特許 6075796 照明装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6075796

(24)【登録日】2017年1月20日

(45)【発行日】2017年2月8日

(54)【発明の名称】照明装置

(51)【国際特許分類】

   F21S 2/00 20160101AFI20170130BHJP

   F21S 8/04 20060101ALI20170130BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20170130BHJP

   F21Y 103/00 20160101ALN20170130BHJP

【ＦＩ】

   F21S2/00 433

   F21S2/00 435

   F21S8/04 100

   F21Y115:10

   F21Y103:00

【請求項の数】8

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2014-509201(P2014-509201)

(86)(22)【出願日】2013年4月4日

(86)【国際出願番号】JP2013060296

(87)【国際公開番号】WO2013151120

(87)【国際公開日】20131010

【審査請求日】2016年4月1日

(31)【優先権主張番号】特願2012-86845(P2012-86845)

(32)【優先日】2012年4月5日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000001085

【氏名又は名称】株式会社クラレ

(74)【代理人】

【識別番号】100082670

【弁理士】

【氏名又は名称】西脇 民雄

(74)【代理人】

【識別番号】100180068

【弁理士】

【氏名又は名称】西脇 怜史

(72)【発明者】

【氏名】木下 誠二

【審査官】 竹中 辰利

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１１−５１２００６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２５８０１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１８００２１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｆ２１Ｓ ８／０４

Ｆ２１Ｙ １０３／００

Ｆ２１Ｙ １１５／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

導光板の少なくとも一方の側面側に一次光源が設置され、前記導光板は、出射面、該出射面に対向する底面、及び少なくとも一側面に設けられた前記一次光源から出射された光を入射させる入射端面を有するエッジライト方式の照明装置であって、
Ｘ軸と、Ｘ軸に直交するＹ軸で構成されるＸ−Ｙ平面の法線をＺ軸として、前記一次光源はＸ軸に平行に配置しており、前記導光板は前記Ｘ−Ｙ平面に平行に配置しており、前記導光板の入射端面はＸ−Ｚ平面に平行であり、
前記導光板は、前記底面に所定ピッチで形成されたＸ軸方向に平行な複数の凹条パターンと、前記出射面に所定ピッチで形成されたＹ軸方向に平行な複数の凸条パターンを有しており、
前記導光板の出射面から出射される光が、
前記導光板の出射面から出射される光の平均光度をＥ_m、前記導光板の出射面からＺ軸方向に出射される光の全ての光度をＥ_totalとしたときに下記の条件（１）を満足し、
かつ、前記導光板の出射面から出射される光のＺ軸方向に対する角度θが２０°、前記出射面から出射される光のＸ軸方向に対する角度Φが０°のときの、前記導光板の出射面から出射される光の全ての光度Ｅ_total(２０°、０°）を
Ｅ_total(２０°、０°）＝Σ△Pi（２０°、０°）／△ω
とし、前記導光板の出射面から出射される光のＺ軸方向に対する角度θが２０°、前記出射面から出射される光のＸ軸方向に対する角度Φが９０°のときの、前記導光板の出射面から出射される光の全ての光度Ｅ_total(２０°、９０°）を
Ｅ_total(２０°、９０°）＝Σ△Pi（２０°、９０°）／△ωとしたときに、
下記の条件（２）も併せて満足することを特徴とする照明装置。
Ｅ_total／Ｅ_m＞２．０ …条件（１）
Ｅ_total（２０°、０°）／Ｅ_total（２０°、９０°）＞１．２ …条件（２）
但し、前記△Pi（θ，Φ）は、前記導光板の出射面を複数の微小区画に仕切ったときに各区画から（θ，Φ）方向に△ωの微小立体角内に出射する光束、Σは、前記導光板の出射面の複数の微小区画についての総和である。

【請求項2】

前記導光板の出射面に形成された前記凸条パターンは、断面が台形状又はレンチキュラーレンズ形状又は放物線状であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。

【請求項3】

前記導光板の出射面に形成された前記凸条パターンは、断面形状が下記の式に従う曲線状であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。

【数4】

【請求項4】

前記導光板の底面に形成された前記凹条パターンは、断面がＶ字形状で頂角が７５°〜１０５°に設定されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の照明装置。

【請求項5】

前記凹条パターンは、前記入射端面から離れるに従い密に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の照明装置。

【請求項6】

前記導光板の底面側には光を反射する反射シートを有し、前記導光板の出射面側には光学シートを有していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の照明装置。

【請求項7】

前記導光板の底面側に、光を反射する反射シートを有していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の照明装置。

【請求項8】

前記照明装置は、天井に取り付けて天井照明として用いられることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の照明装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、導光板の少なくとも一方の側面側に配置したＬＥＤ等の一次光源から光を導光板内に入射して、該導光板の一方の主面（出射面）から光を出射するエッジライト方式の照明装置に関し、特にオフィスや住宅等の天井などに取り付けて使用する照明器具として好適なエッジライト方式の照明装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、ＬＥＤの発光効率の向上と低価格化によって、ＬＥＤを光源とする照明装置が普及してきている。ＬＥＤ光源を用いた照明装置において、特にオフィスや住宅等の天井などに取り付けて使用する照明装置は、当照明装置の出射面と対向する底面側の該平面上に、ＬＥＤを格子状に、あるいは放射状に点配列させた直下方式の照明装置が普及している。

【0003】

しかしながら、直下方式の照明装置では、ＬＥＤが直接、底面に点状に配置されているため、グレアが強くて直視することができないばかりか、面状の発光体としては明るさの均一性に欠ける。これを軽減するため、乳白色の拡散板等を照明装置のカバーとして用いているが、光の利用効率を低下させている。

【0004】

一方、液晶テレビやパソコン等における液晶表示装置のバックライトとして、エッジライト方式が知られている。エッジライト方式のバックライトには、PMMA（ポリメチルメタクリレート）などの透明高分子からなる透明板状の導光板が設置されている。

