(57)【要約】      （修正有）【課題】省エネルギーのＬＥＤ式照明の面発光ユニットを提供する。【解決手段】傾斜のついた導光板１、または導光板１と同じ傾斜のついた片面又は両面にシボ艶消し処理をした拡散板、または導光板１と拡散板と白色の反射板をすき間が無いように組合せ互いに組み合わせた構造として、ＬＥＤ２を導光板１の入射面に配置して、その結果、最小限のＬＥＤ光で、面全体を効率良く発光させ、省エネルギー・省電力にする。【選択図】図１
2012230878.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤ光源を利用した照明ユニットにおいて、透明なプラスチックやガラスで作られた厚さに傾斜がある板状の導光板の厚い方から薄い方へ光るようにＬＥＤを設置し、そこから導光板内部に入った光を導光板の傾斜面で効率良く反射させる事を特徴とした、省エネルギー型のＬＥＤ式照明の面発光ユニット。
【請求項２】
ＬＥＤ光源を利用した照明ユニットにおいて、透明なプラスチックやガラスで作られた、内周が厚く、外周が薄い、厚さに傾斜があるドーナツ状の導光板で、内周面から外向きに光を発するようにＬＥＤを設置し、そこから導光板内部に入った光を傾斜面で効率良く反射させる事を特徴とした、省エネルギーＬＥＤ式照明の面発光ユニット。
【請求項３】
ＬＥＤ光源を利用した照明ユニットにおいて、透明なプラスチックやガラスで作られた傾斜がある導光板と、それと同様の傾斜がつき片面または両面の表面をシボ艶消し様に仕上げた形状の拡散板を備え組み合わせ、ＬＥＤ光を導光板内部で効率良く反射させて、導光板の１面から導き出された光を拡散板に通過させる事によって得られる均一な発光を特徴とした、省エネルギーＬＥＤ式照明の面発光ユニット。
【請求項４】
ＬＥＤ光源を利用した照明ユニットにおいて、透明なプラスチックやガラスで作られた傾斜がある導光板と、それと同様の傾斜がつき片面または両面の表面をシボ艶消し様に仕上げた形状の拡散板と導光板の傾斜面と対峙する面に白色の反射板を備え、それらを組み合わせ、ＬＥＤ光を導光板内部で効率良く反射させて、導光板の１面から導き出された光を拡散板に通過させる事によって得られる均一な発光を特徴とした、省エネルギーＬＥＤ式照明の面発光ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、ＬＥＤを用いて、プラスチックやガラスなどの導光板、もしくは導光板と対になる拡散板や反射板を利用して、光の屈折や反射の原理の応用で、任意の面を均一に面発光させて照明ユニットとするための導光板、拡散板、反射板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  現在、一般家屋をはじめ、工場事業所、自動車、航空機、船舶の照明器具の光源には、従来からの白熱電球や蛍光灯に加えて、ＬＥＤが採用されている。白熱電球や蛍光灯はその歴史が古く、世界的に普及しており、現在製造コストも安く抑えられているが、比較的消費電力が大きく、作動寿命も短命である。
新たな光源であるＬＥＤについては消費電力が抑えられ長寿命である。【０００３】  照明の光源としてのＬＥＤは電力消費量が少なく、省電力、省エネルギー、長寿命、の面から需要が増加している。しかし、ＬＥＤの欠点として、光の指向角度が狭く、空間などの広範囲を均一に照明する場合や自動車の室内灯、方向指示器、航空機内の非常案内灯は広範囲からの視認性が必要であり、それらには不向きな特徴を有する。【０００４】  従来のＬＥＤ光源を利用した白熱電球や蛍光灯の代用製品は、多種多様な方法で、光を拡散させるが、透過経路上に光の障害物を配しているために、照明効率が悪く、本来ＬＥＤの持つ明るさとならない。その問題を電力量の増大で補っており、その結果、発熱量の増大を伴うために、放熱にコストを要している。【０００５】  照明の光源として、ＬＥＤを使用した場合は、その指向角度の狭さから、肉眼で直視すると、その眩しさから、直後の視界が制限される事による危険を回避する事が必要となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  本発明は、照明の光源としてのＬＥＤの欠点として、光の指向性が狭く、空間などの広範囲の均一な発光照明には不向きである欠点を導光板の材質や形状及びＬＥＤの配置で、広範囲で均一な発光で照明を可能とする事を課題としている。