BRPI0718453A2

BRPI0718453A2 - Sistema de iluminação, luminária, e, dispositivo de exibição

Info

Publication number: BRPI0718453A2
Application number: BRPI0718453-0A
Authority: BR
Inventors: Willem L Ijzerman; Hugo J Cornelissen
Original assignee: Koninkl Philips Electronics Nv
Priority date: 2006-09-19
Filing date: 2007-09-13
Publication date: 2013-11-26
Also published as: US20100172153A1; US20110228532A1; US8246235B2; JP2010503961A; EP2067065A2; CN101517442B; EP2067065B1; WO2008035256A2; WO2008035256A3; JP5384347B2; US7959343B2; CN101517442A

Description

“SISTEMA DE ILUMINAÇÃO, LUMINÁRIA, E, DISPOSITIVO DE EXIBIÇÃO”

CAMPO DA INVENÇÃO

A invenção se refere a um sistema de iluminação compreendendo uma fonte de luz e um painel de transmissão de luz compreendendo uma janela de emissão de luz, uma parede traseira situada em oposição a janela de emissão de luz mencionada, e paredes de borda se estendendo entre a janela de emissão de luz e a parede traseira.

A invenção também se refere a uma luminária e um dispositivo de exibição.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Tais sistemas de iluminação são conhecidos por si só. Eles são usados, à propósito, como luminárias para propósitos de iluminação geral, por exemplo, para iluminação de escritório ou iluminação de loja, por exemplo, iluminação de vitrines de loja ou iluminação de (transparente ou semi- transparente) placas de vidro ou de (transparente) resina sintética na qual, por exemplo, jóias são exibidas. Uma aplicação alternativa é o uso de tais sistemas para iluminar painéis.

Tais sistemas de iluminação conhecidos são também usados como painéis de emissão de luz de fundo em (imagem) dispositivos de exibição, por exemplo, para aparelhos e monitores de TV. Esses sistemas são particularmente adequados para use como luzes de fundo para mostradores não emissivos tal como dispositivos de exibição de cristal líquido, também referidos como painéis de LCD, que são usados em (portátil) computadores ou (portátil) telefones.

Esses dispositivos de exibição usualmente compreendem um substrato fornecido com um padrão regular de elementos mínimos de imagem, cada um dos quais é controlado através de, pelo menos, um eletrodo. O dispositivo de exibição utiliza um circuito de controle para conseguir uma imagem ou uma exibição gráfica de dados em um campo relevante de uma (imagem) tela do (imagem) dispositivo de exibição. A luz originando a partir da luz de fundo em um dispositivo de LCD é modulado por meio de um comutador ou modulador, usando vários tipos de efeitos de cristal líquido. Em 5 adição, o mostrador pode ser baseado em efeitos eletroforético ou eletro- mecânico.

O sistema de iluminação mencionado no parágrafo de abertura compreende um diodo de emissão de luz (ainda também referido como LED). Este LED pode ser fornecido na vizinhança de ou tangente à superfície de 10 borda de transmissão de luz do painel de emissão de luz, em qual caso a luz originando da fonte de luz é incidente na superfície de borda de transmissão de luz durante a operação e se distribui a si própria no painel. Alternativamente, o sistema de iluminação compreende uma pluralidade de LEDs, que podem estar distribuído na parede traseira do painel de transmissão 15 de luz.

Tal um sistema para iluminar um dispositivo de exibição de imagem é conhecido da aplicação de patente dos US, US 2004 / 0130515. O sistema de iluminação compreende uma pluralidade de LEDs e uma placa de guia de luz. Os LEDs são arranjados para iluminação direta do dispositivo de 20 exibição de imagem em um arranjo regular. A placa de guia de luz é arranjada entre o arranjo regular de LEDs e o dispositivo de exibição de imagem e tem uma pluralidade de rebaixos, cada rebaixo compreendendo um LED da pluralidade de LEDs. O sistema de iluminação conhecido tem a desvantagem que a janela de emissão de luz tem uma uniformidade relativamente pobre no 25 todo.

OBJETO E SUMÁRIO DA INVENÇÃO

E um objeto da invenção fornecer um sistema de iluminação tendo uma uniformidade melhorada.

De acordo com um primeiro aspecto da invenção, este objeto é alcançado com um sistema de iluminação compreendendo:

- pelo menos, uma fonte de luz para emitir luz de um comprimento de onda predominante; e

- a painel de transmissão de luz compreendendo uma janela de emissão de luz, uma parede traseira situada em oposição à janela de emissão

de luz mencionada, e paredes de borda se estendendo entre a janela de emissão de luz e a parede traseira, o painel de transmissão de luz ainda compreendendo uma janela de entrada de luz para acoplar pelo menos, parte da luz emitida pela fonte de luz no painel de transmissão de luz, a luz 10 mencionada sendo transportada, em operação, através do painel de transmissão de luz substancialmente através de reflexão interna total entre a janela de emissão de luz e a parede traseira;

- a parede traseira do painel de transmissão de luz sendo fornecida com um arranjo de rebaixos de duas dimensões, um subconjunto de

rebaixos do arranjo de rebaixos de duas dimensões sendo distribuído substancialmente regularmente na parede traseira, cada rebaixo do subconjunto de rebaixos compreendendo material de dispersão para acoplar para fora a luz do painel de transmissão de luz através da janela de emissão de luz.

