尺寸減小并且光輸出提高的光發射器裝置和方法與流程

尺寸減小并且光輸出提高的光發射器裝置和方法交叉引用相關申請本申請涉及并且要求于2011年12月6日提交的美國專利申請序號13/312,518的優先權，其全部內容通過引用結合于此。技術領域在本文中的主題在大體上涉及光發射器裝置和方法。更具體而言，在本文中的主題涉及尺寸減小并且光輸出提高的改進的光發射器裝置和方法。

背景技術：
發光二極管(LED)可用于光發射器裝置或封裝內，用于提供不同顏色的光點，例如、藍光、紅光和綠光、具有不同色點的光的組合以及白光(例如，被視為白色或近白色)。研制光發射器裝置或封裝，代替白熾、熒光以及金屬鹵化物高強度放電(HID)光產品。傳統的裝置可利用光學元件(例如，透鏡)來提高從這種裝置中提取的光量。傳統透鏡的一個問題在于，未為了光提取完全減小和/或提高各種尺寸或比例，例如，透鏡與基座的比例、邊緣排除區域以及其他尺寸。一方面，這是因為傳統透鏡未接近或靠近基座的邊緣延伸。目前，光發射器裝置和照明產品的設計師和制造商傾向于使用和適應于使用尺寸更小的光發射器裝置的產品。因此，提高光發射器裝置的光提取，對于保持或超過特定裝置預期和需要的預期光學性能(例如，亮度級)越來越重要。盡管在市場上可獲得各種發光裝置，依然需要效率和光提取提高的裝置和方法。

技術實現要素：
本發明提供了一種光發射器裝置，包括：基座，所述基座具有一長度、一寬度和一表面，所述表面具有6平方毫米或更小的平面表面面積；在所述基座的所述表面之上設置的第一電氣元件和第二電氣元件；在所述基座的所述表面之上設置的發光芯片，所述發光芯片具有0.72mm2或更小的平面表面面積，所述發光芯片與所述第一電氣元件和所述第二電氣元件電連接，并且所述第一電氣元件和所述第二電氣元件從所述基座的中央、圍繞所述發光芯片的各邊緣、并且朝向所述基座的各邊緣向外延伸，以占據所述基座的平面表面面積的大部分；透鏡，設置在所述發光芯片之上并且位于所述基座上，其中，所述透鏡包括透鏡底部、在所述透鏡底部的上方延伸的半球部分、以及在所述透鏡底部周圍延伸的保護層，其中，所述透鏡底部的直徑等于或小于所述基座的長度或寬度，以使從中的光提取最大化；以及所述光發射器裝置能夠操作用于在以350毫安驅動時以100或更高的流明發射光。本發明還提供了一種光發射器裝置，包括：基座，具有一表面，所述表面具有6mm2或更小的平面表面面積；在所述基座的所述表面之上設置的第一電氣元件和第二電氣元件，其中所述第一電氣元件和所述第二電氣元件從所述基座的中央朝向所述基座的各邊緣延伸，并占據所述基座的平面表面面積的大部分；在所述基座的所述表面之上設置的發光芯片，并且所述發光芯片電連接至所述第一電氣元件和所述第二電氣元件，所述發光芯片具有0.72mm2或更小的表面面積；以及透鏡，設置在所述發光芯片之上并且位于所述基座上，其中，所述透鏡包括具有一直徑的透鏡底部、在所述透鏡底部的上方延伸的半球部分、以及在所述透鏡周圍延伸的保護層；其中，所述保護層的設置在所述透鏡底部的直徑與所述基座的邊緣之間的部分包括0.3與零mm之間的測量長度，以使光提取最大化；并且其中，所述光發射器裝置能夠操作用于在以350毫安驅動時以100或更高的流明發射光。本發明還提供了一種光發射器裝置，包括：基座，具有6mm2或更小的面積；所述基座上的發光芯片；以及透鏡，設置在所述發光芯片之上并且位于所述基座上，其中，所述透鏡包括圓形透鏡底部、在所述透鏡底部的上方延伸的半球部分、以及在所述透鏡底部周圍延伸的保護層，其中，所述透鏡底部的直徑等于或小于所述基座的長度或寬度，以使從中的光提取最大化；其中，所述發光芯片的寬度與所述基座的寬度的第一比率為0.35或更小；其中，所述透鏡底部的表面面積與所述基座的表面面積的第二比率為0.63或更大；其中，所述發光芯片的寬度與所述透鏡底部的直徑的第三比率為0.4或更小；并且所述光發射器裝置能夠操作用于在以350毫安驅動時以100或更高的流明發射光。本發明還提供了一種從光發射器裝置提供光的方法，所述方法包括：提供光發射器裝置，所述光發射器裝置包括：基座，所述基座具有一長度、一寬度和6mm2或更小的平面表面面積；所述基座上的發光芯片，所述發光芯片具有0.72mm2或更小的平面表面面積，所述發光芯片與第一電氣元件和第二電氣元件電連接，所述第一電氣元件和所述第二電氣元件從所述基座的中央、圍繞所述發光芯片的各邊緣、并且朝向所述基座的各邊緣向外延伸，以占據所述基座的平面表面面積的大部分；以及透鏡，設置在所述發光芯片之上并且位于所述基座上，其中，所述透鏡包括透鏡底部、在所述透鏡底部的上方延伸的半球部分、以及在所述透鏡底部周圍延伸的保護層，其中，所述透鏡底部的直徑等于或小于所述基座的長度或寬度，以使從中的光提取最大化；并且在以350毫安驅動時以100流明或更高的光輸出從所述光發射器裝置發射光。附圖說明在包括引用附圖的說明書的剩余部分中，更具體地提出了本領域的技術人員完全啟用的本主題的公開內容，包括其最佳實施方式，其中：圖1為根據本文中本公開的光發射器裝置的一個實施方式的頂部透視圖；圖2為圖1的光發射器裝置的另一個頂部透視圖；圖3A和圖3B為圖1的光發射器裝置的頂部平面圖；圖4為圖1的光發射器裝置的側視圖；圖5為圖1的光發射器裝置的底部平面圖；圖6A到圖6C分別為根據在本文中的本公開的發光芯片的頂視圖、剖視圖以及底視圖；以及圖7和圖8示出了根據本文中的主題的與發光芯片相關的各種幾何體。具體實施方式現在，詳細參照在本文中的主題的可能方面或實施方式，在圖中顯示了其一個或多個實例。提供每個實例用于解釋主題，而非用作限制。實際上，作為一個實施方式的一部分說明或描述的特征可在另一個實施方式中用于產生又一個實施方式。其目的在于，在本文中公開和預期的主題包括這種修改和變更。