CN110622325B - 可调谐的集成光学led组件及方法 - Google Patents

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Abstract

发光二极管(LED)装置和方法。示例设备可以包括基板、一个或多个LED、透光封装材料以及覆盖该封装材料的一部分以形成限定的开口的反射材料。该开口允许从LED发射的光以规定的方式穿过。在一些实施例中，可以随后对该设备进行处理以更改具有该开口的表面。在其他实施例中，反射材料可以设置在封装材料的侧表面上，以沿期望的方向反射光。

Description

可调谐的集成光学LED组件及方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年5月11日提交的、序列号为15/593,042的美国专利申请的权益，该美国专利申请的公开内容通过引用以其整体并入本文中。
技术领域
本文公开的主题大体涉及发光二极管(LED)、组件及相关方法。更具体地，本文公开的主题涉及固态照明设备以及控制光输出的相关方法。
背景技术
发光二极管或“LED”是将电能转换为光的固态装置。
传统的LED阵列有时可以具有覆盖单个LED的透明封装剂，例如用于保护LED并使装置的效率最大化。然而，当用于某些应用时，可能希望减少和/或聚焦反射光的量。引导和控制所发射的光的量可以提供诸如增加的对比度和图像清晰度之类的好处。一种获得此好处的方法是使用辅助光学装置(例如透镜)。这些装置会增加LED设备的成本和复杂性，并导致效率损失。通过使用组件级集成光学器件来引导和控制光输出，可以回避这些缺点。
发明内容
本文提供并描述了具有改善的可靠性和性能的基于基板的LED及相关方法。本文描述的装置、组件和方法能够有利地展现出改善的工艺时间、制造容易性和/或较低的工艺成本。本文描述的装置、组件和相关方法非常适合于各种应用(例如个人、工业和商业照明应用，包括例如灯泡和灯具产品和/或应用)。在一些方面，本文描述的装置、组件和相关方法可以包括改进的LED制造工艺和/或改进的光学特性(包括改进的光输出、对比度以及更一致和更均匀的发光和颜色)。这样的装置可以更便宜且更有效。
在一些方面，LED设备可以具有：基板；设置在所述基板上方的一个或多个LED；设置在所述一个或多个LED上方的透光封装材料；以及反射材料，所述反射材料设置在所述封装材料的一部分上，使得所述反射材料限定开口，从而允许光从所述封装材料和所述一个或多个LED逸出或通过。
在其他方面，发光二极管(LED)设备可以具有：基板；设置在所述基板上方的一个或多个LED；设置在所述一个或多个LED上方的透光封装材料；以及反射材料，所述反射材料抵靠所述封装材料的一个或多个侧表面设置并且与所述基板接触。
在其他方面，生产LED设备的方法包括：提供基板，在所述基板上方设置有至少一个LED；在所述至少一个LED上方施加封装材料；以及在所述封装材料的一部分上施加反射材料，使得所述反射材料限定开口，从而允许光从所述封装材料和所述一个或多个LED逸出或通过。
在其他方面，控制从LED设备输出的光的方法包括：提供基板以及设置在所述基板上方的一个或多个发光二极管(LED)；在所述一个或多个LED上方施加封装材料；以及通过在所述封装材料的一部分上施加反射材料层、使得所述反射材料形成开口来控制从所述一个或多个LED输出的光，从而允许光从所述封装材料和所述一个或多个LED逸出或通过。
从本文的公开中显而易见的本公开的这些和其他目的至少全部或部分地由本文公开的主题实现。
附图说明
在本说明书的其余部分、包括参考与一个或多个实施例有关的附图中，更具体地阐述了本主题的完整且可行的公开内容，其中：
图1是现有技术的LED设备的侧视横截面图；
图2是LED设备的一个实施例的侧视横截面图；
图3A和图3B是LED设备的另一实施例的等距视图；
图4A是LED设备的另一实施例的横截面图；
图4B是图4A所示的LED设备的俯视图；
图5A是LED设备的另一实施例的横截面图；
图5B是图5A所示的LED设备的俯视图；
图6A是LED设备的另一实施例的横截面图；
