專利名稱：用于光電子器件的安裝組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及照明系統(tǒng)領(lǐng)域，特別是涉及用于光電子器件的安裝技術(shù)。
背景技術(shù)：
諸如固態(tài)半導(dǎo)體及有機(jī)發(fā)光二極管(LED)的發(fā)光器件的光通量的發(fā)展和改進(jìn)中的進(jìn) 步已使這些器件適用于包括建筑，文體場(chǎng)所及路燈的普通照明的應(yīng)用。與諸如白熾燈，熒 光燈及高亮度放電燈相比，發(fā)光二極管已越來越具有競(jìng)爭(zhēng)力。
發(fā)光二極管具有眾多優(yōu)點(diǎn)并通常因其堅(jiān)固耐用，長(zhǎng)壽，高效，所需電壓低及可單獨(dú)控 制所發(fā)光的顏色和強(qiáng)度而被選用。發(fā)光二極管提供超過精密的氣體放電燈，白熾燈或熒光 燈發(fā)光系統(tǒng)的改進(jìn)。固態(tài)半導(dǎo)體和經(jīng)改進(jìn)的有機(jī)發(fā)光二極管具有產(chǎn)生相同出色的發(fā)光效果 的能力。
與傳統(tǒng)的可以以紅外輻射的形式發(fā)射幾乎所有所產(chǎn)生廢熱的白熾光源不同，LED中產(chǎn) 生的大部分熱量首先被包括LED芯片內(nèi)的光學(xué)及電學(xué)活躍區(qū)域的材料結(jié)構(gòu)吸收。因此LED 芯片本身能夠阻隔熱量傳輸至外界。盡管也具有較高的光電轉(zhuǎn)換效率，但熱量控制是LED 照明設(shè)計(jì)中尤其相關(guān)的一個(gè)方面。發(fā)光二極管的效率和壽命受溫度的影響很大，因此LED 通常需要被動(dòng)或主動(dòng)的冷卻機(jī)構(gòu)以維持可接受的工作溫度條件。對(duì)于諸如封裝及所采用的 LED芯片材料等的固定參數(shù)，諸如發(fā)光二極管的耐久性及可靠性的與使用年限相關(guān)的因素 基本上受工作溫度條件的支配。
因此，LED芯片及LED封裝的安裝技術(shù)在有效控制器件工作溫度中尤其重要。 LED芯片或封裝與其它元件一起可以被置于諸如金屬核心印刷電路板(MCPCB)或 陶瓷載體(例如金屬底層上的低溫共燒陶瓷)的導(dǎo)熱性良好的單載體上。MCPCB吸收并 散發(fā)來自LED的熱量；然而其自身也變熱。因此，使用LED高密度安裝的導(dǎo)熱性良好的 載體通常會(huì)升高所有其它附接到MCPCB的元件的工作溫度。而且LED芯片或封裝在載體 頂部的布局增加了熱量從LED上傳導(dǎo)開時(shí)必須穿過的另外的層次數(shù)，由此導(dǎo)致增加了熱 阻。
美國(guó)專利申請(qǐng)第2005/0243558號(hào)描述了一種燈組件及裝配該組件的方法。該燈組件包 括具有前表面，與前表面相對(duì)的后表面，后表面上的電路跡線和從前表面延伸至后表面的 開口的印刷電路板(PCB)，以及具有圓頂部分，本體和多個(gè)連接至本體的電終端的LED 發(fā)射器，其中LED發(fā)射器的本體相鄰于后表面，LED發(fā)射器的圓頂部通過PCB中的開口 延伸至前表面，電終端連接至后表面上的電路跡線。然而，為了使其具有光效率，該燈組 件的結(jié)構(gòu)需要諸如柔性電路板的非常薄的PCB。該專利申請(qǐng)致力于用于直接?xùn)丝吹碾娐粉E 線的可視性，而沒有設(shè)法提高所使用LED封裝的熱流通及減少其熱阻。
美國(guó)專利第6,930,332號(hào)描述了一種能夠提供經(jīng)加強(qiáng)的熱輻射并可使來自LED芯片的 光有效地從器件引出的發(fā)光器件。該發(fā)光器件包括由鋁制成的金屬板。該金屬板具有向前 突出的凸出部并且該凸出部具有配備罩殼凹口的前側(cè)。LED芯片安裝在罩殼凹口的底部以 使其熱連接至金屬板，從而可使熱量輻射。具有玻璃環(huán)氧樹脂基底的PCB連接至金屬板的 前表面并配備可使所述凸出部插入的插孔。LED芯片和鍵合線被封裝進(jìn)透明樹脂密封部 中。作為金屬板的一部分的罩殼凹口的側(cè)壁起到將發(fā)射自LED芯片的光向前反射的反射器 的作用。這樣，來自LED芯片的光可被有效地引出。在該結(jié)構(gòu)中，所述基底和散熱片作為 一個(gè)單元形成并基本上構(gòu)造為類似于MCPCB的散熱器。此外，當(dāng)各個(gè)部分緊密熱接觸時(shí)， PCB及安裝于其上的各個(gè)元件將基本上達(dá)到與金屬基底相同的溫度。
因此，需要有一種可增強(qiáng)光電子器件的熱控制的安裝組件。
上文提供的背景信息用于揭示本申請(qǐng)人認(rèn)為可能與本發(fā)明相關(guān)的信息，不應(yīng)認(rèn)為任何 前述信息組成與本發(fā)明相抵觸的先有技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種用于光電子器件的安裝組件。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面提供一 種可連接至熱控制系統(tǒng)的發(fā)光裝置，該裝置包括包括一個(gè)或多個(gè)光傳輸區(qū)域的載體；及
一個(gè)或多個(gè)用于產(chǎn)生光的發(fā)光元件，該一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件中的每一個(gè)元件都安裝在具有 冷卻界面的基底上，該基底安裝至載體下部以使得一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件中的每一個(gè)元件都 靠近所述一個(gè)或多個(gè)光傳輸區(qū)域中的一個(gè)區(qū)域，其中冷卻界面的指向?yàn)檫h(yuǎn)離載體的方向并
且該冷卻界面適合于連接至所述熱控制系統(tǒng)；其中一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件適合于連接至用于 激勵(lì)該元件的電源。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面提供一種可連接至熱控制系統(tǒng)的發(fā)光裝置，該裝置包括包 括一個(gè)或多個(gè)光傳輸區(qū)域的載體；及一個(gè)或多個(gè)產(chǎn)生光的發(fā)光元件，該一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元 件中的每一個(gè)元件都具有冷卻界面，所述發(fā)光元件直接安裝到載體下部以使一個(gè)或多個(gè)發(fā) 光元件中的每一個(gè)元件都靠近所述一個(gè)或多個(gè)光傳輸區(qū)域中的一個(gè)區(qū)域，其中每一個(gè)冷卻 界面的指向都為遠(yuǎn)離載體的方向并且每一個(gè)冷卻界面都適合于連接至熱控制系統(tǒng)；其中一 個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件適合于連接至用于激勵(lì)該元件的電源。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面提供一種形成可連接至熱控制系統(tǒng)的發(fā)光裝置的方法，該方 法包括以下步驟提供具有一個(gè)或多個(gè)光傳輸區(qū)域的載體；將一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件與所述 光傳輸區(qū)域之一對(duì)準(zhǔn)，該一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件中的每一個(gè)元件都具有冷卻界面；將該一個(gè) 或多個(gè)發(fā)光元件連接至載體下部；由此形成所述發(fā)光裝置。


圖1所示為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的安裝組件。 圖2所示為根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的安裝組件。 圖3A所示為根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的安裝組件。 圖3B所示為圖3A的發(fā)光元件的罩殼或封裝。
圖4所示為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的與熱控制系統(tǒng)熱接觸的安裝組件。 圖5所示為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的與熱控制系統(tǒng)熱接觸的多個(gè)安裝組件。 圖6所示為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的其中基底與熱控制系統(tǒng)的一部分形成為一體的 安裝組件。
圖7所示為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的帶有形成整體的可變焦距流體透鏡的安裝組件。
圖8A所示為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的帶有直接附接到載體上的發(fā)光元件的安裝組件。
