CN102506327A - Led面光源模组以及获得均匀面光源白光的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种LED面光源模组以及获得均匀面光源白光的方法。所述LED面光源模组，包括基板，所述基板上设有至少一个LED点光源，所述LED点光源上方设有匀光板，所述匀光板上方设荧光粉层，所述匀光板的下表面为第一反射面，基板的上表面为第二反射面，所述匀光板上还设有多个孔，且这些孔排成阵列，所述LED点光源发出的光线在第一反射面、第二反射面之间多次反射后从匀光板的各孔中出射进入荧光粉层。本发明通过两个反射面改变了点光源的出射光线光路，并通过匀光板上的孔阵列重新分配光强。使通过LED面光源模组后为强度均匀的白光面光源。与传统多个点光源制成面光源相比，可以节约点光源使用的个数以及实现光强分布均匀。

Description

LED面光源模组以及获得均匀面光源白光的方法
技术领域
本发明属于白光LED的技术领域，特别涉及一种LED面光源模组以及获得均匀面光源白光的方法。
背景技术
自从LED白光照明技术逐渐成熟后，LED作为各种照明光源已得到广泛应用。目前LED照明方案中，LED作为半导体照明新型光源在点光源方面的应用能实现较为均匀的发光强度，但是当LED作为面光源时，存在各点发光强度不均匀的问题，从而使其整体光强度有所下降。当前解决方法有以下几种。如设置多个光源，但是多个光源占用了一定的空间，而且当被照射区域离光源很近时，点光源的特性很突出。或者在光源(多为光源阵列)上增设导光板或漫反射材料，增设导光板使结构变地更为复杂，而通过漫反射使出射光线更加发散的同时使总光通量降低。以上这些方法都能将点光源转变为面光源，但同时也带来了一些弊端。
公开号为CN 101075655A的中国申请涉及一种白光面光源发生装置，包括半导体芯片、基座，所述芯片上方固定有透镜，该透镜内设有一空腔，空腔内填充光转换材料。一方面，透镜将芯片与光转换材料隔开，省略了光转换材料覆盖在芯片表面的工序。另一方面，通过含有光转换材料的透镜吸收、激发、转化、产生白光面光源。由于光转换材料包含在了透镜中，光转换材料状态、体积以及透镜空腔的形状、层数都得以控制，因此经光转换材料层后得到的面光源在出光率、色温、色度上都有有效改善。
另外，由上述专利中的多个实施例可知，不同的光转换材料可以与不同形式的透镜连同作用，这样需在基座上留出与透镜配合的结构。这种发光装置虽然能获得理想的白光面光源，但透镜制造以及在透镜内填充光转换材料的工艺复杂，相应地，装置结构也更复杂。
公开号为CN 201462498U的中国专利涉及了一种平面光源。该平面光源包括基座，基座上设有至少一个发光二极管并罩有一反光杯。该平面光源是先将输出不同颜色光的发光二极管芯片进行电组合，再通过反光杯的反射壁进行漫反射而得到的，具有高显色性、高效率的优点。为了更好地达到以上效果，反光杯的内壁上可以设有多个小突起物，起混光作用。小突起物呈球面，表面很光亮且具有很高的反射率，其尺寸和设置根据混光需要，可以大小一样或不一，可以隔行错位或阵列排列，只要使出射光的角度和均匀性达到要求即可。由此可见，小突起的设置是为了加强漫反射，因此对其表面形状及表面加工要求都很高。
发明内容
本发明要解决的技术问题提供一种LED面光源模组，实现点光源至面光源的转换，并且得到光强均匀的白光面光源。
本发明采用以下技术方案：
一种LED面光源模组，包括基板，所述基板上设有至少一个LED点光源，所述LED点光源上方设有匀光板，所述匀光板上方设荧光粉层，所述匀光板的下表面为第一反射面，基板的上表面为第二反射面，所述匀光板上还设有多个孔，且这些孔排成阵列，所述LED点光源发出的光线在第一反射面、第二反射面之间多次反射后从匀光板的各孔中出射进入荧光粉层。
进一步地，所述LED点光源发出的光线从匀光板的各孔出射后，形成均匀的面光源。
进一步地，所述匀光板上的孔阵列被分为多个阵列区域，分别为处于中心的第一阵列区域、包围所述第一阵列区域的第二阵列区域、包围所述第二阵列的第三阵列区域，......包围第n-1阵列区域的第n阵列区域(n＝1、2、3......)，所述第一阵列区域中各孔的孔径为D1，所述第二阵列区域中各孔的孔径为D2，所述第三阵列区域中各孔的孔径为D3，......第n阵列区域中各孔的孔径为Dn，其中，D1＜D2＜D3......＜Dn。
