專利名稱：發(fā)射輻射的器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)射輻射的器件。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種發(fā)射輻射的器件，所述器件適合于按照預(yù)設(shè)的均勻性來照亮具有預(yù)設(shè)形狀的目標(biāo)區(qū)域。
所述目的通過一種具有權(quán)利要求1的特征的發(fā)射輻射的器件來實(shí)現(xiàn)。有利的改進(jìn)形式和實(shí)施形式在從屬權(quán)利要求中說明。
這種發(fā)射輻射的器件尤其包括
-半導(dǎo)體本體，所述半導(dǎo)體本體設(shè)置成用于從其前側(cè)發(fā)射電磁輻射，
-反射光學(xué)元件，所述發(fā)射光學(xué)元件具有多個(gè)傾斜的、反射的側(cè)面，所述側(cè)面圍繞半導(dǎo)體本體環(huán)繞地設(shè)置，和
-折射光學(xué)元件，所述折射光學(xué)元件在半導(dǎo)體本體的放射方向上設(shè)置在反射光學(xué)元件的下游。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施形式，半導(dǎo)體本體設(shè)置成用于從其前側(cè)發(fā)射電磁輻射，使得輻射的第一部分直接射到光學(xué)反射元件上且輻射的第二部分直接射到折射光學(xué)元件上，其中反射光學(xué)元件設(shè)置成用于將輻射的第一部分朝著要照亮的目標(biāo)區(qū)域的 外部區(qū)域的方向轉(zhuǎn)向，并且折射光學(xué)元件設(shè)置成用于將輻射的第一部分聚集到目標(biāo)區(qū)域的外部區(qū)域中并且將輻射的第二部分聚集到輻射的內(nèi)部區(qū)域中。
折射光學(xué)元件優(yōu)選地設(shè)置成，使得由半導(dǎo)體本體發(fā)射的輻射中的大部分穿過折射光學(xué)元件。例如，折射光學(xué)元件在半導(dǎo)體本體的放射方向上設(shè)置在半導(dǎo)體本體的前側(cè)的下游。
通常，半導(dǎo)體本體以不同的出射角從其前側(cè)發(fā)射輻射。當(dāng)前的發(fā)射輻射的器件基于下述思想輻射的以與半導(dǎo)體本體的前側(cè)成相對(duì)平坦的角度α (α在此是相對(duì)于前側(cè)而言的)發(fā)射的第一部分在所述輻射穿過折射光學(xué)元件之前首先射到反射光學(xué)元件上。半導(dǎo)體本體的前側(cè)和發(fā)射的輻射之間的角度α優(yōu)選不大于60°。
輻射的射到反射光學(xué)元件上的第一部分首先被反射光學(xué)元件朝著目標(biāo)區(qū)域的外部區(qū)域的方向轉(zhuǎn)向。隨后，輻射的第一部分穿過折射光學(xué)元件的外部區(qū)域并且通過所述折射光學(xué)元件以期望的方式和方法被修正，例如繼續(xù)聚集到目標(biāo)區(qū)域中。通過借助于反射光學(xué)元件進(jìn)行的上述偏轉(zhuǎn)，能夠有利地減少折射光學(xué)元件對(duì)輻射的必要的作用。因此，在發(fā)射輻射的器件中通常能夠有利地使用具有低的高度的折射元件并且減少菲涅爾損耗。
尤其優(yōu)選地，器件的最大高度與半導(dǎo)體本體的寬度的比在1. 5和3之間，其中包括邊界值。
相反地，輻射的由半導(dǎo)體本體以與其前側(cè)成相對(duì)陡的角度α發(fā)射的第二部分直接穿過折射光學(xué)元件，而沒有首先射到反射光學(xué)元件上。輻射的第二部分被折射光學(xué)元件聚集到目標(biāo)區(qū)域的內(nèi)部區(qū)域中。
因此，在發(fā)射輻射的器件中，與以與半導(dǎo)體本體的前側(cè)成陡的角度發(fā)射的輻射分開地引導(dǎo)半導(dǎo)體本體的以與半導(dǎo)體本體的前側(cè)成平坦的角度發(fā)射的輻射。以該方式和方法，一方面能夠有利地減小器件的高度并且提高其效率。
反射光學(xué)元件通常具有設(shè)置成圍繞半導(dǎo)體本體環(huán)繞的多個(gè)傾斜的反射側(cè)面，其中所述反射光學(xué)元件適用于將輻射的第一部分朝著目標(biāo)區(qū)域的外部區(qū)域的方向引導(dǎo)，所述目標(biāo)區(qū)域具有預(yù)設(shè)的、優(yōu)選為非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的形狀。由此，有利地也能夠盡可能均勻地照亮外部區(qū)域的優(yōu)選與旋轉(zhuǎn)對(duì)稱有所偏差的邊緣區(qū)域。
尤其優(yōu)選地，目標(biāo)區(qū)域通過矩形的面給出。這種發(fā)射輻射的器件例如能夠用作移動(dòng)電話的閃光燈。
如果目標(biāo)區(qū)域通過矩形的面給出，那么優(yōu)選地均勻照亮所述矩形的面，使得在目標(biāo)區(qū)域的角點(diǎn)B中的相對(duì)照明強(qiáng)度在矩形的中點(diǎn)A中的照明強(qiáng)度的15%和25%之間。
