JP2000206912A - 発光パネル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 消費電力が少なく、しかも湿度が高い環境に
おいても耐久性が高い発光パネルを提供する。 【解決手段】 ベース１と、そのベース１に密着した金
属薄板製の基板７と、その基板７上に配列された多数の
発光素子８と、前記ベース１との間に空間Ｓをあけて配
置される透光性のカバー２と、ベース１とカバー２との
間に介在され、前記空間を外部に対して気密に維持する
ためのシール材１１と、発光素子８のＯＮ−ＯＦＦある
いは照度を制御する制御回路とを備えており、前記空間
Ｓに乾燥空気が充填されると共に、枠材３内に乾燥剤５
が収容されている発光パネルＡ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は発光パネルに関す
る。さらに詳しくは、発光ダイオードなどの発光素子を
利用した照明用あるいは表示用の発光パネルに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、自動車のハイマウント・スト
ップランプには、発光ダイオードを利用したランプが使
用されている。また、各種の表示パネルにおいても、多
数の発光ダイオードを配列して所定の文字やパターンを
表示するものが使用されている。他方、野菜のハウス栽
培などでは、栽培時期を調節して商品価値が高いときに
出荷できるようにするため、蛍光灯などの照明を植物に
当てて日照時間を延ばすことがある。とくに野菜の工場
栽培などでは、充分な栽培面積を確保するため、数段の
棚に栽培槽を積み上げ、各栽培槽に照明を当てて栽培す
ることが行われている。その場合、発光する光の波長が
比較的そろっていること、発熱量が比較的少ないことか
ら、発光ダイオード（ＬＥＤ）を多数配列したパネルを
植物の栽培用の照明器具として使用することも提案され
ている（特開平９−２７５７７９号公報など参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】蛍光灯などの伝統的な
照明器具の場合は、消費電力が大きく、そのためその電
気代が高くつくほか、発熱量が高いので冷房装置の消費
電力も大きくなる。他方、発光ダイオードを用いたパネ
ルの場合は、使用環境の湿度が高い場合は劣化しやす
く、耐久性が劣る問題がある。本発明は、消費電力が少
なく、しかも湿度が高い環境においても耐久性が高い、
発光パネルを提供することを技術課題としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の発光パネルは、
ベースと、そのベース上に設けられる基板と、その基板
上に配列された多数個の発光素子と、前記ベースとの間
に空間をあけて配置される透光性のカバーと、ベースと
カバーとの間に介在され、前記空間を外部に対して気密
に維持するためのシール材と、前記発光素子の制御回路
とを備えていることを特徴としている。このような発光
パネルでは、ベースとカバーの間に枠体を介在し、その
枠体の周囲に前記シール材を充填するのが好ましい。さ
らに前記空間に乾燥ガスを充填すると共に、枠体内に乾
燥剤および（または）脱酸素剤を収容するのが好まし
い。また前記基板に発光素子用の制御回路をプリント配
線するのが好ましく、その場合は発光素子用の制御回路
が、多数の正極線と、それらの正極線と導通がない状態
で交差するように配置される負極線と、正極線と負極線
の交差部に配置され、両者に接続される発光素子とから
マトリックス状に形成されているものが好ましい。

【０００５】

【作用および発明の効果】本発明の発光パネルは、発光
素子を光源としているので、蛍光灯などの伝統的な光源
に比して、使用電力が少なくて済む。また、発熱量が少
ないため、冷房設備の使用電力が少ない。さらに特定の
波長の発光素子を選択することにより、目的に適する発
光パネルを構成することができる。

【０００６】発光素子は、ベースと透光性を有するカバ
ーの間の空間に収容されており、その空間はシール材に
より気密にされているので、外部から湿気が浸入しな
い。そのため、発光素子の湿気による劣化が少なく、耐
久性が高い。なお空間が密封されていることから、発光
に伴う熱が蓄積しがちであるが、発光に伴う発熱はベー
スを通して外部に放散される。そのため、空間内の熱の
蓄積が比較的少ない。

【０００７】前記ベースとカバーの間に枠体を介在し、
その枠体の周囲にシール材を充填した発光パネルにおい
ては、ベースとカバーの間隔を正確に維持しやすく、強
度も高い。さらにシール材は枠体とベースおよびカバー
の隙間をシールするだけであるので、シール効果が高
い。前記空間に乾燥ガスを充填すると共に、枠体内に乾
燥剤および（または）脱酸素剤を充填した発光パネル
は、空間内に含まれる湿気および（または）酸素もきわ
めて少ない。そのため、発光ダイオードは湿気および
（または）酸素による劣化から保護される。

