CN101535711A - 带有灯和反射器的照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种照明装置，其具有灯(3，3’，3”)和反射器(2，2’，2”)，其中反射器(2，2’，2”)的反射面(21，22；21’，22’；21”，22”)至少局部构建为灯(3，3’，3”)的部分元件的圆渐开线。

Description

带有灯和反射器的照明装置

技术领域

本发明涉及一种带有灯和反射器的照明装置。

背景技术

对于显示器背光照明，需要能够提供构建得比较扁平的照明装置。对此，需要比较昂贵的扁平灯诸如OSRAM有限责任公司的PLANON或者等离子体屏。然而，在使用管状的荧光灯的情况下，需要设置距散射和反射器元件的较大的距离，以便能够达到足够的光均匀化。由此，带有管状荧光灯的照明装置在目前的构型中比较占位置并且比较庞大。LCD(液晶显示器)-TV装置的背光照明装置(背光单元，BLU)需要非常高的亮度均匀性。

发明内容

本发明的任务是提出一种照明装置，该照明装置可以被结构大小优化地构建，并且在用作背光照明装置的情况下保证了非常高的亮度均匀性。

该任务通过具有权利要求1的特征的照明装置来解决。

根据本发明的照明装置包括至少一个灯和至少一个反射器。反射器的反射面至少局部构建为灯的圆渐开线。通过反射器的结构上的构型，与传统的照明装置相比在结构大小方面能够实现明显更小的构型。此外，通过反射器的这种特定的构型可以实现非常高的亮度均匀性，该亮度均匀性至少对应于传统照明装置的亮度均匀性。因此，能够实现特别平坦的构型，该构型具有用于显示器背光照明的平面亮度的特别良好的均匀性并且作为高辐射功率的具有吸引力的平面光源。

优选地，灯包括发光材料层，并且反射器的反射面至少局部构建为发光材料层的圆渐开线。每个灯的表面在光学上几乎完全被展开到反射面上。反射器的反射面描述了圆渐开线的恰好被形成边界的部分，该圆渐开线优选设计为使得并非灯的灯泡外侧而是内部的发光材料层限定了投影。结果，能够实现辐射引导，该辐射引导前后一致地环绕灯，在此也就是说没有通过灯本身而出现损耗。

特别优选的是，灯管状地构建。尤其是，可以设计具有管状放电容器的荧光灯。该灯优选基本上构建为长形的杆，其中尤其是放电灯的放电容器具有直线型构建的管形状。该构型包括照明装置，该照明装置带有用于背光照明的高效率的灯。与现有技术相比，借助这种荧光灯，为了使光均匀化所需要的、距散射和反射元件的距离通过照明装置的根据本发明的构型不再是必需的或者至少需要的程度降低。

反射器的灯在照明装置的光出射侧上通过透射光的元件被至少部分遮挡。优选地，透射光的元件可以是漫射器，该漫射器例如可以由多个膜构建。优选地，漫射器也具有光谱的和/或偏振的滤波器功能。优选地，该透射光的元件扁平地构建并且实施为显示器。渐开线形状对应于灯表面的展开，尤其是发光材料层的展开，其中灯表面的背离透射光的元件(尤其是显示器)的部分完全均匀地投影到显示器的前侧上。

优选地，透射光的元件被设置为使得包括反射器、灯和透射光的元件的装置的结构高度小于灯直径的1.5倍、尤其是小于灯直径的1.3倍，尤其是小于灯直径的1.26倍。所需的反射器高度和由此照明装置的结构高度因此明显小于具有相应灯的传统照明装置中的情况。反射器宽度根据该方案特别精确地对应于内部的灯周长。

反射器的照明的出射面具有至少与灯表面本身相同的亮度、均匀性和辐射强度。由此，尤其是在使用现代的T16灯的情况下，可达到超过33cd/W的效率和例如100000lm/m²的光功率。在这种示例性的实施形式中，结构高度于是还小于23mm。

证明为特别优选的是，反射面至少局部关于通过灯的圆渐开线的起始点的轴线对称地构建。通过这种完全对称的展开，可以实现基本无损失地并且均匀地以光学方式将灯表面铺开到照明装置的光透射平面上或者测量平面上。

