专利名称：发光二极管装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发光二极管装置。
文献US6657375B2描述了一种发光二极管装置，该装置具有至少一个发射光的发光二极管，所发射的光从发光二极管的侧面和表面发出。在这种情况下，所发射的光通过曝露在发光二极管的初次辐射之下的发光材料而被部分地或全部地转变成波长较长的光束。发光二极管芯片被安置在外壳的一个凹穴中。外壳的壁都是设计成能够反射的，该凹穴是用一种填充材料加以充填的，此种填充材料完全地包封着发光二极管芯片。用于转换由发光二极管芯片所发出的光的发光材料被掺杂在上述填充材料中。
本发明的任务是，提供一种具有特别高的光发射效率的发光二极管装置。上述任务通过一种按权利要求1中所述的发光二极管装置加以解决。本发明的各种优选方案是各项从属权利要求的主题。
按照发光二极管装置的至少一种实施方式来说明一种发光二极管装置，它最好具有至少一个发光二极管芯片。该发光二极管芯片最好具有一个辐射释放面，在发光二极管芯片中产生的电磁辐射的大部分都是经过该辐射释放面发出去的。
有利的是，辐射束是沿着一个主发射方向发射出去的。特别有利的是，在发光二极管芯片中所产生的辐射束仅仅是经过该辐射释放面发射出去的。在这种情况下，该辐射释放面最好是通过发光二极管芯片的主表面中的一个来给定。发光二极管芯片的侧面是垂直于其主表面延伸的，它们最好是设计成能透过辐射束的。在这种情况下，这些芯片表面例如可以设计成能够反射辐射束的或者能够吸收辐射束的。
此外，该发光二极管装置最好具有这样一个外壳，该外壳从侧面包封着发光二极管芯片。这就是说，发光二极管芯片的各侧面是被该外壳包围的。这些侧面最好垂直于或基本上垂直于发光二极管芯片的辐射释放面延伸。
该发光二极管装置此外还特别具有一个反射的光学系统。该反射的光学系统最好沿着主发射方向安置在辐射释放面的后面。这就是说，由发光二极管芯片所发射的辐射束中至少有一部分遇到该反射的光学系统，并被其所反射。
该发光二极管装置还特别具有一个带有一个辐射释放面的发光二极管芯片，在发光二极管芯片中所产生的电磁辐射的大部分都是沿主发射方向经过该辐射释放面发射出去的；该装置还具有一个外壳，该外壳从侧面包封着发光二极管芯片；还具有一个反射的光学系统，该反射的光学系统被沿着主发射方向安置在辐射释放面的后面。
发光二极管芯片最好包含一个外延地生成的层叠。该层叠例如是一个由外延生长的层的顺序。该层叠特别具有至少一个有源区，该有源区适合用于产生电磁辐射。所述用于产生电磁辐射的有源区最好适合于蓝光谱范围或紫外光谱范围。
此外，所述有源区可以例如具有一个pn-结、一个双异质结构、一个单量子系统或者特别是一个多倍量子系统结构(MQW)。这些结构是本领域专业人员所熟悉的，因此在这里就不赘述了。关于MQW-结构的例子在文献WO01/39282、WO98/31055、US5,831,277、EP1017113及US5684309中都有所介绍，其涉及MQW-结构的公开内容可作参考。
所述层叠特别是外延生长的层的一种顺序，生长基片在外延生长结束之后就得从生长的层撤除。特别有利的是，在层叠的背向原始生长基片的表面上安置一个支承体。在撤除生长基片的情况下由一外延生长的层序列所形成的构件往往也以薄膜层-构件这个上位概念来表示。
薄膜层-结构的一种基本原理例如在I.Schnitzerat al.，Appl.Phys.Lett.63(16)，1993年10月18日，2174-2176页中做了说明，其中涉及薄膜层构件的基本原理的公开内容可资参考。
薄膜发光二极管芯片确实是一种朗伯特式(Lambertsch)表面辐射器，并从那时以来就特别好地例如用于一种聚光灯。
