WO2017118595A1 - Optoelektronische leuchtvorrichtung und anzeigeeinrichtung - Google Patents

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Peter Brick
Christopher Wiesmann
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    • H10W90/00—Package configurations

Definitions

  • the invention relates to an optoelectronic Leuchtvorrich ⁇ processing.
  • the invention further relates to a display device.
  • Lambertian emitting light emitting diodes produce a highly inhomogeneous distribution on a spaced surface (proportional to cos 4 ). This means that emit light ⁇ must be the diodes for homogeneous backlighting usually set very tightly. In general, the diodes should be spaced apart from each other by a ratio of a distance of the light emitting diodes to a thickness of the backlight unit (distance between the light emitting diodes and the surface to be illuminated) of ⁇ 1.
  • a secondary lens is usually used behind each light-emitting diode.
  • Such secondary lenses are, for example, the Argus or TIR (Total Internal Reflection) type. This usually requires a tight tolerance in the manufacture of these secondary lenses as well as in the positioning of light emitting diodes to the secondary lenses. The tolerances are usually in the range ⁇ 100 ym.
  • the object underlying the invention is to provide is to se ⁇ hen an efficient concept for efficiently illuminating a surface to be illuminated.
  • an optoelectronic light-emitting device comprising:
  • a light-emitting component arranged on the reflector surface and having a light-emitting surface
  • the optical component has a plurality of differently ⁇ formed reflection elements for a reflection of emitted from the light emitting surface electromagnetic radiation in the direction of the reflector surface.
  • a display device comprising:
  • optical component between the reflector and the surface to be illuminated is arranged.
  • the invention is based on the finding that the above on ⁇ handover can be achieved in that an optical component is ⁇ arranged between the reflector and the surface to be illuminated, which several differently configured Re ⁇ flexional has.
  • This reflection elements reflectors ⁇ animals electromagnetic radiation that is emitted from the lichtemit ⁇ animal tract, flektorconstruction back towards the re.
  • the back ⁇ electromagnetic radiation reflected from the reflector in the direction of the optical component is reflected, with it then comes to a more homogeneous illumination intensity distribution of the radiation emitted by the lighting device electromagnetic radiation due to this re-reflection in the sum as without the optical component.
  • the renewed reflection thus widens the original emission characteristic of the light-emitting component.
  • the reflector is designed for diffuse reflection. The reflector may thus rearrange in particular of advantageous before ⁇ , the back reflected electromagnetic radiation diffuse.
  • the optical component reflects the electromagnetic
  • the emitted electromagnetic radiation is a divergent electromagnetic ⁇ cal radiation having a predetermined illuminance distribution. That is, the light is incident on different ⁇ handy locations on the optical component at different angles of incidence on the optical member.
  • a specific embodiment of a reflection element can reflect back the electromagnetic radiation only at a specific position or at a specific location, the emitted electromagnetic radiation optimally in the direction of the reflector surface.
  • a light-emitting component in the sense of the present invention is, for example, a light-emitting diode.
  • a light emitting device for example a Laserdio ⁇ de.
  • the light-emitting component is designed as an optoelectronic semiconductor chip, in particular as a light-emitting diode chip or as a laser diode chip.
  • the laser diode chip is designed, for example, as a volume emitter or as a top emitter.
  • the light emitting device is located between the reflector and the optical component.
  • the light-emitting component has a Lambert radiation characteristic.
  • the light-emitting surface is remote from the reflector surface.
  • the light-emitting surface faces the optical component.
  • the optical component is therefore in particular opposite the light-emitting surface.
  • the light emitting surface is at least partially formed by two opposite side surfaces of the light emitting device. That means in particular that the component is by means of two opposite side surfaces ⁇ ner emits electromagnetic radiation.
  • the light emitting area is too ⁇ least partially formed by an upper surface of lichtemittie ⁇ emitting component. That means in particular that the component emits electromagnetic radiation by means of specific ⁇ its top.
  • the light-emitting surface is formed by means of the two opposite side surfaces and the upper side of the component. This means that the component emits electromagnetic radiation by means of its upper side and its two opposite side surfaces.
  • the reflector surface of the reflector is thus formed in particular from ⁇ to reflect electromagnetic radiation.
  • Electromagnetic radiation in the context of the present invention refers in particular to electromagnetic radiation in a wavelength range from 380 nm to 780 nm, ie radiation visible to the human eye. So that means that the electromagnetic radiation is, for example, light. ⁇ so far, the term "light” is used, should always be read in general electromagnetic radiation and vice versa.
  • Electromagnetic radiation in the sense of the present invention comprises in particular an infrared wavelength range, that is to say in particular a wavelength range from 780 nm to 1 mm.
  • the plurality of reflection elements at least partially comprise a total reflection ⁇ section for a total reflection of at least a portion of the emitted electromagnetic radiation in the direction of the reflector surface.
  • the technical advantage is in particular effected that an efficient back-reflection of the emitted electro-magnetic radiation ⁇ can be effected. This means that at least part of the emitted electromagnetic radiation is totally reflected back in the direction of the reflector surface by means of the total reflection sections.
  • the respective total reflection portion is a member selected from the fol ⁇ constricting group of total reflection sections: pyramid portion, cone portion, prism section.
  • a pyramidal section is designed as a pyramid.
  • a cone section is thus designed as Ke ⁇ gel.
  • a prism section is thus formed as a prism.
  • prisms, pyramids or cones are particularly preferred and efficient means of efficiently totally reflecting a beam of light, general electromagnetic radiation.
  • a pyramid, a cone and a prism each have a base surface which forms an entrance surface for the emitted electromagnetic radiation.
  • a distance from the base surface ⁇ have a pyramid, a cone and a prism each have a tip.
  • This peak (which need not be a perfectly trained peak due to manufacturing tolerances ⁇ , for example, the tip is formed as a rounded or truncated peak) facing away from the reflector surface.
  • the base surface faces the reflector surface.
  • Emitted electromagnetic radiation may be so by the base of the pyramid, a cone or the prism enter and then reflectors ⁇ advantage be on the lateral surface of the cone, respectively, of the pyramid or of the prism back towards the base surface, and then exit from the optical element again, to radiate towards the reflector surface.
  • Electromagnetic radiation the un ⁇ ter another angle of incidence ⁇ falls in the optical component, no total reflection is the corresponding total reflection portion while causing more, but at least a partial reflection.
  • the base area is for example quadrangular or triangular.
  • total reflection portions is a straight line defined that extends from the tip to a center ⁇ point of the base.
  • This straight line can also be referred to as an axis of the total reflection section.
  • a respective angle between a is greater from a tip of Totalreflexionsab ⁇ section and a center of a bottom surface of the Totalre ⁇ flexionsabitess extending straight line and a normal to the reflector surface for reflecting elements with a greater laser-lateral distance from the light emitting device as for reflection elements with a smaller lateral distance to the light-emitting component.
  • the total reflection sections are therefore tilted or tilted with their axis in the direction of the reflector surface and indeed the more tilted the farther the reflection elements are laterally spaced from the light-emitting component.
  • the prism is thus designed as a crooked prism.
  • the pyramid is thus designed as a crooked pyramid.
  • the cone is thus designed as a slanted Ke ⁇ gel.
  • For further ent ⁇ fernte total reflection sections of the corresponding total ⁇ is reflection section slate than for less distant Total ⁇ reflection sections.
  • ⁇ acts that an efficient total internal reflection can also be effected for emitted electromagnetic radiation which is emitted not related at right angles to the light emitting surface but is emitted at an angle to the normal to the light emitting surface of the light emitting device.
  • the larger this angle is thus each emits elekt ⁇ romagnetician radiation (on the light-emitting device related) since ⁇ Licher, the more it is appropriate that the total reflection portions are tilted with its axis in the direction of the reflector surface to a effi ⁇ duck To cause total reflection.
  • This is so erfindungsge ⁇ Gurss effected in that an angle between the respective axis and a normal to the reflector surface increases with increasing lateral distance from the reflecting elements to the light emitting device.
  • the lateral distance of a reflecting element is In ⁇ game as a lateral distance between a plane extending through the center of the light emitting surface normal of the light emitting surface and the reflecting element, the other from ⁇ between a plane passing through the center of the lichtemit ⁇ animal end surface normal to the light-emitting to Surface and a normal of the optical component, which passes through an intersection of the axis of the total reflection portion with a bottom of the optical component, which faces the reflector surface defined.
  • the respective angle is proportional to aresin (1 / n * sin (aretan (r / d))), preferably with a tolerance of, for example, plus / minus 10 degrees, in particular plus / minus 5 degrees , where n is a refractive index of the optical component, d is a distance of the light-emitting surface to the optical component, and r is the lateral distance of the corresponding reflection element to the light-emitting component.
  • the reflection elements comprise at least partially have a parallel to each ⁇ assimilad edge that is located closer to the light emitting device than the To ⁇ talreflexionsabites.
  • Parallel to the respective straight line advertising also referred to those flanks which have an angle of for example 10 degrees, from ⁇ particular from 5 degrees to the straight line due to Ferti ⁇ tolerances.
  • the technical advantage is achieved that a shading of the incident and then extending in the component electromagnetic radiation before the sunken electromagnetic radiation enters through the base in a total reflection section, can be prevented.
  • the technical advantage in particular, is that a luminous efficacy can be increased, generally a yield of electromagnetic radiation.
  • the technical advantage is especially causes to be ⁇ luminous surface can be efficiently illuminated.
  • one of the reflector surface facing bottom of the optical component is structured and / or curved.
  • the technical advantage is in particular causes the underside can also contribute to a reflection of the emit ⁇ oriented electromagnetic radiation towards the reflector surface. As a result, an efficient return reflection is thus advantageously effected.
  • the plurality of reflection elements are arranged concentrically around the light-emitting construction element or linearly.
  • the concentric arrangement brings about the particular advantage that an efficient and uniform back-reflection of electromagnetic radiation emit ⁇ formatted be effected.
  • a linear array particular brings some technical advantages that the linear efficiently be ⁇ can be illuminated to be illuminated.
  • the plurality of reflection elements are arranged around the light emitting device according to one embodiment ⁇ concentric shape, means in particular that the plurality Refle ⁇ xionsetti are arranged along a circle or along a plurality of circles with different radii, wherein a center of the circle, respectively, the circuits from the light-emitting component is fixed.
  • a center of the light-emitting surface forms the center of the circle or the plurality of circles.
  • the optical component is formed as an extruded or as an injection-molded optical component.
  • An extruded component refers to a component which is manufactured with ⁇ means of an extrusion process.
  • the optical component is formed as a foil. Films are generally technically simple and inexpensive to produce. len. Thus, therefore, the technical advantage is caused that the optical component is technically simple and inexpensive Herge ⁇ can be or is.
