光ブロック
中空エンクロージャー、光学照明フィルム、反射内面及び部分視準光源を含む照明要素について説明する。照明要素は、ライトボックス、サインボックス又は照明器具を照明する光ブロックとして使用できる。照明要素は、矩形で、薄型で、明るく、均一で、エネルギー効率がよく、かつ軽量であることができ、一方または反対側の面から光を発するように構成できる。様々な用途において、照明要素の出力面に隣接して拡散フィルム、図形のフィルム及び情報の表示などの追加の光管理要素を配置することができる。いくつかの照明要素を共にタイリングして、より大きな面積及びより大きなサインを照明することができる。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
図形の表示に使用されるライトボックス及びサインボックス、又はその他の情報伝達装置は、典型的には、反射内面及び透明な又は半透明な上部を有する中空の箱から構成されている。表示図形の均一な照明を提供するために、これらの箱に使用される照明方法は、従来から１又は複数の蛍光灯を使用している。蛍光灯は本質的に光の輝線なので、これらをサインボックス内に使用する場合には、ホットスポットを低減するための処置が必要となる。これらの処置には、重い拡散器、拡散器のより大きなオフセット距離、電球間のより狭い間隔、及びより厚い箱のうちの１又はいくつかが含まれる。これらは全てエネルギー代及び材料費の増額に転換される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
必要とされているのは、従来の蛍光灯ボックスよりも優れた輝度、均一性、エネルギー効率、寸法形状及び重量を有する照明装置である。
【課題を解決するための手段】
【０００３】
一態様において、本開示は、照明要素、照明器具、グラフィックディスプレイ、並びに中空エンクロージャー、部分視準光源、光学照明フィルム（ＯＬＦ）、及びＯＬＦに近接して配置された複数の光抽出素子を含むライトボックスを提供する。中空エンクロージャーは、基底部、出力領域、及び基底部を出力領域に接続する側部を備え、基底部及び側部の各々は、中空エンクロージャーの内部に反射面を有する。部分視準光源は基底部の縁部に隣接して配置され、中空エンクロージャー内に、基底部と平行な横断面に対して４０度の角度内で光を注入できる。ＯＬＦは出力領域に隣接しており、基底部に面し、縁部に垂直な方向に延在する複数の平行なＶ字溝を備えている。
【０００４】
別の態様において、本開示は、照明要素、照明器具、グラフィックディスプレイ、並びに中空エンクロージャー、部分視準光源、第１の光学照明フィルム（ＯＬＦ）、第２のＯＬＦ、及び第１のＯＬＦに近接して配置された複数の光抽出素子を含むライトボックスを提供する。中空エンクロージャーは、第１の出力領域、第２の出力領域、及び第１の出力領域と第２の出力領域とを接続する側部を備え、側部は、中空エンクロージャーの内部に反射面を有する。部分視準光源は第２の出力領域の縁部に隣接して配置されており、中空エンクロージャー内に、第２の出力領域に平行な横断面に対して４０度の角度内で光を注入できる。第１の光学照明フィルム（ＯＬＦ）は第１の出力領域に隣接しており、この第１のＯＬＦは、第２の出力領域に面し、縁部に垂直な方向に延在する複数の平行なＶ字溝を備える。第２のＯＬＦは第２の出力領域に隣接しており、この第２のＯＬＦは、第１のＯＬＦに面し、縁部に垂直な方向に延在する複数の平行なＶ字溝を備える。
【０００５】
本願のこれらの態様及び他の態様は、以下の詳細な説明から明らかとなろう。しかし、決して、上記要約は、請求された主題に関する限定として解釈されるべきでなく、主題は、手続処理の間補正することができる添付の特許請求の範囲によってのみ規定される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
本明細書を通して、添付の図面を参照し、ここで、同じ参照番号は同じ要素を示す。
【図１】照明要素の斜視図。
【図２】照明要素の断面図。
【図３】照明要素の断面図。
【図４】照明要素の断面図。
【図５】１対の照明要素の断面図。
【図６】ライトボックスの断面図。
【０００７】
図面は、必ずしも一定の比率の縮尺ではない。図中で用いられる類似の数字は、類似の構成要素を示す。しかし、所与の図中の構成要素を意味する数字の使用は、同一数字を付した別の図中の構成要素を制約するものではないことは理解されよう。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
光ブロックとして使用可能な照明要素について説明する。照明要素は、軽量の剛性構造体、光管理フィルム及び光源を備えている。照明要素又は光ブロックは、従来の蛍光灯に取って代わって、現存のライトボックス、サインボックス及び照明器具内に定置するように構成することができる。光ブロックは、矩形で、薄く、明るく、均一で、エネルギー効率がよく、かつ軽量であることができ、一方または反対側の面から光を発するように構成できる。様々な用途において、光ブロックの出力面に隣接して拡散フィルム、図形のフィルム及び情報の表示などの追加の光管理要素を配置することができる。複数の照明要素を共にタイリングして、より大きな面積及びより大きなサインを照明することができる。
【０００９】
一般的に、照明要素の構造体は、照明要素の側部を形成するアルミニウム製のフレームによって提供される。アルミニウム製のフレームは、「Ｃ字状」の断面を有することができ、アルミニウム製の底部及び透明な出力面に固定することで、両者間に中空エンクロージャーを形成することができる。代替の実施形態において、アルミニウム製のシートを折り曲げて上部の開いた箱の側部及び底部を形成することができ、上面を囲うように透明な外面を固定して、中空エンクロージャーを作ることができる。更に別の実施形態において、第１の透明な出力面をアルミニウム製のフレームに固定して上部の開いた箱を形成することができ、第２の透明な出力面を固定して上面を囲うことで、中空エンクロージャーを形成することができる。更に別の実施形態において、その代わりに、アルミニウム製のフレーム、アルミニウム製の底部又はその両方を、他の金属、熱可塑性樹脂、又はプラスチック複合材などの任意の軽量の硬質材料で形成することができる。
【００１０】
照明要素の透明な出力面として、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＶｉｋｕｉｔｉ（商標）ＯＬＦなどのＯＬＦ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｇｈｔｉｎｇ Ｆｉｌｍ）を使用できる。ＯＬＦプリズムが内側を向いた構造を有する照明要素は、脆弱な溝状面を保護し、アスペクト比の大きな、換言すれば非常に薄い空洞のエンクロージャー内においては特に、輝度対均一性のバランスを改善する。アスペクト比とは、エンクロージャーの長さをその厚さ（又は高さ）で除したものである。アスペクト比は、光線の跳ね返り回数に影響を与えることがあり、したがって光伝搬効率に影響することがある。例えば、厚さ１インチ（２．５ｃｍ）及び長さ４８インチ（１２１．９ｃｍ）の中空の光ガイド内に半頂角２０度で注入された光は、約１９回跳ね返る。同じ長さの３／８インチ（０．９５ｃｍ）の中実光ガイドは、約５０回跳ね返りを起こす。一般に、跳ね返りが多いほど効率が低下する。いくつかの実施形態において、単独のサインとして機能することを可能とするために、図形のシートを照明要素に直接固定することができる。ＯＬＦ又はＯＬＦの上に配置されたプレートに図形を直接付着させることができ、ドットの封止及び保護の補助をすると共にＯＬＦのＵＶ保護を提供することができる。
【００１１】
中空エンクロージャーのその他の内面は全て、研磨された金属面、表面蒸着金属鏡（surface deposited metal mirror）、金属化高分子フィルム、又は高分子多層光学フィルムのような多層誘電体反射器などの高反射面である。好ましい高反射面は、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＶｉｋｕｉｔｉ（商標）Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｓｐｅｃｕｌａｒ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ（ＥＳＲ）フィルムであってよい。
【００１２】
照明要素の底部、側部及び上部は、ＯＰＴＩＣＡＬＬＹ ＴＲＡＮＳＭＩＳＳＩＶＥ ＣＯＭＰＯＳＩＴＥ ＦＩＬＭ ＦＲＡＭ（登録商標）Ｅと題されたＰＣＴ出願第ＵＳ２００８／０６８７３９号に記載されているものを含む、任意の既知の技術を使用して取り付けることができる。３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＶｅｒｙ Ｈｉｇｈ Ｂｏｎｄ（ＶＨＢ）テープを使用した接着取り付けは、好ましい取付け技術である。
