具有高辐照度的照明组件制造技术

本发明专利技术描述了在长工作距离处提供高辐照度的照明模块（1）和照明组件（10）以及制造照明模块（1）和照明组件（10）的方法（100，200）。照明模块（1）包括多个LED（2）的至少两行（21，22），该多个LED（2）的至少两行（21，22）通过行（21，22）之间的中间区域（23）彼此分开，其中行（21，22）布置在印刷电路板（3）的前侧（31）上，以及在多个LED（2）之上的一个整体光学元件（4），以便对从多个LED（2）中的每一个发射的光（5）进行成形，其中光学元件（4）包括沿着LED行（21，22）延伸的LED每行（21，22）的一个准直器透镜部分（41，42），其中不同行（21，22）的准直器透镜部分（41，42）在中间区域（23）上方合并在一起，以便形成一个单个光学元件（4），其中，在垂直于LED行（21、22）的方向上看到的准直器透镜部分（41，42）被成形，以便为准直器透镜部分（41，42）中的每一个提供离轴焦点（F），其中形状彼此适配，以便将从LED行（21，22）发射的光（5）聚焦于在光学元件（4）上方的焦距（FD）处平行于LED行（21，22）延伸的焦点线（FL）中。

Lighting components with high irradiance

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有高辐照度的照明组件
本专利技术涉及在长工作距离处提供高辐照度的照明模块、包括多个照明模块的照明组件、制造照明模块以及照明组件的方法和照明模块或照明组件的用途。
技术介绍
UV固化技术用于通过聚合来固化油墨、涂层、粘合剂和其他商业上有用的UV敏感材料。虽然传统的汞蒸气灯在某些低UV强度的应用中可以用基于LED的UV固化系统来代替，但是使用LED作为高强度应用的代替物是更加困难的。与汞弧灯相比，LED源和LED系统具有相对低的输出功率。LED阵列在非常接近材料的范围内使用，这造成固化系统与正被固化的基底接触的风险。因此，需要具有长工作距离的高辐照度LEDUV系统。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有长工作距离的高辐照度LED系统。本专利技术由独立权利要求限定。从属权利要求限定了有利的实施例。根据第一方面，提供了一种照明模块。该照明模块包括多个LED的至少两行，所述多个LED的至少两行通过行之间的中间区域彼此分开，其中行被布置在印刷电路板的前侧上，以及在多个LED之上的一个整体光学元件，以便对从多个LED中的每一个发射的光进行成形，其中光学元件包括沿着LED行延伸的LED每行的一个准直器透镜部分，其中不同行的准直器透镜部分在中间区域上方合并在一起，以便形成一个单个光学元件，其中，在垂直于LED行的方向上看到的准直器透镜部分被成形，以便为准直器透镜部分中的每一个提供离轴焦点，其中形状彼此适配，以便将从LED行发射的光聚焦于在光学元件上方的焦距处平行于LED行延伸的焦点线中。在垂直于LED行的方向上看到的各个准直器透镜部分各自关于包括相应LED行的光轴的第一参考平面不对称地成形，其中第一参考平面平行于LED行。各个准直器透镜部分可以关于第二参考平面彼此对称或不对称地布置，该第二参考平面垂直于包括LED行的平面并且包括焦点线。关于第二参考平面的不对称布置可以用来适配平行于包括行的平面的焦点线的位置。术语“LED”表示任何固态照明光源。LED通常是小的（小于4mm2），并且例如在具有非常高亮度的可见波长和紫外波长的范围内是可用的。与白炽光源相比，LED具有许多优点，包括更低的能耗、更长的寿命、提高的物理鲁棒性、更小的尺寸和更快的切换。多个LED的一行表示多个LED彼此相邻从而形成LED的线、尤其是LED的直线的线性布置。印刷电路板（PCB）表示机械支撑，其使用准备在非导电基底上的导电迹线、焊盘和其他特征来电连接布置在印刷电路板上的组件（这里是LED）。组件可以焊接或粘接在PCB上。先进的PCB可能含有嵌入在基底中的组件。对于高密度的LED阵列，具有从LED阵列到散热器（通常是铜）的有效热量传递是至关重要的。为此，典型地，由于高的导热系数而通常使用铜基底PCB或陶瓷PCB。术语“光学元件”表示作用于穿过所述元件的光的任何元件。光学元件是至少部分透明的主体，其被适当地成形来以期望的方式作用于光，从而导致通过光学元件的光束的折射、衍射、反射或阻挡部分。作为光学元件的准直器在特定方向上使光束变窄，例如，将光束聚焦在与准直器或包括准直器的光学元件具有焦距的焦点上。术语“准直器透镜部分”表示包括作为光学元件的一部件（部分）的准直器透镜的光学元件。术语“离轴焦点”表示偏离提供聚焦束的元件（这里是准直器透镜部分）的光轴的焦点。本专利技术通过在LED阵列上使用特定的光学器件来提高峰值辐照度。根据本专利技术的照明模块提供了具有能够实现长工作距离的高辐照度LED系统，例如用于固化目的或其他高功率LED应用。在使用照明模块用于固化目的的情况下，例如作为固化设备内的光源，LED可以布置在与待固化材料的安全距离处，从而避免固化设备、尤其是固化设备的光源与正被固化的材料接触的风险。固化可以应用于有机材料，例如其中单体转化为聚合物以便硬化材料。这在高速通过光源的固化材料的情况下是尤其有利的，例如在平坦板材的连续固化过程中。照明模块可以以LED行彼此平行布置的这种方式来布置。