光電子半導(dǎo)體器件、照明設(shè)備和透鏡的制作方法

專利名稱：光電子半導(dǎo)體器件、照明設(shè)備和透鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
說明了一種透鏡。此外，說明了一種具有這樣的透鏡的光電子半導(dǎo)體器件以及一種具有這樣的光電子半導(dǎo)體器件的照明設(shè)備。
背景技術(shù)：
在文獻DE 10 2006 050 880 Al中說明了一種光電子組件和一種照明設(shè)備
發(fā)明內(nèi)容

要解決的任務(wù)在于，說明一種透鏡，其對與其間隔開的面進行均勻的照射。此外，要解決的任務(wù)在于，說明一種具有這樣的透鏡的半導(dǎo)體組件以及一種具有這樣的半導(dǎo)體組件的照明設(shè)備。根據(jù)光電子半導(dǎo)體組件的至少一個實施方式，該半導(dǎo)體組件包括具有載體上側(cè)的載體。該載體包括或者優(yōu)選由陶瓷、玻璃、金屬芯板或電路板構(gòu)成。該載體可以具有用于電接觸的設(shè)備、例如通孔接觸部，并且在載體上側(cè)和/或與載體上側(cè)相對的載體下側(cè)處的部分區(qū)域中具有導(dǎo)電涂層。根據(jù)半導(dǎo)體組件的至少一個實施方式，該半導(dǎo)體組件包括至少一個光電子半導(dǎo)體芯片，所述半導(dǎo)體芯片安裝在載體上側(cè)處。所述半導(dǎo)體芯片優(yōu)選地為發(fā)光二極管。所述半導(dǎo)體芯片尤其是基于至少一種無機半導(dǎo)體材料。所述半導(dǎo)體芯片可選地包括轉(zhuǎn)換元件，其中該轉(zhuǎn)換元件被安排為把在半導(dǎo)體芯片的有源層中生成電磁輻射至少部分地轉(zhuǎn)換成另一波長的福射。根據(jù)半導(dǎo)體組件的至少一個實施方式，所述半導(dǎo)體芯片具有尤其是背向載體上側(cè)的輻射透射側(cè)。輻射透射側(cè)是半導(dǎo)體芯片的主側(cè)并且尤其是被定向為與載體上側(cè)平行。另夕卜，由輻射透射側(cè)定義一個平面。尤其是，所述輻射透射側(cè)是該平面的一部分，其中輻射透射側(cè)的主伸展方向處于該平面中。例如，該平面被定向為垂直于半導(dǎo)體芯片的半導(dǎo)體層序列的生長方向，其中該平面與輻射透射側(cè)盡可能相交為使得該平面是輻射透射側(cè)的平衡平面，該平衡平面譬如通過例如在粗糙部的結(jié)構(gòu)上取平均得到。根據(jù)半導(dǎo)體組件的至少一個實施方式，該半導(dǎo)體組件具有至少一個透鏡。所述透鏡包括輻射出射面，所述輻射出射面是所述透鏡的背向載體的界面。該輻射出射面優(yōu)選地是連續(xù)的平滑面，通過所述平滑面，由半導(dǎo)體芯片生成的輻射完全或大部分地離開半導(dǎo)體組件。該透鏡優(yōu)選地具有恰好一個輻射出射面。平滑可以是指，輻射出射面不含角或棱邊，和/或是可微分的。該透鏡至少對于半導(dǎo)體芯片中生成的輻射的一部分是可透過的、優(yōu)選為清澈的?？梢詾檩椛涑錾涿娴拿總€點給定高度。該高度是輻射出射面的相應(yīng)點與由半導(dǎo)體芯片的輻射透射側(cè)定義的平面相距的、在垂直于該平面的方向上測得的距離。根據(jù)半導(dǎo)體組件的至少一個實施方式，該透鏡具有最低處(Minimum)。該最低處尤其是位于透鏡的中心區(qū)域中。該中心區(qū)域優(yōu)選地為凹彎曲的，并且被優(yōu)選凸彎曲的邊緣區(qū)域包圍。最低處是指，至少在該最低處的局部周圍環(huán)境中輻射出射面的相對于所述平面而H的聞度為最小的。根據(jù)半導(dǎo)體組件的至少一個實施方式，該透鏡具有光軸。例如，該光軸被定向為垂直于由半導(dǎo)體芯片的輻射透射側(cè)定義的平面，并且是布置在透鏡的至少一個對稱平面中的對稱軸或直線。該光軸優(yōu)選地在中心區(qū)域、尤其是在最低處穿透透鏡的輻射出射面。根據(jù)半導(dǎo)體組件的至少一個實施方式，該透鏡具有至少兩個局部最高處(Maxima)，所述局部最高處優(yōu)選地處于凸彎曲的邊緣區(qū)域中。換言之，所述最高處于是與光軸具有比最低處大的距離。最高處是輻射出射面的如下區(qū)域該區(qū)域與在輻射出射面處的周圍環(huán)境相比具有相對于由輻射透射側(cè)定義的平面而言的較大高度。所述最高處從俯視圖來看優(yōu)選地分別位于透鏡的角區(qū)域中。根據(jù)半導(dǎo)體組件的至少一個實施方式，該透鏡具有至少一個、特別優(yōu)選至少兩個連接壁。