(57)【要約】【課題】照明範囲全体を略均一に照明し、点光源としてのＬＥＤを取り替えることなく、照明光の色を変更することができる面照明光源装置を提供すること。【解決手段】指向性の強い点光源２と、点光源２を取り付けるための孔が設けられた底面部３ａと、底面部３ａの各端辺から垂直に立設された側面反射部とを有するケーシング３と、底面部３ａと対向し、側面反射部により支持された光導通反射板５と、光導通反射板５の点光源２からの距離が遠い面と相対する面側に設けられた拡散板９と、を有する面照明光源装置１において、光導通反射板５は点光源２からの距離が遠くなるにしたがって光の透過率が上がり、光の反射率が下がるように形成されており、点光源２からの照射光が照射される領域に発光体８が取り付けられている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
指向性の強い点光源と、
前記点光源を取り付けるための孔が設けられた底面部と、前記底面部の各端辺から垂直に立設された側面反射部とを有するケーシングと、
前記底面部と対向し、前記側面反射部により支持された取り外し可能な光導通反射板と、
前記光導通反射板の前記点光源からの距離が遠い面と相対する面側に設けられた拡散板と、
を有する面照明光源装置において、
前記光導通反射板は前記点光源からの距離が遠くなるにしたがって光の透過率が上がり、光の反射率が下がるように形成されており、
前記点光源からの照射光が照射される領域に、前記点光源からの光を吸収して発光する発光体が配置されていることを特徴とする面照明光源装置。
【請求項２】
前記光導通反射板の前記点光源と対向する面側全面に前記発光体が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の面照明光源装置。
【請求項３】
前記光導通反射板の前記点光源と対向する面側であって、
前記点光源の光軸上の点を中心とし、所定の半径を有する領域に前記発光体が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の面照明光源装置。
【請求項４】
前記発光体は蛍光体であることを特徴とする請求項１〜３に記載の面照明光源装置。
【請求項５】
前記発光体は燐光体であることを特徴とする請求項１又は２に記載の面照明光源装置。
【請求項６】
前記発光体は前記拡散板の少なくとも一方の表面の全面に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の面照明光源装置。
【請求項７】
前記蛍光体の色は黄色蛍光体であり、前記点光源は青色発光ダイオードであることを特徴とする請求項４に記載の面照明光源装置。
【請求項８】
前記点光源は紫外発光ダイオード又は近紫外発光ダイオードであることを特徴とする請求項４に記載の面照明光源装置。
【請求項９】
前記ケーシング及び前記光導通反射板は超微細発泡光反射部材で形成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の面照明光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光体を用いた面照明光源装置に関し、さらに詳しくは、発光体含有層を有する光導通反射板を用いることにより、単色の発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」という）を用いながらも種々の色の照射光を発生させることができ、照明範囲全体を略均一に照明することができる面照明光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオードの研究、開発が急速に進み、様々なタイプのＬＥＤが開発・製品化され、幅広い分野で使用されている。ＬＥＤはその低消費電力、長寿命、小型といった特徴より、従来から電子機器等の動作表示灯として用いられてきた。これらのＬＥＤは、例えば液晶パネル用バックライト、各種の表示板、電光掲示板、電飾装置などにおいて多く使用されているが、照明分野においても使用されるようになってきている。この照明分野では、例えば、自動車用ヘッドライトないしテールライト、複数のＬＥＤを組み込んだ面状照明装置、管内にＬＥＤを組み込んで蛍光灯と同様に使用し得るようにした照明装置、内部にＬＥＤを組み込んだ電球状照明装置等に使用されている。
【０００３】
しかしながら、ＬＥＤは光の指向性が強いため、ＬＥＤ単体では照明としては使用し難い。そのため、ＬＥＤを照明用として用いるためには様々な工夫がされている。たとえば、ＬＥＤを光源として用いた、面状の均一な照度分布の照明光を得るための従来の面照明光源装置としては、光の放射面に光透過性の樹脂を設けて光を拡散させたものや、光の放射面に反射手段を設けて光を多重反射させたものが知られている（下記特許文献１参照）。
