CN1751253A - 制造照明装置的方法以及该照明装置 - Google Patents

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Abstract

一种照明装置(10，110，210)，具有一种矩形的发光面，该发光面模块式地由单个的矩形发光模块(1)组成。基本组合包括：具有第一尺寸的第一发光模块(11)；具有第二尺寸的第二发光模块(21)；第三发光模块(31)，其长度相当于第一发光模块(11)的长度，而其宽度相当于第二发光模块(21)的宽度；以及第四发光模块(41)，其长度相当于第一发光模块(11)的宽度，而其宽度则相当于第二发光模块(21)的长度。通过发光模块的组合就可以实现许多不同大小的显示器的背景照明。

Description

制造照明装置的方法以及该照明装置
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的制造一种照明装置的方法和一种根据权利要求13的前序部分所述的照明装置。
在应用本身不发光的液晶显示器时例如监视器的显示器必须要进行背景照明。因此，通常使用冷阴极灯或者在平面屏幕的微型化以及制造领域内使用平面光导体。作为发光面的平面光导体大多数由玻璃制成并在侧面上提供有例如由发光二极管(LEDs)所产生的光。尤其屏幕对角线长度为17英寸的显示器尺寸以及进而发光面尺寸会产生以下问题：整个面不能或者几乎不能实现均匀的照明。尤其在显示器中间的照明就比其余屏幕处的照明弱。此外，用照明装置的常规生产装置来制造各种不同尺寸的照明装置是成本高昂的。平面的照明装置随着尺寸的加大其制造就越加困难。
本发明的目的是提出一种方法，其可以制造克服了背景技术所述缺点的照明装置。尤其还提出了这样一种制造可以很均匀地照明对角线长度超过17英寸的荧光屏的照明装置的方法，而且用该方法可以灵活地制造不同尺寸的照明装置。本发明的另一目的是可方便地制造大平面的照明装置。
本发明的另一目的是提出一种这样的照明装置。
这些目的通过具有权利要求1的特征的一种方法以及通过具有权利要求13的特征的一种照明装置来实现。
该方法或者该照明装置的有利的改进设计方案在从属权利要求2至12或者14至24中作了说明。
在根据本发明的一种制造照明装置的方法中，显示器的多边形发光面，尤其是背景照明装置模块式地由多个单个的多边形发光模块组成。通过组合多个相同或不同尺寸的发光模块就可以实现对多个不同尺寸的显示器的背景照明。
在一种特别优选的制造照明装置的方法中，由多个单个的矩形发光模块模块式地组成矩形的发光面。
在一种优选的变化方案中，发光模块由不同尺寸的优选是矩形的发光模块的一种基本组合中选出。一种这样的基本组合包含有所谓具有有限数量的不同尺寸的发光模块的基本组合件。因此，可以用同一基本组合的发光模块组合成多个不同尺寸的照明装置。这使得使用较低的成本就可以实现灵活的加工。若要形成一种非矩形的发光面，那么当然也可以选择另一种几何形状的发光模块，例如形状为非直角形的平行四边形的发光模块。用这种特殊形状的发光模块例如可以对非直角的平行四边形的显示器进行背景照明。
在这种方法的一种特别优选的变化方案中，多个发光模块中的至少一些模块具有光输入部分，该光输入部分具有发光二极管(LEDs)。与常规的由唯一一个照明板组成的照明装置不同，本发明可以在整个照明装置上实现损耗功率以及由此产生的热量的均匀分布，这是因为发光二极管(LEDs)不仅布置在发光面的边缘，而且也布置在发光面之内的各个发光模块之间过渡区域处。光输入部分这样来设计，使得光线在进入上侧由光输出面限定的发光体之前，在光输入部分之内经过某个距离，在此距离内发生了辐射光的均匀化。光输入部分的面积不属于光输出面，其尺寸对于第一和第二个发光模块而言以它们的对角线长度来表示。
在本发明中在光输入部分中也可以设有其它的，最好是棒状光源，例如冷阴极灯如CCFLs(冷阴极荧光灯)或者氖管。此处很大程度上也可以使用有机光源如OLEDs(有机二极管)或者电发光薄膜。
在本发明的方法的一种优选变化方案中，基本组合包括：第一发光模块，其具有第一尺寸；第二发光模块，其具有第二尺寸；第三发光模块，其长度相当于第一发光模块(11)的长度，而其宽度相当于第二发光模块(21)的宽度；以及第四发光模块，其长度相当于第一发光模块(11)的宽度，而其宽度相当于第二发光模块(21)的长度。