【００１３】
中空エンクロージャーの１つの縁部に隣接して定置された光源が、中空エンクロージャー内に光を注入する。注入された光は、透明な外面から漏出する前にエンクロージャーの内面から数回反射できる。透明な外面を出る光の均一性は、複数回の反射に起因する混光によって改善される。光は１つの縁部に沿って注入でき、又は２つの対向する縁部に沿って注入できる。ＯＬＦが一般的に臨界角未満の浅い角度でのみ反射し、その他全ての角度では光を透過するのに対して、エンクロージャーの側部及び底部上に配置されたＥＳＲは、反射によってエンクロージャーの長さの更に先まで光を移送することができる。
【００１４】
光源は、中空エンクロージャー内に、中空エンクロージャー内の横断面からの狭い角度の範囲内で光を注入することができる、部分視準光源である。横断面は、中空エンクロージャーの底部又は基底部に本質的に平行であり、狭い範囲の角度は、横断面に対して４０、３０、２０又は１０度以内でさえある。部分視準光源は、例えばＲＥＣＹＣＬＩＮＧ ＢＡＣＫＬＩＧＨＴＳ ＷＩＴＨ ＳＥＭＩＳＰＥＣＵＬＡＲ ＣＯＭＰＯＮＥＮＴＳと題されたＰＣＴ特許出願第ＵＳ２００８／０６４１１５号、及びＣＯＬＬＩＭＡＴＩＮＧ ＬＩＧＨＴ ＩＮＪＥＣＴＯＲＳ ＦＯＲ ＥＤＧＥ−ＬＩＴ ＢＡＣＫＬＩＧＨＴＳと題されたＰＣＴ特許出願第ＵＳ２００８／０６４１２５号に記載されたものを含む、くさび形の反射器を含むことができる。くさび形の反射器は、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの光源からの光を視準し、それを浅い角度で中空エンクロージャー内に送り出す。部分視準光源はまた、レンズなどの、所望の視準を提供するその他の光学素子を含むことができる。
【００１５】
部分視準光源は、例えば、表面から半球状に白色光を放射する下方変換蛍光体を有する、青色又は紫外発光ＬＥＤなどの面発光ＬＥＤ、赤色／緑色／青色（ＲＧＢ）ＬＥＤの配列などの、個別の色のＬＥＤ、及びＢＡＣＫＬＩＧＨＴ ＡＮＤ ＤＩＳＰＬＡＹ ＳＹＳＴＥＭ ＵＳＩＮＧ ＳＡＭＥと題されたＰＣＴ特許出願第ＵＳ２００８／０６４１３３号に記載される他のものなどを含む、任意の好適な光源を含んでもよい。中空エンクロージャーの縁部に沿って複数のＬＥＤ及びそれに関連づけられる視準装置を配置して、所望の光の強度及び均一性を提供することができる。
【００１６】
注入された光は、ＯＬＦを通過するように臨界角の外側の角度に向け直されることによってエンクロージャーを出ることができる。これは、ＯＬＦの平坦な側の上に印刷された拡散反射性の白色抽出ドットなどの光抽出素子の使用によって達成できる。光抽出素子は、屈折、反射、拡散、又は類似のプロセスによって光を抽出するように精密に配置された光抽出パターンを含むことができる。一実施形態では、光抽出素子は、屈折性又は拡散性ビーズ、拡散微粒子などの微粒子、蛍光体などの下方変換材料、微細構造、テクスチャーなどを含むことができる。光抽出素子の例は、例えば米国特許第６，８４５，２１２号（Ｇａｒｄｉｎｅｒら）及び同第７，２２３，００５号（Ｌａｍｂら）、並びに米国特許出願第１１／４２１，２４１号及び第６１／１０８，６０６号にも見出すことができる。
【００１７】
光抽出素子は、中空エンクロージャーの内側、ＥＳＲの面上、ＯＬＦのいずれかの面上、又はこれらの組み合わせに配置することができる。抽出素子は、部分視準光源からの距離が大きくなるほど被覆面積が大きくなるように階調的にＯＬＦの面全域にわたってパターン化されたドットであってよい。ドットを透過する光（light transmitted through the dots）は、中空エンクロージャーを出る代わりにその中に向け直されるので、ＥＳＲ上に位置するドットはＯＬＦ上のドットとは僅かに異なるふるまいをしてもよい。一般に、中空エンクロージャーの中を通る光の正反射の流れを中断させるような好適なパターンでドットが配置されている限り、どこにドットが位置しているかは問題ではない。
【００１８】
ドットは光の経路のどこに位置していてもよく、例えば、中空エンクロージャー内に浮かせて配置された光抽出フィルム上にさえ位置していてもよい。一実施形態において、光抽出フィルムは、中空エンクロージャー内に傾斜して、ＯＬＦに対して非平面的なドットを有するＥＳＲフィルムを含むことができる。この実施形態では、ＯＬＦに対するドットの近接度が諧調的なドットに非常に類似した効果をもたらすので、一定の（非階調の）ドットパターンを使用することができる。あるいは、ＯＬＦに対して非平面的なＥＳＲフィルムを使用するとき、一定のドットパターンをＯＬＦ上に配置することができる。いくつかの実施形態において、かつアスペクト比によっては、抽出素子は不要である。
【００１９】
図１は、本開示の一態様による照明要素１００の斜視図を示している。照明要素１００は、出力領域１１０、出力領域１１０の反対側の基底部１２０、及び基底部１２０を出力領域１１０に接続する側部１３０を含む。照明要素１００は、長さ「Ｌ」、幅「Ｗ」及び奥行「Ｄ」を有する、図１に示す矩形状の出力領域を有することができる。別のところで開示するように、幅「Ｗ」に沿った照明要素１００の第１の縁部１４０は、別のところで述べる照明要素１００内に含まれる光源（図示せず）などの他の構成要素の配向及び配置を決定する。第２の縁部１４０’は幅「Ｗ」に沿って位置し、第１の縁部１４０に略平行であるが、長さ「Ｌ」だけ転置されている。照明要素１００は、電力が印加されると出力領域１１０から実質的に均一に光が発せられるように、外部電気的接続を有する内蔵型光ブロックであることができる。
【００２０】
図２は、照明要素１００の一実施形態である照明要素２００の、図１に示す断面Ａ−Ａ’を通る断面図を示している。照明要素２００は、出力領域２１０、基底部２２０、及び基底部２２０を出力領域２１０に接続し、両者間に中空空洞２１５を形成する側部２３０を含んでいる。照明要素２００は、基底部２２０の第１の縁部２４０に隣接して配置された部分視準光源２６０を更に含んでいる。
【００２１】
部分視準光源２６０は、少なくとも１つの光要素２６５及び視準光学素子２６７を含んでいる。この少なくとも１つの光要素２６５は、好ましくは発光ダイオード（ＬＥＤ）光源などの複数の光源を含むものの、任意の光源を使用することができる。ＬＥＤは、照明要素２００の幅「Ｗ」の全域に沿って、隣接するＬＥＤ間に任意の所望の間隔を開けて配置することができる。ＬＥＤの数量及び相対的な配置は、出力面２１０を通って照明要素を出る光の所望の輝度及び均一性にしたがって異なってもよい。図２に示すように、視準光学素子２６７は、当業者にとって既知のように、くさび形の反射器であってもよく、又はレンズ（図示せず）を含んでもよい。部分視準光源２６０は、複数の光線２６６を中空空洞２１５内に、基底部２２０に平行な横断面２７０から角度θの範囲内のような狭い角度の範囲内で注入することができる。ここでも、出力面２１０を通って照明要素を出る光の所望の輝度及び均一性にしたがって、複数の光線２６６を、横断面に対して４０、３０、２０、更には１０度の角度θの範囲内で、中空空洞２１５内に注入することができる。別の実施形態では、隣接した基底部２２０の第１の縁部２４０の反対側にある第２の縁部２４０’に隣接して第２の部分視準光源（図示せず）を配置することができる。
【００２２】
側部２３０及び基底部２２０の各々は、中空空洞２１５の内部に反射面２２５を有する。反射面２２５は、研磨された金属面、表面蒸着金属鏡、金属化高分子フィルム、又は高分子多層光学フィルムのような多層誘電体反射器などの任意の既知の反射器を含むことができる。好ましい反射器は、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＶｉｋｕｉｔｉ（商標）Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｓｐｅｃｕｌａｒ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ（ＥＳＲ）フィルムであってよい。ＥＳＲは特に高い正反射率を有し、照明要素２００の輝度及び均一性を向上させる。
【００２３】
