CN101517442A - 照明系统、照明设备和显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及照明系统(4)，包括至少一个光源(10)，用于发射主导波长(W)的光；和透光板(14)，包括发光窗口(16)、位于所述发光窗口(16)的相对面的后壁(18)、和在发光窗口和后壁之间延伸的边缘壁(20)。来自LED的光被耦合进入透光板并且基本经由全内反射被传输。后壁被提供有凹陷的两维阵列(22、24)。凹陷的子集(22)被基本规则地分布在后壁上。来自子集(22)的每个凹陷(22A、22B、22C)包括散射材料(26)。当来自透光板的光到达凹陷的散射材料时，经由散射将光的一部分(W’)耦合输出透光板。散射材料在后壁上的规则分布提高了经由发光窗口发射的光的均匀性。在照明系统的实施例中，散射材料包括发光材料(28)，其吸收主导波长(UV)的光并且发射另外的主导波长(R、G、B)的光。

Description

照明系统、照明设备和显示装置
技术领域
本发明涉及包括光源和透光板的照明系统，该透光板包括发光窗口、位于所述发光窗口的相对面的后壁、在发光窗口和后壁之间延伸的边缘壁。
本发明还涉及照明设备(luminaire)和显示装置。
背景技术
这样的照明系统本身是已知的。它们尤其被用作用于普通照明目的照明设备，例如用于办公室照明或者商店照明(例如商店橱窗照明、或者(透明或者半透明)玻璃板或者(透明)合成树脂的照明，在合成树脂上展示例如首饰)。替代应用是使用这样的系统用于照明广告牌(billboard)。
在例如电视机和监视器的(图片)显示装置中也使用这样的已知照明系统用作背光发射板。这些系统特别适合于用作诸如液晶显示装置的非发射显示器的背光源，液晶显示装置也称作LCD面板，它们在(便携式)计算机或者(便携式)电话中使用。
这些显示装置通常包括提供有像素的规则图案的衬底，像素中的每一个都由至少一个电极所控制。显示装置利用控制电路以便在(图片)显示器的(图片)屏幕的相关场中实现图片或者数据图形显示。通过开关或者调制器、使用各种类型的液晶效果来调制源自LCD装置中的背光源的光。此外，显示器可以基于电泳(electrophoretic)或者电机械(electromechanical)效应。
在开始段提到的照明系统包括发光二极管(进一步还被称为LED)。这种LED可以提供在发光面板的透光边缘表面的附近或者切线处，在这种情况下源自光源的光在工作过程中入射在透光边缘表面上，并且将其自身分布在面板中。替代地，照明系统包括多个LED，这些LED可以被分布在透光板的后壁上。
这样的用于照明图像显示装置的系统从美国专利申请US2004/0130515是已知的。照明系统包括多个LED和导光板。LED被布置用于直接照明在规则阵列中的图像显示设备。该导光板被布置在LED的规则阵列和图像显示装置之间，并且具有多个凹陷(recess)，每个凹陷包括来自所述多个LED中的一个LED。已知的照明系统具有的缺点是发光窗口在整个面上具有相对差的均匀性。
发明内容
本发明的目的是提供具有改善的均匀性的照明系统。
根据本发明的第一方面，用照明系统实现这个目的，该照明系统包括：
至少一个光源，用于发射主导波长的光；和
透光板，包括发光窗口、位于所述发光窗口的相对面的后壁、和在发光窗口和后壁之间延伸的边缘壁，该透光板还包括光入射窗口，用于将至少部分由光源发射的光耦合进入透光板，所述光在工作中基本经由在发光窗口和后壁之间的全内反射将光传输经过透光板；
透光板的后壁被提供有凹陷的两维阵列，该凹陷的两维阵列的凹陷子集被基本规则地分布在后壁上，该凹陷的子集的每个凹陷包括散射材料，用于耦合输出来自透光板的光经过发光窗口。
