CN103003620A - 照明装置以及具备该照明装置的图像显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供能在维持高强度构造的同时提高散热性能,且抑制因热不均匀分布而发生的亮度不均,且能实现装置薄型化的照明装置及具备该照明装置的图像显示装置。导热性部件(6)具备彼此邻接形成的光源保持部和板状部,光源保持部拥有与光入射面对向的面,板状部拥有与光出射面对向的面以及与散热部件(5)对向的面;光源(7)以对着光入射面的方式配置在光源保持部的与光入射面对向的面上;板状部的与散热部件(5)对向的面,接触着散热部件(5)的与导光部件对向的面;在板状部中,该板状部的重心在既平行于光入射面又平行于光出射面的方向上偏处一侧。
Description
技术领域
本发明涉及用在液晶显示装置等图像显示装置中的照明装置。
背景技术
液晶显示装置等这些图像显示装置一般包含:可控制像素的亮度、色度等的显示面板;对该显示面板照射光的背光灯装置(照明装置);用以控制显示面板和背光灯装置的控制电路及电路基板。
背光灯装置使光线在图像显示装置中得到扩散,从而朝上述显示面板进行面发光。背光灯装置的类型有:光源分散设置在背光灯装置背面侧的直下型方式;以从背光灯装置侧面射入光的方式来设置光源的边光方式(也称“侧光方式”)。边光方式相比于直下型方式,能将背光灯装置的厚度设计的较薄,因此其优点在于能提高商品价值。
关于用在图像显示装置中的光源的种类,以往所用的都是冷阴极管。而近年,业界也开始使用发光二极管(以下称“LED”)等点状光源。关于光源,一般光和热会同时发生。即便是LED,其也会因通电发光而发热。若LED因该热量而变得高温,则不仅其发光效率会下降,图像显示装置中的元件寿命也会变短,极端情况时甚至可能会破坏元件而导致无法发光。
尤其是当采用边光方式时,由于作为热源的光源并非分布在背光灯装置的背面侧,而是固定设置在背光灯装置的周围边缘部分,因以从散热的观点看,边光方式是不利于散热的。这是因为热在光源均匀分布的情况下才最容易传导和释放,光源分布越不均匀,热就越难传导和释放的缘故。
近年,不仅是便携式电话等中的小型画面(显示屏),电视等的大型画面(显示屏)也开始运用边光方式。在实现画面大型化的同时,通常还不能降低画面整体的亮度,因此必须与画面面积成比例地来增加光源发出的光量总和。即,光量需要与画面的纵向长度或横向长度的平方成比例地增加。
而另一方面,当采用边光方式时,光源所能占用的空间的增加量是与画面(显示屏)周围的长度成比例的。即,光源只能与画面的横向长度或纵向长度成单比例地增加。因此从理论上而言,每单个LED的发光量就需要相对增加,因而其发热量也会增加。
当为了实现画面的大型化而将直下型方式改为边光方式时,上述情况便成为了光源中普遍存在的问题。此外,与从画面周围4边进行照射的入射方式相比,采用从画面上下2个边或左右2个边进行照射的入射方式时,光源的发热将会更强。尤其是液晶电视、电脑的显示屏等,由于它们一般为横向的长方形,因此当不从上下2个边而从左右2个边进行光入射时,发热就更强,这就会导致出现以往的散热手法所无法对处的情况。
在此,说明一下以往的散热手法。在便携式电话、车载导航仪等的具备了中小型画面(显示屏)的背光灯装置中,以往采用的是释放元件发出的热的这类散热手法。例如专利文献1揭示了以下的散热手法:在液晶显示装置中,用螺钉直接将安装有LED的基板固定在背框、前框上,从而缩短LED与框架间的路径,由此热量可有效地传导和释放。在该散热手法中,背框、前框起到了散热部件的作用。
随着边光方式的广泛采用,目前技术人员已想出了各种针对照明装置的散射手法。例如专利文献3及4揭示了用螺钉来连结构件的照明装置。在这些照明装置中,光源和光源保持部件连结着呈L字形的导热性部件,光源发出的热量经由导热部件而传导至光源保持部件,然后由光源保持部件来散热。
[现有技术文献]
专利文献1:日本国专利申请公开公报“特开2009-3081号公报”,2009年1月8日公开。
专利文献2:日本国专利申请公开公报“特开2008-152109号公报”,2008年7月3日公开。
专利文献3:日本国专利申请公开公报“特开2006-267936号公报”,2006年10月5日公开。
专利文献4:日本国专利申请公开公报“特开2010-92670号公报”,2010年4月22日公开。
发明内容
[本发明所要解决的课题]
然而在专利文献1揭示的液晶显示装置中,由于热易于集中在点状光源LED的附近,因此会导致热分布不均,而这就使得作为散热部件的背框和前框的热传导效率下降。其结果是出现散热性能下降的问题。此外,若对该液晶显示装置施以大型化,则会出现背框和前框的构造强度下降的问题。
另外,在专利文献3及4揭示的照明装置中,需要以多个螺钉固定部位来提高散热性能,其结果是出现致使照明装置及具备该照明装置的图像显示装置的制造工序变复杂的问题。
本发明是鉴于上述的问题而研发的,目的在于提供一种能在维持构造强度的同时提高散热性能,且能抑制因热不均匀分布而产生的亮度不均,并能实现装置薄型化的照明装置、以及具备了该照明装置的图像显示装置。本发明的另一目的在于提供一种能以较少的固定部位来提高散热性能,且能实现制造工序简略化的照明装置以及具备该照明装置的图像显示装置。
[用以解决课题的技术方案]
关于用以解决上述课题的技术,例如专利文献2所揭示的显示装置(背光灯装置)中运用了以下的散热手法。即,该显示装置具备:显示面,用以显示信息;具有发光部的显示屏单元,该发光部中内置有光源且随发光而发出线状分布的热,该光源从显示面后侧对该显示面进行光照;散热体,其接受显示屏单元的发光部发出并传来的热量,并释放该热量;传热部,其供发光部将发出的热传给散热体,且该传热部中与发光部的线状分布发热部位相对应的中央部与端部相比时,中央部的热传导性更良好。通过具备上述各部,可从传热部的中央部进行良好的散热。
本发明的发明人鉴于上述课题,就专利文献2所示的显示装置(背光灯装置)的散热性能进行锐意的研究。
在此,对于通常的显示装置(背光灯装置),人们实际上是以纵置显示面的方式来利用显示装置的(光源纵向排列,进行纵线状的发光)。显示装置中的光源点亮时,热量随着自然对流而会流向上侧,因此热量易停滞在显示装置的上侧。
专利文献2所示的显示装置考虑到当位于显示面侧腹的光源进行线状发光时,热几乎都滞留在呈线状分布发热的发热部位的中央部,因此采用了在传热部的中央部进行高效散热的技术方案。然而本发明的发明人发现了以下的问题:专利文献2所示的散热手法并不能说合乎显示装置的使用实情,其无法有效地释放显示装置上侧的热,结果是该传热部全体上的热分布达不到均匀。
于是,本发明的发明人在人们以纵置显示面的方式来利用显示装置的这一实情的基础上,独自发现了通过使传热部上侧的面积大于传热部下侧的面积,就能使该传热部全体上的热分布达到均匀,从而能提高显示装置的散热性能。由此,完成了本发明。
即,为解决上述课题,本发明的照明装置的特征在于:具备:光源;导光部件,其具有光入射面和垂直于该光入射面的光出射面;散热部件,其配置在上述导光部件的背侧且与上述光出射面对向;导热性部件,其用以将上述光源产生的热量传给上述散热部件;上述导热性部件具备彼此邻接形成的光源保持部和板状部,该光源保持部拥有与上述光入射面对向的面,该板状部拥有与上述光入射面对向的面以及与上述散热部件对向的面;上述光源以对着上述光入射面的方式,配置在上述光源保持部的与上述光入射面对向的面上;上述板状部的与上述散热部件对向的面,接触着上述散热部件的与上述导光部件对向的面;在上述板状部中,该板状部的重心在既平行于上述光入射面又平行于上述光出射面的方向上偏处一侧。
