JP2007213872A

JP2007213872A - 扁平ランプ及びこれを用いた照明装置

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Publication number: JP2007213872A
Application number: JP2006030289A
Authority: JP
Inventors: Masumi Nakamichi; 眞澄中道; Hiroyoshi Hiejima; 裕喜比江嶋
Original assignee: U Tec Co Ltd
Current assignee: U Tec Co Ltd
Priority date: 2006-02-07
Filing date: 2006-02-07
Publication date: 2007-08-23

Abstract

【課題】扁平放電管１ａの下端壁に光ファイバプレート４を貼り付けることにより、この端壁から特定の斜め方向に光が出射されるようにして、発光光の利用効率を高めることができる扁平ランプ及びこれを用いた照明装置を提供する。
【解決手段】上下の両端壁が平坦であり、前後の長さＬと左右の幅Ｗがこの上下の高さＨよりも長い扁平放電管１ａを用いた外部電極放電ランプ１において、この扁平放電管１ａの下端壁の外面に、プレート面の法線方向に対して傾斜した光ファイバを束ねた光ファイバプレート４を貼り付けた構成とする。また、この外部電極放電ランプ１を複数本左右方向に間隔を開けて並べ、下方に反射板２を配置した構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、放電管等の発光管が扁平状をなした扁平ランプ及びこの扁平ランプを用いた照明装置に関するものである。

液晶ディスプレイのバックライトには、現在は細い円筒放電管を用いた冷陰極管を間隔を開けて複数本配置した照明装置を使うことが多い。しかしながら、バックライトは、液晶ディスプレイ等の表示面を均一にバックライト照明する必要があるため、面発光に近い扁平ランプの利用が検討されている。また、扁平ランプとしては、扁平放電管を用いた扁平放電ランプが好ましく、しかも、放電ガスや電極の消耗がなくランプ寿命の長い外部電極放電ランプ（例えば、特許文献１、２参照。）が有望視されている。

液晶ディスプレイの下方に上記外部電極放電ランプを配置してバックライトとして用いる場合、各外部電極放電ランプの扁平放電管における最も面積の広い上端壁を上方に向けて配置することになる。ところが、扁平放電管は、下端壁も上端壁と同様に最も面積が広くなるので、複数本の外部電極放電ランプを水平方向に隙間なく配置したのでは、下端壁から出射される光が無駄になり、発光光の利用効率が低下するだけでなく、この外部電極放電ランプも多くの本数が必要になる。そこで、図５に示すように、外部電極放電ランプ１を複数本水平方向に間隔を開けて配置すると共に、これらの外部電極放電ランプ１の下方に反射板２を配置することにより、扁平放電管１ａの下端壁から出射する光を上方に向けて反射させて有効利用するのが一般的であった。

ところが、上記のように反射板２を配置した場合、図６に示すように、外部電極放電ランプ１の扁平放電管１ａの下端壁からほぼ下方に出射した光Ａは、反射板２で反射されて再び扁平放電管１ａに戻り遮られる。また、この扁平放電管１ａの下端壁からある程度以上斜めに傾斜した角度で出射した光Ｂも、反射板２で反射されて隣接する外部電極放電ランプ１の扁平放電管１ａに遮られる。従って、扁平放電管１ａの下端壁から出射する光は、適度に斜めに傾斜した角度で出射した光Ｃだけが、反射板２で反射されて、隣接する外部電極放電ランプ１との間を通り、上方の液晶パネル５に達することができるので、この下端壁から出射する光を全て有効に利用することができないという問題があった。

ここで、従来の冷陰極管の場合には、細い円筒放電管が用いられるので、この円筒放電管が反射板で反射した光を遮ることはほとんどない。しかしながら、外部電極放電ランプ１の場合には、照射方向に直交する扁平放電管１ａの断面積が広くなりすぎるために、この問題が顕著となる。なお、この問題は、上記のような外部電極放電ランプ１に限らず、扁平放電管の内部に電極を配置した扁平放電ランプや、フィラメント発光等による扁平発光管を用いた扁平ランプにも共通するものである。
特開２００３−３１７６６６号公報特開平５−２１７５６０号公報