O efeito das medidas de acordo com a invenção é que a luz

emitida por, pelo menos, uma fonte de luz é acoplada para fora do painel de transmissão de luz do sistema de iluminação através do material de dispersão nos rebaixos que estão distribuídos substancialmente regularmente na parede traseira. A luz emitida por, pelo menos, uma fonte de luz é acoplada no painel 25 de transmissão de luz e viaja através do painel de transmissão de luz via reflexão interna total entre a janela de emissão de luz e a parede traseira. Devido ao confinamento da luz no painel de transmissão de luz, a luz emitida por, pelo menos, uma fonte de luz é misturada e distribuída substancialmente uniformemente no painel de transmissão de luz. O subconjunto de rebaixos é distribuído substancialmente regularmente na parede traseira, resultando em uma distribuição substancialmente regular do material de dispersão na parede traseira. Esta distribuição substancialmente regular do material de dispersão gera uma distribuição uniforme da luz emitida a partir da janela de emissão de 5 luz. No sistema conhecido, a pluralidade de diodos de emissão de luz (ainda também referido como LEDs) é arranjada em uma matriz para iluminação direta do dispositivo de exibição de imagem. A placa de guia de luz é arranjada entre a pluralidade de LEDs e o dispositivo de exibição de imagem para distribuir a luz na parte da área da placa de guia de luz. Contudo, devido 10 às variações de características de emissão dos LEDs na pluralidade de LEDs, tal como variações de intensidade e / ou cor entre a emissão dos LEDs, a uniformidade da emissão de luz no todo da matriz de LEDs é relativamente pobre, resultando em uma uniformidade relativamente pobre da luz emitida a partir da placa de guia de luz para o dispositivo de exibição de imagem. Esta 15 uniformidade relativamente pobre é claramente visível no dispositivo de exibição de imagem. Uma solução conhecida para evitar esta redução de uniformidade devido a diferenças de emissão dos LEDs na matriz de LEDs é testar cada LED e selecionar os LEDs que têm características de emissão substancialmente coincidentes para uso em uma matriz específica de LEDs. 20 Este processo, também comumente conhecido como enfileiramento, é uma solução relativamente onerosa. No sistema de iluminação de acordo com a invenção, uma parede traseira do painel de emissão de luz compreende o subconjunto de rebaixos, que compreende material de dispersão. Os rebaixos do subconjunto são distribuídos substancialmente regularmente na parede 25 traseira, que resulta na distribuição substancialmente regular do material de dispersão na parede traseira. Quando a luz a partir do painel de transmissão de luz atinge um particular rebaixo do subconjunto de rebaixos (tipicamente após várias reflexões internas), a luz penetra o particular rebaixo e é espalhada pelo material de dispersão. De forma subseqüente, parte da luz espalhada será acoplada para fora do painel de transmissão de luz e parte será re-confinada no painel de transmissão de luz através de reflexão interna total. A distribuição regular do material de dispersão na parede traseira melhora a uniformidade da luz emitida através da janela de emissão de luz.

Uso do sistema de iluminação de acordo com a invenção tem a vantagem adicional que reflexos diretos provenientes do sistema de iluminação são impedidos. Reflexão direta é um desconforto visual resultando das fontes de luz insuficientemente blindadas. Especialmente quando usando o sistema de iluminação de acordo com a invenção em um sistema de iluminação geral tal como uma luminária, a fonte de luz da luminária deve preferencialmente não ser diretamente visível ou deve ser blindada de acordo com regulamentações pré-defmidas. No sistema de iluminação de acordo com a invenção, a luz emitida resulta da luz circunscrita ao painel de transmissão de luz sendo espalhada a partir do painel de transmissão de luz através da janela de emissão de luz. A luz emitida por, pelo menos, uma fonte de luz é substancialmente confinada e misturada dentro do painel de transmissão de luz e substancialmente somente emitida a partir do painel de transmissão de luz através do material de dispersão. Devido a este arranjo, a pelo menos, uma fonte de luz não é diretamente visível quando vendo o sistema de iluminação através da janela de emissão de luz e, como tal, a reflexão direta a partir do sistema de iluminação é impedida.

Em uma modalidade do sistema de iluminação, o material de dispersão compreende um material luminescente absorvendo a luz do comprimento de onda predominante e emitindo a luz de um comprimento de onda predominante adicional. Esta modalidade tem a vantagem que o arranjo reivindicado do material luminescente permite uma gama relativamente ampla de materiais de materiais luminescentes a ser usada no sistema de iluminação de acordo com a invenção. Geralmente, materiais luminescentes que determinam o comprimento de onda predominante adicional emitido pelos sistemas de iluminação conhecidos são diretamente aplicados à fonte de luz, por exemplo, em diodos de emissão de luz, ou, por exemplo, em lâmpadas de descarga à gás de alta pressão. Contudo, a escolha dos materiais luminescentes a serem diretamente aplicados à fonte de luz é limitada, porque esses materiais precisam ser capazes de resistir, em operação, a uma temperatura relativamente alta da fonte de luz e ao mesmo tempo resistir, em operação, a um fluxo de energia de luz relativamente alto emitido pela fonte de luz. Todavia, a temperatura alta e o fluxo de energia de luz alto geralmente resultam em uma degradação gradual do material luminescente, gradualmente reduzindo a eficiência do sistema de iluminação. No sistema de iluminação de acordo com a invenção, o material luminescente é aplicado fora da fonte de luz no subconjunto de rebaixos. Este arranjo do material luminescente reduz os requisitos do material luminescente para resistir à temperatura alta e ao fluxo de energia de luz alto, e, em adição, reduz a degradação gradual do material luminescente.

Luz de um comprimento de onda predominante compreende luz de uma largura de banda espectral pré-definida em tomo de um comprimento de onda central. Por exemplo, um LED emitindo luz do comprimento de onda predominante Azul emite luz no comprimento de onda 20 central de, por exemplo, 470 nm, tendo a largura de banda espectral de, por exemplo, 10 nm. Um outro exemplo de luz de um comprimento de onda predominante de um LED é a luz do comprimento de onda predominante UV, tendo o comprimento de onda central de, por exemplo, 405 nm, e a largura de banda espectral de, por exemplo, 5 nm. Usando Vermelho, Verde e Azul, uma 25 imagem de cor completa (incluindo branco) pode ser gerada através do sistema de iluminação, por exemplo, quando este sistema é aplicado em um dispositivo de exibição. Também outras combinações de luz de comprimentos de onda predominantes podem ser usadas no sistema de iluminação, por exemplo, Vermelho, Verde, Azul, Ciano, Amarelo e Branco. Em uma modalidade do sistema de iluminação, o material de dispersão compreende uma mistura de uma pluralidade de materiais luminescentes, cada material luminescente absorvendo a luz do comprimento de onda predominante e emitindo a luz de um comprimento de onda 5 predominante adicional. Esta modalidade tem a vantagem que uma mistura de materiais luminescentes pode ser escolhida tal que uma soma dos diferentes comprimentos de onda predominantes adicionais dos diferentes materiais luminescentes cobrem uma maior parte do espectro eletromagnético visível, resultando em um sistema de iluminação tendo um índice de representação de 10 cor relativamente alto. Esta modalidade é especialmente benéfica em aplicações de iluminação gerais nas quais um índice de representação de cor relativamente alto é geralmente requerido para obter uma reprodução real de uma cor de um objeto quando iluminado pelo sistema de iluminação.

