特許 6285220 照明装置およびそれを備えた照明器具

(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】6285220

(24)【登録日】2018年2月9日

(45)【発行日】2018年2月28日

(54)【発明の名称】照明装置およびそれを備えた照明器具

(51)【国際特許分類】

   F21S 2/00 20160101AFI20180215BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20180215BHJP

   F21Y 103/00 20160101ALN20180215BHJP

【ＦＩ】

   F21S2/00 432

   F21Y115:10

   F21Y103:00

【請求項の数】5

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2014-45983(P2014-45983)

(22)【出願日】2014年3月10日

(65)【公開番号】特開2015-170543(P2015-170543A)

(43)【公開日】2015年9月28日

【審査請求日】2016年12月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001085

【氏名又は名称】株式会社クラレ

(72)【発明者】

【氏名】大田 佳実

(72)【発明者】

【氏名】大西 伊久雄

【審査官】 當間 庸裕

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１２／０４６４４１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−１９０７６２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２１Ｓ ２／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光源と、
前記光源から出射された光が、一方の端面に入射され、内部を伝播し、前記端面と直交する一方の主面から出射される導光板と、を備え、
前記導光板において、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなる右手系座標空間を考えた場合、
入射面を構成する前記一方の端面は、ＹＺ平面に略平行であり、
出射面を構成する前記一方の主面は、ＸＹ平面に略平行であって、かつ、他方の主面よりも＋Ｚ方向に位置し、
前記導光板の、ＸＺ平面と略平行な平面のうち１つの面にのみ複数の凹部を有し、
前記出射面からの出射光Ｅのうち、−Ｙ方向の成分Ｅ_−Ｙ及び＋Ｙ方向の成分Ｅ_＋Ｙのいずれか一方の成分が６５％以上であることを特徴とする照明装置（ただし、前記他方の主面に凹部を有するものを除く）。

【請求項2】

前記導光板のＸ方向長さのＬと、Ｙ方向長さＷの比Ｌ／Ｗが１２より大きく、
前記導光板のＺ方向長さのＴと、Ｙ方向長さＷの比Ｔ／Ｗが２より小さいことを特徴とする請求項１に記載の照明装置

【請求項3】

前記凹部が、
ＸＹ平面と略平行な第１の面と、
平面もしくは曲面からなる第２の面と、を備え、
前記第２の面は、前記出射面と対向していることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。

【請求項4】

前記凹部の形状が、多角錐の一部もしくは全部、又は、楕円球もしくは円錐の一部からなることを特徴とする請求項２又は３に記載の照明装置。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか１項に記載の照明装置を備えた照明器具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、導光板を用いた照明装置及びそれを備えた照明器具に関する。

【背景技術】

【0002】

照明に用いられる光源素子には、光源からの光を、直接照射したい場所に向ける方式や導光板の端面に配置した光源からの光を、導光板の端面と直交する主面から取り出して照射する方式がある。

【0003】

特許文献１には、ＬＥＤなどの小型で高効率、高輝度な光源と、導光板とを用いた照明装置が開示されている。このような導光板を用いた照明装置は、小さい光源からの光を効率的に広げ、広い範囲を均一に照明することができる。さらに、光源を小型化、または光源の数を少なくすることができ、省スペース、省エネルギーなどの点で回路設計上好ましいため、広く用いられるようになってきた。

【0004】

ところで、導光板を用いた照明装置は、液晶表示装置に代表される透過型の画像表示装置の面光源素子（バックライト）として、従来から広く用いられている。このような画像表示装置では、光出射面が直接観察される。そのため、通常バックライトは、光出射面の法線方向（正面方向）に光を偏向させるように設計されている（例えば、特許文献２参照）。

【0005】

他方、例えば、スポットライト、陳列棚、間接照明などの照明装置では、特定の方向のみを明るくする用途もある。このような用途に従来の面光源素子を用いた場合、照明装置自体を傾ける必要があり、大型化してしまう。

