專利名稱：：蝙蝠翼形光束led以及使用該蝙蝠翼形光束led的背光模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明大體上涉及的是半導(dǎo)體器件，并且更具體地涉及的是半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)。
背景技術(shù)：
：在此所使用的發(fā)光二極管(LED)是用于產(chǎn)生處于具體波長(zhǎng)下或多種波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光的半導(dǎo)體光源。傳統(tǒng)地將LED用于指示燈，并且越來(lái)越多地將其用于顯示器。在向通過(guò)相反地?fù)诫s半導(dǎo)體化合物層而形成的p-n結(jié)兩端施加電壓時(shí)，LED發(fā)光。可以使用不同材料通過(guò)改變半導(dǎo)體層的能帶隙以及通過(guò)在P-n結(jié)內(nèi)部制造有源層來(lái)產(chǎn)生不同的光波長(zhǎng)。傳統(tǒng)上，通過(guò)在生長(zhǎng)基板上生長(zhǎng)多種發(fā)光結(jié)構(gòu)來(lái)制造LED。發(fā)光結(jié)構(gòu)連同下面的生長(zhǎng)基板一起被分割成單獨(dú)的LED管芯。在分割之前或之后的某時(shí)間點(diǎn)處，電極或?qū)щ姾副P被添加到每個(gè)LED管芯中，從而允許該結(jié)構(gòu)導(dǎo)電。然后，通過(guò)添加封裝基板、任選的熒光材料以及光學(xué)器件(諸如，透鏡和反射器)來(lái)封裝LED管芯，從而將LED管芯變成發(fā)光體。發(fā)光體的規(guī)格通常與由發(fā)光體輸出的專用輻射圖案一致。通用的光束圖案是蝙蝠翼形光束圖案，用于在交通信號(hào)應(yīng)用中照亮平面，或用于顯示器中的背光單元?？梢酝ㄟ^(guò)具有配光曲線圖(Candeladistributionplot)中兩個(gè)大致相同的波峰，在波峰之間在大約0度處的波谷來(lái)限定出該蝙蝠翼形光束圖案?？梢酝ㄟ^(guò)均勻性、視角、在零度處所檢測(cè)到的最小輸出以及峰值角度來(lái)限定該蝙蝠翼形圖案。均勻性限定出了在感興趣的特定角度范圍內(nèi)不同角度上的光輸出的變化性，該感興趣的特定角度可以是視角。該視角可以被限定為在其上能夠獲取到全部光通量的90%的全角。在零度處的最小輸出與均勻性相關(guān)。該峰值角度確定蝙蝠翼的形狀并且與視角相關(guān)。發(fā)光體被設(shè)計(jì)為符合這些規(guī)范。雖然發(fā)光體的現(xiàn)有設(shè)計(jì)已經(jīng)能夠符合蝙蝠翼形光束圖案要求，但他們并沒(méi)有在各個(gè)方面都完全符合要求。不斷尋求可以更簡(jiǎn)單地制造的、更小的并且成本效率更高的設(shè)計(jì)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個(gè)方面包括發(fā)光體，該發(fā)光體包括發(fā)光二極管(LED)管芯；封裝基板，附接至該LED管芯的一個(gè)面；電連接件，連接LED管芯和封裝基板上的端子；模制的透鏡，與封裝基板接合，直接接觸LED管芯，該透鏡具有帶有位于LED管芯上方的居中的腔體的橢圓形截面。該發(fā)光體通過(guò)模制的透鏡輸出蝙蝠翼形光束圖案。本發(fā)明的另一個(gè)方面包括制造發(fā)光體的方法。該方法包括將發(fā)光二極管(LED)管芯附接至封裝基板；電連接LED管芯和封裝基板；以及模制透鏡，該透鏡具有位于封裝基板和LED管芯上方的蝙蝠翼形腔體?？梢栽谀Ｖ频尿鹨硇瓮哥R之前將模制的熒光粉部件和/或反射器形成在LED管芯上。該蝙蝠翼形腔體可以具有圓錐或棱錐的形狀。該圓錐或棱錐可以具有曲面。腔體表面通過(guò)全內(nèi)反射(TIR)或通過(guò)反射性膠涂層來(lái)反射來(lái)自LED的光。該蝙蝠翼形透鏡可以具有圓形的底座、橢圓形的底座、矩形的底座或其他多邊形的底座，諸如，八邊形底座。下面結(jié)合相關(guān)的附圖來(lái)論述本發(fā)明的這些部件和其他部件。為了解決現(xiàn)有所存在的問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種發(fā)光體，包括發(fā)光二極管(LED)管芯；封裝基板，附接至所述LED管芯的一個(gè)面；電連接件，連接所述LED管芯和所述封裝基板上的端子；以及模制的透鏡，與所述封裝基板接合，直接接觸所述LED管芯，所述模制的透鏡具有橢圓形截面和在所述LED管芯上方居中的蝙蝠翼形腔體。在該發(fā)光體中，所述模制的透鏡包括所述腔體表面上方的高反射性涂層。在該發(fā)光體中，所述高反射性涂層反射至少90%的入射光。在該發(fā)光體中，所述高反射性涂層包括金屬。在該發(fā)光體中，所述腔體是圓錐體。在該發(fā)光體中，所述腔體具有孔徑，所述孔徑導(dǎo)致所述腔體表面全內(nèi)反射從LED的中央所產(chǎn)生的光。在該發(fā)光體中，所述腔體是橢圓形的圓錐體。在該發(fā)光體中，所述腔體是棱錐體。