Uma modalidade do sistema de iluminação ainda compreende 15 um elemento conformado em feixe arranjado substancialmente paralelo à janela de emissão de luz para gerar uma distribuição angular pré-definida da luz emitida do painel de transmissão de luz. A distribuição angular pré- definida pode ser adaptada, por exemplo, usando o elemento conformado em feixe para corresponder à distribuição angular requerida em um sistema de 20 iluminação geral tal como uma luminária. Em uma luminária, a luz emitida a partir da luminária precisa ser blindada de acordo com regulamentações pré- definidas, por exemplo, para reduzir o brilho intenso da luminária. Por exemplo, as regulamentações pré-definidas prescrevem a distribuição angular da luz emitida a partir da luminária para ser limitada dentro de, por exemplo, 25 60° a partir de um eixo arranjado perpendicularmente à janela de emissão de luz. Os elementos conformados em feixe podem ser, por exemplo, um arranjo de elementos lenticulares ou, por exemplo, um arranjo de elementos de lentes de Fresnel. Os elementos lenticulares ou elementos de lentes de Fresnel são arranjados, por exemplo, em um arranjo que é complementar ao arranjo de rebaixos de duas dimensões.

Em uma modalidade do sistema de iluminação, substancialmente cada rebaixo no arranjo de rebaixos é constituído de uma parede de emissão uma parede lateral se estendendo entre a parede de emissão 5 e a parede traseira, a parede de emissão sendo arranjada substancialmente paralela à janela de emissão de luz. Geralmente, a forma e as dimensões da parede de emissão junto com a parede lateral contribuem para as características de emissão do painel de emissão de luz.

Em uma modalidade do sistema de iluminação, a parede de 10 emissão e a parede lateral do rebaixo são arranjadas substancialmente perpendicularmente. A luz, que é espalhada a partir do material de dispersão através da parede de emissão, geralmente será emitida pelo painel de transmissão de luz através da janela de emissão de luz, e a luz que é espalhada do material de dispersão através das paredes laterais geralmente será re- 15 confinada no painel de transmissão de luz. O arranjo substancialmente perpendicular da parede de emissão e as paredes laterais resultam em uma clara separação da luz do material de dispersão que é emitida através do painel de emissão de luz e a luz do material de dispersão que é confinada dentro do painel de emissão de luz.

Em uma modalidade do sistema de iluminação, a fonte de luz é

constituída por uma pluralidade de diodos de emissão de luz e uma pluralidade de janelas de entrada de luz, onde a pluralidade de diodos de emissão de luz é arranjada em um subconjunto adicional de rebaixos adicionais do arranjo de rebaixos de duas dimensões, os rebaixos adicionais 25 constituindo a pluralidade de janelas de entrada de luz. Esta modalidade tem a vantagem que um único substrato arranjado paralelo à parede traseira pode ser usado para montar os diodos de emissão de luz e para aplicar o material de dispersão. Isto simplifica a construção do sistema de iluminação e tipicamente reduz custos de produção. Esta modalidade tem a vantagem adicional que a luz emitida através da pluralidade de LEDs é misturada dentro do painel de transmissão de luz e distribuída substancialmente uniformemente no painel de transmissão de luz. A luz dos LEDs é acoplada para fora através do material de dispersão no subconjunto de rebaixos. Diferenças ou variações de 5 intensidade e / ou cor emitida entre os diferentes LEDs são misturados dentro do painel de transmissão de luz, que melhora a uniformidade da luz emitida pelo painel de transmissão de luz e exclui a necessidade para enfileiramento dos LEDs.

Em uma modalidade do sistema de iluminação, a pluralidade de diodos de emissão de luz são diodos de emissão de luz de emissão lateral arranjados no subconjunto adicional de rebaixos adicionais, os diodos de emissão de luz de emissão lateral sendo arranjados para emitir luz, em operação, substancialmente paralela à janela de emissão de luz. Uso de LEDs de emissão lateral tem a vantagem que os rebaixos adicionais podem ser idênticos aos rebaixos compreendendo o material de dispersão. Uso dos LEDs outros do que LEDs de emissão lateral geralmente requerem os rebaixos adicionais para incluir arranjos assegurando que a luz dos LEDs é acoplada no painel de transmissão de luz, tal que a luz acoplada nele é de forma subseqüente transportada através do painel de transmissão de luz através de reflexão interna total. Tais arranjos podem incluir, por exemplo, uma forma específica de uma parede de emissão dos rebaixos adicionais do subconjunto adicional . Uso dos LEDs de emissão lateral permite ambos, os rebaixos compreendendo material de dispersão e os rebaixos adicionais para ser idêntico, resultando em uma simplificação do painel de transmissão de luz e tipicamente em uma redução de custos de produção.

Em uma modalidade do sistema de iluminação, os rebaixos adicionais do subconjunto adicional são misturados com os rebaixos do subconjunto, a mistura de rebaixos e rebaixos adicionais sendo distribuída substancialmente regularmente na parede traseira. Esta modalidade tem a vantagem que os LEDs são regularmente distribuídos na parede traseira, assim sendo permitindo resfriamento mais fácil dos LEDs. Ainda mais, na modalidade em que ambos, os rebaixos compreendendo material de dispersão e os rebaixos adicionais são idênticos, a distribuição dos LEDs e do material de dispersão no arranjo de rebaixos de duas dimensões pode ser facilmente adaptada sem alterar o painel de transmissão de luz. Isto permite fácil alteração da característica de emissão do painel de transmissão de luz.