此外，矩形的面的點(diǎn)C優(yōu)選具有矩形的面的中點(diǎn)A中的照明強(qiáng)度的55%和75%之間的相對(duì)照明強(qiáng)度，其中所述點(diǎn)C相應(yīng)地位于矩形的面的角點(diǎn)B和矩形的面的中點(diǎn)A之間的連接線上。在此，路程AC與路程AB的比總是在O. 65和O. 75之間，其中包括邊界值。
光學(xué)反射元件的側(cè)面優(yōu)選界定朝向半導(dǎo)體本體的第一開口和背離半導(dǎo)體本體的第二開口。優(yōu)選地，第一開口界定與由第二開口界定的面幾何相似的面。此外尤其優(yōu)選的是，由反射光學(xué)元件的第一和第二開口界定的面與目標(biāo)區(qū)域幾何相似。如果通過反射光學(xué)元件的第一和/或第二開口界定的面與目標(biāo)區(qū)域幾何相似，那么反射光學(xué)元件匹配目標(biāo)區(qū)域。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施形式，第一開口界定矩形的面。在此尤其優(yōu)選的是，反射光學(xué)元件具有四個(gè)傾斜側(cè)面和同樣界定矩形的面的第二開口。借助于這種反射元件能夠有利地盡可能均勻照亮矩形的目標(biāo)區(qū)域。
根據(jù)另一個(gè)實(shí)施形式，反射元件的第一和/或第二開口界定八邊形的面。在此，反射元件優(yōu)選具有八個(gè)傾斜側(cè)面。傾斜側(cè)面的棱邊分別優(yōu)選地形成第一和/或第二開口。反射元件的八個(gè)傾斜于器件的光學(xué)軸線延伸的側(cè)面優(yōu)選地設(shè)置成具有八邊形基面的截頂方棱錐的側(cè)表面。這種反射元件也特別適合于盡可能均勻地照亮矩形的目標(biāo)區(qū)域。借助于附加的四個(gè)傾斜側(cè)面，有利地可以將輻射也引導(dǎo)到矩形的目標(biāo)區(qū)域的角中。
尤其優(yōu)選地，反射光學(xué)元件的至少一個(gè)傾斜側(cè)面構(gòu)成為是彎曲的。所述彎曲在此例如能夠構(gòu)成為是拋物線形的、橢圓形的或雙曲線形的。根據(jù)一個(gè)實(shí)施形式，反射光學(xué)兀件的至少一個(gè)側(cè)面構(gòu)成為復(fù)合拋物面聚光器(compound parabolic concentrator, CPC)、復(fù)合捕圓面聚光器(compound ellipitic concentrator, CEC)或復(fù)合雙曲面聚光器 (compound hyperbolic concentrator, CHC)。
根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式，折射光學(xué)元件的形狀匹配目標(biāo)區(qū)域的形狀。這例如意味著，折射光學(xué)元件的基面與目標(biāo)區(qū)域是幾何相似的。尤其可能的是，折射光學(xué)元件自身或其基面不具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性。由此，能夠盡可能均勻地照亮具有例如矩形的預(yù)設(shè)形狀的目標(biāo)區(qū)域。
尤其可能的是，折射光學(xué)元件自身或其第一和/或第二開口不具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性。 由此，能夠盡可能均勻地照亮具有例如矩形的預(yù)設(shè)形狀的目標(biāo)區(qū)域。
例如能夠?qū)⒎颇鶢柾哥R、雙錐形透鏡、環(huán)面透鏡、具有根據(jù)X、y多項(xiàng)式的外面的透鏡、平凸透鏡、雙凸透鏡、透鏡陣列或分段的透鏡用作折射光學(xué)元件。
在此，雙錐形透鏡具有在其基面內(nèi)沿著兩個(gè)彼此垂直的軸線的不同的錐形的常量。由此，有利地能夠?qū)崿F(xiàn)匹配矩形目標(biāo)區(qū)域的對(duì)稱性的橢圓形的照亮部。
其外面根據(jù)X、y多項(xiàng)式形成的透鏡通常具有尤其適合照亮矩形的目標(biāo)區(qū)域的優(yōu)
分段的透鏡優(yōu)選地具有多個(gè)透鏡段。例如，分段的透鏡具有由多個(gè)外部段包圍的中央透鏡段。優(yōu)選地，中央透鏡段直接地鄰接于外部段，也就是說，中央透鏡段的邊緣分別與外部段的邊緣一起構(gòu)成共同的邊界線。此外，中央透鏡段優(yōu)選地具有與目標(biāo)區(qū)域相似構(gòu)成的基面。此外，分段的透鏡優(yōu)選地具有與反射元件的反射側(cè)面的數(shù)量相同的外部透鏡段的數(shù)量。透鏡的段優(yōu)選例如雙錐形地或根據(jù)x、y多項(xiàng)式地向外拱起。
此外，透鏡段優(yōu)選構(gòu)造并且設(shè)置成，使得沒有射到反射側(cè)面上的輻射穿過中央透鏡段，而射到反射元件的側(cè)面上的輻射穿過外部透鏡段。在此尤其優(yōu)選的是，折射元件的外部透鏡段分別與反射元件的一個(gè)反射側(cè)面相關(guān)聯(lián)，也就是說，由特定的側(cè)面反射的輻射設(shè)置成穿過特定的外部透鏡段。
