JP4528911B2 - 光源装置およびこの光源装置を用いた照明装置 - Google Patents

Description

この発明は、光源装置およびこの光源装置を用いた照明装置に係り、さらに詳しくは、光源に指向性の強い点光源、例えば発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）などを用いた光源装置およびこの光源装置を用いて広い面積で均一な面状照明光を得ることができる照明装置に関するものである。これらの装置は、液晶パネル用バックライト、各種の表示板、電光掲示板、或いは自動車、鉄道車両および航空機などの機内照明用などの広い分野における照明装置として使用できるものである。

面状照明装置においては、例えば、液晶パネル用バックライトにみられるように、所定の肉厚および面積の板状体からなる拡散板を用いて、この拡散板の真下に蛍光灯などの光源を配設し、この光源で拡散板を直接照射して拡散板面を発光させる直下型の照明装置と、所定の肉厚および面積の板状体からなる導光板を用いて、この導光板の少なくとも一辺に蛍光灯、ＬＥＤ等の光源を配設し、導光板面を発光させるエッジライト型の照明装置とが知られている。

これらの直下型およびエッジライト型の照明装置のうち、直下型の照明装置は、光源と拡散板との間に所定の隙間、すなわち所定距離をあける構造となるので、この距離を短縮すると拡散板に光源の外形などが映し出されて見苦しくなり、照明品質が低下する恐れがある。また、光源に指向性の強いものを使用すると、光源真上の拡散板の輝度が極度に高くなり、他の照明エリアとの間に輝度差が発生して、均一な照明光を得ることができなくなる恐れがある。この輝度を均一化する方法として、拡散板と光源との距離を大きくすることも考えられるが、この方法を採用すると、離れた距離に比例して全体が暗くなって所望の照明光を得ることができず、また薄型化ができないなどの課題が出現する恐れがある。直下型の照明装置は、このような課題を抱えているので、用途によっては、このような直下型の照明装置を採用し難いことがある。

直下型の照明装置が上記のような課題を抱えていることから、この直下型の照明装置に代わってエッジライト型の照明装置が使用され、このタイプの照明装置が多く提案されている（例えば、下記特許文献１〜３参照）。

例えば、下記特許文献１には、エッジライト型の照明装置が開示されている。この照明装置は、発光ダイオードと、光導入部が平坦面に形成された官製ハガキ程度の大きさの導光板と、発光ダイオードからの光を反射する反射鏡とを備え、導光板の平坦面に発光ダイオードを装着するとともに、この発光ダイオードを反射鏡で覆った構成となっている。そして、発光ダイオードからの照射光は、反射鏡に照射されて、導光板に導入されるようになっている。この照明装置によると、発光ダイオードからの照射光は導光板に効率よく取り込まれることになる。

また、下記特許文献２には、ＬＥＤおよび光源ロッドからなる光源装置と、この光源装置からの照射光を導光する導光板とで構成された照明装置が開示されている。光源ロッドは、所定形状のプリズムアレイで構成されている。そして、この光源ロッドによって、ＬＥＤからの照射光が導光板を介して被照射物に照射されて、輝度が均等化されるようになっている。

下記特許文献３には、導光体の入光面に複数の発光ダイオードを等間隔に配置し、この発光ダイオードからの光を反射体で乱反射させ、その散乱光により導光体の出光面を面発光させて、導光体の出光面に対向配置された表示体を照光するレジ案内灯が開示されている。

特開２００５−１４９８４８号公報（段落〔００１２〕、図１） 特開２００１−２３６８１１号公報（段落〔００１２〕〜〔００１４〕、図１） 特開２００５−９９４０６号公報（段落〔００１６〕、〔００１７〕、図３）

上記特許文献１〜３の照明装置は、いずれも光源に指向性の強い点光源、すなわちＬＥＤを使用し、このＬＥＤを矩形状導光板の一辺又は全辺に１個ないし複数個を配設して導光面から均一な照明光を得ることができるエッジライト型の面状照明装置となっている。
しかしながら、このタイプの面状照明装置には、以下の課題が内在している。すなわち、その一つの課題は、所定の肉厚および大きさを有し比較的高価な導光板を必要とするので、大型化が難しくなっていることである。例えば、上記特許文献１の照明装置は、導光板は、官製ハガキ程度のガラス或いはアクリルを使用したものとなっているので、これ以上の大型化が難しい。また、強いて大型化しようとすると、大型の導光板が必要になり、しかも上記特許文献３の照明装置のように、複数個のＬＥＤが必要となって、これら複数個のＬＥＤを導光板の全辺の受光面に配設しなければならなくなる。そのために、照明装置の重量が増大し、かつ部品点数も多くなって組立て作業が面倒になり、さらにコストが高騰することになる。さらに、上記特許文献２の照明装置は、特殊形状の光源ロッドを必要としているが、この光源ロッドを使用しても大型化が難しくなっている。
他の課題は、発光面積を大きくするために大型化すると、それに比例して大型の導光板が必須となって、このような導光板は肉厚の厚いガラス板或いはプラスチック板が使用されるので、その重量が重くなり、それを組み込んだ照明装置の重量が増大し、価格も高騰することである。また、このような大型の導光板を用いると、光源から発光面までの光経路が長くなるために光の減衰が大きくなり、均一な照明光を得るのが難しく、しかも照度の高い照明光を得るのも難しくなる。なお、高い照度を得ようとすると、ハイパワーの光源が必須となってコストの高騰を招くことにもなる。
また、他の課題は、上記課題と関連するが、上記特許文献１、２の照明装置にみられるように光源を導光板の一辺に配置しても、光源から発光面までの光経路が長くなるために光減衰が大きくなり、結局、導光板の大きさが制限されるので、大型化ができないことである。

したがって、これまでのエッジライト型の照明装置は導光板を用い、この導光板の周辺に光源を配設する構造となるので小型の照明装置としては好適であるが、大型化に限界があるものとなっている。なお、従来技術の光源装置には、図示しないがカップ型或いはＵ字型の内壁に反射面を設けた反射フードを用い、この反射フードの底部にＬＥＤを配置して、このＬＥＤからの照射光を反射面で反射させて被照射面を照射する光源装置も知られている。しかしながら、このような光源装置では、照射光の照射範囲、すなわち被照明エリアを設定することができない。勿論、大面積の面状照明装置の光源装置にも使用することもできない。

