CN110573797B - 具有用于耦入来自发光二极管的光的远程磷光体耦入结构的led照明设备 - Google Patents

具有用于耦入来自发光二极管的光的远程磷光体耦入结构的led照明设备 Download PDF

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Abstract

提供了一种照明设备和形成该照明设备的方法。该照明设备包括光导、具有发光二极管（LED）的照明元件以及耦入结构。耦入结构包括一个或多个远程磷光体区域和一个或多个反射区域。耦入结构一体形成为单件。耦入结构附接到光导和照明元件，并且定位在光导和LED之间。可选的密封件可以是一体形成的耦入结构的一部分。

Description

具有用于耦入来自发光二极管的光的远程磷光体耦入结构的 LED照明设备
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年3月7日提交的美国临时申请第62/468,096号和2018年3月5日提交的美国专利申请第15/912,496号的权益，其内容通过引用并入，如同完全阐述一样。
背景技术
诸如发光二极管（“LED”）的半导体光源通常用作各种应用中的光源。LED比传统光源更能量高效，例如，比白炽灯和荧光灯提供高得多的能量转换效率。此外，与传统光源相比，LED辐射更少的热量到照射区域中，并且提供对亮度、发射颜色和光谱的更大范围的控制。这些特性使LED成为诸如室外照明、装饰照明或室外照明的各种照明应用的绝佳选择。
导光板（“LGP”）可以用于LED照明应用中。LGP可以由透明材料（诸如丙烯酸）构成，并且可以接收从光源的一个或多个LED生成的光。LGP可以通过其整个表面漫射光。
发明内容
以下描述包括照明设备以及形成该照明设备的方法。照明设备可以包括导光板（LGP）、包括底座和发光二极管（LED）的照明元件以及接合LGP和照明元件的耦入结构。耦入结构的上反射区域可以在照明元件的上表面和LGP的上表面上。耦入结构的下反射区域可以在照明元件的下表面和LGP的下表面上。接合上反射区域和下反射区域的远程磷光体区域可以在照明元件和LGP之间，并且可以通过第一腔与照明元件分离。
附图说明
通过结合附图以示例的方式给出的以下描述，可以得到更详细的理解，在附图中：
图1是照明设备的截面图；
图2是耦入结构的透视图；
图3A-3B是照明设备的截面图；
图4是照明设备的组件的截面图和组装方法；
图5A-5B是耦入结构的截面图，该耦入结构包括可选的对准特征，用于辅助与照明元件和导光板（LGP）的组装和对准；
图6是利用可选的密封件接合到LGP的耦入结构的截面图；
图7A-7B是具有成形磷光体区域的耦入结构的截面图；
图8是包括多磷光体耦入结构的照明设备的截面图；
图9是图示出利用直接耦合技术来将来自发光二极管（LED）的光耦入到LGP的照明设备的截面图；
图10是照明设备的组件部分的透视图和照明设备的组装方法；
图11A-11C是照明设备的不同示例的截面图；
图12是具有远程磷光体盖的照明设备的截面图；并且
图13是具有分段远程磷光体盖的照明设备的截面图。
具体实施方式
下文将参考附图更全面地描述不同发光二极管（“LED”）实施方式的示例。这些示例并不相互排斥，并且在一个示例中发现的特征可以与在一个或多个其他示例中发现的特征相组合，以实现附加的实施方式。因此，将理解，附图中示出的示例仅是为了说明的目的而提供的，并且它们并不旨在以任何方式限制本公开。贯穿全文，相同的数字指代相同的元件。
将理解，尽管术语第一、第二等可以在本文用于描述各种元件，但是这些元件不应该受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个元件和另一个元件。例如，在不脱离本发明的范围的情况下，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件。如本文所使用的，术语“和/或”包括相关联的列出项中的一个或多个的任何组合和所有组合。
将理解，当诸如层、区域或衬底的元件被称为“在另一个元件上”或“延伸到另一个元件上”时，它可以直接在另一个元件上或直接延伸到另一个元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接在另一个元件上”或“直接延伸到另一个元件上”时，不存在中间元件。还将理解，当元件被称为“连接”或“耦合”到另一个元件时，它可以直接连接或耦合到另一个元件，或者可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接连接”或“直接耦合”到另一个元件时，不存在中间元件。将理解，这些术语旨在涵盖除了附图中描绘的任何取向之外的元件的不同取向。
本文可以使用诸如“下方”或“上方”或者“上”或“下”或者“水平”或“垂直”的相对术语来描述如附图中所图示的一个元件、层或区域与另一个元件、层或区域的关系。将理解，这些术语旨在涵盖除了附图中描绘的取向之外的设备的不同取向。
在常规应用中，白色LED可以用于将发射的光耦合到导光板（“LGP”）中。LGP可以使光从可以由一个或多个反射器定界的耦入部分朝向允许光漫射通过的耦出部分传播。常规的耦入技术需要一组单独组件，包括LED管芯、LGP、顶部反射器、底部反射器和可选的密封件。顶部反射器和底部反射器可以通过反射没有入射在LGP的耦入表面的光来产生更高的耦入效率。反射光可以有另一个机会进行耦入而不是被损失。
在大多数情况下，白色LED可以包括发射蓝光的管芯和将蓝光转换成白光的磷光体层。这在本领域中被称为“磷光体转换”。在常规应用中，磷光体转换可以发生在LED管芯的表面上。这可能导致设备内的热量生成，这最终可能降低磷光体转换的效率。此外，因为LED管芯和磷光体层是一个单元，所以需要相关色温（“CCT”）和/或显色指数（“CRI”）调谐的应用可能需要许多不同的单独管芯来实现期望的结果。
可以在耦入部分中使用远程磷光体解决方案，其中磷光体层与LED管芯分离。因为磷光体层不直接在LED管芯上，所以可以最小化设备内的热量生成，并且可以提高磷光体转换的效率。此外，仅通过改变磷光体层的成分和/或测量，就可以使用相同的LED管芯来实现CCT/CRI。然而，远程磷光体解决方案中的分离磷光体层可能增加所需组件的数量和耦入部分的整体复杂性。
