照明装置的制作方法

专利名称：照明装置的制作方法
照明装置给出一种照明装置。要解决的 一个问题是，给出 一种尤其可以造价合理地制造的照明装置。根据至少一个实施方案，该照明装置具有一个适于产生电磁辐射的 光源。也即，在运行中该光源发射电磁辐射。该光源优选地适于产生 发散的电磁辐射，比如发散的可见光。该光源优选地适于产生发散的 白色光。发散的电磁辐射在此理解为具有角度分布的射线束。也即，射线束 的射线相互包含大于零的角度。该光源优选地适于把所产生的发散辐射的至少一部分输入到一个 光导体中。为此该光源比如可以设置于该光导体之外，使得该光导体 的一个辐射入射面排列在该光源之后。但是也可以把该光源或该光源 的一部分设置于该光导体中，使得电磁辐射直接在该光导体中发射。光导体在此理解为适于把电磁辐射从一个位置导至另一位置的一 个光学元件。该光导体尤其不是产生辐射的光学元件，而是一个无源 光学元件。在此电磁辐射的导向优选地通过在该光导体側界面上的反 射来进行。根据该照明装置的至少一个实施方案，根据在该光导体侧界面上的 全反射来进行所述电磁辐射在该光导体中的导向。尤其优选的是完全 根据全反射来进行电磁辐射的导向。也即，如果落到该光导体侧面的 电磁辐射不满足全反射条件，那么该辐射就从该光导体射出到该光导 体周围的较为光疏的媒介中。根据该照明装置的至少一个实施方案，该光导体适于改变该电磁辐 射的主辐射方向。主辐射方向在此理解为辐射的优选方向。比如该优 选方向平行于该光导体的或者该光导体一个片段的纵向轴延伸。该主 辐射方向在此也可以垂直于该光源的一个辐射出射面延伸。也即，该 主辐射方向沿着该光源的光轴延伸。该光导体适于比如通过反射来改变主辐射方向。也即，大部分电,兹 辐射的方向在该光导体中通过反射，优选地通过全反射来改变。该光导体优选地适于以确定的方式来改变主辐射方向。这意味着，该主辐 射方向在通过该光导体时以一个确定的、可预定的角度值来改变。根据至少一个实施方案，该光导体构造为单体的。也即，该光导体 不是由多个部分组合的，而是由一体制成的。为此该光导体比如可以 借助一种压铸法来制造。根据至少一个实施方案，给出一种具有一个光源的照明装置，该光 源适于把发散的辐射输入一个光导体中。在该光导体中辐射的导向根 据全反射来进行。该光导体适于改变辐射的主辐射方向。该光导体继 续构造为单体的。也即，提供一种照明装置，其中光源把发散的辐射 输入一个单体的光导体中，并且在该光导体中优选地仅仅根据全反射 来进行辐射的导向。其中该照明装置在此所利用的构思是，在仅仅根据全反射来进行电 磁辐射导向的光导体中可以放弃耗费的并从而昂贵的光导体部分表面 的反射涂层。光导体的单体式制造进一步实现了尤其造价合理的制造 方法，比如光导体的压铸。光导体与发散的电磁辐射导向之间的匹配 允许使用尤其造价合理的光源，比如发光二极管，而不需要用来缩小 辐射光线发散的特种光学元件。根据至少一个实施方案，该光导体具有一个第一片段，该片段适于 缩小穿透它的电磁辐射的发散。比如该光导体的第一片段直接排列在 一个辐射入射面或者该光源之后。该第一片段优选地适于缩小穿透它 的电i兹辐射的发散，而在此不明显改变辐射的主辐射方向。发散的缩 小比如可以借助在限定该光导体第一片段的侧面上的反射来进行。也 即，该光导体的第一片段优选地具有适于优选地借助全反射来反射电 磁辐射的侧面。尤其发散的辐射-比如在发散的射线束的边缘区域中不 满足全反射条件的辐射可以穿过所述侧面离开该光导体。以这种方式 也有效地降低了保留在该光导体中的辐射的发散。根据该照明装置的至少一个实施方案，该光导体在该第一片段中具 有至少一个平面的侧面。也即，该平面的侧面不具有肉眼可见的曲率。 所述側面比如可以与该光导体第 一 片段的纵向轴平行延伸。该光导体 的第一片段比如可以具有长方体的形状，该长方体通过该光导体的平 面侧壁来限定。^f旦是这些侧面也可以与该纵向轴包含一个角度。那么 优选地该光导体往光源方向缩小。那么该第一片段比如可以具有截棱锥体的形状。根据至少一个实施方案，该光导体的第一片段具有至少一个弯曲侧 面。该第一片萃殳比如可以构造为截圆锥体。但是该侧面也可以在一个 截面中，比如在该光导体的第一片段的纵向轴方向上具有一个曲率。 那么该光导体在该第一片段中至少有些部位可以按照以下光学元件中的至少之一的方式来实施组合抛物线聚焦器(CPC-compound parabolic concentrator)、 组合椭圓聚焦器(CEC-compound elliptic concentrator)、组合双曲线聚焦器(CHC-compound hyperbolic concentrator)。在此该第 一片段优选地往光源方向 缩小，使得电磁辐射的发散在穿透该光导体时由于在该光导体侧面的 全反射而被降低。根据至少一个实施方案，该光导体的第一片段把电磁辐射导入该光 导体的一个第二片段中。该光导体的第二片段优选地在主辐射方向上 直接与该第一片段相连接。该光导体的第一和第二片段优选地构造为 单体的。根据该照明装置的至少一个实施方案，该光导体此外还具有一个笫 二片段，该第二片段适于改变电磁辐射在该光导体中的主辐射方向。 