CN115135927A - 用于发光面板的发光器件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及包括一个或多个LED光源和一个或多个漫透射盖的发光器件。所述一个或多个漫透射盖在所述一个或多个LED光源上方延伸，以形成LED光源和漫透射盖的一个或多个组合。对于LED光源和漫透射盖的每个组合，有(i)漫透射盖是圆顶形的，其垂直截面具有闭合的凸形，并且水平截面具有多边形，(ii)漫透射盖具有在平行于漫透射盖的底部的水平平面中投影的宽度(w)，(iii)LED光源具有到任何相邻LED光源的距离(d)。所述宽度(w)和所述距离(d)彼此垂直，并且所述宽度(w)与所述距离(d)的比率是恒定的。

Description

用于发光面板的发光器件

技术领域

本发明涉及一种用于发光面板(例如，墙壁面板或天花板面板)的发光器件。

背景技术

相对较大的发光墙壁面板或天花板面板可用于照明空间。使用不同种类的织物或材料，可以获得某种心情或某种设计特征。对于所有这些应用，重要的是面板的前侧被均匀地照明。

现在，大多数这样的面板通过使用大的方形LED阵列和使用到前侧织物的相对大的距离来照明。LED的方形阵列用于避免所谓的侧壁效应。然而，市场上需要在较低建筑高度的同时仍被均匀照明的面板。

满足这个需要可以减小LED间距，但是这具有的缺点在于它不是成本有效的。可替换地，可以使用光导用于光扩散，但是这具有的缺点在于，出于防火安全的原因，可能不允许光导。

另一选择是使用如背光领域中已知的侧发光光学器件。然而，这需要这种光学器件相对于LED的位置的精确定位，这是昂贵的。而且，使用具有不同颜色的多个LED连同一侧发射透镜进行颜色可调或着色的面板将给出不希望的颜色随角度(color over angle)效应。

使用散射光学器件(例如，漫透射圆顶、圆锥体或椭球体)是制造均匀照明面板的另一种可能性。这将使得光学器件在定位和公差方面不太关键，并且给出更好的颜色混合。然而，因为对均匀性的影响是有限的，所以这个选项被认为次于其它上述选项。

CN 1848462A描述了固定在电子电路板上并用预制的壳体或盖体覆盖的单个或多个LED芯片。壳体或盖体固定在电子线路板上，或电子线路板固定在固定座上。电子电路板的***也被壳体或盖体覆盖，使得光源的方向、角度和颜色可以容易地改变和替换，并且同时获得更好的散热效果。壳体或盖体由透光材料制成。至于壳体或盖体的形状，CN1848462A仅描述了其可以具有各种形状，例如圆柱体、半球体、正方形和平面。

发明内容

需要提供一种均匀点亮的大面积面板，其具有相对较低的LED数量，从而保持低成本，具有相对较低的塑料面积(出于防火安全的原因)，光学部件的宽松定位公差，并且没有颜色伪影。

本发明的一个目的是满足这种需求，并且提供一种能够实现上述大面积面板的发光器件。

根据本发明的第一方面，该目的通过包括一个或多个LED光源和一个或多个漫透射盖的发光器件来实现。所述一个或多个漫透射盖在所述一个或多个LED光源上方延伸，以形成LED光源和漫透射盖的一个或多个组合。

对于LED光源和漫透射盖的每个组合，(i)漫透射盖是圆顶形的，其垂直截面具有闭合的凸形，并且水平截面具有多边形，(ii)漫透射盖具有在平行于漫透射盖的底部的水平平面中投影的宽度(w)，(iii)LED光源具有到任何相邻LED光源的距离(d)。所述宽度(w)和所述距离(d)彼此垂直，并且所述宽度(w)与所述距离(d)的比率是恒定的。