特别有利的一点是，支承体与生长基片相比，可相对自由地加以选择。因此，就某些性能、如传导能力或稳定性而言，支承体比起可供使用的生长基片来说更适合于用作所述构件，该生长基片对于制造高价值的外延生长的层序列受到较严格的限制。因此，为了获得高价值的外延生长层就必须使外延地析出的材料例如对生长基片是晶格匹配的。
在层叠上所安置的支承体的主要特征在于一种适配于该层叠的热膨胀系数。例如该支承体可以含有一种半导体材料如锗、砷化镓、氮化镓、碳化硅和其它材料如蓝宝石、钼或金属。
此外，支承体还有一个特征就是它具有一种特别良好的导热能力，所以在产生电磁辐射时可以将在有源区产生的热量至少一部分地经过该支承体而排除到周围环境中。
根据发光二极管芯片的一种优选方案，在所安置的支承体和层叠之间设置了一个反射层。该反射层例如可以包含一个Bragg-反射层或一种含金属的反射层。一种含金属的反射层例如含有金、金-锗、银、铝或铂，与一种Bragg-反射层相比，例如其特征在于其反射性的较小方向依赖性。利用含金属的反射层还可达到比利用Bragg-反射层所能达到的更高反射率。
根据该发光二极管装置的至少一种实施方式，发光二极管芯片适合于产生特别短的光脉冲。例如该发光二极管芯片适合于产生具有一个最大达200毫秒照明持续时间的闪光。该照明持续时间最好达到最大120毫秒，而以最大达100毫秒为佳。
根据该发光二极管装置的至少一种实施方式，该发光二极管芯片适合于在持续工作中产生电磁辐射。特别是，该发光二极管芯片适合于在至少5分钟内产生大致保持稳定强度的光。大致保持稳定的强度，在此种关联中意味着大体上由于电源波动或由于热效应之故而可能产生的轻微的光强度波动。该光强度波动也是如此之小，使得用肉眼是觉察不出来的。
根据该发光二极管装置的至少一种实施方式，发光二极管芯片也适合于产生具有最大为200毫秒照明持续时间的闪光，尤其是最大为120毫秒照明持续时间、特别是最大为100毫秒照明持续时间的闪光，还适合于在至少5分钟连续工作中以大致稳定不变的强度发出电磁辐射。
根据该发光二极管装置的至少一种实施方式，反射的光学系统具有一个光输入孔，在发光二极管芯片中产生的电磁辐射的大部分通过该光输入孔而进入到反射的光学系统中。在这里，反射的光学系统的光输入孔最好沿着主发射方向安置在发光二极管芯片的辐射释放面的后面。光输入孔最好具有一个面，这个面是发光二极管芯片的辐射释放面的最大两倍、特别有利的是最大为其1.05至1.20倍。反射的光学系统的一个这么小的光输入孔已证明是特别有利的，因为它可以实现发光二极管装置的显著的微型化。
该发光二极管装置具有一个以上的发光二极管芯片，反射的光学系统就安置在这些芯片的后面，所以光输入孔最好具有这样一个面，这个面最大两倍于、特别有利的是最大1.05至1.20倍于发光二极管芯片的辐射释放面之和那么大。
根据该发光二极管装置的至少一种实施方式，反射的光学系统具有一个光输出孔。通过该光输入孔进入到反射的光学系统中的电磁辐射最好通过光输出孔而离开反射的光学系统。该光输出孔最好沿着由发光二极管芯片所产生的电磁辐射的主发射方向安置在光输入孔的后面。
特别有利的是，反射的光学系统在光输入孔和光输出孔之间具有反射的侧壁。这些能反射的侧壁最好是如此设计的，使得它们能将通过光输入孔进入的电磁辐射的至少一部分朝向光输出孔的方向加以反射。
根据该发光二极管装置的至少一种实施方式，反射的光学系统具有这样的侧壁，该侧壁都配有一个层或层序列，最好是配有一个金属层，该层对于由半导体芯片所发出的光有反射性能。
根据该发光二极管装置的至少一种实施方式，所述反射的光学系统集成在这样一个外壳中，该外壳从侧面包围住发光二极管芯片。这就是说，反射的光学系统的侧壁例如都是由外壳的朝向发光二极管芯片的内壁给定的。这一点例如可通过下述措施加以实现将外壳内壁能反射地进行涂覆。外壳内壁的涂层于此也最好由一个金属层或层序列所组成。