出力面２１０に隣接して、光学照明フィルム（ＯＬＦ）２５０が配置されている。３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＶｉｋｕｉｔｉ（商標）ＯＬＦなどのＯＬＦ ２５０は、別のところで述べるように、略平面の外面２５７、及び複数の平行なＶ字溝から構成される内面２５５を有する。一実施形態において、ＯＬＦ ２５０はまた、図２に示す外面２５７の上に配置された複数の抽出素子２８０を含むこともできる。その他の実施形態（図示せず）では、複数の抽出素子２８０は、別のところで述べるように、ＯＬＦ ２５０の内面２５５上、基底部２２０の内面２２５上、又は中空空洞２１５の内部のように、照明要素２００内のいくつかの場所に配置することができる。抽出素子２８０は、当業者にとっては既知のように、印刷するか、非平滑化するか、又は微細構造化することができる。抽出素子２８０は、部分視準光源２６０からの距離が増加するにしたがって抽出素子２８０の面密度が増加するように、階調配列に配置された、印刷された抽出素子であることが好ましい。
【００２４】
図２に示すように、ＯＬＦ ２５０は、接着層２３９を使用して、側部２３０から延在するフランジ２３７に接着することができる。接着層２３９は、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＶｅｒｙ Ｈｉｇｈ Ｂｏｎｄ（ＶＨＢ）接着テープを含む任意の接着剤であってよい。いくつかの実施形態において、接着層２３９はまた、光線２６６がフランジ２３７とＯＬＦ ２５０との間を伝搬でき、出力面２１０の外側の領域を照明するような、透明な接着剤であってもよい。基底部２２０はアルミニウム製のシートなどの硬質材料から形成でき、図１に示すように、接着層２３９を使用して側部２３０に基底部２２０を接着することができる。別の実施形態（図示せず）では、側部２３０は基底部２２０と一体であってもよく、アルミニウム製シートの基底部を曲げることによって形成してもよい。
【００２５】
ここで図２を参照して、本開示の一態様による照明要素２００の動作を説明する。部分視準光源２６０からの光線２６６が、横断面２７０に対する角度θの範囲内で中空空洞２１５内に注入される。光線２６６は、反射面２２５並びにＯＬＦ ２５０の内面２５５から複数回の正反射を受けることができる。ＯＬＦ ２５０の内面２５５を遮断する一部の光が、中空空洞２１５から方向を向け直され、出力面２１０を出る。
【００２６】
いくつかの実施形態（図示せず）において、基底部２２０は、その代わりに、ＯＬＦ ２５０と同様の方法で空洞２１５の内部を向くＶ字溝のある面を配置した第２のＯＬＦであってよい。抽出素子は、上述のＯＬＦ ２５０と同様の方法で第２のＯＬＦに近接して配置することができる。この実施形態では、出力面２１０及び基底部２２０の双方から光が出ることができ、両面照明要素となる。
【００２７】
図３は、照明要素１００の一実施形態である照明要素３００の、図１の断面Ｂ−Ｂ’を通る断面図を示している。断面Ｂ−Ｂ’は断面Ａ−Ａ’に垂直であり、ＯＬＦ ２５０のＶ字溝のある面２５５を示している。断面Ｂ−Ｂ’はまた、図２に示す照明要素２００の一実施形態としても示されている。図３における同様の番号を有する要素は、図２における同様の番号を有する要素に対応する。照明要素３００は、出力領域２１０、基底部２２０、及び基底部２２０を出力領域２１０に接続し、両者間に中空空洞２１５を形成する側部２３０を含んでいる。
【００２８】
側部２３０及び基底部２２０の各々は、中空空洞２１５の内部に内面３２７及び反射面３２５を有する。図３に示す反射面３２５は、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＶｉｃｕｉｔｉ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｓｐｅｃｕｌａｒ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ（ＥＳＲ）フィルムであってよい。光学照明フィルム（ＯＬＦ）２５０は、略平面の外面２５７、及び複数の平行なＶ溝から構成される内面２５５を有する。この平行なＶ字溝の各々は、図３に示す夾角φを有する。この夾角φは、約９０度、又は約７０度〜約１１０度若しくは約８５度〜約９５度であってよい。一実施形態において、ＯＬＦ ２５０はまた、図３に示す外面２５７の上に配置された複数の抽出素子２８０を含むこともできる。光抽出素子２８０は、別のところで述べるように、階調配列に配置できる。その他の実施形態では、複数の抽出素子２８０は、図４に示すように、ＯＬＦ ２５０の内面２５５上、基底部２２０に隣接した反射器の内面２２５上、又は中空空洞２１５の内部のように、照明要素３００内のいくつかの場所に配置することができる。
【００２９】
図４は、照明要素１００の一実施形態である照明要素４００の断面図を示している。図４における同様の番号の要素は、図２における同様の番号の要素に対応する。図４において、光抽出素子４８０は、空洞２１５内の任意の場所に位置させることができる光抽出フィルム４９０上に配置されている図４に示した一実施形態において、光抽出フィルム４９０は、空洞２１５内に、横断面２７０に対して傾斜して位置させることができる。一実施形態において、光抽出フィルム４９０は、抽出素子４８０を支持する機能を果たす透明なフィルムであってよい。別の実施形態において、光抽出フィルム４９０は、ＯＬＦ ２５０と部分視準光源２６０との間にくさび形反射性空洞を形成するＥＳＲフィルムであってよい。
【００３０】
図５は、本開示の一態様による、相互に隣接する１対の照明要素５００の断面図を示している。この１対の照明要素５００は、各々が基底部５２０、５２０’、側部２３０、２３０’及びＯＬＦ ５５０、５５０’をそれぞれ有する第１の照明要素１００及び第２の照明要素１００’を含んでいる。側部２３０、２３０’は、図に示すように、基底部５２０、５２０’とそれぞれ一体的に形成することができる。別のところで述べるように、基底部５２０、５２０’及び側部２３０、２３０’の内面上にＥＳＲフィルムなどの反射フィルム３２５、３２５’を配置することができる。別のところで述べるように、それぞれ接着剤２３９，２３９’を使用して、側部２３０、２３０’にＯＬＦ ５５０，５５０’を取り付けることができる。
【００３１】
図６は、本開示の一態様によるライトボックス６００の断面図を示している。図６において、照明要素１００は、エンクロージャー６２０及び透明なプレート６１０によって形成された中空空洞６１５内に定置されている。透明なプレート６１０は、広告のサインなどの情報を伝える図形を配置することのできる出力面６３０を含んでいる。エンクロージャー６２０及び透明なプレート６１０は、市販のライトボックスから蛍光灯などのような従来の光源を取り除いた構成要素であってよい。
【実施例】
【００３２】
ＶＨＢテープを使用して相互に固定したアルミニウム製シートで、図１〜３に示した設計に類似したいくつかの試験用照明要素を製作した。照明要素の全ての内面（出力領域を除いて）をＥＳＲフィルムで被覆した。試験用照明要素は、出力領域の幅「Ｗ」１２インチ（３０．４８ｃｍ）及び長さ「Ｌ」２２インチ（５５．９ｃｍ）を有していた。異なるアスペクト比（Ｌ／Ｄ）を評価するために、奥行「Ｄ」を表１に示すように変化させた。
【００３３】
光源は、３５０ｍＡの電流で駆動され、７ｍｍ×５０ｍｍの設置面積を有するＣｉｔｉｚｅｎ製ＣＬ−Ｌ１０２−Ｃ７ＮのＬＥＤアレイであった。光源は、視準光学素子の基底部に定置された。視準光学素子は、図２に示すように、約１．０８インチ（２．７４ｃｍ）の奥行（即ち横断面に対して平行）及び約０．８８インチ（２．２３ｃｍ）の開口部（即ち横断面に対して垂直）を有するくさび形であった。この部分視準光源は、横断面に対してθ＝２０度以内の角度の視準範囲をもたらした。試験用照明要素の幅「Ｗ」にわたって４つの部分視準光源を定置した。
【００３４】
３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＶｉｋｕｉｔｉ（商標）ＯＬＦの平坦な外面の上に白色の光抽出ドットの階調配列を印刷することによって印刷ＯＬＦ（ＰＯＬＦ）を作製した。表２に示すように、光源（位置＝０）から測定した距離と共にドットの面密度を変化させた。図２及び３に示すように、ＶＨＢテープを使用して出力領域の上にＰＯＬＦを固定した。ＰＯＬＦは、図３に示すように、Ｖ字溝が中空空洞の内側にあるように配向した（「下向きプリズム」として識別）。比較のために、拡散器のみを有する従来の照明要素、並びにＰＯＬＦのＶ字溝が中空空洞の外側にあるように配向した（「上向きプリズム」として識別）照明要素の結果もまた測定した。
【００３５】
