照明设备

                     技术领域

本发明涉及一种权利要求1的前序部分所述的、具有一个缝隙式 电灯和一个光学系统的照明设备。此外，本发明还涉及一种方法权利 要求的前序部分所述的、用于转向缝隙式灯的光束的方法。

用于该照明设备的灯具有一个两端封闭的管形灯管。为了提高灯 的亮度，灯管在内侧或外侧上具有一个用于可见光的反射器，其中， 沿纵轴线的一个限定的范围是留有空隙的。据此，得出一个缝隙，灯 光通过该缝隙射出(缝隙式灯)。反射器也可以是通过一层具有适宜 厚度的荧光粉层构成的。该灯也是作为缝隙式荧光灯公开的。

基于其光转向功能，上述类型的照明设备适用于效果照明及工位 照明。

此外，在补充有光导板的情况下，这种照明设备还譬如适用于对 显示，特别是对液晶显示(LCD)而且还对大面积的发光广告牌进行后 照明。液晶显示避免在控制台、飞机座舱中有多种多样的用途并且也 愈来愈多地用在汽车、娱乐电子系统及通讯电子系统中并且越来越多 地用作个人计算机(PC)的显示屏。

在这种场合中，灯、光学系统和光导板是相互调谐的，使灯光可 通过光导板的至少一个窄边被馈入该光导板(所谓的“边光技术”)。 借助在被敷在光导板的下边上的、譬如漫射的反射层上的反射，该灯 光经由光导板的前面射出并据此起到平面的、相应于光导板地尺寸有 所扩展的光源的作用。

灯管可为直管形，但也可为折弯的，譬如L形或U形。在灯管为 折弯形的情况下，灯光经由光导板的两个或者三个边被馈入该光导板。 为了使光馈入光导板，当然也可在各包括光学系统的情况下采用两个 或两个以上的灯。

如本文开头所提及的，本发明所述及的照明设备是一种具有一个 管形的缝隙式灯的照明设备。灯的截面是弯曲的，特别是圆形的或也 可为椭圆的、滴状的等等。其中，该灯的缝隙表面的每个足够小的面 元很近似地以较宽的角向分布、特别是以朗伯的或至少类似朗伯的分 布发射光，为了完成本文开头提及的照明任务，该角向分布必须相宜 地被整形，特别是被缩窄，以便达到所需的照明强度和/或改善照明设 备的有效的总效率。其中，基于缝隙式灯的管形几何形状，基本上只 有垂直于灯的纵轴线的截面上的角向分布是关键的。换言之，朝灯的 纵轴线发射的角向分布只有次要的意义。因此，光束的分布或导向的 在此原本存在的圆柱形问题可近似地压缩成在垂直于灯的纵轴线的截 面上的光分布或光导向问题。

                    本发明描述

本发明的任务在于提供一种权利要求1的前序部分所述的照明设 备，该照明设备可更好地使离开缝隙的光进行转向或集束。

在具有权利要求1的前序部分中的特征的照明设备中，解决以上 任务的技术方案在于权利要求1的特征部分中的特征。在从属的权利 要求中描述了特别优选的实施形式。

发明的另一方面涉及把灯的离开缝隙的光馈入光导板。

希望的是，离开缝隙的光的绝大部分借助一个光学系统适当地被 馈入光导。为此困难在于，缝隙表面本身是有曲率的，因为缝隙表面 是管形的灯表面的构成部分。

此外，要求对方法权利要求所述的、用于影响管形的缝隙式灯的 光的一种方法进行保护。

发明的基本构思在于，备有两个相互前后相接的光学装置，其中， 从垂直于灯的纵轴线的截面上看，第一光学装置是有曲率的。该第一 光学装置对从缝隙范围内的每个面元分别发射的、宽的光束分布朝相 应的面元的法向集束。第二光学装置使来自第一光学装置的光束的至 少一部分倾斜一个倾角，其中，光束的至少一部分的倾角是大小不同 的。据此，从弯曲的缝隙表面发射的光可定向地被转向，譬如被“平 行化”或者可产生会聚的光束。

在这里“集束”指的是，光束的原本的宽角向分布被转变成较窄 的角向分布，这就是说，在集束之后，作为替代，出现具有距相应的 面元的主发射方向的大角度并具有小得多的比重的光线。在这里，所 述的面元的光分布的那个有最大强度值的光线矢量的方向被理解为面 元的主发射方向。

