(57)【要約】【課題】  面光源を改良して、その外形寸法を拡大させたり重量を増加させたりすることなく、発光面の輝度分布を均一ならしめる。【解決手段】  （Ａ）は比較のために示した従来例である。（Ｂ）のように発光ダイオードの保持孔５の、導光板１に近い箇所に絞り部８を設けて、矢印ｃ方向の光が直接的に導光板１へ入射しないようにして、この矢印ｃ方向の光を一旦ソケット４の中に入らせ、このソケット内で散乱させてソケット全体を光らせる。これによって、ソケット自体が光源と同様の作用を果たし、導光板の全面を均等に発光させる。【選択図】  図１
2005285570.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオード保持孔が列設されているソケットを有し、  
上記の保持孔の中に発光ダイオードが挿入されて装着されており、
上記発光ダイオードに対向せしめて導光板が配置されている構造の面光源を均一に発光させる方法において、
前記発光ダイオード保持孔の、導光板側の端付近に、発光ダイオードから出射した光束の拡散を、該発光ダイオードの指向特性範囲内の光束を妨げないように抑制する機構を配置することを特徴とする、面光源を均一に発光させる方法。
【請求項２】
発光ダイオード保持孔が列設されているソケットを有し、  
上記の保持孔の中に発光ダイオードが挿入されて装着されており、
上記発光ダイオードに対向せしめて導光板が配置されている構造の面光源において、
前記発光ダイオード保持孔の、導光板側の端付近が小径になっていて、発光ダイオードから出射した光束の拡散を該発光ダイオードの指向特性範囲内の光束を妨げないように抑制して、該光束を緩やかに収束せしめるようになっていることを特徴とする、面光源を均一に発光させる装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内照式の標識や看板に用いられる面光源の全面を均一に発光させる技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図２は公知の面光源を示す。（Ａ）は古典的な例で、導光板１の側面に対向させて蛍光管２が配置されている。
このようにしても、導光板１を全面的に発光させることができるが、これよりも消費電力を節減し、耐久性を向上させるため、本図２（Ｂ）に示したように導光板１の側面に多数の発光ダイオード３を配列した面光源が開発され、既に道路標識や店舗看板などに実用化されている。
【０００３】
発光ダイオードを正確に配列し、かつ、メンティナンスのための取付け取外しを容易ならしめるには、図３に示した構造が最適である。この構成は本発明者が創作して、本出願人によって別途出願中（平成１５年特許出願２００３−３９４８３３号）の未公知の先行技術である。
本図３の先行技術例においては、Ｈ形鋼に類似した柱状のＨ形ソケット４が白色アクリル樹脂で形成されている。
４ａ，４ｃはフランジ、４ｂはウェブと呼ばれる。
上記のウェブ４ｂは細長い平板状の部分であって、多数の保持孔５が列設されるとともに、それぞれの保持孔５に発光ダイオード３が挿入されて装着されている。
６は回路基板である。発光ダイオード３の端子３ａがこの回路基板にハンダ付け７されて、給電されるとともに、機械的に支持されている。
多数の発光ダイオード３は、上記のようにして回路基板６に配列固着され、この回路基板が本図３（Ｂ）に表されているように取り付けネジでＨ形ソケット４のウェブ４ｂに装着固定されている。
前記２枚のフランジ４ａ，フランジ４ｃの間に、導光板１が矢印ｂのように差し込まれて嵌合する。
【特許文献１】特開２００３−１９５７９２号公報
【非特許文献１】広島工業大学紀要研究編第３６巻（２００２）ｐｐ９−１２論文「太陽電池式白色ＬＥＤ内照型道路標識の開発」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
多数の発光ダイオードを並べた場合、該多数の発光ダイオード間には発光量の差が有る。このため、導光板が一様に発光しない。特に、光源（発光ダイオード）に近い箇所に輝度分布の不均一を生じる。
