DE102012214179A1

DE102012214179A1 - Anordnung mit einer strahlungsemittierenden Vorrichtung

Info

Publication number: DE102012214179A1
Application number: DE201210214179
Authority: DE
Inventors: Karsten Diekmann; Benjamin Claus Krummacher
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Pictiva Displays International Ltd
Priority date: 2012-08-09
Filing date: 2012-08-09
Publication date: 2014-02-13

Abstract

Anordnung (100) umfassend eine strahlungsemittierende Vorrichtung (1) mit einer Emissionsfläche (3) und eine optische Einrichtung (2), die mindestens einen optischen Funktionsbereich (4) mit einer Strahlungsaustrittsfläche (9) aufweist, wobei der optische Funktionsbereich (4) für die von der strahlungsemittierenden Vorrichtung (1) emittierte Strahlung durchlässig ist und geeignet ist, diese Strahlung abzulenken, so dass eine von der strahlungsemittierenden Vorrichtung (1) emittierte Strahlung, die den optischen Funktionsbereich (4) über die Strahlungsaustrittsfläche (9) verlässt, eine Abstrahlcharakteristik aufweist, die von der Abstrahlcharakteristik der Strahlung, die die strahlungsemittierende Vorrichtung (1) über die Emissionsfläche (3) verlässt, verschieden ist, wobei die Anordnung einen Transportmechanismus (5) aufweist, der ausgebildet ist, den optischen Funktionsbereich (4) entlang der Emissionsfläche (3) der strahlungsemittierenden Vorrichtung (1) zu bewegen, so dass sich die Abstrahlcharakteristik der Strahlung, die die Anordnung (100) über eine Auskoppelfläche (9) der Anordnung (100) verlässt, ändert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung mit einer strahlungsemittierenden Vorrichtung und einer optischen Einrichtung.
Eine zu lösende Aufgabe ist es, eine verbesserte Anordnung anzugeben, insbesondere eine Anordnung, die kompakt und/oder flexibel einsetzbar ausgeführt ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Eine vorgeschlagene Anordnung umfasst eine strahlungsemittierende Vorrichtung mit einer Emissionsfläche und eine optische Einrichtung, die mindestens einen optischen Funktionsbereich aufweist, wobei der optische Funktionsbereich eine Strahlungsaustrittsfläche aufweist. Der optische Funktionsbereich ist weiterhin für die von der strahlungsemittierenden Vorrichtung emittierte Strahlung durchlässig und geeignet, diese Strahlung abzulenken oder zu formen, so dass Strahlung, die den optischen Funktionsbereich über die Strahlungsaustrittsfläche verlässt, eine Abstrahlcharakteristik aufweist, die von der Abstrahlcharakteristik der Strahlung, die die strahlungsemittierende Vorrichtung über die Emissionsfläche verlässt, verschieden ist. Die Anordnung weist einen Transportmechanismus auf, der ausgebildet ist, den optischen Funktionsbereich entlang der Emissionsfläche der strahlungsemittierenden Vorrichtung zu bewegen, so dass sich eine Abstrahlcharakteristik der Strahlung, die die Anordnung über eine Auskoppelfläche der Anordnung verlässt, ändert.
Ein Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass durch die Bewegung des optischen Funktionsbereichs entlang oder parallel zu der Emissionsfläche der strahlungsemittierenden Vorrichtung, die Anordnung flächig und/oder mit einer geringen Dicke oder Höhe ausgeführt werden kann. Zudem kann durch die Bewegung des optischen Funktionsbereichs relativ zur Emissionsfläche mittels des Transportmechanismus, der bevorzugt vom Anwender der Anordnung, zum Beispiel mechanisch oder elektrisch, betätigt werden kann, die Abstrahlcharakteristik der Anordnung verändert werden. Die Anordnung kann so für verschiedene Beleuchtungszwecke eingesetzt werden, für die verschiedene Abstrahlcharakteristiken besonders geeignet sind.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die strahlungsemittierende Vorrichtung eine anorganische Leuchtdiode (LED), eine organische Leuchtdiode (OLED) oder eine Kompaktleuchtstofflampe auf. Eine Emissionsfläche der anorganischen Leuchtdiode kann durch einen der Leuchtdiode zugeordneten Lichtleiter gebildet werden. Der Lichtleiter kann die in der Leuchtdiode erzeugte Strahlung verlustarm oder sogar verlustfrei zu der Emissionsfläche leiten. Die Emissionsfläche kann deutlich größer als der Flächeninhalt der Leuchtdiode, etwa derjenige eines Chips in einem Leuchtdiodenbauelement oder aber sogar derjenigen Fläche des Bauelements, aus der Strahlung austritt, selbst sein. Die strahlungsemittierende Vorrichtung kann also, insbesondere wenn die strahlungsemittierende Vorrichtung eine Kompaktleuchtstofflampe oder eine anorganische Leuchtdiode aufweist, zusätzlich einen Lichtleiter umfassen, in den die, zum Beispiel von der LED oder der Kompaktleuchtstofflampe erzeugte Strahlung, eingekoppelt wird und der ein Ende aufweist, das die Emissionsfläche der strahlungsemittierenden Vorrichtung bildet. Die Emissionsfläche der strahlungsemittierenden Vorrichtung kann dabei von einer Emissionsfläche der LED oder einer Kompaktleuchtstofflampe verschieden sein. Dies ist insbesondere zweckmäßig, wenn eine oder mehrere weitere optische Komponenten, zum Beispiel zur Strahlaufweitung im Strahlengang vorgesehen sind, um mit Vorteil eine flächige Emission von Strahlung zu erzielen. Die Emissionsfläche der strahlungsemittierenden Vorrichtung wäre im Strahlengang dann den genannten Komponenten nachgeordnet. Große Emissionsflächen sind für viele Beleuchtungsanwendungen gewünscht.