因此，可能期望将远程磷光体层、顶部反射器和底部反射器组合成一个能够适配LED管芯和LGP的耦入结构，以便降低耦入部分的复杂性并提供远程磷光体解决方案的灵活性。耦入结构可以更易于组装、更高效驱动、具有更好的磷光体转换因子、具有更高效和均匀的耦入机制，从而得到更小的边框长度和框架。
现在参考图1，示出了照明设备100的截面图。照明设备100可以包括通过耦入结构110耦合到照明元件104的LGP 101。照明元件104可以包括连接到底座103的LED 102。LED102可以包括直接安装在底座103上的LED管芯。虽然未示出，但是LED 102还可以包括在LED管芯和底座之间的小的子底座。底座103可以提供到LED 102的电连接。底座103可以是例如刚性印刷电路板（PCB）或柔性带。虽然未示出，但是底座103可以串联和/或并联连接一串或多串LED。
耦入结构110可以定位在照明元件104和LGP 101之间。耦入结构110可以将照明元件104物理连接到光导101。耦入结构110可以将从LED 102发射的光耦入到LGP 101中。此外，通过使用光再循环技术，耦入结构110可以防止光通过泄漏被浪费。这可以通过使用反射区域以优化耦入效率来实现。
耦入结构110可以包括与上反射区域121间隔开的下反射区域120。下反射区域120可以基本平行于上反射区域121。耦入结构110可以包括连接下反射区域120和上反射区域121的磷光体区域130。磷光体区域130可以垂直于下反射区域120和上反射区域121。磷光体区域130可以定位在下反射区域120和上反射区域121之间，使得下反射区域120和上反射区域121中的每一个的一部分延伸超出磷光体区域130的边缘。下反射区域120、上反射区域121和磷光体区域130可以一体形成，使得耦入结构110是单件。
照明元件104可以定位在下反射区域120的一端和上反射区域121的一端之间或与之邻近。底座103可以在其上表面118上包括反射材料，以将由LED 102发射的光朝向磷光体区域130、下反射区域120和上反射区域121反射。底座103可以在其与表面118相对的下表面上包括散热功能。散热功能可以传导和传递由LED 102生成的热量。照明元件104可以使用对准元件附接到耦入结构110，对准元件可以形成为耦入结构110的一部分。下面参照图5A和5B更详细地描述对准元件。
LED 102可以位于照明设备100的第一腔114内。第一腔114被照明元件104和耦入结构110包围。第一腔114由底座103的顶部表面118、LED 102、下反射区域120的内侧、上反射区域的内侧和磷光体区域130的第一侧131形成。LED 102面向磷光体区域130的第一侧131，并且可以与其通过一空间分离。
照明设备100可以具有位于磷光体区域131的相对侧的第二腔112。耦入结构110被定位成使得第二腔112由LGP 101的光耦入边缘115、下反射区域120的内侧、上反射区域的内侧和磷光体区域130的第二侧132定界。LGP 101的光耦入边缘115可以面向磷光体区域130的第二侧132，并且可以与磷光体区域130的第二侧132间隔开以创建第二腔112。第二腔112可以在磷光体区域130和光耦入边缘115之间具有任何气隙距离。气隙可以很小，但是在耦合从LED 102发射并穿过磷光体区域130的光方面仍然是有效的。在一个示例中，LGP 101的光耦入边缘115实际上可以接触磷光体区域130。
LGP 101可以是矩形、圆形或具有另一截面形状。LGP 101可以由透明材料制成，该透明材料诸如聚碳酸酯（PC）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚乙烯（PE）或另一类型的丙烯酸和/或塑料。LGP 101可以是刚性的或柔性的。LGP 101可以包括各种特征，诸如本领域已知的光提取特征（例如，粗糙化、棱镜、墨点等）。LGP 101还可以包括例如底部反射片105，以将光朝向耦出表面116反射，以通过LGP 101的整个长度将光耦出。LGP 101可以用作任何尺寸和类型的设备（诸如智能电话、平板电脑、电视）中的背光，或者可以用于光照应用（诸如暗槽灯、下射灯、高架灯（high bay）和线性照明结构）中。
耦入结构110可以将从LED 102发射的光耦入到LGP 101中。光可以从LED 102发射到第一腔114中。从LED 102发射的光的一部分可以通过第一腔114直接进入磷光体区域130的第一侧131。在通过第二侧132射出并进入第二腔112之前，光可以由磷光体区域130中的磷光体进行波长转换。从LED 102发射的光的另一部分可以首先被第一腔114中的下反射区域120的内侧和/或上反射区域121的内侧反射（reflect off），并且然后进入磷光体区域130的第一侧131。在通过第二侧132射出并进入第二腔112之前，光可以由磷光体区域130中的磷光体进行波长转换。下反射区域120和上反射区域121可以防止光在进入磷光体区域130的第一侧131之前从第一腔114泄漏出去。
波长转换的光可以在第二侧132处射出磷光体区域130，并且可以在行进穿过第二腔112之后被耦入到LGP 101。下反射区域120的内侧和上反射区域121的内侧可以防止光从第二腔112泄漏。LGP 101可以使来自第二腔112的光朝向耦出表面116传播。
LED 102可以是任何颜色、温度或强度的LED。磷光体区域130可以是将从LED 102发出的光进行波长转换以转变发出的光的颜色、色调、温度、光度和波长特性中的一个或多个的任何成分。在一示例中，LED 102可以是蓝色LED，并且在磷光体区域130中使用的磷光体材料可以是黄色磷光体，诸如钇铝石榴石（YAG）。在其他示例中，LED 102可以是蓝色LED，并且在磷光体区域130中使用的磷光体材料可以是红色磷光体。在另一示例中，LED 102可以是蓝色LED，并且在磷光体区域130中使用的磷光体材料可以将蓝光上转换成红光来用于园艺用途。从LED 102发射到第一腔114中的光可以被磷光体区域130转换成另一波长。光可以进入第二腔112，并且可以被耦入到LGP 101中。