进一步地，所述匀光板的材质为PET。
进一步地，所述LED点光源为蓝光光源。
进一步地，所述基板上还设有至少一个红光点光源。
进一步地，所述荧光粉层为可替换荧光粉层。
进一步地，所述荧光粉层由一种单色荧光粉与高分子树脂混合获得，或由多种荧光粉与高分子树脂混合获得。
进一步地，所述蓝光光源主峰波长范围为440-480nm，优选地，主峰波长范围为450-470nm。
进一步地，所述红光点光源主峰波长范围为600-670nm，优选地，主峰波长范围为610-650nm。
进一步地，所述荧光粉主峰波长范围为520-580nm，优选地，主峰波长范围为540-560nm。
进一步地，所述基板为铝基板。
本发明通过两个反射面改变了点光源的出射光线光路，并通过匀光板上的孔阵列重新分配光强。使通过LED面光源模组后为强度均匀的白光面光源。与传统多个点光源制成面光源相比，可以节约点光源使用的个数以及实现光强分布均匀。
本发明要解决的另一个技术问题是提供一种获得均匀面光源白光的方法。
本发明采用以下技术方案：
一种获得均匀面光源白光的方法，该方法包括：
提供基板，所述基板上设有至少一个LED点光源，所述LED点光源上方设匀光板，所述匀光板上方设荧光粉层，所述匀光板的下表面为第一反射面，基板的上表面为第二反射面，所述匀光板上还设多个孔；
所述LED点光源发出的光线经第一反射面、第二反射面反射或经第一反射面、第二反射面多次折反射后从匀光板的各孔出射，先形成均匀的面光源，随后进入荧光粉层混光。
进一步地，述荧光粉层为可替换荧光粉层。
进一步地，所述匀光板上的多个孔排成孔阵列，所述孔阵列被分为多个阵列区域，分别为处于中心的第一阵列区域、包围所述第一阵列区域的第二阵列区域、包围所述第二阵列的第三阵列区域，......包围第n-1阵列区域的第n阵列区域(n＝1、2、3......)，所述第一阵列区域中各孔的孔径为D1，所述第二阵列区域中各孔的孔径为D2，所述第三阵列区域中各孔的孔径为D3，......第n阵列区域中各孔的孔径为Dn，其中，D1＜D2＜D3......＜Dn。
进一步地，所述LED点光源为蓝光光源。
进一步地，还提供至少一个红光点光源，并设于所述基板上。
进一步地，所述红光点光源为红光LED器件，调节红光LED器件电流，以调节色温变化。
进一步地，所述荧光粉层由一种单色荧光粉与高分子树脂混合获得，或由多种荧光粉与高分子树脂混合获得。
进一步地，所述蓝光光源主峰波长范围为440-480nm，优选地，主峰波长范围为450-470nm。
进一步地，所述红光点光源主峰波长范围为600-670nm，优选地，主峰波长范围为610-650nm。
进一步地，所述荧光粉主峰波长范围为520-580nm，优选地，主峰波长范围为540-560nm。
本发明通过具有多孔网状结构的匀光板，使点光源在出射匀光板后先成为理想地面光源，发光强度达到各点均匀。再进入荧光粉层进行下一步混光。
附图说明
图1为本发明涉及的LED面光源模组的一个实施例的结构示意图。
图2为本发明涉及的LED面光源模组的另一个实施例的结构示意图。
图3-4为本发明涉及的LED面光源模组中匀光板的一个实施例的示意图。
具体实施方式
参见图1，为本发明涉及的LED面光源模组的结构示意图。包括基板，所述基板上设有至少一个LED点光源，LED基本光源采用单颗蓝光LED器件作为光源，或者多颗蓝光器件以N×N的方式排列。所述LED点光源上方设有匀光板，匀光板的材质为PET(塑料)，但不局限于PET。匀光板采用网格状。即所述所述匀光板上还设有多个孔，且这些孔排成阵列，见图3，孔从中心到四周呈现由密到疏的分布。具体说是这样，结合图3-4，所述匀光板上的孔阵列被分为多个阵列区域，中心为实心，从中心向四周出发，分别为接近处于中心的第一阵列区域、包围所述第一阵列区域的第二阵列区域、包围所述第二阵列的第三阵列区域，......包围第n-1阵列区域的第n阵列区域(n＝1、2、3......