JP2007227074A - Surface light-emitting device - Google Patents
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Description
本発明は、面発光装置に関し、特に複数の導光棒から構成される積層体を用いた面発光装置に関する。 The present invention relates to a surface light-emitting device, and more particularly to a surface light-emitting device using a laminate composed of a plurality of light guide bars.
液晶ディスプレイ等のバックライトに用いられる面発光装置では、ネオン管等の線状光源からの光を平板状の導光板を用いて拡散させることによって面発光照明を実現している(例えば、特許文献1)。 In a surface light-emitting device used for a backlight such as a liquid crystal display, surface-emitting illumination is realized by diffusing light from a linear light source such as a neon tube using a flat light guide plate (for example, Patent Documents). 1).
また、比較的安価なLEDを基板上に等間隔で複数配置し、看板等を裏側から直接照明するための面発光照明装置として利用しようとすることも知られている。 It is also known that a plurality of relatively inexpensive LEDs are arranged on a substrate at equal intervals and used as a surface emitting illumination device for directly illuminating a signboard or the like from the back side.
しかしながら、導光棒の積層体を用いて、ディスプレイや建物内の照明に用いるための面発光装置を構成しようとすることは知られていなかった。 However, it has not been known to use a laminate of light guide bars to construct a surface light emitting device for use in a display or lighting in a building.
そこで、本発明は、複数の導光棒から構成される積層体を用いた面発光装置を提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the surface emitting device using the laminated body comprised from a some light guide rod.
また、本発明は、複数の導光棒から構成される積層体とLEDを用いて、薄型、省電力、軽量、且つ安価な面発光装置を提供することを目的とする。 Another object of the present invention is to provide a surface light emitting device that is thin, power-saving, lightweight, and inexpensive by using a laminate composed of a plurality of light guide bars and LEDs.
さらに、本発明は、複数の導光棒から構成される積層体とLEDを用いて、淡く、やさしい、エコロジックな色を発光させる面発光装置を提供することを目的とする。 Furthermore, an object of the present invention is to provide a surface light emitting device that emits light, easy, and ecological colors using a laminate composed of a plurality of light guide bars and LEDs.
上記課題を解決するために、本願発明に係る面発光装置は、複数の導光棒から構成される積層体と、積層体の端面から光を入射する光源と、積層体の端面から入射された光を、前記積層体の発光面から出光させるための光偏向手段を有することを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, a surface light emitting device according to the present invention includes a laminate composed of a plurality of light guide rods, a light source that emits light from an end face of the laminate, and an incident face from the end face of the laminate. It has a light deflection means for emitting light from the light emitting surface of the laminate.
さらに、本発明に係る面発光装置では、光偏向手段は、樹脂によって形成された導光棒を粗面化処理することによって形成されたものであることが好ましい。 Furthermore, in the surface light emitting device according to the present invention, the light deflecting means is preferably formed by subjecting a light guide rod made of resin to a roughening treatment.
さらに、本発明に係る面発光装置では、光偏向手段は、導光棒の発光面に設けられたランダムな凹凸形状であることが好ましい。 Furthermore, in the surface light emitting device according to the present invention, it is preferable that the light deflecting means has a random uneven shape provided on the light emitting surface of the light guide bar.
さらに、本発明に係る面発光装置では、光偏向手段は、導光棒の発光面に設けられたドット形状、V字状又はU字状の溝であることが好ましい。 Furthermore, in the surface light emitting device according to the present invention, the light deflecting means is preferably a dot-shaped, V-shaped or U-shaped groove provided on the light-emitting surface of the light guide rod.
さらに、本発明に係る面発光装置では、光源は、複数のLEDから構成され、複数のLEDは、複数の導光棒のそれぞれに対応して配置されていることが好ましい。 Furthermore, in the surface emitting device according to the present invention, it is preferable that the light source is composed of a plurality of LEDs, and the plurality of LEDs are arranged corresponding to each of the plurality of light guide bars.
さらに、本発明に係る面発光装置では、複数のLEDと複数の導光棒とをそれぞれ接続させるための複数のリフレクターを更に有することが好ましい。各LEDからの光を効率良く、導光棒に入射させるためである。 Furthermore, the surface light emitting device according to the present invention preferably further includes a plurality of reflectors for connecting a plurality of LEDs and a plurality of light guide bars, respectively. This is because the light from each LED is efficiently incident on the light guide rod.
