專(zhuān)利名稱(chēng)：一種高效率柔性面光源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體照明技術(shù)，尤其涉及一種柔性面光源。
背景技術(shù)：
LED燈具有壽命長(zhǎng)、省電力的特點(diǎn)，越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于照明領(lǐng)域。傳統(tǒng)的光源，為提高顯色性，一般在LED芯片表面涂覆熒光粉或粘貼熒光膠片，以點(diǎn)光源形式發(fā)光，如中國(guó) 專(zhuān)利文獻(xiàn)CN201204213公開(kāi)的芯片型LED，該芯片型LED包括芯片、芯片設(shè)置在陶瓷支架上 表面，并且芯片位于陶瓷支架、膠殼、透鏡的封閉空間內(nèi)，芯片的電極通過(guò)電極引線引出至 封閉空間外部，芯片的發(fā)光表面設(shè)置熒光膠片。但點(diǎn)光源容易產(chǎn)生刺眼的眩光并且LED點(diǎn) 光源的熒光粉直接與LED芯片及基板相接觸，受高溫影響，熒光粉易老化變色及揮發(fā)，而影 響發(fā)光強(qiáng)度及使用壽命。為解決上述問(wèn)題，早在2007年4月11日就有人提出了面光源解決 方案，如中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)CN1945099公開(kāi)的LED面光源，其包括LED基板和安裝在LED基板上 的若干個(gè)LED，LED基板上設(shè)置一圍繞所述LED的熒光粉板支架，所述熒光粉板支架具有一 向外開(kāi)口的內(nèi)錐型反射面，反射面上具有反光材料，所述熒光粉板支架上安裝一覆蓋所述 LED并與所述LED有一定間隔的熒光粉板，熒光粉板朝向所述LED的一面涂敷熒光粉。熒光 粉板采用透光材料制成。LED基板采用導(dǎo)熱材料制成；LED基板借助于導(dǎo)熱材料固定于殼體 上。勤上和邦貝爾的解決方案在一定程度上解決了上述問(wèn)題，但仍有不足之處。前一方案 不足之處是很明顯的，熒光層向后散射的光線又聚集回LED芯片中，一方面取光效率不高， 另一方面也是引起LED芯片溫升的主要因素，芯片工作一段時(shí)間后過(guò)早地產(chǎn)生光衰。后一 方案是一種面光源，但熒光粉與空氣接觸會(huì)產(chǎn)生氧化，取光效率逐漸降低，并且LED未經(jīng)處 理光斑直接打在熒光粉層，光斑嚴(yán)重不均勻，熒光粉激發(fā)出光的效率不高，光線不夠均勻和 柔和。前述二種解決方案均存在取光效率不高的不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種高效率的柔性面光 源，本發(fā)明同時(shí)提供一種能夠高效取光的柔性光源的取光方法。本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種高效率柔性面光源，包括基板，基板正面面設(shè)置LED芯片，基板反面連接散熱 裝置，基板的正面還設(shè)有反光杯，LED芯片位于反光杯的底面；其特征在于每個(gè)LED芯片還 具有一個(gè)勻光透鏡，LED芯片被勻光透鏡包覆；反光杯的頂面還具有一層狀出光面，按由外 向內(nèi)的順序?qū)訝畛龉饷姘ㄒ簧⑸鋵印⒁粺晒夥蹖?、一透明隔離層。高效率柔性面光源，其特征在于所述基板的正面和所述反光杯的內(nèi)壁均具有反 射層。高效率柔性面光源，其特征在于所述反射層是通過(guò)真空濺射方式設(shè)置的Ag構(gòu)成 的鏡面反射層。高效率柔性面光源，其特征在于所述反射層是漫反射層。
高效率柔性面光源，其特征在于所述散射層是散光膜或磨砂玻璃，所述透明隔離 層是玻璃、或PET薄膜、或PVC薄膜、或尼龍薄膜。高效率柔性面光源，其特征在于各勻光透鏡的設(shè)置方式為，各勻光透鏡之出光在 層狀出光面均勻疊加，使層狀出光面均勻取光。高效率柔性面光源，其特征在于所述反光杯的內(nèi)壁截面為垂直于基板的直線、或 與基板具有傾角的直線、或弧線、或拋物線。