(57)【要約】【課題】照明装置では、平面状にしか発光しない。また、導光板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、導光板の終端部から強い光が発生し、輝線ムラとなる。側面は不透過の筐体に覆われているため、側面は発光しない。【解決手段】複数のＬＥＤを有する基板と、複数のＬＥＤ間の前記基板上に位置し、複数のＬＥＤを覆う内側反射部材と、複数のＬＥＤの外側の基板上に位置する外側反射部材と、内側反射部材の上に位置する導光板と、導光板の上方に位置する拡散カバーと、を含む照明装置であり、基板と内側反射部材と外側反射部材と導光板とで、複数のＬＥＤを囲む空間を形成した照明装置を用いる。【選択図】図１
2015207345.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＬＥＤを有する基板と、
前記複数のＬＥＤ間の前記基板の上方に位置し、前記複数のＬＥＤを覆う内側反射部材と、
前記複数のＬＥＤの外側の前記基板の上方に位置する外側反射部材と、
前記内側反射部材の上に位置する導光板と、
前記導光板の上方に位置する拡散カバーと、を含む照明装置であり、
前記基板と前記内側反射部材と前記外側反射部材と前記導光板とで、前記複数のＬＥＤを囲む空間を形成した照明装置。
【請求項２】
前記導光板は、前記空間を形成する入光面と、前記入光面に繋がる湾曲部と、前記湾曲部に繋がる平面部とを有する請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
前記平面部には、光は反射するプリズムが設けられている請求項２記載の照明装置。
【請求項４】
前記内側反射部材は、前記空間を形成する面が第１反射面であり、
前記外側反射部材は、前記空間を形成する面が第２反射面であり、
前記外側反射部材の焦点は、前記第２反射面の外側に位置し、
前記内側反射部材の焦点は、前記導光板の内側に位置する請求項１〜３のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項５】
前記内側反射部材は、前記空間を形成する面が第１反射面であり、
前記外側反射部材は、前記空間を形成する面が第２反射面であり、
前記外側反射部材の焦点は、前記ＬＥＤに位置し、
前記内側反射部材の焦点は、前記導光板の内側に位置する請求項１〜３のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項６】
前記内側反射部材は、前記空間を形成する面として、曲面の第１反射面と平面の第４反射面を有し、
前記外側反射部材は、前記空間を形成する面が曲面の第２反射面であり、
前記基板は、前記空間を形成する面が平面の第３反射面であり、
前記第３反射面と前記第４反射面とは平行であり、
前記第１反射面の焦点は、前記第２反射部材より前記ＬＥＤ側に位置し、
前記第２反射面の焦点は、前記導光板の内側に位置する請求項１〜３のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項７】
前記複数のＬＥＤは、複数列に並び、
前記複数列の間に前記第１反射部材が位置し、
前記基板の上方で、前記第１反射部材は、前記複数列のそれぞれに対して凹凸形状となっていて、前記ＬＥＤ間では凹形状、前記ＬＥＤのところで凸形状である請求項１〜６のいずれか１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、点光源に用いた照明装置に関する。特に、光源として、ＬＥＤ（発光ダイオード）を用いた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
映像機器などに使用される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】
従来の薄型で額縁レスの照明装置において、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の従来技術の照明装置について、図６を用いて説明する。
【０００４】
図６は、従来の照明装置３００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。
【０００５】
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２２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。
【０００６】
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３００を実現することができる。その結果、この照明装置１００では、薄型軽量である。さらに、液晶表示装置にこの構造を用いると、非表示部分である額縁をなくすことが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【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】
