JP2011028996A - Ｌｅｄ光源ユニット、面状照明装置及び看板 - Google Patents

Abstract

【課題】 導光板を効率良く均一に面発光させることができ、導光板への組付けも容易なＬＥＤ光源ユニットの提供。
【解決手段】 一側が開放したケース５と、蓋体２０とを備え、ケース５内には複数のＬＥＤ４，４…が外側に向けて略円周状に配置してあり、ケース５と蓋体２０とで導光板２に形成した孔３１の周囲を挟むように導光板２に取付けられ、取付けたときにＬＥＤ４，４…が導光板２の孔３１の内側面３１ａと対向する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＬＥＤを使用した光源ユニットと、その光源ユニットを用いる面状照明装置及び看板に関する。

看板やサインの照明、液晶画面のバックライト等には、導光板を使用した面状照明装置が用いられている。従来の面状照明装置は、導光板の周囲四箇所のエッジのうちの一つエッジに対向して、ＬＥＤチップを細長い基板上に一列に配置した光源を設け、該エッジから光を入光させて導光板を面発光させている。この方式では、導光板の光源に近い方のエッジ部分で光が強く、光源から遠い方のエッジ部分で光が弱くなる傾向がある。また、導光板と光源とを別々に看板のフレーム等に取付けなければならず、組立てが面倒であった。さらに、導光板の大きさを変更する場合には、光源の長さも変更しなければならないため、サイズの変更に柔軟に対応することができない。

特許文献１には、導光板の中央部に円形の孔を形成し、円周状に配置したＬＥＤチップの光を孔の内側から周囲に向けて放射させて導光板を面発光させる照明装置が記載されている。この照明装置では、ＬＥＤを一列に配置したフレキシブルな基板をリング状に曲げ、これを導光板の厚み内に納まるように導光板の内周部に取付けなければならず、この取付け作業に手間が掛かる。また、導光板の孔の内側は発光しないため、看板や液晶画面のバックライト等に用いることができない。

再公表特許Ｗ０２００７／０２３８９１号公報

本発明は以上に述べた実情に鑑み、導光板を効率良く均一に面発光させることができ、導光板への組付けも容易なＬＥＤ光源ユニットと、これを使用した面状照明装置及び看板の提供を目的とする。

上記の課題を達成するために請求項１記載の発明によるＬＥＤ光源ユニットは、一側が開放したケースと、蓋体とを備え、ケース内には複数のＬＥＤが外側に向けて略円周状に配置してあり、ケースと蓋体とで導光板に形成した孔の周囲を挟むように導光板に取付けられ、取付けたときにＬＥＤが導光板の孔の内側面と対向することを特徴とする。

請求項２記載の発明によるＬＥＤ光源ユニットは、請求項１記載の発明の構成に加え、交流電流が流れるケーブルがケースに接続してあると共に、ケース内に交流電流を直流電流に変換してＬＥＤに供給する電源回路が内蔵してあることを特徴とする。

請求項３記載の発明によるＬＥＤ光源ユニットは、請求項２記載の発明の構成に加え、ケーブルは、入力側ケーブルと出力側ケーブルの２本であり、各ケーブルの先端部にコネクタが設けてあり、一のＬＥＤ光源ユニットの出力側ケーブルと他のＬＥＤ光源ユニットの入力側ケーブルとをコネクタで接続することによりＬＥＤ光源ユニット同士を連結自在としたことを特徴とする。

請求項４記載の発明によるＬＥＤ光源ユニットは、請求項１，２又は３記載の発明の構成に加え、ＬＥＤは、複数に分割された板状の基板に間隔をおいて取付けてあり、複数の基板が多角形を成すように配置してあることを特徴とする。

請求項５記載の発明によるＬＥＤ光源ユニットは、請求項１，２，３又は４記載の発明の構成に加え、ケース内には、円周状に配置されたＬＥＤの内側に別のＬＥＤが一側に向けて配置してあり、蓋体は透光性を有していることを特徴とする。

請求項６記載の発明によるＬＥＤ光源ユニットは、請求項１，２，３，４又は５記載の発明の構成に加え、ケースは、任意の設置場所に取付けるための取付部を有することを特徴とする。

