CN103282820A - Led合色器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光源，所述光源组合来自不同LED光源的有色光以提供白色输出光。发射不同峰值波长的光的多个LED可设置在柔性基底上，所述LED靠近形成于基底中的小孔。包括至少一个二向色镜的多个反射镜被取向成可将来自所述多个LED的光反射到所述小孔内。所述柔性基底包括介质层，所述介质层具有凹腔区域和比所述凹腔区域厚的邻近的相邻区域。所述小孔和所述多个LED均设置在所述介质层的凹腔区域中。积分柱可联接于所述小孔以接收来自所述多个LED的所述反射光。

Description

LED合色器

技术领域

本发明一般地涉及光源，就具体应用而言涉及这样的光源，所述光源使用二向色反射器等来组合由不同颜色的LED或其他发光装置发出的光以产生宽带输出光，例如白光。本发明还涉及相关的制品、系统和方法。

背景技术

一些合色器是已知的，其中使用一组适当设计的二向色镜来组合由多个有色LED或其他光源发出的光以产生基本上白色的输出光。参见(例如)美国专利7,330,314。

发明内容

我们已经研发出新系列的LED合色器或宽带光源，所述LED合色器或宽带光源采用被模制、蚀刻或者以其他方式成形而提供薄凹腔区域和较厚相邻区域的柔性电路基底。在域中形成小孔，并且将发射不同颜色或波长范围的光的LED安装到凹腔区域中小孔附近的基底上。提供了包括至少一个二向色镜的多个反射镜以将来自各个LED的光有效地反射到小孔内。进入小孔的光提供光源的宽带输出光。基底设计可有利地包括用于给LED供电的电路迹线。具有减薄凹腔区域的基底设计还可较有效地移除由LED产生的热，并且为方便地形成小孔创造条件，所述小孔在基底上相对于LED的尺寸、形状和位置可被优化以(例如)获得最大装置效率。

因此，本发明所公开的光源中的至少一些可组合由不同LED发出的有色光而提供白色光输出。发射不同峰值波长的光的多个LED可在柔性基底上设置在基底中形成的小孔附近。包括一个或多个二向色镜的多个反射镜被取向成可将多个LED发出的光反射到小孔内。柔性基底包括介质层，所述介质层具有凹腔区域和比凹腔区域厚的邻近的相邻区域。小孔和多个LED均设置在介质层的凹腔区域中。积分柱可联接于小孔，以接收来自多个LED的反射光。

本专利申请并且特别公开了一些光源，所述光源包括柔性基底、设置在基底上的至少第一和第二LED、以及包括至少一个二向色镜的一组或多个反射镜。第一和第二LED分别适于发射不同的第一和第二峰值波长的光。反射镜被取向成可将由第一和第二LED发出的光反射到基底中的小孔内。柔性基底包括具有凹腔区域和比凹腔区域厚的邻近的相邻区域的介质层，小孔、第一LED和第二LED均设置在凹腔区域内。

在一些情况下，光源还包括设置在基底上的第三LED，所述第三LED适于发射不同于第一和第二峰值波长的第三峰值波长的光并且所述多个反射镜还被取向成可将由所述第三LED发出的光反射到小孔内。在一些情况下，被反射到小孔内的第一、第二和第三LED发出的光相组合而形成光源的白色光输出。在一些情况下，光源还包括被构造成可准直由第一、第二和第三LED发出的光的准直光学系统，所述多个反射镜则被取向成可将由第一、第二和第三LED发出的准直光反射回准直光学系统，并且与准直光学系统相结合的所述多个反射镜可用来将第一、第二和第三LED发出的光导向而穿过小孔。

在一些情况下，反射镜为平坦的，而在其他情况下，反射镜为弯曲的。在一些情况下，第一、第二和第三LED分别发射红光、绿光和蓝光。在一些情况下，多个反射镜包括适于反射第一峰值波长的光并且透射第二峰值波长的光的第一二向色镜。在一些情况下，多个反射镜包括适于反射第一峰值波长的光并且透射第二和第三峰值波长的光的第一二向色镜。在一些情况下，多个反射镜包括适于反射第二峰值波长的光并且透射第三峰值波长的光的第二二向色镜。在一些情况下，多个反射镜包括三个不同的二向色镜。

在一些情况下，小孔具有方形或矩形的平面图形状。在一些情况下，第一LED、第二LED和小孔具有基本上相同的平面图形状。在一些情况下，第一LED、第二LED、第三LED和小孔各自具有方形或矩形的平面图形状。

在一些情况下，介质层从凹腔区域延伸到相邻区域。在一些情况下，介质层在凹腔区域中具有不超过10微米的厚度，而在相邻区域中具有至少20微米的厚度。在一些情况下，基底包括设置在介质层上的导电材料。在一些情况下，导电材料设置在介质层的第一侧面上，并且基底还包括设置在背对第一侧面的介质层的第二侧面上的导热层。

在一些情况下，光源还包括联接于小孔以接收来自第一和第二LED的反射光的积分柱。在一些情况下，积分柱具有方形或矩形的横截面形状。在一些情况下，积分柱的横截面形状匹配小孔的平面图形状。在一些情况下，小孔的平面图形状为方形或矩形。在一些情况下，积分柱的光学轴线相对于光源的光学轴线倾斜，或者相对于垂直于基底的轴线倾斜。

在一些情况下，第一和第二LED分别具有第一和第二LED宽度，并且从小孔到第一LED的中心至中心距离不超过第一LED宽度的3倍，并且从小孔到第二LED的中心至中心距离不超过第二LED宽度的3倍。在一些情况下，从小孔到第一LED的中心至中心距离不超过第一LED宽度的2倍，并且从小孔到第二LED的中心至中心距离不超过第二LED宽度的2倍。

本发明还讨论了相关方法、系统和制品。

本专利申请的这些和其他方面从以下具体实施方式中将显而易见。然而，在任何情况下都不应将上述发明内容理解为是对要求保护的主题的限制，该主题仅由所附权利要求书限定，并且在审查期间可以进行修改。

附图说明

图1为宽带光源的一部分的示意性平面图；

图2为一种宽带光源的示意性透视图；

图2a为二向色镜光谱反射率的理想曲线图，其上叠加有理想化的红色、绿色和蓝色LED的发射光谱；

图3为另宽带光源的一部分的示意性平面图；

图4为一种宽带光源的示意性侧视图或剖面图；

图5为另一种宽带光源的示意性侧视图或剖面图；

图6为宽带光源的一部分的示意性侧视图或剖面图；

图7为一种能够提供偏振输出光的宽带光源的示意性侧视图或剖面图；

图8为另宽带光源的一部分的示意性平面图；

图9a为一种能够提供偏振输出光的宽带光源的一部分的示意性侧视图或剖面图；

图9b为另一种能够提供偏振输出光的宽带光源的一部分的示意性侧视图或剖面图；

图10为一种宽带光源的示意性侧视图或剖面图；

图10a为图10的光源在LED和小孔附近的一部分的示意性侧视图或剖面图，其中积分柱与光源的光学轴线对准；

图10b为图10a的可供选择的实施例的示意性侧视图或剖面图，其中积分柱相对于光源的光学轴线倾斜；并且

图10c和10d为分别沿图10b中的线10c-10c和10d-10d截取的视图。

在这些附图中，类似附图标记指代类似元件。

具体实施方式

如上所述，本专利申请描述了某些宽带光源，所述宽带光源使用安装在特定柔性基底上的不同颜色的LED，所述柔性基底还包括形成于其中的小孔。包括至少一个二向色镜的一组反射镜被设置或被构造成可将由各种LED发出的光反射到形成于基底的小孔内。通过将来自不同颜色的LED的光导向到基底中的同一小孔内，使得来自这些LED的光混合在一起，从而得到白光或其他所需的宽带输出光。

