在LED封装中使用圆角正方形透镜取代半球形透镜以产生基本朗伯型光发射模式。沿其对角线截取的圆角正方形透镜的截面图形成半圆形表面，以模拟接近对角线区域中的半球形透镜。沿二等分透镜的透镜宽度截取的透镜截面图形成子弹形状表面，该子弹形状表面比半圆形表面窄但与半圆形表面具有同样的高度。透镜的四个角被圆化。透镜的表面在两种表面形状之间平滑过渡。由于圆角正方形透镜的对角线尺度比同样封装主体中半球形透镜的最大可允许直径更大，所以可以将更大的LED管芯与圆角正方形透镜一起使用以输出更多光而无需增大封装的尺寸，同时维持朗伯型发射。
【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二极管(LED)封装，具体而言，涉及具有圆角正方形透镜、发射基本朗伯型(Lambertian)发射模式的LED封装。
技术介绍
现有技术的图I是从本受让人的美国设计专利No. D 598871拷贝的LED封装10的顶部透视图，通过引用将其并入本文。该封装的商品名称是Rebel 。封装10每条边大约为3mm。封装10包含正方形LED管芯，其边与封装10的边对准。LED管芯的中心轴沿着半球形透镜12的中心轴。阳极和阴极电极在封装10的底表面上，用于焊接到印刷电路板上的金属焊盘。LED半导体层上形成的阳极和阴极电极被电连接到封装底部上的阳极和阴极电极。典型地，LED层安装在基台上,基台电极又连接到封装电极。在转让给本受让人并 通过引用并入本文的美国专利No. 7452737中详细描述了 LED和基台。所发射的光模式基本是朗伯型，其在封装10正上方的平坦表面上形成圆。图2是封装10的自顶向下的视图，示出了 LED管芯14与透镜12和封装10的对准。图3是封装10沿图2中的对角线3-3的侧视图。在受让人实际封装10的范例中，半球形透镜12的直径大约为2. 55mm, LED管芯14每条边大约1mm。LED管芯的对角线长度大约为1.4_。在图3中，用实线示出实际LED管芯14的边缘。由于透镜12相对于LED管芯14的顶表面是半球，所以从LED管芯14的中心点16在所有角度发射的光线15都以基本直角入射到透镜12的表面，所以从封装10发射的光线15几乎没有内反射和折射。在沿着LED管芯表面的光源离开中心点16移动时，最大折射增加，因为并非全部光线都以直角入射在透镜12表面。针对最大边大约Imm的LED管芯14设计封装10和透镜12的尺寸，以基本防止任何光线被透镜12内反射。例如，图3以虚线示出了 LED管芯14的范围以及在放大的LED管芯角附近发射的光线18。光线18的角度小于临界角，导致光线18发生全内反射(TIR)。这样的光就这样被浪费了。因此，用于封装10的正方形LED管芯的宽度限于约Imm(管芯14的实线轮廓)，以便使TIR最小化。图4是受让人做出的另一现有技术封装20的顶部透视图，与图I的封装10具有相同宽度和透镜12，但长度更长。透镜12的直径受到封装20的宽度限制。在一些应用中，需要利用同一封装10实现更大的光输出，其中“更高输出”封装的电极覆盖区和外部尺度需要与现有封装10相同。基本为朗伯型的发射模式也需要基本相同。尽管可以使用更大宽度的LED管芯来发射更多光，但如果使用更大的LED管芯，半球形透镜12之内将有TIR，大大降低了封装的效率。不能够增大半球形透镜12的直径而不增大封装10的宽度
技术实现思路
本专利技术人面临的问题是从现有封装(图I或4)中产生更多光输出。不能改变封装尺寸(覆盖区)。专利技术人利用本专利技术解决了该问题。在图I或4的封装中使用圆角正方形透镜取代半球形透镜12，其中圆角正方形透镜的宽度与半球形透镜12的直径相同，以允许圆角正方形透镜配合在封装10之内。沿其对角线截取的圆角正方形透镜的截面图形成半圆形表面，以模拟沿对角线和接近对角线区域中的半球形透镜。沿透镜的二等分透镜的宽度截取的透镜截面图形成更窄的子弹形表面，与半圆形表面具有同样的高度。透镜的四个角被圆化。透镜的表面在两种表面形状之间平滑过渡。所得的光模式基本为朗伯型(基本类似于用于正方形LED管芯的半球形透镜的光发射)，在封装上方的平坦表面上形成基本圆形图案而非正方形图案。