專利名稱：結(jié)合窗口元件的模制透鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及具有發(fā)光器件(LED)的光發(fā)射器。
背景技術(shù)：
圖1示出了光發(fā)射器100的截面圖。光發(fā)射器100包括發(fā)光器件(LED)管芯102 和在LED管芯上的磷光體層104。LED管芯102安裝到支撐106上。支撐106可以包括將 LED管芯102耦合到外部部件的跡線和引線。支撐106也可以包括驅(qū)散來自光發(fā)射器100 的熱量的散熱器。將透鏡108跨LED管芯102和磷光體層104安裝到支撐106，并且透鏡內(nèi)部的密封劑110密封LED管芯和磷光體層。暴露于光、熱和/或濕氣時，透鏡108和/或密封劑110 可能在高功率短波藍色或紫外(UV) LED操作下變成黃色或褐色。

發(fā)明內(nèi)容
在本公開的一個或多個實施例中，光發(fā)射器包括發(fā)光器件(LED)管芯以及LED管芯之上或緊鄰LED管芯的光學(xué)元件。該光學(xué)元件可以包括透鏡、窗口元件以及設(shè)置在透鏡與窗口元件之間的界面處的接合物(bond)。窗口元件可以是波長轉(zhuǎn)換元件或者光學(xué)平板。 窗口元件可以直接接合或者熔融至透鏡，或者窗口元件可以通過一個或多個中間接合層接合至透鏡。窗口元件與透鏡之間的接合物可以具有與窗口元件、透鏡或二者的折射率類似的折射率。


在附圖中
圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)光發(fā)射器的截面圖2A、圖2B、圖3A、圖3B、圖4A和圖4B示出了本公開的實施例中的光發(fā)射器的截面
圖5示出了本公開的一個或多個實施例中的可以在用于形成透鏡與窗口元件之間的接合的工藝中使用的設(shè)備；
圖6-13示出了本公開的實施例中的具有窗口元件的不同類型的透鏡的截面圖； 圖14和圖15示出了本公開的實施例中的光發(fā)射器的截面圖； 圖16示出了本公開的一個或多個實施例中的可以在用于在窗口元件上形成接合層的工藝中使用的設(shè)備；
圖17示出了本公開的一個或多個實施例中的具有可以在圖16的設(shè)備中形成的接合層的窗口元件；
圖18示出了本公開的一個或多個實施例中的可以在用于在透鏡上形成接合層的工藝中使用的設(shè)備；
圖19示出了本公開的一個或多個實施例中的具有可以在圖18的設(shè)備中形成的接合層的透鏡；以及
圖20為本公開的一個或多個實施例中的處于菲涅耳透鏡形狀的包括凹槽的透鏡的截面圖。不同的圖中相同附圖標記的使用表示相似或相同的元件。
具體實施例方式圖2A示出了依照本公開的一個或多個實施例的光發(fā)射器200的截面圖。光發(fā)射器200包括安裝到支撐204上的LED管芯202。LED管芯202包括η型層、緊鄰η型層的發(fā)光層(通常稱為“有源區(qū)域”)、緊鄰發(fā)光層的P型層以及緊鄰P型層的導(dǎo)電反射層。在一個或多個實施例中，可以使用導(dǎo)電透明接觸層，諸如例如氧化銦錫、鋁摻雜氧化鋅以及鋅摻雜氧化銦。取決于實施例，可以在“倒裝芯片”布置中將η和P型層的η和P型金屬接觸設(shè)置在LED管芯202的相同側(cè)。這些半導(dǎo)體層外延生長在襯底或襯頂(superstrate )上，所述襯底或襯頂可以被移除，從而只留下外延層。支撐204可以包括具有電引線的外殼206、外殼中的散熱器208以及安裝到散熱器上的基板(submOimt)210。LED管芯202經(jīng)由諸如焊料、金或者金錫互連之類的接觸元件 212安裝到基板210上。基板210可以包括具有通孔的襯底，或者可以包括LED管芯202的基板上再分布的金屬圖案。接合線可以將基板210上的接合線焊盤耦合到外殼206的電引線，這些電引線在光發(fā)射器200與外部部件之間傳遞電信號?？梢栽贚ED管芯202與基板210之間施加底層填料。底層填料可以提供機械支撐并且可以密封LED管芯202與基板210之間的空隙以免受污染物。底層填料可以阻擋來自 LED管芯202側(cè)面的任何邊緣發(fā)射。底層填充材料可以具有良好的熱導(dǎo)率并且可以具有與 LED管芯202、基板210和接觸元件212中的至少一個近似匹配的熱膨脹系數(shù)(CTE)。此外， 底層填充材料可以具有與如后面所描述的透鏡214、窗口元件222、第一硅樹脂230和第二硅樹脂232中的至少一個或者如后面所描述的透鏡314、接合層330和保護側(cè)面涂層332中的至少一個近似匹配的CTE。CTE可以在一個或多個實施例中在彼此的500%或更少以內(nèi)匹配、在一個或多個實施例中在彼此的100%或更少以內(nèi)匹配、在一個或多個實施例中在彼此的50%或更少以內(nèi)匹配以及在一個或多個實施例中在彼此的30%或更少以內(nèi)匹配。底層填充材料可以為環(huán)氧樹脂或者硅樹脂，并且可以具有填充材料。更多的信息可以見諸美國專利No. 7462502、No. 7419839、No. 7279345、No. 7064355,No. 7053419和No. 6946309以及美國專利申請公布No. 20050247944，這些文獻共同被轉(zhuǎn)讓并且通過引用全部被合并。光學(xué)元件位于LED管芯202之上或者緊鄰LED管芯202。在本公開的一個或多個實施例中，光學(xué)元件包括從LED管芯202提取光的高折射率透鏡214。透鏡214包括具有平頂(Ceiling)218的腔體216。透鏡214具有比常規(guī)硅樹脂透鏡更大的折射率(RI)。在LED管芯202發(fā)射的波長處，透鏡214可以具有1. 5或更大(例如1. 7或更大)的RI。透鏡214 可以具有這樣的形狀和尺寸，使得從LED管芯202進入透鏡的光將在接近法向入射下與透鏡出射表面220相交，從而通過降低透鏡出射表面與外界介質(zhì)(例如空氣)之間的界面處的全內(nèi)反射而增加光輸出。透鏡214可以是半球形透鏡或者菲涅耳透鏡。透鏡214也可以是光聚集器，其包括全內(nèi)反射器以及具有涂敷有反射金屬、電介質(zhì)材料或反射涂層以便反射或重定向入射光的壁的光學(xué)元件。反射涂層的一個實例是來自紐約的孟塞爾顏色服務(wù)的孟塞爾白色反射涂層。透鏡214可以由以下材料的任意組合形成光學(xué)玻璃，高折射率玻璃，藍寶石，鉆石，碳化硅，氧化鋁，諸如磷化鎵之類的III-V族半導(dǎo)體，諸如硫化鋅、硒化鋅和碲化鋅之類的II-VI族半導(dǎo)體，IV族半導(dǎo)體和化合物，金屬氧化物，金屬氟化物，以下任何一種的氧化物鋁、銻、砷、鉍、鈣、銅、鎵、鍺、鑭、鉛、鈮、磷、碲、鉈、鈦、鎢、鋅或鋯，多晶氧化鋁(透明氧化鋁)，氧氮化鋁(A10N)，立方氧化鋯(CZ)，釓鎵石榴石(GGG)，磷化鎵(GaP)，鈦酸鋯酸鑭鉛 (PLZT)，鋯鈦酸鉛(PZT)，氧氮化硅鋁(3丨410們，碳化硅(3比)，氧氮化硅(3丨0們，鈦酸鍶，釔鋁石榴石(YAG)，硫化鋅(ZnS)，尖晶石，Schott 玻璃 LaFN21、LaSFN35、LaF2、LaF3、LaFlO、 NZK7、NLAF21、LaSFN18、SF59 或 LaSF3，Ohara 玻璃 SLAM60 或 SLAH51，或者其任意組合。 Schott玻璃可從賓夕法尼亞州杜里埃的Schott玻璃技術(shù)公司獲得，并且Ohara玻璃可從新澤西州薩默維爾的Ohara公司獲得。透鏡214可以包括將LED管芯202發(fā)射的波長的光轉(zhuǎn)換成其他波長的發(fā)光材料。 在一個或多個實施例中，透鏡214的透鏡出射表面220上的涂層包括發(fā)光材料。