大發散角度的發光二極體和面光源的製作方法

2023-11-02 04:30:37 3

專利名稱：大發散角度的發光二極體和面光源的製作方法
技術領域：
本發明涉及照明和液晶顯示器背光源，特別是一種大發散角度的LED和採用該 LED的面光源。
背景技術：
發光二極體(LED)以其長使用壽命、高流明效率、低驅動電壓等顯著優點， 日漸成為固態照明和液晶顯示背光源中最有力的競爭者。然而，周知的LED本身是 發散角很小的點光源，在固態照明、信號燈等場合，會因為照射範圍小、眩光等 原因使應用受到限制；在液晶背光源中，將點光源轉化為均勻的面光源也成為背 光源技術的難點。通常的"LED+導光板"模式的側光式背光源，隨著顯示屏尺寸 的加大，要求單只LED的亮度越來越大，導光板的加工工藝越來越複雜，成本也越 來越高，在大尺寸顯示方面無力與等離子顯示競爭；而直下式背光源，由於出光 均勻性等問題，在目前的液晶顯示器商品中應用很少。

發明內容
本發明的目的是為了克服現有技術的不足，而提供一種大發散角度的LED和面光 源，在LED的封裝結構中引入一種發散透鏡，把多個這樣的LED點光源再組合成面光源。
本發明為解決上述問題所採用的方案是設計一種具有大發散角度的LED。它包 括反光杯，LED晶片和封裝樹脂，其特徵在於所述反光杯中設置的LED晶片上方設 有一個發散透鏡；所述反光杯與LED晶片和發散透鏡用樹脂封裝。
本發明的大發散角度的LED可用來製作一種面光源，其特徵在於所述面光源 有一個面光源基板，在面光源基板表面上陣列式設置多個大發散角度LED的光單 元，再在LED陣列的頂面設擴散片，並在LED陣列側面設反射鏡。
本發明的大發散角度的LED還可用來製作另一種面光源，其特徵在於所述裝 置有至少一個LED的光單元，且所述LED的光單元固定於一個凹面反射鏡的焦點附 近。
本發明的有益效果是在單個LED封裝結構中引入發散透鏡，可以有效增大LED 出射光的發散角，有利於在對面光源輻照角度、出光均勻度等有要求的場合應用，
特別是液晶背光源、固態照明等LED當前和將來的重要應用領域。

