專(zhuān)利名稱(chēng)：照明光源和發(fā)光板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包含了透光材料板的照明光源，該透光材料板上包括一個(gè)發(fā)光窗口，一個(gè)與所述發(fā)光窗口相對(duì)的后壁、以及處于發(fā)光窗口與后壁之間的多個(gè)邊側(cè)面，透光材料板的至少一個(gè)邊側(cè)面是透光的；至少一個(gè)光源與該透光邊側(cè)面相關(guān)聯(lián)，以及在工作中，自該光源發(fā)出的光線入射到該透光邊側(cè)面上，并在板內(nèi)擴(kuò)散。
本發(fā)明還涉及在該照明光源中使用的一種發(fā)光板。
對(duì)此類(lèi)照明光源本身來(lái)說(shuō)，它們是周知的，又稱(chēng)之為邊側(cè)照明系統(tǒng)。它們特別地用在所謂的發(fā)光牌子中，其中包括廣告應(yīng)用。它們也可以應(yīng)用于指示牌中，諸如應(yīng)用于“EXIT(出口)”牌子、張貼板、交通管理燈、交通流指示系統(tǒng)、以及車(chē)輛內(nèi)(各儀表板)等的照明。所述的照明光源還應(yīng)用作背光照明，例如，用于諸如LCD器件之類(lèi)的顯示器件中。所述的照明光源既可用作內(nèi)部照明，也可用作外部照明。
此類(lèi)照明光源中，通常將一種管形的低壓汞汽放電燈例如是(小型)熒光燈(TL)用作光源，工作時(shí)，使所述光源發(fā)射的光線耦合進(jìn)一個(gè)光波導(dǎo)中，光波導(dǎo)一般地形成一個(gè)比較薄而平的板，該板例如由合成樹(shù)脂或玻璃制成，光線在完全的內(nèi)部反射的作用下傳遞過(guò)平板。例如是商標(biāo)名稱(chēng)的文字或標(biāo)志鐫刻在光波導(dǎo)內(nèi)，工作中，鐫刻處被照明成為一個(gè)漫射亮光區(qū)。鐫刻的形成例如可借助于蝕刻或者借助于合適地作出的刻痕。文字或標(biāo)志可以另外地通過(guò)在平板上施加一個(gè)(光散射)層來(lái)給出。文字或標(biāo)志又可以通過(guò)貼附在平板上的條帶給出，這種條帶表現(xiàn)出不同的折射率。
對(duì)此類(lèi)照明光源也可以提供以另一種光源，其形式為許多個(gè)光電單元(又稱(chēng)為電光單元)，諸如是發(fā)光二極管(LED)之類(lèi)的電致發(fā)光單元。這類(lèi)光源通常制造成密接或緊貼在平板的透光邊側(cè)面上，所以當(dāng)工作時(shí)，自光源發(fā)射的光線入射到透光邊側(cè)面后，在平板內(nèi)擴(kuò)散。
從DE-A 38 33 315中已知有一種LED邊側(cè)照明系統(tǒng)，它包含有一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管，它們通過(guò)光波導(dǎo)耦合至一個(gè)發(fā)光板上，使得在發(fā)光窗口中制作的照明表面或照明符號(hào)發(fā)亮。該照明表面或照明符號(hào)形成為在平板表面上的一種光線散射層，或是在平板表面上的一種光線散射槽縫。
上面述及的照明光源類(lèi)型有著各種缺點(diǎn)。例如，只是與照明符號(hào)接觸的平板內(nèi)的一部分光線才耦合至平板外，另外，一部分光線是發(fā)射到后壁的方向上的。此外，照明符號(hào)的發(fā)亮象一個(gè)漫散的熒光區(qū)。結(jié)果，該照明光源的吸引力減弱了。
本發(fā)明的一個(gè)目的是避免上述的缺點(diǎn)。本發(fā)明更具體的目標(biāo)在于，如開(kāi)頭一段中說(shuō)明地提供一種類(lèi)型的照明光源，它耦合出的光線可得到一種特定的光線分布。
為了做到這一點(diǎn)，按照本發(fā)明，該照明光源的特征在于在平板內(nèi)提供出多個(gè)變形(deformity)，用以通過(guò)光發(fā)射窗口使光線耦合至平板外，使所述多個(gè)變形集束一起，以形成至少一個(gè)照明符號(hào)，以及所述集束具有一種構(gòu)造，它對(duì)應(yīng)于照明符號(hào)的形狀。
根據(jù)本發(fā)明的措施能獲得具有吸引力的效果，按照本發(fā)明，照明光源的使人感興趣和吸引注意力價(jià)值增大了。術(shù)語(yǔ)“變形”一般地意味著，在本發(fā)明的說(shuō)明和權(quán)利要求中是指借助它能使光線耦合出平板外。變形是一種具有預(yù)定的幾何形狀和尺寸的光學(xué)結(jié)構(gòu)。變形的應(yīng)用能使光線在界限明確的狀態(tài)下耦合至平板外。光線將在一個(gè)預(yù)定的方向上向外耦合出，該方向又可以依賴(lài)于平板上變形的形狀和位置。這特別地意味著，一個(gè)走過(guò)該照明光源而沒(méi)有特別地朝平板方向觀看的觀察者，會(huì)在某一瞬間被按照本發(fā)明的照明光源發(fā)射的光線投射入“眼梢”內(nèi)。這種意外情況的出現(xiàn)將引起該觀察者的注意，似乎在“強(qiáng)制”觀察者觀看該照明光源。這就產(chǎn)生出該照明光源在注意力價(jià)值上得到提高的結(jié)果。
此類(lèi)變形起到了一種輔助光源的作用。
這些變形的一個(gè)附加優(yōu)點(diǎn)在于，能選擇性地照明各個(gè)變形的集束。借助于此，有可能使不同的光線符號(hào)互相獨(dú)立地和/或順序地發(fā)亮。通過(guò)應(yīng)用控制電路使光線符號(hào)交替地發(fā)亮，可做到由與之相關(guān)的變形集束將光線耦合至平板外，能夠讓發(fā)亮的客體移動(dòng)(例如，一個(gè)人看起來(lái)在步行)，或是看到一個(gè)文本中的文字在先后發(fā)亮。另外，可以交替地接通和切斷各個(gè)彩色光源，使得光線符號(hào)以各樣的色彩發(fā)亮。在此場(chǎng)合下，按照本發(fā)明的照明光源能以高度吸引人的可能性給出動(dòng)態(tài)的照明。