也即，该第二片段如此构造，使得它适于在该光导体中对电磁辐射的 至少一部分进行偏转。优选地在此借助电磁辐射在该光导体第二片段 的侧界面上的反射，尤其优选地通过全反射来进行方向改变。根据该照明装置的至少一个实施方案，该光导体在该第二片段中具 有一个偏转面。优选地该偏转面适于反射光导体中电磁辐射的至少一 部分，比如来自该第一片段的电磁辐射。该偏转面优选地通过该光导 体在该第二片段中的至少一个側界面来提供。在该偏转面上的反射优 选地借助全反射来进行。也即，优选地可以放弃该偏转面的反射涂层。入射到该偏转面上的并且不满足全反射条件的那部分电磁辐射在 该偏转面上从该光导体出射到较为光疏的媒介中-比如该光导体周围 的空气中。优选地该光导体中的大部分电磁辐射在穿过该光导体时都 入射到该偏转面上。根据该照明装置的至少一个实施方案，该偏转面与该光导体的第一 片段的纵向轴相交。优选地该偏转面覆盖该光导体的第一片段的整个 宽度。尤其优选地该偏转面与该纵向轴之间包含至少90。的一个角度。根据该照明装置的至少一个实施方案，该偏转面为平面构造。也即， 该偏转面不具有肉眼可见的曲率。根据该照明装置的至少一个实施方案，该光导体的偏转面构造为两 部分。在该实施方案中，该偏转面可以是平面构造的。优选地该偏转 面的一个第一片段与该光导体的第一片段的纵向轴包含一个第一角 度。该偏转面的一个第二片段则与该光导体的第一片段的纵向轴包含 一个第二角度。那么优选地该偏转面正好包括这两个片段，其中该偏 转面的第一片段从该光导体的第一片段的一个側面延伸到该第一片段 的纵向轴，且该偏转面的第二片段从该光导体的第一片段的纵向轴延 伸到该光导体的 一个第三片段的 一个侧面。优选地该第 一 角度处于150°和170。之间，优选地约为160。。那么该第二角度优选地处于90° 和110。之间，优选地约为100。。根据该照明装置的至少一个实施方案，该偏转面具有一个曲率，也 即该偏转面至少有些部位凹进地向该光导体内弯曲，或者凸出地向该 光导体外弯曲。在此该偏转面尤其可以在其整个覆盖面上具有一个凸出或凹进的曲率。的、椭圓状的、^l面状的、非J求面状的。也即，该偏转面从而在截面 中至少有些部位以抛物线、椭圓、圓或者非球面的形式弯曲。该曲率 从而在此凸出该光导体或凹进该光导体。另外该偏转面至少有些部位 可以按照抛物线球、椭球、圓球和/或旋转非球面的形式弯曲。此外， 该偏转面还可以由一个可以具有不同次、较高次曲率的任意面来提供。 尤其优选的是该偏转面凸出该光导体弯曲，并在此具有一个按照椭球 形式弯曲的一个表面。其中该照明装置在此所利用的构思是，通过构造该偏转面可以在该 光导体中进行电磁辐射的确定的偏转。也即，通过构造该偏转面一方 面可以调节电^兹辐射的偏转方向，另一方面通过构造该偏转面可以有 目的地调节反射光的出射特征-也即比如反射光的空间强度分布。该偏 转面的成形尤其还可以与该光导体中发散的辐射相匹配，使得射入该 偏转面的尽可能大部分的电磁辐射都在其上被全反射。以不期望的角 度出射到该偏转面的电磁辐射在那里^L透射并离开该光导体。根据该照明装置的至少一个实施方案，该光导体的第二片段适于把主辐射方向旋转一个给定的角度。也即，电磁辐射比如在该第二片段 的偏转面上被确定地反射，使得来自该第一片段的电磁辐射的主辐射 方向^皮偏转到一个给定的方向上，也即^皮偏转一个给定的角度。比如该主辐射方向可以祐j走转90°。电f兹辐射由该第二片^:比如传导至该 光导体的一个第三片段中。根据该照明装置的至少一个实施方案，该光导体具有一个第三片 段，该第三片段适于把该光导体中的电磁辐射导向该光导体的一个辐 射出射面上。比如该光导体的第三片段直接与该第二片段相联。那么 该光导体的第二和第三片段优选地构造为单体的。根据该照明装置的至少一个实施方案，该第三片段适于缩小穿透它的电磁辐射的发散。该第三片段优选地适于缩小穿透它的电磁辐射的发散，而在此不明显改变辐射的主辐射方向。比如可以借助在该光导体第三片段的侧界面上的反射来缩小发散。也即，该光导体的第三片段优选地具有适于优选地借助全反射来反射电磁辐射的侧面。不满足全反射条件的尤其发散的辐射可以通过该光导体的侧面离开，使得还以这种方式来有效地降低在该光导体中余留辐射的发散。根据该照明装置的至少一个实施方案，该光导体在该第三片段中具 有至少一个平面的侧面。也即，该平面侧面不具有肉眼可见的曲率。该侧面比如可以平行于该光导体的第三片段的纵向轴延伸。该光导体的第三片段比如可以具有长方体的形状。但是该侧面也可 以与该第三片段的纵向轴包含一个角度。那么优选地该光导体朝着该 光导体的辐射出射面的方向变宽。该第三片段比如可以具有截棱锥的 形状。根据至少一个实施方案，该光导体的第三片段具有至少一个弯曲的 侧面。该第三片段比如可以构造为截圆锥体，其中该截圆锥体比如朝 着该辐射出射面变宽。但是该側面也可以在该光导体的一个截面上，比如在该光导体的第 三片段的纵向轴的方向上具有一个曲率。