專利名稱：廣角室內照明燈的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體領域，更具體地，本發(fā)明涉及一種廣角室內照明燈。
背景技術：
發(fā)光二極管(LED)廣泛地使用在各種應用中，包括指示器、光傳感器、交通燈、寬帶數(shù)據(jù)傳輸以及照明應用。特別是由于LED的低功耗和長使用壽命使LED更加適用于照明應用。在照明應用中，LED具有一些局限性，諸如，帶狀光譜較窄?？梢酝ㄟ^集成各種類型的LED來克服該帶狀光譜較窄的局限性，從而提供了白光。另一種局限性是定向輻射。源于LED的輻射光功率通常以小立體角分配，該小立體角提供的視角很窄并且與目光照明不 同。這種定向的照明和明亮的光線使人的眼睛感到不舒服并且使人的眼睛感到疼痛。除非是為了特定應用需要朝特定方向進行照明，否則不需要LED照明的窄視角，尤其是在室內照明功能中。當前的室內LED燈使用朗伯(Lambertian)發(fā)射器和漫射罩來分配發(fā)射的光。然而，這些用于分配光的技術僅可以達到140度的照度并且具有些許后向光。所以，LED的輻射仍然是定向的并且不能形成均勻的光分配圖案。因此，需要LED結構的構造和方法來解決上述問題。

發(fā)明內容
為了解決現(xiàn)有技術中所存在的問題，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種照明結構，包括發(fā)光二極管(LED)器件，位于襯底上；透鏡，被固定在所述襯底上，并且位于所述LED器件上方；以及漫射罩，被固定在所述襯底上，并且覆蓋著所述透鏡，其中，所述透鏡和所述漫射罩被設計和配置為對來自所述LED器件的發(fā)射光進行再分配，以進行廣角照明。在該照明結構中，所述透鏡包括內表面和外表面；所述內表面包括第一側部和第一頂部；所述外表面包括第二側部和第二頂部；以及所述第一側部、所述第一頂部、所述第二側部、和所述第二頂部被設計和配置為將從所述LED器件發(fā)射的光再分配到大于2 π球面度的立體角中。在該照明結構中，所述第一側部、所述第一頂部、所述第二側部、和所述第二頂部被設計和配置為使得所述發(fā)射光在所述照明結構的運行過程中包括第一光束，穿過所述第一頂部和所述第二頂部，被分配在O球面度和大約2 3i*[l-Cos(3i/4)]球面度之間的第一立體角內；第二光束，穿過所述第一側部和所述第二側部，被分配在大約2 31 *[l-cosO /4)]球面度和大約2 31 *[l-cos(100 π /180)]球面度之間的第二立體角內；以及第三光束，穿過所述第一頂部，從所述第二頂部中反射出，并且穿過所述第二側部，被分配在大約2 3i*[l-cos(100 3i/180)]球面度和4 π球面度之間的第三立體角內。在該照明結構中，所述第二頂部具有凹部。在該照明結構中，所述第二頂部包括中心和環(huán)繞著所述中心的邊沿；所述第二頂部沿著第一方向與所述襯底間隔開，從而沿著所述第一方向限定出從所述第二頂部的邊沿到所述襯底的頂面的高度H;所述第二頂部沿著垂直于所述第一方向的第二方向從所述中心跨越到所述邊沿，從而限定出第一半徑r;所述凹部包括凹陷深度d，所述凹陷深度d被定義為沿著所述第一方向的從所述邊沿到所述中心的距離；以及第一比例d/H的范圍在大約O. 5和大約O. 8之間。在該照明結構中，所述第二側面在所述襯底上限定出圓形區(qū)域，并且所述圓形區(qū)域具有沿著所述第二方向的第二半徑R ;并且第二比例r/R的范圍在大約O. 3和大約I. O之間。在該照明結構中，所述第一頂部沿著所述第一方向與所述襯底間隔開，從而限定出所述第一頂部到所述襯底的頂面的高度h ;并且第三比例h/H的范圍在大約O. I和大約O. 4之間。在該照明結構中，進一步包括第二透鏡，覆蓋著所述第一透鏡，并且被配置在所述漫射罩內部。 在該照明結構中，所述襯底包括機械底座?！ぴ谠撜彰鹘Y構中，所述機械底座包含導熱材料，并且被設計為散熱器。在該照明結構中，所述機械底座包括鄰近所述LED器件的第一部分和遠離所述LED器件的第二部分；沿著第一方向配置所述第一部分和所述第二部分；所述第一部分沿著與所述第一方向垂直的第二方向具有第一尺寸；所述第二部分沿著所述第二方向具有第二尺寸；并且所述第二尺寸大于所述第一尺寸。在該照明結構中，進一步包括散熱電路板，與所述LED器件電連接，并且被配置在所述LED器件和所述襯底之間。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種照明結構，包括發(fā)光二極管(LED)器件，被配置在襯底上；第一透鏡，被固定在所述襯底上，并且覆蓋著所述LED器件；以及第二透鏡，被固定在所述襯底上，并且覆蓋著所述第一透鏡，其中，所述第一透鏡和所述第二透鏡被成形和配置為對從所述LED器件中發(fā)射出的光進行再分配，以進行廣角照明。