JP4675252B2 - 照明パネル - Google Patents

Description

この発明は、建物の外部に設置した採光部から屋内に引き入れた光ファイバ束を通して導かれた太陽光を光源としてパネル下面にて面発光させる室内照明用の照明パネルに関し、特に、容易に均一面発光させることを可能にした室内照明用の照明パネルに関する。

太陽光を室内の照明に利用するシステムとして、太陽光を例えば屋根上に配置した採光部から光ファイバ束を通して屋内に導き照明パネルにて面発光させる太陽光導光システムがある（特許文献１、特許文献２）。
特許文献１の照明パネル１は、図７に示すように、天井２から下向きに突出させた光ファイバ束３の端末（太陽光出射部）をシェード４で囲んだ構造であり、そしてシェード４の内面を粗面にして散乱面としている。
特許文献２の照明パネル５は、太陽光と電気発光装置と併用する点に特徴を持たせたものであるが、太陽光については、図８（イ）、（ロ）に示すように、太陽光出射部となる光ファイバ束６の端末を、透明なアクリル樹脂からなるシェード本体７ａの内面に蛍光体７ｂを塗布したシェード７の側面７ｃに臨ませた構造である。なお、６’は電気発光装置からの光を導く光ファイバである。

ところで、アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂等のプラステック材料からなる透明板に彫刻技術を用いて加工を施した導光パネルが液晶表示パネルの面光源（バックライト）等に利用されている。この導光パネル８は、図９に示すように、透明板９の片側面にパネル幅方向に伸びる複数の溝９aを形成し、透明板９の前記溝９ａと直交する向きの側端面９ｂから、蛍光管等の線条光源１０による光を入射させて、溝９ａの部分で反射させ溝側と反対側の面９ｃから光を出射させる構造である（特許文献３等）。
特開平１−１４６２０３の図３等 特開平８−３２９７１２の図１、図３等 特開平１０−１０６３２８の図１等

図７の照明パネル１は、光ファイバ束３が、主たる発光面にすべきシェード下面に対して直交する向きとなっているので、光ファイバ束３から出射した光によってシェード全体が均等に面発光することになりにくく、また、照明パネルとしての厚みが大となる。

また、図８の照明パネル５では、シェード本体７ａの側面の光ファイバ束６から出射した光が内面の蛍光体７ｂの作用で拡散するにしても、主たる発光面とすべきシェード本体下面からの光量は必ずしも多いとは言えない。

ところで、特許文献３の導光パネル８と同様にプラステック透明板に彫刻技術を用いて加工を施した導光パネルを、光ファイバ束を用いた太陽光導光システムの照明パネルに利用しようとした場合、光ファイバ束で導いた点光源に近い光は、蛍光管等の線状光源の場合と異なり、十分良好な均一面発光させることができない。

本発明は上記従来の欠点を解消するためになされたもので、建物の外部に設置した採光部から屋内に引き入れた光ファイバ束を通して導いた太陽光を、照明パネルの主たる発光面とすべきパネル下面に効率よく導きかつ均等面発光させることができる室内照明用の照明パネルを提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明は、建物の外部に設置した採光部から屋内に引き入れた光ファイバ束を通して導かれた太陽光を光源としてパネル下面にて面発光させる室内照明用の照明パネルにおいて、
透明板の片側面にパネル幅方向に伸びる複数の溝をパネル幅方向と直交する方向に間隔をあけて形成するとともに、前記パネル幅方向と直交する向きの側端面を光入射面とし前記溝と反対側の面を光出射面とする導光パネルと、
互いに平行な幅方向両側面を持つ、前記透明板とは別部材による透明ロッドを、そのロッド幅方向片側面を前記導光パネルの入射面である側端面に沿わせて配置するとともに、前記ロッド幅方向片側面と反対側の面にパネル厚み方向に伸びる複数の溝を形成した導光ロッドと、
前記導光ロッドのロッド長さ方向の一端面に接続されて他端側からの太陽光を導光ロッド内に導く光ファイバ束と、前記透明板の光入射面を除く外側面及び透光ロッドの両端面のうちの前記光ファイバ束接続部を除く部分を囲む、反射板を付けたアルミ枠と、前記透明板及び透明ロッドのそれぞれ溝のある側の表面に形成された反射膜と、前記透明板の溝のある側と反対側の表面に張り合わせた、出射光を拡散させるための拡散板とを備え、前記導光パネルの透明板に設ける溝及び導光ロッドの透明ロッドに設ける溝はいずれも、光入射面から遠ざかるにつれて溝の深さが深くかつ間隔が狭くなっていることを特徴とする。

