JP2007052950A - 発光ダイオード照明装置及び画像表示機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の発光ダイオード間の温度分布の均一化を図る。
【解決手段】 光源として用いられた複数の発光ダイオード１３ｂ、１３ｂ、・・・と、該発光ダイオードの温度上昇を抑制する冷却空気を送る送風手段１５、１５、・・・と、発光ダイオードの発光によって生じる熱を放出すると共に送風手段によって送られた冷却空気の流れの方向に行くに従って該冷却空気との接触面積が大きくなるように形成されたヒートシンク１６、１６、・・・とを設けた。
【選択図】図５

Description

本発明は発光ダイオード照明装置及び画像表示機器についての技術分野に関する。詳しくは、冷却空気の流れの方向においてヒートシンクの冷却空気との接触面積を変更して複数の発光ダイオード間の温度分布の均一化を図る技術分野に関する。

光源として複数の発光ダイオードを用い、該発光ダイオードによって照明を行う発光ダイオード照明装置がある。発光ダイオード照明装置は、例えば、発光ダイオードを直接照明として利用し照明機器として使用されたり、発光ダイオードをバックライト照明としてテレビジョン受像器等の画像表示機器に使用される。

このような発光ダイオード照明装置にあっては、発光ダイオードの発光に伴う発熱によって発光ダイオードの発光効率の低下と言う不具合が生じ得るため、一般に、冷却機構を備えている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０―３０２５４０号公報

ところで、特許文献１に記載された冷却機構にあっては、ファン等の送風手段によって冷却空気を所定の方向へ流すことにより冷却を行うようにしているが、冷却空気は冷却機能を発揮するに従って温度が上昇し、冷却効率の低下を来たしてしまう。従って、例えば、冷却空気が下方から上方へ流れる場合には、下方から上方へ行くに従って温度が上昇して単位体積当たりの吸熱量が低下し、下方に位置する発光ダイオードの温度よりも上方に位置する発光ダイオードの温度の方が高くなってしまう。

このような各発光ダイオード間で温度が相違する温度分布の不均一化が生じてしまうと、画像表示部の各部間で輝度が異なる輝度ムラや発光ダイオードの波長の変化による色調変化等の不具合を生じることになる。

そこで、本発明発光ダイオード照明装置及び画像表示機器は、上記した問題点を克服し、複数の発光ダイオード間の温度分布の均一化を図ることを課題とする。

本発明発光ダイオード照明装置及び画像表示機器は、上記した課題を解決するために、光源として用いられた複数の発光ダイオードと、該発光ダイオードの温度上昇を抑制する冷却空気を送る送風手段と、発光ダイオードの発光によって生じる熱を放出すると共に送風手段によって送られた冷却空気の流れの方向に行くに従って該冷却空気との接触面積が大きくなるように形成されたヒートシンクとを設けたものである。

従って、本発明発光ダイオード照明装置及び画像表示機器にあっては、冷却空気の流れの方向において冷却効率の均一化が図られる。

本発明発光ダイオード照明装置は、光源として用いられた複数の発光ダイオードと、該発光ダイオードの温度上昇を抑制する冷却空気を送る送風手段と、発光ダイオードの発光によって生じる熱を放出すると共に送風手段によって送られた冷却空気の流れの方向に行くに従って該冷却空気との接触面積が大きくなるように形成されたヒートシンクとを備えたことを特徴とする。

従って、冷却空気の流れの方向において冷却効率が低下せず、各発光ダイオード間の温度分布の均一化が図られ、輝度ムラや波長の変化による色調変化等の不具合の発生を防止することができる。

本発明画像表示機器は、筐体に画像を表示する画像表示部が取り付けられ筐体の内部に画像表示部のバックライトとして機能する複数の発光ダイオードが配置された画像表示機器であって、発光ダイオードの温度上昇を抑制する冷却空気を送る送風手段と、発光ダイオードの発光によって生じる熱を放出すると共に送風手段によって送られた冷却空気の流れの方向に行くに従って該冷却空気との接触面積が大きくなるように形成されたヒートシンクとを備えたことを特徴とする。 従って、冷却空気の流れの方向において冷却効率が低下せず、各発光ダイオード間の温度分布の均一化が図られ、輝度ムラや波長の変化による色調変化等の不具合の発生を防止することができる。