在制造一种具有矩形发光面的发光装置的方法的一种特别优选的变化方案中，发光模块的基本组合包括有四种不同尺寸的发光模块，其中，
第一发光模块的对角线长度为1英寸的整数倍，而且发光模块的长宽比优选达4∶3；
第二发光模块的对角线长度小于第一发光模块的对角线长度，第二发光模块的对角线长度为1英寸的整数倍，而且发光模块的长宽比优选达4∶3；
第三发光模块的长度相当于第一发光模块的长度，而第三发光模块的宽度相当于第二发光模块的宽度；以及
第四发光模块的长度相当于第一发光模块的宽度，第四发光模块的宽度相当于第二发光模块的长度。
也就是可以这样来制造一种对角线长度为以英寸为单位的整数的矩形发光面，即沿着发光面对角线布置一个或多个第一和/或第二发光模块，这些模块本身具有对角线，该对角线的长度为英寸表示的整数长度，其中两个发光模块在角处相接触。矩形发光面的其余面积则用另外的由第一、第二、第三和第四发光模块的组中所选出的发光模块填满。用一种只有四种发光模块的很小的模块式的组合就可以制造各种不同大小发光面积的多个照明装置。
在该方法的一种特别优选的变化方案中，第一发光模块的对角线长度达7英寸，第二发光模块的对角线长度为5英寸。用这两种发光模块和由此给出的第三和第四发光模块就可以制造适用于所有常用监视器尺寸的背景照明的照明装置。在该优选的变化方案中，第三发光模块的尺寸为5.6英寸×3英寸，第四发光模块的尺寸为4.2英寸×4英寸。尤其是用这种基本组合可以制造用于显示屏幕对角线为15英寸、17英寸和19英寸的监视器的照明装置。
当然，也可以使用具有另外尺寸大小的发光模块作为基本组合，例如具有对角线长度为3英寸和4英寸的第一和第二发光模块。另外可能的组合是4英寸和5英寸或者3英寸和5英寸。但是，因为要达到整个发光面的尽可能高的机械稳定性同时使加工费用降低，因此，有利的是使得各个发光模块不选得太小。如果应用了这样一种发光模块的基本组合，即其第一或第二发光模块的对角线长度大于7英寸或5英寸时，那么整个发光面的机械稳定性提高了并且加工费用降低了，尤其在很大的发光面尺寸时。但是，由这种基本组合所组成的在可用显示器尺寸范围内的可能的不同大小的发光面的数量就减少了。但特殊的应用中也可以考虑这种发光模块尺寸。
在该方法的一种特别优选的变化方案中，所有发光模块都有光输入部分，该光输入部分具有发光二极管。其优点在于，不需要更大的附加的加工费用而主要通过各个发光模块的组合连接就可以实现一种很均匀的发射光的发光面。
在一种优选的方法中，在工作中，发光模块的没有光穿过的所有外表面基本都设有反射涂层。也就是说光输入部分的尤其是底面、侧面和光输入部分的没有设置LEDs的表面部分上都有涂层。而在LEDs和光输入部分之间的光输出面和光输入面则没有涂层。
在根据本发明的方法的一种特别优选的变化方案中，发光模块设有发光体，其横截面随着离光输入部分的距离的增大而逐渐变小。由于发光模块的光输出面和底面向着端部方向而会合，因此由LEDs输入到光输入部分里的光并不由于总体反射越过发光模块直至端部，其中大部分并不从发光模块里射出。相反，发光模块的逐渐变小的形状有助于使LEDs里所产生的光很大程度上均匀地在发光模块的整个光输出面上输出。
在根据本发明的方法的一种特别优选的变化方案中，这样来设计各个发光模块。使相邻于光输入部分的发光体厚度大于光输入部分的厚度。因此在发光模块的光输入部分和光输出面之间出现一个台阶，可将相邻的发光模块嵌入该台阶里，因此发光模块在组合成一个发光面时可以这样重叠，使位于发光面之下的光输入部分被遮盖住。因此可以使照明装置的矩形发光面的整个面积事实上相当于各个发光模块的面积之和，而且由各个发光模块的光输出面所构成的发光面基本上是平的。
在本方法的一种优选变化方案中，发光模块具有相对于光输出面设置的底面，以及在工作时将由LEDs发射出的光引入台阶区域里的反射结构。因此就可以以简单的方式实现在台阶区域的足够照明。
一种根据本发明的照明装置的结构如同按照上述根据本发明的方法那样设计。它或者由多个单个的发光模块组合，这些模块由整个的基本组合组成，或者由唯一的一种类型的发光模块组成。发光模块必须这样组合起来，使得形成的矩形发光面的长宽比为4∶3，而且其用英寸表示的对角线长度为整数。
