JP2010509722A - ランプと反射鏡とを備えた照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構造空間を最適に形成することができ、バックライト照明として利用する際に非常に高い輝度均一性を保証する照明装置を提供する。
【解決手段】ランプ（３，３’，３’’）と反射鏡（２，２’，２’’）とを備え、反射鏡（２，２’，２’’）の反射面（２１，２２，２１’，２２’；２１’’，２２’’）は少なくとも部分的にランプ（３，３’，３’’）の部分要素の円伸開線として形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ランプと反射鏡とを備えた照明装置に関する。

ディスプレイのバックライト照明には、比較的平らに構成された照明装置を提供できる必要がある。このため例えばオスラム社（OSRAM GmbH）のＰＬＡＮＯＮ（登録商標）等の比較的高価なフラットランプまたはプラズマスクリーンが必要となる。しかし管状蛍光ランプを使用する場合、十分な光均一化を達成できるようにするために散乱要素および反射要素の比較的大きな距離を調整する必要がある。これにより、従来の構成では管状蛍光ランプを備えた照明装置は比較的スペースを必要とし、容積が大きい。ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）ＴＶ機のバックライト照明（バックライトユニット、ＢＬＵ）は非常に高い輝度均一性を必要とする。

本発明の課題は、構造空間を最適に形成することができ、バックライト照明として利用する際に非常に高い輝度均一性を保証する照明装置を提供することである。

この課題は、請求項１の特徴を有する照明装置によって解決される。

本発明に係る照明装置は少なくとも１つのランプと少なくとも１つの反射鏡とを含む。反射鏡の反射面は少なくとも部分的にランプの円の伸開線（以下、円伸開線と呼ぶ）として形成されている。反射鏡のこの設計構成によって、従来の照明装置と比較して、構造空間に関して著しく小さな構成を可能とすることができる。反射鏡のこの特殊な構成によってさらに、従来の照明装置の光密度均一性に少なくとも一致した非常に高い輝度均一性を達成することができる。こうしてディスプレイのバックライト照明用に平面輝度の非常に良好な均一性を有する特別平らな構成を、高い放射出力の魅力的なフラット光源として可能とすることができる。

好ましくはランプが蛍光体層を含み、反射鏡の反射面が少なくとも部分的に蛍光体層の円伸開線として形成されている。各ランプの表面は光学的に完全に反射面にいわば展開される。反射鏡の反射面は円伸開線の正確に限定された部分を描き、円伸開線は好ましくは、ランプのランプバルブの外面ではなく内側にある蛍光体層がこの写像を規定するように設計されている。結果として、一貫してランプの周りに案内されつまりランプ自体による損失を生じない放射ガイドが可能となる。

特に好ましくはランプは管状に形成されている。特に、管状放電管を有する蛍光ランプを設けておくことができる。好ましくはランプが実質的に縦長棒として形成されており、特に放電ランプの放電管は直線状に形成された管形状を有する。この構成は、バックライト照明用に高い効率のランプを備えた照明装置を含む。散乱要素と反射要素との光均一化のために必要な距離は、このような蛍光ランプを備えた先行技術と比較して照明装置の本発明に係る構成によってもはや必要でなく、もしくはせいぜいなお低減された程度に必要であるにすぎない。

反射鏡のランプは照明装置の光出射側で光透過要素によって少なくとも部分的に覆われている。好ましくは、光透過要素は例えば複数のフィルムで形成しておくことのできる拡散体とすることができる。好ましくは、この拡散体は分光フィルタ機能および／または偏光フィルタ機能を有することもできる。好ましくは、この光透過要素は平らに形成され、ディスプレイ表示部として実施されている。伸開線形状はランプ表面、特に蛍光体層の展開図に一致しており、光透過要素、特にディスプレイとは反対側のランプ表面部分は完全に均一にディスプレイの前面に投影される。

好ましくは、反射鏡とランプと光透過要素とを含む配置の構造高さがランプの直径の１．５倍以下、特に１．３倍以下、特に１．２６倍となるように、光透過要素は配置されている。それゆえ、必要な反射鏡高さ、従って照明装置の構造高さは、同様のランプを備えた従来の照明装置におけるよりもかなり低い。本構想によれば、反射鏡幅は特にランプ内周に厳密に一致する。