优选地，反射器的整个反射面基本上构建为灯的圆渐开线，尤其是灯表面的圆渐开线，并且优选是发光材料层的圆渐开线，其中该发光材料层设置在灯泡的内侧上。

反射器可以构建为反射光反射器(Auflichtreflektor)。在这种构型中，在反射器的反射面与灯之间构建有间距，该间距通常由气隙给出。

然而也可以设计的是，反射器构建为固体材料(Vollmaterial)，灯至少局部嵌入该固体材料中。通过这样的方式，可以将反射器构建为实心元件(Massivelement)。例如可以设计的是，丙烯酸玻璃构建为固体材料。于是尤其有利的是，反射器的背侧被镜面化并且形成反射面。通过这种实施形式，可以保证灯的非常准确的和位置精确的设置。

也可以设计的是，在由固体材料构成的反射器的这种构型中，在灯的灯泡的外侧与反射器材料之间构建比较小的自由空间。优选地，该非常小的自由空间填充以流体，该流体优选是高度透明的。特别地可以设计的是，在该缝隙状的狭窄自由空间中包含硅油。

优选设计的是，灯泡的整个外侧由流体(尤其是硅油)浸润或者包围。

优选地，灯至少局部地、尤其是在灯泡的范围中注入固体材料并且紧靠固体材料。通过该构型，可以进一步改进灯的位置精确的布置并且保证机械上稳定的构型。通过使灯紧靠固体材料，也可以有利地影响光耦合和光反射。优选地，高度透明的并且强烈折射的介质设计为固体材料，其中反射器通过其表面部分地通过无损失的全反射来形成。

可以设计的是，灯在与反射器背离的侧并且因此在朝着透射光的元件的侧以比较小的距离距透射光的元件而设置。例如，该距离小于4mm，尤其是小于3mm并且优选小于2mm。然而，也可以设计的是，灯的外侧直接与透射光的元件以机械方式接触。除了结构高度方面最大地使结构大小最小化之外，通过该构型也可以在工作中实现灯的冷却作用，因为透射光的元件可以用于散热。此外，该灯可以被效率最大地驱动。

反射器例如可以由高反射性的铝构建。优选设计的是，这种反射器插入到固定元件中。固定元件在背侧设置在反射器上并且相应地被成形用于固定元件的插入。尤其是，固定元件可以构建为塑料成形件，例如注塑件。由此可以保证反射器的精确配合的插入以及形状稳定的布置。此外，通过塑料构成的固定元件的构型也可以提供重量比较轻的元件。

反射器也可以至少局部由塑料构建并且具有作为反射面的反射层。尤其是，反射器同样可以实施为注塑件，由此也可以通过这样的方式实现重量减轻。例如可以设置有金属面作为在这种塑料反射器上的反射层。该金属面例如可以通过电镀过程来施加。

特别优选地是，照明装置包括至少两个灯，这些灯优选彼此间隔地设置。这些灯中的每个灯与专用的反射器关联，该反射器至少局部构建为各关联的灯的圆渐开线。优选地，所述至少两个灯管状地构建并且彼此平行地延伸。由此，可以提供如下照明装置：这些照明装置也可以被提供来以非常高的亮度均匀性对较大的显示装置进行背光照明。

分别与各个灯关联的反射器可以作为单独的部件来提供。然而也可以设计的是，多个反射器构建为一体式的元件。

在具有多个灯和多个反射器的照明装置的这种构型中，与反射器的彼此背离的端部区域相比，反射器的朝向彼此的端部区域在其结构高度上更小。各个反射器之间的过渡部的形状是关键的部位并且可以通过该构型来改进。

特别优选的是，在反射器的朝向彼此的端部区域上设置有光学元件。由此可以有利于在这些关键部位上的光反射，使得在各个尤其是平行设置的单个反射器之间的亮度的均匀性也升高。在各个灯之间的色差通过广泛的混合而几乎完全被消除。此外通过在过渡区域上具有光学元件的这种构型可以节约显示器的DBEF偏振膜。在没有这种光学元件的构型中，尤其是当使用CCFL灯(冷阴极荧光灯)作为灯时，该DBEF偏振膜优选设置在两个反射器之间的过渡区域中。