さらに、本発明に係る面発光装置では、複数のLEDから異なった色を発光させ、積層体にストライプ柄を表示させるための制御部をさらに有することが好ましい。導光棒毎に異なった色を表示させることによって、積層体全体にストライプ柄を表示させるように構成した。 Furthermore, it is preferable that the surface light emitting device according to the present invention further includes a control unit for emitting different colors from a plurality of LEDs and displaying a stripe pattern on the laminate. By displaying different colors for each light guide bar, a stripe pattern is displayed on the entire laminate.
本発明によれば、複数の導光棒の端面からの光によって面発光照明を行うことから、薄型、省電力、軽量、且つ安価な面発光装置を提供することが可能となった。 According to the present invention, since surface emitting illumination is performed by light from the end faces of a plurality of light guide bars, it is possible to provide a thin, power-saving, lightweight, and inexpensive surface emitting device.
また、本発明によれば、粗面化処理された樹脂表面から光を発光させるので、淡く、やさしい、エコロジックな色を発光させることが可能となった。 In addition, according to the present invention, light is emitted from the roughened resin surface, so that it is possible to emit light, easy, and ecological colors.
以下、本発明に係る面発光装置を図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, a surface light emitting device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る面発光装置を壁掛けパネルとして構成した壁掛けパネル型面発光装置1の発光面側から見た正面図である。また、図2は、図1におけるAA´断面図である。本実施形態では、壁掛けパネル型面発光装置1を500×500mmに設定した。しかしながら、壁掛けパネル型面発光装置1のサイズはこれに限定されることなく、様々なサイズに形成することができる。
FIG. 1 is a front view of a wall-mounted panel surface light-
図1及び2に示すように、壁掛けパネル型面発光装置1は、複数の導光棒11を積層した積層体10、枠体20、第1のLED光源部30、第2のLED光源部40等から構成されている。第1及び第2のLED光源部30及び40は、積層体10を図1における図中の上下から挟むように配置され、枠体20内に固定されている。また、積層体10の発光面側(図2において、図中上側)には、半透明な樹脂で形成された板状の保護プレート21が配置されている。また、積層体10の裏側(図2において、図中下側)には反射シート50が配置されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the wall-mounted panel type surface
なお、保護プレート21は、透明な樹脂によって形成されても良いし、面発光装置1は保護プレート21を有していなくても良い。また、反射シート50は、第1及び第2のLED光源部30及び40からの光を効率良く、発光面側に反射するのに役立つが、必ずしも面発光装置1に備えられている必要はない。さらに、面発光側からの光を制御するために、積層体10に拡散シートやプリズムシートを配置するようにしても良い。
The
また、図1及び図2の例では、積層体10の上下にLED光源部を配置したが、光量が十分な場合には、一方にのみLED光源部を配置することもできる。
Moreover, in the example of FIG.1 and FIG.2, although the LED light source part was arrange | positioned at the upper and lower sides of the laminated
図3は、第1のLED光源部30の概略を示した図である。
FIG. 3 is a diagram showing an outline of the first LED
第1のLED光源部30は、複数のLED31、回路基板31、リフレクター部33及び回路素子34等から構成される。回路基板32上には、複数のLED31が等間隔で配置され、各LEDはリフレクター部33で個々に覆われている。リフレクター部33の内部には、アルミ蒸着がなされており、LED31からの光を効率よく導光棒11へ伝達する機能を有している。なお、リフレクター部33の内部は鏡面仕上げがなされていたり、白色の塗料が塗布されていても良い。
The first LED
各LED31は、R色LED素子35、G色LED素子36及びB色LED素子37が一つにパッケージされた3in1タイプのLEDであって、入力信号によって、各素子からの光の混色によって複数の色の発光を行うことができる。各LED31は、制御部38による制御タイミング及び指定色に従い、電源供給部39から供給される電流によって指定された色で発光する。なお、各LED31は、R色の単色LED、G色の単色LED、B色の単色LED又はW(ホワイト)色の単色LEDであっても良い。
Each
制御部38及び/又は電源供給部39は、回路素子34内に構成される。
The
なお、第2のLED光源部40の構成も、前述した第1のLED光源部と同様であるので、ここではその説明を省略する。
In addition, since the structure of the 2nd LED
図4は、導光棒11の一例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the
導光棒11は、縦a450mm、横b12mm、幅(高さ)c5mmのポリカーボネイト樹脂で構成されている。なお、導光棒11は、MMA樹脂、MS樹脂、PET等のポリエステル樹脂、PSt樹脂、COP樹脂、COC樹脂、PP樹脂やPE樹脂当のオレフィン樹脂、PVC樹脂、アイオノマー樹脂、ガラス等によって構成しても良い。
The
