CN1813156A - 发光体 - Google Patents

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Abstract

描述了一种发光体，特别是平面照明装置形式的发光体，用于一般照明或者用于显示器的背光，其中发光体包括布置在外壳(1)中的诸如例如LED部件(3、5)的多个光源。发光体引人注目的地方在于，光源的光至少基本辐射在与外壳(1)的光发射表面(6)平行的方向上，而外壳(1)的内壁至少部分地反射光。由此不仅使其可以实现光发射表面(6)上非常均匀的光分布，以及小结构高度的发光体，而且外壳(1)中不需要光波导板也提供了制造简单和成本低方面的优点。

Description

发光体
本发明涉及一种发光体，特别是平面照明装置形式的发光体，用于一般照明或者显示器的背光，该发光体包括多个光源，诸如例如布置在外壳中的LED部件。
从DE 10102586.6和DE 10102585.8中知道了用于产生混合色的平面照明装置。这些照明装置基本上包括光波导板，其中设有多个腔，每个腔容纳一个LED。各个腔具有面对光波导板的光发射表面的上侧和侧壁。各个腔的上侧涂有反射层，使得插入在腔中的光源所产生的光仅仅通过腔的侧壁耦合到光波导板中。这种“腔发光”配置实现了各个单独光源的光在发光体的光发射表面上均匀混合和分布，因此是一种均匀照明。
此外，直接发光的配置是已知的，其中单独的光源被插入公共外壳中，该外壳的侧壁用高反射材料制造，或者涂敷了这种材料，而外壳的上侧覆盖有漫射层，使得光源的光从发光体的漫射层(光发射表面)以相对均匀的方式出射。
最后，使用所谓的“侧缝”配置，其中沿光波导板的侧壁提供光源，使得它们的光耦合到光波导板中并由于侧壁的全反射以及与之垂直的主表面的原因在其中传播。然后，借助这些主表面之一处的适当耦合输出构造将光引导到光发射表面，同时向另一主表面提供反光涂层。
所有这些配置中的普遍问题是，如何将源于或多或少点形光源的光尽可能均匀地分布在光发射表面上，同时有效的利用光，即，反射损耗尽可能低。
因此，本发明的目的是提供在开始段落中提到的那种类型的发光体，它具有尽可能均匀的光发射表面的照明，并且具有高效率。
此外，提供了开始段落中提到的那种类型的发光体，它具有非常均匀的光发射表面的照明，同时在实现为平面光源时具有小的结构深度。
最后，将设置一种发光体，利用该发光体，特别是即使在较大的光发射表面的情况下也能产生具有期望颜色的光，特别是在光的颜色和亮度方面具有高度一致性和均匀性。
根据权利要求1通过一种发光体实现上述目的，该发光体的外壳具有光发射表面和配置在外壳中的多个光源，光源的光至少基本辐射在与光发射表面平行的方向上，而外壳的内壁至少部分地反射光。
这种解决方案的一个优点是，不需要光波导板，由此简化了制造并降低了成本。
这种解决方案的另一优点是，与已知的此类型配置相比，期望的(即，通常是尽可能小的)结构深度之间的比率以及光源之间的距离(该距离将相应地减少，从而在结构深度减小时实现均匀的光分布)能够充分变小。
这意味着，例如对于给定的结构深度和发光体尺寸，光源之间的距离能够制造得比已知发光体中的大，使得实现相同的光分布均匀性所需的光源数较少。还能够通过这些方式实现可观的成本节约。
根据本发明的发光体的尺寸基本上可按期望的进行挑选，以便不仅能实现小的结构深度，而且能实现非常大的光发射表面。可通过适当地选择每单位表面积的光源数量来实现期望的发光强度。
另一本质的优点是，各单独光源的光分布在相关光源周围较宽的区域中，并与较大数量的邻接光源的光混合，以使耦合出的光对单独光源的特定特性(例如它们的发光强度或它们的色彩特性的波动)没有明显的依赖性。
最后，平的入射角的反射仅导致小的反射损耗，使得各光源提供的光中的很高比例的光在光发射表面有效，这使发光体的效率高。
从属权利要求涉及本发明的其它有利实施例。
权利要求2和3涉及由于其光学和电气特性而优选使用的光源。
权利要求4的安装方法和权利要求5和6所要求的附加反射涂层能够进一步改进光发射表面上光分布的均匀性。
权利要求7和8所要求的光发射表面的实施例也具有此优点。
权利要求9的实施例用于彩色光的简单产生，而权利要求10的实施例能够实现发光体的给定空间辐射特性。
根据参考附图给出的优选实施例的后续描述，本发明的更多细节、特性和优点将变得显而易见，其中：
图1是根据本发明的发光体的示意剖面图；以及
图2是图1发光体的示意平面图。
图1是根据本发明的基本平面或者平光源形式的发光体的示意性剖面图。
