JP2007258089A - 光源装置及び表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤ基板の反りによる悪影響を抑制でき、光源カバー内部の熱を効率よく放熱できる光源装置及び表示装置を提供することである。
【解決手段】光源装置は、複数個のＬＥＤ１３を配列してＬＥＤ１３の実装側が凹面に形成されたＬＥＤ基板と、光源カバー１２は、ＬＥＤ基板１１のＬＥＤ１３の実装側を開口させてＬＥＤ基板１１を覆うように取り付けられた光源カバー１２とを備える。また、表示装置は、そのように構成された光源装置を器具本体の背面板に取り付け、光源装置のＬＥＤ基板のＬＥＤからの光の入射面が出射面の背面側に形成された導光板を通して表示板に光を出射する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、誘導灯や標識灯などの光源としてＬＥＤを使用した光源装置及び表示装置に関する。

誘導灯や標識灯などの表示装置は、器具本体の正面に配置された表示板の背面から光を出射して表示板を照明するように構成されている。通常、このような表示装置の表示板は平面的であるので、平面的な拡がりを持った光で表示板を照明することが必要である。

例えば、光源として直線状に複数のＬＥＤを配置してＬＥＤ基板を形成し、光が入射する入射面とほぼ直交して出射面を形成した導光板を設け、この導光板にＬＥＤ基板の複数のＬＥＤからの光を入射して平面的な拡がりを持った光を得るようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−２６５８１３号公報（図５）

しかし、このようなＬＥＤを光源とし導光板を有した表示装置では、ＬＥＤ基板が導光板の上部に位置し、器具本体の外形寸法の関係からＬＥＤ基板のＬＥＤの発熱を放熱するための必要な伝導面積を確保し難い。すなわち、光源カバーが周囲雰囲気と光源カバー内の雰囲気とを遮断していることから、光源であるＬＥＤから発生する熱が光源カバー内部に蓄積される。これにより、ＬＥＤの劣化が促進される光束が低下するだけでなく、ＬＥＤ基板に反りが発生することがある。

ＬＥＤ基板のＬＥＤの実装側はＬＥＤの発熱により温度が上昇し、その反対側は実装側より低温度であるので、ＬＥＤ基板のＬＥＤの実装側とその反対側で熱膨張が異なりＬＥＤ基板に反りが発生する。ＬＥＤ基板に反りが発生すると、ＬＥＤ基板に悪影響を与えるだけでなく、ＬＥＤの光束の向きが変化することになるので、表示板の表示面の照明にムラが生じることになる。

本発明の目的は、ＬＥＤ基板の反りによる悪影響を抑制でき、光源カバー内部の熱を効率よく放熱できる光源装置及び表示装置を提供することである。

請求項１の発明に係わる光源装置は、複数個のＬＥＤを配列し前記ＬＥＤの実装側が凹面に形成されたＬＥＤ基板と；前記ＬＥＤ基板の前記ＬＥＤの実装側を開口させて前記ＬＥＤ基板を覆うように取り付けられる光源カバーと；を備えたことを特徴とする
本発明及び以下の発明において、特に指定しない限り用語の定義及び技術的意味は以下による。

複数個のＬＥＤを配列しとは、一直線状に配置することはもちろん千鳥配置した場合も含み、要は縦長または横長に複数個のＬＥＤを配列することをいう。ＬＥＤの実装側とはＬＥＤの発光部が取り付けられた側である。凹面に形成されたとは、両端部がほぼ同位置で中央部が凹んだ弓形状をいう。弓形状の中央部の凹みの程度は、望ましくは、ＬＥＤの連続点灯状態のときに、ＬＥＤ基板のＬＥＤの実装側とその反対側での熱膨張の相違によりＬＥＤ基板が反り返り、ＬＥＤ基板が平坦になる程度とする。これにより、ＬＥＤの連続点灯状態のときにはＬＥＤ基板は平坦に維持される。