在該發(fā)光體中，所述模制的透鏡是硅樹(shù)脂、合成樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂或聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)。在該發(fā)光體中，所述發(fā)光體大約等于或小于3.5mmX3.5mm。在該發(fā)光體中，所述模制的透鏡底座是帶有圓形角的多邊形。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種制造發(fā)光體的方法，包括將發(fā)光二極管(LED)管芯附接至封裝基板；電連接所述LED管芯和所述封裝基板；以及在所述封裝基板和所述LED管芯上方模制透鏡，其中，所述模制的透鏡包括位于所述LED管芯上方的蝙蝠翼形腔體。在該方法中，在所述封裝基板和所述LED管芯上方模制透鏡包括將透鏡模具置于所述封裝基板和所述LED管芯上方；將透鏡膠添加到所述透鏡模具中；以及固化模制的透鏡。在該方法中，添加透鏡膠包括排空所述透鏡模具內(nèi)部的空間。在該方法中，所述固化模制的透鏡包括將所述透鏡膠暴露在穿過(guò)所述透鏡模具的紫外光下或加熱所述透鏡膠。該方法進(jìn)一步包括將高反射性膠散布在蝙蝠翼形腔體中，所述高反射性膠完全覆蓋所述圓錐形的腔體表面。在該方法中，所述高反射性膠包括金屬。在該方法中，所述金屬是銀。在該方法中，所述模制的透鏡是半個(gè)橢圓體，其中，從遠(yuǎn)離所述LED管芯的曲面中心去除了圓錐形的部分。該方法進(jìn)一步包括在所述封裝基板上圍繞所述LED管芯模制反射器；以及將熒光材料散布到由模制的反射器所形成的空間中，其中，在散布所述熒光材料之后，進(jìn)行模制透鏡。該方法進(jìn)一步包括在模制透鏡之前，在所述LED管芯上方形成熒光部件。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種顯示器，包括多個(gè)發(fā)光體，每個(gè)發(fā)光體都包括發(fā)光二極管(LED)管芯；封裝基板，附接至所述LED管芯的一個(gè)面；電連接件，連接所述LED管芯和所述封裝基板；以及模制的透鏡，與所述封裝基板接合，直接接觸所述LED管芯，所述模制的透鏡具有橢圓形截面和在所述LED管芯上方居中的蝙蝠翼形腔體。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種發(fā)光體，包括多個(gè)發(fā)光二極管(LED)管芯；封裝基板，附接至所述多個(gè)LED管芯的一個(gè)面；電連接件，連接所述多個(gè)LED管芯和所述封裝基板上的端子；以及模制的透鏡，與所述封裝基板接合，直接接觸所述多個(gè)LED管芯，所述模制的透鏡具有橢圓形截面和蝙蝠翼形腔體。當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時(shí)，根據(jù)下面詳細(xì)的描述可以更好地理解本發(fā)明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，各種部件沒(méi)有被按比例繪制。實(shí)際上，為了清楚的討論，各種部件的數(shù)量和尺寸可以被任意增加或減少。圖1是根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的發(fā)光體的示意圖；圖2A和圖2B是使用根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的透鏡所塑造(molded)的矩形配光曲線圖；圖3A至圖3C示出了根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例用于各個(gè)發(fā)光體透鏡的尺寸；圖4A至圖4D是根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的蝙蝠翼形腔體的實(shí)例；圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)方面制造發(fā)光體的方法的流程圖；圖6-11示出了根據(jù)圖5的方法的實(shí)施例在各個(gè)制造階段中的發(fā)光體的截面圖；圖12A-12B示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例在制造的各個(gè)階段中的發(fā)光體的截面圖。具體實(shí)施例方式據(jù)了解為了實(shí)施本公開(kāi)的不同部件，以下發(fā)明提供了許多不同的實(shí)施例或示例。以下描述元件和布置的特定示例以簡(jiǎn)化本發(fā)明。當(dāng)然這些僅僅是示例并不打算限定。例如，以下描述中第一部件形成在第二部件上可包括其中第一部件和第二部件以直接接觸形成的實(shí)施例，并且也可包括其中額外的部件形成插入到第一部件和第二部件中的實(shí)施例，使得第一部件和第二部件不直接接觸。為了簡(jiǎn)明和清楚，可以任意地以不同的尺寸繪制各種部件。當(dāng)然，該描述可以具體地闡明這些部件是否是彼此直接接觸。另外，本發(fā)明可以在多個(gè)實(shí)例中重復(fù)參考數(shù)字和/或字母。該重復(fù)是為了簡(jiǎn)明和清楚，而且其本身沒(méi)有規(guī)定所述各種實(shí)施例和/或結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。