專(zhuān)利名稱(chēng)：采用發(fā)光二極管芯片的發(fā)光器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光器件，其具有作為光源的發(fā)光二極管(LED)，用以進(jìn)行照明、指示等。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出通過(guò)氮化鎵化合物半導(dǎo)體發(fā)射藍(lán)光或紫外光的LED芯片。通過(guò)將這種LED芯片與諸如熒光顏料和熒光染料之類(lèi)的各種波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料相結(jié)合，人們嘗試開(kāi)發(fā)能夠產(chǎn)生與芯片發(fā)射的光色不同的白色或其它顏色的光。LED發(fā)光器件具有小巧輕便、需要相對(duì)較少電力的優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)前廣泛用作指示燈、小燈泡替代物、液晶面板光源等。用于在上述LED發(fā)光器件中固定波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的通常方法是通過(guò)用包含波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的樹(shù)脂填充發(fā)光單元所處于的部分來(lái)形成發(fā)光部分。然而，上述技術(shù)具有工藝復(fù)雜的問(wèn)題，此外，難以控制滴下的樹(shù)脂的量。結(jié)果，在制成的多個(gè)發(fā)光器件之間會(huì)產(chǎn)生光色和光亮的較大變化。
為了減少這些問(wèn)題，例如，在日本特開(kāi)NO.2001-345482(專(zhuān)利文獻(xiàn)1)公開(kāi)的發(fā)光器件中，提出如下技術(shù)將發(fā)光元件放置在形成于安裝襯底內(nèi)的凹槽中，并以覆蓋安裝襯底上的凹槽及其周?chē)鷧^(qū)域的方式設(shè)置包含波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的樹(shù)脂部分，其中該樹(shù)脂部分受到發(fā)光元件發(fā)射的光的激發(fā)，從而發(fā)射與激發(fā)波長(zhǎng)不同波長(zhǎng)的光。
圖24示出專(zhuān)利文獻(xiàn)1中公開(kāi)的發(fā)光器件的示意性構(gòu)造。在該發(fā)光器件中，LED芯片1安裝在安裝襯底2中形成的凹槽2a的底部。利用透光樹(shù)脂111(用作發(fā)光部分)填充凹槽2a以提取光。此外，設(shè)置薄膜狀波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件5以覆蓋凹槽2a，該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件由包含例如磷之類(lèi)的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的透光材料制成。安裝襯底2設(shè)置有布線部分114，用于向LED提供電力。通過(guò)接合線112將布線部分114和LED芯片1彼此連接。在上述發(fā)光器件中，由于包含波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件5被制成獨(dú)立構(gòu)件，所以可以調(diào)節(jié)其尺寸以及波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料或光吸收體的密度。因此工藝簡(jiǎn)單并且可以減小發(fā)光器件之間的光色變化和光輸出變化。
然而，對(duì)具有上述結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件進(jìn)行仔細(xì)研究之后，本申請(qǐng)的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在這種發(fā)光器件應(yīng)用如下原理的情況下會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，所述原理為通過(guò)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件5將從LED芯片1發(fā)射的可見(jiàn)光轉(zhuǎn)換成與從LED芯片發(fā)射的光的波長(zhǎng)帶不同的波長(zhǎng)帶內(nèi)的可見(jiàn)光，從而使從LED芯片1發(fā)射的可見(jiàn)光與波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件5產(chǎn)生的可見(jiàn)光混合。在這種情況下，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過(guò)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件5的中央?yún)^(qū)域發(fā)射的光與通過(guò)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件5的、位于安裝襯底2的凹槽2a周?chē)耐膺吘墔^(qū)域發(fā)射的光之間可能產(chǎn)生很大的色差(光色不均勻)。
上述問(wèn)題的主要可能原因在于由于光被凹槽2a阻擋，因此從LED芯片1發(fā)射的光不能直接進(jìn)入波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件5的、位于安裝襯底2的凹槽2a周?chē)倪吘墔^(qū)域。
下面更詳細(xì)地描述光色不均勻的原因。在波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件5的邊緣區(qū)域之外的區(qū)域中，LED芯片1發(fā)射的光(基本光(primary light))，在發(fā)射或被安裝襯底2的凹槽2a的內(nèi)壁漫反射之后，即可通過(guò)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件5與空間(airspace)之間的界面直接進(jìn)入波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件5。通常，來(lái)自LED芯片的光是各向同性分布而不是局部分布。因此，基本光的強(qiáng)度不會(huì)隨著安裝襯底凹槽內(nèi)的位置不同而有很大變化。因此，直接通過(guò)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件5與空間之間的界面進(jìn)入波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件5的基本光的強(qiáng)度也不會(huì)隨著位置不同而有很大變化。通過(guò)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件5的光輸出側(cè)發(fā)射的光包括未被波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件吸收而留下來(lái)的基本光和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件產(chǎn)生的與基本光具有不同波長(zhǎng)的光(再生光(secondary light))。發(fā)射光的光色取決于基本光和再生光的混合比。由于通過(guò)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件5與空間之間的界面進(jìn)入波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件5的基本光強(qiáng)度不會(huì)隨著位置不同而有很大變化，所以混合比也不會(huì)隨著位置不同而有很大變化，從而可以發(fā)射光色幾乎一致的光。
