CN1302325C - 紧凑型照明系统及显示装置 - Google Patents

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Abstract

紧凑型背光系统具有发光面板(1)，所述发光面板具有相对设置的前壁(2)、后壁(3)，此外，在前壁和后壁(2，3)之间，具有半透明输入边界面(4)用于将光耦合进发光面板(1)。光源(6，6’…)与输入边界面(4)相关联。依照本发明，发光面板(1)的第一部分(12)的后壁(3)设有多个台阶(13，13’…)，发光面板(1)的第二部分(22)在面对第一部分(12)的方向上从输入边界面(4)变宽。优选地，面对输入边界面(4)的台阶(13，13’…)的表面(17)相对于等分发光面板(1)的等分平面(20)上的法线成一个角度βav≥5°。

Description

紧凑型照明系统及显示装置
技术领域
本发明涉及一种具有发光面板的照明系统，包括
-相对设置的前壁、后壁，以及在前壁和后壁之间，用于将光耦合进发光面板的半透明输入边界面，
-同时至少一个光源与输入边界面相关联，和
-同时，在操作中，光源发射的光入射到输入边界面上，并在发光面板中自身分布。
本发明还涉及一种具有所述照明系统的显示装置。
背景技术
这种照明系统本身是公知的，其也称作边界照明系统。它们尤其用作(图像)显示装置，例如电视机和监视器中的背光系统。这种照明系统尤其适合用作非发射显示器的背光，例如液晶显示装置，也称作LCD面板，其用在(便携式)计算机或(便携式)电话中。
所述显示装置通常包括设有规则像素图案的基板，每个像素由至少一个电极来控制。所述显示装置利用控制电路在(图像)显示装置的(图像)屏幕的相关区域中实现图像或数据图形显示。通过开关或调制器来调制由LCD装置的背光发射的光，使用各种类型的液晶效应。此外，所述显示可以基于电泳或电机效应。
这种照明系统也用作一般发光目的或商店照明的光源，例如商店窗户照明或(透明或半透明)玻璃片或其上展示有像珠宝这样的物品的合成树脂的照明。这种照明系统还用作窗玻璃，例如用于在特定条件下使玻璃壁辐射光，或借助光来减少或封闭通过窗户的观察。进一步可选择的应用是将这种照明系统用作照亮广告板。
在开头段落中提到的照明系统中，使用的光源通常是管状低压汞蒸汽放电灯，如一个或多个冷阴极荧光灯(CCFL)，其中在操作过程中光源发射的光被耦合进发光面板，其用作光波导。该波导通常构成相当薄且平坦的板，其例如由合成树脂或玻璃制造，其中光在(全)内反射的影响下穿过光波导来传播。
作为可选择的光源，这种照明系统还可以设有多个光电元件，也称作电光元件，例如电致发光元件，如发光二极管(LED)。这些光源通常被设在与发光面板的透光边界面接近或接触，而在这样的情况下，在操作过程中光源发射的光入射到透光边界面上，并在面板内自身分布。
照明系统可从US-A5,575,549中获知。具有均匀亮度的线性光源发射的光，通过光入射边界面被耦合进发光面板，也称作光导管。通过所述光入射边界面透射的部分光入射到圆锥或多边棱锥形的所谓凹部的倾斜表面上。在导光部件中的凹部处光被折射后，光被耦合出发光面板。
所述公知的照明系统的缺点是耦合出发光面板的光的均匀分布仍然相对较差。
发明内容
本发明的一个目的是完全或部分消除上述缺点。依照本发明，在开头段落中所提到类型的照明系统就是为了该目的，其特征在于发光面板的第一部分中的后壁设有多个台阶，以及发光面板的第二部分在面对第一部分的方向上从输入边界面变宽。
由于发光面板的第二部分从输入边界面向着第一部分变宽，所以在输入边界面处被耦合进发光面板的光，在其从输入边界面向第一部分穿过发光面板的第一传播过程中不会离开发光面板。通过这种发光面板的楔形第二部分传播的光的角度化光分布逐渐变窄。一般地讲，光在变宽的发光面板中被校准。在基于全内反射(TIR)的发光面板中，没有超出极限角的光不会被耦合出发光面板。在相反的情形中，其中光穿过变窄的发光面板传播，角度化光分布会逐渐变大。由于在入射边界面处耦合进发光面板的光在其穿过发光面板第二部分的第一传播过程中不会离开发光面板的该第二部分，所以在其穿过发光面板第二部分的传播过程中，促进了光在发光面板内自身分布，并且，如果是从两个或更多个可能不同颜色的光源发射的光，则也促进了光令人满意地被混合。良好的光分布和/或混合促进了发光面板发出的光的均匀性。发光面板的第二部分用作仿佛是光在其穿过发光面板变宽的第二部分的第一路径上的光混合腔。这种“光混合腔”在公知的照明系统中通常设在发光面板的外部，这就使得这种发光面板占用了比所需的更大空间。通过使用具有依照本发明的楔形第二部分的发光面板，“光混合腔”集成在发光面板中，使得节省了相当大的空间。