變形結(jié)構(gòu)的再一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，能有更多的光線耦合至平板外，平板使得這些變形作定向反射，因而產(chǎn)生出改進(jìn)的照明光源的亮度。為了將這些由變形耦合至平板外的光線加以引導(dǎo)，可取地，對(duì)變形結(jié)構(gòu)的邊界表面提供一個(gè)鏡面反射表面，例如是一個(gè)鋁或銀的反射層，或是一個(gè)反射的多層涂敷層。另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，變形是這樣地形成的，在變形結(jié)構(gòu)中，完全的內(nèi)部反射使光線耦合至平板外。完全的內(nèi)部反射成為使光線耦合至平板之外這種做法的重大優(yōu)點(diǎn)在于，它不需要對(duì)各個(gè)變形局部地制作反射表面。
在已知的照明光源中，當(dāng)入射在能漫散地反射光線之符號(hào)上的光線，在平板內(nèi)來(lái)回地反射時(shí)，光線將在所有方向內(nèi)發(fā)射出，例如，也向后壁的方向上發(fā)射出。結(jié)果，在橫切平板之方向上照明光源的亮度小于光源的亮度，導(dǎo)致照明光源其吸引注意的能力減弱。
需要指出，制備多個(gè)變形使照明光源的光線耦合出照明光源這種做法，實(shí)質(zhì)上是周知的。在此類(lèi)邊側(cè)照明系統(tǒng)中，引出光線的所謂的“變形”或“分?jǐn)唷碧峁┰诎l(fā)光平板中。這些變形的形狀和大小可以逐漸地改變，和/或在平板內(nèi)的各變形之間的距離可以逐漸地改變。然而，此類(lèi)邊側(cè)照明系統(tǒng)的目的只是得到一種盡可能均勻的光線分布，所述系統(tǒng)具體地起一種照明板的作用，例如，應(yīng)用于(平面)顯示裝置諸如是液晶顯示裝置中。按照本發(fā)明的照明光源的光線分布故意地不是同質(zhì)的和均勻的。對(duì)于同質(zhì)和均勻地使平板照明的這種(動(dòng)態(tài))偏離，可增加人們對(duì)照明光源的注意力。
按照本發(fā)明之一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的特征在于，至少一個(gè)第一和一個(gè)第二邊側(cè)表面是透光的，至少一個(gè)第一光源與第一透光邊側(cè)表面相聯(lián)系，又至少一個(gè)第二光源與第二透光邊側(cè)表面相聯(lián)系，以及在工作中，使第一光源發(fā)出的光線耦合出來(lái)的第一變形集束形成第一光線符號(hào)，以及在工作中，使第二光源發(fā)出的光線耦合出來(lái)的第二變形集束形成第二光線符號(hào)。
在已知的照明光源中，平板上一個(gè)特定位置處只能做到一個(gè)特定的光線符號(hào)(例如字母“P”)發(fā)亮，或者能同時(shí)做到一個(gè)照明符號(hào)的集合(例如詞語(yǔ)“ACCESS DENIED(拒絕訪問(wèn))”)發(fā)亮。在按照本發(fā)明的上述的照明光源實(shí)施例中，能夠在平板上相互獨(dú)立地做到兩個(gè)照明符號(hào)(例如字母“E”和字母“A”)或者兩個(gè)照明符號(hào)的集合(例如單詞“EXIT(出口)”和詞組“NO ENTRY(不準(zhǔn)入內(nèi))”發(fā)亮。此外，這些照明符號(hào)或照明符號(hào)集合可以局部地整個(gè)重疊或部分重疊。因此，在此實(shí)施例中，可以從一個(gè)文本切換到另一個(gè)文本。也可以將文本疊加到一個(gè)已有的文本上(例如，用“NO ENTRY(不準(zhǔn)入內(nèi))”取代單詞“ENTRY(入口)，或者取決于要求，將例如是星形形式的冠頂或符號(hào)加到一個(gè)商標(biāo)名稱(chēng)或標(biāo)志上，該種附加的照明符號(hào)可接通和切斷。
按照本發(fā)明的照明光源實(shí)施例中，能進(jìn)一步做到，兩個(gè)照明符號(hào)或兩個(gè)照明符號(hào)集合具有不同的彩色(例如，一個(gè)文本或商標(biāo)名稱(chēng)發(fā)亮成綠色和/或藍(lán)色，在它們的上面有一個(gè)星形和/或冠頂發(fā)亮成紅色和/或黃色)。借助于使第一個(gè)變形集束與第一光源相關(guān)聯(lián)來(lái)耦合出光線，以及借助于使第二個(gè)或即再一個(gè)變形集束與第二個(gè)或即再一個(gè)光源相關(guān)聯(lián)來(lái)耦合出光線，照明的有效數(shù)目將顯著增加，按照本發(fā)明之照明光源的吸引力價(jià)值也顯著提高。通常，其上面布置有發(fā)光窗口的多個(gè)平板需要互相平行，以使得看起來(lái)重疊的照明符號(hào)相互獨(dú)立地發(fā)亮。此類(lèi)平板的堆疊會(huì)占用太大的空間，需要較多的材料，比較重和比較大，因此是費(fèi)錢(qián)的。
為了確保光線耦合出平板外，在特定的方向上行進(jìn)，最好將各個(gè)變形布置在平板的后壁上。如果由平板來(lái)回反射的光線入射至后壁中的一個(gè)變形或光學(xué)結(jié)構(gòu)上而發(fā)生反射，將使光線傳輸往光線發(fā)射窗口，并在光線發(fā)射窗口處離開(kāi)平板。另一個(gè)實(shí)施例中，變形制作在平板中光線發(fā)射窗口之內(nèi)或之上。這些變形例如可以具有透鏡的結(jié)構(gòu)。