A invenção também se refere a uma luminária e a um dispositivo de exibição compreendendo o sistema de iluminação de acordo com a invenção.

DESCRIÇÃO BREVE DOS DESENHOS

Esses e outros aspectos da invenção são aparentes de e serão elucidados com referência às modalidades descritas daqui em diante.

Nos desenhos:

Figs. IA e IB são vistas transversais de um sistema de iluminação de acordo com a invenção,

Fig. IC é uma vista de topo de um sistema de iluminação de acordo com a invenção,

Fig. 2 é uma vista transversal de uma modalidade adicional do sistema de iluminação de acordo com a invenção,

Figs. 3A, 3B, 3C e 3D são vistas transversais e vistas de topo de um rebaixo adicional arranjados no painel de transmissão de luz compreendendo um diodo de emissão de luz,

Fig. 4 é uma vista transversal do sistema de iluminação, ilustrando que parte da luz espalhada é emitida e que parte da luz espalhada é re-confinada no painel de transmissão de luz,

Fig. 5A mostra uma luminária compreendendo o sistema de iluminação de acordo com a invenção, e

Fig. 5B mostra um dispositivo de exibição compreendendo o sistema de iluminação de acordo com a invenção.

As Figuras são puramente diagramáticas e não desenhado em escala. Particularmente para clareza, algumas dimensões estão fortemente exageradas. Componentes similares nas Figuras são denotadas pelos mesmos 5 numerais de referência tanto quanto possível.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES

Figs. IA e IB são vistas transversais de um sistema de iluminação 2, 4 de acordo com a invenção. O sistema de iluminação 2, 4 compreende pelo menos, uma fonte de luz, por exemplo, um diodo de 10 emissão de luz 8, 10 (ainda também referido como LED) para emitir luz de um comprimento de onda predominante R, G, B, UV, W, por exemplo, o comprimento de onda predominante Branco W (ver Fig. 1 A) ou, por exemplo, o comprimento de onda predominante Ultravioleta UV (ver Fig. 2). O sistema de iluminação 2, 4 ainda compreende um painel de transmissão de luz 14 que 15 compreende uma janela de emissão de luz 16, uma parede traseira 18 situada em oposição a janela de emissão de luz 16 mencionada, e paredes de borda 20 se estendendo entre a janela de emissão de luz 16 e a parede traseira 18. O painel de transmissão de luz 14 é arranjado para acoplar pelo menos, parte de uma luz W emitida pelo LED 8, 10 no painel de transmissão de luz 14. Isto 20 pode ser feito, por exemplo, através da parede de borda 20 compreendendo, por exemplo, a janela de entrada de luz 21 (ver Fig. IA) ou, por exemplo, através da parede lateral 38 de um rebaixo adicional 24 (ver Fig. 1B). A luz W no painel de transmissão de luz 14 é transportada substancialmente através da reflexão interna total entre a janela de emissão de luz 16 e a parede traseira 25 18. A parede traseira 18 é fornecido com um arranjo de duas dimensões (ver Fig. 1C) de rebaixos 22, 24. Um subconjunto de rebaixos 22 é distribuído substancialmente regularmente na parede traseira 18. Cada rebaixo 22A, 22B, 22C, 22D do subconjunto 22 compreende material de dispersão 26, por exemplo, partículas de óxido de titânio (TiO2), ou óxido de alumínio (AI2O3), ou óxido de tântalo (Ta2O5), para acoplar para fora uma luz W a partir do painel de transmissão de luz 14 através da janela de emissão de luz 16. Quando a luz W a partir do painel de transmissão de luz 14 atinge um rebaixo particular 22A, 22B, 22C, 22D do subconjunto de rebaixos 22, a luz W penetra o particular rebaixo 22A, 22B, 22C, 22D e é espalhada através do material de dispersão 26. De forma subseqüente, parte da luz espalhada W5 será acoplada fora do painel de transmissão de luz 14 e parte será re- confinada no painel de transmissão de luz 14 através da reflexão interna total. A distribuição regular do material de dispersão 26 na parede traseira 18 melhora a uniformidade da luz W5 emitida através da janela de emissão de luz 16.

Cada rebaixo 22A, 22B, 22C, 22D, 24A, 24B (ver Figs. 2 e 3) no arranjo de rebaixos 22, 24 de duas dimensões compreende a parede de emissão 36 e a parede lateral 38 arranjada entre a parede de emissão 36 e a parede traseira 18. A luz W' espalhada fora do rebaixo 22A, 22B, 22C, 22D através da parede de emissão 36 geralmente vai ser emitida pelo painel de transmissão de luz 14, e luz W’ espalhada fora do rebaixo 22A, 22B, 22C, 22D através da parede lateral 38 é tipicamente re-confinada no painel de transmissão de luz 14 e geralmente vai ser acoplada fora do painel de transmissão de luz 14 através de um rebaixo subseqüente 22A, 22B, 22C, 22D do subconjunto de rebaixos 22. Isto resulta em uma clara separação de que parte da luz espalhada W é emitida pelo painel de transmissão de luz 14 e que parte da luz espalhada W é re-confinada dentro do painel de transmissão de luz 14.

Figs. IA e IB mostra um substrato 15 no qual, por exemplo, o material de dispersão 26 é aplicado. Alternativamente, o material de dispersão pode ser depositado nos rebaixos 22A, 22B, 22C, 22D do subconjunto de rebaixos 22. O LED 10 também pode ser aplicado, por exemplo, no substrato

15, no qual caso o substrato 15 preferencialmente compreende contatos elétricos (não mostrado) para a fonte de energia do LED 10. O substrato 15 pode ser uma folha flexível ou uma placa de circuito impresso e é preferencialmente, pelo menos, parcialmente especularmente reflexivo para reciclar a luz que é espalhada pelo material de dispersão 26 na direção do 5 substrato 15 de volta em direção a janela de emissão de luz 16.

