CN211424055U - 包括有各向异性透镜的发光模块 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种包括有各向异性透镜的发光模块，根据本实用新型的一实施例的包括有各向异性透镜的发光模块可以包括：发光元件，具有长轴以及短轴；以及各向异性透镜，布置于所述发光元件的上部，并分散从所述发光元件发出的光，其中，所述各向异性透镜可以包括从所述发光元件发出的光入射的入光部以及入射的光射出的出光部，所述入光部的平面形状和出光部的平面形状各自具有长轴和短轴，所述入光部的长轴和所述出光部的长轴彼此垂直地布置，所述发光元件的长轴和所述入光部的长轴可以彼此平行地布置。

Description

包括有各向异性透镜的发光模块
技术领域
本实用新型涉及一种包括有各向异性透镜的发光模块，更加详细地涉及一种能够特定从发光元件发出的光通过各向异性透镜而朝外部发出的光的发光分布的包括有各向异性透镜的发光模块。
背景技术
发光二极管是发出通过电子和空穴的再结合而产生的光的无机半导体元件。最近，发光二极管多样地利用于如显示装置、车辆用灯具、一般照明等的多种领域。发光二极管相比于现有的光源具有寿命较长，耗电量较低，响应速度较快的优点，由于这些优点正在快速地替代现有的光源。
当利用这样的发光二极管而使用于显示装置或者一般照明等时，可能会利用到数个至数十个发光二极管。当使用这么多的发光二极管时，重要的是从发光二极管发出的光均匀地发射到显示装置的发光面。这是因为若不能，则从各发光二极管发出的光会彼此干涉，从而可能会发生阴影或者局部比周边亮的热点。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种包括有各向异性透镜的发光模块，其中，当多个发光元件利用于显示装置或者一般照明时，所述各向异性透镜可以使从各发光元件发出的光均匀地发射到显示装置或者一般照明的发光面。
根据本实用新型的一实施例的包括有各向异性透镜的发光模块可以包括：发光元件，具有长轴以及短轴；以及各向异性透镜，布置于所述发光元件的上部，并分散从所述发光元件发出的光，其中，所述各向异性透镜可以包括从所述发光元件发出的光入射的入光部以及入射的光射出的出光部，所述入光部的平面形状和出光部的平面形状各自可以具有长轴和短轴，所述入光部的长轴和所述出光部的长轴彼此垂直地布置，所述发光元件的长轴和所述入光部的长轴可以彼此平行地布置。
所述发光元件可以包括利用一个以上的发光单元形成的发光二极管芯片。
所述发光元件可以包括从上面以及侧面发出光的发光二极管芯片。
所述发光元件的长轴(x)和短轴(y)的长度比率(y/x)可以在40％至54％。
所述发光元件可以在所述发光元件的短轴方向上，所述发光元件和所述入光部的入口的距离越小，从所述出光部发出的光相对越宽地扩散。
在所述发光元件的短轴方向上所述发光元件和所述入光部的入口的距离可以比在所述发光元件的长轴方向上所述发光元件和所述入光部的入口的距离短。
所述入光部可以以在所述各向异性透镜的下面朝上部方向凹陷的方式形成，所述凹陷的方式形成的内面可以是从所述发光元件发出的光朝所述各向异性透镜入射的入射面。
所述各向异性透镜可以具有在所述各向异性透镜的下面朝下部方向突出的突出面，以使所述各向异性透镜的下面具有预定的曲率。
所述入光部可以以在所述突出面朝上部方向凹陷的方式形成。
根据本实用新型，具有如下效果：随着发光元件形成为从发光元件的上面和侧面发出光并具有长轴以及短轴，从发光元件发出的光可以较广地朝入光部的长轴方向以及短轴方向入射，从而使通过各向异性透镜朝外部发出的光发出得更广。
并且，具有如下效果：当从发光元件发出的光通过各向异性透镜朝外部发出时，随着发光元件和各向异性透镜的入光部之间的距离缩短，光在各向异性透镜内折射的区间变大，从而使朝各向异性透镜的出光部的长轴方向发出的光发出得更广。
并且，随着朝各向异性透镜的出光部的长轴方向发出的光较广地发出，从而可以实现比现有的透镜更高的性能，从而在与现有技术相同的方式发出光的情况下，可以比现有技术缩小各向异性透镜的整体尺寸。据此，当适用于显示装置时，具有可以缩小光学距离(OD：optical distance)的效果。
附图说明
图1是图示根据本实用新型的一实施例的包括有各向异性透镜的发光模块的图。
