JP5935072B2 - Light guide member and fire detector using the same - Google Patents
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Description
本発明は、発光素子からの光を導光する導光体部材及びそれを用いた火災感知器に関する。 The present invention relates to a light guide member that guides light from a light emitting element, and a fire detector using the same.
従来から、建物内で火災時などに発生する煙を感知する火災感知器が提供されている。この種の火災感知器は天井などに設置され、例えば煙粒子の存在が検知されたときに点灯する動作表示用の発光素子を設けるのが一般的である。近年では、天井などの設置面からの火災感知器の突出寸法を小さくするように、動作表示用の発光素子として平面状の発光面を有する平面発光型の発光ダイオードチップを採用し、この発光ダイオードチップを回路基板に表面実装することが提案されている。このような平面状の発光面を有する平面発光型の発光素子に光学的に結合され、発光素子からの光を発光素子の発光面に沿う方向へ導光する導光体部材およびそれを用いた火災感知器が例えば特許文献1に開示されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, fire detectors that detect smoke generated during a fire in a building have been provided. This type of fire detector is generally installed on a ceiling or the like, and is generally provided with a light-emitting element for operation display that is turned on when the presence of smoke particles is detected, for example. In recent years, a planar light emitting diode chip having a planar light emitting surface has been adopted as a light emitting element for operation display so as to reduce the projecting dimension of the fire detector from the installation surface such as the ceiling. It has been proposed to surface mount a chip on a circuit board. A light guide member that is optically coupled to a planar light emitting element having such a planar light emitting surface and guides light from the light emitting element in a direction along the light emitting surface of the light emitting element, and the same are used. A fire detector is disclosed in
上記の導光体部材は、透明合成樹脂の成形品であり、その一端部には、発光素子の発光面から前方に放射された光を集光して導光体部材の中間の導光部へ導くレンズ部と、発光素子の発光面から側方に放射された光を導光部へ導く導入部とが一体に形成されている。すなわち、平面状の発光面を有する面発光型の発光素子との結合効率を高めることができる形状になっている。また、導光体部材の他端部には、導光部を導波した光を外部へ出射する表示部が形成されており、表示部の出射面が火災感知器のボディの底壁の下面に揃うようになっている。したがって、導光体部材の出射面がボディの底壁の下面に露出するから、発光素子の点滅状態がボディの外側から視認可能となるのである。 The light guide member is a molded product of a transparent synthetic resin, and at one end thereof, the light emitted forward from the light emitting surface of the light emitting element is collected to guide the light guide portion in the middle of the light guide member. A lens portion that guides light to the light guide portion and an introduction portion that guides light emitted laterally from the light emitting surface of the light emitting element to the light guide portion are integrally formed. That is, it has a shape that can increase the coupling efficiency with a surface-emitting light-emitting element having a planar light-emitting surface. In addition, a display unit that emits light guided through the light guide unit to the outside is formed at the other end of the light guide member, and the output surface of the display unit is the lower surface of the bottom wall of the body of the fire detector It comes to be aligned. Therefore, since the emission surface of the light guide member is exposed on the lower surface of the bottom wall of the body, the blinking state of the light emitting element can be visually recognized from the outside of the body.
しかしながら、上記従来例のように反射面が均一な平面で構成されている導光体部材では、次のような問題が生じる。図7(a)に示すように、厚み寸法がA1の導光部101と、幅寸法がA2の出射面103、及び出射面103に対して所定角度(以下、「反射面角度」と呼ぶ)θで傾斜した反射面104を有する反射部102とが一体に形成された導光体部材100を考える。なお、この例では、導光体部材100をその導光部101の長手方向が水平面と平行となるように用いており、出射面103の幅寸法A2は、出射面103を水平面に射影したときの幅寸法である。この導光体部材100において、導光部101を通り、反射面104で反射した光を出射面103全体から出射させるためには、導光部101の厚み寸法A1と、出射面103の幅寸法A2との間に次式の関係が成立する必要がある。
However, in the light guide member having a uniform reflecting surface as in the above-described conventional example, the following problems occur. As shown in FIG. 7A, the
上式を用いて、反射面角度θを変化させた場合のA1/A2を算出した結果を図7(b)に示す。同図に示すように、出射面103の幅寸法A2を確保しつつ導光部101の厚み寸法A1を小さくするためには、反射面角度θを小さくしなければならない。すなわち、導光体部材100を薄型に形成する場合に反射面角度θが一意に決定されてしまい、出射光の角度(方向)を任意に設定できないという問題が生じる。