反射鏡の照明出射面は少なくともランプ表面自体と同じ輝度、均一性および放射強度を有する。こうして特に最近のＴ１６ランプを用いて３３ｃｄ／Ｗ以上の効率と例えば１０００００ ｌｍ／ｍ²の発光能力が達成可能である。その場合、このような例示的実施では構造高さがなお２３ｍｍ以下にすぎない。

反射面がランプと円伸開線の始点とを通る軸線に対して少なくとも部分的に対称に形成されていると、特別好ましいと実証された。このように完全に対称に展開することによって、測定平面もしくは照明装置の光透過平面にランプ表面を実質的に損失なしにかつ均一に光学的に展開することを達成することができる。

好ましくは反射鏡の反射面全体はランプの円伸開線、特にランプ表面の円伸開線、好ましくはランプバルブの内面に配置される蛍光体層の円伸開線として実質的に形成されている。

反射鏡は入射光反射鏡として形成しておくことができる。このように構成した場合、反射鏡の反射面とランプとの間に間隔が形成され、この間隔は一般に大気を入れられている。

しかし、反射鏡を中実材料として形成し、この中実材料内にランプを少なくとも部分的に埋め込むこともできる。これにより反射鏡は中実要素として形成することができる。例えば、中実材料としてアクリルガラスを設けておくことができる。その場合、反射鏡の裏面が鏡面化されかつ反射面を形成すると特別有利である。このような実施例によってランプをごく厳密に、正確な位置に配置することを保証することができる。

反射鏡を中実材料からこのように形成した場合ランプのランプバルブの外面と反射鏡材料との間に比較的小さな自由空間が生じるようにすることもできる。好ましくはこのごく小さな自由空間に液体が充填され、この液体が高透明であると好ましい。特に、この狭い隙間状自由空間にシリコーン油が含まれているようにすることができる。

好ましくはランプバルブの外面全体が液体、特にシリコーン油で湿潤され、もしくは取り囲まれている。

好ましくはランプが少なくとも部分的に、特にランプバルブの領域で、中実材料内に注型され、中実材料に直接に当接している。この構成によってランプの位置正確な配置をさらに改善し、機械的に安定した構成を保証することができる。ランプを中実材料に直接に当接させることによって光結合と光反射は有利な影響を及ぼされることもできる。好ましくは、高透明な強屈折性媒体が中実材料として設けられており、反射鏡は表面の一部が無損失全反射部によって形成されている。

ランプは反射鏡とは反対の側、従って光透過要素に向き合う側で、この光透過要素から比較的僅かな距離に配置することができる。例えばこの距離は４ｍｍ以下、特に３ｍｍ以下、好ましくは２ｍｍである。しかし、ランプの外面を光透過要素と直接に機械的に接触させるようにすることもできる。この構成によって、構造高さを考慮して構造空間を最大に縮小する他に、点灯時にランプの冷却作用を達成することもできる。というのは光透過要素を熱排出に利用できるからである。さらに、ランプは最大効率で点灯させることができる。

反射鏡は例えば高反射性アルミニウムで形成することができる。好ましくは、このような反射鏡が固定要素内に嵌挿されている。この固定要素は裏側で反射鏡に配置され、固定要素を嵌挿するために相応に成形されている。特に固定要素はプラスチック成形品、例えば射出成形品として形成することができる。これにより、反射鏡をピッタリ嵌挿して形状安定的に配置することを保証することができる。さらに、プラスチックから固定要素を形成することによって比較的軽量の固定要素を提供することもできる。

反射鏡は少なくとも部分的にプラスチックで形成し、かつ反射面として反射層を有することもできる。特に反射鏡は同様に射出成形品として実施することができ、これによっても重量低減を達成することができる。このようなプラスチック反射鏡上の反射層として例えば金属面を設けることができる。この金属面は例えば電気めっきプロセスによって被着することができる。

