JP5297243B2 - 誘導灯 - Google Patents

Description

本発明は、透光性材料により形成された表示パネルの背面側に導光板を備える照明装置を配置した誘導灯に関するものである。

従来より、透光性材料により形成された表示パネルの背面側に照明装置を配置した誘導灯が提供されている。誘導灯に用いる表示パネルには、避難方向を示す文字や図形などの誘導標識が表記される。また、照明装置としては、導光板を用いて面発光を行うことにより表示パネルの全面に亘って光を透過させる構成が知られている。

この種の照明装置としては、図６に示すように、矩形板状に形成された導光板１０と、導光板１０の周面の一面である入射面１１に沿って配置された線状ないし棒状の導光部材２０と、導光部材２０の長手方向の一端面である光導入面２１に対向配置した光源３１とを備える構成が考えられている（例えば、特許文献１参照）。

導光板１０は、入射面１１から導入された光を、厚み方向の一面である出射面１２と、他面である反射面（図示せず）との間で内部反射させて導光する。さらに、導光の間に出射面１２に向かう光の一部について、臨界角よりも小さい角度で出射面１２に入射するように方向を調節することにより、出射面１２から光が取り出される。

また、導光部材２０は、導光板１０と同様に機能し、導光板１０の入射面１１に対向する光導出面２２を有するとともに、図６の下面となる光反射面２３を有し、光導入面２１から導入された光を、光導出面２２と光反射面２３との間で内部反射させて導光する。

光反射面２３には、導光中に一部の光について反射方向を変えるための断面Ｖ字状の複数本の溝２６が凹設される。各溝２６は、導光板１０の厚み方向に延長され、入射面１１の長手方向において並設されている。この構成では、導光部材２０で内部反射を繰り返す間に溝２６に達した光の一部は、光導出面２２に対して臨界角よりも小さい角度で入射するように反射され光導出面２２から出射する。

上述した構成により、導光部材２０は、光源３１から導入された光を導光し、光導出面２２を面発光させることによって、導光板１０の入射面１１の略全面に亘って略均等に光を入射させる。したがって、導光板１０には導光部材２０を介して光源３１からの光が入射し、導光板１０に入射した光が導光板１０内を導光されることによって、導光板１０の出射面１２の略全面を面発光させることができる。

導光板１０と導光部材２０とを備える照明装置としては、図７に示すように、導光部材２０の長手方向の両端面を光導入面２１として、各光導入面２１にそれぞれ光源３１を対向配置する構成も考えられている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００２−１０９９３９号公報 特開平１０−２５５５３２号公報

特許文献１に記載された照明装置は、導光部材２０の長手方向の一端面に光源３１からの光を導入する光導入面２１を設けているから、光導出面２２から出射する光の放射方向（指向性）や放射強度分布（配光特性）に偏りが生じやすい。

すなわち、導光部材２０の内部では、全体として長手方向の一端面である光導入面２１から他端面に向かって光が伝播し、逆向きに伝播する光がほとんど存在しないから、光の指向性に偏りが生じやすくなる。また、一般に光源３１に近いほうが光の強度が大きいから、光導出面２２からの配光特性に偏りが生じやすくなる。すなわち、輝度むらが生じたり、見る方向によって輝度が変化するという問題が生じる。

特許文献１においては、導光板１０と導光部材２０との間にレンズシート３３と光拡散シート３４とを配設することにより、導光板１１に入射させる光の指向性を調整し、また輝度むらの軽減を図っている。しかしながら、この構成を採用すると、レンズシート３３および光拡散シート３４が必要になる上に、光導出面２２から出射した光がレンズシート３３および光拡散シート３４を透過するから光が減衰し、投入電力に対して出射面１２からの出射効率が低下するという問題を生じる。

一方、特許文献２に記載の構成は、導光部材２０の長手方向の両端面に光導入面２１を有しており、光源３１を各光導入面２１にそれぞれ対向配置しているから、導光部材２０の長手方向の一端面のみを光導入面２１とすることによる問題は解消されることになる。

