(57)【要約】【課題】本発明は、簡単な構成により、前面と側面を含む全面を均一に発光させることができる面発光モジュールを提供する。【解決手段】面発光モジュール１は、複数のＬＥＤ光源２と、ＬＥＤ光源２からの光を導光する導光板３とを備えて面状に発光する。導光板３は、背面３ａと、平面状の前面３ｂと、背面３ａおよび前面３ｂとを外周で繋ぐ側面３ｃと、背面３ａに設けられたＬＥＤ光源２を収納する収納凹部４とを有する。ＬＥＤ光源２は、ＬＥＤ光源２の発光面を導光板３の中央部Ａに向けて収納凹部４に収納されている。導光板３は、一つのＬＥＤ光源２からの光を背面３ａおよび前面３ｂにより反射させつつ、前面３ｂに導き、かつ、中央部Ａを挟んで対向する側に有るもう一つのＬＥＤ光源２の後方に位置する外周部Ｂに導く。ＬＥＤ光源２からの光は、導光板３によって導かれて、前面３ｂから出射され、かつ、外周部Ｂにおける導光板３の側面３ｃから出射される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＬＥＤ光源と、前記ＬＥＤ光源からの光を導光する導光板と、を備え、前記導光板によって導光された光を面状に出射して発光する面発光モジュールにおいて、
前記導光板は、前記複数のＬＥＤ光源が配置される面状に伸びる筐体に対面する背面と、この背面とは反対側に有る平面状の前面と、これらの背面および前面とを外周で繋ぐ側面と、前記ＬＥＤ光源を収納する前記背面に設けられた収納凹部と、前記収納凹部の位置よりも導光板の中央側に有る中央部と、導光板の外周側に有る外周部と、を有し、
前記複数のＬＥＤ光源は、該ＬＥＤ光源の発光面を該導光板の中央部に向けて前記収納凹部に収納され、
前記導光板は、前記一つのＬＥＤ光源からの光を前面および背面により反射させつつ、該導光板の前面に導いて該前面から出射し、かつ、前記ＬＥＤ光源とは中央部を挟んで対向する側に有るもう一つのＬＥＤ光源の後方に位置する外周部に導いて前記導光板の側面から出射するように構成されていることを特徴とする面発光モジュール。
【請求項２】
前記導光板の側面は、前記前面に直交する面、または前記前面から前記外周部において背面側に逆ドーム状に湾曲させた面であることを特徴とする請求項１に記載の面発光モジュール。
【請求項３】
前記導光板の側面は、前記前面から前記外周部において背面側に逆ドーム状に湾曲させた面と、この面に連続し、前記前面に直交する面と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の面発光モジュール。
【請求項４】
前記導光板の側面が背面側に逆ドーム状に湾曲させた面を含むとき、導光板の外周部に位置する背面は、前記側面に沿った曲面を有することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の面発光モジュール。
【請求項５】
前記導光板の背面側に光反射体を備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の面発光モジュール。
【請求項６】
前記光反射体は、前記ＬＥＤ光源からの光の広がりを制限するマスクを構成することを特徴とする請求項５に記載の面発光モジュール。
【請求項７】
前記ＬＥＤ光源は、その光軸が該ＬＥＤ光源とは中央部を挟んで対向する側に有るもう一つのＬＥＤ光源の位置における該導光板の厚み内を通るように配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の面発光モジュール。
【請求項８】
前記ＬＥＤ光源は、その光軸方向に出射される光が前記導光板の前面から直接出射されることがなく、該前面により全反射されるように配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の面発光モジュール。
【請求項９】
前記導光板は、光を拡散させる拡散パターンを前記背面に備えており、前記拡散パターンはレーザ光またはインクジェット印刷を用いて形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の面発光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のＬＥＤ光源を備えて面状に発光する面発光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複数のＬＥＤ光源を反射板や導光板等の光学部材と組み合わせて面状に発光させて、液晶素子や写真フィルム等の照射対象物を後方から照らすバックライトや照射対象物をその前方から照明するフロントライトとして用いる面発光モジュールが知られている。ＬＥＤ（発光ダイオード）を光源として用いる面発光モジュールでは、点光源と見做されるＬＥＤからの光を広い面内に拡散させて均一に発光させることが求められる。そこで、例えば、四角形の導光板の周縁部に、導光板の中心方向に向けてＬＥＤ光源を配置するエッジライト型の構成が面発光モジュールに用いられる。このようなエッジライト型の構成において、ＬＥＤ光源近傍の輝度が高くなったり、ＬＥＤ光源の背後に位置する外周部分が暗くなったりする、といった問題があるが、これらについては種々の解決方法が提案されている。
