本發(fā)明涉及發(fā)光設(shè)備的領(lǐng)域，并且更具體而言涉及具有透鏡元件的發(fā)光設(shè)備，用于通過透鏡元件和發(fā)光設(shè)備的對(duì)準(zhǔn)中的高精度來增強(qiáng)的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

發(fā)光設(shè)備被用在各種應(yīng)用中。特定的發(fā)光設(shè)備實(shí)施例的適合性通常是所投射的光發(fā)射圖案的函數(shù)。例如，汽車燈通常要求發(fā)光設(shè)備提供符合給定標(biāo)準(zhǔn)的光發(fā)射圖案。以類似的方式，消費(fèi)者應(yīng)用（例如在相機(jī)或電話設(shè)備上的閃光元件）要求基本均勻的目標(biāo)圖像的照明。

給定的發(fā)光設(shè)備關(guān)于滿足表達(dá)或暗示的光輸出圖案一致性的質(zhì)量取決于各種因素，該因素包括發(fā)光元件和提供所期望光輸出圖案的透鏡元件的對(duì)準(zhǔn)。透鏡元件和發(fā)光元件的未對(duì)準(zhǔn)例如可能使相機(jī)圖像的某些區(qū)域看起來比其它區(qū)域更暗，或者使車燈未能通過標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試。

各種技術(shù)通常被用來隨著將透鏡元件相對(duì)于發(fā)光元件定位而精確地將透鏡元件對(duì)準(zhǔn)到發(fā)光元件。例如，高度精確的拾取和放置機(jī)器可以用于將每個(gè)透鏡元件放置在相對(duì)于被安裝在基板上的發(fā)光元件的給定位置。在一些附著過程中，在拾取和放置機(jī)器上的光學(xué)元件檢測(cè)發(fā)光元件的中心；在其它過程中，物理對(duì)準(zhǔn)特征被提供在發(fā)光元件所安裝于的基板上。

然而，即使在相對(duì)于發(fā)光元件精確放置透鏡元件后，通常難以在完成的產(chǎn)品的制造中遇到的后續(xù)制造過程期間維持其對(duì)準(zhǔn)。典型地，透鏡元件被精確地定位在包含發(fā)光元件的基板上并且經(jīng)由粘合劑元件被附著，粘合劑元件后續(xù)被固化以將透鏡元件固定附著到發(fā)光元件。粘合劑元件還用來通過形成圍繞發(fā)光元件的密封物隔離發(fā)光元件與外部元件。然而許多因素可能影響透鏡元件和發(fā)光元件的最初精確對(duì)準(zhǔn)。

未固化的粘合劑（例如環(huán)氧樹脂或硅樹脂）可以具有低粘度，并且在附著到發(fā)光元件的透鏡元件到使粘合劑固化的裝置（如，烘箱）的輸送期間，過度的機(jī)械沖擊和處置可能移動(dòng)透鏡元件。

類似地，熱固化的如環(huán)氧樹脂和硅樹脂的粘合劑將在交聯(lián)（固化）發(fā)生時(shí)收縮，這可能引入透鏡元件相對(duì)于發(fā)光元件的位置的偏移。

以同樣的方式，在透鏡元件附著過程期間可能被截留在透鏡元件內(nèi)的空氣可施加非均勻的力，該力導(dǎo)致透鏡元件的位置的偏移；以及在粘合劑的固化（其通常包括熱量）期間，截留的空氣將可能膨脹并產(chǎn)生透鏡元件內(nèi)的蒸汽壓力，這也可能引入不可預(yù)測(cè)的力，該力可以改變透鏡元件相對(duì)于發(fā)光元件的位置。

透鏡元件的這些潛在的移動(dòng)中的每個(gè)移動(dòng)以及其它因素，將可能引入透鏡元件和發(fā)光元件的未對(duì)準(zhǔn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

將有利的是提供一種用于將透鏡元件附著到發(fā)光元件的方法和系統(tǒng)，其相對(duì)不受施加于這樣的附著結(jié)構(gòu)的后續(xù)處理的影響。還將有利的是提供這樣的一種方法和系統(tǒng)，而不引入實(shí)質(zhì)性的制造復(fù)雜性或成本。

