[发明专利]一种球面透镜发光器件

说明书

技术领域

本发明涉及照明显示领域，具体涉及一种结构简单、高辐射强度、具有良好辐射空间分布及辐射曲线上无多余的杂散光的球面透镜及具有该球面透镜的发光器件。

背景技术

随着红外触摸屏、电子白板的广泛应用，为了保证触摸的准确性，要求红外发光管在光学性能上有较高的精确度和一致性，否则可能会出现触摸不灵敏的情况。红外发光管要求具有较高的辐射强度，以确保在大尺寸屏幕上有足够的发射距离；另外，多点触控的要求则需要红外发光管有更宽的光分布以产生更密集的“光网”。发光强度与发光角度，这两者本身就是一对相互矛盾的参数，很难兼顾。

如现有红外发光管的发光芯片为红外LED芯片，红外LED芯片的出光表面设有用于焊接的电极如图1(a)所示，包括：自下而上依次层叠的N型基底层401’、N型层402’、发光层403’、P型层404’，及设置P型层404’表面的电极405’；在发光层发出的光线被电极遮挡致使在中间位置的出光强度降低，按常规方式制备出来的红外发光管的出光曲线如图1(b)所示，在倾斜于LED芯片的出光表面的法向方向10°内的光强因电极的遮挡明显下降形成凹陷结构，越至中间位置光强降低越明显。现有的透镜更多是的通过设计其外形来达到想要的出光曲线，因透镜材料的折射率一致，单纯依靠球面外形，很难设计出特定要求的出光曲线。如中国实用新型专利申请号为：CN201220662326.7公开的一种集成大功率LED透镜，其外形采用花生壳状，使光出射后达到一矩形光，但无法保证该矩形光的光强的均匀性。

发明内容

为此，本发明基于发光表面设有电极阻挡出射光的LED芯片，提供一种结构简单、高辐射强度、具有良好辐射空间分布及辐射曲线上无多余的杂散光的球面透镜及具有该球面透镜的发光器件。

为达到上述目的，本发明提供的一种球面透镜，包括：透镜本体，所述透镜本体设有一底面及球弧形出光表面，所述球弧形出光表面具有相对于底面的最顶端的中心位置，自中心位置向底面方向的出光表面依次设有第一光增透区域、第二光增透区域及光减弱区域，所述第一光增透区域、第二光增透区域及光减弱区域的表面的粗糙度分别是第一粗糙度、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级，其中：第一光增透区域的表面的第一粗糙度不变，第二光增透区域表面的第二粗糙度及光减弱区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匀递增的变化趋势，并且第一粗糙度、第二粗糙度和第三粗糙度呈三阶梯状增大。

进一步的，所述出光表面的中心位置与底面的中心点的连接线为中心线，所述第一光增透区域包括出光表面的中心位置及向外延伸至倾斜于中心线5°-15°的区域。

进一步的，所述出光表面的中心位置与底面的中心点的连接线为中心线，第二光增透区域为第一光增透区域的外边缘至倾斜于中心线20°-50°的区域。

进一步的，所述第一粗糙度为不变的纳米级粗糙度。

再进一步的，所述第二粗糙度为0.1μm-0.4μm范围内均匀递增的亚微米级粗糙度。

又进一步的，所述第三粗糙度为0.6μm-1μm范围内均匀递增的亚微米级粗糙度。

进一步的，所述底面的中心点的位置向内凹陷设置一容置发光芯片的容置凹腔。

再进一步的，所述容置凹腔外的底面还设有一反光层。

本发明还提供一种发光器件，至少包括上述所述的球面透镜。

通过本发明提供的技术方案，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设有第一光增透区域、第二光增透区域及光减弱区域，所述第一光增透区域、第二光增透区域及光减弱区域的表面粗糙度呈三阶梯状增大，所述第一光增透区域的第一粗糙度不变，在第一光增透区域内的出射光直接射出，第二光增透区域的第二粗糙度由中心位置向底面方向上呈均匀递增，在出光的同时，该区域的出射光可通过粗糙表面折射至第一光增透区域的位置，进而补偿第一光增透区域的出光强度，弥补因发光芯片的电极遮挡光线造成的低光量，明显改善出光的均匀性；光减弱区域的第三粗糙度大，光射向光减弱区域的粗糙表面，其一部分光形成全反射，向内全反射的光有机会通过底面等反射进而从第一光增透区域或第二光增透区域射出，增加光增透区域的出光强度，减少从光减弱区域射出的光线，有效减少了整个发光器件的杂散光。

附图说明

图1(a)所示为现有技术中红外LED芯片的结构示意图；

图1(b)所示为现有技术中红外发光管的光效示意图；