以下に、本発明発光ダイオード照明装置及び画像表示機器の最良の形態を添付図面に従って説明する。

以下に示した最良の形態は、本発明画像表示機器を、液晶パネルに画像を表示するテレビジョン受像器に適用したものであり、本発明発光ダイオード照明装置を、このテレビジョン受像器に備えられたバックライト照明装置に適用したものである。

尚、本発明の適用範囲は液晶パネルを有するテレビジョン受像器及びこれに備えられたバックライト照明装置に限られることはなく、例えば、発光ダイオードを光源として用いる各種のテレビジョン受像器、パーソナルコンピューターに用いられる画像表示機器等や発光ダイオードを光源として使用する各種の照明装置に広く適用することができる。

画像表示機器（テレビジョン受像器）１は外筐２の内部に所要の各部が配置されて成る（図１参照）。

外筐２は前後に扁平な前方に開口された箱状に形成され、該開口を内側から閉塞する位置に画像を表示する画像表示部３が配置されている。画像表示部３は、例えば、透過型のカラー液晶パネルを前後から２枚の偏光板で挟み込むことにより構成され、アクティブマトリックス方式で駆動することによりフルカラー映像を表示する。

外筐２の内部には発光ダイオード照明装置４が配置されている（図２参照）。発光ダイオード照明装置４は筐体５に所要の各部が配置されて成る。

筐体５は前後に扁平な前方に開口された箱状に形成され、図２及び図３に示すように、前後方向を向く配置面部６と該配置面部６の外周縁からそれぞれ前方へ突出された上側面部７、下側面部８、左側面部９及び右側面部１０とから成る。筐体５は熱伝導性の高い材料、例えば、金属材料によって形成されている。

筐体５の前端部には光学機能シート１１と拡散板１２が取り付けられている。

光学機能シート１１は、例えば、後述する光源（発光ダイオード）から出射された光を拡散する拡散シート、光を屈折させて所定の方向へ導くプリズムシート、偏光方向を変換する偏光変換シート等の所定の光学機能を有する各種のシートが層状に貼り合わされて構成されている。

光学機能シート１１は拡散板１２の前面に貼り付けられ、該拡散板１２は光源に対向して配置されている。拡散板１２は光源から出射された光を筐体５の内部で拡散し、面発光における輝度の均一化を図る機能を有する。

筐体５の配置面部６の前面６ａには、光源ユニット１３、１３、・・・が、例えば、左右に等間隔に離隔して配置されている（図１乃至図３参照）。光源ユニット１３は縦長の基板１３ａ上に光源として機能する複数の発光ダイオード１３ｂ、１３ｂ、・・・が上下に等間隔に離隔して配置されて成る。発光ダイオード１３ｂ、１３ｂ、・・・としては、例えば、赤色光を出射する赤色発光ダイオード、緑色光を出射する緑色発光ダイオード及び青色光を出射する青色発光ダイオードが用いられている。これらの発光ダイオード１３ｂ、１３ｂ、・・・は画像表示部３における画像表示の際のバックライトとして用いられる。

尚、上記には、上下に離隔して位置された発光ダイオード１３ｂ、１３ｂ、・・・を有する縦長の光源ユニット１３、１３、・・・を左右に離隔して配置した例を示しているが、発光ダイオード１３ｂ、１３ｂ、・・・の配列はこのような配列に限られることはなく、発光ダイオードの配列はバックライトとしての機能を有効に発揮する配列であれば任意の配列とすることが可能である。例えば、発光ダイオードが規則的に点在するような配列にしてもよい。

筐体５の前面部には保持枠１４が取り付けられている（図２参照）。保持枠１４には、その前端部に画像表示部３が保持されている。

筐体５の配置面部６の後面６ｂの下端部にはファン１５、１５、・・・が左右に離隔して取り付けられている（図２及び図４参照）。ファン１５、１５、・・・は、例えば、その後面に形成された空気取入口１５ａ、１５ａ、・・・から冷却空気を取り込んで上面に形成された空気吹出口１５ｂ、１５ｂ、・・・から冷却空気を上方へ向けて吹き出すように構成され、冷却空気を所定の方向へ送る送風手段として機能する。ファン１５、１５、・・・はそれぞれ配置面部６を挟んで光源ユニット１３、１３、・・・の真後ろに位置されている。

