波長混合光學部件的制作方法
【技術領域】
[0001]本申請涉及光學部件及對自來光源的光進行重分布的系統，尤其涉及采用發光二極管的光學部件及系統。
【背景技術】
[0002]在很多采用發光二極管(LED)發光體為光源的應用中，光學部件，例如透鏡、擴散器、反射器、重定向器等，可用于調整來自該LED的光的輻射型。在各種實施方式中，光源可包括LED陣列。在這樣的實施方式中，光學部件陣列可設置于該LED陣列上方，從而使得該光學部件陣列中的每一光學部件都圍繞該LED陣列中相應的LED，以照明目標區域。
[0003]近年來，出現了對尺寸輕薄且LED數量更少的照明面板的需求以降低成本。可在一區域內提供預定照度且具有更少數量的LED的光學部件可以低成本提供輕薄的照明面板。
[0004]采用白色LED的輕薄照明面板同樣可能會有顏色不均勻的問題。相應地，對于光學部件來說，最好是能夠混合白色LED發出的不同波長的光以降低顏色不均勻性。本部分中上述討論為本文所公開的主題的提供【背景技術】，并且其不構成對現有技術的承認。

【發明內容】

[0005]本申請的系統、方法及裝置各自具有若干創新性的方面，其中任何一個創新性的方面都無法對本文所描述的預定特性做貢獻。
[0006]本文所描述的各種實施例包括光學部件，其可用于在一廣角范圍內傳播來自LED發光體的光并同時混合該LED發光體發出的不同波長的光以實現顏色均勾度。本文所描述的光學部件的實施例可用于在一預定照明區域內重分布LED發光體發出的光，從而使得照明區域內的輻射型是均勻的。例如，在各種實施方式中，該照明區域中的光強度幾乎是保持不變的。在各種實施方式中，光學部件可被配置為降低光強度分布中的一個或多個峰值點，以實現在照明表面上提供一個更均勻的光分布。
[0007]本文所描述的光學部件的實施例包括一個或多個紋理表面，其可散射或擴散LED發光體發出的不同波長的光，以在光學部件的近場區域和/或遠場區域混合該不同波長的光。在各種實施方式中，紋理表面可包括多個微結構。這些微結構可包括凹槽、凸起、刻面、表面或卷積全息圖等。這些微結構可被設置為形成一個規則或不規則的圖型或可被隨機設置。
[0008]本文所描述的不同實施例包括照明裝置，該照明裝置包括LED發光體和設置于該LED上的光學部件。在各種實施方式中，反射器和/或印刷電路板(PCB)可與該光學部件的基板一體成型。印刷電路板可具有反射性。反射器和/或印刷電路板的反射率會直接影響光學部件上方的照明區域中的光強度。相應地，可通過調整反射器和/或PCB的反射率來調整照明表面上的光強度。在各種實施方式中，反射器可為擴散型反射器。在各種實施方式中，反射器和/或PCB上臨近該光學部件的表面可具有紋理以混合不同波長的光和/或在照明表面上均勻地傳播光學部件所輸出的光。光學部件或光學部件陣列被配置為在一廣角范圍內均勾分布LED發光體發出的光，并同時混合該LED發光體發出的不同波長的光，以實現顏色均勻度。該照明裝置可用于輕薄的背光裝置中或輕薄的建筑照明面板中，以為間隔該LED發光體設置的照明面板提供照明。本文所描述的各種實施方式可用于直下式背光裝置或直下式顯示裝置、液晶顯示裝置應用和面板照明應用中。該照明裝置的各種實施方式可用于輕薄的背光裝置中或輕薄的建筑照明面板中。
[0009]本申請所描述的主題的一個創新性方面可實施于光學設備中，該光學設備采用具有發光二極管(LED)的光源。該設備包括一體形成的透光體，該透光體包括頂部、底部及連接該頂部及該底部的側表面，其中，該透光體的設想的中心軸穿過頂部及底部，并且不穿過側表面。該設備進一步包括設置于頂部上的至少一個頂部曲面。該設備包括設置于該透光體的內部且延伸至底部的中間部分的底部腔體，從而中心軸穿過底部腔體。底部腔體與光源相對準，因此光源放置于底部腔體的下方且中心軸穿過光源、頂部及底部腔體，并使底部腔體包括至少一個用于接收來自該光源的光束的光輸入面，當底部腔體與光源對準時，來自該光源的光束從光源傳播至該至少一個光輸入面的過程中不被反射。該設備還包括用于對入射至其上的光束進行擴散且形成于所述透光體的底部上的微結構。
