CN103946623A - 照明装置、吸顶灯、背光源、液晶显示装置以及电视接收装置 - Google Patents

照明装置、吸顶灯、背光源、液晶显示装置以及电视接收装置 Download PDF

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Abstract

照明装置具备：光学部件，其具有大致板状的板状部，在受光面接受光，发光面进行面发光，上述受光面是上述板状部的一个面，上述发光面是另一个面；箱体，其具有与上述受光面相对的反射部；以及基板，其在作为沿着上述反射部的方向的第1方向上直线状地排列有LED，并且在与第1方向交叉的第2方向上形成有多级上述LED的排列，上述LED的发光方向从与该照明装置的发光主方向成90°的方向倾斜，上述LED的配置密度按上述多级的每一级逐渐变大。

Description

照明装置、吸顶灯、背光源、液晶显示装置以及电视接收装置
技术领域
本发明涉及照明装置。
背景技术
近年来，作为照明装置的光源，大多使用发光二极管(LED)。LED与以往使用的荧光灯(冷阴极管等)相比具有自身小型且寿命长、发光效率高因而功耗低、不使用水银等很多优点。
上述照明装置例如装配于居室的天花板而用作室内照明或者配置于液晶显示装置的背面而用作背光源。然而，由于LED是点光源，因而从照明装置的光出射面出射的光形成亮度分布，容易产生亮度不均。因此，为了抑制因LED是点光源而引起的亮度不均，提出了如下照明装置：其在与光出射面相对的面配置有反射部件，以向沿着光出射面和反射部件的表面的方向出射光的方式配置LED。
然而，在上述照明装置中，LED的光照射方向与照明装置的光出射面交叉，因此，根据到LED的距离的不同，有时光出射面的光束密度会发生变化。若光束密度这样发生变化，则从光出射面出射的光会被视觉识别为存在亮度不均的光。
在此，在图8中示出以往的照明装置的光出射面的面内亮度分布和沿着该光出射面的直径方向的亮度分布。在LED的附近，光出射面的光束密度变大，远离LED则光出射面的光束密度变小，因此，如图8所示，在作为LED的附近的照明装置的内周部分亮度变高，在照明装置的外周部分亮度变低。也就是说，从光出射面出射的光产生了亮度不均。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特开2009－187843号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在这种照明装置中，已知通过使从LED出射的光的照射角变小(即接近平行光)，能够使光出射面的光束密度大致均匀，从而提出了将准直透镜装配于LED的方法(例如参照专利文献1)。
然而，若是这种照明装置，则有因需要准直透镜而部件费用上升的问题。
因此，本发明的目的在于，提供即使不设置准直透镜也能够抑制光出射面的亮度不均、降低部件费用的照明装置。
用于解决问题的方案
为了达到上述目的，本发明的照明装置设为如下构成：
具备：
光学部件，其具有大致板状的板状部，在受光面接受光，发光面进行面发光，上述受光面是上述板状部的一个面，上述发光面是上述板状部的另一个面；
箱体，其具有与上述受光面相对的反射部；以及
基板，其在作为沿着上述反射部的方向的第1方向上直线状地排列有LED，并且在与第1方向交叉的第2方向上形成有多级上述LED的排列，
上述LED的发光方向从与该照明装置的发光主方向成90°的方向倾斜，
上述LED的配置密度按上述多级的每一级逐渐变大。
根据这种构成，能够用LED的配置密度的变化来弥补光从LED入射到反射部或者受光面的入射面积的变化，能够提高光束密度分布的均匀性。因此，即使不设置准直透镜也能够抑制光出射面的亮度不均、降低部件费用。
另外，在上述构成中，也可以设为如下构成：
上述反射部使光漫反射，
