本發(fā)明涉及光源，并且更特別地涉及包括多個(gè)半導(dǎo)體光源的光源。

背景技術(shù)：

已知半導(dǎo)體光源，諸如發(fā)光二極管（LED）、高功率LED、有機(jī)LED（OLED）和激光二極管，是可以展現(xiàn)小/低集光率（即，發(fā)射面積與在其中發(fā)射光的立體角的乘積）的能量高效且小型的光源。

這樣的半導(dǎo)體光源因此對(duì)于其中需要明亮光源的應(yīng)用而言是有益的。典型的示例應(yīng)用包括投影系統(tǒng)、機(jī)動(dòng)車照明、相機(jī)閃光燈和聚光燈。對(duì)于這些示例，改進(jìn)的小型化通常是合期望的。然而，僅僅減小半導(dǎo)體光源的大小減少了所生成的光通量。

已知的是借助于具有小開(kāi)孔（即，光輸出區(qū)段）的混合箱從半導(dǎo)體光源獲得增大的亮度，光可以從小開(kāi)孔逃離。圖1A和1B圖示了采用這一概念的已知的基于LED的光源10，其中由LED 12（在管芯襯底14上）生成的光在具有高反射率的混合箱16中回收/反射直至其經(jīng)由小開(kāi)孔18逃離。通過(guò)開(kāi)孔18為“小的”簡(jiǎn)單地意味著小于LED 12使得開(kāi)孔面積A_A（即，寬度W_A X L_A）小于LED 12的LED面積A_LED（即，寬度W_LED X L_LED）。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明由權(quán)利要求限定。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種光源，包括：適配成生成光的第一和第二半導(dǎo)體二極管結(jié)構(gòu)，第一和第二半導(dǎo)體二極管結(jié)構(gòu)與彼此橫向相鄰；光輸出區(qū)段，其至少部分地重疊第一和第二半導(dǎo)體二極管結(jié)構(gòu)二者并且適配成從第一和第二半導(dǎo)體二極管結(jié)構(gòu)輸出光；以及光反射結(jié)構(gòu)，其至少部分地圍封光輸出區(qū)段以及第一和第二半導(dǎo)體二極管結(jié)構(gòu)的側(cè)表面并且適配成從半導(dǎo)體二極管結(jié)構(gòu)朝向光輸出區(qū)段反射光，其中光輸出區(qū)段的面積小于第一和第二半導(dǎo)體二極管結(jié)構(gòu)的組合面積。

實(shí)施例可以通過(guò)將發(fā)光半導(dǎo)體二極管結(jié)構(gòu)（諸如LED）布置成橫向相鄰并且然后在相鄰的二極管結(jié)構(gòu)之間共享單個(gè)光輸出區(qū)段來(lái)實(shí)現(xiàn)材料和/或空間方面的節(jié)約。因此，提出了用于形成具有光輸出區(qū)段的高亮度的基于LED的光源的概念，光輸出區(qū)段具有小于光生成部分（例如半導(dǎo)體二極管結(jié)構(gòu)）的面積。通過(guò)將這樣的光輸出區(qū)段布置成至少部分地重疊多個(gè)光生成結(jié)構(gòu)，光輸出區(qū)段可以包括跨多個(gè)光源共享的單個(gè)組件/結(jié)構(gòu)（諸如例如開(kāi)孔或磷光薄片）以提供材料、大小、設(shè)備復(fù)雜度和/或制造復(fù)雜度方面的節(jié)約/降低。

換言之，實(shí)施例可以提供一種高亮度光源，其包括被公共光輸出區(qū)段重疊的橫向布置的子源。光輸出區(qū)段的（多個(gè)）位置和/或形狀可以改變或設(shè)計(jì)成使得能夠?qū)崿F(xiàn)子源的傾斜，使得多個(gè)光輸出區(qū)段的邊緣可以緊密對(duì)準(zhǔn)（例如當(dāng)從上方觀看時(shí)）。

