光源装置、照明装置以及显示装置的制作方法
专利名称：光源装置、照明装置以及显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及光源装置、照明装置以及显示装置，更具体涉及对光源使用了指向性 强的点光源、例如发光二极管等的光源装置以及能够使用该光源装置在大面积内得到均勻 的照明光的照明装置或显示装置。这些装置还能够用于液晶面板用背照灯、各种显示装置等。
背景技术：
近年来，发光二极管(以下称作LED)的研究、开发迅速进展，对各种类型的LED进 行了开发/产品化，并在广泛领域中开始使用。这些LED也在照明领域中使用。在该照明 领域中，当前例如用作液晶面板用背照灯、各种显示板、灯光显示屏等照明装置。用于液晶面板用背照灯的照明装置大概分为直下型和侧光型，直下型照明装置使 用由预定厚度和面积的板状体构成的扩散板，在该扩散板的正下方配设荧光灯等光源，用 该光源直接照射扩散板来使扩散板面发光，侧光型照明装置使用由预定厚度和面积的板状 体构成的导光板，在该导光板的至少一边配设荧光灯、LED等光源，使导光板面发光。这些直下型和侧光型中的直下型为在光源和扩散板之间隔开预定间隔、即预定距 离的结构。当缩短该距离时，在扩散板上显现出光源的外形等从而变得不美观，照明品质有 可能下降。此外，当对光源使用了指向性强的光源时，光源正上方的扩散板的亮度变得极 高，从而可能与其他照明区域之间产生亮度差，从而不能得到均勻的照明光。此外，作为使 该亮度均勻化的方法，考虑增大扩散板和光源的距离。当采用该方法时，出现以下等问题 当距离增大时，与该距离成比例地，整体变暗从而不能得到期望的照明光，并且不能实现薄 型化。直下型具有这种问题，因此有时根据用途，难以采用这种直下型的照明装置。该直下型的照明装置具有上述问题，因此替代该直下型的照明装置而使用侧光型 的照明装置，多次提出了该类型的照明装置(例如，参照下述专利文献1 3)。例如，在下述专利文献1中，公开了侧光型的照明装置。该照明装置具有发光二极 管、将光导入部形成为平坦面的政府发行明信片左右大小的导光板、以及对来自发光二极 管的光进行反射的反射镜，并且该照明装置为以下结构在导光板的平坦面上安装发光二 极管，并且该发光二极管被反射镜覆盖。并且，来自发光二极管的照射光被照射至反射镜， 并被导入导光板。当使用该照明装置时，来自发光二极管的照射光高效地进入导光板。此外，在下述专利文献2中，公开了由光源装置和导光板构成的照明装置，光源装 置由LED和光源杆构成，导光板引导来自该光源装置的照射光。光源杆由预定形状的棱镜 阵列构成。并且，通过该光源杆，经由导光板将来自LED的照射光照射至被照射物，从而亮 度均勻化。在下述专利文献3中，公开了如下的雷达引导灯在导光体的入光面上等间隔配 置多个发光二极管，用反射体对来自该发光二极管的光进行漫反射，通过该散射光使导光 体的出光面进行面发光，从而照明与导光体的出光面相对配置的显示体。
专利文献1 日本特开2005-149848号公报(
段，图1)专利文献2 日本特开2001-236811号公报(
段，图1)专利文献3 日本特开2005-99406号公报(
、
段，图3)上述专利文献1 3的照明装置都是如下的侧光型照明装置对光源使用LED作 为指向性强的光源，在矩形导光板的一边或所有边上配设1个或多个该LED，从而能够从导 光面得到均勻的照明光。但是，在该类型的照明装置中，存在以下问题。S卩，问题之一是需要具有预定的厚 度和大小且比较高价的导光板，因此难以实现大型化。例如，在上述专利文献1的照明装置 中，导光板使用了政府发行明信片大小的玻璃或亚克力板，因此难以实现该大小以上的大 型化。此外，当强烈希望大型化时，需要大型的导光板，然而如上述专利文献3的照明装置 那样，需要多个发光二极管，必须在导光板的所有边的受光面上配设这些多个发光二极管。 因此，照明装置的重量增大，并且部件个数变多，组装作业变繁杂，而且成本上涨。此外，上 述专利文献2的照明装置需要特殊形状的光源杆，但是即使使用该光源杆也难以实现大型 化。另一个问题是当为了增大发光面积而实行大型化时，必须与其成比例地使用大 型的导光板，这种导光板使用厚度较厚的玻璃板或塑料板，因此其重量变重，组装了该导光 板的照明装置的重量增大，价格也上涨。此外，当使用这种大型的导光板时，从光源到发光 面的光路径变长，因此光的衰减变大，从而难以得到均勻的照明光，而且还难以得到照度高 的照明光。另外，当要得到这种高照度时，需要高功率的电源，从而还导致成本上涨。此外，另一个问题与上述问题关联，如在上述专利文献1、2的照明装置中可以看 出那样，即使在导光板的一边配置光源，从光源到发光面的光路径也变长，因此光的衰减变 大，结果，限制了导光板的大小，因此不能实现大型化。由此，至今为止的侧光型照明装置的结构是使用导光板，并在该导光板的周边配 设光源，因此作为小型的照明装置比较合适，但是在大型化时存在限制。
发明内容
本发明人鉴于在至今为止的侧光型照明装置中使用导光板，因此难以得到大面积 的面状照明光的情况，重复进行试错来探索即使是指向性强的光源，在不使用导光板的状 态下，怎样才能得到大面积的面状照明光。其结果，发现了如下情况，并根据该见解完成了 本发明在设置了预定的反射/透射图案的反射板一端边部配设指向性强的点光源、例如 LED来作为光源，从而将来自LED的射出光从该反射板的一端边部高效且大致均勻分散地 传递至远离的另一端边部。因此，本发明的目的在于提供一种为侧光型的照明装置，且即使对光源使用指向 性强的点光源，也能够不需要在现有技术中必需的导光板，得到大面积且均勻的照明光的 光源装置、照明装置以及显示装置。本发明的另一个目的在于提供一种能够制作成任意形状，例如长方体、圆锥体和 棱锥体等的轻量且价廉的光源装置、照明装置以及显示装置。所述目的能够通过以下手段实现。即，一种光源装置，指向性强的点光源；光源安 装部，其具有设置所述点光源的预定面积；以及侧方反射部，其从所述光源安装部的周围竖立设置了预定高度，由所述光源安装部和所述侧方反射部包围的内壁面由反射面形成，所 述光源装置的特征在于，所述侧方反射部由在至少一部分上具有反射/透射图案的光导通 反射板形成，所述反射/透射图案设置有使来自所述点光源的光的一部分反射和透射的多 个反射/透射部，在所述反射/透射图案中，从所述点光源向所述光导通反射板面以预定角 度引出多根假想的放射线，对于处于所述放射线上且距离所述点光源为相同距离处的所述 反射/透射部的反射率和透射率而言，如果设所述点光源的指向角度小的放射线上的反射 率为Rel、透射率为Trl，设指向角度大的放射线上的反射/透射部的反射率为Re2、透射率 为Tr2，则它们的关系被设定为以下关系，即Rel > Re2、Trl < Tr2。另外，本发明中的“指向角度”，是指点光源的光轴与通过点光源和预定位置的直 线所成的角度。此外，所述光源装置的特征在于，在同一放射线上，所述反射/透射图案的反射/ 透射部随着远离所述点光源，各自的反射率变小而透射率变大。此外，所述光源装置的特征在于，在所述反射/透射图案的反射/透射部中，所述 光导通反射板由反射部件构成，在所述反射部件中形成有具有预定大小的开口的通孔。此外，所述光源装置的特征在于，所述光导通反射板形成有未贯穿孔或形成为薄 壁，来取代在所述点光源的附近区域设置的所述通孔。