CN202140973U - 一种led芯片的出光界面 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种LED芯片的出光界面，包括设置在LED芯片上的透光基质，其特征在于：所述透光基质外表面上设置有微凸透镜阵列结构的透光薄膜。本实用新型还公开这种LED芯片的出光界面的制备方法。本实用新型通过在LED芯片上构造一层以高光学折射率透光材料为基质，并在外表面上形成类似微凸透镜阵列的光学薄膜，依靠其最大限度减少和避免全反射损耗，有效提升了LED芯片的出光效率。
Description
技术领域
本实用新型属于LED照明技术领域，具体涉及一种LED芯片的出光界面。
背景技术
当前在全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下，节约能源是我们目前乃至未来很长的时间都要面临的重要问题。在照明领域，半导体照明由于其节能、环保、高端等特性备受关注。LED日光灯由于发光效率高、节能，显色的效果好的特点，将在世界上广泛普及。无论是普通类型的LED，还是在照明领域应用广泛的白光LED，由于LED芯片具有高达2～4左右的光学折射率，以致当其向较低光学介质出射时，因有全反射现象出现，而使大于一定临界角入射的光无法射出，使出光率下降。目前的LED芯片生产厂家往往更关注提高LED的功率而忽略了这部分因全反射而损失的光。
实用新型内容
实用新型目的：本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种最大限度减少和避免全反射损失的LED芯片的出光界面，从而提高LED芯片出光效率。
技术方案：本实用新型所述的LED芯片的出光界面，包括设置在LED芯片上的透光基质，所述透光基质外表面上设置有微凸透镜阵列结构的透光薄膜。
所述透光薄膜的材料为氧化钛或氧化钛与氧化锆的混合物。
所述透光基质采用高光学折射率透光材料制成。
本实用新型所述的LED芯片的出光界面的制备方法，包括如下步骤：
（1）在LED芯片上构造一层透光基质；
（2）在所述透光基质上制备呈微凸透镜阵列结构的透光薄膜。
步骤（2）的制备方法为，使用微孔网板，采用电子束蒸发的方法在LED芯片上沉积呈微凸透镜阵列结构的透光薄膜。
所述透光薄膜采用氧化钛或氧化钛与氧化锆的混合物制备而成。
所述透光基质采用高光学折射率透光材料制成。
有益效果：本实用新型与现有技术相比，其有益效果是：1、本实用新型通过在LED芯片上构造一层以高光学折射率透光材料为基质，并在外表面上形成类似微凸透镜阵列的光学薄膜，依靠其最大限度减少和避免全反射损耗，有效提升了LED芯片的出光效率；2、本实用新型中，透光薄膜材料的高光学折射率，保证了芯片在出光界面有比无薄膜结构是更大的全反射角，从而获得更多的光输出；薄膜外表面的类微镜面阵形态，则可使出光界面理论上几乎毫无任何全反射的损耗。
附图说明
图1为没有设置透光薄膜的普通LED芯片的光路示意图。
图2为本实用新型设置了透光薄膜的LED芯片的光路示意图。
图1中，1表示处于临界角时的光出射情况，2表示小于临界角时光出射情况，3表示大于临界角时光出射情况。
图2中，1表示大于无光学薄膜临界角时的光出射情况，2表示特种光学薄膜。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型技术方案进行详细说明，但是本实用新型的保护范围不局限于所述实施例。
实施例1
一种LED芯片的出光界面，包括设置在LED芯片上的透光基质，所述透光基质外表面上设置有微凸透镜阵列结构的透光薄膜。
具体制备方法如下：
为了获得不小于2的较高折射率，可在适用制备透光薄膜材料中选用氧化钛（TiO2）或者氧化钛与氧化锆（ZrO2）混合基料。
由于制备本实用新型光学薄膜的目的，仅在于最大限度减少和避免界面上可能发生的全反射损失，并无其他任何其它严格要求，因此，可依靠特别的微孔网板采用电子束蒸发的方法，在LED芯片上沉积具有合适厚度的表面呈现类似凸透镜面阵的特种光学薄膜，而不必采用已有的工艺繁杂的微光学面浮雕直写方法。
本实用新型的原理如下：
如图1，由于工艺原因在半导体芯片和封装外壳之间会有少量的空气，因此光的出射就变成由光密介质向光疏介质折射，当入射角θ小于临界角时（见图1中标注2的情况），光可以出射，当入射角大于等于临界角时（见标注1和标注3情况），光由于全反射而不能出射，造成光损失。当在芯片表面有特种光学薄膜时（如图2），由于薄膜和芯片紧密接触，而薄膜的折射率较高，光经过薄膜介质的又一次折射，使得临界角变大，使得原来不能出射的光得以出射，增加出光率。
简化假定下，芯片发光遵从朗伯定律时，由于全反射临界角
其中，n1和n2分别为光的入射与出射介质的光学折射率。
可有芯片的出光率为
若薄膜的光学折射率为n2’,则可将芯片出光率提高至原来的k倍：
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本实用新型，但其不得解释为对本实用新型自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本实用新型的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。
Claims (3)
1.一种LED芯片的出光界面，包括设置在LED芯片上的透光基质，其特征在于：所述透光基质外表面上设置有微凸透镜阵列结构的透光薄膜。
2.根据权利要求1所述的LED芯片的出光界面，其特征在于：所述透光薄膜的材料为氧化钛。
3.根据权利要求1所述的LED芯片的出光界面，其特征在于：所述透光基质采用高光学折射率透光材料制成。
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| CN201120143473U CN202140973U (zh) | 2011-05-09 | 2011-05-09 | 一种led芯片的出光界面 |
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| CN (1) | CN202140973U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102244176A (zh) * | 2011-05-09 | 2011-11-16 | 宜兴环特光电科技有限公司 | 一种led芯片的出光界面及其制备方法 |
| CN114824044A (zh) * | 2022-04-27 | 2022-07-29 | 东莞市中麒光电技术有限公司 | 一种显示模块、Mini LED芯片及其制备方法 |
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2011
- 2011-05-09 CN CN201120143473U patent/CN202140973U/zh not_active Expired - Fee Related
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