專利名稱：照明設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種照明設(shè)備，它包括一個(gè)基板和安排在所說基板上 的多個(gè)發(fā)光二極管，每個(gè)發(fā)光二極管都與一個(gè)準(zhǔn)直光學(xué)部件進(jìn)行光連接。
背景技術(shù)：
例如在US6554451中^^開了這樣一種設(shè)備，其中每個(gè)發(fā)光二才及管 都設(shè)有一個(gè)準(zhǔn)直部件，以便在距受照目標(biāo)有一定距離的位置提供更加 精確的照明。
這種設(shè)備的一個(gè)缺點(diǎn)是，這個(gè)設(shè)備是不透明的，透明會(huì)是一個(gè)期 望的性質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種在本文的開始段提到過的這種類 型的透明的照明設(shè)備，使得在與照明方向不同的角度通過這種設(shè)備可 以，見察到目標(biāo)。
這個(gè)目的是通過權(quán)利要求1限定的照明設(shè)備實(shí)現(xiàn)的。 更加具體地說，本發(fā)明涉及一種照明設(shè)備，它包括一個(gè)基板和安
排在所說基板上的多個(gè)發(fā)光二極管，每個(gè)發(fā)光二極管都與一個(gè)準(zhǔn)直光 學(xué)部件進(jìn)行光連接，準(zhǔn)直光學(xué)部件取光學(xué)透明體的形式，其借助全內(nèi) 反射以及大于空氣折射率(1.0)的折射率準(zhǔn)直由對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管產(chǎn) 生的光，其中在相鄰光學(xué)部件之間的空間至少部分地由填充材料填充， 填充材料的折射率大于空氣的折射率，并且其中在每個(gè)光學(xué)準(zhǔn)直部件 和填充材料之間提供一個(gè)間隙。填充材料保證，在與基板表面傾斜(即 不垂直基板表面)的方向通過設(shè)備行進(jìn)的光線的傳播方向改變較少。 因此增加了透明的程度。
在光學(xué)準(zhǔn)直部件表面上，間隙寬度可以是均勻的，優(yōu)選間隙寬度 至少2微米。
準(zhǔn)直光學(xué)部件的折射率和填充材料的折射率可以相同，它們的相互差值優(yōu)選小于0. 3。
準(zhǔn)直光學(xué)部件可以是復(fù)合拋物面聚光器(CPC)。 根據(jù)下述的實(shí)施例，本發(fā)明的這些和其它方面將是顯而易見的并
且得到闡述。


圖1示意地表示矩陣照明系統(tǒng)的應(yīng)用；
圖2表示通過常規(guī)的矩陣照明系統(tǒng)的一個(gè)剖面圖3- 5用剖面圖表示光學(xué)準(zhǔn)直部件的不同的形狀；
圖6表示通過按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的矩陣照明系統(tǒng)的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示意地表示矩陣照明系統(tǒng)的應(yīng)用。這個(gè)系統(tǒng)包括帶有多個(gè)發(fā) 光二極管(LED)3、 5等的平板形式的支架結(jié)構(gòu)1,所述發(fā)光二極管以 一定圖案安排在支架上?？梢匀鐖D1所示將發(fā)光二極管安排成行和列， 但也可考慮其它結(jié)構(gòu)。例如可以將發(fā)光二極管安排成彼此偏移的列， 將它們安排成同心圓，或者將它們?nèi)我獾鼗蛘唠S機(jī)地設(shè)置在支架上。 如下面將要說明的，每個(gè)發(fā)光二極管都可以與一個(gè)準(zhǔn)直光學(xué)元件或部 件進(jìn)行光連接，以使發(fā)光二極管和準(zhǔn)直光學(xué)元件的每個(gè)組合都發(fā)出準(zhǔn) 直光束7?？梢允褂弥Ъ苌系陌l(fā)光二極管照明表面9,并且由于每個(gè)發(fā) 光二才及管可以;故單獨(dú)控制，因此可以按許多不同的方式改變這個(gè)表面 上的照明。
圖2表示穿過矩陣照明系統(tǒng)的一個(gè)剖面圖。如以上所述，這個(gè)系 統(tǒng)包括安排在優(yōu)選是平面的支架基板ll上的多個(gè)發(fā)光二極管3、 5等， 支架基板可以由透明材料制成，所述透明材料如透明的聚甲基丙烯酸 甲酯(PMMA)。如杲使用透明基板，優(yōu)選借助透明導(dǎo)體(未示出)如 IT0 (銦錫氧化物)導(dǎo)體向發(fā)光二極管提供輸入(fed)。在所示的系 統(tǒng)中，每個(gè)發(fā)光二極管都設(shè)有一個(gè)準(zhǔn)直光學(xué)部件13、 15等，在所述的 情況下準(zhǔn)直光學(xué)部件是光學(xué)透明體形式的復(fù)合拋物面聚光器，所說聚 光器借助全內(nèi)反射以及具有大于空氣折射率的折射率來(lái)準(zhǔn)直由相應(yīng)發(fā) 光二極管產(chǎn)生的光。
