CN102954406B - 用于背光照明的led光模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于背光照明的LED光模块。描述了一种LED光模块(10)和使用LED光模块中的至少一个的背照标牌(40)。LED光模块包括至少两个彼此间隔开的LED光源(14)。各个LED光源被透镜(20)所覆盖，并且透镜中的至少两个具有彼此不同的形状。LED光模块在背照表面上产生了均匀的光强度。LED光模块可包括三个LED光源。覆盖LED光源的透镜中的两个发射离轴分布的光，并且覆盖LED光源的第三个透镜发射基本在轴上分布的光。背照标牌包括外壳(44)、设置在外壳中的至少一个LED光模块、以及在LED模块之上延伸的外壳上的背照表面。

Description

用于背光照明的LED光模块

相关专利的交叉引用

本申请要求享有于2011年8月15日提交的美国临时申请No.61/523,590的权益，其整个公开由此通过引用而结合在本文中。

技术领域

本发明涉及LED照明，且更具体地说，涉及浅深度的背照表面的LED照明。

背景技术

各种照明方法用于从相反侧照亮通常从相反侧进行观察的表面。出于各种原因，发光二极管(LED)装置正被更频繁地使用，并且这包括从背面照亮的透光表面，例如发光标牌、用于零售商的购买点展示、扁平面板或浅面板照明器材、装饰照明应用等等。器材组件的尺寸或空间限制可能限制了在背照表面和LED装置安装于其上的后表面之间的距离。这些浅应用需要LED装置将发射的光分布在广角上，以便在浅距离中照亮整个背照表面。在不使用广视角透镜的条件下，背照表面上的明亮照度级可能产生不均匀光强度的“热点”，其对观察者而言是明显的。透镜用于实现光发射的这种广角控制。然而，对LED装置仅仅使用广角透镜可能导致定位在最靠近透镜处的背照表面上的某些被称为“环形孔(donut hole)”的减光区域，因为所发射的光的很大一部分相对于背照表面的照亮部分以更大的角度转向至LED的侧面。结果，在浅的背照表面应用中对于LED照明需要进行改进。

发明内容

在一个实施例中，本公开的特征在于一种LED光模块，其包括至少两个彼此间隔开的LED光源。各个LED光源被透镜覆盖，并且透镜中的至少两个具有彼此不同的形状。透镜形状以如下形式不同：不同的内部截面轮廓，或者是具有不同的光分布图样的相似的所述轮廓。

关于第一实施例的更具体的特征，LED光模块可包括三个LED光源。覆盖LED光源的透镜中的两个发射“离轴”(off-axis)分布的光，并且覆盖LED光源的第三个透镜发射基本在轴上分布的光。LED光源可以全部是顶部发光的LED。备选地，LED光源中的至少一个可以是侧面发光的LED。LED光模块可包括印刷电路板，LED光源安装在印刷电路板上。LED光模块可包括将LED光源、透镜和印刷电路板密封在一起的包覆模制塑料体。LED光模块可包括这样的包覆模制塑料体：其将LED光源和印刷电路板密封在一起，而透镜是可互换的。透镜可为在包覆模制件保持在原位时可互换的。

在第二实施例中，LED光模块包括第一LED光源和设置在第一LED光源附近的第二LED光源。各个LED光源被透镜所覆盖。覆盖第一LED光源的透镜发射离轴分布的光。覆盖第二LED光源的透镜发射基本在轴上分布的光。在详细描述中限定了词语“离轴”和“在轴上”。在图6和图7中分别显示了用于离轴分布的光和在轴上分布的光的光分布图样。透镜具有以如下形式彼此不同的形状：不同的内部截面轮廓，或者具有不同的光分布图样的相似的所述轮廓。

关于第二实施例的更具体的特征，具有彼此不同形状的透镜在与LED光模块间隔开并覆盖LED光模块的背照表面上产生了均匀的光强度。另外，上面关于第一实施例论述的任何具体的特征可结合本公开的这个实施例以任何组合来使用。