图6B是图6A所示的LED设备的俯视图；以及
图7-9是LED设备的各种实施例的侧视横截面图。
具体实施方式
在一些方面，本文描述的固态照明设备、LED装置和/或系统及其生产方法可以包括各种固态发光器电气配置、颜色组合和/或电路组件，以用于提供具有改善的效率、改善的发光轮廓、增强的输出和/或优化的颜色产生的固态照明设备。诸如本文所公开的那些的设备和方法有利地比一些其他解决方案成本更低、更有效、更鲜艳、更均匀和/或更亮。
除非另有定义，否则本文使用的术语应被解释为具有与本主题所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。还应当理解，本文使用的术语应被诠释为具有与本说明书的上下文和相关现有技术中的相应含义一致的含义，并且不应以理想化或过于正式的含义诠释，除非本文明确地如此定义。
本文参考作为本主题的理想化方面的示意图的截面图、透视图、正视图和/或平面图图示描述了本主题的各方面。例如由于制造技术和/或公差导致的图示形状的变化是可预期的，使得本主题的各方面不应被解释为限于本文所示的特定形状。该主题可以以不同的形式体现，并且不应被解释为限于本文阐述的特定方面或实施例。在附图中，为了清楚起见，可以夸大层和区域的尺寸及相对尺寸。
除非特别陈述了不存在某一个或多个元件，否则本文使用的术语“包括”、“包含”和“具有”应诠释为不排除某一个或多个元件的存在的开放式术语。在本说明书中，相似的附图标记指代相似的元件。
应当理解，当诸如层、区域或基板的元件被称作在另一元件“上”时，它可以直接在另一元件上，或者可以存在中间元件。此外，本文使用诸如“上”、“上面”、“上部”、“顶部”、“下部”或“底部”的相对术语来描述图中所示的一个结构或部分与另一个结构或部分的关系。应当理解，除了图中描绘的定向之外，诸如“上”、“上面”、“上部”、“顶部”、“下部”或“底部”的相对术语旨在涵盖该设备的不同定向。例如，如果图中的设备被翻转，则被描述为在其他结构或部分“上面”的结构或部分现在将定向在其他结构或部分“下面”。
本文使用的术语“电激发发射器”和“发射器”是同义术语，并且是指能够产生可见或近可见(例如，从红外到紫外)波长辐射的任何装置(包括例如但是不限于氙灯、汞灯、钠灯、白炽灯)以及固态发射器(包括LED或LED芯片、有机发光二极管(OLED)和激光器)。
术语“固态发光器”、“固态发射器”和“发光器”是同义术语，并且是指LED芯片、激光二极管、有机LED芯片和/或任何其他半导体装置，所述半导体装置优选地布置为包括一个或多个半导体层(所述半导体层可以包括硅、碳化硅、氮化镓和/或其他半导体材料)、基板(所述基板可以包括蓝宝石、硅、碳化硅和/或其他微电子基板)以及一个或多个接触层(所述接触层可以包括金属和/或其他导电材料)的半导体芯片。
本文使用的术语“组”、“段”、“串”和“套”是同义术语。如本文所使用的那样，这些术语大体描述在互斥的组/段/套之间的多个LED如何电连接(例如串联、并联、混合串/并联、共用阳极或共同阳极配置)。LED段可以以多种不同方式配置，并且可以具有与其相关联的、具有不同功能性的电路(例如，驱动器电路、整流电路、限流电路、分流器、旁路电路等)，例如在如下共同转让和共同未决的美国专利申请和专利中所讨论的那样：2009年9月24日提交的序列号为12/566,195的美国专利申请；2013年2月15日提交的序列号为13/769,273的美国专利申请；2013年2月15日提交的序列号为13/769,277的美国专利申请；2011年9月16日提交的序列号为13/235,103的美国专利申请；2011年9月16日提交的序列号为13/235,127的美国专利申请；以及2014年5月20日颁布的编号为8,729,589的美国专利，上述专利申请和专利中的每一个的公开内容在此通过引用以其整体并入本文中。
术语“目标”是指被配置为提供作为照明设备的指定参数的预定义照明特性的LED芯片段的配置。例如，目标光谱功率分布可以描述在特定功率、电流或电压水平下产生的光的特性。
