JP2010067832A - 発光モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】フレーム内に光源部を収容する構成を採用しつつ、フレームの分解も容易に行える発光モジュールを提供すること。
【解決手段】発光モジュールは、導光板と、導光板の縁を囲い少なくとも一部が中空に形成されてなるフレームと、フレーム内に収容され導光板を面状に発光させる光源部とを備え、フレームは中空に形成された部分に光源部を着脱可能に露出させる開口部が形成されてなる。
【選択図】図２

Description

この発明は、発光モジュールに関し、詳しくは光源として発光ダイオードを用いる発光モジュールに関する。

この発明に関連する従来技術としては、透光性を有する微小な凹部からなる反射ドットを複数形成しかつ側面に光源を配設した導光板、該導光板の背面に配設され導光板を透過する光を光電変換する太陽電池、該太陽電池の起電力を充電する二次電池、該二次電池から上記光源への通電を制御する制御手段を備えてなる光点式表示器が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、この発明に関連するさらなる従来技術としては、導光板と、導光板を囲う中空のフレームと、発光ダイオードを搭載した基板とを備え、前記基板が前記フレーム内に収容される照明装置が知られている（例えば、特許文献２参照）

特開２００２−３２８６３３号公報 特開２００６−２１５４３２号公報

従来より、発光ダイオードから発せられた光を導光板に導き面状に発光させる発光モジュールが知られている。
このような発光モジュールのなかには、上述の特許文献２に記載されたもののように、導光板を中空のフレームで囲い、フレーム内に発光ダイオード等の光源部を収容したものがある。
光源部を中空のフレーム内に収容することによって、デッドスペースを有効活用して小型化を図ることができ、また意匠性にも優れたものとなる。

しかしながら、中空のフレーム内に光源部を収容すると、光源部に電力を供給する配線についてもフレーム内に収容することとなる。
この場合、通常、フレームを分解するには、フレーム内に収容された光源部と光源部から延びる配線とを一旦切り離さなければならず、スムーズかつ容易なフレームの分解が困難となる。
このため、メンテナンスや仕様変更のために光源部や導光板を容易に交換することができず、メンテナンスや仕様変更を行うにあたって容易にフレームを分解できる発光モジュールが待ち望まれていた。

この発明は以上のような事情を考慮してなされたものであり、フレーム内に光源部を収容する構成を採用しつつ、フレームの分解も容易に行える発光モジュールを提供するものである。

この発明は、導光板と、導光板の縁を囲い少なくとも一部が中空に形成されてなるフレームと、フレーム内に収容され導光板を面状に発光させる光源部とを備え、フレームは中空に形成された部分に光源部を着脱可能に露出させる開口部が形成されてなる発光モジュールを提供するものである。

この発明に係る発光モジュールによれば、フレームの少なくとも一部に光源部を収容する中空部分が形成され、当該中空部分に光源部を着脱可能に露出させる開口部が形成されるので、フレームから光源部を容易に取り外すことができる。
このため、フレーム内を走る配線等に邪魔されることなくフレームを容易に分解できるようになり、結果として導光板の交換も容易になる。

この発明による発光モジュールは、導光板と、導光板の縁を囲い少なくとも一部が中空に形成されてなるフレームと、フレーム内に収容され導光板を面状に発光させる光源部とを備え、フレームは中空に形成された部分に光源部を着脱可能に露出させる開口部が形成されてなることを特徴とする。

この発明による発光モジュールにおいて、導光板とは、点又は線状の発光を面状の発光へ変換する板状の部材を意味する。
導光板は、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ガラスなどで形成されたものを用いることができる。
導光板はその表面にノングレアと呼ばれる反射防止処理が施されていることが意匠的な観点から好ましい。

また、フレームとは、導光板の周囲を囲う枠状の部材を意味する。フレームの材質は特に限定されるものではないが、金属や樹脂で形成されたものを用いることができ、強度や放熱性の観点からは金属製のものが好ましい。
また、光源部とは、導光板に対して光を発するものを意味し、例えば、発光ダイオードや冷陰極管が用いられる。

この発明による発光モジュールにおいて、導光板は方形であって、フレームは互いに対向する導光板の両縁に沿って延びそれぞれ開口部を有する中空の縦フレームと、前記縦フレームの両端の間にそれぞれ延びる横フレームとからなり、光源部は発光ダイオードを搭載した一対の基板からなり、各基板はその全体が開口部から露出するように各縦フレーム内に収容されてもよい。

