JP2010528444A - 照明システム、照明器具及びバックライティングユニット - Google Patents

Abstract

本発明は、照明システム２と、照明器具２と、バックライティングシステムと、表示装置とに関する。本発明による照明システムは、前記照明システムから光を放射するための光出射窓３０と、前記光出射窓の反対側に配設される拡散反射スクリーン４０とを有する。前記照明システムは、前記光出射窓の、前記拡散反射スクリーンを介した間接照明のために配設される光源２０を更に有する。前記光源は、前記光出射窓の端部の近くで、前記光出射窓に対してほぼ平行に配設される仮想面２２上に配設され、前記光出射窓から離れる方へ光を放射する。前記照明システムは、前記光源によって放射される光の少なくとも一部を前記拡散反射スクリーンの方へ反射するために凹状に形づくられる鏡面反射鏡６０を有する端壁部６２を更に有する。本発明による照明システムの効果は、前記鏡面反射鏡を用いることで、前記光源によって放射される光の一部の、前記拡散反射スクリーンの方への反射の制御が可能になることである。

Description

本発明は、照明システムであって、前記照明システムから光を放射するための光出射窓を持つ照明システムに関する。

本発明は、本発明による照明システムを有するバックライティングシステム、本発明による照明システムを有する照明器具、及び本発明によるバックライティングシステムを有する表示装置にも関する。

このような照明システムそれ自体は知られている。それらは、とりわけ、一般照明用途のための照明器具として用いられ、例えば、オフィス照明、又は店の照明、例えば、店の窓の照明、又はアイテム、例えば宝石が陳列される、（透明な）合成樹脂若しくはガラスの（透明な）プレート、又はガラスの（透明な若しくは半透明な）プレートの照明のための照明器具として用いられる。他の用途は、このような照明システムを、表示装置のような広告掲示板、広告板を照明するために使用するものである。

既知の照明システムは、例えばテレビ及びモニタのための（画像）表示装置におけるバックライティングシステムの光源としても用いられる。このような照明システムは、（携帯用の）コンピュータ又は（携帯）電話において用いられるＬＣＤパネルとも表記される液晶表示装置などの非発光型ディスプレイのためのバックライティングシステムとしての使用にとりわけ適している。

前記表示装置は、通常、少なくとも１つの電極によって各々制御されるピクセルの規則的なパターンを具備する基板を有する。前記表示装置は、（画像）表示装置の（画像）スクリーンの関連領域において画像又はデータのグラフィカルな表示を達成するために制御回路を利用する。ＬＣＤ装置のバックライティングシステムから生じる光は、様々なタイプの液晶効果が用いられ得るモジュレータ又はスイッチによって調整される。更に、前記表示は、電気泳動又は電気機械効果に基づいてもよい。

画像表示装置を照明するためのこのような照明システムは、米国特許出願公開第US 2006/0262310号から知られている。前記照明システムは、光キャビティに光を供給する２つの発光ダイオードを有する。前記ダイオードは、有色のものであってもよく、又は白色のものであってもよい。前記光キャビティは、拡散反射器で裏張りされる。前記拡散反射器は、反射率を高め、且つ液晶表示装置を照明するための白色光源を形成するために別々の光の色を適切に混ぜ合わせる。既知の照明システムの不利な点は、発光窓における一様性が相対的に乏しいことである。

本発明の目的は、一様性が高められた照明システムを提供することにある。

本発明の第１の態様によれば、前記目的は、請求項１に記載の照明システムによって達成される。本発明の第２の態様によれば、前記目的は、請求項１２に記載のバックライティングシステムによって達成される。本発明の第３の態様によれば、前記目的は、請求項１３に記載の表示装置によって達成される。本発明の第４の態様によれば、前記目的は、請求項１４に記載の照明器具によって達成される。本発明による照明システムは、
− 前記光出射窓の反対側に配設される拡散反射スクリーンと、
− 前記光出射窓の、前記拡散反射スクリーンを介した間接照明のために配設される光源であり、前記光出射窓の端部の近くで、前記光出射窓にほぼ平行な仮想面上に配設される光源であって、前記光源から放射される光が、前記光出射窓から離れる方を向いている中心ベクトルの周りに角度分布を有する光源と、
− 前記拡散反射スクリーンと前記光出射窓との間に配設される端壁部であって、前記光源によって放射される光の少なくとも一部を前記拡散反射スクリーンの方へ反射するために凹状に形づくられる鏡面反射鏡を有する端壁部とを有する。

本発明による照明システムの効果は、前記鏡面反射鏡を用いることで、前記光源によって放射される光の一部の、前記拡散反射スクリーンの方への反射の制御が可能になることである。前記凹形状の鏡面反射鏡は、前記拡散反射スクリーンの少なくとも一部にわたる反射光の分布を制御するのに用いられ得る。一般に、前記光源によって放射される光の他の部分は、直接、前記拡散反射スクリーンに当たる。その後、前記拡散反射スクリーンは、前記当たる光を前記光出射窓の方へ散乱させる。本発明による照明システムの前記光出射窓における輝度分布は、前記鏡面反射鏡と前記拡散反射スクリーンとの組み合わせによって決定され、前記鏡面反射鏡の凹形状によって影響され得る。例えば、特定の形状の前記鏡面反射鏡が選択される場合、前記照明システムの前記光出射窓において、ほぼ一様な輝度分布が得られ得る。

