JP5110875B2 - Surface lighting device - Google Patents
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Description
本発明は、光源から射出された光を拡散して光射出面から照明光を射出する導光板を有する面状照明装置に関し、詳しくは、屋内外を照明する面状照明装置、液晶表示装置の液晶表示パネルを照明するバックライトユニット、広告パネル、広告塔、もしくは看板などのバックライトとして用いられる面状照明装置に関する。 The present invention relates to a planar illumination device having a light guide plate that diffuses light emitted from a light source and emits illumination light from a light exit surface, and more particularly, to a planar illumination device that illuminates indoors and outdoors, and a liquid crystal display device. The present invention relates to a planar lighting device used as a backlight for a backlight unit, an advertising panel, an advertising tower, or a signboard that illuminates a liquid crystal display panel.
液晶表示装置には、液晶表示パネルの裏面側から光を照射し、液晶表示パネルを照明するバックライトユニットが用いられている。バックライトユニットは、照明用の光源が発する光を拡散して液晶表示パネルを照射する導光板や、プリズムシートや拡散フィルムなどの光学部材を用いて構成される。 In the liquid crystal display device, a backlight unit that irradiates light from the back side of the liquid crystal display panel and illuminates the liquid crystal display panel is used. The backlight unit is configured using a light guide plate that diffuses light emitted from a light source for illumination and irradiates the liquid crystal display panel, or an optical member such as a prism sheet or a diffusion film.
現在、大型の液晶テレビのバックライトユニットは、導光板を配置せず、照明用の光源の直上に拡散板等の光学部材を配置した、いわゆる直下型と呼ばれる方式が主流である。この方式では、光源である冷陰極管を液晶表示パネルの背面に複数本配置し、内部を白色の反射面として均一な光量分布と必要な輝度を確保している。 At present, a backlight unit of a large-sized liquid crystal television is mainly a so-called direct type in which an optical member such as a diffusion plate is disposed immediately above a light source for illumination without a light guide plate. In this system, a plurality of cold-cathode tubes, which are light sources, are arranged on the back surface of the liquid crystal display panel, and a uniform light quantity distribution and necessary luminance are ensured with the inside as a white reflecting surface.
しかしながら、直下型のバックライトユニットでは、光量分布を均一にするために、液晶表示パネルに対して垂直方向の厚みが所定厚み、一例としては30mm程度必要である。今後バックライトユニットは、さらに薄型のものが望まれるであろうが、直下型では光量むらの観点からさらに薄く、例えば10mm以下の厚みをもつバックライトユニットを実現することは困難であると考えられる。 However, in the direct type backlight unit, in order to make the light quantity distribution uniform, the thickness in the direction perpendicular to the liquid crystal display panel needs to be a predetermined thickness, for example, about 30 mm. In the future, a thinner backlight unit will be desired. However, it is considered that it is difficult to realize a backlight unit having a thickness of 10 mm or less, for example, with a direct type, which is thinner from the viewpoint of uneven light quantity. .
そこで、透明樹脂に光を散乱させるための散乱粒子を混入させた導光板を用いる方式のバックライトユニットが提案されている(例えば、特許文献1〜4参照)。
例えば、特許文献1には、少なくとも1つの光入射領域及び少なくとも1つの光取出面領域を有する光散乱導光体と前記光入射面領域から光入射を行う為の光源手段とを備え、前記光散乱導光体は前記光入射面から遠ざかるにつれて厚みを減ずる傾向を持った領域を有していることを特徴とする光散乱導光光源装置が記載されている。
また、特許文献2には、光散乱導光体と、光散乱導光体の光取出面側に配置されたプリズムシートと、光散乱導光体の裏面側に配置された反射体とを備えた面光源装置が記載されている。また、特許文献3には、プリズム列状の繰り返し起伏を有する光入射面と、光拡散性を与えられた光出射面を備えた板状の光学材料からなる光出射方向修正素子を備えた液晶ディスプレイが記載され、特許文献4には、内部に散乱能を与えられた光散乱導光体と、前記光散乱導光体の端面部から光供給を行う光供給手段を備えた光源装置が記載されている。
Therefore, a backlight unit using a light guide plate in which scattering particles for scattering light in a transparent resin are mixed has been proposed (see, for example,
For example,
このような面状照明装置では、光源から放射され、光入射面から光散乱導光体内に進入した光が、その内部を伝播する過程において、一定の割合で、1回または多重的な散乱作用を受ける。また、光散乱導光体の両面あるいは反射体の表面に到達した光の相当部分は反射作用を受けて、光散乱導光体内へ戻される。
このような複合的な過程を通して、光源の方向からみて前方斜め方向に向かう指向性をもって光取出面から高効率で出射される光束が生成される。つまり、光源から放射された光を光散乱導光体の光取出面から出射される。
このように、散乱粒子が混入された導光板を用いることで、高い出射効率で、均一な光を射出することができると記載されている。
In such a planar illumination device, light emitted from a light source and entering the light-scattering light guide from a light incident surface propagates through the interior at a constant rate once or multiple scattering actions. Receive. In addition, a substantial part of the light reaching the both surfaces of the light scattering light guide or the surface of the reflector is reflected and returned to the light scattering light guide.
Through such a complex process, a light beam emitted with high efficiency from the light extraction surface is generated with directivity in the obliquely forward direction when viewed from the direction of the light source. That is, the light emitted from the light source is emitted from the light extraction surface of the light scattering light guide.
Thus, it is described that uniform light can be emitted with high emission efficiency by using a light guide plate mixed with scattering particles.
また、導光板としては、光入射面から遠ざかるにつれて厚みを減ずる傾向を持った領域を有している形状の導光板以外にも、平板形状の導光板や、光入射面から遠ざかるにつれて厚みを減ずる傾向を持った領域を有している形状の導光板を着き合わせた形状の導光板を有する面状照明装置が記載されている。 As the light guide plate, in addition to the light guide plate having a shape having a tendency to reduce the thickness as the distance from the light incident surface increases, the thickness decreases as the distance from the light incident surface increases. A planar illuminating device having a light guide plate in a shape in which light guide plates in a shape having a tendency are put together is described.
ここで、特許文献1〜4に記載されている、光源の入射位置から遠ざかるにつれて厚みを減する傾向を持つ形状、または、平板形状の導光板では、光の到達距離に限界があるため、大型化に限界があるという問題もある。
さらに、特許文献1〜4に記載の導光板を用いる面状照明装置では、大型化するために光源からより遠い位置まで光を到達させるためには、導光板自体の厚みを厚くする必要がある。つまり、面状照明装置を、大型化、薄型化、軽量化できないという問題がある。
Here, in the shape which has the tendency to reduce thickness as it leaves | separates from the incident position of a light source described in patent documents 1-4, or in the flat light guide plate, since there is a limit in the reach | attainment distance of light, it is large sized There is also a problem that there is a limit to the conversion.
Furthermore, in the planar illumination device using the light guide plate described in
また、このような面状照明装置の導光板に光を入射させる光源としては、冷陰極管等の蛍光管以外にも、発光ダイオード(以下「LED」ともいう。)を用いることができる。
LEDは、指向性を高い光を射出することができるため光源にLEDを用いることで、導光板に入射した光を導光板のより奥まで届けることができ、面状照明装置を大型化することができる。さらに、電源の構成を簡単にすることもできる。
In addition to a fluorescent tube such as a cold-cathode tube, a light-emitting diode (hereinafter also referred to as “LED”) can be used as a light source for causing light to enter the light guide plate of such a planar illumination device.
Since the LED can emit light with high directivity, the light incident on the light guide plate can be delivered to the back of the light guide plate by using the LED as a light source, and the planar lighting device can be enlarged. Can do. Furthermore, the configuration of the power supply can be simplified.
また、白色光を射出させるLEDとしては、青色発光ダイオード(以下「青色LED」ともいう。)とYAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)蛍光体とを組み合わせ、青色発光ダイオードから射出された青色光を、YAG蛍光体により白色光に変換する構成がある。
このように、青色LEDと蛍光体とを組み合わせることで簡単な構成で白色光を射出させることができる。
しかしながら、このような青色LEDと蛍光体とを組み合わせることで射出される光は色温度が低く、また、光利用効率を下げることなく、色温度を調整することが困難であるという問題がある。そのため、面状照明装置の光射出面から射出される光の色温度が低くなり、また、調整も困難であるという問題もある。
In addition, as an LED for emitting white light, a blue light emitting diode (hereinafter also referred to as “blue LED”) and a YAG (yttrium, aluminum, garnet) phosphor are combined, and blue light emitted from the blue light emitting diode is used. There exists a structure which converts into white light with a YAG fluorescent substance.
Thus, white light can be emitted with a simple configuration by combining a blue LED and a phosphor.
However, there is a problem that light emitted by combining such a blue LED and a phosphor has a low color temperature, and it is difficult to adjust the color temperature without reducing the light utilization efficiency. For this reason, there is a problem that the color temperature of the light emitted from the light exit surface of the planar illumination device is low and adjustment is difficult.
本発明の目的は、上記従来技術に基づく問題点を解消し、薄型で、軽量で、輝度むらのない照明光を射出することができ、かつ大型化が可能な面状照明装置を提供することにある。
さらに、本発明の他の目的は、上記目的に加え、光源から射出される光を効率よく利用することができ、さらに、より高輝度な光を光射出面から射出することができる面状照明装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、上記目的に加え、簡単な構成で、所望の色温度の光を射出することができ、かつ光利用効率も高くすることができる面状照明装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a planar illumination device that solves the above-described problems based on the prior art, is thin, lightweight, can emit illumination light without uneven brightness, and can be increased in size. It is in.
Furthermore, in addition to the above object, another object of the present invention is to make it possible to efficiently use the light emitted from the light source and to further emit light with higher brightness from the light emitting surface. To provide an apparatus.
Another object of the present invention is to provide a planar illumination device that can emit light having a desired color temperature with a simple configuration and can increase the light utilization efficiency, in addition to the above object. is there.
上記課題を解決するために、本発明は、所定間隔離間して配置される第1光源及び第2光源と、
前記第1光源及び前記第2光源の間に配置され、光射出面、前記第1光源に対向し、前記光射出面の一辺を含む第1光入射面、前記第2光源に対向し前記一辺の対辺を含む第2入射面及び前記光射出面に対向して形成された背面を有する導光板とを有し、
前記導光板の前記背面は、前記一辺に垂直な面における断面が、前記第1光入射面及び第2光入射面から中央に向かうに従って、前記光射出面との距離が大きくなり、かつ、前記第1光入射面または前記第2光入射面から中央に向かうに従って、前記光射出面に対する傾斜角が小さくなり、中央で前記光射出面に対する傾斜角が0度となる曲線で形成されている面状照明装置を提供するものである。
In order to solve the above problems, the present invention includes a first light source and a second light source that are spaced apart from each other by a predetermined distance.
The first light source is disposed between the first light source and the second light source, faces the light exit surface, the first light source, includes a first light incident surface including one side of the light exit surface, and faces the second light source and the one side. A light guide plate having a second incident surface including opposite sides and a back surface formed to face the light exit surface,
The back surface of the light guide plate has a cross-section in a plane perpendicular to the one side, and the distance from the light exit surface increases as the distance from the first light incident surface and the second light incident surface toward the center increases. A surface formed by a curve in which the inclination angle with respect to the light emission surface decreases toward the center from the first light incidence surface or the second light incidence surface, and the inclination angle with respect to the light emission surface becomes 0 degrees at the center. A illuminating device is provided.
ここで、前記導光板の前記背面は、前記一辺に垂直な面における断面が高次多項式を満たす曲線の一部で表わされることが好ましい。
また、前記導光板の前記背面は、前記一辺に垂直な面における断面が下記式を満たす曲線の一部で表わされることが好ましい(ただし、ai、aj、ak、bi、bj、bkを任意の実数とし、i、j、kを任意の自然数とし、Si、Sj、Skを、−1≦Si≦1、−1≦Sj≦1、−1≦Sk≦1を満たす実数とし、n1、n2、n3を、任意の自然数とする。)。
また、前記導光板の前記背面は、前記一辺に垂直な面における断面が楕円の一部で表わされることが好ましい。
Here, it is preferable that the back surface of the light guide plate is represented by a part of a curve satisfying a high-order polynomial in a cross section in a plane perpendicular to the one side.
Moreover, it is preferable that the back surface of the light guide plate is represented by a part of a curve in which a cross section in a plane perpendicular to the one side satisfies the following formula (a i , a j , a k , b i , b j , B k are arbitrary real numbers, i, j, k are arbitrary natural numbers, and S i , S j , S k are set to −1 ≦ S i ≦ 1, −1 ≦ S j ≦ 1, −1 ≦ S. A real number satisfying k ≦ 1 is assumed, and n 1 , n 2 , and n 3 are arbitrary natural numbers.)
Moreover, it is preferable that the back surface of the light guide plate is represented by a part of an ellipse in a section perpendicular to the one side.
また、前記導光板の前記背面は、前記一辺に垂直な面における断面が、前記光射出面に垂直でかつ前記第1光入射面と前記第2光入射面との中間点を通る直線を軸として対称な形状であることが好ましい。
また、前記導光板は、内部に多数の散乱粒子を含み、前記散乱粒子の散乱断面積をΦ、前記散乱粒子の密度をNp、補正係数をKC、光の入射方向における前記導光板の前記第1または第2光入射面から前記導光板の厚みが最も厚くなる位置までの長さをLG、としたときに、不等式1.1≦Φ・Np・LG・KC≦8.2かつ0.005≦KC≦0.1を満足することが好ましい。
In addition, the back surface of the light guide plate has a cross-section in a plane perpendicular to the one side perpendicular to the light exit surface and a straight line passing through an intermediate point between the first light incident surface and the second light incident surface. Is preferably a symmetrical shape.
The light guide plate includes a large number of scattering particles therein, the scattering cross-sectional area of the scattering particles is Φ, the density of the scattering particles is N p , the correction coefficient is K C , and the light guide plate has a light incident direction. When the length from the first or second light incident surface to the position where the thickness of the light guide plate is the thickest is L G , the inequality 1.1 ≦ Φ · N p · L G · K C ≦ 8 .2 and 0.005 ≦ K C ≦ 0.1 are preferably satisfied.
さらに、前記光源は、発光面から青色光を射出する少なくとも1つのLEDチップと、
前記LEDチップの前記発光面と前記導光板との間に配置され、前記発光面から射出される青色光を白色光に変換して射出する蛍光体塗布部及び前記発光面から射出される青色光を青色光として射出する青色光透過部を備える蛍光部材とを有することが好ましい。
Further, the light source includes at least one LED chip that emits blue light from the light emitting surface;
A phosphor coating part that is disposed between the light emitting surface of the LED chip and the light guide plate, converts blue light emitted from the light emitting surface into white light, and emits blue light emitted from the light emitting surface. It is preferable to have a fluorescent member provided with a blue light transmitting portion that emits blue light as blue light.
ここで、前記青色光透過部は、透明フィルムまたは開口により形成されていることが好ましい。
また、前記光源は、複数の前記LEDチップと、前記LEDチップを支持する支持体とを有し、前記LEDチップは、前記支持体の前記光入射面に対向する面に列状に配置されていることが好ましい。
また、前記蛍光部材は、1つの前記LEDチップの前記発光面毎に複数の前記青色光透過部が形成されていることが好ましい。
さらに、前記蛍光部材は、前記複数のLEDチップに共通の一枚のシート状部材であることが好ましい。また、前記蛍光部材を前記複数のLEDチップ毎に設けることも好ましい。
また、前記蛍光部材は、全体の面積をSaとし、全ての前記青色光透過部の面積の和をSapとしたとき、SaとSapとの関係が、0.05≦Sap/Sa≦0.40を満たすことが好ましい。
また、前記蛍光部材は、前記発光面に接触して配置されていることが好ましく、前記光入射面に接触して配置されていることも好ましい。
Here, it is preferable that the blue light transmitting portion is formed by a transparent film or an opening.
The light source includes a plurality of the LED chips and a support that supports the LED chips, and the LED chips are arranged in a row on a surface of the support that faces the light incident surface. Preferably it is.
Moreover, it is preferable that the said fluorescent member has the said several blue light transmissive part for every said light emission surface of the said one LED chip.
Furthermore, it is preferable that the fluorescent member is a single sheet-like member common to the plurality of LED chips. It is also preferable to provide the fluorescent member for each of the plurality of LED chips.
Further, when the entire area of the fluorescent member is Sa and the sum of the areas of all the blue light transmitting portions is Sap, the relationship between Sa and Sap is 0.05 ≦ Sap / Sa ≦ 0.40. It is preferable to satisfy.
The fluorescent member is preferably disposed in contact with the light emitting surface, and is preferably disposed in contact with the light incident surface.
前記光源は、前記光入射面が形成された該光入射面の端縁側における前記光射出面と略直交する方向の前記光入射面の有効断面の長さより長い発光面を持ち、該発光面を前記導光板の前記光入射面に対向させて、前記光射出面と略直交する方向に対して所定角度傾斜させて配置されていることが好ましい。 The light source has a light emitting surface longer than the length of an effective cross section of the light incident surface in a direction substantially orthogonal to the light exit surface on the edge side of the light incident surface on which the light incident surface is formed, and the light emitting surface It is preferable that the light guide plate is disposed so as to be opposed to the light incident surface and inclined at a predetermined angle with respect to a direction substantially orthogonal to the light emitting surface.
さらに、前記導光板の前記光入射面は、前記光射出面と略直交する平面であり、前記光入射面の有効断面は、この略直交する平面に該当することが好ましく、前記導光板の前記光入射面は、前記光射出面と略直交する方向に対して前記光源の前記発光面に平行に対面するように傾斜する平面であり、前記光入射面の有効断面は、前記光入射面の中央における前記光射出面と略直交する方向の断面に該当することも好ましい。
また、前記光源の発光面の前記光射出面と略直交する方向に対する傾斜角度は、15度以上90度以下であることが好ましい。
Furthermore, it is preferable that the light incident surface of the light guide plate is a plane substantially orthogonal to the light exit surface, and an effective cross section of the light incident surface corresponds to the substantially orthogonal plane, The light incident surface is a flat surface that is inclined so as to face the light emitting surface of the light source in a direction substantially orthogonal to the light emitting surface, and an effective cross section of the light incident surface is the surface of the light incident surface. It is also preferable to correspond to a cross section in a direction substantially perpendicular to the light exit surface at the center.
Moreover, it is preferable that the inclination | tilt angle with respect to the direction substantially orthogonal to the said light-projection surface of the light emission surface of the said light source is 15 to 90 degree | times.