圖8B所示為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的可直接附接到載體上的發(fā)光元件。 圖8C所示為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的具有經(jīng)紋理處理的發(fā)射窗口的發(fā)光元件。 圖8D所示為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的被附接至載體的發(fā)光元件。 圖8E所示為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的附接至帶有多個(gè)導(dǎo)電平面的載體的發(fā)光元件。 圖9所示為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的與兩級(jí)熱控制系統(tǒng)熱連接的所附接發(fā)光元件的 安裝組件。
圖IO所示為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的帶有透明載體的安裝組件。 圖11所示為根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的安裝組件。
圖12所示為圖11中所示的安裝組件，該安裝組件帶有連接次級(jí)鏡片和熱控制系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式
定義
術(shù)語"發(fā)光元件"用于定義當(dāng)通過在兩端施加電勢(shì)差或使電流通過其中而被激勵(lì)時(shí)在電 磁頻譜的例如可見光區(qū)域，紅外和/或紫外區(qū)域的任何區(qū)域或區(qū)域組合中發(fā)射輻射線的任何 器件。因此發(fā)光元件可以具有單色，準(zhǔn)單色，多色或?qū)拵ьl譜發(fā)射特性。發(fā)光元件的實(shí)例 包括本領(lǐng)域內(nèi)熟練者熟知的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，有機(jī)發(fā)光二極管或聚合物發(fā)光二極管，光 泵敷磷發(fā)光二極管，光泵微芯片發(fā)光二極管或任何其它類似的發(fā)光二極管。而且，發(fā)光元 件的術(shù)語還用于定義例如LED芯片的發(fā)射射線的特定器件，同樣也可用于定義發(fā)射輻射線 的特定器件與一個(gè)或多個(gè)特定器件被置于其中的罩殼或封裝在一起的組合。
術(shù)語"熱控制系統(tǒng)"用于定義提供熱能傳輸?shù)姆绞降脑峥刂葡到y(tǒng)可被設(shè)計(jì)為結(jié)合 包括但不限于傳導(dǎo)及對(duì)流冷卻，液體冷卻，相變冷卻及強(qiáng)制空氣冷卻的除熱技術(shù)。熱控制 系統(tǒng)可以包括本領(lǐng)域內(nèi)熟練者熟知的熱管，熱虹吸器，熱電，熱管道，散熱器，散熱片， 噴淋冷卻系統(tǒng)，宏觀或微觀導(dǎo)槽冷卻系統(tǒng)，熱電冷卻系統(tǒng)或其它合適的熱控制系統(tǒng)。
本文中，詞語"約"是指距名義值的±10%的變化。應(yīng)該理解，這樣的變化不管具體指 出與否總是包括在本文提供的任何給定值中。
除非特別指明，本文中所用的所有技術(shù)及科學(xué)術(shù)語具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域內(nèi)的普通熟 練者共同理解的相同的含義。
熱量控制是保證發(fā)光元件的適當(dāng)?shù)臒峁ぷ鳁l件的關(guān)鍵，其中這些發(fā)光元件在集中的小 空間中產(chǎn)生大量廢熱并通常需要有效的冷卻。此外還可能需要在發(fā)光元件和其它必需的溫 度敏感元件之間一定的熱隔離水平以限制發(fā)光元件對(duì)這些溫度敏感部件的熱影響。
本發(fā)明提供一種用于一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件的安裝組件，其中安裝組件的構(gòu)造使該一個(gè) 或多個(gè)發(fā)光元件連接至載體的下部。該載體包括一個(gè)或多個(gè)光傳輸區(qū)域，其中一個(gè)或多個(gè) 發(fā)光元件中的每一個(gè)元件都對(duì)準(zhǔn)一個(gè)光傳輸區(qū)域以使光能夠通過載體。發(fā)光元件的下部安 裝可以對(duì)通過熱控制系統(tǒng)與一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件中的每一個(gè)元件相關(guān)的冷卻界面的熱流 通提供方便。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)光元件安裝在導(dǎo)熱基底上，并且該組件繼而安裝至載體 的下部。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)光元件直接安裝至載體下部，其中發(fā)光元件的表 面直接與載體相鄰接。
由于一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件相對(duì)于載體的下部安裝，產(chǎn)生自一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件的光的 發(fā)射在載體中被引導(dǎo)并因此一個(gè)或多個(gè)光傳輸區(qū)域?yàn)楣馔ㄟ^載體的傳輸提供一種方式。在 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中， 一個(gè)或多個(gè)光傳輸區(qū)域由形成在載體中的開口或孔限定?；蛘?， 透明載體或在載體中限定的透明區(qū)域可以提供該一個(gè)或多個(gè)光傳輸區(qū)域。
在一個(gè)實(shí)施例中， 一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件與熱控制系統(tǒng)之間的層次的數(shù)目和厚度與當(dāng)前 的方案相比有所減少，由此可達(dá)到經(jīng)改進(jìn)的熱性能和經(jīng)降低的結(jié)溫。
一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件相對(duì)于載體的下部安裝可以提供載體與由一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件 產(chǎn)生的熱量的熱隔離水平。在該方式下，任何所需的熱敏感電子器件都可以安裝在載體上 由此減少一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件施于其上的熱影響。
在一個(gè)實(shí)施例中， 一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件安裝到導(dǎo)熱基底上，其中該基底安裝至載體下 部。 一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件中的每一個(gè)元件都與載體中限定的一個(gè)光傳輸區(qū)域?qū)?zhǔn)。在該實(shí) 施例中，基底可以包括確保基底至載體的安裝并提供用于激勵(lì)所述一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件的 對(duì)這些元件的電連接的電子或機(jī)械連接?；椎睦鋮s界面位于離開載體處并提供熱控制系 統(tǒng)可被連接的位置以吸取一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件產(chǎn)生的熱量。
在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)光元件可構(gòu)造為使其能直接安裝至載體下部，其中發(fā)光元件與載 體中限定的光傳輸區(qū)域?qū)?zhǔn)。在該實(shí)施例中，適當(dāng)設(shè)計(jì)的發(fā)光元件可以提供將發(fā)光元件安 裝至載體并將其電激勵(lì)所需的所有電子及機(jī)械功能。發(fā)光元件可以以這樣的方式直接安裝 到載體下部，即除了光傳輸區(qū)域基本不阻礙光的發(fā)射外還提供對(duì)一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件中的 每一個(gè)元件的冷卻界面的有效熱流通。
基底
在一個(gè)實(shí)施例中，基底提供一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件的安裝表面。該基底的構(gòu)造以這樣的 方式使其與載體配對(duì)連接，也就是使基底與載體下部互相連接，由此提供與一個(gè)或多個(gè)發(fā)
光元件進(jìn)行熱流通的預(yù)定水平。
基底可由導(dǎo)熱材料，例如，諸如AIN， A1203 ， BeO的陶瓷，MCPCB，直接鍵合銅(DBC)， 或低溫共燒陶瓷等制成。而且基底可以用金屬例如01in194， Cu， CuW或其它合金制成并 且可被絕緣包敷且可使電路跡線淀積到基底上以使其具有電連接性。此外，替代的導(dǎo)熱材
料也可使用，例如單片含碳材料，金屬基體合成物(MMCs)，碳/碳合成物(CCCs)，陶 瓷基體合成物(CMCs)，聚合物基體合成物(PMCs)及高級(jí)金屬合金。其它導(dǎo)熱材料為 本領(lǐng)域內(nèi)的熟練者所知。
