CN103311418A - 发光二极管模组 - Google Patents

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Abstract

一种发光二极管模组，包括一发光二极管芯片及与之配合的一透镜，所述透镜包括一开设有空穴的导光部及自导光部凸设的粗糙结构，所述导光部具有一顶面，所述顶面所在区域为发光二极管的有效照明区域，所述发光二极管芯片收容在所述空穴内，且其发出的光线自顶面反射回透镜后，经所述粗糙结构反射及折射后自所述导光部的顶面向外出射。

Description

发光二极管模组
技术领域
本发明涉及一种半导体结构，尤其涉及一种发光二极管光源。
背景技术
发光二极管作为一种高效的发光源，具有环保、省电、寿命长等诸多特点已经被广泛的运用于各种领域。
大部分的发光二极管的出光角度一般为90度至120度，其出光角中央（出光角约为0度至30度）的光线强度较强，周围的光线强度较弱，出光角中央强度较强的光线用于照明尚可，但周围强度较弱的光线因达不到照明的要求从而形成了光线的浪费，降低了发光二极管的光线利用率。为此，业界通过透镜来对发光二极管的光线进行调整，使周围的光线集中于发光二极管的中部上方而出射。然而，由于光线在透镜的出光面发生反射，部分光线从透镜的底部或侧边向外出射，从而导致这部分光线不被利用而浪费。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种能够提高发光二极管光线利用率的发光二极管模组。
一种发光二极管模组，其包括一发光二极管芯片及与之配合的一透镜，所述透镜包括一开设有空穴的导光部及自导光部凸设的粗糙结构，所述导光部具有一顶面，所述顶面所在区域为发光二极管的有效照明区域，所述发光二极管芯片收容在所述空穴内，且其发出的光线自顶面反射回透镜后，经所述粗糙结构反射及折射后自所述导光部的顶面向外出射。
本发明中，因发光二极管芯片发出的光线自顶面反射回透镜后，又经所述粗糙结构反射及折射后自所述导光部的顶面向外出射，避免了光线自顶面以外的其他区域出射后因达不到照明效果所造成的浪费，提高了发光二极管光源光线利用率。
附图说明
图1为本发明一较佳实施例的发光二极管模组的分解示意图。
图2为图1所示发光二极管模组的组装图。
图3为图2所示发光二极管模组中光线通过透镜结构的光路示意图。
主要元件符号说明
发光二极管模组 1
发光二极管 10
基板 11
第一电极 12
第二电极 13
发光二极管芯片 20
封罩 31
荧光粉 32
透镜 40
导光部 41
粗糙结构 43
卡榫 45
流道 50
底面 411
侧面 413
顶面 415
空穴 417
凸起 431
反射层 4131
第二自由曲面 4151
连接处 4153
第一自由曲面 4171
环面 4173
凹面 4175
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参阅图1及图2，本发明的发光二极管模组1包括一发光二极管10及与该发光二极管10配合的一透镜40。
该发光二极管10包括一平直的基板11、位于该基板11上表面且间隔设置的一第一电极12、一第二电极13及位于该第一电极12上并与该第一电极12及第二电极13电性连接的一发光二极管芯片20。
该透镜40将该发光二极管芯片20收容于其内，用以改变发光二极管10的出光路径，从而提高发光二极管10的光利用率。为了避免发光二极管芯片20受损，一透明的封罩31设置于该基板11上并将该发光二极管芯片20围设。当然，上述实施例中，该封罩31内还可进一步设置所需的荧光粉32，从而得到不同颜色的光线。
该透镜40由光学性能优越的透明材料一体成型，如PMMA或PC塑料。该透镜40沿中心轴OO’(如图2中所示)对称设置。
该透镜40包括一导光部41、自导光部41一侧表面向外凸设的一粗糙结构43及二卡榫45。
所述导光部41包括一弯曲顶面415、一水平的底面411及连接该底面411与顶面415的一环形侧面413。该顶面415连接该侧面413顶端并位于该底面411上方，该侧面413自该底面411边缘倾斜向上、向外延伸形成。该顶面415为透镜40的出光面，该发光二极管10发出的大部分光线集中自该顶面415向外发射，少部分光线自该侧面413向外发射。该顶面415较底面411宽，且包括二第二自由曲面4151。每一第二自由曲面4151向外凸设形成，该二第二自由曲面4151相互连接而共同构成一翼型结构，该二第二自由曲面4151的连接处4153位于一第一自由曲面4171中心的正上方。该顶面415距离底面411的高度自该二第二自由曲面4151的连接处4153向相对两侧递增至对应底面411的边缘后朝向侧面413逐渐递减。本申请中，该顶面415所在的区域为发光二极管的有效照明范围。该导光部41自底面411中部朝向顶面415竖直凹陷形成一空穴417，用以将发光二极管芯片20及封罩31收容于其内。该空穴417由朝向顶面415并位于导光部41中部的一第一自由曲面4171及连接该第一自由曲面4171的一竖直环面4173围设形成。该第一自由曲面4171为该透镜40的入光面，其距离该底面411的高度自其中部向相对两侧逐渐降低。该空穴417的宽度与封罩31的宽度大致相等，而其高度较封罩31高。
为了避免发光二极管10自导光部41的侧面413向外发射光线，该侧面413上涂设有一反射层4131，使经该侧面413向外出射的光线经反射层4131反射后自顶面415出射，从而增强发光二极管芯片20发出的光的利用率。优选的，该反射层4131与该水平底面411夹设的角度为30o至45o之间，如此可使经该反射层4131反射后的光线朝向该顶面415出射，而避免因光线不被利用而浪费。
所述粗糙结构43及二卡榫45均自导光部41的底面411向外凸设形成。该粗糙结构43为均匀分布于底面411上、空穴417周缘的若干连续的凸起431，每一个凸起431形状、大小及其高度相同。每一凸起431均呈梯形，其宽度自与底面411相连的顶端向远离底面411的底端逐渐减小，且在凸起431远离底面411的底端的内表面上涂设一反射层（图未示），从而使得入射至该凸起431的光线能够集中反射回透镜40。相邻凸起431的顶面边缘相互连接，其它部分间隔设置，且位于底面411相对两外端的二凸起431的顶面外边缘分别与二卡榫45的顶面内边缘连接。
该二卡榫45分别位于导光部41的底面411的边缘两侧，用于将透镜40固定在发光二极管10的第一电极12及第二电极13上。该卡榫45为自导光部底面411向下凸设的梯形，且其宽度至导光部向下逐渐减小。该卡榫45自导光部的底面411向下延伸的高度较粗糙结构43向下延伸的高度大。
请同时参阅图2，当该透镜40与该发光二极管10固定连接后，该二卡榫45分别贴设于该第一电极12及第二电极13上，该粗糙结构43位于第一电极12、第二电极13的上方并与之间隔设置，从而使该粗糙结构43与第一电极12、第二电极13的上表面之间形成一流道50，以使该发光二极管芯片20散发的热量自该流道50向外散发，增强了其散热效果。该发光二极管10的封罩31收容在空穴417内，该封罩31的侧边贴设空穴417的环面4173，其顶端与第一自由曲面4171间隔设置，并形成一穹状凹面4175。此时，该发光二极管芯片20位于该第一自由曲面4171的正下方且距离该第一自由曲面4171一倍焦距以上的距离，从而使发光二极管芯片20发出的光线经透镜40向有效照明区域内均匀发散。
请同时参阅图3，发光二极管模组工作时，该发光二极管芯片20发出的一部分光线自围设空穴417的第一自由曲面4171或环面4173直接朝向第二自由曲面4151发射；另一部分光线自围设空穴417的第一自由曲面4171或环面4173直接朝向侧面413发射。朝向第二自由曲面4151发射的光线中的一部分直接折射出去，而另一部分由第二自由曲面4151反射间接朝向侧面413、卡榫45或粗糙结构43。直接或间接朝向侧面413的光线经侧面413上的反射层4131反射后，大部分自第二自由曲面4151向外出射，另一部分射向卡榫45或粗糙结构43。朝向卡榫45或粗糙结构43的光线经卡榫45或粗糙结构43反射或折射后自第二自由曲面4151向外出射。由于反射层4131、卡榫45或粗糙结构43的反射或折射作用，使原本自导光部侧面413或底面411溢出的光线朝向第二自由曲面4151出射，增强了发光二极管芯片发出的光线的利用率。
可以理解地，在其他实施例中，透镜的导光部底面可仅设有粗糙结构，且该粗糙结构直接贴设在第一电极及第二电极上。可以理解地，在其他实施例中，粗糙结构及卡榫可以具有其他所需的形状、结构，也可以按照需求排布在导光部上，只要其能够将自导光部底面向外出射的光线向有效照射范围内反射或折射即可。