根据本发明的措施的效果是经由在凹陷内的散射材料将由至少一个光源发射的光从照明系统的透光板耦合输出，所述凹陷被基本规则地分布在后壁上。由所述至少一个光源发射的光被耦合进入透光板，并且经由在发光窗口和后壁之间的全内反射传播经过透光板。由于在透光板中对光的约束(confinement)，由所述至少一个光源发射的光被混合并且在透光板中被基本均匀地分布。将凹陷的子集基本规则地分布在后壁上，导致产生散射材料在后壁上的基本规则的分布。这种散射材料的基本规则的分布产生从发光窗口发射的光的均匀分布。在已知的系统中，将多个发光二极管(进一步还被称为LED)布置在矩阵中用于图像显示装置的直接照明。将导光板布置在所述多个LED和图像显示装置之间以将光分布在导光板的部分区域上。然而，由于在所述多个LED中LED的发射特性的变化，诸如在LED的发射之间的强度和/或颜色变化，在整个LED矩阵的光发射的均匀性相对差，导致从导光板发射到图像显示装置的光的相对差的均匀性。该相对差的均匀性在图像显示装置上是清楚可见的。一种已知的避免这种由于在LED矩阵中LED的发射差异而引起的均匀性的减少的补救方法是测试每个LED并且选择具有基本匹配的发射特性的LED用于在特定LED矩阵中。这个过程，通常也被称为装箱(binning)，是相对昂贵的解决方案。在根据本发明的照明系统中，发光面板的后壁包括凹陷的子集，所述凹陷包括散射材料。将该子集的凹陷被基本规则地分布在后壁上，这导致产生散射材料在后壁上的基本规则的分布。当来自透光板的光到达凹陷的子集的特定凹陷时(通常在几次内部反射之后)，所述光穿透特定的凹陷并且被散射材料所散射。随后，散射光的一部分将从透光板耦合输出，并且一部分将经由内部反射重新约束(re-confined)在透光板中。散射材料在后壁上的规则分布提高了经由发光窗口发射的光的均匀性。
使用根据本发明的照明系统具有另外的好处：防止来自照明系统的直接刺眼的强光。直接的刺眼的强光是由未充分遮蔽的光源导致产生的视觉不适。特别在诸如照明设备的普通照明系统中使用根据本发明的照明系统时，照明设备的光源应该优选地不是直接可见的，或者应该根据预定的规则被遮蔽。在根据本发明的照明系统中，被发射的光产生于来自透光板的约束的(confined)光，其从透光板被散射经过发光窗口。由所述至少一个光源发射的光基本上被约束在透光板内且在透光板内被混合，并且基本仅仅经由散射材料从透光板被发射。由于这种布置，当经由发光窗口观察照明系统时，所述至少一个光源不是直接可见的，并且，同样地，防止了来自照明系统的直接刺眼的强光。
在照明系统的一个实施例中，散射材料包括发光材料，该发光材料吸收主导波长的光并且发射另外的主导波长的光。该实施例的优势是所要求的发光材料的布置允许相对宽范围的发光材料被用于根据本发明的照明系统中。通常，确定由已知的照明系统发射的另外的主导波长的发光材料被直接应用到光源上，例如应用到发光二极管上，或者例如应用到高压气体放电灯上。然而，被直接应用到光源的发光材料的选择是有限的，因为这些材料必须在工作中能够经受住光源的相对高的温度，并且同时在工作中经受住由光源发射的相对高的光能量通量。然而，高温度和高光能量通量通常导致产生发光材料的逐渐退化，逐渐减少照明系统的效率。在根据本发明的照明系统中，将发光材料远离光源应用在凹陷的子集中。发光材料的这种布置减少了发光材料经受住高温度和高光能量通量的要求，并且，另外减少了发光材料的逐渐退化。
主导波长的光包括围绕中心波长的预定光谱带宽的光。例如，发射主导波长蓝色的光的LED发射在例如470nm的中心波长、具有例如10nm的光谱带宽的光。来自LED的主导波长的光的另一个例子是主导波长UV的光，具有例如405nm的中心波长和例如5nm的光谱带宽。例如，当将照明系统应用在显示装置中时，通过使用红色、绿色和蓝色，由照明系统可以生成全色(包括白色)图像。在照明系统中也可以使用主导波长的光的其他组合，例如红色、绿色、蓝色、青色(Cyan)、黄色和白色。
