專利名稱：遠(yuǎn)程光源的光準(zhǔn)直和混合的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)光器件，其包括至少第一光源和笫二光源，所述第 一光源用于發(fā)出具有第一光特性的光，所述第二光源用于發(fā)出具有第二 光特性的光，所述第一光特性與所述第二光特性不同；第一準(zhǔn)直裝置， 其用于對具有所述第一光特性的光進(jìn)行準(zhǔn)直，包含至少第一接收區(qū)域和 至少第一輸出區(qū)域，所述第一輸出區(qū)域比所述第一接收區(qū)域更大；以及 第二準(zhǔn)直裝置，其用于發(fā)出具有所述第二光特性的.光，包含至少第二接 收區(qū)域和至少第二輸出區(qū)域，所述第二輸出區(qū)域比所述第二接收區(qū)域更 大，其中所述第一準(zhǔn)直裝置的輸出區(qū)域和所述第二準(zhǔn)直裝置的輸出區(qū)域 至少部分重疊。
背景技術(shù)：
目前，考慮將平面光源用于若干不同的應(yīng)用，例如用于環(huán)境照明的 燈、液晶顯示器中的背光以及投影顯示器中的光源。
例如，發(fā)光二極管即LED,可以是許多應(yīng)用中的光源的希望的選擇， 因?yàn)長ED的壽命高于白熾燈泡、熒光燈泡和放電燈的壽命。
此外，發(fā)光二極管的功耗比白熾燈泡更加有效，并且預(yù)期在不遠(yuǎn)的 將來比熒光管更加有效。
在若千這些和其他應(yīng)用中，經(jīng)常希望實(shí)現(xiàn)具有高亮度和顏色可變性 的光。
亮度(J5)定義為單位面積(」)和單位立體角(Q)內(nèi)發(fā)出的流明 (O)的數(shù)量S丄.
常規(guī)上，顏色可變性通過以陣列形式(行、列或者二維矩陣)獨(dú)立 地設(shè)置若干紅色、綠色和藍(lán)色LED以形成顏色可變、可獨(dú)立尋址的像素 的陣列來獲得。
具有高亮度的顏色可變的光一般通過在矩陣中并排地堆疊若干發(fā) 射光譜的不同部分的高亮度LED來獲得。設(shè)置在一定面積上的LED越多，比值①"越大。
然而，并排地放置發(fā)出不同顏色的LED本身不是一種獲得盡可能 準(zhǔn)直的光的有效方式。 一般而言，LED基本上以朗伯(Lambertian)模 式發(fā)出光，即具有與觀察角的余弦成比例的強(qiáng)度。并排地放置不同顏色 的LED也會得到導(dǎo)致朗伯輻射模式。因此，與Q成比例的角度擴(kuò)展不 發(fā)生變化，亮度也不發(fā)生變化(依照上面的公式)。
通過減小角度擴(kuò)展可以由此形成定向射束。這例如在美國專利申請 2004/0218390中有所描述，其中LED陣列以錐形金屬反射箱(bin)的 相應(yīng)陣列形式設(shè)置。然而，這并沒有增大亮度，因?yàn)長ED必須更加分開 地放置以便為準(zhǔn)直器騰出空間。事實(shí)上，亮度幾乎是相同的，因?yàn)榻嵌?擴(kuò)展上的減小被面積上的增大補(bǔ)償了 。
另一個問題在于，對于單獨(dú)的光準(zhǔn)直而言，需要將LED放置得非 常接近準(zhǔn)直結(jié)構(gòu)或者甚至放置在準(zhǔn)直結(jié)構(gòu)中以便獲得高的效率。
如上所述，LED—般以朗伯模式發(fā)射光，并且如果準(zhǔn)直結(jié)構(gòu)的特定 于LED的接收區(qū)域放置在遠(yuǎn)離LED的位置，那么要求其非常大以便能 夠收集由該LED發(fā)出的光的主要部分。
因此，在多個LED封裝的情況下，美國專利申請2004/0218390中 提出的準(zhǔn)直結(jié)構(gòu)不適用于特定于LED的光準(zhǔn)直，其中代表顏色可變像素 的若干LED,例如紅色、綠色和藍(lán)色LED通過公共的封裝來密封。所 述封裝自動地迫使準(zhǔn)直結(jié)構(gòu)處于相對于LED ^艮遠(yuǎn)的距離處，并且該準(zhǔn)直 結(jié)構(gòu)將不能夠?qū)崿F(xiàn)高效的特定于LED的準(zhǔn)直。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服這個問題并且提供包括光準(zhǔn)直和混合結(jié)構(gòu)以 及多個光源的緊湊發(fā)光器件，所述器件即使在準(zhǔn)直和混合結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)離光源 的情況下也能夠發(fā)出經(jīng)過充分準(zhǔn)直和混合的高亮度光。
本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，上述目的可以通過提供依照本發(fā)明的發(fā) 光器件來實(shí)現(xiàn)。
