CN101084584A - 照明组件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种照明组件(200)，该照明组件包括导热基底(212)、位于所述导热基底的主表面(214)附近的图案化导电层(218)、设置在所述图案化导电层和所述基底的所述主表面之间的介电层(216)、以及至少一个LED(220)，所述至少一个LED包括柱(230)并连接在所述导热基底上，使得所述柱的至少一部分嵌入在所述导热基底中。所述至少一个LED可以通过所述柱与所述导热基底热连接，并且与所述图案化导电层电连接。所述介电层可以是反射的。

Description

照明组件及其制造方法
技术领域
本发明总体涉及发光组件或者照明组件。更具体地说，本发明涉及使用发光二极管(LED)阵列的发光组件或者照明组件。
背景技术
照明组件用于各种各样的应用中。例如，传统的照明组件使用光源，例如，白炽光源或者荧光光源。近来，其它类型的发光元件，特别是发光二极管(LED)，已经用于照明组件中。LED具有小尺寸、长寿命和低功耗的优点。LED的这些优点使它们可用于很多不同的应用中。
对于很多发光应用，希望具有一个或者多个LED，以提供所需的光强度和/或分布。例如，几个LED可以组装在小尺寸的阵列中，以在小的区域上提供高的照度，或者，LED可以分布在较大的区域上，以提供更广的、更均匀的照度。
通常，通过将LED安装在印刷电路板基底上，来使阵列中的LED相互连接，并且与其它电力系统连接。可以使用与其它电子制造领域公用的技术将LED组装在基底上，例如，将各部件定位在电路板迹线上，然后，使用已知的大量技术中的一种技术，将这些部件结合在该基底上，所述已知的技术包括波峰焊接、回流焊接以及使用导电粘合剂的连接技术。
用于保持LED管芯的常用的LED封装包括安装在陶瓷或者塑料封装内的一个或者多个LED，其中，通过引线或者焊接结合提供电连接，例如表面安装式封装或者T1 3/4型“豆形软糖”封装等。然而，这些技术和设计提供的从LED封装至吸热器的导热率有时很差，所用的电路化基底可能是昂贵的，并且提供很差的光反光率。
对于提高LED的光输出和延长其工作寿命，高的导热率是重要的。此外，在LED照亮光腔并且由LED发出的大部分光被从电路基底反射在光腔内的应用中，基底的反射率也是重要的。
发明内容
本文所述的实施例尤其可用于制造和使用用于照明目的或者用于信息显示的LED阵列。
在一个方面，本发明提供一种照明组件，该照明组件包括导热基底和位于导热基底的主表面附近的图案化导电层。该组件还包括：反射介电层，其设置在图案化导电层和基底的主表面之间；以及至少一个LED，其包括柱并连接在导热基底上，使得所述柱的至少一部分嵌入在导热基底中。所述至少一个LED通过所述柱与所述导热基底热连接，并且与所述图案化导电层电连接。
在另一个方面，本发明提供一种制造照明组件的方法，该方法包括：提供导热基底；以及在所述导热基底的主表面上形成介电层。该方法还包括：在所述介电层上形成图案化导电层；提供包括柱的至少一个LED；以及将所述至少一个LED连接在所述导热基底上，使得所述柱的至少一部分嵌入在所述导热基底中。所述至少一个LED通过柱与所述导热基底热连接，并且与所述图案化导电层电连接。
在另一个方面，本发明提供一种显示器，该显示器包括照明组件。该照明组件包括：导热基底和位于导热基底的主表面附近的图案化导电层。该组件还包括：反射介电层，其设置在图案化导电层和基底的主表面之间；以及至少一个LED，其包括柱并连接在导热基底上，使得所述柱的至少一部分嵌入在导热基底中。所述至少一个LED通过所述柱与所述导热基底热连接，并且与所述图案化导电层电连接。该显示器还包括与该照明组件光学耦合的空间光调制器，其中，所述空间光调制器包括多个可控元件，这些元件可操作以调制至少一部分来自所述照明组件的光。
本发明的以上概述并不意味着描述了本发明的每一个所披露的实施例或者每个实施方式。下面的附图和详细描述更具体地举例说明示例性实施例。
附图说明
图1是LED的一个实施例的示意性剖视图。
图2是LED的另一个实施例的示意性剖视图。
图3是照明组件的一个实施例的示意性剖视图。
图4是照明组件的另一个实施例的示意性剖视图。
图5是照明组件的另一个实施例的示意性剖视图。
图6是照明组件的另一个实施例的示意图。
图7示意性地示出显示器的一个实施例。
具体实施方式
本发明适用于照明组件，更具体地说，适用于使用LED提供照明的照明组件。本文所披露的照明组件可以用于普通的照明目的(例如，照亮区域)，或者与信息显示器中一样，通过选择照明组件的不同区域来向观看者提供信息。这种组件适用于背光显示器、标志和需要大量光的其它照明应用中。
