一种LED耦合结构的制作方法

本发明涉及光纤耦合领域，具体涉及一种LED耦合结构。

背景技术：

光纤照明是指光透过光纤导体的传输，可以传导到任意的区域里。通过光纤将光导向被照明物体, 可大大提高照明的精确度和对比度。现有的LED照明光纤在耦合传导中，LED灯珠和一次透镜为封装成一体的结构，由于一次透镜和LED封装为一体，在耦合系统中，透镜不可替换，严重影响了光纤的耦合效率，同时这种结构限制了LED发光面与光纤入光端的距离，也降低了耦合系统的耦合结构。故现有LED照明光纤在耦合传导中，存在着耦合效率低的问题。

技术实现要素：

为了解决现有LED照明光纤在耦合传导中，存在着耦合效率低的问题，本发明提供一种LED耦合结构。

本发明是通过如下技术方案来实现的：一种LED耦合结构，包括：LED光源和耦合结构，所述LED光源和耦合结构依次设置且在同一轴线上；所述 LED光源未设置透镜，包括LED芯片和散热盘，所述LED芯片与散热盘焊接连接；所述耦合结构为透镜式耦合结构或反光杯式耦合结构或透镜与反光杯组合式耦合结构；

所述透镜式耦合结构包括耦合透镜和光纤，所述耦合透镜设置在LED芯片发光面的一侧且LED芯片位于耦合透镜的焦点位置的前后0.2mm内，所述光纤设置在耦合透镜远离LED芯片的另一侧；

所述反光杯式耦合结构包括反光杯和光纤，所述LED芯片设置在反光杯底部且LED芯片位于反光杯的焦点位置的前后0.2mm内，LED芯片的发光面位于反光杯内侧，所述光纤设置在反光杯的顶部；

所述透镜与反光杯组合式耦合结构包括耦合透镜、光纤和反光杯，所述LED芯片设置在反光杯底部，LED芯片的发光面位于反光杯内侧，所述耦合透镜设置在反光杯内或者耦合透镜的进光面与反光杯的大端端面平齐且耦合透镜进光面大小与反光杯大端端面口径相匹配，所述光纤设置在耦合透镜远离LED芯片的另一侧。

进一步的，所述透镜式耦合结构的LED芯片的发光面到耦合透镜的距离小于1/2的LED芯片的发光面直径。

进一步的，所述透镜式耦合结构的耦合透镜的出光面与光纤的距离小于1/2的耦合透镜口径。

进一步的，所述耦合透镜为全内反射透镜。

进一步的，所述耦合透镜为玻璃或耐温型透明材料。

本发明一种LED耦合结构产生的有益效果是：通过将LED芯片与散热盘焊接连接，省去了LED芯片与耦合透镜的封装，简化生产流程，降低生产成本，封装尺寸可以做得更小，而同样的封装尺寸可以提供更大的功率，对比现有的耦合方式，本发明可以调整LED芯片的发光面与光纤入光端的距离，在该距离内根据需要配置耦合透镜，提高耦合系统的效率。

附图说明

图1为本发明一种LED耦合结构现有技术中的LED芯片与耦合透镜的封装结构图。

图2为本发明一种LED耦合结构透镜式耦合方式示意图。

图3为本发明一种LED耦合结构反光杯式耦合方式示意图。

图4为本发明一种LED耦合结构全内反射透镜式耦合方式示意图。

图5为本发明一种LED耦合结构透镜与反光杯组合式示意图。

图中：（1）LED芯片、（101）LED发光面、（2）耦合透镜、（201）全内反射透镜、（3）光纤、（4）反光杯、（5）散热盘。

具体实施方式

下面将根据附图结合具体实施例详细地描述：

图1为本发明一种LED耦合结构现有技术中的LED芯片与耦合透镜的封装结构图，图2为本发明一种LED耦合结构透镜式耦合方式示意图，图3为本发明一种LED耦合结构反光杯式耦合方式示意图，图4为本发明一种LED耦合结构全内反射透镜式耦合方式示意图，图5为本发明一种LED耦合结构透镜与反光杯组合式示意图。由图可知，

本发明是通过如下技术方案来实现的：

一种LED耦合结构，包括：LED光源和耦合结构，所述LED光源和耦合结构依次设置且在同一轴线上；所述 LED光源未设置透镜，包括LED芯片（1）和散热盘（5），所述LED芯片与散热盘焊接连接；所述耦合结构为透镜式耦合结构或反光杯式耦合结构或透镜与反光杯组合式耦合结构；

本发明在具体实施时，通过将LED芯片与散热盘焊接连接，采用倒装芯片直接封焊到封装底部的焊盘，省去了LED芯片与耦合透镜的封装，简化生产流程，降低生产成本，封装尺寸可以做得更小，而同样的封装尺寸可以提供更大的功率，对比现有的耦合方式，本发明可以调整LED芯片的发光面与光纤入光端的距离，在该距离内根据需要配置耦合透镜，提高耦合系统的效率。

在本实施例中，采用透镜式耦合方式，所述透镜式耦合结构包括耦合透镜和光纤，所述耦合透镜设置在LED芯片发光面的一侧且LED芯片位于耦合透镜的焦点位置的前后0.2mm内，所述光纤设置在耦合透镜远离LED芯片的另一侧；

