JP5383477B2

JP5383477B2 - 導光板ユニット

Info

Publication number: JP5383477B2
Application number: JP2009299237A
Authority: JP
Inventors: 保博酒井
Original assignee: 保博酒井; ▲ベ▼ 勇俊
Priority date: 2009-12-29
Filing date: 2009-12-29
Publication date: 2014-01-08
Anticipated expiration: 2029-12-29
Also published as: KR20110076721A; KR101142623B1; JP2011138720A

Description

現在、本発明は、アクリル板のような合成樹脂導光板に光をあてた際、この光がこの導光板の表面から放出される作用を応用した、主に照明用に用いられる導光板に関し、詳しくは、アルミニューム材等の金属で縁取りされ、歪みが生じなく設置や組み立てに便利な構造に構成された導光板ユニットＵに関する。

メタクリル樹脂板（一般的にアクリル板と言われるので、この後、アクリル板とする）は、透明度が良いことや硬度が高いことに加えて、耐候性、耐熱性、耐薬品性にも優れていることから、成形材料や板材として、車両用、電気機器用、看板用、ディスプレイ用等に多用されている。

中でも、板材としては、アクリル板表面にレーザー光等で微細な傷をつけ、アクリル板の端面に光をあてることで、その光が傷の箇所で屈曲してアクリル板表面から放光される作用、つまり、エッジライティング効果と言われる作用を応用したアクリル導光板が店舗ディスプレイ等に多用されている。
前記のレーザー光等で付与される傷としては、線引きされたものや、ドットが配列されたものや彫刻デザインなどがある。
また、端面にあてる光としては、ＬＥＤを光源として使用することが主流となっている。

このエッジライティング効果を応用したアクリル導光板を照明用として店舗等に設置する場合、現場で設置した枠材にアクリル板を取り付け、この端面に光源を取り付け、配線する等の作業が求められる。
要望されるアクリル板の大きさは様々であるし、また、設置箇所によっては、光源の取り付けや配線工事が困難な箇所も存在する。
そこで、これらの対策として、これらの照明装置をユニット化し、取り扱いや組み立てに便利な構成が望まれている。

ユニット化としては、特許文献１に見られるように１個の照明装置としてユニット化されたものはあるが、必ずしも複数の導光板ユニットを組み合わせて使用するために構成されたものではない。
組み合わせ使用に関しては、特許文献２があげられるが、この内容は、枠材を現場設置してこれにアクリル板を取り付ける手段であり、これもユニット化されているとは言い難い。

また、ユニット化に関する他の例としては、矩形状のアクリル板を矩形に組まれたアルミニューム材等の枠体で強固に縁取りする手段があるが、アクリル板が枠体により締め付け作用を受けるため、アクリル板の熱膨張が阻止されることとなり、その結果、アクリル板が反るなどの歪みが生ずる問題がある。

この問題を解決するために矩形に組まれた枠体とアクリル導光板の間に間隙部を設ける手段が考えられたが、ガタが生じ製品としての精度に劣る問題があった。このガタを吸収し、かつ、熱膨張を吸収するために図８、図９に示すようにその間隙部に弓型板バネＢをはめ込む手段なども講じられたが、この場合には、構造が複雑となり、弓型板バネＢの強さの調整や加工、組み立てに手間がかかり、コスト的にも最適な解決手段とはなり得なかった。

更には、アクリル板の端近傍にテープを貼り付け固定する方法もとられたが、これもアクリル板の熱膨張を妨げ、アクリル板が反ってしまう問題があった。

特開２００５−５６７１１特開２００９−２６４０６０

本発明は、以上のような諸事情を背景になされたものである。
すなわち本発明の目的は、アクリル導光板のような合成樹脂導光板Ｄと、金属枠体Ｆと、光源部Ｌとを主要素とするユニット化された導光板ユニットＵを提供し、しかも、前記金属枠体Ｆが合成樹脂導光板Ｄの熱膨張を低減化する放熱機能と歪みを防止する膨張吸収機能とを併せ持つ導光板ユニットＵを提供するところにある。

