JP2002100226A - 面状発光体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発光ダイオードを使って擬似的に面光源を作
り出す。 【解決手段】 厚み10mmほどの透明アクリル樹脂製の板
である導光板５の辺にノッチ６を形成し、その中に発光
ダイオード７を、導光板の内部に向けて配置する。導光
板の後面にはＬＥＤの軸に対し直角な直線状の溝９を密
に形成する。各溝はＶ字形断面を有する。発光ダイオー
ドから発した光は導光板５の内部を通り、直接または前
面で全反射した後、導光板後面に向かう。これらの光は
同様にＶ字溝の傾斜面で全反射し、導光板前面から外に
出て行く。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、発光ダイオード
（ＬＥＤ）などの点光源を使って擬似的に面光源を作り
出す面状発光体に関し、案内標識などに利用できるもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来からあるこの種の面光源は、透明な
板（導光板）の内部に光が入るようにその周囲に発光ダ
イオードを配置し、前面を除き導光板を反射体で覆った
ものである。導光板後面には普通、光が乱反射するよう
に細かな凹凸を設ける。このようなものでは、発光ダイ
オードから導光板の内部に入射した光は、導光板の前面
での全反射および後面反射体での反射を繰り返し、最終
的には、唯一の光の出口である導光板前面から出て行
く。こうして、人間の目には導光板全面が光っているよ
うに見える。

【０００３】しかしこのようなものでは、いくつかの問
題がある。まず、光が導光板の外に出て行くまでに、内
部で何度も反射を繰り返すため、導光板内部での光の行
程が長くなり光が減衰することである。このため、導光
板に透明度のよいものが要求される。また、反射体で光
が反射するときにも、光の減衰が起こる。

【０００４】次の問題は、導光板の前面から出て行く光
の角度の問題である。光は導光板から直角またはそれに
近い方向に出て行くことが望ましいが、何度も反射を繰
り返すため、そのような光は少なく、大部分は導光板の
前面に沿った方向に出て行く。このため、人間の目には
あまり明るく感じられない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、もっと効
率のよい面状発光体を得ることを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】普通の（溝がない）導光
板の周囲に点光源、例えば発光ダイオードを配置した場
合、発光体から出た光は、導光板の内部を通って導光板
の前面または後面に達する。光源から近いところでは、
大部分の光が導光板の前後面を通り抜けて外に出て行
く。しかし、光源から遠くなるにつれて、導光板の前後
面に対する入射角がだんだん大きくなり、ある角度（ア
クリル樹脂の場合で約42度）を超えると、光が導光板の
前後面で全部が反射してしまい、外には出て行かない
（全反射）。このように全反射した光は、反対側の面で
また全反射し、何度もこのような全反射を繰り返すの
で、なかなか外に出て行くことができない。

【０００７】この発明の面状発光体は、透明な導光板の
後面全体に直線状の溝を何本も平行に設け、この導光板
の側部に該溝に直角の方向から導光板の内部に光を放つ
点状発光体を配置する。これら溝の各々は、導光板の後
面よりやや発光体の方に傾いた第１の傾斜面を有してい
る（請求項１）。

【０００８】このように構成すれば、発光体から導光板
の中を通って後面に向かった光は第１の傾斜面で全反射
するが、第１の傾斜面は導光板よりやや発光体の方に傾
いているので、光は導光板から直角に近い方向に全反射
する。このため、導光板前面に達するとき、比較的小さ
な入射角を有するので、導光板前面で全反射することな
く、導光板の前面を通り抜け、そのまま直角に近い角度
で外に出て行くことができる。

【０００９】また、発光体を出て導光板前面に向かった
光は、前面で全反射した後、後面に向う。その後は上の
場合と同様で、第１の傾斜面で全反射し、導光板の前面
から直角に近い角度で外に出て行くことができる。

【００１０】このように、発光体から出た光は１〜２回
の反射の後に前面から出て行くので、導光板の中を通過
する距離が小さく、光が弱まらない。また、反射は全反
射なので、光の減衰はほとんどない。また、導光板前面
から出て行く光は、導光板に対し直角に近い角度で出て
行くので、前方から見る人は明るく感じることができ
る。

