專利名稱：具有透鏡的發(fā)光二極管光源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管光源。
背景技術(shù)：
最近發(fā)展了在GaN基礎(chǔ)上的LED(發(fā)光二極管)，以此可以產(chǎn)生藍(lán)光或紫外光。借助該LED，可以制造基于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的光源。已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的方案規(guī)定，一部分由LED發(fā)射的藍(lán)光通過合適的變換器材料變換為黃光，因此，由于原來的藍(lán)光與轉(zhuǎn)換的黃光形成的混色產(chǎn)生白光。在第二方案中建議合適的LED的紫外光轉(zhuǎn)換為可見光譜區(qū)。
在兩方案中轉(zhuǎn)換器材料或者包含在LED的半導(dǎo)體材料內(nèi)，或者包含在包圍LED的由樹脂或類似物構(gòu)成的外皮材料內(nèi)。
為了提高在幅射方向元件的幅射強(qiáng)度，LED元件可以配備光學(xué)透鏡，通過它可對(duì)光聚集并且定向幅射。
在圖1內(nèi)示出了這類結(jié)構(gòu)形式的一個(gè)例子。其中應(yīng)用了LED的結(jié)構(gòu)形式，正如例如它在文章“SIEMENS SMT-TOPLED für dieOberflchenmontage(表面裝配用的西門子表面安裝技術(shù)-頂端LED)F.Mllmer和G.Waitl，西門子元件雜志29(1991)，第4期，147頁(yè)，結(jié)合圖1所述的那樣。這種形式的LED非常小巧，并且在必要時(shí)允許許多這類LED串聯(lián)排列或矩陣排列。
根據(jù)圖1安排的SMT-TOPLED(表面安裝技術(shù)-頂端LED)是一只LED 2以其電接觸面裝配在導(dǎo)電帶5上，該導(dǎo)電帶與電源的一個(gè)極相連，而與電源另一個(gè)極相連的對(duì)置的導(dǎo)電帶5通過壓焊絲6與LED 2的另一電接觸面連接。兩導(dǎo)電帶5是用高溫固化的熱塑料擠壓包封的。由此在注塑中形成主體1，其中，存在一凹槽1A，LED 2嵌入其內(nèi)。熱塑體主要具有約90％的高漫散反射系數(shù)，所以從LED 2發(fā)射的光可以在凹槽1A傾斜的側(cè)壁上額外地向出口方向反射。凹槽1A充以透明樹脂材料3，如環(huán)氧樹脂，它包含轉(zhuǎn)換材料例如合適的著色物質(zhì)。樹脂材料和熱塑體仔細(xì)地彼此匹配，以使熱峰位負(fù)荷不會(huì)導(dǎo)致機(jī)械缺陷。在運(yùn)行時(shí)，通過例如基于GaN或也可以基于II-VI族化合物制造的LED2發(fā)射藍(lán)光或紫外光。在從LED 2到透鏡4的光程上，較短波長(zhǎng)發(fā)射的光幅射在包含變換器材料的樹脂填料3中部分地轉(zhuǎn)換為長(zhǎng)波長(zhǎng)幅射。尤其是在應(yīng)用藍(lán)光LED時(shí)，可以應(yīng)用這樣一種變換器材料，通過它可以把藍(lán)色光束至少部分地轉(zhuǎn)變?yōu)辄S色光束。然而，這種結(jié)構(gòu)形式的問題是，從LED 2到透鏡4在用變換器材料填滿的樹脂填料3內(nèi)光束的不同波長(zhǎng)。這導(dǎo)致在元件的邊緣區(qū)光束的黃色部分占優(yōu)勢(shì)，而與此相反，在中央，在光束內(nèi)的藍(lán)色部分占優(yōu)勢(shì)。因此該效應(yīng)導(dǎo)致隨幅射方向或觀測(cè)方向變化的發(fā)射光束的色品位置。
從US 3,875,456獲悉半導(dǎo)體光源，它具有安排在外殼或反射器內(nèi)的兩只半導(dǎo)體。半導(dǎo)體埋入散射層內(nèi)，該層再安排形成透鏡類的復(fù)蓋層。散射層和復(fù)蓋層可以由上下疊置安排的樹脂層形成，并且包含發(fā)磷光的材料。
在US 5,847,507描述了一種發(fā)光二極管，其中，半導(dǎo)體被透鏡型復(fù)蓋體，例如由含發(fā)熒光的發(fā)光物質(zhì)的環(huán)氧樹脂制造，所包圍。