【0005】

この導光板の底面には、白色ドット（散乱ドット）が印刷され、このドットの大きさ、密度等を調整することにより、導光板内を伝播している光の一部が、白色ドットにあたった時、散乱されて、視認（出射面）方向へと出射される。

【0006】

エッジライト方式のバックライトは、導光板の少なくとも一方の側面側に配置した一次光源（ＬＥＤ等）から光を導光板内に入射し、該導光板の一方の主面（出射面）全体から光を出射させることで、面状の光で照明することができる。エッジライト方式では1次光源を直視することがないため、グレアが無く、外観品位に優れる。

【0007】

このため、このエッジライト方式のバックライトをオフィスや住宅等の天井などに取り付けて使用する照明器具に適用するようになってきた（例えば、特許文献１参照）。背景にはＬＥＤの発光効率の向上と、価格の低下によって、ＬＥＤを光源とする照明器具においては、薄型が可能であり、それに伴い照明装置の軽量化が可能となり、更には、ＬＥＤの特長である調光制御できることにより、ＬＥＤを光源とするエッジライト方式の照明装置が普及してきている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開平１０−１６０９３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

特許文献１のようなエッジライト方式の照明装置を、オフィスや住宅等の天井などに取り付けて使用する照明器具に適用した場合、この照明装置（エッジライト方式の照明器具）では、例えば正方形状の導光板の主面（出射面）から面状の光として出射し、照明装置の直下及びその周辺を照らすことができる。

【0010】

しかしながら、エッジライト方式の照明装置に用いられている導光板が、白色ドット（散乱ドット）印刷の場合、導光板の主面（出射面）から出射される光は等方的な分布であるため、正面方向を明るく照らすことができず、光の利用効率が高くない。

【0011】

また、オフィスや住宅等の天井などに取り付けて使用する照明装置は、一般的に光を有効に利用しているとはいえない。例えば、オフィスにおいては、机上や通路など、ある特定範囲のみを特に高照度で照らせばよく、天井を高照度にしても意味がない。照明装置の直下照度がより高くなるような照度パターンで照らす必要がある。

【0012】

また、従来のエッジライト方式の照明装置では、導光板の主面（出射面）から出射した面状の光が等方的に広がるため、照明装置の直下照度をより高くするように照らすことができない。更に、導光板の主面（出射面）から出射した面状の光が等方的に広がって照らすため、例えば、照明用途によっては照度分布に異方性を持たせたい場合があっても対応することができない。

【0013】

そこで、本発明は、直下照度をより高めることができ、かつ照度分布に異方性を持たせることができるエッジライト方式の照明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】

【0014】

前記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、導光板の少なくとも一方の側面側に一次光源が設置され、前記導光板は、出射面、該出射面に対向する底面、及び少なくとも一側面に設けられた前記一次光源から出射された光を入射させる入射端面を有するエッジライト方式の照明装置であって、Ｘ軸と、Ｘ軸に直交するＹ軸で構成されるＸ−Ｙ平面の法線をＺ軸として、前記一次光源はＸ軸に平行に配置しており、前記導光板は前記Ｘ−Ｙ平面に平行に配置しており、前記導光板の入射端面はＸ−Ｚ平面に平行であり、前記導光板は、前記底面に所定ピッチで形成されたＸ軸方向に平行な複数の凹条パターンと、前記出射面に所定ピッチで形成されたＹ軸方向に平行な複数の凸条パターンを有しており、
前記導光板の出射面から出射される光が、
前記導光板の出射面から出射される光の平均光度をＥ_m、前記導光板の出射面からＺ軸方向に出射される光の全ての光度をＥ_totalとしたときに下記の条件（１）を満足し、
かつ、前記導光板の出射面から出射される光のＺ軸方向に対する角度θが２０°、前記出射面から出射される光のＸ軸方向に対する角度Φが０°のときの、前記導光板の出射面から出射される光の全ての光度Ｅ_total(２０°、０°）を
Ｅ_total(２０°、０°）＝Σ△Pi（２０°、０°）／△ω
とし、前記導光板の出射面から出射される光のＺ軸方向に対する角度θが２０°、前記出射面から出射される光のＸ軸方向に対する角度Φが９０°のときの、前記導光板の出射面から出射される光の全ての光度Ｅ_total(２０°、９０°）を
Ｅ_total(２０°、９０°）＝Σ△Pi（２０°、９０°）／△ωとしたときに、
下記の条件（２）も併せて満足することを特徴としている。
Ｅ_total／Ｅ_m＞２．０ …条件（１）
Ｅ_total（２０°、０°）／Ｅ_total（２０°、９０°）＞１．２ …条件（２）
但し、前記△Pi（θ，Φ）は、前記導光板の出射面を複数の微小区画に仕切ったときに各区画から（θ，Φ）方向に△ωの微小立体角内に出射する光束、Σは、前記導光板の出射面の複数の微小区画についての総和である。

【0015】

請求項２に記載の発明は、前記導光板の出射面に形成された前記凸条パターンが、断面が台形状又はレンチキュラーレンズ形状又は放物線状であることを特徴としている。

【0016】

請求項３に記載の発明は、前記導光板の出射面に形成された前記凸条パターンが、断面形状が下記の式に従う曲線状であることを特徴としている。

【数1】

【0017】

請求項４に記載の発明は、前記導光板の底面に形成された前記凹条パターンが、断面がＶ字形状で頂角が７５°〜１０５°に設定されていることを特徴としている。

【0018】

請求項５に記載の発明は、前記凹条パターンが、前記入射端面から離れるに従い密に形成されていることを特徴としている。

【0019】

請求項６に記載の発明は、前記導光板の底面側には光を反射する反射シートを有し、前記導光板の出射面側には光学シートを有していることを特徴としている。

【0020】

請求項７に記載の発明は、前記導光板の底面側に、光を反射する反射シートを有していることを特徴としている。

【0021】

請求項８に記載の発明は、前記照明装置が、天井に取り付けて天井照明として用いられることを特徴としている。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、直下照度に優れ、かつ照度分布に異方性を有しているエッジライト方式の照明装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の実施形態に係るエッジライト方式の照明装置を示す分解斜視図。

