DE102005019278A1 - LED-Lampeneinheit - Google Patents

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Abstract

Es wird eine Leuchtdioden(LED)-Lampeneinheit zum Erzielen eines Displays mit flachen Profil, zum Verbessern der Gleichmäßigkeit von Licht und zum Vereinfachen einer Spannungsanschlussleitung für den Betrieb offenbart, die mit Folgendem versehen ist: einer optischen Linse mit einem zentralen Aussparungsteil und einem Rand, wobei der zentrale Aussparungsteil nach innen ausgehöhlt ist und der Rand in Form einer ebenen Fläche oder einer konvexen Linse ausgebildet ist; mindestens einem oder mehreren LED-Chips, die mit festen Intervallen in einem unteren Bereich der optischen Linse angeordnet sind; und einer unteren Reflexionslage, die an der Unterseite des LED-Chips angeordnet ist.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft eine Hintergrundbeleuchtungseinheit einer Flüssigkristalldisplay(LCD)-Vorrichtung, spezieller eine Leuchtdioden(LED)-Lampeneinheit, um ein flaches Profil zu erzielen, die Gleichmäßigkeit von Licht zu verbessern und die Spannungsanschlussleitung für den Betrieb der Vorrichtung zu verbessern.
  • Erörterung des Einschlägigen
  • Im Allgemeinen werden Kathodenstrahlröhren (CRTs), bei denen es sich um einen Displaytyp handelt, in weitem Umfang als Monitore für Fernsehgeräte, Messgeräte und Informationsterminals verwendet. Jedoch können CRTs die Nachfrage nach Geräten kompakter Größe und geringen Gewichts wegen der Größe und des Gewichts der CRTs selbst nicht erfüllen. Demgemäß wurden verschiedene Displays, wie Flüssigkristalldisplays (LCDs), die den optischen Effekt in einem elektrischen Feld nutzen, Plasmadisplaytafeln (PDPs) unter Verwendung einer Gasentladung sowie Elektrolumineszenzdisplays (ELDs) unter Verwendung eines Leuchteffekts im elektrischen Feld untersucht, um CRTs zu ersetzen.
  • Unter diesen Displays wurden LCDs umfangreich untersucht, und LCDs mit niedrigem Energieverbrauch, flacher Größe und geringen Gewichts befinden sich als Monitore für Desktopcomputer (oder PCs) und große Displays sowie als Laptopcomputer (oder Notebookcomputer) in aktiver Entwicklung und Herstellung. Demgemäß sind LCDs beliebt. Bei den meisten LCDs wird die Lichttransmission von Umgebungslicht gesteuert, um ein Bild anzuzeigen. Diesbezüglich ist es häufig erforderlich, eine zusätzliche Lichtquelle, wie eine Hintergrundbeleuch tungseinheit, anzubringen, um Licht zur LCD-Tafel des LCD zu emittieren.
  • Eine Hintergrundbeleuchtungseinheit wird im Allgemeinen dazu verwendet, auf einem Schirm eines LCD angezeigte Information in dunkler Umgebung zu lesen. Hintergrundbeleuchtungseinheiten verfügen häufig wegen der Forderungen betreffend ein gutes Design, niedrigen Energieverbrauch und eines flachen Profils über eine dünne Lichtleitplatte. Auch existieren Forschungsvorhaben zur Weiterentwicklung der Funktion zum Repräsentieren verschiedener Farben und zum Verbessern der Anzeigequalität unter Verwendung von Leuchtdioden (LEDs).
  • Im Allgemeinen ist ein LED ein Festkörper-Bauteil unter Verwendung der fotoelektrischen Wandlercharakterstik eines Halbleiters, und insbesondere ist ein LCD ein Halbleiter-Bauteil zum Emittieren von Licht, wenn eine Durchlassspannung an es angelegt wird. Im Vergleich zu einer Lampe unter Verwendung von Wolframwendeln emittiert ein LED Licht bei einer niedrigeren Spannung. Lampen unter Verwendung von Wolframwendeln emittieren Licht durch Erhitzen der Wendel. Indessen emittiert ein LED Licht, wenn durch die Rekombination von Elektronen und Löchern eine Energiedifferenz erzeugt wird. Demgemäß befinden sich LEDs für verschiedene Displays in weiter Verbreitung.
  • Wenn eine Wechselspannung verschiedener Werte an eine LED angelegt wird, emittiert diese Licht. Bei einer LED ist kein DC/AC-Wandler für eine Ansteuereinheit bereitzustellen, wodurch diese eine vereinfachte Struktur aufweist. Da eine LED ein Halbleiter-Bauteil ist, verfügt sie auch über hohe Zuverlässigkeit, kompakte Größe und eine lange Lebensdauer im Vergleich zu einer CRT.
  • Nachfolgend wird eine übliche LED-Lampe, wie sie für ein Licht emittierendes Bauteil selbst oder für eine Lichtquelle eines Displays verwendet werden kann, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • Die 1A ist eine Fotografie einer üblichen LED-Lampeneinheit. Die 1B ist eine Schnittansicht einer üblichen LED-Lampeneinheit. Die 2 veranschaulicht einen Ausbreitungspfad von Licht, das von einer LED-Lampe gemäß der 1A und der 1B emittiert wird. Die 3A veranschaulicht rechtwinklige Koordinaten der relativen Intensitätscharakteristik von Licht entsprechend einem Winkelgrad für eine übliche LED-Lampeneinheit. Die 3B veranschaulicht Polarkoordinaten für die relativ Intensitätscharakteristik von Licht entsprechend einem Winkelgrad einer üblichen LED-Lampeneinheit.