在第三实施例中，LED光模块包括多个第一LED光源和至少一个第二LED光源，其设置在第一LED光源中的至少两个之间。各个LED光源被透镜所覆盖。覆盖第一LED光源的透镜发射离轴分布的光。覆盖第二LED光源的透镜发射基本在轴上分布的光。透镜中的至少两个具有以如下形式彼此不同的形状：不同的内部截面轮廓，或者是具有不同的光分布图样的相似轮廓。

关于第三实施例的更具体的特征，LED光模块产生均匀的光强度，其特征在于当LED光模块定位在离背照表面10.16 cm(4英寸)深度时，在跨过背照表面的直线上的任一点处测量的光强度的变化小于30%。另外，上面关于第一和第二实施例论述的任何具体的特征可结合本公开的这个实施例以任何组合来使用。

在第四实施例中，背照标牌包括外壳。外壳包括与后表面间隔开的背照表面。外壳还包括至少一个设置在该外壳中的LED光模块，其中背照表面在LED模块之上延伸。

关于第四实施例的更具体的特征，从后表面至背照标牌的背照表面的距离不超过15.24 cm(6英寸)，尤其不超过10.16 cm(4英寸)，更特别地不超过3.81 cm(1.5英寸)，且进一步更特别地不超过1.27 cm(0.5英寸)。另外，上面关于之前的实施例论述的任何具体的特征可结合本公开的这个实施例以任何组合来使用。

在第五实施例中，器材包括外壳。外壳包括与后表面间隔开的背照表面和多个设置在外壳中的LED光模块，其中背照表面在LED光模块之上延伸。上面关于之前的实施例论述的任何具体的特征可结合本公开的这个实施例以任何组合来使用。

附图说明

图1是发光二极管(LED)光模块的透视图；

图2是图1的LED光模块的一部分的透视性截面图；

图3是与图2相似的具有两个LED光源的LED光模块的一部分的透视性截面图；

图4A是基本在轴上分布光的可与图1的LED光模块一起使用的透镜的截面图；

图4B是使光离轴分布的可与图1的LED光模块一起使用的透镜的截面图；

图4C是使光离轴分布的可与图1的LED光模块一起使用的透镜的截面图；

图4D是可覆盖多个LED光源的透镜的截面图，其包括将光基本在轴上分布的透镜形状和将光离轴分布的透镜形状，它们可与图1的LED光模块一起使用；

图5是从朗伯(Lambertian)光源发射出的按光强度测量的光分布图样的极坐标图；

图6是通过图1的LED光模块中所使用的外部透镜而发射的按光强度测量的光分布图样的极坐标图；

图7是通过图1的LED光模块中所使用的中间透镜而发射的按光强度测量的光分布图样的极坐标图；

图8是通过使用外部透镜和中间透镜的组合的图1的LED光模块而发射的按光强度测量的光分布图样的极坐标图；

图9是针对从图1的光模块中一起使用的三个外部透镜中所发射的光的勒克斯(发光强度)相对(versus)远离LED光模块中心的毫米数的直线图(rectilinear plot)；