另一方面，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件5的邊緣區(qū)域位于安裝襯底的凹槽外側(cè)，并且從LED芯片看去是隱藏的。由于該凹槽，基本光不能通過(guò)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件5與空間之間的界面進(jìn)入波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件5的邊緣區(qū)域。在該區(qū)域，可以照射到光輸出側(cè)的基本光僅僅是在通過(guò)凹槽內(nèi)的區(qū)域進(jìn)入波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件5之后、在波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件5內(nèi)朝向波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件5的邊緣區(qū)域散射的光。因此，從邊緣區(qū)域朝向光輸出側(cè)發(fā)射的基本光的大部分通過(guò)了比從該構(gòu)件的其他區(qū)域發(fā)射的光路徑更長(zhǎng)的光路徑，這樣由于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件的更多吸收而使光強(qiáng)度減小。結(jié)果，從邊緣區(qū)域的光輸出側(cè)發(fā)射的光所具有的再生光的比例大于基本光，從而使混合比明顯不同于在波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件5的中央?yún)^(qū)域的混合比。這使得波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件5的中央?yún)^(qū)域和邊緣區(qū)域之間的光色不均勻。
除了下面將要公開(kāi)的方式之外，解決上述問(wèn)題的一種可能的方式為，通過(guò)在凹槽2a內(nèi)放置整個(gè)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件來(lái)消除凹槽2a周?chē)牟ㄩL(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件的邊緣區(qū)域，從而使該構(gòu)件與凹槽的側(cè)壁之間沒(méi)有間隙。但是實(shí)際上，上述方式存在如下問(wèn)題，即，由于凹槽2a和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件的尺寸容限(tolerance)以及進(jìn)一步由于在凹槽2a內(nèi)放置波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件的容限，導(dǎo)致自動(dòng)組裝困難，從而無(wú)法提高生產(chǎn)率。
圖25示出采用LED芯片的另一傳統(tǒng)發(fā)光器件。在該器件中，均具有LED芯片1的多個(gè)安裝襯底2安裝在布線板3上，該布線板3位于照明設(shè)備的外殼10內(nèi)。為L(zhǎng)ED芯片1設(shè)置光控制透鏡40。利用鎖緊帽12將光控制透鏡40固定到照明設(shè)備的外殼10上。
還已知一種發(fā)光器件，其具有穹頂狀透鏡，用以以適當(dāng)?shù)陌l(fā)射角提供來(lái)自LED芯片的光；該發(fā)光器件被設(shè)計(jì)為在發(fā)光面上具有均勻亮度(參見(jiàn)日本特開(kāi)No.2000-58925(專(zhuān)利文獻(xiàn)2))。圖26(a)示出與專(zhuān)利文獻(xiàn)2公開(kāi)的發(fā)光器件比較相似的結(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)中，在安裝有LED芯片的安裝襯底2上設(shè)置光分布控制構(gòu)件。圖26(a)所示的光分布控制構(gòu)件為將凸透鏡收集的光和通過(guò)全反射收集的光結(jié)合在一起的構(gòu)件，因此后面將其稱(chēng)為混合透鏡?；旌贤哥R41通過(guò)由樹(shù)脂制成的圓柱形固定裝置60固定，該固定裝置60利用粘合劑7固定到布線板3上。固定裝置60的直徑基本等于光控制透鏡41的輪廓直徑，并且該固定裝置60利用突出部41b來(lái)固定透鏡41，其中該突出部41b形成于透鏡41的上側(cè)外圍邊緣，并容納在固定裝置60上端的溝槽60a中。在底部中央?yún)^(qū)域，固定裝置60具有基本與安裝襯底2的輪廓形狀相同的孔。通過(guò)將封裝(package)2裝配到孔中，定位和固定透鏡41和封裝2。透鏡41具有與其焦點(diǎn)相鄰的LED發(fā)光部分，從而透鏡的光軸與LED的光軸重合(參見(jiàn)LumiledsLuxeon Star/0)。
在上述結(jié)構(gòu)中，從LED芯片1射出的大部分光進(jìn)入光控制透鏡41。一部分光進(jìn)入透鏡下側(cè)的下凸部分，然后進(jìn)入透鏡上側(cè)的上凸部分。該部分光在這兩個(gè)部分的表面被折射后射出，從而具有窄角(narrow angle)光分布。一部分射出的光通過(guò)透鏡下側(cè)凸部周?chē)膬?nèi)壁進(jìn)入透鏡。該部分光在該壁表面被折射，然后被該透鏡的側(cè)面全反射，從而處于窄角中。之后，該部分光進(jìn)一步在凸部周?chē)耐哥R頂表面折射后射出，從而實(shí)現(xiàn)與從透鏡上側(cè)的凸部射出光的情況相似的光分布。
但是，在上述專(zhuān)利文獻(xiàn)2中公開(kāi)的這種發(fā)光器件存在如下問(wèn)題。與通常使用的燈相比，從該器件發(fā)射的光束較小。因此，通常在控制聚光的同時(shí)使用該器件。此外，混合透鏡的光輸入部分的尺寸基本與從LED發(fā)射的光相同。在這種光系統(tǒng)中，必需精確保持LED與透鏡之間的相對(duì)位置。當(dāng)安裝精度降低(即，二者的光軸錯(cuò)位或者二者之間的距離變大)時(shí)，光進(jìn)入混合透鏡的效率降低，或者射出的光產(chǎn)生變形。
關(guān)于上述內(nèi)容，在上述發(fā)光器件中LED元件附近的布線板3(單元)上存在諸如圖案3P之類(lèi)的不均勻部分的情況下，固定裝置60可能如圖26(b)所示傾斜。因而LED的光軸A可能與混合透鏡的光軸B發(fā)生錯(cuò)位，由此導(dǎo)致上述問(wèn)題。此外，通常情況下，混合透鏡的尺寸顯著大于LED發(fā)光部分的尺寸(例如，透鏡的直徑Φ為20mm，而LED的發(fā)光部分的直徑Φ為5mm)。固定裝置60為圓柱形，其尺寸基本等于透鏡40的尺寸，并具有與布線板3緊密接觸的底面。因此，不可能將電子部件安裝在布線板3的被固定裝置60占用的部分上。因而布線板3需要增大尺寸以便能夠安裝電子部件，這將導(dǎo)致包含透鏡41和固定裝置60的發(fā)光器件的尺寸增大。
圖27示出具有LED芯片的另一傳統(tǒng)發(fā)光器件，其朝向安裝襯底的一側(cè)封裝在樹(shù)脂內(nèi)。該發(fā)光器件的安裝襯底2具有深凹槽2a，其能完全容納光提取增大部分(light extraction increasing portion)15，該光提取增大部分15能夠盡可能地減少LED芯片1與空間之間的折射率差異，并減少在該LED芯片1部分與空間之間的界面處發(fā)生的全反射。在凹槽2a中設(shè)置LED芯片1，其上放置由玻璃或諸如硅樹(shù)脂之類(lèi)的透光樹(shù)脂制成的光提取增大部分15，以提高從LED芯片1的光輸出面發(fā)射的光的提取效率。LED芯片1和光提取增大部分15的外圍邊緣封裝在諸如硅樹(shù)脂之類(lèi)的透光樹(shù)脂19內(nèi)，以保護(hù)LED芯片1(尤其是其有源層和電極)并固定光提取增大部分15(例如參見(jiàn)日本特開(kāi)No.2003-318448(專(zhuān)利文獻(xiàn)3))。
