(57)【要約】【課題】  導光板３を用い，高い照度を確保して白色蛍光灯に代替使用できるようにパネル光源Ａを提供する。【解決手段】  導光板３の出光面に２枚構成のプリズムシート４ａ，４ｂを積層配置するとともにこれらプリズムシート４ａ，４ｂはそのプリズムを縦横に直交するように交差して重合して配置する。ケース１の底面に反射シート２を配置して，導光板３，２枚構成のプリズムシート４ａ，４ｂ，防塵処理を施した保護パネル５を収納してパネル光源Ａとする。プリズムシート４ａ，４ｂの重合によって，１ｍ直下位置の照度が２５０ルクスと，白色蛍光灯の１．６倍程度となり，また照明光の外周が囲繞されるように区画され，導光板３の相似形をなすように照明光が供給され，例えば高速道路の隧道の壁面に設置すると，運転者に眩しさを与えずに道路面を有効に照明するものとなる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導光板と，その出光面に積層配置して該出光面からの出射光を光の屈折によって集光するプリズム面材とを備えたパネル光源であって，上記プリズム面材を上記出射光の１次集光用と２次集光用の２枚構成とし且つ該２枚構成のプリズム面材の光の屈折方向をその１次集光用と２次集光用との間で縦横直交状に交差してなることを特徴とするパネル光源。
【請求項２】
上記導光板の出光面に対する１次集光用のプリズム面材と２枚構成のプリズム面材相互をそれぞれ直付け状としてその積層配置を直接に行ってなることを特徴とする請求項１に記載のパネル光源。
【請求項３】
上記２枚構成のプリズム面材の表面に透明の保護シート又は保護パネルを更に積層配置してなることを特徴とする請求項１又は２に記載のパネル光源。
【請求項４】
上記プリズム面材をプリズム成形シート又はプリズム成形パネルとしてなることを特徴とする請求項１，２又は３に記載のパネル光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，例えば構築物の天井や壁面に設置することによって照明を行うように使用するパネル光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種照明の光源として，一般に線光源の蛍光灯が用いられるとともに，例えば高速道路の隧道の如きには該蛍光灯の他，点光源のハロゲンランプ等も用いられている。
【０００３】
一方，導光板は一般に液晶バックライトに多用されるところ，該液晶バックライトにおいては，照明光を液晶画面の全面に亙って可及的に均一化するものとされ，そのために導光板の出光面からの出射光を先行して拡散し且つ導光板の導光パタンの透けを防止するために光拡散面材として拡散シートを積層配置する一方，該拡散シートによって先行して拡散した出射光を正面側に向けて集光して輝度向上を行うとともに，例えば横方向の視野角を拡大するためにプリズム面材としてプリズムシートを積層配置したものとされ，これによってＴＶ受像機の視認位置における液晶画面における輝度の均一性と視野角を確保したものとされる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１０８５０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
蛍光灯やハロゲンランプの照明は，そのランプ寿命に応じて定期的なランプ交換を行う必要があり，必ずしも使い勝手がよくなく，これに代わる長寿命の照明手段が求められるところ，液晶バックライトに用いられる導光板は，例えば冷陰極蛍光灯や，高輝度のＬＥＤを用いることによって，相当程度の輝度を確保するとともに光源の寿命を大きく延長することが可能になることから，導光板を用いた照明手段を実用化できれば，従来の線光源や点光源に代わるものとして，住宅，公共施設，家具，隧道等の各種用途に幅広く用いることができる。
【０００６】
しかし乍ら，液晶バックライトは，導光板による液晶画面の背面照明の可及的な均一化と視野角の，例えば横方向の拡大を重視するものであるため，背面照明以外の用途に用いるには適当ではなく，その構成に基づいて，これを光源から離れた位置に照明光を供給する光源とするには，照明位置における照度が低く，また視野角の拡大によって照明光のロスが生じ易いという問題点があり，従ってこれを実用に供することは困難である。
