CN1731593A - 发光二极管灯 - Google Patents

Abstract

一种发光二极管灯(30)，包括：电路板(22)，其上形成电路图形；反射框架(31)，设在电路板(22)上并有中凹部分(32)；光发射器(27)，安装在中凹部分(32)内；半透明密封板(3)，安放在该光发射器(27)之上的反射框架(31)上表面上，并包括透镜部分(8)；和保护单元(11)，安放在半透明密封板(3)发射面积表面上并保护透镜部分(8)，该保护单元(11)包括一开孔(11a)，开孔(11a)的轴沿保护单元厚度方向伸延，开孔(11)的内边缘，置于透镜部分(8)透镜有效直径(8a)的外周边部分上，或者置于该透镜有效直径(8a)之外。

Description

发光二极管灯

交叉参考相关申请

本申请根据并要求日本专利申请No.2004-230104的优先权，该申请在2004年8月6日提出。这里收入该申请全文，供参考。

技术领域

本发明涉及发光二极管(LED)灯，更具体说，是涉及一种专为保护透镜而设计的LED灯，该透镜用于使光发射器发射的光聚焦、发散、等等。

背景技术

LED灯广泛用于移动终端、家庭用具、照明、交通工具、自动分配器、等等。众所周知，其中发射器发射的光通过透镜向外发射的LED灯，可以作为常规LED灯的第一个例子(例如，见日本专利申请公布公开号码2004-327955，第0029段，图9)。

图11画出常规LED灯的第一个例子。

如在图11中所示，LED灯71包括：电路板22，其上有电极图形；反射框架31，安装在电路板22上并包括中凹部分32，该中凹部分32有逐渐变细的内周边表面；和光发射器27，安放在中凹部分32的中央部分。

由镍电镀或其他银电镀构成的反射表面33，形成在中凹部分32的内周边表面上，以便使光发射器27发射的光，能够有效地沿向上方向发射。半透明密封板74安放在反射框架31上，并在光发射器27与半透明密封板74之间有空气层。包括粗糙表面的透镜部分76，设在半透明密封板74上。可以用微透镜、Fresnel透镜、等等代替该粗糙表面。

对上述结构，光发射器27向上发射的光和被反射表面33反射的光，经透镜部分76聚焦，可以增加从光发射器27向外发射光的量。

此外，众所周知，电路板与反射框架整体地形成的表面安装型LED灯，可以作为常规LED灯的第二个例子(例如，见日本专利申请公布公开号码2003-158301，第3页，图1)。

图12画出表面安装型LED灯，即常规LED灯的第二个例子。

如图12所示，该LED灯包括：电路板2，上有导电图形5；和LED单元10，作为光发射器安装在电路板2上。半透明密封板3粘附于电路板2。电路板2是作为MID(模铸成型的互连装置，MoldedInterconnection Device)形成的，它是三维形状的电路部件，导电电路及电极形成在树脂模铸的制品上。LED单元10安装在该组件提供的中凹部分底面。LED单元10的两个电极，借助倒装片接合法，通过凸块7安装在电路板2的导电图形5上。

半透明密封板3由半透明材料制成，诸如半透明玻璃、半透明树脂、等等，它们有片状或平面平板形状，并包含透镜部分8，诸如Fresnel透镜、微透镜、等等。LED单元10由半透明密封板3保护，以实现向外发射的光的可靠传输和光的高聚焦。

但是，在上述每一个常规的LED灯中，半透明密封板的透镜部分，暴露在LED灯之外，使透镜部分容易因与外界接触造成的机械碰撞而破裂。当透镜部分破裂时，引起LED灯不能使用，或者从透镜发射的光的特性恶化等问题。

发明内容

本发明的目的，是提供一种LED灯，该种LED灯能保护半透明密封板的透镜部分，从而获得从透镜发射的光的高光学特性、优良的光的亮度特性、和长期可靠性的LED灯。

为达到这一目的，按照本发明的一个实施例，该LED灯包括：包含电极图形的电路板；设在电路板上的光发射器；安放在电路板上的反射框架，反射框架中有围绕光发射器形成的反射表面；设在反射框架上表面的半透明密封板，该半透明密封板位于光发射器之上并包括透镜部分；和安放在半透明密封板发射面积周边、并专为保护半透明密封板的透镜部分而设计的保护单元。因此，该半透明密封板，特别是设在半透明密封板上的透镜部分，能有效地被该保护单元保护。

