DE202005021754U1

DE202005021754U1 - Lichtemittierende Tafel

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Publication number: DE202005021754U1
Application number: DE202005021754U
Authority: DE
Original assignee: Avago Technologies ECBU IP Singapore Pte Ltd
Current assignee: Avago Technologies International Sales Pte Ltd
Priority date: 2005-04-11
Filing date: 2005-12-01
Publication date: 2009-09-24
Anticipated expiration: 2015-12-02
Also published as: DE102005057446B4; GB0607001D0; GB2425213A; TW200637030A; US7309151B2; KR20060107923A; JP2006294618A; US20060227545A1; CN1847951A; DE102005057446A1

Abstract

Lichtemittierende Tafel (10) mit folgenden Merkmalen:
einer Basistafel (12);
einer Mehrzahl lichtemittierender Elemente (14), die an der Basistafel (12) befestigt sind, wobei jedes der Mehrzahl lichtemittierender Elemente (14) ein von einem Lambertschen Strahlungsmuster unterschiedliches Beleuchtungsmuster (46) erzeugt, das eine Region (28) mit im Wesentlichen einheitlicher Intensität aufweist, wobei jede Region (28) mit im Wesentlichen einheitlicher Intensität eine minimale Intensität und eine maximale Intensität aufweist, wobei die minimale Intensität nicht weniger als etwa 50% der maximalen Intensität beträgt, und die sich über einen Strahlungswinkel von zumindest etwa 60° erstreckt; und
einem oder mehreren Lichtkonditionierern (16, 18) zum Empfangen und Konditionieren von Licht, das durch die Mehrzahl lichtemittierender Elemente (14) erzeugt wird,
wobei jedes der Mehrzahl lichtemittierender Elemente (14) eine Leuchtdiode (26) aufweist, die folgende Merkmale aufweist:
eine Reflektorschale (32);
einen Lichtemissionsübergang (34), der innerhalb der Reflektorschale (32) befestigt ist; und
eine Linse (36), die...

Description

Lichtemittierende Tafeln werden häufig als Rücklicht für Anzeigesysteme (z. B. Flüssigkristallanzeigen) verwendet, obwohl dieselben auch zu anderen Zwecken eingesetzt werden könnten. Lichtemittierende Tafeln, die häufig zur Rückbe-leuchtung von Anzeigen verwendet werden, umfassen Kaltkathoden-Leuchtstofflampen (CCFLs) und Elektrolumineszenztafeln. Diese Typen lichtemittierender Tafeln sind dahingehend von Vorteil, dass sie eine im Wesentlichen einheitliche Beleuchtung über die gesamte Fläche der Tafel bereitstellen, wobei so eine gleichmäßige Beleuchtung für die Anzeige geschaffen wird. Leider sind jedoch CCFLs und Elektrolumineszenztafeln nicht ohne ihre Nachteile, die eine schlechte Farbwiedergabe umfassen. Zusätzlich könnten dieselben die Verwendung gefährlicher Materialien, wie z. B. von Quecksilber, beinhalten.
Teilweise in einer Bemühung, die Nachteile von CCFLs und Elektrolumineszenztafeln anzugehen, wurden lichtemittierende Tafeln entwickelt, die lichtemittierende Dioden bzw. Leuchtdioden (LEDs) als Lichtquellen verwenden. Neben der Tatsache, dass sie quecksilberfrei sind, schaffen LED-Lichtemissionstafeln üblicherweise eine bessere Farbwiedergabe als CCFLs und Elektrolumineszenztafeln.
Ein Typ einer LED-Lichtemissionstafel ist die kantenbeleuchtete Tafel. In einer kantenbeleuchteten Tafel ist eine Mehrzahl von LEDs benachbart zu einer oder mehreren der Kanten einer Lichtleitertafel positioniert. Licht von den LEDs tritt in die Kanten der Lichtleitertafel ein und wird innerhalb der Lichtleitertafel so umgeleitet, dass das Licht aus der Vorderfläche der Lichtleitertafel austritt. Ein Reflektor könnte an der Rückoberfläche der Tafel vorgesehen sein, um Licht in Richtung der Vorderoberfläche der Tafel zu reflektieren, das andernfalls aus der Rückoberfläche der Tafel austreten würde.
Leider sind kantenbeleuchtete Lichtemissionstafeln nicht ohne ihre Nachteile. Die Platzierung der LEDs entlang der Kanten einer kantenbeleuchteten Tafel z. B. schränkt die Fähigkeit einer Dissipation von durch die LEDs erzeugter Wärme ein. Die kantenbeleuchtete Konfiguration begrenzt außerdem die maximale Größe der Tafel dahingehend, dass die Anzahl von LEDs, die verwendet werden könnten, um die Tafel zu beleuchten, linear mit der Kantenlänge ansteigt, die Fläche jedoch, die beleuchtet werden muss, nimmt als das Quadrat der Kantenlänge zu. Folglich sind kantenbeleuchtete Tafeln üblicherweise auf Tafeln mit kleinen Flächen eingeschränkt.