【０００７】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので，その解決課題とするところは，導光板を用いることによって上記各種用途におけるように，光源から離れた位置に照明光を供給する光源として相応しい照度を確保することによって実用に適したパネル光源を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題に沿って本発明は，導光板に，２枚構成の集光用のプリズム面材を積層配置して，導光板の出光面からの出射光にこれらプリズム面材の光の屈折による１次集光と２次集光を順次施すとともに１次集光と２次集光をその光の屈折方向を直交して交差するようにすると，集光のダブル効果による輝度向上と，光の屈折方向の交差による外周が囲繞されて光源の形状と相似形をなす照明光の供給とこれによる光のロス防止によって，例えば光源から１ｍ直下位置で，２０ｗ／ｈの白色蛍光灯（径３５ｍｍ，長さ６００ｍｍ）が１６０ルクスであるに対して，１２ｗ／ｈのＬＥＤを用いた導光板のパネル光源（３００ｍｍ×３００ｍｍ）は２５０ルクスという如くに，蛍光灯に対して１．６倍程度といった高い照度を呈するものとなり，従って縦横の寸法を適宜に設定することにより，例えばオフィス，店舗，廊下，高速道路における隧道に用いられる一連配置の蛍光灯に代替使用する如き用途を含めて，少なくとも線光源の蛍光灯代替用途において実用性に適したものとなし得るとの知見に基づいてなされたものであって，即ち請求項１に記載の発明を，導光板と，その出光面に積層配置して該出光面からの出射光を光の屈折によって集光するプリズム面材とを備えたパネル光源であって，上記プリズム面材を上記出射光の１次集光用と２次集光用の２枚構成とし且つ該２枚構成のプリズム面材の光の屈折方向をその１次集光用と２次集光用との間で縦横直交状に交差してなることを特徴とするパネル光源としたものである。
【０００９】
請求項２に記載の発明は，上記に加えて，パネル光源として，例えば液晶バックライトの如くに光拡散面材による輝度を均一化することは不要であり，また光拡散面材を用いると上記照度を得られない結果となり，従って導光板と２枚構成のプリズム面材はいずれも直付け状に直接に積層配置することが照度確保の上で好ましい形態とし得ることから，これを，上記導光板の出光面に対する１次集光用のプリズム面材と２枚構成のプリズム面材相互をそれぞれ直付け状としてその積層配置を直接に行ってなることを特徴とする請求項１に記載のパネル光源としたものである。
【００１０】
請求項３に記載の発明は，同じく上記に加えて，パネル光源として使用すると，その使用箇所によって程度の差があるも，表面に汚れが付着する可能性があることから，そのプリズム面材を塵埃から有効に保護するように，これを，上記２枚構成のプリズム面材の表面に透明の保護シート又は保護パネルを更に積層配置してなることを特徴とする請求項１又は２に記載のパネル光源としたものである。
【００１１】
請求項４に記載の発明は，同じく上記に加えて，パネル光源の厚さを抑制する上で，プリズム面材を好ましい形態のものとするように，これを，上記プリズム面材をプリズム成形シート又はプリズム成形パネルとしてなることを特徴とする請求項１，２又は３に記載のパネル光源としたものである。
【００１２】
本発明はこれらをそれぞれ発明の要旨として，上記課題解決の手段としたものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は以上のとおりに構成したから，請求項１に記載の発明は，導光板に，２枚構成の集光用のプリズム面材を積層配置して，導光板の出光面からの出射光にこれらプリズム面材の光の屈折による１次集光と２次集光を順次施すとともに１次集光と２次集光をその光の屈折方向を直交して交差するようにすると，集光のダブル効果による輝度向上と，光の屈折方向の交差による外周が囲繞されて光源の形状と相似形をなす照明光の供給とこれによる光のロス防止によって，例えば光源から１ｍ直下位置で，２０ｗ／ｈの白色蛍光灯（径３５ｍｍ，長さ６００ｍｍ）が１６０ルクスであるに対して，１２ｗ／ｈのＬＥＤを用いた導光板のパネル光源（３００ｍｍ×３００ｍｍ）は２５０ルクスという如くに，蛍光灯に対して約１．