專(zhuān)利名稱(chēng)：基于發(fā)光二極管的燈及發(fā)光標(biāo)牌的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基于LED (發(fā)光二極管)的燈及基于LED的發(fā)光標(biāo)牌。特定來(lái)說(shuō)(但非排他性地)，本發(fā)明涉及一種發(fā)光面板燈及一種用于發(fā)光標(biāo)志的背光或光盒。
背景技術(shù)：
通常見(jiàn)于辦公室及商業(yè)處所的照明器具是熒光照明面板。一般來(lái)說(shuō)，此些照明面板包括裝納一個(gè)或一個(gè)以上熒光管及一前漫射面板的外殼。通常，所述漫射面板為半透明塑料材料，或具有規(guī)則表面圖案以促進(jìn)均勻發(fā)光的光透射塑料材料。或者，可使用光反射百葉窗式前蓋來(lái)漫射所發(fā)射的光。此些照明面板通常既定在懸掛式(垂吊式)天花板中使用， 其中支撐部件(T型桿)柵格通過(guò)纜線懸掛在天花板上，且天花板發(fā)光塊由所述支撐部件柵格支撐。所述天花板發(fā)光塊在形狀上可為正方形或矩形，且照明面板模塊經(jīng)配置以裝配于此些開(kāi)口內(nèi)，從而用漫射面板替換天花板發(fā)光塊。發(fā)射白色光的LED (“白色LED”)在此項(xiàng)技術(shù)中為已知的且為相對(duì)近期的創(chuàng)新。直到已開(kāi)發(fā)出在電磁光譜的藍(lán)色/紫外線(U. V.)部分中發(fā)射的高亮度LED，開(kāi)發(fā)基于LED的白色光源才變得實(shí)際。舉例來(lái)說(shuō)，如US 5，998，925中所教示，白色LED包含為光致發(fā)光材料的一種或一種以上磷光體材料，其吸收所述LED所發(fā)射的輻射的一部分并重新發(fā)射不同色彩(波長(zhǎng))的輻射。通常，LED芯片產(chǎn)生藍(lán)色光，且所述磷光體材料吸收一定百分比的藍(lán)色光并重新發(fā)射通常為黃色光或綠色光與紅色光、綠色光與黃色光或黃色光與紅色光的組合的不同色彩的光。所述LED所產(chǎn)生的藍(lán)色光的不被所述磷光體材料吸收的部分與所述磷光體材料所發(fā)射的光相組合，以提供在眼睛看來(lái)在色彩上近似為白色的光。由于其長(zhǎng)操作預(yù)期壽命(大約為30到50，000小時(shí))及高發(fā)光效率(70流明/瓦及更高)，高亮度白色LED正越來(lái)越多地用于替換常規(guī)熒光、緊湊型熒光及白熾燈泡。當(dāng)今， 利用白色LED的大多數(shù)照明器具設(shè)計(jì)包括其中白色LED (更通常為白色LED陣列)替換常規(guī)光源組件的系統(tǒng)。此外，由于與常規(guī)光源相比白色LED大小緊湊，因此其提供構(gòu)造新穎且緊湊照明器具的可能性。第US2007/0M0346號(hào)共同待決的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)案(2006年8月3日提出申請(qǐng))揭示一種利用發(fā)射藍(lán)色/U. V.的LED來(lái)代替白色LED的背照式照明面板。一種或一種以上磷光體材料提供于覆蓋裝納LED的背光的光透射窗上或并入于所述光透射窗中。遠(yuǎn)離 LED提供磷光體的優(yōu)點(diǎn)是在面板的整個(gè)發(fā)光表面區(qū)域上發(fā)生光產(chǎn)生、光致發(fā)光。此可導(dǎo)致所發(fā)射光的較均勻色彩及/或相關(guān)色溫(CCT)。遠(yuǎn)離LED裸片(即，在物理上與LED裸片分離)定位磷光體的另一優(yōu)點(diǎn)是將較少熱量轉(zhuǎn)移到磷光體，從而減少磷光體的熱降級(jí)。另外， 由面板產(chǎn)生的光的色彩及/或CCT可通過(guò)改變磷光體面板(窗)而改變。邊照式照明面板燈也為已知的，其中光耦合到平面光導(dǎo)面板(光導(dǎo)介質(zhì))的邊緣中。所述光通過(guò)全內(nèi)反射而在所述介質(zhì)的整個(gè)體積內(nèi)導(dǎo)引且接著從發(fā)光面發(fā)射。為了減少?gòu)拿姘宓暮竺?即，與發(fā)光面相對(duì)的面)的光發(fā)射，所述后面將通常包含光反射層。此外， 為了促進(jìn)均勻光發(fā)射，光導(dǎo)面板的一個(gè)或兩個(gè)面可包含例如圓形區(qū)域的六邊形或正方形陣列的表面圖案化。每一圓形區(qū)域包括表面粗糙化且導(dǎo)致對(duì)光導(dǎo)面板的在所述區(qū)域的位點(diǎn)處的光導(dǎo)性質(zhì)的干擾，從而導(dǎo)致所述區(qū)域處的優(yōu)先光發(fā)射。與背照式面板燈相比邊照式照明面板燈的優(yōu)點(diǎn)為其緊湊性質(zhì)，尤其是燈的總體深度(厚度)，其可與光導(dǎo)面板的厚度相當(dāng)從而使得構(gòu)造深度大約為15mm到20mm的燈成為可能。然而，邊照式照明面板的缺點(diǎn)是其由于光導(dǎo)介質(zhì)內(nèi)的光損失、將光耦合到介質(zhì)中的損失及從介質(zhì)提取光中的損失而與背照式布置相比具有較低發(fā)光效率。另外，與背照式照明面板一樣，在發(fā)光面上光發(fā)射并非真正地均勻。舉例來(lái)說(shuō)，沿著對(duì)應(yīng)于LED的位置的邊緣可存在“熱點(diǎn)”，且在面板的中心處存在較暗區(qū)。第12/183，835號(hào)共同待決的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)案(2008年7月30日提出申請(qǐng))揭示一種基于LED的邊照式發(fā)光面板，其中在光導(dǎo)介質(zhì)的至少一個(gè)面上提供有光學(xué)特征(間斷點(diǎn))圖案，所述光學(xué)特征經(jīng)配置以減小面板的發(fā)光表面上的所發(fā)射光強(qiáng)度的變化?？