在本发明的上下文中，术语“LED光源”应被解释为指单个LED或指两个或更多个LED的簇，例如红，绿，蓝和白(RGBW)LED的簇。

所述一个或多个LED光源可以布置在LED光源阵列中，并且所述一个或多个漫透射盖可以布置在漫透射盖阵列中。

通过为每个漫透射盖提供包括闭合的凸形的垂直截面和多边形水平截面，可以获得在距LED光源阵列一定距离处测量的发光器件的光输出的照度均匀性的显著改善。

通过进一步规定在漫透射盖的底部处的水平平面中投射的漫透射盖的宽度(w)和从LED光源阵列中的一个LED光源到相邻LED光源的距离(d)被选择成使得该比率w/d是恒定的，确保了在朝向更为远离的相邻LED光源的方向上比朝向更为接近所述给定LED光源的相邻LED光源的方向上从任何给定LED光源投射更多的光。由此，可以获得在距LED光源阵列一定距离处测量的发光器件的光输出的照度均匀性的进一步改进。

因此，提供了一种发光器件，该发光器件能够提供均匀点亮的大面积面板，其具有相对低的LED数量以便保持低成本、出于防火原因的相对低的覆盖面积、光学部件的宽松的定位公差、并且没有颜色伪影。

在发光器件中，每个漫透射盖在LED光源上方延伸。因此，提供了一种发光器件，其特别简单地按比例放大到任何所需的尺寸，同时仍然实现上述优点，并因此不损害照度均匀性。

每个漫透射盖包括具有厚度的壁，并且该厚度可以随着壁的高度和/或在壁的周向上变化。由此，可以控制光发射的方向，并且可以获得发光器件的光输出的照度均匀性的进一步优化。

每个漫透射盖包括具有顶部、底部和厚度的壁，并且顶部处的厚度可以大于底部处的厚度。由此，可以获得发光器件的光输出的照度均匀性的甚至进一步的优化，同时还促进光从圆顶的侧面发射超过顶部发射。

每个漫透射盖可以包括具有顶点、底部和厚度的壁，其中厚度在顶点处最大而在底部处最小。因此，可以获得发光器件的光输出的照度均匀性的特别有效的优化，同时还优化了从圆顶的光的侧面发射相对于顶部发射的提升。

圆顶形漫反射盖的水平截面可以是四边形、五边形或六边形。这种水平截面的形状已被示出产生发光器件的光输出的特别好的照度均匀性。

圆顶形漫透射盖的垂直截面可以是花键形、椭圆形、三角形或半椭圆形。已经示出了这种形状的垂直截面以产生发光器件的光输出的特别好的照度均匀性。

每个漫透射盖可以是金字塔形或半椭球形。已经示出盖阵列的各个盖的这种形状产生发光器件的光输出的特别好的照度均匀性。

在每个漫透射盖的底部处的水平截面可以具有在5毫米到16毫米范围内的边长，例如11毫米。这些示例性的边长特别适用于其中每个盖覆盖具有一个或两个LED的LED光源的实施例。因此，发光器件被提供有分别在盖的基部的尺寸和LED光源之间的关系，从而提供发光器件的光输出的照度均匀性的进一步改进。

每个漫透射盖的壁具有顶部、底部和厚度。壁在底部部分处的厚度可以在0.4毫米至1.2毫米的范围内，例如1毫米，并且壁在顶部部分处的厚度可以在1.5毫米至4毫米的范围内，例如2.5毫米。由此，可以获得发光器件的光输出的照度均匀性的优化。

漫透射盖的水平截面可以与LED光源阵列中的每个LED光源的基部的形状一致。发明人已经示出，使发光器件分别具有彼此相同或一致的盖和LED光源的基部的形状，提供了发光器件的光输出的最佳照度均匀性。

每个漫透射盖和漫透射盖阵列中的任何一个的水平截面可以与LED光源阵列的形状一致。发明人已经示出，使发光器件分别具有彼此相同或一致的盖的基部的形状和LED光源阵列的整体形状，提供了发光器件的光输出的最佳照度均匀性。

每个漫透射盖具有高度，并且该高度可以等于或小于20毫米，例如11.2毫米。然而，通常根据织物腔室的高度和布置在每个盖内的LED光源的数量来选择高度。

在具有或不具有散射材料的每种情况下，每个漫透射盖可以由玻璃材料或塑料材料制成。玻璃和塑料材料提供既充分漫射透射又牢固的盖，从而提供牢固的发光器件。玻璃材料还具有防火的优点。散射材料的添加具有提供关于定位和颜色混合的鲁棒性的优点。