【０００４】
すなわち、下記特許文献１に記載の面照明光源装置５０は、図９に示すように、ＬＥＤ等の指向性の強い点光源５１と、所定面積の底面５２及び側面５３並びに開口５４を有し、内壁面に光を反射及び乱反射させる内側及び側面反射部が設けられたケーシング５５と、この開口５４を覆い、光を透過、反射及び乱反射させる放射側反射手段５６とを備え、ケーシング５５はその底面５２の中央部に点光源５１が配設され、放射側反射手段５６は、点光源５１の真上部分に所定範囲の中央反射部５７と、中央反射部５７の外周囲に外方反射部５８とを有し、外方反射部５８は一部光を透過、反射及び乱反射し所定の反射率を有する反射部材からなり、中央反射部５７は外方反射部５８の反射率より高い反射率を有する光透過性の反射部で形成されている。
【０００５】
この面照明光源装置５０は、ＬＥＤから放射された指向性の強い光を、中央反射部５７及び外方反射部５８を有する放射側反射手段５６とケーシング５５の内面との間で多重反射させ、放射側反射手段５６から均一な光強度の透過光を放射することができるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４２８０２８３号公報
【特許文献２】再表２００４／０９７２９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１に開示されている面照明光源装置によれば、１個のＬＥＤ等の指向性の強い点光源を用いても、ＬＥＤの放射方向の厚みを増大させることなく、広い面積にわたって均一な照明光を得ることができるという優れた効果を奏する。しかしながら、上記特許文献１に開示されている面照明光源装置では、照射光の色はＬＥＤの発光色によって限定されるため、多種多様な色の光が必要とされる用途においては、必要とされる色毎にＬＥＤの種類を換えるか複数個の発光色の異なるＬＥＤが配置されたケーシングが必要となり、コストアップにつながるという問題点が存在する。
【０００８】
一方、上記特許文献２には、図１０に示されるように、紫外線又は近紫外線を放射するＬＥＤ光源６１と、その前面側に配置された面体６２とを有し、面体６２として蛍光体および蓄光体のうちの１種以上とともに光透過性の無機質粒子を分散含有する光透過性の樹脂成形体からなるものを用いた発光面体構造体６０の発明が開示されている。上記特許文献２に開示されている発光面体構造体６０の発明によれば、面体６２に含有させる蛍光体ないし蓄光体の種類を換えることにより、各種の色の光を選択して照射できるという効果を奏することができる。
【０００９】
しかしながら、上記特許文献２に開示されている発光面体構造体６０の発明では、面体６２として蛍光体および蓄光体のうちの１種以上とともに光透過性の無機質粒子を分散含有する光透過性の樹脂成形体からなるものを用いているため、厚さが薄くなるようにして広い面積範囲にわたって発光ムラが生じなくなるようにするためには、例えばＬＥＤ光源６１として光拡散型紫外線ＬＥＤを用いたとしても、複数のＬＥＤ光源６１を約６０ｍｍ間隔で複数個配置する必要があるという問題点が存在する。
【００１０】
本発明は、上述のような従来技術の問題点を解決すべく完成されたものであって、照明範囲全体を略均一に照明することができ、ＬＥＤを取り替えることなく照明光の色を変更することができるとともに、照明領域に対し、取り付ける点光源の数が少なく、消費電力が小さい面照明光源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様の面照明光源装置は、指向性の強い点光源と、前記点光源を取り付けるための孔が設けられた底面部と、前記底面部の各端辺から垂直に立設された側面反射部とを有するケーシングと、前記底面部と対向し、前記側面反射部により支持された取り外し可能な光導通反射板と、前記光導通反射板の前記点光源からの距離が遠い面と相対する面側に設けられた拡散板と、を有する面照明光源装置において、前記光導通反射板は前記点光源からの距離が遠くなるにしたがって光の透過率が上がり、光の反射率が下がるように形成されており、前記点光源からの照射光が照射される領域に、前記点光源からの光を吸収して発光する発光体が配置されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の第1の態様の面照明光源装置によると、指向性の強い点光源を用いても、光導通反射板の点光源に対向する部分の光反射率が最も高くかつ光透過率が最も低く、前記点光源から遠ざかるにつれて光の透過率が上がり、光の反射率が下がるように形成されているため、光導通反射板の全面から均一な照明光を得ることができる。しかも、点光源からの照射光が照射される領域に、点光源からの光を吸収し発光する発光体が配置されているから、予め異なる色の発光体が取り付けられた光導通反射板を用意しておけば、この光導通反射板を適宜に取り替えることで、安価にＬＥＤからの照射光の色を変えることができるようになる。