このような構成によれば、方形の導光板の両縁に光源部が配置されるので、サイズの大きい導光板であっても輝度ムラなく均一に光らせることができる。
また、発光ダイオードを搭載した各基板はその全体が開口部から露出するように各縦フレーム内に収容されるので、光源部の取り外しが非常に行い易くなる。
さらには、導光板が四方から縦フレームと横フレームによって囲われるので、導光板の強度が低い場合や、発光モジュールが大型化した場合でも、導光板の撓みを抑制できる。

導光板が方形であって、フレームが縦フレームと横フレームとから構成され、光源部が発光ダイオードを搭載した一対の基板から構成される上記構成において、この発明による発光モジュールは、一対の基板を電気的に接続する配線を更に備え、前記配線は少なくとも一方の横フレームの内面と導光板の縁との間に形成される空間に収容されてもよい。
このような構成によれば、一対の基板を電気的に接続する配線が少なくとも一方の横フレーム内に収容されるので、配線の取り回しが容易になり、意匠性にも優れたものとなる。

一対の基板を電気的に接続する配線を更に備える上記構成において、各基板と配線はコネクタを介して接続され、各コネクタは各縦フレームの開口部から露出していてもよい。
このような構成によれば、配線と基板を接続または切り離す作業が、開口部から露出するコネクタにより行えるので、基板と配線との接続または切り離し作業が非常に容易に行える。
そして、基板から配線を切り離すことにより、縦フレームから基板を容易に取り外すことができるばかりでなく、配線を横フレーム内に残したままフリーな状態とすることができ、配線に邪魔されることなくフレームを容易に分解できる。これにより、導光板を容易に交換できるようになる。

導光板が方形であって、フレームが縦フレームと横フレームとから構成され、光源部が発光ダイオードを搭載した一対の基板から構成される上記構成において、各縦フレームは開口部を塞ぐ蓋部材を有し、各縦フレームとその蓋部材の内面には基板の縁と嵌合し各フレーム内で基板を位置決めするための溝がそれぞれ形成されていてもよい。
このような構成によれば、各縦フレームと蓋部材の内面にそれぞれ形成された溝に基板の縁が嵌まることにより、縦フレーム内において基板の位置決めがなされ、組み立てや交換作業が行い易くなる。

この発明による発光モジュールは、導光板と対向して重なるように設けられた太陽電池モジュールをさらに備えてもよい。
このような構成によれば、発光モジュールに発電機能を付加することができ、省エネルギー型の発光モジュールとなる。

太陽電池モジュールをさらに備える上記構成において、太陽電池モジュールは光透過型太陽電池モジュールであってもよい。
このような構成によれば、採光性を確保しつつ照明として使用でき、さらには、導光板に図柄や文字などを表示するパターンを形成することにより、看板やイルミネーションとして使用できる。

太陽電池モジュールをさらに備える上記構成において、太陽電池モジュールは光電変換層をガラス基板で挟んだ合わせガラス構造であり、太陽電池モジュールとフレームとの間には弾性部材が介設されてもよい。
このような構成によれば、発光モジュールと太陽電池モジュールとを重ね合せる際に、弾性部材が緩衝材となり、太陽電池モジュールのガラス基板を傷つけてしまう恐れが減少する。
また、発光モジュールは、発光ダイオードの発光によって特に光源部を収納したフレームが熱をもつが、弾性部材を介設することによって発光モジュールのフレームから太陽電池モジュールのガラス基板へ局部的に熱が伝わることが緩和され、熱によるガラス基板の割れを防止できる。

以下、図面に基づいてこの発明の実施形態に係る発光モジュールについて詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態に係る発光モジュールの全体構成を概略的に示す分解組立図、図２は図１の部分拡大図、図３は図１に示される発光モジュールの要部拡大説明図、図４は図１に示される発光モジュールの断面図である。

図１に示されるように、本発明の実施形態に係る発光モジュール３０は、導光板１と、導光板１の縁を囲い少なくとも一部が中空に形成されてなるフレーム２と、フレーム２内に収容され導光板１を面状に発光させる光源部７とを備え、フレーム２は中空に形成された部分に光源部７を着脱可能に露出させる開口部３ａ，４ａ（図３参照）が形成されている。以下、より詳細に本実施形態に係る発光モジュール３０について説明する。

図１に示されるように、導光板１は方形であって、フレーム２は互いに対向する導光板１の両縁に沿って延びる縦フレーム３，４と、前記縦フレーム３，４の両端の間に延びる横フレーム５，６とから構成されている。
導光板１はその上下の縁に横フレーム５，６が嵌められたうえで、左右から縦フレーム３，４が嵌められ、四方から横フレーム５，６と縦フレーム３，４によって囲われた状態となる。これにより、発光モジュール３０が大型化しても導光板１が撓み難くなる。