為了更好地解決這些問題中的一個(gè)或多個(gè)，在本發(fā)明的一實(shí)施例中，本發(fā)明的發(fā)光設(shè)備包括在基板上的發(fā)光元件以及包括腔的透鏡元件，發(fā)光元件位于腔內(nèi)。粘合劑條將透鏡元件附著到基板。粘合劑位于所述透鏡元件的周邊周圍，而且包括在周邊中的間隙,該間隙使得在透鏡元件到基板的附著期間材料（例如加熱的空氣）能夠從透鏡元件下面釋放。當(dāng)透鏡元件被放置在基板上時(shí)，粘合劑被部分固化，以在發(fā)光設(shè)備被輸送或受到其它處理之前提供相對(duì)高的剪切強(qiáng)度。為了提供與后續(xù)的處理或應(yīng)用的兼容性，利用密封材料密封在周邊中的間隙。

附圖說明

更詳細(xì)地并且通過示例的方式參考附圖解釋本發(fā)明，其中：

圖1A-1B 示出示例基板，其上具有發(fā)光元件和基本上圍繞發(fā)光元件的粘合劑條。

圖2A-2C 示出了位于圖1A-1B 的基板上的示例透鏡元件的視圖。

圖3 示出了示例發(fā)光設(shè)備，其包括密封在將透鏡元件附著到發(fā)光設(shè)備的基板的粘合劑條中的間隙的密封材料。

圖4 示出用于形成具有在透鏡元件和發(fā)光元件之間的高對(duì)準(zhǔn)精度的發(fā)光設(shè)備的示例流程圖。

在所有附圖中，相同的參考數(shù)字指示相似或相應(yīng)的特征或功能。附圖被包括用于說明的目的，并不旨在限制本發(fā)明的范圍。

具體實(shí)施方式

在下面的描述中，為了解釋而不是限制的目的，闡述具體的細(xì)節(jié)，諸如特定的體系結(jié)構(gòu)、接口、技術(shù)等，以便提供對(duì)本發(fā)明的概念的徹底理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明可以在背離這些具體細(xì)節(jié)的其他實(shí)施例中被實(shí)踐。以類似的方式，該說明書的文本涉及如在附圖中示出的示例實(shí)施例，而非旨在超出明確包含在權(quán)利要求中的限制之外限制所要求保護(hù)的發(fā)明。為了簡(jiǎn)單和清楚起見，公知設(shè)備、電路以及方法的詳細(xì)描述被省略，以便不以非必要的細(xì)節(jié)模糊本發(fā)明的描述。

圖1A示出了頂視圖，以及圖1B 示出布置在基板110上的示例發(fā)光元件120的剖面圖。粘合劑條130 圍繞發(fā)光元件120，除了間隙135之外。發(fā)光元件120 可具有頂表面、底表面和多個(gè)側(cè)表面。發(fā)光元件120 的底表面附著到基板110。

基板110 可以是更大的基板（未示出）的一段，更大的基板包括類似地位于更大的基板的多個(gè)段上的多個(gè)發(fā)光元件。以這種方式，后續(xù)描述的過程可被同時(shí)應(yīng)用于更大的基板的所有段，然后是更大的基板的切片/切割以形成個(gè)體/單片化的發(fā)光設(shè)備。

在該示例實(shí)施例中，存在在粘合劑條130中的間隙135，使得粘合劑條并沒有完全圍繞發(fā)光元件120。此粘合劑條可以使用本領(lǐng)域常見的粘合劑圖章工具來施加，以便在圍繞發(fā)光元件120的所期望圖案中將粘合劑轉(zhuǎn)移到基板110。雖然示出在粘合劑條130中的單個(gè)間隙135，也可提供多個(gè)間隙。

示例發(fā)光元件120包括從中發(fā)射光的發(fā)光表面125；這個(gè)表面125可以包括發(fā)光元件120的頂表面的一些或所有。在該實(shí)施例中，發(fā)光元件120被固定地附著到基板110，在基板上的已知位置處，并且由此發(fā)光表面125的位置是在相對(duì)于基板110的已知位置處。

