CN2845177Y - 薄片式发光二极管 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种由管芯和透明介质构成的薄片式发光二极管。二极管的透明介质部分做成了按照任意形状自然弯曲的曲面形的片体，并且对片体不同部位的表面及内部材料，采用了不同的处理方法。薄片式发光二极管能够形成多种立体造型的亮轮廓线，或者多种立体的亮图形，或者多种立体造型的亮面等多种不同灯光造型的，并且能够以多种不同的方式向外发光。利用薄片式发光二极管可以做成具有艺术灯光效果的吸顶灯、吊灯、台灯、壁灯、庭院灯、草坪灯等各种照明灯具，和各种卡通人物、动物、鸟类、鱼类、南瓜、树木、花草、飞落的瀑布、喷泉等造型的，具有艺术灯光效果的装饰品和玩具等。以及各种立体造型的广告灯等。

Description

薄片式发光二极管

一、涉及领域

本实用新型涉及一种可以做成灯具、发光装饰品和玩具等的半导体发光二极管。

二、技术背景

随着半导体发光二极管亮度的不断提高，发光二极管已经开始用于照明，照明领域正在形成一场半导体照明的浪潮和变革。但是传统的发光二极管的造型和光线穿过透明介质的发光方式过于简单，单个的发光二极管不能形成亮的轮廓线，也不能形成亮图形，更不能形成大的亮面等灯光造型。用传统的发光二极管很难做成具有艺术灯光效果的照明灯具，或者具有艺术灯光效果的装饰品等。

三、实用新型的内容

本实用新型的目的在于提供一种能够形成多种立体造型的亮轮廓线，或者多种立体的亮图形，或者多种立体造型的亮面等多种不同灯光造型的，并且能够以多种不同的方式向外发光的发光二极管。利用这种发光二极管可以做成具有艺术灯光效果的很多种照明灯具，或者做成很多种具有艺术灯光效果的装饰品和玩具等。

本实用新型是这样实现的，薄片式发光二极管仍由管芯部分和透明介质部分以及引线等构成。管芯部分包括按照各种形式封装的管芯，例如：两条或者多条腿的引线式封装的管芯；片式封装的管芯；四条腿或者引线分别立于四角的食人鱼式封装的管芯；连带着散热片封装的管芯；以及与薄片式发光二极管的薄片直接封装在一起的管芯；单个的管芯或者多个封装在一起的管芯等等。一个薄片式发光二极管上，可以有一个封装成一体的管芯，也可以有多个封装成一体的管芯。因此薄片式发光二极管的管芯部分的具体结构是任意的。管芯引线的连接，以及灯具的结构、造型等都是任意的，不属于本实用新型涉及的范围。与管芯的发光面相对应的透明介质部分，做成了面积相对比较大的，按照任意形状自然弯曲的曲面形的薄片，以及蝴蝶、蜻蜓翅膀、飞鸟的翅膀等个别平面造型的薄片。薄片的厚度是可以变化的，薄片的大小、造型及其周边的形状是任意的。薄片式发光二极管的透明介质部分可以是一种透明材料的，管芯直接封装在透明介质内部，也可以是封装管芯的材料是一种透明材料，薄片是另外一种透明材料。管芯定位在靠近薄片边缘的两侧表面之间，管芯可以定位在薄片内部，也可以定位在薄片的外部，或者帖在薄片边缘的端面上，管芯的发光面面对着薄片两侧表面之间的内部。可以把封装好的发光二极管帖在薄片的端面上，或者用透明胶粘接到薄片的端面上；也可以把发光二极管插到薄片的内部，或者插到薄片的内部之后，与薄片粘接在一起；还可以直接把管芯封装在薄片边缘的内部。当薄片有多个封装成一体的管芯时，管芯可以顺着薄片排布。有些薄片式发光二极管，引线等与灯具上的插座或者电源线等连接后，可以直接通过插座或者电源线等固定在灯具上，或者串成串灯等。有些薄片式发光二极管的透明介质上，做有与其他部件之间固定用的定位部位，定位部位的结构、造型都是任意的，例如管芯附近的任意形状凹陷的坑、槽、孔，或者凸起的台、柱、卡扣等，依据具体灯具造型结构的不同，定位部位也不同，通过定位部位薄片式发光二极管才能够固定在灯具上，既不能转动也不能移动。