變形的形狀、大小和位置影響到光線離開(kāi)平板的形態(tài)。例如，按照本發(fā)明的照明光源優(yōu)選實(shí)施例其特征在于，變形的形狀是從三角棱鏡、四面體、四邊形正錐體和圓錐體的組群中選擇出的。這些形狀十分適合于以各種方式耦合出照明光源的光線。
三角棱鏡形式的變形能十分適合地用來(lái)在一個(gè)方向上給出無(wú)阻礙的光線通路，并在與之相橫切的方向上使所述光線耦合出平板外。按照本發(fā)明的一個(gè)照明光源的有利實(shí)施例其特征在于變形為一種三角棱鏡，棱鏡的一個(gè)側(cè)面制造成橫切于后壁上，
如果變形組成第一變形集束的一部分，到棱鏡的各棱條橫切地伸展向在工作中由第一光源發(fā)射出光線的方向上，以及如果變形組成第二變形集束的一部分，則棱鏡的各棱條橫切地伸展向在工作中由第二光源發(fā)射出光線的方向上。
本實(shí)施例中，各個(gè)三角棱鏡的位置都是使一個(gè)側(cè)面處于平板后壁之上或之內(nèi)。所說(shuō)明的實(shí)施例中，將產(chǎn)生下面的效果。自第一光源發(fā)出的光線在第一變形集束之各棱鏡的側(cè)面上反射，而自第二光源發(fā)出的光線經(jīng)由第一集束諸棱鏡的上表面和下表面通過(guò)。為了明晰起見(jiàn)需要指出，一個(gè)棱鏡的各個(gè)側(cè)面位于棱鏡的諸棱條之間，而上表面和下表面位于棱鏡的所謂端面上。相反地，自第二光源發(fā)出的光線在第二變形集束中各棱鏡的側(cè)面上反射，而自第一光源發(fā)出的光線經(jīng)由該第二變形集束中各棱鏡的側(cè)面通過(guò)。如果只是第一光源接通，則僅僅是組成第一集束一部分的那些變形才將光線耦合至平板外，從而那些變形形成了第一照明符號(hào)，并使之發(fā)亮。相應(yīng)地，當(dāng)只是組成第二集束一部分的那些變形使光線耦合出平板時(shí)，那些變形就形成第二照明符號(hào)，并使之發(fā)亮。如果兩個(gè)光源都接通，則兩個(gè)變形集束均耦合出光線，從而形成兩個(gè)光線符號(hào)。此外，如果第一和第二光源將不同顏色的光線耦合入平板內(nèi)，則有著這些不同顏色的各個(gè)照明符號(hào)將相互獨(dú)立地發(fā)亮。此種情況下，可以得到具有大的吸引力效果和高的注意力價(jià)值的照明光源。通過(guò)適當(dāng)?shù)亟油ê颓袛嘀T光源，在此場(chǎng)合下可得到具有動(dòng)態(tài)發(fā)亮能力的照明光源。
例如，如果照明光源的平板為三角形狀，各個(gè)光源與所有三個(gè)側(cè)面都關(guān)聯(lián)，并且三種類(lèi)型的三角棱鏡的各棱條橫切地伸展向在工作中由有關(guān)的光源發(fā)出光線的方向上，則其它兩個(gè)集束的棱鏡也將反射由第一光源發(fā)射的一部分光線。在三角形平板的場(chǎng)合下，這比之使用四面體形狀的變形有利。四面體中的每一個(gè)側(cè)面在那里只與平板中諸側(cè)面之一相關(guān)聯(lián)。
如果對(duì)棱鏡的上表面和下表面所提供的方向是橫切于后壁的，這將是特別有利的。借助于這一點(diǎn)，在一個(gè)棱鏡的上表面或下表面處反射出的光線作為對(duì)于此類(lèi)上表面或下表面作來(lái)回轉(zhuǎn)移的結(jié)果，將是以方位相同但指向相反的方式發(fā)射的。此種情況下，此種光線不能夠耦合至平板外。如果棱鏡的側(cè)面呈現(xiàn)為完全的內(nèi)反射，則這會(huì)進(jìn)一步地十分有利。
本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍還包含如本說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中所敘述的那樣，對(duì)一個(gè)發(fā)光平板提供出各個(gè)變形以應(yīng)用于一個(gè)照明光源。
參考后面說(shuō)明的各實(shí)施例，本發(fā)明的這些和另一些特點(diǎn)將是明顯的和易于理解的。
附圖中

圖1A是按照本發(fā)明之一個(gè)照明光源實(shí)施例的截面圖；圖1B是圖1A中所示照明光源的正視圖；圖2A是按照本發(fā)明之一個(gè)照明光源另一種實(shí)施例的截面圖；圖2B示明圖2A中所示照明光源實(shí)施例的細(xì)節(jié)；圖3示明光線通過(guò)三角棱鏡形式的一個(gè)變形之輻射的路徑；圖4是按照本發(fā)明之一個(gè)照明光源另一種實(shí)施例的截面圖；圖5A是按照本發(fā)明之一個(gè)照明光源另一種實(shí)施例的截面圖；以及圖5B是按照本發(fā)明之一個(gè)照明光源另一種實(shí)施例的截面圖。
各圖都純粹地是示意性的，沒(méi)有按照比例畫(huà)出。特別是為了清晰起見(jiàn)，某些尺寸作了強(qiáng)化的夸張。各圖中，類(lèi)同的標(biāo)號(hào)是指可能地類(lèi)似的部分。
圖1A是按照本發(fā)明的一個(gè)照明光源實(shí)施例的截面圖。照明光源中包含一個(gè)透光材料構(gòu)成的平板1。平板1例如由合成樹(shù)脂、丙烯、聚碳酸酯、PMMA(有機(jī)玻璃，例如是介電有機(jī)玻璃或儀器玻璃)制成。在完全內(nèi)反射的作用下，于工作期間光線通過(guò)平板1傳輸。平板1上有光線發(fā)射窗口2和位于所述光線發(fā)射窗口2對(duì)面的后壁3。在光線發(fā)射窗口2與后壁3之間有側(cè)面4、14。圖1A所示的例子中，基準(zhǔn)的側(cè)面4是透光的，光源5、5′、5″、…與所述的側(cè)面4相關(guān)聯(lián)。
