用于发光模块的光罩的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于发光模块的碗型光罩。此外，本发明涉及一种具有碗型光罩的发光模块。
【背景技术】
[0002]诸如发光二极管(LED)的固态光源越来越多地被用作各种照明和信号应用的照明设备。一种适用于户外应用的照明设备是高通量发光模块。至少对于诸如道路照明的一些户外应用而言，期望输送均匀的光线输出并且满足光学分布的要求。此外，在户外LED模块结合反射器使用的情况下，发光面积应当尽可能的小。通常，这意味着LED接近于彼此进行定位。然而，以上条件并不保证均匀度和光线分布的要求自动得以满足。这些要求对于道路照明而言特别重要，这是因为较不均匀的光线分布可能在道路上形成较暗的光斑，这对于驾驶员和行人会是不利的。此外，光源处较不均匀的光线分布可能进一步要求使用更为复杂的光学系统来满足有关道路的均匀度和光线分布的建议。
[0003]已经作出了若干尝试来满足光学分布和均匀度的要求。例如，W02012/040414公开了一种壳体整合透镜以消除或缓解来自光学系统的色彩和亮度伪影。该系统包括两组微透镜；其中之一位于主光学元件的内表面而第二组微透镜则位于该光学元件的外表面。特别地，内表面上的微透镜可操作耦合至外表面上相对应的微透镜。此外，所有芯片的光线都由该微透镜所混合以便获得单一光源。
[0004]尽管在现场活动，但是仍然需要一种满足均匀度和光线分布的要求的有所改进的LED模块。特别地，期望在构成该LED模块的组件的大小和数量之间保持平衡而使得在考虑到LED模块制造的情况下成本得以最小化。
【发明内容】
[0005]鉴于现有技术中以上所提到的以及其它缺陷，本发明的总体目标是提供一种用于有所改进的发光模块的碗型光罩。
[0006]根据本发明的第一方面，提供了一种用于发光模块的碗型光罩。该碗型光罩具有用于面向光源的内凹表面，以及用于面向远离光源的外凸表面。该碗型光罩包括微透镜阵列结构，其部署在该光罩的内表面上以用于使得从光源发射的光线发生折射。此外，该碗型光罩包括形成于该微透镜阵列结构和该光罩的外凸表面之间的宏透镜结构。该宏透镜结构具有厚度Z1，其中该厚度Z1沿着该光罩有所变化而使得光线从该微透镜结构较薄的部分朝向较厚的部分进行折射。
[0007]术语“微透镜”是指小型透镜，其通常具有比数毫米更小的直径，并且经常为10微米那么小。这种类型的透镜在该行业中是公知的，并且通常利用凹凸表面来传送具有某个波长的光线。微透镜能够以阵列的形式提供，并且可以以一维或二维阵列进行布置。在本发明的上下文中，微透镜通过适当方法而被部署在该光罩的内凹表面上。例如，具有微透镜阵列结构的光罩能够通过注模来制作，其中该微透镜结构在模具中形成(倒转)。
[0008]术语“宏透镜”指代比微透镜更大的任意其它透镜，并且最通常是对应于整个罩体的透镜。宏透镜可以被表示为“常规”透镜，并且具有通常10-1OOmm量级的尺寸。一种用于宏透镜的适当材料是玻璃。还预见到的是，可以使用例如透明塑料之类的其它材料。以这种方式，本发明提出了一种使得发光强度分布有所改善的光罩。此外，本发明被认为对于诸如固态光源、例如LED的阵列之类的光源的照度均匀度具有正面影响。
[0009]与可用的在主光学元件的内表面上使用一组微透镜并且在该主光学元件的外表面上使用一组微透镜的现有技术系统相比，本发明提供了一种较不复杂的技术解决方案，其仅具有部署在光罩的内凹表面上的微透镜阵列。为此，通过本发明的原理，不仅可能提高发光均匀度，而且可能改善发光强度的分布。因此，提供了一种用于发光模块的结合两种功能的碗型光罩。
[0010]由于宏透镜结构的厚度沿该光罩有所变化而使得光线从该宏透镜结构较薄的部分朝向较厚的部分进行折射，所以来自固态光源的光线朝向该光罩较厚的部分进行衍射。这样，与可用的现有技术相比，发光强度分布进一步得到改善。
