JP2007134704A - 発光デバイス内に設けられたレンズ - Google Patents

Abstract

【課題】光電子パッケージにおいて良好な色混合と十分な光強度が得られるようにする。
【解決手段】１実施形態では、基板と、複数の発光ダイオード（LED）ダイスと、キャビティ画定壁の間に配置されて基板の細長いキャビティの開口内に収まる最大の高さを有する少なくとも１つのレンズとを備える光電子パッケージが開示される。１実施形態では、LCDスクリーンを背面から照らすためのシステムが開示され、このシステムは、光電子パッケージと光ガイドを備える。光電子パッケージを製造する方法が開示される。この方法は、基板を作製するステップと、複数の発光ダイオード（LED）ダイスをキャビティ内の基板の基部に取り付けるステップと、少なくとも１つのレンズをキャビティ画定壁の間に配置し、かつ、そのレンズ全体が細長いキャビティの開口内に配置されるようにするステップとを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は光電子パッケージに関し、特に、キャビティ内に発光ダイオードが配置された発光ダイオードパッケージに関する。

図１６〜１８には、光ガイド１０（図１８）に光を提供するためのサイドエミット発光ダイオード（side emitting LED）パッケージ５が示されている。光ガイド１０は、典型的には、光ガイド１０用の光源としてLEDパッケージ５を有する液晶ディスプレイ（LCD）（不図示）のバックライティングのために使用される。

図１７は、LEDパッケージ５の断面図である。発光ダイオード（LED）のダイス１５は、基板２０の底部に取り付けられ、細長いキャビティ（または、細長い空隙。以下同じ）３０を形成する壁２５の内側にある。一般的に、透明な封入材３５を、LEDダイス１５を覆うために細長いキャビティ３０の内側に配置する。透明な封入材３５は、壁２５で形成された開口部４０まで細長いキャビティ３０を充填することができる。

典型的には、LEDダイス１５の各々の電極と基板２０上のボンディングパッドの間はワイヤで接続される。壁２５の外面で、電極をマザーボードに電気的に接続することができ、マザーボードからの経路を介して電極はLEDダイス１５に電流を供給する。LEDダイス１５の数は、基板２０及び光ガイド１０の設計に依存する。

サイドエミットLEDダイス１５が光ガイド１０用の光源として使用される場合は、LEDパッケージ５と光ガイド１０の間の光損失を回避するために、LEDパッケージ５は、通常、光ガイド１０に非常に近接して配置される。

通常、サイドエミットLEDパッケージ５は、光ガイド１０にできるだけ多くの光を提供するように設計される。凸レンズを封入材の外面、及び開口４０の外側に取り付けて、光ガイド１０に向かう方向に光を平行化することができる。しかしながら、封入材の外面に取り付けられた凸レンズを有する構成は一般に推奨されない。なぜなら、いくらかの光は、凸レンズの側部を通過して、光ガイド１０中を通らないからである。

典型的には、LEDパッケージ５は、赤、緑及び青（RGB）のLEDダイス１５を細長いキャビティ３０内に有する。LED中への光ガイド１０のバックライト用の光源としてRGB LEDダイス１５を使用することによって、一般に広い色範囲が得られるが、色混合のための領域が必要となる。主に白色光を生成する色混合がLEDパッケージ５の内部で行われる場合には、光ガイド１０が必要とする色混合のための領域は一般により小さいであろう。細長いキャビティ３０内のLEDダイス１５からの光の制御は、封入材３５上の開口部４０の外側において凸レンズを使用しなければ制限される。

レンズを使用することなく良好な色混合を行うために、細長いキャビティ３０内のリフレクタカップを設けることができる。リフレクタカップは、１つ以上のLEDダイス１５からの光の方向を制御するよう作用する。しかしながら、リフレクタカップは、ダイの側部からの光の方向を制御するだけであり、ダイの上部から開口４０を通る方向に進行する反射光の方向を制御するものではない。

LEDパッケージ５内のLEDダイス１５の単一のダイに関する図１９〜図２０には、LEDの放射パターンプロット４５（図１９）と、ダイから垂直に離れる方向におけるレイ（光線）トレースのシミュレーション５０の略図（図２０）が示されている。放射パターンプロット４５とレイトレースシミュレーション５０については、サイドエミットLEDパッケージ５は透明な封入材３５で充填され、光路にはレンズは配置されない。透明な封入材５０は、図１７に示すように基板２０の細長いキャビティ３０全体を充填し、ダイス１５の１つのダイだけが活性化し、放射パターンプロット４５はLEDパッケージ５の外側のある位置で測定される。垂直方向では、視野角は広くなる傾向にあり、放射パターンはいくつかのピークを有する。これは、透明な封入材３５の平坦な面におけるダイからの光の屈折によるものであり、光は、角度的に離れる方向に向かって曲がる。また、ハウジングの壁で反射した反射光は、軸上方向である０度からより大きな角度を有する方向に向かう。