因此，在第一方面中，本發(fā)明涉及發(fā)光器件，其包括至少第一光 源和第二光源，所述第一光源用于發(fā)出具有第一光特性的光，所述第二 光源用于發(fā)出具有第二光特性的光，所述第一光特性與所述第二光特性 不同；第一準(zhǔn)直裝置，其用于對具有所述第一光特性的光進(jìn)行準(zhǔn)直，包含至少第 一 接收區(qū)域和至少第 一 輸出區(qū)域，所述第 一 輸出區(qū)域比所述第 —接收區(qū)域更大；第二準(zhǔn)直裝置，其用于發(fā)出具有所述第二光特性的光， 包含至少第二接收區(qū)域和至少第二輸出區(qū)域，所述第二輸出區(qū)域比所述 第二接收區(qū)域更大，其中所述第一準(zhǔn)直裝置的輸出區(qū)域和所述第二準(zhǔn)直
裝置的輸出區(qū)域至少部分重疊；以及光引導(dǎo)裝置，其用于將來自所述第 一光源的光導(dǎo)向所述第 一光準(zhǔn)直裝置的所述至少 一個接收區(qū)域并且將 來自所迷第二光源的光導(dǎo)向所述第二光準(zhǔn)直裝置的所迷至少一個接收 區(qū)域。第一準(zhǔn)直裝置對從第一光源發(fā)出的光進(jìn)行準(zhǔn)直，同時保持從第二 光源發(fā)出的光基本上不受影響，第二準(zhǔn)直裝置對從第二光源發(fā)出的光進(jìn) 行準(zhǔn)直，同時保持從第一光源發(fā)出的光基本上不受影響。因此，可以獨(dú) 立地對來自不同光源的光進(jìn)行準(zhǔn)直。
第一準(zhǔn)直裝置的輸出區(qū)域至少部分地與第二準(zhǔn)直裝置的輸出區(qū)域 重疊，因而從第一光源發(fā)出并且經(jīng)過準(zhǔn)直的光將與從第二光源發(fā)出并且 經(jīng)過準(zhǔn)直的光充分地混合。
所述重疊輸出區(qū)域允許實(shí)現(xiàn)亮度的增大。采用上述亮度公式，相比 于常規(guī)的準(zhǔn)直器將能夠減小面積(J),其中這些輸出區(qū)域被并排地放 置。此外，由于輸出區(qū)域重疊的原因，獲得了良好的光混合。
光引導(dǎo)裝置被設(shè)置成確保來自特定光源的光由正確的接收區(qū)域所 接收。當(dāng)準(zhǔn)直結(jié)構(gòu)設(shè)置在離開光源的一定距離處時，來自這些光源的光 將散布在大的區(qū)域上。為了能夠?qū)υ摴獾闹饕糠诌M(jìn)行準(zhǔn)直，將需要具 有大的接收區(qū)域的準(zhǔn)直器。然而，大的接收區(qū)域?qū)τ诠獾牧炼仁遣焕摹?br> 通過使用準(zhǔn)直結(jié)構(gòu)和光源之間的光引導(dǎo)裝置，使得它們之間的距離 是不再那么重要，因?yàn)楣庖龑?dǎo)裝置將來自每個光源的光導(dǎo)向正確的接收 區(qū)域，從而在準(zhǔn)直裝置的接收區(qū)域上形成"虛擬光源"。
因此，像在光源被封裝并且準(zhǔn)直結(jié)構(gòu)必須位于該封裝之外時的情況 一樣，即使在準(zhǔn)直結(jié)構(gòu)設(shè)置在離開光源的一定距離處時，也能夠獲得經(jīng) 過充分準(zhǔn)直的高亮度光。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，光引導(dǎo)裝置可以包括至少一個設(shè)置在光源和 準(zhǔn)直裝置之間的透鏡(單透鏡或者透鏡系統(tǒng))。該透鏡(這些透鏡)被 設(shè)置成接收來自光源的光并且將來自第一光源的光聚焦到適于對來自 第 一光源的光進(jìn)行準(zhǔn)直的準(zhǔn)直裝置的至少一個接收區(qū)域上，并且將來自 第二光源的光聚焦到適于對來自第二光源的光進(jìn)行準(zhǔn)直的準(zhǔn)直裝置的接收區(qū)域上。
使用透鏡作為光引導(dǎo)裝置提供了一種用于將每個光源的光導(dǎo)向正 確的準(zhǔn)直器的簡單結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，用作光引導(dǎo)裝置或者包含于光引導(dǎo)裝置 中的透鏡或透鏡系統(tǒng)為遠(yuǎn)心透鏡或透鏡系統(tǒng)。
使用遠(yuǎn)心透鏡或透鏡系統(tǒng)的 一個優(yōu)點(diǎn)在于，光線的角度分布可以保 存在"虛擬光源"中，即在圖像沒有被放大或者縮小的情況下，進(jìn)入準(zhǔn)直 器的光與光源原始發(fā)出的光具有相同的角度分布。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，光引導(dǎo)裝置可以包括用于將來自第 一光源的 光導(dǎo)向適于對來自第一光源的光進(jìn)行準(zhǔn)直的第一光準(zhǔn)直裝置的接收區(qū) 域的至少第一光波導(dǎo)，以及用于將來自第二光源的光導(dǎo)向適于對來自第 二光源的光進(jìn)行準(zhǔn)直的第二光準(zhǔn)直裝置的接收區(qū)域的至少第二光波導(dǎo)。
使用光波導(dǎo)的優(yōu)點(diǎn)在于，它允許光源和準(zhǔn)直結(jié)構(gòu)之間的距離是大 的，并且允許光源和準(zhǔn)直結(jié)構(gòu)是交錯的。這樣的光波導(dǎo)的實(shí)例包括但不 限于光纖。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，光引導(dǎo)裝置可以包括反射鏡或反射鏡系統(tǒng)， 所述反射鏡或反射鏡系統(tǒng)用于將來自第 一光源的光導(dǎo)向適于對來自第 一光源的光進(jìn)行準(zhǔn)直的第一光準(zhǔn)直裝置的接收區(qū)域并且用于將來自第 二光源的光導(dǎo)向適于對來自第二光源的光進(jìn)行準(zhǔn)直的所述第二光準(zhǔn)直 裝置的所述至少 一個接收區(qū)域。