在这方面，“发光二极管”或“LED”是指发光的二极管，不管发出的是可见光、紫外光还是红外光。发光二极管包括作为“LED”(不论是常规的还是超辐射的类型)销售的非相干的封闭或封装的半导体器件。如果在LED发射诸如紫外光之类的不可见光，以及在一些其中LED发射可见光的情况下，LED可被封装成包括荧光粉，以将短波长光转换成较长波长的可见光，从而在一些情况下产生发射白光的装置。“LED裸片”为LED最基本的形态，即经半导体加工方法制成的单个元件或芯片。例如，LED裸片可由一种或多种III族元素的组合和一种或多种V族元素的组合形成(III-V半导体)。合适的III-V半导体材料的实例包括氮化物(例如氮化镓)和磷化物(例如磷化镓铟)。还可使用其它类型的III-V族材料以及元素周期表中其它族的无机材料。元件或芯片可包括适用于施加电力以使装置通电的电触点。实例包括引线结合、卷带式自动接合(TAB)或倒装焊接。元件或芯片的各个层和其他功能元件通常以晶片级形成，然后可以将加工好的晶片切成单个元件，以生产大量的LED裸片。LED裸片可经配置以进行表面安装、芯片直接贴装或其他已知的安装配置。一些封装的LED通过在LED裸片和相关反射杯之上形成聚合物封壳而制成。就本专利申请而言，“LED”还应理解为包括通常称为OLED的有机发光二极管。

形成本发明所公开的所需宽带光源的一部分的柔性基底有利地包括至少具有薄凹腔区域和较厚相邻区域的介质层。在一些情况下，小孔可完全延伸穿过凹腔区域中的介质层，使得该区域中不含介质层。在详细描述此类柔性基底之前，我们首先描述宽带光源的其他方面。

在图1中，示出了可形成宽带光源的关键部分的部件110的示意性平面图。为了便于描述，在笛卡尔x-y-z坐标系中示出该部件。部件110包括其上装有三个不相同的LED 116a、116b、116c的柔性基底112。基底112合乎需要地大致平行于x-y平面延伸，并且优选地沿正交方向(z轴)相对较薄，以具有柔性、相对下面散热器(未示出)的较高导热性(和较低热阻)并且节省空间。虽然基底112总体上是薄的，但其被模制、蚀刻、或者以其他方式成形为比邻近或相邻区域112b更薄的凹腔区域112a，这些区域任选地由过渡区域112c隔开。与凹腔区域112a相关的减薄厚度合乎需要地与形成基底的部分的介质层的减薄厚度相联接。示例性基底的介质层和其他设计细节更详细地描述于文中别处。

小孔114也形成于基底112中。可在基底的形成过程中(例如，在基底或其部件模制时)产生小孔，或者可通过蚀刻或者说是穿透初始完整的或连续的基底或其部件来制备小孔。对于足够薄且柔性的基底，可通过冲压和压印方法(例如，将具有所需外部形状或周边的适当锋利刃口的工具在完整的前体基底强力冲击以在基底中产生小孔)来迅速且容易地形成任意形状(例如图1所示的方形或矩形)的精密小孔。这种方法可用于在基底中迅速、精密且经济地产生非圆形小孔、以及圆形小孔(如果需要)。用于形成具有任意形状的精密小孔的可供选择的方法包括铣削、蚀刻和烧蚀方法。

LED 116a-c被合乎需要地布置成尽可能地靠近小孔，并因此也彼此靠近。例如，可考虑从小孔到任何给定LED的中心至中心距离。中心至中心距离可以被调整为不超过LED宽度的3倍、或者不超过LED宽度的2倍，其中LED宽度可沿着连接小孔中心与LED中心的轴线测量。在图1中，此类轴线对应于x轴(对于LED 116a和116c)和y轴(对于LED 116b)。将小孔至LED的距离保持得小有助于：减小也被作为宽带光源的一部分包括在内的透镜、反射镜和/或其他光学元件的所需尺寸；降低光学扩展量或增加光源的亮度；或者这些益处的组合。

在示例性实施例中，对于3-LED“红绿蓝”组合而言，LED中的一个可发射红光，另一个可发射绿光，并且另一个可发射蓝光，但还可以设想到其他组合。其他的此类组合包括：具有除“红绿蓝”之外的颜色组合的组合、包括仅两个LED的组合、包括不止三个LED的组合、以及其中两个或更多个LED发射名义上相同颜色的光的组合(例如“红绿绿蓝”的4-LED组合)。发射红光的LED通常比蓝色或绿色LED有更大的输出下降以及增加的工作温度，并且红色LED往往会产生大量的热。针对此原因，可取的是将红色LED在基底上设置成占据基底区域的相当大部分，由此耗散来自红色LED的热。此外，由于绿色LED也往往会产生大量的热，因此如果在LED组中包括红色和绿色LED，则可取的是尽可能远地隔开红色LED与绿色LED。例如，图1中的元件116a可为红色LED，元件116b可为蓝色LED，并且元件116c可为绿色LED。

小孔的平面图形状也为宽带光源的重要的设计考虑因素。在示例性实施例中，小孔形状被制成相同的(即基本上相同，例如在标准制造公差范围内)或者至少类似于LED中的每一个，其中所述LED彼此也均合乎需要地具有相同的(即基本上相同，例如在标准制造公差范围内)或类似的平面图形状。这是因为在多个实施例中，光源的透镜、反射镜和/或其他光学元件相配合而将每个LED大体的像形成到小孔上。目前，大多数市售的LED裸片为方形或矩形的。因此，合乎需要的是基底中的小孔也具有方形或矩形形状。在大多数常规型电子基底(例如在常规金属芯电路板(MCB)或常规陶瓷电路板)中难于以迅速和经济的方式来加工这些形状。在许多情况下，需要在小孔中安装下文进一步讨论的积分柱，以便收集和混合来自不同LED的光，并且在此类情况下，还希望积分柱基本上填满小孔并因而与小孔具有基本上相同的在平面图形状。

基底可被构造为具有一个或多个图案化或未图案化的导电层，所述导电层可用于为LED中的一者或多者供电。在图1中，基底112设有可包含金属(例如铜)或其他合适材料的导电的图案化迹线118a、118b、118c。迹线118a、118b、118c可利用线焊或通过其他合适的结构电连接到相应的LED 116a、116b、116c。迹线的另一端可连接到合适的电源，以便为LED适量地供电，从而得到宽带光源的所需总输出功率和色平衡。