基板110可以包括一個(gè)或多個(gè)對(duì)準(zhǔn)特征112、114，其促進(jìn)元件在基板110上的對(duì)準(zhǔn)，以及基板110在其他物品（包括例如基板、印刷電路板、燈夾具和類似物）上的對(duì)準(zhǔn)。相應(yīng)地，由于發(fā)光表面相對(duì)于基板的位置是已知的，發(fā)光表面125相對(duì)于基板110上的其它元件或基板110被安裝于的其它物品的位置是已知的。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，雖然明確的特征112、114被示出在示例基板中，基板110的固有特征，如它的邊緣、角落等等，可被用作對(duì)準(zhǔn)特征，消除了對(duì)這樣的明確的特征112、114的需要。同樣地僅單個(gè)對(duì)準(zhǔn)特征112或114可以被使用。

可替代地，如上所指出的，將透鏡放置在基板上的機(jī)器可以通過光學(xué)地檢測(cè)發(fā)光元件的特征來提供對(duì)準(zhǔn)，而不需要物理對(duì)準(zhǔn)元件。

圖2A-2C示出了示例發(fā)光設(shè)備200的視圖，該發(fā)光設(shè)備200包括位于圖1A-1B的基板110上的透鏡元件210（供替代的實(shí)施方式210A、210B）。圖2A示出透鏡元件210的頂視圖，透鏡元件210可以是在圖2B中所示的透鏡元件210A或圖2C中所示的透鏡元件210B。

透鏡元件210包括腔230，發(fā)光元件120位于腔230內(nèi)。透鏡元件210被成形或圖案化，以改變從發(fā)光元件120發(fā)射的光的方向。在圖2A-2C的例子中，透鏡元件210包括圖案220（供替代的圖案220A、220B），其提供了從發(fā)光元件120發(fā)射的光的準(zhǔn)直。透鏡元件可以替代地是成反向拋物線形，例如以提供準(zhǔn)直，或成球形以提供從發(fā)光元件120發(fā)射的光的發(fā)散或任何其它合適的形狀。

在圖2B中，圖案220 A被形成在透鏡元件210的腔230的內(nèi)表面上，而在圖2C中，圖案220B形成在透鏡元件210的外表面上。

該示例透鏡元件210包括促進(jìn)透鏡元件210和基板110的對(duì)準(zhǔn)的一個(gè)或多個(gè)特征214。在本示例中，透鏡元件210上的對(duì)準(zhǔn)特征214對(duì)應(yīng)于基板110上的對(duì)準(zhǔn)特征114。然而本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的是，透鏡元件210的任何固有的特征（如它的側(cè)面、角落等）也可以用于與基板110的固有特征（如它的側(cè)面、角落等）對(duì)準(zhǔn)。

利用透鏡元件210和基板110的適當(dāng)對(duì)準(zhǔn)以及發(fā)光元件120在基板110上的前面提到的已知位置，透鏡元件210和發(fā)光元件120的適當(dāng)對(duì)準(zhǔn)被保證。

如上所提到的，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，‘非機(jī)械’手段可以用于對(duì)準(zhǔn)透鏡元件210和發(fā)光元件120，如使用光學(xué)圖案識(shí)別來識(shí)別發(fā)光表面125的中心，并相應(yīng)地控制透鏡元件210的放置。

雖然透鏡元件210可以精確地放置在基板110上，以提供透鏡元件210相對(duì)于該組合（以下稱為發(fā)光設(shè)備200）中的發(fā)光元件120的精確對(duì)準(zhǔn)，形成發(fā)光設(shè)備200的元件110、120、210的此初始放置可能被組合110、120、210的后續(xù)輸送或其他處理影響，如上所提到那樣。

為了避免因輸送或其他機(jī)械影響所致的未對(duì)準(zhǔn)，粘合劑130應(yīng)該在發(fā)光設(shè)備被運(yùn)送或被以其他方式機(jī)械地或環(huán)境地影響之前創(chuàng)建具有相對(duì)高的剪切強(qiáng)度的粘接。為提供這樣的相對(duì)高的剪切強(qiáng)度，粘合劑可以在將透鏡元件210最初定位于基板110上之后立即被原位部分固化。以進(jìn)一步保證對(duì)準(zhǔn)，可以在用于將透鏡元件210放置在其在基板110上的適當(dāng)?shù)奈恢蒙系臋C(jī)構(gòu)仍然附著于透鏡元件210的同時(shí)，執(zhí)行部分固化。

