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【発明の名称】 面状発光体、線状発光体及び板状構造体
【発明者】 【氏名】玉置 智
【要約】 【課題】安価、省電力で、一様で明るい照度を持ち、且つちらつきのない面状発光体を提供する。

【解決手段】複数のＬＥＤ２１１，・・・・・，２２１，・・・・・，２３１，・・・・・，２３６と、この複数のＬＥＤを収納する複数の収納型光学媒体１１１，・・・・・，１２１，・・・・・，１３１，・・・・・，１３６と、複数の収納型光学媒体から出射された光を反射する主反射板１２と、主反射板と一定の角度をなして配置され、主反射板で反射した光を透過する半透明板１１とを有する面状発光体である。更に第１の側面反射板１３及び第２の側面反射板が設けられている。複数のＬＥＤは、後板１５により互いに固定されている。主反射板１２、半透明板１１、第１及び第２の側面反射板及び後板１５により３角柱状の空洞が形成されている。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 複数の発光ダイオードと、前記発光ダイオードを収納する凹部と前記発光ダイオードの光を一定の指向性で出射する凸部とを有した複数の収納型光学媒体と、前記複数の収納型光学媒体からの光を反射する平面鏡からなる主反射板とを少なくとも有することを特徴とする面状発光体。
【請求項２】 複数の凹部とこの凹部に対向した複数の凸部を有する一体型光学媒体と、前記複数の凹部に収納された複数の発光ダイオードと、前記複数の凸部からの光を反射する平面鏡からなる主反射板とを少なくとも有することを特徴とする面状発光体。
【請求項３】 発光面となる第１の主平面と、前記第１の主平面と鋭角をなす第２の主平面と、前記第１の主平面と直交する第３の主平面と、前記第３の主平面に設けられた複数の凹部とを有する光学媒体と、前記複数の凹部に収納された複数の発光ダイオードと、前記第２の主平面に接して設けられた反射膜とを少なくとも有することを特徴とする面状発光体。
【請求項４】 前記第１の主平面に凹部若しくは凸部を更に設け、所定の情報を表示することを特徴とする請求項３記載の面状発光体。
【請求項５】 帯状の平面鏡からなる主反射板と、凹部とこの凹部に対向した凸部とを有し、前記主反射板の一端近傍に、前記主反射板に対して所定の入射角で光を入射するように配置された収納型光学媒体と、前記凹部に収納された発光ダイオードとを少なくとも有することを特徴とする線状発光体。
【請求項６】 底板と、前記底板の上の中間支持板と、前記中間支持板の中央部近傍に点状発光部を配置するために、前記中間支持板の少なくとも一部に設けられた光路と、前記光路に光を入射する発光ダイオードとからなる板状構造体であって、前記光路は、一端を前記中間支持板の周辺部近傍に、他端を前記中間支持板の中央部近傍に有する導光部と、前記導光部の前記一端に設けられた前記発光ダイオードを収納する凹部と、前記導光部の前記他端に設けられた反射膜と、前記反射膜近傍に設けられたレンズ部からなる点状発光部とを少なくとも有することを特徴とする板状構造体。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置や広告パネルなどのバックライト、Ｘ線フィルムを観察する際の透光装置、図面を写図するときのトレースボード等に好適な面状発光体、時計や計器の指針に好適な線状発光体、更には透明な物体の底部から光を照射するのに好適な点状発光部を有する板状構造体に関する。特に発光ダイオード（以下において「ＬＥＤ」という。）を内蔵した面状発光体、線状発光体及び板状構造体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来面状発光体としては、蛍光体に高電界を加えて発光させるエレクトロルミネセンス（ＥＬ）パネルが知られている。ＥＬパネルは、輝度が十分でなく、蛍光体層、絶縁層、電極層等の多数の薄膜層を積層する工程が必要で、コストが高い。
【０００３】一方、高輝度の面状発光体としては、蛍光放電管（蛍光灯）を用いたものが知られている。この蛍光灯は落下による破損や特性劣化の問題がある。また、管内に水銀を用いているので、産業廃棄物としての処理上に難点を有する。更に、冬季寒冷地等の低温度環境下で使用する場合、水銀蒸気圧が低下して発光効率が低くなり、充分な輝度を得ることができなくなる。更に、長時間動作に対する安定性や信頼性が不十分である。また、最も重要な問題は消費電力が大きいことである。携帯用パーソナルコンピュータを例にすれば、マイクロプロッセッサやメモリで消費される電力よりも液晶表示部の消費電力が圧倒的に大きい。このため、蛍光灯をバックライトとして用いた場合は、長時間にわたり電池で携帯テレビや携帯用パーソナルコンピュータを動作させるのは困難である。
【０００４】また、Ｘ線フィルムやＣＴスキャンの撮影フィルム等を観察するための透光装置においては、中間色（ハーフトーン）等の細かな階調（濃淡）の変化を観察することが要求されている。しかしながら、蛍光灯は、電源の周波数に対応したパルス的な発光であるので、そのちらつきの存在等により、細かな階調の変化を観察するのは困難である。また、ちらつきの存在のため目の疲労、あるいは、目の疲労からくる人体への影響などの問題もある。
【０００５】ＬＥＤは電気エネルギーを直接光エネルギーに変換するため、ハロゲンランプ等の白熱球や蛍光灯に比し、高効率で、しかも発光に際して発熱を伴わない特徴を有する。白熱球においては、電気エネルギーを一旦熱エネルギーに変換し、その発熱に伴う輻射を利用しているためその変換効率は原理的に１％を越えることはない。蛍光灯においては電気エネルギーは、放電エネルギーに変換されており、同様に、その変換効率は低い。一方、ＬＥＤにおいては、変換効率が２０％以上程度が可能で、白熱球や蛍光灯に比し約１００倍以上の変換効率が容易に達成出来る。更に、ＬＥＤは半永久的とも考え得る長寿命で、かつ蛍光灯の光のようにちらつきの問題もないので、目や人体に悪影響を及ぼさない特徴を有する。
【０００６】かかる優れた特徴をＬＥＤは有するものの、ＬＥＤの応用は各種機器のコントロールパネルの表示ランプや、電光掲示板等の表示装置等の極く限られた範囲に限定されており、ＬＥＤが面状発光体やこれを用いた照明装置に使用された例は少ない。これはＬＥＤの輝度は極めて高いにもかかわらず、ＬＥＤ１個の光の出射面積が１ｍｍ２程度の小さな面積であるため、照明器具としての十分な光束が得られないことに起因している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】単純には、ＬＥＤを多数マトリクス状に配列した面状発光体を構成すれば、一定の照度は得られるであろう。しかし、現在のところＬＥＤの主材料は、高価な化合物半導体が用いられており、なおかつ、エピタキシャル成長や不純物拡散等の高度の製造技術が要求されるため、ＬＥＤの製造単価（コスト）の低減には一定の限界がある。更に、青色ＬＥＤの材料である窒化ガリウム（ＧａＮ）のエピタキシャル成長の基板には、高価なサファイア基板が用いられている等各半導体材料特有の事情もある。
【０００８】従って、所望の照度の面状発光体を得るために、ＬＥＤを多数配列する方法は、製品の単価があまりにも高価になりすぎ、現実的ではない。また、ＬＥＤの材料である化合物半導体のエピタキシャル成長用基板としては、大口径ウェハは現状では入手出来ない。更に、エピタキシャル成長の均一性等の製造技術上の問題もあり、基本的に大面積の発光領域を有したＬＥＤを製造するのは困難である。
【０００９】本発明は上記課題を解決するためになされたものである。従って、本発明の目的は、ＬＥＤの個数を多数必要とすることなく、広い面積を有した被照明対象に対し、一様で且つ高い照度を実現することが可能な面状発光体を提供することである。同時に、ちらつきがなく、長期動作における信頼性と安定性が高い面状発光体を提供することである。