  • An injection molded optical component refers to a construction ⁇ part, which is made by injection molding. Also by means of such a method an efficient and simple and cost-effective production of the component is made possible in vorteilhaf ⁇ ter way.
  • the plurality of reflective elements out ⁇ forms as stamped reflection elements.
  • the technical advantage, in particular, is brought about that the reflection elements are manufactured efficiently.
  • Ge ⁇ stamped reflection elements thus denote in particular reflection elements that have been stamped.
  • Such a stamping method advantageously makes it possible to efficiently and simply manufacture the geometric shapes needed for total reflection.
  • a plurality of light emitting devices are turned away with their respective light emitting surface of the reflector surface disposed on the Re ⁇ flektorional, wherein a normal to the optical ⁇ rule component and extending centrally between two light emitting devices mirror axis is defined so that both sides the mirror axis is formed two mirror-symmetrical easierbil-, reflection elements comprising sections of the optical component, each extending from the mirror axis to a distance from the optical axis, which corresponds to half the distance between the two corresponding light ⁇ emitting components.
  • the reflection elements are designed such that the total reflection of the at least one part of the emitted electromagnetic radiation is reduced or switched off.
  • the technical advantage in particular that a transmission through the optical component is improved from a predetermined lateral distance to the light-emitting component, so that an efficient and homogeneous illumination of the surface to be illuminated is made possible.
  • optical component in particular that the component is formed from a material which has a transmission for the emitted electromagnetic radiation of at least 90%, in particular 95%, for example 99%. That is, al ⁇ so that the optical component is formed of a material which is at least partially, in particular completely transparent to the emitted electromagnetic radiation.
  • formulation material may also Formu ⁇ -regulation "material" are used.
  • the optical component is formed from one or more of the following elements: epoxy resin, polycarbonate (PC), silicone, glass and polymethylmethacrylate (PMMA).
  • the optoelectronic light-emitting device forms a backlight unit for backlighting (or illuminating) a surface of a display device.
  • the optoelectronic light-emitting device can thus be referred to in particular as a backlight unit, in particular special as a backlight unit for a display ⁇ device .
  • the surface to be illuminated or backlit is, according to one embodiment, comprised of a liquid crystal display (LCD).
  • LCD liquid crystal display
  • the display device thus comprises according to one embodiment ⁇ form a liquid crystal display, for example, has to be illuminated or, for example a be backlit FLAE ⁇ surface.
  • a plurality of light emitting elements ⁇ construction in particular with their respective rindemitt Schlieren- the surface of the reflector surface facing away arranged on the reflectors ⁇ door surface.
  • the components are arranged peri ⁇ odisch.
  • the reflection elements a plurality of concentric rings or circles, and in particular ⁇ sondere as broken rings or broken circles, are arranged as, a respective center point or a respective center of these rings or circles by the means ⁇ points of the reflection elements is fixed.
  • the reflective elements are arranged as a polygon.
  • Fig. 14 show an illuminance distribution at the optoelectronic lighting device of Fig. 9 and Fig.
  • Fig. 1 shows a reflector 101 comprising a Reflektorflä ⁇ surface 103. On the reflector surface 103 are disposed two lichtemittie ⁇ Rende components 105th In one embodiment, the light-emitting components are light-emitting diodes.
  • the light-emitting components 105 each have a light-emitting surface 107.
  • the light emitting surface 107 is ⁇ te at a top of Bauelemen- 105 formed.
  • the light emitting devices 105 emit, for example, light via the light emitting surfaces 107.
  • the light-emitting components 105 instead of or in addition to the upper side, the light-emitting components 105 emit electromagnetic radiation, in particular light, via two opposite side surfaces 123.
  • the light emitting surface is then formed according to this Ausure ⁇ tion form at least partially by the opposite side surfaces 123 and respectively by the top.
  • a liquid crystal display 109 is provided, which has a surface 111 to be illuminated. This surface 111 to be illuminated ⁇ faces the reflector surface 103.
  • the reflector with the light-emitting components 105 thus forms a backlight unit for the liquid crystal display 109.
  • Light-emitting diodes usually have a luminous intensity distribution that follows Lambert's radiation law. That is, the illuminance distribution satisfies the following equation:
  • Io is the intensity of light emitted perpendicular to the surface 107 in power lichtemittie ⁇ light, ie parallel to a normal 113 of the light emitting surface 107.
  • Theta is the angle of an emitted by the lichtemittie ⁇ Governing surface 107 of light beam 119 to the Norma ⁇ len 113th
  • the corresponding illumination intensity distribution by a light-emitting component 105 on the surface 111 thus fulfills the following equation:
  • E (theta) E 0 * cos 4 (theta).
  • Eo denotes illuminance perpendicular to lichtemit ⁇ animal tract 107th
  • the Lambertian radiation characteristic of a light-emitting diode leads to a highly inhomogeneous illumination intensity distribution on the surface 111.
  • a distance a between two light-emitting components 105 is marked with a double arrow with the reference number 115.
  • the distance a is defined as the distance between the respective center of the light emitting surfaces 107.
  • FIG. 2 shows an illuminance distribution on the surface 111 at a distance a between two light-emitting components 105 of 20 mm and a thickness d of 5 mm.
  • the axis labeled 201 is the x-axis and indicates a lateral distance on the surface 111 relative to the center of the light-emitting surface 107 in millimeters.
  • the axis with the reference numeral 203 is the y-axis and indicates a vertical distance relative to the lateral distance on the surface 111 relative to the center of the light-emitting surface 107 in millimeters.
  • Reference numeral 205 points to a scale that indicates the BL LEVEL ⁇ tung in lux.
  • the illuminance distribution shown in FIG. 2 clearly shows that the majority of the illuminance is concentrated around the center.
  • an optical component 501 is provided, which in FIG.
  • Section view is shown and which is arranged between the lichtemittie ⁇ - generating components 105 and the surface 111.
  • the optical component 501 faces with its underside 503 of the reflector surface 103.
  • the optical component 501 has a plurality of reflection elements 504.
  • the reflection elements 504 each have a prism section 505.
  • the prism section 505 has as a lateral surface a first leg 507 and an angle to the first leg 507 extending second leg 509.
  • the two legs 507, 509 meet in a tip 515 of the prism section 505.
  • a respective axis of the prism sections 505 is identified by the reference numeral 510.
  • a corresponding Ba ⁇ sis of the two prism portions 505 is due to the
  • a light beam which enters spaced from and parallel to the axis 510 in the prism portion 505 is totally reflected by the per ⁇ stays awhile inside of the two legs 507, 509 back towards the reflector surface 103rd
  • An incident light beam in the component 501 is indicated by an arrow with the reference numeral 119.
  • the light ⁇ beam 119 strikes the inside of the leg 507 and is reflected by this in the direction of the inside of the leg 509.
  • This reflected light is represented symbolically with egg ⁇ nem arrow with the reference numeral 511th
  • This re ⁇ inflected light beam 511 hits the inside of the leg 509 and reflected from the goal area back towards reflector 103rd
  • This reflected-back light is indicated by an arrow labeled 513.
  • no light-emitting component 105 is shown in FIG. 5. Only the electromagnetic radiation emitted by means of the light-emitting surface 107 is shown symbolically by arrows with the reference symbols 119.
  • the reflector surface 103 itself is embodied, for example, as diffusely reflecting and / or, for example, as a strong side scattering, ie as a laterally scattering, with respect to a normal to the reflector surface 103.
  • the optical component 501 also has further reflection elements, which are not shown in FIG. 5 for illustrative reasons, but which are described and shown below with reference to the further figures.
  • FIG. 6 shows the optical component 501 with further reflection elements 601 in a lateral sectional view. These further reflection elements 601 are formed differently with respect to the reflection elements 504 shown in FIG. 5. The reflection elements 601 are laterally spaced from the light-emitting device 105 further than the reflection elements 504.
  • the reflecting elements 601 have analog on the reflection ⁇ elements 504 each have a prismatic section 505, depending ⁇ wells in the direction of the reflector surface 103, thus in particular in the direction of the light emitting devices 105, tilted or inclined. That is, a respective axis 603 of the prism portions 505 no longer normal to the surface Reflektorflä ⁇ 103 respectively to the light emitting surface 107th Rather, an angle 621 is now formed between the respective axis 603 and a normal 619 of the reflector surface 103, this angle being 621> 0 degrees, that is to say different from 0 degrees.
  • the normal 619 here corresponds to the normal of the underside 503, insofar as it runs flat and parallel to the reflector surface 103.
  • the reflection elements 601 each have a parallel to the axis 603 aligned flank 609, which is arranged closer to the light-emitting device 105 as the prism ⁇ section 505th
  • An exemplary beam path is provides ⁇ with arrows Darge, which is described in more detail below.
  • Reference numeral 119 shows a light emitted by the rindemit ⁇ animal forming surface 107 of light beam 119. This is refracted at the bottom 503 of the optical component five hundred and first The broken light beam, which is thus incident on the optical component 501, is identified by the reference numeral 611.
  • the refracted light beam 611 is reflected on the inside of the leg 507 in the direction of the inside of the leg 509.
  • This reflected light beam is marked with the reference numbers Be ⁇ 613th
  • This light beam 613 is reflected toward bottom 503 to the inside of the ⁇ 's kels 509th
  • This reflected light beam is with the Numeral 615 marked.
  • this light beam is refracted and reflected back in the direction of the reflector surface 103 or light-emitting component 105. This reflected back and thus out of the component 501 from ⁇ stepped light beam is indicated by the reference numeral 617.
  • Fig. 7 shows again the optical component with the Reflection ⁇ onsommen 601. Compared to the illustration shown in Fig. 6 is here additionally the incident angle 701 between the incident beam 119 and the normal 619 located.
  • the angle 701 is hereinafter referred to as "theta_ein", where "on” stands for “incident beam”.
  • the angle 621 is hereinafter referred to as “theta_kipp”, wherein “tilt” stands for “tilted axis” inasmuch as the axis 603 is tilted or inclined relative to the axis 510 in the direction of the light-emitting devices 105.
  • theta a arctan (r / d)
  • "d” denotes the distance between the reflector surface 107 and the optical component 501.
  • r denotes the lateral distance of the reflection element 601 with respect to one of the light-emitting components 105.
  • theta_kipp aresin (1 / n * sin (theta_ein)).
  • n is the refractive index of the optical component 501.
  • the graph 8 shows the dependence of theta_kipp on the lateral distance r.
  • the graph is drawn by a curve labeled 805.
  • the axis with the Be ⁇ reference symbol 801 indicates the lateral distance r in millimeters.
  • the axis labeled 803 indicates theta_kipp in degrees.
  • Fig. 9 shows an opto-electronic light-emitting device 901 to ⁇ collectively the reflector 101 having disposed on the Reflektorflä ⁇ che 103 light emitting device 105 and the optical member 501 with the reflective elements 504, 601. Further, the liquid crystal display 109 is provided, the surface 111 of the Reflector surface 103 faces.
