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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung für eine nicht-selbstleuchtende
Anzeigeeinrichtung wie beispielsweise eine Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung
geringer Größe, die
in einem Zellulartelefon (Mobiltelefon), einem PDA, etc. verwendet wird.
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BESCHREIBUNG
DER VERWANDTEN TECHNIK
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In
den vergangenen Jahren wurde bei einer derartigen Beleuchtungseinrichtung
eine Leuchtdiode (nachfolgend als "LED" abgekürzt) als
Lichtquelle verwendet.
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6a und 6b zeigen
einen typischen Typ der Beleuchtungseinrichtung mit LEDs. Die Beleuchtungseinrichtung
weist eine Mehrzahl von LED-Einheiten 64-1, 64-2, 64-3 und 64-4 auf,
die alle benachbart zu einer Seitenkantenfläche 63 einer rechteckigen
Lichtleiterplatte angeordnet sind, so dass Licht, das von der LED-Einheit 64-1, 64-2, 64-3 und 64-4 austritt,
in die Lichtleiterplatte 10 durch die Seitenkantenfläche 63 eintritt.
Die Lichtleiterplatte 10 beinhaltet reflektierende Prismen 62,
die auf deren Unterseite angeordnet sind und die von der Seitenkantenfläche 63 zur
gegenüberliegenden
Seitenkantenfläche 65 hin
aufeinanderfolgend angeordnet sind.
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Wie
in 6b dargestellt, sind eine reflektierende Schicht 16 unterhalb
der Lichtleiterplatte 10 und eine Streuschicht 70 und
Prismenschichten 68 und 66 oberhalb von dieser
angeordnet, und alle diese Elemente sind in einem Gehäuse 60 unter gebracht.
Eine nicht-selbstleuchtende Anzeigeeinrichtung, wie beispielsweise
eine Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung,
ist auf dem Gehäuse
angeordnet.
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7a stellt
ein Verhalten des zur Beleuchtung dienenden Lichtes dar. Von der
LED-Einheit 64 kommendes Licht 15, das in die
Lichtleiterplatte 10 eingetreten ist, bewegt sich in der
Lichtleiterplatte 10 vorwärts, wobei es wiederholt zwischen
reflektierenden Prismen 62, die an der Unterseite der Lichtleiterplatte
angeordnet sind, und einer Oberseite der Lichtleiterplatte hin und
her geworfen wird. Während
das Licht wiederholt hin und her geworfen wird, wird der Einfallswinkel
des auf die Oberseite der Lichtleiterplatte auftreffenden Lichtes
allmählich
geringer und wird schließlich
kleiner als ein kritischer Winkel, wodurch es dem Licht ermöglicht wird,
durch die Oberseite der Lichtleiterplatte nach oben auszutreten.
Außerdem
soll Licht, das aus der Unterseite der Lichtleiterplatte austreten
kann, durch die reflektierende Schicht 16 reflektiert und
zur Lichtleiterplatte 10 zurückgelenkt werden. Das Licht,
das aus der Lichtleiterplatte 10 ausgetreten ist, kann
durch die Streuschicht 70 gestreut werden und dann durch
die Prismenschichten 68 und 66 zu einer nicht-selbstleuchtenden
Anzeigeeinrichtung 74 gerichtet werden, so dass die Anzeigeeinrichtung
beleuchtet wird.
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Es
sei angemerkt, dass Bezugszeichen 20 eine flexible Schaltungsplatine
bezeichnet, die dazu dient, eine elektrische Verbindung zwischen
der LED-Einheit und einer externen Vorrichtung herzustellen.
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Nachfolgend
Bezug nehmend auf 8a und 8b, sind
Koordinatenachsen dargestellt, die bei der vorliegenden Beschreibung
verwendet werden. Eine Z-Achse erstreckt sich von einer LED-Einheit 64,
die einen Abstrahlabschnitt 76 und einen Substratabschnitt 12 aufweist,
zur Lichtleiterplatte 10 hin und senkrecht zur Seitenkantenfläche 63 der Lichtleiterplatte 10,
die X-Achse ist orthogonal zur Z-Achse und erstreckt sich parallel
zur Seitenkantenfläche 63 der
Lichtleiterplatte 10, und die Y Achse ist orthogonal zur
Z-X-Ebene.