在上述方案中,板状部的重心在既平行于光入射面又平行于光出射面的方向上偏处一侧,因此在板状部中,重心所偏在的那一侧的面的面积大于另一侧的面的面积。由此,重心所偏在的那一侧的面便易于散热。而对于被纵置显示面来利用的显示装置而言,在使照明装置的重心所偏在的那一侧为上来利用照明装置时,能在热所滞留的上侧进行有效的热扩散,从而能有效地将热量传给散热部件。因此,在该照明装置整体上,自光源至散热部件为止的区间的热传导性能便良好。其结果是,本发明的照明装置的散热性能可得到提高。
另外,在上述方案中,不仅具备散热部件,还具备导热性部件,因此能够在保持构造强度的同时提高散热性能。
另外,在上述方案中,由于热量经导热性部件而得到扩散,因此光源的热分布能得到均匀化,光源温度的不均能得到缓解。其结果是,本发明的照明装置能够抑制光源的亮度不均。
另外,在上述方案中,对于导热性部件,能够将其板状部中的、重心所不偏在的那一侧的部分用来配置电路基板等。其结果是,本发明的照明装置能够实现薄型化。
此外,本发明的发明人鉴于上述课题进行了锐意的研究后还发现:通过独特地设计多个固定部位,那么即使固定部位较少,也能有效地对光源发出的热进行释放。由此,完成了本发明。
即,为解决上述课题,本发明的照明装置的特征在于:具备:光源;导光部件,其具有光入射面和垂直于该光入射面的光出射面;光源保持部件,其供上述光源以朝向光入射面的方式配置;散热部件,其以对向于上述光出射面的方式配置在上述导光部件的背侧,且与上述光源保持部件相接触;导热性部件,其与上述光源保持部件以及上述散热部件相接触;上述导热性部件具有第一板状部和第二板状部,该第一板状部接触着上述光源保持部件的与上述导光部件对向的面,该第二板状部接触着上述散热部件的与上述导光部件对向的面;上述光源隔着第一板状部而配置在上述光源保持部件的与光入射面对向的面上;在上述散热部件与第二板状部间的接触面处,具有多个用以加固上述散热部件与第二板状部间接触状态的固定部;上述固定部沿着上述接触面内的第一方向,排列成多个直线状队列;上述多个队列中相邻的两队列上所排列的固定部不沿第二方向排列成直线状,其中,上述第二方向垂直于上述第一方向。
在上述方案中,由于热量经导热性部件而得到扩散,因此热量能有效地传给散热部件。因此,在该照明装置整体上,自光源至散热部件为止的区间的热传导性能便良好。其结果是,本发明的照明装置的散热性能可得到提高。
另外,在上述方案中,不仅具备光源保持部件,还具备导热性部件,因此能够在保持构造强度的同时提高散热性能。
另外,在上述方案中,由于热量经导热性部件而得到扩散,因此光源的热分布能得到均匀化,光源温度的不均能得到缓解。其结果是,本发明的照明装置能够抑制光源的亮度不均。
此外,在上述方案中,散热部件上的热分布也能得到均匀化,因此能进一步提高散热性能。
另外,通过上述方案,能够降低散热部件与第二板状部间的热阻。其结果是,自光源至散热部件为止的区间的热传导性能良好,照明装置的散热性能可得到提高。
[本发明的效果]
如上所述,本发明的照明装置具备:光源;导光部件,其具有光入射面和垂直于该光入射面的光出射面;散热部件,其配置在上述导光部件的背侧且与上述光出射面对向;导热性部件,其用以将上述光源产生的热量传给上述散热部件;上述导热性部件具备彼此邻接形成的光源保持部和板状部,该光源保持部拥有与上述光入射面对向的面,该板状部拥有与上述光出射面对向的面以及与上述散热部件对向的面;上述光源以对着上述光入射面的方式,配置在上述光源保持部的与上述光入射面对向的面上;上述板状部的与上述散热部件对向的面,接触着上述散热部件的与上述导光部件对向的面;在上述板状部中,该板状部的重心在既平行于上述光入射面又平行于上述光出射面的方向上偏处一侧。
因此,本发明的照明装置的效果在于:能够在维持住高强度构造的同时提高散热性能,能抑制因热的不均匀分布而发生的亮度不均,且能实现装置的薄型化。
另外,如上所述,本发明的照明装置具备:光源;导光部件,其具有光入射面和垂直于该光入射面的光出射面;光源保持部件,其供上述光源以朝向光入射面的方式配置;散热部件,其以对向于上述光出射面的方式配置在上述导光部件的背侧,且与上述光源保持部件相接触;导热性部件,其与上述光源保持部件以及上述散热部件相接触;上述导热性部件具有第一板状部和第二板状部,该第一板状部接触着上述光源保持部件的与上述导光部件对向的面,该第二板状部接触着上述散热部件的与上述导光部件对向的面;上述光源隔着第一板状部而配置在上述光源保持部件的与光入射面对向的面上;在上述散热部件与第二板状部间的接触面处,具有多个用以加固上述散热部件与第二板状部间接触状态的固定部;上述固定部沿着上述接触面内的第一方向,排列成多个直线状队列;上述多个队列中相邻的两队列上所排列的固定部不沿第二方向排列成直线状,其中,上述第二方向垂直于上述第一方向。
因此,本发明的照明装置的效果在于:能在减少固定部位的同时提高散热性能以及实现制造工序的简略化。
附图说明
图1是具备了本发明实施方式1的背光灯装置的液晶显示装置的概略结构截面图。
图2是本发明实施方式1的背光灯装置的光源附近结构的斜视图。
图3是本发明实施方式1的背光灯装置的光源附近结构的截面图。
图4是本发明实施方式1的热扩散器(导热性部件)的结构的斜视图。
图5是本发明实施方式1的背光灯装置的光源附近的温度图表。
图6是本发明实施方式1的背光灯装置的光源附近的温度图表。
图7是本发明实施方式1的热扩散器(导热性部件)的结构的俯视图。
图8是本发明实施方式1的热扩散器(导热性部件)的结构的俯视图。
图9是用来说明热源大小不同时的导热性能差异的示意性截面图。
图10是本发明实施方式2的背光灯装置的光源附近结构的截面图。
图11是本发明实施方式2的热扩散器(导热性部件)的结构的斜视图。
图12是本发明实施方式3的背光灯装置的光源附近结构的截面图。
图13是本发明实施方式3的热扩散器(导热性部件)的结构的斜视图。
图14是本发明实施方式3的背光灯装置的光源附近的优选结构的截面图。
图15是本发明实施方式3的背光灯装置的光源附近的优选结构的截面图。
图16是具备了本发明实施方式4的背光灯装置的液晶显示装置的概略结构截面图。
图17是本发明实施方式4的背光灯装置的光源附近结构的斜视图。
图18是本发明实施方式4的背光灯装置的光源附近结构的截面图。
图19是现有的背光灯装置的光源附近结构的截面图。
图20是本发明实施方式4的背光灯装置的光源附近的优选结构的截面图。
图21是本发明实施方式4的背光灯装置的光源附近的优选结构的截面图。
图22是从光出射面侧看第二板状部时的固定部的配置示意图。
[附图标记说明]
1 背光灯装置(照明装置)
2 点状光源(发光元件、光源)
3 基板
5 背光灯支架(散热部件)
6 热扩散器(导热性部件、导热板)
7 光源
10 液晶显示装置(图像显示装置)
11 导热体
12 热源
13 热源
16 导热板(板状部)
17 框架(光源保持部)
18 补强部件(光源保持部件、框架)
21 反射片
22 导光板(导光部件)
23 光学片
24 液晶面板
25 框壳(外框)
50 固定部
55 第一板状部
56 第二板状部
具体实施方式
以下详细说明本发明的实施方式,但本发明的技术范围并不限于以下的说明。另外,以下例举的实施方式还能在不破坏发明主旨的范围内进行适当的变更和实施。
〔实施方式1〕
(I)本实施方式的照明装置的结构
本实施方式的照明装置具备:光源;导光部件,其具有光入射面和垂直于该光入射面的光出射面;散热部件,其配置在上述导光部件的背侧且与上述光出射面对向;导热性部件,其用以将上述光源产生的热量传给上述散热部件。上述导热性部件具有彼此邻接形成的光源保持部和板状部,该光源保持部拥有与上述光入射面对向的面,该板状部拥有与上述光出射面对向的面以及与上述散热部件对向的面;上述光源以朝着上述光入射面的方式,配置在上述光源保持部的与该光入射面对向的面上;上述板状部的与上述散热部件对向的面,接触着该散热部件的与上述导光部件对向的面;在上述板状部中,该板状部的重心在既平行于上述光入射面又平行于上述光出射面的方向上偏处一侧。
