DE202005001507U1 - Surface lighting system for rearward lighting of liquid crystal display, has light conductors for emitting electromagnetic radiation at its front side, and radiation sources positioned such that their optical axes cut each other - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Oberflächenleuchtsystem.The The invention relates to a surface lighting system.
Für Oberflächenleuchtsysteme gibt es vielfältige Anwendungsmöglichkeiten. Sie können beispielsweise als Leuchtmittel in Lampen oder Design-Anordnungen dienen. Insbesondere können Oberflächenleuchtsysteme zur Hinterleuchtung von Displays wie Liquid-Crystal-Displays (LCD-Displays) eingesetzt werden.For surface lighting systems there are many Applications. You can for example, as bulbs in lamps or design arrangements serve. In particular, surface lighting systems can be used used for backlighting displays such as liquid crystal displays (LCD displays) become.
Zur Hinterleuchtung von Displays werden in der Regel Beleuchtungssysteme verwendet, die einen durchgehenden Lichtleiter beinhalten, in den seitlich eine stabförmige Lichtquelle mit einer isotropen Abstrahlcharakteristik, wie z.B. eine Leuchtstoffröhre, einkoppelt. Diese Systeme haben den Nachteil, dass die Abmessungen der lichtabstrahlenden Fläche nicht beliebig vergrößert werden kann, da ansonsten laterale Inhomogenitäten in der Abstrahlcharakteristik auftreten können.to Backlighting of displays are usually lighting systems used, which include a continuous light guide, in the side a rod-shaped Light source with an isotropic radiation characteristic, such as e.g. a fluorescent tube, couples. These systems have the disadvantage that the dimensions the light-emitting surface can not be increased arbitrarily can, as otherwise lateral inhomogeneities in the radiation characteristic may occur.
Aus
den Druckschriften
Solche
Oberflächenleuchtsysteme
weisen häufig
jeweils hohe Lichtintensitäten
im Bereich des Einkoppelbereichs
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Oberflächenleuchtsystem mit möglichst homogener Abstrahlcharakteristik anzugeben, das insbesondere technisch einfach realisierbar ist und dessen Leuchtfläche zudem auf technisch einfache Weise skaliert werden kann.task The present invention is a surface lighting system with possible indicate homogenous radiation characteristic, in particular technically is easy to implement and its lighting surface also on technically simple Way can be scaled.
Diese Aufgabe wird durch ein Oberflächenleuchtsystem nach Schutzanspruch 1 gelöst.These Task is by a surface lighting system solved according to protection claim 1.
Vorteilhafte
Ausführungsformen
des Oberflächenleuchtsystems
sind in den Unteransprüchen
Ein erfindungsgemäßes Oberflächenleuchtsystem mit einer elektromagnetische Strahlung emittierenden Vorderseite umfasst insbesondere:
- – mindestens einen Lichtleiter mit einer der Strahlung emittierenden Vorderseite des Oberflächenleuchtsystemszugewandten Lichtleiter-Vorderseite, einer von der Strahlung emittierenden Vorderseite abgewandten Lichtleiter-Rückseite und einer seitlichen Einkoppelfläche, durch die im Betrieb des Oberflächenleuchtsystems elektromagnetische Strahlung zwischen die Lichtleiter-Vorderseite und die Lichtleiter-Rückseite eingestrahlt wird, wobei die Lichtleiter-Rückseite der Einkoppelfläche entgegengeneigt ist,
- – mindestens eine primäre Strahlungsquelle mit definiertem begrenztem Abstrahlwinkel, die geeignet ist, die in den Lichtleiter einzukoppelnde elektromagnetische Strahlung zu emittieren, und
- – mindestens ein streuendes und/oder reflektierendes Element an der Lichtleiter-Rückseite.
- - At least one light guide with a radiation emitting front of the surface illumination system facing the light guide front side facing away from the radiation front side light guide back side and a side coupling surface, irradiated by the operation of the surface lighting system electromagnetic radiation between the optical fiber front side and the optical fiber back is, with the optical fiber rear side of the coupling surface is inclined,
- - At least one primary radiation source with a defined limited radiation angle, which is adapted to emit the electromagnetic radiation to be coupled into the optical waveguide, and
- - At least one scattering and / or reflective element on the light guide back.