本发明的照明组件包括LED，该LED设计成可使用很多合适的技术(例如压入配合、刺穿、螺纹连接等)连接在基底上。该基底是导热的，从而可以将热从LED导出。在一些实施例中，该基底还是导电的，从而为LED提供电路通路。此外，在一些实施例中，该组件可以包括位于基底的主表面附近的介电层，以反射至少一部分由LED发出的光。此外，一些实施例包括具有柱的LED，该柱可以提供与基底的直接热连接。在示例性实施例中，该直接热连接可以允许由LED产生的一部分热从LED导出，并沿与基底的主表面基本上正交的方向导入基底中，从而减少从LED横向扩散的发热量。
图1是LED 20的一个实施例的示意性剖视图。LED 20包括安装在LED主体24中的管芯22，该LED主体24具有反射表面25。LED 20还包括第一电极26和第二电极28以及柱30，其中这两个电极都与管芯22电连接。
本文所用的术语“LED”和“发光二极管”通常是指具有向二极管供电的接触区域的发光半导体元件。不同形式的无机半导体发光二极管可以例如由一种或多种III族元素和一种或者多种V族元素的组合(III-V半导体)形成。可用于LED的III-V半导体材料的例子包括：氮化物，例如，氮化镓或者氮化铟镓；以及磷化物，例如，磷化铟镓。也可以使用其它类型的III-V材料，也可以使用周期表的其它族的无机材料。
LED可以呈封装或者非封装的形式，包括，例如，LED管芯、表面安装式LED、板上芯片式LED和其它结构的LED。板上芯片(COB)是指直接安装在电路基底上的LED管芯(即，未封装的LED)。术语LED还包括用荧光粉封装或者与荧光粉相关的LED，其中，荧光粉将由LED发出的光转变为不同波长的光。与LED的电连接可以通过引线接合、卷带式自动接合(TAB)或者芯片倒装接合来形成。LED示意性地示于图中，并且如本文所述，可以是非封装的LED管芯或者封装的LED。
LED可以是顶部发光的，例如，如美国专利No.5,998,935(Shimizu等人)中所述的那些。或者，LED可以是侧面发光的，例如，如美国专利公开No.2004/0,233,665 A1(West等人)中所述的那些。
LED可以选择为以任何所需波长发射，例如，在红色、绿色、蓝色、紫外或者远红外光谱区中发射。在LED阵列中，各LED可以都在同一光谱区中发射，或者可以在不同的光谱区中发射。不同的LED可以用来产生不同的颜色，其中，由发光元件发射的光的颜色是可选择的。对不同LED的单独控制导致能够控制发射的光的颜色。另外，如果需要白色光，则可以提供大量发射不同颜色光的LED，其组合的效果是发射观看者感觉成是白色的光。产生白色光的另一方法是使用一个或者多个发射相对较短波长的光的LED，并且使用荧光粉波长转换器将发射的光转换为白色光。白色光是刺激人眼的光感受器以产生普通观看者认为是“白色”的外观的光。这种白色光可以偏向红色(通常称为暖白色光)或者偏向蓝色(通常称为冷白色光)。这种光的彩色再现指数可以高达100。
图1是LED 20可以包括任何合适的LED管芯22。例如，LED管芯22可包括不同的p掺杂和n掺杂的半导体层、基底层、缓冲层和覆盖层。LED管芯22的主发光表面、底表面和侧表面以简单的矩形布置的形式示出，但是，也可使用其它已知的构造，例如，形成例如截顶棱锥形状的倾斜侧表面，所述截顶棱锥形状可以是竖直的或者倒置的。为了简单起见，与LED管芯的电触点也没有示出，但是，如已知的那样，可以在管芯的任何表面上设置电触点。
虽然LED 20示出为具有一个管芯22，但是LED 20可以包括两个或者更多个管芯22，例如，发红色光的管芯、发绿色光的管芯和发蓝色光的管芯。在一些实施例中，LED管芯22可以是芯片倒装式设计，从而两个电触点都在管芯22的底表面上。在这种实施例中，可以使用任何合适的技术将管芯22电连接到LED 20的第一电极26和第二电极28上。
在另一可选的实施例中，LED 20可以包括接合引线的LED管芯22。例如，图2是包括一个接合引线的LED管芯122的LED 120的示意图剖视图。管芯122通过连接在管芯122的顶表面上的引线127电连接到第一电极126上。管芯122的底表面电连接到LED120的第二电极128上。在一些实施例中，LED管芯122也可以在管芯122的任何合适的表面或者多个表面上具有两条或者更多条接合引线，所述接合引线将管芯122与第一电极126和/或第二电极128和/或柱130电连接。可以使用任何合适的引线(一条或者多条)连接管芯122和第一电极126。此外，可以使用任何合适的技术将引线127连接在管芯122和第一电极126上。LED 120还包括LED主体124和柱130，该主体包括反射体125。在本文中关于图1所示实施例的LED管芯22、主体24、第一电极26、第二电极28和柱30所述的所有设计事项和可能性都同等地适用于图2所示实施例的LED管芯122、主体124、第一电极126、第二电极128和柱130。
返回到图1，LED主体24具有反射表面25，该反射表面从LED管芯22捕获边缘发射光，并且使该光向前偏转。可以用任何合适的材料(一种或者多种)形成LED主体24，例如，金属、聚合物等。反射表面25可以是镜面反射或者漫反射的。在一些实施例中，反射表面25可以包括多层聚合物反射膜，例如，可得自美国明尼苏达州St.Paul市3M公司的VikuitiTMESR膜。
