CN219321372U - 一种led发光器件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及发光技术领域，公开了一种LED发光器件，包括基板、设置于基板上的LED发光芯片和覆盖LED发光芯片的第一透镜。LED发光芯片的外侧、基板的上表面设有用于吸收LED发光芯片的两侧大角度的出射光的吸光环。第一透镜和基板形成容纳LED发光芯片的空腔结构，第一透镜设置为具有会聚作用的凸透镜。本实用新型通过设置吸光环，可截止LED发光芯片两侧大角度的出射光，大幅度减小LED发光器件的发光角度范围，使光能量分布更集中，易于收光，远程光斑更小。同时，出光线路上设置具有会聚功能的第一透镜，通过对第一透镜面形的设置，使光经第一透镜折射后形成光学聚焦点，光学聚焦点处的光斑小且能量会聚，满足应用场景的需要。

Description

一种LED发光器件

技术领域

本实用新型属于发光技术领域，具体而言，涉及一种LED发光器件。

背景技术

半导体发光器件因为具有体积小、耗电量低、使用寿命长、高亮度等各方面的优点，被广泛的应用于各种照明设备中，尤其被应用于各种电子设备。常见的半导体光源包括LED光源、激光器光源等等。

激光器光源发散的立体角度很小，光角度一般在10-30°之间，适合应用于远程光斑小、亮度高的场景。激光器光源的成本远远高于LED光源成本，为降低制造成本，在某些应用场景中用LED光源替代激光器光源，但存在如下问题：LED光源的发出的自然光呈朗伯分布，能量呈中心最强、四周逐渐减弱，能量不聚集，远程光斑较大，不能满足应用场景的需要。

基于上述，目前要解决的问题：改善LED光源的光分布，使能量会聚、远程光斑更小，达到替代激光器光源在某些应用场景中使用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种LED发光器件，旨在解决现有技术中，LED光源光能量不会聚、远程光斑较大。

本实用新型是这样实现的，一种LED发光器件，包括基板、设置于所述基板上的LED发光芯片和覆盖所述LED发光芯片的第一透镜；

所述LED发光芯片的外侧、所述基板的上表面设有用于吸收所述LED发光芯片的两侧大角度的出射光的吸光环。

进一步的，所述第一透镜和所述基板形成容纳所述LED发光芯片的空腔结构，所述第一透镜设置为具有会聚作用的凸透镜。

进一步的，所述第一透镜包含输入光线的第一光学界面和输出光线的第二光学界面，所述第二光学界面为凸曲面，所述第一光学界面为平面或者凸曲面或者凹曲面。

进一步的，所述第一光学界面、所述第二光学界面的光轴与所述LED发光芯片的光轴彼此平行或者重合。

进一步的，所述吸光环的中部具有放置所述LED发光芯片的环腔，所述环腔内设有第二透镜，所述第二透镜设置在所述第一透镜与所述LED发光芯片(2)之间，所述第一透镜覆盖所述第二透镜，所述第二透镜覆盖所述LED发光芯片的发光面。

进一步的，所述第二透镜包含输入光线的第三光学界面和输出光线的第四光学界面，所述第三光学界面、所述第四光学界面至少一个是具有会聚功能的曲面。

进一步的，所述吸光环与所述LED发光芯片间隔设置或者紧贴设置，所述吸光环的截面为矩形或者三角形。

进一步的，所述吸光环的高度高于所述LED发光芯片的高度。

进一步的，所述LED发光芯片经所述吸光环吸光后的出射光角度在所述LED发光芯片的光轴的正负10-35°范围内。

进一步的，所述第一透镜(3)两侧底部设置与所述第一透镜(3)一体成型的延伸部或者设置固定架，用于与所述基板(1)固定连接，所述吸光环(4)封装在所述第一透镜(3)的所述延伸部或者所述固定架的内侧。

与现有技术相比，本实用新型提供的LED发光器件具有如下有益效果：

一、本实用新型通过设置吸光环，可截止LED发光芯片两侧大角度的发散光，大幅度减小LED发光器件的发光角度范围，使光能量分布更集中、更易收光、远程光斑更小。

二、第一透镜面形的设置，使LED发光芯片发出的光通过第一光学界面、第二光学界面折射后在第一透镜的一定距离会聚成光学聚焦点，光学聚焦点的光斑小且能量集中，满足应用场景的需要。

三、第二透镜的设置会减弱入射到第一透镜的光强度，能够满足某些应用场景中光能量不要太强的需求。同时，第二透镜具有会聚功能，可减小第一透镜的收光面积，从而使第一透镜的体积更小。

附图说明

图1是本实用新型提供的实施例1的剖面结构示意图及光路图；

图2是本实用新型提供的实施2的剖面结构示意图；

图3是本实用新型提供的矩形截面的吸光环的剖面结构示意图；

图4是本实用新型提供的三角形截面的吸光环的剖面结构示意图；

图中:1-基板；2-LED发光芯片；3-第一透镜；31-第一光学界面；32-第二光学界面；4-吸光环；5-第二透镜；51-第三光学界面；52-第四光学界面；6-空腔结构；A-光学聚焦点。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

以下结合具体实施例对本实用新型的实现进行详细的描述。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

参照图1-4所示，为本实用新型提供的较佳实施例。

参考图1，LED发光器件包括基板1、设置于基板1上的LED发光芯片2和覆盖LED发光芯片2的第一透镜3。在基板1上表面、LED发光芯片2的外侧设有吸光环4，吸光环4为不透光材质，吸光环4越厚不透光效果越好。吸光环4可截止LED发光芯片2两侧大角度的出射光，中部一定角度范围内的光可入射至第一透镜3并经第一透镜3折射出去，大幅度减小LED发光器件的发光角度范围，使光分布更集中，更易于收光，远程光斑更小。