在EP 0 230 336示出一種具有一個(gè)襯底的元件，在該襯底上固定一環(huán)形物體和一光電子元件，其中，光電子元件安排在環(huán)孔內(nèi)。環(huán)孔是由透明物質(zhì)填充并且被球形透鏡封閉，該球透鏡在襯底的對(duì)面固定在環(huán)形體上，并且與透明物質(zhì)接觸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供LED光源，其中幅射路徑長(zhǎng)度通過變換器材料基本上是相同大小，并且光束可以以聚束形式幅射。此外，應(yīng)提供制造這類光源的方法。
本發(fā)明提供了一種發(fā)光二極管光源，具有至少一個(gè)發(fā)光二極管，一個(gè)基體，所述基體具有一凹槽，所述發(fā)光二極管安置在所述凹槽內(nèi)；由透明材料制成的包圍發(fā)光二極管的填充材料，用于發(fā)光二極管發(fā)射光至少部分波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的填充物中的轉(zhuǎn)換器物質(zhì)，且與填充物接觸的透鏡，其特征為預(yù)制透鏡，并且具有固定的預(yù)先形成的凹下側(cè)面，安置在基體上，且填充物的上側(cè)與透鏡的凹下側(cè)形狀適配的，因此，填充物具有由下側(cè)形成的凸面。
所述發(fā)光二極管是GaN基礎(chǔ)上的發(fā)射藍(lán)光的發(fā)光二極管，并且安置轉(zhuǎn)換器物質(zhì)用于在蘭色光譜區(qū)的光束轉(zhuǎn)換為黃色光譜區(qū)的光束。
所述發(fā)光二極管是發(fā)射紫外線(UV)的發(fā)光二極管，并且轉(zhuǎn)換器物質(zhì)把UV光轉(zhuǎn)換到可見光譜區(qū)。
所述光源是制造用于表面裝配技術(shù)的光源。
所述填充材料包含樹脂材料。
所述基體包含熱塑性材料。
所述基體通過具有凹槽的金屬塊形成。
所述凹槽的側(cè)壁是傾斜的并且是反射的。
本發(fā)明依靠附圖內(nèi)的實(shí)施例詳細(xì)說明如下。


圖1示出通過具有粘接的透鏡的LED光源的實(shí)施結(jié)構(gòu)的垂直剖面；圖2示出通過本發(fā)明的LED光源的實(shí)施例的垂直剖面。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的實(shí)施結(jié)構(gòu)在圖2內(nèi)描述，其中對(duì)與圖1光源相同的或功能相同的元件給予相同的參考符號(hào)。所有涉及圖1的結(jié)構(gòu)的所述有利特征在圖2的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中也是可用的。
圖2的本發(fā)明的光源通過在樹脂填料3內(nèi)的光程長(zhǎng)變得統(tǒng)一來解決上述問題。為了達(dá)到此目的，制造了具有凸表面3A的樹脂填料3，該表面在每一點(diǎn)基本上具有離LED 2相同的距離。在樹脂填料內(nèi)包含的變換器材料的體積部分是如此調(diào)整的，使得沿著從LED 2到樹脂填料的凸表面3A的該變得統(tǒng)一的光程長(zhǎng)足夠大的部分藍(lán)光轉(zhuǎn)變?yōu)辄S光，因此對(duì)人眼而言幅射看成白色光束。因此在凸表面3A的每一點(diǎn)上，基于部分相等的藍(lán)-黃色混合有白光進(jìn)入位于其上的透鏡4。
相反，例如由聚碳酸酯制成的透鏡4具有凹表面4A，它與樹脂填料3的凸表面3A是形狀適配的。
根據(jù)圖2的本發(fā)明的光源按如下方法制造。
LED 2按已述方式與導(dǎo)電帶5電學(xué)連接，并且導(dǎo)電帶5通過熱塑材料如此擠壓包封，使得形成主體1，并且LED 2處于主體1的凹槽1A里。就這一點(diǎn)，已在Mllmer和Waitl的上述文章里描述。然而這里樹脂材料3并不是填充到凹槽1A的邊緣，而只到準(zhǔn)確確定的填充高度之下。隨后，具有凹面下側(cè)4A的圖2所描繪形式的預(yù)制透鏡4置入還處于流體的樹脂材料3內(nèi)，其中樹脂填料的表面處于透鏡4的凹面下表面4A，使得因此產(chǎn)生樹脂填料3的凸表面3A。在置入透鏡4之后樹脂填料固化。
填入到凹槽1A內(nèi)的樹脂材料3的填充量必須盡可能準(zhǔn)確地如此調(diào)整，使得直到凹槽1A邊緣丟失的體積相當(dāng)于形成凹面下側(cè)4A的透鏡4部分的排出的體積。
