專利名稱：自聚焦透鏡及l(fā)ed封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種LED封裝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種提高取光效率的自聚焦透鏡及設(shè)有此自聚焦透鏡的LED封裝結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
LED芯片在2 π的角度內(nèi)發(fā)光，由于LED芯片的折射率比較高，從芯片出射的光到達(dá)空氣界面時(shí)會(huì)產(chǎn)生全反射而導(dǎo)致其出光效率降低，因此，提高LED的發(fā)光效率，其封裝結(jié)構(gòu)的取光效率是一個(gè)重點(diǎn)。為了提高取光效率，如

圖1所示，傳統(tǒng)的封裝方式中，采用折射率介于LED管芯折射率和空氣折射率之間的單層硅膠或環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行封裝覆蓋LED管芯，但是由于封裝材料折射率的限制，在出射介質(zhì)和空氣的界面上，入射角大于全反射臨界角的大角度入射光線 ①發(fā)生全發(fā)射，出光效率較低。為了改善因?yàn)樯鲜稣凵渎什钜鸬娜瓷洌岣呷」庑?，近年?lái)有人提出使用多層介質(zhì)材料進(jìn)行LED芯片封裝的方法以減小“芯片-封裝膠-空氣”之間的折射率差，但是現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)這種多層封裝膠的高度沒(méi)有明確規(guī)定，隨意性很大，并不能保證所有光線都能夠出射到外界中。最近，美國(guó)公開(kāi)專利11/708459提出采用漸變折射率的外封膠作為一次透鏡(如圖2)，通過(guò)自聚焦作用控制光線出射角度，提高取光效率。然而這種方式實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較困難首先，漸變折射率外封膠還沒(méi)被制造出來(lái)，而且制造難度很高；其次，雖然對(duì)于芯片小角度出射的光線②，經(jīng)過(guò)漸變折射率外封膠控制后能夠出射到外界，但是對(duì)于大角度出射光線③，由于材料折射率的限制，有很大一部分光線并不能出射到外界，并且，該漸變折射率外封膠對(duì)于水平光線④沒(méi)有任何控制作用。因此，有必要提出一種能夠全面調(diào)節(jié)光效、克服因外封膠與空氣的交界處產(chǎn)生全反射導(dǎo)致的光損耗問(wèn)題、具有高光提取率與產(chǎn)業(yè)化價(jià)值的自聚焦透鏡結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種提高取光效率的自聚焦透鏡及利用該透鏡制造的LED器件。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種自聚焦透鏡，由折射率階躍式變化的多層封裝膠組成，多層封裝膠在豎直切面上呈多個(gè)矩形豎直排列，第1層封裝膠設(shè)置在中部，第1層封裝膠兩側(cè)依次設(shè)置第2層封裝膠、第3層封裝膠.....以及第i層封裝膠，第i層封裝膠的折射率為η”折射率大小關(guān)系為 H1 > n2 > . . . > Ii^1 > Iiiο優(yōu)選地，所述多層封裝膠是由多個(gè)分別以LED芯片為圓心、半徑大小逐漸遞增的圓環(huán)形封裝膠層組成。優(yōu)選地，所述第1層封裝膠上方自下而上依次疊設(shè)有第1層內(nèi)封裝膠、第2層內(nèi)封裝膠.....以及第i層內(nèi)封裝膠，所述內(nèi)封裝膠的折射率自下往上呈階躍式遞減，其中，第 i層內(nèi)封裝膠的折射率為n' i，折射率大小關(guān)系為η' !>η' 2>... > η' ^ > η' 且第1層封裝膠的折射率H1大于第1層內(nèi)封裝膠的折射率η' 10優(yōu)選地，所述內(nèi)封裝膠的寬度與第1層封裝膠的寬度相等。本發(fā)明的LED封裝結(jié)構(gòu)，包括基板、安裝于基板上的LED芯片、形成于基板上并包覆LED芯片的矩形自聚焦透鏡，所述自聚焦透鏡由折射率階躍式變化的多層封裝膠組成， 多層封裝膠在豎直切面上呈多個(gè)矩形豎直排列，第1層封裝膠設(shè)置在中部，包覆于LED芯片上，第1層封裝膠兩側(cè)依次設(shè)置第2層封裝膠、第3層封裝膠.....以及第i層封裝膠，第i 層封裝膠的折射率為叫，折射率大小關(guān)系為Ii1 > n2 > . . . > IV1 > Xi1 ；所述多層封裝膠各層高度好麗>/7 + 7^/^1,其中，h為L(zhǎng)ED芯片的高度，m表示LED芯片底部邊緣到第1層封裝膠和第2層封裝膠界面的最遠(yuǎn)距離。優(yōu)選地，所述多層封裝膠是由多個(gè)分別以LED芯片為圓心、半徑大小逐漸遞增的圓環(huán)形封裝膠層組成。優(yōu)選地，所述第1層封裝膠上方自下而上依次疊設(shè)有第1層內(nèi)封裝膠、第2層內(nèi)封裝膠.....以及第i層內(nèi)封裝膠，所述內(nèi)封裝膠的折射率自下往上呈階躍式遞減，其中，第 i層內(nèi)封裝膠的折射率為n' i，折射率大小關(guān)系為η' !>η' 2>... > η' ^ > η' 且第1層封裝膠的折射率H1大于第1層內(nèi)封裝膠的折射率η' 10優(yōu)選地，所述內(nèi)封裝膠的寬度與第1層封裝膠的寬度相等。優(yōu)選地，基板上設(shè)有反射杯，所述LED芯片設(shè)置在反射杯中，反射杯內(nèi)被自聚焦透
鏡的第1層封裝膠完全填充，所述反射杯的高度好
權(quán)利要求