附图说明

图1是截面图，画出按照本发明第一实施例的LED灯。

图2是截面图，画出根据本发明第一实施例的另一个实施例的LED灯。

图3是截面图，画出按照本发明第二实施例的LED灯。

图4是截面图，画出按照本发明第三实施例的LED灯。

图5是截面图，根据上述各实施例，画出LED灯中半透明密封板的另一个实施例。

图6A是透视图，画出按照本发明第四实施例的LED灯。

图6B是沿图6A中A-A线截取的截面图。

图7是透视图，画出按照本发明第四实施例的LED灯。

图8是截面图，画出按照本发明第四实施例的LED灯。

图9是顶视图，画出按照本发明第四实施例的LED灯。

图10是分解透视图，画出按照本发明第四实施例的LED灯。

图11是截面图，画出按照第一常规例子的LED灯。

图12是截面图，画出按照第二常规例子的LED灯。

具体实施方式

现在将参照附图，对本发明的一些优选实施例详细解释如下。

[第一实施例]

图1画出按照本发明第一实施例的LED灯20。LED灯20包括电路板2和安装在电路板2上的光发射器10。在本实施例中的电路板2，用与三维形状电路部件(模铸成型的互连装置，MoldedInterconnection Device)相同方法形成，其中的板、和设在该板上的导电电路及电极(未画出)，是整体地形成的。

本文此后，将把该电路板称为MID板。

在本实施例中，光发射器10包括至少一个LED单元。

MID板2有中凹部分4和LED单元10，LED单元10通过适当的连接机构，安放在该中凹部分4的底表面，以便与设在电路板上的电极连接。

覆盖LED单元10的半透明密封板3，安放在MID板2的上表面2a上，且半透明密封板3有发射面积3a，使从LED单元10发射的光向外发射。在发射面积3a上，提供诸如Fresnel透镜、微透镜之类的透镜部分8。

保护单元11包围半透明密封板3的预定发射面积安放，不遮挡发射面积发射的光，用于保护半透明密封板3。保护单元11粘附在半透明密封板3上，以便保护本实施例中半透明密封板3的透镜部分8。保护单元11例如有穿过保护单元的开孔11a。令开孔11a的内直径一般等于或大于透镜部分8的透镜有效直径8a(见图1)。

由此，把保护单元11开孔11a的内边缘，安放在透镜部分8透镜有效直径8a的外周边部分，或者安放在透镜有效直径8a之外。

如上所述，在本实施例的LED灯20中，半透明密封板3的透镜部分8，受保护单元11的保护，能够防止因外部碰撞导致刮伤之类出现在半透明密封板3的透镜部分8，也能够防止透镜部分8光学特性的恶化。

因此，能够获得有改进亮度特性和长期可靠性的LED灯20。

可以使用保护单元12代替保护单元11，令保护单元12开孔12a的内直径，显著大于半透明密封板3透镜部分8的透镜有效直径8a，开孔12a的内边缘，可以放在透镜部分8的透镜有效直径8a之外，而保护单元的外直径可以沿半透明密封板3的外周边安放，如图2所示。

在本实施例中，可以获得如在第一实施例相同的有利效果。类似地，可以用整体形成的半透明密封板3和保护单元12，获得相同的有利效果。

[第二实施例]

按照本发明第二实施例的LED灯，保护单元在结构上不同于第一实施例，但在其他方面与第一实施例的LED灯相同。因此，相同的参考数字附于与第一实施例的那些相同部分，而省略其说明。

现在对第二实施例的LED灯，参照图3说明如下。

在第二实施例中，如图3所示，令LED灯20保护单元13的开孔13a的内直径，从靠近半透明密封板3的表面，向着保护单元与该表面相对的另一表面，逐渐变大。换句话说，保护单元13的开孔13a，靠近半透明密封板3有较小的直径13b，而远离半透明密封板3则有较大直径13c。开孔13a包括有通常截断的圆锥形状的内表面，并与半透明密封板3在较小直径13b的位置上整体地结合。

在开孔13a内，在保护单元13截断圆锥形的整个面积上，形成光反射层14。开孔13a中设在保护单元13内表面上的光反射层14，是用例如金属膜电镀或真空蒸发的表面处理形成的。

虽然已经说明的例子是，开孔13a中保护单元13的内表面，有通常截断的圆锥形状，但本实施例不限于该种形状，该内周边表面可以形成截断的金字塔形状，或诸如球面表面的一部分、抛物表面的一部分、非球面表面等弯曲表面形状。