此外，所述光源装置的特征在于，在所述反射/透射图案的反射/透射部中，所述 光导通反射板由透明基板构成，在所述透明基板上形成有预定大小的反射点。此外，所述光源装置的特征在于，所述侧方反射部通过使至少2张所述光导通反 射板相对而构成。此外，所述光源装置的特征在于，所述侧方反射部是筒状体或锥状体。此外，所述光源装置的特征在于，在所述筒状体的与所述光源安装部相对的面上 设置有反射板，在所述反射板上设置有其他点光源，在所述光导通反射部件上对应于所述 其他点光源而设置有所述反射/透射图案。此外，所述光源装置的特征在于，所述点光源是发光二极管或激光二极管。此外，照明装置的特征在于，将上述任意一项所述的光源装置收纳在与该光源装 置相似形状的由光透射性材料构成的壳体中。此外，显示装置的特征在于，在所述照明装置的壳体的至少一部分上安装有显示 板。根据本发明的一个方式，不需要在现有技术中需要的导光板，能够实现轻量化和 低价格，而且能够在大面积中得到均勻的照明光。即，不需要导光板，因此能够实现轻量化 和低价格，并且，通过设置反射/透射图案，能够使来自点光源的射出光均勻，从而能够在 大面积中得到均勻的照明光。此外，通过在侧方反射部的一部分或全部中设置反射/透射 图案，能够制作可从单面或双面得到照明光的光源装置，从而能够实现用途扩大。根据本发明的其他方式，能够简单制成设置在光导通反射板上的反射/透射图 案。根据本发明的其他方式，能够制作任意形状的光源装置，从而能够实现用途扩大。根据本发明的其他方式，对点光源使用发光二极管或激光二极管，因此寿命长而 且功耗少，从而能够使照明装置节能化。
根据本发明的其他方式，能够提供实现所述光源装置的作用效果的照明装置及显
示装置。
图1是本发明实施方式1的显示装置的立体图。图2是沿II-II线将图1的显示装置剖切后的概略剖视图。图3是组装到图1的照明装置中的光源装置的分解立体图。图4是构成图3的光源装置的光导通反射板的主视图。图5是对图4的A部分进行放大后的放大图。图6A、B是说明求出与点光源隔开距离的场所的照度的方法的说明图。图7是LED的配光特性图。图8是示出图1的变形例的显示装置的立体图。图9是示出图1的另一变形例的显示装置的立体图。图10是组装到图9A、图9C的显示装置中的光导通反射板的主视图。图11是在本发明实施方式2涉及的光源装置、照明装置以及显示装置中使用的光
导通反射板的主视图。图12是示出图11的光导通反射板的变形例的主视图。
具体实施例方式下面，参照附图来说明用于实施本发明的方式。其中，以下所述的实施方式对用于 具体化本发明的技术思想的光源装置、照明装置以及显示装置进行例示，不是为了将本发 明限定为这些内容，还能够同样适用于权利要求所包含的其他实施方式。实施例1首先，参照图1、图2，说明本发明的实施方式1的组装了光源装置和照明装置的显 示装置的概要。另外，图1是本发明实施方式1的显示装置的立体图，图2是沿II-II线将 图1的显示装置剖切开的概略剖视图。如图1、图2所示，显示装置1具有相对的一对短边框加、2d以及长边框2b、2c，并 由以下部件构成在表背面设置有预定大小的窗口 &、2e'的画框状的框体2，组装到该框 体内的照明装置3，以及嵌入到这些各窗口加、2^的一对显示板9A、9A'。照明装置3由收 纳至少一个LED 5的光源装置4、和使来自该光源装置的照射光扩散的一对扩散板8A、8A' 构成。框体2是显示装置1及照明装置3中共同的部件。即，该框体2与显示装置1及照 明装置3的设计结合起来制作并被使用。这些框体由合成树脂成型体或金属板材形成。接着，参照图2、图3，说明组装到显示装置中的光源装置的概要。另外，图3是组 装到图1的照明装置中的光源装置的分解立体图。如图2、图3所示，光源装置4具有一个LED 5，其固定在预定大小的平板状的基 板fe上；由矩形框体构成的反射框体6，其在一边安装有该LED，在前后设置有预定大小的 开口，在内部具有预定大小的空间；以及相对的一对光导通反射板7A、7A'，它们以覆盖前 后开口的方式来进行安装。如图3所示，反射框体6具有矩形的底板部6A，其具有预定的宽度和长度；相对的一对侧板部6B、6C，它们从该底板部的短边起向上方竖立设置而达到预定高度；以及天 花板部6D，其连接两侧板部的顶部之间，反射框体6由在内部具有预定大小的空间、并在前 后分别设置有开口 的矩形框体构成。该反射框体6由底板部6A、侧板部6B、6C以及天花 板部6D包围而成，其内壁面由反射面构成，所述反射面由光吸收率低且以高反射率进行漫 反射的材料构成。该反射框体6优选使用例如超微细发泡反射材料制作。作为其他物质， 也可以由以下物质构成在基板等上涂敷反射材料，例如对钛白微粒进行乳化后的材料、和 对聚四氟乙烯微粒进行乳化后的材料。LED 5安装在平板板状的基板如上，固定在反射框体6的底板部6A上。S卩，如图 2所示，该LED 5固定在底板部6A的大致中央部、即在与相对的一对光导通反射板7A、7A' 之间分别隔开相等距离A、G1的间隙的中间位置上。距离G1是例如20mm。在该间隙中，没 有安装导光板等，因此组装后的光源装置变得轻量。基板fe由预定大小的金属板体形成， 并具有散热作用。在LED 5中，使用集合了 1个发光元件或多个发光元件的LED。该LED与荧光灯和 白炽灯泡等相比使用电压低且寿命长。其结果，与荧光灯和白炽灯泡等相比能够节能。此 外，该LED 5也可以使用发出三原色的颜色、即R、G、B光的LED。通过使用这种LED，能够 得到各种颜色的照明光。在将设置有这种LED的光源装置组装到显示装置中时，能够简单 地制作在安全时变蓝、在危险时变红这样的应急灯。在本实施方式中，使用了 LED，但是也 可以使用其他光源、例如激光二极管等。LED或激光二极管也可以在发光部上安装透镜等。 此外，在本实施方式中，在反射框体上设置了一个LED，但也可以使用多个LED。在配设多个 LED时，密集或隔开预定间隔来设置。在隔开预定间隔配设时，后述的光导通反射板的反射 /透射图案根据各个LED而形成。参照图4 图6，说明构成光源装置的光导通反射板。S卩，图4是构成图3的光源 装置的一张光导通反射板的主视图，图5是对图4的A部分进行放大后的放大图，图6A、B 是说明求出与点光源(LED)隔开距离的场所的照度的方法的说明图，图7是LED的配光特 性图。一对光导通反射板7A、7A'是相同的结构。用符号7表示一方的光导通反射板来 进行说明。图4的曲线Cu表示将距离LED 5等距离的场所或区域连接起来得到的等距离曲 线。连接LED 5和等距离曲线Cu的直线成为等距离线。这些等距离线成为从LED 5朝向 光导通反射板面呈放射状引出的放射线的一部分。另一方面，LED 5具有预定的配光特性 (参照图7)，因此当将该配光特性和等距离线重合时，图4的单位区域Η5>1位于LED 5的指 向角度为大致零度的等距离线L1上，另一方面，单位区域Hli5位于指向角度为大致90度的 等距离线L2上。在这些单位区域中，形成有分别使来自LED的光的一部分反射和透射的反射/透 射部，这些反射/透射部分别被设定为预定的反射率和透射率。即，在设一方的单位区域H5, ！中的反射率为Rel、透射率为Trl、另一方的单位区域Hli5中的反射率为Re2、透射率为Tr2 时，它们的关系被设定为Rel > Re2、Trl < Tr2。