扇Q于光導(dǎo)介質(zhì)內(nèi)的光強(qiáng)度分布而配置所述特征圖案。為了減小與耦合到光導(dǎo)介質(zhì)中相關(guān)聯(lián)的光損失，將光導(dǎo)介質(zhì)的拐角截平且將光耦合到經(jīng)截平拐角中。雖然此特征圖案可減小所發(fā)射光強(qiáng)度的變化，但由于面板為邊照式因此發(fā)光效率仍可比背照式布置低。第11/827，890號(hào)共同待決的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)案(2007年7月13日提出申請(qǐng))描述一種利用發(fā)射藍(lán)色的LED來(lái)代替白色LED的邊照式照明面板，其中在光導(dǎo)面板的發(fā)光面上提供有一種或一種以上藍(lán)色光可激發(fā)磷光體材料的層。所述磷光體材料吸收從面板的發(fā)光面發(fā)射的一定比例的藍(lán)色光且所述磷光體發(fā)射一種或一種以上其它色彩的光。對(duì)于一般照明應(yīng)用，燈經(jīng)配置使得來(lái)自LED的藍(lán)色光與磷光體產(chǎn)生的光相組合產(chǎn)生在色彩上顯現(xiàn)為白色的照射產(chǎn)物。由于光產(chǎn)生(光致發(fā)光)是在面板的整個(gè)發(fā)光表面區(qū)域上發(fā)生，因此此可導(dǎo)致光發(fā)射的較均勻色彩及/或CCT。然而，此照明面板仍具有與將光耦合到光導(dǎo)介質(zhì)中及從面板提取光相關(guān)聯(lián)的固有損失，從而導(dǎo)致與背照式布置相比較低的發(fā)光效率。除一般照明應(yīng)用以外，背照式照明配置還廣泛地用于發(fā)光標(biāo)牌(例如較小格式廣告牌)，其中光透射顯示表面上覆在光盒外殼的開(kāi)口上。通常，顯示表面呈印刷在紙上的圖像的形式，所述紙充當(dāng)光漫射器且所印刷圖像充當(dāng)光透射濾色器。在標(biāo)志包括符號(hào)、字符或簡(jiǎn)單裝置(與復(fù)雜圖像相對(duì))的情況下，已知使用有色丙烯酸樹(shù)脂、聚碳酸酯或其它塑料材料來(lái)形成所需圖像。2007年6月3日提出申請(qǐng)的第11/714，711號(hào)共同待決的專(zhuān)利申請(qǐng)案(公開(kāi)案 US2007/0240346)揭示一種利用藍(lán)色光背光且其中在顯示表面上提供有一種或一種以上磷光體材料且所述一種或一種以上磷光體材料經(jīng)配置以產(chǎn)生選定色彩的所要字符、符號(hào)或裝置的發(fā)光標(biāo)志。與其中顯示表面充當(dāng)濾色器的標(biāo)志相比此標(biāo)志的優(yōu)點(diǎn)是所發(fā)射光的強(qiáng)度及 /或色彩飽和度大得多。

發(fā)明內(nèi)容
呈現(xiàn)本發(fā)明以致力于提供一種基于LED的燈及基于LED的標(biāo)志，特定來(lái)說(shuō)(但非排他性地)提供一種較緊湊的、特定來(lái)說(shuō)具有較薄輪廓(深度)、具有較大發(fā)光效率且產(chǎn)生較均勻光發(fā)射強(qiáng)度的面板型燈。在本說(shuō)明書(shū)中，背照式是指其中光在自由空間中傳播的光學(xué)布置。此將與其中如同在邊照式照明面板中的情況下在光學(xué)介質(zhì)內(nèi)對(duì)光進(jìn)行波導(dǎo)的照明布置形成對(duì)比。根據(jù)本發(fā)明，一種燈包括外殼，其具有包括光發(fā)射平面的開(kāi)口，光是經(jīng)由所述光發(fā)射平面而從所述燈發(fā)射的；多個(gè)LED，其沿著所述外殼的至少一個(gè)壁定位且可操作以產(chǎn)生第一波長(zhǎng)范圍的光，其中所述LED經(jīng)配置使得在操作中其發(fā)射軸定向于與所述光發(fā)射平面大致平行或經(jīng)引導(dǎo)而遠(yuǎn)離所述光發(fā)射平面的平面內(nèi)；及第一光反射表面，其定位于所述外殼的基底上且經(jīng)配置使得在操作中光被反射穿過(guò)所述光發(fā)射平面。由于LED發(fā)射軸定向于與光發(fā)射平面平行或經(jīng)引導(dǎo)而遠(yuǎn)離光發(fā)射平面的平面內(nèi)，因此此使得能夠與背照式布置相比而減小燈的厚度(深度)。此外，由于光在自由空間中傳播且不在光學(xué)介質(zhì)內(nèi)導(dǎo)引，因此與常規(guī)邊照式布置相比此增加發(fā)光效率。優(yōu)選地，LED的發(fā)射軸經(jīng)定向而與光發(fā)射平面成范圍0°到30°中的角度。有利地，所述燈進(jìn)一步包括第二光反射表面，所述第二光反射表面經(jīng)配置以防止經(jīng)由所述光發(fā)射平面直接發(fā)射(即，無(wú)反射)由所述LED發(fā)射的所述光的至少一部分。有利地，所述第二光反射表面經(jīng)配置以防止直接發(fā)射與所述光發(fā)射平面成大于30°的角度發(fā)射的光。此布置減小對(duì)應(yīng)于LED的眩光或熱點(diǎn)的可能性。優(yōu)選地，所述第一及第二光反射表面經(jīng)配置使得在所述光發(fā)射平面上的發(fā)光發(fā)射強(qiáng)度的變化小于10%且優(yōu)選地小于5%。在一種布置中，所述第一光反射表面為弧形形式，例如在所述外殼的其上定位所述LED的壁之間延伸的凸面圓柱形表面。在另一布置中，所述第一光反射表面為大致平面的且經(jīng)定向而與所述光發(fā)射平面大致平行。優(yōu)選地，所述第一光反射表面進(jìn)一步包括經(jīng)定向而與所述光發(fā)射平面成角度的至少一個(gè)光反射部分。此部分優(yōu)選地定位于所述光反射表面的鄰近于所述LED的外圍處且可包括斜面表面。