JP5675423B2 - Lighting device - Google Patents
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Description
本発明は、基板と拡散板の間に複数のLED素子を備える面状の照明装置に関する。 The present invention relates to a planar lighting device including a plurality of LED elements between a substrate and a diffusion plate.
面状の照明装置として底部に基板を備え、その基板に多数のLED素子を配置し、基板上部に拡散板を設けたものが知られている(例えば特許文献1の図6)。特許文献1は、長寿命、均一な輝度、大光束の面発光光源(面状の照明装置)を得るため、LED素子を配置した熱伝導板(基板)の一端にヒートシンクを熱伝導可能な状態で接続することを骨子としている。このなかで図6に面発光光源としての構造が示されている。この面発光光源は、熱伝導板1上にLED素子15を一列に配置し、ヒートシンク2を接続したユニットを含み、そのユニットを複数並べ上部に拡散透過層(拡散板)を備えている。
As a planar lighting device, a substrate having a substrate at the bottom, a large number of LED elements arranged on the substrate, and a diffusion plate provided on the substrate is known (for example, FIG. 6 of Patent Document 1). Patent Document 1 discloses a state in which a heat sink can be thermally conducted to one end of a heat conduction plate (substrate) on which LED elements are arranged in order to obtain a surface-emitting light source (planar illumination device) having a long life, uniform brightness, and a large luminous flux. The main point is to connect with. Among these, FIG. 6 shows a structure as a surface emitting light source. This surface-emitting light source includes a unit in which
特許文献1のような照明装置は、単体のLED素子が偏った配光特性を持つため、多数のLED素子を配列し、ある程度均一な配光分布にしたうえでさらに拡散板を使って均一な配光分布を得ている。ところがLED素子数を多くすると、実装手番が増えたり、電力供給用の配線が多くなったりする。 Since the lighting device as in Patent Document 1 has a light distribution characteristic in which a single LED element is biased, a large number of LED elements are arranged to obtain a uniform light distribution distribution, and then a uniform diffusion plate is used. A light distribution is obtained. However, when the number of LED elements is increased, the number of mounting steps increases, and the power supply wiring increases.
これに対し、良好な配向分布を維持しながらLED素子数を低減させるため各LED素子にレンズをとりつける方法が知られている(例えば特許文献2の図2)。特許文献2は、LED素子の発光色のバラツキを目立ちにくくし輝度ムラの発生を防止することを目的とし、中央が窪んだ光束制御部材(レンズ)を使い、LED発光素子(LED素子)から出射した光束を均一な分布とするための光制御出射面の条件を提示している。特許文献2の図2には、光拡散部材7(拡散板)を介して被照明部材(液晶表示パネル)3を照明する面光源装置2(面状の照明装置)が光束分布とともに示されている。このとき光束制御部材5で取り囲まれた発光素子4からなる発光装置29はピッチpで配列している。
On the other hand, a method of attaching a lens to each LED element is known in order to reduce the number of LED elements while maintaining a good orientation distribution (for example, FIG. 2 of Patent Document 2).
特許文献2に示したような方式、すなわち配光分布を改善させるため各LED素子にレンズを設ける方式では、LED素子から出射した光が空気中を伝搬し、その後レンズに入射し最後にレンズから出射する。この場合、レンズの界面や内部における反射吸収によって光損失が起きる。また配光分布を良くしようとしてレンズ形状を複雑化すると、LED素子とレンズの位置関係に係わる条件が厳しくなり、多少ずれただけでも効率が極端に低下する。このためLED素子とレンズの位置関係を精度良く設定できるレンズ保持構造が必要になる。
In a method as shown in
そこで本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、平面的に均一な配光分布を持っていても、LED素子から出射した光の損失が少なく、構造が簡単な面状の照明装置を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and even if it has a flat and uniform light distribution, a planar illumination device that has a simple structure with little loss of light emitted from the LED element. The purpose is to provide.
上記課題を解決するため本発明は、基板と散乱板の間に複数のLED素子を備える面状
の照明装置において、発光ユニットを備え、該発光ユニットが前記基板上に配置され、前記発光ユニットが前記基板側に底面、前記散乱板側に複数の斜面を有する支持体を含み、該支持体の斜面に前記LED素子が取り付けられていることを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a planar illumination device including a plurality of LED elements between a substrate and a scattering plate, and includes a light-emitting unit, the light-emitting unit is disposed on the substrate, and the light-emitting unit is the substrate. It includes a support having a bottom surface on the side and a plurality of inclined surfaces on the scattering plate side, and the LED element is attached to the inclined surface of the support.
