CN105588011A - 发光装置 - Google Patents

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Abstract

本公开的实施例提供了一种发光装置，其包括：至少一个光源；波长转换器，被配置为转换从所述光源发射的光线的波长；第一透镜，被配置为面对所述波长转换器的发光表面；以及圆形反射器，与所述第一透镜间隔开，所述反射器被配置为反射从所述第一透镜发射的光线。本公开的发光装置可以实现优良的光提取效率，可以以期望的方式调节被发射的光线的分布即照度分布。

Description

发光装置
技术领域
本公开实施例涉及发光装置。
背景技术
半导体发光二极管(LED)是半导体器件，其利用化合物半导体的特性将电转换为红外光或紫外光，以使能信号的发送/接收，或者其被用作光源。
由于其物理和化学特性，第III-V族氮化物半导体作为发光器件的核心材料而引人注目，发光器件例如为LED或激光二极管(LD)。
LED或LD不包括例如为荧光灯和白炽灯泡的传统照明设备所使用的例如为汞(Hg)的对环境有害的物质，并且因此是非常环保的，而且具有若干优点，例如，长寿命和低功耗。因此，传统光源正在被LED或LD迅速取代。
尤其，使用这些发光器件的场合正在扩展。包括发光器件的发光装置例如需要具有优良的光提取效率和散热效果。
发明内容
实施例提供了一种发光装置，其由于优良的光提取效率和散热效果而具有提高的可靠性。
在一个实施例中，一种发光装置包括：至少一个光源；波长转换器，被配置为转换从所述光源发射的光线的波长；第一透镜，被配置为面对所述波长转换器的发光表面；以及圆形反射器，与所述第一透镜间隔开，所述反射器被配置为反射从所述第一透镜发射的光线。
例如，所述第一透镜的至少一部分可以布置为面对所述反射器，并且它们之间插入有空气层。
例如，该发光装置可以进一步包括被配置来支撑所述反射器的基衬底，所述波长转换器和所述第一透镜布置在所述基衬底之上。
例如，所述基衬底可以包括第一区域以及邻近所述第一区域的第二区域，所述波长转换器布置在所述第二区域。
例如，该发光装置可以进一步包括布置在所述基衬底的所述第一区域的第一反射层。
例如，所述基衬底的所述第二区域可以包括用于引导从所述光源发射的光线的第一通孔，并且所述波长转换器布置在所述第一通孔中。
例如，所述反射器可以包括用于引导从所述光源发射的光线的第二通孔。所述基衬底的所述第二区域可以包括用于布置所述波长转换器的凹处。
例如，该发光装置可以进一步包括第二反射层，其被布置为面对所述第一透镜的上表面的一部分，所述部分不与所述反射器相对。
例如，所述第二反射层可以布置在所述第一透镜的所述上表面的所述部分之上。所述第二反射层可以为附着到所述第一透镜的所述上表面的膜或片，或者为施加到所述第一透镜的所述上表面的涂层。可替换地，所述第二反射层可以与所述第一透镜间隔开。
例如，该发光装置可以进一步包括光束形成部件，其布置在被所述反射器反射的光线从其出射的部分。所述光束形成部件可以包括菲涅耳透镜、自由形式透镜或圆锥形透镜中的至少一个。
例如，该发光装置可以进一步包括防反射膜，其布置在被所述反射器反射的光线从其出射的部分。
例如，所述光源可以包括发光二极管或激光二极管中的至少一个。
例如，所述光源、所述波长转换器以及所述第一透镜可以沿着光轴布置。
例如，所述波长转换器可以具有第一折射率并且所述第一透镜可以具有第二折射率，并且所述第二折射率与所述第一折射率的比值可为0.6或更大。
例如，所述第一透镜可以具有半球形形状。
例如，该发光装置可以进一步包括粘结部件，其布置在所述第一透镜和所述波长转换器之间。所述粘结部件可以包括烧结聚合物、火成聚合物、Al2O3或SiO2中的至少一种。
例如，所述至少一个光源可以包括多个光源，并且该发光装置可以进一步包括用于安装所述光源的电路板。
例如，该发光装置可以进一步包括附着到所述电路板的后表面或侧表面、所述基衬底的后表面或侧表面中的至少一个上的散热器。
例如，用于安装所述光源的所述电路板的表面可以为平面、曲面或者球面。
例如，所述至少一个光源可以包括多个光源，并且该发光装置可以进一步包括被配置为聚焦从所述光源发射的光线从而将光线向所述第一通孔或所述第二通孔出射的第二透镜。
例如，该发光装置可以进一步包括布置在所述第二透镜与所述第一通孔或所述第二通孔之间的第一镜，所述第一镜被配置为将从所述第二透镜出射的光线反射到所述第一通孔或所述第二通孔。
例如，该发光装置可以进一步包括布置在所述光源与所述第二透镜之间的棱镜、第二镜或者二向色性涂层。
例如，所述波长转换器可以具有第一宽度，并且所述第一透镜的底表面在垂直于光轴的方向可以具有第一宽度，并且所述波长转换器的第一宽度与所述透镜的底表面的第一宽度的比值可以在从0.001到1的范围内。
例如，第一透镜可以包括Al2O3单晶体和Al2O3或SiO2玻璃中的至少一种。第一透镜可以具有从1W/mK到50W/mK范围内的导热系数，并且基准温度可以在20K到400K的范围内。
附图说明
参照下面的附图，布置和实施例可被详细描述，同样的附图标记指代同样的元件，并且附图中：
图1是根据一个实施例的发光装置的透视图；
图2是沿在图1中示出的发光装置的线I-I'剖开的剖视图；
图3是在图2中示出的发光装置的分解剖视图；
图4A是示出依赖于波长转换器的第一折射率和第一透镜的第二折射率的光提取效率的曲线图，并且图4B是示出布置在波长转换器之上的第一透镜的视图；
图5A是示出依赖于第一透镜的形式的照度分布的曲线图，并且图5B是示出依赖于透镜关于光轴的位置的强度的曲线图；
图6是根据另一个实施例的发光装置的透视图；
图7是沿在图6中示出的发光装置的线II-II’剖开的剖视图；
图8是在图7中示出的发光装置的分解剖视图；
图9是根据另一个实施例的发光装置的剖视图；
图10是在图9中示出的发光装置的分解剖视图；
图11是根据另一个实施例的发光装置的透视图；
图12是沿在图11中示出的发光装置的线III-III'剖开的剖视图；
图13是在图12中示出的发光装置的分解剖视图；
图14是根据另一个实施例的发光装置的剖视图；
图15是在图14中示出的发光装置的分解剖视图；
图16是根据另一个实施例的发光装置的剖视图；
图17是根据另一个实施例的发光装置的剖视图；
图18是根据另一个实施例的发光装置的剖视图；
图19是根据另一个实施例的发光装置的剖视图；以及
图20是示出根据一实施例的发光装置被应用于车辆的头灯时的光线的照度分布的视图。
具体实施方式
在下文中，将参照帮助理解实施例的附图详细地描述示例性实施例。然而，可以以各种方式改变实施例，并且实施例的范围不应该被理解为限于以下的描述。这些实施例旨在为本领域技术人员提供更完整的说明。
在这些实施例的以下描述中，将会理解的是，当每个元件被称为形成在另一元件“之上”或“之下”时，它可以直接位于这另一个元件“之上”或“之下”，或者在它们之间间接形成有一个或多个中间元件。另外，还将会理解的是，位于元件“之上”或“之下”可能意指元件的向上方向和向下方向。
另外，相对性术语“第一”、“第二”、“上”、“下”之类在说明书和权利要求中可以被用来在任何一个实体或元件与其他实体或元件之间进行区分，而不一定用于描述实体或元件之间的任何物理或逻辑关系或者特定的顺序。
在附图中，为了清楚和方便起见，每一层(或每一部分)的厚度或尺寸可以被夸大、省略或示意性示出。另外，各构成元件的尺寸并不完全反映其实际尺寸。
在下文中，将参照附图描述根据这些实施例的发光装置100A到发光装置100I。为了方便起见，虽然将使用笛卡尔坐标系(包括x轴、y轴以及z轴)描述发光装置100A到发光装置100I，但是当然也可以使用其他坐标系进行描述。另外，虽然x轴、y轴以及z轴在笛卡尔坐标系中彼此垂直，但是实施例不限于此。也就是说，x轴、y轴以及z轴可以彼此交叉，而不彼此垂直。
图1是根据一个实施例的发光装置100A的透视图,图2是沿在图1中示出的发光装置100A的线I-I'剖开的剖视图,并且图3是在图2中示出的发光装置100A的分解剖视图。
一个实施例的发光装置100A可以包括至少一个光源110、波长转换器120、反射器130A、第一透镜140A、基衬底150A、第一反射层160以及第一粘结部件170。
光源110用来发射光线。虽然光源110可以包括发光二极管(LED)或激光二极管(LD)中的至少一种，但是实施例不受光源110的类型的限制。
通常，LED的视场角比LD的视场角更宽。因此，具有比LED更窄的视场角的LD可能在将光线引导进入第一通孔PT1的方面是有利的。然而，在能减小视场角的光学系统(没有示出)位于光源110、即LED与第一通孔PT1之间的情形中，该光学系统可以减小从LED发射的光线的视场角，以将光线引导进入第一通孔PT1。因而，LED可以被用作光源110。
在图1的情形中，虽然仅有一个光源110被示出，但是实施例不受光源110的数量的限制。也就是说，可以设置多个光源110。以下将参照图16到图19描述光源110的例子。
另外，虽然从光源110发射的光线可以具有在从400nm到500nm的波长带内的任何峰值波长，但是该实施例不受限于发射的光线的波长带。光源110可以发射具有10nm或更小的谱线半峰全宽(SFWHM)的光线。SFWHM相当于依赖于强度的波长的宽度。然而，该实施例不限于SFWHM的任何特定值。另外，虽然从光源110发射并引导进入波长转换器120中的光线的FWHM、即光束的尺寸可以是1nm或更小，但是该实施例不限于此。
光源110可以与波长转换器120(或第一通孔PT1)间隔开第一距离d1。当第一距离d1较小时，波长转换器120和/或基衬底150A可能受到从光源110产生的热量的影响。所以，虽然第一距离d1可以为10μm或更大，但是该实施例不限于此。
同时，波长转换器120可以转换从光源110发射的光线的波长。当从光源110发射的光线被导入第一通孔PT1并穿过波长转换器120时，光线的波长可以改变。然而，不是所有已经穿过波长转换器120的光线都可以是波长已转换的光线。
由于从光源110发射的光线的波长被波长转换器120转换，因此可能从发光装置100A的发光表面LO发射白光或具有所期望色温的光线。为此，波长转换器120可以包括荧光物质，例如，陶瓷荧光物质、荧光体(lumiphor)或YAG单晶体中的至少一种。这里，术语“荧光体(lumiphor)”意指荧光材料或包括荧光材料的结构。
另外，经由对例如被包括在波长转换器120中的各种材料的浓度、粒度和粒度分布、波长转换器120的厚度、波长转换器120的表面粗糙度以及气泡的调节，从发光装置100A可以发射具有所期望的色温的光线。例如，波长转换器120可以转换具有从3000K到9000K范围内的色温的光线的波长带。也就是说，虽然其波长已经被波长转换器120转换的光线可以在从3000K到9000K的色温范围内，但是该实施例不限于此。
波长转换器120可以为各种类型中的任何一种。例如，波长转换器120可能为三种类型中的任何一种，所述三种类型即荧光物质内置于玻璃(PIG)类型、多晶体类型(或陶瓷类型)以及单晶体类型。
另外，还可以将光线透射介质布置在从光源110发射的光线沿其被导向波长转换器120的路径上。也就是说，光线透射介质可以布置在光源110和第一通孔PT1(或波长转换器120)之间。光线透射层介质可以包括折射率与空气同为1的介质，或可以包括其折射率大于1且等于或小于2的介质。
波长转换器120可以布置在基衬底150A之上。基衬底150A可以包括第一区域A1和第二区域A2。基衬底150A的第一区域A1可以被限定为除第二区域A2之外的区域。基衬底150A的第二区域A2可以被限定为邻近第一区域A1并且支撑布置在其上的波长转换器120的区域。基衬底150A的第二区域A2可以包括第一通孔PT1，从光源110发射的光线被引导进入第一通孔PT1。波长转换器120可以布置在基衬底150A的第二区域A2的第一通孔PT1中。
同时，第一透镜140A可以布置在基衬底150A之上，并且可以布置为与反射器130A相对并且它们之间插入有空气层AIR。第一透镜140A可以折射从波长转换器120出射的光线。可替换地，当从反射器130A反射的光线被引导进入第一透镜140A时，第一透镜140A可以再次折射该光线。为此，第一透镜140A可布置为面对波长转换器120的发光表面。
例如，虽然光源110、波长转换器120以及第一透镜140A可以如图2中示例性示出的那样沿着光轴LX布置，但是该实施例不限于此。
从光源110发射的光线被引导通过第一通孔PT1，并且随后穿过波长转换器120。此后，当波长转换器120和第一透镜140A在折射率上具有差值时，光线可以在第一透镜140A中被折射。
波长转换器120的第一折射率n1和第一透镜140A的第二折射率n2之间的差值△n越小，则发光装置100A的光提取效率上的改进越大。然而，当第一折射率n1和第二折射率n2之间的差值△n较大时，发光装置100A的光提取效率上的改进可能减小。
下面的表1表示第一折射率n1和第二折射率n2之间的差值△n与光提取效率之间的关系。
表1
这里，Ext是光提取效率，并且△Ext是光提取效率Ext的变化量。
参照表1，可以理解随着第一折射率n1和第二折射率n2之间的差值△n减小，光提取效率增大。因此，虽然第一折射率n1和第二折射率n2之间的差值△n可以为零(当第一折射率n1和第二折射率n2相同时)，但该实施例不限于此。为此，波长转换器120和第一透镜140A可被彼此集成。
另外，第一透镜140A的第二折射率n2可以根据波长转换器120的第一折射率n1变化。当波长转换器120是PIG类型时，第一折射率n1可在从1.3到1.7的范围内。当波长转换器120是多晶类型时，第一折射率n1可在1.5到2.0的范围内。当波长转换器120是单晶类型时，第一折射率n1可在1.5到2.0的范围内。因而，虽然第一折射率n1可在1.3到2.0的范围内，但该实施例不限于此。
图4A是示出依赖于波长转换器120的第一折射率n1和第一透镜140A的第二折射率n2的光提取效率的曲线图，并且图4B是示出布置在波长转换器120上的第一透镜140A的视图。在图4A中，横轴表示第一透镜140A的第二折射率n2，并且纵轴表示光提取效率。
如在图4B中示例性示出的，当第一透镜140A形成为半球形，并且第一透镜140A的第二折射率n2与波长转换器120的第一折射率n1的比值为0.6或更大时，可以理解与第一透镜140A没有被包括在发光装置100A中的情形相比，光提取效率提高了40％或更多。在光提取效率方面的该改进可经由包括第一透镜140A和没有包括第一透镜140A这两种情形中的总光通量而测量到。
第一透镜140A可以包括Al2O3单晶体、Al2O3或SiO2玻璃中的至少一种。如上所述，第一透镜140A的材料可被选择来具有第二折射率n2，该第二折射率n2与第一折射率n1相比具有小差值△n。
另外，当第一透镜140A具有高导热率时，第一透镜140A可以有利消散从波长转换器120产生的热。导热率可基于材料类型和基准温度(即周边环境的温度)而变化。鉴于此，第一透镜140A可以包括具有从1W/mK到50W/mK范围内的导热率的材料，和/或具有在20K到400K的范围内的基准温度。
如上所述，可以鉴于基于第一透镜140A的材料的类型确定光提取效率和散热的事实，来确定第一透镜140A的材料。
另外，穿过发光表面LO发射的光线的照度分布和光提取效率可基于第一透镜140A的形状(或形式)而变化。因此，基于穿过发光表面LO发射的光线的期望照度分布，可使用具有各种形状中任何一种的第一透镜140A。例如，第一透镜140A可以具有球形、非球面形、自由曲线形、双曲面形、椭圆形或菲涅耳透镜形中的至少一种形状。
图5A是示出依赖于第一透镜140A的形式的照度分布的视图，并且图5B是示出依赖于透镜关于光轴LX的位置的最大强度值的曲线图，强度被归一化为“1”并且依赖于如在图5A中示出的各透镜的形式而示出。
参照图5A，示出第一透镜具有半球形140A和各种其他形状140B到140E中任意一种的情形。尤其是，在图5A中示出的透镜140D和透镜140E还可以包括沿光轴LX形成的凹处RE。此时，能观察到对应于各形状140A、140B、140C、140D和140E的各种照度分布。
另外，当在垂直于光轴LX的方向(例如y轴)上的波长转换器120的第二宽度W2与第一透镜140A的底表面140b的第一宽度W1的比值RAT小于0.001时，具有被波长转换器120转换的波长的光线可能不会被用作照明。另外，当比值RAT大于1时，大部分光线广泛散布(spreadwidely)从而从发光装置100A被发射。因此，虽然根据发光装置的应用，比值RAT可以在0.001到1的范围内，但该实施例不限于此。
同时，基衬底150A可以支撑反射器130A。反射器130A可以布置为与第一透镜140A间隔开，并且可以反射从第一透镜140A出射的光线。此时，反射器130A可反射其波长已经在波长转换器120中被转换的光线以及其波长没有在波长转换器120中被转换的光线。为此，虽然反射器130A可以具有圆形的(或抛物线的)截面形状，但该实施例不限于此。当反射器130A具有圆形的(或抛物线的)形状时，对于穿过假想的发光表面LO发射的光线的准直性来说，这可能是有利的。
反射器130A可以包括基于期望的照度分布而从非球面表面、自由曲面、菲涅耳透镜和全息摄影术光学元件(HOE)中选择的至少一种。这里，自由曲面可能为设置有各种形状的曲线表面的形式。
当菲涅耳透镜被用作反射器130A时，菲涅耳透镜可以充任反射其波长已经在波长转换器120中进行转换的光线以及其波长没有被转换的光线的反射器130A。
另外，反射器130A可以包括本体130-1和反射膜130-2。反射膜130-2可以为附着到本体130-1的膜或片，或者为施加到本体130-1的涂层。例如，反射膜130-2可以通过以金属涂覆本体130-1形成。
另外，第一反射层160还可以布置在基衬底150A的第一区域A1。虽然第一反射层160可采用附着到基衬底150A的第一区域A1的膜或涂层的形式，但是该实施例不限于布置第一反射层160的方式。
在设置有第一反射层160的情形中，在被反射器130A反射之后被导向基衬底150A而不是穿过发光表面LO被发射的光线，可被第一反射层160反射，以致被引导进入第一透镜140A，或者被导向到反射镜130A，这可以允许更大量的光线穿过发光表面LO发射。也就是说，发光装置100A的光提取效率可以得到提高。
当反射器130A或第一反射层160具有低于60％的反射率时，不能适当地执行它的反射作用。因此，虽然反射器130A或第一反射层160的反射率可以在60％到100％的范围内，但该实施例不限于此。在一些情形中，可省略第一反射层160。
另外，再次参照图2和图3，粘结部件170可布置在第一透镜140A的底表面140b和波长转换器120之间。此时，粘结部件170可以包括烧结聚合物、火成聚合物、Al2O3或SiO2中的至少一种。因而，虽然第一透镜140A和波长转换器120可经由粘结部件170彼此接合，但该实施例不限于此。
例如，当第一透镜140A和波长转换器120被分开制作时，第一透镜140A和波长转换器120可能经由各种方法彼此接合。
在一个例子中，当例如为Al2O3或SiO2玻璃的粉末、或者例如为硅的聚合体被均匀地和薄厚度地施加到波长转换器120和第一透镜140A的接合区域，然后波长转换器120和第一透镜140A受到烧结或火成时，波长转换器120和第一透镜140A两者可彼此接合。此时，粘结部件170可存在于波长转换器120和第一透镜140A两者之间。
另外，在第一透镜140A和波长转换器120之一被首先制作以后，首先制作的那个可被用作后来制作的另一个的衬底。例如，当第一透镜140A被首先制作以后，被首先制作的透镜140A的平面可被用作衬底，使得波长转换器120可以被制作在该衬底上。
可替换地，可以使用夹具来同时制作波长转换器120和第一透镜140A。
图6是根据另一个实施例的发光装置100B的透视图，图7是沿在图6中示出的发光装置100B的线II-II’剖开的剖视图，并且图8是在图7中示出的发光装置100B的分解剖视图。
根据另一个实施例的发光装置100B可以包括光源110、波长转换器120、反射器130B、第一透镜140A、衬底150A、第一反射层160和第二反射层162A，以及粘结部件170。
在图6到图8中示出的光源110、波长转换器120、第一透镜140A、衬底150A、第一反射层160以及粘结部件170分别相当于在图1到图3中示出的光源110、波长转换器120、第一透镜140A、衬底150A、第一反射层160以及粘结部件170，并且因此相同的部件由相同的附图标记表示，在下面将省略对它们的重复描述。
参照图8，第一透镜140A的至少一部分140-1可以布置为面对所述反射器130B，并且它们之间插入有空气层AIR。此时，第一透镜140A的相对部分140-2是不面对反射器130A的部分，并且光线可从相对部分140-2穿过发光表面LO发射，而不是被反射器130B反射。如上所述，这在穿过发光表面LO发射的光线的准直性上具有负面效果。
为了解决该问题，不同于在图1到图3中示出的发光装置100A，在图6到图8中示出的发光装置100B还可以包括第二反射层162A。第二反射层162A可以被设置为与反射器130B相对，第一透镜140A介于它们之间。第二反射层162A可以布置为面对第一透镜140A的上表面的部分140-2，该部分140-2为不与反射器130B相对的部分。
此时，第二反射层162A可以不布置在与反射器130B相对的第一透镜140A的上表面的部分140-1之上，并且可以仅布置在不与反射器130B相对的相对部分140-2之上。因此，第二反射层162A可以反射这样的光线，该光线在不被第二反射层162A反射的情况下将从第一透镜140A直接穿过发光表面LO发射而不被反射器130B反射，从而允许将该光线导向反射器130B。因此，与没有设置第二反射层162A的情形相比，更大量的光线可被反射器130B反射而出射，这对于准直性会是有利的。
另外，第二反射层162A可以采用附着于第一透镜140A的上表面的膜或片，或者施加到第一透镜140A的上表面的涂层的形式。为此，当第一透镜140A是半球形时，第二反射层162A可以具有相当于半球形第一透镜140A的半径的恒定曲率半径。
另外，第二反射层162A的长度L可以基于从第一透镜140A导向发光表面LO而不是反射器130B的光线的最大视场角而确定。
另外，在图1到图3中示出的发光装置100A的反射器130A包括本体130-1和反射膜130-2，然而在图6到图8中示出的反射器130B可以包括本体130-1，其可以充任在图1到图3中示出的本体130-1和反射膜130-2两者。也就是说，在图6到图8中示出的反射器130B可以仅包括由反射材料形成的本体130-1。
如上所述，除了反射器130B具有不同的结构且发光装置100B还包括第二反射层162A以外，在图6到图8中示出的发光装置100B与在图1到图3中示出的发光装置100A相同。
图9是根据另一个实施例的发光装置100C的剖视图，并且图10是在图9中示出的发光装置100C的分解剖视图。
根据本实施例的发光装置100C可以包括光源110、波长转换器120、反射器130A、第一透镜140A、基衬底150A、第一反射层160和第二反射层162B，以及粘结部件170。
在图9和图10中示出的光源110、波长转换器120、反射器130A、第一透镜140A、基衬底150A、第一反射层160以及粘结部件170分别相当于在图1到图3中示出的光源110、波长转换器120、反射器130A、第一透镜140A、基衬底150A、第一反射层160以及粘结部件170，并且因此相同的部件由相同的附图标记表示，在下面将省略对它们的重复描述。
不同于在图2和图3中示出的发光装置100A，在图9和图10中示出的发光装置100C还可以包括第二反射层162B。除此之外，在图9和图10中示出的发光装置100C与在图2和图3中示出的发光装置100A相同。
另外，不同于在图6到图8中示出的发光装置100B，在图9和图10中示出的发光装置100C中，第二反射层162B可以布置为与第一透镜140A间隔开，并且反射器130A可以包括本体130-1和反射膜130-2。除此之外，在图9和图10中示出的发光装置100C与在图7和图8中示出的发光装置100B相同。
在图9和图10中示出的第二反射层162B在垂直于光轴(例如z轴)的水平方向(例如y轴)与第一透镜140A间隔开给定距离g。此时，第二反射层162B可以具有给定高度h。这里，高度h可由下列等式1表示。
等式1
h = ( W 1 2 + g ) tan θ
这里，“W1/2”意指水平方向(例如y轴)上从透镜140A的中心起的第一宽度W1的一半，并且“θ”意指可以直接从第一透镜140A出射到发光表面LO的光线相对于从第一透镜140A的底表面140B起在水平方向上延伸的假想水平线141的最大发射角。也就是说，从第一透镜140A的上表面以大于θ的角度发射的光线可以被反射器130A反射，并且以θ或更小的角度发射的光线可以穿过发光表面LO发射而不被反射器130A反射。
因此，由于具有高度H的第二反射层162B如上所述布置在基衬底150A上，因此在没有第二反射层162B时将要直接从第一透镜140A穿过发光表面LO发射的光线可以被第二反射层162B反射并导向反射器130A，这使光线能再次被使用并且对准直性是有利的。
总之，如在图7和图9中示例性示出的，通过设置第二反射层162A或162B，发光装置100B或发光装置100C可以发出适用于要求准直性的应用(例如车灯)的光线。
图11是根据另一个实施例的发光装置100D的透视图，图12是沿在图11中示出的发光装置100D的线III-III'剖开的剖视图，并且图13是在图12中示出的发光装置100D的分解剖视图。
根据另一个实施例的发光装置100D可以包括光源110、波长转换器120、反射器130A、第一透镜140A、基衬底150A、第一反射层160、粘结部件170以及光束形成部件180。
在图11到图13中示出的光源110、波长转换器120、反射器130A、第一透镜140A、基衬底150A、第一反射层160以及粘结部件170分别相当于在图1到图3中示出的光源110、波长转换器120、反射器130A、第一透镜140A、基衬底150A、第一反射层160以及粘结部件170，并且因此相同的部件由相同的附图标记表示，在下面将省略对它们的重复描述。
不同于在图1到图3中示出的发光装置100A，在图11到图13中示出的发光装置100D还可以包括光束形成部件180。
光束形成部件180可以为一类透镜，其可以布置在发光表面LO上，被反射器130A反射的光线穿过其而出射。光束形成部件180可以包括菲涅耳透镜、自由形式透镜或圆锥形透镜中的至少一种。
可替换地，虽然没有示出，代替于光束形成部件180，还可以在光束形成部件180布置在其上的发光表面LO之上布置防反射(AR)膜。
另外，虽然没有示出，在图11到图13中示出的光束形成部件180当然也可以以与在图11到图13中示出的相同方式设置在图8到图10示出的发光装置100B中。
已经穿过透镜140A且已经被反射器130A反射从而向外出射的光线可以根据透镜140A的形状、波长转换器120的第一折射率n1、透镜140A的第二折射率n2以及反射器130A形状和大小而具有各种形式。在一个例子中，如图12所示，光束形成部件180可以形成单个光束，而不是准直被反射器130A反射的光线。
