CN100578073C - 照明系统和显示设备 - Google Patents
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Abstract
一种照明系统包括气体放电灯(1)和至少一个发光二极管(2)。根据本发明的照明系统包括用于减少由气体放电灯(1)发射的、到达发光二极管(2)的紫外光的装置。优选地，用于减少紫外光的装置包括吸收紫外光或者反射紫外光的屏蔽装置，该屏蔽装置设置在气体放电灯和发光二极管之间。优选地，气体放电灯是荧光灯，例如低压汞蒸汽放电灯。优选地，照明系统应用在应急照明设备中或者显示设备，尤其是液晶显示器(LCD)设备中。根据本发明的照明系统具有相对较长的寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种包括气体放电灯和至少一个发光二极管的照明系统。
本发明还涉及一种包括这种照明系统的显示设备，尤其是液晶显示器(LCD)设备。
背景技术
具有气体放电灯和至少一个发光二极管的组合的照明系统本身是已知的。它们还特别用于所谓的周围环境光的应用，以使得周围环境光的条件适应于房间中某人或多人的情绪或者适应于在家中屏幕上放映的影视剧的氛围。这些照明系统进一步用于应急照明设备中以及用于显示设备(例如液晶显示器设备)中。
一般来说，气体放电灯包括低压气体放电灯和高压气体放电灯。在汞蒸汽放电灯中，汞构成(高效)产生紫外(UV)光的主要成分。包括发光材料的发光层可以存在于放电管的内壁上，以便将UV转化成其它波长，例如转化成用于普通照明目的的可见辐射。因此，也将这种放电灯称作荧光灯。低压汞蒸汽放电灯的放电管通常是圆形的，并且包括细长的和小型的实施例。通常，用来维持在放电空间中放电的装置是设置在放电空间中的电极。在替换实施例中，低压汞蒸汽放电灯包括所谓的无电极低压汞蒸汽放电灯。
一般来说，发光二极管(LED)可以是具有不同基色的光源，例如公知的红色、绿色或者蓝色发光体。另外，发光体可以将例如琥珀色、紫红色或者青色作为基色。基色还可以是混合色或者白色。
日本专利申请JP-A 2003-303501的英文摘要公开了一种应急照明设备，该应急照明设备包括灯和至少一个发光二极管(LED)的封装。在正常条件下，荧光灯或者白炽灯是起作用的。然而，如果出现断电，则照明系统切换到发光二极管运行在电池组的操作模式。
该已知照明系统的缺陷在于，该照明系统的寿命受到限制。
发明内容
本发明的目的就是全部或者部分地消除上述缺点。根据本发明，照明系统包括气体放电灯和至少一个发光二极管，该照明系统包括用于减少由气体放电灯发射的、到达发光二极管的紫外光的装置。
如果在照明系统中相对靠近气体放电灯地设置发光二极管(LED)，那么LED经受相对较高的紫外(UV)负载，导致LED性能相对较快地下降，包括LED寿命的降低。根据本发明，通过在气体放电灯和LED之间引入用于减少照明系统中的紫外光的装置，降低了由气体放电灯发射的紫外光的损坏效果。
优选地，气体放电灯是荧光灯。优选地，荧光灯是低压汞蒸汽放电灯。
可以以多种方式实施用于减少由气体放电灯发射的、到达发光二极管的紫外光的装置。为此目的，根据本发明的照明系统的一个优选实施例的特征在于，用于减少紫外光的装置包括设置在气体放电灯和发光二极管之间的吸收紫外光或者反射紫外光的屏蔽装置。屏蔽装置可以是气体放电灯和LED之间的UV吸收屏。优选地，UV吸收屏安装在LED上。
根据本发明的照明系统的一个替换优选实施例的特征在于，用于减少紫外光的装置包括设置在发光二极管和/或气体放电灯上的紫外光吸收材料。
用于减少由气体放电灯发射的、到达发光二极管的紫外光的装置还可以合并到LED中。为此目的，根据本发明的照明系统的一个优选实施例的特征在于，发光二极管包括具有改善的抗紫外光性能的透镜和/或光电密封剂，用于减少紫外光的装置就是透镜和/或光电密封剂。
在建筑物中，已经安装了应急照明设备。应急照明系统通常包括荧光灯、镇流器和低压电源，例如电池组。在正常条件下，荧光灯从建筑物的主电源系统获得功率。在紧急情况下，当出现主电源故障时(例如在着火、火警或者其它的灾难情况下)，低压电源(电池组)取代电源，荧光灯仍将点亮。在也称作“应急模式”的后一种操作模式中，如果出现紧急情况，荧光灯发光，以便引导建筑物中的人们到达安全的地方。如果放电灯运行在应急操作模式中，放电灯就以相对较低的电流(小于额定电流的10％)运行。然而，放电灯中的电极并不是针对这种低电流而设计的。主要由于溅射，这导致了电极材料的快速和明显的退化。这种电极退化显著地缩短了已知放电灯的寿命。如果应急灯仅仅只是在应急条件下运行，则这将不是问题。然而，(政府)安全法规要求有规律地和频繁地测试(通常至少一月一次)应急照明系统。在测试过程中，已知的应急照明系统在应急模式下运行一段时间。和常规荧光灯相比，这种频繁的测试引起应急照明系统很早就出现故障。
