JP4989337B2 - 照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、照明装置に係り、特にＬＥＤ光源を発光源としたバックライト用の照明装置に関する。

ＬＥＤ光源は、液晶表示装置のバックライトユニット等の各種照明装置に用いられている。例えば特許文献１に記載された液晶表示装置のバックライトユニットは、液晶パネルを含む画像表示部を背面側で支持する筐体と、筐体内に取付けられた複数の長尺なＬＥＤ基板を有しており、各ＬＥＤ基板に多数のＬＥＤ光源が配置されている。

ＬＥＤ光源は、温度が上昇すると発光効率が減少すると共に作動寿命が短くなってしまう。また、ＬＥＤ光源の発光波長は、温度に依存する。このため、ＬＥＤ光源を用いたバックライトユニットでは、各ＬＥＤ光源を適正な温度範囲で作動させるために温度制御が行われる。
例えば、特許文献１に記載のバックライトユニットでは、冷却風を発生させる冷却用ファンと、この冷却用ファンによる冷却風を循環させるための通路と、この通路内に配置された放熱用フィンとが筐体に配置されている。

このような構成により、特許文献１に記載のバックライトユニットでは、ＬＥＤ光源を冷却用ファンによる冷却風で直接冷却すると共に、ＬＥＤ光源からＬＥＤ基板及び放熱用フィンに熱伝導させ、ＬＥＤ基板及び放熱用フィンを冷却風で冷却することにより、ＬＥＤ光源の発熱を抑制することができる。

特開２００７−５２９５１号公報

しかしながら、特許文献１に記載のバックライトユニットでは、放熱用フィンを筐体に設けると共に、筐体に冷却風用の通路を形成しなければならない。このため、構成が複雑になり、部品点数が増大すると共に、バックライトユニットが大型化するという問題があった。
また、特許文献１に記載のバックライトユニットでは、ＬＥＤ基板から筐体を介して放熱用フィンに熱を効率よく伝導させるため、ＬＥＤ基板と筐体との密着性を向上させ且つ熱伝導性が良好である介在部材を、ＬＥＤ基板と筐体との間に配置しなければなない。このため、ＬＥＤ基板の筐体への取付けに手間がかかり、製造コストが増大してしまうという問題があった。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、構成が簡単で、作動時にＬＥＤが発生する熱を効率的に放熱させることができる照明装置を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために、本発明は、ＬＥＤ光源を用いた照明装置であって、ＬＥＤ光源が取付けられたＬＥＤ基板と、このＬＥＤ基板を支持する支持面を有する壁部とこの壁部から前方へ延びる枠部によって形成された筐体と、ＬＥＤ基板を冷却するための冷却風を発生する冷却用ファンと、を備え、ＬＥＤ基板は、その両面側に空間部を形成するように、筐体の支持面に対して所定の角度をなすように取付けられており、かつ、ＬＥＤ基板は、長尺な薄板部材であり、その両面に、長手方向に互いに離間して複数のＬＥＤ光源が取付けられ、ＬＥＤ基板は、ＬＥＤ光源の照射方向が、筐体の支持面に対してほぼ９０度をなすように、筐体の支持面に支持され、冷却ファンは、ＬＥＤ基板の長手方向の一端側から他端側へ向けて空間部に対して冷却風を送り込むように、筐体の枠部に取付けられており、ＬＥＤ基板は、筐体の壁部に形成されたスリット状の取付孔に差し込まれ、壁部から後方へ突出した状態で、筐体に取付けられていることを特徴としている。

このように構成された本発明によれば、ＬＥＤ基板が筐体の支持面に面対面接触で取付けられるのではなく、ＬＥＤ基板が筐体の支持面に所定の角度をなすように取付けられているので、ＬＥＤ基板を放熱用フィンとして機能させることができ、ＬＥＤ光源からの伝導熱をＬＥＤ基板の両面から空間部の周辺空気へ放熱することができる。このため、放熱用フィンを筐体に別途設ける必要がなく、また、ＬＥＤ基板から筐体に熱伝導させ易くするために、ＬＥＤ基板を筐体の支持面に面密着させて取付ける必要がなく、装置構成を簡単にすることができる。さらに、本発明では、ＬＥＤ光源で発生した熱を、発熱源であるＬＥＤ光源から近いＬＥＤ基板で温度差の大きい空気中に効率的に放熱させることができる。

