JP2004325604A

JP2004325604A - 表示器

Info

Publication number: JP2004325604A
Application number: JP2003117687A
Authority: JP
Inventors: Ryoji Yokoya; 良二横谷; Masao Yamaguchi; 昌男山口
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2003-04-22
Filing date: 2003-04-22
Publication date: 2004-11-18

Abstract

【課題】実装基板が外的な力を受けにくい状態で、ＬＥＤ素子が発生する熱を、より効率よく外部に放熱することのできる表示器を提供すること。
【解決手段】ＬＥＤ素子８からの光を導光するとともに導光した光を前面に放射する導光板９と、導光板９の前面に設けられた表示パネル１０と、を有し、導光板９及び表示パネル１０を収納する筐体の一部である表示器本体１内にＬＥＤ素子８が実装された実装基板３を収納し、実装基板３と筐体の一部である表示ユニット２に熱的に接続する放熱板７を設けている。表示器本体１は、略長方体の箱体であって、その内部には、実装基板３、電源４、非常用電源５、表示ユニット２を係止する表示ユニットホルダー６、及び実装基板３に接続される放熱板７が設けられている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示器、特に導光板を備える表示器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の表示器の従来例として、特開２００２−２１６５２５号公報に示されるものがある。このものは、透光性板材からなり伝搬光の一部を拡散させる拡散パタンを有する導光板と、導光板の一端部に配された複数のチップ型ＬＥＤからなる光源部とを有す面照明装置において、チップ型ＬＥＤがサイド発光タイプであって、絶縁性を有する、もしくは絶縁層を表面に形成した高熱伝導性材料からなる回路基板に、実装されるように構成したものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２１６５２５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例においては、上記回路基板に相当すると考えられる絶縁金属基板の絶縁層へ拡散した熱は、速やかにその下に続く金属基板へと伝わる。金属基板へ伝わった熱は、絶縁層と反対側の外気と接している面より放熱される。
【０００５】
しかしながら、回路部品が実装された基板を外気と接するようにした場合には、基板に直接、外的な力がかかり易く、基板にかかった力は、回路部品を実装するハンダ等に劣化を引き起こすことが懸念される。
【０００６】
本発明は、かかる事由に鑑みてなしたものであり、その目的とするところは、実装基板が外的な力を受けにくい状態で、ＬＥＤ素子が発生する熱を、より効率よく外部に放熱することのできる表示器を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、ＬＥＤ素子からの光を導光するとともに導光した光を前面に放射する導光板と、導光板の前面に設けられた表示パネルと、を有する表示器において、前記導光板及び表示パネルを収納する筐体にＬＥＤ素子が実装された実装基板を収納し、実装基板と筐体を熱的に接続する放熱板を設けたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１の発明において、前記放熱板は、前記導光板及び表示パネルを収納する筐体の一部を兼用するものであることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２記載の発明において、前記導光板は、中空であって、内部に液体を有するものであることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（第一の実施形態）
第一の実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。図１（ａ）は、本実施形態の表示器の分解斜視図、（ｂ）は、断面図である。図２は、本実施形態の表示器の別例１を示す図である。図３は、本実施形態の表示器の別例２を示す図である。
【００１１】