導光棒11は、発光面12、発光面12と対抗する裏面13、発光面12と隣り合う側面14及び15、発光面12と略90度の傾きを有しLED光源部からの光を入射するための端面16及び17を有している。導光棒11の発光面12には、端面16及び/又は端面17から入射したLRD光源部30及び/又はLED光源部40からの光を、発光面12側から出射するための光偏向手段が形成されている。光偏向手段については後述する。
The
導光棒11の裏面13、側面14及び15は、導光棒11内に侵入した光が、これらの面において界面全反射をして外部に射出しないように、平滑且つクリアに磨き仕上げがなされている。なお、平滑且つクリアに磨き仕上げを行う代わりに、導光棒11の裏面13、側面14及び15には、低屈折率層を設けたり、反射層を設けたりすることもできる。さらに、裏面13には、光を有効に発光面12に反射させるために、鏡面仕上げをしたり、高屈折率又は高反射率の塗料を塗布したり、発光面12と同じような光偏向手段を形成したりすることができる。また、第1及び第2のLED光源部30及び40からの光が導光棒11に進入しやすいように、導光棒11の端面16及び17は、平滑化処理が施されている。
The back surface 13 and the
導光棒11の発光面12全体には、粗面化処理が施されており、粗面化によって生じる微細な凹凸形状によって、端面16又は17から進入した光が散乱し、発光面12から出光する。導光棒11には、粗面化処理によって、z方向に沿って、V字状(又はU字状)の溝R(深さ3μm、幅20μm、ピッチ1mm)が均一に形成されており、これらの溝は、光偏向手段として機能する。
The entire
即ち、光偏向手段(R)は、発光面12上に、定期的又はランダムに形成された、溝、ドット形状又は凹凸形状である。さらに、光偏向手段は、例えば、図4に示す、x方向、y方向、z方向及び/又はw方向に沿って、発光面12全体に形成されているものが好ましい。
That is, the light deflection means (R) has a groove, dot shape, or uneven shape formed on the
なお、V字状(又はU字状)の溝のピッチを、導光棒11の端部と中央部とで異ならせるように設けることも可能である。V字状(又はU字状)の溝のピッチが短い場所では、散乱が多く、出光が多い。したがって、導光棒11の端部(LED発光部に近い側)のピッチを大きく(例えば、50mm)し、導光棒の中央部(LED発光部から遠い側)のピッチを小さく(例えば、50μm)すれば、導光棒11の全体から均一な出光を行うように制御することが可能となる。なお、溝の形状、深さ、幅やピッチはこの値に限定されるものではなく、適宜他の最適な値を取ることが可能である。
In addition, it is also possible to provide the pitch of the V-shaped (or U-shaped) grooves so as to be different between the end portion and the central portion of the
また、発光面12の粗面化処理は、鋸による切削加工、自動切削器(例えば、NCルーター)による切断加工、ブラスト加工、研磨機材による面加工、エンボス成形加工等によって行うことができる。
Moreover, the roughening process of the
鋸による切削加工では、樹脂のバルクから自動丸鋸切断機等によって導光棒を切り出す場合に、鋸刃によって切削された面をそのまま発光面12とすることができる。この場合、裏面13、側面14及び15、上面16及び下面17等は、クリアに磨き仕上げを行うことが必要となる。
In cutting with a saw, when the light guide bar is cut out from a bulk of resin by an automatic circular saw cutter or the like, the surface cut by the saw blade can be used as the
また、自動切削機によって、樹脂のバルクから自動丸鋸切断機等によって導光棒を切り出す場合にも、切断面の仕上げをプログラムすることによって、切断面をそのまま発光面12とすることができる。
Further, when the light guide bar is cut out from the resin bulk by an automatic circular saw cutter or the like by an automatic cutting machine, the cut surface can be used as the
さらに、ブラスト加工では、高速噴射機で、導光棒11の表面に粒子を噴出して、ランダムな凹凸形状を形成して、発光面12とすることができる。
Furthermore, in the blasting process, particles can be ejected onto the surface of the
さらに、研磨機材として例えばヤスリを用い、表面を削り取るようにして導光棒11の表面の加工を行い、発光面12とすることができる。
Further, for example, a file is used as a polishing tool, and the surface of the
さらに、導光棒11を押し出し成形によって製造する場合に、金型自体にランダムな凹凸形状を設けたり、成形後の冷却前に表面マット加工用のロール間を通過させたりすることによって、発光面12を形成することも可能である。
Further, when the
図5は、積層体10と第1のLED光源部30との関係を示す斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view showing the relationship between the
積層体10は、発光面12を面発光装置1の発光面側に向け、複数の導光棒11の側面14及び15を合わせるようにして、複数個(例えば、45本)重ねて構成されている。また、第1のLED光源部30のカバー部33の大きさは、ちょうど1本の導光棒の一方の端面16又は17の大きさと同じに構成されており、1本の導光棒11に対して、1つのカバー部33が対応している。即ち、1本の導光棒11に対して、1つのLED31が対応して配置されている。
The
また、各LED31の光の放射中心が、各導光棒11の長手方向と平行になるように各LED31が配置されていることが好ましく、各LED31の光の放射中心が、各導光棒11の長手方向の中心線と一致するように各LED31が配置されていることが更に好ましい。
Each
なお、図示していないが、第2のLED光源部40の各カバー部43及び各LED41も、導光棒11の他の端面16又は17側に、第1のLED光源部30と同様に、配置されている。
Although not shown, each cover
次に、面発光装置における発光方法について説明する。 Next, a light emitting method in the surface light emitting device will be described.