配置面部６の後面６ｂには、ファン１５、１５、・・・のそれぞれ真上の位置にヒートシンク１６、１６、・・・が取り付けられている（図２及び図４参照）。

ヒートシンク１６は縦長の形状に形成され、前後方向を向く底面部１７と該底面部１７から後方へ突出された突出面部１８、１８、１８とから成る（図５参照）。突出面部１８、１８、１８は左右方向において等間隔に平行な状態で設けられ、横幅が同じに形成され、上方へ行くに従って底面部１７からの突出量が大きくなるように形成されている。従って、ヒートシンク１６は上方へ行くに従って空気（大気）との接触面積が大きくなる。

尚、ヒートシンクの形状は上記した形状に限られることはなく、冷却空気の流れの方向、即ち、上方へ行くに従って空気との接触面積が大きくなるような形状に形成されていればよく、例えば、以下のような形状を有するヒートシンク１６Ａやヒートシンク１６Ｂを用いてもよい（図６及び図７参照）。

ヒートシンク１６Ａは、図６に示すように、縦長の形状に形成され、底面部１７Ａと該底面部１７Ａから後方へ突出された突出面部１８Ａ、１８Ａ、１８Ａとから成る。底面部１７Ａは上方へ行くに従って横幅が大きくなるように形成されている。従って、上方へ行くに従って底面部１７Ａの空気との接触面積が大きくなる。突出面部１８Ａ、１８Ａ、１８Ａは左右に離隔して設けられ、底面部１７Ａからの突出量及び横幅が上下方向において同じにされている。

ヒートシンク１６Ｂは、図７に示すように、縦長の形状に形成され、底面部１７Ｂと該底面部１７Ｂから後方へ突出された突出面部１８Ｂ、１８Ｂ、１８Ｂとから成る。突出面部１８Ｂ、１８Ｂ、１８Ｂは左右に離隔して設けられ、横幅及び底面部１７Ｂからの突出量がともに上方へ行くに従って大きくなるように形成されている。従って、ヒートシンク１６Ｂは上方へ行くに従って空気との接触面積が大きくなる。尚、ヒートシンク１６Ｂにおいても、ヒートシンク１６Ａと同様に、底面部１７Ｂの横幅が上方へ行くに従って大きくなるように形成してもよい。

外筐２の内部には筐体５の後方に回路基板１９が配置されている。回路基板１９には画像表示部３の駆動回路、光源ユニット１３、１３、・・・の駆動回路、ファン１５、１５、・・・の駆動回路等の所要の各回路が形成されている。

筐体５の外周面には放熱フィン２０、２０、・・・が設けられている（図２及び図３参照）。放熱フィン２０、２０、・・・は、例えば、上側面部７と下側面部８のそれぞれ左右両端部と左側面部９と右側面部１０のそれぞれ上下両端部、即ち、筐体５の各コーナーに対応した位置に設けられている。

以上のように構成された画像表示機器１において、画像表示部３に画像が表示されるときには、バックライトとして光源ユニット１３、１３、・・・が駆動され、発光ダイオード１３ｂ、１３ｂ、・・・が発光する。発光ダイオード１３ｂ、１３ｂ、・・・の発光に伴って発熱が生じ、生じた熱は、主として、筐体５の配置面部６からヒートシンク１６、１６、・・・（ヒートシンク１６Ａ、１６Ａ、・・・又はヒートシンク１６Ｂ、１６Ｂ、・・・）に伝達される。

発光ダイオード１３ｂ、１３ｂ、・・・の発光時にはファン１５、１５、・・・が回転され、該ファン１５、１５、・・・の空気吹出口１５ｂ、１５ｂ、・・・からヒートシンク１６、１６、・・・へ向けて冷却空気が吹き出される。冷却空気はヒートシンク１６、１６、・・・の表面に接触しながら下方から上方へ流れ（図４に空気の流れを矢印で示す。）、ヒートシンク１６、１６、・・・から熱を吸収する。冷却空気はヒートシンク１６、１６、・・・から熱を吸収することにより上方へ流れるに従って温度が上昇し単位体積当たりの吸熱量が低下する。

