專利名稱：具有發(fā)光二極管的發(fā)光單元的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及發(fā)光領域，具體地涉及使用發(fā)光二極管作為光源的發(fā)光裝置。
背景技術：
近幾年來，最初用作電和電子用具中的狀態(tài)或指示燈的發(fā)光二極管(LED)已經(jīng)用于照亮信號裝置，例如機動車輛的信號燈(轉(zhuǎn)向信號燈，標志燈)或便攜式燈或路徑照明。
近來，LED的發(fā)展已經(jīng)著眼于替代白熾鹵素燈泡。LED的優(yōu)勢是它們的壽命長，這意味著使用它們的組件工作時間更長并且需要更少的維護。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新式的基于LED的照明裝置或發(fā)光裝置，其在不晃眼的情況下提供充足的發(fā)光效率。根據(jù)本發(fā)明，照明裝置或發(fā)光裝置包括座體，作為發(fā)光光源的發(fā)光二極管，置于座體內(nèi)并且上面設置有二極管的支撐，以及形成發(fā)光裝置的罩的玻璃基板，二極管在朝向基板的方向上發(fā)光。發(fā)光裝置被設置成-二極管的支撐被緊固至座體底部，座體底部由導熱金屬材料制成，并且所述支撐組合有散熱裝置和/或與散熱裝置關聯(lián)，所述散熱裝置被連接至座體底部；-玻璃基板包括用于散射光的裝置，也稱作散射裝置，所述散射裝置被布置成面對著二極管；以及-反射器被設置于座體內(nèi)以在朝向基板的方向上反射光線。座體底部的導熱材料，以及組合到支撐內(nèi)和/或與支撐相關聯(lián)并且被連接至座體底部的散熱裝置，形成除熱裝置，用于在操作中除去二極管產(chǎn)生的熱。因此，除熱阻止二極管的效率降低并且因此保證發(fā)光裝置提供所需的發(fā)光效率。通過反射器的存在發(fā)光效率也得到了優(yōu)化。此外，由于散射裝置的存在發(fā)光裝置造成非常小的晃眼。此外，發(fā)光裝置的罩由玻璃制成產(chǎn)生了許多優(yōu)勢-因為玻璃具有良好的抗熱性，玻璃基板可以生成很薄的系統(tǒng)，因為其可以被定位于LED附近，盡管LED是熱點；-這還使得可以使用高功率(高于IOOmW)的LED，因此，這些高功率LED是更熱的光源，發(fā)光效率更高(約1001m/W而不是401m/W)；-玻璃很平滑并且機械特性很堅硬，這意味著玻璃很容易清潔并且不會擦傷，對于安裝在需要高標準衛(wèi)生條件的發(fā)光裝置來說這是非常有利的；以及-玻璃符合消防安全標準。根據(jù)一個實施例，二極管的支撐由板材構(gòu)成，板材具有大體平行于整個座體底部區(qū)域的總區(qū)域，并且反射器由添加到面對著基板的所述板材的一側(cè)的反射涂層構(gòu)成。
根據(jù)另一個實施例，二極管的支撐由分布在座體底部上的分開的條狀部構(gòu)成，并且反射器通過由反射材料構(gòu)成的座體底部形成，和/或通過添加到座體底部上的反射涂層形成，和/或通過添加到面對著基板的條狀部的一側(cè)上的反射涂層形成。所添加的反射涂層例如是漆膜或油漆。根據(jù)一個特征，二極管可以是封裝的或者是裸芯片。而且，不必需使用透鏡。根據(jù)另一個特征，組合到二極管的支撐內(nèi)和/或與二極管的支撐相關聯(lián)的散熱裝置由形成支撐的金屬材料構(gòu)成，或者由組合到支撐內(nèi)的金屬區(qū)域構(gòu)成，并且任選地由將支撐緊固至座體底部的構(gòu)件構(gòu)成，緊固裝置是導熱的并且由電絕緣材料制成，例如導熱粘合劑或膠帶。