  • Wie es in den 1A und 1B dargestellt ist, verfügt die übliche LED-Lampeneinheit über einen LED-Chip 10, eine kugelförmige optische Linse 13, Kathode- und Anode-Zuleitungsdrähte 14 und 15 sowie eine reflektierende Krümmung 11. Die kugelförmige optische Linse 13 bedeckt den LED-Chip 10, und der Kathode- und der Anode-Zuleitungsdraht 14 und 15 sind mit den beiden Enden desselben verbunden. Auch bedeckt die reflektierende Krümmung 11 die Seite des LED-Chips 10. Hierbei entspricht eine nicht erläuterte Bezugszahl 12 einem Draht zum Verbinden des LED-Chips 10 mit dem Kathode-Zuleitungsdraht 14 und dem Anode-Zuleitungsdraht 15.
  • Bei einer LED-Lampe mit der oben angegebenen Struktur wird das vom LED-Chip 10 emittierte Licht hauptsächlich auf die optische Linse 13 konzentriert, wodurch sich das Licht in der vertikalen Richtung ausbreitet, wie es in der 2 dargestellt ist.
  • In den 3A und 3B ist die relative Intensitätscharakte ristik von Licht entsprechend einem Winkelgrad bei einem üblichen LED-Paneel dargestellt. Wie es in den 3A und 3B dargestellt ist, breitet sich das vom LED-Chip 10 emittierte Licht hauptsächlich in der vertikalen Richtung aus. In diesem Fall wird das von der LED-Lampe emittierte Licht in eine Richtung konzentriert und es breitet sich in dieser (vertikale Richtung) aus. Demgemäß ist es unmöglich, die LED-Lampeneinheit bei einer Hintergrundbeleuchtungseinheit zu verwenden, die gleichmäßiges Licht auf der gesamten Fläche benötigt. Um die LED-Lampeneinheit bei einer Hintergrundbeleuchtungseinheit zu verwenden, ist es erforderlich, mehrere LED-Lampen anzubringen. Außerdem benötigt die LED-Lampeneinheit zusätzliche optische Elemente zum Streuen des von der LED-Lampe emittierten Lichts.
  • Nachfolgend wird eine LED-Lampeneinheit gemäß der einschlägigen Technik mit verbesserter Struktur, um das Problem der üblichen LED-Lampe, bei der das Licht vertikal konzentriert wird, wie folgt beschrieben.
  • Die 4 ist eine schematische Ansicht einer LED-Lampeneinheit gemäß der einschlägigen Technik. Die 5 ist eine perspektivische Ansicht einer optischen Linse einer LED-Lampeneinheit gemäß der 4 entsprechend der einschlägigen Technik. Die 6 veranschaulicht eine relative Intensität abhängig von einem Winkelgrad einer LED-Lampeneinheit gemäß der 4.
  • Wie es in den 4 und 5 dargestellt ist, verfügt eine LED-Lampe 40 gemäß einer einschlägigen Technik über eine mörserförmige optische Linse 50 und einen LED-Chip (nicht dargestellt), wobei die mörserförmige optische Linse 50 für einen Seitenemissionstyp geeignet ist, und wobei der LED-Chip innerhalb derselben positioniert ist.
  • Gemäß der 6 breitet sich das vom LED-Chip emittierte Licht durch die optische Linse 50, da diese mörserförmig ausgebildet ist, in der seitlichen Richtung aus. Demgemäß ist es, wenn die LED-Lampeneinheit gemäß der einschlägigen Technik bei einer Hintergrundbeleuchtungseinheit angewandt wird, möglich, mit einer kleineren Anzahl von LED-Lampen, im Vergleich zur Anzahl von LED-Lampen beim Verwenden der üblichen LED-Lampeneinheit, eine große Leuchtstärke zu erzielen.
  • Jedoch bestehen bei der LED-Lampeneinheit gemäß der einschlägigen Technik die folgenden Nachteile.
  • Erstens breitet sich bei einer LED-Lampeneinheit gemäß der einschlägigen Technik das von der LED-Lampe emittierte Licht zur seitlichen Richtung aus, da die optische Linse mörserförmige ausgebildet ist. Jedoch ist es unmöglich, auf Grund der Dicke der optischen Linse ein flaches Profil zu erzielen.
  • Auch ist der Oberrand der optischen Linse dünn, so dass er leicht durch eine äußere Kraft beschädigt werden kann. Auch können, wenn die optische Linse stark beschädigt wird, die Eigenschaften des von der LED-Lampe emittierten Lichts verändert werden.
    •
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Demgemäß ist die Erfindung auf eine LED-Lampeneinheit gerichtet, die eines oder mehrere der Probleme auf Grund von Einschränkungen und Nachteilen der einschlägigen Technik im Wesentlichen vermeidet.
  • Ein Vorteil der Erfindung besteht im Schaffen einer LED-Lampeneinheit zum Erzielen eines flachen Profils.
  • Ein anderer Vorteil der Erfindung besteht im Schaffen einer LED-Lampeneinheit zum Verbessern der Gleichmäßigkeit von Licht durch Ändern der Eigenschaften des von der Lampe emittierten Lichts.