光源カバーは、ＬＥＤ基板のＬＥＤの実装側が開口している。これは、ＬＥＤの発光部からの出射光を通過させるためである。そして、この光源カバーは、ＬＥＤ基板を表示装置の器具本体に組み込んだ際にＬＥＤ基板が直接露出しないように覆い、ＬＥＤ基板を埃や衝撃などから保護する。

請求項２の発明に係わる光源装置は、複数個のＬＥＤを配列したＬＥＤ基板と；前記ＬＥＤ基板の前記ＬＥＤの実装側を開口させて前記ＬＥＤ基板を覆うように取り付けられるとともに上部に放熱通気穴を有した光源カバーと；を備えたことを特徴とする。

複数個のＬＥＤを配列しとは、請求項１と同様に、一直線状に配置することはもちろん千鳥配置した場合も含み、要は縦長にまたは横長に複数個のＬＥＤを配列することをいう。光源カバーの上部とは、ＬＥＤ基板のＬＥＤの発熱により熱せされた空気が上昇する方向であり、放熱通気穴はこの空気を外部に放出する穴である。この放熱通気穴には必要に応じて外部からの塵埃の混入を防ぐための庇部を設けてもよい。

請求項３の発明に係わる光源装置は、請求項１の発明において、前記ＬＥＤ基板の凹面に対応して中央部が凹面に形成された放熱シートを設け、前記光源カバーは前記放熱シートを介して前記ＬＥＤ基板を覆うように取り付けられたことを特徴とする。

本発明は、請求項１の発明に対し、ＬＥＤ基板の凹面に対応して中央部が凹面に形成された放熱シートを設け、放熱シートを介してＬＥＤ基板を覆うように光源カバーを取り付けたものである。

請求項４の発明に係わる光源装置は、請求項１ないし３のいずれか一記載の光源装置と；前記光源装置のＬＥＤ基板のＬＥＤからの光の入射面が出射面の背面側に形成された導光板と；前記ＬＥＤを点灯制御する点灯ユニットを収納するとともに前記光源装置を内部で保持する器具本体と；前記器具本体の前面部に形成され前記導光板の出射面に設けられた表示板と；を備えたことを特徴とする。

導光板は光源装置のＬＥＤ基板のＬＥＤからの光を入射し、表示板の背面側に導き出射するものであり、導光板の入射面は出射面の背面側に形成される。つまり、導光板は入射面と出射面とが同じ向きに形成される。また、器具本体の前面部に形成される表示板は導光板の出射面に設けられるので、導光板の入射面に光を入射する光源装置は器具本体内の表示板の背面側に位置し、器具本体の背面に取り付けられる。従って、ＬＥＤの発熱を放熱するための必要な伝導面積として器具本体の背面側を確保できる。

請求項１の発明によれば、予めＬＥＤ基板を凹面となるように形成しておくので、ＬＥＤの連続点灯状態のときに、ＬＥＤ基板の反りを吸収できる。従って、表示板の視認性が良好な照明を行うことができる。

請求項２の発明によれば、ＬＥＤ基板を覆っている光源カバーの上部に放熱通気穴を設けているので、ＬＥＤ基板付近に蓄積している熱を放熱させることができる。すなわち、ＬＥＤの発熱により熱せられた空気は上方へ移動するので、光源カバーの上部の放熱通気穴から効率的に放出することができる。

請求項３の発明によれば、予め凹面となるように形成されたＬＥＤ基板にＬＥＤ基板の凹面に対応して中央部が凹面に形成された放熱シートを設けるので、ＬＥＤ基板の熱を効率よく放熱させることができる。

請求項４の発明によれば、光源装置のＬＥＤ基板のＬＥＤからの光は、入射面が出射面の背面側に形成された導光板の入射面に入射されるので、光源装置は器具本体内の表示板の背面側に位置することになる。従って、表示板の上部に光源カバーを設ける必要がなくなり、また、ＬＥＤの発熱を放熱するための必要な伝導面積として器具本体の背面側を確保できる。これにより、視認性が良好でかつＬＥＤの放熱を効率よく行える表示装置を提供できる。