試作品の出力領域から約１．５ｍ離して定置されたＰｒｏｍｅｔｒｉｃ Ｃａｍｅｒａ（Ｒａｄｉａｎｔ Ｉｍａｇｉｎｇ ＰＭ Ｓｅｒｉｅｓ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｃｏｌｏｒｉｍｅｔｅｒ ＰＭ−９９１３Ｅ−１）を使用して、出力領域から出る光の輝度及び均一性を測定した。いくつかの照明要素の奥行（Ｄ）及び出力領域のフィルムについて、輝度（カンデラ／ｍ２）及び均一性（最低輝度／最高輝度）の測定値を下記の表１に記載する。データは、光注入縁部及び反対側の縁部のデータの約１０％を削除することによってエッジ効果を除外した。
【００３６】
【表１】
【００３７】
【表２】
【００３８】
この照明要素は、看板市場において、蛍光灯に取って代わる薄型で、軽量で、均一で、明るく、エネルギー効率がよく、環境に優しい照明システムの必要性を満たすために使用することができる。また、これにより、サイン製造者が、３Ｍ製光管理フィルムなどの光管理フィルムをどのように配置し、支持するかを理解するために難渋する代わりに、フィルムをプラグアンドプレイ・モードで使用することが可能となる。その輝度、均一性、エネルギー効率、寸法形状及び重量を考慮すれば、これはサインボックス業界にとって優れた照明ソリューションであり得る。
【００３９】
指示がない限り、本明細書及び請求項で使用される特性となる大きさ、量、及び物理特性を示す全ての数字は、「約」と言う用語によって修飾されることを理解されたい。それ故に、別の指示がない限りは、本明細書及び添付の請求項に説明される数字のパラメータは近似値であり、本明細書に開示された教示を使用して当業者が獲得しようとする所望の特性に応じて変化し得る。
【００４０】
本願で引用した全ての参照文献及び刊行物は、本開示と完全には矛盾することのない程度まで、その全てが引用によって本開示に明白に組み込まれる。本明細書において特定の実施形態が例示及び説明されてきたが、多様な代替及び／又は同等の実施が、本開示の範囲から逸脱することなく、図示され説明された特定の実施形態と置き換えられ得ることは、当業者には理解されるであろう。本出願は、本明細書で説明された特定の実施形態のいかなる翻案又は変形をも包含すべく意図されている。したがって、本開示が「特許請求の範囲」及びその同等物によってのみ限定されることを、意図するものである。
【背景技術】
【０００１】
図形の表示に使用されるライトボックス及びサインボックス、又はその他の情報伝達装置は、典型的には、反射内面及び透明な又は半透明な上部を有する中空の箱から構成されている。表示図形の均一な照明を提供するために、これらの箱に使用される照明方法は、従来から１又は複数の蛍光灯を使用している。蛍光灯は本質的に光の輝線なので、これらをサインボックス内に使用する場合には、ホットスポットを低減するための処置が必要となる。これらの処置には、重い拡散器、拡散器のより大きなオフセット距離、電球間のより狭い間隔、及びより厚い箱のうちの１又はいくつかが含まれる。これらは全てエネルギー代及び材料費の増額に転換される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
必要とされているのは、従来の蛍光灯ボックスよりも優れた輝度、均一性、エネルギー効率、寸法形状及び重量を有する照明装置である。
【課題を解決するための手段】
【０００３】
一態様において、本開示は、照明要素、照明器具、グラフィックディスプレイ、並びに中空エンクロージャー、部分視準光源、光学照明フィルム（ＯＬＦ）、及びＯＬＦに近接して配置された複数の光抽出素子を含むライトボックスを提供する。中空エンクロージャーは、基底部、出力領域、及び基底部を出力領域に接続する側部を備え、基底部及び側部の各々は、中空エンクロージャーの内部に反射面を有する。部分視準光源は基底部の縁部に隣接して配置され、中空エンクロージャー内に、基底部と平行な横断面に対して４０度の角度内で光を注入できる。ＯＬＦは出力領域に隣接しており、基底部に面し、縁部に垂直な方向に延在する複数の平行なＶ字溝を備えている。
【０００４】
別の態様において、本開示は、照明要素、照明器具、グラフィックディスプレイ、並びに中空エンクロージャー、部分視準光源、第１の光学照明フィルム（ＯＬＦ）、第２のＯＬＦ、及び第１のＯＬＦに近接して配置された複数の光抽出素子を含むライトボックスを提供する。中空エンクロージャーは、第１の出力領域、第２の出力領域、及び第１の出力領域と第２の出力領域とを接続する側部を備え、側部は、中空エンクロージャーの内部に反射面を有する。部分視準光源は第２の出力領域の縁部に隣接して配置されており、中空エンクロージャー内に、第２の出力領域に平行な横断面に対して４０度の角度内で光を注入できる。第１の光学照明フィルム（ＯＬＦ）は第１の出力領域に隣接しており、この第１のＯＬＦは、第２の出力領域に面し、縁部に垂直な方向に延在する複数の平行なＶ字溝を備える。第２のＯＬＦは第２の出力領域に隣接しており、この第２のＯＬＦは、第１のＯＬＦに面し、縁部に垂直な方向に延在する複数の平行なＶ字溝を備える。
【０００５】
本願のこれらの態様及び他の態様は、以下の詳細な説明から明らかとなろう。しかし、決して、上記要約は、請求された主題に関する限定として解釈されるべきでなく、主題は、手続処理の間補正することができる添付の特許請求の範囲によってのみ規定される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
本明細書を通して、添付の図面を参照し、ここで、同じ参照番号は同じ要素を示す。
【図１】照明要素の斜視図。
【図２】照明要素の断面図。
【図３】照明要素の断面図。
【図４】照明要素の断面図。
【図５】１対の照明要素の断面図。
【図６】ライトボックスの断面図。
【０００７】
図面は、必ずしも一定の比率の縮尺ではない。図中で用いられる類似の数字は、類似の構成要素を示す。しかし、所与の図中の構成要素を意味する数字の使用は、同一数字を付した別の図中の構成要素を制約するものではないことは理解されよう。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
光ブロックとして使用可能な照明要素について説明する。照明要素は、軽量の剛性構造体、光管理フィルム及び光源を備えている。照明要素又は光ブロックは、従来の蛍光灯に取って代わって、現存のライトボックス、サインボックス及び照明器具内に定置するように構成することができる。光ブロックは、矩形で、薄く、明るく、均一で、エネルギー効率がよく、かつ軽量であることができ、一方または反対側の面から光を発するように構成できる。様々な用途において、光ブロックの出力面に隣接して拡散フィルム、図形のフィルム及び情報の表示などの追加の光管理要素を配置することができる。複数の照明要素を共にタイリングして、より大きな面積及びより大きなサインを照明することができる。
【０００９】
一般的に、照明要素の構造体は、照明要素の側部を形成するアルミニウム製のフレームによって提供される。アルミニウム製のフレームは、「Ｃ字状」の断面を有することができ、アルミニウム製の底部及び透明な出力面に固定することで、両者間に中空エンクロージャーを形成することができる。代替の実施形態において、アルミニウム製のシートを折り曲げて上部の開いた箱の側部及び底部を形成することができ、上面を囲うように透明な外面を固定して、中空エンクロージャーを作ることができる。更に別の実施形態において、第１の透明な出力面をアルミニウム製のフレームに固定して上部の開いた箱を形成することができ、第２の透明な出力面を固定して上面を囲うことで、中空エンクロージャーを形成することができる。更に別の実施形態において、その代わりに、アルミニウム製のフレーム、アルミニウム製の底部又はその両方を、他の金属、熱可塑性樹脂、又はプラスチック複合材などの任意の軽量の硬質材料で形成することができる。
【００１０】
照明要素の透明な出力面として、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＶｉｋｕｉｔｉ（商標）ＯＬＦなどのＯＬＦ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｇｈｔｉｎｇ Ｆｉｌｍ）を使用できる。ＯＬＦプリズムが内側を向いた構造を有する照明要素は、脆弱な溝状面を保護し、アスペクト比の大きな、換言すれば非常に薄い空洞のエンクロージャー内においては特に、輝度対均一性のバランスを改善する。アスペクト比とは、エンクロージャーの長さをその厚さ（又は高さ）で除したものである。アスペクト比は、光線の跳ね返り回数に影響を与えることがあり、したがって光伝搬効率に影響することがある。例えば、厚さ１インチ（２．５ｃｍ）及び長さ４８インチ（１２１．９ｃｍ）の中空の光ガイド内に半頂角２０度で注入された光は、約１９回跳ね返る。同じ長さの３／８インチ（０．９５ｃｍ）の中実光ガイドは、約５０回跳ね返りを起こす。一般に、跳ね返りが多いほど効率が低下する。いくつかの実施形態において、単独のサインとして機能することを可能とするために、図形のシートを照明要素に直接固定することができる。ＯＬＦ又はＯＬＦの上に配置されたプレートに図形を直接付着させることができ、ドットの封止及び保護の補助をすると共にＯＬＦのＵＶ保護を提供することができる。