前記支持体は多角錐であっても良い。 The support may be a polygonal pyramid.
前記支持体の頂部が平坦であっても良い。 The top of the support may be flat.
前記発光ユニットに含まれる前記支持体の底面が偶数の頂点をもつ多角形であり、前記発光ユニットからなる配列において最小単位として4個の前記発光ユニットからなる長方形の区画が選べるとき、該区画において隣接する一方の前記発光ユニットに含まれる前記支持体の底面の一辺と、他方の前記発光ユニットに含まれる前記支持体の底面の頂点とが対向することが好ましい。 When the bottom surface of the support included in the light emitting unit is a polygon having an even number of vertices, and a rectangular section composed of four light emitting units can be selected as a minimum unit in the array composed of the light emitting units, It is preferable that one side of the bottom surface of the support body included in one of the adjacent light emitting units is opposed to the vertex of the bottom surface of the support body included in the other light emitting unit.
前記発光ユニットに含まれる前記支持体の底面が奇数の頂点をもつ多角形であり、前記発光ユニットからなる配列において最小単位として4個の前記発光ユニットからなる長方形の区画が選べるとき、該区画において隣接する一方の発光ユニットに含まれる前記支持体の底面の一辺と、他方の発光ユニットに含まれる前記支持体の底面の頂点が対向する発光ユニットの組が2個あり、各組の前記頂点の向く方向が反対であることが好ましい。 When the bottom surface of the support included in the light emitting unit is a polygon having an odd number of vertices, and a rectangular section composed of four light emitting units can be selected as a minimum unit in the array composed of the light emitting units, There are two sets of light emitting units in which one side of the bottom surface of the support included in one adjacent light emitting unit and the top of the bottom surface of the support included in the other light emitting unit face each other. The facing direction is preferably opposite.
前記支持体は三角柱であり、その側面の一つが底面となっても良い。 The support may be a triangular prism, and one of its side surfaces may be a bottom surface.
前記支持体の頂部が平坦であっても良い。 The top of the support may be flat.
前記発光ユニットに含まれる前記支持体が三角柱であるとき、該支持体の一方の斜面に配置されるLED素子と他方の斜面に配置されるLED素子が、該支持体の長手方向で異なった位置にあることが好ましい。 When the support included in the light emitting unit is a triangular prism, the LED elements disposed on one slope of the support and the LED elements disposed on the other slope are different in the longitudinal direction of the support. It is preferable that it exists in.
本発明の照明装置は基板上に複数の発光ユニットが配列し、それぞれの発光ユニットに含まれる支持体の斜面にLED素子を配置しているため、光束が平面的に広がり、拡散板によって配向分布が均一化される。このときLED素子から出射した光は空気中を伝搬して拡散板に到達するだけなので無用な反射吸収がなく光の損失が少ない。さらに本発明の照明装置は、LED素子と拡散板との間にレンズのような設置位置に係わる条件の厳しい光学部品がないため構造が簡単になる。 In the illuminating device of the present invention, a plurality of light emitting units are arranged on a substrate, and LED elements are arranged on the slope of a support included in each light emitting unit. Is made uniform. At this time, since the light emitted from the LED element only propagates in the air and reaches the diffusion plate, there is no unnecessary reflection absorption and there is little light loss. Furthermore, the illumination device of the present invention has a simple structure because there is no strict optical component related to the installation position such as a lens between the LED element and the diffusion plate.
以上のように本発明の照明装置は、平面的に略均一な配光分布を待っていても、LED素子から出射した光の損失が少なく、構造も簡単である。 As described above, the lighting device of the present invention has a small loss of light emitted from the LED elements and a simple structure even when waiting for a substantially uniform light distribution in a plane.
以下、添付図1〜9を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また説明のため部材の縮尺は適宜変更している。さらに特許請求の範囲に記載した発明特定事項との関係をカッコ内に記載している。
(第1実施形態)
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. In the description of the drawings, the same or equivalent elements will be denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted. For the sake of explanation, the scale of the members is changed as appropriate. Furthermore, the relationship with the invention specific matter described in the claims is described in parentheses.
