CN102658795B - 增强的背光照明装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及增强的背光照明装置。本发明中的同系物符号涉及一种包括用于对将被背光照明的表面(18)进行背光照明的装置的仪表板，其特征在于，包括：‑至少一个传递辐射的照明源(10)，‑被布置为面对照明源的辐射锥的第一反射表面(12)，‑被布置为在一个方面面对第一反射表面(12)并在另一个方面面对将被背光照明的表面以便使被第一反射表面返回到将被照明的表面(18)的至少一个区域上的辐射返回的第二反射表面(14)，以及‑被布置为使被第一反射表面(12)朝向将被背光照明的表面(18)的一个或几个部分返回的辐射的一部分选择性地返回的第三反射表面(16)。

Description

增强的背光照明装置
技术领域
本发明涉及用于机动车辆的仪表板领域。
更具体地，本发明涉及包括用于从例如屏幕，特别是液晶屏幕(用于“液晶显示”的LCD)的显示表面的背部发光(或背光照明)的装置的仪表板。
更特别地，本发明涉及具有光源的背光照明，以便改进显示对比度，由此即使在黑暗的或照明不足的位置中也能保证好的清晰度。
背景技术
背光照明特别地被用在车辆的仪表板中。仪表板通常显示例如不同的速度水平、车辆内部的流体(油、燃料等)的水平或驾驶员想要的任何其它的指示的文字。采用背光照明，在夜晚或更通常地在环境亮度不足的情况下，仪表板的文字可以具有好的可视性。
为了保证这样的背光照明，按照现有技术，采用例如灯或发光二极管(也被称为用于“发光二极管”的LED)的照明源的措施。
但是，通过采用二极管(LED)，不可能获得与所提供的背光照明的均一性有关的完全满意的结果。实际上，如图1A中所示，应当注意的是，由二极管发射的辐射的光强度根据相对于其辐射的法线N的偏差快速地损失其强度。光辐射的“法线”的意思是通过光源S并跟随其光强度最大值的直线。“辐射锥”的意思将是通过所述源并与法线形成非0角度的直线在辐射的法线N周围旋转产生的包迹内部的空间部分。
辐射的光强度根据相对于法线的距离降低。例如，辐射的光强度在具有80°的角度的辐射锥外部变成近似0。
为了保证要被背光照明的整个表面的照明，参照图1B的按照现有技术的背光照明装置由多个在整个背光照明装置上规则地分布的二极管90构成。采用这样的装置，整个表面可以被背光照明，但是它具有表面的背光照明不均一的缺点，位于每个二极管的法线处的表面部分以比表面的剩余部分强的辐射照明。
选择性地，现有技术提出使用能够将辐射的一部分返回将被背光照明的表面的某些部分上的反射表面。
但是，出现了批评，因为该方案不允许当保证背光照明的均一性时整个表面被照明。实际上，虽然反射表面的使用允许辐射朝向将被背光照明的表面的在没有该装置的情况下光辐射不能到达的某些区域反射，但是在辐射直接到达的表面部分和通过辐射的反射到达的部分之间光强度存在差别。
此外，关于背光照明应当特别地满足的某些限制提出了评论，特别是对于除了将被背光照明的表面的全面的和均一的背光照明之外，还能够获得某些预定区域的特定照明的事实。
具有双反射表面的结构的实例将在文件DE10211123、WO2010/112979和US2007/091641中找到，并且具有直接从照明源接收光的附加表面的结构的实例将在文件US2005/041173中找到。
发明内容
为了应对所提到的缺点，本发明提出一种包括用于对将被背光照明的表面进行背光照明的装置的仪表板，其特征在于包括：
-至少一个传递辐射的照明源，
-被布置为面对照明源的辐射锥的第一反射表面，
-被布置为在一个方面面对第一反射表面并在另一个方面面对将被背光照明的表面以便使被第一反射表面返回将被照明的表面的至少一个区域上的辐射返回的第二反射表面，以及
-被布置为使被第一反射表面朝向将被背光照明的表面的一个或几个部分返回的辐射的一部分选择性地返回的第三反射表面。
通过采用两个彼此面对的反射表面，并且两个表面中的一个还面对将被背光照明的表面，可以在整个或部分表面上具有均一的辐射扩散。
有利地但是可选地，本发明包括下面的特征中的至少一个：
