具有改進的光特性的發(fā)光二極管模塊的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及發(fā)光設備領域，并且被指向改進的照明模塊。
【背景技術(shù)】
[0002] 可以由各種不同類型的光源來提供照明。通常以包括在外殼中的一個或多個光源 的照明模塊的形式來提供光源。
[0003] 當今良好建立的光源的一個示例是發(fā)光二極管（LED)。LED模塊通常包括布置在 外殼中的一個或多個LED。LED通常設置在LED芯片上，LED芯片可以包括另外的部件。外 殼具有由LED發(fā)出的光通過其出射的光出射窗口。
[0004] 光出射窗口可以由陶瓷（諸如氧化鋁）制成。為了提供具有期望顏色的所設置的 光，可以對光出射窗口進行涂覆。通常使用的涂層包括用于提供例如黃色光的磷光體涂層。 作為示例，實現(xiàn)白光的一種方式是組合提供藍光的LED芯片與藍色LED光穿過其的涂覆有 磷光體的光出射窗口。作為組合的結(jié)果，獲得白色輸出光。
[0005] 理想的是，實現(xiàn)提供具有預定特性（諸如光顏色、光漫射、色溫、光強度、色調(diào)和色 值）的光的照明模塊。有很多不同的用以改進光特性的方法。例如，對于包括涂層的照明 模塊，一個問題在于，涂層的變化可能對輸出光的特性有很大影響。諸如厚度、均勻性和層 密度等特性的變化導致變化的光特性。因此，可能很難控制照明模塊的制造使得獲得期望 的光特性。另外，可能很難對于一批照明模塊中的每個照明模塊獲得相同的光特性。
[0006] 改進的涂層的研發(fā)以及對涂層的控制的改進可以緩解這一缺陷。例如，US7 879 258公開了用于LED模塊的磷光體層，其改進了光質(zhì)量，并且提供了通過調(diào)節(jié)磷光體層來調(diào) 節(jié)光漫射屬性的方法。
[0007] 這是能夠改進光特性的一個示例。當然，理想的是進一步改進光特性以及用于諸 如LED模塊等照明模塊的其控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的一個目的是提供具有改進的光特性的照明模塊。本發(fā)明的一個特定目的 是改進對于從照明模塊輸出的光的色溫的控制。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，通過包括光出射窗口和被布置成提供具有通過光出射窗 口的光學路徑的光的光源的照明模塊來實現(xiàn)以上涉及的以及其它目的，其中光出射窗口的 表面被雕刻使得照明模塊的輸出色溫被調(diào)節(jié)。因此，照明模塊在雕刻之后的輸出色溫不同 于在雕刻之前的輸出色溫?；蛘?，換言之，雕刻后的光出射窗口具有不同于沒有雕刻的光出 射窗口的色溫的色溫。
[0010] 已知的技術(shù)包括能夠如何通過修改照明模塊的光源（諸如LED)、光源芯片和/或 涂層，或者通過添加另外的部件（諸如散射器）來修改輸出光的光特性（諸如光漫射和光 顏色）的示例。發(fā)明人已經(jīng)驚訝地認識到，還可以通過修改照明模塊的光出射窗口來修改 輸出光的特性。特別地，已經(jīng)認識到，可以通過雕刻光出射窗口來調(diào)節(jié)輸出光的色溫。即， 可以在光出射窗口內(nèi)的內(nèi)層上雕刻光出射窗口的表面或者光出射窗口的子表面。
[0011] 已經(jīng)顯示，光出射窗口的表面或者子表面的大約10%的雕刻可以提供大約20K的 色溫的向下調(diào)節(jié)。
[0012] 對于LED模塊，已經(jīng)顯示，可以在大約20K到大約260K的范圍內(nèi)向下調(diào)節(jié)輸出光 的色溫，即，其中第二色溫比第一色溫低20K到260K。調(diào)節(jié)的范圍依賴于光出射窗口被雕刻 多少。在其中雕刻光出射窗口的表面的測量運行中，在雕刻光出射窗口的總表面積的10% 時實現(xiàn)20K的向下調(diào)節(jié)，并且在雕刻光出射窗口的總表面積的100%時實現(xiàn)260K的向下調(diào) 節(jié)。這些調(diào)節(jié)值對應于LED模塊的所測量的第一色溫的0. 7-9. 6%，這取決于光出射窗口的 總表面積的多少被雕刻。