在一個(gè)實(shí)施例中，基底可被設(shè)計(jì)為使電路跡線為一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件和其它可以附接 于其上的電子器件提供電連接。這些電路跡線可以只限定在基底的一面上，其中該結(jié)構(gòu)可 以簡(jiǎn)化安裝組件的制造且提高安裝組件的成本效率。此外，電路跡線也可以設(shè)置在基底的 兩面上。
在另一個(gè)實(shí)施例中，基底可被設(shè)計(jì)成包括多個(gè)導(dǎo)電平面以減小基底的尺寸并由于電路 跡線的減少而提高安裝于其上的一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件及潛在的其它電子器件的潛在密度。 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，基底可以具有分離的指定接觸區(qū)以與載體機(jī)械及電氣相對(duì)
接。在替代實(shí)施例中，與基底和載體相連的接觸區(qū)還可附加地例如通過基底至載體的焊料 回流或?qū)щ姯h(huán)氧粘貼提供機(jī)械安裝界面。
基底可以是平整的，曲線的或構(gòu)造為其它任何期望的形狀?；椎男螤羁梢愿鶕?jù)安裝 組件所期望的應(yīng)用和/或取決于所使用的制作技術(shù)確定。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，基底包括提供在將基底連接至載體上之前相對(duì)于載體將基 底對(duì)準(zhǔn)期望方向的方式的標(biāo)記特征。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，基底具有兩個(gè)或更多表面，其中第一表面靠近一個(gè)或多個(gè) 發(fā)光元件。該第一表面還可攜帶例如激勵(lì)一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件的電路跡線。遠(yuǎn)離一個(gè)或多 個(gè)發(fā)光元件的第二表面構(gòu)造成提供與第二表面熱接觸的熱控制系統(tǒng)的熱流通。在一個(gè)實(shí)施 例中，第二表面可被設(shè)計(jì)為基本上減少基底與熱控制系統(tǒng)之間的熱阻。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí) 施例中，可以通過使用導(dǎo)熱油脂，導(dǎo)熱環(huán)氧樹脂或其它導(dǎo)熱材料加強(qiáng)基底的第二表面與熱 控制系統(tǒng)之間的熱連接。
在一個(gè)實(shí)施例中， 一個(gè)或多個(gè)鏡片可被安裝到基底上以提供對(duì)發(fā)射自其上安裝的一個(gè) 或多個(gè)發(fā)光元件的光的操控。該鏡片可以是本領(lǐng)域的熟練者所知的折射鏡片，反射鏡片， 衍射鏡片或其它類型的鏡片。
在一個(gè)實(shí)施例中，鏡片是具有指定罩殼的穹頂透鏡(dome lens)，其中穹頂透鏡可被 安裝至基底而將一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件包圍在指定罩殼中。此外，指定罩殼中的自由空間可 用密封材料充滿，由此基本密封一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件與穹頂透鏡之間的區(qū)域。密封材料可 以是本領(lǐng)域的熟練者所知的光學(xué)硅樹脂或其它合適的材料。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，基底包括可提供將一個(gè)或多個(gè)鏡片在安裝到基底上之前相 對(duì)于基底對(duì)準(zhǔn)該一個(gè)或多個(gè)鏡片的位置的方式的標(biāo)記特征。而且，該標(biāo)記特征可以與可提 供在將一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件安裝于基底上之前對(duì)準(zhǔn)該一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件的方式的基底 相關(guān)連。
在一個(gè)實(shí)施例中，在基底上可以安裝一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件及可選的一個(gè)或多個(gè)傳感 器。該傳感器可以是光學(xué)傳感器，溫度傳感器等。光學(xué)傳感器可以是為人所知的光電二極 管，光傳感器或構(gòu)造成用作光學(xué)傳感器的發(fā)光元件或其它光傳感器。溫度傳感器可以是熟 練者所知的熱電偶，熱敏電阻或其它類型的溫度傳感器。應(yīng)該容易理解，任何安裝在帶有 一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件的基底上的傳感器或電子器件的工作都直接受到由一個(gè)或多個(gè)發(fā)光 元件產(chǎn)生的熱量的影響。
載體
載體構(gòu)造成支撐安裝于其下部的一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件。當(dāng)載體被定位于不在一個(gè)或多 個(gè)發(fā)光元件的熱通道中時(shí)，該載體無需為熱導(dǎo)體。因此該載體可用標(biāo)準(zhǔn)板型材料制成，例 如FR4復(fù)合材料。作為選擇，載體也可以用導(dǎo)熱材料制成，例如本領(lǐng)域的熟練者所知的諸 如AIN， A1203， BeO等的陶瓷，金屬，合金或任何其它導(dǎo)熱材料或MCPCB。
在一個(gè)實(shí)施例中，載體可被設(shè)計(jì)成使向附接至載體的一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件提供電連接 的電路跡線形成在載體的一面，即面對(duì)發(fā)光元件的一面。該電路跡線的布局可以簡(jiǎn)化載體 的制造并且提高載體的成本效率?；蛘咻d體也可在其兩面都具有電連接。
在一個(gè)實(shí)施例中，載體可被設(shè)計(jì)成包括多個(gè)導(dǎo)電平面以減小載體的尺寸并提高例如安 裝于其上的電子或光電器件的潛在密度。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，載體可具有分離的指 定接觸區(qū)以與基底或發(fā)光元件機(jī)械地及電氣地相對(duì)接。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，接觸 區(qū)還可以附加地通過基底和載體之間的焊料回流或?qū)щ姯h(huán)氧樹脂粘貼提供機(jī)械安裝界面。
在一個(gè)實(shí)施例中，例如激勵(lì)發(fā)光元件的電路，控制電路，反饋電路，光傳感器或熱傳 感器及其電路的電子元件及電路可以安裝在載體上。
在一個(gè)實(shí)施例中，載體包括接受下部安裝的發(fā)光元件并由此使光傳播的開口或孔。所 述通孔可以具有期望的截面形狀且其壁表面可以涂敷鏡面反射或擴(kuò)散反射材料以提高從 與其相關(guān)連的一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件的光引出。
在一個(gè)實(shí)施例中，所述開口的壁表面可以涂敷諸如磷的光學(xué)活性材料。
在一個(gè)實(shí)施例中，所述開口可用密封材料充滿。此外該密封材料的表面可以形成紋理， 圖案或壓印。在一個(gè)實(shí)施例中，密封材料的表面可被定形為一個(gè)或多個(gè)穹頂透鏡，F(xiàn)resnel透 鏡，散射器，雙凸透鏡陣列等。
在一個(gè)實(shí)施例中，所述開口可用流體透鏡充滿且其壁表面可被構(gòu)造為用于流體透鏡的 一個(gè)或多個(gè)電極。窗口或其它透明元件可置于開口上方以為透鏡提供密封并例如可選地為 流體透鏡的控制提供一個(gè)或多個(gè)電極。
在一個(gè)實(shí)施例中，所述開口設(shè)計(jì)成在其中接受一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件以及設(shè)置于基底上 的初級(jí)鏡片。
在一個(gè)實(shí)施例中，次級(jí)鏡片可以與所述載體相關(guān)聯(lián)并相對(duì)于與載體相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多 個(gè)光傳輸區(qū)域定位以提供對(duì)由一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件發(fā)射的光的進(jìn)一步操控。該載體可以構(gòu) 造成具有一個(gè)或多個(gè)標(biāo)記特征以提供相對(duì)于載體對(duì)準(zhǔn)次級(jí)鏡片的方式。作為選擇，次級(jí)鏡 片可被插入并相對(duì)于載體內(nèi)的開口被標(biāo)記。
