JP2008541198A - 薄型内部照明型標識 - Google Patents

Abstract

内部照明型標識は、少なくとも部分的に高反射層で裏打ちされたケースと、表示面と、を含む。この標識はまた、表示面に対してほぼ平行な方向へ光を放射する光源を含む。

Description

内部照明型標識はさまざまな目的に使用される。内部照明型標識の中には、単純な文字列のみを示すものもある。そのような標識の例として、「ＥＸＩＴ」又は「ＯＰＥＮ」のような単語を表示する標識が挙げられる。その他の標識、特に広告に使用される標識は、文字列に加えて図形を通常含む。一般的に、そのような標識は、標識の内部の蛍光管によって照らされる。そのような標識は、均一な照明を有することが重要である。これまでに、１つの管の中央と隣接する管の中央との間の距離と、任意の管の中央から標識の前面までの距離との比率は、２：１を超えてはならないことが判明している。この比率が大きい場合、観察者は管のすぐ前の領域を標識の他の領域よりも明るいものとして認識する。

文字列を表示する場合の別のタイプの標識は、ネオンサインである。ネオンサインは、観察者の注意を引き付けるように極めて高いコントラストで照らされることができるため、有利である。ただし、ネオン照明には、もろくて壊れ易いというデメリットがある。さらにネオンには、ネオン管を１本１本特注の吹きガラスで作る必要があるというデメリットがある。ネオン照明のもう１つのデメリットは、高い動作電圧を必要とすることである。

蛍光光源とネオン光源は、線状光源に分類されることができる。さらに別のタイプの標識は、点光源を使用して点灯される。標識業界で急速に受け入れが進んでいる点光源の１種が発光ダイオード（LED）である。ＬＥＤは、前述の２つのタイプに比べて多数のメリットを備えている。ＬＥＤは、低電圧、省電力で、堅牢性が高く、非常に長い寿命を示すためバルブの交換回数が少なくて済む。しかしながら、そのような点光源の照明を使用する場合は、適切な照度の均一性を維持することが特に困難である。

図１は、本発明に従った内部照明型標識（概して１０と指定）を示す。内部照明型標識は、ケース１２を含む。ケース１２は、少なくとも部分的に高反射性素材１４で裏打ちされている。高反射性素材１４は、拡散反射性又は正反射性のいずれかであることができる。高反射性素材１４に使用可能な素材の例は、反射性塗料（通常は白色塗料だが、これに限定されるものではない）、３Ｍ社（ミネソタ州セントポール）から市販されているライトエンハンスメントフィルム（LEF）、及び米国特許第６，４９７，９４６号（その内容を参考として本明細書に組み込む）に説明される反射体である。高反射性フィルム１４として使用可能な正反射性の反射体の例は、例えば、米国特許第６，０８０，４６７号（その内容を参考として本明細書に組み込む）に説明されるフィルムである。米国特許第６，０８０，４６７号により説明されるフィルムの一例は、３Ｍ社（ミネソタ州セントポール）から「エンハンスドスペキュラーリフレクター（ESR：Enhanced Specular Reflector）」の名称で入手可能である。ＥＳＲなどの高い反射性を有する正反射性反射体は、その上に二酸化チタンなどの拡散反射性素材を付着させることにより、拡散反射性の反射体に変えることができる。或いは、その上に拡散性素材をコーティングすることにより、ＥＳＲなどの高い反射性を有する正反射性反射体を拡散反射性に変えることができる。米国特許第６，５７９，６０６号（その内容を参考として本明細書に組み込む）には、正反射性の反射体を拡散性の反射体として機能させるために中空ガラスビーズをメタクリル（（meth)acrylic）結合剤でコーティングすることが説明されている。同一又は別の結合剤で、固体ガラスビーズ又はポリマービーズを使用することも可能である。一般的には全ての表面が同一の高反射性素材を使用するが、異なる表面において、又は特定の表面の異なる部分においてさえも、異なる素材を使用することが可能である。正反射性の素材と拡散反射性の素材を組み合わせて使用することも可能である。一部の実施形態では、高反射性とは、反射体に達した光の５０％超が反射されることを意味する。他の実施形態では、高反射性とは、反射体に達した光の少なくとも８８％、９５％、又は９９％が反射されることを意味する。

