CN102074645A - 透镜及具有该透镜的发光设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种透镜和包括该透镜的发光设备。该发光设备包括衬底、位于该衬底上的发光装置组件、以及由衬底支撑的透镜，该透镜布置在发光装置组件上。该透镜包括透镜本体和透镜支撑件，该透镜本体包括在其顶表面的中心部分处的第一凹陷部和在其底表面的中心部分处的第二凹陷部，所述透镜支撑件布置在透镜本体的底表面上以支撑透镜本体，从而透镜本体的底表面与所述衬底间隔开。

Description

透镜及具有该透镜的发光设备
相关申请的交叉引用
本申请要求韩国专利申请No.10-2009-0112279(2009年11月19日提交)的优先权，该韩国专利申请的全部内容在此通过引用的方式并入。
技术领域
本发明涉及一种透镜和包括该透镜的发光设备。
背景技术
诸如发光二极管等的发光装置具有低功耗、长使用寿命周期和环境友好的优点。由此，发光装置正用于各种发光设备，例如电子装备用的背光单元、电子显示器和照明装备。
在这样的发光设备中，以各种透镜形状形成有密封树脂层，以包围该发光装置，从而调节从该发光装置发出的光的分布特性。
发明内容
实施例提供了一种具有新颖结构的发光设备。
实施例也提供了一种包括具有新颖结构的透镜的发光设备。
实施例也提供了在侧向方向上具有优良的发光特性的发光设备。
在一个实施例中，发光设备包括：衬底；位于该衬底上的发光装置组件；以及由衬底支撑的透镜，透镜布置在发光装置组件上，其中，透镜包括透镜本体和透镜支撑件，所述透镜本体包括位于其顶表面的中心部分处的第一凹陷部和位于其底表面的中心部分处的第二凹陷部，所述透镜支撑件布置在透镜本体的底表面上以支撑透镜本体，使得透镜本体的底表面与衬底间隔开。
在另一实施例中，透镜包括：透镜本体，所述透镜本体具有凸形顶表面和平坦底表面，所述凸形顶表面包括位于其中心部分处的第一凹陷部和位于其周边处的平坦表面，所述平坦底表面包括位于其中心部分处的第二凹陷部；以及多个透镜支撑件，该多个透镜支撑件位于透镜本体的底表面上，其中，第一凹陷部的最大深度与透镜本体的最大厚度之比在从大约0.06到大约0.1的范围内，第二凹陷部的最大深度与透镜本体的最大厚度之比在从大约0.5到0.75的范围内，而第二凹陷部的最大深度与第一凹陷部的最大深度之比在从大约6.25到大约10的范围内，并且第一凹陷部的最大宽度与透镜本体的最大宽度之比在从大约0.18到大约0.3的范围内，第二凹陷部的最大宽度与透镜本体的最大宽度之比在从大约0.14到大约0.25的范围内，而第二凹陷部的最大宽度与第一凹陷部的最大宽度之比在从大约0.7到大约0.94的范围内。
在附图和下面的描述中阐明了一个或多个实施例的细节。从说明书和附图以及权利要求中，其他特征将显而易见。
附图说明
图1和图2是根据第一实施例的发光设备的剖面图。
图3是根据第二实施例的发光设备的剖面图。
图4是根据第三实施例的发光设备中的发光装置组件的剖面图。
图5是根据第四实施例的发光设备中的发光装置组件的剖面图。
图6是根据第五实施例的发光设备中的发光装置组件的剖面图。
图7是根据第六实施例的发光设备中的发光装置组件的剖面图。
图8是根据第七实施例的发光设备中的发光装置组件的剖面图。
图9和图10是图示了根据第一实施例的发光设备的光分布特性的视图。
具体实施方式
在实施例的描述中，应当理解，当提到层(或膜)、区域、图案或结构位于另一层(或膜)、区域、垫或图案“上”时，术语“上”和“下”包括“直接”和“间接”两种意思。
在图中，为了描述方便和清晰性，每层的厚度或尺寸被夸大、省略或示意性示出。而且，每个元件的尺寸不完全反映实际尺寸。
图1和图2是根据第一实施例的发光设备的剖面图。
参考图1和图2，根据第一实施例的发光设备包括衬底10、发光装置组件20和透镜30，所述发光装置组件20布置在衬底10上，所述透镜30布置并支撑在衬底10上并且布置在发光装置组件20上。
