本發(fā)明涉及LED照明單元，例如用于使用在相機(jī)或視頻閃光燈應(yīng)用中，諸如用于移動(dòng)電話或者諸如平板電腦和膝上型計(jì)算機(jī)之類的其它便攜式移動(dòng)設(shè)備的閃光燈單元。

背景技術(shù)：

存在使LED照明單元小型化的趨勢(shì)。緊湊的LED照明單元可以例如被視為具有小于3mm的封裝高度以及具有小于100mm²的面積的輸出孔徑的照明單元。這種類型的緊湊的照明單元可以集成到諸如移動(dòng)電話之類的便攜式設(shè)備中。

諸如閃光燈LED封裝之類的緊湊的LED照明單元典型地包括高功率LED以生成通常在大約5000-6500K的色溫處的白光，其通過(guò)與LED封裝直接集成或者與用于透鏡和LED封裝的分離外殼集成而與菲涅爾光學(xué)透鏡組合。

這些封裝典型地使用覆蓋有磷光體層的高功率藍(lán)色LED，所述磷光體層將部分的輻射轉(zhuǎn)換到綠色-紅色頻譜范圍中以導(dǎo)致白色色點(diǎn)。藍(lán)色LED典型地具有1mm²的大小并且安裝在陶瓷支撐襯底上。LED襯底的總體外部尺寸例如典型地為1.6x2.0mm。一些封裝由于磷光體層而看起來(lái)非常黃；通過(guò)在LED磷光體頂部上和周圍模制白色散射材料而使其它封裝看起來(lái)白得多。消費(fèi)者往往不喜歡在通過(guò)菲涅爾透鏡放大時(shí)的黃色外觀，并且因而有時(shí)候偏愛(ài)顯現(xiàn)關(guān)斷狀態(tài)白色（OSW）的封裝，即便效能通過(guò)額外的白色散射層而降低。

這種類型的閃光燈LED例如作為閃光燈單元而應(yīng)用在移動(dòng)電話應(yīng)用中。為了在由相機(jī)捕獲的4:3或16:9場(chǎng)景上聚集光，最初具有強(qiáng)度的朗伯型角分布的閃光燈LED的光通過(guò)菲涅爾透鏡準(zhǔn)直。這可以通過(guò)將LED封裝和分離的菲涅爾透鏡夾緊成封裝組裝件而實(shí)現(xiàn)，例如具有大約3mm的典型高度。如上文所提及的，菲涅爾透鏡可以替代地與LED封裝組合到薄PCB上而作為一個(gè)集成的、更為緊湊的單元。

圖1示出具有頂表面上的菲涅爾透鏡光學(xué)結(jié)構(gòu)的LED照明單元1。將透鏡模制在薄PCB上的LED封裝周圍并且這可以例如實(shí)現(xiàn)2.2mm的降低的構(gòu)建高度。

菲涅爾透鏡的一個(gè)示例包括以刻面形式的光學(xué)元件，其在透鏡的中心折射光，并且在透鏡的周界處向上反射光以便準(zhǔn)直由LED發(fā)射的光。全折射透鏡也是可能的。

菲涅爾透鏡需要位于距LED的某個(gè)最小距離處以便作為透鏡恰當(dāng)?shù)毓ぷ?，并且需要LED的位置向菲涅爾透鏡的光學(xué)中心的仔細(xì)對(duì)準(zhǔn)。

具有菲涅爾透鏡的閃光燈LED的構(gòu)建高度對(duì)移動(dòng)電話制造商非常重要，因?yàn)橛斜孀R(shí)力的趨勢(shì)是使移動(dòng)電話越來(lái)越薄并且使用越來(lái)越少的空間以用于電話內(nèi)部的組件，尤其是在深度方向上。電話中的組件的構(gòu)建高度中的突破因此非常重要。

除物理尺寸限制之外，存在針對(duì)由閃光燈LED封裝發(fā)射的射束輪廓的具體要求。這些要求涉及由相機(jī)捕獲的場(chǎng)景的光照并且可以例如通過(guò)在場(chǎng)景上投射光來(lái)測(cè)量。

使用已知菲涅爾透鏡設(shè)計(jì)的閃光燈單元具有若干限制。存在如上文指示的LED源和菲涅爾透鏡之間所要求的基本距離。為了使封裝更薄，透鏡和LED封裝的橫向尺寸需要按比例縮小。這意味著更小的LED，其給出對(duì)可以生成的光的量的限制。例如，對(duì)于1x1mm²的典型LED管芯，具有菲涅爾透鏡的構(gòu)建高度限于大約2mm。

關(guān)于這樣小的構(gòu)建高度的問(wèn)題在于，光學(xué)組件（菲涅爾透鏡或其它準(zhǔn)直光學(xué)設(shè)備）非常接近于其中單元安裝在底層電路板上的位置。如果使用回流焊接在電路板上安裝LED單元，則光學(xué)組件暴露于高溫，其可能不是光學(xué)組件設(shè)計(jì)所容易容許的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明由權(quán)利要求限定。

根據(jù)本發(fā)明，提供了一種LED照明單元，包括：

支撐結(jié)構(gòu)；

安裝在支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)的基于LED的發(fā)光結(jié)構(gòu)；以及

在支撐結(jié)構(gòu)的頂部之上的光學(xué)射束成形布置，

其中光學(xué)射束成形布置包括微結(jié)構(gòu)化層，其包括光學(xué)透明且熱學(xué)穩(wěn)定的材料，并且其中支撐結(jié)構(gòu)在基于LED的發(fā)光結(jié)構(gòu)的上方、小于基于LED的發(fā)光結(jié)構(gòu)的發(fā)光面積的平方根的高度處支撐射束成形布置的微結(jié)構(gòu)化層，

并且其中微結(jié)構(gòu)化層包括微型元件的至少一個(gè)陣列，每一個(gè)微型元件具有在頂部頂點(diǎn)處相遇的一個(gè)或多個(gè)側(cè)面，其中一個(gè)或多個(gè)側(cè)面從其基底向頂部頂點(diǎn)是筆直的。

該設(shè)計(jì)優(yōu)選地能夠承受在回流焊接期間所遭遇的短持續(xù)時(shí)間高溫，使得甚至在小單元高度的情況下，其也可以例如焊接到底層印刷電路板。在該回流焊接期間，微結(jié)構(gòu)化層應(yīng)當(dāng)在沒(méi)有皺褶或隆起并且此外沒(méi)有泛黃的情況下保持尺寸穩(wěn)定（沒(méi)有大小損失）。這對(duì)于諸如聚碳酸酯基底層上的丙烯酸樹(shù)脂之類的一些常規(guī)材料也許是不可能的。

術(shù)語(yǔ)“微結(jié)構(gòu)化”用于指代具有mm尺度或者更小的各個(gè)結(jié)構(gòu)尺寸的小成形元件。

射束成形布置可以充當(dāng)透射和準(zhǔn)直部分入射光的微準(zhǔn)直結(jié)構(gòu)。脊部設(shè)計(jì)使得高度能夠降低而同時(shí)保留光學(xué)準(zhǔn)直功能。脊部充當(dāng)光回收元件。

該設(shè)計(jì)使得能夠使用LED發(fā)射器的更大輸出面積（對(duì)于給定總體橫向尺寸而言），其因而能夠產(chǎn)生更多的光?？商鎿Q地，對(duì)于給定大小的光學(xué)輸出，總體設(shè)備可以在橫向尺寸方面制作得更小而同時(shí)實(shí)現(xiàn)相同的光學(xué)輸出。

微型元件可以是在給出一維重復(fù)的線上延伸的脊部（或谷部），或者它們可以是形成二維重復(fù)的角錐體。它們還可以是從基底延伸到頂部頂點(diǎn)的圓錐體（因而僅具有單個(gè)側(cè)面）。在所有情況下，一個(gè)或多個(gè)側(cè)面從基底向頂點(diǎn)筆直延伸，其中沒(méi)有彎曲的透鏡狀表面。因而，在通過(guò)與經(jīng)過(guò)頂點(diǎn)的層垂直的平面的截面中，側(cè)面是筆直的。然而，微結(jié)構(gòu)沿其延伸的線（即，在層的平面中）可以是筆直或彎曲的。

高度限制是在基于LED的發(fā)光結(jié)構(gòu)的表面上方的高度。在直射發(fā)射LED的情況下，該表面是LED管芯的表面。如果使用白色磷光體轉(zhuǎn)換的LED，則高度限制是在磷光體的上表面上方的高度。對(duì)于預(yù)圖案化的藍(lán)寶石襯底LED，高度被視為在外延層上方。將高度取到射束成形布置的微結(jié)構(gòu)化層的底部。

術(shù)語(yǔ)LED意圖一般是指固態(tài)發(fā)射器，即包括無(wú)機(jī)LED、有機(jī)LED或激光二極管的發(fā)光二極管。

作為示例，如果發(fā)光面積為1mm²，微結(jié)構(gòu)化層的高度則小于基于LED的發(fā)光結(jié)構(gòu)之上1mm。

一般地，高度可以小于0.5mm以使得能夠?qū)崿F(xiàn)極其緊湊的設(shè)備。

支撐結(jié)構(gòu)可以包括在基于LED的發(fā)光結(jié)構(gòu)和光學(xué)射束成形布置之間延伸的反射側(cè)壁。照明單元然后起作用以回收尚未被透射通過(guò)光學(xué)射束成形布置的LED光的部分以便獲得期望的射束輪廓。

微結(jié)構(gòu)化層可以包括硅酮或混合硅酮或硅酸鹽（特別地，T分枝或Q分枝材料，而不是離子結(jié)構(gòu)）或混合硅酸鹽或溶膠-凝膠材料。術(shù)語(yǔ)“T分枝”在本申請(qǐng)中意指存在附連到三個(gè)（聚）硅氧烷鏈的至少一個(gè)硅原子。優(yōu)選地，該硅原子化學(xué)鍵合到每一個(gè)（聚）硅氧烷鏈的氧。術(shù)語(yǔ)“Q分枝”在本申請(qǐng)中意指存在附連到四個(gè)（聚）硅氧烷鏈的至少一個(gè)硅原子。優(yōu)選地，該硅原子化學(xué)鍵合到每一個(gè)（聚）硅氧烷鏈的氧。這些T分枝和Q分枝結(jié)構(gòu)本身是已知的，例如如在EP2599835中所公開(kāi)的。

T分枝硅酸鹽可以被稱為倍半硅氧烷。這使得能夠使用低成本工藝進(jìn)行制造并且其使得能夠?qū)崿F(xiàn)高熱學(xué)和光學(xué)穩(wěn)定性。可以替代地使用其它材料，諸如玻璃（例如通過(guò)注塑成型）或者圖案化的藍(lán)寶石板。

光學(xué)射束成形布置可以可選地包括基底層以及在基底層之上的微結(jié)構(gòu)化層?；讓犹峁┙Y(jié)構(gòu)剛性，如果微結(jié)構(gòu)化層單獨(dú)地不具有所要求的剛性的話。

粘合促進(jìn)層可以提供在基底層與微結(jié)構(gòu)化層之間。粘合促進(jìn)層可以包括包含硅烷、鈦酸鹽或鋯酸鹽的材料。這些材料可以以純凈形式或者混合到諸如硅酮之類的另一個(gè)穩(wěn)定的材料中。

微結(jié)構(gòu)化層可以與第一折射率的第一材料接觸或者通過(guò)中間鍵合層鍵合到第一折射率的第一材料，其中微結(jié)構(gòu)化層的材料具有比第一折射率大0.3和0.65之間的折射率。這提供用于使射束成形布置在折射或反射模式中操作以便提供射束成形性質(zhì)所必要的折射率差異。微結(jié)構(gòu)化層可以替代地使用部分鍵合層而鍵合到基于LED的發(fā)光結(jié)構(gòu)，部分鍵合層具有鍵合部分以及第一折射率的第一材料的部分。

第一材料可以包括具有1.0的折射率的空氣，或者具有1.3以下的折射率的低折射率層，或者具有在1.3和1.6之間的折射率的膠合劑或平面化層。膠合劑可以用于將多個(gè)基底層和微結(jié)構(gòu)化層對(duì)鍵合在一起并且平面化層可以用于保護(hù)該結(jié)構(gòu)。

在另一個(gè)布置中，微結(jié)構(gòu)化層鍵合到基于LED的發(fā)光布置。

該鍵合可以是到基于LED的發(fā)光布置的磷光體層。這使得能夠?qū)崿F(xiàn)最小高度的封裝。LED本身典型地是硬的且非粘性的，但是磷光體層本身可以充當(dāng)鍵合層。因而，當(dāng)不存在分離的鍵合層時(shí)，最薄的封裝是可能的。該直接接觸將限制射束成形功能，但是將有助于提取更多的光。當(dāng)微結(jié)構(gòu)化層的折射率高于鍵合材料的折射率時(shí)，射束成形功能將通過(guò)增加該折射率差異而變得更強(qiáng)。

基于LED的發(fā)光結(jié)構(gòu)可以包括：

LED和直接在LED之上的磷光體；或者

LED和填充支撐結(jié)構(gòu)的磷光體；或者

LED和在第一微結(jié)構(gòu)化層下面且與LED間隔的磷光體層。

在這些示例中的一些中，磷光體層因而可以在面積方面大于LED的光輸出面積，從而向上方的一個(gè)或多個(gè)光學(xué)層提供更加均勻的光照。

單元可以包括堆疊中的多個(gè)射束成形布置，并且包括射束成形布置之間的空氣間隙或者射束成形布置之間的粘合劑。

單元可以包括相機(jī)閃光燈單元，并且本發(fā)明還提供一種包括相機(jī)光學(xué)傳感器和本發(fā)明的閃光燈單元的移動(dòng)便攜式設(shè)備。

附圖說(shuō)明

現(xiàn)在將參照隨附各圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例，其中：

圖1示出具有封裝的上表面上的集成菲涅爾透鏡的已知LED閃光燈；

圖2示出利用高功率陶瓷上管芯（“DoC”）LED封裝的LED閃光燈的各種示例；

圖3示出使用陶瓷上管芯封裝的LED閃光燈和使用所謂的基于PSS（預(yù)圖案化的藍(lán)寶石襯底）的技術(shù)封裝的其它更小封裝的一些另外的示例；

圖4示出一個(gè)微結(jié)構(gòu)化層的可能結(jié)構(gòu)；

圖5示出具有更清楚地示出的射束成形準(zhǔn)直器設(shè)計(jì)的一個(gè)示例的LED閃光燈結(jié)構(gòu)；

圖6示出給出在來(lái)自點(diǎn)光源的光線方向上的一個(gè)微結(jié)構(gòu)化層的效果的模擬；

圖7示出具有非常低的構(gòu)建高度的LED閃光燈組件的各種示例，所述構(gòu)建高度在PSS發(fā)射器上的各種封裝構(gòu)造中實(shí)現(xiàn)；

圖8示出一個(gè)封裝中的多LED發(fā)射器閃光燈組件的示例；

圖9示出可以實(shí)現(xiàn)的一些光學(xué)射束成形功能；

圖10示出用于射束成形布置的微結(jié)構(gòu)化層的兩個(gè)可能的取向；

圖11示出用于射束成形布置的微結(jié)構(gòu)化層的兩個(gè)另外的可能設(shè)計(jì)；

圖12示出用于射束成形布置的微結(jié)構(gòu)化層的兩個(gè)另外的可能設(shè)計(jì)；

圖13示出回流焊接烘箱溫度輪廓的示例；

圖14示出使用LED單元作為閃光燈的相機(jī)的示例；

圖15以透視圖示出光學(xué)層的兩個(gè)不同的設(shè)計(jì)；以及

圖16示出光學(xué)層如何執(zhí)行光學(xué)回收功能。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供了一種基于LED的照明單元，其包括支撐結(jié)構(gòu)、基于LED的發(fā)光結(jié)構(gòu)以及支撐結(jié)構(gòu)的頂部之上的光學(xué)射束成形布置。光學(xué)射束成形布置包括熱學(xué)穩(wěn)定的微結(jié)構(gòu)化層，并且射束成形布置（的底側(cè)）處于基于LED的發(fā)光結(jié)構(gòu)上方的小高度處。高度小于基于LED的發(fā)光結(jié)構(gòu)（10）的發(fā)光面積的平方根。例如，對(duì)于1mm²的發(fā)光面積，高度小于1mm，例如小于0.5mm。

光學(xué)射束成形布置設(shè)計(jì)成使得能夠通過(guò)回流焊接在載體上安裝照明單元而不損壞光學(xué)器件。

在本發(fā)明的系統(tǒng)中使用的光學(xué)射束成形布置執(zhí)行射束成形功能。在光以受控出射角度范圍出射的意義下，該功能可以例如至少近似于部分準(zhǔn)直功能，以光照期望的視場(chǎng)。在以下示例中，為了便于解釋，該光學(xué)功能將在下文中被稱為“準(zhǔn)直”，但是將理解到，這不應(yīng)當(dāng)被視為限制。例如，各種射束成形功能可以利用不同類型的箔結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，諸如對(duì)稱或非對(duì)稱棱形凹槽、面向源或者背離源的棱形/圓錐/角錐形結(jié)構(gòu)。這些射束成形功能可以例如包括射束重定向或者蝙蝠翼式光照?qǐng)D案。

簡(jiǎn)單地作為示例，將參照如由申請(qǐng)人提出的一些LED單元設(shè)計(jì)來(lái)描述本發(fā)明。本發(fā)明具體地涉及執(zhí)行射束處理功能的光學(xué)層的設(shè)計(jì)。所提供的示例包括兩個(gè)這樣的光學(xué)層，但是本發(fā)明可以等同地應(yīng)用于僅要求一個(gè)光學(xué)層的結(jié)構(gòu)。

圖2示出各種示例，其利用具有“點(diǎn)擊式”帽體的高功率陶瓷上管芯（“DoC”）LED封裝10，所述帽體合并充當(dāng)光學(xué)射束成形布置12的雙層光學(xué)層。該雙層結(jié)構(gòu)功能提供射束成形功能，諸如準(zhǔn)直功能。每一層包括以背離光源的細(xì)長(zhǎng)平行脊部的規(guī)則陣列的形式的結(jié)構(gòu)化層。LED 10安裝在形成反射混合箱構(gòu)造的外殼14的基底處。

外殼主要充當(dāng)用于在LED 10之上安裝光學(xué)射束成形組件的支撐結(jié)構(gòu)，但是其可選地還有助于朝向射束成形組件引導(dǎo)由LED發(fā)射的光。出于該目的，外殼可以具有提供支撐物和基底的側(cè)壁?；兹缓罂梢杂糜谥蜭ED。然而，LED管芯本身可以限定基底，使得外殼然后僅包括側(cè)壁布置。該側(cè)壁是反射性的以用于LED光的高效遞送。

LED例如是基于InGaN的藍(lán)色二極管，其管芯附連到陶瓷基板16。LED可以是具有背側(cè)處的電氣接觸件的倒裝芯片管芯。存在典型地具有AlN或Al₂O₃的陶瓷基板16中的電氣通孔，使得電氣接觸件還存在于陶瓷基板16的背側(cè)處以使得整個(gè)組裝件在背側(cè)處可使用焊接墊進(jìn)行焊接。

該焊接使結(jié)構(gòu)暴露于高溫。例如，回流溫度處置可以導(dǎo)致許多材料的變形或收縮，諸如聚碳酸酯和PET。

可以使封裝大小小于1.5mm，例如小于1.3mm，并且典型寬度在范圍3到5mm中。

圖2示出在實(shí)現(xiàn)磷光體層的方式方面不同的五個(gè)示例。磷光體層的功能是將來(lái)自LED源的藍(lán)色輻射的部分轉(zhuǎn)換到綠色/黃色頻譜范圍中，其與藍(lán)色LED發(fā)射器組合地創(chuàng)建白光輸出。

圖2（a）示出接近磷光體18。這是在基于菲涅爾透鏡的閃光燈封裝中使用的常規(guī)磷光體技術(shù)。磷光體直接覆蓋藍(lán)色LED芯片。這意味著所有發(fā)光區(qū)域（芯片輸出和磷光體）都具有最小的大小。這使得發(fā)射器成為小的準(zhǔn)點(diǎn)源，放大的光學(xué)射束成形結(jié)構(gòu)與其對(duì)準(zhǔn)以準(zhǔn)直所發(fā)射的光以用于閃光燈操作。

圖2（b）示出相同的結(jié)構(gòu)，但是在外殼中具有包塑件19而不是空氣，并且其示出外殼未必是單件式結(jié)構(gòu)。

圖2（c）示出填充外殼的磷光體20（有時(shí)稱為糊塊）的使用。其作為粘性液體而分配并且固化成固態(tài)。磷光體仍舊覆蓋LED芯片，但是橫向地延伸并且典型地應(yīng)用在較厚的層中。源面積得以增強(qiáng)，因?yàn)榧幢闼{(lán)色LED發(fā)射器是小的，磷光體層的發(fā)射也覆蓋較大的面積。相比于僅覆蓋LED管芯和/或LED管芯放置到其上的封裝的常規(guī)接近磷光體而言，這可以是更為高效的磷光體系統(tǒng)。

圖2（d）示出鄰域磷光體22。這原則上是最高效的磷光體配置，但是在這樣的封裝中不常見(jiàn)。磷光體沒(méi)有直接地放置在藍(lán)色LED之上，而是位于短距離處，典型地在封裝的出射窗中。在這樣的配置中，期望用于磷光體層的良好冷卻路徑，其可以受磷光體層和LED基底之間的材料的選擇所影響。圖2（e）示出玻璃或半透明氧化鋁（多晶氧化鋁，PCA）層24的添加。

在圖2（a）到2（e）中的每一個(gè)中，總體設(shè)備是LED照明單元1。外殼14充當(dāng)反射外殼，其具有反射基底15和開(kāi)放頂部（圖5中的參考標(biāo)記51）。

兩個(gè)結(jié)構(gòu)化層具有面向上的脊部微結(jié)構(gòu)。脊部是平行的并且因而形成棱形脊部/凹槽結(jié)構(gòu)。其它可能的光學(xué)結(jié)構(gòu)例如是角錐體、圓錐體、球形透鏡或柱體透鏡。

層具有典型地在30到150微米范圍中的厚度（包括基底襯底和脊部高度）。每一個(gè)脊部具有在10到50微米范圍中的典型寬度。

LED封裝優(yōu)選地為高度反射性的（例如＞95%），因?yàn)槲⒔Y(jié)構(gòu)化層反射回要回收的入射光的顯著部分。

在LED封裝和射束成形結(jié)構(gòu)之間，并且還在各個(gè)微結(jié)構(gòu)化層之間（如果使用多個(gè)層的話）提供低折射率層。典型地，低折射率層是空氣界面。組件之間的（多個(gè)）中間層的該折射率相對(duì)于LED封裝的折射率和微結(jié)構(gòu)化層的折射率是低的。折射率1針對(duì)空氣層，LED封裝可以具有針對(duì)GaN LED管芯的折射率2.4，磷光體硅酮可以具有1.4-1.53的折射率。

當(dāng)?shù)挚课⒔Y(jié)構(gòu)化層的結(jié)構(gòu)化表面使用空氣界面時(shí)，針對(duì)微結(jié)構(gòu)化層的結(jié)構(gòu)化層的折射率可以例如為針對(duì)甲基硅氧烷片材的1.41。

圖3示出其中與中等功率LED比較兩個(gè)不同的高功率LED的另外的示例。再次，每一個(gè)設(shè)備包括LED照明單元1。每一個(gè)設(shè)備具有高度3，并且可能的高度值的示例在圖3中示出。將圖2的陶瓷上管芯（DoC）封裝與所謂的PSS（預(yù)結(jié)構(gòu)化的藍(lán)寶石）芯片級(jí)封裝LED 30以及與具有導(dǎo)線鍵合連接的中等功率LED 31比較。

利用芯片級(jí)封裝PSS技術(shù)的LED不具有陶瓷基板，但是在其上沉積InGaN LED層的頂部上維持藍(lán)寶石生長(zhǎng)襯底。背側(cè)鍍有電氣連接以使得組件背側(cè)可焊接。PSS封裝30可以薄得多，相比于典型地使用0.6mm陶瓷基板的DoC封裝而言為大約0.2-0.3mm高。

對(duì)于薄閃光燈，PSS結(jié)構(gòu)30允許更薄的閃光燈高度。

中等功率LED典型地是其中發(fā)射器還定位在諸如藍(lán)寶石之類的生長(zhǎng)襯底上并且以藍(lán)寶石襯底向下進(jìn)行安裝的LED，通常藍(lán)寶石襯底利用管芯附連粘合材料而向下膠合到封裝中。利用導(dǎo)線鍵合實(shí)現(xiàn)電氣連接，其將封裝內(nèi)的電氣接觸件連接到LED管芯的頂部。多個(gè)LED可以使用在封裝中以實(shí)現(xiàn)所要求的光輸出量。

各種中等功率LED連接在串中，其可以是以串聯(lián)或者以并聯(lián)連接。這些中等功率LED芯片典型地還非常薄，典型地高度為0.2-0.3mm的量級(jí)，從而允許薄的總體閃光燈封裝。

圖3組合各種LED類型與各種磷光體類型。磷光體層可以直接沉積在LED芯片上，其被稱為接近磷光體。這樣的磷光體層可以僅覆蓋芯片的頂部，或者包括陶瓷基板的封裝的頂部，或者圍繞在發(fā)射器周圍，還覆蓋透明藍(lán)寶石襯底的側(cè)面。此外，磷光體可以填充將LED放置到其中的封裝。這通常被稱為糊塊磷光體，其中磷光體典型地包括嵌入在封裝（諸如白色模制的引線框架封裝）內(nèi)所分配的硅酮樹(shù)脂中的無(wú)機(jī)磷光體顆粒。這樣的配置典型地比僅覆蓋發(fā)射器管芯的磷光體更加高效。此外，磷光體可以根本不覆蓋LED發(fā)射器，而是以小距離分離，典型地通過(guò)透明材料（例如硅酮或玻璃或陶瓷）層分離。磷光體層然后定位在封裝頂部的鄰域中，橫向覆蓋封裝以防止來(lái)自封裝的藍(lán)光泄漏。這樣的鄰域磷光體典型地比以上提及的其它磷光體類型更高效，倘若LED封裝為高度反射性的話。

圖3（a）示出使用如圖3（a）中的接近磷光體的DoC結(jié)構(gòu)。

圖3（b）示出使用接近磷光體的PSS結(jié)構(gòu)30并且示出封裝高度減小到1mm。將PSS LED焊接到腔體外殼中，諸如白色硅酮模制的引線框架封裝。接近磷光體可以保形地沉積在PSS芯片周圍。腔體外殼典型地具有背側(cè)接觸件以允許閃光燈LED向PCB的進(jìn)一步組裝。薄外殼、薄PSS和薄射束成形布置導(dǎo)致大約0.6到1.2mm的高度范圍中的總體薄封裝。射束成形布置12的微結(jié)構(gòu)化層可以附連到外殼的頂部，例如利用粘合膠合劑或者利用粘合帶。

圖3（c）示出使用填充外殼的磷光體的PSS LED封裝30，再次具有在其上安裝LED芯片和外殼側(cè)壁的薄反射PCB 32之上的1.2mm封裝高度。外殼可以是模制的白色硅酮框架，其被模制到PCB上或者利用粘合劑附連。當(dāng)磷光體層局限在反射器的頂部上時(shí)，通過(guò)外殼和PCB形成的腔體的內(nèi)部?jī)?yōu)選地填滿糊塊磷光體或者透明包封材料，諸如硅酮。薄PCB可以具有到背側(cè)的互連以用于電氣連接，但是也可以橫向地延伸以能夠?qū)⒔佑|導(dǎo)線焊接到供應(yīng)接觸件，供應(yīng)接觸件在外殼區(qū)域外部的PCB的頂部上連接到LED。

圖3（d）示出使用填充外殼的磷光體的PSS結(jié)構(gòu)30，再次具有1mm封裝高度，但是具有模制在LED芯片周圍的外殼基底。

圖3（e）示出使用如圖3（d）中的鄰域磷光體的DoC結(jié)構(gòu)，并且圖3（f）示出使用如圖3（c）中所示的糊塊磷光體的多個(gè)中等功率LED芯片31，其中芯片在具有導(dǎo)線鍵合連接的外殼的基底處附連到電氣接觸件。繪出兩個(gè)中等功率芯片，但是也可以使用三個(gè)或更多的芯片以生成充足量的閃光燈光。為了容納使用多個(gè)中等功率LED的更高面積，可以增加封裝的橫向尺寸。

除所提及的LED類型之外，還可以在給定的示例中使用豎直薄膜（VTF）LED，其中LED具有在發(fā)射器的頂部處、與導(dǎo)線鍵合連接的一個(gè)電氣接觸件，以及朝向芯片的背側(cè)以用于焊接附連到封裝或PCB的一個(gè)電氣接觸件。

因而，PSS芯片可以安裝在模制于PSS組件周圍的反射外殼中，或者芯片可以直接焊接到高反射率襯底，諸如薄PCB或者預(yù)制造的光混合封裝，諸如塑料引線芯片載體（PLCC）封裝或者類似的引線框架組件，例如QFN封裝。后面的預(yù)模制的封裝比直接在PSS芯片周圍模制封裝更加容易實(shí)現(xiàn)。

如之前所提及的，本發(fā)明特別地涉及執(zhí)行光學(xué)處理的一個(gè)或多個(gè)微結(jié)構(gòu)化層的設(shè)計(jì)以及其在基于LED的發(fā)光結(jié)構(gòu)之上的懸掛（通過(guò)此意味著裸露LED管芯與用于光轉(zhuǎn)換時(shí)的任何磷光體層的組合）。

微結(jié)構(gòu)化層包括光學(xué)透明且熱學(xué)穩(wěn)定的材料，并且支撐結(jié)構(gòu)在基于LED的光發(fā)射器上方、0.5mm或更少的高度處支撐微結(jié)構(gòu)化層（或基底層，如果需要一個(gè)的話）。本發(fā)明可以使得能夠減少在圖3中示出的高度尺寸，特別地當(dāng)使用接近磷光體時(shí)。

微結(jié)構(gòu)可以形成在聚酰亞胺材料中。微結(jié)構(gòu)化層可以替代地利用注塑成型形成在玻璃中或者使用圖案化藍(lán)寶石（或其它陶瓷）板。

在一些優(yōu)選實(shí)施例中，微結(jié)構(gòu)化層可以包括硅酮（諸如高折射率硅酮）或混合硅酮，諸如甲基硅氧烷、甲苯基硅氧烷、苯基硅氧烷、環(huán)氧官能化硅氧烷或高折射率硅酮或其混合物。常規(guī)（即，非混合）硅酮落入兩種主要類型；甲基取代和甲苯基取代，并且第三種類型是苯基取代?；旌瞎柰哂袔в懈郊庸δ芤约暗湫偷馗哂袡C(jī)含量的其它基團(tuán)。

硅酮是主要包括連接到硅氧烷聚合物鏈中的硅氧烷基團(tuán)的材料。硅氧烷基團(tuán)包括(-O-Si(R₁R₂)-)_n，其是通過(guò)氧原子連接到聚合物鏈中的n個(gè)硅原子的重復(fù)連接。

鏈可以具有硅原子上的側(cè)基團(tuán)，其由R₁和R₂側(cè)基團(tuán)表示。例如，甲基硅酮具有甲基基團(tuán)作為側(cè)基團(tuán)，其中R₁和R₂相同并且包括-CH₃甲基基團(tuán)。

甲苯基硅酮具有包括甲基基團(tuán)的一個(gè)基團(tuán)R₁和包括苯基基團(tuán)的一個(gè)基團(tuán)R₂，或者包括具有R₁和R₂位置上的取代甲基基團(tuán)的硅氧烷基團(tuán)和具有R₁和R₂位置上的取代苯基基團(tuán)的硅氧烷基團(tuán)的重復(fù)單元或塊。

其它側(cè)基團(tuán)是乙基、丙基、丁基或乙烯基。可以使用相同硅氧烷鏈內(nèi)的各種側(cè)基團(tuán)的混合物。硅酮材料通常使用以低量存在的其它化學(xué)性質(zhì)的基團(tuán)而在若干位置處交聯(lián)。例如，硅氧烷鏈可以包含乙烯基基團(tuán)，其具有碳-碳雙鍵，諸如乙烯基封端的硅氧烷鏈，其中乙烯基基團(tuán)存在于鏈的末端處。乙烯基基團(tuán)可以使用諸如過(guò)氧化物之類的活化劑與另一個(gè)硅氧烷鏈上的甲基側(cè)基團(tuán)反應(yīng)，以便將相鄰的硅氧烷鏈鏈接在一起以形成網(wǎng)絡(luò)。乙烯基基團(tuán)還可以與相鄰硅氧烷鏈上所存在的氫化物（-H）基團(tuán)反應(yīng)，諸如存在于R₁或R₂位置中的一些上或者在鏈末端處。這樣的交聯(lián)反應(yīng)可以通過(guò)鉑（Pt）催化劑來(lái)催化。兩個(gè)硅氧烷鏈然后經(jīng)由源自于乙烯基基團(tuán)的-CH₂-CH₂-橋接基團(tuán)而在硅Si原子處互連。

混合硅酮是具有增加的有機(jī)含量的硅酮材料。這可以通過(guò)將碳?xì)淦位驂K引入到硅氧烷鏈中和/或硅氧烷鏈上的側(cè)基團(tuán)中而實(shí)現(xiàn)。碳?xì)洳糠挚梢园渌倌芑鶊F(tuán)，其給出材料特定性質(zhì)。例如，碳?xì)浠鶊F(tuán)可以是包含環(huán)氧官能性的側(cè)基團(tuán)，例如脂環(huán)族環(huán)氧基團(tuán)。這樣的基團(tuán)能夠使用適當(dāng)?shù)腢V引發(fā)劑進(jìn)行UV固化以交聯(lián)混合硅酮網(wǎng)絡(luò)。

作為另一個(gè)示例，環(huán)氧官能性可以存在于鏈的末端基團(tuán)中，諸如在環(huán)氧丙氧基丙烷基封端的聚二甲硅氧烷中。

還可以填充硅酮或混合硅酮樹(shù)脂，諸如以影響機(jī)械性質(zhì)，例如通過(guò)利用二氧化硅顆粒填充樹(shù)脂。使用二氧化硅作為填充物將保留光學(xué)透明度，盡管可能出現(xiàn)略微的霧化/散射，這在薄層的光學(xué)功能方面是可以允許的。

在另一個(gè)示例中，微結(jié)構(gòu)化層可以包括硅酸鹽或混合硅酸鹽或凝膠溶膠材料，特別地，T分枝或Q分枝的材料，而不是離子結(jié)構(gòu)。相比于硅氧烷，這種類型的硅酸鹽或混合硅酸鹽中的硅原子經(jīng)由氧原子而連接到多于兩個(gè)鍵合位置上的相鄰硅原子。例如，純凈硅酸鹽，諸如SiO₂，在4個(gè)位置上經(jīng)由氧原子連接到網(wǎng)絡(luò)中的鄰近Si原子，要么以被稱為石英的規(guī)則結(jié)晶方式，要么以非規(guī)則無(wú)定形方式，諸如硅酸鹽玻璃。硅酸鹽還可以是指在Si原子上的3個(gè)鍵合位置上經(jīng)由氧原子連接到鄰近Si原子的材料。Si原子上的第四個(gè)鍵合位置可以包含各種基團(tuán)，其一般地稱為R。

照此，這種類型的硅酸鹽可以在化學(xué)上稱為(-(R)SiO_1.5-)_n，其中n是表示結(jié)構(gòu)的重復(fù)連接的整數(shù)。連接到硅原子的R基團(tuán)可以包括與存在于硅氧烷中的每一硅原子的兩個(gè)R基團(tuán)類似的各種化學(xué)基團(tuán)。例如，適合的并且高度熱學(xué)穩(wěn)定的硅酸鹽是硅酸甲酯(-CH₃SiO_1.5-)_n。其它化學(xué)側(cè)基團(tuán)可以一般地是烴基基團(tuán)，諸如乙基、丙基、丁基或苯基基團(tuán)。側(cè)基團(tuán)還可以包含乙烯基、丙烯酸或環(huán)氧基團(tuán)。因?yàn)檫@些后面的示例是反應(yīng)性的，所以它們可以充當(dāng)允許經(jīng)由這些基團(tuán)固化層的基團(tuán)，例如通過(guò)使用適合的光子引發(fā)劑的UV光。具有較高含量的包含碳的有機(jī)基團(tuán)的這些硅酸鹽可以被稱為混合硅酸鹽。各種側(cè)基團(tuán)可以組合在相同層內(nèi)。

層可以利用小顆粒來(lái)強(qiáng)化或填充，諸如以便能夠?qū)崿F(xiàn)較厚的層而沒(méi)有裂縫形成。所添加的顆粒典型地是納米顆粒，其允許層保留透明度，倘若這些顆粒充分小的話，例如在直徑上小于100nm，并且良好地分散在層內(nèi)部。示例是利用二氧化硅納米顆粒填充的硅酸甲酯的層，例如通過(guò)10到20體積百分比填充。結(jié)構(gòu)的精細(xì)微尺寸在比硅酮更脆的這些材料中可能是優(yōu)選的，以允許相對(duì)薄的微結(jié)構(gòu)化層中的結(jié)構(gòu)壓印。對(duì)于硅酮或混合硅酮，層的彈性通常更容易允許厚涂敷層的實(shí)現(xiàn)，諸如100微米厚度，并且因此還允許相對(duì)粗糙間距的微結(jié)構(gòu)的壓印。

硅酸鹽層可以類似于硅酮而沉積在基底載體層上。這優(yōu)選地經(jīng)由適合的前體材料的液體涂敷過(guò)程來(lái)完成。這樣的過(guò)程典型地被稱為溶膠-凝膠過(guò)程，其中前體材料是通常溶解在適當(dāng)?shù)娜軇┲胁⑶彝糠笤诨讓由系囊后w。在干燥該層之后，溶膠或溶液將反應(yīng)并且經(jīng)由中間凝膠化階段將反應(yīng)成固體硅酸鹽，其通過(guò)增加溫度而加速并且通常通過(guò)添加的酸或添加的堿來(lái)催化。在該溶膠-凝膠過(guò)程期間，可以通過(guò)在液體或凝膠狀態(tài)中利用適當(dāng)?shù)挠∧?duì)層進(jìn)行印制來(lái)圖案化該層。取決于溶劑類型和量，印?？梢院馁M(fèi)并且移除來(lái)自層的溶劑。主印?？梢岳缡窃试S經(jīng)由擴(kuò)散對(duì)溶劑的耗費(fèi)和移除的硅酮印模。適當(dāng)?shù)那绑w材料的一般表示可以是金屬醇鹽。例如，為了經(jīng)由溶膠-凝膠過(guò)程獲得硅酸甲酯的固體層，將作為硅醇鹽的甲基三甲氧基甲硅烷的溶液溶解在酸性水中。酸可以例如是馬來(lái)酸或者醋酸。醇鹽將變得水解，從而導(dǎo)致在完全水解后甲基三羥基硅烷和甲醇的形成。在涂敷并且干燥之后，羥基基團(tuán)凝結(jié)以形成硅酸鹽網(wǎng)絡(luò)并且作為反應(yīng)中的副產(chǎn)物而形成水。

除硅醇鹽之外，還可以使用從金屬醇鹽前體衍生的其它溶膠-凝膠材料，例如鋁醇鹽或者鋯醇鹽或者鈦醇鹽或者其混合物。

溶膠-凝膠材料的商業(yè)示例是在商標(biāo)名稱Ormocer之下銷售的材料，其包括經(jīng)由溶膠-凝膠過(guò)程從液體狀態(tài)沉積的材料家族。存在各種材料類型，典型地使用如上文所述的金屬醇鹽前體。材料可以利用UV反應(yīng)基團(tuán)（諸如丙烯酸或環(huán)氧基團(tuán)）而官能化以允許UV聚合或UV圖案化。

溶膠-凝膠衍生的材料，諸如從甲基三甲氧基硅烷單體衍生的硅酸甲酯層的以上示例，固有地比硅酮更加穩(wěn)定。這是由于經(jīng)由氧橋接基團(tuán)的三個(gè)折疊網(wǎng)絡(luò)的形成。這些材料可以承受對(duì)300℃或更大的延長(zhǎng)暴露，其中經(jīng)由硅上的兩個(gè)氧連接的常規(guī)硅酮將失效。

微結(jié)構(gòu)化層可以是自支撐的。如果不是，則其可以提供在基底層之上?；讓舆€需要是熱學(xué)穩(wěn)定的，并且可以例如包括聚酰亞胺或者熱穩(wěn)定化的PEN。

一個(gè)或多個(gè)微結(jié)構(gòu)化層可以通過(guò)創(chuàng)建主體印模來(lái)制造，例如經(jīng)由激光圖案化在聚碳酸酯片材中。主體印模然后可以在硅酮中復(fù)制以形成主體（master）的負(fù)片（negative）。該第二主體然后壓印到涂敷于薄基底箔的液體硅酮前體層中，固化成固體層并且從硅酮主印模釋放。這樣的主體還可以利用諸如鎳之類的金屬進(jìn)行鍍層和涂敷，以獲得原始物的金屬?gòu)?fù)制主體?？商鎿Q地，主體可以通過(guò)金屬部分的精確切割/機(jī)械加工來(lái)制造以產(chǎn)生金屬主體。

金屬主體板可以通過(guò)將液體前體材料（諸如硅酮液體）的層涂敷到基底箔載體支撐物上而復(fù)制。

硅酮可以熱固化并且從主體釋放?？商鎿Q地，涂敷液體可以是諸如從硅酮供應(yīng)商商業(yè)可獲得的UV可固化的硅酮材料。通過(guò)UV光暴露將該層固化到使得其可以以固定微結(jié)構(gòu)化形狀從主體釋放的這樣的程度。隨后，可以在烘箱中對(duì)該層進(jìn)行進(jìn)一步熱學(xué)固化以實(shí)現(xiàn)微結(jié)構(gòu)化層的完全固化。

除這些成批過(guò)程之外，還可能的是在卷對(duì)卷涂敷儀器上制造箔，如在諸如在液晶顯示器中使用的亮度增強(qiáng)膜之類的光學(xué)膜的生產(chǎn)中所常見(jiàn)的。在這樣的設(shè)置中，拉動(dòng)基底膜的輥通過(guò)滾筒系統(tǒng)并且將其涂敷有涂敷前體的薄液體層，例如使用狹縫式擠壓涂敷。輥然后與旋轉(zhuǎn)鼓接觸，旋轉(zhuǎn)鼓包含主體結(jié)構(gòu)，例如鎳主體。通過(guò)利用UV光進(jìn)行閃光，前體在印模與鼓接觸時(shí)固化以形成固體微結(jié)構(gòu)化層?？梢允褂脴?biāo)準(zhǔn)UV固化丙烯酸鹽。然而，為了獲得高度熱學(xué)穩(wěn)定性，可以使用硅酮，諸如UV可固化硅酮或者混合硅酮材料，例如硅酮-環(huán)氧樹(shù)脂材料。

基底箔（當(dāng)使用時(shí)）可以是諸如PET或PEN之類的聚酯。熱穩(wěn)定化的PEN示出對(duì)熱學(xué)循環(huán)的更好抵抗性。然而，透明聚酰亞胺箔，諸如Mitsubishi Gas Chemical Company（商標(biāo)）的Neopulim（商標(biāo)），是優(yōu)選的，因?yàn)檫@允許由射束成形光學(xué)器件形成的帽體在封裝的回流焊接期間承受甚至更多的高溫，因?yàn)槠涑惺軐?duì)大約260度的高焊接溫度的短期暴露。用于基底箔的可替換物是柔性玻璃，例如Corning（商標(biāo)）Willow玻璃，或者薄且柔性的藍(lán)寶石。其它透明陶瓷也是可能的，諸如薄氧化鋁，或者YAG或者LuAG或者尖晶石。

為了獲得向其中復(fù)制或浮雕微結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)化層和基底箔之間的恰當(dāng)粘合，可以應(yīng)用粘合促進(jìn)中間層。典型地，該粘合促進(jìn)劑作為薄膜涂敷到基底箔上。粘合促進(jìn)劑可以包含反應(yīng)化學(xué)基團(tuán)，其可以對(duì)基底箔或預(yù)活化的基底箔反應(yīng)，例如通過(guò)使用基底箔的UV-臭氧處置或者氧等離子體或者電暈處置。粘合促進(jìn)劑層還可以包含反應(yīng)基團(tuán)，其可以與硅酮或混合硅酮涂敷層反應(yīng)，諸如氫化物基團(tuán)或碳-碳雙鍵。

粘合促進(jìn)層是使基底層與微結(jié)構(gòu)化層對(duì)接以便獲得兩個(gè)層之間的充分粘合的層。該層可以是典型地幾微米直到幾十微米厚或者非常薄的薄層，諸如亞微米層，例如幾百納米厚。原則上，粘合促進(jìn)層也可以像粘合促進(jìn)材料的單層厚度那么薄。

粘合促進(jìn)層可以包括純凈粘合促進(jìn)材料本身、粘合促進(jìn)材料的混合物、或者溶解或混合在粘結(jié)劑層中的粘合促進(jìn)層的混合物，諸如硅酮或硅氧烷材料。適當(dāng)?shù)恼澈洗龠M(jìn)材料的一般示例是硅烷耦合劑，諸如R₁-(R₂)-Si-X₃。在該通式中，R1基團(tuán)代表有機(jī)官能團(tuán)，R₂基團(tuán)表示鏈接劑基團(tuán)，Si代表硅烷的硅原子，并且X基團(tuán)表示可水解基團(tuán)。

當(dāng)由X₃表示可水解部分時(shí)，這意味著3個(gè)這樣的可水解基團(tuán)鏈接到硅原子。然而，還可能的是，僅存在2個(gè)這樣的基團(tuán)，其由X₂表示，或者僅存在一個(gè)可水解基團(tuán)，其由X表示。在后面的情況下，到Si原子的缺失的鍵合通過(guò)其它基團(tuán)來(lái)補(bǔ)償，例如通過(guò)鍵合到Si原子的甲基(-CH₃)基團(tuán)。可水解基團(tuán)X包括例如烷氧基基團(tuán)，諸如甲氧基、乙氧基、丙氧基或丁氧基基團(tuán)；或者包括酸氧基基團(tuán)；或者包括鹵素原子，諸如Cl，或者包括氨基基團(tuán)。這些基團(tuán)可以與水反應(yīng)，因而水解，以形成粘合促進(jìn)材料上的硅烷醇-Si-OH基團(tuán)。這可以例如發(fā)生在材料的處理期間，其中水提取可以來(lái)自于周圍濕氣，所涂敷的表面上的濕氣的存在或者通過(guò)添加的濕氣。

硅烷醇基團(tuán)可以與各種各樣的氧化物或氧化表面反應(yīng)，例如與存在于表面上的其它硅烷醇基團(tuán)反應(yīng)，或者與在基底層上生成的羥基-OH基團(tuán)或者基底層的氧化表面或氧化物反應(yīng)。

硅烷還可以包含兩個(gè)Si原子而不是一個(gè)，其被稱為雙峰（dipodal）硅烷。當(dāng)該硅烷具有每一Si原子的三個(gè)可水解基團(tuán)時(shí)，這意味著在水解之后存在每一分子總共6個(gè)錨定硅烷醇基團(tuán)以用于向氧化物或極性表面的增強(qiáng)錨定。

R₁基團(tuán)可以包含官能團(tuán)，其能夠與硅氧烷鏈反應(yīng)以形成共價(jià)鍵或類似于硅氧烷鏈的基團(tuán)以通過(guò)增強(qiáng)的物理相互作用來(lái)改進(jìn)粘合。例如，R₁可以包含氫化物基團(tuán)、乙烯基基團(tuán)、氨基基團(tuán)或者環(huán)氧基團(tuán)、或者硅氧烷基團(tuán)。一個(gè)優(yōu)選的示例是乙烯基硅烷，諸如甲基乙烯基二乙氧基硅烷或者乙烯基二甲基氯代硅烷，其與2組分硅酮中存在和常見(jiàn)的氫化物功能性反應(yīng)以形成化學(xué)鍵。

鏈接劑基團(tuán)R₂可以包括各種各樣的基團(tuán)。典型地，間隔物基團(tuán)的這種鏈接劑是由-(CH₂)_n-表示的碳?xì)滏湥渲衝是整數(shù)。例如，短鏈接劑，諸如甲基(-CH₂-)或丙烷基間隔物基團(tuán)(-(CH₂)₃-)，或者長(zhǎng)碳?xì)溟g隔物鏈，諸如癸基基團(tuán)(-(CH₂)₁₀-)。較長(zhǎng)的鏈接劑基團(tuán)將給出分子中的更多柔性/可移動(dòng)性。存在鏈接劑基團(tuán)并不關(guān)鍵，其也可以不存在，諸如在以上提及的乙烯基硅烷的示例中。包含微結(jié)構(gòu)的硅酮或混合硅酮層可以包括具有官能化基團(tuán)的硅氧烷鏈，諸如可以與粘合促進(jìn)劑相互作用的反應(yīng)基團(tuán)，通常在R₁基團(tuán)上或者在X基團(tuán)上。例如，硅氧烷鏈可以包含乙烯基基團(tuán)或者氫化物基團(tuán)，諸如在2組分添加固化硅酮中常見(jiàn)的，或者硅烷醇基團(tuán)，諸如硅烷醇封端的聚二甲基硅氧烷，其在1份硅酮凝結(jié)固化材料中是常見(jiàn)的，或者氨基基團(tuán)，例如氨丙基封端的聚二甲基硅氧烷。

其它功能性可以包括氨基官能硅氧烷或者環(huán)氧官能硅氧烷。又其它的官能團(tuán)可以包括烷氧基基團(tuán)或者乙酸基基團(tuán)。還可以使用各種功能性的組合。

這些反應(yīng)基團(tuán)典型地存在于硅酮材料的前體或液體狀態(tài)中，而同時(shí)應(yīng)用硅酮材料，例如通過(guò)在基底層上涂敷或鑄造硅酮材料。通過(guò)使硅酮前體固化，形成固體硅酮層。同時(shí)，向粘合促進(jìn)層的鍵合將針對(duì)兼容的官能團(tuán)而發(fā)生。

除硅烷之外的其它粘合促進(jìn)材料可以包括鈦酸鹽或鋯酸鹽。這些典型地比硅烷功能性更具反應(yīng)性。例如，可以使用烷氧基鈦酸鹽或者鈦乙酰丙酮化物。例如，鈦酸四乙酯可以是適合的粘合促進(jìn)劑。這些可以合并或混合到硅氧烷粘結(jié)劑中并且作為粘合促進(jìn)層而沉積。而且，粘合促進(jìn)劑可以混合以得到增強(qiáng)的性能，例如鈦酸鹽可以與硅烷混合，諸如乙烯基硅烷。

粘合促進(jìn)材料可以與適當(dāng)?shù)娜軇┗旌弦员阌谠搶拥某练e。

還可以將低濃度的粘合促進(jìn)劑分子添加到硅酮或者混合硅酮樹(shù)脂，其形成微結(jié)構(gòu)化層。這可以足以允許向基底層的改進(jìn)粘合，而不需要分離的粘合促進(jìn)層，盡管分離的界面層一般更加有效。

為了在基底層上創(chuàng)建錨定基團(tuán)以用于使粘合促進(jìn)劑進(jìn)行反應(yīng)，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言已知的是，可能要求表面處置，諸如電暈處置、UV-臭氧處置、氧等離子體處置或者火焰處置。例如，當(dāng)基底層為聚酰亞胺時(shí)，期望這樣的表面處置以通過(guò)氧化來(lái)活化表面以得到粘合促進(jìn)層的增強(qiáng)錨定。

圖4示出以基底層40的形式的一個(gè)微結(jié)構(gòu)化層以及如上文所述的形式的微結(jié)構(gòu)化層42的設(shè)計(jì)。將可選的粘合促進(jìn)層示出為43。

該示例具有以執(zhí)行準(zhǔn)直功能的平行脊部41的集合的形式的結(jié)構(gòu)。每一個(gè)脊部具有峰41a。圖4示出在脊部的頂點(diǎn)或峰41a處的頂部頂角θ，其可以例如為90度或100度，或者實(shí)際上例如在范圍70到130度內(nèi)的其它角度。在優(yōu)選實(shí)施例中，如所示出的，脊部側(cè)面是對(duì)稱的。

脊部具有平面?zhèn)让?，而不是彎曲的透鏡狀表面，并且這意味著光源和微結(jié)構(gòu)化層之間的距離對(duì)于光學(xué)功能不關(guān)鍵。

脊部41在所示出的示例中為線性的并且由此形成一維重復(fù)結(jié)構(gòu)?？梢蕴娲卮嬖诙S重復(fù)結(jié)構(gòu)，從而形成棱柱狀結(jié)構(gòu)的二維陣列。棱柱狀結(jié)構(gòu)可以不布置在直線中，并且可以替代地沿彎曲路徑布置。

脊部可以全部具有相同設(shè)計(jì)，即，相同的頂部頂角、相同的寬度（即，在圖4中的左右方向上）和相同的高度（從峰到谷部）。每一個(gè)脊部微型元件可以利用光的全角度源擴(kuò)展來(lái)光照并且每一個(gè)元件然后將提供期望的射束圖案。具有相同頂部頂角的結(jié)構(gòu)的重復(fù)因而可以覆蓋整個(gè)源區(qū)域以使得能夠?qū)崿F(xiàn)提供期望的射束成形的光學(xué)輸出窗。結(jié)構(gòu)的重復(fù)間距和高度原則上對(duì)于相同的頂部頂角可以變化并且導(dǎo)致類似的射束輪廓。

該準(zhǔn)直器設(shè)計(jì)與具有適當(dāng)熱學(xué)特性的材料的使用組合地使得能夠?qū)崿F(xiàn)總體封裝的高度方面的期望降低，而同時(shí)使得光學(xué)準(zhǔn)直功能能夠有效以及維持執(zhí)行封裝的回流焊接的能力。

作為來(lái)自以上給定的示例范圍的一個(gè)示例，低折射率硅酮（例如甲基硅酮類型，諸如甲基硅氧烷）可以用作具有折射率n=1.41的結(jié)構(gòu)化層42。硅酮材料給出用于LED應(yīng)用的卓越光子熱學(xué)穩(wěn)定性。

來(lái)自以上給定的示例范圍的可替換物是具有1.51-1.53的折射率的甲苯基硅氧烷類型。一般地，微結(jié)構(gòu)化層可以典型地具有用于使用空氣間隙的實(shí)現(xiàn)的1.3到1.65的折射率。而且可以使用甚至更高折射率的硅酮，例如具有1.61的折射率的高折射率硅酮。這樣的高折射率硅酮典型地被特殊地開(kāi)發(fā)，例如通過(guò)將高折射率納米顆粒添加到硅酮，或者通過(guò)將增加折射率的特定原子引入硅氧烷鏈中。

基底層40主要選擇成滿足期望的結(jié)構(gòu)性質(zhì)和熱學(xué)穩(wěn)定性?；讓拥恼凵渎瘦^不重要，因?yàn)榛讓拥慕缑姹舜似叫胁⑶易罱K不影響光線方向。然而，較低的折射率是優(yōu)選的，使得空氣界面處的菲涅爾反射最小化。

作為來(lái)自以上給定的示例范圍的一個(gè)優(yōu)選示例，基底層可以是聚酰亞胺層。

微結(jié)構(gòu)化光學(xué)元件的形狀在該示例中因而是在截面的深度方向上延伸的棱形凹槽結(jié)構(gòu)。

單元的外部形狀可以采取任何適當(dāng)?shù)男问?，例如使得徽?biāo)或其它符號(hào)能夠在發(fā)光表面處是可見(jiàn)的。整個(gè)外殼可以替代地以期望的美學(xué)形狀設(shè)計(jì)。當(dāng)然，周界可以簡(jiǎn)單地為方形或矩形、三角形、細(xì)長(zhǎng)條帶、環(huán)形形狀或者任何其它形狀，而不改變射束圖案。

圖5示出具有更清楚示出的射束成形光學(xué)器件的一個(gè)示例設(shè)計(jì)的LED閃光燈單元。射束成形光學(xué)器件具有支撐結(jié)構(gòu)（即，外殼14）的開(kāi)放頂部51之上的第一結(jié)構(gòu)化層50，以及第一個(gè)之上的第二結(jié)構(gòu)化層52。它們每一個(gè)具有結(jié)構(gòu)化層，其提供背離光源的細(xì)長(zhǎng)平行脊部的規(guī)則陣列。左邊圖像是棱鏡取向的平面視圖，其中頂部棱形結(jié)構(gòu)52以實(shí)線并且底部棱形結(jié)構(gòu)50以虛（隱藏）線，并且這示出脊部與交叉角53相交。右邊圖像示出通過(guò)豎直平面，即垂直于襯底的截面。圖5還示出由支撐結(jié)構(gòu)（即，外殼）限定的側(cè)壁57，并且這些也是反射性的。

兩個(gè)層50,52具有如以上參照?qǐng)D4解釋的相同設(shè)計(jì)特征。因而，脊部具有平面?zhèn)让?，而不是彎曲的透鏡狀表面。在每一個(gè)層內(nèi)，脊部可以全部具有相同設(shè)計(jì)，即，相同的頂部頂角、相同的寬度（即，在圖4中的左右方向上）和相同的高度（從峰到谷部）。兩個(gè)層還可以具有與彼此相同的設(shè)計(jì)。

圖5的示例是針對(duì)以具有LED管芯之上的磷光體18的藍(lán)色LED 10的形式的基于LED的發(fā)光結(jié)構(gòu)。通過(guò)本發(fā)明而使得能夠?qū)崿F(xiàn)的0.5mm高度限制在該情況下是如所示出的射束成形光學(xué)布置50,52的第一結(jié)構(gòu)化層的底部和磷光體層18的頂部之間的距離。

在糊塊磷光體（如在圖3（c）、（d）和（f）中所示）的情況下，高度要求涉及射束成形光學(xué)布置的第一微結(jié)構(gòu)化層和糊塊磷光體的頂部之間的間距。在這樣的情況下，基于LED的發(fā)光結(jié)構(gòu)包括LED和糊塊磷光體。重要方面是使得能夠回流焊接具有集成光學(xué)射束成形功能的單元，但是薄磷光體糊塊的使用再次使得單元的總體厚度能夠減小。然而，為了將厚度減小至最小值，如圖2（a）和3（a）中所示的接近磷光體是優(yōu)選的。

兩個(gè)正交對(duì)準(zhǔn)的層（如所示）可以用于實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向上的準(zhǔn)直。然而，所示出的正交取向并不關(guān)鍵。兩個(gè)層的脊部可以例如以30到150度的角度相交，更優(yōu)選地50到130度，更優(yōu)選地70到110度。

示出減少到小于0.5mm的間距。在該限制下，射束成形光學(xué)器件可以直接應(yīng)用于LED（如果沒(méi)有使用磷光體的話）或者LED管芯之上的磷光體層。因而，間距可以小于0.4mm，或者甚至小于0.3mm。

各層通過(guò)可以為空氣間隙的層55而分離，盡管該層55可以是不同的材料（諸如膠合劑）但是再次具有比結(jié)構(gòu)化層明顯更低的折射率。這要求結(jié)構(gòu)化層的折射率比使用空氣間隙時(shí)的情況更高。頂部（第二）層還被材料層56所覆蓋，材料層56可以與層55相同，例如空氣，或者用于在頂部上鍵合平面化保護(hù)層的膠合劑。

本質(zhì)上，結(jié)構(gòu)需要光學(xué)對(duì)比以起作用。如果層膠合在一起，則結(jié)構(gòu)化層的折射率將需要增加并且光學(xué)鍵合的折射率需要是低的?？梢哉业秸凵渎?.4的膠合劑，使得在第一近似中，空氣折射率1向膠合劑折射率1.4的增加需要光學(xué)結(jié)構(gòu)化層的折射率也以0.4增加到1.70至2.05范圍內(nèi)。這將折射率差異維持在0.3至0.65的范圍中。

典型地，膠合劑將具有在1.3至1.6的范圍中的折射率。

光在頂部處從外殼朝向微結(jié)構(gòu)化層逸出。取決于微結(jié)構(gòu)化層的折射率和微型光學(xué)結(jié)構(gòu)，部分的光可以被準(zhǔn)直并且部分可以借助于全內(nèi)反射而朝向高度反射外殼溯源反射，其中光被回收。所回收的光可以再次通過(guò)相同機(jī)制逸出。效率取決于外殼的反射率、在不同介質(zhì)之間的界面處的菲涅爾損失以及介質(zhì)中的吸收。

圖6示出給出來(lái)自點(diǎn)光源的光學(xué)輸出上的單個(gè)微結(jié)構(gòu)化層的效果的模擬。

取決于入射角，折射率（差異）和脊部（棱鏡）的頂部頂角，一些射線將由于全內(nèi)反射而反射回來(lái)，而其它射線可以在頂表面處逸出。微結(jié)構(gòu)化層的平滑表面朝向光源定向。入射角由光源大小、其位置以及距射束成形光學(xué)器件的距離來(lái)確定。通常對(duì)于遠(yuǎn)程磷光體架構(gòu)（圖2（c）到（e）），發(fā)射輪廓接近于朗伯型，而對(duì)于具有接近磷光體的LED，撞擊微結(jié)構(gòu)化層的射線的角度分布可以稍微更加定向，但是在所有實(shí)際情況中，將不從朗伯型分布明顯偏離?？梢宰兓南到y(tǒng)的參數(shù)因而是材料的折射率和棱鏡的頂部（頂點(diǎn)）角度。

外殼基底（LED位于其中）和微結(jié)構(gòu)化層50（或者堆疊的底部結(jié)構(gòu)化層）之間的空氣間隙的大小保持盡可能小以使得整個(gè)模塊盡可能薄。

特別地，空氣間隙小于0.5mm，并且更優(yōu)選地小于0.2mm，諸如在0.1mm附近或者小于0.1mm。

為了保證薄空氣間隙并且防止下部微結(jié)構(gòu)化層向外殼的粘著，小間隔物結(jié)構(gòu)可以可選地以低密度應(yīng)用，諸如小球形或棒狀顆?；蛑螚U，以防止兩個(gè)組件在大區(qū)域之上彼此觸碰。類似地，這樣的間隔結(jié)構(gòu)可以設(shè)計(jì)在微結(jié)構(gòu)化層上以降低上部層52的背側(cè)和下部層50的結(jié)構(gòu)化層之間的光學(xué)接觸的可能性。例如，向光學(xué)脊部疊置，在光學(xué)脊部的高度頂部上，可以設(shè)計(jì)低密度的桿，其稍微伸出來(lái)，諸如在高度上為10到25微米。這防止頂部層52的平坦側(cè)面觸碰微結(jié)構(gòu)的頂部。這樣的間距還可以應(yīng)用于頂部層52的背側(cè)，例如以粗略垂直于下部微結(jié)構(gòu)化層50的脊部對(duì)準(zhǔn)的條帶形狀間隔物結(jié)構(gòu)的形式。

為了防止設(shè)備頂部上的微型光學(xué)表面結(jié)構(gòu)在處置和使用中的刮劃和損壞，可選的保護(hù)片材可以添加在結(jié)構(gòu)頂部上，典型地為透明片材，例如透明聚酰亞胺片材。

外殼焊接到電路板以使得能夠?qū)Ⅱ?qū)動(dòng)信號(hào)提供給LED。以上示例示出具有反射基底和側(cè)壁的外殼以提供光的高效回收。然而，這并不關(guān)鍵。

圖7示出各種可替換的封裝。

圖7（a）示出沒(méi)有側(cè)壁并且沒(méi)有PCB的封裝。藍(lán)色LED芯片10包括諸如具有背側(cè)接觸件的藍(lán)寶石之類的載體襯底上的外延層，例如倒裝芯片架構(gòu)。LED芯片10被反射層60（諸如白色硅酮模制物）圍繞，其形成外殼以及因而的支撐結(jié)構(gòu)。磷光體涂層61覆蓋該封裝并且光學(xué)結(jié)構(gòu)層50,52在周界處利用粘合劑附連到該封裝。

要指出，在圖7的所有示例中，將磷光體示出為61，即便示出不同的磷光體類型。

粘合劑形成圖5中的層55并且用于將兩個(gè)微結(jié)構(gòu)化層50,52附連到彼此以及將該組裝件附連到封裝。該粘合劑可以是膠合劑，其從液態(tài)固化成固態(tài)，或者為粘合帶的片段。粘合帶可以是熱學(xué)固化的膠帶或者在部分連接之后UV固化的帶。

圖7（b）示出其中磷光體層61局限到發(fā)射器區(qū)域或者僅稍微大于發(fā)射器區(qū)域的可替換封裝。

在圖7（c）中，磷光體61大于芯片但是小于封裝的外部尺寸，并且存在發(fā)射器和磷光體層之間的距離，以限定鄰域磷光體。該間隙典型地填充有透明硅酮。

在圖7（d）和7（e）中，將輪緣64模制到封裝上，因而形成具有側(cè)壁的腔體。在圖7（d）中，該腔體為空的或者典型地填滿透明材料，諸如硅酮。在圖7（e）中，該腔體至少填充有包含至少單個(gè)磷光體材料的單個(gè)磷光體層，例如嵌入在硅酮材料中的粉末磷光體材料。

