用于发光二极管光源的散射器制造技术

本发明专利技术公开了一种发光二极管光源，包括：至少一个发光二极管，被配置为发射光，其中所述光具有主波长；以及散射器，被配置为接收由所述至少一个发光二极管发出的光，其中，所述散射器包括填充材料，所述填充材料包括多个粒子，并且所述粒子的平均直径至少与所述主波长一样大。所述粒子被配置为散射由所述至少一个发光二极管发出的光。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种发光二极管光源，包括：至少一个发光二极管，被配置为发射光，其中所述光具有主波长；以及散射器，被配置为接收由所述至少一个发光二极管发出的光，其中，所述散射器包括填充材料，所述填充材料包括多个粒子，并且所述粒子的平均直径至少与所述主波长一样大。所述粒子被配置为散射由所述至少一个发光二极管发出的光。【专利说明】用于发光二极管光源的散射器
本专利技术涉及从发光二极管光源提供均匀分散的光，以及有效去除发光二极管产生的热。本专利技术特别涉及在没有实质光损失的情况下均匀分散光源中发光二极管产生的光，从而提供均匀的光照面，并允许以更高功率使用发光二极管。
技术介绍
发光二极管包括半导体结，用于发射由于电流通过其中而产生的光。通常，使用蓝光或紫外线发光二极管管芯、并增加塑料涂料从而制成白光发光二极管，其中该涂料含有荧光材料(phosphor)。该荧光材料用于将发光二极管管芯发出的蓝光或紫外线转换为大致接进白光或黑体辐射光的光谱。初看起来，白色发光二极管似乎可以很好地替代传统光源。在相等的功率下，白色发光二极管比白炽灯发出更多的光，换言之，白色发光二极管使用更少的功率就可以发出同样多的光。而且，白色发光二极管的使用寿命大于白炽灯使用寿命数个数量级，即，白色发光二极管的使用寿命为I万?10万小时而白炽灯的使用寿命为I千?2千小时。同样地，白色发光二极管的最大效率高于日光灯灯管的最大效率，而且白色发光二极管的使用寿命也要长于日光灯灯管。但是，迄今为止，发光二极管也有很多缺点，这些缺点阻碍发光二极管像传统光源那样被广泛地使用。其中之一是发光二极管为离散光源。发光二极管在其输出的光束内产生强光，但在光束外部却产生弱光。由于光具有干扰特性，所以即使使用多个发光二极管也不能完全解决这个问题。过去，作为点光源问题的解决方法，发光二极管在其灯壳或灯体加入散射器来散射LED发出的光。另外一种解决方法使发光二极管管壳的表面变得粗糙。这些方法都不能使发光二极管光源的光均匀分布，而且可能降低发光效率。实现近似角度均匀照明的方法还可包括部分吸收处理，这进一步降低了照明效率。发光二极管的另一缺点是，对给定的光输出，尽管发光二极管实际所需的功率低于白炽灯灯管实际所需的功率，但发光二极管仍然耗费很高的功率才能产生用于照明的足够量的光。发光二极管作为一种半导体器件，其接近于点热源，并且其温度不能超过大约85-150°C的温度范围。因此，发光二极管会产生大量热量的问题。解决该热问题的一种可能的方案是在发光二极管光上附着使用大型的金属散热器。该散热器从灯泡伸出，散去发光二极管的热量。然而，由于散热器使光源很难适合于理想的形成因素，因此，该解决方案是不可行的散热器。
技术实现思路
本专利技术的目的在于开发一种用于发光二极管的散射器，从而有效地解决以上所述主要问题的。本专利技术提供一种能够附接于发光二极管光源的散射器，该散射器使光均匀地分布于光源的表面，而且光损失很小，本专利技术还提供用于散热的较大的表面面积。该装置包括:密封板，优选地由塑料形成，例如聚碳酸酯；以及填充材料，优选地由流体、塑料或凝胶形成。其中该流体、塑料或凝胶被设计为或者包括米氏(Mie)散射体的系统或者自身形成为米氏散射系统。此外，该流体、塑料或凝胶还可以设计为包括这样一种材料，该材料能够有效地转移发光二极管光的热量且将其传送至用于转移热量的适合的表面。根据本专利技术的一个实施方式，密封板具有矩形的横截面。用流体、塑料或凝胶将密封板填充至约70-99%或合适的比例从而用于提供热膨胀的空间。该密封板可以被制作成发光二极管光源组件的组成部分，或者也可以通过使用任何公知的方法将其额外附着于发光二极管光源组件。