JP2014093174A

JP2014093174A - Lighting device and optical element

Info

Publication number: JP2014093174A
Application number: JP2012242456A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Inoue; 寿志井上; Mitsuru Mimori; 満三森
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2012-11-02
Filing date: 2012-11-02
Publication date: 2014-05-19

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lighting device which can reduce the number of LED modules and the number of LED light sources in response to higher power of an LED light source and can secure the evenness of luminance on a surface to be lighted, and to provide an optical element used for the lighting device.SOLUTION: A substrate 21 of an LED module 20 is attached to an attachment surface 11b extended in a direction intersecting a diffusion plate 40 and, therefore, light of the highest intensity of light emitted from an LED light source 22 can be left from the position closest from the LED light source 22 on the diffusion plate 40. In addition to this, such a light distribution characteristic as to have an intensity peak of emission light from an optical element 23 on a position different from the intensity peak of the emission light from the LED light source 22 is imparted to the optical element 23, thereby, light from the LED light source 22 can be made incident to the diffusion plate 40 in a wide range and, moreover, the luminance distribution can be made close to the uniformity by virtue of a synergetic effect of both.

Description

本発明は、比較的大面積の面部材の背面側に設置され、前記面部材を介して光が通過するように照明を行う照明装置及び光学素子に関する。 The present invention relates to an illumination device and an optical element that are installed on the back side of a surface member having a relatively large area and perform illumination so that light passes through the surface member.

従来の大型の液晶ディスプレイ装置では、液晶パネル背面に配置された多数の冷陰極管からの光を拡散板や反射板等を介して、液晶パネルの背面側に導光し、バックライトとして均一に照明することで明瞭に画像が視認できるようにしていた。これに対し近年では、省エネの観点から、バックライトの光源としてＬＥＤが使用されるようになってきた。また、液晶ディスプレイ装置に表示される画像に応じて明暗を制御することができるという観点からも、ＬＥＤは使いやすく、これにより更に液晶ディスプレイ装置の消費電力を下げることができる。 In a conventional large-sized liquid crystal display device, light from a number of cold-cathode tubes arranged on the back side of the liquid crystal panel is guided to the back side of the liquid crystal panel via a diffusion plate, a reflector, etc., and is uniformly used as a backlight. By illuminating, the image was clearly visible. On the other hand, in recent years, an LED has been used as a light source of a backlight from the viewpoint of energy saving. Further, from the viewpoint that brightness and darkness can be controlled in accordance with an image displayed on the liquid crystal display device, the LED is easy to use, thereby further reducing the power consumption of the liquid crystal display device.

このように液晶ディスプレイ装置のバックライトとしてＬＥＤを用いる場合、導光板側面から光を入射し、液晶パネル側に出射するエッジライト型と液晶パネルに対向する面に２次元的にＬＥＤを配置した直下型の２つがある。更に、直下型バックライトはＬＥＤのみを多数個配置し均一な照度にしたものとＬＥＤの数を減らしＬＥＤ毎に光を拡散する光学素子を配置し均一な照度にしたものの２つに分けることができる。特許文献１には、細長い基板に複数のＬＥＤを間欠的に配置したＬＥＤパッケージ，すなわちＬＥＤモジュールを液晶パネルの背面側に設けた、直下型の照明装置が開示されている。 When an LED is used as a backlight of a liquid crystal display device in this way, light is incident from the side surface of the light guide plate, and is directly below the LED that is two-dimensionally arranged on the surface facing the liquid crystal panel and the edge light type that emits light toward the liquid crystal panel side. There are two types. Furthermore, the direct type backlight can be divided into two types, one with a large number of LEDs arranged to have a uniform illuminance, and the other with an optical element that reduces the number of LEDs and diffuses light for each LED to achieve a uniform illuminance. it can. Patent Document 1 discloses a direct-type illumination device in which an LED package in which a plurality of LEDs are intermittently arranged on an elongated substrate, that is, an LED module is provided on the back side of a liquid crystal panel.

特開２００７−１８８８５８号公報JP 2007-188858 A

ところで、近年では、大型の液晶ディスプレイ装置用のバックライトにおいて、コストを抑えるために、1台あたりのＬＥＤモジュールの本数かつＬＥＤパッケージの使用個数を減少させることが望まれるようになってきた。しかるに、直下型の照明装置において、単純にＬＥＤモジュールの本数かつＬＥＤパッケージの数を減らした場合、被照射面内での照度分布に偏りが生じるようになる。つまり、ＬＥＤ光源近傍では被照射面が明るくなるが、ＬＥＤ光源から離れるにつれて被照射面が暗くなり、その明暗差が大きくなることでユーザーが違和感を覚える恐れがある。 Incidentally, in recent years, it has become desirable to reduce the number of LED modules per unit and the number of LED packages used in order to reduce the cost of backlights for large liquid crystal display devices. However, in the direct illumination device, when the number of LED modules and the number of LED packages are simply reduced, the illuminance distribution in the irradiated surface is biased. In other words, the irradiated surface becomes bright near the LED light source, but the irradiated surface becomes darker as the distance from the LED light source increases, and the user may feel uncomfortable because the difference in brightness becomes large.

これに対し、特許文献１には、３つの異なる発色光が照射面に均一に照射するようにＬＥＤ光源を配置しており、非対称な配光特性を持たせた光学素子を透過させることで、３つのＬＥＤ光源からの出射光を同一範囲に照射することが開示されている。よって、たとえば白色光を発するＬＥＤ光源に，同様な光学素子を適用することで、より広範囲な被照射面に対して入射させることが可能になる。 On the other hand, in Patent Document 1, the LED light source is arranged so that three different colored lights are uniformly irradiated on the irradiation surface, and by transmitting through an optical element having an asymmetric light distribution characteristic, It is disclosed that light emitted from three LED light sources is irradiated in the same range. Therefore, for example, by applying a similar optical element to an LED light source that emits white light, it is possible to make the light incident on a wider range of the irradiated surface.

しかしながら、本発明者らの研究結果によれば、直下型の照明装置において、光学素子の配光特性を調整したとしても、ＬＥＤモジュールの本数かつＬＥＤパッケージの個数の減少と、被照射面における照度の均一性とを両立できないことがわかった。これに対し、被照射面に対してＬＥＤ光源を傾けて取り付けることで、被照射面における照度の均一性を高めることができる可能性があることが見いだされた。ところが、特許文献１の光学素子の配光特性は、例えばその図１７、１８に示すように，比較的配光角が広く強度のピークが複数存在するものであり、このような配光特性では、被照射面における照度の均一性の確保は不十分であることも分かった。 However, according to the research results of the present inventors, even if the light distribution characteristics of the optical elements are adjusted in the direct illumination device, the number of LED modules and the number of LED packages are reduced, and the illuminance on the irradiated surface It was found that it was not possible to achieve both uniformity. On the other hand, it has been found that there is a possibility that the uniformity of the illuminance on the irradiated surface can be improved by tilting and mounting the LED light source with respect to the irradiated surface. However, the light distribution characteristics of the optical element of Patent Document 1 are those having a relatively wide light distribution angle and a plurality of intensity peaks, as shown in FIGS. 17 and 18, for example. It has also been found that the uniformity of illuminance on the irradiated surface is insufficient.

本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、ＬＥＤ光源のハイパワー化に対応して、ＬＥＤモジュールの本数かつＬＥＤ光源の数を減少させ，且つ被照射面における照度の均一性を確保できる照明装置及びそれに用いる光学素子を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the problems of the prior art, and in response to the increase in power of LED light sources, the number of LED modules and the number of LED light sources are reduced, and the illuminance on the irradiated surface is reduced. It is an object of the present invention to provide an illumination device capable of ensuring uniformity and an optical element used therefor.

