JP2010508544A - 照明装置用カバープレート - Google Patents
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Abstract
優れた光拡散度及び光均一度を実現すると同時に、既存より優れた光透過度を有することによって輝度特性を向上させられる照明装置用カバープレートと、これを具備する照明装置が開示されている。カバープレートは照明装置の光源の外側に配置され、光源から放出された光を外部へ出射する。カバープレートは、光の散乱のための気泡が５〜３５％の含有率で形成された光透過性樹脂材質よりなり、気泡は６０μｍ〜７００μｍ範囲の直径を有する。カバープレートは、光源から放出された光を全面に拡散させながら出射させる。
【選択図】図３
【選択図】図３
Description
本発明は照明装置用カバープレートに係り、さらに詳しくは広告板のような広告装置、室内を照明する照明灯、またはインテリア用照明装置などに適用され、光源から出射される光を全箇所に渡って均一に拡散させると共に、高い光透過度及び高輝度で光を出射できるようにした照明装置用カバープレートに関する。
近年、各種事業体の商品広告や営業広告などに広告紙、広告板、自体発光する広告装置などの多様な広告装置が使われている。これら広告装置は購買者に伝達しようとする情報の視認性を高めるために多様な絵や文言、写真、図案などを用いており、特に夜間や照度が低い箇所でも所望の情報を正しく伝達できるように照明装置を使用したものが多種開発されている。
通常、このような照明装置を使用する広告装置は、蛍光ランプや発光ダイオード（ＬＥＤ）などの光源から出てくる光を拡散させながら外部に出射すると共に、光源を外部から遮蔽させるための機能を果たす透明または半透明の光透過性材質のカバープレートを備える。前記カバープレートはその表面に広告のための絵や文言、図案などが刻印された極薄フィルムが貼り付けられたり、それ自体が特定の文字や絵などの形状を有しうる。
また、広告装置のほか、蛍光灯やスタンド灯、街灯、インテリア照明灯などのような照明装置にもカバープレートが使用される。
このような通常の照明装置に使われるカバープレートは殆ど無機系粒子、スチレン系やアクリル系重合体粒子などを部分的に架橋したポリマー微粒子などを添加した方式で作製される。
しかし、従来のカバープレートは比重が大きく重量が重たくて多大な費用がかかる問題点がある。また、従来のカバープレートは光拡散度に優れるものの、光の透過度が低いことから全体として輝度特性に劣るという問題点がある。
特に、広告装置が大型化する場合、これに適用されるカバープレートのサイズも大型化し、カバープレートの厚さも増加するようになる。ところが、このようにカバープレートの厚さが増加すれば、内部の微粒子量も厚さの増加に比例して増加し、よって光透過度が極端に低下して輝度が著しく低下する問題点が発生する。
本発明は前述したような問題点を解決するために案出されたもので、その目的は、優れた光拡散度及び光均一度を実現すると同時に、既存（従来）より優れた光透過度を有することによって輝度特性を向上させることができる照明装置用カバープレート及びこれを具備する照明装置を提供するところにある。
前述した目的を達成するための本発明は、照明装置の光源の外側に配置され、光源から放出された光を外部へ出射する照明装置用カバープレートにおいて、内部に光の散乱のための気泡が５〜３５％の含有率で形成された光透過性樹脂材質よりなり、前記光源から放出された光を全面に拡散させながら出射させるようにしたことを特徴とする照明装置用カバープレートを提供する。
本発明の他の実施形態によれば、ケースと、該ケースの内部に設けられて光を放出する光源と、前記光源の外側に配置され、内部に光の散乱のための気泡が５〜３５％の含有率で形成された光透過性樹脂材質よりなり、前記光源から放出された光を全面に拡散させながら出射させるようになるカバープレートと、を含んで構成された照明装置が提供される。
