(57)【要約】【課題】  異なる色光を発する複数種類のＬＥＤランプのいずれを使用しても均一な面発光を得ることのできる面発光装置が求められている。【解決手段】  面発光装置１は、透光性を有する合成樹脂体２に、この合成樹脂体２とは異なる屈折率を有する多数の光透過粒体７，７，７，・・・を混入してランプ支持体２Ａを形成し、このランプ支持体２Ａに設けたランプ埋設穴１９にＬＥＤランプ３を埋め込み、ランプ支持体２ＡのＬＥＤランプ３後方の面１７を光反射層４で被覆してなる装置において、合成樹脂体２に対する光透過粒体７の混入比率を調整してランプ支持体２Ａの光透過率を１６％以上１８％以下に設定した構成にされている。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性を有する合成樹脂体に該合成樹脂体とは異なる屈折率を有する多数の光透過粒体を混入してランプ支持体を形成し、該ランプ支持体にＬＥＤランプを埋め込み、ランプ支持体のＬＥＤランプ後方の面を光反射層で被覆してなる面発光装置において、合成樹脂体に対する光透過粒体の混入比率を調整してランプ支持体の光透過率を１６％以上１８％以下に設定したことを特徴とする面発光装置。
【請求項２】
透光性を有する合成樹脂体に該合成樹脂体とは異なる屈折率を有する多数の光透過粒体を混入してランプ支持体を形成し、該ランプ支持体にＬＥＤランプを埋め込み、ランプ支持体のＬＥＤランプ後方の面を光反射層で被覆してなる面発光装置において、ランプ支持体前面の角縁部を切り欠いて切欠部を形成したことを特徴とする面発光装置。
【請求項３】
透光性を有する合成樹脂体に該合成樹脂体とは異なる屈折率を有する多数の光透過粒体を混入してランプ支持体を形成し、該ランプ支持体にＬＥＤランプを埋め込み、ランプ支持体のＬＥＤランプ後方の面を光反射層で被覆してなる面発光装置において、ランプ支持体の前面に半透明薄板材を積層し、該半透明薄板材前面の角縁部を切り欠いて切欠部を形成したことを特徴とする面発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤランプの光をランプ支持体の前面および側面から出射する面発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の面発光装置を図８に示す。図に示した面発光装置５１は、角板状に成型されたランプ支持体５２と、ランプ支持体５２の後側の面１７を被覆した光反射層４と、ランプ支持体５２の側面６，６，６，６の後部を被覆した光反射層４Ａ，４Ａ，４Ａ，４ａと、ランプ支持体５２の後面に埋め込まれたＬＥＤランプ３とから構成されている。ランプ支持体５２は透光性を有する合成樹脂体２を母材として構成され、この合成樹脂体２とは異なる屈折率を有する多数の光透過粒体３０，３０，３０，・・・（ポリエチレン粒子）および微粒の光反射粒体（図示省略）が合成樹脂体２に混入されて分散している。
【０００３】
上記の面発光装置５１において、ＬＥＤランプ３から発せられた光は、光透過粒体３０，３０，３０，・・・に入射して屈折したり粒体表面で反射し、あるいは光反射粒体の表面で反射する。一方、ランプ支持体２Ａの後方に進んだ光は光反射層４や光反射層４Ａで反射して側面６，６，６，６の前部や前面５に向けられる。このようにして、ＬＥＤランプ３から発せられた光は、光反射層４，４Ａとランプ支持体５２内で反射と屈折を繰り返すことにより、側面６，６，６，６の前部および前面５から出射するようになっている。このような面発光装置５１と同様の装置は、例えば下記の特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開平１１−２１９１３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、合成樹脂体２に対する光透過粒体３０の混入比率は、ＬＥＤランプ３の色光種により適正比率が異なっている。例えば、青色ＬＥＤランプで均一な面発光が得られる光透過粒体３０の混入比率であっても、緑色ＬＥＤランプに取り替えるとランプ支持体２Ａの外周部分が黒ずむ、いわゆる明暗ムラを生じることがある。これは、色によって光の強さが異なることに起因している。それでも、本発明者は、異なる色光を発する複数種類のＬＥＤランプについて、均一な面発光が得られる共通の混入比率が存在すると考えていたのである。
