[发明专利]具有定位在波导的底表面附近的光源的照明设备

说明书

技术领域

本发明涉及包括半导体发光二极管的照明设备。

背景技术

诸如发光二极管（LED）的半导体发光设备属于目前可获得的最高效的光源。在制造能够跨过可见光谱操作的高亮度LED中当前感兴趣的材料系统包括III-V族半导体，特别是镓、铝、铟和氮的二元、三元和四元合金，也称为III族氮化物材料；以及镓、铝、铟、砷和磷的二元、三元和四元合金。通过金属有机物化学气相沉积（MOCVD）、分子束外延（MBE）或者其它外延技术，III族氮化物设备经常外延生长在蓝宝石、碳化硅或III族氮化物衬底上，并且III族磷化物设备外延生长在砷化镓上。通常，n型区域沉积在衬底上，随后发光区域或有源区域沉积在n型区域上，随后p型区域沉积在有源区域上。各层的顺序可以倒过来，使得p型区域毗邻衬底。

半导体发光设备的一种有希望的用途是用于通用照明和显示设备（诸如液晶显示器(LCD)）的背光装置。彩色或单色透射LCD通常在蜂窝电话、个人数字助理、便携式音乐播放器、膝上型计算机、桌面型监视器以及电视应用中使用。

在图5中说明如美国专利7,052,152中描述的，其中由各LED提供光的背光装置的一个示例。LED 43的阵列安置在背光装置45的后面板上。背光装置45的背平面48和侧壁46用高反射材料覆盖。颜色转换磷光体层47布置在背光装置45的盖板40上。LCD面板44安置在背光装置45前方。LCD面板44可以是传统LCD，其具有第一偏振过滤器、用于跨过液晶层的选定区域发展电场的薄膜晶体管阵列、液晶层、RGB滤色器阵列以及第二偏振过滤器。滤色器阵列具有红色、绿色和蓝色子像素。在LCD面板44和背光装置45之间经常使用附加的膜，诸如亮度增强膜（BEF）或偏振恢复膜（DBEF）。

发明内容

本发明的目的是形成一种具有布置在实心透明波导的底表面上的光源的设备。根据本发明各实施例的设备包括波导，该波导典型地由第一节段的透明材料形成。光源邻近波导的底表面布置。光源包括半导体发光二极管以及布置在半导体发光二极管和波导之间的第二节段的透明材料。第二节段的透明材料的侧壁是反射的。待照射表面邻近波导的顶表面布置。在一些实施例中，波导的边缘是弯曲的。

根据本发明各实施例的照明设备可以比传统设备薄，具有充分的照明、混合和均匀性。

附图说明

图1说明根据本发明各实施例的照明系统。

图2和3说明连接到波导的底部的半导体发光设备。

图4为波导的一部分的俯视图。

图5为背光装置和LCD的截面图。

具体实施方式

图5中说明的波导由背板48、侧壁46和盖板40形成，该波导必须是厚的，从而使入射在LCD 44上的光被充分地混合且是均匀的。替代如图5所说明的开放的盒状波导，在本发明各实施例中，使用实心波导。光源毗邻波导的底表面定位。根据本发明各实施例的照明设备可以比图5中说明的设备薄。

图1说明根据本发明各实施例的照明设备。若干光源8耦合到波导6的底表面。波导6可以是例如一个节段的透明材料，该一个节段的透明材料混合由若干光源提供的光。波导6可以是例如丙烯酸树脂（例如PMMA）、硬硅树脂、模压塑料、聚碳酸酯或者任何其它合适材料。来自波导6的光被引导朝向待照射表面。尽管下面的实施例使用液晶显示器（LCD）面板4作为待照射表面的示例，本发明不限于LCD显示器。待照射表面可以是任何表面，在通用照明应用的情况下该表面包括简单透明盖件。

待照射表面可以是传统LCD 4，其具有第一偏振过滤器、用于跨过液晶层的选定区域发展电场的薄膜晶体管阵列、液晶层、RGB滤色器阵列以及第二偏振过滤器。滤色器阵列具有红色、绿色和蓝色子像素。在LCD面板4和波导6之间可以使用附加的公知的膜，诸如亮度增强膜或偏振恢复膜，以及使用漫射器元件以提高均匀性。

图2说明耦合到波导6的底表面的光源8的第一示例。半导体LED，诸如发射蓝光或发射UV的III族氮化物LED 12通过互连14连接到底座10。LED 12可以是例如薄膜倒装芯片设备。

通过首先在诸如蓝宝石、SiC或GaN的生长衬底上生长n型区域、发光区域或有源区域以及p型区域，可以形成薄膜倒装芯片III族氮化物设备。部分的p型区域和发光区域被蚀刻以暴露部分的底下n型区域。金属电极可以是反射的（例如银、铝或合金），该金属电极随后形成于暴露的n和p型区域上。当二极管正向偏置时，发光区域在由III族氮化物有源层的组成确定的波长发射光。形成这种LED是公知的。