即，指向角度为大致90度的等距离线L2 上的反射率和透射率与指向角度为大致零度的等距离线L1上的反射率和透射率被设定为， 前者的反射率低且透射率高，另一方面，后者比前者的反射率高而透射率低。通过该设定，通过光导通反射板的通过光量在后者被限制，而在前者被增加，因此L2上的区域与等距离 线L1的区域相比不会变暗。除了连接LED 5和等距离曲线的等距离线LpL2以夕卜，在LpL2之间的其他等距离 线上也设定Rel > Re2、Trl < Tr2的关系。此外，在包含这些等距离线的同一放射线上，被 设定为随着远离LED 5，反射/透射部的反射率变小，透射率变大。Rel > Re2、Trl < Tr2的关系通过在光导通反射板7上设置预定的反射/透射图 案来实现。该反射/透射图案例如使用以下方法形成对光导通反射板使用具有高反射率 的反射板，在该反射板上设置具有预定大小的开口的通孔的方法，或者对光导通反射板使 用透明基板，在该透明基板上设置具有预定面积的反射点的方法。以下，对利用在光导通反射板7上设置具有预定大小的开口的通孔的方法形成的 反射/透射图案进行说明。如图4所示，光导通反射板7由具有相对的短边7a、7b和长边7c、7d以及预定的 厚度，大小为堵塞住反射框体6的开口 Gtl的大小的长方形的板状体构成，由高光反射率、低 光透射率以及低光吸收率的材料，例如超微细发泡反射板形成。另外，公知超微细发泡反射 板中有反射率为98%左右，光透射率为左右，光吸收率为左右的材料，因此优选使 用该材料。作为其他材料，也可以在透明基板等上涂敷或丝网印刷反射材料，例如对钛白微 粒进行乳化后的材料、对聚四氟乙烯微粒进行乳化后的材料。该光导通反射板7被划分为相同形状(例如正方形)的多个单位区域，在这些单 位区域中形成有具有使预定光量通过的预定大小的开口的光导通孔。另外，图4的被格子 状的虚线包围的区域成为单位区域。另外，对于图4的单位区域Di，j，记号D表示预定位 置的单位区域，记号i表示从一方的短边7a朝向另一方的短边7b处于等间隔的平行线上 的行，记号j表示处于该平行线上，并以LED 5为中心从该LED左右远离的区域的位置。此 外，记号Hi，j表示单位区域Di，j中的开口。例如，开口 H17,5表示位于17行，从LED 5起 向右第5列的开口。预定单位区域Di，j中的开口 Hi，j的大小能够用以下方法确定。首先，通过运算 计算照度I (后述)，在照度I最低的预定区域Dmax中，设置最大半径为Rmax的圆形开口 (参照图幻。将该半径Rmax设为预定区域的一边长度的40%，即将直径设为一边长度的 80%。当将直径增大到此以上时，将相邻的开口之间连接的连接部分(以下称作栈)变细， 因此机械强度变弱，从而影响光导通反射板7的耐久性。另外，也可以使光导通反射板7为 机械强度高的反射板，将直径设为一边的90%左右。此外，还可以将开口设为任意形状，不 仅是圆形，还可以设为例如三角形、四边形和星型等。接着，根据在Dmax中设置的半径Rmax求出在Dmax以外的预定区域Di，j中设置 的开口的大小。首先，测定从LED 5到预定区域Di，j内的预定位置Pi，j (预定区域Di，j 的重心位置或离LED 5的最短位置等)的距离Li，j、指向角Φ ，j、以及预定位置Pi，j处 的法线方向的直线与通过LED 5和预定位置Pi，j的直线所成的角UU，j。可以使用照度 计测定预定区域Di，j中的照度Ii，j，并且也可以通过运算求出概算值。根据距离Li，j、指向角Φ i，j、以及预定位置Pi，j处的法线方向的直线与通过LED 5和预定位置Pi，j的直线所成的角Vi，j，通过运算求取预定位置Pi，j处的照度Ii，j。如图6所示，设LED 5为原点，设χ轴为与光导通反射板7平行的方向，y轴处于与基板如平行的平面上且沿与X轴垂直相交的方向，Z轴为与基板fe垂直的方向，设预定 位置Pi，j的正交坐标为(XijyijZy)。如图6所示，从LED 5射出的最大光度Limax是 沿ζ轴的正向，向预定位置Pi，j方向的光度与LImax Moscj5 i，j成比例。在设从LED 5估 计(見込& )预定区域Di，j的立体角为Δ coi，j，预定区域Di，j的面积为AAi，j，比例 常数为K时，在预定区域Di，j中接收的所有光的光束Fi，j成为Fi, j = K · LImax · cos φ i, j · Δ ω i, j= K' · cos Φ i, j ‘ Δ Ai, j · cos Ψ i, j/Li, j2此处，设K · LImax 为 K'。照度是入射到每单位面积的光束量，因此预定位置Pi，j的照度Ii，j为Ii, j = Fi, j/ΔΑ , j=K' · cos Φ i, j · cos Ψ i, j/Li, j2此处，cos<M，j = Zijj/ (Xi>/+Yij/+Zij/)172,cos￥i, j = yi,J/(xi,J2+yi,J2+zijJ2)1/2.Li，j = (Xij/+Yij/+Zi,/)1/2因此Ii, j =K' · Yijj · Zi,/(Xi,/+Yi,/+Zi, j2)2y轴方向的距离是一定的，因此预定位置Pi，j的照度Ii，j能够通过在光导通反 射板7的面上求出χ轴方向、ζ轴方向的距离来简单地计算。通过上述计算出的照度Ii，j、和预定区域Dmax中的照度Liiin的比的根来计算预 定位置Pi，j的开口半径Ri，j的大小。艮口，Ri, J=Rnriax-/" (Imi n/Ii, J )
ο由此，预定位置Pi，j的照度Ii，j越高，预定位置Pi，j的开口的面积越小。LED 5通常具有图7所示的配光特性。从光轴的倾角越大，该LED的光度越弱。但 是，当用上述方法确定开口时，如图4所示，即使距离LED 5为等距离，与处于与基板fe垂 直的方向上的开口 H5，l相比，处于与基板fe平行的方向上的开口 Hli5的开口的面积更大， 尤其是能够使LED 5附近区域的照度均勻化。上述方法仅利用来自LED的直接光求出开口面积，但是考虑由光导通反射板7和 反射框6反射后的光来确定开口面积的方法会使照度变得更均勻。此时，将反射光的反射 位置设为虚拟光源，假定光在虚拟光源中完全扩散，对反射照度进行计算并相加，根据该合 计照度确定开口率，所述反射照度通过距离虚拟光源的距离、以及虚拟光源和预定位置Pi， j所成的角度确定。该反射/透射图案由在光导通反射板的各个单位区域中具有预定大小的开口的 通孔图案形成，但是当利用设置这种通孔的方法时，在LED 5的附近区域中，开口面积过 小，在技术上难以设置具有小开口面积的通孔。因此，优选在光导通反射板的附近区域替代 通孔，而由壁薄、未贯穿孔或预定形状的槽形成。在本实施方式中，对在光导通反射板中设置了具有开口的通孔的反射/透射图案 进行了说明，但也可以对光导通反射板使用透明基板，由在该透明基板中设置具有预定面 积的反射点的反射/透射图案构成。
