JP2007087662A - 光源ユニット及びこれを備えた光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 製造・交換コストの低廉化を図ることができる光源ユニット及びこれを備えた光源装置を提供する。
【解決手段】 照明対象に白色光を照射するための複数の発光ダイオード素子３９〜４２を有する発光ダイオードランプ３７を素子搭載基板３８上に複数個搭載してなる光源ユニット３２Ａであって、素子搭載基板３８は、同一平面内で隣接する位置に複数個配置され、これら複数個の素子搭載基板３８のうち互いに隣接する２つの素子搭載基板３８は着脱可能に連結されている。このため、液晶表示部２０の設計変更や発光ダイオードランプ３７の修理・点検に伴う一部の素子搭載基板３８の増減変更・交換が可能になる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えば液晶テレビジョンのバックライト用照明具に使用して好適な光源ユニット及びこれを備えた光源装置に関する。

近年、液晶ディスプレイは、ブラウン管（Cathode Ray Tube：ＣＲＴ）ディスプレイに比べ、薄型・低消費電力である等の利点をもつことから、中小機器サイズのディスプレイを中心に広く普及してきている。

このような液晶ディスプレイにおける光源装置としては、水銀ガスによる環境（人体）への悪影響をなくすという考えから、また紫外光の照射による構成部品の劣化を防止するとともに、インバータ回路の使用による消費電力コストを低減し、かつ良好な色再現性を得るという観点等から、水銀ガスを内封してなる冷陰極蛍光管に代わり、発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）素子を備えたものが採用されている。

従来、この種の光源装置には、素子搭載基板としてのプリント基板と、このプリント基板の素子搭載面内で縦横方向に並列する多数のチップＬＥＤとを備えたものが提案されている（例えば特許文献１参照）。

このような光源装置においては、プリント基板上のチップＬＥＤを全て点灯させ、照明対象としての液晶パネルの背面全体に照射すること（バックライト照明）が行われる。
特開平７−１９１３１１号公報

しかし、特許文献１によると、素子搭載基板のサイズ（縦横寸法）が照明対象のサイズ（縦横寸法）に応じて所定の寸法に設定されているため、照明対象の設計に変更が生じると、この設計変更に応じて素子搭載基板を新規に製造する必要が生じ、製造コストが嵩むという問題があった。

また、特許文献１に示す光源装置においては、照明対象の照明に用いるチップＬＥＤ（発光ダイオード素子）が全て単一の素子搭載基板上に実装されているため、素子搭載基板上における全チップＬＥＤのうち一部のチップＬＥＤが照明素子として機能しなくなった場合にも修理・点検時にはチップＬＥＤ全体を素子搭載基板と共に交換する必要が生じ、交換コストが嵩むという問題もあった。

従って、本発明の目的は、照明対象の設計変更や発光ダイオードランプの修理・点検に伴う一部の素子搭載基板の増減変更・交換を可能とし、もって製造・交換コストの低廉化を図ることができる光源ユニット及びこれを備えた光源装置を提供することにある。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、照明対象に白色光を照射するための複数種の発光ダイオード素子を有する発光ダイオードランプを素子搭載基板上に複数個搭載してなる光源ユニットであって、前記素子搭載基板は、同一平面内で隣接する位置に複数個配置され、前記複数個の素子搭載基板のうち互いに隣接する２つの素子搭載基板は着脱可能に連結されていることを特徴とする光源ユニットを提供する。

（２）上記目的を達成するために、本発明は、同一平面内で縦横方向に隣接する複数の光源ユニットを備えた光源装置であって、前記光源ユニットは、上記（１）に記載の光源ユニットであることを特徴とする光源装置を提供する。

本発明によると、照明対象の設計変更や発光ダイオードランプの修理・点検に伴う一部の素子搭載基板の増減変更・交換を可能とし、製造・交換コストの低廉化を図ることができる。

[第１の実施の形態]
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光源装置を備えた液晶テレビジョンを示す図である。図１（ａ）は正面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図２は、本発明の第１の実施の形態に係る光源装置を説明するために示す正面図である。図３は、本発明の第１の実施の形態に係る光源装置の光源ユニットを説明するために示す正面図である。図４は、本発明の第１の実施の形態に係る光源装置における発光ダイオードランプ群への電源給電を説明するために示す回路図である。図５は、本発明の第１の実施の形態に係る光源装置（光源ユニット）の構造を説明するために示す断面図である。