本発明は上述の事情に鑑みて為されたものであって、その目的とするところは、簡単に低コストで、しかも面発光装置の形状寸法や重量を増加させること無く、均一に発光させることができ、
更に、発光ダイオードに近い区域を一層明るくしたり暗くしたり、任意に設定できる技術を提供するにある。
ただし本発明は、Ｈ形ソケットを用いた面光源に限らず、在来形のソケットを用いた面光源にも適用することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するために創作された本発明の基本的原理は、発光ダイオードから発せられる光の内、指向特性の範囲外の光を、直接には導光板へ入射させず、一旦ソケットの中に取り込んで、該ソケット全体を発光させる（比喩的に言えば、ソケット自体を光源にする）。
上述の原理に基づいて請求項１に係る発明方法の構成は、
発光ダイオード保持孔が列設されているソケットを有し、  
上記の保持孔の中に発光ダイオードが挿入されて装着されており、
上記発光ダイオードに対向せしめて導光板が配置されている構造の面光源を均一に発光させる方法において、
前記発光ダイオード保持孔の、導光板側の端付近に、発光ダイオードから出射した光束の拡散を、該発光ダイオードの指向特性の範囲を妨げないように抑制する機構を配置することを特徴とする。
【０００６】
以上に説明した請求項１の発明装置を適用すると、発光ダイオードから出射して導光板に入射する光束が収束され、その内で指向特性範囲(角度範囲)内の光束はそのまま導光板へ入射し、指向特性範囲外の光束はソケットに設けられている絞りに妨げられて該ソケットに入り、さらに導光板の中へ入射するので、導光板の全面がほぼ均一に発光するようになる。
更に、発光ダイオードの指向特性と収束機構の特性との関係を適宜に設定することにより、発光面の光度分布をある程度任意に設定することもできる。
【０００７】
請求項２に係る発明装置の構成は、
（図１（Ｂ）参照）発光ダイオード保持孔が列設されているソケットを有し、  
上記の保持孔の中に発光ダイオードが挿入されて装着されており、
上記発光ダイオードに対向せしめて導光板が配置されている構造の面光源において、
前記発光ダイオード保持孔の、導光板側の端付近が小径になっていて、発光ダイオードから出射した光束の拡散を、該発光ダイオードの指向特性範囲を妨げないように抑制して、該光束を緩やかに収束せしめるようになっていることを特徴とする
【０００８】
以上に説明した請求項２の発明装置によると、前記請求項１の発明方法を容易に、かつ実用的に実施して、その効果を十分に発揮せしめることができる。
すなわち、発光ダイオード保持孔に形成された小径の部分は、光軸中心線に対する偏り角度の大きい光を阻止してソケット内に取り込むとともに、光軸中心線に対する偏り角度の小さい光はそのまま通過させる。
このような小径部分を形成することは、当該面光源の全体的形状寸法を拡大せず、重量を増加させず、ほとんど製造コストを上昇させない。
その上、この小径部は一つの光学的エレメントではあるが、汚れたり壊れたりすることが無くて、別段のメンティナンスを要しない。
上述のようにして、発光ダイオードから出射した光束の拡散を抑制して、ソケット内で光束密度の分布を一様ならしめる。このため、導光板の全面がほぼ均一に発光し得るようになる。
更に、発光ダイオードの指向特性と小径部分の形状寸法との関係を適宜に設定することにより、発光面の光度分布をある程度任意に設定することもできる。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明装置を適用すると、発光ダイオードから出射して導光板に入射する光束が収束され、その内で指向特性範囲(角度範囲)内の光束はそのまま導光板へ入射し、指向特性範囲外の光束はソケットに設けられている絞りに妨げられて該ソケットに入り、さらに導光板の中へ入射するので、導光板の全面がほぼ均一に発光するようになる。
更に、発光ダイオードの指向特性と収束機構の特性との関係を適宜に設定することにより、発光面の光度分布をある程度任意に設定することもできる。
【００１０】
請求項２の発明装置によると、前記請求項１の発明方法を容易に、かつ実用的に実施して、その効果を十分に発揮せしめることができる。
