特許 7525820 光学ユニットおよび照明装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-23

(45)【発行日】2024-07-31

(54)【発明の名称】光学ユニットおよび照明装置

(51)【国際特許分類】

   F21S 2/00 20160101AFI20240724BHJP

   F21S 9/02 20060101ALI20240724BHJP

   F21V 23/06 20060101ALI20240724BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20240724BHJP

   F21Y 115/15 20160101ALN20240724BHJP

【ＦＩ】

F21S2/00 443

F21S9/02 120

F21V23/06

F21Y115:10

F21Y115:15

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020060230

(22)【出願日】2020-03-30

(65)【公開番号】P2021158086

(43)【公開日】2021-10-07

【審査請求日】2022-11-15

(73)【特許権者】

【識別番号】000003757

【氏名又は名称】東芝ライテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100092565

【弁理士】

【氏名又は名称】樺澤 聡

(74)【代理人】

【識別番号】100112449

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 哲也

(72)【発明者】

【氏名】川越 真

【審査官】河村 勝也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－１８２１３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０４３１５３９０（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１９７５６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０００２９９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｆ２１Ｓ ９／０２

Ｆ２１Ｖ ２３／０６

Ｆ２１Ｙ １１５／１０

Ｆ２１Ｙ １１５／１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

枠体と；
出射面を有し、前記枠体に前記出射面に沿った第１方向から配置される導光板と；
前記枠体に前記第１方向から取り付けられ、前記第１方向には前記枠体に配置された前記導光板に接する位置に位置決めされて取り付けられるとともに、前記枠体に配置された前記導光板の前記出射面に直交する第２方向には前記枠体または前記導光板に接する位置に位置決めされて取り付けられる光源部と；
を備え、
前記枠体は、前記第１方向から前記光源部が挿入される開口部と、この開口部内に突出する突出部とを有し、
前記光源部は、前記突出部に係止される係止部を有し、前記枠体の前記開口部に挿入されて前記係止部が前記突出部に係止されることで前記枠体に前記第１方向から取り付けられる
ことを特徴とする光学ユニット。

【請求項2】

前記第１方向は、重力方向に沿っている
ことを特徴とする請求項１記載の光学ユニット。

【請求項3】

前記光源部は、前記第１方向および前記第２方向に直交する第３方向には所定移動範囲内で前記枠体に接する位置に位置決めされて取り付けられる
ことを特徴とする請求項１または２記載の光学ユニット。

【請求項4】

前記光源部は、電力入力用のコネクタを有し、このコネクタに対する接続方向が前記第２方向に沿った方向である
ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか一記載の光学ユニット。

【請求項5】

本体と；
前記本体に取り付けられる請求項１ないし４いずれか一記載の光学ユニットと；
を備えることを特徴とする照明装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、導光板を備えた光学ユニット、およびこの光学ユニットを備えた照明装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、例えば誘導灯等の照明装置では、導光板と、この導光板に光を入射する光源部とを備えた光学ユニットが用いられている。

【0003】

このような光学ユニットでは、導光板と光源部との位置関係により光学特性がばらつきやすいため、光学特性の安定化が望まれている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０２０－２１５４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、光学特性を安定させることができる光学ユニットおよび照明装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

実施形態の光学ユニットは、枠体、導光板および光源部を備える。導光板は、出射面を有し、枠体に出射面に沿った第１方向から配置される。光源部は、枠体に第１方向から取り付けられ、第１方向には枠体に配置された導光板に接する位置に位置決めされて取り付けられるとともに、枠体に配置された導光板の出射面に直交する第２方向には枠体または導光板に接する位置に位置決めされて取り付けられる。枠体は、第１方向から光源部が挿入される開口部と、開口部内に突出する突出部とを有する。光源部は、突出部に係止される係止部を有し、枠体の開口部に挿入されて係止部が突出部に係止されることで枠体に第１方向から取り付けられるものである。