【０００８】前記基板に発光素子用の制御回路をプリン
ト配線した発光パネルは、発光素子が多い場合でも、製
造が容易である。また、前記マトリックス状のパターン
の制御回路を設けた発光パネルの場合は、特定の発光素
子の点灯／消灯を任意に制御することができる。そのた
め、全体の照度を均一にしたり、所定の照明パターンで
照明したり、表示したりすることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】つぎに図面を参照しながら本発明
の発光パネルの実施形態を説明する。図１は本発明の発
光パネルの一実施形態を示す要部断面図、図２はその発
光パネルの全体を示す一部切り欠き斜視図、図３はその
発光パネルの制御回路の一実施形態を示す電気回路図、
図４ａ、図４ｂおよび図４ｃはそれぞれ発光パネルの制
御回路の他の実施形態を示す電気回路図、図５は本発明
の発光パネルを使用した表示パネルの一実施形態を示す
斜視図、図６は本発明の発光パネルを使用した栽培棚の
一実施形態を示す斜視図、図７および図８はそれぞれ本
発明の発光パネルの他の実施形態を示す断面図である。

【００１０】図１および図２に示す発光パネルＡは、ア
ルミニウムなどの熱伝導率が高い金属板からなるベース
１と、そのベース１と対向するように、間隔Ｈだけあけ
て配置されたガラス板製のカバー２とを備えている。ベ
ース１およびカバー２はそれぞれ矩形状であり、両者の
間には枠材３が介在されている。枠材３はたとえば金属
薄板を断面Ｃ字状に折り曲げて角パイプ状にしたもので
あり、内側に端部同士の合わせ目４がある。枠材３の内
部には、乾燥剤５が充填されている。脱酸素剤を一緒に
充填してもよい。なお枠材３は合成樹脂製であってもよ
い。

【００１１】ベース１とカバー２の大きさはとくに限定
されず、一辺が１０ｃｍ程度のものから５ｍ程度のもの
まで、種々の大きさのものを使用しうる。しかし組立や
運送の容易さ、および効率のよさから、一辺５０ｃｍ〜
２ｍ程度、とくに１ｍ程度のものが好ましい。また長方
形状のものや帯状のものも使用しうる。ベース１の厚さ
は０．３〜３ｍｍ程度のものが好ましい。カバー２の厚
さは１〜５ｍｍ程度のものが好ましい。またベース１と
カバー２の間隔Ｈは、パネルの大きさによっても異なる
が、３〜２０ｍｍ程度が好ましく、とくに５〜１０ｍｍ
程度が一層好ましい。

【００１２】前記ベース１の内面側には、アルミニウム
薄板製などの基板７の表面に多数の発光ダイオードなど
の発光素子８を配列した発光ユニット９が配列されてい
る。基板７はベース１に対し、熱伝導製が高いように、
ロウ付けなどで密着固定されている。基板７には多数の
凹部１０が形成され、各凹部１０に発光素子８を動かな
いように収容している。この凹部１０の内面は、反射面
としても機能する。発光素子８の種類はとくに限定され
ないが、通常は発光ダイオードが用いられる。植物の栽
培用に用いる場合は、植物の光合成反応にもっとも利用
効率が高い、ピーク波長が６００ｎｍの赤色光が好まし
い。基板７には発光素子８の配線をプリント配線などで
直列あるいは並列の配線パターンや、後述するマトリッ
クス状の配線パターンで形成することができる。ただし
別個に線をつなぐなどで配線してもよい。各基板７同士
の配線は、互いに接続した上で、発光パネルＡのコーナ
ー部分などから外部に出し、後述するシーラントなどで
密封する。

【００１３】ベース１とカバー２の間の空間Ｓには、乾
燥空気などの乾燥ガスが充填されている。枠材３の周囲
には、シリコーンシーラントなどのシール材１１が充填
されて、ベース１とカバー２の間の空間Ｓを密封してい
る。空間Ｓに乾燥空気を充填する方法は、たとえばベー
ス１、乾燥剤５入りの枠材３、カバー２などを乾燥室内
で組み立てるだけでよい。また、通常の空気であって
も、合わせ目４を通した乾燥剤５の作用で自然に乾燥空
気となる。窒素などの不活性ガスを充填する場合は、一
方から内部の空気を抜きながら、他方から窒素を充填す
るなどの方法で充填しうる。枠材３とベース１あるいは
カバー２とは、たとえば両面テープなどで仮付けしてお
き、シール材１１を充填することにより、全体を一体化
すればよい。

【００１４】図３は多数の発光素子を発光させるための
の電気回路の一実施形態を示している。符号１、２、３
・・・・は正極線であり、符号ａ、ｂ、ｃ、ｄ・・・・は負極線
を示している。正極線１、２、３・・・ と負極線ａ、ｂ、
ｃ・・・ とは、格子状に交差してマトリックス回路１２を
構成しており、それぞれの交差部に発光素子１ａ、１
ｂ、１ｃ・・・ 、２ａ、２ｂ、２ｃ・・・・・ などを配置して
いる。そして図示しない制御部で発生させた信号に基づ
き、所定の正極線に選択的に電圧が加えられ、所定の負
極線がアースされる。それにより稼働中の正極線と負極
線が交差している部位の発光素子のみが発光する。さら
に正極線の電圧を任意に選択することにより、特定の部
位の発光素子の照度を高めたり、低くしたりすることも
可能である。それにより、文字や特定のパターンの模様
などを表示することができる。