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Weiter
sind, Bezug nehmend auf 8b, bezüglich des
von der LED-Einheit 64 ausgesendeten Lichtes, ein Winkel
zwischen einer Komponente X' des
auf die X-Z-Ebene projizierten Lichtes und der Z-Achse und ein Winkel
zwischen einer Komponente Y' des
auf die Y Z-Ebene projizierten Lichtes und der Z-Achse beide mit θ bezeichnet,
und dieser wird nachfolgend als "Lichtabstrahlwinkel" bezeichnet.
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7b ist
ein Diagramm, das die Richtcharakteristik des von der LED-Einheit,
wie dargestellt in 7A, ausgesendeten Lichtes darstellt.
Im Diagramm stellt die Seitenachse den Lichtabstrahlwinkel θ dar und
die vertikale Achse repräsentiert
das Lichtstärkeverhältnis der
Lichtkomponenten, die auf die X-Z-Ebene und die Y Z-Ebene projiziert
werden, wobei das Verhältnis
der Komponente bei einem Lichtabstrahlwinkel θ = 0 als 1 definiert ist. Wie
aus dem Diagramm zu ersehen, sind die Profile des Lichtstärkeverhältnisses
der Komponenten im Wesentlichen gleich und sind daher durch eine
einzige Kurve repräsentiert.
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9a ist
eine perspektivische Ansicht der LED-Einheit 64, 9b zeigt
die LED-Einheit 64 gesehen
von der rechten Seite entlang der Z-Achse, 9c ist
eine Querschnittansicht der LED-Einheit 64 in einem ungefähr mittleren
Gebiet entlang einer zur X-Z-Ebene parallelen Ebene (Horizontalebene), und 9d zeigt
die LED-Einheit 64, gesehen von der linken Seite entlang
der Z-Achse.
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Der
Substratabschnitt 12 weist ein Substrat 26 mit
innenliegenden Anschlüssen 32 und
außenliegenden
Anschlüssen 34 auf,
die mittels im Substrat 26 ausgebildeten Durchkontaktierungen 36 elektrisch
verbunden sind. Der Abstrahlabschnitt 76 weist eine Lichtabschirmungswand 78 in
Form eines rechtwinkligen Zylinders und einen Harzblock 80 auf,
der den Innenraum der Lichtabschirmungswand 78 anfüllt. In
den Harzblock 80 sind ein auf dem Substrat 26 montierter
LED-Chip 28 und Golddrähte 30 eingebettet,
welche die innenliegenden Anschlüsse 32 mit dem
LED-Chip 28 verbinden. Der Harzblock 80 weist eine
Vorderseite 77 auf, die der Lichteintrittsfläche der
Lichtleiterplatte zugewandt ist, und somit dient die Vor derseite 77 als
Abstrahlfläche
für das
Licht, das vom LED-Chip 28 zur Lichtleiterplatte abgestrahlt
wird.
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Mit
Bezug auf 10a tritt gestreutes Licht, das
von der LED-Einheit 64 abgestrahlt wird, wie durch ein
schraffiertes Dreieck 22 angegeben ist, in die Lichtleiterplatte 10 ein
und trägt
zu dem zur Beleuchtung dienenden Licht bei. Jedoch tritt weiteres Licht,
das außerhalb
des schraffierten Dreiecks 22 gestreut wird, nicht in die
Lichtleiterplatte 10 ein, wodurch es nicht zur Beleuchtung
verwendet wird.
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10b zeigt diese Problemstellung unter Verwendung
des gleichen Diagramms wie in 7b, d.
h. das Licht, das durch die schraffierten Abschnitte 78, 80 bezeichnet
ist, ist nicht zur Beleuchtung nutzbar.
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Die
Menge des Lichtes, das nicht zur Beleuchtung genutzt werden kann,
kann in Abhängigkeit
von einem Abstand L1 zwischen der LED-Einheit 64 und der
Lichtleiterplatte 10, sowie einer Dicke T der Lichtleiterplatte,
wie dargestellt in 10a, zunehmen oder abnehmen.
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Wenn
der Abstand L1 auf Null gesetzt wird, könnte das gesamte Licht in die
Lichtleiterplatte eingebracht werden. Jedoch ist es tatsächlich unmöglich, den
Abstand L1 in der Beleuchtungseinrichtung auf Null zu bringen.
