[發(fā)明專利]一種球面透鏡發(fā)光器件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610709069.0
• 申請日: 2016-08-24
• 公開（公告）號: CN106226850B
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蘭玉平;陳巍
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門華聯(lián)電子股份有限公司
• 主分類號: G02B3/00
• 分類號: G02B3/00;H01L33/58
• 代理公司: 廈門市精誠新創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司35218
• 代理人: 何家富

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及照明顯示領(lǐng)域，具體涉及一種結(jié)構(gòu)簡單、高輻射強度、具有良好輻射空間分布及輻射曲線上無多余的雜散光的球面透鏡及具有該球面透鏡的發(fā)光器件。

背景技術(shù)

隨著紅外觸摸屏、電子白板的廣泛應用，為了保證觸摸的準確性，要求紅外發(fā)光管在光學性能上有較高的精確度和一致性，否則可能會出現(xiàn)觸摸不靈敏的情況。紅外發(fā)光管要求具有較高的輻射強度，以確保在大尺寸屏幕上有足夠的發(fā)射距離；另外，多點觸控的要求則需要紅外發(fā)光管有更寬的光分布以產(chǎn)生更密集的“光網(wǎng)”。發(fā)光強度與發(fā)光角度，這兩者本身就是一對相互矛盾的參數(shù)，很難兼顧。

如現(xiàn)有紅外發(fā)光管的發(fā)光芯片為紅外LED芯片，紅外LED芯片的出光表面設(shè)有用于焊接的電極如圖1(a)所示，包括：自下而上依次層疊的N型基底層401’、N型層402’、發(fā)光層403’、P型層404’，及設(shè)置P型層404’表面的電極405’；在發(fā)光層發(fā)出的光線被電極遮擋致使在中間位置的出光強度降低，按常規(guī)方式制備出來的紅外發(fā)光管的出光曲線如圖1(b)所示，在傾斜于LED芯片的出光表面的法向方向10°內(nèi)的光強因電極的遮擋明顯下降形成凹陷結(jié)構(gòu)，越至中間位置光強降低越明顯。現(xiàn)有的透鏡更多是的通過設(shè)計其外形來達到想要的出光曲線，因透鏡材料的折射率一致，單純依靠球面外形，很難設(shè)計出特定要求的出光曲線。如中國實用新型專利申請?zhí)枮椋篊N201220662326.7公開的一種集成大功率LED透鏡，其外形采用花生殼狀，使光出射后達到一矩形光，但無法保證該矩形光的光強的均勻性。

發(fā)明內(nèi)容

為此，本發(fā)明基于發(fā)光表面設(shè)有電極阻擋出射光的LED芯片，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、高輻射強度、具有良好輻射空間分布及輻射曲線上無多余的雜散光的球面透鏡及具有該球面透鏡的發(fā)光器件。

為達到上述目的，本發(fā)明提供的一種球面透鏡，包括：透鏡本體，所述透鏡本體設(shè)有一底面及球弧形出光表面，所述球弧形出光表面具有相對于底面的最頂端的中心位置，自中心位置向底面方向的出光表面依次設(shè)有第一光增透區(qū)域、第二光增透區(qū)域及光減弱區(qū)域，所述第一光增透區(qū)域、第二光增透區(qū)域及光減弱區(qū)域的表面的粗糙度分別是第一粗糙度、第二粗糙度和第三粗糙度，第一粗糙度、第二粗糙度和第三粗糙度均等于或小于微米級，其中：第一光增透區(qū)域的表面的第一粗糙度不變，第二光增透區(qū)域表面的第二粗糙度及光減弱區(qū)域表面的第三粗糙度均是具有以由中心位置向底面方向上呈均勻遞增的變化趨勢，并且第一粗糙度、第二粗糙度和第三粗糙度呈三階梯狀增大。

進一步的，所述出光表面的中心位置與底面的中心點的連接線為中心線，所述第一光增透區(qū)域包括出光表面的中心位置及向外延伸至傾斜于中心線5°-15°的區(qū)域。

進一步的，所述出光表面的中心位置與底面的中心點的連接線為中心線，第二光增透區(qū)域為第一光增透區(qū)域的外邊緣至傾斜于中心線20°-50°的區(qū)域。

進一步的，所述第一粗糙度為不變的納米級粗糙度。

再進一步的，所述第二粗糙度為0.1μm-0.4μm范圍內(nèi)均勻遞增的亞微米級粗糙度。

又進一步的，所述第三粗糙度為0.6μm-1μm范圍內(nèi)均勻遞增的亞微米級粗糙度。

進一步的，所述底面的中心點的位置向內(nèi)凹陷設(shè)置一容置發(fā)光芯片的容置凹腔。

再進一步的，所述容置凹腔外的底面還設(shè)有一反光層。

本發(fā)明還提供一種發(fā)光器件，至少包括上述所述的球面透鏡。

通過本發(fā)明提供的技術(shù)方案，具有如下有益效果：

自中心位置向底面方向的出光表面依次設(shè)有第一光增透區(qū)域、第二光增透區(qū)域及光減弱區(qū)域，所述第一光增透區(qū)域、第二光增透區(qū)域及光減弱區(qū)域的表面粗糙度呈三階梯狀增大，所述第一光增透區(qū)域的第一粗糙度不變，在第一光增透區(qū)域內(nèi)的出射光直接射出，第二光增透區(qū)域的第二粗糙度由中心位置向底面方向上呈均勻遞增，在出光的同時，該區(qū)域的出射光可通過粗糙表面折射至第一光增透區(qū)域的位置，進而補償?shù)谝还庠鐾竻^(qū)域的出光強度，彌補因發(fā)光芯片的電極遮擋光線造成的低光量，明顯改善出光的均勻性；光減弱區(qū)域的第三粗糙度大，光射向光減弱區(qū)域的粗糙表面，其一部分光形成全反射，向內(nèi)全反射的光有機會通過底面等反射進而從第一光增透區(qū)域或第二光增透區(qū)域射出，增加光增透區(qū)域的出光強度，減少從光減弱區(qū)域射出的光線，有效減少了整個發(fā)光器件的雜散光。

附圖說明

圖1(a)所示為現(xiàn)有技術(shù)中紅外LED芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖1(b)所示為現(xiàn)有技術(shù)中紅外發(fā)光管的光效示意圖；