在一個(gè)實(shí)施例中，載體由透明材料形成且具有形成于其中的一個(gè)或多個(gè)光學(xué)元件。該 一個(gè)或多個(gè)光學(xué)元件可被構(gòu)造為本領(lǐng)域的熟練者所知的可整體形成在透明材料中的穹頂 透鏡，F(xiàn)resnel透鏡，雙凸透鏡陣列，散射器或其它光學(xué)元件。在一個(gè)實(shí)施例中，載體可以 構(gòu)造成具有指定的罩殼以在其下部安裝時(shí)在其中接受發(fā)光元件。作為選擇，可以將密封材 料填入到載體和發(fā)光元件之間即發(fā)光元件的光學(xué)活躍區(qū)域，這樣能夠提供增加引出效率的 方式。而且，在一個(gè)實(shí)施例中，電路跡線可以設(shè)置在透明載體上且可位于靠近發(fā)光元件的 表面上，其中這些電路跡線可以提供與向位于載體上的發(fā)光元件的電連接。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，載體中的開口可以構(gòu)造成與插入物相匹配。該插入物可 以構(gòu)造成與一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件光連接并協(xié)助從一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件發(fā)出的光的光引出 以及光束成形。插入物的截面外形及表面特性可被構(gòu)造成基本上使從一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件 發(fā)出的光的光引出達(dá)到最大化。該插入物可以用金屬，塑料，陶瓷或任何其它復(fù)合材料制 成并在載體的開口位置處進(jìn)行壓配合，粘結(jié)，焊接，螺栓連接，鉚接或螺紋連接。
在一個(gè)實(shí)施例中，該插入物還與更多的光學(xué)元件相對(duì)接，例如初級(jí)光學(xué)元件或次級(jí)光 學(xué)元件。初級(jí)光學(xué)元件可被構(gòu)造為穹頂透鏡。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，初級(jí)光學(xué)元件 可被整體結(jié)合到插入物中。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，例如反射器，透鏡，散射器，導(dǎo)光器或其它光學(xué)元件的次
級(jí)光學(xué)元件可以附接至載體，其中這些次級(jí)光學(xué)元件可以提供對(duì)由安裝至載體下部的一個(gè) 或多個(gè)發(fā)光元件發(fā)出的光的附加操控。次級(jí)光學(xué)元件可以相對(duì)于安裝至載體下部的一個(gè)或
多個(gè)發(fā)光元件的位置作可選的隔離。
在一個(gè)實(shí)施例中，載體包括可以提供在使基底或光學(xué)元件與載體互相連接之前將其與 載體對(duì)準(zhǔn)的方式的一個(gè)或多個(gè)標(biāo)記特征。
載體可以是平整的，曲線的或構(gòu)造為具有其它任何期望的形狀。載體的形狀可以根據(jù) 安裝組件期望的應(yīng)用和/或取決于所使用的制造技術(shù)確定。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中， 一個(gè)或多個(gè)基底可以安裝至單個(gè)載體。在本發(fā)明的另一個(gè) 實(shí)施例中， 一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件可以直接安裝至載體下部。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，基底可以通過能夠提供兩者之間的機(jī)械及電氣連接的焊料 回流工藝安裝至載體下部。例如粘結(jié)，焊接，螺栓連接，鉚接或螺紋連接等的替代連接方 式可以提供基底和載體之間的機(jī)械連接。作為選擇，環(huán)氧樹脂粘結(jié)可用于加強(qiáng)基底和載體 之間的連接的機(jī)械強(qiáng)度。
在一個(gè)實(shí)施例中，基底或一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件可以機(jī)械地連接至載體并附帶電連接至 電源。 一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件與電源之間的電連接可以例如以載體上的電路跡線的形式形成 載體的整體部分。載體和一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件或基底之間的機(jī)械連接可以以例如焊接結(jié) 合，冷焊接或粘結(jié)連接等形式進(jìn)行。該機(jī)械連接可以附帶導(dǎo)電連接并例如用于電連接一個(gè) 或多個(gè)發(fā)光元件。
在一個(gè)實(shí)施例中，基底和載體可以具有例如接觸區(qū)的接觸元件，以使電連接也可以通 過使該接觸元件互相壓靠的機(jī)械固定裝置而形成。該固定裝置可以是例如將基底夾緊到載 體上或?qū)⑤d體夾緊到基底上的夾緊系統(tǒng)，或者可以是任何其它壓力輔助連接。在一個(gè)實(shí)施 例中，所述夾緊系統(tǒng)允許基底相對(duì)于載體的側(cè)向運(yùn)動(dòng)，由此減少組裝及熱循環(huán)過程中由于 熱膨脹系數(shù)的不同導(dǎo)致的機(jī)械應(yīng)力。在一個(gè)實(shí)施例中，通過電接觸元件可以在基底和載體 的一個(gè)或多個(gè)側(cè)面上提供與一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件的電連接。
在一個(gè)實(shí)施例中，載體與基底或一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件之間的電連接也可以通過絲鍵合 建立。
熱控制系統(tǒng)
熱控制系統(tǒng)與一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件中的每一個(gè)元件的冷卻界面熱接觸或可以與一個(gè) 或多個(gè)發(fā)光元件安裝于其上的基底的冷卻界面接觸。通過導(dǎo)熱化合物，導(dǎo)熱膜，導(dǎo)熱焊接， 導(dǎo)熱粘結(jié)等可以將熱控制系統(tǒng)熱連接至合適的冷卻界面即一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件或基底的 冷卻界面。
熱控制系統(tǒng)可以是本領(lǐng)域內(nèi)的熟練者所知的散熱片，熱管，熱虹吸，噴淋冷卻系統(tǒng)， 宏觀或微觀管道冷卻系統(tǒng)，熱電冷卻系統(tǒng)或其它熱控制系統(tǒng)的任何組合。熱控制系統(tǒng)可以 包括一個(gè)或多個(gè)可以與和一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件中的每一個(gè)元件或基底相關(guān)聯(lián)的冷卻界面 熱接觸的整體的，獨(dú)立的或冗余的冷卻系統(tǒng)。
在一個(gè)實(shí)施例中，安裝組件包括一個(gè)或多個(gè)在安裝到載體下部的基底上安裝的發(fā)光元 件。該基底可以具有導(dǎo)熱性，從而在一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件中的每一個(gè)元件的冷卻界面和熱 連接至基底的熱控制系統(tǒng)之間提供熱傳導(dǎo)。在一個(gè)實(shí)施例中，包括所述基底的安裝組件可 以附接至載體以提供機(jī)械及電氣連通性，同時(shí)限制基底和載體之間的熱連通性。
在一個(gè)實(shí)施例中， 一個(gè)或多個(gè)熱管的"蒸發(fā)"部熱連接至冷卻界面以引出由一個(gè)或多個(gè) 發(fā)光元件產(chǎn)生的熱量，該熱管將熱量在其可選地與次級(jí)冷卻系統(tǒng)例如散熱片熱接觸的"冷凝 "部上進(jìn)行分配。
在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)光元件直接安裝至熱控制系統(tǒng)，熱控制系統(tǒng)繼而安裝至載體下部。 在該實(shí)施例中，發(fā)光元件與載體之間的電連接可以通過淀積在熱控制系統(tǒng)上的電路跡線以 及載體和熱控制系統(tǒng)之間的指定接觸區(qū)而達(dá)到?；蛘吲c發(fā)光元件的電連接可以通過直接與 發(fā)光元件的絲鍵合或通過與設(shè)置在熱控制系統(tǒng)上的接觸區(qū)的絲鍵合而實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)實(shí)施例 中，發(fā)光元件可以設(shè)置在附加地包括電路跡線的絕緣涂敷的熱管上并且該熱管可以安裝至 載體的下部。
下文將參考具體實(shí)例介紹本發(fā)明。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，下述實(shí)例旨在描述本發(fā)明的實(shí)施例而 無意于以任何方式限制本發(fā)明。 實(shí)例1
圖l所示為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的安裝組件。該安裝組件包括附接至經(jīng)金屬化處理并 經(jīng)圖形化的基底101以使各個(gè)發(fā)光元件103具有電連通性的一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件103。該 基底可以用熟練者所知的例如AIN或其它合適的材料制成。該基底可拆除地附接至FR4 載體102。該可拆除附接可以通過例如焊料回流或其它合適的附接技術(shù)實(shí)現(xiàn)。載體102具 有用于接納該一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件的通孔開口。