由于对光导通反射板使用透明基板，因此该反射/透射图案成为单位区域中的反射率和透射率与上述反射/透射图案相反的图案。返回图1、图2，说明显示装置和照明装置。显示装置1由在两侧面分别具有窗口 2e、2e'的画框状的框体2内，收纳有光源装 置4、使来自该光源装置的照射光扩散的2张光扩散板8A、8A'、以及2张显示板9A、9A' 的装置构成。如图2所示，2张扩散板8A、8A'配设成从光源装置4的各光导通反射板7A、 7A'离开预定距离(间隙)G2，各显示板9A、9A'从各光扩散板8A、8A'离开预定距离(间 隙)G3而相对配设。距离(间隙)G2是例如15mm。根据该显示装置，在各显示板和各光导通反射板之间设置有光扩散板，因此能够 缩短显示板和光导通反射板的距离。此外，通过光扩散板来使光散射，隐藏光导通反射板的 反射/透射图案，从而不会变得不美观。显示板设置有任意的文字或图画等。能够通过使 用这种带有文字等的显示板，用作各种显示灯。此外，显示装置1在光源装置和显示板之间设置了光扩散板，但也可以省略该光 扩散板。在省略光扩散板的情况下，优选将光源装置和显示板之间的间隙设为上述最大直 径Rmax的2 3倍左右的距离。其原因是因为当该间隙过小、即各光导通反射板7A、7A' 和各显示板9A、9A'之间的距离过于接近时，在各个显示板上显现在各光导通反射板上设 置的反射/透射图案的影子，变得不美观而且可能会损害照明品质。照明装置3由从显示装置1去除了各个显示板9A、9A'的装置构成。该照明装置 能够用于室内灯等。以上，说明了本发明实施方式1的光源装置、照明装置以及显示装置。这些装置成 为从表背两面分别照射照明光的双面照明装置，但是也可以设为单面照明装置或侧面全方 向的照明装置。单面照明装置由以下装置构成光源装置4的一对光导通反射板7A、7A' 中的任意一个光导通反射板由没有设置反射/透射图案的反射板构成，并去除掉设置在该 反射板侧的照明装置和显示装置的光扩散板和显示板。此外，如图8所示，在侧面全方向照 射照明光的照明装置通过在4个侧面分别设置光导通反射板来构成。此外，图8的照明装 置是长方体形状，但是也可以如图9B所示为圆筒体形状。另外，不仅在侧面，也可以在顶板 部设置光导通反射板。此外，也可以如图9A、图9C所示，将照明装置的形状设为圆锥形状、 棱锥形状。在这些形状中使用的光导通反射板具有例如图10所示的反射/透射图案。接着，参照图11、图12，说明本发明实施方式2的光源装置、照明装置以及显示装 置。另外，图11是在本发明实施方式2的光源装置、照明装置以及显示装置中使用的光导 通反射板的主视图，图12是示出图11的光导通反射板的变形例的主视图。本发明实施方式2的光源装置、照明装置以及显示装置在实施方式1的装置中，增 设点光源即LED的数量，并伴随该LED的增设而变更了光导通反射板的反射/透射图案的 一部分。因此，对在这些装置与实施方式1的各装置之间共同的结构标以相同标号并省略 重复说明，说明不同的结构。这些光源装置、照明装置以及显示装置在反射框体6的顶板部6D上增设LED 5'， 并替代实施方式1的装置的各光导通反射板7A、7A'，而安装了光导通反射板7C(参照图 11)。该光导通反射板7C对应于增设的LED 5'，在该反射板上设置了设置在光导通反射板 7 (参照图4)上的反射/透射图案。
根据这些装置，能够得到将光源装置、照明装置以及显示装置的高度增长对应于 LED增设的量的装置。该光导通反射板7C对应于各LED，在光导通反射板7B的相对的短边上形成设置在 光导通反射板7上的反射/透射图案，但是当采用该结构时，如图11所示，变得细长，因此 也可以形成每一行删除了行方向的反射/透射部的光导通反射板7D(参照图12)。通过使 用该反射/透射图案，能够使装置从纵长成为稍微横长，能够与LED的增设对应地，得到照 度高的均勻的照明光。符号说明 UlA ID 显示装置；2 框体；3、3A 3D 照明装置；4 光源装置；5 =LED ；6 反 射框；7、7A、7A'、7B 7D:光导通反射板；8A、8A'光扩散板；9A、9A'显示板。
权利要求
1.一种光源装置，其具有指向性强的点光源；光源安装部，其具有设置所述点光源的 预定面积；以及侧方反射部，其从所述光源安装部的周围竖立设置了预定高度，由所述光源 安装部和所述侧方反射部包围的内壁面由反射面形成，所述光源装置的特征在于，所述侧方反射部由在至少一部分上具有反射/透射图案的光导通反射板形成，所述反 射/透射图案设置有使来自所述点光源的光的一部分反射和透射的多个反射/透射部，在所述反射/透射图案中，从所述点光源向所述光导通反射板面以预定角度引出多根 假想的放射线，对于处于所述放射线上且距离所述点光源为相同距离处的所述反射/透射 部的反射率和透射率而言，如果设所述点光源的指向角度小的放射线上的反射率为Rel、透 射率为Trl，设指向角度大的放射线上的反射/透射部的反射率为Re2、透射率为Tr2，则它 们的关系被设定为以下关系，即Rel > Re2、Trl < Tr2。
2.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，在同一放射线上，所述反射/透射图 案的反射/透射部随着远离所述点光源，各自的反射率变小而透射率变大。
3.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，在所述反射/透射图案的反射/透射 部中，所述光导通反射板由反射部件构成，在所述反射部件中形成有具有预定大小的开口 的通孔。
4.根据权利要求3所述的光源装置，其特征在于，所述光导通反射板形成有未贯穿孔 或形成为薄壁，来取代在所述点光源的附近区域设置的所述通孔。
5.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，在所述反射/透射图案的反射/透射 部中，所述光导通反射板由透明基板构成，在所述透明基板上形成有预定大小的反射点。
6.根据权利要求1 5中的任意一项所述的光源装置，其特征在于，所述侧方反射部通 过使至少2张所述光导通反射板相对而构成。
7.根据权利要求1 5中的任意一项所述的光源装置，其特征在于，所述侧方反射部是 筒状体或锥状体。
8.根据权利要求7所述的光源装置，其特征在于，在所述筒状体的与所述光源安装部 相对的面上设置有反射板，在所述反射板上设置有其他点光源，在所述光导通反射部件上 对应于所述其他点光源而设置有所述反射/透射图案。
9.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，所述点光源是发光二极管或激光二极管。
10.一种照明装置，其特征在于，其将权利要求1 9中的任意一项所述的光源装置收 纳在与该光源装置相似形状的由光透射性材料构成的壳体中。
11.一种显示装置，其特征在于，在权利要求10所述的照明装置的壳体的至少一部分 上安装有显示板。
全文摘要
光源装置具有指向性强的点光源(5)；光源安装部(5a)，其具有设置该点光源的预定面积；以及侧方反射部，其从该光源安装部的周围竖立设置了预定高度。侧方反射部由在至少一部分上具有反射/透射图案的光导通反射板(7)形成，所述反射/透射图案设置有使光反射和透射的多个反射/透射部，在该反射/透射图案中，从点光源向光导通反射板面以预定角度引出多根假想的放射线，对于处于放射线上且距离点光源为相同距离处的反射/透射部(Di，j)的反射率和透射率而言，如果设点光源的指向角度小的放射线上的反射率为Re1、透射率为Tr1，设指向角度大的放射线上的反射/透射部的反射率为Re2、透射率为Tr2，则它们的关系被设定为以下关系，即Re1＞Re2、Tr1＜Tr2。
文档编号G09F13/04GK102112802SQ20098013038
公开日2011年6月29日 申请日期2009年8月5日 优先权日2008年8月6日
发明者佐藤弘泰, 佐藤荣一, 福冈谦二 申请人:Opto设计股份有限公司