应该注意到，楔形发光面板本身是公知的(例如，见US-A5,575,549公知的照明系统)，但这种公知的楔形发光面板在光耦合进发光面板边界面的区域处是最宽的，在发光面板的相对端处是最窄的。
一般地，第二部分会终止于面对输入边界面的发光面板一侧上的反射边界面中。反射之后，角度化光分布依靠发生反射的方式再次增加。在穿过这种发光面板的光返回路径中，由于发光面板逐渐变窄的原因，光将会具有进一步的增加角度的分布。在一个特定的时刻，角度化光分布将会变得很宽，以致于其一部分超出了全内反射的极限角，由此光将会从发光面板中发出。一般地，依靠反射，所述光会被倾斜，以促进光在输入边界面方向中的其返回路径上的光输出。然而，这种对反射光的倾斜应当使光在发光面板前壁的整个区域上耦合出，以便均匀照亮显示装置。在所述反射条件下，从邻近所述反射边界面的发光面板前壁发射出明亮光波带。所述光波带的亮度比从发光面板前壁的其它部分发射的光高得多。一个解决方案是从用于照亮显示装置的光中除去该明亮的光波带。然而这种屏蔽会消耗空间，且系统的效率将会降低。
本发明人已经领会到上述明亮的光波带源自在反射边界面处反射后，直接耦合出的光。在明亮的光波带处耦合出的光实际上是以比极限角更大的立体角耦合进的所有光的总和，对此在反射边界面处反射后的角度等于TIR的临界角。依照本发明的措施，发光面板第一部分中的后壁设有多个台阶。结果，明亮的光波带被分成许多更短的明亮光波带，其遍布在发光面板的前壁上。发光面板的第一部分中台阶的空间频率可以如此选择，以致于由很多小光波带的亮度调制不再能够被分辨，所以亮度被平均化，并表现出均匀性。可以调整所述明亮光波带的平均的、即较低亮度，以使其与前壁剩余部分的亮度一样高。
通过依照本发明的措施，获得了一种特别紧凑的照明系统，其具有照明系统发射的高均匀性的光分布。由此实现了显示装置的更加均匀的照明，尤其是在(图像)显示装置的情况下。
依照本发明一个优选的实施方案，其特征在于面对耦合输入(in-coupling)边界面的台阶的表面相对于等分发光面板的等分平面上的法线成一个角β，其中该等分平面包括输入边界面内的等分线，所述等分线平行于前壁并等分该输入边界面，且其中角度β至少为5°。
等分平面与发光面板的前壁成一个角度，并将发光面板的第二部分分为两半。角度β负责返回光的角强度分布的旋转，以便于其返回路径上的光在光导第二部分的整个长度上被提取出。根据输入边界面的表面面积Ses和发光面板内最大的表面面积Str的比率，对于比率Str/Ses≤2.5，台阶表面的形态可以选择为平坦的。另外，角度β必须被改变，以确保角强度分布变宽，台阶表面的形态将优选为弯曲的。下面，将讨论β、βav的平均值。
优选地，角度βav在5≤β≤25°的范围内。光导端部和反射表面的两个不同实施方案可以不同。一个实施方案在光导端部和(漫射)反射表面之间包括空气隙。在该情形中，对于具有折射率n≈1.5的光导材料，βav＞5°，以确保光提取开始于光导第二部分的起始部分，这里“起始部分”指与面板的输入边界面相对的一侧。同样地，βav不能够太大，以确保光在接近输入边界面处仍可以被提取。模拟实验已经示出βav＞25°的值是不利的。这可以归因于下述事实，即反射之后在全内反射范围之外的光的部分随着β值的增加而增加。当然，当光被耦合进光导时这也涉及到光的角度化分布。在该阶段，更小的角度化分布使β值变大成为可能和/或必需，但是为了获得该更窄的分布，需要光导在输入边界面处的更大厚度，其又是不利的。
依照本发明照明系统的一个优选实施方案，其特征在于面对输入边界面的台阶的表面在远离输入边界面的一侧上包括镜面反射器。这种镜面反射器提供了从输入边界面传播的光的所需反射，并激励了光从发光面板的耦合出。