【図2】図１のＡ−Ａ線断面図。

【図3】本発明の実施形態における照明装置の導光板の底面に形成した断面がＶ字状の凹条の斜面に光が入射して出射面側に反射する様子を示した図。

【図4A】エッジライト方式の照明装置の鉛直下方に距離Ｌを隔てて照度測定器を配置した状態を示した図。

【図4B】エッジライト方式の照明装置と照度測定器間の距離が無限大と仮定した状態を示した図。

【図5】導光板の出射面を複数の微小区画に仕切ったときに、各区画から出射する光束を示した図。

【図6】本発明の実施形態における照明装置の直下照度評価値（直下光度／平均光度）の結果を示した図。

【図7A】導光板の出射面から出射される光束の照度分布の異方性を説明するための図。

【図7B】導光板の出射面から出射される光束の照度分布の異方性を説明するための図。

【図8】導光板の出射面から出射される光束のＺ軸方向に対する角度θが２０°のときにおいて、角度Φが９０°の場合の全光度値に対する角度Φが０°の場合の全光度値の比（照度分布の異方性評価値）の結果を示した図。

【図9】エッジライト方式の照明装置の照度ムラの測定を説明するための図。

【図10A】Ｘ軸方向における照度ムラの測定結果を示した図。

【図10B】Ｙ軸方向における照度ムラの測定結果を示した図。

【発明を実施するための形態】

【0024】

図１は、本発明の実施形態に係るエッジライト方式の照明装置を示す分解斜視図、図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。なお、本実施形態に係るエッジライト方式の照明装置１では、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向を図のように定義し、Ｙ軸方向がこの照明装置１の左右方向、Ｘ軸方向が上下方向、Ｚ軸方向が光の出射方向としている。

【0025】

図１、図２に示すように、本実施形態に係るエッジライト方式の照明装置１は、透明樹脂（例えば、アクリル樹脂）などから形成された透明構造体である導光板２、この導光板２の左右方向（Ｙ軸方向）の両面（以下、「入射端面」という）２ａ，２ｂ側にそれぞれ配置された各発光ユニット３ａ、３ｂ、導光板２の背面（以下、「底面」という）２ｃ側に設置された反射シート４、導光板２の前面（以下、「出射面」という）２ｄ側に設置された光学シートとしての拡散シート５を主構成部材として備えている。なお、この照明装置１をオフィスや住宅等の天井に設置した場合には、反射シート４側が天井面に位置し、拡散シート５側から下方（床面側）に向けて光束が出射される。

【0026】

導光板２の底面２ｃには、上下方向（Ｘ軸方向）に延びる凹条７が所定間隔で複数形成されている。また、導光板２の出射面２ｄには、左右方向（Ｙ軸方向）に延びる断面形状が台形状の凸条８が、左右方向（Ｙ軸方向）に延びる断面形状が台形状の凹条９を挟むようにして所定のピッチで複数形成されている（導光板２の詳細については後述する）。

【0027】

一次光源としての発光ユニット３ａ、３ｂは、導光板２の左右方向（Ｙ軸方向）の両側に上下方向（Ｘ軸方向）に沿ってそれぞれ配置されており、各発光ユニット３ａ、３ｂ内には、導光板２の上下方向（Ｘ軸方向）に沿って直線状に所定間隔で光源としてのＬＥＤ（発光ダイオード）１０が複数配置されている。ＬＥＤ１０の配置間隔は、例えば数ｍｍ〜２０ｍｍ程度である。なお、光源としてはＬＥＤ１０以外にも、冷陰極管などの連続的な光源であってもよい。

【0028】

各発光ユニット３ａ、３ｂの各ＬＥＤ（光源）１０から発せられた光は、導光板２の両側の入射端面２ａ，２ｂから導光板２内の左右方向（Ｙ軸方向）へ出射される。

【0029】

反射シート４は、導光板２の両側の入射端面２ａ，２ｂから入射された光のうちの導光板２の底面２ｃから外へ出射した光を、再度導光板２へ入射させる機能を有している。この反射シート４は、反射率９５％以上のものが光の利用効率が高く望ましい。反射シート４の材質は、アルミ、銀、ステンレスなどの金属箔や、白色塗装、発泡ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂などが挙げられる。

【0030】

導光板２の前面側（正面側）である出射面２ｄ側に設置された拡散シート５は、導光板２の出射面２ｄから出射された光を適度に均一化させて、明暗ムラを抑制して外観を向上させる機能を有している。

【0031】

オフィスや住宅の天井に用いられる照明装置は、直接、照明装置の発光面が視認されるので外観品位が重視されるため、拡散シートを1枚ないしは複数枚使用することがある。
この拡散シート５は、拡散性を有する樹脂で作製された板状物（たとえばＰＭＭＡ、ＰＣ等）でもよく、これらの板を熱成形して３次元形状に加工した保護カバー状であってもよい。一方、オフィスや住宅でも間接照明のように、直接照明装置が視認されないものは、拡散シートあるいは拡散板の使用は必須ではない。ほこり等から照明装置を保護するために、出射側に透明カバー等を設けてもよい。

【0032】

（導光板２の底面２ｃの構成）
図１に示したように、導光板２の底面２ｃには、所定のピッチで形成された凹条７が形成されている。これらの凹条７は断面形状がＶ字状に形成されており、Ｘ軸方向に延びている。また、この凹条７のパターンは、入射端面２ａ，２ｂからから離れるに従い密に形成されている。