尽管在图1中未示出，但是多个LED 102可以在底座103上。从多个LED 102中的每个LED 102发射的光可以在进入耦入结构110的磷光体区域130之前在第一腔114中混合。作为结果，均匀的光可以进入第二腔112，并且可以耦入到LGP 101中。
相反，在磷光体分离地定位在每个单独LED前面的照明设备中，耦入到光导中的光在光导的边缘区域中通常不是均匀的。光可以在光导的边缘内混合以变得均匀。因此，边框长度（即，光导在光导边缘处被反射材料覆盖的量）通常被制造得足够大以覆盖不均匀的边缘区域，来实现从光导的均匀光发射。
然而，在照明设备100中，当光进入LGP 101时，耦入到LGP 101中的光可以更加均匀，并且所需的边框长度117可以减小。此外，因为从多个LED 102发射的光可以在第二腔114中混合，所以与其中磷光体材料仅定位在每个LED前面的多个单独白色LED相比，可能需要更少的LED 102来实现相同量的均匀性。
附加地，当耦入结构110由能够吸收、传导和/或发射由LED 102生成的热量的材料（例如硅树脂）制成时，可以使用更少的空间来实现热量耗散，并且可以减小边框长度。此外，因为磷光体转换可以发生在与LED 102相距移除距离处的磷光体区域130中，所以照明设备100、并且特别是LED 102周围的区域可以更冷。这可以提高照明设备100的效率。
现在参考图2，示出了耦入结构110的透视图。如上所述，磷光体区域130可以定位在下反射区域120和上反射区域121之间，使得反射区域中的每一个的部分延伸超出磷光体区域130的边缘，以形成截面近似为H形的结构。下反射区域120和上反射区域121的部分可以通过防止插入到H形结构的侧开口中的一个中的照明元件104周围以及插入到H形结构的侧开口中的另一个中的LGP 101的耦入边缘周围的任何光浪费或泄漏来提高耦入效率。尽管在图2中图示为具有H形，但是下反射区域120和上反射区域121可以彼此不平行。下反射区域120和上反射区域121可以具有任何数量的不同形状。例如，下反射区域120和上反射区域121可以形成成角度的或三角形的形状。所得到的耦入结构110可以具有更多的A形。在另一示例中，下反射区域120和上反射区域121中的一个或两个可以是弯曲的。
耦入结构110可以由透明材料（诸如硅树脂、PC、PMMA、PE或另一类型的丙烯酸和/或塑料）制成。耦入结构110可以是刚性的或柔性的。耦入结构110可以通过用于以塑料形成固体结构的任何方法形成，所述方法诸如挤压方法、注塑成型方法或压缩成型方法。磷光体区域130可以通过用于将材料并入到塑料中的任何方法形成。在一示例中，磷光体粉末可以在挤压或模制期间注入到软化的硅树脂中，以形成磷光体区域130。磷光体区域130可以具有均匀的成分，或者可以沿其长度具有变化的磷光体成分。在使用多于一个LED 102的示例中，磷光体区域130的成分可以在一个或多个LED 102之间变化。在一示例中，磷光体区域130可以包括具有少量磷光体、乃至没有磷光体的部分，以允许透明窗。透明窗可以允许从一个或多个LED发射的光穿过而不经历波长转换。
类似地，白色或反射性粉末（诸如TiO2），可以注入到软化的硅树脂中，以形成下反射区域120和上反射区域121。在另一示例中，包含用于磷光体区域130、下反射区域120和上反射区域121的磷光体和/或反射材料的不同硅树脂混合物可以在挤压或模制过程期间组合。在另一示例中，在结构由透明基底材料形成之后，磷光体和/或反射材料可以涂覆到磷光体区域130、下反射区域120和上反射区域121的表面上。这可以例如通过使用掩模喷涂或通过层压工艺来完成。
现在参考图3A和3B，示出了照明设备100的截面图。图3A和3B示出了朝向安装到耦入结构110的LGP 101的第一端向下看LGP 101的透视图。在图3A中，LGP 101被示出为四边形结构。耦入结构110可以在两侧包围LGP 101的一部分。应当注意，LGP 101可以是具有直边的任何形状。在图3B中，LGP 101被示出为具有非线性边的弯曲结构。耦入结构110可以包围LGP 101的一部分。应当注意，LGP 101可以具有安装到另一耦入结构110的第二端。
现在参考图4，示出了照明设备100的组件的截面图和组装方法。为了组装照明设备100，照明元件104、LGP 101和耦入结构110可以在照明设备100的组装之前预先形成。照明元件104可以通过滑动或插入401到下反射区域120和上反射区域121之间的区域中而接合到耦入结构110。可替代地，耦入结构110可以滑动或插入402到照明元件104上。照明元件104和耦入结构110之间的摩擦可以足以将两个部分保持在一起。LGP 101可以通过滑动或插入402到下反射区域120和上反射区域121之间的区域中而接合到耦入结构110。可替代地，耦入结构110可以滑动或插入402到LGP 101上。LGP 101和耦入结构110之间的摩擦可以足以将两个部分保持在一起。
由于易于组装，所以制造具有不同显色指数和/或相关色温的照明设备100相对容易。相同的蓝色LED可以用于所有照明设备100，并且用磷光体区域130中的不同磷光体制备的不同边缘耦入结构可以用于容易地改变从照明设备100发射的光的色温。
现在参考图5A和5B，包括可选的对准特征的耦入结构的截面图，所述对准特征用于辅助与照明元件104和LGP 101的组装和对准。图5A图示了耦入结构501，其类似于耦入结构110，但是可以具有下反射区域120和上反射区域121中的第一凸起照明元件保持器510和第二凸起照明元件保持器515，以对准和保持照明元件104。第一凸起照明元件保持器510和第二凸起照明元件保持器515可以允许照明元件104卡扣就位。照明元件104可以卡扣就位或者可以滑动就位。第一凸起照明元件保持器510和第二凸起照明元件保持器515可以与耦入结构501一体形成。第一凸起照明元件保持器510和第二凸起照明元件保持器515可以包括反射材料。耦入结构501可以包括下反射区域120和上反射区域121上的凹口535，以对准LGP 101。LGP 101可以滑动或插入到凹口535中，并通过摩擦固定。应当注意，第一凸起照明元件保持器510和第二凸起照明元件保持器515以及凹口535可以单独使用或者彼此组合使用。