また、本発明においては、ＬＥＤ基板は、前記ＬＥＤ光源の照射方向が、筐体の支持面に対してほぼ９０度をなすように、筐体の支持面に支持されているので、ＬＥＤ光源からの発光光線を、筐体の支持面に対してほぼ９０度をなす方向、好ましくは９０±５度以内の方向、に照射させることができる。
また、本発明においては、ＬＥＤ基板を冷却するための冷却風を発生する冷却用ファンを備えているので、ＬＥＤ基板の周囲空気中に伝導させた熱を、冷却用ファンから送出される冷却風によってＬＥＤ基板の周辺から他所へ移動させることにより、ＬＥＤ基板からその周囲空気への熱の伝導を促進することができる。
また、本発明においては、ＬＥＤ基板は、長尺な薄板部材であり、その両面に、長手方向に互いに離間して複数のＬＥＤ光源が取付けられている。

また、本発明において好ましくは、ＬＥＤ基板は、筐体の支持面に対して、ほぼ９０度、より好ましくは９０±５度以内、をなすように取付けられている。このように構成された本発明によれば、ＬＥＤ基板の両面に均等に放熱空間を形成することができると共に、筐体の支持面に対しての取付けを容易にすることができる。

また、本発明において好ましくは、複数のＬＥＤ基板が並列して筐体の支持面に取付けられている。このように構成された本発明によれば、複数の並列に配列されたＬＥＤ基板からＬＥＤ光源の発光光線を広い面積にわたって照射させることができる。

本発明の照明装置によれば、構成が簡単で、作動時にＬＥＤが発生する熱を効率的に放熱させることができる照明装置を提供することができる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。先ず、図１乃至図３により、本発明の第１実施形態による照明装置を説明する。以下の実施形態では、本発明の照明装置を画像表示装置の直下ライト方式のバックライトユニットに適用した例を示す。
図１は画像表示装置の断面図、図２はバックライトユニットの分解斜視図、図３はバックライトユニットの部分断面図である。

図１に示すように、画像表示装置としての液晶表示装置１は、画像表示部としての液晶パネル２と、液晶パネル２を背面側から照明するバックライトユニット３と、バックライトユニット３の背面側に配置された回路基板４と、これらを収容する外筐５等から構成されている。

液晶パネル２は、液晶材料が透明基板の間に封入され、これらの前後を２枚の偏光フィルタが挟み込んだ構成となっている。
回路基板４は、液晶パネル２及びバックライトユニット３の作動を制御する駆動制御回路等を備えている。バックライトユニット３は、回路基板４の駆動制御回路によって駆動され、液晶パネル２を背面側から照射する。

図２に示すように、バックライトユニット３は、凹状の筐体１０と、筐体１０の内部に固定されたＬＥＤ基板２０と、筐体１０の開口部１０ａに取付けられた拡散板３０と、拡散板３０の前方に配置された光学フィルタ４０と、筐体１０の側部に取付けられた冷却用ファン５０を備えている。また、筐体１０の表面には、図示していないが、反射板を備えていてもよい。

筐体１０は、液晶パネル２とほぼ平行に正対する矩形板状の壁部１１と、壁部１１の端部から前方に向けて延びる枠部１２とを備えている。
拡散板３０及び光学フィルタ４０は、筐体１０の開口部１０ａを塞ぐように、枠部１２の端部に固定されており、ＬＥＤ基板２０により照射された照射光線を拡散させると共に、所定の光学的作用を及ぼして、前方に透過させている。液晶パネル２は、この透過光線によって背面側から照射される。

冷却用ファン５０は、筐体１０の枠部１２に穿設された取付孔（図示せず）に取付けられており、バックライトユニット３の作動中、回路基板４の駆動制御回路によって給電され、所定の回転速度で作動するようになっている。これにより、冷却用ファン５０は、筐体１０内に冷却空気を送り込み、ＬＥＤ基板２０を冷却する。

