JP2011076834A - 防水性エッジライト - Google Patents

Abstract

【課題】LEDの輝度向上によりエッジライトの用途が広がっている、更に省エネ機能が高いエッジライトが求められる。屋外用のLEDエッジライトにおいて耐久性の高い防水性を備え、また、LEDの輝度を上げていくことによる発熱の増加を防止するため、その放熱性を改善する。
【解決手段】表面は透明性フイルム４で、裏面は金属基材３とし、中間にプリント基板２にLED１を搭載した帯状の発光体を挟み付けるように一体化させて、防水性を持たせる、さらに裏面の金属基材３を剥き出しにして放熱させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、LEDエッジライトに防水機能と放熱機能を付加して屋外での使用に耐えるよう考案したもの。

近年のLED輝度向上により、導光板の側面から光を入れて、表示板全面を発光させるエッジライト方式が、明るくなり実用化が進んできた。

導光板の側面から光を入れて、導光板の片面に光変換機能を持たせたドットプリントの技術が向上して、明るく均一な光が取り出せるようになった。
大型の表示板であっても、ドットプリントの印刷方法は光源に近い方を粗く、遠い方を密にすることで、表示板面全体を均一な明るさにすることが可能となる。

エッジライトに搭載されているLEDを最大限明るくすると発熱する、この発熱を抑える為あらゆる放熱手段が考案されてきた、エッジライトの細い帯状でも、片面へ効率よく放熱することで、発光に支障をきたさないことが判明した。

LEDによるエッジライトを使用することで、従来使われている外部照明の方式に比べ、非常に少ないエネルギーで同等の機能が発揮できることが判明した。

エッジライトを取り付けるとき、導光板の厚さに合わせてフレームが設けられている。このフレーム内で完全防水することが非常に難しく、屋外で長期間使用する用途に、エッジライトは不向きとされていた。

エッジライトの光を効率よく導光板の取り込むため、LEDと導光板の側面が近接している方が望ましい。防水の為の樹脂のカバーなどでは離れてしまうので、光の効率が落ちる。

エッジライトの輝度を上げていくと、LEDや電流制御回路が発熱する、エッジライト全体を樹脂などで密封すると放熱が出来ず、発光を最大限に発揮することが出来ない。

エッジライトの防水と放熱、相反する機能を同時に解決することが求められているが、両者を同時に満足さえる方法は見当たらない、この事がエッジライトを使って屋外で使用することの障害となっている。

導光板を取り囲むアルミフレーム（３９）内でエッジライトを防水する為、プリント基板（２）を透明フイルム（４）と金属基材（３）で挟み込み密封する。

表面の透明フイルム（４）の片面に透明接着剤（５）を塗布して、接着する。フイルム接着後LEDから放出される光（７）への影響を最小限に抑える。

金属基材（３）の表面には、プリント基板（２）が収納される溝などを設け、フイルムを貼り付ける面を可能な限り凹凸を少なくする。この事で表面から進入してくる水分（８）を透明フイルム（４）で遮断する。
プリント基板が極薄タイプであれば必ずしも金属基材に溝を設けなくても良い。ただ、透明フイルムが密着する面を多くした方が防水効果が上がるため、凹凸を可能な限り少なくすることが望ましい。

表面の透明フイルム（４）と裏面の金属基材（３）及び中間のプリント基板（２）の３者をしっかり密着させる。リード線（６）はフイルムの一部から取り出し、外部へ接続する。フイルムからのリード線取り出し口は完全の封止することでエッジライトの防水は実現する。

LED及び電子部品から発生する熱は、裏面の金属基材（３）に熱伝導する。金属基材は片面は開放されており、更にプリント基板より広い開放部が設けられているので、放熱がスムースに行われる。

このことで、外部からの水分（８）の浸入を表面の透明フイルム（４）で防止して、LED及び電子部品の発熱は裏面の金属基材に伝導して、外部へ放熱する。
水分の浸入を防ぎ、LED及び電子備品の発熱を外部へ放熱してエッジライトの点灯に支障がない構造が出来る。