图5B图示了耦入结构502，其类似于耦入结构110，但是可以具有下反射区域120和上反射区域121中的凹槽530，以对准和保持照明元件104。凹槽530可以允许照明元件104卡扣就位。照明元件104可以卡扣就位或者可以滑动就位。凹槽530可以与耦入结构502一体形成。凹槽530可以包括反射材料。耦入结构502可以包括下反射区域120和上反射区域121上的凸起止动件520，以对准LGP 101。凸起止动件520可以与耦入结构501一体形成。LGP 101可以滑动或插入到凸起止动件520中，并通过摩擦固定。应当注意，凹槽530和凸起止动件520可以单独使用或者彼此组合使用。耦入结构可以包括任何形状修改，以将照明元件对准并保持到照明设备。
现在参考图6，示出了利用可选密封件619接合到LGP 101的耦入结构110的截面图。密封件619可以形成在下反射区域120和上反射区域121上。密封件619可以形成在耦入结构110的端部处。密封件619可以位于下反射区域120和上反射区域121与LGP 101之间，并且可以固定LGP 101。密封件619可以防止湿气、灰尘和其他污染物进入第二腔112。密封件619可以由例如硅树脂形成，并且可以与耦入结构110一体形成。可替代地，密封件619可以是形成在耦入结构110上的分离组件。
现在参考图7A和7B，示出了具有成形磷光体区域的边缘耦入结构的截面图。图7A示出了具有LGP 701的照明设备700，LGP 701具有成形为弯曲的凹槽的光耦入边缘705。从LGP 701的角度来看，耦入边缘705可以是凹形的。耦入结构710可以类似于耦入结构110，但是可以具有形成为曲线的磷光体区域730，以与LGP 701的光耦入边缘705的形状互补。磷光体区域730的形状可以限制从LED 102发射并穿过磷光体区域730的光的反射。照明设备700被示出为在磷光体区域730和光耦入边缘705之间具有小的气隙，但是磷光体区域730和光耦入边缘705可以接触。可替代地，可以在磷光体区域730和光耦入边缘705之间留下大的间隙，以形成可辨别的第二腔。
图7B示出了具有LGP 701的照明设备750，LGP 701具有成形为弯曲凹槽的光耦入边缘705。从LGP 701的角度来看，耦入边缘705可以是凹形的。耦入结构760可以类似于耦入结构110，但是可以具有形成为在方向上与耦入边缘755的曲线相对的曲线的磷光体区域770。因此，第二腔740可以形成在磷光体区域770和光耦入边缘755之间。通常，耦入结构的磷光体区域可以具有任何形状，包括例如凸形或凹形，并且可以与具有平坦、弯曲或具有任何其他形状的边缘的光导组合。
现在参考图8，示出了包括多磷光体耦入结构810的照明设备800的截面图。照明设备800可以包括LGP 801和照明元件804。多个LED（诸如第一LED 824和第二LED 826）可以连接到底座803。多磷光体耦入结构810可以定位在照明元件804和光导801之间。
多磷光体耦入结构810可以包括与上反射区域821间隔开的下反射区域820。多磷光体耦入结构810可以包括第一磷光体区域831和第二磷光体区域832。第一磷光体区域831和第二磷光体区域832可以形成在平面中，并且可以一起连接第一磷光体区域831和第二磷光体区域832。第一磷光体区域831和第二磷光体区域832可以垂直于第一磷光体区域831和第二磷光体区域832。第一磷光体区域831和第二磷光体区域832可以定位在下反射区域820和上反射区域821之间，使得下反射区域820和上反射区域821中的每一个的部分延伸超出第一磷光体区域831和第二磷光体区域832的边缘。
多磷光体耦入结构810可以进一步包括反射隔离物825。反射隔离物825可以定位在第一磷光体区域831和第二磷光体区域832之间。反射隔离物825可以从第一磷光体区域831和第二磷光体区域832之间的区域延伸到照明元件804的底座803的上表面818。反射隔离物825可以完全分离第一磷光体区域831和第二磷光体区域832，或者第一磷光体区域831和第二磷光体区域832可以彼此部分或完全接触。反射隔离物825可以将第一LED 824和第二LED 826分离。
隔离物825、上反射区域821、底座903和第一磷光体区域831可以形成第一腔814。第一腔814可以围绕第一LED 824。上反射区域821、第一磷光体区域831、第二磷光体区域832、下反射区域820和LGP 801可以形成第二腔819。隔离物825、下反射区域820、底座803和第二磷光体区域832可以形成第三腔816。第三腔816可以围绕第二LED 826。
第一LED 824和第二LED 826可以是任何颜色、温度或强度的LED。第一磷光体区域831和第二磷光体区域832可以是对从第一LED 824和第二LED 826发出的光进行波长转换的任何成分。在一示例中，第一LED 824和第二LED 826可以是蓝色LED，并且第一磷光体区域831和第二磷光体区域832中使用的磷光体材料可以是黄色磷光体，诸如钇铝石榴石（YAG）。在其他示例中，第一LED 824和第二LED 826可以是蓝色LED，并且第一磷光体区域831和第二磷光体区域832中使用的磷光体材料可以是红色磷光体。
第一LED 824可以将光发射到第一腔814中。第二LED 826可以将光发射到第三腔816中。第一LED 824和第二LED 826可以是相似的，或者可以通过一个或多个特性（诸如例如类型、颜色、强度和温度）而彼此不同。第一磷光体区域831和第二磷光体区域832可以是相似的，或者可以通过一个或多个特性（诸如例如浓度、厚度和成分）而彼此不同。
多磷光体耦入结构810可以将从第一LED 824和第二LED 826发射的光耦入到LGP801中。从第一LED 824发射的光的一部分可以通过第一腔814直接进入第一磷光体区域831。该光可以在射出第一磷光体区域831并进入第二腔819之前由磷光体进行波长转换。从第一LED 824发射的光的另一部分可以在进入第一磷光体区域831之前首先被上反射区域821和/或隔离物825反射，上反射区域821和隔离物825两者都可以防止光泄漏。光可以在射出第一磷光体区域831并进入第二腔819之前由磷光体进行波长转换。