在該照明結構中，所述第一透鏡包括面向所述LED器件的第一內表面和背向所述LED器件的第一外表面；所述第二透鏡包括面向所述LED器件的第二內表面和背向所述LED器件的第二外表面；并且第一內表面、第一外表面、第二內表面以及第二外表面中的每一個都被設計為具有選自由半球的一部分、半橢圓的一部分，以及具有帶有凹部的頂部和側部的表面所構成的組。在該照明結構中，所述第一透鏡和所述第二透鏡中的每一個都包含透明材料，所述透明材料選自由聚碳酸酯(PC)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)所構成的組。在該照明結構中，所述第二透鏡進一步包括散布在透明材料中的漫射粒子，以獲得光漫射效果。在該照明結構中，所述LED器件包括多個被配置在所述襯底上的LED芯片。在該照明結構中，所述第一透鏡被成形為具有蝙蝠翼結構。在該照明結構中，進一步包括第三透鏡，與所述第一透鏡和所述第二透鏡層疊，以進一步對從所述LED器件發(fā)射出的光進行再分配。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種制造照明結構的方法，包括將發(fā)光二極管(LED)器件附接至襯底；將第一透鏡附接至所述襯底，使所述第一透鏡覆蓋著所述LED器件；以及將第二透鏡附接至所述襯底，使所述第二透鏡覆蓋著所述第一透鏡。
在該方法中，進一步包括在將所述第一透鏡附接至所述襯底之前，形成第一透鏡，所述第一透鏡被成形為對來自所述LED器件的發(fā)射光進行再分配，以形成廣角照明。在該方法中，所述形成第一透鏡包括使用選自由噴射模塑和擠壓模塑所構成的組的技術。


當結合附圖進行閱讀時，根據(jù)下面詳細的描述可以更好地理解本發(fā)明。應該強調的是，根據(jù)工業(yè)中的標準實踐，各種部件沒有被按比例繪制。實際上，為了清楚的論述，各種部件的數(shù)量和尺寸可以被任意增加或減少。圖I是根據(jù)一個或多個實施例構成的照明結構的截面圖；圖2和圖3是根據(jù)各個實施例構成并且集成在圖I的照明結構中的發(fā)光二極管(LED)器件的俯視圖； 圖4在一個實施例中根據(jù)本發(fā)明的各個方面構成的圖I的照明結構的散熱器的俯視圖；圖5至圖8和圖12是根據(jù)各個實施例構成的照明結構的截面圖；圖5a是根據(jù)一個實施例構成的位于圖5的照明結構中的透鏡的俯視圖；以及圖9至圖11是根據(jù)各個實施例的圖8的照明結構中的透鏡表面形狀的截面圖。
具體實施例方式可以理解，以下公開提供了多種不同實施例或實例，用于實現(xiàn)各個實施例的不同特征。以下將描述組件和布置的特定實例以簡化本發(fā)明。當然，這些僅是實例并且不旨在限制本發(fā)明。本發(fā)明可以在各個實例中重復參考符號和/或字符。這種重復用于簡化和清楚，并且其本身不表示所述多個實施例和/或配置之間的關系。圖I是照明結構100的截面圖。圖2和圖3是根據(jù)各個實施例所構成的集成在照明結構100中的發(fā)光二極管(LED)器件的俯視圖。圖4是在一個實施例中根據(jù)本發(fā)明各個方面構成的照明結構100的散熱器的俯視圖。參考圖I至圖4，共同描述了照明結構100及其制造方法。照明結構100包括作為光發(fā)射源的LED器件102。該LED器件102與電路板112相連接并且進一步附接至襯底114。LED器件102包括如圖2所示的一個芯片104，或者如圖3所示的多個LED芯片104。當LED器件102包括多個LED芯片104時，為了獲得期望的照明效果，可以將多個LED芯片配置成適當?shù)年嚵?。例如，多個LED芯片104被配置為使得源于各個LED芯片的共同照明有助于發(fā)射光在大角度中具有增強的照明均勻度。在另一個實例中，多個LED芯片104包括單個的LED芯片104，每個單個的LED芯片104都被設計為提供不同波長或光譜的可視光，諸如，LED芯片的第一子集用于藍色，而LED芯片的第二子集用于紅色。在此情況下，各個LED芯片104共同提供白色照明或根據(jù)特定應用的其他照明效果。在各個實施例中，每個LED芯片104都包括一個發(fā)光二極管或多個發(fā)光二極管。作為一個實例，當LED芯片包括多個發(fā)光二極管時，為了高壓工作，這些二極管被串聯(lián)電連接，或進一步以串聯(lián)連接的二極管組的形式并聯(lián)電連接，從而提供冗余和器件耐用性(robustness)。作為一個實例，下面進一步描述LED器件102中的LED芯片104。LED芯片104包括半導體P-η結，該半導體p-n結可以在電磁光譜的紫外區(qū)域、可視區(qū)域或紅外區(qū)域中發(fā)射自發(fā)輻射。在一個實施例中，LED發(fā)射藍光。LED芯片104形成在生長襯底上，諸如，藍寶石、碳化硅、氮化鎵(GaN)或硅襯底。在一個實施例中，LED芯片104包括摻雜了 η型雜質的熔覆層(cladding layer)以及摻雜了 P型雜質的熔覆層，該熔覆層形成在η型摻雜的熔覆層上方。