[发明专利]发光二极管-导光件耦联装置

说明书

技术领域

本公开涉及发光二极管(LED)和导光件之间的耦联布置或耦联装置，且更具体而言，涉及改进构件之间的耦联效率。尽管本公开可在期望有高的效率或耦联的相关环境中得到更一般的应用，但是在本具体申请中的耦联装置是紧凑型荧光灯(CFL)，例如，其中，存在混合红色光与从CFL发出的白光的期望。

背景技术

标准CFL的饱和的红色的颜色表现可通过结合来自LED的红光而得到增强。例如，共同拥有的美国专利No.7,543,957涉及这种布置，该专利的公开通过引用而清楚地结合在本文中。高效率的红LED是温度敏感的，所以存在对热隔离LED与CFL的需要。所提到的‘957专利将LED安装在灯组件的基部部分中，以便隔离热敏感的LED与和CFL相关联的升高的温度。采用导光件将来自灯组件的基部部分中的LED的红光输送到CFL的放电管(一个或多个)的附近的区域，此处，获得了与放电管(一个或多个)发出的白光的有效混合。

导光件的输入耦联、传输和输出耦联效率越高，对灯的饱和红色表现所产生的作用就越高。与(i)光进入导光件中，(ii)沿着导光件的长度，以及(iii)在离开导光件之后相关联的改进的效率导致来自以特定瓦数驱动的特定LED的更多红色与来自CFL的白光混合。

输入耦联效率被认为是光路径中最关键的枢纽(junction)。源(这里为LED)的辐射模式和引导模式(这里为导光件)的几何不相容性表示需要在很大的范围上进行改进。辐射模式指的是从LED发出的光的角度和空间分配。当结合导光件使用大的导光件时(也就是当导光件的直径大于LED源及其主要光学器件的大小时)，问题简化成使LED辐射特性(常用朗伯(lambertian))与有限的接受角(或导光件的NA)匹配。按照离开导光件的光相对于由LED发出的光的强度的百分比来测量耦联效率。已知的耦联布置范围表现出范围在35％至大约50％的效率。

在现有技术中提出了各种耦联布置。例如，一种现有技术布置在导光件的抛光端部和与LED相关联的集成式光学布置之间提供了对接耦联或接触。或者，在LED的周围形成空腔或凹陷，以将光集中到导光件中，例如美国专利No.7,279,345中所显示和描述的那样。又一种布置使用透镜耦联，其中特殊几何的透镜、透镜固定器等置于LED和导光件之间(参见例如美国专利No.5,732,176)。与对接耦联布置相比，获得了更高的耦联效率。又一种耦联布置是反射器型耦联，而且迄今为止，该设计基于与不容易结合到LED导光件环境中的白炽光源一起使用的经典反射器设计。典型地，反射器包括金属反射层，且还使用空气来作为该反射器内的传播介质。消除光源和导光件之间的空气间隙是合乎需要的，因为这种结构将减少LED-空气和空气-光引导界面上的菲涅耳反射，而且还增强了总的内反射(TIR)在反射面上的应用。

因此，需要改进的耦联效率，并且还需要考虑限制生产成本、同时提供可重复的解决方案以便既容易组装又有一致的结果的这种布置的商业化。

发明内容

公开了用于改进LED光源和导光件之间的耦联效率的各种布置。

在一个示例性实施例中，一种导光件具有定位在LED附近的、近侧的基本平的端部。支承件将LED接收在中心凹陷部分中，且LED设置成与导光件的平的端部成面对关系。支承件包括用于将高比率的光从LED传输到导光件的反射器表面。定位器包括用于紧密地接收导光件的周边部分的有限的轴向范围的凹陷尺寸。

该定位器包括用于通过其来接收电源导线的至少一个开口。

在另一个示例性实施例中，一种耦联器置于LED和导光件的近侧端部之间。该耦联器包括抛物线或非球面的内反射器表面中的一种，该内反射器表面具有至少部分地包围LED的狭窄的第一端部，以及至少部分地包围导光件的近侧端部的宽的第二端部。

该耦联器包围覆盖LED芯片的光学穹顶(集成式光学器件)的外周，且优选地包围LED芯片安装在其上的基底的一部分。

在另一种布置中，耦联器的第一端部包围裸露的LED芯片，且内反射器表面从基底表面延伸、与接收在基底上的芯片的周边成包围关系。

由内反射器表面形成的空腔可填充有空气或凝胶，其中凝胶具有与导光件的折射率紧密匹配的折射率。

在又一个实施例中，导光件的近侧端部包括具有至少部分地包围LED的抛物线或非球面形表面的耦联器，且将集中的光引向并入导光件的剩余部分中的宽的第二端部。

本公开的主要好处为LED和相关联的导光件之间的减少的光损失。

另一个好处在于降低的生产和组装成本。