用于發(fā)射期望的光束圖案的發(fā)光二極管部件和方法
【專利摘要】公開了具有改善的光提取的發(fā)光器部件及相關(guān)方法。在一個(gè)實(shí)施方式中，發(fā)光器部件(10)可包括基臺(14)、布置在基臺(14)上的至少一個(gè)發(fā)光二極管芯片(12)、以及布置在發(fā)光二極管芯片(12)的一部分上的透鏡(16)。透鏡(16)可包括光學(xué)元件(22)。光學(xué)元件(22)可被配置為影響來自至少一個(gè)發(fā)光二極管芯片(12)的光輸出。
【專利說明】用于發(fā)射期望的光束圖案的發(fā)光二極管部件和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文中公開的內(nèi)容整體涉及發(fā)光二極管(LED)部件和方法。更具體地，本文中公開的內(nèi)容涉及LED元件及用于改善的光提取的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管(LED)或者LED芯片是將電能轉(zhuǎn)換成光的固態(tài)器件。LED芯片可被利用在發(fā)光器部件中以在各種照明應(yīng)用中提供不同的光顏色和光圖案。例如，發(fā)光器部件可被用于各種LED燈泡和燈具應(yīng)用中，并且發(fā)展成為白熾的、熒光的以及金屬鹵化物的高強(qiáng)度放電(HID)照明應(yīng)用的替換物。
[0003]在燈泡和燈具應(yīng)用中使用的傳統(tǒng)發(fā)光器部件結(jié)合(i)以陣列形式定位在基板上的分立LED封裝件(例如，封裝的LED芯片)，或者(ii)位于基板上并密封在單個(gè)透鏡下的緊密封裝的LED芯片陣列。與第一種方法有關(guān)的問題包括與裝配到基板上之前與單獨(dú)封裝LED芯片有關(guān)的增加的時(shí)間和成本。利用緊密封裝的LED芯片陣列的第二種方法易受光提取問題的影響，因?yàn)橄噜彽腖ED芯片和/或與相鄰的LED芯片有關(guān)的焊線能夠阻擋光。此夕卜，使用單個(gè)透鏡從緊密封裝的LED芯片陣列提取正確的或者期望的光束圖案是困難的。與傳統(tǒng)部件有關(guān)的另一個(gè)缺點(diǎn)是盡管非圓形或者正方形形狀的陣列在許多應(yīng)用和制造過程中是首選的或者期望的，但是非圓形或者正方形形狀的LED芯片陣列產(chǎn)生針對燈泡應(yīng)用并不是最優(yōu)化的非圓形或者正方形的光束圖案。因此，減少與分立LED封裝件有關(guān)的耗時(shí)且昂貴的步驟以及改善發(fā)光器部件的光提取和發(fā)光器部件的光束圖案對于維持或者超過給定部件的預(yù)期成本以及預(yù)期和期望的光學(xué)性能變得更為重要。
[0004]盡管在市場中的各種發(fā)光器部件的可用性，仍然存在對具有改善的效率和光提取的部件和方法的需求。同樣仍然存在獲得簡化的光束圖案成形以及從LED芯片獲得期望的光束圖案的部件和方法的需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)本公開內(nèi)容，本文中提供和描述了用于產(chǎn)生期望的光束圖案的發(fā)光器部件和方法。本文中描述的元件和方法可呈現(xiàn)改善的光提取，并且適用于各種應(yīng)用，例如，包括諸如燈泡和燈具產(chǎn)品和/或應(yīng)用的個(gè)人的、工業(yè)的以及商業(yè)的照明應(yīng)用。因此，本公開的目的是提供一方面通過單獨(dú)定位的光學(xué)罩(optical dome)從單獨(dú)的LED芯片提取光同時(shí)從被配置為不同于期望的波束圖案的LED芯片陣列中產(chǎn)生期望形狀的波束圖案從而來改善光提取的發(fā)光器部件和方法。
[0006]可通過本文中的公開內(nèi)容變得顯而易見的本公開的這些和其他目的至少完全地或者部分地通過本文中公開的內(nèi)容來實(shí)現(xiàn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]在本說明書的剩余部分中，結(jié)合參考附圖來更具體地闡述包括對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言為最佳模式的本主題內(nèi)容的全面和能夠?qū)崿F(xiàn)的公開內(nèi)容，其中:
[0008]圖1是根據(jù)本文的公開內(nèi)容的發(fā)光器部件的實(shí)施方式的頂部視圖；
[0009]圖2A和圖2B是根據(jù)本文的公開內(nèi)容的發(fā)射器部件的頂部透視圖；
[0010]圖3是根據(jù)本文的公開內(nèi)容的發(fā)射器部件的側(cè)視圖；
[0011]圖4A至圖4H是根據(jù)本文的公開內(nèi)容的發(fā)光器部件的示意圖；
[0012]圖5A和圖5B是根據(jù)本文的公開內(nèi)容的發(fā)光器部件的部分的截面圖；
[0013]圖6A至圖6C是根據(jù)本文的公開內(nèi)容的發(fā)光器部件內(nèi)的LED芯片的側(cè)視圖；
[0014]圖7是根據(jù)本文的公開內(nèi)容的發(fā)光器部件的示意圖；以及
[0015]圖8A和圖SB是可與根據(jù)本文的公開內(nèi)容的發(fā)光器部件結(jié)合的照明產(chǎn)品的透視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016]本文中公開的內(nèi)容涉及用于改善的光提取(包括例如能夠具有與發(fā)射光的LED芯片陣列的形狀或者結(jié)構(gòu)不同的形狀的光束圖案)的發(fā)光二極管(LED)部件和方法。光學(xué)罩和一個(gè)或多個(gè)光學(xué)元件可用于從不同形狀的LED芯片陣列或者布置中創(chuàng)建期望形狀的光束圖案。下文中將會詳細(xì)地參考本文中內(nèi)容的可能的方面或者實(shí)施方式，本公開的一個(gè)或多個(gè)實(shí)例在圖中示出。提供每個(gè)實(shí)例是為說明主題內(nèi)容而不是作為限制。事實(shí)上，作為一個(gè)實(shí)施方式的一部分示出或者描述的特征可被用于另一個(gè)實(shí)施方式以產(chǎn)生進(jìn)一步的實(shí)施方式。旨在所公開的和設(shè)想的內(nèi)容覆蓋這些修改和變化。
[0017]如在各個(gè)圖中示出的，為了說明的目的，結(jié)構(gòu)或者部分的某些尺寸相對于其他結(jié)構(gòu)或部分被夸大并因此被提供以示出本發(fā)明的一般結(jié)構(gòu)。此外，參考形成在其它結(jié)構(gòu)、部分上的結(jié)構(gòu)或者部分來描述本發(fā)明的各種方面。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解的，對形成“在”另一結(jié)構(gòu)或部分“上”或“上方”的結(jié)構(gòu)的參考考慮另外的結(jié)構(gòu)、部分或兩者可介于其間。對形成“在”另一個(gè)結(jié)構(gòu)或者部分“上”而沒有中間結(jié)構(gòu)或部分的結(jié)構(gòu)或部分的參考在本文中被描述成“直接在”結(jié)構(gòu)或者部分“上”形成。同樣地，當(dāng)元件被稱作“連接”、“附接”或者“耦接”至另一個(gè)元件時(shí)，其可直接的連接、附接或者耦接至另一個(gè)元件或者可存在中間元件。相反，當(dāng)元件被稱作“直接連接”、“直接附接”或者“直接耦接”至另一個(gè)元件時(shí)，則不存在中間元件。
[0018]此外，在本文中使用諸如“上”、“上方”、“上部”、“頂部”、“下部”或者“底部”的相對術(shù)語來描述如圖中示出的一個(gè)結(jié)構(gòu)或者部分與另一個(gè)結(jié)構(gòu)或者部分的關(guān)系。將理解，諸如“上”、“上方”、“上部”、“頂部”、“下部”或者“底部”的相對術(shù)語旨在包括除在圖中描述的方位之外的部件的不同方位。例如，如果圖中的部件被翻轉(zhuǎn)，則描述為“在”其它結(jié)構(gòu)或者部分“上方”的結(jié)構(gòu)或者部分現(xiàn)將定位成“在”其它結(jié)構(gòu)或者部分“下方”。同樣地，如果圖中的部件相對軸旋轉(zhuǎn)、則被描述為“在”其他結(jié)構(gòu)或部分“上方”的結(jié)構(gòu)或部分將被定位成“緊接”其他結(jié)構(gòu)或者部分或者“在”其他結(jié)構(gòu)或者部分的“左側(cè)”。遍及全文，相同標(biāo)號表示相同的元件。
[0019]除非明確說明不存在一個(gè)或多個(gè)元件，否則本文中使用的術(shù)語“包含”、“包括”以及“具有”應(yīng)當(dāng)解釋為不排除一個(gè)或多個(gè)元件的存在的開放性術(shù)語。