  • the optical component 501 is disposed between the reflector 101 and the liquid crystal display 109.
  • the Fig. 9 shows a display device 903, the optoelectronic device 901 and a light to be ⁇ illuminating surface, the surface 111 of the liquid crystal display 109.
  • the optoelectronic light-emitting device 901 thus forms a backlight unit for the liquid-crystal display 111.
  • No further reflection elements are drawn between the reflection elements 504 and the reflection elements 601 for reasons of drawing. Nevertheless, after a ⁇ exporting approximately form is provided that more reflective elements are also provided between the reflection elements to working on the reflection elements 504, 601 are configured differently thereto.
  • respective total reflection portions ⁇ this reflection elements are with their Ach ⁇ se less inclined in the direction of reflector surface 103 as the total reflection portions of the reflective elements six hundred and first
  • FIG. 10 shows a detail of the optical component 501 in the area around the reflection elements 504 in a three-dimensional view.
  • FIG. 11 shows a three-dimensional view of a region around the reflection elements 601 of the component 501.
  • Fig. 12 shows a further optoelectronic Leuchtvorrich ⁇ tung 1200th
  • an optical member 1201 is provided herein having a plurality of differently ⁇ formed reflective elements 1203, 1205, 1207th
  • the Re ⁇ flexional 1203, 1205, 1207 are formed for example as un- differently formed prisms or pyramids. For example, they differ in the respective prisms or pyramids at a height relative each other on the underside 503 of the optical device 1201. It is noted at this point that the total reflection for the efficient homogenization of the light emitted by the light ⁇ emitting surface of the light not be perfect got to. It is already sufficient for efficient homogenization that a proportion of at least 50% of the emitted light is totally reflected back in the direction of the reflector surface 103.
  • Exemplary beam paths are indicated by arrows 1209 in FIG.
  • a light beam is not optimal in a corresponding Reflexionsele ⁇ ment in 1203, 1205, 1207 incident, the corresponding light will not totally reflected perfectly but un ⁇ ter a certain angle deviation. Nevertheless, the light is usually always reflected back to the reflector 101 and can thus be reflected back from the reflector surface 103 in the direction of the component 1201 back to cause a further homo ⁇ genization of the original Lambertian radiation characteristic of the light-emitting device 105.
  • Fig. 13 shows the optoelectronic lighting device 901 ge ⁇ Switzerland.
  • the reflection elements 601 are cut along this section line 1301. That is, for example, that the respective top 515 of the Pris ⁇ menabête 505 is cut off or rounded easierbil ⁇ det.
  • the reflection elements modified in this way thus no longer cause the incident light to be exactly the same can totally reflect like the unmodified reflection elements. It is therefore causes a reduction in Totalrefle ⁇ xion or retroreflection.
  • Such selective elimination, respectively reduction of the total reflection is in particular carried out for reflection elements, which are located in egg ⁇ nem predetermined lateral distance from the light emitting device 105th
  • a predetermined lateral distance rela- tively to the light emitting device 105 wherein are for reflection elements, in a lateral From ⁇ stand up to the light emitting device 105 that is greater than the predetermined distance, the total or Ret - Roreflexion selectively turned off or reduced. This is achieved, for example, by forming tips or corners as flattened or rounded or as cut-off points or corners.
  • the optical component has regions which are free from reflection elements. In these regions, also called transmission regions emitted electromagnetic radiation can ⁇ tables radiate directly through the device without being reflected back to ⁇ .
  • FIGS. 14 to 16 respectively show an illumination intensity distribution in the case of the optoelectronic light-emitting device 901, analogous to FIGS. 2 to 4.
  • a distance between two light-emitting components of 20 mm has been selected.
  • a distance between the reflector and the surface to be illuminated is 5 mm.
  • a ratio of minimum illuminance to maximum illuminance (E_min / E_max) is greater than 70% with an efficiency of more than 80%.
  • the invention comprises thus in particular the idea of providing between the reflector with the light emitting elements and to be illuminated surfaces, an optical component, which provide differently shaped reflection ⁇ elements, which are formed, for example, as retroreflective structures.
  • the reflection elements are designed, for example, as prisms, pyramids or cones.
  • a base of a prism or a pyramid is triangular or quadrangular.
  • Such structures reflect or throw the light back toward the reflector by means of total reflection with high efficiency.
  • the reflection elements are inclined locally in the direction of the reflector surface. This results in a high efficiency for different lateral distances to a light-emitting component.
  • the prisms respectively the pyramids respectively the cones are for example wrong.
  • the optical component is arranged spaced from the emit light ⁇ the components.
  • the light-emitting components thus each span a small solid angle, as seen from the position of the optical component, so that a defined and small solid angle is predetermined, which allows an efficient deflection of the light.
  • Positioning of the light-emitting components to the optical component is relatively tolerant. For example, a tolerance in both the distance between optical component and reflector surface as well as a lateral distance is some 100 ym.
  • the optical component is formed as a foil or as a plate, so that the opti ⁇ cal component can cover the entire reflector.
  • a trained component is usually inexpensive to manufacture and can be installed efficiently and inexpensively.
  • the optical component is in particular formed from a material having a high refractive index so that the Totalrefle ⁇ xion can be effected efficiently even for such light which is not incident perfectly from the direction of the light emitting device. Since the optical member causes a homogenization of the BL LEVEL ⁇ tung intensity distribution of the emitted electromagnetic radiation, the optical component can be referred to as a Ho ⁇ mogenisierer. While the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiments, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine optoelektronische Leuchtvorrich- tung, umfassend: - einen Reflektoraufweisend eine Reflektorfläche, - ein beabstandet zur Reflektorfläche und der Reflektorfläche gegenüberliegend angeordnetes optisches Bauteil, - ein auf der Reflektorfläche angeordnetes lichtemittierendes Bauelement aufweisend eine lichtemittierende Fläche, - wobei das optische Bauteilmehrere unterschiedlich ausgebildete Reflexionselemente für eine Reflexion von von der lichtemittierenden Fläche emittierter elektromagnetischer Strahlung in Richtung der Reflektorfläche aufweist. Die Erfindung betrifft ferner eine Anzeigeeinrichtung.

Description

OPTOELEKTRONISCHE LEUCHTVORRICHTUNG UND ANZEIGEEINRICHTUNG
BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft eine optoelektronische Leuchtvorrich¬ tung. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Anzeigeeinrichtung .
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2016 100 063.9, deren Offenbarungsge¬ halt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Lambertsch abstrahlende lichtemittierende Dioden erzeugen auf einer beabstandeten Fläche eine stark inhomogene Verteilung (proportional zu cos4) . Das heißt, dass die lichtemittieren¬ den Dioden zur homogenen Hinterleuchtung in der Regel sehr dicht gesetzt werden müssen. In der Regel sollten die Dioden in einem Verhältnis von einem Abstand der lichtemittierenden Dioden zu einer Dicke der Hinterleuchtungseinheit (Abstand zwischen den lichtemittierenden Dioden und der zu beleuchtenden Fläche) von < 1 beabstandet zueinander gesetzt werden.
Um das vorstehend genannte Verhältnis zu vergrößern, wird in der Regel hinter jeder lichtemittierenden Diode eine Sekun- därlinse eingesetzt. Solche Sekundärlinsen sind zum Beispiel vom Argus oder TIR (Total Internal Reflection) -Typ . Dies erfordert in der Regel eine enge Toleranz bei der Herstellung dieser Sekundärlinsen als auch bei der Positionierung von lichtemittierenden Dioden zu den Sekundärlinsen. Die Toleran- zen liegen üblicherweise im Bereich < 100 ym.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist darin zu se¬ hen, ein effizientes Konzept zum effizienten Beleuchten einer zu beleuchtenden Fläche bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird mittels des jeweiligen Gegenstands der un¬ abhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprü¬ chen .
Nach einem Aspekt wird eine optoelektronische Leuchtvorrich- tung bereitgestellt, umfassend:
- einen Reflektor aufweisend eine Reflektorfläche,
- ein beabstandet zur Reflektorfläche und der Reflektorflä¬ che gegenüberliegend angeordnetes optisches Bauteil,
- ein auf der Reflektorfläche angeordnetes lichtemittieren- des Bauelement aufweisend eine lichtemittierende Fläche,
- wobei das optische Bauteil mehrere unterschiedlich ausge¬ bildete Reflexionselemente für eine Reflexion von von der lichtemittierenden Fläche emittierter elektromagnetischer Strahlung in Richtung der Reflektorfläche aufweist.
Nach noch einem Aspekt wird eine Anzeigeeinrichtung bereitgestellt, umfassend:
- eine zu beleuchtende Fläche und
- die optoelektronische Leuchtvorrichtung,
- wobei das optische Bauteil zwischen dem Reflektor und der zu beleuchtenden Fläche angeordnet ist.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die obige Auf¬ gabe dadurch gelöst werden kann, dass zwischen dem Reflektor und der zu beleuchtenden Fläche ein optisches Bauteil ange¬ ordnet wird, welches mehrere unterschiedlich ausgebildete Re¬ flexionselemente aufweist. Diese Reflexionselemente reflek¬ tieren elektromagnetische Strahlung, die von der lichtemit¬ tierenden Fläche emittiert wird, zurück in Richtung der Re- flektorfläche . Somit kann in vorteilhafter Weise die zurück¬ reflektierte elektromagnetische Strahlung vom Reflektor in Richtung des optischen Bauteils reflektiert werden, wobei es aufgrund dieser erneuten Reflexion in der Summe dann zu einer homogeneren Beleuchtungsstärkeverteilung der mittels der Leuchtvorrichtung emittierten elektromagnetischen Strahlung kommt als ohne das optische Bauteil. Die erneute Reflexion verbreitert also die ursprünglich Abstrahlcharakteristik des lichtemittierenden Bauelements. Zum Beispiel ist der Reflektor für eine diffuse Reflexion ausgebildet. Der Reflektor kann somit insbesondere in vor¬ teilhafter Weise die zurückreflektierte elektromagnetische Strahlung diffus umsortieren.
Das optische Bauteil reflektiert die elektromagnetische
Strahlung nur teilweise, ein Teil der elektromagnetischen Strahlung wird also stets durch das Bauteil strahlen, so dass elektromagnetische Strahlung auf die Fläche auftreffen kann.