光学元件优选安置在端部区域的前侧上。该前侧尤其是朝着照明装置的透射光的元件构建，并且基本上与透射光的元件的延伸平行地构建。由此，也可以实现光学元件的高度对称的构型和布置。

优选地，光学元件和反射器彼此齐平地设置在邻接区域上。证明为特别优选的是，光学元件是棱镜。该棱镜优选设置在反射器的端部区域上，使得在截面中三角形的或者棱锥形的附加物构建在端部区域上。通过使用这种光学元件，也可以进一步减小反射器在过渡区域上或者在反射器的朝向彼此的端部区域上的结构高度。由此可以进一步减少在照明装置的透射光的元件上出现色差。

附图说明

以下参照示意图更为详细地阐述了本发明的实施例。其中：

图1示出了根据本发明的照明装置的第一实施例的示意性截面图；

图2示出了根据本发明的照明装置的第二实施例的示意性截面图；

图3示出了根据本发明的照明装置的第三实施例的示意性截面图；

图4是出了根据本发明的照明装置的第四实施例的示意性截面图；

图5示出了根据本发明的照明装置的第五实施例的示意性截面图。

具体实施方式

在图中相同的或者功能相同的元件设置有相同的参考标记。

在图1中示意性地示出了照明装置1的第一实施例的截面。照明装置1包括反射器2和灯3。灯3在此实施例中构建为荧光灯并且包括杆状长形和管状构建的放电容器。该放电容器并且因此灯3垂直于图平面延伸。反射器2相应地垂直于图平面延伸，并且具有基本上与灯3(尤其是灯泡3a或者放电容器)的长度对应的长度。此外，作为平坦结构的布置而构建的照明装置1包括透射光的元件4，该元件构建为显示装置或者显示器。该透射光的元件4可以以漫射器的形式构建并且包括多个膜。透射光的元件4基本上扁平地构建并且同样垂直于图平面延伸。

反射器2包括反射面21和22，这些反射面在该实施例中基本上完全构建为发光材料层31的圆渐开线，其中该发光材料层安置在灯3的灯泡3a的内侧上。反射面21和22关于通过灯3的圆渐开线的起始点A的轴线B对称地构建。

在该实施例中，灯3和因此灯泡3a在与起始点A或者接触点对置的侧以及由此在朝向透射光的元件4的侧以距透射光的元件4的高度h1地设置。在该实施例中，距离h1为大约2mm。然而也可以设计的是，灯3或者灯泡3a直接与透射光的元件4以机械方式接触。

在该实施例中，反射器2的端部区域2a和2b与透射光的元件4间隔地设置。两个端部区域2a和2b在该构型中具有距透射光的元件4基本上相同的距离。

根据图1的照明装置1的结构高度h2小于2.5cm。此外，反射器2、灯3和透射光的元件4的大小被设计为使得结构高度h2小于灯3的直径d的1.3倍，尤其是小于灯泡3a的外直径d的1.3倍。在该实施例中，该结构高度h2仅仅为灯泡3a的外直径d的1.26倍。

在图2中示出了照明装置1’的另一实施例，该照明装置具有至少两个灯3和3’，它们根据图1中的构型来构建并且彼此平行地延伸。此外，照明装置1’包括两个反射器2和2’，这些反射器与相应的灯3或3’关联。如在图2的视图中可看到的那样，灯3或者3’的灯泡3a和3a’设置为使得它们在朝着透射光的元件4的区域上以其外侧32或者32’紧靠透射光的元件4的内侧设置。透射光的元件4构建为相连的扁平结构。

与朝向彼此的端部区域2b和2b’相比，反射器2或者2’的彼此背离的端部区域2a和2a’构建为距透射光的元件4具有更小的距离，其中朝向彼此的端部区域2b和2b’与彼此背离的端部区域2a和2a’相比距透射光的元件4具有更大的距离h3。

反射器2’的反射面21’和22’与图1中的反射面21和22的构型以及进一步的阐述对应地同样以穿过灯3’的轴线B对称地构建。

可以设计的是，两个反射器2和2’构建为分离的元件，并且轨式地在背离反射面21和22以及21’和22’的背侧上固定在相应的固定区域。在此，例如可以在轨引导装置上设置螺旋连接。原理上也可以设计任何其他机械方式的固定。例如，可以设计卡锁或者挂入相应的接片元件。固定轨例如可以由塑料构成并且因此制成为注塑件。由此，能够实现成本比较低廉的且省事的制造，并且实现了整个系统的重量减轻。

