光学透镜及用于背光的LED灯模块制造技术

提供一种用于照亮目标平面的LED灯模块。LED灯模块(110，130)包括第一LED源、设置在第一LED源附近的第二LED源、覆盖第一LED源的第一透镜(124)，以及覆盖第二LED源的第二透镜(126)。第一透镜(124)构造成将从第一光源发射的第一光束引导至目标平面(140)。第二透镜(126)构造成将从第二光源发射的第二光束引导至目标平面(140)。第一透镜和第二透镜中的至少一个定形成具有非对称轮廓。还提供了并入LED灯模块的一种背光系统和一种用具。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开的实施例大体上涉及LED照明，并且更具体地涉及用于照亮用具(fixture)如立体发光字指示牌(channel letter sign)的目标表面的背光LED系统。
技术介绍
立体发光字为金属或塑料字，其通常用于商业和其它组织的建筑上用于外部标识。立体发光字中的至少一些包括背光系统，其使用多个发光二极管(LED)装置用于照亮立体发光字的前面，以使立体发光字在黑暗环境中可看见。传统上，至少出于成本和能量节省的原因，为了减少用于立体发光字中的LED装置的量，多个光学透镜用于以一种方式分配从多个LED装置发射的光束，以允许光束均匀地分配在前面上，即使LED装置可不在指示牌的前面后方与彼此均匀间隔开。提出用于与立体发光字一起使用的光学透镜的一个示例性设计在Nail等人的标题为″LED Lighting Module for Backlighting″的美国专利申请公告US 2013/0042510A1中描述。如本专利申请中所述，透镜具有旋转对称的轮廓，或者具有球形外表面，其均匀地分配从LED装置发射的光束。与旋转对称轮廓透镜的使用相关联的一个限制在于，以透镜和LED构成的LED灯模块可不能够配合到具有浅深度和/或窄宽度的立体发光字中。与窄立体发光字内的旋转对称轮廓透镜的使用相关联的另一个限制在于，LED灯模块的效率由于从窄侧壁反射所需的光的量而为低的。因此，合乎需要的是，提供改进的光学透镜和并入改进的透镜的LED灯模块，以解决先前透镜设计的限制中的至少一个。
技术实现思路
根据本公开的一个方面，提供了一种用于照亮目标平面的LED灯模块。LED灯模块包括第一LED源、设置在第一LED源附近的第二LED源、覆盖第一LED源的第一透镜，以及覆盖第二LED源的第二透镜。第一透镜构造成将从第一光源发射的第一光束引导至目标平面。第二透镜构造成将从第二光源发射的第二光束引导至目标平面。第一透镜和第二透镜中的至少一个定形成具有非对称轮廓。根据本公开的另一个方面，提供了一种背光系统。背光系统包括与彼此电联接的多个LED灯模块。多个LED灯模块中的一个包括电路板、安装在电路板上的第一LED源、安装在电路板上的第二LED源，以及安装在电路板上并且覆盖第一LED源和第二LED源两者的光学元件。光学元件构造成将从第一LED源和第二LED源中的至少一个发射的光束分配成非对称光图案。根据本公开的另一个方面，提供了一种用于向观察者呈现可见指示牌的用具。用具包括目标平面和用于将光束引导至目标平面的背光系统。背光系统包括与彼此电联接的多个LED灯模块。多个LED灯模块中的一个包括电路板、安装在电路板上的第一LED源、安装在电路板上的第二LED源，以及安装在电路板上并且覆盖第一LED源和第二LED源两者的光学元件。光学元件构造成将从第一LED源和第二LED源中的至少一个发射的光束分配成第一光图案和不同于第一光图案的第二光图案。