如在不同的示圖中所示，為了說明的目的，相對于其他結構或部分放大結構或部分的一些尺寸，因此，這些尺寸用于說明本主題的通用結構。而且，根據在其他結構和/或部分上形成的一個結構或部分，描述本主題的各個方面。本領域的技術人員會理解的是，在另一個結構或部分“上”或“之上”形成的結構的引用預計額外的結構和/或部分可介入。在另一個結構或部分上形成的一個結構或部分(無需中介結構或部分)的引用在本文中描述為“直接”形成在該結構或部分上。同樣，要理解的是，在一個元件被稱為“連接”、“附接”或“耦合”至另一個元件時，該元件可直接連接、附接或耦合至所述另一個元件，或者可具有中介元件。相反，在一個元件被稱為“直接連接”、“直接附接”或“直接耦合”至另一個元件時，沒有中介元件。而且，“上”、“之上”、“上部”、“頂部”、“下部”或“底部”等相對術語在本文中用于描述一個結構或部分與另一個結構或部分的關系，如圖中所示。要理解的是，“上”、“之上”、“上部”、“頂部”、“下部”或“底部”等相對術語旨在除了包括在圖中描述的方向，還包括裝置的不同方向。例如，如果在圖中的裝置顛倒，那么被描述為位于其他結構或部分“之上”的結構或部分現在位于其他結構或部分“之下”。同樣，如果在圖中的裝置沿著一個軸旋轉，那么被描述為位于其他結構或部分“之上”的結構或部分現在位于其他結構或部分的“旁邊”或“左邊”。在全文中，相似的數字表示相似的元件。除非明確敘述沒有一個或多個元件，否則在本文中使用的術語“包括”、“包含”以及“具有”應理解為不排除具有一個或多個元件的開放式術語。在本文中描述的根據實施方式的發光裝置可包括基于族III-V氮化物(例如，氮化鎵(GaN))的發光二極管(LED)或可在生長襯底(例如，碳化硅(SiC)襯底)上制造的激光，例如，由位于北卡羅來納州達勒姆的Cree公司制造和銷售的那些裝置。預計在本文中還具有其他生長襯底，例如但不限于藍寶石、硅(Si)以及GaN。一方面，SiC襯底/層可為4H多型碳化硅襯底/層。然而，可使用其他Sic候選的多型體，例如，3C、6H以及15R多型體。可從位于北卡羅來納州達勒姆的Cree公司(本主題的受讓人)購買到合適的SiC襯底，并且在科學文獻中以及在大量共同讓與的美國專利中，提出了用于制造這種襯底的方法，這些專利包括但不限于美國專利號參考34,861、美國專利號4,946,547以及美國專利號5,200,022，其全部內容通過引用結合于此。預計在本文中具有任何其他合適的生長襯底。在本文中使用的術語“III族氮化物”表示在周期表的III族中的氮與一個或多個元件之間形成的那些半導體化合物，通常是鋁(Al)、鎵(Ga)以及銦(In)。該術語還表示二元、三元以及四元化合物，例如，GaN、AlGaN以及AllnGaN。III族元素可與氮相結合，以形成二元(例如，GaN)、三元(例如，AlGaN)以及四元(例如，AllnGaN)化合物。這些化合物可具有實驗公式，其中，一摩爾氮與總共一摩爾III族元素相結合。因此，公式(例如，AlxGa1-xN，其中，1>x>0)通常用于描述這些化合物。在適當的科學文獻中已經相當好地研制和報告了用于III族氮化物的外延生長的技術。雖然在本文中公開的LED的各種實施方式包括生長襯底，但是本領域的技術人員要理解的是，可去除晶體外延生長襯底(包括LED的外延層在該襯底上生長)，并且獨立式外延層可安裝在代替的載體襯底或者可具有與原始襯底不同的熱、電氣、結構和/或光學特性的襯底上。在本文中描述的主題不限于具有晶體外延生長襯底的結構并且可與以下結構相結合使用，在這些結構中，外延層已經從其原始生長襯底中去除并且粘合至代替的載體襯底。根據本主題的一些實施方式的基于III族氮化物的LED例如可在生長襯底(例如，Si、SiC或藍寶石襯底)上制造，以提供水平裝置(在LED的相同側上具有至少兩個電觸頭)或垂直裝置(在LED的相反側上具有電觸頭)。而且，在制造之后，生長襯底可保持在LED上，或者可去除該生長襯底(例如，通過蝕刻、研磨、拋光等)。例如，可去除生長襯底，以減小所生成的LED的厚度和/或通過垂直LED減小正向電壓。例如，水平裝置(具有或沒有生長襯底)可通過覆晶技術粘合(例如，使用焊料)至載體襯底或印刷電路板(PCB)，或者可引線接合。垂直裝置(具有或沒有生長襯底)可具有粘合至載體襯底、安裝區域或PCB的第一終端焊料以及粘合至載體襯底、電氣元件或PCB的第二終端焊料。在Bergmann等人的美國公開號2008/0258130中并且在Edmond等人的美國公開號2006/0186418中，通過實例，討論垂直和水平LED芯片結構的實例，這兩個公開號的全部內容通過引用結合于此。進一步要描述的是，一個或多個LED芯片可至少部分涂有一個或多個磷光體。磷光體可吸收一部分LED光并且發射不同波長的光，以便光發射器裝置或封裝從LED和磷光體的每個中發射光的組合。在一個實施方式中，發射器裝置或封裝發射由LED芯片和磷光體的光發射的組合產生的所謂的白光。可使用很多不同的方法涂覆和制造一個或多個LED，在標題均為“WaferLevelPhosphorCoatingMethodandDevicesFabricatedUtilizingMethod”的美國專利申請序號11/656,759和11/899,790中描述了一種合適的方法，這兩個專利的全部內容通過引用結合于此。在題為“PhosphorCoatingSystemsandMethodsforLightEmittingStructuresandPackagedLightEmittingDiodesIncludingPhosphorCoating”的美國專利申請序號12/014,404以及題為“SystemsandMethodsforApplicationofOpticalMaterials到OpticalElements”的部分繼續申請美國專利申請序號12/717,048中，描述了用于涂覆一個或多個LED的其他合適的方法，這兩個專利的全部內容通過引用結合于此。