すなわち、導光部材２０の内部において長手方向の両方向に伝播する光が存在することになって、指向性の偏りが低減され、また、導光部材２０の長手方向において光源３１が対称的に配置されていることにより配光特性の偏りが抑制されることになる。言い換えると、輝度むらや輝度の方向性が軽減されることになる。

ここに、特許文献２に記載の構成おいて、輝度むらや配光特性の偏りを抑制するには、導光部材２０の長手方向の各一端部に配置した光源３１から放射した光を他端部に到達させることによって、両光源３１から出射した光を合成する必要がある。光源３１から放射され導光部材２０の他端部に到達した光の多くは光導出面２２から出射する光としては利用されないから、特許文献２に記載の構成では、投入電力に対して出射面１２からの出射効率を高めることができないという問題を有している。

結局、特許文献１、特許文献２に記載のいずれを採用しても、輝度むらや配光特性の偏りを抑制することと、出射効率を高めることとを両立することはできない。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、表示パネルの輝度むらや配光特性の偏りを軽減することと高い出射効率とを両立させることができる誘導灯を提供することにある。

本願とは別の参考例１の発明は、面発光する照明装置と、誘導標識が表記され照明装置の発光面に重ねて配置される透光性の表示パネルとを備え、照明装置は、板状に形成され厚み方向に沿った一端面である入射面から入射された光を厚み方向の一面である出射面と他面である反射面との間で内部反射させて導光する間に出射面から光を出射させる導光板と、導光板の入射面に沿って配置され長手方向の両端面を光導入面とし光導入面から入射された光を入射面の長手方向に沿った一面である光導出面と他面である光反射面との間で内部反射させて導光する間に光導出面から光を出射させる導光部材と、導光部材の各光導入面に対向配置される光源とを備え、光反射面は、長手方向の中間部における所定位置から長手方向の各一端に向かってそれぞれ光導出面からの距離を次第に広げるように傾斜する一対の傾斜面からなることを特徴とする。

請求項１の発明は、面発光する照明装置と、誘導標識が表記され前記照明装置の発光面に重ねて配置される透光性の表示パネルとを備え、前記照明装置は、矩形板状に形成され厚み方向に沿った一端面である入射面から入射された光を厚み方向の一面である出射面と他面である反射面との間で内部反射させて導光する間に出射面から光を出射させる導光板と、該導光板の入射面に沿って配置され長手方向の両端面を光導入面とし光導入面から入射された光を入射面の長手方向に沿った一面である光導出面と他面である光反射面との間で内部反射させて導光する間に光導出面から光を出射させる導光部材と、該導光部材の一方の光導入面に対向配置される発光ダイオードと、前記導光部材の他方の光導入面に対向配置され前記発光ダイオードから導光された光を反射して光導入面に入射させる反射部材とを備え、光反射面は、長手方向の中間部における所定位置から長手方向の各一端に向かってそれぞれ光導出面からの距離を次第に広げるように傾斜する一対の傾斜面からなり、前記導光部材における光反射面が光導出面に対して傾斜している各傾斜面ごとの傾斜角度を異ならせ、前記導光板の出射面から出射する光の配光特性を前記導光板の入射面の長手方向と前記導光板の厚み方向とで規定される平面で等方的にしてなることを特徴とする。

本発明の構成によれば、導光部材の光反射面に２つの傾斜面を形成し、各傾斜面を導光部材の長手方向の中間部における所定位置から各一端部に向かって光導出面との距離を大きくするように傾斜させるとともに、導光部材の両端面を光導入面としているから、導光部材の長手方向の各端部において、輝度分布をほぼ均一化することが可能になり、しかも導光部材の長手方向において双方向に導光されることにより長手方向の両端部からの出射光を合成した配光特性では、指向性の偏りも軽減される。すなわち、表示パネルの輝度むらや配光特性の偏りを軽減することができるという利点がある。