Wenn die strahlungsemittierende Vorrichtung eine OLED umfasst, kann ggf. auf den Lichtleiter verzichtet werden. OLEDs weisen in der Regel bereits eine relativ große Emissionsfläche auf, so dass eine weitere Vergrößerung dieser Fläche durch einen zusätzlichen Lichtleiter oft nicht zweckmäßig ist.
Organische Leuchtdioden sind beispielsweise aus der Veröffentlichung WO 2010/066245 A1 bekannt, deren gesamter Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug explizit in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.
Die Strahlungsaustrittsfläche des optischen Funktionsbereichs kann die Auskoppelfläche der Anordnung bilden. Alternativ kann die Auskoppelfläche der Anordnung eine von der Strahlungsaustrittsfläche des optischen Funktionsbereichs unterschiedliche Fläche sein, über die die von dem optischen Funktionsbereich abgelenkte oder geformte Strahlung beispielsweise erst nach dem Durchgang durch eine zusätzliche Optik oder ein Fenster aus der Anordnung auskoppelt.
Es ist ein Vorteil der strahlungsemittierenden Vorrichtung, dass diese geeignet ist Strahlung, insbesondere elektromagnetische Strahlung, zum Beispiel sichtbares Licht, vorzugsweise weißes Licht, über eine Emissionsfläche flächig zu emittieren. Dies kann beispielsweise bedeuten, dass sich zusätzliche Komponenten der Anordnung, die zur Formung oder Ablenkung von Strahlung angeordnet und ausgebildet sind, wie etwa der optische Funktionsbereich, relativ zu der Emissionsfläche der strahlungsemittierenden Vorrichtung im optischen Nahfeld befinden können, so dass der Flächeninhalt der Emissionsfläche für optische Betrachtungen nicht vernachlässigbar ist.
Der optische Funktionsbereich kann die von der strahlungsemittierenden Vorrichtung emittierte Strahlung beugen, brechen oder auch reflektieren. Der optische Funktionsbereich ist für die von der strahlungsemittierenden Vorrichtung emittierte Strahlung durchlässig, vorzugsweise transparent oder transluzent. Mit anderen Worten wird von dem optischen Funktionsbereich bevorzugt kein signifikanter Strahlungsanteil absorbiert. Zweckmäßigerweise wird auch kein signifikanter Anteil in Richtung der strahlungsemittierenden Vorrichtung rückreflektiert.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Emissionsfläche der strahlungsemittierenden Vorrichtung eben ausgeführt. Mit Vorteil kann die Anordnung dadurch – insbesondere wenn zusätzliche Komponenten der Anordnung, wie zum Beispiel der optische Funktionsbereich und/oder die optische Einrichtung, ebenfalls eben oder flach ausgeführt und beispielsweise parallel oder teilweise parallel zur Emissionsfläche der strahlungsemittierenden Vorrichtung angeordnet sind – vereinfacht in mindestens einer Raumrichtung kompakt ausgebildet werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die optische Einrichtung eine Mehrzahl von optischen Funktionsbereichen auf. Voneinander verschiedene optische Funktionsbereiche können weiterhin so ausgebildet sein, dass dadurch verschiedene Abstrahlcharakteristiken ausgebildet werden. Der Transportmechanismus kann dazu ausgebildet sein, verschiedene optische Funktionsbereiche vor die Emissionsfläche zu bewegen. Mit Vorteil können durch diese Ausgestaltung verschiedene Abstrahlcharakteristiken der Anordnung, zum Beispiel eine Abstrahlcharakteristik pro optischem Funktionsbereich, ausgebildet werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Transportmechanismus vom Benutzer der Anordnung steuerbar und/oder betätigbar. Der Benutzer kann so die Abstrahlcharakteristik der Anordnung gezielt verändern und an die jeweilige Situation anpassen. Ein optimales Leselicht erfordert beispielsweise eine andere Abstrahlcharakteristik als eine Raumbeleuchtung.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist, wenn ein erster optischer Funktionsbereich so angeordnet ist, dass die von der strahlungsemittierenden Vorrichtung emittierte Strahlung durch diesen optischen Funktionsbereich hindurch tritt, zum Beispiel vor der Emissionsfläche der strahlungsemittierenden Vorrichtung, ein zweiter optischer Funktionsbereich auf einer der Emissionsfläche abgewandten Seite der strahlungsemittierenden Vorrichtung angeordnet. Eine der Emissionsfläche abgewandte Seite der strahlungsemittierenden Vorrichtung ist vorzugsweise nicht zur Emission von Strahlung ausgebildet, so dass auf dieser Seite auch keine Formung oder Ablenkung von Strahlung durch den sich dort befindlichen optischen Funktionsbereich erfolgt. Durch diese Ausgestaltung bietet sich der Vorteil einer kompakten oder platzsparenden Ausgestaltung der Anordnung, da auf der "inaktiven" Rückseite der strahlungsemittierenden Vorrichtung ein optischer Funktionsbereich vorgehalten werden kann, der bei Bedarf vor die Emissionsfläche transportiert werden kann.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Abstand der Emissionsfläche der strahlungsemittierenden Vorrichtung zu dem jeweiligen optischen Funktionsbereich kleiner als die Quadratwurzel des Flächeninhalts der Emissionsfläche wenn der optische Funktionsbereich so angeordnet ist, dass die von der Strahlungsemittierenden Vorrichtung emittierte Strahlung durch den optischen Funktionsbereich hindurch tritt. Zum Beispiel ist dieser Abstand kleiner als 1 mm. Der jeweilige optische Funktionsbereich ist bevorzugt im optischen Nahfeld der strahlungsemittierenden Vorrichtung angeordnet. Darüber hinaus ist die Anordnung somit in einer zu der Emissionsfläche der strahlungsemittierenden Vorrichtung senkrechten Richtung vorteilhaft platzsparend ausgeführt.
