JP2007516561A - 発光体 - Google Patents

Abstract

本発明は、特には一般的な照明又はディスプレイのバックライトに対する平面照明装置の形状である発光体に係る。該発光体は、筐体内に配置されたＬＥＤ素子等である複数の光源を有する。該発光体が注目に値するのは、光源の光が、筐体の光放射面に対して少なくとも略平行な方向に放射されることであり、一方では筐体の内壁は、少なくとも部分的に光を反射する。これが光放射面上での非常に均一な光の分布を発光体の小さな構造的高さの場合においても達成され得るようにするだけではなく、筐体内で導光板が要求されないという事実もまた、単純な製造及び低コストの形で有利点を与える。

Description

本発明は、特には一般的な照明又はディスプレイのバックライトに対する平面照明装置の形状である発光体に係る。該発光体は、筐体内に配置されたＬＥＤ素子等である複数の光源を有する。

混合色の生成に対する平面照明装置は、独国特許発明第１０１ ０２ ５８６．６号明細書（特許文献１）及び独国特許発明第１０１ ０２ ５８５．８号明細書（特許文献２）より既知である。これらの照明装置は、導光板を略有する。該導光板には複数のキャビティが備えられ、各キャビティはＬＥＤを収容する。キャビティは夫々、導光板及び側壁の光放射面に向かって対面する上方側を有する。各キャビティの上方壁は、反射層で被覆され、キャビティに挿入された光源によって生成された光が、キャビティの側壁を介して独占的に導光板へと結合されるようにする。かかる「照らされたキャビティ（ｃａｖｉｔｙ−ｌｉｔ）」配置は、発光体の光放射面で各個別の光源の光の均一混合及び分布を達成し、故に均等照明を達成する。

更には、直接照らされる配置が既知である。該配置では、個別の光源は、高反射材料から作られた側壁又はかかる材料で被覆された側壁を有する共通筐体へと挿入される。一方、筐体の上方側はディフューザ層で被覆され、光源の光が比較的均一に発光体のディフューザ層（光放射面）から出るようにされる。

最後に、所謂「側方スリット」配置が使用される。該配置では、光源は、導光板の側壁に沿って備えられ、その光は導光板へと結合され、側壁及びそれに対して垂直な主要面での全反射のためにそこに伝播する。続いて光は、これらの主要面の１つで適切な結合構造を用いて光放射面に対して案内され、その一方で他の主要面は、反射被覆を与えられる。

これら全ての配置における一般的な問題は、どのように多少ポイント型の光源から発する光を光放射面にわたって可能な限り均等に分布させ、同時に効率的に、即ち反射損失が可能な限り少なく使用されるか、という点である。
独国特許発明第１０１ ０２ ５８６．６号明細書 独国特許発明第１０１ ０２ ５８５．８号明細書

従って、本発明は、可能な限り均一である高効率性を伴った光放射面の照明を有する冒頭の段落で言及された種類の発光体を与えることを目的とする。

更には、冒頭の段落で言及された発光体は、小さな構造的奥行きを有する平面光源として実現される際も、光放射面の非常に均一な照明を有して与えられるべきである。

最後に、発光体は、所望の色が生成され得る光、特には、より大きな光放射面の場合も光の色及び輝度に関して高い均一性及び均等性を有する光を有して与えられるべきである。

目的は、光放射面を有する筐体、及び筐体内に配置された複数の光源を有する発光体を用いて、請求項１に従って達成される。該光源の光は、光放射面に対して平行な方向に少なくとも発される。筐体の内壁は、少なくとも部分的に光を反射する。

本解決策の有利点は、導光板が必要とされないことであり、製造は単純化され、コストが削減される。

本解決策の更なる有利点は、所望される構造的奥行きの間の比率（即ち、一般的には可能な限り小さい）、及び、（構造的奥行きが減少する際に均一な光分布が達成されるよう相応して低減されるべきである）光源の間の距離は、この種類の既知の配置と比較して非常により小さく作られ得る。

例えばこれは、光源の間の距離が、所定の構造的奥行き及び発光体の寸法に対して既知の発光体における距離より大きくされ得るため、より少ない数の光源が、光分布における同一の均一性を達成するよう要求され得る。これらの手段によって、大幅なコスト削減が達成され得る。

本発明に従った発光体の寸法は、略所望される通りに選択され得るため、小さい構造的奥行きだけではなく、非常に大きな光放射面が実現され得る。所望された光度は、ユニット面範囲に対する光源の数の適切な選択を介して達成され得る。

更なる重要な利点は、各個別の光源の光は、関係する光源の周囲のより広い領域にわたって分布され、隣接する光源のより多くの数の光と混合するため、結合された光は、例えば光度又は色特性における変動等の個別の光源の特定の特性において依存性はない。

最後に、入射の平らな角度での反射は、極小さな反射の損失をもたらすため、各光源によって与えられた光の非常に高い割合が光放射面で使用可能であり、これによって発光体の効率が高くなる。

