[发明专利]改进的发光二极管照明系统和/或其制造方法

说明书

技术领域

本发明的某些示例性实施方式涉及发光二极管（LED）系统和/或其制造方法。更具体来说，某些示例性实施方式涉及用于例如照明灯具（例如器材）应用的具有提高的聚光和保留的光学扩展量的改进的LED系统。

发明背景和示例性实施方式的概述

超过一个世纪以来，白炽灯泡提供了大部分电产生的光。然而，白炽灯泡在产生光方面通常低效。事实上，大部分输入到白炽灯泡中的电力可能被转变成热而不是光。

更近些时候，开发出了发光二极管（LED）或无机LED（ILED）。这些相对新的光源以相当快的步伐持续发展，其中某些半导体制造技术的适用引起光通量的进一步增加。因此，LED的高光通量与高照明效率的组合，可能在某一天使LED成为在某些情况下的优选照明选择。采纳LED作为光源可能与各种领域的改进密切相关，所述领域涉及：1）将活性材料整合在器件组合件中的高成本效益的技术；2）将器件互相连接成模块；3）管控运行期间的热积累；和/或4）在产品使用寿命内在所需色度水平进行空间上均匀的光输出。

总的来说，LED与白炽光源相比具有几个优点，例如增强的耐用性、更长的使用寿命和降低的能耗。此外，LED的小尺寸、狭窄的光谱发射带和低的运行电压，可能在某一天使它们成为紧凑、轻量和廉价照明（例如固态导轨照明系统）的优选光源。

然而，尽管具有这些优点，但LED也苦于某些缺点。例如，LED光学扩展量的每单位光学功率可能明显低于UHP（超高效）灯。正如所知，光学扩展量是指光在给定介质内，在给定面积和固定角度下的散开程度。这种差异可能达到甚至超过30倍。这种差异有时可能阻碍在远离光源面一定距离的对象上获得高亮度。例如，典型的光源或灯可能只能运行以收集从所述源发射的光的50%。

在某些情况下，作为与LED相关的结温升高的结果，LED光源的效率可能受到不利影响。结温可以直接影响LED的性能和寿命。作为结温升高的结果，预期会出现输出（光度）的显著损失。LED的正向电压可能也取决于结温。具体来说，当温度升高时，正向电压降低。这种增加进而可以引起阵列中其他LED上的过量电流泄漏。这种泄漏可能造成LED器件故障。高温也能影响使用砷化镓、氮化镓或碳化硅制造的LED的波长。

常规冷却系统利用对流、传导、辐射等有效地将热量从发热体带走。然而，在LED的情形中，不存在用于将热从光源的背侧移除的基础结构。这可能是因为常规光源可以依靠来自于光源前侧的对流。

因此，应该认识到，人们正持续不断地寻求用于改善（或更好地利用）来自于LED源的光的新技术。例如，应该认识到，在某些情况下，可能希望提高来自于LED光源的光的光学效率和/或准直。还应该认识到，人们也在持续不断地寻求用于LED光源的热管理的新技术。

本发明的某些示例性实施方式的一个方面涉及LED光收集装置。这种装置可能适用于例如紧凑的基于LED的导轨照明系统。

在某些示例性实施方式中，可以提供DC或AC驱动的LED的阵列（例如，其可以是具热管理特征被安装的板上芯片或玻璃覆晶芯片）。在某些示例性实施方式中，可以将特殊设计的透镜作为准直器，与形成在玻璃基板中的孔隙（例如组合抛物线状聚光器）联合使用，以保留光源的光学扩展量。

在某些示例性实施方式中，可以使用非映像技术来处理表面，以便调整或变换从光源（例如LED光源）发射的光。

在某些示例性实施方式中，LED可以配置在玻璃基板中形成的空隙之后或其中。在某些示例性实施方式中，所述玻璃基板提供表面，以产生组合抛物线状聚光器（CPC）孔的阵列。在某些示例性实施方式中，所述玻璃基板可以被构造为可以容纳完全包覆的LED或具有辅助散热片的裸片印刷电路板（PCB）。在某些示例性实施方式中，形成的玻璃基板可以容纳透镜。在某些示例性实施方式中，所述玻璃基板可以包含与LED远远分隔开的带有磷光部件的另一块玻璃板。在某些示例性实施方式中，LED可以是裸片。

在某些示例性实施方式中，远程磷光板可以与菲涅耳透镜一起使用，以增加发射光的漫射和/或均匀化。

在某些示例性实施方式中，提供了一种制造照明器材的方法。在玻璃基板中形成至少一个空腔，所述至少一个空腔沿着其深度形成锥度，使得所述至少一个空腔的直径或其第一末端到其第二末端的距离增加。将反射元件配置在所述至少一个空腔的表面上。将发光二极管（LED）放置在每个所述空腔的第一末端处或其附近，以使相关反射元件能够反射至少一些从相应LED发射的光，保留来自于所述相应LED的光学扩展量。