CN102606901A - 一种led平面光源 - Google Patents

Abstract

本发明属于光电子领域，其公开了一种LED平面光源，包括若干颗白光LED、一面开口的箱体支架、透光罩、反射器以及光散射层；光散射层设置在箱体支架内腔底部且正对该箱体支架的开口，透光罩适配固定设置在箱体支架的开口端，若干颗白光LED成排设置在箱体支架内腔空间上方且白光LED的出光法线与光散射层的法线成一夹角，白光LED设置在反射器的底部。本发明提供的LED平面光源，摒弃了传统LED平面光源中采用多层导光、散光、匀光结构的方法，而采用白光LED直接去照射光散射层，通过光散射层的光散射作用，实现面发光，从而减少眩光，增加舒适性，还极大的提高了光效。

Description

一种LED平面光源

技术领域

本发明涉及一种LED光源结构，尤其涉及一种用于照明、屏显的LED平面光源。

背景技术

电光源经历了白炽灯、荧光灯及高强度气体放电灯这三个阶段后，现在人们普遍认为LED电光源是最有发展前景的新光源，将多个LED以多种组合形成大功率光源的发光亮度大、方向性好、反映速度快等优点，更重要的是LED在功耗及寿命方面具有巨大的优越性。随着LED制造技术的不断进步，其光效不断攀升，截止目前大功率白光LED的光效已达到100lm/W，稳定的产品光效也有90lm/W以上。这一光效使得LED的应用越来越广泛，包括已经在广泛使用的背光源领域和即将大规模应用的普通照明领域。

LED光源虽然使用寿命长、功耗低，但是LED是点光源，只向半空间发出光线，结果导致两方面的不利影响：一是光源发出的光线直接照到地面照度分布不均匀，中间两四周暗，呈太阳效应；二是光源有强烈眩光，视觉适应性很差。所以就需要在LED光源上增加经过二次光学设计甚至多次光学设计的平面光源装置以提高LED光源的照度均匀性、亮度均匀性以及消除眩光，提高视觉舒适性，使之适用于平面光源的应用。目前比较常用的方法是在白光LED阵列上面盖上导光板或漫反射透明材料等，这些方法的缺点是光利用率较低，从而导致灯具的整体光效较低，没有发挥出LED光源的优点，也不利于节能环保的理念。

发明内容

基于上述问题，本发明的目的在于提出一种提供结构简单、成本低、出光面均匀、光能利用率高、光效高的LED平面光源。

一种LED平面光源，包括若干颗白光LED、一面开口的箱体支架、透光罩、反射器以及光散射层；所述光散射层设置在所述箱体支架内腔底部且正对该箱体支架的开口，所述透光罩适配固定设置在所述箱体支架的开口端，若干颗所述白光LED成排设置在所述箱体支架内腔空间上方、且每一颗所述白光LED的出光法线与所述光散射层的法线成一夹角，该夹角的取值范围为0～90°，所述每一颗所述白光LED均配设一个反射器。

所述的LED平面光源，其中，所述光散射层为平面状、球冠状或为山丘状。

所述的LED平面光源，其中，在每一颗所述白光LED出光法线的前端且位于反射器内设有聚光透镜。

所述的LED平面光源，其中，所述反射器由一倾斜于四棱台体大底面、且通过四棱台体大底面一底边的截面切割形成；所述反射器的大底面与截面之间的夹角为？。

所述的LED平面光源，其中，所述光散射层的材质为光散射物质与透明粘结剂的混合物。

所述的LED平面光源，其中，所述透明粘结剂为硅胶、环氧树脂或硅酸钾水溶液中的任一种；所述光散射物质为硫酸钡、二氧化钛、二氧化硅、氧化锌、氧化镧、氧化铝或聚四氟乙烯颗粒中至少一种。

所述的LED平面光源，其中，所述光散射层包括基体以及制备在所述基体外表面的光散射物质。

所述的LED平面光源，其中，所述基体为玻璃片、钢片或陶瓷片中的任一种；所述光散射物质为硫酸钡、二氧化钛、二氧化硅、氧化锌、氧化镧、氧化铝或聚四氟乙烯颗粒中至少一种。

所述的LED平面光源，其中，所述颗粒的粒径为50nm～100μm。

与现有技术相比，本发明提供的LED平面光源，摒弃了传统LED平面光源中采用多层导光、散光、匀光结构的设计方法，转而采用白光LED，去照射光散射层，通过光散射层的光散射作用，实现面发光，从而得到面光源；由于光散射层整体是一致密的光散射物质，能够保证出光面的均匀性，这就省去了导光板、扩散层、匀光层等的结构，更不需要掺杂了扩散粉的不透明的透光罩或者树脂罩。这样，除了省去了较多的工序和材料，降低了成本外，还极大的提高了光效。