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述外殼在形式為四邊形(通常為正方形或矩形)，且所述 LED定位于所述外殼的相對(duì)壁上。在一個(gè)此種布置中，所述第一光反射表面包括在所述外殼的其上定位所述LED的壁之間延伸的凸面圓柱形表面。在替代布置中，所述第一光反射表面包括在外殼上的其上定位所述LED的壁之間延伸的大致平面表面。在另一實(shí)施方案中，所述外殼為圓形或橢圓形形式且所述LED圍繞所述壁間隔開(kāi)。在此布置中，所述第一光反射表面包括定位于所述外殼的基底上的扁圓半球形或扁圓半橢球形表面。優(yōu)選地，所述第二光反射表面從其上定位所述LED的壁向外延伸且接近于所述光發(fā)射平面。所述第二光反射表面可為平面、弧形或多小面形式。為了使燈的發(fā)光效率最大化，光反射表面具有至少90%、優(yōu)選地至少95%且更優(yōu)選地至少98%的反射比。通常，所述光反射表面包括鋁、鉻或銀的金屬或敷金屬。在優(yōu)選實(shí)施例中，所述燈進(jìn)一步包括至少一種磷光體(光致發(fā)光)材料，所述至少一種磷光體(光致發(fā)光)材料可操作以吸收所述第一波長(zhǎng)范圍的光的至少一部分且發(fā)射第二波長(zhǎng)范圍的光，其中所述至少一種磷光體材料提供于所述光發(fā)射平面處。所述磷光體材料可并入于上覆在所述光發(fā)射平面上的光透射窗中且所述至少一種磷光體材料并入于所述光透射窗中。為了確保所發(fā)射光的均勻色彩，所述磷光體材料大致均勻地分布在所述光透射窗的整個(gè)體積內(nèi)。或者，所述至少一種磷光體材料包括在所述光透射窗的表面的至少一部分上的至少一個(gè)層。優(yōu)選地，所述磷光體材料層包括不具有磷光體材料的區(qū)的圖案，所述區(qū)使得能夠從所述燈發(fā)射經(jīng)反向散射光。對(duì)于面板燈，所述光透射窗可為平面形式，但設(shè)想出其為弧形形式。所述光透射窗優(yōu)選地包括例如丙烯酸樹(shù)脂、聚碳酸酯、硅酮材料或環(huán)氧樹(shù)脂的聚合物材料，但其可包括低溫玻璃。對(duì)于照明應(yīng)用，由燈產(chǎn)生的光在色彩上將顯現(xiàn)為白色且將包括第一與第二波長(zhǎng)范圍的光的組合?；蛘撸鯨ED可為可操作以發(fā)射在色彩上顯現(xiàn)為白色的光的白色LED。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種發(fā)光標(biāo)志包括根據(jù)本發(fā)明的燈及上覆在所述光發(fā)射平面上(一般來(lái)說(shuō)定位于所述光發(fā)射平面處)的光透射顯示表面。在優(yōu)選布置中，所述標(biāo)志包括定位于所述顯示表面上的至少一種磷光體。所述磷光體優(yōu)選地經(jīng)配置以表示例如數(shù)字、字母、裝置、標(biāo)識(shí)、標(biāo)記、符號(hào)等顯示信息。


為了更好地理解本發(fā)明，現(xiàn)在將參考附圖僅通過(guò)實(shí)例來(lái)描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于LED的燈及發(fā)光標(biāo)志，附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的基于LED的燈的透視部分剖面示意圖；圖2是圖1的燈貫穿線A-A的截面示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的燈的透視示意圖；圖4是圖3的燈的貫穿線A-A的截面示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的燈的截面示意圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的燈的截面示意圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的燈的截面示意圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的燈的截面示意圖；及圖9是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的發(fā)光標(biāo)志的透視部分剖面示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的實(shí)施例針對(duì)基于LED的燈，其中LED經(jīng)配置使得其發(fā)射軸定向于與光發(fā)射平面大體平行或經(jīng)引導(dǎo)而遠(yuǎn)離所述光發(fā)射平面的平面內(nèi)，光是經(jīng)由所述光發(fā)射平面從所述燈發(fā)射的。所述燈進(jìn)一步包括一個(gè)或一個(gè)以上光反射表面，所述一個(gè)或一個(gè)以上光反射表面經(jīng)配置以便將光反射穿過(guò)所述光發(fā)射平面及/或防止經(jīng)由所述光發(fā)射平面直接發(fā)射光。在本說(shuō)明書(shū)中，相似參考編號(hào)用來(lái)表示相似部件。現(xiàn)在參考圖1及圖2來(lái)描述根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的基于LED的燈10，其中圖1 是燈10的示意性部分剖面透視圖，且圖2是貫穿線A-A的示意性截面圖。燈10經(jīng)配置以產(chǎn)生相關(guān)色溫(CCT) 3000° K、發(fā)射發(fā)光強(qiáng)度大約為400流明(Im)且發(fā)射角度大約為 120°的白色光。