【０００７】  本発明は、ＬＥＤの発光指向角の特性を利用することにより、不要な発光を抑えた効率の良い面発光照明を可能にする導光板と拡散板の材質や形状、及びＬＥＤの配置とする事を課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  現在、照明器具光源には、従来からの白熱電球や蛍光灯に加えて、ＬＥＤが採用されている。白熱電球や蛍光灯は、比較的消費電力が大きく、作動寿命も短命であるが、新たな光源であるＬＥＤを照明の光源として使用した場合は、電力消費量が少なく、省エネルギー、長寿命、地球温暖化防止、の特徴を持つ照明ユニットとなる。【０００９】  ＬＥＤを照明の光源として使用した場合の欠点として、光の指向角度が狭く、広範囲照明には不向きな特徴を有するが、本発明の導光板を採用する事で、ＬＥＤ光源であっても広範囲の空間を均一に照明する事が可能な照明ユニットとなる。【００１０】  ＬＥＤを照明の光源の特徴として光の指向角度が狭く、不用意に発光点を直視した場合には危険である。本発明はＬＥＤ光を均一に発光させた上で、導光板と同一、若しくは、ＡＢＳ樹脂、スチロール樹脂で製作し、片面もしくは両面にシボ艶消し加工を施した拡散板を発光面上に設けることで、より一層光を拡散させＬＥＤ光源を直視した時のような眩しさのない、面で１８０度近い広範囲から視認が可能な安全な照明ユニットとなる。【００１１】  ＬＥＤ光源を効率の良い反射・全反射を実現し、不必要な発光を抑え、より少ないＬＥＤで面発光させるために導光板の材質は、光の透過に優れた材である、ガラス、メタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂を使用することで解決する。【００１２】  ＬＥＤ光源で、広範囲に均一で、尚且つ光漏れロスの少ない照明とするには、入射した光を反射臨界角以内で全反射させる角度で、導光板の形状に角度を設けて、発光させたい任意の面に光を集中させる。全反射は、屈折率が大きいところから小さいところに光が入り起きる最も小さな入射角のことであり、臨界角θｃは以下のように表される。
2012230878.tif 000003
この事から、空気の屈折率を１．０とし、メタクリル樹脂の屈折率を１．４９とした場合に、全反射する臨界角度が約４２度となり、ポリカーボネートやガラスでも、ほぼ同様の角度で全反射となる。そのことから、ＬＥＤの発光指向角度が３０度の場合では、導光板の反射面は光の入射面に対して２４．５度を基準とし前後５度以内に設定し、全反射の効果によりロスのない反射とする。【００１３】  より少ないＬＥＤ光源で、均一な照明とするための、ＬＥＤの使用数については、発光させる面の面積と必要とする輝度により調整が可能であるが、最適反射角度である２４．５度以下の角度である３〜２４．４度であっても導光板の発光面と向かい合わせる面の外側に、白色の反射板を設置する事で効率よく面発光させる事が出来る。【００１４】  より少ないＬＥＤ光源で、均一な照明とするための、ＬＥＤの使用数については、その発光角度、指向角度で、発光させようとする面をほぼ満たす数量が必要となるが、ＬＥＤ指向角が３０度で、発光させようとする面が光源に対して３６０度の円形である場合は、３６０度に対して均一の角度ごとに外向きに発光するＬＥＤを配置する。【００１５】  ＬＥＤ光源で、広範囲の均一な照明とするためには、ＬＥＤ光を効率よく導光板内部に導く必要があるが、ＬＥＤ光の入射面の導光板形状としては、曇りのない平面であり、その面に対してＬＥＤ光の発光指向中心が９０度の直角が理想であり、８５〜９５度を保つ。【００１６】  ＬＥＤ光源で、空間全体などの広範囲の均一な照明とするために、ＬＥＤ光を効率よく導光板内部に導くためのＬＥＤの配置は、導光板ＬＥＤ光の入射面に接する、若しくは、可能な限り近接の１ｍｍ以内の位置とする。【００１７】  ＬＥＤ光源を効率の良い反射・全反射を利用することで、不必要な発光を抑え、より少ないＬＥＤで面発光することにより、過大な電力を必要とせず、省エネルギーの照明ユニットとして使用する事が可能となる。
