[发明专利]封装固态发光芯片的方法、结构及使用该封装结构的光源装置

说明书

技术领域  本发明涉及固态发光器件，例如适用于光发射的半导体器件，尤其涉及所述固态发光器件的封装方法及结构。

背景技术  目前大功率舞台灯光光源主要采用金卤放电泡。金卤放电泡为白色光源，使用寿命较低，一般为几百小时到数千小时不等。因金卤放电泡的发光谱为白色连续光谱，舞台灯光所需的不同色彩只能靠彩色滤光片来滤光实现，使得灯光投射出的图案具有较低的色彩饱和度，色彩既不鲜艳，也不丰富。

固态光源，包括半导体发光器件(例如但不限于发光二极管)，可在驱动电功率作用下发光(例如但不限于可见光)，为绿色无污染的干净节能光源。与传统光源相比，固态光源具有使用寿命较长、功耗低、波长可调等优点。限于现有LED(发光二极管)的散热和光通量等性能指标的不足，LED光源暂主要应用于一些小功率、低端的换色灯产品上。若大功率舞台灯光采用LED光源，则可以省掉所述彩色滤光片，并通过调节不同基色LED的电流来改变光源的颜色，从而利用单色LED较高的色彩饱和度，可使舞台灯光色彩的表现自由度大为提高。但现常用LED发热量大，发光效率还不够高，且单个LED芯片不能承受高功率，因此大功率舞台灯光的高光通量往往要靠LED阵列或LED芯片阵列来实现。例如，申请号为200720061982.0的中国专利所公开的一种舞台灯光源组件，就采用了一个LED阵列和大型散热装置来提供一百瓦的发光功率。

目前大功率LED芯片的大小约为1x1毫米，厚度约为100微米，蓝光LED芯片所采用的GAN材料的折射率为2.5，绿光LED芯片所采用的AlGaInP材料的折射率为3.4，而空气的折射率为1。可见LED芯片和空气二者的折射率具有较大反差，这将使得LED芯片具有较小的光出射临界角。从而在LED芯片中，因出射角度大于该临界角的光线将被反射回去，造成了较大的临界损失。现有光源为了提高LED的发光效率，往往将LED封装为：在LED芯片上直接封装一个半球形的透镜，来减小临界损失；或是在LED芯片上覆盖一层薄薄的硅胶，一来可以增加光线的透射率，二来可以防止芯片受到机械损伤。

上述现有技术的不足之处在于：采用所述封装结构的LED光源只能用在没有角度限制的产品上，如换色灯、洗墙灯等低端产品上，此类光源出射光一般直接投射往墙壁，或通过二次光学透镜再投射往墙壁，均未在光源系统中采用投影镜头，因而不必考虑LED光源光线角度的匹配，光源光通量越高越好。而对于大功率LED图案灯等投影系统，因成像系统对光线的角度限制、成像系统体积所受到的限制、及系统对成像质量和大功率光输出亮度的较高要求，LED光源除了要考虑高光通量输出以外，还要考虑低光学扩展量，来提高整个光学系统的光学效率。

发明内容  本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足之处，而提出一种封装固态发光芯片的方法及结构，使采用该封装结构的光源装置具有较低的光学扩展量，以提高光学系统整体的光学效率。

为解决上述技术问题，本发明的基本构思为：现有光源往往用具有一定折射率的介质来封装固态发光芯片的发光面以提高光通量，但基于成像系统对光线的角度限制及光输出亮度的较高要求，有必要着重考虑降低光源的光学扩展量；为此，本发明考虑以牺牲部分光通量指标来换取光学扩展量指标的改善，无疑将使光源更适用于成像系统。因此，较为简便可取的方式放弃对所述具有一定折射率的介质的使用，直接采用固态发光芯片的裸芯片封装结构。

作为实现本发明构思的技术方案是，提供一种封装固态发光芯片的方法，包括将单个或呈阵列分布的复数个固态发光芯片直接设置或封装在散热基底上的步骤，尤其是，还包括步骤：设置各所述固态发光芯片的发光面为裸面；设置单个或呈阵列分布的复数个准直装置来对准各所述固态发光芯片，以将源自该固态发光芯片的光准直成近平行光进行光输出。

具体地说，上述方案中，所述准直装置为聚焦透镜，所述复数个准直装置一体成型地相接。可以用放置在散热基底上的支架来支承所述准直装置，以架设所述准直装置于所述固态发光芯片的上方。所述固态发光芯片为半导体发光芯片，尤其是发光二极管芯片。

作为实现本发明构思的技术方案还是，提供一种封装固态发光芯片的结构，包括散热基底，以及设置或封装在该散热基底上的单个或呈阵列分布的复数个固态发光芯片，尤其是，各所述固态发光芯片的发光面裸于空气中；还包括单个或呈阵列分布的复数个准直装置，架设在各所述固态发光芯片的上方并对准所述固态发光芯片，以将源自该固态发光芯片的光准直成近平行光进行光输出。