請求項１に記載の照明装置は、
基板上に取り付けられたＬＥＤ光源と、
ＬＥＤ光源の光放出側に配置され、前記ＬＥＤ光源からの光が入射する光学素子と、
前記ＬＥＤ光源から出射し前記光学素子を通過した光を入射して、拡散しながら出射する拡散板と、
前記拡散板に対して交差する方向に延在する取り付け面を備えた保持体と、を有し、
前記基板は、前記取り付け面に取り付けられており、前記光学素子は、前記ＬＥＤ光源からの出射光の強度ピークに対して異なる位置に、前記光学素子からの出射光の強度ピークを有する配光特性を備えることを特徴とする。 The lighting device according to claim 1 is provided.
An LED light source mounted on the substrate;
An optical element disposed on the light emitting side of the LED light source and receiving light from the LED light source;
A diffuser plate that emits light while diffusing from the LED light source and passing through the optical element;
A holding body with a mounting surface extending in a direction intersecting the diffusion plate,
The substrate is attached to the attachment surface, and the optical element has a light distribution characteristic having an intensity peak of the emitted light from the optical element at a position different from the intensity peak of the emitted light from the LED light source. It is characterized by providing.

本発明によれば、前記基板は、前記拡散板に対して交差する方向に延在する取り付け面に取り付けられているので、前記ＬＥＤ光源から出射する光のうち最も強度が高い光を、前記拡散板における前記ＬＥＤ光源から最も近い位置から離すことができる。これに加えて、前記ＬＥＤ光源からの出射光の強度ピークに対して異なる位置に、前記光学素子からの出射光の強度ピークを有するような配光特性を前記光学素子に持たせることで、両者の相乗効果によって、前記拡散板に対して広範囲に前記ＬＥＤ光源からの光を入射させることができ、しかも照度分布を均一に近づけることが可能になる。なお拡散板とは入射した光を均一な明るさにする機能を有し、照明ムラを解消する光学素子である。 According to the present invention, since the substrate is attached to an attachment surface extending in a direction intersecting the diffusion plate, the light having the highest intensity among the light emitted from the LED light source is diffused. The plate can be separated from the nearest position from the LED light source. In addition, by providing the optical element with a light distribution characteristic that has an intensity peak of the emitted light from the optical element at a position different from the intensity peak of the emitted light from the LED light source, Due to this synergistic effect, the light from the LED light source can be incident on the diffuser plate in a wide range, and the illuminance distribution can be made uniform. Note that the diffusion plate is an optical element that has a function of making incident light uniform brightness and eliminates uneven illumination.

請求項２に記載の照明装置は、請求項１に記載の発明において、前記光学素子から前記拡散板へ出射した光のうち最も強度が高い光は，前記拡散板に対して１０度〜７５度で入射することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the illuminating device according to the first aspect of the invention, the light having the highest intensity among the light emitted from the optical element to the diffuser plate is 10 degrees to 75 degrees with respect to the diffuser plate. It is incident on.

これにより、前記拡散板に対して広範囲に前記ＬＥＤ光源からの光を入射させることができ、しかも照度分布を一層均一に近づけることが可能になる。なお光線が拡散板に対して入射するとは、図２２で示すように直接拡散板に入射してもよいし、別の場所で反射してから入射しても良い。ここで、光線が拡散板に対して直接入射する入射角度について考察する。図２２において、縦横比が１６：９である１０〜１００インチの液晶パネルを想定して、液晶パネルの裏面側にある拡散板に光線を入射させる際に必要な入射角を検討する。ここで、光学素子から拡散板へ出射した光のうち最も強度が高い光が入射する最小の入射角は、１００インチのパネルの短辺側（図２参照）にＬＥＤ光源を設置した場合であって、１０．２度となる。一方、最大の入射角は、１０インチのパネルの長辺側（図７参照）にＬＥＤ光源を設置した場合であって、７２．１度となる。本発明者が行った検討結果を表１に示す。但し、表中、Ａ，Ｂは、それぞれ図８に示す拡散板の長辺寸法と短辺寸法に相当する。 Thereby, the light from the LED light source can be incident on the diffuser plate in a wide range, and the illuminance distribution can be made more uniform. Note that the light beam is incident on the diffuser plate, as shown in FIG. 22, may be directly incident on the diffuser plate, or may be incident after being reflected at another place. Here, the incident angle at which the light beam directly enters the diffusing plate will be considered. In FIG. 22, assuming a 10 to 100 inch liquid crystal panel having an aspect ratio of 16: 9, an incident angle necessary for making a light beam incident on a diffusion plate on the back surface side of the liquid crystal panel is examined. Here, the minimum incident angle at which light having the highest intensity among the light emitted from the optical element to the diffusion plate is incident is when the LED light source is installed on the short side (see FIG. 2) of the 100-inch panel. And 10.2 degrees. On the other hand, the maximum incident angle is 72.1 degrees when the LED light source is installed on the long side (see FIG. 7) of the 10-inch panel. Table 1 shows the results of the study conducted by the present inventors. In the table, A and B correspond to the long side dimension and the short side dimension of the diffusion plate shown in FIG.

以上より、図２２
のようにＬＥＤ光源からの光が直接拡散板に入射する場合における、その入射角度θが１０度〜７５度であると好ましい。 From the above, FIG.
When the light from the LED light source is directly incident on the diffusion plate as described above, the incident angle θ is preferably 10 degrees to 75 degrees.

請求項３に記載の照明装置は、請求項１又は２に記載の発明において、前記取り付け面は、前記拡散板を挟んで両側に設けられていることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the invention according to the first or second aspect, the mounting surface is provided on both sides of the diffusion plate.

両側の前記取り付け面に前記ＬＥＤ光源を取り付けることで、前記ＬＥＤ光源を片側に取り付ける場合に比べ、前記光学素子を通過した光の照射角度を狭くできるから、指向性が高まり、前記拡散板に対して、より広範囲に前記ＬＥＤ光源からの光を入射させることができる。 By attaching the LED light source to the mounting surfaces on both sides, the irradiation angle of the light that has passed through the optical element can be narrowed compared to the case where the LED light source is attached to one side. Thus, the light from the LED light source can be made incident in a wider range.

請求項４に記載の照明装置は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記保持体は、前記拡散板に対向して反射拡散シートを配置してなることを特徴とする。反射拡散シートとは、反射率が９０％以上あるシートであれば足りる。 According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects of the present invention, the holding body has a reflection diffusion sheet disposed opposite the diffusion plate. As the reflection diffusion sheet, a sheet having a reflectance of 90% or more is sufficient.

これにより、前記ＬＥＤ光源から出射した光が、前記反射拡散シートで反射した後、前記拡散板に入射するので、照明のムラを抑制でき、また光の利用効率が高まる。 Thereby, since the light emitted from the LED light source is reflected by the reflection diffusion sheet and then enters the diffusion plate, illumination unevenness can be suppressed and the light utilization efficiency is increased.

請求項５に記載の照明装置は、請求項４に記載の発明において、前記光学素子から出射した光が前記反射拡散シートで反射し、前記拡散板へ出射した光のうち最も強度が高い光は，前記反射拡散シートに１０度〜８５度で入射することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the invention of the fourth aspect, the light emitted from the optical element is reflected by the reflection diffusion sheet, and the light having the highest intensity among the light emitted to the diffusion plate is The incident light is incident on the reflection diffusion sheet at 10 to 85 degrees.

