CN100453900C - 平面照明单元 - Google Patents

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Abstract

为了在一尤其作为背景照明而用于一平面显示器(2)的(基本上以直立的工作位置运行的)平面照明单元(1)中达到在无需通风机的条件下有效地散热，按照本发明，该照明单元(1)的灯(3)以其背离该照明单元(1)的发光侧的背侧紧密热接触地贴靠在一中空箱体(6)的一导热性能良好的箱壁(5)上，其中，该中空箱体(6)具有一基本上与所述导热性能良好的箱壁(5)平行的后壁(8)，该后壁包含一些沿其表面分布的开孔(9)，以及，该中空箱体(6)的相对于所述直立工作位置而言的上、下侧壁(10，11)分别在一与所述后壁(8)邻接的区域中具有一些附加开孔(12，13)而在它们与导热性能良好的箱壁(5)邻接的其余区域内则没有开孔。

Description

平面照明单元
本发明涉及一种平面照明单元，尤其是用于平面显示器的背景照明。
本身不发光的平面显示器，例如液晶显示器需要一个尽可能同样平的照明单元形式的背景照明。该照明单元通常具有多个成平面分布的灯，一般是荧光灯，尤其是冷阴极荧光管(CCFL)，照明单元的发光侧面上的光线借助类似于弥散屏的光导元件均匀地分布在平面上。在此，从灯向后发出的光通过一安装在后侧的发射器朝发光侧的方向发射。因为尤其是适合在日光下使用的平面显示器需要照明单元具有高的发光强度，因此产生高的损耗热，而该损耗热有鉴于平面显示器的复杂结构必须要有效地输导掉。此外，尤其是亮度取决于温度的荧光灯(其亮度在一确定工作温度时具有一最大值)力求要达到所有灯尽可能恒定并一致的工作温度，以便在达到尽可能高的发光效率的情况下实现在发光侧的平面上一均匀的亮度。
因此本发明所要解决的技术问题是，在一具有高发光效率及均匀亮度分布的平面照明单元中，实现有效地散热，而不需要采取例如通风机等主动措施。
按照本发明，上述技术问题通过一种尤其是用于平面显示器的背景照明的平面照明单元得以解决，该照明单元基本上以直立的工作位置运行，该照明单元具有一些灯，这些灯以其背离该照明单元的发光侧的背侧紧密热接触地贴靠在一中空箱体的一导热性能良好的箱壁的外侧，其中，该中空箱体具有一基本上与所述导热性能良好的箱壁平行的后壁，该后壁包含一些沿其表面分布的开孔，以及，该中空箱体的相对于所述直立工作位置而言的上、下侧壁分别在一与所述后壁邻接的区域中具有一些附加的开孔而在它们与导热性能良好的箱壁邻接的其余区域内则没有开孔。
所述灯紧密热接触地贴靠在其上的导热性能良好的箱壁起到各灯之间温度平衡的作用，因此所有这些灯具有大约相同的温度以及因此不会有不同的照明亮度。所述灯在此优选垫有一反射层地贴靠在所述导热性能良好的箱壁上，其中，该反射层可以设计为该箱壁上的一涂敷层或一单独的薄膜。
所述被灯加热的导热箱壁将热量辐射到所述中空箱体的内腔中并且加热其中的空气。为了在此通过该导热箱壁实现尽可能有效的热辐射，该箱壁在其面向所述中空箱体内部的侧面优选为黑色。
在中空箱体中被加热的空气通过在该中空箱体的上侧壁中的孔如在一烟囱中的情形那样地泄漏出来，同时通过在下侧壁中的孔向外部流动。因为在上、下侧壁中的孔只构成在邻近后壁的区域内，所以所述通过烟囱效应向上输送的空气直接地沿该中空箱体的后壁流过。其中，在后壁中的孔防止空气流构成层流以及在该后壁的界面处气流等于零。取而代之的是在所述孔的棱边处形成本身起到通风机作用的涡流；空气流在后壁的界面处不等于零，因此还在此进行沿后壁的散热。除了所述孔之外，该中空箱体的后壁可以具有一些突伸到该箱体内腔中的且同样有助于形成空气涡流的突起。所述灯产生的损耗热越多以及其中的导热箱壁越热，那么所述烟囱效应越大以及进而所达到的散热越大，致使由此大约恒定地调节灯温度。
