TWI420053B - Surface lighting device and surface lighting device - Google Patents

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TWI420053B
TWI420053B TW97123084A TW97123084A TWI420053B TW I420053 B TWI420053 B TW I420053B TW 97123084 A TW97123084 A TW 97123084A TW 97123084 A TW97123084 A TW 97123084A TW I420053 B TWI420053 B TW I420053B
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Description

面照明光源裝置及面照明裝置 發明領域
本發明係有關於用於LCD背後照明、照明用看板、照明燈、各種車輛等的顯示裝置之面照明光源裝置及面照明裝置。
 發明背景
過去以來，係基於電力消耗量或發熱少之觀點檢討使用發光二極體(LED)做為顯示裝置或照明等之光源，然而，由於LED的指向性強，因此，必須耗費種種功夫才能在廣大的面上得到均一的光量分布。
例如，專利文獻1係揭示設置具有可射入光源所發出的光之光射入端面及可射出引導的光之光射出面的導光體，並在射入光射入端面之光當中與最大強度光的射入位置之亮度分布中的光尖峰方向相異之方向，形成於該導光體上形成的局部性透鏡列，以解決亮度的不均一。
又，專利文獻2係揭示設置於一端形成開口部並具有以其內側壁做為光反射面的光源收容部之燈罩、設置於光源收容部之發光二極體、設置於開口部前面之顯示板，以均一地擴散、反射發光二極體之光。
再者，專利文獻3係揭示在形成於光放射面上的擴散層之微小反射部的反射光，與設置於發光二極體周邊的反射器之間重複反射，並藉此得到均一的光。
又，專利文獻4係揭示以形成於放射面之反射部使LED所射出的具有指向性之光(特別是LED正上方的強光)反射至LED側，藉此，改變光的方向並減少LED的光強度，以得到均一的光。
【專利文獻1】日本專利公開公報第2002－343124號【專利文獻2】日本專利公開公報第2003－186427號【專利文獻3】日本專利公開公報第2005－284283號【專利文獻4】日本專利公開公報第2006－12818號
 發明揭示
然而，專利文獻1係用以使因LED而指向性強之光均等化，而相對於放射方向橫向設置LED光源。因此，需要大的空間。
又，專利文獻2係於LED的放射方向需要預定厚度。此外，未具有因內側擴散片而散亂之光被底板吸收等、完全利用LED之光的想法。
再者，專利文獻3係即使於放射面或LED周邊的底面設置反射板，仍未於側面設置反射板。因此，無法在包圍LED的空間中，引起光的多重反射並一邊利用所有的LED之光一邊得到均一的照明光。
又，專利文獻4係欲藉由控制LED之光的行進路徑來得到均一的照明，且放射面上的反射部係用以改變光的行進方向者。但，如此會造成光強度減弱並且無法利用多重反 射得到均一的光。
本發明係用以解決此種問題而製作者，且其目的在於提供可在高效率下使用光源之光，並且不需增大光放射方向的厚度仍可在隔開預定距離之面從放射面得到均一的照明光之面照明光源裝置及面照明裝置。