类似地，从第二LED 826发射的光的一部分可以通过第三腔816直接进入第二磷光体区域832。该光可以在射出第二磷光体区域832并进入第二腔819之前由磷光体进行波长转换。从第二LED 826发射的光的另一部分可以在进入第二磷光体区域832之前首先被下反射区域820和/或隔离物825反射，下反射区域820和隔离物825两者都可以防止光泄漏。光可以在射出第二磷光体区域832并进入第二腔819之前由磷光体进行波长转换。
波长转换的光射出第一磷光体区域831和第二磷光体区域832，并且可以通过第二腔819耦入到LGP 801。下反射区域820和上反射区域821可以防止光从第二腔819泄漏。LGP801可以使来自第二腔819的光朝向耦出表面840传播。
可以通过控制第一LED 824和/或第二LED 826来控制从第二腔819耦入到LGP 801的光的颜色。例如，第一LED 824和第二LED 826可以是蓝光LED，并且第一磷光体区域831和第二磷光体区域832中使用的磷光体材料可以是不同的材料，使得不同光色温被提供给第二腔819。第一磷光体区域831中使用的磷光体材料可以产生来自LED的这样一种光，其比第二磷光体区域832中使用的磷光体材料产生的光具有更高的色温。第一LED 824和第二LED826可以被独立控制（经由底座上的分离的迹线）。因此，如果第一LED 824正发射光而第二LED 826是暗的，则从照明设备800发射的光可以具有较高的色温。如果第一LED 824是暗的而第二LED 826正发射光，则发射的光可以具有较低的色温。如果第一LED 824和第二LED826两者都正发射光，则发射的光可以具有介于两个单独色温之间的色温。
多磷光体耦入结构810可以具有各种形状和配置，如上文针对边缘耦入结构110并关于图1-7B所描述的那样。多磷光体耦入结构810可以使用与上文针对边缘耦入结构110描述的相同的方法和材料来制造，并且可以如上文关于图4描述的那样来组装。
现在参考图9，示出了图示照明设备200的截面图，该照明设备200利用直接耦合技术来将来自LED 202的光耦入到LGP 201。照明设备200可以包括具有凹陷205的LGP 201和照明元件204。照明元件204可以包括连接到底座203的LED 202。尽管图9中未示出，但是照明元件204可以包括多个LED 202。凹陷耦入结构210可以定位在照明元件204和LGP 201之间。凹陷耦入结构210可以将从LED 202发射的光耦入到LGP 201中。
凹陷耦入结构210可以包括反射顶部区域220以及从反射顶部区域220向下延伸到底座203的第一磷光体区域230和第二磷光体区域231。反射顶部区域220、第一磷光体区域230和第二磷光体区域231包围容纳LED 202的第一腔225。反射顶部区域220覆盖第一腔225。反射顶部区域220可以被成形为适配在凹陷205内。凹陷205可以是任何形状，包括矩形、圆形、椭圆形和弯曲的。凹陷耦入结构210可以具有类似于凹陷205的形状的形状。
反射顶部区域220可以具有接触凹陷205的内壁206的边缘221。边缘221可以横向延伸超出第一磷光体区域230的外边缘和第二磷光体区域231的外边缘，第一磷光体区域230和第二磷光体区域231可以不与凹陷的内壁206接触。边缘221可以与第一磷光体区域230的外边缘和第二磷光体区域231的外边缘基本齐平，并且它们都可以与凹陷的内壁206接触。反射顶部区域220的顶部表面222可以接触凹陷205的上壁207。顶部表面222可以通过间隙与上壁207分离。应当注意，凹陷205的上壁207和LGP 201的耦出表面246之间的距离可以变化。
在反射顶部区域220在第一磷光体区域230和第二磷光体区域231后面横向延伸的示例中，反射顶部部分220可以具有唇缘227。反射区域220的唇缘227、第一磷光体区域230和凹陷205的内壁206可以形成第二腔237。反射区域220的唇缘227、第二磷光体区域230和凹陷205的内壁206可以形成第三腔238。
反射顶部区域220、第一磷光体区域230和第二磷光体区域231可以一体形成，使得凹陷耦入结构210是单件。反射顶部区域220可以通过防止照明元件204周围的任何光浪费或泄漏来提高耦入效率，并且可以将从LED 202发射的光反射到第一磷光体区域230和第二磷光体区域231中。第一磷光体区域230和第二磷光体区域231可以彼此不平行。反射顶部区域220、第一磷光体区域230和第二磷光体区域231可以具有任何数量的不同形状。例如，第一磷光体区域230和第二磷光体区域231可以形成成角度的或三角形的形状。在另一示例中，第一磷光体区域230和第二磷光体区域231可以是弯曲的。在又一示例中，反射顶部区域220可以具有整体曲线，或者可以由在反射顶部区域220的中部相交的两个弯曲部分构成。
凹陷耦入结构210可以由透明材料制成，所述透明材料诸如硅树脂、PC、PMMA、PE或另一类型的丙烯酸和/或塑料。凹陷耦入结构210可以是刚性的或柔性的。凹陷耦入结构210可以通过用于以塑料形成固体结构的任何方法形成，所述方法诸如挤压方法、注塑成型方法或压缩成型方法。第一磷光体区域230和第二磷光体区域231可以通过用于将材料并入塑料中的任何方法形成。在一示例中，磷光体粉末可以在挤压或模制期间注入到软化的硅树脂中，以形成第一磷光体区域230和第二磷光体区域231。第一磷光体区域230和第二磷光体区域231可以具有均匀的成分，或者可以沿其长度具有变化的磷光体成分。在使用多于一个LED 102的示例中，第一磷光体区域230和第二磷光体区域231的成分可以在一个或多个LED102之间变化。第一磷光体区域230和第二磷光体区域231可以具有相似或不同的成分。
