发光面体结构体.pdf

本发明涉及一种光面体结构，其特征在于：具有放射紫外线或近紫外线的LED(发光二极管)光源以及配置在其前面侧的面体，面体是将透光性无机物粒子、和荧光体和蓄光体中的1种以上一起分散含于其中的透光性树脂成型体。

1、  一种发光面体结构体，其特征在于：具有放射紫外线或近紫外线的LED(发光二极管)光源和配置在其前面侧的面体，该面体是分散含有荧光体和蓄光体中的1种或更多种以及透光性无机物粒子的透光性树脂成型体。

2、  如权利要求1的发光面体结构体，其特征在于：在由透光性树脂成型体构成的面体中，含有小于等于30wt％的荧光体和蓄光体中的1种或更多种。

3、  如权利要求1或2的发光面体结构体，其特征在于：在由透光性树脂成型体构成的面体中，含有大于等于10wt％的透光性无机物粒子。

4、  如权利要求1～3中任何一项的发光面体结构体，其特征在于：在面体的树脂成型体中含有着色颜料。

5、  如权利要求1到4中任何一项的发光面体结构体，其特征在于：在面体的树脂成型体中含有的透光性无机物粒子是由大小在180微米～9.5毫米的细粒成分以及小于180微米的微粒成分构成的。