即ち、本発明は、（１）、多角形状の合成樹脂導光板と該合成樹脂導光板を周囲から保持する金属枠体を備え、合成樹脂導光板の端面に光源部を配置した導光板ユニットであって、光源部が合成樹脂導光板の端面に弾圧当接されており、前記金属枠体を構成する枠材同士が、当接部において引張当接機能部材により分離可能に当接されていて、金属枠体が有する複数の放熱フィン間に形成される放熱フィン溝に、前記引張当接機能部材が内装されており、該引張当接機能部材が、枠体の当接部が形成するコーナー部と同角度に曲げ形成された曲げ部を有するコーナー部材と、該コーナー部材の両端にそれぞれ取り付けられる弾性部材とで構成されていて、該弾性部材の端には掛け部が形成され、枠材には前記掛け部を掛止するための止め部が形成されている導光板ユニットに存する。

即ち、本発明は、（２）、前記合成樹脂導光板が、金属枠体の内側に設けられた嵌合部に摺動可能に嵌合され、合成樹脂導光板の端面には、金属枠体の嵌合部に内装された光源部が金属枠体と一体となって弾圧当接しており、金属枠体を構成するそれぞれの枠材に、分離可能に互いに当接する当接部が形成されている上記（１）記載の導光板ユニットに存する。

即ち、本発明は、（３）、弾性部材がスパイラルスプリングである上記（１）または（２）記載の導光板ユニットに存する。

即ち、本発明は、（４）、合成樹脂導光板とこれを周囲から保持する金属枠体が、多角形状である（１）または（２）記載の導光板ユニットに存する。

即ち、本発明は、（５）、合成樹脂導光板がメタクリル樹脂板で、且つ枠材がアルミニュームで形成されている上記（１）または（２）記載の導光板ユニットに存する。

即ち、本発明は、（６）、金属枠体の外周、そして、または、下面側に放熱フィンを有している上記（１）または（２）記載の導光板ユニットに存する。

即ち、本発明は、（７）、光源部が、その上面が合成樹脂導光板の端面に面接触可能に平面状に形成されている高輝度ＬＥＤである上記（１）または（２）記載の導光板ユニットに存する。

尚、本発明の目的に沿ったものであれば上記（１）から（７）を適宜組みあわせた構成も採用可能である。

本発明の導光板ユニットＵは、合成樹脂導光板Ｄと金属枠体Ｆと光源部Ｌとを主要素として前もって組み立てられているので、これを現場に持ち込み敷設するために要する時間、人手が少なくて済む。
また、要望に応じて導光板ユニットＵの形状・寸法を前もって自在に設定しておくことが可能で、その結果、効果的なディスプレイができる利点がある。

そして、本発明の導光板ユニットＵは、金属枠体Ｆを構成する枠材Ｊ、Ｊが当接部Ｓで引張当接機能部材Ｔにより互いに分離可能に当接されているので、合成樹脂導光板Ｄが熱膨張により膨張した場合でも、金属枠体Ｆが拡張して熱膨張を吸収することとなり合成樹脂導光板Ｄが反ってしまう等の歪み問題が生じない。

そして、本発明の導光板ユニットＵにおける引張当接機能部材Ｔは、曲げ形成された曲げ部Ｔ４を有するコーナー部材Ｔ１の両端にそれぞれスパイラルスプリング等の弾性部材Ｔ２が取り付けられている構造となっているので、合成樹脂導光板Ｄの熱膨張によりいずれの方向に弾性部材Ｔ２、Ｔ２が引張されてもコーナー部材Ｔ１が支えとなって、引張当接機能部材Ｔ全体がずれてしまうことが無く、常に金属枠体Ｆを原型に保つことが可能となる。