すなわち、発光ダイオード保持孔に形成された小径の部分は、光軸中心線に対する偏り角度の大きい光を阻止してソケット内に取り込むとともに、光軸中心線に対する偏り角度の小さい光はそのまま通過させる。
このような小径部分を形成することは、当該面光源の全体的形状寸法を拡大せず、重量を増加させず、ほとんど製造コストを上昇させない。
その上、この小径部は一つの光学的エレメントではあるが、汚れたり壊れたりすることが無くて、別段のメンティナンスを要しない。
上述のようにして、発光ダイオードから出射した光束の拡散を抑制して、ソケット内で光束密度の分布を一様ならしめる。このため、導光板の全面がほぼ均一に発光し得るようになる。
更に、発光ダイオードの指向特性と小径部分の形状寸法との関係を適宜に設定することにより、発光面の光度分布をある程度任意に設定することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１（Ａ）は、比較のために掲げた従来例、（Ｂ）は本発明の実施形態における断面図である。
（図１（Ａ）参照）矢印ａは、発光ダイオード３の主光軸方向に出射した光束の光路を表している。
発光ダイオードから投射される光束は、角θの範囲に規制されている。角度φは主光軸に対する偏り角であって、発光ダイオードの仕様規格において、指向特性として定められており、一般に１０〜５０度である。
しかし実際の発光ダイオードは、『上記指向特性角度範囲に均一な強さの光束を投射し、該指向特性角度外には一切出射しない』という訳のものではなく、図示の矢印ｃ方向にも「強くない光」を出射し、図示の矢印ｂ〜ｃの範囲で出射した光が、導光板の面発光分布を不均一ならしめている。
【００１２】
本図１（Ｂ）のように、保持孔５の「導光板側の端付近」を小径に形成して絞り部８を構成する。
上記小径の絞り部は、矢印ａ、矢印ｂ方向の光に影響を与えること無く、矢印ｃ方向の光を遮蔽して絞り効果を発揮する。
本実施例では（図１（Ｂ）参照）保持孔５の中心線を導光板１の端面に対して垂直に設定した。これにより、発光ダイオードの取り付け姿勢が規制される。
そして、絞り部８の形状は、「砲弾形の発光ダイオードの先端を覆う形」とした。小径の開口部の形状寸法を、該発光ダイオードの指向特性範囲内の光束を妨げないように設定することにより、面発光の光度分布を任意に変化させることができる。
【００１３】
本実施形態のＨ形ソケット４は白色アクリルで構成してあるので、絞り部８で遮られた光は該Ｈ形ソケット内に入射して迷光（制御されていない光）となり、Ｈ形ソケットの外周面で全反射を繰り返した後、最終的にはその一部分が導光板１内に入射して有効光となる。このため、絞り部８を設けたことにより光束の有効利用率が向上し、導光板が明るく発光する。
本発明を実施する場合、導光板とソケットとを同様ないし類似の材質とし、光学的特性、特に屈折率をほぼ等しくすると、光束の有効利用率が一層高くなり、導光板の発光量が増加するので好適である。
ただし、本発明を実施する際、ソケットの形状や材質はこの実施例のように限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（Ａ）は比較のために示した従来例の断面図、（Ｂ）は本発明の実施形態を描いた模式的な断面図。
【図２】面発光装置に関する公知技術を説明するために示したもので、（Ａ）は導光板を用いた古典的な装置の模式的斜視図、（Ｂ）は発光ダイオードを用いた改良装置の模式的斜視図。
【図３】未公知の発明に係る面発光装置の１例を示し、（Ａ）は部分断面正面図、（Ｂ）は側面断面図。
【符号の説明】
【００１５】
１…導光板
２…蛍光管
３…発光ダイオード
４…Ｈ形ソケット
４ａ…フランジ
４ｂ…ウェブ
４ｃ…フランジ
５…保持孔 
６…回路基板 
７…ハンダ 
ａ…主光軸方向の出射光
ｂ…偏り角φの出射光
ｃ…偏り角φ以上の出射光 
θ…投光角 
φ…指向特性角度 
【図１】
2005285570.tif 000003
【図２】
2005285570.tif 000004
【図３】
2005285570.tif 000005