均色照明器件制造技术

描述了一种包括光导(12)和具有两个或更多个空间分离的LED芯片(2、3、4)的LED封装件(1)的照明器件(21)。LED封装件(1)生成两个或更多个单独波长上的两个或更多个光输出，该光输出光学地耦合到光导(12)中。两个或更多个光输出的一部分经由光输出表面(14)离开光导(12)。波长相关的修改特征(22)被布置成修改两个或更多个光输出中的至少一个的强度，以向照明器件(21)提供均色光输出。LED封装件(1)可以包括RGB LED封装件，并且波长相关的修改特征(22)被布置成提供均匀的白光输出。这提供了能够在大表面积上提供低强度光照水平的照明器件(21)，该照明器件(21)比本领域已知的那些器件更薄且制造成本更低。件更薄且制造成本更低。件更薄且制造成本更低。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】均色照明器件
[0001]本专利技术涉及照明领域，且特别涉及一种可以用于照明、背光、标识或显示目的的均色照明器件(homogeneous colour lighting device)。所描述的均色照明器件在运输领域，例如汽车、火车和航空航天工业中得到了特别的应用。
[0002]专利技术背景
[0003]照明是使交通工具内部空间(乘客在运输期间站立或坐着的地方)更具吸引力和环境更舒适的关键手段。在节省空间的同时，将光输送到这些环境中的最有效的方法之一是对交通工具的内部表面进行背光(backlight)。因此，需要在大的表面积上提供均匀的、低强度的光照水平。这种均匀、低强度的光照水平是必要的，以将乘客在交通工具内运输时所体验到的眩光(glare)保持在最低，同时也提供了吸引人的装饰和照亮内部表面的手段。
[0004]由于交通工具内的空间和重量限制，任何光源解决方案都必须非常薄，大约1mm。此外，由于振动和集成限制，照明器件还必须能够机械地附接、结合、连接或模制到交通工具的内表面。
[0005]存在许多可以被用于运输领域中的光源技术。两个这样的示例是电致发光薄膜和有机发光二极管(OLED)。这两种解决方案都涉及有源发光材料，该材料覆盖整个表面以进行背光。然而，这两种技术都昂贵，具有低的可靠性和寿命，因此都不能理想地适合作为运输内部的综合解决方案。
[0006]无机发光二极管(LED)是运输照明所采用的最常用的照明技术。LED是小型固态的、基于半导体芯片的器件，其可以被设计成发出不同颜色的光，或者当与颜色转换材料结合使用时，提供白光。然而，LED是小光点，因此需要外部光学系统将它们变成大面积、均匀着色的、均匀强度的照明表面。
[0007]通常，多色或可变颜色LED由两个或更多个LED无机芯片组成，集成在单个电子封装件内。然而，最常见的多芯片LED封装件是所谓的RGB LED封装件，图1(a)中提供了其中一种类型的示意性表示，并总体上用参考数字1描述。可以看到，RGB LED封装件1包括全部安装在表面安装件封装引线框架6的公共表面5上的红色LED芯片2、绿色LED芯片3和蓝色LED芯片4。透明外壳7覆盖三个单独的芯片2、3和4，以给它们提供物理保护屏障。因此，RGB LED封装件1被设计成从所有五个不与PCB 6接触的表面发射由三个单独的芯片2、3和4所生成的光。
[0008]在图1(b)中提供了本领域中已知的第二类型RGB LED封装件的示意性表示，并总体上用参考数字8描绘。可以看到，RGB LED封装件8包括全部都再次安装在表面安装件封装引线框架6的公共表面5上的红色LED芯片2、绿色LED芯片3和蓝色LED芯片4。透明外壳9再次覆盖三个单独的芯片2、3和4，以给它们提供物理保护屏障。然而，在本实施例中，透明外壳9仅在一个表面10(即与引线框架6的公共表面5相对的一侧)上是透明的。因此，RGB LED封装件8被设计成仅从一个表面10发射由三个单独的芯片2、3和4所生成的光。
