一种各向同性LED模组的制作方法

一种各向同性led模组
技术领域
1.本发明属于led显示技术领域，尤其涉及一种各向同性led模组。


背景技术：

2.led显示系统广泛应用于虚拟摄影领域。在虚拟摄影棚中，对拍摄效果要求较高，除了满足常规指标外，还需要关注帧率、色彩等更高规格的要求。但在现有技术中，拍摄多个led显示屏时，相同画面下，从不同的角度拍摄，多个显示屏的画面颜色显示会有差异，影响了环境模拟的真实感。这种广角下色温偏移的问题，与显示屏内部设计密切相关，即与灯珠的设计密切相关。当人眼正视灯珠时，会观察到灯珠所呈现出来的正确颜色；若人眼观察灯珠的角度逐渐变小、接近水平时，则会存在视觉盲区或死角，导致看到的颜色会存在偏差。颜色偏差的原因是某一个或两个发光灯芯发出的光被遮挡，人眼没有完全观察到三种颜色的光。单个灯珠是这样，整个显示屏也是这样。仅依靠传统工艺制造出的灯珠难以从根本上解决这一问题。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是：提供一种各向同性led模组，解决现有技术中屏幕中的灯珠在直接显示过程中，从不同方向观看灯珠，颜色存在偏差的问题。
4.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是提供一种各向同性led模组，包括pcb板、发光芯片及灯罩组件；所述pcb板的上表面分布有多个led发光区域，每个所述led发光区域内均设置有多个所述发光芯片，所述发光芯片与所述pcb板电连接；所述pcb板的上方设有一层透光胶体，所述透光胶体覆盖所述发光芯片，所述透光胶体的顶部形成有多个向下凹陷的折射弧面，所述折射弧面为光滑弧面；所述灯罩组件盖合在所述透光胶体的上方，所述灯罩组件具有多个灯罩，每个所述灯罩分别对应一个所述折射弧面，并罩设在对应的所述折射弧面上方；所述灯罩具有一个凸出的扩光部，所述扩光部朝远离对应的所述折射弧面的方向上延伸，所述扩光部包括第一弧面和第二弧面，所述第一弧面与对应的所述折射弧面之间形成折射腔。
5.在一些实施例中，所述灯罩组中的多个灯罩呈矩阵式排列，所述透光胶体顶部的多个折射弧面呈矩阵式分布。
6.在一些实施例中，所述发光芯片的底面通过导电胶体固定在所述pcb板的上表面，所述发光芯片与所述pcb板的上表面之间连接有导线。
7.在一些实施例中，每个所述led发光区域内的发光芯片共用阳极，所述导电胶体连接所述发光芯片和所述pcb板的阳极，所述导线连接所述发光芯片和所述pcb板的阴极。
8.在一些实施例中，每个所述led发光区域内的发光芯片共用阴极，所述导电胶体连接所述发光芯片和所述pcb板的阴极，所述导线连接所述发光芯片和所述pcb板的阳极。
9.在一些实施例中，所述扩光部的横截面尺寸在沿远离对应的所述折射弧面的方向上逐渐减小。
10.在一些实施例中，所述第一弧面和对应的所述折射弧面相接触的部分所处的水平面为基准平面。
11.在一些实施例中，所述第一弧面的弧面顶点到所述基准平面的垂直距离等于所述折射弧面的弧面顶点到所述基准平面的垂直距离；或者，所述第一弧面的弧面顶点到所述基准平面的垂直距离小于所述折射弧面的弧面顶点到所述基准平面的垂直距离；或者，所述第一弧面的弧面顶点到所述基准平面的垂直距离大于所述折射弧面的弧面顶点到所述基准平面的垂直距离。
12.在一些实施例中，所述灯罩由透明材料制成，所述灯罩的材质为环氧树脂。
13.在一些实施例中，每个所述led发光区域内均设置有三个所述发光芯片，分别为红光芯片、绿光芯片和蓝光芯片，所述红光芯片、绿光芯片和蓝光芯片呈线性排布。