【００１５】さらに仮に所定の範囲の発光素子が湿度や
温度により劣化して、照度が低下したとき、それらの発
光素子のみ照度を上昇させて、全体の照度の均一化を図
ることもできる。その場合は数カ所に特定の範囲の照度
を検出するフォトトランジスタなどを利用したセンサを
設けると共に、それらのセンサの出力値に基づいて各正
極線に適切な電圧をもたらす演算回路、たとえば中央処
理装置（マイクロプロセッサ）などを利用し、常時均一
な照度を得るためのフィードバック制御回路を構成す
る。それにより発光パネル全体として、ほぼ均一な照度
を確保することができる。また、たとえば植物栽培用の
発光パネルの場合は、植物体がある部位ないしその近辺
の照度をとくにあげるなど、細かな制御を行うこともで
きる。

【００１６】なお、それほど正確な照度の管理が不要な
場合は、図４ａの従来公知の直列回路１３を採用するこ
ともできる。なお図３ａの符号１４は直流電源であり、
１５はヒューズであり、８は発光ダイオードなどの発光
素子である。このような直列回路１３は配線の長さが短
く、プリントパターンがシンプルである。ただし１個の
発光素子８の導通が不良になったとき、発光パネル全
体、あるいは発光ユニット全体が消える。また、図４ｂ
のような並列回路１６も採用しうる。この並列回路１６
の場合は、１個の発光素子８の導通が不良になっても、
他の発光素子に影響が及ばない。また図４ｃのように、
マトリックス状に配列した発光素子８の１個ごとに制御
線１７を接続し、それらの制御線を個別にＯＮ−ＯＦＦ
制御や照度の制御をするようにしてもよい。この場合も
マイクロコンピュータなどを利用して全体の照度を均一
にしたり、ブロックごとに照度を変化させるなど、細か
い制御を行うことができる。

【００１７】上記のように構成される発光パネルＡは、
たとえば図５に示すブレーキランプのような表示パネル
１８に単独で、あるいは複数枚のパネルＡを組み合わせ
て採用することができる。なお符号１９は制御部であ
る。このような表示パネル１８は湿度が高い環境におい
ても発光素子８が密閉されているので、劣化が少ない。
さらに発光素子８が生じる熱はベース１により効率的に
放散されるので、パネル内に熱が蓄積されない。そのた
め発光素子８の耐久性が向上し、表示パネル１８は長期
間にわたって安定して作動する。

【００１８】また上記の発光パネルＡは、図６に示すよ
うに、植物栽培用の照明パネルとしても採用することが
できる。その場合、積層棚２１の各棚２２の上側に発光
パネルＡを配置し、各棚２２に栽培しようとする植物の
栽培槽２３などを配列する。それにより発光素子８の光
が植物に照射され、水分や栄養分の供給、温度管理など
と相まって植物の生育を促し、効率的に収穫することが
できる。このような植物栽培用の照明パネルとして利用
する場合は、栽培槽２３などが配置されている積層棚２
１を設置した室内は湿度が高い。しかし図２のように、
発光素子８はベース１とカバー２の間に密封されてお
り、その内部は乾燥剤５で湿度がきわめて低いので、発
光素子８は湿気による劣化から保護される。また発光素
子８は従来の蛍光灯などよりは発熱量が少ないが、ある
程度は発光に伴って発熱し、発光パネルＡ内に熱が蓄積
する。しかしベース１の熱伝導製が高いので、熱は効率
的に発光パネルＡの上面側から外部に放熱される。その
ため発光素子８は熱による劣化からも保護される。

【００１９】図２の発光パネルＡのベース１には、想像
線２５で示すように、放熱用のフィンを取り付けるよう
にしてもよい。このフィン２５はたとえばアルミニウム
などの熱伝導性が高い金属薄板をＣ字状に折り曲げたも
のなどで製造しうる。フィン２５には送風機などで空気
を送るのが好ましい。