Dadurch, dass die mehreren Reflexionselemente des optischen Bauteils unterschiedlich ausgebildet sind, wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass eine effiziente Rückre- flexion und somit eine effiziente Homogenisierung der emit¬ tierten elektromagnetischen Strahlung bewirkt werden kann. Denn in der Regel handelt es sich bei der emittierten elektromagnetischen Strahlung um eine divergente elektromagneti¬ sche Strahlung, die eine vorbestimmte Beleuchtungsstärkever- teilung aufweist. Das heißt, dass das Licht an unterschied¬ lichen Orten am optischen Bauteil unter unterschiedlichen Einfallswinkeln auf das optische Bauteil einfallen wird. Insofern kann in der Regel eine bestimmte Ausgestaltung eines Reflexionselements die elektromagnetische Strahlung nur an einer bestimmten Position oder an einem bestimmten Ort die emittierte elektromagnetische Strahlung optimal in Richtung der Reflektorfläche zurückreflektieren. Somit ist es in der Regel nicht möglich, ein universelles Reflexionselement zu konstruieren, welches an beliebigen Orten die emittierte elektromagnetische Strahlung stets gleich gut reflektiert. Diesem Umstand wird somit erfindungsgemäß dadurch Rechnung getragen, dass unterschiedlich ausgebildete Reflexionselemente verwendet werden, so dass die Nachteile, die sich aufgrund der divergenten elektromagnetischen Strahlung und der vorge- gebenen Beleuchtungsstärkeverteilung ergeben, überwunden werden können. Es wird somit insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass eine Beleuchtungsstärkeverteilung der mittels der lichtemittierenden Fläche emittierten elektromagnetischen Strahlung aufgrund dieser Mehrfachreflexion verbreitert wird. Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass die zu beleuchtende Fläche homogener beleuchtet werden kann als ohne das Bauteil.
Somit wird also insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass eine effiziente und homogene Beleuchtung der zu beleuch¬ tenden Fläche ermöglicht ist.
Ein lichtemittierendes Bauelement im Sinne der vorliegenden Erfindung ist zum Beispiel eine lichtemittierende Diode. Ein lichtemittierendes Bauelement ist zum Beispiel eine Laserdio¬ de. Zum Beispiel ist das lichtemittierende Bauelement als ein optoelektronischer Halbleiterchip ausgebildet, insbesondere als ein Leuchtdiodenchip oder als ein Laserdiodenchip.
Der Laserdiodenchip ist zum Beispiel als ein Volumenemitter oder als ein Topemitter ausgebildet.
Das lichtemittierende Bauelement befindet sich zwischen dem Reflektor und dem optischen Bauteil.
Das lichtemittierende Bauelement weist insbesondere eine Lam- bertsche Abstrahlcharakteristik auf.
In einer Ausführungsform ist die lichtemittierende Fläche der Reflektorfläche abgewandt ist.
In einer Ausführungsform ist die lichtemittierende Fläche dem optischen Bauteil zugewandt. Das optische Bauteil liegt somit insbesondere der lichtemittierenden Fläche gegenüber.
In einer Ausführungsform ist die lichtemittierende Fläche zum Beispiel zumindest teilweise mittels zwei gegenüberliegenden Seitenflächen des lichtemittierenden Bauelements gebildet. Das heißt also insbesondere, dass das Bauelement mittels sei¬ ner zwei gegenüberliegenden Seitenflächen elektromagnetische Strahlung emittiert. In einer Ausführungsform ist die lichtemittierende Fläche zu¬ mindest teilweise mittels einer Oberseite des lichtemittie¬ renden Bauelements gebildet. Das heißt also insbesondere, dass das Bauelement mittels seiner Oberseite elektromagneti¬ sche Strahlung emittiert.
In einer Ausführungsform ist die lichtemittierende Fläche mittels der zwei gegenüberliegenden Seitenflächen und der Oberseite des Bauelements gebildet. Das heißt also, dass das Bauelement mittels seiner Oberseite und seiner zwei gegen- überliegenden Seitenflächen elektromagnetische Strahlung emittiert .
Die Reflektorfläche des Reflektors ist also insbesondere aus¬ gebildet, elektromagnetische Strahlung zu reflektieren.
Elektromagnetische Strahlung im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet insbesondere elektromagnetische Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 380 nm bis 780 nm, also für das menschliche Auge sichtbare Strahlung. Das heißt also, dass die elektromagnetische Strahlung zum Beispiel Licht ist. So¬ fern der Begriff „Licht" verwendet wird, soll stets allgemein elektromagnetische Strahlung mitgelesen werden und umgekehrt.
Elektromagnetische Strahlung im Sinne der vorliegenden Erfin- dung umfasst insbesondere einen Infrarot-Wellenlängenbereich, also insbesondere einen Wellenlängenbereich von 780 nm bis 1 mm.
Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die mehreren Reflexionselemente zumindest teilweise einen Totalreflexions¬ abschnitt für eine Totalreflexion von zumindest einem Teil der emittierten elektromagnetischen Strahlung in Richtung der Reflektorfläche umfassen. Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass eine effiziente Rückreflexion der emittierten elektro¬ magnetischen Strahlung bewirkt werden kann. Das heißt, dass zumindest ein Teil der emittierten elektromagnetischen Strahlung mittels der Totalreflexionsabschnitte total in Richtung der Reflektorfläche zurückreflektiert wird.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der jeweilige Totalreflexionsabschnitt ein Element ausgewählt aus der fol¬ genden Gruppe von Totalreflexionsabschnitten ist: Pyramidenabschnitt, Kegelabschnitt, Prismenabschnitt.
Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass über diese Totalreflexionsabschnitte eine effiziente To¬ talreflexion erzielt werden kann. Ein Pyramidenabschnitt ist als Pyramide ausgebildet. Ein Kegelabschnitt ist also als Ke¬ gel ausgebildet. Ein Prismenabschnitt ist also als Prisma ausgebildet. Prismen, Pyramiden oder Kegel sind in der geo- metrischen Optik besonders bevorzugte und effiziente Mittel, um einen Lichtstrahl, allgemeinen elektromagnetischer Strahlung, effizient total zu reflektieren.
Eine Pyramide, ein Kegel und ein Prisma weisen jeweils eine Grundfläche auf, die eine Eintrittsfläche für die emittierte elektromagnetische Strahlung bildet. Beabstandet zur Grund¬ fläche weisen eine Pyramide, ein Kegel und ein Prisma jeweils eine Spitze auf. Diese Spitze (, die aufgrund von Fertigungs¬ toleranzen keine perfekt ausgebildete Spitze sein muss, zum Beispiel ist die Spitze als abgerundete oder abgeschnittene Spitze ausgebildet,) ist der Reflektorfläche abgewandt. Die Grundfläche ist der Reflektorfläche zugewandt. Emittierte elektromagnetische Strahlung kann so durch die Grundfläche in die Pyramide, den Kegel oder das Prisma eintreten und kann dann an der Mantelfläche des Kegels respektive der Pyramide respektive des Prismas zurück in Richtung Grundfläche reflek¬ tiert werden, um dann aus dem optischen Bauteil wieder auszutreten, um in Richtung Reflektorfläche zu strahlen. Insbeson- dere abhängig von einem Einfallswinkel in das optische Bau¬ teil und einer konkreten geometrischen Ausgestaltung des Totalreflexionsabschnitts wird eine Totalreflexion durch den entsprechenden Totalreflexionsabschnitt für die unter einem bestimmten Einfallswinkel einfallende elektromagnetische
Strahlung bewirkt. Für elektromagnetische Strahlung, die un¬ ter einem anderen Einfallswinkel in das optische Bauteil ein¬ fällt, wird durch den entsprechenden Totalreflexionsabschnitt zwar keine Totalreflexion mehr bewirkt, aber immerhin eine Teilreflexion.
Die Grundfläche ist zum Beispiel viereckig oder dreieckig.
Bei den vorstehend genannten Totalreflexionsabschnitten ist eine Gerade definiert, die von der Spitze zu einem Mittel¬ punkt der Grundfläche verläuft. Diese Gerade kann auch als eine Achse des Totalreflexionsabschnitts bezeichnet werden.
Sofern die Spitze nicht perfekt ausgebildet sein sollte, wird zur Definition oder Hilfskonstruktion dieser Geraden anstelle der Spitze der Schnittpunkt der gedanklich verlängerten aufeinander zulaufenden Seitenflächen des Totalreflexionsabschnitts verwendet. In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein jeweiliger Winkel zwischen einer von einer Spitze des Totalreflexionsab¬ schnitts und einem Mittelpunkt einer Grundfläche des Totalre¬ flexionsabschnitts verlaufenden Gerade und einer Normalen der Reflektorfläche für Reflexionselemente mit einem größerem la- teralen Abstand zum lichtemittierenden Bauelement größer ist als für Reflexionselemente mit einem kleineren lateralen Ab¬ stand zum lichtemittierenden Bauelement.
Die Totalreflexionsabschnitte sind also mit ihrer Achse in Richtung der Reflektorfläche gekippt oder verkippt und zwar desto verkippter je weiter die Reflexionselemente lateral von dem lichtemittierenden Bauelement beabstandet sind. Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass die emittierte elektromagnetische Strahlung effizient von den Re¬ flexionselementen zurück in Richtung der Reflektorfläche reflektiert zu werden. Das Prisma ist also als ein schiefes Prisma ausgebildet. Die Pyramide ist also als eine schiefe Pyramide ausgebildet. Der Kegel ist also als ein schiefer Ke¬ gel ausgebildet. Hierbei gilt insbesondere: Für weiter ent¬ fernte Totalreflexionsabschnitte ist der entsprechende Total¬ reflexionsabschnitt schiefer als für weniger entfernte Total¬ reflexionsabschnitte .
Dadurch wird ferner insbesondere der technische Vorteil be¬ wirkt, dass eine effiziente Totalreflexion auch für emittierte elektromagnetische Strahlung bewirkt werden kann, die nicht senkrecht bezogen auf die lichtemittierende Fläche emittiert wird, sondern unter einem Winkel zur Normalen der lichtemittierenden Fläche vom lichtemittierenden Bauelement abgestrahlt wird. Je größer dieser Winkel ist, also je seit¬ licher (bezogen auf das lichtemittierende Bauteil) die elekt¬ romagnetische Strahlung emittiert wird, desto mehr ist es sinnvoll, dass die Totalreflexionsabschnitte mit ihrer Achse in Richtung der Reflektorfläche gekippt sind, um eine effizi¬ ente Totalreflexion zu bewirken. Dies wird also erfindungsge¬ mäß dadurch bewirkt, dass mit zunehmendem lateralen Abstand der Reflexionselemente zum lichtemittierenden Bauelement ein Winkel zwischen der jeweiligen Achse und einer Normalen der Reflektorfläche größer wird.