此例子中，光源5、5′、5″、…中包含有多個(gè)發(fā)光二極管(LED)；然而，也可采用各種各樣的光源，諸如放電燈泡或是通常的多個(gè)光電單元，也稱(chēng)為電光單元，諸如電致發(fā)光單元。LED的光源亮度比熒光燈的亮度高許多倍。此外，當(dāng)應(yīng)用中由LED實(shí)現(xiàn)時(shí)，光線耦合入平板的效率要高于熒光燈場(chǎng)合的效率。LED用作光源的優(yōu)點(diǎn)在于，LED可緊貼著由合成樹(shù)脂制成的平板。LED幾乎不輻射熱量，它們又確實(shí)不發(fā)生對(duì)人體有傷害的紫外線(UV)輻射。
為了得到具有高度吸引力的照明光源，應(yīng)用中可以由所謂的LED功率包來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，可以采用“Barracuda”型(惠普公司)的高效率、高輸出LED。每個(gè)LED的光通量，紅光LED為15lm，綠光LED為13lm，藍(lán)光LED為5lm，淡黃光LED為20lm。使用這類(lèi)高效率、高輸出LED的特定優(yōu)點(diǎn)在于，對(duì)于一種所需的、比較高的光輸出，所必需的LED的數(shù)目可以相對(duì)地少些。這使得照明光源的制造能做得緊湊和高效。另一個(gè)實(shí)施例中，采用了“prometheus”型(惠普公司)的高效率、高輸出LED，此場(chǎng)合下，每個(gè)LED的光通量紅光LED為35lm，綠光LED為20lm，藍(lán)光LED為8lm，淡黃光LED為40lm。
通過(guò)應(yīng)用LED作為光源，可以得到日光型的照明光源，它的亮度可以比擬于或者更好于在熒光燈或氖燈基礎(chǔ)上由其照明光源產(chǎn)生之光線所給出的照明光源的亮度。
可取地，LED安裝在金屬芯的印刷電路板上。如果功率LED安裝在這樣一種金屬芯印刷電路板(MC-PCB)上，由LED產(chǎn)生的熱量能夠容易地通過(guò)PCB的熱傳導(dǎo)而散逸掉。在一個(gè)有益的照明光源實(shí)施例中，它包含有一個(gè)容納LED的殼罩，殼罩由金屬構(gòu)成，配置有冷卻翅片，并在所述實(shí)施例中，金屬芯印刷電路板通過(guò)熱傳導(dǎo)連接與金屬殼罩相接觸。這樣一種熱傳導(dǎo)連接可取地能借助于在一個(gè)金屬板上安裝MC-PCB來(lái)形成，該金屬板與金屬殼罩相連接。在LED中產(chǎn)生的熱量能通過(guò)MC-PCB和金屬板對(duì)殼罩的連接及冷卻翅片所產(chǎn)生的(熱)傳導(dǎo)效應(yīng)散逸掉，從而使熱量輻射至環(huán)境中。這樣做的優(yōu)點(diǎn)在于，它不需要有已知的照明光源中應(yīng)用的強(qiáng)制風(fēng)冷裝置來(lái)散逸熱量。
在工作中，自光源5、5′、5″、…上發(fā)出的光線通過(guò)透光的側(cè)面4耦合入平板1中，光線在平板1內(nèi)擴(kuò)散。按照完全內(nèi)反射的原理，光線在平板1內(nèi)不斷地來(lái)回移行，除非光線耦合出平板1，例如，由于提供的變形而使光線射出。與透光側(cè)面4相對(duì)的側(cè)面是基準(zhǔn)面14，它上面可取地配置有一個(gè)反射涂層(圖1A中未示出)，以使光源5、5′、5″、…發(fā)出的光線保持在平板內(nèi)部。沒(méi)有這種反射涂層時(shí)，可以得到一個(gè)具有吸引人的外觀的側(cè)面。另一個(gè)實(shí)施例中，兩個(gè)相對(duì)的側(cè)面上都配置以光源。
按照本發(fā)明的措施，平板1中包含有多個(gè)變形7、7′、7″、…和8、8′、…，用于通過(guò)光線發(fā)射窗口使光線耦合至平板1外。圖1A中，變形7、7′、7″、…和8、8′、…制作在發(fā)光平板1的后壁3上。另一個(gè)實(shí)施例中，變形7、7′、7″、…和8、8′、…配置在光發(fā)射窗口2中，或者，例如在不同的方式下，提供在平板1的外部。圖1A中，指明了變形7、7′、7″、…和8、8′、…的兩個(gè)集束17、18。變形7、7′、7″、…和8、8′、…起到使光線耦合至平板1之外的裝置的作用。變形7、7′、7″、…和8、8′、…組成了光學(xué)結(jié)構(gòu)，并可取地配置有鏡面反射涂層(參見(jiàn)圖3)。變形7、7′、7″、…和8、8′、…特別有利地在于，其完全的內(nèi)反射可使光線耦合至平板1外。再一個(gè)實(shí)施例中，各個(gè)變形是漫散反射的。將鏡面型和漫散型反射的變形適當(dāng)?shù)亟M合起來(lái)，也可形成一個(gè)本發(fā)明的有益實(shí)施例。借助于所述的組合，可以做到一種顯著的光線效應(yīng)。例如，一種能吸引人們注意的鏡面反射的照明符號(hào)可以使用在漫散型反射的照明符號(hào)中。
平板中的每個(gè)變形可以起一種輔助光源的作用。能夠使一種特定的光學(xué)系統(tǒng)與這個(gè)輔助光源相關(guān)聯(lián)，例如，在光發(fā)射窗口上提供出該光學(xué)系統(tǒng)(圖1A中未示出)。這個(gè)光學(xué)系統(tǒng)可以應(yīng)用來(lái)形成一個(gè)平行光束。
圖1A示意性地示明了光線從光源5、5′、5″、…上輻射，輻射的光線接觸到變形7、7′、7″、…和8、8′、…的表面上，使輻射光線在所述表面上反射。反射的光線輻射是方向性的，從后壁3上離開(kāi)，朝向光發(fā)射窗口2，由此在所述光發(fā)射窗口2的位置處耦合至平板1之外。變形7、7′、7″、…和8、8′、…之集束17、18其每一個(gè)形成一個(gè)照明符號(hào)27、28，集束17、18的構(gòu)成對(duì)應(yīng)于照明符號(hào)27、28的形狀。為簡(jiǎn)明起見(jiàn)，圖1A中的光線輻射都畫(huà)成是相互平行的。實(shí)際上，光線會(huì)通過(guò)發(fā)光板的多個(gè)方向行進(jìn)。只當(dāng)光線在光發(fā)射窗口處的入射角小于臨界角時(shí)，光線才離開(kāi)平板1。