本發(fā)明的目的還可以通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種柔性光源的取光方法，其特征在于LED芯片發(fā)出的光線通過(guò)以下光路被提取第一步，LED芯片出光；第二步，第一步產(chǎn)生的光線經(jīng)過(guò)勻光透鏡勻光處理，疊加于層狀 出光面；第三步，光線在層狀出光面激發(fā)熒光粉層，分化為二部分，第一部分光線轉(zhuǎn)化為高 顯色性的光線經(jīng)層狀出光面射出被提取利用；第二部分光線向后散射；第四步，第三步所 述的第二部分光線經(jīng)基板表面的反射層或反射杯側(cè)壁的反射層反射回層狀出光面被重新 利用。一種柔性光源的取光方法，其特征在于所述LED芯片有多個(gè)，構(gòu)成一組，一組LED 芯片的出光經(jīng)勻光透鏡處理后均勻地疊加于層狀出光面。本發(fā)明的高效率柔性面光源，通過(guò)勻光透鏡對(duì)LED芯片出光進(jìn)行勻光處理，熒光 粉層被勻光處理后的光線均勻激發(fā)，光源出光更柔和，取光效率更高；熒光粉層向后散射的 光線經(jīng)基板或反光杯側(cè)壁之反射面反射后，又射向熒光粉層得以充分利用，與現(xiàn)有技術(shù)相 比，提高了取光效率；本發(fā)明的高效率柔性面光源熒光粉層設(shè)置于散光層和隔離層之間，可 以長(zhǎng)期工作而不被氧化，與現(xiàn)有技術(shù)相比，出光效率相對(duì)穩(wěn)定。本發(fā)明的柔性光源的取光方 法，用勻光處理后的光線激發(fā)熒光粉層，并將熒光粉層反射回的光線通過(guò)反射層反射回?zé)?光粉層，與現(xiàn)有技術(shù)相比，出光效率高。


圖1是本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的示意圖。圖2是本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的一種勻光透鏡示意圖。圖3是圖2所示透鏡得到的光斑示意圖。圖4是本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的第二種勻光透鏡示意圖。圖5是圖4所示透鏡得到的光斑示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。參考圖1，本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例是一種高 效率柔性面光源，包括基板108，基板108正面面設(shè)置LED芯片101，基板108反面連接散熱 裝置104，基板108的正面還設(shè)有反光杯103，LED芯片101位于反光杯103的底面；每個(gè)LED 芯片101還具有一個(gè)勻光透鏡102，LED芯片101被勻光透鏡102包覆；反光杯103的頂面 還具有一層狀出光面(105、106、107)，按由外向內(nèi)的順序?qū)訝畛龉饷?105、106、107)包括 一散射層105、一熒光粉層106、一透明隔離層107。本實(shí)施例中，所述基板108的正面1081 和所述反光杯103的內(nèi)壁1031均具有反射層，所述反射層是通過(guò)真空濺射方式設(shè)置Ag構(gòu) 成的鏡面反射層，Ag的設(shè)置方式也可以采用真空蒸鍍。當(dāng)然，為了減化工藝也可以用電鍍或涂敷方式設(shè)置其它反光材料，如Cu、Au、Cr、或合金等。本實(shí)施例中，所述反射層是鏡面反 射層，當(dāng)然，作為本實(shí)施例的一個(gè)替代方案，也可以采用漫反射層，以強(qiáng)調(diào)平面光源出光的 均勻度和顯色性。本實(shí)施例中，所述散射層105是磨砂玻璃，真對(duì)具體應(yīng)用場(chǎng)合的不同，也 可以采用散光膜代替磨砂玻璃，本實(shí)施例中，所述透明隔離層107是PET薄膜，當(dāng)然也可以 用其它抗氧化隔離材料代替。本實(shí)施例中，LED芯片101有多個(gè)，構(gòu)成一組LED陣列，每個(gè) LED芯片101均具有一個(gè)勻光透鏡102，各勻光透鏡102的設(shè)置方式為，各勻光透鏡102之 出光在層狀出光面均勻疊加，使層狀出光面均勻取光。本實(shí)施例中，所述反光杯103的內(nèi)壁 1031截面為弧線，作為本實(shí)施例的替代方案，也可以采用垂直于基板的直線、或與基板具有 傾角的直線、或拋物線代替。 本實(shí)施例中，所述LED芯片可以是藍(lán)光LED芯片，其出光未經(jīng)過(guò)熒光粉轉(zhuǎn)換，就通過(guò)勻光透鏡封裝出射。