請求項７記載の発明による面状照明装置は、外縁から離れた位置に孔を設けた導光板と、導光板の孔に取付けた請求項１〜６の何れかに記載のＬＥＤ光源ユニットとを備え、孔の内側から入光したＬＥＤの光により導光板が面発光することを特徴とする。

請求項８記載の発明による面状照明装置は、請求項７記載の発明の構成に加え、導光板は、外周縁部が傾斜面状に形成されていることを特徴とする。

請求項９記載の発明による看板は、請求項７又は８記載の面状照明装置を備えていることを特徴とする。

請求項１記載の発明によるＬＥＤ光源ユニットは、ケースと蓋体とで導光板に形成した孔の周囲を挟むようにして導光板に簡単に取付けでき、ケース内には複数のＬＥＤが外側に向けて略円周状に配置してあり、導光板に取付けたときにＬＥＤが導光板の孔の内側面と対向するため、孔の内側からＬＥＤの光が放射状に入光して導光板を効率良く均一に面発光させられる。

請求項２記載の発明によるＬＥＤ光源ユニットは、交流電流が流れるケーブルがケースに接続してあると共に、ケース内に交流電流を直流電流に変換してＬＥＤに供給する電源回路が内蔵してあるため、電源の設置場所を考慮する必要がなく、配線作業を省いてＬＥＤ光源ユニット及び照明装置の設置を容易化できる。

請求項３記載の発明によるＬＥＤ光源ユニットは、一のＬＥＤ光源ユニットの出力側ケーブルと他のＬＥＤ光源ユニットの入力側ケーブルとをコネクタで接続することによりＬＥＤ光源ユニット同士を簡単に連結することができ、しかも複数のＬＥＤ光源ユニット間で電圧降下による輝度ムラが生ずるのを防止できる。

請求項４記載の発明によるＬＥＤ光源ユニットは、ＬＥＤを取付ける基板を円弧状に曲げる必要がないため、組立てが容易になると共にコストダウンが図れる。

請求項５記載の発明によるＬＥＤ光源ユニットは、ケース内に、円周状に配置されたＬＥＤの内側に別のＬＥＤが一側に向けて配置してあり、蓋体は透光性を有しているため、導光板の孔の内側も光らせることができる。

請求項６記載の発明によるＬＥＤ光源ユニットは、ケースに任意の設置場所に取付けるための取付部を有するため、取付部を利用して任意の設置場所に簡単に取付けできる。

請求項７記載の発明による面状照明装置は、導光板の外縁から離れた位置に孔が設けてあり、ＬＥＤ光源ユニットのケース内に外側に向けて円周状に配置した複数のＬＥＤの光が孔の内側から放射状に入光することで、導光板を効率良く均一に面発光させることができる。ＬＥＤ光源ユニットは、ケースと蓋体とで導光板の孔の周囲を挟むようにして導光板に簡単に取付けできる。導光板の孔にＬＥＤ光源ユニットを設置することで、導光板のサイズや形状の変更に容易に対応できる。また、複数の面状照明装置を並べて配置して広い面積の照明を行うことも容易である。

請求項８記載の発明による面状照明装置は、導光板の外周縁部が傾斜面状に形成されていることで、外周縁部からも光が面外方向に放射されるため、導光板を複数並べて設置した場合に導光板同士の境界部に影が生ずるのを防止できる。

請求項９記載の発明による看板は、請求項７又は８記載の面状照明装置を使用しており、導光板に形成した孔にＬＥＤ光源ユニットが組み込まれているため、面状照明装置の設置が容易に行える。また、導光板の孔の内側から円周状に配置されたＬＥＤの光が放射状に入光することで、導光板を効率よく均一に面発光させられ、しかも看板のサイズや形状の変更に柔軟に対応できる。

