CN100557297C - 发光板及发光器件 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是获得一种发光板，通过其具有高照度和稳定平坦照度分布的照射区域可以形成有长的照射距离，同时节省了功率。一种发光板100具有在其上设置的多个线性光源单元200，每个线性光源单元200包括：光发射器，具有在基底上线性安装的多个发光二极管；第一反射器，由抛物线表面构成，以对应于该多个发光二极管的方式在光发射器的光出射侧上设置这些抛物线表面，以及其发光面落在焦点位置中；以及第二反射器，具有一对平坦的板状反射表面，其设置为具有在其中间夹着的发光二极管，该第二反射器比第一反射器更远离光出射侧，并平行于发光二极管的阵列方向，将来自发光二极管的光朝向光出射侧反射，其中线性光源单元200环形地设置在模块板上。

Description

发光板及发光器件

技术领域

本申请涉及发光板及发光器件。

背景技术

迄今已知的光源使用各种类型的发光光源，例如荧光灯、白炽灯和聚光灯，但是由于其发的光包含紫外线，导致损坏所照明的物体，以及由于发光光源的热生成，其安装有很多限制。近年来，由于具有较少热生成和功率消耗的LED光源吸引了更多的注意力，以及已经提供具有高照度的白色LED，使用LED光源的通常照明设备的光源的数目增加。例如在专利文件1中公开了这种发光器件的例子。

同样，直至今日，在发光器件的情况下，为了获得期望的照明，将单个光源以预设的间隔设置在天花板等上。因此，在发光器件的安装位置执行先前确定每个光源的安装位置的操作。

专利文献1：JP-A-2000-021209

发明内容

本发明解决的问题

然而，如专利文件1所述，在使用LED作为其光源的发光器件中，在使得单个LED或多个LED以阵列形式的方式配置发光器件的情况下，在LED自身的宽的照度角度的情况下，发光器件的照射面积扩大，同时照度随着与光源的距离显著地降低，意味着发光器件不能满意地操作。在这种情况下，LED自身的发射的照度增加是足够的，但是这导致问题在于由于器件的尺寸和功耗的增加是不可避免的不利因素。因此，通过在LED的侧面(后侧等等)上设置的具有凹面的抛物线的反射板，可以使用该反射板来使得来自LED的光平行，并增加发光通量强度，但是没有被投射到反射板的光学分量当漫反射时继续到前向光学路径。由于此原因，反射板在照度分布上增加了整个光源的照度分布，但是整个光源仍然保持呈现出广的分布，并且不能够获得具有高照度和照明所需的平坦的照度分布的足够的照明区域。同样，即使在可以获得形成具有高照度和平坦照度分布的照明区域的光源的情况下，为了能够获得期望的照度，需要麻烦的定位操作来精确地确定每个光源的安装位置。在这种情况下，如果例如图14(a)所示，对齐而没有定位多种光源500，可以获得规定的照度，但是如图14(b)和(c)所示，整个辐射区域变为不均匀的照度区域503a、503b和503c的集合，导致照明质量的严重降低。

考虑到上述情形而构思本发明，以及本发明的第一个目标是获得一种发光板，通过其可以形成长的辐射距离的具有高照度和稳定的平坦照度分度的照明区域，同时节约功率。同样，本发明的第二个目标是获得一种发光器件，通过其具有高照度分布的照明区域可以容易地形成为可选宽度。

解决问题的装置

可以通过下面的结构来获得上述目标。

(1)具有设置在其上的多个线性光源单元的发光板，该线性光源单元每个包括：光发射器，具有在基底上线性安装的多个发光二极管；第一反射器，由在光发射器的光出射侧上，以对应于多个发光二极管的方式设置的抛物线的表面所形成，并且其发光面位于焦点位置；以及第二反射器，具有一对平坦的板状反射表面，设置为在其中间夹有发光二极管，比第一反射器更远离光出射侧，并平行于发光二极管的阵列方向，将来自发光二极管的光朝向光出射侧反射，其中线性光源单元环形地设置在模块板上。