[0020]根據(jù)本文中描述的實(shí)施方式的發(fā)光器部件可包括基于II1-V族氮化物(例如，氮化鎵(GaN))的LED芯片或者激光器。LED芯片和激光器的制造通常是已知的并且僅在本文中簡要描述。LED芯片或者激光器可在生長基板(例如，碳化硅(SiC)基板)上制作，諸如由北卡羅來納州Durham市的Cree Inc.制造和銷售的器件。本文中還預(yù)期其它生長基板，例如但不限于藍(lán)寶石、硅(Si)以及GaN。在一個(gè)方面中，SiC基板/層可以是4H多型碳化硅基板/層。然而，也可使用其它SiC多型碳化硅基板/層，諸如3C、6H以及15R。合適的SiC基板可從作為本發(fā)明的受讓人的Durham，N.C的Cree公司獲得，并且用于生產(chǎn)這種基板的方法在科學(xué)文獻(xiàn)以及多個(gè)共同受讓的美國專利(包括而不限于美國專利N0.Re.34，861 ；美國專利號N0.4，946，547以及美國專利號N0.5，200, 022)中進(jìn)行了闡述，將其全部內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。本文也考慮任何其它合適的生長基板。
[0021]如在本文中使用的，術(shù)語“III族氮化物”是指在氮與元素周期表的III族(通常為鋁(Al)、鎵(Ga)和銦(In))中的一個(gè)或多個(gè)元素之間形成的半導(dǎo)體化合物。該術(shù)語還指代二元、三元和四元化合物(諸如GaN、AlGaN和AlInGaN)。III族元素可與氮結(jié)合以形成二元(例如GaN)、三元(例如AlGaN)以及四元(例如AlInGaN)化合物。這些化合物可具有其中一摩爾的氮與總共一個(gè)摩爾的III族元素結(jié)合的經(jīng)驗(yàn)式。因此，諸如AlxGal-xN，其中1>χ>0，經(jīng)常被用于描述這些化合物。用于III族氮化物的外延生長的技術(shù)已經(jīng)較好的發(fā)展，并且在恰當(dāng)?shù)目茖W(xué)文獻(xiàn)中報(bào)告。
[0022]盡管本文中公開的LED芯片的各種實(shí)施方式可包括生長基板，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解可去除其上生長包括LED芯片的外延層的晶體外延生長基板，并且獨(dú)立的外延層可被安裝到具有與原始基板不同的熱、電氣、結(jié)構(gòu)和/或光學(xué)特性的替代載體基板或者基板上。本文中描述的內(nèi)容不限于具有晶體外延生長基板的結(jié)構(gòu)，并且可與其中外延層已從其原始生長基板移除并粘結(jié)到替代載體基板的結(jié)構(gòu)結(jié)合使用。
[0023]例如，根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式的基于III族氮化物的LED芯片可在生長基板(例如，S1、SiC或者藍(lán)寶石基板)上制作，以提供水平器件(在LED芯片的相同側(cè)具有至少兩個(gè)電氣觸點(diǎn))或者垂直器件(在LED芯片的相對側(cè)具有電氣觸點(diǎn))。此外，生長基板可在LED芯片制造之后保留在LED芯片上或者被移除(例如，通過蝕刻、磨削、拋光等)。例如，生長基板可被移除以減少所產(chǎn)生的LED芯片的厚度和/或減少通過垂直LED芯片的正向(forward)電壓。例如，水平器件(具有或者沒有生長基板)可以是粘結(jié)(例如，使用焊料)到或者焊接到載體基板或者印刷電路板(PCB)上的倒裝芯片。垂直器件(具有或者沒有生長基板)可具有焊料粘結(jié)到載體基板、安裝焊盤或者PCB的第一端子(例如陽極或者陰極)以及焊接到載體基板、電氣元件或者PCB的第二端子(例如，相對的陽極或者陰極)。垂直與水平LED芯片結(jié)構(gòu)的實(shí)例在Bergmann等的美國公開N0.2008/0258130以及2010年9月7日發(fā)行的Edmond等的美國專利N0.7，791，061中通過舉例來論述，將其全部內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。
[0024]一個(gè)或多個(gè)LED芯片可至少部分地涂布有一個(gè)或多個(gè)熒光體。熒光體可吸收來自LED芯片的一部分光并發(fā)射不同波長的光,從而發(fā)光器部件發(fā)射來自LED芯片和突光體的每一個(gè)的光的組合。在一個(gè)實(shí)施方式中，發(fā)光器部件發(fā)射從LED芯片和熒光體的光發(fā)射的組合產(chǎn)生的被視為白光的光。在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，白色發(fā)光器部件可由發(fā)射藍(lán)色光譜的光的LED芯片與吸收某些藍(lán)光并再發(fā)射黃色波譜的光的熒光體組成。該部件因此可發(fā)射由藍(lán)光和黃光的白光組合。在其他實(shí)施方式中，如在美國專利N0.7，213，940中描述的，LED芯片發(fā)射藍(lán)光和黃光的非白光組合。在本文中還考慮發(fā)射紅光的LED芯片或者被吸收LED光并發(fā)射紅光的熒光體覆蓋的LED芯片。
[0025]LED芯片可使用很多不同的方法來涂布熒光體，在題皆為“Wafer Level PhosphorCoating Method and Devices Fabricated Utilizing Method(晶片級突光體涂敷法及利用該方法制作的器件)”的美國專利申請?zhí)栃蛄刑?1/656，759和11/899，790中描述了一種合適的方法，并且通過引用將兩者結(jié)合于此。其它用于涂布一個(gè)或多個(gè)LED芯片的合適方法在 2011 年 11 月 15 日發(fā)行的題為 “Phosphor Coating Systems and Methods forLight Emitting Structures and Packaged Light Emitting D1des Including PhosphorCoating(用于發(fā)光結(jié)構(gòu)和封裝發(fā)光二極管的包括熒光體涂布的熒光體涂覆系統(tǒng)和方法)”的美國專利序列號 8，058，088 中以及題為 “Systems and Methods for Applicat1n ofOptical Materials to Optical Elements (用于光學(xué)材料到光學(xué)元件的應(yīng)用的系統(tǒng)和方法)”的美國專利申請序列號12/717，048的繼續(xù)申請中進(jìn)行了描述，將其全部內(nèi)容通過引用結(jié)合在此。LED芯片也可使用諸如電泳沉積(EH))的其它方法來涂布，如在題為“CloseLoop Electrophoretic Deposit1n of Semiconductor Devices (半導(dǎo)體器件的閉合回路電泳沉積)”的美國專利申請序列號11/473，089中描述的合適的EH)方法，同樣將其全部內(nèi)容通過弓I用結(jié)合于此。應(yīng)理解，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光器部件和方法也可具有多個(gè)不同的顏色的LED芯片，其中一個(gè)或多個(gè)LED芯片可發(fā)射白光。
[0026]圖1至圖7示出了根據(jù)本文中所公開和描述的本主題的發(fā)光器部件和方法的實(shí)施方式。圖8A和圖SB示出了可結(jié)合根據(jù)本主題的發(fā)光器部件的照明產(chǎn)品，包括但不限于燈泡和照明器具(例如，小聚光燈、“罩(can) ”燈等)。圖1是整體指定為10的發(fā)光器部件的俯視圖。圖2A和圖2B是發(fā)射器部件的實(shí)施方式的頂部透視圖，以及圖3是發(fā)射器部件的側(cè)視圖。圖2B是整體指定為15的發(fā)光器部件的不同實(shí)施方式。發(fā)射器部件10和15之間的一個(gè)差異是布置在一個(gè)或多個(gè)LED芯片12與基板或者基臺14之間的一個(gè)或多個(gè)中間基臺25的引入。發(fā)光器部件10和15可包括至少一個(gè)固態(tài)(solid state)發(fā)射器，諸如LED芯片12。發(fā)光器部件10和15可包括多于一個(gè)的LED芯片，例如，兩個(gè)、三個(gè)或多于三個(gè)的LED芯片12，諸如本文中描述的LED芯片。在一個(gè)方面中，LED芯片12的陣列可以板上芯片(CoB)結(jié)構(gòu)設(shè)置在基板或者基臺14上。例如，CoB結(jié)構(gòu)在2010年10月26日發(fā)行的Yuan等的美國專利N0.821，023中以及2009年4月30日公布的Keller等的美國專利申請N0.2009/0108281中進(jìn)行了描述，兩者被共同受讓并通過引用將其全部內(nèi)容結(jié)合在此。