此外，例如為上述透鏡之一的折射光學(xué)元件能夠具有例如橢圓形的象限對(duì)稱的形狀。
具有象限對(duì)稱形狀的折射光學(xué)元件通常具有矩形的基面并且尤其能夠用于盡可能均勻地照亮矩形的目標(biāo)區(qū)域。
根據(jù)發(fā)射輻射的器件的另一個(gè)實(shí)施形式，將半導(dǎo)體本體嵌入到澆注體中。澆注體例如能夠構(gòu)成為附加的透鏡或構(gòu)成為層。
在此可能的是，澆注體直接地鄰接于折射光學(xué)元件，也就是說，與折射元件一起構(gòu)造共同的邊界面。
如果折射光學(xué)元件例如安裝在反射光學(xué)元件的第一主側(cè)上，那么在該實(shí)施形式中澆注體完全填充整個(gè)反射光學(xué) 元件直至折射光學(xué)元件。
替選于此也可能的是，在澆注體和折射光學(xué)元件之間構(gòu)造空氣填充的腔。
澆注體例如包含環(huán)氧化物材料、硅樹脂材料或由環(huán)氧化物材料與硅樹脂材料組成的混合物。此外，澆注體也能夠由環(huán)氧化物材料、硅樹脂材料或者由環(huán)氧化物材料與硅樹脂材料組成的混合物構(gòu)成。
根據(jù)另一個(gè)實(shí)施形式，發(fā)射輻射的器件包括波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料，所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料將由半導(dǎo)體本體產(chǎn)生的輻射的一部分轉(zhuǎn)化成另一波長(zhǎng)范圍的輻射。
波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料例如能夠從下述材料中選出摻雜稀土金屬的石榴石、摻雜稀土金屬的堿土金屬硫化物、摻雜稀土金屬的硫代鎵酸鹽、摻雜稀土金屬的鋁酸鹽、摻雜稀土金屬的正硅酸鹽、摻雜稀土金屬的氯硅酸鹽、摻雜稀土金屬的堿土金屬氮化硅、摻雜稀土金屬的氮氧化物和摻雜稀土金屬的氮氧化鋁。
在此尤其優(yōu)選的是，半導(dǎo)體本體發(fā)射出自藍(lán)色光譜范圍的輻射，所述輻射部分地通過波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料轉(zhuǎn)化成黃色光譜范圍的輻射。在此優(yōu)選的是，混合未轉(zhuǎn)換的藍(lán)色輻射和已轉(zhuǎn)換的黃色輻射，使得產(chǎn)生白色的混合輻射。例如，YAG:Ce適合用作將藍(lán)色輻射轉(zhuǎn)化成黃色輻射的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料。
波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料例如能夠嵌入到澆注體中，其中澆注體如上所述例如構(gòu)成為附加的透鏡或構(gòu)成為層。如果將波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料設(shè)置在半導(dǎo)體本體上的由澆注材料組成的層中，那么還可能的是，將具有波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的半導(dǎo)體本體嵌入到構(gòu)成為透鏡并且沒有波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的澆注體中。
此外，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料也能夠以陶瓷薄片的形式存在，其優(yōu)選地設(shè)置在半導(dǎo)體本體的發(fā)射輻射的前側(cè)上。陶瓷薄片優(yōu)選地設(shè)置成與半導(dǎo)體本體的前側(cè)直接接觸，使得陶瓷薄片與半導(dǎo)體本體的前側(cè)一起構(gòu)成共同的邊界面。
根據(jù)另一個(gè)實(shí)施形式，發(fā)射輻射的器件包括漫射層，例如漫射的薄片或漫射的薄膜。漫射層優(yōu)選在所述半導(dǎo)體本體的放射方向上設(shè)置在半導(dǎo)體本體的下游。漫射層尤其用在具有波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的器件中，以便為外部的觀察者遮掩波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的色彩印象。如果例如將波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料引入到層形式的、包封半導(dǎo)體本體的澆注體中，那么將漫射層優(yōu)選以直接接觸的方式施加到具有波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的澆注體上，使得漫射層和澆注體構(gòu)成共同的邊界面。當(dāng)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料以陶瓷薄片的形式存在時(shí)，這也是優(yōu)選的。