初級(jí)光學(xué)系統(tǒng)設(shè)置在基底上，包括穹頂透鏡116，壁表面108及密封材料107。次級(jí)光 學(xué)系統(tǒng)包括中空反射器115及準(zhǔn)直透鏡111。初級(jí)及次級(jí)光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)造成引出由一個(gè)或多 個(gè)發(fā)光元件在工作條件下發(fā)出的光并校準(zhǔn)光束以及混合不同顏色或不同發(fā)射頻譜的光。光 學(xué)指標(biāo)匹配材料107可以被填入發(fā)光元件103，基底101，壁表面108及半圓透鏡116之間
的空腔中以加強(qiáng)從發(fā)光元件103引出光。次級(jí)光學(xué)系統(tǒng)可拆除地附接至載體102，其中次 級(jí)光學(xué)系統(tǒng)和載體之間的連接可以通過螺栓，螺紋，摩擦等提供。載體102可以通過焊接 或?qū)щ姯h(huán)氧樹脂經(jīng)由接觸區(qū)104連接至基底101。
在替代實(shí)施例中，基底101可以被機(jī)械地夾緊至載體102上。未圖示的熱控制系統(tǒng)可 以熱連接至基底101的底部由此能夠排除由一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件產(chǎn)生的熱量。
實(shí)例2
圖2所示為使用插入物210的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的安裝組件。該安裝組件包括載體 201，載體201帶有用于從一側(cè)接納安裝在基底201上的一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件203并從相 反側(cè)接納插入物210的穿過載體201的開口 208。在該實(shí)施例中，發(fā)光元件及基底不可拆 除地安裝至載體并由此形成單個(gè)單元。插入物210定位在開口 208中并可以接收發(fā)自一個(gè) 或多個(gè)發(fā)光元件的光。
插入物可以提供面對(duì)一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件的定形的鏡面或散射的反射表面并可以提 供由一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件在工作條件下發(fā)出的光的光束定形及顏色混合。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，與 插入物相關(guān)連的反射表面的形狀可以適合于優(yōu)化從預(yù)定排列的一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件的光 引出。
安裝組件還包括例如可以附接至插入物210的穹頂透鏡的初級(jí)鏡片206，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到 該插入物還可以包括其它光學(xué)元件?；?01可以通過粘結(jié)或焊接附接至載體202并且與 載體202的電連接可以通過施加在指定接觸區(qū)204上的焊料或?qū)щ娬辰Y(jié)劑而實(shí)現(xiàn)。作為選 擇，基底和載體之間的機(jī)械連接可以通過例如應(yīng)用施加在兩者之間的粘結(jié)劑而得到加強(qiáng)。
光學(xué)密封材料207可以填入到插入物210，初級(jí)鏡片206， 一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件203 及基底201之間的空腔中。
未圖示的熱控制系統(tǒng)可以熱連接至基底201的底部由此能夠排除由發(fā)光元件產(chǎn)生的熱
次級(jí)光學(xué)元件220可以安裝在載體上，其中次級(jí)光學(xué)元件可以提供對(duì)由發(fā)光元件發(fā)出 的光的進(jìn)一步操控。
插入物210可以用金屬例如Al制成或用為本領(lǐng)域的熟練者所知的塑料，陶瓷或其它 合適材料制成。當(dāng)插入物210由不導(dǎo)電材料制成時(shí)，可以直接與基底接觸或與基底分隔。
在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)插入物由導(dǎo)電材料制成時(shí)，插入物210的定位及構(gòu)造使其不與任 何電路跡線及與載體或基底相關(guān)的其它電接觸點(diǎn)相接觸。例如，插入物可以構(gòu)造為留下合
適數(shù)量的空間或可以安裝成靠在將插入物與和基底或載體相關(guān)的任何電路或電接觸點(diǎn)電 隔離的襯墊上。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，插入物可被設(shè)計(jì)為協(xié)助例如減小載體和基底之間的熱誘發(fā) 不均勻應(yīng)力。 實(shí)例3
圖3A所示為發(fā)光器件封裝可拆除地安裝至載體下部的安裝組件。發(fā)光器件封裝在圖 3B中進(jìn)一步說明。
發(fā)光器件封裝包括與一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件303及初級(jí)光學(xué)元件306 —起附接至基底 301的圓周壁310。發(fā)光器件封裝內(nèi)部可以充滿密封材料307并且基底301可以用例如直 接鍵合銅或金屬化處理的AIN制成且可以包括在頂表面上形成圖形的電路跡線。
壁結(jié)構(gòu)310可以是金屬的且亦可以作為光學(xué)元件，例如壁結(jié)構(gòu)可以具有面對(duì)一個(gè)或多 個(gè)發(fā)光元件303的定形的反射表面。壁結(jié)構(gòu)也可以用例如液晶聚合物的塑料，陶瓷或其它 復(fù)合材料制成。壁結(jié)構(gòu)可以具有任何期望的截面形狀并且可以涂敷例如磷的光學(xué)活性材 料。
壁結(jié)構(gòu)310，基底301及初級(jí)光學(xué)元件306的組合可以將一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件303密 封在其中與環(huán)境隔離并可以通過焊接區(qū)304附接并電連接至載體302。該載體包括穿透的 一個(gè)或多個(gè)將發(fā)光器件封裝定位在其中的開口 。
應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，通過分離的機(jī)械連接區(qū)和電連接區(qū)可以將載體連接至基底，或者通過普 通的連接區(qū)及導(dǎo)電環(huán)氧樹脂或焊接可以獲得機(jī)械安裝性能及導(dǎo)電性能。
在一個(gè)實(shí)施例中， 一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器，光學(xué)傳感器或其它傳感器可以被定位在基 底或載體上靠近一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件的位置處。載體還可以在其上選擇性地具有可以向發(fā) 光器件封裝提供附加功能的其它電子器件，電氣元件或電路。
在一個(gè)實(shí)施例中，密封材料307可以包括諸如磷或量子點(diǎn)的光學(xué)活性材料。
實(shí)例4
圖4所示為安裝組件400，其中該實(shí)例說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的基底和熱控制系 統(tǒng)之間的熱界面。
安裝組件包括載體402，光學(xué)系統(tǒng)，附接至載體的一個(gè)或多個(gè)電子器件430，可以具 有一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件403及一個(gè)或多個(gè)傳感器411的基底401 。光學(xué)系統(tǒng)包括反射器451, 例如平凸透鏡的透明光學(xué)元件452，穹頂透鏡406及注入到穹頂透鏡406，反射元件451 ，發(fā)光元件403及基底401之間的空隙的密封材料407。
基底可以被焊接或粘結(jié)至載體上在載體內(nèi)的貫穿開口的位置處。光學(xué)系統(tǒng)可以通過本 領(lǐng)域內(nèi)所知的螺紋，螺栓，鉚釘，焊接，粘結(jié)或其它安裝機(jī)構(gòu)附接至載體。
在本例中作為熱管420圖示的熱控制系統(tǒng)安裝至基底401的冷卻界面上。為了減小熱 管和基底之間的冷卻界面上的機(jī)械應(yīng)力，套環(huán)421可以附接至載體以支撐并導(dǎo)向所接納的 熱管。該套環(huán)可以包括將熱管相對(duì)于基底保持在固定位置的裝置。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，熱管可以 例如通過焊接，粘結(jié)被永久性地附接，或者通過夾緊，螺紋，螺栓等非破壞性的可拆卸方 式附接，其中該連接可以被構(gòu)造為加強(qiáng)基底和熱管之間的熱傳遞。導(dǎo)熱加強(qiáng)材料可以是例 如熱膏泥，導(dǎo)熱粘結(jié)劑或?qū)崮せ蛟O(shè)置在基底和熱管之間的界面上的焊料。作為選擇，熱 管可以用本領(lǐng)域內(nèi)熟練者所知的熱虹吸或其它任何熱控制系統(tǒng)代替。