在一個實例中，η型熔覆層包含η型的氮化鎵(n-GaN)，而P型的熔覆層包含P型的氮化鎵(P-GaN)?？蛇x地，熔覆層可以包含以相應類型摻雜的GaAsP、GaPN、AlInGaAs、GaAsPN或AlGaAs。LED芯片10 4進一步包括設置在n_GaN和ρ-GaN之間的多量子阱(MQW)層。該MQW結構包括兩層交替的半導體層(諸如，氮化銦鎵/氮化鎵(InGaN/GaN))，并且被設計為調整LED器件的輻射光譜。LED芯片104進一步包括電極，該電極分別與摻雜了 η型雜質的熔覆層和摻雜了 P型雜質的熔覆層電連接。例如，可以在摻雜了 η型雜質的熔覆層上形成透明的導電層，諸如，氧化錫銦(ΙΤΟ)。形成η電極并且該電極與摻雜了 η型雜質的熔覆層相連接。在該實施例的改進形式中，可以使用引線互連件來連接電極和載體襯底上的端子。LED芯片104可以通過各種導電材料(諸如，銀膏、焊料或金屬接合)附接于載體襯底。在另一個實施例中，可以使用其他技術(諸如，硅通孔(TSV)和/或金屬軌跡)將發(fā)光二極管與載體襯底相連接。在另一個實施例中，使用突光粉將發(fā)射光轉換成不同的光波長，該突光粉可以與發(fā)射光相結合，從而產生光譜更寬的光，諸如，白光。實施例的范圍既不局限于任何特定類型的LED，也不局限于任何特定的配色方案。在所述實施例中，為了變化和改變發(fā)射光的波長(諸如，從紫外(UV)到藍色或從藍色到紅色)，在發(fā)光二極管周圍設置了一種或多種熒光粉。該熒光粉通常是粉末狀的并且被包含在其他材料(諸如，環(huán)氧樹脂或硅樹脂(也被稱作熒光粉膠))中。利用適當技術將該熒光粉膠應用到LED芯片104，并且進一步以適當?shù)男螤詈统叽鐚⒃摕晒夥勰z成形。各個實施例可以使用適用于應用方式的任意種類的LED。例如,可以使用傳統(tǒng)的LED，諸如，半導體基LED、有機LED (PLED)、聚合物LED (PLED)等。在高輸出功率LED中，各個實施例可以具有特殊的使用方式來確保其光輸出與所期望的白熾燈泡的光輸出相類似。LED芯片140進一步與電路板112相連接，從而提供電功率并且控制LED芯片104。電路板112可以是載體襯底的一部分。如果使用多個LED芯片104，那么這些LED芯片104可以分享一個電路板。在該實施例中，電路板112是用于有效地散熱以及用于熱消散的散熱電路板112。在一個實例中，使用的是金屬核心印刷電路板(MCPCB)。MCPCB可以適用于多種設計。所使用的示例性MCPCB中包括PCB，其中，該PCB的底座材料包括金屬，諸如，鋁、銅、銅合金等等。將導熱介質層設置在底座金屬層上面，從而將印刷電路板上的電路與下面的底座金屬層電隔離?？梢詫ED芯片104及其相關的軌跡設置在該導熱介電材料上面。在正常運行期間，LED芯片104產生熱量和光。熱量的積聚可能會損壞LED芯片104和/或隨著時間的推移降低LED芯片104的光輸出。MCPCB可以有效地將熱量從LED芯片中去除。具體來講，在一個實例中，通過導熱介電層將LED芯片104中的熱量傳遞給金屬底座。然后，金屬底座將熱量傳導給散熱器，散熱器將熱量驅散到環(huán)境大氣中。換言之，導熱介電層和金屬底座充當了熱橋，從而將熱量有效地和高效地從LED中傳送給散熱器。在一些實例中，金屬底座直接接觸散熱器，而在其他實例中，在散熱器和電路板112之間使用了中間材料。該中間材料可以包括，例如，雙面熱膠帶、熱膠、熱脂等。各個實施例可以適用于使用其他類型的MCPCB。例如，一些MCPCB包括多個線路層，并且在適當時可以使用這種MCPCB。電路板可以由與上述那些材料不同的材料制成。實際上，可以使用適當?shù)牟牧希踔量梢允褂脤嵝缘陀贛CPCB中所使用的那些材料的材料。例如，其他實施例可以使用由FR-4、陶瓷等制成的電路板。在另一個實例中，電路板112可以進一步包括功率轉換模塊。通常都以交流電(ac)(諸如，在美國用120V/60HZ，而在歐洲和亞洲的大部分地區(qū)用200V和50Hz以上的交流電)為室內照明提供電功率，并且白熾燈通常直接將功率施加到燈泡的燈絲上。LED器件102需要功率轉換模塊來將普通的室內電壓/頻率(高壓AC)改變成適用于LED器件102的功率(直流)。各個實施例可以將任意期望的功率類型應用于LED陣列來實現(xiàn)任意期望的照明作用。襯底114是用于為LED器件102提供機械支撐的機械底座。襯底114包括金屬，諸如，招、銅或其他適當金屬?？梢酝ㄟ^適當?shù)募夹g(諸如，擠壓模塑(extrusion molding)或壓模鑄造(die casting))來形成襯底114。襯底114或襯底114的至少一部分還充當 散熱器(因此也被稱作散熱器114)。在一個實施例中，散熱器114被設計為具有頂部114a以及底部114b，該頂部具有避免將LED器件102中發(fā)射的后向光屏蔽的第一尺寸，而該底部具有大于第一尺寸的第二尺寸，從而提供了有效的熱消散。