因此，多個(gè)LED光源可以在策略上布置于水平軸中使得它們被單個(gè)或公共光輸出區(qū)段重疊。例如，緊密定位的LED光源對(duì)可以關(guān)于彼此對(duì)準(zhǔn)以形成對(duì)的列狀陣列，使得當(dāng)從正上方觀看時(shí)（即俯視圖），單個(gè)細(xì)長(zhǎng)光輸出區(qū)段可以至少部分地重疊陣列中的每一對(duì)LED光源。通過(guò)將多個(gè)LED光源布置成被公共光輸出區(qū)段重疊，可以實(shí)現(xiàn)材料和/或空間方面的節(jié)約（例如足跡大小方面的降低）。

本公開(kāi)的LED光源可以是任何類型的LED，諸如倒裝芯片類型LED（薄膜倒裝芯片）、圖案化藍(lán)寶石襯底、頂部連接/頂部發(fā)射、頂部-底部連接。而且，光源可以作為裸露管芯來(lái)使用，或者進(jìn)行封裝。

LED光源的光輸出區(qū)段（或光發(fā)射區(qū)域）是指來(lái)自LED的光朝向或通過(guò)其輸出（或發(fā)射）的區(qū)域。LED光源的一個(gè)或多個(gè)腔體因而可以朝向光輸出區(qū)段延伸。光輸出區(qū)段可以例如是諸如藍(lán)寶石之類的生長(zhǎng)模板（生長(zhǎng)襯底）的區(qū)域（體積）。來(lái)自半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的光可以在各種方向上發(fā)射，因而導(dǎo)致一些發(fā)射光入射在光反射結(jié)構(gòu)上并且朝向（多個(gè)）半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)反射回來(lái)。因此，由半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)生成的光可以被光反射結(jié)構(gòu)反射直至其被引導(dǎo)通過(guò)（并且離開(kāi)）光輸出區(qū)段。因此，光反射結(jié)構(gòu)和光輸出區(qū)段的布置可以視為形成“混合箱”結(jié)構(gòu)，其反射光線直至它們通過(guò)光輸出區(qū)段輸出。相應(yīng)地，（從光輸出區(qū)段的）光輸出方向可以一般化成在豎直方向上（例如在圖中向上），光沿其從光輸出區(qū)段輸出。然而，將理解的是，并非來(lái)自光輸出區(qū)段的所有光輸出都可以精確地豎直輸出。因此，光輸出方向應(yīng)當(dāng)理解成是指光可以從光輸出區(qū)段輸出的大體向上延伸的方向，其例如延伸離開(kāi)光輸出區(qū)段的表面。

半導(dǎo)體二極管結(jié)構(gòu)可以布置成使得存在半導(dǎo)體二極管結(jié)構(gòu)的相鄰邊緣之間的基本上零間隔。然而，在實(shí)踐中，可能難以完美地對(duì)準(zhǔn)相鄰邊緣以具有零橫向間隔。因此，在實(shí)施例中，半導(dǎo)體二極管結(jié)構(gòu)可以以可忽略量或小量橫向分離。例如，可以存在兩個(gè)半導(dǎo)體二極管結(jié)構(gòu)的相鄰邊緣之間的橫向間隔，并且該橫向間隔或重疊可以小于半導(dǎo)體二極管結(jié)構(gòu)的橫向?qū)挾鹊?0%。在實(shí)施例中，可以優(yōu)選的是將這樣的間隔減小到最小值（例如小于半導(dǎo)體二極管結(jié)構(gòu)的橫向?qū)挾鹊?%，并且甚至更優(yōu)選地小于半導(dǎo)體二極管結(jié)構(gòu)的橫向?qū)挾鹊?%）。