６倍といった高い照度を呈するものとなり，従って縦横の寸法を適宜に設定することにより，例えばオフィス，店舗，廊下，高速道路における隧道に用いられる一連配置の蛍光灯に代替使用する如き用途を含めて，少なくとも線光源の蛍光灯代替用途において実用性に適したパネル光源を提供することができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は，上記に加えて，導光板と２枚構成のプリズム面材をいずれも直付け状に直接に積層配置することによって照度確保の上で好ましい形態とすることができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は，同じく上記に加えて，パネル光源のプリズム面材を塵埃から有効に保護するものとすることができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は，同じく上記に加えて，パネル光源の厚さを抑制する上で，プリズム面材を好ましい形態のものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下図面の例に従って本発明を更に具体的に説明すれば，Ａはパネル光源であり，該パネル光源Ａは，導光板３と，その出光面に積層配置して該出光面からの出射光を光の屈折によって集光するプリズム面材４ａ，４ｂとを備えたものとしてあり，上記プリズム面材４ａ，４ｂを上記出射光の１次集光用と２次集光用の２枚構成とし且つ該２枚構成のプリズム面材４ａ，４ｂの光の屈折方向をその１次集光用と２次集光用との間で縦横直交状に交差したものとしてあり，本例にあって該パネル光源Ａは，上記２枚構成のプリズム面材４ａ，４ｂの表面に透明の保護シート又は保護パネル，本例にあっては保護パネル５を更に積層配置したものとしてある。
【００１８】
即ち，本例にあってパネル光源Ａは，ケース１と，該ケース１に収納した導光板３と，ケース１の底面と導光板の裏面間に介設した反射面材２と，導光板３の出光面に積層配置した上記２枚構成のプリズム面材４ａ，４ｂと，その表面の保護パネル５と，パネル光源の１次光源として導光板３の対向一対の入射端面に臨設した高輝度のＬＥＤ６とを備えたものとしてある。
【００１９】
ケース１は，例えば一面開口のボックス状に板材を折曲加工して，導光板３と上記高輝度のＬＥＤ６を収納する内法寸法を有するアルミ製のケース本体１１と，板材の折曲加工又は押出成形加工によってケース本体１１の開口側端部を覆う同じくアルミ製のＬ字部材１２とを備えたものとしてあり，該ケース本体１１及びＬ字部材１２をアルミ製としたことによって，高輝度のＬＥＤ６の発熱を放熱し，その蓄熱によるＬＥＤの劣化を防止するようにしてある。
【００２０】
導光板３は，透明アクリル樹脂パネルの裏面に導光パタンをスクリーン印刷又は一体成形によって配置した，３００ｍｍ×３００ｍｍ，３００ｍｍ×６００ｍｍ，３００ｍｍ×９００ｍｍのように，例えば基準幅を３００ｍｍとして，その長さを基準幅又はその倍数とした面積にして平面方形乃至矩形をなすものとしてあり，その対向する一対の端面，例えば上下一対の端面を入射端面とし，またこれと交差する対向する一対の他の端面，例えば左右一対の端面を鏡面仕上げした反射面としてある。
【００２１】
反射面材２は，高反射性を有する金属乃至合成樹脂の面材を使用して，入射端面から導光板内に供給した入射光を出光面側に反射して出射光とするように，導光板３の裏面に接触するように，例えば上記ケース本体１１の底面に接着する等して，該導光板３の裏面とケース本体１１間に介設してあり，本例にあって該反射面材２は，これを反射シートによるものとし，該反射シートは，例えば白色度，反射率を高度に確保した発泡ポリエステル樹脂製のものとしてある。
【００２２】
本例にあってプリズム面材は，上記導光板３の出光面に対する１次集光用のプリズム面材４ａと２次集光用のプリズム面材４ｂ相互をそれぞれ直付け状としてその積層配置を直接に行ったものとしてあり，従って導光板３の出光面とプリズム面材４ａ間及び２枚構成のプリズム面材４ａ，４ｂ間には，拡散面材としての拡散シート等の他の面材を介在することなく，これらがそれぞれ直接に面接するように，その積層配置を行ってある。