在一個(gè)實(shí)施例中，附加的電子器件430可以安裝到載體上，其中這些電子器件可以是 本領(lǐng)域的熟練者所知的溫度傳感器，光學(xué)傳感器，控制器或控制電路或其它電子器件。
實(shí)例5
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，圖5所示為熱連接到水平設(shè)置的熱控制系統(tǒng)520上的多個(gè)安裝 組件510。安裝組件510可以按如圖2中所示構(gòu)造。
熱控制系統(tǒng)可以與安裝組件的一個(gè)或多個(gè)基底冷卻界面直接熱接觸。安裝組件的冷卻 界面與熱控制系統(tǒng)的各個(gè)裝配表面區(qū)域可以是平整的區(qū)域或任何其它的期望形狀，但應(yīng)保 證其間的熱傳遞達(dá)到期望的臨界值。
在一個(gè)實(shí)施例中，熱控制系統(tǒng)可以是熱管，其中安裝組件與熱管之間的界面位于熱管 的端部之間。熱管的與基底接觸的截面可以是平整的截面以加強(qiáng)從基底的熱引出。
在替代實(shí)施例中，熱控制系統(tǒng)520可以是例如平熱管，嵌入式熱管系統(tǒng)或流體冷卻板。 實(shí)例6
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，圖6所示為其中發(fā)光元件603直接安裝到例如熱管的熱控 制系統(tǒng)620上，熱控制系統(tǒng)620繼而連接至載體602下部的安裝組件。發(fā)光元件安裝于其 上的熱控制系統(tǒng)的安裝表面包括介電層和其上的電路跡線，由此提供與一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元 件的電連接和與熱控制系統(tǒng)的電隔離。
熱控制系統(tǒng)可以機(jī)械連接及電連接至載體602以向發(fā)光元件提供電源和控制信號(hào)。 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，除了如圖6所示安裝在熱控制系統(tǒng)端部的發(fā)光元件外，一 個(gè)或多個(gè)電子器件還可以定位在熱控制系統(tǒng)的側(cè)面或端部。
在一個(gè)實(shí)施例中，熱控制系統(tǒng)可以安裝至載體的一個(gè)側(cè)面。在替代實(shí)施例中，熱控制 系統(tǒng)可以部分地或全部插入到形成在載體中的貫穿開口中。 實(shí)例7
圖7所示為根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的安裝組件，其中安裝組件包括位于載體702 的貫穿開口中的整體流體透鏡750?；?04附接至載體702以形成與載體702的密封界 面。如果需要，開口的內(nèi)表面可以被涂敷或者進(jìn)行氣密密封。載體702的與基底704相反 的一面可以用透明材料的窗口 760進(jìn)行周邊密封。
流體透鏡可以用電磁場(chǎng)誘發(fā)折射率可變材料例如折射率根據(jù)所施加電場(chǎng)變化的液晶 聚合物制成?；蛘?，流體透鏡被構(gòu)造為在向其施加電場(chǎng)時(shí)改變其焦距。
在一個(gè)實(shí)施例中，載體可以具有位于開口內(nèi)表面的一個(gè)或多個(gè)控制電極740。每個(gè)控 制電極可以包括一個(gè)例如為可以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)對(duì)稱電場(chǎng)的環(huán)形圈形式的單旋轉(zhuǎn)對(duì)稱或旋轉(zhuǎn)非 對(duì)稱的節(jié)段。用于操控流體透鏡750的控制電極可以位于透明窗口 760的內(nèi)側(cè)，遠(yuǎn)側(cè)或近 側(cè)，或可以位于基底704的遠(yuǎn)側(cè)或近側(cè)。
在一個(gè)實(shí)施例中，安裝組件還可以包括能用作可控光學(xué)元件的一個(gè)或多個(gè)具有不同光 學(xué)指標(biāo)的介電液體，例如可變焦距光學(xué)透鏡。介電流體之間的界面的形狀能夠適合于可以 通過向一個(gè)或多個(gè)門電路或控制電極的組合兩端施加電壓差進(jìn)行控制的電場(chǎng)條件。達(dá)到期 望的焦距控制所需的門電路及控制電極的布局，設(shè)計(jì)及數(shù)量為本領(lǐng)域內(nèi)的熟練者所熟知。 控制電極也可以是未圖示的可以位于開口內(nèi)的例如環(huán)形圈的罩殼元件的一部分。
應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，通過使可變焦距流體透鏡與透鏡罩殼進(jìn)行組合可以將流體透鏡750自由 定位，或者流體透鏡750可以與光學(xué)指標(biāo)匹配材料的罩殼進(jìn)行組合。
在一個(gè)實(shí)施例中，窗口將載體702中的開口分為兩個(gè)腔，其中一個(gè)腔接納一個(gè)或多個(gè) 發(fā)光元件及密封材料而第二個(gè)腔容納流體透鏡。該窗口可以同時(shí)攜帶用于操控流體透鏡的 門電路或控制電極。
應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，只要要求光能夠穿透電極，門電路電極就可以用諸如銦錫氧化物(ITO) 的透明材料制成。 實(shí)例8
圖8A所示為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的安裝組件，其中一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件803在指定 的開口處直接附接到載體802上。該安裝組件還包括施加到開口中的密封材料807,初級(jí) 光學(xué)元件806，次級(jí)光學(xué)元件805?？蛇x的附加電子器件809可以附接至所述載體。熱控
制系統(tǒng)820通過一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件中的每一個(gè)元件的冷卻界面熱連接至該安裝組件。
圖8B所示為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的可以直接附接至載體的發(fā)光元件。該發(fā)光元件可 以包括發(fā)射窗口 813及兩個(gè)電接觸區(qū)815及816，其中一個(gè)為負(fù)極另一個(gè)為正極，由此能 夠激勵(lì)發(fā)光元件。在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)射窗口被設(shè)計(jì)成具有根據(jù)一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件的總 尺寸確定的所需尺寸，由此基本上使產(chǎn)生自一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件的光通過該窗口的傳輸最 大化。
圖8C所示為包括幾個(gè)集成發(fā)光元件(未圖示)及發(fā)光窗口 813的半導(dǎo)體集成電路芯 片。另外該集成電路芯片還可以包括用于例如通過對(duì)接到載體和驅(qū)動(dòng)器對(duì)其進(jìn)行控制的電 接觸區(qū)817和818。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，集成電路芯片還可以包括一個(gè)或多個(gè)電子元件，例如光 傳感器，熱傳感器等。
圖8D所示為一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件833如何附接到在其一側(cè)具有電接觸點(diǎn)以及具有一 個(gè)或多個(gè)用于通過其發(fā)射光的發(fā)射窗口 (未圖示)的載體839上。該一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件 可以在一面或多面上具有電連接并且可以例如通過使用絲鍵合838電連接至載體。
圖8E所示為其中一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件843在其兩側(cè)上具有電接觸點(diǎn)的安裝組件。載 體可以具有由電絕緣平面849分開的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電平面847和845，其中這些導(dǎo)電平面 提供與一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件843的電連接。
在一個(gè)實(shí)施例中，載體的第一平面提供與一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件的每一個(gè)元件的位于第 一表面上的第一接觸點(diǎn)的電連接，載體的第二平面提供與位于發(fā)光元件的相反表面上的第 二接觸點(diǎn)的電連接。例如，如圖8E所示，發(fā)光元件的第一接觸點(diǎn)與載體的第一平面847 直接接觸，發(fā)光元件的第二接觸點(diǎn)通過絲鍵合848連接至載體的第二平面845。
