CN104769356B - 用于表面照明的透镜和发光模块 - Google Patents

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Abstract

本发明的示例性实施例公开一种发光模块，该发光模块包括：电路板、设置在电路板上的发光器件以及设置在电路板上并且被构造为分散从发光器件发射的光的透镜。透镜包括具有入射表面的凹部，入射表面被构造为接收从发光器件发射的光，发光器件设置在透镜的凹部内。

Description

用于表面照明的透镜和发光模块
技术领域
本发明的示例性实施例涉及一种发光模块，更具体地说，涉及一种用于表面照明的透镜和一种具有该透镜的用于表面照明的发光模块。
背景技术
通常，用在表面照明设备中的用于表面照明的发光模块或从背后照亮液晶显示器的发光模块包括：安装在电路板上的发光器件和用于将从发光器件发射的光以宽角度分散的透镜。通过使用透镜均匀地分散从发光器件发射的光，可以用少量的发光器件均匀地照射宽广的区域。
图1a和图1b分别是示意性地示出传统的发光模块和传统的透镜的剖视图和透视图。
参照图1a和图1b，发光模块包括电路板100、发光器件200和透镜300。电路板100是印刷电路板，用于将电力提供到发光器件200的电路形成在该印刷电路板上。
发光器件200通常包括发光二极管(LED)芯片210、覆盖LED芯片的模塑部230以及封装基板250。模塑部230可以包括用于转换从LED芯片210发射的光的波长的磷光剂，并且可以具有透镜形状。封装基板250可以具有用于在其中安装LED芯片210的凹部。发光器件200电连接到电路板100。
同时，透镜300包括下表面310和上表面350，并且还可以包括凸缘370和支柱部390。支柱部390附着到电路板100上，使得透镜300被设置在发光器件200上面。如图1b中所示，支柱部310通常包括设置在正三角形顶点处的三个支柱部。
透镜300具有入射表面330和出射表面350，其中，来自发光器件200的光入射在入射表面330上，光从出射表面350离开。入射表面330是形成在透镜300的下表面310上的贝壳状的凹部320的内表面。由于凹部320设置在发光器件200上面，因此从发光器件200发射的光通过入射表面330入射到透镜300中。出射表面350允许入射到透镜300中的光以宽的发光角度(viewing angle)离开。
在传统的发光模块中，从发光器件200发射的光通过透镜300分散，使得能够获得遍及宽广区域的均匀的光。然而，由于安装在电路板100上的发光器件200采用封装基板250，因此发光器件200的尺寸相对大。因此，用于形成透镜300的入射表面330的凹部320的入口和高度也相对较大，结果难以使透镜300纤薄。另外，由于从发光器件200发射的光的发光角度相对窄，因此通过透镜300的光的分布存在限制。
此外，由于发光器件200位于透镜300的下表面310下方，因此从发光器件200发射的光的一部分没有入射到透镜300中，而有可能在透镜300的下表面310下方损失。
本背景技术部分中公开的以上信息仅用于增强对本发明的背景技术的理解，因此其可以包括既不形成现有技术的任何部分也不是现有技术可能向本领域普通技术人员暗示的信息。
发明内容
技术问题
本发明的示例性实施例提供一种用于使透镜纤薄的技术和一种用于表面照明的发光模块。
本发明的示例性实施例还提供一种透镜和一种发光模块，其能够减少从发光器件发射光的损失。
本发明的示例性实施例还提供一种发光模块，该发光模块能够通过采用适于表面照明的发光器件来提供遍及宽广区域的均匀的光。
在下面的描述中将阐述本发明的附加特征，通过该描述在某种程度上将是明显的，或者可以通过本发明的实践来获悉。
技术方案
根据本发明的示例性实施例的发光模块包括：电路板、设置在电路板上的发光器件以及设置在电路板上的透镜，该透镜被构造为分散从发光器件发射的光。透镜包括具有入射表面的凹部，该入射表面被构造为接收从发光器件发射的入射光，发光器件设置在透镜的凹部内。
将要理解的是，上述一般描述和下面的详细描述均是示例性和解释性的，并且意图提供如要求的本发明的进一步解释。
附图说明
附图示出了本发明的实施例并与描述一起用于解释本发明的原理，其中，包括附图以提供对本发明的进一步理解，附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。
图1a是示出传统发光模块的剖视图。
