JP5374267B2 - Led光源ユニット、面状照明装置及び看板 - Google Patents

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本発明は、LEDを使用した光源ユニットと、その光源ユニットを用いる面状照明装置及び看板に関する。
看板やサインの照明、液晶画面のバックライト等には、導光板を使用した面状照明装置が用いられている。従来の面状照明装置は、導光板の周囲四箇所のエッジのうちの一つエッジに対向して、LEDチップを細長い基板上に一列に配置した光源を設け、該エッジから光を入光させて導光板を面発光させている。この方式では、導光板の光源に近い方のエッジ部分で光が強く、光源から遠い方のエッジ部分で光が弱くなる傾向がある。また、導光板と光源とを別々に看板のフレーム等に取付けなければならず、組立てが面倒であった。さらに、導光板の大きさを変更する場合には、光源の長さも変更しなければならないため、サイズの変更に柔軟に対応することができない。
特許文献1には、導光板の中央部に円形の孔を形成し、円周状に配置したLEDチップの光を孔の内側から周囲に向けて放射させて導光板を面発光させる照明装置が記載されている。この照明装置では、LEDを一列に配置したフレキシブルな基板をリング状に曲げ、これを導光板の厚み内に納まるように導光板の内周部に取付けなければならず、この取付け作業に手間が掛かる。また、導光板の孔の内側は発光しないため、看板や液晶画面のバックライト等に用いることができない。
再公表特許W02007/023891号公報
本発明は以上に述べた実情に鑑み、導光板を効率良く均一に面発光させることができ、導光板への組付けも容易なLED光源ユニットと、これを使用した面状照明装置及び看板の提供を目的とする。
上記の課題を達成するために請求項1記載の発明によるLED光源ユニットは、一側が開放したケースと、蓋体とを備え、ケース内にはLEDを実装した複数の基板が多角形を成すように配置してあり、ケースと蓋体とで導光板に形成した孔の周囲を挟むように導光板に取付けられ、取付けたときにLEDが導光板の孔の内側面と対向するものであり、交流電流が流れるケーブルがケースに接続してあると共に、ケース内に交流電流を直流電流に変換してLEDに供給する電源回路が内蔵してあり、ケーブルは、入力側ケーブルと出力側ケーブルの2本であり、各ケーブルの先端部にコネクタが設けてあり、一のLED光源ユニットの出力側ケーブルと他のLED光源ユニットの入力側ケーブルとをコネクタで接続することによりLED光源ユニット同士を連結自在としてあり、ケース内には多角形を成すように配置された基板の内側に別のLEDが一側に向けて配置してあり、蓋体は透光性を有していることを特徴とする。
請求項記載の発明による面状照明装置は、外縁から離れた位置に孔を設けた導光板と、導光板の孔に取付けた請求項1記載のLED光源ユニットとを備え、孔の内側から入光したLEDの光により導光板が面発光することを特徴とする。
請求項記載の発明による看板は、請求項記載の面状照明装置を備えていることを特徴とする。
請求項1記載の発明によるLED光源ユニットは、ケースと蓋体とで導光板に形成した孔の周囲を挟むようにして導光板に簡単に取付けでき、ケース内にはLEDを実装した複数の基板が多角形を成すように配置してあり、導光板に取付けたときにLEDが導光板の孔の内側面と対向するため、孔の内側からLEDの光が放射状に入光して導光板を効率良く均一に面発光させられる。
さらに本発明によるLED光源ユニットは、交流電流が流れるケーブルがケースに接続してあると共に、ケース内に交流電流を直流電流に変換してLEDに供給する電源回路が内蔵してあるため、電源の設置場所を考慮する必要がなく、配線作業を省いてLED光源ユニット及び照明装置の設置を容易化できる。
さらに本発明によるLED光源ユニットは、一のLED光源ユニットの出力側ケーブルと他のLED光源ユニットの入力側ケーブルとをコネクタで接続することによりLED光源ユニット同士を簡単に連結することができ、しかも複数のLED光源ユニット間で電圧降下による輝度ムラが生ずるのを防止できる。