【００１０】本発明の他の目的は、上記目的に加え、更に大面積の面状発光体の組立が容易で、生産性も高い面状発光体を提供することである。また、基本構成が簡単で、長期動作における信頼性と安定性も高い面状発光体を提供することである。
【００１１】本発明の更に他の目的は、比較的小型な面状発光体に対しても、より少ない個数のＬＥＤで構成出来る面状発光体を提供することである。
【００１２】本発明の更に他の目的は、１個のＬＥＤで比較的長い線状発光体を構成することである。
【００１３】本発明の更に他の目的は、１個のＬＥＤで比較的輝度の高い点状発光部を有する板状構造体を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の特徴は、複数のＬＥＤと、ＬＥＤを収納する凹部とＬＥＤの光を一定の指向性で出射する凸部とを有した複数の収納型光学媒体と、複数の収納型光学媒体からの光を反射する平面鏡からなる主反射板とを少なくとも有する面状発光体であることである。
【００１５】本発明の第１の特徴に係る面状発光体によれば、収納型光学媒体と、収納型光学媒体からの光を反射する平面鏡からなる主反射板を用いているので、ＬＥＤの個数を多数必要とすることなく、広い面積に渡り均一で且つ高い照度を得ることが可能である。例えば、胸部Ｘ線写真等の大面積の被照明対象の均一な照明を、収納型光学媒体を使わない場合に比して１／４乃至１／１０程度以下の個数のＬＥＤを用いて実現出来る。使用しているＬＥＤの個数を考慮すれば、これは従来の技術常識では予測できない照度である。これは本発明の収納型光学媒体の卓越した集光能力に起因している。ＬＥＤには内部量子効率と外部量子効率があるが、通常外部量子効率は内部量子効率よりも低い。ＬＥＤを本発明の収納型光学媒体の凹部に収納することにより、内部量子効率とほぼ等しい効率で、潜在的なＬＥＤの光エネルギーを有効に取り出すことが可能となる。また、本発明の収納型光学媒体によれば、ＬＥＤそれ自身には何ら手を加えることなく、容易に、所定の指向性とビームの均一性を有した光を出力できる。そして、均一なビームが平面鏡からなる主反射板で反射されるので、大面積に対し、一様性の高い照明が可能となる。
【００１６】また、本発明の第１の特徴に係る面状発光体による照明は、ちらつきのない照明であるので、Ｘ線フィルムの中間色（ハーフトーン）等の細かな階調の変化を簡単に観察することが出来る。また、ちらつきの存在のため目の疲労、あるいは、目の疲労からくる人体への影響などの心配もない。このため、Ｘ線フィルムの観察を集中して長時間実行することも可能である。
【００１７】更に、ＬＥＤは本来電力消費量が少ないが、本発明の第１の特徴に係る面状発光体では、ＬＥＤの個数が少なくて良いので、更に省電力である。また、ＬＥＤは、発光に際して、顕著な発熱作用を伴わない光源であるので、光学媒体に熱的影響を与えることがないので長時間動作に於ける安定性や信頼性が高い。
【００１８】収納型光学媒体の光学材料としては、アクリル樹脂等の透明樹脂、石英ガラス、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、鉛ガラス等の種々のガラス材料、透明プラスチック材料等が使用可能である。あるいは、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、炭化珪素（ＳｉＣ）等の結晶性材料を用いてもかまわない。更に、この収納型光学媒体は蛍光材を含んだものや有色材料でもかまわない。
【００１９】本発明の第１の特徴に係る面状発光体において、主反射板と一定の角度をなして配置され、主反射板で反射した光を透過する半透明板若しくは透明板を更に具備してもかまわない。例えば、この半透明板としては、乳半板あるいは透明板の表面を粗面加工したもの、透明成形材料に他の光散乱粒子を混練し成形した樹脂板等が使用可能である。半透明板としては、収納型光学媒体の光学材料と同様な光学材料が使用可能で、蛍光材を含んだものや有色材料でもかまわない。
【００２０】また、収納型光学媒体の光軸は必ずしも半透明板若しくは透明板と平行方向である必要はない。更に、複数の収納型光学媒体の光軸がすべて平行である必要はない。
【００２１】本発明の第２の特徴は、複数の凹部とこの凹部に対向した複数の凸部を有する一体型光学媒体と、複数の凹部に収納された複数のＬＥＤと、複数の凸部からの光を反射する平面鏡からなる主反射板とを少なくとも有する面状発光体であることである。ここで、「複数の凹部とこの凹部に対向した複数の凸部」とは、凹部の中心軸（光軸）と凸部の中心軸（光軸）とが一致するように、それぞれの凹部と凸部とが一対一に対応しているという意である。つまり、本発明の第２の特徴に係る一体型光学媒体は、本発明の第１の特徴に係る複数の収納型光学媒体をその側壁部で互いに融着した構造に等価である。
【００２２】このため、第１の特徴に係る収納型光学媒体と同様に、この一体型光学媒体は、極めて優れた集光能力を発揮できる。つまり、ＬＥＤを本発明の一体型光学媒体の凹部に収納することにより、内部量子効率とほぼ等しい効率で、潜在的なＬＥＤの光エネルギーを有効に取り出すことが可能となる。また、本発明の一体型光学媒体によれば、ＬＥＤそれ自身には何ら手を加えることなく、容易に、所定の指向性とビームの均一性を有した光を出力できる。
【００２３】本発明の第２の特徴に係る面状発光体においては、一体型光学媒体を用意することにより、第１の特徴に比して更に大面積の面状発光体の組立が容易になる。また、多数の収納型光学媒体を個別に製造する場合に比し、生産性が向上する。更に、例えば、１８個等ある所定の数のＬＥＤが収納できる一体型光学媒体を用意しておけば、この一体型光学媒体のそれぞれの凹部に収納される所定の数のＬＥＤを直列接続し、商用の１００Ｖの電源で駆動可能なＬＥＤの集合体とすることが出来る利点もある。そして、この一体型光学媒体をユニットとして、複数のユニットを集合すれば、５０ｃｍ×５０ｃｍ乃至１ｍ×１ｍ程度、若しくはこれ以上の大面積の面状発光体を簡単に組み立てることが可能である。
【００２４】ＬＥＤは本来電力消費量が少ないが、本発明の第２の特徴に係る面状発光体では、ＬＥＤの個数が少なくて良いので、更に省電力である。そして、発熱作用が少ないＬＥＤを用いているので、その発熱作用によって、一体型光学媒体に熱的影響を与えることがなく、冷却装置の必要もない。従って、面状発光体の基本構成が簡単になり、長期動作における信頼性と安定性も高い。
【００２５】本発明の第２の特徴に係る面状発光体において、主反射板と一定の角度をなして配置され、主反射板で反射した光を透過する半透明板若しくは透明板を更に具備してもかまわないことは、本発明の第１の特徴に係る面状発光体と同様である。また、一体型光学媒体の光軸は必ずしも半透明板若しくは透明板と平行方向である必要はない。また、一体型光学媒体や半透明板等は、蛍光材を含んだものや有色材料でもかまわないことも本発明の第１の特徴に係る面状発光体と同様である。
【００２６】本発明の第３の特徴は、発光面となる第１の主平面と、第１の主平面と鋭角をなす第２の主平面と、第１の主平面と直交する第３の主平面と、第３の主平面に設けられた複数の凹部とを有する光学媒体と、複数の凹部に収納された複数のＬＥＤと、第２の主平面に接して設けられた反射膜とを少なくとも有する面状発光体であることである。
【００２７】本発明の第３の特徴に係る面状発光体は、第１及び第２の特徴に係る面状発光体の空洞部を固体の光学材料で埋め込んだ構造と解釈することも可能である。従って、原理的には、第１及び第２の特徴に係る光学媒体と同様に、第３の主平面に複数の凹部を有する光学媒体は、極めて優れた集光能力を発揮できる。したがって、より少ない個数のＬＥＤで面状発光体を構成出来る。
