(57)【要約】【課題】リニアフレネルレンズによって配光された照射光が有する色相分離現象を軽減して照射光の色むらを軽減し、均質化することができる照明装置を提供する。【解決手段】照明装置１は、長さ方向（長手方向）に配置された複数の発光素子１０と、長さ方向で発光素子１０に対向して配置された光学部材２０とを備える。光学部材２０は、発光素子１０に対向するリニアフレネルレンズ２１と、リニアフレネルレンズ２１の外側に配置された拡散板２２とを備える。リニアフレネルレンズ２１は、発光素子１０に正対する中央部２１ｃと、中央部２１ｃの両側に配置された溝を有する溝部２１ｓとを備える。【選択図】図１
2011113798.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長さ方向に配置された複数の発光素子と、前記長さ方向で前記発光素子に対向して配置された光学部材とを備える照明装置であって、
前記光学部材は、前記発光素子に対向するリニアフレネルレンズと、前記リニアフレネルレンズの外側に配置された拡散板とを備え、
前記リニアフレネルレンズは、前記発光素子に正対する中央部と、前記中央部の両側に配置された溝を有する溝部とを備えること
を特徴とする照明装置。
【請求項２】
請求項１に記載の照明装置であって、
前記光学部材は、前記リニアフレネルレンズと前記発光素子との間にレンチキュラーレンズを備えること
を特徴とする照明装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の照明装置であって、
前記リニアフレネルレンズおよび前記拡散板は、一体に成形されていること
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、発光素子と光学部材とを備える照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）の技術的進歩に伴い、光源に発光ダイオードを適用した照明装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。以下、特許文献１に開示された照明装置を従来の照明装置として説明する。
【０００３】
図６は、従来の照明装置の短手方向での主要構成の配置状態を示す模式図である。
【０００４】
従来の照明装置１０１は、発光素子１１０と、複数の発光素子１１０が直線状に配置された長さ方向（長手方向。図６では手前から向こう側に向かう方向）に対向して配置されたリニアフレネルレンズ１２１を備える。発光素子１１０は、実装基板１１１に実装され、実装基板１１１は、装置ケース１３０に取り付けられている。したがって、照明装置１０１は、長さ方向を有する細長い照明装置１０１となる。
【０００５】
リニアフレネルレンズ１２１は、発光素子１１０からの照射光を長さ方向と交差する方向（幅方向。図６が表す短手方向）で所定の照射範囲内に配光する。具体的には、外部への照射光の１／２ビーム角が４０度以上７０度以下となるように作用する。つまり、従来の照明装置１０１は、リニアフレネルレンズ１２１を適用することによって、照射範囲を精度よく画定することが可能となり、無駄な照射が少なく、照射効率を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２１８１８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、照明装置１０１は、リニアフレネルレンズ１２１を適用していることから、リニアフレネルレンズ１２１が有する溝（歯）でプリズム作用が生じ、照射光の色相分離現象が発生するという問題がある。
【０００８】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、リニアフレネルレンズを適用した照明装置であって、リニアフレネルレンズに散乱板を組み合わせることにより、リニアフレネルレンズによって配光された照射光が有する色相分離現象を軽減し、照射光の色むらを軽減して均質化することができる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】
本発明に係る照明装置は、長さ方向に配置された複数の発光素子と、前記長さ方向で前記発光素子に対向して配置された光学部材とを備える照明装置であって、前記光学部材は、前記発光素子に対向するリニアフレネルレンズと、前記リニアフレネルレンズの外側に配置された拡散板とを備え、前記リニアフレネルレンズは、前記発光素子に正対する中央部と、前記中央部の両側に配置された溝を有する溝部とを備えることを特徴とする。
