使用LED的双面面光源装置

摘要

这里公开了一种使用发光二极管(LED)的光源装置。具体地，双面面光源装置利用诸如LED的点光源以简单的构造来实现，使得发射均匀的表面光。双面面光源装置包括：基底，发光二极管(LED)作为光源设置在基底上；双面扩散单元，具有板状形状，并且有前侧面、后侧面以及与前侧面和后侧面垂直并面对基底的光接收面。从光源发射的光在扩散单元中扩散，并且通过前侧面和后侧面射出。

权利要求

1.一种双面面光源装置，所述双面面光源装置包括：

基底，发光二极管作为光源设置在基底上；以及

双面扩散单元，具有板状形状，并且有前侧面、后侧面以及与前侧面和后侧面垂直且面对基底的光接收面，其中，从光源发射的光在扩散单元中扩散，并且通过前侧面和后侧面射出，其中，双面扩散单元包括分布在其中的扩散颗粒，其中，扩散颗粒的密度远离光接收面而增大。

2.根据权利要求1所述的双面面光源装置，其中，双面扩散单元具有远离光接收面而变宽的楔状剖面。

3.根据权利要求1所述的双面面光源装置，其中，双面扩散单元包括第一导光板和第二导光板，第一导光板使通过光接收面接收的光朝向前侧面扩散，第二导光板使通过光接收面接收的光朝向后侧面扩散。

4.根据权利要求1或3所述的双面面光源装置，其中，双面扩散单元还包括位于与光接收面相对的侧面上的反射板。

5.根据权利要求3所述的双面面光源装置，其中，第一导光板和第二导光板分别具有与光射出面相对的斜面，扩散图案形成在斜面之间。

6.根据权利要求5所述的双面面光源装置，其中，扩散图案的面积远离光接收面而增大。

7.根据权利要求5所述的双面面光源装置，其中，反射层形成在第一导光板和第二导光板中的每个的斜面中。

8.根据权利要求1所述的双面面光源装置，其中，双面扩散单元包括容纳有发光二极管的光源槽。

9.一种使用发光二极管的双面面光源装置，所述双面面光源装置包括：第一基底，发光二极管作为光源设置在第一基底上；

第二基底，发光二极管作为光源设置在第二基底上；以及

双面扩散单元，具有板状形状，双面扩散单元的一个侧面是面对第一基底的第一光接收面，双面扩散单元的另一侧面是面对第二基底的第二光接收面，其中，从光源发射的光在扩散单元中扩散，并且通过前侧面和后侧面射出，其中，双面扩散单元包括分布在其中的扩散颗粒，其中，扩散颗粒的密度远离第一光接收面和第二光接收面而增大。

10.根据权利要求9所述的双面面光源装置，其中，双面扩散单元包括第一导光板和第二导光板，第一导光板使通过第一光接收面接收的光朝向前侧面扩散，第二导光板使通过第二光接收面接收的光朝向后侧面扩散。

11.根据权利要求10所述的双面面光源装置，其中，第一导光板和第二导光板具有楔状形状，双面扩散单元通过将第一导光板堆叠在第二导光板上并且使它们的斜面彼此面对来形成。

12.根据权利要求11所述的双面面光源装置，其中，第一导光板和第二导光板分别具有在它们的斜面上的反射层。

13.根据权利要求11所述的双面面光源装置，其中，双面反射板设置在斜面之间。

14.根据权利要求9所述的双面面光源装置，其中，第一导光板和第二导光板中的每个具有容纳有发光二极管的光源槽。

说明书

使用LED的双面面光源装置

技术领域

[0001] 本公开涉及一种使用紫外发光二极管(UV LED)的光源装置，更具体地，本公开涉及一种双面面光源装置，所述光源装置具有用于实现具有诸如UV LED的点光源的面光源的简单的构造。

背景技术

[0002] UV光源具有各种用途，所述用途包括：诸如消毒和灭菌的医疗用途；利用辐射的UV光的变化的分析用途；诸如UV固化的工业用途；诸如UV美黑(UV tanning)的美容用途；捕虫器；假币检测等。

[0003] 传统上，用作这样的UV光源的UV光源灯包括汞灯、准分子灯、氘灯等。遗憾的是，这样的现有的灯具有问题，因为它们具有高的功耗，产生大量热，具有短的寿命，并且由于填充在其中的有毒气体而导致环境污染。

[0004] 根据上述问题，UV LED正作为用于这样的问题的解决方案引起注意。UV LED具有优势，因为它们具有低的功率损耗并且不导致环境污染。然而，用于发射UV范围内的光的LED封装件的制造成本比用于发射可见光范围内的光的LED封装件的制造成本高得多。此外，UV光具有独特的特性，因此难于开发使用LED封装件的各种应用。