そして、本発明の導光板ユニットＵは、金属枠体Ｆの各コーナー部Ｃ近傍において、２片の枠材Ｊ、Ｊのそれぞれに設けられた止め部Ｇに、弾性部材Ｔ２の両端に形成された掛け部Ｔ３を引っかけるだけであるので、その組み立て、分解が極めて容易であり、製造コストも安く、しかも組み立て・分解に時間を要せず、技術的にもコスト的にも効率がよい。
例えば、導光板ユニットＵの構成部材である合成樹脂導光板Ｄや金属枠体Ｆ等が損傷した場合、その損傷部品を簡単に取り替えることができる利点がある。

そして、本発明の導光板ユニットＵにおける金属枠体Ｆは、単に合成樹脂導光板Ｄを縁取りするのみでなく、光源部Ｌである高輝度ＬＥＤ（Ｌ１）を内装しつつ、放熱フィンＨを有していてヒートシンク（放熱板）機能の役割を果たし、しかも膨張吸収機能も併せ持つ。
このように金属枠体Ｆが複合機能を有しているので、導光板ユニットＵ自体がシンプル構造となり、敷設、扱いに便利で、しかも見栄えが良い等の利点がある。

そして、本発明の導光板ユニットＵの金属枠体Ｆは熱伝導性の良い金属体で形成されるとともに、図１、図２に示すように枠材Ｊの端部に放熱フィンＨが設けられているので放熱機能が２重に発揮され、アクリル板等の樹脂材で形成される合成樹脂導光板Ｄの熱膨張が低減化される利点がある。

そして、本発明の放熱フィンＨを図１、図２に示すように枠材Ｊ、Ｊ・・の外周に設けた場合には、導光板ユニットＵを薄くできる利点があり、また、図６に示すように金属枠体Ｆの下面に設けた場合には導光板ユニットＵを垂直面視した際の平面積を小さくすることができる利点がある。
両手段については使用目的、使用条件により、いずれかを選択する、或いは同時に採用することができる。

そして、本発明の導光板ユニットＵでは、光源部Ｌとして用いる高輝度ＬＥＤ（Ｌ１）が枠材Ｊの嵌合部Ｋに内装され、しかも枠材Ｊそのものが引張当接機能部材Ｔの引張力により互いに引き合って合成樹脂導光板Ｄの端面Ｄ１を弾圧しているので、結果的に高輝度ＬＥＤ（Ｌ１）の平面状に形成された上面Ｌ２が合成樹脂導光板Ｄの端面Ｄ１に常に密着した状態となり、高輝度ＬＥＤ（Ｌ１）の光は完全に合成樹脂導光板Ｄに導光される利点がある。

そして、本発明の導光板ユニットＵを多角形にした場合には、視覚的な変化を得ることができ、ディスプレイ効果が向上する利点がある。
特に図７に示すように導光板ユニットＵが正６角形である場合、これを組み合わせ敷設した場合、全体的に見て亀甲模様を呈し視覚的に美観を呈する特徴が得られる。
また、採用する多角形によっては、導光板ユニットＵを立体的に組み合わせることも可能となりその使用範囲は拡大される。

図１は、導光板ユニットＵの実態模式図である。図２は、導光板ユニットＵにおける金属枠体Ｆを一部切断した部分切断模式図である。図３は、引張当接機能部材Ｔの実態模式図である。図４は、高輝度ＬＥＤ（Ｌ１）を配列した光源部Ｌの実態模式図である。図５は、金属枠体Ｆが合成樹脂導光板Ｄの熱膨張により外側に押し上げられ、隙間Ｅが生じた部分模式図である。図６は、放熱フィンＨが金属枠体Ｆの下面側に設けられている断面模式図である。図７は、導光板ユニットＵが６角形である場合の実態模式図である。図８は、従来例の導光板ユニットＵの実態模式図である。図９は、従来例の導光板ユニットＵに用いられる弓形板バネＢの実態模式図である。