本発明は、以上の構成からなるＬＥＤ式照明の面発光ユニットである。
【発明の効果】
【００１８】  導光板と対になる、拡散板を導光板と同一の角度、形状として組合せた場合は、板型と比較して、薄型の面発光照明が可能となる。【００１９】  導光板と対になる拡散板を着色する事により、ＬＥＤ光と異なる発光色を得る事が出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の全体図である。
【図２】本発明の発光面側から見た形状とＬＥＤ光の図である。
【図３】本発明の側面（断面）から見た形状とＬＥＤ光の図である。
【図４】本発明の基本的な発光原理の図である。
【図５】本発明の拡散板と反射板を利用する場合の横側から見た図
【図６】本発明の導光板と同じ形状の拡散板と反射板を利用する場合の横側から見た図
【図７】板状の拡散を表したものである。
【図８】本発明の導光板と同じ形状の拡散板を表したものである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】  本発明の発光ユニットの形状として、角型板型、及び円形丸型の２型についての導光板１、拡散板６と８、を透明樹脂で製作する。
【００２２】  本発明の発光ユニットの形状に合わせた形状の導光板１、もしくは導光板１と拡散板６と８、もしくは導光板１と拡散板６と８と反射板１０を組み合わせて使用する。
【００２３】  本発明の発光ユニットの光源に用いるＬＥＤ２の形態は、砲弾型、チップ型上面発光、チップ型側面発光について、同一の形態の単独もしくは複数個を利用する。
【００２４】  本発明の発光ユニットの光源に用いるＬＥＤ２の発光色は、赤、青、黄色、緑、アンバー、白、など色を問わず、同一色もしくは組合せで用途に応じた使用が出来る。
【００２５】  本発明の発光ユニットの光源に用いるＬＥＤの出力輝度については、照明ユニットの大きさや必要とする明るさに合わせて選定し、必要に応じて放熱や防水を講じて使用する。
【００２６】  本発明の発光ユニットの光源に用いる拡散板６および、導光板１と同じ角度の傾斜面を持つ拡散板８を着色することで用途に応じた使用が出来る。
【００２７】  図１は、本発明のＬＥＤ式面発光照明のための導光板の利用例である。図２は、プラスチックまたはガラスの導光板１とＬＥＤ２の配置と光を当てる方向を導光板１の発光面側から表し、図３は、それらを導光板１の側面断面側から表しており、導光板１に向けて厚い方から薄い方向にＬＥＤ２の光を当てる。図４は、光が導光板１の内部で反射した結果、発光する面と導光板１の反射面角度５を表しているものである。図５は、板状拡散板６と導光板１のる配置を表している。また、発光面３からの光を拡散板で広がる光７と、導光板１の反射面角度５が最適な角度にならない場合に使用する反射板１０の発光面にはシボ仕上げを施し、その配置を表しているものである。図６は導光板、拡散板の形状が、共に円形丸型の場合を示している。
図７は、板状、シート状の拡散板６とシボや艶消し仕上げとなる拡散板発光面９を示している。図８は、導光板１と同じ反射面角度５の形状を有し、薄型化を図る場合に用いる、導光板と同じ角度の傾斜面を持つ拡散板８の全体図である。
【符号の説明】
【００２８】  １  導光板
２  ＬＥＤ
３  発光面
４  ＬＥＤ発光方向、光源から光の進み方
５  導光板の反射面角度
６  板状の拡散板
７  拡散板で広がる光
８  導光板と同じ角度の傾斜面を持つ拡散板
９  拡散板発光面
１０  反射板
【図１】
2012230878.tif 000004
【図２】
2012230878.tif 000005
【図３】
2012230878.tif 000006
【図４】
2012230878.tif 000007
【図５】
2012230878.tif 000008
【図６】
2012230878.tif 000009
【図７】
2012230878.tif 000010
【図８】
2012230878.tif 000011