在该发光板上，第一反射器将来自发光二极管的光朝向光出射侧反射，同时使得其基本上平行，并且第二反射器将来自发光二极管的、没有入射到第一反射器上的光朝向光出射侧反射，同时使得其基本上平行，由此节约功率并且还均衡具有高照度的照度分布。此外，通过单个线性光源获得的、具有高的照度和一致的照度分布的照射区域，可以在从照射区域的中心的所有方向上一致地延伸。此外，可以在延伸的照射区域的中心部分中形成使用来自全部线性光源单元的光照射的、具有更高照度和一致的照度分布的重叠照射区域。即，可以确保具有高照度和一致的照度分布的宽的重叠照射区域。

(2)根据(1)的发光板，其中沿着以多边形形成的模块板的每一侧设置线性光源单元。

在该发光板中，由于可以使用形成多边形的外围的每一侧，环形地设置线性光单元，光从一个模块板的每一侧发出，并且可以通过一个模块板形成一致的照射区域。

(3)根据(2)的发光板，其中该多边形是正方形。

在该发光板中，通过为正方形的多边形，从每一侧发出的光在从照射区域的中心的四个方向中延伸，并且此外，使用来自全部线性光源单元的光所照射的、具有更高照度和一致的照度分布的重叠区域可以形成为在延伸的中心部分中的正方形。

(4)如(3)的发光板，其中该多边形是三角形。

在该发光板中，通过为三角形的多边形，与正方形的情况相比，可以将线性光源单元的数目减少1，使得可以减小模块板的尺寸，同时在从照射区域的中心的三个方向上一致地延伸来自每一侧的发出的光。

(5)一种发光器件，其中以阵列形式连接和排列根据(1)至(4)的任何一个的多个发光板。

在该发光器件中，通过最小化连续排列的(连续的)每个具有在其上环形设置的多个线性光源单元的单元模块板，可以容易地将具有高照度和一致的照度分布的重叠照射区域形成为可选宽度。

根据本发明的发光板，由于线性光源单元配置为：光发射器，具有在其上线性安装的发光二极管；第一反射器，由抛物线表面所构成；以及第二反射器，具有排列为比第一反射器更远离发光面的平坦的板状反射表面，该第一反射器将来自发光二极管的光朝向光出射面反射，同时使得其基本平行，以及第二反射器将来自发光二极管的没有入射到第一反射器的光朝向光出射侧反射，同时使得其基本上平行，由此使得节省功率，并且具有高照度的照度分布均衡。此外，由于线性光源单元环形地设置在模块板上，通过单个线性的光源单元所获得的具有高照度和一致的照度分布的照射区域，可以在从照射区域的中心的所有方向中一致地延伸。此外，可以在延伸的照射区域的中心部分中形成使用来自全部线性光源单元的光照射的、具有更高照度和一致的照度分部的重叠照射区域。结果，可以形成具有高照度和稳定的平坦照度分布的、具有长的辐射距离的重叠照射区域，同时节省功率。

根据发光器件，由于通过排列每个设置有线性光源单元的最少单元板，以阵列形式连接并排列多个发光板，可以容易地将具有高照度和一致照度分布的重叠照射区域形成为可选宽度。

附图说明

[图1]外部视图，包括在中心的根据本发明的发光板的底视图，以及在左侧、右侧、顶和底的四个方向的其侧视图；

[图2]从上面观看的图1中所示的发光板的平面图；

[图3]图1中所示的线性光源单元的整体结构图；

[图4]线性光源单元的侧视图(a)和底视图(b)；

[图5]线性光源单元的分解透视图；

[图6]图4中所示线性光源单元的沿着线A-A的剖视图；

[图7]表示线性光源单元中的照射距离和照射区域之间的关系的原理图；

[图8]表示通过单个线性光源单元获得的照射区域的原理图；

[图9]表示通过发光板获得的照射区域的原理图；

[图10]表示通过发光板获得的照度分布的图；

[图11]表示在对角线方向上具有增加到其的更多线性光源单元的发光板的改进例子1的底面视图；

[图12]表示其中以三角形(a)和六边形(b)设置线性光源单元的改进例子2的底面视图；

[图13]表示其中作为发光器件，在图的平面的a方向上连接并形成的多个发光板的改进例子3的底面视图；以及

[图14]表示迄今为止已知的光源的布置和通过它们获得的照度分布的说明。

参考标号和符号的说明

1      模块板

17     LED(发光二极管)

19     接线板(基底)

