一种LED的光学结构、LED灯及装置的制作方法

一种led的光学结构、led灯及装置
技术领域
1.本发明涉及led技术领域，具体涉及一种led的光学结构、led灯及装置。


背景技术：

2.led在发光过程中，其发光的角度通常为120度，且光型为近朗柏型。因此，为了获得更大的发光角度，通常是通过使用特殊led芯片(衬底布拉格反射dbr芯片)或特殊构造的形状如led顶部透镜、顶部反射器或二次透镜完成。
3.dbr芯片自身效率就比常规led芯片效率低，而在led的顶部设置透镜或反射器过程中，会造成led的制造工艺复杂化，且led的发光效率大幅降低。以及，在采用二次透镜扩大角度过程中，透镜需开模具。同时，透镜在使用时需与led对位贴片，稳定性受位置精度影响极大，组装效率低，光效较led直接使用减少15％以上。
4.可见就目前而言，现有的led光源在扩大角度的过程中，其光效损失较大，且会额外增加led及后端的制造工艺的复杂性。


技术实现要素：

5.鉴于以上现有技术的缺点，本发明的目的在于公开一种led的光学结构、led灯及装置，以改善现有的led光源在扩大角度的过程中，其光效损失较大，且会额外增加led及后端的制造工艺的复杂性的问题。
6.为实现上述目的及其它相关目的，本发明公开一种led的光学结构，其包括：
7.封装体，是位于led芯片光源的一侧，包覆在led芯片上，且设有光学的匀光部，以及所述匀光部是位于所述led芯片的部分光路上；
8.所述匀光部包括一凹形密度结构，且所述凹形密度结构是内嵌在所述封装体表面，以及所述凹形密度结构包括至少一组匀光面；
9.所述匀光面上设置有匀光点；
10.其中，当所述led芯片的光线经过所述匀光面时，所述光线的角度偏移。
11.在本发明一方案中，所述匀光点是一个去除封装材料的碗状结构，所述碗状结构的开口大小的范围区间为[0.01mm,0.5mm]，深宽比的范围区间为[0.01，10]；
[0012]
所述碗状结构的开口边缘有凸起或褶皱，所述碗状结构的碗壁为非光滑连续面，以及所述碗状结构至少包括一最低点。
[0013]
在本发明一方案中，所述匀光面是由匀光点构成，且所述匀光面的形貌特征为单点碗状结构、多点独立碗状结构、多点叠加而成的沟槽结构以及多点叠加而成的环形结构中的一种；
[0014]
其中，多点叠加而成的沟槽结构或者环形结构的底部可允许多点叠加排布，以及周围可见多点叠加产生的凸起或褶皱。
[0015]
在本发明一方案中，所述凹形密度结构为单点碗状结构时，其宽度的尺寸范围区间为[0.2mm,2.0mm]，深宽比的范围区间为[0.01，10]。
[0016]
在本发明一方案中，所述凹形密度结构由多组匀光面组成，其宽度的尺寸范围区间为[0.5mm,10.0mm]，总体深宽比的范围区间为[0.01，10]。
[0017]
在本发明一方案中，所述凹形密度结构的中心轴线与所述led芯片的中心轴线之间是重合设置。
[0018]
在本发明一方案中，所述凹形密度结构的中心轴线与所述led芯片的中心轴线之间是偏移设置。
[0019]
本发明还提供一种led灯，其包括：
[0020]
led支架；
[0021]
led芯片，其位于所述led支架上，且用于产生光源；以及
[0022]
如上述实施例中任一所述的led的光学结构，且所述led的光学结构是连接在所述led支架上；
[0023]
其中，所述led的光学结构中的封装体与所述led支架固定连接，以及所述封装体是用于将所述led芯片封装在所述led支架上。
[0024]
本发明还提供一种显示装置，其包括如上述实施例中所述的led。
[0025]
综上所述，本发明公开一种led的光学结构、led及装置，led的光学结构是通过在封装体的表面加工凹形密度结构，使得led芯片正面的大部分光被凹形密度结构反射出去。可有效降低中心光强，以及提升大角度方向光强，从而使led发光角度扩大。同时，由于在凹形密度结构的匀光面上设置有多组匀光点，可进一步提高对于led芯片的匀光效果。可有效改善现有的led光源在扩大角度的过程中，其光效损失较大，且会额外增加led及后端的制造工艺的复杂性的问题。
附图说明
[0026]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]
图1为本发明一种led于一实施例中的结构示意图；
[0028]
图2为本发明一种led于一实施例中的另一种状态的结构示意图；
[0029]
图3为本发明一种led于一实施例中的再一种状态的结构示意图；
[0030]
图4为本发明一种led的光学结构于一实施例中单点碗状结构的结构示意图；
[0031]