在光引導(dǎo)裝置中使用反射鏡的一個優(yōu)點(diǎn)在于，可以避免色差并且也
可以避免例如可能由于例如透鏡表面的反射而出現(xiàn)的鬼影圖像(ghost image )。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，第一光準(zhǔn)直裝置包括至少部分地將其接 收區(qū)域連接到其輸出區(qū)域的側(cè)壁，并且該第 一準(zhǔn)直裝置的側(cè)壁的至少一 部分包括用于反射具有第一光特性的光的第一濾波器。類似地，第二光 準(zhǔn)直裝置包括至少部分地將其接收區(qū)域連接到其輸出區(qū)域的側(cè)壁，并且 該第二準(zhǔn)直裝置的側(cè)壁的至少一部分包括用于反射具有第一光特性的 光的第二濾波器。
第一濾波器適于反射具有第一光特性的光并且透射具有第二光特 性的光，而第二濾波器適于反射具有第二光特性的光并且透射具有第二 光特性的光。
7準(zhǔn)直裝置的側(cè)壁可以通過獨(dú)立自支撐壁元件構(gòu)成，例如由玻璃或塑 料制成。準(zhǔn)直器的濾波器可以構(gòu)成所述壁元件或者可以設(shè)置在所述壁元 件上。壁元件的不同側(cè)面上的二色性材料可以相同或者不同，以便獲得 良好的濾波特性。
可替換地，準(zhǔn)直器的側(cè)壁由兩個相鄰固體波導(dǎo)(例如棱鏡)之間的 連接表面形成，其中濾波器可以設(shè)置在兩個波導(dǎo)之間的這種連接表面上。
可替換地，準(zhǔn)直器的側(cè)壁可以是固體波導(dǎo)和大氣之間的界面，其中 濾波器可以設(shè)置在形成該界面的波導(dǎo)面上。
這種裝置的一個優(yōu)點(diǎn)在于，即使第一準(zhǔn)直裝置和第二準(zhǔn)直裝置的輸 出區(qū)域重疊，這兩個準(zhǔn)直裝置也可以彼此獨(dú)立地發(fā)揮作用。這允許在相 同結(jié)構(gòu)中進(jìn)行準(zhǔn)直和光混合，而不是在一個結(jié)構(gòu)中進(jìn)行準(zhǔn)直并且之后在 另一個結(jié)構(gòu)中進(jìn)行光混合(或者相反的情況)。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，第 一光特性為第 一波長區(qū)間并且第 一濾波器 為第一二色性濾波器，第二光特性為第二波長區(qū)間并且第二濾波器為第 二二色性濾波器。
在可替換實(shí)施例中，第一光特性為第一偏振狀態(tài)并且第一濾波器為 第一偏振濾波器，第二光特性為第二偏振狀態(tài)并且第二濾波器為第二偏 振濾波器。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，第一光源和第二光源中的每一個包括至
少一個發(fā)光二極管(LED)。本發(fā)明特別適合用于LED。即使LED通 常以朗伯模式(半球面發(fā)射)發(fā)射光，但在本發(fā)明中可以對來自LED
的光進(jìn)行準(zhǔn)直。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，光引導(dǎo)裝置將第一光源的第一光學(xué)圖像 投射到第一光準(zhǔn)直裝置的接收區(qū)域上，并且該第一光學(xué)圖像的面積小于 第一光源的面積。類似地，光引導(dǎo)裝置將第二光源的第二光學(xué)圖像投射 到第二光準(zhǔn)直裝置的接收區(qū)域上，并且該第二光學(xué)圖像的面積小于第二
光源的面積。
通過使用例如借助于遠(yuǎn)離LED地放置透4竟來縮小光的面積的光引 導(dǎo)裝置，可以使得光源的虛像小于該實(shí)際光源。這允許由準(zhǔn)直結(jié)構(gòu)得到 有效的準(zhǔn)直和光混合，在所述準(zhǔn)直結(jié)構(gòu)中，準(zhǔn)直器的接收區(qū)域小于光源。 更小的接收區(qū)域允許準(zhǔn)直結(jié)構(gòu)具有更低的高度，并且從而可以使得所述
8器件的總高度更低。如果來自LED的光已經(jīng)經(jīng)過一定程度的準(zhǔn)直，那么
可以沒有光損失地進(jìn)行縮小。然而，如果情況不是這樣，那么將損失一 些光。然而，如果希望保持該結(jié)構(gòu)盡可能小的話，這仍然是有吸引力的。 因此，在優(yōu)選的實(shí)施例中，第一光準(zhǔn)直裝置的接收區(qū)域可以小于第 一光源的面積和/或其中第二光準(zhǔn)直裝置的接收區(qū)域可以小于第二光源
的面積。


現(xiàn)在將參照示出了本發(fā)明的當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例的附圖更加詳細(xì)地描 述本發(fā)明的這個和其他方面。