[0011]此外，由于本发明改善了发光强度分布，所以可能更好地应对各种技术规范。这样，通过根据本发明的光罩，能够提供一种与不同类型的灯具相兼容的LED模块，同时仍然确保该灯具的整体性能得以保持。因此，本发明的另一个目标是提供一种更为灵活的用于发光模块的光罩。
[0012]由此，本发明针对适当LED增加了选择数量，并且因此扩展了诸如用于提供电气屏蔽的保护罩之类的附加部分的设计自由度。
[0013]如以上所提到的，由于技术效果有所提升，可能在灯具内利用更为小型的发光模块而且减少发光模块中LED的数量，同时保持高的均匀度。因此，通过本发明，提供了一种制造相对廉价的发光模块。
[0014]照度均匀度被认为是解决如何在一个区域内均匀分布光线的重要质量问题。照度均匀度在诸如用于道路、街道、停车设施、公园、风景地貌、人行道和自行车道之类的户外应用中是特别重要的。换句话说，形成对比的高度和低度照明的路段的变化可能会使得眼睛感到严重不适，产生压力和疲劳感并且因此危害到道路安全。在没有被任何理论所限制的情况下，意识到有所改善的光线均匀度会允许人持续感知环境而没有暗光斑所导致的突然中断。另外，光源处较不均匀的照度分布需要更为复杂的光学系统来实现道路上均匀的光线分布。以这种方式，照度均匀度有助于在驾车时提前预判，使得交通流动更为顺畅并且使得驾驶员更为放松。因此，如之前所简要提到的，本发明的又另一个目标是提供一种使得照度均匀度有所改善的用于发光模块的碗型光罩。
[0015]在各个实施例中，该光罩可以由基座部分和顶端部分所形成。在本文中，在基座部分中，厚度Z1K在顶端部分中更小。
[0016]优选地，该微透镜阵列结构可以包括曲面微透镜。通过提供具有曲面形状的微透镜，均匀度进一步有所改善。这之所以得以实现是因为该微透镜具有通过在该微透镜的内表面上进行折射而混合光线的功能。该曲面形状例如可以是球面、椭圆或者能够提供所需光线折射的任意其它曲面形状的一部分。
[0017]如以上所提到的，对于各个实施例，当微透镜阵列结构包括多个微透镜时，每个微透镜可以以距任意其它微透镜的中心点距离P进行部署。由此，在形成于在两个相邻微透镜的相交之处的切平面T与外凸表面之间形成角度α。因此，该角度对应于该切平面与外凸表面之间的偏差。
[0018]通常，由于LED之间的距离差异，发光模块沿纵向方向X和横向方向Y需要不同的光线混合要求。
[0019]为了满足该要求，该光线混合必须在两个维度进行独立调节。因此，在各个实施例中，在该光罩的纵向方向X中的两个微透镜之间的中心点距离？1与在该光罩的横向方向Y中的两个微透镜之间的中心点距离P2有所不同。以这种方式，可能将X方向和Y方向中的混合量进行分离以进一步改善均匀度。这样，两个维度中的光线混合能够被独立调节。
[0020]根据本发明的第二方面，提供了一种发光模块，其包括根据如以上所提到的任意方面的碗型光罩。该发光模块进一步包括多个固态光源，其被配置为朝向该光罩的内凹表面发光。
[0021]固态光源是其中通过电子和空穴的重组而产生光线的光源。固态光源的示例包括发光二极管(LED)和半导体激光器。固态光源可以有利地被接合至基座结果的表面。在一个实施例中，LED被布置为四行，其中每行包含10个LED。然而，如本领域技术人员所显而易见的，该发光模块可以具有不同数量的LED、不同行数的LED或者LED的不同部署形式。
[0022]本发明能够在各种灯具中实施。该灯具可以具有其它特征，诸如指引光线的反射器，用于对准和保护的外部壳体或外壳，以及镇流器或电源。根据该灯具的特性以及特定的照明需求，该灯具可以被安装在例如灯杆的适当支撑部件上。
[0023]注意到，本发明涉及权利要求中所引用特征的所有可能组合。
【附图说明】
[0024]现在将参考示出本发明(多个)实施例的附图对本发明的该方面和其它方面进行更为