图1b是传统发光模块中采用的透镜的透视图。
图2a是示出根据本发明的示例性实施例的发光模块的剖视图。
图2b是根据本发明的示例性实施例的发光模块中采用的透镜的透视图。
图2c是示出根据本发明的示例性实施例的透镜的凹部的形状的示意性视图。
图2d是根据本发明的示例性实施例的发光模块中采用的透镜的一部分的放大剖视图。
图3示出了显示透镜的不同变化的剖视图。
图4是示出透镜的另一变化的剖视图。
图5是示出透镜的又一变化的剖视图。
图6是示出根据本发明的示例性实施例的发光器件的示意性剖视图。
图7中的(a)、图7中的(b)、图8中的(a)、图8中的(b)、图9中的(a)、图9中的(b)、图10中的(a)、图10中的(b)、图11中的(a)、图11中的(b)和图12是示出根据本发明的示例性实施例的制造能够用在发光器件中的发光二极管(LED)芯片的方法的视图，其中，这些图中的每幅图中的(a)示出平面图，其(b)示出沿线A-A截取的剖视图。
图13中的(a)和图13中的(b)是分别示出传统LED封装件200和根据本发明的示例性实施例的具有共形涂覆层的倒装芯片型LED芯片的方向性分布。
图14中的(a)和图14中的(b)是分别示出使用传统LED封装件的发光模块和根据本发明的示例性实施例的使用具有共形涂覆层的倒装芯片型LED芯片的发光模块的方向性分布的图。
图15中的(a)、图15中的(b)和图15中的(c)是示出取决于透镜的下表面的倾斜表面的各种斜率的光的出射方向的示意性视图。
图16中的(a)和图16中的(b)是示出取决于透镜的下表面的倾斜表面的各种倾斜的光的出射角的图。
具体实施方式
在下文中参照附图更充分地描述本发明，在附图中示出了本发明的实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，并且不应被解释为限制于这里阐述的实施例。而是，提供这些实施例使得本公开是彻底的，这些实施例将把本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。在附图中，为了清楚起见，可以夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。附图中同样的附图标号表示同样的元件。
将要理解的是，当元件或层被称为“在”另一元件或层“上”或“连接到”另一元件或层时，该元件或层可以直接在所述另一元件或层上或直接连接到所述另一元件或层，或者也可以存在中间元件或中间层。相反，当元件被称为“直接在”另一元件或层“上”或“直接连接到”另一元件或层时，不存在中间元件或中间层。将要理解的是，对于本公开的目的来说，“X、Y和Z中的至少一个(种)”可被解释为只有X、只有Y、只有Z，或者X、Y和Z中的两项或更多项的任意组合(例如，XYZ、XYY、YZ、ZZ)。
为了易于描述，在这里可使用空间相对术语(例如，“在…下方”、“在…下面”、“下”、“在…上面”、“上”等)来描述如图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。将理解的是，空间相对术语意在包含除了在附图中描绘的方位之外的器件在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被翻转，则描述为“在”其它元件或特征“下面”或“下方”的元件随后将被定位为“在”其它元件或特征“上面”。因此，示例性术语“在…下面”可包括“在…上面”和“在…下面”两种方位。所述器件可被另外定位(旋转90度或者在其它方位)，并对在这里使用的空间相对描述符做出相应的解释。
图2a是示出根据本发明的示例性实施例的发光模块的剖视图。图2b是发光模块的透镜300a的透视图。图2c是示出透镜300a的凹部320的示意性视图。图2d是示出透镜300a的下表面310的一部分的放大剖视图。
参照图2a，发光模块包括电路板100a、发光器件200a和透镜300a。发光模块还可以包括反射片110。
电路板100a是其上形成有电路图案的印刷电路板。在此，示出了一个发光器件200a安装在电路板100a上。然而，可以在电路板100a上布置多个发光器件200a，并且可以在每个发光器件200a上面设置透镜300a。
与传统发光二极管(LED)封装件不同，发光器件200a不具有用于安装LED芯片的芯片安装构件，而是在不使用键合引线的情况下通过倒装键合来直接安装在电路板100a上。即，电路板100a用作用于安装LED芯片的芯片安装构件。由于发光器件200a不使用键合引线，因此发光器件200a不需要用于保护引线的模塑部。之后将参照图6详细地描述根据本发明的示例性实施例的发光器件200a。