圖1是具有凸面透鏡的大發散角LED的縱剖圖； 圖2是本發明用大發散角LED與凹面鏡組合的面光源的縱剖結構圖； 圖3是本發明用大發射角LED構造的陣列式面光源的縱剖圖。 以下結合本發明的實施例參照附圖進行詳細敘述。
具體實施方式
本發明提供一種具有大發射角度的LED，其結構包括反光杯，安裝在反光杯 內的LED晶片，LED晶片上方的發散透鏡，然後用用樹脂封裝。LED晶片安置於反光 杯內，反光杯內可以設有一個或多個LED晶片。LED晶片的發射光及由所述反光杯 中出射的反射光經過所述發散透鏡形成均勻分布的發散光，從而構成一個發散角 度很大的LED光源。所述發散透鏡的底面為凸面，透鏡材料為商用低折射率的矽樹 脂材料，而透鏡底面下方的材料為商用高折射率環氧樹脂材料。所述發散透鏡層 中也可以添加螢光物質。
本發明還提供由上述LED光源組成的面光源裝置，其結構包括面光源基板， 若干所述LED光單元安置在所述基板上構成的陣列，或者多個光單元的反光杯和芯 片直接連接在面光源基板上，發散透鏡整體覆於晶片上方。所述反光杯由導熱材 料製成或與散熱裝置相連。從所述LED光源中出射的發散光還可以經一層頂部的擴 散片的進一步均光，形成均勻平面光源。所述面光源中的光單元之間可採用並聯、 串聯或者串並混聯的方式接入驅動電路。
此外，本發明還提供一種用這種大角度LED構成的具有凹面反射鏡的面光源裝 置，至少一個LED光源置於凹面反射鏡內，經過凹面鏡反射形成發散角比較大的面 光源。所述凹面反射鏡可以是拋物面鏡，雙曲面鏡，橢球面鏡，內錐形面鏡或者 類似的反射面鏡。
實施例l:
請參閱圖l。圖1顯示本發明的大發散角LED的縱剖圖。本發明的大發散角LED 的封裝結構中包含有一反光杯ll， LED晶片12，電極引線13，晶片的環氧樹脂固化 膠14，由商用低折射率矽樹脂形成的發散透鏡15。反光杯11將晶片12下方的輻射 光反射向LED外部。對於由晶片12發射出的光，發散透鏡15材料的折射率小於晶片固化膠14的折射率。掘而對於晶片12的發射光，15區域是一個等效發散透鏡。經 過所述發散透鏡的晶片12的發射光被均勻折射向出光面。透鏡層中可以不添加任 何螢光材料，也可以根據需要添加螢光材料。例如，晶片12發射為藍光，若器件 所需為藍光時，透鏡層15中不添加螢光材料；若所需為白光時，透鏡層15中可以 添加黃綠色螢光成分如￥^15012: Ce3+等或者幾種螢光成分的混合體。
實施例2:
請參閱圖2。圖2顯示本發明具有凹面反射鏡的面光源的一個LED的縱剖結構 圖。本發明凹面反射鏡的的LED面光源，包含至少一個如本發明實施例l所述的大 發散角LED21，和一個凹面反射鏡22。反射面22可以設計成拋物面、雙曲面、橢球 面、內錐形面或任何與此類似的反射面。反射鏡的發散效應使二極體出射光分布 均勻化，從而使本面光源裝置的照射範圍內的輻射強度更加均勻並減少眩光的產 生，尤其適合在照射範圍內對照度均勻度要求高的照明場所。
實施例3:
請參閱圖3。圖3顯示本發明用大發射角LED構造的陣列式面光源的縱剖圖。本 發明的陣列式LED面光源具有與上述本發明實施例1類似結構的重複單元。包括基 板31、反光杯32、晶片33、晶片固化膠34、發散透鏡35、面光源側面的反射鏡36 和擴散片37。基板31與反光杯32密切接觸，具有導熱功能；反光杯32將晶片33向 底部發射的光反射向出光面；34是晶片附近的固化膠，可以採用高折射率的商用 環氧樹脂，其折射率約為1.7;發散透鏡35採用低折射率的商用矽樹脂，折射率約 為1.4。由於發散透鏡35材料的折射率小於環氧樹脂固化膠34的折射率，從而在芯 片上方形成等效發散透鏡；發散透鏡層35中可以不添加螢光物質，也可以根據需 要添加螢光物質，如晶片發光為藍光，所需出射光為藍光時不添加螢光物質，所 需出射光為白光是時，可以添加黃綠色螢光物質如Y3A1A2: Ce3+等或其他顏色的熒 光物質，或各種其它顏色螢光物質的混合體。反射鏡36可以採用金屬鋁反射鏡， 將射向邊緣的光反射向出光面。擴散片37將出射光進一步均勻化。本發明中發散 透鏡的引入，可以使LED面光源的出光均勻化更易實現，並且這種平面光源不會因 尺寸加大而增加技術難度，從而可以應用於大尺寸液晶顯示的直下式背光源中。
權利要求
1、一種大發散角度的LED，包括反光杯，LED晶片和封裝樹脂，其特徵在於所述反光杯中設置的LED晶片上方設有一個發散透鏡；所述反光杯與LED晶片和發散透鏡用樹脂封裝。
2、 根據權利要求1所述的大發散角度的LED，其特徵在於所述反光杯內設有一 個或多個LED晶片。
3、 根據權利要求1或2所述的大發散角度的LED，其特徵在於所述發散透鏡的 底面為凸面。
4、 根據權利要求1或2所述的大發散角度的LED，其特徵在於所述發散透鏡層 中添加螢光物質。
5、 一種使用權利要求1所述的大發散角度的LED的面光源，其特徵在於所述 面光源有一個面光源基板，在面光源基板表面陣列式設置多個所述大發散角度LED 的光單元，在LED陣列頂面設擴散片，並在LED陣列側面設反射鏡。
6、 根據權利要求5所述的大發散角度的LED的面光源，其特徵在於所述多個 光單元的反光杯和晶片直接連接在面光源基板上，所述發散透鏡整體覆於晶片上方。
7、 根據權利要求5或6所述的大發散角度的LED的面光源，其特徵在於所述面 光源中的光單元之間採用並聯、串聯或者串並混聯的方式接入驅動電路。
8、 一種使用權利要求1所述的大發散角度的LED的面光源，其特徵在於所述面 光源有至少一個LED的光單元，且所述LED的光單元固定於一個凹面反射鏡的焦點 附近。
9、 根據權利要求8所述的大發散角度的LED的面光源，其特徵在於所述凹面反 射鏡是拋物面鏡，雙曲面鏡，橢球面鏡，內錐形面鏡或者類似的反射面鏡。
全文摘要
本發明涉及一種大發散角度的發光二極體(LED)及由這種LED組成的面光源，屬於光電子技術領域。大發射角度的LED，包括反光杯、安裝在反光杯內的LED晶片和LED晶片上方的發散透鏡，然後用樹脂封裝。LED晶片的發射光及由反光杯中出射的反射光經過發散透鏡形成均勻分布的發散光。本發明把這種LED光源放置於凹面反射鏡內，從而構成一個發散角度大出光均勻的LED面光源；或者用這種大發射角度的LED排成陣列組成面光源，多個光單元的反光杯和晶片直接連接在面光源基板上，發散透鏡整體覆於晶片上方，並藉助擴散片實現均勻出射的平面光。本發明的大角度LED及其面光源可以用於照明和液晶顯示器件的背光源領域。
文檔編號H01L33/00GK101188261SQ20071015109
公開日2008年5月28日 申請日期2007年12月17日 優先權日2007年12月17日
發明者張紅梅, 李雪徵, 王達健, 顧鐵成, 亮 馬 申請人:天津理工大學