專利名稱：具有改進的輸出均勻性的led照明裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及發(fā)光設(shè)備，并且更特別地，涉及具有改進的光輸出均勻性的節(jié)約成本的發(fā)光二極管(LED)照明裝置。
背景技術(shù)：
在此使用的LED器件是用于在指定波長或波長的范圍生成光的半導(dǎo)體光源。當施加電壓時，LED器件發(fā)光。由于諸如小器件尺寸、長壽命、有效能量消耗、以及良好的耐久性和可靠性的有利特征，LED器件日益流行。近年來，LED器件在多種應(yīng)用方式中采用，包括指示器、光傳感器、紅綠燈、寬帶數(shù)據(jù)傳輸、以及照明裝置。例如，LED器件通常用在所提供的照明裝置中，以代替?zhèn)鹘y(tǒng)白熾燈泡，諸如在暗槽燈中使用的那些。用于LED照明裝置的性能標準之一是光輸出均勻性。例如，期望用于LED照明裝置的光輸出貫穿LED照明裝置的不同區(qū)域保持相對均勻的顏色和亮度。然而，現(xiàn)有的LED照明裝置通常具有很差的光輸出均勻性。例如，在傳統(tǒng)LED照明裝置中使用的離散LED器件的數(shù)量可能導(dǎo)致光輸出熱點。換句話說，現(xiàn)有LED照明裝置可能產(chǎn)生不均勻但是包括由減光區(qū)圍繞的多個集中發(fā)光區(qū)的光輸出，其可能導(dǎo)致人眼不舒服(例如，眩光)，而這種現(xiàn)象并不令人滿意。解決這些問題的現(xiàn)有方法可能導(dǎo)致昂貴的制造成本和/或較長的制造時間。從而，雖然傳統(tǒng) LED照明裝置通常足夠用于它們期望的目的，但是它們不在所有方面都完全滿足。期望提供沒有熱點并且在所有方向上以更均勻的方式分布光的LED照明裝置，類似于白熾燈包。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種發(fā)光二極管(LED)照明裝置，包括:襯底；多個LED模塊，設(shè)置在具有橫向上鄰近垂直對準的LED模塊的水平對準的LED模塊的布局中的所述襯底之上，其中，每個LED模塊都包括提供不對稱光圖案的次級光學(xué)組件；以及擴散器，設(shè)置在所述多個LED模塊之上。在該照明裝置中，所述多個LED模塊相互串聯(lián)連接和/或并聯(lián)連接。在該照明裝置中，所述多個LED模塊的所述布局包括:具有橫向上鄰近第一水平對準的LED模塊和第二水平對準的LED模塊的垂直對準的LED模塊的行。在該照明裝置中，所述多個LED模塊的所述布局包括:具有橫向上鄰近第一垂直對準的LED模塊和第二垂直對準的LED模塊的水平對準的LED模塊的行。在該照明裝置中，所述多個LED模塊的所述布局包括:橫向上相互鄰近的水平對準的LED模塊的行。在該照明裝置中，所述多個LED模塊的所述布局包括:具有橫向上鄰近第一垂直對準的LED模塊和第二垂直對準的LED模塊的水平對準的LED模塊的列。 在該照明裝置中，所述次級光學(xué)組件是透鏡。
在該照明裝置中，進一步包括:連接至所述多個LED模塊的集成電路(1C)，所述IC用于動態(tài)地為所述多個LED模塊中的每個供電。在該照明裝置中，進一步包括:連接至所述多個LED模塊和所述IC的電源，所述電源被配置成為所述多個LED模塊提供多個電流。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種發(fā)光二極管(LED)照明裝置，包括:襯底；多個LED模塊，設(shè)置在布局中的所述襯底之上，所述布局包括:具有橫向上鄰近第一水平對準的LED模塊和第二水平對準的LED模塊的垂直對準的LED模塊的行；具有橫向上鄰近第一垂直對準的LED模塊和第二垂直對準的LED模塊的水平對準的LED模塊的列；以及橫向上相互鄰近的水平對準的LED模塊的行；以及擴散器，設(shè)置在所述多個LED模塊之上，其中，每個LED模塊都包括提供不對稱光圖案的次級光學(xué)組件，以及其中，所述多個LED模塊在擴散器上提供線性光分布或平面光分布。在該照明裝置中，所述多個LED模塊相互串聯(lián)連接和/或并聯(lián)連接。在該照明裝置中，所述多個LED模塊的所述布局包括:具有橫向上鄰近第一垂直對準的LED模塊和第二垂直對準的LED模塊的水平對準的LED模塊的行。