LED照明单元的制作方法

本发明描述了led照明单元和制造led照明单元的方法。

背景技术：

对于许多不同类型的照明应用，可以适当地使用led照明单元，该led照明单元具有布置在容器或“混合盒”基部处的一个或多个led。led的发光表面面向容器的光出射开口，并且容器或混合盒的侧壁通常在整个可见光谱上是高反射性的，使得尽可能多的光可以通过容器的光出射开口离开容器。led可以安装在引线框架或载体上，该引线框架或载体甚至可以是柔性的，从而允许照明单元的许多可能的形状和形式。例如，可以在一定长度的柔性载体上布置数十个红色发射led，并且然后形成为遵循汽车后部处的弯曲形状，使得弯曲的led照明单元可以用作遵循车辆的造型线的后照明单元。

这种照明单元的led和载体可以由诸如硅树脂的半透明填料材料覆盖，从而有效地将混合盒填充到光出射开口的水平。填料材料还可以包括散射颗粒或微小气泡，使得照明单元在其点亮状态下发射均匀的光。然后，具有中间间隙的一排单独的led可以呈现出不间断的光线的外观。填料材料和任何散射颗粒也可以用于在未点亮状态下“隐藏”led的发光表面。

利用上述类型的已知led照明单元，混合盒的侧壁的高镜反射率有效地确定了照明单元在其未点亮状态的颜色。这意味着常规的led照明单元通常表现为白色或银白色，因为混合盒的侧壁有效地是发射镜，其在led照明单元的未点亮状态下基本上反射整个可见光谱。这种外观可以被感知为没有吸引力的，特别是对于具有除白色或银色之外的颜色的车辆，因为白色照明单元有效地“中断”车辆的整体造型。此外，填料材料具有无光泽的外观，使得整个光出射区域表现为无光泽，从而增加了照明单元在其未点亮状态下的不想要的引人注目。

使照明单元在未点亮状态下不那么引人注目的一种方式是在照明单元的边界周围包括彩色边框，其颜色与车辆颜色相匹配。然而，这增加了总体费用，并且彩色边框不能完全隐藏照明单元的白色外观。

us2009/0103293a1公开了一种发光二极管光照装置，其具有发光二极管和反射侧壁，该侧壁围绕发光二极管、限定混合腔并且部分地设置有波长转换材料。

de10207585a1公开了一种在壳体中具有光源的光照装置。壳体的内壁设置有由彩色纸制成的反射元件。

us2010/0033948a1公开了一种照明模块，其包括壳体，壳体具有光源和位于壳体的腔中的反射器。

因此，本发明的一目的是提供一种克服上面提到的问题的led照明单元。

技术实现要素：

本发明的目的通过权利要求1的led照明单元并通过权利要求11的制造led照明单元的方法来实现。

根据本发明，led照明单元包括具有多个部分反射侧壁的容器；由侧壁限定的光出射开口；以及多个发光二极管，其布置在容器中，以在照明单元的接通状态期间通过光出射开口发射第一颜色的光（优选地是非白颜色）。led照明单元的特征在于，选择容器侧壁的材料属性以赋予容器侧壁第二非白颜色，并吸收可见光谱的至少一个特定区域中的光，使得在照明单元的断开状态期间非白第二颜色的光通过光出射开口离开照明单元。在本发明的上下文中，第一颜色和第二颜色彼此明显不同。应该理解，“可见光谱的特定区域”不应该根据绝对或精确的边界来解释。由于技术人员将知道的原因，在可见光谱的特定区域上的光吸收可能不是100％完全，但是对于本发明的目的，如果在这样的区域中的光吸收基本上完全或者几乎完全是足够的。

本发明的led照明单元的优点在于，在其未点亮的状态下，led照明单元可以具有明显的非白颜色。此外，容器侧壁的材料属性不减损在其点亮状态下从照明单元发射的光的强度。这允许本发明的led照明单元用于各种照明应用中，其中，照明单元在其未点亮状态下的非突出外观是期望的，即使当led照明单元被并入或构建到具有整体非白颜色的物体或装置中时。

根据本发明，制造led照明单元的方法包括以下步骤：构造具有多个部分反射侧壁的容器，所述侧壁布置成限定光出射开口；以及在容器中布置多个发光二极管，以在照明单元的接通状态期间通过光出射开口发射第一颜色的光。该方法的特征在于以下步骤：选择容器侧壁的材料属性，以赋予容器侧壁第二非白颜色，并吸收可见光谱的至少一个特定区域中的光，使得在照明单元的断开状态期间非白第二颜色的光通过光出射开口离开照明单元。

