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CN103904068B - 发光二极管发光装置 - Google Patents

发光二极管发光装置 Download PDF

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Abstract

一种发光二极管发光装置，包括具有光入射面的导光元件以及设置在导光元件的光入射面一侧的发光二极管灯条，该发光二极管灯条包括电路板、设置在电路板上的多个发光二极管晶粒、设置在电路板上的多个封装层，该多个封装层与该多个发光二极管晶粒一一对应，且各封装层覆盖与之对应的发光二极管晶粒，各封装层包括一远离所述电路板的出光面，该封装层的出光面与导光元件的光入射面正对设置，且该封装层的出光面与导光元件的光入射面之间没有空气间隙。该发光二极管发光装置可减少光线由发光二极管封装层入射至光学元件的过程中所发生的全反射现象以尽量减少光能量损失，提高发光二极管发光装置的光利用效率。

Description

发光二极管发光装置
技术领域
本发明涉及一种发光装置，尤其涉及一种具有发光二极管光源的发光装置。
背景技术
相比于传统的发光源，发光二极管（Light Emitting Diode，LED）具有重量轻、体积小、污染低、寿命长等优点，其作为一种新型的发光源，已经被越来越多地应用到各领域当中，如路灯、交通灯、信号灯、射灯及装饰灯等。
现有技术中，通常采用发光二极管及导光板来构建发光二极管发光装置。所述导光板包括光入射面，所述发光二极管与导光板的光入射面相对且间隔设置。该发光二极管通常包括封装基底、设置在封装基底上的发光二极管芯片，以及设置在封装基底上并覆盖该发光二极管芯片的封装体，该封装体的远离所述封装基底的一侧的表面为出光面。在发光二极管芯片发出的光透射过封装体并射向导光板光入射面的过程中，当光线从封装体出光面出射至封装体外部的空气中时，光是从光密介质传向光疏介质的，因此部分到达封装体出光面与空气的交界面的光会产生全反射现象，使得发光二极管芯片发出的光无法完全出射而进入导光板内部，从而造成光能量的损失。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种可减少全反射现象以尽量减少光能量损失的发光二极管发光装置。
一种发光二极管发光装置，包括具有光入射面的导光元件以及设置在导光元件的光入射面一侧的发光二极管灯条，该发光二极管灯条包括电路板、设置在电路板上的多个发光二极管晶粒、设置在电路板上的多个封装层，该多个封装层与该多个发光二极管晶粒一一对应，且各封装层覆盖与之对应的发光二极管晶粒，各封装层包括一远离所述电路板的出光面，该封装层的出光面与导光元件的光入射面正对设置，且该封装层的出光面与导光元件的光入射面之间没有空气间隙。
与现有技术相比，上述发光二极管发光装置的发光二极管封装层的出光面与光学元件之间不存在空气间隙，避免了传统发光二极管发光装置中封装层与空气接触而形成的巨大折射率差异，使得从而经由封装层的出光面出射的光线不易产生全反射，以尽量减少光能量损失。
下面参照附图，结合具体实施方式对本发明作进一步的描述。
附图说明
图1为本发明第一实施方式提供的发光二极管发光装置的结构示意图。
图2为本发明第二实施方式提供的发光二极管发光装置的结构示意图。
图3为本发明第三实施方式提供的发光二极管发光装置的结构示意图。
图4为本发明第四实施方式提供的发光二极管发光装置的结构示意图。
主要元件符号说明
发光二极管发光装置 10，20，30，40
导光元件 11
光入射面 110
发光二极管灯条 12
电路板 120
发光二极管晶粒 122
封装层 124
出光面 1240
介质层 13
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
参见图1，本发明第一实施例提供的发光二极管发光装置10包括导光元件11以及发光二极管灯条12。