那么该光导体在该第三片段 中至少有些部位按照以下光学元件中的至少一个的方式来实施组合 抛物线聚焦器(CPC-compound parabolic concentrator)、组 合椭圓聚焦器(CEC-compound elliptic concentrator)、 组 合双曲线聚焦器(CHC-compound hyperbolic concentrator)。在此该第三片段优选地朝着该第二片段的方向缩小，使得电磁辐射的 发散在穿出该光导体时由于在该光导体侧面的全反射而被降低。该光 导体的第三片段在此优选地实施为如此长，使得保证了穿透它的辐射 充分地混合。该第三片段从而保证该光源在该第三片段的辐射出射面 上不成像，也即，在该第三片段的辐射出射面上不应该出现亮点，而 是电磁辐射应该尽可能均匀地分布在该辐射出射面上。根据至少一个实施方案，该光导体的第三片段把电磁辐射传导至该 光导体的一个辐射出射面。但是也可以给该光导体的第三片段后接另 外的一个或多个片段，其中所述的一个或多个片段可以构造得与该光 导体的所述第一片段或所述第二片段相似。也即，该光导体的所述另 外的片段可以适于缩小发散和/或偏转该主辐射方向。根据该照明装置的至少一个实施方案，该光导体具有一个辐射出射 面，输入到该光导体的电磁辐射的至少一部分通过该辐射出射面又从 该光导体出射。穿过该辐射出射面出射的电磁辐射从预定的出射位置 离开该光导体。虽然辐射也可以从与该辐射出射面不同的位置离开该 光导体，比如在入射到该光导体的侧面时不满足全反射条件的辐射， 但是该辐射出射面体现为预定的用于光出射的光导体面。输入该光导选地将要由该照明装置来照明的面或者要由该照明装置来照明的对象 后接于该辐射出射面。该辐射出射面也可以与比如另一光导体的辐射 入射面相邻。根据该照明装置的至少一个实施方案，该辐射出射面为平面构造。 也即，该辐射出射面不具有肉眼可见的非平面度或曲率。根据至少一个实施方案，该辐射出射面至少有些部位具有一个肉眼 可见的曲率。该辐射出射面在此不^(又可以凸出该光导体或者凹入该光导体。比如该辐射出射面可以具有以下曲率之一J^面的、非^l面的、 椭圓的。该辐射出射面也可以按照以下光学元件之一的方式来构造 适于光扩散或光会聚的体积透镜、菲涅耳透镜。该辐射出射面在此优 选地与该光导体一起构造为单体的。尤其优选的是该辐射出射面直接 后接于该光导体的第三片段，使得在该光导体的第三片段中的大部分 辐射都穿过该辐射出射面离开该光导体。根据该照明装置的至少一个实施方案，该辐射出射面构造为漫散射x的，也即，穿透该辐射出射面的电磁辐射比如通过光折射被偏转到不 同的方向上。为此该辐射出射面优选地净皮表面粗糙化。这样也降低了 来自该光导体的辐射在该辐射出射面上全反射的概率。通过所迷的表 面粗糙化从而还提高了穿过该辐射出射面的辐射出射概率。但是另外 该辐射出射面也可以有漫散射涂层。其中该照明装置在此利用的构思是，如果出射的辐射具有一定的发 散，在该辐射出射面处就尤其有效地把穿透该辐射出射面的辐射输入 另一光导体，比如一个平面构造的光导体中。该平面光导体比如可以 形成一个表面发光系统，其中该系统包括电磁辐射可以出射的一个平 面。比如该平面光导体设置用于显示器的背景照明。比如文件DE 19860697就描述了这样一种平面光导体，其中该文件的关于一种平 面光导体模块的公开内容在此被援引。根据至少一个实施方案，该照明装置的光导体构造为实心体，也即 对该光导体进4亍限定的侧面比如由该实心体的表面构成。该实心体优 选的是无空泡的。也即，优选地该实心体中不舍姿腔"T^fe甚fHb如不包 含气体夹杂物。尤其优选的是该实心体由一种透明材料构成。但是该光导体也可以 由一种对光进行漫散射的材料构成。根据至少一个实施方案，构成该光导体的材料的折射率至少为1.0, 尤其优选地至少为1.3。比如该光导体由以下透明的塑料之一构成或者含有以下塑料之一 PMMA、聚碳酸酯、PMMI、 COC。优选地该光导体通过一种压铸工序来 制造，也即该光导体是压铸的。但是该光导体也可以由一种玻璃构成。 在此该光导体比如可以用一种玻璃浇注而成。根据该照明装置的至少一个实施方案，该光源设置于该光导体中。 优选地该光源在此设置于该光导体的第一片段中。该光源优选地适于 产生发散的电磁辐射。由该光源在运行中所射出的电磁辐射的主辐射 方向优选地平行于该光导体的第一片段的一个纵向轴。该光源优选地是至少一个发光二极管或至少一个发光二极管芯片。 比如该光源包括多个在一个平面中沿一条直线排列的发光二极管或发 光二极管芯片。该光导体的材料的至少一部分在此可以是用于封装发光二极管芯片的包封材料。这意味着，该发光二极管芯片或者直接与该光导体的 材料一起浇铸，也即该光导体构成了该发光二极管的包封体，或者该 发光二极管芯片是包封在与该光导体的材料相邻的另一包封材料中 的。在这种情况中，该光源和光导体构造为单体的。对于光源设置于 光导体中的这种情况，用于电气接触该光源的电极比如可以从该光导 体中引出。根据该照明装置的至少一个实施方案，该光导体具有一个辐射入射 面。该光源在该情况中优选地设置于该光导体外部。该辐射入射面优 选J也沿主辐射方向接在该光源之后。