容器侧壁可以用相对少的努力来制备以实现所期望的性能，从而允许经济地制造在其未点亮状态下具有非突出外观的led光单元，即使当其被并入或构建到具有整体非白颜色的物体或装置中时。

从属权利要求和下列描述公开了本发明的特别有利的实施例和特征。可以适当地组合实施例的特征。在一个权利要求类别的上下文中描述的特征可以同样适用于另一权利要求类别。

发光二极管可以是任何类型，例如半导体发光二极管、有机发光二极管或聚合物发光二极管。在下文中，在不以任何方式限制本发明的情况下，可以假设发光二极管是固态发光二极管。术语“led照明单元”和“照明单元”在下文中可以可互换使用。

尽管本发明的照明单元可以用布置在相对小的容器中的单个发光二极管来实现，但是可以在下文中假设照明单元包括多个发光二极管，例如在引线框架或载体上以规则隔开的间隔布置的数十个led。在本发明的一特别优选的实施例中，包括诸如硅树脂的材料的柔性填料布置成覆盖led，并且可以延伸到光出射开口的水平。在本发明的又一优选实施例中，引线框架和容器由（多种）柔性材料制成，使得完成的led照明单元可根据需要形成或成形。填料可以包含任何合适的散射颗粒悬浮液，以便在点亮状态期间实现期望的光输出均匀性，并且在照明单元的未点亮状态期间隐匿或隐藏led。

在本发明的一优选实施例中，led照明单元适配于在汽车后照明单元中使用，并包括多个红色发光二极管，这些红色发光二极管布置在容器中，以在照明单元接通状态期间通过光出射开口发射红光。

在本发明的又一优选实施例中，在容器中布置有红色led，容器侧壁的材料属性被选择为通过吸收波长范围在380-450nm内以及还有波长范围在550-600nm内的可见光谱的光并通过反射剩余的可见光（即波长范围在450-550nm内的光和波长大于610nm的光）而赋予容器侧壁绿颜色。结果是照明单元在其未点亮状态下的整体“绿色”外观。换句话说，当日光通过光出射开口进入照明单元并到达部分反射的侧壁时，波长在380-450nm范围内或在550-610nm范围内的任何光都将被侧壁吸收，并且只有波长在“绿色”范围或“红色”范围内的光才将被反射。因此，在反射之后离开本发明的照明单元的环境光将主要具有侧壁的绿颜色。在本发明的照明单元的点亮状态下，通过光出射开口而离开的光仅仅是红色led颜色，因为这不被容器的侧壁吸收。可以假设led发射的光的强度相对于日光非常高，使得可以忽略环境光的任何贡献，从而在照明单元的点亮状态期间对光的颜色没有影响。

为了在未点亮状态下获得整体绿色外观，可以以多种方式实现所期望的容器侧壁的反射率和吸收。例如，侧壁可以包括具有合适的颜料组合的材料。可替代地或另外地，容器侧壁可以涂覆或覆盖有dbr（分布式布拉格反射器）覆层，该覆层应用于固有的黑色材料之上，以在未点亮状态下实现照明单元的绿色外观。

在本发明的又一优选实施例中，选择容器侧壁的材料属性以赋予容器侧壁黄颜色并吸收在410-500nm波长范围内可见光谱的特定区域的光。结果是照明单元在其未点亮状态下的整体“黄色”外观。这可以通过将多层的二氧化硅（sio2）和二氧化锆（zro2）应用到容器侧壁来实现。可替代地，可以使用二氧化硅与氧化铝（al2o3）、合适的氧化钽、氧化铌（nb2o5）和二氧化钛（tio2）中的一种或多种的适当组合。

在本发明的又一优选实施例中，容器侧壁的材料属性被选择为通过吸收在570-600nm波长范围内可见光谱的光并通过反射波长直到570nm的光以及波长在610-630nm范围内的红光来赋予容器侧壁蓝颜色或紫颜色。结果是照明单元在其未点亮状态下的整体“蓝色”外观。例如，如果侧壁包含足够量的高锰酸钾（kmno4）颜料，则所得的照明单元在未点亮状态下将呈现紫颜色。