图2为宽带光源210的示意性透视图，所述宽带光源210可使用如图1中的部件或文中所述的其他此类部件。在光源210中，基底212承载多个LED 216a、216b、216c，所述LED 216a、216b、216c适于发射如此前所述的不同颜色的光，例如分别具有不同峰值波长λ1、λ2、λ3的光分布。该图示意性地示出：LED 216a发射具有峰值波长λ1的光217a，LED 216b发射具有峰值波长λ2的光217b，并且LED 216c发射具有峰值波长λ3的光217c。这些LED可在基底上安装于基底中形成的小孔214附近。在示例性实施例中，这些LED和小孔具有相同或类似的平面图形状。

光源210包括多个反射镜220a、220b、220c，所述反射镜220a、220b、220c被构造成可将各个LED发出的光以高效的方式反射到小孔内。反射镜220a基本上反射波长λ1的光，但基本上透射波长λ2和λ3的光，并且此反射镜被取向成可将来自LED 216a的光217a反射到小孔214内。反射镜220b基本上反射波长λ2的光，但基本上透射波长λ3的光，并且此反射镜被取向成可将来自LED 216b的光217b反射到小孔214内。在一些情况下，反射镜220b可基本上反射波长λ1的光，而在其他情况下其可不反射这种光。反射镜220c基本上反射波长λ3的光，并且被取向成可将来自LED 216c的光217c反射到小孔214内。在一些情况下，反射镜220c可基本上反射波长λ1的光，而在其他情况下其可不反射这种光。相似地，在一些情况下，反射镜220c可基本上反射波长λ2的光，而其他情况下其可不反射这种光。

至少反射镜220a、220b被设计为二向色镜，即对于一些光波长具有高反射率(和低透射率)而对于其他光波长具有低反射率(和高透射率)的反射镜。至少对于可见光和近红外波长而言，此类反射镜通常具有可忽略不计的吸收，使得未被反射的任何光基本上被透射。此类反射镜包括光学薄微层的叠堆(通常为具有大折射率失配的材料的交替排列，例如二氧化硅和二氧化钛的交替层)，但也可使用其他合适的无机或有机材料。此类反射镜可通过将交替的层真空沉积到玻璃或其他合适的基底上来制备。作为另外一种选择，可通过连续工艺来制备合适的反射镜膜，所述连续工艺可涉及共挤出交替的聚合物材料以及拉伸所得多层聚合物幅材，例如，如美国专利5,882,774和6,783,349中所述。无论用于二向色镜的材料和所用的制备方法如何，反射镜均具有用于微层叠堆的层厚分布，所述微层叠堆被定制成可提供随波长而变化的所需反射特性，如文中别处所述。在这方面，参见美国专利6,967,778。厚度分布可根据需要来调整，以提供可用作(例如)长通滤波器、短通滤波器、或陷波滤波器的二向色镜。

图2中的反射镜220c可为或者可包括二向色镜，或者其可为常规设计的反射镜。例如，反射镜220c可为常规的镀银或镀铝基底，其基本上反射所有波长λ1、λ2和λ3的光。作为另外一种选择，反射镜220c可为或可包括二向色镜，其反射波长λ3的光，但透射波长λ1和λ2的光。

反射镜220a、b、c任选地与在文中别处所述的透镜、棱镜、或其他光学元件(未示于图2的示意图中)相组合地工作，以将来自不同颜色的LED的光有效地导向到形成于基底212中的共用小孔214内，以使得来自这些LED的光混合到一起，从而得到宽带的和(如果需要)基本上显现白色的输出光217d。输出光217d包括这些LED光源中每一个发出的光，并且因此包括所有的峰值波长λ1、λ2和λ3。为了将来自LED的光有效地导向到小孔内，反射镜组与透镜、棱镜、或其他光学元件相组合地工作，以在小孔占据的空间中产生每个LED大体的像。

现在来看图2a示出的二向色镜光谱反射率的理想曲线图，其上叠加有分别由曲线217a’、217b’和217c’给出的理想化红色、绿色和蓝色LED的发射光谱。光谱反射率曲线220a’、220b’被认为代表低损耗干涉反射器，使得透射百分率由大约100％减去反射率百分比给出。因此，例如图2的反射镜220a可被定制成可提供光谱反射率220a’，由此基本上反射如曲线217a’所示的光，但基本上透射如曲线217b’和217c’所示的光。图2的反射镜220b可被定制成可提供光谱反射率220b’，由此基本上反射如曲线217b’所示的光，但基本上透射如曲线217b’和217c’所示的光。图2的反射镜220c可被定制成可提供类似于曲线220a’和220b’的按光谱变化的反射率，或者其具有常规设计，在后一情况下，其可对于全部相关的波长仅具有高反射率而基本上不具有透射率。

在图3中，示出了可形成宽带光源的关键部分的另一个部件310的示意性平面图。该部件在笛卡尔x-y-z坐标系中示出。部件310包括其上装有三个不相同的LED 316a、316b、316c的柔性基底312。基底312按需要大致平行于x-y平面延伸，并且优选地沿正交方向(z轴)相对较薄，以具有柔性、相对下面散热器(未示出)的较高导热性(和较低热阻)并且节省空间。虽然基底312总体上是薄的，但其被模制、蚀刻、或者以其他方式成形为比邻近或相邻区域312b更薄的凹腔区域312a，这些区域任选地由过渡区域312c隔开。凹腔区域相对于相邻区域的减薄厚度(其提供更高导热性(和较低的热阻))合乎需要地与形成基底的部分的介质层的减薄厚度相联接。示例性基底的介质层和其他设计细节更详细地描述于文中别处。

小孔314也形成于基底312中。上文讨论的小孔114的设计细节同样适用于小孔314。

LED 316a-c被布置成比较靠近小孔，但与图1所示的LED不同，图3的LED相对于小孔具有不同的中心至中心距离。具体地讲，LED 316b的中心至中心距离小于LED 316a、LED 316b的中心至中心距离。然而，每个LED至小孔的中心至中心距离仍优选地被调整为不超过给定LED宽度的3倍、或不超过LED宽度的2倍。上文讨论的LED 116a-c的设计细节同样适用于LED 316a-c。

基底312设有可包含金属(例如铜)或其他合适材料的导电的图案化迹线318a、318b、318c。迹线318a、318b、318c可利用线焊或通过其他合适的结构电连接到相应的LED 316a、316b、316c。迹线的另一端可连接到合适的电源，以便为LED适量地供电，从而得到宽带光源的所需总输出功率和色平衡。

图4为一种宽带光源的示意性侧视图或剖面图，所述宽带光源可使用描述于美国专利7,330,314(Cobb)中的系统的一些设计特征，但该光源可包括文中别处讨论的部件和基底中的任何一个。简而言之，照明设备60使用两个光学聚光器系统44a、44b的组合。在各个相应的光学聚光器系统44a和44b中，从两个LED模块50a、50b中的一个来提供光源光。在光学聚光器系统44b中，LED模块50b具有LED封装件54b，所述LED封装件54b设置在第一反射曲面62的曲率中心C62的一侧。曲率中心C62大致位于LED封装件54b和小孔66之间的一半距离处。在光学聚光器系统44a中，LED模块50a具有LED封装件54a，所述LED封装件54a设置在第二反射曲面64的曲率中心C64的一侧。相对于任何一个或两个光源(此处为LED封装件54a和54b)，第二反射曲面64被认为位于第一反射曲面62之后。曲率中心C64大致位于LED封装件54a和小孔66之间的一半距离处。曲面62和64的光学轴线O62和O64为非共线的。

