JP2005158353A

JP2005158353A - 照明ユニット

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Publication number: JP2005158353A
Application number: JP2003392656A
Authority: JP
Inventors: Koji Oki; 康次大木; Toshinori Ikeda; 敏範池田
Original assignee: Shin Yosha Corp
Current assignee: Shin Yosha Corp
Priority date: 2003-11-21
Filing date: 2003-11-21
Publication date: 2005-06-16
Anticipated expiration: 2023-11-21
Also published as: JP4426260B2

Abstract

【課題】内照式の表示装置を構成する照明ユニットにおいて、光源として汎用品である蛍光灯を用いた場合でも、薄くコンパクトに構成し且つ輝度ムラを生じることなく均一な光で照明できるようにする。
【解決手段】蛍光灯（３）よりも長さの短い導光体（２）を用い、この導光体（２）の側端部（２ａ）をその表面部（２ｂ）に対して入射光が全反射する角度で屈曲させ、屈曲した端面側に蛍光灯（３）を設置し、略等輝度な蛍光灯中央部側の光を入射する。側端部（２ａ）から入射した光は導光体（２）内で光路を適宜に屈折させ、その表面部（２ｃ）から均一な輝度で放射発光する。
【選択図】図２

Description

本発明は、様々な表示装置に組み入れて、或いは単独の掲示器などとして使用される照明ユニットに関する。

鉄道の駅構内や地下通路、或いは建物の屋外壁面などに、歩行者への周辺地理の案内や誘導のための情報、宣伝広告に関する情報などを発光表示する内照式表示装置が設置されている。
この表示装置は、例えば図１１（Ａ）に示されるように、適宜な大きさの枠体内に複数本の蛍光灯１１を平行に配し、文字や絵などの情報が印刷されたフィルムが表面に貼り付けられた透光板１２を枠体１３に取り付けて構成され、或いは同図（Ｂ）に示されるように、周囲を枠体１３で囲んだ導光体１４の側端面に蛍光灯１１を配置し、情報が印刷されたフィルムを表面に貼り付けた透光板１２を枠体前面に取り付け、導光体１４の側端面から板内に入射された光源光を導光体１４の表面部から出射して透光板１２を透過照明するように構成されている。

また、内照式表示装置の他の形態として、図１２に示されるように、光源として冷陰極管１５を用い、これを導光体１４の上面に互いに長手方向に位置をずらして複数本配し、帯状に連なった冷陰極管１５から導光体１４内に光源光を入射して、導光体１４の表面部から光源の影や切れ目のない均一な照明光が出射されるように構成されたものがある（例えば特許文献１参照）。

特開２００２−１５０８２４号公報

図１１（Ａ）に示された複数本の蛍光灯１１を配した表示装置は、構造がシンプルであるが、蛍光灯両端の口金部や蛍光灯１１と蛍光灯１１の間の部分が無点灯部となり、透過照明に光源の影が表れて照明ムラができてしまう。蛍光灯１１を密に設置すれば照明ムラは減るが、消費電力量が増して不経済である。
同図（Ｂ）に示された導光体１４の端部に蛍光灯１１を配したものは、光源の影が表れることはなく、導光体１４の表面部からムラなく照明光を出射させることができる。しかし、例えば横幅が数メートルも有る長尺の広告用透過看板を照明する場合に、導光体１４と蛍光灯１１を横並びに複数連結すると、隣接する蛍光灯１１の端部間隙が無点灯部となってしまい、広告面に輝度ムラが生じて全体を均一に照明することができない。この場合、図１２に示された冷陰極管１５のように、導光体１４の側端部に蛍光灯１１を位置をずらして二列に配置する構成をとれば輝度ムラは生じないが、汎用的な棒状の蛍光灯は利用できない。冷陰極管１５は、汎用の蛍光灯１１に比べて印加電圧が高く、両端部の温度が高い欠点があり、また、細管で折れ易いため、そのままでは、広告用透過看板を照明する光源としては不向きである。

本発明は従来技術の有するこのような問題点に鑑み、広告用透過看板の表示装置その他内照式の表示装置を構成する照明ユニットにおいて、光源として汎用品である蛍光灯を用いた場合でも、薄くコンパクトに構成し且つ輝度ムラを生じることなく均一な照明光で照明できるようにすることを課題とする。

