CN2198641Y

CN2198641Y - 光导发光体及屏幕显示装置

Info

Publication number: CN2198641Y
Application number: CN 94203761
Authority: CN
Inventors: 单永政; 夏季鹏; 郭辉
Original assignee: HEDE INDUSTRY Co Ltd
Current assignee: HEDE INDUSTRY Co Ltd
Priority date: 1994-02-28
Filing date: 1994-02-28
Publication date: 1995-05-24
Anticipated expiration: 2004-02-28

Abstract

本实用新型提供一种光利用率高的光导发光体及一种利用光导发光体作光源的屏幕显示装置；本实用新型的光导发光体是在发光元件前面加设呈圆柱形或棱柱形的光导元件，使光束经光导元件壁面的反射，将光束集中至出光端面射出；这种光导发光体可提高光利用率；本实用新型提供的屏幕显示装置，其发光亮度比一般屏幕显示装置可增强3～5倍，本实用新型的光导发光体特别适于作大屏幕显示装置，也适用于作手电筒、仪表中的指示灯等的光源。

Description

本实用新型涉及一种改进的发光体，特别是在发光体前设置光导元件的光导发光体，本实用新型还涉及一种由多个规则排列的发光体组成的用于显示变化的字幕或图案的屏幕显示装置。

目前用于各种光显示的发光元件，特别是屏幕显示装置的发光元件，主要是白炽灯，半导体发光二极管、阴极射线管、液晶显示器以及等离子体等；无论采用哪种发光体，都要求高亮度、小功耗和低成本，在上述各种发光元件中，白炽灯具有高亮度及成本较低的优点，此外，其还有使用寿命长、组装容易，以及亮度潜力大的特点，在一般屏幕显示技术中采用较多。

如图1所示，在一般情况下，发光元件2如不加光学处理，仅有很小一部分辐射光能有效使用，有效部分一般仅占总辐射光的15％，实际利用率很低，若要提高亮度只有提高输出功率；或者采用光学处理方法，例如在白炽灯后面加设光反射器1或在其前方加设透镜6，也可把二者结合起来；一般按现有方式的光学处理部件造价都很高，例如美国奥特公司制作的“星光1200”系列大屏幕显示装置，其中的发光体就是采用白炽灯加一透镜及一反射镜系统组成的，光的利用率提高到90％，功耗降低为传统型的六分之一，效果较明显，然而售价却达29000美元／米²。

显然，屏幕显示领域的发光体除需要具备高亮度，小功耗的技术性能外还需要具备低成本的特点。

本实用新型的主要目的在于提供一种在不增加功耗的基础上光的实际利用率更高即发光强度更高的发光体。其是利用价格低廉的光导元件，提供一种光导发光体。

本实用新型的另一目的在于提供一种在不增加功耗的基础上发光强度更高的屏幕显示装置，其是采用光导发生体作为屏幕显示装置中的发光体，使发光元件的辐射光最大限度地集中到所需方向，大大提高屏幕显示的亮度。

在一般发光器件中，为提高发光亮度是在发光元件前面加设透镜，使向各方向发散的光线经球面透镜的折射形成平行光束；本实用新型的发光体是根据光导原理提出的，是在发光元件前方设置一光导元件，是利用光源的辐射光在光导元件中的全反射，使光束集中至光导元件的出光面射出，从而提高发光元件的发光效率。

本实用新型的光导发光体包括一个发光元件及一个光导元件，光导元件由透明材料制成，光导元件位于发光元件的光线射出端；

所述光导元件呈圆柱形或棱柱形，其轴向与发光元件的主光线平行。

所述光导元件的直径为发光元件外径的1～3倍，光导元件的长度约为发光元件外径的2～5倍。

所述光导元件的进光及出光端面为平面、球面或锥面。

本实用新型的屏幕显示装置包括一屏幕显示框架、多个发光元件、显示框架背面的一底座及显示框架前面的一透明面板；屏幕显示框架呈矩形框状，框架中形成多个阵列式空格，所述发光元件设置于各空格中并插置于底座上，各发光元件为光导发光体。

本实用新型具有以下效果：

由于本实用新型的发光体是在发光元件前方设置了光导元件，其发光效果明显增强，如用普通小灯泡做光源，有机玻璃做光导，凭肉眼观测，增加光导与不增加光导元件，其亮度相差（3－5）倍左右，实际上，球面发光的小灯泡发光体，只有发射光束中的15％落入人眼视角内，假定光导的全反射临介角为45℃，由计算可知，加光导和不加光导时的光亮度相差5倍。计算结果和实际观测结果相当。光导发光体的光利用率可达（45～75）％以上。亮度效果比较明显。另外光导元件的成本是较低的，因为光导元件的材料是玻璃、塑料，这些材料都是低成本材料。同样，加设光导元件的屏幕显示装置成本也比较低，例如1000点／米²的屏幕显示装置，成本不超过（1000～1500）元／米²，同样亮度下与同类产品比较，系统满负荷功耗不大于100W／米²。总之，本实用新型光导发光体及屏幕显示装置具有亮度大、成本低及功耗小的特点。

结合附图及实施例对本实用新型的特征说明如下：

附图简要说明：

图1：具有透镜的发光体示意图；

图2：本实用新型的光导发光体示意图；

图3：本实用新型的单色屏幕显示装置结构图；

图4：图3的A－A剖视图；

图5：本实用新型的三光导彩色屏幕显示装置结构图；

图6：图5的A－A剖视图；

图7：本实用新型的单光导彩色屏幕显示装置结构图；

图8：图7的A－A剖视图。

如图2所示本实用新型的光导发光体是在发光元件2的前方设置一光导元件3，使光束由进光端面经光导元件壁面的反射集中至出光端面4射出，图中光导元件的直径D为发光元件2的直径d的1～3倍，光导元件的长度L约为发光元件直径的2～5倍。