图10是针对从图1的光模块中一起使用的三个中间透镜中所发射的光的勒克斯相对远离LED光模块的中心的毫米数的直线图；

图11是针对从图1的光模块中一起使用的一个中间透镜和两个外部透镜的组合中所发射的光的勒克斯相对远离LED光模块的中心的毫米数的直线图；且

图12是利用图1的LED光模块的背照标牌的示意图。

部件列表：

10 至少一个LED光模块；

10 所述LED光模块(2)；

10 LED光模块(24)；

10 LED光模块；

10 光模块；

14 中间LED光源(2)；

14 覆盖多个LED光源(2)；

14 覆盖一个LED光源；

14 第一LED光源(3)；

14 单独的LED光源；

14 LED光源(2)；

14 LED光源(13)；

14 多个LED光源(2)；

14 外部LED光源；

14 第二LED光源(2)；

14 两个LED光源；

14 两个外部LED光源(2)；

16 pcb(3)；

20 透镜(5)；

20 透镜(15)；

20 透光透镜；

20 一个单独的透镜；

20 一个透镜(3)；

20 两个透镜；

20a 中间透镜；

20a 透镜(3)；

20a透镜(2)；

20b 透镜(2)；

20b 透镜(2)；

20b 外部透镜；

20b 两个外部透镜；

20c透镜(2)；

20d透镜(2)；

20e透镜；

20f透镜；

20f 一个透镜；

26 本体(5)；

26 其它本体；

28 支架(3)；

30 电导线；

40 背照标牌 (5)；

40 深背照标牌；

42 透光面(9)；

44 外壳(8)；

46 后表面(6)。

具体实施方式

在附图中描述和显示了结合了本发明的一个或多个方面的示例性的实施例。这些所示的示例并不意图限制本发明。例如，在其它实施例中以及甚至其它类型的装置中可利用本发明的一个或多个方面。此外，某些术语在这里仅仅是出于便利而使用的，并且不应被认为是对本发明的限制。更进一步讲，在附图中，采用了相同的参考标号来表示相同的元件。

图1中显示了发光二极管(LED)光模块10的一个示例实施例。LED光模块10包括彼此间隔开的LED光源14。LED光源14可以是顶部发光的LED、侧面发光的LED或两者的组合。具体地说，在LED光模块10中使用所有顶部发光的LED。词语“顶部发光的LED”和“前面发光的LED”时常可互换地使用，以指示一种特定类型的LED。出于简单起见，这里使用词语“顶部发光的LED”，且其意图包括词语“前面发光的LED”。LED光模块10可包括两个LED光源14，或者其可包括三个或更多设置成直线的LED光源14。LED光模块10还可包括三个或更多设置成其它几何图样―包括但不局限于三角形、方形、圆形或在组中的不均匀地间隔开的布置―的LED光源14。

转到图2，显示了来自图1的LED光模块10的示例实施例的截面图。用于LED光源14的电功率和控制元件可安装在印刷电路板(PCB)16上，其还可用作用于LED光源14的安装表面。各个LED光源14被透光透镜20所覆盖。在一个示例中，一个透镜20覆盖一个LED光源14，并且在另一示例中，一个透镜20可覆盖多个LED光源14。透镜20可由丙烯或聚碳酸酯材料构成，但构想了多种透明材料。

在一个实施例中，LED光模块10包括两个彼此间隔开的外部LED光源14，以及设置在这两个外部LED光源14之间的中间LED光源14。各个LED光源14被透镜20所覆盖，并且透镜20中的至少两个具有不同的对于从LED光模块10中产生均匀的光强度而言有效的形状。在一个示例中，一个透镜可具有这样的截面轮廓：其具有和另一透镜相比不同的形状，可从同透镜20b相比时透镜20a的不同形状看出这一点。这里，词语“不同的形状”指从垂直于PCB16的切割面看到的内部截面轮廓。透镜20具有不同的形状，以便将来自单独的LED光源14的光以不同的图样分布。虽然不同的截面轮廓被描述为不同的形状，但是将了解，相同的大致形状描述可应用于两个不同的透镜，且仍被认为具有不同的截面轮廓或不同的形状。例如，一个透镜20可具有带特定中心点的抛物线形状，而另一透镜20可具有带不同中心点的抛物线形状。当比较这两个透镜20的光分布图样时，它们是不同的，所以透镜20被认为具有不同的形状。在一个示例中，当从截面中观察时，透镜20可具有圆顶形状或高斯函数形状的内表面。将了解，图中所述的透镜形状是示例，并不意味着限制，因为实际上透镜20的不同形状存在无尽的可能性，其可组合使用，以便从LED光模块10产生均匀的光强度。还将了解，一个单独的透镜20的截面可具有与其外表面具有不同形状的内表面，改变了从LED光源14中发射的光的角度，从而使光以与典型的朗伯光分布图样不同(图5中可最佳地看出)的方式分布。具有不同形状的内表面和外表面的透镜20的截面可产生厚度变化的截面，如透镜20a和20b的截面中所示。

