JP4550803B2 - 照明装置を製作するための方法および照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載した、照明装置を製作するための方法および請求項１３の上位概念部に記載した照明装置に関する。

たとえばモニタに用いられるディスプレイは、自体発光しない液晶表示装置の使用時には背面照明されなければならない。このためには、通常、冷陰極ランプまたは、小型化およびフラット画面の製作の枠内では、フラットな光導波路が使用される。発光面としてのこのフラットな光導波路は、たいていガラスから成っていている。この光導波路には、側面で光が、たとえば発光ダイオード（ＬＥＤ）によって供給される。特に１７インチの長さを備えた画面対角線のディスプレイサイズひいては発光面サイズ以降、全ての面の均質な発光がもはや全く不可能であるかまたはほとんど不可能であるという問題が生ぜしめられる。特にディスプレイ中央には、残りの画面よりも弱い発光が生ぜしめられる。さらに、照明装置のための従来の生産装置では、異なるサイズの照明装置を製作するために手間がかかる。フラットな照明装置の製作は、サイズが上がるにつれて一層困難となる。

本発明の課題は、公知先行技術の前述した欠点を克服する照明装置を製作することが可能となる方法を提供することである。特に１７インチを上回る画面対角線を備えた画面を極めて均質に発光することができる照明装置を製作するための方法を提供しかつ異なるサイズの照明装置をフレキシブルに製作することができる方法を提供することが可能となることが望ましい。大面状の照明装置の容易な製作可能性は別の課題である。

さらに、課題は、このような形式の照明装置を提供することである。

これらの課題は、請求項１の特徴を備えた方法および請求項１３の特徴を備えた照明装置によって解決される。

当該方法もしくは照明装置の有利な実施態様もしくは構成は、従属請求項２〜１２；１４〜２４に記載されている。

照明装置を製作するための本発明による方法では、多角形の発光面、特にディスプレイのバックライト（背面照明）装置が、モジュール状にもしくはピース状に個々の多角形の複数の発光モジュールから形成される。同一のまたは異なるサイズの複数の発光モジュールの組合せによって、バックライトを多数のディスプレイサイズに対して実現することができる。

照明装置を製作するための特に有利な方法では、方形の発光面が、モジュール状に個々の方形の複数の発光モジュールから形成される。

有利な実施態様では、発光モジュールが、異なるサイズの、有利には方形の発光モジュールのベースセットから選択される。このようなベースセットは、異なるサイズの制限された個数の発光モジュールを備えた、いわゆる「基礎構造セット」を有している。これによって、同一のベースセットの発光モジュールを備えた異なるサイズの多数の照明装置を形成することができる。このことは、フレキシブルな製造を僅かなコストで容易にする。

方形と異なる形状の発光面を提供したい事例では、当然ながら、別のジオメトリの発光モジュール、たとえば直角でない平行四辺形の形の発光モジュールを選択することも可能である。発光モジュールのこの特殊な形状によって、たとえば直角でない平行四辺形の形のディスプレイを背後照明することもできる。

当該方法の特に有利な実施態様では、少なくとも幾つかの発光モジュールが、発光ダイオード（ＬＥＤ）を備えた光入力結合部分を有している。ただ１つの発光プレートから成る従来の照明装置と異なり、本発明によって、全照明装置にわたって損失出力ひいては発生させられる熱のより均質な分配を得ることができる。なぜならば、ＬＥＤが発光面の縁部だけでなく、発光面の内部でも個々の発光モジュールの間の移行部に配置されているからである。光入力結合部分は、光線が、光出射面によって仕切られた上面を備えた発光体への入射前に光入力結合部分の内部である程度の区間を通走するように形成されている。この区間では、放射線均質化が生ぜしめられる。この場合、光入力結合部分の面は、第１および第２の発光モジュールの事例で対角線長さによって示されるサイズを備えた光出射面に所属していない。

別の有利な棒状の光源、たとえばＣＣＦＬ（Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｃｅｎｔ Ｌａｍｐ）またはネオン管のような冷陰極ランプも本発明の枠内で光入力結合部分に設けられていてよい。ここでは、有機的な光源、たとえばＯＬＥＤまたはエレクトロルミネッセンスシートも十分に使用することができる。