本発明は、扁平発光管の端壁に光ファイバプレートを配置することにより、この端壁から特定の斜め方向に光が出射されるようにして、発光光の利用効率を高めることができる扁平ランプ及びこれを用いた照明装置を提供しようとするものである。

請求項１の扁平ランプは、少なくとも上下の両端壁が平坦であり、前後の長さと左右の幅がこの上下の高さよりも長い扁平発光管を用いた扁平ランプにおいて、この扁平発光管の上下の一方又は双方の端壁の外面に、プレート面の法線方向に対して傾斜した光ファイバを束ねた光ファイバプレートを沿わせて配置したことを特徴とする。

請求項２の扁平ランプを用いた照明装置は、扁平発光管の下方の端壁の外面に光ファイバプレートを貼り付けた請求項１に記載の扁平ランプを複数水平方向に間隔を開けて配置すると共に、これらの扁平ランプの下方に反射板を配置したことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、扁平発光管において最も面積が広い上下の平坦な端壁の外面に光ファイバプレートが配置されるので、この端壁から出射した光が光ファイバプレートの光ファイバを通過することによって特定の斜め方向を向くようになり、この光を直接又は適宜反射させて照射させた際に、当該扁平ランプや他の扁平ランプに遮られるのを防ぐことができるようになり、扁平ランプの発光光を有効に利用することができるようになる。また、この光ファイバプレートを用いることにより、扁平ランプの配光特性を任意に調節することもできるようになる。

請求項２の発明によれば、扁平発光管の下端壁から出射した光を光ファイバプレートに通すことにより、特定の斜め下の方向を向かせることができるので、下方の反射板で反射した光が当該扁平ランプや隣接する扁平ランプに遮られることなく、これらの間の隙間から上方に照射されるようにすることができ、扁平発光管の下端壁から出射した光を有効に利用することができるようになる。

なお、本願における上下、前後及び左右の方向は、特に現実の方向を明示した場合を除き、三次元において互いに直交する方向を相対的に示すための便宜上のものにすぎず、現実の方向は扁平ランプの配置によって変化する。また、上下と前後と左右の各方向も、単に互いに逆方向を示すための便宜的なものにすぎず、例えば上下の上と下だけを入れ替えたものも同じ構成を示す。

以下、本発明の最良の実施形態について図１〜図５を参照して説明する。なお、これらの図においても、図６〜図７に示した従来例と同様の機能を有する構成部材には同じ番号を付記する。

本発明は、図１に示すように、液晶ディスプレイのバックライトに用いられる外部電極放電ランプ１及びこの外部電極放電ランプ１を用いたバックライト照明装置について説明する。外部電極放電ランプ１は、扁平放電管１ａと一対の外部電極とで構成される。

扁平放電管１ａは、互いに直交する６面のガラス製の端壁に囲まれたほぼ直方体状のガラス管であり、上下の端壁が平坦に形成されると共に、本実施形態では、前後の端壁と左右の端壁も平坦に形成されている。また、この扁平放電管１ａは、前後の長さＬと左右の幅Ｗが上下の高さＨよりも長い上下に扁平な形状となっていて、上端壁と下端壁の面積（Ｌ×Ｗ）が他の端壁と比べて最大になる。しかも、本実施形態では、前後の長さＬが左右の幅Ｗよりも十分に長く、この左右の幅Ｗが上下の高さＨよりも十分に長くなっていて、前後に細長く上端壁と下端壁の面積を極めて大きくなっている。従って、この外部電極放電ランプ１は、上下の広い端壁から出射される光量が最も多くなり、これによって面発光に近い光源が得られる。

上記扁平放電管１ａの内部には、低圧のアルゴンガスと水銀蒸気等からなる放電ガスが封入されている。また、この扁平放電管１ａは、前後の両端部を除く上下の端壁と左右の端壁の内壁面に蛍光体が塗布されている。