-照明源包括多个灯，
-灯是发光二极管，
-第一表面包括多个反射表面，每个与多个灯中的一个关联，并被布置为面对灯的辐射锥，
-多个第一反射表面被布置为使来自光源的辐射朝向位于第二反射表面上的相同的点返回，
-第一反射表面是抛物线的，
-第一反射表面是椭圆的或双曲线的，
-第二反射表面是抛物线的，
-第二反射表面是椭圆的或双曲线的，
-该装置包括具有改进的亮度的膜，
-将被背光照明的表面包括LCD屏。
附图说明
当参照作为非限制的实例给出的附图阅读下面的详细描述时，本发明的其它的目标、特征和优点将变得清楚，并且其中：
图1A示意性地示出用于示出现有技术的LED和所形成的辐射锥，
图1B示出按照现有技术的背光照明装置，
图2示意性地示出按照本发明的一个可能的实施例的仪表板，
图3是沿在图2中被标记为A-A的剖面的图2的剖面图，
图4是按照本发明的一个可能的实施例的背光照明装置的顶部示意图，
图5A-5C示意性地示出按照本发明的用于第一反射表面的三个可能的形状，
图6是按照本发明的一个可能的实施例的背光照明装置的示意图，
图7是按照本发明的一个可能的实施例的背光照明装置的分解图，
图8是按照本发明的另一个实施例的背光照明装置的分解图，
图9A-9C示意性地示出用于第二反射表面的三个可能的形状，
图10是按照本发明的一个可能的实施例的背光照明装置的示意图，
图11是第三反射表面的示意图，
图12示意性地示出按照本发明的一个特别的实施例的背光照明装置，
图13示意性地示出按照本发明的另一个特别的实施例的背光照明装置，
图14A和14B示意性地示出按照本发明的第一反射表面的两个可能的实施例。
具体实施方式
在图3中，仪表板被表示为包括显示屏E，例如与背光照明装置1关联的液晶屏(LCD)。仪表板，特别是显示屏E，可以是许多选择性的实施例的主题。特别地并且没有限制地，将提到采用与移动指针指示器(mobile needle indicator)关联的丝印屏(screen-printed screen)替换液晶屏(LCD)、将整个部件放置在壳体中并将透明的玻璃片定位在装置的前部等的可能性。由于这样的仪表板的通常结构是已知的，因此随后将不进行更详细的描述，并且相反，随后试图描述背光照明装置1的结构。
参照图2和3并按照本发明的一个可能的实施例，背光照明装置1包括具有能够接收以下描述的背光照明装置的元件的外壳的壳体11。这样的壳体可以由用于所述背光照明装置的用途的任意适当的材料制成，并且随后将不进行进一步的详述。
参照作为图2的剖面AA的视图的图3，背光照明装置1在壳体11中包括至少一个传递辐射R的照明源10、被布置为面对照明源10的辐射锥的第一反射表面12、和被布置为在一个方面面对第一反射表面12并在另一个方面面对整个将被背光照明的表面18(例如由屏E的背面形成)以便反射被第一反射表面12返回到整个或部分将被背光照明的表面18的辐射的第二反射表面14。
因此，第一反射表面12面对以辐射的法线为中心的光源10的辐射锥。有利地，第一反射表面12面对至少40°的辐射锥，优选地但是非限制地，面对至少60°的辐射锥。
因此，从照明源10朝向第一反射表面12发出的光线R1被第一反射表面12朝向第二反射表面14返回；第二反射表面14使光线返回将被背光照明的表面18的一部分上。
反射表面12和14的布置和几何形状相对于照明源10是这样的，它们允许整个将被背光照明的表面18的均一的背光照明。
参照图2，如果必要的话，背光照明装置还包括布置在第二反射表面14的一部分上以便选择性地使被第一反射表面12朝向将被背光照明的表面18的一个或多个部分返回的辐射的一部分返回的第三反射表面16。
因此，该第三反射表面16的布置和几何形状使得被第一表面12反射的辐射的一部分(光线R2作为实例被示出)能够被返回到将被背光照明的表面18的特定部分上，这些区域应当特别地比本身应当被均一地照明的表面的剩余部分更好地被照明。