即,本实施方式的照明装置具备光源以及导光部件,来自光源的光从导光部件的光入射面射入,并从导光部件的光出射面射出。从光出射面侧所看到的导光部件背面,具有将光源发出的热量释放到装置外部的功能。光源设置在导热性部件上,该光源的光轴指向导光部件的内部。导热性部件拥有与该导光部件的光出射面相垂直的面,且与散热部件相互连结。在此,上述光源配置在导热性部件上,且上述导热性部件与上述散热部件相互接触,也就是上述导热性部件与上述散热部件相互连结,因此该光源发出的热量能始终良好地传给散热部件,然后该热量从散热部件释放到装置外部。
另外,本实施方式的照明装置的上述导热性部件具有如下特征:当取一个既平行于上述光入射面又平行于上述光出射面的方向,并通过将上述板状部的在该方向上的两端间长度平分为二,而将该板状部的与上述导光部件对向的面分为两个子平面时,其中一个子平面的面积大于另一个子平面,且这个子平面的、在上述光入射面法线方向上的最长部分的长度,大于另一子平面的、在上述光入射面法线方向上的最长部分的长度。
另外,本实施方式的照明装置也可以具备包含有散热部件的壳体。
本实施方式的照明装置中由于需要设置扬声器、外部连结端子、电源开关等多种部件,因此需要尽量减小散热板的面积。对此,从散热板中削掉自中心部起靠近下侧的发热较少的部分,并把削减掉的这部分用作其他部件等的配置场所,这样便能既不增加尺寸,又能维持散热性。
另外,在本实施方式的照明装置中,优选上述光源保持部与上述板状部形成为一体。另外,在本实施方式的照明装置中,作为优选,当将光入射面及光出射面均配置成与水平面垂直时,上述重心偏处于逆于重力方向的一侧。另外,在本实施方式的照明装置中,关于平行于上述导热性部件与上述散热部件之间的接触面的方向,上述导热性部件在该方向上的每单位长度的热阻,优选低于上述散热部件在该方向上的每单位长度的热阻。
具体参照图1~图10来说明。图1是具备了本实施方式的背光灯装置(照明装置)1的液晶显示装置(图像显示装置)10的截面结构示意图。图2是本实施方式的背光灯装置1的光源7附近的结构的斜视图。图3以及图4是该光源7附近的结构的截面图。
如图1~图4所示,本实施方式的背光灯装置1主要具备:光源7(包括多个点状光源(发光元件)2、以及供安装点状光源2的基板3)、供固定光源7的热扩散器(导热性部件)6、连结于热扩散器6的背光灯支架(散热部件)5、使从光源7射入的光射出的导光板(导光部件)22。关于各部件(部品)彼此间的连结方法,可以用螺钉来固定,还有例如用胶带、粘接剂来进行固定、嵌合、压合的方法等。
另外,如图1所示,本实施方式的液晶显示装置10主要具备背光灯装置1、反射片21、光学片23、液晶面板24、以及框壳(外框)25。
本实施方式的背光灯装置1能使热在热传递路径中得到分散,从而使热分布得到均匀化,因此当光源7发出的热传向散热部件5时,能实现提高导热性能的这一目的。以下详细说明各部件。
<光源(发光元件及基板)>
本实施方式的背光灯装置1中所用的光源7可以仅是点状光源(发光元件)2,也可以是将点状光源2安装在基板3上而得的部件。图1~图3以及图10所示的光源7是将点状光源2安装在基板3上而得的部件。
在本实施方式的背光灯装置1中,由于光源7是热源,因此需进行散热。
作为本实施方式的背光灯装置1中所用的点状光源2,例如有发光二极管(LED)、冷阴极管(CCFL)等。关于发光二极管(LED),例如可较好地采用以下任意的光源:白光LED光源、RGB-LED光源(R、G、B芯片分别被单独模铸在单个封装包内的发光二极管)、多色LED光源、激光光源。
关于本实施方式的背光灯装置1中所用的基板3,只要其能供安装点状光源2,便无特别限定。例如可以较好地采用以导热率较高的铝(Al)、铜(Cu)等为基础材料的金属基板等。
在本实施方式中,所谓“安装”是指在基板上装设光源等电子部品。本实施方式中,将光源等装设到基板上的方法并无特别限定,例如有通过焊烙进行装设的方法等。
在此,热量传导至基板3的背侧后,会继续传向与基板3接触的热扩散器6。此时,在基板3与热扩散器6间的界面处会发生热阻。为了尽量降低该热阻,关键是要扩大热扩散器6与基板3间的接触面积,并确保它们间的紧密性。
另外,在本实施方式的结构中,作为热源的点状光源2被安装在基板3上,且热扩散器6配置在基板3的背侧,因此自热源起的导热路径是最短的路径,从而构成了具有优越散热性的结构。
<热扩散器(导热性部件)>
本实施方式的背光灯装置1中所用的热扩散器6具备彼此邻接形成的框架(光源保持部)17以及导热板(板状部)16(参照图10),框架17拥有与光入射面对向的面,而导热板16拥有与光出射面对向的面以及与散热部件5对向的面。在本实施方式中,如图1~图4所示,框架17与导热板16一体形成为热扩散器6。关于框架17与导热板16彼此呈独立的热扩散器6,将在后述实施方式2中揭示。
本实施方式的背光灯装置1中所用的热扩散器6只要具有高构造强度和高导热率,便无特别限定。
图4表达了本实施方式的热扩散器6的形状。当纵置使用照明装置时,图4所示热扩散器6的靠向读者面前的部位(标有长度L的部分)相当于照明装置的上侧,而图4所示热扩散器6的远离读者面前的部位相当于照明装置的下侧。
在本实施方式中,观察热扩散器6的截面(图3所示的截面)时,其形状为L字形。这一结构能进一步提高导热性能。由此,热扩散器6与背光灯支架5间的接触面积得到增加,从而可进一步降低界面处的热阻。
热扩散器6的位于基板3背侧的方柱状部分(框架、光源保持部)是例如7mm见方的方柱,其截面积优选大于基板3的截面积。另外,在热扩散器6中,沿背光灯支架5的表面方向延伸的薄板部分(导热板、板状部)的板厚例如是2mm程度。另外,薄板若是用在例如60英寸以上的液晶显示装置中,那么可以将薄板的横向长度L定为100mm程度,这样便能更有效地向外部散热。该方柱状部分与薄板部分合二为一而构成L字型的热扩散器6。
关于热扩散器6的薄板,该薄板中靠向照明装置中心侧的端边的形状为图4所示的以下形状:自热扩散器6的上侧(靠近读者面前的一侧)部位起稍偏下的部位的端边、与上述方柱状部分之间的距离(宽度)较长,而热扩散器6的下侧部位的端边与上述方柱状部分间的距离(宽度)较短。以下用图5以及图6来说明之所以采用上述构造的理由。
使用具有图1所示构造的68英寸液晶显示装置,将其中图4所示L字型热扩散器6的在光入射方向上的长度L定为100mm,然后测定了各LED(点状光源)的温度分布,温度分布结果示于图5中。图5所示图表的横轴代表LED的温度测定位置,纵轴代表测定温度。另外,图表横轴的左半侧代表LED上侧的测温地点,图表横轴的右半侧代表LED下侧的测温地点。
根据该结果可知,位于照明装置的上侧的LED的温度较高,而相比于上侧,位于下侧的LED的温度较低。这是由于液晶显示装置在点亮LED时,热量因自然对流而向上发生对流,各LED放出的热量也随之向上进行对流的缘故。因此,上侧的LED的散热效果会变差,从而下侧的LED的温度低于上侧。
此外,根据图5的结果可知,LED温度上升最高的部位并不是最上部的LED,而是处在比最上部LED稍低的位置上的LED。这是因为在上侧已没有与最上部的LED相邻接的LED,因此最上部的LED放出的热量能相对较快地得到释放的缘故。因此,自最上部起稍偏下的、最易积热的位置上的LED,便容易发生温度上升。
另外,与结合图5所述的测定情况相比,将L字型热扩散器6的薄板部分在光入射方向上的长度L改短成40mm,然后测定了各LED(点状光源)的温度分布,温度分布结果示于图6中。根据测定结果可知,当将薄板部分的长度缩短时,在LED上下侧的温度分布得以维持的基础上,LED的温度在整体上上升了2℃~3℃。因此,通过延伸L字型热扩散器6的薄板部分的长度,便能将热阻的影响减低到最小并有效地散热,从而能降低热源的温度。
根据图5以及图6的结果明显可知,只要增加L字型热扩散器6的薄板部分的长度,就能降低热源的温度。就此,为了使各LED的不均匀光输出得到均匀化,可以根据所排列的热源LED的温度分布,在L字型热扩散器6的薄板部分中,增加LED温度相对较高的部位的长度。如此便能均匀释放热源的热量。