可选择的是，反射的光学系统的基体最好用一种具有合适折射率的介电材料做成。这样，经过光输入孔输入的光线就可通过在外壳的将光输入孔同光输出孔连接起来的壁上的全反射而被反射。其优点在于；在所述反射的光学系统中实际上不会有由于反射而造成的光损失。在该发光二极管装置的这种实施方式中，有利地还有下述的可能性所述外壳是由反射的光学系统的基体所形成的。其有利之处是，这样可使发光二极管装置在成本上特别合算地加以生产。
根据该发光二极管装置的至少一种实施方式，反射的光学系统是这样设计的，使得它能减少由发光二极管芯片所发出的光束的发散度。这就是说，由光输入孔进入到反射的光学系统中的电磁辐射在光进入时比起光在通过反射的光学系统的光输出孔出去时，具有较大的发散度。反射的光学系统最好是一种非映像性的光学系统。
根据至少一种实施方式，反射的光学系统是一种聚光器，其中反射的光学系统的光输入孔是聚光器的固有的光输出孔。特别有利的是，反射的光学系统是一种非映像性的聚光器。与通常用于聚焦的聚光器相比，光线沿相反方向通过该聚光器的并因此不被集聚，而光以减小的发散度通过光输出孔离开聚光器。
根据该发光二极管装置的至少一种实施方式，反射的光学系统至少部分地是按照一种组合式的抛物线形聚光器(CPC)、一种组合的椭圆形聚光器(CEC)、一种组合的双曲线形聚光器(CHC)或一种TIR(全内反射)光学系统加以设计的。这就是说，反射的光学系统的反射性侧壁至少是部分地按照CPC、CEC、CHC或TIR的形状设计的。此外还有一个有利的可能性，就是反射的光学系统可作为上述光学元件的组合加以设计。一个如此构成的反射的光学系统可以有利地有效减小由发光二极管芯片所产生的电磁辐射的发散度，从而实现该发光二极管装置的确定的发射特性。
根据该发光二极管装置的至少一种实施方式，反射的光学系统具有一个光出口，在发光二极管芯片中产生的电磁辐射的大部分就是通过该光出口而从反射的光学系统中出去的。在这种情况下，沿着主发射方向在反射的光学系统的光出口的后面安置了一个遮盖体。该遮盖体最好是至少部分地对电磁辐射是可以透过的。遮盖体可有利地用作为反射的光学系统及发光二极管芯片的保护件，以防止灰尘和脏物微粒进入，并防止机械性影响。特别有利的是将遮盖体设计成发光二极管装置的外壳盖。于此，在将发光二极管装置安装到一个系统外壳中时，遮盖体可以有利地用作为引导件或止挡，使得它可以使发光二极管装置简单地机械上稳定地安置到系统外壳中。特别有利的是，该遮盖体用作引导件和止挡。
这就是说，发光二极管装置例如可以用于嵌置到系统外壳的一个凹穴中。遮盖体和凹穴彼此是如此配合的，使得遮盖体在发光二极管装置进行安装时起着引导件和/或止挡的作用。
根据该发光二极管装置的至少一种实施方式，遮盖体最好包括一个光学元件。也就是说，在遮盖体中最好集成一个光学系统，该光学系统用于从反射的光学系统的光出口中出来的电磁辐射的衍射、折射或波长转换。特别有利的是，该光学元件完成上述任务中的至少两个。该光学元件最好是一种非映像的光学系统。
根据至少一种实施方式，该光学元件具有一个光输出面，该光输出面例如可以设计成球面地或非球面地拱起的。这样就可进一步减小从发光二极管装置中出来的电磁辐射的发散度。
有利的是，光输出面是按照一种非球面透镜拱起的。这就是说，光输出口是一个用于使出来的光束发生折射的光学表面，该光学表面既不是球形的、也不是平面的。特别有利的是，如此形成的光学元件具有多个形状参数，这样就能大体考虑到发光二极管芯片的辐射释放面的大小和/或反射的光学系统的光输出孔的大小。与之相反，球面透镜对于点状光源是最佳的，在非点状光源情况下就会有明显较坏的性质，这涉及到减小所发出的光束的发散度这方面的性质。