【0006】

このような問題に対し、特許文献３には、導光板内を光が伝搬する方向において、一方向に光を集中する方法が開示されている。この方向では、元々導光板内を光が伝搬する方向が主に一方向に限定されているため、導光板内を全反射する条件から外すことで一方向に光を集中することができる。

【0007】

特許文献４には、任意の方向に光を出射させる面光源素子が開示されている。

【0008】

特許文献５には、導光板から出射した光を、ある角度に偏向させるプリズムシートが開示されている。

【0009】

特許文献６には、導光板から出射した光を、出射面側に設けられた部材で、導光方向と直交する面において２方向に分離する方法が開示されている。この方法では、特定の角度に光を偏向させることが可能である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特開２００７−０５９２８５号公報

【特許文献2】特開２００５−１４２１２８号公報

【特許文献3】特開２００１−２２９７０３号公報

【特許文献4】特開２００４−０７１１８９号公報

【特許文献5】特開２００７−５０３００７号公報

【特許文献6】特開２００７−２９４４６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

特許文献３に開示された方法では、導光方向と直交する面において、観察側へも照明側と同量の光が出射するため、意匠性及び外観に劣り、エネルギーロスも大きい。
特許文献４には、任意の方向に光を出射させるための具体的な手段が示されていない。
特許文献５に開示された方法では、導光板と別の部材が必要であり、高コスト化や、信頼性の低下、利便性に劣る。また、ディスプレイ用の広い視野角を目的としており、特定の角度を照射するには適していない。
特許文献６に開示された方法でも、特許文献３と同様に、導光方向と直交する面において、観察側へも照明側と同量の光が出射するため、意匠性及び外観に劣り、エネルギーロスも大きい。

【0012】

本発明は、以上を鑑みなされたものであって、意匠性及び外観に優れ、かつ、高効率な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】

【0013】

本発明に係る一態様は、
光源と、前記光源から出射された光が、一方の端面に入射され、内部を伝播し、前記端面と直交する一方の主面から出射される導光板と、を備え、前記導光板において、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなる右手系座標空間を考えた場合、入射面を構成する前記一方の端面は、ＹＺ平面に略平行であり、出射面を構成する前記一方の主面は、ＸＹ平面に略平行であって、かつ、他方の主面よりも＋Ｚ方向に位置し、前記出射面からの出射光Ｅのうち、−Ｙ方向の成分Ｅ_−Ｙ及び＋Ｙ方向の成分Ｅ_＋Ｙのいずれか一方の成分が６５％以上であることを特徴とする照明装置（ただし、前記他方の主面に凹部を有するものを除く）である。

【0014】

前記一態様において、前記導光板のＸＺ平面と略平行な１つの側面にのみ複数の凹部を有し、前記導光板のＸ方向長さのＬと、Ｙ方向長さＷの比Ｌ／Ｗが１２より大きく、前記導光板のＺ方向長さのＴと、Ｙ方向長さＷの比Ｔ／Ｗが２より小さいことが好ましい。
ここで、前記凹部がＸＹ平面と略平行な第１の面と、平面もしくは曲面からなる第２の面とを備え、前記第２の面は、前記出射面と対向していることが好ましい。
さらに、前記凹部の形状は、多角錐の一部もしくは全部、又は、楕円球もしくは円錐の一部からなることが好ましい。

【0015】

上記照明装置は、照明器具に用いることができる。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、意匠性及び外観に優れ、かつ、高効率な照明装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施の形態に係る照明装置の模式的斜視図である。

