CN209325530U - 一种新型面板灯 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种面板灯，包括面光源模组、框架、灯罩和线缆组件，面光源模组固定设置于框架的底部，灯罩罩设于面光源模组上且与框架可拆卸地连接，面光源模组与线缆组件电连接；面光源模组包括基板、大角度出光光源、高折射率透明波导层及扩散膜层，所述基板上设置有若干大角度出光光源，在基板上还设置有覆盖大角度出光光源的高折射率透明波导层，且高折射率透明波导层的高度等于或高于大角度出光光源的高度，所述高折射率透明波导层上表面还设置有扩散膜层；所述高折射率透明波导层的折射率大于扩散膜层下表面的折射率。本实用新型的优点在于：本实用新型面板灯能够增大光源出光角度，以及提高混光效果、避免亮度不均且可降低整体厚度。

Description

一种新型面板灯

技术领域

本实用新型涉及一种灯具，特别涉及一种新型面板灯。

背景技术

LED作为一种节能、高效的光源，被广泛地应用在各种照明、显示设备中，如面板灯中。传统带反射镜结构的正装LED，如图1所示，包括自下而上依次设置的反射层11、衬底12、N-GaN层13和P-GaN层 14；传统带反射镜结构的倒装LED，如图2所示，包括自下而上依次设置的反射层21、P-GaN层22、发光层23、N-GaN层24和衬底25；传统正装与倒装LED芯片如果应用反射层，其均为5面出光，且反射层均是设置在靠近基板一侧的，即LED芯片的底面上。

目前带反射镜结构的LED芯片封装后形成的光源结构中，其出光角度只有120°左右，在照明行业的面光源的使用中受到一定的限制。

例如：传统直下式面出光模组主要有3种方式：

（1）采用常规LED芯片组成的光源阵列，在LED光源阵列的上方一定距离设置扩散板，利用扩散板来将点光源变成面光源；

（2）采用常规LED芯片组成的光源阵列，在各LED芯片上紧贴安装透镜，使LED灯珠发出的光经透镜后，光经过透镜与扩散板之间的空气层传导，进行一定程度上的光强叠加后再照射到扩散板上，进而将点光源变成面光源；

（3）采用常规LED芯片光源阵列，在LED光源阵列的表面直接涂覆硅胶加荧光粉形成导光介质层，使得点光源向面光源转变。

上述方式均存在一定的缺点或局限性：

（1）对于第一种方式：如图3、4所示，常规LED光源的出光角度最大达到120°左右，LED光源91与扩散板92之间必须间隔较大的距离才能达到较为均匀的混光效果，整个面出光模组通常很厚，一般只能应用于照明行业，例如面板灯，应用非常局限。

（2）对于第二种方式：如图5、6所示，常规LED光源91上叠加透镜3后的出光角度能够达到135°，其虽然增加了发光角度，且顶面出光大为减少，能够在相对更短的距离内达到较均匀的混光效果，由于需要使用二次光学透镜，扩散板92与二次光学透镜93之间也必须间隔一定的距离，虽然相较第一种方式厚度有所减小，但面出光模组无法达到超薄的效果。

（3）对于第三种方式，如图8所示，其在若干LED芯片91构成的光源阵列表面涂覆了荧光粉层94，略微增加了白光的横向传播与混光；但由光学理论，我们可以发现，当蓝光在含有荧光粉的波导中传输时，作为激发光的蓝光强度会因为荧光粉的吸收及不规则散射而快速降低。如图9所示，以点光源为例，其光强在含有荧光粉的波导中传输时，强度在数值上与距离的立方成反比；如图10所示，线光源，其光强在含有荧光粉的波导中传输时，强度在数值上与距离的平方成反比；如图11所示，面光源，其光强在含有荧光粉的波导中传输时，强度在数值上与距离成反比。

采用第一、二种方式的面光源，由于LED芯片出光角度的限制，不仅易形成暗区、混光均匀性差，整个直下式面出光模组还较厚，若要减小整个面出光模组的厚度，只能通过缩小相邻LED芯片间距来实现（参见图7），但是所需LED芯片数量成平方的增加，成本大幅提高。

采用第三种方式的面光源，虽然解决模组厚度的问题，但

一方面，LED芯片的出光角度限制，使得LED芯片发出的光不利于在荧光粉层内的横向传播，横向传播效果有限；

另一方面，由于蓝光激发荧光粉混合得到的白光在导光介质传播过程中衰减严重，激发荧光粉的蓝光衰减，因此，蓝光强度降低，沿波导方向的横向传播强度降低；芯片出光亮度不均匀，混光效果差，导致面光源中整面亮度的也不均匀。另一方面，芯片排列比较密集，整体限制了更大间距的LED芯片排布方式。