倘若是这种布置方式，则照明装置60可组合两个共用小孔66的光学聚光器系统。在光学聚光器系统44a中，LED封装件54a可发射绿光，所述绿光穿过反射表面62但也被反射表面64反射并聚焦到小孔66上。在另一个光学聚光器系统44b中，LED模块50b上的LED封装件54b可发射红光和蓝光，所述红光和蓝光基本上被反射表面62反射并聚焦到小孔66上。LED封装件54a和54b的发射光向附加有二向色镀层的第一反射曲面62传播。这种二向色镀层限制部分反射表面62使之充当一种类型的带通滤光器，所述带通滤光器透射或通过绿光谱带并且反射此谱带之外的光。这种类型的带通滤光器的光谱特性可包括对于中心绿光波长(标称值为约525nm)周围的光谱带具有极低的反射率和相对应的高透射率，以使得此光的大部分透过二向色表面。

在图4中，附图标记52是指电连接器，并且附图标记68是指任选的光匀化器(例如积分元件或积分柱)，所述光匀化器可用于匀化或均化来自小孔66的被发射光。

在图4的宽带光源中，反射镜62、64被成形、布置、或者以其他方式构造成使其能够不借助于任何透镜或棱镜地将各个LED成像到共用小孔66上。在图4的宽带光源的替代装置中，可将发射红光和蓝光的LED 50b替换成发射红光但不发射蓝光的LED，并且发射蓝光的第三LED可被安装在基底上的小孔66附近。此外，第一反射曲面62可被改成使其透射或通过绿光和蓝光，并且反射红光。可在表面62、64之间添加第三反射曲面，其中所述第三曲面被构造为透射或通过绿光但反射蓝光，所述第三曲面还被构造为将第三(蓝光发射)LED成像到小孔66上。

图5示出了另一种宽带光源510的示意性侧视图或剖面图。在此光源中，使用平面镜而非曲面镜。为了使用此类反射镜来将LED成像到共用小孔上，添加合适的透镜以在LED和反射镜之间提供准直光学系统。准直由各个LED发射的光的相同透镜也接收来自对应反射镜的反射(和准直)光，并且将被反射的准直光聚焦到LED平面中的共用小孔处。读者应当理解，准直光学系统不需要精确地准直来自任何给定LED的光，而且这种近似准直通常足以达到将来自LED的光导向小孔内的足够效率。读者还应当理解，光可以是经准直的(即，基本上被准直)同时还沿着不平行于光源的光学轴线的方向传播。事实上，在其中小孔设置在光源的光学轴线(例如准直光学系统的光学轴线)处的情况下，每个LED将从光学轴线横向偏移，并且来自每个LED的准直光束将沿着不平行于光学轴线的(即倾斜的)方向传播。

光源510因而包括设置在柔性基底512上的LED 516a、516c，所述基底还具有形成于其中的位于LED附近的小孔514。来自LED 516a中的一个的光517a被充当准直光学系统534的透镜530、532拦截。透镜530示为平凸透镜而透镜532示为双凸透镜，但也可使用其他合适的透镜设计。例如，可使用一个或多个歪像透镜来改变在基底小孔上的组合光束的形状。可能有利地是，使用具有邻近LED的平表面的透镜以将LED光有效地耦合到透镜内。在一些情况下，LED和邻近透镜表面之间可能存在小空气间隙。在一些情况下，可使用液体或凝胶(例如折射率匹配液)来填充空间气隙，以便降低初始透镜表面处和LED表面处的反射损耗，由此来提高效率。在一些情况下，最靠近LED的透镜可为或可包括通过固化或以其他方式凝固初始液态的材料(例如合适的透光聚合物或粘合剂)而形成的包封物，所述包封物与每个LED的全部暴露表面均光学接触。

无论将哪一种透镜设计用于准直光学系统534，该准直光学系统均准直从每个LED接收的光，其中来自LED 516a的光被准直为光517a’。光517a’示为沿着不平行于光源510的光学轴线的方向传播，此实施例中的这种光学轴线与平行于z轴并且穿过小孔514的中心的轴线相当。准直光学系统534还准直来自其他LED(例如LED 516c)的光，但此准直光束因LED在基底上的横向间距而沿着不同于光517a’的方向传播(并且同样不平行于光源510的光学轴线)。

准直光517a’随后被反射镜组件536拦截。反射镜组件可为或可包括一组楔形板，所述楔形板的主表面已根据需要而设有合适的反射镀层，以提供一个或多个二向色镜和任选的普通镜。通常，设有给定反射镀层的给定主表面用于反射来自基底上的LED中给定者的光，如结合图2所述。由于反射镜与LED一一对应，每个反射镜可被取向成可将来自其相关LED的光反射到小孔内，这与其他反射镜的取向无关。反射镜组件536的主表面因而在图5中示为相对于彼此倾斜的，并且读者应当理解，这可能不是精确示图而是示意性地表示反射镜根据需要而沿不同方向倾斜或取向来将所有不同LED发出的光反射到共用小孔内。在示例性实施例中，反射镜均沿不同方向取向，即没有任何两个反射镜在三维空间中有相同的取向。对于平面镜而言，这意味着没有任何两个反射镜彼此平行。

反射镜组件中的各个片或部件可彼此粘合(例如沿着相邻部件的主表面)而形成稳固的单元组件。这种单元组件示于图5中，并且该组件内的反射镜相对于彼此均具有正确的相对取向，使得在制造期间单独调整或对准整个组件即导致所有反射镜同时被正确取向。作为另外一种选择，反射镜组件中的反射镜可彼此间隔开，并且进行独立的安装和对准。

当来自每个LED的准直光束被其在反射镜组件536中的对应反射镜反射之后，每个LED的反射准直光束被准直光学系统534重新会聚到小孔514内。由于来自各个LED中的两个或全部的不同颜色光被导向到同一物理小孔内，则可产生这些颜色的空间混合，从而得到光源的宽带输出光，如白光。在一些情况下，小孔本身可被认为是光源的输出口或输出面。在其他情况下，可将蝇眼积分系统、漫射器、积分柱、或者其他合适的光学元件联接于小孔来得到光源的输出光。

在图5中，示出了积分柱540。积分柱在小孔514处接收宽带光，并且沿着柱将光导引到柱外，以提供宽带输出光517d。积分柱可为实心的或中空的。积分柱可由多种低损耗透光性材料(包括高折射率材料、低折射率材料、聚合物材料、玻璃材料等等)制成。如果积分柱为实心的，则其侧面可涂覆有反射性材料，例如金属。积分柱的输入面优选地被成形为基本上填充基底中小孔，并且因此优选地具有与小孔相同或相似的平面图形状。积分柱的输出面可与输入面具有相同的尺寸和形状，例如在其中积分柱沿其长度具有恒定横截面形状的情况下。在其他情况下，积分柱的输出面的面积可大于或小于输入面的面积。积分柱的横截面形状或横向尺寸(例如宽度)可因此作为沿杆长度的位置的函数而改变，其中两种示例性的函数关系为梯形或抛物线曲线，但也可使用其他合适的曲线。在示例性实施例中，积分柱在其长度的全部或至少大部分上具有方形或矩形的横截面形状，以便在最短的积分柱长度中产生光的最大混合。优选地，积分柱在其输出面处提供输出光，该处的光学扩展量与照射到基底中的小孔上的光的光学扩展量大致相同。在一些情况下，积分柱的光学轴线可与光源的其余部分的光学轴线(例如与准直光学系统534的光学轴线和/或与垂直于基底512的轴线)对准或一致。在其他情况下，积分柱的光学轴线可以相对于这些其他轴线倾斜(非平行)，以最小化光源系统的光学扩展量和/或改善该系统的光学布局。