在實(shí)施例中，光輸出區(qū)段可以包括形成在光反射結(jié)構(gòu)中的開(kāi)孔。

而且，實(shí)施例還可以包括光輸出區(qū)段下方并且至少部分地重疊第一和第二半導(dǎo)體二極管結(jié)構(gòu)二者的光學(xué)增強(qiáng)材料層，其中光反射結(jié)構(gòu)至少部分地圍封光學(xué)增強(qiáng)材料層的側(cè)表面。換言之，實(shí)施例還可以包括夾在半導(dǎo)體光源的頂部與光輸出區(qū)段的底部之間的光學(xué)增強(qiáng)材料層。

另外，在實(shí)施例中，光輸出區(qū)段可以包括光學(xué)增強(qiáng)材料。

光學(xué)增強(qiáng)材料可以是“顏色轉(zhuǎn)換填充物”，諸如磷光材料。示例可以包括陶瓷磷光體、磷光體薄片或稱為“發(fā)光陶瓷（lumiramic）”材料的已知磷光材料。這還可以幫助維持橫向發(fā)射區(qū)域的集光率和/或改變發(fā)射光的顏色。

另外，如果實(shí)施例包括多個(gè)光輸出區(qū)段，則一些或全部光輸出區(qū)段可以包括（例如填充有）不同材料。作為示例，某些光輸出區(qū)段可以填充有第一類型的磷光體（例如將藍(lán)色轉(zhuǎn)換成白色）并且其它可以填充有另一類型的磷光體（例如將藍(lán)色轉(zhuǎn)換成紅色）。

實(shí)施例可以在機(jī)動(dòng)車照明領(lǐng)域以及其中高亮度照明合期望的其它領(lǐng)域/應(yīng)用中采用。

因此，根據(jù)本發(fā)明的一方面，可以提供一種機(jī)動(dòng)車燈，其包括根據(jù)實(shí)施例的光源。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，可以提供一種投影儀燈，其包括根據(jù)實(shí)施例的光源。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種制造光源的方法，包括：將適配成生成光的第一和第二半導(dǎo)體二極管結(jié)構(gòu)布置成與彼此橫向相鄰；提供至少部分地重疊第一和第二半導(dǎo)體二極管結(jié)構(gòu)二者的光輸出區(qū)段，光輸出區(qū)段適配成從第一和第二半導(dǎo)體二極管結(jié)構(gòu)輸出光；以及利用光反射結(jié)構(gòu)至少部分地圍封光輸出區(qū)段以及第一和第二半導(dǎo)體二極管結(jié)構(gòu)的側(cè)表面，光反射結(jié)構(gòu)適配成從半導(dǎo)體二極管結(jié)構(gòu)朝向光輸出區(qū)段反射光，其中光輸出區(qū)段的面積小于第一和第二半導(dǎo)體二極管結(jié)構(gòu)的組合面積。

布置步驟可以包括布置第一和第二半導(dǎo)體二極管結(jié)構(gòu)使得存在第一和第二半導(dǎo)體二極管結(jié)構(gòu)的相鄰邊緣之間的橫向間隔，橫向間隔小于第一和第二半導(dǎo)體二極管結(jié)構(gòu)的橫向?qū)挾鹊?0%。

光輸出區(qū)段可以包括形成在光反射結(jié)構(gòu)中的開(kāi)孔。

實(shí)施例還可以包括形成光輸出區(qū)段下方并且至少部分地重疊第一和第二半導(dǎo)體二極管結(jié)構(gòu)二者的光學(xué)增強(qiáng)材料層，其中利用光反射結(jié)構(gòu)光反射結(jié)構(gòu)至少部分地圍封光輸出區(qū)段以及第一和第二半導(dǎo)體二極管結(jié)構(gòu)的側(cè)表面的步驟還包括利用光反射結(jié)構(gòu)光反射結(jié)構(gòu)至少部分地圍封光學(xué)增強(qiáng)材料層的側(cè)表面。