該發(fā)光材料可以包括常規(guī)的磷光體顆粒、有機半導(dǎo)體、II-VI或III-V族半導(dǎo)體、II-VI或III-V族半導(dǎo)體量子點或納米晶體、染料、聚合物或者發(fā)光的諸如氮化鎵(GaN)之類的材料。可替換地， 透鏡出射表面220附近的透鏡214區(qū)域可以摻雜有發(fā)光材料?？商鎿Q地，透鏡214可以包含波長轉(zhuǎn)換區(qū)域。透鏡214可以在透鏡出射表面220上包括單層或多層的防反射涂層(AR) 以便進一步抑制出射表面處的反射。透鏡214也可以包括后面針對窗口元件222、接合層219、接合層330、接合層1402 和接合層1410列出的材料中的任何一種。更多的信息可以見諸美國專利No. 7279345、No. 7064355、No. 7053419、No. 7009213、No. 7462502和No. 7419839，這些文獻共同被轉(zhuǎn)讓并且通過引用全部被合并。在本公開的一個或多個實施例中，光學(xué)元件包括窗口元件222，該窗口元件修改 LED管芯202的發(fā)射光譜、提供平坦的光學(xué)表面或者實現(xiàn)這二者。窗口元件222可以直接接合或熔融至透鏡214的平頂218以便形成整體元件。窗口元件222可以例如在模制工藝期間直接接合或熔融至透鏡214的平頂218。窗口元件222可以在透鏡214例如通過例如在模具中冷卻或固化而變成固體或變硬之前或者同時置于平頂218上。窗口元件222也可以通過例如在模具中將透鏡模制到窗口元件之下或之上而在平頂218處嵌入到透鏡214中?？商鎿Q地，圖2B示出了可以在例如后面參照圖16-19描述的工藝中利用接合層 219將窗口元件222接合至透鏡214。接合層219可以包括后面針對接合層330列出的材料中的任何一種，這些材料例如氯化鉛，溴化鉛，氟化鉀，氟化鋅，鋁、銻、砷、鉍、硼、鉛、鋰、磷、 鉀、硅、鈉、碲、鉈、鎢或鋅的氧化物或者其任意混合物。
在LED管芯202發(fā)射的波長處，窗口元件222可以具有1.5或更大(例如1. 7或更大)的RI。設(shè)置在窗口元件222與透鏡214之間的界面處的接合物可以具有與窗口元件和透鏡中的任一個或二者的RI基本上匹配的RI、處于窗口元件和透鏡的RI的中間的RI或者比窗口元件或透鏡的RI更大的RI。當這些RI在一個或多個實施例中處于彼此的100% 或更少以內(nèi)、在一個或多個實施例中處于彼此的50%或更少以內(nèi)、在一個或多個實施例中處于彼此的25%或更少以內(nèi)以及在一個或多個實施例中處于彼此的10%或更少以內(nèi)時，這些RI基本上匹配。例如，接合物的RI和窗口元件222或透鏡214的RI可以處于彼此的士0. 05以內(nèi)。在本公開的一個或多個實施例中，將具有窗口元件222的透鏡214安裝到支撐204上以封閉LED管芯202。窗口元件222可以由針對透鏡214和接合層219、330、1402和1410描述的任意材料和材料組合形成，所述材料例如氧氮化鋁(A10N)，多晶氧化鋁氧化物(透明氧化鋁)，氮化鋁，立方氧化鋯，鉆石，氮化鎵，磷化鎵，藍寶石，碳化硅，氧氮化硅鋁(SiAlON)，氧氮化硅 (SiON)，尖晶石，硫化鋅，或者碲、鉛、鎢或鋅的氧化物。窗口元件222可以具有與透鏡214的CTE近似匹配的CTE以便降低窗口元件中的應(yīng)力并且防止窗口元件在加熱和冷卻時變得脫離透鏡。CTE可以在一個或多個實施例中在彼此的100%或更少以內(nèi)匹配、在一個或多個實施例中在彼此的50%或更少以內(nèi)匹配以及在一個或多個實施例中在彼此的30%或更少以內(nèi)匹配。在本公開的一個或多個實施例中，窗口元件222為修改LED管芯202的發(fā)射光譜以便提供光的一種或多種希望的顏色的波長轉(zhuǎn)換元件。可以響應(yīng)于LED管芯202產(chǎn)生的光的波長而控制該波長轉(zhuǎn)換元件的厚度，這導(dǎo)致可高度復(fù)現(xiàn)的相關(guān)色溫。波長轉(zhuǎn)換元件可以是用于產(chǎn)生一種顏色的光的陶瓷磷光體板或者用于產(chǎn)生不同顏色的光的一堆陶瓷磷光體板。也稱為“發(fā)光陶瓷”的陶瓷磷光體板可以是陶瓷磷光體厚片(slab)。在LED管芯202發(fā)射的波長處，陶瓷磷光體板可以具有1. 4或更大(例如1. 7或更大)的RI。陶瓷磷光體板可以是Y3Al5O12: Ce3+。陶瓷磷光體板可以是琥珀色至紅色發(fā)射稀土金屬激活氧代次氮基鋁硅酸鹽 (oxonitridoalumosilicate),具有通式(Ca1^rzSrxBayMgz) ^n(Al^atbBa) Sii—bNybO^REn,其中 0彡χ彡1，0彡y彡1，0彡ζ彡1，0彡a彡l，0<b彡1且0.002彡η彡0. 2，并且RE選自銪(II族)和鈰(III族)。陶瓷磷光體板中的磷光體也可以是通式為EA2_zSi5_aBaN8_a0a:Lnz、 其中0<z ( 1且0<a<5的氧化次氮基硅酸鹽(oxido-nitrido-silicate)，其包含選自包括 Mg、Ca、Sr、Ba和Zn的組的至少一個元素EA以及選自包括Al、Ga和In的組的至少一個元素B，并且由選自包括鈰、銪、鋱、鐠及其混合物的組的鑭系元素激活。陶瓷磷光體板也可以是鋁石榴石磷光體，具有通式(LUmbYxGdy)3(AlhGaz)5O 12: CeaPrb,其中 0<x<l，0<y<l，0<z 彡 0. 1，0<a 彡 0. 2 并且 0<b 彡 0. 1，例如 Lu3Al5O12:Ce3+ 和 Y3Al5O12:Ce3+，其發(fā)射黃色-綠色范圍內(nèi)的光；以及(Sr1^BaxCay)2_zSi5_aAlaN8_a0a:Euz2+， 其中0彡a<5，0<x彡1，0彡y彡1并且0<z彡1，例如Sr2Si5N8 = Eu2+,其發(fā)射紅色范圍內(nèi)的光。其他發(fā)射綠色、黃色和紅色的磷光體也可以是合適的，包括(Sr1^bCabBac) SixNyOz:Eua2+ (a=0. 002-0. 2，b=0. 0-0. 25，c=0. 0-0. 25，x=l. 5-2. 5，y=l. 5-2. 5，z=l. 5-2. 5)，其包括例如 SrSi2N2O2 = Eu2+ ； (SrlmMguCavBax) (Ga2丁zAlyInzS4) :Eu2+，其包括例如 SrGa2S4: Eu2+ ； SivxBaxSiO4 = Eu2+ ；以及(CahSrx) S:Eu2+，其中 0<x 彡 1，其包括例如 CaS:Eu2+和 SrS:Eu2+。
8其他合適的磷光體包括例如 CaAlSiN3:Eu2+、(Sr, Ca) AlSiN3:Eu2+ 以及(Sr，Ca，Mg，Ba，Zn) (Al, B, In, Ga) (Si, Ge) N3:Eu2+。陶瓷磷光體板也可以具有通式(Sr1^bCabBaeMgdZne) SixNyOz: Eua2+，其中 0. 002 ^ a ^ 0. 2,0. 0 ^ b ^ 0. 25,0. 0 ^ c ^ 0. 25,0. 0 ^ d ^ 0. 25,0. 0 ^ e ^ 0. 25， 1.5彡χ彡2. 5，1.5彡y彡2. 5并且1. 5彡ζ彡2. 5。陶瓷磷光體板也可以具有通式 MmAaBbOoNn: Zz，其中元素M為一個或多個二價元素，元素A為一個或多個三價元素，元素B 為一個或多個四價元素，0為可選的且可以不在磷光體板中的氧，N為氮，元素Z為激活劑， n=2/3m+a+4/3b-2/3o，其中m、a、b都可以為1并且ο可以為0且η可以為3。M為選自Mg (鎂)、Ca (鈣)、Sr (鍶)、Ba (鋇)和Zn (鋅)的一個或多個元素，元素A為選自B (硼)、Al (鋁)、Ιη (銦)和Ga (鎵)的一個或多個元素，元素B為Si (硅)和/或Ge (鍺)，并且元素Z 為選自稀土或過渡金屬的一個或多個元素。