用于發(fā)光模塊的光罩的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于發(fā)光模塊的碗型光罩。此外，本發(fā)明涉及一種具有碗型光罩的發(fā)光模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]諸如發(fā)光二極管(LED)的固態(tài)光源越來越多地被用作各種照明和信號(hào)應(yīng)用的照明設(shè)備。一種適用于戶外應(yīng)用的照明設(shè)備是高通量發(fā)光模塊。至少對(duì)于諸如道路照明的一些戶外應(yīng)用而言，期望輸送均勻的光線輸出并且滿足光學(xué)分布的要求。此外，在戶外LED模塊結(jié)合反射器使用的情況下，發(fā)光面積應(yīng)當(dāng)盡可能的小。通常，這意味著LED接近于彼此進(jìn)行定位。然而，以上條件并不保證均勻度和光線分布的要求自動(dòng)得以滿足。這些要求對(duì)于道路照明而言特別重要，這是因?yàn)檩^不均勻的光線分布可能在道路上形成較暗的光斑，這對(duì)于駕駛員和行人會(huì)是不利的。此外，光源處較不均勻的光線分布可能進(jìn)一步要求使用更為復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)來滿足有關(guān)道路的均勻度和光線分布的建議。
[0003]已經(jīng)作出了若干嘗試來滿足光學(xué)分布和均勻度的要求。例如，W02012/040414公開了一種殼體整合透鏡以消除或緩解來自光學(xué)系統(tǒng)的色彩和亮度偽影。該系統(tǒng)包括兩組微透鏡；其中之一位于主光學(xué)元件的內(nèi)表面而第二組微透鏡則位于該光學(xué)元件的外表面。特別地，內(nèi)表面上的微透鏡可操作耦合至外表面上相對(duì)應(yīng)的微透鏡。此外，所有芯片的光線都由該微透鏡所混合以便獲得單一光源。
[0004]盡管在現(xiàn)場(chǎng)活動(dòng)，但是仍然需要一種滿足均勻度和光線分布的要求的有所改進(jìn)的LED模塊。特別地，期望在構(gòu)成該LED模塊的組件的大小和數(shù)量之間保持平衡而使得在考慮到LED模塊制造的情況下成本得以最小化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于現(xiàn)有技術(shù)中以上所提到的以及其它缺陷，本發(fā)明的總體目標(biāo)是提供一種用于有所改進(jìn)的發(fā)光模塊的碗型光罩。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于發(fā)光模塊的碗型光罩。該碗型光罩具有用于面向光源的內(nèi)凹表面，以及用于面向遠(yuǎn)離光源的外凸表面。該碗型光罩包括微透鏡陣列結(jié)構(gòu)，其部署在該光罩的內(nèi)表面上以用于使得從光源發(fā)射的光線發(fā)生折射。此外，該碗型光罩包括形成于該微透鏡陣列結(jié)構(gòu)和該光罩的外凸表面之間的宏透鏡結(jié)構(gòu)。該宏透鏡結(jié)構(gòu)具有厚度Z1，其中該厚度Z1沿著該光罩有所變化而使得光線從該微透鏡結(jié)構(gòu)較薄的部分朝向較厚的部分進(jìn)行折射。
[0007]術(shù)語(yǔ)“微透鏡”是指小型透鏡，其通常具有比數(shù)毫米更小的直徑，并且經(jīng)常為10微米那么小。這種類型的透鏡在該行業(yè)中是公知的，并且通常利用凹凸表面來傳送具有某個(gè)波長(zhǎng)的光線。微透鏡能夠以陣列的形式提供，并且可以以一維或二維陣列進(jìn)行布置。在本發(fā)明的上下文中，微透鏡通過適當(dāng)方法而被部署在該光罩的內(nèi)凹表面上。例如，具有微透鏡陣列結(jié)構(gòu)的光罩能夠通過注模來制作，其中該微透鏡結(jié)構(gòu)在模具中形成(倒轉(zhuǎn))。
[0008]術(shù)語(yǔ)“宏透鏡”指代比微透鏡更大的任意其它透鏡，并且最通常是對(duì)應(yīng)于整個(gè)罩體的透鏡。宏透鏡可以被表示為“常規(guī)”透鏡，并且具有通常10-1OOmm量級(jí)的尺寸。一種用于宏透鏡的適當(dāng)材料是玻璃。還預(yù)見到的是，可以使用例如透明塑料之類的其它材料。以這種方式，本發(fā)明提出了一種使得發(fā)光強(qiáng)度分布有所改善的光罩。此外，本發(fā)明被認(rèn)為對(duì)于諸如固態(tài)光源、例如LED的陣列之類的光源的照度均勻度具有正面影響。
[0009]與可用的在主光學(xué)元件的內(nèi)表面上使用一組微透鏡并且在該主光學(xué)元件的外表面上使用一組微透鏡的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)相比，本發(fā)明提供了一種較不復(fù)雜的技術(shù)解決方案，其僅具有部署在光罩的內(nèi)凹表面上的微透鏡陣列。為此，通過本發(fā)明的原理，不僅可能提高發(fā)光均勻度，而且可能改善發(fā)光強(qiáng)度的分布。因此，提供了一種用于發(fā)光模塊的結(jié)合兩種功能的碗型光罩。
[0010]由于宏透鏡結(jié)構(gòu)的厚度沿該光罩有所變化而使得光線從該宏透鏡結(jié)構(gòu)較薄的部分朝向較厚的部分進(jìn)行折射，所以來自固態(tài)光源的光線朝向該光罩較厚的部分進(jìn)行衍射。這樣，與可用的現(xiàn)有技術(shù)相比，發(fā)光強(qiáng)度分布進(jìn)一步得到改善。