平行布置使得能够实现多个LED的更紧密的封装，并且在沿着LED行的方向上在光学器件上方的某个高度处提供了限定的焦点。照明模块可以以这种方式来布置：LED是具有小于460nm的峰值波长的光发射器，优选地，LED是UV发光LED。固化是这样一种过程，在该过程期间，紫外光和可见光被用来引发生成聚合物的交联网络的光化学反应。一些复合树脂可以在360nm或388nm的峰值波长下固化。UV固化可适用于多种产品和材料的印刷、涂覆、装饰、立体摄影和组装。这通过其关键属性中的一些而变为可能，它是：低温过程、高速过程和无溶剂过程，因为固化是通过聚合而不是通过蒸发。照明模块可以以LED的每行中的LED彼此紧密封装的这种方式来布置。在这种情况下，两个相邻LED之间的间隙可以小于相邻LED中心到中心距离的一半。有两个决定固化质量的重要因素：总剂量和峰值辐照度。为了实现增加的剂量和峰值辐照度两者，LED必须紧密封装在一起。与不怎么密集的解决方案相比，允许将更多数量的LED更密集地装配到限定区域中的封装具有优势。高功率LED可以分为两类：芯片级封装和常规圆顶封装。前者具有接近LED的内部发射面积的总外部尺寸。这种LED提供非常高的封装密度，并因此提供高通量密度，而单个LED效率通常比常规圆顶封装稍低。常规圆顶封装的圆顶（通常是硅树脂或玻璃）提高了LED的光输出的提取效率，但是也迫使外部封装尺寸显著大于内部LED发射面积。对于准直目的，芯片级封装阵列是有利的，就像光学器件一样，更高的通量密度允许在光学器件上方的某个距离处的更高的辐照度。照明模块可以以准直器透镜部分是所谓的全内反射（TIR）准直器部分的这种方式来布置。这些利用全内反射（TIR）来将光引导朝向发光表面。当通过对来自光发射器的光线进行反射和折射两者来准直来自光发射器的光线时，光学元件被表示为TIR元件。理论上，发射器产生的所有光都被TIR元件（这里是TIR准直器部分）聚集。TIR元件利用了“全内反射”的优势，其中以浅角度照射在表面的光将从表面反弹离开并继续穿过材料而不是折射。TIR准直器部分对光进行准直，并在相同方向上发送集中的光输出束，从而给出了具有更大投射的紧密热点。典型的TIR元件看起来像具有孔的圆锥，其中点应该延伸穿过透镜的大约一半。该孔装配在LED上方，并且任何照射在孔的平坦底部（底部是弯曲的以聚焦光，而不是让光直接穿过）的光线都将直接从前面出去，从而给出小的热点。照明模块可以以这种方式来布置：TIR准直器部分中的每一个包括构建凹陷以在LED行的发光侧包围LED行的内部折射表面、背离LED的外部反射表面和发光表面，其中内部折射表面具有第一和第二入射表面，以将从LED行发射的入射光引导朝向TIR准直器部分的发光表面，其中第一入射表面被适当地成形以将入射光直接准直朝向发光表面，由此第二入射表面被适当地成形以将入射光引导朝向外部反射表面，并且其中外部反射表面被适当地成形以将经由第二入射表面进入到TIR准直器部分中的光的部分准直朝向发光表面。该准直器形状提供了具有提高的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种照明模块（1），包括/n-多个LED（2）的至少两行（21，22），其通过所述行（21，22）之间的中间区域（23）彼此分开，/n其中所述行（21，22）布置在印刷电路板（3）的前侧（31）上，/n-一个整体光学元件（4），在所述多个LED（2）之上，以便对从所述多个LED（2）中的每一个发射的光（5）进行成形，/n其中所述光学元件（4）包括沿着所述LED行（21，22）延伸的LED每行（21，22）的一个准直器透镜部分（41，42），/n其中不同行（21，22）的所述准直器透镜部分（41，42）在所述中间区域（23）上方合并在一起，以便形成一个单个光学元件（4），/n其中，在垂直于所述LED行（21，22）的方向上看到的所述准直器透镜部分（41，42）被成形，以便为所述准直器透镜部分（41，42）中的每一个提供离轴焦点（F），并且/n其中，形状彼此适配，以便将从所述LED行（21，22）发射的所述光（5）聚焦于在所述光学元件（4）上方的焦距（FD）处平行于所述LED行（21，22）延伸的焦点线（FL）中。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170518 EP 17171721.81.一种照明模块（1），包括
-多个LED（2）的至少两行（21，22），其通过所述行（21，22）之间的中间区域（23）彼此分开，
其中所述行（21，22）布置在印刷电路板（3）的前侧（31）上，
-一个整体光学元件（4），在所述多个LED（2）之上，以便对从所述多个LED（2）中的每一个发射的光（5）进行成形，
其中所述光学元件（4）包括沿着所述LED行（21，22）延伸的LED每行（21，22）的一个准直器透镜部分（41，42），
其中不同行（21，22）的所述准直器透镜部分（41，42）在所述中间区域（23）上方合并在一起，以便形成一个单个光学元件（4），
其中，在垂直于所述LED行（21，22）的方向上看到的所述准直器透镜部分（41，42）被成形，以便为所述准直器透镜部分（41，42）中的每一个提供离轴焦点（F），并且
其中，形状彼此适配，以便将从所述LED行（21，22）发射的所述光（5）聚焦于在所述光学元件（4）上方的焦距（FD）处平行于所述LED行（21，22）延伸的焦点线（FL）中。