その上、導光部材の長手方向の両端面に光導入面を設けるとともに、長手方向の両端部の光反射面を上述のように傾斜する傾斜面としていることによって、光源から放射された光を無駄なく光導出面から出射させることができるという効果を奏する。また、輝度むらの軽減や配光特性の偏りの防止のために、レンズシートや光拡散シートのような他部材を用いる必要がないから、投入電力に対して高い出射効率を得ることができるという利点がある。

すなわち、輝度むらや配光特性の偏りを軽減することと高い出射効率とを両立することができるという利点を有する。

実施形態１の要部を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図、（ｃ）は下面図である。 同上の分解斜視図である。 同上の動作説明図である。 実施形態２の要部を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図である。 実施形態３の要部を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図、（ｃ）は下面図である。 従来例を示す要部の正面図である。 他の従来例を示す要部の正面図である。

（実施形態１）
本実施形態で説明する誘導灯は、基本的には、導光板を備え面発光する照明装置と、避難方向を示す文字や図形などの誘導標識が表記され照明装置の発光面に重ねて配置された透光性の表示パネルとを備えている。表示パネルは、拡散透過性を有する材料により形成される。

照明装置は、図１に示すように、矩形板状の導光板１０と、導光板１０の周面の一面（図１（ａ）の上面）である入射面に１１に沿って配置された導光部材２０と、導光部材２０の長手方向の両端面に配置された光源３１とを備える。

導光板１０および導光部材２０は透明合成樹脂を用いて形成された成形品であり、光源３１には発光ダイオードを用いている。ただし、光源３１の種類についてはとくに制約はない。

導光板１０は、周知のように周面の一面である入射面１１から光が入射される。導光板１０に入射された光は、厚み方向の一面である出射面１２と他面である反射面１３との間で内部反射を繰り返すことにより導光され、導光される間に出射面１２に向かう一部の光の方向が調節されることにより出射面１２から光が出射される。

導光の際の出射面１２での内部反射は全反射であり、本実施形態では、出射面１２に入射する光の一部を出射面１２から出射させるように反射面１３に反射調節部１４を設けている。すなわち、反射調節部１４は、導光中に出射面１２に入射する光の一部について入射角が臨界角よりも小さくなるように反射方向を調節する。反射調節部１４の具体構成は後述する。

導光部材２０は、棒状ないし線状に形成され、導光板１０の入射面１１に沿って配置される。具体的には、長手方向の中間部の所定位置（図示例では導光部材２０を二等分する位置）から両端部に向かって光導出面２２との距離を広げるように傾斜した２つの傾斜面からなる反射面２３を備える形状に形成されている。長手方向の両端面は光導入面２１であって、各光導入面２１には、それぞれ光源３１が対向配置される。

光導入面２１から導光部材２０に入射された光は、導光板１０の入射面１１に対向している光導出面２２と、図１における上面である光反射面２３との間で内部反射を繰り返すことにより導光される。また、導光の間に、光導出面２２に向かう一部の光の方向が調節されることにより光導出面２２から光が出射され、光導出面２２から出射された光が導光板１０の入射面１１に入射する。

導光部材２０は、導光板１０と同様に、導光の際の光導出面２２での内部反射は全反射であり、光反射面２３に反射調節部２４を設けている。反射調節部２４は、導光中に光導出面２２に入射する光の一部について入射角が臨界角よりも小さくなるように反射方向を調節する。

導光板１０および導光部材２０における反射調節部１４、２４としては、背景技術として説明した断面Ｖ字状に凹設された溝２６（図６、図７参照）を用いるか、光反射面１３、２３においてドット状に印刷された拡散反射部を用いる。溝を用いる場合には、溝を形成する間隔や形状（深さや各面の角度）を適宜に調節し、拡散反射部を用いる場合には、分布密度や形状（大きさや形）を適宜に調節することによって、指向性ないし配光特性を適宜に調節することが可能である（図１において一点鎖線は光の経路を示し、破線の矢印および楕円により出射面１２と光導出面２２との各部位における光の指向特性を示している）。なお、反射調節部１４、２４の構成は、これらの構成に限定されるものではなく、他の周知の構成を採用することができる。