在上述傳統(tǒng)器件中，為了封裝LED芯片1和光提取增大部分15，將少量的密封樹(shù)脂19滴入形成于安裝襯底2中的凹槽2a中并將其固化。但是難以控制滴入的密封樹(shù)脂19的量。因而會(huì)存在不能使覆蓋光提取增大部分15底部的密封樹(shù)脂19的高度一致的問(wèn)題，由此導(dǎo)致光提取增大部分15的光提取增大效果變化，因而導(dǎo)致發(fā)光器件的光輸出變化。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明的第一個(gè)目的在于提供一種采用波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件的發(fā)光器件，該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件受到從發(fā)光元件發(fā)射的光的激發(fā)，以發(fā)射具有與激發(fā)波長(zhǎng)不同的波長(zhǎng)的光，該發(fā)光元件安裝在形成于安裝襯底中的凹槽中，其中能夠防止從安裝襯底凹槽外部的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件的邊緣區(qū)域發(fā)射的、與從波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件的中央?yún)^(qū)域發(fā)射的光具有不同光色的光被導(dǎo)向器件照射面，從而能夠減小照射面上的光色的不均勻度。
本發(fā)明的第二個(gè)目的在于，在包含透鏡(其用以控制來(lái)自波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件的光的發(fā)射)的發(fā)光器件中，減小由透鏡固定裝置占用的布線板的安裝表面積，從而能夠?qū)㈦娮硬考O(shè)置為與安裝襯底鄰近，由此能夠使布線板結(jié)構(gòu)緊湊以減少器件尺寸。
本發(fā)明的第三個(gè)目的在于，在包含光提取增大部分的發(fā)光器件中，通過(guò)將安裝有LED芯片的安裝襯底凹槽內(nèi)的密封樹(shù)脂高度設(shè)置在安裝襯底凹槽的上端附近，減小光提取增大部分的提取效果變化，由此減小發(fā)光器件的光輸出變化。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，通過(guò)采用發(fā)光二極管芯片的發(fā)光器件實(shí)現(xiàn)上述目的，該發(fā)光器件包括安裝襯底，其具有凹槽并具有用以向該發(fā)光二極管芯片提供電力的布線部分；該發(fā)光二極管芯片，其安裝在該凹槽底部；波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件，其設(shè)置為覆蓋該凹槽及該凹槽周?chē)倪吘墔^(qū)域，并受到從該發(fā)光二極管芯片發(fā)射的光的激發(fā)，以發(fā)射具有與激發(fā)波長(zhǎng)不同的波長(zhǎng)的光；以及發(fā)射控制構(gòu)件，其設(shè)置在該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件的光輸出側(cè)，以允許來(lái)自該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件的、對(duì)應(yīng)于該凹槽的區(qū)域的光發(fā)射，并抑制來(lái)自該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件的、對(duì)應(yīng)于該凹槽周?chē)吘墔^(qū)域的區(qū)域的光發(fā)射。例如，該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件可以是熒光染料、熒光顏料等，或者可以是吸收從發(fā)光二極管芯片發(fā)射的光的光吸收體。
根據(jù)本發(fā)明的上述方案，通過(guò)提供發(fā)射控制構(gòu)件能夠防止光從波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件的、位于安裝襯底凹槽周?chē)吘墔^(qū)域上的部分照射到器件照射面。這能夠防止從波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件中央部分發(fā)射的光與從該構(gòu)件其他部分發(fā)射的光之間的光色變化，由此減小照射面上的光色的不均勻度。
該發(fā)射控制構(gòu)件可以為光學(xué)構(gòu)件，該光學(xué)構(gòu)件設(shè)置于該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件的光輸出側(cè)，并具有面向該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件的光輸出側(cè)的光輸入部分，其中該光學(xué)構(gòu)件的光輸入部分具有基本與該凹槽的開(kāi)口端形狀相同的端部。
該發(fā)射控制構(gòu)件可以為阻光框架構(gòu)件，其在對(duì)應(yīng)于該凹槽周?chē)吘墔^(qū)域的位置處設(shè)置于該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件的光輸出側(cè)，其中該框架構(gòu)件具有基本與該凹槽的開(kāi)口形狀相同的開(kāi)口。
該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件可由具有高彈性的材料制成，其中利用壓向該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件的框架構(gòu)件來(lái)壓縮該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件的外邊緣區(qū)域。這使得難以將波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件內(nèi)的光傳播到該構(gòu)件位于凹槽外部區(qū)域上的區(qū)域。因而能夠?qū)疾蹆?nèi)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件的區(qū)域中產(chǎn)生的更大比例的光導(dǎo)向照射面，從而能夠提高光效率。
該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件的光輸出側(cè)可以為凸?fàn)睢＿@能夠減小基于不同觀察角度帶來(lái)的光路徑長(zhǎng)度的差異，其中從發(fā)光二極管芯片發(fā)射的光通過(guò)這些光路徑投射到波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件中。因而能夠減小由觀察角度不同帶來(lái)的光色和光強(qiáng)度變化。
該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件中的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的密度可以隨著接近該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件的中央而增大。這能夠減小在LED發(fā)射的光中、通過(guò)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件中波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料轉(zhuǎn)換成的不同波長(zhǎng)光的光比率由于觀察角度不同帶來(lái)的差異。因而能夠減小由于觀察角度不同帶來(lái)的光色和光強(qiáng)度變化。
該發(fā)光器件還可包括布線板，其具有固定到該安裝襯底以向該發(fā)光二極管芯片提供電力的布線部分；以及透鏡固定裝置，其用以在該布線板上定位和固定透鏡，其中該透鏡固定裝置的固定到該布線板的部分相比該透鏡的外徑位于其內(nèi)側(cè)。利用這種構(gòu)造，由于透鏡固定裝置的位于布線板上的部分尺寸較小，因此能夠在安裝襯底附近的布線板上設(shè)置電子部件。因而能夠使布線板結(jié)構(gòu)緊湊。
該發(fā)光器件還包括光提取增大部分，其設(shè)置于該發(fā)光二極管芯片的光輸出側(cè)，以通過(guò)結(jié)合該發(fā)光二極管芯片而增大來(lái)自該發(fā)光二極管芯片的光的提取效率；以及密封樹(shù)脂，其用以填充該安裝襯底中安裝該發(fā)光二極管芯片的凹槽，以密封該凹槽，其中該光提取增大部分的頂部位置高于該凹槽的壁的頂部位置。這能夠減小發(fā)光器件的光輸出變化，同時(shí)通過(guò)光提取增大部分的作用保持較高的光提取效率。