LED 20还包括与LED管芯22热连接的柱30。柱30可以起到将热从管芯22引导出并离开LED 20的低热阻通路的作用。柱30可以与管芯22接触。或者，柱30可以通过导热粘合剂或者其它材料与管芯22热连接。
可以用任何合适的材料(一种或者多种)形成柱30。在一些实施例中，柱30包括导热材料，例如，铜、镍、金、铝、锡、铅、银、铟、氧化锌、氧化铍、氧化铝、蓝宝石、金刚石、氮化铝、碳化硅、石墨、镁、钨、钼、硅、聚合物粘结剂、无机粘结剂、玻璃粘结剂及其组合。柱30还可以包含具有较高的传热速率的工作流体。由此，柱30可以被认为是热管，其中，通过毛细流动或者两相液体/沸腾传热系统来输送流体。此外，在一些实施例中，柱30可以是导电的。可以用任何合适的导电材料(一种或者多种)形成导电柱30，例如，铜、镍、金、铝、锡、铅、银、铟及其组合。在示例性实施例中，柱30可以既是导热的又是导电的。
此外，导电柱30可以是分段的，以提供对柱30的各部分的电隔离。优选的是，以纵向的方式进行分段，使得每段具有良好的导热性。例如，圆柱形柱可以由两个半圆柱形的导热导电材料例如铝构成，这两段材料用置于其间的介电层或介电区层压在一起，以形成沿着长度方向高度导热的柱，但是在柱的径向方向具有相对有限的导热性，并且在柱的径向方向上没有导电性。柱也可具有两个以上的段。
柱30可以采用任何合适的尺寸或者形状。在一些实施例中，柱30可以采用圆柱形的形状。或者，柱30可以采用锥形的形状。此外，在一些实施例中，柱30可以包括一个或多个螺纹，如本文进一步所述。虽然柱30被示出为包括单个柱或者单一主体，但是柱30可以包括两个或者更多个柱，每一个柱与导热基底12接触。在一些实施例中，柱30可以包括一个或者多个突起，所述突起可以帮助将LED 20连接在基底上，也如本文进一步所述。
可以使用任何合适的技术，例如，粘附、结合、焊接等，将LED主体24永久性地连接在柱30上。在一些实施例中，柱30可以与LED主体24成一体。或者，LED主体24可以可拆卸地连接在柱30上。可以使用任何合适的技术将LED主体24可拆卸地连接在柱30上。例如，柱30可以包括一个或者多个螺纹，并且，LED主体24也可以包括一个或者多个螺纹，使得主体24可以通过螺纹拧在柱30上。或者，LED主体24可以通过摩擦装配在柱30上。
一般来说，LED可以使用常规电路板和膜连接到电源和基底上。虽然LED与大多数的其它电子部件共享很多相同的要求，但是也存在不同之处。第一，LED可能是昂贵的，在使用LED构建照明系统的最成本高效的设计中，与吸热器的连接处的热阻可能很高。第二，LED通常照明光腔，其中，光可能会经历电路板基底的若干次反射。
为了帮助防止组件中的光吸收，可以通过用高度反射涂层(例如填充有二氧化钛的涂层或者反射膜)涂布电路板，来制造电路基底。然而，对于LED，这两种类型的涂层都必须被图案化，以通过涂层与电路板电接触和热接触。对反射涂层或膜的这种图案化可能是昂贵的，并且可能不会提供从LED到电路板基底的良好的导热性。
另一可选的电路板基底是这样一种基底，其中，将LED安装在电路板上也能够实现与电路板的良好热接触，并且使反射体图案化。
一般来说，本发明的LED可以使用很多合适的技术(例如压入配合、刺穿、螺纹连接等)连接在基底上。这种LED设计成快速容易地连接在各种基底上。
例如，图3是照明组件200的一个实施例的示意性剖视图。该组件200包括导热基底212、位于导热基底212的第一主表面214附近的图案化导电层218、设置在图案化导电层218和第一主表面214之间的介电层216、以及至少一个LED 220。
导热基底212具有第一主表面214和第二主表面215。基底212可以包含任何合适的导热材料(一种或者多种)，例如，铜、镍、金、铝、锡、铅、银、铟、镓、氧化锌、氧化铍、氧化铝、蓝宝石、金刚石、氮化铝、碳化硅、地幔岩、石墨、镁、钨、钼、硅、聚合物粘结剂、无机粘结剂、玻璃粘结剂、装填有可导电或者不可导电的导热颗粒的聚合物、毛细流动热管、两相传热装置及其组合。在一些实施例中，基底212可以是与另一种材料(一种或者多种材料)可焊接的(例如，可超声焊接的)，例如，与铝、铜、涂有金属的陶瓷或者聚合物、或者导热填充的聚合物可焊接。基底212可以具有任何合适的尺寸和形状。
在一些实施例中，导热基底212还可以是导电的。这种导电基底可以包含任何合适的导电材料(一种或者多种)，例如，铜、镍、金、铝、锡、铅、银、铟、镓及其组合。
导热基底212可以起到任何组合的目的，包括，例如，与LED 220电连接、提供从LED 220的直接导热通路、提供从LED 220的横向散热、以及提供与其它系统的电连接。
在一些实施例中，导热基底212可以是柔性的。在这种实施例中，优选的是，介电层216和图案化导电层218也是柔性的。具有其上带有铜导电层的聚酰亚胺绝缘基底的合适的柔性材料是3MTM FlexibleCircuity，其可得自3M公司。