さらに、前記導光板の前記光入射面の前記光射出面側および前記傾斜面側に配置され、前記光源から射出された光を前記光入射面に誘導する誘導反射板とを備えることが好ましい。前記誘導反射板は、前記導光板の前記光射出面の端部に取り付けられた第1誘導反射板と、前記導光板の前記傾斜面の端部に取り付けられ、前記傾斜面の端縁から外側に延長される延長部分を持つ第2誘導反射板とを有するものであることがさらに好ましい。 Further, it is preferable that the light guide plate further includes a guide reflection plate that is disposed on the light exit surface side and the inclined surface side of the light incident surface of the light guide plate and guides the light emitted from the light source to the light incident surface. The guide reflection plate is attached to an end portion of the light guide surface of the light guide plate, and is attached to an end portion of the inclined surface of the light guide plate. It is further preferable to have a second guide reflector having an extended portion that is extended to the first guide reflector.
または、前記導光板は、面状の光を射出する光射出面、前記光射出面とのなす角が90°より大きい角度で傾斜して、該光射出面の端縁に形成された側面、前記光射出面の反対側の面であって前記側面から遠ざかるに従って前記光射出面から遠ざかるように傾斜する傾斜面、前記側面と前記傾斜面との間に形成され、光が入射される光入射面を有する形状とすることも好ましい。 Alternatively, the light guide plate is a light exit surface that emits planar light, an angle formed with the light exit surface is inclined at an angle greater than 90 °, and a side surface formed at an edge of the light exit surface, A light incident surface that is formed on the opposite side of the light emission surface and is inclined so as to move away from the light emission surface as the distance from the side surface increases. A shape having a surface is also preferable.
本発明によれば、導光板を光入射面から離れるに従って光射出面に垂直な方向の厚みが厚くなる形状とすることで、光入射面から入射した光をより遠くまで届けることができ、薄型で、かつ光射出面を大きくすることができる。
さらに、背面の形状を、第1光入射面または第2光入射面から中央に向かうに従って、光射出面に対する傾斜角が小さくなり、中央で光射出面に対する傾斜角が0度となる曲線で形成することで、さらに光利用効率を高くすることができる。
また、光射出面から射出される光の輝度分布を釣鐘型にすることも可能となる。
According to the present invention, the light guide plate is shaped so that the thickness in the direction perpendicular to the light exit surface increases as the distance from the light entrance surface increases, so that the light incident from the light entrance surface can be delivered farther and thinner. In addition, the light exit surface can be enlarged.
Further, the shape of the back surface is formed by a curve in which the inclination angle with respect to the light emission surface decreases as it goes from the first light incidence surface or the second light incidence surface to the center, and the inclination angle with respect to the light emission surface becomes 0 degrees at the center. By doing so, the light utilization efficiency can be further increased.
In addition, the luminance distribution of light emitted from the light exit surface can be changed to a bell shape.
以下、本発明に係る面状照明装置の実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明に係る面状照明装置の一実施形態を示す斜視図であり、図2は、図1に示す面状照明装置のII−II線断面図であり、図3は、図2に示した面状照明装置の一部を拡大して示す拡大断面図である。
各図に示すように、面状照明装置10は、光源12と、矩形状の光射出面14aから均一な光を出射する照明装置本体14と、光源12と照明装置本体14との間に配置された蛍光部材17と、内部に光源12、照明装置本体14及び蛍光部材17を収納する筐体16とを備えている。筐体16は、後述するように、下部筐体16aと上部筐体16bとからなるものである。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a planar illumination device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a planar illumination device according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of the planar illumination device shown in FIG. 1, and FIG. It is an expanded sectional view which expands and shows a part of planar lighting apparatus shown in FIG.
As shown in each figure, the
まず、光源12について説明する。
図4(A)は、図1及び図2に示す面状照明装置10の光源12の概略構成を示す概略斜視図であり、図4(B)は、図4(A)に示す光源12の断面図であり、図4(C)は、図4(A)に示す光源12の1つのLEDチップのみを拡大して示す概略斜視図である。
図4(A)に示すように、光源12は、複数の発光ダイオードのチップ(以下「LEDチップ」という。)40と、光源支持部41とから構成されている。
First, the
4A is a schematic perspective view showing a schematic configuration of the
As shown in FIG. 4A, the
LEDチップ40は、青色光を射出する発光ダイオードのチップであり、所定面積の発光面40aを有し、この発光面40aから青色光を射出する。ここで、LEDチップ40としては、GaN系発光ダイオード、InGaN系発光ダイオード等が例示される。ここで、本発明において、青色光とは、射出光のピーク波長が420nm以上500nm以下の光であり、青色光を射出する発光ダイオードとしては、射出光のピーク波長が450nm以上480nm以下の光を射出する発光ダイオードを用いることが好ましい。
The
光源支持部41は、図4(B)に示すように、アレイ基板42と複数のフィン44と有する。上述した複数のLEDチップ40は、所定間隔離間して一列でアレイ基板42上に配置されている。具体的には、複数のLEDチップ40は、後述する導光板18の第1光入射面18dまたは第2光入射面18eの長手方向に沿って、言い換えれば、光射出面18aと第1光入射面18dとが交わる線、または、光射出面18aと第2光入射面18eとが交わる線と平行に、アレイ状に配列されている。
As shown in FIG. 4B, the light
アレイ基板42は、一面が導光板18の最薄側端面に対向して配置された板状の部材であり、導光板18の側端面である第1光入射面18dまたは第2光入射面18eに対向して配置されている。アレイ基板42は、導光板18の光入射面18bに対向する面となる側面に、LEDチップ40を支持している。
ここで、本実施形態のアレイ基板42は、銅やアルミニウム等の熱伝導性の良い金属で形成されており、LEDチップ40から発生する熱を吸収し、外部に放散させるヒートシンクとしての機能も有する。
The
Here, the
複数のフィン44は、それぞれ銅やアルミニウム等の熱伝導性の良い金属で形成された板状部材であり、アレイ基板42のLEDチップ40が配置されている面とは反対側の面に、隣接するフィン44と所定間隔離間して連結されている。
光源支持部41に、フィン44を複数設けることで表面積を広くすることができ、かつ、放熱効果を高くすることができる。これにより、LEDチップ40の冷却効率を高めることができる。
また、ヒートシンクは、空冷方式に限定されず、水冷方式やヒートパイプなどの気化熱を利用した冷媒を用いた冷却部材も用いることができる。
なお、本実施形態では、光源支持部41のアレイ基板42をヒートシンクとして用いたが、LEDチップの冷却が必要ない場合は、ヒートシンクに代えて放熱機能を備えない板状部材をアレイ基板として用いてもよい。
Each of the plurality of
By providing a plurality of
In addition, the heat sink is not limited to the air cooling method, and a cooling member using a refrigerant using heat of vaporization such as a water cooling method or a heat pipe can also be used.
In this embodiment, the
ここで、図4(C)に示すように、本実施形態のLEDチップ40は、LEDチップ40の配列方向の長さよりも、配列方向に直交する方向の長さが短い長方形形状、つまり、後述する導光板18の厚み方向(光射出面18aに垂直な方向)が短辺となる長方形形状を有する。言い換えれば、LEDチップ40は、導光板18の光射出面18aに垂直な方向の長さをa、配列方向の長さをbとしたときに、b>aとなる形状である。また、LEDチップ40の配置間隔をqとするとq>bである。このように、LEDチップ40の導光板18の光射出面18aに垂直な方向の長さa、配列方向の長さb、LEDチップ40の配置間隔qの関係が、q>b>aを満たすことが好ましい。
LEDチップ40を長方形形状とすることにより、大光量の出力を維持しつつ、薄型な光源とすることができる。光源を薄型化することにより、面状照明装置を薄型にすることができる。
Here, as shown in FIG. 4C, the
By making the
なお、LEDチップ40は、LEDアレイつまり光源をより薄型にできるため、導光板18の厚み方向を短辺とする長方形形状とすることが好ましいが、本発明はこれに限定されず、正方形形状、円形形状、多角形形状、楕円形形状等の種々の形状のLEDチップを用いることができる。
Since the
ここで、図2及び図3に示すように、LEDチップ40及びアレイ基板42は、後述する導光板18の光射出面18aに垂直な方向に対して所定角度傾斜して配置されている。つまり、LEDチップ40は、その発光面40aが後述する導光板18の光射出面18aに垂直な方向に対して所定角度傾斜する向きに配置されている。
この点については後ほど詳細に説明する。
Here, as shown in FIGS. 2 and 3, the
This point will be described in detail later.
次に、蛍光部材17について説明する。
図5(A)〜(C)は、それぞれ図2に示した面状照明装置の蛍光部材と光源の一部を示す図であり、(A)は、上面図、(B)は、正面図、(C)は、側面図である。
図5(A)〜(C)に示すように、蛍光部材17は、シート状部材であり、光源12のLEDチップ40の発光面40aに接触して配置されている。つまり、蛍光部材17は、光源12のLEDチップ40の発光面40aに対向する部分が、光射出面40aに接触されている。ここで、蛍光部材17の配置方法は特に限定されず、例えば、接着材等により発光面40aに接着させても、固定部材等により発光面40aに接触した状態で固定してもよい。
Next, the
5A to 5C are views showing a part of the fluorescent member and the light source of the planar illumination device shown in FIG. 2, respectively. FIG. 5A is a top view, and FIG. 5B is a front view. , (C) is a side view.
As shown in FIGS. 5A to 5C, the
蛍光部材17は、アレイ基板42上に配置された全てのLEDチップ40の発光面40aを覆う大きさのシート状部材であり、蛍光体塗布部48と開口部50とで構成されている。言い換えると、蛍光部材17は、基本的に蛍光体塗布部48で形成され、所定間隔毎に矩形の開口部50が形成されている。つまり、蛍光部材17の開口部50以外の部分は、蛍光物質で形成された蛍光体塗布部48である。
The
蛍光体塗布部48は、YAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)系蛍光物質で形成されている。蛍光体塗布部48は、LEDチップ40から射出された青色光が透過すると、YAG系蛍光物質が蛍光する。
このようにして、蛍光体塗布部48は、LEDチップ40から射出された青色光が透過すると、LEDチップ40から射出された青色光とYAG系蛍光物質が蛍光することで射出される光とで白色光を生成する。つまり、LEDチップ40から射出され蛍光体塗布部48を透過した光は、青色光から白色光となる。言い換えれば、蛍光体塗布部48は、透過する青色光を白色光に変換する。
The
In this way, when the blue light emitted from the
開口部50は、矩形の開口であり、上述したように、シート状の蛍光部材17に一定間隔でマトリックス状に複数形成されている。開口部50は、LEDチップ40から射出された青色光を青色光として射出する。つまり、LEDチップ40から射出され開口部50を透過した光は、青色光としてそのまま射出される。
The
このように、蛍光部材17は、蛍光体塗布部48で構成される青色光を白色光に変換する領域と、開口部50で構成される青色光を青色光として透過する領域の2つの領域を有する。
As described above, the
ここで、蛍光体塗布部48と開口部50とを有する蛍光部材17は、例えば、透明シートの全面に蛍光物質を塗布して、透明シート全体に蛍光体塗布部を形成した後、開口部となる部分を切り抜くことで作成することができる。
また、他の一例としては、透明シートの開口部となる部分を切り抜き、開口部を形成した後に、透明シートに蛍光物質を塗布して蛍光体塗布部を作成してもよい。
Here, the
As another example, a phosphor coating portion may be created by cutting out a portion to be an opening of a transparent sheet and forming the opening, and then applying a fluorescent material to the transparent sheet.
次に、照明装置本体14をについて詳細に説明する。
図2に示すように、照明装置本体14は、基本的に、導光板18と、光学部材22と、反射板24と、上部誘導反射板34と、下部誘導反射板36とを有する。
Next, the lighting device
As shown in FIG. 2, the illumination device
先ず、導光板18について説明する。
導光板18は、図2に示すように、略矩形形状の平坦な光射出面18aと、この光射出面18aの両端に、光射出面18aに対してほぼ垂直に形成された2つの光入射面(第1光入射面18dと第2光入射面18e)と、光射出面18aの反対側に位置し、第1光入射面18dおよび第2光入射面18eに平行で(光射出面18aの第1または第2光入射面18dまたは18eと接する辺に平行で)光射出面18aを2等分する二等分線α(図1参照)を中心軸として互いに対称に形成された背面18bとを有している。
この導光板18の背面18bは、二等分線αに垂直な断面、つまり、光射出面に垂直でかつ光入射面に垂直な断面、言い換えれば、光射出面と光入射面との接線に垂直な断面において、第1光入射面18dまたは第2光入射面18eから二等分線α(中央部)に向かうに従って光射出面18aとの距離が大きくなり、かつ、第1光入射面18dまたは第2光入射面18eから中央部に向かうに従って、光射出面18aに対する傾斜角(各位置における背面の接線の傾斜角)が小さくなり、中央部で傾斜角が0度となる曲線形状である。
First, the
As shown in FIG. 2, the
The
つまり、導光板18は、第1光入射面18d及び第2光入射面18eから遠ざかるに従って光射出面18aからの距離が遠ざかる(大きくなる)ように、つまり、それぞれ第1光入射面18d及び第2光入射面18eから導光板の中心に向かうに従って、導光板の光射出面に垂直な方向の厚みが大きくなる形状である。つまり、導光板18は、両端部、すなわち第1光入射面18dと第2光入射面18eで厚みが最も薄くなり、中央部、すなわち、二等分線αの位置で厚さが最大となる。
また、背面18bは、光射出面18aから離れる方向に凸で、導光板の中央部が頂点となり、端面から中央部に向かうに従って傾斜が緩やかになる、言い換えれば、端面から中央部に向かうに従って背面の接線と光射出面とのなす角が小さくなる曲線で形成されている。また、導光板中央部における背面の接線は、光射出面と平行となる。
なお2、導光板18の二等分線αに垂直な断面の形状は、二等分線αのいずれの位置においても同様の形状である。
That is, the
Further, the
Note that the shape of the cross section perpendicular to the bisector α of the
また、上述した光源12は、それぞれ導光板18の第1光入射面18d及び第2光入射面18eに対向して配置されている。つまり、面状照明装置10は、2つの光源12が、導光板18をはさみこむように配置されている。言い換えれば、所定間隔離間して、向かい合って配置された2つの光源12の間に導光板18が配置されている。
Further, the above-described
図2に示す導光板18では、第1光入射面18d及び第2光入射面18eから入射した光は、導光板18の内部に含まれる散乱体(詳細は後述する)によって散乱されつつ、導光板18内部を通過し、直接、または背面18bで反射した後、光射出面18aから射出される。このとき、背面18bから一部の光が漏出する場合もあるが、漏出した光は導光板18の背面18bを覆う反射板24によって反射され再び導光板18の内部に入射する。反射板24については後ほど説明する。
In the
導光板18は、透明樹脂に、光を散乱させるための散乱粒子が混錬分散されて形成されている。導光板18に用いられる透明樹脂の材料としては、例えば、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PP(ポリプロピレン)、PC(ポリカーボネート)、PMMA(ポリメチルメタクリレート)、ベンジルメタクリレート、MS樹脂、あるいはCOP(シクロオレフィンポリマー)のような光学的に透明な樹脂が挙げられる。導光板18に混錬分散させる散乱粒子としては、アトシパール、シンコーン、シリカ、ジルコニア、誘電体ポリマなどを用いることができる。このような散乱粒子を導光板18の内部に含有させることによって、均一で輝度むらが少ない照明光を光射出面から出射することができる。このような導光板18は、押出成形法や射出成形法を用いて製造することができる。
The
また、導光板18に含まれる散乱粒子の散乱断面積をΦ、光の入射する方向(導光板に入射した光の進行方向に平行な方向、光射出面に平行で、光射出面と光入射面(第1光入射面または第2光入射面)との接線に垂直な方向において、)における導光板18の第1光入射面18dまたは第2光入射面18eから光射出面18aに直交する方向の厚みが最大となる位置までの長さ、本実施形態では、導光板の光の入射する方向(本実施形態では、導光板18の第1光入射面18dに垂直な方向、以下「光軸方向」ともいう。)の半分の長さ(二等分線Lの位置までの長さ)をLG、導光板18に含まれる散乱粒子の密度(単位体積あたりの粒子数)をNp、補正係数をKCとした場合に、Φ・Np・LG・KCの値が1.1以上であり、かつ8.2以下であり、さらに、補正係数KCの値が0.005以上0.1以下であるという関係を満たしているのがよい。導光板18は、このような関係を満たす散乱粒子を含んでいるので、均一で輝度むらが少ない照明光を光射出面18aから出射することができる。
Further, the scattering cross section of the scattering particles contained in the
一般的に、平行光束を等方媒質に入射させた場合の透過率Tは、Lambert−Beer則により下記式(1)で表される。
T=I/I0=exp(−ρ・x)・・・式(1)
ここで、xは距離、I0は入射光強度、Iは出射光強度、ρは減衰定数である。
In general, the transmittance T when a parallel light beam is incident on an isotropic medium is expressed by the following formula (1) according to the Lambert-Beer rule.
T = I / I 0 = exp (−ρ · x) (1)
Here, x is a distance, I 0 is incident light intensity, I is outgoing light intensity, and ρ is an attenuation constant.
上記減衰定数ρは、粒子の散乱断面積Φと媒質に含まれる単位体積当たりの粒子数Npとを用いて下記式(2)で表される。
ρ=Φ・Np・・・式(2)
したがって、導光板の光の進行方向に平行な方向における導光板の入射面から厚みが最も厚い位置までの長さ、導光板の光軸方向の半分の長さをLGとすると、光の取り出し効率Eoutは、下記式(3)で与えられる。ここで、導光板の光軸方向の半分の長さLGは、導光板18の光入射面に垂直な方向における導光板18の一方の光入射面から導光板18の中心までの長さとなる。
The attenuation constant ρ is expressed by the following equation (2) using the scattering cross-sectional area Φ of particles and the number of particles N p per unit volume contained in the medium.
