JP2008041492A

JP2008041492A - 光源ユニット

Info

Publication number: JP2008041492A
Application number: JP2006215774A
Authority: JP
Inventors: Yuji Takeda; 雄士武田; Eiju Yano; 英寿矢野; Hideo Yamauchi; 英雄山内; Toshihiro Shibata; 利広芝田; Tsukasa Kachi; 司加地; Naoki Tsutsui; 直樹筒井
Original assignee: Harison Toshiba Lighting Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2006-08-08
Filing date: 2006-08-08
Publication date: 2008-02-21

Abstract

【課題】ランプ特性が優れた光源ユニットを提供する。
【解決手段】
本発明の光源ユニットは、底部２１を有する有底開口のバックフレーム２と、凹凸面が形成された加工ガラス４１ｂを有し、加工ガラス４１ｂの凹凸面が底部２１側を向くようにバックフレーム２に配置された平面型蛍光ランプ４とを具備しており、バックフレーム２は、底部２１側に保温構造を有している。保温構造の例としては、平面型蛍光ランプ４は加工ガラス４１ｂの凹凸面とバックフレーム２の底部２１とが実質的に接触しないように保持されているとともに、底部２１は内部に空間２４を有する多重構造を採用している。
【選択図】図２

Description

本発明は、液晶ディスプレイなどに用いられる面状光源を使用した光源ユニットに関するものである。

面状光源を用いた光源ユニットとしては、例えば特開２００５−２０３１６４号公報（以下、特許文献１）がある。この光源ユニットは、筐体内部に平面型蛍光ランプが配置され、筐体の開口部分には拡散板等が配置されて構成されている。この光源ユニットに用いられている平面型蛍光ランプは、一方の面は平坦面、他方の面は凹凸形状を有する面（以下、凹凸面）で構成されたランプであり、凹凸面が発光面側に向くように筐体内に配置されている。

特開２００５−２０３１６４号公報

ここで、特許文献１のような平面型蛍光ランプでは、目的に合わせてランプの配置向きを選択することができる。例えば、平坦面を発光面側、凹凸面を底部側に向けてランプを配置することができ、この場合には凹凸面を発光面側に向けてランプを配置した場合と比較して、明るさが向上する等のメリットがある。しかしながら、凹凸面を底部側に向けて配置した場合、ランプの立ち上がりが遅い、ランプの効率が悪い等、ランプ特性が悪いことがわかった。

本発明は、上記のような従来の課題に鑑みたもので、その目的は、ランプ特性が優れた光源ユニットを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の光源ユニットは、有底開口の筐体と、少なくとも一の面に凹凸面を有し、前記凹凸面が底部側を向くように前記筐体内に配置された面状光源とを具備し、前記筐体は、底部側に保温構造を有することを特徴とする。

本発明によれば、ランプ特性が優れた光源ユニットを提供することができる。

以下に、本発明の第１の実施の形態の光源ユニットについて図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態の光源ユニットを構成する各部品を組み込む前の斜視図である。図２は、光源ユニットの断面図である。

光源ユニットは、例えば、白色プラスチック樹脂からなり、互いに嵌合するフロントケース１とバックケース２の２パーツで外囲器が構成されている。

フロントケース１は、光源ユニットの発光面側に位置するケースであり、その面は広く開口している。

バックケース２は、フロントケース１に対向側に位置する有底開口のケースである。バックケース２の厚みは、保温性および強度を高めるため、厚いのが望まれる。ただし、厚くしすぎると、重み・コストの面で不都合が生じるため、厚みは０．５ｍｍ〜５．０ｍｍの範囲内であるのがよい。

図３は、バックケースの分解斜視図である。バックケース２は、底部２１、側部２２および段差部２３とからなる。底部２１は、上底部２１ａと下底部２１ｂとからなる。この上底部２１ａは、下底部２１ｂの周囲に形成された段差部２３ｂ１に支持されている。すなわち、底部２１は２重構造であり、内部に空間２１ｃが形成されている。空間２１ｃは通常、大気雰囲気であるが、断熱性を増すために真空雰囲気にする等、大気よりも熱伝導率が低い雰囲気にしても良い。また、空間２１ｃに断熱性が優れた材料を介在させる構成としても良い。さらに、上底部２１ａと下底部２１ｂとは厚みが異なるものを使用しても良い。