Das Oberflächenleuchtsystem emittiert bevorzugt elektromagnetische Strahlung mit Wellenlängen im sichtbaren Bereich, insbesondere weißes Licht. Ebenfalls emittierend die primären Strahlungsquellen bevorzugt elektromagnetische Strahlung mit Wellenlängen im sichtbaren Bereich, insbesondere weißes Licht.The Surface lighting system emits preferentially electromagnetic radiation with wavelengths in the visible area, especially white light. Also emitting the primary Radiation sources prefer electromagnetic radiation with wavelengths in the visible area, especially white light.
Als Lichtleiter wird im Folgenden eine Vorrichtung bezeichnet, der dazu beiträgt, die elektromagnetische Strahlung der primären Strahlungsquelle so zu leiten, dass diese weitestgehend homogen von der Vorderseite des Oberflächenleuchtsystems abgestrahlt wird. Als Lichtleiter im Sinne der Erfindung kann beispielsweise ein herkömmlicher Lichtleiter aus einem zumindest teilweise strahlungsdurchlässigen Material, wie beispielsweise Glas oder Kunststoff dienen. Zur Lichtverteilung kann generell jede Oberfläche des Lichtleiters mit optisch wirksamen Strukturen versehen sein, die refraktiven und/oder diffraktiven Charakter besitzen können.When Optical fiber is hereinafter referred to a device that to contributes the electromagnetic radiation of the primary radiation source so too derive that these are largely homogeneous from the front of the Surface lighting system is emitted. As a light guide according to the invention, for example a conventional one Light guide made of an at least partially radiation-transparent material, such as glass or plastic serve. For light distribution can generally any surface the light guide be provided with optically active structures, which may have refractive and / or diffractive character.
Weiterhin kann der Lichtleiter beispielsweise aber auch einen Hohlkörper umfassen, dessen Oberflächen zur Lichtleitung strukturiert sind. Unter einem Lichtleiter ist weiterhin im weitesten Sinne auch jede Anordnung von Flächen zu verstehen, die zur gezielten Leitung elektromagnetischer Strahlung dienen.Farther For example, the light guide can also comprise a hollow body. its surfaces are structured to the light line. Under a light guide is furthermore, in the broadest sense, any arrangement of surfaces too Understand the purpose of directing electromagnetic radiation serve.
Jeder Lichtleiter wird durch eine bestimmte Anzahl an primären Strahlungsquellen mit Strahlung versorgt, die seitlich über die Einkoppelfläche in den Lichtleiter eingestrahlt wird. Ein Lichtleiter, die primären Strahlungsquellen, deren Strahlung seitlich in den Lichtleiter einkoppeln und ein oder mehrere streuenden und/oder reflektierenden Elemente auf der Rückseite des Lichtleiters bilden zusammen eine Lichtkachel. Das Oberflächenleuchtsystem kann eine Lichtkacheln beinhalten oder aus mehreren Lichtkacheln, die auch unterschiedliche Größen und Geometrien besitzen können, zu einem Lichtkachelverbund zusammengesetzt werden. So ist es vorteilhafterweise möglich, Oberflächenleuchtsysteme mit vielfältigen Größen und Geometrien einfach zu realisieren.Each optical fiber is powered by a certain number of primary radiation sources with radiation, which is irradiated laterally via the coupling surface in the optical fiber. A light guide, the primary radiation sources, the radiation of which couple laterally into the light guide and one or more scattering and / or reflective elements on the back of the light guide together form a light tile. The surface lighting system may include a light tile or multiple lights smile, which can also have different sizes and geometries, are assembled into a light tile composite. So it is advantageously possible to easily realize surface lighting systems with a variety of sizes and geometries.
Um mit primären Strahlungsquellen mit definiert begrenztem Abstrahlwinkel eine Leuchtkachel mit homogener Abstrahlcharakteristik zu erhalten, werden reflektierende und/oder streuende Elementen auf der Lichtleiter-Rückseite angeordnet und die Lichtleiter-Rückseite so geformt, dass diese der Einkoppelfläche entgegengeneigt ist. Das Zusammenwirken dieser Teile zur gezielten Leitung der Strahlung im Inneren einer Lichtkachel wird im Folgenden beschrieben.Around with primary Radiation sources with defined limited beam angle a luminous tile with Homogeneous radiation characteristics are reflected and / or scattering elements on the optical fiber back arranged and the light guide back shaped so that it is opposite to the coupling surface. The Interaction of these parts for the targeted guidance of the radiation inside a light tile is described below.