实施例1，第一透镜3和基板1形成容纳LED发光芯片2的空腔结构6，空腔结构6包括放置LED发光芯片2、吸光环4的空间和光传播的空间。第一透镜3设置为具有会聚作用的凸透镜。具体来说，第一透镜3包含输入光线的第一光学界面31和输出光线的第二光学界面32，第二光学界面32为凸曲面，第一光学界面31为平面或者凸曲面或者凹曲面。第一光学界面31、第二光学界面32的光轴与LED发光芯片2的光轴彼此平行或者重合。通过第一透镜3面形的设置，使LED发光芯片2发出的光通过第一光学界面31、第二光学界面32折射后在第一透镜3远处一定距离会聚至光学聚焦点A，光学聚焦点A处的光斑小且能量集中，满足应用场景的需要，例如LED发光器件作为光感器件的感测光源，光学聚焦点A设置在PD光感器件感测位置。

进一步的，吸光环4与LED发光芯片2可间隔设置，也可紧挨着设置，再结合LED发光芯片2的大小，可调整LED发光芯片2经吸光环4吸光后的出射光角度，出射角度优选在LED发光芯片2的光轴的正负10-35°范围内。吸光环4的截面可以设置为矩形，参照图3，吸光环4的厚度越大，不透光效果越好。吸光环4的截面也可以设置为三角形，参照图4，除吸光环4本身具备不透光性外，因吸光环4的外侧面设置为斜面，LED发光芯片2的两侧大角度的发散光入射到斜面易发生全反射，故光不易发散到吸光环4外部，即被吸光环4吸收。吸光环4的高度高于LED发光芯片2的高度。

实施例2：参考图2，吸光环4的中部设有一个腔室即环腔41。环腔41内放置LED发光芯片2。环腔41内上部设有第二透镜5，第二透镜5设置在第一透镜3与LED发光芯片2之间。第一透镜3覆盖第二透镜5，第二透镜5覆盖LED发光芯2的发光面。LED发光芯片2中部光经第二透镜5折射后，会减弱光强度，能够满足在某些应用场景中光能量不要太强的需求。

进一步的，第二透镜5包含输入光线的第三光学界面51和输出光线的第四光学界面52，第三光学界面51、第四光学界面52至少一个是具有会聚功能的曲面。第二透镜5对LED发光芯片2的出射光具有会聚作用，可减小第一透镜3的收光面积，从而使第一透镜3的体积更小。优选，第二透镜5与LED发光芯片2的发光面间隔设置，第三光学界面51为朝向LED发光芯片2的发光面的凸曲面，第四光学界面52为朝向第一透镜3的凸曲面。

LED发光芯片2优选为矩形，四边长度范围优选0.1-0.5mm。为了使基板1与第一透镜3固定连接，第一透镜3两侧底部可以设置与第一透镜3一体成型的延伸部，延伸部底部与基板1粘接；也可以在第一透镜3与基板1之间设置固定架。吸光环4封装在第一透镜3的延伸部或者固定架的内侧。

不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种LED发光器件，其特征在于，包括基板（1）、设置于所述基板（1）上的LED发光芯片（2）和覆盖所述LED发光芯片（2）的第一透镜（3）；

所述LED发光芯片（2）的外侧、所述基板（1）的上表面设有用于吸收所述LED发光芯片（2）的两侧大角度的出射光的吸光环（4）。

2.如权利要求1所述的LED发光器件，其特征在于，所述第一透镜（3）和所述基板（1）形成容纳所述LED发光芯片（2）的空腔结构（6），所述第一透镜（3）设置为具有会聚作用的凸透镜。

3.如权利要求2所述的LED发光器件，其特征在于，所述第一透镜（3）包含输入光线的第一光学界面（31）和输出光线的第二光学界面（32），所述第二光学界面（32）为凸曲面，所述第一光学界面（31）为平面或者凸曲面或者凹曲面。

4.如权利要求3所述的LED发光器件，其特征在于，所述第一光学界面（31）、所述第二光学界面（32）的光轴与所述LED发光芯片（2）的光轴彼此平行或者重合。

5.如权利要求1所述的LED发光器件，其特征在于，所述吸光环（4）的中部具有放置所述LED发光芯片（2）的环腔（41），所述环腔（41）内设有第二透镜（5），所述第二透镜（5）设置在所述第一透镜（3）与所述LED发光芯片（2）之间，所述第一透镜（3）覆盖所述第二透镜（5），所述第二透镜（5）覆盖所述LED发光芯片（2）的发光面。

6.如权利要求5所述的LED发光器件，其特征在于，所述第二透镜（5）包含输入光线的第三光学界面（51）和输出光线的第四光学界面（52），所述第三光学界面（51）、所述第四光学界面（52）至少一个是具有会聚功能的曲面。

7.如权利要求1所述的LED发光器件，其特征在于，所述吸光环（4）与所述LED发光芯片（2）间隔设置或者紧贴设置，所述吸光环（4）的截面为矩形或者三角形。

8.如权利要求1所述的LED发光器件，其特征在于，所述吸光环（4）的高度高于所述LED发光芯片（2）的高度。

9.如权利要求1所述的LED发光器件，其特征在于，所述LED发光芯片（2）经所述吸光环（4）吸光后的出射光角度在所述LED发光芯片（2）的光轴的正负10-35°范围内。

10.如权利要求1所述的LED发光器件，其特征在于，所述第一透镜（3）两侧底部设置与所述第一透镜（3）一体成型的延伸部或者设置固定架，用于与所述基板（1）固定连接，所述吸光环（4）封装在所述第一透镜（3）的所述延伸部或者所述固定架的内侧。

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