【００１３】
また、本発明の第２の態様の面照明光源装置は、第１の態様の面照明光源装置において、前記光導通反射板の前記点光源と対向する面側に発光体が配置されていることを特徴とする。また、本発明の第３の態様の面照明光源装置は、第１の態様の面照明光源装置において、前記光導通反射板の前記点光源と対向する面側であって、前記点光源の光軸上の点を中心とし、所定の半径を有する領域に前記発光体が配置されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の第２及び第３の態様の面照明光源装置によると、発光体を配置する領域を減らすことで、発光体に吸収される光量が減り、光損失を低減することができると共に、点光源から照射された光と発光体から発された光を混色して任意の色調の照射光を得ることができるようになる。
【００１５】
また、本発明の第４の態様の面照明光源装置は、第１〜第３の態様のいずれかの面照明光源装置において、前記発光体は蛍光体であることを特徴とする。
【００１６】
本発明の第４の態様の面照明光源装置によると、点光源から照射された光と蛍光体から発された光を混色して任意の色調の色照明を得ることができる。
【００１７】
また、本発明の第５の態様の面照明光源装置は、第１又は第２の態様のいずれかの面照明光源装置において、前記発光体は燐光体であることを特徴とする。
【００１８】
本発明の第５の態様の面照明光源装置によると、発光体として燐光体を用いることで、交流電源を用いた照明で発生してしまう光のちらつきの度合を抑えることができる。
【００１９】
また、本発明の第６の態様の面照明光源装置は、第１の態様の面照明光源装置において、前記発光体は前記拡散板の少なくとも一方の表面の全面に設けられていることを特徴とする。
【００２０】
本発明の第６の態様の面照明光源装置によると、点光源からの光が実質的に全て発光体部分を透過するので、発光体からの光のみの純度の高い光を発する面照明光源装置が得られる。
【００２１】
また、本発明の第７の態様の面照明光源装置は、第４の態様の面照明光源装置において、前記蛍光体の色は黄色蛍光体であり、前記点光源は青色発光ダイオードであることを特徴とする。
【００２２】
第７の態様の面照明光源装置によれば、青色ＬＥＤから照射された青色光と蛍光体から発された黄色光を混色して白色光を得ることができるようになる。
【００２３】
また、本発明の第８の態様の面照明光源装置は、第４の態様の面照明光源装置において、前記点光源は紫外発光ダイオード又は近紫外発光ダイオードであることを特徴とする。
【００２４】
紫外発光ダイオード又は近紫外発光ダイオードを用いると、蛍光体をの発光効率が良好となるので、明るい面光源照明装置が得られる。なお、面照明光源装置の最外面には、念のために安全性向上の目的で紫外線ないし近紫外線吸収フィルター層を形成することが望ましい。
【００２５】
また、本発明の第９の態様の面照明光源装置は、第１〜第８の態様のいずれかの面照明光源装置において、前記ケーシング及び前記光導通反射板は超微細発泡光反射部材で形成されていることを特徴とする。
【００２６】
本発明の第９の態様の面照明光源装置によると、ケーシングおよび光導通反射板を形成する部材として、高光反射率及び低光透過率である超微細発泡光反射部材を用いることによって、点光源から照射された光を損失することなく、高い効率で利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る面照明光源装置の斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る面照明光源装置の分解斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る面照明光源装置に用いられている光導通反射板の上面図である。
【図４】図４Ａは図１のIVＡ−IVＡ線における断面図、図４Ｂは第１実施形態における変形例での面照明光源装置の断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る面照明光源装置に用いられている光導通反射板の点光源側から見た平面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る面照明光源装置の斜視図である。
【図７】図６のVII−VII線における断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る面照明光源装置の断面図である。
【図９】特許文献１に開示されている面照明光源装置の側断面図である。