当該方法の有利な実施態様では、ベースセットが、第１のサイズの第１の発光モジュールと、第２のサイズの第２の発光モジュールと、第１の発光モジュールの長さに相当する長さおよび第２の発光モジュールの幅に相当する幅を備えた第３の発光モジュールと、第１の発光モジュールの幅に相当する長さおよび第２の発光モジュールの長さに相当する幅を有する第４の発光モジュールとを有している。

方形の発光面を備えた照明装置を製作するための特に有利な実施態様では、発光モジュールのベースセットが、異なるサイズの４つの発光モジュールを有しており、第１の発光モジュールの対角線の長さが、１インチの整数倍であり、発光モジュールの長さと幅との比が、有利には４：３であり、第１の発光モジュールよりも小さい第２の発光モジュールの対角線の長さが、１インチの整数倍であり、発光モジュールの長さと幅との比が、有利には４：３であり、第３の発光モジュールの長さが、第１の発光モジュールの長さに相当しており、第３の発光モジュールの幅が、第２の発光モジュールの幅に相当しており、第４の発光モジュールの長さが、第１の発光モジュールの幅に相当しており、第４の発光モジュールの幅が、第２の発光モジュールの長さに相当している。

すなわち、インチで測定して整数の長さを有する対角線を備えた方形の発光面は、発光面対角線に沿って、インチで測定して整数の長さを有する長さを備えた対角線を自体有する１つまたはそれ以上の第１のかつ／または第２の発光モジュールが配置されることによって製作することができる。この場合、２つの発光モジュールは角隅で接触する。方形の発光面の残りの面は、第１、第２、第３および第４の発光モジュールのセットから選択された別の発光モジュールで補填される。すなわち、ただ４つの発光モジュールの極めて小さなユニット状のセットによって、異なるサイズの発光面の多数の照明装置を製作することができる。

当該方法の特に有利な実施態様では、第１の発光モジュールの対角線の長さが７インチであり、第２の発光モジュールの対角線の長さが５インチである。この２つの発光モジュールと、両発光モジュールから得られる第３および第４の発光モジュールとによって、慣用の全てのモニタサイズのバックライトのために適した照明装置を製作することができる。この有利な実施態様では、第３の発光モジュールが５．６インチ×３インチの寸法を有しており、第４の発光モジュールが４．２インチ×４インチの寸法を有している。特にこのベースセットによって、１５インチ、１７インチおよび１９インチの画面対角線を備えたモニタに用いられる照明装置を製作することができる。

しかし、当然ながら、ベースセットとして、別のサイズを備えた発光モジュール、たとえば３インチおよび４インチの対角線長さを有する第１の発光モジュールおよび第２の発光モジュールが使用されてもよい。４インチおよび５インチもしくは３インチおよび５インチは別の可能な組合せである。しかし、全発光面の可能な限り高い機械的な安定性と同時に僅かな製造手間を達成したいので、個々の発光モジュールが過度に小さく選択されていないと有利である。しかし、７インチもしくは５インチよりも大きい対角線の長さを有する第１もしくは第２の発光モジュールを備えた発光モジュールのベースセットが使用される場合には、確かに、特に極めて大きな発光面サイズで全発光面の機械的な安定性が増加しかつ製造手間が減少する。しかし、このような形式のベースセットから、使用可能なディスプレイサイズの枠内で形成することができる異なるサイズの可能な発光面の数は減少する。しかし、特別使用事例では、このような発光モジュールサイズも可能である。

当該方法の特に有利な実施態様では、全ての発光モジュールが、発光ダイオードを備えた光入力結合部分を有している。このことは、より大きな付加的な製造手間なしに、主として、個々の発光モジュールルの接合によって、極めて均質の光出射発光面が得られるという利点を有している。

有利な方法では、発光モジュールの、運転中に光を通過させたくないほぼ全ての外面が、反射性のコーティング層を備えている。すなわち、特に底面と、側面と、光入力結合部分の表面の、ＬＥＤが被着されていない部分とがコーティングされている。光出射面およびＬＥＤと光入力結合部分との間の光入射面はコーティングされていない。