基于上述的温度测定结果,对68英寸液晶显示装置进行了评价。结果是,当热扩散器6的自最上部起稍偏下的最长部的宽度为100mm时,只要将位于下侧的最短部的宽度定为30mm,便能使LED的温度分布得到均匀。
图7表示了俯视时所看到的热扩散器6以及背光灯支架5的形状。另外图8的(a)~(d)表示的是,对从垂直于光源排列方向的方向看到的图7所示热扩散器6的形状,进行变更的具体例子。在图7以及图8的(a)~(d)中,图中的上侧相当于液晶显示装置的上侧,图中的下侧相当于液晶显示装置的下侧。如图8的(a)~(d)所示,在热扩散器6中,与LED等热源高温区相对应的部位的长度,大于与热源低温区相对应的部位的长度。通过采用该形状的热扩散器6,所排列的光源便能在不导致发生温度分布不均的情况下,得到散热。此外,还能把热扩散器6中长度较短的部位处的空间,用来容纳电路基板等。因此,当上述形状方案用在液晶显示装置中时,能有效利用空余空间,从而能实现进一步的薄型化。
<背光灯支架(散热部件)>
本实施方式的背光灯装置1中所用的背光灯支架5只要具有散热性能和高构造强度,便无特别限定。另外,作为本实施方式的背光灯装置1中所用的背光灯支架5,可以较好地采用例如铝合金、钢板、不锈钢等。关于铝合金,例如有A5052(张拉强度为195N/mm2,导热率为138W/m·K)、A6063(张拉强度为185N/mm2,导热率为209W/m·K)等材料。关于钢板,例如有SECC(导热率为70W/m·K)等材料。关于不锈钢,例如有SUS(导热率为15W/m·K)等材料。
<导光板(导光部件)>
本实施方式的背光灯装置1中所用的导光板22只要具有光入射面和垂直于该光入射面的光出射面,且能使光源7射入的光射出,便无特别限定。
<其他部件>
本实施方式的液晶显示装置10中的反射片21、光学片23、液晶面板24、以及框壳25可以采用现有公知的液晶显示装置中具备的部件。
<导热方法>
以下,参照图1~图4以及图9的(a)、(b),具体说明本实施方式的背光灯装置1中的导热方法。在以下的说明中,所例举的光源7是将点状光源2安设在基板3上而得的部件。
LED等点状光源2发出的热,首先传向基板3。基板3若是金属基板,则其厚度一般为1mm~2mm程度。基板3的长边长度由于大致等于画面一个边的长度,因此其受画面尺寸的左右而一般为300mm~1200mm程度。沿基板3的长边方向,排列有多个点状光源2。关于点状光源2的大小,通常是单边为3mm~10mm程度的矩形(正方形、长方形等)。
在上述结构中,由于热量在基板3的厚度方向上传导时是通过点状光源2的占地面积来传导的,因此基板3的厚度方向上的导热性能较良好。然而,热量在基板3长边方向上传导时,由于只能通过基板3的厚度方向上的截面范围来传导,因此比厚度方向上的导热性能差。出于这一原因,热量会因LED的配置情况等而出现分布不均。
以下对上述情况进行具体说明。由于基板中央附近的LED的两侧存在其他LED,所以LED较密集而易积热。与此相比,配置在基板端部的LED的单侧不存在热源,所以热量易扩散。结果是,当点状光源2发热时,基板3的长边方向上会出现热分布不均。LED的发光效率通常随温度而变化,若在各LED发热状态不同的情况下启动所有的LED,各LED的发光状态就会不同,而这会导致背光灯装置1出现亮度不均,这种状态是欠佳的。但本实施方式是能消除这种状态的,其理由如下。
在本实施方式中,基板3与热扩散器6相接触,而热扩散器是用上述高导热率材料形成的。因此热量在热扩散器6内能得到充分扩散。其结果是能获得基板3的温度均匀化效果,能改善LED的工作温度不均,从而能抑制背光灯装置1的亮度不均。
另外,热阻的降低也对散热均匀化起到了一定效果。热分布不均匀时,导热效果就差,以下对其机制进行说明。
图9的(a)、(b)是将大小不同的热源12、13分别放到某导热体11上时的截面图。图9的(a)和(b)中的导热体11彼此相同,它们的导热率相同,因此每单位面积的热阻也相同。
在单位时间内向热源12、13各自施加了同等的热量后,两者的热量分别以45度的角度在导热体11内传导。从导热体11的截面A来看,相比于图9的(a),图9的(b)中参与热传导的区域较狭窄,因此热量集中在狭小面积中。由于导热体11中每单位面积的热阻是同等的,因此与图9的(a)相比,图9的(b)因其参与热传导的面积较小而导致热阻相对较大。可见,相比于图9的(a),图9的(b)所示导热体11的上下温差较大,导热效果也较差。
可见,对于在单位时间内被施加同等热量的导热体11而言,若想要提高导热体11的导热效果,就需要扩大导热面积来进行热传导,这样才能够改善导热效果。热分布均匀之时便是导热效果最佳之时。
在本实施方式中,自基板3传给热扩散器6的热量能在得到了均匀分布的状态下,传导至背光灯支架5。即,热量能在良好的导热状态下传导至背光灯支架5。向背光灯支架5的导热效果若良好,背光灯支架5的温度就会升高,其与空气间的温度差就会增大,因此热交换的效率可得到提高。其结果是背光灯装置1的散热性能得到提高。另外,本实施方式中,通过使热扩散器6在装置平面方向上的热阻低于背光灯支架5在装置平面方向上的热阻,背光灯支架5在装置平面方向上的热分布便能得到均匀化,从而能提高散热性能。
此外,若在背光灯装置1的各部件间插入树脂片、金属片、油脂等导热辅助材,就能进一步降低界面处的热阻,因此为佳选。
在本实施方式中,虽然针对双边入射的边光方式进行了说明,但本发明同样也能适用于四边入射的边光方式。
另外,在本实施方式中,虽然以液晶显示装置中用的背光灯装置为例对照明装置进行说明,但本实施方式中的照明装置并不限于是上述例子,也可以是设置在天花板上的照明装置。
(II)本实施方式的照明装置的制造方法
本实施方式的照明装置的制造方法如下:依次将光源7(点状光源2及基板3)、热扩散器6、以及背光灯支架5连结到一起,而后再配置导光板22。关于各部件间的连结方法,可以用螺钉来进行固定,此外还有例如用胶带、粘接剂来进行固定、嵌合、压合的方法等。
〔实施方式2〕
以下根据图10以及图11来说明本实施方式。为了便于说明,对于与上述实施方式1具有相同功能的图示部件,赋予相同的附图标记并省略其说明。此外,还省略说明上述实施方式1中所用的术语。
(I)本实施方式的照明装置的结构
与上述实施方式1的照明装置相比,在本实施方式的照明装置中,“热扩散器”6并非是“框架17与导热板16一体形成的部件”,而是“框架17与导热板16彼此呈独立的部件”。
图10是具备了本实施方式的背光灯装置(照明装置)1的液晶显示装置(图像显示装置)10的截面结构示意图。图11表达了本实施方式的热扩散器6的形状。
<热扩散器(导热性部件)>
如图10所示,本实施方式的背光灯装置1中所用的热扩散器6包括彼此邻接形成的框架(光源保持部)17和导热板(板状部)16,框架17拥有与光入射面对向的面,导热板16拥有与光出射面对向的面以及与散热部件5对向的面。但在本实施方式中,框架17与导热板16是以彼此独立的方式形成的。
<框架(光源保持部)>
本实施方式的背光灯装置1中所用的框架17只要具有高构造强度,便无特别限定。另外,作为本实施方式的背光灯装置1中所用的框架17,可较好地采用例如铝合金、钢板、不锈钢等。关于铝合金,例如有A5052(张拉强度为195N/mm2,导热率为138W/m·K)、A6063(张拉强度为185N/mm2,导热率为209W/m·K)等材料。关于钢板,例如有SECC(导热率为70W/m·K)等材料。关于不锈钢,例如有SUS(导热率为15W/m·K)等材料。
本实施方式的背光灯装置1中所用的框架17的形状是具有长方形或正方形截面(图3所示的截面)的四方柱状等。
框架17具有与导光板22的光出射面相垂直的面。另外,框架17的与该光出射面垂直的面可以围着导光板22,也可以不围着导光板22。