如本文所公开的设备、系统和方法可以利用红色芯片、绿色芯片和蓝色芯片。在一些方面，用在蓝移黄光(BSY)装置中的芯片可以以共同拥有、转让和共同未决的序列号为12/257,804的美国专利申请(其被公开为编号为2009/0160363的美国专利公开)的表1中所阐述的不同的箱为目标，该美国专利申请的公开内容通过引用以其整体并入本文。本文的设备、系统和方法可以利用例如紫外(UV)芯片、蓝绿色芯片、蓝色芯片、绿色芯片、红色芯片、琥珀色芯片和/或红外芯片。
在本文中结合照明设备使用的术语“基板”是指安装构件或元件，多个固态发光器(例如，LED)可以布置、支撑和/或安装在该构件或元件上、或安装在其中、或安装在其上方。基板可以是例如组件基板、芯片基板(例如，LED基板)或子面板基板。可以与本文描述的照明设备一起使用的示例性基板可以例如包括：印刷电路板(PCB)和/或相关组件(例如，包括但不限于金属芯印刷电路板(MCPCB)、柔性电路板、电介质层压板、陶瓷基基板等)；具有布置在其一个或多个表面上的FR4和/或电迹线的陶瓷或金属板；高反射率陶瓷(例如，氧化铝)支撑面板；和/或布置成接收、支撑固态发射器和/或向固态发射器传导电功率的各种材料和构型的安装元件。本文描述的电迹线向发射器提供电功率，用于电激活和点亮发射器。电迹线可以是可见的和/或由反射覆盖物(例如焊接掩模材料、Ag或其他合适的反射器)覆盖。
在一些实施例中，可以使用一个基板支撑除了至少一些其他电路和/或电路元件(例如电源或电流驱动组件和/或电流开关组件)之外的多组固态发光器。在其他方面，可以使用两个或更多个基板(例如，至少一个主基板和一个或多个辅助基板)支撑除了至少一些其他电路和/或电路元件(例如电源或电流驱动组件和/或温度补偿组件)之外的多组固态发光器。第一和第二(例如，主和辅助)基板可以彼此相邻地(例如，并排)设置在彼此上面和/或下面并且沿着不同的平面，具有彼此相邻设置的一个或多个共面的表面，被垂直地布置、水平地布置和/或相对于彼此以任何其他定向布置。
可与本文所公开的照明设备一起使用的LED可以包括水平结构(其中两个电触点位于LED芯片的同一侧)和/或垂直结构(其中电触点位于LED芯片的相对侧)。水平构造的芯片(具有或不具有生长基板)例如可以倒装芯片键合(例如，使用焊料)、或者引线键合到载体基板或印刷电路板(PCB)。垂直构造的芯片(具有或不具有生长基板)可以具有焊料键合到载体基板、安装垫或印刷电路板(PCB)的第一端子，并且具有引线键合到载体基板、电气元件或PCB的第二端子。
电激活的发光器(例如固态发射器)可以单个使用或成组使用来发光，以激发一种或多种发光材料(例如，磷光体、闪烁体、发光油墨、量子点)的发射，并产生一个或多个峰值波长的光或至少一种所需的感知颜色(包括可以被感知为白色的颜色的组合)的光。将发光(也称为“发冷光”)材料包括在本文描述的照明设备中可以通过在发光体支撑元件或发光体支撑表面上直接涂覆该材料(例如，通过粉末涂覆、喷墨印刷等)、将这些材料添加到透镜中和/或通过将这些材料嵌入或分散在发光体支撑件元件或表面内来实现。用于制作结合有平面化磷光体涂层的LED的方法通过示例的方式在Chitnis等人的2007年9月7日提交的编号为2008/0179611的美国专利申请公开中被讨论，该美国专利申请公开的公开内容通过引用整体并入本文。
其他材料、例如光散射元件(例如，颗粒)和/或折射率匹配材料可以与含发光材料的元件或表面相关联。如本文所公开的设备和方法可以包括不同颜色的LED，其中的一个或多个可以是发白光的(例如，包括至少一个具有一种或多种发光材料的LED)。
在一些方面，一个或多个短波长固态发射器(例如，蓝色和/或蓝绿色LED)可用于激发发光材料的混合物或发光材料的离散层的发射，所述发光材料包括红色、黄色和绿色发光材料。具有不同波长的LED可以存在于同一组固态发射器中，或者可以设置在不同组固态发射器中。各种波长转换材料(例如，发光材料，也称为发光体或发光介质，例如，如2003年7月29日颁布的编号为6,600,175的美国专利和2008年10月9日提交的公开号为2009/0184616的美国专利申请中所公开的那些材料，上述专利和专利申请的公开内容通过引用整体并入本文)是本领域技术人员公知且能够获得的。