圖la示意性地示出了本發(fā)明的發(fā)光器件的第一實(shí)施例。 圖lb示意性地示出了圖la中的實(shí)施例的變型。 圖2示出了本發(fā)明的發(fā)光器件的第二實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及發(fā)光器件，其包括多個光源以及用于對來自這些光源的 光進(jìn)行準(zhǔn)直和混合的準(zhǔn)直裝置，其中光引導(dǎo)裝置設(shè)置在這些光源和所述 準(zhǔn)直裝置之間。
當(dāng)在本文中使用時，術(shù)語"光源，，涉及本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何種 類的光源。例如，該術(shù)語涉及白熾燈泡、放電燈以及發(fā)光二極管。
當(dāng)在本文中使用時，"發(fā)光二極管"涉及所有不同類型的發(fā)光二極管 (LED ),包括基于有機(jī)的LED、基于聚合的LED以及基于無機(jī)的LED, 這些LED在工作模式下發(fā)出從紫外到紅外的任何波長或波長區(qū)間的光。 在本申請的上下文中，發(fā)光二極管也用于包括激光二極管，即發(fā)出激光 的發(fā)光二極管。適合用于本發(fā)明的發(fā)光二極管包括但不限于頂面發(fā)射、 側(cè)面發(fā)射和底面發(fā)射的發(fā)光二極管。
當(dāng)在本文中使用時，術(shù)語"有機(jī)發(fā)光二極管"或"OLED，，涉及包含有 機(jī)發(fā)光材料的所有不同類型的發(fā)光二極管(LED),包括基于小的有機(jī) 分子的LED (smOLED)以及基于有機(jī)聚合物的LED (polyLED),其
在工作模式下發(fā)出從紫外到紅外的任何波長或波長區(qū)間的光。此外，透 明頂面發(fā)射、底面發(fā)射或者頂面和底面發(fā)射OLED (TOLED)可以用作
本發(fā)明中的光源。當(dāng)在本文中使用時，例如"綠色發(fā)光二極管，，的發(fā)光二極管的顏色是 指在工作模式下由該發(fā)光二極管發(fā)出的光的顏色，即在工作模式下由該 發(fā)光二極管發(fā)出的光的波長范圍。
如上所述，本發(fā)明的發(fā)明思想也延伸到不同偏振特性的混合和準(zhǔn) 直。因此，在本說明書的適當(dāng)段落中，術(shù)語"波長區(qū)間"可以由"偏振狀態(tài)" 代替，"二色性濾波器，，可以由"偏振濾波器"代替并且"顏色"可以由"偏 振"代替。
當(dāng)在本文中使用時，術(shù)語"準(zhǔn)直器"以及相關(guān)術(shù)語(例如"準(zhǔn)直裝置，，)
是指能夠接收例如從UV到IR的區(qū)間中的光的電磁(EM )輻射以及減 小接收的EM輻射的準(zhǔn)直角度的元件。
當(dāng)在本文中使用時，術(shù)語"二色性濾波器"是指反射一個或多個波長 或波長范圍的電磁輻射并且透射波長或波長范圍，同時對于所有感興趣 波長維持低的(一般接近于零)吸收系數(shù)的濾波器。
二色性濾波器可以是高通、低通、帶通或者帶阻類型。
適合用于本發(fā)明的亮度增強(qiáng)裝置中的二色性濾波器包括本領(lǐng)域技 術(shù)人員已知的二色性濾波器，并且包含折射率不同的多層材料。
這樣的二色性濾波器的一個實(shí)例通常稱為"干涉疊層"，包括交替的 化205和Si02層。每個層的厚度一般近似等于空氣中的四分之一波長除 以折射率，其中空氣中的波長等于二色性濾波器所適用的光的主波長。
本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的并且適合用于本發(fā)明中的二色性濾波器的 其他實(shí)例是這樣的基于膽甾型液晶(所謂的光子晶體或全息層)的濾波器。
當(dāng)在本發(fā)明的上下文中使用時，如果二色性濾波器反射所述波長范 圍內(nèi)由照明單元發(fā)射的波長同時透射不同波長范圍的光，那么該二色性 濾波器與所述照明單元匹配。
例如，適于綠光的二色性濾波器可以反射綠光同時透射藍(lán)光和紅光。
發(fā)射的波長范圍和反射的波長范圍不必相同。反射的波長范圍可以 例如窄于發(fā)射的波長范圍，或者可以寬于發(fā)射的波長范圍。
此外，二色性濾波器可以是非理想的，即不反射該濾波器要反射的 光的波長范圍內(nèi)的100%的光。因此，措辭"設(shè)置成反射一定波長區(qū)間內(nèi)
的光的二色性濾波器"應(yīng)當(dāng)被理解為"設(shè)置成至少部分地反射一定波長
10區(qū)間內(nèi)的光的二色性濾波器"。
例如，二色性濾波器可以與兩種不同顏色(例如紅色和綠色)的、
透射藍(lán)光等的照明單元匹配。
當(dāng)在本文中使用時，術(shù)語"波長范圍，，是指連續(xù)和不連續(xù)波長范圍。 當(dāng)在本文中使用時，術(shù)語"透鏡，，是指單個透鏡以及多個透鏡的系
統(tǒng)，所述多個透4竟一起實(shí)際上充當(dāng)一個透^i。