第一部分和第二部分以所期望的熱導率連接或被形成為一個部分。散熱器114的第一部分114a被設計用于固定LED器件104和電路板112。根據(jù)另一個實施例，為了在提供令人滿意的光圖案的同時完成熱量管理工作，散熱器114具有多個面，每個面都具有與燈本身的長度尺寸平行的長度尺寸(在圖I中也被稱作第一方向或z方向)。這些面對于從外表上看去的燈泡形狀系數(shù)和表面非常重要。為了增強熱傳遞，散熱器114具有鰭。在特定的實例中，第二部分114b具有如圖4所示的鰭。每個鰭都被放置在兩個鄰接的面之間并且從燈的中心軸向外伸出。這些鰭具有暴露在環(huán)境大氣中的基本表面積，由此有助于熱量從燈的中心傳遞到空氣中。鰭之間的間隔所提供的構造使得發(fā)射出的后向光(該立體角大于2π球面度)可以大體上不受阻擋地穿過。照明結構100包括透鏡122，該透鏡被配置為位于LED器件102周圍。透鏡122包括內表面124和外表面126。內表面124和外表面126被設計成相應的形狀和尺寸,從而有效地將發(fā)射光從LED器件102分配到廣角中。在一個實例中，透鏡122的外表面126被設計為包括凹部，使得外表面126朝向中心向下傾斜。更具體地，當沿著第一方向(ζ方向)測量時，透鏡122的外表面的中心部分比邊沿低。透鏡122包括對來自LED器件的發(fā)射光而言基本上是透明的材料。在一個實例中，來自LED器件102的發(fā)射光的透射比大于大約90%。在各個實施例中，透鏡122包含聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)或其他適當?shù)牟牧??？梢酝ㄟ^任意適當?shù)募夹g(諸如，噴射模塑或擠壓模塑)來形成透鏡122。在適當?shù)卦O計和配置透鏡122的情況下，從LED器件中102發(fā)射出的光可以被分配到超過2JI* [l-cos (100 π/180)]球面度的立體角中?？梢詫⒌诙哥R或多個透鏡集成到照明結構100，從而進一步加強廣角照明。下面描述照明結構100的各個實施例。這些實施例被提供用于說明本發(fā)明，而不用于限制本發(fā)明的范圍。
圖5提供了在一個實施例中的根據(jù)各個方面構成的照明結構100(為了簡化示出了部分)的截面圖。該照明結構100包括透鏡122，該透鏡具有內表面124和外表面126。在一個實施例中，內表面124具有第一側面(或內側面)124a和第一頂面(或內頂面)124b。外表面126包括第二側面(或外表面)126b和第二頂面(或外頂面)126b。第一透鏡122被設計為有效地將源于LED器件102的發(fā)射光分配到高于100度的頂角或2 31*[1-(；08(100 31/180)]球面度的立體角中。在一個實施例中，內表面124被設計為具有從LED器件102到邊緣(或邊沿)限定的角度，在邊緣處內側面124a與內頂面124b相接觸(meet)。在該實施例中，被限定的角度范圍在大約70度和90度之間。在另一個實施例中，內頂面124b包括諸如平面、凹面或凸面的幾何結構。在又另一個實施例中，外側面126a包括諸如平面、凹面或凸面的幾何結構。在又另一個實施例中，外頂面126b包括諸如平面、凹面或凸面的幾何結構。內頂面124b沿著第一方向(ζ方向)與襯底114間隔開，從而如圖5所示地相對于襯底114限定出第一高度h。圖5a示出的是照明結構100中的透鏡122的部分的俯視圖。具體來講，圖5a中僅示出了透鏡122的外表面126 (126a和126b)。參考圖5和圖5a， 進一步描述了外表面126。如圖5a所示，在俯視圖中外頂面126b包括中心(被標記為“中心”)和邊沿(或第一邊沿并且被標記為“邊沿I”)。外頂面126b沿著第二方向，從中心跨越(span)到邊沿，從而限定出第一半徑“rl。如圖5中所示，該第二方向垂直于第一方向并且也被稱作r方向。外側面126a在襯底114上限定出圓形區(qū)域并且該圓形區(qū)域具有沿著第二方向的第二半徑R。特別地，是外側面126a在第一邊沿處與外頂面126a相接觸并且在第二邊沿(被標記為“邊沿2”)處與襯底114相接觸。沿著第二方向從中心到第二邊沿限定出該第二半徑R。類似地，內頂面126a還包括中心。沿著第一方向限定出一條虛線并且該虛線穿過內頂面126a的中心和外頂面126b的中心。在圖5中，該虛線被稱為主軸。外頂面126b沿著第一方向(ζ方向)與襯底114間隔開，從而限定出第一邊沿與襯底114之間的第二高度H。在本實施例中，外頂面126b包括凹部，使得第一邊沿高于外頂面126b的中心。外頂面126b是傾斜的，使得當該外頂面從第一邊沿處接近中心時，越來越接近襯底102。如圖5所示，可以通過參數(shù)d來測量外頂面126b的凹部，該參數(shù)被限定為沿著第一方向的外頂面的中心與外頂面的第一邊沿之間的距離。在一個實施例中，內表面124和外表面126被設計為利用再分配機構有效地將發(fā)射光再分配，下面將進一步參考圖6來描述該再分配機構。