圖1示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的發(fā)光器件的示意性剖視圖。
圖2(a)示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的發(fā)光器件的平面圖，以及圖2(b)是沿圖2(a)中I-I線得到的剖視圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的發(fā)光器件的示意性剖視圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的發(fā)光器件的示意性剖視圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的發(fā)光器件的示意性剖視圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的發(fā)光器件的剖視圖。
圖7是本發(fā)明第六實(shí)施例修改例的發(fā)光器件的剖視圖。
圖8是根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例的發(fā)光器件的剖視圖。
圖9是本發(fā)明第七實(shí)施例修改例的發(fā)光器件的剖視圖。
圖10是根據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施例的發(fā)光器件的剖視圖。
圖11是本發(fā)明第八實(shí)施例修改例的發(fā)光器件的剖視圖。
圖12是根據(jù)本發(fā)明第九實(shí)施例的發(fā)光器件的剖視圖。
圖13是本發(fā)明第九實(shí)施例修改例的發(fā)光器件的剖視圖。
圖14(a)是根據(jù)本發(fā)明第十實(shí)施例的發(fā)光器件的剖視圖，以及圖14(b)是其立體圖。
圖15是本發(fā)明第十實(shí)施例修改例的發(fā)光器件的剖視圖。
圖16是根據(jù)本發(fā)明第十一實(shí)施例的發(fā)光器件的剖視圖。
圖17是本發(fā)明第十一實(shí)施例修改例的發(fā)光器件的剖視圖。
圖18是根據(jù)本發(fā)明第十二實(shí)施例的發(fā)光器件的剖視圖。
圖19是本發(fā)明第十二實(shí)施例修改例的發(fā)光器件的剖視圖。
圖20(a)是根據(jù)本發(fā)明第十三實(shí)施例的發(fā)光器件的側(cè)視圖，以及圖20(b)是其平面圖。
圖21是根據(jù)本發(fā)明第十四實(shí)施例的發(fā)光器件的剖視圖。
圖22是根據(jù)本發(fā)明第十五實(shí)施例的發(fā)光器件的剖視圖。
圖23(a)是本發(fā)明第十六實(shí)施例中LED芯片部分的頂視圖和剖視圖，以及圖23(b)是根據(jù)該實(shí)施例的發(fā)光器件的剖視圖。
圖24是傳統(tǒng)發(fā)光器件的示意性剖視圖。
圖25是另一傳統(tǒng)發(fā)光器件的剖視圖。
圖26(a)是又一傳統(tǒng)發(fā)光器件的剖視圖，以及圖26(b)示出將透鏡固定裝置固定到該器件中的狀態(tài)的剖視圖。
圖27示出再一傳統(tǒng)發(fā)光器件的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
<第一實(shí)施例>
圖1示出根據(jù)第一實(shí)施例的發(fā)光器件的示意性構(gòu)造。該發(fā)光器件包括LED芯片1；具有凹槽2a的安裝襯底2，在該凹槽2a中安裝該LED芯片1；片狀波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件5，設(shè)置為覆蓋凹槽2a和該凹槽周?chē)膮^(qū)域；以及混合透鏡4，設(shè)置在波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件5的光輸出側(cè)，并用作發(fā)射控制構(gòu)件，允許來(lái)自對(duì)應(yīng)于凹槽2a的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件區(qū)域的光從該光輸出側(cè)發(fā)射。LED芯片1安裝在安裝襯底2的凹槽2a底部。凹槽2a具有圓形橫截面和錐形壁。設(shè)置作為發(fā)射控制構(gòu)件的混合透鏡4是用以防止出現(xiàn)不均勻光色，該不均勻光色是由于從波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件5的中央?yún)^(qū)域發(fā)射的光與從構(gòu)件5的、位于安裝襯底2的凹槽2a外部的邊緣區(qū)域發(fā)射的光之間的色差導(dǎo)致的。
波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件5由含有波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料(在該實(shí)施例中，為通過(guò)LED光激發(fā)的磷)的透光材料制成。該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件5形成為與LED芯片1分離的構(gòu)件，并設(shè)置為覆蓋凹槽2a及其周?chē)鷧^(qū)域?；旌贤哥R4具有光輸入部分4a，該光輸入部分4a為橫截面是圓形的凹空間，并形成在透鏡下部。光輸入部分4a由向下凸面4b和圍繞向下凸面4b的邊緣部分4c的內(nèi)壁4d限定。內(nèi)壁4d的直徑基本等于安裝襯底2中凹槽2a的開(kāi)口端的直徑?；旌贤哥R4的側(cè)面由固定裝置(holder)6固定。固定裝置6包圍安裝襯底2的側(cè)面，其中通過(guò)將該固定裝置的固定爪(claw)裝配到安裝襯底2下部而使固定裝置固定到安裝襯底2。在圖中未示出設(shè)置于安裝襯底2上的、用以向LED芯片1提供電力的布線部分和連接到LED芯片1的接合線。
在該實(shí)施例中，混合透鏡4用作發(fā)射控制構(gòu)件或阻光構(gòu)件。混合透鏡具有背景技術(shù)部分所述的光分布控制功能，主要用以實(shí)現(xiàn)窄角(narrowangle)光分布。
光通過(guò)位于透鏡的光輸入部分4a的邊緣部分4c頂端內(nèi)的面進(jìn)入混合透鏡。通過(guò)向下凸面4b進(jìn)入透鏡的一部分光在該凸面發(fā)生折射，并在透鏡的頂面再次發(fā)生折射后射出，從而實(shí)現(xiàn)窄角光分布。通過(guò)內(nèi)壁4d進(jìn)入透鏡的一部分光在壁表面發(fā)生折射，然后其中的大部分光被透鏡的側(cè)面全反射，從而變成具有窄角光分布的光。之后，光進(jìn)一步在透鏡的頂面發(fā)生折射，并從透鏡射出，從而實(shí)現(xiàn)與通過(guò)向下凸面4b進(jìn)入到透鏡的射出的光類(lèi)似的分布方式。邊緣部分4c頂端內(nèi)的面的中央與光進(jìn)入透鏡所經(jīng)由的面內(nèi)的位置之間的距離越大，從透鏡射出的光就越偏離目標(biāo)方向(光分布變得模糊)。但是，通過(guò)上述面進(jìn)入透鏡的大部分光都可被控制為基本以期望的方式分布。
另一方面，通過(guò)光輸入部分4a外部的區(qū)域進(jìn)入透鏡的光通過(guò)透鏡的側(cè)面逸出；或者，即使通過(guò)透鏡的頂面射出，其中的大部分也會(huì)沿與目標(biāo)方向不同的方向射出，從而變成所謂的雜散光。因而，通過(guò)從透鏡的光輸入部分4a排除具有不同光色的光，能夠?qū)⑺龉鈴哪繕?biāo)光分布中消除。
通過(guò)在波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件5的上表面或發(fā)光表面上(除了該構(gòu)件具有顯著不一致光色的邊緣區(qū)域上)設(shè)置透鏡的光輸入部分4a，能夠降低器件照射面上光色的不均勻度。因此，混合透鏡4起發(fā)射控制構(gòu)件或阻光構(gòu)件的作用，其防止具有不一致光色的光被導(dǎo)向器件照射面，其中所述具有不一致光色的光來(lái)自波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件5的、位于凹槽2a周?chē)倪吘墔^(qū)域上的區(qū)域。這能夠降低器件照射面上光色的不均勻度，從而能夠容易地實(shí)現(xiàn)混合透鏡4的光分布控制。