在可选择的实施方案中，台阶在远离发光面板的一侧上包括散射体，在台阶与散射体之间保持有空气隙，或至少在光导和漫反射器之间防止光学接触。优选地，散射体由漫射的、高度反射材料制造，其复制了与发光面板第一部分的台阶相同的形状。在该情形中，应当小心控制发光面板与散射体间的空气隙的厚度。优选地，漫射材料具有非常短的穿透深度(＜0.1mm)。使用散射体的优点是对光源辐射图案和输入几何图形具有非常高的稳固性。
依照本发明照明系统一个优选的实施方案，其特征在于输入边界面的表面面积Ses与在发光面板的第一部分和第二部分之间的过渡部分的发光面板内的表面面积Str的比率满足关系1＜Str/Ses＜10。从光源发射并被耦合进发光面板第二部分内的光具有角度化分布，对于具有约1.5折射率的通常光导材料，其在约+42°和-42°之间变化。在第一和第二部分之间过渡处的横截面Str，其中发光面板具有最大厚度，和输入边界面的表面面积Ses的比率下限由下述事实给出，即发光面板在发光面板的第二部分中是楔形的。由希望发光面板不变得太厚来确定比率Str/Ses＜10的上限。通常，例如显示装置的尺寸(屏幕直径)决定了发光面板的大小(直径)。如果输入边界面具有2mm的厚度，则等式Str/Ses＝10意味着第二边界面或在发光面板最大厚度位置处平行于输入边界面的发光面板的横截面具有20mm的厚度。在这种高比率的情形下也减小了制造发光面板的容易度。
优选地，比率Str/Ses满足关系1.5＜Str/Ses＜4。具有优选范围内的Str/Ses比率的发光面板可以很容易地以(注入)成型工艺制造。
所用的光源可以由LED形成，如白色LED或不同类型的LED和/或不同颜色的LED，其彼此组合使用。通过使用适合的LED，可以以期望的方式混合颜色，如产生期望色温的白光。为了该目的，依照本发明照明系统的一个实施方案，其特征在于光源包括一个白色LED或至少两个具有不同光发射波长的发光二极管。优选地，光源包括三个发光二极管。使用单一白色的LED是有利的，因为发光面板的变宽部分用于发光面板内光分布的均匀化。LED优选包括本身公知的红，绿和蓝LED的组合，如红，绿，蓝和琥珀色LED。具有三个光发射波长的LED也可以通过具有不同光发射波长的两个LED来实现，其中一个类型的LED(部分地)设有磷光体，使得LED的光发射通过磷光体转变为第三种期望的光发射波长的光。本身公知的红，绿和蓝LED的组合使得独立地实现显示装置状态的颜色转变成为可能。使用LED具有进一步的优点，即获得了动态照明的可能性。为了该目的，在其中一个边界面设置传感器，用以测量在操作过程中光源发射的光的光学特性。
由于发光二级管的光通量变化，所以调整LED发射的光的数量。对光通量的该控制通常以能量有效率的方式进行。因而LED可以变暗而没有明显的效率降低。优选地，发光二极管发射的光的强度响应于显示装置所显示的图像的亮度级而可变化，或响应于环境光的级别而可变化。优选地，显示装置显示的图像的色点由照明系统确定。由此实现了由显示装置所显示的图像的(改善的)动态范围(如对比度)。
优选地，每个发光二极管都具有至少5lm的光通量。这样高的值对于高亮度，大屏幕的应用是特别有用的，即，发光面板亮度输出与面板对角线的商值大于10lm/inch。具有这样相对高输出的LED也称作LED功率组。使用这些高效率，高输出的LED具有显著的优点，即为了期望的、相对高的光输出所需要的LED的数量相对少了。这有益于制造紧凑结构和有效的照明系统。使用LED的进一步的优点是对于具有LED的照明系统而言，具有相对非常长的使用寿命，相对低的能量消耗，以及低的维护成本。
相当大的长度可用来混合各种光的颜色，直到在具有包括从输入边界面变宽的楔形部分的发光面板的照明系统中获得了期望的颜色混合，如预定色温的白光，且其中在光穿过发光面板变宽(第二)部分的第一传播过程中，光不会被耦合出。以该方式，用包括总共如六个或甚至只有三个(高输出)具有不同光发射波长的发光二极管的光源，就可以实现相当大尺寸的发光面板。在可选择的实施方案中，单个的LED足够了。在公知的照明系统中，对于这种有限数量的LED通常必需有相当大尺寸的光混合腔以便实现光被充分地分布，在多个LED的情形中，在发光面板内的混合，以便提供在(图像)显示装置的方向上来自发光面板的均匀和一致的光耦合输出。