反射片110位于透镜300a与电路板100a之间。具有高反射比的白色反射材料可以被涂覆在反射片110上，使得反射片110能够反射可见区域的宽范围波长内的光。反射片110将朝向电路板100a行进的光反射到透镜300a中。
透镜300a包括下表面310和上表面350，并且还可以包括凸缘370和支柱部390。下表面310包括凹部320、围绕凹部320的平坦表面310a以及围绕平坦表面310a的倾斜表面310b。
凹部320限定入射表面330，从发光器件200a发射的光通过该入射表面330入射到透镜300a中。即，入射表面330是凹部320的内表面。入射表面330包括侧表面330a和上端表面330b。凹部320具有随凹部320从其入口向上靠近而变窄的形状。侧表面330a可以是从入口至上端表面330b具有恒定斜率的倾斜表面。可选择地，侧表面330a可以是从入口至上端表面330b斜率减小的倾斜表面。即，如图2c中所示，在垂直剖视图中，侧表面330a示出为直线或向上凸的曲线。
发光器件200a基本设置在凹部320内部。为了这个目的，凹部320的入口的宽度W1大于发光器件200a的宽度W。凹部320的入口的宽度W1可以是发光器件200a的宽度W的两倍，或小于发光器件200a的宽度W的两倍并大于发光器件200a的宽度W。在本发明的示例性实施例中，与传统的发光器件200相比，发光器件200a具有相对较小的尺寸，因此，需要将发光器件200a与透镜300a精确对准。因此，凹部320的入口的宽度W1被制成不大于发光器件200a的宽度W的两倍，使得能够防止透镜300a与发光器件200a之间的对不准。另外，由于发光器件200a变得更靠近于入射表面330，因此能够减少逃出凹部320外部的光。特别是，凹部320的入口的宽度可以不大于3mm或不大于2mm。由于发光器件200a被设置在凹部320内，因此从发光器件200a发射的大部分光能够入射到透镜300a中，从而减少光在透镜300a的下表面310下方的损失。
同时，入射表面320的上端表面330b具有平坦的形状。上端表面330b的宽度W2小于入口的宽度W1并且也小于发光器件200a的宽度W。可以确定上端表面330b的宽度W2，使得由凹部320的中心轴与从凹部320的入口的中心连接至上端表面330b的边缘的直线所限定的角α为至少3度，优选为不小于6度。在从发光器件200a发射的光中，使具有+15度至-15度的范围内的发光角度的光至少入射到上端表面330b上，从而改善光的分布。
当发光器件200a的中心轴和透镜300a的中心轴没有精确地对准时，上端表面330b防止离开透镜300a的外部的光的方向性分布发生实质改变。
同时，可以基于发光器件200a的发光角度、透镜300a的上表面350的形状、光的期望的方向性分布等来调整凹部320的高度H。然而，在本实施例中，由于凹部320的入口的宽度W1减小，因此与传统透镜相比，凹部320的高度H可以具有相对较小的值。
返回参照图2a，透镜300a的上表面350具有用于分散入射到透镜300a中的光从而具有宽的方向性分布的形状。例如，透镜300a的上表面350可以具有位于靠近透镜300a的中心轴的凹表面350a和从凹表面350a延续的凸表面350b。凹表面350a使得朝向透镜300a的中心轴行进的光向外分散，凸表面350b增加离开透镜300a的中心轴外侧的光的量。
同时，凸缘370使上表面350与下表面310彼此连接并限定透镜300a的外部尺寸。凹凸图案可以形成在凸缘370的侧表面和下表面310上。同时，透镜300a的支柱部390结合到电路板100a，使得透镜300a被固定至此。支柱部390的各末端可以例如通过粘合剂来结合到电路板100a，或者可以被安装到形成在电路板100a中的孔中。
如图2b中所示，支柱部390可以包括四个支柱部分。然而，如相关领域中所知，支柱部390可以包括三个支柱部分。支柱部390可以形成在如图2d中所示的倾斜表面310上。
参照图2a和图2d，透镜300a的下表面310具有围绕凹部320的平坦表面310a以及围绕平坦表面310a的倾斜表面310b。平坦表面310a与电路板100a或反射片110紧密接触，因此，能够防止光在透镜300a的下表面310处的损失。在图2d中，透镜300a的半径由d/2表示，从入射表面330a至倾斜表面310b的平坦表面310a的长度由b0表示，倾斜表面310b的径向长度由bx表示。