【図１０】特許文献２に開示されている発光面体構造体の側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態を説明する。但し、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための面照明光源装置を例示するものであって、本発明をこれらに特定することを意図するものではなく、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものにも等しく適応し得るものである。
【００２９】
［第１実施形態］
まず、図１〜図５を参照して、本発明の第１実施形態に係る面照明光源装置を説明する。なお、図１は本発明の第１実施形態に係る面照明光源装置の斜視図、図２は本発明の第１実施形態に係る面照明光源装置の分解斜視図、図３は本発明の第１実施形態に係る面照明光源装置に用いられている光導通反射板の上面図、図４Ａは図１のIVＡ−IVＡ線における断面図、図４Ｂは第１実施形態における変形例での面照明光源装置の断面図、図５は本発明の第１実施形態に係る面照明光源装置に用いられている光導通反射板の点光源側から見た平面図である。
【００３０】
面照明光源装置１は、１辺の長さが例えば約２００ｍｍである正方形状の底面部３ａと、底面部３ａの各辺から垂直に立設されている高さが８ｍｍである側板部３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅと、底面部３ａに対向する面には開口３ｆが形成されているケーシング３と、ケーシング３の開口３ｆを塞ぐように取り付けられた光導通反射板５とで構成されている。底面部３ａの中央部には孔３０が開けられており、点光源２が挿通されている。点光源２はケーシング３に固定された図示を省略する基板に固定され、さらに外部の電源等に接続されている。点光源２は本実施形態においては一つの発光素子あるいは複数の発光素子を有する紫外発光ダイオードである。
【００３１】
ケーシング３は、高い光反射率を有する材料、例えば光反射率９８％、光透過率１％及び光吸収率１％の特性を有する超微細発泡光反射板等の材料で形成されており、ケーシング３の内壁面において、点光源２からの光を高い光反射率で反射することができるため、効率よく利用することができる。また、超微細発泡光反射板は軽量であるため、面照明光源装置１の重量を抑えることができる。さらに、超微細発泡光反射板は容易に入手可能であり、比較的安価であることから、面照明光源装置１を作製する場合にもコストを抑えることができる。
【００３２】
側板部３ｂ〜３ｅにはそれぞれ鉤爪部４が３つずつ設けられており、鉤爪部４を、光導通反射板５に設けられている係止孔６に通し、光導通反射板５とケーシング３とを係合させる。この鉤爪部４と係止孔６とで係合されることによって、光導通反射板５は容易に取り付け、取り外しができる。
【００３３】
光導通反射板５は所定の肉厚を有し、高い光反射率と低い光透過率を有する超微細発泡光反射部材等の材料で形成される。本実施形態では厚さは１ｍｍである。これにより、点光源２からの光を高い光反射率で反射し、効率よく利用することができ、また点光源２の真上部分においても一定の光が透過するので、点光源２の真上部分が暗くなりすぎることがない。また、超微細発泡光反射部材は容易に入手可能であり、比較的安価であることから、製造コストを抑えることができる。この光導通反射板２には、図３に示すように、点光源２の直上部分に中央光導通反射部７ａ、中央光導通反射部７ａの外周囲に外方光導通反射部７ｂが設けられている。
【００３４】
中央光導通反射部７ａの中央部、すなわち点光源２の直上部分には中央部７ａ１が設けられている。中央部７ａ１は高光反射率に形成されており、点光源２から放射される強い光を反射し、さらにその反射光が側面部３ｂ〜３ｅ、底面部３ａ及び光導通反射板５によって多重反射するようになっている。中央部７ａ１の光反射率は、光学反射板材の選択、この材料の加工（例、ハーフ溝の形成、板厚の調整）によって適宜設定され、これによって、光を効率よく利用することができるようになる。
【００３５】
中央部７ａ１の周辺すなわち外方光導通反射部７ｂとの境界部に周辺部７ａ２が設けられている。周辺部７ａ２には小径の孔が設けられ、中央部７ａ１に次いで光反射率を高くする一方で、一部の光を透過させるように設計されている。また、小径とすることで、所定の光透過率を有しながら点光源から放射される光が光導通反射板を直接導通しないようになっている。なお、この小径の孔は細溝などに変更してもよい。
【００３６】