燈10包括外殼(殼體)12，在所示的實(shí)例中，所述外殼呈具有長(zhǎng)度為25cm且深度大約為5cm的側(cè)的淺正方形托盤(pán)的形式。燈10既定表面安裝于天花板、墻壁或其它大體平面表面上。還設(shè)想出，將所述燈并入到通常用于辦公室及商業(yè)處所中的類(lèi)型的懸掛式(垂吊式)天花板中，其中支撐部件(T型桿)柵格通過(guò)纜線懸掛在天花板上，且天花板發(fā)光塊由所述支撐部件柵格支撐。通常，天花板發(fā)光塊在形狀上為正方形(60CmX60cm)或矩形 (120cmX60cm)，且外殼12可容易地經(jīng)配置以裝配于此大小的開(kāi)口內(nèi)。外殼12可由例如鋁的薄片材料制作而成；由(舉例來(lái)說(shuō))塑料材料模鑄或模制而成。在圖1中，已移除外殼12的右手側(cè)端壁以使得能夠較容易地看到內(nèi)部細(xì)節(jié)。如圖 2中所圖解說(shuō)明，燈10可配置為天花板可安裝器具，其中外殼的基底14安裝到天花板且光沿向下方向經(jīng)由外殼12的開(kāi)口發(fā)射，所述開(kāi)口構(gòu)成光發(fā)射平面16。除非另有指示，否則將參考圖2中所示的定向來(lái)描述組件的相對(duì)定位，使得外殼的基底14在頁(yè)面的頂部處且光發(fā)射平面(外殼開(kāi)口)16在底部處。燈10進(jìn)一步包括沿著外殼12的相對(duì)側(cè)壁20定位的多個(gè)(在此實(shí)例中為10 個(gè))IW( 401m發(fā)射發(fā)光強(qiáng)度)發(fā)射白色光的基于GaN(氮化鎵)的LED 18。通常，LED 18 安裝于例如金屬芯印刷電路板(MCPCB)的襯底(未展示)上，所述襯底接著安裝到外殼壁 20的內(nèi)表面。所述襯底優(yōu)選地安裝成與所述外殼熱連通以輔助耗散由LED產(chǎn)生的熱。LED 18配置為線性陣列，其中LED 18沿著相應(yīng)側(cè)壁20的長(zhǎng)度為等間隔的。在示范性實(shí)施例中， LED 18定位于壁20的中點(diǎn)處且經(jīng)定向使得其發(fā)射軸22與外殼的基底14大體平行；也就是說(shuō)，每一 LED的發(fā)射軸22與光發(fā)射平面16大致平行。就定向來(lái)說(shuō)，可將LED 18視為以類(lèi)似于邊照式照明面板的方式配置，但在本發(fā)明的燈中，光在自由空間中傳播(與在光學(xué)介質(zhì)內(nèi)導(dǎo)引相對(duì))。呈凸面圓柱形光反射表面形式的第一光反射表面(凸面圓柱形反射鏡)M提供于外殼基底14上。光反射表面M大致覆蓋殼體底面14的表面區(qū)域。在圖2中，光反射表面 M由粗實(shí)線指示且包括在外殼的其上定位LED 18的側(cè)壁20之間延伸的弧形表面。為了確保均勻光發(fā)射，光反射表面M為對(duì)稱(chēng)形式，其中相對(duì)于基底14測(cè)量的最高部分定位于側(cè)壁 20之間的中點(diǎn)處。在所示的實(shí)例中，光反射表面M的在所述中點(diǎn)處的高度位于LED 18的發(fā)射軸22上或者恰好低于LED 18的發(fā)射軸22。燈10進(jìn)一步包括光反射表面(反射鏡)26、觀、30、32，所述光反射表面中的每一者沿著外殼的每一側(cè)壁20的長(zhǎng)度延續(xù)。光反射表面沈、28、30、32為平面形式且分組為兩對(duì)， 其中第一對(duì)26、觀定位于軸22上面(圖幻且在壁20與基底14之間延伸，且第二對(duì)30、32 定位于軸22下面在壁20與光發(fā)射平面16之間。如所圖解說(shuō)明，反射鏡式表面沈、觀為相連的且分別經(jīng)定向而與側(cè)壁20成大約20°及50°的角度。光反射表面30經(jīng)定向而與側(cè)壁20成大約50°的角度，而光反射表面32與側(cè)壁20大體平行。為了使來(lái)自燈的光發(fā)射最大化，外殼的所有內(nèi)表面(特定來(lái)說(shuō)端壁)為反射鏡式 (光反射式)34。光反射表面對(duì)、26、觀、30、32、34中的每一者可包括(舉例來(lái)說(shuō))鋁、鉻或銀的敷金屬層或者白色噴漆表面。所述光反射表面的反射比盡可能高且優(yōu)選地大于90%， 通常大于95 %且更優(yōu)選地大于98 %。光借以行進(jìn)以到達(dá)光發(fā)射平面16的路徑確定從燈發(fā)射光的角度。在圖1及圖2 中，線36、38、40、42、44指示光可借以到達(dá)光發(fā)射平面的主要光路徑，其中
36指示從LED直接發(fā)射而不由光反射表面中的任一者反射的光的路徑；38指示僅由第一(凸面圓柱形)光反射表面M反射的光的路徑；40指示由與LED相對(duì)的側(cè)壁上的光反射表面32反射的光的路徑；42指示首先由第一光反射表面M反射且接著由與LED相對(duì)的壁上的光反射表面 32反射的光的路徑；且44指示首先由鄰近于LED的光反射表面30反射且接著由光反射表面觀反射的光的路徑。為便于理解，在圖1中僅指示由右手側(cè)LED發(fā)射的光的光路徑。此外，僅指示位于正交于側(cè)壁20及基底14的平面中的光路徑，但將了解由于LED 18的發(fā)射圖案，存在將碰撞端壁光反射表面34的其它路徑。如可從圖1及圖2看出，在特定光路徑44中，光反射表面30與32 —起防止在軸22下面(即，沿朝向光發(fā)射平面16的方向-圖2、與發(fā)射平面成大于30°的角度發(fā)射的多數(shù)光的直接發(fā)射。光反射表面對(duì)、26、觀、30、32、34經(jīng)配置使得其共同地促進(jìn)貫穿光發(fā)射平面16的大致均勻光發(fā)射。初始測(cè)試指示，通過(guò)光反射表面的仔細(xì)配置，跨越光發(fā)射平面的發(fā)光強(qiáng)度的變化通常小于士8%，且總光量的大約90%是從燈發(fā)射的。與其中多個(gè)光源分布于外殼的基底上的常規(guī)背照式燈相比，根據(jù)本發(fā)明的燈的特定優(yōu)點(diǎn)是所述燈的總體厚度(高度)“h”的減小。