【００２８】本発明の第１及び第２の特徴に係る面状発光体は、大面積の被照明対象を均一に照明する場合に好適であるが、本発明の第３の特徴に係る面状発光体は比較的小型な面状発光体に好適な構造を提供する。特に、小型・薄型の面状発光体を構成したい場合は、光学媒体の第３の主平面に設ける複数の凹部の数、及びその位置を選択すればよい。また、光学媒体の光学材料としては、アクリル樹脂等の透明樹脂、石英ガラス、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、鉛ガラス等の種々のガラス材料、透明プラスチック材料等が使用可能である。あるいは、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＳｉＣ等の結晶性材料が使用可能である。
【００２９】本発明の第３の特徴において、光学媒体の第１の主平面に凹部若しくは凸部を更に設け、所定の情報を表示することが可能である。
【００３０】本発明の第４の特徴は、帯状の平面鏡からなる主反射板と、凹部とこの凹部に対向した凸部とを有し、主反射板の一端近傍に、主反射板に対して所定の入射角で光を入射するように配置された収納型光学媒体と、この凹部に収納されたＬＥＤとを少なくとも有する線状発光体であることである。帯状の平面鏡は均一幅の帯である必要はなく、先端部に行くに従い細くなる形状や中央部が広く膨らんだ帯状形状でもかまわない。
【００３１】本発明の第４の特徴に係る線状発光体は、第１の特徴に係る面状発光体を細くした構造と解釈することも可能である。従って、原理的には、第１の特徴で説明した収納型光学媒体を用いているので、極めて優れた集光能力を発揮できる。したがって、１個のＬＥＤで比較的大きな線状発光体を構成出来る。このため、本発明の第４の特徴に係る線状発光体を屋外用の大型時計や大型計器の指針として用いれば、夜間等において遠方からでも、容易に確認出来る。勿論、腕時計等の小型時計や小型計器の指針に使用可能である。
【００３２】本発明の第４の特徴に係る線状発光体において、主反射板と一定の角度をなし、主反射板の一端で接続する帯状の半透明板若しくは透明板を更に具備しても良いことは、本発明の第１及び第２の特徴に係る面状発光体と同様である。帯状の半透明板若しくは透明板は均一幅の帯である必要はなく、先端部に行くに従い細くなる形状や中央部が広く膨らんだ帯状形状でもかまわない。また、収納型光学媒体の光軸は必ずしも半透明板若しくは透明板と平行方向である必要はない。
【００３３】本発明の第５の特徴は、底板と、底板の上の中間支持板と、中間支持板の中央部近傍に点状発光部を配置するために、中間支持板の少なくとも一部に設けられた光路と、光路に光を入射するＬＥＤとからなる板状構造体に関する。即ち、本発明の第５の特徴に係る板状構造体の光路は、一端を中間支持板の周辺部近傍に、他端を中間支持板の中央部近傍に有する導光部と、導光部の一端に設けられたＬＥＤを収納する凹部と、導光部の他端に設けられた反射膜と、反射膜近傍に設けられたレンズ部からなる点状発光部とを少なくとも有する。
【００３４】本発明の第５の特徴に係る点状発光部を有する板状構造体の光路は、本発明の第３の特徴に係る面状発光体の光学媒体と類似な構造を基礎としている。このため原理的には、第３の特徴と同様な、ＬＥＤの出力光に対する極めて優れた集光能力を発揮し、１個のＬＥＤで比較的輝度の高い点状発光を実現できる。
【００３５】例えば、コップの敷き皿（コースター）を本発明の第５の特徴に係る板状構造体で構成すれば、点状発光部の上部に配置されたコップやコップの内部の液体や氷が照明され、美観を楽しむことが可能である。
【００３６】
【発明の実施の形態】次に、図面を参照して、本発明の第１乃至第９の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【００３７】（第１の実施の形態）図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る面状発光体は、所定の波長の光を発する複数のＬＥＤ２１１，２１２，２１３，・・・・・，２１６，２２１，・・・・・，２２６，２３１，・・・・・，２３６と、ＬＥＤの主発光部を収納し、ＬＥＤの光を一定の指向性で出射する複数の収納型光学媒体１１１，１１２，１１３，・・・・・，１１６，１２１，・・・・・，１２６，１３１，・・・・・，１３６と、複数の収納型光学媒体からの光を反射する平面鏡からなる主反射板１２と、主反射板と一定の角度をなして配置され、主反射板で反射した光を透過する半透明板１１とを少なくとも有する。そして、本発明の第１の実施の形態に係る面状発光体は、更に主反射板１２と半透明板１１との間に側面反射板（第１の側面反射板）１３が設けられている。図示を省略しているが、側面反射板１３に対向してもう一枚別の側面反射板（第２の側面反射板）が設けられている。複数のＬＥＤ２１１，２１２，２１３，・・・・・，２１６，２２１，・・・・・，２２６，２３１，・・・・・，２３６は、後板１５により互いに固定されている。主反射板１２、半透明板１１、側面反射板（第１の側面反射板）１３、別の側面反射板（第２の側面反射板）及び後板１５により３角柱状の空洞が形成されている。図示を省略しているが、複数のＬＥＤ２１１，２１２，２１３，・・・・・，２１６，２２１，・・・・・，２２６，２３１，・・・・・，２３６は、ＬＥＤソケットに接続され、所定の電圧が印加される。図１においては、３×６＝１８個のＬＥＤが配列されているので、これらをすべて直列接続すれば商用の１００Ｖ電源で駆動することも可能である。
【００３８】図２に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る収納型光学媒体１１６は、ＬＥＤ２１６の主発光部をほぼ完全に覆うように構成されている。他の複数のＬＥＤ２１１，２１２，２１３，・・・・・，２１５，２２１，・・・・・，２２６，２３１，・・・・・，２３６についても同様である。ＬＥＤ２１６の主発光部を収納するための収納型光学媒体１１６に設けられた凹部は、第１の湾曲面からなる底部を有している。更に、収納型光学媒体１１６は、第１の湾曲面に対向して配置され、光を出射する第２の湾曲面からなる頂部を有する。ＬＥＤ２１６は、第１のピン２１に一体的に接続された基台の上に配置されたＬＥＤチップ２４と、このＬＥＤチップ２４を被覆する樹脂モールド２３と、第１のピン２１と対をなす第２のピン２２とから少なくとも構成された樹脂モールドされたＬＥＤである。この樹脂モールドされたＬＥＤ２１６の主発光部の頂部は、図２に示すように、凸形状の湾曲面を有している。このように樹脂モールド２３の頂部近傍が凸形状の湾曲面をなす事により、ＬＥＤチップ２１６からの光は、所定の発散角で出力する。凸形状の湾曲面部を除けば、樹脂モールドされたＬＥＤ２１６は、例えば、直径（外径）２〜３ｍｍφの円柱形状である。収納型光学媒体１１６の凹部の側壁部は、樹脂モールドされたＬＥＤ２１６の主発光部を収納できるように、直径（内径）２.５〜４ｍｍφの円筒形状となっている。図示を省略しているが、ＬＥＤ２１６と収納型光学媒体１１６とを固定するために、ＬＥＤ２１６と収納型光学媒体１１６の凹部との間には、厚さ０．２５〜０．５ｍｍ程度のスペーサが挿入されている。このスペーサは、ＬＥＤ２１６の主発光部を除く位置に配置すればよい。収納型光学媒体１１６は、凸形状の第２の湾曲面からなる出射面を有する頂部を除けば、ほぼＬＥＤ２１６と同様な円柱形状である。この収納型光学媒体１１６の円柱形状部分の直径（外径）は、１０〜３０ｍｍφである。収納型光学媒体１１６の直径（外径）は、使用目的に応じて選択できる。従って、１０ｍｍφ以下でも、３０ｍｍφ以上でもかまわない。
【００３９】本発明の第１の実施の形態に係るＬＥＤ２１６は、第１の屈折率ｎ１を有したエポキシ樹脂等の透明材料でモールドされている。そして、収納型光学媒体１１６は、第１の屈折率ｎ１とは異なる第２の屈折率ｎ０を有する空気を介してＬＥＤ２１６を収納している。空気以外の流体若しくは流動体を介してＬＥＤ２１６を凹部に収納しても良い。ＬＥＤ２１６から発せられる光の波長に対して透明な気体若しくは液体であれば、種々の「流体」が使用可能である。凹部のＬＥＤ２１６と収納型光学媒体１１６との間に、スペーサオイル等の使用も可能である。また、「流動体」としての種々のゾル状、コロイド状若しくはゲル状の透明物質が使用できる。また、収納型光学媒体１１６は、第２の屈折率ｎ０とは異なる第３の屈折率ｎ２を有するようにすればよい。第１の屈折率ｎ１、第２の屈折率ｎ０、及び第３の屈折率ｎ２を、それぞれ最適な値に選定することにより、ＬＥＤチップ２４からの光に一定の指向性を持たせることが可能である。また、収納型光学媒体１１６の光伝送部の有する第３の屈折率ｎ２を次第に大きく、若しくは、次第に小さくするようにして光路設計をしても良い。
