CN109742214B - 一种大角度出光led封装结构 - Google Patents
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Abstract
一种大角度出光LED封装结构，包括支架、设在支架上的LED芯片和设在支架上且覆盖包裹所述LED芯片的大角度透镜；所述大角度透镜的出光面设有第一环形凸起和第二环形凸起，第一环形凸起与第二环形凸起同轴，第一环形凸起直径大于第二环形凸起直径，第一环形凸起内围成容置腔体，所述第二环形凸起设在容置腔体内；第一环形凸起的内表面为弧形面并形成第一出光面，第二环形凸起的内表面为弧形面并形成第二出光面，第一出光面的下端与第二环形凸起的外表面下端连接，第二出光面呈倒锥形。该大角度透镜不仅适用LED芯片的配光，而且出光均匀，出光角度大。
Description
技术领域
本发明涉及LED领域，尤其是一种大角度出光LED封装结构。
背景技术
发光二极管具有节能、亮度高的优势，被应用在各个照明领域，但是由于发光角度一般只有120 度，在一些特殊的领域受到限制，不能满足需求。现有技术中有在LED上加入透镜来增大LED发光角度的方案，如中国专利公开号为108087841的一种导光中空透镜以及LED灯珠，其中导光中空透镜包括透镜主体以及分别位于透镜主体内侧和外侧的入射面和出射面，所述透镜主体为回转体，入射面为开口向下的回转抛物面，出射面为回转球形面，回转体、回转抛物面和回转球形面具有相同的回转轴；位于入射面正上方的透镜主体还设有反射面，该反射面为开口向上的回转锥形面，回转锥形面与回转抛物面具有相同的回转轴；所述LED灯珠包括LED光源以及上述结构的导光中空透镜，所述LED光源位于导光中空透镜中入射面的焦点上。该种透镜中间空心，透镜内腔形成入射面，通过入射面和出射面的曲面配合，将LED发光角度增大。LED芯片设置中空腔体内，LED发出的光线首先经过中空区域，然后入射到透镜的入射面，经过透镜的折射后出光，虽然能达到增加发光角度的目的，但是光线经过中空介质后会衰减，导致出光亮度低。另外，该种LED封装结构中，透镜需要另外制造，然后再将透镜与LED配合组装，整个制造工艺复杂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种大角度出光LED封装结构，出光角度大，出光亮度高，制造简单。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种大角度出光LED封装结构，包括支架、设在支架上的LED芯片和设在支架上且覆盖包裹所述LED芯片的大角度透镜；所述大角度透镜的出光面设有第一环形凸起和第二环形凸起，第一环形凸起与第二环形凸起同轴，第一环形凸起直径大于第二环形凸起直径，第一环形凸起内围成容置腔体，所述第二环形凸起设在容置腔体内；第一环形凸起的内表面为弧形面并形成第一出光面，第二环形凸起的内表面为弧形面并形成第二出光面，第一出光面的下端与第二环形凸起的外表面下端连接，第二出光面呈倒锥形。本发明大角度透镜通过在支架上模造成型，LED与大角度透镜一次性封装，减少制造工艺；大角度透镜将整个LED芯片包裹，LED芯片与大角度透镜之间没有间隙，LED的光线直接进入大角度透镜，解决光线进入不同介质而导致光衰的情况出现，因此LED封装的出光亮度更高，大角度透镜将LED芯片完全包裹，可以包裹LED芯片，使外部的水分难以侵入，延长LED芯片的使用寿命；利用第二环形凸起和第一环形凸起对LED芯片进行配光，第二环形凸起形成中部的光斑，第一环形凸起形成外围的光斑作为补充形成大角度出光；该大角度透镜不仅适用LED芯片的配光，而且出光均匀，出光角度大。
作为改进，第一环形凸起的外表面呈锥形，第二环形凸起的外表面呈锥形，且第一环形凸起外表面的锥度与第二环形凸起外表面的锥度相同。
作为改进，所述第一环形凸起的外表面向下延伸至支架的顶面。
作为改进，所述支架的顶面围绕所述透镜的周边设有一层胶层，所述胶层与透镜一体成型。