<导热板(板状部)>
作为本实施方式的背光灯装置1中所用的导热板16,采用的是导热率高的部件。导热板16的导热率优选落在200W/m·K以上1000W/m·K以下的范围内。若导热板16的导热率低于200W/m·K,导热效果就不充分,热量无法扩散至散热部件,因此供散热的面积就较小,散热性能也不充分,所以欠佳。而若导热板16的导热率超过1000W/m·K,则材料价格昂贵且柔软而难运用,长年后的还会出现老化等,因此欠佳。
本实施方式中所谓的“导热率”是指:热传导时,单位时间内流过垂直于热流方向的单位面积的热量、与单位长度上的温差(温度梯度)之间的比值(W/m·K)。
另外,本实施方式中所谓的“热阻”是表达热传递阻挡程度的值,也指在单位时间内,温升相对于发热量的比(℃/W)。
本实施方式的背光灯装置1中所用的导热板16由于不要求具有高构造强度,因此选用高导热率的材料即可。例如可以较好地采用铝、铜、碳、银等。作为纯铝,例如有A1050(导热率为225W/m·K)等材料。作为纯铜,例如有C1100(导热率为391W/m·K)等材料。除此之外,还能采用含碳、银等填料的散热片、以及内置有散热管的金属平板等材料。
本实施方式的背光灯装置1中所用的导热板16的导热率,大于框架17以及背光灯支架5的导热率。另外,导热板16的厚度优选是0.5mm~2mm程度。
本实施方式的背光灯装置1中所用的导热板16的形状例如是图10所示的板状等。
导热板16与背光灯支架5间的接触面积,优选大于导热板16与框架17间的接触面积。框架17因需要高机械强度而为方柱等形状,然而若想在不用导热板16的情况下增大与背光灯支架5间的接触面积,就得增大框架17的体积,而这就会导致材料费以及重量的增加。但采用了导热板16时,即便增加了导热板16的体积,也因其厚度是很薄的0.5mm~2mm程度,而使材料费以及重量的增加比例均很低。像这样,通过增加导热板16与背光灯支架5间的接触面积,便能降低界面处的热阻。
(II)本实施方式的照明装置的制造方法
在本实施方式的照明装置的制造方法中,除了以彼此独立的方式来制造“框架17”和“导热板16”,以形成“热扩散器6”之外,其他步骤均与上述实施方式1的照明装置的制造方法相同。
〔实施方式3〕
以下根据图12~图15来说明本实施方式。为了便于说明,对于与上述实施方式1具有相同功能的图示部件,赋予相同的附图标记并省略其说明。此外,还省略说明上述实施方式1中所用的术语。
(I)本实施方式的照明装置的结构
与上述实施方式1的照明装置相比,本实施方式的照明装置还具备用以补强“热扩散器6”的补强部件。
图12是具备了本实施方式的背光灯装置(照明装置)1的液晶显示装置(图像显示装置)10的截面结构示意图。图13表达了本实施方式的热扩散器6的形状。
<补强部件>
本实施方式的背光灯装置1中所用的补强部件18只要具有高构造强度,便无特别限定。另外,作为本实施方式的背光灯装置1中所用的补强部件18,可较好地采用例如铝合金、钢板、不锈钢等。关于铝合金,例如有A5052(张拉强度为195N/mm2,导热率为138W/m·K)、A6063(张拉强度为185N/mm2,导热率为209W/m·K)等材料。关于钢板,例如有SECC(导热率为70W/m·K)等材料。关于不锈钢,例如有SUS(导热率为15W/m·K)等材料。
本实施方式的背光灯装置1中所用的补强部件18的形状是具有长方形或正方形截面(图12所示的截面)的四方柱状等。
<其他实施例>
作为本实施方式的背光灯装置1的其他实施例,例如有补强部件18的形状经变更后的方案。以下,具体参照图14的(a)、(b)以及图15来进行说明。
通过将补强部件18的形状设计成具有图14的(a)、(b)所示U字形截面(图14及图15所示的截面)的多角柱状,或将补强部件18的形状设计成具有图15所示L字形截面的多角柱状,便能比具有长方形或正方形截面的四方柱节省材料费,而将平板折曲成U字形、L字形等,便能提高机械强度。
另外,即使因框架17的截面积小于方柱状框架的截面积而致使热阻增大,也可以通过使热扩散器6在纵方向(基板3或框架17的长边方向)的热阻小于背光灯支架5在该纵方向的热阻,来在热扩散器6的纵向热分布先达到均匀之后,再使热量传导至背光灯支架5。由此,与仅用背光灯支架5来散热的方案相比,背光灯支架5的纵向热分布能得到均匀化。此外,通过使热扩散器6的沿平面方向的热阻小于背光灯支架5的沿该平面方向的热阻,热量便能在热扩散器6的平面方向热分布先达到均匀之后再传导至背光灯支架5,从而能够提高导热性能以及散热性能。
(II)本实施方式的照明装置的制造方法
在本实施方式的照明装置的制造方法中,除了将“补强部件18”连结在“热扩散器6”的背面以外,其他步骤均与上述实施方式1的照明装置的制造方法相同。
〔实施方式4〕
以下,根据图16~图22以及图9来说明本实施方式。
(I)本实施方式的照明装置的结构
图16是具备了本实施方式的背光灯装置(照明装置)1的液晶显示装置(图像显示装置)10的截面结构示意图。图17是本实施方式的背光灯装置1的光源7附近的结构的斜视图。图18是该光源7附近的结构的截面图。
如图16~图18所示,本实施方式的背光灯装置1主要具备:具备多个点状光源(发光元件)2及供安装点状光源2的基板3的光源7、供固定光源7的框架(光源保持部件)18、与框架18相连的背光灯支架(散热部件)5、配置在光源7与框架18之间的导热板(导热性部件)6、使从光源7射入的光射出的导光板(导光部件)22。关于各部件(部品)间的连结方法,可以用螺钉来固定,此外还有例如用胶带、粘接剂来固定、嵌合、压合的方法等。
另外,如图16所示,本实施方式的液晶显示装置10主要具备背光灯装置1、反射片21、光学片23、液晶面板24、以及框壳(外框)25。
在本实施方式的背光灯装置1中,通过独特的方式而配置有多个用以加固导热板6与背光灯支架5间接触状态的固定部50,因此能实现在光源7发出的热传向散热部件5时提高导热性能的这一目的。以下详细说明各部件。
<光源(发光元件及基板)>
本实施方式的背光灯装置1中所用的光源7可以仅是点状光源(发光元件)2,也可以是将点状光源2安装在基板3上而得的部件。在各图中,光源7是将点状光源2安装在基板3上而得的部件。
在本实施方式的背光灯装置1中,由于光源7是热源,因此需进行散热。
作为本实施方式的背光灯装置1中所用的点状光源2,例如有发光二极管(LED)、冷阴极管(CCFL)等。关于发光二极管(LED),例如可较好地采用以下任意的光源:白光LED光源、RGB-LED光源(R、G、B芯片分别被单独模铸在单个封装包内的发光二极管)、多色LED光源、激光光源。
关于本实施方式的背光灯装置1中所用的基板3只要能供安装点状光源2,便无特别限定。例如可以较好地采用以导热率较高的铝(Al)、铜(Cu)为基础材料的金属基板等。
在本实施方式中,所谓“安装”是指在基板上装设光源等电子部品。本实施方式中,将光源等装设到基板上的方法并无特别限定,例如有通过焊烙来进行装设的方法等。
<框架(光源保持部)>
本实施方式的背光灯装置1中所用的框架18只要具有高构造强度,便无特别限定。另外,作为本实施方式的背光灯装置1中所用的框架18,可较好地采用例如铝合金、钢板、不锈钢等。关于铝合金,例如有A5052(张拉强度为195N/mm2,导热率为138W/m·K)、A6063(张拉强度为185N/mm2,导热率为209W/m·K)等材料。关于钢板,例如有SECC(导热率为70W/m·K)等材料。关于不锈钢,例如有SUS(导热率为15W/m·K)等材料。
本实施方式的背光灯装置1中所用的框架18的形状可以是具有长方形或正方形截面(图18及图19所示的截面)的四方柱状等,也可以是具有L字形或U字形截面的多角柱状。框架18的形状将在“其他实施例”栏目中详述。