附图说明

图1是实施例1和2中一种LED平面光源的结构分侧视图；

图2是实施例3中一种LED平面光源的结构分侧视图；

图3是实施例4中一种LED平面光源的结构分侧视图；

图4是实施例5、6和7中一种LED平面光源的结构分侧视图；

图5是本发明LED平面光源的反射器的结构示意图；

图6是本发明LED平面光源的反射器的左视图；

图7是图5中A-A向剖视图。

具体实施例

本发明提供的一种LED平面光源，包括一面开口的箱体支架；该箱体支架的开口处适配固定连接有透光罩；在箱体支架的内腔底部且开口处的正下方安装有光散射层，该光散射层的外形尺寸大小与箱体支架的开口尺寸相一致；该LED平面光源的若干颗白光LED成排设置在箱体支架内腔空间上方、且每一颗白光LED的出光法线与所述光散射层的法线成一夹角，该夹角的取值范围为0～90°。

实际中，为了提高白光LED的聚光性能，需要在每一颗白光LED配置一个反射器，且白光LED位于反射器的底部。该反射器的外形呈马槽状，即所述反射器由一倾斜于四棱台体大底面、且通过四棱台体大底面一底边的截面切割形成；该反射器也可以由一呈圆台体结构的大底面圆周上的一点沿相对于所述大底面倾斜的截面切割形成；反射器的大底面与截面之间的夹角为为大于0°小于或等于60°。安装时，为了防止部分光被反射器挡住，将反射器母线较短的那一侧面与透光罩边缘接触、反射器母线较长的那一侧面与光散射层边缘接触，且反光器和透光罩的同侧边缘所在平面与反光器的截面重合。

作为本发明的一种优选方案，所述光散射层的外形构造可以为平面状、球冠状或山丘状。

为了更进一步提高白光LED的聚光度，本发明在白光LED的出光法线前端且位于反射器内设有聚光透镜。

上述光散射层的材质为光散射物质与透明粘结剂的混合物，其中，光散射物质为具有较高的可见光反射率的颗粒或者块材，其材质可以是硫酸钡、二氧化钛、二氧化硅、氧化锌、氧化镧、氧化铝或聚四氟乙烯等颗粒，粒径为50nm～100μm，也可以是其他的光散射材料；透明粘结剂为硅胶、环氧树脂或硅酸钾水溶液中的任一种。

另一方案，光散射层是包括基体以及制备在所述基体外表面的光散射物质的；其中，基体为玻璃片、钢片或陶瓷片中的任一种；光散射物质为具有较高的可见光反射率的颗粒或者块材，其材质可以是硫酸钡、二氧化钛、二氧化硅、氧化锌、氧化镧、氧化铝或聚四氟乙烯等颗粒，粒径为50nm～100μm，也可以是其他的光散射材料。

下面结合附图，对本发明的较佳实施例作进一步详细说明。

实施例1

如图1、5、6和7所示，一种LED平面光源，包括带有反射器12的白光LED11，光散射层13，透光罩14，和用以固定整个结构的一面开口的箱体支架15(本实施例的箱体支架为方形结构)。光散射层13设置在所述箱体支架15内腔底部且正对该箱体支架15的开口141，且透光罩14适配固定设置在箱体支架15的开口端141，若干颗白光LED11成排设置在箱体支架15内腔空间上方且白光LED11的出光法线与所述光散射层13的法线成一夹角，该夹角的取值范围为75°。

为了提高白光LED11的聚光性能，给每一颗白光LED11均配设有一个反射器12。该反射器12的外形呈马槽状，即所述反射器12由一倾斜于四棱台体大底面(图中未示出)、且通过四棱台体大底面一底边124的截面123切割形成；反射器12的大底面与截面123之间的夹角为5°。安装时，为了防止部分光被反射器12挡住，将反射器12母线较短的那一侧面121与透光罩14边缘接触、反射器12母线较长的那一侧面122与光散射层13边缘接触，且反光器12和透光罩14的同侧边缘所在平面与反光器12的截面123重合。

上述白光LED11可以为引脚式的，也可以为贴片式的，也可以为长条形的集成式模块，或者是其他的封装方式的，在本实施例中采用长条形的集成式模块。

在本实施例中，带有反射器12的白光LED11对称地分布在光散射层13的两侧。

在本实施例中，光散射层13采用平面结构，材质选择为粒径在50nm的硫酸钡颗粒，透明粘结剂选择为环氧树脂。

在本实施例中，一种LED平面光源的外形结构为长条形。

实施例2

如图1、5、6和7所示，本实施例2与实施例1的不同之处在于：

白光LED11的出光法线与所述光散射层13的法线成一夹角，该夹角的取值范围为5°。该反射器12的大底面与截面123之间的夹角为60°。光散射层13采用平面结构，材质选择为粒径在100μm的氧化锌颗粒，透明粘结剂选择为硅胶。