既知の照明システムにおいては、前記照明システムは、拡散反射器で覆われる光キャビティを有し、且つ前記光キャビティに光を供給するための光源として２つの発光ダイオードを有する。前記発光ダイオードは、前記拡散反射器の方へ光を放射するために配設される。前記既知の照明システムの前記光キャビティは、前記発光ダイオードによって放射される光を、能動的に、前記拡散反射器の表面にわたって分散させるための構成を含まない。従って、液晶表示装置にわたる輝度の一様性を高めるためには、付加的な拡散器及び輝度向上フィルムが必要である。本発明による照明システムにおいては、前記鏡面反射鏡が、前記光源によって放射される光の一部の、拡散反射シートの一部にわたる分布の制御を可能にし、これは、前記光出射窓の輝度分布の能動的な制御を可能にする。

前記照明システムの実施例においては、前記中心ベクトルは、前記照明システムのグレアを減らすために、前記仮想面の垂直軸に対して傾けられる。好ましくは、前記中心ベクトルは、前記光出射窓から離れる方へ傾けられる。この実施例の利点は、前記中心ベクトルの前記傾きが、前記光出射窓に直接当たる光を更に減らし、従って、前記照明システムのグレアを減らすことである。グレアは、視野における明るい領域と暗い領域との間の過剰なコントラストから生じる。グレアは、例えば、遮蔽されていない又は遮蔽が粗末な光源のフィラメントを直接見ることからも生じ得る。特に前記照明システムを照明器具において使用する場合、前記光源の前記中心ベクトルの前記傾きは、ユーザが前記照明器具の近くで前記光源を直接見ることを防止し、従って、前記照明器具のグレアを減らし、前記ユーザの視覚的快適性を高める。前記中心ベクトルが前記垂直軸に対して前記光出射窓から離れる方へ傾けられる前記光源の構成の他の利点は、前記構成は、前記照明システムの一様性及び効率の向上を可能にすることである。前記中心ベクトルが前記垂直軸に対してほぼ平行である場合、前記光源によって放射される光の一部は、前記照明システムの反対側の端壁部に当たるかもしれず、これは、前記拡散反射スクリーン全体にわたる光の一様性を低下させ得る。前記光源を前記光出射窓から離れる方へ傾けることによって、前記光源からの光が、前記光出射窓の前記反対側の端部を介して反射することが防止され、従って、一様性及び効率を高める。前記光源が傾けられる場合、前記鏡面反射鏡の形状は、前記光源からの光の、前記拡散反射スクリーンにわたる最適分布を確実にするよう、且つ／又は前記照明システムの高さを減らすよう適合させられ得る。前記照明システムの高さは、前記光出射窓に対してほぼ垂直な、前記照明システムの寸法である。

前記照明システムの実施例においては、前記鏡面反射鏡は、前記拡散反射スクリーンの一部のほぼ一様な照明を生成するための形状を有する。この実施例の利点は、前記拡散反射スクリーンが、前記光出射窓に対してほぼ平行に配設されてもよく、このことが、前記照明システムの高さの減少をもたらすことである。前記拡散反射スクリーンが、一様に照明されず、前記光出射窓における必要とされる所定の輝度分布が、ほぼ一様な輝度分布である場合、前記拡散反射スクリーンは、非一様照明を補償して、前記光出射窓において必要とされる一様な輝度分布を得るために、湾曲させられ得る。前記拡散反射スクリーンは、例えば、凹状に形づくられるかもしれず、凸状に形づくられるかもしれず、又は凹状と凸状との組み合わせであるかもしれず、このことは、前記照明システムの相対的に厚い厚さをもたらす。前記拡散反射スクリーンがほぼ一様に照明されるように前記鏡面反射鏡の形状を選択する場合、前記拡散反射スクリーンから前記光出射窓の方へ散乱させられる光は、前記光出射窓のほぼ一様な照明をもたらす。その結果、前記拡散反射スクリーンは、例えば、前記光出射窓に対してほぼ平行に配設されてもよく、このことは、相対的に薄い照明システムをもたらす。

前記照明システムの実施例においては、前記鏡面反射鏡は、放物面形状を有する。前記光源によって放射される光の角度分布がランバート光分布に似ている場合、前記放物面形状の前記鏡面反射鏡は特に有益である。前記放物面鏡面反射鏡は、前記ランバート光分布の一部を前記拡散反射スクリーンの方へ反射し、前記拡散反射スクリーンにわたる反射光のほぼ一様な分布をもたらす。

前記照明システムの実施例においては、前記光源は、前記光出射窓の端部に配設されるリッジ上に配設され、前記鏡面反射鏡は、前記光源の、前記光出射窓とは反対の側に配設される。この実施例の利点は、特に、前記照明システムが照明器具において用いられる場合に、前記照明器具中の前記光源が相対的に容易に冷却され得ることである。オフィス環境においては、前記オフィスを照明するための照明器具は、通常、前記オフィスの天井に組み込まれる、又は前記オフィスの天井に取り付けられる。例えば、光源として発光ダイオードを使用する場合に、前記光源が冷却を必要とする場合、前記照明器具は、前記光源を冷却するためのアクティブ冷却システム、例えば、ファン又はペルティエ素子を含まなければならない。これらの構成は、相対的に高価であり、且つ前記照明器具の寿命を制限し得る。前記光源を、前記光出射窓の端部に配設される前記リッジ上に配設する場合、前記リッジは、前記光出射窓のそばの、前記照明器具の外側に、冷却フィンを有してもよく、このことは、前記アクティブ冷却システムを必要とせずに前記光源の冷却を可能にする。これは、コストを減らし、且つ前記照明器具の信頼性を高める。