元素Z為選自Eu (銪)、Μη (錳)、Sm (釤)和Ce (鈰)的至少一個或多個元素。元素A可以為Al (鋁)，元素B可以為Si (硅)并且元素Z可以為Eu (銪)。陶瓷磷光體板也可以是Eu2+激活的Sr-SiON，其具有分子式(Sr1IbCabBac) SixNyOz:Eua,其中 a=0. 002-0. 2，b=0. 0-0. 25，c=0. 0-0. 25，χ=1· 5-2. 5，y=l. 5-2. 5， ζ -1 · 5 2 · 5 ο陶瓷磷光體板也可以是化學(xué)改變的Ce:YAG磷光體，其通過向Ce:YAG磷光體摻雜鐠(Pr)的三價離子而產(chǎn)生。陶瓷磷光體板可以包括主要熒光材料和補充熒光材料。主要熒光材料可以是Ce:YAG磷光體并且補充熒光材料可以是銪(Eu)激活的硫化鍶(SrS)磷光體 (“Eu:SrS”)。主要熒光材料也可以是Ce:YAG磷光體或者任何其他適當?shù)陌l(fā)射黃色的磷光體，并且補充熒光材料也可以是利用銪激活的硫化鈣(CaS)和硫化鍶(SrS)的混合三元晶體材料((CaxSri_x)S:Eu2+)。主要熒光材料也可以是Ce:YAG磷光體或者任何其他適當?shù)陌l(fā)射黃色的磷光體，并且補充熒光材料也可以是摻雜銪的次氮基硅酸鹽(nitrido-silicate)。 次氮基硅酸鹽補充熒光材料可以具有化學(xué)式(Sri_x_y_zBaxCay)2Si5N8 :Euz2+，其中 0 ^ χ, y ^ 0. 5 并且 0 彡 ζ 彡 0. 1。陶瓷磷光體板也可以具有以上描述的任何磷光體的混合物。更多的信息可以見諸美國專利No. 7462502、No. 7419839、No. 7544309、No. 7361938,No. 7061024,No. 7038370,No. 6717353 和 No. 6680569 以及美國專利申請公布 No. 20060255710，這些文獻共同被轉(zhuǎn)讓并且通過引用全部被合并。在本公開的一個或多個實施例中，窗口元件222為具有面向LED管芯202的光學(xué)平坦表面的光學(xué)平板。該光學(xué)平板可以是藍寶石、玻璃、鉆石、碳化硅(SiC)、氮化鋁(AlN) 或者任何透明、半透明或散射的陶瓷。在一個或多個實施例中，窗口元件222可以是上面針對透鏡214和接合層219、330、1402和1410列出的材料中的任何一種。在LED管芯202發(fā)射的波長處，光學(xué)平板可以具有1. 5或更大(例如1. 7或更大)的RI。在本公開的一個或多個實施例中，光學(xué)元件可以包括可選的用于從光發(fā)射器200 提取熱量的散熱器224。散熱器224可以具有可選的翼片226 (僅僅標記了兩個)。散熱器 224可以通過例如模制而結(jié)合到透鏡214中或透鏡214上。散熱器224可以是層、板、厚片或者環(huán)。如果散熱器224是透明、半透明或者散射的，那么它可以處于光路中。例如，它可以直接位于窗口元件222上。散熱器224可以是鉆石、碳化硅(SiC)、單晶氮化鋁(A1N)、氮化鎵(GaN)或者氮化鋁鎵(AlGaN)，并且它可以是透鏡214、窗口元件222或者光學(xué)元件的任何部分的一部分。如果散熱器224不透明，那么它不可以處于光路中。例如，它可以接觸窗口元件222的邊緣。散熱器224可以是硅，氮化鋁(多晶、燒結(jié)、熱壓)，諸如銀、鋁、金、鎳、 釩、銅、鎢之類的金屬，金屬氧化物，金屬氮化物，金屬氟化物，熱油脂，或者其任意組合。散熱器224可以反射產(chǎn)生的光并且可以充當側(cè)面涂層。在本公開的一個或多個實施例中，將第一硅樹脂230施加到LED管芯202和窗口元件222中的一個或二者上，因此在將透鏡214安裝到支撐204上之后第一硅樹脂設(shè)置在它們之間。第一硅樹脂230幫助將來自LED管芯202的光提取到窗口元件222。第一硅樹脂230也可以充當將LED管芯202與對于透鏡214的任何外部沖擊隔離的機械緩沖，并且可以使得光發(fā)射器200更加堅固。第一硅樹脂230可以是在LED管芯202發(fā)射的波長處具有1. 4或更大的RI的聚二甲基硅氧烷(PDMS)硅樹脂。在將透鏡214安裝到支撐204上之后，將第二硅樹脂232引入腔體216的其余空間中。第二硅樹脂232可以填充有反射或散射顆粒。第二硅樹脂232可以覆蓋窗口元件 222的邊緣以便降低邊緣發(fā)射，這在窗口元件為波長轉(zhuǎn)換元件時可能是重要的。第二硅樹脂 232也可以覆蓋第一硅樹脂230和LED管芯202的邊緣以便降低邊緣發(fā)射并且?guī)椭鷮碜?LED管芯的光引導(dǎo)至窗口元件222。第二硅樹脂232也可以用作LED 202與支撐204之間的底層填料，代替單獨的底層填料。第二硅樹脂232可以是在LED管芯202發(fā)射的波長處具有1. 5或更大的RI的苯基取代硅樹脂，并且可以填充有反射顆粒，比如例如氮化鋁、氧氮化鋁(A10N)、硫酸鋇、鈦酸鋇、鈦酸鈣、立方氧化鋯、鉆石、釓鎵石榴石(GGG)、鈦酸鋯酸鑭鉛 (PLZT)、鋯鈦酸鉛(PZT)、藍寶石、氧氮化硅鋁(SiAlON)、碳化硅、氧氮化硅(SiON)、鈦酸鍶、 氧化鈦、釔鋁石榴石(YAG)、硒化鋅、硫化鋅和碲化鋅中的一個或多個。硅樹脂230與232之間的界面邊界可以用作防止污染物穿越到第一硅樹脂中并且在光路中或窗口元件222上積累的屏障。在一個或多個可替換的實施例中，光發(fā)射器200不包括第二硅樹脂232。相反地， 整個腔體216填充有第一硅樹脂230。在一個或多個可替換的實施例中，光發(fā)射器200不包括第一硅樹脂230和第二硅樹脂232。相反地，在LED管芯202與窗口元件222之間形成空氣間隙。在沒有第一硅樹脂230的情況下，尺寸過大的窗口元件222可以用來捕獲盡可能多的來自LED管芯202的發(fā)射。尺寸過大的窗口元件222可以跨越腔體平頂218并且可以甚至覆蓋腔體側(cè)壁。在本公開的一個或多個實施例中，光學(xué)元件為接合至LED管芯202的透鏡214。接合層219可以用來將透鏡214接合至LED管芯202。之前和之后的合并的文獻中進一步描述了這一點°圖3A示出了在本公開的一個或多個實施例中的光發(fā)射器300的截面圖。光發(fā)射器300包括安裝到支撐204上的LED管芯202。光學(xué)元件位于LED管芯202之上或者緊鄰 LED管芯202。在本公開的一個或多個實施例中，光學(xué)元件包括從LED管芯202提取光的高折射率透鏡314。透鏡314可以具有帶有底面318的圓頂狀形狀。透鏡314可以具有1.5 或更大(例如1.7或更大)的RI。透鏡314可以由上文中針對透鏡214描述的任何材料制成。如上文中針對透鏡214類似地描述的，透鏡314可以包括將LED管芯202發(fā)射的波長的光轉(zhuǎn)換成其他波長的發(fā)光材料。