在該照明裝置中，所述次級光學(xué)組件是透鏡。在該照明裝置中，進一步包括:連接至所述多個LED模塊的集成電路(1C)，所述IC用于動態(tài)地為所述多個LED模塊中的每個供電。在該照明裝置中，進一步包括:連接至所述多個LED模塊和所述IC的電源，所述電源被配置成為所述多個LED模塊提供多個電流。根 據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種制造發(fā)光二極管(LED)照明裝置的方法，所述方法包括:提供襯底；在具有橫向上鄰近垂直對準的LED模塊的水平對準的LED模塊的布局中的所述襯底之上配置多個LED模塊，其中，每個LED模塊都包括提供不對稱光圖案的次級光學(xué)組件；以及在所述多個LED模塊之上提供擴散器。在該方法中，所述多個LED模塊被配置在所述襯底之上，以包括具有橫向上鄰近第一水平對準的LED模塊和第二水平對準的LED模塊的垂直對準的LED模塊的行。在該方法中，所述多個LED模塊被配置在所述襯底之上，以包括具有橫向上鄰近第一垂直對準的LED模塊和第二垂直對準的LED模塊的水平對準的LED模塊的行。在該方法中，所述多個LED模塊被配置在所述襯底之上，以包括橫向上相互鄰近的水平對準的LED模塊的行。在該方法中，所述多個LED模塊被配置在所述襯底之上，以包括具有橫向上鄰近第一垂直對準的LED模塊和第二垂直對準的LED模塊的水平對準的LED模塊的列。


根據(jù)以下結(jié)合附圖的詳細描述可以最好地理解本發(fā)明。需要強調(diào)的是，根據(jù)工業(yè)中的標準實踐，各種不同部件沒有按比例繪制，并且只是用于圖示的目的。實際上，為了使論述清晰，可以任意增加或減小各種部件的數(shù)量和尺寸。圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的制造LED照明裝置的方法的流程圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施例的沒有擴散器的LED照明裝置的仰視圖，并且圖2A-圖2D是根據(jù)本發(fā)明的實施例的包括擴散器的圖2的LED照明裝置的橫截面圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的實施例的包括擴散器和擴散器上的相應(yīng)光分布的LED照明裝置的仰視圖。圖4示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的LED模塊的不對稱光圖案。圖5示出根據(jù)本發(fā)明的多個方面的具有包括交錯光圖案的多個LED的LED照明裝置的俯視圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明的多個方面的包括LED發(fā)光裝置的發(fā)光模塊的示意圖。
具體實施例方式將理解，以下公開提供用于實現(xiàn)本發(fā)明的不同部件的多個不同實施例或?qū)嵗?。以下描述組件和布置的特定實例，以簡化本公開。當然，這些僅是實例并且不用于限制。而且，以下說明中的第一部件在第二部件之上或上形成可以包括第一和第二部件直接形成的實施例，并且還可以包括形成插入第一和第二部件的附加部件，使得第一和第二部件可以不直接接觸的實施例。為了簡單和清楚起見，多種部件可以按照不同比例任意繪制。注意，為了簡單和清楚起見，相同或類似部件可以在此類似地編號。另外，為了清楚起見，一些圖可以被簡化。從而，附圖可以不示出給定裝置(例如，設(shè)備)或方法的所有組件。當接通時，發(fā)光二極管(LED)器件可以發(fā)射輻射(諸如，可見光譜中的不同顏色的光)、以及具有紫外線或紅外線波長的輻射。與傳統(tǒng)光源(例如，白熾燈)相比，LED器件提供諸如較小尺寸、較低能量消耗、較長壽命、多種可用顏色、以及更好的耐久性和可靠性的優(yōu)點。這些優(yōu)點、以及使LED器件更便宜和更堅固的LED制造技術(shù)中的進步增加了近年來LED器件的普遍性。一些基于LED的應(yīng)用包括LED照明裝置，例如，LED燈。LED照明裝置能夠在多個方面代替?zhèn)鹘y(tǒng)照明裝置(諸如，白熾燈)。然而，諸如LED暗槽燈的現(xiàn)有LED照明裝置可能存在涉及不均勻光分布密度(或發(fā)光強度或流明密度)的缺陷。