〔液晶テレビジョンの全体構成〕
図１（ａ）及び（ｂ）において、符号１で示す液晶テレビジョン（テレビ）は、外装体としての本体部１０と、本体部１０の前面で画像を表示するための液晶表示部２０と、液晶表示部２０の背面（光入射面）を照明するためのバックライト部３０とから大略構成されている。

本体部１０は、各種のテレビ用構成部品を内蔵する筐体１１と、この筐体１１の下方に突出する脚体１２とを備えている。筐体１１は、前方開口部１１Ａ及び後方開口部１１Ｂを有し、全体がアルミニウム合金等の金属からなる略四角形状箱によって形成されている。脚体１２は、脚部１２Ａ及座部１２Ｂを有し、筐体１１の下方に配置され、本体部１０・液晶表示部２０・バックライト部３０等を保持し得るように構成されている。

液晶表示部２０は、液晶表示面（光出射面）２０Ａを有する透過型の液晶パネルからなり、前方開口部１１Ａの前方に配置され、かつ拡散板５１（後述）の前面にベフ板５２を介して装着されている。そして、光入射面に入射したバックライト部３０からの照明光を画像信号に応じた光に変換し、この変換された光を透過光として液晶表示面（光出射面）２０Ａから出射するように構成されている。

バックライト部３０は、液晶表示部（照明対象）２０を照明するための光源装置３１と、光源装置３１から放射される照明光の輝度むらを低減するための拡散板５１とを備え、筐体１１内に収容保持されている。

（光源装置３１の構成）
光源装置３１は、図５に示すように、白色光を放射する光源ユニット群３２と、光源ユニット群３２による発生熱を放散するための放熱部材３３・放熱部材群３４と、光源ユニット群３２に電源を供給するための電源基板３５とを有し、液晶表示部２０の後方領域に配置されている。

光源ユニット群３２は、図２に示すように、縦横方向に４個ずつ（合計１６個）並列（隣接）する光源ユニット３２Ａからなり、拡散板５１の背面部に対向する位置に配置され、かつ電源基板３５にソケット３６（図５に示す）を介して接続されている。光源ユニット３２Ａは略同一の構成であるため、一の光源ユニット３２Ａについてのみ説明すると、光源ユニット３２Ａは、後述する赤色発光ダイオード素子及び緑色発光ダイオード素子・青色発光ダイオード素子を有する複数の発光ダイオードランプ３７を備えている。これら発光ダイオードランプ３７（光源ユニット群３２の発光ダイオードランプ３７）のうち互いに隣接する２つの発光ダイオードランプ３７（発光ダイオード素子）間の寸法は同一の寸法に設定されている。

<発光ダイオードランプ３７の構成>
発光ダイオードランプ３７は、図２に示すように、単一の光源ユニット３２Ａについて縦方向に３個、また横方向には５個（合計１５個）がそれぞれ並列して配置され、かつ素子搭載基板３８を介して連結されている。これら発光ダイオード３７のうち横方向に並列する５つの発光ダイオードランプ３７における赤色（Ｒ）・緑色（Ｇ）・青色（Ｂ）の各色の発光ダイオード素子群は、図４に示すように、それぞれ直列に接続されている。そして、これら直列に接続された各色の発光ダイオード素子群は交流電源に対して並列接続され、液晶表示部２０における表示画像の明暗に応じてＯＮ・ＯＦＦ制御されるように構成されている。なお、本実施の形態においては、各色の発光ダイオード素子群のＯＮ・ＯＦＦ制御を素子搭載基板毎に行う場合について説明したが、光源ユニット毎に行うこともできる。

発光ダイオードランプ３７は略同一の構成であるため、一の発光ダイオードランプ３７についてのみ説明すると、発光ダイオードランプ３７は、図３に示すように、白色光を液晶表示部（照明対象）２０（図１に示す）の背面（光入射面）に照射するための複数種の発光ダイオード素子３９〜４２を素子搭載基板３８上に搭載してなり、電源基板３５にソケット３６を介して電気的に接続されている。電源基板３５は、筐体１１に後方開口部１１Ｂを閉塞するように装着されている。