21     光发射器

25     第一反射器

27     第二反射器

100    发光板

200    线性光源单元

300    发光器件

具体实施方式

下面，参照附图，将给出根据本发明的发光板和发光器件的优选实施例的具体说明。

图1是外部视图，包括在中间的根据本发明的发光板的底视图，以及在左、右、顶和底的四个方向上看到的其侧视图，以及图2是从上面看的图1所示的发光板的平面图(示出了图1的后侧的图)。

发光板100具有在模块板1上环形设置的多个(在本实施例中，4个)线性光源单元200，该线性光源单元200将随后描述，该模块板1由不透明树脂材料等所制成。当安装模块板1时，在其上设置线性光源单元200的该安装模块板1的表面用作下表面，以及与其相对的上表面被安装到顶板(ceiling)、传递装置等。外壳箱3安装到模块板1的上表面，覆盖将在下面描述的驱动单元11(参照图3)等。在模块板1的一个对角方向上的每一端钻孔图2中所示的穿通孔5和5，以及穿通孔5具有从模块板1的下表面到上表面穿过它们的相应线性光源单元200的引线33。穿过到上表面侧的引线33连接到外壳箱3中的驱动单元11。

沿着以多边形形成的模块板1的每一侧设置线性光源单元200。以这种方式，通过使用形成多边形外围的每一侧的环形设置的线性光源200，使得光从一个模块板1的每一侧发出，使得能够使用一个模块板1形成一致的照明区域。在该实施例中，模块板1是正方形。

接下来，将给出线性光源单元200的说明。

图3是图1所示的线性光源单元的整体结构图。

如图3所示，驱动单元11连接到线性光源单元200。使用光发射驱动功率来供应线性光源单元200的驱动单元11，可以使用例如全范围变压器。连接到商用功率源的驱动单元11将例如来自商用功率源的AC110V至220V、50Hz至60Hz的电功率转换为DC12V的驱动电压(例如，DC6V或DC24V的可选电压，或者交流电也是可以接受的)，并将其供应到线性光源单元200。

线性光源单元200配置为包括背板15、光发射器21，具有在作为基板的接线板19上线性布置的多个发光二极管(LED)17、以及反射镜构件23。背板15可拆卸地安装到反射镜构件23，布线板19夹在该背板15和反射镜构件23之间。

LED17每个包括蓝色发光二极管和磷光体，其将蓝色发光二极管发出的蓝色光转换成黄色光。以这种方式，在LED17中，当蓝色发光二极管发出的蓝色光被磷光体吸收时，磷光体展示出较短波长的黄色光，通过将黄色光与没有被吸收的蓝色光相混合，产生白色光作为出射光。LED17的出射光不限制于白色光。

图4示出线性光源单元的侧视图(a)和底视图(b)，以及图5是线性光源单元的分解图。

如图4(a)所示，线性光源单元200在背板15安装到反射镜构件23的情况下，具有高度H。在该实施例中，高度H主要在20mm的数量级上，导致与其中加热灯、荧光灯等用作光源的情况下相比，厚度上的显著减小。在高度H过小的情况下，削弱了反射镜构件23的偏斜(deflection)特性，同时，在该高度H过大的情况下，需要安装空间，阻止了线性光源单元200的位移自由的增加。由于此原因，期望高度H在15至30mm的数量级上，具体地，在20至23mm的数量级上。