图2是图示根据本实用新型的一实施例的各向异性透镜的图。
图3是图示针对根据本实用新型的一实施例的各向异性透镜的出光部的长轴方向的侧面图。
图4是图示针对根据本实用新型的一实施例的各向异性透镜的出光部的短轴方向的侧面图。
图5是图示根据本实用新型的一实施例的包括有各向异性透镜的发光模块的平面图。
图6是图示从根据本实用新型的一实施例的包括有各向异性透镜的发光模块发出的光朝各向异性透镜的出光部的长轴方向以及短轴方向发出的光的强度的曲线图。
图7是用于比较在根据本实用新型的一实施例的发光模块的各向异性透镜中入光部的短轴方向的宽度变化的情形的图。
图8是图示在根据本实用新型的一实施例的发光模块的各向异性透镜中随着入光部的短轴方向宽度的变化，朝各向异性透镜的出光部的长轴方向以及短轴方向发出的光的分布的曲线图。
符号说明：
100：发光模块
110：发光元件
120：各向异性透镜
121：入光部
121a：入射面
121R：基准入光部
121S：第一比较入光部
121L：第二比较入光部
123：出光部
125：下面
127：法兰
127a：法兰边界部
129：腿部
131：突出面
具体实施方式
针对本实用新型的优选的实施例参照附图进行具体说明。
图1是图示根据本实用新型的一实施例的包括有各向异性透镜的发光模块的图，图2是图示根据本实用新型的一实施例的各向异性透镜的图。并且，图3是图示针对根据本实用新型的一实施例的各向异性透镜的出光部的长轴方向的侧面图。图4是图示针对根据本实用新型的一实施例的各向异性透镜的出光部的短轴方向的侧面图。图5是图示根据本实用新型的一实施例的包括有各向异性透镜的发光模块的平面图。
参照图1至图5，根据本实用新型的一实施例的发光模块100包括发光元件110以及各向异性透镜120。
发光元件110布置于基板上。此时，基板可以具有绝缘性，并且在其上部可以形成有导电电路等。基板起到支撑发光元件110以及各向异性透镜120的作用。在本实施例中，基板可以是印刷电路基板，并且可以具有贴装发光元件110的贴装槽。
在基板形成有贴装槽的情况下，发光元件110可以贴装于贴装槽内。在本实施例中，发光元件100可以具有在壳体或者子基板贴装有发光二极管芯片的封装件的形态，或者可以具有包括一种以上的荧光体的成型(molding)部覆盖发光二极管芯片的形状的封装件形态。
在本实施例中，发光元件110可以是能够从发光元件110的上面以及侧面发出光的多面发光元件。为此，包括于发光元件110的发光二极管芯片可以包括包含n型半导体层、活性层以及p型半导体层的发光结构体。而且，发光二极管芯片可以包括与n型半导体层电连接的n型电极以及与p型半导体层电连接的p型电极。在本实施例中，发光二极管芯片可以是n型电极以及p型电极布置在一个方向的倒装芯片类型，根据需要也可以是n型电极以及p型电极布置于彼此不同的方向的垂直型。在此，n型半导体层、活性层以及p型半导体层中的每个可以包括III-V族系列的化合物半导体，作为一例，可以包括如(Al，Ga，In)N之类的氮化物半导体。
n型半导体层可以是包括n型杂质(例如，Si)的导电型半导体层，p型半导体层可以是包括p型杂质(例如，Mg)的导电型半导体层。另外，活性层可夹设于n型半导体层及p型半导体层之间，并且可包括多量子阱(MQW)结构。另外，可以按能够发出所期望的峰值波长的光的方式决定组成比。
另外，包括于发光元件110的发光二极管芯片可以利用一个发光单元(cell)构成，根据需要可以包括多个发光单元。此时，包括两个发光单元的发光二极管芯片的每个发光单元大致形成为正四边形形状，从而可以具有两个发光单元沿一方向并排连接的形状。另外，包括三个发光单元的发光二极管芯片的每个发光单元可以大致形成为正四边形形状，并且可以具有三个发光单元沿一方向并排布置的形状。
即，在本实施例中，包括于发光元件110的发光二极管芯片可以是包括多个发光单元的多结技术(MJT：Multi Junction Technology)发光二极管芯片，多个发光单元可以借由布线彼此连接。
各向异性透镜120为了分散从发光元件110发出的光而配备，如图1所示，布置于发光元件110的上部，并且布置为覆盖发光元件110。为此，各向异性透镜120包括使从发光元件110发出的光入射的入光部121以及从各向异性透镜120朝外部射出光的出光部123。入光部121可以在各向异性透镜120的下部形成为凹陷的形状，并且入光部121的内表面可以是入射面。
