CN102201528A - 一种led支架结构、led发光体及照明灯具 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于LED照明领域,提供了一种LED支架结构、LED发光体及照明灯具。该LED支架结构包括内部载有LED芯片的反射杯,所述反射杯中填充有封装胶,环绕所述反射杯的杯口设有凹槽,所述凹槽内设有透明胶;所述凹槽与反射杯贯通,使所述封装胶与透明胶之间形成一交界面;所述透明胶的折射率小于封装胶的折射率。本发明环绕反射杯的杯口设置凹槽,并在凹槽中填充透明胶,该透明胶的折射率小于反射杯内的封装胶的折射率。使直接射向封装胶和透明胶的交界面的光线,以及射向封装胶的出光面并发生全反射的光线得以在交界面处发生全反射或折射,避免了反射杯的杯壁对光的吸收和反射引起的光能损耗,进而有效地提高了LED的出光率。

Description

一种LED支架结构、LED发光体及照明灯具
技术领域
[0001] 本发明属于LED照明领域,尤其涉及一种LED支架结构、LED发光体及照明灯具。 背景技术
[0002] 现有的具有杯状支架结构的LED为了保护芯片,会使用胶水把反射杯填充满,但胶水的折射率比空气的折射率大,胶水相对于空气是光密介质,空气相对于胶水是光疏介质,当光从光密介质入射到光疏介质时,会发生折射与反射,当入射角增大时,折射角也随之增大,当入射角增加到一定角度时,折射角达到90°,此时,只剩下反射光,便发生了全反射,此时的入射角称为全反射角。假设胶体的折射率n2 = 1. 45,根据斯涅尔定律Ii1Sin α = n2sin日,111为空气折射率,111 = 1,0为折射角,β为入射角,当发生全反射时α =90°, sina = l,sin^ = 1/η2,因此,β = arcsin(l/n2)〜45°。即芯片发出的光以大于45° 的入射角入射到胶体与空气接触面时,就会发生全反射。另一方面,杯壁的反射率很低,也会吸收掉一部分光能量。
[0003] 参考附图1、2、3,对于现有的支架结构,芯片发出的光有一部分经封装胶与空气的接触面入射到空气时发生了全反射,光被反射回杯内,这种来回反射的过程会大大加大光程,其中的大部分能量会被胶体与杯壁吸收,因此这种支架结构不能很好地把光导出去,导致LED出光率较低。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种LED支架结构,旨在解决采用现有杯状支架结构的 LED出光率低的问题。
[0005] 本发明是这样实现的,一种LED支架结构,包括内部载有LED芯片的反射杯,所述反射杯中填充有封装胶,环绕所述反射杯的杯口设有凹槽,所述凹槽内设有透明胶;所述凹槽与反射杯贯通,使所述封装胶与透明胶之间形成一交界面;所述透明胶的折射率小于封装胶的折射率。
[0006] 本发明的另一目的在于提供一种包括上述的LED支架的LED发光体。
[0007] 本发明的另一目的在于提供一种包括上述的LED发光体的照明灯具。
[0008] 本发明在环绕反射杯的杯口设置凹槽,并在凹槽中填充透明胶,该透明胶的折射率小于反射杯内的封装胶的折射率。来自LED芯片并直接射向封装胶和透明胶的交界面的光线,一部分可以发生全反射,然后通过封装胶的出光面射出;或者发生折射而进入透明胶,然后通过透明胶的出光面射出。来自LED芯片并在封装胶的出光面发生全反射而射向封装胶和透明胶的交界面的光线,会在交界面处发生折射,折射光线最终通过透明胶的出光面射出。因此这种结构的LED支架避免了反射杯的杯壁对光的吸收和反射引起的光能损耗,进而有效地提高了 LED的出光率。
附图说明[0009] 图1是现有LED支架的剖面结构示意图;
[0010] 图2是现有LED支架的出光光路图;
[0011] 图3是现有LED支架的出光情况示意图;
[0012] 图4是本发明第一实施例提供的LED支架结构的剖面结构示意图;