例如，現(xiàn)有LED照明裝置暗槽燈可能在其輸出的中心(即，投射光的正向)處具有非常大的光強度。作為另一個實例，現(xiàn)有LED照明裝置通常采用多個離散LED器件(例如，LED發(fā)射器)，可能導(dǎo)致集中光輸出，以包含由減光區(qū)圍繞的多個較亮點，其另外被已知為熱點現(xiàn)象。至少部分地由于這些不利的光輸出特征，現(xiàn)有LED照明裝置很難符合白熾照明裝置的光分布圖案。一些現(xiàn)有方法試圖通過在用于給定照明裝置的相同平面上實現(xiàn)更多數(shù)量的LED發(fā)射器，和/或通過添加擴散器以使光分布圖案更光滑來解決這些問題。然而，這些方法不僅實現(xiàn)起來昂貴(由于它們要求更多LED發(fā)射器或附加組件)，而且由于擴散器通常具有較差的透明度并且同樣地減小光輸出的效率，它們還導(dǎo)致性能降低。從而，需要克服用于現(xiàn)有LED照明裝置的光輸出均勻性問題的廉價方法。根據(jù)本發(fā)明的多個方面，以下描述在性能沒有降低的情況下改進LED照明裝置的光輸出均勻性的節(jié)約成本的方法。現(xiàn)在參考圖1，示出說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于制造LED照明裝置的方法100的流程圖。方法100包括:在框102處，提供襯底，并且在框104處，在布局中在襯底之上配置多個LED模塊。LED 模塊可以是長方形或具有比其他軸(y或X)更長的一個軸(x或y)的其他形狀，例如，橢圓形。根據(jù)本發(fā)明的多個方面，貫穿本文檔，垂直對準的LED模塊或水平對準的LED模塊的參考是指具有分別與襯底的頂部平面的y軸或X軸對準的縱軸(較長側(cè))的LED模塊。具有與襯底平面的X-軸對準的縱軸的水平對準的LED模塊的實例由圖2中的LED模塊214、222和234示出，并且具有與襯底平面的y_軸對準的縱軸的垂直對準的LED模塊的實例由圖2中的LED模塊212和232示出。LED模塊在襯底上的布局包括橫向上鄰近垂直對準的LED模塊的水平對準的LED模塊。方法100進一步包括:在框106處，在多個LED模塊之上提供擴散器。根據(jù)一個方面，每個LED模塊都包括LED之上的次級光學(xué)組件，以提供不對稱光圖案。在一個實例中，LED模塊包括可操作地連接至諸如透鏡的次級光學(xué)組件的LED管芯，提供不對稱光圖案，其是不在所有方向上都對稱的光圖案，其實例在圖4中被示出為“郎伯(Iambertian) ”圖案310 (或隨機郎伯圖案)和“蝙蝠翼(bat_wing) ”圖案311。在一些實施例中，次級光學(xué)組件將LED管芯“隨機郎伯”光圖案改變?yōu)椤膀鹨怼惫鈭D案。例如，次級光學(xué)組件可以在Y-Z平面上提供“隨機郎伯”光圖案并且在X-Z平面上提供“蝙蝠翼”光圖案。在其他實施例中，不對稱光圖案適合一些LED模塊可能以與其他LED模塊不同的角發(fā)射光的事實。在一些實施例中,對于每行LED管芯和每列LED管芯,隨機郎伯光圖案與蝙fe翼圖案相交錯(interleaved)。這可以通過在正方形LED上安裝不同透鏡,或者通過在與使用長方形LED相同效果的相同封裝件上以90度安裝正方形LED作出。在多種實施例中，根據(jù)不同類型的光圖案限定在此論述的垂直和水平對準。例如，垂直可以指在YZ平面上的特定光圖案A(例如，隨機郎伯圖案)，并且水平可以指在XZ平面上與圖案A不同的不同光圖案B(例如，蝙蝠翼圖案)。光圖案A和B可以包括除了隨機郎伯和蝙蝠翼圖案之外的圖案。以下詳細地論述不對稱光圖案。上述方法100中的多種結(jié)構(gòu)可以通過諸如沉積、圖案化、和/或蝕刻技術(shù)的多種技術(shù)形成。應(yīng)該注意，方法100的操作可以在多個方面的范圍內(nèi)被重新布置或另外修改。進一步注意，在方法100的操作之前、期間、以及之后，可以提供附加處理，并且一些其他處理可以僅簡單地在此描述。從而 ，其他實現(xiàn)可能在在此描述的多個方面的范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的一方面，多個LED模塊可以被配置在襯底之上，以包括橫向上鄰近第一水平對準的LED模塊和第二水平對準的LED模塊的垂直對準的LED模塊的行。