类似地，白色或反射性粉末（诸如TiO2）可以注入到软化的硅树脂中，以形成反射顶部区域220。在另一示例中，包含用于第一磷光体区域230、第二磷光体区域231和反射顶部区域220的磷光体和/或反射材料的不同硅树脂混合物可以在挤压或模制过程期间组合。在另一示例中，在结构由透明基底材料形成之后，磷光体和/或反射材料可以涂覆到第一磷光体区域230、第二磷光体区域231和反射顶部区域220的表面上。这可以例如通过使用掩模喷涂或通过层压工艺来完成。
照明元件204可以包括连接到底座203的LED 202。底座203可以提供到LED 202的电连接，并且可以是例如刚性PCB或柔性带。照明元件204定位在LGP 201下方，使得LED 202定位在第一腔225内。LED 202可以面向反射顶部区域220，并且可以通过第一腔225与反射顶部区域220分离。LED 202可以通过第一腔225与第一磷光体区域230和第二磷光体区域231分离。底座203可以在LED 202附接其上的表面上包括反射材料，以反射LED 202发射的光。底座203可以在其与LED 202附接其上的表面相对的下表面上包括散热功能，以传导和传递由照明元件204生成的热量。
LGP 201可以是矩形、圆形或具有另一种形状，并且可以包括一个或多个凹陷205。当形成LGP 201时，可以使用模具形成凹陷205。凹陷205可以通过在形成LGP 201后对其进行钻孔来形成。LGP 201可以由透明材料制成，所述透明材料诸如硅树脂、PC、PMMA、PE或另一类型的丙烯酸和/或塑料。LGP 201可以是刚性的或柔性的。LGP 201可以包括各种特征，诸如本领域已知的光提取特征（例如，粗糙化、棱镜、墨点等）。LGP 201还可以包括例如底部反射片250，以将光朝向耦出表面246反射，以通过LGP 201的整个长度耦出光。LGP 201可以用作任何尺寸和类型的设备（诸如智能电话、平板电脑、电视）中的背光，或者可以用于光照应用（诸如暗槽灯、下射灯、高架灯和线性照明结构）中。
LED 202可以是任何颜色、温度或强度的LED。第一磷光体区域230和第二磷光体区域231可以是对从LED 202发出的光进行波长转换的任何成分。在一示例中，LED 202可以是蓝色LED，并且第一磷光体区域230和第二磷光体区域231中使用的磷光体材料可以是黄色磷光体，诸如钇铝石榴石（YAG）。在其他示例中，LED 202可以是蓝色LED，并且第一磷光体区域230和第二磷光体区域231中使用的磷光体材料可以是红色磷光体。
在操作中，凹陷耦入结构210可以将从LED 202发射的光耦入到LGP 201中。光可以从LED 202发射到第一腔225中。从LED 202发射的光的一部分可以通过第一腔225直接进入凹陷耦入结构210的第一磷光体区域230或第二磷光体区域231。该光可以在射出第一磷光体区域230和第二磷光体区域231之前由磷光体进行波长转换。波长转换的光可以进入第二腔237和第三腔238。从LED 202发射的光的另一部分可以在通过第一腔225进入第一磷光体区域230或第二磷光体区域231之前首先被反射顶部区域220的下表面208反射。该光可以在进入第二腔237或第三腔238之前由磷光体进行波长转换。
波长转换的光可以射出第一磷光体区域230和第二磷光体区域231，并且可以通过凹陷205的内壁206耦入到LGP 201。凹陷耦入结构210的唇缘227可以防止光从第二腔237和第三腔238泄漏。LGP 201可以使来自第二腔237和第三腔238的光朝向耦出表面246传播。在一示例中，LED 202可以是蓝色LED，并且第一磷光体区域230和/或第二磷光体区域231中使用的磷光体材料可以是黄色磷光体。从LED 202发射到第一腔225中的蓝光可以被第一磷光体区域230和/或第二磷光体区域231转换成另一波长。光可以进入第二腔237和/或第三腔238，并且可以耦入到LGP 201中。
现在参考图10，示出了照明设备200的组件部分的透视图和照明设备200的组装方法。如上所述，LGP 201可以包括凹陷205。凹陷205可以是细长的，以形成穿过LGP 201的凹槽。凹陷耦入结构210可以被成形为细长结构，以适配在凹陷205内。凹陷耦入结构210可以包括反射顶部区域220以及从反射顶部区域220在每一侧上延伸的第一磷光体区域230和第二磷光体区域231。反射顶部区域220、第一磷光体区域230和第二磷光体区域231可以一体形成。
照明元件204可以包括一个或多个LED 202。一个或多个LED 202可以线性布置在底座203上。LGP 201、凹陷耦入结构210和照明元件204可以在照明设备200的组装之前预先形成。照明元件204可以滑动或插入1050到第一磷光体区域230和第二磷光体区域231的端部中。凹陷耦入结构210可以包括任何形状修改以对准和保持照明元件204，诸如上面关于图4-6描述的那些。凹陷耦入结构210可以滑动或插入1052到LGP 201的凹陷205中。
由于凹陷耦入结构210，所以照明设备200的组装可以比常规的直接耦合照明设备更高效和更均匀。附加地，由于易于组装，所以制造具有不同显色指数和/或相关色温的照明设备可以相对容易。相同的蓝色LED可以用于所有照明设备。利用磷光体区域中的不同磷光体制备的不同凹陷耦入结构可以用来容易地改变从照明设备发射的光的色温或显色指数。
现在参考图11A-11C，示出了照明设备300的不同示例的截面图。照明设备300可以类似于如上关于图9-10描述的照明设备200。然而，照明设备300可以形成在延伸穿过LGP201的整个厚度的凹陷305中。凹陷耦入结构210的反射顶部区域220可以可选地包括耦入结构110的唇缘227上的密封件1122。密封件1122可以定位在唇缘227和LGP 201的耦出表面246之间。密封件1122可以防止湿气、灰尘和其他污染物进入凹陷305，并且可以将凹陷耦入结构210固定到LGP 201。密封件1122可以由例如硅树脂形成，并且可以与凹陷耦入结构210一体形成。可替代地，密封件1122可以是形成在耦入结构210和/或LGP 201上的分离组件。在图11A中的照明设备300中，反射顶部区域220可以定位在光导1501的耦出表面246上方。
