專利名稱：發(fā)光二極管模組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管模組，特別是一種提高光利用率的發(fā)光二極 管才莫組。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(Light Emitting Diode, LED)是利用半導(dǎo)體材料中的電子 與電洞結(jié)合時(shí)能量帶(Energy Gap)位階的改變，以發(fā)光形式釋放出能量。 目前于市場(chǎng)上應(yīng)用的發(fā)光二極管所發(fā)出的光為紅、綠、藍(lán)及白光等多種。由 于發(fā)光二極管具有體積小、壽命長(zhǎng)、驅(qū)動(dòng)電壓低、耗電量低、反應(yīng)速率快、 耐震性佳等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于銀行匯率看板、交通標(biāo)志、戶外信息看板與 日常照明等各種應(yīng)用領(lǐng)域中。隨著通信技術(shù)不斷發(fā)展，發(fā)光二極管也逐漸應(yīng) 用在移動(dòng)電話等小型通信設(shè)備上提供背光或照明用。現(xiàn)有技術(shù)中移動(dòng)電話及內(nèi)建數(shù)碼相機(jī)的移動(dòng)電話的照明工具或發(fā)光二極 管閃光燈所采用的發(fā)光二極管，其透光封裝體的透光面為一球面，容易造成 光學(xué)像差。當(dāng)沿發(fā)光二極管出射光線的相反方向看時(shí)，會(huì)出現(xiàn)發(fā)光二極管發(fā) 光點(diǎn)發(fā)散的現(xiàn)象，從而發(fā)光點(diǎn)亮度也隨之下降，影響其照明效果，且現(xiàn)有技 術(shù)中發(fā)光二極管中傳輸?shù)墓鈺?huì)在各個(gè)方向上發(fā)生散射，發(fā)光二極管光學(xué)利用 率較低，用作光源時(shí)效果很不理想。發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，提供一種可提高光利用率的發(fā)光二極管模組實(shí)為必要。 一種發(fā)光二極管模組，依次包括:基板，發(fā)光二極管發(fā)光芯片，物鏡，固 態(tài)浸沒透鏡，及一個(gè)導(dǎo)光板。該發(fā)光二極管發(fā)光芯片設(shè)置在該基板上，并與 之電連接。該物鏡和該固態(tài)浸沒透鏡同軸。該固態(tài)浸沒透鏡與導(dǎo)光板之間的 間隔大于零且小于發(fā)光二極管發(fā)光芯片所發(fā)出的光的中心波長(zhǎng)。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，所述的發(fā)光二極管模組，通過在發(fā)光二極管發(fā)光芯片
上加載一固態(tài)浸沒透鏡減少散射，并將大部份消逝波集聚以提高亮度。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種發(fā)光二極管模組的剖面示意圖。圖2是本發(fā)明另 一 實(shí)施例提供的 一種發(fā)光二極管模組的剖面示意圖。
具體實(shí)施方式
以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步之詳細(xì)說(shuō)明。請(qǐng)參閱圖1,本實(shí)施例提供一種發(fā)光二極管模組10,該發(fā)光二極管模組 IO依次包括基板12，發(fā)光二極管發(fā)光芯片14,物鏡16，固態(tài)浸沒透鏡(Solid Immersed Lens，SIL)18，及一個(gè)導(dǎo)光板20。該發(fā)光二極管發(fā)光芯片14設(shè)置 在該基板12上，并與之電連接。該物鏡16和該固態(tài)浸沒透鏡18同軸。該固 態(tài)浸沒透鏡18的底部182與該導(dǎo)光板20相對(duì)，并且該底部182與該導(dǎo)光板 20之間的間隔大于零且小于發(fā)光二極管發(fā)光芯片14所發(fā)出的光的中心波長(zhǎng)。在本實(shí)施例中該基板12為柔性電路板(Flexible Printed Circuit Board, FPCB)。該發(fā)光二極管發(fā)光芯片14可以為立方形、金字塔形或半圓形。 在本實(shí)施例中，該發(fā)光二極管發(fā)光芯片14為立方形。該發(fā)光二極管發(fā)光芯片 14選自紅光發(fā)光二極管發(fā)光芯片、綠光發(fā)光二極管發(fā)光芯片、藍(lán)光發(fā)光二極 管發(fā)光芯片及白光發(fā)光二極管發(fā)光芯片中的任意一種。還可于發(fā)光二極管發(fā) 光芯片14上涂覆熒光粉(圖未示)，發(fā)光二極管發(fā)光芯片14發(fā)出的光激發(fā)熒 光粉，使熒光粉產(chǎn)生與發(fā)光二極管發(fā)光芯片14發(fā)出的光不相同的光，再與發(fā) 光二極管發(fā)光芯片14發(fā)出的光混合以產(chǎn)生白光而制造成白光光源。如果該發(fā) 光二極管發(fā)光芯片14為藍(lán)光發(fā)光二極管發(fā)光芯片，那么該固態(tài)浸沒透鏡18 的底部182與該導(dǎo)光板20之間的間隔大于零且小于405納米。該發(fā)光二極管 發(fā)光芯片14底面可以進(jìn)一步鍍一層反射膜，用于將發(fā)光二極管發(fā)光芯片14 發(fā)出的光反射至物鏡16。所述的聚光物鏡16的入光面160為一非球面。非球面是二次曲面或高次 曲面，其表面曲率半徑隨著曲面各點(diǎn)的位置而改變， 一般情況下是二次曲線 的旋轉(zhuǎn)面。例如于本實(shí)施例中，所述的非球面為橢圓面。當(dāng)然，所述的非球 面也可為其它形狀，如雙曲面或拋物面等，而不限于橢圓面。采用非球面的物鏡16能有效消除光學(xué)像差，成像與聚光效果均明顯優(yōu)于球面透鏡。隨著計(jì) 算機(jī)技術(shù)與高精數(shù)控工藝的出現(xiàn)與發(fā)展，非球面透鏡的設(shè)計(jì)與加工變得容易，使其制造成本下降。