【００２３】
プリズム面材４ａ，４ｂは，これをプリズム成形シート又はプリズム成形パネルとしてあり，本例にあって該プリズム面材４ａ，４ｂは，プリズム成形シート，即ち，アクリル系樹脂層の表面に微小のプリズムを配置した単層のもの又は，例えばポリエステル系樹脂層等のフィルムベースに表面に微小のプリズムを配置したアクリル系樹脂層を積層した複層のものを使用してある。このときプリズム角度は，液晶バックライト用に９０度のものが多用されているが，照明光としての集光としては９０度以上，例えば１５０度，好ましくは１３０度のものを，その用途に応じて適宜選択して使用するのが適当である。即ち用途にもよるが，一般に９０度を下回ると，照度を得られるも，照明光がスポット的になる傾向が強まり，ある程度周辺に及ぶ照明範囲を確保すべきパネル光源Ａとして適当ではなくなる一方，１５０度を上回ると，逆に照明光が広がる傾向が強く，照明範囲内の照度を確保し難くなって適当ではなくなり，１３０度を上回るとこの傾向が生じるからである。プリズム角度を確保すれば，プリズムピッチ，プリズム高さ，プリズム配列形態等は適宜に設定することができ，従って，例えば中間に水平の平板の水平部分を介してプリズムを配列した形態のものとすることも可能であり，またパネル光源のプリズム面材として，薄肉のものに限る必要はないから，プリズムを成形した，例えばアクリル系樹脂等の樹脂成形パネルを使用することも可能である。
【００２４】
プリズム面材４ａ，４ｂは２枚を対として導光板の出光面に直付け状に載置するように直接に配置した２枚構成のものとするが，このときプリズム面材４ａ，４ｂは，そのプリズム面を導光板側とし，また非導光板側，即ち正面側とすることができ，またプリズム角度の異なるものを用い，更にプリズム成形シートとプリズム成形パネルを組合せて用いることもできる。
【００２５】
本例にあって上記プリズム成形シートは，そのプリズム角度を９０度，プリズムピッチを１００μｍ，プリズム高さを５０μｍのものを２枚用いて，それぞれ１次集光用，２次集光用として該２枚を重合して，導光板の出光面に積層配置してある。
【００２６】
２枚構成のプリズム面材４ａ，４ｂにおける光の屈折方向の縦横直交状の交差は，一方のプリズムに対して他方のプリズムを直交するように重合して双方のプリズムによって微細升目を形成して出射光を透過させて，出射光の屈折を行うようにしてその積層配置を行ってあり，該交差は，プリズム面材のプリズム成形面のプリズム列の方向を確認し，該プリズム列を，一方を縦方向に，他方を横方向に向けて重合して，これを行えばよい。これによってプリズム面材４ａが，導光板３の出光面からの出射光を１次的に集光して，その縦方向又は横方向への照明光の拡散を防止する一方，プリズム面４ｂが，該１次的に集光した出射光を，更に２次的に交差方向に向けて集光して横方向又は縦方向への照明光の拡散を防止するとともに１次的及び２次的の集光によってその照明光としての照度を可及的高度に上昇することができる。
【００２７】
保護パネル５は，透明度が高く，表面に防塵処理を施して防汚用とした，例えばアクリル系樹脂パネル，硝子パネルを用い，上記２枚構成のうち表側のプリズム面材４ｂに，その全面を被覆するように積層配置してある。
【００２８】
本例にあって１次光源のＬＥＤ６は，例えばフレキシブル基板にＬＥＤチップを配置したフレキシブルＬＥＤユニットを用いてあり，このとき該ＬＥＤユニットは，例えばＬＥＤチップの配置ピッチを１０ｍｍとした高密配置のものを用いて，例えば合計で１２ｗ／ｈの消費電力のものとしてある。
【００２９】
反射面材２，導光板３，プリズム面材４ａ，４ｂ，保護パネル５及びＬＥＤ６は，これらをケース１に収納してパネル光源Ａを形成するものとしてある。即ちケース１のケース本体１１には，上記のとおりその底面に反射面材２を固定する一方，上記導光板３の入射端面に対面するケース本体１１の対向する起立壁にフレキシブル基板の裏面を粘着テープ，接着剤等によって固定することによって，ＬＥＤ６を導光板３の入射端面に近接配置するようにそれぞれＬＥＤユニットを固定してあり，該反射面材２とＬＥＤユニットを固定した状態で，ケース本体１１の反射面材２に上記導光板３，２枚構成のプリズム面材４ａ，４ｂ及び保護パネル５を順次又は一括して積層配置するとともに該ケース本体１１にその開口端部を覆うようにＬ字部材１２を，ネジ止め，接着等によって固定して，該Ｌ字部材１２を，ケース本体に収納した導光板３，プリズム面材４ａ，４ｂ及び保護パネルを，保護パネル５側から抑える端部押えとするように，これらのケース１に対する固定を行ってある。