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，多個LED模塊可以被配置在襯底之上，以包括具有橫向上鄰近第一垂直對準的LED模塊和第二垂直對準的LED模塊的水平對準的LED模塊的行。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，多個LED模塊可以被配置在襯底之上，以包括橫向上相互鄰近的水平對準的LED模塊的行。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，多個LED模塊可以被配置在襯底之上，以包括具有橫向上鄰近第一垂直對準的LED模塊和第二垂直對準的LED模塊的水平對準的LED模塊的列。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，根據(jù)本發(fā)明的多個實施例，多個LED模塊可以串聯(lián)和/或并聯(lián)連接。有利地，提供不對稱光圖案并且以上述布局設(shè)置的多個LED模塊可以在擴散器上提供線性光分布和/或平面光分布，以提供線性和/或平面光源?，F(xiàn)在參考圖2和圖2A-圖2D，圖2示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的沒有擴散器的LED照明裝置200的仰視圖，并且圖2A-圖2D示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的包括分別沿著線2A-2A、2B-2B、2C-2C和2D-2D的擴散器的LED照明裝置200的多個橫截面圖。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，LED照明裝置200包括襯底202、以及設(shè)置在其上的多個LED模塊(例如，1^0模塊212、214、222、232、234)。在一些實施例中，襯底202包括金屬核心印刷電路板(MCPCB)。MCPCB包括可由鋁(或其合金)制成的金屬基座。MCPCB還包括設(shè)置在金屬基座上的熱導(dǎo)電但是電絕緣介電層。MCPCB還可以包括設(shè)置在介電層上的由銅制成的薄金屬層。在特定實施例中，襯底202可以包括其他合適的熱導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，諸如，陶瓷。襯底202可以包含有源電路，并且還可以用于建立互連。這些LED模塊用作用于LED照明裝置200的光源。每個LED模塊都包括LED發(fā)射器或LED管芯。在特定實施例中，每個LED模塊包括LED管芯本身以及覆蓋管芯的凝膠(gel)。每個LED管芯都包括兩個相反摻雜的半導(dǎo)體層。在一些實施例中，相反摻雜的半導(dǎo)體層中的每個都包含“II1-V”族(或組)化合物。更詳細地，II1-V族化合物包含來自元素周期表的“III”族的元素、以及來自元素周期表的“V”族的另一種元素。例如，III族元素可以包括硼、鋁、鎵、銦和鈦，并且V族元素可以包括鎳、磷、砷、銻、以及鉍。在特定實施例中，相反摻雜的半導(dǎo)體層分別包括P-摻雜氮化鎵材料和η-摻雜氮化鎵材料。P-型摻雜物可以包括鎂(Mg)，并且η-型摻雜物可以包括碳(C)或硅(Si)。每個LED管芯還包括設(shè)置在相反摻雜的層之間的多個量子阱(MQW)層。MQW層包括有源材料的交替(或周期)層，諸如，氮化鎵和氮化鎵銦(InGaN)。例如，MQW層可以包括多個氮化鎵層和多個氮化鎵銦層，其中，氮化鎵層和氮化鎵銦層以交替或周期性方式形成。在一些實施例中，MQW層可 以包括十層氮化鎵和十層氮化鎵銦，其中，氮化鎵銦層形成在氮化鎵層上，并且另一個氮化鎵層形成在氮化鎵銦層上，等等。光發(fā)射效率取決于交替層的層數(shù)和厚度。在多種實施例中，每個LED管芯還可以包括預(yù)應(yīng)變層和電子阻擋層。預(yù)應(yīng)變層可以被摻雜并且可以用于釋放應(yīng)力并且減小量子約束斯塔克效應(yīng)(QCSE)-根據(jù)量子阱的光吸收頻譜描述外部電場的效果-在MQW層中。電子阻擋層可以包括摻雜的氮化鎵鋁(AlGaN)材料，其中，摻雜物可以包括鎂。電子阻擋層幫助將電子-空穴載流子重新結(jié)合約束到MQW層內(nèi)，其可能改進MQW層的量子效率并且減小不期望帶寬中的輻射。