专利名称：经济的部分校准反射微光阵列的制作方法
经济的部分校准反射微光阵列
背景技术：
紫外光(UV)固化在印刷、涂布和消毒方面具有很多应用。紫外光光敏材料通常依赖紫外光形式的特定量的能量来引发和维持材料内的固化过程(聚合)。紫外光装置，通常称为紫外灯，给材料提供紫外光用于固化。在紫外光固化中使用发光二极管(LED)阵列比使用弧光灯具有更多优势，包括低功率消耗、低成本、低操作温度等。通常，所述阵列由在基板上以X-Y栅格排列的各个LED元件组成。阵列的目的是以在工作面上的整个照明区高辐照度和低辐照度变化的方式将UV光从阵列传输到给定距离的目标工作表面。LED是漫射点源，其在给定距离处产生均匀照明。然而，在该距离处，辐照度下降到不足以实现希望的聚合度的水平。增加目标距离处的辐照度而不将工作面处的辐照度模式的变化增加到引起目标处的非均匀聚合的水平成为一种挑战。 Marshall等人在2003年4月15日公布的美国专利No. 6，547，423中教导了“具有改进的性能和缩小的尺寸的LED校准光学器件”。当该设计应用于紫外光固化领域时存在一些问题。该光学器件的尺寸严重地限制了可置于I平方厘米内的模块数目，这显著地降低了多个模块可传输到工作面的辐照度。第二个问题是该设计基本上校准从模块射出的光。当多个模块用来将最大辐照度输送到工作面时-所形成的辐照度模式具有显著的变化，这导致工作面处的不均匀聚合。第三个问题是制造多个模块。该光学器件设计和制造起来相对复杂。该光学器件还较贵，影响了照明设备的总成本和该装置的潜在市场。实现高度校准的另一个方法显示在1988年8月30日公布的美国专利No. 4，767，172中。该方法在如上所述的紫外光固化方面具有相同缺点。仅考虑单一光源的另一设计显示在2001年2月20日公布的美国专利No. 6，190, 020中，其也经受上面列举的相同局限性。此外，这些高度校准方法被证实实际上可能引起用于特定用途的LED发光装置的问题。如果光被校准的程度过高，将导致在目标处产生过多照明的区域热点”，这是不希
望的结果。
图I不出具有反射板的发光模块的一个实施方式。图2示出具有反射板的发光模块的一个实施方式的俯视图。。图3示出具有反射板的发光模块的一个实施方式的侧视图。图4示出具有含光学元件的反射板的发光模块的一个实施方式的侧视图。图5示出具有含光学元件的反射板的发光模块的替代实施方式的侧视图。
具体实施例方式图I示出发光模块10的立体图。发光模块10包括基板14，在其上各个发光元件12排列成x-y栅格。各个发光兀件的实例包括发光二极管，而发光二极管包括有机发光二极管(OLED)。通常，这些发光元件在基板上排列成适当的线形以提供元件的能量和控制。然后反射板16被连到基板14。反射板16为一种具有诸如开口 18的阵列的材料，所述开口用作每个发光元件12的反射杯。开口阵列布置成使每个发光元件都具有一个开口。通常，反射板被制造成使发光元件位于每个开口的中心，并且控制开口的形状来实现对发光元件的发光模式的所希望的改进。图2示出反射板16的俯视图。反射板中的开口如18将通常位于各个发光元件如12的中心。如图3-5中更详细示出的，开口穿过反射板，在反射板的底面具有第一孔口 22且在反射板的顶部具有较宽的第二孔口 20。在该实施方式中，反射板的底部定向成接触图I的基板14的表面。此外，基板的“表面”实际上可为在基板14上的涂层或其它覆盖层，其保护发光元件的输电线。这不意味着将本发明的范围限制到与基板接触的反射板。反射板也可以以预定高度偏离基板，这样反射板不再与基板接触，但仍能实现希望的光学转换。该偏移量可通过许多途径实现。一旦这种方式使用附接到基板和反射板上的电绝缘支座，但存在许多明显和合理的方法来实 现该支座功能，如本领域普通技术人员容易理解的那样。图3-5示出例如图I所示的反射板16的替代实施方式的发光模块的横剖面图。如图3的侧视图所示，反射板看起来在每个开口如开口 18所示的顶部具有一条线。为了更好地理解该论述，图3-4将其示出为虚线。如此前提到的，有关附接到、位于或接近基板14的反射板可包括放置在布线层26上或接触布线层26的反射板16，该布线层包含用于发光元件如12的电接线。如18的开口用于部分校准来自发光元件12的光。所述开口有目的地部分校准光，而不是基本上校准光。预定的光输出应该在目标距离处具有良好的均匀性，并且校准光基本上将导致在目标处产生热点。热点将对应于发光装置中的发光元件的位置。基本上校准从发光元件射出的光所需要的光学元件也将增大开口 18的直径，这反过来影响在基板上排列的发光元件的最小间距。这是在用发光元件进行紫外光固化的领域所需的折衷办法。使给定距离处的辐照度最大化，同时保持良好的均匀性。在尺寸上，部分校准可通过控制反射板16的深度进而控制开口的深度而实现。如果人们想要接近完全的光校准，反射板可具有特定测量值的高度。为了实现部分校准，人们可将反射板的高度降低到实现接近完全校准的约一半高度。这也可以依照反射杯的锥角来进行。在另外的尺寸中，人们可考虑发光元件的尺寸。例如，如果发光元件为I毫米宽，开口可为2毫米宽或具有发光元件宽度的两倍的比例。