【００４０】一般のＬＥＤにおいては、樹脂モールド２３の凸形状の湾曲面以外の所から出る光は、いわゆる迷光成分となり、照明には寄与しない。しかし、本発明の第１の実施の形態においては、樹脂モールドされたＬＥＤ２１６が収納型光学媒体１１６の凹部にほぼ完全に閉じこめられているので、これらの迷光成分が有効に照明に寄与出来るようになる。即ち、第１の湾曲面からなる入射面（底部）以外の凹部の内壁部も、有効な光の入射部として機能しうるのである。また、ＬＥＤ２１６と収納型光学媒体１１６の凹部との間にはそれぞれの界面で反射した光の成分が多重反射し、迷光成分となっている。従来公知のレンズ等の光学系では、これらの迷光成分は、照明に寄与できるように取り出すことは出来ない。しかし、これらの迷光成分も、本発明の第１の実施の形態においては、凹部の内部に閉じこめられているので、最終的には、照明に寄与できる成分となりうる。この結果、樹脂モールド２３の形状等の光の取り出し効率や、光学系相互の反射成分等に依存せず、ほぼ、内部量子効率とほぼ等しい効率で、潜在的なＬＥＤチップ２４の光エネルギーを有効に取り出すことが可能となる。このようにして、本発明の第１の実施の形態に係る収納型光学媒体によれば、ＬＥＤ２１１，・・・・・，２１６，２２１，・・・・・，２２６，２３１，・・・・・，２３６の数を多数必要とすることなく、照明に寄与する光ビームとして所望の照射面積の光束を確保し、且つ所望の照度を簡単に得ることが出来る。この照度は従来公知のレンズ等の光学系では達成不可能な照度である。驚くことに、現在市販されているハロゲンランプを用いた細身の懐中電灯と同程度の照度がたった一個のＬＥＤで実現できたのである。このように、本発明の第１の実施の形態に係る収納型光学媒体によれば、従来の技術常識では全く予測できない照度を、図１に示すような簡単な構造で、実現出来る。
【００４１】なお、収納型光学媒体の凹部及び凸部を構成する湾曲面のいずれか一方は、曲率半径無限大、若しくは無限大に近い平坦な面を含みうることに留意すべきである。凹部や発光部となる頂部の湾曲面のいずれか一方が、無限大ではない所定の（有限の）曲率半径を有していれば、光の収束、発散が制御可能であるからである。また、樹脂モールドされたＬＥＤの所定の発散角は０°、即ち平行光線をも含み得るということに留意すべきである。また、発散角が９０°であっても、収納型光学媒体の凹部がＬＥＤの主発光部をほぼ完全に光学的に覆っているため、有効にその光を集光することが可能である。これは、従来のレンズ等の光学系では不可能な作用である。
【００４２】なお、本発明の第１の実施の形態に係る収納型光学媒体に用いる樹脂モールドされたＬＥＤ２１６としては、種々の色（波長）のＬＥＤが使用可能である。但し、Ｘ線フィルムやＣＴスキャンの撮影フィルム等を観察するための透過照明の目的には、白色ＬＥＤが人間の目には自然であるので好ましい。白色ＬＥＤは種々の構造のものが使用できる。例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の３枚のＬＥＤチップを縦に積層して構成しても良い。この場合、樹脂モールド２３から、それぞれの色のＬＥＤチップに対応し、合計６本のピンが導出されても良く、樹脂モールド２３の内部配線として、６本のピンを２本にまとめ、外部ピンとしては２本設けられた構造としてもかまわない。また、一方の電極（接地電極若しくは電源電圧側）を共通とすれば、外部ピンは４本でよい。
【００４３】主反射板１２、第１及び第２の側面反射板は、アルミニウム（Ａｌ）、真鍮、ステンレス等の金属の表面を研磨したものでも、更に、これらの表面にニッケル（Ｎｉ）鍍金や金（Ａｕ）鍍金を施したものでも良い。或いは、樹脂基板の表面にＡｌ箔等の反射率の高い金属薄膜や高反射性ポリエステル白色フィルム等を接着した構造でもかまわない。半透明板１１としては、高屈折率の白色微粉体例えばＴｉＯ２，ＣａＣＯ３，ＢａＳＯ４を樹脂等に分散させた樹脂板状体などの乳半板を用いればよい（より具体的にはメタクリル樹脂乳半板等を用いればよい。）。また半透明板１１は、乳半板あるいは透明板の表面を粗面加工したもの、透明成形材料に他の光散乱粒子を混練し成形した樹脂板であってもよい。あるいは、片面あるいは両面に艶消しなどの粗面加工が施された樹脂フィルムを表面に貼りつけて半透明板１１を構成しても良い。更に、半透明板１１はＬＥＤの発光色に応じて、有色若しくは透明材料を採用可能である。
【００４４】本発明の第１の実施の形態に係る面状発光体に用いる収納型光学媒体１１６としては、アクリル樹脂等の透明樹脂、石英ガラス、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、鉛ガラス等の種々のガラス材料、透明プラスチック材料等が使用可能で、有色の樹脂や蛍光材料を含んだ樹脂でもかまわない。あるいは、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＳｉＣ等の結晶性材料を用いてもかまわない。この内、アクリル樹脂等の透明樹脂や透明プラスチック材料等は、収納型光学媒体１１６を大量生産するのに好適な材料である。即ち、一度金型を作り、この金型により成形加工すれば収納型光学媒体１１６が簡単に大量生産できる。
【００４５】本発明の第１の実施の形態に係る面状発光体によれば、ＬＥＤの数を多数必要とすることなく、広い面積に渡り均一且つ所望の照度を得ることが可能である。また電力消費量が少ないことに加え、ちらつきのない照明であるので、Ｘ線フィルムの中間色等の細かな階調の変化を簡単に観察することが出来る。また、ちらつきの存在のため目の疲労、あるいは、目の疲労からくる人体への影響などの心配も不要である。
【００４６】なお、図１においては、複数の収納型光学媒体１１１，・・・・・，１１６，１２１，・・・・・，１２６，１３１，・・・・・，１３６は、３×６マトリクス状に配置されているが、このようなマトリクス状配置に限定する必要はない。例えば、１層目の複数の収納型光学媒体１３１，・・・・・，１３６と２層目の複数の収納型光学媒体１２１，・・・・・，１２６とが互いに１／２ピッチずれ、２層目の複数の収納型光学媒体１２１，・・・・・，１２６と３層目の複数の収納型光学媒体１１１，・・・・・，１１６とが同様に互いに１／２ピッチずれた最稠密配置でも良いことは勿論である。
【００４７】（第２の実施の形態）図３（ａ）に示すように、本発明の第２の実施の形態に係る面状発光体は、複数の凹部とこの凹部に対向した複数の凸部を有する一体型光学媒体３１と、複数の凹部に収納された所定の波長の光を発する複数のＬＥＤ２１１，２１２，２１３，・・・・・，２１６，２２１，・・・・・，２２６，２３１，・・・・・，２３６と、複数の凸部からの光を反射する平面鏡からなる主反射板１２（但し図３（ａ）の鳥瞰図においては裏面側になるので主反射板は明示されていない。）と、主反射板１２と一定の角度をなして配置され、主反射板１２で反射した光を透過する半透明板１１とを少なくとも有する。そして、本発明の第２の実施の形態に係る面状発光体は、更に主反射板１２と半透明板１１との間に側面反射板（第１の側面反射板）１３が設けられている。図３（ａ）の鳥瞰図において裏面側になるので図示を省略しているが、側面反射板１３に対向してもう一枚別の側面反射板（第２の側面反射板）が設けられている。一体型光学媒体３１は、後板１５によりに固定されている。主反射板１２、半透明板１１、側面反射板（第１の側面反射板）１３、別の側面反射板（第２の側面反射板）及び後板１５により３角柱状の空洞が形成されているのは第１の実施の形態と同様である。また、図示を省略しているが、複数のＬＥＤ２１１，２１２，２１３，・・・・・，２１６，２２１，・・・・・，２２６，２３１，・・・・・，２３６は、ＬＥＤソケットに接続され、所定の電圧が印加される。他は、第１の実施の形態での記載と重複するので、その説明を省略する。