本発明者は、これまでのエッジライト型の照明装置は導光板を使用するものとなっているので、大面積の面状照明光を得ることができないことに鑑み、如何にすれば指向性の強い光源であっても導光板を使用しないで大面積の面状照明光が得られるか、試行錯誤を繰り返して探求した。その結果、指向性の強いＬＥＤの発光点（面）と垂直線上にある最も強い照射光が通る光軸、すなわち指向角零度の光軸に対して、このＬＥＤからの照射光を一部遮光および反射させて所定方向へ偏向させる反射板、いわゆる光偏向反射板を所定角度に傾斜して配設すれば、照射光の照射エリアを所定のエリア、すなわち照明エリアに設定できることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成させるに至ったものである。

そこで、本発明の目的は、指向性の強い点光源を用いても、照明範囲を集中させることなく、適度に分散させて所望の照明エリアを設定して照明できる光源装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、エッジライト型の照明装置にあって、ＬＥＤのような指向性の強い点光源を用いても、従来技術が必須としていた導光板を不要にし、光源の光利用率を高め、広い面積で均一な面状照明ができしかも軽量な照明装置を提供することにある。

前記課題を解決するために、本願の請求項１にかかる発明の光源装置は、指向性の強い点光源と、前記点光源が設けられる底部および前記底部の対向する両辺部から外方向へ所定長さ延設されて端部が開放された対向する一対の側方反射部を有し、内部に前記底部および一対の側方反射部で囲まれた所定大きさの内部空間が設けられて、内壁面が反射面で形成された反射フードと、前記点光源からの照射光を所定の方向へ偏向させる一対の第１、第２の光偏向反射板と、を備え、前記第１、第２の光偏向反射板は、所定の長さおよび幅長を有し表裏面が高反射率の板状面で形成されたものからなり、前記反射フードは、前記底部に前記点光源が少なくとも一個設けられて、前記第１、第２の光偏向反射板は、前記反射フードの反射面との間に所定の隙間をあけ、且つ前記点光源の指向角零度を通る光軸を間に挟んで互いに所定の隙間をあけ、すなわち前記点光源に近接した方がその隙間が大きく、離れた方の隙間が小さくなるようにして、前記光軸に対してそれぞれ所定の傾斜角度αをなして配設されていることを特徴とする。

また、本願の請求項２にかかる発明の光源装置において、前記反射フードは、前記底部および一対の側方反射部が長手方向に所定長さ延設されて、前記延設された底部の長手方向に所定の間隔をあけて前記点光源が複数個配設されて、前記内部空間は、前記複数個の点光源の間が仕切り反射板で仕切られて、前記仕切り反射板で前記第１、第２の光偏向反射板が支持されていることを特徴とする。

また、請求項３にかかる発明の光源装置において、前記第１、第２の光偏向反射板は、前記点光源から最も離れた各端辺部が前記反射フードの隙間間に位置し、又は前記隙間から外方へ突出していることを特徴とする。

また、請求項４にかかる発明の光源装置において、前記傾斜角度αは、６度から３０度の範囲にあることを特徴とする。

また、請求項５にかかる発明の光源装置において、前記反射フードは、高い光反射率に加えて乱反射する反射材、前記第１、第２の光偏向反射板および前記仕切り反射板は、高い光反射率で光吸収率および光透過率が低く且つ乱反射する反射材でそれぞれ形成されていることを特徴とする。

また、請求項６にかかる発明の光源装置において、前記反射フード、前記第１、第２の光偏向反射板および前記仕切り反射板は、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。

また、請求項７にかかる発明の光源装置において、前記点光源は、１個の発光素子又は複数個の発光素子を集合した発光ダイオード又はレーザーダイオードであることを特徴とする。

また、請求項８にかかる発明の照明装置は、所定の幅長および長さを有する矩形状の２枚の第１、第２の光拡散部材が所定の隙間をあけて対向して配設され、前記第１、第２の光拡散部材の少なくとも一端辺の隙間に、請求項１〜７のいずれか１つに記載の光源装置が配設されていることを特徴とする。

また、請求項９にかかる発明の照明装置において、前記第１、第２の光拡散部材は、それらの光反射率が前記点光源に近い側が高く且つ前記点光源から離れるにしたがって低減し、一方、光透過率が前記点光源に近い側が低く前記点光源から離れるにしたがって高く設定されているものであることを特徴とする。

また、請求項１０にかかる発明の照明装置において、前記第１、第２の光拡散部材は、いずれか一方の光拡散部材が反射板であることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、指向性の強い点光源を用いても、照明範囲を所定の箇所に集中させることなく、適度に分散させて所望の照明エリアを設定した照明ができる。すなわち、照明エリアの設定は、一対の第１、第２の光偏向反射板の傾斜角度の設定によって行われる。
具体的には、点光源から光が照射されると、第１、第２の光偏向反射板の隙間から、前記点光源からの直接光および反射フードの内壁面に反射された反射光および光偏向反射板で反射された反射光が通過し、照射エリア（照明エリア）は、一対の第１、第２の光偏向反射板の傾斜角度によって設定される。また、第１、第２の光偏向反射板は、前記反射フードの反射面との間に所定の隙間があるので、点光源に最も近接したエリアを暗くさせることなく他のエリアと略同じ照度にできる。

請求項２の発明によれば、反射フードの内部空間内に仕切り反射板で囲まれた個室が形成され、この個室内で点光源からの光が反射されるので、隣接する個室間の明るさを略均一にできる。

請求項３の発明によれば、第１、第２の光偏向反射板の形状により、照明範囲をコントロールできる。

請求項４の発明によれば、傾斜角度αを６度から３０度の範囲にすることにより、照射エリア（照明エリア）を設定できる。

請求項５の発明によれば、反射フードは、高い光反射率に加えて乱反射する反射材、第１、第２の光偏向反射板および仕切り反射板は、高い光反射率で光吸収率および光透過率が低く且つ乱反射する反射材でそれぞれ形成されているので、光を効率よく反射でき、光の利用率をアップできる。

