JP4284389B2 - 平形照明装置 - Google Patents

Description

本発明は平形照明装置、特にフラットディスプレイ用バックライトとして用いられる平形照明装置に関する。

非自己照明形のフラットディスプレイ、例えば液晶ディスプレイは、できるだけ同様に平形の照明装置の形のバックライトを必要とする。この平形照明装置は通常全面に分布された多数のランプ、通常は蛍光ランプ、特に冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ＝Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ）を備えており、その発生光は光ガイドや拡散板等により照明装置の光放射側に全面に亘って一様に分布される。ランプから背面側に漏出する光は背面側に配置された反射体によって光放射側の方向に反射させられる。特に昼光色に適するフラットディスプレイは強い光強度の照明装置を必要とするので、大きな損失熱が発生する。この損失熱は平形照明装置のコンパクトな構造を考慮して効率的に放出されなければならない。さらに、特に明るさが温度の影響を受け特定の点灯温度で最高となる蛍光ランプにおいては、できるだけ高い効率で光放射側の全面に亘って一様な明るさを達成するために、全てのランプができるだけ一定の同じ点灯温度で点灯されるのが望ましい。

従って本発明の課題は、高い効率で一様な明るさ分布を持つ平形照明装置において、例えば送風機の羽根車のような能動的手段を必要とすることなく、効率的な熱放出を達成することにある。

この課題は、本発明によれば、複数のランプを備え、これらのランプが照明装置の光放射側とは反対の背面側で、中空箱の良熱伝導壁に外部から良好な熱接触状態で当接している、ほぼ垂直姿勢で駆動される平形照明装置、特にフラットディスプレイ用バックライトとしての平形照明装置において、中空箱は良熱伝導壁に対してほぼ平行な背面壁を備え、この背面壁はその面全体に亘って分布された複数の開口を有し、垂直姿勢に関連して中空箱の上部側壁および下部側壁がそれぞれ背面壁に近い領域に別の開口を有し、良熱伝導壁に近い残余の領域に開口を有していないことによって解決される。

ランプが良好な熱接触状態で当接する良熱伝導壁はランプ間に温度平衡を生じさせ、その結果各ランプは全てほぼ同じ点灯温度を有し、従って異なる明るさで照明することがなくなる。ランプは良熱伝導壁に好ましくは反射層を介して当接させるとよい。また、反射層は良熱伝導壁上に被膜として設けられるか又は独立した薄い箔として構成されるとよい。

ランプによって加熱された良熱伝導壁は中空箱の内室に熱を放射し、そこに存在する空気を加熱する。良熱伝導壁によってできるだけ効率的な熱放出を達成するために、良熱伝導壁は中空箱の内部側の面を好ましくは黒色にされる。

中空箱内で加熱された空気は中空箱の上部側壁の開口を通して煙突効果により放出される。下部側壁の開口を通して外部から空気が流入する。上部側壁および下部側壁の開口は背面壁に近い領域にのみ形成されるので、煙突効果によって上方へ運ばれた空気は中空箱の背面壁に沿ってそれに直接に接触する。背面壁に形成されている開口は、空気の流れが層流となり背面壁の境界面でゼロになってしまうことを防止する。その代わり、開口の角部に空気の渦流が形成され、この渦流自体が送風機のように作用する。そのため、背面壁との境界面での空気の流れはゼロにはならず、それによりそこでは背面壁を介して熱放出が行われる。開口に付加して、中空箱の背面壁は中空箱の内部に突入して同様に空気の渦流化に寄与する突出部を備えることができる。ランプが多くの損失熱を発生し、良熱伝導壁が加熱されればされるほど煙突効果が向上し、それによって達成された熱放出量も大きくなり、従ってランプ温度がほぼ一定に調整される。

良好な煙突効果を達成するために、背面壁の全ての開口の総面積は好ましくは背面壁の残余の面積より小さくされる。背面壁と上部側壁または下部側壁とが直接に接している領域では、背面壁と上部側壁または下部側壁とに好ましくは垂直方向に向けられたスリットとして形成された開口が互いに入りまじって一体になるように形成されている。すなわち、その領域の開口は背面壁の一部と各側壁の一部とにまたがって形成されている。

