專利名稱：一種led支架結(jié)構(gòu)、led發(fā)光體及照明燈具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于LED照明領(lǐng)域，尤其涉及一種LED支架結(jié)構(gòu)、LED發(fā)光體及照明燈具。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的具有杯狀支架結(jié)構(gòu)的LED為了保護(hù)芯片，會(huì)使用膠水把反射杯填充滿，但膠水的折射率比空氣的折射率大，膠水相對(duì)于空氣是光密介質(zhì)，空氣相對(duì)于膠水是光疏介質(zhì)，當(dāng)光從光密介質(zhì)入射到光疏介質(zhì)時(shí)，會(huì)發(fā)生折射與反射，當(dāng)入射角增大時(shí)，折射角也隨之增大，當(dāng)入射角增加到一定角度時(shí)，折射角達(dá)到90°，此時(shí)，只剩下反射光，便發(fā)生了全反射，此時(shí)的入射角稱為全反射角。假設(shè)膠體的折射率n2 = 1. 45，根據(jù)斯涅爾定律Ii1Sin α = n2sin日，111為空氣折射率，111 = 1，0為折射角，β為入射角，當(dāng)發(fā)生全反射時(shí)α =90°， sina = l,sin^ = 1/η2，因此，β = arcsin(l/n2) 45°。即芯片發(fā)出的光以大于45° 的入射角入射到膠體與空氣接觸面時(shí)，就會(huì)發(fā)生全反射。另一方面，杯壁的反射率很低，也會(huì)吸收掉一部分光能量。參考附圖1、2、3，對(duì)于現(xiàn)有的支架結(jié)構(gòu)，芯片發(fā)出的光有一部分經(jīng)封裝膠與空氣的接觸面入射到空氣時(shí)發(fā)生了全反射，光被反射回杯內(nèi)，這種來(lái)回反射的過(guò)程會(huì)大大加大光程，其中的大部分能量會(huì)被膠體與杯壁吸收，因此這種支架結(jié)構(gòu)不能很好地把光導(dǎo)出去，導(dǎo)致LED出光率較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種LED支架結(jié)構(gòu)，旨在解決采用現(xiàn)有杯狀支架結(jié)構(gòu)的 LED出光率低的問(wèn)題。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種LED支架結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)部載有LED芯片的反射杯，所述反射杯中填充有封裝膠，環(huán)繞所述反射杯的杯口設(shè)有凹槽，所述凹槽內(nèi)設(shè)有透明膠；所述凹槽與反射杯貫通，使所述封裝膠與透明膠之間形成一交界面；所述透明膠的折射率小于封裝膠的折射率。本發(fā)明的另一目的在于提供一種包括上述的LED支架的LED發(fā)光體。本發(fā)明的另一目的在于提供一種包括上述的LED發(fā)光體的照明燈具。本發(fā)明在環(huán)繞反射杯的杯口設(shè)置凹槽，并在凹槽中填充透明膠，該透明膠的折射率小于反射杯內(nèi)的封裝膠的折射率。來(lái)自LED芯片并直接射向封裝膠和透明膠的交界面的光線，一部分可以發(fā)生全反射，然后通過(guò)封裝膠的出光面射出；或者發(fā)生折射而進(jìn)入透明膠，然后通過(guò)透明膠的出光面射出。來(lái)自LED芯片并在封裝膠的出光面發(fā)生全反射而射向封裝膠和透明膠的交界面的光線，會(huì)在交界面處發(fā)生折射，折射光線最終通過(guò)透明膠的出光面射出。因此這種結(jié)構(gòu)的LED支架避免了反射杯的杯壁對(duì)光的吸收和反射引起的光能損耗，進(jìn)而有效地提高了 LED的出光率。


圖1是現(xiàn)有LED支架的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是現(xiàn)有LED支架的出光光路圖；圖3是現(xiàn)有LED支架的出光情況示意圖；圖4是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的LED支架結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的LED支架結(jié)構(gòu)的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖6、7是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的LED支架結(jié)構(gòu)的工作原理示意圖(一)、(二)；圖8是本發(fā)明第二實(shí)施例提供的LED支架的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明提供了一種LED支架結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)部載有LED芯片的反射杯，該反射杯中填充有封裝膠，環(huán)繞反射杯的杯口設(shè)有凹槽，該凹槽內(nèi)設(shè)有透明膠；凹槽與反射杯貫通，使封裝膠與透明膠之間形成一交界面；透明膠的折射率小于封裝膠的折射率。本發(fā)明還提供了一種包括上述的LED支架的LED發(fā)光體。