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Außerdem könnte, wenn
die Dicke T der Lichtleiterplatte vergrößert wird, eine größere Lichtmenge
in die Lichtleiterplatte eingebracht werden, um zur Beleuchtung
verwendet zu werden. Jedoch ist es nicht zulässig, die Dicke T zu vergrößern, und zwar
aufgrund des jüngsten
Trends eines niedrigeren Profils der Beleuchtungseinrichtung, wie
in Zusammenhang mit einer Nachfrage nach einer ein niedriges Profil
und ein geringeres Gewicht aufweisenden tragbaren Einrichtung angestrebt
wurde. Tatsächlich gilt,
dass es, um die Dicke der Beleuchtungseinrichtung um 20 % bis 30
% zu verringern, erforderlich ist, die Dicke der Lichtleiterplatte
um ca. die Hälfte
zu verringern.
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Unglücklicherweise
wird, wie mit Bezug auf 10 beschrieben,
wenn die Dicke der Lichtleiterplatte verringert wird, eine geringere
Menge an Licht in die Lichtleiterplatte eingebracht.
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Demgemäß wird,
obschon es den Trend gibt, die Beleuchtungseinrichtung dünner zu
machen, dadurch die Abstrahleffizienz der Lichtquelle beeinträchtigt,
und daher ist es unmöglich,
ein Koexistieren von "Dünnermachen" und "Hellermachen" in der Beleuchtungseinrichtung
zu bewerkstelligen.
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Im
Zusammenhang mit der Beleuchtungseinrichtung mit LEDs gab es einen
Vorschlag zum Lösen
eines inhärenten
Problems der Beleuchtungseinrichtung, und zwar dass dunkle Gebiete
oder Gebiete geringer Helligkeit auf der Lichtaustrittsfläche der Lichtleiterplatte
an Orten zwischen den LEDs und benachbart zur Seitenkantenfläche der
Lichtleiterplatte, entlang der die LED-Einheiten angeordnet sind,
in Erscheinung treten. Gemäß diesem
Vorschlag sind die Ober- und Unterseiten des Abstrahlabschnittes
der LED-Einheit oberflächenverspiegelt
oder mit Lichtabschirmungsschichten versehen, die aus einem Material
von großem
Reflexionsvermögen
bestehen, ohne dass die linken und rechten Seitenflächen einer
derartigen Behandlung unterzogen werden (siehe beispielsweise japanische
Patentoffenlegungspublikation Nr. 2004-127604). Die oben angegebenen
Behandlungen sind nicht problemlos und dabei teuer.
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INHALT DER
ERFINDUNG
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Ein
Ziel der Erfindung besteht darin, eine Beleuchtungseinrichtung bereitzustellen,
die ein niedriges Profil aufweist und kostengünstig ist, und die eine hohe
Beleuchtungslichtstärke
aufweist.
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Gemäß der Erfindung
weist eine Beleuchtungseinrichtung auf:
- – eine Lichtleiterplatte,
die eine Oberseite, die als Lichtaustrisfläche dient, eine Unterseite,
die als Reflexionsfläche
dient, und eine Seitenfläche
aufweist, die als Lichteintrittsfläche dient;
- – mindestens
eine LED-Einheit, die benachbart zur Lichteintrittsfläche der
Lichtleiterplatte angeordnet ist, aufweisend:
- – einen
Abstrahlabschnitt, der ein durchsichtiges oder durchscheinendes
Element aufweist, das eine der Seitenfläche der Lichtleiterplatte zugewandte
Vorderseite, eine der Vorderseite gegenüberliegende Rückseite
und eine Umfangsfläche aufweist,
die sich zwischen der Vorderseite und der Rückseite erstreckt;
- – mindestens
einen LED-Chip, der in den Abstrahlabschnitt eingebettet ist; und
- – ein
Substrat, das auf der Rückseite
des durchsichtigen oder durchscheinenden Elementes angeordnet ist
und diese abdeckt und mit dem LED-Chip elektrisch verbunden ist;
und
- – ein
ebenes Reflexionselement, das von der LED-Einheit separat vorgesehen
und über
einer Oberseite der Umfangsfläche
angeordnet ist und sich parallel zur Oberseite der Lichtleiterplatte
erstreckt, so dass es einen Abschnitt der Oberseite der Lichtleiterplatte
benachbart zur Lichteintrittsfläche
der Lichtleiterplatte abdeckt.
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Verglichen
mit einer herkömmlichen LED-Einheit,
bei der das Reflexionselement auf einer gesamten Umfangsfläche des
Abstrahlabschnittes der LED-Einheit ausgebildet ist, kann eine LED-Einheit
gemäß der Erfindung
kostengünstig
sein. Außerdem
kann, da aus dem Abstrahlabschnitt nach oben austretendes Streuverlustlicht
zur Lichtleiterplatte reflektiert und wieder in diese eingebracht
werden kann, Licht in effizienter Weise der Lichtleiterplatte zugeführt werden.
