在蓝 宝石、硅、和氮化镓上通过外延来生长GaN LED。就本专利申请的目的而言，"LED"还应视为 包括通常称为OLED的有机发光二极管。
[0031] 在本发明的一个方面，光源110可包括两种或更多种不同颜色的LED的阵列，例 如，红-绿-蓝（RGB) LED (例如，红色LED与绿色LED组合与蓝色LED组合），或者作为另外 一种选择，红色LED与青色LED的组合。在另一方面，LED 110可包括一个或多个远程荧光 体LED，诸如描述于US 7, 091，653中的那些。这样，蓝光与黄光的适当平衡可形成白光。
[0032] 在另一方面，蓝色GaN LED、YAG荧光体和准直光学系统诸如透镜和复合抛物面聚 光器可用作光源单元110。还可结合使用具有不同颜色输出的附加照明器。
[0033] 因为系统是模块化的并且最终装置可包括在整个最终装置上定位的多个光学封 装体100,所以可取决于应用来在每个光学封装体模块中利用相同或不同的光源110。
[0034] 另外，就本发明的系统的设计而目，光源110可利用极尚壳度的和尚效的LED，可 混合和配合不同的离散颜色，并且可利用远程荧光体型LED。同时，光的有效转换（通过保 持展度）可消除将使用大量LED的需要。
[0035] 光源可来自荧光体转换型LED或可为不同LED的组合。例如，LED可为蓝光LED与 发射绿光的荧光体和红光发射型AlInGaP LED的组合。已经发现，变形光导和转向器的组 合能够为从LED发射的光提供足够的路径长度以在进入背光源光导单元之前有效地混合 颜色。
[0036] 在另一方面，光源可生成高效且均匀的RGB颜色光源以用作例如IXD显示器的背 光源。
[0037] 例如，在一个特定方面，光源可包括两个独立蓝光发射倒装芯片InGaN LED晶粒， 大约500 μ mX 1000 μ m，可放置在约Imm2的封装体上。一个晶粒可包括放置在顶部的绿色 荧光体，并且另一个晶粒可包括放置在顶部的红色荧光体。任一芯片上所使用的荧光体的 量将决定蓝光转换为绿光或红光的百分比。使用独立晶粒可允许单独控制提供给每个芯片 的功率，因此提供了一种颜色调节方法。在另一个变型中，如果考虑几何结构因素，则可从 AlInGaP离散发射器发出红光，因此提供更窄的发射光谱。
[0038] 在又一方面，光源可包括两个独立晶粒，每个晶粒为约500 μ mX 1000 μ m。第一晶 粒可包括发射峰值为约520nm至540nm的InGaN晶粒。第二晶粒可包括发射峰值为约450nm 至460nm的蓝光InGaN发射器。红色荧光体可放置在蓝光发射器上。同样，荧光体的厚度 可决定蓝光转换为红光的百分比。就这种特定构型而言，使用绿光InGaN发射器将相对于 先前构型来说提供窄发射光谱。这种窄发射还可改善LCD背光源的色域。
[0039] 在又一方面，光源可包括三个约300 μ mX 1000 μ m的离散发射器，其可放置在尺 寸约为1mm2的封装体上。第一发射器可包括发射峰值为约450nm的蓝光InGaN晶粒。第 二发射器可包括发射峰值为约520nm至540nm的绿光InGaN晶粒。第三发射器可包括发射 峰值为约630nm至650nm的AlInGaP晶粒。这种构型由于裸晶粒的窄发射光谱而提供所需 的色域。应当考虑引线键合AlInGaP晶粒的几何形状以及三个晶粒的控制方案。
[0040] 光学封装体100还包括转换器单元105。转换器单元105将从光源110发射的光 转换为输出光，该光源的纵横比小于约10:1，诸如约1:1至约1:2,该输出光束的纵横比为 光源的纵横比的至少两倍，更优选地为光源的纵横比的至少四倍，甚至更优选地为光源的 纵横比的至少五倍。在一些方面，转换器单元105产生线形输出光束。输出光束可在至少 一个方向上实质上准直，并且在一些方面，可在两个方向上实质上准直。换句话讲，与从光 源110输出的光的有效高度相比，来自转换器单元105的输出光具有更低的有效高度（光 束物理高度X平行于高度轴线发射的光的半高全宽角）。
[0041] 转换器单元105的一个部件是变形光导120,其在图IC和图ID中更详细地示出。 变形光导120为具有输入表面122、顶部表面123、正交表面124、相对正交表面126、底部表 面125和端部表面127的大体为直线的结构。表面125包括阶梯式表面，使得光导120的 高度沿着从表面122 (具有高度=Ii1)到相对的端部表面217 (具有高度=h2，其中Ii2Kh1) 的长度L递减。在一个例子中，对于移动单元背光源应用而言，h可为约1_，宽度可为约 2臟，并且L可为约50mm至约150臟。