【００１０】
したがって、本発明に係る照明装置は、発光素子からの照射光をリニアフレネルレンズが配光し、配光された照射光を拡散板が拡散することによって、発光素子からの照射光の指向性を緩和し、リニアフレネルレンズのプリズム作用による照射光の色相分離現象を軽減するので、光学部材から出射する照射光の色むらを軽減して均質化することができる。
【００１１】
また、本発明に係る照明装置では、前記光学部材は、前記リニアフレネルレンズと前記発光素子との間にレンチキュラーレンズを備えることを特徴とする。
【００１２】
したがって、本発明に係る照明装置は、発光素子が発光した照射光をリニアフレネルレンズの全面に均等に入射させることによって、光学部材から出射する照射光をさらに均等化することができる。
【００１３】
また、本発明に係る照明装置では、前記リニアフレネルレンズおよび前記拡散板は、一体に成形されていることを特徴とする。
【００１４】
したがって、本発明に係る照明装置は、光学部材の構造を簡略化することが可能となり、光学部材の組み立て工程を簡略化して生産性を向上し、光学部材の組み立て精度を向上することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る照明装置は、発光素子に対向するリニアフレネルレンズと、リニアフレネルレンズの外側に配置された拡散板とを備え、リニアフレネルレンズは、発光素子に正対する中央部と、中央部の両側に配置された溝を有する溝部とを備える構成とされている。
【００１６】
したがって、発光素子からの照射光をリニアフレネルレンズが配光し、配光された照射光を拡散板が拡散することによって、発光素子からの照射光の指向性を緩和し、リニアフレネルレンズのプリズム作用による照射光の色相分離現象を軽減するので、光学部材から出射する照射光の色むらを軽減して均質化することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態１に係る照明装置の短手方向での主要構成の配置状態を示す模式図である。
【図２】図１に示した照明装置の発光素子が長手方向に配置された実装基板の状態を示す平面図である。
【図３】図１に示した照明装置のリニアフレネルレンズの概略構成を部分的に示す部分斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る照明装置の短手方向での主要構成の配置状態を示す模式図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係る照明装置の短手方向での主要構成の配置状態を示す模式図である。
【図６】従来の照明装置の幅方向での主要構成の配置状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
＜実施の形態１＞
図１ないし図３を参照して、本実施の形態に係る照明装置について説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施の形態１に係る照明装置の短手方向での主要構成の配置状態を示す模式図である。
【００２１】
図２は、図１に示した照明装置の発光素子が長手方向に配置された実装基板の状態を示す平面図である。
【００２２】
図３は、図１に示した照明装置のリニアフレネルレンズの概略構成を部分的に示す部分斜視図である。短手方向で中心に対して対称的であることから一方側のみの構成を示す。
【００２３】
本実施の形態に係る照明装置１は、長さ方向（長手方向）に配置された複数の発光素子１０と、長さ方向で発光素子１０に対向して配置された光学部材２０とを備える。また、光学部材２０は、発光素子１０に対向するリニアフレネルレンズ２１と、リニアフレネルレンズ２１の外側に配置された拡散板２２とを備える。
【００２４】
リニアフレネルレンズ２１は、発光素子１０に正対する中央部２１ｃと、中央部２１ｃの両側に配置された溝を有する溝部２１ｓとを備える。
【００２５】
したがって、照明装置１は、発光素子１０からの照射光をリニアフレネルレンズ２１が配光し、配光された照射光を拡散板２２が拡散することによって、発光素子１０からの照射光の指向性を緩和し、リニアフレネルレンズ２１のプリズム作用による照射光の色相分離現象を軽減するので、光学部材２０から出射する照射光の色むらを軽減して均質化することができる。
【００２６】