在一些方面，如本文描述的照明设备和系统包括以不同颜色为目标的多套固态发光器(例如，一套以第一颜色为目标，并且至少第二套以不同于第一颜色的第二颜色为目标)。在一些方面，所述多套中的每一套包括至少两个具有相同颜色(例如，峰值波长重合)的固态发光器。在一些方面，所述多套固态发射器中的每一套适于发射一种或多种不同颜色的光。在一些方面，所述多套固态发射器中的每一套适于发射相对于彼此不同的一种或多种颜色的光(例如，其中每一套固态发射器发射另一套固态发射器无法发射的至少一个峰值波长)。可以使用在共同转让和共同未决的序列号为14/221,839的美国专利申请中描述的电路和/或技术来提供根据本主题的多套固态发射器的目标及选择性激活的各方面，该美国专利申请的公开内容先前通过引用并入上文。
关于固态发射器的术语“颜色”是指在电流从中通过时由芯片发射的光的颜色和/或波长。
本主题的一些实施例可以使用诸如在编号为7,564,180；7,456,499；7,213,940；7,095,056；6,958,497；6,853,010；6,791,119；6,600,175；6,201,262；6,187,606；6,120,600；5,912,477；5,739,554；5,631,190；5,604,135；5,523,589；5,416,342；5,393,993；5,359,345；5,338,944；5,210,051；5,027,168；5,027,168；4,966,862和/或4,918,497的美国专利，以及公开号为2009/0184616；2009/0080185；2009/0050908；2009/0050907；2008/0308825；2008/0198112；2008/0179611；2008/0173884；2008/0121921；2008/0012036；2007/0253209；2007/0223219；2007/0170447；2007/0158668；2007/0139923和/或2006/0221272的美国专利申请；2006年12月4日提交的序列号为11/556,440的美国专利申请中描述的固态发射器、发射器封装、固定装置、发光材料/元件、电源元件、控制元件和/或方法；其中前述专利、公开的专利申请以及专利申请序列号的公开内容通过引用并入此处，如同在本文中完全阐述一样。
本文使用的术语“照明设备”和“模块”是同义的，并且除了其能够发光之外不受其他限制。也就是说，照明设备可以是照亮一定面积或体积(例如，结构、游泳池或水疗中心、房间、仓库、指示器、道路、停车场、车辆、标牌(例如，道路标志、广告牌)、船舶、玩具、镜子、船只、电子装置、船、飞机、体育场、计算机、远程音频装置、远程视频装置、手机、树、窗户、LCD显示器、洞穴、隧道、庭院、灯柱)的装置或设备，或者是照亮外壳的装置或装置阵列，或者是用于边缘或背光照明(例如，背光海报、标牌、LCD显示器)、灯泡、灯泡更换(例如，更换交流白炽灯、低压灯、荧光灯等)、户外照明、安全照明、室外住宅照明(墙壁安装、支柱/立柱安装)、天花板灯具/壁灯、橱柜下照明、灯具(地板和/或餐桌和/或书桌)、景观照明、轨道照明、工作照明、特种照明、绳索灯、吊扇照明、档案/艺术展示照明、高振动/冲击照明-工作灯等、镜子/梳妆台照明、聚光灯照明、高棚照明、低棚照明的装置或任何其他发光装置。
在一些方面，如本文所公开的磷光体和磷光体化合物可以包括多种波长转换材料或颜色转换组件(该波长转换材料或颜色转换组件包括发光材料)中的一种或多种。发光材料(发光体)的示例包括磷光体、铈掺杂的钇铝石榴石(YAG)(例如LuAG：Ce)、氮化物、氧氮化物、闪烁体、辉光带(day glow tapes)、纳米磷光体、量子点(例如，由阿肯色州费耶特维尔的美国公司NNCrystal提供)、以及在用光(例如，紫外光)照射时在可见光谱中发出辉光的油墨。如本文所公开的将发光体包括在波长转换组件或相关组件中(结合固态发光器和LED)可以通过在固态发射器上方提供这种材料的层(例如，涂层)和/或通过将发光材料分散到布置成覆盖或部分覆盖一个或多个固态发光器的透明封装剂(例如，基于环氧树脂或基于硅树脂的可固化树脂或其他聚合物基质)来实现。可用于如本文描述的装置中的一种或多种发光材料可以是下转换或上转换的，或者可以包括这两种类型的组合。