然而，如图11B中示出的，凹陷耦入结构210可以定位成使得反射顶部区域220的顶部表面与LGP的耦出表面246平齐。图11B还示出了反射顶部区域220的外边缘221处的可选密封件1160。密封件1160可以定位在边缘221和凹陷305的内壁1125之间。密封件1160可以防止湿气、灰尘和其他污染物进入凹陷305，并且可以将凹陷耦入结构210固定到LGP 201。密封件1160可以由例如硅树脂形成，并且可以与凹陷耦入结构210一体形成。可替代地，密封件1160可以是形成在凹陷耦入结构210和/或LGP 201上的分离组件。如图11C中示出的，凹陷耦入结构210的上表面可以与LGP 201的耦出表面246基本齐平。
图11C示出了凹陷耦入结构210可以部分地插入到凹陷305中的示例，使得反射顶部区域220的上部分在LGP 201的耦出表面246之上，并且下部分在凹陷305内。凹陷耦入结构210可以通过摩擦保持在凹陷305中。图11C中示出的凹陷耦入结构210可以不包括密封件，但是可以可替代地包括如上所述的密封件。
现在参考图12，示出了具有远程磷光体盖1230的照明设备1200的截面图。照明设备1200可以包括照明元件1204、第一反射区域1220、第二反射区域1221和远程磷光体盖1230。照明元件1204可以包括连接到底座1203的LED 1202。LED 1202可以包括直接安装在底座1203上的LED管芯。虽然未示出，但是LED 1202还可以包括LED管芯和底座之间的小的子底座。底座1203可以提供到LED 1202的电连接。底座1203可以是例如刚性印刷电路板（PCB）或柔性带。虽然未示出，但是底座1203可以串联和/或并联连接一串或多串LED。
第一反射区域1220可以与第二反射区域1221间隔开。第一反射区域1220可以基本平行于第二反射区域1221。远程磷光体盖1230可以连接第一反射区域1220和第二反射区域1221。远程磷光体盖1230可以在第一反射区域1220和第二反射区域1221上方延伸，形成腔1214。远程磷光体盖1230可以类似于LED 1202上方的圆顶，但是可以具有任何形状，诸如具有线性侧面和顶部的矩形。在一示例中，远程磷光体盖1230可以具有与第一反射区域1220的内边缘和第二反射区域1221的内边缘基本齐平的内边缘。在另一示例中，第一反射区域1220的内边缘和第二反射区域1221的内边缘可以比远程磷光体盖1230的内边缘更远地延伸到腔1214中。远程磷光体盖1230、第一反射区域1220和第二反射区域1221可以一体形成，使得它们形成单个远程磷光体结构1210。
光可以从LED 1202发射到腔1214中。底座103可以在其上表面1218上包括反射材料，以将由LED 102发射的光朝向远程磷光体盖1230、第一反射区域1220和第二反射区域1221反射。从LED 1202发射的光的一部分可以通过腔1214直接进入远程磷光体盖1230的第一侧1231。光可以在通过远程磷光体盖1230的第二侧1232射出并向外耗散之前由远程磷光体盖1230中的磷光体进行波长转换。从LED 1202发射的光的另一部分可以首先被腔1214中的第一反射区域1220的内侧和/或第二反射区域1221的内侧反射，并且然后进入远程磷光体盖1230的第一侧1231。光可以在通过第二侧1232射出之前由远程磷光体盖1230中的磷光体进行波长转换。
远程磷光体结构1210可以由透明材料制成，所述透明材料诸如硅树脂、PC、PMMA、PE或另一类型的丙烯酸和/或塑料。远程磷光体结构1210可以是刚性的或柔性的。远程磷光体结构1210可以通过用于以塑料形成固体结构的任何方法形成，所述方法诸如挤压方法、注塑成型方法或压缩成型方法。远程磷光体盖1230可以通过用于将材料并入到塑料中的任何方法形成。在一示例中，磷光体粉末可以在挤压或模制期间注入到软化的硅树脂中，以形成远程磷光体盖1230。远程磷光体盖1230可以具有均匀的成分，或者可以沿其长度具有变化的磷光体成分。在使用多于一个LED 1202的示例中，远程磷光体盖1230的成分可以在一个或多个LED 1202之间变化。
类似地，白色或反射性粉末（诸如TiO2）可以注入到软化的硅树脂中，以形成第一反射区域1220和第二反射区域1221。在另一示例中，包含用于远程磷光体盖1230、第一反射区域1220和第二反射区域1221的磷光体和/或反射材料的不同硅树脂混合物可以在挤压或模制工艺期间组合。在另一示例中，在结构由透明基底材料形成之后，磷光体和/或反射材料可以涂覆到远程磷光体盖1230、第一反射区域1220和第二反射区域1221的表面上。这可以例如通过使用掩模喷涂或通过层压工艺来完成。
照明元件1204可以通过可选的第一密封件1260和第二密封件1261接合到远程磷光体结构1210。第一密封件1260可以与底座1203的外边缘和第一反射区域1220的下边缘接触。第二密封件1261可以与底座1203的外边缘和第二反射区域1221的下边缘接触。第一密封件1260和第二密封件1261可以防止湿气、灰尘和其他污染物进入腔1214，并且可以将照明元件1204固定到远程磷光体结构1210。第一密封件1260和第二密封件1261可以由例如硅树脂形成，并且可以与远程磷光体结构1210一体形成。可替代地，第一密封件1260和第二密封件1261可以是形成在远程磷光体结构1210和/或底座1203上的分离组件。
现在参考图13，示出了具有分段远程磷光体盖1330的照明设备1300的截面图。照明设备1300可以类似于如上关于图12描述的照明设备1200。然而，如图13中示出的，照明设备1300可以具有多个LED 1202，这些LED 1202可以通过反射壁1302分离。反射壁1302可以具有与第一反射区域1220和第二反射区域1221相似的成分。反射壁1302可以从分段远程磷光体盖1330延伸到底座1203，并且可以在每个单独LED 1202周围形成单独腔，从而将一个LED 1202与另一个LED 1202隔离。单独LED 1202可以是相似的，或者可以通过一个或多个特性（诸如例如类型、颜色、强度和温度）而彼此不同。第一磷光体区域1308、第二磷光体区域1306和第三磷光体区域1304可以通过反射壁1302分离。第一磷光体区域1308、第二磷光体区域1306和第三磷光体区域1304可以是相似的，或者可以通过一个或多个特性（诸如例如浓度、厚度和成分）而彼此不同。分段远程磷光体盖1330中的不同磷光体区域以及不同LED 1202可以用于容易地改变从照明设备1300发射的光的色温或显色指数。