請求項６の発明によれば、超微細発泡光反射部材を採用することにより、材料の入手が簡単でしかも加工が容易になる。

請求項７の発明によれば、点光源に発光ダイオード又はレーザーダイオードを用いるので、長寿命でしかも消費電力が少なくなり、省エネルギー化を図ることができる。

請求項８の発明によれば、従来技術で必要としていた導光板が不要になり、軽量化および低価格化ができて、しかも大面積で均一な面状照明光を得ることができる。すなわち、導光板がなくなるので、軽量化および低価格化が可能になる。

請求項９の発明によれば、光拡散部材の点光源に近い側では光反射率が高く、かつ光透過率が低く設定され、一方、光拡散部材の点光源に遠い側では、点光源に近い側に比較して光反射率が低く、かつ光透過率が高く設定されるため、照明装置の光出射面の全面にわたり、均一な照度分布の照明光を得ることができる。

請求項１０の発明によれば、第１、第２の光拡散部材のいずれか一方を反射板にすることによって、片面から照明光が得られる照明装置を作製できて使用用途を拡大できる。

図１は本発明の照明装置で採用する照明技術を説明する照明装置の概略断面図である。 図２は図１の照明技術で使用される発光ダイオードの配光特性図である。 図３は図１の照明技術における光拡散部材面の照度分布をシミュレーションした結果の照度分布曲線図である。 図４は本発明の第１の実施形態に係る照明装置の斜視図である。 図５は図４の照明装置をＶ―Ｖ線で切断した概略断面図である。 図６は図４の照明装置に組込まれた光源装置の概略背面図である。 図７は図６の光源装置をＶＩＩ―ＶＩＩ線で切断した概略断面図である。 図８は図６の光源装置の外観斜視図である。 図９は図８の光源装置の端部を一部切除した外観斜視図である。 図１０は図１の照明装置の光拡散部材を示し、図１０Ａは光拡散部材の長手方向で切断した断面図、図１０Ｂは光拡散部材に装着される拡散シートの平面図、図１０Ｃは図１０Ｂの拡散シートの変形例である。 図１１は本発明の第２の実施形態に係る照明装置に組込まれた光源装置の概略断面図である。 図１２ａ〜図１２ｆは照明装置の変形例を説明する平面図である。 図１３は本発明の第３の実施形態に係る照明装置の概略断面図である。

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光源装置およびこの光源装置を用いた照明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。

まず、図１を参照して、本発明の照明装置で採用されている照明技術を説明する。なお、図１は、本発明の照明装置で採用されている照明技術を説明する照明装置の概略断面図、図２は図１の照明技術で使用される発光ダイオードの配光特性図である。
本発明の照明装置の照明技術は、照明装置ＩＤを用いて実現される。この照明装置ＩＤは、指向性の強い光源ＬＳ、例えばＬＥＤと、このＬＥＤから所定距離離れた位置にあって、所定長さおよび幅長を有し端部に所定のギャップＧをあけて対向する一対の第１、第２の光偏向反射板ＬＦ_１、ＬＦ_２と、これらの第１、第２の光偏向反射板の一端部、すなわち、光源ＬＳから離れた側の端部に配設した対向する一対の第１、第２の光拡散部材Ｐ_１、Ｐ_２とを備え、一対の第１、第２の光偏向反射板ＬＦ_１、ＬＦ_２は、図１に示した光軸Ａｘに対して所定角度α傾斜されて固定した構成となっている。

一対の第１、第２の光偏向反射板ＬＦ_１、ＬＦ_２は、両光偏向反射板間にギャップＧがあき、且つ光軸Ａｘに対して所定角度α傾斜されているので、光源ＬＳからの照射光は、その一部がギャップＧからそのままストレートに通過し、また一部が一対の光偏向反射板ＬＦ_１、ＬＦ_２で遮光され且つ反射されて、対向する一対の第１、第２の光拡散部材Ｐ_１、Ｐ_２における照明エリアが所定範囲に分散設定されて照射される。その結果、光拡散部材Ｐ_１、Ｐ_２面には、輝度差のない均一な面状照明光が得られる。

光源ＬＳのＬＥＤは、１個の発光素子又は複数個の発光素子を集合したものが使用され、平坦面を有する取付け基板Ｂに固定されている。このＬＥＤは、図２に示すように、ＬＥＤの発光点又は発光面から３６０度の方向に放射し離れた箇所で収束する略球状の配光特性を有している。すなわち、図２に示すように、ＬＥＤの発光中心点（面）の０と、この発光点（面）０を中心にして、この中心点を通る零度（０°）の垂直線およびこの垂直線との間でなす角度０°〜９０°の範囲において、符号Ａのような配光曲線を有している。この配光曲線Ａは、発光点（面）０を中心にして、放射方向、すなわち３６０度に広がった球状の曲線を描くものとなっているが、指向角零度（０°）の光軸Ａｘを通る光が最も強いものとなっている。なお、この光軸Ａｘは、図１では対向する一対の光拡散部材間に延長されている。

第１、第２の光偏向反射板ＬＦ_１、ＬＦ_２は、同じ構成となっている。すなわち、この光偏向反射板は、図１に示すように、光軸Ａｘに沿って延びる所定の長さｄ_５と、この幅長と直交する方向に所定長さ延びる幅長を有する略矩形状をなし、表裏面に高い反射率を有する反射板で形成されている。この反射板は、全反射だけでなく乱反射するものが好ましい。
一対の光偏向反射板ＬＦ_１、ＬＦ_２は、光軸Ａｘに対して、光源ＬＳに近い端部を広く、すなわち、この端部と光軸との隙間ｈ_２にして、光源ＬＳから離れた端部を狭く、すなわち、この端部と光軸との隙間ｈ_３（ｈ_２＞ｈ_３）にして、互いに対向して配設される。この配設により、一対の光偏向反射板は、光軸Ａｘに対して所定の角度αをなして配設される。なお、角度αは一対の光偏向反射板において同一角度としたが、異ならせてもよい。