【００４８】このように、一体型光学媒体３１を用意することにより、面状発光体の組立が容易になる。従って、第１の実施の形態において、多数の収納型光学媒体を個別に製造する場合に比し、生産性が向上する。そして、この一体型光学媒体３１のそれぞれの凹部に３×６＝１８個のＬＥＤを挿入し、この１８個のＬＥＤを直列接続すれば商用の１００Ｖの電源で駆動することも可能である。
【００４９】本発明の第２の実施の形態に係る面状発光体によれば、省電力で、広い面積に渡り均一且つ所望の照度を簡単に得ることが可能である。また、ちらつきのない照明であるので、Ｘ線フィルムの中間色等の細かな階調の変化を簡単に観察することが出来る。また、ちらつきの存在のため目の疲労の心配も不要である。
【００５０】図３（ｂ）は本発明の第２の実施の形態の変形例に係る面状発光体を示す模式的な鳥瞰図である。図３（ａ）に示す一体型光学媒体３１の外周面は複数の円柱面からなる波形形状であるが、図３（ｂ）に示す一体型光学媒体３２の外周面は平坦な面から構成されている点が異なる。他は、図３（ａ）に示すは本発明の第２の実施の形態に係る面状発光体と同様であるから、重複した説明を省略する。
【００５１】図４は本発明の第２の実施の形態の他の変形例に係る面状発光体を示す模式的な鳥瞰図で、図３（ｂ）に示す一体型光学媒体３２をユニットとして、２つのユニットを集合して大面積の面状発光体を構成した例である。即ち、図４においては、第１の一体型光学媒体３２ａと第２の一体型光学媒体３２ｂとが隣接して配置されている。そして、第１の一体型光学媒体３２ａの複数の凹部には１８個のＬＥＤ２１１ａ，２１２ａ，２１３ａ，・・・・・，２１６ａ，２２１ａ，・・・・・，２２６ａ，２３１ａ，・・・・・，２３６ａが、第２の一体型光学媒体３２ｂの複数の凹部には他の１８個のＬＥＤ２１１ｂ，２１２ｂ，２１３ｂ，・・・・・，２１６ｂ，２２１ｂ，・・・・・，２２６ｂ，２３１ｂ，・・・・・，２３６ｂがそれぞれ収納されている。そして、図４に示す本発明の第２の実施の形態の他の変形例に係る面状発光体は、更に平面鏡からなる主反射板８と、主反射板８と一定の角度をなして配置され、主反射板８で反射した光を透過する半透明板１６とを少なくとも有する。主反射板８及び半透明板１６は、図３（ｂ）に示す主反射板１２及び半透明板１１の２倍の面積である。
【００５２】図５は本発明の第２の実施の形態の更に他の変形例に係る面状発光体を示す模式的な鳥瞰図で、図３（ｂ）に示す一体型光学媒体３２をユニットとして、４つのユニットを集合し、図４よりも更に大面積の面状発光体を構成した例である。即ち、図５においては、第１の一体型光学媒体３２ａと第２の一体型光学媒体３２ｂとの隣接構造の下に、第３の一体型光学媒体３２ｃ及び第４の一体型光学媒体３２ｄとの隣接構造が配置された積層構造が形成されている。そして、図５に示す面状発光体は、更に平面鏡からなる主反射板９と、主反射板９と一定の角度をなして配置され、主反射板９で反射した光を透過する半透明板１８とを少なくとも有する。主反射板９及び半透明板１８は、図３（ｂ）に示す主反射板１２及び半透明板１１の４倍の面積にすることも可能である。また、角度を選べば４倍の面積にしなくても良い。
【００５３】（第３の実施の形態）図６に示すように、本発明の第３の実施の形態に係る面状発光体は、所定の波長の光を発する複数のＬＥＤ２１１，・・・・・と、ＬＥＤの主発光部を収納し、ＬＥＤの光を一定の指向性で出射する複数の収納型光学媒体３１１，３１２，３１３，３２１，３２２，３３１，３３２，３３３と、複数の収納型光学媒体からの光を反射する平面鏡からなる主反射板１２と、主反射板と一定の角度をなして配置され、主反射板で反射した光を透過する半透明板１１とを少なくとも有する。複数の収納型光学媒体３１１，３１２，３１３，３２１，３２２，３２３，３３１，３３２，３３３は、本発明の第１の実施の形態に係る面状発光体の収納型光学媒体とは異なり、横方向に拡がった扁平な構造である。複数の収納型光学媒体３１１，３１２，３１３と複数の収納型光学媒体３２１，３２２とは互いに１／２ピッチずれて積層されている。更に、複数の収納型光学媒体３２１，３２２と複数の収納型光学媒体３３１，３３２，３３３とは、同様に互いに１／２ピッチずれて積層されている（ただし、本発明の第１の実施の形態と同様な３×３マトリクス状に配置しても良いことは勿論である。）。そして、本発明の第３の実施の形態に係る面状発光体は、更に主反射板１２と半透明板１１との間に側面反射板（第１の側面反射板）１３が設けられている。図示を省略しているが、側面反射板１３に対向してもう一枚別の側面反射板（第２の側面反射板）が設けられている。複数のＬＥＤ２１１・・・・・は、後板１５により互いに固定されている。主反射板１２、半透明板１１、側面反射板（第１の側面反射板）１３、別の側面反射板（第２の側面反射板及び）後板１５により３角柱状の空洞が形成されている。図示を省略しているが、複数のＬＥＤ２１１，・・・・・は、ＬＥＤソケットに接続され、所定の電圧が印加される。
【００５４】図６（ｂ）に示すように、本発明の第３の実施の形態に係る扁平な収納型光学媒体３１１は長軸Ｗ及び短軸Ｈを有している。そしてこの扁平な収納型光学媒体３１１は、ＬＥＤ２１１の主発光部をほぼ完全に覆うように構成されている。他の複数の扁平な収納型光学媒体３１２，３１３，３２１，３２２，３２３，３３１，３３２，３３３についても同様である。扁平な収納型光学媒体３１１の中心軸には、ＬＥＤ２１１の主発光部を収納するための凹部が設けられ、この凹部は、第１の湾曲面からなる底部と第１の湾曲面に対向して配置され、光を出射する第２の湾曲面からなる頂部を有する。ＬＥＤ２１１は、第１のピン２１に一体的に接続された基台の上に配置されたＬＥＤチップと、このＬＥＤチップを被覆する樹脂モールドと、第１のピン２１と対をなす第２のピン２２とから少なくとも構成された樹脂モールドされたＬＥＤである。この樹脂モールドされたＬＥＤ２１１が扁平な収納型光学媒体３１１の凹部にほぼ完全に閉じこめられているので、これらの迷光成分が有効に照明に寄与出来るようになる。即ち、第１の湾曲面からなる入射面（底部）以外の凹部の内壁部も、有効な光の入射部として機能しうるのである。また、ＬＥＤ２１１と扁平な収納型光学媒体３１１の凹部との間にはそれぞれの界面で反射した光の成分が多重反射し、迷光成分となっている。これらの迷光成分も、本発明の第３の実施の形態においては、凹部の内部に閉じこめられているので、最終的には、照明に寄与できる成分となりうる。このようにして、本発明の第３の実施の形態に係る扁平な収納型光学媒体３１１によれば、樹脂モールドされたＬＥＤ２１１の数を多数必要とすることなく、照明に寄与する光ビームとして所望の照射面積の光束を確保し、広い面積に渡り均一且つ所望の照度を簡単に得ることが出来る。また電力消費量が少ないことに加え、ちらつきのない照明であるので、Ｘ線フィルムの中間色等の細かな階調の変化を簡単に観察することが出来る。また、ちらつきの存在のため目の疲労などの心配も不要である。
【００５５】他は、第１の実施の形態での記載と重複するので、その説明を省略する。
【００５６】（第４の実施の形態）本発明の第１乃至第３の実施の形態においては、一方向に光が出射する片面型の面状発光体について説明した。互に反対方向となる二方向に光が出射する両面型の面状発光体は、単純には片面型の面状発光体を互いに背中合わせに貼り合わせせれば良い。
