专利名称：发光二极管照明装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及包括多个发^4 l管的照明装置。
背景技术：
目前存在越来越多的、将照明装置尽可能不引人注意地集成到内景
(interiors)中的需求。这使得建筑师和内景设计者创造一种将一个建筑或者内 景与另一个明显区别的X^。
同时，当狄肯沐、耐久性、尺寸等等时由于LED的较好特性，希錄 于^J^ l管(LED)的照明装置4戈^"统荧iUT具。
然而，由于热处理问题(需要大*系统)和所用的光学系统(通常漫射 体;M距离LED —&巨离或者大块的漫射体》tX在LED的顶部)，基于J贿 LED的^J^置典型地太厚。Ab^卜，现有的LED照明装置大部分不透明。总 的来说，现有的LED照明装置4不是非常地不引人注目。
发明内容
^^发明的目的U月gJl些问题，以及提^"种改善的照明装置，所述照明 装置特别地可以制得薄且不$ 1人注意。
才Mt以下描述将是显而易见的这些和务他目的借助于照明装置来实现，所 述照明装置包括光导板和容纳在布置在光导平面中孔内的多个LED，其中至少 一个孔具有用于将来自孔内4封可LED的^y^i^光导的第一侧面以^于 将^^出光导的第二相对侧面，以及其中所述的孔布置成使得所有第一侧面 朝向一个方向。
优选的，第二向夕卜*面^#性的，JU目对于光导的平面倾斜。倾斜的 ^f性元件可以例如是后面有空气隙和^J"器的棵面，4S^目对于光导的平面
大约45度布置，在所述情况下，光沿着光导板法线的方向M出光导。
此外优选的，第一和第^目对面之间的孑L侧壁适于^Hi^r入射光，例如， 借助于全内瓦紂(TIR)的方式。
因而，来自给定LED的光不能穿透另一个孔，因为第一向内旨面在阴 影侧，第二向夕卜耦合面;L^射性的，JUN余侧通过TIR反射所有光。因此，光 将不会由于在照明装置其他光源处的吸^lt射而损失，这保证了很好的M 率。而且，光导(及因此的照明装置)的厚度可以非常小，优选的大约3mm或者更小，其主要由LED本身的厚度来限制。此外，因为仅仅LED和第二向 外輪^面必须非透明，所以照明装置相当大的区域可以是透明的，逸寸于照明 装置在其关闭时，与环境协调更加容易。透明棒性可以通过将LED部分i4^t 置在倾斜的^#性向夕卜^^面之下^^一步,高。
优选的，孑L4艮据交错分布布置在光导平面中。更优选的，孔布置成使得来 自一列孔的向内M光将不撞击下一列(row)孔的第二向夕卜M面。这使得 照明装置的光混和特性能改善。对于LED之间的通量和颜色差，以M对于 每m'—些LED的失效，在根据本发明的光导中的光混^f吏得照明装置具有健 壮性。
为了满足防眩目(anti-glare)的要求，例如在照明装置用作室内办公室照 明的情况下，照明装置的光优i^M皮准直。才艮据一个实施例，这可以通过每个 LED设置一个准直器来实现。例如，至少一个LED可以包括准直器。准直器 可以例如是在其中放置LED芯片的A4t杯，或者M在LED芯片上的TIR 光学器件。可替换的，或者作为补充，至少一个孔可以具有集成的准直器。例 如，形成光导^^部分的光导材*[#形(taper)块可以用作TIR准直器 (collimator)。与LED或者孔l^的准直器可以用iME (光导平面中)水平 方向和(垂直于光导平面的)垂直方向上准直光。
在另一个实施例中，至少一个孑L具有不规则四边形的形状，用于在(光导 平面中)水平方向上准直光。在可替换的或者补充的实施例中，光导可以具有 楔形，用于在垂直方向上准直光。这后面两个实施例的优点是^t其传播通 过光导时^iW准直，由此增加了整沐准直。
用于提供准直的上述实施例还可以相结合，以获得理想准直。总的来说， 通#光导板平面中混合和准直光(而不是在光离开灯具的方向，M求, 的系统)，可以获得非常薄的照明装置。
参考示出了本发明目前优选实施例的附图，S^将更详细,ii^发明的 这个和务他方面。
图la是才M^本发明l^实施例的照明装置的顶视图，
图lb是图la中照明装置的-^P分的放大截面侧视图，
图2a是，才Mt本发明一个实施例的照明装置的顶视图，其中每个LED具 有一个准直器，
图2b是图2a的典型准直器的放大透视图，图3a是才娥本发明实施例的具有不规则四边形孔的照明装置的顶视图， 图3b是图3a的典型准直器的放大透视图，以及
图4是才Mt本发明实施例的照明装置的截面侧视图，其中光导具有再现的 楔形形状。
具体实施例方式