在此，该光源的一个辐射接出面 或者直接与该光导体的辐射入射面相邻，或者在该光源和该光导体的 辐射入射面之间存在比如充满空气的 一 个间隙。根据至少一个实施方案，设置了辐射入射面，以对由该光源所发射 的电磁辐射的至少一部分在入射到该光导体中时进行光学折射。入射 的辐射优选地在此至少部分地被朝着该光导体的第一片段的纵向轴折 射。该纵向轴是该光导体的第一片段的纵向对称轴。优选地该辐射入射面适于借助折射来缩小穿透它的电磁辐射的发 散。为此该辐射入射面比如可以构造为平面的。根据该照明装置的至少一个实施方案，该辐射入射面具有一个曲 率。也即，该辐射入射面是肉眼可见弯曲的。该辐射入射面在此可以 弯曲成凸出该光导体或者凹进该光导体。另外该辐射入射面既可以具 有凸出的，也可以具有凹进的弯曲的子区域。根据该照明装置的至少一个实施方案，该辐射入射面至少具有以下曲率之一J^面的、椭圓的、非^^面的。该辐射出射面可以至少部分地按照以下光学元件之一的方式来构 造球面弯曲的体积透镜、非球面弯曲的体积透镜、菲涅耳透镜。该 光学元件在此优选地由该光导体的材料构成，并与该光导体一起构造 为单体的。根据至少一个实施方案，该辐射入射面在围绕该第一片段纵向轴 的、该辐射入射面的一个中央区域中按照一个球面或非5求面透镜的形 式从该光导体向外换出。根据该照明装置的至少一个实施方案，围绕该辐射入射面的中央区 域设置了至少 一个环形反射器。该反射器环比如在穿过该光导体的与纵向轴平行的一个截面中呈锯齿状来构造。那么该辐射入射面既具有 反射光学元素，也具有折射光学元素。根据该照明装置的至少 一个实施方案，该光源包括至少 一个发光二 极管芯片。优选地该发光二极管芯片是薄膜构造形式的发光二极管芯 片。尤其优选的是该光源包括多个发光二极管，其中这些发光二极管 比如在一个平面中沿着一条直线排列。根据至少一个实施方案，该光源具有散射定向辐射特性。也即，由 该光源在运行中所发射的辐射具有一个主辐射方向，其中所发射的辐 射在该主辐射方向中具有最大的强度。电磁辐射在其它方向上以较小 的强度辐射。根据该照明装置的至少一个实施方案，该光源具有近似的朗伯特辐 射特性。电磁辐射优选地由该光源辐射到围绕该光源的一个半球中。 该主辐射方向比如由该发光二极管芯片的该辐射出射面上的垂线给 出。另外还提供了具有根据前述实施方案至少之一所述的一种照明装 置的一种表面发光系统，该照明装置附加地包括一个平面光导体。该 表面发光系统尤其良好地适于显示器的背景照明并用作环境光。另外还提供了根据上述实施方案至少之一用于显示器背景照明的 照明装置的应用。由该光源所发射的辐射在此借助该光导体比如被输 入另一平面光导体中。该平面光导体体现为一种表面发光系统，该表面发光系统比如可以用于显示器，如液晶显示器(LCD-Display)的背景照明。其中该照明装置在此所利用的构思是， 一个可表面安装的、从安装 平面往外发射的发光二极管(顶端发射器)可以用作光源，所述发光 二极管的一个主辐射方向比如垂直于该安装平面。这允许尽可能简单 地安装具有顶端发射器的电路板，其中该顶端发射器的光线借助光导 体被输入该平面光导体中。该光导体的长度，也即该光导体的片段的 长度可以与该平面光导体在该电路板之上的高度相匹配。优选地有多个所述的照明装置用于把光线输入该平面光导体中，并 从而用于显示器背景照明。在此尤其还可以把该平面光导体和照明装 置的光导体构造为单体的。除了上述的把一个顶端发射的发光二极管的光线输入一个平面光导体中的光学解决方案之外，机械解决方案也是可行的。该顶端发射 器比如可以焊接在电路板上，比如印刷电路板(PCB)或者柔性电路板 (Flexboard)上。在焊接之后，其上安装了发光二极管的电路板条 被切出，并按照平面光导体处在该电路板之上的高度将所述电路板条 向上翻起并竖立。这样发光二极管将其光线侧向，也即平行于安装平 面辐射，并在其高度上与平面光导体匹配。为了在机械应力下也能确 保如此安装的发光二极管的位置，该电路板的竖立部分借助在电路板 上安装的固定装置，比如夹具来与该平面光导体相连接。下面借助实施例和所属附图来详细解释在此所述的照明装置。

图1示出在此所述的照明装置的一个第一实施例的一个截面示意图。图2示出了在此所述的照明装置的一个第二实施例的一个截面示意图。图3示出了在此所述的照明装置的一个第三实施例的一个截面示意图。图4A示出了在此所述的照明装置的一个第四实施例的一个截面示 意图。图4B示出了在此所述的照明装置的第四实施例的变化的一个截面 示意图。图5示出了在此所述的照明装置的一个第五实施例的一个截面示意图。图6示出了一种表面发光系统的透视示意图。在附图的实施例中，相同的或作用相同的组成部分均用相同的参照 符号来标识。所示的元件不能看作是比例适当的，而是为了更好地理 解可能将个别元件夸大地示出。图1示出在此所述的照明装置的一个第一实施例。该照明装置包括 一个光源1和一个光导体2。该光源1比如是一个或多个发光二极管，它们分别包括至少一个发 光二极管芯片。比如该光源l是多个发光二极管，这些发光二极管在 一个平面中沿一条直线排列(也参见图6)。该光导体2的辐射入射 面14在其宽度上与所述发光二极管的尺寸相匹配。