14.本发明的有益效果是：本发明公开了一种各向同性led模组，包括pcb板、发光芯片及灯罩组件。pcb板的上表面分布有多个led发光区域，每个led发光区域内均设置有多个发光芯片，发光芯片与pcb板电连接。pcb板的上方设有一层透光胶体，透光胶体覆盖发光芯片，透光胶体的顶部形成有多个向下凹陷的折射弧面，折射弧面为光滑弧面。灯罩组件盖合在透光胶体的上方，灯罩组件具有多个灯罩，每个灯罩分别对应一个折射弧面，并罩设在对应的折射弧面上方。灯罩具有一个凸出的扩光部，扩光部朝远离对应的折射弧面的方向上延伸，扩光部包括第一弧面和第二弧面，第一弧面与对应的折射弧面之间形成折射腔。上述模组经切割后形成单个灯珠，灯罩将灯珠原有的点光源变成面光源，且在不影响发光亮度、不改变发光芯片尺寸的情况下，有效扩大了发光角度。使得从各个方向观看灯珠时，发光颜色能保持原有的色调，不会产生色温偏差。
附图说明
15.图1是本发明一种各向同性led模组的结构示意图；
16.图2是本发明一种各向同性led模组的部分左视剖视图；
17.图3是图1中a处的左视剖视图的放大结构图；
18.图4是图1中a处的俯视图的放大结构图；
19.图5是图3中灯罩的另一实施例的结构剖视图；
20.图6是图3中灯罩的另一实施例的结构剖视图；
21.图7是根据图3的一种结构示意图；
22.图8是根据本发明的一种led显示系统的立体图；
23.图9是现有技术中一种电影屏的正视图。
具体实施方式
24.为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
25.需要说明的是，除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只
是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
26.图1是一种各向同性led模组的结构示意图(灯罩组件3未示出)，结合图2，各向同性led模组包括pcb板1、发光芯片2及灯罩组件3。
27.pcb板1的上表面分布有多个led发光区域11，每个led发光区域11内均设置有多个发光芯片2，发光芯片2与pcb板1电连接。pcb板1的上方设有一层透光胶体4，透光胶体4覆盖发光芯片2，即在高度方向上，透光胶体4的上表面高于发光芯片2的上表面；透光胶体4的顶部形成有多个向下凹陷的折射弧面41，折射弧面41为光滑弧面。
28.灯罩组件3盖合在透光胶体4的上方，灯罩组件3具有多个灯罩31，每个灯罩31分别对应一个折射弧面41，并罩设在对应的折射弧面41上方。灯罩31具有一个凸出的扩光部311，扩光部311朝远离对应的折射弧面41的方向上延伸，扩光部311包括第一弧面3111和第二弧面3112，第一弧面3111与对应的折射弧面41之间形成折射腔5。
29.在本实施例中，如图3、图4所示，每个led发光区域11内均设置有三个发光芯片2，分别为红光芯片、绿光芯片和蓝光芯片，红光芯片、绿光芯片和蓝光芯片呈线性排布。当然，这三种发光芯片2还可以有其它的排列方式，例如呈品字形分布，其余排列方式不再在图中展示。
30.本发明的各向同性led模组，制作完成后，可以按照单个led发光区域11进行划分并切割，形成如图3所示的单个灯珠。
31.在本实施例中，每个灯珠中，灯罩31罩设在透光胶体4对应的折射弧面41上方，两者结合形成一个空气腔，即折射腔5。在折射腔5中，由于光线折射，可以把发光芯片2的光源从点光源变成面光源。因此形成的单个灯珠在显示时，由于光路的改变，增大了发光角度，从不同的方向上观看，灯珠的发光颜色保持原有的色调，不会产生色温偏差，有效解决了不同场景观看时的色温漂移问题。