m4将相对于图la-lb描述才M^本发明基^实施例的照明装置。所示照明 装置10包絲明光导板12。光导板12的一侧具有多个孔14,每个孑L容纳发 ife^ l管(LED) 16。孑L 14可以是通过光导12整个厚度的孑Ul者在光导12 一侧的孔。LED16可以是侧发光LED或者倾斜大约卯度的顶发光LED。进 一步地，LED 16优i^是低功率LED (约为60mW)，用于降低照明装置10 的总功耗。此外，上述LED不产生非常多的热，iiit免了对诸:W:热片等的 热处理装置的需求。此外，上述LED通常更小，这允许更薄的照明装置10。
在典型的实现方案中，光导12的厚度大约1.2mm，孔14的底面区域(base area)大约2.8-3.5 x5.5mm,且LED大约0.8mm高及2.8mm宽。每《112光导 12设置有大约一个LED 16。需勤旨出的是，改善LED的效率和/或^^较高 功率的LED将允许更大的LED间隔，同时##照明装置同样的>^出。
每个孔14具有第一向内M^W面18，用于将来自孑L 14内LED 16的^^禺 合ii^光导12。在每个孔14的相对侧，设置有第二向夕卜M^'J面20,用于将 ^y^出光导12。优#，向夕N^1 'J面20 A^面有空气缝和镜子、相对于 光导12平面大约45度布置的棵面，在所述情况下，如图lb中可以看出，光 沿着光导12的法线方向*出光导12。大部分入射光4fft助于棵面处的全内 M(TIR)来^J"，而没有损失。剩余光由TIR面后面的镜子来M，以裤 免ife^下一个孔。向外耦合面20可以将光向外M到光导12的^—侧或者 两侧，这取决于应用。向内M面18和相对的向夕N^面20之间的每个孔14 的剩余侧壁22a， 22b适于^H^T入射光，例如借助于TIR的方式。TIR可 以通过将侧壁22适当^向平行于光的平均方向来实现。可逸地，具有开口 孔14的光导12侧可以由透明板(未示出)iWJ_，以itit在孔14中聚IIA 尘或者类似物。
进一步地布置孔14，以侵/斤有向内M^测面18朝向一个方向(图la中"向 上")。因此，所有合适的向夕卜M侧面20朝向相对的方向(图la中"向下")。
在照明装置10的工作过程中，由一个LED16所发射的光经由容纳有一个 LED 16的孔14的向内^^W面18 *^光导12。然后M者直接地(如由典型射线轨迹24a所指示)、或者在由至少一个务他孔14的侧壁22所^ 后(如由典型射线轨迹24b所指示)经由一些，孔14的向外M侧面20耦 合出光导12。
因而，来自给定LED16的光将不穿透另一个孔14，因为向内^H^面18 在阴影侧(shallowside)，向外^H) 'J面20^4t性的，iUN余侧壁22通过 TIRj^t所有光。因此，不会由于在照明装置10M光源处的吸M者散射， 而损失^f可光，这保证了很好的狄率。另夕卜，光导12 (及因此的照明装置 10)的厚度可以非常小，其主要由LED16本身的厚度来P艮制。
其中，照明装置10中光^^的程度由孔14之间的距离(即，孔密度)来 控制。如图la中所图示，在给定位置ii^导12中的光可以在不同的向外耦 ^ 'J面20离开光导12。如M在很高的孔密度(即，孔14之间很短的距离)，
一个孔14的)向夕卜M^!'J面20向夕卜M。在另一方面，如孔密度很低(即， 孔14之间很长的距离)，来自给定LED 16的光将扩僻'J许多向夕h^^!'J面 20上，且来自许多LED 16的光将在其离开光导12之前被"給。
进一步地，如图la所示，光混合的特性可以通过##交错分布布置所述 的孔14来改善。光出射可以具有受限的出射角范围，由此，如^b范围外， 其将不会撞击大部分邻近列的向夕N^!'J面20。 ^a的，絲其M^出去之前 被#光导12中进一步传播，这导致了在光导12平面中的更多混合。例如， 如出射角范围A^中的大约80度，在45M的,向夕卜^H^面20 (如图 la中的交错分布)#^是不可见"。出射角范围例如由光导12材料的折射率， 或者由LED的发射图案，和/或由孔内准直器(假如存在)来确定。 ，，
为了符合照明装置10的防眩目要求(即，来自光导的向夕卜*光将不具 有太大的出射角)，照明装置10的光优i^k^皮准直。才娥一个实施例，这可 以通过每个LED设置一个专门的准直器来实现。图2a-2b中所示的典型准直 器26是由光导材料块制成的TIR准直器，其形成光导的整体部分。典型的准 直器26是锥形的，从而在水平方向(光导12的平面中)和垂直方向(垂直于 光导12的平面)中准直光。也就是，准直器26靠近向内耦合面18变得更宽 和更厚。然而，还设想是仅仅在一个方向成锥形的准直器。^出射孔14之 前被准直。在向内井給面18处，准直器26优i^与光导12光学M^。可替 换的，或者作为补充，准直器可以与LED集成。例如，其可以是在其中方i^ 有LED芯片的M杯或者在LED芯片JiitX的TIR光学器件。包括在LED中的准直器还可以用^水平方向和垂直方向上或者仅在一个方向上准直光。