特別好ましくは照明装置は少なくとも２つのランプを含み、ランプは好ましくは相互に離間配置される。これらの各ランプに独自の反射鏡が付設されており、この反射鏡は少なくとも部分的に、各ランプの円伸開線として形成されている。好ましくは、前記少なくとも２つのランプは管状に形成され、互いに平行に延びている。これにより、比較的大きなディスプレイ装置のバックライト照明用にも非常に高い光密度均一性で提供することのできる照明装置を実現することができる。

個々のランプにそれぞれ付設された反射鏡は個別の構成要素として提供することができる。しかし、これら複数の反射鏡を単一部品からなる一体な要素として形成することもできる。

複数のランプと複数の反射鏡とを備えた照明装置をこのように構成すると、反射鏡の相向き合う内側の端領域はその構造高さが遠位の外側の端領域よりも低い。個々の反射鏡の間の移行部の形状は危険部位を構成するが、この構成によって改善することができる。

特別好ましくは、反射鏡の相向き合う端領域に光学要素が配置されている。これによりこの危険部位での光反射は、個々の特に平行に配置される個別反射鏡の間で輝度均一性も上昇するように促進することができる。個々のランプ間の色の違いは、十分な混合によってほぼ完全に除去される。さらに、移行領域に光学要素を有するこの構成によってディスプレイのＤＢＥＦ（Dual Brightness Enhancement Film）偏光フィルムは節約することができる。両反射鏡間の移行領域にこのような光学要素のない構成では、ランプとしてＣＣＦＬ（冷陰極蛍光ランプ）ランプが利用される場合特に、好ましくはこのＤＢＥＦ偏光フィルムが設けられている。

好ましくは、光学要素が端領域の前面に載置されている。この前面は特に照明装置の光透過要素に向き合わせて形成され、この光透過要素の広がりに対して実質的に平行に形成されている。これにより、光学要素の高度な対称構成および配置を達成することもできる。

好ましくは、光学要素と反射鏡とは隣接領域で互いに同一平面に配置されている。光学要素がプリズムであると、特別有利であると実証された。好ましくは、横断面において端領域に三角形もしくは角錐状載置物が形成されているように、プリズムは反射鏡のこの端領域に配置されている。このような光学要素を使用することによって、反射鏡のこれらの移行領域もしくは相向き合う端領域で反射鏡の構造高さをさらに減らすこともできる。これにより、照明装置の光透過要素に色の違いの現れることはさらに減らすことができる。

以下、略図を基に本発明の実施例が詳しく説明される。

図１は本発明に係る照明装置の第１実施例の概略断面図である。 図２は本発明に係る照明装置の第２実施例の概略断面図である。 図３は本発明に係る照明装置の第３実施例の概略断面図である。 図４は本発明に係る照明装置の第４実施例の概略断面図である。 図５は本発明に係る照明装置の第５実施例の概略断面図である。

図中、同じ要素または同一機能の要素には同じ符号が付けてある。

図１には照明装置１の第１実施例の概略断面図が示してある。照明装置１は反射鏡２とランプ３とを含む。ランプ３はこの実施例において蛍光ランプとして形成されており、棒状縦長で管状に形成された放電管を含む。この放電管は、従ってランプ３も、図平面（紙面）に垂直に延びている。同様に、反射鏡２は図平面（紙面）に垂直に延び、ランプ３の長さ、特にランプバルブ３ａつまり放電管の長さに一致した長さを実質的に有する。さらに、平らに構成された配置として形成された照明装置１は表示装置もしくはディスプレイとして形成される光透過要素４を含む。この光透過要素４は拡散体の態様に形成することができ、複数のフィルムを含むことができる。光透過要素４は実質的に平らに形成され、やはり図平面（紙面）に垂直に延びている。

反射鏡２は反射面２１，２２を含み、これらの反射面２１，２２はこの実施例において実質的に完全に蛍光体層３１の円伸開線（円の伸開線）として形成され、この蛍光体層はランプ３のランプバルブ３ａの内面に設けられている。反射面２１，２２はランプ３での円伸開線の始点Ａを通る軸線Ｂに対して対称に形成されている。