用以達成前述目的，申請專利範圍第1項之發明係一種面照明光源裝置，包含有：一群光源，係由可放射光的單體或多數集合體形成者；光學性透明導光體，係可傳送該光源之光並在其放射方向的預定位置具有放射面者；無蓋殼體，係可關閉該導光體的前述放射面以外之面並配置前述光源於大致中央處者；內側反射機構，係設置於該殼體及前述導光體之間的整體，且具有可反射於前述導光體內部傳送的光之反射面者；外方反射部，係配置於前述放射面上，且具有可以預定比例反射傳送過前述導光體內部的光之反射面者；及開口部，係形成於該外方反射部，且可通過前述光源之光當中以任一反射面反射至少1次之反射光者。
申請專利範圍第2項之發明係於申請專利範圍第1項之面照明光源裝置中，前述外方反射部在面對前述光源的前述放射面之中心位置附近具有可調整光的反射量之未貫通孔。
申請專利範圍第3項之發明係於申請專利範圍第1項之面照明光源裝置中，前述開口部具有側面壁且可通過以該側面壁反射之反射光。
申請專利範圍第4項之發明係於申請專利範圍第1項之 面照明光源裝置中，前述開口部具有從面對前述光源的前述放射面中心往外方隔有預定間隔地形成為中心軸對稱之圓孔、角孔、環狀孔或不連續環狀孔。
申請專利範圍第5項之發明係於申請專利範圍第1項之面照明光源裝置中，前述外方反射部具有可調整光的反射量之窄寬度的貫通溝。
申請專利範圍第6項之發明係於申請專利範圍第1項之面照明光源裝置中，在從面對前述光源之前述放射面的中心沿著該放射面至前述開口部的最小距離為x、從前述光源至前述外方反射部的前述放射方向之距離為d、前述開口部的開口尺寸為a、前述外方反射部的厚度為t時，具有d/x<t/a之關係。
申請專利範圍第7項之發明係於申請專利範圍第1項之面照明光源裝置中，在前述開口部相對於預先設定的基準面積之面積和比率為開口率A(預定部分的前述開口部面積/基準面積)，b、c為常數，x為距離面對前述光源的前述放射面的中心之距離時，概略具有A＝bx2 ＋c之關係。
申請專利範圍第8項之發明係於申請專利範圍第1項之面照明光源裝置中，前述內側反射機構及前述放射側反射機構為超微細發泡光反射板、鈦白之微粒子乳化者或聚四氟乙烯(polyfluoro carbon)之微粒子的任一者，或者是以上的組合者。
申請專利範圍第9項之面照明裝置發明係藉由配置多數申請專利範圍第1項之面照明光源裝置而構成者。
根據本發明，可在高效率下使用光源之光，並且不需增大光放射方向的厚度仍可在隔開預定距離以上之面從放射面得到均一的照明光。
 用以實施發明之最佳形態
以下，根據圖式說明本發明之實施形態。
(第1實施形態)
第1A圖及第1B圖係顯示第1實施形態之面照明光源裝置的構造。
該面照明光源裝置10包含有由可放射發光二極體等的光之單體或多數集合體形成的一群光源12、可傳送該光源12之光並在光放射方向的預定位置具有放射面14A之光學性透明導光體14、及可關閉該導光體14的放射面14A以外之面並配置光源12於大至中央處之無蓋殼體16。
本實施形態係採用如10cm×10cm×1.5cm(高度)之直方體做為殼體16的大小。但，該殼體16的大小並不限定於此。此外，殼體16之材質亦並未特別限定且可採用如金屬或合成樹脂。
例如，導光體14可由光學玻璃構成，且可使用丙烯酸樹脂等透明度良好之塑膠，此外，亦可使用矽樹脂等之柔軟透明塑膠。再者，亦可為氣體或液體。又，本實施形態係以導光體14為空氣時做為例子進行說明。
在殼體16及導光體14之間的整體，設有作為內側反射 機構之具有底面反射部18A及側面反射部18B的內側反射部18。又，在放射面14A上設有作為放射側反射機構之放射側反射部20。
該等內側反射部18及放射側反射部20皆使用光吸收少之材質。且，內側反射部18及放射側反射部20係超微細發泡光反射板、鈦白的微粒子乳化者或聚四氟乙烯(polyfluoro carbon)之微粒子的任一者，或者是以上的組合者。