6、  如权利要求5的发光面体结构体，其特征在于：细粒成分的重量(W1)和微粒成分的重量(W2)的比在W1/W2＝1/5～8/1的范围内。

7、  如权利要求1～6任何一项的发光面体结构体，其特征在于：在LED光源的背后以及侧部的至少一个位置具有反射板部。

8、  如权利要求1～7任何一项的发光面体结构体，其特征在于：LED光源整体埋设于面体中。

9、  如权利要求1～8任何一项的发光面体结构体，其特征在于：埋设有LED光源的透光性树脂成型体与透光性树脂成型体面体的背面对接配置。

10、  如权利要求1～9任何一项的发光面体结构体，其特征在于：距离面体表面的前后厚度为小于等于50毫米。

11、  如权利要求1～10任何一项的发光面体结构体，其特征在于：LED光源是光扩散型紫外线LED。

发光面体结构体
技术领域
本申请发明涉及一种发光面体结构体。更详细的说，本申请发明涉及一种利用发出紫外线的光源的内照式发光面体结构体，涉及一种从外部不会在视觉上看到光源的存在，可以高效地进行面发光，而且在光源照射停止时也可以发光的薄型新型发光面体结构体。
背景技术
迄今已知有：在利用发出紫外线的荧光灯(黑光灯)进行的紫外线照射下，用树脂和玻璃等透明体内含有的发光体或蓄光体来实施面发光的发光面体结构，其被应用作为各种标记牌、广告板和导向板等。
过去这些利用黑光灯照射的发光面体结构几乎都是采用外照式，也就是在向荧光体或蓄光体照射紫外线的黑光灯的配置侧实施发光的方式。但是，在该外照式结构的情况下，作为光源的黑光灯的存在可以视觉上看到，另外，由于该黑光灯配置上存在制约，故发光面体的应用受到了很大的限制。
根据这样的情况，近年来对将光源配置在与发光照明侧相反的位置上，也就是配置在发光面体的后方的内照式的技术方案进行了研究，目前为止也提出了各种技术方案。例如，提出了在透明性合成树脂中含有荧光染料，用UV灯(黑光灯)照射紫外线的内照式的视线引导标(文献1)等方案。
在该内照式的情况下，例如如图4所示，由于通常采用外径在16毫米以上的荧光管(1)(黑光灯)，故即使在设置了反射板(2)的情况下，为了使发光面体(3)进行均匀的面发光则需要一定的距离，所以最少其总厚度(L)也要在100毫米以上。因此，无论如何也只能形成具有一定厚度的发光面体结构。另外，在内照式的情况下，由于发光面体作为母体材料是透明性的，故从外部就会看到存在于发光面体背后的黑光灯，造成设计性差。由于这样的理由，对于采用黑光灯的内照式发光面体结构来说，其应用中存在结构方面的很大制约。
因此，为了制成更薄型、小型化的结构，还提出了利用发光二极管作为光源的技术方案。例如提出了用将荧光体分散在有机硅树脂中的发光面体和发光二极管构成发光装置的技术方案(文献2)；和以GaN系半导体激光器作为光源，利用紫外线使得在树脂和玻璃中分散有荧光体的发光面体发光的内照式结构的技术方案(文献3)。
确切地说，在使用这样的发光二极管的情况下，与黑光灯相比由于采用了更小型光源，故可以实现薄型面发光体结构。然而，另一方面来说，由于发光二极管具有很强的发光定向性，对于少数光源与所谓面发光相比，只能形成发光体面积小、点发光性强的结构，故存在难以实现更大面积的发光面体的问题。而且，到现在为止所提出的采用发光二极管光源的发光面体结构中，由于都是采用树脂和玻璃这样透明性的母体材料构成的发光面体，所以作为光源的发光二极管的存在能够从外部透视观察到的问题仍然未得到解决。
因此，本申请发明就是要解决上述问题，其目的在于提供一种利用发出紫外线的光源的内照式发光面体结构体，提供可以以更大面积的发光面体进行高效率发光，且光源的存在不会从外部透视观察到的更薄型的新发光面体结构体。
文献
1：特开2001-26914号公报
2：特开2000-208818号公报
3：特开2000-174346号公报
发明内容
本申请发明作为解决上述问题的技术方案，第1提供一种发光面体结构体，其特征在于：具有放射紫外线或近紫外线的LED(发光二极管)光源以及配置在其前面侧的面体，该面体是将透光性无机物粒子以及、荧光体和蓄光体中的1种以上一起分散含于其中的透光性树脂成型体。
第2提供一种发光面体结构体，其特征在于：在由透光性树脂成型体构成的面体中，含有30wt％以下的荧光体和蓄光体中的1种以上；第3提供一种发光面体结构体，其特征在于：在由透光性树脂成型体构成的面体中，含有10wt％以上的透光性无机物粒子；第4提供一种发光面体结构体，其特征在于：在面体的树脂成型体中含有着色颜料；第5提供一种发光面体结构体，其特征在于：在面体的树脂成型体中所含有的透光性无机物粒子是由大小为180微米～9.5毫米地细粒成分和小于180微米的微粒成分构成的；第6提供一种发光面体结构体，其特征在于：细粒成分的重量(W1)和微粒成分的重量(W2)的比在W1/W2＝1/5～8/1的范围内。
另外，本申请发明第7提供一种发光面体结构体，其特征在于：在LED光源的背后和侧部的至少任一个上具有反射板部；第8提供一种发光面体结构体，其特征在于：LED光源整体埋设于面体中；第9提供一种发光面体结构体，其特征在于：埋设有LED光源的透光性树脂成型体与透光性树脂成型体面体的背面对接配置；第10提供一种发光面体结构体，其特征在于：面体表面的前后厚度为50毫米以下；第11提供一种发光面体结构体，其特征在于：LED光源是光扩散型紫外线LED。