上底部２１ａの中央には、後述する平面型蛍光ランプ４の撓み等を防止する目的でランプスペーサ２１ａ１が形成されている。このランプスペーサ２１ａ１は、ランプと接触するため、可能な限り小さい方が望まれる。また、上底部２１ａには、ランプの始動を補助するための金属導体３が配置されている。金属導体３は板状であり、その板面には漏れ電流を軽減するために複数の穴が形成されている。側部２２には、リード線を取り出すための穴２２ａ、２２ｂが形成されている。段差部２３は、穴２２ａ、２２ｂ付近を除き、側部２２に沿って形成されている。

バックケース２の内部には、平面型蛍光ランプ４が配置されている。

平面型蛍光ランプ４は、扁平矩形状の放電容器４１を有している。放電容器４１は、平板ガラス４１ａと波状の凹凸面を有する加工ガラス４１ｂの端縁にフリットガラス４２が形成された容器であり、内部には複数の放電空間が分割形成されている。なお、「凹凸面を有する」とは、波状、矩形状、三角形状のように、平板状と比較して大気と接触する面積が大きい面を有することを意味している。放電空間には、ネオンとアルゴンの混合希ガス及び水銀が封入されている。また、平板ガラス４１ａ及び加工ガラス４１ｂの内面には、それぞれ蛍光体層４３ａ、４３ｂが形成されている。そして、平板ガラス４１ａの外表面の端部には、一対の電極４４ａ、４４ｂが複数の放電空間を横断する方向に形成されている。電極４４ａ、４４ｂには、金属製の給電クリップ５ａ、５ｂが接続されている。給電クリップ５ａ、５ｂは弾性を有しており、平面型蛍光ランプ４への接続と、電極４４ａ、４４ｂとの接続を容易に行うことができる。この給電クリップ５ａ、５ｂの面には、リード線５１ａ、５１ｂが形成されている。リード線５１ａ、５１ｂはバックフレーム２の側部２２に形成された穴２２ａ、２２ｂから導出され、点灯回路に接続（図示なし）される。そして、点灯回路から１０〜２００ｋＨｚの周波数の正弦波電圧を連続又は断続的に電極４４ａ、４４ｂに印加することにより、平面型蛍光ランプ４内に形成されている各放電空間が放電し、面発光を得ることができる。

配置の際、この平面型蛍光ランプ４の加工ガラス４１ｂが底部２１側になっている。また、平面型蛍光ランプ４は、加工ガラス４１ｂの凹凸面とバックフレーム２の底部２１とが実質的に接触しないように支持されている。本実施の形態では、平面型蛍光ランプ４の枠部分を段差部２３で支持することにより、凹凸面と底部２１との間に空間２５を維持した状態での保持を可能としている。ここで、「実質的に接触しないように支持されている」とは、凹凸面の一部が底部２１に接触した状態でのランプの支持も含むことを意味している。例えば、本実施の形態のように、加工ガラス４１ｂの凹凸面の一部が底部２１のランプスペーサ２１ａ１に支持されているような場合も、実質的に接触しないように支持されているものとする。なお、平面型蛍光ランプ４の端面は、ランプへの衝撃と熱伝導を減らすために、バックフレーム２と接触しないように隙間を介して保持するとさらに良い。

バックフレーム２の内部の平面型蛍光ランプ４上には、例えば、ケースと同じ白色プラスチック樹脂からなる保持部材６が配置されている。保持部材６は、枠部６１と傾斜部６２ａ、６２ｂとで構成されている。枠部６１は段差部２３と対面するように形成されている。つまり、平面型蛍光ランプを枠部６１と段差部２３とで挟持できるため、ランプに無理な力がかからず、強固な固定が可能である。なお、電極４４ａ、４４ｂ間の中央付近に位置する枠部６１は給電クリップ５ａ、５ｂのために一部が切り抜かれている。傾斜部６２ａ、６２ｂは、電極４４ａ、４４ｂに沿う枠部６１部分から、内側かつ平面型蛍光ランプ４方向に庇状に延出形成されており、発光面に対して電極４４ａ、４４ｂを遮蔽しているとともに、反射面を形成している。

バックフレーム２の発光面側には、拡散板７が配置されている。光学面材としては平板のような形状変化しにくい材料であればよく、透明板などを代用してもよい。また、所要により、光学面材上に拡散シート、プリズムシート、偏光シートなどの光学シートをさらに配置してよい。なお、大型の光源ユニットの場合、拡散板７は中央付近が撓みやすくなるので、平面型蛍光ランプ４の発光面に例えば、透明の部材を配置して拡散板７を支持してもよい。