在进一步优选的实施方案中，照明系统包括控制电子装置，用于改变光源的光通量。通过合适的控制电子装置来获得期望的照明效果，并提高发射光的均匀性。通过合适的LED组合还获得了白光，控制电子装置为其提供了调整期望色温的可能性。
通过依照本发明的方案获得了特别紧凑的照明系统，照明系统发出的光具有高均匀性的分布。由此特别在(图像)显示装置的例子中实现了显示装置的更加均匀的照明。
本发明的目的在于提供一种装备有发光面板的照明系统，包括：前壁，与其相对设置的后壁，以及在前壁和后壁之间，用于将光耦合进发光面板的半透明输入边界面；同时至少将光源与输入边界面相关联；和同时，在操作中，光源发射的光入射到输入边界面上，并在发光面板内自身分布，特征在于：发光面板的第一部分中的后壁设有多个台阶，发光面板的第二部分在面对第一部分的方向上从输入边界面变宽，以及面对输入边界面的台阶的表面相对于等分发光面板的等分平面上的法线成一平均角βav，其中等分平面包括输入边界面内的等分线，所述等分线平行于前壁并等分输入边界面，且其中该平均角βav至少为5°。
附图说明
现在将参照多个实施方案和附图来更详细地解释本发明，其中：
图1A是包括依照本发明照明系统一个实施方案的显示装置的透视图；
图1B是图1A中所示照明系统的细节的横截面视图；
图2A示出了从具有单个台阶的楔形发光面板发射的光，其依靠在该台阶表面处的反射，处在全内反射的范围之外；
图2B示出了从楔形发光面板发射的光，其依靠在台阶表面处的反射，处在具有多个并不间隔分离的台阶的面板内全内反射的范围之外，β交替地取正值和负值；
图2C示出了依靠台阶表面处的反射而处在全内反射范围之外的光，随后从依照本发明的具有多个台阶的楔形发光面板中发射所述光，所述台阶彼此间处于一定的距离，和
图3示出了由依照本发明的、具有单个台阶的发光面板的前壁发射的光在不同角度β值处的均匀分布。
所述图仅仅是概略的，并没有显示真实的比例。为了清楚的原因，一些尺度被刻意夸大。在图中相同的部分在任何可能用到的时候被给予了相同的参考标记。
具体实施方式
图1A非常示意性地示出了包括依照本发明照明系统的一个实施方案的显示装置的透视图。该照明系统包括透光材料的发光面板1。所述发光面板1例如由合成树脂、丙烯酸、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)如perspex有机玻璃，或玻璃来制造。利用全内反射(TIR)，光在操作过程中通过发光面板1来传播。发光面板1具有彼此相对的前壁2和后壁3。输入边界面4设在发光面板1的前壁2和后壁3之间。在图1A的例子中，输入边界面4相对于发光面板1的前壁2的角度在80和100°之间。输入边界面4是透光的。照明系统包括光源6，6’，...例如多个发光二极管(LED)。在图1所示的情形中，在操作过程中，光源6，6’，...发射的光入射到发光面板1的输入边界面4上，该光在发光面板1中自身分布。反射器装置(图1A中没有示出)可以设在光源6，6’，...和输入边界面4之间，以便将例如LED的光导入到发光面板1中。在可选择的实施方案中，LED设在发光面板内部。为此目的，发光面板可以设有缺口，其形状基本上与光源的形状互补。在该情形中，所述缺口用作光输入边界面。依照本发明的措施，在发光面板1的第一部分12中的后壁3设有多个台阶13，13’，...(还参见图1B)。另外，发光面板1的第二部分22从输入边界面4变宽。
光在发光面板1的第二部分22的薄端(输入边界面4)处被耦合进发光面板1中，并向发光面板1的第一部分12传播。在图1A的例子中，发光面板1在第一和第二部分之间的过渡处达到其最大的横截面Str。该过渡通过假想的平面用参考标记122表示在图1A中。在第一部分12中，光在台阶13，13’，...的表面17处被反射，所述表面17面对输入边界面4。反射之后，光被耦合出发光面板1。
单凭经验，台阶的高度hst优选在0.1≤hst≤0.5mm的范围内；最靠近前壁的最后一个台阶因为机械原因可以选择较厚(如2mm)，该特殊台阶的角度β相应减小。另外，两个台阶之间的距离dst在0.1≤dst≤10mm的范围内。
如此选择发光面板第一部分中台阶的空间频率，以致由很多小的光波带的亮度调制不再被分辨，以使亮度平均化并表现出均匀性。因此，依照本发明照明系统优选的实施方案特征在于台阶的数量在从25到100的范围内。