摻雜層和MQW層均可以由本領(lǐng)域中已知的一個或多個外延生長處理形成。在完成外延生長之后，LED通過在摻雜層之間沉積MQW層創(chuàng)建。當電壓(或電荷)被施加至LED的摻雜層之后，MQW層發(fā)射諸如光的福射。由MQW層發(fā)射的光的顏色對應(yīng)于福射的波長。福射可以是可見的，諸如藍光，或者不可見的，諸如紫外線(UV)光。光的波長(并且從而光的顏色)可以通過改變構(gòu)成MQW層的材料的成分和結(jié)構(gòu)來調(diào)諧。每個LED管芯還可以包括電極或觸點，其允許LED管芯電連接至外部器件。在圖2中所示的實施例中，在水平對準的LED模塊(例如，水平對準的LED模塊214或234)橫向上鄰近垂直對準的LED模塊(例如，分別為垂直對準的LED模塊212或232)設(shè)置的布局配置中，多個LED模塊設(shè)置在襯底202之上。根據(jù)一個方面，每個LED模塊都包括LED管芯和次級光學(xué)組件(例如，LED模塊212包括LED管芯212a和次級光學(xué)組件212b，LED模塊214包括LED管芯214a和次級光學(xué)組件214b，LED模塊222包括LED管芯222a和次級光學(xué)組件222b，LED模塊232包括LED管芯232a和次級光學(xué)組件232b，以及LED模塊234包括LED管芯234a和次級光學(xué)組件234b)。照明裝置200進一步包括設(shè)置在多個LED模塊之上的擴散器204。
在一個實例中，諸如透鏡的次級光學(xué)組件在擴散器上提供不對稱光圖案，其是不在所有方向上都對稱的光圖案，其實例如圖4中所示。在一些實施例中，次級光學(xué)組件將LED管芯的光輸出圖案從“郎伯”光圖案改變?yōu)椤膀鹨怼惫鈭D案。例如，次級光學(xué)組件可以在Y-Z平面上提供“郎伯”光圖案，并且在X-Z平面上提供“蝙蝠翼”光圖案。在還有的另一個實例中，一些LED模塊可以以不同于其他LED模塊的角發(fā)射光。根據(jù)本發(fā)明的多個實施例，多個LED模塊的布局可以包括沿著襯底202的平面在水平或垂直方向上縱向?qū)实腖ED模塊的行和列。在一個實施例中，相鄰光模塊可以具有不同定向。有利地，多個LED模塊的布局可以形成LED模塊的圖案化陣列，以提供基本減小眩光的線性和/或平面光分布。根據(jù)本發(fā)明的特定方面，照明裝置200中的多個LED模塊的布局可以包括具有橫向上鄰近第一水平對準的LED模塊和第二水平對準的LED模塊的垂直對準的LED模塊的行。例如，行210或230中的每個都具有分別設(shè)置在水平對準的LED模塊214或234之間的垂直對準的LED模塊212或232。行210由水平對準的LED模塊214之間的垂直對準的LED模塊212構(gòu)成，并且行230由水平對準的LED模塊234之間的垂直對準的LED模塊232構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，照明裝置200中的多個LED模塊的布局包括具有橫向上鄰近第一垂直對準的LED模塊和第二垂直對準的LED模塊的水平對準的LED模塊的行。例如，行210或230中的每個都可以具有設(shè)置在垂直對準的LED模塊212或232之間的水平對準的LED模塊214或234。行210由垂直對準的LED模塊212之間的水平對準的LED模塊214構(gòu)成，并且行23 0由垂直對準的LED模塊232之間的水平對準的LED模塊234構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，照明裝置200中的多個LED模塊的布局包括橫向上相互鄰近的水平對準的LED模塊的行。例如，行220由相互鄰近的水平對準的LED模塊222構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，照明裝置200中的多個LED模塊的布局包括具有橫向上鄰近第一垂直對準的LED模塊和第二垂直對準的LED模塊(例如，設(shè)置在垂直對準的LED模塊212和232之間的水平對準的LED模塊222)的水平對準的LED模塊的列(例如，列240)。