由于管芯定位在薄片边缘两侧表面之间，管芯的发光面又正对着薄片两侧表面之间的内部。管芯发光时，射入薄片的光线中，大部分与薄片的两侧表面之间的角度很小。对于用纯净无色或者彩色完全透明的材料制作的、两侧表面光滑的薄片，光线在薄片的两侧表面上，形成了全反射。光线在薄片内，经过薄片的两侧表面不断的全反射，沿着薄片传输至薄片的边缘，并从薄片的边缘散射出来。管芯附近没有形成全反射的光线，直接折射了出来，形成了薄片的管芯部位和薄片的边缘发光的发光二极管。对于决大多数薄片而言，在薄片的内部，管芯发出的光不能直接照射到薄片的边缘。薄片的边缘发光，只能依靠光在薄片内部的全反射。光的全反射原理，是薄片式发光二极管的透明介质变换光线的基础。通过对薄片不同部位的表面及内部材料，采用不同的处理方法，破坏光线在薄片内部形成全反射的条件，使光线在薄片的不同部位散射出来，就能形成各种不同的发光方式。这是薄片式发光二极管的透明介质变换光线的基本原理。薄片做成曲面形，有利于光线在薄片内部都经过全反射，也有利于各种变换光线方法的实施。

依据薄片式发光二极管的透明介质变换光线的基本原理，薄片可以做成纯净无色或者彩色完全透明的，两侧的表面可以做成光滑的；或者在薄片一侧或者两侧光滑的表面上，做上凹陷到薄片内的由各种形状的沟或者坑等构成的沟纹图案；也可以把薄片的一侧或两侧表面，全部做成磨砂玻璃状，或者类似磨砂效果的细微局部自然凹凸起伏的表面；还可以把薄片的一侧或两侧局部表面，做成磨砂玻璃状，或者在薄片的表面做上各种磨砂的图案、花纹等；在薄片的一侧或者两侧表面，还可以使用喷、或者涂、或者印、或者镀等方法，做上各种色彩的彩色膜；或者金、银色及彩色的反光膜；也可以在薄片内部加入各种颜料，或者加入各种反光材料等杂质，或者使材料内部产生少量微小的气泡，也可以使用激光的方法，使材料内的气泡排布成各种立体造型，或者图案、文字等等。

当光线遇到凹陷到薄片内的沟纹或者坑时，沟纹的表面与光线之间的角度比较大，有的光线折射了出去。有的光线经过反射后，再遇到另一侧表面时，超出了可以产生全反射的条件，光线从没有沟纹的表面折射了出来，从而使人们看到了同沟纹的图案一样的灯光造型。没有被散射掉的传输到薄片边缘的光，还可以使薄片的边缘也发光，形成了从薄片内的沟纹图案和薄片的边缘向外发光的发光二极管；

由于磨砂表面的细微局部不是平面，而是杂乱的表面。当光线遇到磨砂效果的薄片表面时，或者类似磨砂效果的细微局部自然凹凸起伏的表面时，光线会向各个方向散射出来，或从另一侧没有磨砂的表面散射出来，形成的是光线向各个方向漫射的效果。通过这种表面发出的光线非常柔和，很适合用于照明灯具；

把薄片的哪些部位做成磨砂效果，或者类似磨砂效果的细微局部自然凹凸起伏的表面，哪些部位就能向外发出柔和的漫射光。在薄片的表面做上磨砂等各种图案、花纹等，就可以做成薄片表面上的各种图案、花纹等发出漫射光的发光二极管，或者薄片的局部表面发出漫射光的发光二极管，发光部位设置非常灵活。