根据该发光二极管装置的至少一种实施方式，光学元件是按照一种菲涅耳(Fresnel)透镜设计成形的。菲涅耳透镜也适合于减小出去的辐射的发散度。这种菲涅耳透镜的特别有利的特征在于成本很合算的制造方法。
根据该发光二极管装置的至少一种实施方式，沿着主发射方向在发光二极管芯片后面安置了荧光-转换材料，这种材料至少对由发光二极管芯片所发出的电磁辐射的一部分实现了波长转换。该荧光-转换材料最好含有至少一种荧光材料颗粒。此外，对此合适的例如还有某些无机荧光材料，如稀土族、掺杂的石榴石(例如YAG:Ce)或有机荧光材料如二萘嵌苯-荧光材料。其它合适的荧光材料例如在文献WO98/12757中有所介绍，其涉及荧光材料的内容可资参考。
利用这种荧光-转换材料，既可通过发光二极管芯片的初次辐射的基本完全转换、也可通过所获得的部分转换以及初次辐射与已转换的辐射的混合，而在CIE-色板上产生一种所希望的彩色图表、特别是白光。
根据一发光二极管装置的至少一种实施方式，荧光-转换材料是作为薄层涂敷在发光二极管芯片的辐射释放面上的。特别有利的是，薄层厚度最大为50μm。荧光-转换层的最小厚度为大约5μm。在此情况下，荧光-转换层最好含有一种荧光-转换材料-基质混合物(Matrixgemisch)。该基质例如是由热固性塑料聚合物或硅树脂形成的。荧光-转换材料所占含量最好是高的。
在该发光二极管装置的这种实施方式中，证明特别有利的是，由发光二极管芯片所产生的电磁辐射的大部分是通过辐射释放面出去的。由于荧光-转换层是直接涂敷在辐射释放面上的，所以本装置可以使输出的辐射实现一种特别有效的和确定的转换。这就是说，由发光二极管芯片发出的电磁辐射的绝大部分在波长上转换为一种可预定色调的光。
根据该发光二极管装置的至少一种实施方式，在发光二极管芯片的辐射释放面的后面安置了一个小板，该小板含有一种荧光-转换材料。小板的厚度最好最大为200μm。小板的最小厚度最好大约为10μm。小板例如可含有这样一种塑料材料，荧光-转换材料就添加到其中。但还有一种可能性，就是将小板涂敷一层荧光-转换材料。这时，小板可以例如用玻璃制成。特别有利的是，配有这样一种小板的一种发光二极管装置可特别容易而成本合算地加以制造。此外，还可通过更换小板而特别简单地改变由发光二极管装置所发出的光的色调。
根据该发光二极管装置的至少一种实施方式，光学元件含有一种荧光-转换材料，这就是说，该光学元件可减小发出的辐射的发散度，并同时有助于该辐射的波长转换。该发光二极管装置的这一实施方式可以有利地使发光二极管装置实现成本特别有利的制造。如果该光学元件含有一种塑料，则荧光-转换材料可有利地添加到塑料中。但还有一种可能性，就是将该光学元件用荧光-转换材料进行涂覆。特别有利的是，该光学元件可用玻璃制成。
根据该发光二极管装置的至少一种实施方式，反射的光学系统含有一种荧光-转换材料。这就是说，反射的光学系统可减小发出的光的发散度，并同时有助于由发光二极管芯片发出的电磁辐射的波长转换。根据对于由发光二极管装置所发出的光的要求，在此有不同的装置可用于在反射的光学系统上荧光-转换材料的浓缩。因此，例如在反射的光学系统的朝向发光二极管的部位上，可能存在特别高的荧光-转换材料浓度。但还有一种可能性，就是在反射的光学系统的辐射输出部位的居中处，荧光-转换材料的浓度是特别高的。总之，通过荧光转换材料浓度的变改，就可使发出的辐射实现一种确定的转换。