  • Ein anderer Vorteil der Erfindung besteht im Schaffen einer LED-Lampeneinheit zum Vereinfachen der Spannungsanschlussleitung für den Betrieb.
  • Zusätzliche Vorteile und Merkmale der Erfindung werden teilweise in der folgenden Beschreibung dargelegt, und sie werden dem Fachmann teilweise beim Studieren des Folgenden ersichtlich, oder sie ergeben sich beim Ausüben der Erfindung. Die Ziele und andere Vorteile der Erfindung können durch die Struktur realisiert und erzielt werden, wie sie speziell in der hier vorliegenden schriftlichen Beschreibung und den Ansprüchen sowie den beigefügten Zeichnungen speziell dargelegt ist.
  • Um diese Vorteile zu erzielen, und gemäß dem Zweck der Erfindung, wie sie realisiert wurde und hier umfassend beschrieben ist, verfügt eine LED-Lampeneinheit über eine optische Linse mit einem zentralen Aussparungsteil und einem Rand, wobei der zentrale Aussparungsteil innen hohl ist und der Rand in Form einer ebenen Fläche oder einen konvexen Linse ausgebildet ist; mindestens einen oder mehrere LED-Chips, die mit festen Intervallen in einem unteren Bereich der optischen Linse befestigt sind; und eine untere Reflexionslage, die an der Unterseite des LED-Chips positioniert ist.
  • Dabei ist der zentrale Aussparungsteil 'V'-förmig ausgebildet.
  • Auch verfügt der zentrale Aussparungsteil der optischen Lin se über eine ebene oder eine gekrümmte Fläche.
  • Ferner verfügt die LED-Lampeneinheit über eine obere Reflexionslage, die an einer Oberseite der optischen Linse ausgebildet ist.
  • Auch wird die obere Reflexionslage durch Ankleben einer Reflexionslage, durch Beschichten eines reflektierenden Materials oder durch Bearbeiten einer Oberfläche mit einer funktionellen Lage gebildet.
  • Außerdem verfügt die LED-Lampeneinheit über einen Lichtabsorptionsfilm oder einen Lichtstreufilm an der Oberseite der optischen Linse. Der Lichtabsorptionsfilm kann aus einer schwarzen Folie bestehen. Außerdem kann der Lichtstreufilm durch ein Verfahren zum Aufbauen einer Filmfläche oder ein Verfahren zum Auftragen unregelmäßiger Teilchen auf eine Filmfläche hergestellt werden.
  • Wenn beide Enden jedes LED-Chips mit jedem von Anodenelektrodenanschlüssen und jedem von Kathodenelektrodenanschlüssen durch eine Leitung verbunden sind, sind die Anodenelektrodenanschlüsse der mehreren LED-Chips separat angeschlossen und die Kathodenelektrodenanschlüsse der mehreren LED-Chips sind separat angeschlossen.
  • Wenn beide Enden jedes LED-Chips mit jedem der Anodenelektrodenanschlüsse und jedem der Kathodenelektrodenanschlüsse durch eine Leitung verbunden sind, sind die Anodenelektrodenanschlüsse der mehreren LED-Chips separat angeschlossen und die Anodenelektrodenanschlüsse der mehreren LED-Chips sind durch einen gemeinsamen Elektrodenanschlussdraht gemeinsam angeschlossen.
  • Wenn beide Enden jedes LED-Chips mit jedem von Anodenelek trodenanschlüssen und jedem von Kathodenelektrodenanschlüssen durch eine Leitung verbunden sind, sind die Anodenelektrodenanschlüsse der mehreren LED-Chips durch einen zweiten Elektrodenanschlussdraht gemeinsam angeschlossen und die Kathodenelektrodenanschlüsse der mehreren LED-Chips 150 sind separat angeschlossen.
  • Wenn beide Enden jedes LED-Chips mit jedem von Anodenelektrodenanschlüssen und jedem von Kathodenelektrodenanschlüssen durch eine Leitung verbunden sind, sind die Anodenelektrodenanschlüsse der mehreren LED-Chip gemeinsam mit dem zweiten Elektrodenanschlussdraht angeschlossen und die Kathodenelektrodenanschlüsse der mehreren LED-Chips 150 sind gemeinsam durch den ersten Elektrodenanschlussdraht angeschlossen.
  • Dabei emittieren die LED-Chips monochromatisches Licht, dreifarbiges Licht entsprechend R, G und B, oder weißes Licht.
  • Gemäß einer anderen Erscheinungsform verfügt eine LED-Lampeneinheit über eine optische Linse mit einem Rand in Form einer ebenen Fläche oder einer konvexen Linse; mehrere LED-Chips, die mit festen Intervallen in einem unteren Bereich der optischen Linse angeordnet sind; eine untere Reflexionslage, die an der Bodenseite der optischen Linse und der LED-Chips angeordnet ist; und eine obere Reflexionslage, die auf der Oberseite der optischen Linse positioniert ist.
  • Auch ist die Oberseite, auf der die obere Reflexionslage positioniert ist, als ebene Fläche ausgebildet.
  • Gemäß einer anderen Erscheinungsform verfügt eine LED-Lampeneinheit über eine optische Linse mit einem Rand in Form einer ebenen Fläche oder einer konvexen Linse; mehrere LED- Chips, mit festen Intervallen in einem unteren Bereich der optischen Linse angeordnet sind; eine untere Reflexionslage, die an der Bodenseite der optischen Linse und der LED-Chips angeordnet ist; und einen Lichtabsorptionsfilm oder einen Lichtstreufilm, der an der Oberseite der optischen Linse positioniert ist.