A luz de um comprimento de onda predominante R, G, B, UV, W compreende luz de uma largura de banda espectral pré-definida em tomo de um comprimento de onda central. Por exemplo, um LED 8, 10 emitindo a luz do comprimento de onda predominante Azul B (não mostrado) emite a luz 10 no comprimento de onda central de, por exemplo, 470 nm, tendo a largura de banda espectral de, por exemplo, 10 nm. Um outro exemplo de luz de um comprimento de onda predominante de um LED 8, 10 é a luz do comprimento de onda predominante UV (ver Fig. 2) tendo o comprimento de onda central de, por exemplo, 405 nm, e a largura de banda espectral de, por exemplo, 5 15 nm.Usando Vermelho R (não mostrado), Verde G (não mostrado) e Azul B, uma imagem de cor completa (incluindo Branco) pode ser gerada pelo sistema de iluminação 2, 4, por exemplo, quando o sistema de iluminação 2, 4 é aplicada em um dispositivo de exibição 50 (ver Fig. 5). Também outras combinações de luz de comprimentos de onda predominantes R, G, B, UV, W 20 podem ser usadas no sistema de iluminação 2, 4, por exemplo, Vermelho R, Verde G, Azul B, Ciano C (não mostrado), Amarelo Y (não mostrado) e Branco W.

Fig. IA mostra uma modalidade do sistema de iluminação 2, no qual o LED 8 é arranjado na parede de borda 20 do painel de transmissão 25 de luz 14. A parede de borda 20 compreende, por exemplo, uma janela de entrada de luz 21 para acoplar na luz W emitida pelo LED 8. Geralmente, o restante da parede de borda 20 do painel de transmissão de luz 14 é reflexivo para confinar a luz W dentro do painel de transmissão de luz 14. Fig. IA mostra um feixe de luz W emitida pelo LED 8. Este feixe de luz W é refletido a partir da janela de emissão de luz 16 através de reflexão interna total e, após reflexão, atinge um particular rebaixo 22A, 22B, 22C, 22D do subconjunto de rebaixos 22 e entra este particular rebaixo 22A, 22B, 22C, 22D. A luz W atinge o material de dispersão 26 no particular rebaixo 22A, 22B, 22C, 22D 5 que espalha a luz W, alterando a direção de propagação do feixe de luz W, por exemplo, em um feixe de luz W. O feixe de luz espalhado W é emitido através da parede de emissão 36 do particular rebaixo 22A, 22B, 22C, 22D, através da janela de emissão de luz 16, fora do painel de transmissão de luz 14.

Fig. IB mostra uma modalidade do sistema de iluminação 4

que compreende pelo menos, um LED 10 de emissão lateral arranjado em um subconjunto adicional de rebaixos adicionais 24. O sistema de iluminação 4 preferencialmente compreende uma pluralidade de LEDs de emissão lateral (ver Fig. 1C) arranjado nos rebaixos adicionais 24A, 24B do subconjunto 15 adicional 24, regularmente distribuído entre o subconjunto de rebaixos 22. Os LEDs de emissão lateral emitem luz substancialmente paralela à janela de emissão de luz 16 através da parede lateral 38 de um rebaixo adicional 24A, 24B. Este arranjo dos LEDs de emissão lateral 10 permite acoplamento efetivo da luz W emitida pelo LED de emissão lateral no painel de 20 transmissão de luz 14, tal que a luz dentro do painel de transmissão de luz 14 é transportada através de reflexão interna total. Fig. IB de novo mostra um feixe de luz W emitida pelo LED 10. Este feixe de luz W é refletido a partir da janela de emissão de luz 16 através de reflexão interna total e entra o particular rebaixo 22A, 22B, 22C, 22D. A luz W é espalhada através do 25 material de dispersão 26 no particular rebaixo 22A, 22B, 22C, 22D. O feixe de luz espalhado W é emitida através da parede de emissão 36 do rebaixo 22A, 22B, 22C, 22D, através da janela de emissão de luz 16 e através de um elemento conformado em feixe 30, fora do painel de transmissão de luz 14.

O sistema de iluminação 2, 4 de acordo com a invenção mostrado na Fig. IB compreende o elemento conformado em feixe 30. O elemento conformado em feixe 30 é preferencialmente arranjado substancialmente paralelo à janela de emissão de luz 16 do painel de transmissão de luz 14. Na Fig. 1B, um pequeno vão 33 é arranjado entre o 5 elemento conformado em feixe 30 e o painel de transmissão de luz 14. O vão 33 pode ser preenchido, por exemplo, com ar ou com um material tendo um índice de refração específico, que assegura que a luz W dentro do painel de transmissão de luz 14 é substancialmente confinada através de reflexão interna total. Alternativamente, o elemento conformado em feixe 30 é 10 constituído por um material tendo o índice de refração específico, no qual caso o vão 33 mostrado nas Figs. IA e IB pode ser omitido e o elemento conformado em feixe 30 pode ser diretamente aplicado à janela de emissão de luz 16. O elemento conformado em feixe 30 gera uma distribuição angular pré-definida 32 (ver Fig. 4) da luz W que é emitida do painel de transmissão 15 de luz 14. A distribuição angular pré-definida 32, por exemplo, corresponde à distribuição angular 32 requerida em um sistema de iluminação geral tal como uma luminária 40 (ver Fig. 5). Em uma luminária 40, a luz W emitida a partir da luminária 40 precisa ser blindada de acordo com regulamentações pré- definidas, por exemplo, para reduzir o brilho intenso da luminária 40. Por 20 exemplo, as regulamentações pré-definidas prescrevem a distribuição angular 32 da luz emitida da luminária 40 a ser limitada dentro de, por exemplo, 60° a partir de um eixo 34 (ver Fig. 4) arranjado perpendicularmente à janela de emissão de luz 16. O elemento conformado em feixe 30 pode ser, por exemplo, um arranjo de elementos lenticulares 30 ou, por exemplo, um 25 arranjo de elementos de lente de Fresnel (não mostrado). Os elementos lenticulares 30 ou os elementos de lente de Fresnel são arranjados, por exemplo, em um arranjo complementar para o subconjunto de rebaixos 22 (ver Fig. 1C). Alternativamente, a parede de emissão 36 dos rebaixos 22A, 22B, 22C, 22D pode ser convexa (não mostrado) ou côncava (não mostrado) a fim de constituir uma elemento conformado em feixe adicional. Em uma modalidade do sistema de iluminação 4, o subconjunto de rebaixos 22 e o subconjunto adicional de rebaixos adicionais