【図2】本発明の実施の形態に係る照明装置において、出射面側から観察した導光板内部の光の進行を示す図である。

【図3】本発明の実施の形態に係る照明装置において、入射面側から観察した導光板内部の光の進行を示す図である。

【図4】本発明の実施の形態に係る照明装置の凹部の一例を示す図である。

【図5】本発明の実施の形態に係る照明装置の凹部の一例を示す図である。

【図6】本発明の実施の形態に係る照明装置の凹部の一例を示す図である。

【図7】本発明の実施の形態に係る照明装置の凹部の一例を示す図である。

【図8】本発明の実施の形態に係る照明装置の凹部の一例を示す図である。

【図9】実施例に係る照明装置の構成を示す図である。

【図10】実施例に係る照明装置の凹部の一例を示す図である。

【図11】実施例１に係る照明装置の輝度の角度分布を示す図である。

【図12】実施例６に係る照明装置の輝度の角度分布を示す図である。

【図13】実施例７に係る照明装置の輝度の角度分布を示す図である。

【図14】比較例１に係る照明装置の輝度の角度分布を示す図である。

【図15】比較例２に係る照明装置の輝度の角度分布を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

【0019】

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。図１は、本実施の形態に係る照明装置の模式的斜視図である。この照明装置は、光源１、導光板２を備えている。図１に示すように、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなる右手系座標空間において、導光板２は、ＸＹ平面に略平行な主面、ＹＺ平面に略平行な入射面２１を備えている。２つの主面のうち、＋Ｚ方向に位置する主面は、出射面２２を構成している。

【0020】

光源１から出射し、導光板２の入射面２１から入射した光は、導光板２の内部を全反射によって主にＸ軸に沿って伝搬して、出射面２２から出射する。以下、図１におけるＸ軸方向のように、導光板内の主に光が伝搬する方向を導光方向という。図１に示すように、本実施の形態に係る照明装置は、出射面２２からの出射光を、＋Ｙ方向のみに偏向させることによって、特定の場所や物のみ明るく照らすことが可能である。そのため、照明装置を照明対象の方へ傾ける必要がなく、また、観察側には不要な光が出射されない。従って、意匠性及び外観に優れるとともに高効率な照明装置を実現することができる。ここで、図１に示すように、光の出射方向は、Ｚ軸とのなす角θ、光の出射方向のＸＹ平面への射影とＸ軸とのなす角φにより表すことができる。

【0021】

図２は、＋Ｚ方向（出射面２２側）から観察した導光板２内部の光の進行を示す図である。図２に示すように、ＸＺ平面と略平行な１つの側面には、複数の凹部３が形成されている。図２に示された凹部３は、一例として、ＸＹ平面と略平行な面ａと、出射面と対向した面ｂとからなる三角錐形状を有している。

【0022】

導光板２の入射面２１から入射した光は、＋Ｙ方向、または−Ｙ方向の成分を持って、導光板２の内部を全反射によって伝搬する。
＋Ｙ方向の成分を持って伝搬している光Ｌ１は、ＸＺ平面と略平行な側面２４によって全反射され、導光板２の内部から出射されることなく伝搬を続ける。

【0023】

一方、−Ｙ方向の成分を持って伝搬している光Ｌ２は、ＸＺ平面と略平行な側面２５に入射し、そのうち一部は側面２５に設けられた凹部３に入射する。凹部３に入射した光は、凹部３の面ａや面ｂで全反射される、また面ａやｂを通過して再度入射するなどして、導光板２の出射面２２に対しての全反射の条件から外れると、出射面２２から出射される。このとき、出射する光は＋Ｙ方向の成分を有する。

【0024】

このように、＋Ｙ方向の成分を持って伝搬する光と、−Ｙ方向の成分を持って伝搬する光とを分けて制御することによって、＋Ｙ方向のみへ出射光を集中させることができる。従って、出射面２２からの光を一方向にのみ偏向させた照明装置が実現できる。

【0025】

光源から導光板２に入射した光のうち、出射面２２から出射する光の割合は凹部３に入射する光の割合に依存する。この割合が低いと光源への投入電力に対し、明るさが低く、電力効率の悪い照明となってしまう。凹部３は側面２５に設けられているため、側面２５に到達する光の割合が低いと、凹部３に入射する光の割合が低下し、出射の割合が低下する。導光板２のＸ方向長さのＬと、Ｙ方向長さＷの比Ｌ／Ｗが１２より大きいと、導光板２内を全反射して伝播していく間に側面２５に到達する割合が高く、出射の割合が高い、効率の良い照明が得られる。

