CN100454054C - 用于装配表面发光系统的方法以及表面发光系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于装配表面发光系统的方法，所述表面发光系统具有发射电磁辐射的正面，在本方法中将至少一个适于工作时发射电磁辐射的主辐射源(2)设置在柔性支撑体(1)的至少一个装配区域(11)上。柔性支撑体(1)具有正面和与正面对置的背面，其中柔性支撑体(1)的正面确定一参考平面。接着，其上设置有主辐射源(2)的柔性支撑体(1)的装配区域(11)这样地从该参考平面弯曲出来，使得主辐射源(2)的光轴与参考平面平行或者倾斜地延伸。在进一步的步骤中，将至少一个具有辐射发射的正面(72)和至少一个输入耦合区域(71)的光导体(7)安置在柔性印刷电路板(1)上，这样使得主辐射源(2)在工作时照射到光导体(7)的输入耦合区域(71)中，并且光导体(7)的辐射发射的正面(72)朝向表面发光系统的辐射发射的正面的方向。此外，还描述了一种相应的表面发光系统。

Description

用于装配表面发光系统的方法以及表面发光系统

本发明涉及一种用于装配表面发光系统的方法以及一种表面发光系统。

对于表面发光系统存在多种应用可能性。例如它们可以作为发光装置用在灯或者设计装置(Designanordnung)中。特别是，表面发光系统可用于显示器如液晶显示器(LCD-Displays)的背光。

例如由出版物US 6,646,367 B2和US 6,241,358 B1公开了一种表面发光系统，其层叠状地由多个光导体(Lichtleitern)构成，主辐射源分别侧向地输入耦合到这些光导体中。然而，在这些出版物中未公开用于制造这种表面发光系统的装配方法。

本发明的任务在于，说明一种改进的且技术上简单的、用于装配表面发光系统的方法以及这种表面发光系统。

该任务通过具有根据权利要求1所述步骤的方法以及具有根据权利要求12所述特征的表面发光系统来解决。

在从属权利要求2至7或者13至17中说明了本方法或者表面发光系统的一些有利实施形式。

一种用于装配具有发射电磁辐射的正面的表面发光系统的方法包括以下步骤：

-将至少一个适于工作时发射电磁辐射的主辐射源安置在柔性支撑体的至少一个装配区域上，该柔性支撑体具有正面和与正面对置的背面，其中柔性支撑体的正面确定一参考平面，

-将柔性支撑体的装配区域这样地从参考平面弯曲出来，使得主辐射源的光轴与参考平面平行或者倾斜，

-将柔性支撑体安置在刚性支撑体上，其中柔性支撑体的背面朝向刚性支撑体，以及

-将至少一个具有辐射发射的正面和至少一个输入耦合区域的光导体这样地安置在柔性支撑体上，使得在表面发光系统工作时，主辐射源辐射进光导体的输入耦合区域中，并且光导体辐射发射的正面朝向表面发光系统辐射发射的正面的方向。

如果将主辐射源安置到柔性支撑体的装配区域上，则可以以简单的方式通过弯曲装配区域将主辐射源简单地引入所希望的位置中，以便输入耦合进光导体中。优选的是，装配区域位于柔性支撑体的边缘区域中，使得柔性支撑体的窄的区域受到大的弯曲。

该方法特别适合于装配包括多个光导体的表面发光系统，其中一个或者多个主辐射源分别输入耦合到这些光导体中。为此，可以将光导体和这些被设置照射到光导体的输入耦合区域中的主辐射源分别装配到柔性支撑体上。该设置基本上形成了一种发光块(Lichtkachel)。发光块也可包含其它的元件、如光活性元件，用于光导体内的目标明确的辐射分布以及用于目标明确地影响表面发光系统的辐射特性。

此外，发光块例如可以包括用于控制主辐射源或者表面发光系统的印制导线和电子部件以及冷却体。

发光块装配在刚性支撑体上并且形成用于表面发光系统的基础支架。刚性支撑体例如可以是显示器后壁。通过由多个分别被单独供应以主辐射源的光的发光块来模块化地构建表面发光系统，可能在同时辐射特性尽可能均匀的情况下，制造具有几乎任意大小和各种各样的几何形状的显示器。

在此必须指出，不必以确定的顺序来实施本方法的步骤。因此，例如可在将柔性支撑体安置在刚性支撑体上之前或者之后安置光导体。有利的是，本方法的实施形式例如与单个的装配工艺及工艺控制无关。

在本方法的一种特别优选的实施形式中，将电子部件、印制导线和/或冷却体安置在柔性支撑体上。通过这种方式，一方面可简单地安置驱动器组件和其它用于控制主辐射源、以及整个表面发光系统的电子组件。另一方面，将冷却体、例如薄的金属条安置在柔性支撑体上，允许将表面发光系统工作时所形成的热量导出。特别优选的是，这样地安置冷却体，使得其可以将主辐射源工作时所形成的热量输送出。特别是，该实施形式能够实现表面发光系统的特别紧凑并且轻的结构类型。