所述連接壁是透鏡的突出的山脊形結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)從所述最高處中的一個達到輻射出射面的最高處中的另一個。連接壁的脊線相對于由輻射透射側(cè)定義的平面而言高于輻射出射面的最低處并且低于與連接壁接界的最高處。在連接壁的脊線或最高點的區(qū)域中， 所述連接壁尤其是從截面圖來看具有拋物線形的形狀?？赡艿氖?，最低處完全被連接壁和/或最高處環(huán)繞或包圍。此外可能的是，脊線尤其是從俯視圖來看是直線。根據(jù)半導(dǎo)體組件的至少一個實施方式，每個連接壁都具有鞍點。鞍點高于最低處并且低于與連接壁接界的最高處。鞍點可以是連接壁的脊線的最低點并且同時是輻射出射面沿著光軸徑向遠離的最高點。根據(jù)半導(dǎo)體組件的至少一個實施方式，透鏡的輻射出射面可以由二維可微分函數(shù)來描述和/或逼近。二維尤其是指，該函數(shù)依賴于兩個變量，通過所述變量例如可以撐開半導(dǎo)體芯片的輻射透射側(cè)或者與輻射透射側(cè)平行的平面，并且該函數(shù)為坐標(biāo)提供與輻射透射側(cè)或與該平面垂直的方向上的函數(shù)值。也就是說，尤其是透鏡的輻射出射面的平均變化曲線可以由該函數(shù)來反映。例如，該函數(shù)對應(yīng)于可用來制造透鏡的鑄模的造型。換言之，可微分的函數(shù)可以是輻射出射面的額定形狀。與該額定形狀可能出現(xiàn)較小偏差，所述偏差譬如由制造引起或者由透鏡的材料中的非均勻性引起。如果輻射出射面可以由這樣的可微分函數(shù)來反映，則術(shù)語最低處、最高處和鞍點相對于反映該輻射出射面的該函數(shù)而言優(yōu)選地隱含了其數(shù)學(xué)意義上的含義。于是尤其是在最低處和最高處中，函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)等于0，并且在最低處以及在最高處進行二階導(dǎo)數(shù)的符號變換。在光電子半導(dǎo)體組件的至少一個實施方式中，該半導(dǎo)體組件被設(shè)置用于照明設(shè)備，并且具有載體以及至少一個光電子半導(dǎo)體芯片。該半導(dǎo)體芯片安裝在載體處并且具有背向載體的輻射透射側(cè)，通過所述輻射透射側(cè)來定義一個平面。此外，該半導(dǎo)體組件含有具有輻射出射面的透鏡。所述透鏡相對于平面上的高度而言分別具有尤其是在輻射出射面的中心區(qū)域中的最低處、以及至少兩個局部最高處和至少兩個連接壁。所述連接壁分別從所述最高處中的一個到達所述最高處中的另一個，并且低于與連接壁接界的最高處。該透鏡優(yōu)選地例如通過壓鑄或注塑成形在半導(dǎo)體芯片處和載體處。換言之，半導(dǎo)體組件優(yōu)選地包含透鏡，其中圍繞中心區(qū)域的邊緣不具有恒定的高度。由此，在遠離光軸的側(cè)向上比在透鏡具有高度恒定的邊緣的情況下發(fā)射更大的輻射分量，其中所述側(cè)向是由光軸和最高處之一定義的。如果半導(dǎo)體組件例如在方形柵格中布置在照明設(shè)備的連接板上，使得在對角線方向上擴大了相鄰半導(dǎo)體組件之間的距離，則可以通過這樣的透鏡沿著對角線方向發(fā)射更多輻射，并且由此實現(xiàn)要照明的面的更均勻照射。根據(jù)半導(dǎo)體組件的至少一個實施方式，透鏡的在由輻射透射側(cè)定義的平面中測得的側(cè)向尺寸最高為半導(dǎo)體芯片沿著同一方向的側(cè)向伸展的十倍。透鏡的側(cè)向尺寸尤其是為半導(dǎo)體芯片的側(cè)向伸展的最高五倍或最高三倍。換言之，透鏡的側(cè)向尺寸是可以與半導(dǎo)體芯片的側(cè)面伸展相比較的。因此，透鏡被構(gòu)造為相對小的。根據(jù)半導(dǎo)體組件的至少一個實施方式，透鏡的在該平面中測得的側(cè)向尺寸為半導(dǎo)體芯片的在同一方向上測得的側(cè)向伸展的至少I. 5倍或至少2倍。透鏡的側(cè)向尺寸優(yōu)選地處于半導(dǎo)體芯片的側(cè)向伸展的2. 5倍至3. 5倍之間，包含2. 5倍和3. 5倍。根據(jù)半導(dǎo)體組件的至少一個實施方式，兩個相鄰最高處之間的距離為透鏡的最大側(cè)向尺寸的0. 4倍至0. 9倍之間，包含0. 4倍和0. 9倍。在此，可以在由輻射透射側(cè)定義的平面中并且沿著與兩個最高處之間的距離相同的方向來確定透鏡的尺寸。換言之，同樣如透鏡的側(cè)向尺寸那樣，在半導(dǎo)體組件的俯視圖中確定兩個最高處之間的距離。最高處之間的距離尤其是處于透鏡的側(cè)向尺寸的0. 