JP2011003499A

JP2011003499A - 照明装置

Info

Publication number: JP2011003499A
Application number: JP2009147607A
Authority: JP
Inventors: Minoru Fujisaki; 稔藤崎
Original assignee: Fujisaki Electric Co Ltd
Current assignee: Fujisaki Electric Co Ltd
Priority date: 2009-06-22
Filing date: 2009-06-22
Publication date: 2011-01-06

Abstract

【課題】表示プレートに光を照射する導光板を表示プレートの表面に配置して、導光板で表示プレートに光を照射しながら、表示プレートの文字や図形を高いコントラストで明瞭に表示する。
【解決手段】照明装置は、文字や図形を表示してなる表示プレート１と、この表示プレート１の表面に積層している透明プレートの導光板２と、導光板２の外周面にあって導光板２に光を入射する発光ダイオード３とを備えている。導光板２は、内部を透過する光を外部に照射する無数の光拡散部４を点状又は線状に設けている。照明装置は、導光板２の内部を全反射しながら透過している光を、光拡散部４が外部に照射して表示プレート１を照射し、表示プレート１の反射光を導光板２に透過させて外部に放射している。さらに、導光板２は、光拡散部４の外側に光遮断層５を点状又は線状に設けており、この光遮断層５でもって光拡散部４から外側に照射される光を遮断している。
【選択図】図８

Description

本発明は、主として道路標識や看板等の表面に光を照射して見やすいようにする照明装置に関する。

夜間に見える看板や道路標識は、内部に光源を内蔵し、あるいは外部から光を照射している。内部に蛍光灯や電球等の光源を内蔵している看板や道路標識は、構造が複雑で製造コストが高くなる。また、すでに設置している看板や道路標識を、光を照射する構造に改造して、夜間に見えるようにできない。外部から光源で照射する構造は、道路標識に利用されるが、この構造は光源を明るくする必要があって消費電力が大きくなる欠点がある。この欠点を解消するために、道路標識などの表面に導光板を積層し、導光板で道路標識等の表面に光を照射する照明装置が開発されている。（特許文献１参照）

特開２００７−３１１３６５号公報

特許文献１に記載される照明装置は、図１の断面図に示すように、道路標識などの表示プレート９１の表面に光を照射する導光板９２を設け、この導光板９２に外周面から光を照射する発光ダイオード９３等の光源を設けている。この照明装置は、発光ダイオード９３の光を導光板９２の両面で全反射しながら面方向に光を透過させる。導光板９２の内部を透過する光を外部に放射するために、無数の光拡散部９４を設けている。光拡散部９４は、導光板９２の表面に設けた凹部や凸部で、光を全反射することなく外部に放射する。導光板９２は、光拡散部９４から光を外部に放射するので、光拡散部９４の面積や個数で外部に放射する光量をコントロールできる。光拡散部９４は、表示プレート９１に設けている文字や図形を見やすくするために、小さい点状に点在して配置され、あるいは格子状や碁盤状の線状に配置される。

以上の照明装置は、明るいときに発光ダイオードを消灯し、夜間の暗いときに発光ダイオードを点灯する。明るいときは、外光が導光板を透過するので表示プレートの文字や図形を見ることができる。暗いときは、発光ダイオードを点灯して発光ダイオードの光を導光板に入射し、この光を光拡散部から外部に照射して表示プレートを照射し、文字や図形を見やすくできる。光拡散部は、発光ダイオードの光を導光板の裏面に照射して表示プレートを明るくする。ただ、光拡散部は、発光ダイオードの光を導光板の表面にも照射する。この光は、表示プレートを照射することなく、外部に照射されて表示プレートのコントラストを低下させて、文字や図形を見難くする。また、明るい状態にあっても、導光板に表面から入射される外光が光拡散部に反射されて、導光板の表面側に照射される。この光は、表示プレートのコントラストを低下して文字や図形を見難くする弊害となる。光拡散部は、表示プレートに均一に光を照射するために、無数に点在するように、あるいは格子状や碁盤状として設けられる。無数に設けられる光拡散部は、表示プレートの表面の無数の点や線から表面側に光を照射して、表示プレート全面のコントラストを低下して、文字や図形を見難くする欠点がある。