前記照明システムの実施例においては、前記拡散反射スクリーンは、構造反射面を有する。この実施例の利点は、前記構造反射面が、光がグレージング角で拡散反射面に当たるときに起こり得る鏡面反射を防止することである。前記構造反射面は、例えば、スプレーコーティングされる反射器を用いて、又はラメラを用いて、又は波状の表面を持つことで、又はほぼ透明なプリズム状シートを用いて、例えば、前記反射面をでこぼこにすることによって生成され得る。このような透明なプリズム状シートは、例えば、商業的には、(ＴＲＡＦとしても既知の)Transmissive Right Angle Film、又は(ＢＥＦとしても既知の)Brightness Enhancement Film、又は(ＯＬＦとしても既知の)Optical Lighting Foilとしても知られている。これらのほぼ透明なプリズム状シートは、グレージング角で当たる光を、前記拡散反射スクリーンの垂線により近い角度で前記拡散反射スクリーンに当たるよう向け直す。

前記照明システムの実施例においては、前記構造反射面は、複数の細長いプリズム状構造を有する、又は複数のピラミッド状構造を有する、又は複数の円錐形構造を有する。上記のように、これらの構造は、前記鏡面反射鏡によって反射された光が、グレージング角で前記拡散反射スクリーンに当たるのを防止する。

前記照明システムの実施例においては、前記拡散反射スクリーンは、コリメート板を有する、又はリダイレクトフォイルを有する、又は前記拡散反射スクリーンに対してほぼ垂直に配設される複数のラメラを有する。ここでも、コリメート板、リダイレクトフォイル又はラメラを用いることで、前記鏡面反射鏡によって反射された光が、グレージング角で前記拡散反射スクリーンに当たることが防止される。前記コリメート板及び前記リダイレクトフォイルは、一般に、半透明材料で構成され、例えば前記鏡面反射鏡からのグレージング光線を、前記拡散反射スクリーンの垂直軸に近い角度で前記拡散反射スクリーンに当たるよう向け直すよう構成される。

前記照明システムの実施例においては、前記照明システムの高さと前記光出射窓の幅の比率は、１／２０以上であり、前記高さは、前記光出射窓に対してほぼ垂直な、前記照明システムの寸法であり、前記光出射窓の幅は、前記光出射窓に対してほぼ平行な、前記光出射窓の最小寸法である。前記光出射窓の幅が、前記照明システムの高さの２０倍を超える場合、前記光出射窓の輝度分布は、制御するのが困難になる。前記鏡面反射鏡の形状、又は前記光源の、前記鏡面反射鏡に対する位置の相対的に小さなばらつきでも、前記光出射窓の輝度分布に重大な影響を及ぼし得る。

前記照明システムの実施例においては、前記照明システムは、前記拡散反射スクリーン及び／又は前記光出射窓に配設される遠隔蛍光体層を有し、前記遠隔蛍光体層は、前記光源によって放射される光の少なくとも一部を異なる色を持つ光に変換するための発光材料を有する層である。遠隔蛍光体は、前記照明システムの（ＣＲＩとも呼ばれる）演色評価数の最適化を可能にする。このことは、前記照明システムが一般照明用途で用いられる場合に特に有益である。更に、前記照明システムによって放射される光の色を決定するために前記遠隔蛍光体を用いることは、一般に、前記発光材料が、前記光源、例えば、低圧放電ランプ又は蛍光体変換発光ダイオードに直接付される照明システムと比較して、効率の向上及び選択される発光材料の多様化をもたらす。

前記照明システムの実施例においては、前記照明システムは、前記光出射窓の直接照明のために前記拡散反射スクリーン上に配設される他の光源のアレイを更に有し、前記光源によって放射される光の色は、前記他の光源のアレイによって放射される光の色と異なる。この実施例の利点は、前記照明システムによって放射される光の色が、例えば、前記光源によって放射される光の量を調整することによって、調整され得ることである。前記光源によって放射される光は、部分的に前記鏡面反射鏡を介して、前記拡散反射スクリーンにわたって分散させられ、このことは、例えば、前記光源によって放射される光の、前記光出射窓におけるほぼ一様な分布をもたらす。前記光源の光は、前記他の光源のアレイによって放射される光と混ざり合い、本発明による照明システムによって放射される光の色を決定する。前記光源によって放射される光の量の調整が、前記照明システムによって放射される光全体の色の変化を決定する。この方法においては、色が調整可能な照明システムを得るのに、例えば、前記光出射窓の端部に配設される、少数の光源しか必要とされない。

前記照明システムの実施例においては、前記光出射窓は、拡散器、又は輝度向上フィルム、又は超小型照明光学部品(Micro Lighting Optics)、又はプリズム状シート、又は前記光出射窓に対してほぼ垂直に配設される複数のラメラを有する。前記輝度向上フィルム又は超小型照明光学部品は、例えば、前記照明システムがバックライティングシステムにおいて用いられる場合に、前記照明システムから放射される光を向け直すための市販の製品である。更に、列挙した前記シート又はフィルムが、前記照明システムの前記光出射窓において用いられる場合、前記照明システムによって放射される光の一様性は、更に高められる。

本発明によるバックライティングシステム又は照明器具の実施例においては、前記バックライティングシステム又は前記照明器具は、互いに隣接して配設される複数の照明システムを有する。この実施例の利点は、例えば、前記複数の照明システムの各々の前記光出射窓を介して放射される光の光分布が、ほぼ一様である、ほぼあらゆる大きさのバックライティングシステム及び／又は照明器具が、製造され得ることである。