衬底10可以是印刷电路板(PCB)。在衬底10上布置有电路图案(未示出)，并且该电路图案和发光装置组件20彼此电连接。而且，衬底10可以是金属芯印刷电路板(MCPCB)。
发光装置组件20包括组件本体21、布置在组件本体21上的至少一个发光装置22、包围发光装置22的荧光粉层23、以及包围组件本体21上的荧光粉层23的密封树脂层24。
在组件本体21上布置有电极层(未示出)。电极层穿过组件本体21或布置在组件本体21的表面上，以将发光装置22电连接到衬底10的电路图案。组件本体21可以由各种材料形成。例如，组件本体21可以由陶瓷材料、树脂材料和硅材料中的一种形成。
发光装置22可以包括发光二极管。可以在组件本体21上设置有多个发光装置22。在该实施例中，设置了三个发光装置22。多个发光装置22可以相互并联或串联连接。而且，多个发光装置22可以使用倒装芯片方法或引线结合方法被电连接到电极层。
可以使用发出红光、绿光和蓝光中的至少一种光的发光二极管作为该发光装置22。在该实施例中，发出蓝光的发光二极管被示出为一个示例。
荧光粉层23可以包围组件本体21上的发光装置22。例如，荧光粉层12可以包含黄色荧光粉。荧光粉层23可以具有平坦顶表面和在组件本体21上的恒定高度。
密封树脂层24布置在组件本体21上以包围荧光粉层23。密封树脂层24可以由透明的树脂材料(例如，环氧树脂或硅树脂)形成。
密封树脂层24可以从其顶表面的中心部分突出。而且，密封树脂层24可以在顶表面的周边处是平的。
尽管在该实施例中荧光粉层23和密封树脂层24彼此分离，但本公开内容不限于此。例如，在荧光粉层23不与密封树脂层24分离的情况下，荧光粉可以总体上散布到密封树脂层24中。
透镜30包括透镜本体31和支撑该透镜本体31的透镜支撑件34。透镜本体31和透镜支撑件34可以利用喷射成型法彼此形成一体。替代地，透镜本体31和透镜支撑件34可以作为分离的部件而提供，然后使用粘合剂彼此联接。
在俯视图中，透镜本体31可以具有大致圆形的形状。在透镜本体31的底表面上可以布置有凹凸或粗糙部。在透镜本体31的底表面的除了形成有第二凹陷部33的部分之外的其余部分上可以布置有凹凸或粗糙部。
可以在透镜本体31的底表面上设置多个透镜支撑件34。尽管该实施例中只图示了两个透镜支撑件34，但本公开内容不限于此。例如，可以彼此隔开地布置有三个或更多个透镜支撑件34，以稳定支撑透镜本体31。透镜支撑件34的构造或数目可以根据其设计而进行不同修改。
透镜支撑件34可以使透镜本体31与衬底10之间具有间隙。由此，空气可以流过该间隙以容易地释放在所述发光装置中产生的热量。
透镜支撑件34可以由衬底10的顶表面支撑。透镜支撑件34的底表面可以仅接触衬底10的顶表面。
尽管在该实施例中仅在衬底10上布置有一个透镜30，但是但也可以在衬底10上布置多个透镜。
透镜本体31可以由透明的树脂材料形成。而且，透镜本体31可以通过透镜支撑件34与衬底10间隔开预定的距离。透镜支撑件34可以使用粘合剂牢固地附接到衬底10。
透镜本体31总体上具有突出的顶表面。在透镜本体31的顶表面的中心部分处布置有向下凹的第一凹陷部32。而且，透镜本体31具有平坦底表面。在透镜本体31的底表面的中心部分处布置有向上凹的第二凹陷部33。第一凹陷部32和第二凹陷部33沿竖直方向彼此重叠。
因为第一凹陷部32和第二凹陷部33布置在透镜本体31的中心部分处，所以透镜本体31在其中心部分处具有薄的厚度。透镜本体31具有从中心部分朝向边缘部分逐渐变厚、然后再逐渐变薄的厚度。而且，透镜本体31的顶表面的周边可以是平的，并且透镜本体31的与底表面邻近的侧表面可以垂直于该透镜本体31的底表面。