综上所述，我们需要研发一种能够增大光源出光角度，以及提高混光效果、避免亮度不均且可降低整体厚度的面板灯。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种能够增大光源出光角度，以及提高混光效果、避免亮度不均且可降低整体厚度的面板灯。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：一种新型面板灯，其创新点在于：包括面光源模组、框架、灯罩和线缆组件，所述面光源模组固定设置于所述框架的底部，所述灯罩设置于所述面光源模组上且与框架可拆卸地连接，所述面光源模组与线缆组件电连接；

所述面光源模组包括基板、大角度出光光源、高折射率透明波导层及扩散膜层，所述基板上设置有若干大角度出光光源，在基板上还设置有覆盖大角度出光光源的高折射率透明波导层，且高折射率透明波导层的高度等于或高于大角度出光光源的高度，所述高折射率透明波导层上表面还设置有扩散膜层；所述高折射率透明波导层的折射率大于扩散膜层下表面的折射率。

进一步地，所述基板为多个间隔设置的非连续式条状基板，且所述大角度出光光源对应设置在条状基板上。

进一步地，所述大角度出光光源包括LED芯片，所述LED芯片为倒装结构，LED芯片包括自下而上依次设置的P-GaN层、发光层、N-GaN层和衬底，且在LED芯片的底面设置下反射层，在LED芯片的顶面及侧面设置有蓝光复激发层，蓝光复激发层的顶面设置上反射层，所述蓝光复激发层的四个侧面为全出光区，上反射层顶面为全反射或部分反射区。

进一步地，所述LED芯片的顶面设置中反射层，且所述中反射层为部分出光部分反射结构。

进一步地，所述上反射层含有用于折射、反射的颗粒状填充物。

进一步地，所述蓝光复激发层的顶面和侧面设置有一层第一介质透明层，所述上反射层位于第一介质透明层的上表面。

进一步地，所述第一介质透明层与反射层之间还设置有第二介质透明层，且第一介质透明层折射率高于在第二介质透明层折射率。

进一步地，所述基板与高折射率透明波导层之间或者高折射率透明波导层与扩散膜层之间增设局部散射微结构。

本实用新型的优点在于：

（1）本实用新型面板灯，用于面板灯的面光源模组结构中，利用扩散膜层下表面的微结构存在空隙，即占扩散膜层面积中大部分面积的空气层作为低折射率层，进而大角度出光光源发出的白光在该高折射率透明波导层内形成波导，使得点光源向面光源转变，增加了白光的横向传播；同时，用于面光源模组中的大角度出光光源，将反射层直接设置在倒装LED芯片的顶部和底部，当LED芯片发出的光在被上反射层和下反射层不断反射时，由于蓝光复激发层的存在，对于常规蓝光LED芯片，可以将反射回来的蓝光，再经过蓝光复激发层（即荧光粉层），进一步激发，再进一步混合得到白光；蓝光LED激发的荧光发光光谱中，绿光、黄光、红光等长波段的光在LED芯片内的吸收率较低，而LED芯片本身发出的蓝光波长较短，吸收率最高，其吸收是最严重的；而本实用新型中，创造性地在LED芯片上方同时设置上反射层和蓝光复激发层，利用被上反射层反射的蓝光被蓝光复激发层再次激发，再进一步混合得到白光，而白光相对于蓝光被吸收的部分就少多了；在实现大角度出光的基础上避免光的衰减；因而，通过采用该面光源模组制成的面板灯，能够有效提高混光效果、避免亮度不均且可降低整体厚度；

（2）本实用新型，其中，面光源模组中，在基板与高折射率透明波导层之间，或者高折射率透明波导层与扩散膜层之间增设局部散射微结构区域，避免了传统无扩散膜的 LED灯具或传统扩散膜表面粒子发生团簇呈现出不均匀扩散效果，避免明显暗区，呈现混光均匀的扩散效果；

（3）本实用新型，其中，介质透明层的设置，增加了LED芯片的出光角度，有利于将光导向高折射率透明波导层，增加其出光角度，进一步提升混光效果。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为传统带反射镜结构的正装LED的结构示意图。