Der laterale Abstand eines Reflexionselements ist zum Bei¬ spiel als ein lateraler Abstand zwischen einer durch den Mit- telpunkt der lichtemittierenden Fläche verlaufenden Normalen der lichtemittierenden Fläche und dem Reflexionselement, ins¬ besondere zwischen einer durch den Mittelpunkt der lichtemit¬ tierenden Fläche verlaufenden Normalen der lichtemittierenden Fläche und einer Normalen des optischen Bauteils, die durch einen Schnittpunkt der Achse des Totalreflexionsabschnitts mit einer Unterseite des optischen Bauteils verläuft, die der Reflektorfläche zugewandt ist, definiert. Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der jeweiliger Winkel proportional zu aresin (1/n * sin (aretan (r/d) ) ) , vorzugsweise mit einer Toleranz von beispielsweise plus/minus 10 Grad, insbesondere von plus/minus 5 Grad, ist, wobei n ein Brechungsindex des optischen Bauteils ist, d ein Abstand der lichtemittierenden Fläche zum optischen Bauteil ist und r der laterale Abstand des entsprechenden Reflexionselements zum lichtemittierenden Bauelement ist. Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass eine besonders effiziente Totalreflexion der emittierten elektromagnetischen Strahlung über einen entsprechend großen Raumwinkel ermöglicht ist. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Reflexionselemente zumindest teilweise eine parallel zur je¬ weiligen Geraden ausgerichtete Flanke aufweisen, die näher zum lichtemittierenden Bauelement angeordnet ist als der To¬ talreflexionsabschnitt. Parallel zur jeweiligen Geraden wer- den auch solche Flanken bezeichnet, die aufgrund von Ferti¬ gungstoleranzen einen Winkel von beispielsweise 10 Grad, ins¬ besondere von 5 Grad, zur Geraden aufweisen.
Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass eine Abschattung der einfallenden und dann im Bauteil verlaufenden elektromagnetischen Strahlung, bevor die eingefallene elektromagnetische Strahlung durch die Grundfläche in einen Totalreflexionsabschnitt eintritt, verhindert werden kann. Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil be- wirkt, dass eine Lichtausbeute erhöht werden kann, allgemein eine Ausbeute elektromagnetischer Strahlung. Somit wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass die zu be¬ leuchtende Fläche effizient beleuchtet werden kann. Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine der Reflektorfläche zugewandte Unterseite des optischen Bauteils strukturiert und/oder gekrümmt ist. Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass die Unterseite ebenfalls für eine Reflexion der emit¬ tierten elektromagnetischen Strahlung in Richtung der Reflektorfläche beitragen kann. Dadurch wird somit in vorteilhafter Weise eine effiziente Rückreflexion bewirkt.
Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die mehreren Reflexionselemente konzentrisch um das lichtemittierende Bau¬ element oder linear angeordnet sind.
Die konzentrische Anordnung bewirkt insbesondere den Vorteil, dass eine effiziente und gleichmäßige Rückreflexion der emit¬ tierten elektromagnetischen Strahlung bewirkt werden. Eine lineare Anordnung bewirkt insbesondere den technischen Vor- teil, dass die zu beleuchtende Fläche effizient linear be¬ leuchtet werden kann.
Dass die mehreren Reflexionselemente nach einer Ausführungs¬ form konzentrisch um das lichtemittierende Bauelement ange- ordnet sind, bedeutet insbesondere, dass die mehreren Refle¬ xionselemente entlang eines Kreises oder entlang mehrerer Kreise mit unterschiedlichen Radien angeordnet sind, wobei ein Mittelpunkt des Kreises respektive der Kreise durch das lichtemittierende Bauelement festgelegt ist. Zum Beispiel bildet ein Mittelpunkt der lichtemittierenden Fläche das Zentrum des Kreises respektive der mehreren Kreise.
Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das optische Bauteil als ein extrudiertes oder als ein spritzgegossenes optisches Bauteil ausgebildet ist.
Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass das optische Bauteil effizient hergestellt ist. Ein extrudiertes Bauteil bezeichnet ein Bauteil, welches mit¬ tels eines Extrusionsverfahrens hergestellt ist. Zum Beispiel ist das optische Bauteil als eine Folie gebildet. Folien sind in der Regel technisch einfach und kostengünstig herzustel- len. Somit wird also der technische Vorteil bewirkt, dass das optische Bauteil technisch einfach und kostengünstig herge¬ stellt werden kann respektive ist. Ein spritzgegossenes optisches Bauteil bezeichnet ein Bau¬ teil, welches mittels eines Spritzgussverfahrens hergestellt ist. Auch mittels eines solchen Verfahrens ist in vorteilhaf¬ ter Weise eine effiziente und einfache und kostengünstige Herstellung des Bauteil ermöglicht.
Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die mehreren Reflexionselemente als gestempelte Reflexionselemente ausge¬ bildet sind. Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass die Reflexionselemente effizient hergestellt sind. Ge¬ stempelte Reflexionselemente bezeichnen somit insbesondere Reflexionselemente, die gestempelt wurden. Über ein solches Stempelverfahren ist es in vorteilhafter Weise ermöglicht, die geometrischen Formen, die für eine Totalreflexion benötigt werden, effizient und einfach herzustellen.
Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass mehrere lichtemittierende Bauelemente mit ihrer jeweiligen lichtemit- tierenden Fläche der Reflektorfläche abgewandt auf der Re¬ flektorfläche angeordnet sind, wobei eine normal zum opti¬ schen Bauteil und mittig zwischen zwei lichtemittierenden Bauelementen verlaufende Spiegelachse definiert ist, so dass beidseitig der Spiegelachse zwei spiegelsymmetrisch ausgebil- dete, Reflexionselemente umfassende Abschnitte des optischen Bauteils ausgebildet sind, die jeweils von der Spiegelachse bis zu einem Abstand zur optischen Achse verlaufen, der der Hälfte des Abstands zwischen den zwei entsprechenden licht¬ emittierenden Bauelementen entspricht.
Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass bei mehreren lichtemittierenden Bauelementen ebenfalls eine effiziente und gleichmäßige Rückreflexion ermöglicht ist .
Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass ab einem vor- bestimmten lateralen Abstand zum lichtemittierenden Bauelement die Reflexionselemente derart ausgebildet sind, dass die Totalreflexion des zumindest einen Teils der emittierten elektromagnetischen Strahlung reduziert oder ausgeschaltet ist .
Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass ab einem vorbestimmten lateralen Abstand zum lichtemittierenden Bauelement eine Transmission durch das optische Bauteil verbessert wird, so dass hierüber eine effiziente und homogene Beleuchtung der zu beleuchtenden Fläche ermöglicht ist .
Die Formulierung "optisches" in der Formulierung "optisches Bauteil" bedeutet insbesondere, dass das Bauteil aus einem Material gebildet ist, welches eine Transmission für die emittierte elektromagnetische Strahlung von mindestens 90 %, insbesondere 95 %, zum Beispiel 99 %, aufweist. Das heißt al¬ so, dass das optische Bauteil aus einem Material gebildet ist, welches für die emittierte elektromagnetische Strahlung zumindest teilweise, insbesondere vollständig, transparent ist. Anstelle der Formulierung Material kann auch die Formu¬ lierung "Werkstoff" verwendet werden.
Zum Beispiel ist vorgesehen, dass das optische Bauteil aus einem oder mehreren der folgenden Elemente gebildet ist: Epoxidharz, Polycarbonat (PC) , Silikon, Glas und Polymethylme- thacrylat (PMMA) gebildet ist.
Die optoelektronische Leuchtvorrichtung bildet nach einer Ausführungsform eine Hinterleuchtungseinheit zum Hinterleuchten (oder Beleuchten) einer Fläche einer Anzeigeeinrichtung. Die optoelektronische Leuchtvorrichtung kann somit insbesondere als eine Hinterleuchtungseinheit bezeichnet werden, ins- besondere als eine Hinterleuchtungseinheit für eine Anzeige¬ einrichtung .
Die zu beleuchtende oder zu hinterleuchtenden Fläche ist nach einer Ausführungsform von einer Flüssigkristallanzeige (LCD: Liquid Cristal Display) umfasst.
Die Anzeigeeinrichtung umfasst somit nach einer Ausführungs¬ form eine Flüssigkristallanzeige, die zum Beispiel eine zu beleuchtende oder zum Beispiel eine zu hinterleuchtende Flä¬ che aufweist.
In einer Ausführungsform sind mehrere lichtemittierende Bau¬ elemente, insbesondere mit ihrer jeweiligen lichtemittieren- den Fläche der Reflektorfläche abgewandt, auf der Reflek¬ torfläche angeordnet. Insbesondere sind die Bauelemente peri¬ odisch angeordnet.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Reflexions- elemente als mehrere konzentrische Ringe oder Kreise, insbe¬ sondere als unterbrochene Ringe oder unterbrochene Kreise, angeordnet sind, wobei ein jeweiliger Mittelpunkt oder ein jeweiliges Zentrum dieser Ringe oder Kreise durch die Mittel¬ punkte der Reflexionselemente festgelegt ist.
In einer Ausführungsform sind die Reflexionselemente als ein Polygon angeordnet.
Die Formulierung „respektive" umfasst insbesondere die Formu- lierung „und/oder".
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusam- menhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenfassung mit den Zeichnungen näher erläutert werden, wobei lichtemittierende Bauelemente, die eine zu beleuchtende Fläche beleuchten, eine grafische Darstellung einer Beleuchtungsstärkeverteilung eines lichtemittieren den Bauelements, jeweils einen Ausschnitt aus der Beleuch¬ tungsstärkeverteilung der Fig. 2, ein optisches Bauteil in einer Ansicht, das optische Bauteil der Fig. 5 in einer weiteren Ansicht, das optische Bauteil gemäß Fig. 6, einen graphischen Verlauf eines Winkels zwi sehen einer Achse eines Totalreflexionsab¬ schnitts und einer Normalen einer Reflektorfläche in Abhängigkeit von einem latera¬ len Abstand des entsprechenden Reflexions¬ elements zum lichtemittierenden Bauelement, eine optoelektronische Leuchtvorrichtung, jeweils eine dreidimensional gezeichnete An sieht des optischen Bauteils der Fig. 5 und 6, ein weiteres optisches Bauteil, eine Ausführungsform des optischen Bauteils der Fig. 5 und 6, in welcher ab einem vorbe stimmten lateralen Abstand zum lichtemittie renden Bauelement eine Totalreflexion reduziert oder ausgeschaltet ist, Fig. 14 eine Beleuchtungsstärkeverteilung bei der optoelektronischen Leuchtvorrichtung der Fig. 9 und Fig. 15 und 16 jeweils einen Ausschnitt aus der Beleuch¬ tungsstärkeverteilung der Fig. 14 zeigen . Im Folgenden können für gleiche Merkmale gleiche Bezugszei¬ chen verwendet werden. Der Übersicht halber ist vorgesehen, dass nicht in sämtlichen Zeichnungen sämtliche Merkmale stets mit einem Bezugszeichen versehen sind. Fig. 1 zeigt einen Reflektor 101 umfassend eine Reflektorflä¬ che 103. Auf der Reflektorfläche 103 sind zwei lichtemittie¬ rende Bauelemente 105 angeordnet. Bei den lichtemittierenden Bauelementen handelt es sich nach einer Ausführungsform um lichtemittierende Dioden.