此外，特别优选的是，将柔性印刷电路板用作柔性支撑体。这提供了这样的优点，即可简单地集成电子部件和印制导线。因此，例如可以将可表面安装的电子部件粘贴或者焊接到设置有被印制的印制导线的电路板上。

在本方法的另一优选的实施形式中，借助柔性支撑体的一些槽产生至少一个装配区域，接着在该装配区域中首先安置主辐射源。在其它接下来的步骤中，将该装配区域这样地弯曲出参考平面，使得主辐射源照射到光导体的输入耦合区域中，其中光导体在将装配区域弯曲之前或者之后被设置到柔性支撑体上。

优选的是，通过冲压实现柔性支撑体的槽。

优选的是，在该实施形式中，在柔性支撑体内提供多个装配区域，如窄条。接着可以在这些窄条上分别固定至少一个主辐射源。在固定主辐射源之后，将装配区域从参考平面弯曲出，使得相应的主辐射源又位于所希望的位置上，以便照射到相应的光导体中。

在该实施形式中，发光块的功能部分、如具有所属的一个或多个主辐射源的光导体、冷却体和其它电子部件不是分别安装在分离的柔性支撑体上，而是可以将多个发光块的功能部分安置在唯一一个共同的柔性支撑体上。特别是，可将表面发光系统的所有光导体和所有主辐射源安置在唯一一个共同的柔性支撑体上。

这提供了这样的优点，即可使为控制主辐射源所必需的电子部件的数量最小。此外，可省去单个柔性支撑体之间的电连接位置。

在本方法的另一优选的实施形式中，将这样的结构施加在刚性支撑体上，通过这些结构，在将柔性支撑体安置到刚性支撑体上时，将柔性支撑体的装配区域从参考平面弯曲到希望的位置中。从工艺技术的观点来看，本方法的该实施形式提供了优点，并因此在实际中简化了本方法的实现。

在本方法的另一优选的实施形式中，发光二极管器件(缩写“LED”)用作主辐射源。它提供了高发光效率以及紧凑的结构和重量轻的优点。

在根据本发明的方法的另一实施形式中，使用至少两个光导体，它们有利地在相邻的边缘区域中借助光耦合介质相连。具有与光导体的材料所具有的光学特性类似的光学特性的材料适合作为光耦合介质。通过这种方式，辐射可以尽可能不受阻碍地从一个光导体到达相邻的光导体中，这改善了表面发光系统的发射特性。如果浇铸或者粘合相邻光导体的边缘区域，则这还对表面发光系统的机械稳定性是有利的。

在本方法的另一优选的实施形式中，将至少一个辐射透射的薄膜施加在光导体的辐射发射的正面上。这同样有助于改善光导体复合结构的机械稳定性。

此外优选的是，施加一种光活性薄膜，其以所希望的方式影响表面发光系统的辐射特性。这样，光活性薄膜例如可以在表面上具有菱柱状结构，从背面入射的光被导向辐射发射的正面的平面法线的方向上。

一种根据本发明的表面发光系统特别是包括：

-至少一个主辐射源，其适于在工作时发射电磁辐射，

-至少一个柔性支撑体，其具有正面和与正面相对的背面以及具有至少一个装配区域，在该装配区域上正面地安置有主辐射源，其中除装配区域外，柔性支撑体的正面确定了一参考平面并且装配区域从该参考平面这样弯曲出，使得主辐射源的光轴与参考平面平行地或者与其成锐角倾斜地延伸，

-刚性支撑体，将柔性支撑体安置在其上，使得柔性支撑体的背面朝向刚性支撑体，以及

-至少一个光导体，其具有发射辐射的正面和至少一个输入耦合区域，该输入耦合区域这样地安置在柔性支撑体上，使得主辐射源在表面发光系统工作时照射到光导体的输入耦合区域中，并且光导体的发射辐射的正面朝向表面发光系统的发射辐射的正面的方向。

