[发明专利]光输出器件

说明书

技术领域

本发明涉及一种光输出器件，具体地涉及一种包括至少部分地 嵌入于热塑材料的半透明层中的LED封装的光输出器件。

背景技术

利用发光二极管(LED)作为其光源的光输出器件已经变得越 来越普及。这样的光输出器件可以用于照亮物体、用于显示图像或 者简单地用于装饰目的。应用例如是用于架子、橱窗、表面、办公 室隔断、墙壁覆层的装饰光照。

通过在封装如树脂中嵌入LED芯片来制作LED。这允许提高 利用LED的光输出器件的可制造性。这样的嵌入式LED也称为LED 封装(package)。

本身已知在热塑材料中嵌入LED封装。其中嵌入LED封装的 热塑材料可以夹在两个玻璃板之间以获得称为玻璃内LED (LEDs-in-glass)的器件。也有可能具有其中不使用夹心玻璃的应用。 一个例子是其中嵌入LED封装的塑料窗。在热塑材料中嵌入LED封 装使器件更耐磨。热塑材料防止LED封装受损并且通过覆盖电接触 和接线来增加器件的电安全性。鉴于器件可制造性，适当的热塑材 料例如是聚乙烯醇缩丁醛(PVB)或者UV树脂。

在这样的布置中，出于各种原因而需要控制光学和热性质。例 如，光输出器件中所用LED封装充当点源，这些点源造成亮光斑。 在玻璃内LED中，另一问题在于光可能由于全内反射而在两个玻璃 板之间被捕获。

如介绍段落中所述器件的又一问题在于最大功率和光输出受 LED封装中的LED芯片所生成的热量限制。最大允许功率尤其由于 热塑材料的绝热性质而受限，这些性质造成热塑材料阻碍热量从 LED封装传走。LED封装也可能引起‘热斑’，这些热斑可能伤害正 在操控光输出器件的人。

US 2007/0025108A1公开一种用于光照装置的电路，该电路包 括具有如下结构的热塑树脂基片，在该结构中在照亮位置接纳发光 二极管器件。该树脂基片包含用于增加导热率的粒子。没有公开针 对亮斑问题的解决方案。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种其中减少涉及导热率的问题 和涉及亮斑的问题两者的光输出器件。

这一目的通过本发明来实现，本发明提供一种光输出器件，该 器件包括至少部分地嵌入于热塑材料的半透明层中的LED封装，其 中半透明层包括导热率比半透明层的热塑材料的导热率更高的光散 射粒子。

在使用期间，行进经过半透明层的来自LED封装的光将在随 机方向上由散射粒子散射。这实现离开器件的光看起来源自于比原 有发射斑更大的区域。这样做的结果是更少亮斑可见。光散射粒子 具有又一功能，即这些粒子的高导热率从LED封装有效地散热。这 减少与热塑材料的绝热性质所引起的有限最大功率和光输出有关的 问题。也更均匀地分布热量，从而减少出现‘热斑’的可能性。

将注意EP 1 737 049 A1公开了一种具有树脂的LED器件，其 中LED芯片嵌入于树脂中，其中树脂包括无机纳米粒子。该欧洲专 利文献解决从LED芯片向树脂的表面传热的问题。然而，当这样的 LED器件嵌入于热塑材料的半透明层中时并未解决涉及亮斑和导热 率的问题。还注意US 2003/0218192A1公开了一种包括散射粒子的 塑料片。可以使用该塑料片作为用于LED的盖。这样的布置仍然具 有涉及导热率的问题。

根据本发明的一个优选实施例，光散射粒子具有至少1W/mK 并且优选为至少10W/mK的导热率。这样的导热率允许从LED封装 向器件以外有效散热。

根据本发明的又一实施例，光散射粒子具有100nm至2μm的 直径。来自LED封装的光通过具有这样的直径的粒子有效地散射。

根据本发明的又一实施例，光散射粒子选自于包括TiO₂、ZrO₂和MgO的组。材料TiO₂、ZrO₂和MgO分别具有11.2、2、53.5W/mK 的导热率，并且鉴于它们的低成本而颇为适合。

根据本发明的又一实施例，光散射粒子的数量范围为重量比 0.01-2％、优选为0.01-0.5％。散射程度可以通过散射粒子的数量以及 散射粒子的尺寸来控制。光散射粒子的该指定数量将获得有效的散 射效果而又避免透射率的显著降低。

根据本发明的又一实施例，半透明层还包括导热率比半透明层 的热塑材料的导热率更高的非光散射粒子。