FIG. 7B shows the result of calculating A1 / A2 when the reflection surface angle θ is changed using the above equation. As shown in the figure, in order to reduce the thickness dimension A1 of the
また、図8(a)に示すような導光体部材200では、導光部201の厚み寸法A1が反射部202の出射面203の幅寸法A2よりも小さくなっているが、次のような問題が生じる。すなわち、同図中の矢印の向きで出射面203を見た場合、反射面204で反射した光が出射面203における幅寸法P1の領域のみから出射されるため、当該領域のみが光っているように見えてしまうという問題が生じる(図8(b)参照)。また、この導光体部材200では、出射面203に垂直な方向における出射光の強度が大きくなるため、鉛直方向における光量が小さくなるという問題が生じる。
Further, in the
一方、図8(c)に示すような導光部301の中間部が鉛直方向に折れ曲がった導光体部材300では、反射部302の反射面304で反射した光が鉛直方向に沿って進み、出射面303から出射される。この導光体部材300では、同図中の矢印の向きで出射面303を見た場合に、反射面304で反射した光が出射面303の幅寸法A2とほぼ同寸法の幅寸法P2の領域から出射されるため、出射面303全体が光っているように見える(図8(d)参照)。しかしながら、この導光体部材300では、導光部301の厚み寸法A1が出射面303の幅寸法A2とほぼ同寸法となっている。このため、導光体部材300を薄型に形成する場合には出射面303の幅寸法A2が小さくなり、出射面303を広くすることができないという問題が生じる。
On the other hand, in the
本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、導光部を薄型に形成するとともに光の出射面を広くして出射面全体を光らせることができ、且つ任意の方向へ効率良く光を出射させることのできる導光体部材及びそれを用いた火災感知器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points. The light guide portion can be formed thin, and the light emission surface can be widened to shine the entire emission surface, and light can be efficiently emitted in any direction. It is an object of the present invention to provide a light guide member that can emit light and a fire detector using the same.
本発明の導光体部材は、発光素子からの光を導光する導光部を備え、前記導光部の一端部には、前記発光素子からの光が入射する入射部が設けられ、前記導光部の他端部には、前記導光部を通る光を反射させる反射部と、前記反射部の反射光を外部に出射させる出射部とが設けられ、前記反射部は、前記導光部を通る光の光軸に対して傾斜した第1の反射面と、前記光軸と平行する第2の反射面とを交互に配置した階段状に形成され、前記反射部は、前記第1の反射面及び前記第2の反射面の前記光軸に射影した幅寸法が、前記光軸から離れるにつれて小さくなることを特徴とする。 The light guide member of the present invention includes a light guide part that guides light from the light emitting element, and an incident part into which light from the light emitting element is incident is provided at one end of the light guide part, The other end portion of the light guide portion is provided with a reflection portion that reflects light passing through the light guide portion and an emission portion that emits the reflected light of the reflection portion to the outside. The first reflection surface inclined with respect to the optical axis of the light passing through the portion and the second reflection surface parallel to the optical axis are formed in a step shape, and the reflection portion is the first reflection surface. The width dimension projected on the optical axis of the reflective surface and the second reflective surface becomes smaller as the distance from the optical axis increases .
この導光体部材において、前記導光体部材を成す材料の外気に対する相対屈折率をn、前記第1の反射面の前記光軸に対する傾斜角度をθ1、前記出射部の前記光軸に対する傾斜角度をθ2として、前記出射部から出射する光の前記光軸に対する角度φ0は、 In this light guide member, the relative refractive index of the material constituting the light guide member with respect to the outside air is n, the tilt angle of the first reflecting surface with respect to the optical axis is θ1, and the tilt angle of the emitting part with respect to the optical axis Is θ2 and the angle φ0 of the light emitted from the emitting portion with respect to the optical axis is
に基づいて定められることが好ましい。 It is preferable to be determined based on
この導光体部材において、前記出射部には、出射する光が拡散するように加工が施されることが好ましい。 In this light guide member, it is preferable that the emitting portion is processed so that emitted light is diffused.
この導光体部材において、前記反射部は、前記第1の反射面の前記光軸に対する傾斜角度が、前記出射部から遠ざかるにつれて鋭角になることが好ましい。 In the light guide member, it is preferable that the reflection portion has an acute angle with respect to the optical axis of the first reflection surface as the distance from the emission portion increases.
この導光体部材において、前記入射部は、光の入射向きと反対向きに突出する凸状の曲面から成ることが好ましい。 In this light guide member, it is preferable that the incident portion is formed of a convex curved surface protruding in a direction opposite to the light incident direction.