請求項２は、請求項１の照明パネルにおいて、透明板及び透明ロッドが、アクリル樹脂もしくはポリカーボネート樹脂からなることを特徴とする。

本発明によれば、建物の外部に設置した採光部から屋内に取り入れられた太陽光は光ファイバ束を通していわば点光源として照明パネルに入るが、導光ロッドの側面の溝で反射し幅をもつ光となって導光パネルに入り、導光パネルの上面の溝で下方に反射してパネル下面から出射するので、また、透明板の光入射面を除く外側面及び透光ロッドの両端面のうちの光ファイバ束接続部を除く部分が反射板を付けたアルミ枠で囲まれ、かつ透明板及び透明ロッドのそれぞれ溝のある側の表面に反射膜が形成され、かつ透明板の溝のある側と反対側の表面に出射光を拡散させるための拡散板が張り合わされ、さらに導光パネルの透明板に設ける溝及び導光ロッドの透明ロッドに設ける溝はいずれも、光入射面から遠ざかるにつれて溝の深さが深くかつ間隔が狭くなっているので、光ファイバ束を通した太陽光を、照明パネルの主たる発光面とすべきパネル下面に効率よく導くことができ、かつ均等面発光させることができる。
また、パネル面と平行な光をパネル下面に向ける手段として、図７や図８のように空間を有するシェードで拡散させる構造と比べて、パネル厚みを薄くすることができ、薄型の室内照明用の照明パネルが得られる。
また、導光パネルと導光ロッドとを組み合わせた簡単な構造であり、均一面発光可能な室内照明用の照明パネルを安価に製造することができる。