在本公開的一個或多個實施例中，光學(xué)元件包括窗口元件222，該窗口元件直接接合或熔融至透鏡314的底面318以便形成整體元件。窗口元件222可以例如在模制工藝期間直接接合或熔融至透鏡314的底面318。窗口元件222可以在透鏡314通過例如在模具中冷卻或固化而變成固體或變硬之前或者同時置于底面318上。窗口元件222也可以通過例如在模具中將透鏡模制到窗口元件之下或之上而在底面318處嵌入到透鏡314中?？商鎿Q地，圖3B示出了可以在例如后面參照圖16-19描述的工藝中利用接合層 319將窗口元件222接合至透鏡314。接合層319也可以是后面針對接合層330列出的材料中的任何一種，這些材料例如氯化鉛，溴化鉛，氟化鉀，氟化鋅，鋁、銻、鉍、硼、鉛、鋰、磷、鉀、 硅、鈉、碲、鉈、鎢或鋅的氧化物，或者其任意混合物。如先前所討論的，在LED管芯202發(fā)射的波長處，窗口元件222可以具有1. 5或更大(例如1. 7或更大)的RI。設(shè)置在窗口元件222與透鏡314之間的界面處的接合物具有與窗口元件和透鏡中的任一個或二者的RI基本上匹配的RI、處于窗口元件和透鏡的RI的中間的RI或者比窗口元件或透鏡更大的RI。當這些RI在一個或多個實施例中處于彼此的100%或更少以內(nèi)、在一個或多個實施例中處于彼此的50%或更少以內(nèi)、在一個或多個實施例中處于彼此的25%或更少以內(nèi)以及在一個或多個實施例中處于彼此的10%或更少以內(nèi)時，這些RI基本上匹配。例如，接合物的RI和窗口元件222或透鏡314的RI可以處于彼此的士0. 05以內(nèi)。然后，使用窗口元件與LED管芯之間的接合層330將具有透鏡314的窗口元件222 接合至LED管芯202。接合層330可以形成窗口元件222與LED管芯202之間的剛性接合。接合層330可以由上文中針對透鏡214、接合層219、窗口元件222、接合層1402和接合層1410列出的材料中的任何一種形成。接合層330也可以包括=III-V族半導(dǎo)體，包括但不限于砷化鎵、氮化鎵、磷化鎵和磷化鎵銦；II-VI族半導(dǎo)體，包括但不限于硒化鎘、硫化鎘、碲化鎘、硫化鋅、硒化鋅和碲化鋅；IV族半導(dǎo)體和化合物，包括但不限于鍺、硅和碳化硅；有機半導(dǎo)體、氧化物、金屬氧化物和稀土氧化物，包括但不限于鋁、銻、砷、鉍、硼、鎘、鈰、鉻、鈷、銅、鎵、鍺、銦、銦錫、鉛、鋰、 鉬、釹、鎳、鈮、磷、鉀、硅、鈉、碲、鉈、鈦、鎢、鋅或鋯的氧化物；諸如氯氧化鉍之類的鹵氧化物；氟化物、氯化物和溴化物，包括但不限于鈣、鉛、鎂、鉀、鈉和鋅的氟化物、氯化物和溴化物；金屬，包括但不限于銦、鎂、錫和鋅；釔鋁石榴石(YAG)、磷化物化合物、砷化物化合物、 銻化物化合物、氮化物化合物、高折射率有機化合物；及其混合物或合金。接合層330可以包括將LED管芯202的有源區(qū)域發(fā)射的波長的光轉(zhuǎn)換成其他波長的發(fā)光材料。該發(fā)光材料包括常規(guī)的磷光體顆粒、有機半導(dǎo)體、II-VI或III-V族半導(dǎo)體、 II-VI或III-V族半導(dǎo)體量子點或納米晶體、染料、聚合物以及發(fā)光的諸如GaN之類的材料。 如果接合層330包括常規(guī)的磷光體顆粒，那么該接合層應(yīng)當足夠厚以便容納典型地具有大約5微米至大約50微米的尺寸的顆粒。接合層330可以基本上不含諸如環(huán)氧樹脂之類的傳統(tǒng)的基于有機的粘合劑，因為這樣的粘合劑傾向于具有低折射率。接合層330也可以由低RI接合材料形成，所述接合材料即在LED管芯202的發(fā)射波長處具有小于大約1. 5的RI的接合材料。例如，氟化鎂是一種這樣的接合材料。低折射率光學(xué)玻璃、環(huán)氧樹脂和硅樹脂也可以是適當?shù)牡驼凵渎式雍喜牧稀?br> 接合層330也可以由玻璃接合材料形成，所述接合材料例如Schott玻璃LaSFN35、 LaF 10,NZK7,NLAF2 U LaSFN 18, SF59 或 LaSF3，或者 Ohara 玻璃 SLAH51 或 SLAM60，或者其混合物。接合層330也可以由高折射率玻璃形成，諸如例如(Ge，As, Sb, Ga) (S, Se, Te, F, Cl, I，Br)硫?qū)倩锘蛄驅(qū)僭佧u化物玻璃。如果希望的話，可以使用諸如玻璃和聚合物之類的低折射率材料。諸如硅樹脂或硅氧烷之類的高折射率樹脂和低折射率樹脂二者可從諸如日本東京的信越化工有限公司之類的制造商獲得?？梢孕薷墓柩跬橹麈湹膫?cè)鏈以便改變硅樹脂的折射率。 可以在將LED管芯安裝到基板210上之后將窗口元件222熱接合至LED管芯202。 例如，為了將窗口元件222接合至LED管芯202，將接合層330的溫度升高到大約室溫與接觸元件212的熔解溫度之間的溫度，例如近似150° C至450° C之間以及更特別地大約200° C與400° C之間的溫度。在該接合溫度下在大約1磅每平方英寸(psi)至大約 6000psi的壓力下在大約1秒至大約6小時(例如大約30秒至大約30分鐘)的時間段內(nèi)將窗口元件222和LED管芯202壓在一起。舉例而言，可以在大約3至15分鐘之間施加大約 700psi至大約3000psi的壓力。壓力可以在冷卻期間施加。如果希望的話，可以使用其他的接合工藝。應(yīng)當指出的是，由于熱接合工藝的原因，窗口元件222與LED管芯202的CTE之間的失配在加熱或冷卻時可能使得窗口元件從LED管芯層離或脫離。因此，窗口元件222和 LED管芯202應(yīng)當具有近似匹配的CTE?？梢詫⒈Ｗo側(cè)面涂層332施加到窗口元件222、接合層330和LED管芯202的邊緣以便降低邊緣發(fā)射。側(cè)面涂層332可以是具有諸如氮化鋁、氧氮化鋁(A10N)、硫酸鋇、鈦酸鋇、鈦酸鈣、立方氧化鋯、鉆石、釓鎵石榴石(GGG)、鈦酸鋯酸鑭鉛(PLZT)、鋯鈦酸鉛 (PZT)、藍寶石、氧氮化硅鋁(SiAlON)、碳化硅、氧氮化硅(SiON)、鈦酸鍶、氧化鈦、釔鋁石榴石(YAG)、硒化鋅、硫化鋅或碲化鋅之類的散射顆粒的硅樹脂，熱油脂，或者諸如鋁、鉻、金、 鎳、鈀、鉬、銀、釩之類的金屬膜，或者其組合。在本公開的一個或多個實施例中，光學(xué)元件可以包括具有可選的翼片226的可選的散熱器224。散熱器224可以熱耦合到窗口元件222以便從窗口元件提取熱量。取決于光學(xué)元件的材料，它可以用作散熱器。在本公開的一個或多個實施例中，光學(xué)元件是接合至LED管芯202的透鏡314。接合層319或330可以用來將透鏡314接合至LED管芯202。在其他實施例中，光學(xué)元件是接合至LED管芯222的窗口元件222。接合層330可以用來將窗口元件222接合至LED管芯 202。之前和之后的合并的文獻中進一步描述了這一點。更多的信息可以見諸美國專利No. 7279345、No. 7064355、No. 7053419、No. 7009213、No. 7462502、No. 7419839、No. 6987613、No. 5502316 和 No. 5376580，這些文
獻共同被轉(zhuǎn)讓并且通過引用全部被合并。圖4A示出了本公開的一個或多個實施例中的光發(fā)射器400的截面圖。光發(fā)射器 400包括安裝到支撐204上的LED管芯202。光學(xué)元件位于LED管芯202之上或者緊鄰LED 管芯202。在本公開的一個或多個實施例中，光學(xué)元件可以包括從LED管芯202提取光的高折射率透鏡414。透鏡414可以具有帶有底面418的實心圓頂狀形狀。透鏡414可以具有 1.5或更大的RI。透鏡414可以由上文中針對透鏡214描述的任何材料制成。如上文中針