Ein weiterer Typ einer LED-Lichtemissionstafel ist eine sogenannte rückbeleuchtete Tafel, in der eine Mehrzahl von LEDs in einem zweidimensionalen Array benachbart zu der Rückoberfläche der Tafel angeordnet ist. Die Tafel diffundiert das Licht von den LEDs (d. h. gleicht aus), so dass die Tafel scheinbar eine gleichmäßigere Beleuchtung liefert, als dies mit nur den LEDs allein möglich wäre. Während rückbeleuchtete Tafeln nicht an den Helligkeitseinschränkungen kantenbeleuchteter Entwürfe leiden und dieselben mit Tafeln verwendet werden könnten, die größere Flächen aufweisen, hat es sich als schwierig erwiesen, das Licht von den einzelnen LEDs effektiv zu diffundieren, so dass die Tafel gleichmäßig beleuchtet erscheint.
Eine Art und Weise zur Verbesserung der Beleuchtungseinheitlichkeit einer rückbeleuchteten LED-Tafel z. B. ist ein engeres Platzieren der LEDs aneinander. Nachteiligerweise jedoch erhöht dies die Kosten der Tafel, da mehr LEDs verwendet werden müssen. Die engere Beabstandung der LEDs kann auch Wärmedissipationsprobleme erzeugen. Eine weitere Weise zur Verbesserung der Beleuchtungseinheitlichkeit besteht darin zu bewirken, dass die Tafel eine erhöhte Lichtdiffusion schafft. Eine erhöhte Lichtdiffusion stellt jedoch üblicherweise einen Effizienzrückgang dar, wodurch die Helligkeit der Tafel reduziert wird oder die Verwendung von mehr oder helleren LEDs erforderlich wird, um den Effizienzverlust, der der erhöhten Diffusion zugeordnet ist, auszugleichen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine lichtemittierende Tafel oder ein Anzeigesystem mit verbesserten Charakteristika zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch eine lichtemittierende Tafel gemäß Anspruch 1 oder 16 oder ein Anzeigesystem gemäß Anspruch 13 gelöst.
Bei einem Ausführungsbeispiel weist eine lichtemittierende Tafel eine Basistafel auf, die eine Mehrzahl lichtemittierender Elemente aufweist, die an derselben befestigt sind. Jedes der lichtemittierenden Elemente erzeugt ein Beleuchtungsmuster mit einer Region einer im Wesentlichen einheitlichen Intensität, die sich über einen Strahlungswinkel von zumindest etwa 60° erstreckt. Einer oder mehrere Lichtkonditionierer sind benachbart zu der Basistafel positioniert, um Licht, das durch die lichtemittierenden Elemente erzeugt wird, zu empfangen und zu konditionieren.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine lichtemittierende Tafel mit folgenden Merkmalen bereitgestellt:
einer Basistafel;
einer Mehrzahl lichtemittierender Elemente, die an der Basistafel befestigt sind, wobei jedes der Mehrzahl lichtemittierender Elemente ein Beleuchtungsmuster erzeugt, das eine Region mit im Wesentlichen einheitlicher Intensität aufweist, die sich über einen Strahlungswinkel von zumindest etwa 60° erstreckt; und
einem oder mehreren Lichtkonditionierern zum Empfangen und Konditionieren von Licht, das durch die Mehrzahl lichtemittierender Elemente erzeugt wird.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Anzeigesystem mit folgenden Merkmalen bereitgestellt:
einer Basistafel;
einer Mehrzahl lichtemittierender Elemente, die an der Basistafel befestigt sind, wobei jedes der Mehrzahl lichtemittierender Elemente ein Beleuchtungsmuster erzeugt, das eine Region mit im Wesentlichen einheitlicher Intensität aufweist, die sich über einen Strahlungswinkel von zumindest etwa 100° erstreckt;
einem oder mehreren Lichtkonditionierern zum Empfangen und Konditionieren von Licht, das durch die Mehrzahl lichtemittierender Elemente erzeugt wird; und
einer Anzeigevorrichtung, die benachbart zu den Lichtkonditionierern positioniert ist.
Gemäß noch einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine lichtemittierende Tafel mit folgenden Merkmalen bereitgestellt:
einer Basistafel, die eine reflektierende Oberfläche aufweist, die an derselben vorgesehen ist;
einer Mehrzahl lichtemittierender Elemente, die an der Basistafel befestigt sind, wobei jedes der Mehrzahl lichtemittierender Elemente ein Beleuchtungsmuster erzeugt, das eine Region mit im Wesentlichen einheitlicher Intensität aufweist, die sich über einen Strahlungswinkel von zumindest etwa 100° erstreckt;
einer Diffusoreinrichtung, die benachbart zu der Basistafel positioniert ist, zum Diffundieren von Licht, das durch die Mehrzahl lichtemittierender Elemente erzeugt wird; und
einer Helligkeitsverbesserungseinrichtung, die benachbart zu der Diffusoreinrichtung positioniert ist, zum Verbessern der Helligkeit diffundierten Lichts von der Diffusoreinrichtung.