本発明は、さらにこの欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、表示プレートに光を照射する導光板を表示プレートの表面に配置して、導光板で表示プレートに光を照射しながら、表示プレートの文字や図形を高いコントラストで明瞭に表示できる照明装置を提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明の照明装置は、文字や図形を表示してなる表示プレート１と、この表示プレート１の表面に積層している透明プレートの導光板２と、導光板２の外周面にあって導光板２に光を入射する発光ダイオード３とを備えている。導光板２は、内部を透過する光を外部に照射する無数の光拡散部４を点状又は線状に設けている。照明装置は、導光板２の内部を全反射しながら透過している光を、光拡散部４が外部に照射して表示プレート１を照射し、表示プレート１の反射光を導光板２に透過させて外部に放射している。さらに、導光板２は、光拡散部４の外側に光遮断層５を点状又は線状に設けており、この光遮断層５でもって光拡散部４から外側に照射される光を遮断している。

以上の照明装置は、表示プレートの表面に導光板を配置して、この導光板で表示プレートを明るく見やすく表示しながら、表示プレートの文字や図形を高いコントラストで明瞭に見やすく表示できる特徴がある。それは、発光ダイオードの光が導光板から表示プレートに向かってのみ照射されて、導光板の表面側には照射されないからである。光拡散部から導光板の表面側に光が照射されると、導光板には無数の光拡散部を設けているので、導光板の全面が明るく白く光る状態となって、表示プレートの文字や図形を明瞭に表示できなくなる。本発明は、光拡散部が表示プレートに向かってのみ光を照射するので、発光ダイオードから照射される光で表示プレートを明るく照射して、文字や図形を明瞭に高いコントラストで表示できる特徴がある。また、光拡散部は、導光板に点状又は線状に配置しているので、これが表示プレートの文字や図形を見難くすることはない。

本発明の照明装置は、光拡散部４を点状として、ひとつの光拡散部４の面積を０．１ｍｍ^２〜５ｍｍ^２とすることができる。
この照明装置は、光拡散部を小さくしているので、これが表示プレートの文字や図形を見難くすることがない。

本発明の照明装置は、光遮断層５が、光拡散部４に対向する面に反射層６を設けることができる。
この照明装置は、光導光板の内部を透過する光を光拡散部でもって表示プレートに向けて照射できることに加えて、光拡散部を透過した光を反射層で反射して表示プレートに照射できる。このため、発光ダイオードを光で効率よく表示プレートを明るく照射でき、発光ダイオードの消費電力を少なくしながら、表示プレートの文字や図形を高いコントラストで見やすく表示できる特徴がある。

本発明の照明装置は、光遮断層５の面積を、光拡散部４の面積の１倍以上であって１０倍以下とすることができる。
この照明装置は、光拡散部で拡散される光が導光板の表側に漏れるのをより確実に防止して、文字や図形を高いコントラストで表示できる特徴がある。

本発明の照明装置は、導光板２が、外側の表面に光拡散部４を設けることができる。
この照明装置は、導光板の外側面に光拡散部を設けているので、光拡散部と表示プレートとの間隔を広くして、光拡散部で拡散された光で表示プレートを斑なく均一に照射できる特徴がある。

本発明の照明装置は、導光板２の外側表面に突出部又は凹部２Ａを設けて光拡散部４とし、突出部又は凹部２Ａの表面に光遮断層５を設けることができる。
この照明装置は、導光板の外側面に設けている光拡散部で表示プレートを均一に照射できる特徴がある。

本発明の照明装置は、導光板２の外側表面に凹部２Ａの光拡散部４を設けて、この凹部２Ａに反射層６と光遮断層５とを設けて、凹部表面２ａを光拡散部４を設けない領域と同一平面とすることができる。
この照明装置は、導光板の光拡散部に対して位置ずれなく反射層と光遮断層とを設けることができ、しかもの導光板の外側面を平滑面とすることができる。

本発明の照明装置は、表示プレート１の裏面に配設される太陽電池パネル７と、この太陽電池パネル７の発電電力を充電する二次電池１１と、この二次電池１１で発光ダイオード３を点灯する点灯回路８とを備えることができる。
この照明装置は、裏面に太陽電池パネルを設けているので、明るい外光を利用して太陽電池パネルでもって二次電池を充電し、暗くなると、二次電池で発光ダイオードを点灯することで省エネルギーにできる特徴がある。