[0027]LED芯片12可被布置成陣列和/或子陣列。透鏡16可以陣列或者子陣列疊加在至少一個(gè)LED芯片12上。本文中描述的陣列和/或子陣列可包括任意數(shù)量的LED芯片12，以從發(fā)光器部件10和15提供期望的光輸出。例如，發(fā)光器部件10和15可包括包含至少4個(gè)LED芯片、至少5個(gè)LED芯片、至少6個(gè)LED芯片、至少7個(gè)LED芯片、至少8個(gè)LED芯片、至少9個(gè)LED芯片、至少10個(gè)LED芯片、至少12個(gè)LED芯片或者至少20個(gè)LED芯片的LED陣列(例如，參見圖4A至圖4H)。如同先前描述的較小的陣列或者更大的陣列同樣是可以的，例如，發(fā)光器部件10和15還可包括至少30個(gè)、40個(gè)或者50個(gè)或更多的LED芯片12的陣列。為說明的目的，僅在圖1至圖3中示出了 8個(gè)LED芯片12。
[0028]LED芯片12可包括任何合適的芯片尺寸和/或形狀(諸如正方形或者矩形形狀)。在一個(gè)方面中，LED芯片12可包括具有大約等于1000 μ m以下尺寸(例如，1000 X 1000 μ m2)或者更大尺寸的邊的正方形芯片。LED芯片12可包括基本上為正方形的芯片，具有小于大約100ym的任何范圍或者子范圍的尺寸的邊，例如，大約900Χ900μπι2的芯片；大約700 X 700 μ m2的芯片；大約600 X 600 μ m2的芯片；大約500 X 500 μ m2的芯片；大約400X400 μ m2的芯片；大約300X 300 μ m2的芯片；大約200X 200 μ m2的芯片；或者大約100 X 100 μ m2的芯片。多個(gè)LED芯片12可被用于發(fā)光器部件10和15中。在一個(gè)方面中，每個(gè)LED芯片12可具有相同的尺寸。在其它方面中，一個(gè)或多個(gè)LED芯片12可包含不同的尺寸。LED芯片12也可包括任何合適尺寸的矩形芯片。
[0029]如在本文中描述的LED芯片12可包括單獨(dú)使用的和/或與熒光體或者發(fā)光體結(jié)合在一起使用以發(fā)射各種顏色、色點(diǎn)或者波長范圍的光(諸如主要為白色、藍(lán)色、藍(lán)綠色、綠色、黃色、琥拍色或者紅色的光)的固態(tài)發(fā)射器。在一個(gè)方面中，發(fā)光器部件10和15可包括一個(gè)或多個(gè)主要為藍(lán)色的LED芯片12，其中當(dāng)LED芯片被照亮?xí)r，可激發(fā)布置在LED芯片12上的黃色磷光體(例如，熒光體可至少部分地直接布置在LED芯片12和/或布置在LED芯片12上的發(fā)光器部件10和15的一部分上，諸如布置在透鏡16上)，從而LED芯片12包括藍(lán)轉(zhuǎn)黃(blue shifted yellow) (BSY)芯片。在可替代實(shí)施方式中，主要為紅色的LED芯片12可包括在本文中描述的發(fā)射器部件中并且可單獨(dú)使用和/或與BSY芯片組合使用。在一個(gè)方面中，紅色LED芯片12也可以可選擇地布置在突光體、密封劑和/或具有突光體層的透鏡16下面以混合來產(chǎn)生暖白光輸出。發(fā)光器部件10和15可包括被配置為激發(fā)黃色、紅色和/或綠色磷光體的至少一個(gè)LED芯片12，該磷光體直接布置在LED芯片12上和/或直接布置在發(fā)射器部件的一部分上，例如，黃色、紅色或者綠色磷光體可布置透鏡16的一部分上或中以產(chǎn)生冷和/或暖白光輸出。在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，部件10和15可包括多于一個(gè)的LED芯片12，諸如多個(gè)LED芯片12和/或LED芯片12的陣列。在多個(gè)LED芯片12或者LED芯片12的陣列中的每個(gè)芯片可包括大約相同的波長(例如，從相同的目標(biāo)波長范圍挑選出來的波長)。在可替代實(shí)施方式中，多個(gè)LED芯片的至少第一 LED芯片12可包括與多個(gè)LED芯片的至少第二 LED芯片不同的波長(例如，至少第一 LED芯片12可從不同于至少一個(gè)其它LED芯片12的目標(biāo)波長范圍中挑選出來)。
[0030]仍然參照圖1至圖3并且如上所述，一個(gè)或多個(gè)LED芯片12可包括任何所要求的尺寸、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和/或形狀，并且可包括任何已知的LED芯片。當(dāng)電信號或者電流經(jīng)由任何合適的附接表面(諸如附接表面18)傳遞到發(fā)射器部件時(shí)，LED芯片12可被照亮。例如，電流可傳遞到能夠經(jīng)由焊接點(diǎn)、焊料、卷邊(crimping)或者其它附接方法與附接表面18電連接的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電線(未示出)，以將電流導(dǎo)入部件10和15。附接表面18可包括分別表示為“ + ”和符號的正和負(fù)電極端子(例如，陽極和陰極對)，并且可包括焊盤、電連接器或者用于電連接至外部電源(未示出)的暴露導(dǎo)電材料的區(qū)域。在一個(gè)方面中，LED芯片12包括如下構(gòu)造:芯片的底部包括用于與基臺14的第一部分電氣和/或熱連接的陽極，并且芯片的頂部包括用于經(jīng)由焊線與基臺14的第二部分電氣連接的陰極接合焊盤(例如，在圖5A中示出和描述的垂直器件)。在其它方面中，LED芯片12可包括如下構(gòu)造:LED芯片的一側(cè)或者一部分包括陽極和陰極，從而焊線可以是不必要的(例如，在圖5B中示出和描述的水平器件)。本文中還考慮在LED芯片12的頂面或者一部分包括陽極和陰極的水平器件，其中，陰極和陽極可分別焊線連接到基臺14的一部分(例如，本文中考慮具有兩個(gè)焊線的水平LED芯片12)。從附接表面18進(jìn)入和離開部件10和15的電流隨后可進(jìn)入和離開一個(gè)或多個(gè)LED芯片12，從而使芯片被照亮。
[0031]基臺14可包括單片(monolithic)基板,例如，印刷電路板(PCB)、金屬芯印刷電路板(MCPCB)、基于FR-4的介電基板或者電路板、陶瓷基板、層壓基板、柔性電路、外部電路或者其上可安裝和/或附接諸如LED芯片的照明器件的任何其它合適的基臺或者基板。例如，基臺14可包括芯層42和介電層44(參見圖5A和圖5B)。為說明的目的，基臺14可包括MCPCB(例如,可由Chanhassan, MN的Bergquist公司獲得和制造的那些)。然而可使用任何合適的基臺14。芯層42(圖5A和圖5B)可包括導(dǎo)電金屬層(例如，銅(Cu)或鋁(Al))。介電層44(圖5A和圖5B)可包括電氣絕緣但是熱傳導(dǎo)的材料，以幫助通過基臺14的散熱。在可替換實(shí)施方式中，基臺14可包括陶瓷(諸如礬土、氮化鋁、硅、藍(lán)寶石、碳化硅)或者高分子材料(諸如聚酰胺、聚酯)。如圖2B在下面進(jìn)一步示出并和描述的，部件15可包括附接在中間基臺25上的LED芯片12和透鏡16。中間基臺25隨后可附接到基臺14上。
[0032]基臺14可包括允許LED芯片12與附接表面18電連接的導(dǎo)電層材料，從而當(dāng)部件10和15接收來自外部電氣部件(諸如導(dǎo)電線(未示出))的電信號或者電流時(shí)，LED芯片12照亮。LED芯片12可使用合適的或者已知的附接材料和方法附接到基臺14，例如，焊料附接、預(yù)先形成附接、焊劑或者無焊劑共融附接、硅環(huán)氧樹脂附接、金屬環(huán)氧樹脂附接、熱壓縮附接和/或其組合。一個(gè)或多個(gè)測試點(diǎn)19可位于基臺14的一部分上以測試發(fā)射器部件10和15的電氣和/或熱性質(zhì)。例如，當(dāng)利用任何合適的溫度傳感器(未示出)進(jìn)行探測時(shí)，測試點(diǎn)19可允許測試部件的熱性質(zhì)。
[0033]仍然參照圖1至圖3，至少一個(gè)LED芯片12可布置在基臺14上和透鏡16下。每個(gè)透鏡16可包括透鏡底座20，其能夠以板上芯片(CoB)結(jié)構(gòu)形成在并直接附接到一個(gè)或多個(gè)基臺14的表面上。如本文中進(jìn)一步描述的透鏡底座20也可間接附接到基臺14。此外，一個(gè)或多個(gè)LED芯片12可放置在每個(gè)透鏡16下面。在一個(gè)方面中，每個(gè)透鏡16可包括液體固化娃樹脂材料、環(huán)氧樹脂材料或者任何密封劑材料(encapsulant material)(諸如甲基或者苯基密封劑材料)。可使用已知的工藝來模制和固化透鏡材料。透鏡16和透鏡底座20可包括用于產(chǎn)生期望的光輸出的任何合適的形狀。例如，透鏡16可包括如示出的具有基本為圓形的透鏡底座20的半球形(dome)形狀，或者可替代地，考慮對應(yīng)任何其它形狀的底座的透鏡，例如，對應(yīng)基本為正方形、菱形、橢圓形、對稱和/或不對稱的透鏡底座20的透鏡。
