LED平面光源和由其构造的低轮廓前灯制造技术

本发明专利技术涉及一种光源（１０），该光源（１０）包括一光发射半导体器件（１２）。支撑基片（１４）具有支撑半导体器件（１２）的基本平坦的反射面（２８）。该光发射半导体器件通过支撑基片散热。曲面反射镜（１６）具有凹抛物反射面。该光发射半导体器件（１２）设置在支撑基片（１４）和曲面反射镜（１６）之间。支撑基片（１４）和曲面反射镜（１６）一起限定光孔（１８），光发射半导体器件（１２）产生的光穿过光孔（１８）。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及照明技术。特别涉及用于产生适用于车辆前灯和其它用途的基本平面波光束的粗糙的固态平面波光源，将用特定参考进行描述。然而，本专利技术也提供产生其它类型光分布(例如聚焦在一维且在正交维数中平坦的光、有角度地倾斜的平面波光、以及类似的)的固态光源，用于向下照射和整个照明技术的其它应用中。
技术介绍
现有车辆前灯通常使用灯丝光源(如卤素灯或高亮度放电灯)，灯丝光源通过在高压气体环境中的电极间放电产生电弧照明。这样的光源产生基本的点光源，其通过一般包括后反射镜和前透镜的光学元件进行聚光、定向。光学元件优选产生射向车辆前方的光束，后反射镜和前透镜的直径或尺寸控制前灯光束尺寸。在美国，车辆一般都有远光前灯和近光前灯。前者用于在相当空旷的乡村道路和公路上提供最大限度的前向照明，后者用于城市或其它居民区道路。近光前灯是为驾驶员提供前向照明并同时避免迎面而来的车辆的前灯所产生的强光和可能的目眩的折衷。近光前灯设计并安装在车辆上，将近光集中在水平面以下(即，集中到道路上而不朝着对面车辆)。近光也优选地用于雪、雨或雾的驾驶条件下，以减少使驾驶员目眩的反向散射的前灯照明。现有的前灯存在某些缺点。它们很大，特别是在垂直方向上，这将降低车辆的空气动力性能和美感。由于用于近光和远光的两组分开的前灯通常用于提供两种照明模式，所以车辆设计者也受到了限制。为了解决这些空气动力学和美学设计的问题，通常为特定车辆模型和车辆定制设计车辆前灯。这样就增加了前灯的成本。一些车辆采用“密封的光束”前灯，其中，卤素灯或放电灯、后反射镜以及前透镜被集成到单一的密封单元。当密封光束前灯由于任何原因产生故障时，必须更换整个密封光束单元。可选择地，一些车辆采用包括后反射镜和前透镜的前灯外壳，以及插入后反射镜的独立卤素灯或放电灯。这些前灯允许在不更换光学元件的情况下更换出现故障的灯，但是增加了由于附加的可拆卸灯连接所造成的前灯失调的可能性。白炽卤素灯或放电灯的另一缺点是有限的可靠性和突然失效模式。白炽光源的灯丝是脆的，特别是卤素前灯通常使用寿命较短。放电灯包括包含在透明玻璃或塑料灯泡中的高压气体，可能会有破碎的危险。而且，白炽灯和放电灯都采用单一光源，通过光学元件形成光束。因此，光源的故障(例如白炽灯丝的破损或高压放电气体的泄漏)会导致前灯的完全损坏，这将产生驾驶安全的危险。本专利技术提供一种克服上述和其它局限性的改进的装置和方法。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，披露了一种包括光发射半导体器件的光源。支撑基片带有一支撑半导体器件的基本平坦的反射面。光发射半导体器件通过支撑基片散热。曲面反射镜具有凹抛物反射面。光发射半导体器件设置在基本平坦的反射面和凹抛物反射面之间。支撑基片和曲面反射镜一起定义了光孔，光发射半导体器件所产生的光穿过该光孔。根据本专利技术的另一方面，披露了车辆的前灯。前灯包括支撑面和多个光发射模块。每个光发射模块都包括反射杯(cup)，该反射杯包括在抛物分界面上接合在一起的平坦部分和抛物面部分。抛物面部分的开口端限定了光输出开口。每个光发射模块还包括一光发射半导体芯片(die)，该芯片附着在反射杯的平面部分上，适于产生朝向反射杯抛物面部分的光。光发射模块设置在支撑面上，每个反射杯的平面部分平行于支撑面，反射杯的光输出开口设置为可使多个光发射模块产生累积光束(cumulative light beam)。根据本专利技术的另一方面，披露了包括固态光发射器件和反射镜的固态光源。反射镜包括基本平坦的侧面和面对基本平坦的侧面的基本上凹曲的侧面。固态光发射器件由基本平坦的侧面支撑，发射基本指向凹曲的侧面的光。