图2为传统的带反射镜结构的倒装LED的结构示意图。

图3为传统LED光源的出光角度测试图。

图4为传统直下式面出光模组中第一种方式的光强叠加原理图。

图5为传统LED光源加上透镜后的出光角度测试图。

图6为传统直下式面出光模组中采用LED光源加透镜方式的光强叠加原理图。

图7为传统直下式面出光模组中采用紧密排列LED光源加透镜方式的另一种光强叠加原理图。

图8为传统直下式面出光模组中采用LED光源阵列加荧光粉方式的示意图。

图9为含有荧光粉波导对于点光源的光强度的损耗示意图。

图10为含有荧光粉波导对于线光源的光强度的损耗示意图。

图11为含有荧光粉波导对于面光源的光强度的损耗示意图。

图12为本实用新型面板灯的结构爆炸示意图。

图13为图12中第一实施例面光源模组的结构示意图。

图14为本实用新型第一实施例大角度出光光源的结构示意图。

图15为本实用新型第一实施例的大角度出光光源的出光角度测试图。

图16为图12中第一实施例面光源模组的另一种结构示意图。

图17为图12中第二实施例面光源模组的结构示意图。

图18为本实用新型第二实施例大角度出光光源的结构示意图。

图19为本实用新型中LED芯片的另一种结构示意图。

具体实施方式

下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本实用新型，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

本实施例新型面板灯，如图12所示，包括面光源模组1、框架2、灯罩3和线缆组件4，面光源模组1固定设置于框架2的底部，灯罩3罩设于面光源模组1上且与框架2可拆卸地连接，面光源模组1与线缆组件4电连接。

本实施例中，面光源模组1的具体结构，如图13所示，包括基板11、大角度出光光源12、高折射率透明波导层13及扩散膜层14，基板11上设置有若干大角度出光光源12，在基板11上还设置有覆盖大角度出光光源12的高折射率透明波导层13，且高折射率透明波导层13的高度等于或高于大角度出光光源12的高度，高折射率透明波导层13上表面还设置有扩散膜层14；高折射率透明波导层13的折射率大于扩散膜层14下表面的折射率。

本实施例用于面光源模组1的大角度出光光源12，如图14所示，包括LED芯片121，LED芯片121采用带反射镜的倒装结构：LED芯片121包括自下而上依次设置的P-GaN层 、发光层、N-GaN层和衬底，且在LED芯片121的底面设置下反射层，在LED芯片121的顶面及侧面设置有蓝光复激发层122，蓝光复激发层122的顶面设置上反射层123，蓝光复激发层122的四个侧面为全出光区，上反射层123顶面为全反射或部分反射区。

具体实施时，上反射层123含有用于折射、反射的颗粒状填充物。

以采用半透明半反射的顶面反射结构的大角度出光光源为例，如图15所示，该结构成功的将正常朗伯光型结构的LED光源的主发光方向的主能量角从正上方0°转变成为四周的正负30°。其次，从光强分布上可见也成功的将其发光光强在整个发光角度内呈均匀化分布，即使在正负85°大角度范围下其出光光强仍是光强峰值的64%左右。而在正常朗伯光型结构的LED光源中如果其出光角度为120°，也就是说，当其在正负60°时其出光光强仅为峰值的一半（参见图3）。而本专利中采用半透明半反射的顶面反射结构大角度出光光源结构中光强即使在正负85°大角度范围内其光强仍为光强峰值的64%。

作为本实施例更具体的实施方式：

基板11与高折射率透明波导层13之间或者高折射率透明波导层13与扩散膜层14之间增设局部散射微结构。

局部散射微结构的扩散粒子可采用球型结构，其功能和微透镜类似。微结构包括全息、柱面透镜、微透镜阵列和可拉伸衍射光栅。可以通过采用挤压辊压印法、扩散光刻法、热压印、自组装法和各向同

性刻蚀的方法，在扩散膜表面实现局部散射微结构。光线在透过这些粒子时被聚焦再散射到一定的出射角度范围内，具有增强出射光亮度的功能。此外，扩散粒子直径、与成膜树脂的折射率差异也保证了光线不会从扩散膜中直射出去，提供了均匀的混光效果和均匀的亮度。本发明所涉及的具有散射微结构的扩散膜，利用表面周期或随机分布的微结构对光的折反射作用来调制入射光的光学状态。采用这类具有局部散射微结构的光扩散膜所得到的面光源模组结构具有视角宽、透过率高、混光均匀等优点。

采用本实施例1大角度出光光源制得的面光源模组与传统方式直下式背光模组的各项参数对比如下：

6英寸手机背光应用案例

发光区域

主能量方向

发光角度

模组厚度

间隙

光源颗粒数（颗）

实施例1（有荧光层无透明层）

132.48mm*74.52mm

+60°和-60°

170°

1mm

6mm

241

COB（图6）

132.48mm*74.52mm

0°（正上方）

~120°

1mm

2mm

2416

结论：从上表可以看出，在发光区域面积相同、背光模组厚度相同的前提下，本实施例中，由于采用了大角度四面出光光源将主发光能量方向从正上方偏移至侧面，同时，发光角度高达170°以上，在保证相同混光效果的前提下，有效的提高了相邻光源的间距，大幅降低光源颗粒数。