该光导体2的宽度 在该辐射入射面14上约为4至7mm。该发光二极管芯片优选地具有一个光输出面，其中由发光二极管芯 片所发射的电磁辐射的大部分通过该光输出面输出。该光输出面比如 由该发光二极管芯片的表面的一部分来提供。优选地该光输出面由该 发光二极管芯片的一个主面来提供，其中该主面安排成比如平行于该 发光二极管芯片的一个外延层序列，而该外延层序列适于产生电磁辐 射。为此该外延层序列比如比如具有一个pn结、 一个双异质结构、一 个单量子阱结构或者尤其优选的是一个多量子阱结构。所述名称量子 阱结构在本申请的范畴内包括这样的结构，即其中载流子通过约束 ("Confinement")来经历其能量状态的量子化。所述名称量子阱 结构尤其不包含关于量子化的维度的说明。从而它其中包括量子槽、 量子线和量子点以及这些结构的每种组合。该发光二极管芯片优选地是一种半导体发光二极管芯片，其中的生 长衬底至少已经减薄或者已经去除，并且在它的背向最初生长衬底的 表面上键合了承载元件。与生长衬底相比，该承载元件可以相对自由地选择。优选地选择温 度膨胀系数与产生辐射的外延层序列尤其良好匹配的承载元件。另外 该承载元件可以含有导热性尤其良好的一种材料。这样在运行中由发 光二极管芯片所产生的热量尤其有效地被带走到该热传导元件上。这种通过去除生长衬底制造的发光二极管芯片也称作薄膜发光二 极管芯片，并优选地具有以下的特征-在产生辐射的外延层序列的、向着承载元件的一个第一主面上涂 覆或构造了一个反射层或层序列，所述反射层或层序列把在该外延层 所产生的电磁辐射的至少一部分反射回该外延层。-该外延层序列优选地具有最大二十微米，尤其优选的是最大十微 米的一个厚度。-另外该外延层序列优选地包含具有至少一个面的至少一个半导体 层，其中该层具有一种混合结构。在理想情况下，该混合结构导致光 线在该外延层序列中近似遍历的分布，也即它具有尽可能遍历的、随 机的散射特性。薄膜发光二极管芯片的基本原理比如在Schnitzer I.等人的文 章"30% external quantumefficiency from surface texturedLEDs,表面构造LED的30%外部量子效率"，应用物理通信，1993 年10月，63巻，2174-2176页中有描述，其关于薄膜发光二极管芯 片基本原理的公开内容在此被援$ 1 。该光源1具有一个辐射出射面la，其中在该光源中所产生的电磁 辐射的大部分通过该辐射出射面离开该光源。在图1的实施例中光源l和光导体2相互间隔地设置。也即，在该 光源1的辐射出射面la与该光导体2的辐射入射面14之间存在一个 间隙，其中该间隙比如可以用空气填充。但是该光源1的辐射出射面 la也可以直接与该光导体的辐射入射面14相邻。在这种情况中光源1 和光导体2可以构造为单体的。光源l和光导体2比如相互同心地设置。也即，该光导体2的第一 片段3的纵向轴15作为该光导体2的第一片段3的纵向对称轴穿过该 光源1的几4可中心la。优选地该纵向轴15与由该光导体2的辐射入射面14构成的透镜的 光轴重合。在该光导体中电石兹辐射6的主辐射方向17优选地平4亍于该 纵向轴15延伸。光源l和光导体2比如分别机械固定并触点接通到一个板或电路板 上，比如金属芯寿反或印刷电路玲反(PCB-printedcircuitboard)。但是该光导体2也可以固定在该光源1上。此外该光导体2可以固定 在另外一个比如平面光导体上(在图1中未示出)，其中该平面光导 体本身则可以固定在该板或该电路板上。该光源1适于产生发散的电i兹辐射。也即，离开该光源l的电i兹辐 射具有角度分布。射线6不分别相互平行，而是相互间包含角度。在 穿透该光导体2的辐射入射面14时，电^兹辐射优选地;故朝着该纵向轴 15的方向折射。在图l的实施例中，该辐射入射面14由一个平面来提供，该平面 不具有肉眼可见的非平面度或曲率。该光导体2优选地是一个实心体，该实心体由耐热的绝纟彖材津牛构成。 比如该光导体2由以下材冲牛之一组成PMMA、 PMMI、聚碳酸酯、COC 或玻璃。该光导体对于由该光源1所发射的电》兹辐射6优选地是透明 的。辐射6优选地是可见频域中的光线。该光导体材料的折射率在该 频域中优选地为至少1.3,尤其优选的是在1.4与1.7之间。该光导体2优选地构造为无空泡的。也即该光导体2优选地构造为 单体的，并在此不具有空气夹杂物。该光导体2优选地构造为单体的。尤其优选的是该光导体借助压铸 来制造。那么该光导体2和集成的输入光学镜头14可以优选地共同作 为一个单独的压铸件来制造。电磁辐射6首先位于该光导体2的第一片段3中。该第一片段3在 图3的实施例中通过平面的侧面7来限定，其中该侧面平行于纵向轴 15延伸。该光导体2的第一片段3在该实施例中比如具有长度为Ia 的一个长方体的形状。电磁辐射6的至少一部分在该光导体2中在侧面7上借助全反射而 被反射。不满足全反射条件的辐射穿过侧面7而离开该光导体2。电磁辐射从该第 一 片段3到达该光导体的第二片段4,该第二片段 优选地直接与该第一片段3后接并与之一起构造为单体的。