まず、第1のLED光源部30の各LED31から射出した光は、導光棒11の端面16又は17の一方側から導光棒11内に進入する。導光棒11内に入射した光は、導光棒11の裏面13、側面14及び15で全反射しながら反対側に配置されたLED41に向かって進んで行く(例えば、図2の光L参照)。しかしながら、導光棒11の発光面12全体に光偏向手段(R)を設けられているので、導光棒11内に入射した光は光偏向手段に入射して、散乱を起こす(例えば、図2の点P参照)。散乱を起こした光の内の所定量は、発光面12側から外部に出光される。なお、散乱して再度導光棒11内に戻る光もあるが、導光棒11の裏面13、側面14及び15、反射シート50等によって反射され、何れは、再度反射面12で散乱して、面発光装置1の外部へ出光することとなる。
First, the light emitted from each
前述したように、導光棒11は、裏面13、側面14及び15を全て、平滑且つクリアに磨き仕上げがなされているため、導光棒11に進入した光は、実質的に進入した導光棒11内のみを進むか又はその導光棒11の発光面12から出光し、隣り合う他の導光棒11へは拡散していかない構成となっている。
As described above, since the
図6は、導光棒の積層方法の他の例を示す図である。 FIG. 6 is a diagram illustrating another example of a method of laminating light guide bars.
前述した例(図5参照)では、導光棒11の側面同士をそのまま並べて積層した。しかしながら、図6に示すように、導光棒100の側面14に沿って凸部101を形成し、側面15に沿って凹部102を形成して、隣り合う導光棒100同士の凸部101と凹部102とを、図中の矢印Bの方向に勘合させるようにして積層させることができる。なお、図6では、導光棒100をその端面側から観察している。
In the above-described example (see FIG. 5), the side surfaces of the
このように構成することによって、積層体10及び/又は面発光装置1の組み立てを簡単に行うことが可能となる。
By comprising in this way, it becomes possible to assemble the
図7は、導光棒の積層方法の更に他の例を示す図である。 FIG. 7 is a diagram showing still another example of a method for laminating light guide bars.
図5に示した例では、導光棒11の側面同士をそのまま並べて積層した。しかしながら、図7(a)に示すように、導光棒110の側面14に沿って凸部111を形成し、側面15に沿って凹部112を形成して、隣り合う導光棒100同士の凸部101と凹部102とを、図7(b)の矢印Cの方向にスライドさせながら勘合させるようにして積層させることができる。図7(a)では、導光棒110をその端面側から観察している。
In the example shown in FIG. 5, the side surfaces of the
このように構成することによって、積層体10及び/又は面発光装置1の組み立てを簡単に行うことが可能となり、さらに接着剤等を利用しなくても、導光棒同士が一体化して、積層体の構造を強固にすることが可能となる。
With this configuration, it is possible to easily assemble the laminate 10 and / or the surface
図8は、積層体の発色を説明するための図である。 FIG. 8 is a diagram for explaining the color development of the laminate.