该发光器件可以被配置成用作发光墙壁面板或发光天花板面板。

在第二方面，本发明涉及包括根据本发明第一方面的发光器件的发光面板。

应当注意，本发明涉及权利要求中所述特征的所有可能组合。

附图说明

现在将参考示出本发明实施例的附图更详细地描述本发明的这个和其它方面。

图1示出了根据本发明的发光器件的示意性透视图，该发光器件包括LED光源阵列和相应的盖阵列。

图2示出了根据图1的发光器件的具有盖的一个LED光源的透视特写图。

图3和图4示出了根据图1的发光器件的盖的两个不同的截面侧视图，其中图4的截面侧视图相对于图3的截面侧视图旋转45度。

图5至图7分别示出了根据本发明的发光器件的盖的另一实施例的俯视图、仰视图和截面侧视图。

图8示出了根据本发明的发光器件的透视图，该发光器件包括根据本发明的发光器件的金字塔形散射盖，该金字塔形散射盖在LED光源阵列的正方形单元和相关盖中具有正方形水平截面和三角形垂直截面。

图9a至图9c示出了说明利用根据图8的发光器件照射30毫米高的20毫米×20毫米的朗伯散射织物的结果的示图，其中示图a)示出了朗伯散射织物的照射，示图b)示出了朗伯散射织物的照度作为示图a)上指示的X方向上的位置的函数的截面，以及示图c)示出了朗伯散射织物的照度作为示图a)上指示的Y方向上的位置的函数的截面。

图10示出了根据本发明的发光器件的盖的另一实施例的透视图。

图11和图12分别示出了根据本发明的发光器件的盖的另一实施例的顶视图和透视侧视图。

图13a至图13c示出了说明用根据本发明的发光器件照明朗伯散射织物的结果的示图，其中示图a)示出了朗伯散射织物的照明，示图b)示出了作为示图a)上所示的X方向上的位置的函数的朗伯散射织物的照度的截面，以及示图c)示出了作为示图a)上所示的Y方向上的位置的函数的朗伯散射织物的照度的截面。

如图所示，为了说明的目的而夸大了层和区域的尺寸，因此提供这些尺寸是为了说明本发明实施例的一般结构。相同的附图标记始终表示相同的元件。

具体实施方式

现在将在下文中参考附图更全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的当前优选实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应该被解释为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例是为了彻底和完整，并且将本发明的范围完全传达给技术人员。

图1示出了根据本发明并用作发光面板的发光器件1的透视图。发光器件可用于任何合适类型的面板，特别是具有大表面积的面板，例如墙壁面板和天花板面板。这种面板可以用作各种类型的显示器，例如用于模拟窗户或室外环境(例如天空或风景)的面板。

发光器件1包括LED光源2的阵列和漫透射盖3的阵列。

LED光源2适于在操作中发光。由LED光源2发射的光可以具有相同的颜色，例如白色，或者具有两种或更多种不同的颜色。

在图1所示的发光器件1中，每个LED光源2由单个LED组成。可替换地，LED光源也可以由两个或多个LED组成。

阵列可以具有任何可行的尺寸。可以根据发光器件1的应用来选择尺寸。阵列的尺寸可以表示为分别包含n*m个LED光源2和盖3。此外，n可以等于m或n可以大于m或n可以小于m。在所示的实施例中，阵列具有4×3的尺寸。盖3由漫射透射材料制成，例如合适的玻璃材料或合适的塑料材料。盖3的材料还可以是散射材料或设有散射材料。

