CN109920903A - 一种led器件及背光模组 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种LED器件及背光模组，该LED器件包括支架、LED芯片和功能层；所述支架顶面上设置有反射杯，所述LED芯片设置在所述反射杯底面上；所述功能层包括位于所述反射杯内的封装部和位于所述反射杯外的透镜部；所述封装部设置在所述反射杯内且完全填充所述反射杯，底面包覆所述LED芯片；所述透镜部设置在所述封装部上方，顶面为一透镜曲面。本发明提供的LED器件在较大的发光角度范围内能保持较高的光强，在实际使用中具有良好的实用性。

Description

一种LED器件及背光模组

技术领域

本发明涉及LED领域，具体涉及到一种LED器件及背光模组。

背景技术

LED器件作为新兴光源，具有节能、高效、寿命长、环保等优点，参照附图图9所示，浅色曲线为普通LED器件的配光曲线，黑色曲线为朗伯型LED器件的配光曲线，普通LED器件和朗伯型LED器件相对光强在95％以上的发光角度范围最大仅能达到20°。

虽然普通LED器件和朗伯型LED器件均存在相对光强100％的发光区域，但是整体而言，相对光强在95％以上的发光角度范围较小，在用于背光模组等需要一定光强面光源的场景时，该类LED器件不能很好的满足需求。

发明内容

针对现有LED器件不能形成具有一定光强面光源的缺点，本发明提供了一种LED器件及背光模组，该LED器件在较大的发光角度范围内还能保持较高的光强，在实际使用中具有良好的实用性。

相应的，本发明提供了一种LED器件，包括支架、LED芯片和功能层；

所述支架上设置有反射杯，所述LED芯片设置在所述支架上；

所述功能层包括位于所述反射杯内的封装部和位于所述反射杯外的透镜部；

所述封装部设置在所述反射杯内且完全填充所述反射杯，所述封装部底面包覆所述LED芯片；所述透镜部设置在所述封装部上方，所述透镜部顶面为一透镜曲面。

可选的实施方式，所述LED芯片位于所述反射杯水平截面的几何中心上；

所述LED芯片的几何中心位于过所述功能层的最高点且垂直于支架顶面的轴线上。

可选的实施方式，所述反射杯杯口形状为矩形或带圆角的矩形；

所述矩形或带圆角的矩形的宽度与长度的比值范围为[0.75,1]。

可选的实施方式，所述反射杯在所述杯口长边一侧的杯壁倾斜角小于所述反射杯在所述杯口短边一侧的杯壁倾斜角。

可选的实施方式，所述反射杯在所述杯口长边一侧的杯壁倾斜角取值范围为[60°,75°]；所述反射杯在所述杯口短边一侧的杯壁倾斜角取值范围为[70°,85°]。

可选的实施方式，所述反射杯杯深取值范围为[0.25mm,0.45mm]；所述反射杯杯口长度取值范围[1.9mm,2.1mm]，杯口宽度取值范围为[1.5mm,1.7mm]。

可选的实施方式，所述LED芯片为蓝光芯片，所述LED器件的发光峰值波长范围为[440nm,470nm]。

可选的实施方式，所述透镜部高度取值范围为[0.3mm，0.8mm]。

可选的实施方式，所述功能层基于所述封装部覆盖所述反射杯内壁，且基于所述透镜部包覆所述反射杯顶面和至少部分反射杯外壁。

可选的实施方式，所述封装部与所述透镜部的制作材料相同。

可选的实施方式，所述封装部与所述透镜部为一体成型结构。

可选的实施方式，所述封装部与所述透镜部基于同一次点胶的胶液固化后一体成型。

可选的实施方式，在所述LED芯片通电状态下，以过所述LED芯片几何中心、垂直于所述支架顶面的虚拟截面截取所述LED器件，任意所述虚拟截面在至少130°的发光角度范围内，所述LED器件相对光强大于或等于50％。