在照明系统的实施例中，散射材料包括多个发光材料的混合，每个发光材料吸收主导波长的光并且发射另外的主导波长的光。这个实施例具有的优势是可以选择发光材料的混合使得不同发光材料的不同的另外主导波长的总和覆盖可见电磁光谱的主要部分，导致产生具有相对高的显色指数的照明系统。这个实施例在普通照明应用中是尤其有益的，在普通照明应用中通常要求相对高的显色指数以便当被照明系统照亮时获得物体的颜色的真实再现。
照明系统的一个实施例还包括被布置基本平行于发光窗口的光束成形元件用于产生从透光板发射的光的预定的角分布。所述预定的角分布例如通过使用光束成形元件可以被适配以与在诸如照明设备的普通照明系统中要求的角分布匹配。在照明设备中，必须根据预定的规则遮蔽从照明设备发射的光，例如用于减少来自照明设备的刺眼的强光。例如，所述预定的规则规定从照明设备发射的光的角分布被限制在例如离垂直于发光窗口布置的轴60°之内。光束成形元件可以是例如透镜元件阵列，或者例如菲涅耳透镜元件阵列。将透镜元件或者菲涅耳透镜元件被布置在例如与凹陷的两维阵列互补的阵列中。
在照明系统的一个实施例中，基本上在凹陷阵列中的每个凹陷由发射壁和侧壁形成，所述侧壁在该发射壁和后壁之间延伸，发射壁被布置为基本平行于发光窗口。通常，发射壁连同侧壁的形式和维度对发光面板的发射特性有贡献。
在照明系统的一个实施例中，凹陷的发射壁和侧壁被布置为基本垂直。从散射材料散射经过发射壁的光通常将由透光板发射经由发光窗口，并且从散射材料散射经过侧壁的光通常将在透光板中被重新约束。发射壁和侧壁的基本垂直的布置导致产生来自散射材料的由发光面板发射的光和来自散射材料的在发光面板内被约束的光的清楚的分离。
在照明系统的一个实施例中，光源由多个发光二极管和多个光入射窗口形成，其中，所述多个发光二极管被布置在二维凹陷阵列的另外的凹陷的另一子集中，另外的凹陷形成所述多个光入射窗口。这个实施例具有的优势是被布置平行于后壁的单个衬底可以用于安装发光二极管和用于应用散射材料。这简化了照明系统的结构并且典型地减少了生产成本。这个实施例具有另外的优势是由所述多个LED发射的光在导光板内混合并且在导光板内基本均匀地分布。经由在凹陷的子集中的散射材料耦合输出来自LED的光。在不同的LED之间发射的强度和/或颜色的不同或者变化在透光板内被混合，这提高了由透光板发射的光的均匀性并且排除了装箱(binning)LED的需要。
在照明系统的一个实施例中，所述多个发光二极管是被布置在另外的凹陷中的另一子集中的侧发射发光二极管，该侧发射发光二极管被布置为在工作中发射基本平行于发光窗口的光。使用侧发射LED具有的优势是另外的凹陷可以和包括散射材料的凹陷相同。使用不同于侧发射LED的LED通常要求另外的凹陷包括这样的布置：该布置保证来自LED的光被耦合进入到透光板中，使得该耦合进入(in-coupled)的光随后经由全内反射被传输经过透光板。这样的布置可以包括例如另一子集的另外的凹陷的发射壁的特定形状。使用侧发射LED允许包括散射材料的凹陷和另外的凹陷两者是相同的，导致透光板的简化和典型地生产成本的减少。
在照明系统的实施例中，另一子集的另外的凹陷和子集的凹陷混合，凹陷和另外的凹陷的混合被基本规则地分布在后壁上。这个实施例具有的优势是LED被规则地分布在后壁上，因此允许LED的更容易的冷却。此外，在包括散射材料的凹陷和另外的凹陷相同的实施例中，LED的分布和在两维凹陷阵列中散射材料的分布可以容易地被适配而不改变透光板。这允许透光板的发射特性的容易变更。
本发明还涉及包括根据本发明的照明系统的显示装置和照明设备 。
附图说明
根据下文中描述的实施例，本发明的这些和其他方面是显然的，并且将参考下文中描述的实施例阐明本发明的这些和其他方面。
