發(fā)光模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及包括光混合室和至少一個發(fā)光二極管的發(fā)光模塊。本發(fā)明進一步涉及 包括這種發(fā)光模塊的燈和照明裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 發(fā)光模塊的領(lǐng)域在使用光源、構(gòu)造、光學(xué)特性等方面包含多種多樣的不同發(fā)光模 塊。對于發(fā)光模塊的許多應(yīng)用的重要特性是，它們應(yīng)被布置為提供均勻的照明。發(fā)光模塊 的另一個重要方面是提供節(jié)能發(fā)光模塊的增加的需要。發(fā)光模塊是節(jié)能的一個示例是基于 LED的發(fā)光模塊。然而，LED是點源，且因此生產(chǎn)提供均勻照明的基于LED的發(fā)光模塊是有 問題的。
[0003] 為了獲得均勻的光，各種策略已被采用。策略之一是基于具有出耦合結(jié)構(gòu)的固體 波導(dǎo)的使用。然而，這種波導(dǎo)可吸收光，且將光耦合到固體波導(dǎo)中會造成損失。另一種策略 是將大量LED置于與漫射器組合的混合室的底部，以用于獲得均勻的照明。然而，將LED置 于底表面會降低反射率且因此減小的系統(tǒng)效率。此外，將大量LED置于混合室的底部是昂 貴的，且它還會由于LED向小區(qū)域的集中而導(dǎo)致過度加熱。
[0004] 因此，能夠提供均勻照明的備選發(fā)光模塊是需要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是克服上述的問題，且以高效和有成本效益的方式提供能夠提供均 勻照明的發(fā)光模塊。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，這個和其它目的通過發(fā)光模塊而實現(xiàn)，發(fā)光模塊包括：布 置為混合光的混合室，混合室包括具有高反射內(nèi)表面的基部、具有高反射內(nèi)表面的周圍側(cè) 壁、以及半反射的光出射窗；以及布置在周圍側(cè)壁的內(nèi)表面上的至少一個發(fā)光二極管，使得 從至少一個發(fā)光二極管發(fā)射的光被發(fā)射到混合室中，以用于在混合室內(nèi)混合發(fā)射的光，其 中半反射的光出射窗被布置為耦合出從至少一個發(fā)光二極管發(fā)射的和在混合室內(nèi)混合的 光，其中混合室的寬度和高度的縱橫比在1到8的范圍內(nèi)，其中對于從發(fā)光二極管發(fā)射的 光，半反射的光出射窗的反射率在從30%到80%的范圍內(nèi)。
[0007] 本發(fā)明目的在于提供基于高效LED的發(fā)光模塊，其提供均勻照明。這通過以下方 式來實現(xiàn)，提供具有包括高反射的基部和側(cè)壁以及半反射的光出射窗的混合室的發(fā)光模 塊，并且在側(cè)壁處布置至少一個發(fā)光二極管（LED)以用于將光從混合室的側(cè)面發(fā)射到混合 室中。通過不是將至少一個LED指向出射窗，而是指向側(cè)面周圍側(cè)壁的相對部分，在混合室 內(nèi)改進的光混合可被實現(xiàn)。而且，由于混合室的側(cè)壁和基部兩者都是高反射的，幾乎所有朝 側(cè)壁和基部發(fā)射的光都會被反射并最終從半反射的光出射窗耦合出來。由于光出射窗是半 反射的，入射在這一表面上的一些光會被反射回到混合室中，以在從光出射窗耦合出來之 前進一步被混合室的側(cè)表面和/或基部反射，且因此改進在混合室內(nèi)的光混合。
[0008] 為了發(fā)光模塊實現(xiàn)最優(yōu)的效率且同時實現(xiàn)由發(fā)光模塊提供的照明的可接受的均 勻性（即在混合室內(nèi)的光混合），混合室的重要參數(shù)是在混合室寬度和高度之間的縱橫比。 寬度與周圍側(cè)壁的直徑有關(guān)，且高度與側(cè)壁的尺寸（即側(cè)壁的高度）有關(guān)?；旌鲜以礁撸?少一個LED可被定位得越遠離光出射窗，這意味著從光混合窗耦合出來的光中的高強度斑 的風(fēng)險減少了。同時，混合室越寬，光不能沿光出射窗的整個表面被均勻混合的風(fēng)險越大。 另一方面，至少一個LED被定位得越遠離光混合窗，從光混合窗耦合出來的光的效率越低。 另一個重要的參量是如上所述的半反射光出射窗的反射率。發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過將混合 室的寬度和高度之間的縱橫比布置在從1至8的范圍內(nèi)且同時將半反射的光出射窗的反射 率布置在從30 %到80 %的范圍內(nèi)，可以實現(xiàn)增加的效率以及同時從發(fā)光模塊耦合出來的 照明的可接受的均勻性，其會在下文中被詳細解釋?；旌鲜业纳鲜鎏匦钥梢蕴峁┰诨旌鲜?內(nèi)高效的光混合以及光從混合室的高效出耦合。因此，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光模塊可以高效的 方式提供均勻的照明。這個的進一步效應(yīng)可以是，在發(fā)光模塊中用于產(chǎn)生具有某個勒克斯 (Iux)的光所需要的LED的數(shù)目可以減少，出于成本原因這是有利的。