如图4(b)所示，反射镜构件23整体地包括长的板状装配基板24(参照图5)、第一反射器25，由多个(在本实施例中，总共16个)抛物线的反射表面(抛物线镜)25a形成，每一个连接到装配基板24，并在中心位置具有开口，开口向光出射侧、以及第二反射器27，其设置为比第一反射器25更加远离光出射侧，形成具有平行于抛物线镜25a的阵列方向的平坦板状反射表面(平坦境)27a。使用在垂直于抛物线镜25a的阵列方向的方向中的一对平面镜27形成该第二反射镜27，在该阵列方向中的每一侧上的两端通过抛物线壁27b而连接，通过延伸第一反射器25的抛物线镜而形成该抛物线壁27b。反射镜构件23是通过注入模制而整体地模制的树脂模制，以及第一反射器25和第二反射表面27的至少光反射表面是通过铝蒸发等而涂布的镜面。同样，不限制于此，可以使用其他常例作为光反射表面。

如图5所示，背板15包括在垂直截面具有弯折(dogleg)形状的遮光板29、肋30，在遮光板29的内表面上支持布线板19的后侧、锁爪31，与反射镜构件23相啮合，安装在遮光板29的纵向方向上的多个(在本实施例中，5个)点上。锁爪31形成为一对上钩和下钩，如图所示，在垂直面上组合成直角U形。

布线板19例如是印刷布线板，以及在布线板19的纵向上的反射镜构件23上线性地安装对应于单个抛物线镜25a的多个(这里，16个)LED17。然后，引线33从布线板19的一端抽出，并连接到驱动单元11(参照图3)。由于布线板19是一侧安装模块，其为安全模块，在出现问题时容易找到问题，并且具有优异的可维护性。

反射镜构件23具有支架37，该支架37用于保护线性光源单元200，形成在形成为长平板的装配基板24的每一端上，并具有在装配基板24的垂直方向上设置的啮合部分39，使用该啮合部分39与背板15的锁爪31相啮合，如图1所示。反射镜构件23、布线板19和背板15以布线板19夹在反射镜构件23与背板之间的方式，通过啮合部分39的与背板15的锁爪31的卡锁啮合，可拆卸地安装在一起。

当反射镜构件23、布线板19和背板15安装在一起时，LED17的发光面位于第一反射器25的抛物线镜25a的焦点位置中。在这种情况下，即，与布线板19的表面相邻的表面离散地布置在反射镜构件23上，以及相邻表面形成为具有在其上LED17的发光面位于抛物线镜25a的焦点位置中的高度。同样，当布线板19覆盖在反射镜构件23中形成的板外壳位置中时，以肋30朝向相邻表面按压布线板19的方式设置背板15的肋30的高度。

因此，仅仅通过将反射镜构件23、布线板19和背板15安装在一起，抛物线镜25a的焦点位置和LED17的发光面容易并且高精度地吻合。通过这种结构，可以使安装容易，而不必使用扣紧装置例如螺丝，减少了部件的数目，并简化组装和调节的步骤，提高产量。

接下来，将相对于线性光源单元200，给出迄今所描述的结构的光学特性。

图6是图4所示的线性光源单元的截面图，沿着其线A-A所取。

线性光源单元200的反射镜构件23具有连续形成的第一反射器25和第二反射器27，以及第一反射器25的近端设有开口41，用于将LED17的发光面设置在抛物线镜25a的焦点位置。第一反射器25的抛物线镜25a具有抛物线反射表面，LED17的发光面作为焦点位置，以及将来自LED17的光朝向发光面反射，同时使得光基本上平行。

同样，比第一反射器25更加远离光出射侧设置的第二反射器27，包括平行于抛物线镜25a的阵列方向，即LED17的阵列方向设置的板状平面镜27a。然后，第二反射器27接收来自LED17的还没有投射到第一反射器25的光，并且将其朝向光出射侧反射，同时使得其基本上平行。由于第一反射器25具有预设反射表面区域M1，以及第二反射器27具有与反射表面区域M1连续的预设反射表面区域M2，被第一和第二反射器25和27反射的光被转换成大光量的基本平行光，并且该基本平行光投射到照射物体上。