<第二實(shí)施例>
圖2(a)和圖2(b)示出根據(jù)第二實(shí)施例的發(fā)光器件的示意性構(gòu)造。代替在上述根據(jù)第一實(shí)施例的發(fā)光器件中用作發(fā)射控制構(gòu)件的光學(xué)構(gòu)件，本實(shí)施例的發(fā)光器件具有由阻光材料制成的框架構(gòu)件14，其位于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件5的光輸出側(cè)。其它組件配置為與第一實(shí)施例中的那些組件類(lèi)似。框架構(gòu)件14具有對(duì)應(yīng)于凹槽2a的開(kāi)口14a。開(kāi)口14a的端部形狀基本與凹槽2a的開(kāi)口端形狀(直徑)相同。該實(shí)施例也能實(shí)現(xiàn)與上述實(shí)施例等同的效果。更具體地，在該實(shí)施例中，能夠阻擋從波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件5的邊緣區(qū)域射出的光，以防止光色的不均勻。
<第三實(shí)施例>
圖3示出根據(jù)第三實(shí)施例的發(fā)光器件的示意性構(gòu)造。該發(fā)光器件的構(gòu)造與第二實(shí)施例的構(gòu)造相似，不同之處在于它采用了具有高彈性的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件5。更具體地，采用具有高彈性的硅樹(shù)脂作為透光材料。朝著波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件5按壓框架構(gòu)件14，從而能夠?qū)⒉ㄩL(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件5的、位于凹槽2a周?chē)倪吘墔^(qū)域上的部分壓縮。利用固定爪14b將按壓波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件5的框架構(gòu)件14固定到安裝襯底2，該固定爪14b形成在框架構(gòu)件14的下側(cè)并嚙合到安裝襯底2側(cè)面中形成的溝槽2b內(nèi)。
該實(shí)施例不僅能夠?qū)崿F(xiàn)上述效果，而且能夠使得波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件5內(nèi)的光難以傳播到構(gòu)件5的、位于凹槽2a外部的邊緣區(qū)域上的區(qū)域。因而能夠?qū)疾?a內(nèi)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件5中產(chǎn)生的更大比例的光導(dǎo)向器件照射面，從而能夠提高光效率。
<第四實(shí)施例>
圖4示出根據(jù)第四實(shí)施例的發(fā)光器件的示意性構(gòu)造。該發(fā)光器件的構(gòu)造與第二實(shí)施例的構(gòu)造相似，不同之處在于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件5具有在光輸出側(cè)凸出的橫截面。如圖中所示，將波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件5配置為，在以不同觀察角度(observation angle)看到的兩條光路徑A和B中，表示波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件5中光路徑長(zhǎng)度的線段a-a’和b-b’的長(zhǎng)度基本相同。
該實(shí)施例不僅能夠?qū)崿F(xiàn)上述效果，而且能夠減小由于觀察角度不同帶來(lái)的光路徑長(zhǎng)度差異，其中從LED芯片1射出的光通過(guò)所述光路徑透射到波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件5中。因此能夠減小由波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件5轉(zhuǎn)換成不同波長(zhǎng)光的光比率由于觀察角度不同而帶來(lái)的差異。因而能夠減小由于觀察角度不同帶來(lái)的光色和光強(qiáng)度變化。
<第五實(shí)施例>
圖5示出根據(jù)第五實(shí)施例的發(fā)光器件的示意性構(gòu)造。該發(fā)光器件的構(gòu)造與第二實(shí)施例的構(gòu)造相似，不同之處在于，包含在波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件5內(nèi)的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的密度隨著接近波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件的中央而增大。
由于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的密度隨著遠(yuǎn)離波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件5的中央(此處光路徑較短)而減小，該實(shí)施例除了能夠?qū)崿F(xiàn)上述效果之外，還能夠?qū)崿F(xiàn)如下效果，即，能夠減小由波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料轉(zhuǎn)換成不同波長(zhǎng)光的光比率由于觀察角度不同帶來(lái)的差異。因而能夠減小由于觀察角度不同帶來(lái)的光色和光強(qiáng)度變化。
<第六實(shí)施例>
與上述實(shí)施例相似，下面描述的所有實(shí)施例都具有與發(fā)射控制構(gòu)件對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)，用以在器件照射面上提供均勻的光色。
圖6示出根據(jù)第六實(shí)施例的發(fā)光器件。發(fā)光器件包括安裝襯底2(對(duì)應(yīng)于LED封裝)，在襯底2上安裝LED芯片1；布線板3，作為具有布線圖案的、安裝該安裝襯底2的單元板(unit board)；混合透鏡4(此后稱(chēng)為“透鏡4”)，設(shè)置在安裝襯底2上并使光軸A基本與LED的光軸重合；波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件5；以及用以固定透鏡4的透鏡固定裝置6，其固定到布線板3和/或安裝襯底2上。類(lèi)似于第一實(shí)施例的混合透鏡4，將透鏡4設(shè)置為用作發(fā)射控制構(gòu)件，以防止來(lái)自波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件5邊緣區(qū)域的光的發(fā)射，從而實(shí)現(xiàn)器件照射面上的均勻光色。
透鏡固定裝置6朝向安裝襯底2變尖。固定到布線板3的透鏡固定裝置部分包括導(dǎo)引部分61和彎曲部分62，它們相比透鏡的外徑位于其內(nèi)側(cè)。導(dǎo)引部分61裝配到安裝襯底2的外表面上。彎曲部分62的下表面利用粘合劑7接合到布線板3。將諸如電阻之類(lèi)的電子部件8安裝到安裝襯底2附近的布線板3上。固定到安裝襯底2以用作發(fā)光部分的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換部件5基本位于透鏡4的焦點(diǎn)處。透鏡固定裝置6由諸如鋁、銅等的金屬或者諸如丙烯酸樹(shù)脂、聚碳酸酯等的樹(shù)脂制成。透鏡固定裝置6的內(nèi)壁形狀基本與透鏡外圍形狀相同，從而固定裝置的橫截面直徑隨著接近安裝襯底2而減小。透鏡固定裝置6在其頂部具有用以固定透鏡4的突出固定爪63。透鏡固定裝置6的內(nèi)壁和透鏡4的外圍僅是相互機(jī)械接觸(在多處位置點(diǎn)接觸)，從而對(duì)于大部分而言，在二者之間會(huì)有空氣。因而透鏡固定裝置6不會(huì)削弱透鏡4的功能。
