JP2006202729A - Ｌｅｄ光源ライトボックス - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤのように指向性の強い光源を用いた場合でも、光源点灯時の表面照度にムラが無く、電飾看板、内照式標識や液晶表示装置、照明器具などのバックライトに好適なライトボックスを提供することを目的とする。
【解決手段】前面が開放した箱体と、該箱体の側壁部と平行に互いに対向して配置された少なくとも２枚の配線板と、該配線板に設置された複数の発光素子と、該箱体の底部に設置された光反射板と、該箱体の前面開口部に設置された透光性の光拡散表面板からなるライトボックスであって、
前記光反射板は前記箱体前面開口部に向かって突出した山型凸部を有し、
前記箱体の底部と前記発光素子の発光部の最低部との距離をｈ、前記箱体の底部と前記光拡散表面板との距離をｄ、前記箱体の底部と前記山型凸部の頂点との距離をＬ、とするとき、
ｈ＜Ｌ≦（ｈ＋ｄ）／２
を満たすことを特徴とするライトボックス。
【選択図】図１

Description

本発明はＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、以下、発光素子とも言う）を光源として用いた内照式のライトボックスに関し、更に詳しくは、より明るく、より薄いにも関わらず、光源点灯時の表面照度にムラが無く、電飾看板、内照式標識や液晶表示装置、照明器具などのバックライトに好適に用いることができるライトボックスに関する。

従来より内照式のライトボックスには、蛍光灯や冷陰極管等の直管状の光源が用いられている。しかし蛍光灯は使用寿命が短く例えば４０Ｗの一般的な直管状蛍光灯では１２０００時間とされており、高所に取り付けたコンビニエンスストアや駅の看板などではランプが切れる都度はとても作業ができないので、１年に１回一斉に交換を行っているが、高所の作業である、作業を夜間に行わなければならないなどの問題があった。
一方、液晶表示装置のバックライトの場合ではランプ交換等ができないので寿命が５００００時間と長いとされる冷陰極管が用いられている。しかし、冷陰極管は光源輝度が１／２になる時間が寿命とされており、５００００時間経過すると明るさは１／２になってしまう。さらに冷陰極管は１０００Ｖもの高電圧をかけて使用されるため、漏電に伴うトラブルが起こりやすいといった問題があった。

そこで、最近ではＬＥＤを光源として用いた内照式のライトボックスが広く用いられている（例えば特許文献１）。ＬＥＤを光源として使用した場合には５００００時間経過した場合にも輝度低下が冷陰極管を用いた場合よりも少ない。さらに、使用電圧を低電圧化し消費電力や発熱も低減させることができる。

例えば特許文献１に示されているように、光反射面上にＬＥＤを配設配線し、ＬＥＤと光反射面の上方に光透過性を有するプラスチック板で覆った電飾装置が知られている。しかしながら、ＬＥＤは光の指向性が強いため、ＬＥＤの発光面が光透過性を有するプラスチック板の方向を向いていると、表面照度にムラができてしまい問題となることがあった。

そこで、例えば特許文献２および３に示されているように、光源と、光源を収納するケースとを備え、ケース前面を透光性の光拡散板で形成し、ケース背面を内側が反射面からなる反射板で形成し、前記光源を少なくとも一つのケース内壁面に配設した面状発光体が知られている。光源をケース内壁面に配設することにより、光源から出射した光の一部は直接光拡散板を照射し拡散透過され、また光の一部は反射板に当たって反射し、光拡散板を照射し拡散透過されるため、表面照度のムラの問題が多少解決されるがまだ十分ではない。

特開平１０−８３１４８号公報 実開平６−１５００６号公報 特開平７−７２８１５号公報

ＬＥＤのように光の指向性が強い光源を用いた場合でも、光源点灯時の表面照度にムラが無く、電飾看板、内照式標識や液晶表示装置、照明器具などのバックライトに好適なライトボックスを提供することを目的とする。