以下通过结合附图对实施例进行阐述，以说明制造照明装置的方法以及该照明装置的其它优点、有利的实施形式和改进设计方案。
图中所示为：
图1：第一照明装置的俯视示意图；
图2：第二照明装置的俯视示意图；
图3：第三照明装置的俯视示意图；
图4：第一发光模块的一个横截面示意图；
图5：另一发光模块的横截面示意图；以及
图6：两个组合连接的发光模块的横截面示意图。
实施例1(图1)
该实施例中涉及照明装置10，其具有多个对角线长度为5英寸的发光模块1。通过这种尺寸的3×3个发光模块1的组合就可以得到对角线长为15英寸的照明装置10。这种尺寸的常规发光板很难在发光面的中央实现均匀的照明。而本发明由于使用了多个单个的较小的发光模块1，就可以在矩形发光面的整个面积上实现很均匀的照明。在该实施例中，由发光模块基本组合中可选出5英寸组、7英寸组发光模块和相关联的第三和第四发光模块的唯一发光模块类型21。
在应用一种具有3英寸发光模块和4英寸发光模块的基本组合作为第一和第二发光模块的情况下，可以通过5×5个3英寸模块的组合实现相同的照明装置。
由于在一个发光面上行和列的数量相同，因此在应用长宽比为4∶3且具有以英寸表示的整数对角线长度的发光模块时总是有一个长宽比为4∶3且具有以英寸表示的整数对角线长度的发光面。
实施例2(图2)
该实施例中涉及照明装置110，其发光面由四种不同大小的发光模块11、21、31、41组合而成。由该图中可知如何定义一个基本组合。二个发光模块11、21相互接触，它们的光输出面在长宽比为4∶3时具有7寸或5寸的对角线长度，因此，在一个角上，它们可以形成对角线长为12寸的矩形。二个其余的矩形31，41则用来补充这12寸的矩形，从而使第三发光模块31的长度相当于第一发光模块11的长度，而第三发光模块31的宽度则相当于第二发光模块21的宽度，第四发光模块41的长度相当于第一模块11的宽度，而第四模块41的宽度相当于第二模块21的长度。对于第三和第四发光模块而言，其尺寸则为5.6英寸×3英寸或4.2英寸×4英寸。
实施例3(图3)
该实施例中涉及一种照明装置210，其发光面由9个发光模块组成，其中包含四种不同大小的发光模块。这同样适合用图2中示出的基本组合，包括四种不同的发光模块11、21、31、41，以便组成这样的发光面。所实现的17英寸对角线相当于商业通用的显示屏大小。可以用这里所用的基本组合来组成对角线长度例如为10英寸、14英寸、15英寸、19英寸、20英寸、21英寸和22英寸的发光面。从对角线长度24寸起就可以实现英寸表示的所有整数的长度。
实施例4(图4)
该实施例中涉及一种以不同尺寸制成的发光模块1，其配置有一些LED，这些LED在光输入部分3的一个端面上将光输入到发光模块1里。在光线进入到发光体9中之前，在光输入部分3中进行由LEDs2发射出的光的均匀化。
通过发光体9的逐渐变小的横截面可以保证在整个光输出面上都输出光。
与光输出面6和与光输入面16不同，所有在LEDs和光输入部分之间不必有光线穿过的面在工作时优选都设有反射涂层13，它们很大程度上防止了通过侧面在发光模块之间的色度亮度干扰(einbersprechen)并减小了损耗。
在光输入部分3和发光体9之间的底面7的反射结构5有助于使光线通过直接在台阶4的后面反射到达光输出面。反射结构例如可以成型为波纹状。但所有其它的有助于避免在台阶区域的发光体照明变弱的结构也都适合。
由图4可见，发光模块的端部8具有与台阶4高度一样的厚度。这保证了在多个单个发光模块连接起来之后形成一个平坦的发光面，正如在图1至图3中实施例所示出的那样。
实施例5(图5)
该实施例中涉及另一种发光模块1。与实施例4中所述的发光模块的主要不同点在于：光线通过发光模块的底面7输入到光输入部分3中。为了使光输入到整个发光模块中，这样来设计该光输入部分3，使位于LEDs对面的边成型为抛物线状。由LEDs2发射出的光在该抛物线状的边上转入到发光模块的发光体9里。发光模块的台阶4和端部8具有一个这样的高度或厚度，以使得各个发光模块1、11、21、31、41可以结合起来，从而形成照明装置的发光面的平坦的表面。
实施例6(图6)：