根據(jù)另一個(gè)實(shí)施形式，在半導(dǎo)體本體周圍設(shè)置反射澆注體。為此，反射澆注體優(yōu)選地包含二氧化鈦顆粒。例如，反射澆注體在半導(dǎo)體本體的側(cè)向、優(yōu)選地直至其發(fā)射輻射的有源區(qū)或者直至其發(fā)射輻射的前側(cè)設(shè)置為與半導(dǎo)體本體的側(cè)面直接接觸。反射澆注體有利地降低半導(dǎo)體本體的側(cè)面上的輻射損耗并且有利于使半導(dǎo)體本體的輻射朝折射元件的方向指向。
反射澆注體例如包括例如為硅樹脂的基體材料，將例如為二氧化鈦顆粒的反射顆粒引入到所述基體材料中。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施形式，將半導(dǎo)體本體施加在襯底上。反射光學(xué)兀件在此優(yōu)選地同樣例如借助于粘接固定在襯底上。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施形式，反射光學(xué)元件在背離半導(dǎo)體本體的主側(cè)上具有凹部，所述凹部設(shè)置成用于容納折射光學(xué)元件。尤其優(yōu)選地，將折射光學(xué)元件齊平地裝配到反射光學(xué)元件的凹部中。借助于這種凹部，能夠以簡(jiǎn)單的方式和方法來與半導(dǎo)體本體校準(zhǔn)地設(shè)置折射光學(xué)兀件。
根據(jù)另一個(gè)實(shí)施形式，發(fā)射輻射的器件具有兩個(gè)或多個(gè)發(fā)射輻射的半導(dǎo)體本體。 半導(dǎo)體本體在此優(yōu)選地設(shè)置為 關(guān)于折射光學(xué)元件的光學(xué)軸線旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。目前結(jié)合一個(gè)半導(dǎo)體本體描述的全部特征同樣也能夠應(yīng)用到具有兩個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體本體的情況。


從以下結(jié)合附圖描述的實(shí)施例中得出本發(fā)明的其他的優(yōu)選實(shí)施形式和改進(jìn)形式。
圖1示出根據(jù)第一實(shí)施例的發(fā)射輻射的器件的示意剖面圖。
圖1B示出根據(jù)圖1A的發(fā)射輻射的器件的示意立體圖。
圖2和圖3A示出發(fā)射輻射的器件的兩個(gè)另外的實(shí)施例的示意剖面圖。
圖3B和3C示出根據(jù)圖3A的發(fā)射輻射的器件的示意立體圖。
圖4A示例地示出根據(jù)圖3A、3B和3C的器件的按比例的剖面圖。
圖4B示例地示出根據(jù)圖3A、3B和3C的器件的按比例的俯視圖。
圖5A和5B示出根據(jù)另一實(shí)施例的發(fā)射輻射的器件的示意的立體圖。
圖6至11示出發(fā)射輻射的器件的另一實(shí)施例的示意的剖面圖。
圖12A和12B示出根據(jù)另一實(shí)施例的發(fā)射輻射的器件的示意圖。
具體實(shí)施方式
相同的、相同類型的或起相同作用的元件在圖中設(shè)有相同的附圖標(biāo)記。如果沒有詳細(xì)地另外說明，圖和在圖中示出的元件彼此間的大小比例不能夠視作是按照比例的。相反地，為了更好的可視性和/或?yàn)榱烁玫睦斫?，能夠夸大地示出各個(gè)元件、特別是層厚度。
根據(jù)圖1A的實(shí)施例的發(fā)射輻射的器件包括半導(dǎo)體本體1，所述半導(dǎo)體本體固定在襯底2上。半導(dǎo)體本體I與器件的光學(xué)軸線3對(duì)中心地設(shè)置。
半導(dǎo)體本體I設(shè)置成用于從其前側(cè)4發(fā)射第一波長(zhǎng)范圍的電磁輻射。為此，半導(dǎo)體本體I具有在器件運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生電磁輻射的有源區(qū)5。有源區(qū)5優(yōu)選包括pn結(jié)、雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)、單量子阱或者尤其優(yōu)選地多量子阱(MQW)以產(chǎn)生輻射。術(shù)語(yǔ)量子阱結(jié)構(gòu)在此不包含關(guān)于量子化維數(shù)的說明。因此，所述量子阱結(jié)構(gòu)還包括量子溝、量子線和量子點(diǎn)和所述結(jié)構(gòu)的任意組合。
此外，器件具有同樣設(shè)置在襯底2上的反射光學(xué)兀件6。
如同圖1B中示出，反射光學(xué)元件6具有四個(gè)傾斜的側(cè)面7,所述傾斜的側(cè)面設(shè)置成用于將輻射的以與半導(dǎo)體本體I的前側(cè)4成平坦的角度α發(fā)射的第一部分反射。此外，反射光學(xué)元件6具有第一開口 8，所述第一開口由側(cè)面7界定并且朝向半導(dǎo)體本體I。在此， 反射光學(xué)元件6的第一開口 8界定矩形面。半導(dǎo)體本體I以對(duì)中心的方式設(shè)置在所述矩形面之內(nèi)。