倾斜表面310b相对于平坦表面310a以倾斜角β向上倾斜。倾斜表面310b向上延伸至透镜300a的侧表面，例如，凸缘370的侧表面。因此，透镜300a的侧表面相对于平坦表面310a位于高度h处。倾斜表面310b的倾斜角β优选为小于10度。之后将参照图15和图16对其进行详细描述。通过倾斜表面310b的使用，能够减少因透镜300a内部的全内反射而导致的光的损失并且将光分散为具有宽的方向性分布。
图3示出了显示透镜的不同变化的剖视图。在此，将描述图1的凹部320的不同变化。
在图3中的(a)中，参照图2a描述的上端表面330b中靠近透镜300a的中心轴C的部分形成向下的凸表面。能够通过该凸表面主要地控制朝向中心轴C入射的光。
图3中的(b)与图3中的(a)类似，但与图3中的(a)的不同之处在于，图3中的(a)的上端表面中垂直于中心轴C的表面形成为向上凸出。在上端表面中混杂有向上的凸表面和向下的凸表面，因此能够减少因发光器件与透镜之间对准错误而发生的光的方向性分布的改变。
在图3中的(c)中，参照图2a描述的上端表面330b中靠近中心轴C的部分形成向上的凸表面。通过这种凸表面可以进一步分散朝向中心轴C的光。
图3中的(d)与图3中的(c)类似，但与图3中的(c)的不同之处在于，图3中的(c)的上端表面中垂直于中心轴C的表面形成为向下凸出。在上端表面混杂有向上的凸表面和向下的凸表面，因此能够减少因发光器件与透镜之间对准错误而发生的光的方向性分布的改变。
图4是示出根据本发明的示例性实施例的透镜的另一变化的剖视图。
参照图4，光散射图案330c形成在上端表面330b上。光散射图案330c可以形成为凹凸图案。
通常，靠近透镜的中心轴处集中了相对多的光通量。而且，在本发明的示例性实施例中，上端表面330b是垂直于中心轴的表面，因此，光通量可以在靠近中心轴处进一步集中。因此，在上端表面330b上形成光散射图案330c，从而分散靠近中心轴的光通量。因此，即使发光器件200a的中心轴与透镜300a的中心轴不对准，也能够减少不对准对于光的方向性分布的影响。因此，提高了发光器件200a与透镜300a之间的对准公差。
图5是示出透镜的又一变化的剖视图。
参照图5，根据本变化的透镜400a通常与参照图2a至图2d所描述的透镜300a类似，而与透镜300a的不同之处在于上表面450的形状和支柱部490的位置。即，代替图2a中的凹表面350a，相对平坦表面450a设置成靠近透镜400a的中心轴，并且凸表面450b从平坦表面450a向外延续。支柱部490设置为靠近透镜400a的侧表面。
考虑到光的期望的方向性分布等，可以不同地改变透镜的形状。
图6是示出根据本发明的示例性实施例的发光器件200a的示意性剖视图。
参照图6，发光器件200a包括LED芯片210和波长转换层240。LED芯片210包括基板211和半导体堆叠件213，并且还可以包括电极焊盘215a和215b。
LED芯片210是倒装芯片并且具有位于LED芯片210的下部的电极焊盘215a和215b。LED芯片210的宽度W可以在大约0.7mm至1.5mm的范围内。
基板211可以是用于使半导体层生长的生长基板，例如，蓝宝石基板或氮化镓(GaN)基板。具体来说，在基板211是蓝宝石基板的情况下，折射率以半导体堆叠件213、蓝宝石基底211和波长转换层240的顺序逐渐减小，从而改善光提取效率。在具体的实施例中，可以省略基板211。
半导体堆叠件213由GaN基化合物半导体形成并且能够发射紫外光或蓝光。
LED芯片210直接安装在电路板100a上。在不使用键合引线的情况下通过倒装键合使LED芯片210直接连接到电路板100a上的印刷电路。在本发明的示例性实施例中，当LED芯片键合到电路板100a时不使用引线。因此，不需要用于保护引线的模塑部，并且也不需要为了暴露键合焊盘而去除波长转换层240的一部分。因此，与使用键合引线的LED芯片相比，采用倒装芯片型LED芯片210能够消除诸如色差或亮斑的现象并简化模块制造工艺。
之后将参照图7至图12详细描述根据本发明的示例性实施例的倒装芯片型LED芯片。