本発明者らは前述した課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、特定の形状を有し、拡散反射率が高い光反射板を用いた場合に、表面照度にムラが無く、高効率なライトボックスが得られることを見出した。すなわち本発明は、
（１）前面が開放した箱体と、該箱体の側壁部と平行に互いに対向して配置された少なくとも２枚の配線板と、該配線板に設置された複数の発光素子と、該箱体の底部に設置された光反射板と、該箱体の前面開口部に設置された透光性の光拡散表面板からなるライトボックスであって、
前記光反射板には前記箱体前面開口部に向かって突出した山型凸部が形成され、
前記箱体の底部と前記発光素子の発光部の最低部との距離をｈ、前記箱体の底部と前記光拡散表面板との距離をｄ、前記箱体の底部と前記山型凸部の頂点との距離をＬ、とするとき、
ｈ＜Ｌ≦（ｈ＋ｄ）／２
を満たすことを特徴とするライトボックス、
（２）前記光反射板は、内部に平均気泡径が光波長以上５０μｍ以下の微細な気泡または気孔を有する熱可塑性樹脂のフィルムまたはシートであって、該光反射板の可視光における拡散反射率が９０％以上であることを特徴とする（１）に記載のライトボックス、
（３）前記熱可塑性樹脂のフィルムまたはシートが、厚さ２００μｍ以上２０００μｍ以下、および比重０．１以上０．７以下の熱可塑性ポリエステル発泡体からなることを特徴とする（２）に記載のライトボックス、
（４）前記光拡散表面板が全光線透過率２０％以上５０％以下、および全光線反射率５０％以上８０％以下であることを特徴とする（１）乃至（３）のいずれか１つに記載のライトボックス、
を提供するものである。

本発明のライトボックスは、特定の形状の光反射板を用いるので、ＬＥＤのように光の指向性が強い光源を用いた場合でも、表面照度にムラが無く、薄型化、高輝度化、省エネが可能である。

本発明のライトボックスは、前面が開放した箱体と、該箱体の側壁部と平行に互いに対向して配置された少なくとも２枚の配線板と、該配線板に設置された複数の発光素子と、該箱体の底部に設置された光反射板と、該箱体の前面開口部に設置された透光性の光拡散表面板からなる。

本発明においては、少なくとも２枚の配線板を箱体の側壁部と平行に互いに対向する位置に配置する。例えば箱体の底部が略長方形であった場合、２枚の配線板は短辺側の内壁面と平行に設置しても、長辺側の内壁面と平行に設置しても良い。また、４枚の配線板をすべての側壁部と平行に設置しても良い。

配線板には複数の発光素子を配設する。好適には、配線板上の長手方向に複数の発光素子を１列または２列以上に整列させて配設する。

光源として用いる発光素子は特に限定されず、砲弾型、表面実装型等適宜選択できる。発光色は赤、緑、青、黄、白のいずれでも良い。視野角も特に限定されないが、１５〜３０°のものが望ましい。発光素子の明るさは使用電力量に相関するため状況により適宜選択する。

本発明において光反射板は、箱体の底部に設置され、箱体前面開口部に向かって突出した山型凸部を有する。本発明の光反射板の形状については後に詳述する。

本発明に用いる光反射板としては、内部に平均気泡径が光波長以上５０μｍ以下の微細な気泡または気孔を有する熱可塑性樹脂のフィルムまたはシートが好ましい。

熱可塑性樹脂のフィルムまたはシートの材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビフェニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリビニルアルコールなどの汎用樹脂、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアミド、ポリアセタール、ポリフェニレンエーテル、超高分子量ポリエチレン、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、液晶ポリマー、フッ素樹脂などのエンジニアリングプラスチック、またはこれらの共重合体または混合物などが挙げられる。これらのうちでも、耐熱性、耐衝撃性などが良好であることから、ポリエステル、ポリフェニレンサルファイド、ポリプロピレン、シクロポリオレフィンが好ましい。なお、上記反射板に用いられる樹脂中には、酸化防止剤、紫外線防止剤、滑剤、顔料、強化剤などを適宜添加することができる。また、これらの添加剤を含有した塗布層を塗布して形成してもよい。