根据该发光二极管装置的至少一种实施方式，一个从发光二极管装置的光输出口、例如从光学元件的光输出面发出的光锥的张角最大为35°。特别有利的是该张角在25°-35°之间。在此关系中，光锥意味着一个体积，该体积被从发光二极管装置的光输出口所发出的光加以照明，其中排除了这样一些区域，其中亮度比在离光输出口相同距离情况下的最大亮度小一个数量级以上。这种意义上的一个光锥并不涉及数学意义上一个锥的形状，从而可具有一个以上的张角。既然如此，张角的上述说明只涉及最大张角。特别有利的是，该发光二极管装置在此适合于以至少10个勒克司(Lux)照亮一个离开大约3米距离的约5至6平方米大小的面积。在这种情况下，在该发光二极管装置上使用一个或多个发光二极管芯片，具有的总辐射释放面为大约一个平方毫米。
根据该发光二极管装置的至少一种实施方式，被该发光二极管装置所照射的面具有矩形形状。该矩形面的各个边的比例是4比3。
根据该发光二极管装置的至少一种实施方式，发光二极管芯片以它的对置于辐射释放面的表面被置于一个冷却体上。该冷却体例如含有下列材料中的一种陶瓷、半导体材料、金属，该冷却体最好具有高的导热性，在其热膨胀系数上与发光二极管芯片的材料相匹配。发光二极管芯片最好是焊接或粘接在冷却体上。粘接的主要特点在于高的导热性。处在冷却体的背向发光二极管芯片的表面上的电接处面最好是相互绝缘的。这些电接触面最好与发光二极管芯片的相关接头相连。通过这些电接触面，发光二极管芯片便可实现电接触。
根据该发光二极管装置的至少一种实施方式，冷却体以其背向发光二极管芯片的一个侧面置于一个支承体上。特别有利的是在这种情况下在该支承体和冷却体之间安装接触弹簧，该接触弹簧与冷却体的背向发光二极管芯片的表面上的接触面相连。
接触弹簧最好以一个锐角围绕该支承体加以弯曲。接触弹簧的弯曲最好如此设计，使得弯曲力不对于冷却体和支承体之间的安装连接进行加荷。所述弹簧最好焊接在冷却体和支承体上。
根据该发光二极管装置的至少一种实施方式，其外部尺寸至少在一个空间方向最大为4毫米。特别有利的是，发光二极管装置的外部尺寸在所有三个空间方向上都是最大为4毫米。这一点可以有利地使发光二极管装置装在较小的仪器中。
特别有利的是将所述发光二极管装置用在下列仪器之一上手机，摄相机，照相机。在这些仪器上，该发光二极管装置既可用于闪光，也可用于例如取景的持续照明。在这里已证明特别有利的是该发光二极管装置可以对发光二极管芯片实现特别有效的冷却。因此，发光二极管芯片可以在高效率下加以操作。这就可以在一个长的时间间隔内以高的光强度实现照明，不会出现发光二极管装置过热现象。
下面将参照实施例和附图对这里所述及的发光二极管装置做详细说明。
图1表示在此描述的发光二极管装置的第一个实施例的示意三维截面图；图2表示在此描述的发光二极管装置的第二个实施例的示意三维截面图；图3表示在此描述的发光二极管装置的一个实施例的三维视图；图4表示在此描述的发光二极管装置的一个实施例的示意截面图；图5表示在此描述的发光二极管装置的另一个实施例的示意截面图。
在这些实施例和附图中，凡是相同的或作用相同的部件分别都使用相同的附图标记表示。图中所示的部件以及各部件的尺寸关系都不能认作是符合比例的。图中的一些细节为了更好地理解，是夸大地绘示的。
图1表示这里所说明的发光二极管装置的第一个实施例的示意三维截面图。
发光二极管装置的发光二极管芯片1指的是一个具有薄膜结构的发光二极管芯片1，如它作为本说明书的一部分所大致介绍的。发光二极管芯片1的特征主要在于它的有利的很小的结构。
由发光二极管芯片1的有源区产生的电磁辐射大部分通过辐射释放面2出去。辐射释放面的大小大约为一个平方毫米。
辐射释放面2沿着发光二极管芯片1的主发射方向被安置在后面，它例如是一个由荧光-转换材料制成的层，并涂敷在辐射释放面2上(图中未示出)。从辐射释放面2输出的光至少有一部分通过荧光-转换材料层而实现波长转换。在这种情况下，最好通过由发光二极管芯片所发出的初次辐射与已经实现了波长转换的辐射部分的光混合而产生白光。