位于导热基底212的第一主表面214附近的是图案化导电层218。在图3所示的实施例中，图案化导电层218包括第一导体219a和第二导体219b。可以在图案化导电层218内或者用图案化导电层218形成任何合适数目的导体。图案化导电层218可以包含任何合适的导电材料(一种或者多种)。这种合适的材料包括纯净形式或者合金形式的金、铜、铝和银。图案化导电层218的导体也可以是裸露的或者被绝缘的引线或者条带。如果引线或者条带是绝缘的，则优选的是，绝缘体是透明的，并且该引线或者条带是高度反射性的，或者，绝缘体是高度反射性的，例如填充有二氧化钛的聚合物。在一些实施例中，图案化导电层218可以是反射的。
引线或者条带可以按单维阵列的形式放置，或者可以按正交阵列或者三线控制系统的形式放置。正交阵列或者3-线控制系统可以用来向各个LED提供逻辑信号。例如，LED可以电连接到集成电路，该集成电路从两个或者三个超前电路获得信号和电力，其中，LED具有响应于控制信号的预定光输出。
图案化导电层218可以使用本领域已知的任何合适的技术来图案化，例如，化学蚀刻、光刻、化学气相沉积、喷墨印刷等。在组件200包括LED阵列的实施例中，图案化导电层218可以被图案化，使得可以单独寻址阵列的每个LED。
置于图案化导电层218和基底212的第一主表面214之间的是介电层216。在所图示的实施例中，介电层216包括至少一个孔217，该孔延伸穿过介电层216，使得LED 220可以热连接到导热基底212，在一些实施例中，可以电连接到导热基底212，如本文进一步所述。在一些实施例中，介电层216可以是反射的。在这种实施例中，优选的是，介电层216将其上的入射光反射至少80％。更优选的是，介电层216将其上的入射光反射至少95％。甚至更优选的是，介电层216将其上的入射光反射至少99％。介电层216可以是镜面反射的或者漫反射的。
介电层216可以包含任何合适的介电材料(一种或者多种)，所述介电材料在图案化导电层218和导热基底212之间提供绝缘层，在一些实施例中，在图案化导电层218和导热基底212之间提供反射层。例如，介电层216可以包含金属和介电材料的组合，使得该组合是非导电的，例如，银或铝和聚合物或者无机氧化物的组合。其它这种合适的金属和介电材料的组合包含涂布在介电材料的层或者连续基体内的、由银、铜、铝、锡、铟和金制成一种或者多种导电颗粒、纤维、或其它主体，所述介电材料的层或者连续基体由玻璃、无机氧化物、缩合聚合物(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯)、饱和聚合物(例如，聚烯烃和含氟聚合物)和其它聚合物(包括环氧树脂、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚硅氧烷、聚乙烯基苯乙烯、聚丙烯酸酯等)制成。
在其它实施例中，介电层216包括具有交替折射率的多层聚合物的膜，例如，美国专利No.5,882,774(Jonza等人)、美国专利No.6,080,467(Weber等人)和美国专利No.6,531,230 B1(Weber等人)中所述的那些膜。
在一些实施例中，由至少一个LED 220发射的光的至少一部分可以从介电层216反射，并且从基底212引导出。在这种实施例中，优选的是，图案化导电层218也是反射的。
关于漫反射，介电层216可以是白色漫反射器，例如，包含漫反射颗粒(例如二氧化钛颗粒)的基体。在一些实施例中，漫反射介电层216可以包含填充的聚合物。一般来说，填充的聚合物和涂料包含有机树脂或粘结剂，并且通常通过装填合适的无机颗粒(例如硫酸钛或者硫酸钡)而不透明。此外，漫反射介电层216可以包含涂料、釉、无机粉末、高度散射的白色粉末(例如二氧化钛)或者聚四氟乙烯(PTFE)。例如，釉可以作为浆或者粉末(例如，电泳)沉积涂布在导热基底212上。可得到与导热材料(例如铜或铝)相容的这种釉组合物。此外，例如，PTFE可以作为白色粉末沉积，或者形成为薄片并且层压在金属基底上。漫反射介电层216还可以包括在其上形成或者连接有漫反射涂层或者膜的镜面反射基底。
介电层216可以例如使用压敏粘合剂连接在导热基底212的第一主表面214上。或者，介电层216可以使用任何合适的技术，例如，化学气相沉积、等离子体气相沉积、溅射和气相涂布，形成在第一主表面214上。对于包含铝的介电层，可以使用物理气相涂布技术、箔层合技术或者电镀技术，将铝沉积在导热基底212上。可以用保护材料或者反射增强层或者二者(例如氟化镁)来涂布铝，或者，通过阳极氧化，并随后通过热处理和/或化学处理以密封在氧化铝层中的任何导电孔来涂布铝。