【００３０】
このように構成した本例のパネル光源Ａを，従来の白色蛍光灯（２０ｗ／ｈ）と対比して，光源から１ｍ離れた位置の照度を測定したところ，図３の結果であった。即ち光源の直下位置及び直下位置から５０ｃｍ離れた傾斜位置で，本例のパネル光源Ａの照度は，それぞれ２５０ルクス及び１３５ルクスであったのに対して，白色蛍光灯は１６０ルクス及び１２０ルクスであり，パネル光源は直下位置で白色蛍光灯の約１．６倍，傾斜位置で１．１倍であった。
【００３１】
このとき本例のパネル光源Ａに用いたＬＥＤ６寿命は５万時間，白色蛍光灯の寿命は１万時間であるから，寿命を除外して５万時間の消費電力を求めるとパネル光源Ａは６００ｋｗ，白色蛍光灯は１，０００ｋｗであり，これを１ｋｗを２１円として電気料金を求めるとパネル光源Ａは１２，６００円，白色蛍光灯は２１，０００円であり，また１ｋｗを０．３５８ｋｇとしてのＣＯ２排出量を求めるとパネル光源は２１４.８ｋｇ，白色蛍光灯は３５８ｋｇである。従って本例のパネル光源Ａを白色蛍光灯に代えて用いることによって，ランプ寿命を５倍に延長し，消費電力，電気料金，ＣＯ２排出量をそれぞれ６割に抑制できる。
【００３２】
本例のパネル光源Ａは，例えば図４に示すように，高速道路の隧道の照明に，隧道内壁面に道路面に向けてやや下向きに傾斜設置すれば，照明光は天井や対向壁に至らずに，運転に際して照明が必要な道路面を有効に照明するものとすることができる。またパネル光源Ａは，プリズム面材４ａ，４ｂを対としてそのプリズム方向を直交配置して光の屈折方向を縦横直交状に交差したことによって，１次，２次集光のプリズム面材４ａ，４ｂの積層配置の形態を問わずに，常に照明光の外周を囲繞することができる。従って上記高速道路の隧道に設置すれば，照明光が運転者側に向かうのを防止でき，無方向的に照明光を発する蛍光灯に見られるように，運転者に眩しさを与えることも有効に防止して，運転のし易さを確保した照明装置とすることができる。
【００３３】
パネル光源Ａは，その導光板３の幅，長さを，ケース１，反射面材２，プリズム面材４ａ，４ｂ，保護パネル５とともに変化することができるから，上記方形のものを単体又は複数，例えば一連の直列に配置する等の他，例えばパネル光源Ａを長尺化して上記隧道に使用することはもとより，オフィスやロビー等の天井に埋込設置して，メンテナンスの不要な照明装置として幅広い用途に使用できる。
【００３４】
更にパネル光源を平面乃至曲面の円形，楕円形等の適宜形状のものとすること，反射面材，導光板，プリズム面材及び保護パネルを一体的に固定して照明ユニットとすること等を含めて，本発明の実施に当って，パネル光源，導光板，プリズム面材，必要に応じて用いる保護シート，保護パネル，プリズム成形シート，プリズム成形パネル，あるいはケース，反射面材等の各具体的形状，構造，材質，これらの関係，これらに対する付加等は，上記発明の要旨に反しない限り様々な形態のものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】パネル光源のモデルを示す分解斜視図である。
【図２】パネル光源のモデルを示す縦断面図である。
【図３】パネル光源と蛍光灯の照度を示す対比図である。
【図４】パネル光源の用途例を示す正面図である。
【符号の説明】
【００３６】
Ａ  パネル光源
１  ケース
１１  ケース本体
１２  Ｌ字部材
２  反射面材
３  導光板
４ａ  プリズム面材
４ｂ  プリズム面材
５  保護パネル
６  一次光源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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