還可使用其他方法(例如，電泳沉積(EPD))，涂覆LED，在題為“CloseLoopElectrophoreticDepositionofSemiconductorDevices”的美國專利申請序號11/473,089中描述了一種合適的EPD方法，該案的全部內容通過引用結合于此。要理解的是，根據本主題的光發射器裝置和方法還可具有不同顏色的多個LED，其中的一個或多個可為白光發光。/參照顯示光發射器裝置和方法的實施方式的附圖中的各圖，圖1到圖5示出了根據本主題的通常表示為10的光發射器類型或LED、封裝或裝置的一個配置或實施方式。圖6A到圖8示出了可包含在本文中公開的新型光發射器封裝和裝置內的LED芯片的各種實施方式。尤其地，在本文中描述的裝置和芯片可減小尺寸并且在各種尺寸方面改進，以提供提高的光提取并且關于裝置的尺寸方面(例如，該裝置的尺寸)實現可能最佳的性能。根據傳統裝置，這種改進具有優點并且不可預見，傳統裝置僅僅任意地使用和選擇更小的芯片供發射器裝置使用和/或縮小發射器裝置的尺寸方面而不考慮改進的比率和/或尺寸屬性。實際上，傳統的觀點認為，尺寸減小的光發射器封裝或裝置還必然減小亮度或光提取，而非與在本文中的主題一樣，減小和改變傳統的更大的光發射器封裝或裝置的尺寸方面，同時還出人意料地與更大的封裝或裝置的光輸出性能匹配或者超過該光輸出性能。例如但不限于，在本文中描述的光發射器裝置適于以大約100或更大的流明或者其任何子范圍(例如，從100到150流明、150到200流明或者大于200流明)發射光。一方面，根據本文中主題的光發射器適于在以350毫安(mA)驅動時，通過大約110或更高流明/瓦特的輸出來發射光。一方面，在本文中描述的裝置在高達并且包括1安培(A)下可工作。例如，這些發光功效可在諸如25℃(77°F)的條件下。參照圖1，顯示了通常表示為10的光發射器裝置。光發射器裝置10可包括設置在透鏡30之下的各種部件(feature，特征)。在圖1中，由于如圖2所示透鏡30可在光學上不透明，所以透鏡30用虛線表示。在圖1中的虛線僅僅用于說明的目的，并且表示透鏡30相對于可設置在透鏡30之下的部件的位置，這是因為可以見到這種部件位于不透明透鏡30之下(例如，見圖2)。參照圖1到4，光發射器裝置10可包括諸如固態發射器的至少一個光發射器，或可設置或安排在芯片或在本文中稱為安裝區域(通常表示為14)的芯片粘接區域之上的LED芯片12。安裝區域14可包括用于使電流進入LED芯片12內的圖案化導電部件，并且提供用于橫向擴散熱量的區域。在圖1中顯示的LED芯片12僅僅用于說明的目的，這是因為LED芯片可具有任何合適的形狀或配置，例如，參照描述LED芯片12的各種特征和/或實施方式的圖6A到圖8。一方面，LED芯片12可包括由圖6A到圖8描述的任何實施方式，在此處進一步進行描述。安裝區域14可包括在本領域中已知的任何合適的導電材料，例如，金屬和金屬合金(銅(Cu)、鋁(Al)、錫(Sn)、銀(Ag))、導電聚合物材料和/或其組合。安裝區域14可與光發射器裝置10的電氣元件一體地形成或者與這些電氣元件電/熱隔離。例如，電氣元件可分別包括第一和第二電接觸區域或元件16和18。第一和第二電氣元件16和18可包括(例如但不限于)在本領域中已知的任何合適的導電材料，例如，金屬和金屬合金(Cu、Al、Sn、Ag)、導電聚合物材料和/或其組合。一方面，安裝區域14和第一和第二電氣元件16和18可包括使用已知技術(例如，電鍍)沉積的銅(Cu)。一方面，可在基座22上依次濺鍍鈦粘合層和銅晶種層。然后，可在銅晶種層上電鍍大約75μm的銅。然后，可使用標準的光刻工序，沉積形成的銅層被圖案化。在其他實施方式中，可使用掩膜，濺鍍銅層，以形成期望圖案的元件16和18，以便該掩膜用于通過防止在該區域中沉積銅，形成間隙(通常表示為G)。在一些方面，可通過額外的金屬或材料電鍍或涂覆安裝區域14和元件16和18，以使安裝區域14更適合于安裝LED芯片12和/或提高光學性能，例如，由裝置10發射的光量。例如，可通過粘合材料、粘結材料、反射材料和/或防潮材料或層，電鍍安裝區域14和元件16和18。一方面，可用具有任何合適的厚度的鎳(Ni)阻擋層和設置在Ni阻擋層之上的反射Ag層電鍍安裝區域14和元件16和18，用于增大裝置10的反射。依然參照圖1至圖4，通常，安裝區域14和第一和第二電氣元件16和18可設置在襯底或基座22的上表面20之上和/或連接至該上表面。一方面，安裝區域14可分別與第一和/或第二電氣元件16或18的延伸部分一體地形成，并且作為該延伸部分。第一電氣元件16和第二電氣元件18可彼此(例如，通過間隙G)物理分離以及電和/或熱隔離。為了說明的目的，僅僅顯示了一個LED芯片12，然而，還預計具有相似或不同的光波長的多個LED芯片12。間隙G可向下延伸到基座22的上表面20，從而電、熱隔離電氣元件16和18。一方面，間隙G可在第一和第二電氣元件16和18之間提供電隔離，以防止施加于LED芯片12的電信號短路。為了改善光發射器裝置10的散熱，安裝區域14和電氣元件16和18可提供橫向延伸的導熱路徑，用于將熱導至遠離LED芯片12的地方，以便熱可擴散到基座22的超過僅僅位于LED芯片12之下區域的其他區域。例如，安裝區域14可覆蓋基座22的上表面20的表面面積比由LED芯片12覆蓋的表面面積大。安裝區域14可接近基座22的邊緣延伸或者延伸到該邊緣。