面對著二極管的散射裝置被放置于的很小的聚焦帶中，也就是，對應于焦點與二極管共線并且緊密靠近所述焦點的區(qū)域。 面對著二極管的用于散射光的這些區(qū)域位于平行于基板的長尺寸的平面內(nèi)。每個區(qū)域的幾何形狀至少對應于，甚至包括，每個二極管發(fā)射的光束在基板上的投影區(qū)域。例如，每個區(qū)域?qū)谥辽儆蓤A限定的區(qū)域。具體地，面對著散射裝置的每個二極管發(fā)射錐形光束，光束在此錐形的正中和縱向平面中的角度約100°至140°，并且從二極管的端部至玻璃基板的距離約I至20mm，優(yōu)選地約10mm。散射裝置允許基板的光透過率被降低。更少的光線被與二極管共線地傳輸，因此有效地減少了個人觀察裝置時的晃眼。然而，通過基板的剩余區(qū)域的光透過率保持很高，所述區(qū)域沒有散射裝置，以保證適合的發(fā)光。作為變異，散射裝置可以與整個玻璃基板的區(qū)域關聯(lián)。然而，面對著二極管布置的散射裝置比布置在玻璃的剩余區(qū)域上的那些具有更低的光透過率。具體地，裸玻璃基板(沒有散射裝置的基板)具有至少85%的光透過率，然而，當其與面對著二極管布置的散射裝置相關聯(lián)時，具有低于85%，優(yōu)選40和85%之間，的光透過率。當另外的散射裝置被設置于分開包括面對著二極管的散射裝置的那些區(qū)域的區(qū)域中時，與這些另外的散射裝置相關聯(lián)的玻璃基板具有比面對著二極管的散射裝置更高的光透過率，并且優(yōu)選至少在70和90%之間。因此，面對著二極管的玻璃基板的光透過率仍低于基板剩余部分的光透過率。有利地，此裝置發(fā)射的光是均勻的并且導致非常小的晃眼。在包括散射裝置的區(qū)域之外，基板，可包括覆蓋其面對著座體的內(nèi)側(cè)的銀膜，以形成發(fā)光鏡。可設想在不妨礙發(fā)光裝置操作的情況下在面朝外部環(huán)境的外側(cè)上設置抗散射功能的涂層，或者在玻璃基板上設置光學效應元件例如引述元件。根據(jù)另一特征，散射裝置被設置于玻璃的厚度中和/或裝置內(nèi)面對著二極管的基板的那一側(cè)。因此，散射裝置得以保護，并且與外部環(huán)境接觸的本裝置的外側(cè)是平滑且易于清潔。與基板關聯(lián)的散射裝置通過下述而獲得通過噴砂玻璃基板，或者通過用酸蝕刻玻璃基板，或者通過用一些其它裝置蝕刻玻璃基板，優(yōu)選地用激光，或者通過將瓷漆或散射層絲網(wǎng)印刷到玻璃基板上而獲得，或者通過將散射塑料層壓到玻璃基板上而形成。
酸性蝕刻、噴砂、用其它裝置(優(yōu)選用激光)蝕刻或絲網(wǎng)印刷可能是優(yōu)選的，因為它們允許被處理的區(qū)域的尺寸和位置很容易地控制并且在工業(yè)上復制?；灞煌ㄟ^螺釘連接、夾具連接或粘接，優(yōu)選密封地，或者通過封裝而機械緊固至支撐。本發(fā)明的發(fā)光裝置被用作功能發(fā)光裝置，并且用在諸如家庭、工業(yè)前提的任何環(huán)境中或諸如火車、輪船、飛機的運輸裝置中。由于它的組成元件，它是平面的并且很薄(約10至30mm的小厚度)，并且由于它具有很容易清潔的玻璃罩，本發(fā)明的優(yōu)選地被氣密密封的發(fā)光裝置特別適合于要求較高的IP65防護等級的“衛(wèi)生”前提的發(fā)光裝置(清潔間，醫(yī)院，廚房等)市場。