如图所示，入光部121可以形成于各向异性透镜120的下部，并且可以布置于各向异性透镜120的中央。入光部121的形状如钟形状一样可以具有沿垂直方向(z轴方向)凹陷的形状。而且，入光部121的形状可以具有在水平方向上沿x轴方向具有长轴，沿y轴方向具有短轴的椭圆形状。在本实施例中，在水平方向上，将入光部121的长轴方向定义为x轴方向，将入光部121的短轴方向定义为y轴方向。
入光部121的内侧面的入射面整体上可以具有曲面，入射面可以是从下部趋向上部逐渐变窄的形状的曲面。
各向异性透镜120的出光部123包括入射至各向异性透镜120的光朝外部发出的出光面，并形成各向异性透镜120的外形。出光部123的截面是沿y轴方向具有长轴，并且沿x轴方向具有短轴的椭圆形状，可以是曲线和直线组合的形状。在本实施例中，可以是出光部123的长轴方向和入光部121的长轴方向彼此垂直布置的形状。
此时，在本实施例中，出光部123的椭圆形状的长轴方向与短轴方向的比率和入光部121的椭圆形状的长轴方向与短轴方向的比率可以不同。即，出光部123的椭圆形状可以是比入光部121的椭圆形状更接近于圆形形状的椭圆形状。据此，通过入光部121入射至各向异性透镜120的光借助于各向异性透镜12，朝入光部121的短轴方向入射的光相比于朝入光部121的长轴方向入射的光，朝各向异性透镜120的外部发出的光扩散得更广。
并且，本实施例的各向异性透镜120还可以包括连接出光部123和各向异性透镜120的下面125的法兰127。法兰127可以沿出光部123的外围布置，法兰127的纵截面可以与各向异性透镜120的下面125构成垂直。此时，法兰127的厚度可以根据出光部123的位置而不同，位于出光部123的长轴方向的法兰127的厚度可以比位于出光部123的短轴方向的法兰127的厚度相对更厚。即，法兰127的厚度可以在出光部123的长轴方向最厚，可以在出光部123的短轴方向最薄。因此，如图所示，作为法兰127和出光部123边界的法兰边界部127a可以形成为曲线。当然，并不是局限为各向异性透镜120的出光部123和法兰127之间的法兰边界部127a形成为曲线的情形，根据需要，法兰边界部127a可以形成为直线。
各向异性透镜120的下面125可以形成为平面形状。而且，在各向异性透镜120的下面125以入光部121的入口为中心可以形成有突出面131。如图4所示，突出面131可以形成为球形形状的一部分结合于各向异性透镜120的下面125的形状，突出面131可以形成为从球形形状切割的一部分结合于透镜的下面125的一体。
此时，在突出面131的中心可以布置有入光部121，突出面131可以与入光部121的入射面连接。此时，若通过各向异性透镜120的平面图观察突出面131，则突出面131的中心和入光部121的中心可以一致。
而且，在各向异性透镜120的下面125可以布置有多个腿部129。腿部129可以布置于入光部121的周边，可以具有预定的厚度，并且在将各向异性透镜120结合到基板时，可以成为基准，以使各向异性透镜120能够准确地被安装。
此时，多个腿部129中的一部分腿部可以形成有一部分在腿部129朝下部方向突出的腿突出部。腿突出部其一部分可以在腿部129朝下部方向突出，此时，形成有腿突出部的腿部129的宽度可以比腿突出部的宽度大。而且，并未形成有腿突出部的腿部129的宽度可以大于等于腿突出部的宽度。
如此，腿突出部可以插入于形成在基板的孔，据此，腿突出部可以插入于形成在基板的孔，并且多个腿部129可以分别接触于基板上。
并且，参照图3至图5，本实用新型的一实施例中，观察发光元件110和各向异性透镜120的入光部121之间的距离时，在发光元件110的短轴方向上的发光元件110和入光部121的入光面之间的距离可以比在发光元件110的长轴方向上的发光元件110和入光部121的入光面之间的距离小。
图6是图示从根据本实用新型的一实施例的包括有各向异性透镜的发光模块发出的光朝各向异性透镜的出光部的长轴方向以及短轴方向发出的光的强度的曲线图。
参照图6，可以确认朝出光部123的长轴方向(y轴方向)发出的光的强度在左右方向的90度的地点并未变为0。这意味着朝各向异性透镜120的出光部123的长轴方向(y轴方向)发出的光以几乎接近于水平的方向发出。