【０００３】
例えば、上述のエッジライト型の面発光モジュールを利用するものに、四角平板形状の導光板の四周縁の背面側稜角部に、照射された光を乱反射させるテーパ状反射周面を形成したエッジライトパネルが知られている（例えば、特許文献１参照）。このエッジライトパネルは、ＬＥＤ光源の背後に位置するテーパ状反射周面からの反射光によって透光性表示用シートを縁取り状にバックライト照明するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−９５４３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、面発光モジュールにおいて、より一層の照明効果への要望があり、面発光する前面の方向だけでなく、前方と同様に側面方向をも均一に照明させることが求められている。
【０００６】
本発明は、上記課題を解消するものであって、簡単な構成により、前面と側面の全体を均一に発光させることができる面発光モジュール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】
上記課題を達成するために、本発明の面発光モジュールは、複数のＬＥＤ光源と、ＬＥＤ光源からの光を導光する導光板と、を備え、導光板によって導光された光を面状に出射して発光する面発光モジュールにおいて、導光板は、複数のＬＥＤ光源が配置される面状に伸びる筐体に対面する背面と、この背面とは反対側に有る平面状の前面と、これらの背面および前面とを外周で繋ぐ側面と、ＬＥＤ光源を収納する背面に設けられた収納凹部と、収納凹部の位置よりも導光板の中央側に有る中央部と、導光板の外周側に有る外周部と、を有し、複数のＬＥＤ光源は、該ＬＥＤ光源の発光面を該導光板の中央部に向けて収納凹部に収納され、導光板は、一つのＬＥＤ光源からの光を前面および背面により反射させつつ、該導光板の前面に導いて該前面から出射し、かつ、ＬＥＤ光源とは中央部を挟んで対向する側に有るもう一つのＬＥＤ光源の後方に位置する外周部に導いて導光板の側面から出射するように構成されていることを特徴とする。
【０００８】
この面発光モジュールにおいて、導光板の側面は、前面に直交する面、または前面から外周部において背面側に逆ドーム状に湾曲させた面とすることができる。
【０００９】
この面発光モジュールにおいて、導光板の側面は、前面から外周部において背面側に逆ドーム状に湾曲させた面と、この面に連続し、前面に直交する面と、を含むものとすることができる。
【００１０】
この面発光モジュールにおいて、導光板の側面が逆ドーム状に湾曲させた面を含むとき、導光板の外周部に位置する背面は、側面に沿った曲面を有するものとすることができる。
【００１１】
この面発光モジュールにおいて、導光板の背面側に光反射体を備えてもよい。
【００１２】
この面発光モジュールにおいて、光反射体は、ＬＥＤ光源からの光の広がりを制限するマスクを構成してもよい。
【００１３】
この面発光モジュールにおいて、ＬＥＤ光源は、その光軸が該ＬＥＤ光源とは中央部を挟んで対向する側に有るもう一つのＬＥＤ光源の位置における該導光板の厚み内を通るように配置されてもよい。
【００１４】
この面発光モジュールにおいて、ＬＥＤ光源は、その光軸方向に出射される光が導光板の前面から直接出射されることがなく、該前面により全反射されるように配置することが好ましい。
【００１５】
この面発光モジュールにおいて、導光板は、光を拡散させる拡散パターンを背面に備えており、拡散パターンはレーザ光またはインクジェット印刷を用いて形成することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の面発光モジュールによれば、導光板が、一つのＬＥＤ光源からの光を、もう一つのＬＥＤ光源の後方に位置する外周部に導いて導光板の側面から出射するので、導光板の前面と側面の全体を均一に発光させることができ、側方への照明効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（ａ）は本発明の一実施形態に係る面発光モジュールの断面図、（ｂ）は同面発光モジュールの平面断面図。
