CN219389492U - 一种透镜及其发光器件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及半导体发光技术领域，公开了一种透镜及其发光器件。透镜包括输入光线的下光学界面、输出光线的上光学界面和连接部。连接部与下光学界面、上光学界面连接，下光学界面在远离上光学界面方向设有凸界面，凸界面与连接部之间形成空腔结构。凸界面包括用于输入光线的入射面和用于反射输入光线的反射面。本实用新型利用光由光密介质向光疏介质传播，大角度入射光易发生全反射的原理，对透镜的下光学界面的面形设置，形成对光的反射面。反射面与透镜一体成型，结构简单、稳定，不存在涂层脱落问题，且易制造。省去金属反射膜涂层工序，节能环保，大大降低了生产成本。采用本实用新型的透镜的发光器件，结构稳定，体积小，易于器件集成。

Description

一种透镜及其发光器件

技术领域

本实用新型属于半导体发光技术领域，具体而言，涉及一种透镜及其发光器件。

背景技术

光源的自然发射角度相对较大，为了控制光的发散角度、充分利用光能，现有技术一般采用在光源的封装支架内壁设置反射层或者在光源外部设置透镜。

现有技术1，参照图1，发光芯片2设置于封装支架6内，封装支架6内表面电镀金属层，电镀金属层对发光芯片的发射光具有反射作用，从而对光线进行控制。存在的问题：封装结构复杂、不易制作、生产成本高，且不环保。

现有技术2，参照图2，发光芯片2设置于透镜1内，二者紧密贴合，透镜1设有一个出光曲面，通过对发光芯片2的发射光的折射作用，起到对光线的控制。存在的问题：经出光曲面折射，出光曲面两侧边缘仍有光线向两侧出射，该部分光没有被充分利用，造成光能损失。

基于上述，目前要解决的问题：提供一种结构简单、易于制造、生产成本低；光能利用率高且易于集成的透镜及其发光器件。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种透镜及其发光器件，旨在解决现有技术中，光源的反射层的结构复杂、制作工艺复杂，制造成本高，不易集成、且不环保；透镜光能利用率低。

本实用新型是这样实现的，一种透镜，包括输入光线的下光学界面、输出光线的上光学界面和连接部；所述连接部与所述下光学界面、所述上光学界面连接；所述下光学界面在远离所述上光学界面方向设有凸界面，所述凸界面与所述连接部之间形成空腔结构；所述凸界面包括用于输入光线的入射面和用于反射输入光线的反射面。

进一步的，所述反射面包括第一反射面和第二反射面，所述第一反射面、所述第二反射面分别设于所述入射面两侧并与所述入射面连接。

进一步的，所述入射面为平面，所述第一反射面、所述第二反射面为曲面和/或与所述入射面呈一定角度的斜面，所述凸界面的截面沿所述上光学界面往下光学界的方向渐缩。

进一步的，所述上光学界面为平面、凸曲面、凹曲面中的一种或组合。

进一步的，所述连接部底部设置为易于固定的平面。

进一步的，包括所述的任意一种透镜，还包括基板、设置在所述基板上的发光芯片和覆盖所述发光芯片的透光胶层；所述透镜覆盖所述透光胶层，所述入射面与所述透光胶层的上表面紧密贴合。

进一步的，所述透光胶层覆盖所述发光芯片的上表面或者覆盖所述发光芯片的上表面和侧面。

进一步的，还包括连接所述基板和所述发光芯片的金线，所述金线的一部分设于所述透光胶层内，所述金线的另一部分设于所述空腔结构内。

进一步的，所述下光学界面靠近透光胶层处设置用于所述金线通过的避空位。

进一步的，所述连接部与所述基板直接连接或者通过支架连接。

与现有技术相比，本实用新型提供的透镜及其发光器件具有如下有益效果：

一、本实用新型通过对透镜的下光学界面的面形进行设置，下光学界面设置为凸界面，凸界面包括入射面和反射面。光通过入射面输入透镜，并经透镜折射后由上光学界面输出光线。其中，两侧大角度的入射光入射至反射面发生全反射并反射至预设角度范围。与现有技术1的发光器件的电镀金属膜相比，本实用新型反射面与透镜一体成型，结构简单，易制造，易集成，不存在涂层脱落问题，大大降低了生产成本。与现有技术2的透镜相比，本实用新型通过反射面的设置，提高了光能利用率。