可选的实施方式，所述LED器件至少存在一个所述虚拟截面在至少70°的发光角度范围内，所述LED器件相对光强大于或等于90％。

可选的实施方式，所述LED器件至少存在一个所述虚拟截面在至少60°的发光角度范围内，所述LED器件相对光强大于或等于95％。

可选的实施方式，以过所述LED芯片几何中心、垂直于所述支架顶面且与所述支架的长边平行的LED器件截面作为所述虚拟截面的基准截面，所述基准截面角度为0°；

在所述虚拟截面与所述基准截面的夹角在[60°，120°]区间的条件下，所述LED器件的所有虚拟截面在至少60°的发光角度范围内，所述LED器件相对光强大于或等于95％。

可选的实施方式，以过所述LED芯片几何中心、垂直于所述支架顶面的虚拟截面截取所述LED器件；

在所述虚拟截面上，所述LED器件透镜顶面在所述支架顶面的投影长度越大，发光角度越大。

相应的，本发明还提供了一种背光模组，所述背光模组包括以上任一项所述的LED器件。

本发明提供了一种LED器件及背光模组，该LED器件的封装部和透镜部基于一次点胶一体成型，制作工艺简单，制作成本较低，有利于大批量工厂化生产；该LED器件在至少60°角度范围内可保持95％及95％以上的相对光强，且在至少130°角度范围内可保持50％及50％以上的相对光强，具有良好的发光特性，尤其适用于背光模组等具有一定光强要求的面光源使用场景；相应的，本发明实施例还提供了一种背光模组，具有发光均匀、光强强度高等特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1示出了本发明实施例的LED器件第一结构俯视图；

图2示出了本发明实施例的LED器件第一结构正视图；

图3示出了本发明实施例的LED器件第一结构左视图；

图4示出了本发明实施例的支架俯视图；

图5示出了本发明实施例的支架正视图；

图6示出了本发明实施例的支架左视图；

图7示出了LED器件第二结构正视图所示；

图8示出了本发明实施例的LED器件配光曲线图；

图9示出了不同种类LED器件的配光曲线对比图；

图10示出了本发明实施例的LED器件各截面角度标注示意图；

图11示出了本发明实施例的LED器件各角度截面的发光角度柱状图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

图1示出了本发明实施例的LED器件第一结构俯视图，图2示出了本发明实施例的LED器件第一结构正视图，图3示出了本发明实施例的LED器件第一结构左视图；其中，图1中的阴影区域为功能层覆盖区域。

本发明实施例提供了一种LED器件，包括支架1、LED芯片2和功能层，所述功能层包括封装部3和透镜部4。

图4示出了本发明实施例的支架俯视图，图5示出了本发明实施例的支架正视图，图6示出了本发明实施例的支架左视图。本发明实施例的所述支架设置有反射杯101，相互绝缘的金属电极102内嵌在所述支架中，且位于反射杯101底面上，用于供LED芯片2进行焊线，实现外部对LED芯片2控制的功能。

在本发明实施例中，反射杯101的杯口形状为矩形，所述矩形的宽度与长度的比值范围为[0.75,1]；具体的，当功能层采用后文所介绍的功能层自成型方式时，当杯口的宽度与长度比值越接近1，最终成型的功能层顶面越接近理想状态的凸透镜的透镜曲面；当杯口的长宽比例过小时，在杯口上方形成的透镜部由于变形严重，会严重影响LED器件的发光角度；另一方面，理想状态下，当反射杯101的杯口形状为圆形时，功能层顶面可较为容易形成理想状态的透镜曲面，但实际加工中，反射杯101是通过模具进行注塑成型的，矩形模具的加工难度较圆形模具的加工难度低，在具体加工中具有更良好的经济性和实用性。具体实施中，针对一个支架上安装一个LED芯片的实施方式，所述反射杯杯口长度a取值范围[1.9mm,2.1mm]，杯口宽度b取值范围为[1.5mm,1.7mm]较佳。相应的，在满足反射杯最小壁厚的前提条件下，支架的外尺寸可相应的做出变化，可选的，长度A的取值范围可设置为[2.1mm,2.3mm]，宽度B的取值范围设置为[1.55mm,1.8mm]。