在图中：
图1A和1B是根据本发明的照明系统的截面图；
图1C是根据本发明的照明系统的俯视图；
图2是根据本发明的照明系统的另一个实施例的截面图；
图3A、3B、3C和3D是被布置在包括发光二极管的透光板中的另外的凹陷的截面图和俯视图；
图4是照明系统的截面图，其说明被散射的光的哪部分被发射并且被散射光的哪部分被重新约束在透光板中；
图5A示出包括根据本发明的照明系统的照明设备；以及
图5B示出包括根据本发明的照明系统的显示设备；
这些图纯粹是概略性的，并且没有按比例绘制。特别地，为了清楚，一些维度被强烈地夸张。在图中相似的部件尽可能地用相同的附图标记所标示。
具体实施方式
图1A和1B是根据本发明的照明系统2、4的截面图。照明系统2、4包括至少一个光源，例如发光二极管8、10(进一步还被称为LED)，该光源用于发射主导波长R、G、B、UV、W的光，例如，主导波长白光W(参见图1A)，或者，例如主导波长紫外光UV(参见图2)。照明系统2、4还包括透光板14，该透光板14包括发光窗口16、位于所述发光窗口16对面的后壁18、在发光窗口16和后壁18之间延伸的边缘壁20。透光板14被布置以耦合至少部分由LED 8、10发射的光W进入透光板14。这可以经由包括例如光入射窗口21(参见图1A)的边缘壁20、或者例如经由另外的凹陷24(参见图1B)的侧壁38来完成。在透光板14中的光W基本经由在发光窗口16和后壁18之间的全内反射传输。后壁18被提供有凹陷22、24的两维阵列(参见图1C)。将凹陷22的子集基本规则地分布在后壁18上。子集22的每个凹陷22A、22B、22C、22D包括散射材料26(例如，氧化钛(TiO2)、或者氧化铝(Al2O3)、或者氧化钽(Ta2O5)的颗粒)，用于耦合出来来自透光板14的光经过发光窗口16。当来自透光板14的光W到达凹陷22的子集的特定凹陷22A、22B、22C、22D时，光W穿透特定凹陷22A、22B、22C、22D，并且被散射材料26所散射。随后，散射光W’的一部分将被从透光板14耦合输出，并且一部分将在透光板14中经由全内反射被重新约束。在后壁18上散射材料26的规则分布提高了经由发光窗口16发射的光W’的均匀性。
在凹陷的二维阵列22、24中每个凹陷22A、22B、22C、22D、24A、24B(参见图2和图3)包括发射壁36和布置在发射壁36和后壁18之间的侧壁38。经由发射壁36从凹陷22A、22B、22C、22D散射开的光W’通常将由透光板14发射，经由侧壁38被散射离开凹陷22A、22B、22C、22D的光W’典型地被重新约束在透光板14中，并且通常将经由凹陷22的子集的随后的凹陷22A、22B、22C、22D而被耦合出透光板14。这导致产生由透光板14发射的散射光W’的那部分和在透光板14内被重新约束的散射光W’的那部分的清楚的分离。
图1A和1B示出在其上例如应用散射材料26的衬底15。替代地，可以将散射材料沉积在凹陷22的子集的凹陷22A、22B、22C、22D中。也可以将LED 10应用例如在衬底15上，在这种情况下，衬底15优选包括电触头(未示出)以提供电源到LED 10。衬底15可以是挠性箔(flex-foil)或者印刷电路板，并且优选至少部分地镜面反射以再循环由在衬底15的方向上的散射材料26朝向发光窗口16散射回的光。
主导波长R、G、B、UV、W的光包括围绕中心波长的预定光谱带宽的光。例如，发射主导波长蓝色B(未示出)的光的LED 8、10发射例如470nm的中心波长、具有例如10nm的光谱带宽的光。来自LED 8、10的主导波长的光的另一个例子是主导波长UV的光(参见图2)，具有例如405nm的中心波长和例如5nm的光谱带宽。例如，当将照明系统2、4应用在显示装置50(参见图5)中时，通过使用红色R(未示出)、绿色G(未示出)和蓝色B，由照明系统2、4可以生成全色(包括白色)图像。在照明系统2、4中也可以使用主导波长R、G、B、UV、W的光的其他组合，例如，红色R、绿色G、蓝色B、青色(Cyan)C(未示出)、黄色Y(未示出)和白色W。
