CN102330906A

CN102330906A - 一种采用微透镜阵列的大功率集成led灯体结构

Info

Publication number: CN102330906A
Application number: CN201110304080A
Authority: CN
Inventors: 李杰民; 常保延
Original assignee: WUXI HUAZHAOHONG OPTOELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: WUXI HUAZHAOHONG OPTOELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2011-10-10
Filing date: 2011-10-10
Publication date: 2012-01-25

Abstract

本发明公开了一种采用微透镜阵列的大功率集成LED灯体结构。包括一大功率集成LED光源，光源内部有至少两颗或两颗以上GaN(氮化镓)基蓝光芯片，并按阵列的排布方式进行排列，芯片上部涂布YAG黄色荧光粉，然后用硅胶进行灌封；在大功率集成LED光源上方，安置有一由复数个与蓝光芯片数量相同微透镜组成的微透镜阵列，该微透镜阵列中的每个微透镜与LED光源中每颗蓝光芯片一一对应。本发明克服了传统技术中的不足，解决LED照明在大透镜情况下难以克服的边缘黄圈问题。

Description

一种采用微透镜阵列的大功率集成LED灯体结构

技术领域：

本发明涉及半导体照明技术领域和LED二次配光技术领域，尤其涉及一种采用微透镜阵列的大功率集成LED灯体结构。

背景技术：

目前LED分为小功率LED和功率型LED，其中输入功率在数十毫瓦以下的属于小功率LED；而功率型LED又分为普通功率LED和W级功率LED两种，输入功率大于或等于1W的LED为W级功率LED(大功率LED)。随着LED光效的不断提升和LED制造技术的不断提高，大功率LED灯已开始在路灯、隧道灯、高杆灯、泛光灯、防爆灯、射灯、景观灯、特种灯方面得到越来越广泛的应用。大功率LED灯具有光效高、功耗低、无污染、寿命长等显著的优点。

近年来，大功率集成LED的功率已经达到十瓦-几十瓦，在二次配光设计上，LED透镜可以很方便地实现对发光角度、光照效果以及光均匀度等方面的控制。这使得透镜在大功率集成LED二次配光中得到广泛的应用，比如路灯、筒灯、射灯等。一般说来，由于大功率集成LED尺寸较大，在二次配光设计上，已不能简单地把其作为点光源来处理，与之相配的LED透镜在尺寸和高度上也比较大。

如图1所示，目前传统技术在大功率集成LED光源上应用的传统透镜装置的结构如下：在铝基板102上面贴装有至少2颗或两颗以上GaN基蓝光芯片101，所述蓝光芯片101按一定的排布方式进行排列。芯片101上部涂布YAG黄色荧光粉103，然后用硅胶104进行灌封；透镜107通过定位销108和基座(铝基板)102以及散热器106相连。铝基板102和散热器106之间涂布有导热硅脂105，以加强整体的散热性能。由于目前LED大多采用蓝光芯片+黄色荧光粉相组合产生白光的模式，而黄光和蓝光波长不同，它们在透镜中的频率、传播速度和折射率都有着较大的差别。材料的折射率随入射光频率的减小而减小。因此，这种蓝光和黄光组合形成的白光在透镜中会产生色散现象，波长宽、频率低的黄光在从透镜传播到空气的过程中，折射率较小，会偏向透镜的边缘，从而在照明区域的光斑上，边缘部分明显发黄，形成业界比较头疼的“黄圈”现象，影响了它的推广应用。这种现象因大功率集成LED用透镜的尺寸和高度较大而更趋严重。

发明内容：

鉴于上述技术问题，本发明提供了一种采用微透镜阵列的大功率集成LED灯体结构。以克服传统技术中的不足，解决LED照明在大透镜情况下难以克服的边缘黄圈问题。

本发明的具体技术方案如下：

一种采用微透镜阵列的大功率集成LED灯体结构，包括一大功率集成LED光源，光源内部有至少两颗或两颗以上GaN(氮化镓)基蓝光芯片，并按阵列的排布方式进行排列，芯片上部涂布YAG黄色荧光粉，然后用硅胶进行灌封；在大功率集成LED光源上方，安置有一由复数个与蓝光芯片数量相同微透镜组成的微透镜阵列，该微透镜阵列中的每个微透镜与LED光源中每颗蓝光芯片一一对应。

上述方案中，所述微透镜阵列开有定位孔，并利用定位销同基座以及散热器相连。

上述方案中，所述封装好的大功率集成LED光源通过导热硅胶和下方的散热器相连。

上述方案中，所述微透镜阵列是用透光性能优良的PMMA(亚克力)、PC(一种透明性能良好的工程塑料)、玻璃这些材质通过一次模压或注塑成型，由复数个小透镜的多合一集合而成的微透镜阵列。并不是由若干个独立的透镜拼合而成。

上述方案中，所述每个小透镜的表面形状为凹曲面和凸曲面。

另外，微透镜阵列中的微透镜单元的几何尺寸(如曲率半径、透镜的大小、透镜的凹凸情况)根据不同需要和不同要求而设定，微透镜阵列中各微透镜单元的中心距和与之相配合的发光LED光源中的LED芯片间中心距相等。由于透镜的光学特性，改变透镜的几何参数，就可以调节大功率集成LED光源模块的发光角，也就可以改变集成LED光源模块的光照效果和光照均匀度。也可在微透镜阵列表面做其它的改变，设计成磨砂面、珠面、条纹面等以获得不同的光斑效果。