勻光透鏡一方面通過(guò)更高折射率介質(zhì)材料提高芯片的光提取效率， 另一方面將芯片發(fā)出的光線進(jìn)行二次配光，和反光杯一起將芯片發(fā)出的藍(lán)光在出光口形成 均勻的照度分布，再激發(fā)熒光粉，有利于形成柔和的面發(fā)光光源。通過(guò)均勻照度分布的藍(lán)光 激發(fā)熒光粉，其目的是由熒光粉激發(fā)出均勻亮度的黃光，從而在出光口獲得色度照度均勻 的平面光源。反光杯使用高反射率的反射面，是將熒光粉層激發(fā)的向后散射的光線重新利 用出射。熒光粉經(jīng)過(guò)激發(fā)以后，會(huì)有一半以上被散射的藍(lán)光和激發(fā)黃光會(huì)向后散射，而不 能射出光系統(tǒng)。通過(guò)高反射率的反射面，可以將這部分光線進(jìn)行重新利用，從而增加光出射 度。熒光粉層上表面由一層磨砂玻璃或散射膜覆蓋，下面一層夾一層熒光粉，其目的在于既 將熒光粉與空氣隔離防止熒光粉的吸潮氣，又通過(guò)上面磨砂面增加亮度均勻度。粗糙的上 表面出光面反而有助于提高熒光粉激發(fā)的黃色光線的出射幾率提高光提取效率，而不會(huì)像 沒(méi)有熒光粉涂敷情況下大大降低光提取效率。這樣，該方案可以獲得光效很高的均勻出光 面光源。勻光透鏡是具有均光功能的透鏡，可以將LED的光線均勻打散開(kāi)，從而保證在熒光 粉層的位置形成均勻照度分布。本實(shí)施例的透鏡將芯片包覆住，其作用如下保護(hù)芯片，提 高LED的壽命和可靠性，使用膠體(樹(shù)脂膠或硅膠)將芯片包覆，可以避免芯片直接裸露， 不僅將芯片和空氣隔離避免氧化等化學(xué)反應(yīng)，又可以避免被震動(dòng)、撞擊等影響芯片焊接線， 有助于提高LED的性能可靠性和使用壽命；提高光提取效率，由于LED芯片折射率高達(dá)2. 4 以上，從LED芯片到空氣的出光立體角有限，致使大量光線不能從LED芯片表面出射。使用 透鏡封裝LED芯片可以提高從LED芯片中提取光子的效率。經(jīng)過(guò)折射率1. 5的樹(shù)脂材料封 裝的LED芯片光提取效率會(huì)增加50%以上。這些光線經(jīng)過(guò)合理的透鏡曲面設(shè)計(jì)之后，大部 分能從透鏡中出射。本發(fā)明使用的透鏡是具有勻光功能的特殊設(shè)計(jì)的透鏡，其作用是將LED 芯片發(fā)出的光線均勻擴(kuò)展到接收屏幕某一范圍內(nèi)；使用藍(lán)光LED芯片和熒光粉隔離的技術(shù) 獲得均勻柔性面光源，其關(guān)鍵是要讓藍(lán)光在目標(biāo)平面上形成均勻照度的能量分布，從而激 發(fā)出均勻的黃光?，F(xiàn)有技術(shù)中，LED芯片/透鏡不具有勻光功能，發(fā)出的光強(qiáng)分布呈現(xiàn)中間 亮兩邊暗的“瑯勃分布”。這樣排列成陣列后，如果LED間距相對(duì)距離平面的距離稍大，就 會(huì)造成在目標(biāo)平面上的照度分布不均勻。使用本發(fā)明的勻光透鏡的LED陣列發(fā)出的光線在 屏幕疊加，可以將LED芯片發(fā)出的光線均勻擴(kuò)展到較大角度范圍內(nèi)，有效補(bǔ)充了距離LED法 線方向角度較大的位置的能量。這樣即使LED間距較大，在屏幕位置仍然能形成照度均勻 性很高的能量分布。因此，本發(fā)明可以有效擴(kuò)展LED排布間距，同時(shí)減小熒光粉涂敷位置與 LED的距離，這樣既提高了該發(fā)明的應(yīng)用范圍，又減小了光源體積。本發(fā)明中使用的勻光透鏡有兩種優(yōu)選設(shè)計(jì)一種是可以形成圓形光斑的勻光透鏡，結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，其得到 的光斑如圖3所示；另外一種是可以形成近似正方形的矩形光斑的均光透鏡，其結(jié)構(gòu)示意 圖如圖4所示，得到的光斑如圖5所示。本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例是一種柔性光源的取光方法，本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例即是 實(shí)現(xiàn)該取光方法的一種優(yōu)選裝置。本實(shí)施例中，LED芯片發(fā)出的光線通過(guò)以下光路被提取第一步，LED芯片出光；第二步，第一步產(chǎn)生的光線經(jīng)過(guò)勻光透鏡勻光處理，疊加于層狀出光面；第三步，光線在層狀出光面激發(fā)熒光粉層，分化為二部分，第一部分光線轉(zhuǎn)化為高 顯色性的光線經(jīng)層狀出光面射出被提取利用；第二部分光線向后散射；第四步，第三步所述的第二部分光線經(jīng)基板表面的反射層或反射杯側(cè)壁的反射層 反射回層狀出光面被重新利用。本實(shí)施例中，所述LED芯片有多個(gè)，構(gòu)成一組LED陣列，一組LED芯片的出光經(jīng)勻 光透鏡處理后均勻地疊加于層狀出光面。