複数の発光素子１０が、細長い板状の実装基板１１（配線基板）の長さ方向で直線状に配置される。個々の発光素子１０は、例えば発光ダイオード１０ｄを保護する素子パッケージ１０ｐを備えている。発光素子１０の発光色は、白色が望ましいが適宜変更することが可能である。発光素子１０の発光色は、素子パッケージ１０ｐに内蔵される発光ダイオード１０ｄの発光色によって変更することができる。
【００２７】
発光素子１０は、例えば青色を発光する発光ダイオード１０ｄを素子パッケージ１０ｐに透光性樹脂で樹脂封止して形成される。発光ダイオード１０ｄから発光された青色は、透光性樹脂に配合された黄色蛍光体によって黄色に変換され、発光素子１０は、黄色と青色との混色によって白色を発光する。なお、発光素子１０からの照射光は、素子パッケージ１０ｐ（発光素子１０）の表面に形成された開口部１０ｗ（発光素子１０の光出射面）からリニアフレネルレンズ２１に向けて放射される。
【００２８】
リニアフレネルレンズ２１は、直線状に配置された発光素子１０に対向して実装基板１１の長さ方向で直線状に延長された中央部２１ｃと、中央部２１ｃの両側に対称的に配置されて実装基板１１の長さ方向で直線状に延長された溝（歯）を有する溝部２１ｓとを備える。中央部２１ｃは、溝を有しないので、発光素子１０からの照射光を直接的に外側へ通過させることができる。溝部２１ｓは、発光素子１０からの照射光を適宜の方向に配光する。つまり、リニアフレネルレンズ２１は、指向性の強い発光素子１０（発光ダイオード１０ｄ）からの照射光に対して配光制御を施す。
【００２９】
本実施の形態では、溝部２１ｓの溝は発光素子１０に対して外側の面に形成されているが、必要とされる配光制御の方向によって、発光素子１０に対向する内側の面に形成することも可能である。
【００３０】
リニアフレネルレンズ２１の板厚は全体で例えば１ｍｍあり、溝の深さは例えば２０μｍ〜３０μｍ、溝のピッチは例えば２０μｍ〜３０μｍである。中央部２１ｃの幅Ｗｆｃは、例えば８ｍｍ、中央部２１ｃおよび溝部２１ｓを含めた全体の幅は、例えば３０ｍｍである。溝部２１ｓを構成する溝（歯）の傾斜は配光領域（配光範囲、被照射領域）に対応させて適宜設定することが可能である。
【００３１】
また、長手方向での長さは、適宜延長することが可能であり、例えば２０ｃｍ〜６０ｃｍとすることができる。
【００３２】
なお、発光素子１０の表面（開口部１０ｗ）から、リニアフレネルレンズ２１までの間隔は、例えば５ｍｍである。リニアフレネルレンズ２１の光学特性（配光特性。焦点距離）と発光素子１０の指向性とを勘案して適宜設定する。
【００３３】
リニアフレネルレンズ２１は、耐衝撃性、透光性、耐熱性などに優れ、透光性の高い化学的に安定した光学材料（例えばアクリル樹脂、ポリカーボネートなど）を適用して形成される。
【００３４】
長さ方向（長手方向）と交差する幅方向（短手方向。図１では左右方向に対応する）で、リニアフレネルレンズ２１の中央部２１ｃの幅Ｗｆｃは、開口部１０ｗの大きさＷｗより大きくされている。この構成によって、光強度の確保と配光特性（照射光の照射範囲）との均衡を保つことができるので、必要とする照射特性を有する照明装置１を実現することができる。
【００３５】
拡散板２２は、微細な凹凸を表面に形成したシボ加工（フロスト加工）を施したもの、あるいは、内部に散乱剤を混入させたもので構成される。シボ加工は、片面あるいは両面のいずれに施しても良い。拡散板２２をリニアフレネルレンズ２１の外側に配置することによって、リニアフレネルレンズ２１によって配光された発光素子１０からの照射光を散乱させるので、配光に伴う色相分離現象を効果的に抑制して、商品性、照明特性を向上させることができる。
【００３６】
拡散板２２は、リニアフレネルレンズ２１と同様の光学材料（例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネートなど）を適用して形成される。なお、フロスト加工の表面粗度は、高低差で例えば１μｍ程度、繰り返しピッチで例えば数μｍ程度とすることができる。
【００３７】
実装基板１１は、一般的なプリント配線基板をそのまま適用して形成される。実装基板１１の裏面（発光素子１０が実装された表面と反対側の面）には、発光素子１０で発生した熱を外部へ放出する放熱部材１３が当接されている。放熱部材１３は、実装基板１１と裏面ケース１５とに当接するように配置され、実装基板１１からの熱を裏面ケース１５から外部へ放出することによって放熱性を向上させている。放熱部材１３は、例えばアルミニウムで形成される。
【００３８】
光学部材２０は、照明装置１の両側面を構成する装置ケース３０に位置決めされる。また、裏面ケース１５および装置ケース３０は、相互に連結され照明装置１の外部筐体を構成する。