本發(fā)明的燈的另一益處是其可在光發(fā)射平面16上產(chǎn)生大致均勻光發(fā)射強(qiáng)度。現(xiàn)在參考圖3及圖4來(lái)描述根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的基于LED的燈10，其中圖3 是所述燈的示意性部分剖面透視圖且圖4是貫穿線A-A的示意性截面圖。在此實(shí)施例中， 燈10為圓形形式且既定安裝于天花板、墻壁或其它大體平面表面上。燈10經(jīng)配置以產(chǎn)生 CCT 3000° K、發(fā)射發(fā)光強(qiáng)度為400流明(Im)且發(fā)射角度大約為120°的白色光。在此第二實(shí)施例中，外殼12包括具有上覆在外殼開(kāi)口(光發(fā)射平面)16上的光透射(透明)窗(蓋)46的淺圓形托盤(pán)。第一光反射表面M為圓形且大體平面形式，具有圓周環(huán)形斜面(經(jīng)斜切)光反射部分48。第一光反射表面M比第一實(shí)施例中的等效表面淺得多。光反射表面50提供于基底與LED 18之間的圓周側(cè)壁20上。以類(lèi)似于第一實(shí)施例的方式，光反射表面30、32經(jīng)配置以針對(duì)由LED與光發(fā)射平面16成大于30°的角度發(fā)射的光防止從燈直接發(fā)射(即，無(wú)反射)光。在圖3及圖4中，線36、38、40、42、52、54、56指示光可借以到達(dá)光發(fā)射平面16的
路徑的實(shí)例，其中36指示從LED直接發(fā)射而不由光反射表面中的任一者反射的光的路徑；38指示僅由第一光反射表面M反射的光的路徑；40指示由定位于與LED相對(duì)的壁上的光反射表面32反射的光的路徑；42指示首先由第一光反射表面M反射且接著由與LED相對(duì)的壁上的光反射表面 32反射的光的路徑；52指示僅由環(huán)形光反射表面48反射的光的路徑；54指示首先由鄰近于LED的光反射表面30反射且接著由環(huán)形光反射表面48反射的光的路徑；且56指示由第一光反射表面對(duì)反射且接著由與LED相對(duì)的光反射表面50的部分反射的光的路徑?，F(xiàn)在參考圖5來(lái)描述根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的基于LED的燈10，圖5展示所述燈的示意性截面圖。在此實(shí)施例中，所述外殼包括正方形托盤(pán)，且LED 18經(jīng)定向使得其發(fā)射軸22經(jīng)引導(dǎo)而遠(yuǎn)離光發(fā)射平面16且朝向第一光反射表面24。如圖5中所示，LED18經(jīng)定向而遠(yuǎn)離發(fā)射平面16成大約10°的角度，但所述角度可通常在范圍0°到 30° 中。在圖5中所示的實(shí)施例中，第一光反射表面M為弧形形式且沿一方向在壁20之間延伸。可為大致平面的或略微凸面的光反射表面50在基底14與LED之間延伸且經(jīng)定向而與基底成30°到60°的角度。由于LED 18的發(fā)射軸22經(jīng)引導(dǎo)而遠(yuǎn)離光發(fā)射平面16，因此不再需要光反射表面30、32。在圖5中，線36、38、58、60指示光借以到達(dá)光發(fā)射平面16的主路徑，其中36指示從LED直接發(fā)射而不由光反射表面中的任一者反射的光的路徑；38指示僅由第一光反射表面M反射的光的路徑；58指示由定位于與LED相對(duì)的壁上的光反射表面50反射的光的路徑；且60指示由鄰近于LED的光反射表面50反射且接著由第一光反射表面M反射的光的路徑。在迄今為止所描述的實(shí)施例中的每一者中，LED 18為發(fā)射白色光的裝置“白色 LED”且并入有一種或一種以上磷光體材料。在進(jìn)一步實(shí)施例中，設(shè)想出提供上覆在光發(fā)射平面16上及/或定位于光發(fā)射平面16處的一種或一種以上磷光體材料，使得其在物理上遠(yuǎn)離用于激發(fā)磷光體的LED?，F(xiàn)在參考圖6來(lái)描述根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的基于LED的燈10，圖6展示此燈10 的示意性截面圖。在此實(shí)施例中，LED 18包括發(fā)射藍(lán)色G50nm到480nm)光的1. IW基于 GaN的LED，且光透射窗(蓋)46包含用于產(chǎn)生所需色彩及/或CCT的所發(fā)射光(通常為白色)的一種或一種以上磷光體(光致發(fā)光)材料62的一個(gè)或一個(gè)以上層。如已知，所述一種或一種以上磷光體材料吸收由LED發(fā)射的一定比例的藍(lán)色光且發(fā)射黃色、綠色及/或紅色光。未被磷光體材料吸收的藍(lán)色光與由磷光體材料發(fā)射的光相組合給出在色彩上顯現(xiàn)為白色的發(fā)射產(chǎn)物。將通常呈粉末形式的磷光體材料62與例如麗色達(dá)公司(NAZDAR)的透明絲網(wǎng)墨水9700的粘結(jié)劑材料混合，并將混合物絲網(wǎng)印刷在窗的表面上以形成均勻厚度“t” 的層。將了解，可通過(guò)例如噴鍍、噴墨印刷的其它沉積方法或通過(guò)將粉末狀磷光體與例如環(huán)氧樹(shù)脂或硅酮的光透射粘結(jié)劑材料混合并通過(guò)刮涂、旋涂等施加磷光體/聚合物混合物來(lái)施加磷光體。為了保護(hù)磷光體材料62，窗46優(yōu)選地經(jīng)安裝使得磷光體層62定位于外殼的內(nèi)側(cè)上。通常，所沉積材料中磷光體材料對(duì)光透射粘結(jié)劑的重量加載介于10%與30%之間，但其可取決于所要發(fā)射產(chǎn)物而介于與99%之間的范圍內(nèi)。為了沉積每單位面積充足密度的磷光體材料(舉例來(lái)說(shuō)，0. 02g/cm2到0. 