具体实施中，还可以将反射杯101的杯口形状设置为带圆角的矩形。一方面，在车铣加工中，直角的加工难度较高，将矩形的直角设置为圆角，有利于降低模具制作难度和注塑脱模难度；另一方面，设置有圆角的矩形形状更为接近圆形，有利于提高透镜部的成型质量。

相应的，在实现对LED芯片保护的前提条件下，封装部厚度应尽可能的小，以减少对LED芯片发光强度的影响。由于封装部是填充成型在反射杯内，反射杯的杯深决定封装部的厚度。可选的，反射杯杯深h1取值范围为[0.25mm,0.45mm]。

此外，为了进一步增加功能层的成型质量，在本发明实施例中，所述反射杯在所述杯口长边一侧的杯壁倾斜角α小于短边一侧的杯壁倾斜角β。具体的，在发明实施例中，倾斜角是指杯壁与反射杯内壁外侧的反射杯底面所成的夹角，为了不影响LED芯片的出光，倾斜角的取值范围为(0°,90°]，反射杯的截面面积从底面至杯口逐渐增大或保持不变。

在本发明实施例中，功能层是通过胶液固化形成的；胶液在液体状态下具有一定的表面张力，在表面张力作用下，胶液可在四周无支撑的情况下，在反射杯顶面上固化成型。具体的，表面张力存在在胶液表面的任一位置上，具体表现为胶液表面存在一个向胶液内部收缩的力，在无外界作用力的情况下，胶液会收缩为一个球体。

具体实施中，封装部3和透镜部4可基于同一种胶液在一次点胶中同时形成。将大于反射杯容量的胶液滴入至反射杯中，胶液从反射杯杯口溢出，上表面在表面张力作用下形成一透镜曲面，待胶液固化完成后，封装部和透镜部一体成型。

在胶液处于液态状态情况下，在表面张力作用下，胶液具有收缩为球体的趋势，杯壁与胶液之间的相互作用力(主要为分子间作用力)使胶液能填充至反射杯中并与反射杯杯壁接触，溢出杯口的胶液表面会在自然状态下趋于收缩为一球面。参照图2和图3所示的LED器件结构示意图，在自然条件下，功能层的上表面在与反射杯杯口长边接触的曲面较与反射杯杯口短边接触的曲面陡，位于反射杯杯口长边一侧的、作用于反射杯杯壁的单位面积胶液量较短边一侧的胶液量要多；由于最终固化成型的透镜部需要达到一定高度才能实现较为理想的发光效果，因此，为了防止在反射杯长边一侧的胶液因重量过大流出支架，如图5和图6所示，本发明实施例的反射杯在所述杯口长边一侧的杯壁倾斜角α小于短边一侧的杯壁倾斜角β，从而使反射杯杯口长边一侧的杯壁表面积增大，提高胶液与反射杯杯口长边一侧的相互作用力，增加反射杯杯口长边一侧可承载的胶液重量，有利于增加透镜部的成型高度。

具体实施中，可选的，所述反射杯在所述杯口长边一侧的杯壁倾斜角α的取值范围为[60°,75°]；所述反射杯在所述杯口短边一侧的杯壁倾斜角β的取值范围为[70°,85°]。°

参照图1、图2、图3所示的LED器件结构示意图，具体的，LED芯片2设置在支架1反射杯的内部底面上，基于键合线(附图中未示出)与支架中的极板电连接，可选的，LED芯片2为蓝光LED芯片，所述LED器件的发光峰值波长为440nm～470nm；位于反射杯内的功能层为封装部，封装部完全填充所述反射杯，包覆在LED芯片2上，用于保护LED芯片2；位于反射杯外的功能层为透镜部4，透镜部4位于所述封装部3上方，顶面为透镜曲面；可选的，透镜部4可仅成型在封装部3上方，不与所述反射杯3接触；进一步的，透镜部4底面还可以覆盖在所述反射杯顶面上，用于增加功能层与支架间的结合力；进一步的，透镜部4在覆盖所述反射杯顶面的基础上，还可以覆盖在所述反射杯的至少部分外壁上，用于进一步增加功能层与支架间的结合力。