Die lichtemittierenden Bauelemente 105 weisen jeweils eine lichtemittierende Fläche 107 auf. Die jeweilige lichtemittie¬ rend Fläche ist der Reflektorfläche 103 abgewandt. Die licht¬ emittierende Fläche 107 ist an einer Oberseite der Bauelemen- te 105 gebildet.
Die lichtemittierenden Bauelemente 105 emittieren über die lichtemittierenden Flächen 107 zum Beispiel Licht. In einer nicht gezeigten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die lichtemittierenden Bauelemente 105 anstelle oder zusätzlich zur Oberseite über zwei gegenüberliegende Seitenflächen 123 elektromagnetische Strahlung, insbesondere Licht, emittieren. Die lichtemittierende Fläche ist dann gemäß dieser Ausfüh¬ rungsform zumindest teilweise durch die gegenüberliegenden Seitenflächen 123 respektive durch die Oberseite gebildet. Ferner ist eine Flüssigkristallanzeige 109 vorgesehen, die eine zu beleuchtende Fläche 111 aufweist. Diese zu beleuch¬ tende Fläche 111 ist der Reflektorfläche 103 zugewandt. Der Reflektor mit den lichtemittierenden Bauelementen 105 bildet somit eine Hinterleuchtungseinheit für die Flüssig¬ kristallanzeige 109.
Lichtemittierende Dioden weisen in der Regel eine Beleuch- tungsstärkeverteilung auf, die dem Lambertschen Abstrahlgesetz folgt. Das heißt, dass die Beleuchtungsstärkeverteilung folgende Gleichung erfüllt:
I (theta) = I0 * cos (theta)
Io bezeichnet die Intensität des senkrecht zur lichtemittie¬ renden Fläche 107 emittierten Lichts, also parallel zu einer Normalen 113 der lichtemittierenden Fläche 107. Theta bezeichnet den Winkel eines mittels der lichtemittie¬ renden Fläche 107 emittierten Lichtstrahls 119 zu der Norma¬ len 113.
Die entsprechende Beleuchtungsstärkeverteilung durch ein lichtemittierendes Bauelement 105 auf der Fläche 111 erfüllt somit folgende Gleichung:
E (theta) = E0 * cos4 (theta) . Eo bezeichnet die Beleuchtungsstärke senkrecht zur lichtemit¬ tierenden Fläche 107.
Die Lambertsche Abstrahlcharakteristik einer lichtemittierenden Diode führt zu einer stark inhomogenen Beleuchtungsstär- keverteilung auf der Fläche 111.
Dies führt also zu relativ viel Licht unmittelbar über dem lichtemittierenden Bauelement 105 und zu relativ wenig Licht in den Lücken zwischen benachbarten lichtemittierenden Bauelementen 105.
Ein Abstand a zwischen zwei lichtemittierenden Bauelemen- ten 105 ist mit einem Doppelpfeil mit dem Bezugszeichen 115 gekennzeichnet. Der Abstand a ist definiert als die Distanz zwischen dem jeweiligen Mittelpunkt der lichtemittierenden Flächen 107. Eine Dicke oder ein Abstand d zwischen der Reflektorfläche
103 und der Fläche 111 ist mit einem Doppelpfeil mit dem Be¬ zugszeichen 117 gekennzeichnet.
Fig. 2 zeigt eine Beleuchtungsstärkeverteilung auf der Fläche 111 bei einem Abstand a zwischen zwei lichtemittierenden Bauelementen 105 von 20 mm sowie einer Dicke d von 5 mm.
Die Achse mit dem Bezugszeichen 201 ist die x-Achse und gibt einen lateralen Abstand auf der Fläche 111 relativ zum Mit- telpunkt der lichtemittierenden Fläche 107 in Millimetern an.
Die Achse mit dem Bezugszeichen 203 ist die y-Achse und gibt einen bezogen auf den lateralen Abstand vertikalen Abstand auf der Fläche 111 relativ zum Mittelpunkt der lichtemittie- renden Fläche 107 in Millimetern an.
Das Bezugszeichen 205 zeigt auf eine Skala, die die Beleuch¬ tungsstärke in Lux angibt. Die in Fig. 2 gezeigte Beleuchtungsstärkeverteilung zeigt deutlich, dass sich der Hauptanteil der Beleuchtungsstärke um den Mittelpunkt konzentriert.
Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch die Beleuchtungsstärkever- teilung der Fig. 2 für y = 0 mm.
Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch die Beleuchtungsstärkeverteilung der Fig. 2 für x = 0 mm. Um diese inhomogene Beleuchtungsstärkeverteilung zu homogenisieren, ist nach einer Ausführungsform ein optisches Bauteil 501 vorgesehen, das in Fig. 5 in einer seitlichen
Schnittansicht gezeigt ist und das zwischen den lichtemittie¬ renden Bauelementen 105 und der Fläche 111 angeordnet wird.
Das optische Bauteil 501 ist mit seiner Unterseite 503 der Reflektorfläche 103 zugewandt. Das optische Bauteil 501 weist mehrere Reflexionselemente 504 auf. Die Reflexionselemen¬ te 504 weisen jeweils einen Prismenabschnitt 505 auf. Der Prismenabschnitt 505 weist als Mantelfläche einen ersten Schenkel 507 und einen winklig zum ersten Schenkel 507 verlaufenden zweiten Schenkel 509 auf. Die beiden Schenkel 507, 509 treffen sich in einer Spitze 515 des Prismenabschnitts 505. Eine jeweilige Achse der Prismenabschnitte 505 ist mit dem Bezugszeichen 510 gekennzeichnet. Eine entsprechende Ba¬ sis der beiden Prismenabschnitte 505 ist aufgrund der
Schnittansicht als gestrichelte Linie mit dem Bezugszeichen 517 gezeichnet.
Ein Lichtstrahl, welcher beabstandet und parallel zur Achse 510 in den Prismenabschnitt 505 eintritt, wird durch die je¬ weilige Innenseite der beiden Schenkeln 507, 509 zurück in Richtung der Reflektorfläche 103 totalreflektiert.
Ein in das Bauteil 501 einfallender Lichtstrahl ist mit einem Pfeil mit dem Bezugszeichen 119 gekennzeichnet. Der Licht¬ strahl 119 trifft auf die Innenseite des Schenkel 507 und wird von dieser in Richtung der Innenseite des Schenkels 509 reflektiert. Dieses reflektierte Licht ist symbolisch mit ei¬ nem Pfeil mit dem Bezugszeichen 511 dargestellt. Dieser re¬ flektierte Lichtstrahl 511 trifft auf die Innenseite des Schenkels 509 und wird von dieser zurück in Richtung Reflek- torfläche 103 reflektiert. Dieses zurückreflektierte Licht ist mit einem Pfeil mit dem Bezugszeichen 513 gekennzeichnet. Der Übersicht halber ist in Fig. 5 kein lichtemittierendes Bauelement 105 eingezeichnet. Lediglich die mittels der lichtemittierenden Fläche 107 emittierte elektromagnetische Strahlung ist symbolisch mit Pfeilen mit den Bezugszei- chen 119 dargestellt.
Die Reflektorfläche 103 selbst ist zum Beispiel als diffus reflektierend ausgebildet und/oder zum Beispiel als stark seitwärts streuend, also als lateral streuend, bezogen auf eine Normale zur Reflektorfläche 103 ausgebildet.
Das heißt also, dass Licht, welches durch die Reflexionsele¬ mente 504 zurück in Richtung Reflektorfläche 103 reflektiert wird, von der Reflektorfläche 103 wiederum diffus oder stark lateral streuend reflektiert werden kann, so dass eine ur¬ sprüngliche Lambertsche Abstrahlcharakteristik verbreitert oder homogenisiert werden kann.
Das optische Bauteil 501 weist noch weitere Reflexionselemen- te auf, die aus zeichnerischen Gründen in Fig. 5 nicht dargestellt sind, die aber nachfolgend unter Bezugnahme auf die weiteren Figuren beschrieben und gezeigt sind.
Fig. 6 zeigt das optische Bauteil 501 mit weiteren Reflexi- onselementen 601 in einer seitlichen Schnittansicht. Diese weiteren Reflexionselemente 601 sind bezogen auf die in Fig. 5 gezeigten Reflexionselemente 504 verschieden zu diesen ausgebildet. Die Reflexionselemente 601 befinden sich lateral von dem lichtemittierenden Bauelement 105 weiter beabstandet als die Reflexionselemente 504.
Der Übersicht halber sind die in Fig. 5 gezeigten Reflexions¬ elemente 504 in Fig. 6 nicht eingezeichnet. Die Reflexionselemente 601 weisen analog zu den Reflexions¬ elementen 504 jeweils einen Prismenabschnitt 505 auf, der je¬ weils in Richtung der Reflektorfläche 103, also insbesondere in Richtung der lichtemittierenden Bauelemente 105, verkippt oder geneigt ist. Das heißt, dass eine jeweilige Achse 603 der Prismenabschnitte 505 nicht mehr normal zur Reflektorflä¬ che 103 respektive zur lichtemittierenden Fläche 107 verläuft. Vielmehr ist nun ein Winkel 621 zwischen der jeweili- gen Achse 603 und einer Normalen 619 der Reflektorfläche 103 gebildet, wobei dieser Winkel 621 > 0 Grad ist, also ver¬ schieden von 0 Grad ist. Die Normale 619 entspricht hier der Normalen der Unterseite 503, insofern diese eben und parallel zur Reflektorfläche 103 verläuft.
Da die Reflexionselemente 601 lateral weiter beabstandet sind als die Reflexionselemente 504, wird das einfallende
Licht 119 unter einem größeren Einfallswinkel in die Reflexi¬ onselemente 601 einfallen relativ zu den Reflexionselemen- ten 504, die sich im Wesentlichen unmittelbar über dem lichtemittierenden Bauelement 105 befinden.
Die Reflexionselemente 601 weisen jeweils eine parallel zur Achse 603 ausgerichtete Flanke 609 auf, die näher zum licht- emittierenden Bauelement 105 angeordnet ist als der Prismen¬ abschnitt 505.
Ein beispielhafter Strahlenverlauf ist mit Pfeilen darge¬ stellt, was nachfolgend näher beschrieben wird.
Das Bezugszeichen 119 zeigt auf einen mittels der lichtemit¬ tierenden Fläche 107 emittierten Lichtstrahl 119. Dieser wird an der Unterseite 503 des optischen Bauteils 501 gebrochen. Der gebrochene und somit in das optischen Bauteil 501 einge- fallene Lichtstrahl ist mit dem Bezugszeichen 611 gekennzeichnet .