荧光-转换层最好含有一个荧光-转换材料-基质混合物。该基质例如是由热固性聚合物、如环氧树脂材料或硅树脂材料所制成的。荧光-转换材料的含量最好是高的。特别有利的是，基质是在30和50体积百分比之间对发光材料进行掺杂的。
例如从侧向在辐射释放面2上安装一个接合垫3。经过该接合垫，所述芯片可实现电接触。
发光二极管芯片1以它的对置于辐射释放面2的主表面安装在冷却体4上。该冷却体4主要用作为散热片。它含有例如一种陶瓷材料如AlN、一种半导体材料如硅或一种金属化合物。冷却体4最好也可含有上述材料的组合。发光二极管芯片1最好焊接在冷却体4上，或者高热导性地粘接在其上。
冷却体4用来吸收和转移由工作中的发光二极管芯片1所产生的热量。冷却体4最好含有通接点(Vias)，以用于发光二极管芯片1的电接触。
在冷却体4上安置一个外壳5，该外壳从侧面包围着发光二极管芯片1。该外壳最好从侧面完全包封着发光二极管芯片1。外壳5可以含有下列材料中的至少一种Al2O3，AlN，ZO，FeNi，Kovar(科瓦铁镍钴合金)，Cu，钼，LCP，PPA，PEEK。
一个反射的光学系统6集成在外壳5的内壁中，或安置在外壳5的内壁上，或者通过外壳的内壁予以形成，该反射的光学系统适合于将由发光二极管芯片所发出的、可能已进行波长转换的光加以反射，并减小输出的辐射光束的发散度。在此所述反射的光学系统6最好按照一种CPC、CEC、CHC、一种TIR(全内部反射)光学系统或者按照这些光学元件的组合来成形。该反射的光学系统最好是一种非映像性的光学系统。
一个盖体7设置在外壳5的后面，在此盖体中集成了一个光学元件8，该光学元件是由一个非映像性的光学系统形成的。该光学系统也同样适合于减小从发光二极管装置中发出的辐射的发散度。
在冷却体4的背向发光二极管芯片1的表面上安置了一个支承体9和接触弹簧10。支承体9也可以用于排除由工作中的发光二极管芯片所产生的热量，其特征在于有高的热导率。有利的是，发光二极管芯片1可以用0.5至1.0安培之间的电流来驱动。由于有效冷却之故，发光二极管芯片还可以较长时间地发射出高强度的电磁辐射，而不会使该装置出现过热现象。支承体9则最好含有一种电绝缘材料或者用一种电绝缘材料制成。特别有利的是，该支承体例如含有塑料或用碳素纤维充填的塑料。
接触弹簧10例如含有CuFe2P或CuBe，例如用作为导热元件，以用于排除由工作中的发光二极管芯片1所产生的热量。此外还有一种可能性，就是发光二极管芯片1可以利用接触弹簧10实现电接触。支承体9和弹簧10还允许在将发光二极管装置安装到一个系统外壳中时进行高度调节。这就是说，例如通过对支承体9的厚度的匹配、和/或对于接触弹簧10围绕支承体9弯曲所用的角度的匹配、和/或对弹簧10的长度的匹配，发光二极管装置可匹配于系统外壳中的一个凹穴的深度。
图2表示一个发光二极管装置，该装置与刚才所述及的实施例的不同之处在于代替在发光二极管芯片1的辐射释放面2上的转换层，在辐射释放面2后面安置一个小片11。该小片11例如可含有一种塑料，该塑料材料中掺杂了一种荧光-转换材料，或者该小片就用一个小玻璃片做成。该玻璃片在它的两个平行于辐射释放面2延伸的主表面之一上，用一种荧光-转换材料进行涂覆。该玻璃小片用来对由发光二极管芯片2所发出的电磁辐射的至少一部分进行波长转换。
图3表示所述发光二极管装置，以所有四个侧壁加以封闭。该发光二极管装置的尺寸最好大约为4×4×4毫米。由于这一小的尺寸之故，该发光二极管装置也可有利地例如安装在较小的电子仪器上，如安装在视频手机上或数码照相机上。