(First embodiment)
添付図1〜3を参照して本発明の第1実施形態を詳細に説明する。図1は本実施形態における照明装置10の断面図である。基板16上には発光ユニット11が配列している。発光ユニット11は、断面が三角形の支持体12と断面が長方形のLED素子15を備えている。支持体12のそれぞれの斜辺にはLED素子15が配置されている。発光ユニット11の上部には拡散板14が配置され、収納部材17により基板16と拡散板14が収納されている。
A first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view of a
図2により図1の照明装置10に含まれる発光ユニット11を説明する。図2は発光ユニット11の平面図(a)及び正面図(b)である。支持体12は正四角錐であり、底面が基板16(図1参照)に接続する。支持体12の各斜面にそれぞれ2個、合計8個のLED素子15が配置されている。各斜面に配置したLED素子15の組は、LED素子15の使用効率を向上させるため(無駄を出さないため)、平均値が所望の輝度・色度範囲に入るよう調整されている。なお支持体12の斜面にLED素子15が配置されているので、LED素子15の上面とともに、(a)では上側の側面、(b)では下側の側面がみえる。
The
図3により図1の照明装置10に含まれる発光ユニット11の配列及び配光分布を説明する。図3は、発光ユニット11の配列の説明図であり、多数の発光ユニット11からなる配列のうち4個の隣接しあう発光ユニット11で構成された区画を上方から眺めたものである。図中、発光ユニット11の配光分布13を点線で示している。配光分布13は輝度若しくは光束密度を等高線で表した場合の代表的な等高線(例えば最大値の1/2)に相当し、各LED素子15が上面方向を中心とした比較的強い指向性を持っていることを示している。
The arrangement and light distribution of the
発光ユニット11に含まれる支持体12は正四角錐なので底面が正方形で4個の頂点をもつ。本実施形態では多数の発光ユニット11からなる配列から4個の発光ユニット11が隣接し合うようにして構成した長方形の区画を選べる。この区画では隣接する一方の発光ユニット11に含まれる支持体12の底面の一辺と、他方の発光ユニット11に含まれる支持体12の底面の頂点が対向している。
Since the
このようにすると配光分布13が重ならず均一に広がるようになり好ましい。本実施形態では支持体12の底面を正方形としているが、底面は正方形に限られず長方形、平行四辺形、若しくは偶数の頂点をもつ多角形であっても良い。この場合でも、隣接する一方の発光ユニットに含まれる支持体の底面の一辺と、他方の発光ユニットに含まれる支持体の底面の頂点とを対向させると良い。このようにすると隣接する発光ユニットの底面の頂点若しくは辺が対向しあう場合に比べ配光分布が重ならなくなり、よりいっそう均一になる。
This is preferable because the
本実施形態では発光ユニット11は基板16に直接接続しているが、発光ユニット11と基板16の間にスペーサを配しても良く、このスペーサが発光ユニットと一体化していても良い(以下同様)。
(第2実施形態)
In the present embodiment, the
(Second Embodiment)
添付図4,5を参照して本発明の第2実施形態を詳細に説明する。本実施形態における照明装置の断面構成は図1に示す第1実施形態の照明装置10とほぼ同等であるため図示していないが、図1に対し本実施形態における発光ユニット21の断面形状が異なる。また本実施形態における照明装置の部材は発光ユニット21を除き図1と共通なので同じ番号を使用する。
A second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. Although the sectional configuration of the lighting device in the present embodiment is not shown because it is substantially the same as the
図4により本実施形態の照明装置に含まれる発光ユニット21を説明する。図4は発光ユニット21の平面図(a)及び正面図(b)である。支持体22は正三角錐であり、底面が基板16(図1参照)に接続する。支持体22の各斜面にそれぞれ1個、合計3個のLED素子15が配置されている。なお支持体22の斜面にLED素子15が配置されているので、LED素子15の上面とともに、(a)では上側の側面、(b)では下側の側面がみえる。
The
図5により本実施形態の照明装置に含まれる発光ユニット21の配列及び配光分布を説明する。図5は、発光ユニット21の配列の説明図であり、図3と同様に4個の発光ユニット21が隣接しあう区画を上方から眺めたものである。図中、発光ユニット21の配光分布23を点線で示している。配光分布23は輝度若しくは光束密度を等高線で表した場合の代表的な等高線(例えば最大値の1/2)に相当し、LED素子15が上面方向を中心とした比較的強い指向性を持っていることを示している。
The arrangement and light distribution of the
発光ユニット21に含まれる支持体22は正三角錐なので底面が正三角形で3個の頂点をもつ。本実施形態では多数の発光ユニット21からなる配列から4個の発光ユニット21で構成される長方形の区画を選べる。この区画では、図中左側の辺において隣接する一方の発光ユニット21に含まれる支持体22の底面の一辺と、他方の発光ユニット21に含まれる支持体22の底面の頂点が対向している。右側の辺においても同様に隣接する一方の発光ユニット21に含まれる支持体22の底面の一辺と、他方の発光ユニット21に含まれる支持体22の底面の頂点が対向している。なお各辺上にある頂点は図中、上下反対方向を向いている(図中、左側の辺が上向き、右側の辺が下向き)。