ケース１２の一方の面は、カバーアセンブリであり、表示面を形成する。カバーアセンブリは、透明基材１６を含む。照明型標識１０の内部において、カバーアセンブリは高反射性素材１８を含んでいる。通常、高反射性素材１８は、高反射層１４と同一の素材である。或いは、例えばスクリーン印刷やドットマトリクス印刷により、高反射層１８を透明基材１６上に印刷することが可能である。印刷技術は、グラフィック画像を表示する場合に用いるのが特に望ましい。これにより、ユーザーは、画像の明暗部分に対応させてドット密度を変化させることができる。

図に示すように、透明層１６の外側に着色拡散層２０があるが、着色拡散層２０は、透明基材１６の内側にも設置することができる。拡散層２０が自立するための十分な剛性を有する場合は、透明基材１６を完全に除去することができる。この場合は、拡散層２０が基材の役割を果たす。或いは、拡散出力が好ましくない場合、拡散層２０を除去することができる。

拡散層２０及び透明基材１６の外部には、不透明層２２がある。不透明層２２は任意だが、拡散層２０と色に差を設けるためには望ましい場合が多い。

高反射層１８及び不透明層２２は、内部照明型標識１０の前面全体を覆うものではない。むしろ、標識上に所望のしるしを付けるために開口２４のような開口が設けられている。高反射層１８及び不透明層２２の開口部を調整して開口２４を形成することが好ましい。最大限の効率を実現するために、出力口２４のような出力口を除いた表示面全体を高反射層１８で覆うことができる。

図２は、図１の詳細２に示される内部照明型標識１０の部分拡大図である。図２は、高反射性素材１８、拡散層２０、及び不透明層２２をさらに明確に示す。

図１に戻ると、内部照明型標識１０の内部には、ケース１２の表示面とは反対側の面に実装された光源２６及び２８により、光が提供される。光源２６及び２８は点光源であり、実質的に全ての放射された光が内部照明型標識１０から出る前に少なくとも１回は必ず反射されるように、主として内部照明型標識１０の表示面に対してほぼ平行な方向へ光を放射する。そのような反射を要求することにより、照明の均一性を大幅に向上させつつ、従来技術の設計を使用した場合に可能なよりも内部照明型標識１０を大幅に薄くすることが可能となる。この目的に特によく機能する光源の１つは、端面放射型又は側面放射型のＬＥＤである。端面放射型ＬＥＤは、主として３６０度の外周全体の周りに横に向けて光を放射する。光は、ほぼ５０〜１００度の角度の範囲にわたり垂直に放射される。本発明によく機能するＬＥＤの１つは、ルミレッズライティングＬＬＣ（Lumileds Lighting, LLC）（カリフォルニア州サンノゼ）から入手可能なルクセオンＶスター（Luxeon V Star）側面放射型ＬＥＤである。そのようなＬＥＤの光出力の断面の極性プロットを、図６に示す。

ＬＥＤ２６及び２８は、熱伝導基材の上に実装されており、これにより、熱が消散される。図に示すように、光源は、別個の放熱板３０及び３２の上にそれぞれ実装されている。或いは、熱伝導基材をケース１２の一部とすることも可能である。

所望により、反射層３４及び３６を光源２６及び２８の上部に設置して、内部照明型標識１０の前側に向かって放射される可能性を持ついかなる迷光もが前側及び出力口に向かってそのまま進んで好ましくない輝点を形成するのを防止することができる。

図３は、内部照明型標識１０を示す。光３８は、発光体２６及び２８により、比較的狭い角度にわたって放射される。光３８は、高反射面１４及び１８に達すると、反射されて散乱する。表面１４及び１８が拡散反射面の場合、光は拡散され、図３の光線４０として示されるように多方向へ向かって反射される。前述のように、高反射性素材１４及び１８は、拡散反射性のものでも正反射性のものでもよく、又はそれら２つを組み合わせたものでもよい。拡散反射性素材には、均一性を促進するために光をさらに多く混入することができるという利点がある。しかし、正反射性素材は、拡散反射性素材よりも高い反射性で使用できる。したがって、正反射又は拡散反射の選択は、ある程度、用途によって決まる。いずれの場合でも、上述のように、光は一般的に、内部照明型標識１０から出る前に少なくとも１回反射される。