図１に示す形状の導光部材２０を用いることにより、図１（ａ）に指向特性（破線の矢印と楕円）を示しているように、配光特性を左右で略対称にし、光の放射方向の偏りを低減することができる。

図示例では、図１（ａ）における導光部材２０の左部から出射する光に右向きの指向性を持たせ、導光部材２０の右部から出射する光に左向きの指向性を持たせている。したがって、導光板１０の出射面１２から出射する光の配光特性は、図１（ｃ）に示すように、等方的になる。

いま、入射面１１の長手方向（図１（ａ）の左右方向）をｘ方向、入射面１１に直交する方向（図１（ａ）の上下方向）をｙ方向、導光板１０の厚み方向をｚ方向とすれば、出射面１２から出射する光について、図１（ｃ）のように、ｚｘ平面における放射強度の角度依存性を少なくし、無指向性に近い特性に設定することが可能になる。ここに、本実施形態では、導光部材２０における光反射面２３が光導出面２２に対して傾斜しているから、この傾斜角度を調節することによっても、ｚｘ平面での指向特性を調節することが可能である。

図１に示した構成の照明装置は、たとえば、図２に示す構成の誘導灯に用いることができる。この誘導灯は、光源３１（図１参照）を点灯させるための点灯ブロック４１が収納され前面開放された箱状の器具本体４０と、表示パネル５１を備え器具本体４０の前面に覆着される表示板ユニット５０と、表示板ユニット５０の上部に装着されるホルダ６０とにより構成される。

ホルダ６０には、光源３１および導光部材２０が収納され、表示板ユニット５０において表示パネル５１の背面側には導光板１０が配置される。表示パネル５１は、上述したように、拡散透過性を有する材料により形成され、避難方向を示す文字や図形などの誘導標識が表記されている。

器具本体４０には、点灯ブロック４１のほか、商用電源などの電源からの通電時に充電され停電時に光源３１を点灯させるために放電する２次電池（図示せず）も収納される。また、点灯ブロック４１と光源３１とはコネクタ４２を介して接続される。

上述したように、導光部材２０の光反射面２３を傾斜方向が異なる２つの傾斜面により形成し、かつ導光部材２０の長手方向の両端面に設けた光導入面２１にそれぞれ光源３１を対向配置したことにより、図３（ａ）に示すように、配光特性が左右で略対称になり、光の放射方向の偏りが低減される。

さらに言えば、導光部材２０における光反射面２３に２つの傾斜面を形成していることにより、長手方向の両端部に比較して中間部では導光路の断面積が小さくなっており、しかも２つの傾斜面の傾斜方向が異なっているから、導光部材２０の各一端部から各他端部に導光される光量が低減される。すなわち、各光源３１から放射された光は、導光部材２０の長手方向において各光源３１に近い側の光導出面２２からそれぞれ出射されることになる。

しかも、導光部材２０の長手方向の一端部から他端部に到達する光量が少なくなるから、互いに他方の光源３１に光が到達することによる光源３１の温度上昇を抑制することができる。すなわち、光源３１に発光ダイオードを用いる場合であっても、温度上昇に伴う光源３１の発光効率の低下や特性の劣化を抑制することができる。

上述のように、本実施形態の構成を採用することにより、輝度むらを軽減しながらも光源３１から放射した光を無駄なく利用することができ、光源３１の放射強度を低減することが可能になる。すなわち、図３（ｂ）に実線で示すように、平均輝度の角度依存性が軽減され、しかも光源３１から放射した光の利用効率が高いから、破線で示す規格下限値に対して平均輝度の余裕度を大きくとることができる。ここに、輝度むらの軽減と部品の共通化のために、光源３１には同仕様ないし同ロットのものを用いることが望ましい。