同时，波长转换层240覆盖LED芯片210。如图6中所示，例如磷光剂层的共形涂覆的波长转换层240可以形成在LED芯片210上并且执行从LED芯片210发射的光的波长转换。波长转换层240被涂覆在LED芯片210上，并且可以覆盖LED芯片210的顶表面和侧表面。在具体实施例中，波长转换层240可以仅覆盖LED芯片210的顶表面。可以利用从LED芯片210发射的光和波长转换层240来实现具有各种颜色的光。具体来说，可以实现诸如白光的混合光。
在本实施例中，共形涂覆的波长转换层240可以预先形成在LED芯片210上，以与LED芯片210一起被安装在电路板100a上。
在下文中，为了更好地了解LED芯片210，将描述制造LED芯片210的方法。
图7至图11是示出根据本发明的示例性实施例的制造倒装芯片型LED芯片的方法的视图，其中，这些图中的每幅图中的(a)是平面视图，其(b)是沿线A-A截取的剖视图。
参照图7，第一导电半导体层23形成在生长基板21上，彼此分隔开的多个台部M形成在第一导电半导体层23上。多个台部M中的每个台部M包括有源层25和第二导电半导体层27。有源层25位于第一导电半导体层23与第二导电半导体层27之间。同时，反射电极30分别位于多个台部M上。
可以通过利用金属有机化学气相生长技术等在生长基板21上生长包括第一导电半导体层23、有源层25和第二导电半导体层27的外延层，然后通过使第二导电半导体层27和有源层25图案化以暴露第一导电半导体层23来形成多个台部M。可以使用诸如光刻胶回流的技术使多个台部M的侧表面形成为倾斜。台部M的倾斜的侧表面的外形改善了在有源层25中产生的光的提取效率。
如该图中所示，多个台部M可以具有沿一个方向彼此平行延伸的细长形状。这种形状简化了在生长基板21上的多个芯片区域中具有相同形状的多个台部M的形成。
同时，尽管可以在形成多个台部M之后在各个台部M上形成反射电极30，但本发明不限于此。即，在形成第二导电半导体层27之后且在形成台部M之前，可以在第二导电半导体层27上预先形成反射电极30。反射电极30覆盖台部M的大部分顶表面，并且具有与台部M的平面形大致相同的形状。
每个反射电极30包括反射层28并且还可以包括阻挡层29。阻挡层29可以覆盖反射层28的顶表面和侧表面。例如，可以通过形成图案化的反射层28，然后在其上形成阻挡层29，使阻挡层29形成为覆盖反射层28的顶表面和侧表面。例如，可以通过气相沉积Ag、Ag合金、Ni/Ag、NiZn/Ag或TiO/Ag层并使Ag、Ag合金、Ni/Ag、NiZn/Ag或TiO/Ag层图案化来形成反射层28。阻挡层29可以由Ni、Cr、Ti、Pt、Rd、Ru、W、Mo、TiW或其组合物的层形成，并且防止反射层28的金属材料扩散或被污染。
在已经形成多个台部M之后，可以蚀刻第一导电半导体层23的边缘。因此，可以暴露基板21的部分上表面。第一导电半导体层23的侧表面也可以形成为倾斜的。
如图7中所示，多个台部M可以形成为仅限于第一导电半导体层23内并位于第一导电半导体层23的上部区域中。即，多个台部M可以以岛屿的形式位于第一导电半导体层23的上部区域上。可选择地，如图12中所示，沿一个方向延伸的台部M可以形成为达到第一导电半导体层23的上边缘。即，多个台部M中的每个台部的下表面的一个边缘对应于第一导电半导体层23的一个边缘。因此，第一导电半导体层23的上表面被多个台部M分割。
参照图8，下绝缘层31形成为覆盖多个台部M和第一导电半导体层23。下绝缘层31具有用于使第一导电半导体层23和第二导电半导体层27在特定区域中电连接的开口31a和开口31b。例如，下绝缘层31可以具有用于经此暴露第一导电半导体层23的开口31a和用于经此暴露反射电极30的开口31b。
开口31a可以位于台部M之间的区域中且靠近基板21的边缘，并且可以具有沿台部M延伸的细长形状。开口31b仅限于各个台部M上并位于各个台部M的上部，并且被放置成偏向台部M的端部的相同侧。
可以利用诸如化学气相沉积(CVD)的技术由诸如SiO2的氧化物的层、诸如SiNx的氮化物的层或者诸如SiON或MgF2的绝缘材料的层来形成下绝缘层31。下绝缘层31可以形成为具有单层结构但其不限于此。即，下绝缘层31可以形成为具有多层结构。另外，下绝缘层31可以由分布布拉格反射器(DBR)形成，在所述分布布拉格反射器(DBR)中交替地层叠具有高折射率的材料的层和具有低折射率的材料的层。例如，层叠诸如SiO2/TiO2或SiO2/Nb2O5的介电层以形成具有高反射比的绝缘反射层。
