本发明专利技术提供了照明器件封装，其具有：一个或多个发光元件，其可操作地耦合到基底；复合透镜，其被设置成与所述一个或多个发光元件发出的光交互，该复合透镜包括至少内部透镜元件和外部透镜元件，所述内部透镜元件具有第一折射率，所述外部透镜元件具有第二折射率，第一折射率大于第二折射率；所述复合透镜、所述一个或多个发光元件以及所述基底限定了它们之间的封闭空间；以及密封材料，其填充所述空间的至少一部分，该密封材料具有等于或大于第一折射率的第三折射率。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及发光器件，特别地，涉及照明器件封装的光学部件的设计。
技术介绍
如果发光二极管(LED)封装被适当地设计成有效地提取工作条件下该LED封装内部产生的光，那么这些LED可以更加有效。从器件设计者的观点来看，有效的光提取可能是提高来自LED管芯(die)的光能够离开LED封装而不必经历该LED封装内不必要的反射的机会的事情。例如，若干设计特征可能影响光路，所述设计特征例如光学界面的取向和位置以及LED封装的相关部件的光学属性，例如光学界面任一侧上的材料类型。而且，光在LED封装内部的传播还可以例如取决于它的波长、它的强度、LED管芯的尺寸和光视效能(luminous efficacy)、驱动电流、LED封装的光学元件的不透明度、LED封装内部的温度状况、LED封装部件的材料和周围介质的折射率，以及相关材料的折射率的温度依赖性。现有技术LED封装至少具有LED管芯和密封剂(encapsulant)透镜。在一些LED封装中，透镜和密封剂是分开的或者由不同的材料制成。因此，LED封装可能具有管芯-密封剂光学界面、密封剂-透镜光学界面以及透镜-空气光学界面。除了改变LED管芯发出的光的传播方向之外，光学界面还可以反射和透射可变部分的光，这取决于光的波长、光学界面处的入射角以及光学界面任一侧上两种介质的折射率。LED封装的光学界面处的部分反射和透射可以引起一系列重复反射和透射的光线。结果， 一些反射可能延长光路，这会增大LED封装内部不希望的光吸收的可能性。而且，光可能经历全内反射(TIR),所述全内反射会在特定的入射角下发生，这些特定的入射角取决于折射率比值。这种效果会在光在具有第一折射率的介质内传播并且轰击具有足够厚的另一介质层的光学界面时发生，所述另一介质层具有小于第一折射率的第二折射率。TIR基本上完全阻止了光透过并且远离光学界面。此外，折射元件的不恰当设计可能导致LED发出的光具有潜在地不实用的空间光发射属性，这些属性可能包括由于单色像差或色差而引起的光发射模式中的亮度或颜色的不规则性。即使在光谱的可见部分内，例如LED管芯的折射率也可能显著地变化。目前使用的大多数管芯在可见光谱中具有高于大约1.6的折射率。此外，例如一些蓝色和绿色LED管芯具有大约2.6-2.7的折射率。例如，如果周围介质为具有大约l.O的折射率的空气，并且如果管芯的折射率为1.6,那么TIR的最大临界角将为相对于光学界面法线的大约39度。然而，对于其他波长而言，临界角可能小得多。以更大的角度轰击光学界面的任何光将完全内反射。一种减少不希望的反射的已知解决方案是利用折射率介于LED管芯的折射率和空气的折射率之间的材料覆盖所述LED管芯，或者更一般地在光学界面处采用给出低的折射率比值的材料。例如，可以将一个或多个LED管芯置于半球形透镜的中心并且可以利用透明密封剂填充所述管芯和透镜之间的空间。选择用于密封剂和透镜的材料，使得除了其他要求之外，它们的共同的折射率(例如1.5 )逐渐使管芯的折射率(例如2.65)与周围介质的折射率(其为1.0)匹配。然而，当两个或更多LED管芯一起聚集在一个透镜之下时，该设计要求相对较大的透镜尺寸。但是，为了更好的颜色混合，可能希望在相同封装内部具有多个LED管芯。在若干出版物中认可了这些原理中的一些原理。例如，美国专利No.6610598描述了一种发光二极管表面安装器件(SMD LED)，其部件通常在表面上具有平面。通过斯涅尔(Snell)定律的计算，大多数光由于环氧树脂和大气的折射率(大气中光的折射率为1,环氧树脂的折射率约为1.5)之间的差异的原因而不能直接从所述部件中发出。发光二极管表面安装器件包括该SMD LED的平面表面上的若干小透镜或衍射透镜，其中放大临界角的透镜可以增大从该发光芯片直接发出光的机会，这又增大了该LED的亮度。