Es ist ein Vorteil der Anordnung, dass, wie oben beschrieben, platzsparende und/oder flache Leuchten oder Leuchtmodule, zum Beispiel für die Unterhaltungselektronik herstellbar sind, die zusätzlich eine Vielzahl von Abstrahlcharakteristiken aufweisen können, die beispielsweise durch die verschiedenen optischen Funktionsbereiche erzielbar sind.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist der jeweilige optische Funktionsbereich eine Mikrooptik auf. Eine Mikrooptik kann zum Beispiel ein optisches Bauteil oder eine Untereinheit eines solchen Bauteils mit Abmessungen in der Größenordnung von Mikrometern sein. Bei einer Mikrooptik sind beispielsweise Beugungseffekte, wie die Fresnel-Beugung, für die Strahlformung nicht vernachlässigbar. Die Mikrooptik kann Linsen, insbesondere eine Vielzahl von Mikrolinsen, Prismen, insbesondere eine Vielzahl von Mikroprismen, oder Pyramiden, insbesondere eine Vielzahl von Mikropyramiden, umfassen. Durch die Mikrooptik kann mit Vorteil von der strahlungsemittierenden Vorrichtung emittierte Strahlung geformt, abgelenkt, z.B. aufgeweitet oder fokussiert werden, um verschiedene Abstrahlcharakteristiken der Anordnung auszubilden. Die Strahlformung kann dabei auch eine Totalreflektion von Strahlung umfassen. Vorzugsweise trifft die von der strahlungsemittierenden Vorrichtung emittierte Strahlung auf eine Strahlungseintrittsfläche des jeweiligen optischen Funktionsbereichs, wird dort abgelenkt oder geformt und verlässt den jeweiligen optischen Funktionsbereich über die Strahlungsaustrittsfläche dieses optischen Funktionsbereichs.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die optische Einrichtung einen Träger auf, der mit dem jeweiligen optischen Funktionsbereich versehen ist. Der Träger ist zweckmäßigerweise mit einer Mehrzahl von optischen Funktionsbereichen versehen. Mit Vorteil können die jeweiligen optischen Funktionsbereiche über den Träger und den Transportmechanismus entlang der Emissionsfläche der strahlungsemittierenden Vorrichtung bewegt werden, so dass sich die Abstrahlcharakteristik der Strahlung, die die Anordnung über die Auskoppelfläche der Anordnung verlässt, ändert.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der jeweilige optische Funktionsbereich als zusätzliche Komponente an dem Träger befestigt. Dies bietet den Vorteil, den jeweiligen optischen Funktionsbereich nachträglich, zum Beispiel nach der Fertigung oder der Montage des Trägers in oder an der Anordnung, anzubringen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der jeweilige optische Funktionsbereich in den Träger integriert. Hierzu können verschiedene Bereiche des Trägers für verschiedene optische Funktionsbereiche verschieden strukturiert, insbesondere mikrostrukturiert, sein. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil einer einfacheren und/oder kostengünstigeren Fertigung des dem jeweiligen optischen Funktionsbereich aufweisenden Trägers.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Träger flexibel und/oder elastisch. Der Träger kann forminstabil sein. Der Träger kann als Folie ausgeführt sein. Es ist ein Vorteil dieser Ausgestaltung, dass die optischen Funktionsbereiche über den flexiblen Träger entlang der Emissionsfläche der strahlungsemittierenden Vorrichtung, zusätzlich aber auch vereinfacht in einen von der Emissionsfläche abgewandten Raumbereich bewegt werden können. Diese Ausgestaltung ist hinsichtlich einer platzsparenden Geometrie der Anordnung besonders zweckmäßig.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Träger endlos ausgebildet. Die optischen Funktionsbereiche können über den Transportmechanismus, vorzugsweise in periodischer Weise, ohne die Transportrichtung zu ändern, vor die Emissionsfläche der strahlungsemittierenden Vorrichtung bzw. von der Emissionsfläche weg, beispielsweise in einen der Emissionsfläche abgewandten Bereich, bewegt werden. Über diese Ausgestaltung kann mit Vorteil eine einfache Ausrichtung des Trägers beziehungsweise des jeweiligen optischen Funktionsbereichs relativ zur Emissionsfläche der strahlungsemittierenden Vorrichtung erzielt werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der Träger als Band, insbesondere als Endlos-Band ausgeführt. Vorteile dieser Ausgestaltung sind zum Beispiel, dass der Träger dann besonders platzsparend und flexibel führbar ausgebildet ist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist der Transportmechanismus mindestens zwei Rollen, ggf. drei oder vier oder mehr Rollen, auf. Der Träger kann mit den Rollen verbunden, insbesondere reibschlüssig verbunden, sein. Der Träger kann um die Rollen gespannt sein. Der Transportmechanismus kann dazu ausgebildet sein, eine oder mehrere der Rollen in Rotation zu versetzen. Die Rotation kann in Bewegung des Trägers relativ zu der Emissionsfläche umgewandelt werden, um den jeweiligen optischen Funktionsbereich relativ zur Emissionsfläche der strahlungsemittierenden Vorrichtung zu bewegen. Der Träger kann dabei auch reibschlüssig um die Rollen und/oder zwischen den Rollen gespannt sein. Die Rollen bieten im Zusammenhang mit den beschriebenen Ausgestaltungen des Trägers die Möglichkeit, die jeweiligen optischen Funktionsbereiche über den Träger in einen Raumbereich umzulenken oder abzulenken, in dem keine Formung oder Ablenkung von von der strahlungsemittierenden Vorrichtung emittierten Strahlung erfolgt. Ein weiterer Vorteil dieser Ausgestaltung betrifft die Möglichkeit, den Träger in einfacher Weise über eine oder mehrere Rollen anzutreiben, so dass die jeweiligen optischen Funktionsbereiche entlang der Emissionsfläche der strahlungsemittierenden Vorrichtung bewegt werden, um die Abstrahlcharakteristik der Strahlung zu ändern, die die Auskoppelfläche die Anordnung verlässt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die strahlungsemittierende Vorrichtung zwischen zwei Bereichen des Trägers angeordnet. Über eine Rolle kann der Träger, der sich über die Emissionsfläche erstreckt, umgelenkt werden. Nach der Umlenkung über die Rolle kann sich der Träger entlang einer von der Emissionsfläche abgewandten Fläche der strahlungsemittierenden Vorrichtung erstrecken. Die strahlungsemittierende Vorrichtung kann zwischen zwei Rollen des Transportmechanismus angeordnet sein.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Verhältnis des Flächeninhalts der Emissionsfläche der strahlungsemittierenden Vorrichtung zum Flächeninhalt einer Strahlungseintritts- und/oder der Strahlungsaustrittsfläche des jeweiligen optischen Funktionsbereichs kleiner oder gleich 1,2 und/oder größer oder gleich 0,8.
Der optische Funktionsbereich kann also in Größe und vorzugsweise Form auf die Emissionsfläche abgestimmt sein. Der Überlapp zwischen Emissionsfläche und optischem Funktionsbereich, wenn dieser vor der Emissionsfläche angeordnet ist, kann groß sein, so dass trotz der gegebenenfalls nah benachbarten Anordnung von optischem Funktionsbereich und Emissionsfläche ein großer Anteil der von der strahlungsemittierenden Vorrichtung emittierten Strahlung von dem optischen Funktionsbereich geformt oder abgelenkt werden kann. Die Emissionsfläche der strahlungsemittierenden Vorrichtung und die Fläche des jeweiligen optischen Funktionsbereichs können geometrisch ähnlich ausgeführt sein.
In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die jeweiligen optischen Funktionsbereiche voneinander getrennt. Eine Trennung der optischen Funktionsbereiche erleichtert das Abstimmen der optischen Funktionsbereiche auf die Emissionsfläche und/oder die mittels des jeweiligen optischen Funktionsbereichs zu erzielende Abstrahlcharakteristik der Anordnung.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist der Träger eine Aussparung auf. Die Größe und/oder die Form der Aussparung kann auf die Emissionsfläche der strahlungsemittierenden Vorrichtung abgestimmt sein. Der Transportmechanismus ist bevorzugt ausgebildet, die Aussparung vor die Emissionsfläche der strahlungsemittierenden Vorrichtung zu bewegen. Strahlung, die die strahlungsemittierende Vorrichtung über die Emissionsfläche verlässt, wird beim Durchtritt durch die Aussparung zweckmäßigerweise nicht abgelenkt. Durch die Anordnung der Aussparung in einem Bereich, in dem ein optischer Funktionsbereich eine Formung oder Ablenkung von Strahlung bewirken würde, zum Beispiel direkt gegenüber der Emissionsfläche hat dann zur Folge, dass die Abstrahlcharakteristik der strahlungsemittierenden Vorrichtung mit der Abstrahlcharakteristik der Anordnung übereinstimmt, da in diesem Fall keine Strahlformung oder Ablenkung von Strahlung durch einen optischen Funktionsbereich erfolgt. Beispielsweise kann durch die Vorsehung der Aussparung Strahlung mit der Abstrahlcharakteristik der strahlungsemittierenden Vorrichtung direkt für die Auskopplung aus der Anordnung genutzt werden.