作为改进，所述第一环形凸起的顶部呈圆弧形，第二环形凸起的顶部呈圆弧形。
作为改进，所述支架上设有碗杯，所述LED芯片设在碗杯内，所述大角度透镜填满所述碗杯；所述LED芯片的光轴与大角度透镜的光轴重合。
作为改进，所述大角度透镜由折射率1.48以上的硅胶通过模造成型。
作为改进，所述大角度透镜内掺杂荧光粉。
本发明与现有技术相比所带来的有益效果是：
本发明大角度透镜通过在支架上模造成型，LED与大角度透镜一次性封装，减少制造工艺；大角度透镜将整个LED芯片包裹，LED芯片与大角度透镜之间没有间隙，LED的光线直接进入大角度透镜，解决光线进入不同介质而导致光衰的情况出现，因此LED封装的出光亮度更高，大角度透镜将LED芯片完全包裹，可以包裹LED芯片，使外部的水分难以侵入，延长LED芯片的使用寿命；利用第二环形凸起和第一环形凸起对LED芯片进行配光，第二环形凸起形成中部的光斑，第一环形凸起形成外围的光斑作为补充形成大角度出光；该大角度透镜不仅适用LED芯片的配光，而且出光均匀，出光角度大。
附图说明
图1为本发明立体图。
图2为本发明俯视图。
图3为图2的A-A剖视图。
图4为大角度透镜在坐标系下的示意图。
图5为本发明极坐标配光曲线图。
图6为本发明直角坐标配光曲线图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作进一步说明。
如图1至3所示，一种大角度出光LED封装结构，包括支架2、设在支架2上的LED芯片3和设在支架2上且覆盖包裹所述LED芯片3的大角度透镜1。
如图1至3所示，本发明LED封装结构采用贴片式LED5050支架2，所述支架2上设有碗杯，所述碗杯呈倒锥形，所述LED芯片3设在碗杯内。碗杯内可以设置多颗LED芯片，本实施例中，碗杯内一共设有一颗LED芯片，该LED芯片3设在碗杯的中心，LED芯片3的光轴与碗杯的轴线重合；本实施例的LED芯片3为蓝光芯片，配合荧光粉激发白光，也可以根据需要设置不同颜色的芯片和荧光粉。
如图1至3所示，所述大角度透镜1为回转体，所述LED芯片3的光轴与大角度透镜1的光轴重合，所述大角度透镜1由折射率1.48以上的硅胶通过在支架2上模造成型，直接在支架2上模造既可实现大角度透镜1的成型，也可以实现LED的封装，整个工艺流程简单；高折射率的硅胶既便于模造工艺的实现，也可使透镜的出光效率更高。模造后的大角度透镜1下部填满所述碗杯，大角度透镜1能够将LED芯片3的五个出光面包裹，LED芯片3的出光经过透镜进行配光；另外，透镜与支架2的结合的面积更大，支架2与大角度透镜1的结合更牢固，防止大角度透镜1脱离支架2。大角度透镜1的底部直径与碗杯的边缘直径相似，所述支架2的顶面围绕所述透镜的周边设有一层硅胶层4，所述硅胶层4与大角度透镜1一体成型，硅胶层4可以增加大角度透镜1与支架2的结合面积，防止外部水分侵入碗杯。大角度透镜1的顶面为出光面，出光面设有第一环形凸起11和第二环形凸起12，第一环形凸起11与第二环形凸起12同轴，且与LED光轴重合；第一环形凸起11直径大于第二环形凸起12直径，第一环形凸起11中部凹陷并围成容置腔体113，所述第二环形凸起12设在容置腔体113的底面，容置腔体113的内表面形成第一环形凸起11的第一出光面111，第二环形凸起12的中部设有倒锥形的凹陷形成第二出光面121。第一环形凸起11的内表面为弧形面并形成第一出光面111，光线经过第一出光面111后的出光角度为170°，第一环形凸起11的外表面112呈锥形，并沿锥度一直延伸至碗杯的边缘，第一环形凸起11的顶面为弧形，弧形的顶面和锥形的外表面都使大角度透镜1在模造时更容易脱模；第二环形凸起12的内表面为弧形面并形成第二出光面121，光线经过第二出光面121后的出光角度为130°，第二环形凸起12的外表面122呈锥形且其锥度与第一环形凸起11的外表面相同，第一出光面111的下端通过环形的过渡面与第二环形凸起12的外表面下端连接，第一环形凸起11的顶面为弧形，弧形的顶面和锥形的外表面使大角度透镜1在模造时更容易脱模。