  • Es ist zu beachten, dass sowohl die vorstehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende detaillierte Beschreibung der Erfindung beispielhaft und erläuternd sind und dazu vorgesehen sind, für eine weitere Erläuterung der beanspruchten Erfindung zu sorgen.
    •
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die beigefügten Zeichnungen, die enthalten sind, um für ein weiteres Verständnis der Erfindung zu sorgen, und die in diese Anmeldung eingeschlossen sind und einen Teil derselben bilden, veranschaulichen mindestens eine Ausführungsform der Erfindung und dienen gemeinsam mit der Beschreibung dazu, das Prinzip der Erfindung zu erläutern. In den Zeichnungen ist Folgendes dargestellt.
  • 1A ist eine Fotografie einer üblichen LED-Lampeneinheit;
  • 1B ist eine Schnittansicht einer üblichen LED-Lampeneinheit;
  • 2 veranschaulicht einen Ausbreitungspfad von Licht, das von einer LED-Lampe in der 1A und der 1B emittiert wird;
  • 3A veranschaulicht rechtwinklige Koordinaten der relativen Intensitätscharakteristik von Licht entsprechend einem Winkelgrad bei einer üblichen LED-Lampe;
  • 3B veranschaulicht Polarkoordinaten der relativen Intensitätscharakteristik von Licht entsprechend einem Winkelgrad bei einer üblichen LED-Lampe;
  • 4 ist eine schematische Ansicht einer LED-Lampeneinheit gemäß der einschlägigen Technik;
  • 5 ist eine perspektivische Ansicht einer optischen Linse in einer LED-Lampe gemäß der 4;
  • 6 veranschaulicht eine relative Intensität entsprechend einem Winkelgrad bei einer LED-Lampeneinheit gemäß der 4;
  • 7 und 8 sind perspektivische Ansichten einer LED-Lampeneinheit gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
  • 9A ist eine Schnittansicht entlang I-I' in der 8;
  • 9B ist eine Draufsicht einer LED-Lampeneinheit gemäß der 8;
  • 10 und 11 sind perspektivische Ansichten einer LED-Lampeneinheit gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung;
  • 12 veranschaulicht einen Ausbreitungspfad von Licht, wie es von LED-Lampen gemäß der ersten und der zweiten Ausführungsform der Erfindung emittiert wird;
  • 13A veranschaulicht rechtwinklige Koordinaten der relativen Intensitätscharakteristik von Licht entsprechend einem Winkelgrad bei einer erfindungsgemäßen LED-Lampe;
  • 13B veranschaulicht Polarkoordinaten der relativen Intensitätscharakteristik von Licht entsprechend einem Winkelgrad bei einer erfindungsgemäßen LED-Lampe;
  • 14A und 14B sind eine perspektivische Ansicht bzw. eine Draufsicht einer LED-Lampeneinheit mit mindestens drei LED-Chips gemäß der Erfindung; und
  • 15 bis 18 sind beispielhafte Ansichten verschiedener elektrischer Verbindungen in einer erfindungsgemäßen LED-Lampeneinheit.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER VERANSCHAULICHTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nun wird detailliert auf Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen, zu denen in den beigefügten Zeichnungen Beispiele veranschaulicht sind. Wo immer es möglich ist, sind in allen Zeichnungen dieselben Bezugszahlen dazu verwendet, dieselben oder ähnliche Teile zu kennzeichnen.
  • Nachfolgend wird eine erfindungsgemäße LED-Lampeneinheit unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • Eine LED-Lampeneinheit gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung wird wie folgt beschrieben. Die 7 und die 8 sind perspektivische Ansichten einer LED-Lampeneinheit gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung. Die 9A ist eine Schnittansicht entlang I-I' in der 8. Die 9B ist eine Draufsicht einer LED-Lampeneinheit gemäß der 8.
  • Wie es in der 7 und der 8 dargestellt ist, ist die LED-Lampeneinheit gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung mit einer optischen Linse 81, einem LED-Chip 82 und einer unteren Reflexionslage 83 versehen. Dabei verfügt die optische Linse 81 über einen zentralen Aussparungsteil, der ausgehöhlt oder nach innen gebogen ist, wobei er über eine ebene Fläche verfügt. Auch ist der Rand der optischen Linse 81 als gekrümmte Fläche in Form einer konvexen Linse ausgebildet. Hierbei kann der Rand der optischen Linse 81 über eine ebene Fläche verfügen, oder der zentrale Aussparungsteil kann über eine gekrümmte Fläche verfügen. In der 9A ist der zentrale Aussparungsteil 'V'-förmig ausgebildet.
  • Die LED-Chips 82 sind in einem unteren Bereich der optischen Linse 81 der LED-Lampeneinheit 70 mit festen Intervallen angeordnet. Auch emittiert der optische r monochromatisches Licht, dreifarbiges Licht entsprechend R, G und B, oder weißes Licht. Um die Effizienz des vom LED-Chip 82 emittierten Lichts zu verbessern, ist die untere Reflexionslage 83 an der Unterseite der optischen Linse 81 positioniert.
  • Die 8 veranschaulicht die LED-Lampeneinheit mit den drei LED-Chips. Jedoch ist es möglich, eine LED-Lampeneinheit mit mehr als drei LED-Chips 82 zu schaffen.
