Bei den sogenannten back-lit backlights sind Lichtquellen, insbesondere Leuchtstoffröhren, hinter einer Streuscheibe oder-folie (Diffusor) angeordnet. Je größer der Abstand zwischen den Lichtquellen ist, um so größer muß der Abstand zwischen den Lichtquellen und dem Diffusor sein, um eine mög- lichst gleichmäßige Verteilung des Lichts durch den Diffusor zu erhalten. Daraus kann sich eine relativ große Bauhöhe der Beleuchtungseinheit ergeben. Darüber hinaus führt der Ausfall einer der Lichtquellen unmittelbar zu einer ungleichmäßigen Lichtverteilung. Schließlich wirkt der Diffusor lichtabsor- bierend, wodurch die Lichtausbeute verringert wird.

Bei den sogenannten edge-lit backlights sind die Lichtquellen im Bereich mindestens einer Schmalseite einer lichtführenden Platte angeordnet, die über eine ihrer Hauptseiten das Licht gleichmäßig verteilt abstrahlt. Dazu kann die lichtführende Platte auf ihrer von der Hauptseite abgewandten Seite eine Gitterstruktur aufweisen, die das ansonsten in der Platte durch Totalreflektion an den übrigen Flächen geführte Licht gleichmäßig verteilt über die Hauptseite ausstrahlt. Da das Licht mit zunehmenden Abstand von der Lichtquelle schwächer wird, muß sich die Gitterweite der Gitterstruktur in Abhän- gigkeit vom Abstand zu der Schmalseite der lichtführenden Platte mit der dahinter liegenden Lichtquelle ändern.

Bei einer aus der US-A-5 542 017 bekannten Beleuchtungs- einheit weist die lichtführende Platte Volumenelemente mit

unterschiedlichen Brechungsindizes auf, wodurch die gleich- mäßige Verteilung des seitlich in die Platte eingestrahlten Lichts erreicht wird. Auch hier muß der Streuungsgrad als Funktion des Abstandes von der Lichtquelle eingestellt sein.

Die Herstellung der lichtführenden Platte ist daher nicht unabhängig von den jeweiligen Abmessungen der Beleuchtungs- einheit und der Anordnung der Lichtquellen möglich.

Ein weiterer Nachteil der edge-lit backlights liegt in der geringen zur Verfügung stehenden Fläche zur Einkopplung des Lichts in die lichtführende Platte. Es werden daher Reflekto- ren benötigt, die das von der Lichtquelle abgestrahlte Licht konzentriert in die jeweilige Schmalseite der lichtführenden Platte einspiegeln. Werden aufgrund hoher geforderter Licht- leistungen jeweils mehrere Lichtquellen benötigt, so müssen diese dann möglichst dicht nebeneinander angeordnet werden, was Probleme bei der Wärmeabfuhr bereitet. Schließlich be- dingt die seitliche Anordnung der Lichtquelle bzw. Lichtquel- len relativ große Außenabmessungen der Beleuchtungseinheit, die die der nutzbaren, lichtabstrahlenden Fläche erheblich überschreiten können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders einfach herzustellende flache Beleuchtungseinheit mit hoher Lichtausbeute und kompakten Abmessungen anzugeben.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe durch die Anspruch 1 angegebene Beleuchtungseinheit gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Beleuch- tungseinheit sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Bei der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinheit handelt es sich um ein back-lit backlight, bei dem Lichtquellen in Vertiefun- gen auf der von der Lichtabstrahlfläche abgewandten Seite einer lichtführenden Platte angeordnet sind, wobei die licht- führende Platte Volumenelemente mit unterschiedlichen

Brechungsindizes zur gleichmäßigen Lichtverteilung enthält.