在图2所示的示例中，覆盖外部LED光源14的透镜20b发射基本离轴分布的光，并且覆盖中间LED光源14的透镜20a发射基本在轴上的光。在名称为“LED光引擎”的美国专利No.7,832,896中描述了包括光学元件(其拓宽了来自相应LED的离轴角光分布图样)的LED照明器材的特征，该专利通过引用以其整体结合在本文中。

LED光模块10还包括本体26。在一个示例中，本体可由包覆模制的塑料构成，其将组成LED光模块10的单独元件－包括LED光源14、透镜20、PCB16以及某些情况下的支架28－密封在一起。支架28有助于在包覆模制工艺期间确保LED光模块10的组成部分保持在其恰当位置。在包覆模制工艺之后，支架28的一段可保持在本体26的外面。在包覆模制工艺之后，电导线30从LED光模块的内部的PCB延伸至LED光模块的外面。本体26可用于为LED光模块10产生密封的环境，防止外来微粒例如灰尘的渗入，同时提供防潮或甚至不透水的条件。本体26还可用作用于经由通过PCB16的热传导而耗散LED光源14所产生的热量的装置。在一个示例中，包覆模制的塑料可以是热塑性材料，但(还)构想了其它材料。另外，还可使用不同于包覆模制塑料的其它本体26构造方法或材料。在另一示例中，透镜20可构造为是可互换的，而非包覆模制到本体26中。在这个示例中，透镜20可在包覆模制件保持在原位的同时进行互换。

转到图3，显示了LED光模块10的另一示例实施例的截面图。LED光模块10包括第一LED光源14和设置在第一LED光源14的附近的第二LED光源14。各个LED光源14被透镜20所覆盖，并且两个透镜20具有彼此不同的、对于在背照表面上产生均匀的光强度而言有效的形状。覆盖第一LED光源14的透镜20b发射离轴分布的光。覆盖第二LED光源14的透镜20a发射基本在轴上分布的光。

除了图2和图3中所示的透镜20之外，还构想了许多额外的透镜设计。图4A-4D显示了其它示例透镜设计的截面图。转到图4A，透镜20c是使来自LED光源的光基本在轴上分布的透镜的一个示例。图4B的透镜20d是使来自LED光源14的光离轴分布的透镜的一个示例。透镜20c和透镜20d可与LED光模块10一起使用，以分布来自多个LED光源14的光，以便在背照表面上产生均匀的光强度。转到图4C，透镜20e是使来自LED光源的光离轴分布的透镜的另一个示例。在图4D中所示的另一示例中，一个透镜20f可覆盖多个LED光源14。透镜20f可包括使光基本在轴上分布的中间透镜形状，其与(两侧中的)任一侧的使光离轴分布的两个透镜形状不同。所有三个透镜可以在相同的模具中进行生产，从而它们彼此附连在一起，以确保恰当的间距和组装的简易性。将了解，透镜20a至透镜20f的多种组合可与LED光模块10一起使用，以分布来自多个LED光源14的光，以便在背照表面上产生均匀的光强度。

出于各种原因，包括节能原因，LED光源得到更频繁的使用。转到图5，显示了从没有透镜的LED光源中所发射的光路径的极坐标图。这是典型的朗伯光分布图样，其中光强度与观察所采用的角度的余弦成正比例。在某些应用中，例如背照表面，期望的是跨过整个背照表面具有均匀的光分布。这可利用大量的紧密地在一起间隔开的光源来实现，有助于确保背照表面没有一部分具备比背照表面的任何其它部分更大或更小的光强度。更经济且更环境友好的方法是在透镜的协作下使用更少的光源来控制发射自光源的光的路径。