根据另外一个实施方式，流体、塑料或凝胶能够以非均匀的空间分布形式分布于密封板。这种实施方式用于产生在一个方向上比另一个方向上强烈的光。【专利附图】【附图说明】所包括的附图提供对本专利技术进一步的理解，附图并入说明书且组成该说明书的一部分。附图与【具体实施方式】一起示出本专利技术的实施方式，解释本专利技术的原则。图1是现有技术的发光二极管光源的示意图，该图中示出了输出的光呈方向性的原因。图2是发自发光二极管的光的横截面图，其中所示出的光具有来自在超-波长(supra-wavelength)粒子的米氏散射。图3是发光二极管光源的横截面图，示出安装在发光二极管光源前侧的散射器。图4是发光二极管光源的横截面图，示出非均匀的空间分布状态下的散射器。【具体实施方式】下面将参照附图更详细地描述本专利技术的优选实施方式，附图示出本专利技术优选实施方式的示例。附图和【具体实施方式】中相同或类似的部件使用相同的附图标记。根据设计特征，下面详细描述目前实践和优选实施方式。图1是现有技术的发光二极管光源10的示意图，该图中示出了光输出呈方向性的原因以及用于转移热量的结构。如图1所示，发光二极管20安装在电路板30上。因为发光二极管为点光源，所以从发光二极管光源发出的光集中成光束。电路板30为发光二极管20提供电气互连，并还可提供电绝缘。电线50来自电路板，用于从电源(图中未示出)向发光二极管供电。电路板30安装于由热阻率低的材料制成的散热器40,其目的在于:为发光二极管20所产生的热提供通往周边环境的低热阻率路径。如图所示，散热器40包括散热片42，其中散热片42突出于散热器40，但也可采用任何形状的散热器。图2是来自发光二极管的光的横截面图，其中示出的光具有来自多个超-波长粒子70的米氏散射、以及根据另一实施方式的每个波长80的相等散射。通常，入射光60包括多个波长组分，该多个波长组分包括基于发光二极管中使用的光发射材料的波长62。例如，在一个典型的发光二极管发射光谱中，从发光二极管发出的对应于蓝色的波长62大约为410-450nm。如图2所示，入射光60撞击在分散的一组或多个粒子70上，其中粒子70具有的有效直径90大于从发光二极管发射出来的光的主波长。分散的粒子70的有效直径90优选地是发光光源的主波长62的一到多倍。例如，对于产生蓝光的发光二极管，粒子70的分散集合可以是平均直径大约为1.1微米的氧化铝。应该理解，还可以使用任何具有有效直径90 (其中该有效直径大于发射光源或发光二极管的主波长62并产生米氏散射)的合适粒子。还应该理解，粒子不必是球形或甚至不必大致呈球形，可以是诸如碟状或杆状等其他形状的粒子。这就为入射光60的米氏散射创造了条件，其中每个入射波长62分散为出射波长80。因此,传输的光或出射波长80在相对于入射光60的方向上分布,且对光的强度的影响不明显。图3是发光二极管光源10的横截面图，示出安装于发光二极管灯前端的散射器90。如图3所示，发光二极管20安装于电路板30上，且具有电源线50，其中该电线50来自其电源(图中未不出)。散射器板90位于发光二极管灯前方。散射器板被不为外形适合于发光二极管灯和电路板30，且为发光二极管产生的热量、以及发光二极管转移至电路板的热量的提供低热阻率路径。由散射器板90传导的热量能够通过发射表面92的传导和辐射转移至周边环境。散射器板90也可分散发光二极管20的光,并且在发射表面92上产生大致均匀的光输出。可以理解，散射器板90不需要一定是矩形的横截面，可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光二极管光源，包括：至少一个发光二极管，被配置为发射光，其中所述光具有主波长；以及散射器，被配置为接收由所述至少一个发光二极管发出的光，其中，所述散射器包括填充材料，所述填充材料包括多个粒子，并且所述粒子的平均直径至少与所述主波长一样大，其中，所述粒子被配置为散射由所述至少一个发光二极管发出的光。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：卡罗尔·莱恩克，
申请(专利权)人：开关电灯公司，
类型：发明
国别省市：美国;US