以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態を示す実態模式図であり、図２は本導光板ユニットＵの金属枠体Ｆが組まれた状態を示す部分切断模式図である。
本実施の形態においては合成樹脂導光板Ｄを４角形としている。
従って金属枠体Ｆも同様の４角形となる。合成樹脂導光板Ｄにはアクリル板を採用している。
金属枠体Ｆはアルミニューム材とし４片の枠材Ｊで構成される。
合成樹脂導光板Ｄは図２に示す金属枠体Ｆの内側に、すなわち枠材Ｊの内側に一体に形成された断面コの字状の嵌合部Ｋに、外内方向に摺動自在に嵌合される。
金属枠体Ｆの枠材Ｊは、それぞれがその先端が斜めに形成されていて、互いを付き合わせて当接部Ｓを形成し、その当接部Ｓにおいて引張当接機能部材Ｔにより互いに摺動分離可能に引張当接される。
なお、枠材Ｊには図示しない案内片が設けられている。

そして、金属枠体Ｆの内側に設けられた断面コの字状の嵌合部Ｋの底部には光源部Ｌ（すなわちＬチップ）が装着される。
本実施の形態では光源部Ｌに高輝度ＬＥＤ（Ｌ１）を採用していて、相対向する２片の枠材Ｊ、Ｊの嵌合部Ｋに内装されている。
高輝度ＬＥＤ（Ｌ１）は、図４に示すように複数個が直列に基部ＬＡに配列され光源部Ｌを形成している。
また、この光源部Ｌは電気配線Ｌ２を擁していて現場での配線が容易となっている。

そして、高輝度ＬＥＤ（Ｌ１）は、図４に示すように、その上面Ｌ３が平面状に形成されていて引張当接機能部材Ｔの引張力により合成樹脂導光板Ｄの端面Ｄ１に弾圧されて密着した状態となっている。
そして高輝度ＬＥＤ（Ｌ１）から発せられる光が漏れることなく合成樹脂導光板Ｄの内部に入り、上記したエッジライティング効果により合成樹脂導光板Ｄ表面につけられたレーザー傷から光が放たれ、照明装置としての機能を発揮する。
ここで、光源部Ｌが枠材Ｊと一体となって合成樹脂導光板Ｄの端面Ｄ１を充分に弾圧するために、当接部Ｓにおける枠材Ｊ、Ｊ同士の突き合わせについては微少な隙間調整が行われる。

そして、高輝度ＬＥＤ（Ｌ１）は、白熱球などに比べてその発熱量は少ないものの、その発熱により合成樹脂導光板Ｄに使用しているアクリル板は熱膨張を生じ伸縮する。
そこで本導光板ユニットＵにおいては金属枠体Ｆの内側にヒートシンク機能として３枚の放熱フィンＨを設けている。そして金属枠体Ｆをアルミニューム材とすることで軽くなる上、金属枠体Ｆ全体が放熱効果を有する。

本発明における導光板ユニットＵは、熱膨張吸収機能を有しているが、これは金属枠体Ｆと引張当接機能部材Ｔとによりその機能が発揮される。
引張当接機能部材Ｔは、図３に示すように直角に曲げ形成した曲げ部Ｔ４を有するコーナー部材Ｔ１と、その両端に設けられる弾性部材Ｔ２、Ｔ２であるスパイラルスプリングとで構成される。
そして、コーナー部材Ｔ１の曲げ部Ｔ４を当接部Ｓのコーナー部Ｃにあてがって、弾性部材Ｔ２の先端に形成された掛け部Ｔ３、Ｔ３を金属枠体Ｆの放熱フィンＨの一部に形成された止め部Ｇ、Ｇにそれぞれ掛止させる。
本実施例では掛け部Ｔ３はフック形状を採用し、止め部Ｇは放熱フィンＨの一部を切り欠いて形成している。
このような設定によるので、引張当接機能部材Ｔは、３枚の放熱フィンＨによって形成される放熱フィン溝Ｈ１に埋め込まれる態様となり、引張当接機能部材Ｔは、導光板ユニットＵの外側に突出することがなく使用勝手がよい。
また、止め部Ｇも放熱フィンＨを利用してその一部を切り欠くだけで設けることができ、加工上もコスト上も都合がよい。