Die Strahlung der primären Strahlungsquellen wird seitlich über die Einkoppelflächen in den Lichtleiter in Form eines begrenzten Kegels eingestrahlt. Hierbei nimmt die Strahlungsquelle nur einen kleinen Teil der Einkoppelfläche ein. Der Lichtleiter ist so geformt, dass dessen Rückseite den Strahlen des Strahlungskegels entgegengeneigt ist, so dass die Strahlen auf die Rückseite des Lichtleiters treffen, nachdem sie einen gewissen Weg innerhalb des Lichtleiters entlang zur Licht abstrahlenden Vorderseite zurückgelegt haben. Je stärker die Lichtleiter-Rückseite gegenüber der Vorderseite geneigt ist, um so kürzer ist der Weg, den Strahlen im Lichtleiter im Mittel zurücklegen, bevor sie auf die Rückseite treffen. Alternativ kann auch durch eine vertikale Verkippung der primären-Strahlungsquellen gegen die Vorderseite des Oberflächenleuchtsystems, der Ort variiert werden, an dem Strahlen auf der Lichtleiter-Rückseite auftreffen.The Radiation of the primary Radiation sources is laterally over the coupling surfaces irradiated in the light guide in the form of a limited cone. In this case, the radiation source occupies only a small part of the coupling surface. The light guide is shaped so that its backside the rays of the radiation cone is leaning against, leaving the rays on the back of the light guide, after having some way within the light guide along the light-emitting front covered to have. The stronger the fiber optic back across from the front is inclined, the shorter is the path, the rays in the light guide on average, before they hit the back. Alternatively, by vertical tilting of the primary radiation sources against the front of the surface lighting system, the location can be varied, at the rays on the back of the light guide incident.
Um die Strahlen von der Lichtleiter-Rückseite zur Strahlung emittierenden Vorderseite des Oberflächenleuchtsystems zu lenken, ist ein Element mit reflektierenden Eigenschaften auf der Lichtleiter-Rückseite angeordnet. Damit auch in dem Bereich Strahlung von der Vorderseite des Oberflächenleuchtsystems abgestrahlt wird, den Strahlen aufgrund des definierten begrenzten Abstrahlwinkels der Strahlungsquelle ungestört durchlaufen, besitzt das optische Element auf der Rückseite bevorzugt ebenfalls derart streuende Eigenschaften, dass in diesen Bereich des Lichtleiters Strahlung zurückgelenkt wird.Around the rays from the back of the light guide to the radiation emitting Front side of the surface lighting system Steer is an element with reflective properties the fiber optic back arranged. Thus also in the area radiation from the front of the surface luminous system is emitted, the rays due to the defined limited Pass through the radiation angle undisturbed, has the optical element on the back also prefers such scattering properties that in this Area of the light guide radiation is deflected back.
Durch die Verwendung primärer Strahlungsquellen mit definiert begrenzten Abstrahlwinkel ist es vorteilhafterweise auf technisch einfache Weise möglich, den Verlauf der Strahlung innerhalb der Lichtkacheln weitestgehend vorherzubestimmen. Die streuenden und/oder reflektierenden Elemente auf der Rückseite der Lichtleiter und die Neigung der Lichtleiter-Rückseite werden so ausgewählt, dass das in einen Lichtleiter eingekoppelte Licht über die Länge einer Lichtkachel weitestgehend vollständig homogen abgestrahlt wird, indem sozusagen das Licht „gleichmäßig verbraucht" wird. Auf diese Weise wird zudem in der Regel der größte Teil der eingekoppelten Strahlung von der Vorderseite des Oberflächenleuchtsystems abgestrahlt.By the use of primary Radiation sources with defined limited radiation angle, it is advantageous in a technically simple way, the course of the radiation within the light tiles as far as possible predict. The scattering and / or reflective elements on the back side the light guide and the slope of the light guide back are chosen that the coupled into a light guide light over the Length of one Light tile largely complete is homogeneously emitted by, so to speak, the light "evenly consumed." On this Way is also usually the largest part of the coupled radiation from the front of the surface lighting system radiated.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die primäre Strahlungsquelle im Wesentlichen punktförmig.at a preferred embodiment is the primary one Radiation source substantially punctiform.