【００５７】図７は、本発明の第４の実施の形態として、他の両面型の面状発光体を示す図である。即ち、図７においては、第１の一体型光学媒体３３ａと第２の一体型光学媒体３３ｂとが平面鏡からなる主反射板４３を介して、互いに対向配置されている。主反射板４３は両面ミラーであり、第１の一体型光学媒体３３ａと第２の一体型光学媒体３３ｂとの間に斜めに配置されている。そして、第１の一体型光学媒体３３ａには１８個の凹部が設けられ、この１８個の凹部には図示を省略した１８個のＬＥＤが挿入されている。同様に、第２の一体型光学媒体３３ｂには１８個の凹部が設けられ、この１８個の凹部には他の１８個のＬＥＤ２１１ｂ，２１２ｂ，２１３ｂ，・・・・・，２１６ｂ，２２１ｂ，・・・・・，２２６ｂ，２３１ｂ，・・・・・，２３６ｂがそれぞれ収納されている。そして、図７に示す本発明の第４の実施の形態に係る両面型の面状発光体は、更に主反射板４３と一定の角度をなして配置され、主反射板４３で反射した光を透過する第１の半透明板４１と、この第１の半透明板４１と平行方向で、且つ主反射板４３に関して反対方向に配置された第２の半透明板４２を少なくとも有する。図７において、主反射板４３の表面で反射された光は上方に、主反射板４３の裏面で反射された光は下方に出射する。他は、本発明の第２の実施の形態に係る面状発光体と同様であるから、重複した説明を省略する。
【００５８】本発明の第４の実施の形態によれば、ＬＥＤの数を多数必要とすることなく、均一且つ所望の照度の両面型の面状発光体を簡単に提供できる。また、この両面型の面状発光体は、電力消費量が少なく、ちらつきもない両面照明ができる。
【００５９】（第５の実施の形態）図８は、本発明の第５の実施の形態として、他の片面型の面状発光体を示す図である。即ち、図８においては、第１の一体型光学媒体３４ａと第２の一体型光学媒体３４ｂとが、Λ型の主反射板を介して、互いに対向配置されている。Λ型の主反射板は、平面鏡からなる第１の主反射板５１と第２の主反射板５２とから構成されている。第１の主反射板５１は、主に第１の一体型光学媒体３４ａからの光を反射する平面鏡であり、第２の主反射板５２は、主に第２の一体型光学媒体３４ｂからの光を反射する平面鏡である。そして、第１の一体型光学媒体３４ａには１８個の凹部が設けられ、この１８個の凹部には図示を省略した１８個のＬＥＤが挿入されている。同様に、第２の一体型光学媒体３４ｂには１８個の凹部が設けられ、この１８個の凹部には他の１８個のＬＥＤ５１１ｂ，・・・・・，５１６ｂ，５２１ｂ，・・・・・，５２６ｂ，５３１ｂ，・・・・・，５３６ｂがそれぞれ収納されている。そして、図８に示す本発明の第５の実施の形態に係る面状発光体は、更に第１の主反射板５１と第２の主反射板５２と一定の角度をなして配置され、第１の主反射板５１と第２の主反射板５２で反射した光を透過する半透明板５３を有している。この半透明板５３と平行方向で、且つ第１の主反射板５１と第２の主反射板５２に関して反対方向には、底板５４が配置されている。図８に示すように、第１の主反射板５１と第２の主反射板５２との接続部、即ちΛ型の頂部は、一定の距離ｄをなして、半透明板５３から離間している。半透明板５３から一定の距離ｄ離間させることにより、Λ型の頂部の陰が半透明板５３の表面から観察されないように出来る。他は、本発明の第２の実施の形態に係る面状発光体と同様であるから、重複した説明を省略する。
【００６０】本発明の第５の実施の形態に係る面状発光体によれば、ＬＥＤの数を多数必要とすることなく、長手方向に長い寸法を有した広い面積を均一に照明できる。また、その際の照度を充分高くすることが可能である。また電力消費量が少なく、ちらつきのない照明が可能である。
【００６１】図９は、本発明の第５の実施の形態の変形例に係る面状発光体を示す模式的な鳥瞰図である。図９においては、中央部に平面鏡からなる第１の主反射板６１、第２の主反射板６２、第３の主反射板６３及び第４の主反射板６４とからなるピラミッド（四角錐）が配置され、この四角錐の４つの底辺に沿って、それぞれ１２個の収納型光学媒体が３層積層された３×１２＝３６個の収納型光学媒体の集合からなる壁が設けられている。即ち、第１の主反射板６１を構成する２等辺三角形の底辺に沿って、収納型光学媒体６２２ｄ，６２１ｄ，６２０ｄ，・・・・・，７２２ｄ，・・・・，８２２ｄが積層され、第２の主反射板６２を構成する２等辺三角形の底辺に沿って、収納型光学媒体６１１ｃ，６１２ｃ，６１３ｃ，・・・・・，６２２ｃ，７１１ｃ，・・・・・，８１１ｃ，・・・・が積層されている。更に、第３の主反射板６３を構成する２等辺三角形の底辺に沿って、収納型光学媒体６１１ｂ，・・・・・，６２２ｂ，７１１ｂ，・・・・・７２２ｂ，，８１１ｂ，・・・・，８２２ｂが積層され、第４の主反射板６４を構成する２等辺三角形の底辺に沿って、収納型光学媒体６１１ａ，・・・・・，６２２ａ，７１１ａ，・・・・・，７２２ａ，８１１ａ，・・・・，８２２ａが積層されている。収納型光学媒体６１１ｂ，・・・・・，６２２ｂ，７１１ｂ，・・・・・７２２ｂ，，８１１ｂ，・・・・，８２２ｂ及び収納型光学媒体６１１ａ，・・・・・，６２２ａ，７１１ａ，・・・・・，７２２ａ，８１１ａ，・・・・，８２２ａの内部には、それぞれＬＥＤ６３１ｂ，・・・・・，６４２ｂ，７３１ｂ，・・・・・７４２ｂ，８３１ｂ，・・・・，８４２ｂ及びＬＥＤ６３１ａ，・・・・・，６４２ａ，７３１ａ，・・・・・，７４２ａ，８３１ａ，・・・・，８４２ａが収納されている。図示を省略しているが、収納型光学媒体６２２ｄ，６２１ｄ，６２０ｄ，・・・・・，７２２ｄ，・・・・，８２２ｄ及び収納型光学媒体６１１ｃ，６１２ｃ，６１３ｃ，・・・・・，６２２ｃ，７１１ｃ，・・・・・，８１１ｃ，・・・・についてもそれぞれＬＥＤが収納されていることは勿論である。このようにして、四角錐の周りを、３×１２×４＝１４４個の収納型光学媒体の集合からなる壁が取り囲み、３×１２×４＝１４４個のＬＥＤが配置されている。そして、図９に示すように、更に第１の主反射板６１、第２の主反射板６２、第３の主反射板６３及び第４の主反射板６４と一定の角度をなして配置され、第１の主反射板６１、第２の主反射板６２、第３の主反射板６３及び第４の主反射板６４で反射した光を透過する半透明板７９を有している。この半透明板７９と平行方向で、且つ第１の主反射板６１、第２の主反射板６２、第３の主反射板６３及び第４の主反射板６４に関して反対方向には、底板６５が配置されている。図示を省略しているが、図８と同様に、四角錐の頂部は、一定の距離ｄをなして、半透明板７９から離間している。半透明板７９から一定の距離ｄ離間させることにより、四角錐の頂部の陰が半透明板７９の表面から観察されないように出来る。他は、本発明の第１の実施の形態に係る面状発光体と同様であるから、重複した説明を省略する。また、図８と同様に一体型光学媒体を用いて、四角錐の周り取り囲むような構成も可能である。
【００６２】図９に示す本発明の第５の実施の形態の変形例に係る面状発光体によれば、比較的薄型で大面積の面状発光体が提供できる。このような大面積の面状発光体になればなるほど、ＬＥＤの個数の削減効果が顕著になる。即ち、本発明の第５の実施の形態の変形例に係る面状発光体では、収納型光学媒体を使わない場合に比して１／４乃至１／１０程度以下の個数のＬＥＤを用いるのみで良いので、数百個レベルのＬＥＤの個数の削減が可能になり、面積当たりの単価が安くなる。
【００６３】（第６の実施の形態）図１０に示すように、本発明の第６の実施の形態に係る面状発光体は、発光面となる第１の主平面１と、第１の主平面１と鋭角をなす第２の主平面２と、第１の主平面１と直交する第３の主平面３と、第３の主平面３に設けられた複数の凹部とを有する光学媒体７１と、複数の凹部に収納された複数のＬＥＤ２１１，２１２，２１３，・・・・・，２１６，２２１，・・・・・，２２６，２３１，・・・・・，２３６と、第２の主平面に接して設けられた反射膜７２とを少なくとも有する。本発明の第１の実施の形態に係る面状発光体は、図１に示すように、主反射板１２、半透明板１１、側面反射板（第１の側面反射板）１３、別の側面反射板（第２の側面反射板）及び後板１５により３角柱状の空洞が形成されているが、第６の実施の形態に係る面状発光体では、第１乃至第３の主平面から構成される３角柱の内部は固体材料で占められている。光学媒体７１を構成する固体材料としては、アクリル樹脂等の透明樹脂、石英ガラス、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、鉛ガラス等の種々のガラス材料、透明プラスチック材料等が使用可能である。また、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＳｉＣ等の結晶性材料も使用可能である。また、一定の場合は、光学媒体７１の第１の主平面１を粗面加工したり、透明成形材料に他の光散乱粒子を混練し成形した樹脂板や、片面あるいは両面に艶消しなどの粗面加工が施された樹脂フィルムを光学媒体７１の第１の主平面１に貼りつけても良い。