【発明の効果】

【0007】

実施形態の光学ユニットによれば、光学特性を安定させることが期待できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】一実施形態を示す光学ユニットを備えた照明装置の斜視図である。

【図2】同上照明装置の化粧枠を外した斜視図である。

【図3】同上光学ユニットの斜視図である。

【図4】同上光学ユニットの分解状態の斜視図である。

【図5】同上光学ユニットの分解状態の断面図である。

【図6】同上光学ユニットの組立状態の断面図である。

【図7】同上光学ユニットの組立状態の断面図である。

【図8】同上光学ユニットの平面図である。

【図9】同上光学ユニットの表示パネルの組立手順を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、一実施形態を、図面を参照して説明する。

【0010】

図１および図２に、照明装置である誘導灯10を示す。誘導灯10は、本体11、光学ユニット12、電源ユニット13および化粧枠14を備えている。そして、誘導灯10は、本体11が設置部である例えば天井板に設けられた埋込孔に埋め込み設置され、光学ユニット12が天井板の下面から突出する埋込形誘導灯である。なお、以下、誘導灯10について、光学ユニット12の主面（表示パネル）に垂直な方向を前後方向、主面の幅方向を左右方向として説明する。

【0011】

本体11は、天板部20、この天板部20の前後の側板部21、および天板部20の左右両側の側板部22を有し、下面側が開口されているとともに前後方向よりも左右方向に長い長方形箱状に形成されている。前後の側板部21には、埋め込み時に天井板の下面に接合される縁部23が設けられ、取付金具が上下方向にスライド可能に取り付けられている。そして、本体11を天井板の埋込孔に挿入し、縁部23を天井板の下面に押し付けた状態で、取付金具24を下降させて天井板の上面に係止させることにより、本体11が天板板に設置される。なお、本体11の設置の構成は、このような構成に限らず、例えば天井からの吊ボルトに取り付ける等、どのような構成を用いてもよい。

【0012】

また、図３ないし図９に光学ユニット12を示す。光学ユニット12は、ケースである枠体30、この枠体30の内側に配置される導光板31、枠体30に取り付けられる光源部32、および枠体30（導光板31）の前面側に配置される表示板33を有している。なお、光学ユニット12は、枠体30の片面のみに表示板33を配置した片面表示タイプであるが、枠体30の両面に表示板33をそれぞれ配置した両面表示タイプであってもよい。

【0013】

枠体30は、四角形枠状に形成されている。枠体30は、背面部36、この背面部36の左右両側から設けられた側面部37、背面部36の下部側から設けられた底面部38、および側面部37の上部側にそれぞれ設けられた前面部39を有している。枠体30の前面側には前方へ向けて開口する前面開口部40が形成されている。枠体30の上面側には上方に向けて開口する上面開口部41が形成されている。枠体30の内側には、上面開口部41の下方に導光板31が上方から挿入されて配置される導光板収容部42が形成され、導光板収容部42の前方に表示板33が前方から嵌め込まれて配置される表示板収容部43が形成されている。さらに、枠体30の上面開口部41には、光源部32が上方から挿入されて配置される。

【0014】

枠体30の側面部37の内側には、導光板収容部42内に沿って突出するガイド部44が設けられている。両側の側面部37のガイド部44により、導光板31の左右方向の位置を位置決めして保持する。ガイド部44の上部側には、導光板収容部42に配置された導光板31の上面側に係合し、底面部38との間に導光板31を保持する爪部44a（図７等を参照）が突設されている。ガイド部44の前面側は、表示板収容部43に対して段差部となり、表示板収容部43に配置される表示板33の背面側が接触するように構成されている。側面部37の外側上部には、本体11に取り付けるための本体取付部45がそれぞれ設けられている。

【0015】

枠体30の底面部38には、左右方向の中央に、導光板収容部42の位置に対応して導光板保持凹部46が形成されているとともに、表示板収容部43の位置に対応して表示板保持凹部47が形成されている。