Claims (9)

1.一种发光二极管模组，包括发光二极管芯片及与之配合的透镜，其特征在于：所述透镜包括开设有空穴的导光部及自导光部凸设的粗糙结构，所述导光部具有顶面，所述顶面所在区域为发光二极管的有效照明区域，所述发光二极管芯片收容在所述空穴内，且其发出光线的一部分自顶面反射回透镜后，经所述粗糙结构反射或折射后自所述导光部的顶面向外出射。
2.如权利要求1所述的发光二极管模组，其特征在于：所述导光部还具有与顶面相对的底面，所述粗糙结构自导光部的底面向外凸设形成若干连续的凸起。
3.如权利要求2所述的发光二级管模组，其特征在于：所述凸起的底端的内表面涂设有一反射层。
4.如权利要求2所述的发光二极管模组，其特征在于：所述每一凸起均呈梯形，其宽度自与导光部底面相连的顶端向远离所述底面的底端逐渐减小。
5.如权利要求4所述的发光二极管模组，其特征在于：所述相邻凸起的顶面边缘相互连接，其他部分间隔设置。
6.如权利要求2所述的发光二极管模组，其特征在于：所述透镜进一步包括自导光部底面边缘凸设的二卡榫，二间隔的电极与所述发光二极管芯片电性连接，所述二卡榫分别固定在所述二电极上。
7.如权利要求2所述的发光二极管模组，其特征在于：所述导光部还包括连接底面与顶面的侧面，所述侧面上设有反射层。
8.如权利要求7所述的发光二极管模组，其特征在于：所述反射层沿所述侧面倾斜向上且向外延伸并与所述底面的夹角为30至45度之间。
9.如权利要求1所述的发光二极管模组，其特征在于：所述空穴包括朝向导光部顶面凸设的第一自由曲面，所述发光二极管芯片位于第一自由曲面的正下方且距离第一自由曲面一倍焦距以上的距离。
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