LED封裝件(在此也被稱為發(fā)光體)包括LED管芯，附接至封裝基板；任選的熒光材料層，覆蓋在LED管芯上方；以及一些光學(xué)部件，諸如，反射器和透鏡。該LED管芯以多種方式與封裝基板上的電路電連接。一種連接方法包括將管芯的生長(zhǎng)基板部分附接至封裝基板；并且形成電極焊盤，該電極焊盤與位于管芯上的發(fā)光結(jié)構(gòu)中的P型半導(dǎo)體層和η型半導(dǎo)體層連接；然后，將來(lái)自電極焊盤的引線接合至封裝基板上的接觸焊盤。另一種連接方法包括翻轉(zhuǎn)LED管芯并且使用焊料凸塊將發(fā)光結(jié)構(gòu)上的電極焊盤與封裝基板直接連接。又另一種連接方法包括使用混合式連接件?？梢詫⒁粋€(gè)半導(dǎo)體層(例如，P型層)與封裝基板引線接合，而將其他層(η型層)可以焊接至封裝基板。LED封裝件可以包括一種或多種熒光材料，該熒光材料通常被直接涂覆在LED管芯上。涂覆該一種或多種熒光材料的方法包括將呈濃縮的黏性流體介質(zhì)(例如，液態(tài)膠)狀的熒光材料噴涂在LED管芯的表面上，所產(chǎn)生的光線必須可以穿過(guò)該LED管芯的表面。隨著該黏性的液體凝固或固化，熒光材料就變成了LED封裝件的一部分。然而，噴灑的熒光材料的劑量和均勻性很難控制。光學(xué)部件(諸如，反射器和透鏡)被用于形成輻射圖案或光束圖案。通常使用若干光學(xué)部件來(lái)實(shí)現(xiàn)所期望的圖案，例如，蝙蝠翼形光束圖案。透鏡可以由塑料、環(huán)氧樹(shù)脂或硅樹(shù)脂制成，并且通過(guò)將該透鏡邊緣粘合在封裝基板上方將該透鏡附接至封裝基板。通常，透鏡與LED管芯分開(kāi)制造并且可以得到特定的尺寸和形狀。蝙蝠翼形發(fā)光體使用兩個(gè)透鏡來(lái)實(shí)現(xiàn)蝙蝠翼形圖案。第一個(gè)透鏡或主鏡片是透明的透鏡，該透鏡直接粘附或直接形成在LED管芯上方。第一個(gè)透鏡通常是半橢球體并且主要用于從LED管芯獲取盡可能多的光。第二個(gè)透鏡或輔助鏡片配備和附接在第一透鏡上方并且用于形成光束圖案。因此，可以通過(guò)改變第二透鏡的設(shè)計(jì)來(lái)產(chǎn)生光束圖案而沒(méi)有改變LED封裝件的其他部分。如果LED焊料結(jié)合至封裝基板，則通過(guò)LED管芯相應(yīng)地產(chǎn)生的光穿過(guò)藍(lán)寶石生長(zhǎng)基板、管芯上的任選的熒光材料層，穿過(guò)第一透鏡(可能穿過(guò)第一透鏡和第二透鏡之間的間隙)，并且最后穿過(guò)用于形成蝙蝠翼形圖案的第二透鏡。使用主鏡片和輔助鏡片的組合的蝙蝠翼形發(fā)光體在制造、成本和設(shè)計(jì)上都存在很多問(wèn)題。由于第二透鏡與LED封裝件的其他部分分開(kāi)制造，所以在裝配過(guò)程中被配備在第一透鏡上方。這些光學(xué)部件的對(duì)準(zhǔn)影響了所得到的光束圖案，因此對(duì)準(zhǔn)容差非常低。該低容差導(dǎo)致產(chǎn)生制造問(wèn)題并且影響產(chǎn)量。蝙蝠翼形發(fā)光體的成本包括兩個(gè)透鏡，這兩個(gè)透鏡使蝙蝠翼形發(fā)光體比產(chǎn)生其他光束圖案的其他發(fā)光體更昂貴。隨著LED管芯效率更高以及其尺寸的減小，分開(kāi)制造的第二透鏡以及對(duì)準(zhǔn)問(wèn)題使整個(gè)LED封裝件的尺寸減小變得很難。蝙蝠翼形的第二透鏡具有大約IOmmXIOmm的尺寸。雖然可以制造更小的第二透鏡，但更小的透鏡加劇了未對(duì)準(zhǔn)問(wèn)題并且導(dǎo)致在最終的裝配期間的處理困難。另外，第一透鏡和第二透鏡之間的間隙也通過(guò)產(chǎn)生更多的反射面和折射面而降低了整體的光提取。根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光體僅包括一個(gè)直接模制在LED管芯上方的透鏡。該模制的透鏡的形狀使得通過(guò)該透鏡直接產(chǎn)生蝙蝠翼形的圖案。該截面形狀大體上是橢圓形，具有位于LED管芯上方居中的蝙蝠翼形腔體。該透鏡的底座可以是橢圓形的或多邊形的。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的發(fā)光體的示意圖。LED管芯103附接至封裝基板101連接并且通過(guò)一個(gè)或多個(gè)連接件107與封裝基板電連接。透鏡105形成在LED管芯103上方。透鏡105包括蝙蝠翼形腔體109。雖然圖1示出了具有引線接合型電連接件107的LED管芯103，但本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例并不局限于任何特定類型LED管芯接合。在此所述的概念也等同地適用于水平的管芯接合、倒裝芯片焊接型接合、直接垂直的LED芯片接合或不同接合類型的混合。圖2A和圖2B是使用根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的透鏡所塑造的矩形配光曲線圖。圖2A和圖2B中的曲線形狀是典型的蝙蝠翼形光束圖案。假如使用市售的矩形LED管芯以及具有圖1中的透鏡105的大致的幾何形狀的模制的透鏡的數(shù)據(jù)進(jìn)行塑造的話，那么圖2A的曲線圖示出了在整個(gè)模制的LED封裝件上的各個(gè)角度(從-90至90度)處的表面光強(qiáng)度。