本發(fā)明還提供了一種包括上述的LED發(fā)光體的照明燈具。以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明LED支架結(jié)構(gòu)的具體實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)描述實(shí)施例一圖4示出了本發(fā)明第一實(shí)施例提供的LED支架結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，圖5示出了本發(fā)明第一實(shí)施例提供的LED支架結(jié)構(gòu)的俯視結(jié)構(gòu)示意圖，圖6、7示出了本發(fā)明第一實(shí)施例提供的LED支架結(jié)構(gòu)的工作原理示意圖(一)、(二)，為了便于說(shuō)明，僅示出了與本實(shí)施例相關(guān)的部分。請(qǐng)參考附圖1-3，通常的LED支架結(jié)構(gòu)包括一反射杯，該反射杯用來(lái)承載LED芯片， 杯內(nèi)填充有用于保護(hù)芯片的封裝膠，LED芯片發(fā)出的光有大部分直接經(jīng)過(guò)封裝膠的出光面射出。還有一部分出射角較大的光線不能直接射出，這部分光線主要分為兩部分第一光線 Ll和第二光線L2。第一光線Ll射向封裝膠與空氣的接觸面的入射角等于或大于全反射角，會(huì)在接觸面處發(fā)生全反射而被反射回封裝膠內(nèi)，并射向反射杯的杯壁，光線經(jīng)過(guò)杯壁反射后，再次返回到封裝膠內(nèi)，繼續(xù)在杯內(nèi)傳輸，在傳輸?shù)倪^(guò)程中不斷損失光能，最終可能導(dǎo)致能量損失殆盡而無(wú)法射出反射杯；也會(huì)有部分光線經(jīng)過(guò)多次反射后射出反射杯，此時(shí)光線在封裝膠內(nèi)的光程較長(zhǎng)，能量損失較大，出射光的強(qiáng)度已經(jīng)大幅度降低。同時(shí)，杯壁也會(huì)吸收一部分光能。因此，第一光線Ll的利用率很低。圖2中的區(qū)域Sl即為發(fā)生全反射的區(qū)域，圖3中的區(qū)域S2為全部入射光線都會(huì)發(fā)生全反射的區(qū)域，區(qū)域S3為部分入射光線會(huì)發(fā)生全反射的區(qū)域。對(duì)于第二光線L2，其出射角更大，這部分光線首先射向反射杯的杯壁，部分光線經(jīng)過(guò)杯壁的反射后再經(jīng)過(guò)封裝膠的出光面射出，同時(shí)，杯壁也會(huì)吸收部分光能，因此，光線L2 的能量也會(huì)減少很多。請(qǐng)參考附圖4、5，本實(shí)施例為了克服上述的缺陷，圍繞反射杯401的杯口設(shè)置一凹槽402，可以理解，該凹槽402的形狀是與反射杯401的杯口形狀相適應(yīng)的，例如，當(dāng)反射杯的杯口為圓形時(shí)，則凹槽為圓環(huán)形，當(dāng)反射杯的杯口為方形時(shí)，凹槽為回字形。該凹槽402 與反射杯401是貫通的，即凹槽不設(shè)有內(nèi)側(cè)壁，反射杯的杯壁與凹槽對(duì)應(yīng)的環(huán)帶部分也相應(yīng)去除，即透明膠404和封裝膠403之間存在一交界面405，可以理解，該交界面405替代了原有的一部分反射杯內(nèi)壁。凹槽402內(nèi)填充有一種高透光性的透明膠404，該透明膠404 的折射率小于反射杯內(nèi)的封裝膠403的折射率。本實(shí)施例對(duì)反射杯進(jìn)行了上述的改進(jìn)后，可以大幅度的提高LED的出光率，請(qǐng)參考附圖6、7。第一光線Ll在封裝膠和空氣的接觸面406處發(fā)生全反射，反射光射向封裝膠與透明膠的交界面405，由于透明膠的折射率小于封裝膠的折射率，因此光線Ll會(huì)在交界面405處發(fā)生折射且折射角大于入射角，折射光線Lll射入透明膠404，并且經(jīng)過(guò)凹槽402 的底面和側(cè)壁反射后射出。光線Lll僅在槽內(nèi)進(jìn)行反射和傳輸，極大地縮短了光程，進(jìn)而有效地增大了 LED的出光率。而對(duì)于第二光線L2，原有射向杯壁的光線L2現(xiàn)射向封裝膠和透明膠的交界面 405。第二光線L2中，一部分光線L21在交界面405處發(fā)生折射，在折射光線中，大部分光線會(huì)直接通過(guò)透明膠與空氣的接觸面射出。另一部分光線L22在交界面405處發(fā)生全反射，而全反射過(guò)程不同于普通的反射，全反射不會(huì)損失光能量，全反射光線最終經(jīng)過(guò)封裝膠和空氣的接觸面406射出。這樣便避免了傳統(tǒng)支架的杯壁對(duì)光能的吸收，提高了 LED的出光率。本發(fā)明實(shí)施例環(huán)繞反射杯的杯口設(shè)置凹槽，并在凹槽中填充透明膠，該透明膠的折射率小于反射杯內(nèi)的封裝膠的折射率。來(lái)自LED芯片并直接射向封裝膠和透明膠的交界面的光線，一部分可以發(fā)生全反射，然后通過(guò)封裝膠的出光面射出；或者發(fā)生折射而進(jìn)入透明膠，然后通過(guò)透明膠的出光面射出。來(lái)自LED芯片并在封裝膠的出光面發(fā)生全反射而射向交界面的光線，會(huì)在交界面處發(fā)生折射，折射光線最終通過(guò)透明膠的出光面射出。因此這種結(jié)構(gòu)的LED支架避免了反射杯的杯壁對(duì)光的吸收和反射引起的光能損耗，進(jìn)而有效地提高了 LED的出光率。