[发明专利]产生闪耀的LED灯

说明书

技术领域

本发明涉及使用发光二极管（LED）的灯，尤其涉及用于产生LED灯的闪耀外观的技术。

背景技术

图1是传统倒装芯片LED管芯10的横截面视图，LED管芯10安装在底座12上并由半球形透镜14封装。所发射的光产生朗伯图案。LED管芯10底部上的电极16被接合至底座12上的金属焊盘，该金属焊盘通过通路被连接至底座12底部上的鲁棒接合焊盘18以用于焊接至印刷电路板。底座12可以是任意尺寸的。一个或多个磷光体层可以覆盖LED管芯10使得结构20能够输出任何颜色的光，包括白色。这样的输出多种颜色的结构20可以从受让人处购买到。

在某些与光发射美学相关的应用中，可能期望产生引人注意的光发射。

发明内容

描述了对人类观察者产生闪耀效应的新颖LED透镜。

LED管芯大约为1mm²，横跨管芯表面的发射光组合以形成非相干光。这样的光并不闪耀。闪耀是一种特性，其根据光源或观察者的移动而导致所发出的光出现快速变化的亮度外观。

与闪耀相关的特性被称为斑点，其中由于横跨视网膜的被观察的光的相长和相消干涉，人眼中的视杆细胞和视锥细胞探测到相干光源（例如，激光）的不同亮度。斑点是非常有趣的美学效果，由于LED的非相干性质，其不能利用LED被观察到。

根据本发明的一个实施例，为产生闪耀和斑点效应，专用的透镜被固定在LED管芯之上，其中所述管芯以朗伯图案发射。透镜通常是半球形（圆顶形）并被模制成基本上由非常小且互连的小透镜的阵列形成。每个小透镜将在其输入表面处接收到的LED光成形为在其输出表面处的基本上点源，因此LED管芯横跨该半球形小透镜阵列被成像为亮点源的阵列。来自于每个小透镜的发射光将是定向的，因此当观察者相对于光源移动时，观察者将看到与任何其他点源相比更亮的一个点源。

在一个实施例中，LED管芯是基本上每边的尺寸约为1mm的正方形，小透镜被布置在与LED管芯间隔约5mm的半球形区域之上，其中该半球形具有约10mm的直径，且每个小透镜具有约1至1/100mm的直径。小透镜的数量典型地将是100-10,000个或更多。也描述了透镜和小透镜的其他形状。

当观察者相对于光源移动时，光源将出现闪耀。进一步地，由于每个小透镜产生LED管芯的基本上点源像，所以假设LED发射窄范围的波长，则观察者的视杆细胞和视锥细胞看到由单个小透镜发射的部分地相干的光。点源基本上产生平面光波。不同的视杆细胞和视锥细胞探测到经历不同程度的相长和相消干涉的光，其导致感受到的光具有随观察者的眼睛相对于光源的移动而改变的有趣的粒状。

在模制透镜的实际实施例中，小透镜不能产生完美的点源，且实际可实现的点源约为LED管芯面积的1/25（约0.04mm²的面积）。这等同于通过小透镜的约0.2的实际放大率。术语“基本上点源”应无论如何被解释为任何LED像的尺寸面积小于LED管芯面积的约1/9（0.33或更小的放大率）。

在一个实施例中，透镜的内部表面包括凸透镜阵列且外部表面包括散射表面，诸如合适的粗糙化表面。粗糙化表面可通过模制或通过其他手段产生。内部透镜在外部表面处产生点源，且通过外部表面的散射使得点源相对于透镜在随机的角度被观察到。

透镜可以是单一的、完整的透镜或者两个或更多的同心的透镜。

附图说明

图1是传统的发射朗伯图案的LED光源的横截面视图。

图2是当观察者相对于灯移动时闪耀的LED灯的横截面视图。

图3是图2的透镜中单独的小透镜(lenslet)部分的透视图。

图4是具有小透镜的半球形透镜的自上而下的平面视图。

图5是类似于图2的LED灯但其中透镜为边发射透镜的LED灯的横截面视图。

图6是其中透镜由间隔的内部和外部透镜形成的LED灯的横截面视图。

在不同的图中相似或相同的元件使用相同的数字进行标记。

具体实施例