该导光元件11可为导光板、透镜或者光学膜片等。该导光元件11包括一个用于接收来自发光二极管灯条12的光线的光入射面110。
该发光二极管灯条12设置在导光元件11的光入射面110一侧。该发光二极管灯条12包括电路板120、设置在电路板120上的多个发光二极管晶粒122、设置在电路板120上的多个封装层124。该多个封装层124与该多个发光二极管晶粒122一一对应，且各封装层124覆盖与之对应的发光二极管晶粒122。各封装层124包括一远离所述电路板120的出光面1240，该封装层124的出光面1240与导光元件11的光入射面110正对设置并且相互贴合，从而使得该封装层124的出光面1240与导光元件11的光入射面110之间没有空气间隙。
该种设置方案使得来自发光二极管晶粒122的、经由封装层124出射的光线无需像传统发光二极管发光装置那样先进入空气，而是直接经由光入射面110进入导光元件11的内部。
当导光元件11的折射率低于封装层124的折射率时，由于导光元件11的折射率比空气大，使得“封装层124与导光元件11之间的折射率差异”要比“封装层124与空气之间的折射率差异”小，从而经由封装层124的出光面1240出射、继而入射至导光元件11内部的光线不易产生全反射，可以尽量减少光能量损失。当导光元件11的折射率高于或等于封装层124的折射率时，则可以完全消除光线的全反射现象，最大程度上保证光线全部进入导光元件11内部，提高光利用效率。
参见图2，本发明第二实施例提供的发光二极管发光装置20同样包括导光元件11，发光二极管灯条12以及多个介质层13。
该导光元件11可为导光板、透镜或者光学膜片等。该导光元件11包括一个用于接收来自发光二极管灯条12的光线的光入射面110。
该发光二极管灯条12设置在导光元件11的光入射面110一侧。该发光二极管灯条12包括电路板120、设置在电路板120上的多个发光二极管晶粒122、设置在电路板120上的多个封装层124。该多个封装层124与该多个发光二极管晶粒122一一对应，且各封装层124覆盖与之对应的发光二极管晶粒122。各封装层124包括一远离所述电路板120的出光面1240，该封装层124的出光面1240与导光元件11的光入射面110正对设置。
该多个介质层13与所述多个封装层124一一对应，且该多个介质层13也与多个发光二极管晶粒122一一对应。该多个介质层13相互分离，且各封装层124与导光元件11的光入射面110之间夹设有一个所述介质层13。该介质层13的上、下两侧分别贴合导光元件11的光入射面110和封装层124的出光面1240，从而使得该封装层124的出光面1240与导光元件11的光入射面110之间没有空气间隙。
在本实施例中，各介质层13位于与其对应的发光二极管晶粒122的出光路径上，并覆该发光二极管晶粒122的出光角。具体做法中，可将各介质层13的尺寸设置得大于与其对应的封装层124的出光面1240的面积，以尽量消除封装层124与导光元件11之间的空气间隙。
各介质层13的厚度小于或等于5毫米。本实施例中，各介质层13的厚度小于或等于0.1毫米。
该种设置方案使得来自发光二极管晶粒122的、经由封装层124出射的光线经由介质层13进入导光元件11的内部，相当于使用介质层13替换了现有技术中的空气层，由于介质层13的折射率大于空气，从而使得“封装层124与介质层13之间的折射率差异”要比“封装层124与空气之间的折射率差异”小，从而经由封装层124的出光面1240出射继而入射至介质层13内的光线不易产生全反射，可以尽量减少光能量损失。
当“导光元件11的折射率大于或等于封装层124的折射率”时，该介质层13的折射率设置为小于封装层124的折射率，由于介质层13的折射率大于空气，且该介质层13能够填充掉导光元件11与封装层124之间由于细微的不平坦构造而留有的空气间隙，从而避免因空气间隙的存在而导致的较大封装层124与空气间的较大折射率差异，进而减少由封装层124出射的光线射至空气间隙上而产生的全反射现象。当然，当“导光元件11的折射率大于或等于封装层124的折射率”时，该介质层13的折射率也可以设置为大于或等于封装层124的折射率、且小于导光元件11的折射率，从而在介质层13填充掉空气间隙后可以完全避免光线的全反射的现象，最大程度上保证光线全部进入导光元件11内部，提高光利用效率。