发光体包括外壳1，该外壳1具有例如大约10到15mm的深度，并且其长度和宽度对应于平面光源的期望尺寸，以使光从光发射表面6发出，其中光发射表面6在外壳1的上侧将其封闭。
在与上侧相对的外壳1的下侧，有一个底面2，底面2中已经插入了多个光源3、5。光源3、5固定于底面2，并以通常的方式接触。光源3、5在这里选择和布置为使得它们至少基本仅在横向(即发光体的长度和/或宽度方向上)辐射光。
所用的光源3、5最好是在横向发光的LED，其发光基本垂直于LED外壳的轴。在当前情况下，光源由具有电触点的实际LED部件3和其上设置的相应透镜体5组成，光从透镜体5在横向发出。
此类LED是已知的，并且通常可以得到，例如电功率为1W和5W并且颜色为蓝色、绿色、红色和白色的LED。
设置了LED部件3的底部区域用盖板4覆盖。盖板4具有开口，通过该开口，透镜体5在朝向外壳1上侧的方向延伸。这意味着LED部件产生的光仅能通过透镜体5进入外壳1的盖板4上面的区域。
透镜体5面对(相对)外壳1的光发射表面6的表面均涂有反射层7，该反射层7将不可避免地也在LED部件的轴向辐射的那些光成分(通常例如是总发光强度的10％)反射回来，并防止这些光成分直接打到光发射表面6。层7最好在两侧反射。
或者，为此目的，可以在外壳中提供一个中间层8，该中间层8在透镜体5上延伸，并且由最好每次在透镜体5上端的区域中的两侧反射的材料构成，或者涂敷这种材料。
最后，发光体的光发射表面6由漫射板形成，即，例如其透光度最好在50％以下的半透明、漫射式散射板，但其透光度也可以是局部可变的。
选择透光度的基本标准是这样的事实：即，透镜体5或者它们的上侧必须不能通过光发射表面6察觉到，特别是在接通光源时，不管是亮区的形状，还是暗区的形状。为此，透光度也可在局部不同，并且例如可在透镜体5上面的区域降低透光度。透光度的选择显然还取决于发光体的结构深度。
盖板4的上侧和外壳1的内壁最好涂敷高漫射的反射材料。
否则，外壳1最好包含空气或者某些其它气体。
图2是这种发光体的平面图，其中光发射表面6或者表示光发射表面的板已经去掉，从而使得光源的布置(在这种情况下是透镜体5)是可见的。
从图中可知，光源规则地分布在底面2上，在如上所述使用LED的情况下，最好之间具有大约1和5cm的间距。
此布置使得有可能实现一个在光发射表面6上具有很高的光分布均匀性的平面辐射体，在例如10到15mm的小结构深度(即，盖板4和光发射表面6之间的距离)以及各个光源3、5之间例如1到5cm的相对大距离的情况下也同样。经验显示，可在没有任何问题的情况下实现光发射表面6上充分低于10％的光平均强度偏差。具体地说，各个LED之间的距离允许为发光体结构深度的大约3到5倍。
产生的光主要在盖板4的上侧和光发射表面6的下侧反射，这是由于来自光源的光的横向发射，即每次的平入射角，使得出现特别低的反射损耗，并且特别在横向实现良好的光分布，这导致在光发射表面6的高效率和高均匀性。
如上所述，横向发光的光源与“直接发光”的外壳的创造性组合使得特别有可能实现这种高均匀性，使得对光发射表面或者布置在其下的漫射板6的透光度调节以及形成此表面并非必需。
经验显示，能够利用市场上可得到的LED实现高达20000cd/m2的发光体的亮度值。如果使用电功率为1W的已知白色LED，则这些亮度值为大约4000cd/m2。
这使得毫无疑问有可能满足用于内部照明的发光片的通常要求，此要求为大约2000和3000cd/m2之间。这即使对于LCD显示背光应用也成立，这种应用通常需要5000到15000cd/m2，或者对于光疗应用也成立。
根据本发明的发光体基本可按需缩放，即，能够实现实际上期望的任何尺寸的发光表面。良好的横向光分布平衡了各个光源间的强度差。在规则地布置例如具有红色、绿色、蓝色或者白色光的不同颜色光源时，由此能够实现一个非常好的可控制的色彩混合。
半透明的漫射板8也可用色彩变换磷光体实现，在使用具有蓝光的光源时，该色彩变换磷光体将蓝光部分地变换为较长波长的光。
以这种方式，有可能实现基本任何颜色的光源，而无需将用于变色的磷光体引入光源本身中，特别是引入LED中。由此能够避免寿命和效率问题，特别是在高负载LED的情况下。
光的颜色可另外通过漫射板6的简单置换来改变。
发光体的空间辐射特性基本由光发射表面的形状和倾斜度来确定，并且通常具有朗伯型特征。
或者，光发射表面可用光箔覆盖，该光箔仅在某些角范围发光，并在其它角范围反射光，以便能够实现诸如所需的例如用于特定应用(办公室照明)的具有不同辐射特性的平面光源。没有发射的光没有丢失，而是反射回到发光体中。
最后，(顺序)接通和断开各组或条的LED，使得也有可能实现例如在LCD电视显示器中使用的移动背景照明效果。