设置在小孔处的积分柱或其他部件可利用粘合剂(例如，低折射率材料，例如甲基硅树脂)粘合于基底，以促进杆侧面处的全内反射。

图4的宽带光源和图5的宽带光源的光学设计的一个有益设计方面在于使得来自LED的光以接近垂直入射的角度(例如，远小于45度的入射角)照射到反射镜上。保持光以较小入射角照射到反射镜上可避免出现与沿入射平面偏振的光(p-偏振光)和垂直于入射平面偏振的光(s-偏振光)之间的反射率差异相关的问题。包括通过相长干涉或相消干涉来反射光的多层叠堆或微层包的反射镜(例如，多种类型的二向色镜)具有这样的反射率和相关透射率：如果入射角显著不同于零度(垂直入射)，则对于s-偏振光和p-偏振光而言，反射率和相关透射率可能显著不同。此类反射镜还可能在大入射角下产生反射光相对于透射光的不利相移(在光锥角上)。

现在转到图6，示出了可形成宽带光源(例如结合图2、4、或5所述的光源中的任何一个)的关键部分的部件610的示意性侧视图或剖面图。该部件在笛卡尔x-y-z坐标系中示出，所述笛卡尔x-y-z坐标系的取向与本文的其他附图一致。在图6中，示出了可有利地用于本发明所公开的宽带光源中的柔性基底的设计细节。

部件610包括其上装有三个不相同的LED 616a、616b、616c的柔性基底612。LED 616a-c优选地被布置为比较靠近形成于基底的小孔614，并且可与小孔一起以任何合适的形式(包括结合图1或3示出或描述的方式中的任何一个)布置在基底上。每个LED至小孔的中心至中心距离优选地被调整为不超过给定LED宽度的3倍、或不超过LED宽度的2倍。上文讨论的LED的设计细节同样适用于LED 616a-c。

基底612合乎需要地大致平行于x-y平面延伸，并且优选地沿正交方向(z轴)相对较薄，以具有柔性、相对下面散热器(未示出)的较高导热性并且节省空间。虽然基底612总体上是薄的，但其被模制、蚀刻、或者以其他方式成形为比邻近或相邻区域612b更薄的凹腔区域612a，这些区域示出为由斜面过渡区域隔开。在凹腔区域中比在相邻区域中提供更高导热性的减薄厚度合乎需要地与形成基底的部分的介质层644的减薄厚度相联接。在此图中，介质层644被示为在相邻区域612b中具有厚度T1，并且在凹腔区域612a中具有较小的厚度T2。导电层642设置在介质层644的顶部，所述导电层642可根据需要被图案化，以便为LED供电。与层642不同，导热层646设置在介质层另一侧的主表面上。在一些情况下，层642、646可由相同的材料(例如，铜)构成，而在其它情况下可使用不同的材料。因此，导电层646也可为导热的，并且导热层646也可为导电的。导热层646优选地粘合于合适的散热器，可穿过所述散射器设置另一个小孔以接纳任选的积分柱。这种积分柱640被示出为插入小孔614内，以收集和混合来自各个LED的光，从而得到光源的输出光。

如此前所述，基底612的减薄区域优选地与介质层644的对应减薄区域相关联，所述介质层644在许多情况下为基底的关键结构部件。合适的介质层包括聚酯、聚碳酸酯、液晶聚合物和聚酰亚胺。合适的聚酰亚胺包括可以商品名KAPTON得自杜邦公司(DuPont)、以APICAL得自Kaneka德克萨斯公司、以SKC Kolon PI得自SKC Kolon PI公司、以及以UPILEX和UPISEL得自宇部兴产(Ube Industries)公司的那些。以商品名UPILEX S、UPILEX SN和UPISEL VT得自日本的宇部兴产公司的聚酰亚胺在许多应用中尤为有利。这些聚酰亚胺由下述单体制成，例如联苯四羧酸二酐(BPDA)和苯二胺(PDA)。

可在凹腔区域中使用任何合适的方法(例如，化学蚀刻、等离子体蚀刻、聚焦离子束蚀刻、激光烧蚀和冲压)来减薄介质层644。就蚀刻而言，可使用任何合适的蚀刻剂，并且优选的蚀刻剂可取决于用于介质层中的材料。合适的蚀刻剂可包括：碱金属盐，例如氢氧化钾；具有增溶剂(例如，胺)和醇(例如，乙二醇)中的一者或二者的碱金属盐。合适的化学蚀刻剂可包括KOH/乙醇胺/乙二醇蚀刻剂，例如美国专利公布US2007/0120089中更详细地描述的那些，该专利以引用方式并入本文。其它合适的化学蚀刻剂可包括KOH/甘氨酸蚀刻剂，例如2010年11月3日提交的共同转让的美国专利申请61/409,791中更详细地描述的那些，该专利申请以引用方式并入本文。在蚀刻之后，可利用碱性KOH/高锰酸钾(PPM)溶液(例如，约0.7重量％至约1.0重量％的KOH和约3重量的％KMnO4的溶液)来处理介质层。介质层可在一侧或两侧覆盖有传导层，例如图6的层642和646。传导层可由任何合适的导电和/或导热材料构成，但通常包含铜。如果传导层要形成电路，则可对其进行预图案化，或可在制造柔性发光半导体装置的过程中对其被图案化。在一些情况下，柔性基底可具有多层构造，其包括呈堆叠排列的介电材料和传导材料的多个层。

所用减薄工序的类型可能影响到凹腔区域和相邻区域之间的过渡、以及过渡区域中的介质层和其它层的侧壁的特性。化学蚀刻可用于制备相对较浅的侧壁，如从柔性基底的平面测量具有约5至60度范围内、或者约25至28度范围内的典型侧壁角度。诸如冲压、等离子体蚀刻、聚焦离子束蚀刻和激光烧蚀之类的其他技术可制备较陡的侧壁，如壁角高达约90度。在一些情况下，例如在利用冲压时，可形成完全穿过介质层的小孔，如在下文中进一步讨论。在这种情况下，柔性基底的其它层(例如传导层642和/或646)可用于为凹腔区域中的LED提供物理载体。

在示例性实施例中，凹腔区域612a中的介质层比相邻区域612b中的介质层更薄，以增加从LED散发的热传导并且将LED保持在较低的工作温度。例如，厚度T2可为T1的约5％至25％。此外，T2可大于零但不超过10微米，而T1可为至少20微米。在示例性实施例中，T1可不超过200微米。除了增加热传导之外，凹腔区域的减薄特性可提供其它优点，例如形成可利用反射性材料涂布从而得到增强效率的倾斜侧壁。另外，将LED附接到减薄凹腔区域内的基底上，使得LED不伸出柔性基底的平面，由此产生较好地适用于低形状因子应用的薄型装置。