本発明の１つの目的は、上記従来技術の欠点を解消する光電子パッケージを提供することである。

１実施形態では、基板、複数の発光ダイオード（LED）ダイス、及び少なくとも１つのレンズを備える光電子パッケージが提供される。基板は、基部（ベース）と複数のキャビティ画定壁（キャビティを画定する複数の壁）を有する。基部と複数のキャビティ画定壁は、長軸、短軸及び開口を有する細長いキャビティを画定する。基部はキャビティ内に存在する表面を有する。複数の発光ダイオードダイスは、基板の細長いキャビティ内に光を放射するために、細長いキャビティ内に存在する基部の表面に取り付けられる。少なくとも１つのレンズは、キャビティ画定壁の間に配置され、細長いキャビティの開口内に収まる最大高を有する。この少なくとも１つのレンズは、基板の細長いキャビティの短軸に沿った複数の発光ダイオード（LED）ダイスの少なくとも１つに関して凸状をなすように配向または配置されている。

別の実施形態では、LCDスクリーン（液晶スクリーンともいう）を背面から照らす（または、LCDスクリーンをバックライトで照らす）ためのシステムが提供される。このシステムは、光電子パッケージ、基板、複数の発光ダイオード（LED）ダイス、少なくとも１つのレンズ、及び光ガイドを備える。基板は、基部と複数のキャビティ画定壁を有する。基部と複数のキャビティ画定壁は、長軸、短軸及び開口を有する細長いキャビティを画定する。基部はキャビティ内に存在する表面を有する。複数の発光ダイオードダイスは、基板の細長いキャビティ内に光を放射するために、細長いキャビティ内に存在する基部の表面に取り付けられる。少なくとも１つのレンズは、キャビティ画定壁の間に配置され、細長いキャビティの開口内に収まる最大高を有する。この少なくとも１つのレンズは、基板の細長いキャビティの短軸に沿った発光ダイオード（LED）ダイスの少なくとも１つに対して凸状をなすように配向している。光ガイドは、入力部と出力部を有し、入力部は、複数の発光ダイオード（LED）ダイスによって提供される光を受光するために開口に動作可能に関連付けられており、出力部は、入力部からLCDスクリーンに光を伝達するためにLCDスクリーンに動作可能に関連付けられている。

別の実施形態では、光電子パッケージを製造する方法が提供される。この方法は、基部と複数のキャビティ画定壁を有する基板を製造するステップを有する。基部と複数のキャビティ画定壁は、長軸及び開口を有する細長いキャビティを画定する。基部はキャビティ内に存在する表面を有する。この方法は、さらに、複数の発光ダイオード（LED）ダイスをキャビティ内の基板の基部に取り付けるステップと、少なくとも１つのレンズをキャビティ画定壁の間及び細長いキャビティの開口内に完全に配置するステップを含む。この少なくとも１つのレンズは、基板の細長いキャビティの短軸に沿った複数の発光ダイオード（LED）ダイスの少なくとも１つに対して凸状をなすように配向している。

他の実施形態も開示される。本発明の例示的な実施形態は図面に示されている。

図１、図２、及び図７に示すような実施形態では、光電子パッケージ１００は、基板１０５、複数の発光ダイオード（LED）ダイス１１０、キャビティ画定壁１２０の間に配置された少なくとも１つのレンズ１１５を備ええる。この少なくとも１つのレンズは、基板１０５の細長いキャビティ１３０の開口１２５内に留まる（すなわち、開口１２０内に収まる）最大の高さを有する。

図１５に示す実施形態は、LCDスクリーンを背面から照らすためのシステム１３５を開示する。システム１３５は、光電子パッケージ１００と光ガイド１４０を備える。

図１４には、光電子パッケージを製造する方法１４５が示されている。１実施形態では、この方法は、基板を作製するステップ１５０、複数の発光ダイオード（LED）ダイスをキャビティ内の基板の基部（ベース）に取り付けるステップ１５５、キャビティ画定壁の間に少なくとも１つのレンズを配置すると共に、該レンズ全体が、細長いキャビティの開口内に配置されるようにするステップ１６０を含む。

図１、図２、及び図７には、基部１６５と、複数のキャビティ画定壁１２０を有する基板１０５を備える光電子パッケージ１００が示されている。基部１６５と複数のキャビティ画定壁１２０は、長軸１７５、短軸１８０、及び開口１８５を有する細長いキャビティ１７０を画定する。基部１６５は、キャビティ１７０内に存在する表面１９０を有し、複数の発光ダイオード（LED）ダイス１１０は、基板１０５の細長いキャビティ１３０内に光を投射するために、細長いキャビティ１３０内に存在する基部１６５の表面１９０に取り付けられている。少なくとも１つのレンズ１１５は、キャビティ画定壁１２０の間に配置され、細長いキャビティ１３０の開口１２５内に留まる（すなわち、開口１２５内に収まる）最大の高さを有する。少なくとも１つのレンズ１１５は、基板１０５の細長いキャビティ１３０の短軸１８０に沿った複数の発光ダイオード（LED）ダイス１１０の少なくとも１つに対して凸状をなすように配向している。

図１、図２、図４、図５、図７、図１２、及び図１３に示すような実施形態では、少なくとも１つのレンズ１１５は、細長いキャビティ１３０内の発光ダイオード（LED）１１０の上に配置された封入材１９５から構成することができる。１実施形態では、封入材１９５はエポキシから構成することができる。別の実施形態では、封入材１９５はシリコーン（silicone）から形成することができる。