该光导体2的第二片段4通过一个偏转面8来限定，其中该偏转面 通过该光导体2在该第二片段4中的表面的一部分来构成。该偏转面8 在图1的实施例中构造为平面的。但是该偏转面8也可以具有一个曲 率，比如在本说明的概述部分中所述。该偏转面8在图1的实施例中覆盖该光导体在垂直于纵向轴15的 方向上的整个横向范围。该偏转面8与该纵向轴15之间包含至少为 90。的一个角度(p。在图1的实施例中该角度(P约为135°。该角度(p 优选地在100与170。之间取值。该偏转面8覆盖该光导体的第一片段3的整个横向范围，基于这个 事实，在该光导体2中电》兹辐射6的大部分入射到该偏转面8上。在 那里不满足全反射条件的射线9穿过该偏转面8而离开该光导体2。 在该光导体2中余留的辐射部分10在该偏转面8上净皮反射到该光导体 2的一个第三片段5中。但是电磁辐射6的一部分也可以借助在该第 一片段3的側面7上的反射而直接被反射到该光导体2的第三片段5 中。该光导体2的第三片段5具有为"的一个长度。该光导体2的第 三片段的长度在此选择得如此长，使得在该光导体2的辐射出射面12 上不出现亮点。在图1的所示实施例中，该第三片段5由平面的側面11来限定。该第三片段5在此比如具有长方体的形状。但是该第三片段5也可以 具有在辐射出射面12的方向上变宽的截棱锥或截圓锥的形状。另外， 该光导体2的第三片段5也可以至少有些部位按照以下光学元件之一 的方式来构造CPC、 CEC、 CHC。在这种情况中该光导体也优选地朝在该光导体2中电》兹辐射的主辐射方向17在该第二片,殳4中^皮改 变。在经过该光导体2的第二片段4之后，该主辐射方向17不再平行 于该纵向轴15来延伸，而是横向，比如垂直于该光导体2的辐射出射 面12延伸。图2示出在此所述的照明装置的一个第二实施例。 与图1的实施例不同，该光导体2的第一片段3的侧面7在该实施 例中与该光导体2的纵向轴15之间包含一个角度。该光导体2在该第 一片l殳3中朝着该光源1缩小。该側面在此可以构造为平面的。那么 该第一片段比如可以具有截圓锥或截棱锥的形状。另外，该第一片段 也可以至少有些部位按照以下光学元件的至少之一的方式来构造 CPC、 CHC、 CEC。在这种情况中该光导体2也优选地朝着该光源1的 方向缩小。该第 一 片段3的构造优选地允许比诸如在图1的实施例的情况更有 效地缩小穿透该第一片段3的电磁辐射的发散。另外，由于该侧面7 的构造，射入该侧面7的辐射6也可以以这样的角度被反射，使得被 反射的辐射的较大部分在该偏转面8上满足全反射条件。这样可以提 高通过该辐射出射面12出射的辐射13的辐射密度。图3示出在此所述的照明装置的一个第三实施例。与图1和2的实 施例相反，在此实施例中该光导体2具有朝光源1凸出弯曲的一个辐 射入射面14。该辐射入射面14可以至少有些部位具有5求面的、椭圓 的或非球面的曲率。比如该辐射入射面14按照球面、椭圆或非3求面透 镜的方式来构造。由于该辐射入射面14的构造，在图3的实施例中穿 过该辐射入射面14而入射到该光导体2中的电磁辐射尤其有效地净皮朝 着该光导体2的第一片段3的纵向轴15方向折射。由该辐射入射面所 形成的透镜的光轴比如与该l^向轴15相重合。该透镜可以中心对称 地，比如以光源1为中心来实施。该透镜可以通过挤压，利用仅仅在 垂直于挤压方向的一个方向上的聚焦效应来实施。另外，该透镜除了所示的其表面的连续曲线延伸之外也可以作为菲涅耳透镜来实施。辐射6在穿透该辐射入射面14时在其方向上^皮如此偏转，l吏得入 射到该偏转面8上的尤其大部分的辐射6满足全反射条件。尤其发散 的辐射16由于该辐射入射面14的构造而不射入该光导体2中。图4A示出在此所述的照明装置的一个第四实施例。在该实施例中该辐射入射面14划分为一个中央区域18和边缘区域 19。该纵向轴15穿过该中央区域18的中心。在该中央区域18中该 表面按照透镜的形式构造为球面的、椭圓的或非球面的。在该中央区 域18中穿透辐射入射面14的电磁辐射6通过折射在拱形表面上成像 并4皮朝着纵向轴15的方向折射。该中央区域18被一个截面为锯齿形的反射器环19环绕。在此入射 的辐射在每个边缘区域19的内表面19a上^皮折射，并在每个边缘区 域19的外表面19b上^皮全反射。这样就能够一方面把由该光源1所面位于该光导体2中的尤其大部分的电磁辐射6在该偏转面8上满足 全反射条件。光导体的这种构造从而允许在该光导体2的辐射出射面 12上有尤其高的辐射密度。该光导体2从而尤其良好地适于传导该光 源1的发散的辐射6。另外还致使在该辐射出射面12上出射的电磁辐射具有尤其小的发 散。对于在该辐射出射面12上需要具有较大发散的辐射的这种情况， 可以把该辐射出射面12构造为漫散射的。这比如可以借助该辐射出射 面12的粗糙化来实现。在该情况中还有利地降低了辐射在穿透该辐射 出射面12时全反射的概率。选择性地也可以给该辐射出射面涂覆一个 漫散射层。图4B示出该光导体2的一个片段，在该片段中该偏转面8构造为 两部分。该偏转面8在此具有一个第一片段8a和一个第二片段8b, 其中该第一片段与该纵向轴15之间包含一个角度(pa，该第二片段与 该纵向轴15之间包含一个角度(pb。