【０００５】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであって、異なる色光を発する複数種類のＬＥＤランプのいずれを使用しても均一な面発光を得ることのできる面発光装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る面発光装置は、透光性を有する合成樹脂体に該合成樹脂体とは異なる屈折率を有する多数の光透過粒体を混入してランプ支持体を形成し、該ランプ支持体にＬＥＤランプを埋め込み、ランプ支持体のＬＥＤランプ後方の面を光反射層で被覆してなる面発光装置において、合成樹脂体に対する光透過粒体の混入比率を調整してランプ支持体の光透過率を１６％以上１８％以下に設定した構成にしてある。
【０００７】
また、透光性を有する合成樹脂体に該合成樹脂体とは異なる屈折率を有する多数の光透過粒体を混入してランプ支持体を形成し、該ランプ支持体にＬＥＤランプを埋め込み、ランプ支持体のＬＥＤランプ後方の面を光反射層で被覆してなる面発光装置において、ランプ支持体前面の角縁部を切り欠いて切欠部を形成した構成にしてある。
【０００８】
そして、透光性を有する合成樹脂体に該合成樹脂体とは異なる屈折率を有する多数の光透過粒体を混入してランプ支持体を形成し、該ランプ支持体にＬＥＤランプを埋め込み、ランプ支持体のＬＥＤランプ後方の面を光反射層で被覆してなる面発光装置において、ランプ支持体の前面に半透明薄板材を積層し、該半透明薄板材前面の角縁部を切り欠いて切欠部を形成した構成にしてある。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る面発光装置によれば、ランプ支持体の光透過率が１６％以上１８％以下となるように設定されているので、いずれの色光を発するＬＥＤランプを用いた場合でも、ランプ支持体全体から斑なく均一で美しい面発光を得ることができた。
【００１０】
また、ランプ支持体前面の角縁部を切り欠いて切欠部を形成した場合は、角縁部をそのまま持つもののように角縁部で光が吸収されて減衰するといったことがないため、ランプ支持体における前面、切欠部、および側面の全体で明暗ムラなく一様に発光させることができる。
【００１１】
そして、ランプ支持体の前面に半透明薄板材を積層し、この半透明薄板材前面の角縁部を切り欠いて切欠部を形成した場合は、ランプ支持体から半透明薄板材内に入射した光の一部が、半透明薄板材の前面内側とランプ支持体前面との間で反射を繰り返して半透明薄板材の周縁部にもたらされるので、半透明薄板材前面の切欠部が第２の発明に係るランプ支持体前面の切欠部ほど大きく切り欠かれていなくても、半透明薄板材の前面、切欠部、およびランプ支持体の側面の全体で明暗ムラなく一様に発光させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下に述べる実施形態は本発明を具体化した一例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものでない。ここに、図１は本発明の一実施形態に係る面発光装置の外観図、図２は前記面発光装置の側断面図である。但し、図８に示した従来の面発光装置と同一の構成要素には、同一の符号を付すとともにその詳細な説明を省略することがある。
各図において、この実施形態に係る面発光装置１は、厚さＨが例えば１５ｍｍの角板状に成型されたランプ支持体２Ａと、ランプ支持体２Ａの後側の面１７を被覆して貼り付けられた光反射層４と、ランプ支持体２Ａの後面１７から前方向に穿設されたランプ埋設穴１９に埋め込まれたＬＥＤ（発光ダイオード）ランプ３とから構成されている。前記の光反射層４は、例えば０．１〜０．２ｍｍ厚の金属膜蒸着シートなどで構成されている。
【００１３】
ランプ支持体２Ａは、アクリル酸エステル樹脂などのような透光性を有する合成樹脂体２を母材とし、この合成樹脂体２とは異なる屈折率を有する多数の光透過粒体７，７，７，・・・と、光を反射する多数の光反射粒体８，８，８，・・・とが合成樹脂体２に混入されて分散している。光透過粒体７，７，７，・・・および光反射粒体８，８，８，・・・は合成樹脂体２がモノマー液の段階で混入されている。この場合、光透過粒体７，７，７，・・・は合成樹脂体２に対する混入比率が調整されることにより、ＬＥＤランプ３から放たれてランプ支持体２Ａの前面５から出射する光の光透過率が１６％以上１８％以下となるように構成されている。このようにして得られたランプ支持体２Ａは乳白色の外観を呈しており、埋め込まれているＬＥＤランプ３の存在は外から見た目に判らない。また、この面発光装置１において、ランプ支持体２Ａの前面５と側面６，６，６，６が交差する角縁部１８，１８，１８，１８は角張っている。
【００１４】