図４及び図７に示すような実施形態では、少なくとも１つのレンズ１１５は、オプションとして、細長いキャビティ１３０内の発光ダイオード（LED）１１５の上に配置されたプラスチックレンズ２００から構成することができる。１実施形態では、封入材１９５は、発光ダイオード（LED）１１０の上で、かつ、プラスチックレンズ２００内に配置することができる。１実施形態では、封入材１９５はエポキシから構成することができる。別の実施形態では、封入材１９５はシリコーンから構成することができる。

図７及び図１３に示すような実施形態では、少なくとも１つのレンズ１１５は、複数の発光ダイオード（LEDダイス１１５の上に配置された単一レンズ２０５である。１実施形態では、単一のレンズ２０５は、基板１０５の細長いキャビティ１３０内に存在する基部１６５の表面１９０に取り付けられる。１実施形態では、単一レンズ２０５は、細長いキャビティ１３０内の発光ダイオード（LED）１１０の上に配置された封入材１０５から構成することができる。１実施形態では、封入材１９５はエポキシから構成することができる。別の実施形態では、封入材１９５はシリコーンから構成することができる。

図７に示すような実施形態では、単一レンズ２０５は、細長いキャビティ１３０内の発光ダイオード（LED）１１０の上に配置されたプラスチックレンズ２００から構成することができる。１実施形態では、封入材を、発光ダイオード（LED）１１０の上に配置することができ、かつ、単一レンズ２０５のプラスチックレンズ２００内に配置することができる。１実施形態では、封入材１９５はエポキシから構成することができる。別の実施形態では、封入材１９５はシリコーンから構成することができる。

図７、図１２、及び図１３を再度参照すると、単一レンズ２０５は、基板の長軸に平行な方向にほぼ均一の高さを有するほぼ均一の円柱形部分２１０を有することができる。

１実施形態では、図１に示すように、少なくとも１つのレンズ１１５は、複数のレンズ部分２１５から構成される。複数の発光ダイオード（LED）ダイス１１０と複数のレンズ部分２１５の対応するもの同士は、それぞれ、互いに関連して動作することができる。１実施形態では、複数のレンズ部分２１５の各々は、第１の長さ部２２０と第２の長さ部２２５を有し、第１の長さ部は、長軸に平行に延び、第２の長さ部は短軸に平行な方向に延び、第１の長さ部は、第２の長さ部よりも長く延びている。

図１を参照すると、複数のレンズ部分２１５の各々は、複数のレンズ部分２１５のうちの他のレンズ部分から分離している。１実施形態では、複数のレンズ部分２１５の各々は、細長いキャビティ１３０内の発光ダイオード（LED）１１０の上に配置された封入材１９５から構成される。１実施形態では、封入材１９５はエポキシから構成することができる。別の実施形態では、封入材１９５はシリコーンから構成することができる。

１実施形態では、複数のレンズ部分２１５の各々は、細長いキャビティ１３０内の発光ダイオード（LED）１１０の上に配置されたプラスチックレンズ２００から構成することができる。１実施形態では、封入材１９５は発光ダイオード（LED）１１０の上に配置され、かつ、プラスチックレンズ２００内に配置される。１実施形態では、封入材１９５はエポキシから構成することができる。別の実施形態では、封入材１９５はシリコーンから構成することができる。

図１３を参照すると、１実施形態では、少なくとも１つのレンズ１１５の最大の高さは、細長いキャビティ１３０の開口１２５と同一面上にある。

図１０〜図１３に示すように、１実施形態では、基板２０は、長軸１７５に沿って対向する第１の端部２３０と第２の端部２３５を有する。キャビティ画定壁１２０は、第１の端部２３０を貫通する第１の穴２４０と第２の端部２３５を貫通する第２の穴２４５を画定する。１実施形態では、基板１０５はプラスチック材料からなる。別の実施形態では、基板はセラミック材料からなる。

１実施形態では、封入材１９５を鋳造（成型）して、少なくとも１つのレンズ１１５のうちの１つ以上のレンズを形成するために、ジグ２５０が、細長いキャビティ１３０内に選択的に配置される。

１実施形態を示す図１５には、LCDスクリーンを背面から照らすためのシステム１３５が示されている。光ガイド１４０は、一般的に、入力部２５５と出力部２６０を備える。入力部２５５を、複数の発光ダイオード（LED）ダイス１１０によって提供された光を受光するために開口４０と関連して作用させることができる。出力部２６０を、入力部２５５からの光をLCDスクリーンに伝達させるためにLCDスクリーンと関連して作用させることができる。

１実施形態では、光電子パッケージを製造する方法が提供される。一般的には、この方法は、基部（ベース）と複数のキャビティ画定壁を有する基板を製作するステップを含む。基部及び複数のキャビティ画定壁は、長軸と開口を有する細長いキャビティを画定する。基部は、キャビティ内に存在する表面を有する。この方法は、複数の発光ダイオード（LED）ダイスをキャビティ内の基板の基部に取り付けるステップを含む。この方法は、キャビティ画定壁の間に少なくとも１つのレンズを配置し、かつ、その少なくとも１つのレンズの全体が細長いキャビティの開口内に配置されるようにするステップを含む。この少なくとも１つのレンズは、基板の細長いキャビティの短軸に沿った複数の発光ダイオード（LED）ダイスの少なくとも１つに対して凸状をなすように配向している。