优选地cpa选择得大于(pb。比如cpa 在150°与170°之间，优选地约为160°, cpb在90°与110°之间，优 选地约为100°。该偏转面8的这种两部分的构造尤其在该照明装置的 其它实施例中也是可行的。在此也可以的是，这两个片段之间的界线 不与该纵向轴15相重合，而是平行于该纵向轴15在其右边或左边延伸。图5示出在一个第五实施例中的在此所述的照明装置。与图1至4的实施例相反，在该实施例中该光源1至少部分地设置 于该光导体2中。也即，构成该光导体2的材料-比如透明的塑料至少 部分地包围该光源1。如上所述，该光源1比如可以是至少一个发光二极管芯片。那么该 发光二极管芯片或者直接利用该光导体2的材料来包封，或者该光导 体2的材料直接与该发光二极管芯片的封装物键合。另外，在该实施 例中该光源l的电气连接部分(未示出)可以从该光导体2中引出。由该光源1所发射的至少一部分辐射6首先在该光导体2的第一片 ^L中射入侧壁7上。如图5中所示，该侧壁7在此可以至少有些部位 按照CPC光学镜组的方式来构造，其中该光学镜组朝着该光源1缩小。 另外，该第一片段也可以至少有些部位按照以下光学元件至少之一的 方式来构造截圓锥光学镜组、截棱锥光学镜组、CEC、 CHC、 CPC。 该第一片段3在此优选地朝着该光源1的方向缩小。这样可以尤其有效地降低在该光导体中辐射6的发散。在该光导体 2中尤其大部分的辐射6在该光导体2的第二片段4中的偏转面8上 满足全反射条件。图6示出一种具有光源1、光导体2和平面光导体20的表面发光 系统的示意透^L图。该平面光导体20设置在该光导体2的辐射出射面 12上。该光导体2是根据上述实施例的一种光导体。如在图6中所示， 在该光导体2与该平面光导体20之间设置了 一个间隙。但是也可以把 这两个构造元件一起构造为单体的。该平面光导体20优选i也具有一个辐射出射面21，该辐射出射面比 如由该平面光导体20的朝上面来提供。优选地电磁辐射穿过该辐射出 射面21尤其均匀地出射，也即，出射辐射不具有亮点。那么该表面发 光系统尤其良好地适于显示器背景照明或者用作环境光。在该平面光 导体20中光传导通过在该光导体20的内表面上的反射来进行，为此 该内表面比如可以构造为反射的或漫反射的。该辐射出射面21比如可 以构造为光线漫散射的。本专矛J中i青要,，《急国专矛J中^青 102005024964.7 以及 102005042523.2-54的优先权，其公开内容在此被援引。本发明不受借助实施例进行说明的局限。而是本发明包括每个新的 特征以及每种特征组合，尤其在权利要求书中所包含的特征的每种组施例中明确地给出。
权利要求
1.照明装置，具有-一个光源(1)，其中该光源适于把发散的电磁辐射(6)输入一个光导体(2)中，其中-根据全反射来进行电磁辐射(6)在所述光导体(2)中的传导，-所述光导体(2)适于改变所述电磁辐射(6)的主辐射方向(17)，以及-所述光导体(2)构造为单体的。
2. 根据前述权利要求的照明装置，其中所述光导体(2)具有一个第一片段(3),该第一片段适于降 低穿透它的电磁辐射(6)的发散。
3. 根据前述权利要求之一的照明装置， 其中所述第一片段(3)具有至少一个平面的侧面(7)。
4. 根据前述权利要求之一的照明装置， 其中所述第一片段(3)具有至少一个弯曲的侧面(7)。
5. 根据前述权利要求之一的照明装置，其中所述第一片段(3)至少有些部位按照以下光学元件之一的方 式来构造CPC、 CHC、 CEC、截圓锥光学镜组、截棱锥光学镜组。
6. 根据前述权利要求之一的照明装置，其中所述第 一片段(3 )将所述电磁辐射(6 )传导至所述光导体(2 ) 的一个第二片段(4)。
7. 根据前述权利要求之一的照明装置，其中所述光导体(2)具有一个第二片段(4),该第二片段适于改 变所述电f兹辐射的主辐射方向(17)。
8，根据前述权利要求之一的照明装置，其中所述第二片段(4)具有一个偏转面(8),该偏转面适于反射 所述光导体(2)中的电磁辐射(6)的至少一部分。
9. 根据前述权利要求之一的照明装置，其中来自所述第一片段(3)的电磁辐射(6)的大部分射入所述偏 转面(8)上。
10. 根据前述权利要求之一的照明装置，其中所述偏转面(8)与所述第一片段(3)的纵向轴(15)相交。
11. 根据前述权利要求之一的照明装置，其中所述偏转面(8)构造为平面的。
12. 根据权利要求1至10之一的照明装置， 其中所述偏转面(8)具有一个曲率。
13. 根据前述权利要求的照明装置，其中所述偏转面(8 )至少有些部位凸出所述光导体(2 )向外弯曲。
14. 根据权利要求12或13之一的照明装置，其中所述偏转面(8)至少有些部位具有以下曲率之一抛物线状 的、椭圓状的、！^面状的、非i^面状的。
15. 根据前述权利要求之一的照明装置， 其中所述光导体(2)的偏转面(8)构造为两部分的。