【０００８】
しかし、特許文献１の照明装置３００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の漏れがあり、光が不均質である。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。側面は不透過の筐体２５に覆われているため、側面は発光しない。
【０００９】
よって、本願では、均質な光を発光する、薄型で額縁レスの照明装置を実現することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、複数のＬＥＤを有する基板と、複数のＬＥＤ間の基板上に位置し、複数のＬＥＤを覆う内側反射部材と、複数のＬＥＤの外側の基板上に位置する外側反射部材と、内側反射部材の上に位置する導光板と、導光板の上方に位置する拡散カバーと、を含む照明装置であり、基板と内側反射部材と外側反射部材と導光板とで、複数のＬＥＤを囲む空間を形成した照明装置を用いる。
【発明の効果】
【００１１】
照明装置の正面とともに、側面へも、均一な光を照射できる薄型の照明装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態１の照明装置の斜視図、（ｂ）本発明の実施の形態１の照明装置の断面図、（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】本発明の実施の形態１の照明装置の端部の拡大断面図
【図３】実施の形態１の照明装置のＬＥＤ位置での水平断面図
【図４】本発明の実施の形態２の照明装置の端部の拡大断面図
【図５】本発明の実施の形態３の照明装置の端部の拡大断面図
【図６】従来の特許文献１の照明装置の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
（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、図１（ａ）〜図１（ｄ）を用いて説明する。
【００１４】
図１（ａ）は、本発明の実施の形態１の照明装置１００の斜視図である。図１（ｂ）は、照明装置１００の長手方向に垂直な面での断面図である。図１（ｃ）、図１（ｄ）は、照明装置１００の内部の導光板１０２の内面の表面を示す図である。
【００１５】
照明装置１００は、直方体であり、内部にＬＥＤ１０６、導光板１０２と、内側反射部材１０４と、外側反射部材１０３と、基板１０５とを含み、外側は拡散カバー１０１で覆われている。
【００１６】
＜導光板１０２＞
導光板１０２は、全体として平面状で、両端が曲がっていて、曲面部１０２ａ、１０２ｃ、平面部１０２ｂとからなる。導光板１０２は、図１（ｂ）に示すように、ＬＥＤ１０６からの光を、空間１１０を通して受ける。その後、光は、導光板１０２の内部を伝わりながら、上方へ放射される。具体的には、光は、曲面部１０２ａ、１０２ｃで曲げられ、平面部１０２ｂへ伝達される。平面部１０２ｂの裏面、つまり、下側の面には、図１（ｃ）、図１（ｄ）に示すように、プリズム１０９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。
【００１７】
図１（ｃ）は、平面部１０２ｂを裏面から見た平面図の一部である。円錐状の凹形状のプリズム１０９がある。平面部１０２ｂの内部を伝達されてくる光を、プリズム１０９にて反射させ、光を上面へ出射する。円錐状の凹形状のプリズム１０９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。ピッチ可変の場合、ＬＥＤ１０６から離れるほど、ピッチは狭くなり、プリズム溝が密になる。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。
【００１９】
図１（ｄ）は、図１（ｃ）の変形例を示す。プリズム１０９として、三角柱状のプリズム溝を設けている。三角柱プリズムの深さは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。
【００２０】
深さが１０μｍ〜５０μｍである理由は、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。プリズム深さは、ＬＥＤ１０６から離れるほど深くなる。
【００２１】
ピッチ可変の場合は、ＬＥＤ１０６から離れるほど、ピッチは狭くなる。短い発光範囲の輝度制御をおこなう場合に、非常に微小なピッチにする必要がある。
【００２２】
一方、ピッチ一定の場合、短い発光範囲の輝度制御をおこなう場合に、深さ可変は深さ制御で行い、輝度制御がよりしやすい。
【００２３】
ＬＥＤ１０６からの光は、導光板１０２内を全反射で進みながら、プリズム１０９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、プリズム１０９が設けられている。
【００２４】
＜内側反射部材１０４＞