１実施形態では、この方法は、キャビティ画定壁の間に少なくとも１つのレンズを配置し、かつ、その少なくとも１つのレンズの全体を開口内に配置するステップと、細長いキャビティ内の複数の発光ダイオード（LED）ダイス上に封入材を配置するステップと、封入材で少なくとも１つのレンズを形成するために封入材を硬化させるステップを含むことができる。または、この方法では、キャビティ画定壁の間に少なくとも１つのレンズを配置し、かつ、その少なくとも１つのレンズの全体を開口内に配置するステップが、細長いキャビティ内の複数の発光ダイオード（LED）ダイス上に封入材を配置するステップと、封入材で少なくとも１つのレンズを形成するために封入材を硬化させるステップを含むことができる。

キャビティ画定壁の間に少なくとも１つのレンズを配置し、かつ、その少なくとも１つのレンズの全体を開口内に配置するステップに関連して、この方法は、プラスチックレンズを、細長いキャビティ内の複数の発光ダイオード（LED）ダイス上に配置するステップを含む。または、この方法では、キャビティ画定壁の間に少なくとも１つのレンズを配置し、かつ、その少なくとも１つのレンズの全体を開口内に配置するステップが、プラスチックレンズを、細長いキャビティ内の複数の発光ダイオード（LED）ダイス上に配置するステップを含む。この方法は、封入材を、プラスチックレンズ内で、かつ、複数の発光ダイオード（LED）ダイスの上に配置するステップと、少なくとも１つのレンズをプラスチックレンズと封入材で形成するために封入材を硬化させるステップを含むことができる。

ジグを、開口を貫通させて細長いキャビティ中で、かつ、複数の発光ダイオード（LED）ダイスの上に配置するステップに関連して、この方法は、ジグ内で、かつ、複数の発光ダイオード（LED）ダイスの上に封入材を配置するステップと、少なくとも１つのレンズを封入材で形成するために封入材を硬化させるステップと、細長いキャビティから開口を通してジグを取り外すステップを含むことができる。

この方法は、さらに、長軸が垂直方向に整列するように基板を配置するステップと、第１の端部に画定された第１の穴を通して、ジグ内の細長いキャビティ内でかつ複数の発光ダイオード（LED）ダイスの上に封入材を配置するステップを含むことができる。

１実施形態では、レンズ１１５は、細長いキャビティ１３０の内部に形成され、レンズ１１５の最上部はパッケージ１００から出ない。１つの凸レンズ２０が１つのダイ１１０に適用され、レンズ２０５の曲率を、それぞれの異なるタイプのダイ１１０に合わせて設計することができる。

長軸１７５に平行な水平方向については、色混合を改善するために、LEDダイ１１０からの光は、広がって、隣りのダイ１１５からの光と混ざり合う。短軸１８０に平行な垂直方向については、光度を上げるために、LEDダイ１１０からの光は、光ガイド１４０の中心軸に向かって集束する。色混合と光度を最適化するために、水平方向及び垂直方向における曲率を互いに異なるものとすることができる。適切な大きさにされた非球面楕円レンズを使用することができる。

図３、図５、図６を参照すると、図１に示すような非球面楕円レンズ１１５を有するLEDパッケージ１００内のLEDダイス１１０の単一のダイについて、それぞれ、図３は、ダイの放射パターンのプロット２６５を示す図であり、図５は、水平方向におけるレイトレースシミュレーション２７０の略図であり、図６は、垂直方向におけるレイトレースシミュレーション２７５の略図である。ダイの放射パターンは、図１９及び図２０に示すのと同じ位置で測定される。水平方向における光はレンズ１１５によって広げられ（図５）、他のダイス１１０からの他の光と十分に混合することによって、より均一な白色光が生成される。垂直方向では、光はレンズ１１５によって集束されて（図６）、光ガイドとの結合部における光の損失を低減する。

図８及び図９を参照すると、図７に示すような比較的均一の円柱形部分を有するレンズ（または、シリンドリカルレンズ）１１５を有するLEDパッケージ５内のLEDダイス１１０の単一のダイについて、それぞれ、図８は、ダイの放射パターンのプロット２８０を示す図であり、図９は、垂直方向におけるレイトレースシミュレーション２８５の略図である。ダイの放射パターンは、図３、図５、及び図６と図１９及び２０に示すのと同じ位置で測定される。このシリンドリカルレンズ１１５（図７）は、非球面楕円レンズ１１５よりも作製するのが容易である可能性があるが、放射された光の垂直方向に対して十分な効果をもたらす。

レンズの効果を最大限にするために、光源のLEDダイから遠く離れた位置にレンズを配置することができ、レンズのサイズを、光源のサイズに比べて比較的大きくすることができる。しかしながら、LEDダイのサイズは、十分な輝度を維持するためにあまり小さくすることはできない。ハウジングの開口は、通常、良好な光結合のために光ガイドの幅に制限されている。これらの制約内で、レンズの最上部を、ハウジングの縁部と同じ位置に配置することができ、レンズのサイズを基板の開口のサイズ内でできるだけ大きくすることができる。

