(57)【要約】【課題】平板状の導光板では、光源と反対方向の終端が平面であることから、その終端部からの光り漏れや、エッジ部から強い光が発生し、輝線ムラとなる。また、側面は不透過のフレームに覆われているため、側面は発光しない。【解決手段】上記課題を解決するために、光源からの光を導光板内部に取り込む入光部と、前記入光部から取り込まれた光の進行方向を主となる導光方向へ変化させる光曲げ部と、前記光曲げ部を介して主となる導光方向へ導入した光を出射し、面状に発光する第一発光部と、導光板の光源からみて終了端となる端部が曲がり、前記曲がり形状の円弧形状の曲がり方向と凹凸が逆側に曲がった面をもつ反射部材形状で構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配列された複数の発光ダイオードと、
前記複数の発光ダイオードの上部に第１曲部が位置し、前記第１曲部に繋がる平面部が位置し、前記平面部と繋がる第２曲部とを含む導光板と、
前記導光板の下部で、前記複数の発光ダイオードの第１側面に位置する第１反射部と、
前記複数の発光ダイオードの前記第１側面に対向する第２側面に位置する第２反射部と、
を有し、
前記第１反射部の前記第１側面側の端部と前記第２反射部の前記第２側面側の端部は、それぞれ、前記発光ダイオードに対するところが凸部であり、前記複数の発光ダイオード間に対するところが凹部であることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記平面部の下面には、プリズム、または、凹部が形成されている請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
前記第１反射部の上面における一方の端部は、前記発光ダイオードに対するところが凸部であり、前記複数の発光ダイオード間に対するところが凹部である請求項１または２記載の照明装置。
【請求項４】
複数の列で配列された発光ダイオードと、
前記複数の発光ダイオードの上部に第１曲部が位置し、前記第１曲部に繋がる第１平面部と第２平面部とが位置し、前記第１平面部と繋がる第２曲部と、前記第２平面部に繋がる第３曲部とを含む導光板と、
前記導光板の前記第１平面部の下部で、前記複数の発光ダイオードの第１側面に位置する第１反射部と、
前記導光板の前記第２平面部の下部で、前記複数の発光ダイオードの第１側面に位置する第２反射部と、を有し、
前記第１反射部の端部と前記第２反射部の端部は、前記発光ダイオードに対するところが凸部であり、前記複数の発光ダイオード間に対するところが凹部であることを特徴とする照明装置。
【請求項５】
前記第１平面部と前記第２平面部のそれぞれの下面には、プリズム、または、凹部が形成されている請求項４記載の照明装置。
【請求項６】
前記第１反射部の上面における一方の端部と前記第２反射部の上面における一方の端部とは、前記発光ダイオードに対するところが凸部であり、前記複数の発光ダイオード間に対するところが凹部である請求項４または５記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ（発光ダイオード）を光源に用いたＬＥＤ照明装置の光学部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ光源を用いた薄型バックライトや照明装置において、薄型化や額縁レス等で発光面範囲を広く均一に発光させることが求められている。照明装置においても発光面積の広い均一に光る薄型の照明が求められている。
【０００３】
従来のＬＥＤ照明装置において、正面全体を光らせる構成として特許文献１がある。特許文献１の従来技術のＬＥＤ照明装置について、図６を用いて説明する。図６は、従来の照明装置１０１の断面図である。透明な導光板２２の背面にＬＥＤ光源２１を配している。導光板２２のＬＥＤ光源２１に対向する光照射面には、その頂点をＬＥＤ光源２１の発光中心の直上に持つ光入射プリズム２８が形成されている。光入射プリズム２８の反射面の外側に凸形状の微細プリズム２３が形成されている。導光板２２の裏面には内側に凹形状の複数の微細プリズム２４が形成されている。
【０００４】
