Aparato que comprende una pluralidad de matrices de diodos emisores de luz y un sistema integral de lente con una pluralidad de elementos de lente y un método de fabricación del mismo.

Aparato que comprende una pluralidad de matrices de diodos emisores de luz y un sistema integral de lente con una pluralidad de elementos de lente y un método de fabricación del mismo

Campo de la invención

La presente invención se refiere en general a diodos emisores de luz y, más particularmente, a aumentar la luz en el objetivo de los diodos emisores de luz.

Antecedentes

Los dispositivos de diodo (LED) emisores de luz tienen aplicaciones cada vez mayores. Los dispositivos que son capaces de generar luz blanca (que consisten en componentes R, G y B) son particularmente interesantes debido a su potencial para reemplazar las fuentes de luz convencionales, tal como las bombillas.

Sin embargo, algunas aplicaciones tienen consideraciones de espacio e iluminación que son difíciles de superar incluso con un tamaño relativamente pequeño de un LED's. Por ejemplo, los flashes para cámaras pequeñas, tal como la cámara de un teléfono celular, requieren una gran cantidad de luz en el objetivo y, sin embargo, hay poco espacio disponible para el flash.

Los documentos WO 02/056361 A1, US 2002/0001869 A1 y EP 1564819 A1 divulgan una pluralidad de LEDs montados en un submontaje común y un único sistema de lente integral con una pluralidad de elementos de lente colocados sobre la pluralidad de LEDs de tal manera que cada LEDs individual está alineado con una lente individual.

Resumen

El dispositivo de la invención se define por la reivindicación 1 y el método de la invención se define por la reivindicación 10. Las realizaciones de la invención se definen por las reivindicaciones dependientes.

De acuerdo con la presente invención, un dispositivo emisor de luz incluye un número de matrices de diodos emisores de luz montados en un submontaje compartido y cubiertos con un único sistema de lente integral que incluye un número correspondiente de elementos de lente. Los elementos de lente, respectivamente, las matrices de diodos emisores de luz en el submontaje se colocan a una distancia entre sí, de centro a centro, que es suficiente para que cada uno de los elementos de lente enfoque la luz emitida desde las matrices de diodos emisores de luz en un objetivo deseado y para separar por un espacio las matrices del diodo emisor de luz individual. La distancia entre las matrices de diodos emisores de luz, la distancia entre los elementos de lente individuales y la alineación del sistema de lente con las matrices de diodos emisores de luz subyacentes está configurada para producir una distribución de luz deseada en el objetivo. La distancia entre los elementos de lente es mayor. que la distancia entre las matrices de diodos emisores de luz. En una realización, los elementos de lente son elementos de lentes de tipo aproximadamente plano, tal como lente de tipo TIR, Fresnel o de cristal fotónico. El dispositivo de la presente invención se puede usar, ventajosamente, en aplicaciones tales como un flash para un teléfono celular.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 muestra una vista lateral de un dispositivo, no de acuerdo con la presente invención, que incluye una pluralidad de matrices LED montadas en un submontaje compartido y cubiertas por un sistema de lente con una pluralidad correspondiente de elementos de lente.

La figura 2 muestra una vista desde arriba del dispositivo de la figura 1 con el sistema de lente que tiene una pluralidad de elementos de lente.

La figura 3 es una vista lateral de un dispositivo, no de acuerdo con la presente invención, con una pluralidad de matrices LED montadas en un submontaje compartido y cubiertas por un sistema de lente reflectante.

La figura 4 ilustra una vista en perspectiva de la fabricación de un dispositivo, no de acuerdo con la presente invención.

La figura 5A es una vista lateral de un dispositivo simplificado de acuerdo con una realización de la presente invención, con una pluralidad de matrices LED montadas en un submontaje compartido y cubiertas por un sistema de lente.

La Fig. 5B muestra el dispositivo simplificado de la Fig. 5A que produce una distribución de luz deseada en un objetivo deseado a una distancia predefinida.

La figura 6 ilustra otro dispositivo, no de acuerdo con la presente invención, en el cual dos matrices LED están colocadas una cerca de la otra y cubiertas por una sola lente.

La figura 7 ilustra un teléfono celular con el dispositivo de la figura 1 incorporado en el mismo.

