(57)【要約】      （修正有）【課題】色の一様性に優れた浅底パッケージを提供する。【解決手段】蛍光体２８でコンフォーマルに被覆されたＬＥＤダイ２６が浅底方形反射器カップ１６の底部に搭載される。カップは、底部からリムまで約３３度の浅い角度で上方に傾斜する平坦な反射性壁を有する。澄んだ封止材３０が、カップを完全に充填して、滑らかで平坦な頂部表面を形成する。ＬＥＤダイ又は蛍光体からの低い角度での如何なる出射４８，５０も、平坦な空気−封止材境界面でカップ壁に向けて全反射される。この混合されたＬＥＤ／蛍光体光が次に壁により上方に反射され、パッケージの外に出る。ＬＥＤ及び蛍光体により放出された光の大部分が、パッケージを出る前に、全反射及び壁により混合されるので、反射光の色及び明るさはビームに亘りかなり一様である。封止材は全反射を高めて光の混合を助けるよう意図的に設計される。【選択図】図５
2019004162.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光デバイスであって、
鏡面材料を含む反射性のカップであり、当該カップの中央部から上方に向けて傾斜する反射性表面を有するカップと、
第１波長の第１光を放出する、前記カップの中央部に搭載された発光ダイオードダイ（ＬＥＤ）ダイと、
前記ＬＥＤダイの上に位置され、前記反射性表面に接触する外方表面を有する蛍光体と、
前記カップを充填し、前記蛍光体の少なくとも第１表面を覆う、澄んだ封止材であり、前記ＬＥＤダイの第１表面と実質的に平行である平坦表面を有する封止材と、
を含み、
前記蛍光体が前記第１光の一部を吸収して第２波長の第２光を放出し、
前記封止材が前記平坦表面に空気−封止材境界面を有し、それにより前記蛍光体に吸収されなかった前記第１光の少なくとも一部及び第２光の少なくとも一部が、臨界角度以下の角度で前記空気−封止材境界面に入射して前記反射性表面の少なくとも一つに向いた方向に第１反射光として全反射されるように構成され、
前記反射性表面の前記少なくとも１つが、前記第１反射光を前記空気−封止材境界面を通過する方向に第２反射光として反射する、
発光デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の発光デバイスであり、前記カップが長方形の開口を有する、発光デバイス。
【請求項３】
請求項１に記載の発光デバイスであり、前記鏡面材料が前記カップの被覆を含む、発光デバイス。
【請求項４】
請求項１に記載の発光デバイスであり、前記ＬＥＤダイが青色光を放出し、前記蛍光体が、前記青色光と混合されると白色光を作る光を放出する、発光デバイス。
【請求項５】
請求項１に記載の発光デバイスであり、前記蛍光体により吸収されなかった前記第１光の少なくとも一部及び第２光の少なくとも一部が、前記空気−封止材境界面で最大１回反射され、前記反射性表面の前記少なくとも１つで１回反射された後に、前記封止材を出る、発光デバイス。
【請求項６】
請求項１に記載の発光デバイスであり、前記カップが金属膜を含む、発光デバイス。
【請求項７】
請求項１に記載の発光デバイスであり、前記カップがリードフレームの周りにモールディングされたプラスチックを含む、発光デバイス。
【請求項８】
請求項１に記載の発光デバイスであり、前記カップが拡散材料を含む、発光デバイス。
【請求項９】
請求項１に記載の発光デバイスであり、前記鏡面材料が反射性金属を含む、発光デバイス。
【請求項１０】
発光デバイスであって、
鏡面材料を含む反射性のカップであり、当該カップの中央部から上方に向けて傾斜する反射性表面を有するカップと、
前記カップ内に搭載され、第１波長の第１光を放出する発光ダイオード（ＬＥＤ）と、