前記課題を解決するため本発明は、線条光源と導光体を備え、導光体の側端部に配された線条光源から光源光を導光体内に入射し、導光体内で光源光の光路を変換して導光体の表面部から照明光として出射する照明ユニットにおいて、導光体の側端部に、前記導光体表面部に対して、線状光源の入射光が導光体内部で全反射する角度に屈曲した部分を設けた構成を有することを特徴とする。なお、ここでいう屈曲は、湾曲や折れ曲がりを含み、導光体の両側端部が一の直線上には位置しないことをいう。
また、本発明は、線条光源の中央部側から出射される光源光をその端部側へ屈折させて端部側の光束を増大させる光誘導体を、導光体と一体に又は別体に設けた構成を有することを特徴とする。
さらに、本発明は、導光体の終端においてその中央部側から出射される光源光をその端部側へ屈折し入射させて導光体端部側の光束を増大させる光誘導体を、導光体と一体に又は別体に設けた構成を有することを特徴とする。
本発明の照明ユニットは、線状光源などの光源と、光源光を屈折させて後述する光源の弱発光部又は非発光部側の光束を増大させる光誘導体を組み合わせて構成することができる。

図１に示されるように、汎用品である棒状の蛍光灯を点灯させると、管路全長に亘って一定の領域が略一定の明るさとなるが、両端の口金部近傍は輝度が著しく低下して暗い部分が帯状にでき（Ｂ：弱発光部）、また、両端の口金部も暗くなる（Ａ：非発光部）。
従って、棒状の蛍光灯を光源として用い、蛍光灯を導光体の側端面に配置して照明ユニットを構成した場合に、照明光の輝度ムラが生じないようにするためには、前記弱発光部及び非発光部を除いた輝度が略一定な蛍光灯中央部側の光束が導光体に導入されるように設けるか、或いは蛍光灯全体の光束を導光体に導入するときには、全体で輝度の高低差がなくなるよう、弱発光部及び非発光部に面した部分の輝度を増す補正処理を施すことが肝要である。また、被照明面が長いため光源としての蛍光灯を複数横並びに設置する必要がある場合、蛍光灯両端電極部の寸法制約上から、前述した蛍光灯端部間隙の無点灯部を狭めるのにも限界がある。

そこで、本発明の照明ユニット１は、図２に示されるように、光源光が入射する側の端部２ａが光源光を出射する表面部２ｂに対して、内部光が全反射する所定の角度に屈曲させて成形された導光体２を用い、この導光体２の側端面から、両端口金部近辺を除いた、蛍光灯３の中央部側の均一な輝度の光が入射されるように構成した。

これによれば、導光体２には、蛍光灯３両端の弱発光部からの光は入射されず、蛍光灯３中央部側の略一定の輝度の光が入射し、その表面部２ｂから略一様な輝度で照明光を放射発光させることができる。
また、蛍光灯３は点灯時に両端の口金部分が高熱となり、通常、蛍光灯３を導光体２に並置するときには、導光体２が熱変形を来たさないように十分な間隔を開ける必要があるが、前記の如く本発明では導光体２は蛍光灯３よりも短く、導光体２の側端部２ａに蛍光灯３を設置した状態で、高温となる口金部分の対向位置に導光体２はないので、蛍光灯３から発する熱の影響は少なくて済み、導光体２に蛍光灯３をより接近させて配置することが可能となる。そして、導光体２に蛍光灯３を近接配置することで、導光体３内に入力する光束が増し、表面部２ｂから放射発光する照明光の輝度を高めることができる。蛍光灯３と同じかそれよりも長い導光体２を用いる場合に、導光体２の両端部を切り欠き或いは窪ませるなどして、蛍光灯口金部と導光体表面をある程度離して蛍光灯３を設置すれば口金部の熱の影響は少なくて済み、蛍光灯３中央部側を導光体２に接近させて入射光束を増大させることができる。
さらに、前記構成によれば、蛍光灯３は導光体２の屈曲した側端部２ａに設置され、表面部２ｂの直上には配置されない。従って、数メートルに及ぶ幅広な被照明面に対応させて複数本の蛍光灯３を用いて照明する場合に、例えば複数枚の導光体２を横並びに、且つ側端部２ａを交互に前後互い違いの向きに配して端部同士を接合一体化させるとともに、蛍光灯３を各導光体２の側端部２ａに設置して照明ユニット１を構成すれば、蛍光灯３は幅広に一体化した導光体２の前後に交互に配置されて隣接する蛍光灯３同士の両端部が突き当たることがなく、蛍光灯３を横並びに配置したときに蛍光灯端部間隙が無点灯部となる障害は解消され、各蛍光灯３の略一定の輝度の光を幅広に一体化した導光体２に入射して、幅広な一様な輝度の照明光を放射発光させることができる。