外方光導通反射部７ｂには、円形の開孔７ｂ１が所定間隔で形成されている。開孔７ｂ１の孔径は前記中央光導通反射部７ａから外方へ離れるにしたがって徐々に大きくなる。また、細溝及び開孔７ｂ１は、点光源２から放射され側面部３ｂ〜３ｅ、底面部３ａ及び光導通反射板５によって１回以上反射した光を導通させるよう設計されている。なお、円形の開孔の代わりに、同心状の環状ないし方形状のスリットを設け、中央光導通反射部７ａから外方へ離れるほどその幅長が増加するようにしてもよい。上記のような構成を有する光導通反射板５を点光源２に対向して配置することにより、光源として光の指向性が強いＬＥＤを用いても均一な照度分布を有する照明光を得ることができる。
【００３７】
光導通反射板５の点光源２と対向している面側には蛍光体８が全面に塗布されている。本実施形態では蛍光体８の色は黄色としている。点光源２から照射された光はこの蛍光体８を少なくとも一度は透過し、ケーシング３内で反射されてケーシング３外へ、白色光として照射される。本実施形態では蛍光体８の色を黄色としているが、他の色の蛍光体を用いることによって、照明光の色を変えることができる。
【００３８】
また、図４Ｂ、図５に示されるように、蛍光体を塗布する範囲を限定してもよい。光導通反射板５Ａにおいて、蛍光体８が塗布されている範囲は、点光源２の光軸上の点を中心として、半径４ｃｍの円内である。本実施形態で用いられている点光源２はＬＥＤであり、光の指向性が強いため、指向角４５度までの直接光が光導通反射板５Ａで反射される範囲のみに蛍光体８を塗布することで、点光源２からの直接光のうち７割程度の光が蛍光体８に直接照射され、照明光の色を変えることができる。本変形例のように蛍光体８を塗布する領域を減らすことで、蛍光体８に吸収される光量が減り、光損失を低減することが出来る。また、用いる蛍光体８を減らすことができ、製造コストを低減することが出来る。
【００３９】
［第２実施形態］
次に、図６、図７を参照して、本発明の第２実施形態に係る面照明光源装置を説明する。なお、図６は本発明の第２実施形態に係る面照明光源装置の斜視図、図７は図６のVII−VII線における断面図である。
【００４０】
本発明の第２実施形態にかかる面照明光源装置１Ｂは、第１実施形態と共通する部分においては図示を省略、または同じ参照符号に添え字「Ｂ」を付与し、その詳細な説明は省略する。
【００４１】
第２実施形態において、面照明光源装置１Ｂには光導通反射板５から所定の距離離して拡散板９が配置されている。拡散板９の光導通反射板５Ｂと対向する面側には蛍光体８Ｂが塗布されている。光導通反射板５Ｂには蛍光体は塗布されていない。光導通反射板５Ｂから照射された照度の均一な紫外線光が、蛍光体８Ｂを透過することによって白色光となり、拡散板９を透過することでさらに照度の均一度が増す。
【００４２】
次に、図８を参照して、本発明の第３実施形態にかかる面照明光源装置を説明する。なお、図＊は本発明の第３実施形態に係る面照明光源装置の断面図である。
【００４３】
本発明の第３実施形態にかかる面照明光源装置１Ｃは、第１実施形態と共通する部分においては図示を省略し、その詳細な説明は省略する。
【００４４】
本発明には交流電源回路（図示省略）が取り付けられている。交流電源は当然電圧が一定ではない。ＬＥＤはかかる電圧によって明るさが変わるため、交流電源を用いたＬＥＤ照明装置は必ず光のちらつきが発生する。ちらつきを抑えるためには、最大電圧と最小電圧の差を小さくする、若しくは、照明の明るさの差を小さくする必要がある。最大電圧と最小電圧の差を小さくするためには、電源回路にコンデンサを取り付けることによって解決される。しかしながら、コンデンサを取り付けると回路自体が大きくなる、小型化するにはコストがかかってしまうなどの問題点がある。
【００４５】
照明の明るさの差を小さくするために、本発明の第３実施形態にかかる面照明光源装置１Ｃには、導通反射板５の点光源２と対向している面側には燐光体８Ｃが全面に塗布されている。燐光体は、光が照射されるとその後、マイクロ秒からミリ秒の間発光する。最大電圧時に照射された光によって燐光体８Ｃが発光することで、電圧が降下したときにも一定の照度を保つことができ、ちらつきを抑えることができる。すなわち、燐光体を用いることによって、時間的な照度の差を抑えることができる。
【符号の説明】
【００４６】
１、１Ａ、１Ｂ…面照明光源装置
２…点光源
３…ケーシング
５、５Ａ、５Ｂ…光導通反射板
８、８Ｂ…蛍光体
８Ｃ…燐光体
９…拡散板
【図１】
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【図２】
2013037788.tif 000004
【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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【図９】
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【図１０】
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