1.一種自聚焦透鏡，其特征在于，由折射率階躍式變化的多層封裝膠組成，多層封裝膠在豎直切面上呈多個(gè)矩形豎直排列，第1層封裝膠設(shè)置在中部，第1層封裝膠兩側(cè)依次設(shè)置第2層封裝膠、第3層封裝膠.....以及第i層封裝膠，第i層封裝膠的折射率為ni，折射率大小關(guān)系為 Ii1 > n2 > · · · > Iv1 > Iii。
2.如權(quán)利要求1所述的自聚焦透鏡，其特征在于，所述多層封裝膠是由多個(gè)分別以LED 芯片為圓心、半徑大小逐漸遞增的圓環(huán)形封裝膠層組成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的自聚焦透鏡，其特征在于，所述第1層封裝膠上方自下而上依次疊設(shè)有第1層內(nèi)封裝膠、第2層內(nèi)封.....以及第i層內(nèi)封裝膠，所述內(nèi)封裝膠的折射率自下往上呈階躍式遞減，其中，第i層內(nèi)封裝膠的折射率為n' i，折射率大小關(guān)系為η' ！ >n' 2>... >n' ^>11' i，且第1層封裝膠的折射率Ii1大于第1層內(nèi)封裝膠的折射率 η' 10
4.如權(quán)利要求3所述的自聚焦透鏡，其特征在于，所述內(nèi)封裝膠的寬度與第1層封裝膠的寬度相等。
5.一種LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括基板、安裝于基板上的LED芯片、形成于基板上并包覆LED芯片的矩形自聚焦透鏡，所述自聚焦透鏡由折射率階躍式變化的多層封裝膠組成，多層封裝膠在豎直切面上呈多個(gè)矩形豎直排列，第1層封裝膠設(shè)置在中部，包覆于LED 芯片上，第1層封裝膠兩側(cè)依次設(shè)置第2層封裝膠、第3層封裝膠.....以及第i層封裝膠， 第i層封裝膠的折射率為叫，折射率大小關(guān)系為ni > n2 > . . . > IV1 > η,；所述多層封裝膠各層高度好M +,其中，h為L(zhǎng)ED芯片的高度，m表示LED芯片底部邊緣到第1層封裝膠和第2層封裝膠界面的最遠(yuǎn)距離。
6.如權(quán)利要求5所述的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述多層封裝膠是由多個(gè)分別以 LED芯片為圓心、半徑大小逐漸遞增的圓環(huán)形封裝膠層組成。
7.如權(quán)利要求5或者6所述的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第1層封裝膠上方自下而上依次疊設(shè)有第1層內(nèi)封裝膠、第2層內(nèi)封裝膠.....以及第i層內(nèi)封裝膠，所述內(nèi)封裝膠的折射率自下往上呈階躍式遞減，其中，第i層內(nèi)封裝膠的折射率為η‘ i，折射率大小關(guān)系為η'2>... >n' ^>1!' i，且第1層封裝膠的折射率叫大于第1層內(nèi)封裝膠的折射率η'
8.如權(quán)利要求7所述的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述內(nèi)封裝膠的寬度與第1層封裝膠的寬度相等。
9.如權(quán)利要求5或6所述的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，基板上設(shè)有反射杯，所述LED 芯片設(shè)置在反射杯中，反射杯內(nèi)被自聚焦透鏡的第1層封裝膠完全填充，所述反射杯的高度+ Γ^^，其中，b表示LED芯片底部邊緣到反射杯內(nèi)側(cè)壁最頂端所在豎+1直平面的最短距離，c為L(zhǎng)ED芯片的對(duì)角線寬度；所述反射杯的內(nèi)側(cè)壁與豎直方向的傾斜角 ω為1. Jn- -1 π 1bπ 1b 1 Jnf -1—arcsin-----l·— arctg-< ω < —l·— arctg---arcsin--。2ηλ 4 2 ^ # - h 4 2 Bff- h 2ηλ
10.如權(quán)利要求7所述的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，基板上設(shè)有反射杯，所述LED芯片設(shè)置在反射杯中，反射杯內(nèi)被自聚焦透鏡的第1層封裝膠完全填充，所述反射杯的高度
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種自聚焦透鏡，由折射率階躍式變化的多層封裝膠組成，多層封裝膠在豎直切面上呈多個(gè)矩形豎直排列，第1層封裝膠設(shè)置在中部，第1層封裝膠兩側(cè)依次設(shè)置第2層封裝膠、第3層封裝膠.....以及第i層封裝膠，第i層封裝膠的折射率為ni，折射率大小關(guān)系為n1＞n2＞...＞ni-1＞ni。本發(fā)明采用更加貼合實(shí)際的多層折射率不同的封裝膠按照階躍折射率排列，以形成自聚焦透鏡，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng)，設(shè)計(jì)自聚焦透鏡的高度，提高LED芯片側(cè)面發(fā)光的取光效率，提高了LED頂面的出光效率，出光效果好。本發(fā)明還公開(kāi)一種LED封裝結(jié)構(gòu)，設(shè)有此自聚焦透鏡。
文檔編號(hào)H01L33/58GK102420284SQ20111034207
公開(kāi)日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2011年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月2日
發(fā)明者何志宏, 謝志國(guó), 麥海玲 申請(qǐng)人:佛山市國(guó)星光電股份有限公司