包括光束形成部件180的发光装置100D可以被用于照明设备，例如如上所述的发光装置100D。
图14是根据另一个实施例的发光装置100E的剖视图,并且图15是在图14中示出的发光装置100E的分解剖视图。
根据另一个实施例的发光装置100E可以包括光源110、波长转换器120、反射器130C、第一透镜140A、基衬底150B、第一反射层160、第三反射层164以及粘结部件170。
在图14和图15中示出的光源110、波长转换器120、第一透镜140A、第一反射层160以及粘结部件170分别相当于在图2和图3中示出的光源110、波长转换器120、第一透镜140A、第一反射层160以及粘结部件170，并且相同的部件由相同的附图标记表示，因此在下面将省略对它们的重复描述。
除非在图14和图15示出的发光装置100E中另有说明，在图2和图3中示出的发光装置100A的上述特征当然也可以被应用在图14和图15中示出的发光装置100E中。
不同于上述发光装置100A到发光装置100D中每个的光源110取向为朝着基衬底150A的第一通孔PT1，在图14和图15中示出的发光装置100E的光源110可以取向为朝着反射器130C(或第二通孔PT2)。
另外，光源110可布置为嵌入在反射器130C中。
另外，光源110可布置为与反射器130C的第二通孔PT2间隔开第二距离d2。出于与在图1到图3中示出的光源110与第一通孔PT1间隔开第一距离d1的同样理由，光源110可以与第二通孔PT2间隔开第二距离d2，以防止从光源110产生的热对反射器130C有影响。例如，虽然第二距离d2可以为10μm或更大，但是该实施例不限于此。
同时，与在图1到图3示出的发光装置100A的反射器130A相同，反射器130C可以包括本体130-3和反射膜130-4。如在图14中示出的那样，本体130-3可以具有光源110嵌入其中的空间SP。可替换地，不同于在图14中示出的，为了当光源110没有嵌入到反射器130C时，允许从光源110发射的光线被引导进入第二通孔PT2，反射器130C可以在其中限定光路径。
另外，不同于在图1到图3中示出的反射器130A的反射膜130-2，在图14和图15中示出的反射器130C的反射膜130-4可以包括第二通孔PT2。第二通孔PT2相当于从光源110发射的光线被引导进入的入口。
以与第一通孔PT1相同的方式，虽然具有比发光二极管更窄的视场角的激光二极管可能在将光线引导进入第二通孔PT2方面更有利，但该实施例不限于此。也就是说，在能减少视场角的光学系统(没有示出)位于光源110、即发光二极管与第二通孔PT2之间的情形中，光学系统可以减小从发光二极管发射的光线的视场角，以将光线引导进入第二通孔PT2。
另外，在图1到图3中示出的发光装置100A的基衬底150A具有第一通孔PT1，然而发光装置100E的基衬底150B可以具有凹处152代替于第一通孔PT1。
凹处152可以形成在基衬底150B的第二区域A2中，并且波长转换器120可以位于凹处152中。
另外，第三反射层164可以布置在凹处152中，位于波长转换器120与基衬底150B之间。借助于第一透镜140A而通过第二通孔PT2被引导进入波长转换器120的光线可以穿过波长转换器120，以致被基衬底150B吸收，或者可以穿过基衬底150B的底表面而发射。为了防止这种情况，布置了第三反射层164。第三反射层164反射已经穿过波长转换器120的光线，以将光线引导到第一透镜140A。从而，发光装置100E的光提取效率可以得到提高。第三反射层164可以采用附着到波长转换器120或基衬底150B的膜或涂层的形式。
当第三反射层164的反射率小于60％时，第三反射层164不能适当地执行反射。因此，虽然第三反射层164的反射率可以在从60％到100％的范围内，但该实施例不限于此。
在一些情形中，可省略第三反射层164。
当然，在图14和图15中示出的发光装置100E中，第二反射层162A或第二反射层162B可以进一步以在图6到图10中示出的方式设置，并且光束形成部件180还可以以在图11到图13中示出的方式设置。
可以有多个光源110。例如，在如上所述的发光装置100A到发光装置100E用于车灯的情形中，光源110在数量上可以为多个。因而，光源110的数量可以根据实施例的发光装置100A到100E被应用的场合变动。
另外，虽然如上所述的发光装置100A到发光装置100E被示出为包括单个光源110、单个波长转换器120和单个第一透镜140A，但该实施例不限于此。也就是说，在另一个实施例中，可以以一比一的比例设置多个光源110、多个波长转换器120以及多个第一透镜140A，并且也可以设置多个光源110、单个波长转换器120以及单个第一透镜140A。
在下文中，将参照附图描述根据另一个实施例的包括多个光源110和各种光学器件的发光装置100F到发光装置100I。为了描述方便起见，虽然将描述三个光源110，但是可以设置两个光源110，或者可以设置四个或更多的光源110。
图16到图19是根据另一个实施例的发光装置100F到100I的剖视图。
在图16和图17中示出的发光装置100F和发光装置100G包括在图2中示出的发光装置100A，并且在图18和图19中示出的发光装置100H和发光装置100I包括在图14中示出的发光装置100E，并且因此相同的部件由相同的附图标记表示，且对它们的重复描述将被省略。