2.根据权利要求1所述的照明模块（1），其中所述LED行（21，22）彼此平行布置。


3.根据权利要求1或2所述的照明模块（1），其中所述LED（2）是具有小于460nm的峰值波长的光发射器，优选地，所述LED（2）是UV发光LED。


4.根据权利要求1、2或3所述的照明模块（1），其中所述LED的每行（21，22）中的两个相邻LED（2）之间的间隙小于所述相邻LED中心到中心距离的一半。


5.根据前述权利要求中任一项所述的照明模块（1），其中所述准直器透镜部分（41，42）是TIR准直器部分。


6.根据权利要求5所述的照明模块（1），其中所述TIR准直器部分（41，42）中的每一个包括配置凹陷（24）以在所述LED行（21，22）的发光侧（2a）包围所述LED行（21，22）的内部折射表面（4i）、背离所述LED（2）的外部反射表面（4o）和发光表面（4e），其中所述内部折射表面（4i）具有第一和第二入射表面（4i1，4i2），以将从所述LED行（21，22）发射的入射光（5）引导朝向所述TIR准直器部分（41，42）的所述发光表面（4e），其中所述第一入射表面（4i1）被适当地成形以将所述入射光（5）直接准直朝向所述发光表面（4e），其中所述第二入射表面（4i2）被适当地成形以将所述入射光（5）引导朝向所述外部反射表面（4o），并且其中所述外部反射表面（4o）被适当地成形以将经由所述第二入射表面（4i2）进入到所述TIR准直器部分（41，42）中的所述光（5）的部分准直朝向所述发光表面（4e）。


7.根据权利要求6所述的照明模块（1），其中合并的TIR准直器部分（41，42）中的每一个的所述发光表面（4e）建立所述光学元件（4）的单个发光表面（4e）。


8.根据前述权利要求中任一项所述的照明模块（1），其中冷却元件（6）在所述印刷电路板（3）的后侧（32）上附接...

【专利技术属性】
技术研发人员：R恩格伦，E斯塔萨尔，
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