【００１１】発光体からその光軸方向に出た光は導光板
の反対側の側面に向うが、この光を逃がさないで有効に
活用するために、この発明では、導光板の発光体の反対
側側面を反射体で覆い、導光板の後面に設ける溝の各々
には、第１の傾斜面だけでなく、導光板の後面よりやや
反射体の方に傾いた第２の傾斜面を設ける。（請求項
２）。

【００１２】このように構成することにより、発光体か
ら水平よりやや下向きに出た光は反対側側面の反射体で
反射され、導光板の後面に向う。この光は、第２の傾斜
面で全反射し、導光板の前面から導光板に対し直角に近
い角度で外に出て行くことができる。

【００１３】この面状発光体では、前面から出て行く光
の大部分は、後面に並んでいる溝で全反射したものであ
るので、これらの溝が縞状に光って見える。このような
光の縞をなくすために、この発明では、導光板の前に透
明な覆板を配置し、その後面に、導光板の溝と直角方向
の溝を密に形成する（請求項３）。こうすることによ
り、導光板から出た光が、覆板の溝で様々な方向に反射
するので縞が消え、全面が一様に光って見えるようにな
る。

【００１４】なお、点状発光体としては発光ダイオード
のほか白熱灯も使用できる。発光ダイオードは商用電源
を使って点灯することもできるが、消費電力が小さいの
で、昼間に太陽電池で発電した電力を蓄電池またはキャ
パシタに蓄え、蓄えた電力で夜間に点滅させることもで
きる。

【００１５】点状発光体を駆動する太陽電池パネルは導
光板の裏側に配置してもよい（請求項４）。太陽光は日
中、導光板を通過して太陽電池パネルに達することがで
き、こうすることで装置全体を小型化することができ
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】舗装面に埋め込んで使用する誘導
灯として用いた場合の実施形態について説明する。図１
に示すように、誘導灯１は、本体と蓋からなる箱型のプ
ラスチックケース２の中に収められている。符号３は水
封パッキンである。

【００１７】このようなケース２に収められている導光
板５は、厚み10mmほどの透明アクリル樹脂製の板であ
り、図２に示すように、一辺にノッチ６を形成し、その
中に３個の発光ダイオード（ＬＥＤ）７を、導光板の内
部に向けて配置する。導光板の後面にはＬＥＤの軸に対
し直角な直線状の溝９を密に形成する。各溝はＶ字形断
面を有し、Ｖ字の角度は例えば120度、深さは例えば0.5
mmである。このＶの字断面の左側傾斜面（ＬＥＤ７の方
向を向いている。）が第１の傾斜面１０、右側（ＬＥＤ
と反対の方向を向いている。）が第２の傾斜面１１を形
成する。なお、導光板５の後面および周面は、図1に示
すように、反射体（ステンレス板）１２で覆う。

【００１８】ケースの蓋２ａは透明プラスチック製で、
図３に示すように、その後面には直線状の溝１３を密に
設ける。これらの溝１３は導光板の溝９と直角方向に設
ける。溝１３の断面形状はＶ型で、導光板の溝と同形で
ある。

【００１９】ケース２の内部、導光板５の周囲に合計４
枚の太陽電池パネル１５を配置する。導光板５の下部に
は、電子基板１６を配置する。電子基板には太陽電池の
電力を貯めておくキャパシタ１７（蓄電池でもよい。）
を取り付ける。

【００２０】本装置の作用をまず図４（電気回路のブロ
ック図）に基づいて説明すると、周囲が明るいとき、太
陽電池１５から逆流防止ダイオード１９を通ってキャパ
シタ１７に電流が流れ込み、キャパシタが充電される。
周囲が暗くなると、太陽電池の起電力が落ちるのでこれ
を日照判別回路２０が検出し、発信出力回路２１を作動
させ、キャパシタに蓄えられたた電力でＬＥＤ７を点滅
駆動する。