上述LED的发光方向从与该照明装置的发光主方向成90°的方向朝向上述反射部的方向倾斜，
越是朝向上述发光主方向的级，上述LED的配置密度越大。
根据这种构成，LED的发光方向朝向使光漫反射的反射部，因此，能够提高亮度分布的均匀性。另外，通过增加在照明装置内部的反射次数能够进一步抑制亮度不均。
另外，在本构成中，上述LED的发光方向的倾斜的角度也可以设为以上述LED的配光特性中的半值角为上限。这是因为，若倾斜的角度超过该上限值，则在LED附近直接入射到反射部的光的总量增加，在亮度不均的改善这一方面不优选。
另外，在上述构成中，也可以设为如下构成：
上述LED的发光方向从与该照明装置的发光主方向成90°的方向朝向上述受光面的方向倾斜，
越是朝向上述发光主方向的级，上述LED的配置密度越小。
根据这种构成，通过抑制在照明装置内部的反射次数能够提高光的利用效率。
另外，在本构成中，上述LED的发光方向的倾斜的角度也可以设为以上述LED的配光特性中的半值角为上限。这是因为，若倾斜的角度超过该上限值，则在LED附近直接入射到受光面的光的总量增加，在亮度不均的改善这一方面不优选。
另外，上述任一构成的照明装置可以作为吸顶灯，也可以作为背光源。另外，本发明的液晶显示装置具备该背光源。另外，本发明的电视接收装置具备该液晶显示装置。
发明效果
根据本发明，即使不设置准直透镜也能够抑制光出射面的亮度不均、降低部件费用。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式所涉及的照明装置的分解立体图。
图2是本发明的第1实施方式所涉及的LED基板的主视图。
图3是本发明的第1实施方式所涉及的照明装置的局部截面图。
图4是示出本发明的第1实施方式所涉及的照明装置的光出射面的面内亮度分布以及沿着该光出射面的直径方向的亮度分布的图。
图5是本发明的第2实施方式所涉及的照明装置的局部截面图。
图6是本发明的第2实施方式所涉及的LED基板的主视图。
图7是本发明的第3实施方式所涉及的液晶显示装置的分解立体图。
图8是示出以往的照明装置的光出射面的面内亮度分布以及沿着该光出射面的直径方向的亮度分布的图。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的一实施方式。
(第1实施方式)
图1是本发明的一实施方式所涉及的照明装置的分解立体图。图1所示的照明装置A是装配于天花板面的吸顶灯，图中上部装配于天花板面。
如图1所示，照明装置A具备底座1、驱动控制部2、发光部3以及罩4，自上而下以该顺序配置。底座1是装配于天花板面的箱体，是用铝形成的圆板状的部件。在底座1的中央部分贯通有备置于天花板面、供应电力的电源连接器(未图示)。在底座1的与天花板面相对的面的相反侧的面(下侧面)，形成有高效地反射从发光部3出射的光的高反射面。优选该高反射面包括以扩散度高的材料形成的反射片。扩散度高的材料例如能够采用白色的发泡PET(聚对苯二甲酸乙二酯)、硫酸钡。此外，也可以在底座1的下侧面涂敷银等的涂料而构成高反射面，也可以对铝制的底座1的下侧面进行镜面加工而使其成为高反射面。
驱动控制部2包含向发光部3供应电力的电源电路、进行点亮控制的控制电路等电路。驱动控制部2具备：绝缘片20，其用于在装配于底座1时抑制向底座1的漏电；电路基板21，其安装有电源电路、控制电路等；以及支撑部22、23，其支撑电路基板21。驱动控制部2还具备以下电路：其与备置于天花板面的电源连接器(未图示)电连接，将供应的电力转换为与发光部3对应的电力。
发光部3以螺钉固定方式固定于底座1，驱动控制部2以螺钉固定方式固定于发光部3。在底座1装配有驱动控制部2和发光部3的状态下，以包围底座1的装配有驱动控制部2和发光部3的一侧的方式装配罩4。罩4是形成厚度为1.5～2.5mm程度的大致圆板形状的部件，从下侧装配于底座1。罩4的外周部分卡合于底座1并且中央部分拧紧于发光部3从而被固定。