現(xiàn)在利用只用來示意本發(fā)明的范圍的非限制性示例以及附圖來描述本發(fā)明，其中圖I示出了本發(fā)明的裝置的示意性剖視圖；圖2是移除了玻璃罩基板的圖I的俯視圖；圖3是具有另一種幾何形狀的移除了玻璃罩基板的本發(fā)明的裝置的俯視圖；圖4是圖I的裝置的基板的俯視圖；圖5是帶有變異的LED支撐的本發(fā)明的發(fā)光裝置的局部視圖；圖6是LED發(fā)的光的示意圖；圖7和8示意出發(fā)光裝置的兩個實施例的兩個剖視圖。
具體實施例方式圖I示意出本發(fā)明的照明裝置或發(fā)光裝置I的示意圖，其包括形成發(fā)光裝置背面的座體10，形成光源并且布置于座體10內(nèi)的發(fā)光二極管(LED)2，形成發(fā)光裝置的罩的玻璃基板3，以及局部的散射裝置4。座體10包括底部11和傾斜的側(cè)壁12，并且在與其底部相反的一側(cè)敞開。座體容納著LED 2并且其開口被玻璃基板3封閉。玻璃基板3通過緊固構(gòu)件5，例如螺釘、夾子、粘接劑或封裝等，緊固至座體的壁12。座體10和玻璃基板3當連接在一起時提供小體積的平面結(jié)構(gòu)，其總厚度相當于座體的厚度、二極管容置部的高度和玻璃基板的厚度的和。以這種方式設計的發(fā)光裝置具有約10至30mm的小厚度。發(fā)光裝置的尺寸(長度和寬度)適合于由所述發(fā)光裝置構(gòu)成的應用，并且二極管的數(shù)目取決于此尺寸。發(fā)光裝置的前面可以具有各種形狀，例如矩形、方形(圖2)，或圓形(圖3)或適合于預期設計的任何其它幾何形狀。根據(jù)本發(fā)明，發(fā)光裝置的座體10，至少對于其底部，由導熱材料制成，例如金屬例如招、銅或不銹鋼。LED 2設置于其面對著基板3的內(nèi)側(cè)13。座體的傳導性材料散熱，從而將LED產(chǎn)生的熱向外散逸，因此保證高LED效率并且增長LED壽命。LED 2設置在支撐20上，在圖I所示的第一實施例中，支撐20由多個條狀部構(gòu)成，或者在圖5所示的第二實施例中，支撐20由印刷電路板板材形成，其占據(jù)基本上對應于發(fā)光裝置的區(qū)域的更大區(qū)域。支撐，不論是板材形式還是條狀部形式，是印刷電路板PCB。它由塑料或金屬制成。更通常地，條狀部由金屬制成，而板材由塑料制成。相對于單一 PCB板材來說，多個條狀部的優(yōu)勢是通過下述降低了制造成本優(yōu)化設置二極管所使用的區(qū)域、允許二極管在發(fā)光裝置的區(qū)域上的分布具有柔韌性并且因此更適合于其設計，以及最后允許發(fā)光裝置的維護成本降低，因為只有帶缺陷的條狀部需要替換。支撐20通過緊固構(gòu)件21固定至座體的內(nèi)側(cè)13，緊固構(gòu)件21取決于所使用的支撐20的類型。參考圖1，支撐由金屬條狀部構(gòu)成。二極管被焊接到與金屬條狀部電絕緣的跡線上。因為金屬條狀部導熱，所以條狀部被直接壓在金屬座體上以散熱，緊固通過夾子或螺釘或通過例如如圖I所示的導熱緊固構(gòu)件21實現(xiàn)。導熱緊固材料例如是導熱粘接劑或雙面膠帶，此材料還是電絕緣體。當支撐20是塑料板材時(圖5)，二極管被焊接到添加到板材的兩個相反側(cè)的熱墊22上(標記為22a和22c)并且焊通其厚度(標記為22b)。板材20通過與熱墊22c關聯(lián)的導熱緊固材料21緊固。導熱緊固材料21例如是導熱粘接劑或雙面膠帶，此材料還是電絕緣體。