参照图9，在下绝缘层31上形成电流扩展层33。电流扩展层33覆盖多个台部M和第一导电半导体层23。电流扩展层33具有分别位于台部M的上部区域中并且使反射电极经此暴露的开口33a。电流扩展层33可以通过下绝缘层31的开口31a而与第一导电半导体层23欧姆接触。电流扩展层33通过下绝缘层31而与多个台部M和反射电极30绝缘。
电流扩展层33的每个开口33a的面积大于下绝缘层31的每个开口31b的面积，从而防止电流扩展层33连接到反射电极30。因此，开口33a的侧壁位于下绝缘层31上。
电流扩展层33形成在除了开口33a之外的基板21的几乎整个区域上。因此，电流可以通过电流扩展层33容易地分散。电流扩展层33可以包括诸如Al层的高反射金属层，该高反射金属层可以形成在Ti、Cr或Ni的粘合层上。具有Ni、Cr、Au等的单层结构或复合层结构的保护层可以形成在高反射金属层上。电流扩展层33可以具有Ti/Al/Ti/Ni/Au的多层结构。
参照图10，在电流扩展层33上形成上绝缘层35。上绝缘层35具有用于经此暴露各反射电极30的开口35b以及用于经此暴露电流扩展层33的开口35a。开口35a可以具有沿与台部M的长度的方向垂直的方向延长的形状，并且其面积相对大于开口35b的面积。开口35b暴露通过电流扩展层33的开口33a和下绝缘层31的开口31b暴露的反射电极30。开口35b可以具有比电流扩展层33的开口33a的区域窄而比下绝缘层31的开口31b的区域宽的区域。因此，电流扩展层33的开口33a的侧壁能够被上绝缘层35覆盖。
可以使用氧化物的绝缘层、氮化物的绝缘层或其混杂或交替的层，或者使用诸如聚酰亚胺、聚四氟乙烯或聚对二甲苯的聚合物来形成上绝缘层35。
参照图11，在上绝缘层35上形成第一焊盘37a和第二焊盘37b。第一焊盘37a通过上绝缘层35的开口35a连接到电流扩展层33，第二焊盘37b通过上绝缘层35的开口35b连接到反射电极30。第一焊盘37a和第二焊盘37b可以用作用于连接凸块的焊盘或为了在电路板等上安装LED来施加表面安装技术(SMT)的焊盘。
可以在同一工艺中一起形成第一焊盘37a和第二焊盘37b。例如，可以使用光刻技术或剥离技术来形成第一焊盘37a和第二焊盘37b。第一焊盘37a和第二焊盘37b可以包括例如Ti、Cr、Ni等的粘合层以及Al、Cu、Ag、Au等的高导电性金属层。第一焊盘37a和第二焊盘37b可以形成为使得它们的端部位于相同的平面上。因此，LED芯片能够倒装键合在形成于电路板100a至电路板100d上的同一高度的各导电图案上。另外，第一焊盘37a和第二焊盘37b可以形成为具有相同的形状和尺寸，因此能够容易地执行倒装芯片键合。
然后，可以基于单个LED芯片来分割生长基板21，从而完成LED芯片。可以在基于单个LED芯片分割生长基板21之前或之后从LED芯片去除生长基板21。
在下文中，将参照图11详细描述根据本发明的示例性实施例的LED芯片的结构。
LED芯片包括第一导电半导体层23、台部M、反射电极30和电流扩展层33，并且还可以包括生长基板21、下绝缘层31、上绝缘层35、第一焊盘37a和第二焊盘37b。
基板21可以是用于使例如蓝宝石基板或GaN基板的GaN基外延层生长的生长基板。基板21是例如蓝宝石基板，并且可以具有200乾或更厚的厚度并且优选为250乾或更厚的厚度。
第一导电半导体层23是连续的，多个台部M被放置为在第一导电半导体层23上彼此分隔开。每个台部M包括如参照图7所描述的有源层25和第二导电半导体层27，并且具有沿一个方向延伸的细长形状。在此，台部M具有成叠的GaN基化合物半导体。如图7中所示，台部M可以仅限制在第一导电半导体层23内且位于第一导电半导体层23的上部区域中。可选择地，如图12中所示，台部M可以沿一个方向向上延伸至第一导电半导体层23的上表面的边缘，因此能够将第一导电半导体层23的上表面划分为多个区域。因此，能够防止电流集中在靠近台部M的拐角，从而进一步加强电流分散性能。
反射电极30分别位于多个台部M上并且与第二导电半导体层27欧姆接触。如图7中所示，每个反射电极30可以包括反射层28和阻挡层29，阻挡层29可以覆盖反射层28的顶表面和侧表面。因此，能够防止向外暴露反射层28，从而防止反射层28的劣化。
电流扩展层33覆盖多个台部M和第一导电半导体层23。电流扩展层33具有分别位于台部M的上部区域中并且使反射电极30经此暴露的开口33a。电流扩展层33也与第一导电半导体层23欧姆接触，并且与多个台部M绝缘。电流扩展层33可以包括诸如Al的反射材料。因此，除由反射电极30引起的光反射之外，还能够获得由电流扩展层33引起的光反射。因此，能够反射通过多个台部M的侧壁和第一导电半导体层23行进的光。
电流扩展层33可以通过下绝缘层31而与多个台部M绝缘。例如，下绝缘层31位于多个台部M与电流扩展层33之间，使得电流扩展层33能够与多个台部M绝缘。下绝缘层31可以具有分别位于台部M的上部区域中并经此暴露反射电极30的开口31b，并且还可以具有通过其暴露第一导电半导体层23的开口31a。电流扩展层33可以通过开口31a连接到第一导电半导体层23。下绝缘层31的每个开口31b具有比电流扩展层33的每个开口33a的区域窄的区域，并且开口31b完全被开口33a暴露。
上绝缘层35覆盖电流扩展层33的至少一部分。上绝缘层35具有用于使反射电极30经此暴露的开口35b。另外，上绝缘层35可以具有开口35a，电流扩展层33通过开口35a暴露。上绝缘层35可以覆盖电流扩展层33的开口33a的侧壁。
第一焊盘37a可以位于电流扩展层33上。例如，第一焊盘37a可以通过上绝缘层35的开口35a连接到电流扩展层33。第二焊盘37b通过上绝缘层35的开口35b连接到反射电极30。如图11中所示，第一焊盘37a和第二焊盘37b的上端可以位于相同的高度。因此，能够容易地形成用于连接通过电流扩展层33的开口33a暴露的反射电极30的焊盘。
根据本发明的示例性实施例，电流扩展层33覆盖台部M以及台部M之间的第一导电半导体层23的基本上整个区域。因此，电流可以通过电流扩展层33容易地分散。由于电流扩展层覆盖多个台部M和第一导电半导体23，因此电流扩展性能通过电流扩展层33得到改善。
另外，电流扩展层33包括诸如Al的反射金属的层，或者下绝缘层31形成为绝缘反射层，使得没有被反射电极30反射的光能够被电流扩展层33或下绝缘层31反射，从而改善光提取效率。
根据本实施例的倒装芯片型LED芯片可以具有相对宽的方向性分布。
图13示出了显示传统LED封装件200和根据本发明的示例性实施例的发光器件(即，具有共形涂覆层的倒装芯片型LED芯片210)的方向性分布的图。
参照图13中的(a)，传统LED封装件200具有大约120度的发光角度。另一方面，如图13中的(b)中所示，本示例性实施例的发光器件具有大约145度的发光角度。即，可以看出，与传统封装级发光器件相比，根据本发明的示例性实施例的芯片级发光器件的发光角度增加大约25度。
图14中的(a)示出使用具有120度发光角度的传统LED封装件的发光模块的方向性分布，图14中的(b)示出根据本发明的示例性实施例的使用设置有145度发光角度的共形涂覆层的倒装芯片型LED芯片210的发光模块的方向性分布。在此，使用具有在每个方向上具有相同照度分布的发光器件和透镜来模拟在一个轴方向上的光的方向性分布。光的方向性分布示出取决于在与每个发光器件分隔开5m的点处的发光角度的光强度。在此，透镜的下表面完全平坦而没有倾斜表面310b。
在这些图中，发现随着最大光强度之间的角度变得越大并且随着中心处的光强度与最大光强度的比(C/P)变得越小，光分布更宽广且更均匀。在图14中的(a)中，最大光强度之间的角为146度，并且中心处的光强度与最大光强度的比为10％。在图14中的(b)中，角度和比分别为152度和4.5％。当对光强度为50％的点的角度进行比较时，在图14中的(a)中该角度为65度，在图14中的(b)中该角度为70度。因此，在根据本发明的示例性实施例的使用具有共形涂覆层的倒装芯片型LED芯片210来制造发光模块的情况下，根据本发明的示例性实施例的发光模块能够比传统发光模块更广泛均匀地分散光。
图15中的(a)、图15中的(b)和图15中的(c)是示出取决于透镜的下表面的倾斜表面310b的各种斜率的光的出射方向的示意性视图。
对在发光器件200a的侧表面下面以相对于透镜的下表面的平坦表面310a0至3度范围的角度出射的光束进行模拟，并且计算从透镜300a离开的光束与透镜的下表面的平坦表面310a之间形成的角度。
在图15中的(a)中，倾斜角β为大约4度，从透镜300a离开的光束的角γ为9度。因此，相对于透镜的中心轴的出射角(90-γ)为81度。
在图15中的(b)中，倾斜角β为大约9.5度，从透镜300a离开的光束的角γ为24度。因此，相对于透镜的中心轴的出射角(90-γ)为66度。
在图15中的(c)中，倾斜角β为大约23度，从透镜300a离开的光束在透镜300a内部经过全内反射并从对置的侧表面离开。在这种情况下，角γ为39度。因此，相对于透镜的中心轴的出射角(90-γ)为51度。
