(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
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。
【請求項２】
前記支持体の頂部が平坦であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３０５２１号公報  （図６）
【特許文献２】特開２００６−９２９８３号公報  （図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【０００９】
前記支持体は多角錐であっても良い。
【００１０】
前記支持体の頂部が平坦であっても良い。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
前記支持体の頂部が平坦であっても良い。
【００１５】
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。
【発明の効果】
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態における照明装置の断面図。
【図２】図１の照明装置に含まれる発光ユニットの平面図及び正面図。
【図３】図１の照明装置に含まれる発光ユニットの配列の説明図。
【図４】本発明の第２実施形態における発光ユニットの平面図及び正面図。
【図５】本発明の第２実施形態における発光ユニットの配列の説明図。
【図６】本発明の第３実施形態における発光ユニットの平面図と側面図。
【図７】本発明の第３実施形態における発光ユニットの配列の説明図。
【図８】本発明の第４実施形態における発光ユニットの平面図と正面図。
【図９】本発明の第５実施形態における発光ユニットの平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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）
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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）
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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）。
【００３０】
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）
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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）
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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）
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【符号の説明】
【００４３】
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。
【図１】
0005675423.tif 000002
【図２】
0005675423.tif 000003
【図３】
0005675423.tif 000004
【図４】
0005675423.tif 000005
【図５】
0005675423.tif 000006
【図６】
0005675423.tif 000007
【図７】
0005675423.tif 000008
【図８】
0005675423.tif 000009
【図９】
0005675423.tif 000010