在所顯示的實施方式中，安裝區域14通常為圓形并且從LED芯片12朝著基座22的邊緣徑向延伸。要理解的是，安裝區域14可包括任何合適的形狀和/或尺寸，并且在一些實施方式中，可與基座22的邊緣對齊延伸。通常，在本文中描述的LED芯片12可體現單獨和/或與一個或多個磷光體或熒光體相結合使用的固態發射器，以發射各種顏色、色點或波長范圍的光，例如，以下波長范圍：(1)主要是藍色的波長(優選地，大約為430nm到480nm；可選地為430-475nm、440-475nm、450-475nm或430-480nm的任何合適的子范圍)；(2)主要是青色的波長(優選地，大約為481nm到499nm)；(3)主要是綠色的波長(優選地，大約為500nm到570nm；可選地為505-515nm、515-527nm、或527-535nm、或535-570nm、或500-570nm的任何合適的子范圍)；(4)主要是黃色的波長(優選地，大約為571到590nm)；以及(5)主要是紅色的波長(優選地，大約為591到750nm，包括可選的橙色子范圍(優選地，大約為591到620nm)、或621-750nm、或621-700nm、或600-700nm、或610-700nm、或610-680nm、或620-680nm、或620-670nm、和/或591到750nm的任何合適的子范圍)。一方面，光發射器裝置10可包括主要是藍色一個LED芯片12，在照明時，該芯片可激活設置在LED芯片12之上的黃色磷光體(例如，磷光體可至少部分地直接設置在LED芯片12之上和/或設置在LED芯片12之上的裝置10的一部分(例如，透鏡30)上)，以便LED芯片12包括藍色變黃色(BSY)LED芯片12。在一個替換的實施方式中，主要是紅色的LED芯片12還可被包含并且設置在磷光體、密封劑和/或透鏡30之下，用于進行混合，以產生暖白色輸出。光發射器裝置10還可包括LED芯片12，該芯片被配置為激活設置在LED芯片12之上和/或裝置10的一部分之上的紅色磷光體，這是因為例如紅色磷光體可設置在透鏡30的一部分上或內，用于產生暖白色輸出。在又一個替換的實施方式中，裝置10可包括一個以上的LED芯片12，例如，多個LED芯片。多個LED芯片12可包括大致相同的波長(例如，選自相同的目標波長容器)，或者多個LED芯片12的至少第一LED芯片可包括與多個LED芯片12的第二LED芯片不同的波長(例如，至少第一LED可選自與第二LED不同的目標波長容器)。如上所述，一個或多個LED芯片12可設置在裝置10內并且可包括色點或波長的一個或多個組合。例如，一個或多個LED芯片12可主要發射藍色、綠色、紅色、黃色、青色、琥珀色波長及其任何組合。使用任何合適的已知方法和材料，例如但不限于使用可包含或不包含焊劑的傳統焊接材料、可進行導熱和導電的預成形連接、通量或非通量共晶連接、硅樹脂環氧連接、金屬環氧連接、熱壓縮連接的分配的聚合物材料和/或其組合，LED芯片12可安裝到裝置10的安裝區域14中。LED芯片12可包括通過不同方式設置的不同半導體層。在本領域中通常已知LED結構及其制造和操作，因此，在本文中僅僅簡單地進行討論。LED芯片12在芯片12的一個或多個表面上可包括電觸頭(例如，陽極和陰極)。一方面，LED芯片12可具有垂直的結構，以便第一電觸頭位于芯片12的第一表面上，并且第二電觸頭位于與第一表面相反的第二表面上。在這種情況下，引線接合(未顯示)可分別用于電連接LED芯片12和第一和/或第二元件16和18。在其他方面，LED芯片12可包括水平結構的裝置，該裝置在相同的表面(例如，底部表面)上具有這兩個電觸頭(例如，陽極和陰極)。在這方面，由于觸頭可通過芯片附接方法/材料電連接至第一和第二電氣元件16和18，所以不需要引線接合(未顯示)。圖1的LED芯片12可包括水平結構的器件，該器件在下表面上具有這兩個電觸頭。下表面可通過芯片附接材料(例如，焊料、環氧樹脂或焊劑)與第一和第二元件16和18中的每個電連接。在這方面，LED芯片12可至少部分地設置在間隙G之上，以便陽極和陰極電隔離。參照圖1到圖4，發射器裝置10可進一步并且可選地包括上側電觸頭15。一方面，上側電觸頭15可設置在第一和第二電氣元件16和18之上并且與其電連通。如圖2中所示，上側電觸頭15可延伸穿過保護層31，以便外部元件(未顯示)可通過焊接或任何其他連接方法連接至觸頭15，以電連接至發射器裝置10。上側電觸頭15可選并且可包括在本領域中已知的任何合適的導電材料，例如，金屬、金屬合金(Cu、Ag、Sn,)、導電陶瓷和/或聚合物材料。在其他方面，上側電觸頭15可包括主體，該主體接收外部電氣元件(未顯示，例如，電線)、卷曲、夾緊或者保持電氣元件。參照圖1到圖5，基座22可包括任何合適的材料，并且可導電和/或導熱或者不導電和/或導熱。一方面，基座22可包括陶瓷材料，例如，低溫共燒陶瓷(LTCC)材料、高溫共燒陶瓷(HTCC)材料、氧化鋁、氮化鋁(AlN)、三氧化二鋁(Al2O3)、玻璃和/或Al面板材料。在其他方面，基座22可包括塑料材料，例如，聚酰亞胺(PI)、聚酰胺(PA)、聚鄰苯二甲酰胺(PPA)、液晶高分子(LCP)或硅樹脂。在其他實施方式中，基座22可包括印刷電路板(PCB)及其變化、藍寶石、硅或任何其他合適的材料，例如，從位于明尼蘇達州查哈森的Bergquist公司可購買的T-Clad熱覆蓋絕緣襯底材料。對于PCB實施方式及其變化，可使用不同的PCB類型，例如，標準的FR-4PCB、金屬芯PCB(MCPCB)或者可利用的任何其他類型的PCB。在各個方面，可取地選擇包括作為具有低熱電阻或高導熱性的良好電絕緣體的材料(例如，AlN)的基座22。可用作基座22的一些材料具有大約30W/m.K或更高的導熱率，例如，氧化鋅(ZnO)。