图1A示出照明系统2的实施例，其中将LED布置在透光板14的边缘壁20上。边缘壁20包括例如光入射窗口21，用于耦合由LED 8发射的光W。通常，透光板14的边缘壁20的剩余部分是反射的，以将光W限制在透光板14内。图1A示出由LED 8发射的光W的光束。该光W的光束从发光窗口16经由全内反射被反射，并且在反射后，到达凹陷22的子集的一个特定凹陷22A、22B、22C、22D，并且进入这个特定凹陷22A、22B、22C、22D。光W到达在特定凹陷22A、22B、22C、22D中散射光W的散射材料26，改变光束W的传播方向，例如变成光束W’。散射的光束W’经由特定凹陷22A、22B、22C、22D的发射壁36被发射、经由发光窗口16，离开透光板14。
图1B示出照明系统4的实施例，该照明系统4包括被布置在另外的凹陷24的另一子集中的至少一个侧发光LED 10。照明系统4优选包括多个侧发光LED(参见图1C)，该侧发光LED被布置在另一子集24的另外的凹陷24A、24B中，被规则地分布在凹陷22的子集之间。经由另外的凹陷24A、24B的侧壁38，侧发射LED发射基本平行于发光窗口16的光。侧发射LED 10的这种布置允许将由侧发射LED所发射的光W有效地耦合进透光板14，使得在透光板14内部的光经由全内反射被传输。图1B再次示出由LED 10发射的光W的光束。该光W的光束经由全内反射从发光窗口16被反射，并且进入特定的凹陷22A、22B、22C、22D。光W由在所述特定的凹陷22A、22B、22C、22D中的散射材料26散射。被散射的光束W’经由凹陷22A、22B、22C、22D的发射壁36发射，经由发光窗口16和经由光束成形元件30，离开透光板14。
在图1B中示出的根据本发明的照明系统2、4包括光束成形元件30。优选将光束成形元件30布置为基本平行于透光板14的发光窗口16。在图1B中，在光束成形元件30和透光板14之间布置有小间隙33。该间隙33可以例如用空气或者具有特定折射率的材料填充，这保证了在透光板14内部的光W经由全内反射基本上被约束了。可选地，光束成形元件30由具有特定折射率的材料构成，在这种情况下可以省略在图1A和1B示出的间隙33，并且可以直接将光束成形元件30应用到发光窗口16。光束成形元件30产生从透光板14被发射的光W’的预定义的角分布32(参见图4)。该预定义的角分布32例如与在诸如照明设备40(参见图5)的普通照明系统中要求的角分布32匹配。在照明设备40中，必须根据预定义的规则来遮蔽从照明设备40发射的光W’，例如用于减少来自照明设备40的刺眼的强光。例如，预定义的规则规定从照明设备40所发射的光的角分布32被限制在例如离轴34(参见图4)60°之内，该轴34被布置为垂直于发光窗口16。光束成形元件30可以是例如透镜元件30的阵列，或者例如菲涅耳透镜元件的阵列(未示出)。将透镜元件30或者菲涅耳透镜元件布置在例如与凹陷22(参见图1C)的子集互补的阵列中。可选地，凹陷22A、22B、22C、22D的发射壁36可以是凸面的(未示出)或者凹面的(未示出)，以便形成另外的光束成形元件。
在照明系统4的实施例中，凹陷22的子集和另外的凹陷24的另一子集是相同的凹陷22A、22B、22C、22D、24A、24B。这种实施例具有透光板的生产被简化的优点。它具有进一步的优点是可以例如通过改变LED 10的分布和/或在衬底15上的散射材料26容易地改变凹陷22A、22B、22C、22D和另外的凹陷24A、24B的分布，而不改变透光板14。改变凹陷22A、22B、22C、22D和另外的凹陷24A、24B的分布例如改变了照明系统2、4的发光特性。