[0042] 在一个方面，顶部表面123相对于输入表面122为大约正交的，并且底部表面125 包括多个倾斜阶梯，其中每个倾斜阶梯平行于顶部表面123。因此，光导120可为大体直线 的、阶梯形的和倾斜的结构，并且可由诸如聚合物（例如，聚碳酸酯）或玻璃的光学透明材 料形成。
[0043] 输入面122从光源单元110接收光。光通过变形光导120进入转向器/聚光器元 件160的转向部分或区段150中。转向区段150可包括多个转向元件（本文也称为转向 器）151a至151 j(参见图IE和图1F)，其中每个转向部分使光的方向改变大约90°。每个 转向器包括相对于输入面成约30度至约60度角的反射小面。取决于光学封装体的尺寸，转 向器元件的数量可在几个（例如，2至6个）到10个或更多个的范围内（例如，在图IA至 图IF的示例性系统中示出10个转向器）。在一些方面，转向器可一个接一个地堆积。在其 他方面，转向器可彼此间隔开（例如，可在相邻转向器之间插入大约为转向器的长度的1/2 的间距）。
[0044] 在一个方面，转向元件151a、151b等可一体化形成为转换器单元105的一部分。 转向元件可被定位为使得转向区段150的入射面152a、152b等可设置为靠近光导120的 底部表面125a、125b等。作为另外一种选择，转向元件151a、151b等可一体化形成为光导 120的一部分，或者它们可单独形成，随后使用适当的粘合剂或粘结材料诸如光学透明粘合 剂附接到光导120的底部表面125。请注意，从光源110输出的光的一部分可在进入转向区 段150之前不通过光导120。
[0045] 在一个方面，转换器单元部件的一体构造可使用压缩或压缩注射模制转向区段 150和光导120来形成。作为另外一种选择，还可使用金刚石飞切工艺将转向器特征部切割 为用于形成光导120的平坦光导膜堆叠的边缘，从而制造更薄的型式。
[0046] 在一个方面，每个转向器包括耦合或解耦合输入面152、反射面156 (例如，图IE中 示出的面156a至156 j)，其将光的方向改变大约90°并且将光引导到转向器/聚光器160 的耦合区段170中。每个转向部分较薄（相对于输入面122的尺寸），使得每个转向器输入 面仅捕获入射光的一个片段，并将该光片段反射到转向器/聚光器160的耦合区段170中。 例如，每个转向器元件可具有约30 μπι至1000 μπι，优选地约介于50 μπι与200 μπι之间的 厚度。因此，在一个方面，每个转向元件被构造成大体为平面的直角棱柱。因而，在一个方 面，输入表面122的高度可大约等于所有转向结构的高度的总和，除了在一些情况下，小片 段的光直接从光源110传递到转向器/聚光器元件160的耦合部分中。
[0047] 可将低折射率层设置在变形光导120与转向器部分150之间。低折射率层可包括 聚合物涂层或者通过物理气相沉积或化学气相沉积施用的涂层。在优选的方面，低折射率 涂层将具有低散射。合适的涂层可包括二氧化硅（SiO 2)、和MgF2。
[0048] 每个转向元件151a、151b等可具有使入射光反射约90°角的反射镜式小面或TIR 45°小面。光被捕获在每个转向器内，因为转向器的主面（例如，顶面158a和底面159a) 各自由较低折射率材料来界定。例如，底面159a可由空气界定，而顶面158a可由空气或由 具有比光导120的折射率低的折射率（例如，1. 49)的光学透明粘合剂界定。作为另外一种 选择，可存在施用到表面125或施用到表面158或者施用到这两者的低折射率涂层，并且这 些表面彼此耦合。相似地，表面123和159可涂覆有低折射率材料以允许这些材料粘结到 显示器中的其他元件。合适的低折射率涂层包括二氧化硅和氟化镁。在另一个可供选择的 方面，变形光导120可由具有低于用于形成转向器的材料的折射率的材料形成。在又一个 可供选择的方面，变形光导120的折射率可类似于转向元件的折射率，在这两者之间未设 置有低折射率材料，并且光导的厚度可小于变形光导120的输入面的高度匕但大于转向区 段150的厚度。
[0049] 如图IF所示，第一输入光片段162a被转向元件151a捕获。输入光片段在转向元 件151a内发生全内反射，并且从有角度的反射表面156a朝向耦合器170/聚光器180引导。 输入光片段162a从聚光器180出射作为输出光片段16