其他可接受的材料具有大約120W/m.K或更高的導熱率，例如，導熱率的范圍可從140到180W/m.K的ALN。在熱電阻方面，一些可接受的基座22材料具有2℃/W或更低的熱電阻。其他材料還可用作基座22，這些材料具有在本文中討論的范圍之外的熱特性。尤其地，并且如在本文中進一步所述，基座22的各種尺寸可相對于其他尺寸(例如，LED芯片12尺寸和/或各種透鏡30尺寸)減小，以出乎意料地造成比率提高，用于在更小的封裝或裝置內實現提高光提取和效率。一方面，多個光發射器裝置10可由單個大型基座面板構成，其中，單獨的裝置可由大面板分離。可通過切割、鋸切、切削、破壞或者能夠從更大的基座面板分割單獨的裝置基座22的任何其他合適的方法，分割單獨的裝置。在分割后，基座22可包括任何尺寸和/或形狀，例如，大致方形、矩形、圓形、橢圓形、規則的、不規則的或者不對稱的形狀。一方面并且如在圖3A中所示，基座22可包括大致方形，具有第一寬度SW1的第一側和第二寬度SW2的第二側。一方面，第一側SW1在至少一個方向可包括大約2.5毫米(mm)或更小的寬度。在其他方面，SW1可為基本上與SW2相同的尺寸，以便這些尺寸在至少兩個方向相同。例如，每側SW1和SW2在至少兩個可選的垂直方向可包括大約相同的寬度，2.5mm或更小，產生大約6.25mm2或更小的表面面積。例如，一方面，基座22可包括方形，其中，每側SW1和SW2可大約為2.45mm或更小，產生大約6mm2或更小的表面面積。例如，在本文中預計還具有基座22，該基座具有更小的側邊和/或表面面積，其中，一個或多個側面寬度SW1和/或SW2在一個或兩個方向可大約為2.0mm或更小(例如，1.5mm、1.0mm以及0.5mm或更小)，并且可提高裝置封裝的各種尺寸(例如，透鏡與基座的比率)，以盡可能增大更小封裝的光提取。總體上依然參照圖1到圖4，光發射器裝置10可進一步包括透鏡30。透鏡30可形成在基座22的上表面20之上并且設置在至少一個LED芯片12之上，透鏡30可提供裝置10的環境和/或機械保護。透鏡30可相對于基座22的上表面20設置在不同的位置，例如，一方面，透鏡30可如圖所示定位成具有LED芯片12，該芯片至少大約設置在透鏡30的中心之下，在該位置，該芯片具有最高高度。透鏡30可包括保護層31，該保護層可與裝置10的側邊對齊延伸，以覆蓋裝置10的一部分，例如，裝置的角落。保護層31相對于一部分透鏡30可至少部分扁平或水平。一方面，透鏡30和保護層31可包括相同的材料。一方面，透鏡30和保護層可使用不同的模制技術來模制并且可包括與模制工序兼容的任何合適的材料。一方面，透鏡30和保護層31可包括(例如但不限于)硅樹脂、塑料、環氧樹脂、玻璃或其組合。一方面，硅樹脂適合于進行模制，并且提供合適的光學傳輸性能。還可經受隨后的回流工序，并且不隨著時間顯著劣化。在本領域中已知，包括腔體的模具(未顯示)可裝載在大型基座面板(例如，前面描述的在分割之前的大面板)之上，其中，每個腔體設置在至少一個LED芯片12之上。具有液體形式的透鏡材料和/或密封劑可分配在模具中，以填充包圍LED芯片12的腔體。一方面，透鏡30可包括液態固化硅樹脂。LED芯片12可嵌入位于相應一個腔體內的液態硅樹脂內。然后，可使用已知的固化工序，可選地固化液態硅樹脂。然后，可去除模具，以便提供多個透鏡，例如，符合規定的腔體的形狀的透鏡30，其中，每個透鏡30可設置在相應的一個LED芯片12之上。然后，可使用任何合適的分割方法(例如并且如上所述)，例如，切割、鋸切、切削、破壞等，從大型基座面板分割諸如裝置10(包括基座22、LED芯片12以及透鏡30)的單獨的光發射器裝置。光發射器裝置10的透鏡設置還可容易地適合于供可由終端用戶放置在透鏡30之上的二次透鏡或光學器件使用，以促進射束成形。在本領域中已知這種二次透鏡，在市場上可購買到很多這種二次透鏡。透鏡30可在光學上清晰、著色、透明、半透明、不透明和/或其組合。還要理解的是，透鏡30可具有紋理，以提高光提取，或者透鏡30可包含選擇數量的可選的額外材料，例如，一個或多個磷光體、擴散器或光散射粒子的量。圖3A和圖3B示出了各種光發射器裝置10尺寸，可提供這些尺寸，并且基于更小的裝置尺寸，這些尺寸在最大化的光提取和效率方面出乎意料地實現非常有利的性能。例如，相對于上述側邊SW1和SW2和/或基座22的表面面積(例如，SW1和SW2的乘積)，可提高透鏡直徑D1和/或半徑R1。一方面，可通過盡可能減小在透鏡30的邊緣與基座22之間的邊緣排除區域E的量提高透鏡直徑D1和/或半徑R1。圖3A示出了透鏡30，其中，直徑D1不與基座的側邊對齊延伸，并且圖3B示出了透鏡30，其中，直徑D1與基座的側邊對齊延伸，從而盡可能減小在透鏡30與基座22的一個或多個邊緣之間的邊緣排除區域E的量。例如，一方面，透鏡30可包括大約2.0mm或更大的直徑D1，大約1.0mm或更大的半徑R1。例如，直徑D1可包括大約2.172mm或更大，半徑R1大約為1.086mm或更大。預計透鏡30直徑D1和半徑R1具有各種子范圍，例如，直徑的范圍可從大約2.0mm到大約2.5mm或更大，以便與基座22對齊，并且包括例如與基座寬度SW1和/或SW2相同的寬度。通常，在直徑D1增大時，邊緣排除區域E減小。一方面，對于基座22的至少一個邊緣，邊緣排除區域E(例如，在透鏡30的底部與基座22的邊緣之間的長度或面積)的范圍可在大約零(0)與0.5mm之間。預計邊緣排除區域具有任何子范圍，例如，從0到0.3mm或者0.3mm或更大。在其他方面，如圖3B所示，邊緣排除區域E可大約為0(0)，以便透鏡一直延伸到基座22的至少一個邊緣。在另一方面，透鏡30可一直延伸到基座的至少兩個或多個不同邊緣，以便邊緣排除區域E在基座22的多于一個的邊緣上大約為零(0)mm。