Since the
このようにすると配光分布23が重ならず均一に広がるようになり好ましい。本実施形態では支持体22の底面を正三角形としているが、底面は正三角形に限られず二等辺三角形や不等辺三角形、若しくは奇数の頂点をもつ多角形であっても良い。この場合でも、隣接する一方の発光ユニットに含まれる支持体の底面の一辺と、他方の発光ユニットに含まれる支持体の底面の頂点とを対向させ、且つ一方の辺(近傍を含む)に配置された頂点と、他方の辺に配置された頂点とが反対方向を向いていると良い。このようにすると長方形の区画の2辺で発光ユニットに含まれる支持体の底面の頂点が同じ方向を向く場合に比べ配光分布が重ならなくなりよりいっそう均一になる。
(第3実施形態)
This is preferable because the
(Third embodiment)
添付図6,7を参照して本発明の第3実施形態を詳細に説明する。本実施形態においても照明装置の断面構成は図1に示す第1実施形態の照明装置10とほぼ同等であるため図示していないが、図1に対し本実施形態における発光ユニット31の断面形状が異なる。また本実施形態における照明装置の部材は発光ユニット31を除き図1と共通共通なので同じ番号を使用する。
A third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. Also in the present embodiment, the cross-sectional configuration of the lighting device is not shown because it is substantially the same as the
図6により本実施形態の照明装置に含まれる発光ユニット31を説明する。図6は発光ユニット31の平面図(a)及び側面図(b)である。支持体32は三角柱であり、三角柱の側面の一つが支持体32の底面となり、この底面が基板16(図1参照)に接続する。支持体32の各斜面にそれぞれ6個、合計12個のLED素子15が配置されている。またLED素子15は2個で一組となっており、実施形態1と同様にLED素子15の使
用効率を向上させるため、平均値が所望の輝度・色度範囲に入るよう調整されている。
The
なお支持体32の長手方向は基板16とほぼ同じ長さであって良いので、照明装置のサイズにより長さが異なり、搭載するLED素子15の数も変わる。また支持体32の斜面にLED素子15が配置されているので、LED素子15の上面とともに、(a)では上側の側面がみえる。
In addition, since the longitudinal direction of the
図7により本実施形態の照明装置に含まれる発光ユニット31の配列及び配光分布を説明する。図7は発光ユニット31の配列の説明図であり、多数の発光ユニット31からなる配列のうち2本の発光ユニット31で構成される区画を上方から眺めたものである。2本の発光ユニット31は平行に配置されている。なお図中、発光ユニット31の配光分布33を点線で示している。配光分布33は輝度若しくは光束密度を等高線で表した場合の代表的な等高線(例えば最大値の1/2)に相当し、LED素子15が上面方向を中心とした比較的強い指向性を持っていることを示している。
The arrangement and light distribution of the
三角柱である支持体32において、一方の斜面に配置されるLED素子15と他方の斜面に配置されるLED素子15が、支持体32の長手方向で異なった位置にある。このようにすると支持体32の長手方向において異なる斜面に配置されたLED素子15を同じ位置にする場合に比べ、図に示したように配光分布33が重なり合わなくなりよりいっそう均一に広がるようになる。
(第4実施形態)
In the
(Fourth embodiment)
第1及び第2実施形態では、発光ユニット11,21に含まれる支持体12,22が正四角錐,正三角錐であった。しかしながら支持体は多角錐に限定されず、斜面を持てばよい。そこで図8により支持体の頂部が平坦である第4実施形態について説明する。本実施形態においても照明装置の断面構成は図1に示す第1実施形態の照明装置10とほぼ同等であるため図示していないが、図1に対し本実施形態における発光ユニット41の断面形状が異なる。また本実施形態における照明装置の部材は発光ユニット41を除き図1と共通なので同じ番号を使用する。
In the first and second embodiments, the
図8により本実施形態の照明装置に含まれる発光ユニット41を説明する。図8は発光ユニット41の平面図(a)及び正面図(b)である。支持体42は正四角錐の頂部を平坦化した形状をなし、底面が基板16(図1参照)に接続する。支持体42の各斜面にそれぞれ2個、合計8個のLED素子15が配置されている。第1実施形態と同様に各斜面に配置したLED素子15の組は、LED素子15の使用効率を向上させるため、平均値が所望の輝度・色度範囲に入るよう調整されている。なお支持体42の斜面にLED素子15が配置されているので、LED素子15の上面とともに、(a)では上側の側面、(b)では下側の側面がみえる。
The
発光ユニット41の配列及び配光分布は図3に示した第1実施形態の場合と同じである。本実施形態のように頂部を平坦化すると照明装置の薄型化に貢献できる。また第3実施形態のように長手方向を有する支持体を含む発光ユニットでも同様である。
(第5実施形態)
The arrangement and light distribution of the
(Fifth embodiment)
第1、第2及び第4実施形態では、発光ユニット11,21,41に含まれる支持体12,22、42の底面が正四角錐若しくは正三角錐という単純な形状であった。しかしながら前述のように支持体の底面は正方形や正三角形に限定されない。そこで図9により支持体の底面が正方形若しくは正三角形以外の形状となる第5実施形態について説明する。本実施形態においても照明装置の断面構成は図1に示す第1実施形態の照明装置10とほぼ同等であるため図示していないが、図1に対し本実施形態における発光ユニット51の