【0033】

導光板２の底面２ｃに形成した断面がＶ字状の凹条７は、頂角が７５°〜１０５°に設定されている。また、導光板２の底面２ｃに形成した凹条７の高さ（深さ）は、０．００１ｍｍ〜０．１ｍｍ程度の範囲内で設定される。

【0034】

そして、本実施形態のように、導光板２の底面２ｃに形成した凹条７の断面がＶ字状である場合、Ｖ字状の凹条７は入射端面２ａ，２ｂに対して平行に形成されており、Ｖ字状の凹条７の頂角を前記範囲にすると、出射面２ｄから出射される光の正面方向の光度をより高くすることができる。また、導光板２の底面２ｃに形成した凹条７は、導光板２の端から端まで連ねた凹条である必要はなく、凹条７の高さの数倍から数千倍程度のものであってもよい。

【0035】

次に、前記導光板２の底面２ｃに断面がＶ字状の凹条（頂角が１００°近傍）７が形成されている場合に、正面方向の輝度が向上する原理を、図３を参照して説明する。

【0036】

図１に示した面光源装置１において、導光板２の入射端面２ａ，２ｂから入射した光は、導光板２の底面２ｃに形成されたＶ字状の凹条７にて所定の方向に反射されて出射面２ｄから出射したり、Ｖ字状の凹条７を透過して一旦導光板２の底面２ｃから出て、下部に配設されている反射シート４で拡散され、再度導光板２に入射して出射面２ｄから出射したりするが、正面方向に出射する光は、底面２ｃのＶ字状の凹条７にて所定の方向に反射されたものが主たるものである。

【0037】

導光板２の出射面２ｄと底面２ｃにおいて、Ｘ−Ｙ平面に平行な面で全反射しながら伝播している光のうちには、図３に示す光線Ｃのように、導光板２の底面２ｃに設けられたＶ字状の凹条７の斜面に入射する場合がある。なお、図３では、光線Ｃの凹条７の斜面に対する仰角は１０°であり、Ｙ軸となす角度が２３°である。

【0038】

前記光線Ｃは、Ｖ字状の凹条７の斜面にて、入射端面（あるいはＸ−Ｚ平面）と平行な面上においてＺ軸となす角度が２２度の方向に反射光Ｃ'として全反射される。この反射光の一部は、出射面２ｄに形成されている断面が台形状の凸条（図３では凸条８'）の斜面から出射した場合には、正面方向（Ｚ軸方向）に出射される。このため、正面方向に出射する光の光度を向上させることができる。

【0039】

更に、導光板２の内部を伝播している光のうち、光線Ｄは出射面２ｄに形成されている断面が台形状の凸条（図３では凸条８）の斜面において全反射されることにより、光線Ｃに偏向される。即ち、出射面２ｄに形成されている断面が台形状の凸条（図３では凸条８）の斜面によって、光線Ｃが倍増されることになり、正面方向に出射する光の光度をより向上させることができる。

【0040】

なお、図３では、光線ＤはＸ−Ｙ平面となす角度が１９°であり、Ｙ軸となす角度が１６°である。

【0041】

（導光板２の出射面２ｄの構成）
図２に示すように、導光板２の出射面２ｄには、所定のピッチで複数形成された断面が台形状の凸条８と、隣接する各凸条８の間に挟まれるようにして断面が台形状の凹条９が形成されている。これらの凸条８および凹条９は、Ｙ軸方向（左右方向）に延びている。

【0042】

前記した凸条８の一般的な高さは、例えば０．００１〜０．１ｍｍの範囲内に設定されており、凸条８の一般的な傾斜角度は、例えば３０〜６０°の範囲内に設定されている。

【0043】

なお、上記説明において導光板２の出射面２ｄに形成した凸条８は、台形状であったが、これ以外にもレンチキュラーレンズ形状や放物線状、或いは下記式（１）で規定される曲線でもよい。

【0044】

【数2】

【0045】

なお、この式（１）は、式（８）のＫ、Ｃ、Ｄ〜Ｍの各パラメータを限定しない一般式であり、Ｄ〜Ｍのうち少なくともひとつは０でないものである。特に、式（１）中のＫは−１であるのが好ましい。

【0046】

そして、本発明の照明装置１は、上記した導光板２の底面２ｃに形成されたＶ字状の凹条７と、出射面２ｄに形成した凸条８を有していることで、以下に述べるように直下照度をより高めることができ、かつ照度分布に異方性を持たせることが可能となった。

【0047】

図４Ａに示すように、上記したエッジライト方式の照明装置１を天井１１に設置し、その鉛直下方に距離Ｌを隔てて照度測定器１２を置いて、直下照度を測定する場合、導光板２の形状やサイズ、測定器１２との測定距離Ｌの差異によって、直下照度の測定値が変わるため、直下照度がどの程度優れているのかを客観的に判断することが難しかった。
また、同様に照度分布の異方性をどの程度有しているのかを客観的に判断することも難しかった。

【0048】

例えば、測定距離が同じ場合に、導光板のサイズが大きくなると直下照度の測定値も高くなり、導光板のサイズが小さくなると直下照度の測定値も小さくなる。このため、例えばサイズの異なる導光板を有する各照明装置の直下照度を単に測定しただけでは、直下照度が優れているのか否かを客観的に評価できない。

【0049】

そこで、本発明者は導光板のサイズや測定器の測定方法に依存することなく、直下照度がどの程度優れているか否かを判定するための条件、及び照度分布の異方性を有している否かを判定するための条件について考察した結果、後述する条件（１）によって直下照度がどの程度優れているか否かを判断することができ、また、後述する条件（２）によって照度分布の異方性を有している否かを判断することができることを見出した。