（ａ）は本発明の面状照明装置の一実施形態を示す正面図であり、（ｂ）は同面状照明装置の側面図である。 図１の面状照明装置の背面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 ＬＥＤ光源ユニットの蓋体を取外した状態で、図１の面状照明装置の中央部を拡大して示す正面図である。 図１の面状照明装置の分解斜視図である。 ＬＥＤ光源ユニットの回路図である。 複数のＬＥＤ光源ユニットを連結した場合の回路のイメージ図である。 本発明の面状照明装置の使用状態の一例を示す斜視図であり、看板に内蔵した場合を示す。 本発明の面状照明装置の他の実施形態を示す正面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１〜図５は、本発明の面状照明装置１の一実施形態を示している。本面状照明装置１は、導光板２と、導光板２の中央部に取付けたＬＥＤ光源ユニット３とを備えており、ＬＥＤ光源ユニット３内に円周状に配置された複数のＬＥＤ４，４，…の光により導光板２が面発光するものである。

ＬＥＤ光源ユニット３は、ケース５と蓋体２０とを備えている。ケース５は、表側が開放した浅い有底筒状となっており、その内部には図４に示すように、複数の板状のＬＥＤ基板６ａ，６ｂが八角形を成すように配置してある。ＬＥＤ基板６ａ，６ｂは、外側面にＬＥＤ４を２つ間隔をおいて実装した２連のＬＥＤ基板６ａと、外側面にＬＥＤ４を３つ間隔をおいて実装した３連のＬＥＤ基板６ｂとがあって、これらが交互に配置してあり、これにより複数のＬＥＤ４，４，…が略円周状に配置され、ＬＥＤ４，４，…の光が周囲に向けて放射状に出射する。

さらにケース５内には、電源基板７が配置されている。電源基板７は、図４に示すように、八角形に形成され、表面に交流電流を直流電流に変換してＬＥＤに供給する電源回路８が実装してあると共に、中央部発光用のＬＥＤ９が間隔をおいて２つ実装してある。当該ＬＥＤ９は、導光板２と垂直方向に光を放射する。またケース５内には、図３に示すように、電源基板７の表面側を被うように光反射シート１０が設置してある。図２に示すように、ケース５の左右の側面には、交流電流が流れる入力側ケーブル１１ａと出力側ケーブル１１ｂがＯリング（図示省略）を介して水密状態で接続してある。入力側ケーブル１１ａと出力側ケーブル１１ｂの先端部には、それぞれ防水コネクタ１２ａ，１２ｂが設けてある。

ケース５の開放側縁部には、図３，５に示すように、導光板２の裏面に当接する円形のフランジ部１３が一体に設けてある。フランジ部１３には、取付ネジ１４が挿通される取付孔１５が、ＬＥＤ基板６ａ，６ｂにより構成される八角形の角部を中心から放射状に延長した位置にそれぞれ設けてある。フランジ部１３の取付孔１５，１５，…の内側にはＯリング溝１６が形成してあり、図３に示すように、このＯリング溝１６にＯリング１７を埋め込むことで、導光板２の裏面とケース５のフランジ部１３の間からの水の浸入を防止している。
ケース５の側面の４箇所には突部１８が周囲に突出して設けられ、突部１８の先端部には取付孔１９が貫通して設けてある。取付孔１９は、ＬＥＤ基板６ａ，６ｂにより構成される八角形の角部を中心から放射状に延長した位置に配置してある。

蓋体２０は、図１，５に示すように、乳白色の樹脂で略八角形の板状に形成してあり、透光性を有するものとなっている。蓋体２０の八箇所の角部の位置の裏面側には、取付ネジ１４がねじ込まれる雌ネジ孔２１がそれぞれ設けてある。雌ネジ孔２１，２１，…の内側にはＯリング溝２２が形成してあり、図３に示すように、このＯリング溝２２にＯリング２３を埋め込むことで、蓋体２０と導光板２の表面との間からの水の浸入を防止している。蓋体２０の裏面中央部には光拡散シート２４が貼り付けてある。なお、光拡散シート２４は省略することもできる。