【００２０】図７に示す発光パネルＢでは、乾燥剤を充
填した枠材に代えて、合成樹脂製の枠材２６を用いてい
る。したがってカバー２側からベース１側への熱伝導が
少ない。さらにこの発光パネルＢでは、ベース１の上面
に冷却水などの冷媒を通すための配管２７を密着配置し
ている。代替フロンなどのフロン系の冷媒やアルコール
などの冷媒を用いてもよく、冷風を配管２７またはダク
ト内に通すようにしてもよい。また、発光素子８を配置
した基板７には凹部を設けず、平坦にしている。そのた
め、基板７からベース１への熱伝導性が一層高い。この
ようにカバー２からベース１への熱伝導を少なくし、発
光素子８の熱の放散性を高め、冷媒用の配管２７を設け
て強制的にベース１を冷却することにより、発光素子８
の温度管理を一層確実に行うことができる。発光素子８
は通常はできるだけ低温に維持するのが好ましく、それ
により効率を高くすることができる。なお図６の棚２２
をパイプ製とする場合は、そのパイプを利用して配管２
７に冷媒を流すことができる。

【００２１】図８の発光パネルＣでは、発光素子８を直
接ベース１に取り付けている。また枠材などの、ベース
１とカバー２の間に介在する枠材を省略しており、単に
シール材１１で両者の間隔を維持するようにしている。
比較的小型の発光パネルでは、このようにベースや枠材
を省略することもできる。なお発光素子には、発光ダイ
オードのほか、半導体レーザーなど、発光性を有する各
種半導体が含まれる。

【００２２】図１〜２、図７〜８の実施形態では、ベー
ス１とカバー２の間の空間Ｓに乾燥空気を充填している
が、それに代えて、たとえば窒素ガス、アルゴンガスな
どの不活性ガスを充填してもよい。その場合は発光素子
の酸化による劣化が低減する。その場合、また、空間Ｓ
をたとえば０〜０．３ata 程度の真空状態にしてもよ
い。その場合は酸素による劣化や湿気による劣化が少な
くなるほか、カバー２側からの対流による熱伝導も少な
くなる。発光素子８は通常のようにボンディングを含め
てエポキシ樹脂などの封止材で封止してもよい。しかし
空間Ｓに窒素ガスなどの不活性ガスを封入したり、真空
状態にしている場合は、封止剤は不要であり、むしろな
い方が発光素子８の耐久性が向上する場合がある。

【００２３】前述の発光パネルＡ〜Ｃでは、いずれも下
面側にガラス板製のカバー２を採用しているが、アクリ
ル板などの透明な合成樹脂板や、ガラスや合成樹脂板と
合成樹脂フィルムの積層体などのカバーを用いることも
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の発光パネルの一実施形態を示す要部
断面図である。

【図２】 その発光パネルの全体を示す一部切り欠き斜
視図である。

【図３】 その発光パネルの制御回路の一実施形態を示
す電気回路図である。

【図４】 図４ａ、図４ｂおよび４ｃはそれぞれ発光パ
ネルの制御回路の他の実施形態を示す電気回路図であ
る。

【図５】 本発明の発光パネルを使用した表示パネルの
一実施形態を示す斜視図である。

【図６】 本発明の発光パネルを使用した栽培棚の一実
施形態を示す斜視図である。

【図７】 本発明の発光パネルの他の実施形態を示す断
面図である。

【図８】 本発明の発光パネルの他の実施形態を示す断
面図である。

【符号の説明】

Ａ 発光パネル １ ベース ２ カバー ３ 枠材 ５ 乾燥剤 ７ 基板 ８ 発光素子 ９ 発光ユニット １０ 凹部 １１ シール材 Ｈ 間隔 Ｓ 空間 １ａ、１ｂ・・・ 、２ａ、２ｂ・・・ 発光素子 １２ マトリックス回路 １３ 直列回路 １４ 電源 １６ 並列回路 １７ 制御線 １８ 表示パネル １９ 制御部 ２１ 積層棚 ２２ 棚 ２３ 栽培槽 ２６ 枠材 ２７ 配管 Ｂ 発光パネル Ｃ 発光パネル

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベースと、そのベース上に設けられる基
   板と、その基板上に配列された多数個の発光素子と、前
   記ベースとの間に空間をあけて配置される透光性のカバ
   ーと、ベースとカバーとの間に介在され、前記空間を外
   部に対して気密に維持するためのシール材と、前記発光
   素子の制御回路とを備えている発光パネル。
2. 【請求項２】 ベースとカバーの間に枠体が介在されて
   おり、その枠体の周囲に前記シール材が充填されている
   請求項１記載の発光パネル。
3. 【請求項３】 前記空間に乾燥ガスが充填されると共
   に、枠体内に乾燥剤および（または）脱酸素剤が収容さ
   れている請求項１記載の発光パネル。
4. 【請求項４】 前記基板に発光素子用の制御回路がプリ
   ント配線されている請求項１記載の発光パネル。
5. 【請求項５】 前記発光素子用の制御回路が、多数の正
   極線と、それらの正極線と導通がない状態で交差するよ
   うに配置される負極線と、正極線と負極線の交差部に配
   置され、両者に接続される発光素子とからマトリックス
   状に形成されている請求項４記載の発光パネル。