以上述べたように本発明によれば、照明装置の光源から出てきた光がカバープレートの気泡によって散乱及び屈折しながら拡散されるので、カバープレートの全面に渡って均一に光が拡散されると共に、光が気泡を透過しつつ屈折されるので、光透過度の低下が最小化して優れた輝度特性を提供することができる。
以下、添付した図面に基づき本発明に係る照明装置用カバープレート及びこれを有する照明装置の望ましい実施形態を詳述する。参考に、以下で例示している本発明の照明装置用カバープレートは扁平な四角プレート状をなしているものの、本発明に係る照明装置用カバープレートは球形、円筒形、多面体など適用される照明装置の特性に応じて多様な形態を有しうる。
また、本発明の照明装置用カバープレートは、照明装置の光源の真上側に配置されたり、光源を取り囲むように設けられるが、光源の一側に光源から入射された光を面光源として出射する導光板が配置され、この導光板の光出射面の外側に光拡散のためにカバープレートが設けられる場合もある。
図１ないし図３は本発明の一実施形態に係る照明装置用カバープレートが適用された広告装置の一例を示した図である。
図１及び図２を参照すれば、前記広告装置は一面が開放するように形成されたケース１０と、該ケース１０の内部に設けられる光源２０と、前記ケース１０の開放面に結合されるカバープレート３０とを含んで構成される。
前記カバープレート３０の前方の光出射面には所定の広告文言や図案、写真などが刻印されたフィルムや布などが付着されたり、所定の色彩を有する塗料などがコーティングされうる。
本実施形態において、前記光源２０は前記ケース１０内に一定間隔で設けられる少なくとも１枚の回路基板２１及び該回路基板２１に一定間隔で設けられて前方に光を放出する複数個の発光ダイオード（ＬＥＤ）２２よりなるが、その他蛍光ランプやネオンランプなどの多様な光源が適用されうる。
前記カバープレート３０は、前記光源２０を外部から遮蔽すると共に、内部に入射された光を全面に拡散させながら出射する機能を果たす構成要素であって、ＰＣ(Polycarbonate)、ＰＭＭＡ(Polymethylmethacrylate)、ＭＭＡ(Methylmethacrylate)、エポキシ、ＰＥＴ(Polyethylene Terephthalate)、ＰＰ(Polyprophylene)、ＡＢＳ樹脂などのような透明または半透明の光透過性材料よりなりうる。
また、図３に示したように、前記カバープレート３０の内部には光の散乱のための気泡３１が数多く形成されている。前記気泡３１は既存に使われる一般の粒子（particle）とは違って、光を散乱する作用と共に光が気泡３１を通過しつつ屈折する作用を果たすので、拡散度を向上させると共に、透過度の低下を最小化する利点を持っている。
前記気泡３１はカバープレート３０を作製する際、発泡圧出や発泡射出などのような発泡成形によって形成されうる。
前記カバープレート３０に形成される単位体積当たりの気泡３１の数と大きさ（直径）は拡散性及び透過性を考慮して適切な数と大きさで形成すべきである。カバープレート３０の単位体積当たり気泡３１の数、すなわち気泡含有率が高すぎる場合（３５％超過）には光拡散度は優れるものの、光透過性が悪くて輝度が低下し、気泡による圧縮強度及び引張強度が著しく低下する。逆に、図４の写真に示したように、カバープレート３０の気泡含有率が低すぎる場合（５％未満）には光の散乱どが低くて拡散度が著しく低下して拡散機能を正しく行えず、気泡間隔が広くなって外部から光源が肉眼で観察されて照明装置、特に広告装置として不向きになる。
また、気泡３１のサイズが小さすぎる場合（６０μｍ未満）は光拡散度は優れるものの、透過率が低下して輝度が低下するのみならず、図５の写真に示したように、カバープレートを作製するとき機械的な限界性によって気泡サイズの調節が極端に困難なことから製作し難く、よって事実上量産が困難である。逆に気泡３１のサイズが大きすぎる場合（７００μｍ超過）には拡散性があるものの、単位気泡当たりの入射または透過される全光線透過面積が大きくなることから、外部から光源が微細に肉眼で観察される現象が発生する（図６の写真参照）。