裏面の金属基材（３）は、熱伝導率の高い銅又はアルミニュウム等を用い、放熱をスムースに行う。

LEDによるエッジライトに防水機能が付くと、今まで使用が難しいとされていた、屋外用表示板に使用可能となる。エッジライトを用いた表示板は約１０ｍｍと非常に薄くて軽い。屋外での取り付けではスペースを取らず、使用範囲を広げる。

LEDによるエッジライトは使用電力が少ない。蛍光灯の内部照明表示板に比べ約５０％〜８０％の省エネを実現できる。また、寿命は５万時間と長く、蛍光灯のそれと比べ５倍の寿命となる。その分電球交換などの経費が省ける。

エッジライトに防水が出来ると、道路標識の用途が期待される。道路標識は長期間（１０年以上）の耐久性が求められており、簡易な防水処理ではその用途には耐えられない。当発明の本格的な防水で要求される耐久性を満たすことが出来る。

道路標識に求められている光の強さは、一般表示板の約２０％〜４０％である。この事は使用される消費電力は非常に少なく、大幅な省エネ効果と長寿命化を実現する。

図１は防水エッジライトの正面図 図２は防水エッジライトの分解断面図 図３は防水エッジライトの断面図 図４はエッジライトを使用した自発光表示板 図５（A）はエッジライト使用の道路標識板 図５（B）はエッジライト使用の表示板 図６は光変換部の拡大図 図７は透光性反射シートの拡大図

LEDによるエッジライトは省エネを実現し、表示板の製造コストを低減させ、薄くて軽いメリットがあり、そのニーズは高い。しかし、屋外で使用するとき防水機能が備わっていない事が、その普及の足かせになっていたがその問題が解決された。

導光板から光拡散板へ移ってくる光を表面にカラーフイルムで覆い，文字やマーク部を抜き取って表現する。カラーフイルムの代わりに、透光性フイルムにインクジェットなどで印刷したものを貼り付けて表示することも出来る。

道路標識には，透光性反射シートを１層貼り、その上からカラーフイルムを貼る。カラーフイルムに文字やマークを抜き取って、表示する。
道路標識に必要な光の量は微弱であり、エッジライトの低出力レベルで充分使用が可能である。
エッジライトの光を効率的に表面に出すには、透光性反射シートの透光性能が重要である。透光性粘着剤（５１）透光性基材（５２）プリズムフイルム（５３）の３層が良好な透光性を維持することで、その効果が発揮できる。
この事は、消費電力の削減につながり、省エネ効果が期待できる。

道路標識の耐久性は長期間を求められる。簡易な防水加工では長期の防水効果を維持することは困難である。エッジライトの表面に透明性フイルムを設けることで、防水性の耐久性は上がり、この用途に耐えることが出来る。

LEDの光と光変換部の組み合わせとの相性は非常に重要である。折角LEDの光を効率よく発光しても、光変換部での変換が充分でない時は光のロスが発生する。
また、大型表示板にエッジライトを使用する時、光源に近いところと遠いところの光の均一性が重要である。ドット印刷の大きさや間隔を調整して、均一な明るさを実現する。光変換をする方法は、通常ドット印刷であるが、V型溝切削や、レーザー切削でも良い。

道路標識に使用するときは,表面に透光性反射シートを貼る。エッジライトから発生した光は導光板を通って、光転換部で方向転換して透光性反射シートを通過して表面に出てくる。エッジライトの光を効率よく表面に取り出すには、反射シートの光透過性が高いほうがより光効率が良い、この事は重要で省エネ効果と深く関係する。

防水性エッジライトが実用化されるとき、導光板と光拡散板、反射シートの３層を同じように防水する必要がある。３層ともそれぞれが空気層を入れた隙間を作る必要がある、そして、周囲は完全封止して防水にする必要がある。これら防水性エッジライト用パネルと防水性エッジライトの組み合わせで実用化が促される。

図１は、防水性エッジライトの正面図である。中央部に本来のエッジライト（２）が収まっている。その周辺に金属基材（３）が取り囲んでおり、エッジライトから発生する熱を吸収して、外部へ放熱する。
表面には透明フイルム（４）が貼り付けられており、周りからの水分（８）を遮断して防水性を持たせている。