从下列结合附图而考虑的详细描述中，本发明的其他目的和特征将变得显而易见。然而，要理解，附图仅仅是为了说明的目的而设计的，而不作为本发明的限制的限定。

附图说明

图1a示出了点亮状态下的本发明的led照明单元的实施例的截面；

图1b示出了未点亮状态下的本发明的led照明单元的实施例的截面；

图2a示出了点亮状态下的现有技术led照明单元的截面；

图2b示出了未点亮状态下的现有技术led照明单元的截面；

图3示出了ciexy色度图；

图4a示出了本发明的led照明单元的第一实施例的cie色度图；

图4b示出了本发明的led照明单元的第一实施例的混合盒的反射率；

图5a示出了在其未点亮状态下的本发明的led照明单元的实施例；

图5b示出了在其点亮状态下的图5a的led照明单元；

图6a示出了本发明的led照明单元的第二实施例的cie色度图；

图6b示出了本发明的led照明单元的第二实施例的混合盒的反射率；

图7a示出了本发明的led照明单元的第三实施例的cie色度图；

图7b示出了本发明的led照明单元的第三实施例的混合盒的反射率。

在附图中，相同的数字始终指代相同的物体。图中的物体不一定按比例绘制。

具体实施方式

图1a和1b示出了根据本发明的led照明单元1的示例性实施例的截面。该图指示安装在容器12或混合盒12基部处的柔性引线框架13上的一系列led10中的一个。半透明填料14覆盖led10和引线框架13，并起到散射光的作用以便在光出射开口11处实现均匀的外观。光从容器12的内表面120反射。在如图1a所示的照明单元1的点亮状态期间，led10发射某种颜色（例如红色、蓝色、绿色）的光l10。此光通过照明单元1的光出射开口直接出射，或者当在侧壁处的反射和/或在填料14中的散射之后出射。离开照明单元的光l10将具有由led10发射的光的颜色。在如图1b所示的照明单元1的未点亮状态期间，日光lw进入光出射开口11并在再次在光出射开口处离开照明单元1之前在侧壁120处经历反射。为了在led照明单元1的未点亮状态下在光出射开口处实现特定颜色l120，侧壁120吸收可见光谱的某些波长并反射剩余的波长，使得离开照明单元1的光l120将具有容器12的侧壁120的颜色。图1c示出了这种led照明单元1的透视图，指示了柔性构造和将照明单元成形为遵循弯曲形状的可能性。

图2a示出了在点亮状态下的现有技术led照明单元2的截面。这里，柔性引线框架23或载体也支撑一系列led20，并且柔性容器22或混合盒22允许照明单元2并入在弯曲物体中，使得光出射开口21与物体的弯曲外表面齐平。诸如硅树脂的柔性填料24覆盖led20并且可以包含散射颗粒的悬浮液以在点亮状态下实现均匀外观。在照明单元2的点亮状态期间，led20发射特定颜色的光l20。此光通过照明单元2的光出射开口21直接出射，或者当在侧壁220处的反射和/或在填料24中的散射之后出射。

在未点亮的状态下，容器22的高反射侧壁220基本上反射进入照明单元2的所有日光lw，并且因此这些侧壁赋予照明单元2整体的白色或银色外观，其因此可以非常引人注目（如果物体具有除白色或银色之外的颜色）。

图3示出了ciexy色度图，其具有沿着弯曲边界或光谱轨迹的、从380（紫罗兰色）nm到700nm（红色）的可见光谱的波长[nm]。日光白点w朝向图的中心指示，并且表示当可见光谱的所有波长均等存在时产生的白颜色，这通常是以日光和从白色表面反射的光的情况。

由彩色led发射的光可以由沿光谱轨迹的对应波长区域指定。该图指示光谱轨迹的示例性区域cled，其对应于由红色led发射的光的波长。这种红色led可以用在引言中所描述类型的照明单元中，即沿着具有高反射侧壁的容器或混合盒的底部布置，并且具有光出射开口。在其点亮状态下，照明单元将在光出射开口之上表现出红色。在其未点亮状态下，照明单元1的高反射侧壁赋予照明单元整体白色外观。然而，并入或安装led照明单元的物体的颜色不一定是白色。例如，led照明单元可以作为后灯安装在蓝色汽车中，并且照明单元在其未点亮状态下的“白色”外观因此可以减损其被并入的蓝色表面的美观。