これに本発明は光の透過度および光の拡散度を同時に満足させ、量産可能性及び広告装置としての適合性を全て満足できるようにカバープレート３０の気泡含有率が５％〜３５％であり、気泡３１の大きさが６０μｍ〜７００μｍ範囲であることを提示する。
前述したように、気泡３１のサイズが７００μｍを超えると、外部から光源が微細に肉眼で観察されて照明装置のカバーとしての機能が著しく低下する。そして、気泡３１のサイズが６０μｍより小さい場合、今のところ殆ど量産が不可能な短所がある。
下記の表１は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂を超臨界圧の環境下で炭酸ガスを含浸させ、圧力を降下して発生した気泡の核を高温（１００℃）で発泡させてから冷却したカバープレートをもって実験した結果を表すものである。実験に使われた光源としては複数個のＬＥＤから入射された光を２５８０ルクス(lux)の平均照度で出射する導光板を用いたし、前記導光板の出射面の上側に気泡の平均粒子サイズ（直径）が約３００μｍであり、気泡含有率がそれぞれ異なるカバープレートを順に載置し、各カバープレートを介して出射される光の照度、光透過率、拡散度を測定した。
前記表１から分かるように、カバープレート３０に含有された気泡の含有率が５〜２０％、２０〜３５％の範囲の場合はそれぞれ２，２２０ルクスと１，９８０ルクスの優れた照度値を有し、光透過率はそれぞれ８６．０％と７６．７％であって、５０％内外の光透過率を有する従来のカバープレートに比べて著しく優れた光透過率を有する。
しかし、カバープレート３０の気泡含有率が３５％を超過する場合は光拡散度は極めて高いものの、光透過率が低下して照度値が１３７０ルクスに著しく低くなって、広告装置のような照明装置に使用するには多少不向きである。
また、気泡含有率が５％未満の場合は気泡間の空隙が大きいことから光の正方向透過量が過多になって光透過率は高いものの光拡散性は著しく低下する短所がある。従って、この場合にも光拡散の目的を達成するのに足りないことから、照明装置としては不向きである。
従って、本発明のカバープレートを広告板などの照明装置に適用するためには気泡の含有率は約５％〜３５％範囲であり、気泡のサイズは６０〜７００μｍであるべきである。
このように本発明に係るカバープレート３０は気泡のない従来の照明装置用カバープレートや一般の液晶表示装置用導光板に比べて著しく優れた光透過率と照度値を提供する。
また、従来のカバープレートは約５０％内外の低い光透過率を有し、よって低い照度値を有する。また、酸化チタンなどの無機系粒子を使うので多大な費用がかかって、大型広告板や照明灯のカバーとしては適用し難い。
しかし、本発明に係るカバープレートは気泡３１によって優れた光拡散度と光透過度を提供すると共に、重さが軽減し、低コストとなって大型作製も容易な利点も提供する。
一方、前記カバープレート３０に形成される気泡３１は光入射面から光出射面側に行くほどその平均サイズ（直径）が大きくなり又は小さくなる。例えば、カバープレート３０の光入射面に近接した側に配列される気泡３１が光出射面に近接した側に配列される気泡３１よりそのサイズが小さく形成されうる。この場合、外部からカバープレート３０の気泡３１を肉眼で確認でき、光源から光が提供される際カバープレート３０の前方に進む光が大きな気泡３１に出会って透過しやすくなり、よって優れた照度を提供することができる。
カバープレート３０の前方に配列される気泡３１と後方に配列される気泡３１との平均サイズが相異なる場合は、拡散性を低下させないながらも透過性をさらに向上させると確認された。
図７は本発明に係るカバープレートの他の実施形態を示した図であって、この第２の実施形態のカバープレート３０は光源２０と対向した光入射面に多角形（本実施形態では三角形）の凹凸状のパターン３２が連続的に形成された構造よりなる。前記パターン３２は図８に示したように、長いプリズムパターンよりなり、図９に示したように多角錐状や半球形のエンボス状など多様な形態よりなりうる。
前記カバープレート３０のパターン３２は受光面積を増大させることによって入射量を増大させ、反射率を低下させるように働く。すなわち、前記第２の実施形態のカバープレート３０は前記パターン３２によって単純な平面の場合には受光面積が広くなるので、光源２０から放出された光が光入射面と接触する面積が広くなり、よって光の入射量が増大して輝度が一層向上される効果を奏する。
そして、図１０は本発明に係るカバープレートの第３の実施形態を示した図であって、この第３の実施形態のカバープレート３０は内部に光の散乱のための気泡３１が数多く含まれている所定厚さの気泡層３０ａと、前記気泡層３０ａの背面に界面のなく一体に形成されている所定厚さの透明な光透過層３０ｂの複層構造よりなって、厚さが増加しても光透過率の低下を最小化することができる利点を提供する。
前述したように、本発明に係るカバープレート３０内に形成された気泡３１は光を散乱及び屈折させることによって光拡散度を増加させ、光を透過させる性質を持っているものの、内部にいずれもない透明状態の場合に比べてある程度の光の損失は発生する。
従って、広告装置のサイズが大型化してカバープレートのサイズも大型化すれば、カバープレート自体の強度の確保のためにカバープレートの厚さも共に増加するようになるが、それほど気泡の数が増えて光透過率がある程度低下する現象が発生する。
これに、第３の実施形態のようにカバープレート３０を気泡３１が含有された気泡層３０ａと、内部にいずれもない光透過層３０ｂの複層構造で形成すれば、カバープレート３０の厚さを増加させても光拡散度は前述した第１の実施形態のカバープレートと同水準に維持しつつ光透過率の低下を最小化して輝度低下が防止できる利点が得られる。
この際、前記気泡層ａと光透過層３０ｂとの間には界面が存在しない方が望ましいが、そのため前記光透過層３０ｂと気泡層３０ａは同じ合成樹脂材料を使って作られ、気泡層３０ａと光透過層３０ｂは気泡３１を含めた合成樹脂と気泡３１を含めていない合成樹脂とがペースト状で重なり合って一体に合着する方式で作製される。
また、前記光透過層３０ｂの厚さは気泡層３０ａの厚さの２倍又は３倍以上になり、カバープレート３０の全面積と具現しようとする輝度レベルなどによって気泡層３０ａと光透過層３０ｂの厚さが任意に可変されうる。
そして、図１１に示したように、前記第３の実施形態のカバープレート３０も第２の実施形態のカバープレート３０と類似に受光面積を増加させるためのパターン３４を光入射面に形成しうる。
前記パターン３４の作用は前述した第２の実施形態のカバープレート３０のパターン３２（図４を参照）と同じなので、これに対する詳細な説明は省く。
一方、前述した実施形態ではカバープレート３０の光入射面に受光面積を増大させるためのパターン３２、３４が形成されているが、光が出射する光出射面にも内部全反射を抑えるための所定のパターン（図示せず）が形成されうる。
図１２及び図１３は本発明に係るカバープレート３０が広告装置に適用された他の実施形態を示したもので、本実施形態の広告装置はカバープレート３０の前方に補助拡散用樹脂板４０と、広告内容を含めた広告シート５０が順に重なり合って、ケース１０の前方には前記カバープレート３０と補助拡散用樹脂板４０と広告シート５０をケース１０に対して固定させるための四角フレーム状の固定シャーシ６０が結合された構造よりなる。
そして、前記ケース１０の内側にはケース１０に対してカバープレート３０を保持することによってカバープレートの大型化に伴う撓み変形や振動などを抑える保持部材７０がさらに設けられる。
前記補助拡散用樹脂板４０はホワイトよりなるのが望ましいが、その他イエローなど別の色でも構わなく、アクリルのような光透過性の樹脂材質よりなる。また、前記補助拡散用樹脂板４０はカバープレート３０と別体となっているのが好適であるが、これとは違って二重射出成形などの方式でカバープレート３０と一体に作製されても良い。