しかしながら、画像表示機器１にあっては、上記したように、下方から上方へ行くに従ってヒートシンク１６、１６、・・・（ヒートシンク１６Ａ、１６Ａ、・・・又はヒートシンク１６Ｂ、１６Ｂ、・・・）の空気（大気）との接触面積が大きくなるように形成されているため、上方へ流れたときの温度上昇により吸熱量が低下しても、冷却空気の冷却効率は上方へ行っても低下せず、発光ダイオード１３ｂ、１３ｂ、・・・間で温度が相違する状態を防止することができる。

従って、各発光ダイオード１３ｂ、１３ｂ、・・・間の温度分布の均一化が図られ、輝度ムラや波長の変化による色調変化等の不具合の発生を防止することができる。

また、冷却空気との接触面積を上方へ行くに従って大きくするために、突出面部１８の底面部１７からの突出量が大きくされたヒートシンク１６を用いており、ヒートシンク１６の構成が簡素であり、画像表示機器１の内部構造の簡素化及び製造コストの低減を図ることができる。

尚、ヒートシンク１６に代えて、ヒートシンク１６Ａ又はヒートシンク１６Ｂを用いた場合にあっても、ヒートシンク１６Ａ及びヒートシンク１６Ｂの構成が簡素であり、画像表示機器１の内部構造の簡素化及び製造コストの低減を図ることができる。

さらに、画像表示機器１にあっては、筐体５を導電性の高い材料によって形成し、筐体５の配置面部６の前面６ａと後面６ｂにそれぞれ光源ユニット１３、１３、・・・とヒートシンク１６、１６、・・・とを取り付ける構成としているため、発光ダイオード１３ｂ、１３ｂ、・・・に発生した熱が筐体５を介してヒートシンク１６、１６、・・・に確実に伝達されると共に省スペースの構造であり画像表示機器１の小型化、薄型化を図ることができる。

尚、発光ダイオード１３ｂ、１３ｂ、・・・の発光に伴って発熱が生じたときには、上記したように、生じた熱は、主として、筐体５の配置面部６からヒートシンク１６、１６、・・・に伝達されるが、一部の熱は、ヒートシンク１６、１６、・・・に伝達されず筐体５に蓄積されたり、筐体５から保持枠１４を介して画像表示部３に伝達される可能性がある。

画像表示機器１には、上記のように、筐体５の外面に放熱フィン２０、２０、・・・を設けることにより、このような筐体５の各部に蓄積され得る熱や画像表示部３に伝達され得る熱を放熱フィン２０、２０、・・・から放出するようにしている。

従って、発光ダイオード１３ｂ、１３ｂ、・・・の温度上昇が一層抑制されて発光ダイオード１３ｂ、１３ｂ、・・・の発光色の変化や輝度の低下等の特性の低下を防止することができ、また、画像表示部３への熱の伝達が抑制されて該画像表示部３の特性変化による表示ムラ等の不具合の発生を防止することができる。

また、筐体５の各コーナーは、配置面部６と上側面部７又は下側面部８と左側面部９又は右側面部１０とが結合される部分であり、発光ダイオード１３ｂ、１３ｂ、・・・の発光時に発生する熱が伝達され温度が上昇し易い部分であるが、上記のように、放熱フィン２０、２０、・・・を筐体５の各コーナーに設けることにより、冷却効率の向上を図ることができる。

尚、上記には、放熱フィン２０、２０、・・・を筐体５の各コーナーに設けた例を示したが、放熱フィン２０、２０、・・・を設ける位置は筐体５の各コーナーに限られることはなく、例えば、筐体５の上側面部７、下側面部８、左側面部９及び右側面部１０の全体に設けても良く、また、伝熱量が多いと想定される上側の２つのコーナーのみに設けるようにしてもよい。

また、冷却効率を高めるために放熱フィン２０、２０、・・・に冷却空気を吹き付けるファン等の送風手段を設けてもよい。

さらに、放熱フィン２０、２０、・・・やヒートシンク１６、１６、・・・を筐体５と一体に形成することも可能である。放熱フィン２０、２０、・・・やヒートシンク１６、１６、・・・を筐体と一体に形成することにより、画像表示機器１の製造コストの低減を図ることができる。