  • In der LED-Lampeneinheit sind die mehreren LED-Chips 82 an der unteren Innenseite der optischen Linse 81 positioniert, um dadurch in der LED-Lampeneinheit ein flaches Profil zu realisieren. Auch ist der Rand der optischen Linse 81 in Form einer konvexen Linse oder als ebene Fläche ausgebildet, wodurch das von den LED-Chips 82 emittierte Licht größtenteils in seitlicher Richtung statt in der Richtung nach vorne geführt wird.
  • Auch kann die oben genannte LED-Lampeneinheit als Licht emittierendes Bauteil selbst verwendet werden, oder sie kann als Lichtquelle einer Hintergrundbeleuchtungseinheit für ein LCD verwendet werden.
  • Nun wird eine LED-Lampeneinheit gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung wie folgt beschrieben. Die 10 und 11 sind perspektivische Ansichten einer LED-Lampeneinheit gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung. Mit einer LED-Lampeneinheit gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, die seitlichen Elemente des Lichts statt die frontalen Elemente desselben, wie es von einem LED-Chip emittiert wird, zu maximieren.
  • Wie es in der 10 und der 11 dargestellt ist, ist die LED-Lampeneinheit gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung mit einer optischen Linse 102, mehreren LED-Chips 103, einer unteren Reflexionslage 104 und einer oberen Reflexionslage 101 versehen.
  • Dabei verfügt die optische Linse 108 über einen zentralen Aussparungsteil, der nach innen ausgehöhlt ist und über eine ebene Fläche verfügt. Auch ist der Rand der optischen Linse 102 als gekrümmte Fläche in Form einer konvexen Linse ausgebildet. Hierbei kann der Rand der optischen Linse 102 eine ebene Fläche aufweisen, oder der zentrale Aussparungsteil kann eine gekrümmte Fläche aufweisen. In den Zeichnungen ist der zentrale Aussparungsteil von Ladungen 'V'-förmig ausgebildet.
  • Die mehreren LED-Chips 103 sind in einem unteren Bereich der optischen Linse 102 der LED-Lampeneinheit 100 mit festen Intervallen angeordnet. Auch emittiert der LED-Chip 103 monochromatisches Licht, dreifarbiges Licht entsprechend R, G und B, oder weißes Licht. Um die Effizienz des vom LED-Chip 103 emittierten Lichts zu verbessern, ist die untere Refle xionslage 104 an der Unterseite der optischen Linse 102 positioniert.
  • Auch ist die obere Reflexionslage 101 vorhanden, um die gesamte Oberseite der optischen Linse 102 zu bedecken, um dadurch die Frontalelemente des vom LED-Chip 103 emittierten Lichts zu minimieren und die Seitenelemente des vom LED-Chip 103 emittierten Lichts zu maximieren. Das heißt, dass das in der Richtung nach vorne vom LED-Chip 103 emittierte Licht reflektiert ist, um in der seitlichen Richtung desselben geführt zu werden. Die obere Reflexionslage 101 kann durch Ankleben einer reflektierenden Folie, durch Auftragen eines reflektierenden Materials oder durch Bearbeiten einer Fläche mit einer funktionellen Folie hergestellt werden.
  • An Stelle der oberen Reflexionslage 101 kann ein Lichtabsorptionsfilm oder ein Lichtstreufilm vorhanden sein, um zu verhindern, dass das Licht in der Richtung nach vorne emittiert wird. Dabei kann der Lichtabsorptionsfilm durch ein Verfahren hergestellt werden, bei dem eine schwarze Folie angeklebt wird. Auch kann der Lichtstreufilm durch ein Verfahren hergestellt werden, bei dem die Oberfläche eines Films aufgerauht wird oder durch ein Verfahren, bei dem unregelmäßige Teilchen auf eine Filmoberfläche aufgetragen werden.
  • Bei der LED-Lampeneinheit gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, die seitlichen Elemente des Lichts statt der frontalen Elemente des Lichts, das vom LED-Chip emittiert wird, zu maximieren.
  • Auch ist es bei der LED-Lampeneinheit gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung, wie sie in der 10 und der 11 veranschaulicht ist, möglich, den zentralen Aussparungsteil nicht in der optischen Linse 102 auszubilden. Das heißt, dass der zentrale Teil der optischen Linse 102 über eine ebene Fläche verfügen kann und ihr Rand als gekrümmte Fläche in Form einer konvexen Linse ausgebildet sein kann. Dann sind ein oder mehrere LED-Chips 103 mit festen Intervallen im unteren Bereich der optischen Linse 102 der LED-Lampeneinheit 100 angeordnet. Um die Effizienz von Licht, das vom LED-Chip 103 emittiert wird, zu verbessern, ist die untere Reflexionslage 104 an der Unterseite der optischen Linse 102 positioniert. Außerdem können die obere Reflexionslage 101, der Lichtabsorptionsfilm oder der Lichtstreufilm über der Oberseite der optischen Linse 102 ausgebildet sein. In diesem Fall ist die obere Reflexionslage 101 im Zentrum (ebene Fläche) der optischen Linse 102 positioniert.
  • Obwohl es nicht dargestellt ist, kann die LED-Lampeneinheit gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung, die über die obere Reflexionslage 101 verfügt, die über der gesamten Oberseite der optischen Linse 102 ausgebildet ist, über mehrere LED-Chips verfügen, wie es in der 14A und der 14B dargestellt ist.