Weiter können,
da Licht von einer linken Seite und einer rechten Seite der Umfangsfläche des
Abstrahlabschnittes der LED-Einheit gemäß der Erfindung abgestrahlt
werden kann, dunkle Gebiete oder geringe Helligkeit aufweisende
Gebiete, die bei der Lichtaustrittsfläche der Lichtleiterplatte zwischen
den LEDs bei einem Gebiet benachbart zur Seitenkantenfläche der
Lichtleiterplatte auftreten, verhindert werden. Insbesondere ist
es möglich,
dass das Reflexionselement eine Breite von mindestens der Breite
des Abstrahlabschnittes aufweist.
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Vorzugsweise
weist die Beleuchtungseinrichtung weiter eine Reflexionsplatte auf,
die unterhalb der Unterseite der Lichtleiterplatte und benachbart
zu dieser angeordnet ist und sich unter dem Abstrahlabschnitt der
LED-Einheit zum Substrat der LED-Einheit hin erstreckt, wodurch
das von der LED-Einheit kommende Licht effektiver genutzt wird.
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Das
Reflexionselement kann aus einer Reflexionsschicht bestehen. Dies
kann die Kosten zur Herstellung der Reflexionsschicht verringern.
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Außerdem kann
das Reflexionselement eine Fläche
aufweisen, auf der eine Gruppierung reflektierender Prismen so ausgebildet
ist, dass die dem Abstrahlabschnitt zugewandten reflektierenden
Prismen Licht, das aus der Umfangsfläche des Abstrahlabschnittes
austritt, zur Vorderseite des Abstrahlabschnittes hin ablenken.
Somit kann dies die Anzahl der Male, die das Licht im Abstrahlabschnitt
hin und her geworfen wird, vermindern, wodurch ermöglicht wird,
dass das Licht in effektiverer Weise der Lichtleiterplatte zugeführt wird.
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Weiter
kann die Beleuchtungseinrichtung eine flexible Schaltungsplatine
aufweisen, die am LED-Chip angebracht und mit diesem elektrisch
verbunden ist, und zwar über
das Substrat, wobei sich die flexible Schaltungsplatine zur Oberseite
der Lichtleiterplatte hin und parallel zu dieser erstreckt, wobei die
Reflexionsschicht zwischen der flexiblen Schaltungsplatine und der
LED-Einheit und in Kontakt mit dieser angeordnet ist.
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Und
außerdem
kann das der LED-Einheit zugewandte Reflexionselement auf einer
Fläche
der flexiblen Schaltungsplatine ausgebildet sein.
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Somit
kann gemäß der Erfindung,
sogar wenn die Lichtleiterplatte dünner gemacht wird, Licht von
der LED-Einheit weiterhin der Lichtleiterplatte für eine Beleuchtung
effektiv zugeführt
werden, und das Licht kann zusätzlich
von der linken und rechten Seite des Abstrahlabschnittes der LED-Einheit
abgestrahlt werden, so dass verhindert werden kann, dass die dunklen
Gebiete oder die Gebiete geringer Helligkeit zwischen der LED-Einheit
in einem Gebiet der Lichtaustrittsfläche der Lichtleiterplatte benachbart zur
LED-Einheit auftreten. Außerdem
kann, da die Reflexionsschicht separat von der LED-Einheit vorgesehen
ist, diese kostengünstig
sein.
