CN107710427B - 发光二极管封装 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种发光二极管封装，该发光二极管封装包括：底座，其具有安装表面；发光二极管，其被布置在安装表面上；透镜，其被布置在安装表面上使得透镜覆盖发光二极管；以及反射部，其被布置在安装表面上使得反射部与透镜分开，并且以预设的倾斜角(θ)形成，其中根据透镜与反射部之间的分离距离设置倾斜角(θ)。因此，发光二极管封装能够通过包括形成有根据在透镜和反射部之间的分离距离被设置为预定角的倾斜角的反射部来最小化在光束角和场角中的变化。
Description
技术领域
本发明涉及一种发光二极管(LED)封装。
背景技术
通常，发光二极管(LED)作为光源在输出、效率或可靠性方面具有优势。因此，正在积极研究和开发LED作为用于各种照明装置以及显示装置的背光源的高功率和高效率的光源。
为了将LED用作用于照明的光源，有必要增加发光效率并且降低LED的制造成本，同时提供期望的高水平的输出。
因此，用作用于照明的光源的LED需要高效率和可靠性，并且应呈现光学特性以及电和热的可靠性。
近来，LED的亮度正在逐渐增加使得LED被用作用于显示器的光源、照明或用于汽车的光源。可以通过使用荧光材料或通过组合各种颜色的LED来实现发射具有高效率的白光的LED。
具体地，当使用LED作为光源来制造LED封装时，可以使用透镜以增加效率并且调整LED的光分布特性。
然而，当用于改进后向光分布特性(rearward light distributioncharacteristic)的主透镜被用作透镜时，存在由于透镜形状公差而在光束角和场角中出现误差的问题。
发明内容
技术问题
本发明涉及提供一种发光二极管(LED)封装，其包括反射部，该反射部被形成有倾斜角，根据透镜与反射部之间的分离距离，该倾斜角被设置为预定角度。
本发明的范围不限于上述目的，并且本领域技术人员可以从以下描述中清楚地理解其他未提及的目的。
技术方案
本发明的一个方面提供一种发光二极管(LED)封装，该发光二极管(LED)封装包括：基座，该基座包括安装表面(seating surface)；LED，该LED被布置在安装表面上；透镜，该透镜被布置在安装表面上以覆盖LED；以及反射部，该反射部被布置在安装表面上以与透镜分开，并且被形成有预设的倾斜角(θ)，其中根据透镜与反射部之间的分离距离来设置倾斜角(θ)。
可以通过下面的等式来获得作为分离距离比率的圆柱比(cylinder rate)：
圆柱比＝RC/RL
RL：相对于安装表面从透镜的中心到透镜的角落(corner)的距离，以及RC：相对于安装表面从透镜的中心到反射部的角落的距离。
此外，当圆柱比小于1.3时，倾斜角(θ)可以在40至60°的范围内。
此外，当圆柱比是1.3或更大时，倾斜角(θ)可以在60至75°的范围内。
此外，相对于安装表面，透镜的高度可以小于反射部的高度。
这里，反射部的高度与透镜的高度的比率的范围可以是1.2至1.5。
同时，透镜可以是主透镜。
此外，透镜可以由具有折射率为1.4至1.5的硅材料形成。
有益效果
根据本发明的实施例的发光二极管(LED)封装包括反射部，该反射部被形成有根据透镜与反射部之间的分离距离被设置为预定角度的倾斜角，并且因此能够最小化光束角(beam angle)和场角(field angle)中的变化。
也就是说，LED封装能够使用以根据透镜和反射部之间的分离距离被设置为预定角度的倾斜角形成的反射部来使光束角和场角中的变化最小化，而不论透镜的形状和透镜曲率或其二次曲线值(conic value)如何。
附图说明
图1是图示根据本发明实施例的发光二极管(LED)封装的视图。
图2是图示根据实施例并且沿着图1的线A-A截取的LED封装的横截面图。
图3是图示根据另一实施例并且沿图1的线A-A截取的LED封装的横截面图。
图4是图示根据又一实施例并且沿着图1的线A-A截取的LED封装件的横截面图。
具体实施方式
尽管本发明可以允许各种修改和可替选的形式，但是其具体实施例在附图中通过示例的方式示出，并且将在这里详细描述。然而，应该理解的是，不存在将本发明限制为所公开的特定形式的意图，而是本发明要覆盖落入本发明的精神和范围内的所有修改、等同物和替换。
应该理解的是，尽管在这里可以使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件，但是这些元件不受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个元件或者另一元件。例如，在没有脱离本发明的范围的情况下，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件。如在此所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合。