当光线遇到薄片表面的彩色膜时，彩色膜和薄片表面之间的界面不能形成全反射，光线能直接进入彩色膜中，受到彩色膜内细微颗粒的散射和吸收，把部分光线散射到各个方向，形成薄片彩色膜发光的发光二极管；

对于薄片一侧表面上有金、银色及彩色反光膜的发光二极管，反光膜可以做在光滑的表面上，也可以做在磨砂或者沟纹等效果的薄片表面上，薄片的反光膜表面是不透明的，原本可以从磨砂、沟纹等表面散射出去的光，被反射了回来。根据反光膜部位的表面或者另一侧表面处理方法的不同，形成的是薄片的另一侧表面，按不同方式向外发光的发光二极管；

当光线遇到薄片内部添加的颜料、微小的反光片、微小的反光颗粒、微小的气泡等杂质的时候，光线改变了方向，再遇到薄片表面时，很多光直接折射了出来，从而形成了从薄片内向外发光的发光二极管。杂质颗粒的大小多少，决定了到达薄片边缘光线的多少。通过调整杂质，可以形成不同发光效果的发光二极管。

气泡等排布成各种造型和图案、文字等的时候，这些各种造型和图案、文字也会发光。

这些不同的光线处理方法或者说表面处理方法和材料处理方法，可以单独使用，也可以同时采用几种不同的方法，从而形成各具特色的，具有不同照明效果或者装饰效果的灯具。

利用薄片式发光二极管可以做成很多种具有艺术灯光效果的照明灯具或者各种具有艺术灯光效果的装饰品、玩具等，例如由装有多个高亮度管芯的，一片弯曲的曲面造型的薄片做成的台灯、壁灯。由多片薄片构成火焰外形，做成的火炬造型的壁灯等。由各种造型的亮薄片做成的各种常规造型的吸顶灯、吊灯、台灯、壁灯、庭院灯、草坪灯等灯具；翅膀能发光的蝴蝶或者蜻蜒造型的吊灯、飞鹰造型的壁灯等各种艺术照明灯具，或者发光艺术装饰品；与发光的花朵组成的花卉照明灯具，或者发光花卉装饰品；采用大面积艺术图案发光、或者整体发光的薄片式发光二极管制作的照明灯具，非常适合于房间照明，能创造一种温馨的灯光环境；用多个小的亮薄片附着在各种卡通人物、动物、鸟类、鱼类、南瓜、树木、花草、飞落的瀑布、喷泉等造型框架、枝条的表面，可以做成的各种大小、各种效果的照明灯具或者景观装饰灯具、或者各种发光的艺术装饰品、玩具，以及各种立体造型的广告灯等；由多个亮薄片拼接组成的各种平面造型的亮图案装饰灯、广告灯，等等。用一侧镀有反光膜的薄片式发光二极管，可以制作出只从灯具的表面，以不同的发光方式向外发光的各种立体造型的灯具，例如动物、鸟类按照毛发或者羽毛的条纹发光，鱼类按照鱼鳞的纹路发光的灯具。各种造型的薄片式发光二极管白天晶莹剔透，同样非常美，夜晚各个部位可以不断轮回闪烁、变幻色彩，其装饰效果非常好，具有很强的装饰性。

与其他发光二极管相比，本实用新型解决了由于发光二极管发光面积小，不能发出柔和光线，发光方式单一等技术难题，创造出了新一代的发光二极管产品，为发光二极管在艺术照明灯具和发光的艺术装饰品、玩具等领域的应用，奠定了坚实的基础。本实用新型利用光的全反射原理，开拓性的创造出发光二极管的一种全新的透明介质结构，和发光二极管透明介质的变光原理，管芯发出的光通过透明介质的全反射等变换，直接实现了从点光源，到各种立体的亮轮廓线、或者各种立体的亮图形、或者各种立体造型的亮面等多种灯光造型的变换，并且实现了多种不同的发光方式，和多种不同的照明或者装饰效果。这种发光二极管的结构或者灯光的处理方法，非常适合于照明或者装饰用的发光二极管，它简洁、高效、科学、合理、光的利用率还很高。而且利用薄片式发光二极管制作的各种灯具或者装饰品，结构简单轻盈，外观造型可以做得非常美丽，灯光的装饰效果更加辉煌美丽，照明效果也非常好。因此本实用新型大大促进了半导体照明的技术进步。