  • Auch kann die oben genannte LED-Lampeneinheit als Licht emittierendes Bauteil selbst verwendet werden oder sie kann als Lichtquelle einer Hintergrundbeleuchtungseinheit für ein LCD verwendet werden.
  • Die Eigenschaften des von der LED-Lampeneinheit gemäß der ersten und der zweiten Ausführungsform der Erfindung emittierten Lichts werden wie folgt beschrieben.
  • Die 12 veranschaulicht den Ausbreitungspfad von Licht, das von der LED-Lampeneinheit gemäß der ersten und der zweiten Ausführungsform der Erfindung emittiert wird. Die 13A und die 13B veranschaulichen rechtwinklige bzw. Polarkoordinaten der relativen Intensitätscharakteristik von Licht entsprechend einem Winkelgrad bei der erfindungsgemäßen LED-Lampe.
  • Bei einer LED-Lampeneinheit gemäß der ersten und der zweiten Ausführungsform der Erfindung, wie sie in der 12 dargestellt ist, breitet sich das vom LED-Chip 82, 103 emittierte Licht eher in der seitlichen statt der frontalen Richtung aus. Auch existiert, wie es in den rechtwinkligen und den Polarkoordinaten der 13A bzw. der 13B dargestellt ist, kaum Licht, das in der vertikalen Richtung vom LED-Chip 82, 103 emittiert wird. Demgemäß wird das Licht größtenteils in der horizontalen Richtung, d.h. zur Seite, vom LED-Chip 82, 103 emittiert.
  • Im Gegensatz zu Lampeneinheiten gemäß der einschlägigen Technik sind bei einer erfindungsgemäßen LED-Lampeneinheit die seitlichen Lichtelemente erhöht und die frontalen Lichtelemente verringert, wodurch es möglich ist, die Gleichmäßigkeit von Licht zu verbessern, wenn die erfindungsgemäße LED-Lampeneinheit als Lichtquelle einer Hintergrundbeleuchtung verwendet wird. Das heißt, dass die erfindungsgemäße LED-Lampeneinheit als Hintergrundbeleuchtungseinheit eines LCD geeignet ist.
  • Die 14A ist eine perspektivische Ansicht einer LED-Lampeneinheit mit mindestens drei LED-Chips gemäß der Erfindung. Die 14B ist eine Draufsicht einer LED-Lampeneinheit mit mindestens drei LED-Chips gemäß der Erfindung.
  • Bei der LED-Lampeneinheit gemäß der ersten und der zweiten Ausführungsform der Erfindung sind drei LED-Chips vorhanden. Jedoch können, wenn eine optische Linse 140, eine untere Reflexionslage 142 und eine obere Reflexionslage mit derselben Struktur wie bei der LED-Lampeneinheit gemäß der ersten und der zweiten Ausführungsform der Erfindung ausgebildet sind, drei oder mehr LED-Chips 141 ausgebildet sein, wie es in der 14A und der 14B dargestellt ist.
  • Als Nächstes werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beispielhafte elektrische Anschlussverfahren zum Ansteuern der erfindungsgemäßen LED-Lampeneinheit beschrieben.
  • Die 15 bis 18 sind beispielhafte Ansichten verschiedener elektrischer Verbindungen in einer erfindungsgemäßen LED-Lampeneinheit. Zum Ansteuern der erfindungsgemäßen LED-Chip ist es erforderlich, die Spannung an jeweilige LED-Chips anzulegen, wofür die elektrischen Anschlüsse wie folgt beschrieben werden.
  • Wie es in den 15 bis 18 dargestellt ist, sind mehrere LED-Chips 150 vorhanden, wobei die beiden Enden jedes der mehreren LED-Chips 150 durch eine Leitung mit einem Elektrodenanschluss 151 und einem Kathodenelektrodenanschluss 152 verbunden sind.
  • Der Anodenelektrodenanschluss 151 und der Kathodenelektrodenanschluss 152, die mit dem LED-Chip 150 verbunden sind, können verschiedene Verbindungszustände wie folgt aufweisen.
  • In der 15 sind die Anodenelektrodenanschlüsse 151 der mehreren LED-Chips 150 separat angeschlossen, und die Kathodenelektrodenanschlüsse 152 der mehreren LED-Chips 150 sind separat angeschlossen, wodurch die Spannung individuell an jeden der LED-Chips 150 angelegt wird.
  • In der 16 sind die Anodenelektrodenanschlüsse 151 der mehreren LED-Chips 150 separat angeschlossen, wodurch die Spannung individuell an ein Ende jedes der LED-Chips 150 angelegt wird. Außerdem sind die Kathodenelektrodenanschlüs se 152 der mehreren LED-Chips 150 gemeinsam durch einen ersten Elektrodenanschlussdraht 153 angeschlossen.
  • In der 17 sind die Anodenelektrodenanschlüsse 151 der mehreren LED-Chips 150 durch einen zweiten Elektrodenanschlussdraht 154 gemeinsam angeschlossen. Außerdem sind die Kathodenelektrodenanschlüsse 152 der mehreren LED-Chips 150 separat angeschlossen, wodurch die Spannung individuell an das andere Ende jedes der LED-Chips 150 anlegbar ist.
  • In der 18 sind die Anodenelektrodenanschlüsse 151 der mehreren LED-Chips 150 durch den zweiten Elektrodenanschlussdraht 154 gemeinsam angeschlossen. Außerdem sind die Kathodenelektrodenanschlüsse 152 der mehreren LED-Chips 150 durch den ersten Elektrodenanschlussdraht 153 gemeinsam angeschlossen.