一対の第１、第２の光偏向反射板ＬＦ_１、ＬＦ_２は、両光偏向反射板間にギャップＧがあき、且つ光軸Ａｘに対して所定角度α傾斜されているので、光源ＬＳからの照射光は、その一部がギャップＧをそのままストレートに通過し、また一部が一対の光偏向反射板ＬＦ_１、ＬＦ_２で遮光され且つ反射されて、対向する一対の第１、第２の光拡散部材Ｐ_１、Ｐ_２における照明エリアが所定範囲に分散設定される。

第１、第２の光拡散部材Ｐ_１、Ｐ_２は、光軸Ａｘに沿って所定長さ延びる所定長さｄ_２および幅長を有し所定の間隔ｈ_１を空けて対向する一対の第１、第２の光拡散部材で構成されている。これらの光拡散部材Ｐ_１、Ｐ_２は、間隔ｈ_１を空けて略平行に配置されて、光源から最も遠い端部が底部反射部材Ｐ_３で連結されている。なお、第１、第２の光拡散部材Ｐ_１、Ｐ_２の幅方向の両端部は、同様の光拡散部材で連結されている。したがって、第１、第２の光拡散部材Ｐ_１、Ｐ_２は、奥部が底部反射部材Ｐ_３で連結され、長手方向の両側端も光拡散部材で囲まれ、前方が開口Ｐ_０した扁平な箱状体となっている。この箱状体の開口Ｐ_０の外方に、一対の光偏向反射板ＬＦ_１、ＬＦ_２の端部が配置されている。第１、第２の光拡散部材Ｐ_１、Ｐ_２を構成する光拡散部材は、乱反射すなわち拡散性に加え、所定の光透過率および光反射率を有し、光吸収率が少ない部材で形成されている。
光拡散部材は、ＬＥＤからの距離によって光反射率および光透過率が異なる光反射・光透過板で形成されている。すなわち、光反射率はＬＥＤから近い距離にある箇所が高く、離れるに従って徐々に減少し、光透過率は逆にＬＥＤから近い距離にある箇所が低く形成されている。また、この光反射・光透過板は、乱反射材にするのが好ましい。

この照明装置ＩＤを用いて、以下の条件で照度分布のシミュレーションを行ったので、
図３を参照してこの照度分布シミュレーション結果を説明する。なお、図３は図１の照明装置における光拡散部材面の照度分布をシミュレーションした結果の照度分布曲線図である。この図の照度分布曲線は、第１、第２の光拡散部材のうち、一方の光拡散部材面で計測したものとなっており、他方の光拡散部材の照度も同じ照度分布曲線となっている。

照明装置ＩＤの照度シミュレーションは、以下の条件で行った。すなわち、
光偏向反射板ＬＦ_１、ＬＦ_２の反射率ａ_１；０．９５
底部反射部材の反射率ａ_２；０．９５
光拡散部材の透過率ｂ_１；０
光拡散部材のΔ透過率ｂ_２；０．０２
光拡散部材の反射率ａ_４；０．９６
光拡散部材の吸収率ｃ_１；０．０４
ＬＥＤの光量Ｆ（ｌｍ）；８０
光偏向反射板ＬＦ_１、ＬＦ_２の角度α（度）；３０
光源ＬＳから光偏向反射板ＬＦ_１、ＬＦ_２終端部までの距離ｄ_４；３６ｍｍ
光偏向反射板終端部における前記光偏向反射板終端部と光軸Ａｘ間の隙間ｈ_３；６ｍｍ
光偏向反射板ＬＦ_１、ＬＦ_２の長さｄ_５；２０ｍｍ
光軸Ａｘと一方の光拡散部材間の距離１／２×ｈ_１；３６ｍｍ
光源ＬＳから光拡散部材Ｐ_１、Ｐ_２先端までの距離ｄ_３；３７ｍｍ
光源ＬＳから底反射部材までの距離ｄ_１；５３０ｍｍ

照明装置ＩＤに上記条件を設定して、光源ＬＳのＬＥＤの光量Ｆが８０ｌｍのものを用いて、一方の光拡散部材面の照度を計測したところ、図３の照度分布が得られた。すなわち、光源ＬＳのＬＥＤからは、直接光ＤＬが照射される。この直接光は、図３に見られるように、ＬＥＤに近い箇所に照度のピーク点が存在し、このピークを過ぎると減衰している。すなわち、ＬＥＤからピーク点に向かって急峻な勾配で照度が上昇し、このピーク点を過ぎると、光拡散部材の底反射部材に向かって徐々に減衰する照度曲線となる。この直接光ＤＬは、対向する第１、第２の光拡散部材に当って１回乃至複数回反射する。以下、両光拡散部材の一方の光拡散部材Ｐ_１での反射光を説明する。なお、他の光拡散部材Ｐ_２の反射光も同じになっている。直接光ＤＬは、一方の光拡散部材で反射して、図３に見られるように、１回反射に対する１回反射光ＰＲ_１、２回反射した２回反射光ＰＲ_２が得られる。図示を省略したが、以後、３回反射した３回反射光、４回反射した４回反射光、更に５回反射した５回反射光などが得られる。
また、直接光ＤＬは、底部反射部材Ｐ_３で反射して底部反射光Ｒ_１が得られる。さらに、直接光が光拡散部材で１回反射した後、底部反射部材Ｐ_３で反射した底部反射光Ｒ_２、図示を省略したが、直接光が光偏向反射板で１回反射したときの光偏向反射板１回反射光、この光偏向反射板１回反射光が光拡散部材で１回反射した１回反射光、光偏向反射板１回反射光が光拡散部材で２回反射した２回反射光、光偏向反射板２回反射光、なども得られる。図３に示す合成照度ＣＬは、これらの光、直接光ＤＬ、反射光ＰＲ_１、ＰＲ_２および以降の反射光などの光を全て合成した照度である。図３に示されるように、光偏向反射板は、ＬＥＤからの照射光をコントロールして、前記ＬＥＤから遠く離れたエリアへの照射光の伝達を可能にして、前記被照射エリアにおける照度分布を均一化する反射板となっている。
この照度分布のシミユレーション結果から、合成照度ＣＬは、光源ＬＳから距離によっても略フラット、すなわち、光源から離れても若干減少するものの略フラットな曲線を描き一方の光拡散部材の放射面に略均一な照明光が得られる。特に、直接光ＤＬの曲線に比べて合成照度ＣＬの曲線がフラットになっている。他方の光拡散部材の放射面にも略均一な照明光が得られる。