位于透鏡固定裝置6下部的導(dǎo)引部分61限定基本與安裝襯底2尺寸相同的開(kāi)口，并固定其中的封裝。位于導(dǎo)引部分61端部的彎曲部分62形成為沿著布線板3的表面向外彎曲，從而使透鏡固定裝置6能夠垂直向上豎立在布線板3上。彎曲部分62的外徑小于透鏡4的外徑。布線板3的尺寸基本等于透鏡4的外徑尺寸。
在第六實(shí)施例中，通過(guò)將透鏡4插入到透鏡固定裝置6的透鏡固定部分并使透鏡固定裝置6頂部的固定爪63彎曲，將透鏡4固定到透鏡固定裝置6上。通過(guò)將透鏡固定裝置6的導(dǎo)引部分61沿著襯底的外表面插入到安裝襯底2上，并利用粘合劑7將彎曲部分62接合到布線板3的表面，從而相對(duì)于安裝襯底2上的發(fā)光部分來(lái)定位和固定透鏡4。由于透鏡固定裝置6的彎曲部分62的外徑小于透鏡4的外徑，因此能夠?qū)⒅T如電阻之類(lèi)的電子部件8安裝到布線板3上的、位于透鏡固定裝置6下方并相鄰于安裝襯底2的部分上。
由于透鏡固定裝置6的固定部分位于透鏡的外徑之內(nèi)，因此能夠使布線板3結(jié)構(gòu)緊湊，并能使透鏡固定裝置6的、安裝到布線板3上的部分較小。因而，布線板3可具有充分的安裝電子部件8的空間。此外，由于透鏡固定裝置6朝向安裝襯底2變尖，因此即使是較高的部件也能安裝。透鏡固定裝置6的透鏡固定部分的內(nèi)面可以是鏡面。在這種情況下，能實(shí)現(xiàn)與上述相似的效果。此外，通過(guò)該鏡面能夠反射從透鏡4的側(cè)面漏出的、未被全反射的光，以使其再次進(jìn)入透鏡4。因而能夠進(jìn)一步提高光利用效率。
圖7示出第六實(shí)施例的修改例。在該修改例中，代替上述混合透鏡4，采用凸透鏡4A。此外，在波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件5上表面上設(shè)置阻光框架構(gòu)件14，其阻擋從波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件5的邊緣區(qū)域射出的光，以防止出現(xiàn)光色不均勻(與下述采用凸透鏡的情況相同)。包括透鏡固定裝置6在內(nèi)的其它組件被配置為與上述實(shí)施例的那些組件相似，從而該修改例具有與上述實(shí)施例等同的效果。
<第七實(shí)施例>
圖8示出根據(jù)第七實(shí)施例的發(fā)光器件。與第六實(shí)施例不同，該第七實(shí)施例不設(shè)置透鏡固定裝置6的彎曲部分。替代地，在該實(shí)施例中，形成用以固定透鏡固定裝置的三個(gè)均勻間隔的導(dǎo)引部分61，它們從透鏡固定裝置的透鏡固定部分的外圍朝向布線板3突出。布線板3具有直接位于導(dǎo)引部分61下方的、用以固定透鏡固定裝置的通孔3a。通過(guò)將導(dǎo)引部分61的端部插入到布線板的通孔3a中并利用粘合劑將其接合，將透鏡固定裝置6固定到布線板3。通過(guò)透鏡固定裝置6(相同的固定裝置)實(shí)現(xiàn)布線板3上的安裝襯底2和透鏡4的定位和固定。該第七實(shí)施例能夠?qū)崿F(xiàn)混合透鏡4的改進(jìn)的傾斜精度。
圖9示出第七實(shí)施例的修改例。在該修改例中，代替上述混合透鏡4，采用凸透鏡4A。其它組件被配置為與圖7中的那些組件相似，從而該修改例具有與圖7中所示修改例等同的效果。
<第八實(shí)施例>
圖10示出根據(jù)第八實(shí)施例的發(fā)光器件。該第八實(shí)施例與第七實(shí)施例的不同之處在于安裝襯底2側(cè)面的下部凹陷，從而形成臺(tái)階(step)21；以及透鏡固定裝置6的導(dǎo)引部分61具有在其端部向內(nèi)延伸的鉤形固定爪64。在該第八實(shí)施例中，通過(guò)將透鏡固定裝置6的導(dǎo)引部分61向外推動(dòng)固定爪64的寬度、并沿著襯底的側(cè)面將該導(dǎo)引部分61插入到安裝襯底2上，利用在安裝襯底2的下部與臺(tái)階21嚙合的固定爪64，將透鏡固定裝置6固定到安裝襯底2。以這種方式，定位和固定透鏡固定裝置6的導(dǎo)引部分61，以在其中固定安裝襯底2的側(cè)面。在這種狀態(tài)下，固定爪64的下端基本與布線板3的上表面接觸。
由于以上述方式將透鏡固定裝置6固定到安裝襯底2，因此即使將安裝襯底2安裝在傾斜位置，也能使混合透鏡4與安裝襯底2之間的相對(duì)位置保持不變。從而能進(jìn)一步提高定位精度。此外，由于透鏡固定裝置6的導(dǎo)引部分61不固定到布線板3，因此布線板3的空間增大。從而能夠使布線板3更緊湊。由于不需要用以固定透鏡固定裝置6的固定構(gòu)件，因此能夠降低材料成本。此外，由于容易固定，因此能夠提高容積效率(volume efficiency)。
圖11示出第八實(shí)施例的修改例。在該修改例中，代替上述混合透鏡4，采用菲涅耳透鏡4C。其它組件被配置為與圖7中所示的那些組件相似，從而該修改例具有與圖7中所示修改例等同的效果。
<第九實(shí)施例>
圖12示出根據(jù)第九實(shí)施例的發(fā)光器件。該第九實(shí)施例具有通過(guò)延伸混合透鏡4的下端而形成的導(dǎo)引部分61。安裝襯底2在其上側(cè)外邊緣具有臺(tái)階21。混合透鏡4的導(dǎo)引部分61裝配到安裝襯底2的臺(tái)階21上，并利用粘合劑7接合到臺(tái)階上。在該第九實(shí)施例中，混合透鏡4(特別是其導(dǎo)引部分61)兼用作透鏡固定裝置，從而可降低材料成本。此外，由于混合透鏡4直接接合到安裝襯底2，因此能進(jìn)一步提高定位精度。
圖13示出第九實(shí)施例的修改例。在該修改例中，代替上述混合透鏡4，采用凸透鏡4A，并且透鏡固定裝置6直接固定到安裝襯底2上。該修改例具有與圖7中所示修改例等同的效果。
<第十實(shí)施例>
圖14(a)和圖14(b)示出根據(jù)本發(fā)明第十實(shí)施例的發(fā)光器件。在該第十實(shí)施例中，在布線板3上安裝多個(gè)安裝襯底2。每個(gè)混合透鏡4具有在其上側(cè)外圍處向外突出的導(dǎo)引部分4f。導(dǎo)引部分4f在其上側(cè)具有臺(tái)階4e。多個(gè)混合透鏡4安裝在各安裝襯底2上，這些安裝襯底2安裝在照明設(shè)備的外殼10內(nèi)用以形成照明設(shè)備。外殼10具有用以覆蓋其頂部開(kāi)口的封蓋11。封蓋11具有用以露出混合透鏡4的頂表面的多個(gè)孔。在這些孔周?chē)馍w11具有裝配在透鏡4的導(dǎo)引部分4f的臺(tái)階4e上的多個(gè)臺(tái)階。通過(guò)擰緊設(shè)置在封蓋11上的環(huán)形鎖緊帽(retaining cap)12，將封蓋11緊固到外殼10。在封蓋11的孔周?chē)呐_(tái)階上設(shè)置具有高彈性的樹(shù)脂。
在該第十實(shí)施例中，通過(guò)用足夠的力朝著襯底按壓透鏡的封蓋11，將混合透鏡4固定到各安裝襯底2上。在這種情況下，不必利用粘合劑將混合透鏡4接合到安裝襯底2。由此能降低制造成本。此外，還可提高混合透鏡4的傾斜精度。
圖15示出第十實(shí)施例的修改例。在該修改例中，代替上述混合透鏡4，采用凸透鏡4A，并且透鏡固定裝置6直接固定到安裝襯底2上。該修改例具有與圖7中所示修改例等同的效果。
<第十一實(shí)施例>
圖16示出根據(jù)第十一實(shí)施例的發(fā)光器件。在該第十一實(shí)施例中，形成用以將透鏡固定裝置6固定到布線板3的導(dǎo)引部分61，使其從透鏡固定裝置6的外圍朝向布線板突出。導(dǎo)引部分61的下表面涂覆有鍍金層13。布線板3在其上固定透鏡固定裝置的區(qū)域具有鍍金焊接區(qū)(land)31，其形狀與導(dǎo)引部分的下表面形狀相同。將透鏡固定裝置6焊接到布線板3。此外，通過(guò)將設(shè)置于封裝上的引線電極(lead electrode)22焊接到焊接區(qū)31來(lái)安裝安裝襯底2，該焊接區(qū)31形成于布線板3上并與電極22具有基本相同的形狀。
