描述了一种具有初级光学器件的LED组件，该初级光学器件提供改善的LED组件发射特性。还描述了使用该LED组件的灯具，用于提供改善的灯具发射。根据本发明专利技术的一个LED组件(30)包括发射LED芯片发射图案的LED芯片(34)。初级光学器件(36)被直接包括在LED芯片上，并且来自LED芯片的LED光穿过初级光学器件。该初级光学器件将LED发射图案成形为LED组件发射图案，并且LED组件发射图案宽于LED芯片发射图案。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】描述了一种具有初级光学器件的LED组件，该初级光学器件提供改善的LED组件发射特性。还描述了使用该LED组件的灯具，用于提供改善的灯具发射。根据本专利技术的一个LED组件(30)包括发射LED芯片发射图案的LED芯片(34)。初级光学器件(36)被直接包括在LED芯片上，并且来自LED芯片的LED光穿过初级光学器件。该初级光学器件将LED发射图案成形为LED组件发射图案，并且LED组件发射图案宽于LED芯片发射图案。【专利说明】用于光束成形的发光二极管初级光学器件
本专利技术涉及发光二极管(一个LED或多个LED)和LED组件，其具有用于使发射图案(emiss1n pattern)成形并且具体地用于使发射图案变宽的初级光学器件(primaryoptic)。
技术介绍
已经开发出在全世界范围内用于商业办公和产业空间的不同LED灯具，诸如灯槽式器具。先前的灯槽收纳横跨灯槽长度的伸长的荧光灯泡。灯槽可被安装到天花板或从天花板悬挂下来，诸如通过“T型龙骨(T-grid)”进行悬挂。通常，可将灯槽凹进到天花板中，其中灯槽的后侧(即，灯槽板)突出到天花板上方多达六英寸或更多距离的压力通风区域。在其他布置中，位于后侧上的灯槽的元件将通过光源生成的热量驱散到压力通风系统，其中可便于空气循环至冷却机构。授予Bell等人的美国专利第5，823，663号和Schmidt等人的美国专利第6，210，025号为典型的灯槽式器具的示例。这些器具会要求充足的天花板空间量，以便合适地进行操作。 最近，随着高效固态照明源的出现，这些灯槽已经与诸如发光二极管(LED)的固态照明源一起使用。LED为固态设备，其将电能转换为光并通常包括插入在相反掺杂的半导体层之间的半导体材料的一个或多个有源区域。当跨越掺杂层施加偏压时，将空穴和电子注入到有源区域中，在该有源区域中，它们重新组合以生成光。在有源区域中产生光并从LED的表面发射光。 LED具有某些特征，使它们被期望用于先前是白炽灯或荧光灯的领域的许多照明应用。白炽灯为能效低的光源，它们所消耗的大约百分之九十的电能被释放为热量而不是光。荧光灯泡比白炽灯泡节能10倍，但利用率仍然相对较低。相反地，LED可使用一部分能量发射出和白炽灯以及荧光灯相同的光通量。 另外，LED可具有明显较长的操作寿命。白炽灯泡具有相对短的寿命，其中一些具有在大约750-1000小时范围中的寿命。荧光灯还可具有比日光灯更长的寿命，诸如在大约10000-20000小时的范围中，但提供所不期望的颜色发射。相比之下，LED的增加的效率和延长的寿命对许多照明供应商来说是具有吸引力的，并已经导致LED光源替代传统照明用于许多不同的应用中。据预测，进一步的改善将会导致在越来越多的照明应用中广泛地使用它们。采用LED替代白炽照明和荧光照明的增加将使照明效率增大且显著节能。 与基于LED的多源光源相关联的一个设计挑战是在光源内混合来自LED光源的光，以便在光源的整个发光面上提供均匀的照明和颜色均匀性。这在其中LED光源为“面向前方”-即利用指向光源发光面的峰值发射(peak emiss1n)强度进行定向(与“间接”定向相反，其中，大多数光在到达发光体的发光表面之前被一个或多个表面反射或散射)的光源的情况下尤其如此。图1和图2示出传统的LED组件10，其可包括许多不同的可买到的LED组件，诸如可以从Cree公司买到的XP系列的LED组件。组件可被用在当前的“面向前方”的光源中，并且组件10通常包括基板或印刷电路板(PCB) 12,LED芯片14和初级光学器件或透镜16。在多数传统的LED组件中，初级光学器件为相对简单的形状，诸如半球形。