下記の実施例に関して、本発明のこれら及び他の態様を説明し、明らかにする。

本発明による照明システムの断面図を示す。 本発明による照明システムの断面図を示す。 本発明による照明システムの断面図を示す。 本発明による照明システムの部分的に透明な三次元図を示す。 本発明による照明システムの部分的に透明な三次元図を示す。 本発明による照明システムの他の実施例の部分的な断面図を示す。 本発明による照明システムの他の実施例の部分的な断面図を示す。 本発明による照明システムの他の実施例の部分的な断面図を示す。 遠隔蛍光体を有する本発明による照明システムの実施例の部分的な断面図を示す。 遠隔蛍光体を有する本発明による照明システムの実施例の部分的な断面図を示す。 本発明による照明システムであって、前記照明システムが、光源のそばに、拡散反射スクリーンに配設される他の光源のアレイを更に有する照明システムの断面図を示す。 本発明による照明システムを含むバックライティングシステムを有する表示装置の断面図を示す。 表示装置用のバックライティングシステムの断面図の詳細図を示す。 互いに隣接して配設される複数の照明システムを有するバックライティングシステム又は照明器具の断面図を示す。 互いに隣接して配設される複数の照明システムを有するバックライティングシステム又は照明器具の断面図を示す。

図は、単に概略的なものであって、縮尺通りには描かれていない。とりわけ、分かりやすくするために、幾つかの寸法は、非常に誇張されている。図における同様な構成要素は、可能な限り同じ参照番号によって示されている。

図１Ａ、１Ｂ及び１Ｃは、本発明による照明システム２、４、５の断面図を示している。本発明による照明システム２、４、５は、照明システム２、４、５から光を放射するための光出射窓３０と、光出射窓３０の反対側に配設される拡散反射スクリーン４０、４２、４３とを有する。照明システム２、４、５は、光出射窓３０の、拡散反射スクリーン４０、４２、４３を介した間接照明のために配設される光源２０を更に有する。光源２０は、光出射窓３０の端部の近くで、光出射窓３０にほぼ平行に配設される仮想面２２上に配設される光源２０から放射される光は、中心ベクトル２６の周りに角度分布２４を有する。中心ベクトル２６は、仮想面２２の垂直軸（図示せず）とほぼ平行に、光出射窓３０から離れる方を向いている、又は仮想面２２の垂直軸に対して、光出射窓３０から離れる方へ傾けられる。本発明による照明システム２、４、５は、拡散反射スクリーン４０、４２、４３と光出射窓３０との間に配設される端壁部６２を更に有する。端壁部６２は、光源２０によって放射される光の少なくとも一部を拡散反射スクリーン４０、４２、４３の方へ反射するために凹状に形づくられる鏡面反射鏡６０を有する。

本発明による照明システム２、４、５の好ましい実施例においては、光源２０は、（ＬＥＤとも呼ばれる）発光ダイオード２０である。しかしながら、光源２０は、低圧放電ランプ、高圧放電ランプ、白熱灯又はレーザ光源などの任意の適切な光源であり得る。

図１Ａ、１Ｂ及び１Ｃに示されているような照明システム２、４、５の実施例においては、光源２０は、光出射窓３０の端部に配設されるリッジ３２に配設される。リッジ３２は、幅Ｌを持ち、示されている実施例においては、光出射窓３０に隣接して配設される。鏡面反射鏡６０を有する端壁部６２は、拡散反射スクリーン４０、４２、４３とリッジ３２を接続する。他の例においては、リッジ３２は、照明システム２、４、５からの別々の突出部であって、光源２０と、凹状に形づくられる鏡面反射鏡６０とを有する突出部で構成されてもよい。図１Ａ、１Ｂ及び１Ｃに示されている実施例においては、リッジ３２は、相対的に大きい。リッジ３２の正確な寸法、鏡面反射鏡６０の曲率及び光出射窓３０の幅ｗは、例えば、一様性の要件に応じて、変わり得る。

本発明による照明システム２、４、５は、高さｈ２を持ち、高さｈ２は、照明システム２、４、５の、光出射窓３０に対してほぼ垂直な方向における寸法である。照明システム２、４、５の光出射窓３０は、幅ｗを持ち、幅ｗは、光出射窓３０の、光出射窓３０に対してほぼ平行な最小寸法である。照明システム２が矩形の照明システム２である照明システム２の実施例（図２Ａ参照）においては、光出射窓３０は、長さ（図示せず）も持ち、長さは、光出射窓３０の、光出射窓３０に対してほぼ平行な（且つ幅ｗに対して一般に垂直な）最大寸法である。本発明による照明システム２、４、５の高さｈ２及び幅ｗは、好ましくは、高さ／幅≧１／２０となるように構成される。この範囲内では、光出射窓３０における輝度分布は、まだ、相対的によく制御され得る。光源２０は、仮想面２２に沿った鏡面反射鏡６０と光源２０との間の距離Ｘのところでリッジ３２上に配設される。リッジ３２は、幅Ｌを持つ。