【0016】

枠体30の前面部39は、側面部37の上部側から設けられた光源取付部48および前面側押え部49を有している。光源取付部48は、背面部36との間に上面開口部41を介して対向するように設けられている。光源取付部48の内側面には、光源部32を係止するための被係止部である突出部50が設けられている。突出部50は、光源取付部48の内側面から上面開口部41内に突出され、その突出形状が上下方向に断面略円弧状に形成されている。また、前面側押え部49は、光源取付部48の下方に離反した位置で、背面部36との間に上面開口部41を介して対向するように設けられている。前面側押え部49は、断面略Ｌ字形に形成されており、上部側の導光板押え部49a、および前面側の表示板押え部49bを有している。導光板押え部49aは、背面部36との間に、導光板31を上方から挿入可能とする導光板挿入口51を形成し、導光板31の前後方向の位置を位置決め保持する。表示板押え部49bは、ガイド部44の前面側との間に、表示板33の上部側を挿入可能とし、表示板収容部43に配置された表示板33を保持する。

【0017】

また、導光板31は、四角形板状に形成されている。導光板31は、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の合成樹脂により形成されている。導光板31は、主面である出射面31aを有し、この出射面31aに対向する面に光透過制御材（白色顔料）の入ったインクが規則的に印刷されたドット印刷、出射面31aに対向する面に複数の凹凸を設けるプリズムカット形状またはドット加工、出射面31aに対向する面を研磨して微細な凹凸を設ける粗面加工などの配光手段を有し、入射された光が出射面31aから出射するように構成されている。導光板31の出射面31aに直交する上側の端面は、光源部32から光が入射する入射面31bである。

【0018】

導光板31の下部側の左右方向の中央に、枠体30の導光板保持凹部46に挿入されて保持される突部53が設けられている。

【0019】

導光板31の上部の左右両側には、枠体30の導光板保持凹部46に挿入された際に爪部44aに係合される切欠部54が形成されている。切欠部54の外端側は爪部44aに引っ掛かるように側方に突出されていてもよい。

【0020】

また、光源部32は、光源モジュール57、およびこの光源モジュール57を保持するホルダ58を有している。

【0021】

光源モジュール57は、基板60、およびこの基板60に実装された発光素子61を有している。基板60は、左右方向に横長に形成されている。発光素子61は、例えばＬＥＤや有機ＥＬなどの半導体発光素子が用いられている。発光素子61は、基板60の下面側に設けられる配線面の１箇所または複数箇所に実装され、下方に向けて光を出射する。基板60の配線面には、電力入力用のコネクタ62が実装されている。コネクタ62は基板60から前方へ向けて突出され、前方からコネクタ接続可能とする。

【0022】

ホルダ58は、ホルダ本体63、およびこのホルダ本体63の上側に取り付けられるホルダカバー64を有している。ホルダ本体63とホルダカバー64との間に光源モジュール57が収容されている。ホルダ58は、枠体30の上面開口部41に上方から嵌め込んで配置可能とする外形状に形成されている。

【0023】

ホルダ本体63は、樹脂材料により形成されている。ホルダ本体63は、底部65、およびこの底部65の周囲から上方に突出された周壁部66を有している。周壁部66の内側に、光源モジュール57が上方から挿入配置され、さらに、ホルダカバー64が上方から配置される。周壁部66には、ホルダカバー64を係止する複数の爪部67が設けられている。ホルダ本体63の底部65には、導光板収容部42の前面側に突出するカバー部68が形成されている。ホルダ本体63の前面側には、コネクタ62が配置されるコネクタ枠69が設けられている。