附图说明在参照附图阅读以下详细描述时，本公开的这些及其它的特征、方面和优点将变得更好理解，在该附图中，相似的标记遍及附图表示相似的部分，其中：图1为根据本公开的示例性实施例的背光系统的透视图；图2为根据本公开的一个示例性实施例的沿线1-1截取的图1中所示的背光系统的LED灯模块的截面视图；图3为根据本公开的另一个示例性实施例的图2中所示的LED灯模块中使用的光学元件的透视图；图4为根据本公开的示例性实施例的沿线2-2截取的图3中所示的光学元件的截面视图；图5为示出根据本公开的示例性实施例的从一个LED灯模块发射的光束的光分布图案的极线图；图6为根据本公开的示例性实施例的从一个LED灯模块发射的光束的照明分布；以及图7为根据本公开的示例性实施例的从多个LED灯模块提供的光束的照明分布。具体实施方式本公开的实施例针对用于背光系统或LED灯模块中的改进的光学元件。更具体而言，构造有非对称光学轮廓的光学元件提出用于在目标平面中非对称地分配光图案。与非对称光学元件的使用相关联的一个技术益处或优点在于，构造有提出的光学元件的LED灯模块可配合到用具中，如，可具有窄深度和/或窄宽度的立体发光字罐(can)。与非对称光学元件的使用相关联的另一个技术益处或优点在于改进了总体效率。与非对称光学元件的使用相关联的又一个技术优点或益处在于位于显示照明装置或封壳中的两个平行侧壁之间的LED的LED数目可最小化。侧壁可为反射性、半透明和/或透明的。例如，LED灯模块可用于两个玻璃或塑料件之间，以通过沿面之间的通道使光均匀地散布来产生用具或显示器内的照明效果。通过参照在下面根据本公开的一个或更多个实施例提供的详细描述和附图，其它技术优点或益处将对本领域技术人员而言变得显而易见。为了提供这些实施例的简明描述，不在一个或更多个特定实施例中描述实际实施的所有特征。应当认识到，在任何这种实际实施的开发中，如在任何工程或设计项目中，必须作出许多特定实施决定以实现开发者的特定目的，诸如符合系统相关且商业相关的约束，这可从一个实施变化到另一个实施。此外，应当认识到，这种开发努力可为复杂且耗时的，但是对于受益于本公开的技术人员而言，仍将是设计、制作和制造的日常工作。除非另外限定，否则本文中使用的技术和科学用语具有与本公开所属领域的技术人员通常理解的相同的意义。如本文中使用的用语″第一″、″第二″等不表示任何顺序、质量或重要性，而是用于将一个元件与另一个区分开。另外，用语″一″和″一个″不表示数量的限制，而是表示提到项目中的至少一个的存在。用语″或″意思是包括性的，并且意味着所列项目中的任一个、若干个或所有。″包含″、″包括″或″具有″和本文中的其变型的使用意思是涵盖此后所列的项目和其等同物，以及附加项目。用语″连接″和″联接″不限于物理或机械连接或联接，并且可包括直接或间接的电连接或联接。如本公开中使用的，用语″LED″应当理解为包括能够响应于电信号生成辐射的任何电致发光的二极管或其它类型的基于载体喷射/接合的系统。因此，用语LED包括但不限于各种基于半导体的结构，其响应于电流、发光聚合物、电致发光条等发射光。具体而言，用语LED是指所有类型的发光二极管(包括半导体和有机发光二极管)，其可构造成以红外光谱、紫外光谱以及可见光谱的各种部分中的一个或更多个生成辐射。LED的一些实例包括但不限于各种类型的红外LED、紫外LED、红色LED、蓝色LED、绿色LED、黄色LED、琥珀色LED、橙色LED和白色LED。还应当认识到的是，LED可构造成生成具有用于给定光谱的各种带宽(例如，窄带宽、宽带宽)的辐射。例如，构造成生成基本上白色光的LED(例如，白色LED)的一个实施可包括一定数量的管芯(dies)，其分别发射不同的电致发光光谱，该不同的电致发光光谱组合地混合来形成基本上白色的光。在另一个实施方式中，白光LED可与磷光材料相关联，其将具有第一光谱的电致发光转换成不同的第二光谱。在该实施的一个实例中，具有相对短的波长和窄带宽光谱的电致发光″泵送″磷光材料，其继而辐射具有略微较宽光谱的较长波长的辐射。还应当理解的是，用语LED并未限制LED的物理和/或电气封装类型。