如本文所述，介电层216包括至少一个孔217，该孔穿过层216。在一些实施例中，孔217与LED 220基本上对准，使得LED 220可以与导热基底212热连接和/或电连接。根据在介电层216中包含的材料(一种或者多种)的类型，可以使用任何合适的技术形成孔217。例如，可以使用光刻技术在包含光敏粘结剂的介电层中形成孔217。无机粉末可以悬浮在光致抗蚀剂溶液(例如，包含聚乙烯醇和重铬酸铵或者重铬酸盐明胶)中。悬浮液涂布在导热基底212上，干燥，然后通过掩模曝光。用水冲洗，除去未曝光的区域，保留下图案化的涂层。可以用光刻法图案化粉末涂层，即，用可光增粘的涂料涂布导热基底212，通过掩模曝光涂料，然后涂布或者撒粉末。在粘结剂中溅涂粉末(一种或者多种)也是可行的。可以使用与待涂布的特征物对准的掩模来图案化粉末涂层。
对于包含膜或者层压涂层(例如可得自3M公司的VikuitiTMESR膜)的介电层216，在连接到导热基底212上之前，可以通过冲压、模切、激光钻孔或者火焰穿孔来形成孔。也可以在该膜连接在导热基底212之后，通过穿过图案化抗蚀剂层进行蚀刻，来在这种膜中形成孔。在一些实施例中，如本文进一步所述，可以在连接过程期间通过LED220形成孔217。
在一些实施例中，希望介电层216表现出低的反射性，或者在特定波长或者波长区表现出低的反射性。例如，对于包含用于例如有源标志应用的可单独寻址的LED阵列的组件，低反射性介电层可以提供更大的对比度。对于用于强环境光条件中的这种有源标志，在特定波长的低反射性可以调整到LED光源的特定发射波长，使得介电层在这种波长是高度反射的，而在更广的光谱上是吸收的，从而在仍减少由该层反射的环境光的量的同时增加光输出。
用于这种低反射性介电层的合适材料包括填充有碳的聚合物，尤其是低折射率聚合物，包括填充有染料或者颜料或者二者的聚烯烃和含氟碳化物及聚合物。聚合物表面可以抗反射的，以降低反射性。合适的抗反射方法包括本领域已知的降低反射性的干涉涂层，包括适当设计的高低折射率材料层、单层低折射率材料、通过水解薄铝涂层而制成的勃姆石、溶胶-凝胶涂层、蛾眼式微结构化涂层和渐变折射率涂层。此外，合适的是吸收材料的烧结涂层。
图3的照明组件200还包括至少一个LED 220。在该组件200中可以包括任何合适数目的LED。在一些实施例中，组件200可以包括LED 220的阵列。这种阵列可以按矩形的图案或者正方形的图案布置在基底212上。这在信息显示应用中容易显示垂直线和水平线。然而，矩形或者正方形图案不是必须的，LED 220可以按一些其它的图案(例如六边形图案)的形式放置在导热基底212上。或者，LED 220可以随机地排列在导热基底212上。
该至少一个LED 220包括与第一电极226和第二电极228电连接的至少一个LED管芯222。该LED 220还包括LED主体224，该主体具有反射表面225。LED管芯222与柱230热连接。在本文中关于图1所示实施例的LED管芯22、主体24、第一电极26、第二电极28和柱30所述的所有设计事项和可能性都同等地适用于图3所示实施例的LED管芯222、主体224、第一电极226、第二电极228和柱230。
该至少一个LED 220通过置于介电层126的孔217中的柱230热连接到导热基底212。柱230可以与导热基底212直接接触。或者，柱230可以通过导热粘结材料，例如可固化的聚合物前体，热连接到基底212，所述聚合物前体例如是丙烯酸酯，苯乙烯，乙烯基苯乙烯，硅烷和填充有氧化锌、蓝宝石、金刚石、碳化硅或者氮化铝的环氧树脂。
柱230的至少一部分嵌入在导热基底212中。在一些实施例中，柱230被嵌入，使得柱230的第一端232位于导热基底212中。在其它实施例中，柱230被嵌入，使得第一端232在导热基底212的第二主表面215的外面。通过将柱230的至少一部分嵌入在导热基底212中，与柱230仅仅与基底212的第一柱表面接触的情况相比，柱230与导热基底212接触的表面面积更大。这样接触面积的增加可以提高导热率。
该至少一个LED 220通过其第一电极226和第二电极228电连接到图案化导电层218。具体来说，第一电极226电连接到第一导体219a，第二电极228电连接到第二导体219b。可以使用任何合适的技术电连接LED 220和图案化导电层218。例如，第一电极226和第二电极228可以超声接合到第一导体219a和第二导体219b。或者，LED 220可以连接在导热基底212上，使得第一电极226和第二电极228与第一导体219a和第二导体2 19b保持非接合的电接触。或者，第一电极226和第二电极228可以焊接到第一导体219a和第二导体219b上。
第一电极226和第二电极228还可以通过施加硬化后形成导体的墨来形成。合适的墨包括在溶剂中的导电颗粒(例如银)的分散体。可以用辐射、热或者化学试剂对该导电颗粒进行处理，以提高在该墨至少部分硬化之后的导电率。施加墨的合适技术包括喷墨印刷、丝网印刷和接触印刷，在其它实施例中，焊接涂料可以通过印刷、丝网印刷或是配制沉积在第一导体219a或者第二导体219b上。第一电极226和第二电极228可以通过回流焊接或者热固化(其可在回流焊期间发生，或者通过单独的固化循环)连接在第一导体219a和第二导体219b上。或者，可以使用例如压敏粘合剂或者z轴导电粘合剂将至少一个LED 220电连接到图案化导电层218。