（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係わる光源装置の一部切欠斜視図であり、図１（ａ）は光源カバーへのＬＥＤ基板の装着前の状態を示す斜視図、図１（ｂ）は光源カバーへのＬＥＤ基板の装着後の状態を示す斜視図である。

図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、光源装置はＬＥＤ基板１１と光源カバー１２とから構成される。ＬＥＤ基板１１は、その端部にＬＥＤ基板１１のＬＥＤ１３を点灯ユニットに接続するコネクタ１４を有している。このコネクタ１４からの配線１５で点灯ユニットに接続され、点灯ユニットからＬＥＤ１３の点灯用電力の供給を受ける。

ＬＥＤ基板１１は複数個のＬＥＤ１３を配列して、ＬＥＤ１３の実装側が凹面に形成されている。つまり、ＬＥＤ基板１１はほぼ中央部が凹面となるように弓形状に形成されている。図１（ａ）、図１（ｂ）では複数個のＬＥＤ１３がＬＥＤ基板１１上に一直線状に配置された場合を示しているが、縦長または横長に複数個のＬＥＤ１３を千鳥配置するようにしてもよい。

一方、光源カバー１２はＬＥＤ基板１１のＬＥＤ１３が装着される部分が開口しており、ＬＥＤ基板１１が装着される部分には、ＬＥＤ基板１１の弓形状に合わせて、中央部が凹面である放熱シート１６が設けられている。ＬＥＤ基板１１は、ＬＥＤ１３が開口部の外側に向くように、放熱シート１６の上部に配置されて光源カバー１２に装着される。

図２は図１（ｂ）のＸ−Ｘ線での断面図であり、図２（ａ）は光源装置の製作時の断面図、図２（ｂ）は光源装置のＬＥＤ１３の連続点灯状態のときの断面図である。

図２（ａ）に示すように、ＬＥＤ基板１１は、製作時においてＬＥＤ１３の実装側のほぼ中央部が凹面となるように弓形状に形成されている。すなわち、ＬＥＤ基板１１の両端部がほぼ同位置に保って、ＬＥＤ１３の発光部が取り付けられた側を凹面に形成する。また、光源カバー１２側のＬＥＤ基板１１が装着される部分には、弓形状に形成されたＬＥＤ基板１１に対応して、中央部が凹面に形成された放熱シート１６が設けられている。放熱シート１６は弾力性及び伸縮性を有する材質のものを用いる。

次に、ＬＥＤ基板１１の中央部の凹みの程度は、ＬＥＤ１３の連続点灯状態のときに、図２（ｂ）に示すようにＬＥＤ基板１１が平坦になる程度とする。これは、ＬＥＤ１３の連続点灯状態のときには、ＬＥＤ１３の発熱によりＬＥＤ基板１１のＬＥＤの実装側の熱膨張が大きくなり、ＬＥＤの実装側の反対側よりＬＥＤ基板１１が伸張するからである。つまり、ＬＥＤ基板１１のＬＥＤの実装側とその反対側での熱膨張の相違により、ＬＥＤ基板１１にはＬＥＤの実装側の反対側方向に反り返るようになるので、その反り返り分だけ予めＬＥＤ基板１１をＬＥＤの実装側方向に反らせておくためである。

また、ＬＥＤ基板１１と放熱シート１６との接合は中央部の凹面部で接着させ、ＬＥＤ基板１１の端部では非接着としておく。これにより、ＬＥＤ１３の連続点灯状態のときに、ＬＥＤ基板１１の反り返しにより、ＬＥＤ基板１１が平坦になったときは、放熱シート１６の中央部はＬＥＤ基板１１の反り返しに従って伸張して平坦形状を維持し、ＬＥＤ基板１１の端部でＬＥＤ基板１１の伸張を吸収する。

第１の実施の形態によれば、ＬＥＤの連続点灯状態のときに、ＬＥＤ基板１１のＬＥＤ１３の実装側とその反対側での熱膨張の相違によりＬＥＤ基板１１が反り返り分だけ、予めＬＥＤ基板１１を凹面となるように形成しておくので、ＬＥＤの連続点灯状態のときにはＬＥＤ基板が平坦となる。従って、ＬＥＤの連続点灯状態においてＬＥＤの光束の向きが変化することがないので、表示板の視認性が良好な照明を行うことができる。