在該第十一實(shí)施例中，由于通常能夠以±0.1mm的位置精度來(lái)形成布線板3上的圖案，因此也能夠以上述高精度來(lái)定位和固定安裝襯底2和透鏡固定裝置6，其中通過(guò)經(jīng)由類(lèi)似工藝而形成的焊接區(qū)31安裝所述安裝襯底2和透鏡固定裝置6。此外，由于能夠在回流焊接時(shí)安裝透鏡固定裝置6和封裝2，因此能降低制造成本。而且，由于經(jīng)由布線板3定位和固定透鏡4和安裝襯底2，因此能夠防止在安裝襯底2上負(fù)重。從而安裝襯底2的接合部分更可靠。此外，能進(jìn)一步提高安裝襯底2與透鏡固定裝置6之間的定位精度。
圖17示出第十一實(shí)施例的修改例。在該修改例中，代替上述混合透鏡4，采用凸透鏡4A。該修改例具有與圖7中所示修改例等同的效果。
<第十二實(shí)施例>
圖18示出根據(jù)第十二實(shí)施例的發(fā)光器件。該第十二實(shí)施例采用由諸如丙烯酸樹(shù)脂、聚碳酸酯、ABS等制成的透鏡固定裝置6。用以固定透鏡固定裝置6的導(dǎo)引部分61在其端部具有突出部61a。突出部61a的直徑小于導(dǎo)引部分上部的直徑，且突出部61a具有足以穿過(guò)布線板3的長(zhǎng)度。安裝襯底2在底面中央具有圓柱形突出部2b。布線板3在導(dǎo)引部分61(該導(dǎo)引部分61用以在安裝襯底2底部固定透鏡固定裝置6和突出部2b)位于的部分處具有通過(guò)相同工藝形成的通孔3a和3b，從而導(dǎo)引部分61和突出部2b能插入到通孔中。通過(guò)將底部突出部2b插入到形成于布線板3中的通孔3b中，定位安裝襯底2。將封裝上的電極22焊接到布線板上的焊接區(qū)31。通過(guò)將導(dǎo)引部分61的薄突出部61a插入到形成于布線板3中的通孔3a中、然后熱焊接(65)該突出部在板后側(cè)突出的部分，將透鏡固定裝置6固定到布線板3。
在該第十二實(shí)施例中，通過(guò)同種機(jī)器(器具)在布線板3內(nèi)形成的通孔的精度很高，為±0.1mm。由于經(jīng)由通過(guò)相同方式形成的通孔3b和3a將安裝襯底2和透鏡固定裝置6固定到布線板3，因此安裝襯底2和透鏡固定裝置6能夠以極高的精度彼此定位。因而安裝襯底2和混合透鏡4也能以極高的精度定位和固定。代替通孔3a和3b，可以形成多個(gè)溝槽來(lái)容納突出部61a和2b。這種構(gòu)造也能實(shí)現(xiàn)與上述類(lèi)似的效果。在這種情況下，利用粘合劑來(lái)固定透鏡固定裝置6。
在該第十二實(shí)施例中，由于透鏡4和安裝襯底2經(jīng)由布線板3定位和固定，因此能夠防止在安裝襯底2上負(fù)重。從而安裝襯底2的接合部分更可靠。此外，能進(jìn)一步提高安裝襯底2與透鏡固定裝置6之間的定位精度。
圖19示出第十二實(shí)施例的修改例。在該修改例中，代替上述混合透鏡4，采用凸透鏡4A。該修改例具有與圖7中所示修改例等同的效果。
<第十三實(shí)施例>
圖20(a)和圖20(b)示出根據(jù)第十三實(shí)施例的發(fā)光器件。該第十三實(shí)施例采用凸透鏡4A，而不采用混合透鏡。凸透鏡4A由直徑小于透鏡的透鏡固定裝置6固定。該構(gòu)造也能夠?qū)崿F(xiàn)與上述等同的效果。請(qǐng)注意，本發(fā)明不限于上述公開(kāi)的實(shí)施例，而是可以進(jìn)行各種改型。
<第十四實(shí)施例>
圖21示出根據(jù)第十四實(shí)施例的發(fā)光器件。該發(fā)光器件包括安裝襯底2，在安裝襯底2上安裝LED芯片1。安裝襯底2安裝在布線板3上。安裝襯底2具有凹槽2a，在該凹槽2a中，在底部布線(未示出)處形成例如金凸塊17。LED芯片1是安裝在用于進(jìn)行電連接的凸塊17上的倒裝芯片。在LED芯片1的光輸出側(cè)設(shè)置光提取增大部分15，用以增大光提取效率。光提取增大部分15為穹頂狀并由硅樹(shù)脂制成。利用諸如硅樹(shù)脂之類(lèi)的密封樹(shù)脂16填充凹槽2a，從而封裝光提取增大部分15的一部分。凹槽2a的上端(壁的頂部)位置高于LED芯片1的光輸出面的位置，并低于光提取增大部分15的頂部位置。采用光提取增大部分15可向LED芯片1提供不平坦的光輸出面，從而提高對(duì)來(lái)自LED芯片1的光的提取效率。
在安裝襯底2上設(shè)置反射框架構(gòu)件9，其包圍光提取增大部分15?？蚣軜?gòu)件9具有使凹槽2a的斜面延伸的開(kāi)口。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件5安裝在框架構(gòu)件9的上表面。例如，與第一實(shí)施例類(lèi)似，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件5在其上側(cè)具有作為發(fā)射控制構(gòu)件的混合透鏡4。混合透鏡4由透鏡固定裝置6固定。
在將反射框架構(gòu)件9附接到安裝襯底2之前，利用密封樹(shù)脂16填充凹槽2a。在該過(guò)程中，由于多余的樹(shù)脂流出凹槽2a，因此將密封樹(shù)脂16設(shè)置為基本與凹槽2a的壁的頂部一樣高。因而密封樹(shù)脂16高度不變，從而其總是能夠?qū)⒐馓崛≡龃蟛糠?5封裝到某一高度。結(jié)果，能夠使光提取增大部分15的光提取效果一致，由此可減少發(fā)光器件之間的光輸出變化。
用于安裝襯底2的材料可以是陶瓷、印刷板、金屬板等。光提取增大部分15不必由硅樹(shù)脂制成，而可以由可實(shí)現(xiàn)類(lèi)似效果的玻璃或諸如丙烯酸樹(shù)脂之類(lèi)的透明樹(shù)脂制成。光提取增大部分15的形狀不限于穹頂狀，而可以采用用以減少光提取增大部分15與外部介質(zhì)之間界面處的全反射的結(jié)構(gòu)。填充凹槽2a的密封樹(shù)脂16不限于硅樹(shù)脂，而可以是具有高折射系數(shù)的透明粘合劑。
<第十五實(shí)施例>
圖22示出根據(jù)第十五實(shí)施例的發(fā)光器件。在該發(fā)光器件中，LED芯片1的光輸出側(cè)和光提取增大部分18與上述第十四實(shí)施例中的那些不同。LED芯片的光輸出側(cè)具有錐形結(jié)構(gòu)，用以減少由于芯片的光輸出側(cè)與外部之間折射率的差異引起的全反射。該錐形結(jié)構(gòu)用作光提取增大部分18。其它組件配置為與上述相似。填充凹槽2a的密封樹(shù)脂高度不變，從而其總是能夠?qū)ED芯片1封裝到某一高度。此外，凹槽2a的上端位置低于光提取增大部分18(其為L(zhǎng)ED芯片1的光輸出側(cè))的位置。因而光提取增大部分18能夠提供與上述實(shí)施例中等同的光提取效果。
形成于LED芯片1的光輸出側(cè)的光提取增大部分18不必具有錐形結(jié)構(gòu)，而可以具有可減少LED芯片1的光輸出面上全反射的其它結(jié)構(gòu)。
<第十六實(shí)施例>
圖23(a)和圖23(b)示出根據(jù)第十六實(shí)施例的發(fā)光器件。該發(fā)光器件與上述實(shí)施例的不同之處在于，安裝襯底2具有形成在凹槽2a周?chē)牡诙疾?c。當(dāng)利用密封樹(shù)脂16填充凹槽2a時(shí)，該器件使多余的樹(shù)脂流入周?chē)牡诙疾?c中，從而防止樹(shù)脂溢出到安裝襯底2的外部。因而，能夠保護(hù)位于安裝襯底2外部的部件、布線等被填充樹(shù)脂污染。其它組件配置為與上述實(shí)施例中的那些組件類(lèi)似。填充凹槽2a的密封樹(shù)脂16高度不變，從而總是能夠?qū)⒐馓崛≡龃蟛糠?5封裝到某一高度。因而，能夠使光提取效果一致，由此可減少發(fā)光器件之間的光輸出變化。
本發(fā)明不限于上述公開(kāi)的實(shí)施例，而是可進(jìn)行各種改型。例如，可采用任何結(jié)構(gòu)，只要其滿足如下條件形成于安裝襯底中的凹槽上端位置低于光提取增大部分的頂部位置，并且可通過(guò)安裝襯底控制密封樹(shù)脂的高度，從而使密封樹(shù)脂與形成于安裝襯底中的凹槽上端一樣高。
本申請(qǐng)要求2003年11月25日遞交的兩個(gè)專(zhuān)利申請(qǐng)和2003年11月28日遞交的一個(gè)專(zhuān)利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)。在此通過(guò)參考的方式將這些申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容援引到本申請(qǐng)中。
權(quán)利要求