依照本发明照明系统优选的实施方案，特征在于第一部分的长度lfp与前壁的长度lfw相比在0.05≤lfp/lfw≤0.6的范围内。通过在给定的范围内选择比率lfp/lfw，可以实现耦合出发光面板的光的均匀分布的进一步提高。
优选地，输入边界面4的表面面积Ses与在发光面板1的第一部分12和第二部分22之间的假想过渡平面122处的发光面板的表面面积Str的比率满足关系1＜Str/Ses＜10。尤其优选的是比率Str/Ses满足关系1.5＜Str/Ses＜4。其中Str/Ses比率在优选范围内的发光面板可以在(注入)成型处理中容易地制造。尤其合适的比率是Str/Ses≈2。例如，输入边界面4的合适的厚度是3mm，其意味着对于Str/Ses＝2，发光面板1的最大厚度是6mm。输入边界面4可选择的合适厚度是1mm，其意味着在Str/Ses＝2的情形中，发光面板1的最大厚度是2mm。
由于发光面板1的第二部分22从输入边界面4变宽，所以光穿过变宽的第二部分22的第一传播过程中，光不会离开发光面板1。因此促进了光在穿过发光面板1的第二部分22的第一传播中，光进行自身分布，并在发光面板1中混合。光的良好分布和/混合促进了耦合出发光面板1的光的一致性和均匀性。发光面板1的第二部分22，如图1A所示，其在光穿过变宽的发光面板的第一传播过程中用作光的光混合腔。依照本发明的措施，光混合腔由于集成到发光面板中，其导致了相当大的空间节省。通过依照本发明的措施，获得了特别紧凑的照明系统，其具有照明系统发射的光的高均匀性分布。
在图1A中，表示了第一部分12的长度lfp，也表示了前壁2的长度lfw。优选地，比率在0.05≤lfp/lfw≤0.6的范围内。如果，例如前壁2的长度lfw约为300mm，则第一部分12的长度lfp约为30mm，如lfp/lfw≈0.1。优选地，台阶13，13’...的数量在从25到100的范围内。在给定的例子中(lfp≈30mm)，台阶特别优选的数量为50。优选地，台阶13，13’...的高度hst(见图1B)在0.1≤hst≤0.5mm的范围内。具有这种台阶的发光面板可以容易地制造。
在图1A的例子中，散射体提供在台阶13，13’...的后面，同时在13，13’...和散射体32之间保持有空气隙33。在图1A的例子中，散射体32是具有与发光面板1第一部分12的台阶13，13’...互补形状的块。优选地，散射体32由散射的、高反射材料制造，所述材料如特氟纶(Teflon)，漫反射铝或包含高反射粒子如卤磷酸盐，焦磷酸钙，焦磷酸锶和二氧化钛的涂层、或如延展的聚四氟乙烯涂层。这种显示长渗透深度的涂层可以与设置在其后的镜面反射器层结合用作薄层(0.1mm)，以获得较高的反射率。同样，白色粉末可以涂敷到光导上，近似球形的颗粒确保了粉末层与光导之间实质上没有光学接触，固体镜面反射镜位于其后，以将粉末固定住。优选地，散射材料具有非常短的渗透深度(＜0.1mm)。同样，空气隙必须小(＜0.1mm)且控制在整个边界高度的厚度内(优选±0.025mm)。在照明系统可选择的实施方案中，面对输入边界面的台阶表面包括在远离输入边界面的一侧上的镜面反射器(图1A中没有示出)。
在操作过程中，发光面板1通过半透明散射体8在显示装置，如液晶显示(LCD)装置20的方向上发射光，以便进一步将发光面板1发出的光均匀化。光源6，6’...的组件、发光面板1、以及LCD装置20不管是否容纳在外壳(图1A中没有示出)中，都构成用于显示如(视频)图像的显示装置。发光面板1可以进一步设有用于测量光的光学特性的传感器(图1A中没有示出)。该传感器耦合到控制电子装置(图1A中没有示出)，用于适合地与光源6，6’...的光通量相适应。借助于传感器和控制电子装置可以实现反馈机构，以影响耦合出发光面板的光的质量和数量。
在可选择的实施方案中，前壁2设有光重定向箔片。
优选地，光源6，6’...包括一个白色LED或至少两个不同光发射波长的发光二极管。优选地，光源包括三个具有蓝，绿和红光发射波长的发光二极管。LED的源亮度通常是荧光管的许多倍。此外，使用LED将光耦合进面板的效率比使用荧光管更大。使用LED作为光源具有以下优点，即LED可以相对由合成树脂制造的面板放置。LED在发光面板1的方向上几乎不传输任何热量，它们也不会产生有害(UV)辐射。此外，使用LED还具有下述优点，即不需要应用任何装置来将LED发射的光耦合进面板。照明系统中的LED可以包括适当选择的蓝，绿和红LED的串，或单色或双色LED的合适的交替组合，或具有高光通量的多个白色LED。