不同的線表示跨越LED封裝件不同的測(cè)量線。對(duì)于矩形的LED管芯而言，“線0.0”表示沿著LED封裝件的中心線從左到右的計(jì)算結(jié)果?！熬€90.0”表示沿著LED封裝件的另一條中心線從頂部到底部的計(jì)算結(jié)果?！熬€45.0”和“線135.0”表示對(duì)角線的計(jì)算結(jié)果。沿著所有這些線，在零度上檢測(cè)到了最低強(qiáng)度。每條線都示出了典型的蝙蝠翼形圖案，該圖案具有兩個(gè)基本上相同的波峰，這兩個(gè)波峰與其間的波谷之間具有大致相等的距離。圖2B的曲線圖是由市售的矩形LED管芯以及模制的透鏡的模型產(chǎn)生的，與圖3C所示的透鏡類似，該模制的透鏡具有矩形底座、橢圓形頂部以及位于中間的蝙蝠翼形腔體。該曲線圖示出T，“線0.0”和“線90.0”中的結(jié)果彼此接近，而“線45.0”和“線135.0”的結(jié)果也彼此接近。由于對(duì)角線在管芯上橫跨更大距離，所以該塑造結(jié)果與矩形的LED—致?？梢酝ㄟ^(guò)均勻性百分率、視角、在零度處所測(cè)量到的最小輸出以及峰值角度來(lái)限定該蝙蝠翼形的圖案。這些條件是相互關(guān)聯(lián)的。通過(guò)改變透鏡的幾何形狀可以使發(fā)光體滿足一系列的蝙蝠翼?xiàng)l件。圖3A至圖3C示出了根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例用于發(fā)光體透鏡的各個(gè)尺寸。參考圖3A，透鏡301具有橢圓形底座，其中，ζ=0。該橢圓形底座可以是圓或橢圓，這取決于在其上形成有透鏡301的LED管芯的尺寸。透鏡301包括蝙蝠翼形腔體303。該蝙蝠翼形腔體303的表面反射并且部分折射從LED管芯所發(fā)出的光，使得通過(guò)該透鏡產(chǎn)生了蝙蝠翼形的光束圖案。如在該發(fā)明中所使用的，蝙蝠翼形腔體是可以配置在透鏡中的腔體，從而產(chǎn)生蝙蝠翼形的光束圖案，并且該蝙蝠翼形腔體根據(jù)各個(gè)實(shí)施例可以具有多種幾何形狀。在某些實(shí)施例中，蝙蝠翼形腔體303是直錐。該圓錐體的底面可以是橢圓形的圓。在一些實(shí)例中，該圓錐體的底面可以對(duì)應(yīng)于透鏡的底座。因此，該圓錐體可以是直圓錐體或直橢圓錐體。圖3A和圖4A示出了與直錐相關(guān)的一些尺寸。通過(guò)互相垂直的沿著長(zhǎng)軸的直徑“a”和沿著短軸的直徑“b”來(lái)限定該圓錐體底面。當(dāng)圓錐體底面是圓時(shí)，這兩個(gè)直徑是相同的。還通過(guò)孔徑角θ來(lái)限定該圓錐體。孔徑角影響圓錐體表面上的入射角并且由此影響蝙蝠翼形圖案的形狀。通常，孔徑角變大使蝙蝠翼形圖案的視角也變大。圓錐體尖端和透鏡底面之間的距離(在圖3Α中被示為距離“d”)進(jìn)一步限定了蝙蝠翼形圖案的形狀。通常，孔徑和距離“d”的關(guān)系影響圖案的調(diào)制度。圖2A和圖2B是位于跨越透鏡的不同線上的不同角度處的強(qiáng)度的曲線圖。蝙蝠翼形圖案的中間是波谷，兩個(gè)波峰分別位于該波谷的兩側(cè)。調(diào)制度是波谷的高度與波峰的高度的百分比。更小的“d”通常導(dǎo)致更高的調(diào)制度，因此導(dǎo)致較低的均勻性。如圖2A中所示的蝙蝠翼形圖案具有大約為70%的調(diào)制度。在其他實(shí)施例中，蝙蝠翼形腔體是具有如圖:3B和圖4B中所示的曲面的圓錐體，在此將該圓錐體稱為拋物線形。該圓錐體可以具有如所示的圓形的尖端或尖銳的尖端，諸如，陀螺的底部。該拋物線形的圓錐體是直錐，使得所有與底面平行的水平切片包括具有相同縱橫比的橢圓。側(cè)面的曲度會(huì)影響波峰的位置和形狀。例如，通過(guò)使用側(cè)面不同曲面(有關(guān)圖4A的圓錐體的側(cè)面的凸面或凹面)可以向外移動(dòng)波峰來(lái)增大視角或向內(nèi)移動(dòng)來(lái)減小視角。圖3C示出了又一個(gè)透鏡的實(shí)施例，其中，透鏡底座是以基于多邊形的形狀。如所示，該透鏡底座是帶有圓角的矩形。與圖3C的透鏡相對(duì)應(yīng)的蝙蝠翼形腔體與圖4C中所示的腔體類似。圖4C示出了在其中使用了棱錐腔體的實(shí)施例。該棱錐具有邊為“a”和“b”的底面，和臺(tái)面深度(tabledepth)為“C”。與橢圓形圓錐體類似地，該棱錐底面的尺寸可以與LED管芯成比例。該棱錐是直棱錐，使得所有平行于底面的水平切片包括具有相同縱橫比的矩形。當(dāng)邊“a”和“b”相等時(shí)，棱錐底面是正方形的。棱錐腔體也具有底面和側(cè)面?？梢砸跃哂信cLED管芯相同的或在角度上偏離該LED管芯的角度處形成該棱錐腔體的面。換言之，棱錐腔體底面的水平角定向與LED管芯的水平角定向可以是不同，棱錐腔體底面的角可以指向0度、90度、180度和270度，而LED管芯的角可以指向45度、135度、225度和315度。如結(jié)合圖2所說(shuō)明的，蝙蝠翼形圖案的波峰在用于矩形管芯的對(duì)角線上更高。當(dāng)使用棱錐腔體時(shí)，根據(jù)該棱錐腔體的水平定向，可以放大或減小該更高的波峰。盡管圖4C示出了具有四條邊的棱錐底面，但也可以使用具有更少或更多邊的棱錐底面。