，见图3中虚线框，或见图4，D1、D2、D3、D4分别表示各自所在的第一、第二、第三、第四阵列区域)，所述第一阵列区域中各孔的孔径为D1，D1＝0.1mm，方形阵列排列，有三层；所述第二阵列区域中各孔的孔径为D2，D2＝0.2mm，有四层；所述第三阵列区域中各孔的孔径为D3，D3＝0.3mm，共有四层；所述第四阵列区域中各孔的孔径为D4，D4＝0.4mm，共有两层，......当然，阵列还可以延伸扩展下去，依次类推，当第n阵列区域时，其各孔的孔径为Dn，并且，D1＜D2＜D3......＜Dn。也就是说，靠近中心的孔的孔径偏小，处于边缘的的孔的孔径偏大。匀光板的形状不限于如图所示，在本实施例中，匀光板为方形，当然匀光板也可以是圆形或其它形状，只要符合上述孔的排布规律即可。匀光板上方设荧光粉层。
所述匀光板的下表面为第一反射面，基板的上表面为第二反射面。由图可知，第一反射面为不连续的，孔即为出射孔。所述LED点光源发出的光线经第一反射面、第二反射面反射或经第一反射面、第二反射面多次折反射后从匀光板的各孔出射，先形成均匀的面光源，随后进入荧光粉层混光。所述荧光粉层可以是单一黄色荧光粉与高分子树脂共混制得，或者由多种荧光粉与高分子树脂共混制得。荧光粉主要为YAG(荧光粉)，但不限于YAG。高分子树脂可以为PC(聚碳酸脂)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲脂)、PET(塑料)等高透过率的高分子材料。
尺寸可以如下：以图3所示的匀光板实施例为例。匀光板的尺寸为30cm×30cm×5cm，距离LED蓝光器件5-10毫米处，荧光粉层的尺寸为30cm×30cm×2cm。荧光粉层可以是可替换的荧光粉层，通过更换荧光粉层可以实现单器件多色温段白光的方便调节。
本发明通过两个反射面改变了点光源的出射光线光路，并通过匀光板上的孔阵列重新分配光强。使光线经匀光板后出射形成均匀的面光源，再进入荧光粉层进行下一步混光。与传统多个点光源制成面光源相比，可以节约点光源使用的个数以及实现光强分布均匀。
以下将通过两个实施例对本发明进行进一步介绍和说明：
实施例1，图1：(色温不可调方案)
选择一颗蓝光器件4，置于基板3中央位置，覆盖网孔状匀光板2，将可替换荧光粉层1覆盖于匀光板2上方，这个就可以蓝光点光源形成均匀的白光面光源。所述蓝光器件4发出的光线经第一反射面21、第二反射面31反射或经第一反射面21、第二反射面31多次折反射后从匀光板2的各孔(D1、D2......Dn)出射，先形成均匀的面光源，随后进入荧光粉层1混光。具体如图1所示。图1中，D1....Dn为匀光板从中心到四周分布的孔径。所述蓝光器件主峰波长为440-480nm，更可取的是450-470nm；荧光粉的主峰波长为520-580nm，更可取的是540-560nm。
实施例2，图2：(色温可调方案)
选择蓝光器件4，红光LED器件5，分别置于中基板3中央，见图2所示位置，覆盖网孔状匀光板2，将可替换荧光粉层1覆盖于匀光板2上方，这个就可以蓝光点光源形成均匀的白光面光源。通过调红光LED器件的电流大小，来调节色温的变化。所述蓝光器件4、红光器件5发出的光线经第一反射面21、第二反射面31反射或经第一反射面21、第二反射面31多次折反射后从匀光板2的各孔(D1、D2......Dn)出射，先形成均匀的面光源，随后进入荧光粉层1混光。
所述的蓝光LED器件的主峰波长为440-480nm，更可取的是450-470nm；红光LED器件的主峰波长为600-670nm，更可取的是610-650nm；荧光粉的主峰波长为520-580nm，更可取的是540-560nm。

Claims (22)

1.一种LED面光源模组，包括基板，所述基板上设有至少一个LED点光源，其特征是：所述LED点光源上方设有匀光板，所述匀光板上方设荧光粉层，所述匀光板的下表面为第一反射面，基板的上表面为第二反射面，所述匀光板上还设有多个孔，且这些孔排成阵列，所述LED点光源发出的光线在第一反射面、第二反射面之间多次反射后从匀光板的各孔中出射进入荧光粉层。
2.根据权利要求1所述的LED面光源模组，其特征是：所述LED点光源发出的光线从匀光板的各孔出射后，形成均匀的面光源。