参照图3并按照本发明的一个可能的实施例，照明源包括多个发光二极管(LED10a、10b、10c、10d和10e)。这些二极管优选地被固定(例如，通过焊接)在壳体11的印刷电路110上(如图2中所示)。该印刷电路110一方面包括用于安装二极管所需的外壳，另一方面包括用于控制发光二极管并对其供电所需的整个电路。这样的印刷电路是现有技术已知的并且将不进一步详述。
回到图3，照明源10a-10c的每一个二极管分别与第一次级反射表面12a-12e关联，这些第一反射表面中的每一个被布置为面对分别与其关联的二极管的辐射锥，以便朝向背光照明装置共有的第二反射表面14反射辐射。
更具体地并按照本发明的一个特别的实施例，规定整个反射表面10a-10e应当使光辐射朝向相同的点A返回。
参照图5A-5C，每一个具有本发明的一个特别的特殊实施例，每个第一反射表面12可以具有：
-图5A中示出的椭圆形，也就是说，第一反射表面12具有椭圆的曲率(curvature)，这样，光源10被包括在由第一反射表面12的曲率限定的凸出的组件中，
-图5B中示出的双曲线形，也就是说，第一反射表面12具有双曲线的曲率，这样，光源10被包括在由第一反射表面12的曲率限定的凸出的组件中，
-或者更优选地，图5C中示出的抛物线形，也就是说，第一反射表面12具有抛物线的曲率，这样，光源10被包括在由第一反射表面12的曲率限定的凸出的组件中。
实际上，采用抛物线的反射表面，优选地可以使辐射锥的全部光线返回，面对的表面沿相同的方向布置。因此，被第一反射表面12返回的光束是平行光束，在第一反射表面12上被反射的辐射锥的图像。
参照图6并按照本发明的一个特别的实施例，第一反射表面12还包括被布置在光源10和第一反射表面12之间的半反射镜元件120。采用这样的半反射镜，可以使以非平行的方式被反射表面12返回的来自光源10的某些光线朝向将被背光照明的表面18返回，特别是在使用第一椭圆的或双曲线的反射表面的情况下。因此，逆射镜元件(back-reflectingmirror element)120能够使得来自二极管的光线传播到第一反射表面12，但是使从第一反射表面12发出的光线沿其它方向反射。在一个特别的实施例中，逆射镜120是平面的并与将被背光照明的表面18平行。其它的替换也是可能的，例如根据被第一表面12返回的通量的分布的用于逆射镜120的凸出的或凹入的几何形状。
参照图7并按照本发明的一个可能的实施例，背光照明装置包括被布置为一方面面对第一反射表面12，另一方面面对将被背光照明的表面18的第二反射表面14，以便使被第一反射表面反射的辐射返回到整个将被背光照明的表面上。
优选地，第二反射表面14是抛物线类型。实际上，采用这样的抛物线表面，有利地可以使从第一反射表面12发出的光线均一地扩散。
第二反射表面14沿与将被背光照明的表面18平行的第一方向D1具有凹度，这样，将被背光照明的表面被包括在由第二反射表面14的曲率限定的凸出的组件中。
参照图8并按照本发明的一个特别的实施例，第二反射表面14具有双曲线的几何形状以便沿第一方向D1具有凹度(朝向将被照明的表面)，还具有三维抛物线曲率以便沿与将被背光照明的表面18平行并垂直于方向D1的方向D2具有凹度(朝向将被照明的表面)。这样的布置提供更好的背光照明的均一性。
参照图9A-9C，每一个具有本发明的一个特别的实施例，第二反射表面14的几何形状可以是：
-椭圆的，也就是说，第二反射表面14具有椭圆体的曲率，这样，将被照明的表面18被包括在由第二反射表面14的曲率限定的凸出的组件中，
-双曲线的，也就是说，第二反射表面14具有双曲线的曲率，这样，将被照明的表面18被包括在由第二反射表面14的曲率限定的凸出的组件中，
-或抛物线的，也就是说，第二反射表面14具有抛物线的曲率，这样，将被照明的表面18被包括在由第二反射表面14的曲率限定的凸出的组件中。
参照图10并按照本发明的一个特别的实施例，背光照明装置在将被背光照明的表面18处包括扩散膜(也就是说，允许从第二反射表面14发出的光的好的扩散)，以便增大背光照明的均一性。此外，该扩散膜180是具有增强的亮度的膜(也被称为增亮膜(BEF))或具有双重亮度增强的膜(也被称为反射式偏光增量膜(dual brightness enhancement film，DBEF))，通过它可以增强来自第二反射表面14的辐射的亮度。在与膜180的第二反射表面14相对的一侧，放置例如是液晶屏(用于“液晶显示”的LCD)或现有技术已知的并且允许背光照明的任意其它的显示装置的将被背光照明的表面182。