本実施形態の表示器は、ＬＥＤ素子８からの光を導光するとともに導光した光を前面に放射する導光板９と、導光板９の前面に設けられた表示パネル１０と、を有している。
【００１２】
図１に示すように、表示器の筐体は、表示器本体１と表示ユニット２で構成されている。表示器本体１は、略長方体の箱体であって、その内部には、実装基板３、電源４、非常用電源５、表示ユニット２を係止する表示ユニットホルダー６、及び実装基板３に接続される放熱板７が設けられている。
【００１３】
実装基板３は、略長方形であってその表面には、１２個のＬＥＤ素子８が実装されている。そして、実装基板３は、筐体の一部である表示器本体１内に収納され、後述する導光板９の端に向かって設置される。電源４は、ＬＥＤ素子８に電力を供給するもので、表示器本体１の上部に設置されている。非常用電源５は、電源４の遮断時に、電源４に代わってＬＥＤ素子８に電力を供給するもので、蓄電池からなり、電源４と同じく表示器本体１の上部に設置されている。
【００１４】
表示器本体１の側面近傍には、表示器本体１の上面から垂下し、その中央付近に開口部６ａを有する一対の板材からなる表示ユニットホルダー６が設けられている。
【００１５】
表示ユニット２は、導光板９、表示パネル１０、拡散反射パネル１１、及び係止片１２を有している。導光板９は、ＬＥＤ素子８からの光を導光するとともに導光した光を前面に放射するもので、例えばアクリル樹脂からなる板材からなる。この導光板９の背面、すなわち、拡散反射パネル１１側の面には、微細な凹凸（図示はしない）が形成されており、その凹凸の密度は、ＬＥＤ素子８からの光が入射する端部で低く、ＬＥＤ素子８から離れるにしたがって次第に高くなっている。
【００１６】
表示パネル１０は、光を透過する材料からなり、導光板９からの光により、表示内容をパネル面に表示するものである。
【００１７】
拡散反射パネル１１は、たとえばアルミ等の光を反射する材料からなるもので、導光板９の背面に密着して設置されている。そして、導光板９、表示パネル１０、拡散反射パネル１１は、表示パネル１０に対応する部分が開口された表示ユニット２に収納されている。
【００１８】
導光板９、表示パネル１０及び拡散反射パネル１１の端部には、表示ユニットホルダー６の開口部６ａに対応して、表示ユニット２を表示器本体１に係止する突起する部分を有する係止片１２が設けられている。
【００１９】
また、実装基板３の背面には、実装基板３と筐体を熱的に接続する放熱板７を設けている。放熱板７は、例えばアルミ、銅等の高熱伝導材からなるものである。放熱板７は、略Ｌ字形状であって、実装基板３に接する一片７ａ及び導光板９に対して平行に延設される他片７ｂからなる。放熱板７は、、表示ユニット２が挿入される開口部１ａを貫通して、筐体の一部である表示ユニット２に接続されている。
【００２０】
以上の構成において、ＬＥＤ素子８から出力された光の大部分は、導光板９に入射し、導光板９の内部で反射を繰り返すことにより導光される。ここで、前述のように導光板９の裏面には、凹凸（図示はしない）が設けられており、この凹凸で一部の光は、反射し、反射した光は、表示パネル１０に入射し、表示パネル１０を発光させる。また、凹凸で反射しない光、すなわち凹凸で透過する光は、拡散反射パネル１１に入射し、拡散反射パネル１１で反射されて、表示パネル１０に入射し、表示パネル１０を発光させる。また、凹凸の密度がＬＥＤ素子８から遠ざかるにつれて高くなっていることにより、ＬＥＤ素子８から離れるほど表示パネル１０出力される光の割合が高くなるため、表示パネル１０は均一に発光する。
【００２１】
また、ＬＥＤ素子８に入力される電力のうち、光に変換されなかった電力は、熱ロスとなり、ＬＥＤ素子８は発熱する。ＬＥＤ素子８が発生した熱は、実装基板３を介して放熱板７に伝導する。そして、放熱板７に伝導した熱は、放熱板７の略直角に折れ曲がった部分を介して筐体である表示ユニット２に伝導して、外部に放熱される。
【００２２】
以上のように、表示器本体１内にＬＥＤ素子８が実装される実装基板３を収納し、放熱板７を介して筐体の一部である表示ユニット２に伝導させるので、実装基板３が外的な力を受けにくい状態で、ＬＥＤ素子８の実質的な放熱面積を大きく取ることができ、ＬＥＤ素子８の発熱を抑制することができる。
【００２３】
なお、本実施形態においては、放熱板７を略Ｌ字形状としたが、図２に示すように、放熱板７の略Ｌ字に折れ曲がる部分に、略Ｔ字形状の放熱板７ｃを延設し、電源に接触するようにしてもよい。このようにすることにより、ＬＥＤ素子８が発生する熱だけでなく、電源４が発生する熱についても放熱板７を介して放熱させることができ、これにより、表示器本体１内の温度を低下させ、結果的にＬＥＤ素子８の温度を抑制することが可能となる。