并且，可以确认到示出如下情形：包括左右方向的90度的地点，朝出光部123的长轴方向(y轴方向)发出的光的强度大部分表现为比朝出光部123的短轴方向(x轴方向)发出的光的强度大。
通过此，在本实施例中可以确认到通过各向异性透镜120发出的光在出光部123的长轴方向(y轴方向)上几乎不会朝各向异性透镜120的垂直方向(图1中的z轴方向)落到地面，而是朝水平方向发出。相反，可以确认到通过各向异性透镜120发出的光在出光部123的短轴方向(x轴方向)上，在左右方向的90度的地点有一部分几乎朝各向异性透镜120的垂直方向(图1中的z轴方向)落到地面。
如此，在各向异性透镜120的出光部123的长轴方向(y轴方向)上朝水平方向发出光而不会掉落至地面是因为发光元件110形成为具有长轴方向以及短轴方向的形状。并且，这是因为发光元件110的长轴方向和入光部121的长轴方向平行布置，而且是因为发光元件110的短轴方向和入光部121的短轴方向平行布置。
此时，以发光元件110的短轴方向(y轴方向)和长轴方向(x轴方向)的比率为基准，模拟朝出光部123的长轴方向(y轴方向)以及短轴方向(x轴方向)发出的光的半宽的结果如表1。
【表1】
Figure BDA0002412392020000071
Figure BDA0002412392020000081
可以确认到，在现有的发光元件中短轴方向(y轴方向)和长轴方向(x轴方向)的长度相同而使其比率(y/x)为100％是出光部123的短轴方向(x轴方向)的半宽为138，且出光部123的长轴方向(y轴方向)的半宽为138的情形。
相比于此，第一发光元件的平面形状是矩形形状并且第一发光元件的短轴方向(y轴方向)和长轴方向(x轴方向)的长度比率(y/x)为40％的的情形，可以确认到是出光部123的短轴方向(x轴方向)的半宽是132，且出光部123的长轴方向(y轴方向)的半宽是180以上的情形。
而且，第二发光元件的平面形状是矩形形状并且第二发光元件的短轴方向(y轴方向)和长轴方向(x轴方向)的长度比率(y/x)为54％的情形，可以确认到是出光部123的短轴方向(x轴方向)的半宽是135，出光部123的长轴方向(y轴方向)的半宽是156的情形。
通过模拟结果，可以得知，随着发光元件110的长轴方向(x轴方向)对比短轴方向(y轴方向)的比率(y/x)小于100％，据此，朝各向异性透镜120的出光部123发出的光的半宽变得大于138。
并且，可以确认到，随着发光元件110的长轴方向(x轴方向)对比短轴方向(y轴方向)的比率(y/x)逐渐变小，长轴方向的半宽逐渐变大。
通过此，可以导出，在发光元件110的长轴方向(x轴方向)对比短轴方向(y轴方向)的长度比率(y/x)小于40％的情况下，朝出光部123的长轴方向发出的光的半宽可以变为180以上。
然而，当发光元件110的长轴方向(x轴方向)对比短轴方向(y轴方向)的长度比率(y/x)在40％以上时，由于朝各向异性透镜120的出光部123的长轴方向发出的光的半宽在180以上，因此发光元件110的长轴方向(x轴方向)对比短轴方向(y轴方向)的比率(y/x)不必小于40％。例如，在本实用新型的发光元件110中，长轴方向(x轴方向)对比短轴方向(y轴方向)的长度比率(y/x)可以在40％以上54％以下。然而，本实用新型的发光元件的110的长轴方向(x轴方向)对比短轴方向(y轴方向)的长度比率(y/x)并不局限于此，根据需要可以变化。
通过此，可以确认到光朝各向异性透镜120的出光部123的长轴方向(y轴方向)射出的情形变得最大化。
图7是用于比较在根据本实用新型的一实施例的发光模块的各向异性透镜中入光部的短轴方向的宽度变化的情形的图，图8是图示在根据本实用新型的一实施例的发光模块的各向异性透镜中随着入光部的短轴方向的宽度的变化，朝各向异性透镜的出光部的长轴方向以及短轴方向发出的光的分布的曲线图。
参照图7以及图8，在本实施例中针对从各向异性透镜120的出光部123发出的光的强度的分布随着各向异性透镜120的入光部121的入口宽度的变化而变化的情形进行说明。
