用于光学耦合来自LED的光的模制光导制造技术

一种薄塑料光导，形成为在一个表面上具有腔并且在腔正上方具有TIR（全内反射）结构。安装在印刷电路板上的LED定位在腔中。腔壁成形为折射LED光并将LED光朝向TIR结构引导，以最有效地利用TIR结构。TIR结构可具有尖头形状或锥形。腔的顶部顶板可以成形为在TIR结构处引导光，以便通过TIR结构泄漏并且将光与通过光导的周围部分泄漏的光掺合。LED可以分布在仅光导的边缘附近或在光导的整个后表面之上。可以在光导之上层压漫射器片以进一步混合光。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于光学耦合来自LED的光的模制光导
本专利技术涉及一种照明结构，其包括混合并发射来自发光二极管（LED）的光的光导，并且具体地涉及在光导中形成结构以光学耦合LED光并使光散布。该结构可以用于背光照明、一般照明或用于其他应用。
技术介绍
已知的是，将LED光光学耦合到透明光导的侧边缘中。光导的表面具有光学特征，诸如棱镜或粗糙化，以允许光均匀地泄漏。由于LED具有朗伯发射，因此难以耦合到光导的边缘中。此外，光导必须是相对厚的，以使边缘能够接收来自LED的光。还已知的是，围绕光导周边形成穿过光导的孔，并在每个孔的底部定位一LED。然后将不透明反射器层定位在每个孔的顶部开口之上，以将来自LED的任何顶部发射反射回到光导中。反射器层通常是金属化塑料膜。美国专利申请公开US20080049445描述了一种光导，其具有定位在孔的底部处的LED，其中不透明尖头形状反射器覆在每个孔上面以将光侧向反射到光导中。光在光导中进一步混合。这种反射器在LED之上创建暗点，并且难以与LED精确对准。必须在LED之上定位不透明的边框，以便使暗点不可见。此外，反射器可能仅具有大约85-90％的反射率，因此从反射层反射离开的光线存在显著衰减。存在其他缺点。附加地，由于LED仅沿着光导的周边定位，因此难以跨过未被边框覆盖的光导的顶部表面区域而将光均匀地泄漏。所需要的是一种使用光导和LED的照明结构，其中该结构不遭受现有技术的缺点。
技术实现思路
在一个实施例中，薄塑料光导形成为在一个表面上具有腔，并且在腔的正（也可以偏离中心）上方具有TIR（全内反射）结构。不形成通孔。安装在印刷电路板（包括柔性电路）上的LED定位在腔中。LED可以被分组成例如一个或多个阵列。LED可以具有朗伯发射并且没有透镜，因此非常薄。至少每个腔的顶部顶板（ceiling）被成形为引导LED光以最有效地利用TIR结构。例如，TIR结构可以具有尖头形状，并且腔的顶部顶板可以反射LED光以最佳地照射TIR结构，从而最大化TIR和光的混合。此外，TIR结构和腔可以成形为使受控量的光通过TIR结构泄漏，因此没有暗点并且不需要边框。取决于光导的配置和功能，与TIR结构反射的光量相比，通过TIR的泄漏可以是零或小的。TIR结构和腔可以是对称的或不对称的。不对称的形状考虑到沿周边的LED应该使更多的它们的光朝向光导的中间引导。此技术还可以用于对束进行整形或制作不对称光束。腔可以例如被粗糙化、涂覆、填充材料和/或是部分地反射的以支持将光引导到TIR结构。光导的底部或顶部表面具有附加的光学特征，诸如微小的棱镜、点或粗糙化，以使光通过顶部表面均匀泄漏。光学特征可以沿着表面变化以泄漏不同百分比的光以改善跨过光导的均匀性。如上文所提到的，TIR结构和腔可以形成为泄漏受控量的光，因此LED之上没有暗点。通过TIR结构泄漏的光可以与从光导表面的其他区域泄漏的光的亮度相同。这允许LED分布在光导的整个底部表面之上，这改善了均匀性并使得光导能够是任何尺寸和形状。通过将光导中的TIR结构与腔一起模制，可以精确地对准TIR结构和腔。光导可以可能地是非常薄的（甚至诸如小于3mm），并且是柔性的。可以在光导之上层压漫射器片或其他类型的片以进一步混合光，以增加均匀性或执行另一个功能。可以在光导的底部表面及其边缘上有气隙或没有气隙地层压反射膜，以确保所有光都从光导的顶部表面出射。公开了其他实施例。附图说明图1是根据本专利技术的一个实施例的光导的俯视图，示出了LED腔和TIR结构围绕周边而位于的区域。为清楚起见，每个区域的相对尺寸都大大地放大。图2是图1的光导中的单个腔和TIR结构（尖头形状）的二等分视图，示出了由腔的壁成形并从TIR结构反射离开的光线的模拟，其中只有极少量的光通过TIR结构泄漏。图3是可替换的单个腔和TIR结构（锥形）的二等分视图，示出了由腔的壁成形并从TIR结构反射离开的光线的模拟，其中受控百分比的光通过TIR结构泄露，因此LED上方没有暗点或亮点。图4是另一个单个腔和TIR结构（尖头形状）的二等分视图，其中漫射片或其他类型的片层压在光导之上，并且反射器片定位在光导下方。图5图示了腔和TIR结构可以如何分布在光导的整个区域之上，其中TIR结构均匀地泄漏光以与从光导的周围区域泄漏的光掺合，从而能够实现任何尺寸和形状的光导的创建。