波长转换材料可提供益处，该益处包括例如改善的长期可靠性(例如，在约1000小时或更长时间以及85℃、105℃和/或125℃下的改善的性能)、固态发光器周围的鼓泡的减少、更大的视角、较低的dCCT颜色扩散、较低的磷光体温度、较亮的光发射、改善的抗硫性和/或较小的色点扩散(包括这些特征的全部或任何组合)。
当前公开的主题涉及具有包括LED的光源的LED结构的实施例。LED封装可以以不同的方式布置并且相对较小，同时是高效、可靠和成本有效的。根据本文公开内容的实施例可以具有不同形状的封装剂，但与具有完整半球形封装剂的类似LED封装相比，可以以改善的或类似的效率发光。在基板上安装有多个LED的一些实施例中，可以控制每个LED芯片之间的间隔以优化从LED封装输出的光的强度。根据本文公开内容的LED封装还可以更小并且制造成本更低。
本文参考示例实施例描述了本文的公开内容，但是应该理解，本文的公开内容可以以许多不同的形式实施，并且不应被解释为限于本文阐述的实施例。特别地，本文的公开内容在下面关于具有不同配置的LED的某些LED设备进行描述，但是应当理解，本文的公开内容可以用于具有其他LED配置的许多其他LED封装。使用本文公开内容的LED封装还可以具有除了下面描述的那些之外的许多不同的形状(例如矩形)，并且焊盘和附接盘可以以许多不同的方式布置。在其他实施例中，可以控制不同类型的LED的发射强度以改变整个LED封装的发射。
本文描述的实施例是参考一个或多个LED的，但是根据本文的公开内容并且在一些方面，本文使用的LED可以包括LED芯片或任何其他合适的一个或多个结构。例如，本文使用的LED可以是单片LED的单独结。例如，LED不是完全独立的LED芯片，取而代之，每个LED可以都是位于可以具有不同类型的单片结的公共基板上的LED区域。LED之间的且位于公共基板上的台面可以延伸到某些层，或者可以一直延伸到公共基板或从公共基板一直延伸。因此，单片LED可以包括位于公共基板上的多于一个的LED结，并且LED之间的间隙可以由可以至少部分地隔开LED的台面形成。
本文描述的组件可以具有除了所示的那些之外的不同形状和尺寸，并且可以包括一个或不同数量的LED。还应理解，下面描述的实施例使用共面光源，但是应该理解，也可以使用非共面光源。还应理解，LED光源可以由多个LED构成，所述多个LED可以具有不同的发射波长。如上所述，在一些实施例中，LED中的至少一些可以包括覆盖有黄色磷光体的发射蓝光LED以及发射红光LED，从而导致从LED封装发射白光。在多个LED封装中，LED可以串联互连，或者可以以不同的串联和并联组合互连。
涂层、封装剂、封装剂层等在本文中被公开，并且可以包括为基板、反射层或其他LED组件提供机械、化学和/或环境保护的任何材料。涂层、封装剂和/或封装剂层在一些实施例中可以被配置为覆盖基本水平或垂直的表面的层，并且在一些方面可以包括设置在另一层、表面或结构的顶部上的层，无论其是否完全包围所述另一层、表面或结构的所有侧面。在一些实施例中，涂层、封装剂和/或封装剂层可以包括本文公开的电介质或由本文公开的电介质组成。还应理解，当诸如层、区域、封装剂或基台的特征或元件被称为在另一元件“上”时，它可以直接在另一元件上，或者也可以存在中间元件。此外，本文可以使用诸如“内部”、“外部”、“上部”、“上面”、“下部”、“下”和“下面”的相对术语以及类似术语来描述一个层或另一区域的关系。应当理解，这些术语旨在涵盖装置的除了图中所描绘的定向之外的不同定向。
本文参考作为本公开的实施例的示意图的横截面图图示来描述本公开的实施例。因此，层的实际厚度可以是不同的，并且例如由于制造技术和/或公差导致的图示形状的变化是可预期的。本公开的实施例不应被解释为限于本文示出的区域的特定形状，而是包括例如由制造导致的形状偏差。由于正常的制造公差，被示出或描述为正方形或矩形的区域通常具有圆化的或弯曲的特征。因此，图中示出的区域本质上是示意性的，并且它们的形状不旨在示出装置的区域的精确形状，并且不旨在限制本文公开内容的范围。
