专利名称：对光导体进行光输入的发光或显示元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对光导体进行光输入的发光或显示元件。通过光导体的专门的设计，发光元件除用于直接照明外，尤其适用于间接照明。
本发明建立在DE4311018A1“照明的显示单元，尤其是名牌、门牌、街道和交通牌及信息板等”中公开的方案的基础之上并进一步发展了该已有技术。该方案的本质首先在于，通过光耦合介质带有作为表面安装发光二极管(SMD-LED)芯片的发光元件的电路板带设置在光导体边际范围内预设的槽内并且该电路板带设置在水平和/或垂直入射方向上并且在发光元件对光导体的水平入射方向情况下该光导体至少具有一个附加的反光棱并且广告符号光导良好地覆着在光导体的未封闭的外表面并且光导体的其余侧表面是封闭的。
另外，在实用新型29603006中记载了一种“用于对面、体等进行标志的以及用于对显示元件照明的发光排”。该方案的特征首先在于，它含有一个安装轨，在安装轨上有一带有槽的反光器，在槽内至少设置有一个表面安装发光二极管(SMD-LED)电路板带并且带有电路板带的反光器嵌入盖板上的安装轨内并且在一显示单元中信息载体以已知方式设置在光导体上。
在此期间得到的光输入领域的知识促使该教导得到进一步发展。
本发明的任务在于，进一步发展这类发光或显示元件，以便为专门的新的应用提供一种发光或显示元件，该发光或显示元件的特征是尺寸小、光效率高、制造成本低廉并且由使用者本人可以按应用目的和要求进行配套组装。
在这类发光或显示元件中，本任务主要通过如下方案得以解决，光输入透明的体中，透明体的长度是其高度的几倍并且其几何全剖断面具有一不同于矩形的截面并且在此结构体的纵向侧进行光输入。
基于就光输入的新的认识，为专门的应用提出了一种几何形体，该形体的特征尤其在于高的光密封性。
根据本发明的一个特征，光导体具有圆柱形截面并且其延伸为棒状结构。
由于选用了圆柱形截面，因而在充分利用全反射的情况下开辟了光输入的一条新途径。根据所需要的辐射角度在光导体的槽上或槽内设置电路板带。当在紧邻光导体的边际范围的槽为扁平状时，则将实现一缓斜的辐射角。为实现不同的照射效应，槽的深度是可变的。槽的深度越深，即槽距边际范围距离越远，辐射角度就越大。光导体的这种截面形状通常例如适用于间接照射并适用于照射窄的面。其中为避免光损耗必须注意光输入的良好的光学连接。
优选条状结构的发光或显示元件的长度尺寸是标准化的。为形成纵向长的发光面，元件可以相互连接。为此元件上具有机械和电气连接件。
根据另一特征，光导体具有一不同于棒状的几何形状。例如光导体可以是字母、符号等结构形状。为了使造型的基材可以连接在一起，故其是透明的并是可弯曲的。其中表面安装发光二极管芯片被压入作为反光器的、可弯曲的基材上，即反光器是可变形的。元件嵌在带材上，其中带材同时起着散射器作用并对在带材整个宽度上的光分配起着辅助作用。故通过可弯曲的基材进行光输入。由于该应用领域是全新的，因而尤其为广告宣传领域开创了新的可能性。这种被照亮的笔画和符号的特点在于，不需遮光，尤其是能耗最低。另外这种发光技术的一个主要优点在于，几乎不需要对设备进行维护。
另外，发光或显示元件的特征在于，光导体为作为基本几何T形的棒状结构并且通过一将T型材补充成矩形的、作为反光器的型材进行光输入，其中带有发光元件的基材设置在反光器的一个面上并且在反光器和光导体间实现良好的光导连接。通常仅在一个面上实现光发射，光导体的其它面为反光结构。
由于棒状的光导体具有基本为T形的截面形状，因而实现了全反射的理想值，与反光器的最小尺寸相关的该理想值与光导体配合开拓了大量新的应用。在该截面形状可能的变型中，高×宽尺寸例如为8×8mm。其典型的应用领域是对门牌、街道牌、大楼住户位置说明、营业牌、象形图、广告显示、公司标志等的照明。这种被称作光板的发光元件同样也可以良好地用于例如建筑物和工商业设施的轮廓进行发光标志。例如安全线、车站站台边棱、梯台阶、楼梯扶手和这里专用的方向标志或者也包括工商业设施等上的线状发光标志。为实现白昼时的发光效应宜在发光面前设置一彩色膜。同样，这种棒状的发光元件可以在广告领域有各种各样的应用。
根据本发明的另一特征，作为中空体的光导体为棒状结构。带有设置在其上的表面安装发光二极管芯片的基材设置在中空体的纵向侧。中空体的输入和输出孔为密封反光结构。
视应用目的和要求可以以水平、垂直或甚至两种方式的结合实现对光导体的光输入。
同样，也可以用两种和多种颜色的发光元件安装在基材上并且对这些元件用通常已知的电子控制装置进行控制。