在如上所述的本申请发明中，由于以发出紫外线或者近紫外线的LED(发光二极管)作为光源，且发光面体是分散含有透光性无机物粒子、透光性树脂、荧光体和蓄光体中的一种以上的成型体，故通过该透光性无机物粒子的光扩射(散射)作用，即使配置少量上述LED也能够高效率地实施大面积的面发光。而且，作为本申请发明的显著效果，实现了从外部通过透视不能看到光源LED的存在的显著效果。
而且，在含有蓄光体的情况下，即使在LED停止紫外线照射的情况下也可以进行面发光。
附图说明
图1是表示本申请发明的发光面体结构体的实施形态的侧断面图。
图2是表示LED光源的锯齿配置的侧面图(a)和平面配置图(b)。
图3是表示本申请发明的发光面体结构体的其他实施形态的侧断面图。
图4是表示现有技术中使用了黑光灯的内照式发光面体结构的侧断面图。
图中的附图标记如下所示。
1荧光管(黑光灯)
2反射面
3发光面体
11 LED
12反射板
13发光面体
14树脂成型体
具体实施方式
本申请发明是具有上述特征的技术方案，下面对其实施方式进行说明。
首先，对本申请发明特有的发光面体的结构进行说明，对于该发光面体成型体中含有的荧光体，可以是无机化合物或者有机化合物，作为无机化合物可以列举在铝、钙、钡、镁、锌、镉、锶等金属的氧化物和硫化物等中添加重金属和铕等稀土类氧化物等作为活性化剂构成的荧光体。另外，作为有机化合物采用所谓荧光染料。可以列举荧光素、若丹明、曙红、ピラミジン、萘二甲酰亚胺、二萘嵌苯等等。
可以将这些荧光体的1种以上进行混合来使用。
另外，作为蓄光体可以采用在与上述相同的金属氧化物，例如铝酸锶等中添加作为活性化剂的重金属、铕等稀土类氧化物等构成的物质。
作为荧光体以及蓄光体采用无机化合物的情况下，其粒子直径一般小于180微米(JIS标准，下同)，优选小于150微米。
荧光体和蓄光体根据发光面体的目的、用途，可以分别将其1种以上进行混合来进行配合。
另外，作为构成发光面体的基体材料的透光性树脂，例如通常从聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等的甲基丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂、丙烯酸树脂、苯乙烯树脂、有机硅树脂、聚酯树脂等各种材料中，根据发光面体的目的、用途，考虑耐光性、耐水性、耐热性、强度、耐磨性、成型性、透光性等特性进行选择。
而且，对于发光面体中含有的透光性无机物粒子，可以是石英系天然石的粉碎物和玻璃粉、氢氧化铝等各种材料。它们可以具有特定的色调。
这些透光性无机物粒子优选由其粒径为180微米～9.5毫米的细粒成分与小于180微米的微粒成分构成。设定这样的粒径不同的组，在提高发光面体的强度且使得光扩散(散射)效果更大的方面有效。
对于小于180微米的微粒成分，在用无机化合物粒子形成荧光体和蓄光体的情况下，也可以部分或全部使用这些粒子。
细粒成分(W1)和微粒成分(W2)的比率优选是重量比W1/W2＝1/5～8/1。
本申请发明的发光面体，作为以上的组成，重量比在
荧光体、蓄光体(A)
透光性无机物粒子(W＝W1+W2)(B)
树脂(C)
的组成中通常优选
A：30wt％以下
B：10wt％以上
C：7～60wt％
更优选荧光体和蓄光体的至少1种(A)在0.1～30wt％，透光性无机物粒子(B)在10～92.9wt％的范围内。在使树脂(C)的比例减小的情况下，增强了作为天然石风格的人造石材料的特征。
而且，对于本申请发明的发光面体，除了上述透光性无机物粒子之外，作为其部分配合成分，可以采用来自橄榄石、长石、辉石、云母等矿物和花岗岩、变质岩等天然石，陶瓷器、玻璃、金属等的合适的无机物粒子。
对于微粒成分也是同样的。可以列举出天然或者人造的各种微粒成分。例如碳酸钙、水、氧化铝等是容易得到的配合成分。
另外，除了该微粒成分之外还可以添加配合用于调整色调的二氧化锰、二氧化钛、硅酸锆、氧化铁等各种无机颜料成分和用于给予阻燃性的三氧化锑、硼化合物、溴化合物等成分。
为了调整色调，可以在树脂成分中配合偶氮系、酞菁系等有机颜料和染料。
本申请发明的发光面体只要作为面发光体发挥功能并适合应用，可以具有平板状、圆筒状、或者曲面状、波状等各种形态。用于其的成型可以按照各种形态来实施，在板状体、圆筒体等各种形状下，用注塑成型、压缩成型等实施。
例如在压缩成型中，是将荧光体或蓄光体、无机物粒子以及树脂成分按照在预先成型完成之后的组成中需要量进行混合，再将混炼的材料(混合材料)投入水平型模的下模具中，合上上模具，并以30～1000N/cm²的面压对其进行挤压，由此进行压缩成型。而且在该成型中，在压缩时，在大约90～140℃的温度下加热5～20分钟左右。
另外，在该加热同时进行的压缩成型中，在给压力的同时还对模具施加振动，由此能够优化模具内上述混合材料的流动性。