1.一種采用發(fā)光二極管芯片的發(fā)光器件，包括安裝襯底，其具有凹槽并具有用以向該發(fā)光二極管芯片提供電力的布線部分；該發(fā)光二極管芯片，其安裝在該凹槽底部；波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件，其設(shè)置為覆蓋該凹槽及該凹槽周?chē)倪吘墔^(qū)域，并受到從該發(fā)光二極管芯片發(fā)射的光的激發(fā)，以發(fā)射具有與激發(fā)波長(zhǎng)不同的波長(zhǎng)的光；以及發(fā)射控制構(gòu)件，其設(shè)置在該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件的光輸出側(cè)，以允許來(lái)自該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件的、對(duì)應(yīng)于該凹槽的區(qū)域的光發(fā)射，并抑制來(lái)自該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件的、對(duì)應(yīng)于該凹槽周?chē)吘墔^(qū)域的區(qū)域的光發(fā)射。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其中該發(fā)射控制構(gòu)件為光學(xué)構(gòu)件，該光學(xué)構(gòu)件設(shè)置于該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件的光輸出側(cè)，并具有面向該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件的光輸出側(cè)的光輸入部分，該光學(xué)構(gòu)件的光輸入部分具有基本與該凹槽的開(kāi)口端形狀相同的端部。
3.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其中該發(fā)射控制構(gòu)件為阻光框架構(gòu)件，其在對(duì)應(yīng)于該凹槽周?chē)吘墔^(qū)域的位置處設(shè)置于該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件的光輸出側(cè)，并且該框架構(gòu)件具有基本與該凹槽的開(kāi)口形狀相同的開(kāi)口。
4.如權(quán)利要求3所述的發(fā)光器件，其中該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件由具有高彈性的材料制成，并且利用壓向該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件的框架構(gòu)件來(lái)壓縮該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件的外邊緣區(qū)域。
5.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其中該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件的光輸出側(cè)為凸?fàn)睢?br> 6.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其中該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件中的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的密度隨著接近該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件的中央而增大。
7.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其中該發(fā)射控制構(gòu)件是設(shè)置在該安裝襯底上的透鏡，并且該透鏡的光軸與該發(fā)光二極管芯片的光軸重合，以及其中該器件還包括布線板，其具有固定到該安裝襯底以向該發(fā)光二極管芯片提供電力的布線部分；以及透鏡固定裝置，其用以在該布線板上定位和固定該透鏡，其中該透鏡固定裝置固定到該布線板的部分相比該透鏡的外徑位于其內(nèi)側(cè)。
8.如權(quán)利要求7所述的發(fā)光器件，其中該透鏡固定裝置朝向該安裝襯底變尖。
9.如權(quán)利要求7所述的發(fā)光器件，其中該透鏡是混合透鏡。
10.如權(quán)利要求7所述的發(fā)光器件，其中該安裝襯底的頂面或側(cè)面裝配到該透鏡固定裝置。
11.如權(quán)利要求7所述的發(fā)光器件，其中該透鏡固定裝置嚙合到形成于該布線板中的溝槽或通孔中。
12.如權(quán)利要求11所述的發(fā)光器件，其中該安裝襯底和該透鏡經(jīng)由相同的固定方式定位和固定在該布線板上。
13.如權(quán)利要求12所述的發(fā)光器件，還包括用于焊接的金屬箔，其設(shè)置于該透鏡固定裝置的固定部分的下表面上；焊接區(qū)，其基本與該透鏡固定裝置的固定部分形狀相同，并形成在該布線板上；引線電極，其設(shè)置在該安裝襯底上，用以連接到該布線板的布線部分；以及布線焊接區(qū)，其基本與該引線電極形狀相同，并形成在該布線板的布線部分上，其中分別通過(guò)焊接方式將該金屬箔與該焊接區(qū)、該引線電極與該布線焊接區(qū)相互連接。
14.如權(quán)利要求12所述的發(fā)光器件，其中形成于該透鏡固定裝置的下表面上的突出部嚙合到形成于該布線板中的通孔或溝槽中，其中形成于該安裝襯底的下表面上的突出部嚙合到形成于該布線板中的通孔或溝槽中。
15.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，還包括光提取增大部分，其設(shè)置于該發(fā)光二極管芯片的光輸出側(cè)，以通過(guò)結(jié)合該發(fā)光二極管芯片而增大來(lái)自該發(fā)光二極管芯片的光的提取效率；以及密封樹(shù)脂，其用以填充該安裝襯底中安裝該發(fā)光二極管芯片的凹槽，以密封該凹槽，其中該光提取增大部分的頂部位置高于該凹槽的壁的頂部位置。
16.如權(quán)利要求15所述的發(fā)光器件，其中該安裝襯底具有在該凹槽周?chē)牡诙疾郏瑥亩箻?shù)脂可流入該第二凹槽中。
全文摘要
一種發(fā)光器件，包括LED芯片，安裝在形成于安裝襯底中的凹槽中；波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件，其設(shè)置為覆蓋該凹槽及該凹槽周?chē)倪吘墔^(qū)域，并受到從該LED芯片發(fā)射的光的激發(fā)，以發(fā)射具有與激發(fā)波長(zhǎng)不同的波長(zhǎng)的光；以及發(fā)射控制構(gòu)件，其設(shè)置在該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件的光輸出側(cè)，以允許來(lái)自該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件的、對(duì)應(yīng)于該凹槽的區(qū)域的光發(fā)射，并抑制來(lái)自該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件的、對(duì)應(yīng)于該凹槽周?chē)吘墔^(qū)域的區(qū)域的光發(fā)射。由此能夠防止從波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件的中央部分所發(fā)射的光與從波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)件的、位于安裝襯底的凹槽周?chē)吘墔^(qū)域上的部分所發(fā)射的光之間的光色變化，從而降低照射面上光色的不均勻度。
文檔編號(hào)H01L33/52GK1886841SQ20048003481
公開(kāi)日2006年12月27日 申請(qǐng)日期2004年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月25日
發(fā)明者西岡浩二, 杉本勝, 木村秀吉, 橫谷良二, 巖堀裕, 橋本拓磨, 石崎真也, 森哲, 關(guān)井廣行, 鹽濱英二 申請(qǐng)人:松下電工株式會(huì)社