为了达到好的烟囱效应，在所述后壁中的所有孔的总面积优选小于该后壁其余的面积。所述在后壁和上、下侧壁中的优选设计为开槽的孔在该后壁与上、下侧壁相交处可以相互贯通；也就是说，此处的孔以一部分位于后壁中以及以另一部分位于各相关的侧壁中。
另外，所述中空箱体优选地设计为两件式结构，其中，所述导热的箱壁构成该中空箱体的一个构件，而该中空箱体的其余箱壁构成另一个构件并且由导热性能相对较差的材料制成。因此所述导热性能良好的箱壁例如可以由铜或铝制成以及该中空箱体的其余箱壁例如可以由优质钢制成。由此达到后壁的温度低于所述导热箱壁的温度，因此在两箱壁之间产生一温度降，该温度降由于所述上升的以及在此逐渐被加热的空气而从下向上地减小并且增大了烟囱效应。因此两箱壁之间的距离可以特别小，而不会导致该烟囱的热阻塞。
如果所述灯是受较高频率、例如100kHz交变电压来控制的荧光灯，则在所述荧光灯与导热性能良好的且因此通常为金属的(灯紧密热接触地贴靠其上的)箱壁之间可考虑寄生电容，这些电容从所述灯上抽走其控制功率的绝大部分。与迄今通用的通过一限流镇流电容器高阻抗控制荧光灯相反，所述荧光灯因此可优选直接连接在一具有低输出阻抗的激励电路上。为此，所述荧光灯有利地直接、亦即无镇流电容器地连接在所述激励电路的一感应输出变压器上，其中，该输出变压器具有用于限制由其转换的能量的器件。
下面借助于附图详细阐述本发明。附图中：
图1以横截面图表示所述按照本发明的照明单元的一种实施方式以及一个平面显示器；
图2是所述照明单元的后视图；
图3表示用于控制在所述照明单元中所使用的灯的示例。
图1以示意图表示一个作为用于一平面显示器2、在此为一个液晶显示器的背景照明的平面照明单元1。其中，该照明单元1和平面显示器2基本上以直立的工作位置运行，就象图中所示的那样。该照明单元1在其发光侧具有多个沿一平面分布且相互平行的灯3，在此为冷阴极荧光管，这些灯的背侧垫有一反射层4地紧密热接触地贴靠在一中空箱体6的一导热性能良好的箱壁5上，在图2中可看到该箱体的后视图。导热的箱壁5构成该两件式结构的中空箱体6的一个构件并且由一相对较厚的铝板制成，该铝板在其朝向中空箱体6内部的侧面涂成黑色或者有覆盖层。该中空箱体6的另一个构件由导热性能相对较差的材料、在此为优质钢制成并且包括一个与导热箱壁5平行的后壁8以及位于箱壁5和8之间的侧壁。在后壁8中设计有一些开孔9以及在上侧壁10与下侧壁11中设计有另一些附加的开孔12或13，其中孔12和13只是在侧壁10和11的与后壁8相邻的区域内才有。在后壁8中所述在此设计为竖直开槽形式的孔9的总面积小于该后壁8其余的面积。在后壁8与上、下侧壁10及11相交处，后壁8中的孔9与相关侧壁10及11中的附加孔12及13相互贯通；也就是说，该贯通孔一部分位于后壁8中，另一部分则位于相关的侧壁10或11中。后壁8除了有开孔9另外还可具有一些以附图标记14表示的凸伸到中空箱体6内部的突起。这些突起14例如可以通过将所述孔9的棱边向中空箱体6内部弯曲来形成。
具有良好导热性的箱壁5用于所述灯3之间的温度平衡以及通过其黑侧面7将由灯3产生的损耗热辐射到中空箱体6的内部中。由此加热了中空箱体6内部的空气，由于靠近后壁8地在上、下侧壁10及11中开设有附加孔12或13，该受热后的空气因此顺沿着后壁8向上升腾流出。被加热的空气通过在上侧壁10中的附加孔12离开中空箱体6，同时通过在下侧壁11中的附加孔13又从外部补充进新的空气。基于后壁8中开孔9的作用，沿后壁8流动的空气流15不会形成层流，而是涡流，这改善了后壁8与被加热空气之间的热交换。
图3简略示出对所述冷阴极荧光管3的控制。如以一个单个灯3所表示的那样，该灯无需镇流电容器地直接连接在一激励电路17的感应输出变压器16上。由此低欧姆地(大约以10欧姆的数量级)进行对所述灯3的控制，使得在灯3与具有良好导热性的箱壁5之间的寄生电容18不起作用。为了限流，所述输出变压器16具有场强减弱器件。该输出变压器16例如是一种散射场变压器或一种如DE 195 33 323 A1中所公开的变压器。