Descripción detallada

La Fig. 1 muestra una vista lateral de un dispositivo 100, no de acuerdo con la presente invención, que incluye una pluralidad de matrices 102a y 102b (LED) de diodos emisores de luz montadas en un submontaje 104 compartido que es aproximadamente plano y cubierto por un sistema 110 de lente. La figura 2 muestra una vista desde arriba del dispositivo 100 con el sistema 110 de lente sobre los LEDs 102a y 102b y el submontaje 104. El sistema 110 de lente incluye un elemento 110a y 110b de lente separado que está asociado con cada una de las matrices 102a y 102b LED (a veces denominados colectivamente como LEDs 102) . La distancia entre los elementos 110a y 110b de lente se basa en la distribución de luz deseada en el objetivo entre otros factores ópticos, tal como la distancia entre el LED y la lente, el ángulo del cono de la luz para cada LED individual, la separación de las matrices LED y el tamaño de las matrices LED.

Los LEDs 102 y el submontaje 104 pueden ser del tipo discutidos en la Patente U.S. N.° 6, 885, 035, de Bhat. Como se puede ver en la Fig. 1, las almohadillas p y n 102p y 102n de contacto están en el mismo lado de los LEDs 102, en lo que a menudo se denomina un chip invertido o de diseño invertido. La luz generada por los LEDs 102 se acopla fuera del LED en el lado opuesto a las almohadillas de contacto. Los LEDs 102 pueden ser, por ejemplo, el tipo de nitruro III, que tiene una composición que incluye, pero no se limita a, GaN, AlGaN, AlN, GalnN, AlGalnN, InN, GalnAsN y GalnPN. Los materiales de sustrato típicos son zafiro, carburo de silicio SiC o nitruros III, debido a la facilidad de nucleación y al crecimiento de cristales de nitruro III de alta calidad en estos sustratos. Los LEDs 102 pueden incluir un revestimiento de fósforo para producir una luz blanca deseada.

Las almohadillas 102n y 102p de contacto se pueden conectar posteriormente eléctricamente a trazas 105 metálicas sobre o en el submontaje 104, por ejemplo, mediante bornes 108 de conexión. Así, debido a que los LEDs 102 tienen un diseño invertido, los contactos eléctricos formados por, por ejemplo, los bornes 108 de conexión se encuentran entre el submontaje 104 y la superficie inferior de los LEDs 102. Se puede utilizar un proceso de auto alineación, tal como un arreglo (BGA) de rejilla de bola, u otros procesos, tal como la fijación de matriz termo-sónica, se pueden usar para colocar exactamente con precisión los LEDs 102 en el submontaje 104. La colocación precisa de las matrices LED, por ejemplo, utilizando un proceso de auto-alineación u otro proceso preciso de montaje y ubicación, es ventajoso ya que permite que múltiples fuentes de LED se alineen con precisión con un solo sistema 110 de elementos ópticos con un número correspondiente de elementos 110a y 110b de lente. El uso de BGA, por ejemplo, permite la alineación con un error máximo de colocación de 10pm. La interconexión entre los bornes 108 de conexión y las trazas 105 metálicas en el submontaje 104 hacen la conexión eléctrica entre el LED y el submontaje al tiempo que proporciona una ruta térmica para la remoción de calor del LED durante la operación. Aunque los ejemplos ilustrados se refieren a bornes de oro, las interconexiones pueden estar hechas de metales elementales, aleaciones de metales, aleaciones de metales semiconductores, soldaduras, pastas o compuestos térmicamente y eléctricamente conductores (por ejemplo, epoxis) , juntas eutécticas (por ejemplo, Pd-In-Pd) entre metales diferentes entre la matriz LED y el submontaje, o bornes de soldadura.

El submontaje 104 se puede formar a partir de Si o cerámica, tal como cerámica cocida a alta temperatura, u otros materiales apropiados, tales como alúmina de película delgada u otro material de embalaje térmico. Una capa dieléctrica opcional, por ejemplo SiO2 (no se muestra) puede incluirse en el submontaje para aislamiento eléctrico entre la matriz LED y el sustrato del submontaje. Si se desea, se pueden montar dispositivos adicionales en el submontaje 104 o dentro de los circuitos 105 en el submontaje 104. Por ejemplo, los dispositivos de nitruro III son...