１実施形態を示す図２１及び図２２には、基部１６５と複数のキャビティ画定壁１２０を有する基板１０５を備える光電子パッケージ２９０が示されている。基部１６５と複数のキャビティ画定壁１２０は、細長いキャビティ１３０と開口１２５を画定する。基部１６５はキャビティ１３０内に存在する表面１９０を有する。基板１０５の細長いキャビティ１３０内に光を投射するために、複数の発光ダイオード（LED）ダイス１１０を、細長いキャビティ１３０内に存在する基部１６５の表面１９０に取り付けることができる。封入材１９５は、キャビティ画定壁１２０の間に配置され、細長いキャビティ１３０の開口１２５内に収まる最大の高さを有する。封入材には複数の窪み２９５が形成されている。１実施形態では、封入材１９５の外面に形成された窪み２９５は、窪んだ表面を形成するためにわずかに窪んだ部分またはへこんだ部分を有することができる。１実施形態では、窪みの半径は約０．１５ｍｍ、深さは約０．１５ｍｍ、ピッチは約０．３５ｍｍである。開口１２５を通る光の強度が増加するように、窪み２９５を所定の大きさに作製し、封入材１９５内に配置することができる。

１実施形態では、基板はプラスチックまたはセラミックから作ることができ、いくつかの部分を、プラスチックまたはセラミックの１つのシート上に配列をなすように形成することができる。ボンディングパッドと電極を、たとえば、プラスチックに対するめっき技法や、セラミックに対する既知のバイアホール技法を使用して基板上に作製することができる。LEDダイスを取り付けて、ダイとワイヤボンディングパッドを金のワイヤに接続した後に、封入材を細長いキャビティ中に配置することができる。

凹状のキャビティを有するジグを使用して、封入材を硬化させるプロセス中に、封入材上に凸レンズ形状を生成することができる。

１実施形態では、ジグは、封入材を配置する前にハウジングに取り付けられる。ジグは、細長いキャビティ中に挿入されて、基板の壁に沿った位置に固定されるのが好ましい。ダイ位置に対するレンズ位置の位置合わせを最適化するために、封入材を配置して硬化させるプロセス中に、ジグをハウジングに向かって押し付けることができる。

封入材から気泡が発生しないようにするために、基板を垂直に保持するのが好ましく、封入材を最下部の位置に配置された穴を通して付加し、空気を最上部の位置にある別の穴を通して逃すことができるようにする。

封入材が完全に充填されると、残りの封入材を最上部の位置にある穴から排出することができる。この残りの封入材は基板の外側の領域に留まる場合がある。硬化後に、この残りの封入材をトリミングによって除去することができる。

封入材を硬化させた後、ジグを除去し、各パッケージをソーイング（sawing）やスナッピング（snapping）により分離する。

１実施形態では、凸レンズは、パッケージから分離したプラスチックレンズのアレイ（配列）として作製され、これらの予め作製されたレンズの各々は、次に、パッケージの基板に取り付けられる。１実施形態では、ダイの取り付けとワイヤボンディングの後に、液状の透明材料が、LEDダイスとワイヤを覆うために細長いキャビティ中で鋳造（または成型）される。透明材料を硬化させる前に、配列をなすプラスチックレンズが基板の内部に取り付けられる。レンズの底面を平坦または凸状にして、透明材料の上部におけるその底面の下に気泡が閉じ込められないようにすることができる。配列をなすレンズの各々は、透明材料の残りを排出できるように穴またはスリットを有していてもよい。配列をなすレンズを取り付けた後に、楕円形状をなすように透明材料を湾曲させることができる。