图5为图4的单点碗状结构的扫描的结构示意图；
[0032]
图6为本发明一种led的光学结构于一实施例中的凹形密度结构的开口为130
°
时的结构示意图；
[0033]
图7为图6中的凹形密度结构的扫描的结构示意图；
[0034]
图8为本发明一种led的光学结构于一实施例中的凹形密度结构的开口为140
°
时的结构示意图；
[0035]
图9为图8中的凹形密度结构的扫描的结构示意图；
[0036]
图10为本发明一种led的光学结构于一实施例中的凹形密度结构的开口为150
°
时的结构示意图；
[0037]
图11为图10中的凹形密度结构的扫描的结构示意图。
[0038]
元件标号说明
[0039]
100、led支架；
[0040]
200、led芯片；
[0041]
300、凹形密度结构；310、匀光面；311、第一区域；312、第二区域；
[0042]
400、封装体。
具体实施方式
[0043]
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0044]
请参阅图1至图11。须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。
[0045]
请参阅图1，本发明公开一种led的光学结构，可以改善现有的led光源在扩大角度的过程中，其光效损失较大，且会额外增加led及后端制造工艺的复杂性的问题。其中，led的光学结构至少包括一用于发光的led芯片200，以及连接在led芯片200上的封装体400。封装体400是位于led芯片200的光源的一侧，且封装体400是包覆在led芯片200上。因此，在led芯片200的发光过程中，其光源在通过封装体400后射出。
[0046]
可以理解的，封装体400是采用透光材质，且可允许光源穿过。
[0047]
在一实施例中，封装体400是采用高分子材料，高分子材料的封装体400通常是使用聚合物作为基础材料进行制备。例如是，制备封装体400的高分子材料可允许包括聚碳酸酯、聚四氟乙烯或者聚苯乙烯中的几种或者一种。其中，聚碳酸酯材质具有较高的抗冲击性和耐热性，聚四氟乙烯材质在极端温度下可以保持高度的稳定性和抗化学品性能以及聚苯乙烯材质质地较轻且易于加工。然不限于此，封装体400的具体材质，可允许根据实际需求进行确定。
[0048]
需要注意的是，在封装体400上开设有光学的匀光部，且匀光部是位于led芯片200的部分光路之上。当led芯片200在发光的时候，其光路经过匀光部时，光线的角度偏移。因此，通过匀光部，以实现对于led光线的角度扩增。
[0049]
具体来说，匀光部包括一凹形密度结构300，且该凹形密度结构300包括至少一组匀光面310。该凹形密度结构300是内嵌在封装体400的表面，即凹形密度结构300与封装体400之间为一体式结构。当led芯片200的光线透过封装体400进入匀光面310时，匀光面310驱使光线的角度偏移。
[0050]
在匀光面310上设置有匀光点，以通过匀光点提高对于光线的匀光和折射效果。
[0051]
在一实施例中，匀光点是一个以去除封装体400材料所构建的碗状结构，以及该碗状结构的开口是位于led芯片200的远端位置。在碗状结构的开口边缘处设置有凸起或褶
皱，以至于光线在经过匀光面310直射在凸起或者褶皱上时，可允许在此实现光线的折射。以及，碗状结构的碗壁为非光滑的连续曲面，且碗状结构至少包括一最低点。因此，通过led的碗状结构，以改善对于led芯片200的匀光效果。
[0052]
其中，该碗状结构的开口大小的范围区间为[0.01mm,0.5mm]，以及深宽比的范围区间为[0.01，10]。可以理解的，碗状结构的深度即包含碗状结构的开口的平面与该最低点之间的垂直距离。
[0053]
请参阅图1至图11所示，在一实施例中，匀光面310上设置有多个匀光点，通过匀光点以构建该凹形密度结构300的整个匀光面310。
[0054]
其中，匀光面310是内嵌在封装体400上，以及匀光面310的形貌特征可允许是单点碗状结构、多点独立碗状结构、多点独立碗状结构、多点叠加而成的沟槽结构或者多点叠加而成的环形结构中的一种。
[0055]
请参阅图4和图5所示，在一实施例中，单点碗状结构表征凹形密度结构300为单点结构，即凹形密度结构300在制备过程中是通过单点激光雕刻出来的。例如是，凹形密度结构300可允许是通过lds激光加工，在封装体400上进行单点制备。当匀光面310是采用单点碗状结构时，其单点碗状结构的深度的范围区间是[0.2mm,2.0mm]，以及单点碗状结构的深宽比的范围区间为[0.01，10]。同时，对于单点碗状结构而言，其点壁为非光滑状态，且该单点碗状结构的点壁的粗糙度的范围区间是[1μm，500μm]。单点碗状结构可有效提高对于led芯片200的光线的匀光效果。
