CN101188261A - 大发散角度的发光二极管和面光源 - Google Patents

大发散角度的发光二极管和面光源 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种大发散角度的发光二极管(LED)及由这种LED组成的面光源，属于光电子技术领域。大发射角度的LED，包括反光杯、安装在反光杯内的LED芯片和LED芯片上方的发散透镜，然后用树脂封装。LED芯片的发射光及由反光杯中出射的反射光经过发散透镜形成均匀分布的发散光。本发明把这种LED光源放置于凹面反射镜内，从而构成一个发散角度大出光均匀的LED面光源；或者用这种大发射角度的LED排成阵列组成面光源，多个光单元的反光杯和芯片直接连接在面光源基板上，发散透镜整体覆于芯片上方，并借助扩散片实现均匀出射的平面光。本发明的大角度LED及其面光源可以用于照明和液晶显示器件的背光源领域。

Description

大发散角度的发光二极管和面光源
【技术领域】
本发明涉及照明和液晶显示器背光源，特别是一种大发散角度的LED和采用该LED的面光源。
【背景技术】
发光二极管(LED)以其长使用寿命、高流明效率、低驱动电压等显著优点，日渐成为固态照明和液晶显示背光源中最有力的竞争者。然而，周知的LED本身是发散角很小的点光源，在固态照明、信号灯等场合，会因为照射范围小、眩光等原因使应用受到限制；在液晶背光源中，将点光源转化为均匀的面光源也成为背光源技术的难点。通常的“LED+导光板”模式的侧光式背光源，随着显示屏尺寸的加大，要求单只LED的亮度越来越大，导光板的加工工艺越来越复杂，成本也越来越高，在大尺寸显示方面无力与等离子显示竞争；而直下式背光源，由于出光均匀性等问题，在目前的液晶显示器商品中应用很少。
【发明内容】
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种大发散角度的LED和面光源，在LED的封装结构中引入一种发散透镜，把多个这样的LED点光源再组合成面光源。
本发明为解决上述问题所采用的方案是设计一种具有大发散角度的LED。它包括反光杯，LED芯片和封装树脂，其特征在于所述反光杯中设置的LED芯片上方设有一个发散透镜；所述反光杯与LED芯片和发散透镜用树脂封装。
本发明的大发散角度的LED可用来制作一种面光源，其特征在于所述面光源有一个面光源基板，在面光源基板表面上阵列式设置多个大发散角度LED的光单元，再在LED阵列的顶面设扩散片，并在LED阵列侧面设反射镜。
本发明的大发散角度的LED还可用来制作另一种面光源，其特征在于所述装置有至少一个LED的光单元，且所述LED的光单元固定于一个凹面反射镜的焦点附近。
本发明的有益效果是：在单个LED封装结构中引入发散透镜，可以有效增大LED出射光的发散角，有利于在对面光源辐照角度、出光均匀度等有要求的场合应用，特别是液晶背光源、固态照明等LED当前和将来的重要应用领域。
【附图说明】
图1是具有凸面透镜的大发散角LED的纵剖图；
图2是本发明用大发散角LED与凹面镜组合的面光源的纵剖结构图；
图3是本发明用大发射角LED构造的阵列式面光源的纵剖图。
以下结合本发明的实施例参照附图进行详细叙述。
【具体实施方式】
本发明提供一种具有大发射角度的LED，其结构包括：反光杯，安装在反光杯内的LED芯片，LED芯片上方的发散透镜，然后用用树脂封装。LED芯片安置于反光杯内，反光杯内可以设有一个或多个LED芯片。LED芯片的发射光及由所述反光杯中出射的反射光经过所述发散透镜形成均匀分布的发散光，从而构成一个发散角度很大的LED光源。所述发散透镜的底面为凸面，透镜材料为商用低折射率的硅树脂材料，而透镜底面下方的材料为商用高折射率环氧树脂材料。所述发散透镜层中也可以添加荧光物质。
本发明还提供由上述LED光源组成的面光源装置，其结构包括：面光源基板，若干所述LED光单元安置在所述基板上构成的阵列，或者多个光单元的反光杯和芯片直接连接在面光源基板上，发散透镜整体覆于芯片上方。所述反光杯由导热材料制成或与散热装置相连。从所述LED光源中出射的发散光还可以经一层顶部的扩散片的进一步均光，形成均匀平面光源。所述面光源中的光单元之间可采用并联、串联或者串并混联的方式接入驱动电路。
此外，本发明还提供一种用这种大角度LED构成的具有凹面反射镜的面光源装置，至少一个LED光源置于凹面反射镜内，经过凹面镜反射形成发散角比较大的面光源。所述凹面反射镜可以是抛物面镜，双曲面镜，椭球面镜，内锥形面镜或者类似的反射面镜。
实施例1：
请参阅图1。图1显示本发明的大发散角LED的纵剖图。本发明的大发散角LED的封装结构中包含有一反光杯11，LED芯片12，电极引线13，芯片的环氧树脂固化胶14，由商用低折射率硅树脂形成的发散透镜15。反光杯11将芯片12下方的辐射光反射向LED外部。对于由芯片12发射出的光，发散透镜15材料的折射率小于芯片固化胶14的折射率。因而对于芯片12的发射光，15区域是一个等效发散透镜。经过所述发散透镜的芯片12的发射光被均匀折射向出光面。透镜层中可以不添加任何荧光材料，也可以根据需要添加荧光材料。例如，芯片12发射为蓝光，若器件所需为蓝光时，透镜层15中不添加荧光材料；若所需为白光时，透镜层15中可以添加黄绿色荧光成分如Y3Al5O12:Ce3+等或者几种荧光成分的混合体。
实施例2：
请参阅图2。图2显示本发明具有凹面反射镜的面光源的一个LED的纵剖结构图。本发明凹面反射镜的的LED面光源，包含至少一个如本发明实施例1所述的大发散角LED21，和一个凹面反射镜22。反射面22可以设计成抛物面、双曲面、椭球面、内锥形面或任何与此类似的反射面。反射镜的发散效应使二极管出射光分布均匀化，从而使本面光源装置的照射范围内的辐射强度更加均匀并减少眩光的产生，尤其适合在照射范围内对照度均匀度要求高的照明场所。
实施例3：
请参阅图3。图3显示本发明用大发射角LED构造的阵列式面光源的纵剖图。本发明的阵列式LED面光源具有与上述本发明实施例1类似结构的重复单元。包括基板31、反光杯32、芯片33、芯片固化胶34、发散透镜35、面光源侧面的反射镜36和扩散片37。基板31与反光杯32密切接触，具有导热功能；反光杯32将芯片33向底部发射的光反射向出光面；34是芯片附近的固化胶，可以采用高折射率的商用环氧树脂，其折射率约为1.7；发散透镜35采用低折射率的商用硅树脂，折射率约为1.4。由于发散透镜35材料的折射率小于环氧树脂固化胶34的折射率，从而在芯片上方形成等效发散透镜；发散透镜层35中可以不添加荧光物质，也可以根据需要添加荧光物质，如芯片发光为蓝光，所需出射光为蓝光时不添加荧光物质，所需出射光为白光是时，可以添加黄绿色荧光物质如Y3Al5O12:Ce3+等或其他颜色的荧光物质，或各种其它颜色荧光物质的混合体。反射镜36可以采用金属铝反射镜，将射向边缘的光反射向出光面。扩散片37将出射光进一步均匀化。本发明中发散透镜的引入，可以使LED面光源的出光均匀化更易实现，并且这种平面光源不会因尺寸加大而增加技术难度，从而可以应用于大尺寸液晶显示的直下式背光源中。