発光ダイオード素子３９は、赤色発光ダイオード素子からなり、素子搭載基板３８の２点鎖線で示す仮想正方形１００の４頂点位置のうち１頂点位置に配置されている。発光ダイオード素子４０，４１は、緑色発光ダイオード素子からなり、仮想正方形１００の頂点位置であって発光ダイオード素子３９の頂点位置に隣接する２頂点位置にそれぞれ配置されている。発光ダイオード素子４２は、青色発光ダイオード素子からなり、仮想正方形１００の頂点位置のうち発光ダイオード素子４０，４１の各頂点位置に隣接する頂点位置に配置されている。そして、発光ダイオード素子３９〜４２は、半球状の光学形状面４３Ａを有するシリコーン系あるいはエポキシ系の透明性樹脂からなる封止部材４３によって封止されている。これにより、各発光ダイオード素子３９〜４２が保護されるとともに、照明対象への均一な照射光が得られる。

素子搭載基板３８は、同一平面内で縦横方向に隣接する位置に配置されている。そして、素子搭載基板３８のうち互いに対応する２つの素子搭載基板３８は着脱可能に連結されている。これら素子搭載基板３８は略同一の構成であるため、一の素子搭載基板３８についてのみ説明すると、素子搭載基板３８は放熱部材群３４（後述する各放熱部材）に装着されている。

放熱部材３３は、アルミニウム合金や銅合金等の熱伝導性材料によって形成された平面矩形状の板部材からなり、図５に示すように、放熱部材群３４と電源基板３５との間に配置され、放熱部材３４Ａからの伝導熱（発光ダイオードランプ３７において発生するランプ熱）を受けて周囲（後方）に放散するように構成されている。放熱部材３３には、ソケット３６を挿通させるために光源ユニット３２Ａの個数と同数のソケット挿通孔３３Ａが設けられている。

放熱部材群３４は、図５に示すように、光源ユニット３２Ａにそれぞれ対応して接触する複数の放熱部材３４Ａからなり、放熱部材３３の前面（図５では上面）に装着されている。放熱部材３４Ａは、それぞれがソケット３６に連結され、全体が放熱部材３３の材料と同一の材料によって形成されている。そして、光源ユニット３２Ａからの発生熱を周囲に放散し、また放熱部材３３に熱伝導するように構成されている。

（拡散板５１の構成）
拡散板５１は、図１（ｂ）に示すように、バックライト部３０の前方領域に配置され、かつ前方開口部１１Ａ（開口周縁）にブラケット（図示せず）を介して装着され、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の光透過性樹脂材料からなる耐熱性部材によって形成されている。そして、光源装置３１から放射される照明光を内部で拡散し、前述したようにその輝度むらを低減するように構成されている。なお、拡散板５１の材料としては、光透過性を有し、かつ光源装置３１による発熱によって変形・変質しない材料であれば他の材料でもよい。

[第１の実施の形態の効果]
以上説明した第１の実施の形態によれば、次に示す効果が得られる。

（１）素子搭載基板３８を増減してその全体の縦横寸法を照明対象の縦横寸法に対応させることができるため、照明対象の設計に変更が生じても、この設計変更に応じて素子搭載基板３８を従来のようには製造する必要がなく、製造コストの低廉化を図ることができる。

（２）液晶表示部（照明対象）２０の照明に用いる発光ダイオードランプ３７が５個ずつそれぞれ素子搭載基板３８に搭載されているため、仮に発光ダイオードランプ３７のうち一部の発光ダイオード素子が照明素子として機能しなくなった場合には修理・点検時にその発光ダイオード素子を素子搭載基板３８と共に交換すればよく、交換コストの低廉化を図ることができる。

（３）発光ダイオードランプ３７が赤色発光ダイオード素子３９及び青色発光ダイオード素子４２・緑色発光ダイオード素子４０，４１からなるため、赤色光及び青色光・緑色光の光量として略均等な光量を得ることができ、発光ダイオードランプ３７から液晶表示部２０に対して良好な白色光を照射することができる。

（４）光源ユニット３２Ａが放熱部材３４Ａにそれぞれ対応して接触してため、光源ユニット３２Ａからの発生熱を効果的に放散することができ、光源装置３１全体における放熱対策に十分に応じることができる。

[第２の実施の形態]
図６は、本発明の第２の実施の形態に係る光源装置の発光ダイオードランプを説明するために示す正面図である。図６において、図２と同一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