例如，可以使用六邊形或八邊形的底面。在圖4D中，蝙蝠翼形腔體是具有曲面的棱錐，該棱錐在此被稱為拋物線形棱錐。該拋物線形棱錐可以具有如所示的圓形的尖端或尖銳的尖端。與拋物線形的圓錐體類似，這些面的曲率可以影響波峰的位置和形狀。例如，通過(guò)使用側(cè)面的不同曲面(有關(guān)圖4C的棱錐的側(cè)面的凸面或凹面)可以向外移動(dòng)波峰來(lái)增大視角或向內(nèi)移動(dòng)來(lái)減小視角。除圖4A至圖4D所示的實(shí)施例以外，本發(fā)明的范圍還包括其他可以配置在透鏡中的蝙蝠翼形腔體，從而產(chǎn)生蝙蝠翼形光束圖案。例如，蝙蝠翼形腔體可以具有三葉草形的底面。該蝙蝠翼形腔體被設(shè)計(jì)成使得從LED管芯到達(dá)蝙蝠翼形表面的光大部分在腔體的表面上進(jìn)行反射?？梢詫⒃擈鹨硇吻惑w設(shè)計(jì)成使得反射到達(dá)表面的大部分光作為全內(nèi)反射(TIR)。IlR是一種光學(xué)現(xiàn)象，該現(xiàn)象發(fā)生在光線在某個(gè)角度下照射在位于兩種介質(zhì)之間的邊界上的時(shí)候，該角度大于關(guān)于表面的法線的特定臨界角。在該更大的角度處，如果在邊界的其他面上的折射率較低的話，則沒(méi)有光線可以穿過(guò)并且所有的光線都被反射。該臨界角是大于該角度處會(huì)產(chǎn)生全內(nèi)反射的入射角。如果該入射角大于臨界角(即，光線幾乎與邊界平行)(光線被折射使得其沿著邊界移動(dòng)在該入射角)，則光將全部停止穿過(guò)邊界并且取而代之地完全向內(nèi)反射。位于根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的發(fā)光體透鏡中的蝙蝠翼形腔體的表面具有使得大部分入射角大于臨界角的表面。由于腔體中的折射率(例如，空氣具有大約為1的折射率)低于透鏡的折射率(例如，硅模具(siliconmolding)具有大約為1.4至1.55的折射率)，所以來(lái)自LED的大部分光都作為IlR進(jìn)行反射。蝙蝠翼形腔體也可以被設(shè)計(jì)成通過(guò)表面涂層反射到達(dá)表面的大部分光?？梢允褂酶叻瓷湫缘谋砻嫱繉?諸如，銀或其他金屬)、一些金屬氧化物(諸如，氧化鈦和氧化鋯)、或其他公知的高反射性涂層。其他公知的高反射性涂層的實(shí)例包括電介質(zhì)薄膜，該電介質(zhì)薄膜被調(diào)整成反射由LED管芯所發(fā)處的特定波長(zhǎng)的光。在一些實(shí)施例中，所選擇的表面涂層反射了80%以上的入射光、大約90%的入射光或90%以上的入射光。該蝙蝠翼形腔體設(shè)計(jì)可以包括具有反射表面涂層的IlR元件設(shè)計(jì)。該反射表面涂層可以被設(shè)計(jì)成減少在小于臨界角度處的入射光的反射。根據(jù)光束圖案均勻性要求或指定的調(diào)制度，光可以被設(shè)計(jì)成幾乎通過(guò)改變表面涂層材料來(lái)穿過(guò)蝙蝠翼形腔體表面。根據(jù)在此所述的理念，可以選擇蝙蝠翼形腔體和任選的表面涂層來(lái)實(shí)現(xiàn)用于特定應(yīng)用的任意蝙蝠翼形光束圖案。在圖5中示出了根據(jù)本發(fā)明制造發(fā)光體的方法501的流程圖。圖6至圖10是根據(jù)圖5中的方法501的一個(gè)實(shí)施例在各個(gè)制造階段中期間的發(fā)光體的概括的示意性局部截面?zhèn)纫晥D。該發(fā)光體可以是單獨(dú)的獨(dú)立器件或者是集成電路(IC)芯片的一部分或芯片上系統(tǒng)(SoC)的一部分，該集成電路芯片或芯片上系統(tǒng)可以包括多種無(wú)源微電子器件和有源微電子器件，諸如，電阻器、電容器、電感器、二極管、金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)、互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CM0Q晶體管、雙極結(jié)式晶體管(BJT)、橫向擴(kuò)散MOS(LDMOS)晶體管、大功率MOS晶體管或其他類型的晶體管。應(yīng)該理解，為了更好地理解本發(fā)明的發(fā)明理念，已經(jīng)簡(jiǎn)化了對(duì)圖6至圖10進(jìn)行了簡(jiǎn)化。因此，應(yīng)該注意到，可以在圖5的方法501之前、其間之間以及之后提供額外的工藝，并且在此可以僅簡(jiǎn)要地描述了這些其他工藝。參考圖5，方法501從框503開(kāi)始，其中，將發(fā)光二極管(LED)附接至封裝基板。圖6示出了附接至封裝基板101的LED管芯103的截面圖。LED管芯103包括發(fā)光結(jié)構(gòu)(未示出)以及一個(gè)或多個(gè)用于與封裝結(jié)構(gòu)電連接的電極焊盤，該LED的細(xì)節(jié)未在圖6中示出。雖然下面的發(fā)明涉及帶有藍(lán)色LED的發(fā)光體，但在此所述的發(fā)明可以應(yīng)用于其他顏色的LED，甚至可以應(yīng)用于沒(méi)有熒光粉的LED。該發(fā)光結(jié)構(gòu)具有兩個(gè)摻雜層以及位于摻雜層之間的多個(gè)量子阱層。該摻雜層是相反摻雜的半導(dǎo)體層。