ρ = Φ · N p (2)
Therefore, from the incident surface of the light guide plate in a direction parallel to the traveling direction of light of the light guide plate to the thickest position thickness length, the length of the half of the optical axis direction of the light guide plate when the L G, light extraction The efficiency E out is given by the following formula (3). Here, half the length L G of the optical axis of the light guide plate, the length from one of the light incident surface of the
また、光の取り出し効率とは、入射光に対する、導光板の光入射面から光軸方向に長さLG離間した位置に到達する光の割合であり、例えば、図2に示す導光板18の場合は、端面に入射する光に対する導光板の中心(導光板の光軸方向の半分の長さとなる位置)に到達する光の割合である。
Eout∝exp(−Φ・Np・LG)・・・式(3)
Furthermore, the light extraction efficiency and are, with respect to the incident light, the fraction of light reaching the position spaced the length L G in the optical axis direction from the light incident surface of the light guide plate, for example, the
E out ∝exp (−Φ · N p · L G ) (3)
ここで式(3)は有限の大きさの空間におけるものであり、式(1)との関係を補正するための補正係数KCを導入する。補正係数KCは、有限の空間の光学媒質中で光が伝搬する場合に経験的に求められる無次元の補正係数である。そうすると、光の取り出し効率Eoutは、下記式(4)で表される。
Eout=exp(−Φ・Np・LG・KC)・・・式(4)
Here the formula (3) applies to a space of limited size, to introduce a correction coefficient K C for correcting the relationship between the expression (1). The compensation coefficient K C is a dimensionless compensation coefficient empirically obtained where light optical medium of limited dimensions propagates. Then, the light extraction efficiency E out is expressed by the following formula (4).
E out = exp (-Φ · N p · L G · K C) ··· formula (4)
式(4)に従えば、Φ・Np・LG・KCの値が3.5のときに、光の取り出し効率Eoutが3%であり、Φ・Np・LG・KCの値が4.7のときに、光の取り出し効率Eoutが1%である。
この結果より、Φ・Np・LG・KCの値が大きくなると、光の取り出し効率Eoutが低くなることが分かる。光は導光板の光軸方向へ進むにつれて散乱するため、光の取り出し効率Eoutが低くなると考えられる。
According to the equation (4), when the value of Φ · N p · L G · K C is 3.5, the light extraction efficiency E out is 3%, and Φ · N p · L G · K C When the value of is 4.7, the light extraction efficiency E out is 1%.
From this result, it is understood that the light extraction efficiency E out decreases as the value of Φ · N p · L G · K C increases. Since light is scattered as it travels in the direction of the optical axis of the light guide plate, the light extraction efficiency E out is considered to be low.
したがって、Φ・Np・LG・KCの値は大きいほど導光板として好ましい性質であることが分かる。つまり、Φ・Np・LG・KCの値を大きくすることで、光の入射面と対向する面から射出される光を少なくし、光射出面から射出される光を多くすることができる。すなわち、Φ・Np・LG・KCの値を大きくすることで、入射面に入射する光に対する光射出面から射出される光の割合(以下「光利用効率」ともいう。)を高くすることができる。具体的には、Φ・Np・LG・KCの値を1.1以上とすることで、光利用効率を50%以上にすることができる。 Therefore, it can be seen that the larger the value of Φ · N p · L G · K C is, the more preferable property is for the light guide plate. In other words, by increasing the value of Φ · N p · L G · K C , it is possible to reduce the light emitted from the surface facing the light incident surface and increase the light emitted from the light emission surface. it can. That is, by increasing the value of Φ · N p · L G · K C, ( hereinafter also referred to as "light use efficiency".) Ratio of light emitted through the light exit plane to the light incident on the incident surface of the high can do. Specifically, by setting 1.1 or the value of Φ · N p · L G · K C, the light use efficiency can be 50% or more.
ここで、Φ・Np・LG・KCの値は大きくすると、導光板18の光射出面18aから出射する光の照度むらが顕著になるが、Φ・Np・LG・KCの値を8.2以下とすることで、照度むらを一定以下(許容範囲内)に抑えることができる。なお、照度と輝度は略同様に扱うことができる。したがって、本発明においては、輝度と照度とは、同様の傾向があると推測される。
Here, when the value of Φ · N p · L G · K C is increased, the illuminance unevenness of the light emitted from the
以上より、本発明の導光板18のΦ・Np・LG・KCの値は、1.1以上かつ8.2以下であるという関係を満たすことが好ましく、2.0以上かつ8.0以下であることがより好ましい。また、Φ・Np・LG・KCの値は、3.0以上であればさらに好ましく、4.7以上であれば最も好ましい。
また、補正係数KCは、0.005以上0.1以下(0.005≦KC≦0.1)であることが好ましい。
Thus, the value of Φ · N p · L G · K C of the
The correction coefficient K C is preferably 0.005 or more and 0.1 or less (0.005 ≦ K C ≦ 0.1).
以下、具体例とともに、導光板18についてより詳細に説明する。
まず、散乱断面積Φ、粒子密度Np、導光板の光軸方向の半分の長さLG、補正係数KCを種々の値とし、Φ・Np・LG・KCの値が異なる各導光板について、計算機シミュレーションにより光利用効率を求め、さらに照度むらの評価を行った。ここで、照度むら[%]は、導光板の光射出面から射出される光の最大照度をIMaxとし、最小照度をIMinとし、平均照度をIAveとしたときの[(IMax−IMin)/IAve]×100とした。
測定した結果を表1に示す。また、表1における判定は、光利用効率が50%以上かつ照度むらが150%以下の場合を○、光利用効率が50%より小さいまたは照度むらが150%より大きいの場合を×として示す。
Hereinafter, the
First, the scattering cross section Φ, particle density N p , half length L G of the light guide plate in the optical axis direction, and correction coefficient K C are set to various values, and the values of Φ · N p · L G · K C are different. About each light-guide plate, the light use efficiency was calculated | required by computer simulation, and also illumination intensity nonuniformity was evaluated. Here, the illuminance unevenness [%] is the maximum illuminance of light emitted through the light exit plane of the light guide plate and I Max, a minimum illuminance and I Min, Average illuminance when the I Ave [(I Max - I Min ) / I Ave ] × 100.
The measured results are shown in Table 1. The determination in Table 1 is indicated by ◯ when the light use efficiency is 50% or more and the illuminance unevenness is 150% or less, and when the light use efficiency is less than 50% or the illuminance unevenness is more than 150%.
また、図6に、Φ・Np・LG・KCの値と光利用効率(光入射面に入射する光に対して光射出面18aから射出される光の割合)との関係を測定した結果を示す。
表1及び図6に示すように、Φ・Np・LG・KCを1.1以上とすることで、光利用効率を大きくすること、具体的には光利用効率を50%以上とすることができ、8.2以下とすることで、照度ムラを150%以下にすることができることがわかる。
また、Kcを0.005以上とすることで、光利用効率を高くすることができ、0.1以下とすることで、導光板からの射出される光の照度むらを小さくすることができることがわかる。
Further, in FIG. 6, measuring the relationship between Φ · N p · L G · K C values and light use efficiency (ratio of light emitted through the
As shown in Table 1 and FIG. 6, by making Φ · N p · L G · K C be 1.1 or more, the light use efficiency is increased, specifically, the light use efficiency is 50% or more. It can be seen that by setting it to 8.2 or less, the illuminance unevenness can be reduced to 150% or less.
In addition, when Kc is set to 0.005 or more, the light use efficiency can be increased, and when it is set to 0.1 or less, the illuminance unevenness of light emitted from the light guide plate can be reduced. Recognize.
次に、導光板に混錬又は分散させる微粒子の粒子密度Npが種々の値の導光板を作成し、それぞれの導光板の光射出面の各位置から射出される光の照度分布を測定した。
測定した照度分布の導光板の側壁から射出される光の最大照度をIMaxとし、最小照度をIMinとし、平均照度をIAveとしたときの照度むら[(IMax−IMin)/IAve]×100[%]を算出した。
図7に、算出した照度むらと粒子密度との関係を示す。図7では、縦軸を照度むら[%]とし、横軸を粒子密度[個/m3]とした。また、図7には、横軸を同様に粒子密度とし、縦軸を光利用効率[%]とした、光利用効率と粒子密度との関係も併せて示す。
Then, the particle density N p of the particles which kneaded or dispersed in the light guide plate creates various values of the light guide plate was measured illuminance distribution of light emitted from the respective positions of the light emitting surface of each light guide plate .
Irradiance unevenness [(I Max −I Min ) / I when the maximum illuminance of light emitted from the side wall of the light guide plate having the measured illuminance distribution is I Max , the minimum illuminance is I Min , and the average illuminance is I Ave Ave ] × 100 [%] was calculated.
FIG. 7 shows the relationship between the calculated illuminance unevenness and the particle density. In FIG. 7, the vertical axis represents illuminance unevenness [%], and the horizontal axis represents particle density [pieces / m 3 ]. FIG. 7 also shows the relationship between the light utilization efficiency and the particle density, where the horizontal axis is similarly the particle density and the vertical axis is the light utilization efficiency [%].
図7に示すように、粒子密度を高くする、つまりΦ・Np・LG・KCを大きくすると、光利用効率は高くなるが、照度むらも大きくなる。また、粒子密度を低くする、つまり、Φ・Np・LG・KCを小さくすると、光利用効率は低くなるが、照度むらを小さくなることがわかる。
ここで、Φ・Np・LG・KCを1.1以上8.2以下とすることで、光利用効率を50%以上とし、かつ、照度むらを150%以下とすることができる。照度むらを150%以下とすることで、照度むらを目立たなくすることができる。
つまり、Φ・Np・LG・KCを1.1以上8.2以下とすることで、光利用効率を一定以上とし、かつ照度むらも低減することができることがわかる。
As shown in FIG. 7, when the particle density is increased, that is, Φ · N p · L G · K C is increased, the light use efficiency is increased, but the illuminance unevenness is also increased. It can also be seen that when the particle density is lowered, that is, when Φ · N p · L G · K C is reduced, the light utilization efficiency is reduced, but the illuminance unevenness is reduced.
Here, by the Φ · N p · L G · K C less than 1.1 and not greater than 8.2, the light use efficiency of 50% or more, and the illuminance unevenness of 150% or less. By setting the illuminance unevenness to 150% or less, the illuminance unevenness can be made inconspicuous.
That, Φ · N p · L G · K C to be to less than 1.1 and not greater than 8.2 yields light use efficiency above a certain level, and illuminance unevenness also seen that it is possible to reduce.
次に、光学部材ユニット22について説明する。
光学部材ユニット22は、導光板18の光射出面18aから射出された照明光をより輝度むらのない光にして、照明装置本体14の光射出面14aからより輝度むらのない照明光を射出するためのもので、図2に示すように、導光板18の光射出面18aから射出する照明光を拡散して輝度むらを低減する3枚の拡散フィルム(拡散シート)22a、22b及び22cを有する。
Next, the
The
3枚の拡散フィルム22a、22b及び22cは、導光板18の光射出面18a上に、光射出面18a側から、拡散フィルム22a、拡散フィルム22b、拡散フィルム22cの順で積層されている。
The three
ここで、拡散フィルム22a、22b及び22cは、同じシート状部材であるため、代表して拡散フィルム22aについて説明する。
拡散フィルム22aは、フィルム状部材に光拡散性を付与して形成される。フィルム状部材は、例えば、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PP(ポリプロピレン)、PC(ポリカーボネート)、PMMA(ポリメチルメタクリレート)、ベンジルメタクリレート、MS樹脂、あるいはCOP(シクロオレフィンポリマー)のような光学的に透明な樹脂を材料に形成することができる。
Here, since the
The
拡散フィルム22aの製造方法は特に限定されないが、例えば、フィルム状部材の表面に微細凹凸加工や研磨による表面粗化を施して拡散性を付与したり、表面に光を散乱させるシリカ、酸化チタン、酸化亜鉛等の顔料や、樹脂、ガラス、ジルコニア等のビーズ類をバインダとともに塗工したり、上記顔料やビーズ類を上記透明な樹脂中に混練したりすることで形成することができる。他には、反射率が高く光の吸収が低い材料で、例えば、Ag、Alのような金属を用いて形成することもできる。
本発明において、拡散フィルム22aとしては、マットタイプやコーティングタイプの拡散フィルムを用いることができる。
Although the manufacturing method of the
In the present invention, as the
なお、本実施形態では、光学部材ユニットを3枚の拡散フィルム22a、22b及び22cとで構成したが、これに限定されず、例えば、光学部材として、上述の拡散フィルム、加えてまたは代えて、透明なシートの表面上に複数の細長いプリズムを互いに平行に配列させることにより形成され、導光板18の光射出面から出射する光の集光性を高めて輝度を改善することができるプリズムシートや、拡散反射体からなる多数の透過率調整体を輝度むらに応じて配置した透過率調整部材も用いることもできる。
In the present embodiment, the optical member unit is composed of three
また、光学部材の構成、各部材の枚数は特に限定されず、導光板18の光射出面18aから射出された照明光の輝度むらをより低減することができるものであれば、種々の光学部材を用いることができ、例えば、2枚の拡散フィルムの間にプリズムシートを配置した構成、拡散フィルム、プリズムシート、透過率調整部材を1枚ずつ積層させた構成等も用いることができる。また、その配置順序も特に限定されない。
また、プリズムシートは、プリズムシートの各プリズムの頂点が、導光板18の光射出面18aと対向するように配置しても、その逆に配置してもよい。また、別の態様として、第1のプリズムシートの上に、同一構造の第2のプリズムシートを、第2のプリズムシートのプリズムが第1のプリズムシートのプリズムと交差するように配置した構成としてもよい。さらに、別のプリズムシートとして、多数の三角錐形状(ピラミッド形状)のプリズムを透明シート面に多数配列した構成のものも用いることができる。
The configuration of the optical member and the number of each member are not particularly limited, and various optical members can be used as long as the luminance unevenness of the illumination light emitted from the
In addition, the prism sheet may be disposed such that the apex of each prism of the prism sheet faces the
次に、照明装置本体の反射板24について説明する。
反射板24は、導光板18の背面、つまり、導光板18の背面18bに対応した形状で、背面18bを覆うように形成される。つまり、反射板24は、導光板18の背面18b側に導光板18の背面18bに沿った形状で配置されている。
反射板24は、光を反射する部材で形成されており、導光板18の背面18bから漏洩する光を反射して、再び導光板18に入射させる。
このように、反射板24を導光板18の背面18bに対向して配置し、導光板18の背面18bから漏洩した光を反射し、導光板18に入射させることで、光の利用効率を向上させることができる。
Next, the reflecting
The
The
As described above, the
反射板24は、導光板18の背面18bから漏洩する光を反射することができれば、どのような材料で形成されてもよく、例えば、PETやPP(ポリプロピレン)等にフィラーを混練後延伸することによりボイドを形成して反射率を高めた樹脂シート、透明もしくは白色の樹脂シート表面にアルミ蒸着などで鏡面を形成したシート、アルミ等の金属箔もしくは金属箔を担持した樹脂シート、あるいは表面に十分な反射性を有する金属薄板により形成することができる。
The
上部誘導反射板34は、導光板18と拡散フィルム22aとの間、つまり、導光板18の光射出面18a側に、光源12及び導光板18の光射出面18aの端部(第1光入射面18d側の端部及び第2光入射面18e側の端部)を覆うようにそれぞれ配置されている。言い換えれば、上部誘導反射板34は、光軸方向に平行な方向において、導光板18の光射出面18aの一部から光源12のアレイ基板42の一部までを覆うように配置されている。つまり、2つの上部誘導反射板34が、導光板18の両端部にそれぞれ配置されている。
下部誘導反射板36は、導光板18の光射出面18a側とは反対側、つまり、背面18b側に、光源12の一部を覆うように配置されている。また、下部誘導反射板36の導光板中心側の端部は、反射板24と連結されている。
ここで、上部誘導反射板34及び下部誘導反射板36としては、上述した反射板24に用いる各種材料を用いることができる。
The upper
The lower
Here, as the
このように、上部誘導反射板34を配置することで、光源12から射出された光が導光板18に入射することなく、光射出面18側に漏れ出すことを防止できる。
これにより、光源12のLEDチップ40から射出された光を効率よく、導光板18の第1光入射面18d及び第2光入射面18eに入射させることができ、光利用効率を向上させることができる。
また、下部誘導反射板36も同様に、光源12から射出された光が導光板18に入射することなく、導光板18の背面18b側に漏れ出すことを防止できる。
これにより、光源12のLEDチップ40から射出された光を効率よく、導光板18の第1光入射面18d及び第2光入射面18eに入射させることができ、光利用効率を向上させることができる。
Thus, by arranging the upper
Thereby, the light emitted from the
Similarly, the lower
Thereby, the light emitted from the
ここで、上部誘導反射板34は、下部誘導反射板36は、光源12から射出された光を第1光入射面18dまたは第2光入射面18e側に反射させ、光源12から射出された光を第1光入射面18dまたは第2光入射面18eに入射させることができ、導光板18に入射した光を導光板18中心側に導くことができれば、その形状及び幅は特に限定されない。
Here, the
次に、筐体16について説明する。
筐体16は、光源12と照明装置本体14を収納して支持するもので、基本的に、下部筐体16aと上部筐体16bと折返部材16cとを有する。
下部筐体16aは、上面が開放され、底面部と、底面部の4辺に設けられ底面部に垂直な側面部とで構成された形状である。つまり、1面が開放された略直方体の箱型形状である。
この下部筐体16aは、図2に示すように、上方から収納された照明装置本体14を底面部及び側面部で支持すると共に、照明装置本体14の光射出面14a以外の面、つまり、照明装置本体14の光射出面14aとは反対側の面つまり背面18b及び側面を覆っている。
Next, the
The
The
As shown in FIG. 2, the
上部筐体16bは、上面に開口部28となる照明装置本体14の矩形状の光射出面14aより小さい矩形状の開口が形成され、下面が開放された直方体の箱型形状である。
上部筐体16bは、図2に示すように、面状照明装置本体14及び下部筐体16aの上方(光射出面側)から、照明装置本体14およびこれが収納された下部筐体16aをその4方の側面も覆うように被せられて配置されている。
The
As shown in FIG. 2, the
また、折返部材16cは、所定方向に垂直な断面の形状が常に同一の凹(U字)型となる形状である。つまり、延在方向に垂直な断面の形状がU字形状となる棒状部材である。
折返部材16cは、図2に示すように、下部筐体22の側面と上部筐体24の側面との間に嵌挿され、U字形状の一方の平行部の外側面が下部筐体22の側面部22bと連結され、他方の平行部の外側面が上部筐体24の側面と連結されている。
ここで、下部筐体16aと折返部材16cとの接合方法、上部筐体16bと折返部材16cとの接合方法としては、ボルトおよびナット等を用いる方法、接着剤を用いる方法等種々の公知の方法を用いることができる。
The folding
As shown in FIG. 2, the folding
Here, as a method for joining the
このように折返部材16cを配置することで、筐体16の剛性を高くすることができ、導光板が反ることを防止できる。これにより、例えば、輝度むらがないまたは少なく光を効率よく射出させることができる反面、反りが生じ易い導光板を用いる場合であっても、反りをより確実に矯正でき、または、導光板に反りが生じることをより確実に防止でき、輝度むら等のない、または低減された光を光射出面から射出させることができる。
なお、筐体の上部筐体、下部筐体及び折返部材には、金属、樹脂等の種々の材料を用いることができる。なお、材料としては、軽量で高強度の材料を用いることが好ましい。
また、本実施形態では、折返部材を別部材としたが、上部筐体または下部筐体と一体にして形成してもよい。また、折返部材を設けない構成としてもよい。
By arranging the folding
In addition, various materials, such as a metal and resin, can be used for the upper housing | casing of a housing | casing, a lower housing | casing, and a folding member. In addition, as a material, it is preferable to use a lightweight and high-strength material.
In the present embodiment, the folding member is a separate member, but it may be formed integrally with the upper housing or the lower housing. Moreover, it is good also as a structure which does not provide a folding | turning member.
本実施形態の面状照明装置10は、さらに、下部筐体16aと反射板24との間に導光板支持部30が配置されている。導光板支持部30は、ポリカーボネート等の樹脂により形成されており、下部筐体16aと反射板24に当接している。
導光板支持部30を設けることで、導光板18が筐体16内でずれることを防止でき、かつ、導光板18の背面18bに反射板24を密着させることができる。
また、下部筐体16aの裏側には、光源12の電源(図示せず)を収納する電源収納部32(図1参照)が取り付けられている。
面状照明装置10は基本的に以上のような構成である。
In the
By providing the light guide
A power storage unit 32 (see FIG. 1) that stores a power source (not shown) of the
The
面状照明装置10は、LEDチップ40の発光面40aから青色光を射出する。このLEDチップ40の発光面40aから射出された青色光は、蛍光部材17を透過して白色光に白色光とされた後、導光板18の第1光入射面18dまたは第2光入射面18eに入射する。
第1光入射面18dまたは第2光入射面18eから入射した光は、上述したように散乱体に散乱されつつ、導光板の内部を通過し、直接または背面18bで反射した後、光射出面18aから射出される。また、背面1bから漏洩した一部の光は、反射板24によって反射され再び導光板18の内部に入射し、光射出面18aから射出される。
このようにして、光射出面18aから射出された光は、拡散フィルム22a等の光学部材22を透過(通過)し、光射出面14aから射出される。
The
The light incident from the first
In this way, the light emitted from the
このように面状照明装置10の導光板18を、第1光入射面18dまたは第2光入射面18eから離れるに従って、光射出面18aに垂直な方向の厚みが厚くなる形状とすることで、光入射面から入射する光を光入射面からより遠い位置まで届けることができ、光射出面を大きくすることができる。また、光入射面から入射した光を遠い位置まで好適に届けることができるため、導光板を薄型でかつ光射出面も大きい形状とすることができる。これにより、面状照明装置を薄型化、大型化、軽量化することができる。
In this way, the
さらに、背面の形状を、二等分線αに垂直な方向の断面が端部から中央部(二等分線)に向かうに従って、傾斜角が小さくなる曲線となる形状とすることで、光利用効率を高くすることができ、さらに、光射出面の端部、つまり光射出面の第1光入射面の近傍または第2光入射面の近傍で光が過剰に射出されることを防止でき、輝度むらの発生を防止することができる。 Furthermore, the back surface has a shape in which the cross-section in the direction perpendicular to the bisector α becomes a curve whose inclination angle becomes smaller as it goes from the end to the center (bisector). The efficiency can be increased, and further, light can be prevented from being excessively emitted at the end of the light exit surface, that is, near the first light incident surface or near the second light incident surface of the light exit surface, The occurrence of uneven brightness can be prevented.
また、本実施形態のように、背面の形状を、二等分線αに垂直な方向の断面が端部から中央部(二等分線)に向かうに従って、傾斜角が小さくなる曲線となる形状とし、さらに導光板を対称形状とすることで、光射出面から射出される光の輝度分布を釣鐘型、つまり、中央部に向かうに従って徐々に輝度が高くなる輝度分布とし、光射出面の中央部の輝度を最も高くすることができる。
光射出面から射出される光の輝度分布を釣鐘型とすることで、目視において、中央部と周辺部の輝度差を少なく感じ、光射出面から均一な光が射出されているように見える。これにより、面状照明装置から液晶テレビ等に好適に用いることができる輝度分布の光を射出させることができる。
ここで、本発明において、輝度分布が釣鐘型とは、光射出面の入光部近傍(入光部極近傍の輝度が急上昇急降下している部分は除く)から射出される光の平均輝度(平均照度)を1.0としたとき、光射出面の中央部で射出される光の平均輝度(平均照度)が1.05以上1.50以下となる輝度分布(照度分布)のことをいう。
Further, as in the present embodiment, the shape of the back surface is a curve that becomes a curve with a smaller inclination angle as the cross section in the direction perpendicular to the bisector α goes from the end to the center (bisector). In addition, by making the light guide plate symmetrical, the luminance distribution of light emitted from the light exit surface is a bell-shaped, that is, a brightness distribution that gradually increases in brightness toward the center, and the center of the light exit surface The luminance of the part can be maximized.
By making the luminance distribution of the light emitted from the light emitting surface into a bell shape, the difference in luminance between the central portion and the peripheral portion is visually felt, and it appears that uniform light is emitted from the light emitting surface. Thereby, light having a luminance distribution that can be suitably used for a liquid crystal television or the like can be emitted from the planar lighting device.
Here, in the present invention, the luminance distribution is a bell-shaped distribution. The average luminance of light emitted from the vicinity of the light incident portion of the light exit surface (excluding the portion where the luminance near the light incident portion pole rapidly rises and falls) When the average illuminance) is 1.0, it means a luminance distribution (illuminance distribution) in which the average luminance (average illuminance) of light emitted at the center of the light exit surface is 1.05 to 1.50. .
ここで、導光板の背面は、二等分線αに垂直な面における断面が高次多項式、具体的には下記式(5)を満たす曲線の一部で表わされる形状であることが好ましい。なお、式(5)において、a0、aiは、任意の実数であり、nは、任意の自然数(正の整数)である。 Here, it is preferable that the back surface of the light guide plate has a shape in which a cross section in a plane perpendicular to the bisector α is represented by a high-order polynomial, specifically, a part of a curve satisfying the following formula (5). In Expression (5), a 0 and a i are arbitrary real numbers, and n is an arbitrary natural number (positive integer).
より具体的には、導光板の背面は、二等分線αに垂直な面における断面が下記式(6)を満たす曲線の一部で表わされる形状、つまり、楕円もしくは高次楕円の一部で表わされる形状であることが好ましい。なお、式(6)において、an、bnは、任意の実数であり、nは、任意の自然数である。 More specifically, the back surface of the light guide plate is a shape represented by a part of a curve whose cross section perpendicular to the bisector α satisfies the following formula (6), that is, a part of an ellipse or a higher-order ellipse. It is preferable that it is the shape represented by these. In Expression (6), a n and b n are arbitrary real numbers, and n is an arbitrary natural number.
また、導光板の背面は、二等分線αに垂直な面における断面が下記式(7)を満たす曲線の一部で表わされる形状、つまり、双曲線もしくは高次の双曲線の一部で表わされる形状であることも好ましい。なお、式(7)において、an、bnは、任意の実数であり、nは、任意の自然数である。 Further, the back surface of the light guide plate is represented by a shape in which a cross section in a plane perpendicular to the bisector α is represented by a part of a curve satisfying the following formula (7), that is, a hyperbola or a part of a higher-order hyperbola. It is also preferable that it has a shape. In Expression (7), a n and b n are arbitrary real numbers, and n is an arbitrary natural number.
また、導光板の背面は、二等分線αに垂直な面における断面が下記式(8)を満たす曲線の一部で表わされる形状、つまり、2次関数、または、2n次関数の一部で表わされる形状であることも好ましい。なお、式(8)において、anは、任意の実数であり、nは、任意の自然数である。 In addition, the back surface of the light guide plate has a shape in which a cross section in a plane perpendicular to the bisector α is represented by a part of a curve satisfying the following formula (8), that is, a quadratic function or a 2 nth order function. It is also preferable that the shape is expressed in parts. In Expression (8), a n is any real number, n is an arbitrary natural number.
また、導光板の背面は、二等分線αに垂直な面における断面が下記式(9)を満たす曲線の一部で表わされる形状、つまり、2つ以上の高次の楕円関数を組み合わせた曲線の一部で表わされる形状であることも好ましい。なお、式(9)において、an、bnは、任意の実数であり、nは、任意の自然数(n≦2)であり、Cは、任意の定数であり、Siは、−1≦Si≦1を満たす実数である。 In addition, the back surface of the light guide plate has a shape in which a cross section in a plane perpendicular to the bisector α is represented by a part of a curve satisfying the following formula (9), that is, a combination of two or more higher-order elliptic functions. A shape represented by a part of a curve is also preferable. In Equation (9), a n and b n are arbitrary real numbers, n is an arbitrary natural number (n ≦ 2), C is an arbitrary constant, and S i is −1. ≦ S i ≦ 1 is a real number.
また、導光板の背面は、二等分線αに垂直な面における断面が下記式(10)を満たす曲線の一部で表わされる形状、つまり、2つ以上の高次の双曲線関数を組み合わせた曲線の一部で表わされる形状であることも好ましい。なお、式(10)において、an、bnは、任意の実数であり、nは、任意の自然数(n≦2)であり、Cは、任意の定数であり、Sjは、−1≦Si≦1を満たす実数である。 Further, the back surface of the light guide plate has a shape in which a cross section in a plane perpendicular to the bisector α is represented by a part of a curve satisfying the following formula (10), that is, a combination of two or more higher-order hyperbolic functions. A shape represented by a part of a curve is also preferable. In Expression (10), a n and b n are arbitrary real numbers, n is an arbitrary natural number (n ≦ 2), C is an arbitrary constant, and S j is −1. ≦ S i ≦ 1 is a real number.
また、導光板の背面は、二等分線αに垂直な面における断面が、下記式(11)を満たす曲線の一部で表わされる形状、つまり、2つ以上の2i次関数を組み合わせた、つまり、2つ以上の偶関数を組み合わせた曲線の一部で表わされる形状とすることも好ましい。なお、式(11)において、anは、任意の実数であり、nは、任意の自然数(n≦2)であり、Sjは、−1≦Si≦1を満たす実数である。 In addition, the back surface of the light guide plate has a shape in which a cross section in a plane perpendicular to the bisector α is represented by a part of a curve satisfying the following formula (11), that is, two or more 2 i- order functions are combined. That is, it is also preferable to have a shape represented by a part of a curve obtained by combining two or more even functions. In the equation (11), a n is any real number, n is an arbitrary natural number (n ≦ 2), S j is a real number satisfying -1 ≦ S i ≦ 1.
また、導光板の背面は、二等分線αに垂直な面における断面が下記式(12)を満たす曲線の一部で表わされる形状、つまり、楕円、高次の楕円、双曲線、高次の双曲線、2i次関数を選択的に組み合わせた曲線の一部で表わされる形状とすることも好ましい。なお、式(12)において、ai、aj、ak、bi、bj、bkを任意の実数とし、i、j、kを任意の自然数とし、Si、Sj、Skを、−1≦Si≦1、−1≦Sj≦1、−1≦Sk≦1を満たす実数とし、n1、n2、n3を、任意の自然数(正の整数)とする Further, the back surface of the light guide plate has a shape in which a cross section in a plane perpendicular to the bisector α satisfies the following formula (12), that is, an ellipse, a higher-order ellipse, a hyperbola, a higher-order It is also preferable to have a shape represented by a part of a curve obtained by selectively combining a hyperbola and a 2 i degree function. In Equation (12), a i , a j , a k , b i , b j , b k are arbitrary real numbers, i, j, k are arbitrary natural numbers, and S i , S j , S k Is a real number that satisfies −1 ≦ S i ≦ 1, −1 ≦ S j ≦ 1, −1 ≦ S k ≦ 1, and n 1 , n 2 , and n 3 are arbitrary natural numbers (positive integers).
このように導光板の二等分線αに垂直な面における背面の断面を、式(6)〜式(12)のいずれかを満たす曲線の一部で表わされる形状とすることで、光の利用効率を高くすることができ、また、射出される光の輝度分布を容易に釣鐘型にすることができる。
特に、導光板の背面を、二等分線αに垂直な面における断面が下記式(9)を満たす曲線の一部で表わされる形状、つまり、少なくとも1つ以上の楕円関数を組み合わせた曲線の一部で表わされる形状とした場合は、上記効果に加え、さらに入光部近傍での輝度の上昇を抑制することができる。このように、入光部近傍での輝度の上昇を抑制できることで、光源から射出される光をより効率よく利用することができる。
また、左右対称の1つの関数、または複数の左右対称の関数を組み合わせた形状とすることで、導光板の背面の設計を容易にすることができる。
Thus, by making the cross section of the back surface in the plane perpendicular to the bisector α of the light guide plate into a shape represented by a part of the curve satisfying any one of the expressions (6) to (12), The utilization efficiency can be increased, and the luminance distribution of the emitted light can be easily made into a bell shape.
In particular, the shape of the back surface of the light guide plate that is represented by a part of a curve in which a cross section in a plane perpendicular to the bisector α satisfies the following formula (9), that is, a curve that combines at least one elliptic function In the case of the shape represented by a part, in addition to the above effects, an increase in luminance near the light incident portion can be suppressed. As described above, since the increase in luminance in the vicinity of the light incident portion can be suppressed, the light emitted from the light source can be used more efficiently.
Moreover, the design of the back surface of the light guide plate can be facilitated by adopting a shape that combines one symmetrical function or a plurality of symmetrical functions.
また、導光板の二等分線αに垂直な面における背面の断面の曲線を表わす関数は、その導関数が不連続点のない関数とすることが好ましい。つまり、導光板の背面の曲線は、不連続点のない滑らかな曲線形状とすることが好ましい。
このように、導光板の背面を導関数が不連続点のない関数で表わされる曲線形状とすることで、背面から反射した光が所定位置に集中すること、または所定位置のみ光が到達しないことを防止でき、光射出面から射出される光に輝線、暗線等が生じ、輝度むらが発生することを防止できる。
Moreover, it is preferable that the function representing the curve of the cross section of the back surface in the plane perpendicular to the bisector α of the light guide plate is a function whose derivative has no discontinuity. That is, it is preferable that the curve on the back surface of the light guide plate has a smooth curve shape without discontinuities.
In this way, by making the back surface of the light guide plate a curved shape whose derivative is represented by a function without discontinuities, the light reflected from the back surface is concentrated at a predetermined position, or the light does not reach only at a predetermined position. It is possible to prevent the occurrence of luminance unevenness due to bright lines, dark lines, etc. in the light emitted from the light exit surface.
さらに、背面は、光入射面(第1光入射面または第2光入射面)と不連続点なく接続した形状とすることが好ましい。つまり、光入射面との接続部における背面の傾斜角が、光入射面の角度と同一角度である形状とすることが好ましい。
これにより、接続部で、入射した光が乱反射することを防止できる。また、背面の光入射面側の傾斜角を大きくすることで、光入射面近傍の輝度の上昇を抑制することができ、導光板中央部の光をより高くすることができ、かつ光利用効率、つまり、光源から射出された光に対する光射出面から射出された光の割合を高くすることができる。
Furthermore, it is preferable that the back surface has a shape connected to the light incident surface (the first light incident surface or the second light incident surface) without any discontinuity. That is, it is preferable that the inclination angle of the back surface at the connection portion with the light incident surface is the same angle as the angle of the light incident surface.
Thereby, it is possible to prevent the incident light from being irregularly reflected at the connection portion. In addition, by increasing the tilt angle on the light incident surface side of the back surface, it is possible to suppress an increase in brightness near the light incident surface, to increase the light at the center of the light guide plate, and to use light efficiently. That is, the ratio of the light emitted from the light exit surface to the light emitted from the light source can be increased.
以下、具体的実施例とともに面状照明装置についてより詳細に説明する。
図8は、導光板の一例を示す断面図である。
本実施例では、図8に示すように、導光板を、光軸方向の長さ、つまり第1光入射面18dから第2光入射面18eまでの長さLaを480mmとし、第1光入射面、第2光入射面の光射出面に垂直な方向の長さ、つまり、厚さの最も薄い部分の厚みd1を2mmとし、二等分線αでの、光射出面から背面までの長さ、つまり、厚さの最も厚い部分の厚みDを4mmとした形状とした。さらに、導光板の背面は、楕円の一部で表わされる形状とした。
より具体的には、導光板の背面が、二等分線αに垂直な断面において、導光板の二等分線αを通り光射出面に垂直な線上でかつ光射出面18aよりも背面18b側に1.8mm移動した点を原点とし、光射出面と平行な方向をX軸とし、垂直な方向をY軸とし、(x2/2412)+(y2/2.22)=1で表わされる楕円のy座標が負(0<y)で、かつ、x座標が−240〜240(−240≦x≦240)の曲線となる形状とした。
また、光学部材としては、図2に示すように3枚の拡散シートを用いた。
このような構成の面状照明装置の光射出面から射出される光の輝度分布を測定した。
Hereinafter, the surface illumination device will be described in more detail with specific examples.
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating an example of the light guide plate.
In this embodiment, as shown in FIG. 8, the light guide plate, the optical axial length, i.e. the length L a from the first
More specifically, the back surface of the light guide plate is on a line passing through the bisector α of the light guide plate and perpendicular to the light exit surface in a cross section perpendicular to the bisector α, and the
As the optical member, three diffusion sheets were used as shown in FIG.
The luminance distribution of light emitted from the light exit surface of the planar illumination device having such a configuration was measured.
また、比較のために、二等分線に垂直な断面における背面の形状を光入射面から中央に向かって一定角度で傾斜した形状、つまり、背面の二等分線に垂直な断面が、光射出面に対して所定角度傾斜した2本の直線で形成された形状の導光板を用いた面状照明装置の光射出面から射出された光の輝度分布も測定した。
ここで、比較例とした導光板は、第1光入射面、第2光入射面の光射出面に垂直な方向の長さd1を2mmとし、二等分線αでの光射出面から背面までの長さ、Dを4mmとし、さらに背面の中央部つまり2つの直線の接続部は、R=15000[mm]の曲面形状とし背面の2つの直線を滑らかに接続させた。
For comparison, the shape of the back surface in the cross section perpendicular to the bisector is inclined at a certain angle from the light incident surface toward the center, that is, the cross section perpendicular to the bisector on the back surface is light. The luminance distribution of the light emitted from the light exit surface of the planar lighting device using the light guide plate formed by two straight lines inclined at a predetermined angle with respect to the exit surface was also measured.