在这里，倾角限定为相应光束的原始主发射方向和相应光束被倾 斜的主发射方向之间的角度。

第一光学装置的曲率最好是与灯在缝隙范围内的曲率相适配。据 此，可使以宽的角向分布离开缝隙的光的大部分被馈入第一光学装置， 光以大量较窄的光束的形式离开第一光学装置，这些较窄的光束至少 部分地通过第二光学装置被倾斜。此外，为了尽量减少馈入损失，第 一光学装置最好是基本上直接地设在缝隙的外表面上。

为了更好地理解发明的基本构思，参见图1，该图是很示意性的和 简略的。图1示意地示出了具有圆形横截面的管形灯1的横截面。为清 楚起见，在图1中没有示出灯1的及光学系统的其它细节，示出了缝隙 的第一边缘2和第二边缘3、缝隙的中央光线4以及边缘光束的主发射方 向的各矢量在没有本发明光学系统(图中未示出)5或者有本发明光学系 统6情况下的。从图1中清楚看到，被倾斜的主发射方向的光矢量6的 在平行于中央光线4的平行线7上的投影值(P2)大于原来的(未经倾 斜的)主方向的光矢量5的在平行于中央光线4的平行线7上的投影值 (P1)。按照本发明，这同样地基本上适用于全部的面元的所有主发射。 其中，中央光线4由缝隙的中央面元的主发射方向构成。

据此，譬如可产生一个“准平行的”光束(未示出)。为此，第 二光学装置的结构在于，各个光束的倾角δ随与缝隙的中央光线4的角 距的增大而增大。

本发明的光学装置可通过适宜的光学结构，譬如微棱镜结构和/或 全息结构或与此类似的结构实现。

考虑到使光馈入光导板，在灯管的直径较大，特别是等于或大于 光导板的厚度的条件下，可突显示发明的出效果。因此，在不采取 特殊措施的情况下，从灯缝隙发射的光的一个相当大的部分会在光导 板的馈入面上经过。而发明的出效果不限于这样事态。在此，第二 光学装置也可以是直接集成于光导中。

一个优选的实施形式采用一个适于介电放电的、具有一个管形的 放电管的放电灯。该灯具有两个条状的、在放电管的内壁或外壁上平 行于管的纵轴线和相互在直径方向设置的电极。据此，大的灯直径适 于被利用于得出放电的相应的、尽可能大的火花间隙。因此，用于有 介电阻碍的放电的点火电压和可馈入的、电的有效功率也随火花间隙 的增大而增大。借助文献WO 94/22975所述的脉动工作方式，象人们 所希望的这样，这最终导致上述的灯的光通量的提高。

因为光输出随缝隙宽度b和灯直径D之间的比b/D的缩小而明显 减少，所以缝隙的宽度b也被选得尽可能地大。缝隙的宽度b最好是 大致上等于光导板的厚度d。

缝隙宽度b和光导板的厚度d之比的其它优选的范围为b/d＞0.6、 0.8和1。

                       对附图的描述

下面借助一个实施例，参照附图详细说明本发明。附图所示为：

图1用于说明发明的基本构思的示意示图。

图2具有光学系统的管形灯的横截面示意图，

图3图2所示的光学系统的位于缝隙中部的放大图A，

图4图2所示的光学系统的位于缝隙的边部的放大图B，

图5具有一个管形的、带光学系统和光导板的缝隙式荧光灯的整 个照明设备局部横截面。

图2很示意地示出了管形的、具有一个由两个光学装置8、9组成 的光学系统的本发明缝隙式灯1的横截面，为清楚起见，未示出该灯1 的细节。

在图3、4中示出了光学系统的细节，具体地说，图3、4示意地 分别示出了光学系统的位于缝隙的中部A和位于缝隙的边部B的放大 图。下面述及的也涉及到图3和4。两个光学装置是在缝隙的范围内前 后布置在灯1的灯管壁10的表面上的、透明的塑料薄膜8、9。从灯的 中心点M出发(参见图2所示横截面)，缝隙构成夹角α。

第一薄膜8在其背向灯缝隙的管壁10的一侧上具有微棱镜结构。 该微棱镜结构为多个等腰三角形形状的棱镜11，其中，棱镜11平行于 灯1的纵轴线延伸。第一薄膜8的棱镜结构只发射那些在接收角之内 射到薄膜8的面向灯缝隙的一侧上的光线。其中，接收角的角度值可 通过每个棱镜的相应的棱镜角受到影响。其余的光线借助在相应的棱 镜上的全发射朝灯缝隙或管壁10方向被反射回来并借助散射或者反射 方法重新分布，直至这些光线在接收角之到第一薄膜8上并最终 同样被发射为止。