[0011]此外，由于本發(fā)明改善了發(fā)光強(qiáng)度分布，所以可能更好地應(yīng)對(duì)各種技術(shù)規(guī)范。這樣，通過根據(jù)本發(fā)明的光罩，能夠提供一種與不同類型的燈具相兼容的LED模塊，同時(shí)仍然確保該燈具的整體性能得以保持。因此，本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是提供一種更為靈活的用于發(fā)光模塊的光罩。
[0012]由此，本發(fā)明針對(duì)適當(dāng)LED增加了選擇數(shù)量，并且因此擴(kuò)展了諸如用于提供電氣屏蔽的保護(hù)罩之類的附加部分的設(shè)計(jì)自由度。
[0013]如以上所提到的，由于技術(shù)效果有所提升，可能在燈具內(nèi)利用更為小型的發(fā)光模塊而且減少發(fā)光模塊中LED的數(shù)量，同時(shí)保持高的均勻度。因此，通過本發(fā)明，提供了一種制造相對(duì)廉價(jià)的發(fā)光模塊。
[0014]照度均勻度被認(rèn)為是解決如何在一個(gè)區(qū)域內(nèi)均勻分布光線的重要質(zhì)量問題。照度均勻度在諸如用于道路、街道、停車設(shè)施、公園、風(fēng)景地貌、人行道和自行車道之類的戶外應(yīng)用中是特別重要的。換句話說，形成對(duì)比的高度和低度照明的路段的變化可能會(huì)使得眼睛感到嚴(yán)重不適，產(chǎn)生壓力和疲勞感并且因此危害到道路安全。在沒有被任何理論所限制的情況下，意識(shí)到有所改善的光線均勻度會(huì)允許人持續(xù)感知環(huán)境而沒有暗光斑所導(dǎo)致的突然中斷。另外，光源處較不均勻的照度分布需要更為復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)道路上均勻的光線分布。以這種方式，照度均勻度有助于在駕車時(shí)提前預(yù)判，使得交通流動(dòng)更為順暢并且使得駕駛員更為放松。因此，如之前所簡(jiǎn)要提到的，本發(fā)明的又另一個(gè)目標(biāo)是提供一種使得照度均勻度有所改善的用于發(fā)光模塊的碗型光罩。
[0015]在各個(gè)實(shí)施例中，該光罩可以由基座部分和頂端部分所形成。在本文中，在基座部分中，厚度Z1K在頂端部分中更小。
[0016]優(yōu)選地，該微透鏡陣列結(jié)構(gòu)可以包括曲面微透鏡。通過提供具有曲面形狀的微透鏡，均勻度進(jìn)一步有所改善。這之所以得以實(shí)現(xiàn)是因?yàn)樵撐⑼哥R具有通過在該微透鏡的內(nèi)表面上進(jìn)行折射而混合光線的功能。該曲面形狀例如可以是球面、橢圓或者能夠提供所需光線折射的任意其它曲面形狀的一部分。
[0017]如以上所提到的，對(duì)于各個(gè)實(shí)施例，當(dāng)微透鏡陣列結(jié)構(gòu)包括多個(gè)微透鏡時(shí)，每個(gè)微透鏡可以以距任意其它微透鏡的中心點(diǎn)距離P進(jìn)行部署。由此，在形成于在兩個(gè)相鄰微透鏡的相交之處的切平面T與外凸表面之間形成角度α。因此，該角度對(duì)應(yīng)于該切平面與外凸表面之間的偏差。
[0018]通常，由于LED之間的距離差異，發(fā)光模塊沿縱向方向X和橫向方向Y需要不同的光線混合要求。
[0019]為了滿足該要求，該光線混合必須在兩個(gè)維度進(jìn)行獨(dú)立調(diào)節(jié)。因此，在各個(gè)實(shí)施例中，在該光罩的縱向方向X中的兩個(gè)微透鏡之間的中心點(diǎn)距離？1與在該光罩的橫向方向Y中的兩個(gè)微透鏡之間的中心點(diǎn)距離P2有所不同。以這種方式，可能將X方向和Y方向中的混合量進(jìn)行分離以進(jìn)一步改善均勻度。這樣，兩個(gè)維度中的光線混合能夠被獨(dú)立調(diào)節(jié)。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種發(fā)光模塊，其包括根據(jù)如以上所提到的任意方面的碗型光罩。該發(fā)光模塊進(jìn)一步包括多個(gè)固態(tài)光源，其被配置為朝向該光罩的內(nèi)凹表面發(fā)光。
[0021]固態(tài)光源是其中通過電子和空穴的重組而產(chǎn)生光線的光源。固態(tài)光源的示例包括發(fā)光二極管(LED)和半導(dǎo)體激光器。固態(tài)光源可以有利地被接合至基座結(jié)果的表面。在一個(gè)實(shí)施例中，LED被布置為四行，其中每行包含10個(gè)LED。然而，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所顯而易見的，該發(fā)光模塊可以具有不同數(shù)量的LED、不同行數(shù)的LED或者LED的不同部署形式。
[0022]本發(fā)明能夠在各種燈具中實(shí)施。該燈具可以具有其它特征，諸如指引光線的反射器，用于對(duì)準(zhǔn)和保護(hù)的外部殼體或外殼，以及鎮(zhèn)流器或電源。根據(jù)該燈具的特性以及特定的照明需求，該燈具可以被安裝在例如燈桿的適當(dāng)支撐部件上。
[0023]注意到，本發(fā)明涉及權(quán)利要求中所引用特征的所有可能組合。
【附圖說明】
[0024]現(xiàn)在將參考示出本發(fā)明(多個(gè))實(shí)施例的附圖對(duì)本發(fā)明的該方面和其它方面進(jìn)行更為