なお、導光体２の側端部２ａの幅は、蛍光灯３の長手方向全長から弱発光部及び非発光部を除いた長さに設定され、また、入光端面から屈曲開始点までの長さは、端面から導光体２に入射した光が全反射して屈曲する角度の下で、隣接する線状光源同士が衝突しない長さに設定される。側端部２ａの幅が蛍光灯３の中央部側の長さよりも短くてもよい。側端部２ａの全反射屈曲角度θは、導光体２の屈折率をｎとして、内部光が全反射する角度（θ＝ｓｉｎ^-1（１／ｎ））に設定される。導光体２を幅広一体に成形する場合に、蛍光灯３が設置される側端部２ａの各蛍光灯３が面する長さ分を交互に前後互い違いに屈曲加工してもよい。

また、本発明の照明ユニットは、蛍光灯の口金部とその近傍の非発光部及び弱発光部からの入射光が輝度ムラを生じさせることを踏まえ、光誘導体で蛍光灯の中央部側の光を蛍光灯端部の弱発光部側へ屈折させ、弱発光部と非発光部の光束が増大するように構成した。
光誘導体は、蛍光灯と導光体の間に設置して、蛍光灯中央部側の光をその端部側へ屈折させることができる。これによれば、光誘導体によって弱発光部である蛍光灯端部側の光束が増加せしめられて導光体への入射光束が均一に補正され、導光体の表面部から一様な輝度の照明光を放射発光させることができる。

また、蛍光灯の光源光入力端とは反対の終端部に光誘導体を配し、当該終端部から放射される導光体中央部側の光を端部側へ屈折して終端面から導光体内に再入射させることによっても、導光体端部側の光束を増加してその表面部から一様な輝度の照明光を放射発光させることができる。
導光体の光入端部側と終端部側の両位置に光誘導体を配して、輝度ムラを生じさせる部位の光束を増加させるようにしてもよい。
前記光誘導体は、例えば入射光の一部又は全部を所定の方向へ屈折させるプリズム、入射光を所定の方向へ反射する反射材などにより構成することができ、弱発光部に補填される光束はプリズムや反射材の形状による。光束の増加は蛍光灯の一側の端部側のみ行っても両側の端部に対して行ってもよい。また、光誘導体を導光体と一体に設けることもできる。

本発明の照明ユニットにおいて、蛍光灯の代りに、冷陰極管や漏洩光ファイバーなど他の線状光源を用いることができる。導光体にはアクリル樹脂などの光透過性樹脂材や光透過性ガラス材などからなる肉薄の透光パネルが用いられる。導光体に入射した光を漏れなくその表面部から放射発光させるため、導光体の裏面部及び周囲端面には反射シートが設置され、表面部には光拡散シートが設置される。本発明の照明ユニットを組み入れて表示装置を構成する場合、光拡散シートの表面には文字や絵などの情報を印刷したフィルムが貼着される。
また、小型の内照式掲示器などのように、導光体を用いずに蛍光灯などの光源で透過板を透過照明する場合に、透過板全面でムラのない均一な輝度となるように、或いは特定の部分の輝度を増大するために、光源に近接させて又は光源から離れた適宜な位置に光誘導体を配して照明ユニットを構成してもよい。

本発明の好適な実施形態を図面を参照して説明する。
図３〜図８は本発明の一実施形態の照明ユニットの構成を示している。
図３及び図４に示される形態の照明ユニット１は、横に長い板状の導光体２と、汎用品である複数本の蛍光灯３により構成されている。詳しくは、導光体２は、その側端部２ａが一本の蛍光灯３の長さ間隔分だけ複数に分岐し、各分岐した端部を導光体２の表面部２ｂに対して前後に交互に屈曲させて形成してある。各分岐した側端部２ａは、その屈曲角度が側端面から光源光を入射したときに導光体２内部で全反射する角度に設定されているとともに、屈曲点から端面までの長さが、図３に示されるように、端面に蛍光灯３を設置したときに隣接する蛍光灯３同士が衝突し合わない寸法に設定されている。また、各側端部２ａは、蛍光灯３全長から両端の弱発光部及び非発光部を除いた中央部側の長さと略等しい長さに設けてあり、各蛍光灯３から輝度差の少ない中央部側の光のみが各側端部２ａから導光体２内に入射するようになっている。導光体２の表面部２ｂには光拡散シート（図示せず）を取り付け、また、裏面部２ｃには反射シート４を取り付け、側端部２ａから導入される光源光を漏れなく表面部２ｂから放射発光するように設けてある。

