本發(fā)明涉及封裝發(fā)光二極管（LED），且特別是涉及安裝在用于薄攝像機閃光燈的準直反射器杯或透鏡的陣列中的磷轉換LED管芯的陣列。

背景技術：

攝像機在智能電話和相對薄的其它設備中是普遍的。攝像機閃光燈常常由一個或兩個磷轉換LED形成。LED的組合區(qū)域一般確定針對給定驅動電流脈沖的閃光燈的瞬時亮度。裸LED管芯是基于GaN的并發(fā)射藍光，且磷光體添加黃色分量（或紅色和綠色分量），所以穿過磷光體泄漏的藍光和磷光體光的組合產(chǎn)生閃光燈的亮白光。

攝像機一般使用菲涅爾透鏡或其它類型的模塑塑料透鏡來準直光，力圖在攝像機的視場中的對象處引導大部分光。

透鏡引起一些后反射，其實質(zhì)上由閃光燈模塊吸收。透鏡相對厚，且從透鏡的頂部到LED管芯表面的距離取決于LED管芯的覆蓋區(qū)。因為相對大的LED管芯尺寸被用于利用最少的LED管芯得到所需亮度，透鏡必須相當厚。此外，透鏡通常創(chuàng)建不對應于攝像機的矩形視場的圓錐形發(fā)射型式。相應地，現(xiàn)有技術的用于攝像機的LED閃光燈模塊相對厚并照亮在攝像機的視場之外的大區(qū)域，浪費這樣的光能。

所需要的是比現(xiàn)有技術閃光燈模塊薄并產(chǎn)生更緊密地匹配攝像機的視場的寬高比的光束的LED攝像機閃光燈模塊。

技術實現(xiàn)要素：

攝像機的薄閃光燈模塊使用小LED管芯的陣列，其中LED的總發(fā)光區(qū)域可等于在常規(guī)閃光燈中的一個或兩個大LED的區(qū)域以實現(xiàn)期望閃光燈亮度。例如，對于LED管芯的3x5陣列，每個LED管芯的尺寸可以小至在閃光燈模塊中使用的常規(guī)LED管芯的尺寸的大約1/15。

每個小LED管芯由反射杯圍繞。每個杯的光出射孔實質(zhì)上是正方形（對應于LED的形狀），使得閃光燈模塊的總光束將由通常正方形的子光束的陣列形成。其它矩形或長方形形狀被設想并被包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

杯可在引線框之上模塑的塑料杯的所連接的陣列中形成，其中引線框的引線在每個杯的底部處暴露，用于連接到LED電極。杯的壁可被涂有鏡面金屬膜，例如銀、鋁或鉻。引線框串聯(lián)地或串并聯(lián)組合地連接LED。杯可形成16x9陣列（列x行）、5x3陣列、4x3陣列或通常對應于攝像機的視場的寬高比的其它尺寸。例如，如果攝像機的視場寬高比是16:9，則適當?shù)姆瓷浔嚵锌梢允?x3以有效地逼近該寬高比。使用具有相對小的邊緣尺寸的LED管芯允許每個矩形杯的相對小的所需高度（z軸高度）和面積。所使用的LED管芯越多，每個LED管芯就可能越小，以及閃光燈模塊就可能越薄。杯的高度比在現(xiàn)有技術中使用的準直透鏡的高度小得多。

在另一實施例中，LED管芯被預先安裝在引線框上，且反射杯（具有在其底座處的孔）固定到引線框并圍繞每個LED管芯。

在另一實施例中，從金屬板沖壓杯的陣列，其中面向LED的每個杯的邊緣可被制成刀邊緣，從而朝著杯的出射孔反射所有光。

雖然閃光燈模塊的橫向尺寸可大于常規(guī)LED閃光燈模塊，由于小LED管芯的2維陣列的使用，厚度將小得多。

在一個實施例中，LED管芯是基于GaN的并發(fā)射藍光。磷光體粉末（例如YAG磷光體）和硅酮的混合物（其具有在GaN和空氣的折射率之間的折射率，以增加光提?。┍怀练e到在每個杯中的精確厚度以產(chǎn)生目標白光溫度。杯的邊緣高于磷光體，所以杯使磷光體光準直。磷光體混合物也封裝LED管芯以阻止潮濕，提供機械支撐，等等。