  • Hierbei entsprechen nicht erläuterte Bezugszahlen 151a und 152a einem ersten bzw. zweiten gemeinsamen Elektrodenanschluss zum Anlegen einer gemeinsamen Spannung an die jeweiligen Anoden- und Kathodenelektrodenanschlüsse. Die Kathodenelektrodenanschlüsse 152 können separat oder gemeinsam geerdet werden.
  • Demgemäß ist es möglich, durch die Leitung und die Elektrodenanschlussdrähte die Spannung auf einfache Weise an die beiden Enden der LED-Chips anzulegen, um dadurch einen vereinfachten elektrischen Anschluss der LED-Lampeneinheit zu realisieren.
  • Wie oben beschrieben, zeigt die erfindungsgemäße LED-Lampeneinheit die folgenden Vorteile.
  • Erstens ist der Rand der optischen Linse in Form einer konvexen Linse oder einer ebenen Fläche ausgebildet, wobei sich das vom LED-Chip emittierte Licht hauptsächlich in der seitlichen Richtung ausbreitet, wodurch die Gleichmäßigkeit von Licht verbessert ist.
  • Auch ist der Rand der optischen Linse als konvexe Linse oder ebene Fläche ausgebildet, und der LED-Chip ist an der unteren Innenseite der optischen Linse vorhanden. Im Ergebnis verfügt die erfindungsgemäße LED-Lampeneinheit über ein flacheres Profil als dies bei der einschlägigen Technik der Fall ist.
  • Ferner breitet sich das vom LED-Chip emittierte Licht hauptsächlich in seitlicher Richtung aus. Demgemäß ist es, wenn die erfindungsgemäße LED-Lampeneinheit als Hintergrundbeleuchtungseinheit eines LCD verwendet wird, möglich, die Anzeigequalität durch Erhöhen der Gleichmäßigkeit von Licht zu verbessern.
  • Außerdem ist es möglich, die Spannung auf einfache Weise durch die Leitung und den Elektrodenanschlussdraht an die beiden Enden der LED-Chips anzulegen, wodurch ein vereinfachter elektrischer Anschluss der LED-Lampeneinheit realisiert wird.
  • Für den Fachmann ist es ersichtlich, dass an der Erfindung verschiedene Modifizierungen und Variationen vorgenommen werden können. So soll die Erfindung die Modifikationen und Variationen derselben abdecken, vorausgesetzt, dass sie in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente fallen.

Claims (24)

  1. LED-Lampeneinheit für ein Flüssigkristalldisplay, mit: – einer optischen Linse mit einem zentralen Aussparungsteil und einem Rand, wobei der zentrale Aussparungsteil nach innen ausgehöhlt ist und der Rand in Form einer ebenen Fläche oder einer konvexen Linse ausgebildet ist; – mindestens einem oder mehreren LED-Chips, die mit festen Intervallen in einem unteren Bereich der optischen Linse angeordnet sind; und – einer unteren Reflexionslage, die an der Unterseite des LED-Chips angeordnet ist.
  2. LED-Lampeneinheit nach Anspruch 1, bei der der zentrale Aussparungsteil V-förmig ist.
  3. LED-Lampeneinheit nach Anspruch 1, bei der der zentrale Aussparungsteil der optischen Linse eine ebene oder eine gekrümmte Fläche aufweist.
  4. LED-Lampeneinheit nach Anspruch 1, ferner mit einer oberen Reflexionslage auf einer Oberfläche der optischen Linse.
  5. LED-Lampeneinheit nach Anspruch 4, bei der die obere Reflexionslage durch Ankleben einer reflektierenden Folie, durch Auftragen eines reflektierenden Materials oder durch Bearbeiten einer Fläche mit einer funktionellen Folie hergestellt ist.
  6. LED-Lampeneinheit nach Anspruch 1, ferner mit einem Lichtabsorptionsfilm oder einem Lichtstreufilm auf der Oberseite der optischen Linse.
  7. LED-Lampeneinheit nach Anspruch 6, bei der der Lichtabsorptionsfilm aus einer schwarzen Folie besteht.
  8. LED-Lampeneinheit nach Anspruch 6, bei der der Lichtstreufilm durch ein Aufrauhverfahren für eine Filmoberfläche oder ein Verfahren zum Auftragen unregelmäßiger Teilchen auf eine Filmoberfläche hergestellt ist.
  9. LED-Lampeneinheit nach Anspruch 1, bei der, wenn beide Enden jedes LED-Chips durch eine Leitung mit jeweiligen Anodenelektrodenanschlüssen und jeweiligen Kathodenelektrodenanschlüssen verbunden sind, die Anodenelektrodenanschlüsse der LED-Chips separat angeschlossen sind und die Kathodenelektrodenanschlüsse der LED-Chips separat angeschlossen sind.
  10. LED-Lampeneinheit nach Anspruch 1, bei der, wenn beide Enden jedes LED-Chips durch eine Leitung mit jeweiligen Anodenelektrodenanschlüssen und jeweiligen Kathodenelektrodenanschlüssen verbunden sind, die Anodenelektrodenanschlüsse der LED-Chips separat angeschlossen sind und die Kathodenelektrodenanschlüsse der LED-Chips gemeinsam durch einen ersten Elektrodenanschlussdraht angeschlossen sind.