以下に、本発明の種々の構成要件の組み合わせからなる例示的な実施態様を示す。
１．光電子パッケージにおいて、
基部と複数のキャビティ画定壁を有する基板であって、該基部と複数のキャビティ画定壁は、長軸、短軸、及び開口を有する細長いキャビティを画定し、前記基部は、前記キャビティ内に存在する表面を有することからなる、基板と、
前記基板の前記細長いキャビティ内に光を投射するために、前記細長いキャビティ内に存在する基部の表面に取り付けられた複数の発光ダイオード（LED）ダイスと、
前記キャビティ画定壁の間に配置されて、前記細長いキャビティの開口内に収まる最大の高さを有する少なくとも１つのレンズであって、前記基板の細長いキャビティの短軸に沿った前記複数の発光ダイオード（LED）ダイスの少なくとも１つに対して凸状の配向を有することからなる、少なくとも１つのレンズ
を備える、光電子パッケージ。
２．前記少なくとも１つのレンズが、前記細長いキャビティ内の発光ダイオード（LED）上に配置された封入材から構成される、上項１のパッケージ。
３．前記封入材がエポキシからなる、上項２のパッケージ。
４．前記封入材がシリコーンからなる、上項２のパッケージ。
５．前記少なくとも１つのレンズが、前記細長いキャビティ内の発光ダイオード（LED）の上に配置されたプラスチックレンズからなる、上項１のパッケージ。
６．前記発光ダイオード（LED）の上で、かつ、前記プラスチックレンズ内に配置された封入材をさらに備える、上項５のパッケージ。
７．前記封入材がエポキシからなる、上項６のパッケージ。
８．前記封入材がシリコーンからなる、上項６のパッケージ。
９．前記少なくとも１つのレンズが、前記基板の細長いキャビティ内に存在する基部の表面に取り付けられた複数の発光ダイオード（LED）ダイスの上に配置された単一レンズである、上項１のパッケージ。
１０．前記単一レンズが、前記細長いキャビティ内の発光ダイオード（LED）の上に配置された封入材から構成される、上項９のパッケージ。
１１．前記封入材がエポキシからなる、上項１０のパッケージ。
１２．前記封入材がシリコーンからなる、上項１０のパッケージ。
１３．前記単一レンズが、前記細長いキャビティ内の発光ダイオード（LED）上に配置されたプラスチックレンズからなる、上項９のパッケージ。
１４．前記発光ダイオード（LED）の上で、かつ、前記単一レンズの前記プラスチックレンズ内に配置された封入材をさらに備える、上項１３のパッケージ。
１５．前記封入材がエポキシからなる、上項１４のパッケージ。
１６．前記封入材がシリコーンからなる、上項１４のパッケージ。
１７．前記単一レンズが、前記基板の長軸に平行な方向にほぼ均一な高さを有するほぼ円柱形の部分を有する、上項９のパッケージ。
１８．前記少なくとも１つのレンズが複数のレンズ部分からなり、前記複数の発光ダイオード（LED）ダイスと前記複数のレンズ部分の対応するもの同士が、それぞれ、関連して動作する、上項１のパッケージ。
１９．前記複数のレンズ部分のそれぞれが第１の長さ部と第２の長さ部を有し、前記第１の長さ部は前記長軸に平行に延び、前記第２の長さ部は前記短軸に平行な方向に延び、前記第１の長さ部は、前記第２の長さ部よりも距離的に長く延びる、上項１８のパッケージ。
２０．前記複数のレンズ部分の各々の部分が、前記複数のレンズ部分の他の部分から分離される、上項１９のパッケージ。
２１．前記複数のレンズ部分の各々は、前記細長いキャビティ内の発光ダイオード（LED）の上に配置された封入材から構成される、上項１８のパッケージ。
２２．前記封入材がエポキシからなる、上項２１のパッケージ。
２３．前記封入材がシリコーンからなる、上項２１のパッケージ。
２４．前記複数のレンズ部分の各々が、前記細長いキャビティ内の発光ダイオード（LED）の上に配置されたプラスチックレンズからなる、上項１８のパッケージ。
２５．前記発光ダイオード（LED）の上で、かつ、前記プラスチックレンズ内に配置された封入材をさらに備える、上項２４のパッケージ。
２６．前記封入材がエポキシからなる、上項２５のパッケージ。
２７．前記封入材がシリコーンからなる、上項２５のパッケージ。
２８．前記少なくとも１つのレンズの最大の高さが、前記細長いキャビティの開口と共面をなす、上項１のパッケージ。
２９．前記基板が、前記長軸に沿って対向する第１の端部と第２の端部を有し、前記キャビティ画定壁が、前記第１の端部を貫通する第１の穴と、前記第２の端部を貫通する第２の穴を画定する、上項１のパッケージ。
３０．前記基板がプラスチック材料からなる、上項１のパッケージ。
３１．前記基板がセラミック材料からなる、上項１のパッケージ。
３２．LCDスクリーンをバックライトで照らすためのシステムにおいて、該システムが、光電子パッケージと光ガイドを備え、
前記光電子パッケージが、
基部と複数のキャビティ画定壁を有する基板であって、該基部と複数のキャビティ画定壁は、長軸、短軸、及び開口を有する細長いキャビティを画定し、前記基部は、前記キャビティ内に存在する表面を有することからなる、基板と、
前記基板の前記細長いキャビティ内に光を投射するために、前記細長いキャビティ内に存在する基部の表面に取り付けられた複数の発光ダイオード（LED）ダイスと、
前記キャビティ画定壁の間に配置されて、前記細長いキャビティの開口内に収まる最大の高さを有する少なくとも１つのレンズであって、前記基板の細長いキャビティの短軸に沿った前記発光ダイオード（LED）ダイスの少なくとも１つに対して凸状の配向を有する少なくとも１つのレンズ
を備え、
前記光ガイドが、入力部と出力部を有し、前記入力部が、前記複数の発光ダイオード（LED）ダイスによって提供される光を受光するために前記開口と関連して動作し、前記出力部が、前記入力部から前記LCDスクリーンに光を伝達するために前記LCDスクリーンと関連して動作することからなる、システム。
３３．光電子パッケージを製造する方法であって、
基部と複数のキャビティ画定壁を有する基板を作製するステップであって、該基部と複数のキャビティ画定壁は、長軸及び開口を有する細長いキャビティを画定し、前記基部は、前記キャビティ内に存在する表面を有することからなる、ステップと、
複数の発光ダイオード（LED）ダイスを前記キャビティ内の基板の基部に取り付けるステップと、
少なくとも１つのレンズを前記キャビティ画定壁の間に配置し、かつ、該レンズの全体を前記細長いキャビティの開口内に配置するステップあって、前記少なくとも１つのレンズは、前記基板の細長いキャビティの短軸に沿った前記複数の発光ダイオード（LED）ダイスの少なくとも１つに対して凸状の配向を有することからなる、ステップ
を含む方法。
３４．前記少なくとも１つのレンズを前記キャビティ画定壁の間に配置し、かつ、該レンズの全体を前記開口内に配置するステップが、前記細長いキャビティ内の複数の発光ダイオード（LED）ダイスの上に封入材を配置するステップと、前記少なくとも１つのレンズを前記封入材で形成するために前記封入材を硬化させるステップを含むことからなる、上項３３の方法。
３５．前記少なくとも１つのレンズを前記キャビティ画定壁の間に配置し、かつ、該レンズの全体を前記開口内に配置するステップが、前記細長いキャビティ内の複数の発光ダイオード（LED）ダイスの上にプラスチックレンズを配置するステップと、前記プラスチックレンズ内で、かつ、前記複数の発光ダイオード（LED）ダイスの上に封入材を配置するステップと、前記少なくとも１つのレンズを前記プラスチックレンズと前記封入材で形成するために、前記封入材を硬化させるステップを含むことからなる、上項３３の方法。
３６．ジグを、前記開口を通して、前記細長いキャビティ中で、かつ、前記複数の発光ダイオード（LED）ダイスの上に配置するステップと、前記ジグ内で、かつ、前記複数の発光ダイオード（LED）ダイスの上に封入材を配置するステップと、前記少なくとも１つのレンズを前記封入材で形成するために前記封入材を硬化させるステップと、前記ジグを前記開口を通して前記細長いキャビティから除去するステップを含む、上項３３の方法。
３７．前記長軸が垂直方向に整列するように前記基板を配置するステップと、前記第１の端部に画定された第１の穴を通して、前記ジグ内の細長いキャビティ内でかつ前記複数の発光ダイオード（LED）ダイスの上に前記封入材を配置するステップをさらに含む、上項３６の方法。
３８．光電子パッケージにおいて、
基部と複数のキャビティ画定壁を有する基板であって、該基部と複数のキャビティ画定壁は細長いキャビティと開口を画定し、前記基部は、前記キャビティ内に存在する表面を有することからなる、基板と、
前記基板の前記細長いキャビティ内に光を投射するために、前記細長いキャビティ内に存在する基部の表面に取り付けられた複数の発光ダイオード（LED）ダイスと、
前記キャビティ画定壁の間に配置されて、前記細長いキャビティの開口内に収まる最大の高さを有する封入材であって、複数の窪みが形成された封入材
を備える、光電子パッケージ。