従来の道路標識の断面図である。本発明の一実施例にかかる道路標識の概略分解斜視図である。本発明の一実施例にかかる道路標識の昼間の使用状態を示す概略図である。本発明の一実施例にかかる道路標識の夜間の使用状態を示す概略図である。図２に示す道路標識の導光板の光拡散部を示す平面図である。導光板の光拡散部の他の一例を示す平面図である。導光板の光拡散部の他の一例を示す平面図である。図２に示す道路標識の導光板の拡大断面図である。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための照明装置を例示するものであって、本発明は照明装置を以下のものに特定しない。

さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。

図２ないし図４に示す照明装置は、文字や図形を表示してなる表示プレート１と、この表示プレート１の表面に積層している透明プレートの導光板２と、導光板２の外周面にあって導光板２に光を入射する発光ダイオード３とを備えている。導光板２は、内部を透過する光を外部に照射する無数の光拡散部４を点状又は線状に設けており、光拡散部４でもって導光板２の内部を全反射しながら透過している光を外部に照射して表示プレート１を照射し、表示プレート１の反射光を導光板２に透過させて外部に放射して、文字や図形を明るく見やすくしている。

表示プレート１は、用途に最適な文字や図形を表面に表示している。道路標識に使用される表示プレート１は、規制標識、支持標識、警戒標識、案内標識等の本標識や種々の補助標識、あるいは道路の状態、通行状態、道案内などを表示する標識である。ただし、表示プレートは、道路標識に限らず、屋外や屋内で使用されて、光を照射して見やすくできる全てのものが使用できる。表示プレート１は、透光性のない金属板やプラスチック板の表面に、文字や図形からなる表示パターン１０を設けている。

導光板２は、暗いときに表示プレート１を照射して、文字又は図形の表示パターン１０を見やすくする。導光板２は、アクリル樹脂などのプラスチックからなる透明プレートやガラス板で、厚さを２ｍｍ〜８ｍｍとしている。導光板２は、外周から入射される発光ダイオード３の光を両面で全反射させながら透過させると共に、この全反射する透過光を、光拡散部４で裏面に照射して、表示プレート１を照射する。したがって、この導光板２は、内部で全反射して透過する光を裏面に照射するように光拡散部４を設けている。光拡散部４は、図５の平面図に示すように、無数に点状に設けられ、あるいは図６と図７に示すように、格子状や碁盤状の線状として無数に設けている。光拡散部４が大きいと、表示プレート１の表面にあって目立って、文字や図形を見難くするので、小さい面積として局部的に設けている。ひとつの光拡散部４の面積は、たとえば０．１ｍｍ^２〜５ｍｍ^２として、目立たないようにしている。導光板２は、光拡散部４を設ける密度で表示プレート１を照射する明るさをコントロールできる。光拡散部４で拡散された光が表示プレート１に照射されるからである。光拡散部４は、発光ダイオード３に近い領域で低密度に、発光ダイオード３から離れるにしたがって高密度に設けて、表示プレート１の全面を均一に照射できる。発光ダイオード３の近傍では、導光板２の内部を透過する光の強度が強く、発光ダイオード３から離れるにしたがって光が弱くなるからである。

光拡散部４は、内部を全反射しながら透過する光を拡散して外部に照射するものであるから、導光板２の表面に設けた凹部や凸部で形成できる。また、導光板の内部に設けた無数の凹凸によっても形成できる。凹部や凸部を設けることで、光の入射角αが臨界角よりも小さくなって、全反射しない状態となって外部に放射されるからである。

導光板２は、表示プレート１に対向する外側表面に、凹部や凸部、あるいは凹凸面を設けて光拡散部４を設けることができる。図８の導光板２は、外側面に凹部２Ａを設けて光拡散部４としている。

導光板２に設けた光拡散部４は、導光板２の内部を透過する光を拡散して表面から外部に照射する。本発明の照明装置は、導光板２から表示プレート１に向かってのみ光を照射するために、光拡散部４の外側に光遮断層５を設けている。光遮断層５は、光拡散部４で拡散される光が外側面に照射されるのを遮断するものであるから、点状の光拡散部４にはその外側に点状に、また線状の光拡散部４にはその外側に線状に設けている。光遮断層５は、光を透過させない塗膜や金属層で、光拡散部４から外側に照射される光を遮断して、導光板２の外側表面には発光ダイオード３の光を照射しないようにしている。