[0005] 例如，为了制造使用UV LED的灯产品，必须考虑下面的问题。所述问题中的一个问题涉及扩散单元。为了制造使用UV LED芯片的灯，需要由合适的透明材料制成的扩散单元，使得它覆盖并且保护UV LED芯片并且透射UV光。如果扩散单元由石英(玻璃)制成，那么虽然它可以透射单一波长的UV光，但是因为它容易破损，所以必须小心处理。此外，这样的扩散单元具有差的成形性和低的耗散性能。

[0006] 鉴于此，可以考虑相比于石英具有较好的成形性、较易于处理并且具有较好的耐久性的聚合物。然而，因为具有400nm或更短波长(紫外波长范围)的光被存在于原子核周围并且具有与UV的共振频率对应的共振频率的电子云吸收，所以聚合物呈现低的透光率。此外，由聚合物本身制成的扩散单元会由于UV光而劣化。因此，聚合物不是用于扩散单元的合适的材料。在这点上，已知的是，纯聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)主要由碳和氢组成，并且因此很少具有电子云，使得它呈现高的UV透射率。

[0007] 所述问题中的另一问题涉及LED的光分布特性。上述纯PMMA是透明材料，因此设置在由纯PMMA制成的扩散单元中的光源和电路部分对观看者是可见的，这损害美学外观。此外，由于LED的光分布特性，光源的中心部分看起来较亮，因此难于获得均匀的照明。如果为了获得均匀的照明而更密集地设置LED，那么由于UV LED封装件的高价格而极大地增加了UV LED光源装置的成本。

[0008] 此外，当UV LED光源装置用作捕虫灯的光源时，由于热点，它不能有效地吸引昆虫。此外，对于诸如UV固化的商业用途或诸如美黑的美容用途，提供均匀的UV照明的面光源优于点光源。因此，越来越需要将UV LED灯实现为面光源。

发明内容

[0009] 技术问题

[0010] 本发明的方面提供了一种LED面光源装置，所述光源装置使用诸如LED的点光源通过其两个侧面发射光。

[0011] 技术方案

[0012] 根据本公开的一个方面，一种双面面光源装置包括：基底，其上设置有作为光源的发光二极管(LED)；双面扩散单元，具有包括前侧面、后侧面以及与前侧面和后侧面垂直并且面对基底的光接收面的板状形状。从光源发射的光在扩散单元中扩散并且通过前侧面和后侧面射出。

[0013] 双面扩散单元可以包括扩散颗粒。扩散颗粒的密度可以在远离光接收面的方向上增大。

[0014] 双面扩散单元可以具有在远离光接收面的方向上变宽的楔状剖面。

[0015] 双面扩散单元可以包括第一导光板和第二导光板，第一导光板使通过光接收面接收的光朝向前侧面扩散，第二导光板使通过光接收面接收的光朝向后侧面扩散。

[0016] 双面扩散单元还可以包括位于与光接收面相对的侧面上的反射板。

[0017] 第一导光板和第二导光板可以分别具有与光射出面相对的斜面，扩散图案可以形成在斜面之间。

[0018] 扩散图案的面积可以在远离光接收面的方向上增大。

[0019] 反射层可以形成在第一导光板和第二导光板中的每个的斜面中。

[0020] 双面扩散单元可以包括容纳有LED的光源槽。

[0021] 本公开的另一方面将提供一种使用LED的双面面光源装置，所述装置包括：第一基底，其上设置有作为光源的LED；第二基底，其上设置有作为光源的LED；双面扩散单元，具有板状形状，双面扩散单元的一个侧面是面对第一基底的第一光接收面，双面扩散单元的另一侧面是面对第二基底的第二光接收面。从光源发射的光在扩散单元中扩散并且通过前侧面和后侧面射出。

[0022] 双面扩散单元可以包括第一导光板和第二导光板，第一导光板使通过第一光接收面接收的光朝向前侧面扩散，第二导光板使通过第二光接收面接收的光朝向后侧面扩散。

