專利名稱：發(fā)光體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光體，特別是平面照明裝置形式的發(fā)光體，用于一般照明或者顯示器的背光，該發(fā)光體包括多個(gè)光源，諸如例如布置在外殼中的LED部件。
從DE 10102586.6和DE 10102585.8中知道了用于產(chǎn)生混合色的平面照明裝置。這些照明裝置基本上包括光波導(dǎo)板，其中設(shè)有多個(gè)腔，每個(gè)腔容納一個(gè)LED。各個(gè)腔具有面對光波導(dǎo)板的光發(fā)射表面的上側(cè)和側(cè)壁。各個(gè)腔的上側(cè)涂有反射層，使得插入在腔中的光源所產(chǎn)生的光僅僅通過腔的側(cè)壁耦合到光波導(dǎo)板中。這種“腔發(fā)光”配置實(shí)現(xiàn)了各個(gè)單獨(dú)光源的光在發(fā)光體的光發(fā)射表面上均勻混合和分布，因此是一種均勻照明。
此外，直接發(fā)光的配置是已知的，其中單獨(dú)的光源被插入公共外殼中，該外殼的側(cè)壁用高反射材料制造，或者涂敷了這種材料，而外殼的上側(cè)覆蓋有漫射層，使得光源的光從發(fā)光體的漫射層(光發(fā)射表面)以相對均勻的方式出射。
最后，使用所謂的“側(cè)縫”配置，其中沿光波導(dǎo)板的側(cè)壁提供光源，使得它們的光耦合到光波導(dǎo)板中并由于側(cè)壁的全反射以及與之垂直的主表面的原因在其中傳播。然后，借助這些主表面之一處的適當(dāng)耦合輸出構(gòu)造將光引導(dǎo)到光發(fā)射表面，同時(shí)向另一主表面提供反光涂層。
所有這些配置中的普遍問題是，如何將源于或多或少點(diǎn)形光源的光盡可能均勻地分布在光發(fā)射表面上，同時(shí)有效的利用光，即，反射損耗盡可能低。
因此，本發(fā)明的目的是提供在開始段落中提到的那種類型的發(fā)光體，它具有盡可能均勻的光發(fā)射表面的照明，并且具有高效率。
此外，提供了開始段落中提到的那種類型的發(fā)光體，它具有非常均勻的光發(fā)射表面的照明，同時(shí)在實(shí)現(xiàn)為平面光源時(shí)具有小的結(jié)構(gòu)深度。
最后，將設(shè)置一種發(fā)光體，利用該發(fā)光體，特別是即使在較大的光發(fā)射表面的情況下也能產(chǎn)生具有期望顏色的光，特別是在光的顏色和亮度方面具有高度一致性和均勻性。
根據(jù)權(quán)利要求1通過一種發(fā)光體實(shí)現(xiàn)上述目的，該發(fā)光體的外殼具有光發(fā)射表面和配置在外殼中的多個(gè)光源，光源的光至少基本輻射在與光發(fā)射表面平行的方向上，而外殼的內(nèi)壁至少部分地反射光。
這種解決方案的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，不需要光波導(dǎo)板，由此簡化了制造并降低了成本。
這種解決方案的另一優(yōu)點(diǎn)是，與已知的此類型配置相比，期望的(即，通常是盡可能小的)結(jié)構(gòu)深度之間的比率以及光源之間的距離(該距離將相應(yīng)地減少，從而在結(jié)構(gòu)深度減小時(shí)實(shí)現(xiàn)均勻的光分布)能夠充分變小。
這意味著，例如對于給定的結(jié)構(gòu)深度和發(fā)光體尺寸，光源之間的距離能夠制造得比已知發(fā)光體中的大，使得實(shí)現(xiàn)相同的光分布均勻性所需的光源數(shù)較少。還能夠通過這些方式實(shí)現(xiàn)可觀的成本節(jié)約。
根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光體的尺寸基本上可按期望的進(jìn)行挑選，以便不僅能實(shí)現(xiàn)小的結(jié)構(gòu)深度，而且能實(shí)現(xiàn)非常大的光發(fā)射表面?？赏ㄟ^適當(dāng)?shù)剡x擇每單位表面積的光源數(shù)量來實(shí)現(xiàn)期望的發(fā)光強(qiáng)度。