在该实施例中，两个反射器2和2’在朝着彼此的端部区域2b和2b’彼此相连。

也可以设计的是，两个反射器2和2’构建为一体式元件。

在图3中示出了照明装置1”的实施例的另一截面图。该照明装置1”也包括至少两个灯3和3’和相应的反射器2和2’，如在根据图2的照明装置1’中所设计的那样。出于清楚的原因，在根据图3的视图中示出了部分截面，其中既未示出透射光的元件4也未示出灯3和反射器2。与根据图2的构型不同，在朝向彼此的端部区域2b和2b’附近的过渡区域6上设置有构建为棱镜的光学元件5。这两个端部区域2b和2b’对此在朝着透射光的元件4的侧上展平，使得构建与透射光的元件4基本平行延伸的前侧23’。光学元件5放置到前侧23’和端部区域2b的相应构建的前侧上，使得该光学元件齐平地设置在反射面21’和棱镜侧面51之间的连接区域上。相应的齐平布置构建在光学元件5和反射器2的反射面22之间。构建为棱镜的光学元件5放置为使得其用一尖端朝着透射光的元件4的方向取向。棱镜的在过渡区域6中形成的角度α可以在25度到60度之间变化。角度α的角度大小因此可以根据情况并且根据照明装置1的结构高度h2来构建。于是，根据角度α的设置来预先给定角度β。

优选地可以设计的是，光学元件5粘合在相应的前侧23’上。

在根据图3的视图中可看到的是，反射器2’插入固定元件7中。该固定元件7在该实施例中构建为注塑件并且成形为使得反射器2可以精确配合地插入。

在另一实施形式中可以设计的是，反射器2’同样由塑料构建并且构建为注塑件。反射面21’和22’于是优选作为反射层被施加在塑料件上。例如在此可以将电镀上的金属层设计为反射面21’和22’。

此外通过图3中示出的实施形式可以实现的是，透射光的元件4与朝向彼此的端部区域2b和2b’之间的距离h3可以增大到距离h4。通过该间距并且尤其是通过光学元件5可以显著地改进在两个灯3和3’的过渡区域6上的亮度均匀性。各个发光装置之间的色差通过广泛的混合而在很大程度上被消除，并且在考虑透射光的元件4的情况下至少非常弱并且由此几乎不再是干扰或者甚至根本不再能觉察到。

在图4中，以示意性截面图示出了照明装置1”’的另一实施形式。该照明装置1”’包括多个灯，其中示例性地仅仅详细标明了灯3、3’和3”。关联的反射器2、2’和2”以其相应的反射面21、22、21’、22’、21”和22”设置为使得它们与外侧32、32’和32”间隔地设置。因此，在这些外侧32、32’和32”与所述的反射面之间构建有较大的气隙。

在图5中示出了照明装置1””的另一实施例。在此，照明装置1””也包括多个灯，其中又详细标明了灯3和3’。在照明装置1””的该实施形式中，代表其他反射器而被详细标明的反射器2、2’由固体材料构成。灯3和3’嵌入固体材料中地设置。灯3和3’因此被固体材料包围，其中该固体材料在该实施例中是作为高度透明的并且强烈折射的介质的丙烯酸玻璃。特别地，灯3和3’的相应灯泡除了朝着透射光的元件4的区域之外都被固体材料包围。

在这种具有由固体材料构建的反射器2、2’的构型中，光在背侧构建的反射面21、22或者21’和22’上进行反射。在此，反射尤其是可以通过在这些后部的反射面21、22和21’和22’上的基本上无损耗的全反射以及由此在至另一介质的过渡区域上的基本上无损耗的全反射来进行。这些背侧优选被镜面化。

可以设计的是，在灯3和3’的外侧与反射器2和2’的固体材料之间形成非常小的缝隙，该缝隙构建为自由空间。优选地，该自由空间完全围绕灯3和3’的灯泡的外部区域构建，使得形成固体材料和该外侧之间的最小距离。在该自由空间中优选可以填充高度透明的流体。尤其是，在此可以引入硅油。