二、入射面设置为平面，第一反射面、第二反射面设置为曲面和/或与入射面呈一定角度的斜面。凸界面的截面沿上光学界面往下光学界的方向渐缩。两侧的入射光分别与第一反射面、第二反射面之间的入射角较大，光从反射面往空腔结构入射，即光由光密介质向光疏介质传播，易发生全反射。光经第一反射面、第二反射面反射后向靠近光轴方向偏折。故第一反射面、第二反射面起到代替现有技术1的金属涂层形成的反射面的作用，省去金属反射膜涂层工序，节能环保。通过调整反射面的角度和高度使光线到达预设角度，比现有技术2的控光效果好、光能利用率高。

三、本实用新型应用到半导体发光器件，透镜的入射面与透光胶层紧密贴合，连接部直接与基板或者通过支架与基板连接，发光芯片、金线被封装在空腔结构内，结构稳定，体积小，易于器件集成。

四、下光学界面靠近透光胶层处设置用于金线通过的避空位，结构设计合理，易于装配。

附图说明

图1是背景技术1的发光器件的剖面结构示意图及光路图；

图2是背景技术2的发光器件的剖面结构示意图及光路图；

图3是本实用新型提供的透镜的剖面结构示意图；

图4是本实用新型提供的发光器件的剖面结构示意图；

图5是本实用新型提供的发光器件的光路图；

图6是本实用新型提供的实施例1的剖面结构示意图；

图7是本实用新型提供的实施例2的剖面结构示意图；

图8是本实用新型提供的实施例2的局部剖面结构示意图；

图中：1-透镜；11-下光学界面；111-入射面；112-反射面；1121-第一反射面；1122-第二反射面；12-上光学界面；13-连接部；14-空腔结构；15-避空位；2-发光芯片；3-基板；4-透光胶层；5-金线；6-封装支架。

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1-8所示，为本实用新型提供的较佳实施例。

参照图3，透镜包括输入光线的下光学界面11、输出光线的上光学界面12和连接部。连接部13与下光学界面11、上光学界面12连接，连接部13用于支撑透镜、封装电子元器件、连接基板或通过与支架连接后再连接基板。下光学界面11在远离上光学界面12方向设有凸界面。凸界面与连接部13之间形成空腔结构14。空腔结构14一方面用于放置电子元器件，另一方面用于配合凸界面形成折射面。凸界面包括入射面111和反射面112。光通过入射面111输入透镜，并经透镜折射后由上光学界面12输出光线。其中，两侧大角度的入射光入射至反射面112发生全反射并反射至预设角度范围内。反射面112与透镜一体成型，结构简单，易制造，易集成，不存在涂层脱落问题，大大降低了生产成本。

进一步的，参照图4-5，反射面112包括第一反射面1121和第二反射面1122。具体来说，凸界面包括设置在中部的入射面111和分别设置在入射面111两侧的第一反射面1121和第二反射面1122。光通过下光学界面11的入射面111入射，光轴附近的光经折射后从上光学界面12出射。远离光轴两侧的光入射到第一反射面1121、第二反射面1122。光从反射面112往空腔结构14入射，即光由光密介质向光疏介质传播，同时两侧的光分别与第一反射面1121、第二反射面1122之间的入射角较大，易发生全反射。光经第一反射面1121、第二反射面1122将光向靠近光轴方向偏折。故第一反射面1121、第二反射面1122起到代替金属涂层反射面的作用。通过调整反射面112的角度使光线到达预设角度，控光效果好；省去金属反射膜涂层工序，节能环保。