圖3-5用剖面圖表示準(zhǔn)直光學(xué)部件的不同例子。圖3說明了第一個(gè)例子，即類似于拋物型鏡面反射器的復(fù)合拋物面聚光器(有時(shí)稱之 為復(fù)合拋物面準(zhǔn)直器)。但復(fù)合拋物面聚光器包括具有透明材料的固
體，透明材料的折射率大于空氣折射率，例如為1.5。在復(fù)合拋物面聚 光器主體和周圍空氣之間的界面上通過全內(nèi)反射(TIR)反射了由發(fā)光 二極管在橫向方向發(fā)出的大部分光。然后，這個(gè)光在垂直于這個(gè)表面 的前表面19作為準(zhǔn)直光束7離開復(fù)合拋物面聚光器。盡管術(shù)語(yǔ)拋物面 通常指的是形成為錐形部分的截面，但是復(fù)合拋物面聚光器的截面在 某種程度上可以偏離這個(gè)形狀。發(fā)光二極管3可以與準(zhǔn)直光學(xué)部件13 集成在一起。
圖4表示第二個(gè)略微較平的(flatter)的例子，其中在準(zhǔn)直光學(xué)部 件的前表面集成了一個(gè)附加的透鏡21。圖5表示第三個(gè)例子，其中除 了前表面的透鏡以外，準(zhǔn)直光學(xué)元件還包括圓形的同心棱鏡"等， 這些棱鏡允許實(shí)現(xiàn)與圖3中部件類似的準(zhǔn)直功能，但具有明顯更小的 光學(xué)元件深度。
回到圖2,如果使用透明材料支架11以及透明材料的復(fù)合拋物面 聚光器13、 15,并且發(fā)光二極管3、 5由透明導(dǎo)體(未示出)提供輸入， 則除了由發(fā)光二極管覆蓋的小區(qū)域外，整個(gè)系統(tǒng)都將是透明的或半透 明的，即允許光通過它。但是，傾斜地通過所說系統(tǒng)傳播的光線將要 發(fā)生折射，如典型光線27所示，即光線將要以角度差6改變它相對(duì)于 系統(tǒng)的角度。因此，使通過所說系統(tǒng)的視角(view)發(fā)生了退化，這是 因?yàn)橄到y(tǒng)具有透鏡功能，散射了入射光。因此，從系統(tǒng)后面的物體通 過系統(tǒng)清晰可見的意義上看，這個(gè)系統(tǒng)將不是透明的。
圖6是通過克服了這個(gè)問題的按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的矩陣照明 系統(tǒng)的剖面圖。在這個(gè)系統(tǒng)中，相鄰的準(zhǔn)直光學(xué)部件之間的空間用透 明材料29填充，填充材料例如是注模的聚合物板的形式，由透明材料 制成。
填充材料的折射率大于空氣的折射率。優(yōu)選地，復(fù)合拋物面聚光 器和填充材料的折射率相同。然而，即使這些折射率之間存在一定的 差異，與不使用填充材料的情況相比，性能在大多數(shù)情況下仍舊還是 能夠得到改進(jìn)。這個(gè)差優(yōu)選小于O. 3。這個(gè)填充材料可以容易地適合圖 4和圖5所示那些類型的準(zhǔn)直光學(xué)部件。填充材料29還可以是基板11 的一個(gè)組成部分，即由基板11上的結(jié)構(gòu)化表面所包含。為了保持準(zhǔn)直光學(xué)部件的功能，要在每個(gè)光學(xué)部件13、 15和填充 材料29之間維持一個(gè)間隙，從而才可能使從發(fā)光二極管發(fā)出的光發(fā)生 全內(nèi)反射。這個(gè)間隙在光學(xué)部件的表面上可以是均勻的。這個(gè)間隙應(yīng) 該是最長(zhǎng)的光波長(zhǎng)的至少幾倍，以便避免出現(xiàn)彩色效應(yīng)。間隙寬度至 少為2微米被認(rèn)為是有用的。但是，太大的間隙可能降低填充材料的 積極效果。這個(gè)間隙可以填充空氣或其它的氣體。優(yōu)選地，在準(zhǔn)直光 學(xué)部件的前方放置 一 個(gè)透明的蓋板以防間隙的污染。
在圖6中可以清晰地看見填充材料對(duì)傾斜光線33的影響。這個(gè)光 線當(dāng)然要在每個(gè)界面上發(fā)生折射，但是出射光線的角度特性與光進(jìn)入 支架板ll時(shí)的角度特性將是基本上相同的。
要說明的是，這適合在相對(duì)所說系統(tǒng)的傾斜角度位置通過系統(tǒng)觀 看時(shí)的情況。當(dāng)在垂直方向觀看所說的系統(tǒng)時(shí)，用戶可以看見這些發(fā) 光二極管，不管這些發(fā)光二極管是發(fā)光的還是不發(fā)光的。