12對透鏡214類似地描述的，透鏡414可以包括將LED管芯202發(fā)射的波長的光轉(zhuǎn)換成其他波長的發(fā)光材料。在本公開的一個或多個實施例中，光學(xué)元件包括窗口元件222，該窗口元件直接接合或熔融至透鏡414。窗口元件222也深嵌(recess)到透鏡414中，從而窗口元件與透鏡的底面418共面。窗口元件222可以例如在模制工藝期間直接接合或熔融至透鏡414。窗口元件222可以在透鏡414通過例如在模具中冷卻或固化而變成固體或變硬之前或者同時深嵌到底面418中。窗口元件222也可以通過例如在模具中將透鏡418模制到窗口元件之下或之上而深嵌到底面418中。也可以在透鏡414中為窗口元件222預(yù)先制成凹口，并且可以加熱透鏡以便直接與窗口元件接合或熔融在一起?？商鎿Q地，圖4B示出了可以在例如后面參照圖16-19描述的工藝中利用接合層 419將窗口元件222接合至透鏡414。接合層419可以包括上文中針對接合層330列出的材料中的任何一種，這些材料例如氯化鉛，溴化鉛，氟化鉀，氟化鋅，鋁、銻、砷、鉍、硼、鉛、鋰、 磷、鉀、硅、鈉、碲、鉈、鎢或鋅的氧化物，或者其任意混合物。窗口元件222與透鏡414之間的接合物具有與窗口元件和透鏡中的任一個或二者的RI基本上匹配的RI、處于窗口元件和透鏡的RI的中間的RI或者比窗口元件或透鏡的RI更大的RI。使用窗口元件與LED管芯之間的接合層330將具有透鏡414的窗口元件222接合至LED管芯202。在本公開的一個或多個實施例中，光學(xué)元件可以包括具有可選的翼片226的可選的散熱器224。散熱器224可以熱耦合到窗口元件222以便從窗口元件提取熱量?？梢栽诮雍洗翱谠?22的同時、之前或者之后將散熱器224模制到透鏡414。取決于光學(xué)元件的材料，它可以用作散熱器。圖5示出了本公開的一個或多個實施例中的可以在用于將窗口元件222直接接合或熔融至透鏡414的模制工藝中使用的模制設(shè)備500。設(shè)備500可以是熱壓縮模具，具有下面的模具半部分502和上面的模具半部分504。模具半部分502和504限定透鏡414的希望的形狀的模具腔體。模具半部分502和504可以具有對準這些模具半部分的引導(dǎo)銷和孔。加熱/冷卻元件506 (僅僅標記了兩個)在模制工藝期間向模具半部分502和504提供適當?shù)募訜岷屠鋮s。加熱/冷卻元件506可以是模具半部分502和504的組成部分或者與其分離?？商鎿Q地，可以在這些模具半部分也是加熱元件的情況下通過使電流直接流入模具中而加熱模具半部分502和504。將窗口元件222置于下面的模具半部分502上，并且將玻璃塊(glass chunk)或粉末508置于窗口元件上。加熱/冷卻元件506將模具半部分502和504加熱到足以對玻璃塊或粉末508定形而不損壞窗口元件222的溫度。將上面的模具半部分504置于下面的模具半部分502上以便將熱量和壓力施加到玻璃塊或粉末508，并且軟化的玻璃流動且采取模具腔體的形狀以形成透鏡414。當透鏡414冷卻和硬化時，其與窗口元件222直接接合或熔融在一起。除了窗口元件222之外，可選的散熱器224也可以與透鏡414直接接合或熔融在一起。散熱器224可以在窗口元件222之前、之后或者同時與透鏡414模制在一起。 散熱器224也可以粘附或膠合到透鏡414。加熱/冷卻元件506可以逐漸地冷卻模具半部分502和504。其CTE可以在一個或多個實施例中在彼此的100%或更少以內(nèi)匹配、在一個或多個實施例中在彼此的50%或更少以內(nèi)匹配以及在一個或多個實施例中在彼此的30%或更少以內(nèi)匹配。脫模頂銷(ejector pin)可以用來將具有窗口元件222的透鏡414推離模具。盡管針對透鏡414描述了模制工藝，但是模具半部分502和504可以采取不同的形狀以形成上面描述的透鏡214和314以及后面描述的透鏡614、714、814、914、1014、1114、 1314和2014。代替所描述的模制工藝的是，其他的透鏡模制工藝可以用來形成上面描述的具有窗口元件的任何透鏡，包括但不限于注塑和插入模制。例如，插入模制可以用來將具有可選的翼片226的任何可選的散熱器224結(jié)合到透鏡中。圖6-11、圖13和圖20示出了可以代替模塊200中的透鏡214、模塊300中的透鏡 314或者模塊400中的透鏡414的具有窗口元件的不同透鏡。這些具有窗口元件的不同透鏡也可以代替后面描述的光發(fā)射器1400和1500中的透鏡1414。圖6示出了本公開的一個或多個實施例中的透鏡614的截面圖。透鏡614具有帶有腔體616的圓頂狀形狀，該腔體616具有平頂618。窗口元件222直接接合或熔融至透鏡614。可替換地，在例如后面參照圖16-19所描述的工藝中利用接合層將窗口元件222接合至透鏡614。透鏡614類似于上面描述的透鏡214，只不過窗口元件222深嵌到平頂618 中，從而窗口元件的底部可以基本上與平頂共面。透鏡614可以由上文中針對透鏡214描述的任何材料制成。如上文中針對透鏡214類似地描述的，透鏡614可以包括發(fā)光材料和 /或窗口元件222。來自LED管芯202的光可以由窗口元件222和/或透鏡614轉(zhuǎn)換成另一波長。組合的所產(chǎn)生和轉(zhuǎn)換的光可以產(chǎn)生希望的顏色。圖7示出了本公開的一個或多個實施例中的透鏡714的截面圖。透鏡714具有帶有底面718的圓頂狀形狀。窗口元件222直接接合或熔融至透鏡714的底面718。窗口元件222也跨越整個底面718?？商鎿Q地，在例如后面參照圖16-19所描述的工藝中利用接合層將窗口元件222接合至透鏡714。透鏡714可以由上文中針對透鏡214描述的任何材料制成。如上文中針對透鏡214類似地描述的，透鏡714可以包括發(fā)光材料和/或窗口元件 222。來自LED管芯202的光可以由窗口元件222和/或透鏡714轉(zhuǎn)換成另一波長。組合的所產(chǎn)生和轉(zhuǎn)換的光可以產(chǎn)生希望的顏色。圖8示出了本公開的一個或多個實施例中的透鏡814的截面圖。透鏡814為復(fù)合拋物面聚集器(CPC)透鏡，具有將光朝發(fā)射表面820定向的反射表面819。窗口元件222直接接合或熔融至透鏡814的底面818?？商鎿Q地，在例如后面參照圖16-19所描述的工藝中利用接合層將窗口元件222接合至透鏡814。透鏡814可以由上文中針對透鏡214描述的任何材料制成。如上文中針對透鏡214類似地描述的，透鏡814可以包括發(fā)光材料和/或窗口元件222。來自LED管芯202的光可以由窗口元件222和/或透鏡814轉(zhuǎn)換成另一波長。組合的所產(chǎn)生和轉(zhuǎn)換的光可以產(chǎn)生希望的顏色。圖9示出了本公開的一個或多個實施例中的透鏡914的截面圖。透鏡914是一種類型的側(cè)面發(fā)射透鏡。窗口元件222直接接合或熔融至透鏡914?？商鎿Q地，在例如后面參照圖16-19所描述的工藝中利用接合層將窗口元件222接合至透鏡914。窗口元件222深嵌到透鏡914中，從而窗口元件的底部可以如圖所示與透鏡的底面918共面?？商鎿Q地，窗口元件222接合至底面918并且從底面918突出。透鏡914可以由上文中針對透鏡214描述的任何材料制成。如上文中針對透鏡214類似地描述的，透鏡914可以包括發(fā)光材料和 /或窗口元件222。來自LED管芯202的光可以由窗口元件222和/或透鏡914轉(zhuǎn)換成另一波長。組合的所產(chǎn)生和轉(zhuǎn)換的光可以產(chǎn)生希望的顏色。圖10示出了本公開的一個或多個實施例中的透鏡1014的截面圖。透鏡1014是另一種類型的側(cè)面發(fā)射透鏡。窗口元件222直接接合或熔融至透鏡1014?？商鎿Q地，在例如后面參照圖16-19所描述的工藝中利用接合層將窗口元件222接合至透鏡1014。窗口元件222深嵌到透鏡1014中，從而窗口元件的底部可以如圖所示與透鏡的底面1018共面。 可替換地，窗口元件222接合至底面1018并且從底面1018突出。透鏡1014可以由上文中針對透鏡214描述的任何材料制成。如上文中針對透鏡214類似地描述的，透鏡1014可以包括發(fā)光材料和/或窗口元件222。來自LED管芯202的光可以由窗口元件222和/或透鏡1014轉(zhuǎn)換成另一波長。組合的所產(chǎn)生和轉(zhuǎn)換的光可以產(chǎn)生希望的顏色。