适用于本发明所公开的实施例中的示例性柔性基底的附加设计细节可见于下述共同拥有的美国专利申请中，这些专利申请以引用方式并入本文：2010年11月3日提交的美国专利申请61/409,796；2010年11月3日提交的美国专利申请61/409,801。示例性基底的介质层和其他设计细节更详细地描述于文中别处。

图7示出了能够提供偏振输出光的宽带光源710的示意性侧视图或剖面图。光源710在多个方面类似于图5的光源510，不同的是将偏振分离棱镜组件插入准直光学系统和反射镜组件之间，柔性基底中的小孔沿一个面内轴线延长且积分柱为沿该面内轴线相应延长。

类似于图5的光源，光源710采用平面镜(而非曲面镜)以及LED和反射镜之间的准直光学系统。然而，一种可选的偏振光源可通过将光源710的特征与图4所示的光源的曲面镜特征相结合来制备。LED 716a、716c设置在柔性基底712上，所述基底还具有形成于其中的位于LED附近的小孔714。小孔714大于图5的小孔514，例如沿面内x-方向的宽度为两倍，但沿面内y-方向的宽度在名义上相同，前提条件是图7的LED与图5中的LED具有相同尺寸。来自LED 716a中的一个的光717a被充当准直光学系统734的透镜730、732拦截。结合准直光学系统534而讨论的设计方面同样适用于准直光学系统734，因此此处不必再作讨论。所述准直光学系统将从每个LED接收的光准直，其中来自这些LED的准直光束沿稍有不同的方向传播。

在准直光束(其为非偏振的)被反射镜组件736拦截之前，先通过偏振分离棱镜组件738。此组件可为或可包括(例如)一个或多个Wollaston棱镜、Senarmont棱镜、Nicol棱镜、Rochon棱镜、Nomarski棱镜等等。这种棱镜组件用来通过使正交偏振态的光沿给定轴线或方向偏离来分离任意非偏振光束的正交偏振分量。两种偏振的传播方向之间的偏离角可通过所用棱镜的设计来定制。在光源710中，棱镜组件738被取向为使两个偏振态(对于来自各个LED的准直光束中的每一个而言)沿x轴偏离适当量，所述适当量被调整为可产生每个LED的两个像，所述两个像并列(或端对端)地位于基底平面上，这两个像利用光的正交偏振态产生。因此，基底712上的每个LED在准直光学系统和棱镜组件之间产生一束准直的非偏振光束，每束此类准直的非偏振光束在棱镜组件738和反射镜组件736之间分成两束准直的偏振光束。给定颜色或波长的两束准直的正交偏振光束，随后为反射镜组件736中被定制成可反射该颜色或波长的光的反射镜所反射。如上所述，反射镜组件736的不同反射镜的取向不同，以将来自其相关LED的光(给定波长或给定波长范围)导向到小孔上。当然，结合反射镜组件536而讨论的设计特征同样适用于反射镜组件736。就光源710而言，小孔714为原本长度的两倍，因为棱镜组件738具有将基底平面处的宽带像分成正交偏振态的两个宽带像的作用，所述两个像被端对端或并列设置。

光源710因而在基底平面处并且在延长小孔714中产生两个宽带像，所述两个像为空间分离的并且具有正交偏振态。如果将普通积分柱设置在小孔处来收集小孔中全部的光，则制备单独偏振像所作的努力将白费，因为来自两个像的光将会在积分柱中混合，并且从积分柱的输出面离开的输出光717d将成为非偏振。相反，我们提议将半波延迟元件设置在小孔714中，其中延迟元件的尺寸设定成仅填充小孔的一半，并且延迟元件被设置和取向为将一个像的偏振态改变为正交偏振，以与相邻像的偏振态匹配。以此方式，可使得单一偏振态的宽带光充满整个小孔714。在这种延迟元件就位的情况下，可在延迟元件的输出端将积分柱740插入小孔714内，以使得进入柱740的输入面的所有光均具有相同的偏振态。如果柱740被适当地设计(例如，如果其具有方形或矩形而非圆形的截面形状)，则可基本上保持此偏振态，使得光源710的输出光717d将为宽带和偏振的。(甚至方形或矩形形状的积分柱也会因不交轴光线的影响而使光消偏。可通过将积分柱保持为具有尽可能短的长度来最小化不交轴光线的消偏影响。)在记住此告诫的前提下，结合积分柱540而讨论的其他设计方面应视为同样适用于积分柱740。

半波延迟片可由常用于延迟片的石英或其他材料制成。优选地，延迟片为消色差的或复消色差的，并且另外优选地，其具有广泛认可的角度范围。合适的宽角度延迟片的实例为由石英和蓝宝石制成的延迟片。延迟片的侧面可被金属化，以反射入射到延迟片的侧壁上的光。这些侧面也可被抛光，以镜面反射任何光。

如上所述，就偏振分离棱镜组件而言，可使用Wollaston棱镜、Senarmont棱镜、Nicol棱镜、Rochon棱镜、Nomarski棱镜等等。可使用单个双折射棱镜以及这些棱镜的组合。双折射棱镜(例如Wollaston棱镜)可使用方解石或另一种双折射矿物并通过常规手段制作，或者可由双折射聚合物或液晶制成。在一个具体实施例中，合适的设计为利用单轴取向的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、或另一种双折射聚合物来制备棱镜。可使用两种或更多种双折射材料的组合来降低棱镜的色散。在一些情况下，各个双折射棱镜可各自由单片双折射材料制成，或者它们可由双折射材料的层或膜的粘合叠堆制成。优选地，粘合层(如果使用)很薄，其通常为双折射层的厚度五分之一或更薄。

图8为可形成宽带光源的关键部分的部件810的示意性平面图。部件810在多个方面类似于图1和3的那些，但是已被修改成可用于偏振光源(例如结合图7所述的那些)。还示出了与图7的坐标系一致的笛卡尔x-y-z坐标系。部件810包括其上安装有三个LED 816a、816b、816c的柔性基底812。基底812合乎需要地大致平行于x-y平面延伸，并且优选地沿正交方向(z轴)相对较薄，以具有柔性、对下层散热器的较高导热性并且节省空间。虽然基底812总体上是薄的，但如文中别处所述其被模制、蚀刻、或者以其他方式成形为比邻近或相邻区域812b更薄的凹腔区域812a，其中这些区域任选地由过渡区域812c隔开。在凹腔区域中比在相邻区域中提供更高导热性的减薄厚度合乎需要地与形成基底的部分的介质层的减薄厚度相联接。示例性基底的介质层和其他设计细节更详细地描述于文中别处。

小孔814也形成于基底812中。上文讨论的小孔的设计细节同样适用于小孔814，不同的是小孔814沿x-方向延伸，由此形成第一小孔部分814a和优选地与部分814a邻接的第二小孔部分814b。部分814a、b可各自具有与LED 816a-c中的任何一个的尺寸和形状相同的尺寸和外部形状。因此，如果LED具有方形外部轮廓，则部分814a、b也可为方形的，并且小孔814可为具有1∶2长宽比的矩形。

LED 816a-c被布置成比较靠近小孔814，但相对于小孔具有不同的中心至中心距离。具体地讲，LED 816b的中心至中心距离小于LED 816a、LED 816c的中心至中心距离。然而，每个LED至小孔的中心至中心距离仍优选地被调整为不超过给定LED宽度的3倍、或不超过LED宽度的2倍。文中别处讨论的LED的设计细节同样适用于LED 816a-c。