【0026】

図３は＋Ｘ方向（入射面２１側）から観察した導光板２内部の光の進行を示す図である。
図３に示すように、凹部３で全反射又は屈折して導光板の出射面２２で全反射する条件から外れた光は、側面２４に到達する前に出射面２２に到達して導光板２から出射する。ここで、導光板のＺ方向長さのＴと、Ｙ方向長さＷの比Ｔ／Ｗが２よりも大きいと、出射面２２に到達する前に側面２４で−Ｙ方向へ偏光されてしまい、特定の方向にのみ光を集中させることができなくなる。

【0027】

［光源］
光源１としては、冷陰極管、熱陰極管等の線状光源、ＬＥＤ等の点状光源が挙げられる。光源１は、導光板２の一方の端面２１又は対向する両方の端面２１に１個又は複数個配置してもよい。導光板２の一方の端面２１に設けることにより、光源の個数を削減し、軽量、小型化が可能となる。一方、導光板２の両方の端面２１に設けることにより、導光板２への入射光量が増加し、高輝度化を図ることができる。また、点状光源の個数は適宜決定すればよい。点状光源の個数が多くなると、導光板２への入射光量が増加し、高輝度化を図ることができる。点状光源を複数個用いる場合、点状光源の間隔は均等になるように配置することが望ましい。これにより点状光源の近傍と点状光源間の均一性を高めることができる。

【0028】

［導光板］
導光板２の材料としては、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などのアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ポリスチレン樹脂（ＰＳ）、シクロオレフィンポリマー等の透明性に優れた樹脂、又はガラスを用いることができる。中でもＰＭＭＡは軽量性、透明性の点で優れ、またＰＣは、耐久性の点で優れる。

【0029】

導光板２の加工方法としては、押し出し板もしくはキャスト板から切り出す方法、又は加熱プレス、射出成形等の溶融成形法等が好適に用いられるが、これに限定されるものではない。
また、導光板２に凹部３を設ける場合の製造方法としては、特に制限はないが、押出成形、射出成形、紫外線硬化樹脂を使用した２Ｐ（Photo Polymerization）成形が上げられる。凹部３の大きさ、形状、量産性当を考慮して好適な成形方法を選択すればよい。

【0030】

導光板のＸ方向の長さＷとＹ方向の長さＬは、Ｌ／Ｗが１２より大きい範囲において、用途に応じて設定できる。例えば、野外の足元灯や、道路用照明など広い場所、大きい対象を照射する場合、ＷやＬが大きい照明を用いる。一方、卓上の照明スタンドなどの小さい場所を照射する場合、ＷやＬが小さい照明を用いる。

【0031】

［凹部］
凹部３のＸ軸方向の最大長さは、１０μｍ以上、１０００μｍ以下であることが望ましい。更に望ましくは、１５μｍ以上、７００μｍ以下である。１０μｍより小さいと回折現象により着色が発生し、外観の品位を低下させる。また１０００μｍより大きいと凹部３自身が視認されるため、外観の品位を低下させる。

【0032】

凹部３の形状は、球・円錐、四角錐の一部など製造方法や生産性を考慮して決定することができる。また、凹部３は、ＸＹ平面と略平行な第１の面ａと、平面もしくは曲面からなる第２の面ｂとを備え、第２の面ｂは、出射面２２と対向していることが好ましい。凹部３の第２の面ｂに入射した光は面ｂによって全反射され、出射面２２を通過して導光板２から出射する。面ｂを出射面２２と対向させて配置することによって、凹部３によって全反射した光が効率的に凹部３に到達し、効率の良い照明装置を得ることができる。一方で、ＸＹ平面と略平行な第１の面ａに入射した光は、全反射され、導光板２から出射することなく伝搬を続ける。