参照2-3，入射面111设置为平面，第一反射面1121、第二反射面1122可以设置为曲面。第一反射面1121、第二反射面1122还可以设置为与入射面111呈一定倾斜角度的斜面，或者为曲面和斜面的组合。第一反射面1121与第二反射面1122可以光轴为中心对称设置，也可非对称设置，不限于上述实施方式，只要能实现入射光到达第一反射面1121、第二反射面1122后发生全反射的效果都在本构思范围内。凸界面可呈碗形也可呈梯形，截面呈上宽下窄，即截面沿上光学界面12往下光学界面11的方向渐缩。

进一步的，上光学界面12设置为平面、凸曲面、凹曲面中的一种或组合。连接部13底部设置为易于固定的平面。

实施例1：一种发光器件，包括说明书所述的任意一种透镜。参照4，发光器件还包括基板3、设置在基板3上的发光芯片2和覆盖发光芯片2的透光胶层4。透镜覆盖透光胶层4，入射面111与透光胶层4的上表面紧密贴合。参照图4，透光胶层4可设置为覆盖发光芯片2的上表面；参照图6，透光胶层4还可以设置为覆盖发光芯片2的上表面和侧面。本实用新型的发光器件的控光效果好，发光芯片2、金线5被封装在空腔结构14内，结构稳定，体积小，易于器件集成。

实施例2：在空腔结构14内还设置连接基板3和发光芯片2的金线5。金线5的一部分延伸至透光胶层4内与发光芯片2连接。参照图7-8，下光学界面11靠近透光胶层4处设置用于金线5通过的避空位15，即下光学界面11设有容纳金线5的缺口。结构设计合理，易于装配。

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)

1.一种透镜，其特征在于，包括输入光线的下光学界面（11）、输出光线的上光学界面（12）和连接部（13）；所述连接部（13）与所述下光学界面（11）、所述上光学界面（12）连接；所述下光学界面（11）在远离所述上光学界面（12）方向设有凸界面，所述凸界面与所述连接部（13）之间形成空腔结构（14）；所述凸界面包括用于输入光线的入射面（111）和用于反射输入光线的反射面（112）。

2.如权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述反射面（112）包括第一反射面（1121）和第二反射面（1122），所述第一反射面（1121）、所述第二反射面（1122）分别设于所述入射面（111）两侧并与所述入射面（111）连接。

3.如权利要求2所述的透镜，其特征在于，所述入射面（111）为平面，所述第一反射面（1121）、所述第二反射面（1122）为曲面和/或与所述入射面（111）呈一定角度的斜面，所述凸界面的截面沿所述上光学界面（12）往下光学界面（11）的方向渐缩。

4.如权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述上光学界面（12）为平面、凸曲面、凹曲面中的一种或组合。

5.如权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述连接部（13）底部设置为易于固定的平面。

6.一种发光器件，其特征在于，包括权利要求1-5中任意一种透镜，还包括基板（3）、设置在所述基板（3）上的发光芯片（2）和覆盖所述发光芯片（2）的透光胶层（4）；所述透镜覆盖所述透光胶层（4），所述入射面（111）与所述透光胶层（4）的上表面紧密贴合。

7.如权利要求6所述的发光器件，其特征在于，所述透光胶层（4）覆盖所述发光芯片（2）的上表面或者覆盖所述发光芯片（2）的上表面和侧面。

8.如权利要求6所述的发光器件，其特征在于，还包括连接所述基板（3）和所述发光芯片（2）的金线（5），所述金线（5）的一部分设于所述透光胶层（4）内，所述金线（5）的另一部分设于所述空腔结构（14）内。

9.如权利要求8所述的发光器件，其特征在于，所述下光学界面（11）靠近所述透光胶层（4）处设置用于所述金线（5）通过的避空位（15）。

10.如权利要求6所述的发光器件，其特征在于，所述连接部（13）与所述基板（3）直接连接或者通过支架连接。