Weitere Ausführungsbeispiele sind ebenso offenbart.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Seitenaufriss eines Ausführungsbeispiels einer lichtemittierenden Tafel;
2 eine Draufsicht einer Basistafel, die eine Mehrzahl lichtemittierender Elemente aufweist, die an derselben befestigt sind;
3 einen Schnittaufriss eines Ausführungsbeispiels einer Leuchtdiode, die ein Beleuchtungsmuster erzeugt, das eine Region mit im Wesentlichen einheitlicher Intensität aufweist;
4 eine graphische Darstellung des Beleuchtungsmusters, das durch die Leuchtdiode aus 3 erzeugt wird; und
5 einen Schnittaufriss eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Leuchtdiode, die ein Beleuchtungsmuster erzeugt, das eine Region mit im Wesentlichen einheitlicher Intensität aufweist.
Eine exemplarische lichtemittierende Tafel 10 ist in den 1 und 2 gezeigt und könnte eine Basistafel 12 aufweisen, die eine Mehrzahl lichtemittierender Elemente 14 an derselben aufweist. Wie unten detaillierter beschrieben werden wird, erzeugt jedes der lichtemittierenden Elemente 14 ein Beleuchtungsmuster 46, das eine Region 28 mit im Wesentlichen einheitlicher Intensität aufweist, die sich über einen großen Strahlungswinkel erstreckt (z. B. zumindest etwa 60° und üblicherweise zumindest etwa 100°). Siehe 4. Einer oder mehrere Lichtkonditionierer 16, 18 sind benachbart zu der Basistafel positioniert, um Licht zu empfangen und zu konditionieren, das durch die verschiedenen lichtemittierenden Elemente 14 erzeugt wird. Die Lichtkonditionierer könnten einen Diffusor 16, der benachbart zu der Basistafel 12 positioniert ist, so dass der Diffusor 16 Licht empfängt und diffundiert, das durch die verschiedenen lichtemittierenden Elemente 14 erzeugt wird, die auf der Basistafel 12 vorgesehen sind, sowie einen Helligkeitsverbesserer 18 aufweisen, der benachbart zu dem Diffusor 16 positioniert ist. Der Helligkeitsverbesserer 18 sammelt diffundiertes Licht von dem Diffusor 16 und richtet dieses heraus aus einer Vorderoberfläche 52 des Helligkeitsverbesserers 18, um die axiale Helligkeit der lichtemittierenden Tafel 10 zu maximieren. Bei einer Anwendung könnte die lichtemittierende Tafel 10 benachbart zu einer Anzeigevorrichtung 20 positioniert sein, wie z. B. einer Flüssigkristallanzeigetafel 22, um ein rückbeleuchtetes Anzeigesystem 24 zu bilden.
Bezug nehmend auf die 3 und 4 könnte jedes lichtemittierende Element 14 eine Leuchtdiode 26 aufweisen, die ein Beleuchtungsmuster 46 erzeugt, das eine Region 28 mit im Wesentlichen einheitlicher Intensität umfasst. Die Region 28 mit im Wesentlichen einheitlicher Intensität erstreckt sich über einen Strahlungswinkel von zumindest etwa 60° und typischerweise über einen Strahlungswinkel von zumindest etwa 100°. Siehe 4. Bei dem hierin gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiel könnte die Leuchtdiode 26 einen Körper oder ein Substrat 30 aufweisen, in dem eine Reflektorschale 32 gebildet ist. Ein Leuchtdiodenübergang 34 (d. h. ein Chip) ist innerhalb der Reflektorschale 32 positioniert. Eine Linse 36 ist dann über dem Diodenübergang 34 und der Reflektorschale 32 in der Weise gebildet, wie am besten in 3 zu sehen ist. Die Reflektorschale 32 und die Linse 36 sammeln und richten durch den Diodenübergang 34 emittiertes Licht, so dass die Leuchtdiode 26 ein Beleuchtungsmuster 46 erzeugt, das die Region 28 mit im Wesentlichen einheitlicher Intensität aufweist, wie in 4 dargestellt ist. Die Region 28 mit im Wesentlichen einheitlicher Intensität könnte hierin auch als ein „oben flaches Strahlungsmuster” bezeichnet werden, um es von einem Lambertschen Strahlungsmuster zu unterscheiden, in dem die Intensität proportional zu dem Kosinus des Emissionswinkels relativ zu der Normalen ist. Lambertsche Strahlungsmuster sind üblicherweise herkömmlichen LEDs zugeordnet, die Licht über hohe Strahlungswinkel emittieren (d. h. größer als etwa 100°).
