TWI478401B - 透鏡以及具有該種透鏡的發光二極體封裝結構 - Google Patents
透鏡以及具有該種透鏡的發光二極體封裝結構 Download PDFInfo
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Description
本發明涉及一種透鏡，尤其涉及一種增強發光二極體側向出光的透鏡，本發明還涉及一種具有該種透鏡的發光二極體封裝結構。
相較於傳統的發光源，發光二極體(Light Emi tting Diode，LED)具有重量輕、體積小、污染低、壽命長等優點，其作為一種新型的發光源，已經被越來越多地應用到各領域當中，如路燈、交通燈、信號燈、射燈及裝飾燈等。
現有的發光二極體封裝結構通常包括基板、位於基板上的電極、承載於基板上並與電極電性連接的發光二極體晶片以及覆蓋發光二極體晶片於基板上的封裝膠。然而，由於發光二極體晶片的出光角度大約為120度，且發光二極體晶片的出光強度主要集中出光面正對的中央區域，不能滿足側向出光的特殊要求。
有鑒於此，有必要提供一種增強發光二極體晶片側向出光的透鏡以及具有該種透鏡的發光二極體封裝結構。
一種透鏡，包括入光面以及出光面，該出光面包括第一出光部以及位於第一出光部周緣的第二出光部，該第一出光部為光滑的弧形面，該第二出光部為管狀粗糙面；該入光面包括接觸部、位於接觸部中央且向出光面一側凹陷的收容槽、以及由該收容槽底部
進一步向出光面一側凹陷形成的空置部，所述空置部的內表面為橢球面，該橢球面的短軸位於收容槽底部所處的平面上，該橢球面的長軸與收容槽底部所處的平面垂直，所述空置部與收容槽底部的交界面處形成圓形開口，所述橢球面的半長軸長度為所述圓形開口半徑的1.5~2.5倍之間。
一種發光二極體封裝結構，包括基板、設置在基板上的發光二極體晶粒、以及設置在基板上並罩設發光二極體晶粒的透鏡，所述透鏡包括入光面以及出光面，該出光面包括第一出光部以及位於第一出光部周緣的第二出光部，該第一出光部為光滑的弧形面，該第二出光部為管狀粗糙面，該入光面包括接觸部、位於接觸部中央且向出光面一側凹陷的收容槽、以及由該收容槽底部進一步向出光面一側凹陷形成的空置部，所述接觸部與基板相接合，所述收容槽將設置於基板上的發光二極體收容在內，所述發光二極體晶粒的頂面與收容槽底部齊平，所述空置部的內表面為橢球面，該橢球面的短軸位於發光二極體晶粒頂面所處的平面上，該橢球面的長軸與發光二極體晶粒頂面所處的平面垂直，所述空置部與收容槽底部的交界面處形成圓形開口，所述橢球面的半長軸長度為所述圓形開口半徑的1.5~2.5倍之間。
在被應用於發光二極體封裝結構中時，該透鏡通過空置部內表面對發光二極體晶粒發出的光線進行折射並增加入射至第一出光部上的光線的入射角，從而提高第一出光部對光線的全反射率以將部分光線反射向第二出光部，同時利用第二出光部的粗糙面降低入射至其上的光線的全反射幾率，進而有效提高發光二極體的側向光線出射量，滿足側向出光的特殊要求。
下面參照附圖，結合具體實施例對本發明作進一步的描述。
10‧‧‧透鏡
11‧‧‧出光面
110‧‧‧第一出光部
112‧‧‧第二出光部
1120‧‧‧凹槽
12‧‧‧入光面
120‧‧‧接觸部
122‧‧‧收容槽
124‧‧‧空置部
1240‧‧‧開口
20‧‧‧發光二極體封裝結構
21‧‧‧基板
22‧‧‧發光二極體晶粒
圖1為本發明實施方式提供的透鏡的結構示意圖。
圖2為本發明實施方式提供的發光二極體封裝結構的示意圖。
參見圖1，本發明實施方式提供的透鏡10包括出光面11以及入光面12。
該出光面11包括第一出光部110以及位於第一出光部110周緣的第二出光部112。該第一出光部110為光滑的弧形面，該第二出光部112為管狀粗糙面。本實施例中，該第二出光部112上形成有多個環繞所述第一出光部110的凹槽1120以構成所述粗糙面，該種粗糙面用於破壞入射至第二出光部112上的光線的全反射條件，以提高該第二出光部112的光出射效率。該凹槽可為V形凹槽或具有其他剖面形狀的凹槽。此外，該多個凹槽1120可以形成在第二出光部112的部分區域，也可佈滿整個第二出光部112。為達到較高出光效率，本實施例中所述凹槽1120佈滿整個第二出光部112。
該入光面12包括接觸部120、位於接觸部120中央且向出光面11一側凹陷的收容槽122、以及由該收容槽122底部進一步向出光面11一側凹陷形成的空置部124。所述接觸部120與第二出光部112相接，該接觸部120用於與後續支撐透鏡10的承載件相接觸。所述收容槽122用於收容發光二極體晶粒。所述空置部124用於接收來自發光二極體晶粒的光線，並將射向第一出光部110的光線的一部分進行折射以增加入射至第一出光部110上的光線的入射角，從而提高第一出光部110對光線的全反射率。在第一出光部110上