在图1所示的发光器件1中，盖3被布置成使得每个盖3在单个LED光源2上方延伸，并因此在单个LED上方延伸。因此，LED的数量和盖3的数量是相同的。

在其中LED光源由两个或更多个LED组成的替代配置中，盖的数量可以小于LED的数量，在这种情况下，每个盖覆盖两个或更多个LED。甚至可以用单个盖覆盖所有LED。

LED光源2和漫透射盖3可以布置在基座或基板4上，例如印刷电路板上。

现在参考图2至图4，每个漫透射盖3是圆顶形的。每个盖3具有垂直截面6(图3和图4)和水平截面5(图2)。通常，垂直截面6为椭圆形、花键形(spline-shaped)或三角形，并且水平截面5为多边形。通常，如图1所示，每个盖3包括在平行于盖的底部35的水平面中投影的宽度w，并且LED光源2被布置为使得每个LED光源2被布置为与相邻的LED光源2相距一定距离d。宽度w和距离d彼此垂直。该宽度w可以在平行于底部35的任何水平平面中投影，并且位于零和h之间的高度(包括零和h)，其中零的高度在底部35处，而高度h在盖子3的顶部36处，如图2所示。通常，覆盖LED光源2的给定盖3的宽度w和从由给定盖3覆盖的LED光源2到任何相邻LED光源的距离h被选择为使得该比率w/d是恒定的，并且该关系的适用与其中被投影的宽度w所在的水平面所延伸的特定高度无关。这应当理解为不管相邻LED光源布置在从由给定盖3覆盖的LED光源2起的哪个方向上都适用。在图2至图4所示的实施例中，垂直截面6是椭圆形的，并且水平截面5是矩形的。每个盖3还包括具有外表面31，内表面32，底部33，顶部34，底部35和顶点36的壁7。

每个盖3还包括限定为外表面31和内表面32之间的距离和垂直于外表面31和内表面32两者的厚度。盖3的顶部34处的厚度大于盖3的底部35处的厚度。在图3和图4所示的实施例中，盖3的顶点36处的厚度8是盖3的最大厚度，而盖3的底部35处的厚度9是盖3的最小厚度。盖3的厚度可以从底部33向顶部34或从底部35向顶点36连续地或增量地增加。

每个盖3还包括高度h(如图2所示)，该高度h被定义为盖3的底部35和顶点36之间的垂直距离并垂直于底部35。该高度h可以等于或小于20毫米。例如，高度可以是11.2毫米。通常，根据织物腔室的高度和布置在每个盖内的LED的数量来选择高度。

图5至图7分别示出了根据本发明的发光器件1的盖300的可替换实施例的顶视图、底视图和截面侧视图。盖300与图2至图4的盖3的不同之处在于，盖300为大致金字塔形状。因此，盖300包括三角形的垂直截面6(图7)和多边形(更特别地，为正方形)的水平截面5(图6)。盖300还包括壁7，壁7由在顶点36处相交的四个相同的三角形侧面311，312，313和314组成，如图5所示。

现在转到图8，示出了根据本发明的示例性发光器件100的透视图。在所示实施例中，发光器件100包括LED光源2(在图8中不可见)和通常是图5至图7所示实施例的盖300。发光器件布置在壁长L为42.87毫米，高度H为30毫米且反射率为90％的正方形单元12中。正方形单元12旨在表示LED 2阵列的单元以及包括n*m这种单元12的相关盖3。

图9示出了说明利用根据图8的发光器件100照明20毫米×20毫米且高度为30毫米的朗伯散射织物的结果的示图。为了模拟这种单元12的大阵列，并因此模拟具有LED光源2和相关的盖3的大阵列，正方形单元12因此设置有理想的反射镜。示图a)示出了朗伯散射织物的照度。示图b)示出了作为示图a)上所示的X方向上的位置的函数的照度，示图c)示出了作为示图a)上所示的Y方向上的位置的函数的照度。这些测量示出了这种发光器件100产生具有98％均匀度的照度，并且最低照度Emin与最高照度Emax的测量比率为0.98。

图13示出用根据本发明另一实施例的发光器件照明朗伯散射织物的结果的示图。曲线a)示出了朗伯散射织物的照明。曲线b)示出了作为曲线a)上所示的X方向上的位置的函数的朗伯散射织物的照度的截面。曲线c)示出了作为在曲线a)上指示的Y方向上的位置的函数的朗伯散射织物的照度的截面。显然，获得了非常高均匀性，特别是98％或更高的照度。