圖la中示意性示出的本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例涉及發(fā)光器件 100，其包括設(shè)置在基底103上并且由公共封裝層104密封的第一 LED 101和第二 LED 102。出于說明的目的，可以假設(shè)第一LED 101發(fā)出紅 光，可以假設(shè)第二LED發(fā)出綠光。然而，在該實(shí)施例中，紅光和綠光實(shí) 際上可以代表任何任意的波長范圍或偏振狀態(tài)。
準(zhǔn)直結(jié)構(gòu)110設(shè)置在LED的頂部上，包括能夠?qū)τ傻谝籐ED 101 發(fā)出的光進(jìn)行準(zhǔn)直的第一準(zhǔn)直器111以及能夠?qū)τ傻诙﨤ED 102發(fā)出的 光進(jìn)行準(zhǔn)直的第二準(zhǔn)直器112。
第一準(zhǔn)直器111具有用于接收由第一LED 101發(fā)出的光的至少一部 分的接收區(qū)域121以及接收的光通過其離開所述發(fā)光器件的輸出區(qū)域 131。
第一準(zhǔn)直器lll還包括側(cè)壁141和151,其能夠反射由第一LED 101
發(fā)出的光。
第一準(zhǔn)直器111的傾斜側(cè)壁141包括反射濾波器，其反射由第一 LED 101發(fā)出的光并且透射由第二LED 102發(fā)出的光。
側(cè)壁151應(yīng)當(dāng)反射由第一LED IOI發(fā)出的光并且從而可以包括與傾 斜側(cè)壁141的濾波器相同或相似類型的選擇性反射濾波器，但是在這個 實(shí)施例中可替換地可以是基本上反射入射到該側(cè)壁上的所有光的表面。
第二準(zhǔn)直器112還包括側(cè)壁142和152,其能夠反射由第二LED 102 發(fā)出的光。
第二準(zhǔn)直器112的傾斜側(cè)壁142包括反射濾波器，其反射由第二 LED 102發(fā)出的光并且透射由第一LED 101發(fā)出的光。
側(cè)壁152應(yīng)當(dāng)反射由第二LED 102發(fā)出的光并且從而可以包括與傾 斜側(cè)壁141的濾波器相同或相似類型的選擇性反射濾波器，但是在這個 實(shí)施例中可替換地可以是基本上反射入射到該側(cè)壁上的所有光的表面。
傾殺牛側(cè)壁141和142 —起形成V形4侖廓元件，其中該V形元件的邊緣朝向基底103設(shè)置。該邊緣形成第一準(zhǔn)直器111的接收區(qū)域121和第 二準(zhǔn)直器112的接收區(qū)域122之間的邊界線。
傾斜側(cè)壁141和142中的每一個形成V形輪廓元件的腿部。
傾斜側(cè)壁141位于從接收區(qū)域122到第二準(zhǔn)直器112的輸出區(qū)域 132的射束路徑上，并且從而應(yīng)當(dāng)對于要進(jìn)入第二準(zhǔn)直器112的接收區(qū) 域122中的光(即來自第二LED 102的光)具有高的透射性。類似地， 傾斜側(cè)壁142位于從接收區(qū)域121到第一準(zhǔn)直器111的輸出區(qū)域131的 射束路徑上，并且從而應(yīng)當(dāng)對于要進(jìn)入第一準(zhǔn)直器111的接收區(qū)域121 中的光(即來自第一LED 101的光)具有高的透射性。
在其中第一 LED 101發(fā)出紅光的上述情況下，設(shè)置在傾斜側(cè)壁141 上以及可選地設(shè)置在側(cè)壁151上的濾波器為適于反射紅光并且透射綠光 的二色性濾波器。因此，設(shè)置在傾斜側(cè)壁142上以及可選地設(shè)置在側(cè)壁 152上的濾波器為適于反射綠光并且透射紅光的二色性濾波器。
在一個可替換實(shí)施例中，第一 LED 101可以發(fā)出具有第一偏振的 光，所述第一偏振即一個軸上的第一線性偏振，并且第二LED102可以 發(fā)出具有第二偏振的光，所述第二偏振例如是沿著與第一軸垂直的軸的 第二線性偏振。在這種情況下，設(shè)置在傾斜側(cè)壁141上以及可選地設(shè)置 在側(cè)壁151上的濾波器為適于反射第一線性偏振光并且透射第二線性偏 振的偏振濾波器。因此，設(shè)置在傾斜側(cè)壁142上以及可選地設(shè)置在側(cè)壁 152上的濾波器為適于反射所述第二偏振并且透射所述第一偏振的偏振 濾波器。
透鏡107設(shè)置在從LED 101、 102到準(zhǔn)直結(jié)構(gòu)110的光路上并且處 于封裝層104之外。
透鏡107的設(shè)置使得由第一LED 101發(fā)出并且由透鏡107接收的光 的至少主要部分由該透鏡投射到第一準(zhǔn)直器111的接收區(qū)域121處，從 而在接收區(qū)域121處形成第一"虛擬光源"。此外，透鏡107的設(shè)置使得 由第二 LED 102發(fā)出并且由透鏡107接收的光的至少主要部分由該透鏡 投射到第二準(zhǔn)直器112的接收區(qū)域122處，從而在接收區(qū)域122處形成 第二"虛擬光源"。
在圖la所示的實(shí)施例中，反射壁106設(shè)置在封裝104的側(cè)面處， 就像從基底103延伸到光準(zhǔn)直結(jié)構(gòu)110的封套(jacket) —樣。這用于 確保從LED 101和102以傾斜角度發(fā)出的光可以由透鏡107接收到。在本發(fā)明的實(shí)施例中，該封套從所述基底延伸到準(zhǔn)直器的輸出區(qū)域，使得 側(cè)壁151和152形成該封套的一部分。