また本発明によるLED光源ユニットは、ケース内にLEDを実装した複数の基板を多角形を成すように配置したことで、LEDを取付ける基板を円弧状に曲げる必要がないため、組立てが容易になると共にコストダウンが図れる。
さらに本発明によるLED光源ユニットは、ケース内に、多角形を成すように配置された基板の内側に別のLEDが一側に向けて配置してあり、蓋体は透光性を有しているため、導光板の孔の内側も光らせることができる。
請求項記載の発明による面状照明装置は、導光板の外縁から離れた位置に孔が設けてあり、LED光源ユニットのケース内に外側に向けて円周状に配置した複数のLEDの光が孔の内側から放射状に入光することで、導光板を効率良く均一に面発光させることができる。LED光源ユニットは、ケースと蓋体とで導光板の孔の周囲を挟むようにして導光板に簡単に取付けできる。導光板の孔にLED光源ユニットを設置することで、導光板のサイズや形状の変更に容易に対応できる。また、複数の面状照明装置を並べて配置して広い面積の照明を行うことも容易である。
請求項記載の発明による看板は、請求項記載の面状照明装置を使用しており、導光板に形成した孔にLED光源ユニットが組み込まれているため、面状照明装置の設置が容易に行える。また、導光板の孔の内側から円周状に配置されたLEDの光が放射状に入光することで、導光板を効率よく均一に面発光させられ、しかも看板のサイズや形状の変更に柔軟に対応できる。
(a)は本発明の面状照明装置の一実施形態を示す正面図であり、(b)は同面状照明装置の側面図である。 図1の面状照明装置の背面図である。 図1のA−A断面図である。 LED光源ユニットの蓋体を取外した状態で、図1の面状照明装置の中央部を拡大して示す正面図である。 図1の面状照明装置の分解斜視図である。 LED光源ユニットの回路図である。 複数のLED光源ユニットを連結した場合の回路のイメージ図である。 本発明の面状照明装置の使用状態の一例を示す斜視図であり、看板に内蔵した場合を示す。 本発明の面状照明装置の他の実施形態を示す正面図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1〜図5は、本発明の面状照明装置1の一実施形態を示している。本面状照明装置1は、導光板2と、導光板2の中央部に取付けたLED光源ユニット3とを備えており、LED光源ユニット3内に円周状に配置された複数のLED4,4,…の光により導光板2が面発光するものである。
LED光源ユニット3は、ケース5と蓋体20とを備えている。ケース5は、表側が開放した浅い有底筒状となっており、その内部には図4に示すように、複数の板状のLED基板6a,6bが八角形を成すように配置してある。LED基板6a,6bは、外側面にLED4を2つ間隔をおいて実装した2連のLED基板6aと、外側面にLED4を3つ間隔をおいて実装した3連のLED基板6bとがあって、これらが交互に配置してあり、これにより複数のLED4,4,…が略円周状に配置され、LED4,4,…の光が周囲に向けて放射状に出射する。
さらにケース5内には、電源基板7が配置されている。電源基板7は、図4に示すように、八角形に形成され、表面に交流電流を直流電流に変換してLEDに供給する電源回路8が実装してあると共に、中央部発光用のLED9が間隔をおいて2つ実装してある。当該LED9は、導光板2と垂直方向に光を放射する。またケース5内には、図3に示すように、電源基板7の表面側を被うように光反射シート10が設置してある。図2に示すように、ケース5の左右の側面には、交流電流が流れる入力側ケーブル11aと出力側ケーブル11bがOリング(図示省略)を介して水密状態で接続してある。入力側ケーブル11aと出力側ケーブル11bの先端部には、それぞれ防水コネクタ12a,12bが設けてある。