圖1B示明圖1A中所示照明光源的正視圖，在工作期間文字“TEXT”發(fā)亮。照明符號(hào)27、28之每一個(gè)由多個(gè)LED 5、5′、5″、…發(fā)出的光線組成，各個(gè)LED的光線通過(guò)側(cè)面4耦合入平板1，并通過(guò)反射的變形7、7′、7″、…和8、8′、…耦合出，這些變形布置成集束，它們的構(gòu)成對(duì)應(yīng)于所形成的照明符號(hào)27、28。
圖2A是按照本發(fā)明之一個(gè)照明光源另一種實(shí)施例的截面圖。相對(duì)于圖1A和圖1B，圖2A和圖2B中的對(duì)應(yīng)部分由高出100的標(biāo)號(hào)表示。照明光源中包含一個(gè)平板101，其中有第一透光側(cè)面104和第二透光側(cè)面104′，它們對(duì)面的、能反射光線的側(cè)面分別為114和114′。平板101的一個(gè)光發(fā)射窗口對(duì)應(yīng)于該圖樣的平面，在圖2A中它面向平板101的觀看者。一個(gè)第一光源，在本例子中是多個(gè)LED 105、105′、105″、…，與第一透光側(cè)面104相關(guān)聯(lián)；一個(gè)第二光源，在本例子中是另外的多個(gè)LED 106、106′、106″、…，與第二透光側(cè)面104′相關(guān)聯(lián)。按照本發(fā)明，該照明光源能夠使得照明符號(hào)127、127′、127″、…的第一集合和照明符號(hào)128、128′、128″、…的第二集合獨(dú)立地發(fā)亮。本例子中，照明符號(hào)127、127′、127″、…的第一集合聯(lián)合組成單詞“OPEN”，而照明符號(hào)128、128′、128″、…的第二集合聯(lián)合組成單詞“CLOSED”。
各個(gè)LED可以全部為各樣的顏色。這可以進(jìn)一步增大平板的吸引力。作為示例，通過(guò)選擇，用于標(biāo)號(hào)105、105′、105″、…的LED為綠光LED，用于標(biāo)號(hào)106、106′、106″、…的LED為紅光LED，所以照明符號(hào)的第一集合發(fā)亮成綠色，照明符號(hào)的第二集合發(fā)亮成紅色。換句話說(shuō)，工作期間，單詞“OPEN”發(fā)亮成綠色，單詞“CLOSED”發(fā)亮成紅色。
圖2B示明圖2A中照明光源內(nèi)標(biāo)號(hào)110之實(shí)施例的細(xì)節(jié)。圖2B中，示意性地示明了平板101(參見(jiàn)圖2A)內(nèi)的變形107、107′、107″、…和108、108′、…，它們耦合出光線，使照明符號(hào)127、127′、127″、…和128、128′、128″、…發(fā)亮。按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，工作中，第一變形集束107、107′、107″、…耦合出發(fā)源自第一光源105、105′、105″、…的光線，形成第一照明符號(hào)127、127′、127″、…；并且與之相獨(dú)立地，第二變形集束108、108′、…耦合出發(fā)源自第二光源106、106′、106″、…的光線，形成第二照明符號(hào)128、128′、128″、…。變形集束107、107′、107″、…和108、108′、…的構(gòu)成對(duì)應(yīng)于照明符號(hào)127、127′、127″、…和128、128′、128″、…的集合。
在圖2B所示的例子中，畫(huà)出了兩種不同類(lèi)型的變形。一種變形類(lèi)型107、107′、107″、…以示意的、中間有水平線的小方塊畫(huà)出，而另一種變形類(lèi)型108、108′、…以示意的、中間有垂直線的小方塊畫(huà)出(并參見(jiàn)圖3和有關(guān)的說(shuō)明)。
變形7、7′、7″、…，8、8′、…，107、107′、107″、…和108、108′、…有利地可從三角棱鏡、四面體、四邊形正錐體和(截短的)圓錐體形成的組群中選擇出。此類(lèi)形狀都十分適合于以各種方式耦合出照明光源的光線。四面體和四邊形正錐體的右上方側(cè)面(參見(jiàn)圖5)能夠獨(dú)立地反射來(lái)自不同光源的光線，獨(dú)立地將它耦合至平板外。此類(lèi)變形的側(cè)面數(shù)目可以取決于平板上與一個(gè)或多個(gè)光源相關(guān)聯(lián)的平板之側(cè)面的數(shù)目。通過(guò)一種圓錐體(圖中未示出)，能夠使來(lái)自所有方向的光線耦合出平板。
一個(gè)三角棱鏡形式的變形十分適合于使光線在一個(gè)方向上無(wú)阻礙地通過(guò)，在橫切平板的方向上將光線耦合至平板外。圖3示明了一個(gè)三角棱鏡形式的變形207，以及光線輻射通過(guò)這樣一個(gè)棱鏡的路徑。變形207在平板的后壁203上配置有一個(gè)側(cè)面2071。其另兩個(gè)側(cè)面平行于棱鏡207的棱條延伸開(kāi)，在圖3中參考號(hào)碼為2072和2073。所說(shuō)明的實(shí)施例中，將發(fā)生下面的效應(yīng)。在借助于圖3中“a”指明之方向上行進(jìn)的光線，經(jīng)由棱鏡之上表面2074和下表面2075通過(guò)，并經(jīng)由圖3中以“a′”指明的光線線條在其路程中連續(xù)地通過(guò)該平板。在方向“b”中通過(guò)平板行進(jìn)的、橫切于方向a-a′上的光線，入射至在側(cè)面2071和2072上制作的反射表面215上，通過(guò)在那里的反射，結(jié)果實(shí)現(xiàn)光線輻射b′的形成，并如圖1A中所示地按一種方式隨后耦合至平板外。如果只是產(chǎn)生光線輻射“b”的光源接通，該棱鏡的變形207可使光線耦合至平板外；因此，組成第一變形集束一部分的這樣一個(gè)棱鏡，將使得第一照明符號(hào)發(fā)亮。如果只是產(chǎn)生出光線輻射“a”的光源接通，該棱鏡的變形207并不將光線耦合至平板外；在此情況下，這樣一個(gè)棱鏡并不對(duì)第一照明符號(hào)的發(fā)亮作出貢獻(xiàn)。