圖20示出了本公開的一個或多個實施例中的菲涅耳透鏡形狀的包括凹槽的透鏡 2014。透鏡2014可以具有蝕刻、模制、壓花或沖壓的菲涅耳模式。菲涅耳模式包括通常以同心模式設(shè)置的一組凹槽。菲涅耳模式可以在整個表面2020上或者僅僅在頂部區(qū)域上或者僅僅在表面2020的側(cè)面區(qū)域上形成。窗口元件222直接接合或熔融至透鏡2014的底面2018?？商鎿Q地，在例如后面參照圖16-19所描述的工藝中利用接合層將窗口元件222接合至透鏡2014。如圖所示，窗口元件222接合至底面2018并且從底面2018突出?？商鎿Q地，窗口元件222深嵌到透鏡 2014中，從而窗口元件的底部可以與透鏡的底面2018共面。透鏡2014可以由上文中針對透鏡214描述的任何材料制成。如上文中針對透鏡214類似地描述的，透鏡2014可以包括發(fā)光材料和/或窗口元件222。來自LED管芯202的光可以由窗口元件222和/或透鏡 2014轉(zhuǎn)換成另一波長。組合的所產(chǎn)生和轉(zhuǎn)換的光可以產(chǎn)生希望的顏色。圖11示出了本公開的一個或多個實施例中的透鏡1114的截面圖。透鏡1114是直角透鏡或棱鏡。一個窗口元件222 (標記為222A)可以直接接合或熔融至棱鏡1114的一個直角邊并且第二窗口元件222 (標記為222B)可以直接接合或熔融至棱鏡的另一個直角邊?？商鎿Q地，可以在例如后面參照圖16-19所描述的工藝中利用接合層將一個或者這兩個窗口元件222A和222B接合至透鏡1114。窗口元件222A深嵌到棱鏡1114中，從而該窗口元件的底部可以如圖所示與透鏡的表面1118A共面，并且窗口元件222B深嵌到棱鏡中， 從而該窗口元件的底部可以如圖所示與透鏡的表面1118B共面?？商鎿Q地，至少一個或者這兩個窗口元件222A和窗口元件222B從表面1118A和1118B突出。透鏡1114可以由上文中針對透鏡214描述的任何材料制成。如上文中針對透鏡214類似地描述的，透鏡1114 可以包括發(fā)光材料和/或窗口元件222。來自LED管芯202的光可以由窗口元件222和/ 或透鏡1114轉(zhuǎn)換成另一波長。組合的所產(chǎn)生和轉(zhuǎn)換的光可以產(chǎn)生希望的顏色。圖12示出了本公開的一個或多個實施例中的具有棱鏡1114的光發(fā)射器1200。 LED管芯結(jié)構(gòu)1202和1204接合至對應(yīng)的窗口元件222k和222B。每個LED管芯結(jié)構(gòu)包括 LED管芯和支撐。棱鏡1114組合來自對應(yīng)LED管芯結(jié)構(gòu)1202和1204以及窗口元件222A 和222B的光1206和1208以便發(fā)射光1210。光1206和1208可以是相同的或不同的波長。圖13示出了本公開的一個或多個實施例中的透鏡1314的截面圖。透鏡1314具有帶有底面1318的圓頂狀形狀。第一窗口元件222(標記為222C)封裝或嵌入到透鏡1314 內(nèi)并且第二窗口元件222 (標記為222D)直接接合或熔融至透鏡?？商鎿Q地，在例如后面參照圖16-19所描述的工藝中利用接合層將窗口元件222D接合至透鏡1314。窗口元件222D深嵌到透鏡1314中，從而該窗口元件的底部可以如圖所示與底面1318共面。可替換地，窗口元件222D從底面1318突出。窗口元件222C可以是波長轉(zhuǎn)換元件(例如陶瓷磷光體板) 并且窗口元件222D可以是光學(xué)平板或者另一個波長轉(zhuǎn)換元件(例如陶瓷磷光體板)。透鏡 1314可以由上文中針對透鏡214描述的任何材料制成。來自LED管芯202的光可以由窗口元件222C、222D和/或透鏡1314轉(zhuǎn)換成另一波長。組合的所產(chǎn)生和轉(zhuǎn)換的光可以產(chǎn)生希望的顏色?？梢耘c如本公開中描述的窗口元件222 —起采用附加的透鏡，例如頂部發(fā)射器、 細長光聚集器、具有反射器的頂部發(fā)射器、側(cè)面發(fā)射器、具有反射器的側(cè)面發(fā)射器、非對稱細長側(cè)面發(fā)射器以及具有光導(dǎo)的頂部發(fā)射器。這些透鏡記載于美國專利No. 7009213和 No. 7276737中，這些文獻被共同擁有并且通過引用而被合并。圖14示出了本公開的一個或多個實施例中的光發(fā)射器1400的截面圖。光發(fā)射器 1400包括安裝到支撐206上的LED管芯202。光學(xué)元件位于LED管芯202之上或者緊鄰LED 管芯202。在本公開的一個或多個實施例中，光學(xué)元件包括由接合層1402接合至LED管芯 202的窗口元件222。接合層1402可以是硅樹脂、環(huán)氧樹脂、溶膠凝膠材料、玻璃或者與稍后描述的接合層1410類似的高折射率材料。接合層1402也可以是早先針對接合層330描述的材料?？梢詫⒖蛇x的側(cè)面涂層1404施加到窗口元件222、接合層1402和LED管芯202 的邊緣以便降低邊緣發(fā)射。側(cè)面涂層1404可以是填充有諸如氮化鋁、氧氮化鋁(AlON)Jt 酸鋇、鈦酸鋇、鈦酸鈣、立方氧化鋯、鉆石、釓鎵石榴石(GGG)、氧化鉿、氧化銦、鈦酸鋯酸鑭鉛 (PLZT )、鋯鈦酸鉛(PZT)、藍寶石、氧氮化硅鋁(SiAlON)、碳化硅、氧氮化硅(SiON)、鈦酸鍶、 氧化鉭、氧化鈦、釔鋁石榴石(YAG)、硒化鋅、硫化鋅或碲化鋅之類的反射或散射顆粒的硅樹月旨、環(huán)氧樹脂或者溶膠凝膠衍生材料，熱油脂，或者諸如鋁、鉻、金、鎳、鈀、鉬、銀或釩之類的金屬膜，或者以上任何一個的組合。在本公開的一個或多個實施例中，光學(xué)元件包括從LED管芯202提取光的高折射率透鏡1414。透鏡1414可以具有帶有底面1408的圓頂狀形狀。在發(fā)光器件的發(fā)射波長處，透鏡1414可以具有1.5或更大(例如1.7或更大)的RI。透鏡1414可以由玻璃、藍寶石、鉆石、氧化鋁或者上文中針對透鏡214描述的任何材料制成。透鏡1414通過高折射率接合層1410接合至窗口元件222。盡管底面1408被示為平坦的表面，但是可以在底面中提供至少部分地接納窗口元件222的凹口。這可以幫助在接合工藝中定位窗口元件222和透鏡 1414。高折射率接合層1410具有與窗口元件222和透鏡1414中的任一個或二者的RI基本上匹配的RI、處于窗口元件和透鏡的RI的中間的RI或者比窗口元件或透鏡更大的RI。 當這些RI在一個或多個實施例中處于彼此的100%或更少以內(nèi)、在一個或多個實施例中處于彼此的50%或更少以內(nèi)、在一個或多個實施例中處于彼此的25%或更少以內(nèi)以及在一個或多個實施例中處于彼此的10%或更少以內(nèi)時，這些RI基本上匹配。例如，接合物的RI和窗口元件222或透鏡1414的RI可以處于士0.05以內(nèi)。高折射率接合層1410可以是填充有適當散布的顆粒尺寸<100nm (例如<50nm)的高折射率納米顆粒的有機硅樹脂(silicone resin)或硅酸鹽粘結(jié)劑。為了促進納米顆粒的分散性，少量的適當分散劑可以用作納米顆粒與散布介質(zhì)之間的增容劑?？梢哉{(diào)整散布的納米顆粒和粘結(jié)劑基質(zhì)的體積比以便控制接合層1410的折射率，即高折射率納米顆粒的較高的體積濃度增大接合層的有效折射率。有機硅樹脂可以是甲基聚硅氧烷、苯基聚硅氧烷、甲基苯基聚硅氧烷或者其混合物。硅酸鹽粘結(jié)劑可以是在固化時形成硅酸鹽、甲基硅酸鹽或苯基硅酸鹽的類型或者其混合物，并且可以在溶膠凝膠工藝中從前驅(qū)單體和/或低聚物衍生。高折射率納米顆?？