[0009]用于实现大面积、均匀着色、均匀强度照明表面的光学系统的已知配置是在印刷电路板(PCB)上以2D矩阵部署RGB LED封装件1和8，然后在2D矩阵的顶部放置漫射器层。这在传统上被称为直接照明LED背光。直接照明LED背光方法的优点是每个RGB LED封装件1和
8是独立可寻址的，因此可以产生像素化区域光源。然而，这样的系统要么要求RGB LED封装件1和8非常紧密地封装，这导致高的功率密度和单位面积的高成本，要么要求采用非常厚的光学系统(例如气隙和/或漫射器厚度)，这使得它们不适合部署在有限的内部运输空间内。例如，如果RGB LED封装件1和8间隔20mm，则要求光学系统深度大于20mm。
[0010]本领域中还已知使用光导将来自光源(例如RGB LED封装件1和8)的光分配到需要照明的区域。一种已知类型的光导是光纤，其通常由具有能够传输光的细丝的透明材料(玻璃或塑料)组成。另一种已知类型的光导是平面光导。这些是板或面板光导，其通常形成为薄长方体。
[0011]两种光导设计都利用了由具有不同折射率的两种材料引起的折射效应。特别地，光导通过利用在材料内传播的光遇到材料周围的边界时所经历的全内反射效应，将光从一个位置传输到另一个位置。上述光导的另一有用特性是它们能够获取从RGB LED封装件1和8输出的光的强度并将其均匀地扩散，以及或改变其形状或分布以实现期望的结果。
[0012]上述的光导方法已经进一步发展，以尝试并满足运输领域内背光的空间限制。一种方法是在平面光导上以2D矩阵分布RGB LED封装件1和8，然后将从RGB LED封装件1和8发射的光光学耦合到平面光导中。图2和图3呈现了这样的系统的示例。特别地，图2呈现了照明器件11的二维横截面侧视图，该照明器件11包括具有腔13(为了简单起见，图2中仅示出了一个腔)的平面光导12，RGB LED封装件1位于腔13内。图3呈现了图2中所示的照明器件11的平面图。然后，在平面光导12的内部或表面上的光提取特征(未示出)被用于为光提供经由光输出表面14离开光导结构的手段。光提取特征(大小、密度等的变化)的设计再次提供了用于增加光输出表面14上的表面材料的背光的强度均匀性的手段。
[0013]然而，本领域已知的是，RGB LED封装件1和8中的芯片2、3和4的空间分离导致围绕这种RGB LED封装件1和8设计的光学系统实际上具有位于不同的位置处，通常以几百微米的尺度分开的三个单独的有色光源。这种布置会导致光学系统内的非均匀着色效应，特别是当靠近RGB LED封装件1和8的位置观察时。
[0014]将参考图2和图3所示的照明器件11进一步详细描述该有问题的特征。从图2可以看出，可以看到从红色LED芯片2发射的红色光的光线和从蓝色LED芯片4发射的蓝色光的光线在光输出表面14上的公共点17处会聚。蓝色光16的光路长度大于红色光15的光路长度。由于光的辐照度的平方反比定律，因此在点6处，来自蓝色LED芯片4的光量将小于来自红色LED芯片2的光量。
[0015]总的结果是在光输出表面14上形成三个分离的区域，如图3所示，即：红色区域18，其中由红色LED芯片2所生成的辐照度将高于由绿色LED芯片3或蓝色LED芯片4所生成的辐照度；绿色区域19，其中由绿色LED芯片3所生成的辐照度将高于由红色LED芯片2或蓝色LED芯片4所生成的辐照度；以及蓝色区域20，其中由蓝色LED芯片4所生成的辐照度将高于由红色LED芯片2或绿色LED芯片3所生成的辐照度。
[0016]由于RGB LED封装件1和8中的芯片2、3和4的空间分离，在光输出表面14上存在颜色变化，即，当所有不同着色的芯片2、3和4被供电时，分离的红光光源、绿光光源和蓝光光源引起略微不同白色的区域。因此，当在靠近RGB LED封装件1和8的位置观察时，光导器件11的发射光导致人眼可见的非均匀着色效应。
