CN103378276A - 发光二极管及其光分配结构 - Google Patents

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Abstract

一种发光二极管的光分配结构，包括一透镜、一反射层及一粗糙化膜片，该反射层包括一贴合面及与该贴合面相对的一反射面，该反射面为一光滑的弧形凹面，该粗糙化膜片包括一结合面及与该结合面相对的一粗糙面，该结合面为一弧形的凸面，该结合面与该反射层的反射面无间贴合，该粗糙面上形成有粗糙结构，该粗糙结构的粗糙程度自该粗糙化膜片的中部向边缘逐渐减小，该透镜包括一入光面及与该入光面相对的一出光面，该入光面与该粗糙化膜片的粗糙面结合。本发明中的粗糙化膜片与反射层共同作用，使射向透镜中部的光线更分散，从而使得发光二极管出光强度更加均匀。本发明还涉及一种使用该光分配结构的发光二极管。

Description

发光二极管及其光分配结构
技术领域
本发明涉及一种发光二极管，特别涉及一种发光二极管的光分配结构。
背景技术
发光二极管作为一种高效的光源，具有环保、省电、寿命长等诸多特点，已经被广泛的运用于诸多领域，如生活照明、背光光源等。
现有的发光二极管的出光角度一般为90度至120度，且其出光角中央（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，导致整个发光二极管的出光不均匀，从而限制了其在需要均匀照明的环境中的广泛应用。
发明内容
本发明旨在提供一种出光均匀的发光二极管光源及其光分配结构。
一种发光二极管的光分配结构，包括一透镜、一反射层及一粗糙化膜片，该粗糙化膜片与该透镜均由透明材料制成，该反射层包括一贴合面及与该贴合面相对的一反射面，该反射面为一光滑的弧形凹面，该粗糙化膜片包括一结合面及与该结合面相对的一粗糙面，该结合面为一弧形的凸面，该结合面与该反射层的反射面无间贴合，该粗糙面上形成有粗糙结构，该粗糙结构的粗糙程度自该粗糙化膜片的中部向边缘逐渐减小，该透镜包括一入光面及与该入光面相对的一出光面，该入光面与该粗糙化膜片的粗糙面结合。
一种发光二极管，包括一基座、设于该基座上的两电极、与该两电极电连接的一发光芯片，以及一光分配结构，该光分配结构包括一透镜、一反射层及一粗糙化膜片，该粗糙化膜片与该透镜均由透明材料制成，该反射层包括一贴合面及与该贴合面相对的一反射面，该反射面为一光滑的弧形凹面，该粗糙化膜片包括一结合面及与该结合面相对的一粗糙面，该结合面为一弧形的凸面，该结合面与该反射层的反射面无间贴合，该粗糙面上形成有粗糙结构，该粗糙结构的粗糙程度自该粗糙化膜片的中部向边缘逐渐减小，该透镜包括一入光面及与该入光面相对的一出光面，该入光面与该粗糙化膜片的粗糙面结合，该反射层的贴合面贴合于该基座上且至少与其中一电极绝缘，该发光芯片位于该反射层的中部。
使用上述光分配结构的发光二极管在工作时，其粗糙化膜片上的粗糙结构可使透镜中的光线发生漫反射，由于该粗糙化膜片上的粗糙结构的粗糙程度自该粗糙化膜片的中部向边缘逐渐减小，因此，在该粗糙化膜片与反射层共同作用下，使射向透镜中部的光线更分散，从而使该发光二极管的出光强度更加均匀。
附图说明
图1为本发明一较佳实施例中的发光二极管的组装结构示意图。
图2为图1所示发光二极管的分解结构示意图。
图3为图2中的粗糙化膜片的俯视图。
主要元件符号说明
发光二极管 100
基座 10
第一表面 11
第二表面 12
电极 20
发光芯片 30
光分配结构 40
反射层 41
通孔 410
贴合面 411
反射面 412
粗糙化膜片 42
收容孔 420
内壁 4201
结合面 421
粗糙面 422
粗糙结构 423
凹陷 4230
透镜 43
入光面 431
凹坑 4310
出光面 432
凸起 4320
光室 433
侧壁 4331
顶壁 4332
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，所示为本发明一较佳实施例中的发光二极管100，该发光二极管100包括一基座10、设于该基座10上的两电极20、与该两电极20电连接的一发光芯片30及设于该发光芯片30上的一光分配结构40。