可选地，根据本发明的照明系统2、4包括被布置在边缘壁20上和在凹陷24的另一子集中的LED。
图1C是根据本发明的照明系统4的俯视图。包括散射材料26的凹陷22的子集被基本规则地分布在整个透光板14。在包括散射材料26的凹陷22A、22B、22C、22D之间混合的是另一子集24的多个另外的凹陷24A、24B，每个另外的凹陷包括侧发射LED 10，侧发射LED 10发射基本平行于发光窗口16的光进入透光板14。图1C还示出由例如透镜元件30的阵列形成的光束成形元件30，所述透镜元件30被布置在与凹陷22、24的两维阵列互补的阵列中。
图2是根据本发明的照明系统6的另一个实施例的横截面图。和在图1B和1C中示出的照明系统4相同，在图2中示出的实施例中，照明系统6包括多个LED，所述LED被布置在和凹陷22的子集混合的另外的凹陷24的另一子集中。被布置在另外的凹陷24A、24B中的LED 10优选是发射主导波长的光(例如，紫外UV)的侧发射LED。凹陷22A、22B、22C、22D包括发光材料28，所述发光材料28例如吸收主导波长紫外UV的光并且发射另外的主导波长的光，例如红色R(在图2中由虚线所标示的)。
在已知的照明系统中，将发光材料直接应用到LED，以便将由LED发射的主导波长改变成为另外的主导波长。该发光材料必须能够在工作中经受住LED的相对高的温度，并且同时在工作中经受住由LED发射的相对高的光能量通量。在图2中示出的根据本发明的照明系统2、4、6中，发光材料28被布置在凹陷22的子集的凹陷22A、22B、22C、22D中。发光材料28吸收主导波长紫外UV的光，并且发射另外的主导波长红色R的光。发光材料28定位于远离LED 10，这放松(relax)了对于发光材料28经受住相对高的温度和相对高的光能量通量的需要。因为这些放松的温度和光能量通量要求，在图2中示出的布置中可以使用增加范围的不同照明材料28。此外，相对高的温度和相对高的光能量通量通常导致发光材料28的逐渐退化。在图2中示出的布置减少了发光材料28的逐渐退化，增加了照明系统8的寿命。
当使用多个LED 8、10时，根据本发明的照明系统2、4、6在透光板14内混合由多个LED 8、10发射的光W、UV。在透光板14中光W、UV的混合具有的优势是，在所述多个LED 8、10中的LED8、10之间的差异基本不可见，因此排除了装箱LED 8、10的需要。此外，由于光W、UV的混合，即使当例如在所述多个LED 8、10中的LED 8、10中的一个失效时，在发光窗口16上的光W’、R的发射保持基本均匀。由透光板14发射的光W’、R的均匀性主要由包括散射材料26或者发光材料28的凹陷22的子集的分布所决定，并且由在每个凹陷22A、22B、22C、22D中的散射材料26或者发光材料28的均匀分布所决定。例如，通过使用诸如丝网印刷术(screen printing)、喷墨打印或者电泳涂层(electrophoretic coating)的已知方法，可以基本均匀地应用散射材料26或者发光材料28。
图3A、3B、3C和3D是布置在包括LED 10的透光板14中的另外的凹陷24的另一子集的一个另外的凹陷24A的横截面图(图3A和3C)和俯视图(图3B和3D)。
在图3A和3B中，另外的凹陷24A是包括侧发射LED 10的圆柱形的另外的凹陷24A。侧壁38被布置为基本垂直于另外的凹陷24A的发射壁36。在图3A和3B中示出的实施例中，侧发射LED 10基本在平行于透光板14的发光窗口16的所有方向上发射光W。基本上，仅仅从另外的凹陷24A经由发射壁36传递进入透光板14的光是杂散光，其是例如由在另外的凹陷24A内部的反射导致产生的。