另一本質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)是，各單獨(dú)光源的光分布在相關(guān)光源周圍較寬的區(qū)域中，并與較大數(shù)量的鄰接光源的光混合，以使耦合出的光對單獨(dú)光源的特定特性(例如它們的發(fā)光強(qiáng)度或它們的色彩特性的波動(dòng))沒有明顯的依賴性。
最后，平的入射角的反射僅導(dǎo)致小的反射損耗，使得各光源提供的光中的很高比例的光在光發(fā)射表面有效，這使發(fā)光體的效率高。
從屬權(quán)利要求涉及本發(fā)明的其它有利實(shí)施例。
權(quán)利要求2和3涉及由于其光學(xué)和電氣特性而優(yōu)選使用的光源。
權(quán)利要求4的安裝方法和權(quán)利要求5和6所要求的附加反射涂層能夠進(jìn)一步改進(jìn)光發(fā)射表面上光分布的均勻性。
權(quán)利要求7和8所要求的光發(fā)射表面的實(shí)施例也具有此優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求9的實(shí)施例用于彩色光的簡單產(chǎn)生，而權(quán)利要求10的實(shí)施例能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)光體的給定空間輻射特性。
根據(jù)參考附圖給出的優(yōu)選實(shí)施例的后續(xù)描述，本發(fā)明的更多細(xì)節(jié)、特性和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見，其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光體的示意剖面圖；以及圖2是圖1發(fā)光體的示意平面圖。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的基本平面或者平光源形式的發(fā)光體的示意性剖面圖。
發(fā)光體包括外殼1，該外殼1具有例如大約10到15mm的深度，并且其長度和寬度對應(yīng)于平面光源的期望尺寸，以使光從光發(fā)射表面6發(fā)出，其中光發(fā)射表面6在外殼1的上側(cè)將其封閉。
在與上側(cè)相對的外殼1的下側(cè)，有一個(gè)底面2，底面2中已經(jīng)插入了多個(gè)光源3、5。光源3、5固定于底面2，并以通常的方式接觸。光源3、5在這里選擇和布置為使得它們至少基本僅在橫向(即發(fā)光體的長度和/或?qū)挾确较蛏?輻射光。
所用的光源3、5最好是在橫向發(fā)光的LED，其發(fā)光基本垂直于LED外殼的軸。在當(dāng)前情況下，光源由具有電觸點(diǎn)的實(shí)際LED部件3和其上設(shè)置的相應(yīng)透鏡體5組成，光從透鏡體5在橫向發(fā)出。
此類LED是已知的，并且通?？梢缘玫?，例如電功率為1W和5W并且顏色為藍(lán)色、綠色、紅色和白色的LED。
設(shè)置了LED部件3的底部區(qū)域用蓋板4覆蓋。蓋板4具有開口，通過該開口，透鏡體5在朝向外殼1上側(cè)的方向延伸。這意味著LED部件產(chǎn)生的光僅能通過透鏡體5進(jìn)入外殼1的蓋板4上面的區(qū)域。
透鏡體5面對(相對)外殼1的光發(fā)射表面6的表面均涂有反射層7，該反射層7將不可避免地也在LED部件的軸向輻射的那些光成分(通常例如是總發(fā)光強(qiáng)度的10％)反射回來，并防止這些光成分直接打到光發(fā)射表面6。層7最好在兩側(cè)反射。
或者，為此目的，可以在外殼中提供一個(gè)中間層8，該中間層8在透鏡體5上延伸，并且由最好每次在透鏡體5上端的區(qū)域中的兩側(cè)反射的材料構(gòu)成，或者涂敷這種材料。