5倍至0. 85倍之間，包含0. 5倍和0. 85倍。根據(jù)半導(dǎo)體組件的至少一個實施方式，鞍點的高度Hs為最低處的高度Hniin的至少I. 05倍、優(yōu)選至少I. 2倍?？商娲鼗蚋郊拥?，鞍點的高度Hs為最低處的高度Hmin的最高2.0倍或者最高I. 5倍。根據(jù)半導(dǎo)體組件的至少一個實施方式，最高處的相對于所述平面而言的高度Hmax分別為最低處的高度Hmin的至少I. 05倍或者至少I. 25倍。可替代地或附加地，最高處的高度Hmax分別為最低處的高度Hmin的最高2. 25倍或者最高I. 75倍。根據(jù)半導(dǎo)體組件的至少一個實施方式，最低處的相對于所述平面而言的高度Hmin為半導(dǎo)體芯片的棱邊長度的最高4.0倍或者最高1.0倍。可替代地或附加地，最低處的高度Hmin為半導(dǎo)體芯片的棱邊長度的至少0. 6倍或者至少0. 8倍。如果半導(dǎo)體芯片被形成為方形的，則棱邊長度從俯視圖來看是半導(dǎo)體芯片的邊長或平均邊長。根據(jù)半導(dǎo)體組件的至少一個實施方式，透鏡的輻射出射面在中心區(qū)域中的平均曲率的絕對值小于最高處和鞍點處的曲率的絕對值。換言之，輻射出射面在最高處和鞍點的區(qū)域中與中心區(qū)域相比更強烈地彎曲。根據(jù)半導(dǎo)體組件的至少一個實施方式，輻射出射面的曲率的絕對值在透鏡的輻射出射面的如下位置處具有最大值所述位置與鞍點或最高處相比與光軸間隔更遠。在此，透鏡應(yīng)當(dāng)在截面中來看，其中該截面平行于并且穿過光軸以及穿過相應(yīng)的鞍點或相應(yīng)的最高處延伸。換言之，最大曲率由此未存在于最高處或鞍點處，而是在輻射出射面的與光軸相距更遠的位置處。優(yōu)選在側(cè)向上的曲率的絕對值在如下區(qū)域中為最大的所述區(qū)域處于輻射出射面的被連接壁的最高處和脊線包圍的區(qū)域之外。根據(jù)半導(dǎo)體組件的至少一個實施方式，光軸與鞍點之間的相對于光軸穿過半導(dǎo)體芯片的輻射透射側(cè)的交點而言的角度02處于30°至50°之間(包含30°和50°)，尤其是35°至45°之間(包含35°和45°)。可替代地或附加地，光軸與最高處之間的相對于所述交點而言的角度9 I處于35°至60°之間(包含35°和60° )、尤其是處于40°至55°之間(包含40°和55° )。另外優(yōu)選地成立的是，角度0 2分別小于角度0 I。此外，說明了一種照明設(shè)備和一種透鏡。如結(jié)合一個或多個前述實施例所說明的、那樣，該照明設(shè)備優(yōu)選地包含多個光電子半導(dǎo)體組件。該透鏡例如如前述那樣用在半導(dǎo)體組件的實施方式中。因此，該光電子半導(dǎo)體組件的特征也是針對照明設(shè)備以及針對透鏡公開的，并且反之亦然。根據(jù)照明設(shè)備的至少一個實施方式，該照明設(shè)備包括多個光電子半導(dǎo)體組件以及連接板。該連接板可以是電路板和/或印刷電路板。所述半導(dǎo)體組件的至少一部分布置在連接板上的規(guī)則柵格的柵格點處。在透鏡的至少一個實施方式中，該透鏡被設(shè)置用于照明設(shè)備的光電子半導(dǎo)體組件并且具有輻射出射面和光軸。該輻射出射面具有最低處，所述最低處尤其是被光軸穿透并且尤其是處于輻射出射面的中心區(qū)域中。此外，輻射出射面具有至少兩個最高處以及至少一個、特別優(yōu)選至少兩個連接壁。通過所述連接壁，最高處中的一個分別與最高處中的另一個通過壁來連接。所述連接壁與最高處以其在側(cè)向上完全環(huán)繞最低處。每個連接壁都具有鞍點，所述鞍點高于最低處并且低于與該連接壁接界的最高處。



下面參考附圖根據(jù)實施例進一步闡述在此描述的透鏡、在此描述的光電子半導(dǎo)體組件以及在此描述的照明設(shè)備。在此，在各個附圖中，相同的附圖標(biāo)記說明相同的元件。但是在此未示出比例正確的參照物，更確切而言，為了更好地理解而夸大地示出了各個元件。圖I至3、8和12示出了在此所述的光電子半導(dǎo)體組件的實施例的示意 圖4至6和9示出了在此所述的透鏡的實施例的示意 圖7示出了透鏡的變型方案的示意 圖10和11示出了在此所述的照明設(shè)備的實施例的示意圖；以及 圖13示出了在此所述的半導(dǎo)體組件在光學(xué)遠場中的輻射特性的示意圖。