【００２４】
また、図３に示すように、図２に示す放熱板７の形状に加えて、放熱板７の略Ｌ字に折れ曲がる部分に、水平方向に放熱板７ｄを延設し、表示器本体１の垂直な面に接触するようにしてもよい。これにより、ＬＥＤ素子８と表示器本体１の熱抵抗をさらに抑制することができ、ＬＥＤ素子８の温度をより抑制することができる。
（第二の実施形態）
第二の実施形態を図４に基づいて説明する。図４（ａ）は、本実施形態の表示器の分解斜視図、（ｂ）は、断面図である。
【００２５】
本実施形態は、表示ユニット２の拡散反射パネル１１側の面にも開口部２ａを設け、開口部２ａを放熱板７で塞いだ点が第一の実施形態と異なり、他は同じである。すなわち、放熱板７は、導光板及９び表示パネル１０を収納する表示ユニット２の一部を兼用しているのである。
【００２６】
具体的には、表示ユニット２の背面に表示パネル１０と面積が略等しい開口部２ａを設け、実装基板３の面に略直交し、放熱板７の他片７ｂを、開口部２ａよりも若干面積の大きくして、開口部２ａを塞いでいるのである。
【００２７】
この構成により、ＬＥＤ素子８が発生した熱は、実装基板３を介して放熱板７の一片７ａに伝導する。そして、放熱板７の一片７ａに伝導した熱は、放熱板７の略直角に折れ曲がった部分を介して他片７ｂに伝導し、他片７ｂから外部に直接放熱される。これにより、ＬＥＤ素子８の発熱を抑制することができるのである。
（第三の実施形態）
第三の実施形態を図５に基づいて説明する。図５は，本実施形態の表示器の断面図である。本実施形態は、放熱板７の他片７ｂに熱伝導シート１４を接続した点が第一の実施形態と異なる。
【００２８】
具体的には、熱伝導シート１４を放熱板７の導光板９に沿って延設された部分に接続し、放熱板７と熱伝導シート１４とで、導光板の面積とほぼ等しくなるようにするのである。熱伝導シート１４としては、たとえばグラファイトシートである。グラファイトシートは、面方向の熱伝導率が、銅の約２倍の特性を有するものである。
【００２９】
以上の構成により、ＬＥＤ素子８が発生した熱は、ＬＥＤ素子８が実装される実装基板３、及び放熱板７を介して熱伝導シート１４に伝導し、更に熱伝導シート１４から表示ユニット２に伝導して、外部に放熱される。
【００３０】
以上のように、放熱板７の他片７ｂに熱伝導シート１４を接続した場合にも、熱伝導シート１４から放熱することができるので、ＬＥＤ素子８の発熱を抑制することができるのである。
（第四の実施形態）
第四の実施形態を図６に基づいて説明する。図６（ａ）は、本実施形態の表示器の断面図、（ｂ）は表示ユニットの一部の断面図である。
【００３１】
本実施形態においては、基本的な構成は、第三の実施形態と同じであるが、導光板９が、中空であって、内部に液体を有するものである点が異なる。すなわち、導光板９をアクリル等の透明樹脂により形成される箱体形状とし、箱体内に水或いはシリコーン等の液体が封入されている。また、ＬＥＤ素子８の前面には凸レンズ１７を設置している。
【００３２】
以上の構成により、ＬＥＤ素子８が発生した熱は、ＬＥＤ素子８が実装される実装基板３、及び放熱板７を介して熱伝導シート１４に伝導し、熱伝導シート１４から表示ユニット２に伝導して外部に放熱される。さらに、熱伝導シート１４の熱により、導光板９内の液体が温められると、導光板９内の液体が均一な温度となるまで、対流が発生する。これにより、導光板９から表示パネル１０へ熱が伝導し、表示パネル１０から外部へ熱が放熱される。
【００３３】
以上のように、導光板９をアクリル等の透明樹脂により形成される箱体形状とし、箱体内に水或いはシリコーン等の液体を封入したので、導光板９から表示パネル１０へ熱が容易に伝導し、ＬＥＤ素子８の発熱を抑制することができるのである。
【００３４】
なお、導光板９内に液体を封入した場合には、導光板９をアクリル板のみにした場合に比べて、導光板９内を導光できる入射角は小さくなる。例えば、導光板９がアクリル板のみの場合には、屈折率が１．４９であり、入射角の制限は無いが、導光板９内の液体が水の場合には、屈折率が１．３３であり、光軸に対して±６１°となり、導光板９内の液体がシリコーンの場合には、屈折率が１．４１であり、光軸に対して±８３°となる。しかしながら、この入射角は、ＬＥＤ素子８の前面に凸レンズ１７を用いれば容易に制御できる範囲である。
（第五の実施形態）