Claims (10)

1.一种作为背景照明而用于一平面显示器(2)的平面照明单元(1)，该照明单元(1)基本上以直立的工作位置运行，该照明单元(1)具有一些灯(3)，这些灯以其背离所述照明单元(1)的发光侧的背侧紧密热接触地贴靠在一中空箱体(6)的一导热性能良好的箱壁(5)的外侧面上，其中，该中空箱体(6)具有一基本上与所述导热性能良好的箱壁(5)平行的后壁(8)，该后壁包含一些分布在其表面上的开孔(9)，以及，该中空箱体(6)的相对于所述直立工作位置而言的上、下侧壁(10，11)分别在一与所述后壁(8)邻接的区域中具有一些附加的开孔(12，13)，而在它们与导热性能良好的箱壁(5)邻接的其余区域内则没有孔。
2.按照权利要求1所述的平面照明单元，其特征为：所述灯(3)和与其贴靠的所述导热性能良好的箱壁(5)之间垫有一反射层(4)。
3.按照权利要求1或2所述的平面照明单元，其特征为：所述导热性能良好的箱壁(5)在其面向所述中空箱体(6)内部的侧面为黑色。
4.按照权利要求1或2所述的平面照明单元，其特征为：所述中空箱体(6)的后壁(8)具有突伸到该中空箱体(6)内部中的突起(14)。
5.按照权利要求1或2所述的平面照明单元，其特征为：后壁(8)中所有开孔(9)的总面积小于该后壁(8)其余的面积。
6.按照权利要求1或2所述的平面照明单元，其特征为：所述中空箱体(6)的后壁(8)及上、下侧壁(10，11)中的开孔(9，12，13)设计为开槽。
7.按照权利要求1或2所述的平面照明单元，其特征为：在所述后壁(8)与上、下侧壁(10，11)相互邻接处，所述后壁(8)中以及所述上、下侧壁(10，11)中的位于该邻接处的开孔(9，12，13)相互贯通。
8.按照权利要求1或2所述的平面照明单元，其特征为：所述中空箱体(6)设计为两件式结构，其中，导热的箱壁(5)构成该中空箱体(6)的一个构件，而该中空箱体(6)的后壁(8)及上、下侧壁(10，11)则构成另一个构件并且由导热性能相对较差的材料制成。
9.按照权利要求1或2所述的平面照明单元，其特征为：所述灯(3)是荧光灯并连接在一具有低输出阻抗的激励电路(17)上。
10.按照权利要求9所述的平面照明单元，其特征为：所述荧光灯(3)直接连接在所述激励电路(17)的一感应输出变压器(16)上，以及该输出变压器(16)具有用于限制由其转换的能量的器件。
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