梢允沁@樣的高折射率納米顆粒，例如氧化鋁、氮化鋁、氧氮化鋁(A10N)、硫酸鋇、鈦酸鋇、鈦酸鈣、立方氧化鋯、鉆石、釓鎵石榴石(GGG)、氧化釓、氧化鉿、氧化銦、鈦酸鋯酸鑭鉛(PLZT)、鋯鈦酸鉛(PZT)、鈦酸鍶、氧氮化硅鋁(SiAlON)、碳化硅、 氧氮化硅(SiON)、五氧化鉭、氧化鈦、釔鋁石榴石(YAG)、氧化釔鋁、氧化釔、氧化鋯、氧化釔穩(wěn)定氧化鋯或者其混合物。可以將高折射率接合材料薄層施加到窗口元件222、透鏡1414或者二者。高折射率接合材料的厚度可以為若干微米(例如<10微米)。高折射率接合材料可以以各種不同的方式施加，例如通過點膠(dispensing)、印刷、噴涂、旋涂或刮涂施加。高折射率接合材料典型地以流體形式沉積，并且可以保持流體直到窗口元件222和透鏡1414的連接時刻，或者可以在連接時刻部分地凝固或膠化，或者可以是加熱時增粘以便允許實現(xiàn)容易的連接的固體。通常，高折射率接合材料反應(yīng)以形成范圍可以從膠化狀態(tài)至硬樹脂的凝固接合物。例如，高折射率接合材料前驅(qū)可以包括具有散布的納米TiO2顆粒的甲基取代有機硅樹脂，其從溶液中旋涂或刮涂到窗口元件222上?？梢源笠?guī)模地(例如在窗口元件222的襯底上)應(yīng)用旋涂或刮涂，所述窗口元件隨后被分割成較小的部分并且用作單獨的窗口元件。有機硅樹脂是這樣的類型，其在室溫下為固體，但是當在70-150° C的溫度下加熱時將增粘以允許實現(xiàn)使其與窗口元件222接觸的透鏡1414之間的接合接觸。然后，在更高的溫度下固化高折射率接合材料(例如200° C下1小時)以便形成窗口元件222與透鏡1414之間的高折射率接合層1410?？商鎿Q地，高折射率接合材料以液體形式散布在窗口元件222 或透鏡1414上并且將這兩個部件連接。然后，在升高的溫度(例如150° C)下將該接合物固化為高折射率固體達1小時。溶劑可以存在于高折射率接合前驅(qū)流體中。該溶劑可以在接合之前或者在接合工藝期間被移除，或者可以保持(部分地)存在以便促進光學(xué)接觸并且可以通過蒸發(fā)進一步從接合物移除?？梢韵蛲哥R1414與支撐204之間的剩余間隙填充諸如硅樹脂之類的底層填充材料1412。該底層填充材料可以包含微粒填料以便增強熱導(dǎo)率和/或反射率。圖15示出了本公開的一個或多個實施例中的光發(fā)射器1500的截面圖。光發(fā)射器 1500類似于光發(fā)射器1400，只是不存在側(cè)面涂層1404，因為利用反射底層填充材料1512 代替了底層填充材料1412。該底層填充材料也可以填充LED管芯202與支撐204之間的間隙。反射底層填充材料可以是填充有反射熱油脂、金屬膜、反射或散射顆粒的硅樹脂，或者也可以使用其組合。反射或散射顆?？梢允堑X、氧氮化鋁(A10N)、硫酸鋇、鈦酸鋇、 鈦酸鈣、立方氧化鋯、鉆石、氧化鉿、氧化銦、釓鎵石榴石(GGG)、鈦酸鋯酸鑭鉛(PLZT)、鋯鈦酸鉛(PZT)、藍寶石、氧氮化硅鋁(SiAlON)、碳化硅、氧氮化硅(SiON)、鈦酸鍶、氧化鉭、氧化鈦、釔鋁石榴石(YAG)、硒化鋅、硫化鋅、碲化鋅或者其組合。代替在透鏡接合之后填充透鏡1414與支撐204之間的間隙的是，可以在透鏡接合之前將底層填充材料1412或1512沉積到支撐204上，直到其與窗口元件222平齊或平坦化的。如果這樣的話，那么可以在底層填充材料1412或1512以及窗口元件222的整個頂面之上施加高折射率接合層1410材料。
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代替成為硅樹脂或溶膠凝膠材料的是，高折射率接合層1410也可以由與上面描述的接合層330相同的材料制成。在本公開的一個或多個實施例中，接合層1410由具有比窗口元件222和透鏡1414更低的熔解溫度的光學(xué)玻璃制成。該玻璃可以在窗口元件222頂部形成，在透鏡1414底部形成或者這二者。加熱該玻璃直到其軟化，并且可以在接合工藝和冷卻期間施加壓力。該玻璃在窗口元件222與透鏡1414之間形成高折射率接合層1410。圖16示出了本公開的一個或多個實施例中的用于在窗口元件222上形成玻璃高折射率接合層的工藝的設(shè)備。窗口元件222通過支撐保持在下面的模具半部分1602中，并且上面的模具半部分1604置于下面的模具上。模具半部分1602和1604可以具有用于正確對準這些模具半部分的引導(dǎo)銷和孔。加熱/冷卻元件1606 (僅僅標記了兩個)在模制工藝期間向模具半部分1602和1604提供適當?shù)募訜岷屠鋮s。加熱/冷卻元件1606可以是模具半部分1602和1604的組成部分或者與其分離。玻璃通過模具入口 1608而引入到窗口元件222的頂面和底面之上。當玻璃硬化時，它與窗口元件222接合以便形成如圖17中所示的接合層1402和1410。稍后加熱窗口元件222并且將其接合至透鏡1414的底部和LED管芯202的頂部。盡管接合層1402和 1410在窗口元件222的兩側(cè)形成，但是可以修改上面的工藝以便在窗口元件的一側(cè)形成一個接合層。圖18示出了本公開的一個或多個實施例中的用于在透鏡1414底部形成玻璃高折射率接合材料的工藝的設(shè)備。首先將透鏡1414模制且置于下面的模具半部分1802中，并且將上面的模具1804置于下面的模具上。模具半部分1802和1804可以具有用于正確對準這些模具半部分的引導(dǎo)銷和孔。加熱/冷卻元件1808 (僅僅標記了兩個)在模制工藝期間向模具半部分1802和1804提供適當?shù)募訜岷屠鋮s。加熱/冷卻元件1808可以是模具半部分1802和1804的組成部分或者與其分離。可替換地，可以與接合玻璃塊或粉末一起使用與圖5中所示類似的具有適當形狀的設(shè)備以便在透鏡或窗口元件上形成接合玻璃層。玻璃通過模具入口 1806而引入到透鏡1414的底面之上。當玻璃硬化時，它與透鏡 1414接合以便形成如圖19中所示的接合層1410。稍后加熱具有接合層1410的透鏡1414 并且將其接合至窗口元件222或LED管芯202。所公開的實施例的特征的各種不同的其他適應(yīng)性修改和組合都處于本發(fā)明的范圍內(nèi)。下面的權(quán)利要求書涵蓋了許多實施例。
權(quán)利要求
1.一種光發(fā)射器，包括發(fā)光器件(LED)管芯；透鏡；窗口元件；以及設(shè)置在透鏡與窗口元件之間的界面處的接合物，其中窗口元件接合至透鏡。
2.權(quán)利要求1的光發(fā)射器，其中透鏡具有1. 5或更大的第一折射率(RI)；窗口元件具有1. 4或更大的第二 RI ；并且接合物包括第三RI，該第三RI與第一或第二 RI基本上匹配，處于第一和第二 RI的中間，或者大于第一或第二 RI。
3.權(quán)利要求1的光發(fā)射器，進一步包括設(shè)置在窗口元件與LED管芯之間的界面處的接合層，其中窗口元件接合至LED管芯。
4.權(quán)利要求3的光發(fā)射器，其中LED管芯具有第一折射率(RI)；窗口元件具有1. 4或更大的第二 RI ；并且接合層包括第三RI，該第三RI與第一或第二 RI基本上匹配，處于第一和第二 RI的中間，或者大于第一或第二 RI。
5.權(quán)利要求1的光發(fā)射器，其中窗口元件是透鏡的組成部分。
6.權(quán)利要求1的光發(fā)射器，其中窗口元件為光學(xué)平板或波長轉(zhuǎn)換元件。
7.權(quán)利要求1的光發(fā)射器，其中透鏡限定具有平頂?shù)那惑w并且窗口元件接合至平頂。
8.權(quán)利要求7的光發(fā)射器，其中該光發(fā)射器進一步包括腔體中窗口元件與LED管芯之間的第一硅樹脂；以及至少部分地圍繞LED管芯的第二硅樹脂，該第二硅樹脂包括反射或散射顆粒。