Here, the light guide plate as a comparative example has a length d1 of the first light incident surface and the second light incident surface in the direction perpendicular to the light exit surface of 2 mm, and the light exit surface at the bisector α from the rear surface. In addition, the length D, 4 mm, and the central portion of the back surface, that is, the connecting portion of the two straight lines, had a curved surface shape of R = 15000 [mm], and the two straight lines on the back surface were smoothly connected.
測定した結果を図9に示す。ここで、図9のグラフでは、縦軸を規格化輝度[a.u.]とし、横軸を導光板の一方の光入射面からの距離(導光長)[mm]とした。ここで、規格化輝度とは、任意の基準値に対する相対的な輝度である。 The measurement results are shown in FIG. Here, in the graph of FIG. 9, the vertical axis represents the normalized luminance [a. u. The horizontal axis is the distance (light guide length) [mm] from one light incident surface of the light guide plate. Here, the normalized luminance is relative luminance with respect to an arbitrary reference value.
図9に示すように、導光板の背面を楕円の一部として、背面の全面を曲面形状とすることで、光射出面から射出される光の輝度分布を釣鐘型とすることができることがわかる。
また、背面の全面を曲面形状とすることで、全体の輝度及び光射出面の中央部の輝度も高くでき、光利用効率を高くできることがわかる。
As shown in FIG. 9, it is understood that the luminance distribution of light emitted from the light exit surface can be a bell shape by making the back surface of the light guide plate part of an ellipse and the entire back surface curved. .
Moreover, it turns out that the whole brightness | luminance and the brightness | luminance of the center part of a light-projection surface can be made high, and light utilization efficiency can be made high by making the whole surface of a back surface into a curved surface shape.
次に、背面の形状を式(6)を満たす曲線、つまり、楕円の一部で表わすことができる導光板を用いた面状照明装置(実施例1)、及び背面の形状を式(9)を満たす曲線、つまり、複数の高次の楕円関数を組み合わせた曲線の位置部で表わすことができる導光板を用いた面状照明装置(実施例2、実施例3)の光射出面から射出された光の照度分布及び平均輝度を測定した。
なお、実施例1〜3では、いずれも導光板を、光軸方向の長さ、つまり第1光入射面18dから第2光入射面18eまでの長さLaを480mmとし、第1光入射面、第2光入射面の光射出面に垂直な方向の長さ、つまり、厚さの最も薄い部分の厚みd1を2mmとし、二等分線αでの、光射出面から背面までの長さ、つまり、厚さの最も厚い部分の厚みDを4mmとした形状とした。また、導光板は、内部に粒子径7μmの散乱粒子を0.05%混練分散させて形成した。
Next, the surface illumination device (Example 1) using the light guide plate that can represent the shape of the back surface with a curve satisfying the equation (6), that is, a part of an ellipse, and the shape of the back surface with the equation (9) It is emitted from the light exit surface of the planar illumination device (Example 2, Example 3) using the light guide plate that can be represented by a curve satisfying the above, that is, a position part of a curve obtained by combining a plurality of higher-order elliptic functions. The illuminance distribution and average brightness of the light were measured.
In Example 1-3, the both light guide plate, the optical axis direction length, i.e. the length L a from the first
さらに、実施例1では、導光板の背面を、導光板の背面の形状が二等分線αに垂直な断面において、導光板の二等分線αを通り光射出面に垂直な線上でかつ光射出面18aよりも背面18b側に2mm移動した点を原点とし、光射出面と平行な方向をX軸とし、垂直な方向をY軸とし、(x2/2402)+(y2/22)=1で表わされる楕円のy座標が負(0<y)で、かつ、x座標が−240〜240(−240≦x≦240)の曲線となる形状とした。
Furthermore, in Example 1, the back surface of the light guide plate is on a line passing through the bisector α of the light guide plate and perpendicular to the light exit surface in a cross section in which the shape of the back surface of the light guide plate is perpendicular to the bisector α, and to a point than the
次に、実施例2では、導光板の背面を、導光板の背面の形状が二等分線αに垂直な断面において、導光板の二等分線αを通り光射出面に垂直な線上でかつ光射出面18aよりも背面18b側に2mm移動した点を原点とし、光射出面と平行な方向をX軸とし、垂直な方向をY軸とし、0.8×{x2/2402}+(y2/22)}+0.2×{x4/2404}+(y4/24)}=1で表わされる楕円のy座標が負(0<y)で、かつ、x座標が−240〜240(−240≦x≦240)の曲線となる形状とした。
Next, in Example 2, the back surface of the light guide plate is on a line that passes through the bisector α of the light guide plate and is perpendicular to the light exit surface in a cross section in which the shape of the back surface of the light guide plate is perpendicular to the bisector α. and a point than the
さらに、実施例3では、導光板の背面を、導光板の背面の形状が二等分線αに垂直な断面において、導光板の二等分線αを通り光射出面に垂直な線上でかつ光射出面18aよりも背面18b側に2mm移動した点を原点とし、光射出面と平行な方向をX軸とし、垂直な方向をY軸とし、0.9×{x2/2402}+(y2/22)}+0.1×{x4/2404}+(y4/24)}=1で表わされる楕円のy座標が負(0<y)で、かつ、x座標が−240〜240(−240≦x≦240)の曲線となる形状とした。
Furthermore, in Example 3, the back surface of the light guide plate is on a line passing through the bisector α of the light guide plate and perpendicular to the light exit surface in a cross section in which the shape of the back surface of the light guide plate is perpendicular to the bisector α, and points than the
また、比較のために、二等分線に垂直な断面における背面の形状を光入射面から中央に向かって一定角度で傾斜した形状、つまり、背面の二等分線に垂直な断面が、光射出面に対して所定角度傾斜した2本の直線で形成された形状の導光板を用いた面状照明装置の光射出面から射出された光の照度分布及び平均輝度も測定した。
ここで、比較例1とした導光板は、第1光入射面、第2光入射面の光射出面に垂直な方向の長さd1を2mmとし、二等分線αでの光射出面から背面までの長さ、Dを4mmとし、さらに背面の中央部つまり2つの直線の接続部は、R=25000[mm]の曲面形状とし背面の2つの直線を滑らかに接続させた。また、導光板は、内部に粒子径7μmの散乱粒子を0.05%混練分散させて形成した。
また、比較例2として、導光板として、内部に混練分散させる散乱粒子を、粒子径7μm、0.08%としたことを除いて他の構成は、比較例1と同様の面状照明装置の光射出面から射出された光の照度分布も測定した。
測定した結果を図10及び表2に示す。ここで、図9のグラフでは、縦軸を相対照度[lx]とし、横軸を導光板の中心(導光板の厚みが最も厚い位置)からの位置[mm]とした。
For comparison, the shape of the back surface in the cross section perpendicular to the bisector is inclined at a certain angle from the light incident surface toward the center, that is, the cross section perpendicular to the bisector on the back surface is light. The illuminance distribution and average luminance of the light emitted from the light exit surface of the planar illumination device using the light guide plate formed by two straight lines inclined at a predetermined angle with respect to the exit surface were also measured.
Here, in the light guide plate of Comparative Example 1, the length d1 of the first light incident surface and the second light incident surface in the direction perpendicular to the light emitting surface is 2 mm, and the light emitting surface at the bisector α is from the light emitting surface. The length to the back surface, D was 4 mm, and the center portion of the back surface, that is, the connecting portion of the two straight lines, had a curved surface shape of R = 25000 [mm], and the two straight lines on the back surface were smoothly connected. The light guide plate was formed by kneading and dispersing 0.05% of scattering particles having a particle diameter of 7 μm inside.
Further, as Comparative Example 2, the other configuration is the same as that of Comparative Example 1 except that the scattering particles kneaded and dispersed therein are 7 μm and 0.08% as the light guide plate. The illuminance distribution of light emitted from the light exit surface was also measured.
The measurement results are shown in FIG. Here, in the graph of FIG. 9, the vertical axis is the relative illuminance [lx], and the horizontal axis is the position [mm] from the center of the light guide plate (the position where the thickness of the light guide plate is the thickest).
図10に示すように、実施例1〜3からも、導光板の背面の全面を曲面形状とすることで、光射出面から射出される光の輝度分布を釣鐘型とすることができることがわかる。
さらに、実施例2及び3に示すように、導光板の背面の形状を高次の楕円関数を組み合わせた曲線の一部で表わせる形状、つまり式(9)を満足する形状とすることで、光射出面の光入射部近傍から射出される光の輝度が高くなることを抑制することができていることがわかる。
また、表2に示すように、導光板の背面の全面を曲面形状とした実施例1〜3は、比較例1に比べて光利用効率を5%以上高くできることが分かる。また、平均輝度も高くすることができることがわかる。
以上より本発明の効果は明らかである。
As shown in FIG. 10, it can also be seen from Examples 1 to 3 that the luminance distribution of light emitted from the light exit surface can be a bell shape by making the entire back surface of the light guide plate a curved surface. .
Furthermore, as shown in Examples 2 and 3, by making the shape of the back of the light guide plate a shape that can be represented by a part of a curve combining higher-order elliptic functions, that is, a shape that satisfies Equation (9), It can be seen that the increase in the luminance of the light emitted from the vicinity of the light incident portion of the light exit surface can be suppressed.
In addition, as shown in Table 2, it can be seen that Examples 1 to 3 in which the entire back surface of the light guide plate has a curved shape can increase the light utilization efficiency by 5% or more compared to Comparative Example 1. It can also be seen that the average luminance can be increased.
From the above, the effects of the present invention are clear.
次に、面状照明装置10は、青色光を白色光に変換する蛍光体塗布部48で形成されている蛍光部材17の一部に開口部50を設け、LEDチップ40の発光面40aから射出される青色光の一部を青色光として射出させることで、導光板または面状照明装置の光射出面から色温度の高い光を射出することができる。つまり、導光板の光入射面(第1光入射面または第2光入射面)とLEDの発光面との間に配置する蛍光部材の一部に開口部を設け、LEDから射出された光のうち一部の開口部を透過する光を青色光のまま透過させ、その他の蛍光体塗布部を透過する光を白色光に変換することで、光射出面から色温度の高い光を射出することができる。なお、蛍光部材を透過した青色光と白色光は、その後、導光板を透過することで、混色される。
Next, the
また、蛍光部材17に形成する開口部50の比率を変化させて、蛍光部材17を透過した光の白色光と青色光との割合を簡単に調整することができるため、簡単に色温度を調整させることができる。これにより、簡単な調整で導光板または面状照明装置の光射出面から所望の色温度の光を射出させることができる。また、蛍光部材の蛍光物質の厚みにより色温度を制御するよりも、簡単に色温度を調整することができる。
Further, since the ratio of the white light and the blue light transmitted through the
ここで、蛍光部材17は、蛍光部材17の全体の面積をSaとし、開口部50の面積の和つまり、青色光透過部の面積の和をSapとしたときに、SaとSapとの関係が0.05≦Sap/Sa≦0.40を満たすことが好ましい。
Sap/Saを0.05以上とすることで、色温度を7000K以上にすることができ、0.40以下とすることで、色温度を35000K以下にすることができる。
Here, the
By setting Sap / Sa to be 0.05 or more, the color temperature can be set to 7000K or more, and by setting it to 0.40 or less, the color temperature can be set to 35000K or less.
以下、具体例とともにより詳細に説明する。
本具体的実施例では、蛍光部材17の全体の面積Saに対する青色光透過部の面積の和Sapの割合を種々の値とした面状照明装置10の光射出面14aから射出される光の輝度分布及び色温度を測定した。
図11は、蛍光部材17の全体の面積Saに対する青色光透過部の面積の和Sapの割合つまり、Sap/Saを0.05、0.1,0.15,0.2,0.25,0.3,0.35,0.4とした場合に、面状照明装置の光射出面から射出される光の波長分布(分光スペクトル)を測定した結果を示すグラフである。ここで、図11のグラフでは、縦軸を相対強度とし、横軸を波長[nm]とした。
また、図12は、蛍光部材17の全体の面積Saに対する青色光透過部の面積の和Sapの割合(Sap/Sa)と光射出面から射出される光の色温度との関係を示すグラフである。ここで、図12のグラフでは、縦軸を色温度[K]とし、横軸を蛍光部材17の全体の面積Saに対する青色光透過部の面積の和Sapの割合(Sap/Sa)とした。
Hereinafter, it demonstrates in detail with a specific example.
In this specific embodiment, the luminance of light emitted from the
FIG. 11 shows the ratio of the sum Sap of the area of the blue light transmitting portion to the total area Sa of the
FIG. 12 is a graph showing the relationship between the ratio (Sap / Sa) of the sum Sap of the area of the blue light transmitting portion to the total area Sa of the
図12に示すように、開口部を形成することにより、光射出面から射出される光の色温度を高くすることができることがわかる。
さらに、図12に示すように、Sap/Saを変化させることで、色温度を種々の値とすることができることがわかる。具体的には、本実施形態によれば、蛍光部材全体に対する開口部の割合を0.05≦Sap/Sa≦0.40の間で調整することで、色温度を約7000K以上約34000K以下の任意の色温度とすることができることがわかる。つまり、開口部の大きさを調整するのみで、色温度を調整することができることがわかる。
また、図11に示すように、蛍光部材全体に対する開口部の割合を調整することにより、光射出面から射出される光の色味を調整できることもわかる。
以上より、本発明の効果は明らかである。
As shown in FIG. 12, it can be seen that the color temperature of the light emitted from the light exit surface can be increased by forming the opening.
Furthermore, as shown in FIG. 12, it can be seen that the color temperature can be set to various values by changing Sap / Sa. Specifically, according to this embodiment, the color temperature is adjusted to about 7000 K or more and about 34000 K or less by adjusting the ratio of the opening to the entire fluorescent member between 0.05 ≦ Sap / Sa ≦ 0.40. It can be seen that any color temperature can be achieved. That is, it can be seen that the color temperature can be adjusted only by adjusting the size of the opening.
In addition, as shown in FIG. 11, it can be seen that the color of light emitted from the light exit surface can be adjusted by adjusting the ratio of the opening to the entire fluorescent member.
From the above, the effects of the present invention are clear.
ここで、本実施形態では、蛍光部材17の開口部50を、矩形形状としたが、これに限定されず、種々の形状とすることができる。
図13(A)〜(C)は、それぞれ蛍光部材の他の一例を示す正面図である。
例えば、図13(A)に示すように、蛍光部材60aの開口部62aの形状を円形とし、蛍光部材60aの開口部62aを除く部分を蛍光体塗布部64aとてもよい。なお、開口部の形状は、円形に限定されず、楕円形、多角形、星型等、種々の形状とすることができる。
また、図13(B)に示すように、蛍光部材60bの開口部62bの形状を、発光面の一辺と平行な棒形状とし、この開口部62bを一定間隔で配置し、蛍光部材60bの開口部62bを除く部分を蛍光体塗布部64bとしてもよい。
さらに、図13(C)に示すように、蛍光部材60cの開口部62cの形状を、X字形状とし、蛍光部材60cの開口部62cを除く部分を蛍光体塗布部64cとしてもよい。
Here, in this embodiment, although the
13A to 13C are front views showing other examples of the fluorescent member.
For example, as shown in FIG. 13A, the shape of the
Further, as shown in FIG. 13B, the shape of the
Furthermore, as shown in FIG. 13C, the shape of the
このように開口部の形状は特に限定されないが、開口部は、1つのLEDチップの発光面に対して複数個設けることが好ましい。1つのLEDチップの発光面に対して開口部を複数設けることにより、LEDチップから射出され蛍光部材を透過することで生成される青色光と白色光とを混色しやすくすることができる。これにより、光射出面から、色むらがなくまたは色むらが低減され、かつ、色温度の高い光を射出させることができる。
また、1つの開口部の面積は、0.1mm2以上0.5mm2以下とすることが好ましい。1つの開口部の面積を、0.1mm2以上とすることで、蛍光部材に開口部を確実に形成し、開口部から青色光を射出させることができ、0.5mm2以下とすることで、蛍光部材を透過した光を効率よくかつ確実に混色させることができ、光射出面から色むらがなくまたは色むらが低減され、かつ、色温度の高い光を射出させることができる。
Thus, the shape of the opening is not particularly limited, but it is preferable to provide a plurality of openings with respect to the light emitting surface of one LED chip. By providing a plurality of openings on the light emitting surface of one LED chip, it is possible to easily mix blue light and white light generated by being emitted from the LED chip and transmitted through the fluorescent member. Thereby, there is no color unevenness or color unevenness can be emitted from the light emitting surface, and light having a high color temperature can be emitted.
The area of one opening is preferably 0.1 mm 2 or more and 0.5 mm 2 or less. By setting the area of one opening to 0.1 mm 2 or more, it is possible to reliably form the opening in the fluorescent member, and to emit blue light from the opening, and to 0.5 mm 2 or less. The light transmitted through the fluorescent member can be efficiently and reliably mixed in color, and there is no color unevenness or color unevenness from the light emitting surface, and light with a high color temperature can be emitted.
なお、本実施形態では、蛍光部材の一部に開口部を形成し、この開口部を、青色光を青色のまま透過する青色光透過部としたが、本発明はこれに限定されず、透明シートに選択的に蛍光物質を塗布し、透明シート上に蛍光物質が塗布された蛍光体塗布部と蛍光物質が塗布されていない透明部とを形成し、透明部を、青色光を青色光のまま透過する青色光透過部としてもよい。 In the present embodiment, an opening is formed in a part of the fluorescent member, and this opening is a blue light transmitting portion that transmits blue light in a blue color. However, the present invention is not limited to this and is transparent. A fluorescent material is selectively applied to the sheet, and a fluorescent material coated portion and a transparent portion not coated with the fluorescent material are formed on the transparent sheet. It is good also as a blue light transmission part which permeate | transmits as it is.