图4表示该发光二极管装置的一个实施例的侧视图。在发光二极管芯片1上所产生的电磁辐射13从辐射释放面2进入到反射的光学系统6中，该光学系统在这里是作为CPC-型聚光器构成的。这种CPC-型聚光器的特征在于它的抛物线状成形的侧表面。这种聚光器在反方向中可以用来减小由发光二极管芯片1所发射的辐射13的发散度。这就是说，反射的光学系统6的光输入孔12就是聚光器的本来的光输出孔；而反射的光学系统6的光输出孔14就是聚光器的本来的光输入孔。反射的光学系统在这里例如是由一种反射涂层所形成的，这种反射涂层则是由一个层或一个层序列、例如由一个银制的金属层所形成的。
图5表示所述发光二极管装置的另一个实施例的侧视图。
在此，反射的光学系统6具有这样的侧面，这些侧面依直线从光学元件6的光输入孔12向光学元件6的光输出孔14延伸。
在这种情况下，该光学元件的侧壁例如是能反射地进行涂层的。在发光二极管装置的这一实施例中，反射的光学系统6的侧壁形成一个截顶棱锥形或截锥形。光学元件6的侧壁于此也可以例如能反射地进行涂层。
此外，在反射的光学系统6的光输出孔14后面安置了第二个光学元件8，该光学元件是按照一种球面透镜或非球面透镜形式向外拱起的，它也适合于减小发出去的电磁辐射的发散度。
代替反射性涂层的侧壁的做法，反射的光学系统6可以是一个含有一种介电材料的实体。在此该实体的材料例如具有这样一种折射率，以致经过光输入孔12耦入的电磁辐射可以通过在该实体的侧向界面上的全反射而被反射到周围的介质上。于此还特别有这样的可能性，就是第二个光学元件8是由该实体的一个朝外拱起的界面所形成的。按这一实施例，特别可行的是，发光二极管芯片1是用介电材料加以包封的。
本专利申请要求德国专利102004031686.4和102004045947.9-33的优先权，其公开内容为此以供参考。
本发明并不受到参照实施例所做说明的限制。其实，本发明包含每项新的特征以及每种特征组合，尤其是各项权利要求中所含特征的每种组合，即使这一特征或这一特征组合本身并未清楚地在权利要求书中或实施例中予以说明。
权利要求
1.发光二极管装置，它包含-至少一个具有一个辐射释放面(2)的发光二极管芯片(1)，在发光二极管芯片(1)中所产生的电磁辐射(13)的大部分沿主发射方向经过该辐射释放面输出；-一个外壳(5)，该外壳在侧面包封着发光二极管芯片(1)；以及-一个反射的光学系统(6)，它被沿着主发射方向安置在辐射释放面(2)的后面。
2.按权利要求1所述的发光二极管装置，其中，发光二极管芯片(1)是一个薄膜发光二极管芯片。
3.按权利要求1或2所述的发光二极管装置，其中，发光二极管芯片(1)适合于产生其照明持续时间最大为200毫秒的闪光。
4.按权利要求1至3中任一项所述的发光二极管装置，其中，发光二极管芯片(1)适合在持续工作中发光至少5分钟。
5.按权利要求1至4中任一项所述的发光二极管装置，其中，反射的光学系统(6)具有一个光输入孔(12)，在发光二极管芯片(1)中所产生的电磁辐射(13)的大部分是通过该光输入孔输入的；光输入孔(12)具有一个面积，该面积最大为发光二极管芯片(1)的辐射释放面(2)的两倍。
6.按权利要求1至5中任一项所述的发光二极管装置，其中，反射的光学系统(6)适合于减小由发光二极管芯片(1)所发出的电磁辐射(13)的发散度。
7.按权利要求1至6中任一项所述的发光二极管装置，其中，反射的光学系统(6)是一种非映像的光学系统。
8.按权利要求1至7中任一项所述的发光二极管装置，其中，反射的光学系统(6)是一个聚光器，依此，光输入孔(12)就是该聚光器的本来的光输出孔。
9.按权利要求8所述的发光二极管装置，其中，反射的光学系统(6)至少部分地是按照下列光学元件中至少一种的类型加以成形的CPC，CEC，CHC，TIR。
