CN201508855U - 一种发射矩形光斑的功率型led器件 - Google Patents

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夏勋力
李伟平
麦镇强
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Abstract

本实用新型提供了一种发射矩形光斑的功率型LED，其包括散热基板、安装在所述散热基板上的LED芯片、电性连接LED芯片与散热基板的金属引线、以及覆盖所述LED芯片和金属引线的光学透镜。其中，所述光学透镜的曲面是由一个以LED芯片中心左右对称的内凹曲面、以及两个分居所示内凹曲面两侧的外凸曲面组成。内凹曲面能将LED芯片中央发出的光线向外侧发射，让光学透镜顶部的出光光强呈矩形分布，能够为LED路灯直接提供矩形出射光斑，而无需再额外安装二次光学透镜，降低成本，减少路灯体积，简化制造工艺步骤。

Description

一种发射矩形光斑的功率型LED器件
技术领域
本实用新型涉及发光二极管器件(LED器件)技术领域。
背景技术
LED作为路灯的光源，它和传统路灯光源比较有许多优点。其一，LED寿命非常长，当光通量衰减到80％时，其寿命达到了25000小时。而金属卤化物灯的寿命在6000～12000小时，高压钠灯的寿命是12000小时。其二，LED的抗震性能好。其三、白光LED的光色比高压钠灯好，在中间视觉水平下，人眼在高色温环境里比低色温环境更容易辨别事物。白光LED的显色性也比高压钠灯好很多，高压钠灯的显色指数只有20，而白光LED可以达到65～80。其四、LED能实现较完美的调光功能。其五、在灯具的光学系统内，LED是半空间发光的光源，其光通量损失最小，而高压钠灯或金属卤化物灯是全空间发光的光源，需要反射器将一个半空间的出射光线改变180°方向投向另一半空间内，必然存在光的损耗。最后，LED光源不含有害金属汞，不象高压钠灯或金属卤化物灯在报废时对环境造成危害。因此，LED器件将有望替代传统光源、广泛应用在路灯照明领域上。
目前现有的LED路灯在地面上形成的光斑可分为矩形光斑、圆形光斑和椭圆光斑，而其中矩形光斑光线分布最为合理，减少了光线的无效损失。制造发射矩形光斑的LED路灯的普遍方案是在LED器件上直接安装二次光学透镜。然而，该方案存在成本高、LED路灯体积大、制造工序复杂等问题。因此，有必要提供一种成本低、能够直接发出矩形光斑、散热效果好、带有光学透镜的功率型LED器件。
发明内容
本实用新型的目的就是为了解决现有技术之不足而提供的一种不仅结构简单、成本低，而且能够直接发出矩形光斑、散热效果好的发射矩形光斑的功率型LED器件。
本实用新型是采用如下技术解决方案来实现上述目的：一种发射矩形光斑的功率型LED器件，包括散热基板、安装在所述散热基板上的LED芯片、以及覆盖所述LED芯片的光学透镜，其特征在于：所述光学透镜的曲面是由一个以LED芯片中心左右对称的内凹曲面、以及两个分设于所述内凹曲面两侧的外凸曲面组成。
作为上述方案的进一步说明，所述内凹曲面正对LED芯片的中央，两个外凸曲面左右中心对称。
在所述光学透镜的竖直平面上，LED芯片对内凹曲面的张角α范围是90-120°。
在所述光学透镜的竖直平面上，LED芯片对外凸曲面的张角β范围是20-35°。
所述光学透镜的水平横截面边界曲线是以LED芯片中心左右、上下对称的闭合曲线。
所述光学透镜的长度和宽度的比值范围是(1.5～5)∶1。
所述散热基板是由带有沉孔的印刷线路板和装配在所述沉孔内的热沉组成。
所述热沉由横截面积不同的上、下台阶组成，所述沉孔与热沉的形状匹配。
所述散热基板设置有金属线路，金属线路包括外部电极，该外部电极由分别覆盖散热基板上表面、覆盖散热基板下表面、以及覆盖散热基板上、下表面之间侧壁的三层金属层组成，三层金属层组合为一体结构。
所述金属线路还包括与外部电极电性连接的内部引线连接部，所述LED器件还包括连接LED芯片电极与内部引线连接部的金属引线。
本实用新型采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是：
1、本实用新型采用具有光学透镜结构的封装胶体直接塑封在LED器件上，节省了二次光学透镜的生产与材料费用，有利于降低整体LED路灯的成本。
2、普通LED路灯，需要采用额外的二次光学透镜装配在LED器件上，造成路灯的体积较大；本实用新型提供的发射矩形光斑的功率型LED器件不需要安装额外的光学透镜，有利于LED路灯的小型化。
3、本实用新型提供的一种发射矩形光斑的功率型LED器件，属于表面贴装型LED，所以可采用回流焊方式安装；另外，由于不需要安装额外的二次光学透镜便可以直接在路面形成均匀的矩形光斑，减少了路灯制造的工艺步骤，安装方便。
4、本实用新型提供的一种发射矩形光斑的功率型LED器件，采用PCB板和金属热沉结合的结构组合形式，具有良好的散热效果，特别适合大功率LED器件的封装，散热效果好。
附图说明
图1为本实用新型一优选实施例的发射矩形光斑的功率型LED器件结构示意图；
图2A为本实用新型优选例中的光学透镜立体示意图；
图2B为本实用新型优选例中的光学透镜正视图；
图2C为本实用新型优选例中的光学透镜俯视图；
图3A为本实用新型优选例中散热基板的正面剖视图；
图3B为本实用新型优选例中散热基板的俯视立体图；
图3C为本实用新型优选例中散热基板的仰视立体图。