[0056]
请参阅图6至图11所示，在一实施例中，多点独立碗状结构表征凹形密度结构300为多点结构，即凹形密度结构300在制备过程中是通过多点激光雕刻出来的。例如是，凹形密度结构300在通过lds激光加工进行制备时，可允许在封装体400上预设一凹形结构。其次，通过在凹形结构的凹形面上进行lds激光加工，以构建多个匀光点。当led芯片200的光线经过匀光点时，可有效实现光线方向的偏移。
[0057]
需要注意的是，多点独立碗状结构的匀光面310上的匀光点的单点大小是位于0.01至0.5毫米之间，以及该点集的大小是位于0.5至5.0毫米之间。同时，该点集的深宽比的区间范围是[0.1，10]，且其点壁为非光滑结构。
[0058]
多点独立碗状结构的点壁的粗糙度的范围区间是[1μm，100μm]，以及整体的粗糙度范围区间是[10μm，500μm]。
[0059]
请参阅图1、图4至图11所示，在一实施例中，单点碗状结构或者多点碗状结构可允许是采用锥形结构，通过锥形结构的圆锥面以构建匀光面310。其中，锥形结构的锥心角的可允许根据实际需求进行确定。例如是，锥形结构的锥心角可允许是130
°
、140
°
或者150
°
等。
[0060]
请参阅图2和图3所示，多点叠加而成的沟槽结构和多点叠加的环形结构可允许包括多组匀光面310，通过多组匀光面310以提高对于led芯片200的匀光效果。其中，多点叠加而成的沟槽结构或者环形结构的底部可允许多点叠加排布，以及周围可见多点叠加产生的凸起或褶皱。通过凸起或者褶皱，进一步效提高光线的匀光效果。
[0061]
其中，多点叠加而成的沟槽结构和多点叠加的环形结构的宽度尺度范围区间是[0.5mm，10.0mm]，以及总体的深宽比为[0.01，10]。
[0062]
例如是，请参阅图2和图3所示，多点叠加的环形结构可允许包括第一区域311以及
第二区域312，且第一区域311和第二区域312之间是同轴设置。通过将第一区域311和第二区域312之间设置为同轴设置，可有效提高对于led芯片200的匀光效果。
[0063]
然不限于此，第一区域311和第二区域312之间可允许是偏心设置。
[0064]
led芯片200可用于产生光源，以及通过凹形密度结构300以实现对于该光源进行匀光处理。
[0065]
其中，凹形密度结构300通常是环形结构，以确保led光源沿着其中心轴线的光线在散发过程中的均匀性。可以理解的，凹形密度结构300的中心轴线与led芯片200的中心轴线之间是重合设置。
[0066]
然不限于此，所述凹形密度结构300的中心轴线与所述led芯片200的中心轴线之间是偏移设置。通过将凹形密度结构300的中心轴线与所述led芯片200的中心轴线之间偏移设置，可有效调整对于led芯片200的匀光效果，以提高本装置的实际的适用性。
[0067]
本发明还提供一种led灯，其包括led支架100、led芯片200以及如上述实施例中的led的光学结构。其中，led芯片200用于产生光源，且led芯片200是连接在led支架100上。
[0068]
其中，led支架100上可允许设置有多个led芯片200，以提高led的实际的使用效果。
[0069]
led灯的光学结构中包括有封装体400，且封装体400是固定连接在led支架100上，以及封装体400是包覆在led芯片200的外围。
[0070]
本发明还提供一种显示装置，显示装置可允许是显示屏或者是背光源装置。其中，该显示装置上设置有上述实施例中的led灯，以通过该led灯为显示装置提供光源。
[0071]
综上所述，本发明公开一种led的光学结构、led灯及装置，led灯的光学结构是通过在封装体400的表面加工凹形密度结构300，使得led芯片200正面的大部分光被凹形密度结构300反射出去。可有效降低中心光强，以及提升大角度方向光强，从而使led发光角度扩大。同时，由于在凹形密度结构300的匀光面310上设置有多组匀光点，可进一步提高对于led芯片200的匀光效果。
[0072]
因此，可有效改善现有的led光源在扩大角度的过程中，其光效损失较大，且会额外增加led及后端的制造工艺的复杂性的问题。
[0073]
所以，本发明有效克服了现有技术中的一些实际问题从而有很高的利用价值和使用意义。
[0074]
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