In Betrieb erzeugt die lichtemittierende Tafel 10 über ihre gesamte Fläche eine im Wesentlichen einheitliche Lichtausgabe, was diese sehr geeignet für Rückbeleuchtungsanwendungen macht. Die im Wesentlichen einheitliche Lichtausgabe der lichtemittierenden Tafel 10 wird ohne den Bedarf nach eng beabstandeten Leuchtdioden und ohne den Bedarf einer Verwendung von Diffusoren mit hohem Diffusionsvermögen erzielt. Zusätzlich ist die lichtemittierende Tafel 10 größenmäßig nicht eingeschränkt und ist in der Lage, hohe Beleuchtungen über große Flächen bereitzustellen, was dieselbe ideal zur Verwendung bei großflächigen Anzeigen macht, wie z. B. einem Großbildschirmcomputer und Fernsehanzeigen.
Nach der kurzen Beschreibung eines Ausführungsbeispiels einer lichtemittierenden Tafel 10 werden nun verschiedene exemplarische Ausführungsbeispiele der lichtemittierenden Tafel detailliert beschrieben. Bevor mit der Beschreibung fortgefahren wird, soll jedoch angemerkt werden, dass die hierin offenbarten lichtemittierenden Tafeln in jeder eines breiten Bereichs von Anwendungen (wie z. B. als Rücklicht für Anzeigevorrichtungen) eingesetzt werden könnten, sowie um Licht zu erzeugen, das eine beliebige eines breiten Bereichs von Spektralausgaben (z. B. Weißlicht oder farbiges Licht) aufweist, wie für Fachleute auf diesem Gebiet ohne weiteres ersichtlich wäre, nachdem sie sich mit den hierin vorgesehenen Lehren vertraut gemacht haben.
Wieder Bezug nehmend auf 1 könnte ein Ausführungsbeispiel einer lichtemittierenden Tafel 10 eine Basistafel 12 aufweisen, die geeignet zum Aufnehmen der verschiedenen lichtemittierenden Elemente 14 in der Art und Weise ist, wie hierin beschrieben ist. Die Basistafel 12 könnte ein allgemein rechteckig geformtes plattenartiges Bauteil mit einer Länge 38 und einer Breite 40 aufweisen, die entsprechend für die beabsichtigte Größe der Tafel 10 sind. Die Basistafel 12 liefert einen bequemen Befestigungsort für die verschiedenen lichtemittierenden Elemente 14, was es ermöglicht, dass dieselben in einem zweidimensionalen Array oder Muster über sowohl die Länge 38 als auch die Breite 40 der Basistafel 12 angeordnet werden können. Da jedes der lichtemittierenden Elemente mit einer Quelle elektrischer Leistung elektrisch verbunden sein muss, ist es in den meisten Anwendungen praktisch, wenn die Basistafel 12 eine gedruckte Schaltungsplatine aufweist, obwohl dies nicht erforderlich ist. Bei einem Ausführungsbeispiel, bei dem die Basistafel 12 eine gedruckte Schaltungsplatine aufweist, könnten die lichtemittierenden Elemente 14 elektrisch mit Anschlussflächen (nicht gezeigt), die an der Basistafel 12 vorgesehen sind, verbunden sein (z. B. durch Löten). Die Anschlussflächen der Basistafel 12 könnten dann mit einem Treiberschaltungsaufbau (nicht gezeigt) verbunden sein, der geeignet zur Bereitstellung des erforderlichen elektrischen Stroms an die lichtemittierenden Elemente 14 ist.
Die verschiedenen lichtemittierenden Elemente 14 könnten in einer beliebigen einer breiten Vielzahl von Konfigurationen an der Basistafel 12 befestigt sein. Bei dem hierin gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die lichtemittierenden Elemente 14 so angeordnet, dass dieselben eine Mehrzahl von Zeilen 42 und Spalten 44 definieren. Alternativ sind andere Konfigurationen möglich.
Eine reflektierende Oberfläche 50 könnte an der Basistafel 12 vorgesehen sein, um Licht, das durch die Rückoberfläche 60 des Diffusors 16 reflektiert werden könnte (d. h. Licht, das auf die Rückoberfläche 60 des Diffusors 16 in einem Winkel auftrifft, der den kritischen Winkel für den bestimmten Diffusor 16 überschreitet), zu „recyceln” (d. h. reflektieren). Die reflektierende Oberfläche 50 könnte eine spiegelnde reflektierende Oberfläche (z. B. Aluminium) oder eine diffuse reflektierende Oberfläche (z. B. weiße Farbe) aufweisen. Die reflektierende Oberfläche 50 könnte eine separate Komponente (z. B. ein lagenartiges Material) aufweisen, die an der Basistafel 12 angebracht ist. Alternativ könnte die reflektierende Oberfläche 50 durch einen beliebigen eines breiten Bereichs von Vorgängen, die geeignet zum Aufbringen des bestimmten Typs reflektierenden Materials sind, das verwendet werden soll, direkt auf der Basistafel 12 aufgebracht sein.