図１Ａは、拡散反射スクリーン４０が、光出射窓３０の反対側に配設されるほぼ平坦な面で構成される、本発明による照明システム２の好ましい実施例を示している。この実施例の利点は、照明システム２の高さｈ２が最小限に抑えられ得ることである。鏡面反射鏡６０は、例えば、放物線形状、又は拡散反射スクリーン４０をほぼ一様なようにして照明するために最適化された形状を持つ。例えば、鏡の高さｈ１が10mmと等しく、高さｈ２が15mmと等しく、（ｘで示されている）光源２０の鏡面反射鏡からの距離が1.75mmと等しく、（Ｌで示されている）リッジ３２の幅が10mmと等しく、光出射窓３０の幅ｗが150mmと等しいとして、光線追跡プログラムを用いて、前面窓のほぼ一様な照度が計算された。光出射窓３０の長さは、250mmであり、照明システム２は、１０個のＬＥＤ（光出射窓３０の両側に、光出射窓３０の長さに沿って５つのＬＥＤ）を有し、50mmのＬＥＤ間距離を有する。この計算においては、拡散反射スクリーン４０は、「ランバート拡散器」であると仮定されている。対照的に、光出射窓３０の反対側に配設される壁部上に１０個のＬＥＤが配設され、１０個のＬＥＤが、ＬＥＤ間距離が57mmである正方格子130 x 250mm²を形成する古典的な「直接照明」構成においては、光出射窓３０においてほぼ一様な照度を得るためには、ＬＥＤと光出射窓３０との間の（前記照明システムの高さｈ２と等しい）距離が、約90mmであることが必要とされる。従って、光源２０を鏡面反射鏡６０と一緒に配設することで、照明システム２の高さｈ２はかなり減る。

図１Ａに示されているような照明システム２の実施例においては、鏡面反射鏡６０は、鏡の高さｈ１を持ち、鏡の高さｈ１は、照明システム２の高さｈ２未満である。照明システム２の付加的な高さｈ２により、光出射窓３０における輝度の一様性は、高められる。他の例においては、例えば、光出射窓３０の一様な照明を供給するために、拡散反射スクリーンにわたる光の分布を変えるよう、凹状に形づくられる鏡面反射面の曲率が、変えられてもよく、照明システム２の高さｈ２は、鏡の高さｈ１に等しい。

図１Ｂは、拡散反射面４２が湾曲させられる本発明による照明システム４の実施例を示している。（図１Ｂに示されているように）ほぼ凹状に形づくられるよう拡散反射面４２の形状を変えることで、例えば、拡散反射面４２の非一様照明が補償され得る、従って、光出射窓３０において必要とされる一様な輝度分布が生成され得る。拡散反射スクリーン４２は、例えば、（図１Ｂに示されているように）凹状に形づくられてもよく、凸状に形づくられてもよく（図示せず）、又は凹状と凸状との組み合わせ（図示せず）であってもよい。

図１Ｃは、拡散反射面４３が、実質的に曲げられて、照明システム５にくぼみを形成する本発明による照明システム５の実施例を示している。拡散反射面４３のこの形状は、特定の凹状に形づくられる鏡面反射鏡６０と共に、照明システム５の高さｈ２を更に減らし得る。

図２Ａ及び２Ｂは、本発明による照明システム２、４の部分的に透明な三次元図を示している。図２Ａは、ほぼ矩形の光出射窓３０を持つ本発明による照明システム２を示している。図２Ａに示されている実施例は、光出射窓３０の長さに沿って、光出射窓３０の両側に配設されるリッジ３２を有する。各リッジ３２は、光源２０として複数のＬＥＤ２０を有する。図２Ｂは、楕円形光出射窓３０、例えば、円形光出射窓３０を持つ本発明による照明システム４を示している。円形光出射窓３０の周りには、光源２０として複数のＬＥＤ２０を有するリッジ３２が配設される。

図３Ａ、３Ｂ及び３Ｃは、本発明による照明システム６、８、１０の他の実施例の部分的な断面図を示している。図３Ａに示されている実施例は、ＬＥＤ２０の中心ベクトル２６が光出射窓３０の垂直軸（図示せず）に対して傾けられるように仮想面２２（図１Ａ参照）に対して傾けられるリッジ３２を有する。傾けられるリッジ３２により、中心ベクトル２６の傾きの角度は、光出射窓３０をから離れるものであり、これは、ＬＥＤ２０による光出射窓３０の直接照明を防止し、これは、本発明による照明システム６のグレアを減らす。他の例においては、発光ダイオード２０からの光を、照明システム６の反対側の端壁部６２（図示せず）を介して反射するのを防止し、斯くして、一様性及び効率を高めるよう、鏡面反射鏡と発光ダイオード２０の組み合わせが、図１Ａ、１Ｂ及び１Ｃに示されている実施例と比較して、傾けられてもよい。図３Ａに示されている実施例は、拡散反射スクリーン４０に対してほぼ垂直に配設される複数のラメラ４４を更に有する。ラメラ４４の表面も、当たる光を拡散反射する。複数のラメラ４４を利用することで、鏡面反射鏡６０で反射された光が、大きなグレージング角で拡散反射スクリーン４０に当たることが実質的に防止される。その代わりに、相対的に大きなグレージング角で拡散反射スクリーン４０に接近する光は、拡散反射ラメラ４４に当たり、ラメラ４４によって実質的に拡散反射される。光がグレージング角で拡散反射スクリーン４０に当たる場合、光の一部は、拡散反射されず、実質的に鏡面的に反射され得る。拡散反射スクリーン４０にわたる光分布がほぼ一様である場合にも、拡散反射スクリーン４０にグレージング角で当たる光の部分的な鏡面反射により、光出射窓３０における輝度分布は一様ではないかもしれない。複数のラメラ４４を加えることによって、鏡面反射鏡６０によって反射された光は、拡散反射スクリーン４０にグレージング角で当たらなくなり、従って、拡散反射スクリーン４０の反射特性は、実質的に、ランバート拡散器によりよく似る。