より具体的には、光反射板の好ましい例として、内部に平均気泡径が光波長以上５０μｍ以下の微細な気泡または気孔を多数有する熱可塑性樹脂のフィルムまたはシートや、フィラーを含有する熱可塑性樹脂のフィルムまたはシートであって、フィラーを核として多数のボイドが形成されているフィルムまたはシートが挙げられる。この場合、後者のフィルムまたはシートにおいて、フィラーを含有する熱可塑性樹脂のフィルムまたはシートは、フィラーを含有する未延伸フィルムまたはシートを成形し、この未廷伸フィルムまたはシートを延伸することにより、フィラーを核として多数のボイドを形成した多孔性延伸フィルムまたはシートであることが好ましい。

光反射板の厚さは２００μｍ〜２０００μｍであることが好ましい。光反射板の厚さが２００〜２０００μｍの範囲内であると剛性があり、光反射板背面への光の漏洩も少ない。

光反射板の比重は０．１〜０．７であることが好ましい。光反射板の比重が０．７を超えると、他の要件を満たしていても、光反射板の透明化により光反射板背面への光の漏洩が多くなるため光損失が大きくなる。

光反射板の拡散反射率は９０％以上であることが好ましい。光反射板の拡散反射率は高いほど良いが、上限としては１２０％程度である。更に好ましい範囲は９０〜１１０％である。なお、拡散反射率とは、自記分光光度計（ＵＶ−３１０１ＰＣ：島津製作所製）を用いて、５５０ｎｍの波長における反射率を測定し、硫酸バリウムの微粉末を固めた白板の拡散反射率を１００％としたときの相対値から求めた値である。

本発明において、透光性の光拡散表面板は箱体の前面開口部に設置する。

光拡散表面板としては、全光線透過率が２０％以上５０％以下で全光線反射率が５０％以上８０％以下のものが好適に用いられる。全光線透過率が２０％未満であると、光拡散表面板の明るさを得るために必要な光源の量が多くなり過ぎてしまう。全光線透過率が５０％を超えてしまうと、発光素子の指向性の強い光を透過し過ぎてしまう。なお、全光線透過率および全光線反射率とは、ＪＩＳ Ｋ ７１０５−１９８１に準じて求めた値である。

光源から照射された指向性の強い光は光拡散表面板に達すると、全光線透過率に相関して一部が透過し、残りは反射して内部に戻る。この光拡散表面板で反射して内部に戻った光は光反射板により拡散反射され再び光拡散表面板側へ戻る。以上が繰り返される間に発光素子の指向性の強い光は光拡散表面板全体に行き渡り光ムラの少ないライトボックスとなる。

本発明において、光反射板の形状は以下の通りとする。
すなわち、箱体の底部と発光素子の発光部の最低部の距離をｈ、箱体の底部と光拡散表面板の距離をｄ、箱体の底部と光反射板の山型凸部の頂点との距離をＬとするとき、
ｈ＜Ｌ≦（ｈ＋ｄ）／２
となるようにする。上記式を満たすと、光源の光が表示面全体に均一に照射されるため、表示ムラが無いライトボックスが得られる。

Ｌ≦ｈの場合、光反射板の良好な光拡散反射効果が得られず、表面照度が低下する。
Ｌ＞（ｈ＋ｄ）／２の場合、光拡散表面板の中央部に、配線板と平行に明るい部分が発生し、表面照度にムラができてしまう。この明るい部分は、箱体の底部と光反射板の山型凸部の頂点との距離Ｌが大きくなるに従い、幅は狭く明るさは強くなる傾向にある。

（実施例１）
本発明のライトボックスの好適な一例を示す。

前面が開放した略長方形の箱体１１の短辺側の内壁面１２に２枚の配線板２１を設置した。箱体の内寸法は縦３２３ｍｍ、横９０３ｍｍ、深さ９０ｍｍである。なお、配線板２１の寸法は縦３０ｍｍ、横２７０ｍｍであり、箱体の短辺側の内壁面１２から１０ｍｍ離して、短辺側の内壁面１２と平行に設置した。

配線板２１には複数の発光素子３１を１０ｍｍ間隔で縦に３個横に２７個等間隔で配置した。発光素子３１には白色で視野角２０°、明るさ９２００ｍｃｄのものを用いた。個々の発光素子の電流値はＤＣ１５Ｖのとき２１ｍＡである。