（第２の実施の形態）
図３は本発明の第２の実施の形態に係わる光源装置の光源カバーの外観斜視図である。この第２の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、光源カバー１２の上部に放熱通気穴１７を設けたものである。

図３において、光源カバー１２の上部には放熱のための放熱通気穴１７が設けられている。この放熱通気穴１７には庇部１８が設けられ、外部から光源カバー１２内部への塵埃の混入を防ぐようにしている。いま、光源カバー１２の左側面に、ＬＥＤ基板のＬＥＤからの光を出射させるための開口部が形成されているとする。その場合、矢印方向にＬＥＤ基板のＬＥＤからの光が出射される。ＬＥＤが点灯すると発熱する。そのＬＥＤの発熱により熱せされた空気は上昇する方向に流れる。この発熱により熱せされた空気を放熱通気穴１７から外部に放出する。

以上の説明では、ＬＥＤ１３の実装側が凹面に形成されたＬＥＤ基板１１を収納する第１の実施の形態の場合について説明したが、ＬＥＤ基板１１が平板である場合にも適用できることはいうまでもない。

第２の実施の形態によれば、ＬＥＤ基板１１のＬＥＤ１２の発熱により熱せされた空気を光源カバー１２の上部に設けられた放熱通気穴１７から外部に放出するので、効率的に光源カバー１２内の熱を放出することができる。

（第３の実施の形態）
図４は本発明の第３の実施の形態に係わる表示装置の一部分解斜視図である。図４において、本発明の第３の実施の形態に係わる表示装置として、非常口への誘導を行う誘導灯である場合を示している。器具本体１９にはＬＥＤを点灯制御する点灯ユニット２０やバッテリー２１が収納されている。器具本体１９の上面部及び背面部のほぼ中央には電源穴２２や取付用穴２３が設けられている。電源穴２２を通して外部電源から電力を供給する電源線が器具本体１９内に引き込まれる。器具本体１９内に引き込まれた外部電源からの電源線は端子台２４に接続され、この端子台２４から器具本体１９内の各要素、例えば点灯ユニット２０やバッテリー２１、さらには後述の光源部のＬＥＤに電力が供給される。バッテリー２１は通常時は外部電源からの電力を充電し、外部電源が停電したときには器具本体１９内の各要素に電力を供給する。また、器具本体１９内にはバッテリー２１の充電状態やＬＥＤの点灯状態を点検する点検スイッチ２５が収納されている。

器具本体１９の前面部には、表示板２６が前面枠２７で支持されて配置される。そして、表示板２６の背面部には、第１の実施の形態または第２の実施の形態の光源装置が装着される。すなわち、複数個のＬＥＤが装着されたＬＥＤ基板を収納する光源カバー１２が装着され、ＬＥＤからの光を導光板２８に入射し、導光板２８により表示板２６の背面に光を導き表示板２６を照明する。これにより、表示板２６に描かれた図形や文字等を照明表示することになる。図４では、表示板２６に非常口に案内する図柄が描かれているものを示している。

図５は表示板２６の背面に設けられた導光板２８と光源装置の断面図である。

光源装置は、複数個のＬＥＤ１３が実装されたＬＥＤ基板１１と、ＬＥＤ基板１１を収納する光源カバー１２とから構成され、導光板２８は、ＬＥＤ基板１１のＬＥＤ１３からの光を表示板２６に導くものである。

導光板２８は突起部２９を有し、その突起部２９に入射面３０が設けられ、その入射面３０の前面方向に出射面３１が設けられている。また、導光板２８の入射面３１及び出射面３１以外の面には反射シート２９が設けられている。光源装置は導光板２８の突起部２９の入射面３０の背面に配置され、光源装置の光源カバー１２は器具本体１９の背面板に取り付けられる。