この照度シミユレーションは、上記の条件、特に光偏向反射板ＬＦ_１、ＬＦ_２の角度αを３０度に設定したもので行ったが、条件を変更することによって、合成照度ＣＬを所望の値にして大面積で均一な照明光を得ることが可能になる。
角度αは、０度以外で６度〜３０度まで変更した実験を行い、所望の合成照度ＣＬを得ることができた。また、角度α以外の条件、例えば、光源の光量、光偏向反射板の長さ、光軸との間隔および光拡散部材の長さなどを変更すると、角度αの変更が必要になり、結局、この角度と他の条件とを適合させることによって、所望の合成照度ＣＬを得ることができる。なお、この照明装置ＩＤは光偏向反射板と光拡散部材とが連結されている。そうすると連結部分に近い箇所の光拡散部材が暗くなることがあるので、以下に説明する本発明の実施形態に係る照明装置では、光偏向反射板の外側、すなわち、一対の光偏向反射板が対向する側と反対側に反射部材を配設して、この領域が暗くなるのを防止している。図３のＬＦＲ_１は、この反射部材と光偏向反射板の外側との間で反射する反射光を示している。

以下、図４〜図１０を参照して、本発明の第１の実施形態に係る照明装置を説明する。この照明装置には、上記の照明技術が組込まれている。なお、図４は本発明の第１の実施形態に係る照明装置の斜視図、図５は図４の照明装置をＶ―Ｖ線で切断した概略断面図である。
まず、図４、図５を参照して、本発明の第１の実施形態に係る照明装置の概要を説明する。
照明装置１は、図４、図５に示すように、対向する一対の長辺枠２ａ、２ｂおよび短辺枠２ｃ、２ｄを有し内部に所定大きさの窓口２ｅが設けられた額縁状の枠体２と、この枠体の窓口に嵌め込まれた一対の光拡散部材１１Ａ、１１Ａ'と、長辺枠２ａ内に設けられた光源装置３と、この光源装置３に対向した長辺枠２ｂに配置された対向側機材１６とを備えている。額縁状の枠体２は、枠辺に光源装置３、対向側機材１６および光拡散部材１１Ａ、１１Ａ'を収容できる大きさの幅長および長さを有し、合成樹脂成型体或いは金属板材で形成されている。対向側機材１６は、一方の光源装置３と同じ光源装置、或いは反射板、或いは光源装置３の電源装置のいずれかとなっている。対向側機材１６を光源装置にすると、照明装置は、図４の状態で上下に光源装置が設けられるので、広い面積の照明光を得ることが可能になり、また、照度を上げることもできる。また、反射板とすると光の利用率を上げることが可能になる。さらに、電源装置とするとこの装置が枠体に組込まれるので照明装置のコンパクト化が可能になる。

次に、主に図６〜図９を参照して、光源装置を説明する。なお、図６は光源装置の概略背面図、図７は図６の光源装置をＶＩＩ―ＶＩＩ線で切断した概略断面図、図８は図６の光源装置の外観斜視図（なお、この図はＬＥＤが省略されている）、図９は図８の光源装置の端部を一部切除した外観斜視図である。
光源装置３は、図６、図７に示すように、複数個のＬＥＤ４と、これらのＬＥＤが装着されてＬＥＤからの照射光の一部を所定方向へ反射させるアーチ型の反射フード７と、ＬＥＤ４からの照射光を所定方向へ偏向する一対の第１、第２の光偏向反射板９Ａ、９Ｂとを備え、これらの光偏向反射板は、アーチ型の反射フード７に複数個のＬＥＤ４を区画する仕切り反射板１０で固定されている。これらの反射フード７、光偏向反射板９Ａ、９Ｂおよび仕切り反射板１０のうち、反射フード７は、光吸収率が低くしかも高い光反射率を有し、さらに乱反射する材料で形成され、また、第１、第２の光偏向反射板９Ａ、９Ｂおよび仕切り反射板１０は、光吸収率が低くしかも両面に高い光反射率（乱反射を含む）および低光透過率を有する材料で形成されている。これらの反射フード７、第１、第２の光偏向反射板９Ａ、９Ｂおよび仕切り反射板１０は、例えば超微細発泡光反射部材で形成されている。超微細発泡光反射部材のうち、光透過率１％、反射率９８％および吸光率１％の特性を有する材料が好ましい。反射フード７、第１、第２の光偏向反射板９Ａ、９Ｂおよび仕切り反射板１０を同一材料で構成すると、異種の材料を使用するのに比べて、材料の調達および加工などが容易になる。勿論、反射フード７、第１、第２の光偏向反射板９Ａ、９Ｂおよび仕切り反射板１０を同一材料でなく異なる材料、例えば、チタンホワイトの微粒子をエマルジョン化したもの、ポリテトラフロロエチレンの微粒子をエマルジョン化したものを部材に塗布したものを用いて形成してもよい。

複数個のＬＥＤ４は、１個の発光素子又は複数個の発光素子を集合したものが使用される。また、これらは色の三原色、すなわちＲ、Ｇ、Ｂを発光するＬＥＤを使用してもよい。なお、この第１の実施形態では、ＬＥＤを用いているが、他の光源、例えばレーザーダイオードなどを使用してもよい。ＬＥＤ或いはレーザーダイオードは、発光部にレンズを装着したものを使用してもよい。これらのＬＥＤ４は、後述する反射フード７の区画に合わせて、平坦面を有する取付け基板５に略等間隔に装着されている。この取付け基板５は、図７に示すように、取付け部材６を用いて、枠体２の長辺枠２ａに固定される。