具體實施例方式在圖IA中示出了示意性透視圖，并且在圖IB中示出了半導(dǎo)體組件10的俯視圖。此外，在圖2A中示出了沿著圖IB中的線AA的截面圖，并且在圖2B中示出了沿著圖IB中的線BB的截面圖。在圖2C、2D和2E中示出了根據(jù)圖I的半導(dǎo)體組件10的透鏡的高度h以及曲率半徑的絕對值I K |。半導(dǎo)體10具有利用擁有載體上側(cè)11的陶瓷載體12。在載體上側(cè)11上安裝有具有輻射透射側(cè)14的光電子半導(dǎo)體芯片13。半導(dǎo)體芯片13優(yōu)選地為發(fā)光二極管，所述發(fā)光二極管在運行中發(fā)射紫外和/或可見輻射。另外，載體12包括電接線端子18，所述電接線端子18安裝在載體上側(cè)11處以及與載體上側(cè)11相對的載體下側(cè)處，并且被安排為電接觸半導(dǎo)體芯片13。由半導(dǎo)體芯片13的背向載體12的輻射透射側(cè)14來定義平面P，該平面P被定向為平行于載體上側(cè)11并且其中輻射透射側(cè)14是平面P的一部分。透鏡I例如通過壓鑄或注塑在載體12上生成，并且以形狀嚙合的方式在載體12處以及在半導(dǎo)體芯片13處成形。換言之，在半導(dǎo)體芯片13與透鏡I之間不構(gòu)造氣隙。由于透鏡I成形在載體12處，因此在透鏡I處不構(gòu)造保持裝置。透鏡在載體12處的機械固定因此通過透鏡I的材料與尤其是載體上側(cè)11和電接線端子18的粘附力來進行。為了改善透鏡I在載體上側(cè)11處的粘接，給透鏡I可選地附設(shè)底座90，所述底座90在整個載體上側(cè)11上伸展。底座90的背向載體12的上側(cè)優(yōu)選地平行于載體上側(cè)11延伸。在透鏡I與底座90之間的過渡區(qū)域中構(gòu)造有邊緣倒圓部9，通過所述邊緣倒圓部9保證了透鏡I與底座90之間的平緩過渡。通過邊緣倒圓部9，尤其是可以減小透鏡I中或透鏡I處的材料應(yīng)力和形成裂縫的風(fēng)險。邊緣倒圓部9的高度例如為最高處7相對于底座90的上側(cè)或相對于平面P而言的高度的最高25%或最高15%。透鏡I具有輻射出射面2，通過所述輻射出射面2，在半導(dǎo)體芯片13中在運行時生成的輻射離開半導(dǎo)體組件10。透鏡I的光軸0垂直于平面P、優(yōu)選還中心地穿過半導(dǎo)體芯片13延伸。最低處5位于透鏡I的中心區(qū)域3中。在最低處5的區(qū)域中，輻射出射面2被光軸0穿透。此外，透鏡I包括四個最高處7以及四個連接壁8，它們以框的形式完全包圍中心區(qū)域3中的最低處5，這尤其是參見圖1B。最高處7相對于平面P而言分別處于相同的高度H_。分別在最高處7中的分別兩個之間伸展的連接壁8各包括一個鞍點6，所述鞍點6高于最低處5并且低于最高處7。
參見圖1B，透鏡I在俯視圖上看被X軸和y軸分成四個象限。透鏡I的四個象限被相同地行程。從俯視圖上看，透鏡I具有擁有經(jīng)倒圓的角的方形基本形狀。半導(dǎo)體芯片I例如具有大致750 iim的棱邊長度E，參見圖2A。根據(jù)圖2A，透鏡的在平面P中測得的側(cè)向尺寸L大致為2100 iim。最高處7之間的距離T大致為1500 ym，彼此相對的鞍點6之間的距離大致為1600 u m。由于透鏡I具有方形輪廓，因此根據(jù)圖2B中的截面圖，半導(dǎo)體芯片13的距離T’、側(cè)向尺寸L’以及側(cè)向擴展D’分別是根據(jù)圖2A的距
離、側(cè)向尺寸以及側(cè)向擴展的辦
倍大。最低處5的高度Hmin大致為730 u m,鞍點6的高度Hs大致為990 u m,并且最高處7的高度Hmax大約為1080 Um0參見圖2A，載體12的側(cè)向總伸展大約為3. 0mm。在圖2C中示出了透鏡I的輻射出射面2沿著X軸的變化曲線，該變化曲線是以mm為單位相對于平面P上的高度h繪制的。在圖2D中示出了沿著圖IB中的線BB的相應(yīng)圖示。在圖2E中最后示出了輻射出射面2沿著圖IB中的線AA和BB的曲率的絕對值|K|。透鏡I的輻射出射面2的高度h可以相對于平面P而言通過8階多項式來給定。該多項式尤其是二維函數(shù)并且具有如下形式
h (X，y) =a0++a1x+a2y+a3 (x2+y2) +a4 (x4+y4) +a5 (x2y2) +a6 (x6+y6) +a7 (x4y2+x2y4) +a8 (x8+y8)。高度h (x，y)的相應(yīng)的實際值尤其是以最高0. I倍、優(yōu)選最高0. 05倍或者最高0.02倍的公差處于從上述公式得出的值?？商娲鼗蚋郊拥?，高度h (x，y)的公差為最高0. 3mm或者最高0. 1_。至少系數(shù)Sc^aya5和a7 . O。在根據(jù)圖I的實施例中，除了 a:和a2以外的所有系數(shù)# O。優(yōu)選地，系數(shù)ap a3、a6 >0和/或系數(shù)a4、a5、a7和a8〈0。此外優(yōu)選地成立的是，系