【００１１】
中空エンクロージャーのその他の内面は全て、研磨された金属面、表面蒸着金属鏡（surface deposited metal mirror）、金属化高分子フィルム、又は高分子多層光学フィルムのような多層誘電体反射器などの高反射面である。好ましい高反射面は、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＶｉｋｕｉｔｉ（商標）Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｓｐｅｃｕｌａｒ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ（ＥＳＲ）フィルムであってよい。
【００１２】
照明要素の底部、側部及び上部は、ＯＰＴＩＣＡＬＬＹ ＴＲＡＮＳＭＩＳＳＩＶＥ ＣＯＭＰＯＳＩＴＥ ＦＩＬＭ ＦＲＡＭ（登録商標）Ｅと題されたＰＣＴ出願第ＵＳ２００８／０６８７３９号に記載されているものを含む、任意の既知の技術を使用して取り付けることができる。３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＶｅｒｙ Ｈｉｇｈ Ｂｏｎｄ（ＶＨＢ）テープを使用した接着取り付けは、好ましい取付け技術である。
【００１３】
中空エンクロージャーの１つの縁部に隣接して定置された光源が、中空エンクロージャー内に光を注入する。注入された光は、透明な外面から漏出する前にエンクロージャーの内面から数回反射できる。透明な外面を出る光の均一性は、複数回の反射に起因する混光によって改善される。光は１つの縁部に沿って注入でき、又は２つの対向する縁部に沿って注入できる。ＯＬＦが一般的に臨界角未満の浅い角度でのみ反射し、その他全ての角度では光を透過するのに対して、エンクロージャーの側部及び底部上に配置されたＥＳＲは、反射によってエンクロージャーの長さの更に先まで光を移送することができる。
【００１４】
光源は、中空エンクロージャー内に、中空エンクロージャー内の横断面からの狭い角度の範囲内で光を注入することができる、部分視準光源である。横断面は、中空エンクロージャーの底部又は基底部に本質的に平行であり、狭い範囲の角度は、横断面に対して４０、３０、２０又は１０度以内でさえある。部分視準光源は、例えばＲＥＣＹＣＬＩＮＧ ＢＡＣＫＬＩＧＨＴＳ ＷＩＴＨ ＳＥＭＩＳＰＥＣＵＬＡＲ ＣＯＭＰＯＮＥＮＴＳと題されたＰＣＴ特許出願第ＵＳ２００８／０６４１１５号、及びＣＯＬＬＩＭＡＴＩＮＧ ＬＩＧＨＴ ＩＮＪＥＣＴＯＲＳ ＦＯＲ ＥＤＧＥ−ＬＩＴ ＢＡＣＫＬＩＧＨＴＳと題されたＰＣＴ特許出願第ＵＳ２００８／０６４１２５号に記載されたものを含む、くさび形の反射器を含むことができる。くさび形の反射器は、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの光源からの光を視準し、それを浅い角度で中空エンクロージャー内に送り出す。部分視準光源はまた、レンズなどの、所望の視準を提供するその他の光学素子を含むことができる。
【００１５】
部分視準光源は、例えば、表面から半球状に白色光を放射する下方変換蛍光体を有する、青色又は紫外発光ＬＥＤなどの面発光ＬＥＤ、赤色／緑色／青色（ＲＧＢ）ＬＥＤの配列などの、個別の色のＬＥＤ、及びＢＡＣＫＬＩＧＨＴ ＡＮＤ ＤＩＳＰＬＡＹ ＳＹＳＴＥＭ ＵＳＩＮＧ ＳＡＭＥと題されたＰＣＴ特許出願第ＵＳ２００８／０６４１３３号に記載される他のものなどを含む、任意の好適な光源を含んでもよい。中空エンクロージャーの縁部に沿って複数のＬＥＤ及びそれに関連づけられる視準装置を配置して、所望の光の強度及び均一性を提供することができる。
【００１６】
注入された光は、ＯＬＦを通過するように臨界角の外側の角度に向け直されることによってエンクロージャーを出ることができる。これは、ＯＬＦの平坦な側の上に印刷された拡散反射性の白色抽出ドットなどの光抽出素子の使用によって達成できる。光抽出素子は、屈折、反射、拡散、又は類似のプロセスによって光を抽出するように精密に配置された光抽出パターンを含むことができる。一実施形態では、光抽出素子は、屈折性又は拡散性ビーズ、拡散微粒子などの微粒子、蛍光体などの下方変換材料、微細構造、テクスチャーなどを含むことができる。光抽出素子の例は、例えば米国特許第６，８４５，２１２号（Ｇａｒｄｉｎｅｒら）及び同第７，２２３，００５号（Ｌａｍｂら）、並びに米国特許出願第１１／４２１，２４１号及び第６１／１０８，６０６号にも見出すことができる。
【００１７】
光抽出素子は、中空エンクロージャーの内側、ＥＳＲの面上、ＯＬＦのいずれかの面上、又はこれらの組み合わせに配置することができる。抽出素子は、部分視準光源からの距離が大きくなるほど被覆面積が大きくなるように階調的にＯＬＦの面全域にわたってパターン化されたドットであってよい。ドットを透過する光（light transmitted through the dots）は、中空エンクロージャーを出る代わりにその中に向け直されるので、ＥＳＲ上に位置するドットはＯＬＦ上のドットとは僅かに異なるふるまいをしてもよい。一般に、中空エンクロージャーの中を通る光の正反射の流れを中断させるような好適なパターンでドットが配置されている限り、どこにドットが位置しているかは問題ではない。
【００１８】
ドットは光の経路のどこに位置していてもよく、例えば、中空エンクロージャー内に浮かせて配置された光抽出フィルム上にさえ位置していてもよい。一実施形態において、光抽出フィルムは、中空エンクロージャー内に傾斜して、ＯＬＦに対して非平面的なドットを有するＥＳＲフィルムを含むことができる。この実施形態では、ＯＬＦに対するドットの近接度が諧調的なドットに非常に類似した効果をもたらすので、一定の（非階調の）ドットパターンを使用することができる。あるいは、ＯＬＦに対して非平面的なＥＳＲフィルムを使用するとき、一定のドットパターンをＯＬＦ上に配置することができる。いくつかの実施形態において、かつアスペクト比によっては、抽出素子は不要である。
【００１９】
図１は、本開示の一態様による照明要素１００の斜視図を示している。照明要素１００は、出力領域１１０、出力領域１１０の反対側の基底部１２０、及び基底部１２０を出力領域１１０に接続する側部１３０を含む。照明要素１００は、長さ「Ｌ」、幅「Ｗ」及び奥行「Ｄ」を有する、図１に示す矩形状の出力領域を有することができる。別のところで開示するように、幅「Ｗ」に沿った照明要素１００の第１の縁部１４０は、別のところで述べる照明要素１００内に含まれる光源（図示せず）などの他の構成要素の配向及び配置を決定する。第２の縁部１４０’は幅「Ｗ」に沿って位置し、第１の縁部１４０に略平行であるが、長さ「Ｌ」だけ転置されている。照明要素１００は、電力が印加されると出力領域１１０から実質的に均一に光が発せられるように、外部電気的接続を有する内蔵型光ブロックであることができる。
【００２０】
図２は、照明要素１００の一実施形態である照明要素２００の、図１に示す断面Ａ−Ａ’を通る断面図を示している。照明要素２００は、出力領域２１０、基底部２２０、及び基底部２２０を出力領域２１０に接続し、両者間に中空空洞２１５を形成する側部２３０を含んでいる。照明要素２００は、基底部２２０の第１の縁部２４０に隣接して配置された部分視準光源２６０を更に含んでいる。
【００２１】
部分視準光源２６０は、少なくとも１つの光要素２６５及び視準光学素子２６７を含んでいる。この少なくとも１つの光要素２６５は、好ましくは発光ダイオード（ＬＥＤ）光源などの複数の光源を含むものの、任意の光源を使用することができる。ＬＥＤは、照明要素２００の幅「Ｗ」の全域に沿って、隣接するＬＥＤ間に任意の所望の間隔を開けて配置することができる。ＬＥＤの数量及び相対的な配置は、出力面２１０を通って照明要素を出る光の所望の輝度及び均一性にしたがって異なってもよい。図２に示すように、視準光学素子２６７は、当業者にとって既知のように、くさび形の反射器であってもよく、又はレンズ（図示せず）を含んでもよい。部分視準光源２６０は、複数の光線２６６を中空空洞２１５内に、基底部２２０に平行な横断面２７０から角度θの範囲内のような狭い角度の範囲内で注入することができる。ここでも、出力面２１０を通って照明要素を出る光の所望の輝度及び均一性にしたがって、複数の光線２６６を、横断面に対して４０、３０、２０、更には１０度の角度θの範囲内で、中空空洞２１５内に注入することができる。別の実施形態では、隣接した基底部２２０の第１の縁部２４０の反対側にある第２の縁部２４０’に隣接して第２の部分視準光源（図示せず）を配置することができる。