前記カップ内に設けられ、前記第１光の一部を吸収して第２波長の第２光を放出し、前記反射性表面に接触する外方表面を有する蛍光材料と、
前記蛍光材料の少なくとも第１表面を覆うレベルまで前記カップを充填する封止材であり、空気−封止材境界面を有し、それにより前記蛍光材料に吸収されなかった前記第１光の少なくとも一部及び第２光の少なくとも一部が、臨界角度以下の角度で前記空気−封止材境界面に入射して前記反射性表面の少なくとも一つに向いた方向に第１反射光として反射され、前記反射性表面の前記少なくとも一つが前記反射された光の少なくとも一部を前記空気−封止材境界面に向けて反射するように構成されている、封止材と、
を含む発光デバイス。
【請求項１１】
請求項１０に記載の発光デバイスであり、前記カップが長方形の開口を有する、発光デバイス。
【請求項１２】
請求項１０に記載の発光デバイスであり、前記鏡面材料が反射性金属を含む、発光デバイス。
【請求項１３】
請求項１０に記載の発光デバイスであり、前記ＬＥＤが青色光を放出し、前記蛍光材料が、前記青色光と混合されると白色光を作る光を放出する、発光デバイス。
【請求項１４】
請求項１０に記載の発光デバイスであり、前記蛍光材料により吸収されなかった前記第１光の少なくとも一部及び第２光の少なくとも一部が、前記空気−封止材境界面で最大１回反射され、前記反射性表面の前記少なくとも１つで１回反射された後に、前記封止材を出る、発光デバイス。
【請求項１５】
請求項１０に記載の発光デバイスであり、前記カップが金属膜を含む、発光デバイス。
【請求項１６】
請求項１０に記載の発光デバイスであり、前記カップがリードフレームの周りにモールディングされたプラスチックを含む、発光デバイス。
【請求項１７】
請求項１０に記載の発光デバイスであり、前記カップが拡散材料を含む、発光デバイス。
【請求項１８】
請求項１０に記載の発光デバイスであり、前記鏡面材料が反射性金属を含む、発光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１４年１月２９日に出願された米国仮出願第６１／９３２８５１号に基づく優先権を主張して２０１５年１月１４日に発明の名称を「封止材で充填した蛍光体変換ＬＥＤのための浅底反射器カップ」として出願された国際出願ＰＣＴ／ＩＢ２０１５／０５０２７８の国内移行出願である。国際出願ＰＣＴ／ＩＢ２０１５／０５０２７８及び米国仮出願第６１／９３２８５１号を参照して本明細書に引用する。
本発明は、パッケージされた発光ダイオード（ＬＥＤ）に関し、特に、澄んだ封止材で充填された浅底反射カップ内の蛍光体変換ＬＥＤに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤダイをプリント回路板（ＰＣＢ）その他の基板上に搭載して、ＬＥＤの電極をＰＣＢ上の導電性トレースに電気接続することが一般的である。次に、中央穴を有する丸形の反射器カップをＰＣＢに取り付けて、ＬＥＤダイを包囲する。蛍光体変換のために、カップを粘性蛍光体混合物で完全に充填し、硬化してＬＥＤダイを封止する。ＬＥＤダイの光と蛍光体の光との混合が、白色光などの所望の全体光色を作る。カップは、ＬＥＤダイの側部放出をいくぶん制限し、側部光をほぼ前方方向に方向変更する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
あるケースにおいては、封止材を含む半球レンズがＬＥＤダイ上に取り付けられて、光取り出しを改良する。このことは、レンズを収容するために、カップの中に大きな中央穴を要求する。
【０００４】