數(shù)a5的絕對值大于系數(shù)a4的絕對值，系數(shù)a4的絕對值又優(yōu)選小于系數(shù)a7的絕對值。此外，從絕對值而言，系數(shù)a6和a8可以大于其余的系數(shù)，其中尤其是系數(shù)a8的絕對值為最大的。特別是在針對高度h (x，y)所給定的公差的情況下，對根據(jù)圖I的透鏡有下列關(guān)系成立h (X，y) =0. 73+0. 44 (x2+y2) —0. 22 (x4+y4) ~0. 31 (x2y2) +1. 64 (x6+y6) ~0. 18 (x4y2+x2y4) _2. I2(x8+y8)。在中心區(qū)域3中，透鏡I的輻射出射面2為凹彎曲的，并且在邊緣區(qū)域4中為凸彎曲的。中心區(qū)域3與邊緣區(qū)域4的邊界因此尤其是沿著這樣的線延伸在所述線處，輻射出射面2的曲率的符號改變。鞍點6以及最高處7分別處在邊緣區(qū)域4中。具有輻射出射面2的曲率的最大絕對值的位置與光軸O相距比最高點7和鞍點6更遠，參見圖2E。可選地存在的邊緣倒圓部9和底座90在圖2C、2D和2E以及在所給定的公式中分別未予以考慮。在圖3A中示出了透鏡I的沿著根據(jù)圖IB的線AA的輻射特性，并且在圖3B中示出了透鏡I的沿著根據(jù)圖IB的線BB的輻射特性。下面說明的角度和角范圍是相對于光軸0和光軸0穿過半導(dǎo)體芯片13的輻射透射側(cè)14的交點而言的，亦參見圖2C和2D。在大致0°至大致25°的第一角范圍I中，在輻射透射側(cè)14的交點處所發(fā)射的輻射在穿過透鏡I的輻射出射面2時分別發(fā)生遠離光軸0的折射，參見圖3中的射束Rl和R3。在從大致26°至大致40°的可選地給出的角范圍II中，在輻射出射面2處進行全內(nèi)反射，使得輻射被偏轉(zhuǎn)得遠離光軸0，參見射束R2和R4。在相對小的第三范圍III中，進行輻射 遠離光軸0的折射。在第四范圍IV中，又在從大致45°至大致84°的角范圍中進行朝向光軸0的折射。在大約84°至90°之間的第五范圍V中，重又進行朝向光軸0的折射。根據(jù)圖3A，直到其為止在輻射出射面2處進行遠離光軸0的折射的極限角0 2處于大致41. 2°，根據(jù)圖3B處于大致47. 5°。另外，鞍點6的角位置大約處于大致38. 5°，參見圖3A，并且最高處7的角位置處于大致43. 6°，參見圖3B。射束的變化曲線在圖2和圖3中分別涉及透鏡I的材料的大致為I. 4的折射率。在具有與之不同的折射率的材料的情況下，要對輻射出射面2的形狀進行匹配，以便達到射束的相應(yīng)的變化曲線。在圖4至6中示出了透鏡I的另外的實施例，參見圖4A、5A、5B中的俯視圖以及圖4B、6A、6B中的截面圖。根據(jù)圖4，透鏡I具有兩個最高處7以及兩個連接壁8和兩個鞍點
6。連接壁8被形成為彎曲的，參見圖4A，并且與最高處7—起完全環(huán)繞最低處5四周。連接壁8的脊線在附圖中被表示為虛線。從俯視圖來看，透鏡I的基本形狀是矩形的，具有經(jīng)倒圓的角，其中最高處7位于所述角處。根據(jù)圖5A的透鏡I在俯視圖中具有三角形基本形狀，并且包括三個最高處7以及三個鞍點6。根據(jù)圖5B的透鏡I在俯視圖中被形成為六角形的，并且也如根據(jù)圖5A的透鏡那樣具有經(jīng)倒圓的角。連接壁8從俯視圖來看以直線連接有關(guān)的最大值。因此，透鏡I可以具有相同數(shù)目的最大值、鞍點和連接壁。根據(jù)圖4和5的透鏡I的實施例由于非4基數(shù)的幾何形狀而不遵循結(jié)合根據(jù)圖I和2的實施例說明的公式。但是結(jié)合根據(jù)圖I的實施例并詳細闡述的特征也可以以類似方式用于透鏡I的其他實施例。在圖6中，根據(jù)圖I的透鏡被修改。根據(jù)圖6A，系數(shù)參0并且a2 = O。由此，最高處7a、7b具有不同的高度Hmaju和Hmax，2。根據(jù)圖6B，兩個系數(shù)和a2是大小相同的，并且不等于O。最高處7a、7b、7c由此處于不同的高度。同樣可能的是，由此鞍點6a高于最高處7c。通過如圖6A、6B所示那樣構(gòu)造透鏡1，可以實現(xiàn)非對稱的輻射特性。這樣的透鏡I例如可以用在照明設(shè)備的連接板的角區(qū)域中。在圖7中示出了透鏡的變型方案。透鏡從俯視圖來看具有矩形的基本形狀，參見圖7A。兩個最高處7通過僅僅一個連接壁8連接，由此最低處5與鞍點6重合，亦參見圖7B中的截面圖。