實(shí)施例二 圖8示出了本發(fā)明第二實(shí)施例提供的LED支架的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，為了便于說(shuō)明， 僅示出了與本實(shí)施例相關(guān)的部分。在本發(fā)明實(shí)施例中，為了更有效地提高LED的出光率，可以對(duì)上述實(shí)施例中所述的凹槽結(jié)構(gòu)進(jìn)行更加具體化的設(shè)置。參考附圖8，根據(jù)光在封裝膠中的全反射角的大小和反射杯的結(jié)構(gòu)合理的設(shè)置凹槽的高度h，使出自LED芯片并在接觸面發(fā)生全反射的反射光可以全部射到交界面405，這樣可以使全部的全反射光都在交界面處折射進(jìn)入凹槽內(nèi)的透明膠404中，可以最大程度的避免全反射光射到杯壁而引起的吸收和反射損耗，進(jìn)而可以最大幅度的提高LED的出光率。實(shí)施例三根據(jù)上述實(shí)施例一可知，出自LED芯片的光有一部分會(huì)直接射到交界面404并發(fā)生全反射。根據(jù)折射定律=Ii1Sina =Ii2SinL假設(shè)光線自折射率為nl的封裝膠以入射角 α射入折射率為n2的透明膠，折射角為β，發(fā)生全反射時(shí)，β =90°，所以sinci = η2/ηι; 所以，巧/^越小，全反射角α越小，這意味著以等于或大于全反射角α的角度射到交界面的光線都可以發(fā)生全反射。因此，封裝膠和透明膠的折射率相差越大，交界面上可發(fā)生全反射的區(qū)域S就越大，因此更有利于提高LED的出光率。當(dāng)然，若透明膠和封裝膠的折射率相差過(guò)大，被封裝膠和空氣的接觸面403全反射而射到交界面404的光線更容易發(fā)生全反射，而再次反射回封裝膠403內(nèi)，使光線在封裝膠中的光程增大，不利于提高LED的出光率，因此在實(shí)際生產(chǎn)工藝中，可以綜合以上因素選擇合適折射率的透明膠和封裝膠，以獲得最佳的出光效果。作為本實(shí)施例的一種優(yōu)選的實(shí)現(xiàn)方式，封裝膠的折射為1. 4 1. 5，透明膠的折射率為1. 2 1. 3。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種LED支架結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)部載有LED芯片的反射杯，所述反射杯中填充有封裝膠， 其特征在于，環(huán)繞所述反射杯的杯口設(shè)有凹槽，所述凹槽內(nèi)設(shè)有透明膠；所述凹槽與反射杯貫通，使所述封裝膠與透明膠之間形成一交界面；所述透明膠的折射率小于封裝膠的折射率。
2.如權(quán)利要求1所述的LED支架結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述凹槽的底面為平面。
3.如權(quán)利要求1所述的LED支架結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述凹槽的槽口形狀與所述反射杯的杯口形狀相同。
4.如權(quán)利要求3所述的LED支架結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述反射杯的杯口為圓形，所述凹槽呈圓環(huán)形。
5.如權(quán)利要求1所述的LED支架結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述封裝膠的折射率為1.4 1. 5。
6.如權(quán)利要求1或5所述的LED支架結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述透明膠的折射率為1.2 1. 3。
7.一種包括權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的LED支架的LED發(fā)光體。
8.一種包括權(quán)利要求7所述的LED發(fā)光體的照明燈具。
全文摘要
本發(fā)明適用于LED照明領(lǐng)域，提供了一種LED支架結(jié)構(gòu)、LED發(fā)光體及照明燈具。該LED支架結(jié)構(gòu)包括內(nèi)部載有LED芯片的反射杯，所述反射杯中填充有封裝膠，環(huán)繞所述反射杯的杯口設(shè)有凹槽，所述凹槽內(nèi)設(shè)有透明膠；所述凹槽與反射杯貫通，使所述封裝膠與透明膠之間形成一交界面；所述透明膠的折射率小于封裝膠的折射率。本發(fā)明環(huán)繞反射杯的杯口設(shè)置凹槽，并在凹槽中填充透明膠，該透明膠的折射率小于反射杯內(nèi)的封裝膠的折射率。使直接射向封裝膠和透明膠的交界面的光線，以及射向封裝膠的出光面并發(fā)生全反射的光線得以在交界面處發(fā)生全反射或折射，避免了反射杯的杯壁對(duì)光的吸收和反射引起的光能損耗，進(jìn)而有效地提高了LED的出光率。
文檔編號(hào)H01L33/58GK102201528SQ20111009929
公開(kāi)日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2011年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月20日
發(fā)明者林樹(shù)納 申請(qǐng)人:深圳市瑞豐光電子股份有限公司