光遮断層５の面積は、光拡散部４で拡散された光が導光板２の表面側に照射されるのを確実に阻止するために、光拡散部４の面積の１倍以上であって１０倍以下としている。光遮断層５の面積を光拡散部４よりも大きくするほど、光拡散部４で拡散された光が導光板２の表面側に照射されるのを確実に阻止できる。ただ、光遮断層が大きくなると、表示プレートの文字や図形を見難くなるので、その面積は光拡散部の面積の１０倍以下、好ましくは５倍以下、さらに好ましは３倍以下とする。ただし、光遮断層の面積が小さすぎると光拡散部で拡散された光が導光板の表面に照射されるのを確実に阻止できなくなるので、光拡散部の面積以上とする。

図８の導光板２は、光拡散部４で拡散されて導光板２の外部に照射される光を反射してより効果的に表示プレート１を照射するための反射層６を設けている。反射層６は、光遮断層５の光拡散部４に対向する面に設けている。反射層６は、発光ダイオード３の光を効率よく反射する白色塗料を塗布してなる塗膜や金属膜である。金属膜は、反射層６と光遮断層５の両方に併用できる。また、光を反射する白色塗料などを厚く塗布している塗膜も、反射層６と光遮断層５の両方に併用できる。

図８の導光板２は、外側表面に凹部２Ａを設けて光拡散部４とし、この凹部２Ａに反射層６と光遮断層５とを積層して設けて、光拡散部４の凹部表面２ａを、光拡散部４を設けない領域と同一平面としている。すなわち、凹部２Ａに反射層６と光遮断層５を構成する塗料を充填して、その表面を平滑面としている。この導光板２は、外側表面の全体を平滑面にできるので、表面に塵などの異物が付着するのを防止できる。また、凹部２Ａの光拡散部４に反射層６と光遮断層５を積層して設ける構造は、凹部２Ａに反射層６の塗料と、光遮断層５の塗料を充填して、反射層６と光遮断層５とを光拡散部４に対して位置ずれしないように設けることができる。

発光ダイオード３は、導光板２の外周部にあって、導光板２の内部に向かって光を照射する。発光ダイオード３は、導光板２の内部に照射する光を、導光板２の内部で効率よく全反射させながら全面に均一に透過できるように集光された光を照射する。発光ダイオード３は、複数個を所定の間隔に並べて、導光板２の外周面の一辺に配置され、あるいは複数の辺に設けられて、導光板２の内部に均一に光を入射する。発光ダイオード３から導光板２に入射される光は、導光板２の光拡散部４で拡散されて、表示プレート１に向かって放射される。発光ダイオード３は、消費電力を大きくして、表示プレート１を明るく照射できる。発光ダイオード３の消費電力は、ひとつの発光ダイオード３の消費電力と、発光ダイオード３の個数で調整する。また、発光ダイオード３の消費電力は、表示プレート１の大きさによって最適値に設定されるが、たとえば５Ｗ〜１００Ｗ、好ましくは１０Ｗ〜５０Ｗとする。

図３と図４の照明装置は、表示プレート１の裏面に太陽電池パネル７を配置している。この照明装置は、屋外に設置される道路標識に最適である。それは、裏面に配置している太陽電池パネル７でもって、昼間に二次電池１１を充電できるからである。太陽電池パネル７は二次電池１１に接続されて、発電電力で二次電池１１を充電する。二次電池１１は、充電された電力で、発光ダイオード３を点灯する。発光ダイオード３を点灯するために、照明装置は点灯回路８を備えている。