请参照图2，该基座10为绝缘基座，其由塑料或其他适合的材料所制成，如硅（Si）、砷化镓（GaAs）、氧化锌（ZnO）及磷化铟（InP）等。该基座10呈平板状，包括相对设置的一第一表面11及一第二表面12。该两电极20相互分离且每一电极20自该基座10的第一表面11延伸至该第二表面12。
该发光芯片30的材料可根据实际发光需求进行选择，比如发红光的GaAsP，发黄光的InGaAlP，发蓝光的GaN，发绿光的GaP等。该发光芯片30位于该基座10的第一表面11所在的一侧，且固设于其中一电极20上，该发光芯片30的两个电触点通过打线的方式分别与该两电极20电连接。在其他实施例中，该发光芯片30也可以晶片倒装的形式与该两电极20形成电性连接。
该光分配结构40包括自该基座10依次向上叠置的一反射层41、一粗糙化膜片42及一透镜43。该反射层41为一金属片体，其大小与该基座10相当，且厚度自其中部向外缘逐渐增大。该反射层41的中部贯穿设有一通孔410。该反射层41包括一贴合面411及与该贴合面411相对的一反射面412。该贴合面411呈平面状，用以贴合该基座10。该反射层41与该两电极20绝缘，或者至少与其中一电极20绝缘。该反射面412为一光滑的弧形凹面，其通过冲压或抛光工艺形成。该发光芯片30通过该通孔410外漏，该反射面412围绕于该发光芯片30的周围，用以反射该发光芯片30产生的光线。在其他的实施例中，该反射层41也可以由玻璃或耐高温的塑料制成，其反射面412可以通过一次脱模形成。
请参照图3，该粗糙化膜片42为一透明片体，其由耐高温的透明材料制成，如玻璃、聚碳酸酯（PC）、聚丙烯酸酯（PEA）等。该粗糙化膜片42的厚度自中部向边缘逐渐减小，且中部贯穿设有一收容孔420。该粗糙化膜片42包括一结合面421及与该结合面421相对的一粗糙面422。该结合面421为一弧形的凸面，形状与该反射层41的反射面412匹配。该结合面421与该反射层41的反射面412无间贴合。该粗糙面422上形成有粗糙结构423，所述粗糙结构423采用蚀刻或者印刷的方式形成，该粗糙结构423的粗糙程度自该粗糙化膜片42的中部向边缘逐渐减小。该收容孔420围绕于该发光芯片30周围。
本实施例中，该粗糙结构423为多个自该粗糙面突起的若干锥状的凸起4230，所述凸起4230围绕该收容孔420排布，所述凸起4230的高度及跨度自该粗糙化膜片42的中部向边缘逐渐减小。在其他的实施例中，该粗糙结构423也可以为深度及跨度自该粗糙化膜片42的中部向边缘逐渐减小的凹槽，或者其它形状的凸起或凹槽，如半球形，梯台形等。
该透镜43由透明材料制成，如透明塑料或玻璃等。本实施例中，该透镜43由透明环氧树脂等通过注射成型的工艺成型于该粗糙化膜片42的粗糙面422上。该透镜43大致呈圆饼形，其具有一蝠翼状的纵截面。该透镜43包括一入光面431及与该入光面431相对的一出光面432。该入光面431与该粗糙化膜片42的粗糙面422结合，该粗糙化膜片42的粗糙面422上的凸起4230伸入该透镜43的入光面431，使该入光面431上形成与所述凸起4230对应的凹坑4310。该入光面431的中部凹设一光室433，该光室433与该粗糙化膜片42上的收容孔420连通，且该光室433的内径与该粗糙化膜片42上的收容孔420的内径相同，该光室433具有一圆形侧壁4331及一拱形的顶壁4332，从而使该光室433具有一倒U形的纵截面，该侧壁4331及顶壁4332均为光滑的反光面。该光室433位于该发光芯片30的正上方。该出光面432为一向外凸起的曲面，该出光面432的中部设有一漏斗状的凹陷4320，从而使该透镜43的中部为一凹透镜的结构，而边缘呈一凸透镜的结构，该出光面432的边缘部分正对所述粗糙化膜片42的粗糙面422，该出光面432的凹陷4320正对该入光面431上的光室433。
该发光二极管100工作时，该发光芯片30发出的光线，一部分直接进入该透镜43内，另一部分通过该粗糙化膜片42的内壁4201进入该粗糙化膜片42中，进而被该粗糙化膜片42的结合面421处的反射层41的反射面412反射进入该透镜43内。进入该透镜43中的光线一部分直接通过该透镜43的出光面432射出，另一部分被该出光面432反射至该粗糙化膜片42的粗糙面422上，被反射至该粗糙面422上的光线一部分被该粗糙面422上的粗糙结构423漫反射再次进入该透镜43中，另一部分则进入该粗糙化膜片42中，再次被该反射层41的反射面412反射至该透镜43中。如此，经过多次往复，该粗糙化膜片42的粗糙面422上粗糙结构423将光线进行多次分配，从而使该透镜43的出光面432可射出相对均匀的光线。