[0010]在該設備的各種實施方式中，微結構可設置于底部腔體的至少一個光輸入面上。底部腔體可包括中間部分及周邊部分，其中中心軸穿過中間部分，且當沿中心軸從頂部往下看時，周邊部分位于中間部分的四周。微結構可設置于底部腔體的周邊部分上，而非設置于底部腔體的中間部分上。底部可包括設置于底部上的底部周面，當沿中心軸從頂部往下看時，底部周面圍繞底部腔體。微結構可設置于底部周面上。底部可包括設置于底部上且圍繞底部腔體的第一底部周面和第二底部周面。當沿中心軸從頂部往下看時，第一底部周面可置于第二底部周面之間。微結構可設置于第二底部周面上并且不需要設置在第一底部周面上。具有該微結構的第二底部周面可相對于垂直該中心軸的一設想平面傾斜，從而使得第二底部周面上的靠近中心軸的徑向方向上的第一點相對于第二底部周面上中心軸上的第二點有所上升。一般地，第二底部周面的傾斜方向關于中心軸對稱。
[0011]透光體的高度可介于大約3 mm到大約7 mm之間，且紋理表面可位于離中心軸大約5 mm到大約9 mm處。微結構可包括第一微結構，該第一微結構提供多個具有不同切面的微表面，其可使得入射至該第一微結構的兩個或兩個以上平行光束到達不同的微表面，不同的微表面可使得該兩個或兩個以上的平行光束以不同方向離開微結構，其中，這些微表面的全部或部分是連續彎曲的，或者，部分微表面是與其最接近的相鄰微表面是分立隔開的。該設備可被配置為提供如下照明特性，即，光學距離為10-30 mm時，距離中心軸11大約10mm以內的第一區域的平均相關色溫大致等于或少于距離中心軸大約10-40 mm的第二區域內的平均相關色溫的±20%。該設備可被配置為提供如下照明特性，S卩，光學距離為10至30mm時，相關色溫介于60000開到20000開之間。該設備還可被配置為提供如下照明特性，即，光學距離為10-30 mm時，平均相關色溫的變化量少于最大相關色溫的30%。
[0012]本申請所描述的主題的另一創新性方面可實施于照明裝置中，該照明裝置包括上述的裝置及具有發光二極管(LED)的光源，其中光源相對于該設備設置，從而使得中心軸穿過光源且光源所發出的光束可沒有發生任何反射地達到至少一個光輸入面。該照明裝置具有以下的照明特性，即，光學距離為10-30 mm時，其平均相關色溫等于或少于該LED的平均相關色溫的大約土 20%。
[0013]本申請所描述的主題的另一創新性方面可實施于照明裝置中，該照明裝置包括基板、多個設置于該基板上的上述設備，以及多個置于該基板上的LED光源，其中該多個LED光源中的至少一個可安置于該多個設備的一個的底部腔體中。在各種實施方式中，一個所述設備結合安置于該設備的底部腔體的至少一個LED光源可具有以下的照明特性，S卩，光學距離為10-30 mm時，距離中心軸10 mm以內的照度不小于最大照度的80%。該多個設備可對準以形成線狀設置或陣列。
[0014]本申請所描述的主題的另一創新性方面可實施于包括有上述照明裝置的LCD顯示面板的背光單元中。本申請所描述的主題的另一創新性方面可實施于包括有上述背光單元的LCD顯示面板中。本申請所描述的主題的另一創新性方面可實施于包括有上述LCD顯示面板的消費性電子裝置中。