ＬＥＤ光源２１は、基板３０に実装されており、基板３０と導光板２２は筐体２５にセットされている。導光板２２の裏面には、出射方向に光をだすための反射板２７が設けられている。さらに、導光板２２の側面方向から漏れる光を導光板内にもどすための反射シート２６が筐体側面の内面に貼られている。
【０００５】
この構成で、導光板２２の光照射面側に光拡散板２９を設けることによって、ＬＥＤ光源２１を用いて直下照明型の照明装置１０１を実現することができる。その結果、この照明装置１０１では、薄型軽量であると同時に額縁をなくすことが可能となり上記課題を解決することができたとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−３２２５４９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、特許文献１の照明装置１０１では、平面状にしか発光しない。また、導光板２２の左右の終端が平面であることから、その終端部からの光り漏れがある。さらに、導光板２２の終端部から強い光が発生し、輝線ムラとなる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、配列された複数の発光ダイオードと、複数の発光ダイオードの上部に第１曲部が位置し、第１曲部に繋がる平面部が位置し、平面部と繋がる第２曲部とを含む導光板と、導光板の下部で、複数の発光ダイオードの第１側面に位置する第１反射部と、複数の発光ダイオードの第１側面に対向する第２側面に位置する第２反射部と、を有し、第１反射部の第１側面側の端部と第２反射部の第２側面側の端部は、それぞれ、発光ダイオードに対するところが凸部であり、複数の発光ダイオード間に対するところが凹部である照明装置を用いる。
【発明の効果】
【０００９】
ＬＥＤを使用した照明装置において、上面と側面を均一に光らせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態１の照明装置の断面図、（ｂ）本発明の実施の形態１の照明装置の斜視図、（ｃ）〜（ｄ）本発明の実施の形態１の照明装置の中の導光板の裏面の平面図
【図２】（ａ）本発明の実施の形態１の照明装置の導光板、拡散板がない状態の平面図、（ｂ）（ａ）のＡＡ´断面図、（ｃ）（ａ）のＢＢ´断面図
【図３】（ａ）本発明の実施の形態２の拡散板及び導光板のない状態の平面図（ｂ）（ａ）のＡＡ´断面図、（ｃ）（ａ）のＢＢ´断面図
【図４】（ａ）本発明の実施の形態３の照明装置１００の断面図、（ｂ）本発明の実施の形態３の斜視図、（ｃ）本発明の照明装置１００の実施の形態３の拡散板の断面及び導光板のない状態の平面図
【図５】本発明の実施の形態２の拡散板の断面及び導光板のない状態の平面図
【図６】従来の特許文献１の照明装置１００の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下本発明を実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１２】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１における照明装置について、まず、図１（ａ）〜図１（ｄ）を用いて説明する。図１（ａ）は、本発明の実施の形態１の照明装置１００を示す断面図である。図１（ｂ）は、照明装置１００を外観から見た斜視図であり、拡散板５５で覆われている。破線は、覆われた状態における内部の各部材の状態を示す。
【００１３】
照明装置１００は、導光板５１と、ＬＥＤ５２と、内側反射部材５３と、外側反射部材５６と、基板５４と、拡散板５５とを含む。
【００１４】
＜導光板５１＞
導光板５１は、図１（ａ）に示すように、ＬＥＤ５２からの光を内部に受け入れ、水平方向へ曲げる曲がり部５１Ｂと、曲がり部５１Ｂに繋がる水平面の平面部５１Ｃと、導光板５１のもう一方の終端である曲がり部５１Ａと、を有する。曲がり部５１Ｂで、光は全反射で反射され、平面部５１Ｃへ伝達される。曲がり部５１Ａでも光は全反射で曲げられる。
【００１５】
平面部５１Ｃの裏面、下側の面には、凹形状の円錐プリズム５７が設けられている。光をその部分で反射し、上方へ光を発光するものである。
【００１６】
図１（ｃ）は、導光板５１を裏面から見た平面図の一部で、平面部５１Ｃに円錐プリズム５７がある。