本实施例中，基板11为透明柔性基板，具体可选用PI板、PET板、PEV板，或基板11为金属刚性板，具体可选用铝板、薄铜板、陶瓷板。基板11采用柔性透明或半透明基板，基板11上的电路采用透明导电层，比如ITO，石墨烯，柔性可弯折，进而使得面光源模组可以进一步通过优化下降到1mm左右，薄如纸片。

如图16所示，基板11为多个间隔设置的非连续式条状基板，且大角度出光光源对应设置在条状基板上。

实施例2

本实施例新型面板灯与实施例1基本相同，如图12所示，均包括面光源模组1、框架2、灯罩3和线缆组件4，面光源模组1固定设置于框架2的底部，灯罩3罩设于面光源模组1上且与框架2可拆卸地连接，面光源模组1与线缆组件4电连接。

本实施例中，面光源模组1的具体结构，如图17所示，包括基板11、大角度出光光源12、高折射率透明波导层13及扩散膜层14，基板11上设置有若干大角度出光光源12，在基板11上还设置有覆盖大角度出光光源12的高折射率透明波导层13，且高折射率透明波导层13的高度等于或高于大角度出光光源12的高度，高折射率透明波导层13上表面还设置有扩散膜层14；高折射率透明波导层13的折射率大于扩散膜层14下表面的折射率。

不同之处在于：本实施例用于面光源模组1的大角度出光光源12，如图18所示，包括LED芯片121， LED芯片121为倒装结构，LED芯片121包括自下而上依次设置的P-GaN层 、发光层、N-GaN层和衬底，且在LED芯片121的底面设置下反射层，在LED芯片121的顶面及侧面设置有蓝光复激发层122，蓝光复激发层122的顶面设置上反射层123，并在蓝光复激发层122的顶面和侧面设置有一层介质透明层124，在介质透明层124的上表面设置上反射层123；蓝光复激发层122的四个侧面为全出光区，上反射层123顶面为全反射或部分反射区。

实施例1和实施例2的大角度出光光源中采用的LED芯片，更具体的实施方式，如图19所示，LED芯片121的顶面设有中反射层125，且中反射层125为部分出光部分反射结构。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征以及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种新型面板灯，其特征在于：包括面光源模组、框架、灯罩和线缆组件，所述面光源模组固定设置于所述框架的底部，所述灯罩设置于所述面光源模组上且与框架可拆卸地连接，所述面光源模组与线缆组件电连接；

所述面光源模组包括基板、大角度出光光源、高折射率透明波导层及扩散膜层，所述基板上设置有若干大角度出光光源，在基板上还设置有覆盖大角度出光光源的高折射率透明波导层，且高折射率透明波导层的高度等于或高于大角度出光光源的高度，所述高折射率透明波导层上表面还设置有扩散膜层；所述高折射率透明波导层的折射率大于扩散膜层下表面的折射率。

2.根据权利要求1所述的新型面板灯，其特征在于：所述基板为多个间隔设置的非连续式条状基板，且所述大角度出光光源对应设置在条状基板上。

3.根据权利要求1所述的新型面板灯，其特征在于：所述大角度出光光源包括LED芯片，所述LED芯片为倒装结构，LED芯片包括自下而上依次设置的P-GaN层、发光层、N-GaN层和衬底，且在LED芯片的底面设置下反射层，在LED芯片的顶面及侧面设置有蓝光复激发层，蓝光复激发层的顶面设置上反射层，所述蓝光复激发层的四个侧面为全出光区，上反射层顶面为全反射或部分反射区。

4.根据权利要求3所述的新型面板灯，其特征在于：所述LED芯片的顶面设置中反射层，且所述中反射层为部分出光部分反射结构。

5.根据权利要求3所述的新型面板灯，其特征在于：所述上反射层含有用于折射、反射的颗粒状填充物。

6.根据权利要求3、4或5所述的新型面板灯，其特征在于：所述蓝光复激发层的顶面和侧面设置有一层第一介质透明层，所述上反射层位于第一介质透明层的上表面。

7.根据权利要求6所述的新型面板灯，其特征在于：所述第一介质透明层与反射层之间还设置有第二介质透明层，且第一介质透明层折射率高于在第二介质透明层折射率。

8.根据权利要求1所述的新型面板灯，其特征在于：所述基板与高折射率透明波导层之间或者高折射率透明波导层与扩散膜层之间增设局部散射微结构。