在某些方面，本文公开的涂层材料可以包括一定数量的封装层、涂层和/或电介质材料及化合物(包括例如氧化硅、氮化硅、氧化铝、二氧化钛、非金属氧化物、非金属氮化物、氧化钽、铝、镍、钛、钨、铂、其组合或其合金等)。在一些方面，这种封装剂、涂层和/或电介质可以包括布置成提供所需的电隔离和高导热性的一种或多种材料。例如，电介质可以在电迹线和/或固态发射器套之间提供所需的电隔离。在一些方面，这种基板可以包括陶瓷(例如氧化铝(Al2O3)、氮化铝(AlN)、碳化硅(SiC))、硅、或者塑料或聚合物材料(例如聚酰亚胺、聚酯)、金属等。
本文公开了可特别用于从安装在基板上的LED提供亮光的LED设备或装置。通过提供封装LED的第一透光材料或层，并随后施加反射材料或层，可以更容易地控制发射光的方向和清晰度。在一个方面，LED设备可以包括在基板和一个或多个LED上方的封装材料，所述基板和一个或多个LED被光学层覆盖。可以在所述封装材料上方设置反射材料，使得所述反射材料限定并提供开口或限定窗口，由此所述反射材料在所述封装材料未被所述反射材料覆盖处限定所述开口，从而允许来自所述一个或多个LED的光穿过所述开口。这允许光以预定的、受控的和定向的方式从LED设备逸出或通过。所述封装材料和反射材料可以设置成使得所述材料延伸到所述基板的边缘。在一些方面，由所述基板、封装材料和反射材料形成的表面可以是连续表面(例如平面状表面)。本文所公开的LED设备可以进一步包括被配置为发射相同颜色或不同颜色的光的多个LED。
在另一方面，LED设备可以包括如上文公开的封装材料，但是在这种情况下，所述反射材料可以以与所述基板的表面成一定角度的方式设置在所述封装材料的一个或多个侧表面上。这形成了一个反射“壁”，用于倾斜地引导来自所述设备的光。
在又一方面，描述了生产这种LED面板的方法。该方法包括在基板和一个或多个LED上方施加封装材料或层，然后在所述封装材料上方施加不透明反射材料或层。该方法可以可选地包括去除所述不透明反射材料或层的一部分以暴露出所述透明封装材料的另一部分。可以通过任何合适的技术去除所述层，例如通过研磨、打磨、抛光或精研。然后可以可选地对所得表面进行处理，以达到所需的从哑光到高光泽范围内的光洁度。
根据现有技术，如图1所示，总体用100表示的LED设备可以设置有基板10、一个或多个LED 20，并且可以用透明或透光封装材料30封装该装置。封装材料可以例如是如上所述的化合物。可以以任何合适的方式和各种方法来施加封装材料30，例如通过模制、分配、喷涂或以任何其他合适的方法。以这种方式，保护LED 20免于腐蚀并且光L在基板10上方以宽视角分散。但是，在某些应用中，期望具有规定的视角而不是完全开放的视角。本文公开的装置和方法提供了对此需求的解决方案。
在例如如图2描绘的LED的一个实施例中，总体用200表示的LED设备具有基板10、设置在基板10上方的一个或多个LED 20以及设置在基板10和LED 20的至少一部分上方的封装材料30。封装材料30可以是透光层。LED设备200还包括反射材料或层40，该反射材料或层40可以抵靠封装材料30的一部分设置并覆盖所述封装材料30的所述部分，同时提供总体用50表示的开口、窗口或区域。光可以从LED 20发出，穿过封装材料30并且例如在多个不同的方向上通向上方，例如如图2中的箭头所示。所述光将被反射材料或层40反射，反射材料或层40形成或限定窗口或孔口，在该窗口或孔口处，反射材料或层40未覆盖封装材料或层30。反射材料或层40因此允许光通过区域50，使光输出集中在限定的视角并有效地形成集成的组件级光学器件。反射材料或层40可以是浅色层(例如二氧化钛和/或其他反射材料)，或者反射材料或层40也可以是黑色材料或层，当其被设置在透光封装材料30上时可以用作反射表面。在该示例实施例中，LED设备200在基板10的边界处具有连续的平面状表面。