„Im Wesentlichen punktförmig" oder „punktförmig" bedeutet im Rahmen der Erfindung, dass die Ausdehnung der Strahlungsquelle gegenüber der entsprechenden Ausdehnung des Lichtleiters klein ist, dass eine weitere Verkleinerung der Abmessungen der Strahlungsquelle keinen wesentlichen Einfluss auf die Abstrahlcharakteristik des Oberflächenleuchtsystems hat. Im Zweifel bedeutet „im wesentlichen punktförmig" oder „punktförmig" insbesondere, dass die größte Schnittfläche des Lichtleiters, den der Strahlungskegel im Lichtleiter durchläuft mindestens halb so groß, bevorzugt zehnmal so groß, besonders bevorzugt hundertmal so groß ist, wie die Strahlung emittierende Fläche der Strahlungsquelle. In der Regel sind strahlungsemittierende Halbleiterchips, wie Leuchtdioden (LEDs) oder Laserdioden in Verbindung mit typischen Abmessungen eines Lichtleiters für ein Oberflächenleuchtsystem, das etwa zur Hinterleuchtung eines Displays dient, als punktförmig anzusehen."Essentially punctiform "or" punctiform "means in the frame the invention that the extent of the radiation source with respect to the corresponding Extension of the light guide is small, that further reduction the dimensions of the radiation source no significant impact on the radiation characteristics of the surface lighting system has. In doubt means "im essential punctiform "or" punctiform "in particular that the largest sectional area of the Light guide, which passes through the radiation cone in the light guide at least half the size, preferably ten times bigger, particularly preferably one hundred times as large as the radiation-emitting area the radiation source. As a rule, radiation-emitting semiconductor chips, like light emitting diodes (LEDs) or laser diodes in connection with typical ones Dimensions of a light guide for a surface luminous system, which serves for the backlighting of a display, for example, as punctiform.
Die Verwendung punktförmiger Strahlungsquellen bietet den Vorteil, dass die optisch wirksamen Elemente, die den Verlauf der in den Lichtleiter eingekoppelten Strahlung gezielt leiten, auf einfache Weise bestimmt werden können.The Use punctiform Radiation sources offers the advantage that the optically active elements, the course of the injected into the light guide radiation direct, easy to determine.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Oberflächenleuchtsystems werden als primäre Strahlungsquellen Leuchtdioden eingesetzt.In a preferred embodiment of the surface luminous system according to the invention be considered primary Radiation sources light emitting diodes used.
LEDs sind Bauteile, die elektromagnetische Strahlung emittieren, die in einer aktiven Photonen emittierenden Zone eines Halbleiterchips erzeugt wird. Solche Bauteile sind dem Fachmann bekannt und werden daher an dieser Stelle nicht näher beschrieben.LEDs are components that emit electromagnetic radiation that in an active photon emitting region of a semiconductor chip is produced. Such components are known to the person skilled in the art and are therefore not closer at this point described.
Im Vergleich zu herkömmlich verwendeten Strahlungsquellen zeichnen sich LEDs durch einen definiert begrenzten Abstrahlwinkel aus. Sie bieten zudem eine Reihe von Vorteilen wie hohe Lebensdauer und geringen Energieverbrauch.in the Compared to conventional used radiation sources, LEDs are defined by a defined limited beam angle. They also offer a number of benefits such as long life and low energy consumption.