尽管上文以特定组合描述了特征和元件，但是本领域普通技术人员将认识到，每个特征或元件可以单独使用或者与其他特征和元件任意组合使用。此外，本文描述的方法可以在计算机程序、软件或固件中实现，所述计算机程序、软件或固件包含在计算机可读介质中以由计算机或处理器执行。计算机可读介质的示例包括电子信号（通过有线或无线连接传输）和计算机可读存储介质。计算机可读存储介质的示例包括但不限于只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）、寄存器、高速缓冲存储器、半导体存储设备、诸如内部硬盘和可移动盘的磁介质、磁光介质以及诸如CD-ROM盘和数字多功能盘（DVD）的光学介质。

Claims (23)

1.一种用于将一个或多个LED耦合到导光板的耦合结构，所述耦合结构包括：
第一反射表面；
第二反射表面，平行于所述第一反射表面，面向所述第一反射表面并与所述第一反射表面间隔开；
磷光体结构，在所述第一反射表面和所述第二反射表面之间延伸并接合所述第一反射表面和所述第二反射表面；
第一开放式腔，位于所述磷光体结构的一侧，并且由所述第一反射表面的一部分、所述第二反射表面的一部分和所述磷光体结构限定，并且被适配为附接到所述导光板的边缘；以及
第二开放式腔，位于所述磷光体结构的与所述第一开放式腔相对的一侧，由所述第一反射表面的一部分、所述第二反射表面的一部分和所述磷光体结构限定，并且被适配为附接到所述一个或多个LED，其中所述一个或多个LED与所述磷光体结构间隔开；
所述第一反射表面、所述第二反射表面和所述磷光体结构形成可附接到所述导光板和所述一个或多个LED的单件。
2.根据权利要求1所述的耦合结构，其中，所述耦合结构是柔性的。
3.根据权利要求1所述的耦合结构，其中，所述第一反射表面、所述第二反射表面和所述磷光体结构各自是单个硅树脂或塑料件的一部分或设置在单个硅树脂或塑料件上。
4.根据权利要求3所述的耦合结构，其中，所述第一反射表面和所述第二反射表面包括嵌入在所述硅树脂或塑料件中的反射性粉末。
5.根据权利要求3所述的耦合结构，其中，所述第一反射表面和所述第二反射表面包括设置在所述硅树脂或塑料件上的反射涂层。
6.根据权利要求3所述的耦合结构，其中，所述磷光体结构包括嵌入在所述硅树脂或塑料件中的磷光体粉末。
7.一种发光设备，包括：
根据权利要求1所述的耦合结构；
导光板，附接到所述耦合结构的所述第一开放式腔；以及
一个或多个LED，附接到所述耦合结构的所述第二开放式腔。
8.一种用于将一个或多个LED耦合到导光板的耦合结构，所述耦合结构包括：
反射表面，包括第一边缘和相对定位的第二边缘；
第一磷光体结构，附接到所述反射表面并从所述反射表面延伸，与所述第一边缘邻近；
第二磷光体结构，附接到所述反射表面并从所述反射表面延伸，平行于所述第一磷光体结构并与所述第二边缘邻近；以及
开放式腔，由所述反射表面的至少一部分、所述第一磷光体结构和所述第二磷光体结构限定，并且被适配为将所述耦合结构附接到所述一个或多个LED，其中所述一个或多个LED与所述第一磷光体结构和所述第二磷光体结构间隔开；
所述反射表面、所述第一磷光体结构和所述第二磷光体结构形成可附接到所述导光板和所述一个或多个LED的单件。
9.根据权利要求8所述的耦合结构，其中，所述耦合结构是柔性的。
10.根据权利要求8所述的耦合结构，其中，所述反射表面、所述第一磷光体结构和所述第二磷光体结构各自是单个硅树脂或塑料件的一部分或设置在单个硅树脂或塑料件上。
11.根据权利要求10所述的耦合结构，其中，所述反射表面包括嵌入在所述硅树脂或塑料件中的反射性粉末。
12.根据权利要求10所述的耦合结构，其中，所述反射表面包括设置在所述硅树脂或塑料件上的反射涂层。
13.根据权利要求10所述的耦合结构，其中，所述第一磷光体结构、所述第二磷光体结构，或者所述第一磷光体结构和所述第二磷光体结构包括嵌入在所述硅树脂或塑料件中的磷光体粉末。
14.一种发光设备，包括：
导光板，包括开口；
根据权利要求8所述的耦合结构，插入到所述开口中；以及
一个或多个LED，附接到所述耦合结构的所述开放式腔。
15.根据权利要求14所述的发光设备，其中，所述导光板的所述开口延伸穿过所述导光板。
16.一种用于将一个或多个LED耦合到导光板的耦合结构，所述耦合结构包括：
磷光体结构，包括弯曲表面、第一边缘和相对定位的第二边缘；
第一反射表面，附接到所述第一边缘；
第二反射表面，附接到所述第二边缘；以及
开放式腔，由所述第一反射表面、所述第二反射表面和所述磷光体结构限定，并且被适配为将所述耦合结构附接到所述一个或多个LED，其中所述一个或多个LED与所述磷光体结构间隔开；
所述第一反射表面、所述第二反射表面和所述磷光体结构形成可附接到所述导光板和所述一个或多个LED的单件。
17.根据权利要求16所述的耦合结构，进一步包括：
一个或多个反射壁，从所述磷光体结构延伸并分离所述一个或多个LED。
18.根据权利要求16所述的耦合结构，其中，所述耦合结构是柔性的。
19.根据权利要求16所述的耦合结构，其中，所述磷光体结构、所述第一反射表面和所述第二反射表面各自是单个硅树脂或塑料件的一部分或设置在单个硅树脂或塑料件上。
20.根据权利要求19所述的耦合结构，其中，所述第一和第二反射表面包括嵌入在所述硅树脂或塑料件中的反射性粉末。
21.根据权利要求19所述的耦合结构，其中，所述第一和第二反射表面包括设置在所述硅树脂或塑料件上的反射涂层。
22.根据权利要求19所述的耦合结构，其中，所述磷光体结构包括嵌入在所述硅树脂或塑料件中的磷光体粉末。
23.一种发光设备，包括：
导光板，包括开口；
根据权利要求16所述的耦合结构，插入到所述开口中；以及
一个或多个LED，附接到所述耦合结构的一个或多个开放式腔。
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