反光器及其所配属的光导体的结构的特征尤其在于，这种结构的发光或显示元件的长度是其本身高度的几倍。为避免光损耗反光器的外表面为反光结构。
可采用通常已知的方法实施反光层的涂覆。
优选由塑料制成的反光器视可能具有一白色的色调。由带有设置在其上的SMD-LED发光元件的电路板带构成的、设置在该反光器上的发光行嵌入该反光器上，从而不致出现光损耗。通常采用粘接实现嵌接。
一个单独的与待照明的显示标志的大小协调一致的并备有此标志的光导体，在作为显示元件应用时，光导良好地设置在具有基本为T形截面的光导体的光发射面上，所述光发射面通常为T形横梁结构。已知通过粘接实现良好的光导连接。
本发明的本质在于，设计专用的带有三角形截面形状的光导体。优选三角形截面型材的侧面为反光结构。这种形状例如也适用于间接照射。
如在其它位置所述，为制备链状的发光元件，反光器及其配属的光导体通常相互气密封连接，例如通过粘接实现相互连接。为此在它们的端部具有电气和机械连接件。
另外，根据本发明还在于，尤其对于光导体可以采用任何X技术成熟的截面形状。显然为避免光损耗反光器和光导体必须相互协调一致。
这种纵长结构的发光元件由于其结构尺寸很小，所以被称作发光板条。其中作为基材的带有表面安装发光二极管的电路板带被嵌在发光板条的反光的底部，对该发光板条做了防触摸、防污染和防水保护。该发光板条配备有用于直接连接12V=低压的连线。也可以用其它的直流和交流输入电压工作。
由于这种光板条的尺寸小并且重量轻，因而采用相应的粘接剂可以将其毫无问题地固定在金属部分或墙体上。例如硅橡胶适用于作为此类粘接剂。
光导体通常由无色、透明的材料构成，大多由丙烯酸脂玻璃(PMMA)构成，为避免光损耗对其边棱做了特殊处理。尤其为了提高对较大面积的背照明的均匀度，可以替代无色、透明的材料采用同样是无色的、带有无色的，但不同的光折射颗粒的材料作为光导体。由于填充了颗粒，因而光线由其直线的光路稍有偏转并且均匀地分布在整个板表面并以非常缓斜的角度辐射。这种折射被称作“前向散射”。附加设置的光散射盖板保证了背照明板的整个表面被均匀明亮地照射。采用前向散射光分布板即可以一侧，又可以两侧将光分布板设计成带有不同信息的辐射、照明牌。
根据本发明的改型，发光元件可以直接装入透明的盖板内并且该盖板起着附加光导体作用。
下面将对照附图举例对本发明做进一步的说明。附图中示出
图1光导体截面为圆柱形的发光元件。
图2a结构为一字母形状的发光元件前视图。
图2b图2a发光元件的侧视图。
图2c沿图2a A-A线的截面图。
图3其光导体为中空型材结构的发光元件截面图。
图4其光导体基本为T形结构的发光元件截面图。
图5设置在空腔内的发光元件截面图。
图6与透明的盖板结成一体的发光元件截面图。
图7一个由发光元件构成的发光带。
图1示出一其光导体截面1为圆柱形的发光元件。为便于观看，未绘入电气连接。通过在槽8内设置的发光行实现光输入，发光行由在其上设置有表面安装发光二极管芯片的线路板带构成。视所要实现的发光效应，发光行例如可通过粘接设置在圆柱形光导体的外表面。但也可以将发光行安装在一预设的槽8内，从而通过此种配置实现所需要的辐射角。
图2a示出一种发光元件，其光导体具有不同于棒状的几何形状5。例如如图中所示，光导体可以是字母S形状。图2b和图2c示出具有可弯曲基材4的弹性透明的反光器16的配置。采用这两种发光器件、反光器16和基材4可实现可弯曲的发光行。反光器由平的透光的材料构成，这种材料是可变形的。如图2c的截面图所示，表面安装一发光二极管一芯片压入该材料内。由于带件具有可弯曲性，因而光线可以输入字母和其它的形状内。故采用此方案开拓了另外一个特别是广告宣传的应用领域。因此这种背面照明的新技术是用氖照明的字母进行广告宣传的有价值的替代方案，采用此技术例如除了可以对公司名称、商标照明外，还可以对图案进行照明。
图3示出另一种发光元件的改型的截面。在此情况时，光输入一个作为中空型材3结构的纵向的光导体内。在此中空型材3上设置有由带有表面安装发光二极管芯片的基材4构成的发光行。视要求各外表面形成反光结构。为避免光损耗，分别根据要求各光导体的侧面形成反光结构。
图4示出发光元件的截面，其纵向光导体基本具有一个T形的截面2，其中为此光导体配属有一个反光器9，该反光器将光导体的截面补充成一个矩形。在反光器的一个面上设置有带有表面安装发光二极管芯片的基材4。
图5示出发光元件12在空腔13内配置的截面，该空腔由发光元件12照明，其中空腔13上备有一个透明的盖板11。该空腔体13例如可以用于标志在储蓄所内惯常的安全线。但被照明的空腔体13也可以用于标志危险的边棱，例如车站月台边棱。