為了實現(xiàn)該再分配機構，根據(jù)各個實例，該透鏡122被設計為上面所限定的尺寸相互之間具有多個比例。在一個實例中，第一比例被確定為r/R并且該第一比例r/R的范圍在大約O. 3和大約I. O之間。在另一個實例中，第二比例被確定為d/H并且該第二比例d/H的范圍在大約O. 5和大約O. 8之間。在另一個實例中，第三比例被限定為h/H并且該第三比例h/H的范圍在大約O. I和大約O. 4之間。根據(jù)一個或多個實施例，參考用于再分配機構的圖6來進一步解釋圖5中的具有透鏡122的照明結構100。在照明結構100的運行過程中，LED器件102發(fā)射出光。該發(fā)射光被分配到頂角為90度或更小的圓錐體中。參考圖6所示的主軸來測量該頂角。相應的立體角為2 π球面度或更小。發(fā)射光穿過透鏡122并且通過透鏡122的各個表面(包括內側面124a、內頂面124b、外側面126b以及外頂面126b)進行再分配。如用于解釋目的的實例所描述的，來自LED器件102的發(fā)射光包括第一光束(被標記為“光束a”)、第二光束(被標記為“光束b”)以及第三光束(被標記為“光束C”)。如圖6所不,第一光束最初定向到立體角中，使得該光束穿過內頂面124b并且隨后穿過外頂面126b。該第一光束重定向(redirect)到處在O度和大約45度之間的頂角中。相應的立體角的范圍在O球面度到大約2ji*[1-cos(ji/4)]球面度之間。如圖6所示，第二光束最初定向到立體角中，使得該光束穿過內側面124a并且隨后穿過外側面126a。第二光束重定向到處在大約45度和大約100度之間的頂角中。相應的立體角的范圍在大約23i*[1-cos(ji/4)]球面度和大約2 π* [l-cos (100 π/180)]球面度之間。如圖6所示，第三光束最初定向到立體角中，使得該光束穿過內頂面124b，外頂面126b處進行反射并且穿過外側面126a。第三光束重定向到處在大約100度和180度之間的頂角中。相應的立體角的范圍在大約231*[1-(；08(10031/180)]球面度和431球面度之間。因此，來自LED器件102的發(fā)射光被帶有經過設計的內表面124和外表面126的透鏡122再分配到廣角中。在所述實例中，來自LED器件102的發(fā)射光被再分配到從O至4 π球面度的完全立體角中。 圖7提供了根據(jù)另一個實施例中的各個方面構成的照明結構100(為了簡化只示出了部分)的截面圖。圖7的照明結構100與圖5的照明結構100類似，但其進一步包括漫射罩128。在一個實施例中，漫射罩128被固定在襯底114的頂部114a上。為了均勻的照明，漫射罩128被設計帶有適當?shù)牟牧蟻砺湓从贚ED器件102的發(fā)射光。特別地，通過漫射罩128來漫射從透鏡122中再分配的光。在一個實施例中，漫射罩128包括透明的材料，諸如，PC、PMMA或其他適當?shù)牟牧??？梢酝ㄟ^適當?shù)募夹g(諸如，噴射模塑或吹塑模)來形成該漫射罩。為了獲得光的漫射效果，漫射罩128進一步包括散布在透明材料中的漫射粒子。漫射粒子的尺寸和濃度被設計為有效地漫射發(fā)射光。通過集成在照明結構100中的透鏡122和漫射罩128，來自LED器件102的發(fā)射光被更均勻地再分配到廣角中。在一個實例中，在O和大約2 π *[l-cos (135 π/180)]球面度之間的立體角區(qū)域中的光均勻度小于大約20%。光均勻度被限定為百分比，使得在立體角區(qū)域(在所述實例中，在O和2ji*[1-cos(135ji/180)]球面度之間)中的任意角度上的照明強度與整個角度區(qū)域的平均強度之間的差距都不應該大于上述百分比。在所述實例中，該百分比為20%。在特定實例中，光均勻度可以被公式化為|l_Iave|/Iave。在該公式中，參數(shù)I是在限定的角度區(qū)域中的任意角度上的照明強度。參數(shù)I·被定義為在限定的角度區(qū)域上的平均照明強度。在上述實例中，光均勻度為I I-Iave I/IaveS 20%。在該實例的改進形式中，用于后向光的光均勻度為I I-IaveI/I· < 5%。在該實例中，后向光被定義為處在大約2ji*[1-cos(135ji/180)]球面度和4 ji球面度之間的立體角內的從LED器件102中再分配的光。圖8提供的是根據(jù)另一個實施例中的各個方面構成的照明結構130(為了簡化只示出部分)的截面圖。就其他部件(諸如，LED器件102、電路板112以及襯底114)而言，圖8的照明結構130與圖5的照明結構100類似。然而，照明結構130包括被配置為包圍著LED器件102的第一透鏡122以及包圍著第一透鏡122的第二透鏡132。第一透鏡122包括第一內表面124和第一外表面126。第二透鏡132包括第二內表面134和第二外表面136。第一透鏡122和第二透鏡132的各個表面被設計為將來自LED器件102的發(fā)射光有效地再分配到廣角(諸如，> 2ji*[1-cos(100ji/180)]球面度)中。