Der gebrochene Lichtstrahl 611 wird an der Innenseite des Schenkel 507 in Richtung der Innenseite des Schenkels 509 re- flektiert. Dieser reflektierte Lichtstrahl ist mit dem Be¬ zugszeichen 613 gekennzeichnet. An der Innenseite des Schen¬ kels 509 wird dieser Lichtstrahl 613 in Richtung Unterseite 503 reflektiert. Dieser reflektierte Lichtstrahl ist mit dem Bezugszeichen 615 gekennzeichnet. Durch den Austritt des Lichtstrahle 615 aus dem optischen Bauteil 501 wird dieser Lichtstrahl gebrochen und zurück in Richtung Reflektorfläche 103 respektive lichtemittierendes Bauelement 105 reflektiert. Dieser zurückreflektierte und somit aus dem Bauteil 501 aus¬ getretene Lichtstrahl ist mit dem Bezugszeichen 617 gekennzeichnet .
Somit findet also eine Totalreflexion statt auch für Licht oder elektromagnetische Strahlung, die unter einem Winkel
> 0° von der lichtemittierenden Fläche relativ zur Normalen der lichtemittierenden Fläche abgestrahlt wird.
Wenn hingegen anstelle der Reflexionselemente 601 die Refle- xionselemente 504 verwendet würden, so würden diese Reflexi¬ onselemente in diesem lateralen Abstand zum lichtemittierenden Bauelement 105 das Licht nicht genauso gut total reflek¬ tieren wie die Reflexionselemente 601. Dies deshalb nicht, da die Reflexionselemente 504 nicht in Richtung der Reflek- torfläche 103 verkippt sind.
Fig. 7 zeigt nochmals das optische Bauteil mit den Reflexi¬ onselementen 601. Gegenüber der in Fig. 6 gezeigten Darstellung ist hier noch zusätzlich der Einfallswinkel 701 zwischen dem einfallenden Strahl 119 und der Normalen 619 eingezeichnet .
Der Winkel 701 wird im Folgenden als "theta_ein" bezeichnet, wobei "ein" für "einfallender Strahl" steht. Der Winkel 621 wird im Folgenden als "theta_kipp" bezeichnet, wobei "kipp" für "gekippte Achse" steht, insofern die Achse 603 relativ zur Achse 510 in Richtung der lichtemittierenden Bauelemente 105 gekippt oder geneigt ist. Es gilt nach einer Ausführungsform folgende Gleichung: theta ein = arctan (r/d) "d" bezeichnet hier im Gegensatz zu Fig. 1 den Abstand zwischen der Reflektorfläche 107 und dem optischen Bauteil 501.
"r" bezeichnet den lateralen Abstand des Reflexionsele- ments 601 bezogen auf eines der lichtemittierende Bauelemente 105.
Es gilt nach einer Ausführungsform folgende Gleichung: theta_kipp = aresin (1/n * sin ( theta_ein) ) .
Hierbei ist n der Brechungsindex des optischen Bauteils 501.
Fig. 8 zeigt die Abhängigkeit von theta_kipp von dem latera- len Abstand r. Der graphische Verlauf ist durch eine Kurve mit dem Bezugszeichen 805 gezeichnet. Die Achse mit dem Be¬ zugszeichen 801 gibt den lateralen Abstand r in Millimeter an. Die Achse mit dem Bezugszeichen 803 gibt theta_kipp in Grad an.
Deutlich zu erkennen ist, dass mit zunehmendem lateralem Abstand zu einem lichtemittierenden Bauelement ein Totalrefle¬ xionsabschnitt in Richtung der Reflektorfläche 103 verkippt sein sollte, um eine optimale Totalreflexion zu bewirken.
Fig. 9 zeigt eine optoelektronische Leuchtvorrichtung 901 um¬ fassend den Reflektor 101 mit einem auf der Reflektorflä¬ che 103 angeordneten lichtemittierenden Bauelement 105 sowie das optische Bauteil 501 mit den Reflexionselementen 504, 601. Ferner ist die Flüssigkristallanzeige 109 vorgesehen, wobei die Fläche 111 der Reflektorfläche 103 zugewandt ist.
Das optische Bauteil 501 ist zwischen dem Reflektor 101 und der Flüssigkristallanzeige 109 angeordnet.
Somit zeigt die Fig. 9 eine Anzeigeeinrichtung 903, die die optoelektronische Leuchtvorrichtung 901 sowie eine zu be¬ leuchtende Fläche, die Fläche 111 der Flüssigkristallanzeige 109. Die optoelektronische Leuchtvorrichtung 901 bildet somit eine Hinterleuchtungseinheit für die Flüssigkristallanzeige 111. Zwischen den Reflexionselementen 504 und den Reflexionselementen 601 sind aus zeichnerischen Gründen keine weiteren Reflexionselemente gezeichnet. Dennoch ist nach einer Ausfüh¬ rungsform vorgesehen, dass auch zwischen diesen Reflexionselementen weitere Reflexionselemente vorgesehen sind, die be- zogen auf die Reflexionselemente 504, 601 unterschiedlich zu diesen ausgebildet sind. Beispielsweise sind jeweilige Total¬ reflexionsabschnitte dieser Reflexionselemente mit ihrer Ach¬ se weniger stark in Richtung Reflektorfläche 103 geneigt als die Totalreflexionsabschnitte der Reflexionselemente 601.
Obwohl lediglich Strahlengänge eingezeichnet sind, die eine Totalreflexion des mittels der lichtemittierenden Fläche 107 emittierten Lichts zeigen, so wird dennoch aufgrund von in der Realität nicht immer perfekter Totalreflexion ein gewis- ser Anteil an Licht (oder allgemein an elektromagnetischer Strahlung) durch das optische Bauteil 501 strahlen in Richtung der Fläche 111 der Flüssigkristallanzeige 109.
Fig. 10 zeigt einen Ausschnitt aus dem optischen Bauteil 501 im Bereich um die Reflexionselemente 504 in einer dreidimensionalen Ansicht.
Fig. 11 zeigt eine dreidimensionale Ansicht für einen Bereich um die Reflexionselemente 601 des Bauteils 501.
Gemäß den in Fig. 10 und 11 gezeigten Darstellungen sind die Reflexionselemente 504, 601 konzentrisch angeordnet, wobei das entsprechende Zentrum normal oberhalb der lichtemittie¬ renden Fläche 107 eines der Bauelemente 105 liegt.
Fig. 12 zeigt eine weitere optoelektronische Leuchtvorrich¬ tung 1200. Anstelle des optischen Bauteils 501 ist hier ein optisches Bauteil 1201 vorgesehen, das mehrere unterschiedlich ausge¬ bildete Reflexionselemente 1203, 1205, 1207 aufweist. Die Re¬ flexionselemente 1203, 1205, 1207 sind zum Beispiel als un- terschiedlich ausgebildete Prismen oder Pyramiden ausgebildet. Zum Beispiel unterscheiden sie sich die jeweiligen Prismen oder Pyramiden in einer Höhe voneinander bezogen auf die Unterseite 503 des optischen Bauteils 1201. Es wird an dieser Stelle angemerkt, dass die Totalreflexion für eine effiziente Homogenisierung des mittels der licht¬ emittierenden Fläche emittierten Lichts nicht perfekt sein muss. Es reicht bereits für eine effiziente Homogenisierung, dass ein Anteil von mindestens 50 % des emittierten Lichts total in Richtung der Reflektorfläche 103 zurückreflektiert wird .
Beispielhafte Strahlengänge sind in Fig. 12 mit Pfeilen mit den Bezugszeichen 1209 eingezeichnet. Selbst wenn ein Licht- strahl nicht optimal in ein entsprechendes Reflexionsele¬ ment 1203, 1205, 1207 einfällt, so wird das entsprechende Licht zwar nicht perfekt totalreflektiert werden, sondern un¬ ter einer gewissen Winkelabweichung. Dennoch wird das Licht in der Regel stets zurück zum Reflektor 101 reflektiert und kann somit von der Reflektorfläche 103 erneut in Richtung des Bauteils 1201 zurückreflektiert werden, um eine weitere Homo¬ genisierung der ursprünglichen Lambertschen Abstrahlcharakteristik des lichtemittierenden Bauelements 105 zu bewirken. Fig. 13 zeigt die optoelektronische Leuchtvorrichtung 901 ge¬ mäß Fig. 9, wobei hier eine Schnittlinie 1301 durch die Re¬ flexionselemente 601 eingezeichnet ist. Es ist nach einer Ausführungsform vorgesehen, dass die Reflexionselemente 601 entlang dieser Schnittlinie 1301 abgeschnitten sind. Das heißt zum Beispiel, dass die jeweilige Spitze 515 der Pris¬ menabschnitte 505 wie abgeschnitten oder abgerundet ausgebil¬ det ist. Dadurch wird also bewirkt, dass die so modifizierten Reflexionselemente das einfallende Licht nicht mehr genauso gut total reflektieren können wie die nicht modifizierten Reflexionselemente. Es wird also eine Reduktion der Totalrefle¬ xion oder Retroreflexion bewirkt. Eine solch selektive Ausschaltung respektive Reduktion der Totalreflexion wird insbe- sondere für Reflexionselemente durchgeführt, die sich in ei¬ nem vorbestimmten lateralen Abstand zum lichtemittierenden Bauelement 105 befinden.
Das heißt also, dass ein vorbestimmter lateraler Abstand re- lativ zum lichtemittierenden Bauelement 105 vorgegeben wird, wobei für Reflexionselemente, die sich in einem lateralen Ab¬ stand zum lichtemittierenden Bauelement 105 befinden, der größer ist als der vorbestimmte Abstand, die Total- oder Ret- roreflexion selektiv ausgeschaltet respektive reduziert wird. Dies zum Beispiel dadurch, dass Spitzen oder Ecken als abgeflachte oder abgerundete oder als abgeschnittene Spitzen oder Ecken ausgebildet werden Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das optische Bauteil Bereiche aufweist, die frei von Reflexionselementen sind. In diesen Bereichen, auch Transmissionsbereiche genannt, kann emittierte elektromagne¬ tische Strahlung direkt durch das Bauteil strahlen, ohne zu¬ rückreflektiert zu werden.
Fig. 14 bis 16 zeigen respektive analog zu den Fig. 2 bis 4 eine Beleuchtungsstärkeverteilung bei der optoelektronischen Leuchtvorrichtung 901. Hierbei ist ein Abstand zwischen zwei lichtemittierenden Bauelementen von 20 mm gewählt worden. Ein Abstand zwischen dem Reflektor und der zu beleuchtenden Fläche beträgt 5 mm. Es sind noch keine zusätzlichen optischen Elemente, zum Beispiel Linsen oder Folien, zwischen dem optischem Bauteil und zu beleuchtender Fläche vorgesehen.