【0024】

ホルダ本体63の左右両側には、光源部32が枠体30に配置された状態で、枠体30に弾性的に係止する係止部70が設けられている。係止部70は、ホルダ本体63の背面側から外側方に突出された基部71、この基部71の上側から前方に向けて略Ｕ字形に屈曲された弾性部72、およびこの弾性部72の先端側に設けられ突出部50に係止される爪部73を有している。
爪部73には、突出部50の下側に接した際に、突出部50に対する弾性部72の弾性力により、光源部32に下方へ向けた力が作用するように傾斜面73aが設けられている。

【0025】

ホルダカバー64は、樹脂材料により形成されている。ホルダカバー64は、ホルダ本体63に取り付けられ、ホルダ本体63との間に光源モジュール57を保持する。

【0026】

また、表示板33は、透光性を有する樹脂材料によって四角形板状に形成されている。表示板33には、所定の誘導表示が形成されている。

【0027】

表示板33の下部側の左右方向の中央に、枠体30の表示板保持凹部47に挿入されて保持される突部76が設けられている。表示板33の背面側の左右両側に、側面部37のガイド部44の前面側に当接する当接部77が突設されている。当接部77の上部側は、上方に行くほど突出高さが低くなるように円弧面状に形成されている。

【0028】

表示板33は、枠体30の前面開口部40から表示板収容部43に着脱可能に配置される。表示板33の上下方向の寸法は、前面開口部40の上下方向の開口寸法、つまり前面側押え部49の表示板押え部49bと底面部38との間の寸法よりも大きく形成されている。そのため、図９に示すように、まず、表示板33の上部側を表示板押え部49bと側面部37のガイド部44の前面側との間に挿入して所定の配置位置よりも上方に移動させた状態とし、続いて、表示板33の下部側を底面部38上に移動させ、突部53を表示板保持凹部47に落とし込むように表示板33を下方に移動させることにより、表示板33が表示板収容部43に配置することが可能となっている。

【0029】

次に、電源ユニット13は、電源部、およびこの電源部に接続されたバッテリを備えている。バッテリは、充放電可能とする二次電池が用いられている。

【0030】

電源部は、外部電源から供給される電力を発光素子61が点灯する所定の点灯電力に変換して光源モジュール57に供給する。電源部から引き出されている接続ケーブルの先端側に設けられている接続コネクタを光源モジュール57のコネクタ62に接続することにより、電源部と光源モジュール57とが電気的に接続される。

【0031】

さらに、電源ユニット13には点検部80が電気的に接続されている。点検部80には、リモコン等に対して光媒体による信号を送受信する受光部および発光部と、充電や異常等を含む各種の状態を表示するモニタランプ等が設けられている。

【0032】

また、化粧枠14は、天井面の埋込孔およびこの埋込孔に埋め込まれた本体11の下面側を覆うものである。化粧枠14には、光学ユニット12が挿通する挿通孔83が設けられている。化粧枠14には、点検部80の受光部、発光部、モニタランプ等が配置される窓孔84が形成されている。

【0033】

化粧枠14の上面には、一対の取付ばね85が取り付けられている。一対の取付ばね85は、本体11の側板部22に係合され、一対の取付ばね85のばね力により化粧枠14を本体11に引き上げて取り付けるように構成されている。

【0034】

次に、光学ユニット12の組み立てについて説明する。

【0035】

図４において、導光板31を、枠体30の上面開口部41に上方から下方に向けて、つまり第１方向F1に向けて挿入する。

【0036】

導光板31は、左右の両側部を、枠体30の背面部36と前面部39の光源取付部48との間の導光板挿入口51に挿入するとともに、両側の側面部37のガイド部44の間に挿入する。

【0037】

導光板31の下部側の突部53を底面部38の導光板保持凹部46に挿入し、導光板31の左右の切欠部54をガイド部44の爪部44aに引っ掛けて係止する。

【0038】

これにより、導光板31は、枠体30に対して、上下方向にはガイド部44の爪部44aと底面部38との間に位置決めされて取り付けられ、前後方向には上部側が背面部36と光源取付部48との間に配置されるとともに下部側の突部53が導光板保持凹部46に挿入されることで位置決めされて取り付けられ、左右方向には左右のガイド部44間に位置決めされて取り付けられる。したがって、導光板31は枠体30に位置決めされた状態に取り付けられる。

