发光二极管单元

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发光二极管单元\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种发光二极管单元，特别是指一种照射距离较远的发光二极管单元。\n背景技术\n[0002] 作为一种新兴的光源，发光二极管凭借其发光效率高、体积小、重量轻、环保等优点，已被广泛地应用到当前的各个领域当中，大有取代传统光源的趋势。\n[0003] 相比于传统光源，发光二极管所输出的光线大部分都集中在其芯片前方，具有较高的指向性，因此可不经光学修正而直接用于某些领域(如交通灯)。但是，对于照明领域中的灯具而言，发光二极管的光束仍不够集中，其强度有限，无法满足高亮度的照明需求。\n因此，为更有效地利用发光二极管的光线，一般采用一凸透镜与发光二极管组合使用来对发光二极管的光束进行调整。该凸透镜被设置于发光二极管正前方，其可将自发光二极管顶部发出的光线会聚至一小簇光束内，使输出光强增大。\n[0004] 但是，该种光学组合是采用凸透镜对光线进行修正的，由于传统的凸透镜的表面均为球面，其聚光能力有限，导致位于凸透镜光轴附近的光强不足，使光线无法传播较远的距离。对于某些对光传播距离要求极高的灯具而言(如探照灯)，该种光学组合显然已无法满足需求。\n发明内容\n[0005] 有鉴于此，实有必要提供一种照射距离较远的发光二极管单元。\n[0006] 一种发光二极管单元，其包括一透明的罩体及一收容于该罩体内的发光二极管，该罩体在对应于该发光二极管的位置处形成一下凸的非球面，该罩体包括一环绕发光二极管的侧壁及一结合至侧壁的透镜，该透镜正对于发光二极管，该透镜的底面为该非球面，该透镜的顶面为一上凸的非球面，该透镜顶面所形成的非球面的曲率大于透镜底面所形成的非球面的曲率。\n[0007] 与现有技术相比，本发明的罩体采用非球面来对发光二极管的光线进行修正。由于非球面具有良好的聚光特性，其可将自发光二极管顶部所发出的大部分光线集中在其光轴附近，从而使发光二极管单元输出具有高强度的光束，以对较远的距离进行照射。\n[0008] 下面参照附图，结合具体实施例对本发明作进一步的描述。\n附图说明\n[0009] 图1是本发明的发光二极管单元的组合图。\n[0010] 图2是图1的倒置图，其中发光二极管单元中的发光二极管被移去以方便观察。\n[0011] 图3是图1的截面图。\n具体实施方式\n[0012] 如图1及3所示，为本发明的发光二极管单元。该发光二极管单元包括一发光二极管10及一包封发光二极管10的透明罩体20。该发光二极管10包括一基座12、一黏接于基座12顶面的发光二极管芯片14及一固定于基座12上并密封住芯片14的透明封罩16。\n该封罩16大致呈半球形的构造，其用于将发光二极管芯片14所发出的光线导向其顶部射出。经由封罩16的初级光学修正，发光二极管10的输出光线可被简单地调整成一锥形的光束。\n[0013] 请一并参阅图2，该罩体20由透明的材料(如环氧树脂)一体成型，其大致呈一上宽下窄的圆台形的构造。该罩体20包括一圆板的底板22、一自底板22向上延伸出的侧壁24及一结合至侧壁24中的透镜26。该底板22中部开设有一贯穿的圆形通孔220(如图\n2)，其剩余部分围绕该通孔220形成一环状部222。四三角状的缺口224环绕该通孔220开设于环状部222底面，以恰好容置发光二极管10的基座12。这些缺口224的深度均等于发光二极管10的基座12厚度并小于底板22的厚度，以将发光二极管10的基座12完全收容于底板22内。该侧壁24的底部开设一内径自上至下渐增的空穴240，其与底板22的通孔220连通，以容置发光二极管10的封罩16。该空穴240的底部的内径小于底板22通孔\n220的内径，由此在侧壁24底部形成一环状的台阶242。该空穴240的侧部(即侧壁24的内周面)为一圆锥面，其用于将自发光二极管10封罩16周缘所穿出的光线(即与发光二极管10的光轴偏角较大的光线，如图3中所示的光线I)折射入至侧壁24内。该空穴240的顶部形成一向下凸出的非球面262，其构成透镜26的底面，以将自发光二极管10顶部射入的光线(即与发光二极管的光轴偏角较小的光线，如图3中所示的光线II)导入透镜26内。该空穴240在透镜26及侧壁24与发光二极管10的封罩16之间形成了一气隙，因此，发光二极管10的光线在入射至侧壁24及透镜26之前必须首先经过该气隙，即光线必须经过两次折射之后才能进入侧壁24及透镜26内。该侧壁24的外周面为一抛物面，其用于将折射入侧壁24的光线全反射至侧壁24顶部，以避免光损。该侧壁24的顶部向下凹陷出一凹槽244。该凹槽244的侧部为一锥面，其用于与侧壁24的外周面及内周面配合以将自发光二极管10以大角度出射的光线平行折射入空气当中。该凹槽244的底部形成一向上凸起的非球面264而构成透镜26的顶面，其曲率大于位于透镜26底部的非球面262。该透镜26顶部的非球面264用于与底部的非球面262配合以将自发光二极管10以小角度出射的光线平行折射入空气中。该侧壁24顶部的外周缘向外水平凸伸出一折边246，以方便操作用户对罩体20进行操作。经过发光二极管10的封罩16初级修正过的锥形光束再经由罩体20的次级修正之后，将被会聚成一平行光束。优选地，侧壁24内周面与光轴的夹角为\n15度，外周面与光轴的夹角为60度。\n[0014] 与现有技术相比，本发明的发光二极管单元采用双非球面262、264对自发光二极管10顶部所发出的光线进行修正，使这些光线可被会聚至一极窄的平行光束内，从而提升输出光强，使光线可传播较远的距离。经由此种设计，50％光强(设光轴上的出光强度为\n100％)处的出光角度可被控制在相对于光轴5度以内，从而使发光二极管单元的出光效率达到90％以上。另外，由于采用透镜26与侧壁24分工合作，即透镜26负责将出射角较小的光线修正为平行光，而侧壁24用于将出射角较大的光线修正为平行光，二者互不干扰，从而使输出的光束具有极高的导向性。