Dennoch wird allein aufgrund des optischen Bauteils mit den unterschiedlich ausgebildeten Reflexionselementen eine ver- besserte, also insbesondere homogenere, Beleuchtungsstärke¬ verteilung erzielt. Fig. 15 zeigt analog zu Fig. 2 eine Schnittdarstellung durch die in Fig. 14 gezeigte Beleuchtungsstärkeverteilung, wobei y = 0 ist. Fig. 16 zeigt einen Schnitt durch die in Fig. 14 gezeigte Be¬ leuchtungsstärkeverteilung, wobei x = 0 ist.
Ein Verhältnis von minimaler Beleuchtungsstärke zu maximaler Beleuchtungsstärke (E_min/E_max) ist hier größer als 70 % bei einer Effizienz von mehr als 80 %.
Zusammenfassend umfasst die Erfindung also insbesondere den Gedanken, zwischen dem Reflektor mit den lichtemittierenden Elementen und zu beleuchtenden Flächen ein optisches Bauteil vorzusehen, welches unterschiedlich ausgebildete Reflexions¬ elemente, die zum Beispiel als retroreflektierende Strukturen ausgebildet sind, vorzusehen. Die Reflexionselemente sind zum Beispiel als Prismen, Pyramiden oder als Kegel ausgebildet. Eine Grundfläche eines Prismas respektive einer Pyramide ist zum Beispiel dreieckig oder viereckig. Solche Strukturen reflektieren oder werfen das Licht mittels einer Totalreflexion mit einer hohen Effizienz zurück in Richtung Reflektor.
Es ist zum Beispiel vorgesehen, dass die Reflexionselemente lokal in Richtung der Reflektorfläche geneigt sind. Dies be¬ wirkt eine hohe Effizienz für verschiedene laterale Abstände zu einem lichtemittierenden Bauelement. Die Prismen respektive die Pyramiden respektive die Kegel sind zum Beispiel schief .
Das optische Bauteil ist beabstandet zu den lichtemittieren¬ den Bauelementen angeordnet. Die lichtemittierenden Bauelemente spannen somit jeweils von der Position des optischen Bauteils aus gesehen einen kleinen Raumwinkel auf, so dass ein definierter und kleiner Raumwinkel vorgegeben wird, der eine effiziente Umlenkung des Lichts erlaubt. Es ist ferner folgender Vorteil gegeben. Eine Positionierung der lichtemittierenden Bauelemente zum optischen Bauteil ist relativ tolerant. Zum Beispiel beträgt eine Toleranz sowohl im Abstand zwischen optischem Bauteil und Reflektorfläche als auch ein lateraler Abstand einige 100 ym.
Zum Beispiel ist vorgesehen, dass das optische Bauteil als Folie oder als eine Platte ausgebildet ist, so dass das opti¬ sche Bauteil den gesamten Reflektor überdecken kann. Ein solch ausgebildetes Bauteil ist in der Regel kostengünstig herzustellen und kann effizient und kostengünstig montiert werden .
Das optische Bauteil ist insbesondere aus einem Material mit einem hohen Brechungsindex gebildet, so dass die Totalrefle¬ xion auch für solches Licht effizient bewirkt werden kann, welches nicht perfekt aus der Richtung des lichtemittierenden Bauelements einfällt. Da das optische Bauteil eine Homogenisierung der Beleuch¬ tungsstärkeverteilung der emittierten elektromagnetischen Strahlung bewirkt, kann das optische Bauteil auch als ein Ho¬ mogenisierer bezeichnet werden. Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. BEZUGSZEICHENLISTE
101 Reflektor
103 Reflektorfläche
105 lichtemittierendes Bauelement
107 lichtemittierende Fläche
109 Flüssigkristallanzeige
111 zu beleuchtende Fläche
113 Normale der lichtemittierenden Fläche 115 Abstand zwischen zwei lichtemittierenden
Bauelementen
117 Abstand zwischen dem Reflektor und der
Flüssigkristallanzeige
119 Lichtstrahl
121 Winkel zwischen der Normalen 113 und dem
Lichtstrahl 119
123 Seitenfläche
201 x-Achse
203 y-Achse
205 Beleuchtungsstärke
501 optisches Bauteil
503 Unterseite des optischen Bauteils
504 Reflexionselement
505 Prismenabschnitt
507, 509 Schenkel
510 Achse
511, 513 reflektiertes Licht
515 Spitze
517 Grundfläche
601 Reflexionselement
603 Achse
609 Flanke
611 gebrochener Lichtstrahl
613, 615 reflektiertes Licht
617 austretender Lichtstrahl
619 Normale
621 Winkel zwischen der Normalen 619 und der
Achse 603 701 Einfallswinkel
801 x-Achse
803 y-Achse
805 Kurve
901 optoelektronische LeuchtVorrichtung
903 Anzeigeeinrichtung
1200 optoelektronische LeuchtVorrichtung
1201 optisches Bauteil
1203, 1205, 1207 Reflexionselemente
1209 Strahlenverlaufe
1301 Schnittlinie

Claims

PATENTA S PRUCHE
Optoelektronische Leuchtvorrichtung (901, 1200), umfas¬ send :
- einen Reflektor (101) aufweisend eine Reflektorflä¬ che (103),
- ein beabstandet zur Reflektorfläche (103) und der Re¬ flektorfläche (103) gegenüberliegend angeordnetes opti¬ sches Bauteil (501, 1201),
- ein auf der Reflektorfläche (103) angeordnetes
lichtemittierendes Bauelement (105) aufweisend eine lichtemittierende Fläche (107),
- wobei das optische Bauteil (501, 1201) mehrere unter¬ schiedlich ausgebildete Reflexionselemente (504, 601, 1203, 1205, 1207) für eine Reflexion von von der lichtemittierenden Fläche (107) emittierter elektromagnetischer Strahlung in Richtung der Reflektorfläche (103) aufweist .
Optoelektronische Leuchtvorrichtung (901, 1200) nach An¬ spruch 1, wobei die mehreren Reflexionselemente (504, 601, 1203, 1205, 1207) zumindest teilweise einen Totalre¬ flexionsabschnitt (505) für eine Totalreflexion von zu¬ mindest einem Teil der emittierten elektromagnetischen Strahlung in Richtung der Reflektorfläche (103) umfassen.
Optoelektronische Leuchtvorrichtung (901, 1200) nach An¬ spruch 2, wobei der jeweilige Totalreflexionsabschnitt (505) ein Element ausgewählt aus der folgenden Gruppe von Totalreflexionsabschnitten ist: Pyramidenabschnitt, Ke¬ gelabschnitt, Prismenabschnitt (505) .
Optoelektronische Leuchtvorrichtung (901, 1200) nach An¬ spruch 3, wobei ein jeweiliger Winkel (617) zwischen einer von einer Spitze (515) des Totalreflexionsabschnitts (505) und einem Mittelpunkt einer Grundfläche (517) des Totalreflexionsabschnitts (505) verlaufenden Gerade und einer Normalen (619) der Reflektorfläche (103) für zumin- dest einige Reflexionselemente mit einem größerem latera¬ len Abstand zum lichtemittierenden Bauelement größer ist als für Reflexionselemente mit einem kleineren lateralen Abstand zum lichtemittierenden Bauelement (105).
Optoelektronische Leuchtvorrichtung (901, 1200) nach An¬ spruch 4, wobei der jeweiliger Winkel (617) proportional zu aresin (1/n * sin (aretan (r/d) ) ) ist, wobei n ein Bre¬ chungsindex des optischen Bauteils (501, 1201) ist, d ein Abstand der lichtemittierenden Fläche (107) zum optischen Bauteil (501) ist und r der laterale Abstand (905) des entsprechenden Reflexionselements (504, 601, 1203, 1205, 1207) zum lichtemittierenden Bauelement (105) ist.
Optoelektronische Leuchtvorrichtung (901, 1200) nach An¬ spruch 4 oder 5, wobei die Reflexionselemente (504, 601, 1203, 1205, 1207) zumindest teilweise eine parallel zur jeweiligen Geraden ausgerichtete Flanke (609) aufweisen, die näher zum lichtemittierenden Bauelement (105) angeordnet ist als der Totalreflexionsabschnitt (505) .
Optoelektronische Leuchtvorrichtung (901, 1200) nach ei¬ nem der Ansprüche 2 bis 6, wobei ab einem vorbestimmten lateralen Abstand (905) zum lichtemittierenden Bauelement (105) die Reflexionselemente (504, 601, 1203, 1205, 1207) derart ausgebildet sind, dass die Totalreflexion des zumindest einen Teils der emittierten elektromagneti¬ schen Strahlung reduziert oder ausgeschaltet ist.
Optoelektronische Leuchtvorrichtung (901, 1200) nach ei¬ nem der vorherigen Ansprüche, wobei eine der Reflektorfläche (103) zugewandte Unterseite (503) des optischen Bauteils (501, 1201) strukturiert und/oder gekrümmt ist.
Optoelektronische Leuchtvorrichtung (901, 1200) nach ei¬ nem der vorherigen Ansprüche, wobei die mehreren Reflexi¬ onselemente (504, 601, 1203, 1205, 1207) konzentrisch um das lichtemittierende Bauelement (105) oder linear ange¬ ordnet sind.
10. Optoelektronische Leuchtvorrichtung (901, 1200) nach ei- nem der vorherigen Ansprüche, wobei das optische Bauteil
(501, 1201) als ein extrudiertes oder als ein spritzge¬ gossenes optisches Bauteil ausgebildet ist.
11. Optoelektronische Leuchtvorrichtung (901, 1200) nach ei- nem der vorherigen Ansprüche, wobei die mehreren Reflexi¬ onselemente (504, 601, 1203, 1205, 1207) als gestempelte Reflexionselemente ausgebildet sind.
12. Optoelektronische Leuchtvorrichtung (901, 1200) nach ei¬ nem der vorherigen Ansprüche, wobei mehrere lichtemittie¬ rende Bauelemente (105) mit ihrer jeweiligen lichtemit¬ tierenden Fläche (107) der Reflektorfläche (103) abge¬ wandt auf der Reflektorfläche (103) angeordnet sind, wo¬ bei eine normal zum optischen Bauteil (501, 1201) und mittig zwischen zwei lichtemittierenden Bauelementen (105) verlaufende Spiegelachse definiert ist, so dass beidseitig der Spiegelachse zwei spiegelsymmetrisch aus¬ gebildete, Reflexionselemente umfassende Abschnitte des optischen Bauteils ausgebildet sind, die jeweils von der Spiegelachse bis zu einem Abstand zur optischen Achse verlaufen, der der Hälfte des Abstands zwischen den zwei entsprechenden lichtemittierenden Bauelementen (105) entspricht . 13. Anzeigeeinrichtung (903), umfassend:
- eine zu beleuchtende Fläche (111) und
- die optoelektronische Leuchtvorrichtung (901, 1200) nach einem der vorherigen Ansprüche,
- wobei das optische Bauteil (501, 1201) zwischen dem Re- flektor (101) und der zu beleuchtenden Fläche (111) angeordnet ist.
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