10.按权利要求1至9中任一项所述的发光二极管装置，其中，反射的光学系统(6)具且一个光输出孔(14)，在发光二极管芯片中所产生的电磁辐射(13)的大部分就是通过该光输出孔从反射的光学系统(6)中发出的；在光输出孔(14)的后面沿着主发射方向安置了一个遮盖体(7)。
11.按权利要求10所述的发光二极管装置，其中，遮盖体(7)含有一个光学元件(8)。
12.按权利要求11所述的发光二极管装置，其中，光学元件(8)具有一个光输出面，该光输出面是按照一种非球面透镜的形式拱起的。
13.按权利要求11所述的发光二极管装置，其中，光学元件(8)是按照一种菲涅耳透镜的形式加以成形的。
14.按权利要求10至13中任一项所述的发光二极管装置，其中，在将发光二极管装置安装到一个系统外壳中时所述遮盖体(7)用作为引导件和/或止挡。
15.按以上权利要求中任一项所述的发光二极管装置，其中，在发光二极管芯片(1)的后面沿着主发射方向安置了一种荧光-转换材料，这种材料至少对于由发光二极管芯片(1)所发出的电磁辐射的一部分实现了波长转换。
16.按权利要求15所述的发光二极管装置，其中，荧光-转换材料是作为层被涂敷在辐射释放面(2)上的，其中，层厚最大为50μm。
17.按权利要求15所述的发光二极管装置，其中，将含有荧光-转换材料的一个小板(11)安置在辐射释放面(2)的后面，其中，该小板(11)的厚度最大为200μm。
18.按权利要求15所述的发光二极管装置，其中，光学元件(8)含有荧光-转换材料。
19.按权利要求1至18中任一项所述的发光二极管装置，其中，由发光二极管装置发出的一个光锥的张角最大为35°。
20.按权利要求1至19中任一项所述的发光二极管装置，其中，发光二极管芯片(1)以它的对置于辐射释放面(2)的表面放置在一个冷却体(4)上。
21.按权利要求20所述的发光二极管装置，其中，冷却体(4)具有通接点。
22.按权利要求20或21所述的发光二极管装置，其中，冷却体(4)的背向发光二极管芯片(1)的表面具有接触面。
23.按权利要求20至22中任一项所述的发光二极管装置，其中，冷却体(4)以它的背向发光二极管芯片(1)的表面放置在一个支承体(9)上。
24.按权利要求20至23中任一项所述的发光二极管装置，其中，在支承体(9)上固定有接触弹簧(10)，该接触弹簧含有下列材料的至少一种CuFeP，CuBe。
25.按权利要求20至24中任一项所述的发光二极管装置，其中，接触弹簧(10)中至少部分被安置在冷却体(4)和支承体(9)之间，接触弹簧(10)都是以一个锐角围绕支承体(9)加以弯曲的。
26.按以上权利要求中任一项所述的发光二极管装置，其中，外壳(5)被固定在冷却体(4)上。
27.按以上权利要求中任一项所述的发光二极管装置，其中，发光二极管装置的外部尺寸最大为4×4×4mm。
28.按以上权利要求中任一项所述的发光二极管装置在下列仪器之一中的应用手机，摄像机，照相机。
全文摘要
提出一种发光二极管装置，它包含至少一个具有一个辐射释放面(2)的发光二极管芯片(1)，在该发光二极管芯片上所产生的电磁辐射(13)的大部分是经过该辐射释放面沿主发射方向发出的；一个外壳(5)，该外壳从侧面包封着发光二极管芯片(1)；和一个反射的光学系统(6)，该光学系统被沿主发射方向安置在辐射释放面(2)的后面。该发光二极管装置特别好地适合装在视频手机、数码相机或摄像机上。
文档编号H01L33/58GK1981390SQ200580022260
公开日2007年6月13日 申请日期2005年5月18日 优先权日2004年6月30日
发明者G·博格纳, S·格罗他施, G·韦特尔, M·万宁杰 申请人:奥斯兰姆奥普托半导体有限责任公司