其次，由于该发光芯片30为一点光源且位于该透镜43的中部，因此，该发光芯片30射向该透镜43的中部的光线更多，本发明中，该粗糙化膜片42的粗糙结构423的粗糙程度自该粗糙化膜片42中部向边缘逐渐变小，越是粗糙的结构越是可以将光线充分的漫反射，因此，该粗糙化膜片42中部的粗糙结构423可以使该透镜43中部射出的光线更分散，从而有利于使透镜43射出的光线更均匀。同时，该反射层41的反射面412为一弧形凹面，可以将射至该反射面412的光线反射至该反射层41的中部上方，而粗糙程度相对较大的粗糙结构423位于该反射层41的反射面412的中部上方，可以更多的光线进行漫反射。
再次，该透镜43的入光面431的中部设置的光室433，使发光芯片30与透镜43间隔开，不仅可以避免发光芯片30发出的热量破坏透镜43，同时该光室433的侧壁4331及顶壁4332可以将发光芯片30发出的一部光线反射分配至该粗糙化膜片42中，进而减少自该透镜43的中部射出的光线，从而有利于使透镜43射出的光线更均匀。
另外，本发明中的透镜43的出光面432的中部设有一漏斗状的凹陷4320，使该透镜43的中部为一凹透镜的结构，而边缘呈一凸透镜的结构，该凹透镜的结构有利于光线的发散，而凸透镜的结构有利于光线的聚集，这种结构同样有利于使透镜43的出光面432射出的光线趋于均匀。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其分各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种发光二极管的光分配结构，包括一透镜，基特征在于：还包括一反射层及一粗糙化膜片，该粗糙化膜片与该透镜均由透明材料制成，该反射层包括一贴合面及与该贴合面相对的一反射面，该反射面为一光滑的弧形凹面，该粗糙化膜片包括一结合面及与该结合面相对的一粗糙面，该结合面为一弧形的凸面，该结合面与该反射层的反射面无间贴合，该粗糙面上形成有粗糙结构，该粗糙结构的粗糙程度自该粗糙化膜片的中部向边缘逐渐减小，该透镜包括一入光面及与该入光面相对的一出光面，该入光面与该粗糙化膜片的粗糙面结合。
2.如权利要求1所述的发光二极管的光分配结构，其特征在于：该反射层的厚度自中部向外缘逐渐增大，该反射层的中部贯穿设有一通孔。
3.如权利要求1所述的发光二极管的光分配结构，其特征在于：该粗糙化膜片的厚度自中部向边缘逐渐减小，且中部贯穿设有一收容孔。
4.如权利要求3所述的发光二极管的光分配结构，其特征在于：该入光面的中部凹设一光室，该光室与该粗糙化膜片上的收容孔连通，该光室具有一倒U形的纵截面，该光室具有一圆形侧壁及一拱形的顶壁，该侧壁及顶壁均为光滑的反光面。
5.如权利要求1所述的发光二极管的光分配结构，其特征在于：该粗糙结构为自该粗糙面突起的若干的凸起，该凸起的高度及跨度自该粗糙化膜片的中部向边缘逐渐减小。
6.如权利要求5所述的发光二极管的光分配结构，其特征在于：该凸起为锥形、半球形及梯台形中的任意一种。
7.如权利要求1所述的发光二极管的光分配结构，其特征在于：该粗糙结构为形成于该粗糙面上的若干的凹槽，该凹槽深度及跨度自该粗糙化膜片的中部向边缘逐渐减小。
8.如权利要求7所述的发光二极管的光分配结构，其特征在于：该凹槽为锥形、半球形及梯台形中的任意一种。
9.如权利要求1所述的发光二极管的光分配结构，其特征在于：该透镜具有一蝠翼状的纵截面，该出光面为一向外凸起的曲面，该出光面的中部设有一漏斗状的凹陷。
10.一种发光二极管，包括一基座、设于该基座上的两电极及与该两电极电连接的一发光芯片，基特征在于：还包括一如权利要求1至9任意一项中所述的光分配结构，该反射层的贴合面贴合于该基座上且至少与其中一电极绝缘，该发光芯片位于该反射层的中部。
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