【００２２】
側部２３０及び基底部２２０の各々は、中空空洞２１５の内部に反射面２２５を有する。反射面２２５は、研磨された金属面、表面蒸着金属鏡、金属化高分子フィルム、又は高分子多層光学フィルムのような多層誘電体反射器などの任意の既知の反射器を含むことができる。好ましい反射器は、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＶｉｋｕｉｔｉ（商標）Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｓｐｅｃｕｌａｒ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ（ＥＳＲ）フィルムであってよい。ＥＳＲは特に高い正反射率を有し、照明要素２００の輝度及び均一性を向上させる。
【００２３】
出力面２１０に隣接して、光学照明フィルム（ＯＬＦ）２５０が配置されている。３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＶｉｋｕｉｔｉ（商標）ＯＬＦなどのＯＬＦ ２５０は、別のところで述べるように、略平面の外面２５７、及び複数の平行なＶ字溝から構成される内面２５５を有する。一実施形態において、ＯＬＦ ２５０はまた、図２に示す外面２５７の上に配置された複数の抽出素子２８０を含むこともできる。その他の実施形態（図示せず）では、複数の抽出素子２８０は、別のところで述べるように、ＯＬＦ ２５０の内面２５５上、基底部２２０の内面２２５上、又は中空空洞２１５の内部のように、照明要素２００内のいくつかの場所に配置することができる。抽出素子２８０は、当業者にとっては既知のように、印刷するか、非平滑化するか、又は微細構造化することができる。抽出素子２８０は、部分視準光源２６０からの距離が増加するにしたがって抽出素子２８０の面密度が増加するように、階調配列に配置された、印刷された抽出素子であることが好ましい。
【００２４】
図２に示すように、ＯＬＦ ２５０は、接着層２３９を使用して、側部２３０から延在するフランジ２３７に接着することができる。接着層２３９は、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＶｅｒｙ Ｈｉｇｈ Ｂｏｎｄ（ＶＨＢ）接着テープを含む任意の接着剤であってよい。いくつかの実施形態において、接着層２３９はまた、光線２６６がフランジ２３７とＯＬＦ ２５０との間を伝搬でき、出力面２１０の外側の領域を照明するような、透明な接着剤であってもよい。基底部２２０はアルミニウム製のシートなどの硬質材料から形成でき、図１に示すように、接着層２３９を使用して側部２３０に基底部２２０を接着することができる。別の実施形態（図示せず）では、側部２３０は基底部２２０と一体であってもよく、アルミニウム製シートの基底部を曲げることによって形成してもよい。
【００２５】
ここで図２を参照して、本開示の一態様による照明要素２００の動作を説明する。部分視準光源２６０からの光線２６６が、横断面２７０に対する角度θの範囲内で中空空洞２１５内に注入される。光線２６６は、反射面２２５並びにＯＬＦ ２５０の内面２５５から複数回の正反射を受けることができる。ＯＬＦ ２５０の内面２５５を遮断する一部の光が、中空空洞２１５から方向を向け直され、出力面２１０を出る。
【００２６】
いくつかの実施形態（図示せず）において、基底部２２０は、その代わりに、ＯＬＦ ２５０と同様の方法で空洞２１５の内部を向くＶ字溝のある面を配置した第２のＯＬＦであってよい。抽出素子は、上述のＯＬＦ ２５０と同様の方法で第２のＯＬＦに近接して配置することができる。この実施形態では、出力面２１０及び基底部２２０の双方から光が出ることができ、両面照明要素となる。
【００２７】
図３は、照明要素１００の一実施形態である照明要素３００の、図１の断面Ｂ−Ｂ’を通る断面図を示している。断面Ｂ−Ｂ’は断面Ａ−Ａ’に垂直であり、ＯＬＦ ２５０のＶ字溝のある面２５５を示している。断面Ｂ−Ｂ’はまた、図２に示す照明要素２００の一実施形態としても示されている。図３における同様の番号を有する要素は、図２における同様の番号を有する要素に対応する。照明要素３００は、出力領域２１０、基底部２２０、及び基底部２２０を出力領域２１０に接続し、両者間に中空空洞２１５を形成する側部２３０を含んでいる。
【００２８】
側部２３０及び基底部２２０の各々は、中空空洞２１５の内部に内面３２７及び反射面３２５を有する。図３に示す反射面３２５は、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＶｉｃｕｉｔｉ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｓｐｅｃｕｌａｒ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ（ＥＳＲ）フィルムであってよい。光学照明フィルム（ＯＬＦ）２５０は、略平面の外面２５７、及び複数の平行なＶ溝から構成される内面２５５を有する。この平行なＶ字溝の各々は、図３に示す夾角φを有する。この夾角φは、約９０度、又は約７０度〜約１１０度若しくは約８５度〜約９５度であってよい。一実施形態において、ＯＬＦ ２５０はまた、図３に示す外面２５７の上に配置された複数の抽出素子２８０を含むこともできる。光抽出素子２８０は、別のところで述べるように、階調配列に配置できる。その他の実施形態では、複数の抽出素子２８０は、図４に示すように、ＯＬＦ ２５０の内面２５５上、基底部２２０に隣接した反射器の内面２２５上、又は中空空洞２１５の内部のように、照明要素３００内のいくつかの場所に配置することができる。
【００２９】
図４は、照明要素１００の一実施形態である照明要素４００の断面図を示している。図４における同様の番号の要素は、図２における同様の番号の要素に対応する。図４において、光抽出素子４８０は、空洞２１５内の任意の場所に位置させることができる光抽出フィルム４９０上に配置されている図４に示した一実施形態において、光抽出フィルム４９０は、空洞２１５内に、横断面２７０に対して傾斜して位置させることができる。一実施形態において、光抽出フィルム４９０は、抽出素子４８０を支持する機能を果たす透明なフィルムであってよい。別の実施形態において、光抽出フィルム４９０は、ＯＬＦ ２５０と部分視準光源２６０との間にくさび形反射性空洞を形成するＥＳＲフィルムであってよい。
【００３０】
図５は、本開示の一態様による、相互に隣接する１対の照明要素５００の断面図を示している。この１対の照明要素５００は、各々が基底部５２０、５２０’、側部２３０、２３０’及びＯＬＦ ５５０、５５０’をそれぞれ有する第１の照明要素１００及び第２の照明要素１００’を含んでいる。側部２３０、２３０’は、図に示すように、基底部５２０、５２０’とそれぞれ一体的に形成することができる。別のところで述べるように、基底部５２０、５２０’及び側部２３０、２３０’の内面上にＥＳＲフィルムなどの反射フィルム３２５、３２５’を配置することができる。別のところで述べるように、それぞれ接着剤２３９，２３９’を使用して、側部２３０、２３０’にＯＬＦ ５５０，５５０’を取り付けることができる。
【００３１】
図６は、本開示の一態様によるライトボックス６００の断面図を示している。図６において、照明要素１００は、エンクロージャー６２０及び透明なプレート６１０によって形成された中空空洞６１５内に定置されている。透明なプレート６１０は、広告のサインなどの情報を伝える図形を配置することのできる出力面６３０を含んでいる。エンクロージャー６２０及び透明なプレート６１０は、市販のライトボックスから蛍光灯などのような従来の光源を取り除いた構成要素であってよい。
【実施例】
【００３２】
ＶＨＢテープを使用して相互に固定したアルミニウム製シートで、図１〜３に示した設計に類似したいくつかの試験用照明要素を製作した。照明要素の全ての内面（出力領域を除いて）をＥＳＲフィルムで被覆した。試験用照明要素は、出力領域の幅「Ｗ」１２インチ（３０．４８ｃｍ）及び長さ「Ｌ」２２インチ（５５．９ｃｍ）を有していた。異なるアスペクト比（Ｌ／Ｄ）を評価するために、奥行「Ｄ」を表１に示すように変化させた。
【００３３】
光源は、３５０ｍＡの電流で駆動され、７ｍｍ×５０ｍｍの設置面積を有するＣｉｔｉｚｅｎ製ＣＬ−Ｌ１０２−Ｃ７ＮのＬＥＤアレイであった。光源は、視準光学素子の基底部に定置された。視準光学素子は、図２に示すように、約１．０８インチ（２．７４ｃｍ）の奥行（即ち横断面に対して平行）及び約０．８８インチ（２．２３ｃｍ）の開口部（即ち横断面に対して垂直）を有するくさび形であった。この部分視準光源は、横断面に対してθ＝２０度以内の角度の視準範囲をもたらした。試験用照明要素の幅「Ｗ」にわたって４つの部分視準光源を定置した。