図４は、本発明の平面型蛍光ランプの寸法、材料等の一仕様を示す図である。

放電容器１：ソーダガラス製、７３０ｍｍ×４０５ｍｍ×４．４ｍｍ、各放電空間の幅Ｗ：６．０ｍｍ、高さＨ：２．４ｍｍ、
空間２４、２５：大気雰囲気
放電媒体水銀：１００ｍｇ、ネオン：アルゴン＝９：１、６０ｔｏｒｒ、
蛍光体層４３ａ粒径：５．０μｍ、層の厚さ：１５０μｍ、
蛍光体層４３ｂ粒径：２．４μｍ、層の厚さ：１０μｍ、
上底部２１ａと下底部２１ｂとの距離Ｌ_１：１．０ｍｍ
上底部２１ａと加工ガラス４１ｂとの距離Ｌ_２：３．０ｍｍ
金属導体３と加工ガラス４１ｂとの距離Ｌ_３：２．５ｍｍ
以上の構成の光源ユニットは、底部２１に保温構造を有さない、つまり空間２４、２５が形成されていない従来の光源ユニットと比較して、ランプ立ち上がりが早く、ランプ効率が高いことが確認された。これは、底部２１側に設けた保温構造により、ランプの熱が筐体の外部に漏れにくくなったためである。つまり、平面型蛍光ランプ４の加工ガラス４１ｂは、平板ガラス４１ａと比較して熱容量が大きいため、暖まりにくく、また熱が発散されやすいが、ランプと筐体との接触部分を少なくし、かつ底部を２重構造とすることで、ランプを保温することができた。これにより、ランプの温度立ち上がりが早くなり、ランプ内部に封入された水銀の温度が上昇して速やかに水銀発光が得られ、また安定点灯時には水銀の発光効率が最も高くなる６５℃前後が維持されて、高い発光効率を実現することができたと考えられる。なお、本発明の課題は、ランプのサイズが大きいものである場合に特に発生しやすいため、例えば、２０型以上の平面型蛍光ランプである場合には、本発明は特に有効である。

ちなみに、Ｌ_１は０．５ｍｍ〜５．０ｍｍ、Ｌ_２は２．０ｍｍ〜１０．０ｍｍであれば断熱性と薄型化の面で好適であることが実験的に確認された。また、Ｌ_３は１．０ｍｍ〜１０．０ｍｍであれば、始動補助効果と電流リーク抑制のバランスの面で好適である。さらに、光源ユニットの内部に大気よりも熱伝導性が低い気体を封入し、その気体が光源ユニットの外部に漏れないように構成すれば、保温性が高まるため有効である。

したがって、本実施の形態の光源ユニットは、平面型蛍光ランプ４の加工ガラス４１ｂの凹凸面とバックフレーム２の底部２１とが実質的に接触しないように保持されており、かつ底部２１は内部に空間２４を有する多重構造であるため、ランプの熱が筐体の外部に漏れにくくなり、ランプが放電媒体として水銀を含んでいてもランプ立ち上がりおよびランプ効率等のランプ特性が優れた光源ユニットを実現することができる。

また、空間２４に大気よりも熱伝導率が低い気体を封入することにより、さらにランプ特性を高くすることができる。

（第２の実施の形態）
図５は、本発明の第２の実施の形態の平面型蛍光ランプの断面図である。この第２の実施の形態の各部について、第１の実施の形態の平面型蛍光ランプの各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。

第２の実施の形態では、下底部２１ｂを上底部２１ａに嵌め込む構成としている。このような構成にすることにより、光源ユニットを組み立てて、そのランプ特性を確認した後でも、空間２４内部の熱伝導率を変えたり、Ｌ_１を変えたりすることができる。すなわち、ランプ特性が最も良い状態になるように調節しやすい点で有利である。

したがって、本実施の形態では、第１の実施の形態と同様の効果が得られるほか、光源ユニットの保温状態を容易に調整でき、ランプ特性がさらに優れた光源ユニットを実現することができる。

（第３の実施の形態）
図６は、本発明の第３の実施の形態の平面型蛍光ランプの断面図である。この第３の実施の形態の各部について、第１の実施の形態の平面型蛍光ランプの各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。

第３の実施の形態では、底部２１を内部に多数の空洞を含む材料で構成している。このような材料としては、内部に空気を含む発泡樹脂が挙げられる。内部に多数の空洞が形成されていることにより、第１、２の実施の形態と同様に底部２１が断熱性を有する。また、内部に空間２４のような大きな空間を形成していないため、強度も優れている。