应该理解的是，当元件被称为“连接”或“耦合”到另一元件时，元件能够直接地连接或耦合到另一元件，或者可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接地连接”或“直接地耦合”到另一元件时，不存在中间元件。用于描述元件之间的关系的其他词语应以类似的方式解释(即，“在...之间”与“直接在...之间”、“相邻”与“直接地相邻”等)。
在实施例中，当元件被称为形成在另一元件的“上”或“下”时，描述包括相互直接接触的两个元件或者通过被插入在其间的一个或者多个元件间接地在另一元件上或者下的元件的含义。此外，当元件被称为形成在另一元件的“上”或“下”时，描述可以包括“在元件的向上方向形成”和“在元件的向下方向形成”的另一元件的含义。
这里使用的术语仅仅是为了描述特定实施例的目的，并且旨在没有限制本发明。如在此所使用的，单数形式“一”和“一个”也旨在包括复数形式，除非上下文另有明确地指示。应进一步理解的是，当在此使用时，术语“包括(comprise)”、“包括(comprising)”、“包含(include)”和/或“包含(including)”指明所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在，但是不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或添加。
除非另外定义，否则这里使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属的本领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。应该进一步理解的是，诸如在常用字典中定义的那些术语应被解释为具有与其在相关领域的上下文中的含义相一致的含义，并且不应以理想化或过于正式的意义来解释，除非在此明确地定义。
在下文中，将参考附图详细描述实施例，相同或相应的部件由相同的附图标记表示，不管附图标记如何，并且因此将不重复其描述。
参照图1至图4，根据实施例的每个发光二极管(LED)封装1可以包括基座100、LED200、透镜300、反射部400和盖框架500。
基座100可以包括安装表面110。
如图2中所图示，LED 200、透镜300和反射部400可以被布置在安装表面110上。这里，反射部400可以形成为相对于基座100的安装表面110在LED 200的光发射方向上从基座100突出。
如图1中所示，基座100在顶视图中具有圆形形状，但是本发明不限于此，并且基座100可以具有各种形状，诸如椭圆形、矩形，多边形等。
基座100可以由诸如聚邻苯二甲酰胺(PPA)的树脂材料、硅(Si)、铝(Al)、氮化铝(AlN)、磷硅酸盐玻璃(PSG，光敏玻璃)、聚酰胺9T(PA9T)、间规聚苯乙烯(SPS)、金属材料、蓝宝石(Al2O3)、氧化铍(BeO)、印刷电路板(PCB)和陶瓷中的至少一种形成。
另外，基座100可以由有效地反射光的材料形成，或者其表面可以形成为具有有效地反射光的颜色(例如，白色、银色等)。
基座100的安装表面110可以由其表面有效地反射光的材料形成，或者可以被涂覆有有效地反射光的颜色(例如，白色、银色等)。
基座100可以通过注入模制(injection molding)、蚀刻等形成，但是本发明不限于此。
LED 200是发射光的光源，并且可以被电连接到基座100。例如，如在图2至图4中所图示，通过将盖框架500布置在基座100上，LED 200可以被电连接到电源(未被图示)。
这里，盖框架500可以包括被布置在LED 200的下侧上的第一盖框架510和被布置在基座100上以与第一盖框架510分开的第二盖框架520。LED 200和第二盖框架520可以通过电线W被电连接，但是本发明不限于此。
LED 200可以被布置在基座100的安装表面110上，例如，在安装表面110的中心上。
这里，LED 200可以是发射诸如红光、绿光、蓝光、紫外(UV)光等的光的LED芯片。LED 200可以是水平型LED、垂直型LED、倒装芯片型LED等。
如图1和图3中所图示，透镜300可以被布置在安装表面110上以覆盖LED 200。
透镜300可以改变从LED 200发射的光的指向角(directivity angle)。例如，透镜300可以增加从LED 200发射的光的指向角以均匀地发射来自LED封装1的光，但是本发明不限于此。