發生全反射的光線將被反射向第二出光部112，由於第二出光部112為粗糙面，該粗糙面能夠有效降低入射至第二出光部112上的光線的全反射幾率，使得經由第一出光部110反射的光線在入射至第二出光部112的時候能夠順利出射而不再發生全反射現象，進而有效提高發光二極體的側向光線出射量，滿足側向出光的特殊要求。
本實施例中，為達到較好的增強側向出光的效果，所述空置部124的內表面被設置為橢球面，該橢球面的短軸位於收容槽122底部所處的平面上，該橢球面的長軸與收容槽122底部所處的平面垂直。該種設置情況下，橢球面具有較大曲率的長軸端正對第一出光部110，從而該橢球面的長軸端能夠有效的增大經由橢球面折射後而入射至第一出光部110上的光線的入射角，進而提高第一出光部110對光線進行全反射的幾率，使得一部分原本射向第一出光部110的光線能夠被反射向第二出光部112，以提升第二出光部112的出光量。相應的，橢球面具有較小曲率的短軸端正對第二出光部112，使得原本就射向第二出光部112的光線在到達第二出光部112時的入射角較小，從而確保原本射向第二出光部112的光線能夠儘量避免全反射現象的發生而順利經由第二出光部112出射。
所述空置部124與收容槽122底部的交界面處形成圓形開口1240。進一步的，為達到最佳效果，還可將所述橢球面的半長軸長度L設置在所述圓形開口1240半徑R的1.5~2.5倍之間，也即1.5R≦L≦2.5R，該種情況設置下，能夠將發光二極體晶粒的光線有效導至側向，使得側向出光的光強度為正向出光的2~10倍。
請參見圖2，本發明實施例還提供一種具有上述透鏡10的發光二極體封裝結構20。該發光二極體封裝結構20包括基板21、設置在基板21上的發光二極體晶粒22、以及設置在基板21上並罩設發光二極體晶粒22的透鏡10。
所述基板21承載透鏡10，所述透鏡10的接觸部120與基板21相接合，所述收容槽122將設置於基板21上的發光二極體晶粒22收容在內。
本實施例中，所述發光二極體晶粒22的頂面與收容槽122的底部齊平。從而，使得發光二極體晶粒22正對收容槽122底部的空置部124。
需要說明的是，當所述凹槽1120佈滿整個第二出光部112時，該凹槽1120可分別跟與第二出光部112相鄰的第一出光部110、接觸部120相接，以提高整個第二出光部112的出光效率。該實施例中關於基板21與發光二極體晶粒22之間的電連接關係可為打線連接、覆晶封裝等。此外，本實施例僅用於說明透鏡10結構及透鏡10與發光二極體晶粒22的配合關係，關於發光二極體的其他封裝結構，在此不再贅述。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
10‧‧‧透鏡
11‧‧‧出光面
110‧‧‧第一出光部
112‧‧‧第二出光部
1120‧‧‧凹槽
12‧‧‧入光面
120‧‧‧接觸部
122‧‧‧收容槽
124‧‧‧空置部
1240‧‧‧開口
Claims (5)
- 一種透鏡，包括入光面以及出光面，其特徵在於：該出光面包括第一出光部以及位於第一出光部周緣的第二出光部，該第一出光部為光滑的弧形面，該第二出光部為管狀粗糙面；該入光面包括接觸部、位於接觸部中央且向出光面一側凹陷的收容槽、以及由該收容槽底部進一步向出光面一側凹陷形成的空置部，所述空置部的內表面為橢球面，該橢球面的短軸位於收容槽底部所處的平面上，該橢球面的長軸與收容槽底部所處的平面垂直，所述空置部與收容槽底部的交界面處形成圓形開口，所述橢球面的半長軸長度為所述圓形開口半徑的1.5~2.5倍之間。
- 如申請專利範圍第1項所述的透鏡，其中，所述出光面經由第二出光部與入光面的接觸部相接。
- 如申請專利範圍第1項所述的透鏡，其中，所述第二出光部上形成有多個環繞所述第一出光部的凹槽，該多個凹槽佈滿整個第二出光部。
- 一種發光二極體封裝結構，包括基板、設置在基板上的發光二極體晶粒、以及設置在基板上並罩設發光二極體晶粒的透鏡，其特徵在於：所述透鏡包括入光面以及出光面，該出光面包括第一出光部以及位於第一出光部周緣的第二出光部，該第一出光部為光滑的弧形面，該第二出光部為管狀粗糙面，該入光面包括接觸部、位於接觸部中央且向出光面一側凹陷的收容槽、以及由該收容槽底部進一步向出光面一側凹陷形成的空置部，所述接觸部與基板相接合，所述收容槽將設置於基板上的發光二極體收容在內，所述發光二極體晶粒的頂面與收容槽底部齊平，所述空置部的內表面為橢球面，該橢球面的短軸位於發光二極體晶粒頂面所處的平面上，該橢球面的長軸與發光二極體晶粒頂面所處的平面垂直，所 述空置部與收容槽底部的交界面處形成圓形開口，所述橢球面的半長軸長度為所述圓形開口半徑的1.5~2.5倍之間。
- 如申請專利範圍第4項所述的發光二極體封裝結構，其中，所述第二出光部上形成有多個環繞所述第一出光部的凹槽，該多個凹槽佈滿整個第二出光部。
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