本発明による照明システム６の別の他の実施例においては、リッジ３２が光出射窓３２（図示せず）に対してほぼ垂直に配置されるように、リッジ３２が傾けられる。

図３Ｂに示されている照明システム８の実施例においては、拡散反射スクリーン４６は、構造表面を有する。図３Ｂに示されている断面図は、例えば、細長いプリズム状構造４６の断面図、又は複数のピラミッド状構造４６の断面図、又は複数の円錐形構造４６の断面図であり得る。この構造表面４６の効果は、光が、拡散反射スクリーン４６にグレージング角で当たるのを防止するというものであり、これは、上記ように、拡散反射スクリーン４６の反射特性が、ランバート拡散器によりよく似ることをもたらす。

図３Ｃに示されているような照明システム１０の実施例においては、拡散反射スクリーン４０は、光線を、拡散反射スクリーン４０に当たる前に、拡散反射スクリーン４０の垂直軸（図示せず）の方へ向け直すコリメート板４８を更に有する。このコリメート板４８は、例えば、商業的には、 (ＴＲＡＦとしても既知の)Transmissive Right Angle Film、又は(ＢＥＦとしても既知の)Brightness Enhancement Film、又は(ＤＢＥＦとしても既知の)Dual Brightness Enhancement film、又は(ＯＬＦとしても既知の)Optical Lighting Foilとしても知られている、透明なプリズム状シートである。これらのほぼ透明なプリズム状シートは、グレージング角で当たる光を、拡散反射スクリーンの垂線により近い角度で拡散反射スクリーンに当たるよう向け直す。これは、光がグレージング角で当たることを防止し、拡散反射スクリーン４０の拡散反射特性を向上させる。

図４Ａ及び４Ｂは、遠隔蛍光体層５０を有する本発明による照明システム１２、１４の実施例の部分的な断面図を示している。図４Ａに示されている実施例においては、遠隔蛍光体層５０は、光出射窓３０に付される。この実施例の利点は、遠隔蛍光体層５０が、相対的に容易に、例えば、光出射窓３０を照明システム１２に組み付ける前に、付され得ることである。しかしながら、光出射窓３０における輝度の一様性は、遠隔蛍光体層５０の一様性と、遠隔蛍光体層５０中の発光材料の分布の一様性とに相対的に強く依存する。図４Ｂに示されている実施例においては、遠隔蛍光体層５０は、拡散反射スクリーン４０に付される。他の例においては、拡散反射層が遠隔蛍光体層の役割も果たすように、拡散反射スクリーン４０の拡散反射層中に発光材料が付される。この実施例の利点は、遠隔蛍光体層５０と光出射窓３０との間の距離のため、付される遠隔蛍光体層５０の一様性が、光出射窓３０における輝度の一様性に対してあまり重要ではないことである。遠隔蛍光体層５０と光出射窓３０との間のこの付加的な距離のため、遠隔蛍光体層５０によって生成される光は、本発明による照明システム１４によって放射される前に混ぜ合わされる。遠隔蛍光体層５０は、単一の発光材料を有してもよく、又は複数の異なる発光材料の混合物を有してもよい。他の例においては、本発明による照明システムは、光出射窓３０と拡散反射スクリーン４０との両方に遠隔蛍光体層５０を有する（図示せず）。このような実施例においては、拡散反射スクリーン４０に付される遠隔蛍光体層５０は、光出射窓３０に付される遠隔蛍光体層５０と比較して異なっていてもよく、例えば、異なる発光材料、又は異なる発光材料の混合物を有してもよい。

好ましい実施例においては、発光ダイオード２０は、実質的に青色の光を放射する。青色光の一部は、例えば、（YAG:Ceとも呼ばれる）Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺用いて変換されるであろう。YAG:Ceは、当たる青色光の一部を黄色光に変換する。青色光の黄色光への適切な変換を選択すると、本発明による照明システム１２、１４によって放射される光の色は、冷白色になり得る。遠隔蛍光体層５０によって変換される青色光の比率は、例えば、遠隔蛍光体層５０の層厚によって、又は例えば、遠隔蛍光体層５０中に分布させられるYAG:Ce粒子の濃度によって決定され得る。他の例においては、例えば、当たる青色光の一部を赤色光に変換する（CaS:Euとも呼ばれる）CaS:Eu²⁺が用いられ得る。YAG:Ceに幾らかのCaS:Euを加えることで、色温度が高められた白色光がもたらされ得る。他の例においては、発光ダイオード２０は、紫外線光を放射し、前記紫外線光は、遠隔蛍光体層５０によって実質的に白色の光に変換される。例えば6500Kと2700Kとの間の相対的に冷たい白色から暖白色までの範囲内にある、照明システム１２、１４から放射される光の色を選ぶため、例えば、（紫外線光を青色光に変換する）BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺と、（紫外線光を緑色光に変換する）Ca₈Mg(SiO₄)₄Cl₂:Eu²⁺、Mn²⁺と、（紫外線光を赤色光に変換する）Y₂O₃:Eu³⁺、Bi³⁺とを様々な蛍光体比率で混ぜ合わせたものが用いられ得る。照明システム１２、１４によって放射される光の必要とされる色を得るために、他の適切な蛍光体が用いられてもよい。