该至少一个LED 220可以通过柱230热连接到导热基底212。可以使用任何合适的技术将LED 220连接在导热基底212上。例如，可以在导热基底212中形成凹陷或者开孔，并且，LED 220的柱230通过压入配合在该凹陷或者开孔中。LED 220通过柱230和基底212之间的摩擦保持连接在导电基底212上。可以使用任何合适的技术在基底212中形成凹陷或者开孔，例如，滚花、压花、蚀刻、烧蚀、冲压等。
或者，可以通过用柱230刺穿基底212，而不用在基底212中首先形成凹陷或者孔，来将该至少一个LED 220连接在基底212上。为了帮助刺穿基底212，柱230可以包括尖的或者锋利的第一端232。
在照明组件设置在光腔内或者光腔附近的典型背光显示器中，由LED或者其它光源发射的光会经历电路板基底的若干次反射。这种电路板基底可以制造成在电路板上带有高度反射的涂层，例如，填充有二氧化钛的涂层或者反射膜。对于LED来说，这些类型的任意一种反射器都需要图案化，以与电路板电接触和热接触。该图案化通常是昂贵的，并且，由于电路板的性质，从LED结到该电路板的导热性仍可能很差。在本发明的组件中，介电层不必预先用孔图案化。相反，将至少一个LED 220连接在基底212上的过程可以使介电层216的一部分被除去，使得柱230的至少一部分连接在基底212上。这可明显减少由于图案化其它类型的反射层而引起的成本。例如，在图3所示的实施例中，当将柱230压入配合在导热基底212中时，可以除去介电层216的一部分。
在一些实施例中，该至少一个LED 220可以通过柱230与导热基底212既热连接又电连接。换句话说，LED管芯222的一个电极或者两个电极可以电连接到柱230。在这种实施例中，导热基底212变成连接在基底212上的一个或者多个LED 220的公用连接。因此，除了从LED 220导出热之外，导热基底212还是照明组件200的电路的有源元件。例如，导热基底212可以给组件200中的每个LED 220提供公用的电接地。此外，当导热基底212由具有良好的导电率的一种材料或者多种材料构成时，可以实现额外的益处，包括具有低电压降和EMI屏蔽的均匀的电流分布。可以使用任何合适的技术将LED管芯222的一个电极或者多个电极电连接到柱230。
如本文所述，可以使用任何合适的技术将本发明的LED连接在导热基底上。在一些实施例中，LED的柱可以连接或者结合在该基底上，而不用将LED主体首先连接在柱上。
一般来说，可以通过使用任何合适的技术(例如压入配合、刺穿、螺纹连接等)将柱230首先连接在基底212上，来将至少一个LED 220连接在导热基底212上。如果介电层216包括孔217，则柱230穿过孔217与基底212热连接。在其它实施例中，如本文进一步所述，可以在连接过程期间形成通过介电层216的孔217。在柱230连接在基底212上之后，可以使用任何合适的技术将LED主体224连接在柱230上。在一个实施例中，LED主体224和柱230包括螺纹，使得主体224可以用螺纹拧在柱230上，直到通过由于将LED主体224拧紧在柱230上而引起的物理力，或者通过其它合适类型的电连接(例如焊接、粘附等)，使第一电极226和第二电极228电连接到图案化导电层218上为止。或者，LED主体224可以通过摩擦装配在柱230上，或者，LED主体224可以包括保持突起或者本领域已知的用于连接到柱上的其它装置。
可以用任何合适的装置或者技术防止LED 220与导热基底212分离。例如，柱230可以包括一个或者多个突起，以有助于将LED 220牢固地连接在基底212上。例如，图4是照明组件300的示意性剖视图，该照明组件包括导热基底312、位于基底312的第一主表面314附近的图案化导电层318、置于图案化导电层318和第一主表面314之间的介电层316、以及连接在基底312上的至少一个LED 320。在本文中关于图3所示实施例的基底212、图案化导电层218、介电层216和LED220所述的所有设计事项和可能性都同等地适用于图4所示实施例的基底312、图案化导电层318、介电层316和LED 320。
在图4所示的实施例中，该至少一个LED 320包括电连接到第一电极326和第二电极328的至少一个LED管芯322。LED 320还包括柱330，该柱具有在第一端332附近从柱320的外表面延伸出的突起334。该突起334形成为倒钩的形状，穿入导热基底312，并且有助于防止LED 320与基底312分离。
如本文所述，可以利用任何合适的技术将LED连接在导热基底上。例如，图5是照明组件400的另一实施例的示意性剖视图。如图所示，组件400包括导热基底412、位于基底412的第一主表面414附近的图案化导电层418、置于图案化导电层418和第一主表面414之间的介电层416、以及至少一个LED 420。在本文中关于图3所示实施例的基底212、图案化导电层218、介电层216和LED 220所述的所有设计事项和可能性都同等地适用于图5所示实施例的基底412、图案化导电层418、介电层416和LED 420。