[0034]透鏡16和透鏡底座20可直接和/或間接形成在基臺14的頂面上，并且可布置在至少一個(gè)LED芯片12上。透鏡16的陣列可被模制和/或放置在對應(yīng)的LED芯片12的陣列上。透鏡16可提供對發(fā)光器部件10和15的環(huán)境和/或機(jī)械保護(hù)。應(yīng)注意，本文中描述的新型的發(fā)射器部件可與新型的透鏡16相關(guān)并在一個(gè)方面中可結(jié)合，例如，每個(gè)透鏡16可與整體指定為22的一個(gè)或多個(gè)新型的光學(xué)元件22相關(guān)聯(lián)。如在本文中進(jìn)一步描述的，每個(gè)光學(xué)元件22可以是從透鏡16延伸的擴(kuò)展部分，或者每個(gè)光學(xué)元件22可與透鏡16相關(guān)聯(lián)而不從透鏡16延伸或者附接到透鏡16。光學(xué)元件22可包括細(xì)長部分或者構(gòu)件，例如但并不限于，可與每個(gè)透鏡16整體地形成、與每個(gè)透鏡16單獨(dú)地形成和布置或者甚至可以是兩者相結(jié)合的方法。例如，光學(xué)元件22可包括至少第一部分24A和可選擇的第二部分24B，每個(gè)部分可從透鏡16向外并且沿著透鏡底座20的一部分延伸。為了說明的目的，在與每個(gè)透鏡16相關(guān)聯(lián)的光學(xué)元件22中示出了兩個(gè)這樣的部分(例如，第一和第二部分24A和24B)，然而本文中還考慮光學(xué)元件具有多于或者少于兩個(gè)部分的光學(xué)元件。例如在一個(gè)方面中，如圖7中示出和描述的，光學(xué)元件22可包括具有單個(gè)彎曲軌跡的單個(gè)細(xì)長部分。
[0035]第一部分24A和第二部分24B可包括大致沿著透鏡底座20的部分延伸的延長部件，使得它們直接接觸透鏡底座20的部分或者如在本文中進(jìn)一步描述的使得它們與透鏡底座20或者LED芯片分開或間隔開。每個(gè)光學(xué)元件22可以是細(xì)長和凹形的結(jié)構(gòu)或者配置，被適配和配置為如在本文中進(jìn)一步描述的以期望的方式影響和反射光。可分別在第一部分24A和第二部分24B之間布置角度α。在一個(gè)方面中，角度α可包括大約45°或者更大的角度，諸如大約50°或更大、大約60°或更大、大約70°或更大、或者大于80°的角度。在其它方面中，角度α可包括大約90°或更大的角度,諸如大約95°或更大、大約100°或更大、大約110°或更大、大約120°或更大、或者大于150°的角度。
[0036]此外，第一部分24Α和第二部分24Β可延伸超過其接觸透鏡底座20的區(qū)域，使得一個(gè)、多于一個(gè)或者所有的光學(xué)元件22(在一個(gè)方面中但并不限于)可比相關(guān)聯(lián)的透鏡(諸如透鏡16)的直徑更長。在其它方面中，第一部分24Α和第二部分24Β可以不延伸超過其接觸透鏡底座20的區(qū)域，使得一個(gè)、多于一個(gè)、或者所有的光學(xué)元件22 (在一個(gè)方面中但并不限于)可比相關(guān)聯(lián)的透鏡(諸如透鏡16)的直徑更短。在一個(gè)方面中，光學(xué)元件22的部分24Α和24Β可沿著基臺14延伸至比每個(gè)透鏡16的長度(例如，透鏡底座20的直徑)更長的總長度。光學(xué)元件22可延伸至大約Imm或更長，大約2mm或更長、大約4mm或更長、大約6mm或更長、大約8mm或更長、大約1mm或更長，或大于大約1mm的長度L。在一個(gè)方面中，光學(xué)元件22可延伸至大約6.2mm或者6.3mm的總長度L。因?yàn)楣鈱W(xué)元件22可包括延長和彎曲的構(gòu)件，所以長度L可包括如示出的第一部分24A和第二部分24B的端部之間的實(shí)際距離的測量，而不是整個(gè)曲線的長度。透鏡16可包括基本為圓形的透鏡底座20，該透鏡底座具有小于大約2mm (例如,0.5mm或者Imm),大約2mm或更長、大約3mm或更長、大約4mm或更長、或者大于大約5_的直徑。在一個(gè)方面中，透鏡16包括大約4.5mm的直徑。本文中考慮透鏡直徑(例如，透鏡底座20的直徑)的長度L和長度的任何組合。
[0037]第一部分24A和第二部分24B可包括如示出的基本相同的長度，或者第一部分24A和第二部分24B之一可比另一個(gè)更長。第一部分24A和第二部分24B可包括基本為對稱的構(gòu)件(例如，相對透鏡16對稱地放置)，其可以但不一定相對透鏡16形成鏡像。同樣在本文中考慮第一部分24A和第二部分24B的非對稱、非鏡像布置。光學(xué)元件22可在鄰接的位置中直接布置成鄰近透鏡16并且可被定位成使得每個(gè)光學(xué)元件22還被布置成鄰近或者接近基臺14的邊緣。在一個(gè)方面中，每個(gè)光學(xué)元件22可布置在LED芯片12與基臺14的邊緣之間。
[0038]應(yīng)注意，光學(xué)元件22的第一部分24A和第二部分24B可包括大致彎曲的、凸出的或者凹入的部分，其可如示出的以大體上為C形的配置輕微地向內(nèi)朝向彼此彎曲，或者可替代地可沿任何方向或者方位彎曲以產(chǎn)生任何期望的光輸出。在一個(gè)方面中，一個(gè)或多個(gè)光學(xué)元件22可相對于透鏡16切向?qū)R，使得在其一點(diǎn)或者至少一部分處接觸透鏡底座20。光學(xué)元件22可以但不一定接觸透鏡底座20。在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，每個(gè)光學(xué)元件22可在多于一個(gè)的點(diǎn)或者部分處接觸與其相關(guān)聯(lián)和對應(yīng)的透鏡底座20。第一部分24A和第二部分24B可從光學(xué)元件22切向接觸透鏡16或者透鏡底座20的位置處偏移(offset)角度Θ。即，第一部分24A和第二部分24B可相對于圓形的透鏡底座形成一個(gè)角度。在一個(gè)方面中，第一部分24A和第二部分24B可從光學(xué)元件22切向接觸透鏡底座20的位置處偏移大約2度或更大的角度Θ。在其它方面中，透鏡部分24A和24B可從光學(xué)元件22切向接觸透鏡底座20的位置處偏移大約5°或更大、大約10°或更大、大約15°或更大、大約25°或更大、大約30°或更大、大約45°或更大、或者大于45°的角度Θ。在某些方面，光學(xué)元件22可從光學(xué)元件22切向接觸透鏡底座20的位置處偏移高達(dá)至包括大約90°的任何角度Θ。
[0039]仍然參照圖1至圖3，一個(gè)或多個(gè)部分(諸如第一部分24A和第二部分24B)可與透鏡16整體地形成，例如，經(jīng)由相同的模具和/或在與透鏡16相同的模制步驟中形成。即，形成半球形透鏡16的模具可與用于形成光學(xué)元件22的模具或者模具部分集成。在其它方面中，第一部分24A和第二部分24B可與透鏡16單獨(dú)地形成(例如，經(jīng)由不同的模具和/或在不同的模制步驟中形成)。在一個(gè)方面中，每個(gè)光學(xué)元件22可包括與透鏡16相同的材料，例如，塑制的和可選擇的固化硅樹脂材料。在其它方面中，每個(gè)光學(xué)元件22可包括不同于透鏡16的材料，例如，玻璃或者塑料材料。每個(gè)透鏡16和光學(xué)元件22可包括光學(xué)透明材料。在其它方面中，透鏡16和光學(xué)元件22的一部分可包括涂覆有或者層壓有一個(gè)或多個(gè)熒光體或發(fā)光體層的半透明材料，和/或包括不透明材料。如圖3示出的，第一部分24A和第二部分24B可包括基本為半圓形或者彎曲的截面形狀以及圓形的上表面。
[0040]光學(xué)元件22可單獨(dú)地以及共同地有利地改善光提取，例如，通過從非圓形LED芯片陣列(諸如CoB陣列或者非CoB陣列)產(chǎn)生圓形光束圖案，或者通過從布置成不同于期望的光束圖案的配置的LED芯片陣列產(chǎn)生任何期望形狀的光束圖案。如先前討論的，傳統(tǒng)元件的一個(gè)缺點(diǎn)是正方形或者非圓形的LED芯片陣列會產(chǎn)生正方形或者非圓形的光束。因?yàn)橐苑叫瘟嘘嚺渲玫墓苄?die)附接和焊線LED芯片相比產(chǎn)生其它形狀的陣列可更節(jié)省時(shí)間，所以例如通過使用光學(xué)元件22來產(chǎn)生圓形光束圖案的新穎的和簡化的方法可以是有利的。如在本文中示出和描述地通過結(jié)合新型的光學(xué)元件22，被配置為或者布置為正方形或者非圓形陣列的LED芯片12可通過產(chǎn)生適于燈泡或者燈具應(yīng)用的圓形光束圖案來有利地改善光輸出。例如，一個(gè)或多個(gè)光學(xué)元件22可布置在基臺14上，以通過操縱光發(fā)射以符合圓形狀來從LED芯片12的正方形陣列中產(chǎn)生實(shí)際的圓形光束。如本文中進(jìn)一步描述的，其它形狀的光束圖案以及其它LED芯片結(jié)構(gòu)也是可以的。