9.權(quán)利要求1的光發(fā)射器，其中窗口元件的底面和頂面之一基本上與透鏡的表面共面。
10.權(quán)利要求1的光發(fā)射器，進一步包括熱耦合到窗口元件、透鏡、LED管芯中的一個或多個的散熱器，用于LED管芯的支撐，用于LED管芯的基板以及用于LED管芯的外殼。
11.權(quán)利要求1的光發(fā)射器，其中接合物包括接合層，該接合層包括填充有高折射率納米顆粒的硅樹脂型或硅酸鹽型粘結(jié)劑，硅樹脂型粘結(jié)劑是甲基聚硅氧烷、甲基苯基聚硅氧烷或苯基聚硅氧烷或者其混合物，硅酸鹽粘結(jié)劑是在固化時形成硅酸鹽、甲基硅酸鹽、苯基硅酸鹽或者其混合物的類型。
12.權(quán)利要求11的光發(fā)射器，其中高折射率納米顆粒是以下所述之一氮化鋁、氧化鋁、氧氮化鋁、硫酸鋇、鈦酸鋇、鈦酸鈣、立方氧化鋯、鉆石、釓鎵石榴石、氧化釓、氧化鉿、氧化銦、鈦酸鋯酸鑭鉛、鋯鈦酸鉛、鈦酸鍶、氧氮化硅鋁、碳化硅、氧氮化硅、五氧化鉭、氧化鈦、 釔鋁石榴石、氧化釔鋁、氧化釔、氧化鋯和氧化釔穩(wěn)定氧化鋯。
13.權(quán)利要求1的光發(fā)射器，其中接合物包括接合層，該接合層包括以下所述中的一個或多個硫?qū)倩锊Ａ?、硫商玻璃、氧化物、金屬氧化物、稀土金屬氧化物、氟化物、氯化物?溴化物、金屬、釔鋁石榴石、磷化物化合物、砷化物化合物、銻化物化合物和有機化合物。
14.權(quán)利要求1的光發(fā)射器，其中接合物包括接合層，該接合層包括以下所述中的一個或多個氧化鋁、氧化銻、氧化砷、氧化鉍、氧化硼、氯化鉛、溴化鉛、氧化鉛、氧化鋰、氧化磷、 氟化鉀、氧化鉀、氧化硅、氧化鈉、氧化碲、氧化鉈、氧化鎢、氟化鋅和氧化鋅。
15.權(quán)利要求3的光發(fā)射器，其中接合層包括填充有高折射率納米顆粒的硅樹脂型或硅酸鹽型粘結(jié)劑，硅樹脂型粘結(jié)劑是甲基聚硅氧烷、甲基苯基聚硅氧烷或苯基聚硅氧烷或者其混合物，硅酸鹽粘結(jié)劑是在固化時形成硅酸鹽、甲基硅酸鹽、苯基硅酸鹽或者其混合物的類型。
16.權(quán)利要求15的光發(fā)射器，其中高折射率納米顆粒是以下所述之一氮化鋁、氧化鋁、氧氮化鋁、硫酸鋇、鈦酸鋇、鈦酸鈣、立方氧化鋯、鉆石、釓鎵石榴石、氧化釓、氧化鉿、氧化銦、鈦酸鋯酸鑭鉛、鋯鈦酸鉛、鈦酸鍶、氧氮化硅鋁、碳化硅、氧氮化硅、五氧化鉭、氧化鈦、 釔鋁石榴石、氧化釔鋁、氧化釔、氧化鋯和氧化釔穩(wěn)定氧化鋯。
17.權(quán)利要求3的光發(fā)射器，其中接合層包括以下所述中的一個或多個硫?qū)倩锊Ａ?、硫商玻璃、氧化物、金屬氧化物、稀土金屬氧化物、氟化物、氯化物、溴化物、金屬、釔鋁石榴石、磷化物化合物、砷化物化合物、銻化物化合物和有機化合物。
18.權(quán)利要求3的光發(fā)射器，其中接合層包括以下所述中的一個或多個氧化鋁、氧化銻、氧化砷、氧化鉍、氧化硼、氯化鉛、溴化鉛、氧化鉛、氧化鋰、氧化磷、氟化鉀、氧化鉀、氧化硅、氧化鈉、氧化碲、氧化鉈、氧化鎢、氟化鋅和氧化鋅。
19.一種用于制造光發(fā)射器的方法，包括形成設(shè)置在窗口元件與透鏡之間的界面處的接合物；以及緊鄰發(fā)光器件(LED)管芯地定位窗口元件和透鏡。
20.權(quán)利要求19的方法，進一步包括在設(shè)置在窗口元件與LED管芯之間的界面處施加接合層，其中窗口元件接合至LED管芯的表面。
21.權(quán)利要求19的方法，其中所述形成接合物包括在透鏡硬化的同時將窗口元件置于透鏡表面上；并且窗口元件是光學(xué)平板或波長轉(zhuǎn)換元件。
22.權(quán)利要求19的方法，其中所述形成接合物包括在窗口元件上模制透鏡；并且窗口元件是光學(xué)平板或波長轉(zhuǎn)換元件。
23.一種光學(xué)元件，包括透鏡；窗口元件；以及設(shè)置在窗口元件與透鏡之間的界面處的接合層，該接合層包括以下所述中的一個或多個氧化鋁、氧化銻、氧化砷、氧化硼、氧化鉍、溴化鉛、氯化鉛、氧化鉛、氧化鋰、氧化磷、氟化鉀、氧化鉀、氧化硅、氧化鈉、氧化碲、氧化鉈、氧化鎢、氟化鋅和氧化鋅。
24.一種光發(fā)射器，包括發(fā)光器件(LED)管芯；光學(xué)元件；以及設(shè)置在界面處且將光學(xué)元件接合至LED管芯的接合層，所述界面設(shè)置在LED與光學(xué)元件之間，該接合層包括鉀或鉛的氟化物、氯化物和溴化物中的一個或多個。
25.權(quán)利要求24的光發(fā)射器，其中光學(xué)元件包括透鏡和窗口元件中的至少一個。
26.權(quán)利要求24的光發(fā)射器，其中光學(xué)元件包括接合至透鏡的窗口元件。
27.權(quán)利要求24的光發(fā)射器，其中光學(xué)元件包括集成的窗口元件和透鏡。
28.權(quán)利要求24的光發(fā)射器，其中光學(xué)元件包括以下所述中的至少一個氧氮化鋁，立方氧化鋯，鉆石，釓鎵石榴石，磷化鎵，玻璃，鈦酸鋯酸鑭鉛，鋯鈦酸鉛，藍寶石，碳化硅，以及砷、鉍、鍺、鉛、碲、鉈、鈦、鎢或鋅的氧化物，氧氮化硅鋁，氧氮化硅，鈦酸鍶，釔鋁石榴石或者硫化鋅。
29.權(quán)利要求24的光發(fā)射器，進一步包括至少部分地圍繞LED管芯的反射側(cè)面涂層。
30.權(quán)利要求24的光發(fā)射器，其中反射側(cè)面涂層包括以下所述中的至少一個氮化鋁、 氧氮化鋁、硫酸鋇、鈦酸鋇、鈦酸鈣、立方氧化鋯、鉆石、釓鎵石榴石、氧化鉿、氧化銦、鈦酸鋯酸鑭鉛、鋯鈦酸鉛、藍寶石、氧氮化硅鋁、碳化硅、氧氮化硅、鈦酸鍶、氧化鉭、氧化鈦、釔鋁石榴石、硒化鋅、硫化鋅和碲化鋅。
31.一種光學(xué)元件，包括以下所述中的至少一個釓鎵石榴石、鈦酸鋯酸鑭鉛、鋯鈦酸鉛、氧氮化硅、氧氮化硅鋁、鈦酸鍶和氧化鈦。
32.權(quán)利要求31的光學(xué)元件，其中該光學(xué)元件包括透鏡和窗口元件中的至少一個。
33.權(quán)利要求31的光學(xué)元件，進一步包括緊鄰光學(xué)元件的發(fā)光器件(LED)管芯。
34.一種光發(fā)射器，包括光學(xué)元件，該光學(xué)元件包括以下所述中的至少一個釓鎵石榴石、鈦酸鋯酸鑭鉛、鋯鈦酸鉛、氧氮化硅、氧氮化硅鋁、鈦酸鍶和氧化鈦。
35.一種用于發(fā)光器件(LED)管芯的反射涂層，包括以下所述中的至少一個氧氮化鋁、鈦酸鋇、鈦酸鈣、立方氧化鋯、鉆石、釓鎵石榴石、氧化鉿、鈦酸鋯酸鑭鉛、鋯鈦酸鉛、氧氮化硅鋁、氧氮化硅、鈦酸鍶、氧化鉭、釔鋁石榴石、硒化鋅、硫化鋅和碲化鋅。
36.權(quán)利要求35的反射涂層，其中該反射涂層至少部分地覆蓋或圍繞LED管芯。
37.一種用于光發(fā)射器的接合層，包括鉀或鉛的氟化物、氯化物和溴化物中的一個或多個。
全文摘要
一種光發(fā)射器包括發(fā)光器件(LED)管芯和LED管芯之上的光學(xué)元件。該光學(xué)元件包括透鏡、窗口元件以及設(shè)置在透鏡與窗口元件之間的界面處的接合物。窗口元件可以是波長轉(zhuǎn)換元件或者光學(xué)平板。窗口元件可以直接接合或者熔融至透鏡，或者窗口元件可以通過一個或多個中間接合層接合至透鏡。窗口元件與透鏡之間的接合物可以具有與窗口元件、透鏡或二者的折射率類似的折射率。
文檔編號H01L33/46GK102484193SQ201080041419
公開日2012年5月30日 申請日期2010年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月17日
發(fā)明者J. B. 賈格特 H., 蒂查 H., 蒂基 L., D. 坎拉斯 M., P. 王 N. 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司, 飛利浦拉米爾德斯照明設(shè)備有限責任公司