照明板制造技术

描述了提供用于从LED产生类似“点光”的照亮的可选方式的照明板。该照明板包括透明基板，透明基板的第一表面上安装的是多个透明棱镜结构，且透明基板的第二表面上安装的是发光二极管(LED)。透明引导层被布置以便将发光二极管封装在第二表面上，使得透明基板和透明导光形成用于引导从LED发出的光的复合结构。透明棱镜结构被配置成提取来自照明板的第一和第二光输出，第一和第二光输出的输出角度和光束宽度通过该多个透明棱镜结构的结构确定。照明板呈现出高光学效率和长工作寿命。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及照明板领域。特别地，描述了一种用于照亮、照明和显示目的的照明板设备，其呈现具有可限定的窄的光束轮廓(beam profile)和可限定的光束角度的光输出。发光二极管(LED)是固态光源中高效力且非常可靠的例子。随着固态照明的成本效益不断改善，在大量专业应用和消费者应用中，这项技术正逐渐代替旧式的照明技术，例如荧光灯。LED是比较小的光源，且因而通常利用外部光学器件来提供有用的照明系统。与LED的性能规范相结合的外部光学器件提供具有高光效的预期的功能是重要的。高光效是需要的，以便最小化成本(单位成本和运行成本二者)、最小化热耗散以及最大化能效指标(credentials)。在聚光灯类型系统中利用LED来提供呈现窄轮廓且具有可限定的光束角度的输出是已知的。图1示意性地介绍了这样的系统的一个例子，如整体上通过参考数字1所表示的。可以看到，LED聚光灯系统1包括一组LED 2和透镜结构3，其被布置成使得透镜结构3位于所述一组LED 2和观察者4之间。通常，透镜结构3被放置在距所述一组LED 2一定距离处，以便提供用于从组2中的所有LED收集光5以及以窄且限定好的光束6向前投射该光的方式。然后该系统作为一个整体被取向(或指向)成使得该窄限定的光束6被传送到所需位置。这种所描述的配置的缺点是这样的系统往往是呈许多厘米深的庞大笨重的系统。另一个LED照明的更近的方法是将LED耦合到导光板。这种方法被用来提供具有大面积的漫射照明的薄的灯具板。这种设备的例子在PCT公布No.WO 2005/101070中由专利技术人提供，并且在图2中被示意性地介绍，如整体上通过参考数字7所表示的。这里的光源8被边缘耦合到平面光导9中。由于总的内部反射效应，由光源8产生的光10接着在平面光导9内传播。然后，平面光导9的表面上的提取特征11，如隆起、锯齿、凹槽、墨点、线，能够让光10脱离(escape)总的内部反射情况(condition)。还可以包含反射器12与漫射镜13以便提供用于进一步操纵光10的方式。这种布置的整体影响是平面光导9将点光源即LED 8转变成漫射照亮区域。市场上可买到的这样的系统的例子通常可包含600mm×600mm大小的板，该板具有位于一张聚合物光导板的四个边缘周围的LED。实际上，被发现的是，由于这些系统的设计，所产生的光输出呈现非常宽的光束角，典型地为朗伯型(120°半峰全宽)。这些系统很适合于很多应用，然而，它们的设计的确显示出很多限制，该限制使它们不适用于其它类型的应用。在第一个实例中，在LED 8与光导边缘之间的光耦合损耗，与板9的吸收透明聚合物中光10的大平均光路长度相结合，导致了呈现大的光损耗的系统。该光损耗影响系统的整体光效率，已知该整体光效率低至50％。被利用作为透明光导板9的最常见的聚合物材料是丙烯酸树脂(PMMA)，因为这种材料具有最高的光学透明度。然而，相比于许多其他透明材料(例如，硅树脂)，丙烯酸树脂在高温和高光能水平下是不稳定的。已知的是，随时间推移，丙烯酸树脂褪色，且因而光透射被减少。这在距离LED 8被放置的地方最近的区域相当明显，因为它们具有最高的温度和最高的光能水平。这些影响限制了基于丙烯酸树脂光导的这种产品的工作寿命。对于提升LED以具有长的生命的照明应用来说，这是主要的缺陷。对于要求特定的光束角分布的应用，输出光的宽的且通常是朗伯型的角分布的提供了另外的缺陷。在这样的应用中，必须配备额外的外部膜，因而这进一步降低了光学效率，增加了产品成本并且给出了通用集成难度。专利技术概述因此，本专利技术的一方面的目的是消除或至少减轻现有技术中已知的基于LED的光源系统的前述缺点。本专利技术的实施方式的另一个目的是提供一种基于LED的照明板，其呈现具有窄输出光束轮廓的输出。本专利技术的实施方式的再一个目的是提供一种基于LED的照明板，其呈现预定的输出光束角度。在下面的描述中，术语透明(transparent)指的是照明板的部件在装置内采用的LED光源所产生的光的波长下的光学特性。根据本专利技术的第一方面，提供一种照明板，所述照明板包括透明基板和透明引导层，多个透明棱镜结构安装在所述透明基板的第一表面上，且发光二极管(LED)安装在所述透明基板的第二表面上，所述引导层被布置以将所述LED封装在所述第二表面上，使得所述透明基体基板和所述透明导光形成用于引导从所述LED发出的光的复合结构，其中，所述多个透明棱镜结构被配置成提取来自所述照明板的第一和第二光输出，所述第一和第二光输出具有通过所述多个透明棱镜结构确定的输出角度和光束宽度。