特别是在缝隙是完全由荧光材料留有空白的情况下，在灯1的管 壁10和第一薄膜8之间设置一个附加的漫射体对辅助重新分布很为有 利。据此，界面损失被减至最小。该漫射体也可通过对缝隙范围内的 管壁10的表面打毛加以实现。然而在灯的缝隙表面加有荧光材料的条 件下，这些措施当然也是很有利的。

除中部A之外，第二薄膜9在其面向第一薄膜8的一侧上同样具 有一个棱镜结构。不过，该结构为多个不等腰三角形的棱镜12，其中， 棱镜12同样平行于管形的灯1的纵轴线延伸。借助不等腰三角形的棱 镜，来自第一薄膜8的光束脱离其相应的主发射方向并朝向中央光束4 倾斜。

相应的棱镜角γ因此还有不同的棱镜12的棱镜底的宽度朝边部B 方向有所缩短。据此，边部B的倾角δ朝中部A方向有所缩小并在中部 A完全消失，这就是说，中部A中的光束没被倾斜(δ=0°)。棱镜角γ 的变化与缝隙的或者薄膜9的弯曲几何结构相适配，使之总共得出一 个比较平行的总光束，该总光束能在只有小损失的情况下被馈入一块 光导板。

图5以截面示意图的形式示出了一个扁平的、用于对液晶显示(未 示出)进行后照明的照明设备，该照明设备由一个缝隙式荧光灯19、 一个相当于图3和4所示的光学系统110和一块光导板111组成。

荧光灯19由一个管形的放电管112、两个电板113、114和一个功 能性的层系统组成。该层系统由一层由TiO2构成的反射层115和一层 由三谱带荧光材料构成的荧光材料层116组成。三谱带荧光材料由蓝 分量BaMgAl10O17∶Eu、绿分量LaPO4∶Ce,Tb，和红分量(Y,Gd)BO3∶Eu 的混合物组成。合成的颜座标为x=0.395和Y=0.383，这就是说， 白光产生了。反射层115可直接地涂敷在放电管112的内壁上，其中， 空出宽度b=8毫米的一个缝隙117。荧光材料层116是涂敷在反射层 115上的或是在缝隙117的范围内直接涂敷在放电管112的内壁上的。 由玻璃构成的放电管112的外径为约14毫米，其壁厚为约0.5毫米。 在其两端用由放电管的材质成形的端盖(未示出)气密封闭的、管形 放电管112的长度为约27厘米。具有充气压力为约17千帕的氙位于 放电管112之内。两个电极113、114为在放电管112的内壁上平行于 管的纵轴线和相互在直径方向设置的金属条结构。据此，在管形的放 电管中尽可能大的火花间隙10被用于放电并据此，如本文开头所述， 达到灯的相应高的光通量。两个电极113、114是用一层由玻璃焊剂构 成的介电层100覆盖的。

光导板111由一块扁平的有机玻璃长方六面体构成，其厚度d为10 毫米，其沿灯纵轴线的宽度B为27厘米，其垂直于灯纵轴线的长度L 为20厘米。光导板111的四个窄侧中的第一窄侧118是平行于荧光灯 19的纵轴线和面对灯的缝隙117设置的。为简化起见，该第一窄侧118 在下面被称作“进入边”。此外，在截面示图中看，荧光灯19和光导 板111是中心相互对准的，这就是说，至设想的中心线或光轴A的两 侧，缝隙117的宽度b只分别小于光导板111的厚度d约1毫米 (d/2-b/2=1mm)，就是说，缝隙117的宽度b大致上等于光导板111 的厚度d。

如图2至4所示，光学系统110由两个棱镜薄膜8、9(为清楚起 见，在图5中没有详细示出这两个薄膜)组成并具有在描述图2至图4 时所说明的、让发自缝隙117的光束“平行化”的功能，使有效地馈 入光导板得以实现。

上述照明设备的一种未示出的、用于对物体譬如工作面或用品以 及装饰进行照明的派生形式基本上相当于图2所示的照明设备，唯独 第二薄膜9的棱镜角的变化并据此，光束的主发射方向的变化与待照 明的面相适配。