由于圆角正方形透镜的对角线尺度比封装中半球形透镜的最大直径更大，所以可以将更大的LED管芯与圆角正方形透镜一起使用。于是，利用更大的LED管芯发射了更多光而几乎没有或没有TIR，封装尺寸没有增大，朗伯型光模式没有明显改变。在实际范例中，可以在新封装中使用边长上至I. 4mm的LED管芯，与之相比，现有技术封装10中LED管芯的最大宽度约为I. 1mm。这使得LED管芯的发光顶表面面积加倍。在范例中，具有圆角正方形透镜的新封装可以取代照相机闪光灯应用中的旧封装10，使光输出加倍而照相机设计没有改变。LED管芯顶表面下方的透镜形状不是非常重要，因为几乎没有光在顶表面下方发射。因此，顶表面下方的透镜形状可以具有更锐利的角、凸缘或其他特征，更好地使透镜能够固定到封装主体。LED管芯可以是倒装芯片，或者具有顶和底电极，或者仅具有顶电极。附图说明图I是具有半球形透镜的现有技术LED封装的顶部透视图。图2是图I的封装简化的自顶向下视图。图3是沿图2中的对角线3-3的侧视图，示出了从LED管芯上不同点发射的光线。图4是另一现有技术封装的顶部透视图，与图I的封装具有相同宽度和透镜，但长度更长。图5是根据本专利技术一个实施例的图I的封装简化的自顶向下视图，但结合了圆角正方形透镜并结合了更大的LED管芯，圆角正方形透镜的宽度与图I的半球形透镜直径相同。图6是向图5中的对角线6-6中看的侧视图，示出了来自不呈现TIR的LED管芯的角的最坏情况光线。图7是向图5中的线7-7中看的侧视图，示出了不呈现TIR的LED管芯边缘附近的最坏情况光线。图8是具有更加圆化的角的圆角正方形透镜的自顶向下视图。图9是基本圆形光模式的范例，在封装上方的平坦片上具有等亮度边界，由图8的LED管芯和透镜基本朗伯型光发射生成。用相同的数字标记相同或等效的元件。具体实施例方式图5-8示出了本专利技术。在图5-7中，封装24的主体22可以是陶瓷、塑料、硅树脂或其他材料。主体22的外部尺度可以与现有技术封装10或20主体的外部尺度精确相同，电极结构可以精确相同，因此可以在任何应用中用封装24替代封装10或20。唯一的差异是LED管芯26和透镜28的尺寸。在一个范例中，LED管芯26包括安装于具有金属图案的陶瓷基台上的LED半导体层，基台上的电极连接到封装电极，如参考图I所讨论的。在另一实施例中，LED管芯26不包括基台。在实际范例中，图I和4中现有技术半球形透镜12的直径大约为2. 55mm,图5中圆角正方形透镜28的宽度是相同尺寸，从而可用于与现有技术封装10和20尺寸相同的封装中。正方形封装24的宽度大约为3mm。封装24的外部尺度也可以与图4中的封装20的相同。 图6为侧视图，示出了向图5中的对角线6-6看进去看到的透镜28的最宽外部尺度(面对LED管芯26和封装的角)。在向线6-6中观看时，透镜28相对于LED管芯26的顶表面形成半圆，使得沿透镜28的表面的所有点距LED管芯26的中心点是等距的。因此，来自线6-6平面中中心点的所有光线都将垂直于表面与透镜28的表面相交。由于沿其对角线尺度观看透镜28，所以在向图7中的线7-7观看时，它比透镜28更宽。半圆的宽度(即半径的两倍)界定其高度(半径)。沿着对角线方向(图6)，透镜28的宽度(Wl)基本是LED管芯26顶表面上方透镜28的高度(H)的两倍，以在透镜对角线尺度附近保持透镜的半球形状。在图7中，在封装24的直边观看，透镜28的高度(H)与图6中相同，但宽度(W2)显著更小。因此，在向线7-7中观看时透镜28的形状更像子弹形状。透镜28表面在两种形状之间平滑过渡。将透镜28的角圆化(四分之一圆)以防止从角发生多次内反射，并帮助生成基本朗伯型本文档来自技高网...
【技术保护点】
【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：M布特沃思，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，飞利浦拉米尔德斯照明设备有限责任公司，
类型：
国别省市：
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