この導光体部材において、前記入射部と前記反射部との間には、前記導光部を通る光を反射させる他の反射部が少なくとも1つ以上設けられることが好ましい。 In this light guide member, it is preferable that at least one or more other reflection parts that reflect light passing through the light guide part are provided between the incident part and the reflection part.
本発明の火災感知器は、上記何れかの導光体部材と、前記導光体部材を収納する筐体とを備え、前記導光体部材の前記出射部は、前記筐体に設けられた表示孔から露出するとともに、前記表示孔と面一に配置されることを特徴とする。 A fire detector according to the present invention includes any one of the above light guide members and a housing that houses the light guide member, and the light emitting member of the light guide member is provided in the housing. It is exposed from the display hole and is disposed flush with the display hole.
本発明は、導光部を薄型に形成するとともに光の出射面を広くして出射面全体を光らせることができ、且つ任意の方向へ効率良く光を出射させることができるという効果を奏する。 The present invention produces an effect that the light guide part can be formed thin, the light emission surface can be widened to make the whole emission surface shine, and light can be emitted efficiently in an arbitrary direction.
以下、本発明に係る導光体部材及びそれを用いた火災感知器の実施形態について図面を用いて説明する。なお、以下の説明では、図1(a)における上下を上下方向と定めるものとする。本実施形態の導光体部材LG1は、透明合成樹脂の成形品であり、図1(a)に示すように、入射部1と、導光部2と、反射部3と、出射部4とが一体に形成されて成る。同図における実線B1は、発光素子5から出射して入射部1に入射した光の光路を示している。また、発光素子5としては、従来例と同様に、平面状の発光面を有する平面発光型の発光ダイオードチップを用いる。勿論、発光素子5はこれに限定されるものではなく、他の発光素子を用いてもよい。
Embodiments of a light guide member and a fire detector using the same according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, the vertical direction in FIG. 1A is defined as the vertical direction. The light guide member LG1 of the present embodiment is a molded product of a transparent synthetic resin, and as shown in FIG. 1 (a), the
なお、以下の説明では、導光体部材LG1をその導光部2の長手方向が水平面と平行となるように用い、その水平面を基準として後述する第1の反射面30の傾斜角度θ1等を定義している。すなわち、本実施形態では、導光部2の厚み方向における中央部を通る光を光軸として、当該光軸を基準として上記角度等を定義している。
In the following description, the light guide member LG1 is used so that the longitudinal direction of the
入射部1は、図1(a)に示すように、導光部2の一端部(同図における左端部)に設けられ、発光素子5から出射した光を導光部2へと導く機能を有する。本実施形態では、入射部1から入射する光が水平方向と平行になるものと仮定しているため、入射部1は鉛直面と平行な平面という単純な構成となっている。勿論、従来例のように、発光素子の発光面から放射された光を集光して導光部2へ導くレンズ部と、発光素子の発光面から側方に放射された光を導光部2へ導く導入部とを一体に形成した構成であってもよい。
As shown in FIG. 1A, the
また、図2(a)に示すように、入射部1を例えば凸シリンドリカル面や凸R面といった外向き(すなわち、光の入射向きと反対向き)に突出する凸状の曲面で構成してもよい。この場合、入射部1が凸レンズと同様の役割を果たすため、発光素子5から放射されて入射部1を通過した光が概ね水平方向と平行な光となる。したがって、入射部1から導光部2を通過した光が反射部3において全反射し易くなるため、反射効率を向上させることができる。
Further, as shown in FIG. 2A, the
更に、図2(b)に示すように、発光素子5から放射される光を反射して導光部2へと導く反射面から入射部1を構成してもよい。この場合、発光素子5から放射される光の方向に応じて入射部1の反射面の傾斜角度を変更すれば、導光部2へ導く光を水平方向と平行な光とすることができるので、発光素子5の配置の自由度を高めることができる。なお、上記のように反射面を設ける場合は、必ずしも入射部1自体に反射面を設ける必要はなく、入射部1と反射部3との間に少なくとも1つ以上の他の反射部を設けた構成であればよい。
Further, as shown in FIG. 2B, the
導光部2は、図1(a)に示すように、その長手方向が水平面と平行な細長い板状に形成され、一端部に設けられた入射部1から入射した光を他端部(同図における右端部)に設けられた反射部3へと導く機能を有する。また、導光部2の中間部には、上向きに突出する突部20が設けられている。この突部20は、後述する火災感知器S1に導光体部材LG1を配設するときに、火災感知器S1の筐体6に設けられた凹部(図示せず)に嵌め合わされることで、導光体部材LG1の移動を規制する規制手段となる。
As shown in FIG. 1A, the