上記のパッケージＬＥＤの一つの欠点は、蛍光体光の発光外形（profile）が非常に広いことである。蛍光体は、円錐形カップの縁部又はそのわずか上方にあり、カップから出る蛍光体光は大体ランバーシアン（Lambertian）である。ＬＥＤダイ自身がカップのかなり下方にあるので、ＬＥＤダイからの直接光がカップによってよりはっきりと制限され、カップから出射されるＬＥＤダイからの直接光はランバーシアンより狭く、蛍光体光よりも狭い。ゆえに、ＬＥＤダイが青色光を放出し、蛍光体が黄色光を放出するものと仮定すると、ビーム内のより中央白色光の周りに黄色光輪（halo）が存在する。これはしばしば、蛍光体光輪効果（phosphor  halo  effect）と呼ばれる。
【０００５】
蛍光体で充填した反射性カップの例が、米国特許第2013/0228810号公報に示されている。
【０００６】
ＬＥＤダイの封止は、光取り出し効率を増大するために重要であり、屈折指数（ｎ）がＬＥＤダイの高い屈折指数（例えば、GaN  LEDについてｎ＝2.5〜3）と空気の屈折指数（ｎ＝１）との間の値になるように封止材が設計される。あるＬＥＤダイにおいては、指数が約1.8である頂部サファイア窓からＬＥＤダイ光が出射する。従来のシリコーン封止材（レンズを含む）の屈折指数は、1.4から1.7までの値を取り得る。封止材は、ＬＥＤダイ内部の全反射（TIR）を減少させるように設計される。封止材は、光出力の10〜20％増大に寄与可能である。封止材形状は、封止材−空気境界面におけるＴＩＲを最小化するように設計される。
【０００７】
ＬＥＤダイにより放出された光線がドームの表面に直角に衝突するので、ドーム形状の封止材が人気がある。このことは、全反射を最小にする。もし封止材形状が直方体プリズムに似ていれば、LEDダイ光線が低い角度で平坦な空気−封止材境界面に衝突するので、比較的高い全反射が生じ、形状の対称性から光が逃げ出せない。ゆえに、パッケージしたＬＥＤの単純化した概略例において平坦頂部表面を示したけれども、実際の製品には、平坦頂部表面（空気にさらされる）を有する封止材は用いられない。
【０００８】
幾つかの他の知られた封止材形状として、対称性を破り光の逃げ出しを許すピラミッド型が含まれる。しかしながら、ピラミッド型からの全反射によって、光の幾らかがＬＥＤ及びその取付基板により吸収される。あるピラミッド型構造は、全反射を減少させるために外方表面内に角度づけられた溝を有する。
【０００９】
様々な理由から、ユーザは、蛍光体光輪効果による色の一様性に乏しい円錐形カップからの大体円形のビームに満足しないであろう。レンズがパッケージの高さを増大してしまうので、ユーザは、LEDダイを封止するレンズを要しない浅底パッケージを欲するであろう。上述の従来技術の欠点に影響されない、パッケージされたＬＥＤの新しい設計が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
パッケージされたＬＥＤダイを開示する。ＬＥＤダイは、約３３度の浅い角度で上方に傾斜する４つの平坦壁を有する、浅底の長方形反射性カップを用いる。ＬＥＤダイは反射器の底部に搭載され、底部はＬＥＤダイ電極のためのボンディングパッドを含む。以下の記述は、青色ＬＥＤ及びＹＡＧ黄色発光蛍光体を仮定しているが、ＬＥＤ色及び蛍光体放出（例えば、青色ＬＥＤ、ＹＡＧ蛍光体及び赤色放出蛍光体）の他の混合も意図しており、これらも本発明の範囲内に含まれる。
【００１１】
ＬＥＤダイは、同一平面又はコンフォーマルな（conformal）蛍光体被覆を有する。蛍光体被覆は、電気泳動、噴霧その他の適切な技法などの如何なる方法によっても適用できる。カップ内のＬＥＤダイの搭載に先立ち、コンフォーマルな蛍光体被覆がＬＥＤダイに適用される。蛍光体被覆は濃密であってよいので、厚さが非常に薄くパッケージの必要とされる高さを最小にできる。カップの外縁部又はリム（rim）はコンフォーマル蛍光体よりも高い。
【００１２】