圖7（f）示出包括由框架66上的光學(xué)箔組裝件包覆/覆蓋的磷光體61的平坦LED封裝10?？蚣?6在具有間隙的情況下放置在封裝周圍，或者框架鍵合在LED封裝周圍，例如通過(guò)利用透明硅酮或者利用反射硅酮填滿封裝10和框架66之間的間隙。

圖7的封裝可以具有背側(cè)接觸件以能夠由消費(fèi)者將這些封裝焊接到PCB?？商鎿Q地，這些封裝可以已經(jīng)預(yù)附連到薄PCB背側(cè)。該背側(cè)PCB可以延伸超出LED封裝區(qū)域。在PCB上，可以附連ESD保護(hù)二極管，諸如瞬態(tài)電壓抑制器，以防止閃光燈LED組裝件（其還稱為閃光燈LED模塊）被靜電放電所損壞?？商鎿Q地，該保護(hù)二極管可以集成在LED封裝內(nèi)部，諸如在反射壁或反射周界內(nèi)部，或者至少優(yōu)選地在腔體內(nèi)部。

作為另一個(gè)示例，多個(gè)LED發(fā)射器可以使用在相同封裝內(nèi)部并且由相同光學(xué)射束成形結(jié)構(gòu)覆蓋以成為緊湊的多LED發(fā)射器，如圖8中所示。閃光燈的發(fā)射顏色可以通過(guò)控制具有不同白色色溫的兩個(gè)LED之間的電流比值來(lái)控制。

圖8示出在共享襯底72上具有不同色溫的兩個(gè)LED封裝10a、10b。每一個(gè)LED封裝具有其自身的磷光體層61并且存在透明填充物70以形成單個(gè)總體結(jié)構(gòu)。

然后可以可控地使LED單元取決于期望的圖像感知來(lái)發(fā)射多個(gè)顏色。例如，第一LED可以發(fā)射例如6000K的冷白色，而第二LED可以發(fā)射例如2700K的暖白色。作為結(jié)果，利用相機(jī)拍攝的圖像可以取決于攝像師的希望而以冷或暖場(chǎng)景設(shè)置來(lái)存儲(chǔ)。因?yàn)閮蓚€(gè)LED可以置于相同封裝中，所以該雙通道閃光燈可以變得非常緊湊并且僅針對(duì)一個(gè)封裝的成本，而不是要求兩個(gè)分離的閃光燈LED單元，每一個(gè)具有菲涅爾透鏡，其節(jié)省空間并且省去兩個(gè)透鏡的高成本。

因?yàn)楣蚕矸庋b頂部上的射束成形光學(xué)器件還具有光混合能力，所以具有通道之間的可控電流比值的兩個(gè)LED的聯(lián)合操作仍舊允許所發(fā)射的光分布的非常良好的光混合，甚至是在距封裝的小距離處。受控電流比值允許各個(gè)LED的極限色溫之間的精確調(diào)諧。

類似地，可以添加第三通道以橫越顏色可調(diào)諧的顏色空間，例如以能夠使色點(diǎn)從黑體輻射器偏離，諸如具有黑體線以上的中間色溫的第三封裝。類似地，可以添加第四通道，或者一般地可以在相同封裝中實(shí)現(xiàn)多通道封裝。

以上提及的是，封裝可以成形以給出期望的美學(xué)外觀。該外觀可以通過(guò)期望形狀外部的光阻擋來(lái)獲得。阻擋光的一種方式是添加另一個(gè)反射組件，諸如白色反射箔或者鏡面反射鏡箔，其中射束成形光學(xué)器件頂部上具有印出的形狀。照此，光學(xué)器件的外部周界可以不進(jìn)行成形，但是任何形狀然后可以通過(guò)使用覆蓋射束成形光學(xué)器件的部分阻擋或反射層來(lái)應(yīng)用。

被阻擋的光優(yōu)選地使用面向光學(xué)層的高度反射材料來(lái)回收。被阻擋/反射的光將在與射束成形光學(xué)器件和封裝的相互作用之后得到另一個(gè)逸出的機(jī)會(huì)，其中其可以被發(fā)送回到位置偏移的光阻擋/反射層以便被透射通過(guò)（多個(gè)）經(jīng)成形的開(kāi)口。

創(chuàng)建期望形狀的另一種方式是通過(guò)利用反射材料覆蓋微結(jié)構(gòu)化層，例如頂部層。例如，頂部層可以通過(guò)在該層上分配或者印刷白色反射材料（諸如白色硅酮層）而被部分地覆蓋，其將局部填滿/覆蓋微型光學(xué)表面結(jié)構(gòu)。作為分離的層或者作為沉積在微結(jié)構(gòu)化層上的層的阻擋層可以放置在射束成形光學(xué)器件的頂部上、射束成形光學(xué)器件的頂部和背側(cè)之間。當(dāng)在微結(jié)構(gòu)化層之間使用阻擋層時(shí)，其還可以具有將層一起鍵合成一個(gè)箔組裝件的功能，從而保留其中光以期望的射束輪廓透射的區(qū)域處的微結(jié)構(gòu)化層之間的間隙。

以這些方式，可以在發(fā)射器之上疊置任何期望的形狀，以在設(shè)備的關(guān)斷狀態(tài)中或者設(shè)備的調(diào)暗操作處給出設(shè)備的期望外觀，而不是使觀看者失明。

如上文所提及的，已知應(yīng)用散射層以抵消（conceal）磷光體的黃色外觀。這可以應(yīng)用于以上示例，特別地使用填充外殼的空間的糊塊磷光體的那些。

以上示例利用每一個(gè)微結(jié)構(gòu)化層上的平行且筆直的脊部的陣列。這些脊部可以具有跨表面區(qū)域的均勻間距。然而，這并不關(guān)鍵，并且間距可以局部變化。在該情況下，間距是非規(guī)則的。提供非規(guī)則間距的一個(gè)潛在益處在于，其可以導(dǎo)致脊部高度差異。下部結(jié)構(gòu)化層的最高脊部頂部然后可以用于充當(dāng)間隔物以支撐頂部結(jié)構(gòu)化層而同時(shí)準(zhǔn)許兩個(gè)層之間的低光學(xué)接觸區(qū)域。

脊部不需要為筆直或連續(xù)的。例如，微結(jié)構(gòu)化層的區(qū)域可以劃分成區(qū)域，其中脊部在那些區(qū)域內(nèi)在不同方向上延伸，例如形成棋盤(pán)狀圖案。在每一個(gè)局部區(qū)內(nèi)，兩個(gè)層的脊部以期望的角度相交以提供兩個(gè)不同方向上的期望準(zhǔn)直。

頂角典型地對(duì)于每一個(gè)結(jié)構(gòu)化層整體而恒定。然而，這并不關(guān)鍵，并且頂角可以跨層而變化。該變化將典型地僅為小的，例如在5度內(nèi)，使得所有頂角處于給定范圍內(nèi)（諸如90到110度）。

緊湊照明單元典型地具有直徑小于8mm的孔徑，盡管布置使得設(shè)備能夠在大小方面增加而沒(méi)有厚度方面的對(duì)應(yīng)增加。

如上文所討論的，外殼可以制成反射性的。特別地，其比LED芯片更具反射性。漫反射性質(zhì)比鏡面反射優(yōu)選，使得光以盡可能少的內(nèi)部反射離開(kāi)外殼。白色硅酮可以形成漫反射表面。

示例示出兩個(gè)微結(jié)構(gòu)化層。然而，可以提供另外的光學(xué)層，例如以用于顏色控制。此外，第三結(jié)構(gòu)化層可以用作準(zhǔn)直功能的部分。

此外，如上文澄清的，結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用于單個(gè)層，并且光學(xué)功能不必為準(zhǔn)直?？梢詫?shí)現(xiàn)其它射束成形功能，諸如透鏡功能。

感興趣的一個(gè)領(lǐng)域是用于移動(dòng)電話的閃光燈LED應(yīng)用。閃光燈LED模塊還可以用于照相機(jī)或視頻相機(jī)上的圖片相機(jī)閃光燈或者作為集成在諸如平板電腦之類的其它設(shè)備中的閃光燈組件的部分。

然而存在可以考慮的眾多其它緊湊的照明應(yīng)用，例如在聚光燈中。組件可以一般地使用在其中要求特定光束強(qiáng)度分布的應(yīng)用中。當(dāng)前該功能大多實(shí)現(xiàn)在次級(jí)光學(xué)組件中。本發(fā)明使得射束成形功能能夠移動(dòng)到初級(jí)光學(xué)器件，直接在LED上，而同時(shí)使得組件能夠承受回流焊接過(guò)程。

可能的應(yīng)用的一些示例為：

例如用于辦公室照明的射燈，其具有預(yù)準(zhǔn)直但是寬的射束分布；

具有給出減少的眩光的光分布的照明應(yīng)用，例如其中可能期望在距法線大于閾值（例如，60°）的角度處發(fā)射的光的抑制的辦公室照明；

提供蝙蝠翼型分布的照明應(yīng)用，例如用于辦公室、工業(yè)和室外照明；以及

其它定向/非對(duì)稱光分布，例如用于人行橫道光照。

在這些應(yīng)用中的許多中，組件的橫向?qū)挾?、所使用的LED的量以及輸出光的總量可能大于針對(duì)移動(dòng)電話所要求的情況。除用于照片的閃光燈脈沖之外，單元還可以針對(duì)視頻閃光燈連續(xù)地操作。

圖9示出一些可能的期望光學(xué)功能，其示出作為關(guān)于法線的發(fā)射角度的函數(shù)的強(qiáng)度。

圖9（a）示出給出減少的眩光的強(qiáng)度特性。

圖9（b）示出給出蝙蝠翼分布的強(qiáng)度特性。圖9（a）和9（b）可以旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。然而，非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱功能也是可能的，如圖9（c）和9（d）中所示，其中還示出旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱。

微結(jié)構(gòu)化層可以背離LED 10或者其可以面向LED 10。這兩種可能性在圖10（a）和10（b）中示出，其中微結(jié)構(gòu)化層被示為80，并且其可以包括單個(gè)自支撐層，或者組合的基底層和微結(jié)構(gòu)化層，或者多個(gè)微結(jié)構(gòu)化層或多個(gè)微結(jié)構(gòu)化層和基底層組合。如所示，層82提供在微結(jié)構(gòu)化層的結(jié)構(gòu)化表面之上并且層84提供在平坦表面之上。如上文所述，這些層可以是粘合層以例如用于將多個(gè)射束成形布置鍵合在一起，或者用于將射束成形布置鍵合到基于LED的發(fā)光結(jié)構(gòu)，或者用于平面化目的，或者用于保護(hù)微結(jié)構(gòu)化層以防損壞和污染，或者用于限定期望的空氣間隙。