图3A和图3B分别描绘了LED设备200A和200B上的区域的可能几何形状的示例。例如，图3A示出了LED设备200A，其具有总体用50A表示的区域，该区域具有圆形构造或窗口，通过其可以看到封装材料30A。在图3B所示的另一示例中，LED设备200B具有总体用50B表示的区域，该区域具有矩形构造或窗口，通过其可以看到封装材料30B。应当理解，这些示例是非限制性的，并且可以使用任何合适的构造或各种构造。例如，所述封装材料或层可以是圆顶形、球形、子弹形、金字塔形或其他形状，并且所述反射材料或层可以根据需要抵靠封装材料或层适当地成形。
参照图4A-4B并且在其他实施例中，可以调节反射材料或层40的厚度以影响从LED设备200发射的光的量。例如，可以将反射材料或层40设置在封装材料30C上。如图4A-4B所示(图4B是图4A的俯视图)，反射材料或层40最初可以在基板10上面具有表面S0。所得的窗口可以是总体用50C表示的开口或区域。在一些实施例中，开口50C可以小于LED 20的宽度，从而形成规定的视角。然后可以以任何合适的方式抛光或去除反射材料或层40的表面S0，以便微调LED 20的视角。图5A-5B分别从侧视图和俯视图示出了LED设备200的实施例(在表面S0被去除之后)。在图5A-5B中，表面S1位于从表面S0降低的高度处。这降低了LED设备200的整体高度，并在反射材料或层40中形成更大的窗口，从而导致总体用50D表示的更大的开口或面积以便光逸出或通过。在该实施例中，开口50D可以具有与LED 20的宽度基本相同的宽度。
类似地，图6A-6B分别从侧视图和俯视图示出了LED设备200的实施例。在该实施例中，表面S0已被更大程度地去除，从而导致形成表面S2。所得的总体用50E表示的开口或面积可以大于LED 20的宽度。
在图7所示的另一示例实施例中，总体用300表示的LED设备具有基板10、设置在基板10上方的一个或多个LED 20以及设置在基板10和LED20的至少一部分上方的透光封装材料32。封装材料32可以具有带竖直壁的圆顶形状，并且反射材料或层42可以设置在封装材料32上(除了圆顶的顶点之外)，从而形成小的开口，在该开口处，封装材料32未被反射材料42覆盖。这样，来自LED 20的光可以以窄视角发射。与先前的实施例一样，可以以任何合适的方式抛光或去除包括开口的LED设备300的顶表面，以便改变来自LED 20的光的视角。
在替代实施例中，LED设备可以具有基板、一个或多个LED、封装剂和反射材料，所述反射材料设置在所述封装材料的一个或多个侧表面上并且还与所述基板的表面接触。该实施例的示例在图8和图9中示出。例如，在图8中，总体用400表示的LED设备具有基板10、设置在基板10上方的一个或多个LED 20以及透光封装材料34，所述透光封装材料34形成大致圆顶形形状，所述圆顶形形状具有与基板10的上表面垂直或成一定角度的平面状部分。反射材料或层44设置在封装材料34的平面状部分或侧面上。这样，光可以在远离一个或多个平面状部分的方向上被反射。
图9描绘了总体用500表示的LED设备的类似实施例。LED设备500具有基板10、设置在基板10上方的一个或多个LED 20、透光封装材料36以及反射材料或层46。在这种情况下，封装材料36具有与基板10成一定角度的基本平坦的外表面，以及与基板10垂直或成一定角度的平面状部分。在封装材料36的平面状部分上，封装材料46垂直于基板10设置。应当理解，这些示例是非限制性的，并且可以使用任何合适的构造或各种构造。例如，封装材料的表面可以设置成与基板的表面成锐角，并且反射材料可以设置在封装材料的一个以上的侧面上。封装材料的所述侧面还可以是弯曲的而不是平面状的。
虽然本文已经参考特定方面、特征和说明性实施例描述了该主题，但是应当理解，该主题的效用不因此受限制，而是扩展到并涵盖许多其他变型、修改和替代实施例，如基于本文的公开内容对本主题所属领域的普通技术人员显而易见的那样。
本文公开的方面可以例如但不限于提供以下有益技术效果中的一个或多个：提供固态照明设备的成本降低；改善的或更稳健的光学控制；固态照明设备的尺寸、体积或占地面积减小；改进的效率；改进的显色性；改善的热管理；简化的电路；改善的对比度；改善的视角；改善的颜色混合；改进的可靠性；和/或简化的DC或AC操作性。