In einer Ausgestaltung umfasst die strahlungsemittierende Vorrichtung ein optisches Element. Dieses optische Element kann beispielsweise eine Struktur, eine Mikrostruktur oder eine zusätzliche strukturierte Schicht sein, die die Emissionsfläche der strahlungsemittierenden Vorrichtung bilden kann. Durch die Strukturierung kann beispielsweise die Lichtauskopplung aus der strahlungsemittierenden Vorrichtung, zum Beispiel durch verminderte Rückreflektion in die strahlungsemittierende Vorrichtung im Vergleich zu einer unstrukturierten Emissionsfläche verbessert werden. Eine Ursache für diese Rückreflektion kann Totalreflektion von Strahlung an einer unstrukturierten Emissionsfläche sein. Die Strukturierung kann die Totalreflektion stören.
Weitere Merkmale, Vorteile und Zweckmäßigkeiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Figuren.
1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Anordnung.
2 zeigt eine schematische Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Anordnung.
Gleiche, gleichartige und gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt eine Anordnung 100 die eine strahlungsemittierende Vorrichtung 1 und eine optische Einrichtung 2 aufweist. Die strahlungsemittierende Vorrichtung 1 ist vorzugsweise flächig oder flach ausgeführt. Die strahlungsemittierende Vorrichtung 1 weist eine Emissionsfläche 3 auf. Die Emissionsfläche 3 kann eben ausgeführt sein. Eine Emissionsrichtung, z.B. die Hauptemissionsrichtung, der strahlungsemittierenden Vorrichtung 1 ist mit dem senkrechten Pfeil nach unten gekennzeichnet. Die strahlungsemittierende Vorrichtung 1 kann eine OLED, eine LED oder eine Kompaktleuchtstofflampe umfassen. Erstere ist bereits regelmäßig eine flächige Lichtquelle für sichtbares Licht. Letztere können mittels eines Lichtleiters zu flächigen Lichtquellen gemacht werden.
Die optische Einrichtung 2 weist überdies optische Funktionsbereiche 4a, b auf. Diese sind geeignet, Strahlung der strahlungsemittierenden Vorrichtung 1 abzulenken oder zu formen. Nach dem Durchtritt durch einen optischen Funktionsbereich weist die austretende Strahlung eine andere Abstrahlcharakteristik auf, als die von der strahlungsemittierenden Vorrichtung 1 emittierte Strahlung. Die optischen Funktionsbereiche 4 sind geeignet, jeweils verschiedene Abstrahlcharakteristik der Anordnung 100 auszubilden. Der optische Funktionsbereich 4a ist dafür vor der Emissionsfläche 3 angeordnet. Der optische Funktionsbereich 4b ist hinter der strahlungsemittierenden Vorrichtung 1, also auf einer der Emissionsfläche 3 abgewandten Seite der strahlungsemittierenden Vorrichtung 1 angeordnet, so dass er in dieser Position relativ zur Emissionsfläche 3 nicht zur Formung oder Ablenkung von Strahlung beiträgt.
Die Anordnung 100 weist weiterhin einen Transportmechanismus 5 auf, der ausgebildet ist, die optischen Funktionsbereiche 4 relativ zur Emissionsfläche 3 der strahlungsemittierenden Vorrichtung 1 zu bewegen.
Der Transportmechanismus 5 weist zwei Rollen 6 auf, die beispielsweise über einen Antrieb mit Regler, insbesondere einen Knopf oder Drehknopf, angesteuert und in Rotation versetzt werden können, so dass ein jeweils anderer optischer Funktionsbereich, zum Beispiel der optische Funktionsbereich 4b, vor die Emissionsfläche 3 der strahlungsemittierenden Vorrichtung 1 bewegt werden kann, um eine andere Abstrahlcharakteristik der aus der Anordnung 100 ausgekoppelten Strahlung zu erzielen.
Ferner weist die optische Einrichtung 2 einen Träger 7 auf, zum Beispiel einen flexiblen und elastischen Träger, wie eine Folie. Der Träger 7 ist, zum Beispiel reibschlüssig, um die Rollen 6 geführt, zum Beispiel gespannt. In den dargestellten Ausführungsbeispielen ist der Träger 7 als endloses Band ausgeführt. Die strahlungsemittierende Vorrichtung 1 liegt im Inneren des Bandes. Die jeweilige Rolle 6 ist innerhalb des Bandes angeordnet.
Die optischen Funktionsbereiche 4 sind auf dem Träger 7 befestigt oder in diesen integriert. Damit folgen die optischen Funktionsbereiche 4 der Bewegung des Trägers 7 über die Rollen 6 des Transportmechanismus 5. Für die Übertragung der Bewegung der Rollen 6 auf den Träger 7 können die Rollen 6, insbesondere drehfest und/oder über eine reibschlüssige Verbindung, mit dem Träger 7 verbunden sein.
Die optischen Funktionsbereiche 4 sind als separate Bereiche auf dem Träger 7 vorgesehen, zum Beispiel durch separate optische Elemente, die auf dem Träger befestigt sind, oder separate, in dem Träger 7 strukturierte Bereiche.
Der Träger 7 kann – auch in Bereichen außerhalb eines optischen Funktionsbereichs – strahlungsdurchlässig sein. In diesem Fall wird die Helligkeit der Anordnung 100 nicht signifikant verringert, wenn der sich gegenwärtig vor der Emissionsfläche 3 befindende optische Funktionsbereich durch einen anderen ersetzt wird. Alternativ dazu kann der Träger 7 in Bereichen außerhalb eines optischen Funktionsbereichs strahlungsundurchlässig sein. Die ausgekoppelte Strahlung verhält sich dann gemäß der gewünschten Abstrahlcharakteristik, für die der jeweilige optische Funktionsbereich ausgebildet ist. Während des Übergangs von einem optischen Funktionsbereich zum anderen wird keine Strahlung ausgekoppelt.