図６は、ＬＥＤ光源ユニット３の回路図を示している。入力側ケーブル１１ａのコネクタ１２ａは接続用のコード４７（図７参照）を介して商用交流電源に接続され、入力側ケーブル１１ａが接続された入力端子２５に入力された交流電流は、ヒューズ２６と突入電流抑制用のパワーサーミスター２７を介してダイオードブリッジ２８へと入力され、ダイオードブリッジ２８により交流電流から直流電流へと変換され、ＬＥＤ定電流駆動回路２９により一定の直流電流に調整されてＬＥＤ４，４，…及びＬＥＤ９，９に供給され、ＬＥＤ４，４，…及びＬＥＤ９，９が点灯する。なお、ＬＥＤ４，４，…及びＬＥＤ９，９は、直列に繋いである。入力端子２５よりヒューズ２６、パワーサーミスター２７までの回路をそれぞれ分岐させて出力端子３０に接続し、出力端子３０に出力側ケーブル１１ｂを接続してあり、入力端子２５に入力された交流電流は、そのまま出力側ケーブル１１ｂに出力されるようになっている。

ＬＥＤ光源ユニット３は、図７に示すように、出力側ケーブル１１ｂの防水コネクタ１２ｂを他のＬＥＤ光源ユニット３の入力側ケーブル１１ａの防水コネクタ１２ａと接続することにより、複数のＬＥＤ光源ユニット３，３，…を順次連結できる。このように連結すると、複数のＬＥＤ光源ユニット３，３，…が並列に連結されることとなり、各ＬＥＤ光源ユニット３に交流電流が一定の電圧で供給されるため、ＬＥＤ光源ユニット３を多数連結した場合でも、複数のＬＥＤ光源ユニット３，３，…間で電圧降下による輝度ムラが生じない。

導光板２は、アクリル等の透明な樹脂で一辺の長さが２８０ｍｍの正方形の板状に形成されており、図４，５に示すように、導光板２の中央部には八角形の孔３１が貫通して設けてある。孔３１の周囲には、ケース５のフランジ部１３に形成された取付孔１５と同じ位置に取付孔３２が設けてある。
ＬＥＤ光源ユニット３は、図３，５に示すように、ケース５のフランジ部１３と蓋体２０とで導光板２の孔３１の周囲の部分を表裏から挟み、裏側からフランジ部１３及び導光板２の取付孔１５，３２を通して蓋体２０の雌ネジ孔２１に挿入した８本の取付ネジ１４により固定される。そうしてＬＥＤ光源ユニット３を導光板２に取付けると、図３，４に示すように、ケース５内に円周状に配置されたＬＥＤ４，４，…が導光板２の孔３１の内側面３１ａと僅かな隙間をあけて対向する。

図３に示すように、導光板２の裏面側には光反射板３３が設けてあり、導光板２の裏面と光反射板３３との間には光を散乱させるためのドット３４が印刷により多数分散して設けてある。ドット３４は、図１に示すように、導光板２の中央部から離れるにつれて大きくしてある。導光板２は、孔３１の内側からＬＥＤ４，４，…の光が周囲に向けて放射状に入光し、光は裏面側の光反射板３３とドット３４の作用により散乱反射して、導光板２の表面がムラなく均一に面発光する。
導光板２の表面側の外周縁部には、全周にわたって傾斜面３５が形成されている。また、図１（ｂ）に示すように、導光板２表側の中央部は平面部３６となっており、平面部３６から外周の傾斜面３５にかけて次第に板厚が薄くなるように緩やかに傾斜している。さらに図１（ａ）に示すように、導光板２の外周縁部にも取付孔３７が設けてあり、この取付孔３７はＬＥＤ基板６ａ，６ｂにより構成される八角形の角部を中心から放射状に延長した位置に設けてある。