技术领域：
本发明涉及光源装置、照明装置以及显示装置，更具体涉及对光源使用了指向性 强的点光源、例如发光二极管等的光源装置以及能够使用该光源装置在大面积内得到均勻 的照明光的照明装置或显示装置。这些装置还能够用于液晶面板用背照灯、各种显示装置等。
背景技术：
近年来，发光二极管(以下称作LED)的研究、开发迅速进展，对各种类型的LED进 行了开发/产品化，并在广泛领域中开始使用。这些LED也在照明领域中使用。在该照明 领域中，当前例如用作液晶面板用背照灯、各种显示板、灯光显示屏等照明装置。用于液晶面板用背照灯的照明装置大概分为直下型和侧光型，直下型照明装置使 用由预定厚度和面积的板状体构成的扩散板，在该扩散板的正下方配设荧光灯等光源，用 该光源直接照射扩散板来使扩散板面发光，侧光型照明装置使用由预定厚度和面积的板状 体构成的导光板，在该导光板的至少一边配设荧光灯、LED等光源，使导光板面发光。这些直下型和侧光型中的直下型为在光源和扩散板之间隔开预定间隔、即预定距 离的结构。当缩短该距离时，在扩散板上显现出光源的外形等从而变得不美观，照明品质有 可能下降。此外，当对光源使用了指向性强的光源时，光源正上方的扩散板的亮度变得极 高，从而可能与其他照明区域之间产生亮度差，从而不能得到均勻的照明光。此外，作为使 该亮度均勻化的方法，考虑增大扩散板和光源的距离。当采用该方法时，出现以下等问题 当距离增大时，与该距离成比例地，整体变暗从而不能得到期望的照明光，并且不能实现薄 型化。直下型具有这种问题，因此有时根据用途，难以采用这种直下型的照明装置。该直下型的照明装置具有上述问题，因此替代该直下型的照明装置而使用侧光型 的照明装置，多次提出了该类型的照明装置(例如，参照下述专利文献1 3)。例如，在下述专利文献1中，公开了侧光型的照明装置。该照明装置具有发光二极 管、将光导入部形成为平坦面的政府发行明信片左右大小的导光板、以及对来自发光二极 管的光进行反射的反射镜，并且该照明装置为以下结构在导光板的平坦面上安装发光二 极管，并且该发光二极管被反射镜覆盖。并且，来自发光二极管的照射光被照射至反射镜， 并被导入导光板。当使用该照明装置时，来自发光二极管的照射光高效地进入导光板。此外，在下述专利文献2中，公开了由光源装置和导光板构成的照明装置，光源装 置由LED和光源杆构成，导光板引导来自该光源装置的照射光。光源杆由预定形状的棱镜 阵列构成。并且，通过该光源杆，经由导光板将来自LED的照射光照射至被照射物，从而亮 度均勻化。在下述专利文献3中，公开了如下的雷达引导灯在导光体的入光面上等间隔配 置多个发光二极管，用反射体对来自该发光二极管的光进行漫反射，通过该散射光使导光 体的出光面进行面发光，从而照明与导光体的出光面相对配置的显示体。
专利文献1 日本特开2005-149848号公报(
段，图1)专利文献2 日本特开2001-236811号公报(
段，图1)专利文献3 日本特开2005-99406号公报(
、
段，图3)上述专利文献1 3的照明装置都是如下的侧光型照明装置对光源使用LED作 为指向性强的光源，在矩形导光板的一边或所有边上配设1个或多个该LED，从而能够从导 光面得到均勻的照明光。但是，在该类型的照明装置中，存在以下问题。S卩，问题之一是需要具有预定的厚 度和大小且比较高价的导光板，因此难以实现大型化。例如，在上述专利文献1的照明装置 中，导光板使用了政府发行明信片大小的玻璃或亚克力板，因此难以实现该大小以上的大 型化。此外，当强烈希望大型化时，需要大型的导光板，然而如上述专利文献3的照明装置 那样，需要多个发光二极管，必须在导光板的所有边的受光面上配设这些多个发光二极管。 因此，照明装置的重量增大，并且部件个数变多，组装作业变繁杂，而且成本上涨。此外，上 述专利文献2的照明装置需要特殊形状的光源杆，但是即使使用该光源杆也难以实现大型 化。另一个问题是当为了增大发光面积而实行大型化时，必须与其成比例地使用大 型的导光板，这种导光板使用厚度较厚的玻璃板或塑料板，因此其重量变重，组装了该导光 板的照明装置的重量增大，价格也上涨。此外，当使用这种大型的导光板时，从光源到发光 面的光路径变长，因此光的衰减变大，从而难以得到均勻的照明光，而且还难以得到照度高 的照明光。另外，当要得到这种高照度时，需要高功率的电源，从而还导致成本上涨。此外，另一个问题与上述问题关联，如在上述专利文献1、2的照明装置中可以看 出那样，即使在导光板的一边配置光源，从光源到发光面的光路径也变长，因此光的衰减变 大，结果，限制了导光板的大小，因此不能实现大型化。由此，至今为止的侧光型照明装置的结构是使用导光板，并在该导光板的周边配 设光源，因此作为小型的照明装置比较合适，但是在大型化时存在限制。
发明内容
本发明人鉴于在至今为止的侧光型照明装置中使用导光板，因此难以得到大面积 的面状照明光的情况，重复进行试错来探索即使是指向性强的光源，在不使用导光板的状 态下，怎样才能得到大面积的面状照明光。其结果，发现了如下情况，并根据该见解完成了 本发明在设置了预定的反射/透射图案的反射板一端边部配设指向性强的点光源、例如 LED来作为光源，从而将来自LED的射出光从该反射板的一端边部高效且大致均勻分散地 传递至远离的另一端边部。因此，本发明的目的在于提供一种为侧光型的照明装置，且即使对光源使用指向 性强的点光源，也能够不需要在现有技术中必需的导光板，得到大面积且均勻的照明光的 光源装置、照明装置以及显示装置。本发明的另一个目的在于提供一种能够制作成任意形状，例如长方体、圆锥体和 棱锥体等的轻量且价廉的光源装置、照明装置以及显示装置。所述目的能够通过以下手段实现。即，一种光源装置，指向性强的点光源；光源安 装部，其具有设置所述点光源的预定面积；以及侧方反射部，其从所述光源安装部的周围竖立设置了预定高度，由所述光源安装部和所述侧方反射部包围的内壁面由反射面形成，所 述光源装置的特征在于，所述侧方反射部由在至少一部分上具有反射/透射图案的光导通 反射板形成，所述反射/透射图案设置有使来自所述点光源的光的一部分反射和透射的多 个反射/透射部，在所述反射/透射图案中，从所述点光源向所述光导通反射板面以预定角 度引出多根假想的放射线，对于处于所述放射线上且距离所述点光源为相同距离处的所述 反射/透射部的反射率和透射率而言，如果设所述点光源的指向角度小的放射线上的反射 率为Rel、透射率为Trl，设指向角度大的放射线上的反射/透射部的反射率为Re2、透射率 为Tr2，则它们的关系被设定为以下关系，即Rel > Re2、Trl < Tr2。另外，本发明中的“指向角度”，是指点光源的光轴与通过点光源和预定位置的直 线所成的角度。此外，所述光源装置的特征在于，在同一放射线上，所述反射/透射图案的反射/ 透射部随着远离所述点光源，各自的反射率变小而透射率变大。此外，所述光源装置的特征在于，在所述反射/透射图案的反射/透射部中，所述 光导通反射板由反射部件构成，在所述反射部件中形成有具有预定大小的开口的通孔。此外，所述光源装置的特征在于，所述光导通反射板形成有未贯穿孔或形成为薄 壁，来取代在所述点光源的附近区域设置的所述通孔。此外，所述光源装置的特征在于，在所述反射/透射图案的反射/透射部中，所述 光导通反射板由透明基板构成，在所述透明基板上形成有预定大小的反射点。