参照图7，图示了各向异性透镜120的出光部123的长轴方向(y轴方向)，据此，将图示各向异性透镜120的入光部121的短轴方向的侧面。此时，入光部121的长轴方向的长度均相同。而且，发光元件110的尺寸均相同，并且发光元件110将利用根据入光部121的形状而形成的长轴方向以及短轴方向的长度不同的发光元件110。
在图7中根据入光部121的入口宽度分别图示了基准入光部121R、第一比较入光部121S以及第二比较入光部121L。
在8中图示了通过基准入光部121R入射而朝出光部123的短轴方向发出的光的强度分布(ref.-x)以及通过基准入光部121R入射而朝出光部123的长轴方向发出的光的强度分布(ref.-y)。而且，图示了通过第一比较入光部121S入射而朝出光部123的短轴方向发出的光的强度分布(x0.5-x)以及通过第一比较入光部121S入射而朝出光部123的长轴方向发出的光的强度分布(x0.5-y)。并且，图示了通过第二比较入光部121L入射而朝出光部123的短轴方向发出的光的强度分布(x1.5-x)以及通过第二比较入光部121L入射而朝出光部123的长轴方向发出的光的强度分布(x1.5-y)。
此时，如图7所示，可以确认到第一比较入光部121S比基准入光部121R在入光部的入口处与发光元件110的距离更近，第二比较入光部121L比基准入光部121R在入光部的入口处与发光元件110的距离更远。
据此，如第一比较入光部121L一样，在发光元件110和入光部的入口的距离较近的情况下，可以确认到朝出光部123的短轴方向发出的光的强度分布(x0.5-x)以及朝出光部123的长轴方向发出的光的强度分布(x0.5-y)比光朝基准入光部121R入射的情形相对变大。
而且，如第二比较入光部121L一样，在发光元件110和入光部的入口的距离变远的情况下，可以确认到朝出光部123的短轴方向发出的光的强度分布(x1.5-x)以及朝出光部123的长轴方向发出的光的强度分布(x1.5-y)比光朝基准入光部121R入射的情形相对变小。
可以确认到这是根据随着发光元件110和入光部的入口之间的距离变小而在各向异性透镜120折射的区间变大，从而朝各向异性透镜120的出光部123的长轴方向发出的光发出得更广。
如上针对本实用新型的详细说明借由参考附图的实施例而进行，然而上述的实施例仅举出本实用新型的优选的示例而进行了说明，本实用新型不能被理解为仅局限于实施例，本实用新型的权利范围应当以权利要求书记载的范围及其等同概念来理解。

Claims (9)

1.一种发光模块，其特征在于，包括：
发光元件，具有长轴以及短轴；以及
各向异性透镜，布置于所述发光元件的上部，并分散从所述发光元件发出的光，
其中，所述各向异性透镜包括从所述发光元件发出的光入射的入光部以及入射的光射出的出光部，
所述入光部的平面形状和出光部的平面形状各自具有长轴和短轴，所述入光部的长轴和所述出光部的长轴彼此垂直地布置，
所述发光元件的长轴和所述入光部的长轴彼此平行地布置。
2.如权利要求1所述的发光模块，其特征在于，
所述发光元件包括利用一个以上的发光单元形成的发光二极管芯片。
3.如权利要求1所述的发光模块，其特征在于，
所述发光元件包括从上面以及侧面发出光的发光二极管芯片。
4.如权利要求1所述的发光模块，其特征在于，
所述发光元件的长轴和短轴的长度比率在40％至54％。
5.如权利要求1所述的发光模块，其特征在于，
所述发光元件在所述发光元件的短轴方向上，所述发光元件和所述入光部的入口的距离越小，从所述出光部发出的光相对越宽地扩散。
6.如权利要求1所述的发光模块，其特征在于，
在所述发光元件的短轴方向上所述发光元件和所述入光部的入口的距离比在所述发光元件的长轴方向上所述发光元件和所述入光部的入口的距离短。
7.如权利要求1所述的发光模块，其特征在于，
所述入光部以在所述各向异性透镜的下面朝上部方向凹陷的方式形成，所述凹陷的方式形成的内面是从所述发光元件发出的光朝所述各向异性透镜入射的入射面。
8.如权利要求1所述的发光模块，其特征在于，
所述各向异性透镜具有在所述各向异性透镜的下面朝下部方向突出的突出面，以使所述各向异性透镜的下面具有预定的曲率。
9.如权利要求8所述的发光模块，其特征在于，
所述入光部以在所述突出面朝上部方向凹陷的方式形成。
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