總之，本發(fā)明涉及矩陣照明系統(tǒng)形式的照明設(shè)備，它包括設(shè)有安 排在其上的多個(gè)發(fā)光二極管的透明支架板。發(fā)光二極管可安排成具有
行和列的 一種圖案，每個(gè)發(fā)光二極管可以與光學(xué)透明體形式的準(zhǔn)直光 學(xué)部件進(jìn)行光連接，所說準(zhǔn)直光學(xué)部件借助全內(nèi)反射和具有大于空氣 折射率的折射率來(lái)準(zhǔn)直由相應(yīng)的發(fā)光二極管產(chǎn)生的光。為使整個(gè)系統(tǒng) 透明，從而通過系統(tǒng)可以看見系統(tǒng)后面的目標(biāo)，在各個(gè)發(fā)光二極管的
光學(xué)元件之間的空間填充一種填充材料，填充材料的折射率大于空氣 的折射率。在填充材料和光學(xué)部件的表面之間保持一個(gè)間隙，以便維
持全內(nèi)反射的準(zhǔn)直性質(zhì)。
本發(fā)明不限于所述的實(shí)施例。在所附的權(quán)利要求書的范圍內(nèi)，可 以用各種不同的方式做出改變。
權(quán)利要求
1、 一種照明設(shè)備，包括一個(gè)基板(11 )和安排在所說基板上的多個(gè)發(fā)光二極管(3、 5),每個(gè)發(fā)光二極管都與一個(gè)準(zhǔn)直光學(xué)部件(13、 15)進(jìn)行光連接，準(zhǔn)直光學(xué)部件取光學(xué)透明體的形式，其借助全內(nèi)反 射以及具有大于空氣折射率的折射率來(lái)準(zhǔn)直由對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管產(chǎn)生 的光，其中在相鄰的準(zhǔn)直光學(xué)部件之間的空間至少部分地由填充材料 (29)填充，填充材料的折射率大于空氣的折射率，并且其中在每個(gè) 準(zhǔn)直光學(xué)部件和填充材料之間提供一個(gè)間隙(31)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明設(shè)備，其中在準(zhǔn)直光學(xué)部件表面 上，間隙(31 )的寬度是均勻的。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的照明設(shè)備，其中準(zhǔn)直光學(xué)部件的 折射率和填充材料的折射率之間的差小于0. 3。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的照明設(shè)備，其中準(zhǔn)直光學(xué)部件的折射 率和填充材料的折射率是相同的。
5、 根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的照明設(shè)備，其中間隙(31 ) 的寬度至少是2微米。
6、 根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的照明設(shè)備，其中準(zhǔn)直光 學(xué)部件是復(fù)合拋物面聚光器(CPC)。
全文摘要
本發(fā)明涉及矩陣照明系統(tǒng)形式的一種照明設(shè)備，它包括一個(gè)透明支架板(11)，該支架板設(shè)有安排在其上的多個(gè)發(fā)光二極管(3、5)。將發(fā)光二極管安排成具有行和列的一種圖案，每個(gè)發(fā)光二極管都可以與一個(gè)準(zhǔn)直光學(xué)部件(13、15)進(jìn)行光連接，準(zhǔn)直光學(xué)部件取光學(xué)透明體的形式，其借助全內(nèi)反射準(zhǔn)直由對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管產(chǎn)生的光。為使整個(gè)系統(tǒng)透明，以便通過所說的系統(tǒng)可以看見系統(tǒng)后面的物體，在各個(gè)發(fā)光二極管的光學(xué)元件之間的空間由填充材料(29)填充，填充材料的折射率大于空氣的折射率。在填充材料和光學(xué)準(zhǔn)直部件表面之間維持一個(gè)間隙以便保持全內(nèi)反射透鏡性質(zhì)。
文檔編號(hào)F21S8/00GK101313173SQ200680043440
公開日2008年11月26日 申請(qǐng)日期2006年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月21日
發(fā)明者W·L·伊澤曼 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司