此外，所述光源装置的特征在于，所述侧方反射部通过使至少2张所述光导通反 射板相对而构成。此外，所述光源装置的特征在于，所述侧方反射部是筒状体或锥状体。此外，所述光源装置的特征在于，在所述筒状体的与所述光源安装部相对的面上 设置有反射板，在所述反射板上设置有其他点光源，在所述光导通反射部件上对应于所述 其他点光源而设置有所述反射/透射图案。此外，所述光源装置的特征在于，所述点光源是发光二极管或激光二极管。此外，照明装置的特征在于，将上述任意一项所述的光源装置收纳在与该光源装 置相似形状的由光透射性材料构成的壳体中。此外，显示装置的特征在于，在所述照明装置的壳体的至少一部分上安装有显示 板。根据本发明的一个方式，不需要在现有技术中需要的导光板，能够实现轻量化和 低价格，而且能够在大面积中得到均勻的照明光。即，不需要导光板，因此能够实现轻量化 和低价格，并且，通过设置反射/透射图案，能够使来自点光源的射出光均勻，从而能够在 大面积中得到均勻的照明光。此外，通过在侧方反射部的一部分或全部中设置反射/透射 图案，能够制作可从单面或双面得到照明光的光源装置，从而能够实现用途扩大。根据本发明的其他方式，能够简单制成设置在光导通反射板上的反射/透射图 案。根据本发明的其他方式，能够制作任意形状的光源装置，从而能够实现用途扩大。根据本发明的其他方式，对点光源使用发光二极管或激光二极管，因此寿命长而 且功耗少，从而能够使照明装置节能化。
根据本发明的其他方式，能够提供实现所述光源装置的作用效果的照明装置及显
示装置。
图1是本发明实施方式1的显示装置的立体图。图2是沿II-II线将图1的显示装置剖切后的概略剖视图。图3是组装到图1的照明装置中的光源装置的分解立体图。图4是构成图3的光源装置的光导通反射板的主视图。图5是对图4的A部分进行放大后的放大图。图6A、B是说明求出与点光源隔开距离的场所的照度的方法的说明图。图7是LED的配光特性图。图8是示出图1的变形例的显示装置的立体图。图9是示出图1的另一变形例的显示装置的立体图。图10是组装到图9A、图9C的显示装置中的光导通反射板的主视图。图11是在本发明实施方式2涉及的光源装置、照明装置以及显示装置中使用的光
导通反射板的主视图。图12是示出图11的光导通反射板的变形例的主视图。
具体实施例方式下面，参照附图来说明用于实施本发明的方式。其中，以下所述的实施方式对用于 具体化本发明的技术思想的光源装置、照明装置以及显示装置进行例示，不是为了将本发 明限定为这些内容，还能够同样适用于权利要求所包含的其他实施方式。实施例1首先，参照图1、图2，说明本发明的实施方式1的组装了光源装置和照明装置的显 示装置的概要。另外，图1是本发明实施方式1的显示装置的立体图，图2是沿II-II线将 图1的显示装置剖切开的概略剖视图。如图1、图2所示，显示装置1具有相对的一对短边框加、2d以及长边框2b、2c，并 由以下部件构成在表背面设置有预定大小的窗口 &、2e'的画框状的框体2，组装到该框 体内的照明装置3，以及嵌入到这些各窗口加、2^的一对显示板9A、9A'。照明装置3由收 纳至少一个LED 5的光源装置4、和使来自该光源装置的照射光扩散的一对扩散板8A、8A' 构成。框体2是显示装置1及照明装置3中共同的部件。即，该框体2与显示装置1及照 明装置3的设计结合起来制作并被使用。这些框体由合成树脂成型体或金属板材形成。接着，参照图2、图3，说明组装到显示装置中的光源装置的概要。另外，图3是组 装到图1的照明装置中的光源装置的分解立体图。如图2、图3所示，光源装置4具有一个LED 5，其固定在预定大小的平板状的基 板fe上；由矩形框体构成的反射框体6，其在一边安装有该LED，在前后设置有预定大小的 开口，在内部具有预定大小的空间；以及相对的一对光导通反射板7A、7A'，它们以覆盖前 后开口的方式来进行安装。如图3所示，反射框体6具有矩形的底板部6A，其具有预定的宽度和长度；相对的一对侧板部6B、6C，它们从该底板部的短边起向上方竖立设置而达到预定高度；以及天 花板部6D，其连接两侧板部的顶部之间，反射框体6由在内部具有预定大小的空间、并在前 后分别设置有开口 的矩形框体构成。该反射框体6由底板部6A、侧板部6B、6C以及天花 板部6D包围而成，其内壁面由反射面构成，所述反射面由光吸收率低且以高反射率进行漫 反射的材料构成。该反射框体6优选使用例如超微细发泡反射材料制作。作为其他物质， 也可以由以下物质构成在基板等上涂敷反射材料，例如对钛白微粒进行乳化后的材料、和 对聚四氟乙烯微粒进行乳化后的材料。LED 5安装在平板板状的基板如上，固定在反射框体6的底板部6A上。S卩，如图 2所示，该LED 5固定在底板部6A的大致中央部、即在与相对的一对光导通反射板7A、7A' 之间分别隔开相等距离A、G1的间隙的中间位置上。距离G1是例如20mm。在该间隙中，没 有安装导光板等，因此组装后的光源装置变得轻量。基板fe由预定大小的金属板体形成， 并具有散热作用。在LED 5中，使用集合了 1个发光元件或多个发光元件的LED。该LED与荧光灯和 白炽灯泡等相比使用电压低且寿命长。其结果，与荧光灯和白炽灯泡等相比能够节能。此 外，该LED 5也可以使用发出三原色的颜色、即R、G、B光的LED。通过使用这种LED，能够 得到各种颜色的照明光。在将设置有这种LED的光源装置组装到显示装置中时，能够简单 地制作在安全时变蓝、在危险时变红这样的应急灯。在本实施方式中，使用了 LED，但是也 可以使用其他光源、例如激光二极管等。LED或激光二极管也可以在发光部上安装透镜等。 此外，在本实施方式中，在反射框体上设置了一个LED，但也可以使用多个LED。在配设多个 LED时，密集或隔开预定间隔来设置。在隔开预定间隔配设时，后述的光导通反射板的反射 /透射图案根据各个LED而形成。参照图4 图6，说明构成光源装置的光导通反射板。S卩，图4是构成图3的光源 装置的一张光导通反射板的主视图，图5是对图4的A部分进行放大后的放大图，图6A、B 是说明求出与点光源(LED)隔开距离的场所的照度的方法的说明图，图7是LED的配光特 性图。一对光导通反射板7A、7A'是相同的结构。用符号7表示一方的光导通反射板来 进行说明。图4的曲线Cu表示将距离LED 5等距离的场所或区域连接起来得到的等距离曲 线。连接LED 5和等距离曲线Cu的直线成为等距离线。这些等距离线成为从LED 5朝向 光导通反射板面呈放射状引出的放射线的一部分。另一方面，LED 5具有预定的配光特性 (参照图7)，因此当将该配光特性和等距离线重合时，图4的单位区域Η5>1位于LED 5的指 向角度为大致零度的等距离线L1上，另一方面，单位区域Hli5位于指向角度为大致90度的 等距离线L2上。在这些单位区域中，形成有分别使来自LED的光的一部分反射和透射的反射/透 射部，这些反射/透射部分别被设定为预定的反射率和透射率。即，在设一方的单位区域H5, ！中的反射率为Rel、透射率为Trl、另一方的单位区域Hli5中的反射率为Re2、透射率为Tr2 时，它们的关系被设定为Rel > Re2、Trl < Tr2。即，指向角度为大致90度的等距离线L2 上的反射率和透射率与指向角度为大致零度的等距离线L1上的反射率和透射率被设定为， 前者的反射率低且透射率高，另一方面，后者比前者的反射率高而透射率低。