在某些背照表面的应用中，透镜用于控制光路径，以致力于最小化LED光源的数量，同时仍然提供跨整个背照表面的均匀的光分布。转到图6，显示了从受到特定透镜控制的LED光源中所发射的光分布图样的极坐标图。极坐标图以图示方式体现了以堪德拉发光强度单位测量的从LED光源和透镜组合中发射的光量相对于光发射所处的角度的关系(versus)。极坐标图上的中心垂直线代表垂直于LED光源的0度方向(直接位于LED光源上方)，而其它直线代表远离垂直线或表面法线以度(degree)所测量的角度。在这种情况下，命名规则描述了位于垂直线左边的正角和右边的负角。极坐标图包括两个阴影区域，第一阴影区域代表透镜第一轴上的光分布图样，并且另一阴影区域代表垂直于第一轴的轴上的光分布图样。这两个轴上的光分布图样的差异并不意图是显著的，而实际上，两个轴上的光分布图样可能是完全相同的。在某些情况下，这两个轴上的光分布图样的差异是因为当从水平和垂直之间看去时，LED光源的发射表面是非对称的缘故。如果LED光源的发射表面是对称的，例如方形或圆形，那么这两个轴上的光分布图样将趋于完全相同。

形成图6的光分布图样的特定的外部透镜形状将发射自LED光源的光引向LED光源的侧面，其可被称为“离轴”(例如，相对表面法线30至70度和-30至-70度范围内的更大的光分布)。这种透镜形状还引导光远离LED光源的正上方的空间，其可被称为“在轴上”(例如，相对表面法线20至-20度范围内的更小光分布)。这种透镜形状产生了有时被称为“蝙蝠焰”的光分布图样。在这个示例中，当将从远离垂直线的一个角度所发射的光的堪德拉数量与垂直线上发射的光的堪德拉数量相比时，来自LED光源和蝙蝠焰透镜的光分布图样产生了特定的比率。在图6中可以看到从LED光源和蝙蝠焰透镜组合分布的光的比率，从而产生了离轴照度对轴上照度的比率，其大于2:1。

形成图6中所示的光分布图样的LED光源和透镜的组合可用于背照表面的应用中。透镜控制着光路径，以便有助于确保与更接近LED光源的背照表面的区域所具有的光量相比，离LED光源更大距离处的背照表面的区域具有相同的光量。然而，存在这样的应用，其要求LED光源离背照表面较短距离，例如背照柜或小于4英寸深的标牌应用。随着背照表面和光源之间的距离变得更小，蝙蝠焰离轴角必须提高，以便将光引导至背照表面的边缘。有时候，光的这种重定向可能产生“环形孔”，其中背照表面呈现更明亮的光环，而中心明显地较少光。这在若干应用―包括发光标牌―中是不合适宜的。LED光模块包括至少两个不同形状的透镜，以便有助于消除照明环形孔，并在背照表面上提供均匀的光强度。在图2中可以看出中间透镜和外部透镜的不同形状，其中中间透镜20a具有与外部透镜20b的内部轮廓形状不同的内部轮廓形状。图2的两个外部透镜20b具有相同的内部轮廓形状。

转到图7，显示了从受到另一示例透镜控制的LED光源中所发射的光的极坐标图。所述透镜产生了如极坐标图中所示的光分布图样，其可用作LED光模块中的透镜之一。该透镜使光基本在轴上分布。产生蝙蝠状光分布图样的透镜可用作其它透镜中的至少一个。在一个示例中，产生图7中的光分布图样的透镜可在具有三个LED光源和三个透镜的LED光模块中用作中间透镜。两个剩余(外部)透镜可具有蝙蝠焰的轮廓形状。蝙蝠焰透镜发射离轴分布的光，并且中间透镜发射基本在轴上分布的光。在一个示例中，当将从远离垂直线的一个角度所发射的光的堪德拉数量与在垂直线上发射的光的堪德拉数量相比时，来自LED光源和中间透镜的光分布图样产生了特定的比率。在图7中可以看到从LED光源和中间透镜分布的光的比率产生了小于2:1的离轴照度对轴上照度的比率。