[0041 ] 在一個(gè)方面中，光學(xué)元件22的第一部分24A和第二部分24B可通過使光從光學(xué)元件22反射來操縱由LED芯片12發(fā)射的光束，使得產(chǎn)生的光圖案與圓形部分24A和24B —致，以在相對的光學(xué)元件22之間共同地形成實(shí)質(zhì)的圓形光束。應(yīng)注意，光學(xué)元件22使正方形陣列的LED芯片12能夠在其之間產(chǎn)生圓形光束。因?yàn)榭稍谌魏涡螤畹腖ED芯片陣列附近布置光學(xué)元件22以產(chǎn)生任何期望形狀的光束，所以可從布置成不同于期望光束圖案的結(jié)構(gòu)的LED芯片陣列中產(chǎn)生任何期望形狀的光束圖案。光學(xué)元件22可被布置成使得它們在LED芯片陣列之外(例如，沿著LED芯片12的陣列的外部邊緣)在LED芯片12與基臺14的最外側(cè)邊緣之間。
[0042]圖2B示出了具有多于一個(gè)基臺的發(fā)光器部件15。至少一個(gè)LED芯片12、透鏡16以及光學(xué)元件22能夠以CoB結(jié)構(gòu)或者CoB陣列布置在中間基臺25上。在一個(gè)方面中，芯片12、透鏡16和元件22的陣列中的每個(gè)LED芯片12、透鏡16和光學(xué)元件22可布置在一個(gè)或多個(gè)中間基臺25的多個(gè)上。如示出的，一個(gè)或多個(gè)中間基臺25可間隔開，以幫助用于光學(xué)元件22的選擇性對齊的光學(xué)元件22關(guān)于箭頭A的選擇性旋轉(zhuǎn)。每個(gè)中間基臺25可包括單個(gè)LED芯片12、單個(gè)透鏡16以及單個(gè)光學(xué)元件22，或者多于一個(gè)的LED芯片12、多于一個(gè)的透鏡16以及多于一個(gè)的光學(xué)元件22。中間基臺25可比在圖中示出的間隔地更靠近或者比示出的更進(jìn)一步分離。
[0043]透鏡16和光學(xué)元件能夠以CoB陣列直接附接到中間基臺25上。中間基臺25可包括任何材料，并且可以可選的是導(dǎo)電和/或?qū)岵牧?。在一個(gè)方面中，中間基臺25可包括金屬、陶瓷、聚合物或者可單獨(dú)使用和/或與其它材料組合使用的復(fù)合材料。中間基臺25可包括單層材料或多于一層的材料和/或由一層或多層金屬、陶瓷、電介質(zhì)和/或聚合材料組成的層壓結(jié)構(gòu)。發(fā)光器部件15可包括單個(gè)基臺14，該基臺14除了如在部件10中一樣LED芯片12被安裝到基臺14上的區(qū)域之外還具有其中一個(gè)或多個(gè)中間基臺25可布置在LED芯片12與基臺14的部分之間的區(qū)域。在其它方面中，元件15可包括具有總共η個(gè)中間基臺25布置在其上的單個(gè)基臺14，其中，η等于LED芯片12的數(shù)量。因此，總共η個(gè)中間基臺25可布置在總共η個(gè)LED芯片12與單個(gè)單片基臺14之間。在進(jìn)一步的方面中，單個(gè)單片中間基臺25可具有布置在其上的多個(gè)LED芯片12 (例如，LED芯片12的陣列)，并且其反過來可布置在單個(gè)單片基臺14上。本文中考慮任何合適的配置。
[0044]在一個(gè)方面中，中間基臺25可包括布置在基臺14上的單片基臺。中間基臺25可經(jīng)由任何合適的粘結(jié)材料或者層壓體附接或粘結(jié)至基臺14。如在圖2Β中通過箭頭A示出的，一個(gè)或多個(gè)中間基臺25可被配置為旋轉(zhuǎn)或者適配至基臺14上的任何位置，從而光學(xué)元件22可被選擇性的定位或者配置在基臺14上的任何期望的方位上。其中，使用了多于一個(gè)的中間基臺25，基臺25可包括任何形狀。每個(gè)中間基臺25可包括相同的形狀，或者基臺25可以是不同的形狀。為了說明的目的，示出了基本為正方形形狀的中間基臺25，然而，在本文中也考慮任何其它形狀(諸如基本為圓形、矩形、對稱的和/或不對稱的形狀)。中間基臺25可以但是不一定具有相同的形狀。例如，在部件15內(nèi)在基臺14上可組合使用不同形狀的中間基臺25。
[0045]發(fā)光器部件10和15可進(jìn)一步包括整體指定為26的至少一個(gè)開口或者孔，其可被布置為穿過或者至少部分地穿過基臺14，以幫助將部件附接到外部基板或者表面。例如，一個(gè)或多個(gè)附接部件(諸如螺絲)可通過至少一個(gè)孔26來插入，以將發(fā)光器部件10和15固定到另一個(gè)構(gòu)件、結(jié)構(gòu)或者基板。在一個(gè)方面中，如在圖8Α和8Β所示，一個(gè)或多個(gè)附接部件可將發(fā)光器部件10和15固定到燈泡或者燈具應(yīng)用的表面。
[0046]圖4Α至圖4Η示出了基臺14上的各種LED芯片的放置和LED芯片陣列和子陣列的形狀，其中，光學(xué)元件22可用于對光進(jìn)行整形。由此，光束整形可通過產(chǎn)生基本上中心地布置在相對的光學(xué)元件22之間的光的期望結(jié)構(gòu)30 (諸如圓形光束)來有利地改善發(fā)光器部件10和15的光提取，從而通過使其更適于燈泡或者燈具應(yīng)用而改善發(fā)光器部件10和15的光提取和發(fā)光。在一個(gè)方面中，發(fā)光器部件10和15可包括用于從任何期望形狀的LED芯片陣列產(chǎn)生任何期望形狀的光束的光學(xué)元件22。例如，在圖4Α中，數(shù)字I至8示意性地示出了放置或者布置成正方形陣列的八個(gè)LED芯片。光學(xué)元件22(圖1至圖3)可布置在陣列附近(例如，LED芯片和基臺14的邊緣之間)，以通過從光學(xué)元件22的部分(其相對于透鏡16的部分偏移角度Θ )彎折、彎曲和/或反射光從基本上為正方形形狀的陣列中產(chǎn)生圓形形狀的光束圖案或者光束30。光束圖案也可受第一部分24Α和第二部分24Β之間的角度α的影響(參見圖1至圖3)。對于布置LED芯片陣列附近的一個(gè)或多個(gè)光學(xué)元件22的每一個(gè)，角度α可以是相同的，或者多個(gè)光學(xué)元件的第一光學(xué)元件22的至少第一角度α可不同于多個(gè)光學(xué)元件的第二光學(xué)元件22的至少第二角度α。LED芯片陣列可布置在正方形基臺14上。然而，本文中考慮基臺14的任何其它形狀。例如，在圖4A中的虛線28示意性地示出了可在本文中使用的圓形基臺。
[0047]圖4B示出了兩個(gè)LED芯片的布置。數(shù)字I和2對應(yīng)于兩個(gè)LED芯片，其中，光學(xué)元件22(圖1至圖3)可布置在LED附近并且用于從LED芯片的非圓形布置中產(chǎn)生基本為圓形結(jié)構(gòu)的光束30。在圖4B、圖4C以及圖4E至圖4G中的箭頭表示光學(xué)元件22的部分(例如，部分24A和24B)的可能的位置、彎曲和/或方位。例如，在圖4B中，光學(xué)元件22(圖1)可包括沿著箭頭在長度上延伸的部分和/或如通過箭頭示出的變成有角度以從非圓形布置的LED芯片中產(chǎn)生圓形光束30。另外，光學(xué)元件22 (圖1)可包括如通過箭頭表示的彎曲的部分，以從非圓形布置的LED芯片中產(chǎn)生圓形光束30。光學(xué)元件22的部分(例如，圖1中的24A和24B)可具有相同長度或者不同長度。LED芯片I附近的光學(xué)元件22的部分之間的角度α (圖1)也可不同于位于LED芯片2附近的光學(xué)元件的角度α。
[0048]圖4C示出了 LED芯片的三角形布置或陣列。數(shù)字I至3對應(yīng)于可布置成基本為三角形的LED陣列的三個(gè)LED芯片，其中光學(xué)元件22 (圖1至圖3)可布置在LED附近，并且用于從非圓形的陣列中產(chǎn)生圓形光束30。如通過箭頭示出的，位于LED 2和LED 3附近的光學(xué)元件22(圖1)在一個(gè)方向上可具有較長的部分(例如，如通過較長箭頭示出的)以提供圓形光結(jié)構(gòu)或者波束。圖4D示出了可布置在基臺14上的至少四個(gè)LED芯片的正方形陣列，其中光學(xué)元件22(圖1至圖3)可用于產(chǎn)生圓形光束30。同樣地，圖4Ε至圖4Η示出了以各種非圓形形狀布置在基臺14上的五個(gè)、六個(gè)和七個(gè)LED芯片的布置或陣列，其中光學(xué)元件22 (圖1至圖3)可用于產(chǎn)生光的圓形結(jié)構(gòu)或波束30。在圖4Α至圖4Η中示出的每個(gè)陣列內(nèi)的LED芯片的各種放置或者布置表示位于不同的相應(yīng)LED芯片附近的不同的光學(xué)元件22(圖1)可包括不同的角度α (例如，不是所有角度相同)，以從非圓形陣列中產(chǎn)生圓形波束，或者產(chǎn)生任何其它期望形狀的波束。例如，拐角處的LED芯片(例如，圖4Ε中的LED I)可具有與另一 LED芯片(例如，圖4Ε中的LED4)不同地成角度的光學(xué)元件22，以共同地產(chǎn)生圓形光束，或者任何期望形狀的光。