通过该设定，通过光导通反射板的通过光量在后者被限制，而在前者被增加，因此L2上的区域与等距离 线L1的区域相比不会变暗。除了连接LED 5和等距离曲线的等距离线LpL2以夕卜，在LpL2之间的其他等距离 线上也设定Rel > Re2、Trl < Tr2的关系。此外，在包含这些等距离线的同一放射线上，被 设定为随着远离LED 5，反射/透射部的反射率变小，透射率变大。Rel > Re2、Trl < Tr2的关系通过在光导通反射板7上设置预定的反射/透射图 案来实现。该反射/透射图案例如使用以下方法形成对光导通反射板使用具有高反射率 的反射板，在该反射板上设置具有预定大小的开口的通孔的方法，或者对光导通反射板使 用透明基板，在该透明基板上设置具有预定面积的反射点的方法。以下，对利用在光导通反射板7上设置具有预定大小的开口的通孔的方法形成的 反射/透射图案进行说明。如图4所示，光导通反射板7由具有相对的短边7a、7b和长边7c、7d以及预定的 厚度，大小为堵塞住反射框体6的开口 Gtl的大小的长方形的板状体构成，由高光反射率、低 光透射率以及低光吸收率的材料，例如超微细发泡反射板形成。另外，公知超微细发泡反射 板中有反射率为98%左右，光透射率为左右，光吸收率为左右的材料，因此优选使 用该材料。作为其他材料，也可以在透明基板等上涂敷或丝网印刷反射材料，例如对钛白微 粒进行乳化后的材料、对聚四氟乙烯微粒进行乳化后的材料。该光导通反射板7被划分为相同形状(例如正方形)的多个单位区域，在这些单 位区域中形成有具有使预定光量通过的预定大小的开口的光导通孔。另外，图4的被格子 状的虚线包围的区域成为单位区域。另外，对于图4的单位区域Di，j，记号D表示预定位 置的单位区域，记号i表示从一方的短边7a朝向另一方的短边7b处于等间隔的平行线上 的行，记号j表示处于该平行线上，并以LED 5为中心从该LED左右远离的区域的位置。此 外，记号Hi，j表示单位区域Di，j中的开口。例如，开口 H17,5表示位于17行，从LED 5起 向右第5列的开口。预定单位区域Di，j中的开口 Hi，j的大小能够用以下方法确定。首先，通过运算 计算照度I (后述)，在照度I最低的预定区域Dmax中，设置最大半径为Rmax的圆形开口 (参照图幻。将该半径Rmax设为预定区域的一边长度的40%，即将直径设为一边长度的 80%。当将直径增大到此以上时，将相邻的开口之间连接的连接部分(以下称作栈)变细， 因此机械强度变弱，从而影响光导通反射板7的耐久性。另外，也可以使光导通反射板7为 机械强度高的反射板，将直径设为一边的90%左右。此外，还可以将开口设为任意形状，不 仅是圆形，还可以设为例如三角形、四边形和星型等。接着，根据在Dmax中设置的半径Rmax求出在Dmax以外的预定区域Di，j中设置 的开口的大小。首先，测定从LED 5到预定区域Di，j内的预定位置Pi，j (预定区域Di，j 的重心位置或离LED 5的最短位置等)的距离Li，j、指向角Φ ，j、以及预定位置Pi，j处 的法线方向的直线与通过LED 5和预定位置Pi，j的直线所成的角UU，j。可以使用照度 计测定预定区域Di，j中的照度Ii，j，并且也可以通过运算求出概算值。根据距离Li，j、指向角Φ i，j、以及预定位置Pi，j处的法线方向的直线与通过LED 5和预定位置Pi，j的直线所成的角Vi，j，通过运算求取预定位置Pi，j处的照度Ii，j。如图6所示，设LED 5为原点，设χ轴为与光导通反射板7平行的方向，y轴处于与基板如平行的平面上且沿与X轴垂直相交的方向，Z轴为与基板fe垂直的方向，设预定 位置Pi，j的正交坐标为(XijyijZy)。如图6所示，从LED 5射出的最大光度Limax是 沿ζ轴的正向，向预定位置Pi，j方向的光度与LImax Moscj5 i，j成比例。在设从LED 5估 计(見込& )预定区域Di，j的立体角为Δ coi，j，预定区域Di，j的面积为AAi，j，比例 常数为K时，在预定区域Di，j中接收的所有光的光束Fi，j成为Fi, j = K · LImax · cos φ i, j · Δ ω i, j= K' · cos Φ i, j ‘ Δ Ai, j · cos Ψ i, j/Li, j2此处，设K · LImax 为 K'。照度是入射到每单位面积的光束量，因此预定位置Pi，j的照度Ii，j为Ii, j = Fi, j/ΔΑ , j=K' · cos Φ i, j · cos Ψ i, j/Li, j2此处，cos<M，j = Zijj/ (Xi>/+Yij/+Zij/)172,cos￥i, j = yi,J/(xi,J2+yi,J2+zijJ2)1/2.Li，j = (Xij/+Yij/+Zi,/)1/2因此Ii, j =K' · Yijj · Zi,/(Xi,/+Yi,/+Zi, j2)2y轴方向的距离是一定的，因此预定位置Pi，j的照度Ii，j能够通过在光导通反 射板7的面上求出χ轴方向、ζ轴方向的距离来简单地计算。通过上述计算出的照度Ii，j、和预定区域Dmax中的照度Liiin的比的根来计算预 定位置Pi，j的开口半径Ri，j的大小。艮口，Ri, J=Rnriax-/" (Imi n/Ii, J )
ο由此，预定位置Pi，j的照度Ii，j越高，预定位置Pi，j的开口的面积越小。LED 5通常具有图7所示的配光特性。从光轴的倾角越大，该LED的光度越弱。但 是，当用上述方法确定开口时，如图4所示，即使距离LED 5为等距离，与处于与基板fe垂 直的方向上的开口 H5，l相比，处于与基板fe平行的方向上的开口 Hli5的开口的面积更大， 尤其是能够使LED 5附近区域的照度均勻化。上述方法仅利用来自LED的直接光求出开口面积，但是考虑由光导通反射板7和 反射框6反射后的光来确定开口面积的方法会使照度变得更均勻。此时，将反射光的反射 位置设为虚拟光源，假定光在虚拟光源中完全扩散，对反射照度进行计算并相加，根据该合 计照度确定开口率，所述反射照度通过距离虚拟光源的距离、以及虚拟光源和预定位置Pi， j所成的角度确定。该反射/透射图案由在光导通反射板的各个单位区域中具有预定大小的开口的 通孔图案形成，但是当利用设置这种通孔的方法时，在LED 5的附近区域中，开口面积过 小，在技术上难以设置具有小开口面积的通孔。因此，优选在光导通反射板的附近区域替代 通孔，而由壁薄、未贯穿孔或预定形状的槽形成。在本实施方式中，对在光导通反射板中设置了具有开口的通孔的反射/透射图案 进行了说明，但也可以对光导通反射板使用透明基板，由在该透明基板中设置具有预定面 积的反射点的反射/透射图案构成。