【００３９】
＜実施の形態２＞
図４を参照して、本実施の形態に係る照明装置について説明する。なお、本実施の形態に係る照明装置の基本構成は、実施の形態１に係る照明装置１の基本構成と同様であるので、符号を援用し、主に異なる事項について説明する。
【００４０】
図４は、本発明の実施の形態２に係る照明装置の短手方向での主要構成の配置状態を示す模式図である。
【００４１】
本実施の形態に係る照明装置１は、光学部材２０として、リニアフレネルレンズ２１、拡散板２２に加えて、さらにレンチキュラーレンズ２３を備える。つまり、光学部材２０は、リニアフレネルレンズ２１と発光素子１０との間にレンチキュラーレンズ２３を備える。
【００４２】
したがって、照明装置１は、発光素子１０が発光した照射光をリニアフレネルレンズ２１の全面に均等に入射させることによって、光学部材２０から出射する照射光をさらに均等化することができる。つまり、レンチキュラーレンズ２３は、発光素子１０からの照射光を平行光に変換する。
【００４３】
レンチキュラーレンズ２３は、リニアフレネルレンズ２１、拡散板２２と同様の光学材料（例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネートなど）を適用して形成することができる。レンチキュラーレンズ２３の板厚は、例えば１ｍｍである。レンチキュラーレンズ２３のシリンドリカルレンズの繰り返しピッチは例えば１０μｍ程度、半径は例えば２０μｍ程度とすることができる。
【００４４】
また、レンチキュラーレンズ２３のレンズ面（シリンドリカルレンズ面）と反対側の面には、フロスト加工（艶消し加工）を施しておくことにより、発光素子１０からの照射光をより分散させて均等にリニアフレネルレンズ２１に入射させることができ、照明装置１からの照射光をさらに均等化することができる。リニアフレネルレンズ２１とレンチキュラーレンズ２３とは、相互に当接させることによって光損失を軽減することができる。
【００４５】
その他の構成は、実施の形態１に係る照明装置１と同様であるので、説明を省略する。
【００４６】
＜実施の形態３＞
図５を参照して、本実施の形態に係る照明装置について説明する。なお、本実施の形態に係る照明装置の基本構成は、実施の形態１、実施の形態２に係る照明装置１の基本構成と同様であるので、符号を援用し、主に異なる事項について説明する。
【００４７】
図５は、本発明の実施の形態３に係る照明装置の短手方向での主要構成の配置状態を示す模式図である。
【００４８】
本実施の形態に係る照明装置１は、光学部材２０として、リニアフレネルレンズ２１、拡散板２２を備える点で実施の形態１と同様であるが、リニアフレネルレンズ２１と拡散板２２とを一体化している点が異なる。つまり、本実施の形態に係る照明装置１では、光学部材２０を構成するリニアフレネルレンズ２１および拡散板２２は、一体に成形されている。
【００４９】
したがって、本発明に係る照明装置１は、光学部材２０の構造を簡略化することが可能となり、光学部材２０の組み立て工程を簡略化して生産性を向上し、光学部材２０の組み立て精度を向上することができる。
【００５０】
その他の構成は、実施の形態１に係る照明装置１と同様であるので、説明を省略する。また、本実施の形態と実施の形態２とを組み合わせることも可能である。
【００５１】
なお、リニアフレネルレンズ２１と拡散板２２との一体化は、先ずリニアフレネルレンズ２１を形成した後、リニアフレネルレンズ２１の形状（中央部２１ｃ、溝部２１ｓの形状）を維持する温度条件で拡散板２２をリニアフレネルレンズ２１に重畳して形成することで実現することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１  照明装置
１０  発光素子
１０ｄ  発光ダイオード
１０ｐ  素子パッケージ
１０ｗ  開口部
１１  実装基板
１３  放熱部材
１５  裏面ケース
２０  光学部材
２１  リニアフレネルレンズ
２１ｃ  中央部
２１ｓ  溝部
２２  拡散板
２３  レンチキュラーレンズ
３０  装置ケース
Ｗｆｃ  幅
Ｗｗ  大きさ
【図１】
2011113798.tif 000003
【図２】
2011113798.tif 000004
【図３】
2011113798.tif 000005
【図４】
2011113798.tif 000006
【図５】
2011113798.tif 000007
【図６】
2011113798.tif 000008