大屏幕、高亮度照明系统中使用的LED优选是每个都具有至少50mW光功率的LED，所述大屏幕、高亮度照明系统的特征在于发光面板光输出与面板对角线的比值超过10lm/inch。具有这种高输出的LED也称作LED功率组。功率LED的例子是“LuxeonTM”型(Lumileds)LED，其每一LED的光通量为红色35lm，绿色30lm，蓝色8lm，琥珀色LED 40lm。在可选择的实施方案中，使用黄色、琥珀色、青色，品红色、和/或紫色LED，其具有相当高的光输出(不管是否借助两光谱的光发射波长)。也可能使用多个高光通量的白色LED。在进一步可选择的实施方案中，红色LED可以与设有磷光体的蓝色LED组合使用，以使后者在两个光谱带，即蓝色和绿色光谱带中发光。
优选地，LED装配在(金属芯)印刷电路板上(图1A中没有示出)。当功率LED设在这种(金属芯)印刷电路板(PCB)上时，由LED产生的热量可以通过热传导利用PCB容易地移除。此外，所述照明系统值得注意的实施方案是这样一个，其中(金属芯)印刷电路板通过热传导连接与显示装置的外壳接触。
图1B是图1A中所示照明系统细节的横截面视图。在第一部分12中，面对输入边界面4的台阶13，13’...的表面17相对于等分发光面板1的等分平面20的法线25成角度β≥5°。等分平面20与发光面板1的前壁2成一个角度，并将发光面板1的第二部分22分成两半。为此目的，等分平面20包括输入边界面4中的等分线21，所述等分线21平行于前壁2，并等分输入边界面4。优选地，角度βav在5≤βav≤25°的范围内。尤其优选的是角度βav为大约15°-19°。
图2A非常示意性地显示了楔形发光面板101内的光，所述楔形发光面板具有前壁102和后壁103，并具有单个台阶113(“单面背反射器”)。可以看到，在远离光源(图2A中没有示出)的前壁102的边缘处形成了明亮的光波带。所述光波带的亮度实质上比在发光面板101的前壁102的其它地方发射的光更高(两倍或更大)。解决方案是从用于照亮显示装置的光中排除该明亮光波带。然而，使前壁102的该部分不“可用”是不利的。这种屏蔽是消耗空间的，如果发光面板101用作显示装置，尤其用于(膝上型电脑)LCD发背光的背光，则这将是一个问题。另外，系统效率将会减小(根据几何尺寸其可以超过10％)，其在(膝上型电脑)显示装置的情形中尤其重要。
图2B非常示意性地显示了从楔形发光面板201发射的光，所述楔形发光面板具有前壁202和后壁203，以及具有许多台阶213(“多面背反射器”)，所述台阶213之间没有距离。该情形比图2A中的情形有所改善。产生了多个明亮的光波带。然而，所述明亮的光波带仍然出现在相对接近于远离光源(图2B中没有示出)的前壁202的边界。
图2C非常示意性地显示了楔形发光面板1内的光，所述发光面板具有前壁2和后壁3，并且依照本发明，具有多个彼此间隔的台阶13，13’...(“伸展的多面背反射器”)(还见图1A和1B)。所述明亮的光波带在发光面板1的前壁2的相对大部分上分布。
图3显示了依照本发明，在各种角度β值处对于一个台阶面(见图1A和1B)，发光面板1的前壁2发射的光的均匀分布。该例子中前壁2的长度为250mm。在图3的例子中，输入边界面4的表面面积Ses与在发光面板1的第一部分12与第二部分22之间的假想过渡平面122处的发光面板内的表面面积Str的比率为Str/Ses＝2。光源位于发光面板1的其中x＝0mm一侧。对于β≤10°的值，可以看出在发光面板1的开始处(即x≤100mm处)发射了过多的光，导致由前壁2其它部分(即x＞100mm处)发射的光过少。对于22≤β≤15°的角度值，可以看出光分布相对平坦，但在发光面板1的端处(即x＞225mm处)发射了相对多的光。对于约17°的角度β值，本发明的延伸多面方案可以将明亮的带在发光面板的端部展开，并结合有整个前壁上相对平坦的光分布。