Die Volumenelemente mit ihren jeweiligen Grenzflächen sind statistisch in der lichtführenden Platte verteilt, so daß in der Platte geführtes Licht durch optische Brechung gleich- mäßig verteilt und über die Lichtabstrahlfläche aus der lichtführenden Platte ausgekoppelt wird. Die Lichtstreuung wird also durch optische Brechung und nicht durch Absorption erzielt, so daß auch keine Absorptionsverluste auftreten. Das Licht kann daher in der lichtführenden Platte nicht nur auf kürzestem Wege von der jeweiligen Lichtquelle direkt zur Lichtabstrahlfläche hin gelangen, sondern sich auch im wesentlichen parallel zur Lichtabstrahlfläche weitgehend ungedämpft ausbreiten, um an einer von der betreffenden Lichtquelle weiter entfernten Stelle durch Brechung aus der Platte ausgekoppelt zu werden. Um die flächenhafte Licht- ausbreitung innerhalb der lichtführenden Platte auch durch eine entsprechende Lichteinkopplung zu unterstützen, sind die Lichtquellen in den erwähnten Vertiefungen der lichtführenden Platte angeordnet. Die seitlichen Flanken der Vertiefungen können dabei zusätzlich Strukturen aufweisen, die das auf sie auftreffende Licht der Lichtquellen im wesentlichen in Richtung der Flächenausdehnung der lichtführenden Platte in diese einkoppeln. Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß das Licht jeder einzelnen Lichtquelle möglichst weit über die gesamte Lichtabstrahlfläche verteilt wird, so daß auch bei einem Ausfall einer einzelnen Lichtquelle die Gleichmäßigkeit der Lichtverteilung nicht gestört wird.

Schließlich sind die einzelnen Lichtquellen aufgrund ihrer Anordnung in den Vertiefungen der lichtführenden Platte er- schütterungsfrei gehalten. Die Bauhöhe der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinheit ist dabei im wesentlichen durch die Dicke der lichtführenden Platte bestimmt und kann so sehr gering gehalten werden. Die lichtführende Platte kann unabhängig von den jeweiligen Abmessungen der Beleuchtungseinheit als Form- teil durch Gießen oder Spritzen oder beispielsweise als Fräs- teil hergestellt werden, wobei ein nachträglicher Zuschnitt

auf die jeweils benötigten Abmessungen möglich ist. Auf diese Weise ist eine sehr einfache Massenproduktion der Beleuch- tungseinheit möglich.

Um auch von den Lichtquellen in Richtung von der Lichtab- strahlfläche weg abgestrahlte Lichtanteile effektiv in die lichtführenden Platte einkoppeln zu können, ist vorzugsweise eine lichtreflektierende Fläche vorgesehen, welche der die Vertiefungen mit den Lichtquellen enthaltenden Seite der lichtführenden Platte gegenüberliegt. Licht, das von den Lichtquellen nicht unmittelbar in die lichtführende Platte eingekoppelt wird, wird an der lichtreflektierenden Fläche, vorzugsweise diffus, reflektiert und gelangt anschließend in die lichtführende Platte. Die Lichteinkopplung des reflek- tierten Lichts erfolgt dabei vorzugsweise an den Flanken der in der lichtführenden Platte enthaltenen Vertiefungen, weswe- gen die Flanken sich vorteilhafterweise bis zu der reflektie- renden Fläche hin erstrecken. Die lichtführende Platte kann dabei unmittelbar an der lichtreflektierenden Fläche anlie- gen, so daß damit auch der Abstand zwischen den Lichtquellen und der lichtreflektierenden Fläche definiert ist und sich ein insgesamt sehr stabiler Aufbau der erfindungsgemäßen Be- leuchtungseinheit ergibt. Die Öffnungsweite der Vertiefungen kann in Richtung auf die lichtreflektierende Fläche hin zunehmen, so daß das reflektierte Licht unter einem günstigen Winkel in die lichtführende Platte gelangt, um sich dort im wesentlichen in Richtung der Flächenausdehnung der Platte auszubreiten.

Über die lichtreflektierende Fläche kann in vorteilhafter Weise auch die von den Lichtquellen erzeugte Verlustwärme abgeführt werden. Die lichtreflektierende Fläche ist dabei bevorzugt auf der Bodenplatte eines Lichtkastens ausgebildet, der die lichtführende Platte mit den Lichtquellen aufnimmt.