基底812设有可包含金属(例如铜)或其他合适材料的导电的图案化迹线818a、818b、818c。迹线818a、818b、818c可利用线焊或通过其他合适的结构电连接到相应的LED 816a、816b、816c。迹线的另一端可连接到合适的电源，以便为LED适量地供电，从而得到宽带光源的所需总输出功率和色平衡。

图9a为可形成宽带光源(包括图7的宽带偏振光源)的关键部分的部件910的示意性侧视图或剖面图。该部件在笛卡尔x-y-z坐标系中示出，所述笛卡尔x-y-z坐标系的取向与本文的其他附图(包括图7和8)一致。图9a示出了柔性基底的设计细节，所述设计细节类似于结合图6示出的和讨论的设计细节。

部件910包括其上安装有三个LED 916a、916b、916c的柔性基底912。LED 916a-c优选地被布置为比较靠近形成于基底的小孔914，并且可与小孔一起以任何合适的形式(包括图8所示的布置方式)布置在基底上。每个LED至小孔的中心至中心距离优选地被调整为不超过给定LED宽度的3倍、或不超过LED宽度的2倍。文中别处讨论的LED的设计细节同样适用于LED 916a-c。

基底912合乎需要地大致平行于x-y平面延伸，并且优选地沿正交方向(z轴)相对较薄，以具有柔性、对下层散热器的较高导热性并且节省空间。虽然基底912总体上是薄的，但如文中别处所述其被模制、蚀刻、或者以其他方式成形为比邻近或相邻区域912b更薄的凹腔区域912a，这些区域示出为由斜面过渡区域隔开。在凹腔区域中比在相邻区域中提供更高导热性的减薄厚度合乎需要地与形成基底的部分的介质层944的减薄厚度相联接。在此图中，介质层944被示为在相邻区域912b中具有厚度T1，并且在凹腔区域912a中具有较小的厚度T2。导电层942设置在介质层944的顶部，所述导电层942可根据需要被图案化，以便为LED供电。与层942不同，导热层946被设置在介质层另一侧的主表面上。在一些情况下，层942、946可由相同的材料(例如，铜)构成，而在其它情况下可使用不同的材料。结合图6讨论的基底的设计细节(包括介质层的设计细节、涉及T1和T2的优选关系、以及导电层和导热层的设计细节)同样适用于图9a的实施例。

小孔914沿x-方向延伸(如同小孔714和814为沿x-方向延伸)，以适应由偏振分离装置(例如棱镜组件738)产生的相反偏振的并列或端对端的像。这些偏振像中的一者占据小孔914的一半，而相反偏振的像占据小孔的另一半。在图9a中，半波光学延迟片941示出为设置在小孔914中，所述延迟片941占据对应于偏振像之一的半个小孔。延迟片941被取向成可将像的偏振态改变为正交偏振态，以与相邻像的偏振态匹配，所述相邻像的偏振态设置在小孔914的未被延迟片941占据的部分中。参见图8的俯视平面图，延迟片941可仅占据小孔部分814a。

任选的积分柱940被示为在延迟片941的输出端插入小孔914内。在此构型中，柱940的输入面接收来自所有LED的宽带光，所述光在柱940的整个输入面上基本上具有单一偏振态。如文中别处所述，积分柱940优选地被设计成可保持此偏振态，以使得积分柱940的输出面提供不仅宽带而且偏振的光源输出光。作为积分柱940的替代形式，来自小孔914的输出光可直接耦合到另一个光学系统内，两者间不具有积分柱。在另一个替代形式中，可将蝇眼积分器插入小孔914中，或者设置在距该小孔的指定距离处。如果蝇眼积分器由低双折射率材料制成，则其可保持光学偏振。

图9b为可形成宽带光源(包括图7的宽带偏振光源)的关键部分的部件910’的示意性侧视图或剖面图。部件910’在多个方面类似于图9a的部件910，其中类似的元件具有类似的附图标记，此类元件无需再作解释，以免不必要的重复。

部件910’与部件910的不同之处主要在于柔性基底912’的介质层944’具有完全延伸穿过介质层的孔或“通孔”。因此，凹腔区域912a’中未留有介质层944’的任何部分，该区域中的介质层厚度(参见图9a中的T2)可视为零。相邻区域912b’中的介质层944的厚度为T1’，其可与图9a中的厚度T1相同或相似。延伸穿过柔性基底912’的小孔914’可与图9a的小孔914相同或相似。

在介质层944’的顶部设置有导电层942’，其可与图9a的层942相同或相似。与层942’不同，导热层946’设置在介质层另一侧的主表面上，并且此导热层可与图9a的层946相同或相似。层942’、946’中的一者或两者可被构造用于为凹腔区域912a’中的LED提供物理载体，鉴于在该区域中不存在介质层944’。

部件910’(其中孔完全延伸穿过凹腔区域中的介质层)的表征特征也可适用于本文讨论的其他实施例，包括结合图6而讨论的部件610。因此，例如，正如部件910可进行修改以产生部件910’一样，图6中的部件610也可进行修改以制备下述对应元件，其中介质层具有完全延伸穿过凹腔区域中的介质层的孔或“通孔”，以使得T2＝0。

LED合色器(包括偏振LED合色器)的其他设计细节以及其他相关设计信息可见于与本文同日一并提交的、以引用方式并入本文中的共同转让的美国专利申请61/428,032。

现在，结合图10、10a、10b、10c和10d来更详细地描述下述光源设计，其中积分柱设置在基底小孔处，但其中该积分柱相对于光源的光学轴线倾斜，以便提供降低的光学扩展量和/或其他有利的设计特征。

在图10中，示出了照明系统1010，其中来自LED 1016b的光被透镜L准直并且被反射镜M反射到小孔1014上的光斑处。光线1052a、1053a、1054a表示通过LED发射的光线。光线1052a可视为主光线，因为其在透镜L处穿过光瞳中心。光线1052a基本上未偏转地通过透镜L而产生光线1052b，所述光线1052b被适当取向的反射镜M反射为光线1052c，所述光线1052c随后被透镜L偏转到小孔1014内。附图标记1050标示系统1010和透镜L的光学轴线。

在图10a中，示出了系统1010中靠近LED 1016b和小孔1014的部分的近距离视图。图10中的光线1052d被示为相对于光学轴线1050成一角度θ。源自LED 1016b的以及已被反射镜M反射并且被透镜L聚焦的此光线以及其他光线进入小孔1014，在所述小孔1014处设置有积分柱1040a。具体地讲，积分柱的输入面1040a1(其基本上填满小孔1014并且与小孔具有相同的平面图形状(例如方形))接收落在小孔内的光。在这种情况下，积分柱1040a被取向为垂直于基底1012，以使得柱的光学轴线1054与系统的光学轴线1050平行(并且重合)。光传播穿过积分柱1040a并且通过输出面1040a2离开该积分柱。来自LED 1016b的光以两个光束离开表面1040，其中一个光束以光线1052e为中心并且另一个光束以光线1052f为中心。光线1052e和1052f各自被取向为相对于积分柱的光学轴线1054成一角度θ。应当注意，基底1012仅示意性地示出，但优选地具有本文讨论的其他柔性基底的设计特征。