【００２１】図５はＬＥＤからやや下向きに発した光の
道筋を導光板の断面図で示したものである。ＬＥＤ７か
ら直に導光板後面に達した光２５は、Ｖ字溝９の第１の
傾斜面１０で全反射し、導光板前面から外に出て行く。
また、ＬＥＤから直に側面に達した光２６は、反射体１
２で反射され、導光板後面に向かう。この光は同様にＶ
字溝の第２の傾斜面１１で全反射し、導光板前面から外
に出て行く。こうして導光板５から出ていく光は、同図
でよく分かるように、導光板すれすれに出ていくのでは
なく、直角に近い角度で出ていくので、正面から見たと
きに明るく感じられる。

【００２２】図６はＬＥＤからやや上向きに発した光の
道筋を示したものである。ＬＥＤから導光板前面に達し
た光は全反射し、導光板後面または側面に向かう。後面
に向かった光２７は、Ｖ字溝の第１の傾斜面１０で全反
射し、導光板前面から外に出て行く。また、側面に達し
た光２８は、反射体１２で反射され、導光板後面に向か
い、Ｖ字溝の第２の傾斜面１１で全反射し、導光板前面
から外に出て行く。こうして導光板５から出ていく光も
また、導光板すれすれに出ていくのではなく、直角に近
い角度で出ていく。

【００２３】ところで、図５および図６でよく分かるよ
うに、導光板の前面から出ていく光は、その直前に導光
板後面の溝９で全反射したものであり、導光板を直接見
ると溝が強く輝いて縞状に見える。しかし、ケースの蓋
２ａの裏面に溝１３があり、その溝は導光板の溝と直角
の方向を向いているので、導光板から出た光が図３に示
すように、覆板の溝で散乱し、縞が消えて全面が一様に
光って見えるようになる。

【００２４】この実施例の誘導灯は前面が明るく輝くだ
けであったが、図示していないが、カバーの蓋２ａに文
字を描いたり、文字板を貼り付ければ、夜間、文字を明
るく浮き上がらせることができる。

【００２５】次に駐車場等における区画線を分かり易く
表示するためのマーカーとして用いた場合の実施形態を
示す。図７に示すように、導光板５は細長く形成されて
おり、その裏面には前記実施形態と同様のＶ字溝９が刻
まれている。この導光板の中に発光ダイオード７から光
が送り込まれ、それらの光が、前記実施形態の場合と同
様、導光板裏面で全反射して前面全体から出ていく。

【００２６】太陽電池パネル１５は４枚あり、いずれ
も、導光板５の裏側に取り付けるようにして、小型化を
図っている。導光板５の裏面には反射体は設けずに、日
中、太陽光が導光板５を通過して太陽電池パネル１５に
達するようにする。端部にも発光ダイオード３０を備え
ているが、これは単に点光源として作用する。符号３１
は蓄電池である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 誘導灯の全体図である。

【図２】 導光板の詳細図である。

【図３】 ケースの蓋の断面図である。

【図４】 電気部のブロック図である。

【図５】 ＬＥＤからやや下向きに発した光の道筋を示
した図である。

【図６】 ＬＥＤからやや上向きに発した光の道筋を示
した図である。

【図７】 他の実施形態を示す駐車場区画マーカーの説
明図である。

【符号の説明】

２ａ ケースの蓋（覆板） ５ 導光板 ７ 発光ダイオード（点状発光体） ９ 溝 １１ 第１の傾斜面 １２ 第２の傾斜面 １３ 溝 １５ 太陽電池パネル

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明材料で板状に作られ、後面全体に直
   線状の溝を何本も平行に設けた導光板と、該導光板の側
   部に配置され、該溝に直角の方向から該導光板の内部に
   光を放つ点状発光体からなり、該溝の各々は、該導光板
   の後面よりやや該発光体の方に傾いた第１の傾斜面を有
   している面状発光体。
2. 【請求項２】 該導光板の該発光体の反対側側面が反射
   体で覆われ、該溝の各々は、前記第１の傾斜面の他に、
   該導光板の後面よりやや該反射体の方に傾いた第２の傾
   斜面を有している請求項１に記載の面状発光体。
3. 【請求項３】 該導光板の前に透明な覆板を配置してな
   り、この覆板は後面に、該導光板の溝と直角方向の溝を
   密に有している請求項１または２に記載の面状発光体。
4. 【請求項４】 該点状発光体を駆動する太陽電池パネル
   を該導光板の裏側に配置した請求項１、２または３に記
   載の面状発光体。