24 são rebaixos idênticos 22A, 22B, 22C, 22D, 24A, 24B. Esta modalidade tem a vantagem que a produção do painel de transmissão de luz é simplificada. Ela tem a vantagem adicional que a distribuição dos rebaixos 22A, 22B, 22C, 22D e os rebaixos adicionais 24A, 24B podem ser facilmente alterados sem mudar o painel de transmissão de luz 14, por exemplo, alterando a distribuição dos LEDs 10 e / ou do material de dispersão 26 no substrato 15. Alterando a distribuição dos rebaixos 22A, 22B, 22C, 22D e os rebaixos adicionais 24A, 24B, por exemplo, alteram a característica de emissão de luz do sistema de iluminação 2, 4.

Alternativamente, o sistema de iluminação 2, 4 de acordo com a invenção compreende LEDs arranjados em ambos na parede de borda 20 e no subconjunto adicional de rebaixos 24.

Fig. IC é uma vista de topo de um sistema de iluminação 4 de acordo com a invenção. Os subconjuntos de rebaixos 22 compreendendo o material de dispersão 26 são distribuídos substancialmente regularmente através do painel de transmissão de luz 14. Misturado entre os rebaixos 22A, 22B, 22C, 22D compreendendo o material de dispersão 26 é a pluralidade de rebaixos adicionais 24A, 24B do subconjunto adicional 24, cada compreendendo um LED 10 de emissão lateral emitindo luz substancialmente paralela à janela de emissão de luz 16 no painel de transmissão de luz 14. Fig. IC ainda mostra o elemento conformado em feixe 30 constituído por, por exemplo, um arranjo de elementos lenticulares 30 arranjados em um arranjo complementar para o arranjo de rebaixos de duas dimensões 22, 24.

Fig. 2 é uma vista transversal de uma modalidade adicional do sistema de iluminação 6 de acordo com a invenção. Na modalidade mostrada na Fig. 2, o sistema de iluminação 6 compreende uma pluralidade de LEDs arranjada no subconjunto adicional de rebaixos adicionais 24 misturados com o subconjunto de rebaixos 22, idêntico ao sistema de iluminação 4 mostrado nas Figs. IB e 1C. Os LEDs 10 arranjados nos rebaixos adicionais 24A, 24B são preferencialmente LEDs 10 de emissão lateral emitindo a luz do 5 comprimento de onda predominante, por exemplo, Ultravioleta UV. Os rebaixos 22A, 22B, 22C, 22D compreendem um material luminescente 28 que, por exemplo, absorve a luz do comprimento de onda predominante Ultravioleta UV e emite a luz de um comprimento de onda predominante adicional, por exemplo, Vermelho R (indicado por uma linha tracejada na Fig. 10 2).

Em sistemas de iluminação conhecidos, material luminescente é diretamente aplicado aos LEDs a fim de mudar o comprimento de onda predominante emitido por um LED em um comprimento de onda predominante. Este material luminescente precisa ser capaz de resistir, em 15 operação, uma temperatura relativamente alta do LED, e ao mesmo tempo resistir, em operação, ao fluxo de energia relativamente alto emitido pelo LED. No sistema de iluminação 2, 4, 6 de acordo com a invenção mostrada na Fig. 2, o material luminescente 28 é arranjado nos rebaixos 22A, 22B, 22C, 22D do subconjunto de rebaixos 22. O material luminescente 28 absorve a luz 20 do comprimento de onda predominante Ultravioleta UV e emite a luz do comprimento de onda predominante Vermelho R predominante. O material luminescente 28 é localizado remotamente a partir dos LEDs 10, que relaxa a necessidade do material luminescente 28 resistir à temperatura relativamente alta e ao fluxo de energia de luz relativamente alto. Por causa dessa 25 temperatura relaxada e requisitos de fluxo de energia de luz, um intervalo aumentado de diferentes materiais luminescentes 28 pode ser usada no arranjo mostrado na Fig. 2. Ainda mais, uma temperatura relativamente alta e um fluxo de energia de luz relativamente alto geralmente resulta em uma degradação gradual do material luminescente 28. O arranjo mostrado na Fig. 2 reduz a degradação gradual do material luminescente 28, aumentando o tempo de vida do sistema de iluminação 8.

Quando usando uma pluralidade de LEDs 8, 10, o sistema de iluminação 2, 4, 6 de acordo com a invenção mistura a luz W, UV emitida pela pluralidade de LEDs 8, 10 dentro do painel de transmissão de luz 14. Esta mistura de luz W, UV no painel de transmissão de luz 14 tem a vantagem que as diferenças entre os LEDs 8, 10 na pluralidade de LEDs 8, 10 são substancialmente não visíveis, assim sendo excluindo a necessidade de enfíleiramento dos LEDs 8, 10. Ainda mais, devida a mistura da luz W, UV, a emissão da luz W, R através da janela de emissão de luz 16 permanece substancialmente uniforme, mesmo quando, por exemplo, um dos LEDs 8, 10 na pluralidade de LEDs 8, 10 falha. A uniformidade da luz W, R emitida pelo painel de transmissão de luz 14 é principalmente determinada pela distribuição do subconjunto de rebaixos 22 compreendendo o material de dispersão 26 ou o material luminescente 28, e é determinado através de uma distribuição uniforme do material de dispersão 26 ou material luminescente 28 em cada rebaixo 22A, 22B, 22C, 22D. Por exemplo, o material de dispersão 26 ou material luminescente 28 pode ser aplicado substancialmente uniformemente usando métodos bem conhecidos tal como impressão de tela, impressão de jato de tinta, ou revestimento eletroforético.

Figs. 3A, 3B, 3C e 3D são vistas transversais (Figs. 3A e 3C) e vistas de topos ( Figs. 3B e 3D) de uma rebaixo 24A adicional do subconjunto adicional de rebaixos adicionais 24 arranjados no painel de transmissão de luz

14 compreendendo um LED 10.