在一個實例中，列240由設(shè)置在LED模塊212和232之間的LED模塊222構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，照明裝置200的多個LED模塊可以相互串聯(lián)和/或并聯(lián)連接，或者多個LED模塊的部分可以串聯(lián)和/或并聯(lián)連接。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，照明裝置200連接至用于將電流提供給多個LED模塊的電源250。電源250被配置成給多個LED模塊提供輸入電流或多個輸入電流Iin。輸出電流或多個輸出電流Iwt被提供到照明裝置200外部。根據(jù)一個方面，在一個實例中，電源250提供DC功率，但是可以包括用于提供電流和/或電壓的多種電源中的任一種。在一個實例中，電源250可以將AC電源轉(zhuǎn)換為步進式DC電源。在另一個實例中，電源250可以進一步包括電源調(diào)節(jié)器和/或二極管橋，并且可以將多個電流提供給LED照明裝置200。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，照明裝置200可以可選地包括或連接至連接至電源250的集成電路(IC) 260，以控制到照明裝置200的多個LED模塊的功率傳輸，例如動態(tài)地給多個LED模塊中的每個供電或者以一些其他方式控制到多個LED模塊的功率傳輸。在另一個實例中，多個電流可以被傳輸?shù)蕉鄠€LED模塊的不同部分。在還有的另一個實例中，IC 260被配置成控制LED模塊或多組LED模塊之間的電連接(例如，開關(guān)或多路復(fù)用器)，并且IC260可以動態(tài)地重配置多個LED模塊或多組LED模塊之間的電連接。換句話說，IC 260可以配置或重配置多個LED模塊的連接方案?？蓱?yīng)用電連接的實例包括但不限于雙向開關(guān)、三向開關(guān)、晶體管、以及MEMS晶體管。根據(jù)又一方面，IC 260可以設(shè)置在襯底202之上、在襯底202內(nèi)、和/或在獨立印刷電路板(PCB)上。在一個實例中，PCB可以在襯底202的外部。雖然照明裝置200通過特定數(shù)量的LED模塊示出，但是多種數(shù)量的LED模塊可以在LED模塊的多種數(shù)量的行或列中使用。照明裝置200可以不限于特定數(shù)量的LED模塊、LED模塊的列和/或行。現(xiàn)在參考圖3和圖4，圖3示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的包括擴散器204和在擴散器上的相應(yīng)光分布的LED照明裝置200的仰視圖，圖4示出根據(jù)本公開的實施例的LED模塊的不對稱光圖案300 (包括隨機郎伯圖案310和蝙蝠翼圖案311)。提供不對稱光圖案(例如，如圖4中所示)并且按照上述布局(例如，如圖2-圖2D中所示)設(shè)置的多個LED模塊可以在擴散器(例如，如圖3中所示)上提供線性光分布和/或平面光分布，以提供線性和/或平面光源?，F(xiàn)在參考圖5，示出包含多個LED管芯350的襯底330的示意性俯視圖。LED管芯350被二維分布并且形成多行(或列)。在每行或列內(nèi)，每個LED管芯都可以鄰近輸出不同光圖案的另一個LED管芯設(shè)置。換句話說，LED管芯350A(具有光圖案A)與LED管芯350B(具有光圖案B)相交錯。在一些實施例中，不同光圖案A和B分別是隨機郎伯和蝙蝠翼圖案。特定光圖案可以通過安裝用于LED管芯350A和350B的不同輔助透鏡、和/或通過改變透鏡定向?qū)崿F(xiàn)。例如，每對相鄰LED管芯350A和350B都可以具有不同透鏡定向。在特定實施例中，相同光輸出圖案的兩個或更多LED管芯可以在特定區(qū)域中相互鄰近設(shè)置。換句話說，雖然具有 不同光輸出圖案的LED管芯相互交錯，但是交錯不需要基于一對一。例如，與光輸出圖案A相關(guān)的兩個LED管芯與同光輸出圖案B相關(guān)的兩個LED管芯共同交錯，形成A-A-B-B-A-A-B-B的LED分布圖案。事實上，本發(fā)明允許LED管芯350的子集根據(jù)順序預(yù)定義圖案分布，其中，LED管芯的每個子集都可以包括具有相同光輸出圖案的相關(guān)的一個或多個LED管芯。在其他實施例中，LED管芯350可以以三維方式分布。例如，LED管芯350可以位于不平坦的表面上。