一対の外部電極は、上記扁平放電管１ａの前後の両端部に配置される。ただし、これらの外部電極の構成は任意であり、図示はしていないが、例えば導電性の帯状の金属板を方形環状にして扁平放電管１ａの両端部に外嵌したものを外部電極としてもよく、また、図１に示す支持台３，３を導電性金属材料で形成して、これらの支持台３，３を外部電極とすることもできる。外部電極放電ランプ１は、これらの外部電極に図示しないインバータからの交流電源を供給することにより、扁平放電管１ａ内部で放電が行われる。そして、この放電により扁平放電管１ａの内部で発生した紫外線が蛍光体によって可視光に変換されて発光することになる。

上記構成の各外部電極放電ランプ１は、扁平放電管１ａの下端壁の外面（下向き面）に光ファイバプレート４が貼り付けられている。光ファイバプレート４は、左右の幅が扁平放電管１ａの幅Ｗとほぼ同じで、前後の長さが扁平放電管１ａの長さＬよりも外部電極が配置される両端部の長さ分だけ短く、上下の厚さが十分に薄い短冊状の板材又はシート材であり、この上下面が互いに平行で平坦なプレート面となる。この光ファイバプレート４は、上方のプレート面が透明な接着剤等を介して扁平放電管１ａの下端壁における両端部を除いた部分に貼り付けられる。

上記光ファイバプレート４は、多数の光ファイバを上下方向に対して傾斜させた状態で束ねて固め、前後左右方向に沿った水平面で所定の厚さにスライスしたものであり、この水平な切断面に各光ファイバの平滑な端面が現れるようにしている。従って、この光ファイバプレート４は、一方のプレート面から入射した光をそれぞれ光ファイバを通して他方のプレート面から出射することにより、入射光の光軸方向を光ファイバの傾斜方向に傾けて出射するようになる。なお、光ファイバは、入射光を全反射させながら伝送するので、一方のプレート面にさまざまな角度で入射した光を全て光ファイバの傾斜方向に傾けるとは限らないが（入射角度と同じ角度で出射する場合がある）、入射光のさまざまな入射角度に対して出射角度を平均的に光ファイバの傾斜方向に傾けることができる。また、光ファイバを直線的に傾斜させるのではなく、一方のプレート面から他方のプレート面に至る間で傾斜角度が変化するように湾曲させた場合には、全ての入射光の出射角度を光ファイバの傾斜方向に確実に傾けることもできるようになる。以降では、このようにして光ファイバプレート４を通過させることにより傾けた平均的な光軸方向を、出射光の出射角度として説明する。

この光ファイバプレート４に用いられる光ファイバは、光透過性を有するガラス又はプラスチック等の細い線材である。ただし、光伝送用の光ファイバは、コアの光透過率を極めて高くすることにより長い距離の伝送を可能にするものであるが、この光ファイバプレート４の光ファイバの伝送距離は極めて短いので、必ずしもこのような極めて高い光透過率は必要ない。従って、例えばグラスファイバーのように、通常の高光透過率を備えた線材を用いることもできる。

また、多数の光ファイバを束ねた状態で固めるには、間隙に接着剤や樹脂等を充填してもよく、例えば熱可塑性樹脂製の光ファイバ同士を側面で融着させる等して互いに固着するようにしてもよい。さらに、この光ファイバプレート４の上下の厚さは、入射光の出射角度を傾けるのに十分な光ファイバの長さが得られればよく、入射光が大幅に減衰するようなことがない程度に薄くする必要があるので、板状やこれより薄いシート状となる。

本実施形態の光ファイバプレート４は、図２に示すように、左右の中央を境に、左側の光ファイバは斜め左下を向くように傾斜させて束ね、右側の光ファイバは斜め右下を向くように傾斜させて束ねてある。従って、外部電極放電ランプ１の扁平放電管１ａの下端壁から下方に出射された光は、左右の中央を境に、左側が斜め左下に向けて照射され、右側が斜め右下に向けて照射される。