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Diese
und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus
der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen von dieser in
Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen klar hervor.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein partieller Querschnitt, der
eine Beleuchtungseinrichtung einer ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
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1b ist
ein partieller Querschnitt, der eine Variation der Einrichtung von 1b darstellt;
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2a zeigt
eine Beleuchtungseinrichtung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
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2b zeigt
eine Beleuchtungseinrichtung einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
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3 ist
eine perspektivische Ansicht, die Hauptbestandteile einer Beleuchtungseinrichtung gemäß der Erfindung
darstellt;
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4a ist
eine perspektivische Ansicht, die eine bei der Erfindung verwendete
LED-Einheit darstellt;
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4b zeigt
eine Lichtaustrittsfläche
der LED-Einheit von 4a;
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4c ist
ein Querschnitt entlang der X-Z-Ebene der LED-Einheit von 4a;
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4d ist
eine Ansicht von hinten der LED-Einheit von 4a;
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5a ist
eine schematische Ansicht, der erläutert, wie Licht abgestrahlt
wird, und zwar in dem Fall, bei dem eine LED-Einheit, die bei der
Erfindung verwendet wird, auf eine herkömmliche Beleuchtungseinrichtung
angewandt wird;
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5b ist
ein Diagramm, das eine Abstrahlwinkelkennlinie einer LED-Einheit
wie dargestellt in 5a erläutert;
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6a ist
eine Draufsicht auf eine herkömmliche
Beleuchtungseinrichtung;
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6b ist
eine Seitenansicht der Beleuchtungseinrichtung von 6a;
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7a ist
eine schematische Ansicht zur Erläuterung eines Verhaltens eines
Beleuchtungslichtes in der Beleuchtungseinrichtung wie dargestellt
in 6a;
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7b ist
ein Diagramm, das eine Richteigenschaft eines Lichtes von einer
LED-Einheit der Beleuchtungseinrichtung von 6a darstellt;
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8a ist
ein schematisches Diagramm, das bei der vorliegenden Beschreibung
verwendete Koordinatenachsen erläutert;
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8b ist
ein Diagramm, das einen Abstrahlwinkel "θ" von Licht erläutert, das
von einer LED-Einheit abgestrahlt wird und zu einer Lichtleiterplatte
hin gerichtet ist, und zwar bezüglich
der in 8a dargestellten Koordinatenachsen;
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9a ist
eine perspektivische Ansicht, die eine LED-Einheit mit einer Abschirmungswand
darstellt, die auf einer gesamten Umfangsfläche des Abstrahlabschnittes
der LED-Einheit vorgesehen ist;
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9b zeigt
eine Lichtabstrahlfläche
der LED-Einheit von 9a;
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9c ist
ein Querschnitt entlang der X-Z-Ebene der LED-Einheit von 9a;
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9d ist
eine Ansicht von hinten der LED-Einheit von 9a;
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10a ist eine schematische Seitenansicht der Beleuchtungseinrichtung
zur Erläuterung
eines mit der Einrichtung zusammenhängenden Problems; und
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10b ist ein Diagramm zur Erläuterung des mit der Beleuchtungseinrichtung
von 10a zusammenhängenden
Problems.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ausführungsformen
der Erfindung werden nachfolgend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen
beschrieben.
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Die
in 4a dargestellte LED-Einheit ist eine perspektivische
Ansicht der LED-Einheit 13; 4b zeigt
die LED-Einheit 13, gesehen von der rechten Seite entlang
der Z-Achse; 4c ist ein Querschnitt der LED-Einheit 13 entlang
einer Ebene parallel zur X-Z-Ebene; und 4d zeigt
die LED-Einheit 13, gesehen von der linken Seite entlang der
Z-Achse.
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Wie
dargestellt, weist die LED-Einheit 13 einen Substratabschnitt 12 und
einen Abstrahlabschnitt 14 auf. Der Substratabschnitt 12 weist
ein Substrat 26 auf, auf dem ein LED-Chip 28 montiert ist,
innenliegende Anschlüsse 32,
die auf einer Innenfläche
des Substrats 26 angeordnet sind, und außenliegende
Anschlüsse 34 auf
einer Außenfläche des Substrates 26.
Die innenliegenden Anschlüsse 32 und
die entsprechenden außenliegenden
Anschlüsse 34 sind
jeweils durch Durchgangslöcher 36 miteinander
verbunden. Mindestens ein LED-Chip 28 ist am Substrat montiert,
und Golddrähte 30 verbinden die
innenliegenden Anschlüsse 32 mit
Anschlüssen des
LED-Chips 28.
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Der
Abstrahlabschnitt 14 weist einen durchsichtigen Harzblock 80 auf,
und der LED-Chip 28 und Golddrähte 30, welche die
innenliegenden Anschlüsse 32 mit dem
LED-Chip 28 verbinden, sind in den durchsichtigen oder
durchscheinenden Harzblock 80 eingebettet, der alle in
diesen eingebettete Elemente schützt
und die Beleuchtungsfarbe steuert. Der Abstrahlabschnitt 14 ist
derart konfiguriert, dass das Licht nicht nur von einer Vorderseite
des Harzblocks 80, die der Lichtleiterplatte zugewandt
ist, sondern auch von der Oberseite 14-4, einer Unterseite 14-5, einer
linken Seite 14-3 und einer rechten Seite 14-2 gleichzeitig
austreten kann, wohingegen die Rückseite 14-6 durch
das fest an dieser angebrachte Substrat 26 abgedeckt ist.