本発明の１実施形態では、基板と、複数の発光ダイオード（LED）ダイスと、キャビティ画定壁の間に配置されて基板の細長いキャビティの開口内に収まる最大の高さを有する少なくとも１つのレンズとを備える光電子パッケージが開示される。１実施形態では、LCDスクリーンを背面から照らすためのシステムが開示され、このシステムは、光電子パッケージと光ガイドを備える。光電子パッケージを製造する方法が開示される。この方法は、基板を作製するステップと、複数の発光ダイオード（LED）ダイスをキャビティ内の基板の基部に取り付けるステップと、少なくとも１つのレンズをキャビティ画定壁の間に配置し、かつ、そのレンズ全体が細長いキャビティの開口内に配置されるようにするステップとを含む。

光源用のLEDパッケージの１実施形態を示す。 図１に示すLEDパッケージの断面図である。 図１に示すLEDパッケージの放射パターンのプロットを示す。 単一のLEDダイ上に配置された単一のレンズを示す。 図１に示すLEDパッケージに含まれるLEDダイについて、水平方向におけるレイトレースシミュレーションを示す。 図１に示すLEDパッケージに含まれるLEDダイについて、垂直方向におけるレイトレースシミュレーションを示す。 光源用のLEDパッケージの１実施形態を示す。 図７に示すLEDパッケージの放射パターンのプロットを示す。 図７に示すLEDパッケージに含まれるLEDダイについて、垂直方向におけるレイトレースシミュレーションを示す。 ジグを用いて製造されたLEDパッケージの１実施形態を示す。 ジグを用いて製造されたLEDパッケージの１実施形態を示す。 ジグを用いて製造されたLEDパッケージの１実施形態を示す。 ジグを用いて製造されたLEDパッケージの１実施形態を示す。 光を光ガイドに導くために開口内に配置されたレンズを有するLEDパッケージを備えるシステムの１実施形態を示す。 LEDパッケージを製造する方法の１実施形態を示すフロー図である。 LEDパッケージを示す。 LEDパッケージを示す。 LEDパッケージと光ガイドを有するシステムを示す。 図１６に示すLEDパッケージの放射パターンのプロットを示す。 図１６に示すLEDパッケージに含まれるLEDダイについて、垂直方向におけるレイトレースシミュレーションを示す。 くぼんだ表面を有する、光源用のLEDパッケージの１実施形態を示す。 くぼんだ表面を有する、光源用のLEDパッケージの１実施形態を示す。

符号の説明

１００ 光電子パッケージ
１０５ 基板
１１０ 発光ダイオードダイス
１１５ レンズ
１２０ キャビティ画定壁
１２５ 開口
１３０ キャビティ
１６５ 基部
１７５ 長軸
１８０ 短軸

Claims (10)