32.进一步的，如图1、图2所示，pcb板1的上表面分布有多个led发光区域11，多个led发光区域11呈矩阵式排列。对应的，pcb板1上方的透光胶体4，其顶部的多个折射弧面41也呈矩阵式分布。相应的，多个折射弧面41所对应的多个灯罩31也呈矩阵式排列。矩阵式的排列方式不仅结构紧凑，充分利用了pcb板1的空间，而且保持了布局的美观性。
33.在本实施例中，发光芯片2与pcb板1电连接。如图3所示，发光芯片2的底面通过导电胶体6固定在pcb板1的上表面，同时，发光芯片2与pcb板1的上表面之间连接有导线7。每个led发光区域11中的三个发光芯片2与pcb板1电连接后，分别在pcb板1的背面形成相应的引脚(图未示)，即每个灯珠背后有相应的引脚。使用时，可以通过引脚将单个灯珠安装在所需的地方。
34.在本实施例中，导电胶体6为银胶。银胶主要起到粘合及导电的作用。导线7可以是金线、银线、铜线，也可以选择合金线。本实施例中，优选为金线，金线性能稳定，可以防氧化，能保证pcb板1和发光芯片2的接触稳定。
35.在一些实施例中，每个led发光区域11内的发光芯片2共用阳极，导电胶体6连接三个发光芯片2的阳极和pcb板1的阳极，导线7分别连接三个发光芯片2的阴极和pcb板1的阴极。
36.在某些实施例中，每个led发光区域11内的发光芯片2共用阴极，导电胶体6连接三
个发光芯片2和pcb板1的阴极，导线7分别连接三个发光芯片2和pcb板1的阳极。
37.进一步的，透光胶体4的材质为环氧树脂。环氧树脂的主要作用是保护模组的内部结构，使其成形，同时，环氧树脂还可以轻微改变发光芯片2的发光颜色、发光亮度以及发光角度。该透光胶体4设置在pcb板1的上方，覆盖所有发光芯片2，并且透光胶体4的边缘轮廓与pcb板1的边缘相平齐。透光胶体4固化前呈流体状态，通过特定的模具使透光胶体4成型，固化后可以得到所需的多个折射弧面41，该折射弧面41向下凹陷的程度可以根据不同的模具进行调整。
38.在本实施例中，灯罩31由透明材料制成，灯罩31的材质也为环氧树脂。透明的灯罩31不会对发光芯片2的发光颜色产生影响。环氧树脂起光学透镜的作用，将其做成灯罩31，可以控制发光芯片2的发光角度。环氧树脂也能提高光的提取效率，降低光的全反射。灯罩31的材质为环氧树脂，因此其固化前同样呈流体状态。使用特定的模具，将灯罩组件3在流体状态下定型，固化后可以形成多个所需的灯罩31。
39.进一步的，如图2至图3所示，灯罩31具有一个凸出的扩光部311，扩光部311朝远离对应的折射弧面41的方向上延伸，扩光部311包括第一弧面3111和第二弧面3112，通过特定模具形成的折射弧面41和扩光部311的第一弧面3111之间形成空腔，此空腔便是折射腔5。
40.由于光的折射，三个发光芯片2经过混光后，射向折射腔5。在折射腔5中，经过空气再折射，光路改变，发光角度变大，光源由点光源变成面光源，因此从各个方向观看时，发光颜色不会产生偏差。
41.在本实施例中，扩光部311的横截面尺寸在沿远离对应的折射弧面41的方向上逐渐减小。扩光部311距离对应的折射弧面41最远的部分，横截面积最小。
42.进一步的，第一弧面3111和对应的折射弧面41相接触的部分所处的水平面为基准平面51。
43.在本实施例中，如图3所示，第一弧面3111的弧面顶点到基准平面51的垂直距离l1，等于折射弧面41的弧面顶点到基准平面51的垂直距离l2，即l1＝l2。在此种情况下，发光芯片2发出的光可以形成一种发光角度。
44.如图5所示，在一些实施例中，第一弧面3111的弧面顶点到基准平面51的垂直距离l1，小于折射弧面41的弧面顶点到基准平面51的垂直距离l2，即l1《l2。在此种情况下，发光芯片2发出的光可以形成另一种发光角度。