図１〜４に示されるように、導光板１を面状に発光させる光源部７は、複数の発光ダイオード１０を搭載した一対の基板８，９から構成される。なお、発光ダイオード１０は白色光を発する表面実装型である。
縦フレーム３，４は開口部３ａ，４ａと、開口部３ａ，４ａを塞ぐ蓋部材１２，１３をそれぞれ有しており、発光ダイオード１０を搭載した一対の基板８，９は、開口部３ａ，４ａを介して縦フレーム３，４内にそれぞれ収容される。
開口部３ａ，４ａは基板８，９を縦フレーム３，４内に収容する際の受け入れ口となる部分であり、基板８，９が収容された後、蓋部材１２，１３によってそれぞれ塞がれる。

なお、図示されないが、縦フレーム３，４および横フレーム５，６と導光板１との間はパッキン、ガスケットまたは弾性チューブ等によって封止され、防水処理が施される。
また、蓋部材１２，１３と縦フレーム３，４との間にもＯリング等が配され、防水処理が施される。

図４に示されるように、縦フレーム３，４と蓋部材１２，１３の内面には基板８，９の縁が嵌まる溝３ｂ，４ｂ，１２ａ，１３ａがそれぞれ形成されており、基板８，９が縦フレーム３，４内に収容された状態において、基板８，９の縁が縦フレーム３，４の内面に形成された溝３ｂ，４ｂと蓋部材１２，１３の内面に形成された溝１２ａ，１３ａにそれぞれ嵌まることにより、基板８，９は縦フレーム３，４内でそれぞれ位置決めされる。

図４に示されるように、導光板１の端面１ａ，１ｂは縦フレーム３，４内でそれぞれ露出し、基板８，９に搭載された発光ダイオード１０は縦フレーム３，４内で導光板１の端面１ａ，１ｂとそれぞれ対向する。
これにより、発光ダイオード１０の発光が導光板１の端面１ａ，１ｂからそれぞれ入射し、導光板１は均一な輝度で面状に発光する。

図３に示されるように、発光ダイオード１０を搭載した一対の基板８，９は配線１１によって電気的に接続されている。配線１１は導光板１の端と横フレーム５の内面との間に形成される空間に収容されている。
配線１１は正極リード線１１ａと負極リード線１１ｂとから構成され、熱収縮性チューブ１４で結束されたうえで横フレーム６の内面と導光板１の縁との間に形成される空間に収容されている。配線１１の両端は縦フレーム３，４にそれぞれ形成された貫通孔３ｃ，４ｃを通って縦フレーム３，４の開口部３ａ，４ａ内にそれぞれ位置している。なお、熱収縮性チューブ１４の代わりにシリコン樹脂を注入した筒状管が用いられてもよい。
配線１１を構成する正極リード線１１ａの両端には２又のコネクタ１５ａ，１６ａがそれぞれ設けられ、負極リード線１１ｂの両端には２又のコネクタ１５ｂ，１６ｂがそれぞれ設けられている。

コネクタ１５ａ，１５ｂは縦フレーム３の開口部３ａ内に位置し、コネクタ１５ａからは縦フレーム３の貫通孔３ｄを通って外に延びる正極リード線１７と基板８に延びる正極リード線１８がコネクタ１５ａからそれぞれ挿抜可能に分岐している。
同様に、コネクタ１５ｂからは縦フレーム３の貫通孔３ｄを通って外に延びる負極リード線１９と基板８に延びる負極リード線２０がコネクタ１５ｂからそれぞれ挿抜可能に分岐している。

一方、コネクタ１６ａ，１６ｂは縦フレーム４の開口部４ａ内に位置し、コネクタ１６ａからは縦フレーム４の貫通孔４ｄを通って外に延びる正極リード線２１と基板９に延びる正極リード線２２がコネクタ１６ａからそれぞれ挿抜可能に分岐している。
同様に、コネクタ１６ｂからは縦フレーム４の貫通孔４ｄを通って外に延びる負極リード線２３と基板９に延びる負極リード線２４がコネクタ１６ｂからそれぞれ挿抜可能に分岐している。

このように、コネクタ１５ａ，１５ｂおよび基板８の全体は縦フレーム３の開口部３ａから露出し、コネクタ１６ａ，１６ｂおよび基板９の全体は縦フレーム４の開口部４ａから露出する。
このため、縦フレーム３，４から基板８，９を取り外す際には、蓋部材１２，１３を取り外し、コネクタ１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂから正極リード線１８，２２および負極リード線２０，２４をそれぞれ抜いて切り離すことにより、基板８，９を縦フレーム３，４から容易に取り外すことができる。