【００３４】
３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＶｉｋｕｉｔｉ（商標）ＯＬＦの平坦な外面の上に白色の光抽出ドットの階調配列を印刷することによって印刷ＯＬＦ（ＰＯＬＦ）を作製した。表２に示すように、光源（位置＝０）から測定した距離と共にドットの面密度を変化させた。図２及び３に示すように、ＶＨＢテープを使用して出力領域の上にＰＯＬＦを固定した。ＰＯＬＦは、図３に示すように、Ｖ字溝が中空空洞の内側にあるように配向した（「下向きプリズム」として識別）。比較のために、拡散器のみを有する従来の照明要素、並びにＰＯＬＦのＶ字溝が中空空洞の外側にあるように配向した（「上向きプリズム」として識別）照明要素の結果もまた測定した。
【００３５】
試作品の出力領域から約１．５ｍ離して定置されたＰｒｏｍｅｔｒｉｃ Ｃａｍｅｒａ（Ｒａｄｉａｎｔ Ｉｍａｇｉｎｇ ＰＭ Ｓｅｒｉｅｓ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｃｏｌｏｒｉｍｅｔｅｒ ＰＭ−９９１３Ｅ−１）を使用して、出力領域から出る光の輝度及び均一性を測定した。いくつかの照明要素の奥行（Ｄ）及び出力領域のフィルムについて、輝度（カンデラ／ｍ２）及び均一性（最低輝度／最高輝度）の測定値を下記の表１に記載する。データは、光注入縁部及び反対側の縁部のデータの約１０％を削除することによってエッジ効果を除外した。
【００３６】
【表１】
【００３７】
【表２】
【００３８】
この照明要素は、看板市場において、蛍光灯に取って代わる薄型で、軽量で、均一で、明るく、エネルギー効率がよく、環境に優しい照明システムの必要性を満たすために使用することができる。また、これにより、サイン製造者が、３Ｍ製光管理フィルムなどの光管理フィルムをどのように配置し、支持するかを理解するために難渋する代わりに、フィルムをプラグアンドプレイ・モードで使用することが可能となる。その輝度、均一性、エネルギー効率、寸法形状及び重量を考慮すれば、これはサインボックス業界にとって優れた照明ソリューションであり得る。
【００３９】
指示がない限り、本明細書及び請求項で使用される特性となる大きさ、量、及び物理特性を示す全ての数字は、「約」と言う用語によって修飾されることを理解されたい。それ故に、別の指示がない限りは、本明細書及び添付の請求項に説明される数字のパラメータは近似値であり、本明細書に開示された教示を使用して当業者が獲得しようとする所望の特性に応じて変化し得る。
【００４０】
本願で引用した全ての参照文献及び刊行物は、本開示と完全には矛盾することのない程度まで、その全てが引用によって本開示に明白に組み込まれる。本明細書において特定の実施形態が例示及び説明されてきたが、多様な代替及び／又は同等の実施が、本開示の範囲から逸脱することなく、図示され説明された特定の実施形態と置き換えられ得ることは、当業者には理解されるであろう。本出願は、本明細書で説明された特定の実施形態のいかなる翻案又は変形をも包含すべく意図されている。したがって、本開示が「特許請求の範囲」及びその同等物によってのみ限定されることを、意図するものである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基底部、出力領域、及び前記基底部を前記出力領域に接続する側部を備える中空エンクロージャーであって、前記基底部及び前記側部の各々は、前記中空エンクロージャーの内部に反射面を有する、中空エンクロージャーと、
前記基底部の縁部に隣接して配置され、前記中空エンクロージャー内に、前記基底部と平行な横断面に対して４０度の角度内で光を注入できる、部分視準光源と、
前記基底部に面し、前記縁部に垂直な方向に延在する複数の平行なＶ字溝を備える、前記出力領域に隣接する光学照明フィルム（ＯＬＦ）と、
前記ＯＬＦに近接して配置された複数の光抽出素子と、
を備える、照明要素。
【請求項２】
前記反射面が、高分子多層干渉反射器を備える、請求項１に記載の照明要素。
【請求項３】
前記部分視準光源が、少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ）を備える、請求項１に記載の照明要素。
【請求項４】
前記少なくとも１つのＬＥＤが、視準光学素子を更に備える、請求項３に記載の照明要素。
【請求項５】
前記ＯＬＦが、７０度〜１１０度の夾角を有するＶ字溝を備える、請求項１に記載の照明要素。
【請求項６】
前記ＯＬＦが、８５度〜９５度の夾角を有するＶ字溝を備える、請求項１に記載の照明要素。
【請求項７】
前記複数の光抽出素子が、前記中空エンクロージャー内に配置される、請求項１に記載の照明要素。
【請求項８】
前記複数の光抽出素子が、前記ＯＬＦに隣接して前記Ｖ字溝の反対側に配置される、請求項１に記載の照明要素。
【請求項９】
前記複数の光抽出素子が、階調光抽出フィルムを備える、請求項１に記載の照明要素。
【請求項１０】
前記部分視準光源から前記中空エンクロージャー内に注入された光が、前記出力領域全面にわたって２０％未満で変化する輝度で、前記出力領域を通って前記中空エンクロージャーから出る、請求項１に記載の照明要素。
【請求項１１】
前記部分視準光源が、前記基底部に平行な横断面に対して３０度の角度以内で光を注入することができる、請求項１に記載の照明要素。
【請求項１２】
前記部分視準光源が、前記基底部に平行な横断面に対して２０度の角度以内で光を注入することができる、請求項１に記載の照明要素。
【請求項１３】
前記基底部の第２の縁部に隣接して配置された第２の部分視準光源を更に備え、該第２の部分視準光源が、前記中空エンクロージャー内に、前記基底部に平行な横断面に対して４０度の角度以内で、かつ前記部分視準光源の方向に光を注入することができる、請求項１に記載の照明要素。
【請求項１４】
第１の出力領域、第２の出力領域、及び前記第１の出力領域と前記第２の出力領域とを接続する側部を備える中空エンクロージャーであって、前記側部が、前記中空エンクロージャーの内部に反射面を有する、中空エンクロージャーと、
前記第２の出力領域の縁部に隣接して配置され、前記中空エンクロージャー内に、前記第２の出力領域に平行な横断面に対して４０度の角度内で光を注入できる、部分視準光源と、
前記第２の出力領域に面し、前記縁部に垂直な方向に延在する複数の平行なＶ字溝を備える、前記第１の出力領域に隣接する第１の光学照明フィルム（ＯＬＦ）と、
前記第１のＯＬＦに面し、前記縁部に垂直な方向に延在する複数の平行なＶ字溝を備える、前記第２の出力領域に隣接する第２のＯＬＦと、
前記第１のＯＬＦに近接して配置された複数の光抽出素子と、
を備える、照明要素。
【請求項１５】
前記反射面が、高分子多層干渉反射器を備える、請求項１４に記載の照明要素。
【請求項１６】
前記部分視準光源が、少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ）を備える、請求項１４に記載の照明要素。
【請求項１７】
前記少なくとも１つのＬＥＤが、視準光学素子を更に備える、請求項１６に記載の照明要素。
【請求項１８】
前記ＯＬＦが、７０度〜１１０度の夾角を有するＶ字溝を備える、請求項１４に記載の照明要素。
【請求項１９】
前記ＯＬＦが、８５度〜９５度の夾角を有するＶ字溝を備える、請求項１４に記載の照明要素。
【請求項２０】
前記複数の光抽出素子が、前記中空エンクロージャー内に配置される、請求項１４に記載の照明要素。
【請求項２１】
前記複数の光抽出素子が、前記第１のＯＬＦに隣接して前記Ｖ字溝の反対側に配置される、請求項１４に記載の照明要素。
【請求項２２】
前記第２のＯＬＦに隣接して前記Ｖ字溝の反対側に配置された第２の複数の光抽出素子を更に備える、請求項２１に記載の照明要素。
【請求項２３】
前記複数の光抽出素子が、第１の階調光抽出フィルムを備える、請求項１４に記載の照明要素。
【請求項２４】
前記第２の複数の光抽出素子が、第２の階調光抽出フィルムを備える、請求項２２に記載の照明要素。
【請求項２５】
前記部分視準光源から前記中空エンクロージャー内に注入される光が、前記第１の出力領域の表面全面にわたって２０％未満で変化する輝度で、前記第１の出力領域を通って前記中空エンクロージャーを出、また、前記第２の出力領域の表面全面にわたって２０％未満で変化する輝度で前記第２の出力領域を通って出る、請求項１４に記載の照明要素。
【請求項２６】
前記部分視準光源が、前記第２の出力領域に平行な横断面に対して３０度の角度以内で光を注入することができる、請求項１４に記載の照明要素。