本实用新型的屏幕显示装置，如图3所示，本实用新型所采用的发光体是图2所示发光体，即在发光元件2前面设置光导元件3，在发光元件后面有光反射器1，现有技术中的屏幕显示装置所采用的发光体是如图1所示的发光体，其是在发光元件1前面设置一透镜4；根据光的全反射理论，光源2前半球面的光束中的立体角2θ内的光线经光导元件3全反射到光导元件3的出光端面4上，而立体角2θ以外的光线，仅有极少部分光线反射到光导元件3的出光端面4上；发光元件2后半球面的光线经反射器1反射后，再经光导元件3反射经出光端面射出，这样一来，光导元件3的出光端面4上集中了光源2发出的约π＋2θ立体角的光束。论证分析指出，光导介质的折射率和周围介质折射率差别越大，光的利用率就越高，理想情况下，光的利用率可达100％。因此，本发明提出的光导发光体，可以取得高亮度，小功耗的效果。

本发明装置的光导发光体中，光导材料可以是各种有机玻璃，无机玻璃和塑料等透明物质。取材容易，制作光导元件的工艺过程很简单，利用型材（棒材或条材）对其进行切割和抛光，即可形成需要的光导元件。图2所示的光导尺寸，以光源2封装直径d为基准，光导直径D≈（1－3）d，长度L≈（2～5）d。光源2一般是白炽灯，也可是其它发光元件。为实现全色大屏幕显示，可选用基色材料或彩色光导，或者用无色透明材料制成无色光导，在其端面着色或者粘贴透明色膜。三基色光导发光体组合，控制灰度，可以形成多种真彩色。

如图3所示，本实用新型的屏幕显示装置包括一屏幕显示框架7，多个发光元件2，位于显示框架7背面的底座8及显示框架7前面的透明板9；发光元件2插植于底座8上，位于框架7中的阵列式空格中，各发光元件2及透明面板9之间设置了光导元件3；采用有机玻璃棒材切割成圆柱体，光导元件3的进光端面5和出光端面4都经过平面抛光处理，发光元件2后方配有反光器1，发光元件2后面辐射光经反光器1反射后，和发光元件前的辐射光一起进入光导元件3，经过光导元件全反射集中到出光端面4，从而使光亮度增强。控制发光元件，可以在光导元件的出光端面形成十六级灰度的单色光。如果采用三基色光导，经混色后，可形成4096种彩色。

该实施例中的光导元件加工很简单，将三基色塑料或有机玻璃棒材切割，并对其端面进行平面抛光，即可得到所需要的光导元件。成本很低，功耗比无光导发光体降低1～2倍。

如图4所示，其为一种效果更好的屏幕显示装置的剖视图，图中的光导元件3的出光端面为球面或锥面，光导元件3的直径约为发光元件直径的2倍，根据视觉观测结果表明，使用这种光导元件，其亮度效果约比出光端面为平面的光导元件增强2－3倍。

如图5及图6所示，其为本实用新型的彩色屏幕显示装置的实施例，是一种三光导彩色屏幕显示装置，是在每一三基色彩色光单元中，设置三个光导元件3，即一组基色发光元件2前端设置一个光导元件3；也可在每单元10中，设置单色发光元件2，而采用三基色光导元件3；

如图7、8所示，其为本实用新型的彩色屏幕显示装置的另一实施例，是一种单光导彩色屏幕显示装置，是在每一个三基色单元10的三基色发光元件2前置一透明光导元件3，这种方式可以减少加工成本。

本实用新型的光导发光体，不仅适用于屏幕显示装置，其也适用于任何采用发光元件，并需提高亮度的场合例如：手电筒、各种仪表中的指示灯、交通指挥灯、航标灯。

Claims

1、一种光导发光体，其特征在于，其包括一个发光元件及一光导元件；光导元件由透明材料制成，光导元件位于发光元件的光线射出端。

2、根据权利要求1所述的光导发光体，其特征在于：所述光导元件呈圆柱形，其轴向与发光元件的主光线平行，所述发光元件为白炽灯。

3、根据权利要求1所述的光导发光体，其特征在于，所述光导元件呈棱柱形，其轴向与发光元件的主光线平行，所述发光元件为白炽灯。

4、根据权利要求2或3所述的光导发光体，其特征在于，所述光导元件的直径为发光元件外径的1－3倍，光导元件的长度约为发光元件外径的2－5倍。

5、根据权利要求2或3所述的光导发光体，其特征在于，所述光导元件的进光及出光端面为平面。

6、根据权利要求2或3所述的光导发光体，其特征在于，所述光导元件的进光及出光端面为球面。

7、根据权利要求2或3所述的光导发光体，其特征在于，所述光导元件的进光及出光端面为锥面。

8、根据权利要求1所述的光导发光体，其特征在于，所述光导元件由塑料制成。

9、根据权利要求1所述的光导发光体，其特征在于，所述光导元件由玻璃制成。

10、根据权利要求1所述的光导发光体，其特征在于，所述发光体后面设有光反射器。

11、一种屏幕显示装置，包括一屏幕显示框架，多个发光元件，显示框架背面的一底座及显示框架前面的一透明面板；屏幕显示框架呈矩形框状，框架中形成多个阵列式空格，所述发光元件置于各空格中并插植在底座上；

其特征在于，所述发光元件为光导发光体。