这样的压缩成型方法发挥了作为平板成型品那样比较简单形状的成型法的量产效果，另外由于基本不存在材料损耗故更加经济。
而且，该发明中，还可以在成型之后的成型体表面实施加工，让无机物粒子中上述细粒成分在表面部分上露出。
作为用于此的方法，首先采用了树脂成分的选择除去法。也就是说，例如从成型模具中脱模之后，在成型品表面上通过喷射高压水来进行表面加工的方法是有效的。
虽然由于该加工因厚度、与喷嘴的距离、加工形态等各种条件而异，没有特别限定，但是通常在2～20cm厚度的情况下，可以从2～10cm左右的喷嘴高度，喷射500～8000N/cm²程度的水压。该压力与以自然石为对象的情况相比，是属于较低的水压条件。
也就是说，由于树脂成分的存在，使得以更容易，更高品位的方式进行加工成为可能。
对于用于喷出高压水的喷嘴及其系统并没有特别的限定。可以采用各种装置。
通过该表面加工，用喷水器来实现平坦化或者粗糙面化，可以制造具有一定深度质感的人造石。
由于树脂成分的存在，表面不会产生白浊，另外与使用化学药品进行蚀刻的方法相比，废液的处理也变得容易。
当然，根据需要，对表面部用有机溶剂进行处理，还可以软化或融熔树脂成分从而部分去除。
作为该情况下的有机溶剂，可以根据所使用的树脂成分进行选择，可以例举例如氯化乙烯、二氯甲烷、氯仿等卤化烃，无水醋酸、醋酸乙酯、醋酸丁酯等羧酸和其酯化合物，或者丙酮、四氢呋喃、DMF、DMSO等。
通过将成型体在这些有机溶剂中浸渍，或者用这些有机溶剂喷射或者流下，将软化或者熔融的树脂成分从表面部分除去，由此可以形成表面凹凸。
或者另外还可以通过钢丝刷、切削设备等将硬度低的树脂成分从表面部分刮去，形成凹凸。
用上述的各种方法实施粗糙面化、表面加工之后，如上所述通过对表面进行研磨，部分撕裂表面微粒成分的覆盖层，该覆盖层和细粒成分的粒子作为剖面在制品的表面部分露出。如此实现具有独特深度和色泽的表面质感。这也是源于光的独特反射现象。
用于表面研磨的方法没有特别的限定，可以使用研石、研磨布、研磨带等工具，或者还可以使用抛光研磨剂、研磨化合物等研磨剂实施。
作为研磨材料可以适当地使用以研磨作用为主的钻石、炭化硼、刚玉、氧化铝、氧化锆，以琢磨作用为主的板状硅藻土、白云石、氧化铝、氧化铬、氧化铈等。
当然，在实施了这样的研磨之后，还可以对表面部分进行进一步粗糙面化，形成凹凸。
另外，在本申请发明的发光面体中，还可以将如上述那样的面体进行多个层叠，而且还可以和透光性树脂板、玻璃板等层叠。另外，对于上述那样的发光面体，其厚度虽然一般优选在40毫米以下，但是实际上优选30毫米以下，进一步优选在1～10毫米左右。如果具有过厚的厚度，从紫外线的透射产生的发光变弱，成本上升等方面来看并不优选。
对于发出紫外线或近紫外线的LED(发光二极管)可以考虑各种设备，例如，GaN半导体激光器和紫外线扩散型LED等就非常合适。
而且，本申请发明的发光面体结构体中，举例示出的一个优选实施形态是在LED光源背后以及侧部的至少任意一个上具有反射板部。该结构中，例如如图1所示，基本具备作为光源的上述LED(发光二极管)(11)和发光面体(13)，可以成为实际上具备反射板(12)的结构。在具备反射板(12)的情况下，或者不具备的情况下的任何一个，从作为结构整体的发光面体(13)表面的前后厚度(L)都比过去更薄，例如在50毫米以下。
相对发光面体(13)的面积，上述LED(11)需要配置几个，可以主要考虑发光面体(13)的组成及其厚度、LED(11)的种类和发光-扩散特性、以及与发光面体(13)之间的距离(1)来考虑决定。例如，对于LED(11)的配置个数，例如如图2所示，在锯齿状排列、光扩散型LED的情况下，当使扩散角度(α)为100°时，通常如果假定1＝30mm，那么m＝60mm就能够得到均匀的发光。当1＜25mm时产生发光斑，当m＜50mm时也同样容易产生发光斑。
另外，在本申请发明中，作为该实施形态的一个还举例表示出如图3那样的结构。在该结构中，在分散含有透光性无机物粒子的透光性树脂成型体的发光面体(13)的背面侧上，对接配置有埋设有LED(11)光源的透光性树脂成型体(14)。该结构中通过透光性树脂成型体(14)，能够稳定地确保LED(11)的配置及其位置。当然，在该结构中也可以如图1的例子那样进一步设置反射板(12)。
对于埋设了LED(11)的透光性树脂成型体(14)，与构成发光面体(13)的上述那样的透光性树脂相同，或者也可以是与其类似等的各种物质。
因此下面示出实施例，对本申请发明进行进一步说明。当然，下面的例子并不对本发明进行限定。
实施例
实施例1
制备表1的组成那样的2种荧光发光面体(厚度3.0毫米)，使用扩散型紫外线LED(日亚化学(株)、NSHU：550：Φ5毫米、光输出700μW、扩散角度100°)作为LED光源，按照图2那样的锯齿状配置。该配置中，m＝60毫米、1＝30毫米。使用反射板，使总厚度L＝50毫米。从发光面体前面侧完全无法看到LED光源的存在。
另外，荧光红发光面体以及荧光蓝发光面体的任何一个都能够均匀地发光，视觉辨认性良好。
此时的辉度分别是红：7cd/m²，蓝：7cd/m²。
                           表1