以下、本発明を実施した室内照明用の照明パネルについて、図面を参照して説明する。

図１は参考例としての照明パネル１１（透明板の溝の深さ及び溝の間隔以外の点では本発明の実施例）の斜視図、図２（イ）は図１の縦断面図、同図（ロ）は（イ）の平面図である。この照明パネル１１は、例えば屋根上等に設置した採光部から屋内に引き入れた光ファイバ束１２を通して導かれた太陽光を光源としてパネル下面にて面発光させる室内照明用の照明パネルであり、透明板１３の片側面にパネル幅方向（図２（ロ）で上下方向）に伸びる複数の溝１３ａをパネル幅方向と直交する方向に間隔をあけて形成するとともに、前記溝１３ａと直交する向き（パネル幅方向と直交する向き）の側端面１３ｂを光入射面とし前記溝１３ａと反対側の面（下面）１３ｃを光出射面とする導光パネル１４と、前記透明板とは別部材による矩形断面の透明ロッド１５を、そのロッド幅方向（図２（イ）で左右方向）の片側面１５ｂを前記導光パネル１４の入射面である側端面１３ｂに沿わせて配置するとともに、前記ロッド幅方向片側面１５ｂと反対側の面１５ｃにパネル厚み方向（図２（イ）で上下方向）に伸びる複数の溝１５ａを形成した導光ロッド１６とを備えている。そして、前記導光ロッド１６のロッド長さ方向の一端面１５ｄに前記光ファイバ束１２の一端を接続している。光ファイバ束１２の導光ロッド１５の一端面１５ｄへの接続は、透明な接着剤で固定するか、単に突き当てた状態で機械的に保持する等により行うことができる。この光ファイバ束１２の他端は、前述の通り図示略の採光部に接続されている。また、透明板１３の溝１３ａのある側の表面に反射膜１７が形成され、その反対側の面には、出射光を拡散させるための例えば半透明の乳白色プラスチック等の拡散板１８が張り合わされている。また、透明ロッド１５の溝１５ａのある側の表面にも反射膜１９が形成されている。透明板１３の側端面１３ｂを除く外側面は、反射板を付けたアルミ枠２０で囲んでおり、導光パネル１４内に入射した光を反射させて、光量が減少しないようにしている。
透明板１３及び透明ロッド１５の材料としては、アクリル樹脂又はポリカーボネート樹脂を用いるとよい。
図１、２に示し参考例の導光パネル１４の各溝１３ａの深さ及び間隔は一定であり、また導光ロッド１６の各溝１５ａの深さ及び間隔も一定である。
なお、図１、２に示した参考例の導光パネル１４において、後述する図６の照明パネル１１Ｄのように、導光パネル１４の透明板１３の各溝１３ａの深さを入射面（側端面１３ｂ）から遠ざかるほど深くし、かつ、透明板１３の各溝１３ａの間隔も入射面（側端面１３ｂ）から遠ざかるほど狭くし、さらに、導光ロッド１６の透明ロッド１５の各溝１５ａの深さを入射面（端面１５ｄ）から遠ざかるほど深くし、かつ、透明ロッド１５の各溝１５ａの間隔も入射面（端面１５ｄ）から遠ざかるほど狭くすると、本発明の実施例の照明パネルとなる。
溝の深さが深いほど反射光量は増大し溝の間隔が狭いほど反射光量は増大するので、上記のようにすることで入射面から離れた位置での反射光量の減少を補うことができ、均一面発光をさせるために有効である。
照明パネル１１のサイズは任意であるが、例えば導光パネル１４として９１０ｍｍ×９１０ｍｍ×厚さ８ｍｍ、導光ロッド１６として８ｍｍ×８ｍｍ×９２０ｍｍ、光ファイバ束１２として外径３５ｍｍφ等のサイズを採用できる。

上記の照明パネル１１において、建物の屋根上等に設置した採光部から屋内に取り入れられた太陽光は、光ファイバ束１２を通して照明パネル１１の導光ロッド１６にその長さ方向の端面から入射する。導光ロッド１６に入射した光は、溝１５ａの内部面で反射して導光パネル１４内に側端面１３ｂから入射する。導光パネル１４内に入射した光は、溝１３ａの内部面で反射して下方に向かい、拡散板１８で拡散されて下面全面に均等に発光する。

上記のように、太陽光は光ファイバ束１２を通していわば点光源として照明パネル１１に入るが、導光ロッド１６の側面の溝１５ａで反射し幅をもつ光となって導光パネル１４に入り、導光パネル１４の上面の溝１３aで下方に反射してパネル下面から出射するので、光ファイバ束１２を通した太陽光を、照明パネル１１の主たる発光面とすべきパネル下面に効率よく導くことができ、かつ均等面発光させることができる。
また、パネル面と平行な光をパネル下面に向ける手段として、図７や図８のように空間を有するシェードで拡散させる構造と比べて、パネル厚みを薄くすることができ、薄型の照明パネルが得られる。導光パネル１４と導光ロッド１６とを組み合わせた簡単な構造であり、均等面発光可能な照明パネルを安価に製造することができる。

図１、２に示した参考例では、導光パネル１４の溝１３ａの深さ及び間隔、及び、導光ロッド１６の溝１５ａの深さ及び間隔をいずれも一定としたが、図３に示した参考例の照明パネル１１Ａは、導光パネル１４の各溝１３ａの間隔及び導光ロッド１６の各溝１５ａの間隔はそれぞれ同じであるが、導光パネル１４の各溝１３ａの深さを、当該導光パネル１４への入射面である側端面１３ｂから遠ざかるほど深くし、かつ、導光ロッド１６の各溝１５ａの深さも、当該導光ロッド１６への入射面である端面１５ｄから遠ざかるほど深くしている。
同じ条件であれば入射面から離れた位置の反射光量は近い位置の反射光量と比べて当然少なくなるが、溝の深さが深いほど反射光量は増大するので、上記のようにすることで入射面から離れた位置での反射光量の減少を補うことができ、均一面発光をさせるために有効である。