本発明による方法の特に有利な実施態様では、発光モジュールの、光入力結合部分から徐々に間隔を置いて先細りにされた横断面を備えた発光体が設けられている。発光モジュールの光出射面と底面とを端領域に向かって集合させることによって、ＬＥＤから光入力結合部分に供給された光が全反射に基づき大部分、発光モジュールから出射することなしに、この発光モジュールを端領域にまで通走しないことが達成される。その代わりに、発光モジュールの先細りにされた形状は、ＬＥＤで発生させられた光が発光モジュールの全光出射面でほぼ均質に出射することに寄与している。

本発明による方法の特に有利な実施態様では、光入力結合部分に隣り合った発光体の厚さが、光入力結合部分の厚さよりも大きいように、個々の発光モジュールが形成されている。これによって、発光モジュールの光入力結合部分と光出射面との間に段部が得られる。この段部には、隣り合った発光モジュールが係合することができ、これによって、発光モジュールを組立て時にオーバラップさせて発光面を形成することができる。この場合、この発光面の下方に位置する光入力結合部分はカバーされている。これによって、照明装置の方形の発光面の全面が実際に個々の発光モジュールの面の総計に相当しており、個々の発光モジュールの光出射面によって形成された発光面がほぼ平らとなることが達成される。

当該方法の有利な実施態様では、発光モジュールが、光出射面と反対の側に位置する底面と、反射構造部とを有している。この反射構造部は、運転中にＬＥＤから出射された光を段部の領域に案内する。これによって、十分な発光が簡単に段部の領域で達成される。

本発明による照明装置は、上述した本発明による方法により得られるように形成されている。照明装置は、完全なベースセットから成る個々の複数の発光モジュールから形成されるかまたはただ１つのタイプの発光モジュールから形成される。発光モジュールは、長さ：幅＝４：３の比と、インチで測定して整数の対角線とを備えた方形の発光面が得られるように形成されていなければならない。

照明装置を製作するための方法および照明装置の別の利点、有利な実施態様および構成は、図面に関連した以下に説明する実施例から得られる。

実施例１（図１参照）：
実施例１は、５インチの対角線長さを備えた複数の発光モジュール１を有する照明装置１０である。このサイズの３×３個の発光モジュール１の組立てによって、１５インチの対角線長さを有する照明装置１０が得られる。このサイズの従来の発光プレートでは、発光面の中央に均質な発光を得ることが困難である。より小さな個々の複数の発光モジュール１の使用によって、方形の発光面の全ての面で極めて均質な発光が行われることが達成される。この実施例では、発光モジュールの１つのベースセットから、ただ１つのタイプ２１が、５インチ、７インチおよび所属の第３および第４の発光モジュールのセットから選択された。

第１および第２の発光モジュールとして３インチおよび４インチの発光モジュールを備えたベースセットを使用して、同じ照明装置が、５×５個の３インチのモジュールの組立てによって得られてもよい。

発光面における同じ数の列および行によって、長さ：幅＝４：３の比と、インチで測定して整数の対角線とを備えた発光モジュールの使用時には、長さ：幅＝４：３の比と、インチで測定して整数の対角線とを備えた方形の発光面が常に付与される。

実施例２（図２参照）：
実施例２は、異なるサイズの４つの発光モジュール１１，２１，３１，４１から形成された発光面を備えた照明装置１１０である。この図面には、１つのベースセットがどのように規定されているのかを見ることもできる。２つの発光モジュール１１，２１が接触している。両発光モジュール１１，２１の光出射面は、長さ：幅＝４：３の比と同時に７インチもしくは５インチの対角線長さを有しており、したがって、角隅で両発光モジュール１１，２１を、１２インチの対角線長さを備えた方形に内接させることができる。１２インチの方形を補填するための残りの２つの方形３１，４１は、第３の発光モジュール３１の長さが第１の発光モジュール１１の長さに相当しており、第３の発光モジュール３１の幅が第２の発光モジュール２１の幅に相当しており、第４の発光モジュール４１の長さが第１の発光モジュール１１の幅に相当しており、第４の発光モジュール４１の幅が第２の発光モジュール２１の長さに相当しているようにして得られる。すなわち、第３および第４の発光モジュールに対して、５．６インチ×３インチもしくは４．２インチ×４インチの寸法が得られる。