【００６４】本発明の第６の実施の形態に係る面状発光体の反射膜７２は、光学媒体７１の表面にＡｌやＡｕを真空蒸着やスパッタリングで堆積して形成すればよい。或いは、誘電体多層膜やブラッグ反射膜等を形成してもかまわない。更に、光学媒体７１の表面にＡｌ箔等の反射率の高い金属薄膜や高反射性ポリエステル白色フィルム等を接着した構造でもかまわない。同様に、３角形の側面７（図１０において、図面の陰の部分にもう一面対向する側面がある。この図面の陰の部分の対向する側面を含めることは勿論である。）にも、真空蒸着膜やＡｌ箔等の反射率の高い金属薄膜等の反射膜を形成することが好ましい。なお、ＬＥＤ２１１，２１２，２１３，・・・・・，２１６，２２１，・・・・・，２２６，２３１，・・・・・，２３６は、図２に示すような樹脂モールドされたＬＥＤである。
【００６５】本発明の第１の実施の形態に係る面状発光体は比較的大面積な面状発光体に好適であるが、第６の実施の形態に係る面状発光体は比較的小型な面状発光体に好適である。図１０では、３段重ねでＬＥＤ２１１，２１２，２１３，・・・・・，２１６，２２１，・・・・・，２２６，２３１，・・・・・，２３６が配列されているがこれは一例に過ぎないことに留意すべきである。薄型の構造が必要ならば、１段のみの構成となるように凹部を設け、その凹部にＬＥＤ２１１，２１２，２１３，・・・・・，２１６のみを用いても良い。
【００６６】図１１は本発明の第６の実施の形態の変形例に係る面状発光体を示す模式的な断面図であり、更に小型化を可能とする構造を示す。即ち、図１１においては第３の主平面３に設けられた複数の凹部には、複数のＬＥＤチップ７１６，７１７，７１８が収納されており、樹脂モールドされたＬＥＤを用いる場合に比し更に小型化が可能である。青色や白色ＬＥＤに用いるＧａＮ系の半導体材料は、サファイア基板上に成長する場合が一般的である。このような構造のＬＥＤでは、光はほぼ３６０°の立体角全体に出射する。従って、チップ状態のＬＥＤを第３の主平面３に設けられた複数の凹部に収納する場合は、図１１に示すように背面鏡７２６，７２７，７２８を用いることが好ましい。そして、第３の主平面３に設けられた複数の凹部の内部及びＬＥＤチップ７１６，７１７，７１８と背面鏡７２６，７２７，７２８の間はエポキシ系樹脂等の樹脂７３６，７３７，７３８を充填しておけばよい。他は、図１０と同様であるから、重複した説明を省略する。特に、図１１では、３段重ねでＬＥＤチップ７１６，７１７，７１８を配列した構成を示しているがこれは一例に過ぎず、１段のみの構成にしても良いことに留意すべきである。
【００６７】図１２は本発明の第６の実施の形態の他の変形例に係る面状発光体を示す模式図であり、表示装置として用いる場合の例を示す。即ち、図１２においては第１の主平面１の凹部７３により、所望の情報を提供することが出来る。図１２に示すように、断面Ｖ形状の凹部７３を設けることにより、この凹部７３の側面が他の第１の主平面１よりも明るくなるため、所望の情報を表示できる。他は、図１０と同様である。
【００６８】図１３は本発明の第６の実施の形態の更に他の変形例に係る面状発光体を示す模式図であり、図１２と同様に表示装置として用いる場合の例である。即ち、図１３においては第１の主平面１には、凸部７４が設けられ、この凸部７４から選択的に出射する光により、所望の情報を表示するものである。他は、図１０と同様である。
【００６９】（第７の実施の形態）図１４に示すように、本発明の第７の実施の形態に係る面状発光体は一体型光学媒体３５と、平面鏡からなる主反射板７６と、主反射板７６で反射した光を透過する厚板状光学媒体７５とを基本構成としている。厚板状光学媒体７５は、主反射板７６と一定の角度をなす第１の主表面４及び第２の主表面５と、この第１の主表面４及び第２の主表面５に直交する端面６を有している。更に、一体型光学媒体３５は、複数の凹部とこの凹部に対向した複数の凸部を有する。一方、厚板状光学媒体７５の第１の主表面４及び第２の主表面５は互いに平行で、端面６には、複数の凹部が設けられている。更に、本発明の第７の実施の形態に係る面状発光体においては、厚板状光学媒体７５の複数の凹部には、複数のＬＥＤ２１１，２１２，２１３，・・・・・，２１６が挿入され、一体型光学媒体３５の複数の凹部には、複数のＬＥＤ２２１，・・・・・，２２６，２３１，・・・・・，２３６が挿入されている。主反射板７６、厚板状光学媒体７５及び一体型光学媒体３５により３角柱状の空洞が形成されている。この３角柱状の空洞は、更に第１の側面反射板７７及び図示を省略した第２の側面反射板を設け、密閉空間とし、光が厚板状光学媒体７５の第１の主表面４からのみ出力するように構成されている。
【００７０】本発明の第７の実施の形態に係る面状発光体は、第２及び第６の実施の形態に係る面状発光体の折衷構造と考えることも可能である。図１２及び図１３と同様に表示装置として用いる場合には、第１の主平面４には、楔型の凸部７４を設ければよい。即ち、第１の主平面４に断面Ｖ形状の凹部を設け、この断面Ｖ形状の凹部に楔型の凸部７４を嵌合しておけばよい。そして、Ｖ形状の凹部と楔型の凸部７４の境界部には微少反射部（マイクロミラー）７８を設けることが好ましい。厚板状光学媒体７５の複数の凹部に収納されたＬＥＤ２１１，２１２，２１３，・・・・・，２１６からの出力光は、微少反射部７８で反射し、更に凸部７４から選択的に出射するので、凸部７４のパターンにより所望の情報を提供することが可能である。
【００７１】厚板状光学媒体７５は、アクリル樹脂等の透明樹脂、石英ガラス、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、鉛ガラス等の種々のガラス材料、透明プラスチック材料等で構成すればよい。また、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＳｉＣ等の結晶性材料も使用可能である。また、一定の場合は、厚板状光学媒体７５の第１の主平面４を粗面加工したり、透明成形材料に他の光散乱粒子を混練し成形した樹脂板や、片面あるいは両面に艶消しなどの粗面加工が施された樹脂フィルムを厚板状光学媒体７５の第１の主平面４に貼りつけても良い。ＬＥＤ２２１，・・・・・，２２６，２３１，・・・・・，２３６は、樹脂モールドされたＬＥＤであることが好ましいが、ＬＥＤ２１１，２１２，２１３，・・・・・，２１６はチップ状態のＬＥＤでもかまわない。チップ状態のＬＥＤを採用するときは、図１１に示すような背面鏡を用いることが好ましい。
【００７２】（第８の実施の形態）図１５に示すように、本発明の第８の実施の形態に係る線状発光体は、発光面となる平面を有する帯状の半透明板９７と、半透明板９７と一定の角度をなし、半透明板９７の一端で接続する帯状の平面鏡からなる主反射板９６と、凹部とこの凹部に対向した凸部とを有し、半透明板９７の一端近傍に半透明板９７と主反射板９６に挟まれて配置された収納型光学媒体１１１と、収納型光学媒体１１１の凹部に収納されたＬＥＤ２１１とを少なくとも有する。そして、本発明の第８の実施の形態に係る線状発光体は、更に主反射板９６と半透明板９７との間に側面反射板（第１の側面反射板）９８と側面反射板９８に対向した他の側面反射板（第２の側面反射板）９９が設けられている。主反射板９６、半透明板９７、第１の側面反射板９８、第２の側面反射板９９とにより、断面矩形の長い筒状の空洞が形成されている。この長い筒状の空洞は、底面が先端部に向かうに従い上昇するように傾斜している。