Der Diffusor 16 ist in einer beabstandeten Beziehung zu der Basistafel 12 positioniert, so dass derselbe Licht, das durch die lichtemittierenden Elemente 14 erzeugt wird, sowie Licht, das durch die reflektierende Oberfläche 50 reflektiert werden könnte, die auf der Basistafel 12 vorgesehen ist, empfängt und diffundiert. Bei dem hierin gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiel weist der Diffusor 16 einen Kunststoffdiffusorfilm auf, der aus einem Polykarbonat- (z. B. Lexan^®) Kunststoffmaterial gebildet ist, wie z. B. einen Kunststoffdiffusorfilm, der bei GE Advanced Materials erhältlich ist und unter dem Markennamen „Illuminex” verkauft wird. Alternativ könnten auch andere Typen von Diffusorfilmen, die aus anderen Typen von Materialien hergestellt sind (z. B. Polyethylen-Terephthalat (PET), verwendet werden.
Der Diffusor 16 könnte vor der Basistafel 12 und von derselben durch eine Abstandsentfernung 48 getrennt befestigt sein. Allgemein ausgedrückt verbessern größere Abstandsentfernungen 48 die Einheitlichkeit des durch die Tafel erzeugten Lichtes, jedoch auf Kosten der Tafeldicke und eines bestimmten Effizienzverlustes. Beispielhaft ist bei einem Ausführungsbeispiel der Diffusor 16 von der Basistafel 12 um eine Entfernung 48 von etwa 50 Millimetern (mm) oder weniger getrennt.
Der Helligkeitsverbesserer 18 ist benachbart zu dem Diffusor 16 positioniert und empfängt von demselben diffundiertes Licht. Der Helligkeitsverbesserer 18 weist eine Mehrzahl optischer Elemente, wie z. B. Prismen 55, die durch die Vorderoberfläche 52 des Helligkeitsverbesserers 18 definiert sind, die Licht von dem Diffusor 16 sammeln und dasselbe heraus aus der Vorderoberfläche 52 des Helligkeitsverbesserers 18 richten, auf. Der Helligkeitsverbesserer 18 maximiert dadurch die axiale Helligkeit der Tafel 10. Beispielhaft weist bei dem hierin gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiel der Helligkeitsverbesserer 18 einen Helligkeitsverbesserungsfilm (BEF) auf, der bei 3 M erhältlich ist und unter dem registrierten Markennamen Vikuiti^® verkauft wird. Alternativ könnten andere Typen von Helligkeitsverbesserern verwendet werden.
Der Helligkeitsverbesserer 18 könnte vor dem Diffusor 16 befestigt sein und könnte von demselben um eine Abstandsentfernung 54 getrennt sein. Der Helligkeitsverbesserer 18 jedoch ist vorzugsweise direkt auf den Diffusor 16 gestapelt (oder auf denselben aufgebracht), wodurch die Entfernung 54 minimiert oder beseitigt wird.
Bezug nehmend auf die 3 und 4 könnte jedes lichtemittierende Element 14 eine Leuchtdiode 26 aufweisen, die ein Beleuchtungsmuster 46 erzeugt, das eine Region 28 mit im Wesentlichen einheitlicher Intensität aufweist, die sich über einen großen Strahlungswinkel von zumindest etwa 60° und noch bevorzugter über einen Winkel von zumindest etwa 100° erstreckt. Siehe 4. Bei einem Ausführungsbeispiel könnte die Leuchtdiode 26 einen Basisabschnitt oder ein Substrat 30 aufweisen, in dem eine Reflektorschale 32 gebildet ist. Der Leuchtdiodenübergang 34 oder Chip ist dann innerhalb der Reflektorschale 32 positioniert.
Der Basisabschnitt oder das Substrat 30 könnte aus verschiedenen Materialien (z. B. Kunststoffen) hergestellt sein. Der Basisabschnitt 30 könnte auch mit einem geeigneten Anschlussleitungsrahmen oder einer anderen elektrisch leitfähigen Struktur zum elektrischen Verbinden des Leuchtdiodenübergangs 34 mit Anschlussflächen oder Anschlüssen 56, die auf dem Basisabschnitt 30 vorgesehen sind, versehen sein.
Die Reflektorschale 32 könnte während einer Herstellung des Basisabschnitts 30 in demselben gebildet werden. Alternativ könnte die Reflektorschale 32 mechanisch nach einer Herstellung des Basisabschnitts 30 gebildet werden, wie z. B. durch Bohren. Es wird allgemein bevorzugt, dass die Reflektorschale 32 mit einer reflektierenden Beschichtung 58 auf derselben versehen ist, um eine Effizienz zu verbessern. Beispielhaft wird bei einem Ausführungsbeispiel die Reflektorschale 32 zu Beginn mit Kupfer plattiert, dann mit einer nachfolgenden Schicht aus Gold oder Silber, um das Reflektionsvermögen zu maximieren.