45.如图6所示，在一些实施例中，第一弧面3111的弧面顶点到基准平面51的垂直距离l1，大于折射弧面41的弧面顶点到基准平面51的垂直距离l2，即l1》l2。在这种情况下，发光芯片2发出的光又可以形成第三种发光角度。
46.灯罩31弧度的改变，对应着发光芯片2发光角度的变化。上述所述的三种情况，也代表着三种不同的发光角度。需要说明的是，以上三种变化仅是本发明的举例，根据使用需要，可以根据以下公式进行计算，得出灯罩31的其它变形。
47.如图7所示，根据几何光学理论，灯罩31的结构参数：接触角θ、焦长f、外径d、曲率半径r和冠高h之间满足下列关系式：
48.[0049][0050][0051]
式中n0为空气的折射率，n1为灯罩31的折射率，这里外径d等于单个led发光区域11的边长。
[0052]
而折射腔5底边尺寸为d，h为折射腔5高度，有：
[0053][0054]
联立可得：
[0055][0056]
由以上参数计算可以确定灯罩31的结构。
[0057]
如图1至图3所示，本发明的各向同性led模组，制作完成后，按照单个led发光区域11进行划分并切割，形成如图3所示的单个灯珠。形成的单个灯珠在显示时，从不同的方向观看，发光颜色能保持原有的色调，不会产生色温偏差。
[0058]
如图8所示，是一种led显示系统9，包括多个led显示屏，在led显示屏上安装有上述的各向同性led模组经过切割后形成的灯珠。
[0059]
图中led显示屏为三个，包括左屏91、右屏92和地屏93。三个显示屏拼接到一起构成led显示系统9，由此制作为一个简单影棚。在影棚中拍摄时，对拍摄效果要求较高，除了满足常规指标外，还需要关注帧率、色彩等更高规格的要求。上述的各向同性led模组经过切割后形成的灯珠可以满足这些要求。使用本发明提供的灯珠，在拍摄多个led显示屏时，相同画面下，从不同的方向拍摄，多个显示屏的画面颜色具有一致性，由此可以提高环境模拟的真实感。
[0060]
如图9所示，是现有技术中的一种电影屏10。在电影显示领域，对分辨率有固定的要求，因此将led显示屏置于电影屏幕中时，led灯珠的数量也是固定的。随着屏幕大小的变化，灯珠的间距也会产生变化，由于灯珠发光面积有限，当灯珠之间的间距过大时，会产生如图所示的暗区101，人眼观看屏幕时呈现为黑线，即摩尔纹。这样就导致观影效果变差。而本发明的各向同性led模组经过切割后形成的灯珠，刚好可以解决这个问题。将其安装在led显示屏中，将此led显示屏置入电影屏10中。此时电影屏10中的灯珠经过改进，发光面积有效扩大，因而暗区101减少，即摩尔纹消除，从而有效提高了观影效果。
[0061]
由此可见，本发明公开了一种各向同性led模组，包括pcb板、发光芯片及灯罩组件。pcb板的上表面分布有多个led发光区域，每个led发光区域内均设置有多个发光芯片，发光芯片与pcb板电连接。pcb板的上方设有一层透光胶体，透光胶体覆盖发光芯片，透光胶体的顶部形成有多个向下凹陷的折射弧面，折射弧面为光滑弧面。灯罩组件盖合在透光胶体的上方，灯罩组件具有多个灯罩，每个灯罩分别对应一个折射弧面，并罩设在对应的折射弧面上方。灯罩具有一个凸出的扩光部，扩光部朝远离对应的折射弧面的方向上延伸，扩光部包括第一弧面和第二弧面，第一弧面与对应的折射弧面之间形成折射腔。上述模组经切
割后形成单个灯珠，灯罩将灯珠原有的点光源变成面光源，且在不影响发光亮度、不改变发光芯片尺寸的情况下，有效扩大了发光角度。使得从各个方向观看灯珠时，发光颜色能保持原有的色调，不会产生色温偏差。
[0062]