圖3中，棱鏡的側(cè)面2072和2073上提供有反射涂層215。另一個(gè)實(shí)施例中，棱鏡在形成上做到了棱鏡中的完全內(nèi)反射能使光線耦合至平板外。這里，并不排除棱鏡棱條不平行地延伸到后壁上的情況。此外，當(dāng)背對(duì)光源的棱鏡一側(cè)其相對(duì)于后壁的高度，做得比之面對(duì)光源的棱鏡一側(cè)為高時(shí)，這種做法會(huì)是有利的。需要時(shí)，也可以用不同的方式提供出在平板中傾斜的各個(gè)棱鏡。借助于此，根據(jù)用戶的應(yīng)用和要求，可以調(diào)整光線耦合入平板中的方向。例如，可以進(jìn)一步希望，來(lái)自第一光源的光線比之于來(lái)自第二光源的光線，能以一個(gè)不同的方向耦合至平板外。
如圖3中所示，圖2B上的變形107、107′、107″、…為三角棱鏡形式，相對(duì)于圖樣的平面來(lái)說(shuō)具有水平的棱條，并當(dāng)LED 105、105′、105″、…接通時(shí)所述變形通過(guò)反射可耦合出光線，由此對(duì)照明符號(hào)127的發(fā)亮作出貢獻(xiàn)，它形成了圖2A中單詞“OPEN”的字母“O”。圖2B中的變形108、108′、…為三角棱鏡形式，相對(duì)于圖樣的平面來(lái)說(shuō)具有垂直的棱條，并當(dāng)LED 106、106′、106″、…接通時(shí)所述變形將耦合出光線，由此對(duì)照明符號(hào)128的發(fā)亮作出貢獻(xiàn)，它形成了圖2A中單詞“CLOSED”的字母“C”。如果兩種光源105、105′、105″、…和106、106′、106″、…都接通，則兩個(gè)變形集束的集合107、107′、107″、…和108、108′、…都耦合出光線，產(chǎn)生出照明符號(hào)127、127′、127″、…(“OPEN”)和128、128′、128″、…(“CLOSED”)兩者集合的造形。
圖3中所示的棱鏡的頂尖可以是平坦的，又其上表面可具有光線散射效應(yīng)。相對(duì)于平板的后壁，諸棱鏡在另一種情況下可以?xún)A斜地安排。
通過(guò)合適地使光源接通和切斷，通過(guò)改變被接通光源的顏色，通過(guò)提供出合適的光學(xué)系統(tǒng)，以及通過(guò)使各個(gè)照明符號(hào)交替地和/或順序地發(fā)光，就能得到具有動(dòng)態(tài)照亮能力的照明光源。合適地混合各種彩色光，又可以得到白光。
照明光源的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中可包含控制電路，用于改變發(fā)光二極管5、5′、5″、…，6、6′、6″、…，105、105′、105″、…，106、106′、106″、…的光通量。在此種情況下，可以得到具有高度吸引力和高度注意價(jià)值的照明光源。
圖4是一個(gè)示意的、按照本發(fā)明之照明光源的另一種實(shí)施例的截面圖。相對(duì)于圖2A，圖4中對(duì)應(yīng)的各部分以高出200的參考號(hào)碼指明。照明光源中包含有一個(gè)帶殼罩302的平板301。在此例子中，光源內(nèi)包含有交替布置的、由不同光色之LED組成的一種線條陣列，也就是，參考號(hào)碼305的各紅光LED、參考號(hào)碼305′的各黃光LED和參考號(hào)碼305″的各綠光LED是交替布置的。照明光源能做到兩種照明符號(hào)327、328發(fā)亮的組合，它們聯(lián)合形成一個(gè)箭頭。通過(guò)接通一種特定色光的各個(gè)LED，箭頭以此光色發(fā)亮。這個(gè)例子中，箭頭能以紅色、黃色或綠色發(fā)亮，因而該種箭頭十分適合地可使用于交通管理場(chǎng)合，例如是用于交通指揮燈中。
圖4中概略地示明在平板301中制作的各個(gè)變形307、307′、307″、…和308、308′、308″、…，它們耦合出光線使照明符號(hào)327、328發(fā)亮。如圖3中所示，變形307、307′、307″、…和308、308′、308″、…為三角棱鏡形式，相對(duì)于圖樣的平面來(lái)說(shuō)具有水平的棱條，當(dāng)諸LED 305、305′、305″、…接通時(shí)，所述各個(gè)變形通過(guò)反射耦合出光線，使照明符號(hào)327、328發(fā)亮。
通過(guò)交替地接通和切斷各種光色的光源，照明符號(hào)將以各種光色發(fā)亮。結(jié)果，按照本發(fā)明的照明光源具有動(dòng)態(tài)發(fā)光的能力，有著高度的吸引力。
圖5A是一個(gè)示意的、按照本發(fā)明之照明光源的再一種實(shí)施例的截面圖。相對(duì)于圖4，圖5A中對(duì)應(yīng)的各部分以高出100的標(biāo)號(hào)表示。該照明光源中包含一個(gè)帶有殼罩420、420′的平板401。在此例子中，光源內(nèi)包含有紅光LED 405、405′、405″的線條陣列，該照明光源能使得照明符號(hào)427發(fā)亮，而該照明符號(hào)表示一個(gè)靜止的人員。借助于接通紅光LED 405、405′、405″，所述人員以這種光色發(fā)亮。結(jié)果，該照明光源十分適合地可應(yīng)用于交通管理場(chǎng)合，特別地，在行人的交叉道口處用作紅色交通燈(“不準(zhǔn)穿行”)。