また、上記実施形態では、蛍光部材を、光源12のLEDチップ40の発光面40aに接触する位置に配置したが、これに限定されず、LEDの発光面と導光板の光入射面(第1光入射面、第2光入射面)との間であれば、どの位置に配置してもよい。
図14は、本発明の面状照明装置の他の一例を示す拡大断面図である。
ここで、本実施形態の面状照明装置は、上述した二等分線を軸として対称形状であるので、導光板の一方の端部つまり第1光入射面18d側の端部のみを示し、第2光入射面18e側の端部の記載は省略しているが、第2光入射面18e側も同様の構成である。また、後述する面状照明装置の他の例も同様である。
Moreover, in the said embodiment, although the fluorescent member was arrange | positioned in the position which contacts the
FIG. 14 is an enlarged cross-sectional view showing another example of the planar illumination device of the present invention.
Here, since the planar illumination device of the present embodiment is symmetrical with respect to the above-mentioned bisector, only one end portion of the light guide plate, that is, the end portion on the first
図14に示すように、蛍光部材17aを導光板18の第1光入射面18dに接触させて配置してもよい。ここで、蛍光部材17aは、第1光入射面18dとより大きい面積か、同じ面積のシートであることが好ましい。蛍光部材17aと第1光入射面の面積を同一か、蛍光部材17aの面積の方を大きくすることで、LEDチップ40から射出された光が蛍光部材17を透過することなく、導光板18の第1光入射面18dに入射することを防止できる。
なお、このように、蛍光部材17aを導光板18の第1光入射面18dに配置する場合は、透明シートを用いることなく、導光板18の第1光入射面18dに直接蛍光物質を塗布して、蛍光体塗布部と開口部を形成するにより、蛍光部材17aを設けてもよい。
また、上記実施形態ではいずれも、蛍光部材を導光板または光源に付着させて配置したが、蛍光部材をシート状の独立した部材とし、光射出面と発光面との間に配置してもよい。
As shown in FIG. 14, the
As described above, when the
In any of the above embodiments, the fluorescent member is attached to the light guide plate or the light source. However, the fluorescent member may be a sheet-like independent member and may be arranged between the light emitting surface and the light emitting surface. .
また、上記実施形態では、蛍光部材を1枚のシート形状としたが、本発明はこれに限定されず、LEDチップの発光面毎に個別に蛍光部材を配置してもよい。
図15(A)〜(C)は、それぞれ面状照明装置の他の一例の蛍光部材と光源の一部を示す図であり、(A)は、上面図、(B)は、正面図、(C)は、側面図である。
図15(A)〜(C)に示す蛍光部材70は、LEDチップ40毎に設けられており、各蛍光部材70は、LEDチップ40の発光面40aに接触して設けられている。本実施形態では、蛍光部材70は、発光面40aに接着されている。
蛍光部材70は、蛍光体塗布部72と開口部74とを有し、LEDチップ40の発光面40aの全面を覆うように設けられている。蛍光部材70は、蛍光物質が塗布されて形成された蛍光体塗布部72と、所定間隔毎に所定径の円形の開口として形成された開口部74とで構成されている。つまり、蛍光部材70も、LEDチップ40から射出された青色光を白色光に変換する領域である蛍光体塗布部72と、青色光を青色光のまま射出させる領域である開口部つまり青色光透過部とで構成されている。
Moreover, in the said embodiment, although the fluorescent member was made into the sheet | seat shape of 1 sheet, this invention is not limited to this, You may arrange | position a fluorescent member separately for every light emission surface of an LED chip.
FIGS. 15A to 15C are views showing a fluorescent member and a part of a light source, respectively, as another example of the planar illumination device. FIG. 15A is a top view, and FIG. (C) is a side view.
The
The
このように、蛍光部材70をLEDチップ40毎に設けても、LEDチップ40の発光面40aの全面に蛍光部材70を配置することで、発光面40aから射出された光は、蛍光部材70の蛍光体塗布部72または開口部74を透過(通過)する。
これにより、上述と同様に、LEDチップ40から射出された光の一部が青色光として入射させることができ、簡単な構成で、色温度の高い光を光射出面から射出させることができる。
As described above, even when the
Thereby, as described above, part of the light emitted from the
また、LEDチップの発光面毎に蛍光部材を設ける場合も、開口部の形状は特に限定されず、図15(A)に示すようにように開口部74を円形としてもよく、図16(A)に示すように、蛍光部材76aの開口部78aを矩形としてもよい。
また、蛍光部材は、射出された光の混色が効率よくでき、光射出面から色むらのない光を射出できるため、1つのLEDチップ40の発光面40aに対して、複数の透明部を設けることが好ましいが、図16(B)に示すように、1つの発光面40aに対して1つの開口部78bを設ける構成としてもよい。つまり、1つの蛍光部材76bに対して、1つの開口部78bを設ける構成としてもよい。また、この場合も透明部の形状は特に限定されず、図16(B)では、開口部78bを矩形状としたが、図16(C)に示すように、蛍光部材76cの開口部78cを円形としてもよく、これにも限定されず、楕円形、星型、多角形、X字形等種々の形状とすることができる。
In addition, when a fluorescent member is provided for each light emitting surface of the LED chip, the shape of the opening is not particularly limited, and the
Further, since the fluorescent member can efficiently mix the emitted light and can emit light with no color unevenness from the light emitting surface, a plurality of transparent portions are provided on the
ここで、本実施形態のように、蛍光部材70をLEDの発光面に接触して設ける場合は、発光面に蛍光物質を直接塗布して、蛍光体塗布部と開口部とを形成してもよい。
これにより、蛍光部材70の位置ずれを防止でき、さらに、透明シートを用いることなく、蛍光部材を形成することができるため、部材をへらすことができ、装置構成をより簡単にすることができる。
Here, when the
Thereby, the position shift of the
次に、図2及び図3に示すように、本実施形態の面状照明装置10の光源12のLEDチップ40及びアレイ基板42は、導光板18の光射出面18aに垂直、かつ、第1光入射面18dまたは第2光入射面18eの長辺方向の辺に平行な面S(以下「基準面S」ともいう。)に対して所定角度θ傾斜して配置されている。具体的には、LEDチップ40の発光面40aが基準面Sに対して、角度θ傾斜して配置されている。つまり、発光面40aが基準面Sから光射出面18aに向けて角度θ回転させた位置に配置されている。
このように、光源12を傾斜して配置することで、発光面の大きい光源から射出される光を効率よく導光板に入射させることができ、発光面の大きい光源を用いることで、光源から射出する光の量を多くすることができる。つまり、発光面の大きい光源から射出された光を効率よく導光板に入射させることで、導光板の光射出面から高輝度な光を射出させることができる。
また、上部誘導反射板及び下部誘導反射板を配置し、光源から射出された光を反射させることで、発光面を所定角度傾斜させて配置させた場合でも、光源から射出された光が導光板に入射することなく射出されることを防止でき、光源から射出された光を効率よく導光板の第1光入射面及び第2光入射面に入射させることができる。
Next, as shown in FIGS. 2 and 3, the
In this way, by arranging the
In addition, by arranging the upper guide reflection plate and the lower guide reflection plate and reflecting the light emitted from the light source, the light emitted from the light source is reflected even when the light emitting surface is inclined at a predetermined angle. The light emitted from the light source can be efficiently incident on the first light incident surface and the second light incident surface of the light guide plate.
ここで、光源12のLEDチップ40は、発光面40aの傾斜方向の長さ、つまり、本実施形態ではLEDチップ40の配列方向に直交する方向のLEDチップ40の発光面40aの長さa(図4参照)が、第1光入射面18dの光射出面18aの端縁側における光射出面18aと直交する方向の第1光入射面の断面の長さ、本実施例では、導光板18の光射出面18aに垂直な方向における導光板18の第1光入射面18dまたは第2光入射面18eの長さd1(以下「光入射面の有効断面の長さd1」という。)、つまり、第1光入射面18dまたは第2光入射面18eにおける導光板の厚み方向の長さよりも長いことが好ましい。
発光面40aの長さaを光入射面の有効断面の長さd1よりも大きくすることで、発光面からより多くの光を射出させることができる。
また、発光面40aを基準面Sに対して所定角度θ傾斜させて配置することで、発光面40aの長さaを光入射面の有効断面の長さd1よりも大きくした場合でも、効率よく導光板に光を入射させることができ、上述したように、輝度の高い光を効率よく、導光板の光射出面から射出させることができる。
Here, the
By making the length a of the
Further, by arranging the
ここで、基準面Sに対する発光面40aの傾斜角度θは、15°以上90°以下、つまり、15°≦θ≦90°とすることが好ましく、15°以上75°以下、つまり、15°≦θ≦75°とすることがより好ましい。ここで、傾斜角度θは、基準面Sを基準として、発光面40aを光射出面18a側に傾けた角度であり、θ=90°のとき、発光面40aは、光射出面18aと平行となり、発光面40aからは、導光板18の光射出面18aから射出される光と同一方向に光が射出される。
発光面40aの傾斜角度θを、15°≦θ≦90°とすることで、光利用効率をより高くすることができ、かつ、光射出面から射出される光を均一にすることができ、15°≦θ≦75°とすることで、光利用効率をより高くし、より均一にすることができる。
なお、光源12は、本実施形態のように、発光面40を光射出面側に向けて配置することが好ましいが、本発明はこれに限定されず、光源12の発光面40aを背面18bに向けて配置してもよい。
Here, the inclination angle θ of the
By making the inclination angle θ of the
The
以下、具体的実施例とともに面状照明装置10についてより詳細に説明する。ここで、本実施例の面状照明装置は、上述した二等分線αを軸として対称形状であるので、代表して第1光入射面側を用いて説明する。
本実施例の面状照明装置は、LEDチップ40の配列方向に直交する方向のLEDチップ40の発光面40aの長さaを2.5mm、LEDチップ40の厚みw1を0.5mm、LEDチップ40の配列方向に直交する方向のアレイ支持体42の長さd2を3.0mm、アレイ支持体42の厚みw2を0.5mm、導光板18の第1光入射面18dの有効断面の長さd1を2.0mm、上部誘導反射板34と導光板18の光射出面18aとが重なっている長さ、つまり、光入射面18dと上部誘導反射板34の導光板18中心側の端部との距離Lを5mmとした。また、反射板24及び下部誘導反射板36には、厚さ0.1mmで、反射率98%の反射フィルムを用い、上部誘導反射板34には、厚み0.1mm、反射率90%の反射フィルムを用いた。ここで、反射板24と下部誘導反射板36とは一枚の反射フィルムで形成されている。また、反射板24と下部誘導反射板36とは、連結部、つまり、導光板18の端部の第1光入射面18dに対応する位置で折り曲げられている。
このような形状の面状照明装置の光源12のLEDチップ40の発光面40aの傾斜角度θをθ=15°、30°、45°、60°、75°とした場合の面状照明装置の光源の光利用効率、つまり、光源から射出された光に対する光射出面から射出された光の割合を測定した。
また、図17(A)に示すように、θ=0°、つまり、発光面40aを基準面Sと平行になる位置つまり角度で配置した面状照明装置の光源の光利用効率を測定した。さらに、図17(B)に示すように、LEDチップ40の配列方向に直交する方向のLEDチップ40の発光面40aの長さaを1.45mmとし、θ=0°として配置した面状照明装置の光源の光利用効率を測定した。なお、図17においては、寸法線を明確に示すために、蛍光部材17の図示を省略したが、蛍光部材17は、図3と同様にLEDチップ40の発光面40aに接して配置されている。
測定した結果を下記表3及び図18に示す。
Hereinafter, the
In the surface illumination device of this embodiment, the length a of the
When the inclination angle θ of the
Further, as shown in FIG. 17A, the light use efficiency of the light source of the planar lighting device in which θ = 0 °, that is, the
The measurement results are shown in Table 3 below and FIG.
表3及び図18に示すように、光源の発光面を所定角度傾斜させることで、発光面40aを基準面Sと平行になる位置つまり角度で配置した場合よりも光利用効率を高くすることができることがわかる。つまり、導光板により多くの光を入射させることができ、光源から射出される光の輝度または照度をより高くすることができる。
さらに、本実施例においては、発光面40aの傾斜角度θを、15°≦θ≦45°以下とすることで、光入射面の有効断面の長さよりもLEDチップ40の配列方向に直交する方向のLEDチップ40の発光面40aの長さaを短くしたLEDチップ40を配置した場合よりも光利用効率を高くすることができることがわかる。
つまり、発光面の傾斜角度θを調整することで、光源から射出される光をより効率よく導光板に入射させ、光射出面からより輝度及び照度の高い光を射出させることができる。
As shown in Table 3 and FIG. 18, the light use efficiency can be made higher by tilting the light emitting surface of the light source by a predetermined angle than when the
Further, in the present embodiment, by setting the inclination angle θ of the
That is, by adjusting the inclination angle θ of the light emitting surface, light emitted from the light source can be made to enter the light guide plate more efficiently, and light with higher luminance and illuminance can be emitted from the light emitting surface.
次に、面状照明装置の他の実施形態について説明する。
図19は、本発明の面状照明装置の他の実施形態を示す概略断面図であり、図20は、図19に示した面状照明装置の一部を拡大した拡大断面図である。
図19及び図20に示す面状照明装置100は、導光板18’の第1光入射面18d’及び第2光入射面18e’の形状を除いて、図1〜図3に示す面状照明装置10と同様の構成である。したがって、両者で同一の構成要素には同一の符号を付してその詳細な説明は省略し、以下、面状照明装置100に特有の点を重点的に説明する。
Next, another embodiment of the planar lighting device will be described.
FIG. 19 is a schematic cross-sectional view showing another embodiment of the planar lighting device of the present invention, and FIG. 20 is an enlarged cross-sectional view of a part of the planar lighting device shown in FIG.
The
面状照明装置100は、光源12と、矩形状の光射出面14aから均一な光を射出する照明装置本体14’と、光源12と照明装置本体14との間に配置された蛍光部材17bと、内部に光源12、照明装置本体14’及び蛍光部材17bを収納する筐体16とを備えている。また、照明装置本体14’は、導光板18’と、光学部材22と、反射板24と、上部誘導反射板34と、下部誘導反射板36を有する。ここで、光源12、筐体16、光学部材22、反射板24、上部誘導反射板34、下部誘導反射板36は、上述した面状照明装置10と同様の構成であるので、詳細な説明を省略する。
The
導光板18’は、図19及び図20に示すように、略矩形形状の平坦な光射出面18aと、この光射出面18aの両端に、光射出面18aに垂直な基準面Sに対して所定角度θ1傾斜して形成された2つの光入射面(第1光入射面18d’と第2光入射面18e’)と、光射出面18aの反対側に位置し、第1光入射面18d’および第2光入射面18e’に平行で(光射出面18aの第1または第2光入射面18d’または18e’と接する辺に平行で)、光射出面18aを2等分する二等分線α(図1参照)を中心軸として互いに対称で、二等分線αに垂直な断面において、第1光入射面18dまたは第2光入射面18eから二等分線αに向かうに従って光射出面18aとの距離が大きくなり、かつ、第1光入射面18dまたは第2光入射面18eから中央に向かうに従って、光射出面に対する傾斜角が小さくなり、中央で傾斜角が0度となる曲線で形成された背面18bとを有している。つまり、背面18bは、光射出面18aから離れる方向に凸で、導光板の中央部が頂点となり、端面から中央部に向かうに従って傾斜が緩やかになる、言い換えれば、背面の接線と光射出面とのなす角が小さくなる曲線で形成されている。また、導光板中央部における背面の接線は、光射出面と平行となる。
As shown in FIGS. 19 and 20, the
また、光源12は、それぞれ導光板18’の第1光入射面18d’及び第2光入射面18e’に対向して配置されている。つまり、面状照明装置10は、2つの光源12が、導光板18’をはさみこむように配置されている。言い換えれば、所定間隔離間して、向かい合って配置された2つの光源12の間に導光板18’が配置されている。
ここで、面状照明装置100も上述した面状照明装置10と同様に二等分線αを中心軸として対称形状であるので、代表して第1光入射面側を説明する。
Further, the
Here, the
本実施形態の面状照明装置100は、図20に示すように、基準面Sに対する第1光入射面18d’の傾斜角度θ1と、第1光入射面18d’に対向して配置された光源12のLEDチップ40の発行面40aの基準面Sに対する傾斜角θとが同一角度で配置されている。つまり、第1光入射面18d’と発光面40aとが平行に配置されている。
As shown in FIG. 20, the
本実施形態のように、導光板18の第1光入射面18d’を基準面Sに対して所定角度傾斜させた場合も、光源12のLED40の発光面40aに蛍光部材17bを配置することで、光射出面14から射出される光の色温度を高くすることができ、また、青色光透過部つまり、開口部または透明部の形状を調整することで光射出面14aから射出される光の色温度を所望の色温度とすることができる。なお、本実施形態の場合も、蛍光部材17bの配置位置は、LEDの発光面と導光板の光射出面の間であれば、例えば、光入射面に接触(密着)させて配置する等、どの位置に配置してもよい。
Even when the first
また、導光板18の第1光入射面18d’を基準面Sに対して、所定角度θ1傾斜させることで、第1光入射面18’の表面積を第1光入射面18’の有効断面の表面積よりを大きくすることができる。これにより、光源12の発光面40aから射出された光を導光板18’に効率よく入射させることができる。
ここで、本実施形態のように第1光入射面18d’を傾斜させた形状とする場合は、第1光入射面18d’の光射出面18aの端縁側、つまり、第1光入射面18d’と光射出面18aとの接点(接線、つまり連結位置)における光射出面18aと略直交する方向の断面が、光入射面の有効断面となる。
また、本実施形態のように、導光板18の第1光入射面18d’を光源12の発光面40aに対して平行にすること、つまり、基準面Sに対する第1光入射面の傾斜角度を、それぞれ対向して配置された光源の発光面の傾斜角度と同一角度とするで、発光面40aから射出された光を導光板18の第1光入射面18d’に効率よく入射させることができる。
In addition, by tilting the first
Here, when the first
Further, as in the present embodiment, the first
ここで、第1光入射面18d’の傾斜角度θ1は、本実施形態のように、光源の発光面40aの傾斜角度θと同一角度とすることが好ましいが、本発明はこれに限定されず、傾斜角度θ1と傾斜角度θとを異なる角度してもよい。つまり、第1光入射面18d’に対して、発光面40aを所定角度傾けて配置してもよい。
Here, the inclination angle θ1 of the first
以下、具体的実施例とともに面状照明装置100についてより詳細に説明する。
本実施例の面状照明装置100は、LEDチップ40の配列方向に直交する方向のLEDチップ40の発光面40aの長さaを2.5mm、LEDチップ40の厚みw1を0.5mm、LEDチップ40の配列方向に直交する方向のアレイ支持体42の長さd2を3.0mm、アレイ支持体42の厚みw2を0.5mm、導光板18’の第1光入射面18d’の有効断面の長さd1を2.0mm、第1光射出面18d’の長さ、つまり、光射出面18aと背面18bとを結ぶ第1光射出面18d’の長さd3を(2.0/cosθ1)、上部誘導反射板34と導光板18’の光射出面18aとが重なっている長さ、つまり、第1光入射面18d’と上部誘導反射板34の導光板18’中心側の端部との距離Lを5mmとした。また、反射板24及び下部誘導反射板36には、厚さ0.1mmで、反射率98%の反射フィルムを用い、上部誘導反射板34には、厚み0.1mm、反射率90%の反射フィルムを用いた。ここで、反射板24と下部誘導反射板36とは一枚の反射フィルムで形成されている。また、反射板24と下部誘導反射板36とは、連結部、つまり、導光板18’の第1光入射面18d’に対応する位置で折り曲げられている。
また、光源12の発光面40aと導光板18の第1光入射面18d’とは平行に、つまり、発光面40aの傾斜角度θと、第1光入射面18d’の傾斜角度θ1とは同一角度とした。
このような形状の面状照明装置の発光面40aの傾斜角度θ及び第1光入射面θ1をθ=θ1とし、かつθ=15°、30°、45°、60°、75°とした場合の面状照明装置の光源の光利用効率を測定した。
また、上記実施例と同様に、図17(A)に示すように、θ=0°、つまり、発光面40aを基準面Sと平行になる位置、角度で配置した面状照明装置の光源の光利用効率を測定した。さらに、図17(B)に示すように、LEDチップ40の配列方向に直交する方向のLEDチップ40の発光面40aの長さaを1.45mmとし、θ=0°として配置した面状照明装置の光源の光利用効率も測定した。
測定した結果を下記表4及び図21に示す。
Hereinafter, the
In the
The
When the inclination angle θ and the first light incident surface θ1 of the
Similarly to the above embodiment, as shown in FIG. 17A, θ = 0 °, that is, the light source of the planar illumination device in which the
The measurement results are shown in Table 4 below and FIG.
