JP2003084693A

JP2003084693A - 面発光構造

Info

Publication number: JP2003084693A
Application number: JP2001279644A
Authority: JP
Inventors: Taemi Kawabe; 妙美川辺; Akihiro Fujita; 晃弘藤田
Original assignee: EZ BRIGHT Corp
Current assignee: EZ BRIGHT Corp
Priority date: 2001-09-14
Filing date: 2001-09-14
Publication date: 2003-03-19

Abstract

(57)【要約】【課題】低消費電力、低発熱、及びメンテナンス
フリーの信頼性という数々の利点を有するＬＥＤを利用
して、該ＬＥＤの点光源を面光源化し、避難誘導路の表
示灯等各種分野への応用が可能となる面発光構造を提供
すること。【解決手段】４００〜２８０ｎｍの波長の紫外線を発
するＬＥＤ１と、該ＬＥＤ１が発する紫外線により励起
可能に配置された蛍光体又は蓄光体を含む樹脂、ガラ
ス、フィルム、紙、繊維、又は布からなる面発光体２と
を組み合わせた面発光構造。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、微弱電力で発光
する紫外線発光ＬＥＤを用いて、蛍光体や蓄光体を励起
発光させる面発光構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＬＥＤ（発光ダイオード）は白熱電球に
比較して、低消費電力、低発熱という特徴があり、更
に、半永久的に使用できるというメンテナンス性につい
ても優れた光源であり、従来より、各種分野、特に電力
を大量に消費できない部分や発光に伴う発熱を嫌う部分
で用いられていた。

【０００３】また、ＬＥＤはその発光の反応性にも優れ
ており、車のバックライトやブレーキランプの代用とし
ても使用されてきている。

【０００４】更に、最近は赤色、緑色、青色の３原色と
共に、紫外線発光ＬＥＤも開発され、これらＬＥＤの用
途は無限に広がってきている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ＬＥＤは発光
する光源部分が小さいため、点光源で十分な部分におい
ては代用可能であるが、ある程度の光源面積が必要な面
光源としての代用は難しかった。

【０００６】ＬＥＤを用いて面光源とするにはＬＥＤを
縦横に多数並べる方法もあるが、光源の面積によって
は、必要なＬＥＤの数が膨大となり、コストが上がり、
また低消費電力というＬＥＤの利点も相殺されることに
なる。

【０００７】そのため、危険表示や信号用の各種信号
灯、又は非常時の避難誘導路の案内に用いられる非常灯
・避難誘導灯や誘導ブロックの光源等、高い視認性が要
求される面光源にはＬＥＤの導入はなかなか進まなかっ
た。

【０００８】また、地震、火災など非常時においては同
時に停電することが多く、ＬＥＤをもってしても停電時
の非常用バッテリーを別途用意しないと、停電時に有効
に人間を避難させる系統だった誘導サインが無くなるた
めに人身保護が十分にできていないという問題があっ
た。

【０００９】この発明は、上記のような課題を解決し、
ＬＥＤの持つ低消費電力、低発熱、及び信頼性（メンテ
ナンス性）をそのままに、面光源とすることで、各種分
野への応用が可能な面発光構造を提供することを課題と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記のような課題を解決
するため、発明者は鋭意研究の結果、紫外線を発光する
ＬＥＤを用いて、この紫外線により蛍光体や蓄光体を励
起させることにより、ＬＥＤの光源を面発光する光源と
することに至った。

【００１１】即ち、請求項１の発明は、４００〜２８０
ｎｍの波長の紫外線を発するＬＥＤと、該ＬＥＤが発す
る紫外線により励起可能に配置された蛍光体又は蓄光体
を含む面発光体との組み合わせからなる面発光構造であ
る。

【００１２】また、請求項２の発明は、面発光体が、蛍
光体若しくは蓄光体を含有する樹脂、ガラス、フィル
ム、紙、繊維、又は布からなる請求項１記載の面発光構
造である。

【００１３】また、請求項３の発明は、面発光体が、蛍
光体若しくは蓄光体を含有する塗料が塗布された樹脂、
ガラス、フィルム、紙、繊維、又は布からなる請求項１
記載の面発光構造である。

【００１４】また、請求項４の発明は、ＬＥＤの光軸が
面発光体の中心部と直交する状態で配置された請求項１
乃至３記載の面発光体構造である。

【００１５】ここで、４００〜２８０ｎｍの波長の紫外
線を発するＬＥＤ（以下、紫外線ＬＥＤという）は、高
エネルギーの紫外線の発光により、蛍光体や蓄光体を励
起させるもので、特に３５５ｎｍ以下の波長の紫外線を
発光するＬＥＤが効果的である。

【００１６】蛍光体とは、光エネルギーが当たることに
より基底状態から励起状態へエネルギーが高まり、励起
状態から基底状態へ戻る際にそのエネルギーで発光する
ものであり、良く知られているものに、蛍光灯のガラス
内側に塗布してあるものがある。