このように構成された照明ユニット１は、図４に示されるように、前後交互に屈曲した各導光体２に蛍光灯３を配して、導光体２の側端に複数本の蛍光灯３が列状に設置され、各蛍光灯３中央部側の略一定の輝度の光を導光体２内に切れ目なく入射して、導光体２の幅広な表面部２ｂから、幅広な一様な輝度の照明光を放射発光させることができる。この場合、点灯中に高温となる蛍光灯３の口金部近傍に導光体２はないので、導光体２に蛍光灯３を近接配置して、導光体３内に入射する光束を増し、表面部２ｂから放射発光する照明光の輝度を高めることができる。

前記導光体２は、複数枚の導光板を端面同士を接合一体化して形成することができる。その場合、側端部が屈曲加工されてなる導光板同士を接合しても、導光板の端面同士を接合一体化させてから側端部を屈曲する加工を施してもよい。図５に示されるように、一本の蛍光灯２の中央部側の長さと略同じ長さに成形された板状導光体２、２を用い、各導光体２、２の側端部２ａ、２ａを屈曲するとともに、屈曲方向が交互に互い違いになるように並置し且つ端面同士を接合して前記図４に示された如く横長に一体化させ、屈曲した各側端部２ａ、２ａに蛍光灯３、３を配して照明ユニット１を構成してもよい。

図６に示された形態の照明ユニット１は、導光体２を、それぞれ側端部２１ａ、２２ａが屈曲した２枚の導光体２１、２２を一体に重ね、且つ端面に反射シート４、４を取り付けて構成し、側端部２ａに設置した一つの蛍光灯３（同図（Ａ））、又は二つの蛍光灯３、３（同図（Ｂ））から光源光を入射して、照明ユニット１の前後両面から照明光を放射発光するように構成したものである。

また、図７に示された形態は、図６に示された導光体２を、複数枚を交互に前後互い違いの向きに配し並べて照明ユニット１を構成し、各導光体２の側端部２ａに設置された蛍光灯３から蛍光灯３中央部側の略一定の輝度の光を入射し、一体化させた導光体２の幅広な表面部２ｂから、幅広な一様な輝度の照明光を照明ユニット１の前後両面に放射発光するように構成したものである。

図８〜図１０は本発明の照明ユニット１の他の実施形態の構成を示している。
図８に示される形態の照明ユニット１は、導光体２の側端部２ａとプリズムからなる光誘導体５ａを設置し、光誘導体５ａで蛍光灯３の中央部側の光を導光体２の一側の端部側に屈折させて、蛍光灯３の弱発光部及び非発光部と面する部分の入射光束を増大させることにより、導光体２の表面部２ｂから輝度ムラのない照明光を放射発光するように構成したものである。蛍光灯３から出射した光は、その中央部側の光の一部が光誘導体５ａ内で屈折し、同図に点線で示した経路を通って導光体２に入射し、導光体２の一端部側の光束を増大補填し、表面部２ｂから出射される照明光は均一な輝度に補正される。

図９（Ａ）に示された形態の照明ユニット１は、導光体２の側端部２ａと蛍光灯３の間にプリズムからなる光誘導体５ｂを設置し、光誘導体５ｂで蛍光灯３の中央部側の光を導光体２の両側端部側に屈折させて、蛍光灯３両側の弱発光部及び非発光部と面する部分の入射光束を増大させるように構成したものである。
また、同図（Ｂ）に示された形態の照明ユニット１は、前記と同様に、導光体２の側端部２ａと蛍光灯３の間に設置されたプリズムからなる光誘導体５ｃで蛍光灯３の中央部側の光を導光体２の両側端部側に屈折させて、蛍光灯３両側の弱発光部及び非発光部と面する部分の入射光束を増大させるように構成したものである。
両形態において、蛍光灯３から出射した光は光誘導体５ｂ、５ｃ内で屈折し、両図に点線で示した経路をそれぞれ通って導光体２に入射し、導光体２の両端部側の光束を増大補填し、表面部２ｂから出射される照明光は均一な輝度に補正される。

図１０に示される形態の照明ユニット１は、導光体２の蛍光灯３が設置される側端部２ａとは反対側の終端部２ｄに光誘導体６ａ〜６ｄを設置し、終端部２ｄの中央部側から出射される光を各光誘導体で導光体２の端部側へ屈折し、終端部２ｄから導光体２内に入射して、蛍光灯３の口金部が面する導光体２の端部側の光束を増大させることにより、導光体２の表面部２ｂから輝度ムラのない均一な照明光を放射発光するように構成したものである。