図8(a)は、複数の導光棒11から構成される積層体10を利用した場合を示している。前述したように、導光棒11は、裏面13、側面14及び15を全て、平滑且つクリアに磨き仕上げがなされているため、導光棒11に進入した光は、実質的に進入した導光棒11内のみを進み、進入した導光棒11の発光面12からのみ出光し、隣り合う他の導光棒11へは拡散していかない。すなわち、制御部38は、ストライプ柄を積層体10上に表示することができる。
FIG. 8A shows a case in which a
したがって、図8(a)に示すように、各導光棒11に対応するLED31が、R光とB光を交互に射出する場合、導光棒11の発光面12も交互にR色とB色を発光することとなる。
Therefore, as shown in FIG. 8A, when the
図8(b)は、複数の他の導光棒120から構成される積層体200を利用した場合を示している。他の導光棒120では、導光棒11と異なり、発光面と隣り合う側面について、平滑且つクリアな磨き仕上げを行っていない。即ち、導光棒120では、発光面と隣り合う側面も、発光面と同様に、粗面化処理がなされている。したがって、導光棒120に進入した光が発光面と隣り合う側面で界面全反射されることがない。したがって、導光棒120に進入した光は、左右の隣り合う他の導光棒へ拡散してしまい、積層体200全体としては、複数の色が交じり合った色を出光することとなる。
FIG. 8B shows a case in which a
したがって、図8(b)に示すように、各導光棒120に対応するLED31が、R光とB光を交互に射出する場合、積層体200全体としては、R色とB色が交じり合った赤紫色の光を出光することとなる。
Therefore, as shown in FIG. 8B, when the
図9は、積層体の他の発色を説明するための図である。 FIG. 9 is a diagram for explaining another color development of the laminate.
図9の例では、導光棒11の図中上部の第1のLED光源30からR色を発光させ、導光棒11の図中下部の第2のLED光源40からB色を発光させることによって、積層体10の上部領域901でR色の発光をさせ、積層体10の下部領域903でB色の発光をさせ、積層体10の中間部902で、R色とB色が交じり合った赤紫色の発光をさせている。なお、混色の割合は、第1のLED光源30と第2のLED光源40の発光強度を制御することによって、任意に決定することができる。
In the example of FIG. 9, R light is emitted from the first
図10は、本発明に係る他のパネル型面発光装置の断面図である。 FIG. 10 is a cross-sectional view of another panel type surface light emitting device according to the present invention.
図10に示す他のパネル型面発光装置2は、図2に示したパネル型面発光装置1と比較して、反射層50及び枠体20の裏面の代わりに、裏面の無い枠体22及び第2の保護プレート23を有している点が異なっている。なお、第2の保護プレート23は、保護プレート21と同様に、半透明な樹脂で形成された板状体である。
The other panel type surface
さらに、パネル型面発光装置2では、裏面13も発光面12と同じように光偏向手段を有する導光棒11´を有している。したがって、パネル型面発光装置2では、積層体10の両面から面発光を行うことができるように構成されている。なお、パネル型面発光装置2において、発光面12にのみ光偏向手段を有する前述した導光棒11を用いても、光偏向手段における光の散乱・反射によって、第2の保護プレート23側にも面発光を行うことができる。
Further, in the panel type surface
このように、本発明に係る面発光装置1では、導光棒の粗面化処理された樹脂表面から光を発光させるので、淡く、やさしい、エコロジックな色、例えば氷の中から発光がなされているような、照明装置を構成することが可能となった。
As described above, in the surface
以上、本発明に係る面発光装置を、壁掛けパネル型に構成したものを用いて説明を行ったが、本発明に係る面発光装置は軽量且つ簡易な構成である利点を生かし、パネル型以外の多くの屋内、屋外用の照明器具、建材等として利用することができる。 As described above, the surface light emitting device according to the present invention has been described using a wall-mounted panel type. However, the surface light emitting device according to the present invention takes advantage of the light weight and simple configuration, and other than the panel type. It can be used as many indoor and outdoor lighting fixtures and building materials.
1、2 壁掛けパネル型面発光装置
10、200 積層体
11、11′、100、110、120 導光棒
20、22 枠体
30 第1のLED光源部
31、41 LED
33、43 リフレクター部
38 制御部
R 光偏向手段
DESCRIPTION OF
33, 43
Claims (8)
前記積層体の端面から光を入射する光源と、
前記積層体の端面から入射された光を、前記積層体の発光面から出光させるための光偏向手段と、
を有する面発光装置。 A laminate composed of a plurality of light guide rods;
A light source for entering light from an end face of the laminate,
Light deflecting means for causing light incident from the end face of the laminate to be emitted from the light emitting surface of the laminate;
A surface light emitting device.
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