。全ての表中の単位は「Ｌｕｘ」である。
【００２９】
【表１】
2011248052.tif 000003
【００３０】
比較例
実施例１において、光拡散シート３３を設けない以外は実施例と同様にして照明器具を得た。同様に照度を測定した。結果を表２に示す。
【００３１】
【表２】
2011248052.tif 000004
【００３２】
参考例
市販の蛍光灯４０型（長さ１１９８ｍｍ）を用いて、実施例と同様に照度を測定した。結果を表３に示す。
【００３３】
【表３】
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【００３４】
実施例の照明器具は、表１の結果から分かるように、ＢＬの地点の照度は、Ｈの地点の照度に比べて、１２７／４１０＝１／３．２であり、また、ＢＲの地点の照度は、Ｈの地点の照度に比べて、１２３／４１０＝１／３．３であり、何れもあまり減少していなかった。これより、本発明の照明器具は、照明器具の照射方向から角度的にずれても汎用の蛍光灯と同様に照度が落ちないことが分かった。
【００３５】
一方、光拡散シート３３のない比較例の照明器具は、表２の結果から分かるように、ＢＬ及びＢＲの地点の照度は、Ｈの地点の照度に比べて、７２／５８８＝１／８．２であり、何れも大きく照度が減少した。これより、光拡散シート３３がないと、照明器具の照射方向から角度的にずれた地点の照度が、著しく低下することが分かった。
【００３６】
なお、参考例の照明器具（汎用の蛍光灯）も、表３の結果から分かるように、ＢＬ及びＢＲの地点の照度は、Ｈの地点の照度に比べて、８０／１６５＝１／２．１、７９／１６５＝１／２．１であり、あまり減少していなかった。実施例の本発明の照明器具では、比較例の照明器具に比較して、照度の角度依存性が少ないものであり、この性質は汎用の蛍光灯に近いことが分かった。また、表１〜３に示したように、±４５℃の地点に代えて、±３０℃の地点でも、同様の傾向を示す結果が得られた。
【図２】
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【図３】
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【図１】
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【図４】
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