在本實(shí)施例中，聚光物鏡16的出光面162可以為i^面也可以為非^^面。所述的物鏡16的材料可選用透明光學(xué)材料，如聚甲基丙烯酸甲酯 (Polymethyl Methacrylate, PMMA),聚碳酸酯(Polycarbonate, PC)，聚醚酰 亞胺(Polyetherimide, PIE)等。物鏡16的數(shù)值孑L徑(Numerical Aperture, NA) 介于0.55和0.8之間，也可以大于l，而產(chǎn)生更小的聚焦光點(diǎn)。所述固態(tài)浸沒透鏡18的折射率的范圍為1. 45至3，優(yōu)選為2至2. 7。固 態(tài)浸沒透鏡18的數(shù)值孔徑的范圍為1至2。該固態(tài)浸沒透鏡18可采用高折 射率的光學(xué)材料，例如硫化鋅(ZnS)、磷化鎵(GaP)等。在本實(shí)施例中，該固 態(tài)浸沒透鏡18為半球形(Hemisphere)。該固態(tài)浸沒透鏡18的曲率半徑小于 或等于物鏡16的焦距，使得經(jīng)物鏡16出來(lái)的光束能垂直球面進(jìn)入半球形固 態(tài)浸沒透鏡18，光點(diǎn)會(huì)聚于球心，如圖l所示。在另一較佳實(shí)施例中，該固 態(tài)浸沒透鏡18也可以為一個(gè)超半球體(Hyper-hemisphere Aplanat)，請(qǐng)參閱 圖2。由于經(jīng)物鏡16會(huì)聚的光的入射角大于固態(tài)浸沒透鏡18的全反射臨界 角，因此固態(tài)浸沒透鏡18和導(dǎo)光板20之間會(huì)有消逝波(Evanescent Wave) 存在，為了使消逝波能有效的耦合進(jìn)入導(dǎo)光板20中，必須讓固態(tài)浸沒透鏡 18和導(dǎo)光板20的間距小于發(fā)光二極管所發(fā)出的光的中心波長(zhǎng)。此時(shí)光的傳 播行為不再適用一般的遠(yuǎn)場(chǎng)理論，必須以近場(chǎng)光學(xué)來(lái)解釋。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，所述的發(fā)光二極管模組10,通過在發(fā)光二極管發(fā)光芯 片14上加載一非球面物鏡16,減少像差，并同時(shí)加載一固態(tài)浸沒透鏡18減 少散射，并將大部份消逝波耦合進(jìn)入導(dǎo)光板20,提高了光的利用率。該發(fā)光 二極管模組10可以作為液晶顯示器的背光源，可以裝載在移動(dòng)電話上使移動(dòng) 電話具有照明功能，也可作為一般的照明光源。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以在本發(fā)明精神內(nèi)做其它變化，當(dāng)然，這些 依據(jù)本發(fā)明精神所做的變化，都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管模組，依次包括基板；發(fā)光二極管發(fā)光芯片，該發(fā)光二極管發(fā)光芯片設(shè)置在該基板上，并與之電連接；物鏡；與物鏡同軸之固態(tài)浸沒透鏡；導(dǎo)光板；其特征在于該固態(tài)浸沒透鏡與該導(dǎo)光板之間的間隔大于零且小于發(fā)光二極管發(fā)光芯片所發(fā)出的光的中心波長(zhǎng)。
2. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管模組，其特征在于該基板是柔性電路板。
3. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管模組，其特征在于該物鏡是一個(gè)非球面 聚光透鏡。
4. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管模組，其特征在于該物鏡的數(shù)值孔徑的 范圍為0. 55至0. 8。
5. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管模組，其特征在于該固態(tài)浸沒透鏡的折 射率的范圍為1.45至3。
6. 如權(quán)利要求5所述的發(fā)光二極管模組，其特征在于該固態(tài)浸沒透鏡的折 射率的范圍為2至2. 7。
7. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管模組，其特征在于該固態(tài)浸沒透鏡的數(shù) 值孔徑的范圍為1至2。
8. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管模組，其特征在于該固態(tài)浸沒透鏡的材料為高折射率光學(xué)材料。
9. 如權(quán)利要求8所述的發(fā)光二極管模組，其特征在于該固態(tài)浸沒透鏡的材 料為硫化鋅或磷化鎵。
10. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管模組，其特征在于該固態(tài)浸沒透鏡為半 球形或超半球形。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管模組，其依次包括基板，發(fā)光二極管發(fā)光芯片，物鏡，固態(tài)浸沒透鏡，及一個(gè)導(dǎo)光板。該發(fā)光二極管發(fā)光芯片設(shè)置在該基板上，并與之電連接。該物鏡和該固態(tài)浸沒透鏡同軸。該固態(tài)浸沒透鏡與該導(dǎo)光板的間隔大于零且小于發(fā)光二極管發(fā)光芯片所發(fā)出的光的中心波長(zhǎng)。該發(fā)光二極管模組可以有效提高光的利用率，增強(qiáng)發(fā)光模組的亮度。
文檔編號(hào)F21Y101/02GK101126491SQ20061006221
公開日2008年2月20日 申請(qǐng)日期2006年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月18日
發(fā)明者陳杰良 申請(qǐng)人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司;鴻海精密工業(yè)股份有限公司