[0049]圖4G示出了 LED芯片的兩個(gè)子陣列，例如，對應(yīng)數(shù)字I至3的LED芯片的第一子陣列以及對應(yīng)數(shù)字4至6的芯片的第二子陣列。每個(gè)子陣列子陣列可包括基本為三角形的形狀，LED芯片I至6的整體形狀包括非圓形細(xì)長六邊形形狀。在本文中考慮光學(xué)元件22(圖1至圖3)可用于從LED芯片的任何非圓形形狀或陣列中產(chǎn)生圓形光束30。光學(xué)元件22(圖1至圖3)可用于從具有彎曲表面的一個(gè)或多個(gè)彎曲的部分反射光，由此從LED芯片的任何對稱形狀的陣列和/或LED芯片的任何非對稱或者不對稱形狀的陣列中產(chǎn)生圓形結(jié)構(gòu)的光或者光束30。如圖4Α至圖4Η示出的，LED芯片可布置成第一形狀或者第一陣列結(jié)構(gòu)，并且共同地從LED芯片陣列輸出的光束30可包括第二形狀或者光束圖案，其中，第二形狀或者光束圖案不同于第一形狀或者第一陣列結(jié)構(gòu)。
[0050]圖5Α和圖5Β示出了沿著圖1中的線5Α/5Β-5Α/5Β截取的發(fā)光器部件的部分的截面圖。圖5Α是整體指定為40的發(fā)光器部件的一部分?；_14可包括單片基板，單片基板具有用于攜載電流和擴(kuò)散來自發(fā)射器部件的熱的多個(gè)內(nèi)部層或者電路。在一個(gè)方面中，基臺14可包括導(dǎo)電和/或?qū)岬男緦?2 (例如，諸如Cu或Al的金屬層)?；_14可進(jìn)一步包括介電層36，其可電氣絕緣但是導(dǎo)熱，以幫助基臺14散熱?；_14可進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)LED芯片12可經(jīng)由已知的管芯附接工藝和/或材料附接在其上的導(dǎo)電安裝表面46或者層。在一個(gè)方面中，安裝表面46包括Cu層或者Cu區(qū)域，諸如Cu電鍍層或者Cu箔層。LED芯片12可與電跡線(electrical trace) 48電氣連接。電跡線48可包括Cu層或者Cu箔?；_14可進(jìn)一步并且可選擇的包括一層或多層阻焊材料50(其可以是白色的以反射來自部件40的光)。在一個(gè)方面中，LED芯片12可經(jīng)由焊線52與電跡線48的暴露區(qū)域電氣連接。導(dǎo)電安裝表面46和電跡線48可與至少一個(gè)附接表面18(圖1)電氣連接，并且將來自外部電源的電流傳遞到LED芯片12以使其被照亮。
[0051]圖5A進(jìn)一步示出LED芯片12相對于透鏡16的放置。例如并在一個(gè)方面中，透鏡16可包括基本上對應(yīng)LED芯片12的中心的中心線C。中心線C可以但不一定為透鏡16的最大高度。即透鏡16可包括不是半球形的截面形狀，并且可具有偏離中心線C的高度。當(dāng)LED芯片12基本上中心地布置在透鏡16下方時(shí)可最大化光提取，然而，如圖6A示出的，LED芯片12可偏離中心線C和/或多于一個(gè)的芯片12可布置在透鏡16下方。如先前描述的，透鏡16可包括可直接附接到基臺的透鏡底座20，使得LED芯片12和透鏡16包括CoB結(jié)構(gòu)。透鏡16可包括基本為圓頂形或者半球形的形狀，并且可與圓形的透鏡底座對應(yīng)。
[0052]圖5B示出了整體指定為60的發(fā)光器部件的一部分。部件60可包括具有水平構(gòu)造的LED芯片62，其中LED芯片62的底部包括用于與多于一個(gè)的導(dǎo)電安裝表面46電氣連接的陽極和陰極。同時(shí)，導(dǎo)電安裝表面46可包括可與相應(yīng)的正極/陰極附接表面18 (參見圖1，未示出)電氣連接的正極/陰極對。電流可從外部電源(未示出)經(jīng)由附接表面18(圖1)傳遞到部件60。附接表面18(圖1)可沿著布置在基臺14內(nèi)的內(nèi)部導(dǎo)電層或者路徑與導(dǎo)電安裝表面46電氣連接。
[0053]圖5B還示出了 LED芯片62的放置，LED芯片62可相對于透鏡16的中心線C中心地布置。例如，LED芯片12可相對于透鏡16布置在不同位置處，諸如大約透鏡16的中心線C的下方(其中透鏡16處于最大高度)。透鏡16的中心C可以但不一定與透鏡16的頂點(diǎn)或者最大高度點(diǎn)相同。本文中描述的部件可包括多個(gè)光學(xué)透鏡16，其中，每個(gè)透鏡16置于LED芯片12的陣列的至少一個(gè)LED芯片12之上?？删哂锌偣拨莻€(gè)透鏡16，其中，η等于陣列中的LED芯片12的數(shù)量?？商鎿Q地，透鏡η的數(shù)量可少于陣列中的LED芯片12的數(shù)量。例如，可考慮一個(gè)或多個(gè)LED芯片12可不位于透鏡16之下。在這種情況下，透鏡η的數(shù)量小于LED芯片12的數(shù)量。同樣在這種情況下，光學(xué)元件22(圖1)可位于未覆蓋的LED芯片12與基臺14的最外側(cè)的邊緣之間。
[0054]圖6Α示出了其中如以虛線由芯片12指定的多于一個(gè)的LED芯片12可位于透鏡16下方的發(fā)光器部件70。在此，僅提供了一個(gè)LED芯片12，芯片12同樣可沿由實(shí)線和虛線示出的任一方位位于透鏡16下方。例如，在此，在每個(gè)半球或者透鏡16中僅密封一個(gè)LED芯片12，該一個(gè)LED芯片12可相對于如以虛線示出的中心線C偏離中心放置，以便當(dāng)需要時(shí)使峰值發(fā)射特性偏移。單個(gè)LED芯片12的發(fā)光圖案還可或者進(jìn)一步通過光學(xué)元件22以及光學(xué)元件22的第一部分24Α和第二部分24Β的位置和/或角度來偏移。如先前描述的，光學(xué)元件22可布置在LED芯片12與基臺14的外部邊緣之間，使得光束可朝向基臺14的中心向內(nèi)反射，以產(chǎn)生適于燈泡、燈具或者其它照明產(chǎn)品應(yīng)用的圓形光束。
[0055]如圖6A至圖6C示出的，光學(xué)元件22可包括大約等于或者大于LED芯片12的厚度的高度H。為說明性目的，光學(xué)元件22被示出為具有大于LED芯片12的厚度的高度H;然而，如果期望的話，高度H也可基本等于芯片的厚度。具有高度H的光學(xué)元件22可通過整體地向內(nèi)朝向基臺14的中心偏移或者反射光來影響來自LED芯片12的光輸出以幫助產(chǎn)生基本為類圓形或者圓形形狀的光束圖案。應(yīng)注意，具有圓形波束圖案的光可從非圓型LED芯片陣列12中產(chǎn)生。另外，根據(jù)本文中描述的部件和透鏡，可從任何形狀的LED芯片陣列中產(chǎn)生具有任何波束圖案形狀的光。例如，LED芯片陣列可包括第一形狀，并且光束可包括第二形狀，其中，第一形狀和第二形狀不相同。
[0056]圖6B示出了整體指定為80的發(fā)光器部件的另一個(gè)實(shí)施方式。在該實(shí)施方式中，LED芯片12可布置在不在光學(xué)元件22下方延伸的第一基臺82上。例如，第一基臺82可包括LED封裝件的主體，使得LED芯片12陣列由分立LED封裝件而不是CoB結(jié)構(gòu)形成。在一個(gè)實(shí)施方式中，LED芯片12可安裝到第一基臺82，第一基臺82可反過來安裝到基臺14上，從而使LED芯片12間接地設(shè)置在基臺14上。在一個(gè)方面中，第一基臺82可包括任何合適的材料，并且可以是導(dǎo)電和/或?qū)峄蛘叻菍?dǎo)電和/或非導(dǎo)熱的。在一個(gè)方面中，第一基臺82可包括具有內(nèi)部散熱片以及用于與基臺14的一部分物理地、電氣地和熱通信的電氣部件的塑料主體。在其它方面中，第一基臺82可包括陶瓷材料，諸如低溫共燒陶瓷(LTCC)材料、高溫共燒陶瓷(HTCC)材料、礬土、氮化鋁(AlN)、氧化鋁(A1203)、玻璃和/或鋁板材料。在其它方面中，第一基臺82可包括塑料材料，諸如聚酰亞胺(PI)、聚酰胺(PA)、聚鄰苯二甲酰胺(PPA)、液晶聚合物(LCP)或者硅樹脂。第一基臺82可包括任何合適的尺寸和/或形狀，例如，基本為正方形、矩形、圓形、橢圓形、規(guī)則的、不規(guī)則的或者非對稱的形狀。LED芯片12可使用任何合適的材料和/或技術(shù)(例如，焊料附接、預(yù)形成附接、焊劑或者無焊劑共融附接、硅環(huán)氧樹脂附接、金屬環(huán)氧樹脂附接、熱壓縮附接和/或其組合)來管芯附接，以直接電連接封裝件內(nèi)的LED芯片12。
[0057]圖6C示出了發(fā)光器部件85的另一個(gè)實(shí)施方式。如圖6C所示，如先前在圖2B中示出和描述的，LED芯片12、透鏡16和光學(xué)元件22可分別布置在中間基臺25上。在一個(gè)方面中，透鏡16能夠以CoB陣列直接附接到中間基臺25。中間基臺25可包括任何導(dǎo)電和/或?qū)岵牧?。中間基臺25同樣也可包括非導(dǎo)熱或者非導(dǎo)電材料。中間基臺25可允許選擇性地定位一個(gè)或多個(gè)光學(xué)元件22，以產(chǎn)生期望的光束圖案或者形狀。