在图3C和3D中，另外的凹陷24A是包括侧发射LED 12的立方体形的另外的凹陷24A。侧发射LED 12基本上在一个平行于透光板14的发光窗口16的方向上发射光W。包括侧发射LED 12的另外的凹陷24C优选包括在立方体形的另外的凹陷24C的侧面的反射表面25，侧发射LED 12基本只在一个方向发射光，所述的另外的凹陷24C不被用于发射光进入透光板14。反射表面25可以是例如反射箔25(例如，铝或者ESR箔)，或者反射层(例如，铝、银或者金层)，该反射层被沉积进洞中以便立方体形的另外的凹陷24C的一个侧面不被覆盖，以允许来自立方体形的另外的凹陷24C的光的发射。
图4是照明系统4的横截面图，其图示说明被散射的光W’的哪一部分被发射以及被散射的光的哪一部分被重新约束在透光板14中。带点的区域图示说明从凹陷22A、22B、22C、22D发射光的地方，或者来自发射壁36或者来自侧壁38。由角度α和β限定带点的区域，角度α和β由透光板14的折射率和在凹陷22A、22B、22C、22D内的折射率的组合所确定。在一个实施例中，其中将散射材料26布置在空气(在凹陷22A、22B、22C、22D内的折射率基本等于1∶nR＝1.0)中并且其中透光板由例如玻璃(具有大约1.5：nL＝1.5的折射率)构成，所述角度α和β大约为42°。结果，基本上从凹陷22A、22B、22C、22D经由侧壁38发射的所有光W经由全内反射被约束在透光板14中。此外，基本上所有从凹陷22A、22B、22C、22D经由发射壁36发射的光W’是经由发光窗口16由透光板14发射的。在图4中示出的照明系统4还包括光束成形元件30，该光束成形元件30确定由照明系统4发射的光的角分布32。在照明设备40(参见图5)中，必须根据预定义的规则遮蔽从照明设备40发射的光，例如用于减少来自照明设备40的刺眼的强光。例如，预定义的规则规定从照明设备40发射的光的角分布32必须在例如离垂直于发光窗口16布置的轴3460°之内。例如光束成形元件3 O被布置以获得该角分布32。光束成形元件30可以是例如透镜元件的阵列。优选地，选择透镜元件的间距(pitch)使得从单个凹陷22A、22B、22C、22D发射的所有光被单个透镜元件所捕获。
图5A是包括根据本发明的照明系统4的照明设备40的示意性表示。照明设备是例如在办公室、商店或者在家里使用的完整的照明单元，或者被用作例如用于街灯的照明单元而使用的完整的照明单元。通常必须限制从照明设备40发射的光的角分布32(参见图4)以避免刺眼的强光，这可以通过使用光束成形元件30来影响。然而，显色指数(colorrendering index)应该优选地尽可能地高，以便由照明设备40对物体(未示出)的照明导致产生物体的颜色的真实再现。通过使用例如不同的发光材料28的广泛混合、连同发射基本上覆盖全部可见的电磁波谱的光，可以获得该高的显色指数。
图5B是包括根据本发明的照明系统4的显示装置50的示意性表示。该显示装置50典型地包括非发射显示器52，诸如液晶单元的阵列，其通过改变在液晶单元阵列中的单元的传输能够在显示器52上创建图像。照明系统4被用作背光系统。关于所发射的光的角分布和所发射的光的显色指数的要求和照明设备40相比是典型不同的。两者都可以分别通过使用例如光束成形元件30、和发光材料28的混合或者不同LED的混合来适配。
应该注意的是，上述的实施例图示说明本发明而不是限制本发明，而且本领域的技术人员将能够设计许多替代的实施例而不偏离附带的权利要求的范围。
在权利要求书中，放置在括号之间的任何附图标记都不应该被解释为限制权利要求。动词“包括”和它的变体的使用不排除不同于在权利要求中记载的元件或者步骤的存在。在元件之前的量词“一“或者”一个“不排除多个这样的元件的存在。可以通过包括几个不同的元件的硬件实现本发明。在列举几个单元的装置权利要求中，这些单元中的几个可以通过同一个硬件项来体现。仅仅在相互不同的从属权利要求中描述的某些措施的事实不表明不能使用这些措施的组合来获得优势。