反射镜还包括由基本平坦的侧面和基本上凹曲的侧面的边部限定的开口，基本平坦的侧面和基本上凹曲的侧面相互配合将由固态光发射器件产生的光引导至开口。根据本专利技术的另一方面，提供了一种制造光源的方法。光发射半导体芯片被固定在反射平面上。在光发射半导体芯片上施加封装物以密封芯片。该施加限定了具有孔侧面和弯曲侧面的封装面。反射层被施加到封装物的弯曲侧面。对于本领域的普通技术人员来说，通过阅读和理解以下详细的描述，本专利技术的多个优点和好处将变得明显。附图说明本专利技术可以采用多种组件和多种组件的布置、以及多种步骤和多种步骤的排列。附图只是用于说明优选的实施例，不用于限制本专利技术。图1示出了包括所选光线轨迹的光源的第一实施例的侧面剖视图。图2示出了移除平坦反射基片以暴露光发射半导体芯片的从第一实施例下面看的视图，图中还包括所选的光线轨迹。图3示出了从包括透镜化光孔的光源的第二实施例下面看的视图，在该图中，移除了平坦反射基片以暴露光发射半导体芯片，图中还包括所选的光线轨迹。图4示出了包括产生向下的光束的平坦折射孔面的光源的第三实施例的侧面剖视图，并且示出了所选的光线轨迹。图5示出了包括产生向上的光束的平坦折射孔面的光源的第四实施例的侧面剖视图，并且示出了所选的光线轨迹。图6示出了包括用于发射具有水平方向锐利水平截止的光束的大面积光发射半导体芯片的光源的第五实施例的侧面剖视图，并且示出了所选的光线轨迹。图7示出了第五实施例的光束方向图的正视图，其中大面积光发射半导体芯片的纵横比为3∶1。图8示出了本专利技术的低轮廓车前灯的优选实施例的正视图。图9示意性地示出了利用图8的前灯实施例选择性地产生远光和近光之一的典型电路。图10示出了包括多个光发射半导体器件和半抛物面反射镜的典型向下照光的透视图。图11示意性地示出了采用多个光源的室内照明布局，其中每个光源都包括光发射半导体器件及相应的反射镜。具体实施例方式参照图1和图2，光源10包括由反射支撑基片14支撑的光发射半导体器件12。一般地，半导体器件12是从晶片上切下并通过焊接、环氧树脂粘合或其它方法接合到支撑基片14上的半导体芯片。可以选择地，半导体器件12和支撑基片14被单块集成，也就是，支撑基片14是抛光的半导体基片，使用外延晶体生长、影印法(photolithography)、杂质扩散、金属沉积、和/或其它半导体处理技术的选择组合在该基片上制造光发射半导体器件12。在该单块集成电路的实施例中，半导体基片可选择性地涂覆金属以增加它的反射率。优选地，反射支撑基片14包括用于光发射半导体器件12的主要散热路径(heat sinking path)。基片14是散热片(heat sink，也称热沉)的适合部分或通过热传导的方式与散热片连接。光发射半导体器件12装配在基片14上，其主要光发射面向上且远离基片14。因此，带有蓝宝石背面的基于氮化镓(GaN)的发光二极管(LED)或带有半透明或透明背面的其它光发射半导体器件可以设定或装配在方便且在器件和基片14之间提供良好的热传输的倒装芯片结构中。也可使用其它适合的表面安装技术。还可以考虑包括次黏着基台以改进在光发射半导体器件12和基片14之间的热传导。具有凹反射面的曲面反射镜16和一部分反射支撑基片14一起限定了具有开口或光孔18的反射杯或腔，在杯或腔中设置了光发射半导体器件12。优选地，将用于封装光发射半导体器件12和包含在反射镜16中的支撑基片14的一部分的光透射封装物20填充到腔中。封装物20优选也远离支撑基片14向上延伸，以限定与曲面反射镜16一致的曲面22。封装物(encapsula本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光源，包括：光发射半导体器件；以及支撑基片，具有用于支撑所述半导体器件的基本平坦的反射面，所述光发射半导体器件通过所述支撑基片散热；以及曲面反射镜，具有一凹抛物反射面，所述光发射半导体器件设置在所述基本平坦的反射 面和所述凹抛物反射面之间，所述支撑基片和所述曲面反射镜共同限定一光孔，所述光发射半导体器件发射的光穿过所述光孔。

【技术特征摘要】