ＬＥＤランプ３はリードフレーム９の反射カップ１０内にＬＥＤチップ１１を搭載してなり、ＬＥＤチップ１１は別のリードフレーム１２にボンディングワイヤ（図示省略）により結線され、エポキシ樹脂またはシリコーン樹脂などからなる樹脂モールド１３に被包されている。ＬＥＤチップ１１よりも前方位置の樹脂モールド１３は半球レンズとなっている。ＬＥＤランプ３の両リードフレーム９，１２はリード線１４，１４を介して外部の電源および制御回路（いずれも図示省略）と接続されている。
【００１５】
上記のように構成された面発光装置１において、ＬＥＤチップ１１が通電されると、ＬＥＤランプ３から指向性の強い光が発せられる。ＬＥＤランプ３から発せられた光は、図３に示すように、光反射粒体８，８，８，・・・で反射して分散し、光透過粒体７，７，７，・・・では粒体内に入射して屈折したり粒体表面で反射する。そして、ランプ支持体２Ａの後方に向かった光は光反射層４で反射して前面５や側面６，６，６，６に向けて戻される。このようにして、ＬＥＤランプ３から発せられた光は、光反射層４とランプ支持体２Ａ内で反射と屈折を繰り返すことにより、前面５および側面６，６，６，６から出射する。
このように、面発光装置１はランプ支持体２Ａの光透過率が１６％以上１８％以下に設定されているので、いずれの色光を発するＬＥＤランプ３を用いた場合でも、ランプ支持体２Ａ全面で斑なく均一に美しく光り、ＬＥＤランプ３の設置位置も外からは視認できなかった。
【００１６】
ところで、上記の面発光装置１では、従来装置５１のような側面の光反射層４Ａを備えていないので、ランプ支持体２Ａの側面６，６，６，６全体から光が出射される。このように前面５からの光出射をいくぶん犠牲にしてでも側面６，６，６，６から前面５と同等の光密度で光出射をさせることは、面発光装置１の特徴構成のひとつである。
しかしながら、ＬＥＤランプ３から発せられる光の色によっては、図４に示すように、前面５からの出射光量の減少により、正面から見てランプ支持体２Ａの四辺の角縁部１８，１８，１８，１８周辺の領域１５が暗くなって黒ずみ、領域１５よりも内側の領域１６が明るくなるといった明暗ムラを生じることがある。
【００１７】
そこで、面発光装置１におけるランプ支持体２Ａの前面５の角縁部１８，１８，１８，１８を切り欠いて、図５および図６に示すような、曲率半径Ｒ１（例えば３ｍｍ程度）のＲ部（切欠部）２０，２０，２０，２０を形成した。このように製作された面発光装置１ａにおいて、Ｒ部２０，２０，２０，２０に到達した光はその位置から出射するので、面発光装置１のように角縁部１８，１８，１８，１８の近傍で光が吸収されて減衰するといったことがない。従って、ランプ支持体２Ａの前面５、Ｒ部２０、および側面６の全体で明暗ムラなく一様に発光する。
【００１８】
他方、図７に示した面発光装置１ｂは、ランプ支持体２Ａの前面５に半透明薄板材２１を接着剤で積層し、半透明薄板材２１の前面２３の四辺の角縁部を切り欠いて曲率半径Ｒ２（例えば０．８ｍｍ程度）のＲ部（切欠部）２２，２２，２２，２２を形成してある。半透明薄板材２１は、透明な合成樹脂体２とは異なる素材、例えば２〜５ｍｍ厚で半透明ないし微透光性のＡＢＳ樹脂で構成されている。
そこで、ランプ支持体２Ａから半透明薄板材２１に入射した光の一部は、半透明薄板材２１の前面２３の内側と、ランプ支持体２Ａおよび半透明薄板材２１の境界面との間で反射を繰り返して図中矢印Ｗのように進み、周縁部にもたらされる。従って、Ｒ部２２の曲率半径Ｒ２が前述の面発光装置１ａにおける曲率半径Ｒ１ほど大きくなくても、すなわち切欠き量が少なくても、半透明薄板材２１の前面２３、Ｒ部２２、およびランプ支持体２Ａの側面６の全体で明暗ムラなく一様に発光する。加えて、曲率半径Ｒ２は比較的小さいので、正面から見た場合、Ｒ部２２，２２，２２，２２の存在に気づきにくく、既述した面発光装置１の外観とほとんど変わらない印象を与える。また、半透明薄板材２１の被覆により、ランプ支持体２Ａの前面５が傷つくことを防止できる。
【実施例】
【００１９】
続いて、図１〜図３に示した面発光装置１に対応した実施例を説明する。アクリル酸エステルモノマー（三菱レーヨン製、アクリシラップＳＹ−４３０、重合物の屈折率（Ｄ／２０℃）１．４０）１００重量部、モノマー硬化剤（三菱レーヨン製、ＭＥＫパーオキサイド）１重量部、硬化促進剤（三菱レーヨン製、ＳＹ−Ａ）０．３重量部、二酸化チタン粉末（米山薬品工業製、光反射粒体）０．１重量部、および、非晶質湿式シリカ粉末（トクヤマ製、トクシール、屈折率（Ｄ／２０℃）１．４６、光透過粒体）５重量部を混合用の密閉容器に入れ、常温常圧下で十分に撹拌して混合したのち、密閉容器内を減圧に保持して混合物を真空脱泡した。脱泡後の混合物を型に流し込み、常温常圧下で１〜２日放置して硬化させた。これにより、厚さ（Ｈ）が１５ｍｍの板状の成型体が得られた。そして、成型体の背面側から内径４ｍｍのランプ埋設穴１９を前方向に穿設した。更に、成型体の後面全体に０．１〜０．２ｍｍ厚で光反射性の金属蒸着フィルムを光反射層４として貼り付けて、ランプ支持体２Ａを得た。この実施例では、白色光を発するＬＥＤランプ３をランプ支持体２Ａのランプ埋設穴１９に装着して用いた。