【0050】

（直下照度を評価するための条件（１）の説明）
図４Ｂに示すように、照明装置１と測定器１２との間の距離が無限大（∞）と仮定すると、照明装置１を微小な点、測定器１２も微小な点と見なすことができる。

【0051】

この場合には、図５に示すように、例えば正方形状の導光板２の出射面を複数の微小区画に仕切ったときに、各区画から出射する光束△Pi（θ＝０）は全て直下方向に向いている。よって、図５における導光板２の出射面から直下方向に出射される光束の全ての光度Ｅ_total(θ＝０）は、以下の式（２）で表すことができる。

【0052】

なお、θは出射面からの光束のＺ軸方向に対する角度を表しており、θ＝０は光束の出射方向が直下方向（Ｚ軸方向）であることを表している（図７（Ａ）参照）。△Pi（θ，Φ）は、前記導光板の出射面を複数の微小区画に仕切ったときに各区画から（θ，Φ）方向に△ωの微小立体角内に出射する光束と定義する。

【0053】

Ｅ_total(θ＝０）＝Σ△Pi（θ＝０）／△ω …式（２）

【0054】

また、導光板２の出射面から出射される光束の全ての光度Ｅ_total(θ、Φ）の一般式は、以下の式（３）で表すことができる。なお、ΦはＺ軸を中心として、出射面から出射される光のＸ軸方向に対する角度を表している（図７Ａ参照）。

【0055】

Ｅ_total(θ、Φ）＝Σ△Pi（θ、Φ）／△ω …式（３）

【0056】

そして、導光板２の出射面から出射される光の平均光度をＥ_m、導光板２の出射面から出射される全光束をＰ_allとすると、Ｅ_mは、以下の式（４）で表すことができる。なお、光束の単位はルーメン（lm）である。

【0057】

Ｅ_m＝Ｐ_all／２π …式（４）

【0058】

そして、導光板２の出射面から出射される光束の平均光度Ｅ_mの値に対する導光板２の出射面から直下方向に出射される光の全ての光度（直下光度）Ｅ_total(θ＝０）の値の比（直下光度／平均光度（＝Ｅ_total(θ＝０）／Ｅ_m））を算出することで、この直下光度／平均光度の値（以下、「直下照度評価値」という）から直下照度が優れているのか否かを客観的に評価することができる。

【0059】

図６は、上記した照明装置１の導光板２の出射面２ｄに形成した凸条８の形状を、レンチキュラーレンズ形状（符号ａ）、台形状（符号ｂ）、放物線状（符号ｃ）とした場合の直下照度評価値の結果を示す実験データである。なお、導光板２の底面２ｃには、上記した頂角１００°のＶ字状の凹条７が形成されている。

【0060】

また、図６の符号ｄは、比較用導光板における直下照度評価値である。この比較用導光板は、本発明のように底面にＶ字状の凹条と出射面に凸条がそれぞれ形成されていない平面状の両面であり、かつ底面にドット状の反射部が複数形成されている。

【0061】

図６において、レンチキュラーレンズ形状（符号ａ）の場合では、アスペクト比を２０（％）、３０（％）、３５（％）、４０（％）、５０（％）に変化させ、台形状（符号ｂ）の場合では、底角を３０°、４０°、４５°、５０°、５５°、６０°に変化させ、放物線状（符号ｃ）の場合では、二次関数の定数ａを０．９、１．０、１．１、１．２、１．３に変化させたときの値である。なお、図６の横軸は、これらの数値を変化させてそれぞれ形成した導光板を有する照明装置の種類（１〜６）を示している。

【0062】

なお、前記アスペクト比は、レンチキュラーレンズの垂直断面をトレースする円の半径をRとし、レンチキュラーレンズを形成する円弧のトップから弦までの距離ｒとすると、ｒ/２Ｒ×100（％）となる。

【0063】

図６の直下照度評価値の実験結果から明らかなように、符号ｄの比較用導光板（底面にドット状の反射部を有する構成）では、直下照度評価値は１．８程度であった。これに対して、本発明の導光板２のように、出射面２ｄの凸条８の形状を、レンチキュラーレンズ形状（符号ａ）、台形状（符号ｂ）、放物線状（符号ｃ）に形成し、底面２ｃにＶ字状の凹条７を形成した場合では、直下照度評価値は２．３〜４．７程度であり、比較用導光板（符号ｄ）よりも直下方向への出射率が高いことがわかる。

【0064】

よって、直下光度／平均光度（＝Ｅ_total(θ＝０）／Ｅ_m）の値（直下照度評価値）が、少なくとも２．０以上であれば、直下照度が優れている照明装置であると判断することができるので、上記した条件（１）は以下のとおりである。
Ｅ_total(θ＝０）／Ｅ_m＞２．０ …条件（１）

【0065】

（照度分布の異方性を評価するための条件（２）の説明）
図７Ａ、図７Ｂは、導光板２の出射面から出射される光の照度分布の異方性を説明するための図である。

【0066】

図７Ａは、出射面から出射される光のＺ軸方向に対する角度θが２０°、出射面から出射される光のＸ軸方向に対する角度Φが０°であることを表している。図７Ａの場合では、導光板２の出射面からの光がＸ軸方向（各発光ユニット３ａ、３ｂ（ＬＥＤ１０）の配列方向と平行方向）側に斜めに下方に出射している状況を表している。

【0067】

また、図７Ｂは、出射面から出射される光のＺ軸方向に対する角度θが２０°、出射面から出射される光のＸ軸方向に対する角度Φが９０°であることを表している。図７Ｂの場合では、導光板２の出射面２ｄからの光がＹ軸方向（各発光ユニット３ａ、３ｂ（ＬＥＤ１０）の配列方向と直交する方向）側に斜めに下方に出射している状況を表している。

【0068】

図７Ａの場合において、導光板２の出射面から出射される光の全ての光度Ｅ_total(θ、Φ）は、式（３）に基づいて、以下の式（５）で表すことができる。
Ｅ_total(２０°、０°）＝Σ△Pi（２０°、０°）／△ω …式（５）