照明板有效地提供了用于产生类似于来自LED的照亮的“点光”的可选装置。将LED嵌入到设备中还提供了以下附加优点，即，显著提高了光到引导层中的光耦合，同时允许减小设备的整体厚度。嵌入LED源还给系统提供了物理保护，同时还考虑了改善的热耗散。因而，该照明板呈现出高的光学效率和长的工作寿命。所述多个透明棱镜结构通过干扰所述复合结构内的内部反射效应来提取来自所述照明板的所述第一和第二光输出。优选地，第一和第二光输出从照明板的相对侧提取。更优选地，所述多个透明棱镜结构被配置成压缩从所述LED发出的光。在本文中，压缩意味着第一和第二光输出的宽度比从LED发出的光的宽度更窄。更优选地，所述照明板还包括涂敷到所述多个透明棱镜结构的透明涂层，其中，所述透明涂层提供了用于确定第一和第二光输出的输出角度的另外的装置。优选地，所述透明涂层被涂敷到所述多个透明棱镜结构以便形成大致平坦的表面。具有大致平坦的表面降低了灰尘或尘土沉积在暴露表面上的趋势。优选地，透明的涂层包括空间图案，例如线形或格子图案。空间图案的作用是为第一和第二输出光束二者提供两个分量。因而，所产生的光强分布是该第一和第二输出光束的这两个分量的叠加。可选地，照明板还包括反射器，其被布置以便将第一光输出反射回去通过复合结构。在这个实施方式中，第一光输出与第二光输出有效地组合。反射器可以包括孔的阵列。孔的阵列可以是孔的规则阵列。孔可以包括规则的几何形状，例如它们可以是圆形的。反射器可以包括透明膜和多个有图案的反射或光学特征部。在这个实施方式中，反射器提供了控制所发出的光在第一和第二光输出中的比例的装置。它还可以提供进一步控制第一和第二光输出的光束轮廓和输出角度的装置。可选地，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种照明板，包括透明基板和透明引导层，在所述透明基板的第一表面上安装了多个透明棱镜结构，且在所述透明基板的第二表面上安装了发光二极管(LED)，所述引导层被布置以便将所述LED封装在所述第二表面上，使得所述透明基体基板和所述透明导光形成用于引导从所述LED发出的光的复合结构，其中，所述多个透明棱镜结构被配置成提取来自所述照明板的第一光输出和第二光输出，所述第一光输出和所述第二光输出具有通过所述多个透明棱镜结构确定的输出角度和光束宽度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.09 GB 1204167.91.一种照明板，包括透明基板和透明引导层，在所述透明基板的第
一表面上安装了多个透明棱镜结构，且在所述透明基板的第二表面上安装
了发光二极管(LED)，所述引导层被布置以便将所述LED封装在所述
第二表面上，使得所述透明基体基板和所述透明导光形成用于引导从所述
LED发出的光的复合结构，其中，所述多个透明棱镜结构被配置成提取
来自所述照明板的第一光输出和第二光输出，所述第一光输出和所述第二
光输出具有通过所述多个透明棱镜结构确定的输出角度和光束宽度。
2.根据权利要求1所述的照明板，其中所述多个透明棱镜结构通过
干扰所述复合结构中的内部反射效应来提取来自所述照明板的所述第一
光输出和所述第二光输出。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的照明板，其中所述第一光输
出和所述第二光输出从所述照明板的相对侧提取。
4.根据前述权利要求中任一项所述的照明板，其中所述多个透明棱
镜结构被配置成压缩从所述LED发出的光。
5.根据前述权利要求中任一项所述的照明板，其中所述照明板还包
括涂敷到所述多个透明棱镜结构的透明涂层，其中，所述透明涂层提供了
用于确定所述第一光输出和所述第二光输出的输出角度的另一装置。
6.根据权利要求5所述的照明板，其中所述透明涂层被涂敷到所述
多个透明棱镜结构以便形成大致平坦的表面。
7.根据权利要求5或6中任一项所述的照明板，其中所述透明涂层
包括空间图案。
8.根据前述权利要求中任一项所述的照明板，其中所述照明板还包
括反射器，所述反射器被布置以便反射所述第一光输出向后通过所述复合
结构。
9.根据权利要求8所述的照明板，其中所述反射器包括孔的阵列。
10.根据权利要求9所述的照明板，其中所述孔的阵列包括孔的规则
阵列。
11.根据权利要求9或10中任一项所述的照明板，其中所述孔包括
规则的几何形状。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的照明板，其中所述反射器
包括透明膜和多个有图案的反射或光学特征部。
13.根据前述权利要求中任一项所述的照明板，其中所述照明板还包
括第二LED，所述第二LED安装在所述透明基板的所述第二表面上，使
得从第二LED发出的光在与所述第一LED发出的光的方向不同的方向引
导通过所述复合结构。
14.根据权利要求8所述的照明板，其中从第二LED发出的光在与
所述第一LED发出的光的方向相反的方向引导通过所述复合结构。
15.根据前述权利要求中任一项所述的照明板，其中所述透明基板优
选地具有在1...

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