Zwei Rollen 6 des Transportmechanismus 5 rotieren gleichsinnig. Die Rotationsrichtung der Rollen 6 ist in den Figuren durch die gebogenen Pfeile angedeutet.
Der Träger 7 kann bzw. die optischen Funktionsbereiche 4 können in geringem Abstand, zum Beispiel kleiner als 1 mm, vor der Emissionsfläche 3 der strahlungsemittierenden Vorrichtung 1 angeordnet sein. Von der von der Emissionsfläche 3 abgewandten Rückfläche kann der Abstand des Trägers 7 bzw. der optischen Funktionsbereiche 4 entsprechend sein.
Mittels des Transportmechanismus 5 können die Rollen 6 in Rotation versetzt werden und so können verschiedene optische Funktionsbereiche 4 vor die Emissionsfläche 3 bewegt werden. Insbesondere können die Positionen der optischen Funktionsbereiche 4 relativ zur Emissionsfläche 3 über den Transportmechanismus 5 verändert werden.
Die Anordnung oder Bewegung eines optischen Funktionsbereichs 4 „vor“ die Emissionsfläche 3 der strahlungsemittierenden Vorrichtung 1 kann sich auf eine Anordnung oder Bewegung in den zur Strahlformung vorgesehenen Bereich gegenüber der Emissionsfläche 3 derart beziehen, dass sich der optische Funktionsbereich 4 und die Emissionsfläche 3 möglichst weitgehend überdecken.
Die Breite der optischen Funktionsbereiche 4 ist auf die Breite der Emissionsfläche 3 der strahlungsemittierenden Vorrichtung 1 abgestimmt. Die Breiten können gleich sein. Gleiches gilt für die Längen.
Ein Großteil der von der strahlungsemittierenden Vorrichtung 1 emittierten Strahlung kann so auf eine Strahlungseintrittsfläche 8 des optischen Funktionsbereichs 4a treffen. Diese Strahlung oder ein Großteil dieser Strahlung wird weiterhin von dem optischen Funktionsbereich 4a geformt oder abgelenkt und verlässt den optischen Funktionsbereich 4a durch eine Strahlungsaustrittsfläche oder Auskoppelfläche 9 des optischen Funktionsbereichs 4a. In den dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Strahlungsaustrittsfläche des optischen Funktionsbereichs 4a mit der Auskoppelfläche 9 der Anordnung 100 identisch. Alternativ kann die Anordnung 100 noch weitere Elemente umfassen, so dass die Auskoppelfläche 9 von der Strahlungsaustrittsfläche 8 des jeweiligen optischen Funktionsbereichs 4 verschieden sein kann.
Die optischen Funktionsbereiche 4 weisen eine Mikrooptik auf. Die Mikrooptik des optischen Funktionsbereichs 4b ist durch seine Schraffur dargestellt und diejenige des optischen Funktionsbereichs 4a weist für eine Strahlformung Mikrolinsen 10 auf. Durch unterschiedliche Mikrooptiken der optischen Funktionsbereiche 4 können unterschiedliche Abstrahlcharakteristiken der Anordnung 100 ausgebildet werden, welche zweckmäßigerweise sowohl untereinander als auch von der Abstrahlcharakteristik der strahlungsemittierenden Vorrichtung 1 selbst, verschieden sind. Mikrooptiken sind, zum Beispiel gegenüber herkömmlichen, in der Beleuchtungstechnik eingesetzten Reflektoren sehr platzsparend.
Derartige Mikrooptiken finden beispielweise auch in sogenannten Helligkeitsverstärkungsfolien (englisch: brightness enhancement foils, kurz: BEF) Verwendung, welche beispielsweise in Flüssigkristallanzeigen, zum Beispiel für Hintergrundbeleuchtungen eingesetzt werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Träger 7 als transparente Folie ausgeführt, die als Mikrooptik einen mikrostrukturierten Bereich oder Folienbereich aufweist.
Die strahlungsemittierende Vorrichtung 1 weist weiterhin ein optisches Element 11 auf, das die Emissionsfläche 3 der strahlungsemittierenden Vorrichtung 1 definieren kann. Das optische Element 11 kann vorgesehen sein, die Lichtauskopplung der strahlungsemittierenden Vorrichtung 1 zu erhöhen. Dies kann durch eine Strukturierung der Emissionsfläche (nicht explizit dargestellt) erzielt werden.
In 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung 100 gezeigt, das sich von der Anordnung 100 aus 1 darin unterscheidet, dass die dort gezeigte optische Einrichtung 2 drei verschiedenen optische Funktionsbereichen 4a, b, und c aufweist. Diese optischen Funktionsbereiche weisen jeweils eine voneinander verschiedene Mikrooptik auf. Bei den optischen Funktionsbereichen 4b und 4c sind die verschiedenen Mikrooptiken durch die Schraffur bzw. die Karierung illustriert. In dieser Ausgestaltung umfasst die Anordnung 100 mehr als zwei Rollen, beispielsweise fünf Rollen 6, die über den Transportmechanismus 5 in Rotation versetzt werden können, um die optischen Funktionsbereiche 4, die auf dem Träger 7 befestigt sind, vor die Emissionsfläche 3 oder in den der Emissionsfläche 3 der strahlungsemittierenden Vorrichtung 1 abgewandten Bereich zu bewegen.