これにより、ＬＥＤ光源から出射する光のうち最も強度が高い光以外の光であっても、反射拡散シートで反射して最終的に拡散板へ入射するので、ＬＥＤ光源から出射する光を有効に利用することが可能となる。ここで、光線が拡散板に対して、反射拡散シートに入射する角度θ’と、光線が反射拡散シートで反射し、拡散板に入射する入射角度θ”について考察する。
（１）反射拡散シートの反射特性が正反射に近い場合
図２３（ｂ）に示すように、反射拡散シートの反射特性が、入射光の角度に対して最も強い出射光の角度がほぼ等しくなる、すなわち正反射に近い場合について検討する。図２３（ａ）において、縦横比が１６：９である１０〜１００インチの液晶パネルを想定して、液晶パネルの裏面側にある拡散板に間接的に光線を入射させる際に必要な入射角を検討する。ここで、光学素子から反射拡散シートへ入射する光のうち最も強度が高い光が入射する最小の入射角θ’と、反射拡散シートで反射し、更に拡散板に入射する光のうち最も強度が高い光が入射する最小の入射角θ”は、１００インチのパネルの短辺側（図２参照）にＬＥＤ光源を設置した場合であって、共に（θ’、θ”＝）２８．５度となる。一方、最大の入射角は、１０インチのパネルの長辺側（図７参照）にＬＥＤ光源を設置した場合であって、共に（θ’、θ”＝）８３．９度となる。本発明者が行った検討結果を表２（直接拡散板に入射する場合）、表３（反射拡散シートで反射してから拡散板に入射する場合）に示す。但し、表中、Ａ，Ｂは、それぞれ図８に示す拡散板の長辺寸法と短辺寸法に相当する。 As a result, even light other than the light with the highest intensity among the light emitted from the LED light source is reflected by the reflection diffusion sheet and finally enters the diffusion plate, so that the light emitted from the LED light source is effectively used. It can be used. Here, the angle θ ′ at which the light ray enters the reflection diffusion sheet with respect to the diffusion plate and the incident angle θ ″ at which the light ray is reflected by the reflection diffusion sheet and enters the diffusion plate will be considered.
(1) When the reflection characteristic of the reflection diffusion sheet is close to regular reflection As shown in FIG. 23B, the reflection characteristic of the reflection diffusion sheet is almost equal to the angle of the incident light with respect to the angle of the incident light. That is, consider the case close to regular reflection. In FIG. 23 (a), assuming an 10 to 100 inch liquid crystal panel with an aspect ratio of 16: 9, an incident angle required to make light incident indirectly on the diffusion plate on the back side of the liquid crystal panel. To consider. Here, the minimum incident angle θ ′ at which the light having the highest intensity among the light incident on the reflection diffusion sheet from the optical element is incident, and the light having the highest intensity among the light reflected by the reflection diffusion sheet and incident on the diffusion plate. The minimum incident angle θ ″ at which high light enters is the case where the LED light source is installed on the short side (see FIG. 2) of the 100-inch panel, both (θ ′, θ ″ =) 28.5 degrees. It becomes. On the other hand, when the LED light source is installed on the long side (see FIG. 7) of the 10-inch panel, the maximum incident angle is (θ ′, θ ″ =) 83.9 degrees. Table 2 (when directly incident on the diffuser plate) and Table 3 (when incident on the diffuser plate after being reflected by the reflective diffuser sheet) show the results of the examination conducted by the person, where A and B are These correspond to the long side dimension and short side dimension of the diffusion plate shown in FIG.

（２）反射拡散シートの反射特性が均等拡散の場合
図２３（ｄ）に示すように、反射拡散シートの反射特性が、入射光に対して均等拡散する場合について検討する。図２３（ｃ）において、縦横比が１６：９である１０〜１００インチの液晶パネルを想定して、液晶パネルの裏面側にある拡散板に間接的に光線を入射させる際に必要な入射角を検討する。ここで、光学素子から反射拡散シートへ入射する光のうち最も強度が高い光が入射する最小の入射角θ’と、反射拡散シートで反射し、更に拡散板に入射する光のうち最も強度が高い光が入射する最小の入射角θ”は、１００インチのパネルの短辺側（図２参照）にＬＥＤ光源を設置した場合であって、反射拡散シートへの入射角は１０．２度、拡散板への入射角は９０度となる。一方、最大の入射角は、１０インチのパネルの長辺側（図７参照）にＬＥＤ光源を設置した場合であって、反射拡散シートへの入射角θ’は７２．１度、拡散板への入射角θ”は９０度となる。反射拡散シートの反射特性が均等拡散の場合、パネルの大きさにかかわらず反射光のピークは９０度になるからである（図２３（ｄ）参照））。本発明者が行った検討結果を表４（直接拡散板に入射する場合）、表５（反射拡散シートで反射してから拡散板に入射する場合）に示す。但し、表中、Ａ，Ｂは、それぞれ図８に示す拡散板の長辺寸法と短辺寸法に相当する。 (2) When the reflection characteristic of the reflection diffusion sheet is uniform diffusion As shown in FIG. 23 (d), the case where the reflection characteristic of the reflection diffusion sheet is uniformly diffused with respect to incident light will be considered. In FIG. 23 (c), assuming a 10 to 100 inch liquid crystal panel having an aspect ratio of 16: 9, an incident angle necessary for making light rays incident indirectly on the diffusion plate on the back side of the liquid crystal panel. To consider. Here, the minimum incident angle θ ′ at which the light having the highest intensity among the light incident on the reflection diffusion sheet from the optical element is incident, and the light having the highest intensity among the light reflected by the reflection diffusion sheet and incident on the diffusion plate. The minimum incident angle θ ″ at which high light is incident is when the LED light source is installed on the short side (see FIG. 2) of the 100-inch panel, and the incident angle to the reflection diffusion sheet is 10.2 degrees. The incident angle on the diffuser is 90 degrees, while the maximum incident angle is when the LED light source is installed on the long side of the 10-inch panel (see FIG. 7), and incident on the reflective diffusion sheet. The angle θ ′ is 72.1 degrees, and the incident angle θ ″ to the diffusion plate is 90 degrees. This is because when the reflection characteristic of the reflection diffusion sheet is uniform diffusion, the peak of the reflected light is 90 degrees regardless of the size of the panel (see FIG. 23D). The examination results performed by the present inventors are shown in Table 4 (when directly incident on the diffusion plate) and Table 5 (when reflected on the reflection diffusion sheet and then incident on the diffusion plate). In the table, A and B correspond to the long side dimension and the short side dimension of the diffusion plate shown in FIG.

以上より、図２３
のようにＬＥＤ光源からの光が直接拡散板に入射せず、一度反射拡散シートを経由して入光する光において、ＬＥＤ光源からの光が反射拡散シートに入光する入射角度θ’が１０度〜８５度であると好ましい。 From the above, FIG.
In the case where the light from the LED light source does not directly enter the diffusing plate as in the case of the light that enters once through the reflective diffusion sheet, the incident angle θ ′ at which the light from the LED light source enters the reflective diffusing sheet is 10 It is preferable that it is -85 degree.

請求項６に記載の照明装置は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記取り付け面は、前記拡散板に対して０度を超え、９０度以下の角度で傾いていることを特徴とする。 The lighting device according to claim 6 is the invention according to any one of claims 1 to 5, wherein the mounting surface is inclined with respect to the diffusion plate at an angle of more than 0 degrees and 90 degrees or less. It is characterized by.

これにより、前記光学素子を通過した光が、直接拡散板に入射するので、光の利用効率が高まる。 Thereby, since the light that has passed through the optical element is directly incident on the diffusion plate, the light utilization efficiency is increased.

請求項７に記載の前記照明装置は液晶バックライト用であることを特徴とする請求項１〜６いずれかに記載の照明装置。 The lighting device according to any one of claims 1 to 6, wherein the lighting device according to claim 7 is for a liquid crystal backlight.

請求項８に記載の光学素子は、請求項１〜７のいずれかに記載の照明装置に用いる光学素子であって、配光角が半値全角で９０度以下であることを特徴とする。 An optical element according to an eighth aspect is an optical element used in the illumination device according to any one of the first to seventh aspects, wherein a light distribution angle is 90 degrees or less in full width at half maximum.

このような比較的指向性が高い配光特性を持つ光学素子を、前記照明装置に用いることで、比較的遠方まで光を照射でき、これにより前記拡散板の端まで適切に前記ＬＥＤ光源からの光を入射させることができるから、前記ＬＥＤモジュールの本数かつＬＥＤ光源の数を減少でき、配線や組み立てが容易になる。尚、「半値全角」とは、図２４に示す光強度分布図で、出射光線の最も強い強度を１としたときに、その周辺で強度が０．５となる位置と出射点とを結ぶ角度θをいうものとする。 By using such an optical element having a light distribution characteristic having a relatively high directivity for the illumination device, light can be irradiated relatively far away, and accordingly, the light from the LED light source can be appropriately emitted to the end of the diffusion plate. Since light can be incident, the number of LED modules and the number of LED light sources can be reduced, and wiring and assembly are facilitated. Note that the “full width at half maximum” is the angle between the position where the intensity is 0.5 around the emission point and the emission point in the light intensity distribution diagram shown in FIG. Assume that θ.