この実施例においてランプ３は、従ってランプバルブ３ａも、始点Ａつまり接触点とは反対側で、従って光透過要素４に向き合う側で、この光透過要素４から離間して高さｈ１に配置されている。実施例において距離ｈ１は約２ｍｍである。しかし、ランプ３つまりランプバルブ３ａが光透過要素４と直接に機械的に接触していてもよい。

この実施例において反射鏡２の端領域２ａ，２ｂは光透過要素４に対して離間して配置されている。この構成において両端領域２ａ，２ｂはこの光透過要素４に対し実質的に同じ距離を有する。

図１による照明装置１の構造高さｈ２は２．５ｃｍ以下である。さらに、反射鏡２、ランプ３および光透過要素４の寸法は、構造高さｈ２がランプ３の直径ｄ、特にランプバルブ３ａの外径ｄの１．３倍以下となるように設計されている。実施例においてこの構造高さｈ２はランプバルブ３ａの外径ｄの１．２６倍にすぎない。

図２に示した他の実施例の照明装置１’は少なくとも２つのランプ３，３’を有し、これらのランプ３，３’は図１の構成に従って形成され、互いに平行に延びている。さらに、照明装置１’が２つの反射鏡２，２’を含み、これらの反射鏡２，２’は各ランプ３もしくは３’に付設されている。図２から分かるように、ランプ３もしくは３’のランプバルブ３ａ，３ａ’は、光透過要素４に向き合う領域でその外面３２もしくは３２’が光透過要素４の内面に直接に配置されるように配置されている。光透過要素４は連続した平らな構造体として形成されている。

反射鏡２もしくは２’の遠位の外側の端領域２ａ，２ａ’は光透過要素４に対して相向き合う内側の端領域２ｂ，２ｂ’よりも僅かな距離に形成されており、この距離と比較して相向き合う端領域２ｂ，２ｂ’は光透過要素４に対して大きな距離ｈ３を有する。

反射鏡２’の反射面２１’，２２’は、図１の反射面２１，２２の構成および詳しい説明に相応して、ランプ３’を通過する軸線Ｂに対して同様に対称に形成されている。

両反射鏡２、２’を個別要素として形成し、反射面２１，２２，２１’，２２’とは反対側の裏面で固定領域にレール状に固定しておくことができる。その際例えばレールガイドにねじ結合部を設けておくことができる。しかし基本的に、あらゆる別の機械的固定部を設けておくこともできる。例えば、相応する接合板要素に係止部または掛止め部を設けておくことができる。固定レールは例えばプラスチックから形成し、こうして射出成形品として作製しておくことができる。これにより、比較的安価でコストの少ない製造を可能とし、システム全体の重量低減を達成することができる。

実施例において両反射鏡２，２’は相向き合う端領域２ｂ，２ｂ’で互いに結合されている。

両反射鏡２、２’を単一部品からなる一体な要素として形成することもできる。

図３には照明装置１’’の実施例の他の断面図が示してある。この照明装置１’’も、図２の照明装置１’に設けられているように少なくとも２つのランプ３，３’と反射鏡２，２’とを含む。見易くする理由から図３に示してある部分図では光透過要素４もランプ３および反射鏡２も示してない。図２の構成とは異なり、相向き合う端領域２ｂ，２ｂ’の移行領域６に、プリズムとして形成された光学要素５が配置されている。このため両端領域２ｂ，２ｂ’は光透過要素４に向き合う側が平坦にしてあり、光透過要素４に対して実質的に平行に延びる前面２３’が形成されている。この前面２３’と端領域２ｂの相応に形成された前面とに光学要素５が載置され、この光学要素は反射面２１’とプリズム側面５１との間の結合領域で同一平面に配置されている。同様の同一平面配置が光学要素５と反射鏡２の反射面２２との間に形成されている。プリズムとして形成された光学要素５は、一つの尖端が光透過要素４の方向に向くように載置されている。移行領域６に形成されたプリズム角度αは２５度〜６０度の間で変更できる。こうして角度αのこの角度値は状況に依存し、また照明装置１の構造高さｈ２に依存して形成することができる。その場合、角度αの設定に依存して角度βが与えられている。