优选的是，表面发光系统具有作为支撑体的柔性印刷电路板以及作为主辐射源的发光二极管器件。

此外，表面发光系统的柔性支撑体同样优选地包括电子部件、印制导线和/或冷却体。

如果表面发光系统包括至少两个光导体，则这些光导体的相邻的边缘区域特别优选地借助光耦合介质相连。

在表面发光系统的另一种优选的实施形式中，辐射发射的正面优选地具有辐射透射的薄膜。

从以下结合附图1a至1b、2a至2e、3a至3b和4a至4b进一步阐述的实施例中，得到用于装配表面发光系统的方法的另一些优点和有利的实施形式。

其中：

图1a是具有主辐射源、电子部件和侧面的连接位置的柔性印刷电路板在弯曲装配区域之前的示意性俯视图，

图1b是穿过根据图1a的柔性印刷电路板的示意性截面图，

图2a是多个如在图1a中的柔性印刷电路板的示意性俯视图，这些电路板安置在刚性支撑体上，

图2b是刚性支撑体上的柔性印刷电路板的示意性俯视图，

图2c是在将装配区域弯曲之后的图2b的柔性印刷电路板的示意性俯视图，

图2d是穿过图2c的柔性印刷电路板的区域的示意性截面图，

图2e是在安置多个光导体之后的、具有根据图2c或者2a的柔性支撑体的表面发光系统的示意性俯视图，

图3a和3b是穿过根据图2e的表面发光系统的两个变形方案的示意性截面图，

图4a和4b是柔性印刷电路板的其它实施例的示意性俯视图。

在这些实施例和附图中，相同或者相似的组成部分分别采用相同的参考标号。附图所示的元件不应看作符合比例的。更准确的说，为了更好的理解，部分夸大地表示这些元件。

根据本方法的第一实施例(参照图1a)，例如在主辐射源2的边缘的柔性印刷电路板1上将多个LED固定在一列中，并且与电印制导线电接触。此外，将另一些电子部件3、如用于控制LED2的驱动器组件固定在该柔性印刷电路板1上，并且在侧向上构造用于电接触的连接位置31。在柔性印刷电路板1的与LED 2对置的侧上安置有冷却体4(参照图1b)，以便导出LED2工作时所形成的损耗热量。在接下来的方法步骤中，将多个这样装配的柔性印刷电路板1安置在刚性支撑体5上(参照图2a)。

在第二实施例中，这样地将槽6构造在柔性印刷电路板1中，使得分别通过三个相连接的槽6来形成直角的、窄的装配区域11，该装配区域在一侧上保持与剩余的柔性印刷电路板1相连(参照图2b)。在该装配区域11内，分别又将多个LED 2安置成一列。如在上面已经结合图1a和1b说明的实施例中那样，进一步将电子部件3设置在柔性印刷电路板1上。在接下来的方法步骤中，将其上施加有LED 2的、窄的直角的装配区域11这样地向上弯曲，使得LED 2处于所希望的位置，以便以后工作时将辐射输入耦合进接下来被安置的光导体7中。窄的直角区域11例如可以这样地向上弯曲，使得其基本上垂直于剩余的柔性印刷电路板1来定位，如在图2c和2d中可看到的那样。在该实施形式中，柔性印刷电路板1也安装到刚性支撑体5上，如显示器背面上。

在另一实施例中，这些槽6这样地设置在柔性印刷电路板内，使得形成垂直的装配区域11，在装配区域中分别安装有一个LED 2(参照图4a和4b)。

在另一接下来的步骤中，将光导体7安置到安装有LED 2并部分弯曲的电路板1上。其这样地进行，即LED 2工作时分别照射光导体7的输入耦合区域71，并且光导体7的辐射发射的正面72与柔性印刷电路板1背离(参照图2e)。

在另一实施例中(参照图3a和3b)，将支持元件51构造在刚性支撑体5上，在将柔性印刷电路板1安置到刚性支撑体5上时，这些支持元件将其上有LED 2的柔性印刷电路板1的装配区域11弯曲到所希望的位置并且保持在那里。衬板(Laschen)51例如可以是从刚性支撑体5的主参考平面向上弯曲的衬板51。垂直向上弯曲的衬板51提供这样的优点，即可简单地改变柔性印刷电路板1的向上弯曲的区域11与剩余的柔性印刷电路板1之间的角度，并且由此可简单地改变LED 2的、至光导体7中的入射角。此外，可以这样地形成衬板51，使得也可将柔性印刷电路板固定在其上。

此外，在该实施例中，在光导体7与辐射发射的正面72背离的背面上构造漫反射的元件8，如漫反射的薄膜或者漫反射的结构。

在根据图3a和3b的实施例中，粘合或者浇铸光导体74的边缘。优选具有与光导体7的材料类似的折射率的、辐射透射的材料特别适合作为浇铸材料或者粘合材料。例如可以使用环氧体系(Epoxidsysteme)作为粘合材料。

在另一实施例中，将一个或者多个薄膜9安置在光导体7的正面72，这些薄膜尽可能地透射由表面发光系统仿制(imitierte)的辐射。

在此优选的是，这涉及光活性薄膜9，其例如将棱柱状结构支承在表面上，并且通过这种方式有针对地以所希望的方式影响表面发光系统的输出耦合特性。

显而易见地，本发明并非限于这些实施例，而是包括表面发光系统的所有变化实施方案以及利用用于主辐射源的柔性支撑体装配表面发光系统的方法，在支撑体中其上有辐射源的装配区域从柔性支撑体的主伸展平面中弯曲出来，以便将辐射源朝着光导体引入所希望的位置。