【００１７】
ＬＥＤ５２からの光は、曲がり部５１Ｂ内を全反射で進み、平面部５１Ｃの円錐プリズム５７または三角柱プリズム５８で、出射面側に光を反射させるようにしている。均質に光が出射されるように、円錐プリズム５７、または、三角柱プリズム５８が設けられている。円錐プリズム５７の深さは、０．１ｍｍ〜０．７ｍｍで、ピッチが一定間隔で配置されている。光の出射を均質にするため、ピッチを可変し深さを一定にしても良い。
【００１８】
０．１ｍｍ〜０．７ｍｍとした理由は、以下である。０．１ｍｍより小さいと輝度が低く、深さ誤差に対する影響が大きく好ましくない。一方、０．７ｍｍを越えると、金型を用いた成形で形状形成する際、離型抵抗が大きく変形等生じやすいためである。
【００１９】
ピッチ可変の場合、ＬＥＤ５２から離れるほど、ピッチは狭くなり、プリズム溝が密にする。一方、ピッチ可変で、深さ一定にすると、金型を用いた成形で行う場合、離型抵抗のバランスがよくなり変形をおこしにくい。
【００２０】
図１（ｄ）は、図１（ｃ）の変形例を示す。円錐プリズム５７の代わりに、三角柱状の溝である三角柱プリズム５８を設けている。三角柱プリズム５８の深さは、１０〜５０μｍで形成されており、ピッチ一定間隔で配置される。光の出射を均質にするために、ピッチ深さを可変にしてもよい。
【００２１】
１０μｍ〜５０μｍの理由は、以下である。１０μｍより小さいと、輝度に対する深さ誤差の影響が大きく好ましくない。一方、５０μｍを越えると、金型を用いた成形で形状形成する際、離型抵抗が大きく変形を生じやすい。
【００２２】
三角柱プリズム５８深さは、ＬＥＤ５２から離れるほど深くなり、ピッチ可変の場合は、ＬＥＤ５２から離れるほど、ピッチは狭くする必要がある。短い発光範囲の輝度制御をおこなう場合に、ピッチ可変では、非常に微小なピッチにする必要がある。一方、ピッチ一定で深さ可変では、深さ制御で行い、輝度制御がしやすい。
【００２３】
＜内側反射部材５３＞
内側反射部材５３は、図１（ａ）に示すように、導光板５１の曲がり部５１Ａの内面曲面と、逆の形状となる曲面反射面５３Ａをもつ。内側反射部材５３のＬＥＤ５２側も同様に導光板５１の曲がり部５１Ｂの内側曲面と逆の形状の曲面反射面５３Ｂをもつ。逆形状とは、両者が点対称な形状であることを意味する。ただし、まったく同じ形状でなくともよい。曲がり部５１Ａの内面曲面と曲面反射面５３Ａとで、凹形状同士の楕円柱状の空間を形成する。曲がり部５１Ｂの内側曲面と曲面反射面５３Ｂとも同様である。この空間で、光を上方へ出射する。
【００２４】
内側反射部材５３は、光を反射する部材である。導光板５１の曲がり部５１Ａ、曲がり部５１Ｂには、円錐プリズム５７（図１（ｃ））、三角柱プリズム５８（図１（ｄ））を形成しない。その代わりに、曲面反射面５３Ｂと曲がり部５１Ｂ、曲面反射面５３Ａと曲がり部５１Ａの各ペアで光を上方へ出射することができる。曲面反射面５３Ｂと曲面反射面５３Ａとは、光を上方へ反射させる凹形状ならよい。
【００２５】
＜基板５４＞
基板５４は、複数のＬＥＤ５２が１列に実装されている。長方形の厚み１ｍｍの板状であり、ＬＥＤ５２を発光させるための回路パターンが形成されている。基板厚は照明装置を薄型化する上で、放熱性、強度面を考慮し０．５〜１．０ｍｍとしている。
【００２６】
＜拡散板５５＞
拡散板５５は、箱型形状で、導光板５１からの光を外観上さらに均一化するために、ＬＥＤ５２の主発光方向となる面（上面）と、側面方向を覆うように構成する。カバーの色は乳白色で、透過率が６０〜９０％のものを使用する。導光板からの光を拡散板５５で拡散する機能をもち、材料の中に、拡散材が混入されている。
【００２７】
この拡散材は、光を吸収する特性をもち、その配合量によって透過率が変化する。照明装置１００の実使用上の光の利用効率と、均一発光のための光の拡散性とのバランスをみて拡散板５５の拡散材の配合量は、透過率として６０％〜９０％の領域から選定している。
【００２８】
＜外側反射部材５６＞
図１（ａ）に示すように、導光板５１の外側に、外側反射部材５６を設けられている。外側反射部材５６も光を反射するものである。外側反射部材５６と、内側反射部材５３と、ＬＥＤ５２と、導光板５１と、で空間を形成する。その空間の光を有効に利用する。つまり、ＬＥＤ５２の光を、無駄なく導光板５１へ導く。