在一些實(shí)施例中，第一摻雜層包括η型氮化鎵材料，而第二摻雜層包括P型材料。在其他實(shí)施例中，第一摻雜層包括P型氮化鎵材料，而第二摻雜層包括η型氮化鎵材料。MQW層包括交替的(或周期性的)有源材料層，例如，氮化鎵和氮化銦鎵。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，MQW層包括10個(gè)氮化鎵層和10個(gè)氮化銦鎵層，其中，氮化銦鎵層形成在氮化鎵層上，并且在該氮化銦鎵層上形成了另一個(gè)氮化鎵層，如此循環(huán)重復(fù)。摻雜層和MQW層都通過(guò)外延生長(zhǎng)工藝形成。在外延生長(zhǎng)工藝完成之后，基本上形成了ρ-η結(jié)(或ρ-η二極管)。當(dāng)在摻雜層之間施加電壓時(shí)，電流流經(jīng)發(fā)光結(jié)構(gòu)，并且MQW層發(fā)光。MQW層所發(fā)出的光的顏色與所發(fā)出的輻射的波長(zhǎng)相關(guān)，可以通過(guò)改變構(gòu)成MQW層的材料的成分和結(jié)構(gòu)來(lái)調(diào)整該波長(zhǎng)。該發(fā)光結(jié)構(gòu)可以任選地包括額外的層，諸如，位于基板和第一摻雜層之間的緩沖層、反射層以及歐姆接觸層。適當(dāng)?shù)木彌_層可以由第一摻雜層的未摻雜的材料或其他類似的材料制成。光反射層可以是諸如鋁、銅、鈦、銀的金屬，這些金屬的合金或其組合。歐姆接觸層可以是氧化銦錫(ITO)層。該光反射層和歐姆接觸層可以通過(guò)物理汽相沉積(PVD)或化學(xué)汽相沉積(CVD)或其他沉積工藝形成。LED管芯可以以多種方式附接至封裝基板。在LED的生長(zhǎng)基板面附接至封裝基板的某些實(shí)施例中，可以通過(guò)使用任意適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電膠或非導(dǎo)電膠簡(jiǎn)單地粘合LED來(lái)執(zhí)行該附接。在將與生長(zhǎng)基板相反的LED管芯面附接至封裝基板的實(shí)施例中，該附接可以包括通過(guò)將LED上的電極焊盤與封裝基板上的接觸焊盤接合來(lái)電連接LED管芯。該接合可以包括焊接或其他金屬接合。在一些實(shí)施例中，去除生長(zhǎng)層并且LED的一個(gè)面接合并電連接至基板。在這種情況下，可以使用金屬接合(諸如，共晶接合)來(lái)完成該附接。在將LED管芯附接至基板之后，在圖5的操作505中，LED管芯與封裝基板電連接。制成至少兩個(gè)電連接件，對(duì)于P型摻雜層和η型摻雜層各一個(gè)。在一些情況下，為了電流分流，為P型層制造兩個(gè)電連接件。如所述，該電連接件可以包括引線接合、焊接、金屬接合或其組合。圖7示出了從LED管芯103到封裝基板101上端子(未示出)的電連接件107。由于電連接件107可以采用多種形式，所以圖7中所示的結(jié)構(gòu)只不過(guò)是說(shuō)明性的，該電連接107不必為引線接合。在LED管芯與封裝基板連接之后，該工藝可以采用多種途徑來(lái)形成發(fā)光體。例如，此時(shí)可以在LED管芯周圍通過(guò)連接/粘合預(yù)制的反射器或通過(guò)在適當(dāng)位置上模制反射器來(lái)形成反射器。該反射器可以進(jìn)一步通過(guò)限制極限角度處的光輸出來(lái)成型蝙蝠翼形圖案。另外或代替形成反射器，可以熒光涂層添加至封裝件。通常(但不總是)將粘性流體介質(zhì)的熒光材料以相對(duì)較為均勻的涂層的形式噴在LED管芯上?？梢怨袒摕晒獠牧鲜蛊淠?。然而，如果反射器形成在LED管芯周圍，則可以使用散布熒光涂層簡(jiǎn)單的工藝。由于反射器圍繞著管芯并且在封裝件的中心形成了空間，所以可以將粘性流體介質(zhì)的熒光材料簡(jiǎn)單地滴落或散布到封裝件的中央來(lái)覆蓋該LED管芯。由于避免了與噴涂相關(guān)的均勻性問(wèn)題和劑量問(wèn)題，所以該工藝增大了工藝窗或增大了用于非均勻工藝條件的容差。再次參考圖5，在操作507中，具有蝙蝠翼形腔體的透鏡被模制在封裝基板和LED管芯上方。該透鏡可以通過(guò)注射成型法或模壓成型法形成。該透鏡可以使用多種材料。適當(dāng)?shù)牟牧暇哂懈咄腹饴?透明度)、適用于模制的粘性、與封裝基板的適當(dāng)粘合以及良好的導(dǎo)熱性和穩(wěn)定性(即，在熱循環(huán)過(guò)程中不褪色或變色)。材料的實(shí)例包括硅樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、特定聚合物、合成樹(shù)脂以及包括聚(甲基丙烯酸甲酯)的塑料。適當(dāng)?shù)牟牧鲜且琢鲃?dòng)的以模制為透鏡，并且可以被固化成限定的形狀。一些適當(dāng)?shù)牟牧峡梢跃哂信c封裝基板的熱膨脹系數(shù)相似的熱膨脹系數(shù)和/或可以吸收由熱循環(huán)過(guò)程中的熱膨脹偏差所產(chǎn)生的應(yīng)力。適當(dāng)?shù)耐哥R材料的實(shí)例包括信越的生產(chǎn)線(Siin-Etsu’sline)SCR和KER硅合成樹(shù)脂和橡膠材料；以及道康寧的各種生產(chǎn)線(DowComings'variouslines)硅膠、人造橡膠以及硅合成樹(shù)脂。