罩4由乳白PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)形成，具体来说，是由添加了扩散材料、颜料的PMMA形成。树脂材料除了采用PMMA以外，也可以采用PC(聚碳酸酯)树脂、PS(聚苯乙烯)树脂等。作为罩4的光学特性，优选表示扩散度的雾度值为大致100％。环罩4形成为在上侧面(受光面)接受发光部3的光时下侧面(发光面)进行面发光的光学部件。
发光部3具备LED角材31和安装有作为光源的LED(在图1中未图示)的LED基板32。
LED角材31是将金属板切割折弯而形成的。LED角材31具备：长方形的平板部311；从平板部311的一个长边伸出的板状的固定部312；以及从平板部311的另一个长边向与固定部312相同的方向伸出的固定部313。LED基板32装配于平板部311，并且LED角材31以螺钉固定方式固定于底座1和罩4。
另外，如图1所示，4个LED角材31以平面部311相邻地连接的形式作为一体构成1个部件。该部件是利用金属板的冲压加工而制造的，通过组合2个该部件而形成为正八边形的筒状。
在图2中示出LED基板32的主视图。LED基板32的外缘形成为大致长方形，安装有多个芯片状的LED320。LED320使用从驱动控制部2供应的电力来发光。在LED基板32中，LED320在长边方向(第1方向)上直线排列，该LED320的直线排列在短边方向(第2方向)并排3级。通过这样配置LED320，能够缩短LED基板32的长边方向的长度。从而，能够缩短LED角材31的正八边形的一边的长度，能够减小配置电路基板21的不发光部分。
另外，如图2所示，改变各级LED320的配置密度。具体来说，随着朝向图2的上方向而增大LED320的配置密度。
在此，在图3中示出照明装置A的局部截面图。将图3的上方向设为照明装置A的发光主方向。如图3所示，在将LED基板32装配于LED角材31的状态下，LED320的发光方向从与照明装置A的发光主方向成90°的方向朝向底座1的高反射面1a的方向倾斜。在图3中用θ表示该倾斜角度。另外，越是朝向照明装置A的发光主方向的级，LED基板32中的LED320的配置密度越大(也就是说，使图2中的上侧为图3的上侧)。
从LED320出射的光在底座1的高反射面1a漫反射，被罩4的受光面4a接受，一部分漫透射过罩4而从发光面4b向外部出射，一部分在罩4漫反射而返回照明装置A内部。
越是朝向照明装置A的发光主方向的级(图3的上侧的级)，光从LED320向高反射面1a入射的入射面积越大，而越是朝向发光主方向的级，LED320的配置密度越大，因此，能够用LED320的配置密度来弥补入射面积的变化，能够提高光束密度分布的均匀性。因此，能够抑制从发光面4b出射的光的亮度不均。
另外，LED320的出光面朝向扩散性高的高反射面1a，因此，会提高在此处漫反射而从发光面4b出射的光的亮度均匀性。
在图4中示出本发明的一实施方式所涉及的照明装置A的光出射面(发光面)的面内亮度分布以及沿着该光出射面的直径方向的亮度分布。如图4所示，与以往的照明装置的情况(图8)相比，在内周侧和外周侧，亮度的差变小，能够抑制亮度不均。
这样，根据本实施方式，即使不设置准直透镜也能够抑制光出射面的亮度不均、降低部件费用。
此外，使LED320的发光方向倾斜的角度θ(图3)优选大于0°且小于等于60°。一般来说，LED的配光特性为以正面方向为最大的朗伯分布，半值角为60°。因此，若倾斜的角度θ超过60°，则在LED附近直接入射到高反射面1a的光的总量增加，在亮度不均的改善这一方面有问题。
(第2实施方式)
接着，说明本发明的第2实施方式。本实施方式与上述的第1实施方式在图1所示的基本的构成上是同样的，但LED基板的构成不同。