放射側反射部20包含有：外方反射部22，係配置於放射面14A上且具有可以預定比例反射傳送過導光體14內部的光之反射面22a者；及開口部24，係形成於該外方反射部22，且可通過光源12之光當中以任一反射面(反射面22a或內側反射部18等)反射至少1次之反射光者。
外方反射部22係大致均一地形成光放射方向之厚度t(參照第1B圖)。該外方反射部22係於面對光源12的放射面14A之中心側形成多數同心狀的未貫通孔(半切孔)26、及於未貫通孔26外周側形成多數窄寬度的窄寬度溝27。該窄寬度溝27係相對於放射面14A中心形成為同心狀並且不連續的環狀(方形環狀)者。即，窄寬度溝27藉由未貫通(半切)的連接部23形成為不連續的方形環狀，因為若不是不連續的方形環狀的話，就會造成僅有外方反射部22的中心側從放射側反射部20脫離。
又，該等未貫通孔26及窄寬度溝27係用以調節光源12之光的反射量(或光的透射量)而射置者。
開口部24係相對於面對光源12的放射面14A之中心，具 有多數沿著放射面14A形成為中心軸對稱之圓孔(貫通孔)241 、242 、...24n 。該等圓孔24形成有可反射光之側面壁24a。光源12所放射之光會在內側反射部18的底面反射部18A、側面反射部18B、外方反射部22的反射面22a、或側面壁24a反射至少1次並通過開口部24。即，不使光源12所放射之光直接通過開口部24之構造。
開口部24之圓孔241 、242 、...24n 的孔徑並不均一，且設定其孔徑沿放射面14A隨著遠離面對光源12的放射面14A之中心而變化。該變化程度將之後藉由第3圖進行說明。
第2圖係顯示放射側反射部20之放大截面圖。
外方反射部22的中心側之未貫通孔26係形成為如截面V字形或截面矩形之凹部。藉由該該未貫通孔26可調整外方反射部22的反射量(即，透過外方反射部22內部之光的透射量)。該外方反射部22雖在光源12的相向面側具有可以預定比例反射光之反射面22a，但亦具有光略微透過內部之性質。因此，可藉由改變形成有未貫通孔26之部分的外方反射部22之厚度來調整光的透射量。
該未貫通孔26係於面對光源12的放射面14A之中心O附近形成多數個。該未貫通孔26的孔部尺寸及深度形成為隨著從放射面14A的中心位置O沿著放射面14A往外方遠離而變大。這是起因於光源12的指向性等，由於光量會隨著從中心位置O往外方遠離而減少，故要配合其進行調節使未貫通孔26的透射光量變多。
又，本實施型態係說明於放射側反射部20的外側面(反 射面22a的相反側)形成未貫通孔26之情形，但並不限定於此，亦可於放射側反射部20的內側面(反射面22a的相同側)形成。
再者，於形成多數個未貫通孔26的外周側，以放射面14A的中心O為中心軸對稱地形成多數個窄寬度的窄寬度溝27。該窄寬度溝27亦可發揮調整透過外方反射部22內部之光的透射量之功能。又，該等未貫通孔26及窄寬度溝27雖皆為調整光的反射量(透射量)者，但窄寬度溝27可比起未貫通孔26以更多比例調整光的反射量(透射量)。
又，開口部24係形成為不使光源12所放射之光直接通過該開口部24之位置及大小。因為當光源12所放射之光直接通過開口部24時，會使通過放射側反射部20之光的光束過強。此時，會難以使光沿著光放射方向從放射面14A均一地分布在隔開預定距離之位置上。
因此，本實施形態係僅使光源12之光當中以任一反射面反射至少1次之反射光通過開口部24。因此，開口部24的位置及大小需滿足下述條件地形成於放射側反射部20。
即，在從面對光源12之放射面14A的中心O沿著放射面14A至開口部24的最小距離為x、從光源12到外方反射部22的放射方向之隔開距離為d、開口部24的直徑為a、外方反射部22的厚度為t時，具有d/x<t/a之關係。