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明：

四、附图说明

图1是本实用新型一种安装到动物、鸟、鱼、龙等框架上的薄片式发光二极管的截面示意图，利用它可以制作出动物、鸟、鱼、龙等各种立体造型的景观装饰灯。

图2是本实用新型一种叶造型的薄片式发光二极管的截面示意图。用它可以做成发光的树或者各种发光的花、草等，

图3是本实用新型一种照明台灯上的薄片式发光二极管的示意图。

图4是一种利用本实用新型的薄片式发光二极管制作的蝴蝶造型的发光装饰品的示意图。

五、具体实施方式

在图1中，薄片式发光二极管的透明薄片(1)的边缘，粘接着一个贴片式发光二极管，管芯(2)的发光面正对着透明薄片(1)的内部，贴片式发光二极管的透明介质紧贴在透明薄片(1)的端面上，电源线通过贴片式发光二极管上的线路板(3)，与管芯(2)连接。透明薄片(1)从管芯部位开始就逐渐变薄，到达透明薄片(1)的边缘附近，两侧表面迅速靠近，并且光滑地连接到一起。管芯两侧的薄片(1)的边缘上，在景观装饰灯的框架一侧，各延伸出两个方形柱(4)，4个方形柱(4)卡在景观装饰灯的框架上，方形柱(4)的顶端还可以有卡住框架的凸起。透明薄片(1)上，还有用于把薄片(1)进一步固定在框架上的孔(5)。细的绑线穿过透明薄片(1)上的孔(5)，把薄片(1)进一步固定在框架上。整个景观装饰灯由很多薄片式发光二极管覆盖于框架的表面，每个透明薄片(1)靠近管芯部分的三分之一，被其他透明薄片(1)覆盖。透明薄片(1)的外观造型，随着景观装饰灯的外观造型而变化。透明薄片(1)对着景观装饰灯框架的靠边缘部分三分之二的凹面，做成不光滑的表面，例如仿皮革纹的表面或者布纹的表面等，靠近管芯的另外三分之一部分做成了光面。整个对着景观装饰灯框架一侧的表面还镀有一层反光膜。透明薄片(1)背着景观装饰灯框架一侧的表面，做成了透明的光洁度很高的光面。管芯(2)发光时，射入透明薄片(1)的光线，在两侧表面上决大部分都能形成全反射。光线传输到薄片有不光滑表面的凹面时，光线经过有反光膜的不光滑凹面的反射后，很多光线在光滑的表面不再能够继续全反射，并从光滑的表面折射了出来，薄片露出的三分之二的表面全部变亮，从而使得整个景观装饰灯通体发光，并随着控制器，形成各种闪烁变化。利用这种薄片式发光二极管，可以做成很多种装饰、广告、景观灯具或者发光装饰品。

在图2中，普通的微型发光二极管的透明管体(6)，插到了透明薄片(1)的边缘内部，并与透明薄片(1)粘接成一体。管芯(2)的发光面对着薄片的内部，并与薄片边缘的端面处在一个平面上。透明薄片(1)从叶的根部开始就逐渐边薄，到叶的边缘附近两侧表面迅速靠近，并且光滑地连接到一起。透明薄片(1)的表面上，做有天然树叶表面叶脉形的沟纹(8)，沟纹(8)凹陷到薄片内。沟纹(8)之间的表面，是与天然树叶表面的纹理相近的，但起伏更大的不光滑的表面。由于微型发光二极管的透明管体(6)的折射率，和透明薄片(1)的折射率相差不大。管芯(2)发光时，透明管体(6)与透明薄片(1)之间的界面，对光线方向的影响不大，可以看成光线不会产生折射。射入透明薄片(1)内的光线，遇到树叶表面的沟纹(8)和树叶纹理时，有的光线折射了出来，有的光线在另一侧表面折射了出来，有的继续全反射，形成了树叶及叶脉通体发光的效果。整个树叶形的薄片式发光二极管，通过普通微型发光二极管的管脚(7)及部分外露的透明管体(6)，与各个树枝或者花草的茎连接。树枝或者花草的茎可以由钢丝和发光二极管的电源线及热收缩膜构成，发光二极管的管脚可以直接与电源线焊接在一起，两个焊点之间由与米粒形彩灯串上的绝缘卡芯一样的塑料绝缘卡芯隔离开。发光二极管的管脚(7)、电源线的端头、塑料绝缘卡芯，及部分外露的管体(6)被外面的热收缩膜包紧，与树枝或者花草的茎固定在一起。