單個(gè)層結(jié)構(gòu)可以具有例如角錐體或圓錐體結(jié)構(gòu)。

圖10示出使用鍵合層80而不是提供空氣間隙的單層結(jié)構(gòu)的兩個(gè)設(shè)計(jì)。射束成形層被示為80。在圖10（a）中，存在提供保護(hù)和平面化的頂部覆蓋層82。鍵合層84處于微結(jié)構(gòu)化層80和LED之間。LED層示意性地示為層10'（在圖10和11中）——這表示完整的LED以及周圍的封裝和磷光體。

在圖10（b）中，微結(jié)構(gòu)化層80具有面向下的脊部。

鍵合可以給出更好的機(jī)械穩(wěn)定性并且通過(guò)消除維持和控制空氣間隙的需要而消除可能的穩(wěn)定性問(wèn)題。還可以存在封裝組裝件中的優(yōu)勢(shì)。

在這樣的鍵合架構(gòu)的情況下，仍舊存在維持射束成形布置周圍的層和微結(jié)構(gòu)的材料之間的折射率對(duì)比的需要。這可以以除圖10中所示的那些之外的若干其它方式而實(shí)現(xiàn)。

圖11（a）示出低折射率材料85，諸如氣凝膠，以及微結(jié)構(gòu)化層80的平滑側(cè)面和LED 10'之間的鍵合層86。鍵合層不需要具有低折射率，例如其可以具有n=1.4。以該方式，存在射束成形布置80下面的兩個(gè)層85,86。

圖11（b）示出低折射率材料85的三個(gè)層結(jié)構(gòu)，一側(cè)上的鍵合層86（在低折射率材料和微結(jié)構(gòu)化層80之間）和相對(duì)側(cè)上的第二鍵合層87（在低折射率材料和LED 10'之間）。

各層之間的鍵合不需要跨整個(gè)區(qū)域延伸。圖12示出兩個(gè)示例。

圖12（a）示出具有以射束成形布置80,82下面的空氣間隙的形式的低折射率層的部分鍵合架構(gòu)。部分鍵合使用僅在封裝的側(cè)面上具有鍵合的常規(guī)折射率材料鍵合層88（例如，n=1.4）實(shí)現(xiàn)。不存在鍵合層88與磷光體20（或者LED 10'的另一個(gè)頂表面）的重疊。

圖12（b）示出形成支柱集合的鍵合層89，這次再次給出其中與底層磷光體20（或者LED的其它頂表面）接觸的部分鍵合。

常規(guī)折射率材料可以用于該情況下的鍵合層?？諝忾g隙被有效地維持，例如在圖12（b）的示例中通過(guò)僅使用相對(duì)小量的區(qū)域用于鍵合。膠合點(diǎn)可以應(yīng)用于LED結(jié)構(gòu)的頂部，或者可替換地，支撐結(jié)構(gòu)可以提供在基底層80的背側(cè)上。

不同設(shè)計(jì)規(guī)則可以應(yīng)用于部分鍵合的情況下。與磷光體的總體重疊區(qū)域需要保持盡可能小。取決于折射率的特定值和射束要求，可以得出設(shè)定可能區(qū)域的準(zhǔn)則。

因而存在利用LED和射束成形布置之間的多個(gè)層的各種設(shè)計(jì)，其中這些層中的一個(gè)具有低折射率，并且該低折射率層可以是氣體（即，空氣）或者固體（例如，氣凝膠）。

如上文所解釋的，組件設(shè)計(jì)為承受回流焊接。出于完整性起見(jiàn)，在圖13中示出關(guān)于時(shí)間的回流烘箱溫度輪廓的示例。

示出了兩個(gè)極限曲線90和92。存在預(yù)熱階段94、抬升階段96（具有最大斜率3度/s）、峰值階段97和緩降階段98（具有最大斜率6度/s）。

要指出，在本文檔中描述的各種材料本身已知，并且其熱學(xué)和機(jī)械性質(zhì)也已知。例如，作為其高穩(wěn)定性的結(jié)果，適當(dāng)?shù)墓柰牧蠌V泛地使用在用于LED封裝的LED產(chǎn)業(yè)中。

在本申請(qǐng)中的適當(dāng)材料的使用使得能夠構(gòu)造非粘性且可回流焊接并且具有適當(dāng)光學(xué)微結(jié)構(gòu)的箔，例如特別地用于光學(xué)光準(zhǔn)直。

圖14示出作為移動(dòng)便攜設(shè)備100的部分的相機(jī)。相機(jī)具有相機(jī)光學(xué)傳感器102和充當(dāng)閃光燈的本發(fā)明的LED單元104。光學(xué)傳感器包括同樣如所示出的傳感器元件107的正交行105和列106。

如上文所討論的，微型元件包括具有頂角的結(jié)構(gòu)。為了更清楚地示出所意指的含義，圖15以透視圖示出兩個(gè)可能的示例。

圖15（a）示出如上文詳細(xì)解釋的平行脊部結(jié)構(gòu)并且因而以透視圖示出了圖4的結(jié)構(gòu)。在該情況下，存在在給出一維重復(fù)的線上延伸的脊部41（或者谷部）。脊部具有以線的形式的頂部頂點(diǎn)41a。脊部側(cè)面是平面，所以它們不具有任何透鏡狀功能。而是，存在跨層42的區(qū)域的重復(fù)光學(xué)功能。

脊部可以是形成二維重復(fù)的角錐體。

圖15（b）示出了圓錐體110的陣列。這些具有單個(gè)側(cè)面并且它們漸縮以達(dá)到以點(diǎn)的形式的頂部頂點(diǎn)。點(diǎn)可以形成如所示出的規(guī)則網(wǎng)格，但是再次，圓錐體可以布置在筆直或彎曲的線中。在圓錐體的情況下，側(cè)壁是彎曲而非平面的。然而，側(cè)面從基底向頂點(diǎn)110a筆直延伸，所以再次不存在彎曲透鏡狀表面。在通過(guò)垂直于層42并且經(jīng)過(guò)頂點(diǎn)110a的平面的截面中，側(cè)面為筆直的。

光學(xué)層42的這些設(shè)計(jì)執(zhí)行光回收功能而不是成像功能（類似于菲涅爾透鏡）。光學(xué)結(jié)構(gòu)的圖案（圓錐體、棱柱、角錐體）重復(fù)并且覆蓋光學(xué)窗。

要指出，對(duì)于相同頂角，可以使用不同棱柱或脊部或圓錐體高度。因而，間距可以對(duì)于相同頂角變化，而同時(shí)改變高度。這給出相同光學(xué)效果。對(duì)于對(duì)稱角錐體，存在單個(gè)頂角，然而，對(duì)于具有矩形基底的角錐體，存在要考慮的兩個(gè)頂角。在兩個(gè)頂角的情況下，可能在兩個(gè)垂直的方向上而不是獨(dú)立地控制射束準(zhǔn)直。

光學(xué)層的光回收功能在圖16中示出。其示出圖11（a）中示出的類型的層42。光源由層112表示。這是磷光體層，并且它跨其區(qū)域相對(duì)均勻地發(fā)射光。

層42提供軸上準(zhǔn)直。每一個(gè)微結(jié)構(gòu)具有光接受圓錐體。引向每一個(gè)頂點(diǎn)的漸縮的側(cè)壁不允許法線定向的光的經(jīng)過(guò)。該光由于在脊部側(cè)面處的全內(nèi)反射而如箭頭114所示的那樣被回收。這等同地適用于脊部、角錐體和圓錐體。因而，存在接受圓錐體外部的光的回收，其中更接近箔的法線的光溯源反射到（散射）光源，其中其在其它方向上隨機(jī)地散射，從而給予它穿過(guò)層42的另一次機(jī)會(huì)。

LED在部分地轉(zhuǎn)換藍(lán)光的磷光體層下面（或在其內(nèi)）。總體效果在于，從磷光體層發(fā)射白光。該磷光體層優(yōu)選地具有幾乎與具有微結(jié)構(gòu)的光學(xué)層42相同的區(qū)域。LED還可以插入到白色反射的腔體中。結(jié)果在于，照度在發(fā)光區(qū)域之上相當(dāng)恒定，使得到跨區(qū)域的不同微結(jié)構(gòu)的入射角在光源的區(qū)域之上非常均勻。

因?yàn)轫斀牵▓D16中的α）和材料在任何地方類似，所以角度準(zhǔn)直分布對(duì)于每一個(gè)微型元件也類似。甚至在非均勻初始光輸出的情況下，法向發(fā)射的光也如上文所解釋的那樣得到回收，并且然后散射。與反射外殼的效果組合地，導(dǎo)致微結(jié)構(gòu)化層42的相對(duì)均勻的光照。微型元件每一個(gè)形成期望的射束圖案，使得結(jié)構(gòu)的不同空間區(qū)域以相同方式引導(dǎo)入射光。

在菲涅爾透鏡中，需要不同區(qū)域，諸如折射透鏡區(qū)域和反射輪緣區(qū)域。入射光然后需要以特定角度范圍進(jìn)入以用于使透鏡恰當(dāng)?shù)毓ぷ鳌Ｔ诒旧暾?qǐng)中描述的射束成形布置中，光源輸出的整個(gè)角度擴(kuò)展可以入射在所有空間位置處。

進(jìn)而，這意味著設(shè)計(jì)對(duì)于設(shè)備中心處的LED的對(duì)準(zhǔn)不敏感。LED可以放置在腔體內(nèi)的不同位置處以得到類似的效果。而且，多個(gè)LED可以提供在腔體內(nèi)以例如得到相同分布處的更多輸出功率。

對(duì)于菲涅爾透鏡，發(fā)射器需要放置在透鏡的光軸處并且其在大小方面與透鏡相比必須是小的。菲涅爾透鏡還放大LED發(fā)射器。對(duì)于磷光體轉(zhuǎn)換的LED，這典型地給出增加的黃色外觀。通過(guò)使用回收光學(xué)器件而不是聚焦光學(xué)器件，直射LED圖像得到抑制（由于來(lái)自LED的法線光角度被反射）。偏離法線的角度主要被透射，其創(chuàng)建腔體內(nèi)部的“圖像”，其可以為白色或者相比于直接在LED之上的磷光體而言包含低濃度/黃度的磷光體。因而，設(shè)備的關(guān)斷狀態(tài)中的黃色外觀可以減少。

作為以上解釋的分布式光學(xué)功能的結(jié)果，利用成形孔徑（例如，成形為公司徽標(biāo)）覆蓋閃光燈模塊不影響射束成形功能。效率將當(dāng)然降低。利用菲涅爾透鏡，射束形狀將通過(guò)僅允許透射部分形狀而受影響。

通過(guò)研究附圖、公開(kāi)內(nèi)容和隨附權(quán)利要求，本領(lǐng)域技術(shù)人員在實(shí)踐要求保護(hù)的發(fā)明時(shí)，可以理解和實(shí)現(xiàn)對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的其它變型。在權(quán)利要求中，詞語(yǔ)“包括”不排除其它元件或步驟，并且不定冠詞“一”或“一個(gè)”不排除多個(gè)。在相互不同的從屬權(quán)利要求中記載某些措施的僅有事實(shí)不指示這些措施的組合不能用于獲益。權(quán)利要求中的任何參考標(biāo)記不應(yīng)當(dāng)解釋為限制范圍。