図５は、照明システム１６が、光源２０のそばに、拡散反射スクリーン４０に配設される他の光源７０のアレイを更に有する本発明による照明システム１６の断面図を示している。他の光源７０のアレイ内の他の光源７０の各々によって放射される光の色は、光源２０によって放射される光の色と異なる。図５に示されているような照明システム１６は、例えば、色が調整可能な照明システム１６を含み得る。前記色が調整可能な照明システム１６においては、他の光源７０のアレイが、照明システム１６によって放射される光の基本色を決定し、前記基本色は、光源２０の光を加えることによって調整され得る。光源２０からの加えられる光は、光源２０によって放射される光の少なくとも一部を拡散反射スクリーン４０上に反射する鏡面反射鏡６０を用いて、光出射窓３０にわたってほぼ一様に分散させられる。例えば、他の光源７０のアレイが実質的に白色の光を放射する場合、例えば、光源２０によって放射される赤色光を加えることで、他の光源７０のアレイの白色光の色温度は下がる。他の例においては、他の光源７０のアレイによって放射される実質的に白色の光に、例えば、光源２０によって放射される青色光を加える場合、白色光の色温度は上がる。本発明による照明システム１６の実施例においては、光源２０は、例えばリッジ３２上に配設される光源２０のアレイで構成され、前記アレイは、青色光を放射するＬＥＤと、赤色光を放射するＬＥＤとの両方を有する。ＬＥＤ２０のこの構成は、他の光源７０のアレイによって放射される光に光源２０のアレイからどの色が加えられるに依存して、照明システム１６によって放射される光の色温度を上げることも下げることも可能にするであろう。従って、本発明による照明システム１６の調整能力は高められる。

図６Ａは、本発明による照明システム２を有するバックライティングシステム１００を有する表示装置１１０の断面図を示している。表示装置１１０は、例えば、電気的に接続される（図示せず）液晶セルの層１１２と、偏光層１１４と、分析層１１６とを有する液晶表示装置１１０であり得る。他の例においては、表示装置１１０は、任意の他の非発光型表示装置１１０であり得る。

図６Ｂは、表示装置１００用のバックライティングシステム１０１の断面図の詳細図を示している。拡散反射スクリーン４０は、白色の拡散性の高反射性ランバート反射器、例えば、無機粒子（Al₂O₃、BaSO₄、ZrO₂）の付加的な層及び（図６Ｂにおいては灰色の線で示されている）拡散反射スクリーン４０に吹き付けられる接着剤を有する。好ましくは、リッジ３２の、鏡面反射鏡６０に面する側も、白色の拡散性ランバート反射器を有する。光出射窓３０は、好ましくは、光出射窓３０の、拡散反射スクリーン４０に面する側に、発光材料の層５０を有する。光出射窓３０は、光出射窓３０の上に、破線で示されている輝度向上フィルム３４を更に有する。輝度向上フィルム３４は、例えば、約５０％の反射率を有する。輝度向上フィルム３４は、バックライティングシステム１０１によって放射される光の輝度一様性を更に高めるために二重輝度向上フィルム３６を更に有する。この二重輝度向上フィルム３６も、約５０％の反射率を有する。鏡面反射鏡６０は、例えば、

という式に従って、凹状に形づくられる。この式においては、ｙ軸は、光出射窓３０の垂直軸（図示せず）とほぼ平行に配設され、ｘ軸は、光出射窓３０とほぼ平行に配設される。好ましくは、光出射窓３０と拡散反射スクリーン４０との間のバックライティングシステム１０１の内部は、バックライティングシステム１０１の重量を減らすために空気を有する。例えば、３２インチのバックライティングシステム１０１を得るためには、端壁部６２は、例えば、３５ミリメートルに等しい高さｈ１を持っていてもよく、発光ダイオード２０の位置ｘは、例えば、７ミリメートルであってもよく、光出射窓３０の幅ｗは、例えば、４００ミリメートルであってもよく、リッジ３２は、例えば、２０ミリメートルであってもよく、図６Ｂに示されている断面に対してほぼ垂直な方向に沿った発光ダイオード間のピッチは、例えば、９０ミリメートルであってもよい。

図７Ａ及び７Ｂは、互いに隣接して配設される複数の照明システムを有するバックライティングシステム１０２、１０３又は照明器具１０２、１０３の断面図を示している。この実施例の利点は、光出射窓３０においてほぼ一様な輝度分布を持つほぼあらゆるサイズのバックライティングシステム１０２、１０３又は照明器具１０２、１０３が作成され得ることである。ここでも、個々の照明システムの高さｈ２は、鏡面反射鏡６０の高さｈ１より大きい。個々の照明システムの高さｈ２は、光出射窓３０におけるリッジ３２の影の形成を防止するのに十分に大きいよう選ばれなければならない。複数の照明システムは、ピッチＰをおいて配設される。
リッジ３２の、光出射窓３０に面する側は、好ましくは、光出射窓３０におけるリッジ３２の影の形成を更に防止するために、高拡散反射性である。

図７Ａに示されているようなバックライティングシステム１０２又は照明器具１０２の実施例においては、個々の照明システムは、各々、互いの反対側に配設される２つの鏡面反射鏡６０を有し、各鏡面反射鏡６０は、発光ダイオード２０の列を有する。この実施例の利点は、２つの鏡面反射鏡６０の使用が、発光ダイオード２０によって放射される光の、拡散反射スクリーン４０にわたる一様な分布を可能にすることである。しかしながら、不利な点は、リッジ３２が相対的に広く、リッジ３２が光出射窓３０において影を形成し得ることである。バックライティングシステム１０２又は照明器具１０２の高さｈ２を増やすことで、又はリッジ３２の、光出射窓３０に面する側に高拡散反射層を設けることで、この相対的に大きいリッジ３２に起因する非一様性は減らされる。