【0033】

さらに、前記凹部の形状は、多角錐の一部もしくは全部、又は、楕円球もしくは円錐の一部からなることが好ましい。図４は、凹部３の形状が三角錐である場合を示している。凹部３の形状を三角錐とすると、面ｂを複数の平面から構成することができる。従って、各面ｂで全反射によって偏向される角度を限定することができる。そのため、出射面２２の＋Ｙ方向側の特定の方向に光を集中させ、当該特定の方向において明るい照明装置を得ることが可能である。

【0034】

図４に示すように、凹部３の面ｂは、ＺＸ平面からの傾斜角αと、面ｂの法線のＺＸ平面への射影した方向における、＋Ｙ方向から見て＋Ｘ方向から時計回りの確度βとにより規定することができる。ここで、角度αの取り得る範囲は０°＜α＜９０°であるが、２０°以上、８０°以下が望ましい。また、３０°以上、７０°以下がより望ましく、３５°以上、６５°以下がさらに望ましい。この範囲において、面ｂで光が全反射した場合、効率的に光が導光板内から取り出される。角度βの取り得る範囲は、＋Ｙ方向に偏向する場合、０°＜β＜１８０°であるが、１５°以上、１６５°以下が望ましい。また、２５°以上、１５５°以下がより望ましく、３０°以上、１５０°以下がさらに望ましい。この範囲において、光が効果的に＋Ｙ方向に偏向される。角度βが１５°より小さい、または１６５°より大きいと、全反射によって光を＋Ｙ方向に偏向できず、−Ｙ方向に向かう光が増加する。

【0035】

なお、−Ｙ方向に偏向する場合、角度βの取り得る範囲は−１８０°＜β＜０°であるが、−１６５°以上、−１５°以下が望ましい。また、−１５５°以上、−２５°以下がより望ましく、−１５０°以上、−３０°以下がさらに望ましい。この範囲において、光が効果的に−Ｙ方向に偏向される。角度βがより−１６５°小さい、または−１５°より大きいと、全反射によって光を−Ｙ方向に偏向できず、＋Ｙ方向に向かう光が増加する。
つまり、＋Ｙ方向及び−Ｙ方向のいずれに偏光する場合でも、角度βの絶対値が、１５°以上、１６５°以下が望ましく、２５°以上、１５５°以下がより望ましく、３０°以上、１５０°以下がさらに望ましい。

【0036】

また、図５、図６、図７は凹部３の形状が、それぞれ楕円球、球、円錐の一部である場合を示している。凹部３の形状を、楕円球、球、円錐の一部とすることによって、面ｂを曲面で構成することができる。この場合、面ｂで全反射によって＋Ｙ方向に偏向される角度の範囲を大きくすることが可能である。そのため、出射面２２の＋Ｙ方向側の広い場所を均一に照射することに適した照明装置を得ることができる。

【0037】

なお、凹部３は、図８に示すように、上面にＺＸ平面に略平行な平坦面を設けてもよい。平坦面を設けることで製造が容易になる。

【0038】

凹部３の配列方法は、格子状、千鳥格子状や、ランダムに配列するなど、目的や製造方法に応じて任意に選定することができる。凹部３を多く設けた場所では、より多くの光が取り出される。従って、輝度が均一な照明装置を得るためには、凹部３を光源から近い場所では疎に、光源から遠い場所では密に設けるなど、導光板２の面内で凹部３の密度を変調させることが望ましい。

【0039】

隣接する２つの凹部３の間隔は、１０μｍ以上、５０００μｍ以下が望ましい。１０μｍより小さいと回折現象により着色が発生し、外観の品位を低下させる。一方、５０００μｍよりも大きいと、凹部３自身が視認されるため、外観の品位を低下させる。