前記保持部材７０はその先端がカバープレート３０と完全に接触すれば、保持部材７０が接触している領域から光の拡散が完全に行われなくて、外部から見た時この部分に陰影が生ずる場合がある。
従って、前記保持部材７０の先端部はカバープレート３０の背面とやや離れているのが好適である。
また、前述した実施形態は本発明のカバープレートが広告板のような広告装置に適用されたことを例示しているが、これとは違って、本発明に係る照明装置用カバープレートは蛍光灯カバーやスタンドカバーのような照明灯カバー、または内部に光源が存在する特定形状のケース、例えば人や動物などの芸術的形状を有するインテリア装置のケースに適用できる。
本発明は前述した実施形態のほか、本発明の請求の範囲によって定義される発明思想の範囲内で多様な実施及び変形が可能である。
本発明の証明装置用カバープレートは広告板のような広告装置、室内を照明する照明灯、又はインテリア用照明装置など照明を必要とする多様な照明装置に適用できる。
Claims (14)
- 照明装置の光源の外側に配置され、光源から放出された光を外部へ出射する照明装置用カバープレートであって、
内部に光の散乱のための気泡を５〜３５％の含有率で含有する光透過性樹脂材質よりなり、前記光源から放出された光を当該カバープレートの全面を通して拡散及び出射させることを特徴とする照明装置用カバープレート。 - 前記気泡は６０μｍ〜７００μｍ範囲の平均サイズ（平均直径）を有することを特徴とする請求項１に記載の照明装置用カバープレート。
- 前記気泡は、光入射面から光出射面側に行くほどその平均サイズ（平均直径）が増大又は減少することを特徴とする請求項１に記載の照明装置用カバープレート。
- 光源と対向する光入射面に所定の凹凸状パターンが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置用カバープレート。
- 前記パターンは、プリズム状、多角錐状、またはエンボス状よりなり、光入射面の全面にわたって連続的に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の照明装置用カバープレート。
- 前記カバープレートは、
内部に光の散乱のための無数の気泡が形成された所定厚さの気泡層と、
前記気泡層の一面に界面なく一体に形成され、且つ内部に気泡が形成されない所定厚さの光透過層と
を含むことを特徴とする請求項１に記載の照明装置用カバープレート。 - 前記光透過層の外面に所定の凹凸状パターンが連続的に形成されていることを特徴とする請求項６に記載の照明装置用カバープレート。
- 前記光透過層は、前記気泡層と同じ材料からなり、前記気泡層の一面に重なり合って接着していることを特徴とする請求項６に記載の照明装置用カバープレート。
- ケースと、
前記ケースの内部に設けられて光を放出する光源と、
前記光源の外側に配置されたカバープレートであって、内部に光の散乱のための気泡を５〜３５％の含有率で含有する光透過性樹脂材質よりなり、前記光源から放出された光を全面に拡散させながら出射させるカバープレートと
を備えてなる照明装置。 - 当該カバープレートが前記光源の側に撓むことを防ぐべく、前記ケースの内側に前記カバープレートの後方面を保持するように設けられた保持部材を更に備えてなる請求項９に記載の照明装置。
- 前記カバープレートの前方面または後方面に配置されると共に光透過性樹脂材質からなる補助拡散用樹脂板を更に備えてなる請求項９に記載の照明装置。
- 前記カバープレートの気泡は６０μｍ〜７００μｍの範囲の直径を有する請求項９に記載の照明装置。
- 光源と対向する光入射面に所定の凹凸状パターンが形成されている請求項９に記載の照明装置。
- 前記カバープレートは、
内部に光の散乱のための無数の気泡が形成された所定厚さの気泡層と、
前記気泡層の一面に界面なく一体に形成され、且つ内部に気泡が形成されない所定厚さの光透過層と
を含んでいる請求項９に記載の照明装置。
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