好ましくは、光学要素５を該前面２３’に貼付けておくことができる。

図３では反射鏡２’が固定要素７内に嵌挿されていることを認めることができる。実施例においてこの固定要素７は射出成形品として形成され、反射鏡２’をピッタリ嵌挿できるように成形されている。

他の実施例では、反射鏡２’をやはりプラスチックで形成し、射出成形品として形成することができる。その場合好ましくは、反射面２１’，２２’は反射層としてこのプラスチック部品に被着されている。その際例えば、電気めっきした金属層を反射面２１’，２２’として設けることができる。

図３に示す実施例によってさらに、光透過要素４と相向き合う端領域２ｂ，２ｂ’との間の距離ｈ３を距離ｈ４に拡大できる。この離間によって、特に光学要素５によって、両ランプ３，３’のこの移行領域６で輝度均一性は著しく改善することができる。個々の発光手段の間の色の違いは十分な混合によって十分除去され、光透過要素４を観察した場合せいぜいなおごく弱く、従ってもはや殆ど邪魔にならず、またはまったく知覚できない。

図４には概略断面図で照明装置１’’’の他の実施例が示してある。この照明装置１’’’は複数のランプを含み、そのうち例示的にランプ３，３’，３’’のみが詳しく示してある。付設された反射鏡２，２’，２’’の反射面２１，２２，２１’，２２’，２１’’，２２’’は外面３２，３２’，３２’’に対して離間して配置されている。こうしてこれらの外面３２，３２’，３２’’と前記反射面との間に比較的大きな空隙が形成されている。

図５には照明装置１’’’’の他の実施形態が示してある。ここでも照明装置１’’’’は複数のランプを含み、そのうち同様にランプ３，３’が詳しく示してある。照明装置１’’’’のこの実施例では、他の反射鏡の代表として詳しく示された反射鏡２、２’が中実材料で形成されている。この中実材料内にランプ３，３’が埋め込んで配置されている。こうしてランプ３，３’は、実施例において高透明な強屈折性媒体としてのアクリルガラスである中実材料によって取り囲まれている。特に、ランプ３，３’の各ランプバルブは光透過要素４に向き合う領域に至るまで中実材料によって取り囲まれている。

中実材料から形成された反射鏡２，２’を備えたこの構成では、裏面に形成された反射面２１，２２もしくは２１’，２２’で光の反射が起きる。この反射は、この裏側反射面２１，２２，２１’，２２’での、従って他の媒体への移行領域での、実質的に損失のない全反射によって特に行うことができる。これらの裏面は好ましくは鏡面化されている。

ランプ３，３’の外面と反射鏡２、２’の中実材料との間に非常に小さな隙間を形成し、この隙間を自由空間として形成することができる。好ましくは、この自由空間はランプ３，３’のランプバルブの外側領域の周りを完全に取り囲んで形成され、中実材料とこの外面との間に最小距離が形成されている。この自由空間内に好ましくは高透明な液体を充填しておくことができる。特にここではシリコーン油を導入しておくことができる。

同様に、ランプ３，３’を反射鏡２，２’の中実材料に装入しておくことができ、こうしてランプ３，３’の外面３２，３２’は中実材料と直接に機械的に接触している。ここでは好ましくは、ランプ３，３’を製造技術的に中実材料内に組込み、例えば注型することができる。

１ 照明装置
２ 反射鏡
２ａ，２ｂ 端領域
３ ランプ
３ａ ランプバルブ
４ 光透過要素
５ 光学要素
７ 固定要素
２１，２２ 反射面
３１ 蛍光体層
３２ 外面
Ａ 始点
Ｂ 軸線
ｄ 直径
ｈ２ 構造高さ

Claims (20)