内側反射部材１０４は、図１（ｂ）に示すように、照明装置１００の中央に位置する。両端に突起部を有する。突起部の下部で、ＬＥＤ１０６の上部を覆う。また、その下部で光を反射する。また、内側反射部材１０４は、全体として光を反射する。中央の部分は、導光板１０２の平面部１０２ｂの下部にあり、平面部１０２ｂからもれてきた光を反射する。ＬＥＤ１０６の光を反射させる。突起部の上が、導光板１０２の曲面部１０２ｃである。
【００２５】
＜基板１０５＞
基板１０５には、複数のＬＥＤ１０６が実装されている。長方形の厚み１ｍｍの板状であり、ＬＥＤ１０６を発光させるための回路パターンが形成されている。
【００２６】
基板１０５の厚さは照明装置１００を、薄型化する上で、放熱性、強度面を考慮し０．５〜１．０ｍｍが好ましい。
【００２７】
基板１０５の厚みが、０．５ｍｍ未満になると、強度がもたない。そのため、基板１０５が湾曲し、その上にあるＬＥＤ１０６と内側反射部材１０４との位置関係が一定でなくなり、光が不均一に出射される。
【００２８】
一方、１．０ｍｍより厚くなると、それを支えるフレーム１０７も厚くなり、照明器具全体の厚みが、数ｍｍ以上厚くなる。薄型の照明装置とならない。課題が解決できない。
【００２９】
＜拡散カバー１０１＞
拡散カバー１０１は、箱型形状である。導光板１０２からの光を外観上、さらに、均一化するために、拡散カバー１０１は、ＬＥＤ１０６の主発光方向となる面（上面）と、側面と、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。
【００３０】
導光板１０２からの光を拡散カバー１０１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。この拡散カバー１０１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、拡散カバー１０１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。
【００３１】
透過率が、６０％未満の場合は、光の透過率が悪い。このため、明るくするには、印加電圧を上げる必要がる。省エネルギーの観点から好ましくない。
【００３２】
一方、９０％より大きくなると、透明に近くなり、導光板、反射板からの光のわずかな光のムラが、そのまま、発光外観として現れる。照明器具の発光外観を低下させることとなる。また、点灯していない時に、外部から中の構造が見えてしまい、外観上よくない。
【００３３】
＜外側反射部材１０３＞
図１（ｂ）に示すように、ＬＥＤ１０６の外側に、外側反射部材１０３を設けている。空間１１０に面する部分に、光を反射する凹部を有する。ＬＥＤ１０６の光を反射する。外側反射部材１０３と、内側反射部材１０４と、基板１０５とで、ＬＥＤ１０６と導光板１０２との間の空間１１０を挟む。その空間１１０の光を有効に導光板１０２へ伝える。
【００３４】
＜材質、寸法＞
導光板１０２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１０４及び外側反射部材１０３は白色の樹脂である。全体、どの部分でも光を反射できる。
【００３５】
拡散カバー１０１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。導光板１０２の板厚は、１．５ｍｍである。照明装置１００として５ｍｍ程度となる。薄型化のＬＥＤ照明装置である。
【００３６】
＜光の進路＞
図２を用いて、端部での光の進路を説明する。図２は、図１の照明装置１００の端部部分の拡大断面図である。矢印で光の進路を示す。導光板１０２は光の進路を示すため、斜線で表現していない。空間１１０に面する内側反射部材１０４の面を第１反射面２０１とする。空間１１０に面する外側反射部材１０３の面を第２反射面２０２とする。空間１１０に面する導光板１０２の面を入射面２１０とする。
【００３７】
図２で、ＬＥＤ１０６から出た光の多くは、内側反射部材１０４の第１反射面２０１で反射され、外側反射部材１０３の第２反射面２０２に照射される。その後、光は、第２反射面２０２で反射され、入射面２１０より導光板１０２へ導かれる。
【００３８】
この時、第１反射面２０１の焦点位置は、第２反射面２０２の裏面（空間１１０の外側）にあり、第２反射面２０２の焦点は、入射面２１０より導光板１０２内部（空間１１０の外側）にある。
【００３９】
＜効果＞
このような焦点の位置関係にすることで、光のロスが少なく、図２に示した光の進路どおりに、光が進む割合が、高い。ＬＥＤ１０６からの光が導光板１０２へ伝達できる。２回の反射により、光が均質化される。結果、光が均質に、照明装置１００全体へ広がる。
【００４０】
＜平面全体＞
内側反射部材１０４と外側反射部材１０３の平面形状を図３に示す。図３は、照明装置１００のＬＥＤ１０６の位置（高さ）での水平方向断面図である。
【００４１】
ＬＥＤ１０６が、両端に２列で直線状に並んでいる。
【００４２】