在根據(jù)圖8A的以截面圖示出的半導(dǎo)體組件10的實施例中，半導(dǎo)體芯片13在輻射透射側(cè)14處包括例如粘接或印刷的小片形式的轉(zhuǎn)換元件20。通過轉(zhuǎn)換元件20，在半導(dǎo)體芯片13的有源半導(dǎo)體層中生成的輻射的至少一部分被轉(zhuǎn)換成其他波長的輻射。透鏡I以與轉(zhuǎn)換元件20形狀嚙合的方式被成形。根據(jù)圖8B，除了背向載體12的側(cè)以外，轉(zhuǎn)換元件20在所有側(cè)包圍半導(dǎo)體芯片13的半導(dǎo)體本體。在這種情況下，透鏡I也被構(gòu)造為與半導(dǎo)體芯片13和載體12形狀嚙合。在根據(jù)圖8的透鏡I的該擴展方案中，透鏡I因此不具有輻射入射面。也就是說，在透鏡I的材料與半導(dǎo)體芯片13之間不存在中間層。在根據(jù)圖9的截面圖中示出了透鏡I的與之不同的構(gòu)造方式的可能性。按照圖9A，透鏡I的輻射入射面21被形成為平面的。在圖9B中，透鏡I配備有凹陷22，所述凹陷被形成為長方體形并且輻射入射面21位于該凹陷中?？蛇x地，透鏡I可以具有錨固元件24，通過所述錨固元件24，可以例如通過插接將透鏡I鎖定在圖9中未示出的載體中。輻射入射面21與安裝在凹陷22中的半導(dǎo)體芯片13之間的間隙(圖9中未示出)可以被填充粘合劑或者用于折射率匹配的材料。根據(jù)圖9C，透鏡I的側(cè)向區(qū)域配備有粗糙部23。按照圖9D，透鏡I具有凹陷22并且光入射面21被形成為球形的。在圖10中示出了照明設(shè)備100的實施例。在連接板15的上側(cè)16上，在規(guī)則的柵格的柵格位置處以距離G安裝有多個半導(dǎo)體組件10。在相鄰半導(dǎo)體組件10的光軸0之間所計算的距離G優(yōu)選地處于20mm至200mm之間，包含20mm和200mm，并且還對應(yīng)于柵格的柵格常數(shù)G。上側(cè)16可以被實施成漫射的或者鏡面反射的。上側(cè)16的反射系數(shù)優(yōu)選地為至少90%或者至少92.5%。在此，鏡面反射是指，上側(cè)16表現(xiàn)得像平坦鏡面那樣。此外，照明設(shè)備100具有散射板17。散射板17例如被安裝為與連接板15的上側(cè)16相距IOmm至IOOmm之間(包含IOmm和100mm)的距離W。散射板17可以是各具有大致50%的反射率和透射能力的板。其同樣可以是具有大致75%的反射率和大致18%的透射率的板。在距離W為37mm時并且在根據(jù)圖I的透鏡I中，散射板17的背向連接板15的側(cè)上的局部最小能量密度和局部最大能量密度之商大于大致94%，而在沒有該散射板17的情況下，在同一平面中確定的該商大于大致89%。相對于cx值為0. 27的CIE標(biāo)準(zhǔn)顏色表中的Cx坐標(biāo)而言，顏色不均勻度分別最高為0. 01。在距離W僅為30mm時并且在修改到相對于圖I的透鏡I相距較小距離W的透鏡的情況下(這里未示出)，該商在沒有散射板17的情況下為大于大致70%，并且在具有散射板17的情況下為大于大致84%。相對于CIE標(biāo)準(zhǔn)顏色表中的Cx坐標(biāo)而言，顏色不均勻性在沒有散射板17的情況下為最高0. 02并且在具有散射板17的情況下為最高0. 01。換言之，通過所示的照明設(shè)備10，可以在照明設(shè)備100的僅小的厚度的情況下實現(xiàn)例如接近散射板17的面的非常均勻的照明。這尤其是通過透鏡I來實現(xiàn)。在圖11中示出了照明設(shè)備100的另外的實施例的連接板15的俯視圖。根據(jù)圖11A，里面布置有半導(dǎo)體組件10的柵格為方形的，根據(jù)圖IlB為六邊形的。半導(dǎo)體組件10的 透鏡I的角區(qū)域分別指向與最近相鄰的柵格點之間的角平分線相對應(yīng)的方向。由此，可以實現(xiàn)沿著該方向、即譬如根據(jù)圖11沿著對角線的相對高的光強。在連接板15的角和/或邊緣處，半導(dǎo)體組件10可以旋轉(zhuǎn)布置或者例如根據(jù)圖6形成。根據(jù)圖11的半導(dǎo)體組件10尤其是發(fā)射白光的半導(dǎo)體組件、即例如是根據(jù)圖8的半導(dǎo)體組件10。同樣可能的是，半導(dǎo)體組件10具有發(fā)射紅光、綠光和藍光的半導(dǎo)體芯片13a、13b、13c。半導(dǎo)體芯片13a、13b、13c優(yōu)選地各配備一個自己的透鏡la、lb、Ic,并且布置在共同的載體12上。另外，透鏡la、lb、lc優(yōu)選地與根據(jù)圖I的實施例相比具有縮小的尺寸,參見圖12A。