这里通过实施例示出了两个发光模块(1)在组成一个发光面时如何叠加的，从而使光输入部分3被相邻的发光模块盖住，形成基本平坦的发光面。
本发明并不局限于根据实施例所进行的说明。确切地说发明包括了每种新的特点以及这些特点的每种组合，尤其包含了权利要求书中所述特征的每个组合，尽管这种特征或这种组合本身并没有明确地在权利要求书中进行过说明。作为本专利的优先权的专利申请DE 103 14 525.7中的内容以参考的方式结合到本说明书中。
本发明还扩展到具有本发明的原理性(主要)特征的所有方法和照明装置。它尤其可以适用于那些不按照表面对角线标准，即不具有以英寸表示的整数长度的照明装置。由于市场对照明物体例如监视器预先给定了其它的标准，因此可能必需要有其他尺寸的发光面，并进而可能必须要有单个的发光模块。本发明的基本构思就是应用一种发光模块的模块式的基本组合，这并没有改变。另外对于发光模块来说可以使用与矩形完全不同的几何形状，尤其是三角形和六边形。用这样的基本组合就可以产生完整的一系列发光面形状和发光面尺寸。
此外，还可以应用多种不同的LEDs，其将光输入到各个发光模块里。此外，还可以将各个LEDs的不同的亮度和颜色组合起来。可以使用各种反射材料，例如传统的反射材料以及用于发光体的不同的材料。
最后，在本发明中有利的但不是必须的一点就是将LEDs用作光源。也可以不用LEDs而采用其它光源，优选是上述的光源例如CCFLs形式的冷阴极灯或氖管、OLEDs或电发光薄膜。

Claims (24)

1.一种用于制造具有多边形发光面的照明装置尤其是显示器的背景照明装置的方法，其特征在于，所述发光面模块式地由多个单个的多边形发光模块(1)组合而成。
2.根据权利要求1所述的制造照明装置的方法，其特征在于，所述发光面是矩形的并且模块式地由多个单个的矩形发光模块(1)组合而成。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述发光模块(1)从不同大小的发光模块的基本组合中选取。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，多个发光模块(1)中的至少一些模块具有光输入部分(3)，所述光输入部分具有发光二极管(LEDs)(2)。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述基本组合包括有：
第一发光模块，其具有第一尺寸；第二发光模块，其具有第二尺寸；第三发光模块，其长度相当于所述第一发光模块(11)的长度，其宽度相当于所述第二发光模块(21)的宽度；以及第四发光模块，其长度相当于所述第一发光模块(11)的宽度，而其宽度则相当于所述第二发光模块(21)的长度。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述发光模块的基本组合包括有四种不同大小的发光模块(11，21，31，41)，其中，
第一发光模块(11)的对角线长度为1英寸的整数倍并且所述发光模块的长宽比优选为4∶3；
第二发光模块(21)的对角线长度小于第一发光模块的对角线长度，所述第二发光模块的对角线长度为1英寸的整数倍并且该发光模块的长宽比优选为4∶3；
第三发光模块(31)的长度相当于所述第一发光模块(11)的长度，而且所述第三发光模块(31)的宽度相当于所述第二发光模块(21)的宽度；以及
第四发光模块(41)的长度相当于所述第一发光模块(11)的宽度，而且所述第四发光模块(41)的宽度相当于所述第二发光模块(21)的长度。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一发光模块(11)的对角线长度为7英寸，所述第二发光模块(21)的对角线长度为5英寸。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所有发光模块(1)都具有光输入部分(3)，所述光输入部分具有发光二极管(LEDs)(2)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述发光模块的不是光输出面(6)或光输入面(16)的外表面至少部分地设有反射涂层(13)。