本発明に係るＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）照明装置は、ＬＥＤ光源と、光学素子と、を有するものである。 The LED (Light Emitting Diode) illumination device according to the present invention includes an LED light source and an optical element.

ＬＥＤ光源としては、様々なものを用いることが出来るが、光放出面がフラットな形状を有し、更に白色光を出射する白色ＬＥＤを用いることが好ましい。 Various LED light sources can be used, but it is preferable to use a white LED having a flat light emission surface and emitting white light.

白色ＬＥＤとしては、青色ＬＥＤチップと青色ＬＥＤチップから発せられた青色光線によって黄色に発光するＹＡＧ蛍光体等の蛍光体を組み合わせパッケージ化したものが好ましく用いられる。白色ＬＥＤとしては、例えば特開２００８−２３１２１８号公報に記載されたものを用いることができるが、これに限られない。 As the white LED, a combination of a blue LED chip and a phosphor such as a YAG phosphor that emits yellow light by blue light emitted from the blue LED chip is preferably used. As white LED, what was described, for example in Unexamined-Japanese-Patent No. 2008-231218 can be used, However, It is not restricted to this.

本実施の形態においては白色ＬＥＤのパッケージは、具体的には、ＬＥＤチップと、ＬＥＤチップを覆うようにしてその上に形成された蛍光体層から構成されている。ＬＥＤチップは、第１の所定波長の光を出射するものであり、青色光を出射するようになっている。但し、本発明のＬＥＤチップの波長及び蛍光体の出射光の波長は限定されず、ＬＥＤチップによる出射光と、蛍光体による出射光とで混色された光が、白色光となる組合せであればものであれば、使用可能である。 In the present embodiment, the white LED package specifically includes an LED chip and a phosphor layer formed on the LED chip so as to cover the LED chip. The LED chip emits light having a first predetermined wavelength, and emits blue light. However, the wavelength of the LED chip of the present invention and the wavelength of the emitted light of the phosphor are not limited, as long as the light mixed with the emitted light from the LED chip and the emitted light from the phosphor becomes white light. Anything can be used.

なお、このようなＬＥＤチップとしては、公知の青色ＬＥＤチップを用いることができる。青色ＬＥＤチップとしては、ＩｎxＧａ1-xＮ系をはじめ既存のあらゆるものを使用することができる。青色ＬＥＤチップの発光ピーク波長は４４０〜４８０ｎｍのものが好ましい。また、ＬＥＤチップの形態としては、基板上にＬＥＤチップを実装し、そのまま上方または側方に放射させるタイプ、又は、サファイア基板などの透明基板上に青色ＬＥＤチップを実装し、その表面にバンプを形成した後、裏返して基板上の電極と接続する、いわゆるフリップチップ接続タイプなど、どのような形態のＬＥＤチップでも適用することが可能である。 In addition, as such an LED chip, a well-known blue LED chip can be used. As the blue LED chip, any existing one including InxGa1-xN can be used. The emission peak wavelength of the blue LED chip is preferably 440 to 480 nm. In addition, as a form of the LED chip, the LED chip is mounted on the substrate and directly radiated upward or sideward, or the blue LED chip is mounted on a transparent substrate such as a sapphire substrate, and bumps are formed on the surface thereof. Any form of LED chip, such as a so-called flip chip connection type, in which it is formed and turned over and connected to an electrode on a substrate, can be applied.

蛍光体層は、ＬＥＤチップから出射される第１の所定波長の光を第２の所定波長の光に変換する蛍光体を有している。後述する実施の形態では、ＬＥＤチップから出射される青色光を黄色光に変換するようになっている。但し、青色光を出射するＬＥＤチップと、赤・緑蛍光体の組み合わせでも良いし、蛍光体を用いない代わりに、青色光を出射するＬＥＤチップ、赤色光を出射するＬＥＤチップ、緑色光を出射するＬＥＤチップの組み合わせでも良い。 The phosphor layer has a phosphor that converts light having a first predetermined wavelength emitted from the LED chip into light having a second predetermined wavelength. In an embodiment described later, blue light emitted from the LED chip is converted into yellow light. However, a combination of an LED chip that emits blue light and a red / green phosphor may be used. Instead of using a phosphor, an LED chip that emits blue light, an LED chip that emits red light, and green light are emitted. A combination of LED chips may be used.

このような蛍光体層に用いられる蛍光体は、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ａｌ、Ｌａ及びＧａの原料として酸化物、又は高温で容易に酸化物になる化合物を使用し、それらを化学量論比で十分に混合して原料を得る。又は、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅ、Ｓｍの希土類元素を化学量論比で酸に溶解した溶解液を蓚酸で共沈したものを焼成して得られる共沈酸化物と、酸化アルミニウム、酸化ガリウムとを混合して混合原料を得る。これにフラックスとしてフッ化アンモニウム等のフッ化物を適量混合して加圧し成形体を得る。成形体を坩堝に詰め、空気中１３５０〜１４５０℃の温度範囲で２〜５時間焼成して、蛍光体の発光特性を持った焼結体を得ることができる。 The phosphor used for such a phosphor layer uses an oxide or a compound that easily becomes an oxide at a high temperature as a raw material of Y, Gd, Ce, Sm, Al, La and Ga, and converts them into a stoichiometric amount. The raw material is obtained by thoroughly mixing in a theoretical ratio. Alternatively, a coprecipitated oxide obtained by calcining a solution obtained by coprecipitation of oxalic acid with a solution obtained by dissolving a rare earth element of Y, Gd, Ce, and Sm in an acid at a stoichiometric ratio, and aluminum oxide and gallium oxide. Mix to obtain a mixed raw material. An appropriate amount of fluoride such as ammonium fluoride is mixed with this as a flux and pressed to obtain a molded body. The compact can be packed in a crucible and fired in air at a temperature range of 1350 to 1450 ° C. for 2 to 5 hours to obtain a sintered body having the phosphor emission characteristics.

ＬＥＤ光源は、高出力ＬＥＤ光源であることが好ましい。ここで、高出力ＬＥＤ光源としては、出力が０．５ワット以上のＬＥＤにより構成することができる。 The LED light source is preferably a high-power LED light source. Here, the high-power LED light source can be constituted by an LED having an output of 0.5 watts or more.

光学素子は、耐熱性のプラスチックで構成されていると好ましい。光学素子を構成するプラスチックとしては、例えばＰＭＭＡやポリカーボネートを用いることで、射出成形により製造でき、製造コストを大幅に低減させることができる。 The optical element is preferably made of a heat resistant plastic. As the plastic constituting the optical element, for example, PMMA or polycarbonate can be used for manufacturing by injection molding, and the manufacturing cost can be greatly reduced.

本発明によれば、ＬＥＤ光源のハイパワー化に対応して、ＬＥＤモジュールの本数かつＬＥＤ光源の数を減少させ，且つ被照射面における照度の均一性を確保できる照明装置及びそれに用いる光学素子を提供することができる。 According to the present invention, an illumination device capable of reducing the number of LED modules and the number of LED light sources and ensuring the uniformity of illuminance on the irradiated surface, and the optical element used therefor, corresponding to the higher power of the LED light source Can be provided.