藉此，可防止光源12所放射之光直接通過開口部24。此外，光源12所放射之光僅通過以內側反射部18的反射面或外方反射部22的反射面22a、或者開口部24的側面壁24a 反射至少1次之反射光。因此，藉由通過放射側反射部20之光(反射光)，光可從放射面14A均一地分布在隔開預定距離之位置。
再者，該開口部24亦形成為其孔徑隨著從放射面14A的中心位置O往外方遠離而變大。
即，在開口部24相對於預先設定的基準面積之面積和比率為開口率A(預定部分的開口部24面積/基準面積)，b、c為常數，x(mm)為距離面對光源12的放射面14A之中心O之距離時，概略具有A＝bx2 ＋c之關係。
如第3圖所示，在以橫軸為距離x、以縱軸為開口率A時，即為所謂的2次曲線。又，開口率A＝1表示全開的狀態。
在該第3圖中，本實施形態係b＝0.000375，又，常數c係在如面對光源12的放射面14A之中心O具有未貫通孔26時設定c＝0.04。因此，x＝0之點的開口率A＝0.04。
如該第3圖所示，開口率A係隨著從面對光源12的放射面14A之中心O沿著放射面14A往外方遠離，與距離的2倍成比例地變大。具體而言，如第1A圖所示，設計為開口部24之大小(直徑)隨著從放射面14A之中心O往外方遠離而變大。
根據本實施形態，開口部24係通過光源12之光當中以任一反射面反射至少1次之反射光，因此，可從放射側反射部20表面沿著光放射方向在隔開預定距離(例如5mm)以上之面得到均一的照明光。
又，本實施形態係設有用以調節在外方反射部22之光的反射量之未貫通孔26及窄寬度溝27，因此，可微妙地控 制光源12之光並得到均一的照明光。
再者，藉由以數學公式定義開口率A，可定量地設定開口部24之尺寸。因此，可使開口部24的加工作業變的容易。
(第2實施形態)
第4圖係顯示第2實施形態的面照明光源裝置之構造。
又，本實施形態係省略第1B圖所示之光源12、導光體14及殼體16的圖式，僅圖式出放射側反射部30。
本實施形態之放射側反射部30具有：外方反射部32，係配置於放射面14A上，且具有可以預定比例反射傳送過導光體14內部之光的反射面32a者；及開口部34，係形成於該外方反射部32，且可通過光源12之光當中以任一反射面(反射面32a或內側反射部18等)反射至少1次之反射光者。
外方反射部32係大致均一地形成光放射方向之厚度t(參照第1B圖)。該外方反射部32係於面對光源12的放射面14A之中心側形成多數同心狀的未貫通孔(半切孔)36、及於未貫通孔36外周側形成多數窄寬度的窄寬度溝37。該窄寬度溝37係相對於放射面14A中心形成為同心狀並且不連續的環狀(方形環狀)者。即，窄寬度溝37藉由連接部33形成為不連續的方形環狀。因為若不是不連續的方形環狀的話，就會造成僅有外方反射部32的中心側從放射側反射部30脫離。
又，如前所述，該等未貫通孔36及窄寬度溝37係用以調節光源12之光的反射量(或光的透射量)而射置者。即，可防止產生不均一的照明以得到均一的照明。
又，開口部34係從面對光源12的放射面14A之中心沿著 放射面14A往外方隔有預定間隔地形成中心軸對稱之方形環狀的環狀孔341 、342 、...34n 。該環狀孔34的寬度尺寸並不均一，且其尺寸沿著放射面14A隨著遠離面對光源12的放射面14A之中心而變化。其變化程度係如第3圖所說明者。該環狀孔34形成有可反射光之側面壁34a。
光源12所放射之光係在第1B圖所示之內側反射部18的底面反射部18A、側面反射部18B、外方反射部32的反射面32a、或側面壁34a反射至少1次並通過開口部34。即，不使光源12所放射之光直接通過開口部34之構造。