在图5所示的实施例中，该至少一个LED 420包括电连接到第一电极426和第二电极428的至少一个LED管芯422。LED 420还包括具有反射表面425的LED主体424。此外，该至少一个LED 420包括柱430，该柱包括一个或者多个螺纹436，以便将LED 420用螺纹拧入或者用螺纹固定在导热基底412中。如本文进一步所述，为了有助于连接到柱430上，LED主体424还可以具有与柱430的螺纹匹配的螺纹，使得LED主体424可拆卸地连接在柱430上。
一般来说，为了将该至少一个LED 420连接在导热基底412上，柱430用螺纹拧在基底412中的带螺纹的凹陷或者开孔中。或者，柱430可以具有锋利的第一端432，该第一端可以拧入基底412中，而不用先在基底412中形成凹陷或者开孔。在这种实施例中，可以在基底412中形成引导或者起动凹口，以帮助将柱430拧入基底412中。如前面所述，柱430可以先被连接在基底412上，然后，LED主体424可以连接在柱430上。在这种实施例中，LED主体424拧到柱430上，直到第一电极426和第二电极428与图案化导电层418电连接为止。或者，LED主体424可以在柱430连接在基底412之前连接到柱430上。
介电层416可以包括至少一个孔417。柱430设置在所述至少一个孔417中，并且拧入导热基底412中。如本文所述，孔417可以在连接LED之前使用任何合适的技术形成，或者，可以将在LED 420连接到导热基底412上的同时，用柱430刺穿或者穿破介电层416。
如本文前面所述，本发明的柱不仅可以在LED和导热基底之间提供热连接，而且可以提供电连接。在这种实施例中，LED管芯的至少一个电极电连接到柱。在一些实施例中，柱可以在LED和图案化导电层二者与导热基底之间都提供电连接。例如，图6是照明组件500的另一实施例的示意性剖视图。照明组件500包括导热基底512、位于基底512的第一主表面514附近的图案化导电层518、置于图案化导电层518和第一主表面514之间的介电层516、以及至少一个LED 520。在本文中关于图3所示实施例的基底212、图案化导电层218、介电层216和LED 220所述的所有设计事项和可能性都同等地适用于图6所示实施例的基底512、图案化导电层518、介电层516和LED 520。图6的示意图示出与柱530分离的LED主体524，这仅仅是为了展示的目的。
该至少一个LED 520包括至少一个LED管芯522，管芯522通过引线527与第一电极526电连接，并与第二电极528电连接。LED 520还包括具有反射表面525的LED主体524。
在所图示的实施例中，LED 520包括柱530，柱530具有由介质区域536分开的第一导电区域532和第二导电区域534。第一导电区域532将LED 520的第一电极526与图案化导电层518机械连接和电连接。第二导电区域534将LED 520的第二电极528与导热基底512电连接。第二区域534还将LED 520与导热基底512热连接。柱530的第一导电区域532和第二导电区域534包括任何合适的尺寸和形状。此外，可以将任何合适的介电材料(一种或者多种)用于介质区域536，使得第一导电区域532与第二导电区域534电隔离。
LED 520可以在柱530连接在基底512之前或者之后通过摩擦装配在柱530上，使得LED的第一电极526电连接到柱530的第一导电区域532，并且，LED 520的第二电极528电连接到柱530的第二导电区域534。
可以任何合适的方式使用本发明的照明组件提供照明。例如，可以用本文所述的一些或者全部照明组件为显示器提供照明。图7示意性地示出显示组件600，该显示组件600包括与显示装置620光学耦合的照明组件610。照明组件610可以包括本文所述的任何照明组件，例如，图3的照明组件200。照明组件610为显示装置620提供照明光。显示装置620可以是任何合适的显示装置，例如，电致变色装置或者电泳装置、空间光调制器、透射式标志等。
例如，显示装置620可以包括一个或者多个空间光调制器。在一些实施例中，所述一个或者多个空间光调制器可以包括可单独寻址的可控元件的阵列。这种空间光调制器可以包括合适类型的可控元件。例如，空间光调制器可以包括可变透射率式显示器。在一些实施例中，空间光调制器可以包括液晶显示器(LCD)，液晶显示器是透射式光调制器的例子。在一些实施例中，空间光调制器可以包括可变形的反射镜装置(DMD)，其是反射式光调制器的例子。
显示装置620可以包括用于提供显示图像的任何合适的光学和非光学元件，例如，透镜、扩散器、偏振器、滤光器、分束器、增亮膜等。可以使用本领域已知的任何合适的技术将照明组件610与显示装置620光耦合。