透镜300可以通过改变其非球面系数而具有各种形状。例如，参考图2和图3，透镜300可以包括在垂直方向上在安装表面110上形成的圆柱形的第一部分和在第一部分上形成以具有凸发射表面的第二部分。
如图所示，参考图2和图3，透镜300的第一部分可以形成为比LED 200更高或更低，并且第二部分的发射表面的形状也可以不同地形成。可以通过改变第一部分的高度和第二部分的曲率来调整透镜300的光分布。
另外，如图4中所图示，透镜300可以形成为仅包括第二部分而没有形成第一部分。例如，透镜300可以形成为具有圆顶形状，但是本发明不限于此。
透镜300可以由环氧树脂、硅树脂、聚氨酯基树脂或其混合物形成。例如，透镜300可以由具有1.4至1.5的折射率的硅材料形成。
这里，可以使用具有预定光束角的主透镜作为透镜300。这里，主透镜可以指的是没有诸如气隙的空间的透镜，因为LED 200和透镜300彼此没有分开。
反射部400可以在预定方向中反射从LED 200发射的光。因此，可以增加被引导朝向光发射表面的光量。
参照图2和图3，反射部400可以形成为在LED 200的光发射方向上从基座100突出。
例如，反射部400可以被布置在基座100的安装表面110上。此外，可以在反射部400内部形成反射表面410。因此，如图2和图3中所图示，从LED 200发射的光的反射角可以根据反射表面410的倾斜角θ而变化，并且因此，可以调整发射到外部的光的指向角。
反射部400可以由具有高反射率的材料形成。此外，可以将反射片附接到反射部400的反射表面410，或者可以将具有高反射率的材料作为反射层等布置在反射表面410上。但是，本发明不限于此。
此外，LED封装1的顶视图中的反射部400的形状可以是诸如圆形、矩形、多边形、椭圆形等的形状。例如，反射部400可以被形成以具有与基座100相同的形状，但是本发明不限于此。
反射部400可以形成腔体。腔体的内部可以是空的空间，但是本发明不限于此，并且单独的密封剂可以被布置在腔体内部。
同时，反射部400可以被布置以与透镜300的一侧分开。
透镜300的一侧与反射部400的一侧之间的分离距离可以表示为圆柱比(CR)。
参照图2和图3，通过下面的等式1可以获得相对于透镜300的中心C的圆柱比(CR)。这里，透镜300的中心C可以指其中透镜300与基座100的安装表面110接触的表面的中心。
[等式1]
CR＝RC/RL
RL：相对于安装表面从透镜的中心到透镜的角落的距离，以及RC：相对于安装表面从透镜的中心到反射部的角落的距离。
如图2和图3中所图示，透镜300可以被形成为具有比反射部400的高度HC更低的高度HL。
这里，透镜300的高度HL与反射部400的高度HC的比率可以被表示为高度比(heightrate，HR)。
参照图2和图3，可以通过下面的等式2来获得相对于透镜300的中心C的高度比(HR)。
[等式2]
HR＝HC/HL
HL：透镜相对于安装表面的高度，以及HC：反射部相对于安装表面的高度。
在下文中，将描述根据透镜300的形状和倾斜角的变化的光束角和场角的变化和最大偏差。透镜的形状可以通过改变其非球面系数，例如，曲率值、二次曲线值等而被改变。但是，在本实施例中，将会通过改变二次曲线值来描述透镜形状的变化。
[表1]
表1图示当圆柱比为1.1并且高度比为1.5时根据倾角θ的光束角(BA)和场角(FA)的变化量。
因为在与LED 200的发光表面相垂直的方向上发出的光具有最强的发光强度，所以具有最强发光强度的50％的角度可以被称为光束角，而具有10％最强的发光强度可以被称为场角。例如，当假设发光强度在-90度到90度的范围内在0度处最强时，当在50％范围角度是60度时，光束角可以是120度。
这里，当在每个倾斜角θ处二次曲线值是-1、0和1时，光束角的变化量可以由光束角之间的差来表示。此外，当在每个倾斜角θ处二次曲线值为-1、0和1时场角的变化量可以通过场角之间的差来表示。
通过用于各个光束角和场角的(K(-1)-K(0))和(K(1)-K(0))(K：二次曲线值)之中的最大值之间的差可以获得光束角的最大偏差和场角的最大偏差。
[表2]
表2示出了当圆柱比是1.2并且高度比是1.5时根据倾斜角θ的光束角和场角的变化量。
[表3]
表3图示当圆柱比是1.3并且高度比是1.5时根据倾斜角θ在光束角和场角中的变化量。
[表4]
表4图示当圆柱比是1.4并且高度比是1.5时根据倾角θ在光束角和场角中的变化量。
[表5]
表5图示当圆柱比是1.5并且高度比是1.5时根据倾斜角θ在光束角和场角中的变化量。
[表6]
表6图示当圆柱比是1.3并且高度比是1.2时根据倾斜角θ在光束角和场角中的变化量。
[表7]
表7图示当圆柱比是1.3并且高度比是1.3时根据倾斜角θ光束角和场角中的变化量。