如上所述，在本实施例的LED灯中，令保护单元13的开孔13a的内直径，从靠近半透明密封板3的保护单元的一个表面，向着保护单元与该表面相对的另一表面，逐渐变大，开孔13a中保护单元13的内表面有通常截断的圆锥形状，并开孔13a内，在保护单元截断圆锥形的内表面上，形成光反射层14，使从开孔13a发射的光被聚焦成光束。

因此，透镜部分8发射的光被反射，并在反射层14上的聚焦特性得到加强。能够按第一实施例相同方式，获得有良好亮度特性和长期可靠性的LED灯20。

[第三实施例]

按照本发明第三实施例的LED灯的结构，在保护单元13的上表面上，设置半透明保护板，但在其他方面，与第二实施例的LED灯相同。因此，相同的参考数字附于与第二实施例的那些相同部分，而省略其说明。

现在对第三实施例的LED灯，参照图4说明如下。

按照本发明第三实施例的LED灯20，如图4所示，包括设在保护单元13的上表面上的半透明保护板15。半透明保护板15由片状或平坦板状丙烯酸，一种半透明聚碳酸酯之类的树脂材料，或玻璃材料制成，且半透明保护板15是与保护单元13的上表面整体地形成的。

然而，最好使用玻璃材料，因为它不容易刮伤并有高的光透射率。

如上所述，在按照本实施例的LED灯20中，半透明保护板15设在保护单元13的上表面上，以防止尘埃粘附在半透明密封板3的透镜部分8，从而能够防止透镜部分8的光学特性降质。此外，在保护单元13中可以包含防紫外材料，以增强耐气候能力。另外，能够按第二实施例相同的方式，能够从透镜部分发射具有增强聚焦特性的高反射光。因此，能够获得有良好亮度特性和长期可靠性的LED灯。

在本实施例中，虽然已经说明的例子是，半透明保护板15设在保护单元13的上表面上，但即使半透明保护板15按第一实施例设在保护单元11或12上，也能获得相同的有利效果。

另一方面，虽然在各实施例中，半透明密封板3的透镜部分8面对半透明保护板15的表面安放，但即使透镜部分8面对LED单元10安放，如图5所示，也能获得相同的有利效果。

[第四实施例]

图6A和6B画出按照本发明第四实施例的LED灯。

如在图6A和6B所示，在本实施例中的LED灯30包括，LED灯的主体21和设在该主体21上表面上并有透镜部分8的半透明密封板3。与第一实施例保护单元类似的保护单元11，安放在半透明密封板3发射面积的表面上。

LED灯的主体21包括：电路板22，其上形成三组阳极和阴极的电极；光发射器27，安装在该电路板上；和反射框架31，它包括专为围绕光发射器27而设计的反射表面33，如图7到10所示。

电路板22有正方形形状，并由玻璃环氧树脂或BT树脂之类制成，如图9所示。阳极电极A1、A2、和A3，及阴极电极K1、K2、和K3，安放在电路板22的相反侧，并由通孔形成。形成的阳极电极A1到A3及阴极电极K1到K3的引线图形，从电路板22的一侧伸延到电路板22的中心部分。三个LED单元28a、28b、和28c安装在电路板22上。更具体说，LED单元28a通过引线图形A1和K1之间的接合线连接，LED单元28b通过引线图形A2和K2之间的接合线连接，和LED单元28c通过引线图形A3和K3之间的接合线连接。

在本实施例中，光发射器27包括：三个LED单元28a、28b、和28c，和密封该三个LED单元的透明或半透明树脂材料29。LED单元28a、28b、和28c由有关氮化镓复合物的半导体构成，并等间距地安放在电路板22中心部分的三角形中，如图9所示。

反射框架31是一般具有与电路板22相同形状的部件，如图7和8所示，并安放在电路板22上。另外，反射框架31比电路板22有更大的厚度，并包括圆锥形的中凹部分32，该部分32形成在反射框架的中心部分且围绕光发射器27。中凹部分32有均匀地聚焦光发射器27发射的光的圆形内周边表面，和向上逐渐增宽的圆锥。

光发射器27发射的光，能够被形成的反射表面33有效地沿向上方向反射，该反射表面33由中凹部分32内周边表面上的镍电镀或其他有关的银电镀构成。反射表面33的形状及倾斜角度，按照LED灯主体21的详细规格适当地设定，但最好是，反射表面以光发射器27为中心，呈半球形，并以40到80度范围向上倾斜，以便当LED灯用作照相机的闪光源时，可以均匀地照亮位于一定距离上的物体。