[0023] 第一导光板和第二导光板可以具有楔状形状，双面扩散单元可以通过将第一导光板堆叠在第二导光板上并且它们的斜面彼此面对来形成。

[0024] 第一导光板和第二导光板可以具有分别在它们的斜面上的反射层，或者双面反射板可以设置在斜面之间。

[0025] 第一导光板和第二导光板中的每个可以具有容纳有LED的光源槽。

[0026] 有益效果

[0027] 根据本公开的示例性实施例，通过引导从诸如LED的点光源发射的光穿过扩散单元的两个侧面射出，使用少量的LED来形成大的并且均匀的光照明区域是可能的。

附图说明

[0028] 图1是概念性地示出根据本公开的示例性实施例的使用LED的双面面光源装置的基本结构的透视图；

[0029] 图2是概念性地示出根据本公开的示例性实施例的使用LED的双面面光源装置的基本结构的侧视图；

[0030] 图3是根据本公开的第一示例性实施例的双面面光源装置的剖视图；

[0031] 图4是根据本公开的第二示例性实施例的双面面光源装置的剖视图；

[0032] 图5是根据本公开的第三示例性实施例的双面面光源装置的剖视图；

[0033] 图6是用于示出根据本公开的第三示例性实施例的扩散单元的扩散图案的平面图；

[0034] 图7是根据本公开的第四示例性实施例的双面面光源装置的剖视图；

[0035] 图8是根据本公开的第五示例性实施例的双面面光源装置的剖视图；

[0036] 图9是根据本公开的示例性实施例的与LED结合的双面扩散单元的剖视图。

具体实施方式

[0037] 现在将在下文中描述本公开的非限制性示例性实施例。本公开的这样的示例性实施例可以以许多不同的形式实施并且不应被解释为受限于在这里阐述的示例性实施例。相反，提供这样的实施例使得该申请将是彻底的和完整的，并且将向本领域的技术人员充分传达本公开的示例性实施例的真实范围。

[0038] 在下文中，将参照附图详细地描述本公开的示例性实施例。

[0039] 图1是概念性地示出根据本公开的示例性实施例的使用LED的双面面光源的基本结构的透视图。图2是概念性地示出根据本公开的示例性实施例的使用LED的双面面光源的基本结构的侧视图。

[0040] 如图1和图2中所示，根据本公开的示例性实施例的使用LED的面光源装置包括基底100和双面扩散单元200，其中，将LED 120作为光源设置在基底100上，双面扩散单元200具有板状形状并且有前侧面210和后侧面220。

[0041] 双面扩散单元200可以构造为单个板或彼此堆叠的多个板。

[0042] 板状双面扩散单元200具有六个面。在六个面之中，彼此相对的两个最大的面分别被称作前侧面210和后侧面220。

[0043] 两个最大的面210和220是UV光通过其射出的光射出面。与其上设置有LED 120的基底100面对的面250是光接收面。换言之，入射在光接收面250上的光均匀地分布在双面扩散单元200中，然后通过两个面210和220射出。

[0044] 如果发射紫外线的UV LED用作LED 120，那么双面扩散单元200可以由透明的并且具有高的紫外线透射率的材料制成。例如，双面扩散单元200可以由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)制成。不是所有种类的PMMA都呈现良好的紫外线透射率；发现的是，包含较少的添加剂的纯压克力呈现较高的紫外线透射率，诸如包含85重量％至100重量％的甲基丙烯酸甲酯(MMA)单体的丙烯酸聚合物。

[0045] 与普通的聚合物相比，用于增大PMMA的透射率的特殊的压克力具有差的成形性，因此它会比普通的聚合物更难于生产。虽然具有这些缺点，但是PMMA是用于双面扩散单元的材料的合理选择，因为它呈现良好的透射率，并且不容易破损，因此易于处理。

[0046] 例如，石英也可以用于双面扩散单元200的材料。石英是理想选择，因为它在整个波长范围呈现高的透光率。然而，因为石英非常脆，所以它难于生产并且必须非常小心地处理。因此，石英相比于聚合物更难应用。

[0047] 图3是根据本公开的第一示例性实施例的双面面光源装置的剖视图。图4是根据本公开的第二示例性实施例的双面面光源装置的剖视图。

[0048] 在图3中示出的第一示例性实施例中，双面扩散单元300被构造为单个板，调整双面扩散单元300中的扩散颗粒360的分布，使得光以表面光的形式通过两个面均匀地射出。

[0049] 从LED 120发射的光穿过双面扩散单元300并且被扩散颗粒散射，使得光通过两个面310和320射出。球珠(beads)可以用于扩散颗粒360。

[0050] 在根据本公开的第一示例性实施例的双面扩散单元300中，分布在双面扩散单元300中的扩散颗粒的密度可以远离LED而增大。换言之，分布在双面扩散单元300中的扩散颗粒360的密度远离光接收面350而增大。因为光被扩散颗粒反射或者折射，所以该分布允许从LED 120发射的光通过所述两个面均匀地射出。

[0051] 此外，根据该示例性实施例的面光源装置还可以包括位于双面扩散单元300的光接收面350的相对侧上的反射板370。反射板370将来自光接收面350的光的射出双面扩散单元300的一部分反射回双面扩散单元300的光接收面。反射回光接收面350的光被扩散颗粒360引导向前侧面310和后侧面320，从而提高光利用效率。