在图5中示出第2实施方式所涉及的照明装置A’的局部截面图。另外，在图6中示出第2实施方式所涉及的LED基板32’的主视图。如图6所示，在LED基板32’中，越是朝向图6的上方向的级，LED320’的配置密度越小。
将图5的上方向设为照明装置A’的发光主方向。如图5所示，在将LED基板32’装配于LED角材31’的状态下，LED320’的发光方向从与照明装置A’的发光主方向成90°的方向朝向罩4的受光面4a的方向倾斜。在图5中用φ表示该倾斜角度。另外，越是朝向照明装置A’的发光主方向的级，LED基板32’中的LED320’的配置密度越小(也就是说，使图5中的上侧为图6的上侧)。
从LED320’出射的光直接入射到罩4的受光面4a，一部分漫透射过罩4而从发光面4b向外部出射，一部分在罩4漫反射而返回照明装置A’内部。
越是与照明装置A’的发光主方向相反的方向的级(图5的下侧的级)，光从LED320’向受光面4a入射的入射面积越大，而越是朝向与发光主方向相反的方向的级，LED320’的配置密度越大，因此，能够用LED320’的配置密度来弥补入射面积的变化，能够提高光束密度分布的均匀性。因此，能够抑制从发光面4b出射的光的亮度不均。
另外，LED320’的出光面朝向扩散性高的罩4，因此，会提高在此处漫透射而从发光面4b出射的光的亮度均匀性。
另外，在第1实施方式中，光在照明装置内部的反射次数变多，因而抑制亮度不均的效果优异，而在第2实施方式中，光在照明装置内部的反射次数变少，因而在光的利用效率方面优异。
此外，使LED320’的发光方向倾斜的角度φ(图5)优选大于0°且小于等于60°。如上述，一般来说，LED的配光特性为以正面方向为最大的朗伯分布，半值角为60°。因此，若倾斜的角度φ超过60°，则在LED附近直接入射到受光面4a的光的总量增加，在亮度不均的改善这一方面有问题。
(第3实施方式)
本发明的照明装置是从光出射面出射面状光的照明装置，因此，也能用作液晶显示装置的背光源。
下面，参照附图说明将本发明的照明装置用作液晶显示装置的背光源的例子。图7是示出本发明的一实施方式所涉及的液晶显示装置的分解立体图。
如图7所示，液晶显示装置8具备液晶面板单元81、背光源单元82以及挡板83。液晶面板单元81配置于背光源单元82的前面侧(观察者侧)，液晶面板单元81的前面侧按压于在中央部具备开口窗830的金属制的挡板83。
液晶面板单元81具有：液晶面板811，其中封入有液晶；以及偏振板812，其贴附于液晶面板811的前面(观察者侧)和背面(背光源单元82侧)。液晶面板811包含：阵列基板813；相对基板814，其与阵列基板813相对配置；以及液晶，其填充在阵列基板813和相对基板814之间。
在阵列基板813上设置有相互正交的源极配线和栅极配线、与源极配线和栅极配线连接的开关元件(例如薄膜晶体管)、与开关元件连接的像素电极以及取向膜等。并且，在相对基板814上设置有红、绿、蓝(RGB)的各着色部按规定排列配置的彩色滤光片、共用电极、取向膜等。
在液晶面板单元81中，通过驱动开关元件向液晶面板811的各像素中的阵列基板813和相对基板814之间施加电压。通过使阵列基板813和相对基板814之间的电压发生变化，使各像素中的液晶旋转，从而调制光(改变光的透射度)。从而，将图像显示于液晶面板811的观察者侧的图像显示区域。
挡板83是金属制的框体，具有覆盖液晶面板单元81的前面的边缘部分的形状。挡板83具备：矩形的开口窗830，其以不遮住液晶面板单元81的视频显示区域的方式形成；按压部831，其从前面侧按压液晶面板单元81；罩部832，其从按压部831的边缘部向背面侧突出，覆盖液晶面板单元81和背光源单元82的边缘部。挡板83接地，将液晶面板单元81和背光源单元82密封。