  11. LED-Lampeneinheit nach Anspruch 1, bei der, wenn beide Enden jedes LED-Chips durch eine Leitung mit jeweiligen Anodenelektrodenanschlüssen und jeweiligen Kathodenelektrodenanschlüssen verbunden sind, die Anodenelektrodenanschlüsse der LED-Chips durch einen zweiten Elektrodenanschlussdraht gemeinsam angeschlossen sind und die Kathodenelektrodenanschlüsse der LED-Chips separat angeschlossen sind.
  12. LED-Lampeneinheit nach Anspruch 1, bei der, wenn beide Enden jedes LED-Chips durch eine Leitung mit jeweiligen Anodenelektrodenanschlüssen und jeweiligen Kathodenelektrodenanschlüssen verbunden sind, die Anodenelektrodenanschlüsse der LED-Chips durch einen zweiten Elektrodenanschlussdraht gemeinsam angeschlossen sind und die Kathodenelektrodenanschlüsse der LED-Chips durch den ersten Elektrodenanschlussdraht gemeinsam angeschlossen sind.
  13. LED-Lampeneinheit nach Anspruch 1, bei der die LED-Chips monochromatisches Licht, dreifarbiges Licht entsprechend R, G und B, oder weißes Licht emittieren.
  14. LED-Lampeneinheit mit: – einer optischen Linse mit einem Rand in Form einer ebenen Fläche oder einer konvexen Linse; – mehreren LED-Chips, die mit festen Intervallen in einem unteren Bereich der optischen Linse angeordnet sind; – einer unteren Reflexionslage, die an der Unterseite der optischen Linse und der LED-Chips angeordnet ist; und – einer oberen Reflexionslage, die an der Oberfläche der optischen Linse positioniert ist.
  15. LED-Lampeneinheit nach Anspruch 14, bei der die Oberfläche, an der die obere Reflexionslage positioniert ist, als ebene Fläche ausgebildet ist.
  16. LED-Lampeneinheit nach Anspruch 14, bei der die obere Reflexionslage durch Ankleben einer reflektierenden Folie, durch Auftragen eines reflektierenden Materials oder durch Bearbeiten einer Fläche mit einer funktionellen Folie hergestellt ist.
  17. LED-Lampeneinheit nach Anspruch 14, bei der, wenn beide Enden der mehreren LED-Chips durch eine Leitung mit jeweiligen Anodenelektrodenanschlüssen und jeweiligen Kathodenelektrodenanschlüssen verbunden sind, die Anodenelektrodenanschlüsse der mehreren LED-Chips separat angeschlossen sind und die Kathodenelektrodenanschlüsse der mehreren LED-Chips separat angeschlossen sind.
  18. LED-Lampeneinheit nach Anspruch 14, bei der, wenn beide Enden der mehreren LED-Chips durch eine Leitung mit jeweiligen Anodenelektrodenanschlüssen und jeweiligen Kathodenelektrodenanschlüssen verbunden sind, die Anodenelektrodenanschlüsse der mehreren LED-Chips separat angeschlossen sind und die Kathodenelektrodenanschlüsse der mehreren LED-Chips gemeinsam durch einen ersten Elektrodenanschlussdraht angeschlossen sind.
  19. LED-Lampeneinheit nach Anspruch 14, bei der, wenn beide Enden der mehreren LED-Chips durch eine Leitung mit jeweiligen Anodenelektrodenanschlüssen und jeweiligen Kathodenelektrodenanschlüssen verbunden sind, die Anodenelektrodenanschlüsse der mehreren LED-Chips durch einen zweiten Elektrodenanschlussdraht gemeinsam angeschlossen sind und die Kathodenelektrodenanschlüsse der mehreren LED-Chips separat angeschlossen sind.
  20. LED-Lampeneinheit nach Anspruch 14, bei der, wenn beide Enden der mehreren LED-Chips durch eine Leitung mit jeweiligen Anodenelektrodenanschlüssen und jeweiligen Kathodenelektrodenanschlüssen verbunden sind, die Anodenelektrodenanschlüsse der mehreren LED-Chips durch einen zweiten Elektrodenanschlussdraht gemeinsam angeschlossen sind und die Kathodenelektrodenanschlüsse der mehreren LED-Chips durch den ersten Elektrodenanschlussdraht gemeinsam angeschlossen sind.
  21. LED-Lampeneinheit nach Anspruch 14, bei der die LED-Chips monochromatisches Licht, dreifarbiges Licht entsprechend R, G und B, oder weißes Licht emittieren.
  22. LED-Lampeneinheit mit: – einer optischen Linse mit einem Rand in Form einer ebenen Fläche oder einer konvexen Linse; – mehreren LED-Chips, die mit festen Intervallen in einem unteren Bereich der optischen Linse angeordnet sind; – einer unteren Reflexionslage, die an der Unterseite der optischen Linse und der LED-Chips angeordnet ist; und – einem Lichtabsorptionsfilm oder einem Lichtstreufilm, der an der Oberseite der optischen Linse positioniert ist.
  23. LED-Lampeneinheit nach Anspruch 22, bei der der Lichtabsorptionsfilm aus einer schwarzen Folie besteht.
  24. LED-Lampeneinheit nach Anspruch 22, bei der der Lichtstreufilm durch ein Aufrauhverfahren für eine Filmoberfläche oder ein Verfahren zum Auftragen unregelmäßiger Teilchen auf eine Filmoberfläche hergestellt ist.
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