表4及び図21に示すように、光源の発光面と導光板の光入射面を所定角度傾斜させることで、発光面40aを基準面Sと平行になる位置つまり角度で配置した場合と略同一、または、発光面40aを基準面Sと平行になる位置で配置した場合よりも光利用効率を高くすることができることがわかる。また、本実施形態では、同じ光源を用いたが、傾斜して配置することで、光源をより大きくすることも可能となる。つまり、導光板により多くの光を入射させることができ、光源から射出される光の輝度または照度をより高くすることができる。
さらに、本実施例においては、発光面40aの傾斜角度θ及び導光板の傾斜角度θ1を、θ=θ1、かつ15°≦θ≦60°以下とすることで、光入射面の有効断面の長さよりもLEDチップ40の配列方向に直交する方向のLEDチップ40の発光面40aの長さaを短くしたLEDチップ40を配置した場合よりも光利用効率を高くすることができることがわかる。
つまり、発光面の傾斜角度θ及び導光板の傾斜角度θ1を調整することで、光源から射出される光をより効率よく導光板に入射させ、光射出面からより輝度及び照度の高い光を射出させることができる。
As shown in Table 4 and FIG. 21, the light emitting surface of the light source and the light incident surface of the light guide plate are inclined by a predetermined angle, so that the
Further, in the present embodiment, the effective angle of the light incident surface is reduced by setting the inclination angle θ of the
In other words, by adjusting the inclination angle θ of the light emitting surface and the inclination angle θ1 of the light guide plate, the light emitted from the light source is incident on the light guide plate more efficiently, and light with higher luminance and illuminance is emitted from the light emission surface. Can be made.
次に、他の具体的実施例について説明する。
本実施例では、θ=45°とし、第1光入射面18dと上部誘導反射板34の導光板18中心側の端部との距離Lを5mmとした上述した面状照明装置10の具体的実施例と略同様の構成とした2つの面状照明装置の光射出面から射出されるそれぞれ各位置の輝度(cd/m2)、照度(lx)、光利用効率(%)及び平均輝度(cd/m2)を測定した。
さらに、θ=θ1=45°とし、第1光入射面18d’と上部誘導反射板34の導光板18中心側の端部との距離Lをそれぞれ5mmと10mmとしたことを除いて上述した面状照明装置100の具体的実施例と略同様の構成とした2つの面状照明装置の光源の光利用効率(%)及び光射出面から射出される光の平均輝度(cd/m2)とを測定した。また、反射板を配置せず、導光板の光入射面及び光源の発光面が基準面と平行とした面状照明装置の光源の光利用効率(%)及び光射出面から射出される光の平均輝度(cd/m2)も測定した。
また、表5に測定した光利用効率(%)及び平均輝度(cd/m2)を示す。
Next, another specific embodiment will be described.
In the present embodiment, θ = 45 °, and a specific example of the above-described
Further, θ = θ1 = 45 °, and the surfaces described above except that the distance L between the first
Table 5 shows the measured light utilization efficiency (%) and average luminance (cd / m 2 ).
表5に示すように、光入射面を傾斜させ、上部誘導反射部材を配置することで、平均輝度及び光利用効率をより高くすることができることがわかる。
また、上部誘導反射板の長さLを5mmとすることで、平均輝度を高くすることができることがわかる。
以上より、本発明の効果は明らかである。
As shown in Table 5, it can be seen that the average luminance and the light utilization efficiency can be further increased by inclining the light incident surface and arranging the upper guide reflection member.
It can also be seen that the average luminance can be increased by setting the length L of the upper guide reflector to 5 mm.
From the above, the effects of the present invention are clear.
次に、本発明の面状照明装置のさらに他の実施形態について説明する。
図22(A)及び(B)、図23は、それぞれ、本発明の面状照明装置の他の実施形態を示す拡大断面図である。ここで、図22(A)に示す面状照明装置110、図22(B)に示す面状照明装置110’及び図23に示す面状照明装置150も、上述した面状照明装置10及び面状照明装置100と同様に左右対称な形状であるので、一方の端部のみを示す。
Next, still another embodiment of the planar lighting device of the present invention will be described.
22A, 22B, and 23 are enlarged sectional views showing other embodiments of the planar lighting device of the present invention. Here, the
図22(A)に示す面状照明装置110は、基準面Sに対する発光面40aの傾斜角度θを90°としたことを除いて、他の構成は、基本的に面状照明装置10と同様の構成である。
The
面状照明装置110の光源12は、LEDチップ40の発光面40aの傾斜角度θが90°となる位置、つまり、発光面40aが第1光入射面18dに対して垂直に配置されている。このLEDチップ40は、第1光入射面18dの背面18b側に配置されている。つまり、LEDチップ40は、第1光入射面18dの背面18b側の端部に隣接して、発光面40aが第1光入射面18dに垂直な方向と平行となる向きに配置されている。
蛍光部材17cは、LEDチップ40の光射出面40aに接触して配置されている。なお、蛍光部材17cの形状、構成は、上述した蛍光部材17と同様であるので省略する。
上部誘導反射板112は、導光板18の光射出面の端部で折り曲げられた板状部材であり、導光板18の光射出面18aの一部から、LEDチップ40の発光面40aの第1光入射面18dよりも遠い側の端部までを覆って配置されている。なお、上部誘導反射板112としては、上述した上部誘導反射板34と同様の材料を用いることができる。
The
The
The upper
この面状照明装置110は、光源12から射出され、蛍光部材17cを透過された光が、直接または上部誘導反射板112に反射された後、第1光入射面18dから導光板18に入射する。導光板18に入射した光は、上述した面状照明装置10と同様に光射出面から射出される。
In the
本実施形態の構成でも同様に、光源12のLED40の発光面40aに蛍光部材17eを配置することで、光射出面14から射出される光の色温度を高くすることができ、また、青色光透過部つまり、開口部または透明部の形状を調整することで光射出面14aから射出される光の色温度を所望の色温度とすることができる。
Similarly, in the configuration of the present embodiment, by arranging the
このように、発光面40aの傾斜角度θを90°にすることでも、発光面が大きい光源、例えば、光入射面の有効断面の長さよりも長い発光面を有する光源から射出された光を効率よく光射出面に入射させることができ、光利用効率を向上させることができる。また、傾斜角度θを90°にすることで、発光面の面積をより大きくすることができるため、光射出面から輝度または照度の高い光を射出させることができる。
Thus, even when the inclination angle θ of the
また、本実施形態の場合も、蛍光部材の配置は特に限定されず、図22(B)に示すように、面状照明装置110’の導光板18の第1光入射面19dに接触する位置に蛍光部材17cを配置してもよい。
Also in the present embodiment, the arrangement of the fluorescent member is not particularly limited, and as shown in FIG. 22 (B), the position in contact with the first light incident surface 19d of the
図23に示す面状照明装置150は、導光板152の形状を除いて、図22(A)に示した面状照明装置110と同様の構成である。
導光板152は、略矩形形状の平坦な光射出面152aと、光射出面152aの両端に、光射出面152aに対して所定角度傾斜して形成された2つの側面(第1側面152f及び第2側面152g)と、光射出免面152aの反対側に位置し、側面に平行で光射出面152aを2等分する二等分線α(図1参照)を中心軸として互いに対称で、二等分線αに垂直な断面において、端部から二等分線αに向かうに従って光射出面152aとの距離が大きくなり、かつ、端部から中央に向かうに従って、光射出面に対する傾斜角が小さくなり、中央で傾斜角が0度となる曲線で形成された背面152bと、背面152bのそれぞれの端部と側面の端部との間に形成された2つの光入射面(第1光入射面152d及び第2光入射面152e)を有している。ここで、導光板152は、光射出面152aと第1側面152dのなす角が90°より大きく、第1光入射面152dと第1側面152fのなす角が90°より小さい形状である。また、第1光入射面152dは、基準面Sとの傾斜角度θ1が90°で形成されている。
また、本実施形態では、第1光入射面152dの端面152b側の端縁における導光板152の光射出面152aと略直交する方向の断面が、光入射面の有効断面となる。
なお、面状照明装置150は、対称形状であるため、図23では、第1側面152d側の端部のみを示す。
A
The
In the present embodiment, the cross section in the direction substantially orthogonal to the
Since the
光源12は、複数のLEDチップ40と光源支持部41とを有し、導光板152の背面152bと第1側面152fの間に形成された第1光入射面152dに対向して配置されている。
光源12は、基準面Sに対する発光面40aの傾斜角度θが90°となる位置に配置されている。したがって、光源12の発光面40aと、第1光入射面152dとは平行に配置されている。
The
The
上部誘導反射板112は、光射出面152aの第1側面152f側の一部及び第1側面152fの形状に沿って、導光板152を覆うように配置されている。また、上部誘導反射板112の導光板152の第1側面152f側の端部は、光源12と接続している。
また、導光板152の背面152b側には、下部誘導反射板36及び反射板24が配置されている。
つまり、導光板152は、第1側面152f側の光射出面152a、第1側面152f、第1光入射面152d及び背面152bが、上部誘導反射板112、光源12、下部誘導反射板36及び反射板24により隙間なく覆われている。ここで、本実施形態では、反射板24が下部誘導反射板36とが一体に形成されている。
The upper
In addition, the lower
That is, in the
蛍光部材17eは、第1光入射面152dとLEDの発光面40aとの間に配置されている。蛍光部材17eは、上述した蛍光部材17と同様の形状、構成であるのでその詳細な説明は省略する。
The
この光源12の発光面40aから射出された光は、蛍光部材17eを透過した後、導光板152の第1光入射面152dから入射し、直接導光板152の中心側に、または、第1側面152fもしくは上部誘導反射板112に反射されて導光板152の中心側に進行する。
導光板152の中心側に進行する光は、上述した導光板18と同様に、導光板152の内部に含まれる散乱体(詳細は後述する)によって散乱されつつ、導光板152内部を通過し、直接、または背面152bで反射した後、光射出面152aから出射する。
The light emitted from the
The light traveling toward the center of the
本実施形態の構成でも同様に、光源12のLED40の発光面40aに蛍光部材17eを配置することで、光射出面14aから射出される光の色温度を高くすることができ、また、青色光透過部つまり、開口部または透明部の形状を調整することで光射出面14aから射出される光の色温度を所望の色温度とすることができる。
Similarly, in the configuration of the present embodiment, by arranging the
また、光源の発光面を基準面に対して所定角度傾斜させ、導光板の光入射面も所定角度傾斜させ、さらに、導光板の光入射面と光射出面との間に側面を設けることでも、光源から射出された光を効率よく導光板に入射させることができ、光利用効率を高くすることができる。
さらに、導光板に側面を設け、光射出面を背面側に配置することで、光源の発光面の面積をより大きくすることができ、輝度または照度の高い光を光射出面から射出させることができる。また、光入射面から入射した光を所定角度傾斜した側面で反射させることで、背面側に設けた光入射面から光を入射させた場合も光射出面からムラのない光を射出させることができる。
Alternatively, the light emitting surface of the light source is inclined at a predetermined angle with respect to the reference surface, the light incident surface of the light guide plate is also inclined at a predetermined angle, and a side surface is provided between the light incident surface and the light emitting surface of the light guide plate. The light emitted from the light source can be efficiently incident on the light guide plate, and the light utilization efficiency can be increased.
Furthermore, by providing a side surface on the light guide plate and arranging the light emission surface on the back side, the area of the light emission surface of the light source can be increased, and light with high luminance or illuminance can be emitted from the light emission surface. it can. In addition, by reflecting the light incident from the light incident surface on the side surface inclined by a predetermined angle, even when the light is incident from the light incident surface provided on the back side, the light exit surface can emit light without unevenness. it can.
また、側面を設けることで、光入射面から入射した光を側面で反射させることができ、基準面に対する光入射面の傾斜角度を大きくした場合でも、簡単に光入射面から入射した光を導光板の中心方向に誘導することができる。
また、本実施形態のように、基準面Sに対する第1光入射面152dの傾斜角度θ1を90°、つまり、第1光入射面152と光射出面とを平行にすることで、光源の発光面の面積をより大きくすることができる。
Also, by providing the side surface, the light incident from the light incident surface can be reflected by the side surface, and even when the inclination angle of the light incident surface with respect to the reference surface is increased, the light incident from the light incident surface can be easily guided. It can be guided toward the center of the light plate.
Further, as in the present embodiment, the inclination angle θ1 of the first
なお、このように導光板の背面の端部から光を入射させる面状照明装置の場合も、導光板152に含まれる散乱粒子の散乱断面積をΦ、光射出面152aに平行で、光射出面152aと側面(第1側面152fまたは第2側面152g)との接線に垂直な方向において、導光板152の側面と光入射面の接点、つまり導光板の端部から導光板152の厚み(光射出面に垂直な方向の厚み(長さ))が最大となる位置までの距離をLGとし、導光板152に含まれる散乱粒子の密度(単位体積あたりの粒子数)をNp、補正係数をKCとした場合に、Φ・Np・LG・KCの値が1.1以上であり、かつ8.2以下であり、さらに、補正係数KCの値が0.005以上0.1以下であるという関係を満たしているのが好ましい。導光板18は、このような関係を満たす散乱粒子を含んでいるので、均一で輝度むらが少ない照明光を光射出面152aから出射することができる。
また、側面を形成した場合も、好ましい態様は、上述した実施形態と同様であり、例えば、傾斜角度θ=θ1は、15°≦θ≦90°とすることが好ましい。
In the case of a planar illumination device that allows light to enter from the back end of the light guide plate as described above, the scattering cross section of the scattering particles contained in the
Also, when the side surfaces are formed, the preferred mode is the same as that of the above-described embodiment. For example, the inclination angle θ = θ1 is preferably 15 ° ≦ θ ≦ 90 °.
以下、具体的実施例とともに本発明の面状照明装置をより詳細に説明する。
本実施例では、θ=90°としたこと、つまり、光源のLEDチップの発光面40aの傾斜角度、上部誘導反射板の形状を面状照明装置110に示す形状としたこと及び上部誘導反射板の長さLを10mmとしたことを除いて、上述した面状照明装置10と略同様の大きさ、構成とした。この面状照明装置110の光源の光利用効率(%)を測定した。また、θ=45°とし、上部誘導反射板の長さLを10mmとし、導光板の光入射面及び光源の光射出面が基準面と平行とした面状照明装置の光源の光利用効率(%)も測定した。
測定した結果を表6に示す。
Hereinafter, the surface illumination device of the present invention will be described in more detail with specific examples.
In this embodiment, θ = 90 °, that is, the inclination angle of the
Table 6 shows the measurement results.
表6に示すように、θ=90°とした場合もθ=45°の場合と同様に光利用効率を高くすることができることがわかる。 As shown in Table 6, it can be seen that even when θ = 90 °, the light utilization efficiency can be increased as in the case of θ = 45 °.
このような面状照明装置は、屋内外を照明する面状照明装置、液晶表示装置の液晶パネルを照明するバックライト、広告パネル、広告塔、もしくは看板などのバックライトとして用いることができる。
例えば、予め特定の方向に配列してある液晶分子に、部分的に電界を印加してこの分子の配列を変え、液晶セル内に生じた屈折率の変化を利用して、液晶表示パネル4の表面上に文字、図形、画像などを表示する液晶パネルを面状照明装置の光射出面上に配置し、面状照明装置から射出された光で液晶パネルを照明することで、液晶表示装置とすることができる。
Such a planar illumination device can be used as a backlight for a planar illumination device that illuminates indoors and outdoors, a backlight that illuminates a liquid crystal panel of a liquid crystal display device, an advertising panel, an advertising tower, or a signboard.
For example, an electric field is partially applied to liquid crystal molecules arranged in a specific direction in advance to change the arrangement of the molecules, and a change in the refractive index generated in the liquid crystal cell is used to change the liquid
以上、本発明に従う面状照明装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施態様に限定はされず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。 The planar lighting device according to the present invention has been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various improvements and modifications may be made without departing from the gist of the present invention. Of course.