US 2002-8-30 10/064,9421.一种光源，包括光发射半导体器件；以及支撑基片，具有用于支撑所述半导体器件的基本平坦的反射面，所述光发射半导体器件通过所述支撑基片散热；以及曲面反射镜，具有一凹抛物反射面，所述光发射半导体器件设置在所述基本平坦的反射面和所述凹抛物反射面之间，所述支撑基片和所述曲面反射镜共同限定一光孔，所述光发射半导体器件发射的光穿过所述光孔。2.根据权利要求1所述的光源，其中，所述平坦反射平面和所述凹抛物反射面相配合反射由所述光发射半导体器件产生的光，所述光发射半导体器件产生的光射向所述平坦反射面和所述凹抛物反射面中的一个面，沿基本平行于所述基本上凹的抛物面的光学轴线的方向射向所述光孔。3.根据权利要求1所述的光源，其中，所述基本上凹的抛物面的光学轴线与所述平坦反射面重合。4.根据权利要求1所述的光源，其中，所述光发射半导体器件集中在所述基本上凹的抛物面的光学焦点。5.根据权利要求1所述的光源，其中，所述光发射半导体器件被设置为第一边部基本与所述基本上凹的抛物面的光学焦点对准，所述光发射半导体器件从所述远离光孔的第一边部延伸。6.根据权利要求1所述的光源，其中，所述光发射半导体器件被设置为第一边部基本与所述基本上凹的抛物面的光学焦点对准，所述光发射半导体器件沿所述基本上凹的抛物面的所述光学轴线从所述远离所述光学焦点的所述第一边部延伸。7.根据权利要求1所述的光源，其中，所述曲面反射镜包括光透射封装物，用于封装所述光发射半导体器件以及所述基本平坦的反射面的至少一部分，所述封装物包括基本上凸的抛物封装面；以及反射层，设置在所述基本上凸的抛物封装面上；分界面，所述分界面设置在所述反射层和对应于所述曲面反射镜的所述基本上凹的抛物面的所述封装物之间。8.根据权利要求7所述的光源，其中，所述光透射封装物包括与所述光孔重合的光透射折射面，当由所述光发射半导体器件产生的光穿过所述光孔时，所述折射面折射所述光。9.根据权利要求8所述的光源，其中，所述光透射折射面限定一透镜，所述透镜将穿过所述光孔的光聚焦到焦点上。10.根据权利要求8所述的光源，其中，所述光透射折射面是基本平坦的，并且所述光透射折射面的面法线与所述抛物面反射镜的光学轴线成非零角。11.根据权利要求1所述的光源，其中，所述光发射半导体器件是发光二极管，所述发光二极管的最强光发射的方向垂直射向并远离所述基本平坦的反射面。12.根据权利要求1所述的光源，其中，所述光发射半导体器件和所述曲面反射镜限定光发射模块，所述光源包括设置在所述支撑基片上的多个光发射模块。13.根据权利要求1所述的光源，其中，所述光发射半导体器件、所述曲面反射镜、和所述支撑基片限定光发射模块，所述光源还包括支撑结构；多个设置在所述支撑结构上且在第一角度发射远离所述支撑结构的光的第一光发射模块；以及多个设置在所述支撑结构上且在与所述第一角度不同的第二角度发射远离所述支撑结构的光的第二光发射模块，所述第二光发射模块散布于所述第一光发射模块间。14.根据权利要求13所述的光源，还包括电源电路，有选择地向所述第一光发射模块和所述第二光发射模块中的一个模块提供能量以分别产生以第一角度射出的第一光束和以第二角度射出的第二光束中的一个光束。15.根据权利要求1所述的光源，其中，所述光发射半导体器件包括光发射半导体器件元件的单块阵列，所述支撑基片包括所述单块基片，所述曲面反射镜包括对应于所述光发射半导体器件阵列元件的多个曲面反射镜，所述光源还包括多个封装物模壳，对应于所述光发射半导体器件阵列元件，每个封装物模壳封装相应的光发射半导体器件阵列元件且包括限定曲面反射镜的曲率的曲面。16.根据权利要求15所述的光源，其中，所述光发射半导体器件阵列的所述元件选自包括发光二极管和垂直腔面发射激光器的组。17.一种车辆的前灯，所述前灯包括支撑面；以及多个光发射模块，每个光发射模块均包括反射杯，包括平坦部分、在抛物分界面连接在一起的抛物面部分、限定光输出开口的所述抛物面部分的开口端，以及光发射半导体芯片，附着在所述反射杯的平面部分，且能够产生射向所述反射杯的所述抛物面部分的光；其中，所述光发射模块设置在所述支撑面上，所述每个反射杯的所述平坦部分与所述支撑面平行，所述反射杯的所述光输出开口设置为使所述多个光发射模块产生累积光束。18.根据权利要求17所述的前灯，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜晓峰，邢陈震，托马斯F索莱斯，弗兰克P多诺尔，托米斯拉夫J什蒂马茨，罗伯特申德勒，
申请(专利权)人：吉尔科有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]