ライトガイドの活用イメージ
ライトガイドとは、LEDと透明な樹脂成形部品を組み合わせることで、光を効率よく広範囲に照射する照明部品です。
一般的に、光源であるLEDに近いほど光は強く、離れるほど弱くなりますが、部品表面に微細な加工を施すことで、光を均一に取り出すことが可能になり、少ないLEDでも広い範囲をムラなく照らすことができます。
ライトガイドは、その形状や用途に応じて、導光棒・導光板・導光レンズなどとも呼ばれています。棒状や板状、円形状など多様な形状に対応できるため、限られたスペースでも効率的な配光が可能であり、意匠性と機能性の両立が求められる製品に適しています。
近年では、スイッチや操作パネルの表示部、間接照明、装飾照明など、光を均一かつ美しく見せる用途が増加しており、ライトガイドの重要性は高まっています。
特に自動車分野では、操作性や視認性の向上に加え、デザイン性を高める目的でも広く採用されており、ほかにも産業機器をはじめとしたさまざまな分野で活用されています。
LEDから入った光はそのままだと真っ直ぐ進むだけですが、プリズムに当たることで光の進む方向が変わり（反射・屈折）、指定した方向に光を逃がしたり、面全体を均一に光らせることが可能になります。
ライトガイドの原理
ライトガイドは、光源から取り込んだ光を部材内部で伝播させ、所定の位置から外部へ照射することで発光します。
透明な部材内部を進む光は、形状によって進行方向が制御され、側面や面全体へ広がります。
具体的には、ライトガイドでは主に以下のような発光原理が用いられています。
全反射
透明なアクリルでできた棒状の部品の端部にLEDを取り付けて発光させた場合、入射した光は内部で反射を繰り返しながら伝播し、最終的には反対側の面から外部へ出射します。このように、光が部材内部に閉じ込められながら進む現象を「全反射」と呼びます。
溝による光路変更（プリズム加工）
光を出射させたい面とは反対側の面に、小さな溝や突起を設けることで、内部を進んでいた光の進行方向を変え、外部へ引き出す方法です。溝の形状や配置を調整することで、線状や面状に均一な発光を得ることが可能です。
散乱による光路変更（ブラスト加工）
表面をあえてやや粗く加工し、光の散乱を利用して外部へ光を出射させる方法です。散乱の度合いを制御することで、柔らかく均一な発光表現が可能となります。
これらの手法を組み合わせることで、用途に応じたさまざまな発光表現を実現できる点が、ライトガイドの特長です。
当社はこれまで、棒状、面状、レンズ状など、さまざまな形状のライトガイドを設計・製造してきた実績があります。
お客様の開発段階や用途に応じた最適なライトガイドの設計から製造までを、一貫してサポートいたします。
ライトガイドの光学設計
光学シミュレーションとは
光の反射・屈折・拡散などの挙動を計算により再現し、配光や光の広がり方を解析する技術です。
ライトガイドの設計では、試作前に配光特性や発光状態を確認するために活用されます。
光学シミュレーションでできること
光学シミュレーションでは、ライトガイド内部での光の広がり方や周辺部品の光学的な影響を解析し、設計条件を踏まえた光学評価を行うことができます。
主に次のような検討が可能です。
●LED配置の最適化
LEDの位置や照射方向を検討し、効率的な光の出射条件を導き出します。
●配光パターンの検証
反射・屈折・拡散の影響を解析し、設計した形状で意図した配光が得られるかを確認します。
●発光面の輝度分布の解析
発光面の明るさの分布を可視化し、明るさのムラを確認します。
●均一発光の評価
光学仕様に応じて導光構造や拡散パターンを調整し、より均一な発光条件を検討します。
●光の進行経路の可視化
ライトガイド内部での光の伝播経路を可視化し、設計の検討に役立てます。
光学シミュレーションのメリット
光学シミュレーションを活用することで、設計段階で光学性能を事前に検証することができます。
●試作回数の削減
試作前に配光や明るさを確認できるため、試作回数の削減につながります。
●設計段階での性能確認
目標仕様に応じた配光特性や輝度分布を事前に評価できます。
●設計変更の迅速な検証
ライトガイドを含む構成部品の形状やLED配置を変更した場合でも、条件を変えて再解析できます
ライトガイドの種類
射出成型ライトガイド
射出成形ライトガイドは、PC（ポリカーボネート）やPMMA（アクリル）などの透明樹脂材料を金型に流し込み、一体成形することで製造される光学部品です。
樹脂を溶かして成形するため、形状の再現性が高く安定した品質の製品を大量に生産できる点が特長です。
製品ごとに専用の金型を製作する必要はありますが、その分、設計の自由度が高く、
細長い長尺形状、円形・矩形、曲げ形状など、用途や設置スペースに合わせた設計が可能です。
また、取り付け位置や固定用の構造を一体成形できるため、部品点数の削減や組立性の向上にもつなげることができます。
発光方式についても、プリズム、ブラスト、ドットなど複数のパターンから選択が可能です。
光の出る方向を制御したり、発光部分の明るさを均一化、あるいは強弱を調整したりといった配光設計にも柔軟に対応可能です。
射出成形は量産時に製品品質が安定しやすく、一度金型を作成すれば、同一品質の製品を継続して供給できるメリットがあります。
当社では切削加工によるライトガイドの試作にも対応しています。
小ロットでの検証や、まずは光り方を確認したいといった場合でも、お気軽にご相談ください。
光ファイバライトガイド
光ファイバライトガイド（導光チューブとも呼ばれる方式）は、柔軟な素材特性を活かし、線状に均一な発光を得られる点が特長です。一方で、配光制御や形状自由度には制限があり、用途に応じて射出成形ライトガイドなどと使い分けられています。
ライトガイドを選ぶポイント
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形状
均一な光をライン状に光らせたい場合は、光ファイバ／射出成形ライトガイドいずれも採用可能です。
光ファイバは柔らかい樹脂素材で作られている為、自由に曲げて使う事が出来ますが、固定構造を別部品で考える必要があります。 -
コスト
射出成形ライトガイドは成形用金型が必要となるため初期投資費用がかかりますが、光ファイバにはそれが不要です。
但し、同じような形状同士で比較すると、大量生産した場合は射出成形ライトガイドの方がコストメリットがあります。 -
発光パターン
光ファイバは全周方向に光を発散しますが、射出成形ライトガイドは任意の方向へ光を向ける設計が可能です。
また、射出成形ライトガイドは、ニーズに合わせてプリズム方式、ブラスト方式、ドット方式など様々な発光方式を選択することができ、またこれらを組み合わせることも可能です。
プリズム加工のイメージ
ブラスト加工を施したプレート
加工技術（ブラスト加工）のプリズム方式：
パターンが見えやすい処理のため、直接照明には不向きですが、明るく発光するため間接照明としての用途があります。
ブラスト方式：
発光量はプリズム方式に劣るものの、パターン見えが無く、均整度も調整可能なため、直接照明に使用可能です。
ファイバ方式：
パターン見えがなく、直接照明として使用できます。
ドット方式 ：
ブラスト方式よりも明るさがあり、プリズム方式よりもパターン見えが少ない方式です。
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