主体21的形成，是通过把LED单元28a到28c，安装在其上设有阳极电极A1到A3及阴极电极K1到K3的电路板22上，以树脂材料29密封这些LED单元，之后把反射框架31粘附在电路板22上，如图10所示。

在上述的主体21中，光发射器27沿向前方向发射的光的亮度，借助把包括三个LED单元28a、28b、及28c的光发射器27直接向上发射的光，与反射表面33反射的光组合，能够显著增强。

此外，如图8所示，光发射器27发射的光，通过反射表面33把光沿它的传播方向聚焦，能够把光沿确定的方向引导，如图8所示，并且能够把LED灯安装在狭小的空间内，因为反射框架31的外形一般与平面的电路板22的外形，有相同的大小，在反射框架与电路板的外周边表面上，不会有凸出。

因此，LED灯容易安装在其中装入照相机功能的移动电话或其他用具上，并当该LED灯用作闪光光源时，能够获得足够量的光。因为光发射器27中包含的每一LED单元，有一对分开的电极A1和K1、A2和K2、A3和K3，所以能够获得任何一个LED单元28a、28b、或28c的照明；任何两个LED单元28a和28b、或28a和28c、或28b和28c的照明；或者所有三个LED单元28a、28b、和28c的照明。

然而，在本实施例中，虽然光发射器27包括三个LED单元28a、28b、和28c，但LED单元数不受限制，所以，可以按照需要的应用，使用单个LED单元、两个LED单元、或四个或更多LED单元。

在本实施例中的LED灯30的形成，是通过提供有透镜部分8的半透明密封板3，并把它安放在反射框架31上，从而使空气层40及光发射器27包含在封闭的中凹部分32中，然后把保护单元11包围发射面积安放在半透明密封板3上，不遮挡发射面积。

如上所述，提供的保护单元11，可以保护半透明密封板3的透镜部分8，该保护单元11还包括开孔11a，开孔11a的轴沿保护单元的厚度方向伸延，令开孔11a的内直径一般等于透镜部分8中透镜的有效直径8a，把开孔11a的内边缘安放在透镜有效直径8a的外周边上。

半透明密封板3包括透镜部分8，例如包括形成在发射面积上的微透镜的透镜部分8，该透镜部分8由透明或半透明树脂材料制成，或把玻璃材料直接模铸成预定形状制成。半透明密封板3和保护单元11可以整体地形成。

因为空气层40设在半透明密封板3下面，光发射器27发射的光，在发射到外部之前，要通过两种媒体，即空气层40和半透明密封板3，这两种媒体有不同的折射率。借助折射率的更替，能够获得光的高聚焦作用。

在本实施例的LED灯30中，因为半透明密封板3设在反射框架31上，所以中凹部分处在封闭状态。因此需要关注中凹部分32的空气层40可能膨胀。为了改进这一点，设置空气孔45，可使空气层40与外部相通，以降低中凹部分的压力。据此，可以安全并可靠地达到回流处理，能够降低LED灯质量的恶化。

如上所述，在本实施例的LED灯30中，半透明密封板3的透镜部分8得到保护，免受外界的碰撞，防止透镜部分8任何破裂或透镜部分光学特性的任何降质。结果是，能够获得有良好亮度特性和长期可靠性的LED灯。

然而，在本实施例中，虽然已经说明的情况是，透镜部分8是微透镜，但不限于该种情况，即使使用Fresnel透镜或粗糙的表面，也能获得类似的效果。

此外，有两种结构可以使本实施例的LED灯用作发射白光的闪光光源。

第一种结构是，光发射器27如图9所示使用的LED单元28a、28b、和28c，其中之一的蓝色发光型LED单元，在密封该LED单元的树脂中例如混合YAG荧光材料。

第二种结构是，光发射器27使用的红色、绿色、和蓝色发光型LED单元，通过调整该三个LED单元的光的发射颜色或亮度，可以获得白色的光发射。

在第一种结构中，对至少一个LED单元，通过组合荧光材料和/或着色材料，能够获得需要的光发射颜色。按照第二种结构，能够产生各种光发射颜色，而不限于白色的光发射。

再有，在第一和第二实施例中，通过使用保护单元12或13取代保护单元11，能够提高透镜部分发射的光的反射效率和光的光学特性。

此外，在第三实施例中，通过在保护单元11、12、或13上，提供半透明保护板15，可以防止尘埃粘附在半透明密封板3的透镜部分8，从而能够防止透镜部分8光学特性的恶化。