また、図４に示した参考例の照明パネル１１Ｂは、導光パネル１４の各溝１３ａの深さ及び導光ロッド１６の各溝１５ａの深さはそれぞれ同じであるが、導光パネル１４の各溝１３ａの間隔を、当該導光パネル１４への入射面である側端面１３ｂから遠ざかるほど狭くし、かつ、導光ロッド１６の各溝１５ａの間隔も、当該導光ロッド１６への入射面である端面１５ｄから遠ざかるほど狭くしている。
同じ条件であれば入射面から離れた位置の反射光量は近い位置の反射光量と比べて当然少なくなるが、溝の間隔が狭いほど反射光量は増大するので、上記のようにすることで入射面から離れた位置での反射光量の減少を補うことができ、均一面発光をさせるために有効である。

また、図５に示した参考例の照明パネル１１Ｃは、導光パネル１４の各溝１３ａの深さを、当該導光パネル１４への入射面である側端面１３ｂから遠ざかるほど深くし、一方、導光ロッド１６の各溝１５ａの間隔を、当該導光ロッド１６への入射面である端面１５ｄから遠ざかるほど狭くしている。
溝の深さが深いほど反射光量は増大し溝の間隔が狭いほど反射光量は増大するので、上記のようにすることで入射面から離れた位置での反射光量の減少を補うことができ、均一面発光をさせるために有効である。
また、図示は省略するが、導光パネル１４の各溝１３ａの間隔を、当該導光パネル１４への入射面である側端面１３ｂから遠ざかるほど狭くし、一方、導光ロッド１６の各溝１５ａの深さを、当該導光ロッド１６への入射面である端面１５ｄから遠ざかるほど深くすることもや同じく参考例として考えられ、前記と同様に均一面発光をさせるために有効である。

図６に本発明の実施例の照明パネル１１Ｄを示す。この照明パネル１１Ｄは、導光パネル１４の透明板１３の各溝１３ａの深さ及び導光ロッド１６の透明ロッド１５の各溝１５ａの深さを、それぞれの入射面（側端面１３ｂ又は端面１５ｄ）から遠ざかるほど深くし、かつ、導光パネル１４の各溝１３ａの間隔及び導光ロッド１６の各溝１５ａの間隔も、それぞれの入射面（側端面１３ｂ又は端面１５ｄ）から遠ざかるほど狭くした構成である。なお、この実施例の照明パネル１１Ｄは、図１、図２の照明パネル１１における、透明板１３の溝１３ａの深さ及び溝１３ａの間隔、並びに透明ロッド１５の各溝１５ａの深さ及び溝１５ａの間隔以外の構成については、図１、図２の照明パネル１１と基本的に同じである。
溝の深さが深いほど反射光量は増大し溝の間隔が狭いほど反射光量は増大するので、上記のようにすることで入射面から離れた位置での反射光量の減少を補うことができ、均一面発光をさせるために有効である。

上記の照明パネル１１Ｄについて、光ファイバ束１２を通して導光ロッド１６の端面１５ｄに光を入射したところ、導光ロッド１６の溝１５ａのある面で反射して導光パネル１４側に移行し、導光パネル１４の溝１３ａのある面で反射し下面全体でほぼ均一に発光することを確認できた。実際の光源は太陽の場合、キセノンランプの場合、ＬＥＤの場合で実験したが、導光パネル１４は均等に発光した。

比較例として、図４の照明パネル１１Ｂの導光パネル１４について、導光ロッドを使用せずに、キセノンランプによる光を光ファイバ束１２を通して導光パネル１４の側端面１３ｂの中央部に直接入射した。その結果、中央部が最も明るく導光部分から離れるに従い暗くなった。導光パネル１４の全体を発光させるために、複数のキセノンランプを導光パネル１４の側面に約２００ｍｍ間隔で配置したが、やはり完全に均一な面発光ではなく、輝度ムラが見られた。