参照图11并按照本发明的一个特别的实施例，背光照明装置的第三反射表面16包括多个条纹160，条纹160包括反射表面162并被布置为面对具有棱柱的几何形状的第一反射表面12，这样被第一辐射表面12反射的辐射的一部分返回将被背光照明的表面18的一个或多个特定的部分，这些部分必须以更强烈的方式照明。该第三表面优选地位于光源和第二反射表面之间。
参照图12并按照本发明的一个特别的实施例，壳体11包括矩形平行六面体的几何形状，其特征是长度DL、横向长度DT和高度H。多个源10沿壳体11的横向边缘对齐。
参照图12和14A，第一表面12通过按照如较早描述的抛物线、双曲线或椭圆体类型的轨迹的长度DT的第一部分产生，剩余的部分与壳体11的横向边缘平行。至于第二反射表面14，它通过与第一部分平行的第二部分产生并跟随朝向壳体的顶部(也就是说，朝向将被照明的表面18)、更具体地如较早描述的抛物线、双曲线或椭圆体类型的凹入曲率。
按照一个可能的替换并参照图13，第二反射表面14通过朝向将被照明的表面18的凹入曲率142产生，其跟随朝向壳体的顶部(也就是说，朝向将被照明的表面18)、更具体地如较早描述的抛物线、双曲线或椭圆体类型的凹入曲率。至于第三表面，它具有多个与壳体11的横向边缘平行的条纹。
参照图14B，按照本发明的一个特别的实施例，第一反射表面12包括多个分别与源10a-10e关联的次级反射表面12a-12e。这些次级表面12a-12e中的每一个通过作为朝向相关联的源的凹面的曲率产生，该曲率(抛物线、椭圆体或双曲线)围绕光源的法线轴对称。

Claims (7)

1.一种包括用于对将被背光照明的表面(18)进行背光照明的装置的仪表板，其特征在于，包括：
-至少一个传递辐射的照明源(10)，照明源包括多个灯(10a、10b、10c、10d、10e)，灯是发光二极管，
-被布置为面对照明源的辐射锥的第一反射表面(12)，
-被布置为在一个方面面对第一反射表面(12)并在另一个方面面对将被背光照明的表面以便使被第一反射表面返回的辐射返回到将被照明的表面(18)的至少一部分上的第二反射表面(14)，以及
-被布置为使被第一反射表面(12)返回的辐射的一部分选择性地朝向将被背光照明的表面(18)的一个或几个部分返回的第三反射表面(16)，
其特征在于，第一反射表面包括多个次级反射表面(12a、12b、12c、12d、12e)，每个与多个灯(10a、10b、10c、10d、10e)中的一个关联并被布置为面对灯的辐射锥，并且第一反射表面(12)的多个次级反射表面(12a、12b、12c、12d、12e)被布置为使光源的辐射朝向位于第二反射表面(14)上的相同的点(A)返回。
2.如权利要求1所述的包括用于对将被背光照明的表面(18)进行背光照明的装置的仪表板，其特征在于，每个第一反射表面(12)是抛物线的。
3.如权利要求1所述的包括用于对将被背光照明的表面(18)进行背光照明的装置的仪表板，其特征在于，每个第一反射表面(12)是椭圆的或双曲线的。
4.如权利要求1所述的包括用于对将被背光照明的表面(18)进行背光照明的装置的仪表板，其特征在于，第二反射表面(14)是抛物线的。
5.如权利要求1所述的包括用于对将被背光照明的表面(18)进行背光照明的装置的仪表板，其特征在于，第二反射表面(14)是椭圆的或双曲线的。
6.如前述权利要求中的任一项所述的包括用于对将被背光照明的表面(18)进行背光照明的装置的仪表板，其特征在于，它包括具有增强的亮度的膜(180)。
7.如权利要求1所述的包括用于对将被背光照明的表面(18)进行背光照明的装置的仪表板，其特征在于，将被背光照明的表面(18)包括LCD屏。
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