光は、開口２４に達すると、内部照明型標識から出る。拡散性素材２０は、光をさらに拡散させ、広い範囲で見えるようにする。標識のしるしの望ましい色は、拡散層２０を着色拡散体とし、光源２６及び２８を白色光とすることにより、拡散層２０を白色とし、光源２６及び２８を着色光とすることにより、又は、拡散層２０を着色とし、光源２６及び２８を着色光とすることにより得ることができる。他の実施形態において、基材１６は、完全な透明ではなく着色が施されていてもよく、また、拡散層２０は、着色が施されていても、無色でもよい。この後者の実施形態では、光源もまた、着色又は無色のいずれでもよい。当然、望ましい実施形態においてしるしを白色とする必要がある場合は、基材１６、拡散層２０、及び光源を全て無色としてよい。

図４は、本発明による内部照明型標識１０の分解図である。図４は、高反射性素材１４で裏打ちされたケース１２を含む。図４は、さらに、透明基材１６、高反射層１８、及び不透明層２２を示す。

図４の内部照明型標識１０は、しるしを２つの異なる色で表すことを目的としている。そのため、図１の拡散層２０が２つのセクション２０’及び２０”に分割され、異なる色を有する。この例において、セクション２０’は、単語「ＯＰＥＮ」を表示する標識を照らし、セクション２０”は、一列のアスタリスクを表示するセクションを照らしている。図４に示される内部照明型標識１０の内部には、放熱板３０’、３０”、３２’及び３２”が含まれる。図１の光源２６及び２８は、通常、これらの放熱板の上に実装されるが、図４では、図を簡略化するために省略されている。図４の内部照明型標識１０は、内部照明型標識１０の内部を２つの別個の区画に分ける壁４４をさらに含む。一方の区画には放熱板３０’及び３２’が含まれ、他方には放熱板３０”及び３２”が含まれる。放熱板３０’及び３２’に関連する光源は、表示又はしるしの単語「ＯＰＥＮ」を意図した色とされるが、これに対し、放熱板３０”及び３２”に関連する光源は、アステリスクの列に関連した色とされる。或いは、全ての光源を同一の色（通常は白色）とし、壁４４を省略することもできる。

図５は、本発明の他の実施形態（概して４８と指定）を示す。内部照明型標識４８は、第２の透明基材５０、並びに追加の高反射層５２、拡散層５４、及び不透明層５６を含む。これで、内部照明型標識４８は、開口５８で示されるように、両面にしるしを提供することができる。或いは、開口２４を省略することができ、また、内部照明型標識４８の全ての開口は光源としてケース１２の同一の面にあることも可能である。先に説明した実施形態においてと同様に、光はＬＥＤ２６及び２８からほぼ平行な方向へ放射され、そのため、実質的に全ての光、又は全ての光は、内部照明型標識１０から出る前に少なくとも１回反射される。

図７は、本発明の他の実施形態を示しており、ここでは、上部放射ＬＥＤを使用している。ＬＥＤ５０及び５２は、放熱板５４及び５６の上にそれぞれ実装されている。ＬＥＤ５０及び５２は点光源であり、放射する光の実質的に全てが内部照明型標識１０から出る前に少なくとも１回反射されるように、内部照明型標識１０の出力面に対してほぼ平行な方向へ光を放射する。

図８は、本発明の他の実施形態を示す。図８の実施形態によれば、内部照明型標識６０は、薄型の細長い形状のものであり、装飾目的、又は映画館のような暗い領域で通路の輪郭を描くために使用することができる。内部照明型標識６０には、少なくとも部分的に高反射性素材で覆われた内面６２がある。先の実施形態においてと同様に、高反射性素材は、拡散反射性又は正反射性のいずれでも可能である。内部照明型標識６０は、表示面６６上に開口又は出力窓６４を含む。ＬＥＤ６８及び７０のようなＬＥＤは、放熱板７２上に実装されている。前述の実施形態とは異なり、ＬＥＤ６８及び７０は、出力面６６に対して平行に光を放射せず、むしろ、出力面６６に向けて光を放射する。ただし、光は、内部照明型標識６０を出る前に内面６２により少なくとも１回は必ず反射されるように、出力窓６４とは別の表示面６６の部分に向けられる。一般的に、ＬＥＤ６８及び７０からの光が向けられる出力面６６の部分は、高反射性素材で覆われることが好ましい。このことは、図８ａにさらに明確に示されており、この図において、図示される光線７２は、開口６４に到達して内部照明型標識６０から出る前に、内面６２により２回反射されている。