【００１７】一方、蓄光体とは、蛍光体と同様、光エネ
ルギーが当たることにより基底状態から励起状態へエネ
ルギーが高まり、励起状態から基底状態へ戻る際にその
エネルギーで発光するものであるが、励起（蓄光）状態
から基底状態へ戻るのが比較的長時間のため、暗所で長
時間りん光（残光）を発光する性質を持ったものであ
り、腕時計の文字盤等の塗料に用いられている。

【００１８】なお、上記のように蛍光体と蓄光体の発光
の原理は同じであるが、励起（蓄光）状態から基底状態
へ戻る時間が瞬時のものを蛍光体、長時間のものを蓄光
体としておく。

【００１９】これら、蛍光体及び蓄光体は、樹脂、ガラ
ス、フィルム、紙、繊維、又は布の中に直接含有される
か、或いは塗料に含有されて樹脂、ガラス、フィルム、
紙、繊維、又は布に塗布されることにより面発光体を形
成する。

【００２０】面発光体の形状は、平面或いは曲面であ
り、またその形状は円形状、楕円形状、長方形、正方
形、多角形いずれの形状であってもかまわないが、面全
体が均一に発光するように、紫外線ＬＥＤの光軸が面発
光体の中心部と直交する状態で配置するのが好ましい。

【００２１】これらの面発光構造によれば、紫外線ＬＥ
Ｄの有する低消費電力、低発熱、及び信頼性（メンテナ
ンス性）をそのままに、紫外線ＬＥＤが発する紫外線に
より蛍光体や蓄光体を励起させて発光させることによっ
て、面発光する光源とすることができる。

【００２２】また、紫外線は本来、人体に有害な影響を
与えることがあるが、４００〜２８０ｎｍの紫外線は人
体への影響が少ないとされている、しかしこの発明のよ
うに、紫外線を蛍光体や蓄光体からなる発光体を光源と
することで、紫外線の放出を抑え、一層安全性を向上さ
せることができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の面発光構造の基
本的構造を、図１及び図２に基づいて説明する。

【００２４】図１に示す３つのタイプ（Ａ），（Ｂ），
（Ｃ）の面発光構造は、紫外線ＬＥＤ１と、面発光体２
の組み合わせからなり、これらは紫外線ＬＥＤ１の光軸
が面発光体２の中心部と直交する状態で配置されてい
る。

【００２５】面発光体２は、蓄光体を含有する樹脂から
なる蓄光層３と、光拡散効果を有する樹脂からなる拡散
層４の２重構造としてある。

【００２６】（Ａ）のタイプは紫外線ＬＥＤ１が拡散層
４の内部に埋め込まれており、（Ｂ）のタイプは紫外線
ＬＥＤ１が拡散層４に接したもので、（Ｃ）は紫外線Ｌ
ＥＤ１と面発光体２が少し離れて配置され、ＬＥＤの放
射角を拡大させるため鏡５を用いて紫外線ＬＥＤの発す
る紫外線を拡散させている。

【００２７】面発光体２の発光の照度は、（Ａ）が一番
強いが、面発光体２の中央部と周辺部のムラが生じやす
くなり、（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）の順に面発光体２の全体が
均一になってゆく。

【００２８】図２（Ａ），（Ｂ）に示す構造では、面発
光体２が曲面を有しており、紫外線ＬＥＤ１は、その発
光部分のみが突出した状態で基板６内に埋め込まれ、基
板６の紫外線ＬＥＤ１が突出した側の面を覆うように略
半球状のガラスからなる面発光体２が取り囲んでいる。

【００２９】（Ａ）のタイプのものは、ガラス製の面発
光体２の内側に、蛍光塗料を塗布することで蛍光層７を
形成しており、（Ｂ）のタイプのものは（Ａ）の蛍光塗
料を塗布した上に光拡散シートを貼ることで、蛍光層７
と拡散層４との２重構造としている。

【００３０】これらは光輝度で視認性の高い信号灯とし
て用いることができる。

【００３１】なお、上記図１及び図２に示す例におい
て、それぞれ図１の蓄光層３を蛍光層７に、図２の蛍光
層７を蓄光層３とすることができる。

【００３２】

【実施例】以下、この発明の面発光構造を用いた実施例
を説明する。

【００３３】図３は、この発明の面発光構造を用いた、
非常時の避難誘導に用いる表示灯を示すものであり、表
示灯８の側面に設けた面発光体２により内部を照らして
避難誘導路を表示するようになっている。

【００３４】電源部は、小型バッテリー９と太陽電池１
０とからなり、通常時は太陽電池によりパッテリー９の
自然放電分を充電しておき、非常時にはバッテリー９よ
り紫外線ＬＥＤ１に通電させ、面発光体２を発光させ
る。