本发明装置优点在于：

1.由于大功率集成LED光源本身发出的光的照度及光均匀度都不是很理想，大功率集成LED光源发出的光的发射角度有时候也并没有达到预期，而本发明所提供的微透镜阵列能够很方便地实现预期的光斑效果。

2.微透镜阵列可按不同需求设计成3合1、5合1甚至几十颗合一的透镜模组，有效节省生产成本，实现产品品质的一致性，节省灯具机构空间，更容易实现“大功率”的特点。

3.由于微透镜阵列和现有技术中的大透镜相比，显著降低了高度和厚度，因此可显著降低光在透镜中的损耗，提高光效并显著改善因波长不同导致的边缘黄圈现象。

4.解决了高亮度大功率发光LED光源松散排列分布，用一铝基板把所需要的发光LED光源都贴装在上面，微透镜阵列再安装在大功率集成LED光源模块上面，不需要每一颗发光LED光源都安装一个独立的透镜，节约资源，降低成本，使整体更紧凑，更美观，从而提升LED灯具产品的档次。

5.铝基板材料是热传导性能良好的铝材质，大功率集成LED光源发出来的热能迅速地传递到所安装的物体或零部件上，然后通过所安装的物体或零部件散发出去，成为散热通道，减少光衰，提高发光LED光源模块的寿命。

附图说明：

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为传统技术大功率集成LED及透镜结构示意图；

图2为本发明实施例一的结构示意图；

图3为本发明实施例二的结构示意图；

具体实施方式：

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

请参照图2，本实施例一中采用的是微凸透镜阵列，主要结构为：在铝基板202上面贴装有至少2颗或两颗以上GaN基蓝光芯片201，所述蓝光芯片1按一定的排布方式进行排列。芯片201上部涂布YAG黄色荧光粉203，然后用硅胶204进行灌封；微凸透镜阵列209是一体化整体制作在一起的微凸透镜单元207的集合体；微凸透镜阵列209安装在大功率集成LED光源210的上面，所述的微凸透镜阵列209开有定位孔，并通过定位销208和基座(铝基板)202以及散热器206相连。为防止大功率集成LED光源温度过高，铝基板202和散热器206之间涂布有导热硅脂205，以加强整体的散热性能。微凸透镜阵列209中两相邻微凸透镜单元207之间的中心距与铝基板202上面相应的LED光源中的相邻LED芯片201中心距相等。不同芯片之间的中心距相等但不限于相等，其他情况，比如非对称排列的情况也是允许的。微凸透镜阵列209中的微凸透镜单元207的几何尺寸(如曲率半径、透镜的高度和大小)根据不同需要和不同要求而设定。微凸透镜阵列209表面平滑过渡，但其他改变，比如磨砂面、珠面、条纹面等也是允许的。

请参照图3，本实施例二中采用的是微凹透镜阵列，主要结构为：在铝基板302上面贴装有至少2颗或两颗以上GaN基蓝光芯片301，所述蓝光芯片1按一定的排布方式进行排列。芯片301上部涂布YAG黄色荧光粉303，然后用硅胶304进行灌封；微凹透镜阵列309是一体化整体制作在一起的微凹透镜单元307的集合体。微凹透镜阵列309安装在大功率发光LED光源310的上面，所述的微凹透镜阵列309开有定位孔，并通过定位销308和基座(铝基板)302以及散热器306相连。为防止大功率集成LED光源温度过高，铝基板302和散热器306之间涂布有导热硅脂305，以加强整体的散热性能。微凹透镜阵列309中两相邻微凹透镜单元307之间的中心距与铝基板302上面的发光LED光源中的相邻LED芯片301中心距相等，不同芯片之间的中心距相等但不限于相等，其他情况，比如非对称排列的情况也是允许的。微凹透镜阵列309中的微凹透镜单元307的几何尺寸(如曲率半径、透镜的高度和大小)根据不同需要和不同要求而设定。微凹透镜阵列309表面平滑过渡，但其他改变，比如磨砂面、珠面、条纹面等也是允许的。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种采用微透镜阵列的大功率集成LED灯体结构，包括一大功率集成LED光源，光源内部有至少两颗或两颗以上GaN基蓝光芯片，并按阵列的排布方式进行排列，芯片上部涂布YAG黄色荧光粉，然后用硅胶进行灌封；其特征在于，在大功率集成LED光源上方，安置有一由复数个与蓝光芯片数量相同微透镜组成的微透镜阵列，该微透镜阵列中的每个微透镜与LED光源中每颗蓝光芯片一一对应。

2.根据权利要求1的采用微透镜阵列的大功率集成LED灯体结构，其特征在于，所述微透镜阵列开有定位孔，并利用定位销同基座以及散热器相连。

3.根据权利要求1的采用微透镜阵列的大功率集成LED灯体结构，其特征在于，所述封装好的大功率集成LED光源通过导热硅胶和下方的散热器相连。

4.根据权利要求1的采用微透镜阵列的大功率集成LED灯体结构，其特征在于，所述微透镜阵列是用透光性能优良的PMMA、PC、玻璃这些材质通过一次模压或注塑成型，由复数个小透镜的多合一集合而成的微透镜阵列。并不是由若干个独立的透镜拼合而成。

5.根据权利要求4的采用微透镜阵列的大功率集成LED灯体结构，其特征在于，所述每个小透镜的表面形状为凹曲面和凸曲面。