Der Lichtkasten kann beispielsweise aus Stahlblech bestehen, wobei die Bodenplatte zur diffusen Lichtreflektion z. B. weiß lackiert ist. Die an den Schmalflächen der lichtführenden

Platte anliegenden Innenflächen des Lichtkastens sind dabei vorzugsweise verspiegelt, so daß an den Schmalflächen austretendes Licht wieder in die lichtführende Platte zurückgespiegelt wird.

Die erschütterungsfreie Halterung der Lichtquellen in den Vertiefungen der lichtführenden Platte läßt sich noch dadurch verbessern, daß die Einbettung der Lichtquellen unter Zwischenlage eines transparenten Füllmaterials, insbesondere eines Klebers, erfolgt. In diesem Zusammenhang können Un- regelmäßigkeiten bei der Lichtabstrahlung, die sich durch einen sehr geringen Abstand zwischen den Lichtquellen und der Lichtabstrahlfläche im Verhältnis zu dem Abstand der Licht- quellen untereinander ergeben können, dadurch eliminiert wer- den, daß das Füllmaterial lichtstreuende Eigenschaften mit einem höheren Lichtstreuungsgrad als dem der lichtführenden Platte aufweist. Im weiteren kann der das Füllmaterial ent- haltende Spalt zwischen den Innenflächen der Vertiefungen und den Umfangsflächen der darin eingebetteten Lichtquellen in der Weise ausgebildet sein, daß die Spaltweite mit der Nähe zur Lichtabstrahlfläche der lichtführenden Platte zunimmt.

Auf diese Weise wird erreicht, daß die Summe aus dem Licht- streuungsgrad des transparenten Füllmaterials und dem Licht- streuungsgrad der lichtführenden Platte zwischen der betref- fenden Lichtquelle und von ihr unterschiedlich entfernten Punkten auf der Lichtabstrahlfläche annähernd gleich ist.

Für die erfindungsgemäße Beleuchtungseinheit kommen unter- schiedliche Lichtquellen, z. B. Leuchtdioden oder flache Leuchtstofflampen, wie sie beispielsweise aus der WO 92/02947 bekannt sind, in Betracht. Vorzugsweise bestehen die Licht- quellen aus Leuchtstoffröhren, wobei die Vertiefungen als parallele Rinnen ausgebildet sind und die lichtreflektierende Fläche in einem vorgegebenen Abstand zu den Leuchtstoffröhren angeordnet ist. Die Leuchtstoffröhren strahlen das Licht über ihren Umfang gleichmäßig ab, wobei ein Teil des Lichts unmit- telbar in die lichtführende Platte eingekoppelt wird und der

andere Teil an der von den Leuchtstoffröhren beabstandeten lichtreflektierenden Fläche diffus reflektiert wird und anschließend in die lichtführende Platte gelangt. Neben den bereits erwähnten Vorteilen besteht ein weiterer Vorteil der teilweisen Einbettung der Leuchtstoffröhren in den rinnen- förmigen Vertiefungen der lichtführenden Platte darin, daß sich die Leuchtstoffröhren relativ schnell auf ihre Betriebs- temperatur erwärmen und damit eine optimale Lichtleistung erbringen. Andererseits wird eine Überhitzung der Leucht- stoffröhren dadurch vermieden, daß diese in einem vorgegebe- nen Abstand zu der lichtreflektierenden und wärmeabführenden Fläche angeordnet sind. Aufgrund dieses Abstandes ergibt sich nämlich ein nennenswerter Temperaturunterschied zwischen der jeweiligen Leuchtstoffröhre und der wärmeabführenden Fläche, wodurch der Wärmeabfluß von der Leuchtstoffröhre zu der wär- meabführenden Fläche begünstigt wird. Darüber hinaus ergibt sich durch den Abstand eine nur sehr geringe parasitäre elek- trische kapazitive Kopplung zwischen den Leuchtstoffröhren und der wärmeabführenden Fläche, so daß Verluste bei der An- steuerung der Leuchtstoffröhren vermieden werden.