Über die Mehrzahl an Rollen kann die Zahl an Umlenkstellen für den Träger 7 erhöht werden, was die Anzahl an bei moderat steigendem Platzbedarf vorsehbaren optischen Funktionsbereichen 4 erhöht. Eine Umlenkrolle 6a ist außerhalb des Trägers 7, insbesondere des Bandes, angeordnet. Mindestens zwei Rollen 6b sind innerhalb des Trägers 7 angeordnet. Die Umlenkrolle 6a rotiert gegensinnig zu den beiden Rollen 6b, zwischen denen die strahlungsemittierende Vorrichtung 1 angeordnet ist. Die Umlenkrolle 6a erleichtert das Ausbilden einer kompakten Anordnung, da der Trägerbereich, welcher sich nicht vor der Emissionsfläche 3 befindet, zum größten Teil auf der von der Emissionsfläche 3 abgewandten Seite der Vorrichtung 1 geführt werden kann und nicht maßgeblich lateral hervorsteht. Neben der Umlenkrolle 6a und den beiden Rollen 6b, zwischen denen die Vorrichtung angeordnet ist, können weitere Rollen 6 vorgesehen sein, um den Träger 7 von der Umlenkrolle 6a zu der strahlungsemittierenden Vorrichtung 1 zu führen.
Durch die Anordnung eines optischen Funktionsbereichs 4, zum Beispiel des optischen Funktionsbereichs 4a (in 2) vor der Emissionsfläche 3 der strahlungsemittierenden Vorrichtung 1, kann, wie oben beschrieben, die Abstrahlcharakteristik der Strahlung, die die Anordnung 100 über eine Auskoppelfläche 9 der Anordnung 100 verlässt, von der Abstrahlcharakteristik der Strahlung, die die strahlungsemittierende Vorrichtung 1 über die Emissionsfläche 3 verlässt, verschieden ausgebildet werden. Durch die unterschiedlichen Mikrooptiken der optischen Funktionsbereiche 4 können insbesondere auch die mit verschiedenen optischen Funktionsbereichen 4 ausgebildeten Abstrahlcharakteristiken voneinander verschieden sein, wenn die verschiedenen optischen Funktionsbereiche 4 für die Ausbildung einer Abstrahlcharakteristik jeweils vor die Emissionsfläche 3 der strahlungsemittierenden Vorrichtung 1 bewegt werden.
Eine Abstrahlcharakteristik der Strahlung, die die Emissionsfläche 3 der strahlungsemittierenden Vorrichtung 1 verlässt, kann zum Beispiel ein Lambertsches Strahlungsprofil haben.
Eine Abstrahlcharakteristik der Strahlung, die über die Auskoppelfläche 9 der Anordnung 100 ausgekoppelt wird, könnte über einen optischen Funktionsbereich mittels der entsprechenden Mikrooptik als Charakteristik mit zwei Intensitätsmaxima ausgebildet werden, d.h. dass der Verlauf der Intensität der ausgekoppelten Strahlung bei polarer Auftragung, zum Beispiel als Funktion des Winkels zu einer Normalen der Auskoppelfläche 9, zwei oder mehr Maxima aufweist. Im Fall von zwei Maxima kann es sich beispielsweise um ein sogenanntes „Batwing“-Strahlungsprofil handeln. In diesem Fall könnte die Strahlformung bzw. Ablenkung von Strahlung mittels der jeweiligen Mikrooptik eine Aufweitung bewirken. Eine geeignete Mikrooptik könnte dann eine Vielzahl von Mikrolinsen aufweisen, die derart angeordnet sind, dass ihre Hauptebenen auf der von der strahlungsemittierenden Vorrichtung abgewandten Seite der Linse angeordnet sind (wie in den Figuren schematisch angedeutet). Zusätzlich oder alternativ wäre die Ausbildung der beschriebenen Abstrahlcharakteristik mit einer Mikrooptik denkbar, die gekreuzte Prismen oder Mikroprismen aufweist.
Als weitere Abstrahlcharakteristik der Anordnung 100 könnte durch die Ausbildung der Mikrooptik eines jeweiligen optischen Funktionsbereichs 4 eine Bündelung oder Richtung der von der Anordnung 100 ausgekoppelten Strahlung, insbesondere in eine von der Normalen der Emissionsfläche 3 verschiedenen Richtung erzielt werden. Eine derartige Charakteristik ist beispielsweise für eine Leseleuchte besonders geeignet.
In 2 weist die optische Einrichtung 2, insbesondere der Träger 7, zusätzlich zu den optischen Funktionsbereichen 4 eine Aussparung 12 auf. Breite und Position der Aussparung 12 sind durch die gestrichelten Linien oben in 2 dargestellt, wobei die Breite der Aussparung 12 auf die Breite der Emissionsfläche 3 der strahlungsemittierenden Vorrichtung 1 abgestimmt ist, beispielsweise gleich ist. Gleiches gilt für die Länge. Die Aussparung 12 lässt einen Großteil der von der strahlungsemittierenden Vorrichtung 1 emittierten Strahlung, im Idealfall alle Strahlung, unverändert durch, wenn die Aussparung 12 mittels des Transportmechanismus vor die Emissionsfläche 3 der strahlungsemittierenden Vorrichtung 1 bewegt wird (nicht explizit dargestellt).