尚、上記には、冷却空気の流れる方向を下方から上方とした例を示したが、冷却空気の流れる方向は送風手段によって任意に設定することが可能であり、ヒートシンクは冷却空気の流れる方向へ行くに従って空気との接触面積が大きくなるような形状に形成すればよい。

上記した最良の形態において示した各部の具体的な形状及び構造は、何れも本発明を実施する際の具体化のほんの一例を示したものにすぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。

図２乃至図７と共に本発明を実施するための最良の形態を示すものであり、本図は画像表示機器を示す概略斜視図である。 画像表示機器の縦断面図である。 筐体とこれに配置された光源ユニットを示す正面図である。 筐体とこれに取り付けられたファン及びヒートシンクの一部を示す背面図である。 ヒートシンクを示す斜視図である。 別のヒートシンクを示す斜視図である。 また別のヒートシンクを示す斜視図である。

符号の説明

１…画像表示機器、３…画像表示部、４…発光ダイオード照明装置、５…筐体、６…配置面部、７…上側面部、８…下側面部、９…左側面部、１０…右側面部、１３ｂ…発光ダイオード、１４…保持枠、１５…ファン（送風手段）、１６…ヒートシンク、１７…底面部、１８…突出面部、２０…放熱フィン、１６Ａ…ヒートシンク、１７Ａ…底面部、１８Ａ…突出面部、１６Ｂ…ヒートシンク、１７Ｂ…底面部、１８Ｂ…突出面部

Claims (7)

1. 光源として用いられた複数の発光ダイオードと、
   該発光ダイオードの温度上昇を抑制する冷却空気を送る送風手段と、
   発光ダイオードの発光によって生じる熱を放出すると共に送風手段によって送られた冷却空気の流れの方向に行くに従って該冷却空気との接触面積が大きくなるように形成されたヒートシンクとを備えた
   ことを特徴とする発光ダイオード照明装置。
2. 上記ヒートシンクに、冷却空気の流れの方向に延びる底面部と該底面部の側縁から底面部に対して略直交する方向へ突出された突出面部とを設け、
   該突出面部の底面部からの突出量を冷却空気の流れの方向に行くに従って大きくなるように形成した
   ことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード照明装置。
3. 上記ヒートシンクに、冷却空気の流れの方向に延びる底面部と該底面部の側縁から底面部に対して略直交する方向へ突出された突出面部とを設け、
   底面部の幅を冷却空気の流れの方向に行くに従って大きくなるように形成した
   ことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード照明装置。
4. 複数の発光ダイオードを配置する配置面部を有する筐体を設け、
   該筐体の少なくとも配置面部を熱伝導性を有する材料によって形成すると共に配置面部の発光ダイオードが配置された面と反対の面にヒートシンクを取り付けた
   ことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード照明装置。
5. 複数の発光ダイオードを配置する配置面部と該配置面部の外周縁から配置面部に対して略直交する方向へ突出された側面部とを有する筐体を設け、
   該筐体の側面部の少なくとも一部に発光ダイオードの発光によって生じる熱を放出する放熱フィンを設けた
   ことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード照明装置。
6. 筐体に画像を表示する画像表示部が取り付けられ筐体の内部に画像表示部のバックライトとして機能する複数の発光ダイオードが配置された画像表示機器であって、
   発光ダイオードの温度上昇を抑制する冷却空気を送る送風手段と、
   発光ダイオードの発光によって生じる熱を放出すると共に送風手段によって送られた冷却空気の流れの方向に行くに従って該冷却空気との接触面積が大きくなるように形成されたヒートシンクとを備えた
   ことを特徴とする画像表示機器。
7. 上記筐体を熱伝導性を有する材料によって形成すると共に筐体に複数の発光ダイオードを配置する配置面部と該配置面部の外周縁から配置面部に対して略直交する方向へ突出された側面部とを設け、
   画像表示部を保持する保持枠を設け、
   筐体に画像表示部を保持した保持枠を取り付け、
   筐体の側面部の少なくとも一部に発光ダイオードの発光によって生じる熱を放出する放熱フィンを設けた
   ことを特徴とする請求項６に記載の画像表示機器。

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