断面形状が異なる。また本実施形態における照明装置の部材は発光ユニット51を除き図1と共通なので同じ番号を使用する。
In the first, second, and fourth embodiments, the bottom surfaces of the
図9により本実施形態の照明装置に含まれる発光ユニット51を説明する。図9は発光ユニット51の平面図である。支持体52は正六角錐であり、底面が基板16(図1参照)に接続する。支持体52の各斜面にそれぞれ1個、合計6個のLED素子15が配置されている。なお支持体52の斜面にLED素子15が配置されているので、LED素子15の上面とともに上側の側面がみえる。
The
図3の説明のなかで述べたように多数の発光ユニット51からなる配列から長方形の配置となるように隣接しあう4個の発光ユニット51で構成される区画を選べる場合、この区画では隣接する一方の発光ユニット51に含まれる支持体52の底面の一辺と、他方の支持体52の底面の頂点とを対向させると、配光分布をよりいっそう均一化できる。
As described in the description of FIG. 3, when a section composed of four light emitting
本発明の照明装置を液晶パネルの背面照明として使用する場合、個別に発光ユニットを点灯制御すれば、表示する映像に合わせて特定の表示領域のみ背面照明を暗くする手法(ローカルディミングともいう)に適用できる。 When the lighting device of the present invention is used as a backlight for a liquid crystal panel, if the lighting unit is individually controlled to be turned on, a method for dimming the backlight only in a specific display area according to the image to be displayed (also referred to as local dimming). Applicable.
10…照明装置、
11,21,31,41,51…発光ユニット、
12,22,32,42,52…支持体、
13,23,33…配光分布、
14…拡散板、
15…LED素子、
16…基板、
17…収納部材。
10 ... lighting device,
11, 21, 31, 41, 51 ... light emitting unit,
12, 22, 32, 42, 52 ... support,
13, 23, 33 ... light distribution,
14 ... diffusion plate,
15 ... LED element,
16 ... substrate,
17: Storage member.
Claims (2)
前記支持体は正多角錐であり、
前記発光ユニットに含まれる前記支持体の底面が偶数の頂点をもつ正多角形であり、前記発光ユニットからなる配列において最小単位として4個の前記発光ユニットからなる正方形の区画が選べるとき、該区画において隣接する一方の前記発光ユニットに含まれる前記支持体の底面の一辺と、他方の前記発光ユニットに含まれる前記支持体の底面の頂点とが対向することを特徴とする照明装置。 In a planar lighting device including a plurality of LED elements between a substrate and a scattering plate, the lighting device includes a light emitting unit, the light emitting unit is disposed on the substrate, the light emitting unit is a bottom surface on the substrate side, and a plurality of light emitting units are on the scattering plate side. The LED element is attached to the slope of the support,
The support is a regular polygonal pyramid;
When the bottom surface of the support included in the light emitting unit is a regular polygon having an even number of vertices, and a square section composed of four light emitting units can be selected as a minimum unit in the array composed of the light emitting units, the section The lighting device according to claim 1, wherein one side of the bottom surface of the support included in one of the adjacent light emitting units is opposed to a vertex of the bottom surface of the support included in the other light emitting unit .
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