[0058]圖7是整體指定為90的發(fā)光器部件的示意圖。在該實(shí)施方式中，相對于以虛線表示的中心布置的和圓形形狀的波束圖案P的光學(xué)元件22的位置可更清晰地辨別，因?yàn)橥哥R16已經(jīng)被移去，使得可看出光學(xué)元件22的“軌跡(footprint) ”。光學(xué)元件22可如示出的與透鏡16間隔開和/或在沒有透鏡16的情況下使用。如示出的，光學(xué)元件22的彎曲可將來自LED芯片12的光向內(nèi)朝向基臺14的中心投射或者反射，由此產(chǎn)生適于燈泡和/或燈具應(yīng)用的基本為類圓形或者圓形的光束圖案P。可預(yù)料到，光學(xué)元件22也可布置成使得光束圖案可在基臺14上的偏離中心或者非中心布置的區(qū)域中產(chǎn)生(諸如，從部件90的邊緣、拐角或者側(cè)邊產(chǎn)生光)。如圖7中示出的，圓形形狀的光束圖案P可從基本為正方形的透鏡16的陣列(未示出)(其包括從其延伸的光學(xué)元件22)中產(chǎn)生。光學(xué)元件22可直接從透鏡16延伸(未示出)和/或與透鏡16隔開(在先前附圖中示出)。當(dāng)光學(xué)元件22與透鏡16隔開時(shí)，光學(xué)元件22可布置在相應(yīng)的透鏡16與基臺14的最外邊緣之間，以及在相應(yīng)的LED芯片12(未示出)與基臺14的最外邊緣之間。
[0059]本文中描述的元件可包括任何合適的尺寸。在一個(gè)方面中，基臺14可包括其中每個(gè)邊大約為50mm或更小的正方形。在其它方面中，基臺14可包括其中每個(gè)邊大約為25mm或更小的正方形。在進(jìn)一步的方面中，基臺14可包括其中每個(gè)邊大約為1mm或更小的正方形。同樣在本文中考慮矩形和圓形的基臺14。基臺14可包括任何合適的厚度，例如，基臺14可包括大約5mm或更少、大約Imm或更少或者小于大約Imm的厚度。LED芯片12的陣列可包括以任意間隔來隔開的LED芯片12，例如，LED芯片12可被間隔開大約20mm或更少、大約1mm或更少、大約7mm或更少、大約5mm或更少或者小于5mm,并且可取決于LED芯片的尺寸。
[0060]圖8A和圖8B示出了能夠結(jié)合發(fā)光器部件10、15以及任何其它如本文中示出和描述的實(shí)施方式的發(fā)光產(chǎn)品?？紤]任意數(shù)量的發(fā)光應(yīng)用和產(chǎn)品；僅為示意性目的而不是作為限制，示出了整體指定為100的燈泡和整體指定為110的照明器具。如圖8A，以虛線示出了發(fā)光器部件10可結(jié)合在LED燈泡100內(nèi)。例如，基臺14可布置在燈泡100內(nèi)的保持構(gòu)件102或者散熱構(gòu)件上。在一個(gè)方面中，基臺14可被固定或者使用螺絲固定在保持構(gòu)件102上。如先前描述的，發(fā)射器部件10可包括以正方形陣列(圖1)布置在基臺14上的一個(gè)或多個(gè)LED芯片12的陣列。每個(gè)LED芯片12(圖1)可布置在透鏡16下方，透鏡16具有以CoB結(jié)構(gòu)直接附接并布置在基臺14上的透鏡底座20 (圖1)。例如，以正方形陣列布置的LED芯片12 (圖1)可有利地最小化管芯附接和焊線步驟，然而從正方形陣列發(fā)射的常規(guī)光束圖案并未針對燈泡應(yīng)用而進(jìn)行優(yōu)化。應(yīng)注意，本文中描述的包括新穎的光學(xué)元件22的部件可產(chǎn)生預(yù)定的光束圖案，諸如可更適于某些發(fā)光應(yīng)用的圓形光束圖案，并且可有利地改善LED發(fā)光設(shè)備(諸如燈泡100)的光發(fā)射。
[0061]同樣的，圖SB示出了結(jié)合發(fā)光器部件10的照明器具110。照明器具110可包括在個(gè)人、商業(yè)的和工廠照明應(yīng)用中使用的小聚光燈或者“罩”燈。發(fā)光器部件10可布置在安裝基板或者表面112上，并且可經(jīng)由布置在LED芯片12 (其布置在相應(yīng)透鏡16的下方)的非圓形陣列(圖1)外部的一個(gè)或多個(gè)光學(xué)元件22來有利地產(chǎn)生改善的圓形形狀的光束圖案。
[0062]在圖中所示的以及上面描述的本公開的實(shí)施方式是可在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出的多個(gè)實(shí)施方式的示例?？煽紤]到，具有改善的光提取的新穎的發(fā)光器部件以及制作其的方法可包括除了所具體公開的那些之外的多種配置。同樣可考慮到，本文中公開的用于提供改善的光提取和期望的光束圖案的新穎的透鏡同樣可包括除了所具體公開的那些之外的多種配置。
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)光器部件，包括: 基臺; 至少一個(gè)發(fā)光芯片，布置在所述基臺上； 透鏡，布置在所述至少一個(gè)發(fā)光芯片上；以及 光學(xué)元件，與所述透鏡相關(guān)聯(lián)，其中，所述光學(xué)元件被配置為影響來自所述發(fā)光芯片的光輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器部件，其中，所述光學(xué)元件是細(xì)長的并包括大于所述透鏡的直徑的長度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器部件，其中，所述光學(xué)元件包括大約4毫米(mm)或更長的長度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器部件，其中，所述光學(xué)元件包括大約6毫米(mm)或更長的長度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器部件，其中，所述光學(xué)元件包括第一細(xì)長部分和第二細(xì)長部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)光器部件，其中，所述第一細(xì)長部分和所述第二細(xì)長部分向內(nèi)朝向彼此彎曲。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)光器部件，其中，在所述第一細(xì)長部分和所述第二細(xì)長部分之間存在大約90°或更大的角度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)光器部件，其中，在所述第一細(xì)長部分和所述第二細(xì)長部分之間存在大約100°或更大的角度。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)光器部件，其中，在所述第一細(xì)長部分和所述第二細(xì)長部分之間存在大約120°或更大的角度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器部件，其中，所述光學(xué)元件接觸所述透鏡的至少一部分。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器部件，其中，所述光學(xué)元件包括模制硅樹脂材料。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器部件，其中，所述光學(xué)元件包括塑料材料。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器部件，其中，所述至少一個(gè)發(fā)光芯片包括至少一個(gè)發(fā)光二極管(LED)芯片。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)光器部件，其中，所述光學(xué)元件包括大于所述至少一個(gè)LED芯片的厚度的高度。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的發(fā)光器部件，其中，所述至少一個(gè)LED芯片包括LED芯片陣列。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的發(fā)光器部件，其中，所述LED芯片陣列包括非圓形形狀的LED芯片陣列。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的發(fā)光器部件，其中，所述LED芯片陣列包括正方形形狀的LED芯片陣列。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的發(fā)光器部件，包括多個(gè)光學(xué)元件，并且其中，所述光學(xué)元件被配置為影響來自所述正方形形狀的LED芯片陣列的光輸出以產(chǎn)生圓形形狀的光束圖案。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器部件，其中，所述發(fā)光芯片以板上芯片(CoB)結(jié)構(gòu)來安裝到所述基臺上。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器部件，其中，所述發(fā)光芯片間接地安裝到所述基臺上。