Na Figs. 3A e 3B, o rebaixo adicional 24A é a rebaixo adicional de forma cilíndrica 24 A compreendendo o LED de emissão lateral 10. A parede lateral 38 é arranjada substancialmente perpendicularmente à parede de emissão 36 do rebaixo adicional 24A. Na modalidade mostrada na Figs. 3A e 3B, o LED de emissão IaterallO emite a Iuz W substancialmente em todas as direções paralelas à janela de emissão de luz 16 do painel de transmissão de luz 14. Substancialmente a somente luz passando do rebaixo 24A adicional no painel de transmissão de luz 14 através da parede de emissão 36 é luz desgarrada, resultando, por exemplo, das reflexões dentro do rebaixo adicional 24A.

Na Figs. 3C e 3D, o rebaixo 24A adicional é um rebaixo adicional em forma de cubo 24A compreendendo o LED de emissão lateral

12. O LED de emissão lateral 12 emite a luz W substancialmente em uma direção paralela à janela de emissão de luz 16 do painel de transmissão de luz

14. Um rebaixo 24C adicional compreendendo um LED de emissão lateral 12 que substancialmente emite luz somente em uma direção preferencialmente compreende uma superfície de reflexão 25 nos lados do rebaixo adicional em forma de cubo 24C que não é usado para emitir luz no painel de transmissão de luz 14. A superfície de reflexão 25 pode ser, por exemplo, uma folha reflexiva 25 (por exemplo, alumínio ou folha de ESR), ou uma camada reflexiva (por exemplo, uma camada de alumínio, prata, ou ouro) depositada no buraco tal que um lado do rebaixo adicional de forma em cubo 24C não é coberto para permitir emissão de uma luz a partir do rebaixo adicional em forma de cubo 24C.

Fig. 4 é uma vista transversal do sistema de iluminação 4, ilustrando que parte da luz espalhada W é emitida e que parte da luz espalhada é re-confinada no painel de transmissão de luz 14. As áreas pontilhadas ilustram onde a luz é emitida do rebaixo 22A, 22B, 22C, 22D, ou a partir da parede de emissão 36 ou a partir da parede lateral 38. As áreas pontilhadas são definida por ângulos α e β que são determinados através de uma combinação de um índice de refração do painel de transmissão de luz 14 e um índice de refração dentro do rebaixo 22A, 22B, 22C, 22D. Em uma modalidade no qual o material de dispersão 26 é arranjado em ar (índice de refração dentro do rebaixo 22A, 22B, 22C, 22D é substancialmente igual a um: IIr = 1,0) e no qual o painel de transmissão de luz é constituído de, por exemplo, vidro (tendo um índice de refração de aproximadamente 1.5: nL - 1,5), os ângulos α e β são aproximadamente 42°. Como um resultado, substancialmente toda a luz W emitida a partir do rebaixo 22A, 22B, 22C, 22D através da parede lateral 38 é confinada no painel de transmissão de luz

14 através de reflexão interna total. Ainda mais, substancialmente toda a luz W emitida do rebaixo 22A, 22B, 22C, 22D através da parede de emissão 36 é emitida pelo painel de transmissão de luz 14 através da janela de emissão de luz 16. O sistema de iluminação 4 mostrado na Fig. 4 ainda compreende um elemento conformado em feixe 30, que determina a distribuição angular 32 da luz emitida pelo sistema de iluminação 4. Em uma luminária 40 (ver Fig. 5), a luz emitida da luminária 40 precisa ser blindada de acordo com regulamentações pré-definidas, por exemplo, para reduzir o brilho intenso da luminária 40. Por exemplo, as regulamentações pré-definidas prescrevem que a distribuição angular 32 da luz emitida a partir da luminária 40 precisa estar dentro de, por exemplo, 60° a partir de um eixo 34 arranjado perpendicularmente à janela de emissão de luz 16. O elemento conformado em feixe 30 é, por exemplo, arranjado para obter esta distribuição angular 32. O elemento conformado em feixe 30 pode ser, por exemplo, um arranjo de elementos lenticulares. O espaçamento dos elementos lenticulares é preferencialmente escolhido para ser tal que toda a luz emitida a partir de um único rebaixo 22A, 22B, 22C, 22D é capturada através de um único elemento lenticular.

Fig. 5 A é uma representação esquemática de uma luminária 40 compreendendo o sistema de iluminação 4 de acordo com a invenção. A luminária é uma unidade de iluminação completa, por exemplo, usada entrada em escritórios, lojas, em casa, ou usada, por exemplo, como unidade de iluminação para luzes de rua. A distribuição angular 32 (ver Fig. 4) da luz emitida a partir da luminária 40 precisa geralmente ser limitada para evitar brilho intenso, que pode ser influenciado usando o elemento conformado em feixe 30. Contudo, o índice de representação de cor deve ser preferencialmente tão alto quanto possível tal que a iluminação de um objeto (não mostrado) pela luminária 40 resulta em uma reprodução real da cor do objeto. Este alto índice de representação de cor pode ser obtido usando, por exemplo, uma ampla mistura de diferentes materiais luminescentes 28, juntos emitindo luz substancialmente cobrindo tempo o espectro magnético visível completo.

Fig. 5B é uma representação esquemática de um dispositivo de exibição 50 compreendendo o sistema de iluminação 4 de acordo com a invenção. O dispositivo de exibição 50 tipicamente compreende um mostrador não emissivo 52, tal como um arranjo de células de cristal líquido que, variando a transmissão de células no arranjo de células de cristal líquido, é capaz de criar uma imagem no mostrador 52. O sistema de iluminação 4 é usado como um sistema de iluminação de fundo. Os requisitos considerando uma distribuição angular da luz emitida e o índice de representação de cor da luz emitida são tipicamente diferentes quando comparado com a luminária 40. Ambos podem ser adaptados usando, por exemplo, o elemento conformado em feixe 30, e uma mistura do material luminescente 28 ou uma mistura de diferentes LEDs, respectivamente.