An der Vorderseite des Lichtleiters ist vorzugsweise ein Auskoppelelement angeordnet, das die von der Vorderseite des Oberflächenleuchtsystems emittierte Strahlung entsprechend einer gewünschten Charakteristik auskoppelt. Das Auskoppelelement ist vorzugsweise durchlässig für die von der Vorderseite des Oberflächenleuchtsystems emittierten Strahlung.At the front of the light guide, a decoupling element is preferably arranged, which from the front of the Oberflächenleuchtsys emitted radiation according to a desired characteristic decouples. The decoupling element is preferably permeable to the radiation emitted by the front side of the surface illumination system.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Auskoppelelement vorgesehen, die Strahlung in Richtung der Flächennormalen der Vorderseite des Oberflächenleuchtsystems zu lenken. Die Strahlung wird so im Wesentlichen senkrecht zur Vorderseite des Oberflächenleuchtsystems abgegeben, so dass die Strahlungsintensität, die ein Beobachter wahrnimmt oder von einem Detektor gemessen werden kann, davon abhängig ist, an welcher Position vor der Vorderseite des Oberflächenleuchtsystems er sich befindet. Die Strahlungsintensität ist maximal bei einer Position frontal vor dem Oberflächenleuchtsystem. Ein Oberflächenleuchtsystem mit dieser Abstrahlcharakteristik eignet sich insbesondere zur Hinterleuchtung von Displays.at a preferred embodiment the decoupling element is provided, the radiation in the direction of surface normal the front of the surface lighting system to steer. The radiation is thus substantially perpendicular to the front of the Surface lighting system so that the radiation intensity perceived by an observer or can be measured by a detector dependent on at which position in front of the front of the surface lighting system he is located. The radiation intensity is maximum at one position frontal in front of the surface lighting system. A surface lighting system with this emission characteristic is particularly suitable for backlighting of displays.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Auskoppelelement vorgesehen, die von der Vorderseite des Oberflächenleuchtsystems emittierte Strahlung von jedem Punkt der Vorderseite isotrop in alle Raumrichtungen der Halbebene auszukoppeln, die von der lichtabstrahlenden Vorderseite begrenzt wird. Die Strahlungsintensität eines solchen Oberflächenleuchtsystems, die ein Beobachter wahrnimmt oder Detektor misst, der vor dem Oberflächenleuchtsystem positioniert ist, ist weitestgehend unabhängig von dessen Position. Ein Oberflächenleuchtsystem mit einer solchen Abstrahlcharakteristik eignet sich insbesondere als Leuchtmittel in Designanordnungen oder Leuchten.at a further preferred embodiment is the decoupling element provided from the front of the Surface luminous system emitted Radiation from each point of the front isotropic in all spatial directions the half-plane bounded by the light-emitting front becomes. The radiation intensity such a surface luminous system, which an observer perceives or measures a detector in front of the surface illumination system is largely independent of its position. One Surface lighting system with such a radiation characteristic is particularly suitable as lighting in design arrangements or luminaires.
Bevorzugt kann das Auskoppelelement eine Strukturierung der Vorderseite des Lichtleiters umfassen. Das Auskoppelelement kann eine direkte Strukturierung der Lichtleiter-Vorderseite sein. Weiterhin kann es eine direkte Strukturierung der Lichtleiter-Vorderseite und zusätzliche gesonderte Elemente umfassen, wie beispielsweise eine optisch wirksame Folie, die an der Vorderseite des Lichtleiters angeordnet ist. Eine solche Folie kann beispielsweise eine strahlungsdurchlässige Folie sein, die prismenförmige Strukturen an der Oberfläche aufweist (Prismenfolie). Die prismenförmige Strukturierung lenkt rückseitig einfallendes Licht in Richtung der Flächennormalen der Strahlung emittierenden Vorderseite und homogenisiert so die Abstrahlcharakteristik der Beleuchtungseinrichtung.Prefers the Auskoppelelement structuring the front of the Include light guide. The decoupling element can be a direct structuring be the light guide front. Furthermore, it can be a direct Structuring the fiber optic front and additional comprise separate elements, such as an optically active film, which is arranged on the front side of the light guide. Such Foil may be, for example, a radiation-transparent film, the prismatic structures on the surface has (prism sheet). The prism-shaped structuring directs on the back incident light in the direction of the surface normal of the radiation emitting front and homogenized so the radiation characteristics the lighting device.
Die streuenden und/oder reflektierenden Elemente an der Lichtleiter-Rückseite bestehen bevorzugt aus diffus reflektierenden Folien. Solche Folien besitzen den Vorteil, dass sie kostengünstig sind, geringes Gewicht haben und einfach verarbeitet werden können.The scattering and / or reflective elements on the light guide back are preferably made of diffuse reflective films. Such slides have the advantage that they are inexpensive, light weight have and can be easily processed.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Oberflächenleuchtsystems können das streuenden und/oder reflektierende Element an der Lichtleiter-Rückseite auch eine direkte Strukturierung der Lichtleiter-Rückseite umfassen. Das streuende und/oder reflektierende Element kann eine direkte Strukturierung der Lichtleiter-Rückseite sein. Es kann auch eine direkte Strukturierung der Lichtleiter-Rückseite und zusätzlich gesonderte optisch wirksame Elemente umfassen. So kann die Lichtleiter-Rückseite beispielsweise aufgeraut sein, so dass sie Strahlung streut und gleichzeitig einen zusätzlichen Reflektor aufweisen, der die Strahlung reflektiert.at a further preferred embodiment of the surface luminous system can that scattering and / or reflective element on the back of the light guide also a direct structuring of the optical fiber back include. The scattering and / or reflective element can be a direct structuring of the light guide back. It can also a direct structuring of the optical fiber backside and additionally separate include optically active elements. So can the fiber optic back for example, be roughened so that it scatters radiation and at the same time an additional Have reflector that reflects the radiation.