而且，LED管芯350的預(yù)定義圖案不限于圖5中所示的那些。任何其他合適圖案都可以在不同實施例中采用，以滿足設(shè)計要求和制造相關(guān)事項。本發(fā)明從多個LED模塊的唯一布局提供線性和/或平面光分布，包括:橫向上鄰近水平對準的LED模塊設(shè)置的垂直對準的LED模塊。本發(fā)明使用中間到高功率LED有利地提供具有減小眩光的均勻光輸出，以提供容易安裝并且具有較低成本的線性或平面光源。從而，可以看出，根據(jù)在此公開的實施例的LED照明裝置提供超過現(xiàn)有LED照明裝置的優(yōu)點。然而，將理解，不是所有優(yōu)點都必須在此論述，并且不同實施例可以提供附加優(yōu)點，并且沒有特定優(yōu)點被要求用于所有實施例。優(yōu)點之一在于，本發(fā)明的實施例容易實現(xiàn)。例如，LED模塊可以根據(jù)以上參考圖2論述的配置實現(xiàn)，不要求附加制造工藝。另一優(yōu)點在于，本發(fā)明的實施例節(jié)約成本。例如，本發(fā)明的實施例不要求大量LED模塊來改進光輸出均勻性。作為代替，通過謹慎地配置每個LED模塊的布局和定向，LED模塊的數(shù)量可以保持很低或者約與其他LED照明裝置中的相同。用于將光輸出圖案調(diào)諧為不對稱圖案的輔助透鏡也很便宜，從而它們的實現(xiàn)可以具有對照明裝置的總體成本的不可忽略的影響。還有的另一個優(yōu)點在于，用于照明裝置的共同光輸出的均勻性可以被基本改進。換句話說，通過以預(yù)定圖案和定向布置LED模塊，并且通過實現(xiàn)產(chǎn)生不對稱光輸出的輔助透鏡，照明裝置的總體光輸出可以基本無眩光(并且沒有熱點)，從而對人眼更友好。圖6示出包括上述照明裝置200的一些實施例的發(fā)光模塊400的簡化示意圖。發(fā)光模塊400具有基座410、附著到基座410的主體420、以及附著到主體420的燈430。在一些實施例中，燈430是筒燈(或筒燈發(fā)光模塊)。在一些實施例中，燈430是暗槽燈(tiOffer
light)ο燈430包括以上參考圖1-圖4論述的照明裝置200。換句話說，發(fā)光模塊400的燈430包括基于LED的光源，其中，LED管芯根據(jù)預(yù)定圖案配置。至少部分地由于上述優(yōu)點，用于燈430的LED照明裝置用于與傳統(tǒng)LED發(fā)光裝置相比產(chǎn)生低成本的均勻光輸出。從而，本發(fā)明提供多種實施例。根據(jù)實施例，LED照明裝置包括襯底、以及在具有橫向上鄰近垂直對準的LED模塊的水平對準的LED模塊的布局中設(shè)置在襯底之上的多個LED模塊。每個LED模塊都包括提供不對稱光圖案的次級光學(xué)組件。器件進一步包括設(shè)置在多個LED模塊之上的擴散器。在另一個實施例中，LED照明裝置包括襯底、以及在布局中設(shè)置在襯底之上的多個LED模塊，布局包括:具有橫向上鄰近第一水平對準的LED模塊和第二水平對準的LED模塊的垂直對準的LED模塊的行；具有橫向上鄰近第一垂直對準的LED模塊和第二垂直對準的LED模塊的水平對準的LED模塊的列；以及橫向上相互鄰近的水平對準的LED模塊的行。LED照明裝置進一步包括設(shè)置在多個LED模塊之上的擴散器，其中，每個LED模塊都包括提供不對稱光圖案的次級光學(xué)組件，并且其中，多個LED模塊在擴散器上提供線性光分布或平面光分布。在又一個實施例中，制造LED照明裝置的方法包括:提供襯底；以及在具有橫向上鄰近垂直對準的LED模塊的水平對準的LED模塊的布局中，在襯底之上配置多個LED模塊，其中，每個LED模塊包括提供不對稱光圖案的次級光學(xué)組件。該方法進一步包括:在多個LED模塊之上提供擴散器。雖然詳細地描述了本發(fā)明的實施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，它們可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，在此作出多種改變、替換和更改。從而，所有這樣的改變、替換和更改都旨在包括在如 以下權(quán)利要求中限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。