技术特征：
1.一种led的光学结构，其特征在于，包括：封装体(400)，是位于led芯片(200)光源的一侧，包覆在led芯片(200)上，且设有光学的匀光部，以及所述匀光部是位于所述led芯片(200)的部分光路上；所述匀光部包括一凹形密度结构(300)，且所述凹形密度结构(300)是内嵌在所述封装体(400)表面，以及所述凹形密度结构(300)包括至少一组匀光面(310)；所述匀光面(310)上设置有匀光点；其中，当所述led芯片(200)的光线经过所述匀光面(310)时，所述光线的角度偏移。2.根据权利要求1所述的led的光学结构，其特征在于，所述匀光点是一个去除封装材料的碗状结构，所述碗状结构的开口大小范围区间为[0.01mm,0.5mm]，深宽比的范围区间为[0.01，10]；所述碗状结构的开口边缘有凸起或褶皱，所述碗状结构的碗壁为非光滑连续面，以及所述碗状结构至少包括一最低点。3.根据权利要求1所述的led的光学结构，其特征在于，所述匀光面(310)是由匀光点构成，且所述匀光面(310)的形貌特征为单点碗状结构、多点独立碗状结构、多点叠加而成的沟槽结构以及多点叠加而成的环形结构中的一种；其中，多点叠加而成的沟槽结构或者环形结构的底部可允许多点叠加排布，以及周围可见多点叠加产生的凸起或褶皱。4.根据权利要求1所述的led的光学结构，其特征在于，所述凹形密度结构(300)为单点碗状结构时，其宽度的尺寸范围区间为[0.2mm,2.0mm]，深宽比的范围区间为[0.01，10]。5.根据权利要求1所述的led的光学结构，其特征在于，所述凹形密度结构(300)由多组匀光面(310)组成，其宽度的尺寸范围区间为[0.5mm,10.0mm]，总体深宽比的范围区间为[0.01，10]。6.根据权利要求1所述的led的光学结构，其特征在于，所述凹形密度结构(300)的中心轴线与所述led芯片(200)的中心轴线之间是重合设置。7.根据权利要求1所述的led的光学结构，其特征在于，所述凹形密度结构(300)的中心轴线与所述led芯片(200)的中心轴线之间是偏移设置。8.一种led灯，其特征在于，包括：led支架(100)；led芯片(200)，其位于所述led支架(100)上，且用于产生光源；以及如权利要求1至7任一所述的led的光学结构，且所述led的光学结构是连接在所述led支架(100)上；其中，所述led的光学结构中的封装体(400)与所述led支架(100)固定连接，以及所述封装体(400)是用于将所述led芯片(200)封装在所述led支架(100)上。9.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求8所述的led灯。

技术总结
本发明公开一种LED的光学结构、LED灯及装置，其中所述LED的光学结构包括：封装体，是位于LED芯片光源的一侧，包覆在LED芯片上，且设有光学的匀光部，以及所述匀光部是位于所述LED芯片的部分光路上；所述匀光部包括一凹形密度结构，且所述凹形密度结构是内嵌在所述封装体表面，以及所述凹形密度结构包括至少一组匀光面；所述匀光面上设置有匀光点。其中，当所述LED芯片的光线经过所述匀光面时，所述光线的角度偏移。本发明可有效改善现有的LED光源在扩大角度的过程中，其光效损失较大，且会额外增加LED及后端的制造工艺的复杂性的问题。外增加LED及后端的制造工艺的复杂性的问题。外增加LED及后端的制造工艺的复杂性的问题。


技术研发人员：刘瀚 许明吉 刘康仲 张晓军 张亚荣
受保护的技术使用者：合肥泰沃达智能装备有限公司
技术研发日：2023.06.25
技术公布日：2023/8/28