膠帶具有帶有標準化厚度的優(yōu)勢，允許LED支撐是完美的平面并且保證了二極管距基板都等距。另外，膠帶可以被預先固定到支撐上。根據(jù)本發(fā)明，每個二極管發(fā)射錐形光束，光束在錐形的正中和縱向平面中的角度α (更多細節(jié)在圖I和圖6中)約100°至140°，并且從二極管的端部到玻璃基板3的距離D約I至20mm,優(yōu)選地約10mm。投射到基板上的光斑通過直徑Y(jié)等于2Dtan ( α /2)的圓限定。有利地，發(fā)光裝置包括反射器，也就是反射光線的區(qū)域，以使得二極管發(fā)射的但沒有傳輸通過基板而是捕獲在座體中的光線被朝向基板反射而向外界傳輸，因此提高了發(fā)光裝置的總發(fā)光效率。取決于LED的支撐20的實施方式，反射器各不相同。在條狀部實施例中，此反射器對應于座體的內(nèi)側(cè)13，該側(cè)具有進行了適當處理和/或添加了適當涂層，例如漆膜或油漆，的表面。對于板材實施例，所述板材平行于座體的整個內(nèi)側(cè)13設置，反射器由覆罩面對著基板的板材的整個側(cè)23的反射區(qū)域構(gòu)成(圖5)，或由更小的反射區(qū)域構(gòu)成，所述更小的反射區(qū)域設置于板材的那一側(cè)23上并且圍繞LED并且例如由熱墊22a (圖5)或者由適當添加的涂層例如漆膜或油漆構(gòu)成。為了保證發(fā)光不晃眼，發(fā)光裝置包括散射裝置4。這些與基板3關聯(lián)的散射裝置根據(jù)LED產(chǎn)生的光而適當?shù)胤植?。具體地，它們的幾何形狀對應于每個LED發(fā)射的光束在基 板上的投射區(qū)域，該區(qū)域例如是圓形的，如圖4所示。
玻璃基板3具有至少85%的高光透過率。通過示例，特別取決于外觀或者預期的光學效應和/或發(fā)光裝置的設置，玻璃基板可以是
-具有淺綠色的標準成分的玻璃，例如由圣-戈班玻璃公司生產(chǎn)的pjanilux:ii玻璃；-無色(著中性色)超白玻璃，例如由圣-戈班玻璃公司生產(chǎn)的[>丨30"^時1<玻璃；-印刷有金字塔圖案的玻璃，例如由圣-戈班玻璃公司生產(chǎn)的Albarinou'玻璃，金字塔形狀的浮凸被生成在面對著發(fā)光裝置的外部環(huán)境的外側(cè)3A上；-鋼化玻璃，更堅硬；以及-分層玻璃。根據(jù)一個實施例，玻璃基板可以形成如圖7所示的發(fā)光鏡。玻璃基板3是透明玻璃板材，在其一側(cè)，面對著發(fā)光裝置內(nèi)部的內(nèi)側(cè)3B，的一些區(qū)域32外部被提供有反射涂層30，例如銀基膜，以保證光透過率。散射裝置4被設置在這些面對著二極管的區(qū)域32中。優(yōu)選地，對于此應用來說，散射裝置通過噴沙反射膜而獲得，以簡化制造。根據(jù)本發(fā)明，玻璃基板3包括散射裝置4，散射裝置4改變基板的光透過率以使基板的光透過率位于40和85%之間。散射裝置4被定位和設置成至少面對著LED。然后這些裝置被放置在面對著二極管的很小的，典型地圓形的，聚焦帶內(nèi)。散射裝置防止LED發(fā)射的光線在傳輸時太強烈，大大減少了人朝向發(fā)光裝置看時的晃眼。沒有被傳輸通過基板的光線被散射裝置朝向發(fā)光裝置的內(nèi)部反射。有利地，反射器(座體的內(nèi)側(cè)13和/或支撐LED的板材上的表面涂層)朝向基板反射所述光線，因而漏掉的光線被散射并且主要經(jīng)由沒有散射裝置的基板3的區(qū)域自由逃跑。