平面镜27a相对于LED17的光轴的倾斜角度设置为来自LED17的、没有被投射到第一反射器25上的光通量被转换成平行光的角度。在该实施例的情况下，倾斜角度被设置为相对于LED17的光轴的20°至27°的范围内。

这样，LED17具有宽的照度角度，例如120°，并且即使从发出的光中的横向出射光分量增加，由于它们被第一反射器25和第二反射器27捕获，贡献于光平行化的部分增大。通过这种装置，进一步加强照度分布平衡效应。

接下来，将给出由线性光源单元200所获得的照度区域的说明。

图7是说明线性光源单元中的照射距离和照射区域之间的关系的原理图。

在线性光源单元200中，当在包括从LED17直接投射的光分量和具有通过第一反射器25和第二反射器27所反射而到达的光分量的范围W中的光量与任何其他区域中的光量相比较时，它们之间的分界线清晰地出现。这是由于光在范围W中聚集，并且光通量转换为基本平行的光，以及发光在高的情形下。通过改变平面镜27a相对于LED17的光轴的开口角度θ，可以调整光学偏移。即，可以通过增加开口角度θ而加宽照明范围，并通过减小开口角度θ使光聚集在特定位置。在这种情况下，优选以单独地提供第一反射器和第二反射器而不是整体地配置的方式来配置，以及开口角度θ是可调节的。

图8是表示由单个的线性光源单元获得的照明区域的原理图。

在该实施例中，当开口角度θ设置为大约11°，并且线性光源单元200的特性设置为：

·LED的数量    16

·反射镜构件23的外侧尺寸

长23.8mm，宽264mm，高16.25mm时，

在照射距离H大约为5m的情况下，形成如图8所示的正方形照射区域，其每侧的长度L大约为1m。

图9是说明通过发光板获得的照射区域的原理图，以及图10是表示通过发光板获得的照度分布的图。

在装备有上述线性光源单元200的发光板100中，通过如图9所示的为正方形的模块板1的多边形形状，从照射区域SS的中心在四个方向上均匀地延伸来自每一侧的发出光。此外，来自所有线性光单元200的光投射到延伸的中心位置。这样，如图10所示的具有更高照度和均匀照度分布的重叠照射区域形成为正方形。

因此，根据发光板100，由于线性光源单元200配置为光发射器21具有线性排列的LED17、由抛物线镜25a形成的第一反射器25以及具有平坦板状平面镜27a的第二反射器设置在比第一反射器25更加远离光出射侧，第一反射器25将来自LED17的光朝向光出射侧反射，同时使得其基本上平行，以及第二反射器27将没有入射到第一反射器25的光朝向光出射侧反射，同时使得其基本上平行，由此使得获得功率节约以及具有高照度的照度分布均衡。

此外，由于线性光源单元200环形地设置在模块板1上，通过单个线性光源单元200所获得的具有高照度和均匀照度分布的照射区域可以在从照射区域Ss的中心43的所有方向上均匀地延伸。此外，使用来自全部线性光源单元200的光照射的、具有较高照度以及均匀照度分布的重叠照射区域Sh，可以形成在该延伸照射区域的中心部分。结果，可以在节约功率的同时，形成重叠照射区域Sh，该重叠照射区域Sh具有高的照度和稳定的平坦照度分布，具有长的照明距离H。

接下来，将给出发光板的各种改进例子的说明。

图11是表示具有在对角方向上增加的更多线性光源单元的发光板的改进例子1的底视图。

根据改进例子1的发光板100A具有在模块板1的每个对角方向上线性地设置的一对线性光源单元250和250。因此，在模块板1上一共设置了8个线性光源单元200。

根据改进例子1的发光板100A，由于发光板的全部光量可以增加一总量，该总量等于沿着对角线增加的4个线性光源单元的光发出量，并且在模块板1的相同面积，照度可以进一步提高。