图6图示了在光导的顶部表面或底部表面中形成的用于泄漏光的光学特征。相同或相似的元件用相同的数字标记。具体实施方式图1图示了根据本专利技术一个实施例的光导10。光导10可以是具有大约为例如2-5mm厚度的PMMA、PET或其他的塑料。光导10可以是柔性的。光导10被模制，诸如通过在具有模制特征的阴模的、两个相对的经加热的辊或板之间按压以形成顶部TIR结构12和底部腔40。LED18定位在每个腔40中。由于模制辊/板的对准，TIR结构12和腔40被精确对准。TIR结构12和腔沿着光导10的一个或多个边缘形成，并且因此在此实施例中在光导中偏离中心。TIR结构和腔相对于光导的非对称和偏离中心的配置也是可能的。对于小型光导10，沿仅一个边缘可以需要仅一个TIR结构/腔。对于更大得多的光导10，TIR结构12和腔可以位于沿着所有四个边缘或分布在整个表面之上。TIR结构12和腔的间距取决于针对所期望的亮度所需的LED数量和光导尺寸。对于图1的这种偏离中心的配置而言典型的是，与TIR结构反射的光量相比，通过TIR的泄漏可以是零或小的。代替模制光导和/或腔和/或TIR结构，可以使用注射成型、热压、机械加工、3D打印、轧制、激光处理和其他制造选择的技术中的一种或多种来创建光导。LED可以被分组成例如一个或多个阵列，并且可以具有相同或不同的颜色，例如用于颜色调整，更具体地用于生成白光。具体地，相邻的LED也可以具有不同的颜色。（相同或不同颜色的多个LED也可以用在一个腔下方，作为另一种类型的解决方案）。在一个实施例中，如果存在要隐藏的暗点或亮点，则示出为透明的、具有由虚线矩形限定的开口的不透明边框14覆在TIR结构12上面。边框14可以是支撑光导10的框架的一部分，或者可以是壳体的一部分。图2是仅单个TIR结构12及其下面的腔16的二等分视图。LED18安装在薄的印刷电路板20（PCB）上，其可以是柔性电路，并且LED18定位在腔16的中间。对于简单的制造工艺，所使用的全部LED可以在相同的PCB20上并且与所有腔16对准。PCB20相对于光导10的底部表面诸如经由框架固定就位。在图2中，TIR结构12具有对称的圆形尖头形状，使得光被TIR反射到光导10中。TIR结构也可以具有不对称和自由形式的形状。图2示出了由腔16的成形壁和TIR结构12引导、并且还被TIR从光导10的光滑顶部和底部表面反射离开的模拟光线22。在实际实施例中，光导10的顶部或底部表面具有用于使一定百分比的光跨过光导10的顶部表面泄露的光学特征。也可以调整顶部或底部腔表面的表面光学特性以控制光泄漏。如果在光导之上使用漫射器片，则所发射的光将是均匀的。LED18可以是任何类型的LED，诸如发射蓝光的GaN基LED，其具有由蓝光激励的一个或多个磷光体层以添加红色和绿色成分，从而创建白光。一些蓝光通过磷光体泄漏。磷光体可以是与红色本文档来自技高网...

【技术保护点】
1. 一种发光结构，包括：光导，所述光导具有若干个表面，在第一表面中具有腔，并且在相对的第二表面中具有与所述腔对准的TIR结构，其中所述TIR结构通过TIR将至少一些光反射到所述光导中；以及定位在所述腔内的多个LED，其中所述光导从其若干个表面中的至少一个泄漏光，并且其中形成所述腔以折射来自所述LED的光，从而以期望的方式照射在所述TIR结构上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.04 US 62/3317411.一种发光结构，包括：光导，所述光导具有若干个表面，在第一表面中具有腔，并且在相对的第二表面中具有与所述腔对准的TIR结构，其中所述TIR结构通过TIR将至少一些光反射到所述光导中；以及定位在所述腔内的多个LED，其中所述光导从其若干个表面中的至少一个泄漏光，并且其中形成所述腔以折射来自所述LED的光，从而以期望的方式照射在所述TIR结构上。2.根据权利要求1所述的结构，其中所述TIR结构具有尖头形状。3.根据权利要求1所述的结构，其中所述腔具有凸形顶板。4.根据权利要求1所述的结构，其中所述腔具有凹形顶板。5.根据权利要求1所述的结构，其中所述腔被成形为使所述TIR结构泄漏光以大致匹配从所述光导的周围区域泄露的光的亮度。6.根据权利要求1所述的结构，还包括覆在所述光导的所述第二表面上面的漫射片。7.根据权利要求1所述的结构，其中所述TIR结构与其下面的腔之间的间隙等于或小于1mm。8.根据权利要求1所述的结构，其中所述TIR结构和腔仅位于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：VD卡卡尔，E范萨尔，FH科尼恩，
申请(专利权)人：亮锐控股有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL