具有微结构透镜的发光二极管制造技术

一种具有微结构透镜的发光二极管(LED)包括：LED管芯和微结构透镜。微结构透镜包括：凸透镜部；至少一个同心脊状结构，围绕凸透镜部；和下部，位于凸透镜部和至少一个同心脊状结构的下方。将下部配置为设置在LED管芯上方。自LED管芯的边缘至微结构透镜的顶部中心的第一光程长度基本上与自LED管芯的边缘至微结构透镜的侧面的第二光程长度相同。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体上涉及发光二极管(LED)，更具体地来说，涉及具有微结构透镜的LED。
技术介绍
对于最初的LED透镜设计来说，光提取效率和空间色移特性是重要因素。最初的LED透镜将影响二次光学设计和后端产品应用。传统的圆顶透镜可以改善光提取性能，但是由于在不同方向上的不同光学路径长度，该透镜具有不期望的空间色移
技术实现思路
、为了解决现有技术中存在的缺陷，根据本专利技术的一个方面，提供了一种具有微结构透镜的发光二极管(LED)，包括LED管芯；以及微结构透镜，包括凸透镜部；至少一个同心脊状结构，围绕所述凸透镜部；以及下部，位于所述凸透镜部和所述至少一个同心脊状结构的下方；其中，所述下部被配置为设置在所述LED管芯上方，自所述LED管芯的边缘至所述微结构透镜的顶部中心的第一光程长度基本上与自所述LED管芯的所述边缘至所述微结构透镜的侧面的第二光程长度相同。该LED进一步包括设置在所述LED管芯上的荧光体涂层。该LED进一步包括设置在基板上并且位于所述LED管芯的下方的反射层；以及设置在所述反射层上方的焊料层，其中，所述反射层包括银(Ag)。在该LED中，所述微结构透镜包括硅(Si);或者所述至少一个同心脊状结构具有与所述凸透镜部相同的高度；或者所述至少一个同心脊状结构具有与所述凸透镜部相比更低的高度。在该LED中，更接近所述微结构透镜的中心的所述至少一个同心脊状结构的第一同心脊状具有比所述至少一个同心脊状结构的第二同心脊状结构更高的高度；或者所述至少一个同心脊状具有圆形；或者所述至少一个同心脊状具有椭圆形。根据本专利技术的另一方面，提供了一种制造具有微结构透镜的发光二极管(LED)的方法，包括将发光二极管(LED)管芯设置在基板上；以及在所述LED上模制所述微结构透镜，所述微结构透镜具有至少一个同心脊状物，其中，自所述LED管芯的边缘至所述微结构透镜的顶部中心的第一光程长度基本上与自所述LED管芯的边缘至所述微结构透镜的侧面的第二光程长度相同。该方法进一步包括在所述基板上形成反射层；以及在所述反射层上形成焊料层。该方法进一步包括将所述LED管芯结合至所述基板；或者将所述LED管芯引线接合；或者在所述LED管芯上形成荧光体涂层；或者在模制以后，蚀刻所述微结构透镜。根据本专利技术的又一方面，提供了一种具有微结构透镜的发光二极管(LED)，包括基板，具有反射层；LED管芯，被设置在所述反射层上；荧光体涂层，被设置在所述LED管芯的上方；以及微结构透镜，包括凸透镜部；至少一个同心脊状结构，围绕所述凸透镜部；以及下部，位于所述凸透镜部和所述至少一个同心脊状结构的下方；其中，所述下部被配置为设置在所述LED管芯的上方，自所述LED管芯的边缘至所述微结构透镜的顶部中心的第一光程长度基本上与自所述LED管芯的边缘至所述微结构透镜的侧面的第二光程长度相同。该LED进一步包括设置在所述反射层上方的焊料层。附图说明现在将结合附图所进行的以下描述作为参考，其中图I为示出具有根据某些实施例的具有微结构透镜的示例性LED的示意图；图2A为示出用于根据某些实施例的LED的示例性微结构透镜的侧视图的示意图； 图2B为示出用于在图2A中的LED的示例性微结构透镜的俯视图的示意图；图2C为示出用于在图2A中的LED的示例性微结构透镜的立体图的示意图；图3A为示出用于根据某些实施例的LED的另一示例性微结构透镜的侧视图的示意图；图3B为示出用于在图3A中的LED的示例性微结构透镜的俯视图的示意图；图3C为示出用于在图3A中的LED的示例性微结构透镜的立体图的示意图；图4A为示出用于根据某些实施例的LED的又一示例性微结构透镜的侧视图的示意图；图4B为示出用于在图4A中的LED的示例性微结构透镜的俯视图的示意图；图4C为示出用于在图4A中的LED的示例性微结构透镜的立体图的示意图；图5为示出根据某些实施例的各种LED的Y/B比的曲线图；以及图6为用于根据某些实施例制造图I中的具有微结构透镜的示例性LED的方法的流程图。具体实施例方式下面，详细讨论各种实施例的制造和使用。然而，应该理解，本专利技术提供了许多可以在各种具体环境中实现的可应用的专利技术概念。所讨论的具体实施例仅仅示出制造和使用本专利技术的具体方式，而不用于限制本专利技术的范围。图I为示出根据某些实施例具有微结构透镜的示例性LED的示意图。LED组件100包括基板102和LED管芯108。在基板102 (例如硅(Si))上形成反射层104，例如银(Ag)。例如，通过使用焊料层106接合来将LED管芯108安装在基板102上。LED管芯108的尺寸根据应用变化，例如，300iim-2000iim。对于低功率应用来说，LED管芯108可以具有300 ii m-600 ii m的尺寸；而对于高功率应用来说，LED管芯108可以具有约IOOOiim或以上的尺寸。在LED管芯108的上方沉积荧光体涂层110，从而形成来自LED组件100的期望光颜色。例如，通过LED管芯108所发出的光的颜色可以为蓝色，例如，该管芯由InGaN所制成，并且可以将黄荧光体材料(例如，掺铈钇铝石榴石(Ce3+:YAG))用于形成白光。此外，根据具体材料和荧光体涂层110的厚度，例如，30 u m-60 u m，可以改变光颜色。荧光体涂层110可以使用本领域公知的各种材料。在某些实施例中，荧光体颗粒尺寸可以变化，例如，6 u m-30 u m0荧光体材料可以通过控制荧光体的分布，例如，喷涂，在LED管芯108上形成共形涂层。微结构透镜114包括顶部微结构116和下部122，在基板102和LED管芯108的上方模制该微结构透镜，该微结构透镜同时还形成透镜基底层112。微结构透镜114的尺寸根据应用变化，并且其直径可以为LED管芯108的尺寸的约2. 5倍。例如，微结构透镜114和透镜基底层112可以包括硅(Si)。除了凸透镜部118以外，微结构116至少包括一个同心脊状结构120。微结构116可以具有与菲涅尔透镜(Fresnel lens)结构类似的结构，但不仅限于该结构。下文中，在图2A-4A中示出了不同结构。在通过微结构116替换圆顶透镜的顶部的情况下，例如，将下部122成形作为圆顶透镜的一部分，来提高光提取效率。通常，通过使用在中心具有LED的圆顶形(半球形或半球体)外壳来减少在LED透镜的表面处的反射，从而使得出射光线垂直照到表面上，这样使得反射角最小化。基板102 上的反射层104提高了 LED效率。外壳材料的折射率还可以与LED(半导体)的折射率匹配，从而最小化背反射。还可以添加防反射涂层。将微结构透镜114设计为使在LED管芯108和透镜表面之间的光程长度(OPL)尽可能相同，因此，改善了空间颜色的一致性，但是仍具有来自LED组件100的高光提取效率。例如，自LED管芯108的边缘至微结构透镜114的顶部中心(或者凸透镜部118)的第一长度OPLl和自LED管芯108的边缘至微结构透镜114的侧面的第二长度0PL2基本上相同。相比之下，传统圆顶透镜具有半球体结构和从半球体的中心至圆顶透镜的顶部和侧面的相同半径。因为LED管芯108的尺寸，所以自LED管芯108的边缘至圆顶透镜的顶部和侧面的OPL基本上不同。例如，传统圆顶透本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有微结构透镜的发光二极管(LED)，包括：LED管芯；以及微结构透镜，包括：凸透镜部；至少一个同心脊状结构，围绕所述凸透镜部；以及下部，位于所述凸透镜部和所述至少一个同心脊状结构的下方；其中，所述下部被配置为设置在所述LED管芯上方，自所述LED管芯的边缘至所述微结构透镜的顶部中心的第一光程长度基本上与自所述LED管芯的所述边缘至所述微结构透镜的侧面的第二光程长度相同。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：李孝文，蔡尚祐，柯佩雯，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：