このように金属枠体Ｆと引張当接機能部材Ｔで発揮される熱膨張吸収機能によれば、導光板ユニットＵの使用中に合成樹脂導光板Ｄが熱膨張により、いずれの方向に弾性部材Ｔ２が引張されても、金属枠体Ｆのコーナー部Ｃとコーナー部材Ｔ１の曲げ部Ｔ４が合致しているのでそれが支えとなり引張当接機能部材Ｔ全体がずれること無く、金属枠体Ｆを確実に４角形に保ち、原型復帰を可能とする。
これらの作用を図５の部分模式図で説明する。
合成樹脂導光板Ｄの熱膨張による伸びを枠材Ｊが受けた際、この伸びを一旦、当接部Ｓにおいて隙間Ｅが形成されることで吸収する。再び、合成樹脂導光板Ｄが冷却されて縮んだ際には引張当接機能部材Ｔの引張力により隙間Ｅは解消されるのである。
このように合成樹脂導光板Ｄの熱膨張を金属枠体Ｆ全体で吸収する膨張吸収機能を発揮し合成樹脂導光板Ｄであるアクリル板が反るなどの歪み問題を防止することができる。

以上のような構成により、本導光板ユニットＵは、その組み立て、分解が極めて容易であり、製造コストも安く、技術的にもコスト的にも効率がよい。
例えば、導光板ユニットＵの合成樹脂導光板Ｄや金属枠体Ｆ等が損傷した場合でも、その損傷部品を容易に取り替えることができるのは本発明の重要な特徴である。

（第２の実施の形態）
図６は、本発明の第２の実施の形態を示す断面模式図である。
本実施の形態の導光板ユニットＵでは、金属枠体Ｆの下面側に放熱フィンＨを設けている。このように放熱フィンＨを下面側に設けることで金属枠体Ｆの幅を小さくでき、その結果、導光板ユニットＵを垂直面視した際の平面積を小さく押さえることができる利点がある。
放熱フィンＨが金属枠体Ｆの下面側に設けられていても引張当接機能部材Ｔは、放熱フィンＨが形成する放熱フィン溝Ｈ１に内装されて導光板ユニットＵの外側に突出する不便は生じない。
その他の構成については、第１の実施の形態と同様である。

（第３の実施の形態）
図７は、本発明の第３の実施の形態を示す実態模式図である。
本実施の形態では、導光板ユニットＵを正６角形とする。
第１の実施の形態における４角形の導光板ユニットＵにおけるコーナー部Ｃの角度が９０度であるのに対して本実施の形態では６０度となる。
しかし、金属枠体Ｆと引張当接機能部材Ｔで得られる膨張吸収機能は第１の実施の形態と同様に作用して問題がない。
導光板ユニットＵが正６多角形である場合、これを組み合わせた際、全体的に亀甲模様を呈し視覚的に美観を呈する特徴が得られる。その他の構成については、第１の実施の形態と同様である。