反射フード７は、図６〜図９に示すように、所定広さの底部と、この底部の対向する側辺から所定長さ延設された対向する一対の側方反射部とを有し、この両側方反射部の頂辺間に所定の隙間が開いて、底部および側方反射部の内壁面が反射面に形成されたアーチ型の反射板で形成されている。すなわち、所定の間隔をあけて一対の対向する長尺辺７ａ、７ｂと、一方の長尺辺から他方の長尺辺へ略半円形状に湾曲して延設された湾曲部７ｃとを有し、全体がアーチ型の反射板で形成されている。この反射フード７は、枠体２の長辺枠２ａ内に収容される大きさになっている。すなわち、一対の長尺辺７ａ、７ｂ間の間隔は、長辺枠２ａの幅長より短く、長さはこの長辺枠２ａより若干短くなっている。

この反射フード７は、湾曲部７ｃが略半円形状に湾曲されているので、一対の長尺辺７ａ、７ｂ間の隙間開口および湾曲部７ｃで囲まれた内部に所定大きさの空間８が形成される。この空間８は、一対の長尺辺７ａ、７ｂ間に隙間開口８ａ（図９参照）を有し、内壁面７ｃ'、すなわちアーチ型の天井面は反射面で形成されている。この空間８内には、後述する一対の第１、第２の光偏向反射板９Ａ、９Ｂが収容される。この反射フード７は、長さ方向に複数個のＬＥＤ４を略等間隔に配設するために区画されている。この区画箇所には、図７〜図９に示すように、アーチ型の湾曲部７ｃに仕切り反射板１０が装着される複数個の装着溝７_１、７_２が形成されている。これらの装着溝のうち、一方の装着溝７_１は仕切り反射板１０の係止爪１０ａが挿通される溝、他方の装着溝７_２は取付け片１０ｂが挿通される溝となっている。なお、反射フード７は、長手方向の両端部にも仕切り反射板１０が装着されるので、これらの装着溝が形成されている。また、個々の区画には、アーチ型の湾曲部７ｃの中央頂部に、ＬＥＤの発光部を露出させる所定大きさの開口７_３が形成されている。

一対の第１、第２の光偏向反射板９Ａ、９Ｂは、同じ構成となっているので、一方の光偏向反射板を説明する。
一方の光偏向反射板９Ａは、図６〜図９に示すように、所定の長さおよび幅長を有する板状体で形成されている。この光偏向反射板は、その長さが反射フード７と略同じ長さになっており、幅長は、反射フード７に固定したときに、アーチ型天井面との間に所定の隙間があく長さになっている。この光偏向反射板９Ａは、表面９ａ及び裏面９ｂが高光反射率の反射面（乱反射を含む）で形成されている。一対の第１、第２の光偏向反射板９Ａ、９Ｂは、図７に示すように、反射フード７内に光軸Ａｘに対して所定角度α傾斜させて固定される。これらの光偏向反射板９Ａ、９Ｂの取付けは、仕切り反射板１０を用いて固定される。なお、図７の光軸Ａｘは、この図にあって、ＬＥＤ４の真下方向に垂下される光軸を左右に移動したものとなっている。

仕切り反射板１０は、図８、図９に示すように、反射フード７の空間８を側面で塞ぐ形状、すなわち、半円形状の薄肉の反射板で形成されている。この仕切り反射板１０は、半円形辺に反射フード７の装着溝７_１に差込まれる複数個の係止爪１０ａと、取付け部材６に固定される複数個の取付け片１０ｂが設けられている。また、平坦面には、一対の第１、第２の光偏向反射板９Ａ、９Ｂを所定角度αで固定する取付け溝１０ｃが設けられている。この仕切り反射板１０は、その表裏面が光高反射率の反射面（乱反射を含む）となっている。

光源装置３の組立ては、複数枚の仕切り反射板１０を用いて、これらの仕切り反射板１０を一対の第１、第２の光偏向反射板９Ａ、９Ｂにそれぞれ所定間隔に固定して、光偏向反射板の組立て体を形成する。次いで、この光偏向反射板の組立て体を反射フード７の空間８内に挿入して、複数枚の仕切り反射板１０の各係止爪１０ａおよび各取付け片１０ｂを反射フード７の装着溝７_１、７_２にそれぞれ挿入して固定する。その後、反射フード７の各開口７_３にＬＥＤ４を装着することによって、光源装置３の組立てを完了する。この光源装置３の組立てにより、反射フード７の空間８は、対向する一対の仕切り反射板１０で仕切られた複数個の個室８Ａ（図６参照）が形成されて、この各個室８Ａ内の天井面の中央部にＬＥＤ４が位置した構成となる。

この光源装置３は、図６、図７に示すように、一対の第１、第２の光偏向反射板９Ａ、９Ｂは、反射フード７の空間８内に所定角度αで傾斜して配設されて、空間８の隙間開口８ａの部分において両光偏向反射板９Ａ、９Ｂ間に隙間９_Ｇがあき、また、空間８内部において、各光偏向反射板９Ａ、９Ｂの他端部と反射フード７の内面との間に隙間８_Ｇがあいた状態となる。光源装置３は、反射フード７内の空間に複数個の個室８Ａが形成されるので、各個室内のＬＥＤ４からの照射光が個室内の内壁、すなわち、反射フード７および仕切り反射板１０のそれぞれの反射面で反射されて、空間８の隙間開口８ａから照射される。この照射光により、隣接する個室８Ａの隙間開口８ａ付近の照度が略均一になる。もし、この仕切り反射板で仕切らないと、仕切り箇所付近の照度が他の箇所に比べて低くなり、照度が不均一になる。この光源装置３は、アーチ型の反射フード７の空間内に一対の光偏向反射板９Ａ、９Ｂなどが収容されるので、小型かつコンパクトに作製できる。