【0040】

以上説明したように、本実施の形態に係る照明装置では、光源からの光が入射する入射面と直交する光出射面において、特定の方向に光を偏向させ、特定の場所や、物を照射することにより、不要な方向へ光が出射せず、高効率で、意匠性に優れた照明装置を得ることが可能である。また、本発明の照明装置を用い、電源、反射手段、拡散手段、保持具等を適宜組み合わせることで、商品や場所を明るく照射し、高効率で、不要な方向に光が出射しないために外観や意匠性の良い照明器具を得ることができる。

【実施例】

【0041】

以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。図９の略図に示す照明装置について、輝度の角度分布を、照明設計解析ソフトウェアＬｉｇｈｔＴｏｏｌｓ（登録商標）を用いて解析した。以下に、解析に用いた条件を記す。

【0042】

図９に示すように、光源１は、導光板の入光面に対向して配置し、高さＴ、幅Ｗの直方体の側面を発光部として、発光の角度特性をランバーシャン分布とした。
導光板２のサイズは、Ｙ方向の幅Ｗ、Ｘ方向の長さＬ、厚さＴとしてそれぞれの実施例で示す大きさとした。導光板２の材質は、ＰＭＭＡ（屈折率１．４９）とし、側面２５に凹部を設けた。導光板２の端面２１に１個の光源１を設置し、導光板２の側面２４、２５と、導光板２の底面２３の外側には、拡散反射をする反射板を配置した。

【0043】

上記モデルを用いて、導光板の出射面から光をシミュレーションで解析し、光源から出射した光のうち、導光板に入射し、導光板の出射面から出光した光の割合を算出した。また、導光板中央付近での各角度輝度Ｌｍ（θ，φ）を取得した。ここで、出射光の＋Ｚ方向からの傾きをθ、該方向のＸ−Ｙ平面に射影した方向における、＋Ｚ方向から見て＋Ｘ方向から反時計回りに得られる角度をφとした。このとき輝度が＋Ｙ方向の成分を有する時、φは０°より大きく、１８０°より小さい。

【0044】

出射光のうち、＋Ｙ方向の成分を有して出射する光束Ｉ（＋Ｙ）と、−Ｙ方向の成分を有して出射する光束Ｉ（−Ｙ）を、以下の式より算出した。

【数1】

【0045】

更に、Ｉ（＋Ｙ）と、Ｉ（−Ｙ）の和に対するＩ（＋Ｙ）の割合を算出した。表１に実施例並びに比較例のＩ（＋Ｙ）の割合を記す。

【0046】

【表1】

【0047】

＜実施例１＞
実施例１として、図１０で示すような凹部を有した照明装置についてシミュレーションを行った。凹部は、ＺＸ平面上にて直径３００μｍの円である半球であり、Ｘ方向に周期４００μｍ、Ｚ方向に周期４００μｍで等間隔に配置した。導光板２のサイズは長さＬ＝３００ｍｍ、幅Ｗ＝２０ｍｍ、厚さＴ＝３ｍｍとした。

【0048】

図１に示した各θ（＝０°、２０°、４０°、６０°、８０°）での、φに対する輝度を図１１に示す。図１１に示すように、＋Ｙ方向に光が集中している。また、表１に示すように、光源からの光に対する出射面からの出光割合は６２％であり、高い割合で出射している為、明るい照明装置が得られる。また、出射面から出光した光に対しての＋Ｙ方向に出射する光の割合は８４％である。−Ｙ方向に出射する割合が少ないため、照射する対象のみ明るく照らされる、意匠性の良い照明装置が得られる。また、その角度特性が滑らかであるため、角度によって急激に明るさが変化しない外観の良い、広い場所や大きな対象物を照射することに適した照明装置となる。