21.一種燈泡，結(jié)合根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器部件。
22.—種燈具，結(jié)合根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器部件。
23.一種設(shè)置發(fā)光器部件的方法，所述方法包括: 設(shè)置基臺； 將至少一個(gè)發(fā)光芯片附接到所述基臺的表面； 在所述至少一個(gè)發(fā)光芯片上設(shè)置透鏡；以及 設(shè)置被配置為影響來自所述發(fā)光芯片的光輸出的光學(xué)元件。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，包括設(shè)置具有大于所述透鏡的直徑的長度的細(xì)長光學(xué)元件。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，包括設(shè)置具有大約4毫米(mm)或更長的長度的所述光學(xué)兀件。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述光學(xué)元件接觸所述透鏡的至少一部分。
27.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述光學(xué)元件具有第一細(xì)長部分和第二細(xì)長部分。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，包括設(shè)置其中所述第一細(xì)長部分相對于所述第二彎曲部分成一個(gè)角度的所述光學(xué)元件。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中，所述角度為大約90°或更大。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中，所述角度為大約100°或更大。
31.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中，所述角度為大約120°或更大。
32.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，設(shè)置所述透鏡包括從液體固化硅樹脂材料、環(huán)氧樹脂材料或者密封劑材料模制所述透鏡和所述光學(xué)元件。
33.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，設(shè)置所述至少一個(gè)發(fā)光芯片包括設(shè)置至少一個(gè)發(fā)光二極管(LED)芯片。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，包括設(shè)置具有大于所述至少一個(gè)LED芯片的厚度的高度的所述光學(xué)元件。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中，設(shè)置至少一個(gè)LED芯片包括設(shè)置LED芯片陣列。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中，設(shè)置所述LED芯片陣列包括設(shè)置非圓形形狀的LED芯片陣列。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中，設(shè)置所述LED芯片陣列包括設(shè)置正方形形狀的LED芯片陣列。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，進(jìn)一步包括多個(gè)所述光學(xué)元件，并且通過從所述多個(gè)光學(xué)元件反射由所述LED芯片發(fā)射的光，從所述正方形形狀的LED芯片陣列中產(chǎn)生至少基本為圓形形狀的光束圖案。
39.一種透鏡,包括: 透鏡底座，具有直徑； 細(xì)長光學(xué)元件，從所述透鏡底座延伸；并且 所述細(xì)長光學(xué)元件具有大于所述透鏡底座的所述直徑的長度。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的透鏡，其中，所述光學(xué)元件的所述長度為大約4毫米(mm)或更長。
41.根據(jù)權(quán)利要求39所述的透鏡，其中，所述光學(xué)元件的所述長度為大約6毫米(mm)或更長。
42.根據(jù)權(quán)利要求39所述的透鏡，其中，所述光學(xué)元件包括第一細(xì)長部分和第二細(xì)長部分。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的透鏡，其中，所述第一細(xì)長部分和所述第二細(xì)長部分向內(nèi)朝向彼此彎曲。
44.根據(jù)權(quán)利要求42所述的透鏡，其中，在所述第一細(xì)長部分和所述第二細(xì)長部分之間存在大約90°或更大的角度。
45.根據(jù)權(quán)利要求39所述的透鏡，其中，所述光學(xué)元件包括模制硅樹脂材料。
46.根據(jù)權(quán)利要求39所述的透鏡，其中，所述光學(xué)元件包括塑料材料。
47.一種發(fā)光器部件，包括根據(jù)權(quán)利要求39所述的透鏡，其中，所述透鏡布置在至少一個(gè)發(fā)光二極管(LED)芯片上。
48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的發(fā)光器部件，其中，所述光學(xué)元件包括大于所述至少一個(gè)LED芯片的厚度的高度。
49.一種發(fā)光器部件，包括: 基臺; 發(fā)光芯片陣列，布置在所述基臺上，所述陣列以第一陣列結(jié)構(gòu)布置； 透鏡，布置在所述發(fā)光芯片上；以及 光學(xué)元件，與所述透鏡相關(guān)聯(lián)，并且被配置為影響來自所述發(fā)光芯片的光輸出，以便以不同于所述第一陣列結(jié)構(gòu)的形狀發(fā)射光束圖案。
50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的發(fā)光器部件，其中，所述第一陣列結(jié)構(gòu)是非圓形的。
51.根據(jù)權(quán)利要求50所述的發(fā)光器部件，其中，所述光束圖案基本上是圓形的。
52.根據(jù)權(quán)利要求49所述的發(fā)光器部件，其中，每個(gè)所述光學(xué)元件包括第一部分和第二部分。
53.根據(jù)權(quán)利要求52所述的發(fā)光器部件，其中，所述第一部分相對于所述第二部分成一個(gè)角度。
54.根據(jù)權(quán)利要求49所述的發(fā)光器部件，其中，所述光學(xué)元件是細(xì)長且彎曲的。
55.根據(jù)權(quán)利要求49所述的發(fā)光器部件，其中，所述光學(xué)元件布置在用于選擇性定位所述光學(xué)元件的中間基臺上。
56.—種用于從發(fā)光器部件中產(chǎn)生期望的光束圖案的方法,所述方法包括: 設(shè)置發(fā)光器部件，所述發(fā)光器部件包括: 基臺; 發(fā)光芯片陣列，布置在所述基臺上，所述陣列以第一陣列結(jié)構(gòu)布置； 透鏡，布置在所述發(fā)光芯片上；以及 光學(xué)元件，與所述透鏡相關(guān)聯(lián)；以及 從所述發(fā)光芯片陣列以不同于所述第一陣列結(jié)構(gòu)的光束圖案發(fā)射光。
57.根據(jù)權(quán)利要求56所述的方法,包括選擇性地定位一個(gè)或多個(gè)所述光學(xué)兀件以產(chǎn)生所述光束圖案。
58.根據(jù)權(quán)利要求56所述的方法，其中，所述第一陣列結(jié)構(gòu)基本上是正方形的并且所述光束圖案基本上是圓形的。
【文檔編號】H01L33/58GK104364904SQ201280073778
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2012年4月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月6日
【發(fā)明者】關(guān)有長, 克雷格·威廉·哈汀, 朱文岳, 莫泰藺 申請人:克利公司