最后，發(fā)光體的光發(fā)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變的。
選擇透光度的基本標(biāo)準(zhǔn)是這樣的事實(shí)即，透鏡體5或者它們的上側(cè)必須不能通過光發(fā)射表面6察覺到，特別是在接通光源時(shí)，不管是亮區(qū)的形狀，還是暗區(qū)的形狀。為此，透光度也可在局部不同，并且例如可在透鏡體5上面的區(qū)域降低透光度。透光度的選擇顯然還取決于發(fā)光體的結(jié)構(gòu)深度。
蓋板4的上側(cè)和外殼1的內(nèi)壁最好涂敷高漫射的反射材料。
否則，外殼1最好包含空氣或者某些其它氣體。
圖2是這種發(fā)光體的平面圖，其中光發(fā)射表面6或者表示光發(fā)射表面的板已經(jīng)去掉，從而使得光源的布置(在這種情況下是透鏡體5)是可見的。
從圖中可知，光源規(guī)則地分布在底面2上，在如上所述使用LED的情況下，最好之間具有大約1和5cm的間距。
此布置使得有可能實(shí)現(xiàn)一個(gè)在光發(fā)射表面6上具有很高的光分布均勻性的平面輻射體，在例如10到15mm的小結(jié)構(gòu)深度(即，蓋板4和光發(fā)射表面6之間的距離)以及各個(gè)光源3、5之間例如1到5cm的相對大距離的情況下也同樣。經(jīng)驗(yàn)顯示，可在沒有任何問題的情況下實(shí)現(xiàn)光發(fā)射表面6上充分低于10％的光平均強(qiáng)度偏差。具體地說，各個(gè)LED之間的距離允許為發(fā)光體結(jié)構(gòu)深度的大約3到5倍。
產(chǎn)生的光主要在蓋板4的上側(cè)和光發(fā)射表面6的下側(cè)反射，這是由于來自光源的光的橫向發(fā)射，即每次的平入射角，使得出現(xiàn)特別低的反射損耗，并且特別在橫向?qū)崿F(xiàn)良好的光分布，這導(dǎo)致在光發(fā)射表面6的高效率和高均勻性。
如上所述，橫向發(fā)光的光源與“直接發(fā)光”的外殼的創(chuàng)造性組合使得特別有可能實(shí)現(xiàn)這種高均勻性，使得對光發(fā)射表面或者布置在其下的漫射板6的透光度調(diào)節(jié)以及形成此表面并非必需。
經(jīng)驗(yàn)顯示，能夠利用市場上可得到的LED實(shí)現(xiàn)高達(dá)20000cd/m2的發(fā)光體的亮度值。如果使用電功率為1W的已知白色LED，則這些亮度值為大約4000cd/m2。
這使得毫無疑問有可能滿足用于內(nèi)部照明的發(fā)光片的通常要求，此要求為大約2000和3000cd/m2之間。這即使對于LCD顯示背光應(yīng)用也成立，這種應(yīng)用通常需要5000到15000cd/m2，或者對于光療應(yīng)用也成立。
根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光體基本可按需縮放，即，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)際上期望的任何尺寸的發(fā)光表面。良好的橫向光分布平衡了各個(gè)光源間的強(qiáng)度差。在規(guī)則地布置例如具有紅色、綠色、藍(lán)色或者白色光的不同顏色光源時(shí)，由此能夠?qū)崿F(xiàn)一個(gè)非常好的可控制的色彩混合。
半透明的漫射板8也可用色彩變換磷光體實(shí)現(xiàn)，在使用具有藍(lán)光的光源時(shí)，該色彩變換磷光體將藍(lán)光部分地變換為較長波長的光。
以這種方式，有可能實(shí)現(xiàn)基本任何顏色的光源，而無需將用于變色的磷光體引入光源本身中，特別是引入LED中。由此能夠避免壽命和效率問題，特別是在高負(fù)載LED的情況下。
光的顏色可另外通過漫射板6的簡單置換來改變。