【００２０】
暗室内で前記実施例装置の前方５０ｃｍに照度計（ミノルタ製、型番：Ｔ−１０）を設置し、ＬＥＤランプ３を点灯したときにランプ支持体２Ａから出射した光の照度を測定した。このようにして得られた測定照度を、裸のＬＥＤランプ３の前方５０ｃｍの位置で測定したブランク照度で除することにより、ランプ支持体２Ａの光透過率（百分率）を算出した。前記のブランク照度は発光色の異なるＬＥＤランプごとに予め測定してある。このときの光透過率は１７．５％であった。
この実施例装置につき、異なる色光（白色、赤色、青色、緑色、エメラルド色、電球色、黄色、橙色、レモン色）を発する種々のＬＥＤランプ３に順次取り替えて点灯させた。その結果、この実施例装置は、いずれの色光を発するＬＥＤランプ３を装着しても、ランプ支持体２Ａの後面１７を除く全面で均一に美しく光り、ＬＥＤランプ３の設置位置もほとんど見分けがつかなかった。
【００２１】
比較例１．
非晶質湿式シリカ粉末（光透過粒体）を３．５重量部用いたこと以外は、前記の実施例と同様にして面発光装置を製作し照度測定を行なって光透過率を算出した。光透過率は１８．６％であった。この比較例１に係る面発光装置において、白色光や黄色光を発するＬＥＤランプ３を装着すると、実施例と同様均一に美しく光った。しかしながら、赤色光や青色光を発するＬＥＤランプ３を使用すると、赤色光や青色光がランプ支持体２Ａ内を抜けすぎてＬＥＤランプ３の存在、すなわちその設置位置が判ってしまい装置元来の特徴と高級感を損なうという不具合を生じた。
【００２２】
比較例２．
非晶質湿式シリカ粉末（光透過粒体）を８重量部用いたこと以外は、前記の実施例と同様にして面発光装置を製作し照度測定を行なって光透過率を算出した。光透過率は１５．８％であった。この比較例２に係る面発光装置によれば、人の目に強い印象を与える赤色光や青色光のＬＥＤランプ３を使用すると、均一に光った。しかしながら、人の目にやさしい黄色光や緑色光のＬＥＤランプ３を使用した場合は、ランプ支持体２ＡにおけるＬＥＤランプ３設置位置の周囲が明るくなりＬＥＤランプ３から遠い部分が暗くなる明暗ムラを生じた。
【００２３】
尚、上記の実施形態では光透過粒体として非晶質湿式シリカ粉末を用いたが、本発明の光透過粒体としては、他に例えばポリエチレン粉末などを用いることができる。
また、本発明の合成樹脂体を構成する素材としては上記のアクリル酸エステル樹脂以外に、例えばメタクリル酸エステル樹脂などを使用することもできる。
そして、本発明の光反射層は上記の金属蒸着フィルムフィルムの替わりに白色塗膜などでも代用可能である。また、ランプ支持体や半透明薄板材の角縁部に設ける切欠部はＲ部２０，２２のような曲面でなくてよく、例えば平面形状でも構わない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係る面発光装置の外観図である。
【図２】前記面発光装置の側断面図である。
【図３】前記面発光装置のランプ支持体内における光の進行状態を示す説明図である。
【図４】前記面発光装置の正面図である。
【図５】本発明の別の実施形態に係る面発光装置の外観図である。
【図６】前記別の面発光装置の側断面図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係る面発光装置の側断面図である。
【図８】従来の面発光装置の側断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１，１ａ，１ｂ  面発光装置
２    合成樹脂体
２Ａ  ランプ支持体
３    ＬＥＤランプ
４    光反射層
５    前面
７    光透過粒体
１７  面
１８  角縁部
１９  ランプ埋設穴
２０  Ｒ部（切欠部）
２１  半透明薄板材
２２  Ｒ部（切欠部）
２３  前面
【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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【図７】
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【図８】
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