In diesem Zusammenhang sind darüber hinaus vorzugsweise jeweils zwei parallele Leuchtstoffröhren an einem Ende elektrisch in Reihe geschaltet und an ihrem anderen Ende an einer Röhrentreiberschaltung (DC/AC-Inverter) angeschlossen, wobei die Röhrentreiberschaltung an einer der Schmalseiten der Beleuchtungseinrichtung angeordnet ist. Dadurch ergeben sich kürzestmögliche Leitungsverbindungen zwischen den Leuchtstoffröhren und der Röhrentreiberschaltung, so daß auch hier die kapazitiven Verluste minimal sind. Die Röhrentrei- berschaltung ist dabei vorzugsweise in der Beleuchtungsein- heit integriert, in dem sie in einen seitlichen Aufnahmefach des Lichtkastens angeordnet ist.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden auf die Figuren der Zeichnung bezug genommen ; im einzelnen zeigen

Figur 1 einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinheit mit einer lichtführenden Platte und Leuchtstoffröhren, Figur 2 ein Beispiel für die Einbettung einer der Leucht- stoffröhren in einer Rinne der lichtführenden Platte, Figur 3 eine Draufsicht auf die Beleuchtungseinheit und Figur 4 einen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungs- beispiel der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinheit Die im Figur 1 im Querschnitt gezeigte Beleuchtungseinheit weist eine lichtführende Platte 1 auf, die hier nur teilweise und grob angedeutete Volumenelemente 2 mit unterschiedlichen optischen Brechungsindizes enthält. Die Volumenelemente 2 können beispielsweise in der Weise ausgebildet werden, daß Partikel eines ersten transparenten Materials durch Mischen oder Kneten gleichmäßig verteilt in ein weiteres transparen- tes Trägermaterial eingebracht werden. Eine Hauptseite der lichtführenden Platte 1 bildet die Lichtabstrahlfläche 3 der Beleuchtungseinheit. Auf der davon abgewandten Seite sind in der lichtführenden Platte 1 Vertiefungen, hier in Form von parallelen Rinnen 4, enthalten, in die als Lichtquellen Leuchtstoffröhren 5 eingebettet sind. Dabei liegen die Leuchtstoffröhren 5 jeweils mit einem Teil, hier etwa der Hälfte, ihrer Umfangsfläche an der Innenfläche der jeweiligen Rinne 4 an, während der andere Teil, hier die anderen Hälfte, freiliegt. In einem vorgegebenen Abstand d zu den Leucht- stoffröhren 5 ist eine lichtreflektierende Fläche 10 auf einer Bodenplatte 6 eines Lichtkastens 7 ausgebildet, der die lichtführende Platte 1 mit den darin eingebetteten Leucht- stoffröhren 5 aufnimmt. Die an den Schmalflächen der licht- führenden Platte 1 anliegenden Innenflächen 8 des Licht- kastens 7 sind verspiegelt. Der Lichtkasten 7 kann beispiels- weise aus Stahlblech gefertigt sein, wobei die lichtreflek- tierende Fläche 10 beispielsweise von einer diffus spiegeln- den weißen Lackschicht gebildet ist. Die über die Bodenplatte 6 erfolgende Abfuhr der Verlustwärme der Leuchtstoffröhren 5

kann, wie hier angedeutet, durch einen rückseitigen Kühlkör- per 9 verbessert werden.

Die Flanken 11 der Rinnen 4 erstrecken sich hier bis zu der lichtreflektierenden Fläche 10, so daß die lichtführende Platte 1 auf der Bodenplatte 6 aufliegt. Der Abstand d zwischen den Leuchtstoffröhren 5 und der lichtreflektierenden Fläche 10 ist daher durch die Tiefe der Rinnen 4 bestimmt.