実施例３（図３参照）：
実施例３は、異なるサイズの４つの発光モジュールを有する９つの発光モジュールから形成された発光面を備えた照明装置２１０である。このような形式の発光面を形成するためには、図２に見ることができる単に４種類の発光モジュール１１，２１，３１，４１を有するベースセットで十分である。得られた１７インチの対角線長さは市販の画面サイズに相当している。ここで使用されるベースセットによって、たとえば１０インチ、１４インチ、１５インチ、１９インチ、２１インチおよび２２インチの対角線長さを備えた発光面を形成することができる。２４インチの対角線長さ以降、インチで測定して整数の全ての長さが可能となる。

実施例４（図４参照）：
実施例４は、異なるサイズで製作可能な発光モジュール１である。この発光モジュール１はＬＥＤを装着している。このＬＥＤは光入力結合部分３の端面で光を発光モジュール１に入力結合する。光入力結合部分３では、放射線が発光体９に入射する前に、ＬＥＤ２から出射された光の均質化が生ぜしめられる。

発光体９の、先細りにされた横断面によって、全光出射面を介して光が出射することが保証される。

光出射面６およびＬＥＤと光入力結合部分との間の光入射面１６と異なり運転中に光が通過する必要がない全ての面は、有利には反射性のコーティング層１３を備えている。このコーティング層１３は、側面を介した発光モジュールの間のクロストークを十分に阻止しかつ損失を低減させる。

光入力結合部分３と発光体９との間の底面７の反射構造部５は、光が段部４のすぐ後方への反射によって光出射面に到達することを補助する。反射構造部は、たとえば波状に特徴付けられていてよい。しかし、段部の領域における発光体のより弱い発光を回避することを補助する別のあらゆる構造部も適している。

図４に見ることができるように、発光モジュールの端領域８は段部４の高さと同じ厚さを有している。このことは、たとえば図１〜図３に見ることができるように、複数の個々の発光モジュールの接合後の平らな発光面を保証している。

実施例５（図５参照）：
実施例５は、別の発光モジュール１である。実施例４で説明した発光モジュールとの顕著な違いは、光が発光モジュールの底面７を介して光入力結合部分３に入力結合されることにある。全発光モジュールへの光の入力結合を得るためには、ＬＥＤと反対の側が放物線状に成形されているように、光入力結合部分３が特徴付けられている。ＬＥＤ２から出射された光は、この放物線状の面で発光モジュール１の発光体９に変向させられる。発光モジュールの段部４と端領域８とは、照明装置の発光面の平らな表面が得られるように個々の発光モジュール１，１１，２１，３１，４１を接合することができるような高さもしくは厚さを再び有している。

実施例６（図６参照）：
ここには、どのようにして、光入力結合部分３が、隣り合った発光モジュールによってカバーされているように、２つの発光モジュール１が組立て時にオーバラップして発光面が形成されるのかが例示してある。十分に平らな発光面が得られる。

本発明は、実施例に基づく説明によって限定されていない。むしろ、本発明は、新たな各特徴と、これらの特徴の各組合せとを含んでいる。このことは、特に特徴または組合せ自体が明確に特許請求の範囲または実施例に記載されていない場合でも、特徴の各組合せを特許請求の範囲に含んでいる。これによって、ドイツ連邦共和国特許出願第１０３１４５２５．７号明細書の内容が本願に取り込まれている。

さらに、本発明は、本発明の原理的な特徴を有する全ての方法および照明装置に及んでいる。特に本発明は、インチで測定して整数の長さを有する面対角線の規格に関係しない照明装置のために使用可能である。市場により設定された別の規格の被照明対象物、たとえばモニタによって、発光面の別の寸法ひいては個々の発光モジュールが必要となり得る。これによって、発光モジュールのユニット状のベースセットを使用するという本発明の基本対象において何も変わらない。さらに、発光モジュールに対して、方形と全く異なるジオメトリが使用されてよい。ここでは、特に三角形および六角形が提供される。このような形式のベースセットによって、多数の発光面形状および発光面サイズを形成することができる。