同样可以设计的是，灯3和3’被引入反射器2和2’的固体材料中，使得灯3和3’的外侧32和32’直接与固体材料以机械方式接触。在此优选可以设计的是，灯3和3’在制造技术上集成到固体材料中，例如注入固体材料中。

Claims (20)

1.一种照明装置，其具有至少一个灯(3，3’，3”)和至少一个反射器(2，2’，2”)，其特征在于，反射器(2，2’，2”)的反射面(21，22；21’，22’；21”，22”)至少局部构建为灯(3，3’，3”)的部分元件的圆渐开线。

2.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，灯(3，3’，3”)具有发光材料层(31，31’)，并且反射器(2，2’，2”)的反射面(21，22；21’，22’；21”，22”)至少局部构建为发光材料层(31，31’)的圆渐开线。

3.根据权利要求1或者2所述的照明装置，其特征在于，灯(3，3’，3”)的灯泡(3a，3a’)管状地构建。

4.根据上述权利要求中任一项所述的照明装置，其特征在于，灯(3，3’，3”)的灯泡(3a，3a’)构建为基本上长形的杆。

5.根据上述权利要求中任一项所述的照明装置，其特征在于，灯(3，3’，3”)和反射器(2，2’，2”)在照明装置(1，1’，1”，1”’，1””)的光出射侧上至少局部被透射光的元件(4)遮挡。

6.根据权利要求5所述的照明装置，其特征在于，透射光的元件(4)设置为使得包括反射器(2，2’，2”)、灯(3，3’，3”)和透射光的元件(4)的布置的结构高度(h2)比灯(3，3’，3”)的直径(d)的1.5倍小，尤其是比1.3倍小。

7.根据上述权利要求中任一项所述的照明装置，其特征在于，反射面(21，22；21’，22’；21”，22”)至少局部关于灯(3，3’，3”)和通过圆渐开线的起始点(A)的轴线(B)对称地构建。

8.根据上述权利要求中任一项所述的照明装置，其特征在于，反射器(2，2’，2”)构建为反射光反射器。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的照明装置，其特征在于，反射器(2，2’，2”)构建为固体材料，灯(3，3’，3”)至少局部嵌入该固体材料中。

10.根据权利要求9所述的照明装置，其特征在于，在灯(3，3’，3”)的灯泡(3a，3a’)的外侧(32，32’，32”)与反射器(2，2’，2”)之间的自由空间中包含流体，尤其是硅油。

11.根据权利要求10所述的照明装置，其特征在于，灯泡(3a，3a’)的整个外侧(32，32’，32”)被流体浸润。

12.根据权利要求9所述的照明装置，其特征在于，灯(3，3’，3”)至少局部地、尤其是在灯泡(3a，3a’)的区域中注入到固体材料中并且紧靠固体材料。

13.根据上述权利要求中任一项所述的照明装置，其特征在于，反射器(2，2’，2”)插入固定元件(7)中，尤其是插入塑料成形件中。

14.根据上述权利要求中任一项所述的照明装置，其特征在于，反射器(2，2’，2”)至少局部由塑料构建并且具有作为反射面(21，22；21’，22’；21”，22”)的反射层。

15.根据上述权利要求中任一项所述的照明装置，其特征在于，构建有彼此间隔设置的至少两个灯(3，3’，3”)，所述灯分别与一个反射器(2，2’，2”)关联，所述反射器至少局部构建为相应关联的灯(3，3’，3”)的部分元件的圆渐开线。

16.根据权利要求15所述的照明装置，其特征在于，与彼此背离的端部区域(2a，2a’)相比，反射器(2，2’，2”)的朝向彼此的端部区域(2b，2b’)在其结构高度上更小。

17.根据权利要求16所述的照明装置，其特征在于，在反射器(2，2’，2”)的朝向彼此的端部区域(2b，2b’)上设置有光学元件(5)。

18.根据权利要求17所述的照明装置，其特征在于，光学元件(5)放置在端部区域(2a，2a’)的前侧(23’)上。

19.根据权利要求17或者18所述的照明装置，其特征在于，光学元件(5)和反射器(2，2’，2”)彼此齐平地设置在连接区域上。

20.根据权利要求15至19中任一项所述的照明装置，其特征在于，光学元件(5)是棱镜。

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