在图3中，薄片式发光二极管的透明薄片(1)做成了有些弯曲的叶的造型，它也可以做成比较浅的勺子造型等。叶的根部接近与桌面垂直，从叶的根部开始逐渐向桌面弯曲，到达叶的周边附近时，周边向桌面方向弯曲的曲率逐渐变大。从叶的根部开始，透明薄片(1)就逐渐变薄，到叶的边缘附近两侧表面迅速靠近，并且光滑地连接到一起。叶造型的透明薄片(1)背向桌面的一侧，做成了粗糙度比较大的或者细微部位起伏比较大的不光滑的表面，或者做有由粗糙面构成的面积比较大的图案，图案之外为光滑的表面。叶造型的透明薄片(1)背向桌面的一侧还镀有反光膜。透明薄片(1)面向桌面的一侧，做成了透明的光洁度很高的光面。三个功率比较大的做成贴片形式的超高亮度发光二极管，分别放到了三个预先留出来的条形槽(9)的内部，超高亮度发光二极管的有绝缘外皮的电源线，分别放到了预先留出来的导线槽(10)内，把调好的透明树脂浇注到槽(9)(10)内，用透明树脂把透明薄片(1)和管芯及电源线浇注成一体。由于照明用的薄片式发光二极管的体积比较大，例如长和宽在15厘米左右，透明薄片(1)的管芯部位相对比较厚，例如6毫米厚，贴片式发光二极管的宽度可以做到2毫米，条形槽(9)的深度也做到2毫米。这样就可以在条形槽(9)的两侧，各做一个1.8毫米深的斜面形的坑(13)。管芯发光时，管芯附近的光线遇到斜面(13)以后，由于斜面(13)与光线之间的角度在可以形成全反射的范围之内，这些光线经过斜面(13)的一次全反射之后，再遇到透明薄片(1)的其他部位的表面时，角度依然很小，能够继续全反射。管芯射向其他部位的光线几乎都能进行全反射。由于透明薄片(1)背向桌面一侧，粗糙的反光面对光线的散射，大部分光线从透明薄片(1)面向桌面的一侧，均匀地散射出来，到达薄片(1)边缘的光线已经很少，薄片(1)的边缘不是很亮。形成了桌面很亮的照明效果，这种光线很柔和、均匀，很适合于看书学习。叶造型的透明薄片(1)背向桌面的一侧有图案的灯，形成了由叶背面的粗糙部位的图案和叶的边缘发光的灯具。在叶的根部，有两个凸出于叶两侧表面的台(11)，台(11)用于与台灯上的叶柄造型的立柱连接定位，使透明薄片(1)能够立于桌面之上。这种照明灯具造型新颖别致，光的利用率很高，利用它的结构和原理，可以做成其他各种造型和发光方式的很多种照明灯具。