【0049】

＜実施例２〜５＞
実施例２〜５として、実施例１と同様に、図１０で示すような凹部を有した照明装置についてシミュレーションを行った。導光板２のサイズは、実施例２では長さＬ＝３００ｍｍ、幅Ｗ＝３ｍｍ、厚さＴ＝３ｍｍ、実施例３では長さＬ＝３００ｍｍ、幅Ｗ＝２ｍｍ、厚さＴ＝３ｍｍ、実施例４では長さＬ＝９０ｍｍ、幅Ｗ＝３ｍｍ、厚さＴ＝３ｍｍ、実施例５では長さＬ＝３００ｍｍ、幅Ｗ＝１０ｍｍ、厚さＴ＝３ｍｍであり、凹部３をＸ方向に周期６００μｍ、Ｚ方向に周期６００μｍで等間隔に配置した。表１に示すように、実施例２〜５においても、出光割合が高い為効率が良く、＋Ｙ方向に出射する割合の多い、一方向にのみ照射することに適した照明装置を得ることが可能である。

【0050】

＜実施例６＞
実施例６として、図４で示すような凹部を有した照明装置についてシミュレーションを行った。凹部は、ＸＹ平面上の底面が１辺３００μｍの正方形である正四角錐を底面の対角線（Ｘ軸）を含み底面に垂直な面（ＸＹ平面）により２分割した三角錐である。面ｂのＸＹ平面からの傾斜角度α、面ｂの法線のＺＸ平面への射影した方向における、＋Ｙ方向から見て＋Ｘ方向から反時計回りに得られる角度βとして、α＝４５°、β＝４５°である。導光板２のサイズは、長さＬ＝３００ｍｍ、幅Ｗ＝１０ｍｍ、厚さＴ＝３ｍｍであり、凹部３をＸ方向に周期６００μｍ、Ｚ方向に周期６００μｍで等間隔に配置した。

【0051】

図１に示した各θ（＝０°、２０°、４０°、６０°、８０°）での、φに対する輝度を図１２に示す。図１２に示すように、＋Ｙ方向に光が集中している。また、表１に示すように、光源からの光に対する出射面からの出光割合は６２％であり、高い割合で出射している為、明るい照明装置が得られる。また、出射面から出光した光に対しての＋Ｙ方向に出射する光の割合は８６％である。−Ｙ方向に出射する割合が少ないため、−Ｙ方向から観察した場合に照明装置から出射する光がない。従って、照射する対象のみ明るく照らされる、意匠性の良い照明装置が得られる。また、その出射する角度範囲が狭いため、特定の物のみ照射するのに適した照明装置となる。

【0052】

実施例７として、図４で示すような凹部を有した照明装置についてシミュレーションを行った。凹部は、ＸＹ平面上の底面が１辺３００μｍの正方形である正四角錐を底面の対角線（Ｘ軸）を含み底面に垂直な面（ＸＹ平面）により２分割した三角錐である。面ｂのＸＹ平面からの傾斜角度α、面ｂの法線のＺＸ平面への射影した方向における、＋Ｙ方向から見て＋Ｘ方向から反時計回りに得られる角度βとして、α＝６０°、β＝４５°である。導光板２のサイズ、配列は実施例６と同様である。

【0053】

図１に示した各θ（＝０°、２０°、４０°、６０°、８０°）での、φに対する輝度を図１３に示す。図１３に示すように、＋Ｙ方向に光が集中している。また、表１に示すように、光源からの光に対する出射面からの出光割合は７４％であり、高い割合で出射している為、明るい照明装置が得られる。また、出射面から出光した光に対しての＋Ｙ方向に出射する光の割合は８５％である。−Ｙ方向に出射する割合が少ないため、−Ｙ方向から観察した場合に照明装置から出射する光がない。従って、照射する対象のみ明るく照らされる、意匠性の良い照明装置が得られる。また、その出射する角度範囲が狭いため、特定の物のみ照射するのに適した照明装置となる。また、照射対象の位置、照明からの角度などに応じて角度α、βを適宜選定して、出射する方向を適応させることができる。