框架18具有与导光板22的光出射面相垂直的面。另外,框架18的与该光出射面垂直的面可以围着导光板22,也可以不围着导光板22。优选将框架18以对着导光板22的两个非邻接面的方式,配置在背光灯支架5的两端,以用作构造补强柱。
<背光灯支架(散热部件)>
本实施方式的背光灯装置1中所用的背光灯支架5只要具有散热性能和高构造强度,便无特别限定。另外,作为本实施方式的背光灯装置1中所用的背光灯支架5,可较好地采用例如铝合金、钢板、不锈钢等。关于铝合金,例如有A5052(张拉强度为195N/mm2,导热率为138W/m·K)、A6063(张拉强度为185N/mm2,导热率为209W/m·K)等材料。关于钢板,例如有SECC(导热率为70W/m·K)等材料。关于不锈钢,例如有SUS(导热率为15W/m·K)等材料。
<导热板(导热性部件)>
作为本实施方式的背光灯装置1中所用的导热板6,采用的是导热率高的部件。导热板6的导热率优选落在200W/m·K以上1000W/m·K以下的范围内。若导热板6的导热率低于200W/m·K,导热效果就不充分,热量无法扩散至散热部件,因此供散热的面积就较小,散热性能也不充分,所以欠佳。而若导热板6的导热率超过1000W/m·K,则材料价格昂贵且柔软而难运用,长年后的还会出现老化等,因此欠佳。
本实施方式中所谓的“导热率”是指:热传导时,单位时间内流过垂直于热流方向的单位面积的热量、与单位长度上的温差(温度梯度)之间的比值(W/m·K)。
另外,本实施方式中所谓的“热阻”是表达热传递阻挡程度的值,也指在单位时间内,温升相对于发热量的比(℃/W)。
本实施方式的背光灯装置1中所用的导热板6由于不要求具有高构造强度,因此选用高导热率的材料即可。例如可以较好地采用铝、铜、碳、银等。作为纯铝,例如有A1050(导热率为225W/m·K)等材料。作为纯铜,例如有C1100(导热率为391W/m·K)等材料。除此之外,还可以采用含碳、银等填料的散热片、以及内置有散热管的金属平板等材料。
本实施方式的背光灯装置1中所用的导热板6的导热率,优选大于框架18以及背光灯支架5的导热率。另外,导热板6的厚度优选是0.5mm~2mm程度。
本实施方式的背光灯装置1中所用的导热板6的形状例如是图16~18、图21以及图22所示的L字形等。
在本实施方式的背光灯装置1中,由于背光灯支架5与导热板6相接触,因此背光灯支架5中的热分布能得到均匀化,所以能进一步提高散热性能。
<导热板(导热性部件)与背光灯支架(散热部件)间的接触关系>
如图16~18等所示,导热板6具有第一板状部55和第二板状部56,该第一板状部55接触着框架18的与导光板22对向的面,该第二板状部56接触着背光灯支架5的与导光板22对向的面。
第一板状部55以及第二板状部56只要是接触着框架18或背光灯支架5,则第一板状部55以及第二板状部56的形状无特别限定。第一板状部55以及第二板状部56各自例如可以是长方形板、正方形板等,但并无特别限定。第一板状部55以及第二板状部56优选以相互大致垂直的方式彼此连结。
在背光灯支架5与第二板状部56间的接触面处,设有多个用以加固背光灯支架5与第二板状部56间接触状态的固定部50。
固定部50只要能用于加固背光灯支架5与第二板状部56间的接触状态即可,其具体结构并无特别限定,优选采用例如螺钉、焊接处理、压合处理、焊烙处理、胶带、粘着片、粘接剂、铆接处理、或嵌合处理。其中更优选采用螺钉。
本实施方式的照明装置中,在背光灯支架5与第二板状部56间的接触面处,固定部50沿该接触面内的第一方向排列成多个直线状队列,但该多个队列中两相邻队列上的固定部50并非沿垂直于第一方向的第二方向排列成直线状。更具体而言,固定部50优选排列成“之”字形。
第一方向以及第二方向并无具体的限定。例如第二方向可以是点状光源2向导光板22射入光时的光入射方向,此时,第一方向便是与上述光入射方向垂直的方向。
上述队列的数量只要是多个,则并无特别限定。本实施方式的照明装置中可以采用2以上任意数量的队列。但考虑到减少固定部50的数量便能使照明装置的制造工序变容易,优选采用2列。本发明中,即使是2列,也能减小背光灯支架5与第二板状部56间的热阻。其结果是能更好地实现自点状光源2至背光灯支架5的导热效果,提高照明装置的散热性能。
队列间的间隔并无特别限定,但上述多个队列中每2个相邻队列间的距离,优选沿第二方向逐次减小。在此,2个相邻队列间的具体距离并无特别限定。
排列在多个队列上的每3个固定部50,还能以各处正三角形顶点的方式来进行配置。在此,例如取相邻的第一列和第二列来进行说明,第一列和第二列的其中某一列也可以靠近第一板状部55。在此,第一列上排列的2个相邻的固定部50、以及第二列上排列的与该2个固定部50均构成最短距离的1个固定部50,可以按照各处正三角形顶点的方式来进行配置。
排列在同一列上的固定部50相互间的距离并无特别限定,但优选是3cm~15cm,更优选是6cm~12cm。
排列在同一列上的固定部50相互的间隔可以相同,也可以不同。该间隔若不同,则在每个队列内,优选固定部50彼此的间隔沿第一方向逐次减小。
每个队列上排列的固定部50的数量并无特别限定,但作为优选,离第一板状部55最远的队列上所配置的固定部50为最多数量,离第一板状部55最近的队列上所配置的固定部50为最少数量。另外,作为优选,相比于离第一板状部55最近的队列的末端上所配置的固定部50,离第一板状部55最远的队列的末端上所配置的固定部50沿第1方向较靠向外侧。
以下通过图22来更具体地说明固定部50的配置方式。图22的(a)、(b)是从光出射面侧看第二板状部56时的固定部50的配置方式示意图。在第二板状部56上,多个固定部50排列成沿第一方向延伸的2个队列。第二板状部56中也可以设有图22的(b)所示的切口。若设置上述切口,则可以在无缺口的状态下按本说明书中的方案先定好固定部50的配置方式,其后再开出所要的缺口。
例如,若用本实施方式的照明装置来制造68英寸的LCD-TV等,则可以针对1个光源而在2个队列上排列合计29个的固定部50。2队列各自上排列的固定部50的数量并无特别限定,例如可以在一个队列上排列15个固定部50,而在另一队列上排列14个固定部50。此时,可以在离光源远的队列上排列15个固定部50,而在离光源近的队列上排列14个固定部50。
与针对一侧的光源而将72根螺钉配置成一列的方案相比,上述的方案能实现大致同程度的散热性能。例如,对于用72根螺钉将LED温度控制在34.6℃(170.8W)的照明装置,能够将其改成用29根螺钉将LED温度控制在34.9℃(171.6W)的形式。
<导光板(导光部件)>
本实施方式的背光灯装置1中所用的导光板22只要具有光入射面和垂直于该光入射面的光出射面,且能使从光源7射入的光射出,便无特别限定。
<其他部件>
本实施方式的液晶显示装置10中的反射片21、光学片23、液晶面板24、以及框壳25可以采用现有公知的液晶显示装置中具备的部件。
<各部件的相关性>
以下参照图19来具体说明本实施方式的背光灯装置1中各部件的相关性。
如图19所示,如果省去导热板6而使框架18还具备导热板6的功能,那么就必须使框架18兼备高构造强度和高导热性这两种性能。然而,这2个性能通常是难以兼备的。例如,用作构造部件的一般(构造强度较优越)铝合金A5052的导热率虽然高于SUS等,但却是纯铜C1100的导热率的一半以下。另一方面,纯铝A1050虽具有优越的导热性,但其强度不足以用作构造部件(构造强度较差)。A1050在张拉强度、剪断强度以及耐应力的这些方面上均劣于A5052。另外,A1050的硬度也较差,因此当对其攻螺纹来进行螺钉栓结时,有易丧失螺纹效力的问题。因此,为了兼备构造强度和导热性,必须与框架18另行地设置导热板6。