従属請求項は、本発明の更なる有利な実施例に係る。

請求項２及び請求項３は、光源の光学的及び電気的特性のために望ましくは使用される光源に係る。

請求項４の取り付け方法、及び、請求項５及び請求項６に記載される追加的な反射被覆は、更に光放射面上の光分布の均一性を向上させることができる。

請求項７及び請求項８に記載された光放射面の実施例はまた、この有利点を有する。

請求項９の実施例は、有色光の単純な生成に対する役割をなし、請求項１０の実施例は、発光体の所定の空間放射特性を達成することができる。

本発明の更なる詳細、特性、有利点は、図面を参照して与えられる望ましい実施例の次の説明より明らかとなる。

図１は、略平面又は平坦な光源の形状で本発明に従った発光体の断面図である。

発光体は、筐体１を有する。該筐体は、例えば約１０ｍｍ乃至１５ｍｍの奥行きを有し、その長さ及び幅は平面光源の所望される寸法に対応するため、光は、筐体１の上方側で仕切る光放射面６で出される。

上方側に対向する筐体１の下方側では、複数の光源３，５が挿入されている底面２がある。光源３，５は、通常の手法で、底面２にとめられて接触される。光源３，５は、少なくとも略横方向、即ち発光体の長さ及び／又は幅の方向にのみ光を発するよう、選択及び配置される。

使用される光源３，５は、望ましくは横方向に放射するＬＥＤである。該光放射は、ＬＥＤ筐体の軸に対して略垂直である。本場合においては、光源は、電気接点を有する実際のＬＥＤ素子３及び該素子上に備えられた夫々のレンズ・ボディ５で構成され、そこから光は横方向に出される。

この種類のＬＥＤは、既知であり、１乃至５Ｗの電気出力等を有し、青色、緑色、赤色、及び白色で一般的に入手可能である。

ＬＥＤ素子３がある底部の領域は、カバー板４によって被覆される。カバー板４は開口を有し、該開口を介してレンズ・ボディ５が筐体１の上方側に向かった方向に延びる。これは、ＬＥＤ素子によって生成された光がレンズ・ボディを介して筐体１のカバー板４の上方の領域に入ることができるのみである、ことを意味する。

筐体１の光放射面６に（対向して）対面するレンズ・ボディ５の面は夫々、反射層７で被覆される。該反射層は、必然的にＬＥＤ素子の軸方向に放射もされる光の構成要素を反射し戻し（一般的には、例えば全光度の１０％）、これらの光が光放射面６に直接衝突することを防ぐ。層７は、望ましくは両側上で反射する。

あるいは、中間層８が、この目的に対して筐体内にあり得る。該層は、レンズ・ボディ５にわたって延び、望ましくは毎回レンズ・ボディ５の上方端部の領域において両側上に反射する材料から形成されるか、又は、かかる材料で被覆される。

最後に、発光体の光放射面６は、ディフューザ板、即ち、半透明の広範に散在するディフューザ板等によって形成される。該板の透過率は、望ましくは５０％を下回るが、その透過率は局所的に可変であり得る。

透過率の選択に対する不可欠な基準は、レンズ・ボディ５又はその上方側が、特には光源のスイッチが入れられている際に、明るい領域の形状及び暗い領域の形状のいずれもにおいて、光放射面６を介して感知可能であってはならないことである。この目的に対して、透過率はまた局所的に異なり得、例えばレンズ・ボディ５の上方の領域では低減され得る。透過率の選択はまた、発光体の構造的奥行きに明らかに依存する。

カバー板４の上方側及び筐体１の内壁は、望ましくは広範に高反射性の材料で被覆される。

あるいは、筐体１は、望ましくは空気又は他の何らかの気体を有する。

図２は、かかる発光体の平面図である。図中、光放射面６又はこれの代りとなる板は、光源の配置（本場合においてレンズ・ボディ５）が可視となるよう取り除かれている。

本図より明らかである通り、光源は、望ましくは上述されたＬＥＤを使用する場合は約１ｃｍ乃至５ｃｍの間隔を有して、底面２にわたって定期的に分布される。

この配置は、例えば１０ｍｍ乃至１５ｍｍである小さな構造的奥行き（即ちカバー板４と光放射面６との間の距離）、及び、１ｃｍ乃至５ｃｍ等の個別の光源３，５との間の比較的大きな距離の場合においても、光放射面６にわたる光分布の非常に高い均一性を有する平面ラジエータを実現することを可能とする。試験において、１０％を十分下回る光放射面６上の光の平均光度の偏光が、問題なく達成され得ることが示されている。特には、個別のＬＥＤの距離は、発光体の構造的奥行きの約３倍乃至５倍であってよい。