在另一實施例中，LED管芯在被安裝在杯中之前被共形地涂有磷光體。在這樣的實施例中，透明的密封劑（例如硅酮）可沉積在杯中以封裝LED管芯并增加光提取。

在本文描述額外的特征和實施例。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的具有在反射杯內(nèi)的小LED管芯的2維陣列的閃光燈模塊的橫截面，其中每個杯具有正方形出射孔，以及其中陣列尺寸通常對應于攝像機視場的寬高比。

圖2是在LED管芯被封裝之前圖1的陣列的小部分的透視圖，其中杯被制造得比實際的淺得多，以便看到在杯內(nèi)的LED管芯。

圖3是來自每個杯的發(fā)射型式的例子，其中型式被完全準直以通常將閃光燈模塊的總體光照限制到攝像機的視場。

圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的具有小LED管芯的陣列和準直透鏡的陣列的閃光燈模塊的橫截面，其中陣列形成具有通常對應于攝像機的視場的寬高比的尺寸的矩形。由于LED管芯的小尺寸，透鏡是薄的。

圖5是示出攝像機的矩形閃光燈模塊和透鏡區(qū)域的智能電話的后視圖，其中閃光燈模塊是根據(jù)本發(fā)明。

圖6示出由形成閃光燈模塊的LED管芯的矩形陣列和杯產(chǎn)生的理想閃光燈發(fā)射型式。

用相同的數(shù)字標記相同或相似的元件。

具體實施方式

圖1是包括LED管芯的陣列和它們相關聯(lián)的在2維陣列中的反射杯的反射杯封裝10的橫截面。銅引線框12被從薄板沖壓并提供在每個反射杯18的底座處的金屬接觸焊盤14和16。LED管芯20的陽極和陰極電極連接到相關接觸焊盤14和16。引線框12被示為串聯(lián)地連接四個LED管芯20，且塑料杯材料在引線框12周圍被模塑以維持在分割之后的引線框的結構整體性。引線框12也可串并聯(lián)組合地連接LED管芯20?？梢杂斜贿B接在一起以簡化封裝的處理的引線框的陣列，且引線框在處理成單獨封裝10之后被分離（分割）。

銅引線框12將被粘合到底部LED管芯電極時所在的區(qū)域可被鍍有適當?shù)慕饘?，例如金、鎳或合金，以形成接觸焊盤14和16。金球、焊料潤濕或其它技術——如果需要——也可用于允許粘合到LED管芯電極。雖然LED管芯20被示為倒裝芯片，LED管芯可具有在其頂表面上的一個或兩個電極，其被絲焊到接觸焊盤14/16。引線框12和杯材料充當熱沉以從LED管芯20移除熱。

在LED管芯20被安裝在引線框12上之前或之后，塑料杯18的陣列被模塑在引線框12之上。可使用壓縮模塑或注射模塑。優(yōu)選地，塑料是熱傳導的。如果塑料由于包含金屬微粒（用于增加它的導熱性）也是電傳導的，則引線框12與塑料接觸的部分在模塑步驟之前具有在它之上形成的電介質(zhì)涂層以防止使焊盤14和16彼此短路。

每個杯18通常形成正方形中心底座22、正方形外周界和正方形光出射孔24。如在本文使用的，術語“矩形”包括正方形。杯18的形狀對應于LED管芯20的形狀，所以細長LED管芯20將使杯18的孔具有與LED管芯20相同的相對尺寸且不是正方形。每個杯16的內(nèi)壁26被涂覆有反射材料，例如所沉積的金屬膜（例如銀、鉻、鋁）。可使用蒸發(fā)、濺射、噴射或其它技術。內(nèi)壁26可替代地被涂有反射直接LED管芯光和磷光體光或只反射LED光或只反射磷光體光的其它類型的膜，例如二向色涂層。反射材料對于最窄的光束可以是鏡面的或對于更寬的光束可以是擴散的（例如通過使用白漆或白杯材料）。