第五の実施形態を図７〜図１０に基づいて説明する。図７（ａ）は、本実施形態の表示器を背方から見た斜視図、（ｂ）は断面図である。図８は、本実施形態の表示器の別例１の断面図である。図９は、本実施形態の表示器の別例２の断面図である。図１０は、本実施形態の表示器の別例３の断面図である。図１１（ａ）は、本実施形態の表示器の別例４における表示ユニットの正面図、（ｂ）は上面図である。
【００３５】
本実施形態は、第一の実施形態において、表示ユニット２を省き、表示器本体１内に放熱板７、導光板９、表示パネル１０及び拡散反射パネル１１を収納したものである。表示器本体１の下部には、電源４及び非常用電源５が設置されている。また、放熱板７は、実装基板３に沿って背方に向かって延設し、表示器本体１の背面上で直角に折れ曲がり、表示器本体１の背面に接触している。
【００３６】
以上の構成とすることにより、ＬＥＤ素子８が発生した熱は、実装基板３を介して放熱板７の一片７ａに伝導する。そして、放熱板７に伝導した熱は、放熱板７の略直角に折れ曲がった部分を介して表示器本体１の背面に伝導して、外部に放熱される。
【００３７】
以上のように、ＬＥＤ素子８が発生した熱は、ＬＥＤ素子８が実装される実装基板３、及び放熱板７を介して表示器本体１に伝導することになるので、ＬＥＤ素子８の実質的な放熱面積を大きく取ることができ、ＬＥＤ素子８の発熱を抑制することができる。
【００３８】
なお、本実施形態においては、表示器本体１に放熱板７が接触するようにしたが、図８（ａ）及び（ｂ）に示すように表示器本体１の背面を省いて、開口部１８を形成し、開口部１８を放熱板７で塞ぐようにしても良い。また、図９に示すように、放熱板７を略Ｌ字形状に形成し、更に放熱板７のＬ字状に折れ曲がる部分に、表示器本体１の背面の方向に伸び、表示器本体１の背面でＬ字形状に折れ曲がって、表示器本体１の背面に沿って延びるように片７ｅを形成してもよい。さらにまた、図１０に示すように、放熱板７の導光板９に沿って延設された部分に、グラファイト等の熱伝導シート１４を接続してもよい。そしてまた、図１１に示すように導光板９の対向する両端に、ＬＥＤ素子８が実装された実装基板３及び略Ｌ字形状の放熱板７を設け、放熱板７の導光板９に沿って延設された面を表示器本体１に接続しても良い。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、ＬＥＤ素子が発生した熱は、表示器本体に収納された実装基板を介して放熱板の実装基板が接触する面に伝導する。放熱板に伝導した熱は、筐体である表示器本体及び表示ユニットに伝導して、外部に放熱される。これにより、実装基板が外的な力を受けにくい状態で、ＬＥＤ素子の実質的な放熱面積を大きく取ることができ、ＬＥＤ素子の発熱を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、第一の実施形態の表示器の分解斜視図、（ｂ）は、断面図である。
【図２】同表示器の別例１を示す図である。
【図３】同表示器の別例２を示す図である。
【図４】（ａ）は、第二の実施形態の表示器の分解斜視図、（ｂ）は、断面図である。
【図５】第三の実施形態の表示器の断面図である。
【図６】（ａ）は、第四の実施形態の表示ユニットの断面図、（ｂ）は表示ユニットの一部の断面図である。
【図７】（ａ）は、第五の実施形態の表示器を背方から見た斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図８】同表示器の別例１の断面図である。
【図９】同表示器の別例２の断面図である。
【図１０】同表示器の別例３の断面図である。
【図１１】同表示器の別例４における表示ユニットの正面図、（ｂ）は上面図である。
【符号の説明】
１表示器本体
２表示ユニット
３実装基板
４電源
５非常用電源
６表示ユニットホルダー
７放熱板７
８ＬＥＤ素子
９導光板
１０表示パネル
１１拡散反射パネル

Claims

ＬＥＤ素子からの光を導光するとともに導光した光を前面に放射する導光板と、導光板の前面に設けられた表示パネルと、を有する表示器において、前記導光板及び表示パネルを収納する筐体にＬＥＤ素子が実装された実装基板を収納し、実装基板と筐体を熱的に接続する放熱板を設けたことを特徴とする表示器。
前記放熱板は、前記導光板及び表示パネルを収納する筐体の一部を兼用するものであることを特徴とする請求項１記載の表示器。
前記導光板は、中空であって、内部に液体を有するものであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の表示器。