導光パネル１４又は導光ロッド１６に設ける溝の断面形状は、図示例ではＶ溝であるが、例えばＵ溝とする等、曲面をなす溝であってもよい。

本発明の参考例としての照明パネル（導光パネル及び導光ロッドの溝の深さ及び溝の間隔以外の点では本発明の実施例）の斜視図である。 （イ）は図１の縦断面図、（ロ）は（イ）の平面図である。 本発明の照明パネルの他の参考例（導光パネル及び導光ロッドの溝の間隔以外の点では本発明の実施例）を示すもので、（イ）は縦断面図、（ロ）は（イ）の平面図である。 本発明の照明パネルのさらに他の参考例（導光パネル及び導光ロッドの溝の深さ以外の点では本発明の実施例）を示すもので、（イ）は縦断面図、（ロ）は（イ）の平面図である。 本発明の照明パネルのさらに他の参考例（導光パネルの溝の間隔及び導光ロッドの溝の深さ以外の点では本発明の実施例）を示すもので、（イ）は縦断面図、（ロ）は（イ）の平面図である。 本発明の照明パネルの一実施例を示すもので、（イ）は縦断面図、（ロ）は（イ）の平面図である。 従来の照明パネルを示す断面図である。 従来の他の照明パネルを示すもので、（イ）は斜視図、（ロ）は（イ）のＡ−Ａ断面図である。 液晶表示装置の面光源等に用いられる従来の導光パネルの断面図である。

１１Ｄ 照明パネル
１２ 光ファイバ束
１３ 透明板
１３ａ 溝
１３ｂ 側端面（導光パネルの入射面）
１３ｃ 溝と反対側の面
１４ 導光パネル
１５ 透明ロッド
１５ａ 溝
１５ｂ ロッド幅方向の片側面
１５ｃ ロッド幅方向片側面と反対の面
１５ｄ ロッド長さ方向の一端面（導光ロッドの入射面）
１６ 導光ロッド
１７、１９ 反射膜
１８ 拡散板
２０ 反射板を付けたアルミ枠

Claims (2)

1. 建物の外部に設置した採光部から屋内に引き入れた光ファイバ束を通して導かれた太陽光を光源としてパネル下面にて面発光させる室内照明用の照明パネルにおいて、
   透明板の片側面にパネル幅方向に伸びる複数の溝をパネル幅方向と直交する方向に間隔をあけて形成するとともに、前記パネル幅方向と直交する向きの側端面を光入射面とし前記溝と反対側の面を光出射面とする導光パネルと、
   互いに平行な幅方向両側面を持つ、前記透明板とは別部材による透明ロッドを、そのロッド幅方向片側面を前記導光パネルの入射面である側端面に沿わせて配置するとともに、前記ロッド幅方向片側面と反対側の面にパネル厚み方向に伸びる複数の溝を形成した導光ロッドと、
   前記導光ロッドのロッド長さ方向の一端面に接続されて他端側からの太陽光を導光ロッド内に導く光ファイバ束と、前記透明板の光入射面を除く外側面及び透光ロッドの両端面のうちの前記光ファイバ束接続部を除く部分を囲む、反射板を付けたアルミ枠と、前記透明板及び透明ロッドのそれぞれ溝のある側の表面に形成された反射膜と、前記透明板の溝のある側と反対側の表面に張り合わせた、出射光を拡散させるための拡散板とを備え、前記導光パネルの透明板に設ける溝及び導光ロッドの透明ロッドに設ける溝はいずれも、光入射面から遠ざかるにつれて溝の深さが深くかつ間隔が狭くなっていることを特徴とする照明パネル。
2. 前記透明板及び透明ロッドが、アクリル樹脂もしくはポリカーボネート樹脂からなることを特徴とする請求項１記載の照明パネル。

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