如所理解的那樣，工業(yè)中的制造商可以根據(jù)顧客指定的條件來(lái)調(diào)整透鏡材料的折射率。因此，除了該折射率之外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以首先基于適當(dāng)材料的特性選擇適當(dāng)?shù)耐哥R，然后在制造商可以提供的范圍之內(nèi)指定折射率。在某些實(shí)施例中，可以使用圖8至圖11中所示的注射成型方法。參考圖8，透鏡模具817被放置在LED管芯103上方。透鏡模具817包括多個(gè)開(kāi)口，諸如，開(kāi)口819和821。所描述的透鏡模具817上的開(kāi)口的位置和數(shù)量是說(shuō)明性的而不是限制性的。可以使用更多開(kāi)口并且這些開(kāi)口可以被放置在不同位置上。圖8示出了置于一個(gè)LED管芯103上方的一個(gè)模具腔體823，然而，該透鏡模具可以包括多個(gè)模具腔體，這些模具腔體可以被裝配在封裝基板的上方，該封裝基板具有附接在其上的多個(gè)LED管芯103。封裝基板101可以包括位于各個(gè)LED管芯之間的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，從而確保模具腔體823被精確地置于LED管芯103上方。如圖9所示，透鏡膠或模制材料添加到透鏡模具中。透鏡膠825被添加或注入到模具腔體823中。為了確保良好的填充，可以通過(guò)一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口821將模具腔體823內(nèi)部的氣體排空。模具腔體823內(nèi)部的氣體可以是空氣或惰性氣體，例如，氮?dú)狻？蛇x地，可以在真空環(huán)境下實(shí)施該操作，在真空環(huán)境下不使用示例性的開(kāi)口821。透鏡膠825可以被加熱或加壓。透鏡膠825填充模具腔體823，從而形成了透鏡105。如圖10所示，對(duì)透鏡105進(jìn)行固化從而使其凝固，使得該透鏡保持其形狀并且粘附至封裝基板和LED管芯。輻射827或其他能量被施加到透鏡模具上，對(duì)輻射827來(lái)說(shuō)該透鏡磨具是透明。該輻射可以是紫外線(UV)輻射、熱輻射(紅外線)、微波或其他可以固化該透鏡膠的輻射。在UV光或熱應(yīng)用下固化的膠材料通常是市售的。在一些實(shí)例中，可以僅通過(guò)不需要以輻射的形式施加的熱能來(lái)完成固化。可以通過(guò)封裝基板101或通過(guò)加熱透鏡模具817來(lái)施加傳導(dǎo)的熱能。在透鏡被固化以后，可以將透鏡模具去除。去除透鏡模具817，但不是將透鏡105從封裝基板101上去除。在一個(gè)實(shí)施例中，可以通過(guò)一個(gè)或所有的模具開(kāi)口(諸如，開(kāi)口821)來(lái)添加一些氣體，從而幫助透鏡105與透鏡模具817分離。其他技術(shù)包括改變模制的透鏡的溫度或改變透鏡模具的溫度，使得其存在溫度差。其他技術(shù)包括在注入透鏡膠之前使用透鏡模具817中的去除模板。在透鏡模具817被去除之后，形成了如圖1所示的包括蝙蝠翼形透鏡的發(fā)光體。在一些實(shí)施例中，使用壓模成型方法來(lái)形成該蝙蝠翼形透鏡。將透鏡前體材料涂覆在LED管芯上并且將透鏡模具裝配在LED管芯上方。增加壓力從而根據(jù)模具腔體使透鏡前體材料成型。然后，固化該透鏡前體材料從而使其凝固成透鏡的形狀。利用與注射成型透鏡類似的方式去除用于壓模成型透鏡的透鏡模具。在將具有蝙蝠翼形腔體的透鏡形成在LED封裝件上之后，可以任選地利用反射材料涂覆該蝙蝠翼形腔體的內(nèi)表面。如上所述，表面涂層材料所需要的反射性取決于蝙蝠翼形光束圖案要求并且可以使用各種涂層材料。表面涂層材料可以散布、噴涂、旋涂或者相反，沉積在腔體內(nèi)表面上。實(shí)例可以是散布到蝙蝠翼形腔體中的膠，例如，硅膠。在一些實(shí)例中，表面涂層僅涂覆腔體內(nèi)表面。在其他實(shí)例中，該表面涂層可以填充整個(gè)腔體。圖11示出了在透鏡105形成之前首先將反射器901和熒光涂層903形成在封裝基板101上的實(shí)施例。雖然附圖示出了透鏡圍繞反射器，但在一些實(shí)施例中，透鏡可以形成在反射器上以及LED管芯上方，但沒(méi)必要形成在反射器外側(cè)。圖12A和12B示出了其他的實(shí)施例，其中，在模制的透鏡1203之前，形成熒光部件1201。如圖12A所示，熒光部件1201可以具有橢圓形，諸如，橢圓體的部分。在具有可以保持如所示的固化表面的表面張力的一些情況下，可以通過(guò)使用與上述用于形成蝙蝠翼形透鏡的工藝類似的工藝進(jìn)行模制或通過(guò)散布懸浮在高粘性流體介質(zhì)中熒光材料來(lái)形成該熒光部件1201。該熒光部件前體可以是與模制的透鏡前體相同的材料。在形成了熒光部件1201之后，然后，使用以上工藝結(jié)合圖5和圖8至圖10的操作507所述的工藝，在部分制造的發(fā)光體的上方形成蝙蝠翼形透鏡1203。圖12A和圖12B中的實(shí)施例的一個(gè)特征在于，熒光部件封裝并且保護(hù)電連接件，該電連接件可以是靈活的引線接合。根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的發(fā)光體不僅限于具有一個(gè)LED管芯的發(fā)射器。