背光源单元82是对液晶面板单元81照射面状光的照明装置。背光源单元82具有与上述第1实施方式所示的照明装置同等的结构。即，具有：背光源底座821，其具有与底座1相对应的长方形的底面821a；光源单元822，其与发光部3相对应；以及光学部件823。在底面821a形成有相当于第1实施方式的高反射面1a的高反射面。另外，在背光源单元82的光出射面侧配置相当于第1实施方式的罩4的使光漫透射和漫反射的光学部件823。
光源单元822具有LED角材31和安装LED320的LED基板32。LED角材31配置于背光源底座821内部的一短边侧。并且，与第1实施方式同样地，在将LED基板32装配于LED角材31的状态下，LED320的发光方向从与背光源单元82的发光主方向(图7的上方向)成90°的方向朝向底面821a的方向倾斜。另外，越是朝向发光主方向的级(越是图7的上方向的级)，LED基板32中的LED320的配置密度越大。
在这种背光源单元82中，即使不使用导光板，也能够从与底面相对的光出射面出射亮度不均较少的面状光，并能相应地减少构成部件。
此外，作为本实施方式的变形例，也可以采用与上述的第2实施方式相当的实施方式(也就是说，与本实施方式相比改变LED基板的倾斜方式)。
另外，本发明所涉及的液晶显示装置例如能用于移动电话、平板型PC、家用电器的显示装置、电视接收装置等。
在上述的各实施方式中，作为照明装置，举出了吸顶灯、液晶显示装置的背光源单元，但除了这些以外，也能用作灯饰招牌等从背面照明的背面型照明装置。
以上说明了本发明的一实施方式，但只要是在本发明的宗旨的范围内，实施方式能进行各种变形。
附图标记说明
1    底座
1a   高反射面
2    驱动控制部
20   绝缘片
21   电路基板
22   支撑部
23   支撑部
3    发光部
31   LED角材
311  平板部
312  固定部
313  固定部
32   LED基板
320  LED
4    罩
4a   受光面
4b   发光面
A    照明装置

Claims (9)

1.一种照明装置，其特征在于，
具备：
光学部件，其具有大致板状的板状部，在受光面接受光，发光面进行面发光，上述受光面是上述板状部的一个面，上述发光面是上述板状部的另一个面；
箱体，其具有与上述受光面相对的反射部；以及
基板，其在作为沿着上述反射部的方向的第1方向上直线状地排列有LED，并且在与第1方向交叉的第2方向上形成有多级上述LED的排列，
上述LED的发光方向从与该照明装置的发光主方向成90°的方向倾斜，
上述LED的配置密度按上述多级的每一级逐渐变大。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，
上述反射部使光漫反射，
上述LED的发光方向从与该照明装置的发光主方向成90°的方向朝向上述反射部的方向倾斜，
越是朝向上述发光主方向的级，上述LED的配置密度越大。
3.根据权利要求2所述的照明装置，其特征在于，
上述LED的发光方向的倾斜的角度以上述LED的配光特性中的半值角为上限。
4.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，
上述LED的发光方向从与该照明装置的发光主方向成90°的方向朝向上述受光面的方向倾斜，
越是朝向上述发光主方向的级，上述LED的配置密度越小。
5.根据权利要求4所述的照明装置，其特征在于，
上述LED的发光方向的倾斜的角度以上述LED的配光特性中的半值角为上限。
6.根据权利要求1至权利要求5中的任一项所述的照明装置，
其为吸顶灯。
7.根据权利要求1至权利要求5中的任一项所述的照明装置，其为背光源。
8.一种液晶显示装置，
具备权利要求7所述的背光源。
9.一种电视接收装置，
具备权利要求8所述的液晶显示装置。
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