樹脂填料3的凸表面3A和透鏡4的凹面下側(cè)4A的形狀已經(jīng)在透鏡4制造時(shí)確定。對(duì)該形狀的前提是，真正的光源，即LED的有效幅射面離該表面的距離是常量。為此目的，LED有效幅射面可以假設(shè)為點(diǎn)狀的、并且處于有效幅射面的中央點(diǎn)上。
然而，本發(fā)明不限于在圖2所述的SMT結(jié)構(gòu)形式。例如，主體也可以通過金屬塊，如具有凹槽的銅塊，形成，具有其電接觸面的LED裝配在其底面上，使得，銅塊同時(shí)是散熱體和電引線。而另外的電引線可以在具有處于其間的絕緣層的銅塊的外表面上形成，其中該電引線在樹脂填充之前通過壓焊線與LED另外的接觸面連接。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管光源，具有-至少一個(gè)發(fā)光二極管(2)，-一個(gè)基體(1)，具有一凹槽(1A)，所述發(fā)光二極管(2)安置在所述凹槽內(nèi)；-由透明材料制成的包圍發(fā)光二極管(2)的填充材料(3)，-用于發(fā)光二極管(2)發(fā)射光至少部分波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的填充物(3)中的轉(zhuǎn)換器物質(zhì)，且，-與填充物(3)接觸的透鏡(4)，其特征為-預(yù)制透鏡(40)，并且具有固定的預(yù)先形成的凹下側(cè)面(4A)，-安置在基體上，且-填充物(3)的上側(cè)與透鏡的凹下側(cè)(4A)形狀適配的，因此，填充物(3)具有由下側(cè)(4A)形成的凸面(3A)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)光二極管光源，其特征為，發(fā)光二極管(2)是GaN基礎(chǔ)上的發(fā)射藍(lán)光的發(fā)光二極管，并且安置轉(zhuǎn)換器物質(zhì)用于在蘭色光譜區(qū)的光束轉(zhuǎn)換為黃色光譜區(qū)的光束。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)光二極管光源，其特征為，發(fā)光二極管(2)是發(fā)射紫外線光的發(fā)光二極管，并且轉(zhuǎn)換器物質(zhì)把紫外線光轉(zhuǎn)換到可見光譜區(qū)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2的發(fā)光二極管光源，其特征為，所述發(fā)光二極管光源是用于表面裝配技術(shù)的光源。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2發(fā)光二極管光源，其特征為，填充材料(3)包含樹脂材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2發(fā)光二極管光源，其特征為，基體(1)包含熱塑性材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2發(fā)光二極管光源，其特征為，基體(1)通過具有凹槽(1A)的金屬塊形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2發(fā)光二極管光源，其特征為，凹槽(1A)的側(cè)壁是傾斜的并且是反射的。
全文摘要
在本發(fā)明的光源內(nèi)將主要為表面安裝技術(shù)制造的LED(2)埋入到透明的填充材料(3)內(nèi)，其內(nèi)包含用于由LED發(fā)射光至少部分波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換器物質(zhì)，并且一只透鏡(4)粘合到透明填充材料上，其中填充材料具有凸表面(3A)，并且透鏡(4)具有與填充材料凸表面形狀適配的凹下底面(4A)。
文檔編號(hào)H01L33/58GK1645638SQ20051000916
公開日2005年7月27日 申請(qǐng)日期2000年4月7日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月22日
發(fā)明者J·-E·索格 申請(qǐng)人:奧斯蘭姆奧普托半導(dǎo)體股份有限兩合公司