另外，即使把半透明密封板3的透镜部分8，设在面对光发射器27的表面上，也能获得其他实施例类似的效果。

还有，在上述实施例中，LED灯发射可见光，但也可以发射红外或紫外光。

虽然已经说明本发明的优选实施例，但本发明不限于这些实施例，还能够对这些优选实施例作出各种改变和修改。

Claims (22)

1.一种发光二极管灯，包括：

电路板；

光发射器，安放在电路板上；

半透明密封板，安放在光发射器之上；和

保护单元，安放在半透明密封板上，用于保护半透明密封板。

2.按照权利要求1的发光二极管灯，

其中的半透明密封板有透镜部分。

3.按照权利要求1的发光二极管灯，

其中的光发射器包括至少一个发光单元。

4.按照权利要求1的发光二极管灯，

还包括反射框架，安放在电路板上，其中的半透明密封板安放在反射框架上。

5.按照权利要求1的发光二极管灯，

其中的半透明密封板有预定的发射面积，而保护单元包围该预定发射面积安放，不遮挡发射面积发射的光。

6.按照权利要求1的发光二极管灯，

其中的保护单元有穿过保护单元的开孔，且该开孔大于半透明密封板的发射面积。

7.按照权利要求6的发光二极管灯，

其中令保护单元开孔的内直径，从保护单元的靠近半透明密封板一侧，向着与该侧相对的另一侧，逐渐变大，

其中该开孔具有一个形成在该开孔内表面上的光反射层。

8.按照权利要求6的发光二极管灯，

其中保护单元的开孔，有通常截断的锥形的内表面。

9.按照权利要求6的发光二极管灯，

其中保护单元的开孔有弯曲的内表面。

10.按照权利要求7的发光二极管灯，

其中设在开孔内表面的光反射层，是经过电镀或真空蒸发的表面处理的，以便增加光反射的效率。

11.按照权利要求1的发光二极管灯，

还包括安放在保护单元上表面上的半透明保护板。

12.按照权利要求11的发光二极管灯，

其中的半透明保护板，包括半透明树脂材料或玻璃材料制成的片状或平坦的板。

13.按照权利要求11的发光二极管灯，

其中的半透明保护板中包含防紫外材料。

14.按照权利要求4的发光二极管灯，

其中的电路板和反射框架，是作为模铸成型的互连装置形成的。

15.按照权利要求4的发光二极管灯，

其中的电路板和半透明密封板是用模铸成型的树脂制成的。

16.按照权利要求2的发光二极管灯，

其中的半透明密封板和保护单元是整体形成的。

17.按照权利要求1的发光二极管灯，

其中的光发射器，包括一个或多个LED单元和密封该LED单元的透明或半透明树脂体。

18.按照权利要求1的发光二极管灯，

其中的光发射器，包括至少一个蓝色发光二极管单元、密封该蓝色发光二极管单元的树脂体、在该树脂体中混合的荧光材料，和该光发射器看来像发射白色光。

19.按照权利要求18的发光二极管灯，

其中的荧光材料，包括钇、铝、和石榴石。

20.按照权利要求1的发光二极管灯，

其中的光发射器，包括红色、绿色、及蓝色发光二极管单元，和密封各个发光二极管单元的树脂体。

21.一种发光二极管灯，包括：

包括电极图形的电路板；

安装在电路板上的光发射器；

安放在电路板上的反射框架，反射框架中形成包围光发射器的反射表面；

设在反射框架上表面上，并包括透镜部分的半透明密封板；和

安放在半透明密封板上、至少保护透镜部分的保护单元，

该保护单元安放在半透明密封板上，用于至少保护透镜部分，

该保护单元包括一开孔，开孔的轴沿保护单元厚度方向伸延，

该开孔的内边缘，位于透镜部分的透镜有效直径的外周边部分，或者位于该透镜有效直径之外。

22.一种发光二极管灯，包括：

包括电极图形的电路板；

安放在电路板上的光发射器；和

安装在电路板上并包括透镜部分的半透明密封板，

该电路板和反射框架，是作为模铸成型的互连装置形成的，

还包括提供的保护单元，以至少保护半透明密封板的透镜部分，

该保护单元包括一开孔，开孔的轴沿保护单元厚度方向伸延，

该开孔的内边缘，位于透镜部分的透镜有效直径的外周边部分，或者位于该透镜有效直径之外。

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