Geeignet als streuende und/oder reflektierende Strukturen auf der Rückseite der Lichtleiter ist beispielsweise eine Treppenstruktur. Eine solche Treppenstruktur wirkt als gerichtete Streuoptik, die Strahlung in Richtung der Vorderseite des Lichtleiters lenkt. Strukturierungen, die als gerichtete Streuoptiken wirken, sind in der Regel Strukturierungen, die eine räumliche Vorzugsrichtung aufweisen und Elemente beinhalten, die einfallende Strahlung streuen.Suitable as scattering and / or reflective structures on the back the light guide is for example a staircase structure. Such a stair structure acts as a directional scattering optics, the radiation towards the front of the light guide directs. Structuring, as directional scattering optics are structurings that are spatial in nature Preferred direction and include elements that incident Scatter radiation.
Bevorzugt befindet sich an der Einkoppelfläche des Lichtleiters ein optisch wirksames Einkoppelelement, das die elektromagnetische Strahlung der primären Lichtquelle entsprechend einer gewünschten Charakteristik in den Lichtleiter einkoppelt. Das Einkoppelelement kann bei einer bevorzugten Ausführungsform des Oberflächenleuchtsystems eine direkte Strukturierung der Einkoppelfläche umfassen. Es kann beispielsweise eine direkte Strukturierung der Einkoppelfläche, eine Linse, ein Linsensystem, ein diffraktives optisches Element oder eine Kombination hiervon sein.Prefers is located at the coupling surface of the light guide an optically effective coupling element, the electromagnetic radiation of the primary light source accordingly a desired one Characteristic coupled into the light guide. The coupling element may in a preferred embodiment of the surface luminous system comprise a direct structuring of the coupling surface. It can, for example a direct structuring of the coupling surface, a lens, a lens system, a be diffractive optical element or a combination thereof.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Einkoppelelement vorgesehen, die Strahlung der primären Strahlungsquellen parallel zur Vorderseite des Oberflächenleuchtsystems auszurichten. Der Verlauf paralleler Strahlen in Lichtleitern sowie ihr Verhalten an den Grenzflächen der Lichtleiter kann besonders einfach berechnet werden. Dies bietet den Vorteil, dass das System hinsichtlich einer vorgesehenen Abstrahlcharakteristik einfacher optimiert werden kann.at a preferred embodiment the coupling element is provided, the radiation of the primary radiation sources align parallel to the front of the surface lighting system. The course of parallel rays in light guides and their behavior at the interfaces The light guide can be calculated very easily. This offers the Advantage that the system in terms of a planned radiation characteristic can be optimized more easily.
Generell kann zur gezielten Lichtverteilung jede Oberfläche des Lichtleiters mit optisch wirksamen Strukturen versehen werden, die refraktiven und/oder diffraktiven Charakter besitzen können. Insbesondere müssen das streuende und/oder reflektierende Element an der Lichtleiter-Rückseite, das Auskoppelelement an der Lichtleiter-Vorderseite und das Einkoppelelement an der Einkoppelfläche jeweils keine gesonderten Elemente sein, sondern können durch entsprechende Strukturierungen der jeweiligen Oberfläche in den Lichtleiter integriert werden. Sie können weiterhin auch durch eine Kombination von einer direkten Strukturierung der jeweiligen Oberfläche mit einem oder mehreren gesonderten Elementen gebildet werden.In general, each surface of the light guide can be provided with optically active structures for targeted light distribution, which may have a refractive and / or diffractive character. In particular, the scattering and / or reflective element on the back of the light guide, the coupling-out element on the light guide front side and the coupling element on the coupling surface must each be no separate elements, but can be integrated into the light guide by appropriate structuring of the respective surface. she can also be formed by a combination of a direct structuring of the respective surface with one or more separate elements.