[0013] 图5是本发明第一实施例提供的LED支架结构的俯视结构示意图;
[0014] 图6、7是本发明第一实施例提供的LED支架结构的工作原理示意图(一)、(二);
[0015] 图8是本发明第二实施例提供的LED支架的剖面结构示意图。
具体实施方式
[0016] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
[0017] 本发明提供了一种LED支架结构,包括内部载有LED芯片的反射杯,该反射杯中填充有封装胶,环绕反射杯的杯口设有凹槽,该凹槽内设有透明胶;凹槽与反射杯贯通,使封装胶与透明胶之间形成一交界面;透明胶的折射率小于封装胶的折射率。
[0018] 本发明还提供了一种包括上述的LED支架的LED发光体。
[0019] 本发明还提供了一种包括上述的LED发光体的照明灯具。
[0020] 以下结合具体实施例对本发明LED支架结构的具体实现进行详细描述:
[0021] 实施例一:
[0022] 图4示出了本发明第一实施例提供的LED支架结构的剖面结构示意图,图5示出了本发明第一实施例提供的LED支架结构的俯视结构示意图,图6、7示出了本发明第一实施例提供的LED支架结构的工作原理示意图(一)、(二),为了便于说明,仅示出了与本实施例相关的部分。
[0023] 请参考附图1-3,通常的LED支架结构包括一反射杯,该反射杯用来承载LED芯片, 杯内填充有用于保护芯片的封装胶,LED芯片发出的光有大部分直接经过封装胶的出光面射出。还有一部分出射角较大的光线不能直接射出,这部分光线主要分为两部分:第一光线 Ll和第二光线L2。
[0024] 第一光线Ll射向封装胶与空气的接触面的入射角等于或大于全反射角,会在接触面处发生全反射而被反射回封装胶内,并射向反射杯的杯壁,光线经过杯壁反射后,再次返回到封装胶内,继续在杯内传输,在传输的过程中不断损失光能,最终可能导致能量损失殆尽而无法射出反射杯;也会有部分光线经过多次反射后射出反射杯,此时光线在封装胶内的光程较长,能量损失较大,出射光的强度已经大幅度降低。同时,杯壁也会吸收一部分光能。因此,第一光线Ll的利用率很低。图2中的区域Sl即为发生全反射的区域,图3中的区域S2为全部入射光线都会发生全反射的区域,区域S3为部分入射光线会发生全反射的区域。
[0025] 对于第二光线L2,其出射角更大,这部分光线首先射向反射杯的杯壁,部分光线经过杯壁的反射后再经过封装胶的出光面射出,同时,杯壁也会吸收部分光能,因此,光线L2 的能量也会减少很多。
[0026] 请参考附图4、5,本实施例为了克服上述的缺陷,围绕反射杯401的杯口设置一凹槽402,可以理解,该凹槽402的形状是与反射杯401的杯口形状相适应的,例如,当反射杯的杯口为圆形时,则凹槽为圆环形,当反射杯的杯口为方形时,凹槽为回字形。该凹槽402 与反射杯401是贯通的,即凹槽不设有内侧壁,反射杯的杯壁与凹槽对应的环带部分也相应去除,即透明胶404和封装胶403之间存在一交界面405,可以理解,该交界面405替代了原有的一部分反射杯内壁。凹槽402内填充有一种高透光性的透明胶404,该透明胶404 的折射率小于反射杯内的封装胶403的折射率。
[0027] 本实施例对反射杯进行了上述的改进后,可以大幅度的提高LED的出光率,请参考附图6、7。第一光线Ll在封装胶和空气的接触面406处发生全反射,反射光射向封装胶与透明胶的交界面405,由于透明胶的折射率小于封装胶的折射率,因此光线Ll会在交界面405处发生折射且折射角大于入射角,折射光线Lll射入透明胶404,并且经过凹槽402 的底面和侧壁反射后射出。光线Lll仅在槽内进行反射和传输,极大地缩短了光程,进而有效地增大了 LED的出光率。