1. 光電子パッケージ（１００）において、
   基部（１６５）と複数のキャビティ（１３０）画定壁（１２０）を有する基板で（１０５）あって、該基部（１６５）と複数のキャビティ（１３０）画定壁（１２０）は、長軸（１７５）、短軸（１８０）、及び開口（１２５）を有する細長いキャビティ（１３０）を画定し、前記基部（１６５）は、前記キャビティ（１３０）内に存在する表面を有することからなる、基板と、
   前記基板（１０５）の前記細長いキャビティ（１３０）内に光を投射するために、該細長いキャビティ（１３０）内に存在する基部（１６５）の表面に取り付けられた複数の発光ダイオード（LED）ダイス（１１０）と、
   前記キャビティ（１３０）画定壁（１２０）の間に配置されて、前記細長いキャビティ（１３０）の開口（１２５）内に収まる最大の高さを有する少なくとも１つのレンズ（１１５）であって、前記基板（１０５）の細長いキャビティ（１３０）の長軸（１８０）に沿った前記複数の発光ダイオード（LED）ダイス（１１０）の少なくとも１つに対して凸状の配向を有する少なくとも１つのレンズ（１１５）
   を備える、光電子パッケージ。
2. 前記少なくとも１つのレンズ（１１５）が、前記細長いキャビティ（１３０）内の発光ダイオード（LED）上に配置された封入材（１９５）から構成される、請求項１のパッケージ。
3. 前記少なくとも１つのレンズ（１１５）が、前記基板（１０５）の前記細長いキャビティ（１３０）内に存在する基部（１６５）の表面に取り付けられた複数の発光ダイオード（LED）ダイス（１１０）の上に配置された単一レンズ（２０５）である、請求項１のパッケージ。
4. 前記単一レンズ（２０５）が、前記細長いキャビティ（１３０）内の発光ダイオード（LED）の上に配置された封入材（１９５）から構成される、請求項３のパッケージ。
5. 前記単一レンズ（２０５）が、前記細長いキャビティ（１３０）内の発光ダイオード（LED）上に配置されたプラスチックレンズ（２００）からなる、請求項３のパッケージ。
6. 前記発光ダイオード（LED）の上で、かつ、前記単一レンズ（２０５）の前記プラスチックレンズ（２００）内に配置された封入材（１９５）をさらに備える、請求項５のパッケージ。
7. 前記少なくとも１つのレンズ（１１５）が複数のレンズ部分（２１５）からなり、前記複数の発光ダイオード（LED）ダイス（１１０）と前記複数のレンズ部分（２１５）の対応するもの同士が、それぞれ、関連して動作する、請求項１のパッケージ。
8. LCDスクリーンをバックライトで照らすためのシステム（１３５）において、
   該システム（１３５）が、請求項１の光電子パッケージ（１００）と光ガイド（１４０）を備え、
   前記光ガイド（１４０）が、入力部（２５５）と出力部（２６０）を有し、前記入力部（２５５）が、前記複数の発光ダイオード（LED）ダイス（１１０）によって提供される光を受光するために前記開口（１２５）と関連して動作し、前記出力部（２６０）が、前記入力部（２５５）から前記LCDスクリーンに光を伝達するために前記LCDスクリーンと関連して動作することからなる、システム。
9. 光電子パッケージ（１００）を製造する方法（１４５）であって、
   基部（１６５）と複数のキャビティ（１３０）画定壁（１２０）を有する基板（１０５）を作製するステップ（１５０）あって、該基部（１６５）と複数のキャビティ（１３０）画定壁（１２０）は、長軸（１７５）及び開口（１２５）を有する細長いキャビティ（１３０）を画定し、前記基部（１６５）は、前記キャビティ（１３０）内に存在する表面を有することからなる、ステップと、
   複数の発光ダイオード（LED）ダイス（１１０）を前記キャビティ（１３０）内の基板（１０５）の基部（１６５）に取り付けるステップ（１５５）と、
   少なくとも１つのレンズ（１１５）を前記キャビティ（１３０）画定壁（１２０）の間に配置し、かつ、該レンズの全体を前記細長いキャビティ（１３０）の開口（１２５）内に配置するステップ（１６０）あって、前記少なくとも１つのレンズ（１１５）は、前記基板（１０５）の細長いキャビティ（１３０）の長軸（１８０）に沿った前記複数の発光ダイオード（LED）ダイス（１１０）の少なくとも１つに対して凸状の配向を有することからなる、ステップ
   を含む方法。
10. 光電子パッケージ（２９０）において、
    基部（１６５）と複数のキャビティ（１３０）画定壁（１２０）を有する基板（１０５）であって、該基部（１６５）と複数のキャビティ（１３０）画定壁（１２０）は細長いキャビティ（１３０）と開口（１２５）を画定し、前記基部（１６５）は、前記キャビティ（１３０）内に存在する表面を有することからなる、基板と、
    前記基板（１０５）の前記細長いキャビティ（１３０）内に光を投射するために、前記細長いキャビティ（１３０）内に存在する基部（１６５）の表面に取り付けられた複数の発光ダイオード（LED）ダイス（１１０）と、
    前記キャビティ（１３０）画定壁（１２０）の間に配置されて、前記細長いキャビティ（１３０）の開口（１２５）内に収まる最大の高さを有する封入材（１９５）であって、複数の窪み（２９５）が形成された封入材
    を備える、光電子パッケージ。

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