ケース5の開放側縁部には、図3,5に示すように、導光板2の裏面に当接する円形のフランジ部13が一体に設けてある。フランジ部13には、取付ネジ14が挿通される取付孔15が、LED基板6a,6bにより構成される八角形の角部を中心から放射状に延長した位置にそれぞれ設けてある。フランジ部13の取付孔15,15,…の内側にはOリング溝16が形成してあり、図3に示すように、このOリング溝16にOリング17を埋め込むことで、導光板2の裏面とケース5のフランジ部13の間からの水の浸入を防止している。
ケース5の側面の4箇所には突部18が周囲に突出して設けられ、突部18の先端部には取付孔19が貫通して設けてある。取付孔19は、LED基板6a,6bにより構成される八角形の角部を中心から放射状に延長した位置に配置してある。
蓋体20は、図1,5に示すように、乳白色の樹脂で略八角形の板状に形成してあり、透光性を有するものとなっている。蓋体20の八箇所の角部の位置の裏面側には、取付ネジ14がねじ込まれる雌ネジ孔21がそれぞれ設けてある。雌ネジ孔21,21,…の内側にはOリング溝22が形成してあり、図3に示すように、このOリング溝22にOリング23を埋め込むことで、蓋体20と導光板2の表面との間からの水の浸入を防止している。蓋体20の裏面中央部には光拡散シート24が貼り付けてある。なお、光拡散シート24は省略することもできる。
図6は、LED光源ユニット3の回路図を示している。入力側ケーブル11aのコネクタ12aは接続用のコード47(図7参照)を介して商用交流電源に接続され、入力側ケーブル11aが接続された入力端子25に入力された交流電流は、ヒューズ26と突入電流抑制用のパワーサーミスター27を介してダイオードブリッジ28へと入力され、ダイオードブリッジ28により交流電流から直流電流へと変換され、LED定電流駆動回路29により一定の直流電流に調整されてLED4,4,…及びLED9,9に供給され、LED4,4,…及びLED9,9が点灯する。なお、LED4,4,…及びLED9,9は、直列に繋いである。入力端子25よりヒューズ26、パワーサーミスター27までの回路をそれぞれ分岐させて出力端子30に接続し、出力端子30に出力側ケーブル11bを接続してあり、入力端子25に入力された交流電流は、そのまま出力側ケーブル11bに出力されるようになっている。
LED光源ユニット3は、図7に示すように、出力側ケーブル11bの防水コネクタ12bを他のLED光源ユニット3の入力側ケーブル11aの防水コネクタ12aと接続することにより、複数のLED光源ユニット3,3,…を順次連結できる。このように連結すると、複数のLED光源ユニット3,3,…が並列に連結されることとなり、各LED光源ユニット3に交流電流が一定の電圧で供給されるため、LED光源ユニット3を多数連結した場合でも、複数のLED光源ユニット3,3,…間で電圧降下による輝度ムラが生じない。
導光板2は、アクリル等の透明な樹脂で一辺の長さが280mmの正方形の板状に形成されており、図4,5に示すように、導光板2の中央部には八角形の孔31が貫通して設けてある。孔31の周囲には、ケース5のフランジ部13に形成された取付孔15と同じ位置に取付孔32が設けてある。
LED光源ユニット3は、図3,5に示すように、ケース5のフランジ部13と蓋体20とで導光板2の孔31の周囲の部分を表裏から挟み、裏側からフランジ部13及び導光板2の取付孔15,32を通して蓋体20の雌ネジ孔21に挿入した8本の取付ネジ14により固定される。そうしてLED光源ユニット3を導光板2に取付けると、図3,4に示すように、ケース5内に円周状に配置されたLED4,4,…が導光板2の孔31の内側面31aと僅かな隙間をあけて対向する。
図3に示すように、導光板2の裏面側には光反射板33が設けてあり、導光板2の裏面と光反射板33との間には光を散乱させるためのドット34が印刷により多数分散して設けてある。ドット34は、図1に示すように、導光板2の中央部から離れるにつれて大きくしてある。導光板2は、孔31の内側からLED4,4,…の光が周囲に向けて放射状に入光し、光は裏面側の光反射板33とドット34の作用により散乱反射して、導光板2の表面がムラなく均一に面発光する。