在一個實施例中，第一透鏡122和第二透鏡132的各個表面(包括第一內表面124、第一外表面126、第二內表面134以及第二外表面136)中的每個表面都被設計為具有相應的形狀和尺寸，使得從LED器件102中發(fā)射出來并且穿過第一和第二透鏡的光有效地再分配到廣角中。特別地，將第二透鏡132的第二內表面134和第二外表面136設計和配置為能夠將發(fā)射光向后折射(到大于2 π球面度的立體角中)。在一個實施例中，第一透鏡122和第二透鏡 132的各個表面(包括第一內表面124、第一外表面126、第二內表面134以及第二外表面136)中的每個表面都被設計為具有選自于由半球(如圖9所示)、半橢圓(如圖10所示)以及具有帶有凹進處的頂部和側部的表面(如圖11所示)所構成的組的相應的幾何結構。圖9至圖11是根據(jù)一個或多個實施例中的各個方面構成的表面幾何結構的截面圖。特別地，圖11中的表面幾何結構從中心下降了一個高度。在特定的實施例中，這些表面(124、126、134和136)中的至少一個表面被成形為如圖11所示地具有帶有凹部的頂部和側部。第二透鏡132沿著第一方向(ζ方向)跨越(span) 了第一尺寸并且沿著第二方向Cr方向)跨越了第二尺寸。在一個實施例中，第一尺寸的范圍在大約20mm和大約40mm之間。在另一個實施例中，第二尺寸的范圍在大約30mm和大約60mm之間。第一透鏡122和第二透鏡132中的至少一個包含高透明材料，諸如，透射比大于大約90%的材料。在一個實施例中，高透明材料包括玻璃或聚合材料。在各個實施例中，高透明材料包括通過適當?shù)募夹g(諸如，噴射模塑)所形成的PMMA或PC。在另一個實施例中，第二透鏡132包含帶有高透射比的類漫射材料(diffuser-like)。例如，第二透鏡132包括具有透射比大于大約90%并且混池度(cloudiness)大于大約80%的材料。在一個實例中，為了獲得光漫射效果，第二透鏡132包含散布有漫射粒子的透明材料(諸如，PC或PMMA)。在可選的實施例中，照明結構130進一步包括第三透鏡或更多透鏡，從而有效地將來自LED器件102的發(fā)射光以高角度均勻性再分配到廣角中。圖12提供了根據(jù)另一個實施例中的各個方面構成的照明結構140(為了簡化只示出了部分)的截面圖。圖12的照明結構140與圖8的照明結構130類似，但其進一步包括漫射罩128。照明結構140具體包括利用一種或多種透明材料形成的第一透鏡122和第二透鏡132。在一個實施例中，照明結構140進一步包括固定在襯底114的頂部114a上的漫射罩128。為了在不同角度上的均勻照明，漫射罩128被設計為帶有適當?shù)挠糜诼鋪碜訪ED器件102的發(fā)射光的材料。特別地，來自第一透鏡122和第二透鏡132的再分配光通過漫射罩128被進一步漫射。在一個實施例中，漫射罩128包括透明材料，諸如，PC、PMMA、或其他適當材料?？梢酝ㄟ^適當?shù)募夹g(諸如，噴射模塑或吹塑模(plastic blow))來形成漫射罩128。為了獲得光漫射效果，漫射罩128進一步包括散布在透明材料中的漫射粒子。盡管在本發(fā)明中提供和闡釋了多個實施例。但也可以在不背離本發(fā)明的主旨的條件下使用其他可選方案和實施例。在一個實施例中，為了期望的光再分配，第一透鏡122和/或第二透鏡132的各個表面可以被設計為分別帶有不同的幾何結構。在另一個實施例中，透鏡122(和/或透鏡132)具有蝙蝠翼結構。蝙蝠翼透鏡具有用于折射光路的棱柱形的肋。特別地，面(124、126、134和136)之一具有蝙蝠翼結構。在一個具有蝙蝠翼結構的透鏡表面的實例中，該透鏡表面與圖11中的幾何結構類似，但該透鏡表面在截面圖中包括多個頂峰和凹陷諸，如，波浪般的表面輪廓。因此，本發(fā)明提供了照明結構。該照明結構包括位于襯底上的發(fā)光二極管(LED)器件；被固定在襯底上并且位于LED器件上方的透鏡；以及被固定在襯底上并且覆蓋著透鏡的漫射罩，其中，該透鏡和漫射罩被設計和配置為對來自LED器件的發(fā)射光進行再分配，以進行廣角照明。在一個實施例中,透鏡包括內表面和外表面；該內表面包括第一側部和第一頂部；該外表面包括第二側部和第二頂部；并且第一側部、第一頂部、第二側部以及第二頂部被設計和配置為將來自LED器件的發(fā)射光再分配到大于2 π球面度的立體角中。在另一個實施例中，第一側部、第一頂部、第二側部以及第二頂部被設計和配置為使得發(fā)射光在照明結構的運行過程中包括第一光束、第二光束以及第三光束，第一光束穿過第一頂部和第二頂部，被分配在O球面度和大約2 π *[l-cos( π /4)]球面度之間的第一立體角內；第二光束穿過第一側部和第二側部，被分配在大約2 31 *[l-cos( JI/4)]球面度和大約2 π *[l-cos(100 π/180)]球面度之間的第二立體角內；第三光束穿過第一頂部，從第二頂部中反射出來，并且穿過第二側部，被分配在大約2 π *[l-cos (100 π /180)]球面度和4 π球面度之間的第三立體角內。