上述ではいずれの実施形態でも、図2に示すように、下部筐体16aと反射板24との間に樹脂等で形成された導光板支持部30を配置し、導光板18の背面18bc側から反射板24を支持して、導光板18と反射板24とを密着させたが、本発明はこれに限定されない。
ここで、反射板24の導光板18側とは反対側の面、つまり本実施形態の下部筐体16aと反射板24との間には、緩衝部材を配置することが好ましい。ここで、緩衝部材は、導光板の形状に沿って変形する導光板よりも剛性が低い部材であり、例えば、スポンジ等がある。
緩衝部材により、反射板24及び導光板18の背面18b側を支持することで、反射板24を導光板18に密着させることができ、反射板24がたわむことを防止できる。また、支持体を緩衝部材とすることにより、導光板と反射板とをムラなく接触させることができる。これにより、反射板の一部のみが接触し、光を乱反射させ、光射出面から射出される光の輝部として視認されることを防止し、均一な光を光射出面から射出させることができる。
In any of the above-described embodiments, as shown in FIG. 2, the light guide
Here, it is preferable to dispose a buffer member between the surface of the
By supporting the
ここで、図24(A)〜(D)は、それぞれ、導光板及び反射板を支持する緩衝部材の概略構成の一例を示す分解断面図である。
例えば、図24(A)に示すように、反射板24の導光板18とは反対側の面に矩形状の緩衝部材202を配置してもよい。ここで、緩衝部材202としては、面状照明装置として組み立てたときに緩衝部材202から導光板18に作用する最大応力が、本実施例では、背面との接続部に作用する応力が、5[N/cm2]以下となる材料を用いることが好ましい。
また、図24(B)に示すように、反射板24の導光板18とは反対側の面に多層の緩衝材212a、212b、212cにより構成された緩衝部材212を配置し、導光板18の形状に応じて位置により緩衝部材212の厚みが異なる形状としてもよい。このように位置に応じて、緩衝部材212の厚みを変化させることで、緩衝部材の圧縮率を低下させ、導光板に作用する最大応力を低くすることができる。これにより、導光板に作用する力をより均一にすることができ、導光板と反射板とを均一に密着させることができる。
また、図24(C)に示すように、緩衝部材222を導光板18の背面に沿った形状としてもよい。つまり、緩衝部材222は、導光板18側の面に導光板18の背面と同じ形状の曲面222aが形成された形状である。
このように、緩衝部材を導光板の背面に沿った形状とすることでも導光板と反射板とを均一に密着させることができる。
さらに、図24(D)に示すように、緩衝部材232を導光板18の背面に沿った形状とし、さらに緩衝部材232の導光板18側とは反対側の面に、導光板18の背面の形状に沿った板金部材234を設けた構成としてもよい。
緩衝部材232の導光板18側とは反対側の面に導光板18の背面の形状に沿った板金部材234を設けることで、緩衝部材の圧縮率を均一にすることができ、かつ緩衝部材を介して反射板を支持することで、導光板と反射板とを密着させることができる。
Here, FIGS. 24A to 24D are exploded cross-sectional views showing an example of a schematic configuration of a buffer member that supports the light guide plate and the reflection plate, respectively.
For example, as shown in FIG. 24A, a rectangular buffer member 202 may be disposed on the surface of the reflecting
Further, as shown in FIG. 24B, a
In addition, as shown in FIG. 24C, the
As described above, the light guide plate and the reflection plate can be evenly adhered to each other by forming the buffer member along the back surface of the light guide plate.
Furthermore, as shown in FIG. 24 (D), the
By providing the
また、上記実施形態ではいずれも光源として、LEDチップを一方向に単列配置したが、これに限定されず、LEDチップを複数列配置した構成、つまりLEDチップをマトリックス状に配置した構成としてもよい。また、支持体上にLEDチップを単列配置されたユニットを複数重ねた構成、つまり、積層させた構成としてもよい。
他方、本実施形態では、複数のLEDチップを列状に配置したが、これにも限定されず、LEDチップを1つのみ配置した構成としてもよい。
In the above embodiments, the LED chips are arranged in a single row in one direction as the light source. However, the present invention is not limited to this. Good. Moreover, it is good also as a structure which piled up the unit by which the LED chip was arrange | positioned in single row on a support body, ie, the structure laminated | stacked.
On the other hand, in the present embodiment, a plurality of LED chips are arranged in a row, but the present invention is not limited to this, and only one LED chip may be arranged.
また、本実施形態では、光源から射出される光を効率よく利用できる点から、光源の発光面を導光板の光射出面に直交する方向に対して所定角度傾斜させて配置したが、本発明はこれに限定されず、光源の発光面を導光板の光射出面に対して垂直に配置してもよい。 Further, in the present embodiment, the light emitting surface of the light source is disposed at a predetermined angle with respect to the direction orthogonal to the light emitting surface of the light guide plate from the viewpoint that the light emitted from the light source can be efficiently used. However, the light emitting surface of the light source may be arranged perpendicular to the light exit surface of the light guide plate.
また、本実施形態では、構成を簡単にすることができ、安価であるという点等から、光源のLEDチップとして、青色LEDの発光面にYAG蛍光物質を塗布した構成としたが、これに限定されず、赤色LEDや緑色LED等の他の単色LEDの発光面に蛍光物質を配置した構成のLEDチップを用いてもよい。
また、光源として、赤色LED、緑色LED、青色LEDの3種類のLEDを組み合わせた構成のLEDユニットを用いることもできる。この場合は、3種類のLEDから射出された光を混色することで白色光とすることができる。
さらにLEDの代わりに半導体レーザー(LD)を用いることもできる。
In this embodiment, the configuration is simple and inexpensive, and the LED chip of the light source is configured by applying a YAG fluorescent material to the light emitting surface of the blue LED. However, the present invention is not limited to this. Alternatively, an LED chip having a configuration in which a fluorescent material is disposed on the light emitting surface of another single color LED such as a red LED or a green LED may be used.
Moreover, the LED unit of the structure which combined three types of LED of red LED, green LED, and blue LED as a light source can also be used. In this case, white light can be obtained by mixing light emitted from the three types of LEDs.
Further, a semiconductor laser (LD) can be used instead of the LED.
なお、輝度分布を好適に釣鐘型にでき、液晶表示装置の面状照明装置として好適に用いることができるため、導光板の形状は、図2に示したように端面から中央部に向かうに従って厚みが厚くなる形状とすることが好ましいが、本実施形態の形状に限定されず、例えば、図2に示した導光板を半分に切断した形状、つまり、光入射面が1面のみとなり、光入射面から離れるに従って、導光板の厚みが厚くなる形状、言い換えれば、光入射面が、光射出面の1つの端辺に形成される1つの光入射面から構成され、背面が、光入射面からこれに対向する他端面に向かうに従って光射出面から遠ざかるように傾斜し、光入射面から離れるに従って光射出面に対して傾斜角が小さくなる曲面(断面においては曲線)から構成され、光入射面において最も薄く、他端面において最も厚い形状としてもよい。
また、導光板の側面のいずれの面に光源を配置し、4方の側面を光入射面とし、背面が4つの光入射面から中央に向かうに従って、厚みが厚くなる形状、言い換えれば、光入射面が、該光射出面の4つの端辺にそれぞれ形成される4つの光入射面から構成され、背面は、4つの光入射面からそれぞれ中央に向かうに従って前記光射出面から遠ざかるように傾斜し、光入射面から中央部に向かうに従って光射出面に対する傾斜角が小さくなり、中央部で傾斜角が0度となる曲面(断面においては曲線)から構成され、光入射面における厚みが最も薄く、背面の中央部における厚みが最も厚い形状としてもよい。
導光板をこのような形状とすることでも、薄型を維持しつつ、光入射面から遠い位置まで光を到達させることができ、さらに光利用効率を高くすることができる。これにより導光板を薄型化でかつ光射出面を大型化することができ、さらに光利用効率も高くすることができる。
In addition, since the luminance distribution can be suitably formed into a bell shape and can be suitably used as a planar lighting device of a liquid crystal display device, the shape of the light guide plate is increased in thickness from the end surface toward the center as shown in FIG. However, the present invention is not limited to the shape of the present embodiment. For example, the light guide plate shown in FIG. 2 is cut in half, that is, the light incident surface is only one surface, and the light is incident. The shape in which the thickness of the light guide plate increases as the distance from the surface increases, in other words, the light incident surface is composed of one light incident surface formed at one end of the light exit surface, and the back surface is from the light incident surface. It is composed of a curved surface (curved in a cross section) that is inclined so as to be farther from the light exit surface as it goes to the other end surface facing this, and becomes smaller with respect to the light exit surface as it is far from the light entrance surface. In Thin, it may be thickest shape at the other end face.
In addition, the light source is disposed on any one of the side surfaces of the light guide plate, the four side surfaces are used as light incident surfaces, and the thickness increases from the four light incident surfaces toward the center. The surface is composed of four light incident surfaces formed on the four end sides of the light emitting surface, respectively, and the back surface is inclined so as to move away from the light emitting surface toward the center from each of the four light incident surfaces. The angle of inclination with respect to the light exit surface decreases from the light incident surface toward the central portion, and is composed of a curved surface (curved in the cross section) with an inclination angle of 0 degrees at the central portion, and the thickness at the light incident surface is the thinnest, It is good also as a shape with the thickest thickness in the center part of a back surface.
Even when the light guide plate has such a shape, it is possible to allow light to reach a position far from the light incident surface while maintaining a thin shape, and to further improve the light utilization efficiency. As a result, the light guide plate can be made thinner and the light exit surface can be enlarged, and the light utilization efficiency can be increased.
また、導光板を上記のような形状とした場合も、光の入射する方向において導光板の光入射面から光射出面に直交する方向の厚みが最大となる位置までの長さをLGとし、上述のΦ・Np・LG・KCが1.1以上8.2以下を満たすことが好ましい。上記範囲を満たすことで照度むらが低減され、かつ光利用効率を高い光を光射出面から射出させることができる。 Further, even when the light guide plate shaped as described above, the length of the direction of incidence of light from the light incident surface of the light guide plate to a position where the direction of thickness perpendicular to the light exit surface is maximum and L G , above Φ · N p · L G · K C is preferably satisfies the 1.1 or 8.2 or less. By satisfying the above range, illuminance unevenness can be reduced and light with high light utilization efficiency can be emitted from the light exit surface.
また、導光板は、透明樹脂に可塑剤を混入して作製してもよい。
このように、透明材料と可塑剤とを混合した材料で導光板を作製することで、導光板をフレキシブルにすること、つまり、柔軟性のある導光板とすることができ、導光板を種々の形状に変形させることが可能となる。従って、導光板の表面を種々の曲面に形成することができる。
The light guide plate may be produced by mixing a plasticizer into a transparent resin.
Thus, by producing a light guide plate with a material in which a transparent material and a plasticizer are mixed, the light guide plate can be made flexible, that is, a flexible light guide plate. It can be deformed into a shape. Therefore, the surface of the light guide plate can be formed into various curved surfaces.
このように導光板をフレキシブルにすることにより、例えば、導光板、または、この導光板を用いた面状照明装置を電飾(イルミネーション)関係の表示板として用いる場合に、曲率を持つ壁にも装着することが可能となり、導光板をより多くの種類、より広い使用範囲の電飾やPOP(POP広告)等に利用することができる。 By making the light guide plate flexible in this way, for example, when using a light guide plate or a planar lighting device using the light guide plate as a display plate for illumination, the wall having a curvature is also used. It becomes possible to mount the light guide plate, and the light guide plate can be used for more types, a wider range of electric decoration, POP (POP advertisement), and the like.
ここで、可塑剤としては、フタル酸エステル、具体的には、フタル酸ジメチル(DMP)、フタル酸ジエチル(DEP)、フタル酸ジブチル(DBP)、フタル酸ジ−2−エチルヘキシル(DOP(DEHP))、フタル酸ジノルマルオクチル(DnOP)、フタル酸ジイソノニル(DINP)、フタル酸ジノニル(DNP)、フタル酸ジイソデジル(DIDP)、フタル酸混基エステル(C6〜C11)(610P、711P等)、フタル酸ブチルベンジル(BBP)が例示される。また、フタル酸エステル以外にも、アジピン酸ジオクチル(DOA)、アジピン酸ジイソノニル(DINA)、アジピン酸ジノルマルアルキル(C6、8、10)(610A)、アジピン酸ジアルキル(C7、9)(79A)、アゼライン酸ジオクチル(DOZ)、セバシン酸ジブチル(DBS)、セバシン酸ジオクチル(DOS)、リン酸トリクレシル(TCP)、アセチルクエン酸トリブチル(ATBC)、エポキシ化大豆油(ESBO)、トリメリット酸トリオクチル(TOTM)、ポリエステル系、塩素化パラフィン等が例示される。 Here, as the plasticizer, phthalate ester, specifically, dimethyl phthalate (DMP), diethyl phthalate (DEP), dibutyl phthalate (DBP), di-2-ethylhexyl phthalate (DOP (DEHP)) ), Di-normal octyl phthalate (DnOP), diisononyl phthalate (DINP), dinonyl phthalate (DNP), diisodecyl phthalate (DIDP), phthalic acid mixed ester (C 6 to C 11 ) (610P, 711P, etc.) And butylbenzyl phthalate (BBP). In addition to the phthalate ester, dioctyl adipate (DOA), diisononyl adipate (DINA), dinormal alkyl adipate (C6, 8, 10 ) (610A), dialkyl adipate (C7, 9 ) ( 79A), dioctyl azelate (DOZ), dibutyl sebacate (DBS), dioctyl sebacate (DOS), tricresyl phosphate (TCP), tributyl acetylcitrate (ATBC), epoxidized soybean oil (ESBO), trimellitic acid Examples include trioctyl (TOTM), polyester, and chlorinated paraffin.
10 面状照明装置
12 光源
12a 発光面
14 照明装置本体
14a、18a 光射出面
16 筐体
16a 下部筐体
16b 上部筐体
16c 折返部材
17、60、70、76 蛍光部材
18 導光板
18b 背面
18d、18d’ 第1光入射面
18e 第2光入射面
22 光学部材
22a、22b、22c 拡散フィルム
24 反射板
28、50、74、78 開口部
32 電源収納部
34 上部誘導反射板
36 下部誘導反射板
40 LEDチップ
41 光源支持部
42 アレイ基板
44 フィン
48、72、77 蛍光体塗布部
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記第1光源及び前記第2光源の間に配置され、光射出面、前記第1光源に対向し、前記光射出面の一辺を含む第1光入射面、前記第2光源に対向し前記一辺の対辺を含む第2入射面および前記光射出面に対向して形成された背面を有する導光板とを有し、
前記導光板は、その内部に、前記第1及び第2光入射面から入射して前記内部を前記光射出面に略平行に伝搬する光を散乱して入射方向に対して直交する方向の前記光射出面に向かわせる散乱粒子を含み、
前記導光板の前記背面は、前記一辺に垂直な面における断面が、前記第1光入射面及び第2光入射面から中央に向かうに従って、前記光射出面との距離が大きくなり、かつ、前記第1光入射面または前記第2光入射面から中央に向かうに従って、前記光射出面に対する傾斜角が小さくなり、中央で前記光射出面に対する傾斜角が0度となる高次多項式を満たす曲線の一部で表される形状であり、かつ、前記光入射面と滑らかに接続されていることを特徴とする面状照明装置。 A first light source and a second light source that are spaced apart by a predetermined distance;
The first light source is disposed between the first light source and the second light source, faces the light exit surface, the first light source, includes a first light incident surface including one side of the light exit surface, and faces the second light source and the one side. A light guide plate having a second incident surface including opposite sides and a back surface formed to face the light exit surface,
The light guide plate scatters light entering the first and second light incident surfaces and propagating through the interior substantially parallel to the light exit surface into the light guide plate in a direction perpendicular to the incident direction. Contains scattering particles directed to the light exit surface,
The back surface of the light guide plate has a cross-section in a plane perpendicular to the one side, and the distance from the light exit surface increases as the distance from the first light incident surface and the second light incident surface toward the center increases. A curve satisfying a high-order polynomial in which the inclination angle with respect to the light emission surface decreases toward the center from the first light incidence surface or the second light incidence surface, and the inclination angle with respect to the light emission surface becomes 0 degrees at the center. A planar illumination device having a shape represented in part and smoothly connected to the light incident surface.
前記第1光入射面に対面して配置される第1光源とを有し、
前記導光板は、その内部に、前記第1光入射面から入射して前記内部を前記光射出面に略平行に伝搬する光を散乱して入射方向に対して直交する方向の前記光射出面に向かわせる散乱粒子を含み、
前記導光板の前記背面は、前記一辺に垂直な面における断面が、前記第1光入射面から前記側面に向かうに従って、前記光射出面との距離が大きくなり、かつ、前記第1光入射面から前記側面に向かうに従って、前記光射出面に対する傾斜角が小さくなり、前記側面の位置で前記光射出面に対する傾斜角が0度となる高次多項式を満たす曲線の一部で表される形状であり、かつ、前記光入射面と滑らかに接続されていることを特徴とする面状照明装置。 A light emitting surface, a first light incident surface including one side of the light emitting surface, a side surface formed to face the first light incident surface, and a back surface formed to face the light emitting surface. A light plate,
A first light source disposed facing the first light incident surface,
The light guide plate has a light exit surface in a direction orthogonal to the incident direction by scattering light propagating through the first light incident surface and propagating through the interior substantially parallel to the light exit surface. Contains scattering particles that point to
The back surface of the light guide plate has a cross section in a plane perpendicular to the one side, and the distance from the light emitting surface increases as the distance from the first light incident surface to the side surface increases, and the first light incident surface. In a shape represented by a part of a curve that satisfies a high-order polynomial in which the inclination angle with respect to the light emission surface decreases from the side to the side surface, and the inclination angle with respect to the light emission surface becomes 0 degrees at the position of the side surface. And a planar illumination device that is smoothly connected to the light incident surface.
1.1≦Φ・Np・LG・KC≦8.2
0.005≦KC≦0.1
を満足する請求項1〜6のいずれかに記載の面状照明装置。 The scattering cross section of the scattering particles is Φ, the density of the scattering particles is N p , the correction coefficient is K C , and the thickness of the light guide plate from the first or second light incident surface of the light guide plate in the light incident direction is When the length to the thickest position is L G , the following inequality 1.1 ≦ Φ · N p · L G · K C ≦ 8.2
0.005 ≦ K C ≦ 0.1
The planar illumination device according to any one of claims 1 to 6, wherein:
前記LEDチップの前記発光面と前記導光板との間に配置され、前記発光面から射出される青色光を白色光に変換して射出する蛍光体塗布部及び前記発光面から射出される青色光を青色光として射出する青色光透過部を備える蛍光部材とを有する請求項1〜7のいずれかに記載の面状照明装置。 The light source includes at least one LED chip that emits blue light from a light emitting surface;
A phosphor coating part that is disposed between the light emitting surface of the LED chip and the light guide plate, converts blue light emitted from the light emitting surface into white light, and emits blue light emitted from the light emitting surface. The planar illumination device according to claim 1, further comprising a fluorescent member including a blue light transmitting portion that emits blue light as blue light.
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