[0015]本申請所描述的主題的一個創新性方面可實施于照明裝置中，其包括用于從光射出面上射出多個波長的光的光源，以及具有主體的光學部件。主體包括頂部表面、側表面、底部表面，以及可通過底部表面上開設的開口進入的腔體;該腔體延伸穿過該主體并由內部表面所界定，該內部表面包括多個微結構以使多個波長光在入射至該內部表面上時以不同方向隨機散射出去。光學部件被配置為在一照明區域中重定向光源輸出的光。在各種實施方式中，該裝置可包括鄰近該光學部件的底部表面設置的反射器。該反射器可包括多個微結構。該反射器的反射率可配置為降低照度的變化和/或輸出的光強度的變化。
[0016]在各種實施方式中，所述側表面的至少一部分可包括多個微結構。底部表面的至少一部分包括多個微結構。頂部表面的至少一部分包括多個微結構。該裝置可進一步包括圍繞該側表面設置的環形結構。該裝置可進一步包括底部面板和頂部面板，其中，LED設置在底部面板上且光學部件所發出的光入射至頂部面板上。底部面板和頂部面板之間的距離可小于大約25 mm。該裝置可被配置為顯示裝置的背光單元，其中頂部面板構成該顯示面板的一部分。該裝置可被配置為建筑照明裝置。
[0017]本申請所描述的主題的一個創新性方面可實施于具有主體的光學部件中。該主體包括圍繞中心軸設置的頂部曲面及與該頂部表面相對的底部表面，其中頂部表面包括中間部分和圍繞該中間部分的周邊部分，底部表面包括中間區域及圍繞該中間區域的周邊區域;該中間區域具有開口，其限定了穿過光學部件的主體并延伸至頂部表面的內部腔體，該內部腔體由彎曲的內部表面所界定。內部表面的至少一部分包括多個微結構。底部表面的周邊區域可朝向遠離頂部表面的方向傾斜，從而使得周邊區域相對于中間區域成夾角。
[0018]在各種實施方式中，光學部件可包括鄰近該光學部件的底部表面設置的反射器。反射器可包括多個微結構。在各種實施方式中，反射器可被配置為擴散器。所述周邊區域的至少一部分可包括多個微結構。在各種實施方式中，中間部分的頂部表面的切線的斜率與周邊部分的頂部表面的切線斜率符號相反。頂部表面的至少一部分可包括多個微結構。光學部件可進一步包括圍繞側表面設置的環形結構。在各種實施方式中，環形結構的至少一個表面可包括多個微結構。
[0019]本申請所描述的主題的一個或多個實施方式的詳細內容將結合說明書附圖及以下的描述展開。根據本說明書、附圖及權利要求，其他特征、方面及優點將是顯而易見的。需要注意的是，以下的附圖的相關維度可能不是按比例繪制的。
【附圖說明】
[0020]圖1A示出了用于傳播來自LED發光體的光的光學部件的部分截面等距圖。
[0021 ]圖1B示出了圖1A所示的光學部件的另一部分截面等距圖。
[0022]圖1C示出了圖1A所示的光學部件的等距視圖。
[0023]圖2示出了圖1A所示的光學部件設置于LED發光體之上的側視圖。
[0024]圖3示出了用于混合LED發光體所發出的不同波長的光，以及/或用于減少LED發光體所發出的光的強度分布中的峰值點的光學部件一實施例的側視圖。
[0025]圖4示出了用于混合LED發光體所發出的不同波長的光，以及/或用于減少LED發光體所發出的光的強度分布中的峰值點的光學部件另一實施例的側視圖。
[0026]圖5示出了具有LED發光體陣列及光學部件陣列的燈管的截面圖。
[0027]圖6A示出了間隔設置于具有LED發光體的照明系統的照明表面上的相關色溫變化。
[0028]圖6B示出了間隔設置于具有LED發光體的照明系統的照明表面上的相關色溫變化，并且示出了本文所記載的顏色混合光學部件的實現方式。
[0029]在這些附圖中，相同的附圖標記代表類似的單元。
【具體實施方式】
[0030]下面的詳細描述是針對為描述所述創新性方面的某些實現方式。然而，本文中的這些教導可通過多個不同的方式進行應用。正如可從下面的描述中顯而易見地，所述創新性方面可實現于任何用于提供照明的裝置中。尤其地，設想所述創新性的方面可在照明系統中實施，例如，用于為各種顯示裝置如液晶顯示裝置或LED顯示裝置等提供照明的輕薄的背光和/或前置光單元。所描述的