反射部3は、図1(a)に示すように、導光部2を通過した光を反射させて出射部4へと導く機能を有する。出射部4は、図1(a)に示すように、反射部3で反射した光を外部に出射させる機能を有する。なお、反射部3は、その水平面に射影した幅寸法A3が、出射部4の水平面に射影した幅寸法A2よりも長くなるように形成されている。
As shown in FIG. 1A, the
そして、反射部3は、図1(b)に示すように、水平面に対して所定の角度で傾斜する第1の反射面30と、水平面と平行な第2の反射面31とが交互に配置された階段状に形成されている。このため、反射部3が均一な平面(すなわち、第1の反射面30のみ)で構成されている場合(同図中の破線参照)と比較して、導光部2からの光を反射部3の手前側(同図における左側)よりも奥側(同図における右側)で反射させることができる。したがって、本実施形態では、反射部3が均一な平面で構成されている場合と比較して、導光部2の厚み寸法A1を出射部4の幅寸法A2よりも小さく形成しても、出射部4全体を光らせることができる。
And as shown in FIG.1 (b), the
上述のように、本実施形態は、反射部3を第1の反射面30と第2の反射面31とを交互に配置した階段状に形成したので、導光部2を薄型に形成するとともに光の出射面(出射部4において光が取り出される領域)を広くして出射面全体を光らせることができる。また、本実施形態では、後述するように、第1の反射面30の水平面に対する傾斜角度θ1と、出射部4の水平面に対する傾斜角度θ2とを変更することで、出射部4全体を光らせながら任意の方向へ効率良く光を出射させることができる。
As described above, in the present embodiment, since the reflecting
ところで、人間の目の分解能、すなわち離れた2点として識別できる最小の間隔は、視力1.0の人間が対象から1m離れたところで見た場合には約0.3mmである。したがって、反射部3は、第1の反射面30及び第2の反射面31を1段として、各段の水平面に射影した幅寸法が0.3mm以下となるように形成されるのが望ましい。このように反射部3を形成することで、出射部4から光が均一に出射されるように見えるため、好ましい。
By the way, the resolution of the human eye, that is, the minimum distance that can be identified as two distant points is about 0.3 mm when a human with a visual acuity of 1.0 is viewed at a distance of 1 m from the target. Therefore, it is desirable that the reflecting
また、出射部4に例えばシボ加工を施して凹凸を形成する、光拡散シートを貼付する等して、出射部4から出射する光を拡散させるように構成してもよい。この構成では、出射部4から光が均一に出射されるように見えるため、好ましい。更に、出射部4で光が拡散されることから、出射部4に加工を施さない場合と比較して広い角度で視認性を向上させることができる。
Moreover, you may comprise so that the light radiate | emitted from the
なお、本実施形態では、水平面に対する第1の反射面30の傾斜角度θ1と、出射部4の傾斜角度θ2とを適宜設定することで、出射部4から出射する光の水平方向に対する角度(以下、「出射光角度」と呼ぶ)φ0を任意の角度に設定することができる。以下、出射角度φ0の設定方法について図面を用いて説明する。以下の説明では、図3(a)に示すように、反射部3で反射した光の出射部4への入射角度をφ1、出射部4からの光の出射角度をφ2とする。
In the present embodiment, by appropriately setting the inclination angle θ1 of the first reflecting
反射部3で反射した光の出射部4への入射角度φ1は、第1の反射面30の傾斜角度θ1と、出射部4の傾斜角度θ2とを用いて次式で表される。
The incident angle φ1 of the light reflected by the reflecting
また、出射部4からの光の出射角度φ2は、導光体部材LG1を成す材料の外気に対する相対屈折率nと、第1の反射面30の傾斜角度θ1と、出射部4の傾斜角度θ2とを用いて次式で表される。
In addition, the light emission angle φ2 from the
ここで、出射光角度φ0は、出射部4からの光の出射角度φ2と、出射部4の傾斜角度θ2とを用いて次式で表される。
Here, the outgoing light angle φ0 is expressed by the following equation using the outgoing angle φ2 of the light from the
したがって、出射光角度φ0は、導光体部材LG1を成す材料の外気に対する相対屈折率nと、第1の反射面30の傾斜角度θ1と、出射部4の傾斜角度θ2とを用いて次式で表される。
Therefore, the outgoing light angle φ0 is expressed by the following equation using the relative refractive index n of the material forming the light guide member LG1 with respect to the outside air, the inclination angle θ1 of the first reflecting
上式を用いて第1の反射面30の傾斜角度θ1と、出射部4の傾斜角度θ2とを適宜設定することで、出射光角度φ0を任意の角度に設定することができる。例えば、出射部4の傾斜角度θ2を18度、相対屈折率nを1.49として、出射光角度φ0を90度±15度(75°≦φ0≦105°)に設定したい場合を考える。この場合は、図3(b)に示すように、37.1°≦θ1≦46.7°の範囲で第1の反射面30の傾斜角度θ1を設定すればよい。
The outgoing light angle φ0 can be set to an arbitrary angle by appropriately setting the inclination angle θ1 of the first reflecting