箱体１１の前面開口部に透光性の光拡散表面板４１を設置した。なお、図１においては、内部を説明するために、光拡散表面板４１は外した状態で示している。

光拡散表面板４１には、縦３２３ｍｍ、横９０３ｍｍ、厚さ２ｍｍの乳半アクリル板（三菱レイヨン株式会社製、商品名アクリライト、色番号＃４３０）を用いた。この光拡散表面板４１の全光線透過率は４０％、反射率は６０％である。

箱体１１の底部に光反射板５１を設置した。光反射板５１は略長方形の箱体１１の底部の両短辺より、光反射板の中央部が箱体前面開口部に向かって突出する山型形状とした。
具体的には、箱体の底部と発光素子３１の発光部の最低部との距離を２５ｍｍ、箱体の底部と光拡散表面板４１との距離を９０ｍｍ、箱体の底部と山型凸部の頂点との距離を５５ｍｍとした。

なお、光反射板５１には平均気泡径１０μｍ、厚さ１ｍｍ、比重０．３２５、拡散反射率９７％のポリエチレンテレフタレート発泡体（古河電気工業株式会社製、商品名ＭＣＰＥＴ）を用いた。

光拡散表面板４１に照度計（横河Ｍ＆Ｃ株式会社 一般型ＡＡ級照度計 型名：５１０ ０２）を直接当てて表面照度を測定した。なお、測定は図４に示したように、光拡散表面板の端部より３０ｍｍの四隅、長辺の中央及び、光拡散表面板中央の７箇所につき行った。結果を表１に示す。
本発明のライトボックスは表面照度にムラが無いことを確認した。

（比較例１）
箱体の底部と発光素子３１の距離を２５ｍｍ、箱体の底部と光拡散表面板４１の距離を９０ｍｍ、箱体の底部と山型凸部の頂点の距離を８０ｍｍとした以外は実施例１と同じとした。

表面照度を測定した結果を表１に示す。光拡散表面板の中央部に、箱体の短辺側の内壁面と平行に明るい部分が発生し（図３においてＢ、Ｄ、Ｆに相当する部分）、表面照度にムラができた。

単位：ルクス

本発明のライトボックスの一例を示す斜視図 本発明のライトボックスの各部材の位置を示す断面図 表面照度の測定箇所概略

符号の説明

１１ 箱体
１２ 箱体の短辺側の内壁面
１３ 箱体の長辺側の内壁面
２１ 配線板
３１ 発光素子
４１ 光拡散表面板
５１ 光反射板

Claims (4)

1. 前面が開放した箱体と、該箱体の側壁部と平行に互いに対向して配置された少なくとも２枚の配線板と、該配線板に設置された複数の発光素子と、該箱体の底部に設置された光反射板と、該箱体の前面開口部に設置された透光性の光拡散表面板からなるライトボックスであって、
   前記光反射板には前記箱体前面開口部に向かって突出した山型凸部が形成され、
   前記箱体の底部と前記発光素子の発光部の最低部との距離をｈ、前記箱体の底部と前記光拡散表面板との距離をｄ、前記箱体の底部と前記山型凸部の頂点との距離をＬ、とするとき、
   ｈ＜Ｌ≦（ｈ＋ｄ）／２
   を満たすことを特徴とするライトボックス。
2. 前記光反射板は、内部に平均気泡径が光波長以上５０μｍ以下の微細な気泡または気孔を有する熱可塑性樹脂のフィルムまたはシートであって、該光反射板の可視光における拡散反射率が９０％以上であることを特徴とする請求項１に記載のライトボックス。
3. 前記熱可塑性樹脂のフィルムまたはシートが、厚さ２００μｍ以上２０００μｍ以下、および比重０．１以上０．７以下の熱可塑性ポリエステル発泡体からなることを特徴とする請求項２に記載のライトボックス。
4. 前記光拡散表面板が全光線透過率２０％以上５０％以下、および全光線反射率５０％以上８０％以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のライトボックス。
   

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