【0054】

＜比較例１＞
比較例１として、図１０で示すような凹部を、導光板２の底面２３に設けた照明装置についてシミュレーションを行った。凹部は、ＸＹ平面上にて直径３００μｍの円である半球であり、Ｘ方向に周期６００μｍ、Ｚ方向に周期６００μｍで等間隔に配置した。導光板２のサイズは長さＬ＝３００ｍｍ、幅Ｗ＝１０ｍｍ、厚さＴ＝３ｍｍとした。各θでの、φに対する輝度を図１４に示す。図１４に示すように、＋Ｙ方向に偏向されると同時に、−Ｙ方向にも偏向される。そのため、表１に示すように、＋Ｙ方向へ出射する割合は５０％である。従って、特定の対象物を照射することに適さない。

【0055】

＜比較例２＞
比較例２として、図１０で示すような凹部を有した照明装置についてシミュレーションを行った。凹部は、ＺＸ平面上にて直径３００μｍの円である半球であり、Ｘ方向に周期６００μｍ、Ｚ方向に周期６００μｍで等間隔に配置した。導光板２のサイズは長さＬ＝３００ｍｍ、幅Ｗ＝１ｍｍ、厚さＴ＝３ｍｍとした。各θでの、φに対する輝度を図１５に示す。導光板の厚さＴと、幅Ｗの比Ｔ／Ｗが２より大きいと、凹部３で全反射の条件から外れた光が、導光板の出射面２２に到達する前に導光板の側面２４に到達し、−Ｙ方向に偏向されてしまうために、−Ｙ方向に出射する成分が増加する。そのため、特定方向から観察した場合、照明装置から観察者に到達する光が存在し、外観品位が低下する。

【0056】

＜比較例３＞
比較例３として、図１０で示すような凹部を有した照明装置についてシミュレーションを行った。凹部は、ＺＸ平面上にて直径３００μｍの円である半球であり、Ｘ方向に周期４００μｍ、Ｚ方向に周期４００μｍで等間隔に配置した。導光板２のサイズは長さＬ＝３００ｍｍ、幅Ｗ＝３０ｍｍ、厚さＴ＝３ｍｍとした。この場合、出射する光は＋Ｙ方向のみに偏向されているものの、導光板の長さＬと、幅Ｗの比Ｌ／Ｗが１２より小さいため、導光板からの出光効率が低く、電力効率の悪い照明装置となる。

【0057】

以上説明した照明装置は、導光板の光入射面と直交する光出射面において一方向に光を偏向させることが可能である。そのため、当該照明装置を備えた照明器具は、不要な方向に光が出射せず、高効率で、外観がよい。具体的には、スポットライト、商品などの陳列棚等に用いるディスプレイ用照明、ダウンライトや、足元灯などの直接、間接照明に好適である。

【符号の説明】

【0058】

１：光源
２：導光板
２１：導光板の入射面
２２：導光板の出射面
２３：導光板の底面
２４：導光板の＋Ｙ側の側面
２５：導光板の−Ｙ側の側面
３：凹部
ａ：凹部の面
ｂ：凹部の面
α：面ｂのＺＸ平面からの傾斜角
β：＋Ｙ方向から見た面ｂの法線ベクトルのＺＸ平面への射影の＋Ｘ方向から反時計回りの角度
θ：出射光の＋Ｚ方向からの傾き
φ：＋Ｚ方向から見た光の出射方向のＸＹ平面への射影の＋Ｘ方向から反時計回りの角度
Ｌ：導光板のＸ方向の長さ
Ｔ：導光板のＺ方向の厚み
Ｗ：導光板のＹ方向の幅
Ｌｍ（θ、φ）：θ、φで定められる方向に出射する光の輝度
Ｉ（＋Ｙ）：＋Ｙ方向の成分を持って、導光板の出射面から出射するする光束
Ｉ（−Ｙ）：−Ｙ方向の成分を持って、導光板の出射面から出射するする光束

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】