以上に述べたように本面状照明装置１は、正方形の導光板２の中央部に孔３１を設け、孔３１の内側から円周状に配置されたＬＥＤ４，４，…の光が導光板２内に放射状に入光するようにしたので、導光板２の外周の一箇所の縁に沿ってＬＥＤ光源を配置した場合と比較すると、光源から導光板の縁までの距離が１／２になり且つ四周の縁までの距離が同じになるため、導光板２を少ないＬＥＤで効率よく均一に面発光させられる。また、設置する場所の状況に応じて導光板２を適宜カットすることも可能になる。さらに本面状照明装置１は、ＬＥＤ光源ユニット３のケース５内の電源基板７にもＬＥＤ９，９が導光板２に対して垂直に光を放射するように設けてあると共に、電源基板７を被うように光反射シート１０が設けられ、蓋体２０の裏面に光拡散シート２４が貼り付けてあり、蓋体２０は透光性を有しているため、導光板２の孔３１の内側の部分も均一に面発光する。
ＬＥＤ光源ユニット３は、ケース５と蓋体２０とで構成され、ケース５と蓋体２０とで導光板２の孔３１の周囲を挟み取付ネジ１４で固定することで、導光板２への取付が簡単に行える。しかも、ケース５と蓋体２０の導光板２との当接面にＯリング１７，２３を介在させてあるため、光源ユニット３内に水が浸入することがなく、清掃が簡単に行えると共に、雨のかかる場所での使用も可能である。導光板２の孔３１にＬＥＤ光源ユニット３が組み込まれていることで、面状照明装置１の取り扱いが容易になる。
またＬＥＤ光源ユニット３は、ケース５内に板状のＬＥＤ基板６ａ，６ｂを八角形を成すように配置したので、ＬＥＤ基板６ａ，６ｂを円弧状に曲げる必要がなく、ＬＥＤ基板６ａ，６ｂの設置が簡単に行えると共に、市販の２連のＬＥＤ基板６ａと３連のＬＥＤ基板６ｂが使用できるためコストダウンが図れる。
さらに、ＬＥＤ光源ユニット３に電源回路８を内蔵しているので、電源の設置場所を考慮する必要がなく、配線作業を別途行うこともなく、入力側ケーブル１１ａを通常のコンセントに接続するだけでＬＥＤ４，９が発光するため、使い勝手が良い。さらに本ＬＥＤ光源ユニット３には、交流電流を出力する出力側ケーブル１１ｂを備え、出力側ケーブル１１ｂを別のＬＥＤ光源ユニット３の入力側ケーブル１１ａと防水コネクタ１２ａ，１２ｂで接続することで、ＬＥＤ光源ユニット３同士を任意数簡単に連結することができ、そうして複数のＬＥＤ光源ユニット３を連結した場合にでも、各ＬＥＤ光源ユニット３に一定電圧の交流電流が供給されるため、複数のＬＥＤ光源ユニット３間で電圧降下による輝度ムラが生じない。
ＬＥＤ光源ユニット３の取付ネジ１４が挿通される取付孔３２が、ＬＥＤ基板６ａ，６ｂにより構成される八角形の角部を中心から放射状に延長した位置に設けてあるため、導光板２に取付孔３２を設けたことによる発光面の発光均一性低下を防止している。
さらに本面状照明装置１は、ＬＥＤ光源ユニット３のケース５及び導光板２の外周縁部に取付孔１９，３７を設けてあるため、これらの取付孔１９，３７を利用して看板のフレーム等に簡単に取付けることができる。これらの取付孔１９，３７も、ＬＥＤ基板６ａ，６ｂにより構成される八角形の角部を中心から放射状に延長した位置に設けてあるため、取付孔１９，３７を設けたことによる発光面の発光均一性低下を防止している。

図８は、上述の面状照明装置１の使用状態の一例であって、看板３８の照明に用いる場合を示している。この看板３８は、前面が開放した本体フレーム３９と、本体フレーム３９の前面を塞ぐ開閉式のカバー４０を有し、カバー４０には透光性を有するプラスチックで形成した表示板４１が取付けられている。表示板４１には、様々な広告４２等が表示される。本体フレーム３９内には、面状照明装置１が縦に２列、横に４列並べて設置してある。各面状照明装置１は、本体フレーム３９内に架設した横桟４３に、導光板２の周囲の取付孔３７を利用し、正面側からのネジ４４で取付けてある。なお、ＬＥＤ光源ユニット３のケース５に設けた取付孔１９を利用して、背面側からのネジで取付けることもできる。複数のＬＥＤ光源ユニット３は、出力側ケーブル１１ｂと入力ケーブル１１ａとを防水コネクタ１２ａ，１２ｂで接続して順次連結している。
この看板３８は、縦横に並べて配置した複数の導光板２，２，…が面発光することで、表示板４１全体が裏面側から均一に明るく照らされる。導光板２同士の間には若干隙間４５があるが、導光板２の外周縁部に傾斜面３５が設けてあることで、導光板２の外周縁部からも正面側に向けて光が出射されるため（図３参照）、導光板２同士の境界部に影ができるのを防ぐことができる。