Eine Linse 36 wird dann über dem Diodenübergang 34 und der Reflektorschale 32 in der Weise, wie am besten in 3 zu sehen ist, gebildet. Die Linse 36 könnte ein beliebiges eines breiten Bereichs transparenter Kunststoffmaterialien aufweisen und könnte gemäß einem beliebigen eines breiten Bereichs von Vorgängen, die in der Technik bekannt sind, zur Bereitstellung von Linsen für LED-Baugruppen gebildet werden. Was an der Linse 36 jedoch nicht herkömmlich ist, ist ihre Form. Insbesondere arbeiten die Linse 36 und die Reflektorschale 32 zusammen, um durch den Lichtemissionsübergang 34 erzeugtes Licht umzuleiten, so dass die LED ein Beleuchtungsmuster 46 erzeugt, das die Region 28 mit im Wesentlichen einheitlicher Intensität aufweist, wie am besten in 4 zu sehen ist.
Hauptsächlich Bezug nehmend auf 4 könnte das Beleuchtungsmuster 46 als ein oben flaches Strahlungsmuster charakterisiert werden, dahingehend, dass sich die Region 28 mit im Wesentlichen einheitlicher Intensität über einen breiten Strahlungswinkel von zumindest etwa 60° und typischerweise zumindest etwa 100° erstreckt, bevor die Beleuchtungsintensität unter etwa 50% der maximalen Beleuchtungsintensität, die durch das Lichtemissionselement 14 erzeugt wird, abfällt. Anders ausgedrückt umfasst die Region 28 mit im Wesentlichen einheitlicher Intensität einen minimalen Intensitätswert und einen maximalen Intensitätswert, wobei der minimale Intensitätswert nicht weniger als etwa 50% des maximalen Intensitätswerts beträgt.
Das oben flache Strahlungsmuster wird durch die Kombination der Reflektorschale 32 und der Linse 36 erzielt.
Eine geeignete Entwurfskonfiguration für die Reflektorschale 32 und die Linse 36 könnte durch ein Verwenden eines beliebigen einer Anzahl von Strahlverfolgungs-Computerprogrammen entwickelt werden (z. B. ASAP Pro, erhältlich bei Breault Research Organization, Inc. in Tucson, Arizona 85715 (USA), um einen vorgeschlagenen Entwurf zu modellieren. Beispielhaft erzeugen bei einem Ausführungsbeispiel eine allgemein konisch geformte Reflektorschale 32 und eine Linse 36 mit einer im Allgemeinen flachen Lichtausgabeoberfläche 62 (3) ein Beleuchtungsmuster 46, bei dem die Region 28 mit im Wesentlichen einheitlicher Intensität sich über einen Strahlungswinkel von zumindest etwa 100° erstreckt. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel, das in 5 dargestellt ist, könnte die Linse 136 eine Lichtausgabeoberfläche 162 aufweisen, die einen konvexen Abschnitt 164 und einen konkaven Abschnitt 166 aufweist. Allgemein ausgedrückt wird es bevorzugt, ist jedoch nicht erforderlich, die Form der Lichtausgabeoberfläche (z. B. 62 oder 162) der Linse (z. B. 36 oder 136) zur leichteren Herstellung auf einer Polynomkurve dritter Ordnung zu basieren, obwohl dies nicht erforderlich ist.
Es wird angemerkt, dass unabhängig von der bestimmten Anordnung der lichtemittierenden Elemente 14 auf der Basistafel 12 die lichtemittierenden Elemente 14 so beabstandet sein sollten, um die Einheitlichkeit der Lichtausgabe der Tafel 10 zu maximieren. Die Einheitlichkeit der Lichtausgabe der Tafel 10 z. B. kann durch ein Betrachten des Beleuchtungsmusters 46 (4), das durch die lichtemittierenden Elemente 14 erzeugt wird, maximiert werden, insbesondere des Winkels, über den das Beleuchtungsmuster 46 die Region 28 mit im Wesentlichen einheitlicher Intensität aufweist, sowie der Entfernung 48, die die Basistafel 12 und den Diffusor 16 trennt. Dies bedeutet, dass alle lichtemittierenden Elemente 14 ausreichend nahe aneinander positioniert sein sollten, so dass die Regionen 28 mit im Wesentlichen einheitlicher Intensität mit im Wesentlichen der gleichen Entfernung von den lichtemittierenden Elementen 14 wie der Entfernung 48, die die Basistafel 12 und den Diffusor 16 trennt, konvergieren oder zusammenlaufen. Ein derartiges Beabstanden der verschiedenen lichtemittierenden Elemente 14 reduziert das Erscheinen dunkler und heller Punkte in der lichtemittierenden Tafel 10. Entsprechend könnte bei einem Ausführungsbeispiel, bei dem die Region 28 mit im Wesentlichen einheitlicher Intensität sich über einen Strahlungswinkel von etwa 100° erstreckt, und bei dem die Entfernung 48 zwischen der Basistafel 12 und dem Diffusor 16 etwa 50 mm oder weniger beträgt, eine einheitliche Beleuchtung erzielt werden, indem die einzelnen lichtemittierenden Elemente 14 so angeordnet werden, dass sie voneinander um eine Entfernung von etwa 10–20 mm beabstandet sind.