可选的，透镜部4高度h2取值范围为[0.3mm,0.8mm]。

具体实施中，封装部3和透镜部4可以采用一体成型结构的形式进行设置。具体的，封装部和透镜部可采用同一材料制成；基于成本以及胶体特性考虑，可使用硅胶作为封装部和透镜部材料。由于封装部和透镜部的材料相同，且封装部和透镜部是相互紧密接触的，因此，具体实施中，还可以在一次点胶作业中实现封装部和透镜部的一体成型，消除封装部和透镜部之间的间隙，杜绝封装部3和透镜部4的分层现象，增强LED器件的发光效果以及增加LED器件的使用寿命。

在图1至图3所示的LED器件结构基础上，在功能层的点胶成型时，当透镜部高度达到预设高度时，在自然条件下，继续增加点胶的胶液量，透镜部高度不会再继续增加；具体的，当透镜部高度达到预设高度后，继续增加点胶胶液量，胶液在分子间作用力下，会从反射杯顶面蔓延至反射杯外壁上，如图7所示的LED器件第二结构正视图。

如图7所示的LED器件第二结构正视图所示，透镜部4成型在反射杯顶面、封装部顶面和反射杯外壁上；与LED器件第一结构相比，透镜部高度保持不变，透镜部上表面曲率几乎不变，杂质沿反射杯与透镜部的交界面侵入至LED芯片之间的距离增大，可减少外界杂质侵入LED器件内部并对LED芯片造成损害的几率，提高LED器件的使用寿命。

具体的，由于封装部和透镜部是一体成型结构，而封装部、透镜部与支架为非一体结构，因此，杂质侵入发生在封装部、透镜部与支架的交界面上；当部分透镜部成型在反射杯外壁时，封装部、透镜部与支架的交界面面积增加，从而使上述所说明的杂质沿反射杯与透镜部的交界面侵入至LED芯片之间的距离增大，从而达到减少外界杂质侵入LED器件内部并对LED芯片造成损害几率的目的。

综上所述，具体的，将大于反射杯容量的胶液注入至反射杯中，胶液会首先填满所述反射杯，位于反射杯内部的胶液固化成型后形成所述封装部；然后，胶液从反射杯杯口溢出，在表面张力作用下，胶液表面形成一透镜曲面；继续增加点胶的胶液量，胶液高度会不断上升，直至表面张力无法支撑溢出反射杯杯口的胶液；然后，胶液会依次沿反射杯顶面和反射杯外壁开始蔓延，当胶液覆盖部分所述反射杯外壁时停止点胶，此时，位于反射杯外的胶液固化成型后形成所述透镜部。

图8示出了本发明实施例的LED器件配光曲线图，图9示出了不同种类LED器件的配光曲线对比图。由于本发明实施例的LED器件尺寸并非固定的，附图图8所示LED器件配光曲线仅为其中一种设置有透镜部的LED器件，参照实际测定的LED器件配光曲线图并通过对能量光谱的分析，该LED器件通过透镜部的设置，在发光角度[-30°,30°]范围内，相对光强可保持在95％以上；在发光角度[-65°,65°]范围内，相对光强可保持在50％以上。在附图图9中，其中第一曲线902为朗伯型发射模式LED器件的配光曲线，第二曲线900为本发明实施例的LED器件配光曲线，即所述LED器件上设置有所述透镜部，第三曲线901为普通LED器件的配光曲线，即所述LED支架的只在反射杯内填充封装部，而不具有透镜部；具体的，在[-30°,30°]发光角度范围内，普通的LED器件相对光强大于90％，朗伯型发射模式LED器件相对光强大于85％；分别与朗伯型发射模式LED器件和普通LED器件相比，本发明实施例的LED器件95％相对光强的发光角度范围可达60°，在实际应用中会形成一发光强度较高且较为平均的发光面，尤其适用于背光模组等需要一定光强面光源的应用场景。