图8中所示的极坐标图显示了改进的光分布图样，其利用一个中间透镜和两个外部透镜的所述组合(如图2中最佳地看到)而产生了均匀的光强度。在一个示例中，来自LED光源和所述透镜组合的光分布图样产生了在两个不同的照明区域之间所测量的特定的比率。在图8中可以看到从LED光源和所述透镜组合所分布的光的比率产生了至少是2：1的离轴照度对轴上照度的比率。图6中所表示的外部透镜的光分布图样结合图7中所表示的中间透镜的光分布图样，在被照亮的表面，例如背照标牌面上，取得了更均匀的光强度。均匀的光强度可以是这样的光分布：其中，在具有大约10.16 cm(4英寸)深度的背照标牌中不能将单独的LED光源与另一LED光源区分开。具有均匀强度分布的光的进一步的特征是避免了通常与在背照表面应用―例如浅的背照标牌―中进行照明相关联的环形孔和热点。

在另一示例中，所有的LED光源可被一个透镜所覆盖。在中间LED光源上面的部分处的透镜轮廓与其它LED光源上面的部分处的透镜轮廓是不同的。这具有与三个单独的透镜相同的效果，其中中间透镜具有与其它两个透镜不同的轮廓。来自LED光源中的至少一个的光分布与来自其它LED光源中的至少一个的光分布相混合。这种光图样混合有助于确保到达背照表面的光的均匀强度。另外，光图样混合有助于中和LED光源的颜色方面任何小的变化。此外，来自LED光源的所引导的光的组合产生了均匀的光强度，使得不能自背照表面的相反侧确定单独的光源。

转到图9-11，显示了勒克斯(发光强度)相对远离LED光模块中心的毫米数的直线图。这里，LED光模块的中心被限定为由LED光源的中心点所限定的线(例如LED光模块的中心轴线)。在多个LED光源的中心点不产生直线的情况下，LED光模块的中心线的近似可能就足够了。图9的图是具有三个LED光源和透镜的LED光模块的图。各个透镜是蝙蝠焰形状的透镜，其将来自LED光源的光进行离轴分布。图表中的两个峰顶和中央谷底用作在LED光模块中只使用蝙蝠焰透镜时环形孔效应的定量测量。转到图10，该图是具有三个LED光源和透镜的LED光模块的图，其中各个透镜使光基本在轴上分布。例如，通过利用图2中所示的三个中间透镜可产生图10中所示的发光强度，以便在一个LED光模块中覆盖所有三个LED光源。该图表显示了靠近LED中心线的大的发光强度量和其它地方小得多的发光强度。转到图11，该图代表一种LED光模块，其具有三个LED光源和两个不同的透镜；即，位于外部LED之上的离轴蝙蝠焰形状的透镜和位于中间LED之上的在轴上分布的中间透镜。该图表显示了在各侧面上远离中心线大约60mm距离处的均匀的发光强度，其中发光强度超过4,500勒克斯。

LED光模块中的不同透镜形状的组合倾向于在背照表面的区域上产生均匀的光强度。这个区域的宽度由LED光源至背照表面的距离和所引导的光的角度来确定。在一个示例中，参看图8，均匀光强度的区域由离LED光源的相对垂直线从+40至-40度的角度来产生。更优选地，均匀光强度的区域由离LED光源的相对垂直线从+50至-50度的角度来产生。还更优选地，均匀光强度的区域由离LED光源的相对垂直线从+70至-70度的角度来产生。