内側反射部材１０４と外側反射部材１０３とが対向する面の形状に関して、ＬＥＤ１０６に近い部分は、突起部１１１が形成され、ＬＥＤ１０６から離れるところ（ＬＥＤ１０６間）は、凹んでいる。
【００４３】
ＬＥＤ１０６の光は、導光板１０２へ導入されず漏れる光が存在する。そのため、ＬＥＤ１０６に近いところは、ＬＥＤ１０６の強い光りがあり、ＬＥＤ１０６のないところ（ＬＥＤ１０６間）は光が弱い。この影響を無くするため、ＬＥＤ１０６に近いところの内側反射部材１０４に突起部１１１を設ける。一方、ＬＥＤ１０６間は、凹部を設ける。この結果、光が均質に出射される。
【００４４】
＜効果＞
実施の形態１の構造にすることで、従来は、拡散カバー１０１の側面が発光しない状態であったのに対して、拡散カバー１０１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。また、導光板１０２により全体に均質に光る。空間１１０の周辺の構造により、ＬＥＤ１０６の周辺の明るさも、均質化される。
【００４５】
（実施の形態２）
図４を用いて実施の形態２を説明する、図４は、照明装置１００の端部部分の拡大断面図である。矢印で、ＬＥＤ１０６からの光の進路を示す。図２に対する図である。導光板１０２は光の進路を示すため、斜線で表現していない。空間１１０に面する内側反射部材１０４の面を第１反射面２０１とする。空間１１０に面する外側反射部材１０３の面を第２反射面２０２とする。空間１１０に面する導光板１０２の面を入射面２１０とする。
【００４６】
まず、光は、ＬＥＤ１０６から第１反射面２０１へ進む。そこで反射し、第２反射面２０２へ進む。第１反射面２０１と第２反射面２０２との間は、平行光線となる。
【００４７】
第２反射面２０２で反射された光は、入射面２１０から導光板１０２へ入射される。
【００４８】
この構成により、平行光とするので、ＬＥＤ１０６の位置が任意にセットできる。また、光の均質性が向上する。
上記のように光が進むには、第１反射面２０１の焦点は、ＬＥＤ１０６にあり、第２反射面２０２の焦点は、導光板１０２内にある。
【００４９】
＜効果＞
このような焦点の関係にすることで、光のロスが少なく、図４に示した光の進路どおりに、光が進む割合が、高い。ＬＥＤ１０６からの光を導光板１０２へ伝達できる。２回の反射により、光が均質化される。結果、光が均質に、照明装置１００全体へ広がる。
【００５０】
説明していない事項は、実施の形態１と同様である。
【００５１】
（実施の形態３）
図５を用いて実施の形態３を説明する、図５は、照明装置１００の端部部分の拡大断面図である。ＬＥＤ１０６からの光の進路を示す。図２、４と対応する図である。矢印で光の進路を示す。導光板１０２は光の進路を示すため、斜線で表現していない。空間１１０に面する内側反射部材１０４の面を第１反射面２０１とする。空間１１０に面する外側反射部材１０３の面を第２反射面２０２とする。空間１１０に面する導光板１０２の面を入射面２１０とする。空間１１０内の基板１０５の表面を第３反射面２０３とする。空間１１０に面する第１反射面２０１から繋がる内側反射部材１０４の平面を第４反射面２０４とする。
【００５２】
まず、光は、ＬＥＤ１０６から第１反射面２０１へ進む。そこで反射し、基板１０５面の第３反射面へ進む。第３反射面２０３で反射し、第４反射面２０４へ進む。そこで反射し、第２反射面２０２へ進む。そこで反射し、入射面２１０から導光板１０２へ入射される。
【００５３】
このような光の進路とするには、第３反射面２０３と第４反射面２０４とは、平行な関係にあり、第１反射面２０１の焦点は、第２反射面２０２よりＬＥＤ１０６側にあり、第２反射面２０２の焦点は、導光板１０２内にある必要がある。
【００５４】
この構成により、実施の形態１，２の場合より、光の反射回数がより多くなるので、より光の均質性が向上する。ただし、反射により、光の強度は落ちる。
【００５５】
説明していない事項は、実施の形態１と同様である。
【００５６】
なお、上記実施の形態は組み合わせることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
照明装置として広く利用できる。
【符号の説明】
【００５８】
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
１００  照明装置
１０１  拡散カバー
１０２  導光板
１０２ａ、１０２ｃ  曲面部
１０２ｂ  平面部
１０３  外側反射部材
１０４  内側反射部材
１０５  基板
１０６  ＬＥＤ
１０７  フレーム
１０９  プリズム
１１０  空間
１１１  突起部
２０１  第１反射面
２０２  第２反射面
２０３  第３反射面
２０４  第４反射面
２１０  入射面
３００  照明装置
【図１】
2015207345.tif 000003
【図２】
2015207345.tif 000004
【図３】
2015207345.tif 000005
【図４】
2015207345.tif 000006
【図５】
2015207345.tif 000007
【図６】
2015207345.tif 000008