【図２】同面発光モジュールの変形例を示す平面断面図。
【図３】他の実施形態に係る面発光モジュールの断面図。
【図４】同面発光モジュールの変形例を示す断面部分図。
【図５】同面発光モジュールの他の変形例を示す断面部分図。
【図６】同面発光モジュールのさらに他の変形例を示す断面部分図。
【図７】さらに他の実施形態に係る面発光モジュールの断面図。
【図８】図７のＩ−Ｉ線断面部分図。
【図９】（ａ）はさらに他の実施形態に係る面発光モジュールの断面図、（ｂ）は（ａ）のＥ部拡大図。
【図１０】さらに他の実施形態に係る面発光モジュールの部分拡大断面図。
【図１１】さらに他の実施形態に係る面発光モジュールの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態に係る面発光モジュールについて、図面を参照して説明する。図１（ａ）（ｂ）は一実施形態に係る面発光モジュール１を示す。面発光モジュール１は、複数のＬＥＤ光源２と、ＬＥＤ光源２からの光を導光する導光板３と、を備え、導光板３によって導光された光を面状に出射して発光する。面発光モジュール１は、導光板３を覆うカバー１０と、各ＬＥＤ光源２が配置される面状に伸びる筐体１１と、を備えている。面発光モジュール１は、カバー１０と筐体１１とによって構成される閉空間に各ＬＥＤ光源２と導光板３とを収納して、例えば、壁面、天井面、移動用照明装置のパネルなどの固定面１２に固定される。
【００１９】
導光板３は、略四角平板状であり、筐体１１に対面する背面３ａと、この背面３ａとは反対側に有る平面状の前面３ｂと、これらの背面３ａおよび前面３ｂとを外周で繋ぐ側面３ｃと、背面３ａに設けられたＬＥＤ光源２を収納する収納凹部４と、を有している。導光板３は、収納凹部４の配置により中央側と外周側とに区分されている中央部Ａと外周部Ｂとを有する。中央部Ａは収納凹部４の位置よりも導光板３の中央側に有り、外周部Ｂは導光板３の外周側に有る。前面３ｂと側面３ｃとはカバー１０に対面している。前面３ｂは、中央部Ａおよび外周部Ｂの互いに同一平面内にあるカバー１０に対面した表面である。側面３ｃは、平面状の前面３ｂに直交する面（平面とは限らない）であり、４つの平面および４つの隅部における曲面からなる。
【００２０】
各ＬＥＤ光源２は、ＬＥＤ光源２の発光面を導光板３の中央部Ａに向けて収納凹部４に収納されている。各ＬＥＤ光源２は、互いに直列接続してもよく、並列接続してもよく、グループ化して任意の方法で接続してもよい。導光板３は、周知の透光性樹脂などの導光材を用いて、一体成形したり、複合成形したりして形成することができる。収納凹部４は、溝状に連通しているが、１つまたは複数のＬＥＤ光源２毎に互いに孤立した凹部とすることもできる。
【００２１】
カバー１０は、防塵や防湿等の保護材として、また、導光板３からの光を拡散させる光拡散材として、これらの機能を有する透光性材料で構成されている。カバー１０は導光板３と一体化した構成とすることもできる。また、面発光モジュール１は、カバー１０を備えない構成としてもよい。筐体１１は、アルミニウムなどを用いて、放熱材と固定材とを兼ねて構成される。
【００２２】
導光板３の背面３ａには、光を乱反射させて拡散させる拡散パターン３０を備えている。拡散パターン３０は、微小凹凸形状であり、その凹凸形状の方向性、サイズ、分布密度などを背面３ａ内で変化させて分布させる構成により、各ＬＥＤ光源２からの光を、導光板３内で所望の方向に導光することができる。拡散パターン３０は、レーザ光やインクジェット印刷などを用いて形成することができる。これらを組み合わせて、例えば、レーザ光で拡散パターンを形成した後、インクジェット印刷で拡散パターンを形成してもよい。
【００２３】
レーザ光を用いる場合、導光板３を透明樹脂で成形し、その背面３ａとなる表面にレーザ光を照射して、樹脂を蒸発除去したり、溶融変形させたりして、多数の溝、凹部、凹凸部等を形成して、これらを拡散パターン３０とすればよい。インクジェット印刷を用いる場合、導光板３を透明樹脂で成形し、その背面３ａとなる表面に透明樹脂等を線状やドット状に付着させて、多数の凸条や凸部を形成して、これらを拡散パターン３０とすればよい。
【００２４】