なお、上述の構成例では、導光部材２０の長手方向を二等分する位置で光反射面２３を分割しているが、分割する位置は適宜に設定することが可能である。

（実施形態２）
本実施形態は、図４に示すように、導光部材２０を２個の分割体２０ａ，２０ｂにより形成したものである。各分割体２０ａ，２０ｂは、それぞれｘｙ平面に沿った断面が三角形状に形成される。すなわち、光反射面２３を形成する２つの傾斜面の交線が、光導出面２２を二分している。

本実施形態の構成では、両分割体２０ａ，２０ｂの間で導光経路が分断され、各一方の分割体２０ａ，２０ｂから各他方の分割体２０ａ，２０ｂへは導光されないから、各光源３１から出射された光の利用効率を実施形態１の構成よりもさらに高めることが可能である。他の構成および動作は実施形態１と同様である。

（実施形態３）
本実施形態は、図５に示すように、実施形態１における２個の光源３１の一方を反射部材３２に代えた構成を有する。すなわち、導光部材２０の長手方向の一端面に形成した光導入面２１には光源３１を対向配置し、他方の光導入面２１に反射部材３２を対向配設している。反射部材３２は、鏡面、拡散反射面、回帰反射面のいずれでもよいが、反射率は可及的に高いものを用いる。

ここに、実施形態１では２個の光源３１を用いていたのに対して、本実施形態では１個の光源３１のみを用いているから、導光部材２０の設計条件は実施形態１とは異ならせてある。この設計条件には、反射制御部２４に関する条件だけではなく、光反射面２３を形成する２個の傾斜面を分割する位置、各傾斜面ごとの傾斜角度も含まれる。

しかして、導光部材２０の長手方向の一端面である光導入面２１に光源３１から入射した光は、導光部材２０の内部で反射を繰り返すことにより、他端面である光導入面２１に到達し、反射部材３２により反射される。すなわち、反射部材３２で折り返されることにより、導光部材２０の長手方向において互いに他方に向かって導光することになる。

この構成により、実施形態１と同様に、光導出面２２から出射させる光の配光特性の偏りを軽減し、かつ輝度むらを軽減することができる。他の構成および動作は、実施形態１と同様である。

１０ 導光板
１１ 入射面
１２ 出射面
２０ 導光部材
２１ 光導入面
２２ 光導出面
３１ 光源
３２ 反射部材

Claims (1)

1. 面発光する照明装置と、誘導標識が表記され前記照明装置の発光面に重ねて配置される透光性の表示パネルとを備え、前記照明装置は、矩形板状に形成され厚み方向に沿った一端面である入射面から入射された光を厚み方向の一面である出射面と他面である反射面との間で内部反射させて導光する間に出射面から光を出射させる導光板と、該導光板の入射面に沿って配置され長手方向の両端面を光導入面とし光導入面から入射された光を入射面の長手方向に沿った一面である光導出面と他面である光反射面との間で内部反射させて導光する間に光導出面から光を出射させる導光部材と、該導光部材の一方の光導入面に対向配置される発光ダイオードと、前記導光部材の他方の光導入面に対向配置され前記発光ダイオードから導光された光を反射して光導入面に入射させる反射部材とを備え、光反射面は、長手方向の中間部における所定位置から長手方向の各一端に向かってそれぞれ光導出面からの距離を次第に広げるように傾斜する一対の傾斜面からなり、前記導光部材における光反射面が光導出面に対して傾斜している各傾斜面ごとの傾斜角度を異ならせ、前記導光板の出射面から出射する光の配光特性を前記導光板の入射面の長手方向と前記導光板の厚み方向とで規定される平面で等方的にしてなることを特徴とする誘導灯。

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