1. 少なくとも１つのランプ（３，３’，３’’）と少なくとも１つの反射鏡（２，２’，２’’）とを備え、反射鏡（２，２’，２’’）の反射面（２１，２２，２１’，２２’；２１’’，２２’’）は少なくとも部分的にランプ（３，３’，３’’）の部分要素の円伸開線として形成されている照明装置。
2. ランプ（３，３’、３’）が蛍光体層（３１、３１’）を有し、反射鏡（２，２’，２’’）の反射面（２１，２２，２１’，２２’；２１’’，２２’’）が少なくとも部分的に蛍光体層（３１、３１’）の円伸開線として形成されている請求項１記載の照明装置。
3. ランプ（３，３’，３’’）のランプバルブ（３ａ，３ａ’）が管状に形成されている請求項１又は２記載の照明装置。
4. ランプ（３，３’，３’’）のランプバルブ（３ａ，３ａ’）が実質的に縦長棒として形成されている請求項１乃至３の１つに記載の照明装置。
5. ランプ（３，３’，３’’）と反射鏡（２，２’，２’’）とが照明装置（１，１’，１’’，１’’’，１’’’’）の光出射側で光透過要素（４）によって少なくとも部分的に覆われている請求項１乃至４の１つに記載の照明装置。
6. 反射鏡（２，２’，２’’）とランプ（３，３’，３’’）と光透過要素（４）とを含む配置の構造高さ（ｈ２）がランプ（３，３’，３’’）の直径（ｄ）の１．５倍以下、特に１．３倍以下となるように、光透過要素（４）が配置されている請求項５記載の照明装置。
7. 反射面（２１，２２，２１’，２２’；２１’’，２２’’）がランプ（３，３’，３’’）および円伸開線の始点（Ａ）を通る軸線（Ｂ）に対して少なくとも部分的に対称に形成されている請求項１乃至６の１つに記載の照明装置。
8. 反射鏡（２，２’，２’’）が入射光反射鏡として形成されている請求項１乃至７の１つに記載の照明装置。
9. 反射鏡（２，２’，２’’）が中実材料として形成され、この中実材料内にランプ（３，３’，３’’）が少なくとも部分的に埋め込まれている請求項１乃至７の１つに記載の照明装置。
10. ランプ（３，３’，３’’）のランプバルブ（３ａ，３ａ’）の外面（３２，３２’，３２’’）と反射鏡（２，２’，２’’）との間の自由空間に液体、特にシリコーン油が含まれている請求項９記載の照明装置。
11. ランプバルブ（３ａ，３ａ’）の外面（３２，３２’，３２’’）全体が液体で湿潤されている請求項１０記載の照明装置。
12. ランプ（３，３’，３’’）が少なくとも部分的に、特にランプバルブ（３ａ，３ａ’）の領域で、中実材料内に注型され、中実材料に直接に当接している請求項９記載の照明装置。
13. 反射鏡（２，２’，２’’）が固定要素（７）、特にプラスチック成形品内に嵌挿されている請求項１乃至１２の１つに記載の照明装置。
14. 反射鏡（２，２’，２’’）が少なくとも部分的にプラスチックで形成され、かつ反射面（２１，２２，２１’，２２’；２１’’，２２’’）として反射層を有する請求項１乃至１３の１つに記載の照明装置。
15. 相互に離間配置された少なくとも２つのランプ（３，３’，３’’）が設けられており、ランプにそれぞれ付設された反射鏡（２，２’，２’’）が少なくとも部分的に、各ランプ（３，３’，３’’）の部分要素の円伸開線として形成されている請求項１乃至１４の１つに記載の照明装置。
16. 反射鏡（２，２’，２’’）の相向き合う端領域（２ｂ，２ｂ’）の構造高さが遠位の端領域（２ａ，２ａ’）よりも低い請求項１５記載の照明装置。
17. 反射鏡（２，２’，２’’）の相向き合う端領域（２ｂ，２ｂ’）に光学要素（５）が配置されている請求項１６記載の照明装置。
18. 光学要素（５）が端領域（２ａ，２ａ’）の前面（２３’）に載置されている請求項１７記載の照明装置。
19. 光学要素（５）と反射鏡（２，２’，２’’）とが結合領域で互いに同一平面に配置されている請求項１７又は１８記載の照明装置。
20. 光学要素（５）がプリズムである請求項１５乃至１９の１つに記載の照明装置。

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