实施例3

如图2、5、6和7所示，本实施例3与实施例1的不同之处在于：

白光LED11的出光法线与所述光散射层13的法线成一夹角，该夹角的取值范围为45°。每一颗白光LED11的出光法线前端均设有一聚光透镜16，带有透镜16的白光LED21均匀分布在光散射层13四周；光散射层13的材质采用粒径为0.5μm二氧化钛颗粒和硅酸钾水溶液透明粘结剂的混合物；白光LED11的出光法线与所述光散射层13的法线成的夹角为25°，该LED平面光源的外形结构为采用方形结构。

实施例4

如图3、5、6和7所示，本实施例4与实施例1的不同之处在于：

白光LED11的出光法线与所述光散射层13的法线成一夹角，该夹角的取值范围为80°。光散射层13的材质采用粒径为100nm二氧化硅颗粒和环氧树脂透明粘结剂的混合物；所述光散射层13的外形构造为球冠状；白光LED11的出光法线与所述光散射层13的法线成的夹角为45°，该LED平面光源的外形结构为采用圆形结构。这种球面结构使得光散射层33的边缘处到灯珠的距离更短，接受照射的光线能量更集中，即亮度更高。

实施例5

如图4、5、6和7所示，本实施例5与实施例1的不同之处在于：

白光LED11的出光法线与所述光散射层13的法线成一夹角，该夹角的取值范围为15°。光散射层13包括玻璃片的基体以及涂覆在玻璃片底表面的光散射物质，该光散射物质为粒径为60μm氧化铝颗粒；所述光散射层13的外形构造为山丘状；白光LED11的出光法线与所述光散射层13的法线成的夹角为60°，这种结构能够使得平面光源的直径增大，而亮度不会明显降低。

实施例6

如图4、5、6和7所示，本实施例6与实施例5的不同之处在于：

白光LED11的出光法线与所述光散射层13的法线成一夹角，该夹角的取值范围为25°。光散射层13包括陶瓷片的基体以及涂覆在陶瓷片底表面的光散射物质，该光散射物质为粒径为10μm聚四氟乙烯颗粒；白光LED11的出光法线与所述光散射层13的法线成的夹角为30°，这种结构能够使得平面光源的直径增大，而亮度不会明显降低。

实施例7

如图4、5、6和7所示，本实施例7与实施例5的不同之处在于：

白光LED11的出光法线与所述光散射层13的法线成一夹角，该夹角的取值范围为60°。光散射层13包括钢片的基体以及涂覆在钢片底表面的光散射物质，该光散射物质为粒径为0.5μm氧化镧颗粒；白光LED11的出光法线与所述光散射层13的法线成的夹角为50°，这种结构能够使得平面光源的直径增大，而亮度不会明显降低。

应当理解的是，上述针对本发明较佳实施例的表述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种LED平面光源，其特征在于，该LED平面光源包括若干颗白光LED、一侧面开口的箱体支架、透光罩、反射器以及光散射层；所述光散射层设置在所述箱体支架内腔底部且正对该箱体支架的开口，所述透光罩适配固定设置在所述箱体支架的开口端，若干颗所述白光LED成排设置在所述箱体支架内腔空间上方、且每一颗所述白光LED的出光法线与所述光散射层的法线成一夹角，该夹角的取值范围为0～90°；每一颗所述白光LED均配设一个反射器。

2.根据权利要求1所述的LED平面光源，其特征在于，所述光散射层为平面状、球冠状或者为山丘状。

3.根据权利要求1或2所述的LED平面光源，其特征在于，在每一颗所述白光LED出光法线的前端且位于反射器内设有聚光透镜。

4.根据权利要求1所述的LED平面光源，其特征在于，所述反射器由一倾斜于四棱台体大底面、且通过四棱台体大底面一底边的截面切割形成。

5.根据权利要求4所述的LED平面光源，其特征在于，所述反射器的大底面与截面之间的夹角为大于0°小于或等于60°。

6.根据权利要求1所述的LED平面光源，其特征在于，所述光散射层的材质为光散射物质与透明粘结剂的混合物。

7.根据权利要求6所述的LED平面光源，其特征在于，所述透明粘结剂为硅胶、环氧树脂或硅酸钾水溶液中的任一种；所述光散射物质为硫酸钡、二氧化钛、二氧化硅、氧化锌、氧化镧、氧化铝或聚四氟乙烯颗粒中至少一种。

8.根据权利要求1所述的LED平面光源，其特征在于，所述光散射层包括基体以及制备在所述基体外表面的光散射物质。

9.根据权利要求8所述的LED平面光源，其特征在于，所述基体为玻璃片、钢片或陶瓷片中的任一种；所述光散射物质为硫酸钡、二氧化钛、二氧化硅、氧化锌、氧化镧、氧化铝或聚四氟乙烯颗粒中至少一种。

10.根据权利要求7或9所述的LED平面光源，其特征在于，所述颗粒的粒径为50nm～100μm。

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