Das vorliegend vorgeschlagene Konzept schließt insbesondere auch Ausführungsformen mit ein, bei denen die optische Einrichtung 2 eine Vielzahl, zum Beispiel vier, fünf, sechs oder mehr voneinander verschiedene optische Funktionsbereiche umfasst.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2010/066245 A1 [0008]

Claims

Anordnung (100) umfassend eine strahlungsemittierende Vorrichtung (1) mit einer Emissionsfläche (3) und eine optische Einrichtung (2), die mindestens einen optischen Funktionsbereich (4) mit einer Strahlungsaustrittsfläche (8) aufweist, wobei der optische Funktionsbereich (4) für die von der strahlungsemittierenden Vorrichtung (1) emittierte Strahlung durchlässig ist und geeignet ist, diese Strahlung abzulenken, so dass Strahlung, die den optischen Funktionsbereich (4) über die Strahlungsaustrittsfläche (9) verlässt, eine Abstrahlcharakteristik aufweist, die von der Abstrahlcharakteristik der Strahlung, die die strahlungsemittierende Vorrichtung (1) über die Emissionsfläche (3) verlässt, verschieden ist, wobei die Anordnung (1) einen Transportmechanismus (5) aufweist, der ausgebildet ist, den optischen Funktionsbereich (4) entlang der Emissionsfläche (3) der strahlungsemittierenden Vorrichtung (1) zu bewegen, so dass sich eine Abstrahlcharakteristik der Strahlung, die die Anordnung (100) über eine Auskoppelfläche (9) der Anordnung (100) verlässt, ändert.
Anordnung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Emissionsfläche (3) der strahlungsemittierenden Vorrichtung (1) eben ist.
Anordnung (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die strahlungsemittierende Vorrichtung (1) eine anorganische Leuchtdiode oder eine organische Leuchtdiode umfasst, wobei eine Emissionsfläche (3) der anorganischen Leuchtdiode durch einen zugeordneten Lichtleiter gebildet wird.
Anordnung (100) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Einrichtung (2) eine Mehrzahl von optischen Funktionsbereichen (4) aufweist, wobei verschiedene optische Funktionsbereiche (4) ausgebildet sind, verschiedene Abstrahlcharakteristiken auszubilden, und wobei der Transportmechanismus (5) ausgebildet ist, verschiedene optische Funktionsbereiche (4) vor die Emissionsfläche (3) zu bewegen.
Anordnung (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn ein erster optischer Funktionsbereich (4) so angeordnet ist, dass die von der strahlungsemittierenden Vorrichtung (1) emittierte Strahlung durch diesen optischen Funktionsbereich (4a) hindurch tritt, ein zweiter optischer Funktionsbereich (4b, c, d) auf einer von der Emissionsfläche (3) abgewandten Seite der strahlungsemittierenden Vorrichtung (1) angeordnet ist.
Anordnung (100) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige optische Funktionsbereich (4) eine Mikrooptik aufweist.
Anordnung (100) nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Emissionsfläche (3) der strahlungsemittierenden Vorrichtung (1) zu dem jeweiligen optischen Funktionsbereich (4) kleiner ist als die Quadratwurzel des Flächeninhalts der Emissionsfläche (3), zum Beispiel kleiner als 1 mm, wenn der jeweilige optische Funktionsbereich (4) so angeordnet ist, dass die von der strahlungsemittierenden Vorrichtung (1) emittierte Strahlung durch den jeweiligen optischen Funktionsbereich (4) hindurch tritt.
Anordnung (100) nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Einrichtung (2) einen Träger (7) aufweist, der mit dem jeweiligen optischen Funktionsbereich (4) versehen ist.
Anordnung (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (7) flexibel ist.
Anordnung (100) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (7) als Folienband ausgeführt ist.
Anordnung (100) nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige optische Funktionsbereich (4) als zusätzliche Komponente auf dem Träger (7) befestigt ist.
Anordnung (100) nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige optische Funktionsbereich (4) in den Träger (7) integriert ist.
Anordnung (100) nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 12, wobei der Transportmechanismus (5) mindestens zwei Rollen (6) aufweist, wobei der Träger (7) mit den Rollen (6) verbunden ist, und wobei der Transportmechanismus (5) ausgebildet ist, die Rollen (6) in Rotation zu versetzten und somit den jeweiligen optischen Funktionsbereich (4) relativ zur Emissionsfläche (3) der strahlungsemittierenden Vorrichtung (1) zu bewegen.
Anordnung (100) nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Flächeninhalts der Emissionsfläche (3) der strahlungsemittierenden Vorrichtung (1) zum Flächeninhalt einer Strahlungseintritts-(8) oder der Strahlungsaustrittsfläche (9) des jeweiligen optischen Funktionsbereichs (4) kleiner oder gleich 1,2 und größer oder gleich 0,8 ist, und dass die jeweiligen optischen Funktionsbereiche (4) voneinander getrennt sind.
Anordnung (100) nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (7) eine Aussparung (12) aufweist, wobei die Größe und/oder die Form der Aussparung (11) auf die Emissionsfläche (3) der strahlungsemittierenden Vorrichtung (1) abgestimmt ist.