普遍在制造中使用的粘合劑通常在室溫下具有相對(duì)長(zhǎng)的固化時(shí)間，以便允許在施加粘合劑之后將元件附著到基板的時(shí)間。相應(yīng)地，被動(dòng)地執(zhí)行上述原位部分固化將通常在經(jīng)濟(jì)上是不切實(shí)際的，并且在較高的溫度下的固化將通常要求發(fā)光設(shè)備200到烘箱的輸送。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，可使用紫外可固化粘合劑130。在精確地將透鏡元件210附著到基板110的機(jī)構(gòu)仍然附著于透鏡元件210的同時(shí)，發(fā)光設(shè)備被暴露于紫外光下短暫的時(shí)間段，足以使剪切強(qiáng)度達(dá)到將保證將不被輸送或其他機(jī)械或環(huán)境效應(yīng)影響的粘接的中間水平。特定中間剪切強(qiáng)度水平將取決于特定后續(xù)處理很可能產(chǎn)生的預(yù)期的剪切力，但大約1kgf的剪切強(qiáng)度通常是足夠的。紫外光源可以由將透鏡元件210附著到基板110的機(jī)構(gòu)，或由獨(dú)立的設(shè)備來提供。在替代方案中，發(fā)光元件120可以發(fā)射足夠的UV光以固化粘合劑。

粘合劑130的UV固化產(chǎn)生熱并且膨脹腔230內(nèi)的空氣。在本發(fā)明的實(shí)施例中，間隙135在圍繞腔230的粘合劑130中的存在允許膨脹的空氣逸出，從而消除了通常在常規(guī)的發(fā)光設(shè)備的透鏡附著的固化期間經(jīng)歷的壓力。

在此初始部分固化后，發(fā)光設(shè)備200可以被輸送到有效提供粘合劑130的完全固化的機(jī)構(gòu)（典型地為烘箱）。完全固化通常將提供超過為5kgf的剪切強(qiáng)度，這一般在大部分（如果不是全部的話）的應(yīng)用中維持對(duì)準(zhǔn)精度。

雖然可能優(yōu)選的是在粘合劑130的完全固化后密封粘合劑130中的間隙135，在大多數(shù)情況下，施加密封材料到完全固化的粘合劑130可能不能提供足夠的粘接以可靠地隔離發(fā)光元件與周圍的環(huán)境。相應(yīng)地，在一些實(shí)施例中，間隙135可以在粘合劑130在受到完全熱固化之前，在半固化狀態(tài)中的同時(shí)，被密封。如上所提到的，部分固化提供1kgf或更多的剪切強(qiáng)度，這將足以克服隨著在密封腔中的空氣在完全熱固化期間被加熱而可能產(chǎn)生的橫向力。

圖3示出包括密封在粘合劑條130中的間隙（在圖2B、2C中的 135）的密封材料320的示例發(fā)光設(shè)備300。以這種方式，發(fā)光元件120與周圍環(huán)境隔離。

圖4示出用于形成具有在透鏡元件和發(fā)光元件之間的高對(duì)準(zhǔn)精度的發(fā)光設(shè)備的示例流程圖。

在410，發(fā)光元件被固定地附著到基板上。該基板包括導(dǎo)體，導(dǎo)體使發(fā)光元件能夠從外部源接收電力。基板還可以包括促進(jìn)將覆蓋發(fā)光元件的透鏡的對(duì)準(zhǔn)，和/或基板與另一結(jié)構(gòu)（如燈夾具）的對(duì)準(zhǔn)的特征。