【００２９】
＜内側反射部材５３と外側反射部材５６の形状＞
内側反射部材５３と外側反射部材５６の形状を図２（ａ）〜図２（ｃ）で示す。図２（ａ）は、導光板５１を除いた照明装置１００の平面図である。図２（ｂ）は、導光板５１も含めたＡＡ´断面図、図２（ｃ）は、導光板５１も含めたＢＢ´断面図である。
【００３０】
内側反射部材５３と外側反射部材５６とが対向する面の形状に関して、ＬＥＤ５２に近い部分は、突起が形成され、ＬＥＤ５２から離れるところ（ＬＥＤ５２間）は、凹んでいる。つまり、ＬＥＤ５２に面（対向）するところに、突起がある。ＬＥＤ５２間は、凹部となっている。
【００３１】
ＬＥＤ５２の光は、一部が、導光板５１へ導入されず漏れる光が存在する。その結果、ＬＥＤ５２に近いところは、ＬＥＤ５２の強い光りがあり、ＬＥＤ５２から離れたところ（ＬＥＤ５２間）は光が弱い。この影響を無くするため、ＬＥＤ５２に近いところの内側反射部材５３と外側反射部材５６に突起を設ける。一方、ＬＥＤ５２間は、凹部を設ける。この結果、光が均質に出射される。
【００３２】
＜材質、寸法＞
導光板５１の材質は透明のアクリル材料の成形品である。内側反射部材５３及び外側反射部材５６は白色の樹脂である。拡散板５５は、アクリル又はポリカーボネート系の拡散剤の入った材質である。図１（ａ）に示す照明装置１００で、導光板５１の板厚（平面部５１Ｃ）は、１．５ｍｍである。曲がり部５１Ａ、曲がり部５１Ｂも含めた高さＨは、３．０ｍｍである。曲がり部５１Ａの終端の平面から、拡散板５５の内面までの距離Ｔ（図１（ａ））は、４．３ｍｍである。  距離Ｔと高さＨとの差異は、差分Ｄである。
【００３３】
この差分Ｄは、ある範囲以上である必要がある。その理由は、曲がり部５１Ａ、５１Ｂの終端の平面から出射された光が内側反射部材５３にあたって反射する光と、導光板５１の平面部５１Ｃから発せられた光りとが、拡散板５５上で均一になることが必要であるためである。
【００３４】
また、差分Ｄが、導光板５１の平面部５１Ｃのパターンピッチ（円錐プリズム５７（図１（ｃ））、三角柱プリズム５８（図１（ｄ））のピッチ）より、大きいことが好ましい。
【００３５】
その理由は、導光板５１のプリズムによる広がり角が片側４０°〜４５°である。一方、プリズムパターンピッチと同等の差分Ｄの距離をとれば、各プリズムパターンからの光が
プリズムパターンピッチと同じ範囲に広がる。この場合、光が重なり、パターンムラにならないからである。
【００３６】
曲面反射面５３Ａにあたって反射された光は、指向性なく、片側６０°の広がりをもち、
曲面反射面５３Ａで反射した光が側面方向を照らすことを可能にする。
【００３７】
差分Ｄは、曲面反射面５３Ａにあたった光が、拡散板５５の上面と側面とから、均一出射されるように、設けられている。拡散板５５の内面と導光板５１の上面との間の差分Ｄは、拡散板５５と曲がり部５１Ａと曲がり部５１Ｂとの間の距離を確保している。
【００３８】
＜効果＞
実施の形態１の構造にすることで、従来は、拡散板５５の側面が発光しない状態であったのに対して、拡散板５５の上面と側面を均一に光らせることのできる照明装置１００を提供できる。
【００３９】
（実施の形態２）
実施の形態２は、実施の形態１を部分的に変えた例である。説明しない部分は実施の形態１と同じである。
【００４０】
本発明の実施の形態２について、部分的に形態を変えた内側反射部材５３について図３（ａ）〜図３（ｃ）を用いて説明する。
【００４１】
図３（ａ）は、拡散板５５と導光板５１を取り除いた照明装置１００の水平面での平面図ある。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡＡ´断面図、図３（ｃ）は、図３（ａ）のＢＢ´断面図である。
【００４２】
内側反射部材５３は、その上部側面の曲面反射面５３Ａを、ＬＥＤ５２の配列方向で、変化させ、波状反射面５９としている。波状反射面５９の曲面は、ＬＥＤ５２からの光の強弱にあわせ、波状に形成している。
【００４３】
つまり、内側反射部材５３は、ＬＥＤ５２に近いところは凸部を形成し（図３（ｂ））、ＬＥＤ５２から遠いところは、凹部を形成（図３（ｃ））する。図２と同様であり、つまり、ＬＥＤ５２に面（対向）するところに、突起がある。ＬＥＤ５２間は、凹部となっている。