在實(shí)施例中，光輸出區(qū)段可以包括光學(xué)增強(qiáng)材料。

附圖說(shuō)明

現(xiàn)在將參照隨附各圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例，其中：

圖1A是已知LED光源的截面視圖；

圖1B是圖1A的已知LED光源的俯視圖；

圖2A是根據(jù)實(shí)施例的光源的俯視圖；

圖2B是圖2A的實(shí)施例的截面視圖（沿圖2A的線X-X取得）；

圖3A是根據(jù)另一實(shí)施例的光源的俯視圖；

圖3B是圖3A的實(shí)施例的截面視圖（沿圖3A的線X-X取得）；

圖4A是根據(jù)另一實(shí)施例的光源的俯視圖；

圖4B是圖4A的實(shí)施例的截面視圖（沿圖4A的線X-X取得）；

圖5圖示了對(duì)圖4A和4B的實(shí)施例的修改；以及

圖6圖示了對(duì)圖2A和2B的實(shí)施例的修改。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供一種包括多個(gè)LED光源的光源以及用于制造所述光源的方法。實(shí)施例可以與要求來(lái)自相對(duì)小和/或高效的光源的高或增大的亮度的光的應(yīng)用特別相關(guān)。

實(shí)施例采用以下概念：將發(fā)光半導(dǎo)體二極管結(jié)構(gòu)（諸如LED）布置成橫向相鄰并且然后提供重疊相鄰二極管結(jié)構(gòu)的單個(gè)光輸出區(qū)段（相比于經(jīng)對(duì)準(zhǔn)的二極管結(jié)構(gòu)具有減小的大小）。以此方式，可以跨多個(gè)LED光源采用或共享公共光輸出區(qū)段以提供材料和/或制造復(fù)雜度方面的節(jié)約或降低。

如本文中使用的術(shù)語(yǔ)豎直意味著基本上與襯底的表面正交。如本文中使用的術(shù)語(yǔ)橫向或水平意味著基本上平行于襯底的表面。而且，描述定位或位置的術(shù)語(yǔ)（諸如上方、下方、頂部、底部等）要與在圖中圖示的結(jié)構(gòu)的取向結(jié)合地解釋。

圖僅僅是示意性的并且因此應(yīng)當(dāng)理解到特征的尺寸沒(méi)有按照比例繪制。相應(yīng)地，所圖示的任何層的厚度和/或間隔不應(yīng)當(dāng)視為限制性的。例如，被繪制成比第二層厚的第一層在實(shí)踐中可以比第二層薄。

參照?qǐng)D2，描繪了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光源。更具體地，圖2A是光源的俯視圖，并且圖2B是光源的截面視圖（沿圖2A的線X-X取得）。

光源包括定位在襯底20的上表面上的多個(gè)LED 12。在此，多個(gè)LED 12布置在包括兩列LED 12的2x4陣列中，每一列具有四行LED 12。因此，將領(lǐng)會(huì)到，所描繪的LED 12的布置可以描述為包括緊密定位的LED光源12的四個(gè)對(duì)12₁,12₂,12₃,12₄，其在列中對(duì)準(zhǔn)以形成對(duì)的列狀陣列。通過(guò)定位在襯底的平坦上表面上，LED 12可以描述為與彼此橫向相鄰，因?yàn)樗鼈內(nèi)刻幱谙嗤乃矫嬷小?/p>

光輸出區(qū)段18提供在LED 12的頂部上，使得其部分重疊每一個(gè)LED 12的頂部/上表面。光輸出區(qū)段18適配成輸出來(lái)自LED 12的光。在此，光輸出區(qū)段18包括光學(xué)增強(qiáng)材料，諸如磷光材料或發(fā)光陶瓷。

相應(yīng)地，當(dāng)從正上方觀看時(shí)（即在如圖2A中描繪的俯視圖中），單個(gè)細(xì)長(zhǎng)光輸出區(qū)段18部分地重疊2x4陣列中的每一對(duì)LED 12。單個(gè)、公共光輸出區(qū)段18部分地重疊所有LED。