在420，將粘合劑施加到發(fā)光元件周圍，但不完全圍繞它，留下間隙。可以使用圖章工具或能夠產(chǎn)生所希望的圖案的其他分配器施加粘合劑。間隙的尺寸取決于隨著透鏡被附著，粘合劑的預(yù)期流量。該間隙應(yīng)該足夠?qū)?，從而即使隨著透鏡被附著，粘合劑從間隙的每側(cè)流入間隙，它也將不會(huì)密封間隙，產(chǎn)生通氣孔。粘合劑的厚度也將決定當(dāng)透鏡被附著時(shí)所得的通氣孔的大小。在一個(gè)實(shí)施例中，可使用約30至50μm的粘合劑厚度。

在430，可使用拾取和放置裝置來將透鏡元件放置在粘合劑上，與發(fā)光元件對(duì)準(zhǔn)。對(duì)準(zhǔn)可以通過光學(xué)確定發(fā)光元件的特征位于哪里，或通過到基板上的物理特征的機(jī)械對(duì)準(zhǔn)來完成。

在透鏡元件仍然由將透鏡元件放置在粘合劑上/中的裝置保持的同時(shí)，在440，粘合劑被部分固化。紫外可固化粘合劑可以通過將其暴露于UV光短時(shí)間段來被快速固化。UV光的強(qiáng)度、粘合劑的厚度和曝光的持續(xù)時(shí)間將決定部分固化的粘合劑的所得剪切強(qiáng)度。粘合劑的制造商一般能夠提供使能這些因素的確定的適當(dāng)?shù)谋砗?或圖表。以免顯著延緩制造過程，可以使用可以以秒的量級(jí)被固化來提供1kgf的剪切強(qiáng)度的粘合劑，如3M?粘合密封膠快速固化（Adhesive Sealant Fast Cure 4000UV）。

因?yàn)檎澈蟿┍徊糠止袒蕴峁┳銐虻募羟袕?qiáng)度，在由放置裝置釋放透鏡元件后，在450，透鏡和發(fā)光元件的對(duì)準(zhǔn)將在全部后續(xù)制造過程中被維持。

如果不希望密封材料到完全固化粘合劑的粘接以提供由在圖案化的粘合劑中的間隙提供的通氣孔的可靠密封，在460，在圖案化粘合劑處于部分固化狀態(tài)中的同時(shí)，通氣孔被用密封材料密封?？梢允褂门c透鏡和基板的材料兼容的任何各種密封劑材料，包括例如被用于圖案化粘合劑的相同的材料，如3M?粘合密封膠快速固化4000UV。在470的粘合劑的后續(xù)固化將確保粘合劑和密封材料之間的可靠的粘接，以及進(jìn)一步增加粘合劑的剪切強(qiáng)度，典型地到約5kgf。

此后，具有發(fā)光元件和透鏡的組裝基板可在480被進(jìn)一步處理，包括例如如果基板已經(jīng)包含現(xiàn)在被密封在對(duì)應(yīng)的多個(gè)透鏡元件內(nèi)的多個(gè)發(fā)光元件的話，切片和切割（單片化）個(gè)體的發(fā)光設(shè)備。

雖然在附圖和前面的描述中已經(jīng)圖示并詳細(xì)描述本發(fā)明，但是這樣的圖示和描述將被認(rèn)為是說明性的或示例性的而非限制性的；本發(fā)明不局限于所公開的實(shí)施例。

例如，盡管本發(fā)明特別適合用于實(shí)現(xiàn)透鏡和發(fā)光元件的高度精確的對(duì)準(zhǔn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，這一技術(shù)可以在更不嚴(yán)格的應(yīng)用中使用，以實(shí)質(zhì)上降低在常規(guī)透鏡附著處理期間被施加在透鏡上的應(yīng)力。

公開的實(shí)施例的其他變型可以由本領(lǐng)域的技術(shù)人員在實(shí)踐所要求保護(hù)的發(fā)明中根據(jù)對(duì)附圖、公開內(nèi)容和所附權(quán)利要求的研究進(jìn)行理解和實(shí)現(xiàn)。在權(quán)利要求中，詞語“包括”不排除其他元件或步驟，并且不定冠詞“一”或“一種”并不排除多個(gè)。某些措施被記載在相互不同的從屬權(quán)利要求中的這一起碼事實(shí)并不指示這些措施的組合不能被有利地使用。權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)當(dāng)被解釋為限制范圍。