Die lichtemittierenden Elemente 14 könnten ausgewählt sein, um eine beliebige eines breiten Bereichs von Spektralausgaben bereitzustellen, die unter Umständen für die bestimmte lichtemittierende Tafel 10 erwünscht wird. Mehrere Typen von Leuchtdioden z. B. wurden entwickelt, die im Wesentlichen weißes Licht erzeugen. Deshalb könnte eine lichtemittierende Tafel 10, die im Wesentlichen weißes Licht emittiert, gemäß den Lehren, die hierin vorgesehen sind, erzeugt werden, indem Weißlicht-Emissions-LEDs für die lichtemittierenden Elemente 14 verwendet werden (z. B. LEDs, die Blaulicht-Emitter, die durch Leuchtstoffbeschichtungen bedeckt sind, die ihr blaues Licht in Weißlicht umwandeln, aufweisen). Alternativ könnten weißlichtemittierende Tafeln durch ein Verwenden separater roter, grüner und blauer LEDs für die lichtemittierenden Elemente 14 oder durch ein Verwenden von LEDs mit anderen Farben erzeugt werden. Einstellungen an der Spektralausgabe der lichtemittierenden Tafel 10 könnten durch ein Variieren der Zahlen und Platzierungen bestimmter der Farben der lichtemittierenden Elemente, sowie durch ein variables Treiben der verschiedenen Farben lichtemittierender Elemente, um ihre relative Helligkeit zu erhöhen oder zu senken, erzielt werden.

Claims

Lichtemittierende Tafel (10) mit folgenden Merkmalen: einer Basistafel (12); einer Mehrzahl lichtemittierender Elemente (14), die an der Basistafel (12) befestigt sind, wobei jedes der Mehrzahl lichtemittierender Elemente (14) ein von einem Lambertschen Strahlungsmuster unterschiedliches Beleuchtungsmuster (46) erzeugt, das eine Region (28) mit im Wesentlichen einheitlicher Intensität aufweist, wobei jede Region (28) mit im Wesentlichen einheitlicher Intensität eine minimale Intensität und eine maximale Intensität aufweist, wobei die minimale Intensität nicht weniger als etwa 50% der maximalen Intensität beträgt, und die sich über einen Strahlungswinkel von zumindest etwa 60° erstreckt; und einem oder mehreren Lichtkonditionierern (16, 18) zum Empfangen und Konditionieren von Licht, das durch die Mehrzahl lichtemittierender Elemente (14) erzeugt wird, wobei jedes der Mehrzahl lichtemittierender Elemente (14) eine Leuchtdiode (26) aufweist, die folgende Merkmale aufweist: eine Reflektorschale (32); einen Lichtemissionsübergang (34), der innerhalb der Reflektorschale (32) befestigt ist; und eine Linse (36), die über der Reflektorschale (32) und dem Lichtemissionsübergang (34) positioniert ist.
Lichtemittierende Tafel (10) gemäß Anspruch 1, bei der jede Region (28) mit im Wesentlichen einheitlicher Lichtintensität sich über einen Strahlungswinkel von zumindest etwa 100° erstreckt.
Lichtemittierende Tafel (10) gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der die Linse (36) eine im Wesentlichen flache Lichtausgabeoberfläche (62) aufweist.
Lichtemittierende Tafel (10) gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der die Linse (136) eine Lichtausgabeoberfläche (162) aufweist, die einen konvexen Abschnitt (164) und einen konkaven Abschnitt (166) aufweist.
Lichtemittierende Tafel (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Leuchtdioden (26) zwei oder mehr unterschiedliche Wellenlängen an Licht emittieren.
Lichtemittierende Tafel (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Basistafel (12) eine gedruckte Schaltungsplatine aufweist, wobei die gedruckte Schaltungsplatine elektrisch jedes der lichtemittierenden Elemente (14) mit einer Versorgung eines elektrischen Stroms verbindet.
Lichtemittierende Tafel (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, die ferner eine reflektierende Oberfläche (50) aufweist, die an der Basistafel (12) vorgesehen ist.
Lichtemittierende Tafel (10) gemäß Anspruch 7, bei der die reflektierende Oberfläche (50) eine spiegelnde reflektierende Oberfläche aufweist.
Lichtemittierende Tafel (10) gemäß Anspruch 8, bei der die reflektierende Oberfläche (50) eine diffuse reflektierende Oberfläche aufweist.