因此，發(fā)光裝置具有至少401m/W (流明/瓦特)的特別高的發(fā)光效率，同時很均勻并且導致非常小的晃眼。此效率通常借助于測量器(goniometer)在室溫下測量。通過不例,600mm長600mm寬并且包括五十個LED,每個LED在溫度穩(wěn)定后實現(xiàn)701m/ff的效率，的根據(jù)本發(fā)明的裝置為發(fā)光裝置提供541m/W的總效率。在本示例中，發(fā)光裝置的光學效率(總效率與二極管的效率的比值)為77%，也就是高于70%。此外，通過使用發(fā)光效率高于701m/W的LED，本發(fā)光裝置也可制造得更高效。散射裝置4被設置于玻璃的厚度中和/或面對著支撐的基板的內(nèi)側(cè)3B上。散射裝置通過下述而得到通過噴沙，或通過酸性蝕刻，例如在從圣-戈班玻璃公司獲得Satinovo 玻璃上進行，或通過激光蝕刻，或者通過絲網(wǎng)印刷瓷漆(enamel)或散射層，例如在從圣-戈班玻璃公司獲得的Smoothlitei9玻璃上進行。絲網(wǎng)印刷的優(yōu)勢是允許獲得的任何類型的設計具有完美限定的邊緣。在另一變異中，當基板由分層玻璃制成時，散射塑料被用于形成散射裝置。有利地，如上所述，散射裝置4被分布在面對著二極管的位置，對于在這些位置獲得的光透過率來說重要的是低于基板的剩余部分。然而，在例如圖8所示的實施例中，另外的散射裝置6可以被設置于分開所述散射裝置4的區(qū)域中，這些其它裝置通過類似方法制成(蝕刻，噴沙，酸性蝕刻等)。但是，這些其它散射裝置6必須具有比所述散射裝置4高的光透過率。
因此，通過結(jié)合LED和裝備有面對著LED的散射裝置的玻璃基板，本發(fā)明的發(fā)光裝置提供了均勻的有效發(fā)光并且導致非常小的晃眼，用于保證光透過率的散射裝置被分布在玻璃區(qū)域上并且被局部調(diào)節(jié)。而且，適當設置在座體中的反射器允許光被朝向基板反射，最大化了發(fā)光裝置輸出照明的效率。此外，座體、LED支撐以及用于將支撐緊固到座體上的裝置的導熱率保證了 LED產(chǎn)生的熱被散逸并且不降低發(fā)光裝置的效率。 最后，使用LED作為光源提供了非常薄的發(fā)光裝置。
權利要求
1.一種發(fā)光裝置(I)，包括座體(10),作為發(fā)光光源的發(fā)光二極管(2),置于座體中并且上面設置有二極管的支撐(20)，以及形成發(fā)光裝置的罩的玻璃基板(3)，二極管在朝向基板的方向上發(fā)光，所述發(fā)光裝置被設置成 二極管的支撐(20)被緊固至座體的底部(13)，座體的底部由導熱金屬材料制成，并且所述支撐組合有散熱裝置和/或與散熱裝置相關聯(lián)，所述散熱裝置被連接至座體的底部(13)； 玻璃基板(3)包括用于散射光的散射裝置(4)，所述散射裝置被設置成面對著二極管；以及 反射器(13，22)被設置于座體里面以在朝向基板的方向上反射光線。
2.根據(jù)權利要求I所述的發(fā)光裝置，其特征在于，二極管的支撐(20)由板材構(gòu)成，所述板材具有基本上平行于座體的底部(13)的整個區(qū)域的總區(qū)域，并且所述反射器由添加到面對著基板的所述板材的一側(cè)(23)的反射涂層構(gòu)成。
3.根據(jù)權利要求I所述的發(fā)光裝置，其特征在于，二極管的支撐(20)由分布在座體的底部上的分開的條狀部構(gòu)成，并且所述反射器由座體的底部(13)形成，和/或由添加到座體的底部上的反射涂層形成，和/或由添加到面對著基板的條狀部的那一側(cè)上的反射涂層形成，其中，所述座體的底部(13 )由反射材料構(gòu)成。