在本发明的范围内本领域技术人员可能作一些修改，这是显而易见的。本发明的保护范围并不限于给出的实施方案。本发明存在于每一个新颖性特征和特征的组合。权利要求中的参考标记不限制本发明的保护范围。动词“包括”及其变形的使用不排除存在除权利要求中详细说明的那些元件以外的元件。元件之前的不定冠词“一”或“一种”的使用不排除存在多个这样的元件。

Claims (16)

1.一种装备有发光面板(1)的照明系统，包括
-前壁(2)，与其相对设置的后壁(3)，以及在前壁和后壁(2，3)之间，用于将光耦合进发光面板(1)的半透明输入边界面(4)，
-同时至少将光源(6，6’...)与输入边界面(4)相关联，和
-同时，在操作中，光源(6，6’...)发射的光入射到输入边界面(4)上，并在发光面板(1)内自身分布，特征在于
发光面板(1)的第一部分(12)中的后壁(3)设有多个台阶(13，13’...)，
发光面板(1)的第二部分(22)在面对第一部分(12)的方向上从输入边界面(4)变宽，以及
面对输入边界面(4)的台阶(13，13’...)的表面(7)相对于等分发光面板(1)的等分平面(20)上的法线(25)成一平均角βav，
其中等分平面(20)包括输入边界面(4)内的等分线(21)，所述等分线(21)平行于前壁(2)并等分输入边界面(4)，且
其中该平均角βav至少为5°。
2.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于所述平均角β在5≤βav≤25°的范围内。
3.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于面对输入边界面(4)的台阶(13，13’...)的表面(17)在背离输入边界面(4)的一侧上包括镜面反射器(31)。
4.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于台阶(13，13’...)在背离发光面板(1)的一侧上包括散射体(32)，同时在台阶(13，13’...)与散射体(32)之间保持有空气隙(33)。
5.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于台阶(13，13’...)的高度hst在0.1≤hst≤0.5mm的范围内。
6.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于两个台阶(13，13’...)之间的距离dst在0.1≤dst≤10mm的范围内。
7.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于台阶(13，13’...)的数量在从25到100的范围内。
8.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于第一部分(12)的长度lfp与前壁(2)的长度lfw相比在0.05≤lfp/lfw≤0.6的范围内。
9.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于输入边界面(4)的表面面积Ses与在发光面板(1)的第一部分(12)与第二部分(22)之间的过渡处的发光面板(1)内的表面面积Str的比率满足关系1＜Str/Ses＜10。
10.如权利要求9所述的照明系统，其特征在于所述比率为1.5＜Str/Ses＜4。
11.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于前壁(2)设有半透明散射体(8)。
12.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于前壁(2)设有光重定向箔片。
13.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于光源(6，6’...)包括至少一个白色LED或至少两个具有不同光发射波长的发光二极管。
14.如权利要求12所述的照明系统，其特征在于每个发光二极管都具有至少5lm的光通量。
15.一种装备有如权利要求1中所述的照明系统的显示装置。
16.如权利要求14所述的显示装置，所述显示装置包括液晶显示器(50)。
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