Deve ser notado que como as modalidades mencionadas acima ilustram mais propriamente do que limitar a invenção, e que aquele qualificado na técnica será capaz de projetar muitas modalidades alternativas sem fugir do escopo das reivindicações anexas.

Nas reivindicações, quaisquer símbolos de referência colocados entre parêntesis não devem ser interpretados como limitando a reivindicação. Uso do verbo “compreender” e suas conjugações não excluem a presença de elementos ou passos outros do que aqueles colocados em uma reivindicação. O artigo “um” ou “uma” precedendo um elemento não exclui a presença de uma pluralidade de tais elementos. A invenção pode ser implementada por meio de hardware compreendendo vários elementos distintos. Na reivindicação de dispositivo enumerando vários significados, vários desses significados podem ser incorporados através de um e do mesmo 5 item de hardware. O mero fato que certas medidas são citadas em mutuamente diferentes reivindicações dependentes não indicam que uma combinação dessas medidas não podem ser usados com vantagem.

Claims

1. Sistema de iluminação (2, 4, 6) compreendendo: - pelo menos, uma fonte de luz (8, 10) para emitir luz de um comprimento de onda predominante (R, G, B; W; UV); e - um painel de transmissão de luz (14) compreendendo uma janela de emissão de luz (16), uma parede traseira (18) situada em oposição a janela de emissão de luz (16) mencionada, e paredes de borda (20) se estendendo entre a janela de emissão de luz (16) e a parede traseira (18), o painel de transmissão de luz (14) ainda compreendendo uma janela de entrada de luz (21; 24A, 24B) para acoplar pelo menos, parte da luz emitida pela fonte de luz (8, 10) no painel de transmissão de luz (14), a luz mencionada sendo transportada, em operação, através do painel de transmissão de luz (14) substancialmente através de reflexão interna total entre a janela de emissão de luz (16) e a parede traseira (18); - a parede traseira (18) do painel de transmissão de luz (14) sendo fornecido com um arranjo de rebaixos de duas dimensões (22, 24), um subconjunto de rebaixos (22) do arranjo de rebaixos de duas dimensões (22, 24) sendo distribuído substancialmente regularmente na parede traseira (18), cada rebaixo (22A, 22B, 22C, 22D) do subconjunto de rebaixos (22) compreendendo material de dispersão (26, 28) para acoplar para fora a luz do painel de transmissão de luz (14) através da janela de emissão de luz (16), cada rebaixo (22A, 22B, 22C, 22D, 24A, 24B) no arranjo de rebaixos de duas dimensões (22, 24) compreende uma parede de emissão (36) e uma parede lateral (38) arranjadas entre a parede de emissão (36) e a parede traseira (18), caracterizado pelo fato de que parte da luz dispersada é emitida do painel de transmissão de luz (14) através da parede de emissão (36).

2. Sistema de iluminação (2, 4, 6) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material de dispersão (26, 28) compreende um material luminescente (28) absorvendo a luz do comprimento de onda predominante (R, G, B; W; UV) e emitindo a luz de um comprimento de onda predominante (R, G, B; W) adicional.

3. Sistema de iluminação (2, 4, 6) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material de dispersão (26, 28) compreende uma mistura de uma pluralidade de materiais luminescentes (28), cada material luminescente (28) absorvendo a luz do comprimento de onda predominante (R, G, G; W; UV) e emitindo a luz de um comprimento de onda predominante (R, G, B; W) adicional.

4. Sistema de iluminação (2, 4, 6) de acordo com a reivindicação 1, 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que o sistema de iluminação (2, 4, 6) ainda compreende um elemento conformado em feixe (30) arranjado substancialmente paralelo à janela de emissão de luz (16) para gerar uma distribuição angular pré-definida (32) da luz emitida do painel de transmissão de luz (14).

5. Sistema de iluminação (2, 4, 6) de acordo com a reivindicação 1, 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que substancialmente cada rebaixo (22A, 22B, 22C, 22D, 24A, 24B) no arranjo de rebaixos (22, 24) é constituído de uma parede de emissão (36) e uma parede lateral (38) se estendendo entre a parede de emissão (36) e a parede traseira (18), a parede de emissão (36) sendo arranjada substancialmente paralela à janela de emissão de luz (16).

6. Sistema de iluminação (2, 4, 6) de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a parede de emissão (36) e a parede lateral (38) do rebaixo (22A, 22B, 22C, 22D, 24A, 24B) são arranjados substancialmente perpendicularmente.

7. Sistema de iluminação (2, 4, 6) de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a fonte de luz (8, 10) é constituído de uma pluralidade de diodos de emissão de luz (8, 10) e uma pluralidade de janelas de entrada de luz (24A, 24B), em que a pluralidade de diodos de emissão de luz (8, 10) é arranjado em um subconjunto adicional (24) de rebaixos adicionais (24A, 24B) do arranjo de rebaixos de duas dimensões (22, 24), os rebaixos adicionais (24A, 24B) constituindo a pluralidade de janelas de entrada de luz (24A, 24B).

8. Sistema de iluminação (2, 4, 6) de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de diodos de emissão de luz (8, 10) são diodos de emissão de luz de emissão lateral (10) arranjados no subconjunto adicional (24) de rebaixos adicionais (24A, 24B), os diodos de emissão de luz (10) de emissão de luz sendo arranjados para emitir luz, em operação, substancialmente paralelo à janela de emissão de luz (16).

9. Sistema de iluminação (2, 4, 6) de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que os rebaixos adicionais (24A, 24B) do subconjunto adicional (24) são misturados com os rebaixos (22A,22B, 22C, 22D) do subconjunto (22), a mistura de rebaixos e rebaixos adicionais (22, 24) sendo distribuídos substancialmente regularmente na parede traseira (18).

10. Luminária (40) caracterizada pelo fato de compreender o sistema de iluminação (2, 4, 6) como definido na reivindicação 1 ou 2.

11. Dispositivo de exibição (50) caracterizado pelo fato de compreender o sistema de iluminação (2, 4, 6) como definido na reivindicação 1 ou 2.