[发明专利]自聚焦透镜及LED封装结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种LED封装技术领域，尤其涉及一种提高取光效率的自聚焦透镜及设有此自聚焦透镜的LED封装结构。

背景技术

LED芯片在2π的角度内发光，由于LED芯片的折射率比较高，从芯片出射的光到达空气界面时会产生全反射而导致其出光效率降低，因此，提高LED的发光效率，其封装结构的取光效率是一个重点。

为了提高取光效率，如图1所示，传统的封装方式中，采用折射率介于LED管芯折射率和空气折射率之间的单层硅胶或环氧树脂进行封装覆盖LED管芯，但是由于封装材料折射率的限制，在出射介质和空气的界面上，入射角大于全反射临界角的大角度入射光线①发生全发射，出光效率较低。

为了改善因为上述折射率差引起的全反射，提高取光效率，近年来有人提出使用多层介质材料进行LED芯片封装的方法以减小“芯片-封装胶-空气”之间的折射率差，但是现有技术中对这种多层封装胶的高度没有明确规定，随意性很大，并不能保证所有光线都能够出射到外界中。

最近，美国公开专利11/708459提出采用渐变折射率的外封胶作为一次透镜(如图2)，通过自聚焦作用控制光线出射角度，提高取光效率。然而这种方式实现起来比较困难：首先，渐变折射率外封胶还没被制造出来，而且制造难度很高；其次，虽然对于芯片小角度出射的光线②，经过渐变折射率外封胶控制后能够出射到外界，但是对于大角度出射光线③，由于材料折射率的限制，有很大一部分光线并不能出射到外界，并且，该渐变折射率外封胶对于水平光线④没有任何控制作用。因此，有必要提出一种能够全面调节光效、克服因外封胶与空气的交界处产生全反射导致的光损耗问题、具有高光提取率与产业化价值的自聚焦透镜结构。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种提高取光效率的自聚焦透镜及利用该透镜制造的LED器件。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种自聚焦透镜，由折射率阶跃式变化的多层封装胶组成，多层封装胶在竖直切面上呈多个矩形竖直排列，第1层封装胶设置在中部，第1层封装胶两侧依次设置第2层封装胶、第3层封装胶.....以及第i层封装胶，第i层封装胶的折射率为n_i，折射率大小关系为n₁＞n₂＞...＞n_i-1＞n_i。

优选地，所述多层封装胶是由多个分别以LED芯片为圆心、半径大小逐渐递增的圆环形封装胶层组成。

优选地，所述第1层封装胶上方自下而上依次叠设有第1层内封装胶、第2层内封装胶.....以及第i层内封装胶，所述内封装胶的折射率自下往上呈阶跃式递减，其中，第i层内封装胶的折射率为n′_i，折射率大小关系为n′₁＞n′₂＞...＞n′_i-1＞n′_i，且第1层封装胶的折射率n₁大于第1层内封装胶的折射率n′₁。

优选地，所述内封装胶的宽度与第1层封装胶的宽度相等。

本发明的LED封装结构，包括基板、安装于基板上的LED芯片、形成于基板上并包覆LED芯片的矩形自聚焦透镜，所述自聚焦透镜由折射率阶跃式变化的多层封装胶组成，多层封装胶在竖直切面上呈多个矩形竖直排列，第1层封装胶设置在中部，包覆于LED芯片上，第1层封装胶两侧依次设置第2层封装胶、第3层封装胶.....以及第i层封装胶，第i层封装胶的折射率为n_i，折射率大小关系为n₁＞n₂＞...＞n_i-1＞n_i；所述多层封装胶各层高度其中，h为LED芯片的高度，m表示LED芯片底部边缘到第1层封装胶和第2层封装胶界面的最远距离。

优选地，所述多层封装胶是由多个分别以LED芯片为圆心、半径大小逐渐递增的圆环形封装胶层组成。

优选地，所述第1层封装胶上方自下而上依次叠设有第1层内封装胶、第2层内封装胶.....以及第i层内封装胶，所述内封装胶的折射率自下往上呈阶跃式递减，其中，第i层内封装胶的折射率为n′_i，折射率大小关系为n′₁＞n′₂＞...＞n′_i-1＞n′_i，且第1层封装胶的折射率n₁大于第1层内封装胶的折射率n′₁。