図９は、本発明の面状照明装置１の他の実施形態を示している。導光板２は、先の実施形態のものよりも大型で、横寸法が縦寸法よりも大きい長方形となっている。導光板２には、縦横に所定の間隔をおいて孔３１が計６箇所設けてあり、各孔３１にＬＥＤ光源ユニット３を取付けている。導光板２の裏面側には、ドット３４を設ける代わりに直線状のキズ４６を縦横の格子状に形成することでＬＥＤの光を散乱反射させており、ＬＥＤ光源ユニット３から離れるにつれてキズ４６の間隔を密にすることで、導光板２がムラなく均一に面発光するようにしている。

本発明は以上に述べた実施形態に限定されない。ＬＥＤ基板の配置及び導光板の孔の形状は、八角形以外の多角形や、円形であってもよい。ただし八角形にすると、ＬＥＤを円周状に近い形で多数配置でき、導光板をムラなく面発光させられ、しかもコストの面でも有利である。導光板の形状や構造は任意である。ＬＥＤ光源ユニットは、ケースと蓋体の少なくとも一方を導光板に接着剤等により接着してもよい。面状照明装置の用途は看板に限定されるものではなく、例えば壁や天井に並べて設置して、壁や天井を一面発光させるような使い方もできる。

１ 面状照明装置
２ 導光板
３ ＬＥＤ光源ユニット
４ ＬＥＤ
５ ケース
６ａ，６ｂ ＬＥＤ基板（基板）
８ 電源回路
９ ＬＥＤ
１１ａ 入力側ケーブル（ケーブル）
１１ｂ 出力側ケーブル（ケーブル）
１２ａ，１２ｂ 防水コネクタ（コネクタ）
２０ 蓋体
３８ 看板

Claims (9)

1. 一側が開放したケースと、蓋体とを備え、ケース内には複数のＬＥＤが外側に向けて略円周状に配置してあり、ケースと蓋体とで導光板に形成した孔の周囲を挟むように導光板に取付けられ、取付けたときにＬＥＤが導光板の孔の内側面と対向することを特徴とするＬＥＤ光源ユニット。
2. 交流電流が流れるケーブルがケースに接続してあると共に、ケース内に交流電流を直流電流に変換してＬＥＤに供給する電源回路が内蔵してあることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ光源ユニット。
3. ケーブルは、入力側ケーブルと出力側ケーブルの２本であり、各ケーブルの先端部にコネクタが設けてあり、一のＬＥＤ光源ユニットの出力側ケーブルと他のＬＥＤ光源ユニットの入力側ケーブルとをコネクタで接続することによりＬＥＤ光源ユニット同士を連結自在としたことを特徴とする請求項２記載のＬＥＤ光源ユニット。
4. ＬＥＤは、複数に分割された板状の基板に間隔をおいて取付けてあり、複数の基板が多角形を成すように配置してあることを特徴とする請求項１，２又は３記載のＬＥＤ光源ユニット。
5. ケース内には、円周状に配置されたＬＥＤの内側に別のＬＥＤが一側に向けて配置してあり、蓋体は透光性を有していることを特徴とする請求項１，２，３又は４記載のＬＥＤ光源ユニット。
6. ケースは、任意の設置場所に取付けるための取付部を有することを特徴とする請求項１，２，３，４又は５記載のＬＥＤ光源ユニット。
7. 外縁から離れた位置に孔を設けた導光板と、導光板の孔に取付けた請求項１〜６の何れかに記載のＬＥＤ光源ユニットとを備え、孔の内側から入光したＬＥＤの光により導光板が面発光することを特徴とする面状照明装置。
8. 導光板は、外周縁部が傾斜面状に形成されていることを特徴とする請求項７記載の面状照明装置。
9. 請求項７又は８記載の面状照明装置を備えていることを特徴とする看板。

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