圖5A示意地示明在平板401中提供出的諸變形407、407′、407″、…，它們耦合出光線以使得照明符號(hào)427發(fā)亮。各個(gè)變形407、407′、407″為如圖3所示那樣的三角棱鏡形式，相對(duì)于圖樣的平面來(lái)說(shuō)它們具有水平的棱條，當(dāng)諸LED 405、405′、405″、…接通時(shí)，所述各個(gè)變形通過(guò)反射而耦合出光線，使照明符號(hào)427發(fā)光。
圖5B是一個(gè)示意的、按照本發(fā)明之照明光源再一種實(shí)施例的截面圖。相對(duì)于圖5A，圖5B中對(duì)應(yīng)的各部分以高出100的標(biāo)號(hào)表示。該照明光源中包含一個(gè)帶有殼罩520、520′的平板101。這個(gè)例子中，一個(gè)第一光源為多個(gè)綠光LED 505、505′，提供在承載標(biāo)號(hào)520之殼罩的一部分內(nèi)。這個(gè)例子中，一個(gè)第二光源為另外的多個(gè)LED 506、506′、506″、506，提供在承載標(biāo)號(hào)520′之殼罩的又一部分內(nèi)。工作中，LED 505、505′和LED 506、506′、506″、506在兩個(gè)互相垂直的方向上發(fā)射光線。
在圖5B中所示的例子里，該照明光源包含三個(gè)不同的照明符號(hào)，標(biāo)號(hào)為527、528和529，工作中，它們聯(lián)合形成一個(gè)看來(lái)是行走的人員。變形507、507′、507″耦合出光線，以使得照明符號(hào)427發(fā)亮。變形507、507′、507″為如圖3中所示那樣的三角棱鏡形式，相對(duì)于圖樣的平面來(lái)說(shuō)具有水平的棱條，當(dāng)LED 505、505′接通時(shí)，所述變形通過(guò)反射耦合出光線，使照明符號(hào)527發(fā)亮，它代表了一個(gè)行人的右腿。變形508、508′、508″耦合出光線，使得照明符號(hào)528發(fā)亮。變形508、508′、508″為如圖3中所示那樣的三角棱鏡形式，相對(duì)于圖樣的平面來(lái)說(shuō)具有垂直的棱條，當(dāng)LED 506、506′接通時(shí)，所述各個(gè)變形通過(guò)反射耦合出光線，使照明符號(hào)528發(fā)亮，它代表了該行人的左腿。變形509、509′、509″耦合出光線，使照明符號(hào)529發(fā)亮，它代表了行人的上部。變形509、509′、509″為四邊形正錐體形式，它在圖5B中指明的小方塊內(nèi)加有交叉標(biāo)志。四邊形正錐體對(duì)圖樣的平面來(lái)說(shuō)制作成直角關(guān)系，基底的各棱條按另一種方式制作為與工作中LED 505、505′、506、506′、506″、506發(fā)射光線之方向成橫切狀態(tài)。當(dāng)LED 505、505′接通以及當(dāng)LED 506、506′接通時(shí)，變形509、509′、509″通過(guò)反射而耦合出光線。在任一種接通場(chǎng)合下，可使得照明符號(hào)529發(fā)亮。
圖5B中所示的照明符號(hào)十分適合應(yīng)用于交通管理場(chǎng)合，特別地，在行人交叉道口處用作綠色交通燈(“可安全過(guò)街”)。工作中，LED 506″、506持續(xù)接通，LED 505、505′和LED 506、506′交替接通。如果LED 505、505′接通，行人的右腿提起，而如果LED 506、506′接通，行人的左腿提起。合適地選擇好交替，可使該行人看來(lái)象在行走，而發(fā)光為綠色。在照明光源工作期間，LED 506″、506并不必需持續(xù)地接通。通過(guò)合適地切換并考慮到在相繼周期中的重疊，照明符號(hào)527、528和529能夠聯(lián)合地產(chǎn)生出有吸引力的行人形象，他看來(lái)象在行走。此種情況下，按照本發(fā)明的照明光源具有高度吸引力的動(dòng)態(tài)發(fā)亮能力。
顯然，在本發(fā)明的范圍里，本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的熟練人員可以作出許多變形。
本發(fā)明的保護(hù)范圍不限制于在這里給定的例子。例如，平板并不必須是矩形的。平板的側(cè)面數(shù)目可以大于4，例如為6或8。如果需要，照明光源的平板可以是圓形或橢圓形的，使各個(gè)光源布置在合適的位置上。各個(gè)側(cè)面可以與各種不同放置和/或不同帶色的光源相聯(lián)系。
諸變形的形狀可適應(yīng)于平板的形狀。在此種情況下，可以得到多種圖案發(fā)熒光和帶色的照明符號(hào)。
本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于在這里給定的例子。本發(fā)明的實(shí)施涉及每一項(xiàng)新穎的特性，以及各種特性的每種組合。權(quán)利要求書(shū)中的各標(biāo)號(hào)并非用于限制該方面的保護(hù)范圍。動(dòng)詞“包含”及其變化形式的應(yīng)用并不排除存在有權(quán)利要求書(shū)中述及之外的單元和步驟。在一個(gè)單元之前的冠詞“一個(gè)”并不排除存在有多個(gè)此類(lèi)單元。
權(quán)利要求