【0039】

続いて、光源部32を、枠体30の上面開口部41に上方から下方に向けて、つまり第１方向F1に向けて挿入する。光源部32の挿入過程で、光源部32の両側の係止部70の爪部73が光源取付部48の突出部50に当接するが、係止部70が弾性部72によって弾性変形することで挿入が継続される。

【0040】

光源部32の底部65が導光板31の上面の入射面31bに接して止まった位置で、係止部70の爪部73が光源取付部48の突出部50を乗り越え、弾性変形している係止部70の反発力により光源部32を下方の導光板31に向けて押し付ける。つまり、爪部73の傾斜面73aが断面円弧状の突出部50の下側に接することにより、突出部50に対する弾性部72の弾性力により、光源部32に下方の導光板31に向けて押し付ける力が作用する。さらに、係止部70の弾性部72の弾性力により、光源部32の背面側を枠体30の背面部36に接する状態に押し付ける。なお、光源部32のカバー部68が導光板31の前面側に接する状態に押し付けてもよい。

【0041】

これにより、光源部32は、上下方向であって、上方から下方へ向けた第１方向F1には、枠体30に位置決めされて取り付けられている導光板31の上面の入射面31bに接する位置に位置決めされて取り付けられる。

【0042】

さらに、光源部32は、前後方向であって、導光板31の出射面31aに直交する（垂直な）第２方向F2には、導光板31が位置決めされて取り付けられた枠体30（または導光板31）に接する位置に位置決めされて取り付けられる。

【0043】

さらに、光源部32は、左右方向であって、第１方向F1および第２方向F2に直交する第３方向F3には、所定移動範囲内で枠体30に接する位置に位置決めされて取り付けられる。すなわち、光源部32の左右方向の外側面と枠体30の上面開口部41の左右方向の内側面との間には、光源部32を枠体30の上面開口部41に挿入可能とするために多少の隙間があるため、光源部32は、枠体30の上面開口部41の左右方向の内側面間で光源部32が左右方向に移動可能とする所定移動範囲内で、枠体30に接する位置に位置決めされて取り付けられる。

【0044】

したがって、光源部32は、第１方向F1、第２方向F2および第３方向F3のいずれの方向においても、導光板31との位置関係が一定に保持される。

【0045】

続いて、表示板33を枠体30の表示板収容部43に配置する。この場合、上述したように、まず、表示板33の上部側を表示板押え部49bと側面部37のガイド部44の前面側との間に挿入して所定の配置位置よりも上方に移動させた状態とし、続いて、表示板33の下部側を底面部38上に移動させ、突部53を表示板保持凹部47に落とし込むように表示板33を下方に移動させることにより、表示板33を表示板収容部43に配置する。

【0046】

表示板33の上部側を表示板押え部49bと側面部37のガイド部44の前面側との間に挿入して所定の配置位置よりも上方に移動させる際、表示板33の上部側が表示板押え部49bの上部側に設けられている導光板押え部49aに当接することで、表示板33を上方への移動させ過ぎるのを制限し、表示板33の組立性を良好に保つことができる。

【0047】

このように組み立てられた光学ユニット12は、枠体30の両側の本体取付部45により本体11側に取り付ける。

【0048】

光学ユニット12を本体11側に取り付けた後、電源ユニット13からの接続ケーブルを光源部32のコネクタ62にコネクタ接続する。このとき、光源部32のコネクタ62に対する接続方向が前方から後方に向けた方向であるため、コネクタ62に電源ユニット13からの接続ケーブルをコネクタ接続する際に、光源部32に負荷が加わっても、光源部32の背面側が枠体30の背面部36に押し付けられるだけで、前後方向に位置決めされている導光板31と光源部32の位置関係がずれることはない。