【0069】

また、図７Ｂの場合において、導光板２の出射面から出射される光の全ての光度Ｅ_total(θ、Φ）は、式（３）に基づいて、以下の式（６）で表すことができる。
Ｅ_total(２０°、９０°）＝Σ△Pi（２０°、９０°）／△ω …式（６）

【0070】

そして、本発明では、導光板２の出射面から光束が出射されるときに、図７Ａ，図７Ｂの場合における照度分布の異方度を、以下の式（７）のように定義する。
Ｅ_total（２０°、０°）／Ｅ_total（２０°、９０°） …式（７）

【0071】

即ち、例えば出射面２ｄから出射される光のＺ軸方向に対する角度θが２０°のときにおいて、角度Φが９０°の場合の全光度値に対する角度Φが０°の場合の全光度値の比を算出することで、この比の値（以下、「照度分布の異方性評価値」という）から照度分布の異方性の度合いを客観的に評価することができる。

【0072】

図８は、出射面２ｄから出射される光のＺ軸方向に対する角度θが２０°のときにおいて、角度Φが９０°の場合の全光度値に対する角度Φが０°の場合の全光度値の比（照度分布の異方性評価値）の結果を示す実験データである。図８では、上記した照明装置１の導光板２の出射面２ｄに形成した凸条８の形状を、レンチキュラーレンズ形状（符号ａ）、台形状（符号ｂ）、放物線状（符号ｃ）とした場合の照度分布の異方性評価値の結果を示している。なお、導光板２の底面２ｃには、上記した頂角１００°のＶ字状の凹条７が形成されている。

【0073】

また、図８の符号ｄは、比較用導光板の照度分布の異方性評価値である。この比較用導光板は、本発明のように底面にＶ字状の凹条と出射面に凸条がそれぞれ形成されていない平面状の両面であり、かつ底面には印刷ドット呼称される白色ドット（散乱ドット）が印刷され、反射部が複数形成されている。

【0074】

図８において、レンチキュラーレンズ形状（符号ａ）の場合では、アスペクト比を２０（％）、３０（％）、３５（％）、４０（％）、５０（％）に変化させ、台形状（符号ｂ）の場合では、底角を３０°、４０°、４５°、５０°、５５°、６０°に変化させ、放物線状（符号ｃ）の場合では、二次関数の定数ａを０．９、１．０、１．１、１．２、１．３に変化させたときの値である。なお、図８の横軸は、これらの数値を変化させてそれぞれ形成した導光板を有する照明装置の種類（１〜６）を示している。

【0075】

図８の照度分布の異方性評価値の実験結果から明らかなように、符号ｄの比較用導光板（底面にドット状の反射部を有する構成）では、照度分布の異方性評価値は０．８程度であり、これは、Φ＝０°方向よりも、Φ＝９０°方向への出射が多いことを示している。

【0076】

換言すると導光板内部の光伝播方向に平行な方向に出射光が多く、光の伝播方向と直交する方向には少ないことを示している。これに対して、本発明の導光板２のように、出射面２ｄの凸条８の形状を、レンチキュラーレンズ形状（符号ａ）、台形状（符号ｂ）、放物線状（符号ｃ）に形成し、底面２ｃにＶ字状の凹条７を形成した場合では、照度分布の異方性評価値は１．２〜１．９程度であり、いずれも１以上である。

【0077】

即ち、本発明の導光板を用いた場合、Φ＝９０°方向よりも、Φ＝０°方向への出射が多いことを示している。換言すると導光板内部の光伝播方向と直交する方向に出射光が多いことを示しており、性能が大きく異なっている。比較用導光板（符号ｄ）よりも照度分布に異方性を有していると判断できる。

【0078】

よって、上記した照度分布の異方度（Ｅ_total（２０°、０°）／Ｅ_total（２０°、９０°）式（５））が、少なくとも１．２以上であれば、照度分布に異方性を有している照明装置であると判断することができるので、上記した条件（２）は以下のとおりである。
Ｅ_total（２０°、０°）／Ｅ_total（２０°、９０°）＞１．２ …条件（２）

【0079】

このように、導光板２の底面２ｃにＶ字状の凹条７を形成し、導光板２の出射面２ｄに台形状（又はレンチキュラレンズ形状や放物線状）の凸条８を形成して、上記の条件（１）、条件（２）を満足するように設定しているので、直下照度に優れ、かつ照度分布に異方性を有しているエッジライト方式の照明装置１を提供することができる。

【0080】

上記したように、本発明のエッジライト方式の照明装置１は照度分布に異方性を有している。そこで、例えば、図９に示すように前記照明装置１を天井に設置して、直下からＸ軸方向（各発光ユニット３ａ、３ｂ（ＬＥＤ１０）の配列方向と平行方向）、及びＹ軸方向（各発光ユニット３ａ、３ｂ（ＬＥＤ１０）の配列方向と直交する方向）に沿った周辺部での照度ムラの測定を行った。なお、図９に示した照明装置１は、一辺が６００ｍｍの正方形状であり、床（測定面）から２ｍ上方の天井に設置されている。

【0081】

図１０Ａは、上記した照明装置１の導光板２の出射面２ｄに形成した凸条８の形状を、レンチキュラーレンズ形状（符号ａ）、台形状（符号ｂ）、放物線状（符号ｃ）とした場合のＸ軸方向における照度ムラの測定結果であり、図１０Ｂは、Ｙ軸方向における照度ムラの測定結果である。なお、導光板２の底面２ｃには、上記した頂角１００°のＶ字状の凹条７が形成されている。図１０Ａ，図１０Ｂにおいて、レンチキュラーレンズ形状（符号ａ）のアスペクト比は２０（％）、台形状（符号ｂ）の底角は５０°、放物線状（符号ｃ）の二次関数の定数ａは１．１である。