導光板2の表面側の外周縁部には、全周にわたって傾斜面35が形成されている。また、図1(b)に示すように、導光板2表側の中央部は平面部36となっており、平面部36から外周の傾斜面35にかけて次第に板厚が薄くなるように緩やかに傾斜している。さらに図1(a)に示すように、導光板2の外周縁部にも取付孔37が設けてあり、この取付孔37はLED基板6a,6bにより構成される八角形の角部を中心から放射状に延長した位置に設けてある。
以上に述べたように本面状照明装置1は、正方形の導光板2の中央部に孔31を設け、孔31の内側から円周状に配置されたLED4,4,…の光が導光板2内に放射状に入光するようにしたので、導光板2の外周の一箇所の縁に沿ってLED光源を配置した場合と比較すると、光源から導光板の縁までの距離が1/2になり且つ四周の縁までの距離が同じになるため、導光板2を少ないLEDで効率よく均一に面発光させられる。また、設置する場所の状況に応じて導光板2を適宜カットすることも可能になる。さらに本面状照明装置1は、LED光源ユニット3のケース5内の電源基板7にもLED9,9が導光板2に対して垂直に光を放射するように設けてあると共に、電源基板7を被うように光反射シート10が設けられ、蓋体20の裏面に光拡散シート24が貼り付けてあり、蓋体20は透光性を有しているため、導光板2の孔31の内側の部分も均一に面発光する。
LED光源ユニット3は、ケース5と蓋体20とで構成され、ケース5と蓋体20とで導光板2の孔31の周囲を挟み取付ネジ14で固定することで、導光板2への取付が簡単に行える。しかも、ケース5と蓋体20の導光板2との当接面にOリング17,23を介在させてあるため、光源ユニット3内に水が浸入することがなく、清掃が簡単に行えると共に、雨のかかる場所での使用も可能である。導光板2の孔31にLED光源ユニット3が組み込まれていることで、面状照明装置1の取り扱いが容易になる。
またLED光源ユニット3は、ケース5内に板状のLED基板6a,6bを八角形を成すように配置したので、LED基板6a,6bを円弧状に曲げる必要がなく、LED基板6a,6bの設置が簡単に行えると共に、市販の2連のLED基板6aと3連のLED基板6bが使用できるためコストダウンが図れる。
さらに、LED光源ユニット3に電源回路8を内蔵しているので、電源の設置場所を考慮する必要がなく、配線作業を別途行うこともなく、入力側ケーブル11aを通常のコンセントに接続するだけでLED4,9が発光するため、使い勝手が良い。さらに本LED光源ユニット3には、交流電流を出力する出力側ケーブル11bを備え、出力側ケーブル11bを別のLED光源ユニット3の入力側ケーブル11aと防水コネクタ12a,12bで接続することで、LED光源ユニット3同士を任意数簡単に連結することができ、そうして複数のLED光源ユニット3を連結した場合にでも、各LED光源ユニット3に一定電圧の交流電流が供給されるため、複数のLED光源ユニット3間で電圧降下による輝度ムラが生じない。
LED光源ユニット3の取付ネジ14が挿通される取付孔32が、LED基板6a,6bにより構成される八角形の角部を中心から放射状に延長した位置に設けてあるため、導光板2に取付孔32を設けたことによる発光面の発光均一性低下を防止している。
さらに本面状照明装置1は、LED光源ユニット3のケース5及び導光板2の外周縁部に取付孔19,37を設けてあるため、これらの取付孔19,37を利用して看板のフレーム等に簡単に取付けることができる。これらの取付孔19,37も、LED基板6a,6bにより構成される八角形の角部を中心から放射状に延長した位置に設けてあるため、取付孔19,37を設けたことによる発光面の発光均一性低下を防止している。