需要说明的是，按照本发明实施例的LED器件实施方式，以过所述LED芯片几何中心且垂直于所述支架表面的轴线为角度0°基准，并以所述轴线与所述LED芯片的交点为基点，在所述LED芯片通电状态下，以过所述LED芯片几何中心、垂直于所述支架顶面的虚拟截面截取所述LED器件，在任意所述虚拟截面上,本发明实施例所介绍的LED器件在任意虚拟截面上都有至少130°的发光角度范围，相对光强大于或等于50％；可选的，该发光角度范围位于[-75°,75°]角度区间内。

进一步的，本发明实施例所介绍的LED器件至少存在一个所述虚拟截面在至少70°的发光角度范围内，相对光强大于或等于90％，可选的，该发光角度范围位于[-45°,45°]角度区间内。

进一步的，本发明实施例所介绍的LED器件至少存在一个所述虚拟截面在至少60°的发光角度范围内，相对光强大于或等于95％；可选的，该发光角度范围位于[-40°,40°]角度区间内。

进一步的，参照附图图10以过所述LED芯片几何中心、垂直于所述支架顶面且与所述支架的长边平行的LED器件截面作为所述虚拟截面的基准截面，所述基准截面角度为0°；

在所述虚拟截面与所述基准截面的夹角在[60°，120°]区间的条件下，所述LED器件的所有虚拟截面在至少60°的发光角度范围内，所述LED器件相对光强大于或等于95％。

图10示出了本发明实施例的LED器件各截面角度标注示意图，图11示出了本发明实施例的LED器件各角度截面的发光角度柱状图。进一步的，通过对LED器件不同截面的发光角度进行分析，各个截面的发光角度(以50％相对光强为基准)存在一定的差异性；具体的，以过所述LED芯片几何中心、垂直于所述支架顶面的虚拟截面截取所述LED器件；在所述虚拟截面上，所述LED器件透镜顶面在所述支架顶面的投影长度越大，发光角度越大。具体的，从0°/180°截面至杯口对角线所在截面(接近于30°/210°的对角线所在截面)，LED器件在虚拟截面上的发光角度逐渐增大；从杯口对角线所在截面(接近于30°/210°的对角线所在截面)至90°/270°截面，LED器件在虚拟截面上的发光角度逐渐减少；从90°/270°截面至杯口对角线所在截面(接近于120°/300°的对角线所在截面)，LED器件在虚拟截面上的发光角度逐渐增加；从杯口对角线所在截面(接近于120°/300°的对角线所在截面)至0°/180°截面，LED器件在虚拟截面上的发光角度逐渐减少。具体的，如附图图11示出了部分特殊角度的LED器件发光角度，通过不同角度截面对LED器件的发光角度进行测量，以固定比例将LED器件不同角度截面的发光角度转化为长度并绘于同一图上，最终得出图10所示的LED器件发光面301；该LED器件发光面301所表示的仅为各个截面之间的发光角度比例关系，而非实际的发光面。当多个LED器件组合制成背光模组时，可根据该LED器件发光面301进行设置，实现较为均匀的发光。

相应的，本发明实施例还提供了一种背光模组，该背光模组包括以上所述的任意一种LED器件。

本发明实施例提供了一种LED器件及背光模组，该LED器件的封装部和透镜部基于一次点胶一体成型，制作工艺简单，制作成本较低，有利于大批量工厂化生产；该LED器件在60°角度范围内可保持95％及95％以上的相对光强，在130°角度范围内可保持50％及50％以上的相对光强，具有良好的发光特性，尤其适用于背光模组等具有一定光强要求的面光源使用场景；相应的，本发明实施例还提供了一种背光模组，具有发光均匀、光强强度高等特点。

以上对本发明实施例所提供的一种LED器件及背光模组进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (18)