反之,若省去框架18而让背光灯支架5来承担构造强度性能,且为了提高导热性而仅采用导热板6,那么对于便携式电话及车载导航系统等内的中小型显示面板而言,是能够兼备上述2个性能的,因为这些显示面板所需的光源总光量较低。然而对于液晶电视、数字标牌用显示屏等这些大型显示屏而言,其重量会因面积的增加而增加,因此若想仅靠背光灯支架5来维持构造强度,就必须与画面大型化成比例地增加背光灯支架5的厚度,然而这在重量、材料费、加工性等方面上均不现实。因此,为了使背光灯支架5既能具有2mm以下程度的现实性厚度又能维持高构造强度,就必须与背光灯支架5另行地设置框架18。
如此,分别让框架18承担构造强度,让导热板6承担导热性能。也就是说,通过分别采用最佳的部件,便能在总体上发挥出最优越的性能。
另外,即便同样采用边光式的背光灯,若在大型化的基础上进而将四边入射改为双边入射,就会因热源密集而使散热条件变得严峻。尤其是双边入射方式,若将长边上下入射改为短边左右入射,其散热条件将变得更严峻。正因为如此,上述构造强度部件与导热部件通过分担来最大程度地发挥各自性能将变得更加重要。
<导热方法>
以下,参照图16~图18以及图9的(a)、(b),具体说明本实施方式的背光灯装置1中的导热方法。在以下的说明中,所例举的光源7是将点状光源2安设在基板3上而得的部件。
LED等点状光源2发出的热,首先传向基板3。基板3若是金属基板,则其厚度一般为1mm~2mm程度。基板3的长边长度由于大致等于画面一个边的长度,因此其受画面尺寸的左右而一般为300mm~1200mm程度。沿基板3的长边方向,排列有多个点状光源2。关于点状光源2的大小,通常是单边为3mm~10mm程度的矩形(正方形、长方形等)。
在上述结构中,由于热量在基板3的厚度方向上传导时是通过点状光源2的占地面积来传导的,因此基板3的厚度方向上的导热性能较良好。然而,热量在基板3长边方向上传导时,由于只能通过基板3的厚度方向上的截面范围来传导,因此比厚度方向上的导热性能差。出于这一原因,热量会因LED的配置情况等而出现分布不均。
以下对上述情况进行具体说明。由于基板中央附近的LED的两侧存在其他LED,所以LED较密集而易积热。与此相比,配置在基板端部的LED的单侧不存在热源,所以热量易扩散。结果是,当点状光源2发热时,基板3的长边方向上会出现热分布不均。LED的发光效率通常随温度而变化,若在各LED发热状态不同的情况下启动所有的LED,各LED的发光状态就会不同,而这会导致背光灯装置1出现亮度不均,这种状态是欠佳的。但本实施方式是能消除这种状态的,其理由如下。
在本实施方式中,基板3隔着导热板6而与框架18构成连结。导热板6是用上述高导热率材料形成的。另外,框架18是用以维持构造强度的部件,所以其截面积比基板3的截面积大。因此,框架18在其长边方向上的热阻便低于基板3在该长边方向上的热阻,从而热量在导热板6以及框架18内能得到充分扩散。其结果是能获得基板3的温度均匀化效果,能改善LED的工作温度不均,从而能抑制背光灯装置1的亮度不均。
另外,热阻的降低也对散热均匀化起到了一定效果。热分布不均匀时,导热效果就差,以下对其机制进行说明。
图9的(a)、(b)是将大小不同的热源12、13分别放到某导热体11上时的截面图。图9的(a)和(b)中的导热体11彼此相同,它们的导热率相同,因此每单位面积的热阻也相同。
在单位时间内向热源12、13各自施加了同等的热量后,两者的热量分别以45度的角度在导热体11内传导。从导热体11的截面A来看,相比于图9的(a),图9的(b)中参与热传导的区域较狭窄,因此热量集中在狭小面积中。由于导热体11中每单位面积的热阻是同等的,因此与图9的(a)相比,图9的(b)因其参与热传导的面积较小而导致热阻相对较大。可见,相比于图9的(a),图9的(b)所示导热体11的上下温差较大,导热效果也较差。
可见,对于在单位时间内被施加同等热量的导热体11而言,若想要提高导热体11的导热效果,就需要扩大导热面积来进行热传导,这样才能够改善导热效果。热分布均匀之时便是导热效果最佳之时。
在本实施方式中,自基板3传给导热板6及框架18的热量能在得到了均匀分布的状态下,传导至背光灯支架5。即,热量能在良好的导热状态下传导至背光灯支架5。向背光灯支架5的导热效果若良好,背光灯支架5的温度就会升高,其与空气间的温度差就会增大,因此热交换的效率可得到提高。其结果是背光灯装置1的散热性能得到提高。另外,通过使导热板6在平面方向上的热阻低于背光灯支架5在平面方向上的热阻,背光灯支架5在平面方向上的热分布便能得到均匀化,从而能提高散热性能。
此外,若在背光灯装置1的各部件间插入树脂片、金属片、油脂等导热辅助材,则能进一步降低界面处的热阻,因此为佳选。
<其他实施例>
作为本实施方式的背光灯装置1的其他实施例,例如有框架18的形状经变更后的方案。以下,具体参照图20的(a)、(b)以及图21来进行说明。
通过将框架18的形状设计成具有图20的(a)、(b)所示U字形截面(图18及图19所示的截面)的多角柱状,或将框架18的形状设计成具有图21所示L字形截面的多角柱状,便能比具有长方形或正方形截面的四方柱节省材料费,而将平板折曲成U字形、L字形等,便能提高机械强度。
即,本实施方式的照明装置中优选如下方案:上述光源保持部件被既垂直于第1面又垂直于第2面的平面截断时的截面形状为长方形或正方形,其中,该第1面是上述光源保持部件与上述导热性部件间的接触面,该第2面是上述光源保持部件与上述散热部件间的接触面。此外,本实施方式的照明装置中还优选如下方案:上述光源保持部件被既垂直于第1面又垂直于第2面的平面截断时的截面形状为L字形或U字形,其中,该第1面是上述光源保持部件与上述导热性部件间的接触面,该第2面是上述光源保持部间与上述散热部件间的接触面。
本实施方式的照明装置可以是如下结构。
本实施方式的照明装置具备:背光灯支架;基板,其设置成大致垂直于背光灯支架的所在面,且其单侧的面上具有点状光源;至少包含第一板状部和第二板状部的导热板,该第一板状部与基板相接,该第二板状部与背光灯支架相接。该照明装置的特征在于:第二板状部沿光出射方向延伸;第二板状部与背光灯支架通过固定部而彼此结合;固定部的结合位置配置成大致与光出射方向垂直的2个以上的队列,且配置成“之”字状。
在本实施方式的照明装置中,作为优选,离基板较远的一侧的队列上的固定部的数量,比离基板较近的一侧的队列上的固定部的数量多。若第二板状部上设置有切口,则是以无切口的状态为前提来计算固定部的数量。
(II)本实施方式的照明装置的制造方法
本实施方式的照明装置的制造方法如下:依次将光源7(点状光源2及基板3)、导热板6、框架18、以及背光灯支架5连结到一起,而后再配置导光板22。关于各部件间的连结方法,可以用螺钉来进行固定,此外还有例如用胶带、粘接剂来进行固定、嵌合、压合的方法等。
〔本发明的优选实施方式〕
在本发明的照明装置中,优选上述光源保持部与上述板状部形成为一体。
通过上述方案,本发明的照明装置中各部件间的界面能得到减少。其结果,在本发明的照明装置中能更有效地向散热部件传热,从而进一步提高散热性能。
另外,本发明的照明装置中优选以下方案:还具备用以补强上述导热部件的补强部件;上述补强部件的与上述光入射面对向的面,接触着上述导热性部件的与上述光入射面对向的面的背面;上述补强部件的与上述散热部件对向的面,接触着上述散热部件的与上述导光部件对向的面。
通过上述方案,在本发明的照明装置中能进一步提高构造强度。
另外,本发明的照明装置中优选以下方案:在上述光入射面和上述光出射面均以垂直于水平面的方式来设置的情况下,上述重心偏处于逆于重力方向的一侧。
通过上述方案,本发明的照明装置能容易地在其上侧释放热量。其结果,对于需要纵置显示面来使用的显示装置而言,能有效地在发生积热的上侧进行散热。
另外,本发明的照明装置中优选以下方案:关于上述导热性部件与上述散热部件之间的接触面,上述导热性部件在与该接触面平行的方向上的每单位长度的热阻低于上述散热部件在该方向上的每单位长度的热阻。
通过上述方案,在本发明的照明装置中,导热性部件能有助于热量在散热部件内沿上述方向传导。其结果,在本发明的照明装置中,散热部件中的热分布等进一步得到均匀化,从而能进一步提高散热性能。