1.一種照明光源，包含有由一種透光材料構(gòu)成的平板(1)，平板(1)中包括有光發(fā)射窗口(2)、與所述光發(fā)射窗口(2)相對(duì)的后壁(3)、以及位于光發(fā)射窗口(2)與后壁(3)之間的側(cè)面(4、14)，平板(1)之側(cè)面中的至少一個(gè)側(cè)面(4)是透光的，至少一種光源(5、5′、5″)與透光側(cè)面(4)相關(guān)聯(lián)，以及在工作中，自光源(5、5′、5″)發(fā)出的光線入射至透光側(cè)面(4)上，并在平板(1)內(nèi)擴(kuò)散，特征在于在平板(1)中制作有多個(gè)變形(7、7′、7″、…和8、8′、…)，用于通過(guò)光發(fā)射窗口(2)使光線耦合至平板(1)之外，所述變形(7、7′、7″、…和8、8′、…)集束一起，以形成至少一個(gè)照明符號(hào)(27，28)，以及所述集束(17，18)具有的結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)于照明符號(hào)(27，28)的形狀。
2.權(quán)利要求1的照明光源，其特征在于，至少一個(gè)第一和一個(gè)第二側(cè)面(104，104′)是透光的，至少一個(gè)第一光源(105、105′、105″、…)與第一透光側(cè)面(104)相關(guān)聯(lián)，至少一個(gè)第二光源(106、106′、106″、…)與第二透光側(cè)面(104′)相關(guān)聯(lián)，以及在工作中，第一變形集束(107、107′、107″、…)使第一光源(105、105′、105″、…)發(fā)出的光線耦合出外，以形成第一照明符號(hào)(127、127′、127″、…)，以及在工作中，第二變形集束(108、108′、108″、…)使第二光源(106、106′、106″、…)發(fā)出的光線耦合出外，以形成第二照明符號(hào)(128、128′、128″、…)。
3.權(quán)利要求1或2的照明光源，其特征在于，各個(gè)變形的形狀從三角棱鏡(207)、四面體、四邊形正錐體(509、509′、509″、…)和圓錐體等形成的組群中選擇出。
4.權(quán)利要求2的照明光源，其特征在于變形(107、107′、107″、…和108、108′、…)為三角棱鏡(207)，棱鏡(207)的一個(gè)側(cè)面(2074，2075)制作成橫切于后壁(203)，如果該變形組成了第一變形集束(107、107′、107″、…)的一部分，則棱鏡(207)的棱條橫切地伸展向在工作中由第一光源(105、105′、105″、…)發(fā)射出光線的方向上；以及如果該變形組成了第二變形集束(108、108′、108″、…)的一部分，則棱鏡(207)的橫條橫切地伸展向在工作中由第二光源(106、106′、106″、…)發(fā)射出光線的方向上。
5.權(quán)利要求1或2的照明光源，其特征在于，平板中各變形(207)的一個(gè)邊界表面制作成鏡面反射面(215)。
6.權(quán)利要求1或2的照明光源，其特征在于，各變形的形狀做到在變形內(nèi)發(fā)生完全的內(nèi)反射。
7.權(quán)利要求1或2的照明光源，其特征在于，光源中包含有發(fā)光二極管。
8.權(quán)利要求7的照明系統(tǒng)，其特征在于，發(fā)光二極管包含的光通量至少為5lm。
9.權(quán)利要求7的照明光源，其特征在于，照明光源中包含有控制電路，用以改變發(fā)光二極管的光通量。
10.權(quán)利要求1或2的照明光源，其特征在于，各個(gè)變形(207)制作在后壁(203)上。
11.一種提供有各個(gè)變形的發(fā)光板(1，101，301，401，501)，用于權(quán)利要求1或2中的照明光源。
全文摘要
一種包含有一個(gè)比較薄而平的光發(fā)射平板(1)的照明光源,平板(1)上有一個(gè)光發(fā)射窗口(2)、位于所述光發(fā)射窗口之對(duì)面的后壁(3)及一對(duì)相對(duì)的側(cè)面(4,14)。至少一個(gè)側(cè)面(4)是透光的,它與多個(gè)光源(5、5′、5″、…)相關(guān)聯(lián)。來(lái)自該些光源(5、5′、5″、…)的光線在平板(1)內(nèi)擴(kuò)散。本發(fā)明之特征在于,在平板(1)中制作有多個(gè)變形(7、7′、7″、…和8、8′、…),用于通過(guò)光發(fā)射窗口(2)從平板(1)中引出光線。變形(7、7′、7″、…和8、8′、…)是集束的,以形成至少一個(gè)照明符號(hào)(27,28)。變形(7、7′、7″、…和8、8′、…)之集束(17,18)的構(gòu)造對(duì)應(yīng)于照明符號(hào)(27,28)的形狀。可取地,照明光源具有第一和第二透光的側(cè)面,第一和第二組的多個(gè)光源分別關(guān)聯(lián)于所述側(cè)面。第一變形集束只將第一光源來(lái)的光線耦合至平板外,由此形成第一照明符號(hào),而第二變形集束只將第二光源來(lái)的光線耦合至平板外,由此形成一個(gè)與第一照明符號(hào)之產(chǎn)生無(wú)關(guān)的第二照明符號(hào)。按照本發(fā)明的照明光源可以在單塊板的照明光源上制作出有獨(dú)立照明和帶色能力的不同的照明符號(hào)。
文檔編號(hào)F21V8/00GK1350683SQ00807271
公開(kāi)日2002年5月22日 申請(qǐng)日期2000年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月6日
發(fā)明者T·F·M·M·馬斯, J·H·舒爾馬斯, C·J·E·薩爾伯格－瑟彭, E·范利厄 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司