可以以两种操作模式操作根据本发明用作应急照明设备的照明系统，其包括气体放电灯和至少一个LED。为此目的，根据本发明的照明系统的一个优选实施例的特征在于，当气体放电灯起作用时，照明系统处于第一操作模式，以及当发光二极管起作用时，照明系统处于第二操作模式。为了在以第二种操作模式运行时降低气体放电灯的退化，根据本发明的照明系统的一个优选实施例的特征在于，当在照明系统灯以第一种操作模式运行的同时出现电源故障时，开关装置使得照明系统以第二种操作模式运行。在第一种操作模式中开关装置检测出电源故障，并开始启动第二种操作模式。优选地，开关装置还使得或者启动放电灯和电源断开，其中放电灯以第一种操作模式运行。优选地，发光二极管以DC电源运行，DC电源在照明系统以第一种操作模式运行时充电。优选地，DC电源是电池。
根据本发明的用作供显示设备，尤其是供LCD设备用的背光系统的照明系统包括至少一个(低压)汞蒸汽放电灯和多个LED。尤其是当使用具有不同基色的LED时，可以使用LED来变化由照明系统发射的光的颜色和/或色温，同时气体放电灯具有预定的光输出。如果在运行过程中以所谓的“扫描”操作模式应用荧光灯，同时在运行过程中以连续的操作模式使用多个LED，则背光系统中的气体放电灯，尤其是荧光灯和LED的组合是尤其有利的。
由于很好地保护了LED免受由气体放电灯发射的UV的影响，所以根据本发明的照明系统具有相对较长的寿命。
附图说明
本发明的这些和其它方面根据下文描述的实施例将是显而易见的，并将参照这些实施例进行阐述。
附图中：
图1A是根据本发明的照明系统的第一个实施例的截面图；
图1B是设置了UV屏蔽装置的侧发射发光二极管的透视图；
图2是根据本发明的照明系统的第二个实施例的截面图，以及
图3是显示系统。
附图纯粹是示意性的并且没有按照比例绘制。应当注意，为了清楚起见，以过度夸张的形式示出了一些尺寸。图中类似的部件尽可能地用相同的附图标记表示。
具体实施方式
图1A非常示意性地示出了根据本发明的照明系统的第一个实施例的截面图。该照明系统包括气体放电灯1和发光二极管(LED)2。图1a的照明系统还包括用于引导由气体放电灯和LED发射的光(参见图1A中的箭头)的反射器。在图1A的例子中，LED 2是所谓的侧发光LED(参见图1B)。根据本发明，照明系统包括用于减少由气体放电灯1发射的、到达发光二极管2的紫外光的装置。在图1A的例子中，用于减少紫外光的装置包括吸收紫外光或者反射紫外光的屏蔽装置3，该屏蔽装置3设置在气体放电灯1和发光二极管2之间。可替换地，用于减少紫外光的装置包括吸收紫外光的材料，该材料直接放置在发光二极管2和/或气体放电灯1上。
图1B中所示的侧发光LED 2安装在印刷电路板20上，其还起到用于将由LED产生的热量散发出去的散热器的功能。LED 2的形状适于将光束沿着通常的径向方向从辐射发射表面12发射出去，该辐射发射表面12围绕中心轴25延伸360°。在一个优选实施例中，很少或者没有光沿平行于中心轴25的方向从LED 2逃逸出去。两个引线23提供了(DC)电源和LED芯片之间的电连接。在图1B的实施例中，用于减少紫外光的装置包括设置在LED顶部的吸收紫外光或者反射紫外光的屏蔽装置3。
图2非常示意性地示出了根据本发明的照明系统的第二个实施例的截面图。在图2所示的照明系统中，通过多个荧光灯1和多个LED 2一起来产生光。荧光灯1和LED 2被布置在具有(反射)壁7、8和光出口窗9的光混合腔室中。照明系统通过光出口窗9照亮显示设备10(参见图3)。荧光灯1包括配备有发光层的放电管，所述发光层被设置在该放电管的内壁上(图2中未示出)。通过在放电管中产生放电，放电管内部的汞蒸汽发射紫外光(未示出)。紫外光大部分被荧光层吸收并转化成具有预定颜色的可见光。发光材料的组合决定了荧光灯1的预定颜色。
在图2的例子中，用于减少UV光的装置包括吸收紫外光或者反射紫外光的屏蔽装置3，该屏蔽装置3设置在荧光灯1和发光二极管2之间。可替换地，用于减少紫外光的装置包括设置在发光二极管和/或气体放电灯上的吸收紫外光的材料。适当的材料例如是涂料、金属、UV阻挡玻璃或者UV阻挡塑料膜。