在圖la所示的實(shí)施例中，反射壁106設(shè)置成彼此平行并且與基底 103垂直，即形成基本上呈圓柱形的反射式封套。然而，這樣的反射壁 可以設(shè)置成非平行的，例如形成在朝著基底103的方向上更窄并且在朝 著光準(zhǔn)直結(jié)構(gòu)110的方向上更寬的錐形漏斗狀封套。
在圖la所示的實(shí)施例中，每個LED-封裝包括兩個LED 101和102。 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，上述實(shí)施例并不限于此，而是可以修改成 使得該LED-封裝可以包括超過兩個(例如三個)LED,每個LED發(fā)出 不同顏色(波長范圍)的光，并且其中所述光準(zhǔn)直結(jié)構(gòu)對于該LED-封 裝中的每個LED包括至少一個，并且其中光引導(dǎo)裝置設(shè)置成將來自每個 LED的光導(dǎo)入相應(yīng)準(zhǔn)直器的接收區(qū)域。
在圖la所示實(shí)施例的一種變型中，該變型示于圖lb中，準(zhǔn)直結(jié)構(gòu) llO，的寬度小于所述LED-封裝的寬度，并且準(zhǔn)直器的接收區(qū)域小于相應(yīng) LED的面積。在這個實(shí)施例中，這是通過使用投射每個LED的光學(xué)圖 像的透鏡107，來實(shí)現(xiàn)的，其中所述光學(xué)圖像("虛擬光源")具有小于相 應(yīng)LED的面積。由于每個準(zhǔn)直器需要更小的接收區(qū)域，所以可以使得準(zhǔn) 直結(jié)構(gòu)IIO，的寬度減小。此外，由于接收區(qū)域變得更小，所以可以使得 所述準(zhǔn)直結(jié)構(gòu)的高度更低，同時維持希望的準(zhǔn)直程度，可替換地獲得更 高的準(zhǔn)直程度，同時維持所述準(zhǔn)直結(jié)構(gòu)的高度。圖2中示意性地示出了 本發(fā)明的發(fā)光器件的一個實(shí)施例，其適于提供來自包括三個不同的LED 的LED-封裝的經(jīng)過準(zhǔn)直和充分混合的光。
在這個實(shí)施例中，LED-封裝205、 205，、 205，，的陣列設(shè)置在基底上。 每個LED-封裝205、 205，、 205"包括發(fā)出具有第一特性的光的第一 LED 201、 201，、 201",發(fā)出具有第二特性的光的第二LED202、 202，、 202" 以及發(fā)出具有第三特性的光的第三LED 203、 203，、 2(B"。如上所討論 的，這些特性可以例如代表第一、第二和第三波長范圍(顏色)或者偏 振狀態(tài)。
在這些LED-封裝的頂部上設(shè)置了透鏡的陣列206。在透鏡陣列206 的頂部上設(shè)置了準(zhǔn)直結(jié)構(gòu)210。該準(zhǔn)直結(jié)構(gòu)包括準(zhǔn)直器陣列，所述準(zhǔn)直 器陣列包括適于對具有第一特性的光進(jìn)行準(zhǔn)直的準(zhǔn)直器211、適于對具 有第二特性的光進(jìn)行準(zhǔn)直的準(zhǔn)直器212以及適于對具有第三特性的光進(jìn)行準(zhǔn)直的準(zhǔn)直器213。
每個準(zhǔn)直器211、 212、 213分別包括接收區(qū)域221、 222、 223以及 輸出區(qū)域231、 232、 233，其中輸出區(qū)域大于相應(yīng)的接收區(qū)域，并且其 中每個輸出區(qū)域與相鄰準(zhǔn)直器的至少一個輸出區(qū)域重疊。
透鏡陣列206的設(shè)置使得來自第一LED201、 201，、 201"的光被投 射到適于對具有第一特性的光進(jìn)行準(zhǔn)直的準(zhǔn)直器211的接收區(qū)域上，來 自第二LED 202、 202，、 202"的光被投射到適于對具有第二特性的光進(jìn) 行準(zhǔn)直的準(zhǔn)直器212的接收區(qū)域上并且來自第三LED 203、 203，、 203" 的光被投射到適于對具有第三特性的光進(jìn)行準(zhǔn)直的準(zhǔn)直器213的接收區(qū) 域上。
由于圖2所示器件中的鏡面對稱性的原因，不需要如上面圖]所示 的從基底延伸到準(zhǔn)直結(jié)構(gòu)的反射壁。然而，這樣的反射壁可選地可以用 于依照圖2中的實(shí)施例的器件中，以便確定一個LED-封裝或一組LED-封裝與相鄰LED-封裝或者相鄰組的LED-封裝之間的界線。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，本發(fā)明絕不限于上面描述的優(yōu)選實(shí)施 例。相反，許多修改和變型可以在所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。例如，由 圖2顯然可知，在本發(fā)明的器件中，來自一個LED的光可以由透鏡陣列 投射到不止一個準(zhǔn)直器上，并且一個準(zhǔn)直器可以接收來自不止一個LED 的光。