本実施の形態にかかる照明装置の分解図である。It is an exploded view of the illuminating device concerning this Embodiment. 照明装置の正面図である。It is a front view of an illuminating device. 図２の構成をIII-III線で切断して矢印方向に見た図であり、出射光線の軌跡を矢印で示している。It is the figure which cut | disconnected the structure of FIG. 2 by the III-III line | wire, and looked at the arrow direction, The locus | trajectory of the emitted light is shown by the arrow. ＬＥＤモジュール２０の斜視図である。2 is a perspective view of an LED module 20. FIG. 変形例にかかる図３と同様な断面図である。It is sectional drawing similar to FIG. 3 concerning a modification. 変形例にかかる図３と同様な断面図である。It is sectional drawing similar to FIG. 3 concerning a modification. 変形例にかかる図２と同様な正面図である。It is a front view similar to FIG. 2 concerning a modification. 実施例を設計する前提となる筐体の仕様を示す図であり、（ａ）は照明装置の正面図、（ｂ）は照明装置の断面図、（ｃ）はＬＥＤモジュールを示す図である。It is a figure which shows the specification of the housing | casing used as the premise which designs an Example, (a) is a front view of an illuminating device, (b) is sectional drawing of an illuminating device, (c) is a figure which shows an LED module. 座標軸を示す図である。It is a figure which shows a coordinate axis. 実施例１の光学素子をｘｚ平面で切断して示す断面図である。It is sectional drawing which cut | disconnects and shows the optical element of Example 1 by xz plane. 実施例１の光学素子をＬＥＤ光源とともに示す断面図である。It is sectional drawing which shows the optical element of Example 1 with a LED light source. 実施例１の光学素子をｙｚ平面で切断して示す断面図である。It is sectional drawing which cut | disconnects and shows the optical element of Example 1 by yz plane. 実施例１の光学素子をＬＥＤ光源とともに示す断面図である。It is sectional drawing which shows the optical element of Example 1 with a LED light source. 実施例１の光学素子２３から出射された出射光を矢印で示している模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing outgoing light emitted from the optical element 23 of Example 1 with arrows. 実施例１の配光特性を示す図であり、（ａ）はｘｚ断面、（ｂ）はｙｚ断面にかかるものである。It is a figure which shows the light distribution characteristic of Example 1, (a) is related to xz cross section, (b) is related to yz cross section. 実施例２の光学素子をｘｚ平面で切断して示す断面図である。It is sectional drawing which shows the optical element of Example 2 cut | disconnected by xz plane. 実施例２の光学素子をＬＥＤ光源とともに示す断面図である。It is sectional drawing which shows the optical element of Example 2 with a LED light source. 実施例２の光学素子をｙｚ平面で切断して示す断面図である。It is sectional drawing which cuts and shows the optical element of Example 2 by yz plane. 実施例２の光学素子をＬＥＤ光源とともに示す断面図である。It is sectional drawing which shows the optical element of Example 2 with a LED light source. 実施例２の光学素子２３から出射された出射光を矢印で示している模式図である。It is the schematic diagram which has shown the emitted light radiate | emitted from the optical element 23 of Example 2 with the arrow. 実施例２の配光特性を示す図であり、（ａ）はｘｚ断面、（ｂ）はｙｚ断面にかかるものである。It is a figure which shows the light distribution characteristic of Example 2, (a) is related to xz cross section, (b) is related to yz cross section. 照明装置の断面図であって、ＬＥＤ光源からの出射が、直接拡散板に入射する入射角を説明するための図である。It is sectional drawing of an illuminating device, Comprising: It is a figure for demonstrating the incident angle which the radiation | emission from an LED light source directly injects into a diffuser plate. （ａ）は、照明装置の断面図であって、ＬＥＤ光源からの出射光が、反射拡散シートに入射する角度と、照射光が反射拡散シートで反射後、拡散板に入射する角度を説明するための図であり、（ｂ）は、反射拡散シートの正反射に近い反射特性を示す図であり、（ｃ）は、照明装置の断面図であって、ＬＥＤ光源からの出射光が、反射拡散シート路に入射した角度と、照射光が反射拡散シートで反射後、拡散板に入射する角度を説明するための図であり、（ｄ）は、反射拡散シートの均等拡散に近い反射特性を示す図である。(A) is sectional drawing of an illuminating device, Comprising: The angle in which the emitted light from an LED light source injects into a reflective diffusion sheet, and the angle in which irradiation light injects into a diffuser after reflecting by a reflective diffusion sheet are demonstrated. (B) is a figure which shows the reflective characteristic close | similar to the regular reflection of a reflective diffusion sheet, (c) is sectional drawing of an illuminating device, Comprising: The emitted light from a LED light source reflects It is a figure for demonstrating the angle which injected into the diffusion sheet path | route, and the angle in which irradiation light enters into a diffusion plate after reflecting with a reflection diffusion sheet, (d) is a reflection characteristic close | similar to the uniform diffusion of a reflection diffusion sheet. FIG. 半値全角を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a half value full width.

以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。図１は、本実施の形態にかかる照明装置の分解図である。図２は、照明装置の正面図であり、図３は、図２の構成をIII-III線で切断して矢印方向に見た図であるが、それぞれ簡略化して図示している。図１において、照明装置は、金属製の矩形浅皿状の筐体（保持体）１０と、２本のＬＥＤモジュール２０と、筐体１０の底面に貼り付けられた反射拡散シート３０と、筐体１０を覆う矩形状の拡散板（積層された拡散シートやプリズムシート等）４０とからなる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is an exploded view of the lighting apparatus according to the present embodiment. FIG. 2 is a front view of the lighting device, and FIG. 3 is a view of the configuration of FIG. 2 taken along the line III-III and viewed in the direction of the arrow, but is simplified and illustrated. In FIG. 1, the lighting device includes a metal rectangular shallow dish-shaped casing (holding body) 10, two LED modules 20, a reflection diffusion sheet 30 attached to the bottom surface of the casing 10, and a casing. A rectangular diffusion plate (a laminated diffusion sheet, prism sheet or the like) 40 covering the body 10 is formed.

図４は、ＬＥＤモジュール２０を拡大して示す斜視図である。ＬＥＤモジュール２０は、細長い基板２１と、基板２１上に等間隔で設けられた複数のＬＥＤ光源２２と、各ＬＥＤ光源２２上に配置した光学素子２３とからなる。図示していないが、ＬＥＤ光源２２は、青色光を放出するＬＥＤチップと、その光放出側に設けられた黄色蛍光体とを積層してなる発光部を有する。光学素子２３は、ＬＥＤ光源２２からの出射光の強度ピークに対して異なる位置に、光学素子２３からの出射光の強度ピークを有するような入射面と出射面とを有する。 FIG. 4 is an enlarged perspective view showing the LED module 20. The LED module 20 includes an elongated substrate 21, a plurality of LED light sources 22 provided on the substrate 21 at equal intervals, and an optical element 23 disposed on each LED light source 22. Although not shown, the LED light source 22 has a light emitting unit formed by laminating an LED chip that emits blue light and a yellow phosphor provided on the light emitting side. The optical element 23 has an entrance surface and an exit surface that have an intensity peak of the emitted light from the optical element 23 at a position different from the intensity peak of the emitted light from the LED light source 22.

図１〜３において、筐体１０は、対向する一対の長い側面１１aと、対向する一対の短い側面（取り付け面）１１ｂとを有し、側面１１a、１１ｂは、それぞれ底面１２に対して下縁を取り付けられ上方に向かって傾いて延在してなる。筐体１０の底面１２は、拡散板４０と平行である。筐体１０の短い側面１１ｂにＬＥＤモジュール２０の基板２１が取り付けられている。反射シート３０は、入射光を拡散して反射するものであり、筐体１０の底面１２に貼り付けられているが、側面１１ａ，１１ｂにまたがって貼り付けてられていても良い。 1 to 3, the housing 10 has a pair of opposed long side surfaces 11 a and a pair of opposed short side surfaces (mounting surfaces) 11 b, and the side surfaces 11 a and 11 b are lower edges with respect to the bottom surface 12. It is attached and is inclined and extends upward. The bottom surface 12 of the housing 10 is parallel to the diffusion plate 40. A substrate 21 of the LED module 20 is attached to the short side surface 11 b of the housing 10. The reflection sheet 30 diffuses and reflects incident light and is affixed to the bottom surface 12 of the housing 10, but may be affixed across the side surfaces 11a and 11b.

