[發(fā)明專利]照明系統(tǒng)和制造方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201180061710.X
• 申請(qǐng)日: 2011-12-09
• 公開（公告）號(hào): CN103270365A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: H·J·科尼利森;G·森尼尼;T·德克爾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 皇家飛利浦電子股份有限公司
• 主分類號(hào): F21S8/00
• 分類號(hào): F21S8/00;F21V7/00;F21Y105/00
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 王茂華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及照明系統(tǒng)，尤其是發(fā)光片的形式(例如使用LED光源)的照明系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及制造方法。

背景技術(shù)

利用發(fā)光二極管(LED)作為其光源的照明系統(tǒng)已經(jīng)越來越流行。這些光輸出設(shè)備可以被用于物體的照明、圖像的顯示或者簡(jiǎn)單地用于裝飾。

通過將LED芯片的n型半導(dǎo)體區(qū)域和p型半導(dǎo)體區(qū)域連接到用于提取電流的相應(yīng)的端管腳，LED被制成。LED芯片被嵌入在例如樹脂的封裝中。該封裝可以被布置以使得來自LED芯片的光沿一個(gè)或多個(gè)指定的方向被發(fā)射。

LED具有很小的形狀因子，這使得能夠形成很薄且通用的設(shè)計(jì)。一個(gè)示例是可以被置于表面上或者與表面集成在一起的發(fā)光片。發(fā)光片例如設(shè)置有嵌入式LED或者嵌入式LED的陣列。LED在發(fā)光片內(nèi)的它們的位置處發(fā)光。

LED的小形狀因子體現(xiàn)為非常高的亮度，例如超過10⁶cd/m²。

因而，具有集成的LED陣列的發(fā)光片的問題在于發(fā)光片具有在LED處的局部高亮度區(qū)域。單獨(dú)的LED可能產(chǎn)生強(qiáng)光以及不希望有的陰影效果。在很多應(yīng)用中，希望在橫跨發(fā)光片的區(qū)域上得到均勻的光輸出強(qiáng)度，例如在例如1到10cm²的更大的區(qū)域上散播LED光輸出。諸如光擴(kuò)散層或散射表面之類的次級(jí)光學(xué)元件可以被用于此目的。

發(fā)光片的另一示例利用光腔體來散播光線并且從而生成更均勻的輸出。光腔體例如被用在用于LCD的背光單元中，其中輸出的均勻性是特別重要的。這種腔體可以采用金屬箔的形式，所述金屬箔由邊緣安裝的LED提供照明。

這種類型的金屬箔的一個(gè)示例是PMMA(聚(甲基丙烯酸甲酯)-一種透明熱塑性)波導(dǎo)，有時(shí)被稱為光皮(light?skin)。光通過全內(nèi)反射被捕獲在波導(dǎo)內(nèi)，并且光出耦合結(jié)構(gòu)被用于在光輸出表面處產(chǎn)生均勻的照明。這些光出耦合結(jié)構(gòu)提供了折射指數(shù)的改變或者光角度的改變，以打破總的內(nèi)反射。例如，光輸出耦合結(jié)構(gòu)可以包括光散射區(qū)域。出耦合區(qū)域參考LED的位置布置，例如越遠(yuǎn)離LED(因?yàn)閺?qiáng)度越低)越靠近在一起，因此需要更多的光輸出區(qū)域以實(shí)現(xiàn)在光輸出表面的區(qū)域上的均勻強(qiáng)度。

圖1示出了PMMA波導(dǎo)發(fā)光片，并且示出了邊緣耦合的LED10(例如紅色、綠色和藍(lán)色)、波導(dǎo)12和光出耦合結(jié)構(gòu)14的不規(guī)則圖案。所述圖案被精確計(jì)算以確保良好的均勻性。所述波導(dǎo)例如為1mm厚。

圖2以橫截面的形式示出了圖1的結(jié)構(gòu)。

光出耦合結(jié)構(gòu)可以采用各種形式，例如散射涂料點(diǎn)、微槽、微棱鏡、微透鏡、具有表面粗糙度的領(lǐng)域、熒光點(diǎn)。波導(dǎo)通常通過注塑成型來生產(chǎn)。

PMMA(或其它透光的塑料材料，例如聚碳酸酯)被注入到具有經(jīng)仔細(xì)打磨或微加工的壁和嵌入物的金屬模具中。在高壓和高溫下的注入之后，塑料冷卻并固化。

雖然PMMA可以被用作背光中的波導(dǎo)，但是對(duì)消防安全的要求不允許PMMA用于普通照明中。為此，PMMA主要用在封閉系統(tǒng)中。

聚碳酸酯(PC)也可以被使用。PC具有更強(qiáng)的防火性并且可以被用在照明中。但是，因?yàn)槠浜芨叩奈仗匦裕琍C不是實(shí)現(xiàn)大面積照明的優(yōu)選材料。

此外，這兩種成型的塑料光波導(dǎo)解決方案給整個(gè)燈具增加了相當(dāng)大的重量。

因此需要一種消防安全的、重量輕的方式來實(shí)現(xiàn)均勻的光分布。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明，提供了一種照明系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括

-承載包括多個(gè)照明元件的照明電路的電路板，其中承載所述照明元件的電路板的表面是至少部分反射性的；

-在所述電路板上面的間隔層；

-在所述間隔層上面的頂部反射器，其中所述間隔層限定所述電路板與所述頂部反射器之間的空氣間隙，

其中所述頂部反射器和/或所述電路板設(shè)置有光出耦合結(jié)構(gòu)，

并且其中所述電路板包括有圖案的頂部導(dǎo)體，該頂部導(dǎo)體具有被公共導(dǎo)體區(qū)域環(huán)繞的被隔離導(dǎo)體區(qū)域的陣列，其中一個(gè)或多個(gè)照明元件連接在每個(gè)被隔離導(dǎo)體區(qū)域與所述公共導(dǎo)體區(qū)域之間。

這種結(jié)構(gòu)利用間隔層來限定諸如金屬箔之類的反射層之間的空氣腔。照明元件分布在照明系統(tǒng)的光輸出表面的整個(gè)區(qū)域上，這便于均勻光輸出的產(chǎn)生。照明元件的并聯(lián)連接被提供以使得照明系統(tǒng)可以被切割成一定尺寸。這是可能的，因?yàn)榍懈钪蟮氖Ｓ噙B接仍然是功能上可用的。剩下的被隔離的區(qū)域可以使用，并且公共導(dǎo)體區(qū)域的剩余部分仍然保持電學(xué)完整性。

該結(jié)構(gòu)還使得系統(tǒng)能夠小型化，因?yàn)椴恍枰吘壈惭b的光源。

該結(jié)構(gòu)很容易制造，例如通過在印刷電路板上印刷間隔層，然后安裝頂部反射器。