根據(jù)圖12B，在共同的襯底12上將發(fā)射白光的半導(dǎo)體芯片13a布置在透鏡Ia下。附加地，將發(fā)射紅色光譜范圍中的光的半導(dǎo)體芯片13b與相對小的透鏡Ib安裝在一起。這樣的半導(dǎo)體組件10尤其是可以在將照明設(shè)備100用于一般性照明目的時保證所發(fā)射的輻射的高顏色再現(xiàn)率。替代于根據(jù)圖12A和12B的實施方式同樣可能的是，將每個透鏡和相關(guān)的半導(dǎo)體芯片安裝在一個自己的單獨的載體上。在圖13A和13B中，根據(jù)相對于光軸0的出射角0 (以°為單位)示出了以任意單位繪制的光學(xué)遠場中的強度I。根據(jù)圖13A，這涉及根據(jù)圖I和2的半導(dǎo)體組件10。在圖13B中示出了半導(dǎo)體組件的另一實施例的光學(xué)遠場中的強度I。 在此所述的本發(fā)明不受根據(jù)實施例的描述的限制。更確切而言，本發(fā)明包括每個新特征以及特征的每種組合，這尤其是包含權(quán)利要求書中的特征的每種組合，即使該特征或該組合本身未在權(quán)利要求書或?qū)嵤├忻鞔_說明時也是如此。本專利申請要求德國專利申請10 2010 007 751. 8的優(yōu)先權(quán)，該專利申請的公開內(nèi)容通過回引并入本申請。
權(quán)利要求
1.用于照明設(shè)備(100)的光電子半導(dǎo)體組件(10)，具有 一載體(12), 一至少一個光電子半導(dǎo)體芯片(13)，其安裝在載體(12)處并且具有背向載體(12)的輻射透射側(cè)(14)，通過該輻射透射側(cè)(14)定義平面(P)， —透鏡(I)， 其中透鏡(I)包括輻射出射面(2)，所述輻射出射面(2)相對于平面(P)上的高度(h)而言 一具有尤其是在中心區(qū)域(3)中的最低處(5)， 一具有至少兩個局部最高處(7)， -具有至少兩個連接壁(8 )，所述連接壁(8 )分別從所述最高處(7 )中的一個到達所述最聞處(7)中的另一個，以及 -每個連接壁(8 )都具有鞍點(6 )，所述鞍點(6 )高于最低處(5 )并且低于與連接壁(8 )接界的最聞處(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光電子半導(dǎo)體組件(10)， 其中透鏡(I)在所述平面(P)中的側(cè)向尺寸(L)為半導(dǎo)體芯片(13)沿著同一方向的側(cè)向伸展(D)的最高十倍， 其中輻射出射面(2)是唯一的、連續(xù)的和平滑的面。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的光電子半導(dǎo)體組件(10)， 其中所述最高處(7)中的兩個最高處之間的距離(T)為所述透鏡在所述平面(P)中沿著同一方向的側(cè)向尺寸(L)的0. 4倍至0. 9倍之間，包含0. 4倍和0. 9倍。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的光電子半導(dǎo)體組件(10)， 其中相對于所述平面(P)而言，鞍點(6)的高度Hs分別為最低處(5)的高度Hmin的1. 05倍至2. 0倍之間，包含I. 05倍和2. 0倍。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的光電子半導(dǎo)體組件(10)， 其中相對于平面(P)而言，所述最高處的高度Hmax分別為最低處(5)的高度Hmin的I. 05倍至2. 25倍之間，包含I. 05倍和2. 25倍。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的光電子半導(dǎo)體組件(10)， 其中所述最低處(5)相對于平面(P)而言的高度Hmin分別為半導(dǎo)體芯片(13)的棱邊長度(E)的0. 6倍至4倍之間，包含0. 6倍和4倍。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的光電子半導(dǎo)體組件(10)， 其中透鏡(I)在中心區(qū)域(3)中為凹彎曲的，并且在邊緣區(qū)域(4)中、至少在平面(P)的背向載體(12 )的側(cè)上以及在可選地存在的邊緣倒圓部(9 )之外為凸彎曲的， 其中鞍點(6)和最高處(7)分別處于邊緣區(qū)域(4)中。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的光電子半導(dǎo)體組件(10)， 其中透鏡(I)的輻射出射面(2)的平均曲率(K)的絕對值在中心區(qū)域(3)中比在最高處(7)處小以及比在鞍點(6)處小。