[表8]
表8图示当圆柱比是1.3并且高度比是1.4时根据倾斜角θ在光束角和场角中的变化量。
当场角的最大偏差为1.0或更小并且光束角的最大偏差为1.5或更小时，即使当通过改变其非球面系数来改变透镜的形状，也可以发射均匀的光束图案和光。
参考表1至5，在LED封装1中，因为光束角的最大偏差和场角的最大偏差分别是1.0或者更少以及1.5或者更少，所以当圆柱比小于1.3时在40°至60°的倾斜角处，并且当圆柱比是1.3或者更大时在60°至75°的倾斜角处，可以最小化在光束角和场角中的变化量。
此外，参考表3和表6至8，在LED封装1中，透镜300和反射部400可以被布置使得考虑到LED 200的高度和反射部400的高度与透镜300的高度的比率，高度比HR在1.2至1.5的范围内。当高度比HR不在上述范围内时，场角的最大偏差大于1.0或光束角的最大偏差大于1.5，并且因此当通过改变其非球面系数改变透镜的形状时可能难以发射均匀的光束图案和光。
参照图2至图4，反射部400的上部可以形成为具有预定厚度。在设计方面，考虑到反射部400的反射表面的角度、反射部400的刚性、对负载的支撑力等的情况下，厚度可以被改变。
同时，LED封装1还可以包括被布置在LED 200的上表面上的荧光体层600。这里，荧光体层600可以被设置在LED 200的上表面上以具有预定厚度。可替选地，荧光体层600可以通过保形涂敷(conformal coating)被形成在LED 200的上表面上以具有均匀的厚度。
这里，荧光体层600可以由诸如硫化物基材料、硅酸盐基材料、钇铝石榴石(YAG)基材料、氧化氮基材料、氮化物基材料等等的各种荧光材料形成。
虽然在上面已经详细描述本发明的示例实施例及其优点，但是应该理解的是，在不脱离由以下权利要求限定的本发明的范围的情况下，可以在此进行各种变化、替换和更改。应该理解的是，与变化、替换和更改相关的差异被包括在所附权利要求限定的本发明的范围内。
<附图标记>
1：发光二极管封装，100：基座，200：发光二极管，300：透镜，400：反射部，500：盖框架，600：荧光体层。
Claims (8)
1.一种发光二极管(LED)封装，包括：
基座，所述基座包括安装表面；
LED，所述LED被布置在所述安装表面上；
透镜，所述透镜被布置在所述安装表面上以覆盖所述LED；以及
反射部，所述反射部被布置在所述安装表面上以与所述透镜分开，并且被形成有预设的倾斜角(θ)，
其中，根据所述透镜与所述反射部之间的分离距离来设置所述倾斜角(θ)，
其中，通过下面的等式来获得作为分离距离比率的圆柱比：
圆柱比＝RC/RL
RL：相对于所述安装表面从所述透镜的中心到所述透镜的角落的距离，以及RC：相对于所述安装表面从所述透镜的中心到所述反射部的角落的距离，
其中，当所述圆柱比小于1.3时，所述倾斜角(θ)的范围是从40至60°。
2.一种发光二极管(LED)封装，包括：
基座，所述基座包括安装表面；
LED，所述LED被布置在所述安装表面上；
透镜，所述透镜被布置在所述安装表面上以覆盖所述LED；以及
反射部，所述反射部被布置在所述安装表面上以与所述透镜分开，并且被形成有预设的倾斜角(θ)，
其中，根据所述透镜与所述反射部之间的分离距离来设置所述倾斜角(θ)，
其中，通过下面的等式来获得作为分离距离比率的圆柱比：
圆柱比＝RC/RL
RL：相对于所述安装表面从所述透镜的中心到所述透镜的角落的距离，以及RC：相对于所述安装表面从所述透镜的中心到所述反射部的角落的距离，
其中，当所述圆柱比是1.3或更大时，所述倾斜角(θ)的范围是60至75°。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的发光二极管(LED)封装，其中，相对于所述安装表面，所述透镜的高度小于所述反射部的高度。
4.根据权利要求3所述的发光二极管(LED)封装，其中，所述反射部的高度与所述透镜的高度的比率的范围是从1.2至1.5。
5.根据权利要求1或2中任一项所述的发光二极管(LED)封装，其中，所述透镜是主透镜。
6.根据权利要求5所述的发光二极管(LED)封装，其中，所述透镜由具有折射率为1.4至1.5的硅材料形成。
7.根据权利要求1或2中任一项所述的发光二极管(LED)封装，其中，所述透镜包括第一部分和第二部分，所述第一部分被形成为具有圆柱体形状，所述第二部分被形成在所述第一部分上以具有凸发射表面。
8.根据权利要求1或2中任一项所述的发光二极管(LED)封装，进一步包括：荧光体层，所述荧光体层被布置在所述LED的上表面上。
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