図７Ｂに示されているようなバックライティングシステム１０３又は照明器具１０３の実施例においては、個々の照明システムは、各々、単一の鏡面反射鏡６０しか含まず、鏡面反射鏡６０は、ほぼまっすぐな壁部の反対側に配設される。この構成は、リッジ３２の寸法を縮小し、このことは、一様性を高める、又はバックライティングシステム１０３又は照明器具１０３の高さｈ２を減らし得る。この構成の不利な点は、拡散反射スクリーン４０においてほぼ一様な照明を生成するのに単一の鏡面反射鏡６０しか用いられておらず、このことは、鏡面反射鏡６０のより正確な位置決め及び湾曲を必要とすることである。

上記の実施例は、本発明を限定するものではなく、説明するものであって、当業者は、添付の請求項の範囲から逸脱せずに多くの別の実施例を設計することができるであろうことに注意されたい。

請求項において、括弧内に配置されるいかなる参照符号も、請求項を限定するものとして解釈されるべきではない。「有する」という動詞及びその語形変化の使用は、請求項において明記されている要素又はステップ以外の要素又はステップの存在を除外しない。要素の単数形表記は、このような要素の複数の存在を除外しない。本発明は、幾つかの別個の素子を有するハードウェアによって実施されてもよい。幾つかの手段を挙げている装置の請求項においては、これらの手段の幾つかは、ハードウェアの同一のアイテムによって実施されてもよい。単に、特定の手段が、相互に異なる従属請求項において引用されているという事実は、これらの手段の組み合わせが有利になるように用いられることができないことを示すものではない。

Claims (17)

1. 照明システムであり、前記照明システムから光を放射するための光出射窓を持つ照明システムであって、
   − 前記光出射窓の反対側に配設される拡散反射スクリーンと、
   − 前記光出射窓の、前記拡散反射スクリーンを介した間接照明のために配設される光源であり、前記光出射窓の端部の近くで、前記光出射窓にほぼ平行な仮想面上に配設される光源であって、前記光源から放射される光が、前記光出射窓から離れる方を向いている中心ベクトルの周りに角度分布を有する光源と、
   − 前記拡散反射スクリーンと前記光出射窓との間に配設される端壁部であって、前記光源によって放射される光の少なくとも一部を前記拡散反射スクリーンの方へ反射するために凹状に形づくられる鏡面反射鏡を有する端壁部とを有する照明システム。
2. 前記中心ベクトルが、前記照明システムのグレアを減らすために、前記仮想面の垂直軸に対して傾けられる請求項１に記載の照明システム。
3. 前記鏡面反射鏡が、前記拡散反射スクリーンの一部のほぼ一様な照明を生成するための形状を有する請求項１又は２に記載の照明システム。
4. 前記鏡面反射鏡が、放物面形状を有する請求項１、２又は３に記載の照明システム。
5. 前記光源が、前記光出射窓の端部に配設されるリッジ上に配設され、前記鏡面反射鏡が、前記光源の、前記光出射窓とは反対の側に配設される請求項１、２、３又は４に記載の照明システム。
6. 前記拡散反射スクリーンが、構造反射面を有する請求項１、２、３、４又は５に記載の照明システム。
7. 前記構造反射面が、複数の細長いプリズム状構造を有する、又は複数のピラミッド状構造を有する、又は複数の円錐形構造を有する請求項６に記載の照明システム。
8. 前記拡散反射スクリーンが、コリメート板を有する、又はリダイレクトフォイルを有する、又は前記拡散反射スクリーンに対してほぼ垂直に配設される複数のラメラを有する請求項１、２、３、４又は５に記載の照明システム。
9. 前記照明システムの高さと前記光出射窓の幅の比率が、１／２０以上であり、前記高さが、前記光出射窓に対してほぼ垂直な、前記照明システムの寸法であり、前記光出射窓の幅が、前記光出射窓に対してほぼ平行な、前記光出射窓の最小寸法である請求項１乃至８のいずれか一項に記載の照明システム。
10. 前記照明システムが、前記拡散反射スクリーン及び／又は前記光出射窓に配設される遠隔蛍光体層を有し、前記遠隔蛍光体層が、前記光源によって放射される光の少なくとも一部を異なる色を持つ光に変換するための発光材料を有する層である請求項１乃至９のいずれか一項に記載の照明システム。
11. 前記照明システムが、前記光出射窓の直接照明のために前記拡散反射スクリーン上に配設される他の光源のアレイを更に有し、前記光源によって放射される光の色が、前記他の光源のアレイによって放射される光の色と異なる請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の照明システム。
12. 前記光出射窓が、拡散器、又は輝度向上フィルム、又は超小型照明光学部品、又はプリズム状シート、又は前記光出射窓に対してほぼ垂直に配設される複数のラメラを有する請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の照明システム。
13. 請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の照明システムを有するバックライティングシステム。
14. 請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の照明システムを複数有するバックライティングシステム。
15. 請求項１３又は１４に記載のバックライティングシステムを有する表示装置。
16. 請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の照明システムを有する照明器具。
17. 請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の照明システムを複数有する照明器具。
    

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