さらに、光を個々の発光モジュールに入力結合する種々異なる多数のＬＥＤを使用することができる。さらに、個々のＬＥＤの種々異なる明るさと色とを組み合わせることができる。全てのリフレクタ材料、たとえば従来のリフレクタ材料と、種々異なる材料とを発光体のために使用することができる。

さらに、本発明の枠内では、必ずしも必要ではないが、ＬＥＤを光源として使用することが有利である。ＬＥＤの代わりに、別の光源、有利には上述した光源、たとえばＣＣＦＬ（冷陰極蛍光ランプ）またはネオン管の形の冷陰極ランプ、ＯＬＥＤ（有機発光ダイオード）またはエレクトロルミネッセンスシートが設けられていてもよい。

第１の照明装置の概略的な平面図である。 第２の照明装置の概略的な平面図である。 第３の照明装置の概略的な平面図である。 第１の発光モジュールの概略的な横断面図である。 別の発光モジュールの概略的な横断面図である。 接合された２つの発光モジュールの概略的な横断面図である。

符号の説明

１ 発光モジュール、 ２ ＬＥＤ、 ３ 光入力結合部分、 ４ 段部、 ５ 反射構造部、 ６ 光出射面、 ７ 底面、 ８ 端領域、 ９ 発光体、 １０ 照明装置、 １１ 発光モジュール、 １３ コーティング層、 １６ 光入射面、 ２１ 発光モジュール、 ３１ 発光モジュール、 ４１ 発光モジュール、 １１０ 照明装置、 ２１０ 照明装置

Claims (20)