例如，如上文所论述，LED可表示单个发光装置，其具有多个管芯，该多个管芯构造成分别发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于照亮目标平面的LED灯模块，包括：第一LED源；设置在所述第一LED源附近的第二LED源；覆盖所述第一LED源的第一透镜，所述第一透镜构造成将从所述第一光源发射的第一光束引导至所述目标平面；以及覆盖所述第二LED源的第二透镜，所述第二透镜构造成将从所述第二光源发射的第二光束引导至所述目标平面；其中所述第一透镜和所述第二透镜中的至少一个定形成具有非对称轮廓。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于照亮目标平面的LED灯模块，包括：第一LED源；设置在所述第一LED源附近的第二LED源；覆盖所述第一LED源的第一透镜，所述第一透镜构造成将从所述第一光源发射的第一光束引导至所述目标平面；以及覆盖所述第二LED源的第二透镜，所述第二透镜构造成将从所述第二光源发射的第二光束引导至所述目标平面；其中所述第一透镜和所述第二透镜中的至少一个定形成具有非对称轮廓。2.根据权利要求1所述的LED灯模块，其特征在于，所述第一透镜和所述第二透镜集成地形成。3.根据权利要求1所述的LED灯模块，其特征在于，所述第一透镜和所述第二透镜中的至少一个包括：弯曲外表面；弯曲内表面，其相对于所述弯曲外表面限定具有变化厚度的壁，所述弯曲内表面和所述弯曲外表面与彼此协作，以将从所述第一LED源和所述第二LED源发射的所述光束的至少一部分引导至所述目标平面；以及平面侧表面，其连接于所述弯曲外表面和所述弯曲内表面，所述平面侧表面构造成将从所述第一LED源和所述第二LED源发射的所述光束的至少一部分引导离所述目标平面。4.根据权利要求3所述的LED灯模块，其特征在于，所述弯曲外表面和所述弯曲内表面布置成具有在所述目标平面中沿一个方向测得的均一宽度。5.根据权利要求3所述的LED灯模块，其特征在于，所述弯曲外表面具有复合曲面。6.根据权利要求5所述的LED灯模块，其特征在于，所述复合曲面包括球形表面或椭圆体表面。7.根据权利要求1所述的LED灯模块，其特征在于，所述LED灯模块还包括：设置在所述第二LED源附近的第三LED源；以及覆盖所述第三LED源的第三透镜，所述第三透镜构造成将从所述第三LED光源发射的第三光束引导至所述目标平面；其中所述第一透镜、所述第二透镜以及所述第三透镜中的至少一个定形成具有非对称轮廓。8.一种背光系统，包括：与彼此电联接的多个LED灯模块，所述多个LED灯模块中的一个包括：电路板；安装在所述电路板上的第一LED源；安装在所述电路板上的第二LED源；以及光学元件，其安装在所述电路板上并且覆盖所述第一LED源和所述第二LED源两者，所述光学元件构造成将从所述第一LED源和所述第二LED源中的至少一个发射的光束分配成非对称光图案。9.根据权利要求8所述的背光系统，其特征在于，所述光学元件包括：第一透镜，其覆盖所述第一LED源并且用于非对称地分配从所述第一LED源发射的第一光束；以及第二透镜，其覆盖所述第二LED源并且用于非对称地分配从所述第二LED源发射的第二光束。10.根据权利要求8所述的背光系统，其特征在于，所述第一透镜和所述第二透镜集成地形成，并且所述第一透镜和所述第二透镜中的至少一个包括：弯曲外表面；弯曲内表面，其相对于所述弯曲外表面限定具有变化厚度的壁，所述弯曲内表面和所述弯曲外表面与彼此协作，以将从所述第一LED源和所述第二LED源发射的所述光束引导至目标平面；以及平面侧表面，其连接于所述弯曲外表面和...

【专利技术属性】
技术研发人员：王素平，J·M·纳尔，B·M·斯帕尼，张小娟，倪燕，谢珊珊，
申请(专利权)人：通用电气照明解决方案有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US