16. 根据前述权利要求的照明装置，其中所述偏转面(8)具有一个第一平面片段(8a)和一个第二平 面片段(8b)，该第一平面片段与所述光导体(2)的第一片段(3) 的纵向轴(15)之间包含一个第一角度(cpa),该第二平面片段与所 述光导体(2)的第一片段(3)的纵向轴(15)之间包含一个第二角 度((pb),其中该第一角度大于该第二角度。
17. 根据前述权利要求之一的照明装置，其中所述第二片段(4)适于把所述主辐射方向(17)改变一个可 给定的角度。
18. 根据前述权利要求的照明装置，其中所述第二片段(4)适于把所述主辐射方向(17)旋转一个90 度角。
19. 根据前述权利要求之一的照明装置，其中所述第二片段(4 )把所述电磁辐射(6 )传导至所述光导体(2 ) 的一个第三片段(5)。
20. 根据前述权利要求之一的照明装置，其中所述光导体(2)具有一个第三片段(5),该第三片段适于把 所述电磁辐射(6)传导至所述光导体的一个辐射出射面(12)。
21. 根据前述权利要求之一的照明装置，其中所述第三片段(5)适于降低穿透它的辐射(6)的发散。
22. 根据前述权利要求之一的照明装置，其中所述第三片段(5)具有至少一个平面的侧面(11)。
23. 根据前述权利要求之一的照明装置， 其中所述第三片段(5)具有至少一个弯曲的侧面(11)。
24. 根据前述权利要求之一的照明装置，其中所述第三片段(5)至少有些部位按照以下光学元件之一的方 式来构造CPC、 CEC、 CHC、截圆锥光学镜组、截棱锥光学镜组。
25. 根据前述权利要求之一的照明装置，其中所述光导体(2)具有一个辐射出射面(12),被输入所述光 导体(2)中的辐射(6)的一部分穿过该辐射出射面而离开所述光导 体(2)。
26. 根据前述权利要求之一的照明装置，其中被输入所述光导体(2)中的辐射(6)的大部分穿过所述辐射 出射面(12)而离开所述光导体(2)。
27. 根据前述权利要求之一的照明装置， 其中所述光导体(2)的辐射出射面(12)构造为平面的。
28. 根据权利要求1至26之一的照明装置，其中所述辐射出射面(12)至少有些部位具有以下曲率之一球面 的、椭圆的、非球面的。
29. 根据前述权利要求之一的照明装置， 其中所述辐射出射面(12)构造为光线漫散射的。
30. 根据前述权利要求之一的照明装置， 其中所述辐射出射面(12)被粗糙化。
31. 根据前述权利要求之一的照明装置， 其中所述光导体(2)作为实心体来构造。
32. 根据前述权利要求之一的照明装置， 其中所述光导体(2)不包含空泡。
33. 根据前述权利要求之一的照明装置， 其中所述光导体(2)由一种透明材料构成。
34. 根据前述权利要求之一的照明装置，其中用于构造所述光导体(2)的材料具有至少为1.3的一个折射率。
35. 根据前述权利要求之一的照明装置，其中所述光导体(2)含有以下材料之一PMMA、聚碳酸脂、PMMI、 COC、玻璃。
36. 根据前述权利要求之一的照明装置，其中所述光源(1)设置于所述光导体(2)的第一片段(3)中。
37. 根据权利要求1至35之一的照明装置， 其中所述光导体(2)具有一个辐射入射面(14)。
38. 根据前述权利要求的照明装置，其中所述辐射入射面(14)在所述主辐射方向(17)上排列在所述 光源(1)之后。
39. 根据权利要求37或38之一的照明装置， 其中所述辐射入射面(14)适于对穿透它的辐射(6)进行折射。
40. 根据权利要求37至39之一的照明装置，其中所述辐射入射面(14)适于把穿透它的辐射(6)朝着所述光 导体(2)的第一片段(3)的纵向轴(15)的方向折射。
41. 根据权利要求37至40之一的照明装置， 其中所述辐射入射面(14)适于降低穿透它的辐射(6)的发散。
42. 根据权利要求37至41之一的照明装置， 其中所述辐射入射面(14)具有一个曲率。
43. 根据前述权利要求的照明装置，其中所述辐射入射面(14)具有以下曲率之一球面的、椭圓的、 非球面的。
44. 根据权利要求37至43之一的照明装置，其中所述辐射入射面(14)至少有些部位凸出所述光导体(2)向 外弯曲。
45. 根据前述权利要求之一的照明装置， 其中所述光源(1)包括至少一个发光二极管芯片。
46. 具有根据前述权利要求之一的 一种照明装置的表面发光系统， 其中所述照明系统使电磁辐射射入一个平面光导体(20)中。
47. 根据权利要求1至45之一所述的照明装置在显示器，尤其LCD 显示器背景照明上的应用。
全文摘要
本发明涉及一种照明装置，该照明装置具有一个光源(1)，该光源适于把发散的电磁辐射(6)输入到一个光导体(2)中，其中根据全反射来进行电磁辐射(6)在该光导体(2)中的导向，该光导体(2)适于改变电磁辐射(6)的主辐射方向(17)，并且该光导体(2)构造为单体的。优选地把发光二极管用作光源(1)。该照明装置尤其良好地适于显示器的背景照明。
文档编号G02B6/00GK101228464SQ200680026568
公开日2008年7月23日 申请日期2006年5月19日 优先权日2005年5月31日
发明者F·谢尔霍恩, G·克利克, G·博格纳, H·奥特, M·万宁格 申请人:奥斯兰姆奥普托半导体有限责任公司