光反射結(jié)構(gòu)16圍封光輸出區(qū)段18和LED 12的側(cè)表面，并且還圍封未被光輸出區(qū)段18覆蓋的LED頂部/上表面。因此，光反射結(jié)構(gòu)16覆蓋LED 12和光輸出區(qū)段18使得僅光輸出區(qū)段18的頂部/上表面暴露（即未被光反射結(jié)構(gòu)16覆蓋）。光反射結(jié)構(gòu)16包括高反射性材料，其朝向光輸出區(qū)段18反射來(lái)自LED 12的光。光反射結(jié)構(gòu)16因而可以視為形成光混合箱，光從其可以僅經(jīng)由光輸出區(qū)段18逃離。

由于光輸出區(qū)段18的面積小于LED的總面積，因此實(shí)施例采用以下概念：具有小于其適配成從中輸出光的LED 12的光輸出區(qū)段18。這使得能夠獲得來(lái)自LED 12的增大的亮度。另外，部分地重疊多個(gè)光生成結(jié)構(gòu)（例如LED 12）的單個(gè)光輸出區(qū)段18的使用使得能夠跨多個(gè)光源采用和共享單個(gè)組件或結(jié)構(gòu)。因而可以獲得設(shè)備復(fù)雜度和所要求的材料方面的降低。

參照?qǐng)D3，描繪了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的光源。更具體地，圖3A是光源的俯視圖，并且圖3B是光源的截面視圖（沿圖3A的線X-X取得）。

圖3的實(shí)施例非常類似于圖2的實(shí)施例。將省略所有相同或類似技術(shù)特征的詳細(xì)描述以便避免不必要的重復(fù)。替代地，要指出的是，圖3的實(shí)施例與圖2的不同之處僅在于采用四個(gè)光輸出區(qū)段18₁,18₂,18₃,18₄。每一個(gè)光輸出區(qū)段18布置成部分地重疊相應(yīng)LED對(duì)。因此，第一光輸出區(qū)段18₁部分地重疊第一LED對(duì)12₁，第二光輸出區(qū)段18₂部分地重疊第二LED對(duì)12₂，第三光輸出區(qū)段18₃部分地重疊第三LED對(duì)12₃，并且第四光輸出區(qū)段18₄部分地重疊第四LED對(duì)12₄。因而將領(lǐng)會(huì)到，每一個(gè)光輸出區(qū)段18布置成部分地重疊兩個(gè)LED。

如關(guān)于圖2的實(shí)施例那樣，光輸出區(qū)段18的面積小于其部分地覆蓋的LED的總面積，因而采用以下概念：具有小于其適配成從中輸出光的LED 12的光輸出區(qū)段18。這使得能夠獲得來(lái)自LED 12的增大的亮度。另外，部分地重疊兩個(gè)光生成結(jié)構(gòu)（例如LED 12）的單個(gè)光輸出區(qū)段18的使用使得能夠?qū)崿F(xiàn)材料和復(fù)雜度方面的降低，而同時(shí)提供來(lái)自光源的增大亮度的光。其還可以使得能夠?qū)崿F(xiàn)與當(dāng)前設(shè)備類似的光輸出區(qū)域布局，這可以有助于在現(xiàn)有產(chǎn)品中實(shí)現(xiàn)。

參照?qǐng)D4，描繪了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的光源。更具體地，圖4A是光源的俯視圖，并且圖4B是光源的截面視圖（沿圖4A的線X-X取得）。

圖4的實(shí)施例類似于圖2的實(shí)施例。將省略所有相同或類似的技術(shù)特征的詳細(xì)描述以便避免不必要的重復(fù)。替代地，要指出的是，圖4的實(shí)施例與圖2的不同之處在于單個(gè)光輸出區(qū)段18現(xiàn)在包括開(kāi)孔18（形成在光反射結(jié)構(gòu)16中）。如關(guān)于圖2的實(shí)施例那樣，圖4的實(shí)施例的光輸出區(qū)段18（即開(kāi)孔18）位于LED 12上方，使得其部分地重疊每一個(gè)LED 12。另外，圖4的光輸出區(qū)段18的形狀和大小非常類似于圖2的情況。因此，光輸出區(qū)段18的面積小于其重疊的LED的總面積，從而采用以下概念：具有小于其適配成從中輸出光的LED 12的光輸出區(qū)段18。