本実施形態のバックライト照明装置は、図１に示すように、反射板２の上方に支持台３，３を介して、上記外部電極放電ランプ１を複数本（図１では３本）左右方向に間隔を開けて配置したものである。反射板２は、上面が鏡面で構成された平坦な板である。また、支持台３，３は、外部電極放電ランプ１の両端部を支持する支持材であり、上記のように外部電極を兼用することもできる。このようにして配置された複数本の外部電極放電ランプ１の上方には、図２に示すように、液晶パネル５が配置されて液晶ディスプレイが構成される。液晶パネル５は、透明電極やＴＦＴ等が形成されたガラス基板の間に液晶を配置したものであり、偏光板等も取り付けられている。なお、外部電極放電ランプ１と液晶パネル５の間には、適宜光拡散板等を配置することもできる。

上記構成によれば、図２に示すように、各外部電極放電ランプ１の扁平放電管１ａの下端壁から出射した光が、光ファイバプレート４の光ファイバを通過することにより、特定の角度で左右の斜め下方を向くようになるので、これらの光が反射板２で反射されると、左右方向に隣接する外部電極放電ランプ１との間を通り抜けて上方の液晶パネル５に達することができるようになる。従って、扁平放電管１ａの下端壁から出射した光が、当該外部電極放電ランプ１や隣接する外部電極放電ランプ１に遮られることが少なくなり、発光光を有効に利用することができるようになる。

ここで、光ファイバプレート４が扁平放電管１ａの下端壁から出射された光を、プレート面の法線方向である真下に近い特定の角度に傾けた場合には、反射板２での反射光のほとんどが当該外部電極放電ランプ１に戻って遮られることになる。また、この光ファイバプレート４が扁平放電管１ａの下端壁から出射された光を、プレート面の法線方向に対して９０°に近い大きな特定の角度で傾けた場合には、反射板２での反射光のほとんどが隣接する外部電極放電ランプ１に遮られることになる。従って、光ファイバプレート４が傾ける特定の角度は、外部電極放電ランプ１の左右の幅Ｗと、隣接する外部電極放電ランプ１，１間の間隔距離と、反射板２から外部電極放電ランプ１の配置位置までの高さに応じて最適なものにする必要がある。例えば、外部電極放電ランプ１の幅Ｗと間隔距離と反射板２からの高さがほぼ等しい場合には、光ファイバプレート４が傾ける角度を約４５°とすることが好ましい。

なお、上記実施形態では、反射板２が平坦な板である場合を示したが、隣接する外部電極放電ランプ１，１の間から反射光を効率良く上方に照射させることができるものであれば、必ずしも平坦な板である必要はなく、上面が傾斜面の組み合わせや曲面によって構成されていてもよい。例えば図３に示すように、各外部電極放電ランプ１の直下が底部となり、隣接する外部電極放電ランプ１，１間の直下が頂部となる三角畝状の上面を有する反射板２を用いた場合には、光ファイバプレート４を通過した特定の角度の光がこの反射板２の傾斜面で反射されてほぼ垂直に上方に向けて照射されるようにすることができるので、隣接する外部電極放電ランプ１，１の間を通り抜けやすくすることができる。

また、上記実施形態では、反射板２の上面が鏡面である場合を示したが、光をほとんど吸収することなく反射又は乱反射する面であればよいので、例えば光を乱反射する白色等の光散乱面とすることもできる。反射板２の上面がこのような光散乱面であっても、光ファイバプレート４を通過した特定の角度の光が、各外部電極放電ランプ１の直下よりも、隣接する外部電極放電ランプ１，１間の下方の方に多く照射されるので、乱反射された光がこれら外部電極放電ランプ１，１の間を通って上方に達する確率が高くなる。

また、上記実施形態では、液晶ディスプレイのバックライトとして用いられる照明装置について説明したが、この照明装置の用途は任意であり、一般照明用のものにも同様に実施可能である。例えば上記実施形態の液晶ディスプレイにおける液晶パネル５を光拡散板に替えれば、平面発光の照明装置として用いることができる。さらに、図４及び図５に示すように、反射板２を用いることなく、外部電極放電ランプ１の左右が現実の上下方向となるように縦向けにして天井等に配置すれば、この外部電極放電ランプ１だけで室内照明用の照明装置として用いることもできる。この場合、光ファイバプレート４は、通過光を全て左側（現実の下方側）に傾けるように光ファイバを配置したものを用い、外部電極放電ランプ１の上下（現実の左右方向）の両端壁の外面に貼り付けることにより、最も面積が広い上下（現実の左右方向）の両端壁から出射される光を斜め左（現実の下方）に傾けて照射させることができるので、発光光を無駄なく室内全体に照射することができるようになる。このように、光ファイバプレート４は、照明装置の用途に応じて外部電極放電ランプ１の配光特性を調節するために用いることができるので、光ファイバの傾斜角度だけでなく、傾斜パターン（部分的に傾斜角度を変えたり、連続的に傾斜角度を変える変化態様）も任意に変更することができる。