【００７３】なお、本発明の第８の実施の形態に係る線状発光体において、主反射板９６を省略し、半透明板９７、第１の側面反射板９８、第２の側面反射板９９とにより、断面が３角形の長い筒状の空洞を形成しても良い。この３角形は、半透明板９７を底辺とする逆三角形であり、第１の側面反射板９８および第２の側面反射板９９が主反射板９６と等価な機能を果たす。この断面が逆３角形の長い筒状の空洞は、底面が先端部に向かうに従い細くなる空洞である。
【００７４】本発明の第８の実施の形態に係る線状発光体は、時計や計器の指針に好適な発光体であり、図１５においてはこの指針としての線状発光体が、指針を回転駆動する支柱９０１に接続されている。支柱９０１には、図示を省略した電源配線が配設されており、ＬＥＤ２１１は、この電源配線を介して所定の電圧が印加される。
【００７５】主反射板９６、第１の側面反射板９８、第２の側面反射板９９は、Ａｌ、真鍮、ステンレス等の金属の薄板の表面を研磨したものでも、更に、これらの表面にＮｉ鍍金やＡｕ鍍金を施したものでも良い。或いは、樹脂基板の表面にＡｌ箔等の反射率の高い金属薄膜や高反射性ポリエステル白色フィルム等を接着した構造でもかまわない。半透明板９７としては、高屈折率の白色微粉体例えばＴｉＯ２，ＣａＣＯ３，ＢａＳＯ４を樹脂等に分散させた樹脂板状体などの乳半板を用いればよい。また半透明板９７は、乳半板あるいは透明板の表面を粗面加工したもの、透明成形材料に他の光散乱粒子を混練し成形した樹脂板であってもよい。あるいは、片面あるいは両面に艶消しなどの粗面加工が施された樹脂フィルムを表面に貼りつけて半透明板９７を構成しても良い。
【００７６】本発明の第８の実施の形態に係る収納型光学媒体１１１は、図２と同様な構造であり、その説明を省略する。また、本発明の第８の実施の形態に係る収納型光学媒体１１１に収納するＬＥＤ２１１は、樹脂モールドされたＬＥＤが好ましく、種々の色（波長）のＬＥＤが使用可能である。
【００７７】より小型の線状発光体が必要な場合は、図１０又は図１１と同様な構造を採用し、指針自身を固体材料からなる光学媒体で構成すればよい。そしてこの指針の本体部分となる光学媒体の底面及び側面に反射膜を形成しておけばよい。更に、小型化を目的とする場合は、図１１と同様にＬＥＤチップを光学媒体の凹部に収納すればよい。この場合は、背面鏡を設けることが好ましいことは勿論である。
【００７８】（第９の実施の形態）図１６に示すように、本発明の第９の実施の形態に係る点状発光部を有する板状構造体は、底板８７と、底板８７の上の中間支持板８２と、中間支持板８２の中央部近傍に点状発光部を配置するために、中間支持板８２の少なくとも一部に設けられた光路８３と、光路８３に光を入射するＬＥＤ８６とからなる。図１７（ａ）の部分図に示すように、この光路８３は、一端を中間支持板の周辺部近傍に、他端を中間支持板の中央部近傍に有する導光部９５と、導光部９５の一端に設けられたＬＥＤ８６を収納するＬＥＤ収納用凹部９２と、導光部の他端に設けられた反射膜９３と、反射膜９３近傍に設けられたレンズ部９４からなる点状発光部とを有する。図１７（ｂ）の部分図に示すように、光路８３は、中間支持板８２の中心線に沿って設けられた光路収納用溝９０に嵌合される。中間支持板８２には、電池収納用穴８９ａ，８９ｂが設けられ、この電池収納用穴８９ａ，８９ｂの内部に配設された電池８８（図１６（ａ）参照）によりＬＥＤ８６に電源が供給される。
【００７９】本発明の第９の実施の形態に係る板状構造体は、例えばコップの敷き皿（コースター）に好適である。この場合は図１６に示すように、中間支持板８２の上に天板８４を、中間支持板８２の一部にマイクロスイッチ８５を配設しておくことが好ましい。天板８４の中央部には、光取り出し穴９１が開口されている。こうすれば、天板８４の上にコップが置かれたとき、マイクロスイッチ８５がオン状態となり、天板８４の上にコップが置かれていない場合はオフ状態を維持するように出来、省電力化や明るいＬＥＤの光を直視する危険防止が可能となる。更に、中間支持板８２の上部には、筐体上部８１が配設されるが、筐体上部８１は中間支持板８２の周辺部（外周部）近傍を厚くしておき、中央部の薄い部分の上に天板８４を配置すればよい。このように構成しておけば、天板８４の上にコップが置かれたときのみ、コップの底の中央部の１点、即ち、天板８４の中央部の光取り出し穴９１出力した光により、コップ及びコップの内部の液体や氷を照し、美観を楽しむことが可能である。
【００８０】本発明の第９の実施の形態に係る板状構造体のＬＥＤ収納用凹部９２に収納するＬＥＤ２１１は、樹脂モールドされたＬＥＤが好ましく、種々の色（波長）のＬＥＤが使用可能である。更に、小型化を目的とする場合は、図１１と同様にＬＥＤチップをＬＥＤ収納用凹部９２に収納すればよい。この場合は、背面鏡を設けることが好ましいことは勿論である。
【００８１】（その他の実施の形態）上記のように、本発明は第１乃至第９の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００８２】例えば、本発明は第１乃至第５の実施の形態及び第８の実施の形態の説明においては、半透明板１１，１６，１８，４１，４２，５３，７９，９７のある構造について説明したが、半透明板の代わりに透明板を用いても良く、一定の目的のためには、半透明板や透明板を省略してもかまわない。また、これらの半透明板１１，１６，１８，４１，４２，５３，７９，９７や収納型光学媒体１１１〜１１６，１２１〜１２６，１３１〜１３６，６１１ａ〜６２２ａ，７１１ａ〜７２２ａ，８１１ａ〜８２２ａ，・・・・・或いは一体型光学媒体３１，３２等は蛍光材を含んだものや有色材でもかまわない。
【００８３】更に、収納型光学媒体１１１〜１１６，１２１〜１２６，１３１〜１３６，６１１ａ〜６２２ａ，７１１ａ〜７２２ａ，８１１ａ〜８２２ａ，・・・・・の光軸は必ずしも半透明板若しくは透明板と平行方向である必要はない。更に、複数の収納型光学媒体１１１〜１１６，１２１〜１２６，１３１〜１３６の光軸がすべて平行である必要はない。
【００８４】更に、図７若しくは図８の構造において、一体型光学媒体３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂの代わりに収納型光学媒体を用いて構成しても良いことは勿論である。逆に、図９の構造において、収納型光学媒体の代わりに一体型光学媒体を用いて構成しても良い。
【００８５】このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【００８６】
【発明の効果】本発明の第１の特徴に係る面状発光体によれば、ＬＥＤの個数を多数必要とすることなく、広い面積を有した被照明対象に対し、均一で且つ高い照度を実現することが可能である。また、ちらつきのない照明であるので、細かな階調の変化を簡単に観察することが出来る。また、長期動作における信頼性と安定性も高い。
【００８７】本発明の第２の特徴に係る面状発光体によれば、第１の特徴に係る面状発光体の効果に加え、第１の特徴に比して更に大面積の面状発光体の組立が容易で、生産性も高い。また、面状発光体の基本構成が簡単で、長期動作における信頼性と安定性も高い。
【００８８】本発明の第３の特徴に係る面状発光体によれば、比較的小型な面状発光体に対しても、より少ない個数のＬＥＤで面状発光体を構成出来る。
【００８９】本発明の第４の特徴に係る線状発光体によれば、１個のＬＥＤで比較的長い線状発光体を構成出来る。
【００９０】本発明の第５の特徴に係る点状発光部を有する板状構造体によれば、１個のＬＥＤで比較的輝度の高い点状発光を実現できる。
【出願人】 【識別番号】５９９１０４２９９
【氏名又は名称】ラボ・スフィア株式会社
【出願日】 平成１１年８月３１日（１９９９．８．３１）
【代理人】 【識別番号】１０００８３８０６
【弁理士】
【氏名又は名称】三好 秀和 （外３名）
【公開番号】 特開２００１−６７９０３（Ｐ２００１−６７９０３Ａ）
【公開日】 平成１３年３月１６日（２００１．３．１６）
【出願番号】 特願平１１−２４４９２０