以上、本発明をその実施の形態を例に説明したが、本発明は要旨の変更のない限り、実施の形態のみに限定されるものではなく多様な変形例が可能である。
例えば、導光板ユニットＵの組み合わせは３角形、４角形等のものを平面状に組み合わせることに限らず、立体的に組み合わせることも可能である。
また、放熱フィンＨの形状やその設定位置も放熱機能を発揮できるものであれば多種採用可能である。
さらに金属枠体Ｆの素材も必ずしもアルミニュームに限定されるものではなく、銅、鉄、その他の金属材料、或いは熱伝導性の良い非金属材料等の使用が可能である。
そして、放熱フィンＨは金属枠体Ｆと一体となすものでも、別体のものを後付するものでも良い。
更には、導光板Ｄに関してもアクリル板に限らず、その他の樹脂材料板を採用することは当然可能であるし、導光板Ｄに反射板等を組み入れることや補強用素材を併用することも可能である。
そして、導光板ユニットＵが数メートルに及ぶ等の大形状の場合には、枠材Ｊに補強材を組み込む、或いは枠材Ｊの中間近傍部において補強のために枠材同士を互いに引き寄せる弾性部材等を補助的に用いることなども当然可能である。

本発明の導光板ユニットＵは、合成樹脂導光板Ｄとこれらに付随する構成部材を組み合わせて前以ってユニット化したことにより扱いに便利な特徴を有する。
特に金属枠体Ｆに放熱機能や膨張吸収機能を持たせたことにより組み立て、分解、施工に便利な特徴を有する。
これらの特徴を適用する限り、店舗等の照明用のみならず、屋内、屋外の案内板や看板、或いは、遊園地のデコレーション、更には自動車等のメーターなどにも広く利用可能である。

Ｕ…導光板ユニット
Ｄ…合成樹脂導光板
Ｄ１…端面
Ｆ…金属枠体
Ｊ…枠材
Ｅ…隙間
Ｔ…引張当接機能部材
Ｔ１…コーナー部材
Ｔ２…弾性部材
Ｔ３…掛け部
Ｔ４…曲げ部
Ｃ…コーナー部
Ｇ…止め部
Ｓ…当接部
Ｌ…光源部
ＬＡ…基部
Ｌ１…高輝度ＬＥＤ
Ｌ３…上面
Ｌ２…電気配線
Ｈ…放熱フィン
Ｈ１…放熱フィン溝
Ｋ…嵌合部
Ｂ…弓形板バネ

Claims

多角形状の合成樹脂導光板と該合成樹脂導光板を周囲から保持する金属枠体を備え、合成樹脂導光板の端面に光源部を配置した導光板ユニットであって、光源部が合成樹脂導光板の端面に弾圧当接されており、
前記金属枠体を構成する枠材同士が、当接部において引張当接機能部材により分離可能に当接されていて、金属枠体が有する複数の放熱フィン間に形成される放熱フィン溝に、前記引張当接機能部材が内装されており、
該引張当接機能部材が、枠体の当接部が形成するコーナー部と同角度に曲げ形成された曲げ部を有するコーナー部材と、該コーナー部材の両端にそれぞれ取り付けられる弾性部材とで構成されていて、該弾性部材の端には掛け部が形成され、枠材には前記掛け部を掛止するための止め部が形成されていることを特徴とする導光板ユニット。
前記合成樹脂導光板が、金属枠体の内側に設けられた嵌合部に摺動可能に嵌合され、合成樹脂導光板の端面には、金属枠体の嵌合部に内装された光源部が金属枠体と一体となって弾圧当接しており、金属枠体を構成するそれぞれの枠材に、分離可能に互いに当接する当接部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の導光板ユニット。
弾性部材がスパイラルスプリングであることを特徴とする請求項１または２記載の導光板ユニット。
合成樹脂導光板とこれを周囲から保持する金属枠体が、多角形状であることを特徴とする請求項１または２記載の導光板ユニット。
合成樹脂導光板がメタクリル樹脂板で、且つ枠材がアルミニュームで形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の導光板ユニット。
金属枠体の外周、そして、または、下面側に放熱フィンを有していることを特徴とする請求項１または２記載の導光板ユニット。
光源部が、その上面が合成樹脂導光板の端面に面接触可能に平面状に形成されている高輝度ＬＥＤであることを特徴とする請求項１または２記載の導光板ユニット。