図２は、表面の透明フイルム（４）と中間のプリント基板（２）と裏面の金属基材（３）の貼り合せ前の分解図である。この３層を密着貼り合せして防水性エッジライトを構成する。

図３は、透明フイルム（４）、プリント基板（２）、金属基材（３）の３層を貼り合せした完成図である。外部からの水分（８）を遮断して防水性を持たせている。
併せて、金属基板（３）へ熱伝導（９）が行われ、内部で発生する熱を外部へ放出する働きをしている。
図４は、屋外用表示板に組み立てた状態である。これは一般の表示板でもあり、道路標識も同じような外観となる。ただ、切り抜かれた文字部（３１，３３）の一般表示板は光拡散板が表面に出てくる。道路標識では透明反射シートが表面に出てくる。
道路標識では，万一エッジライトが不点灯になった場合でも、最低の反射光で視認性を確保する機能がある。
図５（A）は、エッジライトが道路標識に使われる場合の断面図である。通常は導光板からの光で標識板を発光させる。また、外部からの入射光（３５，３７）でも自発光（３６，３８）する。この光の量は両方が加算され、微量の光でも充分標識板として機能する。
図５（B）は、一般表示板の断面図である。表面のカラーフイルム（２６）に抜き文字などの加工を施して表面に貼り付けると、白の部分（２４）とカラーの部分（２６）とのコントラストの差で表示する。
カラーフイルムの代わりにインクジェット印刷フイルムなどを貼りより意匠性を上げることも可能である。
図６は、光変換部の拡大図である。エッジライトが最大限機能を発揮するには、光変換の効率が重要で、高い効率で光転換をすることでエッジライトの必要な出力も影響する。
図７は、透光性反射シートの拡大図である。道路標識に使う場合，エッジライトの光とヘッドライトの反射光の組み合わせで、最適な光の量を把握して設定する必要がある。視認性を確保する限界まで光の量を抑えることも重要である。
この用途は明るすぎる事はマイナスである。運転に支障ない最低の明るさで、周辺の環境に光障害を与えない明るさに抑えることが重要である。この事は省エネと深い関係がある。

防水性エッジライトの開発は産業用にも寄与する。水中及び水分の多いところでの光源として活用できる。また、エッジライトの光と導光板との組み合わせで、狭い隙間や設置が難しい箇所への明かりの確保が可能となる。

防水性エッジライトは光源部が密封されている、このため溶剤中での発火、爆発の心配が無く、これらの防爆機器光源として活用することが出来る。

１ LED
２ プリント基板
３ 金属基材
４ 透明フイルム
５ 透明接着剤
６ リード線
７ LEDの光の方向
８ 水分
９ 熱の伝導
１０ 貼り付ける
１１ 電極幹線
１２ 電極支線
１３ 電流制御回路
２１ LED
２２ 導光板
２３ 防水エッジライト
２４ 光拡散板
２５ 反射板
２６ カラーフイルム
２７ 光変換部
２８ 反射光
２９ 導光板内を進む光
３０ 導光板より前面に進む光
３１ 前面に出る白色光
３２ 前面に出る色付光
３３ 反射シート経由白色光
３４ 反射シート経由色付光
３５ ヘットライトからの入射光
３６ 色付反射光
３７ ヘットライトからの入射光
３８ 白色反射光
３９ 金属フレーム
４０ ドットプリント
５０ 透光性反射シートの全構成
５１ 透明粘着層
５２ 透光性基材
５３ プリズムフイルム
５４ 空気層
５５ 支柱部

Claims (4)

1. 表面が透明フイルムであり，裏面は金属基材であり、その中間にプリント基板にLEDを配置した帯状の発光体の３層を密着させ外部からの水分を遮断して、防水性を備えたエッジライト。
2. 裏面の金属基材を被覆しないで、防水性を備えながら尚且つ良好な放熱性を持たせた、前記請求項１記載のエッジライト。
3. 防水性エッジライトの幅は、導光板の厚さに合わせて５ｍｍ〜１５ｍｍの間に仕上げた、前記請求項１記載のエッジライト。
4. 自発光表示板又は道路標識など、防水性エッジライトを活用した屋外用表示板。