在一個(gè)實(shí)施例中， 一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件可以具有圖形化的發(fā)射窗口以產(chǎn)生均勻的電流 注射。例如可以通過使用光子晶體選擇所述圖形以加強(qiáng)從一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件的光引出。 應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，金屬化層可以用諸如ITO的透明材料制成。
在一個(gè)實(shí)施例中，半導(dǎo)體集成電路芯片還可以包括諸如一個(gè)或多個(gè)光傳感器及溫度傳 感器的集成電子元件。
在一個(gè)實(shí)施例中， 一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件在其一面上具有電連接，該電連接提供向該一 個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件的可以提供能夠被直接連接至熱控制系統(tǒng)的冷卻界面的相反面的無障 礙通道。
實(shí)例9
圖9所示為根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的包括一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件903安裝于其下部 的載體卯2的安裝組件。該安裝組件附接至兩級(jí)熱控制系統(tǒng)。該熱控制系統(tǒng)包括第一級(jí)923 和第二級(jí)925冷卻系統(tǒng)。第一級(jí)冷卻系統(tǒng)923包括例如熱管系統(tǒng)的相變冷卻器。該熱管系 統(tǒng)熱連接至可以包括散熱片的第二級(jí)冷卻系統(tǒng)925。容易認(rèn)識(shí)到，第一級(jí)及第二級(jí)冷卻系 統(tǒng)可以包括本領(lǐng)域內(nèi)的熟練者所知的熱控制系統(tǒng)的任何組合，只要該熱控制系統(tǒng)的組合能 提供由一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件產(chǎn)生的熱量的期望的熱消散。
在一個(gè)實(shí)施例中，可以形成第一級(jí)冷卻系統(tǒng)923，其中載體902及一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元 件903被氣密密封在罩殼910中以產(chǎn)生空腔。芯材料905可以設(shè)置在空腔中載體的壁上及 一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件的冷卻界面上?？涨恢谐溆姓舭l(fā)性流體從而形成其中一個(gè)或多個(gè)發(fā)光 元件形成壁結(jié)構(gòu)的一部分的熱管。
在替代實(shí)施例中，所述空腔可以充滿通過對(duì)流和傳導(dǎo)將來自一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件產(chǎn)生 的熱量傳走的高導(dǎo)熱流體。在另一個(gè)實(shí)施例中，冷卻劑可以流過所述空腔以將一個(gè)或多個(gè) 發(fā)光元件產(chǎn)生的熱量帶走。在另一個(gè)實(shí)施例中，所述空腔中的一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件可以通 過噴淋冷卻的方法冷卻。
實(shí)例10
圖IO所示為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的在載體中不設(shè)開口的載體1002。在該實(shí)施例中， 載體用例如塑料或玻璃的透明材料制成。該載體可以包括提供對(duì)由通過基底1001安裝至 載體1002下部的一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件1003發(fā)射的光的光學(xué)操控的一個(gè)或多個(gè)具有紋理或 其他構(gòu)造的表面1007。
該與載體形成整體的具有紋理或其他構(gòu)造的表面1007可以提供光學(xué)功能并可以協(xié)助 一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件在工作條件下發(fā)射的光的引出和光束定形。該具有構(gòu)造的表面可以包 括例如本領(lǐng)域內(nèi)的熟練者所知的一個(gè)或多個(gè)包括穹頂透鏡，透鏡陣列，衍射鏡片，全息散 射器的光學(xué)元件或任何其它光學(xué)元件。
在一個(gè)實(shí)施例中，用于接納發(fā)光元件1003的罩殼1006形成在載體1002中靠近發(fā)光 元件的位置處。此外，密封材料可以被填入到基底IOOI，發(fā)光元件1003及載體1002之間 的罩殼中。
在一個(gè)實(shí)施例中，載體可以具有設(shè)置于其上的可以為一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件提供向電源 或可以附接至載體的其它器件的電連接的導(dǎo)電跡線。
作為選擇，載體可以具有相對(duì)于其定位或附接至其上的可以位于相對(duì)于一個(gè)或多個(gè)發(fā)
光元件一側(cè)的表面或面對(duì)一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件一側(cè)的界面上的次級(jí)光學(xué)元件。這些光學(xué)元 件可以是容易理解的例如折射或反射元件或其它期望的光學(xué)元件。 實(shí)例U
圖11所示為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的安裝組件。該安裝組件包括一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元 件1005熱連接至其上的導(dǎo)熱基底1018。該安裝組件還包括封閉該一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件 1005的初級(jí)光學(xué)元件1012，其中一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件1005和初級(jí)光學(xué)元件1012之間的 空間充滿例如光學(xué)硅樹脂的密封材料1016。該密封材料可以具有與光學(xué)元件盡可能接近的 折射率以加強(qiáng)光的引出。通常，用于此類應(yīng)用的可從商業(yè)獲得的硅樹脂的折射率約為1.4 至1.6的數(shù)量級(jí)。初級(jí)光學(xué)元件1012可以使用諸如為本領(lǐng)域的熟練者所知的硅樹脂或可以 熱固化或UV固化的環(huán)氧樹脂的粘結(jié)劑或其它粘結(jié)劑直接安裝到基底1018上。在替代實(shí)施 例中，初級(jí)光學(xué)元件可以通過粘結(jié)劑與密封材料1016 —起固定到位。初級(jí)光學(xué)元件包括 可以增加初級(jí)光學(xué)元件與基底之間的連接線的附接點(diǎn)1020。
該安裝組件繼而與載體1010中的開口 1014對(duì)準(zhǔn)，其中基底被連接至載體下部。通過 該方式，發(fā)自與安裝組件相關(guān)連的一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件的光可以通過形成在載體中的開 □。
在一個(gè)實(shí)施例中，電路跡線可以設(shè)置在基底上以提供與發(fā)光元件的電連接?；咨系?電連接區(qū)可以提供電氣的和機(jī)械的界面并可以與設(shè)置在載體上的電連接區(qū)相連?；卓梢?被對(duì)準(zhǔn)及定向然后被焊接到位以獲得基底和載體之間的機(jī)械的及電氣的連接。在一個(gè)實(shí)施 例中，進(jìn)一步的粘結(jié)劑的應(yīng)用可以增強(qiáng)載體和基底之間的機(jī)械連接。
在一個(gè)實(shí)施例中，諸如對(duì)光通量進(jìn)行采樣的熱傳感器或光學(xué)傳感器的附加的元件也可 以安裝在基底上。
圖12所示為對(duì)接至圖11中所示的安裝組件的次級(jí)光學(xué)元件1020。在載體中設(shè)置例如 標(biāo)記特征可以使可能具有高反射內(nèi)表面的次級(jí)光學(xué)元件插入到載體中的開口內(nèi)的空隙中 并與初級(jí)光學(xué)元件密切匹配。在該方式下，可以用最小的孔徑尺寸引出最大數(shù)量的由發(fā)光 元件產(chǎn)生的光。而且載體可以作為側(cè)向和垂直方向上的標(biāo)記特征以獲得次級(jí)光學(xué)元件的準(zhǔn) 確布局并協(xié)助避免初級(jí)光學(xué)元件及基底組件的損壞。
在本例中為熱管的熱控制系統(tǒng)1030對(duì)接至基底的冷卻界面。熱控制系統(tǒng)和基底之間 的熱連接可以通過將熱管和基底焊接在一起而獲得，該工藝步驟可能需要在基底的熱界面 上具有金屬化層。或者，導(dǎo)熱環(huán)氧樹脂，導(dǎo)熱膏泥或?qū)峤缑婺た梢杂糜诩訌?qiáng)基底的冷卻