Die Öffnungsweite der Rinnen 4 nimmt in Richtung auf die lichtreflektierende Fläche 10 hin zu, so daß die Flanken 11 im Bereich zwischen den Leuchtstoffröhren 5 und der licht- reflektierenden Fläche 10 unter einem schrägen Winkel verlau- fen. Das von der Fläche 10 diffus reflektierte Licht gelangt daher unter einem günstigen Winkel in die lichtführende Platte 1, um sich dort im wesentlichen in Richtung der Flächenausdehnung der Platte 1 auszubreiten. Weitere Aus- bildungen der Flanken 11, beispielsweise entsprechend einem vorgegebenen Kurvenverlauf, sind denkbar. Die Flächen der Flanken 11 können darüber hinaus aufgerauht oder in sonstiger Weise strukturiert sein. Das von dem an den Innenflächen der Rinnen 4 anliegenden Teil der Umfangsfläche den Leuchtstoff- röhren 5 abgestrahlte Licht wird unmittelbar in die lichtfüh- rende Platte 1 eingekoppelt.

Wie am Beispiel zweier Lichtstrahlen 12 und 13 verdeutlicht ist, wird das Licht durch optische Brechung an den Grenz- flächen der Volumenelemente 2 im wesentlichen über die gesam- te Flächenausdehnung der lichtführenden Platte 1 statistisch gleichmäßig verteilt. Da nahezu keine Absorption stattfindet, ist die Verteilung des von einer Leuchtstoffröhre 5 abge- strahlten Lichts zumindest im Bereich bis zur nächsten oder übernächsten Leuchtstoffröhre sehr gleichmäßig, so daß sich der Ausfall einer einzelnen Leuchtstoffröhre 5 nur unwesent- lich bemerkbar macht.

Wie Figur 2 am Beispiel einer der Leuchtstoffröhren 5 zeigt, sind diese unter Zwischenlage eines transparenten

Füllmaterials 14, hier eines Klebers, in den Rinnen 4 eingebettet. Dadurch wird nicht nur die Lagerung der Leuchtstoffröhren 5 in den Rinnen 4 stabilisiert, sondern auch die Lichteinkopplung in die lichtführende Platte 1 verbessert. Das transparente Füllmaterial 14 besteht hier in gleicher Weise wie die lichtführende Platte 1 aus Volumen- elementen 15 mit unterschiedlichen Brechungsindizes, wobei jedoch aufgrund kleinerer Volumenelemente 15 und/oder anderer Materialien der Lichtstreuungsgrad des Füllmaterials 14 höher als der der lichtführenden Platte 1 ist. Die Rinne 4 ist hier in der Weise ausgebildet, daß sich zwischen ihrer Innenfläche und der Umfangsfläche der Leuchtstoffröhre 5 ein das transpa- rente Füllmaterial 14 aufnehmender Spalt 16 ergibt, dessen Spaltweite mit der Nähe zur Lichtabstrahlfläche 3 zunimmt.

Dadurch wird erreicht, daß die Lichtstreuung auch bei einem sehr geringem Abstand der Leuchtstoffröhre 5 zu der Licht- abstrahlfläche 3 weitgehend unabhängig von der Entfernung zwischen unterschiedlichen Punkten 17,23 auf der Licht- abstrahlfläche 3 und der Leuchtstoffröhre 5 ist.

Das Licht, welches von der Leuchtstoffröhre 5 über den in der Rinne 4 freiliegenden Teil ihrer Umfangsfläche abgestrahlt wird, wird von der lichtreflektierenden Fläche 10 diffus reflektiert und an den schräg verlaufenden Flanken 11 in die lichtführende Platte 1 eingekoppelt.

Als Leuchtstoffröhren 5 werden hier Kaltkathoden-Röhren (CCFTs = cold cathode fluorescent tubes) verwendet, die eine maximale Lichtausbeute bei einer vorgegebenen Betriebstempe- ratur erreichen. Durch die teilweise Einbettung der Leucht- stoffröhren 5 in den Rinnen 4 der lichtführenden Platte 1 wird diese Betriebstemperatur sehr schnell erreicht. Anderer- seits wird eine Überhitzung der Leuchtstoffröhren 5 durch Ableitung ihrer Verlustwärme über die Bodenplatte 6 des Lichtkastens 7 verhindert. Aufgrund des Abstandes d zwischen den Leuchtstoffröhren 5 und der Bodenplatte 6 ergibt sich eine Temperaturdifferenz zwischen beiden, so daß dadurch der

Wärmeabfluß verbessert wird. Weiterhin ist aufgrund des Abstandes d die parasitäre kapazitive Kopplung zwischen den Leuchtstoffröhren 5 und der leitfähigen Bodenplatte 6 nur sehr gering, so daß dadurch der Wirkungsgrad der Leuchtstoff- röhren 5 bei ihrer Hochfrequenzansteuerung nicht beeinträch- tigt wird.