在图3a中所示的另一个实施例中，孑L 14可以具有不规则四边形的形状， 用于在水平方向中准直孔14外部的光。也亂l:，孔的宽度朝向向内M侧面 18逐渐变细，这导致侧壁22倾斜。因此，与具有非倾斜侧壁22的情况(如图 la中)相比，由倾，'J壁22所反射的it^M播通过光导12时在7jc平方向变 得更加准直。本实施例的优点是在光导12中进一步传播的M与准直侧壁 22具有更多的相互作用。因此，与光仅仅与一个准直器26具有相互作用的上 述可替换实施例相比，光将^>准直。还需^"指出的是，倾懒傻22可以是 弯曲的，而不AJL的(如图3a中)，以提供更好的准直。不规则四边形的孔 优i^与在每个孔内^的单个准直器26结合，且是锥形的以致仅M垂直 方向中准直光(图3b)，这导致了垂直和水平方向中的M准直。
在替换的或者补充的实施例中，如图4中所示，光导可以具有楔形26，用 于在垂直方向上准直光。也M,在光导中向内M^H^面18朝向的、产生"斜 向，，表面的方向，光导12的楔形28变得更薄。因此，与不具有楔形28的情 况(如图lb中)相比，由楔形28所a的光当M播通过光导12时在垂直 方向中变得ib^准直。为了M光导的恒^度，楔形28优选是再现的 (recurring) ， JL^j"式向夕H^姊30 (以大约45度)设置在每个楔形28 的高端。
在图3和4的装置中，孑L^选的是通孑L，以JtiM^T光绕过孔的准直结构。 当准直^l^孔内部^^l时(如图2中)，孔不必是通孔。
才緣本发明的LED照明装置的应用包^i者如^M^室照明或者制造气M 装饰性照明的室内照明以及诸如建筑物、标牌等照明的室外照明。
本领域""^技术人员认识到本发明绝不限定为以上所述的优选实施例。 相反，许多修改和改变可能在所附权利要求的范围内。例如，如图24中所述 的提供准直的上i^置可以以各种方式结合，以获得理想的准直。此外，不是 每个孔必须含有LED， 一些孔可以例如仅用于光的向外旨。此外，不用于光 向内M的孑L可以具有三角形，而不是梯形(trapezoid)，因为其不需要向内 *面。此外，才N^本发明的LED照明装置ii^^JL^"益地;^fe尺寸下料的(cut to measure)照明装置，以便具有理想形状和尺寸的照明装置可以取代更大的 照明装置。在上述按尺寸下料的装置中，LED优选地的被并^i^接。
权利要求
1.一种发光二极管(LED)照明装置(10)，其包括-光导板(12)，以及-多个LED(16)，其容纳在布置在光导平面中的孔(14)内，其中，至少一个孔具有用于将来自孔内任何LED的光耦合进入光导的第一侧面(18)和用于将光耦合出光导的第二相对侧面(20)，以及其中，所述孔布置成使得所有第一侧面朝向一个方向。
2. 才Mt权利要求1所述的装置，其中，至少一个第二面AA^性的，勤目 对于光导平面倾斜。
3. 才娥权利要求1所述的装置，其中第一和第J^目对面之间的孑L侧壁(22) 适于^Hi^可入射光。
4. 根据权利要求1所述的装置，其中，光导具有大约3mm或者更小的厚度。
5. 根据权利要求1所述的装置，其中所述的孑L^照交错分布布置在光导平 面中。
6. 根据权利要求5所述的装置，其中，所述孔布置成使得从一列孔向内耦 合的光将不会撞击下一列孔的第二面。
7. 才緣权利要求l所述的装置，其中，至少一个LED包括准直器。
8. 才緣权利要求1所述的装置，其中，至少一个孔具有集成的准直器(26 )。
9. 才Mt权利要求1所述的装置，其中，至少一个孔具有不规则四边形，用 于斜目对于光导平面的水平方向上准直光。
10. 才 权利要求1所述的装置，其中，光导具有楔形(28)，用于W目 对于光导平面的垂直方向上准直光。
全文摘要
本发明涉及发光二极管(LED)照明装置(10)。照明装置包括光导板(12)，以及容纳在布置在光导平面中的孔(14)内的多个LED(16)。至少一个孔具有用于将来自孔内任何LED的光耦合进入光导的第一侧面(18)以及用于将光耦合出光导的第二相对侧面(20)。进一步地，布置孔，以便所有第一侧面朝向一个方向。上述基于LED的照明装置可以制得薄且不引人注意。
文档编号F21V8/00GK101529159SQ200780038654
公开日2009年9月9日 申请日期2007年10月12日 优先权日2006年10月16日
发明者M·C·J·M·维森伯格, W·L·伊泽曼 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司