图12是表示改进例子2的底视图，在该改进例子2中，以三角形(a)和六边形(b)设置线性光源单元。

同样，在发光板100中，将模块板1形成为多边形而不是正方形也是可以接受的。即，在图12(a)中所示的发光板100B中，模块板1B形成为三角形，而在其每一侧上设置线性光源单元200。

根据发光板100B，通过为三角形的多边形形状，与正方形的情况相比，可以将线性光源单元200的数目减少1，使得可以减小模块板1的尺寸，同时在从照射区域的中心的三个方向上均匀地延伸来自每一侧的发出光。

同样，如图12(b)所示，以模块板1C形成为六边形的方式配置发光板100C也是可以接受的，并且在其每一侧上设置线性光源单元。

根据发光板100C，通过为六边形的多边形状，可以增加光量，同时在从照射区域的中心的六个方向上均匀地延伸来自每一侧的发出光，使得可以进一步提高重叠照射区域Sh的照度。尽管图12示出三角形和六边形的情况作为例子，模块板1的形状是除了这些的任何多边形也是可以接受的，并且在该情况下，线性光源单元配置为设置在每一侧上。

图13是表示改进例子3的底视图，在该改进例子3中，作为发光器件，在图的平面的方向上连接并展开多个发光板。

通过连接多个发光板100，可以将发光板300配置为它们的整体。在正方形发光板100的情况下，如图13所示，通过以矩阵连接它们，它们在相同平面上以阵列形式排列。

这样，通过最少的单元模块板(即，发光板100)，在每个所述单元模块板上具有在其上环形地设置的、连续阵列(连续的)的多个线性光源单元200，可以将具有高的照度和均匀照度分布的重叠照射区域容易地演变成可选宽度。在这种情况下，优选在模块板1的每一侧上圆周地交替设置没有示出的公连接装置和母连接装置(即，在相对平行侧上设置一种连接装置)。通过该装置，可以有在四个方向上的简单的连接和延伸，同时通过公连接装置和母连接装置连接各个连接侧。可以通过调整一距离，通过该距离将它们的每一个从相应模块板1的一侧分开，将相邻线性光源单元200之间的距离设置为可选的。

除了上述结构之外，其中提供了轨道的结构也是可以接受的，该轨道不但支撑一个发光板，还使得发光板沿着其移动，并且发光板以使用光照射期望被照射的区域的方式，沿着轨道移动到期望的位置。在这种情况下，可以容易地将点照明应用到需要被照明的区域。

尽管参照特定实施例详细说明了本发明，对于本领域技术人员来说，很显然可以做出各种替换和改进，而不背离本发明的精神和范围。

本申请是基于2005年8月30日提交的日本专利申请号2005-249984，将其内容在此引入作为参考。

Claims (5)

1.一种发光板，包括：

模块板；以及

在其上设置的多个线性光源单元，每个线性光源单元包括：

光发射器，具有基底以及在基底上线性安装的多个发光二极管；

第一反射器，由抛物线表面构成，为在光出射侧上的每个发光二极管而提供该抛物线表面，每一个抛物线表面具有在各个发光二极管的发光面设置的焦点位置；以及

第二反射器，具有一对平坦的板状反射表面，设置有在其中间夹着的发光二极管，该第二反射器设置为比第一反射器更远离光出射侧，并平行于发光二极管的阵列方向，并且该第二反射器将来自发光二极管的光朝向光出射侧反射，

其中所述多个线性光源单元环形地设置在模块板上。

2.根据权利要求1的发光板，其中沿着以多边形形成的模块板的每一侧设置线性光源单元。

3.根据权利要求2的发光板，其中该多边形是正方形。

4.根据权利要求2的发光板，其中该多边形是三角形。

5.一种发光器件，包括根据权利要求1至4的任何一个的多个发光板，

其中以阵列形式连接和排列该发光板。

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