另外，LED光模块中的不同透镜形状的组合倾向于在背照表面上产生均匀的光强度，而不管从多个LED光源落在背照表面上的光的角度方面的变化如何宽泛。照度的余弦定律表述为：在来自LED光源的光通量输出相对恒定的条件下，随着在LED光源和背照表面之间的角度增加，相同通量遍布在更大区域上。因为相同的通量遍布在更大区域上，所以该区域中的任何点上的亮度减少。为了最小化照度的余弦定律的效果，用于蝙蝠焰的透镜形状引导更多光至更宽的光分布图样的离轴角上，并且将逐渐少的光引导至光分布图样的在轴上的中心区域上。在一个示例中，可看出LED光模块10中的不同透镜形状的组合产生了离轴照度对轴上照度的比率，其数字上介于中间透镜的相同比率的值和蝙蝠焰透镜的相同比率的值之间。

在另一示例中，再次参照图8，LED光模块10中的不同透镜形状的组合导致在离垂直线-20至+20度的角度之间至少大约30堪德拉的光分布图样。LED光模块10中的不同透镜形状的组合还导致在离垂直线-50至-20度和离垂直线20至50度的角度之间至少大约40堪德拉的光分布图样。LED光模块10中的不同透镜形状的组合还导致在离垂直线-70至-50度和离垂直线50至70度的角度之间至少大约60堪德拉的光分布图样。

图6-11的图代表有待用于LED光模块10中的一个透镜20(例如图1中所示的透镜20)或透镜20的组合的量化的照明品质。本领域的普通技术人员将认识到利用例如图4中所示的那些的各种其它透镜轮廓将产生图6-11中的不同的图。

转到图12，显示了具有背照表面的背照标牌40。在一个示例中，背照表面可以是透光面42。出于举例说明的目的，透光面42被局部剖切。背照标牌40包括外壳44和至少一个设置在外壳44中的LED光模块10。透镜20中的至少两个具有不同的、在背照表面或平面上产生均匀的光强度方面有效的形状。背照表面可以是外壳44上的透光面42，其在LED光模块10之上延伸。LED光模块10可通过本领域中已知的任何方法而固定在外壳44的后表面46上，包括但不局限于螺纹紧固件、夹子、粘合剂、双面胶带等等。在另一示例中，LED光模块10可定位在后表面46和透光面42之间。构想了各种风格的标牌结构和材料，只要LED光模块10定位在透光面42之后的短距离处即可。在一种背照标牌中，从外壳44的后表面46至透光面42的距离不超过15.24 cm(6英寸)。在另一背照标牌40中，从外壳44的后表面46至透光面42的距离不超过10.16 cm(4英寸)。在又一背照标牌40中，从外壳44的后表面46至透光面42的距离不超过3.81 cm(1又1/2英寸)。构想了从外壳44的后表面46至透光面42的距离可少至1.27 cm(½英寸)。此外，来自LED光源的所引导的光的组合在背照表面上产生了均匀的光强度，使得单独的光源不能被单独地自背照表面的相反侧面检测为“热点”。背照表面上的均匀的光强度的另一指示表明其本身在跨过背照表面的直线上的任一点处测量的光强度变化小于30%。具有均匀强度分布的光的进一步的特征是避免了通常与在背照表面的应用―例如浅的背照标牌―中进行照明相关联的环形孔和热点。

所述LED光模块10提供了控制与不同透镜20相结合的多个LED光源14的光路径的好处，以便在背照表面上提供均匀的光强度。随着背照标牌40的深度变得更浅，需要透镜20的光学器件控制光路径，以便在离垂直线更大的角度上移动。另外，所述LED光模块10可鼓励使用较少的照明产品来将相对相同数量的光传递至背照表面上。在一个示例中，3英寸深的背照标牌40可具有间隔开六英寸的LED光源14，其利用典型地存在于更传统的应用中的照明产品的一半。此外，用于在背照表面上产生均匀光强度的相似的方法可适用于以不同的输出角度发射光的全内反射(TIR)透镜设计。

