[发明专利]有利于背后照明的LED广角发射透镜

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是Grigoriy Basin等人于2005年2月28日提交的美国专利申请No.11/069418的部分继续申请(CIP)，其名称为“在LED电路小片上的包覆模制透镜(Overmolded Lens Over LED Die)”，该申请是Grigoriy Basin等人于2004年11月15日提交的美国申请No.10/990208的部分继续申请，其名称为“LED电路小片上的模制透镜(Molded Lens Over LED Die)”。

技术领域

本发明涉及发光二极管(LED)，尤其涉及一些透镜设计以及用于在LED电路小片(die)上形成透镜的技术。

背景技术

LED电路小片通常以朗伯模式发射光。通常在LED电路小片上使用透镜来使光束变窄或者形成侧面发射模式。用于表面安装的LED的常用类型的透镜是预制模制的塑料，其粘结在其中安装了LED电路小片的封装中。转让给Lumileds Lighting的美国专利No.6274924中表示了一种这样的透镜，该专利在此引入作为参考。

发明内容

本文中描述了用于形成用于表面安装LED的透镜的技术以及各种透镜设计。一种特别有效的透镜生成广角发射模式，使得背光源中多个LED发出的光充分混合，从而在液晶显示器(LCD)背光源中生成均匀的光源。

在用于形成透镜的一种方法中，将一个LED电路小片或者多个LED电路小片安装在支撑结构上。该支撑结构可以是陶瓷衬底、硅衬底或者其它类型的支撑结构，其中LED电路小片与支撑结构上的金属衬垫电连接。该支撑结构可以是次级载具，其安装在封装中的电路板或者散热器上。

模具中具有对应于支撑结构上的LED电路小片位置的缺口。这些缺口充满液态、光学透明的材料(例如硅树脂)，当该材料固化时形成硬化透镜材料。这些缺口的形状将为透镜的形状。该模具和LED电路小片/支撑结构被集合在一起，使得每个LED电路小片存在于相关缺口中的液态透镜材料内。

然后，加热该模具以使透镜材料固化(硬化)。然后分离该模具和支撑结构，从而在每个LED电路小片上留下完整的透镜。这种一般的过程称作包覆模制(over molding)。

可以利用不同模具重复该包覆模制过程，从而生成同心或者重叠的透镜壳。每个透镜可以具有不同的属性，例如包含磷光体、为不同的材料、提供不同的辐射模式、具有不同的硬度值、具有不同的折射率或者可以由不同技术(例如UV相对于加热)固化。

在另一实施例中，在包覆模制透镜上固定辅透镜。该包覆模制透镜简化了辅透镜的设计和制造。在另一实施例中，描述了一种广角发射透镜，其不需要包覆模制透镜。

附图说明

图1是安装在支撑结构(例如次级载具)上的四个LED电路小片以及用于在每个LED电路小片周围形成透镜的模具的侧视图。

图2是插入充满液态透镜材料的模具中的缺口中的LED电路小片的侧视图。

图3是LED电路小片的侧视图，这些LED电路小片在液体已经固化之后从模具上除下，从而形成了密封每个LED电路小片的透镜。

图4是位于次级载具或者电路板上的LED电路小片阵列的透视图，其中在每个LED电路小片上形成了模制透镜。

图5是安装在次级载具上的倒装LED电路小片的特写侧视图，该次级载具又安装在电路板上并且其中在LED电路小片上形成模制透镜。

图6是安装在次级载具上的非倒装LED电路小片的特写侧视图，该次级载具又安装在电路板上，其中电线将LED电路小片上的n和p金属电连接到电路板上的引线，并且其中在LED电路小片上形成了模制透镜。

图7、8、9、10和11是在其上形成不同透镜的LED电路小片的截面图。

图12是利用本发明技术模制在LED电路小片上的侧面发射透镜的截面图。

图13是利用本发明技术模制在LED电路小片上的准直透镜的截面图。

图14是粘结在已经利用本发明技术模制到LED电路小片上的朗伯透镜上的预制侧面发射透镜的截面图。

图15是用于使用图14的LED和侧面发射透镜的液晶显示器或者其它类型显示器的背光源的截面图。

图16是具有照相机的蜂窝电话的透视图，其使用具有模制透镜的LED作为闪光灯。

图17和18是两种模制透镜的截面图。所有显示的透镜都关于中心轴对称，然而本发明也可以用于非对称透镜。

图19-22表示了用于获得希望发射模式的内部透镜和外壳透镜的表面特征。