为了描述的方便起见，在图2和图3中示出的第一反射层160、粘结部件170以及反射器130A的本体130-1没有在被包括在图16和图17中示出的发光装置100F和发光装置100G中的发光装置100A中示出。另外，在图14和图15中示出的第一反射层160、第三反射层164、粘结部件170以及反射器130C的本体130-3没有在被包括在图18和图19中示出的发光装置100H和发光装置100I中的发光装置100E中示出。
另外，在图16和图17中示出的发光装置100F和发光装置100G可以包括在图7、图9或图12中示出的发光装置100B、发光装置100C或发光装置100D，以取代在图2中示出的发光装置100A。
在图16和图17中示出的发光装置100F和发光装置100G中的每个可以包括在图1到图3中示出的发光装置100A、电路板112A或电路板112B、散热器114、第二-第一透镜116、第二-第二透镜118以及第一镜196。另外，在图18和19中示出的发光装置100H和100I中的每个可以包括在图14中示出的发光装置100E、电路板112A或电路板112B、散热器114、第二-第一透镜116、第二-第二透镜118以及第一镜196。
在图16到图19中，与发光装置100A和发光装置100E相关的描述与上面给出的相同并且因此被省略。然而，在图16到图19中示出的发光装置100F、100G、100H和100I中的每个包括多个光源110即110-1、110-2和110-3，并且光源110即110-1、110-2和110-3被安装在电路板112A或电路板112B之上。
另外，虽然散热器114可以附着到电路板112A或电路板112B的后表面，以便向外释放在发光装置100F到发光装置100I中产生的热，但该实施例不受限于散热器114的位置。在另一个实施例中，除了电路板112A或电路板112B之外，散热器114可以附着到基衬底150A或基衬底150B的后表面。在另一个实施例中，散热器114可以仅附着到基衬底150A或基衬底150B-1的后表面，而没有附着到电路板112A或电路板112B的后表面。可替换地，在一些情形中，可能省略散热器114，散热器114可能位于电路板112A或电路板112B或基衬底150A或基衬底150B-1的侧表面及后表面之上，或者散热器114可以仅位于侧表面而没有位于后表面之上。
虽然散热器114可以由铝形成，但是散热器114可以例如被实施为热电冷却器(TEC)以实现较高的散热效率。然而，该实施例不受限于散热器114的位置或构成材料。
另外，至少一个第一透镜116和/或透镜118可以将从光源110发射的光线聚焦，以便通过第一通孔PT1或第二通孔PT2出射光线。
例如，至少一个第二透镜可以包括第二-第一透镜116和第二-第二透镜118。第二-第二透镜118可以包括三个第二-第二透镜118-1、118-2和118-3，它们分别位于各光源110-1、110-2和110-3与第二-第一透镜116之间。也就是说，可以设置有与光源110的数量相同的数量的第二-第二透镜118。第二-第二透镜118即118-1、118-2和118-3用来将从光源110即110-1、110-2和110-3发射的光线聚焦或准直。因此，当根据任何一个实施例的发光装置被应用到用于车辆的头灯或闪光灯(flashlight)时，光线可以以直线到达很远。根据该应用，可以省略第二-第二透镜118即118-1、118-2和118-3。也就是说，当发光器件被应用到交通灯时，为了允许从发光装置发出的光线散布而不是沿直线行进，可省略第二-第二透镜118即118-1、118-2和118-3。
第二-第一透镜116位于第二-第二透镜118与第一通孔PT1或第二通孔PT2之间。当省略第二-第二透镜118时，第二-第一透镜116可以位于光源110、110-1、110-2和110-3与第一通孔PT1或第二通孔PT2之间。第二-第一透镜116可以为fθ透镜。在一般透镜的情形中，当光源的位置变化时，从光源产生并穿过透镜的光线聚焦的位置也变化。然而，在fθ透镜的情形中，即使光源的位置变化，已经穿过透镜的光线聚焦的位置也不变化。因此，第二-第一透镜116可以集中从光源110-1、110-2和110-3发射的光线，并经由第一镜196将光线透射入第一通孔PT1或第二通孔PT2。
第一镜196位于第二-第一透镜116与第一通孔PT1或第二通孔PT2之间，并且用来反射由第二-第一透镜116聚焦的光线，以将光线引导到第一通孔PT1或第二通孔PT2。
同时，电路板112A或电路板112B其上安装有光源110、110-1、110-2和110-3的表面可以为如图16或图18中示出的曲面或球面，或者可以为在图17或图19中示出的平面。
可以使用各种方法来集中来自光源110的光线。例如，如在图中16和图18中示出的，当电路板112A其上安装有光源110、110-1、110-2和110-3的表面为曲面或球面时，来自光源110的光线可被集中在一起。当电路板112A的安装面是球面时，对应于球面的球体半径可以相当于第二-第二透镜118的焦距，这可以用作准直透镜。
然而，当电路板112B其上安装有光源110、110-1、110-2和110-3的表面是在图17或图19中示出的平面时，为了将来自光源的光线集中在一起，发光装置100G和发光装置100I中的每个还可以包括布置在光源110与至少一个第二透镜之间、也就是说在第二-第二透镜118与第二-第一透镜116之间的棱镜192和194(或第二镜或二向色性涂层)。这里，二向色性涂层可以用来反射或透射在特定波长带的光线。