04g/cm2)，可有必要進(jìn)行多個(gè)印刷遍次，遍次的數(shù)目取決于印刷絲網(wǎng)的網(wǎng)格大小。所述磷光體材料可包括無(wú)機(jī)或有機(jī)磷光體，例如大體組成為A3Si (0，0)5或 A2Si (0，D)4的基于硅酸鹽的磷光體，其中Si為硅，0為氧，A包括鍶(Sr)、鋇(Ba)、鎂 (Mg)或鈣(Ca)，且D包括氯(Cl)、氟(F)、氮(N)或硫(S)?；诠杷猁}的磷光體的實(shí)例揭示于共同待決的專(zhuān)利申請(qǐng)案US2006/0145123(銪激活的基于硅酸鹽的綠色磷光體)、US2006/0261309 (兩相基于硅酸鹽的黃色磷光體)、US2007/00295^ (基于硅酸鹽的橙色磷光體)及專(zhuān)利US7，311，858(基于硅酸鹽的黃綠色磷光體)中，所述申請(qǐng)案及專(zhuān)利中的每一者的說(shuō)明書(shū)及圖式以引用的方式并入本文中。所述磷光體還可包括例如共同待決的專(zhuān)利申請(qǐng)案US2006/0158090 (基于鋁酸鹽的綠色磷光體)及專(zhuān)利US7，390，437 (基于鋁酸鹽的藍(lán)色磷光體)中所教示的基于鋁酸鹽的材料、如共同待決的申請(qǐng)案US2008/0111472(硅酸鋁橙紅色磷光體)中所教示的硅酸鋁磷光體或例如第61/054，399號(hào)共同待決的臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)案中所教示的基于氮化物的紅色磷光體材料，所述申請(qǐng)案及專(zhuān)利中的每一者的說(shuō)明書(shū)及圖式以引用的方式并入本文中。將了解，所述磷光體材料并不限于本文中所描述的實(shí)例，且可包括包含氮化物及/或硫酸鹽磷光體材料、氧氮化物及含氧硫酸鹽磷光體或石榴石材料 (YAG)的任何磷光體材料。遠(yuǎn)離LED提供磷光體的優(yōu)點(diǎn)是光產(chǎn)生光致發(fā)光64在窗46的整個(gè)表面(光發(fā)射平面16)上發(fā)生且此可導(dǎo)致所發(fā)射光的較均勻色彩及/或CCT。由于磷光體光致發(fā)光的各向同性性質(zhì)，由磷光體產(chǎn)生的光64的約一半將沿一方向發(fā)射回到燈外殼的體積66中。此光將由光反射表面M、30、32、48及50反射且最終經(jīng)由光發(fā)射平面16發(fā)射。將進(jìn)一步了解， 光將由磷光體材料62散射。遠(yuǎn)離LED定位磷光體的另一優(yōu)點(diǎn)為較少熱量被轉(zhuǎn)移到磷光體材料，從而減小磷光體材料的熱降解。另外，燈的色彩及/或CCT可通過(guò)改變磷光體/聚合物窗46而改變。在圖6中，線36、38、40、42、58指示光可借以到達(dá)光發(fā)射平面16的路徑，其中36指示從LED直接發(fā)射而不由光反射表面中的任一者反射的光的路徑；38指示僅由第一光反射表面M反射的光的路徑；40指示由定位于與LED相對(duì)的壁上的光反射表面32反射的光的路徑；42指示首先由第一光反射表面M反射且接著由與LED相對(duì)的壁上的光反射表面 32反射的光的路徑；且58指示由定位于與LED相對(duì)的壁上的光反射表面50反射的光的路徑；如圖7中所示，磷光體材料62可并入于窗46內(nèi)。在此布置中，可將粉末狀磷光體材料與聚合物材料(舉例來(lái)說(shuō)，聚碳酸酯、丙烯酸樹(shù)脂、硅酮、環(huán)氧樹(shù)脂材料、低溫玻璃等) 混合并接著擠出磷光體/聚合物混合物以形成磷光體在其整個(gè)體積內(nèi)均勻(均質(zhì))分布的均勻厚度“T”的均質(zhì)磷光體/聚合物薄片。磷光體對(duì)聚合物的重量比加載通常介于35% 到85%的范圍中，其中確切加載取決于燈的發(fā)射產(chǎn)物的所需CCT。如同在磷光體對(duì)聚合物的重量加載的情況下，加載有磷光體的窗46的厚度“T”將確定由燈產(chǎn)生的光的CCT。在圖7的實(shí)施例中，外殼12的基底14上的第一光反射表面M包括沿正交于LED 的發(fā)射軸的方向(即，沿進(jìn)出紙張的平面的方向)延續(xù)的一系列平行圓柱形隆脊。光反射隆脊使光撞擊光透射窗46的角度隨機(jī)化。將了解，以大于臨界角度的角度撞擊窗46的表面的光將由窗46反射回到外殼12的體積68中。此光接著將由光反射表面反射且最終經(jīng)由所述窗反射出去。與大致平面表面相比，隆脊形式的光反射表面M增加以低于臨界角度的角度撞擊窗的光的比例且因此增加光發(fā)射。在圖7中，線38、40、42、68、70、72、74指示光可借以到達(dá)光發(fā)射平面16的路徑，其中38指示僅由第一光反射表面M反射的光的路徑；
40指示由定位于與LED相對(duì)的壁上的光反射表面32反射的光的路徑；42指示首先由光反射表面M反射且接著由與LED相對(duì)的壁上的光反射表面32反射的光的路徑；58指示由定位于與LED相對(duì)的壁上的光反射表面50反射的光的路徑；68指示首先由光透射窗46的內(nèi)表面反射且接著由第一光反射表面M反射的光的路徑；70指示首先由光透射窗46的內(nèi)表面反射且接著由與LED相對(duì)的壁上的光反射表面32反射的光的路徑；且72指示首先由光透射窗46的內(nèi)表面反射且接著由與LED相對(duì)的壁上的光反射表面50反射的光的路徑?，F(xiàn)在參考圖8來(lái)描述根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的基于LED的燈10，圖8展示此燈的示意性截面圖。如圖8中所示且如第11/975，130號(hào)共同待決的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)案(2007年 10月17日提出申請(qǐng)，所述美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)案的說(shuō)明書(shū)及圖式以引用的方式并入本文中)中所揭示，磷光體材料可經(jīng)圖案化以便包含透射由LED產(chǎn)生的光及由磷光體產(chǎn)生的光的窗(即， 不具有磷光體材料的區(qū)域)圖案。