CN104566213A - 倒装芯片无封装光源透镜 - Google Patents

Abstract

一种倒装芯片无封装光源透镜，包括透镜本体，底部投影呈圆形，底部中心开设有入光孔，透镜本体的底面对称设置有多个下凸的安装柱，在入光孔开口处周缘的部分下沉形成有倒锥台状的下沉部，所述下沉部下沉高度不超过所述安装柱长度，所述下沉部表面及所述透镜本体底面均形成有用于光线漫反射的非平面微观结构；通过安装柱固定胶装于基带，LED光源容置于入光孔内，下沉部罩覆于LED光源周沿，使透镜能够完全作用到LED光源所发出的光线，提高了光源的利用率；而安装柱与下沉部之间所存在的空隙，则避免了粘胶时胶水侵入透镜本体底面而腐蚀非平面微观结构，装配可靠性高，结构简练。

Description

倒装芯片无封装光源透镜

技术领域

本发明涉及LED光源透镜技术领域，特别是涉及一种倒装芯片无封装光源透镜。

背景技术

发光二极管（Light Emitting Diode，简称 LED）作为照明光源已经得到了广泛的应用。由于发光二极管特殊的发光原理，使其在达到同等亮度情况下所需消耗的能量远远低于普通白炽灯，而且其有着寿命长和无污染等优点，在照明和背光领域都有着诱人的前景。LED 是点光源，其实现照明时，通过需要在 LED 前面设置一个透镜，从而减少 LED 光线的发散角，使光线集中于光轴附近出射。

为了避免正装芯片中因电极挤占发光面积从而影响发光效率，芯片研发领域出现了倒装结构，即把正装芯片倒置，使发光层激发出的光直接从电极的另一面发出。倒装芯片技术颠覆了传统的LED工艺，如在倒装芯片的技术基础上，有厂家发展出了LED倒装无金线芯片级封装，即减少了金线封装工艺，作为新封装技术产品，倒装无封装LED光源完全没有因金线虚焊或接触不良引起的不亮、闪烁、光衰大等问题。相比于传统封装工艺，其封装密度大幅增加，封装体积却极大缩小，因而灯具设计空间更大、散热性更好、光色分布更均匀。

但由于倒装芯片无封装光源的结构尺寸较小，芯片凸出于基板的凸起高度小，传统的透镜结构难以适应其结构改变，导致倒装芯片的优势无法充分发挥。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种结构简练、装配可靠性高，有利于充分发挥倒装芯片无封装光源发光效率的倒装芯片无封装光源透镜。

一种倒装芯片无封装光源透镜，包括透镜本体，所述透镜本体底部投影呈圆形，底部中心开设有可容置LED光源的入光孔，入光孔孔壁为光线折射的入光面，透镜本体的底面为光线反射面，顶面为光线透射的出光曲面。所述透镜本体的底面靠近边缘处对称设置有多个下凸的安装柱，所述底面在入光孔开口处周缘的部分下沉形成有倒锥台状的下沉部，所述下沉部下沉高度不超过所述安装柱长度，所述下沉部表面及所述透镜本体底面均形成有用于光线漫反射的非平面微观结构。

优选地，所述入光孔正剖面呈半椭圆状，其长轴竖向设置，轴长为a，短轴水平设置，轴长为b，a、b与所述LED光源发光面半径r的关系表达式为：4r<2b<a，且a<3b。

优选地，所述透镜本体底部半径为R1，所述入光孔短轴b与R1的关系表达式为：3b<R1。

优选地，所述下沉部侧缘相对于水平面的倾斜角度为θ，透镜本体的材料折射率为N，所述θ的角度范围为0°<θ<（90°-arc sin(1/N)）。

优选地，所述安装柱底部整体呈圆形，其半径为R2，所述R2<R1/3。

优选地，所述安装柱底部开设有容胶孔。

优选地，所述安装柱底部周缘环设有溢胶槽。

优选地，所述安装柱的数量为3个，以入光孔中心为对称中心对称分布于所述透镜本体的底面。

上述倒装芯片无封装光源透镜，通过安装柱固定胶装于基带，LED光源突出于基带的部分容置于入光孔内，下沉部罩覆于LED光源周沿，使透镜能够完全作用到LED光源所发出的光线，提高了光源的利用率；且避免了LED光源侧边所发出的光线直接打到非功能面上形成光圈而影响光斑的均匀度；而安装柱与下沉部之间所存在的空隙，则避免了粘胶时胶水侵入透镜本体底面而腐蚀非平面微观结构，装配可靠性高，结构简练。

附图说明

图1为一实施方式中倒装芯片无封装光源透镜的结构示意图；

图2为一实施方式中倒装芯片无封装光源透镜的剖面结构示意图；

图3为一实施方式中倒装芯片无封装光源透镜的安装柱局部剖面示意图；

图4为实施本发明的倒装芯片无封装光源的光照分布图片；

图5为实施现有透镜的倒装芯片无封装光源的光照分布图片。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

如图1和图2所示，一种倒装芯片无封装光源透镜，包括透镜本体100，所述透镜本体100底部投影呈圆形，底部中心开设有可容置LED光源200的入光孔110，入光孔110孔壁为光线折射的入光面，透镜本体100的底面120为光线反射面，顶面130为光线透射的出光曲面。所述透镜本体100的底面120靠近边缘处对称设置有多个下凸的安装柱140，所述底面120在入光孔110开口处周缘的部分下沉形成有倒锥台状的下沉部150，所述下沉部150下沉高度不超过所述安装柱140长度，所述下沉部150表面及所述透镜本体100底面120均形成有用于光线漫反射的非平面微观结构。