Wie in 4d dargestellt, sind die außenliegende
Elektrode 34 des Substrats 26 und die Durchgangslöcher 36,
welche die außenliegende
Elektrode 34 mit der innenliegenden Elektrode 32 verbinden,
an der Rückseite
der LED-Einheit 13 zu sehen.
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Wie
aus dem Vergleich der 4a–4d mit
den 9a–9d klar
hervorgeht, werden bei der bei der Erfindung verwendeten LED-Einheit 13, wie
dargestellt in 4a–4d, in
vorteilhafter Weise fünf
von deren sechs Flächen
als Abstrahlflächen
genutzt, und zwar durch Entfernen der Lichtabschirmungsfläche 78,
die in Zusammenhang mit der herkömmlichen
LED-Einheit 64 steht, wie dargestellt in 9a–9d.
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Als
Ergebnis von Messungen wurde gefunden, dass diese Konfiguration
der Erfindung die Gesamtmenge des von dem Abstrahlabschnitt abgestrahlten
Lichtes um einen Faktor von 1,3 bis 1,4 gegenüber der herkömmlichen
LED-Einheit 64, bei der eine einzige der sechs Flächen des
Abstrahlabschnittes verwendet wird, vergrößern kann. Im Übrigen wurde
auch gefunden, dass, wenn die LED-Einheit von 9a modifiziert
wird, indem man die auf der linken und rechten Seite befindlichen
Abschirmungsflächen
entfernt und die oberen und unteren Abschirmungsflächen beibehält, sich
die Gesamtmenge des aus dieser austretenden Lichtes um einen Faktor
von 1,1 vergrößert.
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Wenn
die LED-Einheit 13 für
eine die zuvor angegebene herkömmliche
Konfiguration aufweisende Beleuchtungseinrichtung angewandt wird,
könnte jedoch
die Menge des in die Lichtleiterplatte eintretenden Lichtes abnehmen,
wie nachfolgend erläutert wird.
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Ähnlich wie
bei 10 ist 5 ein
Diagramm, das die Richteigenschaft des zur Lichtleiterplatte 10 gerichteten
Lichtes erläutert,
und zwar indem die der Lichtleiterplatte 10 zugewandte
Vorderseite 14-1 als Referenz verwendet wird, und aus dem Diagramm
ist zu ersehen, dass die Menge an Licht, das sich zur linken und
rechten Seite bezüglich
der Richtung von θ =
0 in der Y Z-Ebene ausbreitet, zunimmt. Insbesondere weist die Kennlinie
der Y Z-Ebene Spitzen auf, d. h. von 1 bezogen auf die relative
Lichtstärke
bei + und –35°, und von
ca. 0,4 der relativen Lichtstärke
sogar bei + und –90°, wie durch eine
durchgezogene Linie angegeben, hingegen weist die Kennlinie der
X-Z-Ebene im Wesentlichen die gleiche Kennlinie wie die herkömmliche
Einrichtung auf, wie durch eine punktierte Linie angeben. Bezugszeichen 22, 38 und 40 in 5a repräsentieren
symbolisch die Art und Weise, in der das Licht aus der LED-Einheit 13 austritt.
Und zwar tritt, wenn die LED-Einheit 13 bezüglich der
Lichtleiterplatte 10 so platziert ist, wie in 5a dargestellt
ist, das durch 38, 40 bezeichnete Licht nicht
in die Lichtleiterplatte 10 ein, wodurch es nicht zur Beleuchtung
genutzt wird.
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Die
Erfindung beabsichtigt, eine ein niedriges Profil aufweisende Beleuchtungseinrichtung
mit LED-Einheiten 13, wie dargestellt in 4,
zu erzielen, wobei die Einrichtung zu einer sehr lichtstarken Beleuchtung
befähigt
ist.
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1a ist
ein partieller Querschnitt einer Beleuchtungseinrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung.
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Bei
dieser Beleuchtungseinrichtung ist eine Lichtleiterplatte 10,
auf deren Unterseite reflektierende Prismen ausgebildet sind, bei
dieser Darstellung auf der rechten Seite bezüglich der LED-Einheiten 13 vorgesehen,
die wie in 6a angeordnet sind (von denen
lediglich eine in der Figur dargestellt ist). Die LED-Einheit 13 weist
einen Substratabschnitt 12 und einen Abstrahlabschnitt 14 auf.