ここで、導光板２８に突起部２９を設けているのは、光の入射面３０と光の出射面３１との距離を所定長以上に保ち、光源装置のＬＥＤ１３の輝点が表示板２６の表示面に表れないようにするためである。つまり、導光板２８の突起部２９の長さは、ＬＥＤ１３の輝点が表示板２６の表示面に表れない程度の長さとする。また、光源装置の光源カバー１２を器具本体１９の背面板に取り付けるのは、ＬＥＤの発熱による熱を光源カバー１２を介して器具本体１９の背面で放熱するためである。

このように、導光板２８の入射面３０を出射面３１の背面側に設け、この入射面３０から器具本体１９に取り付けられた光源装置のＬＥＤ１３からの光を入射し、導光板２８内で全反射して出射面３１から表示板２６に出射する。これにより、ＬＥＤ基板１１のＬＥＤ１３からの光を面光源として表示板２６を照明するようにしている。

第３の実施の形態によれば、光の入射面３０を光の出射面３１の背面側に所定長を保って設けた導光板２８を形成し、導光板２８内での全反射で出射面３１に導き、出射面３１に設けられた表示板２６を光らせるので、ＬＥＤ１３の輝点を気にする必要がなくなる。また、光源装置は表示板２６の上部ではなく表示板２６の背面の器具本体内で背面板に設けられるので、ＬＥＤの発熱を放熱するための必要な伝導面積として器具本体の背面側を確保できる。従って、放熱効果が向上する。

本発明の第１の実施の形態に係わる光源装置の一部切欠斜視図であり、図１（ａ）は光源カバーへのＬＥＤ基板の装着前の状態を示す斜視図、図１（ｂ）は光源カバーへのＬＥＤ基板の装着後の状態を示す斜視図。 図１（ｂ）のＸ−Ｘ線での断面図であり、図２（ａ）は光源装置の製作時の断面図、図２（ｂ）は光源装置のＬＥＤ１３の連続点灯状態のときの断面図。 本発明の第２の実施の形態に係わる光源装置の光源カバーの外観斜視図。 本発明の第３の実施の形態に係わる表示装置の一部分解斜視図。 本発明の第３の実施の形態における表示板の背面に設けられた導光板と光源装置の断面図。

符号の説明

１１…ＬＥＤ基板、１２…光源カバー、１３…ＬＥＤ、１４…コネクタ、１５…配線、１６…放熱シート、１７…放熱通気穴、１８…庇部、１９…器具本体、２０…点灯ユニット、２１…バッテリー、２２…電源穴、２３…取付用穴、２４…端子台、２５…点検スイッチ、２６…表示板、２７…前面枠、２８…導光板、２９…突起部、３０…入射面、３１…出射面

Claims (4)

1. 複数個のＬＥＤを配列し前記ＬＥＤの実装側が凹面に形成されたＬＥＤ基板と；
   前記ＬＥＤ基板の前記ＬＥＤの実装側を開口させて前記ＬＥＤ基板を覆うように取り付けられる光源カバーと；
   を備えたことを特徴とする光源装置。
2. 複数個のＬＥＤを配列したＬＥＤ基板と；
   前記ＬＥＤ基板の前記ＬＥＤの実装側を開口させて前記ＬＥＤ基板を覆うように取り付けられるとともに上部に放熱通気穴を有した光源カバーと；
   を備えたことを特徴とする光源装置。
3. 前記ＬＥＤ基板の凹面に対応して中央部が凹面に形成された放熱シートを設け、前記光源カバーは前記放熱シートを介して前記ＬＥＤ基板を覆うように取り付けられたことを特徴とする請求項１記載の光源装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか一記載の光源装置と；
   前記光源装置のＬＥＤ基板のＬＥＤからの光の入射面が出射面の背面側に形成された導光板と；
   前記ＬＥＤを点灯制御する点灯ユニットを収納するとともに前記光源装置を内部で保持する器具本体と；
   前記器具本体の前面部に形成され前記導光板の出射面に設けられた表示板と；
   を備えたことを特徴とする表示装置。

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