Figur 3 zeigt eine Draufsicht auf die Beleuchtungseinheit mit dem Lichtkasten 7 und den darin parallel angeordneten Leucht- stoffröhren 5. Jeweils zwei Leuchtstoffröhren 5 sind an einem Ende über eine elektrische Verbindung 18 in Reihe geschaltet und an ihren anderen Enden an einer Röhrentreiberschaltung 19 angeschlossen, die ihrerseits in einem seitlichen Aufnahme- fach 20 des Lichtkastens 7 angeordnet ist und somit Bestand- teil der Beleuchtungseinheit ist. Die Verbindungen 21 zwischen den Leuchtstoffröhren 5 und der Röhrentrei- berschaltung 19 können so sehr kurz gehalten werden, so daß auch hier nur minimale kapazitive Verluste entstehen können.

Die Röhrentreiberschaltung 19 wird über äußere Anschlüsse 22 mit einer niedrigen Gleichspannung, z. B. 24 V, betrieben.

Das in Figur 4 gezeigte Ausführungsbeispiel der erfin- dungsgemäßen Beleuchtungseinheit besteht aus einer flachen Leuchtstofflampe 24 und einer lichtführenden Platte 25, die ebenso, wie bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel, Volumenelemente 2 mit unterschiedlichen Brechungsindizes zur Lichtsteuung enthält. Die Leuchtstofflampe 24 besteht aus eine flachen Wandteil 26 und einem im Querschnitt wellenför- migen transparenten Wandteil 27, die beide aufeinander auf- liegen und an den Berührungsstellen 28 gasdicht miteinander verbunden sind. Die so zwischen den beiden Wandteilen 26 und 27 ausgebildeten Kanäle bilden zueinander parallele zeilen- förmige Lichtquellen 29 und enthalten hierzu eine geeignete Gasfüllung und hier nicht gezeigte Elektroden. Das wellen- förmige transparente Wandteil 27 ist mit einem Leuchtstoff beschichtet, während das flache Wandteil 26 mit einer

lichtreflektierenden Fläche 30 in Form einer Beschichtung versehen ist.

Die lichtführende Platte 25 liegt auf dem wellenförmigen transparenten Wandteil 27 der Leuchtstofflampe 24 auf und weist in den Bereichen der Berührungsstellen 28 zwischen den Wandteilen 26 und 27 Vorsprünge 31 auf, die in die Zwischen- räume zwischen jeweils benachbarten Lichtquellen 29 hineinra- gen. Die lichtführende Platte 25 enthält somit auf der von ihrer Lichtabstrahlfläche 32 abgewandten Seite Vertiefungen 33, in denen die einzelnen Lichtquellen 29 angeordnet sind.

Die Flanken 34 der Vertiefungen 33 bzw. der Vorsprünge 31 weisen, hier treppenförmige, Strukturen 35 auf, die das von den einzelnen Lichtquellen 29 seitlich abgestrahlte und auf sie auftreffende Licht im wesentlichen in Richtung der Flächenausdehnung der lichtführenden Platte 25 in diese einkoppeln. Dabei wird das Licht an parallel zur Lichtab- strahlfläche 32 liegenden Flächen der Treppenstruktur 35 reflektiert und an senkrecht dazu verlaufenden Flächen der Treppenstruktur 35 in die lichtführende Platte 25 eingekop- pelt. Auch hier. kann, wie bei dem in Figur 2 gezeigten Aus- führungsbeispiel, der Spalt zwischen der lichtführenden Platte 25 und den Lichtquellen 29 ein transparentes Füll- material enthalten.