1.一种LED器件，其特征在于，包括支架、LED芯片和功能层；

所述支架上设置有反射杯，所述LED芯片设置在所述支架上；

所述功能层包括位于所述反射杯内的封装部和位于所述反射杯外的透镜部；

所述封装部设置在所述反射杯内且完全填充所述反射杯，所述封装部底面包覆所述LED芯片；所述透镜部设置在所述封装部上方，所述透镜部顶面为一透镜曲面。

2.如权利要求1所述的LED器件，其特征在于，所述LED芯片位于所述反射杯水平截面的几何中心上；

所述LED芯片的几何中心位于过所述功能层的最高点且垂直于支架顶面的轴线上。

3.如权利要求1所述的支架，其特征在于，所述反射杯杯口形状为矩形或带圆角的矩形；

所述矩形或带圆角的矩形的宽度与长度的比值的取值范围为[0.75,1]。

4.如权利要求3所述的支架，其特征在于，所述反射杯在所述杯口长边一侧的杯壁倾斜角小于所述反射杯在所述杯口短边一侧的杯壁倾斜角。

5.如权利要求3所述的支架，其特征在于，所述反射杯在所述杯口长边一侧的杯壁倾斜角取值范围为[60°,75°]；所述反射杯在所述杯口短边一侧的杯壁倾斜角取值范围为[70°,85°]。

6.如权利要求3所述的支架，其特征在于，所述反射杯杯深取值范围为[0.25mm,0.45mm]；所述反射杯杯口长度取值范围[1.9mm,2.1mm]，杯口宽度取值范围为[1.5mm,1.7mm]。

7.如权利要求1所述的LED器件，其特征在于，所述LED芯片为蓝光芯片，所述LED器件的发光峰值波长范围为[440nm,470nm]。

8.如权利要求1所述的LED器件，其特征在于，所述透镜部高度取值范围为[0.3mm，0.8mm]。

9.如权利要求1所述的LED器件，其特征在于，所述功能层基于所述封装部覆盖所述反射杯内壁，且基于所述透镜部包覆所述反射杯顶面和至少部分反射杯外壁。

10.如权利要求1所述的LED器件，其特征在于，所述封装部与所述透镜部的制作材料相同。

11.如权利要求10所述的LED器件，其特征在于，所述封装部与所述透镜部为一体成型结构。

12.如权利要求11所述的LED器件，其特征在于，所述封装部与所述透镜部基于同一次点胶的胶液固化后一体成型。

13.如权利要求1至12任一项所述的LED器件，其特征在于，在所述LED芯片通电状态下，以过所述LED芯片几何中心、垂直于所述支架顶面的虚拟截面截取所述LED器件，任意所述虚拟截面在至少130°的发光角度范围内，所述LED器件相对光强大于或等于50％。

14.如权利要求13所述的LED器件，其特征在于，所述LED器件至少存在一个所述虚拟截面在至少70°的发光角度范围内，所述LED器件相对光强大于或等于90％。

15.如权利要求13所述的LED器件，其特征在于，所述LED器件至少存在一个所述虚拟截面在至少60°的发光角度范围内，所述LED器件相对光强大于或等于95％。

16.如权利要求13所述的LED器件，其特征在于，以过所述LED芯片几何中心、垂直于所述支架顶面且与所述支架的长边平行的LED器件截面作为所述虚拟截面的基准截面，所述基准截面角度为0°；

在所述虚拟截面与所述基准截面的夹角在[60°，120°]区间的条件下，所述LED器件的所有虚拟截面在至少60°的发光角度范围内，所述LED器件相对光强大于或等于95％。

17.如权利要求3至12任一项所述的LED器件，其特征在于，以过所述LED芯片几何中心、垂直于所述支架顶面的虚拟截面截取所述LED器件；

在所述虚拟截面上，所述LED器件透镜顶面在所述支架顶面的投影长度越大，发光角度越大。

18.一种背光模组，其特征在于，所述背光模组包括权利要求1至17任一项所述的LED器件。