Claims (10)

1.一种发光体，具有外壳(1)，所述外壳(1)具有光发射表面(6)和布置在所述外壳(1)中的多个光源(3、5)，所述光源的光至少基本辐射在平行于所述光发射表面(6)的方向，其中所述外壳(1)的内壁至少部分地反射光。
2.如权利要求1所述的发光体，其中所述光源是横向发光LED(3、5)。
3.如权利要求1所述的发光体，其中所述光源各包括LED部件(3)和设置在其上的透镜体(5)，并且基本在垂直于其轴的方向上发光。
4.如权利要求3所述的发光体，其中所述LED部件(3)插入在所述外壳(1)的底面(2)中，并且所述透镜体(5)延伸穿过布置在所述底面(2)上的盖板(4)。
5.如权利要求3所述的发光体，其中所述透镜体(5)面对所述光发射表面(6)的表面设置有涂层(7)，所述涂层(7)至少基本反射从所述发光体发出的光成分。
6.如权利要求3所述的发光体，其中提供了中间层(8)，所述中间层(8)在所述透镜体(5)上延伸，并在所述透镜体(5)面对所述光发射表面(6)的表面的区域中具有涂层，所述涂层至少基本反射从所述发光体发出的光成分。
7.如权利要求3所述的发光体，其中所述光发射表面由部分透明的、漫射地散射的漫射板(6)构成。
8.如权利要求7所述的发光体，其中在与所述透镜体(5)相对的那些区域中所述漫射板(6)的透光度降低。
9.如权利要求7所述的发光体，其中所述漫射板(6)包括变换穿过的光的颜色的磷光体材料。
10.如权利要求7所述的发光体，其中所述光发射表面(6)覆盖有光箔，所述光箔使光可以基本只在某些角范围内穿过。
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