筐体１０の壁部１１の内側面である支持面１３には、複数のＬＥＤ基板２０が、筐体１０の幅方向に沿うと共に、筐体１０の高さ方向に所定距離だけ互いに離間した状態で並列して配置されている。ＬＥＤ基板２０は、配線パターン（図示せず）が形成されたプリント基板であり、筐体１０の枠部１２の幅（奥行き）よりも狭い薄板状の長尺な部材である。また、ＬＥＤ基板２０の一方側の面（上面）には、複数のＬＥＤ光源２２がＬＥＤ基板２０の長手方向に沿って、互いに所定間隔だけ離間して取付けられている。

各ＬＥＤ基板２０は、支持面１３に対してほぼ９０度（好ましくは９０±５度以内）をなすように、ＬＥＤ基板２０の一端部が支持面１３に取付けられている。これにより、ＬＥＤ基板２０の両面側に空間部を均等に形成することができる。
なお、本実施形態では、ＬＥＤ基板２０が支持面１３に対してほぼ９０度をなすように取付けられているが、これに限らず、ＬＥＤ基板２０の両面に空気部を形成し、ＬＥＤ基板２０の両面がこの空間部の周囲空気と接するように所定角度（＞０度）で取付けられていればよい。

図３に示すように、ＬＥＤ光源２２は、側方照射タイプの光源であり、ＬＥＤ基板２０の延出方向に沿って、支持面１３に対してほぼ９０度（好ましくは９０±５度以内）をなす前方向に光を照射する。ＬＥＤ光源２２は、回路基板４の駆動制御回路によって、ＬＥＤ基板２０のプリント配線を通して給電されることにより発光する。
なお、本実施形態では、ＬＥＤ光源２２を側方照射タイプとしたが、これに限らず、通常の照射方向に照射するタイプ、すなわち、ＬＥＤ基板２０とほぼ垂直な方向に照射するタイプのものであってもよい。

次に、本実施形態のバックライトユニット３の作用効果について説明する。
本実施形態では、液晶表示装置１の作動中、ＬＥＤ光源２２に給電され、ＬＥＤ光源２２が発光することにより、液晶パネル２が背面側から照射される。ＬＥＤ光源２２が発光すると、ＬＥＤ光源２２は発熱し温度が上昇する。ＬＥＤ光源２２に発生した熱は、ＬＥＤ基板２０に熱伝導し、ＬＥＤ基板２０の温度を上昇させる。

本実施形態では、ＬＥＤ光源２２からＬＥＤ基板２０に伝わった熱は、筐体１０へ一部が熱伝導するが、大部分がＬＥＤ基板２０の両面から空気中に発散される。すなわち、本実施形態では、各ＬＥＤ基板２０が、筐体１０の壁部１１に面対面による接触により取付けられるのではなく、壁部１１に対してほぼ９０度をなすように取付けられているので、ＬＥＤ基板の両面を空気中への放熱面積として確保することができる。このように、本実施形態では、各ＬＥＤ基板２０が放熱用フィンとして機能するように構成されているので、ＬＥＤ光源２２から発生した熱を周辺空気中へ効率的に発散し、ＬＥＤ光源２２の温度上昇を所定温度以下に抑制することができる。

また、本実施形態では、冷却用ファン５０が、ＬＥＤ基板２０の長手方向の一端側から他端側へ向けて冷却風を送り込むように、筐体１０の枠部１２に取付けられている。ＬＥＤ基板２０の両面から周囲空気中へ放射された熱は、冷却用ファン５０からの冷却風によって、ＬＥＤ基板２０の表面から外部へ運ばれる。これにより、ＬＥＤ基板２０から接触空気中への熱伝導が促進され、効率的にＬＥＤ光源２２で発生した熱を排熱することができる。

また、従来のバックライトユニットでは、ＬＥＤ光源で発生した熱をＬＥＤ基板から筐体へ熱伝導させ、筐体側で排熱処理するように構成されていた。このため、ＬＥＤ基板を筐体の壁部に面対面による密着状態で取付け、ＬＥＤ基板から筐体への良好な熱伝導性を確保する必要があった。しかしながら、本実施形態では、主にＬＥＤ基板２０で熱を周辺空気中へ放熱するように構成されているので、ＬＥＤ基板２０と筐体１０との連結を簡易にすることができる。これにより、本実施形態では、ＬＥＤ基板２０の取付け作業を容易にすることができる。