Auf den Oberflächen oder im Inneren der Lichtleiter kann sich weiterhin bevorzugt Wellenlängenkonversionsmaterial befinden. Wellenlängenkonversionsmaterialien sind Stoffe, die die Wellenlänge von einfallendem Licht in eine andere umwandelt. Sie sind beispielsweise in der Druckschrift WO 98/12757 A1 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt insofern hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.On the surfaces or in the interior of the optical waveguide may also be preferred wavelength conversion material are located. Wavelength conversion materials are substances that are the wavelength of transforming incident light into another. They are for example described in the document WO 98/12757 A1, the disclosure of which insofar hereby by reference is recorded.
Wellenlängenkonversionsmaterialien werden beispielsweise auf blaue LEDs aufgebracht, um einen Teil der blauen Primärstrahlung in gelbes Licht zu verwandeln, das sich mit dem restlichen blauen Licht mischt und so einen weißen Farbeindruck beim Betrachter hinterlässt. Ebenso können Wellenlängenkonversionsmaterialien auf LEDs aufgebracht werden, die Licht im ultravioletten Bereich emittieren, um so weißes oder mischfarbiges Licht zu erzeugen.Wavelength conversion materials are applied to blue LEDs, for example, to a part the blue primary radiation to turn into yellow light that deals with the remaining blue light mixes and so a white Color impression leaves the viewer. Likewise, wavelength conversion materials be applied to LEDs, the light in the ultraviolet range emit so white or to create mixed-color light.
Befindet sich Wellenlängenkonversionsmaterial auf der Vorderseite oder im Inneren der Lichtleiter, ist es nicht mehr nötig, die LEDs einzeln mit Wellenlängenkonversionsmaterial zu beschichten, um Licht der gewünschten Farbe zu erhalten. Dies bietet einige Vorteile aus produktionstechnischer Sicht.is wavelength conversion material on the front or inside the light guide, it is not more necessary, the LEDs individually with wavelength conversion material to coat, to light the desired To get color. This offers some advantages from production engineering View.
Bei Verwendung von Wellenlängenkonversionsmaterial, dass elektromagnetische Strahlung des ultravioletten Bereiches (UV-Strahlung) zumindest teilweise in sichtbares Licht konvertiert, können insbesondere LEDs als primäre Strahlungsquellen verwendet werden, die elektromagnetische Strahlung mit Wellenlängen im ultravioletten Bereich emittieren. Beispielsweise kann hierbei Wellenlängenkonversionsmaterial verwendet werden, dass einen Teil der UV-Strahlung der primären Strahlungsquellen in gelbes Licht und einen anderen Teil in blaues Licht umwandelt um ein Oberflächenleuchtsystem zu erhalten, das im Betrieb Licht abstrahlt, das einen weißen Farbeindruck beim Betrachter hinterlässt.at Use of wavelength conversion material, that electromagnetic radiation of the ultraviolet range (UV radiation) at least partially In particular, LEDs can be converted into visible light primary Radiation sources are used, the electromagnetic radiation with wavelength emit in the ultraviolet range. For example, hereby Wavelength conversion material be used that part of the UV radiation of the primary radiation sources in yellow light and another part in blue light a surface lighting system to receive, which emits light in operation, the a white color impression leaves the viewer behind.
Neben Wellenlängenkonversionsstoffen können die Lichtleiter im Inneren auch andere optisch wirksame Elemente wie beispielsweise Streupartikel oder Hologramme enthalten, mit denen sich ebenfalls die Abstrahlcharakteristik des Oberflächenleuchtsystems positiv beeinflussen lassen.Next Wavelength conversion materials can be the Fiber optics inside also other optically effective elements like For example, scattering particles or holograms contain, with which also the radiation characteristic of the surface luminous system positively influence.
Bevorzugt sind die benachbarten Flächen der Lichtleiter untereinander so verbunden, dass keine Luftspalte zwischen ihnen bestehen. Hierdurch kann verhindert werden, dass eventuell vorhandene Reststrahlung am Ende einer Lichtkachel auf Grund des Brechungsindexunterschiedes zwischen Lichtleitermaterial und Luft vermehrt Richtung Einkoppelbereich zurückreflektiert wird.Prefers are the neighboring areas of the Fiber optic interconnected so that no air gaps between insist on them. This can prevent that eventually existing residual radiation at the end of a light tile due to Refractive index difference between optical fiber material and air increasingly reflected back to the coupling region.
