發光模塊的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及包括光混合室和至少一個發光二極管的發光模塊。本發明進一步涉及 包括這種發光模塊的燈和照明裝置。
【背景技術】
[0002] 發光模塊的領域在使用光源、構造、光學特性等方面包含多種多樣的不同發光模 塊。對于發光模塊的許多應用的重要特性是，它們應被布置為提供均勻的照明。發光模塊 的另一個重要方面是提供節能發光模塊的增加的需要。發光模塊是節能的一個示例是基于 LED的發光模塊。然而，LED是點源，且因此生產提供均勻照明的基于LED的發光模塊是有 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構的固體 波導的使用。然而，這種波導可吸收光，且將光耦合到固體波導中會造成損失。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向小區域的集中而導致過度加熱。
[0004] 因此，能夠提供均勻照明的備選發光模塊是需要的。

【發明內容】

[0005] 本發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 勻照明的發光模塊。
[0006] 根據本發明的第一方面，這個和其它目的通過發光模塊而實現，發光模塊包括：布 置為混合光的混合室，混合室包括具有高反射內表面的基部、具有高反射內表面的周圍側 壁、以及半反射的光出射窗；以及布置在周圍側壁的內表面上的至少一個發光二極管，使得 從至少一個發光二極管發射的光被發射到混合室中，以用于在混合室內混合發射的光，其 中半反射的光出射窗被布置為耦合出從至少一個發光二極管發射的和在混合室內混合的 光，其中混合室的寬度和高度的縱橫比在1到8的范圍內，其中對于從發光二極管發射的 光，半反射的光出射窗的反射率在從30%到80%的范圍內。
[0007] 本發明目的在于提供基于高效LED的發光模塊，其提供均勻照明。這通過以下方 式來實現，提供具有包括高反射的基部和側壁以及半反射的光出射窗的混合室的發光模 塊，并且在側壁處布置至少一個發光二極管（LED)以用于將光從混合室的側面發射到混合 室中。通過不是將至少一個LED指向出射窗，而是指向側面周圍側壁的相對部分，在混合室 內改進的光混合可被實現。而且，由于混合室的側壁和基部兩者都是高反射的，幾乎所有朝 側壁和基部發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表面和/或基部反射，且因此改進在混合室內的光混合。
[0008] 為了發光模塊實現最優的效率且同時實現由發光模塊提供的照明的可接受的均 勻性（即在混合室內的光混合），混合室的重要參數是在混合室寬度和高度之間的縱橫比。 寬度與周圍側壁的直徑有關，且高度與側壁的尺寸（即側壁的高度）有關。混合室越高，至 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。發明人已經發現，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，可以實現增加的效率以及同時從發光模塊耦合出來的 照明的可接受的均勻性，其會在下文中被詳細解釋。混合室的上述特性可以提供在混合室 內高效的光混合以及光從混合室的高效出耦合。因此，根據本發明的發光模塊可以高效的 方式提供均勻的照明。這個的進一步效應可以是，在發光模塊中用于產生具有某個勒克斯 (Iux)的光所需要的LED的數目可以減少，出于成本原因這是有利的。
[0009] 根據實施例，對于從發光二極管發射的光，半反射的光出射窗的吸光度小于2%。 因此發光模塊的效率可被進一步提高。
[0010] 根據另一個實施例，至少一個發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] 根據實施例，術語"高反射"意指對于從發光二極管發射光的反射率在從90%到 100%的范圍內。對于增加光混合且還對于增加從發光模塊耦合出來的光的效率，這可能是 有利的。
[0012] 根據又一個實施例，混合室是柱體。這一混合室的示例性設計可簡化發光模塊的 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。考慮到發光模塊的應用（例 如出于改裝原因），混合室的形狀被有利地設計。混合室的橫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] 根據實施例，光出射窗是漫射的。這對于減小發光模塊的眩光可以是有利的。
[0014] 根據一些實施例，基部的內表面是平面的。根據其它實施例，基部的內表面是彎曲 和/或具有圓頂形狀。根據一些實施例，光出射窗是平面的。根據其它實施例，光出射窗是 彎曲和/或具有圓頂形狀。基部和光出射窗的形狀可以影響并改進從發光模塊耦合出來的 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 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] 根據一些實施例，發光模塊進一步包括反射結構。反射結構可被布置在基部。這 提供了在混合室中的增加的光混合。
[0016] 根據實施例，至少一個發光二極管被布置在柔性帶上。這提供了至少一個發光二 極管在混合室的側壁上的容易的組裝。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] 根據實施例，混合室是環形的，且包括具有面對至少一個發光二極管的高反射表 面的內壁。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壁限定的空腔的內部，從而提供了緊湊的發光設備。在實施例中，內 壁由混合室的基部中的凹部限定。通過使用例如標準沖壓技術來使混合室成形，這提供了 混合室的簡單制作。
[0018] 根據實施例，發光設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 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] 根據實施例，發光設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致緊湊的發光 設備。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 個直徑或寬度之上，且通過混合室增加的高度來實現。
[0020] 根據第二方面，本發明提供了包括根據本發明的第一方面的發光模塊的燈。
[0021] 根據第三方面，本發明提供了包括根據本發明第一方面的發光模塊或者根據本發 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勢。
[0023] 注意，本發明涉及在權利要求中記載的特征的所有可能的組合。通常，在權利要 求中使用的所有術語將根據它們在技術領域中的普通含義來解釋，除非本文中另作明確定 義。
[0024] 本發明的其它目的、特征和優勢將從以下詳細公開中以及從附圖中顯現。
【附圖說明】
[0025] 本發明的這一和其它方面現在將參考示出本發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實施例的發光模塊；
[0027] 圖2圖示了被繪制作為均勻性的函數的效率模擬，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圖示了根據實施