[0052] 与根据第一示例性实施例的双面扩散单元300类似，根据图4中示出的第二示例性实施例的双面扩散单元400包括扩散颗粒460和用于改善光利用效率的位于光接收面的相对侧上的反射板470，扩散颗粒460的密度远离光接收面而增大。双面扩散单元400具有远离光接收面450而变宽的楔状剖面。利用这样的楔状剖面，可扩大前侧面410和后侧面420，并且光可更均匀地射出。

[0053] 图5是根据本公开的第三示例性实施例的双面面光源装置的剖视图。图6是用于示出根据本公开的第三示例性实施例的扩散单元的扩散图案的平面图。

[0054] 根据本公开的第三示例性实施例的双面扩散单元500包括一对导光板520和540。

[0055] 如图5中所示，第一导光板520将向前侧面522引导光，第二导光板540将向后侧面542引导光。

[0056] 第一导光板520的光接收面524与第二导光板540的光接收面544形成在同一平面中，并且允许从LED 120发射的光均匀地入射在第一导光板520和第二导光板540上。

[0057] 第一导光板520和第二导光板540分别具有与射出光的前侧面522和后侧面542相对的斜面525和545。扩散图案526(在图6中)可以形成在斜面之间。扩散图案526可以通过执行粗糙化工艺来制造粗糙表面而形成。当光射出稠密介质的导光板时，光从斜面525和545反射，使得光通过导光板的光射出面522和542均匀地射出。

[0058] 反射层527和547还可以形成在其间形成有扩散图案的斜面上。

[0059] 反射层527和547反射穿过扩散图案以射出斜面的光回到导光板520和540，从而改善光利用效率。

[0060] 如图6中所示，扩散图案526的面积可以远离光接收面524而增大。因为光到达的可能性远离光接收面524而减小，所以扩散图案526具有梯形形状，扩散图案526的面积远离光接收面524而增大，从而均匀地扩散所述光。

[0061] 在上述示例性实施例中，其上设置有作为光源的LED的基底仅设置在装置的一侧上。然而，如下面将描述的本公开的示例性实施例中，其每个上设置有LED的一对基底可以彼此面对设置，并且双面面光源装置位于其间。

[0062] 图7是根据本公开的第四示例性实施例的双面面光源装置的剖视图。

[0063] 如图7中所示，根据第四示例性实施例，其每个上设置有LED 120的第一基底100和第二基底150彼此面对设置，并且双面扩散单元700位于其间。作为结果，光可通过作为双面扩散单元700的光射出面的前侧面722和后侧面742均匀地射出。

[0064] 根据该示例性实施例的双面面光源装置包括第一基底100、第二基底150和双面扩散单元700，LED作为光源设置在第一基底100和第二基底150中的每个上，双面扩散单元700具有板状形状，并且有相对大的前侧面和后侧面。双面扩散单元700的一个侧面是面对第一基底100的第一光接收面724，双面扩散单元700的另一侧面是面对第二基底150并与第一光接收面724相对的第二光接收面744。

[0065] 双面扩散单元700可以包括两个导光板720和740。

[0066] 第一导光板720使通过面对第一基底100的第一光接收面724接收的光朝向面722扩散。第二导光板740使通过面对第二基底150的第二光接收面744接收的光朝向面742扩散。

[0067] 第一导光板720可以具有包括作为光射出面722的相对面的斜面725的楔状形状，第二导光板740可以具有包括作为光射出面742的相对面的斜面745的楔状形状，光通过光射出面722和742射出。第一导光板720的斜面725和第二导光板740的斜面745可以分别彼此面对。

[0068] 此外，反射层可以分别形成在斜面725和745上，使得漏光被引导回斜面，从而改善光利用效率。

[0069] 图8是根据本公开的第五示例性实施例的双面面光源装置的剖视图。

[0070] 第五示例性实施例是本公开的第四示例性实施例的修改，并且包括位于楔状第一导光板720的斜面725与楔状第二导光板740的斜面745之间的双面反射板730。

[0071] 图9是根据本公开的示例性实施例的与LED结合的双面扩散单元的剖视图。

[0072] 根据该示例性实施例的面光源装置可以包括围绕形成在双面扩散单元900的光接收面950中的LED 120的光源槽952。

[0073] 当LED 120容纳在光源槽952中时，从UV LED 120全方位地发射的光可被引导入双面扩散单元900中，从而改善光利用效率。形成在双面扩散单元900的光接收面中的光源槽的特征可以应用于本公开的任何上述示例性实施例。

[0074] 应该领会的是，上述实施例在全部方面是示出性的而不是限制性的。本公开的范围仅由所附权利要求限定，而不是上面提到的详细描述。此外，从权利要求及其等同物的精神和范围导出的所有修改和替代将被解释为落在本公开的范围内。