[发明专利]间接照明装置和用于制造间接照明装置的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种间接照明装置，包括至少一个柱状光导体，其中该柱状光导体的至少一个端部被设立来将第一光源的光输入耦合到该柱状光导体中，并且该柱状光导体的外壳面具有被设立用于将该柱状光导体与可板状布置的光导体光耦合的耦合区段。此外，本发明还涉及一种用于制造间接照明装置的方法、一种屏幕和一种照明系统。

背景技术

在预给定的方向上辐射均匀光的扁平的照明装置越来越重要。这种照明装置的示例性的并且非最后的应用是在所谓的用于高分辨率彩色扁平屏幕的所谓背光照明单元中，即所谓的Backlight Unit（BLU）。代替的应用是一般的照明系统和尤其是用于机动车的照明系统。

对BLU的辐射特性的原则性要求例如在液晶屏幕（LC显示器）的情况下通过针对目前可用的产品类型的一般性质量标准以及尤其是通过所使用的成像LC面板的技术来预先给定。它们可以如下地被描述为：光应当作为良好准直的、光谱明确的光束被发射，所述光束保持其特性在BLU的整个面上不变，从而实现从主方向上对整个LC面板的均匀照射。照明的主方向在用于2D观看的传统LCD情况下是与LC面板平面垂直的方向，在针对立体3D观看而开发的专用定向型BLU情况下在一个方向上水平翻折。在用于LC显示器的当前背光照明单元中，多数情况下使用发光二极管（LED）作为初级光源，这些发光二极管借助附加的颜色混合或者频率转换而发射白光。相对于发光材料管（例如冷阴极荧光灯），LED基于其紧凑性、良好的能量效率、低成本、对于发射光谱的宽泛选择和将各个点发射器组成模块的可能性而成为优选。

但是对于也在其他应用中的BLU来说，原则上在两种不同类型的照明装置之间进行区分，即直接照明装置和间接照明装置。这两种不同类型在其结构和其工作原理上明显彼此不同。下面仅仅描述更常见的间接照明装置，其尤其是可以被设计为扁平结构并且因此比直接照明装置更好地满足当今对特别小的结构深度的要求。

最宽泛的BLU概念基于借助边缘照明的间接背光照明。LED的光在此通过统一的或者必要时分段的光导体板的边缘的长度被输入耦合、通过在光导体中的全反射来传播并且借助光输出耦合元件引导至LC板的方向上，其中所述光输出耦合元件可以被设置在光导体的背向和/或正向的面上和/或设置在其内部空间中。这样，实现连贯发光的输出面。在扁平光导体的背侧上可以使用反射屏幕或者白光散射器，以便将向后输出的光又馈入到引导有源光的区域中。这种边缘照明的BLU可以在需要时以小的结构空间深度来加以实现，这带来了针对LCD的设计优点，必要时还带来针对LCD的功能优点。

但是现有技术的相应的间接照明装置具有下面的缺点：一方面输出耦合的光场与角度分布相关并且与光功率相关而不够均匀。该光场必须事后通过光学元件进行角度校正和均匀化，例如通过亮度增强膜（BEF），其作为薄膜或者板被设置在光导体和面板之间。

技术解决方案，如在EP-A 2 023 193中描述的多层波导或者在同一个申请中描述的由边缘照明和直接照明构成的混合结构，增加了部件的数量并且随之进一步增加了BLU的复杂性，并且失去边缘照明的结构空间优点。

传统边缘照明的BLU的第二缺点是，造成许多分散的点光源被直接转换成展宽的准直波。这样，BLU的面积越大，在LED模块中的每种制造容差、尤其是在所述LED模块相对于扁平光波导（尤其是与后接的引导光的元件共同作用）的输入耦合面定位时就越严格地起作用。这样导致了光路的未定义的改变。在实践中，入射到LC面板上的光场的波动导致图像对比度的波动和/或导致LC显示器的坏的黑值。

因为通过所谓的大灯效应会在面板上产生不期望的亮光斑（热点），因此为了避免这个问题而完全放弃平面或扁平的光导体实际上是不能实现的。

由现有技术已知如下解决方案，其中对于提及的容差的敏感性问题在点光源的情况下被回避。例如，基于柱状光导体或光导棒（Light Pipe，光导管）的光展宽系统是已知的。光导棒可以将紧凑的、很大程度上点状的光源的光转换为光线。

透明的或半透明的柱状光导体的端部或者断面边缘可以将由第一光源发射的光输入耦合到柱状光导体中。例如，可以借助准直器（使光弯曲的光学元件，在最简单情况下是凸透镜）来首先收集第一光源的光，然后将光在光导棒的一个端部处输入耦合到光导棒中。该长形的光导体可以具有不同横截面。例如横截面可以具有圆形、方形或者带有附加的直截面的几何形状。