不是在引線框12之上模塑杯18的陣列，杯18的陣列可以從反射材料（例如鋁）機加工或沖壓。通過從金屬薄板沖壓杯18的陣列，面向LED管芯20的底邊緣可以是刀邊緣，所以有很少或沒有朝著LED管芯20回來的反射。如果杯18的陣列未被模塑在引線框12之上，則使用粘合劑（例如導熱環(huán)氧樹脂）將陣列固定到引線框12。如果杯18的陣列由金屬形成，則介電層在杯18的陣列和引線框12之間形成。LED管芯20穿過在每個杯18的底部處的開口延伸。

圖1還示出支撐引線框12和杯18的基底28，其可充當在引線框12和印刷電路板之間的插入機構并幫助擴散熱。基底28可以是模塑陶瓷、塑料或其它導熱材料。在一個實施例中，基底28是模塑塑料和在引線框12之上模塑的塑料杯18的集成部分，所以被考慮為杯18的陣列的部分。在可替代的實施例中，基底28可被消除，且引線框12可用于將封裝10附著到電路板。

基底28包括連接到LED管芯20串的陽極和陰極端的頂部金屬焊盤30和32。穿過基底28延伸的金屬過孔34和36接觸可被焊接到印刷電路板的魯棒的底部金屬焊盤38和40。電路板可具有連接到攝像機閃光燈控制器41用于在拍攝照片時將電流的脈沖輸送到LED管芯20的跡線。

圖2是封裝10的小部分的透視圖，其只示出四個杯18和它們的相關LED管芯20。與圖1所示的高度比較，杯18的相對高度已減小，以便示出在杯18的底部處的LED管芯20。

圖2示出在每個杯18的底座處安裝的LED管芯20。在例子中，LED管芯20是基于GaN的倒裝芯片并發(fā)射藍光。在另一實施例中，LED管芯20可發(fā)射UV光和/或不是倒裝芯片。對于具有在頂部上的一個或兩個電極的LED管芯，電線可將（多個）電極連接到焊盤14/16，且焊盤14/16中的一個或兩個將延伸出LED管芯覆蓋區(qū)。LED管芯的任何金屬熱焊盤熱耦合到基底28。

因為杯18的陣列可形成5x3陣列（以逼近一般16:9的攝像機視場）或任何其它尺寸，在每個杯18中的LED管芯20比在閃光燈模塊中使用的常規(guī)LED管芯小得多。例如，對于5x3陣列，LED管芯20可以比針對相同的電流脈沖輸送相同的光輸出功率的單個LED管芯的尺寸的1/5更小。理想地，對于5x3陣列，LED管芯20可以是常規(guī)LED管芯的尺寸的1/15。每個杯18的所需高度H和每個杯18的其它尺寸取決于LED管芯20的尺寸。對于在本文所述的LED管芯20的極其小的尺寸，每個杯18的高度可以是僅僅大約1mm。LED管芯20的每側可小于0.25 mm，且LED管芯20可具有僅僅數(shù)十微米的高度，因為生長基底（例如藍寶石）已被移除。對于倒裝芯片，透明生長基底可保持在LED管芯20上以增加它的側面發(fā)射來提供來自每個杯18的更均勻光發(fā)射。每個杯18的光出射孔可以是僅僅1-3毫米。

一般，通常對應于攝像機的視場的陣列的尺寸可以是5x3和4x3。

在一個實施例中，磷光體粉末和硅酮的混合物43的精確量被分配在每個杯18中以封裝LED管芯20并對LED光進行波長轉換。某個量的藍色LED光穿過固化混合物43泄漏，且藍光與磷光體光組合以產(chǎn)生用于閃光燈的任何總體顏色，例如白光。磷光體粉末可以是YAG或其它磷光體。