4.根據(jù)前述任一權利要求所述的發(fā)光裝置，其特征在于，被組合到二極管的支撐(20)內(nèi)和/或與二極管的支撐相關聯(lián)的所述散熱裝置由形成支撐的金屬材料構(gòu)成，或者由組合到支撐內(nèi)的金屬區(qū)域(22a，22b，22c)構(gòu)成，并且任選地由將支撐緊固至座體的底部的緊固構(gòu)件(21)構(gòu)成，所述緊固構(gòu)件(21)是導熱的并且由電絕緣材料，例如導熱粘接劑或膠帶，制成。
5.根據(jù)前述任一權利要求所述的發(fā)光裝置，其特征在于，所述散射裝置(4)被設置在下述區(qū)域中每一個區(qū)域的幾何形狀至少對應于每個二極管發(fā)射的光束在基板上的投影。
6.根據(jù)權利要求5所述的發(fā)光裝置，其特征在于，每個區(qū)域?qū)谥辽儆蓤A限定的區(qū)域，每個二極管的光束形成錐形光束，所述光束在此錐形的正中和縱向平面中的角度約100。至 140。。
7.根據(jù)前述任一權利要求所述的發(fā)光裝置，其特征在于，裸玻璃基板(3)具有至少85%的光透過率，當其與散射裝置(4)相關聯(lián)時，具有低于85%，優(yōu)選40和85%之間，的光透過率。
8.根據(jù)前述任一權利要求所述的發(fā)光裝置，其特征在于，另外的散射裝置(6)被放置于分開包括面對著二極管的所述散射裝置(4)的區(qū)域的區(qū)域中，與所述另外的散射裝置相關聯(lián)的玻璃基板的光透過率比面對著二極管的散射裝置(4)的光透過率高，優(yōu)選至少在70和90%之間。
9.根據(jù)權利要求I至4中任一所述的發(fā)光裝置，其特征在于，在包括散射裝置(4)的區(qū)域外面，基板(3)包括覆蓋面對著座體的內(nèi)側(cè)(3B)的反射膜(30)，例如銀膜，從而形成發(fā)光鏡。
10.根據(jù)前述任一權利要求所述的發(fā)光裝置，其特征在于，所述散射裝置(4)被設置于玻璃的厚度中和/或面對著二極管的基板的內(nèi)側(cè)(3B)上。
11.根據(jù)前述任一權利要求所述的發(fā)光裝置，其特征在于，基板(3)被通過螺釘連接、夾具連接或粘接，優(yōu)選密封地，或通過封裝，而機械緊固至座體(10)。
12.根據(jù)前述任一權利要求所述 的發(fā)光裝置，其特征在于，所述發(fā)光裝置具有大體平面并且很薄的形狀，厚度很小，特別地在約10至30mm之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及發(fā)光裝置(1)，其包括作為發(fā)光光源設置于支撐(20)上的發(fā)光二極管(2)，以及包含著二極管支撐并且通過面對著二極管的玻璃基板(3)封閉的殼體。類似于將支撐緊固至殼體上的構(gòu)件，殼體由導熱材料制成。另外，光散射裝置(4)至少被設置于面對著二極管的局部區(qū)域至，并且光發(fā)射器被設置于殼體內(nèi)。因此，發(fā)光裝置很薄，效率高并且晃眼非常低。
文檔編號F21Y101/02GK102648375SQ201080055086
公開日2012年8月22日 申請日期2010年10月19日 優(yōu)先權日2009年10月20日
發(fā)明者A·蒙熱爾蒙, D·德洛爾姆, 張經(jīng)維 申請人:法國圣-戈班玻璃公司