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的光電子半導(dǎo)體組件(10)， 其中光軸(O)與鞍點(6)之間相對于光軸(0)穿過半導(dǎo)體芯片(13)的輻射透射側(cè)(14)的交點而言的角度0 2處于30°至50°之間，包含30°和50°，并且光軸(0)與最高處(7)之間的角度0 I處于35°至60°之間，包含35°和60°，其中成立的是02〈 0 1。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的光電子半導(dǎo)體組件(10)， 其中透鏡(I)是澆注體，所述澆注體成形在載體(12)處以及半導(dǎo)體芯片(13)處。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的光電子半導(dǎo)體組件(10)， 其中透鏡(I)的輻射出射面(2)的相對于平面(P)而言的高度h能夠通過下列形式的多項式以輻射出射面(2)的相應(yīng)局部實際高度h (x，y)的最高0. 05倍的公差來逼近 h (X，y) =a0++a1x+a2y+a3 (x2+y2) +a4 (x4+y4) +a5x2y2+a6 (x6+y6) +a7 (x4y2+x2y4) +a8 (x8+y8), 其中至少a0、a3、a5和a7不等于0。
12.具有連接板(15)并且具有多個根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的光電子半導(dǎo)體組件(10)的照明設(shè)備(100)， 其中半導(dǎo)體組件(10)的至少一部分布置在連接板(15)上的規(guī)則柵格的柵格點處。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的照明設(shè)備(100)， 包括散射板(17)，所述散射板(17)安裝為與連接板(15)相距IOmm至IOOmm之間的距離(W)，包含 IOmm 和 100mm， 其中連接板(15)的朝向半導(dǎo)體組件(10)的上側(cè)(16)被構(gòu)造為鏡面反射或漫反射的， 并且其中所述規(guī)則柵格的柵格常數(shù)(G)為20mm至200mm之間，包含20mm和200mm。
14.用于照明設(shè)備(100)的光電子半導(dǎo)體組件(10)的透鏡(1)，該透鏡(I)具有輻射出射面(2)并且具有光軸(0)， 其中輻射出射面(2) 一具有最低處(5)，所述最低處(5)尤其是被光軸(0)穿透并且尤其是處于中心區(qū)域(3)中， 一具有至少兩個具有最高處(7)， -具有至少兩個連接壁(8 )，所述連接壁(8 )分別從所述最高處(7 )中的一個到達所述最高處(7)中的另一個，并且與最高處(7) —起在側(cè)向上完全環(huán)繞最低處(5)，以及 -每個連接壁(8 )都具有鞍點(6 )，所述鞍點(6 )高于最低處(5 )并且低于與連接壁(8 )接界的最聞處(7)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的透鏡(1)， 具有至少3個局部最高處(7)，其中最高處(7)的數(shù)目等于鞍點(6)的數(shù)目以及連接壁(8)的數(shù)目。
全文摘要
在光電子半導(dǎo)體組件(10)的至少一個實施方式中，所述半導(dǎo)體組件具有載體(12)以及至少一個光電子半導(dǎo)體芯片(13)。半導(dǎo)體芯片(13)安裝在載體(12)處并且具有背向載體的輻射透射側(cè)(14)，通過輻射透射側(cè)(14)定義平面(P)。此外，半導(dǎo)體組件(10)包含具有輻射出射面(2)的透鏡(1)。相對于平面(P)上的高度(h)而言，透鏡(1)分別具有最低處(5)以及至少兩個最高處(7)和至少兩個連接壁(8)。連接壁(8)分別從最高處(7)中的一個到達最高處(7)中的另一個，并且各包括一個鞍點(6)，所述鞍點(6)高于最低處(5)并且低于與連接壁(8)接界的最高處(7)。
文檔編號G02F1/13357GK102741738SQ201080063559
公開日2012年10月17日 申請日期2010年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月12日
發(fā)明者P.布里克 申請人:奧斯蘭姆奧普托半導(dǎo)體有限責(zé)任公司