また、導光板１を交換する際には、上記のように基板８，９を縦フレーム３，４から取り外した後、コネクタ１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂからさらに正極リード線１７，２１および負極リード線１９，２３をそれぞれ抜いて切り離す。
これにより、配線１１がフリーな状態となるため、その後は縦フレーム３，４と横フレーム５，６の係合を解いて導光板１から縦フレーム３，４を取り外し、さらに導光板１から横フレーム５，６を取り外すことにより、フレーム２を容易かつシステムマティックに分解でき、導光板１のみの状態とすることができる。
組立て時には、上記手順と逆の手順にて新たな導光板１に横フレーム５，６および縦フレーム３，４を順次組み付け、基板８，９を縦フレーム３，４内に装着して配線１１を再接続する。これにより導光板１の交換がなされる。

このように本実施形態に係る発光モジュール３０は発光ダイオード１０を搭載した基板８，９を縦フレーム３，４内に収納する構成を採用しつつ、メンテナンスや仕様変更を行うにあたってフレーム２を容易かつシステムマティックに分解できる。

次に、以上のような構成からなる本実施形態の発光モジュール３０を太陽電池モジュールと共に建物のサッシュ枠に取り付けて用いる形態について図５〜９に基づいて説明する。
図５は図１に示される本実施形態に係る発光モジュールを太陽電池モジュールと共に建物のサッシュ枠に取り付けた状態を示す説明図、図６は図５の要部拡大説明図、図７は図６の断面図、図８は多数の発光モジュールが太陽電池モジュールと共に建物のサッシュ枠に取り付けられた状態を示す説明図、図９は図８に示される発光モジュールの導光板にパターンを形成した例を示す説明図である。

図５に示されるように、本実施形態に係る発光モジュール３０は太陽電池モジュール４０と共に建物のサッシュ枠１００に取り付けて用いられる。
図６および図７に示されるように、太陽電池モジュール４０は光を透過させるスリット状の透光部（図示せず）が多数形成された光電変換層４１をガラス基板４２，４３で挟んだ合わせガラス型の光透過型薄膜太陽電池モジュールである。
太陽電池モジュール４０は１〜５ｍｍ程度の厚さを有する弾性部材１０１を介してサッシュ枠１００の外面へ取り付けられる。
弾性部材１０１としては、クロロプレンゴム、ネオプレンゴム、シリコーンゴムなどが用いられる。

弾性部材１０１を介して太陽電池モジュール４０をサッシュ枠１００へ取り付けるのは、太陽電池モジュール４０をサッシュ枠１００へ取り付ける際にガラス基板４３とアルミニウム製のサッシュ枠１００が直接接触して、ガラス基板４３に傷がつくことを防止するためである。ガラス基板４３に傷がつくとその傷を起点としてガラス基板４３が割れる恐れがある。
また、弾性部材１０１を介して設置するもう一つの理由は、発光モジュール３０の発熱がサッシュ枠１００を介して太陽電池モジュール４０のガラス基板４３へ局部的に伝わり、ガラス基板が割れることを防止するためである。

この点について詳しく述べると、図６および図７に示されるように、発光モジュール３０は、縦フレーム３，４がサッシュ枠１００に取り付けられたＬ字形の取付フレーム１０２にネジ止めされることによってサッシュ枠１００に取り付けられている。
Ｌ字形の取付フレーム１０２とサッシュ枠１００との間に形成される隙間には１〜５ｍｍ程度の厚さを有する弾性部材１０３が挿入される。
弾性部材１０３としては、上記の弾性部材１０１と同様に、クロロプレンゴム、ネオプレンゴム、シリコーンゴムなどが用いられる。

発光モジュール３０は、発光時に複数の発光ダイオード１０を搭載した基板８，９を収容した縦フレーム３，４が最も熱をもつが、クロロプレンゴム、ネオプレンゴム、シリコーンゴムのいずれもサッシュ枠１００や取付フレーム１０２を形成するアルミニウムより熱伝導率が低いため、取付フレーム１０２とサッシュ枠１００との間に弾性部材１０３を介設することにより、発光モジュール３０の発光による熱が縦フレーム３，４からサッシュ枠１００へ伝わり難くなる。

そして、上述のとおり、太陽電池モジュール４０とサッシュ枠１００との間には弾性部材１０１が介設されているため、発光モジュール３０の発光による熱はサッシュ枠１００から太陽電池モジュール４０へより一層伝わり難くなる。
これにより、発光モジュール３０の発光による熱が太陽電池モジュール４０のガラス基板４３へ局部的に伝わり、ガラス基板４３が割れることを防止できるのである。