Lichtemittierende Tafel (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der die Lichtkonditionierer (16, 18) folgende Merkmale aufweisen: einen Diffusor (16), der benachbart zu der Basistafel (12) positioniert ist, wobei der Diffusor (16) Licht, das durch die Mehrzahl lichtemittierender Elemente (14) erzeugt wird, empfängt und diffundiert; und einen Helligkeitsverbesserer (18), der benachbart zu dem Diffusor (16) positioniert ist, um diffundiertes Licht von dem Diffusor (16) zu sammeln und Licht heraus aus einer Vorderoberfläche (52) des Helligkeitsverbesserers (18) zu richten.
Lichtemittierende Tafel (10) gemäß Anspruch 10, bei der der Diffusor (16) einen Polycarbonat-Kunststoff aufweist.
Lichtemittierende Tafel (10) gemäß Anspruch 10 oder 11, bei der der Helligkeitsverbesserer (18) ein lagenartiges Material aufweist, das eine Mehrzahl von Prismen definiert.
Anzeigesystem mit folgenden Merkmalen: einer Basistafel (12); einer Mehrzahl lichtemittierender Elemente (14), die an der Basistafel (12) befestigt sind, wobei jedes der Mehrzahl lichtemittierender Elemente (14) ein von einem Lambertschen Strahlungsmuster unterschiedliches Beleuchtungsmuster (46) erzeugt, das eine Region (28) mit im Wesentlichen einheitlicher Intensität aufweist, wobei jede Region (28) mit im Wesentlichen einheitlicher Intensität eine minimale Intensität und eine maximale Intensität aufweist, wobei die minimale Intensität nicht weniger als etwa 50% der maximalen Intensität beträgt, und die sich über einen Strahlungswinkel von zumindest etwa 100° erstreckt; einem oder mehreren Lichtkonditionierern (16, 18) zum Empfangen und Konditionieren von Licht, das durch die Mehrzahl lichtemittierender Elemente (14) erzeugt wird; und einer Anzeigevorrichtung, die benachbart zu den Lichtkonditionierern (16, 18) positioniert ist, wobei jedes der Mehrzahl lichtemittierender Elemente (14) eine Leuchtdiode (26) aufweist, die folgende Merkmale aufweist: eine Reflektorschale (32); einen Lichtemissionsübergang (34), der innerhalb der Reflektorschale (32) befestigt ist; und eine Linse (36), die über der Reflektorschale (32) und dem Lichtemissionsübergang (34) positioniert ist.
Anzeigesystem gemäß Anspruch 13, bei dem die Lichtkonditionierer (16, 18) folgende Merkmale aufweisen: einen Diffusor (16), der benachbart zu der Basistafel (12) positioniert ist, wobei der Diffusor (16) Licht, das durch die Mehrzahl lichtemittierender Elemente (14) erzeugt wird, empfängt und diffundiert; und einen Helligkeitsverbesserer (18), der benachbart zu dem Diffusor (16) positioniert ist, wobei der Helligkeitsverbesserer (18) diffundiertes Licht von dem Diffusor (16) empfängt.
Anzeigesystem gemäß Anspruch 14, bei dem die Anzeigevorrichtung eine Flüssigkristallanzeigetafel aufweist.
Lichtemittierende Tafel mit folgenden Merkmalen: einer Basistafel (12), die eine reflektierende Oberfläche (50) aufweist, die an derselben vorgesehen ist; einer Mehrzahl lichtemittierender Elemente (14), die an der Basistafel (12) befestigt sind, wobei jedes der Mehrzahl lichtemittierender Elemente (14) ein von einem Lambertschen Strahlungsmuster unterschiedliches Beleuchtungsmuster (46) erzeugt, das eine Region (28) mit im Wesentlichen einheitlicher Intensität aufweist, wobei jede Region (28) mit im Wesentlichen einheitlicher Intensität eine minimale Intensität und eine maximale Intensität aufweist, wobei die minimale Intensität nicht weniger als etwa 50% der maximalen Intensität beträgt, und die sich über einen Strahlungswinkel von zumindest etwa 100° erstreckt; einer Diffusoreinrichtung (16), die benachbart zu der Basistafel (12) positioniert ist, zum Diffundieren von Licht, das durch die Mehrzahl lichtemittierender Elemente (14) erzeugt wird; und einer Helligkeitsverbesserungseinrichtung (18), die benachbart zu der Diffusoreinrichtung (16) positioniert ist, zum Verbessern der Helligkeit diffundierten Lichts von der Diffusoreinrichtung (16), wobei jedes der Mehrzahl lichtemittierender Elemente (14) eine Leuchtdiode (26) aufweist, die folgende Merkmale aufweist: eine Reflektorschale (32); einen Lichtemissionsübergang (34), der innerhalb der Reflektorschale (32) befestigt ist; und eine Linse (36), die über der Reflektorschale (32) und dem Lichtemissionsübergang (34) positioniert ist.