また、従来のバックライトユニットでは、上述のように筐体側で排熱処理するため、筐体に別部品である放熱用フィンを取付ける必要があった。しかしながら、本実施形態のバックライトユニット３では、ＬＥＤ基板２０自体が放熱用フィンとして機能するように構成されている。このため、本実施形態では、別部品である放熱用フィンが不要であり、構成が簡単で部品点数を削減することができると共に、取付工程を省略することができる。

さらに、本実施形態では、熱の発生源であるＬＥＤ光源２２が取付けられているＬＥＤ基板２０で熱を空気中へ放熱するように構成しているので、最も温度が高い部分から温度差の大きい空気中へ放熱することができ、効率的に排熱処理を行うことが可能である。また、これにより、本実施形態では、筐体１０側への熱伝達を抑制することができるので、液晶表示装置１内部の温度上昇も抑えることができる。更に、基板表面に形成された回路の表面積を広くしたり、基板表面の回路以外の部分に金属箔を配置したりすることにより放熱効果を更に向上させることが可能である。

次に、図４により本発明の第２実施形態について説明する。なお、上記実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
図４に示すように、第２実施形態のバックライトユニット３では、筐体１０の壁部１１に取付けられたＬＥＤ基板２０には、その両面にＬＥＤ光源２２が配置されている。
本実施形態では、この構成により、ＬＥＤ基板２０に多くのＬＥＤ光源２２を配置することができ、液晶表示装置１の輝度を向上させることが可能である。

次に、図５により本発明の第３実施形態について説明する。
図５に示すように、第３実施形態のバックライトユニット３では、筐体１０の壁部１１にスリット状の取付孔１１ａが形成されており、この取付孔１１ａに差し込むようにしてＬＥＤ基板２０が筐体１０に取付けられている。
本実施形態では、この構成により、ＬＥＤ基板２０の奥行き方向（液晶表示装置１の前後方向）の幅を大きく確保することができる。これにより、放熱面積を大きくして、ＬＥＤ基板２０から空気中への熱の発散をより効率的に行うことができる。

本発明の第１実施形態による画像表示装置の断面図である。 本発明の第１実施形態によるバックライトユニットの分解斜視図である。 本発明の第１実施形態によるバックライトユニットの部分断面図である。 本発明の第２実施形態によるバックライトユニットの部分断面図である。 本発明の第３実施形態によるバックライトユニットの部分断面図である。

符号の説明

１ 液晶表示装置
２ 液晶パネル
３ バックライトユニット
４ 回路基板
５ 外筐
１０ 筐体
１０ａ 開口部
１１ 壁部
１１ａ 取付孔
１２ 枠部
１３ 支持面
２０ ＬＥＤ基板
２２ ＬＥＤ光源
３０ 拡散板
４０ 光学フィルタ
５０ 冷却用ファン

Claims (3)

1. ＬＥＤ光源を用いた照明装置であって、
   ＬＥＤ光源が取付けられたＬＥＤ基板と、
   このＬＥＤ基板を支持する支持面を有する壁部とこの壁部から前方へ延びる枠部によって形成された筐体と、
   前記ＬＥＤ基板を冷却するための冷却風を発生する冷却用ファンと、を備え、
   前記ＬＥＤ基板は、その両面側に空間部を形成するように、前記筐体の支持面に対して所定の角度をなすように取付けられており、かつ、前記ＬＥＤ基板は、長尺な薄板部材であり、その両面に、長手方向に互いに離間して複数の前記ＬＥＤ光源が取付けられ、
   前記ＬＥＤ基板は、前記ＬＥＤ光源の照射方向が、前記筐体の支持面に対してほぼ９０度をなすように、前記筐体の支持面に支持され、
   前記冷却ファンは、前記ＬＥＤ基板の長手方向の一端側から他端側へ向けて前記空間部に対して冷却風を送り込むように、前記筐体の枠部に取付けられており、
   前記ＬＥＤ基板は、前記筐体の壁部に形成されたスリット状の取付孔に差し込まれ、前記壁部から後方へ突出した状態で、前記筐体に取付けられていることを特徴とする照明装置。
2. 前記ＬＥＤ基板は、前記筐体の支持面に対して、ほぼ９０度をなすように取付けられていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 複数の前記ＬＥＤ基板が並列して前記筐体の支持面に取付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。

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