面発光モジュール１の導光板３は、一つのＬＥＤ光源２からの光を、背面３ａおよび前面３ｂにより反射させつつ、その一部を前面３ｂに導き、かつ、その残余を中央部Ａを挟んで対向する側に有るもう一つのＬＥＤ光源２の後方に位置する外周部Ｂに導く。ＬＥＤ光源２からの光は、導光板３によって導かれて、前面３ｂから発光Ｌｂとして出射され、かつ、外周部Ｂにおける導光板３の側面３ｃから発光Ｌｃとして出射される。
【００２５】
図２は、上述の面発光モジュール１の変形例を示す。この面発光モジュール１は、平面視で、導光板３が円形平板状であり、ＬＥＤ光源２が円周上に配置されており、カバー１０も円形状である。導光板３の円形中心軸を含む断面は、上述の図１（ａ）と同様である。この面発光モジュール１の側面３ｃは、平面状の前面３ｂに直交する円筒面からなる。
【００２６】
本実施形態によれば、導光板３がＬＥＤ光源２の背面部に位置する外周部Ｂまで形成されており、一つのＬＥＤ光源２からの光を外周部Ｂに導いて導光板３の側面３ｃから出射するので、導光板３の前面３ｂと側面３ｃの全体を均一に発光させることができる。このような面発光モジュール１は、前方と側方とを均一に照明することができる。
【００２７】
図３乃至図６は、面発光モジュール１の他の実施形態を示す。この面発光モジュール１は、上述の図１（ａ）に示した面発光モジュール１における導光板３の側面３ｃが、前面３ｂから外周部Ｂにおいて背面３ａ側に逆ドーム状に湾曲させた曲面とされたものである。面発光モジュール１の平面視における外形は、図１（ｂ）に示す四角形状や、図２に示す円形状とすることができる。
【００２８】
この面発光モジュール１の導光板３は、中央部Ａにおける厚さよりも、外周部Ｂにおける厚さが薄く、背面３ａ側において、その厚さが変化する部分が収納凹部４とされている。外周部Ｂは、その全体が、中央部Ａにおける背面３ａの位置よりも深い位置まで湾曲されている。この構造により、筐体１１の中央部と固定面１２との間に空間Ｃができる。空間Ｃには、ＬＥＤ光源２用の電源や制御回路、他の発光モジュールや電子機器との通信回路などを収納することができる。
【００２９】
平面からなる前面３ｂと曲面からなる側面３ｃとは、互いに滑らかに接続された光の出射面となる。外周部Ｂの厚さは一定である。従って導光板３の外周部Ｂに位置する背面３ａは、側面３ｃに沿った曲面を有している。側面３ｃが一定曲率を有する場合、その内側の背面３ａは、側面３ｃの曲率中心と同じ曲率中心を有する。外周部Ｂの厚さは一定に限るものではなく、例えば、端部に近づくにつれて薄くなるようにしてもよい。外周部Ｂを形成する側面３ｃと背面３ａは、ＬＥＤ光源２を覆うように、しかも、外周部Ｂ内で導光を維持可能な曲率で背面３ａ側に曲げられた構造を有する。
【００３０】
また、背面３ａには、例えば、レーザ光やインクジェット印刷などを用いて形成した拡散パターン３０が設けられている。レーザ光やインクジェット印刷などによれば、曲面状の背面３ａにおいても、容易に拡散パターン３０を形成することができる。このような構造を有する導光板３の外周部Ｂは、背面３ａと側面３ｃとの間の光の反射によって、外周部Ｂに入射される光を外周部Ｂの端部まで効率的に導光して、側面３ｃから均一に出射させることができる。
【００３１】
側面３ｃの最小の曲率半径Ｒは、導光板３の前面３ｂを含む平面に対する側面３ｃの端部の高さＨと同等以上とされる。例えば、図４の面発光モジュール１では、曲率半径Ｒ１がＲ１＝Ｈであり、図５の面発光モジュール１では、曲率半径Ｒ２がＲ２＝１．５×Ｈである。また、図６の面発光モジュール１では、外周部Ｂの開始部分の一定範囲Ｄに大きな曲率半径を有する側面３ｃがあり、その後一定の曲率半径Ｒ３の側面３ｃとされている。なお、最小の曲率半径Ｒには、例えば、外周部Ｂの厚さよりも小さい値の曲率半径は含めない。例えば、図１（ａ）において、前面３ｂと側面３ｃとの接続部分に面取り部分を形成する場合などのように、この側面３ｃの最小の曲率半径Ｒは、局所的に側面３ｃの端部の高さＨよりも小さくなる。
【００３２】
図３乃至図６に示した面発光モジュール１の側面３ｃの特徴は、側面３ｃの曲率中心が前面３ｂを含む平面によって区分される半空間のうち、背面３ａ側の半空間に位置するように構成されている、と表現される。このような特徴を有する側面３ｃの曲率半径が無限大になった場合が、上述の図１、図２に示した前面３ｂに直交する面を側面３ｃとする面発光モジュール１である。なお、ここで、曲率半径が無限大の場合、その曲率中心の方向は、側面３ｃにおける導光板３内部に向かう法線の方向と定義している。
【００３３】
本実施形態によれば、導光板３の前面３ｂと側面３ｃとが、互いに滑らかに連続する曲面で構成できるので、面発光モジュール１の導光板３の前面３ｂと側面３ｃを均一に発光させることができ、前方と側方とを均一に照明することができる。