また、上記実施形態では、光ファイバプレート４を扁平放電管１ａの端壁の外面に貼り付ける場合を示したが、この端壁に沿わせることにより、ここから出射した光が通過して外部に照射されるようになればよいので、単に端壁の外面に接するように配置するだけでもよく、少し隙間を開けて配置してもよい。

また、上記実施形態では、扁平放電管１ａの六面の各端壁が全て平坦な場合を示したが、上下の両端壁以外は、必ずしも平坦である必要はない。例えば、左右の両端壁は、左右方向に膨らんだ円筒曲面状とする場合もあり、前後の端壁は、ガス抜きのための突起が形成される場合もある。さらに、上記実施形態では、扁平放電管１ａが細長い扁平形状である場合を示したが、例えば前後の長さＬと左右の幅Ｗが等しい正方形状であってもよく、上下の両端壁が円形であり、前後と左右の端壁が区別されないような円盤状であってもよい。

また、上記実施形態では、扁平放電管１ａの内壁面に蛍光体が塗布される場合を示したが、例えば紫外線ランプ等のように、蛍光体が塗布されず、発生した光が直接外部に照射されるようになった外部電極放電ランプ１にも同様に実施可能である。扁平放電管１ａの内壁面に蛍光体が塗布されていない場合には、反射板２での反射光がそのまま扁平放電管１ａを通過することも可能になるが、光ファイバプレート４を配置すれば、配光特性の調節が可能になる。

また、上記実施形態では、外部電極放電ランプ１について説明したが、扁平放電管の内部に電極を配置した扁平放電ランプや、フィラメント発光等による扁平発光管を用いた扁平ランプにも同様に実施可能である。

本発明の一実施形態を示すものであって、扁平放電管の外部電極放電ランプを用いた照明装置の部分断面斜視図である。本発明の一実施形態を示すものであって、扁平放電管の外部電極放電ランプをバックライトとして用いた液晶ディスプレイの部分拡大縦断面正面図である。本発明の他の実施形態を示すものであって、扁平放電管の外部電極放電ランプをバックライトとして用いた液晶ディスプレイの部分拡大縦断面正面図である。本発明のさらに他の実施形態を示すものであって、扁平放電管の外部電極放電ランプを用いた照明装置の斜視図である。本発明のさらに他の実施形態を示すものであって、扁平放電管の外部電極放電ランプを用いた照明装置の縦断面正面図である。従来例を示すものであって、扁平放電管の外部電極放電ランプを用いた照明装置の斜視図である。従来例を示すものであって、扁平放電管の外部電極放電ランプをバックライトとして用いた液晶ディスプレイの縦断面正面図である。

符号の説明

１外部電極放電ランプ
１ａ扁平放電管
２反射板
３支持台
４光ファイバプレート
５液晶パネル

Claims

少なくとも上下の両端壁が平坦であり、前後の長さと左右の幅がこの上下の高さよりも長い扁平発光管を用いた扁平ランプにおいて、
この扁平発光管の上下の一方又は双方の端壁の外面に、プレート面の法線方向に対して傾斜した光ファイバを束ねた光ファイバプレートを沿わせて配置したことを特徴とする扁平ランプ。
扁平発光管の下方の端壁の外面に光ファイバプレートを貼り付けた請求項１に記載の扁平ランプを複数水平方向に間隔を開けて配置すると共に、これらの扁平ランプの下方に反射板を配置したことを特徴とする扁平ランプを用いた照明装置。