（第４の実施の形態）
図７は、本発明の第４の実施の形態の平面型蛍光ランプの断面図である。この第４の実施の形態の各部について、第１の実施の形態の平面型蛍光ランプの各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。

第４の実施の形態では、底部２１の背面にインバータ８を配置している。このような構成にすることにより、インバータ８はトランス、コンデンサー等の電子部品を基板に配置した構成であるため、それらの熱によって底部２１が温められることにより、熱が外部に漏れにくくなり、保温効果がいっそう増す点で有利である。なお、インバータ８は、シールドケースを被せる構成とするのが望ましい。また、光源ユニットの発光面を地面に対して略垂直の状態で点灯する、いわゆる縦置き点灯で使用する場合は、インバータ８の設置位置を光源ユニットの下側に配置するとよい。これは、縦置き点灯の場合、熱篭りにより光源ユニット内部の上側の温度の方が高くなる傾向があるため、光源ユニットの下側に配置すれば保温効果とともに、熱的均衡が図れることによる発光ムラ等を抑制することができるためである。

したがって、本実施の形態では、さらに高い保温効果を得ることができる。

なお、本発明は、上記した実施の形態は上記に限られるわけではなく、例えば次のように変更してもよい。

バックケース２は、樹脂等の保温性に優れた材料で構成されるのが望ましいが、平面型蛍光ランプ４との接触部分にゴム等を介在させれば、ケースを金属等で構成しても良い。この場合、熱伝導が抑制されるので樹脂製のケースと同様の効果が得られるほか、ランプの動作を防止でき、またランプにかかる衝撃を緩和することができる。

平面型蛍光ランプ４は、本発明では発光面側が平板ガラス、底部２１側が凹凸面を有する加工ガラスで構成されているが、発光面側および底部２１側の両方が凹凸面を有する加工ガラスで構成されていても良い。

平面型蛍光ランプ４を保持する保持構造の他の形態として、図８のように、段差部２３および保持部材６のランプ接触側の形状を凹凸状にしても良い。これにより、段差部２３、保持部材６と平面型蛍光ランプ４との接触面積が減るため、ランプの熱が筐体外部に逃げることを抑制することができる。なお、段差部２３と保持部材６のランプへの接触が千鳥状になるようにしてもよい。また、図９のように、段差部２３、保持部材６の両方を一体化した保持部材６１ａ〜６１ｄによってランプを保持する構成としても良い。この際、保持部材６１ａ〜６１ｄをゴム等で構成すれば、ランプにかかる衝撃を低減しつつ、熱伝導も抑制することができ、さらに好適である。

本発明の第１の実施の形態の光源ユニットを構成する各部品を組み込む前の斜視図。光源ユニットの断面図。バックケースの分解斜視図。本発明の平面型蛍光ランプの寸法、材料等の一仕様を示す図。本発明の第２の実施の形態の光源ユニットの断面図。本発明の第３の実施の形態の光源ユニットの断面図。本発明の第４の実施の形態の光源ユニットの断面図。保持構造の他の形態１。保持構造の他の形態２。

符号の説明

１フロントケース
２バックケース
２１底部
２１ａ上底部
２１ａ１ランプスペーサ
２１ｂ下底部
２２側部
２２ａ、２２ｂ穴
２３段差部
２４、２５空間
３金属導体
４平面型蛍光ランプ
５ａ、５ｂ給電クリップ
６保持部材
６１枠部
６２ａ、６２ｂ傾斜部
７拡散板
８インバータ

Claims

有底開口の筐体と、少なくとも一の面に凹凸面を有し、前記凹凸面が底部側を向くように前記筐体内に配置された面状光源とを具備し、
前記筐体は、底部側に保温構造を有することを特徴とする光源ユニット。
前記面状光源は前記凹凸面と前記筐体の底部とが実質的に接触しないように保持されていることを特徴とする請求項１に記載の光源ユニット。
前記筐体と前記面状光源との間に大気よりも熱伝導性が低い気体が封入されていることを特徴とする請求項２に記載の光源ユニット。
前記筐体の底部は内部に空間を有する多重構造であることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の光源ユニット。
前記空間には大気よりも熱伝導性が低い気体が封入されていることを特徴とする請求項４に記載の光源ユニット。
前記筐体の底部は内部に多数の空洞を有することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の光源ユニット。
前記筐体の底部の背面側にインバータを配置していることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載の光源ユニット。
前記面状光源には水銀が封入されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れかに記載の光源ユニット。