多数の発光モジュール３０（図１参照）が太陽電池モジュール４０と共に建物のサッシュ枠１００に取り付けられると図８に示されるような状態となり、昼間は太陽光を受光して発電しつつ、夜間には発光モジュール３０が点灯することにより照明として機能するようになる。

また、図９に示されるように発光モジュール３０の導光板１（図１参照）に文字や図柄等のパターンＰを形成すれば、看板やイルミネーションとして機能するようになる。なお、文字や図柄等のパターンＰは、導光板１にスクリーン印刷、切削、サンドブラスト、レーザー加工等を施すことにより形成できる。

本発明による発光モジュールは、発光モジュール単体として、例えば、住宅、店舗、マンション等の建物の壁面や庇部に設置されることにより、照明やイルミネーション、或いは看板として利用できる。
また、太陽電池モジュールと組み合わせられることにより、省エネルギー型の発光モジュールとなり、例えば、窓枠等に設置されることにより昼間は太陽光で発電しつつ、夜間は照明やイルミネーション、或いは看板として利用できる。

この発明の実施形態に係る発光モジュールの全体構成を概略的に示す分解組立図である。 図１の部分拡大図である。 図１に示される発光モジュールの要部拡大説明図である。 図１に示される発光モジュールの断面図である。 図１に示される発光モジュールを太陽電池モジュールと共に建物のサッシュ枠に取り付けた状態を示す説明図である。 図５の要部拡大説明図である。 図６の断面図である。 この発明の実施形態に係る多数の発光モジュールが太陽電池モジュールと共に建物のサッシュ枠に取り付けられた状態を示す説明図である。 この発明の実施形態に係る発光モジュールの導光板にパターンを形成した例を示す図８対応図である。

符号の説明

１・・・導光板
１ａ，１ｂ・・・端面
２・・・フレーム
３，４・・・縦フレーム
３ａ，４ａ・・・開口部
３ｂ，４ｂ，１２ａ，１３ａ・・・溝
３ｃ，３ｄ，４ｃ，４ｄ・・・貫通孔
５，６・・・横フレーム
７・・・光源部
８，９・・・基板
１０・・・発光ダイオード
１１・・・配線
１１ａ，１７，１８，２１，２２・・・正極リード線
１１ｂ，１９，２０，２３，２４・・・負極リード線
１２，１３・・・蓋部材
１４・・・熱収縮性チューブ
１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂ・・・コネクタ
３０・・・発光モジュール
４０・・・太陽電池モジュール
４１・・・光電変換層
４２，４３・・・ガラス基板
１００・・・サッシュ枠
１０１，１０３・・・弾性部材
１０２・・・取付フレーム
Ｐ・・・パターン

Claims (8)

1. 導光板と、導光板の縁を囲い少なくとも一部が中空に形成されてなるフレームと、フレーム内に収容され導光板を面状に発光させる光源部とを備え、フレームは中空に形成された部分に光源部を着脱可能に露出させる開口部が形成されてなる発光モジュール。
2. 導光板は方形であって、フレームは互いに対向する導光板の両縁に沿って延びそれぞれ開口部を有する中空の縦フレームと、前記縦フレームの両端の間にそれぞれ延びる横フレームとからなり、光源部は発光ダイオードを搭載した一対の基板からなり、各基板はその全体が開口部から露出するように各縦フレーム内に収容される請求項１に記載の発光モジュール。
3. 一対の基板を電気的に接続する配線を更に備え、前記配線は少なくとも一方の横フレームの内面と導光板の縁との間に形成される空間に収容される請求項２に記載の発光モジュール。
4. 各基板と配線はコネクタを介して接続され、各コネクタは各縦フレームの開口部から露出する請求項３に記載の発光モジュール。
5. 各縦フレームは開口部を塞ぐ蓋部材を有し、各縦フレームとその蓋部材の内面には基板の縁と嵌合し各縦フレーム内で基板を位置決めするための溝がそれぞれ形成される請求項２〜４のいずれか１つに記載の発光モジュール。
6. 導光板と対向して重なるように設けられた太陽電池モジュールをさらに備える請求項１〜５のいずれか１つに記載の発光モジュール。
7. 太陽電池モジュールが光透過型太陽電池モジュールである請求項６に記載の発光モジュール。
8. 太陽電池モジュールは光電変換層をガラス基板で挟んだ合わせガラス構造であり、太陽電池モジュールとフレームとの間に弾性部材が介設される請求項６又は７に記載の発光モジュール。

Images