图10b示出了图10a所示的相同区域，但其中积分柱1040a已被替换成替代柱1040b，所述柱1040b相对于系统光学轴线1050倾斜。基底1012’及其小孔1014’可与图10a的对应元件1012、1014相同，或者小孔1014’可稍加改变(例如，由斜面侧壁界定)以更好地适应倾斜柱1040b。柱1040b沿着光学轴线1054’延伸，所述光学轴线1054’现在不再平行于轴线1050，而是被取向为相对于轴线1050成一角度，如大约成θ角度。柱1040b的输入面1040b1(如果需要)可被取向成垂直于轴线1050(并且平行于基底1012’)，而非垂直于轴线1054’。作为另外一种选择，输入面可被取向为垂直于光学轴线1054’，或者可处于既不垂直于轴线1054’也不垂直于轴线1050的中间位置。在任何情况下，源自LED 1016b的以及已被反射镜M反射并且被透镜L聚焦的光线1052d以及其他光线进入小孔1014’，在所述小孔1014’处设置有积分柱1040b。积分柱的输入面1040b1(其基本上填满小孔1014’并且与小孔具有相同的平面图形状(例如方形))接收落在小孔内的光。在这种情况下，来自LED 1016b的光传播穿过柱1040b并且通过输出面1040b2离开柱，所述输出面1040b2可被取向为垂直于柱光学轴线1054’并因而可为相对于输入面1040b1不平行或倾斜的。

由于使得积分柱相对于光学轴线1050倾斜，则来自LED 1016的光可以单一光束1052g或两个光束(这两个光束的中心方向的角间距远小于图10a所示的输出光束1052e、1052f的角度)离开输出面1040b2。这种角间距的减小有助于降低照明系统的光学扩展量(以及增加亮度)(尤其是如果照明系统1010中的全部LED均布置在基底上)，以使得来自全部LED光源的输出光均沿着相同或相似的方向离开积分柱。当LED相对于小孔不对称地布置时可产生这种情况，如图8或10c中的视图所示。此处，可(例如)发射绿光的LED 1016b与可(例如)分别发射红光和蓝光的LED1016a、1016b进行组合，并且LED 1016a、1016b、1016c成行地布置在小孔1014’的一侧，而不是对称地位于小孔附近。积分柱的输入面1040b1可视为基本上填满小孔1014’。由于这种倾斜性，柱1040b的横截面积(例如在垂直于柱的光学轴线的平面内测得)可小于非倾斜柱(例如图10a中的柱)的横截面积。这种减小的横截面积导致图10b的平面中的横向尺寸D2小于垂直于图10b的平面的横向尺寸D1，所得的矩形形状示于图10d的视图中。作为参考，输入面1040b1(参见图10c)可具有方形的平面图形状，其中方形的每条边的长度为D1，LED 1016a-c也具有相同的方形形状。柱的减小的横截面积也可有助于降低照明系统的光学扩展量(以及增加亮度)。

除非另外指明，否则本说明书和权利要求书中用来表示数量、特性量度等的所有数值都应当理解为由术语“约”修饰。因此，除非有相反的指示，否则本说明书和权利要求书中列出的数值参数均为近似值，这些近似值可根据本领域内的技术人员利用本专利申请的教导内容想要获得的所需特性而改变。每个数值参数并不旨在将等同原则的应用限制在权利要求书范围内，至少应该根据所记录的有效数位的数目和通过应用惯常的四舍五入法来解释每个数值参数。虽然本发明的大致范围中列出的数值范围和参数是近似值，但就任何数值均在本文所述具体实例中列出来说，其记录尽可能地精确并合理。然而，任何数值可以包含与测试或测量限制相关的误差。

在不脱离本发明的精神和范围的前提下，对本发明的各种修改和更改对于本领域内的技术人员将显而易见，而且应当理解，本发明不限于本文所列出的示例性实施例。例如，除非另外指明，否则读者应当假设，所公开的一项实施例的特征也可应用于所公开的所有其他实施例。还应当理解，本文引用的所有美国专利、专利申请公开案和其他专利和非专利文档均在不与上述公开内容相抵触的情况下以引用方式并入。

Claims (14)

1.一种光源，包括：

具有小孔的柔性基底；

设置在所述基底上的第一和第二LED，所述第一和第二LED分别适于发射不同的第一和第二峰值波长的光；以及

被取向成可将由所述第一和第二LED发出的光反射到所述小孔内的多个反射镜，所述多个反射镜包括至少一个二向色镜；

其中所述柔性基底包括介质层，所述介质层具有凹腔区域和比所述凹腔区域厚的邻近的相邻区域；并且

其中所述小孔、所述第一LED和所述第二LED全部被设置在所述凹腔区域中。

2.根据权利要求1所述的光源，还包括：

设置在所述基底上的第三LED，所述第三LED适于发射不同于所述第一和第二峰值波长的第三峰值波长的光；

其中所述多个反射镜也被取向成可将由所述第三LED发出的光反射到所述小孔内。

3.根据权利要求2所述的光源，其中被反射进所述小孔的来自所述第一、第二和第三LED的光组合而形成所述光源的白色输出光。

4.根据权利要求1所述的光源，还包括：

被构造成可准直来自所述第一、第二和第三LED的光的准直光学系统；

其中所述多个反射镜被取向成可将来自所述第一、第二和第三LED的所述准直光反射回所述准直光学系统；并且

其中所述多个反射镜与所述准直光学系统组合，将来自所述第一、第二和第三LED的光导向而通过所述小孔。

5.根据权利要求2所述的光源，其中所述第一、第二和第三LED分别发射红光、绿光和蓝光。

6.根据权利要求1所述的光源，其中所述多个反射镜包括适于反射所述第一峰值波长的光并且透射所述第二峰值波长的光的第一二向色镜。

7.根据权利要求2所述的光源，其中所述多个反射镜包括适于反射所述第一峰值波长的光并且透射所述第二和第三峰值波长的光的第一二向色镜，其中所述多个反射镜包括适于反射所述第二峰值波长的光并且透射所述第三峰值波长的光的第二二向色镜。

8.根据权利要求1所述的光源，其中所述介质层从所述凹腔区域延伸到所述相邻区域。

9.根据权利要求8所述的光源，其中所述介质层在所述凹腔区域中具有不超过10微米的厚度并且在所述相邻区域中具有至少20微米的厚度。

10.根据权利要求8所述的光源，其中所述基底还包括设置在所述介质层上的导电材料。

11.根据权利要求10所述的光源，其中所述导电材料设置在所述介质层的第一侧面上，所述基底还包括设置在相对于所述第一侧面的所述介质层的第二侧面上的导热层。

12.根据权利要求1所述的光源，还包括：

积分柱，所述积分柱连接到所述小孔以接收来自所述第一和第二LED的反射光。

13.根据权利要求12所述的光源，其中所述积分柱具有方形或矩形的横截面形状。

14.根据权利要求1所述的光源，其中所述第一和第二LED分别具有第一和第二LED宽度，并且其中从所述小孔到所述第一LED的中心至中心距离不超过所述第一LED宽度的3倍，并且其中从所述小孔到所述第二LED的中心至中心距离不超过所述第二LED宽度的3倍。

Images