權(quán)利要求
一種高效率柔性面光源，包括基板，基板正面面設(shè)置LED芯片，基板反面連接散熱裝置，基板的正面還設(shè)有反光杯，LED芯片位于反光杯的底面；其特征在于每個(gè)LED芯片還具有一個(gè)勻光透鏡，LED芯片被勻光透鏡包覆；反光杯的頂面還具有一層狀出光面，按由外向內(nèi)的順序?qū)訝畛龉饷姘ㄒ簧⑸鋵印⒁粺晒夥蹖?、一透明隔離層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效率柔性面光源，其特征在于所述基板的正面和所述反 光杯的內(nèi)壁均具有反射層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高效率柔性面光源，其特征在于所述反射層是通過(guò)真空濺 射方式設(shè)置的Ag構(gòu)成的鏡面反射層。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高效率柔性面光源，其特征在于所述反射層是漫反射層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效率柔性面光源，其特征在于所述散射層是散光膜或磨 砂玻璃，所述透明隔離層是玻璃、或PET薄膜、或PVC薄膜、或尼龍薄膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效率柔性面光源，其特征在于各勻光透鏡的設(shè)置方式為， 各勻光透鏡之出光在層狀出光面疊加，使層狀出光面均勻取光。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效率柔性面光源，其特征在于所述反光杯的內(nèi)壁截面為 垂直于基板的直線、或與基板具有傾角的直線、或弧線、或拋物線。
8.—種柔性光源的取光方法，其特征在于LED芯片發(fā)出的光線通過(guò)以下光路被提取第一步，LED芯片出光；第二步，第一步產(chǎn)生的光線經(jīng)過(guò)勻光透鏡勻光處理，疊加于層狀出光面；第三步，光線在層狀出光面激發(fā)熒光粉層，分化為二部分，第一部分光線轉(zhuǎn)化為高顯色 性的光線經(jīng)層狀出光面射出被提取利用；第二部分光線向后散射；第四步，第三步所述的第二部分光線經(jīng)基板表面的反射層或反射杯側(cè)壁的反射層反射 回層狀出光面被重新利用。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性光源的取光方法，其特征在于所述LED芯片有多 個(gè)，構(gòu)成一組，一組LED芯片的出光經(jīng)勻光透鏡處理后均勻地疊加于層狀出光面。
全文摘要
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體照明技術(shù)，尤其涉及一種柔性面光源，包括基板，基板正面面設(shè)置LED芯片，基板反面連接散熱裝置，基板的正面還設(shè)有反光杯，LED芯片位于反光杯的底面；其特征在于每個(gè)LED芯片還具有一個(gè)勻光透鏡，LED芯片被勻光透鏡包覆；反光杯的頂面還具有一層狀出光面，按由外向內(nèi)的順序?qū)訝畛龉饷姘ㄒ簧⑸鋵?、一熒光粉層、一透明隔離層。本發(fā)明提供一種高效率的柔性面光源，本發(fā)明同時(shí)提供一種能夠高效取光的柔性光源的取光方法。
文檔編號(hào)F21Y101/02GK101806404SQ20101011445
公開(kāi)日2010年8月18日 申請(qǐng)日期2010年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月12日
發(fā)明者李騁翔 申請(qǐng)人:李騁翔