發(fā)光體的空間輻射特性基本由光發(fā)射表面的形狀和傾斜度來確定，并且通常具有朗伯型特征。
或者，光發(fā)射表面可用光箔覆蓋，該光箔僅在某些角范圍發(fā)光，并在其它角范圍反射光，以便能夠?qū)崿F(xiàn)諸如所需的例如用于特定應(yīng)用(辦公室照明)的具有不同輻射特性的平面光源。沒有發(fā)射的光沒有丟失，而是反射回到發(fā)光體中。
最后，(順序)接通和斷開各組或條的LED，使得也有可能實(shí)現(xiàn)例如在LCD電視顯示器中使用的移動(dòng)背景照明效果。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光體，具有外殼(1)，所述外殼(1)具有光發(fā)射表面(6)和布置在所述外殼(1)中的多個(gè)光源(3、5)，所述光源的光至少基本輻射在平行于所述光發(fā)射表面(6)的方向，其中所述外殼(1)的內(nèi)壁至少部分地反射光。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光體，其中所述光源是橫向發(fā)光LED(3、5)。
3.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光體，其中所述光源各包括LED部件(3)和設(shè)置在其上的透鏡體(5)，并且基本在垂直于其軸的方向上發(fā)光。
4.如權(quán)利要求3所述的發(fā)光體，其中所述LED部件(3)插入在所述外殼(1)的底面(2)中，并且所述透鏡體(5)延伸穿過布置在所述底面(2)上的蓋板(4)。
5.如權(quán)利要求3所述的發(fā)光體，其中所述透鏡體(5)面對所述光發(fā)射表面(6)的表面設(shè)置有涂層(7)，所述涂層(7)至少基本反射從所述發(fā)光體發(fā)出的光成分。
6.如權(quán)利要求3所述的發(fā)光體，其中提供了中間層(8)，所述中間層(8)在所述透鏡體(5)上延伸，并在所述透鏡體(5)面對所述光發(fā)射表面(6)的表面的區(qū)域中具有涂層，所述涂層至少基本反射從所述發(fā)光體發(fā)出的光成分。
7.如權(quán)利要求3所述的發(fā)光體，其中所述光發(fā)射表面由部分透明的、漫射地散射的漫射板(6)構(gòu)成。
8.如權(quán)利要求7所述的發(fā)光體，其中在與所述透鏡體(5)相對的那些區(qū)域中所述漫射板(6)的透光度降低。
9.如權(quán)利要求7所述的發(fā)光體，其中所述漫射板(6)包括變換穿過的光的顏色的磷光體材料。
10.如權(quán)利要求7所述的發(fā)光體，其中所述光發(fā)射表面(6)覆蓋有光箔，所述光箔使光可以基本只在某些角范圍內(nèi)穿過。
全文摘要
描述了一種發(fā)光體，特別是平面照明裝置形式的發(fā)光體，用于一般照明或者用于顯示器的背光，其中發(fā)光體包括布置在外殼(1)中的諸如例如LED部件(3、5)的多個(gè)光源。發(fā)光體引人注目的地方在于，光源的光至少基本輻射在與外殼(1)的光發(fā)射表面(6)平行的方向上，而外殼(1)的內(nèi)壁至少部分地反射光。由此不僅使其可以實(shí)現(xiàn)光發(fā)射表面(6)上非常均勻的光分布，以及小結(jié)構(gòu)高度的發(fā)光體，而且外殼(1)中不需要光波導(dǎo)板也提供了制造簡單和成本低方面的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G09F13/04GK1813156SQ200480018054
公開日2006年8月2日 申請日期2004年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月27日
發(fā)明者H·格雷納 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司