【請求項２７】
前記部分視準光源が、前記第２の出力領域に平行な横断面に対して２０度の角度以内で光を注入することができる、請求項１４に記載の照明要素。
【請求項２８】
前記第２の出力領域の第２の縁部に隣接して配置された第２の部分視準光源を更に備え、該第２の部分視準光源が、前記中空エンクロージャー内に、前記第２の出力領域に平行な横断面に対して４０度の角度以内で、かつ前記部分視準光源の方向に光を注入することができる、請求項１４に記載の照明要素。
【請求項２９】
請求項１又は請求項１４の照明要素を備える、照明器具。
【請求項３０】
請求項１又は請求項１４の照明要素を備える、グラフィックディスプレイ。
【請求項３１】
請求項１又は請求項１４の照明要素を備える、ライトボックス。
【請求項１】
基底部、出力領域、及び前記基底部を前記出力領域に接続する側部を備える中空エンクロージャーであって、前記基底部及び前記側部の各々は、前記中空エンクロージャーの内部に反射面を有する、中空エンクロージャーと、
前記基底部の縁部に隣接して配置され、前記中空エンクロージャー内に、前記基底部と平行な横断面に対して４０度の角度内で光を注入できる、部分視準光源と、
前記基底部に面し、前記縁部に垂直な方向に延在する複数の平行なＶ字溝を備える、前記出力領域に隣接する光学照明フィルム（ＯＬＦ）と、
前記ＯＬＦに近接して配置された複数の光抽出素子と、
を備える、照明要素。
【請求項２】
前記反射面が、高分子多層干渉反射器を備える、請求項１に記載の照明要素。
【請求項３】
前記部分視準光源が、少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ）を備える、請求項１に記載の照明要素。
【請求項４】
前記少なくとも１つのＬＥＤが、視準光学素子を更に備える、請求項３に記載の照明要素。
【請求項５】
前記ＯＬＦが、７０度〜１１０度の夾角を有するＶ字溝を備える、請求項１に記載の照明要素。
【請求項６】
前記ＯＬＦが、８５度〜９５度の夾角を有するＶ字溝を備える、請求項１に記載の照明要素。
【請求項７】
前記複数の光抽出素子が、前記中空エンクロージャー内に配置される、請求項１に記載の照明要素。
【請求項８】
前記複数の光抽出素子が、前記ＯＬＦに隣接して前記Ｖ字溝の反対側に配置される、請求項１に記載の照明要素。
【請求項９】
前記複数の光抽出素子が、階調光抽出フィルムを備える、請求項１に記載の照明要素。
【請求項１０】
前記部分視準光源から前記中空エンクロージャー内に注入された光が、前記出力領域全面にわたって２０％未満で変化する輝度で、前記出力領域を通って前記中空エンクロージャーから出る、請求項１に記載の照明要素。
【請求項１１】
前記部分視準光源が、前記基底部に平行な横断面に対して３０度の角度以内で光を注入することができる、請求項１に記載の照明要素。
【請求項１２】
前記部分視準光源が、前記基底部に平行な横断面に対して２０度の角度以内で光を注入することができる、請求項１に記載の照明要素。
【請求項１３】
前記基底部の第２の縁部に隣接して配置された第２の部分視準光源を更に備え、該第２の部分視準光源が、前記中空エンクロージャー内に、前記基底部に平行な横断面に対して４０度の角度以内で、かつ前記部分視準光源の方向に光を注入することができる、請求項１に記載の照明要素。
【請求項１４】
第１の出力領域、第２の出力領域、及び前記第１の出力領域と前記第２の出力領域とを接続する側部を備える中空エンクロージャーであって、前記側部が、前記中空エンクロージャーの内部に反射面を有する、中空エンクロージャーと、
前記第２の出力領域の縁部に隣接して配置され、前記中空エンクロージャー内に、前記第２の出力領域に平行な横断面に対して４０度の角度内で光を注入できる、部分視準光源と、
前記第２の出力領域に面し、前記縁部に垂直な方向に延在する複数の平行なＶ字溝を備える、前記第１の出力領域に隣接する第１の光学照明フィルム（ＯＬＦ）と、
前記第１のＯＬＦに面し、前記縁部に垂直な方向に延在する複数の平行なＶ字溝を備える、前記第２の出力領域に隣接する第２のＯＬＦと、
前記第１のＯＬＦに近接して配置された複数の光抽出素子と、
を備える、照明要素。
【請求項１５】
前記反射面が、高分子多層干渉反射器を備える、請求項１４に記載の照明要素。
【請求項１６】
前記部分視準光源が、少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ）を備える、請求項１４に記載の照明要素。
【請求項１７】
前記少なくとも１つのＬＥＤが、視準光学素子を更に備える、請求項１６に記載の照明要素。
【請求項１８】
前記ＯＬＦが、７０度〜１１０度の夾角を有するＶ字溝を備える、請求項１４に記載の照明要素。
【請求項１９】
前記ＯＬＦが、８５度〜９５度の夾角を有するＶ字溝を備える、請求項１４に記載の照明要素。
【請求項２０】
前記複数の光抽出素子が、前記中空エンクロージャー内に配置される、請求項１４に記載の照明要素。
【請求項２１】
前記複数の光抽出素子が、前記第１のＯＬＦに隣接して前記Ｖ字溝の反対側に配置される、請求項１４に記載の照明要素。
【請求項２２】
前記第２のＯＬＦに隣接して前記Ｖ字溝の反対側に配置された第２の複数の光抽出素子を更に備える、請求項２１に記載の照明要素。
【請求項２３】
前記複数の光抽出素子が、第１の階調光抽出フィルムを備える、請求項１４に記載の照明要素。
【請求項２４】
前記第２の複数の光抽出素子が、第２の階調光抽出フィルムを備える、請求項２２に記載の照明要素。
【請求項２５】
前記部分視準光源から前記中空エンクロージャー内に注入される光が、前記第１の出力領域の表面全面にわたって２０％未満で変化する輝度で、前記第１の出力領域を通って前記中空エンクロージャーを出、また、前記第２の出力領域の表面全面にわたって２０％未満で変化する輝度で前記第２の出力領域を通って出る、請求項１４に記載の照明要素。
【請求項２６】
前記部分視準光源が、前記第２の出力領域に平行な横断面に対して３０度の角度以内で光を注入することができる、請求項１４に記載の照明要素。
【請求項２７】
前記部分視準光源が、前記第２の出力領域に平行な横断面に対して２０度の角度以内で光を注入することができる、請求項１４に記載の照明要素。
【請求項２８】
前記第２の出力領域の第２の縁部に隣接して配置された第２の部分視準光源を更に備え、該第２の部分視準光源が、前記中空エンクロージャー内に、前記第２の出力領域に平行な横断面に対して４０度の角度以内で、かつ前記部分視準光源の方向に光を注入することができる、請求項１４に記載の照明要素。
【請求項２９】
請求項１又は請求項１４の照明要素を備える、照明器具。
【請求項３０】
請求項１又は請求項１４の照明要素を備える、グラフィックディスプレイ。
【請求項３１】
請求項１又は請求項１４の照明要素を備える、ライトボックス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公表番号】特表２０１２−５１５４２５（Ｐ２０１２−５１５４２５Ａ）
【公表日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５４６２７７（Ｐ２０１１−５４６２７７）
【出願日】平成２２年１月６日（２０１０．１．６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０２０１７８
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０８３０７４
【国際公開日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【出願人】（５０５００５０４９）スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (2,080)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月６日（２０１０．１．６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０２０１７８
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０８３０７４
【国際公開日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【出願人】（５０５００５０４９）スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (2,080)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]