図３において、側面１１ｂは、底面１２に対して（すなわち拡散板４０に対しても），角度θ（ここでは４５度）で傾いている。ここで、ＬＥＤ光源２２の中心を通る側面１１ｂの法線と底面１２の法線とを含む平面を基準面（ここでは図３の紙面）として、該基準面内で側面１１ｂの法線をｚ軸方向とし、該基準面内で側面１１ｂに平行な方向をｘ軸方向とし、ｚ軸方向及びｘ軸方向に直交する方向をｙ軸方向とする。つまり、ＬＥＤ光源２２から出射される光のうち最も強度の高い光はｚ軸方向に出射される。 In FIG. 3, the side surface 11b is inclined at an angle θ (here, 45 degrees) with respect to the bottom surface 12 (that is, also with respect to the diffusion plate 40). Here, a plane including the normal line of the side surface 11b passing through the center of the LED light source 22 and the normal line of the bottom surface 12 is defined as a reference plane (here, the paper surface of FIG. 3), and the normal line of the side surface 11b in the reference plane is z. In the reference plane, the direction parallel to the side surface 11b is defined as the x-axis direction, and the z-axis direction and the direction orthogonal to the x-axis direction are defined as the y-axis direction. That is, the light with the highest intensity among the light emitted from the LED light source 22 is emitted in the z-axis direction.

本実施の形態によれば、図３において、ＬＥＤ光源２２の発光部から出射した光は、光学素子２３に入射して、ここで屈折されて出射するが、そのピークはｚ軸方向に対し、少なくともｘ軸方向成分を持つ。より具体的には、光学素子２３から出射した光のうち最も強度が高い光は、拡散板４０の中央に向かうこととなる。光学素子２３から出射したうちで最も強度が高い光は，直接、拡散板４０に１０度〜７５度で入射すると好ましい。拡散板４０を通過した拡散光により、不図示の液晶パネル等の裏面に対して照明を行える。 According to the present embodiment, in FIG. 3, the light emitted from the light emitting portion of the LED light source 22 enters the optical element 23 and is refracted and emitted here, but its peak is in the z-axis direction. It has at least an x-axis direction component. More specifically, the light having the highest intensity among the light emitted from the optical element 23 goes to the center of the diffusion plate 40. The light having the highest intensity among the light emitted from the optical element 23 is preferably directly incident on the diffusion plate 40 at 10 to 75 degrees. Illumination can be performed on the back surface of a liquid crystal panel (not shown) by the diffused light that has passed through the diffusion plate 40.

また、本実施の形態によれば、図３において、ＬＥＤ光源２２の発光部から出射した光は、光学素子２３に入射して、ここで屈折されて出射するが、そのピークはｚ軸方向に対し、少なくともｘ軸方向成分を持つ。より具体的には、光学素子２３から出射した光が反射拡散シート３０で反射した光のうち最も強度が高い光は，拡散板４０の中央に向かうこととなる。光学素子２３から出射した光が反射拡散シート３０で反射した光のうち最も強度が高い光は，反射拡散シート３０に１０度〜８５度で入射すると好ましい。拡散板４０を通過した拡散光により、不図示の液晶パネル等の裏面に対して照明を行える。 Further, according to the present embodiment, in FIG. 3, the light emitted from the light emitting portion of the LED light source 22 enters the optical element 23 and is refracted and emitted here, but its peak is in the z-axis direction. On the other hand, it has at least an x-axis direction component. More specifically, the light having the highest intensity among the light emitted from the optical element 23 and reflected by the reflection diffusion sheet 30 is directed toward the center of the diffusion plate 40. The light having the highest intensity among the light emitted from the optical element 23 and reflected by the reflection diffusion sheet 30 is preferably incident on the reflection diffusion sheet 30 at 10 to 85 degrees. Illumination can be performed on the back surface of a liquid crystal panel (not shown) by the diffused light that has passed through the diffusion plate 40.

本実施の形態によれば、ＬＥＤモジュール２０の基板２１が、拡散板４０に対して交差する方向に延在する取り付け面１１ｂに取り付けられているので、ＬＥＤ光源２２から出射する光のうち最も強度が高い光を、拡散板４０におけるＬＥＤ光源２２から最も近い位置から離すことができる。これに加えて、ＬＥＤ光源２２からの出射光の強度ピークに対して異なる位置に、光学素子２３からの出射光の強度ピークを有するような配光特性を光学素子２３に持たせることで、両者の相乗効果によって、拡散板４０に対して広範囲にＬＥＤ光源２２からの光を入射させることができ、しかも照度分布を均一に近づけることが可能になる。 According to the present embodiment, since the substrate 21 of the LED module 20 is attached to the attachment surface 11b extending in the direction intersecting the diffusion plate 40, the light intensity emitted from the LED light source 22 is the highest. Can be separated from the position closest to the LED light source 22 in the diffusion plate 40. In addition, by providing the optical element 23 with a light distribution characteristic having an intensity peak of the emitted light from the optical element 23 at a position different from the intensity peak of the emitted light from the LED light source 22, Due to this synergistic effect, the light from the LED light source 22 can be made to enter the diffuser plate 40 in a wide range, and the illuminance distribution can be made uniform.

図５，６は、光学素子２３の配光特性を変えた変形例を示している。図５の変形例では、光学素子２３から出射された光の一部が、筐体１０の底面に配置された反射拡散シート３０に入射するような配光特性を有する。これにより、反射拡散シート３０で反射された光が、拡散板４０を通過するようになるので、より照度が均一化された照明を得ることができる。 5 and 6 show modifications in which the light distribution characteristics of the optical element 23 are changed. In the modification of FIG. 5, the light distribution characteristic is such that part of the light emitted from the optical element 23 enters the reflection diffusion sheet 30 disposed on the bottom surface of the housing 10. Thereby, since the light reflected by the reflective diffusion sheet 30 passes through the diffusion plate 40, illumination with more uniform illuminance can be obtained.

拡散板４０は、具体的に株式会社ＮＡＴＥＣの製品名EMS series、EML series 、EBE seriesなどが好ましい例として挙げられる。 Specific examples of the diffuser plate 40 include product names EMS series, EML series, and EBE series of NATEC Corporation.

反射拡散シート３０は、具体的に株式会社ツジデンの製品名RF230、MTN-W400、RF188、RF100などが好ましい例として挙げられる。 Specific examples of the reflection diffusion sheet 30 include product names RF230, MTN-W400, RF188, and RF100 manufactured by Tsujiden Corporation.

一方、図６の変形例では、片側の取り付け面１１ｂに設けられたＬＥＤモジュール２０の光学素子２３から出射された光の一部が、対向する取り付け面１１ｂに設けられたＬＥＤモジュール２０の光学素子２３から出射された光の一部と重なるような配光特性を有する。光の照度は光源からの距離の２乗に比例して低下するので、それを補うべく、光源から遠い拡散板４０の中央領域は、両側からの光を重畳させて用いるのである。これにより照度が均一化された照明を得ることができる。 On the other hand, in the modification of FIG. 6, a part of the light emitted from the optical element 23 of the LED module 20 provided on the mounting surface 11b on one side is part of the optical element of the LED module 20 provided on the opposing mounting surface 11b. The light distribution characteristic overlaps with a part of the light emitted from 23. Since the illuminance of light decreases in proportion to the square of the distance from the light source, the center region of the diffusion plate 40 far from the light source is used by superimposing light from both sides in order to compensate for this. Thereby, illumination with uniform illumination can be obtained.