【0049】

なお、接続ケーブルを光源部32のコネクタ62から外す場合、光源部32が枠体30に対して前方へ引っ張られる力が作用するが、係止部70の弾性部72によりその引っ張り力を緩衝し、さらに、光源部32が導光板31に対してずれても、接続ケーブルを光源部32のコネクタ62から外れれば、係止部70の弾性部72により光源部32を導光板31に対して元の所定の位置関係に戻すことができる。

【0050】

また、誘導灯10を設置するには、天井板の埋込孔から引き出した電源ケーブルを電源ユニット13（電源ユニット13の端子台）に接続し、本体11を天井板の埋込孔に挿入し、取付金具24により本体11を天井板に取り付ける。

【0051】

化粧枠14の挿通孔83に光学ユニット12を通し、化粧枠14の一対の取付ばね85を枠体30に係合し、一対の取付ばね85のばね力により化粧枠14を本体11に引き上げて取り付ける。化粧枠14により天井面の埋込孔およびこの埋込孔に埋め込まれた本体11の下面側を覆い、誘導灯10の設置を完了する。

【0052】

また、設置された誘導灯10は、外部電源からの電力の供給時において、電源ユニット13により外部電源からの電力を点灯電力に変換して光源モジュール57に供給し、発光素子61を点灯させる。点灯した発光素子61の光は、導光板31に入射面31bから入射し、導光板31の出射面31aから出射され、表示板33が照明される。また、外部電源の停電時には、電源ユニット13は、バッテリの電力を点灯電力に変換して光源モジュール57に供給し、発光素子61を点灯させる。また、電源ユニット13は、例えばバッテリの自然放電や停電時の放電によって充電量が低下したことを検知した場合、外部電源からの電力をバッテリ充電用の充電電力に変換してバッテリに供給し、バッテリを充電する。

【0053】

本実施形態の光学ユニット12では、枠体30に第１方向F1から導光板31および光源部32をそれぞれ配置する構成とし、光源部32については、第１方向F1には、枠体30に配置された導光板31に接する位置に位置決めされて取り付けられ、導光板31の出射面31aに直交する第２方向F2には、導光板31が配置された枠体30または導光板31に接する位置に位置決めされて取り付けられるため、導光板31と光源部32との位置関係が一定に保たれ、光学特性を安定させることができる。

【0054】

さらに、第１方向F1は重力方向であるため、枠体30に対して導光板31および光源部32をそれぞれ落とし込むように配置することができ、導光板31および光源部32の位置決めを容易かつ確実にできる。

【0055】

さらに、光源部32は、第１方向F1および第２方向F2に直交する第３方向F3には、所定移動範囲内で枠体30に接する位置に位置決めされて取り付けられるため、第３方向F3にも導光板31と光源部32との位置関係が一定範囲に保たれ、光学特性を安定させることができる。

【0056】

さらに、光源部32のコネクタ62に対する接続方向が第２方向F2に沿った方向であるため、コネクタ62に電源ユニット13からの接続ケーブルをコネクタ接続する際に、光源部32が押されても、第２方向F2に位置決めされている導光板31と光源部32の位置関係がずれるのを防止できる。

【0057】

そして、この光学ユニット12を用いた誘導灯10は、表示板33の明るさばらつきを低減でき、表示板33内の明るさむらも防止できる。

【0058】

なお、本実施形態の構成は、誘導灯に限らず、非常灯などのバッテリを使用する他の照明装置にも適用することができる。

【0059】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0060】

10 照明装置である誘導灯
11 本体
12 光学ユニット
30 枠体
31 導光板
31a 出射面
32 光源部
41 開口部である上面開口部
50 突出部
62 コネクタ
70 係止部
F1 第１方向
F2 第２方向
F3 第３方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】