在又一方面，邊緣排除區域E可一直延伸到基座22的每個邊緣，以便對于基座22的所有邊緣，裝置10具有大約零(0)mm的邊緣排除區域。尤其地，并且如圖3B所示，甚至在邊緣排除區域E大約為零(0)mm時，上側電觸頭15可依然可選地由裝置10實現。一方面，可相對于基座22的尺寸或尺度增大透鏡30尺寸。例如，在透鏡30的寬度(例如，透鏡的直徑D1)與基座22的寬度(例如，SW1和/或SW2)之間的比率可包括大約0.85或更大。一方面，通過盡可能減小邊緣排除區域E，可提高該比率，從而盡可能增大透鏡/基座寬度比，以獲得最大可能的透鏡。一方面，透鏡30的寬度與基座22的寬度的比可包括大約0.887的比率。提高該比率，可有利地增大裝置10的光提取和效率，以在裝置的尺寸變得更小時，保持和/或超過大約為100或更大流明的亮度級。一方面，透鏡30寬度或直徑D1與基座22的寬度SW1或SW2的比率可包括從大約0.85到1的任何子范圍，例如，0.85到0.87、0.87到0.9、0.9到0.92、0.92到0.95、0.95到0.98以及0.98到1。還可提高透鏡30面積與基座22面積(例如，SW1和SW2的乘積)的比率用于增大光提取。這種改進例如可包括將在透鏡30面積與基座22面積之間的比率提高為大約0.60或更大。一方面，透鏡30面積和基座22面積可包括大約0.617的比率。預計在透鏡30面積與基座22面積之間的比率具有任何子范圍，例如，0.60到0.61、0.61到0.62、0.62到0.63、0.63到0.65或大于0.65。圖3B進一步顯示了，在本文中公開的光發射器裝置10可進一步可選地包括一個或多個元件，用于保護不受到靜電放電(ESD)的損害。可使用不同的元件，例如，各種垂直硅(Si)齊納二極管、與LED芯片12平行地設置并且反向偏置的不同LED、表面安裝壓敏電阻器以及橫向Si二極管。LED芯片12和ESD保護裝置32的設置允許過多的電壓和/或電流從ESD事件中穿過光發射器裝置10，以穿過保護裝置32，而非LED芯片12，從而保護LED芯片12不受到損害。在所顯示的實施方式中，可利用垂直結構的ESD保護裝置32，并且使用已知的安裝技術將其安裝在安裝區域14之上。ESD保護裝置32可相對于LED芯片12反向偏置，并且可通過引線接合34電連接至第二電氣元件。與LED芯片12相比，ESD保護裝置32可較小，以便在安裝區域14和/或基座22的表面上不覆蓋過多區域，從而不阻止從LED芯片12中發射的大量光。ESD保護裝置32還可位于透鏡30的邊緣附近，以便不阻止裝置10的中心的光。要理解的是，在一些方面，本文中描述的光發射器裝置，可以無需設置ESD保護裝置32，或者在一個替換物中，ESD保護裝置32可位于光發射器裝置的外部。圖3A和圖3B進一步示出了包括至少一個通常表示為36的符號或指示符的裝置10。指示符36可表示裝置10的電氣極性并且確保將光發射器裝置10精確地安裝在外部電源之上，例如，PCB、驅動電路、電源電路、或其他外部襯底或電流源。例如，第一表面安裝區域38(圖5)可與第一電氣元件16電連通，并且可安裝在電源的正極側之上，以驅動電流通過裝置10的LED芯片12。在所顯示的實例中，指示符36包括形成在第一電氣元件16內的加(+)號，表示應安裝該裝置，以便正電流流入第一表面安裝區域38(圖5)內，然后通過通常表示為44的導電通路或者通孔流入第一電氣元件16內，最后流入LED芯片12內。負電流可從LED芯片12中流出并且流入第二元件18內，然后流入由導電通孔44傳輸的第二表面安裝區域40(圖3A到圖4)內(例如，也參照在圖5中的通孔44)。第二電氣元件18可與第二表面安裝區域40電連通和/或電耦合(圖5)，以便電流可從裝置10中流出，并且流入外部襯底內，例如，PCB、電源、驅動電路或其他電路或電流源。在裝置10上還可具有至少一個對準標記(通常表示為42)，并且該標記可包括在制造電氣元件期間使用的標記，以便在電氣元件16和18的沉積、蝕刻和/或電鍍期間，確保例如掩膜充分地對準。要理解的是，指示符36和標記42可包括多個不同的符號、形狀和/或指示符類型。必要時，符號或指示符36還可包含在第二電氣元件18之上。還要理解的是，符號和標記可位于除了電氣元件16和18之上的其他位置內。圖4為裝置10的側視圖。如上所述，可減小和改進透鏡30和基座22的尺寸和/或比率的各個方面，用于有利地增大光提取。一方面，通過盡可能減小邊緣排除區域E，可相對于基座寬度SW1和/或SW2的減小(圖3A和3B)，減小和增大透鏡直徑D1和/或半徑R1。如圖4所示，裝置10可包括總體封裝高度H1。高度H1可(例如但不限于)大約為1.85mm或更小。一方面，H1可大約為1.84mm。在其他方面，高度H1可具有不同的子范圍，包括小于1.0mm、1.0mm到1.2mm、1.2mm到1.4mm、1.4到1.6mm、1.6到1.8mm以及大于1.8mm。裝置10可包括底部厚度T1，該厚度包括基座22、表面安裝區域38以及保護區域31的厚度。底部厚度T1例如可大約為0.8mm或更小，例如，0.76mm。厚度T1可包括各種子范圍，包括小于0.5mm、0.5mm到0.6mm、0.6mm到0.7mm以及0.7mm到0.8mm。裝置10可進一步具有大約0.65mm或更小的基座厚度T2。基座厚度T2可包括表面安裝區域38、基座22以及電氣元件16的厚度。厚度T2可包括各種子范圍，包括小于大約0.4mm、0.4到0.5mm、0.5到0.6mm以及0.6到0.65mm。透鏡30可包括取決于光輸出的期望形狀的任何合適的橫截面形狀。例如，所顯示的一個合適的橫截面形狀是半球形，替換的形狀的一些實例為橢圓形、彈頭形、扁平狀、六角形以及方形。