[0028] 而对于第二光线L2,原有射向杯壁的光线L2现射向封装胶和透明胶的交界面 405。第二光线L2中,一部分光线L21在交界面405处发生折射,在折射光线中,大部分光线会直接通过透明胶与空气的接触面射出。另一部分光线L22在交界面405处发生全反射,而全反射过程不同于普通的反射,全反射不会损失光能量,全反射光线最终经过封装胶和空气的接触面406射出。这样便避免了传统支架的杯壁对光能的吸收,提高了 LED的出光率。
[0029] 本发明实施例环绕反射杯的杯口设置凹槽,并在凹槽中填充透明胶,该透明胶的折射率小于反射杯内的封装胶的折射率。来自LED芯片并直接射向封装胶和透明胶的交界面的光线,一部分可以发生全反射,然后通过封装胶的出光面射出;或者发生折射而进入透明胶,然后通过透明胶的出光面射出。来自LED芯片并在封装胶的出光面发生全反射而射向交界面的光线,会在交界面处发生折射,折射光线最终通过透明胶的出光面射出。因此这种结构的LED支架避免了反射杯的杯壁对光的吸收和反射引起的光能损耗,进而有效地提高了 LED的出光率。
[0030] 实施例二 :
[0031] 图8示出了本发明第二实施例提供的LED支架的剖面结构示意图,为了便于说明, 仅示出了与本实施例相关的部分。
[0032] 在本发明实施例中,为了更有效地提高LED的出光率,可以对上述实施例中所述的凹槽结构进行更加具体化的设置。参考附图8,根据光在封装胶中的全反射角的大小和反射杯的结构合理的设置凹槽的高度h,使出自LED芯片并在接触面发生全反射的反射光可以全部射到交界面405,这样可以使全部的全反射光都在交界面处折射进入凹槽内的透明胶404中,可以最大程度的避免全反射光射到杯壁而引起的吸收和反射损耗,进而可以最大幅度的提高LED的出光率。
[0033] 实施例三:
[0034] 根据上述实施例一可知,出自LED芯片的光有一部分会直接射到交界面404并发生全反射。根据折射定律=Ii1Sina =Ii2SinL假设光线自折射率为nl的封装胶以入射角 α射入折射率为n2的透明胶,折射角为β,发生全反射时,β =90°,所以sinci = η2/ηι; 所以,巧/^越小,全反射角α越小,这意味着以等于或大于全反射角α的角度射到交界面的光线都可以发生全反射。因此,封装胶和透明胶的折射率相差越大,交界面上可发生全反射的区域S就越大,因此更有利于提高LED的出光率。
[0035] 当然,若透明胶和封装胶的折射率相差过大,被封装胶和空气的接触面403全反射而射到交界面404的光线更容易发生全反射,而再次反射回封装胶403内,使光线在封装胶中的光程增大,不利于提高LED的出光率,因此在实际生产工艺中,可以综合以上因素选择合适折射率的透明胶和封装胶,以获得最佳的出光效果。
[0036] 作为本实施例的一种优选的实现方式,封装胶的折射为1. 4〜1. 5,透明胶的折射率为1. 2〜1. 3。
[0037] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1. 一种LED支架结构,包括内部载有LED芯片的反射杯,所述反射杯中填充有封装胶, 其特征在于,环绕所述反射杯的杯口设有凹槽,所述凹槽内设有透明胶;所述凹槽与反射杯贯通,使所述封装胶与透明胶之间形成一交界面;所述透明胶的折射率小于封装胶的折射率。
2.如权利要求1所述的LED支架结构,其特征在于,所述凹槽的底面为平面。
3.如权利要求1所述的LED支架结构,其特征在于,所述凹槽的槽口形状与所述反射杯的杯口形状相同。
4.如权利要求3所述的LED支架结构,其特征在于,所述反射杯的杯口为圆形,所述凹槽呈圆环形。
5.如权利要求1所述的LED支架结构,其特征在于,所述封装胶的折射率为1. 4〜1. 5。
6.如权利要求1或5所述的LED支架结构,其特征在于,所述透明胶的折射率为1. 2〜1. 3。
7. 一种包括权利要求1至6任一项所述的LED支架的LED发光体。
8. 一种包括权利要求7所述的LED发光体的照明灯具。
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