附图标记说明：1、散热基板  11、沉孔  12、热沉  121、上台阶  122、下台阶  13、金属线路  131、内部引线连接部  132、外部电极  1321、金属层一  1322、金属层二  1323、金属层三  2、LED芯片  3、金属引线  4、光学透镜  41、内凹曲面  42、外凸曲面
具体实施方式
如图1所示，本实用新型一种发射矩形光斑的功率型LED器件，包括散热基板1、安装在所示散热基板1上的LED芯片2、电性连接LED芯片2与散热基板1的金属引线3、以及覆盖所示LED芯片2和金属引线3的光学透镜4。其中，所示光学透镜4的曲面是由一个以LED芯片2中心左右对称的内凹曲面41、以及两个分居所示内凹曲面41两侧的外凸曲面42组成。内凹曲面41能将LED芯片2中央发出的光线向外侧发射，让光学透镜4顶部的出光光强呈矩形分布，能够为LED路灯直接提供矩形出射光斑，而无需再额外安装二次光学透镜，降低成本，减少路灯体积，简化制造工艺步骤。
如图2A和图2B所示，内凹曲面41位于LED芯片2的正中央，两个外凸曲面42左右中心对称。其中，如图2B所示，在光学透镜4的竖直平面上，LED芯片2对内凹曲面41的张角α是95°、对外凸曲面42的张角β是34°。如图2C所示，光学透镜4的水平横截面边界曲线是以LED芯片2中心左右、上下对称的闭合曲线；所示闭合曲线的长度X和宽度Y的比值是2∶1。此外，在其他实施例中，LED芯片2对内凹曲面41的张角α范围可以是90-120°、对外凸曲面42的张角β范围可以是20-35°，光学透镜4的水平横截面的边界曲线长度X与宽度Y的比例范围可以是(1.5∶1)～(5∶1)，不限于本实施例。
如图3A所示，本实施例采用的散热基板1是由带有沉孔11的印刷线路板和装配在所述沉孔11内的热沉12组成。其中，印刷线路板的材料可以是聚酰亚胺树脂、氰酸酯树脂、双马来酰亚胺三嗪树脂、热固性聚苯醚类树脂基板材料之一，又以双马来酰亚胺三嗪树脂为优选材料；热沉12的材料可以选择导热性能良好的金属材料，以金属铜为优选材料；热沉12是由横截面积不同的上台阶121和下台阶122组成，优选上台阶121的横截面积小于下台阶122的横截面积，且沉孔11与热沉12的形状匹配。如图3B和3C所示，散热基板1还设置有金属线路13，包括电性连接的内部引线连接部131和外部电极132组成。其中，外部电极132由覆盖散热基板1上表面的金属层一1321、覆盖散热基板下表面的金属层二1322、以及覆盖散热基板上、下表面之间侧壁的金属层三1323组成，而且金属层一1321、金属层二1322和金属层三1323成一体结构；内部引线连接部131是通过金属引线3与LED芯片2电极实现电性连接。可见，本实施例中散热基板是采用成本低的印刷电路板与导热性能良好的热沉的组合方式，具有良好的散热效果，特别适合本实用新型的功率型LED器件封装。
显而易见，在此描述的本实用新型可以有许多变化，这种变化不能认为偏离本实用新型的精神和范围。因此，所有对本领域技术人员显而易见的改变，都包括在本权利要求书的涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种发射矩形光斑的功率型LED器件，包括散热基板、安装在所述散热基板上的LED芯片、以及覆盖所述LED芯片的光学透镜，其特征在于：所述光学透镜的曲面是由一个以LED芯片中心左右对称的内凹曲面、以及两个分设于所述内凹曲面两侧的外凸曲面组成。
2.根据权利要求1所述的一种发射矩形光斑的功率型LED器件，其特征在于：所述内凹曲面正对LED芯片的中央，两个外凸曲面左右中心对称。
3.根据权利要求1或2所述的一种发射矩形光斑的功率型LED器件，其特征在于：在所述光学透镜的竖直平面上，LED芯片对内凹曲面的张角α范围是90-120°。
4.根据权利要求1或2所述的一种发射矩形光斑的功率型LED器件，其特征在于：在所述光学透镜的竖直平面上，LED芯片对外凸曲面的张角β范围是20-35°。
5.根据权利要求1或2所述的一种发射矩形光斑的功率型LED器件，其特征在于：所述光学透镜的水平横截面边界曲线是以LED芯片中心左右、上下对称的闭合曲线。
6.根据权利要求5所述的一种发射矩形光斑的功率型LED器件，其特征在于：所述光学透镜的长度和宽度的比值范围是(1.5～5)∶1。
7.根据权利要求1或2所述的一种发射矩形光斑的功率型LED器件，其特征在于：所述散热基板是由带有沉孔的印刷线路板和装配在所述沉孔内的热沉组成。
8.根据权利要求7所述的一种发射矩形光斑的功率型LED器件，其特征在于：所述热沉由横截面积不同的上、下台阶组成，所述沉孔与热沉的形状匹配。
9.根据权利要求7所述的一种发射矩形光斑的功率型LED器件，其特征在于：所述散热基板设置有金属线路，金属线路包括外部电极，该外部电极由分别覆盖散热基板上表面、覆盖散热基板下表面、以及覆盖散热基板上、下表面之间侧壁的三层金属层组成，三层金属层组合为一体结构。
10.根据权利要求9所述的一种发射矩形光斑的功率型LED器件，其特征在于：所述金属线路还包括与外部电极电性连接的内部引线连接部，所述LED器件还包括连接LED芯片电极与内部引线连接部的金属引线。
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CN102593331A (zh) * 2012-02-09 2012-07-18 江苏索尔光电科技有限公司 一种led光源

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