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Eine
flexible Schaltungsplatine 20 ist am Oberteil des Substratabschnittes 12 der
LED-Einheit 13 angebracht und mit Anschlüssen von
mindestens einem in den Abstrahlabschnitt eingebetteten LED-Chip
elektrisch verbunden. Eine reflektierende Platte 16 ist
unterhalb der LED-Einheit 13 und der Lichtleiterplatte 10 angeordnet.
Eine Reflexionsschicht 18 ist weiter zwischen dem Abstrahlabschnitt 14 der
LED-Einheit 13 und der flexiblen Schaltungsplatine 20 und
in Kontakt mit diesen angeordnet.
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Es
sei angemerkt, dass die Reflexionsplatte 16 unterhalb der
gesamten Unterseite der Lichtleiterplatte liegt und sich bis zur
Unterseite des Trägerabschnittes 12 erstreckt.
Es ist wichtig, dass die Reflexionsplatte 16 unterhalb
der Unterseite des Abstrahlabschnittes 14 liegt.
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Weiter
ist eine Länge
L3 der Reflexionsschicht 18 länger als eine Länge L2 des
Abstrahlabschnittes 14 in Längsrichtung der Lichtleiterplatte festgelegt.
Insbesondere ist die Länge
L3 mindestens zweimal so lang wie die Länge L2 festgelegt. Dies ermöglicht,
dass eine größere Menge
an Licht gesammelt wird, das anderenfalls verloren gehen würde, und
zwar ohne in die Lichtleiterplatte 10 einzutreten oder
als Streuverlust aus der Lichtleiterplatte 10.
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Mit
diesem Aufbau kann das Licht 38 wie dargestellt in 5a,
das nicht zur Beleuchtung zu verwenden ist, auf der Reflexionsschicht 18 zurück zur Lichtleiterplatte 10 reflektiert
werden, wie durch 24 in 1a bezeichnet,
hingegen kann das Licht 40, wie dargestellt in 5a,
das nicht zur Beleuchtung zu verwenden ist, auch auf der Reflexionsplatte 16 zur
Lichtleiterplatte 10 zurück reflektiert werden, wie durch 26 in 1a bezeichnet,
so dass diese beiden Anteile des Lichtes zur Beleuchtung verwendet
werden können.
Somit wird das Licht, das von der Ober- und der Unterseite der LED-Einheit
austritt, auf den Reflexionselementen reflektiert, die in der Nähe der Ober-
und der Unterseite angeordnet sind, so dass der Lichtleiterplatte
eine größere Menge
an Licht zugeführt
werden kann. Auf diese Weise kann die Beleuchtungseinrichtung der
Erfindung die Effizienz bei der Ausnutzung des Lichtes von der Lichtquelle
beträchtlich
verbessern. Die Reflexionsschicht 18 kann dadurch hergestellt
werden, dass eine vorab ausgebildete, große reflektierende Platte oder
Folie, die unter Verwendung verschiedener Arten von reflektierenden
Materialien in ökonomischer
Weise gefertigt werden kann, zugeschnitten wird, so dass die Reflexionsschicht 18 im
Vergleich zu einem Fall vorteilhaft sein kann, bei dem ein solches
Reflexionselement wie beispielsweise die Reflexionsschicht 18 mittels einer
Oberflächenverspiegelung
ausgebildet wird, wie dies in 9 der
Fall ist. Die vorab ausgebildete, große reflektierende Platte oder
Folie kann eine aus einem PET-Film hergestellte Schicht mit einem
darauf befindlichen Silberfilm und einer darauf ausgebildeten Überzugschicht
sein, oder eine als "ESR" bezeichnete Reflexionsschicht,
die von Sumitomo 3M Limited bezogen werden kann. Die ESR weist aufgrund
ihrer nicht-leitenden Eigenschaft den Vorteil auf, dass die LED-Elektrode
nicht elektrisch kurzgeschlossen werden kann.
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Demgemäß kann die
Beleuchtungseinrichtung gemäß der Erfindung
eine beträchtliche Überlegenheit
bei der Lichtausnützungseffizienz,
oder der Helligkeit, sowie auch in Bezug auf die Kosten erzielen.
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Da
die Beleuchtungseinrichtung der Erfindung die Effizienz bei der
Ausnutzung des Lichtes auf diese Weise erhöhen kann, sogar wenn die Dicke
der Lichtleiterplatte um ca. die Hälfte verringert wird, kann
die Beleuchtungseinrichtung weiterhin eine Beleuchtung bei im Wesentlichen
dem gleichen Pegel wie dem, der durch die herkömmliche Einrichtung erzielt
wird, durchführen,
und kann somit eine ein niedriges Profil aufweisende, helle Beleuchtungseinrichtung
zu geringen Produktionskosten realisieren.