开口与发光元件成比例，但对所形成的尺寸范围没有限制。这也可以称为与发光元件的尺寸相似的开口。在替代实施方式中，微透镜或其它光学元件可包括在发光模块中，通常每个发光元件配一个光学元件。图4示出穿过发光元件阵列的、由如30和32的透镜组成的透镜元件阵列。在该实施方式中，透镜材料-如光学上透明的凝胶将在附接反射板之前沉积在各个发光元件上。在一个实例中，凝胶作为发光元件上的点滴被分配，其随后硬化或固化成透镜兀件。在图4的另一实施方式中，透镜材料可在附接反射板之后被沉积或形成。在另一实施方式中，如图5所示，透镜元件34延伸到反射板中的如18的开口以夕卜。在这种情况下，透镜材料34可通过模具36模制。在该实施方式中，反射板16附接到基板14并且透镜材料沉积到开口中。沉积可在模具36也被附接之后发生，在这样的情况下，与反射板相反的模具36的侧面也将具有开口。替代地，可沉积材料，然后施加模具。在任一实施方式中，光学元件如34将延伸到在反射板中的开口 18以外。通过利用反射杯可在制造光学元件以及增加发光模块的总效率方面提供一些益处。在以上实施方式中，反射杯也用作透镜材料的下部的部分模具。所形成的发光模块(有或者没有透镜)给工作面提供一种较高辐照度的均匀光。均匀性通常定量为在整个照明区的最大和最小辐照度之间具有小于30%的差别，而强度通常在整个照明区为大于I瓦/平方厘米。反射板是可容易地制造的，按发光元件的二维阵列所需的尺寸的比例和保持较低的高度，使其符合当前的发光模块装置。因此，尽管已经对于该点描述了用于反射板的方法和装置的特定实施方式，但是 不意味该特定参考被认为是限制本发明的范围，除了目前在所附权利要求中所列出的。
权利要求
1.一种发光模块，包括 以x-y栅格布置在基板上的发光元件的阵列；以及 布置在基板上的反射板，反射板具有布置在χ-y栅格上的开口阵列，使得所述开口对应于发光兀件，反射板和开口的尺寸被设置成部分校准来自发光兀件的光。
2.如权利要求I所述的发光模块，其中发光元件的阵列包括发光二极管或有机发光二极管。
3.如权利要求I所述的发光模块，还包括透镜元件的阵列，所述透镜元件的阵列被布置成使得该阵列中的每个透镜布置在反射板的开口阵列中的一个开口中。
4.如权利要求3所述的发光模块，其中透镜元件的阵列被布置为包含在反射板的开口内。
5.如权利要求3所述的发光模块，其中透镜元件的阵列被布置为延伸到反射板中的开口以外。
6.如权利要求I所述的发光模块，其中所述开口具有尺寸，所述尺寸被选择为在目标距离处从发光元件提供均匀照明。
7.如权利要求I所述的发光模块，其中反射板包括具有反射涂层的注塑成型结构或具有机械加工开口的金属板中的一种。
8.如权利要求I所述的发光模块，其中所述开口具有与各个发光元件的尺寸相似的尺寸。
9.如权利要求8所述的发光模块，其中反射板的高度为校准基本上所有光的高度的大约一半。
10.一种制造发光模块的方法，包括 在基板上布置发光元件的阵列； 制造具有开口阵列的反射板，定位所述开口以便使其对应于发光元件，并且将所述开口形成为仅部分校准来自发光元件的光；以及 将反射板附接到基板上，使得反射板中的每个开口位于一个发光元件的中心。
11.如权利要求10所述的方法，其中制造反射板包括通过注塑成型和然后用反射涂层涂覆反射板或将开口机械加工到一片金属中的任一种方式来形成反射板。
12.如权利要求10所述的方法，该方法还包括在每个发光元件上布置透镜元件。
13.如权利要求12所述的方法，其中布置透镜元件包括在每个发光元件上形成透镜，该形成操作包括在附接反射板之前在每个发光元件上沉积透镜材料。
14.如权利要求12所述的方法，其中布置透镜元件包括 将模具附接到反射板； 通过模具将透镜材料沉积到反射板的每个开口内；以及 在透镜材料硬化之后去除模具。
15.如权利要求12所述的方法，其中布置透镜元件包括 用过量材料将透镜材料沉积到反射板上的每个开口内。
然后将模具置于形成透镜的过量材料上；以及 在透镜材料硬化之后去除模具。
16.如权利要求10所述的方法，其中制造反射板包括制造高度为使所述开口校准来自发光元件的基本上所有光的高度的大约一半的反射板。
17.如权利要求10所述的方法，其中制造反射板包括形成具有一定尺寸的开口，使得所述开口仅部分校准来自每个发光元件的光。
全文摘要
一种发光模块具有以x-y栅格布置在基板上的发光元件阵列，以及布置在基板上的反射板，反射板具有布置在x-y栅格上的开口阵列，使得开口对应于发光元件，反射板和开口的尺寸被布置成部分校准来自发光元件的光。一种制造发光模块的方法，该方法包括在基板上布置发光元件的阵列，制造具有开口阵列的反射板，定位开口以便使其对应于发光元件和形成开口以便仅部分校准来自发光元件的光，以及将反射板附接到基板上，使得反射板中的每个开口位于一个发光元件的中心。
文档编号B29D11/00GK102971137SQ201080051646
公开日2013年3月13日 申请日期2010年9月14日 优先权日2009年11月13日
发明者J·L·马森 申请人:福塞恩科技公司