此外，反射元件6具有第二開口 9，所述第二開口背離半導(dǎo)體本體I并且同樣通過側(cè)面7界定。反射元件6的第二開口 9同樣界定矩形面。
反射光學(xué)元件6的傾斜側(cè)面7設(shè)置成用于將由半導(dǎo)體本體I發(fā)射的輻射中直接射到反射光學(xué)元件6上的第一部分轉(zhuǎn)向到目標(biāo)區(qū)域11的外部區(qū)域10中。為此，側(cè)面7優(yōu)選地構(gòu)成為彎曲的。目標(biāo)區(qū)域7目前通過矩形面給出。
此外，發(fā)射輻射的器件包括折射光學(xué)元件12，所述折射光學(xué)元件設(shè)置成用于將輻射的已反射的第一部分聚集到目標(biāo)區(qū)域11的外部區(qū)域10中并且將第二輻射部分聚集到目標(biāo)區(qū)域11的內(nèi)部區(qū)域13中。折射光學(xué)元件12目前設(shè)置在反射光學(xué)元件6的第一主側(cè)14 上，所述第一主側(cè)背離半導(dǎo)體本體I。因此，折射光學(xué)元件12在所述半導(dǎo)體本體的發(fā)射方向上設(shè)置在半導(dǎo)體本體I的前側(cè)4的下游。
折射光學(xué)元件12的背離半導(dǎo)體本體I的外側(cè)15具有內(nèi)部區(qū)域16，所述內(nèi)部區(qū)域帶有向外的凹形的拱頂。優(yōu)選地，外側(cè)15的內(nèi)部區(qū)域16構(gòu)成為錐形。在外側(cè)15的圍繞內(nèi)部區(qū)域16環(huán)繞地設(shè)置的外部區(qū)域17中，折射光學(xué)元件12具有棱柱形的環(huán)形的菲涅爾結(jié)構(gòu)。棱柱形的菲涅爾結(jié)構(gòu)以圍繞折射光學(xué)元件12的內(nèi)部區(qū)域16環(huán)繞的同中心的環(huán)形結(jié)構(gòu)來設(shè)置。菲涅爾結(jié)構(gòu)適合于將輻射中由側(cè)壁7反射的第一部分聚集到矩形的目標(biāo)區(qū)域11 中。在該實(shí)施例中，折射光學(xué)元件12相對(duì)于光學(xué)軸線3具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性。但是原則上，也能夠考慮具有橢圓的或量子對(duì)稱形狀的折射光學(xué)元件12。折射光學(xué)元件12的朝向半導(dǎo)體 I的背側(cè)18是向外凸形拱起的。優(yōu)選地，折射光學(xué)元件12的背側(cè)18構(gòu)成為錐形。
如圖1A示出，以與半導(dǎo)體本體I的前側(cè)4成相對(duì)平坦的角度α發(fā)射的射束Ia射到反射光學(xué)元件6的傾斜側(cè)面7上并且由所述傾斜側(cè)面朝著菲涅爾結(jié)構(gòu)的方向反射在折射元件12的外部區(qū)域17中。射束Ia從反射元件6的反射側(cè)面7開始穿過折射光學(xué)元件12 并且通過折射元件12的菲涅爾結(jié)構(gòu)被繼續(xù)轉(zhuǎn)向到目標(biāo)區(qū)域11的外部區(qū)域10中。
以與半導(dǎo)體本體I的前側(cè)4成相對(duì)陡的角度α發(fā)射的射束Ii沒有射到反射側(cè)面 7上，而是直接穿過折射光學(xué)元件12。射束Ii穿過折射光學(xué)元件12的內(nèi)部區(qū)域16并且通過所述折射光學(xué)元件的凹形的外側(cè)聚集到目標(biāo)區(qū)域11的內(nèi)部區(qū)域13中。
根據(jù)圖2的實(shí)施例的器件與圖1A和IB的器件的不同之處在于具有兩個(gè)發(fā)射輻射的半導(dǎo)體本體I。在此，半導(dǎo)體本體I關(guān)于器件的光學(xué)軸線3對(duì)稱地設(shè)置。此外，反射光學(xué)元件6具有與在圖1A和IB的實(shí)施例中相比更高的高度，使得反射側(cè)面7具有更大的面積。因?yàn)樵诟鶕?jù)圖2的器件中存在輻射源的更大的擴(kuò)展，因此使用兩個(gè)半導(dǎo)體本體來替代一個(gè)半導(dǎo)體本體1，所以反射側(cè)面7的更大的面積是必需的，以便盡可能均勻地照亮目標(biāo)區(qū)域11。在應(yīng)用兩個(gè)半導(dǎo)體本體的情況下，反射元件的高度通常以1. 2和1. 7之間的因數(shù)增加，其中包括邊界值。
在此處需要指出，替代優(yōu)選地關(guān)于器件的光學(xué)軸線3對(duì)稱地并排設(shè)置的兩個(gè)半導(dǎo)體本體1，也能夠應(yīng)用多個(gè)半導(dǎo)體本體1，其中所述多個(gè)半導(dǎo)體本體優(yōu)選同樣關(guān)于器件的光學(xué)軸線3對(duì)稱地設(shè)置。例如，半導(dǎo)體本體I能夠設(shè)置成矩陣。
不同于根據(jù)圖1A和IB的器件，在根據(jù)圖3Α、3Β和3C的實(shí)施例的器件中將環(huán)面的或雙錐形的平凸透鏡用作折射光學(xué)元件12。平凸透鏡的外側(cè)15在此具有向外拱起的凸形的曲面，所述曲面優(yōu)選地構(gòu)成為錐形的。此外，透鏡不具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性，而是具有近似于矩形的基面，其中角被倒圓。根據(jù)圖3Α、3Β和3C的器件設(shè)置成用于盡可能均勻地照亮矩形的目標(biāo)區(qū)域11。因此，透鏡12的基面匹配于目標(biāo)區(qū)域11。
透鏡12的朝向半導(dǎo)體本體I的背側(cè)18構(gòu)成為平面的。替選地，所述背側(cè)也能夠如在根據(jù)圖1Α、1Β和2的折射光學(xué)元件12中那樣向外凸形地拱起。透鏡的向外凸形拱起的背側(cè)18通常有利地引起更強(qiáng)的輻射聚集。
在圖4Α和4Β中示例地示出根據(jù)圖3Α至3C的器件的可能的尺寸。因此在此能夠看出，器件的總高度有利地僅大約為2_。器件的側(cè)部為3.8_和3. 7_。襯底2目前具有大約O. 15mm的厚度。
此外，如在圖4A中示出，將折射光學(xué)元件12齊平地壓入到反射光學(xué)元件6的凹部 19中。
不同于上述實(shí)施例，根據(jù)圖5A和5B的實(shí)施例的器件具有帶有第一開口 8和第二開口 9的反射光學(xué)元件6，所述開口分別界定八邊形的面。此外也可行的是，第一開口 8界定矩形的面并且第二開口 9界定八邊形的面。
根據(jù)通過第二開口 9界定八邊形的面，反射光學(xué)元件6具有八個(gè)側(cè)面7。側(cè)面7傾斜于第一開口 8和第二開口 9伸展并且優(yōu)選構(gòu)造成彎曲的。側(cè)面7設(shè)置成用于將半導(dǎo)體本體I的以與其前側(cè)4成平坦的角度α發(fā)射的輻射轉(zhuǎn)向到矩形的目標(biāo)區(qū)域11的外部區(qū)域10 中。此外，在圖5Β中，為了清晰性略去折射元件12。
在根據(jù)圖5Α的器件中，例如能夠?qū)⑷缫呀?jīng)根據(jù)圖3Α、3Β和3C描述的平凸透鏡用作折射光學(xué)元件12。
不同于圖3Α的實(shí)施例，根據(jù)圖6的實(shí)施例的器件具有兩個(gè)半導(dǎo)體本體1，所述兩個(gè)半導(dǎo)體本體關(guān)于器件的光學(xué)軸線3對(duì)稱地并排設(shè)置。在此，折射光學(xué)元件6與根據(jù)圖3A 的器件相比具有更大的高度，以便補(bǔ)償由于兩個(gè)半導(dǎo)體本體I所引起的更大的輻射出射面積。在根據(jù)圖6的器件中同樣也能夠?qū)⒁呀?jīng)根據(jù)圖3A、3B和3C描述的平凸透鏡用作折射光學(xué)兀件12。
不同于圖3A的實(shí)施例，根據(jù)圖7的實(shí)施例的器件具有澆注體20，所述澆注體嵌入半導(dǎo)體本體I并且構(gòu)成透鏡。澆注體20目前沒有完全填充反射光學(xué)元件6的內(nèi)部。這意味著，由半導(dǎo)體本體I的前側(cè)4發(fā)射的射束首先穿過澆注體20，然后進(jìn)入到澆注體20和折射光學(xué)元件12之間的空氣填充的空間21中，以便隨后到達(dá)折射光學(xué)元件12中。射束最終從折射光學(xué)元件12的外側(cè)15中耦合輸出。
澆注體20例如具有下述材料中的一種或由下述材料中的一種制成硅樹脂、環(huán)氧化物或由硅樹脂和環(huán)氧化物組成的混合物。
與圖3A不同的是，根據(jù)圖8的器件包括波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料22，所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料適用于將半導(dǎo)體本體I的輻射的一部分轉(zhuǎn)化成另一波長(zhǎng)范圍的輻射。優(yōu)選地，半導(dǎo)體本體I發(fā)射藍(lán)色光譜范圍的輻射，所述輻射被波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料22轉(zhuǎn)化成黃色光譜范圍的輻射，使得產(chǎn)生白色的混合光。發(fā)射白色的混合光的器件例如適合用作在移動(dòng)電話中的照相機(jī)的閃光燈。
將波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料22引入到例如為硅樹脂、環(huán)氧化物或由硅樹脂和環(huán)氧化物組成的混合物的基體材料中。具有波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料22的基體材料包封半導(dǎo)體本體I并且在半導(dǎo)體本體I的前側(cè)之上構(gòu)成平坦的表面。在具有波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料22的基體材料和折射元件12 之間存在空氣填充的腔21。例如能夠?qū)⒏鶕?jù)圖3A、3B和3C所描述的平凸透鏡用作折射元件12。
替選于半導(dǎo)體本體I的如在圖8中示出的、平坦的、波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的澆注體，也可僅將波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層施加到半導(dǎo)體本體I的前側(cè)4上。這種波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層例如能夠通過引入有波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料22的顆粒的陶瓷薄片或基體材料形成。此外，具有波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的半導(dǎo)體本體I在其前側(cè)4上例如能夠被純凈的澆注體20包封，所述澆注體不含波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料22。這種純凈的澆注體20能夠完全地或僅部分地填充反射光學(xué)元件6。此外，澆注體20能夠構(gòu)成為透鏡或者具有平坦的表面。
不同于根據(jù)圖3A的器件，在根據(jù)圖9的實(shí)施例的器件中，半導(dǎo)體本體I設(shè)有具有平坦的表面的純凈的澆注體20。漫射層23被施加到澆注體20上，所述漫射層適合對(duì)于外部觀察者引起白色的色彩印象。特別地，也結(jié)合波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料22應(yīng)用漫射層23，以便掩蓋波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料22的色彩印象。
不同于根據(jù)圖3A的器件，在根據(jù)圖10的實(shí)施例的器件中，半導(dǎo)體本體嵌入到純凈的澆注體20中，其中澆注體20完全填充反射光學(xué)元件6。因此，澆注體20目前與折射光學(xué)元件12構(gòu)成共同的邊界面并且在澆注體20和折射光學(xué)元件12之間不存在空氣填充的腔。
不同于根據(jù)圖3A的器件，在根據(jù)圖11的實(shí)施例的器件中，半導(dǎo)體本體I被高反射的澆注體24包圍。所述澆注體優(yōu)選地被填充不高于半導(dǎo)體本體I的有源區(qū)5。
根據(jù)圖12A和12B的實(shí)施例的發(fā)射輻射的半導(dǎo) 體器件具有帶有矩形的基面的襯底 2。將半導(dǎo)體本體I與光學(xué)軸線3對(duì)中心地設(shè)置到襯底2上，所述半導(dǎo)體本體與兩個(gè)接合線 25電接觸。
在襯底2上還設(shè)置有反射光學(xué)元件6，所述反射光學(xué)元件同樣具有矩形的基面。反射光學(xué)元件6如根據(jù)圖5A和5B的實(shí)施例的反射光學(xué)元件6 —樣具有第一開口 8和第二開口 9，所述開口分別界定八邊形的面。反射光學(xué)元件6根據(jù)通過第二開口 9界定的八邊形的面而具有八個(gè)傾斜側(cè)面7，所述側(cè)面設(shè)置成用于將以與半導(dǎo)體本體I的前側(cè)4成平坦的角度 α發(fā)射的輻射轉(zhuǎn)向到矩形的目標(biāo)區(qū)域11的外部區(qū)域10中。
目前，在反射光學(xué)元件6上設(shè)置有折射光學(xué)元件12。折射光學(xué)元件12分別在其矩形的基面的角中具有銷26，所述銷設(shè)置成用于壓入到折射光學(xué)元件12的相應(yīng)的凹陷部中。
折射光學(xué)元件12目前構(gòu)成為如尤其在圖12Β中可見的分段的透鏡。分段的透鏡目前具有設(shè)置在中間的第一中央段27，所述第一中央段向外拱起。例如，所述中央段27的拱頂能夠構(gòu)造成雙錐形或根據(jù)(X，y)多項(xiàng)式構(gòu)造成。折射光學(xué)元件的中央段27被其他的外部段28環(huán)繞地包圍，所述外部段同樣雙錐形地向外拱起。在此，中央段27的邊緣分別與外部段28的邊緣一起構(gòu)成共同的邊界線。中央段27根據(jù)通過第二開口 9界定的八邊形的面而被八個(gè)外部的透鏡段28包圍。外部的透鏡段28分別關(guān)于中央段27的中點(diǎn)點(diǎn)對(duì)稱地設(shè)置，器件的光學(xué)軸線3穿過所述中點(diǎn)延伸。借助于分段的透鏡尤其能夠盡可能均勻地照亮矩形的目標(biāo)區(qū)域。
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本發(fā)明不通過根據(jù)實(shí)施例進(jìn)行的描述而局限于此。相反地，本發(fā)明包括每個(gè)新特征以及特征的任意的組合，這尤其是包含在權(quán)利要求中的特征的任意的組合，即使所述特征或所述組合自身沒有明確地在權(quán)利要求中或?qū)嵤├姓f明時(shí)也如此。
權(quán)利要求
1.發(fā)射輻射的器件，具有 -半導(dǎo)體本體(1)，所述半導(dǎo)體本體設(shè)置成用于從其前側(cè)(4)發(fā)射電磁輻射， -反射光學(xué)元件(6)，所述反射光學(xué)元件具有多個(gè)傾斜的、反射的側(cè)面，所述側(cè)面圍繞所述半導(dǎo)體本體環(huán)繞地設(shè)置，和 -折射光學(xué)元件(12)，所述折射光學(xué)元件在所述半導(dǎo)體本體的放射方向上設(shè)置在所述反射光學(xué)元件的下游。