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In 1a ist
ein Zwischenraum zwischen einer ebenen Oberseite des Abstrahlabschnittes 14 der
LED-Einheit 13 und der flexiblen Schaltungsplatine 20 vorgesehen,
hingegen ist in 1b kein Zwischenraum zwischen
dem Abstrahlabschnitt 14 und der flexiblen Schaltungsplatine 20 vorgesehen,
sondern statt dessen ist die Reflexionsschicht 18 zwischen
diese eingelegt. Die Reflexionsschicht ist so dünn, dass sie in der zuvor beschriebenen
Weise eingelegt werden kann.
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2a zeigt
einen weiteren Aspekt der Beleuchtungseinrichtung gemäß der Erfindung.
Diese Beleuchtungseinrichtung unterscheidet sich von der in 1a dargestellten
in Bezug auf die Reflexionsschicht 19, wobei reflektierende
Prismen auf der Oberseite des Abstrahlabschnittes der der LED-Einheit
zugewandten Fläche
angeordnet sind, wie dargestellt ist. Dies ist zu dem Zweck vorgesehen,
damit das aus der Oberseite des Abstrahlabschnittes der Reflexionsschicht 19 austretende
Licht reflektiert wird, und diese Konfiguration kann verhindern,
dass Licht als Streulicht austritt, ohne in die Lichtleiterplatte
einzutreten, da das Licht, das auf der Reflexionsschicht 19 reflektiert
wird und zur Lichtleiterplatte zurückgelenkt wird, innerhalb der
Lichtleiterplatte wiederholt reflektiert wird, bis das Licht schließlich zur Beleuchtung
austreten kann.
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2b zeigt
eine Beleuchtungseinrichtung gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung, welche Anschlüsse 46 und 48 auf
einer Unterseite einer flexiblen Schaltungsplatine 21 aufweist,
wobei der Anschluss 46 so ausgebildet ist, dass er mit
dem LED-Chip verbunden ist, und der Anschluss 48 so ausgebildet
ist, dass er nicht mit dem LED-Chip verbunden ist, sondern eine
darauf ausgebildete Reflexionsschicht 50 aufweist. Dies
kann die Anzahl der Teile reduzieren, die zum Zusammenbau der Einrichtung
benötigt
werden. Die Anschlüsse 46 und 48 können als
eine einzige Einheit aufgebaut sein, und die Reflexionsschicht 50 kann über beiden
Anschlüsse 46 und 48 ausgebildet
sein.
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3 ist
eine perspektivische Ansicht der Hauptbestandteile einer Beleuchtungseinrichtung gemäß den zuvor
beschriebenen Ausführungsformen
der Erfindung. Wie in 3 dargestellt, beinhaltet die
Beleuchtungseinrichtung die Reflexionsschicht 18 und die
Reflexionsplatte 16 oberhalb bzw. unterhalb der LED-Einheit,
so dass das Licht von der LED-Einheit in effektiver Weise zu einer
Stirnfläche der Lichtleiterplatte 10 gelenkt
werden kann. Filme, die das Licht sammeln, sind oberhalb der Lichtleiterplatte 10 angeordnet
und beinhalten beispielsweise eine Streuplatte 70 und Prismenfilme 68, 66,
die jeweils in zueinander senkrechten Orientierungen angeordnet
sind, so dass das entlang der Z-Achse aus der LED-Einheit 13 austretende
Licht in der Lichtleiterplatte nach oben abgelenkt werden kann und
dadurch so umgelenkt werden kann, dass es zu einem entlang der Y
Achse austretenden Licht wird, und zwar mit Hilfe der Lichtleiterplatte 10 und
der Filme 70, 68 und 66, so dass eine
auf den Filmen angeordnete (nicht dargestellte) nicht-selbstleuchtende
Anzeigeeinrichtung beleuchtet wird. Somit kann das Licht von der
LED-Einheit die nicht-selbstleuchtende Anzeigeeinrichtung in effizienter
Weise beleuchten, und somit wird es gemäß der Erfindung möglich, die ein
niedriges Profil aufweisende und kostengünstige Beleuchtungseinrichtung
mit hoher Beleuchtungslichtstärke
bereitzustellen.