Claims (11)

1.一种照明系统(2、4、6)，包括：
至少一个光源(8，10)，用于发射主导波长(R、G、B；W；UV)的光；和
透光板(14)，包括发光窗口(16)、位于所述发光窗口(16)的相对面的后壁(18)、和在所述发光窗口(16)和所述后壁(18)之间延伸的边缘壁(20)，所述透光板(14)还包括光入射窗口(21；24A、24B)，用于将由光源(8、10)发射的光的至少一部分耦合进入透光板(14)，所述光在工作中基本经由在所述发光窗口(16)和所述后壁(18)之间的全内反射被传输经过所述透光板(14)；
所述透光板(14)的后壁(18)被提供有凹陷的两维阵列(22、24)，所述凹陷的两维阵列(22、24)的凹陷子集(22)被基本规则地分布在所述后壁(18)上，所述凹陷的子集(22)的每个凹陷(22A、22B、22C、22D)包括散射材料(26、28)，用于耦合输出来自所述透光板(14)的光经过所述发光窗口(16)。
2.如权利要求1所述的照明系统(2、4、6)，其中所述散射材料(26、28)包括发光材料(28)，所述发光材料(28)吸收所述主导波长(R、G、B；W；UV)的光并且发射另外的主导波长(R、G、B；W)的光。
3.如权利要求1所述的照明系统(2、4、6)，其中所述散射材料(26、28)包括多个发光材料(28)的混合，每个发光材料(28)吸收所述主导波长(R、G、B；W；UV)的光并且发射另外的主导波长(R、G、B；W)的光。
4.如权利要求1、2或3所述的照明系统(2、4、6)，其中所述照明系统(2、4、6)还包括被布置为基本平行于所述发光窗口(16)的光束成形元件(30)，用于生成从所述透光板(14)发射的光的预定义的角分布(32)。
5.如权利要求1、2或3所述的照明系统(2、4、6)，其中，基本上在所述凹陷阵列(22、24)中的每个凹陷(22A、22B、22C、22D、24A、24B)由发射壁(36)和在所述发射壁(36)和所述后壁(18)之间延伸的侧壁(38)构成，所述发射壁(36)被布置为基本平行于所述发光窗口(16)。
6.如权利要求5所述的照明系统(2、4、6)，其中所述凹陷(22A、22B、22C、22D、24A、24B)的侧壁(38)和发射壁(36)被基本垂直地布置。
7.如权利要求1或2所述的照明系统(2、4、6)，其中所述光源(8、10)由多个发光二极管(8、10)和多个光入射窗口(24A、24B)构成，其中，所述多个发光二极管(8，10)被布置在所述两维凹陷阵列(22、24)的另外的凹陷(24A、24B)的另一子集(24)中；所述另外的凹陷(24A、24B)构成所述多个光入射窗口(24A、24B)。
8.如权利要求7所述的照明系统(2、4、6)，其中所述多个发光二极管(8、10)是被布置在另外的凹陷(24A、24B)的另一子集(24)中的侧发射发光二极管(10)，所述侧发射发光二极管(10)被布置为在工作中发射基本平行于所述光发光窗口(16)的光。
9.如权利要求7所述的照明系统(2、4、6)，其中，所述另一子集(24)的另外的凹陷(24A、24B)和所述子集(22)的凹陷(2A、22B、22C、22D)混合，所述凹陷和另外的凹陷(22、24)的混合被基本规则地分布在所述后壁(18)上。
10.一种照明设备(40)，包括如在权利要求1或2中所述的照明系统(2、4、6)。
11.一种显示装置(50)，包括如在权利要求1或2中所述的照明系统(2、4、6)。
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