1. 多角形の発光面を備えた照明装置（１０，１１０，２１０）、特にディスプレイのバックライト装置を製作するための方法において、発光面をモジュール状に個々の多角形の複数の発光モジュール（１）から形成し、該発光モジュール（１）を、異なるサイズの発光モジュール（１１，２１，３１，４１）のベースセットから選択し、該ベースセットが、第１のサイズの第１の発光モジュール（１１）と、第２のサイズの第２の発光モジュール（２１）と、第１の発光モジュール（１１）の長さに相当する長さおよび第２の発光モジュール（２１）の幅に相当する幅を備えた第３の発光モジュール（３１）と、第１の発光モジュール（１１）の幅に相当する長さおよび第２の発光モジュール（２１）の長さに相当する幅を有する第４の発光モジュール（４１）とを有していることを特徴とする、照明装置を製作するための方法。
2. 発光面が方形であり、該発光面をモジュール状に個々の方形の複数の発光モジュール（１）から形成する、請求項１記載の方法。
3. 少なくとも幾つかの発光モジュール（１）が、発光ダイオード（ＬＥＤ）（２）を備えた光入力結合部分（３）を有している、請求項１または２記載の方法。
4. 発光モジュールのベースセットが、異なるサイズの４つの発光モジュール（１１，２１，３１，４１）を有しており、第１の発光モジュール（１１）の対角線の長さが、１インチの整数倍であり、発光モジュール（１１）の長さと幅との比が、有利には４：３であり、第１の発光モジュール（１１）よりも小さい第２の発光モジュール（２１）の対角線の長さが、１インチの整数倍であり、発光モジュール（２１）の長さと幅との比が、有利には４：３であり、第３の発光モジュール（３１）の長さが、第１の発光モジュール（１１）の長さに相当しており、第３の発光モジュール（３１）の幅が、第２の発光モジュール（２１）の幅に相当しており、第４の発光モジュール（４１）の長さが、第１の発光モジュール（１１）の幅に相当しており、第４の発光モジュール（４１）の幅が、第２の発光モジュール（２１）の長さに相当している、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 第１の発光モジュール（１１）の対角線の長さが７インチであり、第２の発光モジュール（２１）の対角線の長さが５インチである、請求項４記載の方法。
6. 全ての発光モジュール（１）が、発光ダイオード（ＬＥＤ）（２）を備えた光入力結合部分（３）を有している、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 発光モジュール（１）の、光出射面（６）または光入射面（１６）でない外面が、少なくとも部分的に、反射性のコーティング層（１３）を備えている、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
8. 発光モジュール（１）の、光入力結合部分（３）から徐々に間隔を置いて先細りにされた横断面を備えた発光体（９）が設けられている、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
9. 光入力結合部分（３）に隣り合った発光体（９）の厚さが、光入力結合部分（３）の厚さよりも大きく寸法設定されており、段部（４）が、光入力結合部分（３）と光出射面（６）との間に形成されており、これによって、光入力結合部分（３）が、隣り合った発光モジュール（１）によってカバーされているように、発光モジュール（１）が、組立て時にオーバラップして発光面を形成している、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
10. 光出射面（６）と反対の側に位置する底面（７）が、反射構造部（５）を有しており、該反射構造部（５）が、運転中にＬＥＤ（２）から出射された光を段部（４）の領域に案内する、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
11. 多角形の発光面を備えた照明装置（１０，１１０，２１０）、特にディスプレイのバックライト装置において、発光面が、モジュール状に個々の多角形の発光モジュール（１）から形成されており、該発光モジュール（１）が、異なるサイズの発光モジュール（１１，２１，３１，４１）のベースセットから選択されており、該ベースセットが、第１のサイズの第１の発光モジュール（１１）と、第２のサイズの第２の発光モジュール（２１）と、第１の発光モジュール（１１）の長さに相当する長さおよび第２の発光モジュール（２１）の幅に相当する幅を備えた第３の発光モジュール（３１）と、第１の発光モジュール（１１）の幅に相当する長さおよび第２の発光モジュール（２１）の長さに相当する幅を有する第４の発光モジュール（４１）とを有していることを特徴とする、照明装置。
12. 発光面が方形であり、個々の方形の発光モジュール（１）から形成されている、請求項１１記載の照明装置。
13. 少なくとも幾つかの発光モジュール（１）が、発光ダイオード（ＬＥＤ）（２）を備えた光入力結合部分（３）を有している、請求項１１または１２記載の照明装置。
14. 発光モジュールのベースセットが、異なるサイズの４つの発光モジュール（１１，２１，３１，４１）を有しており、第１の発光モジュール（１１）の対角線の長さが、１インチの整数倍であり、発光モジュール（１１）の長さと幅との比が、有利には４：３であり、第１の発光モジュール（１１）よりも小さい第２の発光モジュール（２１）の対角線の長さが、１インチの整数倍であり、発光モジュール（２１）の長さと幅との比が、有利には４：３であり、第３の発光モジュール（３１）の長さが、第１の発光モジュール（１１）の長さに相当しており、第３の発光モジュール（３１）の幅が、第２の発光モジュール（２１）の幅に相当しており、第４の発光モジュール（４１）の長さが、第１の発光モジュール（１１）の幅に相当しており、第４の発光モジュール（４１）の幅が、第２の発光モジュール（２１）の長さに相当している、請求項１１から１３までのいずれか１項記載の照明装置。
15. 第１の発光モジュール（１１）の対角線の長さが７インチであり、第２の発光モジュール（２１）の対角線の長さが５インチである、請求項１４記載の照明装置。
16. 全ての発光モジュール（１）が、発光ダイオード（ＬＥＤ）（２）を備えた光入力結合部分を有している、請求項１１から１５までのいずれか１項記載の照明装置。
17. 発光モジュール（１）の、光出射面（６）または光入射面（１６）でない外面が、少なくとも部分的に、反射性のコーティング層（１３）を備えている、請求項１１から１６までのいずれか１項記載の照明装置。
18. 発光モジュール（１）の、光入力結合部分（３）から徐々に間隔を置いて先細りにされた横断面を備えた発光体（９）が設けられている、請求項１１から１７までのいずれか１項記載の照明装置。
19. 光入力結合部分（３）に隣り合った発光体（９）の厚さが、光入力結合部分（３）の厚さよりも大きく寸法設定されており、段部（４）が形成されており、これによって、光入力結合部分（３）が、隣り合った発光モジュール（１）によってカバーされているように、発光モジュール（１）が、組立て時にオーバラップして発光面を形成している、請求項１１から１８までのいずれか１項記載の照明装置。
20. 光出射面（６）と反対の側に位置する底面（７）が、反射構造部（５）を有しており、該反射構造部（５）が、運転中にＬＥＤから出射された光を段部（４）の領域に案内するようになっている、請求項１１から１９までのいずれか１項記載の照明装置。

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