此布置可增加來(lái)自燈的總體光發(fā)射。在圖8中，磷光體材料提供為兩種不同磷光體材料62a、62b (例如，發(fā)射綠色光及橙色光的磷光體)的方格式圖案。在其它布置中，磷光體材料可提供為以正方形柵格形式通過(guò)窗76彼此分離的正方形形狀磷光體區(qū)的正方形陣列。在另一布置中，設(shè)想出將磷光體材料提供為覆蓋光透射窗46 的整個(gè)表面且包含圓形或其它形狀的窗76的規(guī)則陣列(例如正方形或六邊形陣列)的層。 所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將明了其它磷光體圖案。在圖8中，線38、40、52指示光可借以到達(dá)光發(fā)射平面16的路徑，其中38指示僅由第一光反射表面M反射的光的路徑；且40指示由定位于與LED相對(duì)的壁上的光反射表面32反射的光的路徑；且52指示僅由光反射表面48反射的光的路徑。盡管本發(fā)明是關(guān)于墻壁或天花板可安裝面板燈呈現(xiàn)的，但本發(fā)明的燈適合于其它應(yīng)用且特定來(lái)說(shuō)適合作為發(fā)光標(biāo)志中的背光(光盒)。根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光標(biāo)志76的實(shí)例展示于圖9中且包括定位于光發(fā)射平面16處的光透射顯示表面80，光透射顯示表面80包含數(shù)字、字母、裝置、標(biāo)識(shí)、標(biāo)記、符號(hào)或其它顯示信息80。如所圖解說(shuō)明，背光10可包括圖1 及圖2的燈。在其它實(shí)施例中，設(shè)想出所述燈包括發(fā)射藍(lán)色光的二極管18且顯示表面80進(jìn)一步包括提供為一圖案以產(chǎn)生所需發(fā)光標(biāo)記或符號(hào)的一種或一種以上磷光體材料?；蛘撸彻?0可產(chǎn)生白色光且顯示圖像包括光透射色彩符號(hào)的圖案。此些標(biāo)志的實(shí)例包含發(fā)光出口標(biāo)志、人行橫道“行走”與“停止”標(biāo)志、交通標(biāo)志、廣告標(biāo)牌(廣告牌)等。背照式發(fā)光標(biāo)志的實(shí)例揭示于2007年6月3日提出申請(qǐng)的第11/714，711號(hào)共同待決的專(zhuān)利申請(qǐng)案(公開(kāi)案US2007/0M0346)中，所述專(zhuān)利申請(qǐng)案的說(shuō)明書(shū)及圖式以引用的方式并入本文中。本發(fā)明的燈及發(fā)光標(biāo)志并不限于所描述的特定實(shí)施例且可做出在本發(fā)明的范圍內(nèi)的變化形式。舉例來(lái)說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明的燈可包括其它LED，例如發(fā)射藍(lán)色或U. V.光的基于碳化硅(SiC)、硒化鋅(&1%)、氮化銦鎵(InGaN)、氮化鋁(AlN)或氮化鋁鎵(AWaN)的LED芯片。
此外，定位于殼體的基底上的光反射表面可具有其它形式，例如為扁圓半球形表面或橢球形表面。
權(quán)利要求
1.一種燈，其包括a)外殼，其具有包括光發(fā)射平面的開(kāi)口，光是經(jīng)由所述光發(fā)射平面而從所述燈發(fā)射的；b)多個(gè)發(fā)光二極管，其沿著所述外殼的至少一個(gè)壁定位且可操作以產(chǎn)生第一波長(zhǎng)范圍的光，其中所述發(fā)光二極管經(jīng)配置使得在操作中其發(fā)射軸定向于與所述光發(fā)射平面大致平行或經(jīng)引導(dǎo)而遠(yuǎn)離所述光發(fā)射平面的平面內(nèi)；及c)第一光反射表面，其定位于所述外殼的基底上且經(jīng)配置使得在操作中光被反射穿過(guò)所述光發(fā)射平面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燈，其中所述發(fā)光二極管的所述發(fā)射軸經(jīng)定向而與所述光發(fā)射平面成范圍0°到30°中的角度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燈，其中所述第一光反射表面經(jīng)配置使得在所述光發(fā)射平面上的發(fā)光發(fā)射強(qiáng)度的變化小于10%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燈，且其進(jìn)一步包括第二光反射表面，所述第二光反射表面經(jīng)配置以防止經(jīng)由所述光發(fā)射平面直接發(fā)射由所述發(fā)光二極管發(fā)射的所述光的至少一部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的燈，其中所述第二光反射表面經(jīng)配置以防止直接發(fā)射與所述光發(fā)射平面成大于30°的角度發(fā)射的光。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燈，其中所述第一光反射表面為弧形的且在所述外殼的壁之間延伸。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燈，其中所述第一光反射表面選自由以下各項(xiàng)組成的群組 在所述外殼的其上定位所述發(fā)光二極管的相對(duì)壁之間延伸的凸面圓柱形表面、扁圓半球形表面及橢球形表面。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燈，其中所述第一光反射表面為大致平面的且經(jīng)定向而與所述光發(fā)射平面大致平行。