透鏡30可包括頂點或最大高度的點，其中心設置在所顯示的基座22的中心之上，或者頂點可相對于基座22偏離中心。透鏡30還可包括相同高度的一個以上的頂點。圖5是裝置10的底視圖。裝置10可進一步包括表面安裝區域38和40，用于電連接至外部電源或電路(未顯示)。表面安裝區域38和40可分別基本上垂直地設置在第一和第二電氣元件16和18的一部分之下。在裝置10安裝在外部電源之上時，通過將信號傳送給表面安裝區域38和40，外部電源(未顯示)可將電流或信號傳遞給裝置10。例如，第一和第二表面安裝區域38和40可與位于外部電源(未顯示)上的焊接觸頭或其他導電路徑進行電連通，并且可反過來通過在內部設置在基座22內的導電路徑，分別將電流傳送到第一和第二電氣元件16和18內。外部電源可包括PCB、MCPCB、驅動電路、電源或者能夠將電流傳送到表面安裝區域38和40內的任何其他合適的外部電流電源。在所顯示的實施方式中，光發射器裝置10可被設置為使用表面安裝技術安裝到外部襯底或電源中，并且裝置10可包括內部導電路徑，這些路徑分別使表面安裝區域38和40與元件16和18連接。內部導電路徑可包括一個或多個通常表示為44的導電通孔。一個或多個導電通孔44可延伸穿過在第一表面安裝區域38與第一電氣元件16之間的基座22，以便在將電流或信號施加到第一表面安裝區域38中時，該電流或信號通過基座22傳導到第一電氣元件16內。同樣，一個或多個導電通孔44可被形成為在第二表面安裝區域40與第二電氣元件18之間延伸，以在這兩者之間傳導電信號。第一和第二表面安裝區域38和40可允許對裝置10進行表面安裝，電信號穿過第一和第二表面安裝區域38和40，被施加到LED芯片12中。導電通孔44和表面安裝區域38和40可包括任何適當地導電的材料并且可使用任何合適的技術來提供，包括用于提供安裝區域14和第一和第二電氣元件16和18的技術。要理解的是，表面安裝區域38和40和導電通孔44可以以很多不同的構造設置中，因此，可包括任何合適的形狀和/或尺寸。由于導電通孔44使電氣元件16和18與各個表面安裝區域38和40連接，所以還要理解的是，除了所顯示的設置，電氣元件還可以以其他設置放置。導電通孔44可在并非基本上垂直地設置的各個表面安裝區域38和40與電氣元件16和18之間形成，但是還可在基座22內以某角度設置。還要理解的是，在位于表面安裝區域與電氣元件之間的基座的一個或多個表面之間，或者甚至沿著位于各個表面安裝區域與電氣元件之間的基座22的外側表面，可設置一個或多個中介金屬層，代替通孔44。如圖5所示，光發射器裝置10可進一步包括設置在基座22的底部表面上的熱元件46。熱元件46可分別可選地設置在第一和第二安裝區域38和40之間。一方面，熱元件46可設置在關于位于一個或多個LED芯片12之下的基座22的中心位置。熱元件46可包括任何導電材料，例如，金屬、金屬合金(Sn、Ag、Cu)等，并且可與LED芯片12至少部分垂直對準。在一個實施方式中，熱元件46與在基座22的上表面20上的電氣元件16和18以及在基座22的底部表面上的第一和第二表面安裝區域38和40電隔離。雖然LED芯片12的熱量可通過安裝區域14和電氣元件16和18在基座22的上表面20之上橫向擴散，但是更多的熱量可進入直接位于LED芯片12之下和周圍的基座22內。通過允許熱量擴散到熱量可更容易從裝置中消散的熱元件46內，熱元件46可幫助散熱。還可通過通孔44從基座22的上表面20中傳導熱量，其中，熱量可擴散到熱量也可消散的第一和第二表面安裝區域38和40內。對于使用表面安裝技術的裝置，熱元件46和第一和第二表面安裝區域38和40的厚度可大致相同，以便熱元件46和第一和第二表面安裝區域38和40與橫向表面(例如，PCB)進行接觸。然而，為了提高焊料的潤濕性，并且為了確保在熱元件46與外部散熱器之間具有更堅固的接觸，熱元件46可遠離該裝置的主體延伸到比表面安裝區域更大的距離。即，預計熱元件46可比表面安裝區域38和40更厚。圖6A到圖6C分別示出了可部分設置在第一和第二元件16和18(圖1)中的每個的一部分之上的LED芯片12的實施方式。在圖1中，通常指定LED芯片12，并且該芯片由一個或多個筆直切割的或無角度的外表面構成。然而，LED芯片12可包括通常表示為50的襯底，該襯底進行斜角切割，從而提供具有設置在上表面和下表面之間的成角度的或傾斜的表面的芯片。具體而言，圖6A到圖6C示出了一個實施方式，其中，LED芯片12是大致方形芯片，其中，相鄰的表面52和54可包括大致相同的長度。然而，圖8示出了一個實施方式，其中，LED芯片12的襯底可包括大致矩形芯片，其中，相鄰的表面52和54具有不同的長度。一方面，相鄰側52和54中的每個在至少一個方向的長度可為大約1mm(例如，1000μm)或更小。在其他方面，相鄰側52和54中的每個在至少兩個方向可包括大約為0.85mm(例如，850μm)或更小的長度，例如，大約0.70mm(例如，700μm)、0.50mm(例如，500μm)、0.40mm(例如，400μm)以及0.30mm(例如，300μm)或更小。LED芯片12可包括大約0.40mm或更小(例如，400μm或更小)的厚度t，例如，0.34mm(例如，340μm)或更小。一方面，如圖6B中所示，LED芯片12可包括大約0.335mm或更小(例如，335μm)的厚度t或者從0.15到0.34mm的各種子范圍的厚度t，例如，大約0.15到0.17mm(例如，150到170μm)、0.17到0.2mm(例如，170到200μm)、0.2到0.25mm(例如，200到250μm)、0.25到0.30mm(例如，250到300μm)以及0.30到0.34mm(300到340μm)。