在又一個實施例中，第二頂部具有凹部，在該實施例中，第二頂部包括中心和環(huán)繞著該中心的邊沿；該第二頂部沿著第一方向與襯底間隔開，從而沿著第一方向限定出從第二頂部的邊沿到襯底的頂面的高度H ;第二頂部沿著與第一方向垂直的第二方向從中心延伸到邊沿，從而限定出第一半徑r;凹部包括凹陷深度d，該深度d被定義為沿著第一方向從邊沿到中心的距離；并且第一比例d/H的范圍在大約O. 5至O. 8之間。下面提供多個其他實施例。第二側部在襯底上限定出圓形區(qū)域，并且該圓形區(qū)域沿著第二方向具有第二半徑R ;并且第二比例r/R的范圍在大約O. 3和大約I. O之間。第一頂部沿著第一方向與襯底間隔開，從而相對于襯底的頂面限定出高度h ;并且第三比例h/H的范圍在大約O. I和大約O. 4之間。照明結構可以進一步包括覆蓋著第一透鏡并且被配置在漫射罩內側的第二透鏡。襯底可以包括機械底座。該機械底座可以包括導熱材料，并且被設計為散熱器。在另一實施例中，該機械底座包括鄰近LED器件的第一部分以及遠離LED器件的第二部分；沿著第一方向配置該第一部分和第二部分；第一部分沿著與第一方向垂直的第二方向具有第一尺寸；第二部分沿著第二方向具有第二尺寸；并且第二尺寸大于第一尺寸。照明結構進一步 包括與LED器件電連接的散熱電路板；并且該散熱電路版被配置在LED器件和襯底之間。本發(fā)明還提供了照明結構的另一個實施例。該照明結構包括發(fā)光二極管(LED)器件，該發(fā)光二極管(LED)器件被配置在襯底上；被固定在襯底上，并且覆蓋了 LED器件的第一透鏡；以及被固定在襯底上并且覆蓋了第一透鏡的第二透鏡，其中，第一透鏡和第二透鏡被形成和配置為對源于LED器件的發(fā)射光進行再分配，以進行廣角照射。在公開的照明結構的一個實施例中，第一透鏡包括面向LED器件的第一內表面和背向LED器件的第一外表面；第二透鏡包括面向LED器件的第二內表面和背向LED器件的第二外表面；并且第一內表面、第一外表面、第二內表面以及第二外表面中的每一個都被設計為具有選自由半球的一部分、半橢圓，以及半球圓的一部分和具有帶有凹部的頂部和側部的表面所構成的組。在另一個實施例中，第一透鏡和第二透鏡包含透明材料，該材料選自于由聚碳酸酯(PC)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)所構成的組。第二透鏡可以進一步包括散布在透明材料中的漫射粒子，以獲得光漫射效果。LED器件可以包括多個被配置在襯底上的LED芯片。第一透鏡可以被成形為帶有蝙蝠翼結構。照明結構可以進一步包括第三透鏡，該第三透鏡與第一透鏡和第二透鏡層疊(cascade),從而進一步對源于LED器件的發(fā)射光進行再分配。本發(fā)明還提供了制造照明結構的方法的實施例。該方法包括將發(fā)光二極管(LED)器件附接至襯底；將第一透鏡附接至襯底，該第一透鏡覆蓋著LED器件；并且將第二透鏡附接至襯底，該第二透鏡覆蓋著第一透鏡。該方法可以進一步包括形成第一透鏡，在將第一透鏡附接至襯底之前，形成第一透鏡，使該第一透鏡成形為對源于LED器件的發(fā)射光進行再分配。第一透鏡的形成可以包括使用選自由噴射模塑和擠壓模塑所構成的組的技術。上面論述了若干實施例的部件，使得本領域普通技術人員可以更好地理解隨后的具體說明。本領域普通技術人員應該理解，可以很容易地使用本發(fā)明作為基礎來設計或更改其他用于達到與這里所介紹實施例相同的目的和/或實現(xiàn)相同優(yōu)點的處理和結構。本領域普通技術人員也應該意識到，這種等效構造并不背離本發(fā)明的精神和范圍，并且在不背 離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以進行多種變化、替換以及改變。
權利要求
1.一種照明結構，包括 發(fā)光二極管(LED)器件,位于襯底上； 透鏡，被固定在所述襯底上，并且位于所述LED器件上方；以及 漫射罩，被固定在所述襯底上，并且覆蓋著所述透鏡， 其中，所述透鏡和所述漫射罩被設計和配置為對來自所述LED器件的發(fā)射光進行再分配，以進行廣角照明。
2.根據(jù)權利要求I所述的照明結構，其中， 所述透鏡包括內表面和外表面； 所述內表面包括第一側部和第一頂部； 所述外表面包括第二側部和第二頂部；以及 所述第一側部、所述第一頂部、所述第二側部、和所述第二頂部被設計和配置為將從所述LED器件發(fā)射的光再分配到大于2 π球面度的立體角中。