[0009] 根據(jù)實施例，對于從發(fā)光二極管發(fā)射的光，半反射的光出射窗的吸光度小于2%。 因此發(fā)光模塊的效率可被進一步提高。
[0010] 根據(jù)另一個實施例，至少一個發(fā)光二極管被布置為與基部鄰近。如上所述，由于從 至少一個發(fā)光二極管到光出射窗的距離增加，這可以使得從光出射窗耦合出來的光的均勻 性增加。
[0011] 根據(jù)實施例，術(shù)語"高反射"意指對于從發(fā)光二極管發(fā)射光的反射率在從90%到 100%的范圍內(nèi)。對于增加光混合且還對于增加從發(fā)光模塊耦合出來的光的效率，這可能是 有利的。
[0012] 根據(jù)又一個實施例，混合室是柱體。這一混合室的示例性設(shè)計可簡化發(fā)光模塊的 制造過程。柱體的形狀可以是直圓柱體，但在基部和周圍側(cè)壁的橫截面（沿與基部平行的 平面所截取的）成形為橢圓的意義上，它也可以成形為橢圓?？紤]到發(fā)光模塊的應(yīng)用（例 如出于改裝原因），混合室的形狀被有利地設(shè)計?；旌鲜业臋M截面還可具有諸如矩形、正方 形、六角形等之類的其它形狀。
[0013] 根據(jù)實施例，光出射窗是漫射的。這對于減小發(fā)光模塊的眩光可以是有利的。
[0014] 根據(jù)一些實施例，基部的內(nèi)表面是平面的。根據(jù)其它實施例，基部的內(nèi)表面是彎曲 和/或具有圓頂形狀。根據(jù)一些實施例，光出射窗是平面的。根據(jù)其它實施例，光出射窗是 彎曲和/或具有圓頂形狀?；亢凸獬錾浯暗男螤羁梢杂绊懖⒏倪M從發(fā)光模塊耦合出來的 照明的均勻性。例如，如果光出射窗是彎曲和/或具有圓頂形狀（例如光出射窗的中心在 z方向相比于光出射窗的外邊緣高Icm)，則這可以對從光出射窗親合出來的光的均一"性產(chǎn) 生積極影響。如果混合室的高度太小或者如果混合室的寬度和高度之間的比值太大而不能 在平面光出射窗的情況下獲得均勻的照明，則彎曲的和/或圓頂形的出射窗可被使用。在 這種情況下，光出射窗的形狀可被改變以便獲得均勻的照明。
[0015] 根據(jù)一些實施例，發(fā)光模塊進一步包括反射結(jié)構(gòu)。反射結(jié)構(gòu)可被布置在基部。這 提供了在混合室中的增加的光混合。
[0016] 根據(jù)實施例，至少一個發(fā)光二極管被布置在柔性帶上。這提供了至少一個發(fā)光二 極管在混合室的側(cè)壁上的容易的組裝。在進一步的實施例中，帶是高反射的。可選地，附加 的電子部件和/或電接線被布置在柔性帶上。
[0017] 根據(jù)實施例，混合室是環(huán)形的，且包括具有面對至少一個發(fā)光二極管的高反射表 面的內(nèi)壁。用這種方式，提供了不同的均勻光輸出分布。在進一步的實施例中，一個或多個 電子部件被布置在由內(nèi)壁限定的空腔的內(nèi)部，從而提供了緊湊的發(fā)光設(shè)備。在實施例中，內(nèi) 壁由混合室的基部中的凹部限定。通過使用例如標(biāo)準(zhǔn)沖壓技術(shù)來使混合室成形，這提供了 混合室的簡單制作。
[0018] 根據(jù)實施例，發(fā)光設(shè)備進一步包括被布置在混合室的基部上的電子部件。例如，驅(qū) 動器電子電路、一個或多個傳感器和/或電池被布置在基部上。在實施例中，高反射箔覆蓋 一個或多個電子部件。備選地，電子部件被提供有高反射的材料，諸如白漆。
[0019] 根據(jù)實施例，發(fā)光設(shè)備進一步包括在基部和反射箔之間的空腔，一個或多個電子 部件被布置在空腔中。其中一個或多個電子部件被布置的這一空腔或空間導(dǎo)致緊湊的發(fā)光 設(shè)備。在實施例中，空腔是從基部延伸的突起。在另一個實施例中，空腔延伸在混合室的整 個直徑或?qū)挾戎?，且通過混合室增加的高度來實現(xiàn)。
[0020] 根據(jù)第二方面，本發(fā)明提供了包括根據(jù)本發(fā)明的第一方面的發(fā)光模塊的燈。
[0021] 根據(jù)第三方面，本發(fā)明提供了包括根據(jù)本發(fā)明第一方面的發(fā)光模塊或者根據(jù)本發(fā) 明第二方面的燈的照明裝置。
[0022] 第二和第三方面通常可具有與第一方面相同的特征和優(yōu)勢。
[0023] 注意，本發(fā)明涉及在權(quán)利要求中記載的特征的所有可能的組合。通常，在權(quán)利要 求中使用的所有術(shù)語將根據(jù)它們在技術(shù)領(lǐng)域中的普通含義來解釋，除非本文中另作明確定 義。
[0024] 本發(fā)明的其它目的、特征和優(yōu)勢將從以下詳細公開中以及從附圖中顯現(xiàn)。
【附圖說明】
[0025] 本發(fā)明的這一和其它方面現(xiàn)在將參考示出本發(fā)明實施例的附圖而更詳細地描述， 其中：
[0026] 圖1示意性地圖示了根據(jù)實施例的發(fā)光模塊；
[0027] 圖2圖示了被繪制作為均勻性的函數(shù)的效率模擬，其依賴于光出射窗的不同反射 率和混合室的寬度和高度的不同縱橫比；
[0028] 圖3至圖5通過示例的方式圖示了從側(cè)面橫截面中看到的光混合室的不同配置，
[0029] 圖6圖示了根據(jù)實施