用于减少由气体放电灯发射的、到达发光二极管的紫外光的装置还可以被合并到LED中。在照明系统的一个优选实施例中，发光二极管包括具有改善的抗紫外光性能的透镜和/或光电密封剂，用于减少紫外光的装置就是该透镜和/或光电密封剂。用于封装LED并表现出改善的抗UV性能的适当材料例如是包含UV阻挡微粒的无机或者混合材料(有机/无机)。适当的UV阻挡微粒例如是TiO2、CeO2和ZnO。超精细的二氧化钛和氧化锌是公知的物理阻挡剂。这些阻挡UV的微粒在化学上呈惰性，并且吸收和/或反射全部的UV光谱。而且，硅石也可以用作阻挡UV的材料。有机聚合物也是用于封装LED的适当材料。一种适当的UV吸收材料是具有宽光谱吸收剂(absorber)的氧苯酮，尤其适用于增强UV-B的保护。另一种适当的有机聚合物是甲基邻氨基苯甲酸盐。邻氨基苯甲酸盐是弱的UV-B过滤器，并主要在光谱的UV-A部分附近吸收。另外还有一种适当的有机聚合物是avobenzone。丁基甲氧基二苯甲酰甲烷(Parsol 1789)提供了在UV-A范围的更大部分中的更好保护。用于封装LED的其它适当材料是乙基己基-p-甲氧基肉桂酸(ethylhexyl-p-methoxcinnamate)和苯甲酮(benzophenone)，它们或者单独地或者作为混合物或者和二氧化钛结合来起作用。
图2所示的照明系统非常适合用作所谓的扫描背光系统。尤其是，通过在背光系统中组合荧光灯和LED，可以有利地以所谓“扫描”操作模式运行荧光灯，同时以连续的操作模式使用多个LED。例如，可以使用具有荧光材料的适当混合物的荧光灯，以便在绿-兰部分获得色点，同时LED在红色部分具有色点。因为人眼对于红基色的敏感性相对较低，所以当以连续的操作模式驱动LED以及以扫描操作模式驱动荧光灯时，和以扫描操作模式驱动所有颜色相比，可以预料对于LCD的运动再现的影响是较小的。
图3是显示系统，尤其是LCD显示系统。
应当注意的是，上述实施例描述了而不是限制了本发明，在不脱离附带的权利要求的范围的条件下，本领域技术人员将能够设计很多的替换实施例。在权利要求中，放置在括号中的任何附图标记都不应当视为对权利要求的限制。动词“包括”以及它的变体的使用并不排除除了权利要求中所述的那些之外的元件或者步骤的存在。元件之前的冠词“一”或者“一个”不排除多个这种元件的存在。还可以借助于包括几个不同元件的硬件以及借助于经过适当编程的计算机来实现本发明。在列举了几个装置的设备权利要求中，可以通过同一项硬件来实现这些装置中的几个。在互不相同的从属权利要求中陈述了一些技术措施，这一起码的事实并不表示不可以利用这些技术措施的组合。
Claims (11)
1.一种照明系统，包括气体放电灯(1)和至少一个发光二极管(2)，
该照明系统包括用于减少由气体放电灯(1)发射的、到达发光二极管(2)的紫外光的装置，
其中，所述用于减少紫外光的装置包括设置在发光二极管(2)和/或气体放电灯(1)上的吸收紫外光的材料，或
所述用于减少紫外光的装置合并到发光二极管(2)中。
2.如权利要求1所述的照明系统，其中合并到发光二极管(2)中的用于减少紫外光的装置包括具有改善的抗紫外光性能的透镜和/或光电密封剂，发光二极管(2)包括该透镜和/或光电密封剂。
3.如权利要求1所述的照明系统，其中用于减少紫外光的装置包括吸收紫外光或者反射紫外光的屏蔽装置(3)，该屏蔽装置(3)设置在气体放电灯(1)和发光二极管(2)之间。
4.如权利要求1、2或者3所述的照明系统，其中当气体放电灯(1)起作用时，照明系统处于第一种操作模式，以及当发光二极管(2)起作用时，照明系统处于第二种操作模式。
5.如权利要求4所述的照明系统，其中当在照明系统运行在第一种操作模式的同时电源出现故障时，开关装置使得照明系统运行在第二种操作模式。
6.如权利要求4所述的照明系统，其中发光二极管(2)以DC电源运行，该DC电源在照明系统运行在第一种操作模式的同时充电。
7.如权利要求6所述的照明系统，其中DC电源是电池。
8.如权利要求1、2或者3所述的照明系统，其中气体放电灯是荧光灯。
9.如权利要求8所述的照明系统，其中荧光灯是低压汞蒸汽放电灯。
10.包括如权利要求1、2或者3所述的照明系统的显示设备(10)。
11.包括如权利要求1、2或者3所述的照明系统的液晶显示器设备。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP05105587 | 2005-06-23 | ||
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