可替代地，每個LED管芯20在安裝到引線框12之前共形地被涂有一層磷光體。磷光體也可被固定為在每個LED管芯20之上的預先形成的瓦片。在這樣的情況下，透明密封劑可沉積在每個杯18中。密封劑可包括額外的磷光體，例如紅色磷光體，以產(chǎn)生閃光燈的期望波長。

在圖1中，來自LED管芯20的光射線44被示為穿過混合物43泄漏，且光射線45被示為從磷光體微粒發(fā)射。光射線44被示為從杯18的壁26反射并實質(zhì)上垂直于閃光燈模塊而發(fā)射，因為壁26是半拋物面的以使光準直。壁26可被成形為產(chǎn)生更寬的光束。

因為沒有透鏡被使用，整個閃光燈模塊減去基底28可以是大約1-3mm厚。引線框12可以是非常薄，因為它不用于機械支撐。

如果每個杯18的開口是2 mm，則針對5x3陣列的最小覆蓋區(qū)將是大約6x10 mm。這比常規(guī)閃光燈模塊覆蓋區(qū)（因為只有1或2個LED管芯被使用）大，但高度小得多。

因為每個杯18發(fā)射通常正方形的光束，陣列寬高比被選擇為大體匹配攝像機的視場的矩形寬高比，例如16:9、5:3、4:3等。

可選的基底28的尺寸與本發(fā)明的操作不相關，且一般具有稍微大于杯18的陣列的覆蓋區(qū)。如果引線框具有足夠的結構強度或陣列的安裝區(qū)域足夠硬，則可消除基底28。

圖3示出來自單個杯18的樣品半亮度發(fā)射型式，其中Y軸對應于亮度級，且X軸對應于觀察角，其中90度沿著杯18的中心線。該型式比一般閃光燈發(fā)射型式窄得多，因為所發(fā)射的光旨在集中在攝像機的視場內(nèi)。

因為每個LED管芯20比在閃光燈中的常規(guī)LED管芯小得多，甚至模塑透鏡可被使用，同時維持非常薄的閃光燈模塊輪廓。圖4是閃光燈模塊48的一部分的橫截面，其示出安裝在引線框12上的三個LED管芯20和封裝LED管芯20的透明透鏡50的模塑陣列。透鏡50可具有任何形狀以實現(xiàn)每LED管芯20的期望發(fā)射型式。因而產(chǎn)生的光束將通常具有通常對應于矩形陣列的尺寸（例如、5:3、4:3等的寬高比）的型式。每個透鏡50的高度將小于3 mm，且一般小于1mm。

圖5示出包含攝像機的常規(guī)智能電話54的后側，其示出攝像機透鏡區(qū)域56和具有近似等于攝像機的視場寬高比的寬高比的矩形閃光燈模塊區(qū)域58。透明的扁平保護窗口可形成用于保護閃光燈模塊的殼體的部分。當智能電話54被用作攝像機，為了本公開的目的，它被考慮為攝像機。代替智能電話，圖5可示出專用攝像機，其也可具有視頻功能。閃光燈模塊當在視頻模式中使用時可在它的全亮度的一百分比下操作。

圖6示出由智能電話54在拍攝照片時的攝像機閃光燈的半亮度發(fā)射型式。光束60從矩形源閃光燈模塊變寬，并通常保持它的矩形形狀。因為每個反射杯發(fā)射通常矩形的光束，因而產(chǎn)生的光束具有對應于LED/杯陣列的寬高比的寬高比。

在一個實施例中，杯18或透鏡50可在陣列當中不同地被成形以產(chǎn)生最佳光束。

雖然示出并描述了本發(fā)明的特定實施例，對本領域中的技術人員來說將明顯的是，可做出變化和修改而在本發(fā)明的較寬的方面中不偏離本發(fā)明，且因此所附權利要求應在它們的范圍內(nèi)涵蓋如落在本發(fā)明的真實精神和范圍內(nèi)的所有這樣的變化和修改。