为使LED封装结构能够发出白光，大角度透镜1内掺杂荧光粉，制造时，先将件荧光粉掺杂在硅胶内，搅拌均匀后，将硅胶通过模造工艺在支架2上成型出来。另外，也可以在LED芯片的发光面覆盖一层荧光胶层，然后再将大角度透镜1在荧光胶层基础上模造成型。
制造工艺允许的情况下，在大角度透镜1的出光面可以设置两个以上不同直径的环形凸起，环形凸起数量越多，经过大角度透镜1的出光更均匀。
如图4所示，本实施例的大角度透镜1中，将大角度透镜1沿轴线剖切，以大角度透镜1的直径一端为基准点0，以x为横坐标，以y为纵坐标，
第一出光面111的剖切轮廓线公式为：
y1=-2.3356x²-0.1417x+0.8319；
第二出光面121的剖切轮廓线公式为：
y2=-2.0802x²+1.4731x+0.5182；
第一环形凸起11的弧形顶面和第二环形凸的弧形顶面半径相同且均为0.0531mm；第一外表面和第二外表面与竖直面之间的夹角为1±0.2度；第一外表面与第一出光面111在顶面夹角为35±5度，第二外表面与第二出光面121在顶面夹角为30±5度；第一环形凸起11中间凹陷的尖角的夹角为62.5±5度。
如图5、6所示，利用空间光谱分布测量仪对本发明进行测试，测试得到光强分布图和光强分布数据，如下表：
本发明大角度透镜1通过在支架2上模造成型，LED与大角度透镜1一次性封装，减少制造工艺；大角度透镜1将整个LED芯片3包裹，LED芯片3与大角度透镜1之间没有间隙，LED的光线直接进入大角度透镜1，解决光线进入不同介质而导致光衰的情况出现，因此LED封装的出光亮度更高，大角度透镜1将LED芯片3完全包裹，可以包裹LED芯片3，使外部的水分难以侵入，延长LED芯片3的使用寿命；利用第二环形凸起12和第一环形凸起11对LED芯片3进行配光，第二环形凸起12形成中部的光斑，第一环形凸起11形成外围的光斑作为补充形成大角度出光；该大角度透镜1不仅适用LED芯片3的配光，而且出光均匀，出光角度大。
Claims (7)
1.一种大角度出光LED封装结构，其特征在于：包括支架、设在支架上的LED芯片和设在支架上且覆盖包裹所述LED芯片的大角度透镜；所述大角度透镜的出光面设有第一环形凸起和第二环形凸起，第一环形凸起与第二环形凸起同轴，第一环形凸起直径大于第二环形凸起直径，第一环形凸起内围成容置腔体，所述第二环形凸起设在容置腔体内；第一环形凸起的内表面为弧形面并形成第一出光面，第二环形凸起的内表面为弧形面并形成第二出光面，第一出光面的下端与第二环形凸起的外表面下端连接，第二出光面呈倒锥形；
第一环形凸起的外表面呈锥形，第二环形凸起的外表面呈锥形，且第一环形凸起外表面的锥度与第二环形凸起外表面的锥度相同；
所述大角度透镜内掺杂荧光粉。
2.根据权利要求1所述的一种大角度出光LED封装结构，其特征在于：所述第一环形凸起的外表面向下延伸至支架的顶面。
3.根据权利要求2所述的一种大角度出光LED封装结构，其特征在于：所述支架的顶面围绕所述大角度透镜的周边设有一层胶层，所述胶层与大角度透镜一体成型。
4.根据权利要求1所述的一种大角度出光LED封装结构，其特征在于：所述第一环形凸起的顶部呈圆弧形，第二环形凸起的顶部呈圆弧形。
5.根据权利要求1所述的一种大角度出光LED封装结构，其特征在于：所述支架上设有碗杯，所述LED芯片设在碗杯内，所述大角度透镜填满所述碗杯；所述LED芯片的光轴与大角度透镜的光轴重合。
6.根据权利要求1所述的一种大角度出光LED封装结构，其特征在于：所述大角度透镜由折射率1.48以上的硅胶通过模造成型。
7.根据权利要求1所述的一种大角度出光LED封装结构，其特征在于：光线经过第二环形凸起的出光角度为130°，光线经过第一环形凸起的出光角度为170°。
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