由于对光导通反射板使用透明基板，因此该反射/透射图案成为单位区域中的反射率和透射率与上述反射/透射图案相反的图案。返回图1、图2，说明显示装置和照明装置。显示装置1由在两侧面分别具有窗口 2e、2e'的画框状的框体2内，收纳有光源装 置4、使来自该光源装置的照射光扩散的2张光扩散板8A、8A'、以及2张显示板9A、9A' 的装置构成。如图2所示，2张扩散板8A、8A'配设成从光源装置4的各光导通反射板7A、 7A'离开预定距离(间隙)G2，各显示板9A、9A'从各光扩散板8A、8A'离开预定距离(间 隙)G3而相对配设。距离(间隙)G2是例如15mm。根据该显示装置，在各显示板和各光导通反射板之间设置有光扩散板，因此能够 缩短显示板和光导通反射板的距离。此外，通过光扩散板来使光散射，隐藏光导通反射板的 反射/透射图案，从而不会变得不美观。显示板设置有任意的文字或图画等。能够通过使 用这种带有文字等的显示板，用作各种显示灯。此外，显示装置1在光源装置和显示板之间设置了光扩散板，但也可以省略该光 扩散板。在省略光扩散板的情况下，优选将光源装置和显示板之间的间隙设为上述最大直 径Rmax的2 3倍左右的距离。其原因是因为当该间隙过小、即各光导通反射板7A、7A' 和各显示板9A、9A'之间的距离过于接近时，在各个显示板上显现在各光导通反射板上设 置的反射/透射图案的影子，变得不美观而且可能会损害照明品质。照明装置3由从显示装置1去除了各个显示板9A、9A'的装置构成。该照明装置 能够用于室内灯等。以上，说明了本发明实施方式1的光源装置、照明装置以及显示装置。这些装置成 为从表背两面分别照射照明光的双面照明装置，但是也可以设为单面照明装置或侧面全方 向的照明装置。单面照明装置由以下装置构成光源装置4的一对光导通反射板7A、7A' 中的任意一个光导通反射板由没有设置反射/透射图案的反射板构成，并去除掉设置在该 反射板侧的照明装置和显示装置的光扩散板和显示板。此外，如图8所示，在侧面全方向照 射照明光的照明装置通过在4个侧面分别设置光导通反射板来构成。此外，图8的照明装 置是长方体形状，但是也可以如图9B所示为圆筒体形状。另外，不仅在侧面，也可以在顶板 部设置光导通反射板。此外，也可以如图9A、图9C所示，将照明装置的形状设为圆锥形状、 棱锥形状。在这些形状中使用的光导通反射板具有例如图10所示的反射/透射图案。接着，参照图11、图12，说明本发明实施方式2的光源装置、照明装置以及显示装 置。另外，图11是在本发明实施方式2的光源装置、照明装置以及显示装置中使用的光导 通反射板的主视图，图12是示出图11的光导通反射板的变形例的主视图。本发明实施方式2的光源装置、照明装置以及显示装置在实施方式1的装置中，增 设点光源即LED的数量，并伴随该LED的增设而变更了光导通反射板的反射/透射图案的 一部分。因此，对在这些装置与实施方式1的各装置之间共同的结构标以相同标号并省略 重复说明，说明不同的结构。这些光源装置、照明装置以及显示装置在反射框体6的顶板部6D上增设LED 5'， 并替代实施方式1的装置的各光导通反射板7A、7A'，而安装了光导通反射板7C(参照图 11)。该光导通反射板7C对应于增设的LED 5'，在该反射板上设置了设置在光导通反射板 7 (参照图4)上的反射/透射图案。
根据这些装置，能够得到将光源装置、照明装置以及显示装置的高度增长对应于 LED增设的量的装置。该光导通反射板7C对应于各LED，在光导通反射板7B的相对的短边上形成设置在 光导通反射板7上的反射/透射图案，但是当采用该结构时，如图11所示，变得细长，因此 也可以形成每一行删除了行方向的反射/透射部的光导通反射板7D(参照图12)。通过使 用该反射/透射图案，能够使装置从纵长成为稍微横长，能够与LED的增设对应地，得到照 度高的均勻的照明光。符号说明 UlA ID 显示装置；2 框体；3、3A 3D 照明装置；4 光源装置；5 =LED ；6 反 射框；7、7A、7A'、7B 7D:光导通反射板；8A、8A'光扩散板；9A、9A'显示板。
权利要求
1.一种光源装置，其具有指向性强的点光源；光源安装部，其具有设置所述点光源的 预定面积；以及侧方反射部，其从所述光源安装部的周围竖立设置了预定高度，由所述光源 安装部和所述侧方反射部包围的内壁面由反射面形成，所述光源装置的特征在于，所述侧方反射部由在至少一部分上具有反射/透射图案的光导通反射板形成，所述反 射/透射图案设置有使来自所述点光源的光的一部分反射和透射的多个反射/透射部，在所述反射/透射图案中，从所述点光源向所述光导通反射板面以预定角度引出多根 假想的放射线，对于处于所述放射线上且距离所述点光源为相同距离处的所述反射/透射 部的反射率和透射率而言，如果设所述点光源的指向角度小的放射线上的反射率为Rel、透 射率为Trl，设指向角度大的放射线上的反射/透射部的反射率为Re2、透射率为Tr2，则它 们的关系被设定为以下关系，即Rel > Re2、Trl < Tr2。
2.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，在同一放射线上，所述反射/透射图 案的反射/透射部随着远离所述点光源，各自的反射率变小而透射率变大。
3.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，在所述反射/透射图案的反射/透射 部中，所述光导通反射板由反射部件构成，在所述反射部件中形成有具有预定大小的开口 的通孔。
4.根据权利要求3所述的光源装置，其特征在于，所述光导通反射板形成有未贯穿孔 或形成为薄壁，来取代在所述点光源的附近区域设置的所述通孔。
5.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，在所述反射/透射图案的反射/透射 部中，所述光导通反射板由透明基板构成，在所述透明基板上形成有预定大小的反射点。
6.根据权利要求1 5中的任意一项所述的光源装置，其特征在于，所述侧方反射部通 过使至少2张所述光导通反射板相对而构成。
7.根据权利要求1 5中的任意一项所述的光源装置，其特征在于，所述侧方反射部是 筒状体或锥状体。
8.根据权利要求7所述的光源装置，其特征在于，在所述筒状体的与所述光源安装部 相对的面上设置有反射板，在所述反射板上设置有其他点光源，在所述光导通反射部件上 对应于所述其他点光源而设置有所述反射/透射图案。
9.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，所述点光源是发光二极管或激光二极管。
10.一种照明装置，其特征在于，其将权利要求1 9中的任意一项所述的光源装置收 纳在与该光源装置相似形状的由光透射性材料构成的壳体中。
11.一种显示装置，其特征在于，在权利要求10所述的照明装置的壳体的至少一部分 上安装有显示板。
全文摘要
光源装置具有指向性强的点光源(5)；光源安装部(5a)，其具有设置该点光源的预定面积；以及侧方反射部，其从该光源安装部的周围竖立设置了预定高度。侧方反射部由在至少一部分上具有反射/透射图案的光导通反射板(7)形成，所述反射/透射图案设置有使光反射和透射的多个反射/透射部，在该反射/透射图案中，从点光源向光导通反射板面以预定角度引出多根假想的放射线，对于处于放射线上且距离点光源为相同距离处的反射/透射部(Di，j)的反射率和透射率而言，如果设点光源的指向角度小的放射线上的反射率为Re1、透射率为Tr1，设指向角度大的放射线上的反射/透射部的反射率为Re2、透射率为Tr2，则它们的关系被设定为以下关系，即Re1＞Re2、Tr1＜Tr2。
文档编号G09F13/04GK102112802SQ20098013038
公开日2011年6月29日 申请日期2009年8月5日 优先权日2008年8月6日
发明者佐藤弘泰, 佐藤荣一, 福冈谦二 申请人:Opto设计股份有限公司
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