在一些实施例中，显示装置620可以被照明组件610直接照明。换句话说，显示装置620可以设置在照明组件610和观看位置之间，例如，美国专利公开No.2004/0228106(Stevenson等人)中所述的那些直接照明式显示器。在其它实施例中，显示装置620可以被照明组件610侧面照明，即，来自照明组件610的光被引导通过显示装置620的一个或者多个侧面，这些侧面与显示装置620的输出表面基本上正交。这种侧面照明式实施例可以包括美国专利公开No.2004/0228106(Stevenson等人)中所述的那些系统。
上面描述了本发明的示例性实施例，并且参考了本发明范围内的各种可行的变化。对本领域的那些技术人员来说，在不脱离本发明的范围的情况下，对本发明的这些和其它的变化和修改将显而易见，并且，应该这样理解，本发明不局限于本文所阐述的示例性实施例。因此，本发明仅仅由下面提供的权利要求限制。

Claims (20)

1.一种照明组件，包括：
导热基底；
图案化导电层，其位于所述导热基底的主表面附近；
反射介电层，其设置在所述图案化导电层和所述导热基底的所述主表面之间；以及
至少一个LED，其包括柱并连接在所述导热基底上，使得所述柱的至少一部分嵌入在所述导热基底中，其中，所述至少一个LED通过所述柱与所述导热基底热连接，并且与所述图案化导电层电连接。
2.根据权利要求1所述的组件，其中，所述反射介电层包括多个交替折射率的聚合物层。
3.根据权利要求1所述的组件，其中，所述导热基底还是导电的，而且，所述至少一个LED通过所述柱与所述导热导电基底电连接。
4.根据权利要求1所述的组件，其中，所述柱包括带螺纹的柱，所述至少一个LED包括LED主体，所述LED主体通过螺纹拧在所述带螺纹的柱上。
5.根据权利要求1所述的组件，其中，所述至少一个LED包括LED主体，其中所述LED主体通过摩擦装配在所述柱上。
6.根据权利要求1所述的组件，其中，所述组件包括LED阵列。
7.根据权利要求1所述的组件，其中，所述至少一个LED包括与所述图案化导电层的第一导体电连接的第一电极和与所述图案化导电层的第二导体电连接的第二电极。
8.根据权利要求1所述的组件，其中，所述柱包括将所述至少一个LED连接在所述导热基底上的至少一个突出部分。
9.根据权利要求1所述的组件，其中，所述柱包括带螺纹的柱，而且，所述柱拧入所述导热基底内。
10.一种制造照明组件的方法，包括：
提供导热基底；
在所述导热基底的主表面上形成介电层；
在所述介电层上形成图案化导电层；
提供包括柱的至少一个LED；以及
将所述至少一个LED连接在所述导热基底上，使得所述柱的至少一部分嵌入在所述导热基底中，其中，所述至少一个LED通过所述柱与所述导热基底热连接，并且与所述图案化导电层电连接。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，连接所述至少一个LED的步骤包括将所述至少一个LED的所述柱压入配合在所述导热基底中。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，连接所述至少一个LED的步骤包括用所述柱刺穿所述导热基底。
13.根据权利要求10所述的方法，其中，所述柱包括带螺纹的柱，连接所述至少一个LED的步骤包括将所述带螺纹的柱拧入所述导热基底中。
14.根据权利要求10所述的方法，其中，连接所述至少一个LED的步骤还包括：
在所述介电层中形成至少一个孔；以及
将所述至少一个LED穿过所述至少一个孔连接在所述导热基底上。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，形成所述至少一个孔的步骤包括：在将所述至少一个LED连接在所述导热基底上的同时，用所述柱除去所述介电层的一部分。
16.根据权利要求10所述的方法，其中，形成所述介电层的步骤包括气相沉积所述介电层。
17.根据权利要求10所述的方法，其中，形成所述介电层的步骤包括将多层聚合物光学膜连接在所述导热基底上。
18.根据权利要求10所述的方法，其中，形成所述图案化导电层的步骤包括将所述图案化导电层气相沉积在所述介电层上。
19.一种显示器，包括：
照明组件，包括：
导热基底；
图案化导电层，其位于所述导热基底的主表面附近；
反射介电层，其设置在所述图案化导电层和所述导热基底的所述主表面之间；以及
至少一个LED，其包括柱并连接在所述导热基底上，使得所述柱的至少一部分嵌入在所述导热基底中，而且，所述至少一个LED通过所述柱与所述导热基底热连接，并与所述图案化导电层电连接；以及
空间光调制器，其与所述照明组件光学耦合，
其中，所述空间光调制器包括多个可控元件，这些元件可操作以调制至少一部分来自所述照明组件的光。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述空间光调制器的所述多个可控元件包括液晶显示元件。
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