美国专利No.6590235和No.6204523提供了一种具有在绿色到近UV波长范围内的光发射的LED部件。该发光半导体管芯用 一种或多种硅树脂化合物来密封，包括硬外壳、内部凝胶或弹性层或者两者。所述硅树脂材料在温度和湿度范围上是稳定的，并且对于暴露于周围UV辐射是稳定的。结果，该LED部件有利地具有长的寿命，其中它没有会降5低绿色到近UV光输出的"泛黄"衰减。美国专利No.6639360提供了 一种高功率辐射发射器器件以及用于电子部件的散热封装。该电子部件封装包括密封室；包含在密封室中的液体或凝月交；设置在密封室中与所述液体或凝月交物理接触以及热接触的至少一个电子部件；以及电耦合到所述电子部件并且延伸到所述密封室之外的至少一个电导体。所述电子部件可以包括辐射发射器、热或光学传感器、电阻器以及微处理器或其他半导体部件中的任何一个或者其任意组合。美国专利No.6867929描述了 一种对于人眼安全并且以高速实现其开关的光源器件。该光源器件包括 一个或多个用于发出单色或多色光束的激光光源；漫射器，其可以是透射的、反射的或者其混合，用于漫射直接从激光光源或者经由光学聚焦系统接收的光束；以及光学准直器，其《从漫射器发出的漫射光束进行准直。美国专利No.7015516描述了一种包括发光二极管的发光微电子封装，所述发光二极管具有第一传导类型的第一区域、第二传导类型的第二区域以及第 一和第二区域之间的发光p-n结。该发光二极管限定了较低的接触表面以及从该较低的接触表面向上突出的台面。第一传导类型的第 一 区域设置在台面上并且限定了该台面的顶面，第二传导类型的第二区域限定了基本上包围该台面的所述较低的接触表面。所述台面包括述至少一个侧壁具有用于优化从所述封装提取光的粗糙表面。美国专利No.7023022描述了 一种包含基本上透明的基底的发光封装，该基底具有第一表面和包含透镜的第二表面。所述封装还包含适于发出具有预定波长的光的发光二极管(LED),该LED固定在基本上透明的基底的第一表面上。所述基底的第二表面限定了所述封装的主发光表面。处于第二表面的透镜具有与从所述LED发出的光的预定波长匹配的光栅模式以用于控制由所述封装发出的光的发射几何结构。该光栅模式具有包含一系列同心的圆的径向构造。美国专利No.6921929描述了一种具有无定形(amorphous)含氟聚合物密封剂和透镜的发光二极管(LED)。该透镜和密封剂由无定形含氟聚合物制成，其用于LED或二极管激光器，例如紫外LED。半导体二极管管芯通过在诸如蓝宝石之类的基底层上生长二极管来形成。该二极管被倒装，从而它通过所述层的面发出光。无定形含氟聚合物密封剂密封所述二极管管芯的发射面，并且可以被整形为透镜以便形成整体的密封剂/透镜。或者，无定形含氟聚合物的透镜可以与密封剂结合。也可以使用附加的结合的或单独的透镜。该密封剂/透镜对于UV光以及红外光是可透射的。该专利还提供了密封方法。美国专利No.7026657描述了 一种高辐亮度LED芯片以及用于制造高辐亮度LED芯片的方法。发光二极管芯片包括辐射发射有效区域和窗口层。为了提高发光效率，辐射发射有效区域的截面积小于可用于解耦合光的窗口层的截面积。该专利技术还针对一种用于在发光部件的表面上制造透镜结构的方法。美国专利No.6卯3380描述了 一种用于LED封装的方本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种照明器件封装，包括： ａ）一个或多个发光元件，其可操作地耦合到基底； ｂ）复合透镜，其具有面对所述一个或多个发光元件的表面，该复合透镜包括至少内部透镜元件和外部透镜元件，所述内部透镜元件具有第一折射率，所述外部透镜元件具有第 二折射率，第一折射率大于第二折射率；所述复合透镜、所述一个或多个发光元件以及所述基底限定了它们之间的封闭空间；以及 ｃ）密封材料，其填充所述空间的至少一部分，该密封材料具有等于或大于第一折射率的第三折射率。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：I阿什当，S哈拉，
申请(专利权)人：TIR科技公司，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]
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