而且，提供光輸出區(qū)段18下方并且重疊所有LED 12的光學(xué)增強(qiáng)材料層22。在此，光輸出光學(xué)增強(qiáng)材料包括發(fā)光陶瓷或磷光材料，其適配成轉(zhuǎn)換由LED發(fā)射的光的顏色。

光反射結(jié)構(gòu)16覆蓋光學(xué)增強(qiáng)材料層22的側(cè)表面以及光學(xué)增強(qiáng)材料層22的上表面的部分。換言之，光反射結(jié)構(gòu)16覆蓋LED 12和光學(xué)增強(qiáng)材料層22，使得僅光學(xué)增強(qiáng)材料層22的頂部/上表面被光輸出區(qū)段18暴露（即未覆蓋）。

因而，將領(lǐng)會(huì)到，圖4圖示了其中光輸出區(qū)段18包括開(kāi)孔或腔體的實(shí)施例。在該實(shí)施例中提供光學(xué)增強(qiáng)材料層22以更改由LED 12發(fā)射的光的顏色。然而，將領(lǐng)會(huì)到，圖4的實(shí)施例可以修改成不包括光學(xué)增強(qiáng)材料層22（例如，如果不要求來(lái)自LED的光的顏色的更改的話）。

可替換地，圖4的實(shí)施例可以通過(guò)利用光學(xué)增強(qiáng)材料（諸如例如發(fā)光陶瓷或磷光材料）取代圖4的開(kāi)孔18而修改。對(duì)圖4的實(shí)施例的這樣的修改在圖5中描繪，其中光輸出區(qū)段包括磷光材料的第一24A和第二24B部分。例如，磷光材料的第一24A和第二24B部分可以提供輸出光向不同顏色的更改。

要指出的是，在實(shí)踐中，光反射結(jié)構(gòu)16可能不完全是反射性的。換言之，光反射結(jié)構(gòu)可能不具有基本上100%的反射率，并且因此一些光可能通過(guò)它泄漏。這增大光輸出面積的大小并且因而降低亮度。這可能引入顏色隨位置的效應(yīng)（例如中心白光周圍的藍(lán)色光暈）。為了解決這一點(diǎn)，可以通過(guò)利用不透明/反射涂層阻擋光來(lái)使實(shí)施例“不漏光”。對(duì)圖2的實(shí)施例的這樣的修改在圖6中描繪，其中反射涂層30提供在光反射結(jié)構(gòu)16的上表面上。這通過(guò)反射從下方入射在反射涂層30的下表面上的光（例如通過(guò)光反射結(jié)構(gòu)16泄漏的光）來(lái)幫助降低光反射結(jié)構(gòu)16的總體光透射率。

通過(guò)研究附圖、公開(kāi)內(nèi)容和隨附權(quán)利要求，本領(lǐng)域技術(shù)人員在實(shí)踐所要求保護(hù)的發(fā)明時(shí)可以理解和實(shí)現(xiàn)對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的其它變形。在權(quán)利要求中，詞語(yǔ)“包括”不排除其它元件或步驟，并且不定冠詞“一”或“一個(gè)”不排除多個(gè)。單個(gè)處理器或其它單元可以履行在權(quán)利要求中敘述的若干項(xiàng)的功能。在相互不同的從屬權(quán)利要求中敘述某些措施的僅有事實(shí)不指示這些措施的組合不能用于獲益。計(jì)算機(jī)程序可以存儲(chǔ)/分布在合適的介質(zhì)上，諸如光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)或固態(tài)介質(zhì)，其與其它硬件一起供應(yīng)或作為其部分，但是還可以以其它形式分布，諸如經(jīng)由因特網(wǎng)或其它有線或無(wú)線電信系統(tǒng)。權(quán)利要求中的任何參考標(biāo)記不應(yīng)當(dāng)解釋為限制范圍。