此外，即使圖2中示出的透鏡陣列對于每個LED-封裝包括一個透 鏡，這也僅僅是用于說明的目的，并且只要所述透鏡系統(tǒng)正確地將來自 LED的光投射到希望的準(zhǔn)直器的接收區(qū)域上，那么透鏡的數(shù)量就不必相 應(yīng)于LED-封裝的數(shù)量。
在本申請的圖1和2中，準(zhǔn)直器的側(cè)壁被示為扁平的。然而，本領(lǐng) 域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚的是，作為替換，準(zhǔn)直器的側(cè)壁也可以是彎曲的， 例如以便形成拋物面狀準(zhǔn)直器。這可能提高所述器件的準(zhǔn)直效率。
上述實(shí)施例主要涉及對可見或近可見波長范圍(UV到IR)內(nèi)的光 進(jìn)行準(zhǔn)直和顏色混合。然而，通過選擇適當(dāng)?shù)亩詾V波器，本發(fā)明的 亮度增強(qiáng)裝置也可以用于對該波長范圍之外的電磁輻射進(jìn)行準(zhǔn)直，所述 電^f茲輻射例如X射線輻射。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚的是，本發(fā)明的發(fā)光器件可以包括多余三 種顏色(例如四種或者更多種顏色)的光源，其中在單獨(dú)的準(zhǔn)直器中單
14獨(dú)地對每種顏色的光進(jìn)行準(zhǔn)直，或者其中在相同的準(zhǔn)直器中對兩種或者 更多種顏色進(jìn)行準(zhǔn)直。
在可應(yīng)用的情況下，可以向諸如透鏡表面之類的某些表面以及接收 和輸出區(qū)域上的某些表面提供抗反射涂層，例如寬波段抗反射涂層或者 特定于某種光特性的抗反射涂層(一定的波長區(qū)間或者一定的偏振)。
此外，可以向準(zhǔn)直器的接收區(qū)域提供用于選擇性地允許光通過并進(jìn) 入這些準(zhǔn)直器中的濾波器。例如，可以向用于對紅光進(jìn)行準(zhǔn)直的準(zhǔn)直器 的接收區(qū)域提供對于紅光具有高透射性(即允許紅光通過并進(jìn)入該準(zhǔn)直 器)的彩色濾波器，該彩色濾波器對于藍(lán)光和綠光具有低的透射性(通 過吸收或反射綠光和藍(lán)光)。
概而言之，本發(fā)明涉及包括至少第一光源和第二光源的發(fā)光器件。 所述光源還包括用于對來自第一光源的光進(jìn)行準(zhǔn)直的第一準(zhǔn)直裝置以 及用于對來自所述第二光源的光進(jìn)行準(zhǔn)直的第二準(zhǔn)直裝置，其中所述準(zhǔn) 直裝置的輸出區(qū)域至少部分地重疊。光引導(dǎo)裝置設(shè)置在所述光源和所述 準(zhǔn)直裝置之間，以用于將來自第一光源的光導(dǎo)向第一光準(zhǔn)直裝置并且將 來自第二光源的光導(dǎo)向第二準(zhǔn)直裝置。
即使所述光源和所述準(zhǔn)直裝置之間存在一定距離，本發(fā)明的發(fā)光器 件也可以提供經(jīng)過充分混合和準(zhǔn)直的光。
1權(quán)利要求
1. 發(fā)光器件(100)，包括-至少第一光源(101)和第二光源(102)，第一光源(101)用于發(fā)出具有第一光特性的光，第二光源(102)用于發(fā)出具有第二光特性的光，所述第一光特性與所述第二光特性不同；-第一準(zhǔn)直裝置(111)，其用于對具有所述第一光特性的光進(jìn)行準(zhǔn)直，包含至少第一接收區(qū)域(121)和至少第一輸出區(qū)域(131)，所述第一輸出區(qū)域(131)比所述第一接收區(qū)域(121)更大；-第二準(zhǔn)直裝置(112)，其用于對具有所述第二光特性的光進(jìn)行準(zhǔn)直，包含至少第二接收區(qū)域(122)和至少第二輸出區(qū)域(132)，所述第二輸出區(qū)域(132)比所述第二接收區(qū)域(122)更大，其中所述第一輸出區(qū)域(131)和所述第二輸出區(qū)域(132)至少部分重疊；以及-光引導(dǎo)裝置(107)，其設(shè)置在所述光源(101，102)和所述準(zhǔn)直裝置(111，112)之間，用于將來自所述第一光源(101)的光導(dǎo)向所述至少一個第一接收區(qū)域(121)并且將來自所述第二光源(102)的光導(dǎo)向所述至少一個第二接收區(qū)域(122)。
2. 依照權(quán)利要求1的發(fā)光器件，其中所述光引導(dǎo)裝置(107)包括 至少一個設(shè)置在所述光源(101， 102)和所迷準(zhǔn)直裝置(111, 112)之 間的透鏡。
3. 依照權(quán)利要求2的發(fā)光器件，其中所述至少一個透鏡包括遠(yuǎn)心透鏡系統(tǒng)。
4. 依照前面的權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的發(fā)光器件，其中所述光引導(dǎo)裝 置(107)包括用于將來自所述第一光源的光的至少一部分導(dǎo)向所述至 少一個第一接收區(qū)域(121)的至少第一光波導(dǎo)，以及用于將來自所述 第二光源(102)的光的至少一部分導(dǎo)向所述至少一個第二接收區(qū)域(122)的至少第二光波導(dǎo)。