2.根據(jù)上一項(xiàng)權(quán)利要求所述的發(fā)射輻射的器件，其中所述反射光學(xué)元件的至少一個(gè)傾斜的側(cè)面構(gòu)成為是彎曲的。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的發(fā)射輻射的器件，其中所述折射光學(xué)元件(12)的和/或所述反射光學(xué)元件(6)的形狀匹配目標(biāo)區(qū)域(11)的形狀。
4.根據(jù)上一項(xiàng)權(quán)利要求所述的發(fā)射輻射的器件，其中所述目標(biāo)區(qū)域(11)通過矩形的面給出。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的發(fā)射輻射的器件，其中菲涅爾透鏡、雙錐形透鏡、環(huán)面透鏡、具有根據(jù)X、I多項(xiàng)式的外面的透鏡、平凸透鏡、雙凸透鏡、透鏡陣列或分段的透鏡用作折射光學(xué)元件(12)。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的發(fā)射輻射的器件，其中所述折射光學(xué)元件(12)具有象限對(duì)稱的形狀。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的發(fā)射輻射的器件，其中所述反射元件(6)的由所述反射元件(6)的所述側(cè)面界定的第一開口和/或第二開口(8，9)界定矩形的面。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的發(fā)射輻射的器件，其中所述反射元件(6)的由所述反射元件(6)的所述傾斜的側(cè)面界定的第一和/或第二開口(8，9)界定八邊形的面。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的發(fā)射輻射的器件，其中將所述半導(dǎo)體本體(I)嵌入到澆注體(20)中。
10.根據(jù)上一項(xiàng)權(quán)利要求所述的發(fā)射輻射的器件，其中所述澆注體(20)構(gòu)成為透鏡。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)射輻射的器件，其中所述澆注體(20)構(gòu)成為層。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的發(fā)射輻射的器件，所述器件具有波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料(22)，所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料將由所述半導(dǎo)體本體(I)產(chǎn)生的輻射的一部分轉(zhuǎn)化成另一波長(zhǎng)范圍的輻射。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的發(fā)射輻射的器件，其中在所述半導(dǎo)體本體(I)的周圍設(shè)置有反射的澆注體(24)。
14.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的發(fā)射輻射的器件，所述器件具有兩個(gè)或更多發(fā)射輻射的半導(dǎo)體本體(I)。
15.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的發(fā)射輻射的器件，其中所述器件的最大高度與所述半導(dǎo)體本體(I)的寬度的比位于1. 5和3之間，其中包括邊界值。
全文摘要
提出一種具有半導(dǎo)體本體(1)的發(fā)射輻射的器件，所述器件設(shè)置用于從其前側(cè)(4)發(fā)射電磁輻射。此外，器件包括反射光學(xué)元件(6)和折射光學(xué)元件(12)，其中所述反射光學(xué)元件(6)設(shè)置用于將由半導(dǎo)體本體(1)發(fā)射的輻射中直接射到反射光學(xué)元件(6)上的部分引導(dǎo)到目標(biāo)區(qū)域(11)的外部區(qū)域(10)中，其中所述折射光學(xué)元件(12)設(shè)置用于將輻射的已反射的部分聚集到目標(biāo)區(qū)域(11)的外部區(qū)域(10)中，并且將剩余的輻射部分聚集到目標(biāo)區(qū)域(11)的內(nèi)部區(qū)域(13)中。
文檔編號(hào)H01L33/60GK103003967SQ201180034939
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2011年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月15日
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