図8は、上述の面状照明装置1の使用状態の一例であって、看板38の照明に用いる場合を示している。この看板38は、前面が開放した本体フレーム39と、本体フレーム39の前面を塞ぐ開閉式のカバー40を有し、カバー40には透光性を有するプラスチックで形成した表示板41が取付けられている。表示板41には、様々な広告42等が表示される。本体フレーム39内には、面状照明装置1が縦に2列、横に4列並べて設置してある。各面状照明装置1は、本体フレーム39内に架設した横桟43に、導光板2の周囲の取付孔37を利用し、正面側からのネジ44で取付けてある。なお、LED光源ユニット3のケース5に設けた取付孔19を利用して、背面側からのネジで取付けることもできる。複数のLED光源ユニット3は、出力側ケーブル11bと入力ケーブル11aとを防水コネクタ12a,12bで接続して順次連結している。
この看板38は、縦横に並べて配置した複数の導光板2,2,…が面発光することで、表示板41全体が裏面側から均一に明るく照らされる。導光板2同士の間には若干隙間45があるが、導光板2の外周縁部に傾斜面35が設けてあることで、導光板2の外周縁部からも正面側に向けて光が出射されるため(図3参照)、導光板2同士の境界部に影ができるのを防ぐことができる。
図9は、本発明の面状照明装置1の他の実施形態を示している。導光板2は、先の実施形態のものよりも大型で、横寸法が縦寸法よりも大きい長方形となっている。導光板2には、縦横に所定の間隔をおいて孔31が計6箇所設けてあり、各孔31にLED光源ユニット3を取付けている。導光板2の裏面側には、ドット34を設ける代わりに直線状のキズ46を縦横の格子状に形成することでLEDの光を散乱反射させており、LED光源ユニット3から離れるにつれてキズ46の間隔を密にすることで、導光板2がムラなく均一に面発光するようにしている。
本発明は以上に述べた実施形態に限定されない。LED基板の配置及び導光板の孔の形状は、八角形以外の多角形や、円形であってもよい。ただし八角形にすると、LEDを円周状に近い形で多数配置でき、導光板をムラなく面発光させられ、しかもコストの面でも有利である。導光板の形状や構造は任意である。LED光源ユニットは、ケースと蓋体の少なくとも一方を導光板に接着剤等により接着してもよい。面状照明装置の用途は看板に限定されるものではなく、例えば壁や天井に並べて設置して、壁や天井を一面発光させるような使い方もできる。
1 面状照明装置
2 導光板
3 LED光源ユニット
4 LED
5 ケース
6a,6b LED基板(基板)
8 電源回路
9 LED
11a 入力側ケーブル(ケーブル)
11b 出力側ケーブル(ケーブル)
12a,12b 防水コネクタ(コネクタ)
20 蓋体
38 看板

Claims (3)

  1. 一側が開放したケースと、蓋体とを備え、ケース内にはLEDを実装した複数の基板が多角形を成すように配置してあり、ケースと蓋体とで導光板に形成した孔の周囲を挟むように導光板に取付けられ、取付けたときにLEDが導光板の孔の内側面と対向するものであり、交流電流が流れるケーブルがケースに接続してあると共に、ケース内に交流電流を直流電流に変換してLEDに供給する電源回路が内蔵してあり、ケーブルは、入力側ケーブルと出力側ケーブルの2本であり、各ケーブルの先端部にコネクタが設けてあり、一のLED光源ユニットの出力側ケーブルと他のLED光源ユニットの入力側ケーブルとをコネクタで接続することによりLED光源ユニット同士を連結自在としてあり、ケース内には多角形を成すように配置された基板の内側に別のLEDが一側に向けて配置してあり、蓋体は透光性を有していることを特徴とするLED光源ユニット。
  2. 外縁から離れた位置に孔を設けた導光板と、導光板の孔に取付けた請求項1記載のLED光源ユニットとを備え、孔の内側から入光したLEDの光により導光板が面発光することを特徴とする面状照明装置。
  3. 請求項2記載の面状照明装置を備えていることを特徴とする看板。
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