【0082】

なお、図１０Ａの横軸のＡ、Ｂ、Ｃは直下照明領域からのＸ軸方向の測定位置（３００ｍｍ、６００ｍｍ、９００ｍｍ）であり、図１０Ｂの横軸のＤ、Ｅ、Ｆは直下照明領域からのＹ軸方向の測定位置（３００ｍｍ、６００ｍｍ、９００ｍｍ）である。

【0083】

図１０Ａ，図１０Ｂでは、照明装置１の真下の照度を基準にして（照度ムラが１．００とした場合）、この数値が１．００から小さくなるほど照度が低下していることを意味している。即ち、照度ムラの数値が１．００に近いほど直下の照度に近く、照度ムラの数値が小さいほど照度が低くなっている。

【0084】

従って、図１０Ａに示すＸ軸方向においては、測定位置Ｃ（９００ｍｍ）でも照度ムラが０．６５〜０．７８程度であり、照度があまり低下していない。一方、図１０Ｂに示すＹ軸方向においては、測定位置Ｄ（３００ｍｍ）での照度ムラが０．７０〜０．７９程度で、測定位置Ｃ（９００ｍｍ）での照度ムラが０．４０程度であり、照度がＸ軸方向よりも大幅に低下している。

【0085】

このように、本発明のエッジライト方式の照明装置１は、Ｘ軸方向に対しては照度分布の均一性を増して、Ｙ軸方向に対しては照度分布に大きな異方性を有するようにして照らすことができる。

【実施例】

【0086】

（実施例１）
ＷＯ２００６／０１３９６９号公報の実施例に記載の方法に準じて、高さＨ０．０２ｍｍで天端面に０．０２ｍｍの平坦部をもち、斜面の傾斜角が５０°の断面が台形状の凹条パターンを形成し、前記台形状の凹条パターンは幅が０．０５４ｍｍで、隣り合うパターン間には０．００６ｍｍの平坦部をもつ出射面側のスタンパ１を作製した。

【0087】

一方、底面側のスタンパ（以下、スタンパ２）は、高さ０．００６ｍｍで頂角が１００°（傾斜角Ｒ＝４０°）のプリズムパターンを所定の間隔で配列させ、同様にニッケル電鋳層を形成し、この原盤を剥離して作製した。

【0088】

これらのスタンパ１及びスタンパ２を転写型として射出成形機の金型固定側キャビティと金型可動側キャビティに組み込み、射出成形法にて導光板を得た。得られた導光板の外寸は横×縦×高さが６００×６００×３（ｍｍ）であった。

【0089】

当該導光板は、出射面が台形状の凸条と凹条が交互に配置されており、底面にはＶ字状の凹条が高さ０．００６ｍｍ、平均底角にあたる凹条の入射端面側のＸ軸に平行な斜面の底面に対する平均斜度Ｒは４０°であり、Ｖ字状の凹条のピッチは入射端面側０．５５７ｍｍから導光板の中央部０．１２１ｍｍまで漸次緩やかに減少するように変化させた。

【0090】

また、発光ユニットとして、サンケン電気株式会社製の型番ＳＥＰＷＡ２００１のマルチチップＬＥＤモジュール（外寸１３．７ｍｍ、発光長１１．４ｍｍ）を用いた。

【0091】

１次光源を形成するために４３個の発光ユニットを等間隔（１３．９ｍｍ）で配置させて、当該導光板の底面の凹条パターンと平行する端面を入射端面とし、この入射端面をＸ軸に平行に配置させ、この対向する２つの入射端面に沿って、１次光源を配置させた。この発光ユニットは対向する２つの入射端面に配置されるため、計２×４３＝８６個用いた。

【0092】

そして、導光板の底面２ｃには反射シート４（東レ株式会社製：型番E６SL）を配設し、これらの部材を金属フレームに収納させた。そして、この上からポリスチレン製の支持枠にて背面の金属フレームを結合させた。

【0093】

このようにして形成した照明装置において、各発光ユニットに対してインバーターをつないで１００Ｖコンセントに接続できるようにして、光学性能を測定した。全光束は、当該照明装置をラブスフェア社製の積分球に入れて測定した。この測定値を２πで除算して平均光度を求めた。

【0094】

光度測定は輝度計（コニカミノルタセンシング株式会社製：CA２０００）を用いた。導光板の中心から、３ｍ離間した位置に測定器を設置して、導光板の発光領域を該包含するように輝度測定領域を決めて、平均輝度を求めた。この平均輝度を見かけの測定面積を掛けて光度を求めた。当光度は導光板の発光面の中心を基準に、導光板の出射面の法線方向に対して、２０°傾いた方向において、Ｘ軸方向に傾けたときの光度Ｅ（２０°，０°）とＹ軸方向に傾けたときの光度Ｅ（２０°，９０°）、正面方向の光度Ｅ（θ＝０）を測定した。

【0095】

この結果、直下照度評価値は３．８６、照度分布の異方性評価値：E（２０°，９０°）／E（２０°，０°）は、１．３７であった。

【0096】

また、当該照明装置から２ｍ離間した平面において、図９に示すＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ地点と直下に、照度計（コニカミノルタセンシング株式会社製：T-10M）を置いて、照度を測定し、A/D、B/E、C/Fの照度比を求めた。

【0097】

この結果、直下照度は、２００ lx、A/D＝１．２８、B/E＝１．６４、C/F＝１．７６となり、照度分布に異方性があった。

【0098】

（実施例２）
実施例１において、出射側のスタンパに形成された凹条をレンチキュラーパターンとして、そのアスペクト比のみを種々変更して、導光板を作製する。なお、凹条のレンチキュラーパターンは幅が０．０５ｍｍで、隣り合うパターン間には０．００１ｍｍの平坦面を有する。