【００４４】
ＬＥＤ５２の光源からの光は、光源を中心にほぼ同芯円状に広がる。その光りを均一照射するように、波状反射面５９の曲面位置をＬＥＤ５２からの位置によって変える。このことにより、ＬＥＤ５２から見て、導光板５１の最終端となる側の側面の発光状態の均一性を確保する。
【００４５】
説明していない事項は、実施の形態１と同様である。
＜効果＞
実施の形態２の構造にすることで、従来は、拡散板５５の側面が発光しない状態であったのに対して、拡散板５５の上面と側面を均一に光らせることのできる照明装置１００を提供できる。
【００４６】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３における照明装置１００について、図４（ａ）〜図４（ｃ）を用いて説明する。説明しない事項は、実施の形態１，２と同じである。
【００４７】
図４（ａ）は、本発明の実施の形態３の照明装置１００を示す断面図である。図４（ｂ）は、本発明の照明装置１００の外観から見た斜視図である。破線は、覆われた状態における内部の各部材の配置を示す。図４（ｃ）は、照明装置１００で、導光板５１を取り外した状態の平面図である。
【００４８】
実施の形態３の照明装置は、実施の形態１の左側部を右側部分にも設けた構造である。相違点としては、ＬＥＤ５２の光が、導光板５１の曲がり部５１Ｂに入光し、その後、左右２方向へ分かれる。その後は、実施の形態１と同様である。
【００４９】
ＬＥＤ５２と、２つの内側反射部材５３と、導光板５１の曲がり部５１Ｂとで空間を作る。空間の光を、もれなく、曲がり部５１Ｂへ入光させる。
＜効果＞
実施の形態３の構造にすることで、従来は、拡散板５５の側面が発光しない状態であったのに対して、拡散板５５の上面と側面を均一に光らせることのできる照明装置１００を提供できる。
【００５０】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４について、図５を用いて説明する。図５は、照明装置１００で、拡散板５５、導光板５１を取り除いた状態の平面図である。
【００５１】
実施の形態４の照明装置は、図３（ａ）の照明装置１００において、左側部分を右側部分にも設けた構造である。ＬＥＤ５２のピッチは、一直線状に配置されている。導光板５１のＬＥＤ５２から見て１方向の最終端となる曲がり部５１Ａの内面曲面と、凹凸が逆になる曲面反射面５３Ａをもつ内側反射部材５３を設ける。
【００５２】
曲面反射面５３Ａの曲面は、ＬＥＤ５２からの光の強弱にあわせ、波状反射面５９に形成されている。導光板５１のＬＥＤ５２から見て、もう１方向の最終端となる曲がり部５１Ａの内面曲面と、凹凸が逆になる曲面の波状反射面５９をもつ内側反射部材５３を設ける。
【００５３】
この構成にすることによって、より均一性の高い側面の発光状態が得られる照明装置１００を提供できる。説明していない事項は、実施の形態２と同様である。
【００５４】
なお、上記実施の形態は組み合わせることができる。
＜効果＞
実施の形態４の構造にすることで、従来は、拡散板５５の側面が発光しない状態であったのに対して、拡散板５５の上面と側面を均一に光らせることのできる照明装置１００を提供できる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
照明装置として広く利用できる。
【符号の説明】
【００５６】
２１  光源
２２  導光板
２３  微細プリズム
２４  微細プリズム
２５  筐体
２６  反射シート
２７  反射板
２８  光入射プリズム
２９  光拡散板
３０  基板
５１  導光板
５１Ａ  曲がり部
５１Ｂ  曲がり部
５１Ｃ  平面部
５２  ＬＥＤ
５３  内側反射部材
５３Ａ  曲面反射面
５３Ｂ  曲面反射面
５４  基板
５５  拡散板
５６  外側反射部材
５７  円錐プリズム
５８  三角柱プリズム
５９  波状反射面
１００、１０１  照明装置
【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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