[0013] 另外，已經(jīng)顯示，相對于沒有任何雕刻的LED模塊，具有雕刻后的光出射窗口的 LED模塊形式的照明設備沒有明顯的光輸出損失。
[0014] 在另一實施例中，可以通過例如用激光雕刻的圖案控制或者調(diào)節(jié)散射或者反射的 量來增加照明模塊的色溫。在這種情況下，光出射窗口具有預定義的散射屬性。例如，如果 光出射窗口是陶瓷層，則光出射窗口的多孔性的修改提供散射屬性的修改。光出射窗口的 多孔性的增加將產(chǎn)生增加的散射，并且這提供在這種情況下向后散射到磷光體涂層的光的 增加，從而產(chǎn)生更暖的顏色。散射的量的減少因此將給出更冷的顏色，即更高的色溫。替選 地，光出射窗口可以包括施加在光出射窗口的頂部的漫射層或者部分反射層。以受控方式 借助于例如雕刻（諸如激光雕刻）去除至少這一層的一部分會產(chǎn)生色溫的增加。
[0015] 表面可以是考慮到光學路徑或者面對光源的光出射窗口的外表面。因此，不需要 在雕刻之前拆卸照明模塊并且在之后重新組裝照明模塊。
[0016] 光出射窗口可以包括涂層。涂層可以是磷光體涂層。涂層可以布置在考慮到光學 路徑（換言之面對光源）的光出射窗口的內(nèi)表面上。通過在內(nèi)表面上或者在照明模塊內(nèi)部 的任何地方布置涂層，保護涂層在雕刻期間免于被破壞。
[0017] 光出射窗口可以由完全或部分透明、半透明或熒光材料制成。特別地，光出射窗 口可以包括選自以下各項組成的組的材料：玻璃材料、諸如PMMA的半透明聚合物材料、諸 如氧化鋁的陶瓷材料、氮氧化鋁（A10N)、諸如釔鋁石榴石（YAG)或镥鋁石榴石（LuAG)的陶 瓷磷光體、諸如藍寶石或尖晶石的基于礦物的材料、以及諸如摻雜有鈰的釔鋁石榴石（YAG: Ce)或摻雜有鈰的镥鋁石榴石（LuAG:Ce)的熒光陶瓷。
[0018] 可以在光出射窗口的表面上執(zhí)行雕刻。優(yōu)選地，在總表面的10-100%的表面積上 執(zhí)行雕刻。
[0019] 替選地或者另外地，可以在光出射窗口的子表面上（即在光出射窗口內(nèi)的內(nèi)層 上）執(zhí)行雕刻。雕刻因此布置在光出射窗口內(nèi)?？梢越柚诩す獾窨虂韺崿F(xiàn)子表面雕刻。
[0020] 照明模塊可以包括與表面相鄰布置的蓋體。蓋體可以保護雕刻和任何視覺圖案 (作為例如注入模制）免受例如灰塵或物理破壞。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，通過用于調(diào)節(jié)照明模塊的輸出色溫的方法來實現(xiàn)這一和 其它目的，所述方法包括：提供照明模塊，該照明模塊包括光出射窗口和被布置成提供具有 通過光出射窗口的光學路徑的光的光源，該照明模塊具有第一輸出色溫；以及雕刻光出射 窗口使得照明模塊的輸出色溫被調(diào)節(jié)成第二輸出色溫。
[0022] 該方法還可以包括組裝照明模塊，其中在雕刻之前執(zhí)行組裝。因此，LED模塊的調(diào) 節(jié)可以被執(zhí)行為用以組裝LED模塊的單獨的步驟。
[0023] 可以在光出射窗口的外表面上執(zhí)行雕刻。通過這一特征，不需要在雕刻之前拆卸 照明模塊并且在之后重新組裝照明模塊。
[0024] 替選地，可以在光出射窗口的子表面上執(zhí)行雕刻。通過使用子表面雕刻，諸如子表 面激光雕刻（SSLE)，不需要在雕刻之前拆卸照明模塊并且在之后重新組裝照明模塊。
[0025] 該方法還可以包括測量第一輸出色溫。可以借助于積分球來執(zhí)行測量。可以基于 所測量的第一輸出色溫來執(zhí)行雕刻。因此，可以將色溫調(diào)節(jié)為預定值。例如，可以將一批照 明模塊中的每個照明模塊調(diào)節(jié)為固定的目標色溫。
[0026]