[0017]折射光学系统具有较长的光路长度，这样的光导管和光纤垫(fibre optic本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种照明器件，包括：光导和一个或更多个LED封装件，所述一个或更多个LED封装件具有两个或更多个空间分离的LED芯片，所述两个或更多个空间分离的LED芯片生成两个或更多个单独波长上的两个或更多个光输出，其中，所述两个或更多个光输出被光学耦合到所述光导中，并且所述两个或更多个光输出的一部分经由光输出表面离开所述光导，其中，所述光导还包括一个或更多个波长相关的修改特征，所述波长相关的修改特征被布置成修改所述两个或更多个光输出中的至少一个的强度，以提供具有均色光输出的所述照明器件。2.根据权利要求1所述的照明器件，其中，所述一个或更多个波长相关的修改特征位于所述光输出表面上和/或位于所述光导内。3.根据前述权利要求中任一项所述的照明器件，其中，所述照明器件还包括漫射器和位于所述一个或更多个LED封装件中的一个与所述漫射器之间的不透明掩模，其中，所述不透明掩模包括一个或更多个孔。4.根据前述权利要求中任一项所述的照明器件，其中，所述一个或更多个LED封装件包括RGB LED封装件，所述RGB LED封装件具有从所述封装件的五个表面发射光的红色LED芯片、绿色LED芯片和蓝色LED芯片。5.根据权利要求4所述的照明器件，其中，所述波长相关的修改特征中的一个是着青色的，并被布置成比所述绿色LED芯片或所述蓝色LED芯片中的任何一个更靠近所述红色LED芯片。6.根据权利要求4或5中任一项所述的照明器件，其中，所述波长相关的修改特征中的一个是着品红色的，并被布置成比所述红色LED芯片或所述蓝色LED芯片中的任何一个更靠近所述绿色LED芯片。7.根据权利要求4至6中任一项所述的照明器件，其中，所述波长相关的修改特征中的一个是着黄色的，并且被布置成比所述红色LED芯片或所述绿色LED芯片中的任何一个更靠近所述蓝色LED芯片。8.根据权利要求1至3中任一项所述的照明器件，其中，所述一个或更多个LED封装件包括RGB LED封装件，所述RGB LED封装件具有从所述封装件的单个表面发射光的红色LED芯片、绿色LED芯片和蓝色LED芯片。9.根据权利要求8所述的照明器件，其中，所述波长相关的修改特征中的一个是着青色的，并且被布置成比所述绿色LED芯片或所述蓝色LED芯片中的任何一个更远离所述红色LED芯片。10.根据权利要求8或9中任一项所述的照明器件，其中，所述波长相关的修改特征中的一个是着品红色的，并且被布置成比所述红色LED芯片或所述蓝色LED芯片中的任何一个更远离所述绿色LED芯片。11.根据权利要求8至10中任一项所述的照明器件，其中，所述波长相关的修改特征中的一个是着黄色的，并且被布置成比所述红色LED芯片或所述绿色LED芯片中的任何一个更远离所述蓝色LED芯片。12.根据权利要求5或9中任一项所述的照明器件，其中，着青色的所述波长相关的修改特征与所述绿色LED芯片和所述蓝色LED芯片等距。13.根据权利要求6或10中任一项所述的照明器件，其中，着品红色的所述波长相关的
修改特征与所述红色LED芯片和所述蓝色LED芯片等距。14.根据权利要求7或11中任一项所述的照明器件，其中，着黄色的所述波长相关的修改特征与所述红色LED芯片和所述绿色LED芯片等距。15.根据前述权利要求中任一项所述的照明器件，其中，所述一个或更多个波长相关的修改特征包括墨水、染料或颜料。16.根据前述权利要求中任一项所述的照明器件，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆士，
申请(专利权)人：LED产品设计有限公司，
类型：发明
国别省市：