这些传统组件通常产生类似朗伯(Lambertian)或余弦的光束发射剖面，如分别在图3和图4的图表18和20中所示。这些发射剖面相对狭窄并且峰值可导致在整个发光体的发射面范围内的不良近场强度和颜色变化。 图5示出了灯槽(troffer)22的一个实施例，该灯槽具有被定向在“向前发射”配置中的传统LED组件，以及在光源发射面24上预期的模拟结果照明图案(为了简化模拟，LED组件仅占用大致一半的光源)。LED组件的朗伯发射图案导致沿灯槽的发射面24的强度中的不良热点(hot spot)，并且图6为示出发射热点的相对峰值的图表26。对于多数照明应用来说，通常认为这种非均匀照明分布在美学上是不期望的。 因此，具有标准初级光学器件的标准LED组件可能不兼容于面向前方或直接的背光照明。次级光学部件已经被开发用于这些部件，其可用于使发射图案成形以减少热点。然而，次级光学器件是以与LED组件分离的方式形成并且被结合至LED组件的初级光学器件。该方法导致额外的制造复杂性和成本，并还会由于次级光学部件中的吸收以及与由次级光学器件所呈现的附加光学界面相关联的菲涅尔损耗(Fresnel loss)而导致效率损耗。 基于直接或面向前方的LED的光源的发射面通常包括一片材料，该材料可结合散射粒子或表面或表面纹理以帮助掩蔽或最小化照明变化。然而，为了具有对照明分布的显著影响，通常需要提供高度散射-通常导致通过LED组件发射的每种光线具有与发光体的各种内部表面的多次相遇。因为这种散射表面是不理想的并且因此每个散射事件导致光损失，故该方法会导致显著的效率损耗。 —些最新的设计已经结合了利用间接照明方案的光源或光引擎(light engine),在间接照明方案中，在除了预期的发射方向之外的方向上对准LED或其他源。例如，这样做可用于促进光与诸如散射面的内部元件进行交互。可在与本申请共同转让的Van de Ven的美国专利第7，722，220中找到间接式器具的一个示例。在具有重度扩散元件的直观式光源的情况下，与光源主体内的多个散射元件的交互作用会导致光学损耗，并且该损耗随着交互次数的增加而增加。
技术实现思路
本专利技术涉及具有初级光学器件的LED组件，该初级光学器件提供改善的发射特性。本专利技术还涉及灯具，该灯具利用该LED组件来提供改善的灯具发射。 根据本专利技术的LED组件的一个实施例包括发射LED芯片发射图案的LED芯片。包括直接位于LED芯片上的初级光学器件，并且来自LED芯片的LED光穿过初级光学器件。该初级光学器件将LED发射图案成形为LED组件发射图案，并且LED组件发射图案比LED芯片发射图案宽。 根据本专利技术的LED组件的另一个实施例包括:基板，以及位于基板上的LED芯片。包括直接位于LED芯片上的初级光学器件，并且来自LED芯片的LED光穿过初级光学器件。初级光学器件被布置为将LED光成形为蝙fe翼型发射图案。 根据本专利技术的LED组件的又一个实施例包括:基板；以及安装在基板上的LED芯片。包括具有顶部凹部的初级光学器件，该初级光学器件直接位于LED芯片上，并且来自LED芯片的LED光穿过初级光学器件。根据本专利技术的不同的灯具的实施例还可利用多个这样的LED组件作为它们的光源。 本专利技术的这些和其他方面及优点从以下的详细描述和附图中将变得显而易见，附图通过示例的方式示出了本专利技术的特征。 【专利附图】【附图说明】 图1为传统的LED组件的透视图； 图2为在图1中所示的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种发光二极管(LED)组件，包括：LED芯片，发射LED芯片发射图案；以及初级光学器件，直接位于所述LED芯片上，并且来自所述LED芯片的LED光穿过所述初级光学器件，所述初级光学器件使所述LED发射图案成形为LED组件发射图案，所述LED组件发射图案宽于所述LED芯片发射图案。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：埃里克·塔尔萨，莫妮卡·汉森，贝恩德·凯勒，
申请(专利权)人：克利公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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