生成された光は、光源からの光の横方向の放射のため、即ち毎回平らな入射角を有して、カバー板４の上方側及び光放射面６の下方側において主に反射される。そのため、特に低い反射損失が発生し、優れた光分布が特には横方向において達成され、光放射面６における高い効率性及び高い均一性に繋がる。

横方向に放射する光源と「直接照射される」筐体の本発明の組合せは、上述された通り、特にはこのように高い均一性を達成することを可能にさせ、光放射面又はその下に配置されたディフューザ板６の透過率の変調及びこの面の形成は必要ない。

試験において、２０，０００ｃｄ／ｍ^２までの発光体の輝度値は、市販されているＬＥＤを有して達成され得ることが示されている。１Ｗの電力を有する既知の白色ＬＥＤが使用されている場合は、これらの輝度値は約４０００ｃｄ／ｍ^２にある。

これによって、屋内照明用の発光タイルに対する通常の要求を満たすことが確かに可能とされ、該要求は、約２０００ｃｄ／ｍ^２乃至３０００ｃｄ／ｍ^２である。これは、通常５０００ｃｄ／ｍ^２乃至１５，０００ｃｄ／ｍ^２までが要求されるＬＣＤディスプレイバックライティングの適用、又は光線療法の適用に対してさえも当てはまる。

本発明に従った発光体は、所望の通り略拡張可能である。即ち、事実上所望されるいかなるサイズの発光面も実現され得る。優れた横方向の光分布は、個別の光源の間の異なる光度を平均する。赤色、緑色、青色又は白色の光等の異なる色の光源が規則的に配置される際は、従って、非常によく制御された色混合が達成され得る。

半透明のディフューザ板８はまた、色転換リン光体によって実現され得る。該リン光体は、青色光を有する光源が使用される場合は、青色光をより長い波長の光に部分的に転換する。

このようにして、色変化に対して使用されるリン光体を光源自体へと、特にはＬＥＤへと導入する必要なく、略全ての色の光源を実現することを可能とする。寿命及び効率の問題は、従って、特には高くロードされたＬＥＤの場合に避けられ得る。

加えて、光の色は、ディフューザ板６の単純な交換を介して変化され得る。

発光体の空間放射の特徴は、光放射面の形状及び傾斜によって必然的に決定付けられ、通常は、ランベルト型（Ｌａｍｂｅｒｔ−ｔｙｐｅ）の特徴を有する。

光放射面は、あるいは、光学フォイルで被覆され得る。該フォイルは、一定の角度の領域においてのみ光を伝達し、他の角度の領域において光を反射するため、異なる放射特徴を有する平面光源が実現され得、例えば一定の適用（事務照明）に対して要求される。伝達されない光は、損失されず、発光体に反射し戻される。

最後に、ＬＥＤの個別の群又はストリップの（連続的な）スイッチのオン及びオフはまた、例えばＬＣＤ−ＴＶディスプレイに使用される動く背景照明効果を実現することを可能にする。

本発明に従った発光体の断面図である。 図１の発光体の平面図である。

Claims (10)

1. 筐体を有する発光体であって、
   光放射面と、前記筐体内に配置された複数の光源を有し、
   前記光源の光は、前記光放射面に対して少なくとも略平行な方向に光が発され、
   前記筐体の内壁は、少なくとも部分的に前記光を反射する、
   発光体。
2. 前記光源は、横方向に放射するＬＥＤである、
   請求項１記載の発光体。
3. 前記光源は夫々、ＬＥＤ素子及び前記ＬＥＤ素子上に備えられたレンズ・ボディとを有し、前記光源の軸に対して略垂直な方向に前記光を放射する、
   請求項１記載の発光体。
4. 前記ＬＥＤ素子は、前記筐体の底面へと挿入され、前記レンズ・ボディは、前記底面にわたって配置されたカバー板を介して延びる、
   請求項３記載の発光体。
5. 前記光放射面に対面する前記レンズ・ボディの面は、被覆を備えられ、
   前記被覆は、少なくとも実質上は前記ボディに由来する光構成要素を反射する、
   請求項３記載の発光体。
6. 中間層が備えられ、
   前記中間層は、前記レンズ・ボディにわたって延び、前記光放射面に対面する前記レンズ・ボディの前記面の領域において被覆を有し、
   前記被覆は、少なくとも実質上は前記ボディに由来する光構成要素を反射する、
   請求項３記載の発光体。
7. 前記光放射面は、部分的に透明な広範に散在するディフューザ板によって形成される、
   請求項３記載の発光体。
8. 前記ディフューザ板の透過率は、前記レンズ・ボディに対向して位置する前記領域において低減される、
   請求項７記載の発光体。
9. 前記ディフューザ板は、通過する前記光の色を転換するリン光体材料を有する、
   請求項７記載の発光体。
10. 前記光放射面は、光を一定の角度の領域内でのみ略通過させ得る光学フォイルで転換される、
    請求項７記載の発光体。

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