另外，光纤可以被用来将来自光源110的光线集中在一起，以将集中的光线引导进入第一通孔PT1或第二通孔PT2。
同时，根据上述实施例的发光装置可以被应用到各种场合。例如，发光装置可以被应用在例如用于车的各种灯(例如近光、远光、尾灯、侧灯、转弯指示灯、日行灯(DRL)，以及雾灯)、闪光灯、交通灯或者各种其他照明器件的多种场合。
总之，根据上述实施例的发光装置100A到发光装置100I使用波长转换器120将光源110激发的光线的波长转换，以具有期望的颜色和色温，然后允许光线在光线先穿过透镜140A之后再接触空气层AIR，以使光线不直接接触空气层AIR，然后将光线导向反射器130A—130C。
通常，当光线从具有高折射率的材料行进到具有低折射率的材料时，光线可以由于材料之间的折射率差而经历全内反射。当材料之间的折射率差异很大时，全内反射的概率增加，使得光线向外提取的效率可能降低。鉴于此，在根据这些实施例的发光装置100A到发光装置100I的情形中，被波长转换器120反射或透射穿过波长转换器120的光线被导向为在进入该空气层以前通过透镜140A而行进到反射器130A到反射器130C。因而，光提取效率可得到提高，并且可以以期望的方式调节被发射的光线的分布、即照度分布。
另外，由于透镜140A位于波长转换器120与反射器130A到反射器130C之间，所以从光源110发射的光线基于每个角度的照度均匀性和强度都可以得到改进。
另外，由高导热率材料形成的透镜140A使从波长转换器120产生的热能够高效消散，这可以导致优良的散热效果。
根据上述实施例的发光装置100A到发光装置100I的尺寸、形状以及结构可以根据应用发光装置100A到发光装置100I的场合而以各种方式确定。例如，当发光装置100A到发光装置100I被用于车辆时，发光装置100A到发光装置100I的尺寸或形状可以基于安装在车辆上的各个灯的作用而以各种方式改动，以发射具有期望的色彩坐标Cx和Cy以及色温CCT的期望量的光线。例如，发光装置100A到发光装置100I可以发射用于应用到车辆的尾灯的红光，可以发射应用到车辆的转弯信号的黄光，或者可以发射应用到近光的白光或黄光。
图20是示出根据这些实施例的发光装置100A到发光装置100I中的任一个被应用在车辆的头灯的情形中的光线的照度分布的视图。
参照图20，在车辆300行进在道路302之上的状况中，根据这些实施例的具有高光提取效率的发光装置100A到发光装置100I可以发射直线行进的光线，以实现允许光线到达很远的光分布310，例如从车辆300到达600m的距离。在该情形中，可以应用根据这些实施例的发光装置100A到发光装置100I，通过实现用于远目标照明的点光束，来辅助与先进驾驶辅助系统(ADAS)有关的车辆的远光。然而，这些实施例不限于此，并且根据这些实施例的发光装置100A到发光装置100I可以被用来发射具有近距离光分布312或314的光线。例如，通过使用根据这些实施例的发光装置100A到发光装置100I，根据可以广泛变动的反射器130A到130C的形状或透镜的种类，光线可被集中来在直线方向发射很远，或者可以散布来发射到近距离。
如从上面描述明显得到的，根据这些实施例的发光装置可以实现优良的光提取效率，可以以期望的方式调节被发射的光线的分布即照度分布，可以改进光线基于每个角度的照明均匀度和强度，并且可以表现出优良的散热效果。
虽然已经参照它们的多个示例性实施例描述了实施方式，但应理解的是，本领域技术人员可以设想出落入本公开原理的精神和范围内的许多其它修改和实施例。更具体地，在本公开、附图和所附权利要求的范围内，主题组合布置的组成部件和/或布置可以有各种变型和修改。除了组成部件和/或布置的变型或修改之外，替代使用对本领域技术人员也将是显而易见的。

Claims (10)

1.一种发光装置，包括：
至少一个光源；
波长转换器，被配置为转换从所述光源发射的光线的波长；
第一透镜，被配置为面对所述波长转换器的发光表面；以及
圆形反射器，与所述第一透镜间隔开，所述反射器被配置为反射从所述第一透镜发射的光线。
2.根据权利要求1所述的装置，进一步包括基衬底，所述基衬底被配置来支撑所述反射器，所述波长转换器和所述第一透镜布置在所述基衬底之上。
3.根据权利要求2所述的装置，其中所述基衬底包括：
第一区域；以及
邻近所述第一区域的第二区域，所述波长转换器布置在所述第二区域。
4.根据权利要求3所述的装置，进一步包括第一反射层，所述第一反射层布置在所述基衬底的所述第一区域。
5.根据权利要求3或4所述的装置，其中所述基衬底的所述第二区域包括用于引导从所述光源发射的光线的第一通孔，并且所述波长转换器布置在所述第一通孔中。
6.根据权利要求3或4所述的装置，其中所述反射器包括用于引导从所述光源发射的光线的第二通孔。
7.根据权利要求6所述的装置，其中所述基衬底的所述第二区域包括用于布置所述波长转换器的凹处。
8.根据权利要求1所述的装置，进一步包括第二反射层，其被布置为面对所述第一透镜的上表面的一部分，所述部分不与所述反射器相对。
9.根据权利要求8所述的装置，其中所述第二反射层与所述第一透镜间隔开。
10.根据权利要求1所述的装置，其中所述光源、所述波长转换器以及所述第一透镜沿着光轴布置。
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