图6示出图5中所示方案的另一变型的截面。在图6中发光元件12直接地装在透明的盖板11上。该方案例如也可以用于对安全线的照明。
图7示出一种由发光元件12构成的发光带。对这种同样含有一种单独透明的光导体7的发光带的光输入是采用发光板实现的，该发光板例如具有在图4中所示的形状。为提高发光效应在发光带的面向观视者的面的前面设置有一彩色膜10。该彩色膜10在日光条件下用于标志待强调的轮廓，该轮廓在黑暗条件下通过光输入被强化照亮。该发光带优选用于突出或标志建筑物或广告设施的轮廓等。在进行整体实施时，构成光板的发光元件12可以构成任何一种所需的形状。除构成的棒状的发光元件外，还可以构成环状、弯曲状或图案。
除必要的电气接插件外，还可以为发光元件12配备机械和电气的相互连接件，从而可以制成例如线状的发光带、发光行或其它所需的结构形状。
权利要求1．一种对光导体进行光输入的发光或显示元件，其中作为表面安装发光二极管芯片的发光元件设置在基材上并且基材具有电气连接件，其特征在于在透明体上进行光输入，透明体的长度是其高度的几倍并且其几何全剖断面具有一不同于矩形的截面并且在这种结构的光导体的纵向侧实现光输入。
2．按照权利要求1所述的发光或显示元件，其特征在于用于设置电路板带的在光导体中的槽(8)的深度随设置在其上的表面安装发光二极管一器件变化。
3．按照权利要求2所述的发光或显示元件，其特征在于光导体的几何形状具有一圆柱形的截面(1)。
4．按照权利要求2所述的发光或显示元件，其特征在于光导体的几何形状具有一三角形的截面并且除了光发射面和光入射面之外其它的面都具有反光的结构。
5．按照权利要求2所述的发光或显示元件，其特征在于光导体的几何形状具有一T形的截面(2)并且除了光发射面和光入射面之外其它的面都具有反光的结构。
6．按照权利要求2所述的发光或显示元件，其特征在于光导体的几何形状为中空形(3)并且非用于光入射和光发射的面为反光结构。
7．按照权利要求2所述的发光或显示元件，其特征在于光导体的几何形状具有一个X形的任意截面，其中非用于光入射及光发射的面为反光结构。
8．按照权利要求3所述的发光或显示元件，其特征在于纵向长的、具有一圆柱形截面(1)的光导体在其延伸上具有一棒状形状。
9．按照权利要求1所述的发光或显示元件，其特征在于在具有一不同于棒状的几何形状(5)的光导体上进行光输入。
10．按照权利要求9所述的发光或显示元件，其特征在于光导体为字母结构。
11．按照权利要求9所述的发光或显示元件，其特征在于光导体为符号结构。
12．按照权利要求6所述的发光或显示元件，其特征在于在中空形状(3)结构的光导体中带有设置在其上的发光元件的基材(4)设置在中空形体(3)的纵向侧。
13．按照权利要求9所述的发光或显示元件，其特征在于基材(4)是可弯曲的并且该基材(4)设置在弹性的透明的反光器(16)上并且带有基材(4)的反光器(16)光导良好地配属给待照明的透明的符号、字母等。
14．按照权利要求5所述的发光或显示元件，其特征在于光导体为纵向长结构并且具有一基本为T形结构的截面(2)并且通过一将T型件补充成矩形的、作为反光器(9)的型件实现光输入，其中带有发光元件的基材(4)设置在反光器(9)的面上并且反光器(9)与光导体间的连接光导良好并且除光入射面和光发射面之外其它的面为反光结构。
15．按照权利要求2所述的发光或显示元件，其特征在于发光或显示元件设置在透明的盖板(11)上。
16．按照权利要求1所述的发光或显示元件，其特征在于在显示元件中一个单独调整到信息截体大小的光导体光导良好地设置在作为发光板的光导体的光发射面上。
17．按照权利要求1所述的发光或显示元件，其特征在于发光或显示元件可相互连接成发光带，其中一单独的透明的光导体(7)配属给发光板。
专利摘要一种对光导体进行光输入的发光或显示元件。本发明的任务是,设计一种发光或显示元件,其尺寸小,光效率高并且甚至可以由使用者自己根据一种模块系统对其进行成套组装。该任务由如下方案得以解决,光输入一透明的体内,该体的长度是其高度的几倍并且其几何全剖断面具有一不同于矩形的截面并且在这种结构的体件的纵向侧实现光输入。
文档编号G02B6/42GK2317401SQ9722957
公开日1999年5月5日 申请日期1997年11月27日 优先权日1997年3月27日
发明者沃尔夫冈·埃布纳, 沃尔夫·阿尔布雷克特, 哈特马特·伊尔纳 申请人:Osa伊莱克特尼克有限公司