「薄型」とは、標識の厚みを指す。言い換えれば、標識の実装面から、実装面に対して垂直に測定される最大寸法までの距離である。ある実施形態では、薄型標識の厚さは６ｃｍ以下とされる。別の実施形態では、その厚さは３ｃｍ以下である。さらに別の実施形態では、この厚さは１ｃｍを超えない。実際のところ、最低断面の現実的な限界は、ＬＥＤ（単数又は複数）上部の光放射面と第１の反射面との間に、いくらかの合理的な光透過性間隙（light transmissible gap）を維持する必要性によって決定される。

本発明の第１の実施形態の側面図。 図１の一部の詳細図。 光路を示す、図１の実施形態の側面図。 本発明の１つの実施形態の分解図。 本発明の別の実施形態の側面図。 側面放射型発光ダイオードの光出力の断面の極座標。 本発明の別の実施形態の側面図。 本発明のさらに他の実施形態の斜視図。 実例的光路を示す、図８の実施形態の側面図。

Claims (18)

1. 内面を有し、該内面が少なくとも部分的に高反射層で裏打ちされたケースと、
   出力口を有する表示面であって、一部が高反射性素材で裏打ちされている表示面と、
   前記表示面に対してほぼ平行な方向へ光を放射するように配置された点光源と、
   を含む、内部照明型標識。
2. 前記点光源が発光ダイオードである、請求項１に記載の内部照明型標識。
3. 前記発光ダイオードが側面放射発光ダイオードである、請求項２に記載の内部照明型標識。
4. 前記発光ダイオードが前面放射発光ダイオードである、請求項２に記載の内部照明型標識。
5. 前記点光源が、前記ケースの、前記表示面とは反対側の面に実装されている、請求項１に記載の内部照明型標識。
6. 前記出力口を除く前記表示面の全体が高反射性素材で裏打ちされている、請求項１に記載の内部照明型標識。
7. 前記出力口に迷光が直接達することを防止するために、前記光源に隣接して配置された反射性素材をさらに含む、請求項１に記載の内部照明型標識。
8. 内面を有し、該内面が少なくとも部分的に高反射層で裏打ちされたケースと、
   出力口を有する表示面であって、一部が高反射性素材で裏打ちされている表示面と、
   実質的に全ての光が、内部照明型標識から出る前に前記内面により少なくとも１回反射されるような方向へ、該光を放射するように配置された点光源と、
   を含む、内部照明型標識。
9. 前記点光源が発光ダイオードである、請求項８に記載の内部照明型標識。
10. 前記発光ダイオードが側面放射発光ダイオードである、請求項９に記載の内部照明型標識。
11. 前記発光ダイオードが前面放射発光ダイオードである、請求項９に記載の内部照明型標識。
12. 前記点光源が、前記ケースの、前記表示面とは反対側の面に実装されている、請求項８に記載の内部照明型標識。
13. 前記出力口を除く前記表示面の全体が高反射性素材で裏打ちされている、請求項８に記載の内部照明型標識。
14. 前記出力口に迷光が直接達することを防止するために、前記光源に隣接して配置された反射性素材をさらに含む、請求項８に記載の内部照明型標識。
15. 内面を有し、該内面が少なくとも部分的に高反射層で裏打ちされたケースと、
    出力口を有する表示面であって、一部が高反射性素材で裏打ちされている表示面と、
    高反射性素材で裏打ちされた前記表示面の一部に向かう方向へ光を放射するように配置された点光源と、
    を含む、内部照明型標識。
16. 前記点光源が発光ダイオードである、請求項１５に記載の内部照明型標識。
17. 前記発光ダイオードが前面放射発光ダイオードである、請求項１６に記載の内部照明型標識。
18. 前記出力口を除く前記表示面の全体が高反射性素材で裏打ちされている、請求項１５に記載の内部照明型標識。

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