另外,在本发明的照明装置中,上述导热性部件的导热率优选处于200W/m·K以上且1000W/m·K以下的范围内。
通过上述方案,在本发明的照明装置中,能有效地用上述导热性部件来使热量扩散。其结果,在本发明的照明装置中能更有效地向散热部件传热。
另外,在本发明的照明装置中,上述第二方向也可以是上述光源向上述导光部件射入光时的光入射方向。
另外,在本发明的照明装置中,上述固定部优选是螺钉固定结构。
通过上述方案,能够进一步加固散热部件与第二板状部间的接触状态,从而能进一步减小散热部件与第二板状部间的热阻。
另外,在本发明的照明装置中,离第一板状部较远的队列上排列的固定部的数量,优选比离第一板状部较近的队列上排列的固定部的数量多。更优选以下方案:离第一板状部最远的队列上排列的固定部的数量为最多,离第一板状部最近的队列上排列的固定部的数量为最少。
在上述方案中,增加了离第一板状部较远位置上的固定部的数量,由此能进一步加固散热部件与第二板状部间的接触状态,从而能进一步减小散热部件与第二板状部间的热阻。
另外,本发明的照明装置中优选以下方案:在与第一方向平行的各队列当中,所排列的上述固定部的彼此的间隔沿第一方向逐次减小。
通过上述方案,能进一步加固散热部件与第二板状部间的接触状态,从而能进一步减小散热部件与第二板状部间的热阻。
另外,本发明的照明装置中优选以下方案:上述多个队列中相邻的两队列间的距离沿第二方向逐次减小。
通过上述方案,能进一步加固散热部件与第二板状部间的接触状态,从而能进一步减小散热部件与第二板状部间的热阻。
本发明的图像显示装置的特征在于具备有上述照明装置。
由此,在本发明的图像显示装置中,能够抑制光源的亮度不均,且能在维持住构造强度的同时提高散热性能,因此能够降低光源的温度,提高其发光效率。另外,即使本发明的图像显示装置为了照亮大画面而以高亮度来工作,元件的温度上升也能得到抑制。因此本发明能使边缘入射式的大型且薄型的图像显示装置正常工作。
〔其他实施方式〕
本实施方式的照明装置例如也可以具备以下的结构。即:照明装置具备多个作为热源的点状光源、安装有呈单列或多列的多个点状光源的基板、作为导热体的热扩散器、作为散热体的背光灯支架;该照明装置为边光方式的装置,该边光方式是指上述多个点状光源沿铅锤方向排成列并从边缘进行光入射;上述多个点状光源以隔着上述基板以及上述热扩散器的方式,与上述背光灯支架构成热传导性接触;上述热扩散器具有与上述背光灯支架平行的面;在将上述基板的长边二等分,由此将该面分成上半部和下半部,且设该上半部为第1面,设该下半部为第2面时,上述第1面的面积大于上述第2面的面积;关于与上述背光灯支架相平行的面上的横方向,上述第1面在该横方向上的最长部比上述第2面在该横方向上的最长部长。
本实施方式的照明装置还可以具备例如以下的结构。即:照明装置具备多个作为热源的点状光源、安装有呈单列或多列的多个点状光源的基板、作为导热体的热扩散器、作为散热体的背光灯支架;该照明装置为边光方式的装置,该边光方式是指上述多个点状光源沿铅锤方向排成列并从边缘进行光入射;上述多个点状光源以隔着上述基板以及上述热扩散器的方式,与上述背光灯支架构成热传导性接触;上述热扩散器具有与上述背光灯支架垂直的面;在将上述基板的长边二等分,由此将该面分成上半部和下半部,且设该上半部为第1面,设该下半部为第2面时,上述第1面的面积大于上述第2面的面积;关于与上述背光灯支架相平行的面上的横方向,上述第1面在该横方向上的最长部比上述第2面在该横方向上的最长部长。
本发明并不限于上述各实施方式,可以根据权利要求所示的范围进行各种变更,适当地组合不同实施方式中记述的技术方案而得到的实施方式也包含在本发明的技术范围内。
[产业上的利用可能性]
本发明能较好地用于便携式电话、笔记本电脑、电视等的液晶显示装置中所具备的面发光背光灯装置,由此能较好地用于以LED等点状光源为光源的边光式大型背光灯装置。
Claims (13)
1.一种照明装置,其特征在于:
具备:
光源;
导光部件,其具有光入射面和垂直于该光入射面的光出射面;
散热部件,其配置在所述导光部件的背侧且与所述光出射面对向;
导热性部件,其用以将所述光源产生的热量传给所述散热部件;
所述导热性部件具备彼此邻接形成的光源保持部和板状部,该光源保持部拥有与所述光入射面对向的面,该板状部拥有与所述光出射面对向的面以及与所述散热部件对向的面;
所述光源以对着所述光入射面的方式,配置在所述光源保持部的与所述光入射面对向的面上;
所述板状部的与所述散热部件对向的面,接触着所述散热部件的与所述导光部件对向的面;
在所述板状部中,该板状部的重心在既平行于所述光入射面又平行于所述光出射面的方向上偏处一侧。
2.根据权利要求1所述的照明装置,其特征在于:
所述光源保持部与所述板状部形成为一体。
3.根据权利要求2所述的照明装置,其特征在于:
还具备用以补强所述导热部件的补强部件;
所述补强部件的与所述光入射面对向的面,接触着所述导热性部件的与所述光入射面对向的面的背面;
所述补强部件的与所述散热部件对向的面,接触着所述散热部件的与所述导光部件对向的面。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的照明装置,其特征在于:
在所述光入射面和所述光出射面均以垂直于水平面的方式来设置的情况下,所述重心偏处于逆于重力方向的一侧。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的照明装置,其特征在于:
关于所述导热性部件与所述散热部件之间的接触面,所述导热性部件在与该接触面平行的方向上的每单位长度的热阻低于所述散热部件在该方向上的每单位长度的热阻。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的照明装置,其特征在于:
所述导热性部件的导热率处于200W/m·K以上且1000W/m·K以下的范围内。
7.一种照明装置,其特征在于:
具备:
光源;
导光部件,其具有光入射面和垂直于该光入射面的光出射面;
光源保持部件,其供所述光源以朝向光入射面的方式配置;
散热部件,其以对向于所述光出射面的方式配置在所述导光部件的背侧,且与所述光源保持部件相接触;
导热性部件,其与所述光源保持部件以及所述散热部件相接触;
所述导热性部件具有第一板状部和第二板状部,该第一板状部接触着所述光源保持部件的与所述导光部件对向的面,该第二板状部接触着所述散热部件的与所述导光部件对向的面;
所述光源隔着第一板状部而配置在所述光源保持部件的与光入射面对向的面上;
在所述散热部件与第二板状部间的接触面处,具有多个用以加固所述散热部件与第二板状部间接触状态的固定部;
所述固定部沿着所述接触面内的第一方向,排列成多个直线状队列;
所述多个队列中相邻的两队列上所排列的固定部不沿第二方向排列成直线状,其中,所述第二方向垂直于所述第一方向。
8.根据权利要求7所述的照明装置,其特征在于:
所述第二方向是所述光源向所述导光部件射入光时的光入射方向。
9.根据权利要求7或8所述的照明装置,其特征在于:
所述固定部为螺钉固定结构。
10.根据权利要求7~9中任一项所述的照明装置,其特征在于:
离第一板状部最远的队列上排列的固定部的数量为最多,离第一板状部最近的队列上排列的固定部的数量为最少。
11.根据权利要求7~10中任一项所述的照明装置,其特征在于:
在与第一方向平行的各队列当中,所排列的所述固定部的彼此的间隔沿第一方向逐次减小。
12.根据权利要求7~11中任一项所述的照明装置,其特征在于:
所述多个队列中相邻的两队列间的距离沿第二方向逐次减小。
13.一种图像处理装置,其特征在于:
具备有权利要求1~12中任一项所述的照明装置。
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