第一凹陷部32可以具有大约0.3mm到大约0.4mm的最大深度a。第二凹陷部33可以具有大约2.5mm到大约3mm的最大深度b。而且，第一凹陷部32可以具有大约3.5mm到大约4mm的最大宽度c。第二凹陷部33可以具有大约2.8mm到大约3mm的最大宽度d。
透镜支撑件34可以具有大约0.5mm到大约0.8mm的最大厚度e。
透镜本体31可以具有大约4mm到大约5mm的最大厚度h。从透镜本体31的底表面到平坦顶表面的最大厚度f可以在从大约1.8mm到大约2mm的范围内。从透镜本体31的平坦顶表面到顶表面的厚度g可以在大约2.2mm到大约2.8mm的范围内。
透镜本体31可以具有大约13mm到19mm的最大宽度j。透镜本体在透镜本体31的顶表面是弯曲的部分处可以具有大约12mm到大约18mm的最大宽度i。
在发光装置组件20中，组件本体21可以具有大约0.3mm到大约0.4mm的最大厚度，并且从组件本体21的顶表面到密封树脂层24的顶表面的最大高度可以在从大约1.1mm到大约1.5mm的范围内。
在该实施例中，第一凹陷部32的最大深度a与透镜本体31的最大厚度h之比(a/h)可以在大约0.06到大约0.1的范围内。第二凹陷部33的最大深度b与透镜本体31的最大厚度h之比(b/h)可以在大约0.5到0.75的范围内。第二凹陷部33的最大深度b与第一凹陷部32的最大深度a之比(b/a)可以在大约6.25到大约10的范围内。
第一凹陷部32的最大宽度c与透镜本体31的最大宽度j之比(c/j)可以在大约0.18到大约0.3的范围内。第二凹陷部33的最大宽度d与透镜本体31的最大宽度j之比(d/j)可以在大约0.14到大约0.25的范围内。第二凹陷部33的最大宽度d与第一凹陷部32的最大宽度c之比(d/c)可以在大约0.7到大约0.94的范围内。
密封树脂层24的至少一部分布置在第二凹陷部33内。组件本体21的最大厚度比透镜支撑件34的最大厚度薄。透镜本体31的底表面可以与发光装置22或荧光粉层23齐平或者与密封树脂层24齐平。
如上面描述的，该发光设备沿侧向方向具有优良的发光效率。从发光装置22发出的光被密封树脂层24反射和折射并且被第二凹陷部33反射和折射，以在侧向方向上发出大量的光。具体地，第一凹陷部32和第二凹陷部33减少了沿向上方向发出的光量。
图9和图10是图示了根据第一实施例的发光设备的光分布特性的视图。
参考图9和图10，当把与衬底10垂直的角度定义为0°时，根据第一实施例的发光设备以大约70°到大约85°或者大约-70°到大约-85°的角度发射峰值光。也就是说，可以看到，从发光设备发出的光主要在侧向方向上发出。
在下文中，根据第二到第七实施例的发光设备具有与图9和图10的发光设备的光分布特性相似的光分布特性。
图3是根据第二实施例的发光设备的剖面图。
在根据第二实施例的发光设备的描述中，将省略与用于根据第一实施例的发光设备的描述相同的描述。
参考图3，在根据第二实施例的发光设备中，发光装置组件20包括与衬底10接触的密封树脂层24。密封树脂层24布置在衬底10、组件本体21和荧光粉层23上。因为密封树脂层24接触该组件本体21的侧表面和衬底10，所以增大了它们之间的接触区域。由此，密封树脂层24可以被牢固地联接。
图4是根据第三实施例的发光设备中的发光装置组件的剖面图。
在根据第三实施例的发光设备的描述中，将省略与用于根据第一实施例的发光设备的描述相同的描述。
参考图4，在根据第三实施例的发光设备中，发光装置组件20包括组件本体21和荧光粉层23，该荧光粉层23具有在发光装置22上的恒定厚度。根据发光装置22的布置结构，荧光粉层23可以具有弯曲形状。也就是说，布置在组件本体21上的荧光粉层23的高度可以比布置在发光装置22上的荧光粉层23的高度低。在根据第三实施例的发光设备中，因为荧光粉层23以恒定的厚度包围发光装置22，所以可以减少从该发光设备发出的光的颜色变化。
图5是根据第四实施例的发光设备中的发光装置组件的剖面图。