二次電池１１は、太陽電池パネル７の発電電力で充電されるリチウムイオン電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池などの充電できる電池である。二次電池１１は、太陽電池パネル７が発電する１日ないし１０日の電力を充電できる容量としている。たとえば、１日の発電電力を３００Ｗｈとする太陽電池パネル７に接続される二次電池１１の充電容量は、３００Ｗｈ〜３ｋＷｈとする。この二次電池１１は、太陽電池パネル７で発電される電力に充電されて、満充電される状態では、消費電力を１０Ｗとする発光ダイオード３を、３０時間〜３００時間点灯できる。二次電池１１は、太陽電池パネル７との間に接続している充電回路９を介して充電される。充電回路９は、二次電池１１が満充電されたことを検出すると、二次電池１１の充電を停止する。ただし、充電回路は、必ずしも必要としない。たとえば、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池の二次電池は、太陽電池パネルの出力で常に充電することもできる。この道路標識は、太陽電池パネルの発電電力と、二次電池の容量と、発光ダイオードの消費電力とを最適値に設定することで、充電回路を介することなく、二次電池の過充電による劣化を防止できる。

点灯回路８は、外部の明るさを明かりセンサで検出し、あるいは２４時間タイマでもって夜間を判定し、夜間には二次電池１１で発光ダイオード３を点灯する。太陽電池パネル７の発電容量と二次電池１１の充電容量を十分に大きくする道路標識は、二次電池１１の電力のみで夜間に発光ダイオード３を点灯できる。ただし、点灯回路８には、二次電池１１が完全に放電されたことを検出して、商用電源１２で発光ダイオード３を点灯する商用電源回路（図示せず）を設けることもできる。この道路標識は、日照量が少なくて、二次電池１１が十分に充電できない状態においても、また、二次電池１１が劣化して容量が小さくなる状態などにおいても、夜間には商用電源１２で確実に発光ダイオード３を点灯できる。点灯回路８は、商用電源１２で発光ダイオード３を点灯する状態においても、最初は二次電池１１で発光ダイオード３を点灯し、二次電池１１が完全に放電された後は、発光ダイオード３の点灯を二次電池１１から商用電源１２に切り換える。

１…表示プレート
２…導光板２Ａ…凹部
２ａ…凹部表面
３…発光ダイオード
４…光拡散部
５…光遮断層
６…反射層
７…太陽電池パネル
８…点灯回路
９…充電回路
１０…表示パターン
１１…二次電池
１２…商用電源
９１…表示プレート
９２…導光板
９３…発光ダイオード
９４…光拡散部

Claims

文字や図形を表示してなる表示プレート(1)と、この表示プレート(1)の表面に積層している透明プレートの導光板(2)と、導光板(2)の外周面にあって導光板(2)に光を入射する発光ダイオード(3)とを備え、
前記導光板(2)は、内部を透過する光を外部に照射する無数の光拡散部(4)を点状又は線状に設けており、
この光拡散部(4)が導光板(2)の内部を全反射しながら透過している光を外部に照射して表示プレート(1)を照射し、表示プレート(1)の反射光を導光板(2)に透過させて外部に放射するようにしてなる照明装置であって、
前記導光板(2)が、光拡散部(4)の外側に光遮断層(5)を点状又は線状に設けており、この光遮断層(5)でもって光拡散部(4)から外側に照射される光を遮断するようにしてなる照明装置。
前記光拡散部(4)が点状であって、ひとつの光拡散部(4)の面積が０．１ｍｍ^２〜５ｍｍ^２である請求項１に記載される照明装置。
前記光遮断層(5)が、光拡散部(4)に対向する面に反射層(6)を設けている請求項１に記載される照明装置。
前記光遮断層(5)の面積が光拡散部(4)の面積の１倍以上であって１０倍以下である請求項１に記載される照明装置。
前記導光板(2)が、外側の表面に光拡散部(4)を設けている請求項１に記載される照明装置。
前記導光板(2)の外側表面に突出部又は凹部(2A)を設けて光拡散部(4)とし、突出部又は凹部(2A)の表面に光遮断層(5)を設けている請求項１に記載される照明装置。
前記導光板(2)の外側表面に凹部(2A)の光拡散部(4)を設けており、この凹部(2A)に反射層(6)と光遮断層(5)とを設けて、凹部表面(2a)を、光拡散部(4)を設けない領域と同一平面としている請求項６に記載される照明装置。
前記表示プレート(1)の裏面に配設される太陽電池パネル(7)と、この太陽電池パネル(7)の発電電力を充電する二次電池(11)と、この二次電池(11)で前記発光ダイオード(3)を点灯する点灯回路(8)とを備える請求項１に記載される照明装置。