应该明显的是，本公开内容通过示例进行了公开，而且在不脱离包含在本公开中的教义的公正范围的情况下，可通过添加、修改或去除细节做出各种变化。因此除了在所附的权利要求必要地如此受限制的程度之外，本发明并不局限于本公开的特定细节。

Claims (17)

1.一种LED光模块，包括至少两个彼此间隔开的LED光源，所述LED光源中的各个被透镜所覆盖，其中所述透镜中的至少两个具有以如下形式彼此不同的形状：不同的内部截面轮廓，或具有不同的光分布图样的相似的所述轮廓，其中所述透镜之一覆盖第一所述LED光源，使得所发射的光离轴分布，并且所述透镜之一覆盖第二所述LED光源，使得所发射的光在轴上分布，并且其中离轴照度对轴上照度的比率为至少2比1。

2.根据权利要求1所述的LED光模块，其特征在于，包括三个所述LED光源。

3.根据权利要求1所述的LED光模块，其特征在于，所述LED光源都是顶部发光的LED。

4.根据权利要求1所述的LED光模块，其特征在于，所述LED光源的至少其中一个包括侧面发光的LED。

5.根据权利要求1所述的LED光模块，其特征在于，还包括所述LED光源安装在其上的印刷电路板。

6.根据权利要求5所述的LED光模块，其特征在于，还包括将所述LED光源、所述透镜和印刷电路板密封在一起的包覆模制塑料体。

7.根据权利要求5所述的LED光模块，其特征在于，还包括将所述LED光源和所述印刷电路板密封在一起的包覆模制塑料体，其中所述透镜是可互换的。

8.一种LED光模块，包括第一LED光源和设置在所述第一LED光源中的至少两个之间的至少一个第二LED光源，所述LED光源被至少一个透镜所覆盖，其中覆盖所述第一LED光源的所述至少一个透镜(20)以如下形式具有与覆盖所述第二LED光源的所述透镜不同的形状：具有不同的光分布图样的不同的内部截面轮廓，其中所述至少一个透镜覆盖所述第一LED光源，使得所发射的光离轴分布，并且所述透镜覆盖所述第二LED光源，使得所发射的光在轴上分布，并且其中离轴照度对轴上照度的比率为至少2比1。

9.根据权利要求8所述的LED光模块，其特征在于，具有彼此不同形状的所述透镜在与所述LED光模块间隔开并覆盖所述LED光模块的背照表面上产生了均匀的光强度。

10.根据权利要求9所述的LED光模块，其特征在于，所述背照表面上的所述均匀的光强度的特性在于当所述LED光模块定位在离所述背照表面10.16cm深度时，在跨过所述背照表面的直线上的任一点处测量的光强度的变化小于30%。

11.根据权利要求8所述的LED光模块，其特征在于，所述LED光源都是顶部发光的LED。

12.根据权利要求8所述的LED光模块，其特征在于，所述LED光源包括侧面发光的LED。

13.根据权利要求8所述的LED光模块，其特征在于，还包括所述LED光源安装在其上的印刷电路板。

14.根据权利要求13所述的LED光模块，其特征在于，还包括将所述LED光源、所述透镜和所述印刷电路板密封在一起的包覆模制塑料体。

15.根据权利要求13所述的LED光模块，其特征在于，还包括将所述LED光源和所述印刷电路板密封在一起的包覆模制塑料体，其中所述透镜(20)是可互换的。

16.一种包括外壳的背照标牌，所述外壳包括与后表面间隔开的背照表面，至少一个根据权利要求8所述的LED光模块设置在所述外壳中，并且所述背照表面在所述LED模块之上延伸。

17.一种包括外壳的器材，所述外壳包括与后表面间隔开的背照表面，多个根据权利要求8所述的LED光模块设置在所述外壳中，并且所述背照表面在所述LED光模块之上延伸。