在图4中，蝴蝶从身体的中心一分为二，单独注塑成型，把管芯、电源线等固定好之后，再粘接成一体。蝴蝶的头部和尾部有使身体互相定位用的凸起的包和凹陷的坑。胸部有放置发光二极管的槽，槽至尾部有穿导线用的孔。透明薄片(1)做成了蝴蝶翅膀的造型，蝴蝶翅膀从身体开始逐渐慢慢地变薄，翅膀的边缘甚至可以做得很薄。蝴蝶翅膀的一侧或者两侧表面，有凹陷到薄片内的与蝴蝶翅膀花纹一样的沟纹。各个沟纹之间的表面，做有与蝴蝶翅膀表面的鳞片类似的、密密排布的、凹陷到薄片内的微小的小坑。也可以把各个沟纹之间的表面做成光滑透明的，在透明薄片(1)的内部，散布着细小的反光片或者球，或者形成少量的微小气泡等微小的散光杂质。还可以把各个沟纹之间的表面做成光滑透明的，把各个沟纹及各个沟纹之间的表面，喷或者涂上一层不同色彩的彩色膜。在蝴蝶胸部的槽内，每个翅膀分别对应排放着3个发光二极管的管芯(2)，管芯(2)的发光面，面对着翅膀两侧表面之间的中心，3个发光二极管的管芯(2)，安装在一块线路板(3)上。管芯(2)的多根电源线与钢丝包在一起，电源线与钢丝之间是绝缘的。两者一起形成一根有钢性的支撑线(12)，从蝴蝶的尾部穿出。线路板(3)与电源线(12)连接好之后，把调好的透明树脂浇注到蝴蝶胸腔的槽内，用透明树脂把透明薄片(1)和管芯(2)及电源线(12)浇注成一体。最终把两半身体粘接成一体。通过有刚性的支撑线(12)，蝴蝶才能够悬停于空中。发光二极管的管芯(2)发光时，射入蝴蝶翅膀的光线，遇到翅膀内部的反光杂质的时候改变了方向，很多光线从蝴蝶翅膀的表面折射了出来。当光线遇到凹陷到薄片内的与蝴蝶翅膀花纹一样的沟纹时，有的光线折射了出来，有的光线经过沟纹的反射，遇到另一侧表面之后，从另一侧表面折射了出来，形成了沟纹和整个翅膀都发光的效果。对于没有反光杂质的透明翅膀，光线遇到翅膀表面的鳞片状的小坑时，有的光线折射了出来，有的光线经过小坑的反射，遇到另一侧表面之后，从另一侧表面折射了出来，也能形成沟纹和整个翅膀都发光的效果，而且蝴蝶翅膀的边很亮。当不同色彩的管芯闪烁亮暗时，蝴蝶的翅膀也跟着变换不同的色彩，闪烁变化。当光线遇到翅膀表面的彩色膜时，使彩色膜变亮，形成了彩色的发光蝴蝶。面对着蝴蝶的头部和尾部，还可以各装一个管芯，使蝴蝶的头部和尾部也发光。

Claims (9)

1、一种薄片式发光二极管，LED管芯固定在透明体的内部，管芯发出的光线通过透明体散射出来，本实用新型的特征在于发光二极管管芯周围的透明体，做成了曲面形的薄片，或者蝴蝶翅膀、蜻蜓翅膀、飞鸟翅膀造型的薄片，薄片的厚度是可以变化的，薄片可以是一种透明材料的，也可以是封装管芯的材料是一种透明材料，薄片是另外一种透明材料，管芯的发光面面对着薄片两侧表面之间的内部，有些发光二极管的薄片上，有与其他物体连接固定的定位部位，薄片的表面可以做成多种不同的效果。

2、根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于发光二极管的薄片的两侧表面是光滑的。

3、根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于发光二极管的薄片的一侧或者两侧光滑的表面上，有凹陷到薄片内的沟、坑。

4、根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于发光二极管的薄片的一侧或者两侧表面，全部是磨砂玻璃状的，或者是细小的凹凸起伏的表面。

5、根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于发光二极管的薄片的一侧或者两侧局部表面，是磨砂玻璃状的，或者是细小的凹凸起伏的表面。

6、根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于发光二极管的薄片的一侧或者两侧表面上有彩色膜。

7、根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于发光二极管的薄片的一侧表面上有金色、银色或者彩色反光膜。

8、根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于发光二极管的薄片是由纯净无色或者彩色完全透明的材料制作的。

9、根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于发光二极管的薄片的内部有彩色颜料，或者反光材料，或者有微小的气泡。

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