图10示出了根据本发明的发光器件1的盖310的另一可替换实施例的透视图。盖310包括矩形的水平截面。盖310还包括花键形的垂直截面。盖310与图2至图4的盖3的不同之处在于，它还包括椭圆形顶面部分34。

图11和图12分别示出了根据本发明的发光器件1的盖320的又一可替换实施例的顶视图和透视图。盖320与图2至图4的盖3的不同之处在于，它包括六边形的水平截面。盖320还包括花键形的垂直截面。盖320还包括壁7，壁7由在圆形顶表面部分34处相交的六个相同的侧面311，312，313，314，315和316构成。

本领域技术人员认识到，本发明决不限于上述优选实施例。相反，在所附权利要求的范围内，许多修改和变化是可能的。

此外，通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的本发明时可以理解和实现所公开实施例的变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。在相互不同的从属权利要求中叙述某些措施的仅有事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。

Claims (12)

1.一种发光器件(1)，包括一个或多个LED光源(2)和一个或多个漫透射盖(3)，所述一个或多个漫透射盖(3)在所述一个或多个LED光源(2)上延伸以形成LED光源(2)和漫透射盖(3)的一个或多个组合，

其中对于LED光源(2)和漫透射盖(3)的每个组合：

－所述漫透射盖(3)是圆顶形的，其垂直截面(6)具有闭合的凸形并且水平截面(5)具有多边形形状，

－所述漫透射盖(3)具有在平行于所述漫透射盖(3)的底部(35)的水平平面中投影的宽度(w)，并且

－所述LED光源(2)到任何相邻LED光源(2)具有距离(d)，-其中所述宽度(w)和所述距离(d)彼此垂直，并且所述宽度(w)与所述距离(d)的比率是恒定的。

2.根据权利要求1所述的发光器件(1)，其中所述漫透射盖(3)中的每个漫透射盖包括具有厚度(8；9)的壁，并且其中所述厚度(8；9)随着所述壁(7)的高度和/或在所述壁(7)的周向上变化。

3.根据前述权利要求中任一项所述的发光器件(1)，其中所述漫透射盖(3)中的每个漫透射盖包括壁(7)，所述壁(7)具有顶部部分(34)、底部部分(33)和厚度(8；9)，并且其中所述厚度(8；9)在所述顶部部分(34)处比在所述底部部分(33)处更大。

4.根据权利要求3所述的发光器件(1)，其中所述壁(7)在所述底部部分(33)处的所述厚度(8；9)是在0.4毫米至1.2毫米的范围内，并且其中所述壁(7)在所述顶部部分(34)处的所述厚度(8；9)在1.5毫米至4毫米的范围内。

5.根据前述权利要求中任一项所述的发光器件(1)，其中每个漫透射盖(3)包括壁(7)，所述壁(7)具有顶点(36)、底部(35)和厚度(8；9)，并且其中所述厚度(8；9)在所述顶点(36)处最大并且在所述底部(35)处最小。

6.根据前述权利要求中任一项所述的发光器件(1)，其中所述水平截面(5)是四边形、五边形或六边形。

7.根据前述权利要求中任一项所述的发光器件(1)，其中所述垂直截面(6)是花键形、椭圆形、三角形或半椭圆体。

8.根据前述权利要求中任一项所述的发光器件(1)，其中所述漫透射盖(3)是金字塔形或半椭球体。

9.根据前述权利要求中任一项所述的发光器件(1)，其中对于LED光源(2)和漫透射盖(3)的每个组合，所述漫透射盖(3)的水平截面(5)与所述LED光源(2)的基部的形状一致。

10.根据前述权利要求中任一项所述的发光器件(1)，其中每个漫透射盖(3)由玻璃材料或塑料材料制成。

11.根据前述权利要求中任一项所述的发光器件(1)，其中所述发光器件(1)被配置为用作发光壁面板或发光天花板面板。

12.一种发光面板，包括根据前述权利要求中任一项所述的发光器件(1)。

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