Claims (9)

1.一种大发散角度的LED，包括反光杯，LED芯片和封装树脂，其特征在于所述反光杯中设置的LED芯片上方设有一个发散透镜；所述反光杯与LED芯片和发散透镜用树脂封装。
2.根据权利要求1所述的大发散角度的LED，其特征在于所述反光杯内设有一个或多个LED芯片。
3.根据权利要求1或2所述的大发散角度的LED，其特征在于所述发散透镜的底面为凸面。
4.根据权利要求1或2所述的大发散角度的LED，其特征在于所述发散透镜层中添加荧光物质。
5.一种使用权利要求1所述的大发散角度的LED的面光源，其特征在于所述面光源有一个面光源基板，在面光源基板表面阵列式设置多个所述大发散角度LED的光单元，在LED阵列顶面设扩散片，并在LED阵列侧面设反射镜。
6.根据权利要求5所述的大发散角度的LED的面光源，其特征在于所述多个光单元的反光杯和芯片直接连接在面光源基板上，所述发散透镜整体覆于芯片上方。
7.根据权利要求5或6所述的大发散角度的LED的面光源，其特征在于所述面光源中的光单元之间采用并联、串联或者串并混联的方式接入驱动电路。
8.一种使用权利要求1所述的大发散角度的LED的面光源，其特征在于所述面光源有至少一个LED的光单元，且所述LED的光单元固定于一个凹面反射镜的焦点附近。
9.根据权利要求8所述的大发散角度的LED的面光源，其特征在于所述凹面反射镜是抛物面镜，双曲面镜，椭球面镜，内锥形面镜或者类似的反射面镜。
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