図１０を参照して、光拡散部材を説明する。なお、図１０は光拡散部材を示し、図１０Ａは光拡散部材の長手方向で切断した断面図、図１０Ｂは光拡散部材に装着される拡散シートの平面図、図１０Ｃは図１０Ｂの拡散シートの変形例である。
図７に示す一対の第１、第２の光拡散部材１１Ａ、１１Ａ'は、同じ構成を有しているので、一方の光拡散部材１１Ａを説明する。
光拡散部材１１Ａは、図１０に示すように、対向する長辺および短辺を有し細長矩形状の光拡散パネル１２と、この光拡散パネル１２の一面に装着する拡散シート１３とを有している。光拡散パネル１２は、既に公知の光拡散板、例えば半透明のガラス板或いは合成樹脂板で形成したものが使用される。拡散シート１３は、光拡散パネル１２と同じ形状を有するシート材で形成されている。この拡散シート１３は、一端辺から他端辺に向かって、光源からの距離によって反射率および光透過率が異なる光反射・光透過シートで形成されている。すなわち、光反射率はＬＥＤ４から近い距離にある箇所が高く、離れるに従って徐々に減少し、光透過率は逆にＬＥＤ４から近い距離にある箇所が低く、離れるに従って徐々に高くなるようにされている。この拡散シート１３は、図１０Ｂに示すように、光透過性シート、例えばフイルム状の透明シート１３ａに高反射率の反射材からなる所定形状の反射ドット１４を複数個所定の規則性１４_１〜１４ｉ〜１４ｎを持って配設したもので形成されている。図１０Ｂでは、これらの反射ドット１４は、光源（ＬＥＤ）に近い領域では反射ドット１４_１の面積が大きく、中間領域の反射ドット１４ｉではその面積が中、さらに遠く離れた領域の反射ドット１４ｎでは小さく形成されている。これらの反射ドット１４_１〜１４ｉ〜１４ｎの面積は、光源からの距離によって大中小に変化させたが、ＬＥＤ４が図２のような配光特性を持っているので、指向角度によってこれらの反射ドット１４の面積を変更してもよい。また、この拡散シート１３は、図１０Ｃのように、高反射率の反射シート１３ｂを用いて、この反射シートに光を通過させる開口１５_１〜１５ｉ〜１５ｎを形成したものを用いてもよい。

次に、主に図５、図７を参照して、照明装置１の作用を説明する。
照明装置１は、図４、図５に示すように、光源装置３および一対の光拡散部材１１Ａ、１１Ａ'が額縁状の枠体２に収容され、この光源装置３には、反射フード７の空間８内に一対の第１、第２の光偏向反射板９Ａ、９Ｂが収容されている。この光源装置３は、図７に示すように、ＬＥＤ４から照射光が照射されると、第１、第２の光偏向反射板９Ａ、９Ｂの隙間９_Ｇからは、ＬＥＤ４からの直接光、および反射フード７の内壁面７ｃ'に反射した反射光および光偏向反射板９Ａ、９Ｂの表面９ａで反射された反射光が通過して、第１、第２の光拡散部材１１Ａ、１１Ａ'に照射される。すなわち、一対の第１、第２の光偏向反射板９Ａ、９Ｂの傾斜角度αによって照射エリア（照明エリア）が設定されて、一対の第１、第２の光拡散部材１１Ａ、１１Ａ'に照射される。この照明エリアの設定は、両光拡散部材１１Ａ、１１Ａ'面において、上記照明分布シミュレーション通りの照明光となる。また、反射フード７の空間８内では、内壁面７ｃ'と一対の第１、第２の光偏向反射板９Ａ、９Ｂの端部との間にそれぞれ隙間８_Ｇが開いているので、ＬＥＤ４からの直接光およびこの反射フード７の内面に反射した反射光が、これらの隙間８_Ｇを通過して内壁面７ｃ'に照射されて反射され、またこの反射光が両光偏向反射板９Ａ、９Ｂの裏面９ｂで反射されて第１、第２の光拡散部材１１Ａ、１１Ａ'に照射される。この照射により、両光拡散部材１１Ａ、１１Ａ'と枠体２の長辺枠２ａ近傍付近が暗くならない。すなわち、光源装置３では、長辺枠２ａ近傍付近が暗くなり易くなるが、隙間８_Ｇを設けることによりこの不都合を解消できる。この照明装置１によれば、一対の第１、第２の光偏向反射板９Ａ、９Ｂは、両光偏向反射板間に隙間９_Ｇがあき、且つ光軸に対して所定角度α傾斜されているので、ＬＥＤ４からの照射光は、その一部が隙間９_Ｇからそのままストレートに通過し、また一部が一対の光偏向反射板９Ａ、９Ｂで遮光され且つ反射されて、対向する一対の第１、第２の光拡散部材１１Ａ、１１Ａ'における照明エリアが所定範囲に分散設定されて、光拡散部材面に照射されているので大面積で均一な面状照明が得られる。また、第１、第２の光拡散部材１１Ａ、１１Ａ'と枠体２の長辺枠２ａ近傍付近も隙間８_Ｇからの照射光で照射されて暗くなることがない。また、照明装置１は、光源装置３が反射フード７内の空間に複数個の個室８Ａが形成されるので、各個室内のＬＥＤ４からの照射光が個室内の内壁、すなわち、反射フード７および仕切り反射板１０のそれぞれの反射面で反射されて、空間８の隙間開口８ａから照射される。この照射光により、隣接する個室８Ａの隙間開口８ａ付近の照度が略均一になる。
この第１の実施形態に係る照明装置１では、ＬＥＤからの光が対向する一対の光拡散部材を照射するようにし、両面照明としたが、いずれか一方の片面照明としてもよい。この場合は、第１、第２の光偏向反射板のいずれか一方を鏡面などの反射板とし、同様に第１、第２の光拡散部材もこの反射板に合わせて、鏡面の反射板にすることによって、片面照明が可能になる。