而是可以將多個(gè)LED管芯用在一個(gè)發(fā)光體中，該發(fā)光體具有位于所有LED管芯上方的一個(gè)蝙蝠翼形透鏡。該LED管芯可以被布置成線性陣列、矩形陣列或圓形或其他形狀。在一個(gè)實(shí)施例中，配置三個(gè)LED管芯，從而形成等邊三角形的頂點(diǎn)。在另一實(shí)施例中，配置五個(gè)LED管芯，從而形成兩行(一行具有兩個(gè)LED管芯并且一行具有三個(gè)LED管芯)。在這些多個(gè)LED管芯結(jié)構(gòu)的每個(gè)中，在LED管芯上方都形成有一個(gè)蝙蝠翼形透鏡。在一些實(shí)施例中，在將較大的蝙蝠翼形透鏡形成在LED管芯上方之前，首先在每個(gè)LED管芯上方形成較小的透鏡。上述發(fā)光體可應(yīng)用于顯示器、燈具等器件。上面論述了多個(gè)實(shí)施例的部件，使得本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以更好地理解以下詳細(xì)描述。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，可以很容易地使用本發(fā)明作為基礎(chǔ)來(lái)設(shè)計(jì)或修改其他用于執(zhí)行與本文所介紹實(shí)施例相同的目的和/或?qū)崿F(xiàn)相同優(yōu)點(diǎn)的處理和結(jié)構(gòu)。然而，可以理解，這些優(yōu)點(diǎn)并不是限制性的，并且其他實(shí)施例可以提供其他優(yōu)點(diǎn)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員還應(yīng)該意識(shí)到，這種等效構(gòu)造并不背離本發(fā)明的主旨和范圍，并且在不背離本發(fā)明的主旨和范圍的情況下，可以進(jìn)行多種變化、替換以及改變。權(quán)利要求1.一種發(fā)光體，包括發(fā)光二極管(LED)管芯；封裝基板，附接至所述LED管芯的一個(gè)面；電連接件，連接所述LED管芯和所述封裝基板上的端子；以及模制的透鏡，與所述封裝基板接合，直接接觸所述LED管芯，所述模制的透鏡具有橢圓形截面和在所述LED管芯上方居中的蝙蝠翼形腔體。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光體，其中，所述模制的透鏡包括所述腔體表面上方的高反射性涂層。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光體，其中，所述高反射性涂層反射至少90%的入射光。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光體，其中，所述高反射性涂層包括金屬。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光體，其中，所述腔體是圓錐體。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)光體，其中，所述腔體具有孔徑，所述孔徑導(dǎo)致所述腔體表面全內(nèi)反射從LED的中央所產(chǎn)生的光。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光體，其中，所述腔體是橢圓形的圓錐體。8.—種制造發(fā)光體的方法，包括將發(fā)光二極管(LED)管芯附接至封裝基板；電連接所述LED管芯和所述封裝基板；以及在所述封裝基板和所述LED管芯上方模制透鏡，其中，所述模制的透鏡包括位于所述LED管芯上方的蝙蝠翼形腔體。9.一種顯示器，包括多個(gè)發(fā)光體，每個(gè)發(fā)光體都包括發(fā)光二極管(LED)管芯；封裝基板，附接至所述LED管芯的一個(gè)面；電連接件，連接所述LED管芯和所述封裝基板；以及模制的透鏡，與所述封裝基板接合，直接接觸所述LED管芯，所述模制的透鏡具有橢圓形截面和在所述LED管芯上方居中的蝙蝠翼形腔體。10.一種發(fā)光體，包括多個(gè)發(fā)光二極管(LED)管芯；封裝基板，附接至所述多個(gè)LED管芯的一個(gè)面；電連接件，連接所述多個(gè)LED管芯和所述封裝基板上的端子；以及模制的透鏡，與所述封裝基板接合，直接接觸所述多個(gè)LED管芯，所述模制的透鏡具有橢圓形截面和蝙蝠翼形腔體。全文摘要蝙蝠翼形光束由LED封裝件產(chǎn)生，該LED封裝件通過(guò)直接在封裝基板上的LED上方模制LED透鏡而具有主LED透鏡。該LED透鏡包括位于LED中央上方的腔體。該腔體表面通過(guò)全內(nèi)反射(TIR)或通過(guò)反射性膠涂層來(lái)反射來(lái)自LED的光。該腔體可以是圓錐體或棱錐體。本發(fā)明還提供了一種蝙蝠翼形光束LED以及使用該蝙蝠翼形光束LED的背光模塊。文檔編號(hào)G09F9/33GK102468411SQ20111035504公開(kāi)日2012年5月23日申請(qǐng)日期2011年11月10日優(yōu)先權(quán)日2010年11月10日發(fā)明者曾志翔,李孝文申請(qǐng)人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司