在根据第四实施例的发光设备的描述中，将省略与用于根据第一实施例的发光设备的描述相同的描述。
参考图5，在根据第四实施例的发光设备中，发光装置组件20包括组件本体21和荧光粉层23，该荧光粉层23具有凸形形状并且布置在发光装置22上。
在根据第四实施例的发光设备中，因为荧光粉层23是利用散布法(dispensing method)而形成的，所以其制造过程简单。
图6是根据第五实施例的发光设备中的发光装置组件的剖面图。
在根据第五实施例的发光设备的描述中，将省略与用于根据第一实施例的发光设备的描述相同的描述。
参考图6，在根据第五实施例的发光设备中，发光装置组件20在组件本体21的顶表面中具有槽21a。密封树脂层24被注入槽21a中。由此，增大了密封树脂层24与组件本体21之间的接触面积，从而将密封树脂层24牢固地联接到组件本体21。
尽管在图6中槽21a被限定在组件本体21的顶表面中，但槽21a也可以被限定在组件本体21的侧表面中。而且，可以设置突起来代替槽21a。
图7是根据第六实施例的发光设备中的发光装置组件的剖面图。
在根据第六实施例的发光设备的描述中，将省略与用于根据第一实施例的发光设备的描述相同的描述。
参考图7，在根据第六实施例的发光设备中，发光装置组件20在组件本体21的顶表面中具有双槽21b。密封树脂层24被注入该双槽21b中。双槽21b从组件本体21的顶表面向下竖直延伸并且双槽21b的端部再水平延伸。由此，增大了密封树脂层24与组件本体21之间的接触面积。结果，双槽21b内的密封树脂层24用作钩部件，密封树脂层24可以牢固地联接到组件本体21。
图8是根据第七实施例的发光设备中的发光装置组件的剖面图。
在根据第七实施例的发光设备的描述中，将省略与用于根据第一实施例的发光设备的描述相同的描述。
参考图8，根据第七实施例的发光设备，发光装置组件20在组件本体21的顶表面上包括反射层25。反射层25可以由具有高反射率的金属或墨形成。反射层25可以减少被吸收到组件本体21中的光量，从而提高该发光设备的发光效率。
如上面描述的，这些实施例可以提供具有新颖结构的发光设备。而且，实施例可以提供包括透镜的、具有新颖结构的发光设备。而且，实施例可以提供在侧向方向上具有优良的发光特性的发光设备。
该说明书中任何对“一个实施例”、“一实施例”、“示例性实施例”等的引用意味着与该实施例相关地描述的具体特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。这样的短语在说明书中各个地方的出现不必都涉及同一实施例。另外，当与任何实施例相关地描述具体的特征、结构或特性时，认为与其它实施例相关地实现这样的特征、结构或特性是在本领域技术人员的能力范围之内的。
尽管已经参考其一些图示的实施例描述了实施例，但应当理解，本领域技术人员能够构想出的许多其他变型和实施例将落在本公开内容的原理的精神和范围内。更特别地，在本公开、附图和所附权利要求的范围内，在构成部件和/或主题组合布置结构的布置方面，可以进行各种变型和修改。对于本领域技术人员而言，除了对构成部件和/或布置结构的变型和修改，替代用途也将是显而易见的。

Claims (25)

1.一种发光设备，包括：
衬底；
位于所述衬底上的发光装置组件；以及
由所述衬底支撑的透镜，所述透镜布置在所述发光装置组件上，
其中，所述透镜包括透镜本体和透镜支撑件，所述透镜本体包括在所述透镜本体的顶表面的中心部分处的第一凹陷部和在所述透镜本体的底表面的中心部分处的第二凹陷部，所述透镜支撑件布置在所述透镜本体的底表面上以支撑所述透镜本体，从而所述透镜本体的底表面与所述衬底间隔开。
2.根据权利要求1所述的发光设备，其中，所述第一凹陷部的最大深度与所述透镜本体的最大厚度之比在大约0.06到大约0.1的范围内，而所述第二凹陷部的最大深度与所述透镜本体(31)的最大厚度之比在大约0.5到0.75的范围内。