本实施例中，LED芯片发光面积为1mm × 1mm，采用的耦合透镜为玻璃材料，耦合透镜的口径为3.2mm，焦点距离为0.3mm，中心厚度为1.2mm，耦合透镜设置在LED芯片发光面的一侧的0.3mm处，光纤采用直径2mm，长度20cm的塑料光纤，光纤设置在耦合透镜远离LED芯片的另一侧，通过测光积分球测量光通量，测出该耦合结构的耦合效率为60.5%，目前同样发光面积，LED封装时LED芯片发光面与透镜距离0.25mm，透镜的中心厚度为1.5mm，测量其耦合效率为59.7%，通过上述对比，本发明减小了耦合结构的尺寸。

在另一实施例中，耦合透镜设置在LED芯片发光面一侧的0.1mm处，其余参数与本实施例相同，通过测光积分球测量光通量，测出该耦合结构的耦合效率为61.4%，与现有发明进行对比，减小了耦合结构的尺寸。

在另一实施例中，耦合透镜设置在LED芯片发光面一侧的0.5mm处，其余参数与本实施例相同，通过测光积分球测量光通量，测出该耦合结构的耦合效率为59.8%，与现有发明进行对比，减小了耦合结构的尺寸。

进一步的，为了进一步的提高耦合系统的耦合效率，所述LED芯片的发光面到耦合透镜的距离小于1/2的LED芯片的发光面直径；所述耦合透镜的出光面与光纤的距离小于1/2的耦合透镜口径。在本实施例中，耦合透镜的出光面与光纤的距离1.5mm。

在另一实施例中，采用反光杯的耦合方式，所述反光杯式耦合结构包括反光杯和光纤，反光杯采用金属材料制成，在表面渡了一层铝质的反光膜，反光杯采用抛物线形，大端口径为2mm，小端口径为1.45mm，高度为2mm，反光杯的焦点即在小端口径的中心处，LED芯片位于反光杯底部的焦点位置且发光面位于反光杯的内侧；光纤采用直径2mm，长度20cm的塑料光纤，光纤位于反光杯的大端口径处，通过测光积分球测量光通量，测出该耦合结构的耦合效率为63.2%；在另一实施例中，LED芯片位于反光杯焦点前面0.2mm处，其余参数相同，测出该耦合结构的耦合效率为62.5%；在另一实施例中，LED芯片位于反光杯焦点后面0.2mm处，其余参数相同，测出该耦合结构的耦合效率为62.9%。

在另一实施例中，反光杯采用金属材料制成，在表面渡了一层铝质的反光膜，反光杯采用抛物线形，大端口径为2.5mm，小端口径为1.5mm，高度为3mm，反光杯的焦点即在小端口径的中心处，LED芯片位于反光杯底部的焦点位置且发光面位于反光杯的内侧；光纤采用直径2mm，长度20cm的塑料光纤，光纤位于反光杯截面与光纤外径相同的位置，通过测光积分球测量光通量，测出该耦合结构的耦合效率为62.8%。

在另一实施例中，采用透镜与反光杯组合式耦合结构，包括耦合透镜、光纤和反光杯，所述LED芯片设置在反光杯底部，反光杯采用金属材料制成，在表面渡了一层铝质的反光膜，反光杯采用抛物线形，大端口径为2.2mm，小端口径为1.45mm，高度为2.5mm，LED芯片发光面积为1mm × 1mm，LED芯片位于反光杯底部小端口径的中心处且发光面位于反光杯的内侧；耦合透镜的口径为2.2mm，中心厚度为1.1mm，耦合透镜的进光面与反光杯的大端端面平齐；光纤采用直径2.2mm，长度20cm的塑料光纤，设置在耦合透镜远离LED芯片的另一侧，距离耦合透镜的出光端距离0.2mm; 通过测光积分球测量光通量，测出该耦合结构的耦合效率为63.7%。在另一实施例中，反光杯采用抛物线形，大端口径为2.2mm，小端口径为1.45mm，高度为2.5mm，LED芯片发光面积为1mm × 1mm，LED芯片位于反光杯底部小端口径的中心处且发光面位于反光杯的内侧；耦合透镜的口径为1.45mm，中心厚度为1.1mm，耦合透镜通过支撑架设置在反光杯内，LED芯片的发光面距离耦合透镜的进光面为0.2mm；光纤采用直径2.2mm，长度20cm的塑料光纤，光纤的进光端与反光杯的大端端面平齐；通过测光积分球测量光通量，测出该耦合结构的耦合效率为63.4%。

所述透镜与反光杯组合式耦合结构还包括耦合透镜、光纤和反光杯，所述LED芯片、耦合透镜和光纤设置在反光杯内，且LED芯片设置在反光杯底部，两者模式相组合后进一步提高了耦合系统的耦合效率。

进一步的，为了提高耦合效率，在另一实施例中，采用透镜式耦合方式且耦合透镜为全内反射透镜。

进一步的，为了降低生产成本，所述耦合透镜为玻璃或耐温型透明材料，在本实施例中，耦合透镜采用的是玻璃材料。

应理解实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作任何各种改动和修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限制。