3.根據(jù)權利要求2所述的照明結構，其中，所述第一側部、所述第一頂部、所述第二側部、和所述第二頂部被設計和配置為使得所述發(fā)射光在所述照明結構的運行過程中包括 第一光束，穿過所述第一頂部和所述第二頂部，被分配在O球面度和大約23i*[l-cos(3i/4)]球面度之間的第一立體角內； 第二光束，穿過所述第一側部和所述第二側部，被分配在大約2 * [1-COS ( π /4)]球面度和大約2 3i*[l-cos(100 3i/180)]球面度之間的第二立體角內；以及 第三光束，穿過所述第一頂部，從所述第二頂部中反射出，并且穿過所述第二側部，被分配在大約2 31 *[l-cos(100 31/180)]球面度和4 π球面度之間的第三立體角內，或者其中，所述第二頂部具有凹部，并且其中， 所述第二頂部包括中心和環(huán)繞著所述中心的邊沿； 所述第二頂部沿著第一方向與所述襯底間隔開，從而沿著所述第一方向限定出從所述第二頂部的邊沿到所述襯底的頂面的高度H ； 所述第二頂部沿著垂直于所述第一方向的第二方向從所述中心跨越到所述邊沿，從而限定出第一半徑r ; 所述凹部包括凹陷深度d，所述凹陷深度d被定義為沿著所述第一方向的從所述邊沿到所述中心的距離；以及 第一比例d/H的范圍在大約O. 5和大約O. 8之間，并且其中， 所述第二側面在所述襯底上限定出圓形區(qū)域，并且所述圓形區(qū)域具有沿著所述第二方向的第二半徑R ;并且 第二比例r/R的范圍在大約O. 3和大約I. O之間，并且其中， 所述第一頂部沿著所述第一方向與所述襯底間隔開，從而限定出所述第一頂部到所述襯底的頂面的高度h ;并且 第三比例h/H的范圍在大約O. I和大約O. 4之間。
4.根據(jù)權利要求I所述的照明結構，進一步包括第二透鏡，覆蓋著所述第一透鏡，并且被配置在所述漫射罩內部。
5.根據(jù)權利要求I所述的照明結構，其中，所述襯底包括機械底座，并且 其中，所述機械底座包含導熱材料，并且被設計為散熱器，或者其中，所述機械底座包括鄰近所述LED器件的第一部分和遠離所述LED器件的第二部分； 沿著第一方向配置所述第一部分和所述第二部分； 所述第一部分沿著與所述第一方向垂直的第二方向具有第一尺寸； 所述第二部分沿著所述第二方向具有第二尺寸；并且 所述第二尺寸大于所述第一尺寸。
6.根據(jù)權利要求I所述的照明結構，進一步包括散熱電路板，與所述LED器件電連接，并且被配置在所述LED器件和所述襯底之間。
7.一種照明結構，包括 發(fā)光二極管(LED)器件，被配置在襯底上； 第一透鏡，被固定在所述襯底上，并且覆蓋著所述LED器件；以及 第二透鏡，被固定在所述襯底上，并且覆蓋著所述第一透鏡， 其中，所述第一透鏡和所述第二透鏡被成形和配置為對從所述LED器件中發(fā)射出的光進行再分配，以進行廣角照明。
8.根據(jù)權利要求7所述的照明結構，其中， 所述第一透鏡包括面向所述LED器件的第一內表面和背向所述LED器件的第一外表面； 所述第二透鏡包括面向所述LED器件的第二內表面和背向所述LED器件的第二外表面；并且 第一內表面、第一外表面、第二內表面以及第二外表面中的每一個都被設計為具有選自由半球的一部分、半橢圓的一部分，以及具有帶有凹部的頂部和側部的表面所構成的組，或者 其中，所述第一透鏡和所述第二透鏡中的每一個都包含透明材料，所述透明材料選自由聚碳酸酯(PC)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)所構成的組，或者 其中，所述第二透鏡進一步包括散布在透明材料中的漫射粒子，以獲得光漫射效果，或者 其中，所述LED器件包括多個被配置在所述襯底上的LED芯片，或者 其中，所述第一透鏡被成形為具有蝙蝠翼結構，或者 進一步包括第三透鏡，與所述第一透鏡和所述第二透鏡層疊，以進一步對從所述LED器件發(fā)射出的光進行再分配。
9.一種制造照明結構的方法，包括 將發(fā)光二極管(LED)器件附接至襯底； 將第一透鏡附接至所述襯底，使所述第一透鏡覆蓋著所述LED器件；以及 將第二透鏡附接至所述襯底，使所述第二透鏡覆蓋著所述第一透鏡。
10.根據(jù)權利要求9所述的方法，進一步包括在將所述第一透鏡附接至所述襯底之前，形成第一透鏡，所述第一透鏡被成形為對來自所述LED器件的發(fā)射光進行再分配，以形成廣角照明，并且 其中，所述形成第一透鏡包括使用選自由噴射模塑和擠壓模塑所構成的組的技術。
全文摘要
本發(fā)明提供了一個照明結構的實施例。該照明結構包括位于襯底上的發(fā)光二極管(LED)器件；被固定在襯底上并且位于LED器件上方的透鏡；以及被固定在襯底上并且覆蓋著透鏡的漫射罩，其中，該透鏡和漫射罩被設計和配置為對來自LED器件的發(fā)射光進行再分配，從而進行廣角照明。本發(fā)明還提供了一種廣角室內照明燈。
文檔編號H01L33/64GK102903833SQ20121023874
公開日2013年1月30日 申請日期2012年7月10日 優(yōu)先權日2011年7月29日
發(fā)明者曾志翔, 李孝文, 郭升鑫, 柯佩雯, 孫志璿, 葉偉毓 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司