図１１を参照して、本発明の第２の実施形態に係る照明装置を説明する。なお、図１１は本発明の第２の実施形態に係る照明装置に組込まれる光源装置の概略断面図である。なお、この図１１は、第１の実施形態の図７に対応したものとなっている。
本発明の第２の実施形態に係る照明装置は、第１の実施形態の照明装置１の光源装置の構成が一部異なるのみで、他の構成が同じになっている。共通の構成には同じ符号を付してその説明を援用して重複説明を省略し、異なる構成を説明する。
光源装置３Ａは、上記の光源装置３の反射フード７、一対の第１、第２の光偏向反射板９Ａ、９Ｂおよび仕切り反射板１０の一部構成が異なっている。すなわち、反射フード７Ａは、底部が比較的広く、この底部の対向する側辺から所定長さ延設された一対の側方反射部が短長のフード部材で形成されている。また、一対の第１、第２の光偏向反射板９Ａ'、９Ｂ'は、同じ構成を有し、幅長が比較的長く反射フード７Ａに収容したときに、空間８の開口から突出する長さに形成されている。さらに、仕切り反射板１０Ａも空間８の開口から突出する長さに形成されたものとなっている。この照明装置は、第１の実施形態の照明装置と同様の効果を奏するものとなっている。

以上、本発明の実施形態に係る照明装置を説明したが、本発明は、これらのものに限定されるものでなく、種々変更し得るものである。上記照明装置１は、額縁状の枠体の長辺枠に光源装置を設けたが、長辺枠以外の枠辺のいずれかの一辺枠、或いは複数辺の枠に設けてもよい。この光源装置の配置により、光拡散部材は、図１２ａ〜図１２ｆのように、それぞれの照明装置に適合する拡散シートを選定して使用される。

上記光源装置３、３Ａは、光拡散部材と組み合わせて照明装置に使用したが、これらの光源装置は、単独の照明装置としても使用できる。
以下、図１３を参照して、この照明装置を説明する。なお、図１３は本発明の第３の実施形態に係る照明装置の概略断面図である。
照明装置１７は、光源装置３をケース１８に収容したものとなっている。すなわち、この照明装置１７は、反射フード７の湾曲部を覆う本体ケース１９と、この本体ケースの開口部を覆う透明プレート２０とからなるケース１８に、光源装置３が収容された構成となっている。この照明装置によれば、照明範囲を集中させることなく、適度に分散させて所望の照明エリアを設定できる。なお、この第３の実施形態では、光源装置３をケースに収容したが、他の光源装置３Ａを収容して構成してもよい。

１ 照明装置
２ 枠体
３、３Ａ 光源装置
４ ＬＥＤ
５ 基板
７、７Ａ 反射フード
８ 空間
８Ａ 個室
８_Ｇ 隙間
９Ａ、９Ｂ、９Ａ'、９Ｂ'、ＬＦ_１、ＬＦ_２ 光偏向反射板
９_Ｇ 隙間
１０ 仕切り反射板
１１Ａ、１１Ａ'、Ｐ_１、Ｐ_２ 光拡散部材
１２ 光拡散パネル
１３ 拡散シート
１４ 反射ドット
１５ 開口
１６ 対向側機材
１７ 照明装置
１８ ケース
２０ 透明プレート
Ａｘ 光軸
α 角度
ＩＤ 照明装置
ＬＳ 光源
Ｇ ギャップ

Claims (10)

1. 指向性の強い点光源と、
   前記点光源が設けられる底部および前記底部の対向する両辺部から外方向へ所定長さ延設されて端部が開放された対向する一対の側方反射部を有し、内部に前記底部および一対の側方反射部で囲まれた所定大きさの内部空間が設けられて、内壁面が反射面で形成された反射フードと、
   前記点光源からの照射光を所定の方向へ偏向させる一対の第１、第２の光偏向反射板と、を備え、
   前記第１、第２の光偏向反射板は、所定の長さおよび幅長を有し表裏面が高反射率の板状面で形成されたものからなり、
   前記反射フードは、前記底部に前記点光源が少なくとも一個設けられて、
   前記第１、第２の光偏向反射板は、前記反射フードの反射面との間に所定の隙間をあけ、且つ前記点光源の指向角零度を通る光軸を間に挟んで互いに所定の隙間をあけ、すなわち前記点光源に近接した方がその隙間が大きく、離れた方の隙間が小さくなるようにして、前記光軸に対してそれぞれ所定の傾斜角度αをなして配設されていることを特徴とする光源装置。
2. 前記反射フードは、前記底部および一対の側方反射部が長手方向に所定長さ延設されて、前記延設された底部の長手方向に所定の間隔をあけて前記点光源が複数個配設されて、前記内部空間は、前記複数個の点光源の間が仕切り反射板で仕切られて、前記仕切り反射板で前記第１、第２の光偏向反射板が支持されていることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記第１、第２の光偏向反射板は、前記点光源から最も離れた各端辺部が前記反射フードの隙間間に位置し、又は前記隙間から外方へ突出していることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
4. 前記傾斜角度αは、６度から３０度の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
5. 前記反射フードは、高い光反射率に加えて乱反射する反射材、前記第１、第２の光偏向反射板および前記仕切り反射板は、高い光反射率で光吸収率および光透過率が低く且つ乱反射する反射材でそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
6. 前記反射フード、前記第１、第２の光偏向反射板および前記仕切り反射板は、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５に記載の光源装置。
7. 前記点光源は、１個の発光素子又は複数個の発光素子を集合した発光ダイオード又はレーザーダイオードであることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
8. 所定の幅長および長さを有する矩形状の２枚の第１、第２の光拡散部材が所定の隙間をあけて対向して配設され、前記第１、第２の光拡散部材の少なくとも一端辺の隙間に、請求項１〜７のいずれか１つに記載の光源装置が配設されていることを特徴とする照明装置。
9. 前記第１、第２の光拡散部材は、それらの光反射率が前記点光源に近い側が高く且つ前記点光源から離れるにしたがって低減し、一方、光透過率が前記点光源に近い側が低く前記点光源から離れるにしたがって高く設定されているものであることを特徴とする請求項８に記載の照明装置。
10. 前記第１、第２の光拡散部材は、いずれか一方の光拡散部材が反射板であることを特徴とする請求項８に記載の照明装置。

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