在權(quán)利要求中，當執(zhí)行所敘述的功能以及不僅結(jié)構(gòu)等價物而且等效結(jié)構(gòu)時，功能性限定條款用于覆蓋在此所述的結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管(LED)照明裝置，包括: 襯底； 多個LED模塊，設(shè)置在具有橫向上鄰近垂直對準的LED模塊的水平對準的LED模塊的布局中的所述襯底之上，其中，每個LED模塊都包括提供不對稱光圖案的次級光學(xué)組件；以及 擴散器，設(shè)置在所述多個LED模塊之上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中，所述多個LED模塊相互串聯(lián)連接和/或并聯(lián)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中，所述多個LED模塊的所述布局包括:具有橫向上鄰近第一水平對準的LED模塊和第二水平對準的LED模塊的垂直對準的LED模塊的行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中，所述多個LED模塊的所述布局包括:具有橫向上鄰近第一垂直對準的LED模塊和第二垂直對準的LED模塊的水平對準的LED模塊的行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中，所述多個LED模塊的所述布局包括:橫向上相互鄰近的水平對準的LED模塊的行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中，所述多個LED模塊的所述布局包括:具有橫向上鄰近第一垂直對準的LED模塊和第二垂直對準的LED模塊的水平對準的LED模塊的列。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中，所述次級光學(xué)組件是透鏡。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，進一步包括:連接至所述多個LED模塊的集成電路(IC)，所述IC用于動態(tài)地為所述多個LED模塊中的每個供電。
9.一種發(fā)光二極管(LED)照明裝置，包括: 襯底； 多個LED模塊，設(shè)置在布局中的所述襯底之上，所述布局包括: 具有橫向上鄰近第一水平對準的LED模塊和第二水平對準的LED模塊的垂直對準的LED模塊的行； 具有橫向上鄰近第一垂直對準的LED模塊和第二垂直對準的LED模塊的水平對準的LED模塊的列；以及 橫向上相互鄰近的水平對準的LED模塊的行；以及 擴散器，設(shè)置在所述多個LED模塊之上， 其中，每個LED模塊都包括提供不對稱光圖案的次級光學(xué)組件，以及 其中，所述多個LED模塊在擴散器上提供線性光分布或平面光分布。
10.一種制造發(fā)光二極管(LED)照明裝置的方法，所述方法包括: 提供襯底； 在具有橫向上鄰近垂直對準的LED模塊的水平對準的LED模塊的布局中的所述襯底之上配置多個LED模塊，其中，每個LED模塊都包括提供不對稱光圖案的次級光學(xué)組件；以及在所述多個LED模塊之上提供擴散器。
全文摘要
本發(fā)明涉及LED照明裝置。照明裝置包括襯底和根據(jù)預(yù)定布局圖案設(shè)置在襯底之上的多個LED模塊。布局圖案包括具有橫向上鄰近第一水平對準的LED模塊和第二水平對準的LED模塊定位的垂直對準的LED模塊的行。布局圖案還包括具有橫向上鄰近第一垂直對準的LED模塊和第二垂直對準的LED模塊定位的水平對準的LED模塊的列。布局圖案進一步包括橫向上相互鄰近的水平對準的LED模塊的行。照明裝置還包括在多個LED模塊之上設(shè)置的擴散器。每個LED模塊還包括提供不對稱光圖案的次級光學(xué)組件。多個LED模塊在擴散器上提供線性光分布或平面光分布。本發(fā)明還提供了一種具有改進的輸出均勻性的LED照明裝置。
文檔編號F21Y101/02GK103244845SQ20121059288
公開日2013年8月14日 申請日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月3日
發(fā)明者葉偉毓, 柯佩雯 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司