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种各向同性led模组，其特征在于，包括pcb板、发光芯片及灯罩组件；所述pcb板的上表面分布有多个led发光区域，每个所述led发光区域内均设置有多个所述发光芯片，所述发光芯片与所述pcb板电连接；所述pcb板的上方设有一层透光胶体，所述透光胶体覆盖所述发光芯片，所述透光胶体的顶部形成有多个向下凹陷的折射弧面，所述折射弧面为光滑弧面；所述灯罩组件盖合在所述透光胶体的上方，所述灯罩组件具有多个灯罩，每个所述灯罩分别对应一个所述折射弧面，并罩设在对应的所述折射弧面上方；所述灯罩具有一个凸出的扩光部，所述扩光部朝远离对应的所述折射弧面的方向上延伸，所述扩光部包括第一弧面和第二弧面，所述第一弧面与对应的所述折射弧面之间形成折射腔。2.根据权利要求1所述的各向同性led模组，其特征在于，所述灯罩组中的多个灯罩呈矩阵式排列，所述透光胶体顶部的多个折射弧面呈矩阵式分布。3.根据权利要求2所述的各向同性led模组，其特征在于，所述发光芯片的底面通过导电胶体固定在所述pcb板的上表面，所述发光芯片与所述pcb板的上表面之间连接有导线。4.根据权利要求3所述的各向同性led模组，其特征在于，每个所述led发光区域内的发光芯片共用阳极，所述导电胶体连接所述发光芯片和所述pcb板的阳极，所述导线连接所述发光芯片和所述pcb板的阴极。5.根据权利要求3所述的各向同性led模组，其特征在于，每个所述led发光区域内的发光芯片共用阴极，所述导电胶体连接所述发光芯片和所述pcb板的阴极，所述导线连接所述发光芯片和所述pcb板的阳极。6.根据权利要求4或5所述的各向同性led模组，其特征在于，所述扩光部的横截面尺寸在沿远离对应的所述折射弧面的方向上逐渐减小。7.根据权利要求6所述的各向同性led模组，其特征在于，所述第一弧面和对应的所述折射弧面相接触的部分所处的水平面为基准平面。8.根据权利要求7所述的各向同性led模组，其特征在于，所述第一弧面的弧面顶点到所述基准平面的垂直距离等于所述折射弧面的弧面顶点到所述基准平面的垂直距离；或者，所述第一弧面的弧面顶点到所述基准平面的垂直距离小于所述折射弧面的弧面顶点到所述基准平面的垂直距离；或者，所述第一弧面的弧面顶点到所述基准平面的垂直距离大于所述折射弧面的弧面顶点到所述基准平面的垂直距离。9.根据权利要求8所述的各向同性led模组，其特征在于，所述灯罩由透明材料制成，所述灯罩的材质为环氧树脂。10.根据权利要求9所述的各向同性led模组，其特征在于，每个所述led发光区域内均设置有三个所述发光芯片，分别为红光芯片、绿光芯片和蓝光芯片，所述红光芯片、绿光芯片和蓝光芯片呈线性排布。

技术总结
本发明公开了一种各向同性LED模组，包括PCB板、发光芯片及灯罩组件。PCB板的上表面分布有多个LED发光区域，每个LED发光区域内均设置有多个发光芯片。PCB板的上方设有一层透光胶体，透光胶体的顶部形成有多个向下凹陷的折射弧面。灯罩组件盖合在透光胶体的上方，灯罩组件具有多个灯罩，每个灯罩分别对应一个折射弧面。灯罩具有一个凸出的扩光部，扩光部朝远离对应的折射弧面的方向上延伸，扩光部包括第一弧面和第二弧面，第一弧面与对应的折射弧面之间形成折射腔。上述模组经切割后形成单个灯珠，灯罩将灯珠原有的点光源变成面光源，有效扩大了发光角度。因此从各个方向观看灯珠时，发光颜色能保持原有的色调，不会产生色温偏差。差。差。


技术研发人员：王鹏 王鹍 时大鑫 王修齐
受保护的技术使用者：郑州胜龙信息技术股份有限公司
技术研发日：2023.07.24
技术公布日：2023/10/7