【００３５】紫外線ＬＥＤ１は消費電力が少なく、バッ
テリー９の小型化や表示時間の長期化が図れ、特に面発
光体２に蓄光体を用いたものは、万が一バッテリーが放
電してしまっても、暫くの間は面発光体２が発光し、人
々の避難誘導を助けることになる。

【００３６】図４は、この発明の面発光構造を用いた、
夜間や薄暗い曇天時に発光することにより視認性を良く
した点字ブロック１１や誘導ブロック１２への応用を示
すものである。

【００３７】点字ブロック１１や誘導ブロック１２は、
その上面部の一部又は全部が、透明樹脂内部に蛍光体
（又は蓄光体）を含有させた面発光体となっており、ま
た、点字ブロック１１や誘導ブロック１２の内部には紫
外線ＬＥＤ１を内蔵してある。

【００３８】これら紫外線ＬＥＤ１の電源は小型バッテ
リー９と太陽電池１０とからなり、昼間は太陽電池によ
り紫外線ＬＥＤ１に通電すると共にバッテリー９を充電
状態にさせておき、夜間や曇天時にはバッテリー９より
紫外線ＬＥＤ１に通電させ、点字ブロック１１や誘導ブ
ロック１２の上面の面発光体２を発光させる。

【００３９】このような点字ブロック１１や誘導ブロッ
ク１２であれば、視認性がより高められ、また、夜間や
曇天時に暗い足下を照らし安全性を高めたり、道路の装
飾性をも高めることになる。

【００４０】図５は、この発明の面発光構造を用いた航
行用安全ブイ１３を示すものであり、航行用安全ブイ１
３は、透明性を有するその筐体全体にわたって内側から
蓄光体を含む塗料が塗布され、筐体全体が面発光体２を
形成し、筐体内部には紫外線ＬＥＤ１が複数個収納され
ている。

【００４１】尚、海面下には錘１４があり海面上でのブ
イの姿勢を保っている。

【００４２】紫外線ＬＥＤ１の電源は小型バッテリー９
と太陽電池１０とからなり、昼間は太陽電池により紫外
線ＬＥＤ１に通電すると共にバッテリー９を充電状態に
させておき、夜間や曇天時にはバッテリー９より紫外線
ＬＥＤ１に通電させ、航行用安全ブイ１３全体を面発光
体２として発光させ、２４時間にわたって船の航行の安
全を図る。

【００４３】上記の構成により、太陽電池１０による通
電及び充電により、バッテリー９への所定間隔での充電
が不要なメンテナンスフリーとなるが、太陽電池１０に
代えて、風力発電機又は波力発電機等を用いてもよい。

【００４４】以上、この発明の実施例について述べた
が、この発明は上記の実施例に限られることなく、低消
費電力、低発熱、高信頼性を利用して、広告灯、各種信
号灯など種々の面発光体へ応用することができる。

【００４５】

【発明の効果】以上のように、この発明の面発光構造に
よれば、従来の蛍光灯に比較して消費電力を１／２００
〜１／１０００に低減させることが可能となり、低エネ
ルギー消費時代の需要に十分応えられる製品が提供でき
る。

【００４６】また、紫外線発光ＬＥＤや蛍光体又は蓄光
体からなる面発光体は半永久的に使用可能であり、メン
テナンス性に優れ、信頼性も高いものとなる。

【００４７】更に、紫外線ＬＥＤの発する紫外線を蛍光
体や蓄光体の励起に用い、面発光させるのは蛍光体や蓄
光体であるので、紫外線ＬＥＤの使用による人体への影
響は軽減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、この発明の面発光
構造を示す正面断面図である。

【図２】（Ａ），（Ｂ）は、この発明の面発光構造を示
す正面断面図である。

【図３】この発明の面発光構造を用いた、非常時の避難
誘導に用いる表示灯を示す図である。

【図４】この発明の面発光構造を用いた、点字ブロック
や誘導ブロックを示す図である。

【図５】この発明の面発光構造を用いた、航行用安全ブ
イを示す図である。

【符号の説明】

１紫外線ＬＥＤ２面発光体３蓄光層４拡散層５鏡６基板７蛍光層８表示灯９小型バッテリー１０太陽電池１１点字ブロック１２誘導ブロック１３航行用安全ブイ１４錘

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】４００〜２８０ｎｍの波長の紫外線を発
するＬＥＤと、該ＬＥＤが発する紫外線により励起可能
に配置された蛍光体又は蓄光体を含む面発光体との組み
合わせからなることを特徴とする面発光構造。
【請求項２】面発光体が、蛍光体若しくは蓄光体を含
有する樹脂、ガラス、フィルム、紙、繊維、又は布から
なる請求項１記載の面発光構造。
【請求項３】面発光体が、蛍光体若しくは蓄光体を含
有する塗料が塗布された樹脂、ガラス、フィルム、紙、
繊維、又は布からなる請求項１記載の面発光構造。
【請求項４】ＬＥＤの光軸が面発光体の中心部と直交
する状態で配置された請求項１乃至３記載の面発光体構
造。