3.根据权利要求1所述的发光设备，其中，所述第二凹陷部的最大深度与所述第一凹陷部的最大深度之比在大约6.25到大约10的范围内。
4.根据权利要求1所述的发光设备，其中，所述第一凹陷部的最大宽度与所述透镜本体的最大宽度之比在大约0.18到大约0.3的范围内，而所述第二凹陷部的最大宽度与所述透镜本体的最大宽度之比在大约0.14到大约0.25的范围内。
5.根据权利要求1所述的发光设备，其中，所述第二凹陷部的最大宽度与所述第一凹陷部的最大宽度之比在大约0.7到大约0.94的范围内。
6.根据权利要求1所述的发光设备，其中，所述发光装置组件的至少一部分布置在所述第二凹陷部内。
7.根据权利要求1所述的发光设备，其中，所述第一凹陷部和所述第二凹陷部沿竖直方向彼此重叠。
8.根据权利要求1所述的发光设备，设置有彼此间隔开的多个透镜支撑件。
9.根据权利要求8所述的发光设备，设置有至少三个或更多个透镜支撑件。
10.根据权利要求1所述的发光设备，其中，所述透镜本体在所述透镜本体的顶表面的周边处是平的。
11.根据权利要求1所述的发光设备，其中，所述透镜支撑件粘附并固定到所述衬底。
12.根据权利要求1所述的发光设备，其中，在所述透镜的底表面的除了形成有所述第二凹陷部的部分之外的其余部分上布置有凹凸或粗糙部。
13.根据权利要求1所述的发光设备，其中，所述发光装置组件包括：位于所述衬底上的组件本体；位于所述组件本体上的至少一个发光装置；包围所述发光装置的荧光粉层；以及在所述荧光粉层和所述组件本体上的密封树脂层。
14.根据权利要求13所述的发光设备，其中，所述密封树脂层的至少一部分布置在所述第二凹陷部内。
15.根据权利要求13所述的发光设备，其中，所述透镜本体的底表面与所述组件本体齐平。
16.根据权利要求13所述的发光设备，其中，所述透镜本体的底表面与所述荧光粉层齐平。
17.根据权利要求13所述的发光设备，其中，所述透镜本体的底表面与所述发光装置齐平。
18.根据权利要求13所述的发光设备，其中，所述组件本体的最大厚度小于所述透镜支撑件的最大厚度。
19.根据权利要求13所述的发光设备，其中，所述密封树脂层接触所述组件本体的侧表面和所述衬底。
20.根据权利要求13所述的发光设备，其中，根据所述发光装置的布置结构，所述荧光粉层具有弯曲的顶表面。
21.根据权利要求13所述的发光设备，其中，所述荧光粉层具有平坦顶表面。
22.根据权利要求13所述的发光设备，其中，所述荧光粉层具有凸形顶表面。
23.根据权利要求13所述的发光设备，其中，所述组件本体具有槽或双槽，并且所述密封树脂层布置在所述槽或所述双槽内。
24.根据权利要求13所述的发光设备，其中，在所述组件本体的顶表面上布置有反射层。
25.一种透镜，包括：
透镜本体，所述透镜本体具有凸形顶表面和平坦底表面，所述凸形顶表面包括位于所述凸形顶表面的中心部分处的第一凹陷部和位于所述凸形顶表面的周边处的平坦表面，所述平坦底表面包括位于所述平坦底表面的中心部分处的第二凹陷部；以及
多个透镜支撑件，所述多个透镜支撑件位于所述透镜本体的底表面上，
其中，所述第一凹陷部的最大深度与所述透镜本体的最大厚度之比在大约0.06到大约0.1的范围内，所述第二凹陷部的最大深度与所述透镜本体的最大厚度之比在大约0.5到0.75的范围内，且所述第二凹陷部的最大深度与所述第一凹陷部的最大深度之比在大约6.25到大约10的范围内，并且
所述第一凹陷部的最大宽度与所述透镜本体的最大宽度之比在大约0.18到大约0.3的范围内，所述第二凹陷部的最大宽度与所述透镜本体的最大宽度之比在大约0.14到大约0.25的范围内，且所述第二凹陷部的最大宽度与所述第一凹陷部的最大宽度之比在大约0.7到大约0.94的范围内。
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