图4a示出了本发明的led照明单元的第一实施例的cie色度图。与前面的附图一致，假设红色发射led并入在照明单元中，使得照明单元在其点亮或“接通”状态下应当具有整体红色外观。可以假设由红色发射led发射的光具有在超过610nm的区域中的波长。

在这种情况下，期望的色点cpg位于色度图的绿色区域内，即led照明单元应该表现为在其未点亮或“断开”状态下具有该绿颜色。这由本发明的照明单元通过用于构造容器或混合盒的材料的光谱属性来实现。混合盒侧壁的反射率40在图4b中指示出，图4b示出了对应于沿x轴的可见光谱的380nm-700nm波长范围内的从0（完全吸收）到1（完全反射）的沿y轴的反射率。曲线图40示出了混合盒侧壁将强烈反射波长在对应于480-530nm（基本上整个“绿色”波长区域）的第一区域中的光以及还有波长在对应于630-680nm（“红色”波长区域的相关部分）的第二区域中的光。如由吸收区域s40、s41所指示，具有对应于光谱的蓝色和黄色区域的波长的光被强烈吸收。由于环境光或日光通常包括可见光谱中的所有波长，因此当在其未点亮状态下时，照明单元将在日光中表现为绿色。当照明单元被接通时，由led发射的纯红光完全被侧壁反射并在光出射开口处离开照明单元。

此“绿色”led照明单元1可以并入在具有绿颜色的物体b中，由图5a中点画所指示。由于处于断开状态的照明单元1（由点画指示）的绿颜色接近照明单元1所并入的物体b的绿颜色，照明单元1有利地非突出，如由照明单元1的虚线轮廓所指示的。图5b示出了在其点亮状态下的图5a的led照明单元1。这里，密集填充图案用于指示由照明单元1的led10发射的强烈红光。

图6a示出了本发明的led照明单元的第二实施例的cie色度图。这里，也假设红色发射led并入在照明单元中。对于此实施例，期望色点cpy位于色度图的黄色/橙色区域内，即led照明单元在其未点亮或“断开”状态下应该表现为具有黄颜色，并且混合盒侧壁的反射率60在图6b中指示。在这种情况下，混合盒侧壁将强烈反射具有超过530nm的波长的可见光。如由吸收区域s60所指示，具有对应于光谱的蓝色区域的波长的光被强烈吸收。由于环境光或日光通常包括可见光谱中的所有波长，因此当在其未点亮状态下时，照明单元在日光中将表现出黄色/橙色。当照明单元被接通时，由led发射的纯红光完全被侧壁反射并在光出射开口处离开照明单元。这种“黄色”led照明单元的一实施例可以以如上面的图5a和5b中所解释的相同的方式并入在具有黄颜色的物体中。

图7a示出了本发明的led照明单元的第三实施例的cie色度图。这里，也假设红色发射led并入在照明单元中。对于此实施例，期望色点cpb位于色度图的蓝色区域内，即led照明单元在其未点亮或“断开”状态下应该表现为具有蓝颜色，并且混合盒侧壁的反射率70在图7b中指示。在这种情况下，混合盒侧壁将强烈反射具有直到550nm的波长的可见光的蓝/绿成分，以及还有具有在对应于630-650nm的第二区域（“红色”波长区域的部分）中的波长的光。如由吸收区域s70所指示，具有对应于光谱的黄色区域的波长的光被强烈吸收。由于环境光或日光通常包括可见光谱中的所有波长，因此当在其未点亮状态下时，照明单元在日光中将表现为蓝色/绿色。当照明单元被接通时，由led发射的纯红光完全被侧壁反射并在光出射开口处离开照明单元。这种“蓝色”led照明单元的一实施例可以以如上面的图5a和5b中所解释的相同的方式并入在具有蓝颜色的物体中。

尽管已经以优选实施例及其变型的形式公开了本发明，但是将理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行许多附加的修改和变化。为了清楚起见，要理解，贯穿本申请，使用“一”或“一个”并不排除多个，并且“包括”不排除其他步骤或元件。

附图标记：

led照明单元1

现有技术led照明单元2

发光二极管10、20

光出射开口11、21

容器12、22

引线框架13、23

侧壁120、220

填料14、24

led光颜色l10、l20

日光颜色lw

侧壁颜色l120

日光白点w

红色led波长区域cled

色点cpg、cpy、cpb

吸收区域s40、s41、s42、s43

反射率曲线图40、60、70

车辆保险杠b