[發明專利]用于發光二極管的光學歧管

有效

• 申請號: 200580021229.2
• 申請日: 2005-04-25
• 公開（公告）號: CN101076744A
• 公開（公告）日: 2007-11-21
• 發明（設計）人: 儒利奧·C.·沙維斯;瓦基迪·發利科夫;胡安·C.·米納諾;羅勃羅·本尼茲;奧利弗·德羅斯;小威廉·A.·帕基恩;羅伯托·阿爾瓦雷斯
• 申請（專利權）人: 光處方革新有限公司
• 主分類號: G02B3/02
• 分類號: G02B3/02;G02B3/06;G02B13/18;G02B27/30;F21V5/04;F21V9/16;F21S4/00;F21S8/00
• 代理公司: 北京金信立方知識產權代理有限公司
• 代理人: 黃威

發明背景

相關申請交叉引用

在此要求2005年3月3日申請的、題為“發光二極管的光學歧管”的美國臨時專利申請60/658,713的優先權，其通過引用而全部組合于此。

在此要求2004年9月29日申請的、題為“發光二極管的光學歧管”的美國臨時專利申請60/614,565的優先權，其通過引用而全部組合于此。

在此要求2004年9月22日申請的、題為“發光二極管的光學歧管”的美國臨時專利申請60/612,558的優先權，其通過引用而全部組合于此。

在此要求2004年4月23日申請的、題為“發光二極管的光學歧管”的美國臨時專利申請60/564,847的優先權，其通過引用而全部組合于此。

技術領域

本發明總體上涉及發光二極管(LED)，特別是使用一個或多個LED的光聚集/分配系統。

背景技術

發光二極管(LED)是用途廣泛、便宜、及效率高的光源。對于低光應用如野營照明，一個或多個LED即可提供足夠的光。然而，為利用LED用于要求更多光的應用，如汽車前燈，則必須結合多個LED的輸出。現有技術中的LED在合并多個發射極芯片的發光輸出方面并不令人滿意。物理芯片鄰接的確可產生較大的光源，但熱量排除的限制降低了總亮度。同樣，在相鄰的發射極之間幾乎沒有光照度的連續性，從而在各個發射體之間留下暗黑區域。LED可從很多提供商購買到，且在市場上可獲得的LED中，發射極本身已具有各種亮度變化。例如，一些提供商(如加利福尼亞州San?Jose的OSRAM公司和加利福尼亞州Santa?Barbara的Cree公司)制造了具有引線和焊接區的高功率LED，其阻擋來自發射芯片上面的光。相反，加利福尼亞州SanJose的Lumileds公司的高功率LED作為倒裝芯片的例子，其沒有引線或焊接區，而是在正面阻擋光發射。然而，即使這些LED，其跨發射極均具有很大的亮度變化。例如，Lumileds的Luxeon?I和LuxeonIII?LED，從中心到邊緣的亮度變化達因子10，并在一芯片與下一芯片之間具有隨機的光柵.這樣的不合需要的光柵，無論是在倒裝芯片上還是前引線芯片上，均可在準直或聚光透鏡的光束中產生有害的人工因素.盡管可在這些透鏡上方放置漫射器，但漫射器將損耗15％的光并使得光束邊緣模糊.一種更有效的源極均化方法，其保持明顯的邊緣，應是光照光學領域很有意義的進展.盡管薄膜LED已大大改善了傳統基于襯底的LED的均勻性，但其之所以總是具有非均勻的光照度有根本的原因，因為其固有地、向下通過活性、光生成層的非均勻電流分布.使用較大的焊接電極將在其與LED的接合點處產生更多無用的表面復合，從而必須保持電極是小電極.相反，在此描述的光學變換器重視電流饋電的來者位置，放大非均勻性.由于LED的未經處理的鋸齒邊緣將倒裝表面復合，電流不被允許到達它們，從而LED在到其邊緣的所有方向均不能被照亮.提供可減輕LED固有的亮度不均勻性的光學變換器應是優點.

除了使得單源均勻以外，需要更好的光學方法來結合空間上分開的LED芯片的輸出，當嚴密封裝時其更容易冷卻。這樣的光源結合裝置在光學上應產生具有明顯邊緣的均勻亮度。除了更容易的熱管理以外，還需要光源結合，其使得任何LED的各種變化甚至失效將不引人注意。

現有技術中的LED還在用于LED中的磷光體的幾何結構方面不太令人滿意，所述LED如產生白光的LED。直接涂在1mm藍色芯片上的四分之一毫米(250微米)或更厚的磷光體涂層必然增加源面積，有時增加達因子4，因而降低了亮度。磷光體在這樣的小芯片上的應用必然導致跨每一芯片及芯片之間的色溫變化。同樣，導致大量磷光體輸出反向散射。即，其不經濟地照回芯片內，而芯片有相當吸收性。最后，磷光體必須經受芯片的高工作溫度，及有差異的熱膨脹引起附著問題，從而如果磷光體松掉則大大降低輸出。盡管較薄的磷光體層具有較少的應力問題及更大的亮度，但只有一家制造商Lumileds公司具有先進的磷光體沉積技術可用于其白光LED的共形25微米涂覆，比其余制造商的要薄10倍。(來自其它公司的實驗室樣品已被展示，但這些方法到目前為止尚未被證實可商業化)。即使這樣，設備將跨其表面及芯片之間改變色溫。