図６に示すように、第２の実施の形態に示す発光ダイオードランプ６１は、第１の実施の形態に示す発光ダイオードランプ３７に発光ダイオード素子６２を備え、さらに発光ダイオード素子４２の位置を変更した点に特徴がある。

このため、発光ダイオードランプ３７は、白色光を液晶表示部（照明対象）２０の背面に照射するための複数の発光ダイオード素子として発光ダイオード素子３９〜４２の他に、発光ダイオード素子６２を素子搭載基板３８上に搭載してなり、電源基板３５にソケット３６（図５に共に示す）を介して電気的に接続されている。発光ダイオード素子６２は、赤色発光ダイオード素子からなり、緑色発光ダイオード素子４０，４１の各頂点位置に配置されている。発光ダイオード素子４２は、２点鎖線で示す素子搭載基板３８上の仮想正方形１００における２つの対角線の交点位置に配置されている。

[第２の実施の形態の効果]
以上説明した第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果に加え、次に示す効果が得られる。

（１）発光ダイオードランプ３７に赤色発光ダイオード素子（発光ダイオード素子６２）を増加するため、赤色光の再現性が得られ易くなる。

（２）発光ダイオード素子３９〜４２，６２が素子搭載基板３８上に密集して配置されることになるため、照明素子としての輝度を向上させることができるとともに、混色性を改善することができる。

（３）発光ダイオード素子３９〜４２，６２が素子搭載基板３８上に密集して配置されることは、色光の混色に必要なスペース（光源装置３１との拡散板５１との間の寸法）を小さいスペースに設定することができ、バックライト構造の薄型化を図ることができる。

（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係る光源装置を備えた液晶テレビジョンを説明するために示す正面図と断面図。 本発明の第１の実施の形態に係る光源装置と発光ダイオードランプをそれぞれ説明するために示す正面図。 本発明の第１の実施の形態に係る光源装置の光源ユニットを説明するために示す正面図。 本発明の第１の実施の形態に係る光源装置における発光ダイオードランプ群への電源給電を説明するために示す回路図。 本発明の第１の実施の形態に係る光源装置の構造を説明するために示す断面図。 本発明の第２の実施の形態に係る光源装置の光源ユニットを説明するために示す正面図。

符号の説明

１…液晶テレビ、１０…本体部、１１…筐体、１１Ａ…前方開口部、１１Ｂ…後方開口部、１２…脚体、１２Ａ…脚部、１２Ｂ…座部、２０…液晶表示部、２０Ａ…液晶表示面、３１…光源装置、３２…光源ユニット群、３２Ａ…光源ユニット、３３…放熱部材、３３Ａ…ソケット挿通孔、３４…放熱部材群、３４Ａ…放熱部材、３５…電源基板、３６…ソケット、３７…発光ダイオードランプ、３８…素子搭載基板、３９，６２…赤色発光ダイオード素子、４０，４１…緑色発光ダイオード素子、４２…青色発光ダイオード素子、４３…封止部材、４３Ａ…光学形状面、５１…拡散板、５２…ベフ板、６１…発光ダイオードランプ

Claims (5)

1. 照明対象に白色光を照射するための複数種の発光ダイオード素子を有する発光ダイオードランプを素子搭載基板上に複数個搭載してなる光源ユニットであって、
   前記素子搭載基板は、同一平面内で隣接する位置に複数個配置され、
   前記複数個の素子搭載基板のうち互いに隣接する２つの素子搭載基板は着脱可能に連結されていることを特徴とする光源ユニット。
2. 前記複数種の発光ダイオード素子は、赤色発光ダイオード素子及び青色発光ダイオード素子がそれぞれ１つから、また緑色発光ダイオード素子が２つからなる請求項１に記載の光源ユニット。
3. 前記赤色発光ダイオード素子及び前記青色発光ダイオード素子・前記緑色発光ダイオード素子のうちいずれかの発光ダイオード素子をさらに１つ備えた請求項２に記載の光源ユニット。
4. 同一平面内で縦横方向に隣接する複数の光源ユニットを備えた光源装置であって、
   前記光源ユニットは、請求項１〜３のいずれかに記載の光源ユニットであることを特徴とする光源装置。
5. 前記光源ユニットによる発生熱を放散するための放熱部材をさらに備えた請求項４に記載の光源装置。