Die Lichtleiter können beispielsweise mit Klebstoffen oder einer Vergussmasse verbunden werden. Prinzipiell eignen sich alle Fügematerialien, die ähnliche optische Eigenschaften wie das Lichtleitermaterial besitzen.The Light guides can For example, be associated with adhesives or a potting compound. In principle, all joining materials are similar have optical properties such as the optical fiber material.
Bevorzugt umfasst ein Oberflächenleuchtsystem mindestens zwei primäre Strahlungsquellen, die so angeordnet sind, dass sich die optischen Achsen mindestens zweier primärer Strahlungsquellen schneiden. Hierdurch kann eine homogenere Ausleuchtung der Lichtleiter und damit eine homogenere Abstrahlcharakteristik des Oberflächenleuchtsystems erreicht werden.Prefers includes a surface lighting system at least two primary Radiation sources, which are arranged so that the optical Axes of at least two primary Cut radiation sources. This allows a more homogeneous illumination the light guide and thus a more homogeneous radiation characteristic of the surface luminous system be achieved.
Weitere
Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen
des Oberflächenleuchtsystems
ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den
Es zeigen:It demonstrate:
In den Ausführungsbeispielen und Figuren sind gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Elemente der Figuren sind grundsätzlich nicht als maßstabsgetreu anzusehen. Vielmehr können sie zum besseren Verständnis teilweise übertrieben groß dargestellt sein.In the embodiments and figures are the same or equivalent components respectively provided with the same reference numerals. The illustrated elements the figures are basically not as true to scale to watch. Rather, you can for a better understanding partially exaggerated shown big be.
Im
Gegensatz zum Stand der Technik (vergleiche
Als
primäre
Strahlungsquelle
Das
Oberflächenleuchtsystem
gemäß
Wie
die schematische Darstellung der Strahlen in
Die
optischen Folien auf der Vorderseite
Durch
die Verklebung der Lichtleiterkanten
Zur
Illustration der Wirkung der diffusen Reflektoren
Aufgrund
des fehlenden diffusen Reflektors
Das
Fehlen der Prismenfolie
Bestehen
zwischen den Lichtleiterkanten
In
Durch
eine direkte Strukturierung der Oberflächen
Die
Lichtleiter-Rückseite
Bei
geeigneter Wahl der Strukturierung kann unter Umständen auf
einen zusätzlichen
Reflektor
Das
Volumen des Lichtleiters
Die
Lichtleiter
Die
Form der Lichtleiter-Rückseiten
Weiterhin
ist auch die Form der Lichtleiterfläche
Zur
Optimierung der Abstrahlcharakteristik des Oberflächenleuchtsystems
ist daher die Wahl geeigneter Geometrien der Lichtleiter-Rückseite
Zur
Ausrichtung der Strahlen innerhalb des Lichtleiters
Bei
der Ausführungsform
gemäß der
Die
primären
Strahlungsquellen
Eine
weitere Ausführungsform
des Oberflächenleuchtsystems
ist in den
Die
primären
Strahlungsquellen
Der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung selbstverständlich nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern dass alle Ausführungsformen in den Bereich der Erfindung fallen, denen deren im Allgemeinen Teil erläutertes grundsätzliches Prinzip zugrunde liegt. Gleichzeitig sei darauf hingewiesen, dass die verschiedenen Elemente der unterschiedlichen Ausführungsbeispiele untereinander kombiniert werden können.Of the completeness It should be noted, of course, that the invention does not apply, of course the embodiments limited is, but that all embodiments fall within the scope of the invention, whose generally Part explained fundamental Principle is based. At the same time it should be noted that the different elements of the different embodiments can be combined with each other.
Claims (19)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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-
2005
- 2005-01-31 DE DE202005001507U patent/DE202005001507U1/en not_active Expired - Lifetime
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R207 | Utility model specification |
Effective date: 20060309 |
|
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20080411 |
|
R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20110329 |
|
R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years | ||
R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
Effective date: 20130129 |
|
R071 | Expiry of right | ||
R071 | Expiry of right |