【0099】

表１に得られた導光板を実施例１と同じ照明装置に組み込んだとして、光学評価を行った結果を数値計算により求め、まとめた。数値計算は、実施例１の実測値に合うように条件を定めて行った。

【0100】

【表1】

【0101】

いずれも直下照度評価値は２以上、異方性評価値も１．２以上であり、２ｍ下の照度評価面における照度比も異方性を示していた。

【0102】

（実施例３）
実施例１において、出射側のスタンパに形成された凹条のパターンを、凹条の断面形状が放物線状のものに変更して、導光板を作製する。前記放物線の断面形状はｙ＝ａｘ²で定義され、係数ａを種々変更した。なお、前記放物線状のパターンは幅が０．０５ｍｍで、隣り合うパターン間には０．００１ｍｍの平坦面を有する。

【0103】

表２に得られた導光板を実施例１と同じ照明装置に組み込んだとして、光学評価を行った結果を数値計算により求め、まとめた。

【0104】

【表2】

【0105】

いずれも直下照度評価値は２以上、異方性評価値も１．２以上であり、２ｍ下の照度評価面における照度比も異方性を示していた。

【0106】

（実施例４）
実施例１において、出射側のスタンパに形成された凹条のパターンを、凹条の断面形状が下記の式（８）に従う曲線状のものに変更して、導光板を作製した。なお、前記曲線状のパターンは幅が０．０６ｍｍで、隣り合うパターン間には０．００１ｍｍの平坦面を有する。

【0107】

【数3】

【0108】

得られた導光板を実施例１と同じ照明装置に組み込んで、光学評価を行った。この結果、直下照度評価値は、３．６８、照度分布の異方性評価値は、１．３２であった。

【0109】

また、直下照度は、２０６ lx、A/D＝１．２７、B/E＝１．５２、C/F＝１．５７となり、照度分布に異方性があった。

【0110】

（実施例５）
実施例２において、出射側のスタンパに形成された凹条をアスぺクト比２０％のレンチキュラーパターンに固定して、導光板の底面のＶ字状凹条の頂角を変更した場合である。

【0111】

表３に得られた導光板を実施例１と同じ照明装置に組み込んだとして、光学評価を行った結果を数値計算により求め、まとめた。

【0112】

【表3】

【0113】

Ｖ字状凹条の頂角が７５°、８５°、１００°では、直下照度評価値、照度分布の異方性評価値共に条件を満たしていたが、Ｖ字状凹条の頂角が１０５°では、直下照度評価値、照度分布の異方性評価値共に条件を満たしておらず、特に直下照度において低い値となった。また、Ｖ字状凹条の頂角が７０°では照度分布の異方性評価値が条件を満たしておらず、照度分布も等方的であった。

【0114】

（実施例６）
実施例４において、出射側のスタンパに形成された凹条のパターンにおいて、式（８）で定義されるパターンに固定して、導光板の底面のＶ字状凹条の頂角を変更した場合である。

【0115】

表４に得られた導光板を実施例１と同じ照明装置に組み込んだとして、光学評価を行った結果を数値計算により求め、まとめた。

【0116】

【表4】

【0117】

Ｖ字状凹条の頂角が８０°、９５°、１００°では、直下照度評価値、照度分布の異方性評価値共に条件を満たしていたが、Ｖ字状凹条の頂角が７０°、１０５°では、照度分布の異方性評価値の条件を満たしておらず、照度分布が等方的になった。

【0118】

（実施例７）
実施例３において、出射側のスタンパに形成された凹条のパターンにおいて、放物線の2次係数が１．１で定義されるパターンに固定して、導光板の底面のＶ字状凹条の頂角を変更した場合である。

【0119】

表５に得られた導光板を実施例１と同じ照明装置に組み込んだとして、光学評価を行った結果を数値計算により求め、まとめた。

【0120】

【表5】

【0121】

Ｖ字状凹条の頂角が８０°、１００°、１０５°では、直下照度評価値、照度分布の異方性評価値共に条件を満たしていた。

【0122】

Ｖ字状凹条の頂角が７５°では、図９の2倍角領域内の照度均一性が高く、ほぼ照度が均一であり、これより外側（3倍角領域から外側）から照度分布の異方性が発現していた。また、Ｖ字状凹条の頂角が７０°では、照度分布の異方性評価値の条件を満たしておらず、照度分布は導光方向（Ｙ軸方向）と平行な方への出射がやや多い、照度分布になった。

【0123】

（比較例１）
この比較例は、PMMA製の平板（板厚３ｍｍ）の底面に印刷ドットを付与して導光板を作製した場合である。

【0124】

導光板の底面には、入光端面から遠ざかるほど密になるように粗密を付けた白色印刷ドットを設け（導光板中央部でドット密度大）、輝度分布を所定の分布にした。得られた導光板を実施例１と同じ照明装置に組み込んで、光学評価を行った。

【0125】

この結果、直下照度評価値は、１．８０であり、照度分布の異方性評価値は、０．９８であり、Ｙ軸と平行方向への出射成分が、Ｘ軸と平行方向の出射成分より多く、本発明品と分布と逆であった。

【0126】

また、直下照度は、１１８ lx、A/D＝０．９７、B/E＝０．９８、C/F＝０．９８となり、照度分布はほとんど等方的であった。

【関連出願の相互参照】

【0127】

本願は、２０１２年４月５日に日本国特許庁に出願された特願２０１２−８６８４５号に基づく優先権を主張し、その全ての開示は完全に本明細書で参照により組み込まれる。

【符号の説明】

【0128】

１ 照明装置
２ 導光板
２ｃ 底面
２ｄ 出射面
３ａ、３ｂ 発光ユニット
４ 反射シート
５ 拡散シート
７ 凹条
８ 凸条
１０ ＬＥＤ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9】

【図10A】

【図10B】