【００３４】
図７、図８は、面発光モジュール１のさらに他の実施形態を示す。この面発光モジュール１は、図７に示すように、上述の図３に示した面発光モジュール１において、導光板３の背面３ａ側に光反射体５を備えるものである。光反射体５は、導光板３内の光が導光板３の背面３ａから抜け出る損失を防止するものである。光反射体５は、例えば、背面３ａ側に空気層を介して光反射材を配置することにより構成することができる。光反射体５は、図８に示すように、導光板３のＬＥＤ光源２の光放射面が対面している面に、ＬＥＤ光源２からの入光部を除く周囲にも設けられる。本実施形態によれば、面発光モジュール１の発光効率をより向上できる。
【００３５】
図９（ａ）（ｂ）は、面発光モジュール１のさらに他の実施形態を示す。この面発光モジュール１は、上述の図７に示した面発光モジュール１において、光反射体５が、ＬＥＤ光源２からの光の広がりを制限するマスク５ａを構成するものである。マスク５ａの形状や、ＬＥＤ光源２、マスク５ａ、およびＬＥＤ光源２の光放射面が対面している導光板３への入光部の三者の位置関係などは、導光板３全体の構造に応じて、適宜決定することができる。このマスク５ａは、ＬＥＤ光源２の高輝度部が面発光モジュール１の外部から見えないようにするために用いることができる。本実施形態によれば、むらのない、より均一な発光を実現できる。
【００３６】
図１０は、面発光モジュール１のさらに他の実施形態を示す。この面発光モジュール１は、上述の図３に示した面発光モジュール１において、ＬＥＤ光源２の光軸Ｌｘが、外周部Ｂの厚さＴの中点Ｐを通るように、筐体１１に対するＬＥＤ光源２の取り付け角度が設定されている。より一般的には、ＬＥＤ光源２の光軸Ｌｘが、そのＬＥＤ光源２とは中央部Ａを挟んで対向する側に有るもう一つのＬＥＤ光源２の位置における導光板３すなわち外周部Ｂの厚み内を通るように配置すればよい。本実施形態によれば、ＬＥＤ光源２からの光を効率的に外周部Ｂに配光することができ、前面３ｂと側面３ｃとの輝度差を緩和することができ、むらのない、より均一な発光とすることができる。
【００３７】
図１１は、面発光モジュール１のさらに他の実施形態を示す。この面発光モジュール１は、上述の図３に示した面発光モジュール１において、ＬＥＤ光源２の光軸Ｌｘ方向に出射される光が導光板３の前面３ｂから直接出射されることがなく、前面３ｂにより全反射されるように、ＬＥＤ光源２を配置するものである。すなわち、ＬＥＤ光源２は、前面３ｂに対する光軸Ｌｘの入射角θが、全反射の臨界角以上となるように、筐体１１に取り付けられる。本実施形態によれば、前面３ｂからの直接光の出射を防止でき、むらのない、より均一な発光とすることができる。
【００３８】
なお、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、上述した各実施形態の構成を互いに組み合わせた構成とすることができる。図７や図９に示した光反射体５やマスク５ａの構成を、他の実施形態の面発光モジュール１に適用することができる。また、図１０や図１１に示したように光軸Ｌｘを設定する構成を、他の実施形態の面発光モジュール１に適用することができる。また、ＬＥＤ光源２は、対向２列配置としてもよい。これにより、面発光モジュール１を、例えば、任意の長尺形状とすることができる。
【符号の説明】
【００３９】
１    面発光モジュール
１１    筐体
２    ＬＥＤ光源
３    導光板
３ａ    背面
３ｂ    前面
３ｃ    側面
３０    拡散パターン
４    収納凹部
５    光反射体
５ａ    マスク
Ａ    中央部
Ｂ    外周部
Ｌｂ，Ｌｃ    発光
Ｌｘ    光軸
【図１】
2015109173.tif 000003
【図２】
2015109173.tif 000004
【図３】
2015109173.tif 000005
【図４】
2015109173.tif 000006
【図５】
2015109173.tif 000007
【図６】
2015109173.tif 000008
【図７】
2015109173.tif 000009
【図８】
2015109173.tif 000010
【図９】
2015109173.tif 000011
【図１０】
2015109173.tif 000012
【図１１】
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