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的燈，其中所述第一光反射表面進(jìn)一步包括經(jīng)定向而與所述光發(fā)射平面成角度的至少一個(gè)光反射部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燈，其中所述第二光反射表面從其上定位所述發(fā)光二極管的所述壁向外延伸。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求4所述的燈，其中所述光反射表面具有選自由以下各項(xiàng)組成的群組的反射比至少90%、至少95%及至少98%。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燈，其中所述外殼為四邊形形式，且所述發(fā)光二極管定位于所述外殼的相對(duì)壁上，且其中所述第一光反射表面包括在所述外殼上的其上定位所述發(fā)光二極管的所述壁之間延伸的凸面圓柱形表面。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燈，其中所述外殼為四邊形形式，且所述發(fā)光二極管定位于所述外殼的相對(duì)壁上，且其中所述第一光反射表面包括在所述外殼上的其上定位所述發(fā)光二極管的所述壁之間延伸的大致平面表面。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燈，其中所述外殼為圓形形式，且所述發(fā)光二極管?chē)@所述壁間隔開(kāi)，且其中所述第一光反射表面包括定位于所述外殼的所述基底上的扁圓半球形表面。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燈，且其進(jìn)一步包括至少一種磷光體材料，所述至少一種磷光體材料可操作以吸收所述第一波長(zhǎng)范圍的光的至少一部分且發(fā)射第二波長(zhǎng)范圍的光，其中所述至少一種磷光體材料提供于所述光發(fā)射平面處。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的燈，且其進(jìn)一步包括上覆在所述光發(fā)射平面上的光透射窗，且其中所述至少一種磷光體材料并入于所述光透射窗中。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的燈，其中所述至少一種磷光體材料大致均勻地分布在所述光透射窗的整個(gè)體積內(nèi)。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的燈，且其進(jìn)一步包括上覆在所述光發(fā)射平面上的光透射窗，且其中所述至少一種磷光體材料包括在所述光透射窗的表面的至少一部分上的至少一個(gè)層。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的燈，且其進(jìn)一步包括不具有磷光體材料的區(qū)的圖案。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燈，其中由所述燈發(fā)射的光包括所述第一與第二波長(zhǎng)范圍的光的組合。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的燈，其中由所述燈發(fā)射的光在色彩上顯現(xiàn)為白色。
22.根據(jù)權(quán)利要求16或權(quán)利要求18所述的燈，其中所述光透射窗選自由以下各項(xiàng)組成的群組平面形式及弧形形式。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燈，其中所述發(fā)光二極管可操作以發(fā)射在色彩上顯現(xiàn)為白色的光。
24.一種包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的燈及上覆在所述光發(fā)射平面上的光透射顯示表面的發(fā)光標(biāo)志。
25.根據(jù)權(quán)利要求M所述的標(biāo)志，且其進(jìn)一步包括至少一種磷光體材料，所述至少一種磷光體材料定位于所述顯示表面上且可操作以吸收所述第一波長(zhǎng)范圍的光的至少一部分且發(fā)射第二波長(zhǎng)范圍的光。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的標(biāo)志，其中所述至少一種磷光體配置為表示顯示信息的圖案。
全文摘要
一種基于LED的燈包括外殼，其具有包括光發(fā)射平面的開(kāi)口，光是經(jīng)由所述光發(fā)射平面而從所述燈發(fā)射的；多個(gè)LED，其沿著所述外殼的至少一個(gè)壁定位且可操作以產(chǎn)生第一波長(zhǎng)范圍的光，其中所述LED經(jīng)配置使得在操作中其發(fā)射軸定向于與所述光發(fā)射平面大致平行或經(jīng)引導(dǎo)而遠(yuǎn)離所述光發(fā)射平面的平面內(nèi)；及第一光反射表面，其定位于所述外殼的基底上且經(jīng)配置使得在操作中光被反射穿過(guò)所述光發(fā)射平面。一種發(fā)光標(biāo)志包括本發(fā)明的所述燈與上覆在所述光發(fā)射平面上的光透射顯示表面。
文檔編號(hào)F21V7/04GK102460003SQ201080034323
公開(kāi)日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2010年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月18日
發(fā)明者楊海濤 申請(qǐng)人:英特曼帝克司公司