Claims (17)

1.一种用于装配表面发光系统的方法，所述表面发光系统具有发射电磁辐射的正面，所述方法具有以下步骤：

-将至少一个适于工作时发射电磁辐射的主辐射源(2)安置到具有正面和与所述正面对置的背面的柔性支撑体(1)的至少一个装配区域(11)上，其中所述柔性支撑体(1)的所述正面确定一参考平面，

-将所述柔性支撑体(1)的所述装配区域(11)从所述参考平面弯曲出来，使得所述主辐射源的光轴与所述参考平面平行或者倾斜地延伸，

-将所述柔性支撑体(1)安置在刚性支撑体(5)上，其中所述柔性支撑体(1)的背面朝向所述刚性支撑体(5)，以及

-将至少一个具有辐射发射的正面(72)和至少一个输入耦合区域(71)的光导体(7)安置在所述柔性支撑体(1)上，使得在所述表面发光系统工作时，所述主辐射源(2)照射到所述光导体(7)的所述输入耦合区域(71)中，并且所述光导体(7)的所述辐射发射的正面(72)朝向所述表面发光系统的所述发射电磁辐射的正面的方向，其中：

在刚性支撑体上构建有支持元件(51)，在将所述柔性支撑体安放到所述刚性支撑体上时，这些支持元件将所述装配区域(11)弯曲，使得主辐射源的光轴与参考平面平行地或者倾斜地延伸并将装配区域(11)保持在该位置中。

2.根据权利要求1所述的方法，其中在将所述柔性支撑体(1)安置在所述刚性支撑体(5)上之后，将所述光导体(7)安置在所述柔性支撑体(1)上。

3.根据权利要求1所述的方法，其中在将所述柔性支撑体(1)安置在所述刚性支撑体(5)上之前，将所述光导体(7)安置在所述柔性支撑体(1)上。

4.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其中将电子部件(3)、印制导线和/或冷却体(4)安置在所述柔性支撑体(1)上。

5.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中将柔性印刷电路板用作柔性支撑体(1)。

6.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中

-通过将槽(6)设置在所述柔性支撑体(1)内，实现至少一个装配区域(11)，

-将所述主辐射源(2)安置在所述装配区域(11)中，以及

-将所述装配区域(11)从所述参考平面中弯曲出。

7.根据权利要求6所述的方法，其中通过冲压来设置所述槽(6)。

8.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中支持元件(51)是从刚性支撑体(5)的主参考平面向上弯曲的衬板。

9.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中发光二极管器件用作主辐射源(2)。

10.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中使用至少两个光导体(7)，并且所述光导体(7)相邻的边缘区域(74)借助光耦合介质相互连接。

11.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中将至少一个辐射透射的薄膜(9)施加到所述光导体(7)的所述辐射发射的正面(72)上。

12.一种表面发光系统，其具有辐射发射的正面，所述表面发光系统具有：

-至少一个主辐射源(2)，其适于工作时发射电磁辐射，

-刚性支撑体(5)，支持元件(51)构建在该刚性支撑体上，

-至少一个柔性支撑体(1)，其具有正面和与所述正面相对的背面以及具有至少一个装配区域(11)，在所述装配区域上正面地安置有所述主辐射源(2)，其中柔性支撑体被安装在刚性支撑体上，使得柔性支撑体(1)的背面朝向刚性支撑体(5)，其中除所述装配区域(11)外，所述柔性支撑体(11)的正面确定一参考平面，并且所述装配区域(11)借助支持元件从参考平面弯曲到所希望的位置并且保持在该位置中，使得所述主辐射源(2)的光轴相对于所述参考平面平行或者倾斜地延伸，以及

-至少一个光导体(7)，其具有辐射发射的正面(72)和至少一个输入耦合区域(71)，所述输入耦合区域安置在所述柔性支撑体(1)上，使得所述主辐射源(2)在所述表面发光系统工作时照射到所述光导体(7)的所述输入耦合区域(71)中，并且所述光导体(7)的所述辐射发射的正面(72)朝向所述表面发光系统的所述辐射发射的正面的方向。

13.根据权利要求12所述的表面发光系统，其具有柔性印刷电路板作为柔性支撑体。

14.根据权利要求12或者13所述的表面发光系统，其具有发光二极管器件作为主辐射源。

15.根据权利要求12或者13所述的表面发光系统，其在所述柔性支撑体上具有电子部件(3)、印制导线和/或冷却体(4)。

16.根据权利要求12或者13所述的表面发光系统，其具有至少两个光导体(7)，它们在相邻的边缘区域中借助光耦合介质相连。

17.根据权利要求12或者13所述的表面发光系统，其在所述光导体的所述辐射发射的正面具有至少一个辐射透射的薄膜(9)。

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