尚、筐体１０とＬＥＤモジュール２０の位置関係は、上述した例に限られない。例えば、図７（a）に示す例のように、長い側面１１ａを取り付け面として、ＬＥＤモジュール２０を設けても良い。あるいは、図７（ｂ）に示すように、長い側面１１ａ及び短い側面１１ｂの双方に、ＬＥＤモジュール２０を設けても良い。 Note that the positional relationship between the housing 10 and the LED module 20 is not limited to the above-described example. For example, as in the example shown in FIG. 7A, the LED module 20 may be provided with the long side surface 11a as the attachment surface. Or you may provide the LED module 20 in both the long side surface 11a and the short side surface 11b, as shown in FIG.7 (b).

（実施例）
以下、本実施の形態に好適な光学素子の実施例について説明する。まず、実施例を設計する前提となる筐体の仕様について説明する。３２インチの液晶パネル用の照明装置を想定したときに、図８に示すように、筐体１０は、底面１２のサイズが縦３９９ｍｍ、横７０８ｍｍであり、高さは４０ｍｍで、側面１１ｂの傾きが６０度となっている。又、ＬＥＤモジュール２０におけるＬＥＤ光源２２のピッチは５０ｍｍである。 (Example)
Examples of optical elements suitable for the present embodiment will be described below. First, the specifications of the casing, which is a premise for designing the embodiment, will be described. Assuming a lighting device for a 32-inch liquid crystal panel, as shown in FIG. 8, the casing 10 has a bottom surface 12 of 399 mm in length and 708 mm in width, 40 mm in height, and an inclination of the side surface 11b. Is 60 degrees. The pitch of the LED light sources 22 in the LED module 20 is 50 mm.

ここで、ＬＥＤ光源２２の中心を通る側面１１ｂの法線と底面１２の法線とを含む平面を基準面として、該基準面内で側面１１ｂの法線をｚ軸方向とし、該基準面内で側面１１ｂに平行な方向をｘ軸方向とし、ｚ軸方向及びｘ軸方向に直交する方向をｙ軸方向とする。但し、原点はＬＥＤ光源２２の発光点とする。又、図９（ａ）に示すように、ｘｚ断面でｚ軸に対して底面側に向かう角度を正とし、拡散板側に向かう角度を負とする。又、図９（ｂ）に示すように、拡散板側に見て、左側に向かう角度を正とし、右側に向かう角度を負とする。 Here, a plane including the normal line of the side surface 11b passing through the center of the LED light source 22 and the normal line of the bottom surface 12 is defined as a reference plane, and the normal line of the side surface 11b is defined as the z-axis direction in the reference plane. The direction parallel to the side surface 11b is defined as the x-axis direction, and the z-axis direction and the direction orthogonal to the x-axis direction are defined as the y-axis direction. However, the origin is the light emitting point of the LED light source 22. Further, as shown in FIG. 9A, an angle toward the bottom surface with respect to the z axis in the xz section is positive, and an angle toward the diffusion plate is negative. Also, as shown in FIG. 9B, when viewed from the diffusion plate side, the angle toward the left side is positive, and the angle toward the right side is negative.

配光特性として、配光角度と光強度を以下のようにして求める。
（ｘｚ平面）
照射角度φｘｚ＝ｔａｎ^-1｛（原点からｘ軸方向に照射した位置までの距離）／（原点からｚ軸方向に照射した位置までの距離）｝
光強度Ｉｘｚ＝｛（原点からｘ軸方向に照射した位置までの距離）²／（原点からｚ軸方向に照射した位置までの距離）²｝
（ｙｚ平面）
照射角度φｙｚ＝ｔａｎ^-1｛（原点からｙ軸方向に照射した位置までの距離）／（原点からｚ軸方向に照射した位置までの距離）｝
光強度Ｉｙｚ＝｛（原点からｙ軸方向に照射した位置までの距離）²／（原点からｚ軸方向に照射した位置までの距離）²｝ As the light distribution characteristics, the light distribution angle and the light intensity are obtained as follows.
(Xz plane)
Irradiation angle φxz = tan ⁻¹ {(distance from the origin to the position irradiated in the x-axis direction) / (distance from the origin to the position irradiated in the z-axis direction)}
Light intensity Ixz = {(distance from the origin to the position irradiated in the x-axis direction) ² / (distance from the origin to the position irradiated in the z-axis direction) ² }
(Yz plane)
Irradiation angle φyz = tan ⁻¹ {(distance from the origin to the position irradiated in the y-axis direction) / (distance from the origin to the position irradiated in the z-axis direction)}
Light intensity Iyz = {(distance from the origin to the position irradiated in the y-axis direction) ² / (distance from the origin to the position irradiated in the z-axis direction) ² }

（実施例１）
図１０は、実施例１の光学素子をｘｚ平面で切断して示す断面図であり、左側が底面側である。図１１は、実施例１の光学素子をＬＥＤ光源とともに示す断面図であり、矢印で光線強度を示している。図１２は、実施例１の光学素子をｙｚ平面で切断して示す断面図であり、図１３は、実施例１の光学素子をＬＥＤ光源とともに示す断面図である。 Example 1
FIG. 10 is a cross-sectional view of the optical element of Example 1 cut along the xz plane, with the left side being the bottom side. FIG. 11 is a cross-sectional view showing the optical element of Example 1 together with the LED light source, and the light intensity is indicated by an arrow. FIG. 12 is a cross-sectional view showing the optical element of Example 1 cut along the yz plane, and FIG. 13 is a cross-sectional view showing the optical element of Example 1 together with an LED light source.

図に示すように、実施例１の光学素子の出射面ＯＰは、凸状の非球面である。一方、入射面ＩＰは、図１０のｘｚ断面に示すように、底面側から拡散板側に向かうにつれて高さが低くなり、且つ図１２のｙｚ断面に示すように、中央が最も高く両側に向かうにつれて高さが低くなる凹部を有する。光学素子の配光特性は、入射面ＩＰの形状、及びＬＥＤ光源と入射面ＩＰ及び出射面ＯＰとの位置関係で制御される（実施例２において同じ）。 As shown in the figure, the exit surface OP of the optical element of Example 1 is a convex aspherical surface. On the other hand, as shown in the xz cross section of FIG. 10, the incident surface IP decreases in height from the bottom surface side toward the diffusion plate side, and as shown in the yz cross section of FIG. It has a concave part whose height decreases as the height increases. The light distribution characteristic of the optical element is controlled by the shape of the incident surface IP and the positional relationship between the LED light source, the incident surface IP, and the output surface OP (the same applies in the second embodiment).

図１４に、実施例１の光学素子２３から出射された出射光を矢印で示している。底面から高さ２０ｍｍの位置に発光部が位置するようにＬＥＤ光源２２を設けたとき、光学素子２３から出射された出射光は、拡散板に対して、図１４（ａ）に示すように幅６０ｍｍであり、図１４（ｂ）に示すように３５４ｍｍの範囲にわたって入射するようになっている。 In FIG. 14, the emitted light emitted from the optical element 23 of Example 1 is indicated by arrows. When the LED light source 22 is provided so that the light emitting part is located at a height of 20 mm from the bottom surface, the emitted light emitted from the optical element 23 has a width as shown in FIG. It is 60 mm, and is incident over a range of 354 mm as shown in FIG.

図１５（ａ）は、実施例１におけるｘｚ断面での配光特性を示す図であり、図１５（ｂ）は、実施例１におけるｙｚ断面での配光特性を示す図である。図から明らかなように、ｘｚ断面における実施例１の配光特性は、−３０度前後の方向に半値全角は１.３度の強い強度ピークを有する非対称なものだが、ｙｚ断面における実施例１の配光特性は、ｚ軸を挟んで±４０度前後の方向に半値全角は９０．０度の対照的な配光パターンを有する。 FIG. 15A is a diagram illustrating the light distribution characteristics in the xz section in the first embodiment, and FIG. 15B is a diagram illustrating the light distribution characteristics in the yz section in the first embodiment. As is clear from the figure, the light distribution characteristic of Example 1 in the xz section is asymmetric with a strong intensity peak of 1.3 degrees in the full width at half maximum in the direction of about -30 degrees. This light distribution characteristic has a contrasting light distribution pattern in which the full width at half maximum is 90.0 degrees in the direction around ± 40 degrees across the z-axis.