同図（Ａ）に示された形態の照明ユニット１は、導光体２の終端部２ｄの中央部に反射材からなる光誘導体６ａ、両側部に同じく反射材からなる光誘導体６ｂ、６ｂを配し、終端部２ｄの中央部側の光を光誘導体６ａと光誘導体６ｂ、６ｂを介して両端部側へ屈折し、且つ終端部２ｄから導光体２内に入射して、導光体２の端部の光束を増加させるものである。
また、同図（Ｂ）に示された形態の照明ユニット１は、導光体２の終端部２ｄの中央部に反射材からなる光誘導体６ｃを設けるとともに、蛍光灯３が設置される導光体２の側端部２ａの両側に反射材からなる光誘導体６ｄ、６ｄを配し、終端部２ｄの中央部側から出射された光を光誘導体６ｃで屈折させて導光体２の両側に斜めに入射し、この入射光をさらに光誘導体６ｄ、６ｄで導光体２の両端部へ屈折して側端部２ａから再入射して、導光体２の端部の光束を増加させるものである。光誘導体６ａ〜６ｄは反射材に代えてプリズムを用いることは任意である。
なお、図８〜図１０において、図示されないが、導光体２の表面部２ｂには光拡散シートを取り付け、裏面部２ｃには反射シートを取り付けてある。

なお、以上の説明では、照明光の輝度ムラを解消する手段として、導光体の側端部を屈曲させることにより蛍光灯の中央部側の光のみを導光体に入射する形態と、光誘導体によって蛍光灯の弱発光部及び非発光部の光束を補填する形態をそれぞれ別に図示したが、側端部が屈曲した導光体に光誘導体を設置して照明ユニットを構成することは、照明対象や照明条件などに応じて適宜行われる。照明ユニットの形成条件などに応じて光誘導体を導光体と一体化することは任意である。さらに、導光体を利用せずに、前記光誘導体のみで口金部の弱発光部及び非発光部を光束を補填するように照明ユニットを構成してもよい。縦横寸法が短い小型の掲示器などでは、導光体を用いずに、光源と光誘導体のみで照明光を均一化させることが可能である。

蛍光灯の管路に沿った輝度の差を示す図である。本発明の屈曲した導光体を用いた照明ユニットの構成を示した図である。本発明の屈曲した導光体を用いた一実施形態の照明ユニットの要部外観構成図である。図１の照明ユニットの側面構成図である。照明ユニットの隣接導光体を分離した状態の側面構成図である。（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ屈曲した導光体を用いた他の実施形態の照明ユニットの側面構成図である。屈曲した導光体を用いたさらに他の実施形態の照明ユニットの側面構成図である。本発明の光誘導体を用いた一実施形態の照明ユニットの構成図である。（Ａ）、（Ｂ）は光誘導体を用いた他の実施形態の照明ユニットの構成図である。（Ａ）、（Ｂ）は光誘導体を用いたさらに他の実施形態の照明ユニットの構成図である。（Ａ）は従来の照明ユニットの構成を示した図、（Ｂ）は導光体を用いた従来の照明ユニットの構成を示した図である。冷陰極管を用いた従来の照明ユニットの構成を示す、側断面図と要部上面図である。

符号の説明

１照明ユニット
２導光体
３蛍光灯
４反射シート
５ａ、５ｂ、５ｃ、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ光誘導体

Claims

線条光源と導光体を備え、導光体の側端部に配された線条光源から光源光を導光体内に入射し、導光体内で光源光の光路を変換して導光体の表面部から照明光として出射する照明ユニットにおいて、
導光体の側端部に、前記導光体表面部に対して、線状光源の入射光が導光体内部で全反射する角度に屈曲した部分を設けた構成を有することを特徴とする照明ユニット。
線条光源と導光体を備え、導光体の側端部に配された線条光源から光源光を導光体内に入射し、当該体内で光源光の光路を変換して導光体の表面部から照明光として出射する照明ユニットにおいて、
線条光源の中央部側から出射される光源光をその端部側へ屈折させて端部側の光束を増大させる光誘導体を、導光体と一体に又は別体に設けた構成を有することを特徴とする照明ユニット。
線条光源と導光体を備え、導光体の側端部に配された線条光源から光源光を導光体内に入射し、当該体内で光源光の光路を変換して導光体の表面部から照明光として出射する照明ユニットにおいて、
導光体の終端においてその中央部側から出射される光源光をその端部側へ屈折し入射させて導光体端部側の光束を増大させる光誘導体を、導光体と一体に又は別体に設けた構成を有することを特徴とする照明ユニット。
光源光を屈折させて導光体端部側の光束を増大させる光誘導体を備えた請求項１に記載の照明ユニット。