界面和熱控制系統(tǒng)1030之間的熱接觸。
很明顯，前文敘述的本發(fā)明的實(shí)施例只是示例性的并且可以以多種方式變化。此類當(dāng) 前或未來的變化不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的主旨和范圍的背離，且所有對(duì)本領(lǐng)域中的熟練者 是明顯的這樣的修改應(yīng)包括在附后的權(quán)利要求的范圍中。
權(quán)利要求
1.一種可連接至熱控制系統(tǒng)的發(fā)光裝置，其特征在于，該裝置包括a)包括一個(gè)或多個(gè)光傳輸區(qū)域的載體；和 b)一個(gè)或多個(gè)用于產(chǎn)生光的發(fā)光元件，所述一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件中的每一個(gè)都安裝在具有冷卻界面的基底上，該基底安裝至載體下部以使得所述一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件中的每一個(gè)都靠近所述一個(gè)或多個(gè)光傳輸區(qū)域中的一個(gè)，其中所述冷卻界面的指向?yàn)檫h(yuǎn)離所述載體的方向，并且適于連接至熱控制系統(tǒng)；其中所述一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件適于連接至用于激勵(lì)該元件的電源。
2. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于，其中所述一個(gè)或多個(gè)光傳輸區(qū)域中的每 一個(gè)都由所述載體中的開口所述或載體的透明部分限定。
3. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于，其中所述基底包括電連接至所述一個(gè)或 多個(gè)發(fā)光元件的電路跡線或所述基底包括多個(gè)電連接至所述一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件的導(dǎo) 電平面。
4. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于，其中所述基底包括提供與載體的電氣及 機(jī)械連接的接觸區(qū)。
5. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于，其中所述載體包括用于對(duì)齊基底與所述 載體的標(biāo)記特征。
6. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于，其中一個(gè)或多個(gè)鏡片安裝到基底上并光 學(xué)連接至所述一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件。
7. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于，其中所述一個(gè)或多個(gè)光傳輸區(qū)域中的每 一個(gè)都由所述載體中的開口限定，并且其中一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件被構(gòu)造成插入一個(gè)或 多個(gè)所述開口中。
8. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于，其中所述載體用導(dǎo)熱材料制作而成。
9. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于，其中所述載體用FR4板制作而成。
10. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于，其中所述載體與插入物相匹配，且所述 插入物構(gòu)造為提供光的引出并將光定形為光束。
11. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于，其中所述載體用透明材料制作而成。
12. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于，其中一個(gè)或多個(gè)所述光傳輸區(qū)域構(gòu)造為 透明的光學(xué)元件，其中所述透明的光學(xué)元件從包括穹頂透鏡，F(xiàn)resnel透鏡，雙凸透鏡 陣列及散射器的組合中選擇。
13. —種可連接至熱控制系統(tǒng)的發(fā)光裝置，其特征在于，該裝置包括-a) 包括一個(gè)或多個(gè)光傳輸區(qū)域的載體；和b) —個(gè)或多個(gè)用于產(chǎn)生光的發(fā)光元件，所述一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件中的每一個(gè)都具有冷 卻界面，所述發(fā)光元件直接安裝至載體下部，以使得所述一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件中的每 一個(gè)都靠近所述一個(gè)或多個(gè)光傳輸區(qū)域中的一個(gè)，其中每個(gè)冷卻界面的指向?yàn)檫h(yuǎn)離所 述載體的方向，并且每個(gè)冷卻界面都適于連接至熱控制系統(tǒng)； 其中所述一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件適于連接至用于激勵(lì)該元件的電源。
14. 如權(quán)利要求13所述的發(fā)光裝置，其特征在于，其中所述一個(gè)或多個(gè)光傳輸區(qū)域中的 每一個(gè)都由所述載體中的開口或所述載體的透明部分限定。
15. 如權(quán)利要求13所述的發(fā)光裝置，其特征在于，其中所述載體包括用于對(duì)齊所述一個(gè) 或多個(gè)發(fā)光元件與所述載體的標(biāo)記特征。
16. 如權(quán)利要求13所述的發(fā)光裝置，其特征在于，其中所述一個(gè)或多個(gè)光傳輸區(qū)域中的 每一個(gè)都由所述載體中的開口限定，并且其中一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件被構(gòu)造成插入一個(gè) 或多個(gè)所述開口中。
17. 如權(quán)利要求13所述的發(fā)光裝置，其特征在于，其中所述載體用導(dǎo)熱材料制作而成。
18. 如權(quán)利要求13所述的發(fā)光裝置，其特征在于，其中所述載體用FR4板制作而成。
19. 如權(quán)利要求13所述的發(fā)光裝置，其特征在于，其中所述載體與插入物相匹配且所述 插入物構(gòu)造為提供光的引出并將光定形為光束。
20. 如權(quán)利要求13所述的發(fā)光裝置，其特征在于，其中所述載體用透明材料制作而成。
21. 如權(quán)利要求13所述的發(fā)光裝置，其特征在于，其中一個(gè)或多個(gè)光傳輸區(qū)域構(gòu)造為透 明的光學(xué)元件，其中所述透明的光學(xué)元件從包括穹頂透鏡，F(xiàn)resnel透鏡，雙凸透鏡陣 列及散射器的組合中選擇。
22. —種形成可連接至熱控制系統(tǒng)的發(fā)光裝置的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟a) 提供具有一個(gè)或多個(gè)光傳輸區(qū)域的載體；b) 將一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件與所述光傳輸區(qū)域中的一個(gè)對(duì)齊， 一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件中的 每一個(gè)都具有冷卻界面；c) 將所述一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件連接至所述載體下部；從而形成所述發(fā)光裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件的安裝組件，其中該安裝組件被構(gòu)造為使所述一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件連接至載體下部。該載體包括一個(gè)或多個(gè)光傳輸區(qū)域，其中該一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件中的每一個(gè)元件都對(duì)準(zhǔn)一個(gè)光傳輸區(qū)域而使光能夠穿過載體。發(fā)光元件的下部安裝可以提供對(duì)通過熱控制系統(tǒng)與和一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件相關(guān)連的冷卻界面的熱流通的便利。
文檔編號(hào)H01L33/00GK101351881SQ200680019530
公開日2009年1月21日 申請(qǐng)日期2006年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月5日
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