又，在外方反射部32形成有可連接相鄰的環狀孔34n 、34n－1 之間的連接部33。該連接部33係從放射面14A中心放射狀地延伸者。在本實施形態中，方形環狀的環狀孔34係形成為中心軸對稱，因此，若沒有連接該等環狀孔34者的話即會造成外方反射部32凌亂地脫離。用以防止該情形而藉由連接部33將其連接為一體。
又，該連接部33若任意設定其位置、大小、方向時，會難以得到均一的照明光。因此，要藉由實驗並根據最佳條件求得連接部33的位置、大小、方向。
(第3實施形態)
第5圖係顯示第3實施形態之面照明光源裝置的構造。
又，本實施形態係省略第1B圖所示之光源12、導光體14及殼體16的圖式，僅圖式出放射側反射部40。
本實施形態之放射側反射部40具有：外方反射部42，係配置於放射面14A上，且具有可以預定比例反射傳送過導 光體14內部的光之反射面42a者；及開口部44，係形成於該外方反射部42，且可通過光源12之光當中以任一反射面(反射面42a或內側反射部18等)反射至少1次之反射光者。
外方反射部42係大致均一地形成光放射方向之厚度t(參照第1B圖)。該外方反射部42係於面對光源12的放射面14A之中心側形成多數同心狀且窄寬度的不連續圓形環狀之窄寬度溝47。即，圓形環狀之窄寬度溝47藉由連接部43形成為不連續的環狀。做成不連續環狀的原因為若形成為連續環狀的話，就會造成僅有外方反射部42的中心側從放射側反射部40脫離。
又，該窄寬度溝47係用以調節光源12之光的反射量(或光的透射量)而射置者。此外，亦可因應需要於該外方反射部42的中心側設置未貫通孔(半切孔)。
開口部44係相對於面對光源12的放射面14A之中心，具有多數形成為中心軸對稱之圓孔(貫通孔)441 、442 、...44n 。該等圓孔44形成有可反射光之側面壁44a。光源12所放射之光係在第1B圖所示之內側反射部18的底面反射部18A、側面反射部18B、外方反射部42的反射面42a、或側面壁44a反射至少1次並通過開口部44。即，不使光源12所放射之光直接通過開口部44之構造。
開口部44之各圓孔441 、442 、...44n 的孔徑並不均一，且設定其孔徑沿著放射面14A隨著遠離面對光源12的放射面14A之中心而變化。其變化程度係如第3圖所說明者。
又，以上所說明的各實施形態係以圓孔或方形環狀之 連續或不連續環狀孔做為開口部24、34、44之形狀進行說明，但並不限定於該等形狀。例如，開口部24、34、44亦可為角孔或圓形環狀的環狀孔。
(第4實施形態)
第6圖係顯示配置多數面照明光源裝置10而構成的面照明裝置10’之實施形態。又，與第1圖相同或者相當之構件係附上相同的元件符號。
又，用以輕易地把握其內容，該面照明裝置10’係省略放射側反射部20之圖式。實際上，各個面照明光源裝置10皆形成有放射側反射部20。
根據本實施形態，可任意地放大從各個面照明光源裝置10的放射面14A沿著光放射方向於隔開預定距離之面所得到的均一照明光之領域。因此，在多數面照明光源裝置10配置成矩陣狀時，可於需要的領域範圍得到均一的照明光。
10‧‧‧面照明光源裝置
10’‧‧‧面照明裝置
12‧‧‧光源
14‧‧‧導光體
14A‧‧‧放射面
16‧‧‧殼體
18‧‧‧內側反射部
18A‧‧‧底面反射部
18B‧‧‧側面反射部
20、30、40‧‧‧放射側反射部
22、32、42‧‧‧外方反射部
22a、32a、42a‧‧‧反射面
23、33、43‧‧‧連接部
24、34、44‧‧‧開口部
241 、242 、...24n ‧‧‧圓孔
24a、34a、44a‧‧‧側面壁
26、36‧‧‧未貫通孔
27、37、47‧‧‧窄寬度溝