なお、本実施形態の反射部3は、第1の反射面30の傾斜角度θ1を一定として、第1の反射面30と第2の反射面31とを交互に配置した階段状に形成されているが、他の構成であってもよい。例えば、図4に示すように、出射部4から遠ざかるにつれて第1の反射面30の傾斜角度θ1が鋭角となるように構成してもよい。この構成では、反射部3で反射する光を概ね鉛直方向と平行な光にすることができるので、出射部4から均一に光を出射させることができる。
In addition, the
ところで、導光部2を通る光は、光軸から離れるほどその光強度が低下する。このため、反射部3で反射する光にも反射する部位によって光強度の差が生じてしまう。そこで、図5に示すように、反射部3における光軸付近の第1の反射面30及び第2の反射面31の幅寸法L1を基準として光軸から遠ざかるにつれて第1の反射面30及び第2の反射面31の幅寸法L2,L3を小さくするのが望ましい。この構成では、光強度の低い光が入射する第1の反射面30及び第2の反射面31での反射効率を向上させることができるので、反射部3で反射する光の反射する部位による光強度の差を小さくすることができ、出射部4から均一に光を出射させることができる。
By the way, the light intensity of the light passing through the
また、本実施形態の導光体部材LG1は、例えば火災感知器に用いられる。以下、本実施形態の火災感知器S1について図面を用いて説明する。なお、火災感知器S1の詳細な構造や動作については本発明の要旨ではないので、ここでは説明を省略する。本実施形態の火災感知器S1は、天井などに取り付けられる光電式煙感知器であって、図6(a)〜(c)に示すように、筐体6と、保護カバー7とを備える。
Moreover, the light guide member LG1 of the present embodiment is used for, for example, a fire detector. Hereinafter, the fire detector S1 of this embodiment will be described with reference to the drawings. Note that the detailed structure and operation of the fire detector S1 are not the gist of the present invention, and thus the description thereof is omitted here. The fire detector S1 of the present embodiment is a photoelectric smoke detector attached to a ceiling or the like, and includes a
筐体6は、合成樹脂により上面側が開口する浅い有底円筒状に形成され、下方に膨らんだ底壁部60の中央部に円筒状の筒部を有する。保護カバー7は、合成樹脂により上面側開口する有底円筒状に形成され、筐体6の下側で筒部に保持されることで、煙の侵入を監視する煙監視室(図示せず)を保護している。
The
筐体6の内部には、発光素子5や煙の存否を判定する煙感知回路を構成する回路部品が実装されるプリント基板より成る回路基板8が収納されている。そして、回路基板8に実装された発光素子5から出射される光を筐体6の外部まで導光するために導光体部材LG1が設けられている。発光素子5の点灯及び消灯は煙感知回路により制御され、煙感知回路にて煙が検知されたときに発光素子5が点灯するようになっている。
Inside the
導光体部材LG1の出射部4は、筐体6の底壁部60に設けられた表示孔61から露出するとともに、当該表示孔61と面一に配置される。したがって、表示孔61全体から光が外部に出射されるので、視認性を向上させることができる。また、表示孔61から出射部4が突出しないため、デザイン性に優れる火災感知器を提供することができる。
The
1 入射部
2 導光部
3 反射部
30 第1の反射面
31 第2の反射面
4 出射部
5 発光素子
LG1 導光体部材
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記反射部は、前記第1の反射面及び前記第2の反射面の前記光軸に射影した幅寸法が、前記光軸から離れるにつれて小さくなることを特徴とする導光体部材。 A light guide part for guiding light from the light emitting element is provided, and an incident part for receiving light from the light emitting element is provided at one end part of the light guide part, and the other end part of the light guide part is provided at the other end part of the light guide part. A reflection part that reflects light passing through the light guide part, and an emission part that emits the reflected light of the reflection part to the outside, wherein the reflection part is relative to the optical axis of the light passing through the light guide part Are formed in a staircase shape in which the first reflecting surfaces inclined and the second reflecting surfaces parallel to the optical axis are alternately arranged ,
The light guide member according to claim 1, wherein a width dimension projected on the optical axis of the first reflective surface and the second reflective surface becomes smaller as the reflective portion moves away from the optical axis .
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