3.根据权利要求1所述的LED面光源模组，其特征是：所述匀光板上的孔阵列被分为多个阵列区域，分别为处于中心的第一阵列区域、包围所述第一阵列区域的第二阵列区域、包围所述第二阵列的第三阵列区域，......包围第n-1阵列区域的第n阵列区域(n＝1、2、3......)，所述第一阵列区域中各孔的孔径为D1，所述第二阵列区域中各孔的孔径为D2，所述第三阵列区域中各孔的孔径为D3，......第n阵列区域中各孔的孔径为Dn，其中，D1＜D2＜D3......＜Dn。
4.根据权利要求1所述的LED面光源模组，其特征是：所述匀光板的材质为PET。
5.根据权利要求1所述的LED面光源模组，其特征是：所述LED点光源为蓝光光源。
6.根据权利要求5所述的LED面光源模组，其特征是：所述基板上还设有至少一个红光点光源。
7.根据权利要求1所述的LED面光源模组，其特征是：所述荧光粉层为可替换荧光粉层。
8.根据权利要求1所述的LED面光源模组，其特征是：所述荧光粉层由一种单色荧光粉与高分子树脂混合获得，或由多种荧光粉与高分子树脂混合获得。
9.根据权利要求5所述的LED面光源模组，其特征是：所述蓝光光源主峰波长范围为440-480nm，优选地，主峰波长范围为450-470nm。
10.根据权利要求6所述的LED面光源模组，其特征是：所述红光点光源主峰波长范围为600-670nm，优选地，主峰波长范围为610-650nm。
11.根据权利要求1所述的LED面光源模组，其特征是：所述荧光粉主峰波长范围为520-580nm，优选地，主峰波长范围为540-560nm。
12.根据权利要求1所述的LED面光源模组，其特征是：所述基板为铝基板。
13.一种获得均匀面光源白光的方法，其特征是该方法包括：
提供基板，所述基板上设有至少一个LED点光源，所述LED点光源上方设匀光板，
所述匀光板上方设荧光粉层，所述匀光板的下表面为第一反射面，基板的上表面为第二反射面，所述匀光板上还设多个孔；
所述LED点光源发出的光线经第一反射面、第二反射面反射或经第一反射面、第二反射面多次折反射后从匀光板的各孔出射，先形成均匀的面光源，随后进入荧光粉层混光。
14.根据权利要求13所述的获得均匀面光源白光的方法，其特征是：所述荧光粉层为可替换荧光粉层。
15.根据权利要求13所述的获得均匀面光源白光的方法，其特征是：所述匀光板上的多个孔排成孔阵列，所述孔阵列被分为多个阵列区域，分别为处于中心的第一阵列区域、包围所述第一阵列区域的第二阵列区域、包围所述第二阵列的第三阵列区域，......包围第n-1阵列区域的第n阵列区域(n＝1、2、3......)，所述第一阵列区域中各孔的孔径为D1，所述第二阵列区域中各孔的孔径为D2，所述第三阵列区域中各孔的孔径为D3，......第n阵列区域中各孔的孔径为Dn，其中，D1＜D2＜D3......＜Dn。
16.根据权利要求13所述的获得均匀面光源白光的方法，其特征是：所述LED点光源为蓝光光源。
17.根据权利要求16所述的获得均匀面光源白光的方法，其特征是：还提供至少一个红光点光源，并设于所述基板上。
18.根据权利要求17所述的获得均匀面光源白光的方法，其特征是：所述红光点光源为红光LED器件，调节红光LED器件电流，以调节色温变化。
19.根据权利要求13所述的获得均匀面光源白光的方法，其特征是：所述荧光粉层由一种单色荧光粉与高分子树脂混合获得，或由多种荧光粉与高分子树脂混合获得。
20.根据权利要求16所述的获得均匀面光源白光的方法，其特征是：所述蓝光光源主峰波长范围为440-480nm，优选地，主峰波长范围为450-470nm。
21.根据权利要求17所述的获得均匀面光源白光的方法，其特征是：所述红光点光源主峰波长范围为600-670nm，优选地，主峰波长范围为610-650nm。
22.根据权利要求13所述的获得均匀面光源白光的方法，其特征是：所述荧光粉主峰波长范围为520-580nm，优选地，主峰波长范围为540-560nm。
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