通过安装柱140固定胶装于基带300，LED光源200突出于基带300的部分容置于入光孔110内，下沉部150罩覆于LED光源200周沿，使透镜能够完全作用到LED光源200所发出的光线，提高了光源的利用率；且避免了LED光源200侧边所发出的光线直接打到非功能面上形成光圈而影响光斑的均匀度；而安装柱140与下沉部150之间所存在的空隙，则避免了粘胶时胶水侵入透镜本体100底面120而腐蚀非平面微观结构，装配可靠性高，结构简练。

图4即为实施本发明的倒装芯片无封装光源的光照分布图片，与实施现有透镜的倒装芯片无封装光源的光照分布（如图5所示）相比，光照分布均匀，光亮度高，光利用率高。

如图1所述，在一具体实施例中，所述安装柱140的数量为3个，以入光孔110中心为对称中心对称分布于所述透镜本体100的底面120。对称分布的3个安装柱140形成稳定的三角安装，进一步提高了装配可靠性，且结构简单。当然，在其它实施例中，所述安装柱140数量也可以是4个或更多数量，只要能实现稳定安装即可。

其中，所述的非平面微观结构（图未示）可以是锯齿状结构、雾面结构、网格结构等形态结构，这是透镜反射面常见结构，这里不再赘述其具体构造及原理。

如图2所示，在一具体实施方式中，所述入光孔110正剖面呈半椭圆状，其长轴竖向设置，轴长为a，短轴水平设置，轴长为b。a、b与所述LED光源200发光面半径r的关系表达式为：4r<2b<a，且a<3b。如此，由于入光面的曲率变化，LED光源200所发出的光线经入光面折射后经透镜本体100整理成均匀光斑，进一步提高了光分布均匀度。

优选地，所述透镜本体100底部半径为R1，所述入光孔110短轴b与R1的关系表达式为：3b<R1。光孔短轴轴长过大，则下沉部150尺寸结构增大，下沉部150与安装柱140之间的间隙过小，胶水易侵蚀下沉部150表面的非平面微观结构。故而优选选择3b<R1的范围，进一步提高了装配可靠性，且使入光孔110保持合适体量，入光面积适宜，有利于提高入光面平均入射光通量，从而提高光利用率。

优选地，所述下沉部150侧缘相对于水平面的倾斜角度为θ，透镜本体100的材料折射率为N，所述θ的角度范围为0°<θ<（90°-arc sin(1/N)）。如此，则光线在透镜本体100内经下沉部150表面反射的光线能均匀传播至出光曲面，有利于提高出光均匀度。

优选地，所述安装柱140底部整体呈圆形，其半径为R2，所述R2<R1/3。安装柱140用于将本透镜固定于基带300，具体地，是通过涂覆于安装柱140底部的胶水，将安装柱140胶装于基带300。故而，安装柱140尺寸过小，则连接强度降低，安装柱140尺寸过大，则易造成透镜的反射面过小而影响光利用率，因此选择R2<R1/3的合适尺寸。

如图3所示，在一个实施例中，所述安装柱140底部开设有容胶孔141。安装时，安装柱140底部涂覆胶水，并贴压基带300而完成胶装，贴压过程中，胶水易溢出。设置有容胶孔141，则部分胶水可容留于容胶孔141内，减少了胶水溢出量，一方面有利于提高粘接强度，另一方面能避免胶水溢出而侵蚀透镜底面120，进一步提高了装配可靠性。

优选地，所述安装柱140底部周缘环设有溢胶槽142。由于开设有溢胶槽142，安装时自安装柱140底部溢出的胶水可容留于溢胶槽142内，而不致于溢散至所述透镜的底面120，更进一步地提高了装配可靠性。

 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种倒装芯片无封装光源透镜，包括透镜本体，所述透镜本体底部投影呈圆形，底部中心开设有可容置LED光源的入光孔，入光孔孔壁为光线折射的入光面，透镜本体的底面为光线反射面，顶面为光线透射的出光曲面，其特征在于：

所述透镜本体的底面靠近边缘处对称设置有多个下凸的安装柱，所述底面在入光孔开口处周缘的部分下沉形成有倒锥台状的下沉部，所述下沉部下沉高度不超过所述安装柱长度，所述下沉部表面及所述透镜本体底面均形成有用于光线漫反射的非平面微观结构。

2.根据权利要求1所述的倒装芯片无封装光源透镜，其特征在于，所述入光孔正剖面呈半椭圆状，其长轴竖向设置，轴长为a，短轴水平设置，轴长为b，a、b与所述LED光源发光面半径r的关系表达式为：4r<2b<a，且a<3b。

3.根据权利要求2所述的倒装芯片无封装光源透镜，其特征在于，所述透镜本体底部半径为R1，所述入光孔短轴b与R1的关系表达式为：3b<R1。

4.根据权利要求1所述的倒装芯片无封装光源透镜，其特征在于，所述下沉部侧缘相对于水平面的倾斜角度为θ，透镜本体的材料折射率为N，所述θ的角度范围为0°<θ<（90°-arc sin(1/N)）。

5.根据权利要求1~4任意一项所述的倒装芯片无封装光源透镜，其特征在于，所述安装柱底部整体呈圆形，其半径为R2，所述R2<R1/3。

6.根据权利要求5所述的倒装芯片无封装光源透镜，其特征在于，所述安装柱底部开设有容胶孔。

7.根据权利要求6所述的倒装芯片无封装光源透镜，其特征在于，所述安装柱底部周缘环设有溢胶槽。

8.根据权利要求5所述的倒装芯片无封装光源透镜，其特征在于，所述安装柱的数量为3个，以入光孔中心为对称中心对称分布于所述透镜本体的底面。