（実施例２）
図１６は、実施例２の光学素子をｘｚ平面で切断して示す断面図であり、左側が底面側である。図１７は、実施例２の光学素子をＬＥＤ光源とともに示す断面図であり、矢印で光線強度を示している。図１８は、実施例２の光学素子をｙｚ平面で切断して示す断面図であり、図１９は、実施例２の光学素子をＬＥＤ光源とともに示す断面図である。 (Example 2)
FIG. 16 is a cross-sectional view of the optical element of Example 2 cut along the xz plane, with the left side being the bottom side. FIG. 17 is a cross-sectional view showing the optical element of Example 2 together with the LED light source, and the light intensity is indicated by an arrow. FIG. 18 is a cross-sectional view showing the optical element of Example 2 cut along the yz plane, and FIG. 19 is a cross-sectional view showing the optical element of Example 2 together with an LED light source.

図に示すように、実施例２の光学素子の出射面ＯＰは、凸状の非球面である。一方、入射面ＩＰは、図１６のｘｚ断面に示すように、実施例１よりも拡散板側にシフトしており、底面側から拡散板側に向かうにつれて高さが低くなり、且つ図１８のｙｚ断面に示すように、中央が最も高く両側に向かうにつれて高さが低くなる凹部を有する。 As shown in the figure, the exit surface OP of the optical element of Example 2 is a convex aspherical surface. On the other hand, as shown in the xz cross section of FIG. 16, the incident surface IP is shifted to the diffusion plate side from the first embodiment, and the height decreases from the bottom surface side toward the diffusion plate side. As shown in the yz cross section, the center is the highest and has a recess that decreases in height toward both sides.

図２０に、実施例２の光学素子２３から出射された出射光を矢印で示している。底面から高さ２０ｍｍの位置に発光部が位置するようにＬＥＤ光源２２を設けたとき、光学素子２３から出射された出射光は、拡散板に対して、図２０（ａ）に示すように幅６０ｍｍで入射するが、図２０（ｂ）に示すように、一部は底面（反射拡散シート）で反射し、３５４ｍｍの範囲にわたって入射するようになっている。 In FIG. 20, the emitted light emitted from the optical element 23 of Example 2 is indicated by arrows. When the LED light source 22 is provided so that the light emitting part is located at a height of 20 mm from the bottom surface, the emitted light emitted from the optical element 23 has a width as shown in FIG. Although incident at 60 mm, as shown in FIG. 20 (b), a part of the light is reflected by the bottom surface (reflection diffusion sheet) and is incident over a range of 354 mm.

図２１（ａ）は、実施例２におけるｘｚ断面での配光特性を示す図であり、図２１（ｂ）は、実施例２におけるｙｚ断面での配光特性を示す図である。図から明らかなように、ｘｚ断面における実施例１の配光特性は、−２０度前後の方向に半値全角は４.１度の強い強度ピークを有する非対称なものだが、ｙｚ断面における実施例１の配光特性は、ｚ軸を挟んで±４０度前後の方向に半値全角は９０．０度の対照的な配光パターンを有する。 FIG. 21A is a diagram illustrating the light distribution characteristics in the xz section in the second embodiment, and FIG. 21B is a diagram illustrating the light distribution characteristics in the yz section in the second embodiment. As is clear from the figure, the light distribution characteristics of Example 1 in the xz section are asymmetrical with a strong intensity peak of 4.1 degrees in the full width at half maximum in the direction of around -20 degrees, but in the example 1 in the yz section. This light distribution characteristic has a contrasting light distribution pattern in which the full width at half maximum is 90.0 degrees in the direction around ± 40 degrees across the z-axis.

表４に、実施例２において、拡散板の大きさと拡散板への入射角との関係を示す。ここで、表中、Ａ，Ｂは、それぞれ図８に示す拡散板の長辺寸法と短辺寸法に相当する。 Table 4 shows the relationship between the size of the diffusion plate and the incident angle on the diffusion plate in Example 2. Here, in the table, A and B correspond to the long side dimension and the short side dimension of the diffusion plate shown in FIG.

本発明は、明細書に記載の実施例に限定されるものではなく、他の実施例・変形例を含むことは、本明細書に記載された実施例や思想から本分野の当業者にとって明らかである。例えば、本発明は液晶ディスプレイのバックライト用だけでなく、看板照明用の照明装置等としても用いることができる。 The present invention is not limited to the embodiments described in the specification, and other embodiments and modifications are apparent to those skilled in the art from the embodiments and ideas described in the present specification. It is. For example, the present invention can be used not only for a backlight of a liquid crystal display but also as an illumination device for signboard illumination.

１０筐体
１１側面
１２底面
２０ＬＥＤモジュール
２１基板
２２ＬＥＤ光源
３０反射拡散シート
４０拡散板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Housing | casing 11 Side surface 12 Bottom surface 20 LED module 21 Board | substrate 22 LED light source 30 Reflection diffusion sheet 40 Diffusion plate

Claims

基板上に取り付けられたＬＥＤ光源と、
ＬＥＤ光源の光放出側に配置され、前記ＬＥＤ光源からの光が入射する光学素子と、
前記ＬＥＤ光源から出射し前記光学素子を通過した光を入射して、拡散しながら出射する拡散板と、
前記拡散板に対して交差する方向に延在する取り付け面を備えた保持体と、を有し、
前記基板は、前記取り付け面に取り付けられており、前記光学素子は、前記ＬＥＤ光源からの出射光の強度ピークに対して異なる位置に、前記光学素子からの出射光の強度ピークを有する配光特性を備えることを特徴とする照明装置。 An LED light source mounted on the substrate;
An optical element disposed on the light emitting side of the LED light source and receiving light from the LED light source;
A diffuser plate that emits light while diffusing from the LED light source and passing through the optical element;
A holding body with a mounting surface extending in a direction intersecting the diffusion plate,
The substrate is attached to the attachment surface, and the optical element has a light distribution characteristic having an intensity peak of the emitted light from the optical element at a position different from the intensity peak of the emitted light from the LED light source. A lighting device comprising:

前記光学素子から前記拡散板へ出射した光のうち最も強度が高い光は，前記拡散板に１０度〜７５度で入射することを特徴とする請求項１に記載の照明装置。 2. The illumination device according to claim 1, wherein light having the highest intensity among the light emitted from the optical element to the diffusion plate is incident on the diffusion plate at 10 to 75 degrees.

前記取り付け面は、前記拡散板を挟んで両側に設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。 The lighting device according to claim 1, wherein the attachment surface is provided on both sides of the diffusion plate.

前記保持体は、前記拡散板に対向して反射拡散シートを配置してなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の照明装置。 The lighting device according to any one of claims 1 to 3, wherein the holding body has a reflection diffusion sheet disposed opposite to the diffusion plate.

前記光学素子から出射した光が前記反射拡散シートで反射し、前記拡散板へ出射した光のうち最も強度が高い光は，前記反射拡散シートに１０度〜８５度
で入射することを特徴とする請求項４に記載の照明装置。 The light emitted from the optical element is reflected by the reflection diffusion sheet, and the light having the highest intensity among the light emitted to the diffusion plate is incident on the reflection diffusion sheet at 10 to 85 degrees. The lighting device according to claim 4.

前記取り付け面は、前記拡散板に対して０度を超え、９０度以下の角度で傾いていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の照明装置。 The lighting device according to claim 1, wherein the attachment surface is inclined at an angle of more than 0 degree and 90 degrees or less with respect to the diffusion plate.

前記照明装置は液晶バックライト用であることを特徴とする請求項１〜６いずれかに記載の照明装置。 The lighting device according to claim 1, wherein the lighting device is for a liquid crystal backlight.

請求項１〜６のいずれかに記載の照明装置に用いる光学素子であって、半値全角は９０度以下であることを特徴とする光学素子。 It is an optical element used for the illuminating device in any one of Claims 1-6, Comprising: A half value full angle is 90 degrees or less, The optical element characterized by the above-mentioned.