通过对各种角执行上述模拟来计算光束根据透镜的下表面的倾斜表面的各种倾斜角β的角γ，计算的角γ示出在图16中的(a)中。在图16中的(a)中的角γ被转换为光的出射角(90-γ)，转换的出射角(90-γ)示出在图16中的(b)中。
参照图16中的(a)或图16中的(b)，可以看出随着倾斜角β增加，角γ逐渐增加，并且如图15中的(c)中所示，可以看出，在倾斜角β大于大约20度的情况下，在透镜内部发生光的全内反射。同时，在倾斜角β小于5度的情况下，角γ随着倾斜角β的增加而略微增加。然而，在倾斜角β为5度或更大的情况下，角γ相对迅速地增加。在倾斜角β为15度或更大的情况下，角γ汇聚为大致直线。
根据上述模拟的结果，在倾斜角β超过20度的情况下，在透镜内部发生光的全内反射，从而引起光的损失。由于出射角(90-γ)也小于70度，因此光在透镜的中心轴附近聚集，从而抑制获得均匀光。
同时，在倾斜角β为10度与20度之间的情况下，在没有任何全内反射的情况下，光束通过透镜的侧表面向外出射。然而，由于出射角(90-γ)小于70度，因此光在靠近透镜的中心轴附近聚集，从而抑制获得均匀光。另一方面，在倾斜角β小于10度的情况下，出射角(90-γ)大约超过70度，使得光能够更好地且宽广地分布。
由于倒装芯片型LED芯片直接安装在电路板上，因此与使用封装基板的传统发光器件相比，能够减小发光器件的尺寸。因此，能够使发光模块纤薄。另外，由于发光器件200a的尺寸小，因此可以减小透镜300a的凹部320的尺寸。此外，可以减小透镜300a的整个高度。
尽管已经结合各种示例性实施例描述了本发明，但本发明不限于具体的示例性实施例。除非上面描述的具体示例性实施例的元件脱离了本发明的精神，否则它们可以相同或类似地应用于其它示例性实施例。
对本领域技术人员将明显的是，在不脱离本发明的精神或范围的情况下可以在本发明中进行各种修改和改变。因此其意图在于，本发明覆盖该发明的各种修改和变更，只要它们在权利要求和其等同物内。

Claims (15)

1.一种发光模块，所述发光模块包括：
电路板；
发光器件，设置在电路板上；以及
透镜，设置在电路板上，透镜被构造为分散从发光器件发射的光，
其中，透镜包括具有入射表面的凹部，入射表面被构造为接收从发光器件发射的光，
其中，发光器件设置在透镜的凹部内，
其中，透镜包括：第一表面，包括所述凹部；以及第二表面，入射在所述凹部的入射表面上的光通过第二表面离开，
其中，透镜的第二表面包括靠近透镜的中心轴设置的凹表面以及从凹表面延伸的凸表面，
其中，透镜的第一表面包括围绕凹部的平坦表面以及围绕平坦表面的第一倾斜表面，
其中，第一倾斜表面相对于平坦表面以小于10度的斜率倾斜偏离平坦表面。
2.根据权利要求1所述的发光模块，其中，发光器件包括芯片级发光器件。
3.根据权利要求2所述的发光模块，其中，芯片级发光器件被直接安装在电路板上。
4.根据权利要求2所述的发光模块，其中，芯片级发光器件包括：
发光二极管芯片；以及
波长转换层，设置在发光二极管芯片上，
其中，波长转换层设置在发光二极管芯片的至少两个表面上。
5.根据权利要求1所述的发光模块，其中，透镜的凹部的入口的宽度大于发光器件的宽度。
6.根据权利要求5所述的发光模块，其中，透镜的凹部的入口的宽度不大于发光器件的宽度的两倍。
7.根据权利要求5所述的发光模块，其中，透镜的凹部的入口的宽度不大于3mm。
8.根据权利要求1所述的发光模块，其中，透镜的入射表面是凹部的内表面。
9.根据权利要求8所述的发光模块，其中，透镜的入射表面包括上端表面以及从上端表面延续至凹部的入口的侧表面。
10.根据权利要求9所述的发光模块，其中，凹部包括随着凹部从凹部的入口至上端表面向上延伸而变窄的形状。
11.根据权利要求10所述的发光模块，其中，侧表面包括从入口至上端表面具有恒定斜率的第二倾斜表面，或者侧表面包括从入口至上端表面斜率降低的弯曲的第二倾斜表面。
12.根据权利要求9所述的发光模块，其中，上端表面包括平坦表面、凹表面或凸表面。
13.根据权利要求9所述的发光模块，其中，上端表面包括光散射图案。
14.根据权利要求1所述的发光模块，其中，发光模块还包括：
反射片，设置在电路板上。
15.根据权利要求1所述的发光模块，其中，透镜还包括设置在第一倾斜表面上的支柱部，透镜的支柱部连接到电路板。
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