さらに中空箱は好ましくは２つの部分から構成され、良熱伝導壁が中空箱の一方の部分を形成し、中空箱の残余の壁が中空箱の他方の部分を形成し、これら残余の壁は比較的熱伝導性の悪い材料で構成される。良熱伝導壁は例えば銅またはアルミニウムで作られ、中空箱の残余の壁は特殊鋼で作られる。そうすることによって、背面壁の温度が良熱伝導壁の温度より低くなり、その結果両壁間に温度差が生ずる。この温度差は、上昇しその際に一層加熱された空気のために下方から上方へ向けて減少し、煙突効果を促進させる。従って、煙突の熱的閉塞を引き起こすことなく、両壁間の間隔を非常に小さくすることができる。

ランプが高周波、例えば１００ｋＨｚの交流電圧で駆動される蛍光管である場合、ランプと、中空箱の良熱伝導性の、従って通常は金属製の壁（この壁にはランプが良好な熱接触状態で当接している）との間に寄生キャパシタンスが生じ、この寄生キャパシタンスがランプからその駆動電力の大部分を取去る。従って、電流を制限する安定器コンデンサを介して従来行われている蛍光ランプの高インピーダンス駆動とは異なり、蛍光ランプは低出力インピーダンスの駆動回路に接続される。そのために、蛍光ランプは好ましくは駆動回路の出力変圧器に直接にすなわち安定器コンデンサなしに接続される。出力変圧器はこの出力変圧器から伝達される伝達エネルギーの制限手段を備える。

次に本発明を図面を参照してさらに説明する。
図１は本発明による照明装置の一実施例をフラットディスプレイと関連させて示す断面図、
図２は図１の照明装置を背面側から見た図、
図３は照明装置に用いられたランプの駆動例を説明するための説明図である。

図１はフラットディスプレイ２用、この実施例では液晶ディスプレイ用のバックライトとして構成された平形照明装置１の概略図を示す。照明装置１およびフラットディスプレイ２は図示されているようにほぼ垂直姿勢で駆動される。照明装置１はその光放射側に、全面に亘って分布された互いに並列の多数のランプ３、ここでは冷陰極蛍光管を備えている。ランプ３はその背面側で反射層４を介して、中空箱６の良熱伝導壁５に良好な熱接触状態で当接している。中空箱６の背面は図２に示されている。中空箱６は２つの部分から構成されている。良熱伝導壁５は中空箱６の一方の部分を形成し、比較的厚いアルミニウム板からなっている。良熱伝導壁５は中空箱６の内部側の面７が黒色に着色されるか又は黒色の被膜が施される。中空箱６の他方の部分は、比較的熱伝導性の悪い材料、この実施例では特殊鋼からなり、良熱伝導壁５に対して平行な背面壁８、および両壁５，８間に位置する両側壁を含んでいる。背面壁８には複数の開口９が形成され、上部側壁１０および下部側壁１１には別の開口１２，１３が形成されている。ここで別の開口１２，１３は側壁１０，１１の、背面壁８に近い領域に形成されている。ここで垂直方向のスリットの形で背面壁８に形成された開口９の総面積は背面壁８の残余の面積より小さい。背面壁８と上部側壁１０または下部側壁１１とが互いに突き合わされるところでは、背面壁８の開口９と該当側壁１０または１１の開口１２または１３とが互いに入りまじって一体となるように形成されている。すなわち、両者は背面壁８の一部と該当側壁１０または１１の一部とにまたがって存在する。背面壁８はその開口９の他にここでは、中空箱６の内部に向けて突入する突出部１４を備えている。この突出部１４は中空箱６の内部に例えば開口９の角部を折り曲げることによって形成される。

良熱伝導壁５はランプ３間に温度平衡を生じさせ、ランプ３によって発生された損失熱をその黒色の面７を介して中空箱６の内部に放射する。それによって、中空箱６の内部に存在する空気が加熱され、加熱された空気は上部側壁１０の別の開口１２および下部側壁１１の別の開口１３を背面壁近くに配置することによって背面壁８に沿って上昇する。加熱された空気は中空箱６から上部側壁１０の別の開口１２を通して流出し、それに対して下部側壁１１の別の開口１３を通して外部から空気が流入する。背面壁８の開口９に基づいて背面壁８に沿って流れる空気流１５は層流ではなく渦流となり、それが背面壁８と加熱された空気との間の熱伝達を改善する。