5. 依照權(quán)利要求4的發(fā)光器件，其中所述第一和/或第二光波導(dǎo)包 括至少一個光纖。
6. 依照前面的權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的發(fā)光器件，其中所述光引導(dǎo)裝 置(107)包括至少一個反射鏡，所述至少一個反射鏡用于將來自所述 第一光源的光的至少一部分導(dǎo)向所述第一光準(zhǔn)直裝置的所述至少一個 接收區(qū)域并且將來自所述第二光源的光的至少一部分導(dǎo)向所述笫二光準(zhǔn)直裝置的所述至少一個接收區(qū)域。
7. 依照前面的權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的發(fā)光器件，其中-所述第一光準(zhǔn)直裝置(111)包括至少部分地將所述第一接收區(qū)域(121) 連接到所述第一輸出區(qū)域(131)的第一側(cè)壁(141, 151)，所 述第一側(cè)壁的至少一部分包括用于反射具有所述第一光特性的光的第 一濾波器；以及-所述第二光準(zhǔn)直裝置(112)包括至少部分地將所述第二接收區(qū)域(122) 連接到所迷第二輸出區(qū)域(132)的第二側(cè)壁(142， 152),所 述第二側(cè)壁的至少一部分包括用于反射具有所述第二光特性的光的第二濾波器。
8. 依照前面的權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的發(fā)光器件，其中所述第一光特 性為第 一波長區(qū)間并且所述第 一濾波器為第一二色性濾波器，并且其中所述第二光特性為第二波長區(qū)間并且所述第二濾波器為第二 二色性濾波器。
9. 依照前面的權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的發(fā)光器件，其中所述第一光特 性為第一偏振狀態(tài)并且所述第一濾波器為第一偏振濾波器，并且其中所述第二光特性為第二偏振狀態(tài)并且所述第二濾波器為第二偏振濾波器。
10. 依照前面的權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的發(fā)光器件，其中所述第一光 源和第二光源(101, 102 )中的每一個包括至少一個發(fā)光二極管(LED )。
11. 依照前面的權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的發(fā)光器件(100),其中所述 光引導(dǎo)裝置(106)將所迷第一光源(101)的第一光學(xué)圖像投射到所述 第一接收區(qū)域(121)上，所述第一光學(xué)圖像的面積小于所述第一光源(101 )的面積，和/或其中所述光引導(dǎo)裝置(106)將所述第二光源(102) 的第二光學(xué)圖像投射到所述第二接收區(qū)域(122)上，并且所述第二光 學(xué)圖像的面積小于所述第二光源(102)的面積。
12. 依照前面的權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的發(fā)光器件，其中所述第一接 收區(qū)域(121 )小于所述第一光源(101 )的面積和/或其中所述第二接收 區(qū)域(122)小于所述第二光源(102)的面積。
13. 依照前面的權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的發(fā)光器件，其中向所述第一 接收區(qū)域(121 )提供透射具有所述第一光特性的光并且反射或吸收具 有所述第二光特性的光的濾波器。
全文摘要
提供了包括至少第一光源(101)和第二光源(102)的發(fā)光器件。所述光源還包括用于對來自第一光源的光進(jìn)行準(zhǔn)直的第一準(zhǔn)直裝置(111)以及用于對來自所述第二光源的光進(jìn)行準(zhǔn)直的第二準(zhǔn)直裝置(112)，其中所述準(zhǔn)直裝置的輸出區(qū)域至少部分地重疊。光引導(dǎo)裝置(107)設(shè)置在所述光源和所述準(zhǔn)直裝置之間，以用于將來自第一光源的光導(dǎo)向第一光準(zhǔn)直裝置并且將來自第二光源的光導(dǎo)向第二準(zhǔn)直裝置。即使所述光源和所述準(zhǔn)直裝置之間存在一定距離，本發(fā)明的發(fā)光器件也可以提供經(jīng)過充分混合和準(zhǔn)直的光。
文檔編號G02B6/42GK101473259SQ200780022468
公開日2009年7月1日 申請日期2007年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月16日
發(fā)明者M·C·J·M·維森伯格, M·P·C·M·克里恩, P·A·杜恩伊, R·P·范戈科姆 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司