当“导光元件11的折射率小于封装层124的折射率”时，介质层13的折射率优选为大于导光元件11的折射率且小于封装层124的折射率。此时，因为介质层13位于导光元件11和封装层124之间，可以使得从封装层124到介质层13再到导光元件11的方向上形成折射率的渐变，从而降低/缓解了折射率差异，减少光线的全反射现象，尽量减少光能量的损失。当然，当“导光元件11的折射率小于封装层124的折射率”时，介质层13的折射率也可以设置为大于封装层124的折射率。
参见图3，本发明第三实施例提供的发光二极管发光装置30同样包括导光元件11以及发光二极管灯条12。该发光二极管发光装置30的结构与第一实施例的发光二极管发光装置10基本相同。
不同之处在于：发光二极管发光装置30封装层124的出光面1240为朝向导光元件11的光入射面110凸起的球面，该球面的球心与发光二极管晶粒122的几何中心重合；相应的，由于该封装层124的出光面1240与导光元件11的光入射面110相互贴合，所以光入射面110的、与封装层124贴合的部分是形状与封装层124出光面1240相同的球面，由于发光二极管相当于点光源，从而使得来自发光二极管晶粒122的光线在到达封装层124与导光元件11的交界面时，以近乎法线的方向入射至导光元件11内而不发生全反射，从而达到减少光能量损失、提高光利用效率的目的。
参见图4，可以理解的，为防止第三实施例中发光二极管发光装置30的封装层124出光面1240与导光元件11光入射面110之间由于细微的不平坦构造而留有空气间隙，本发明第四实施例在封装层124的出光面1240与导光元件11的光入射面110之间设置如第二实施例中所提供的介质层13，以构成发光二极管发光装置40。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种发光二极管发光装置，包括具有光入射面的导光元件以及设置在导光元件的光入射面一侧的发光二极管灯条，该发光二极管灯条包括具有一安装面的电路板、设置在电路板安装面上的多个发光二极管晶粒、设置在电路板安装面上的多个封装层，该多个封装层与该多个发光二极管晶粒一一对应，且各封装层覆盖与之对应的发光二极管晶粒，其特征在于：各封装层包括一远离所述电路板的出光面，该封装层的出光面与导光元件的光入射面正对设置，该封装层设置在该导光元件的内部且该封装层的出光面与导光元件的光入射面之间没有空气间隙，各导光元件的光入射面与该电路板的安装面相贴合。
2.如权利要求1所述的发光二极管发光装置，其特征在于，各封装层的出光面与导光元件的光入射面直接接触。
3.如权利要求1所述的发光二极管发光装置，其特征在于，该发光二极管发光装置还包括与所述多个封装层及发光二极管晶粒一一对应的多个介质层，该多个介质层相互分离，且各封装层与导光元件的光入射面之间夹设有一个所述介质层。
4.如权利要求3所述的发光二极管发光装置，其特征在于，各介质层的折射率小于与该介质层对应的封装体的折射率。
5.如权利要求4所述的发光二极管发光装置，其特征在于，各介质层的折射率大于导光元件的折射率。
6.如权利要求3所述的发光二极管发光装置，其特征在于，各介质层位于与其对应的发光二极管晶粒的出光路径上，并覆该发光二极管晶粒的出光角。
7.如权利要求3所述的发光二极管发光装置，其特征在于，各介质层的尺寸大于与其对应的封装层的出光面面积。
8.如权利要求3所述的发光二极管发光装置，其特征在于，各介质层的厚度小于或等于5毫米。
9.如权利要求7所述的发光二极管发光装置，其特征在于，各介质层的厚度小于或等于0.1毫米。
10.如权利要求1-3任意一项所述的发光二极管发光装置，其特征在于，各封装面为朝向导光元件的光入射面凸起的球面，该球面的球心与发光二极管晶粒的几何中心重合。
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