図３は冷陰極蛍光ランプ３の駆動部を概略的に示す。個々のランプ３の例で示すように、ランプ３は安定器コンデンサを用いることなく駆動回路１７の出力変圧器１６に直接に接続されている。それによってランプ３の駆動はほぼ１０オームのオーダーの低抵抗で行われ、その結果ランプ３と良熱伝導壁５との間の寄生キャパシタンス１８が有効ではなくなる。電流制限のために出力変圧器１６は磁界弱め手段を備えることができる。例えば出力変圧器１６は独国特許出願公開第１９５３３３２３号明細書によって公知であるような磁気漏れ変圧器または通常の変圧器である。

本発明による照明装置の一実施例をフラットディスプレイと関連させて示す断面図 図１の照明装置を背面側から見た斜視図 照明装置に用いられたランプの駆動例を説明するための説明図

符号の説明

１ フラット照明装置
２ フラットディスプレイ
３ ランプ
４ 反射層
５ 良熱伝導壁
６ 中空箱
８ 背面壁
９ 開口
１０ 上部側壁
１１ 下部側壁
１２ 開口
１３ 開口
１４ 突出部
１６ 出力変圧器
１７ 駆動回路

Claims (10)

1. 複数のランプ（３）を備え、これらのランプ（３）が照明装置（１）の光放射側とは反対の背面側で、中空箱（６）の良熱伝導壁（５）に外部から熱接触状態で当接している、ほぼ垂直姿勢で駆動される平形照明装置において、中空箱（６）は良熱伝導壁（５）に対してほぼ平行な背面壁（８）を備え、この背面壁（８）はその全面に亘って分布された複数の開口（９）を有し、垂直姿勢に関連して中空箱（６）の上部側壁（１０）および下部側壁（１１）がそれぞれ背面壁（８）に近い領域に別の開口（１２，１３）を有し、良熱伝導壁（５）に近い残余の領域に開口を有していないことを特徴とする平形照明装置。
2. ランプ（３）が良熱伝導壁（５）に反射層（４）を介して当接していることを特徴とする請求項１記載の平形照明装置。
3. 良熱伝導壁（５）は中空箱（６）の内部側の面（７）が黒色であることを特徴とする請求項１又は２記載の平形照明装置。
4. 中空箱（６）の背面壁（８）が中空箱（６）の内部に突入する突出部（１４）を備えていることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の平形照明装置。
5. 背面壁（８）の全ての開口（９）の総面積が背面壁（８）の残余の面積より小さいことを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の平形照明装置。
6. 中空箱（６）の壁（８，１０，１１）の開口（９，１２，１３）が垂直方向に向けられたスリットとして形成されていることを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の平形照明装置。
7. 背面壁（８）と上部側壁（１０）または下部側壁（１１）とが直接に接している領域では、背面壁（８）と上部側壁（１０）または下部側壁（１１）との開口（９，１２，１３）が互いに入りまじって一体となるように形成されていることを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載の平形照明装置。
8. 中空箱（６）が２つの部分から構成され、良熱伝導壁（５）が中空箱（６）の一方の部分を形成し、中空箱（６）の残余の壁（９，１０，１１）が中空箱（６）の他方の部分を形成し比較的熱伝導性の悪い材料からなっていることを特徴とする請求項１乃至７の１つに記載の平形照明装置。
9. ランプ（３）が蛍光ランプであり、その蛍光ランプが低出力インピーダンスの駆動回路（１７）に接続されていることを特徴とする請求項１乃至８の１つに記載の平形照明装置。
10. 蛍光ランプ（３）が駆動回路（１７）の出力変圧器（１６）に直接に接続され、出力変圧器（１６）は伝達エネルギーの制限手段を備えていることを特徴とする請求項９に記載のラット照明装置。

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