341 、342 …34n ‧‧‧環狀孔
441 、442 、44n ‧‧‧圓孔
O‧‧‧中心位置
x‧‧‧最小距離
d‧‧‧隔開距離
a‧‧‧直徑
t‧‧‧厚度
第1A圖係顯示第1實施形態的面照明光源裝置之平面圖。
第1B圖係同上者之截面正面圖。
第2圖係同上者的放射側反射部之放大截面圖。
第3圖係顯示同上者的放射側反射部之開口率之曲線。
第4圖係第2實施形態的面照明光源裝置中的放射側反射部之平面圖。
第5圖係第3實施形態的面照明光源裝置中的放射側反射部之平面圖。
第6圖係面照明裝置之概略外觀立體圖。
10‧‧‧面照明光源裝置
16‧‧‧殼體
20‧‧‧放射側反射部
22‧‧‧外方反射部
23‧‧‧連接部
241 ...24n ‧‧‧圓孔
26‧‧‧未貫通孔
27‧‧‧窄寬度溝

Claims (12)

  1. 一種面照明光源裝置，包含有：光源，係成一群，由可放射光的1個發光二極體或複數各發光二極體之集合體而形成構成者；導光體，係呈光學性透明，可傳送該光源之光並在其放射方向的預定位置具有放射面者；殼體，係可關閉該導光體的前述放射面以外之面，且設置有由用於反射光之底面及側面反射部所形成的內側反射機構，且其底面中央處配置有前述光源者；及放射側反射機構，係設置於前述放射面上；前述放射側反射機構係由使傳送於前述導光體內部之光以預定之比例通過及反射的構件所形成，該放射側反射機構之周邊部設置有開口部，且將中心部作為未開口部，藉此可進行調節使前述放射側反射機構之透光量隨著由與前述光源呈相對向之前述放射面之中心位置向外側遠離而增加，且前述開口部係用以使前述光源之光中至少一次在任一反射面被反射之反射光通過。
  2. 如申請專利範圍第1項之面照明光源裝置，其中前述開口部隨著由前述未開口部向外側遠離，前述開口部的面積會增大。
  3. 如申請專利範圍第1項之面照明光源裝置，其中前述開口部，係使預先設定之基準面積與相對於該基準面積之該開口部之開口面積的比為開口率A，常數為b、c，距離相對向於前述光源之前述放射面中心之距離為x，而 其等可滿足下列關係式(1)：A=bx2 +c (1)。
  4. 如申請專利範圍第1項之面照明光源裝置，其中前述導光體為空氣。
  5. 如申請專利範圍第1項之面照明光源裝置，其中前述內側反射機構及前述放射側反射機構之構成材料係超微細發泡光反射板。
  6. 如申請專利範圍第1項之面照明光源裝置，其中使從相對向於前述光源之前述放射面中心沿著該放射面至前述開口部為止的距離為x、從前述光源到前述放射側反射機構為止之前述放射方向的隔開距離為d、前述開口部的開口尺寸為a、前述放射側反射機構的厚度為t時，具有d/x<t/a之關係。
  7. 如申請專利範圍第1項之面照明光源裝置，其中前述開口部具有圓孔、角孔、環狀孔或不連續環狀孔。
  8. 如申請專利範圍第1項之面照明光源裝置，其中前述開口部具有側面壁，且可使該側面壁所反射之反射光通過。
  9. 如申請專利範圍第1至8項中任一項之面照明光源裝置，其中前述放射側反射機構於前述未開口部具有可調整光反射量之未貫通孔。
  10. 如申請專利範圍第1至8項中任一項之面照明光源裝置，其中前述放射側反射機構具有可調整光反射量之窄寬度的貫通溝。
  11. 如申請專利範圍第1項之面照明光源裝置，其中前述殼殼體係在平面觀視下形成為方形者。
  12. 如申請專利範圍第1項之面照明光源裝置，其中前述殼體係將內部劃分為多數個，而於該經劃分之底面之中央部分別配置1個點光源，且前述各點光源之正上方設有前述放射側反射機構。
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