本文描述的结构和特征的各种组合和子组合是可预期的，并且对于具有本公开内容的知识的技术人员将是显而易见的。除非在本文中进行相反指示，否则本文所公开的各种特征和元件中的任一个可以与一个或多个其他公开的特征和元件组合。相应地，下文所要求保护的主题旨在被广泛地解释和诠释为包括在其范围内的所有这些变型、修改和替代实施例并且包括权利要求的等同物。

Claims (16)

1.一种发光二极管设备，包括：
基板；
设置在所述基板上方的一个或多个发光二极管；
设置在所述一个或多个发光二极管上方的透光封装材料；以及
反射材料，所述反射材料设置在所述封装材料的一部分上，使得所述反射材料限定开口，在所述开口处，所述封装材料未被所述反射材料覆盖，从而允许光从所述一个或多个发光二极管穿过所述开口传递，
其中，所述封装材料和反射材料一起限定发光二极管设备的包括所述开口的平面状的顶表面，并且其中，所述顶表面与基板之间的距离能够根据需要被减小以实现不同尺寸的所述开口。
2.根据权利要求1所述的发光二极管设备，其中，所述封装材料是模制的。
3.根据权利要求2所述的发光二极管设备，其中，模制的所述封装材料形成为圆锥形、圆顶形、子弹形或金字塔形。
4.根据权利要求1所述的发光二极管设备，其中，所述封装材料和所述反射材料延伸到所述基板的边缘，并且与所述基板形成连续的表面。
5.根据权利要求1所述的发光二极管设备，其中，所述开口是大于所述一个或多个发光二极管的表面区域的区域。
6.根据权利要求1所述的发光二极管设备，其中，所述开口是与所述一个或多个发光二极管的表面区域具有相同尺寸的区域。
7.根据权利要求1所述的发光二极管设备，其中，所述开口是小于所述一个或多个发光二极管的表面区域的区域。
8.根据权利要求1所述的发光二极管设备，其中，所述反射材料包括二氧化钛。
9.根据权利要求1所述的发光二极管设备，其中，所述反射材料的一部分从所述封装材料的区域被去除，从而导致所述开口的尺寸增大。
10.根据权利要求1所述的发光二极管设备，包括多个发光二极管，其中，所述多个发光二极管被配置为发射相同颜色或不同颜色的光。
11.根据权利要求2所述的发光二极管设备，其中，模制的所述封装材料形成为球形。
12.一种生产发光二极管设备的方法，所述方法包括：
提供基板，在所述基板上方设置有至少一个发光二极管；
在所述至少一个发光二极管上方施加封装材料；以及
在所述封装材料的一部分上施加反射材料，使得所述反射材料限定开口，在所述开口处，所述封装材料未被所述反射材料覆盖，从而允许光从所述至少一个发光二极管穿过所述开口传递，其中，所述封装材料和反射材料一起限定发光二极管设备的包括所述开口的平面状的顶表面，并且其中，所述顶表面与基板之间的距离能够根据需要被减小以实现不同尺寸的所述开口。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括在所述至少一个发光二极管上面的区域中去除所述反射材料以暴露所述封装材料的另一部分。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括研磨或抛光暴露的所述封装材料，以产生从哑光到高光泽的表面光洁度。
15.一种控制从发光二极管设备输出的光的方法，包括：
提供发光二极管设备，所述发光二极管设备包括：
基板；
设置在所述基板上方的一个或多个发光二极管；以及
设置在所述一个或多个发光二极管上方的封装材料；以及
通过在所述封装材料的一部分上施加透光反射材料层、使得所述反射材料形成开口来控制从所述一个或多个发光二极管输出的光，在所述开口处，所述封装材料未被所述反射材料覆盖，从而允许光从所述一个或多个发光二极管穿过所述开口传递，其中，所述封装材料和反射材料一起限定发光二极管设备的包括所述开口的平面状的顶表面，并且其中，所述顶表面与基板之间的距离能够根据需要被减小以实现不同尺寸的所述开口。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括从所述封装材料去除所述反射材料的一部分，以增大所述开口的尺寸。
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