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，所述发光模块(1)设有发光体(9)，所述发光体的横截面随着离所述光输入部分(3)距离的增大而逐渐变小。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，相邻于光输入部分(3)的所述发光体厚度大于所述光输入部分的厚度并在所述光输入部分和所述光输出面之间这样形成台阶(4)，使得所述发光模块(1)在组合成发光面时重叠，因此所述光输入部分(3)被相邻的发光模块遮盖住。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于，与光输出面相对设置的底面(7)具有反射结构，所述反射结构在工作时将由LEDs所发射出的光转入到台阶区域里。
13.一种具有多边形发光面的照明装置(10，110，210)，尤其是显示器的背景照明装置，其特征在于，所述发光面模块式地由各个多边形发光模块(1)组合而成。
14.根据权利要求13所述的照明装置，其特征在于，所述发光面为矩形并由各个矩形发光模块(1)组合而成。
15.根据权利要求13或14所述的照明装置，其特征在于，所述发光模块(1)由不同大小的发光模块(11，21，31，41)的基本组合中选出。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的照明装置，其特征在于，多个发光模块(1)中至少有一些模块具有光输入部分(3)，所述光输入部分带有发光二极管(LEDs)(2)。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的照明装置，其特征在于，所述基本组合包括有：
第一发光模块，其具有第一尺寸；第二发光模块，其具有第二尺寸；第三发光模块，其长度相当于所述第一发光模块(11)的长度，而其宽度相当于所述第二发光模块(21)的宽度；以及，第四发光模块，其长度相当于所述第一发光模块(11)的宽度，而其宽度相当于所述第二发光模块(21)的长度。
18.根据权利要求14至17中任一项所述的照明装置，其特征在于，所述发光模块的基本组合包括有四种不同大小的发光模块(11，21，31，41)，其中，
第一发光模块(11)的对角线长度为1英寸的整数倍并且所述发光模块的长宽比优选为4∶3；
第二发光模块(21)的对角线长度小于所述第一发光模块的对角线长度，所述第二发光模块的对角线长度为1英寸的整数倍并且所述发光模块的长宽比优选达4∶3；
第三发光模块(31)的长度相当于所述第一发光模块(11)的长度，而第三发光模块(31)的宽度相当于所述第二发光模块(21)的宽度；以及
第四发光模块(41)的长度相当于所述第一发光模块(11)的宽度，而第四发光模块(41)的宽度相当于所述第二发光模块(21)的长度。
19.根据权利要求18所述的照明装置，其特征在于，所述第一发光模块(11)的对角线长度为7英寸，所述第二发光模块(21)的对角线长度为5英寸。
20.根据权利要求13至19中任一项所述的照明装置，其特征在于，所有发光模块(1)都具有光输入部分，所述光输入部分具有发光二极管(LEDs)(2)。
21.根据权利要求13至20中任一项所述的照明装置，其特征在于，所述发光模块的不是光输出面(6)或光输入面(16)的外表面至少部分地设有反射涂层(13)。
22.根据权利要求13至21中任一项所述的照明装置，其特征在于，所述发光模块(1)还设有发光体(9)，所述发光体的横截面随着离所述光输入部分的距离的增大而逐渐变小。
23.根据权利要求13至22中任一项所述的照明装置，其特征在于，相邻于所述光输入部分(3)的发光体厚度大于所述光输入部分的厚度，其中形成台阶(4)，使得所述发光模块(1)在组合成发光面时重叠，因此使所述光输入部分(3)被相邻的发光模块遮盖住。
24.根据权利要求13至23中任一项所述的照明装置，其特征在于，与光输出面相对设置的底面(7)具有反射结构，所述反射结构在工作时将由LEDs所发射出的光引入到台阶区域里。
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