一方面，LED芯片12可包括大約0.74mm2或更小的面積(例如，相鄰側52和54的最大長度的乘積)，例如，0.72mm2或更小。在其他方面，LED芯片12可具有從大約0.25到0.72mm2的各種子范圍的表面面積，例如，大約0.25到0.31mm2、0.31到0.36mm2、0.36到0.43mm2、0.43到0.49mm2、0.49到0.56mm2、0.56到0.64mm2以及0.64到0.72mm2。一方面，上表面56可包括比下表面58小的表面面積。一個或多個傾斜的或成角度的側邊(例如，相鄰的表面52和54)可分別設置在上下表面56和58之間。至少一個凹槽(例如，X形凹槽60)可設置在LED芯片12的上表面56內。還可提供多個X形凹槽和/或其他形狀的凹槽。一方面，凹槽60可提高光提取。如圖6C所示，LED芯片12可在相同表面(例如，底表面58)上包括電觸頭。電觸頭可包括陽極62和陰極64。該陽極和陰極可共同占據至少大約90％的有源二極管區域。陽極62可至少部分設置在第一電氣元件16(圖1)之上并且與第一電氣元件16電連通。陰極64可至少部分設置在第二電氣元件18(圖1)之上并且與第二電氣元件電連通。間隙66可設置在陽極62和陰極64之間。一方面，間隙66可例如大約為75μm或更小。在LED芯片12芯片粘附至從電氣元件18中延伸的安裝墊片14時，間隙66可至少部分設置在裝置10的間隙G之上(圖1)。一方面，LED芯片12可包括具有水平結構的直接連接型芯片，以便不需要使芯片與電氣元件電連接。即，LED芯片12可包括水平結構的裝置，其中，每個電觸頭(例如，陽極和陰極)可設置在LED芯片12的底表面上。使用任何合適的材料和/或技術(例如，焊料連接、預成形連接、通量或非通量共晶連接、硅樹脂環氧連接、金屬環氧連接、熱壓縮連接和/或其組合)進行芯片連接的LED芯片12可使LED芯片12與第一和第二元件16和18(圖1)直接電連接，而不需要引線接合。圖7和圖8示出了LED芯片襯底50的各種測量。圖7示出了方形相鄰側邊52和54的各種最大尺寸。圖8示出了矩形芯片的各種最大尺寸，其中，相鄰側邊52和54不同，例如，其中，側邊52小于側邊54。圖8示出了LED芯片襯底50厚度的更小和更大側邊52和54的各種尺寸。一方面，相鄰側邊52和54可包括大約350μmx470μm并且可包括大約175μm的厚度或高度。在其他方面，襯底厚度50可具有大約290μm的高度。在進一步的方面，襯底厚度50可具有大約335μm(例如，0.335mm)的高度。一方面，上表面56可為長度與寬度大約為177μmx297μm的矩形。在其他方面，上表面可為長度與寬度大約為44μmx164μm的矩形。這種LED芯片12在上表面56的面積與相鄰側邊52和54的最大面積之間可具有大約0.4或更小的比率。人們已經發現，在上表面56的面積與側邊52和54的最大面積的比率減小時，光提取可提高。尤其地，選擇使用的LED芯片12已經改進，以有利地提高光提取效率。例如，一方面，LED芯片尺寸(例如，上面在圖6A到圖6C中描述的芯片長度或寬度)與透鏡30尺寸(例如，上面在圖3A到圖4中描述的透鏡直徑D1)的比率盡可能減小，以提高光提取效率。盡可能減小這種比率的一種方法是例如通過減小邊緣排除區域E(圖3A、圖4)來增大透鏡30尺寸和/或減小LED芯片12尺寸。在光發射器裝置和封裝變得越來越小時，使用更小的芯片很重要，然而，可相對于在本文中描述的其他裝置特征，減小和改進選擇使用的LED芯片12。由于傳統的觀點僅僅依賴于將更小的LED芯片包含在更小的裝置內，而不考慮相對于其他封裝或裝置特征(例如，透鏡尺寸和/或根據LED芯片與透鏡的比率進行的選擇)的芯片尺寸，所以這種減小和改進可產生出乎意料的結果，并且LED芯片尺寸與透鏡尺寸之間的比率是意想不到的。一方面并且如上所述，LED芯片12可具有長度大約為0.85mm或更小的長度和寬度。一方面并且如上所述，透鏡30可具有大約2.172mm或更大的透鏡尺寸或直徑(取決于邊緣排除區域E)。芯片尺寸與透鏡尺寸(例如，LED芯片12的寬度與透鏡30的寬度或直徑)的比率可增大為大約0.4或更小。一方面，芯片與透鏡的比率可為0.391或更小以及包括大約0.1到0.2、0.2到0.3或0.3到0.4的任何子范圍。盡可能減小在芯片與透鏡尺寸之間的比率，可提高光提取效率。LED芯片12的寬度與基座22的寬度(例如，SW1和/或SW2，圖3A和圖3B)的比率也可減小和增大，用于有利地提高光提取。在這方面，可期望實現可能最小的比率用于提高光提取。例如，一方面，在LED芯片12的寬度(例如，側邊52和/或54的最大測量)與基座22的寬度之間的比率可大約為0.35或更小。然而，預計在大約零(0)與0.35之間的比率具有任何子范圍，例如，0到0.1、0.1到0.2、0.2到0.3以及大于0.3。通過提高該比率，可調諧裝置10，以相對于裝置占地面積實現可能最佳的性能。微型裝置必須依然保持和/或超過亮度級，這可通過減小和增大各種封裝尺寸和/或比率來部分實現。根據在本文中公開的主題，例如，通過在上面提供的描述并且在各幅圖中，預計具有可取的光輸出的尺寸更小的光發射器裝置可具有上述任何或所有特征，并且在任何適當的組合或各種特征組合中，具有在本文中描述的一個或多個不同特征。在示圖中顯示的并且在上面描述的本公開的實施方式是可在所附權利要求的范圍內產生的多個實施方式的例證。預計光提取改進的新型光發射器裝置以及制造這些新型光發射器裝置的方法可包括除了明確公開的那些配置以外的多個配置。還預計用于提供改進的光提取的在本文中公開的減小并且改進的尺度、尺寸和/或比率可擴展并且適合于具有任何規定的尺寸和/或形狀的光發射器裝置。