カップの光出口開口は、実質的に方形であり、それによりビームがほぼ方形である。他の長方形形状も想定しており、本発明の範囲内に含まれる。
【００１３】
シリコーンなどの透明の又は澄んだ（clear）封止材が、蛍光体の上方でカップを充填して、滑らかで平坦な頂部表面を備え、スネルの法則に従い、空気−封止材境界面における全反射（total  internal  reflection  (TIR)）を促進する。
【００１４】
蛍光体及びＬＥＤ活性層からの側部光の一部がカップの壁で直接反射されて全反射なしに封止材の平坦頂部を通過して外に出るように、カップの壁の浅い角度が設計される。ＬＥＤダイ及びそれを覆う蛍光体からの光のうち、臨界角度未満の角度で封止材の平坦頂部表面に入射する光は、反射性壁に向けて下方に全反射され、そして更なる全反射なしにパッケージの外へと反射される。ゆえに、実質的に全ての光が、最大２回の反射でパッケージを出射する。ＬＥＤダイへと反射して戻る有意の光はなく、吸収もされない。
【００１５】
ＬＥＤダイ及び蛍光体頂部からの光のうち有意の部分が、カップ壁へと意図的に全反射で反射され（そして拡散され）る。ＬＥＤダイ（GaN  ＬＥＤを仮定している）青色光が蛍光体光と良く混合され、結果としてのビームは周辺部の周りに一様な改良された色を有する。ビームはほぼ長方形であり、如何なる蛍光体光輪効果（halo  effect）も減少され、或いは除去される。低角度ＬＥＤダイ光及び蛍光体光が同様に全反射されカップ壁により方向変更されるので、ビームが良く画成される。レンズを必要とせず、蛍光体被覆を濃密にできるので、パッケージを非常に薄く作ることができる。
【００１６】
カップが方形であるので、カップのアレイを互いに近づけて搭載でき、わずかに小さなパッケージ間ギャップを有する如何なる形状を作ることができる。さらに、結果としての混合物表面が平坦である。この平坦表面は容易に清浄化でき、美的需要を満たす。さらに、蛍光体（ＹＡＧ黄色発光蛍光体を仮定している）がカップを充填するのではないので、各パッケージの中央部に存在する黄色スポットが小さく、これはＹＡＧ蛍光体で充填した従来のカップよりも美的需要を満たす。さらに、パッケージのアレイを用いる際に、複数の長方形ビームが互いに非常に良好に混合される。従来技術の反射性カップの円形ビーム放出は、アレイ形式で一様には混合されない。
【００１７】
カップはプラスチックでよく、リードフレーム上にモールディングされることができ、リードフレームは、ＬＥＤダイ電極のためにカップ中央にボンディングパッドを形成する。カップの壁を金属膜又は鏡面層若しくは拡散層で被覆しても良い。ゆえに、下層のＰＣＢを必要とせず、パッケージが最小寸法となる。
【００１８】
一実施形態において、ＬＥＤダイは約0.5〜1mmの長さの側部及びそれより小さい高さを有する。方形カップの高さは、蛍光体被覆の頂部よりもわずかに高く、約1mm未満である。ＬＥＤダイの端部からカップの外縁部までの距離は約1mmまたはそれ未満である。カップの平坦壁は、ＬＥＤダイ付近からカップのリムまで、好適な約３３度の角度で立ち上がっている。
【００１９】
追加的な特徴及び実施形態を以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
添付図面を参照して、例として、本発明をさらに詳細に説明する。
【００２１】
同様な又は対応する要素には、同一の参照符号を付する。
【図１】リードフレーム上にモールディングした浅底反射性カップの斜視図である。本発明の一実施形態に従い、ＬＥＤダイ電極のためのボンディングパッドが示されている。
【図２】ＬＥＤダイをカップ内に取り付けた後の図１のカップを示す。
【図３】図２のカップを二分した断面図であり、ＬＥＤダイ上の同一平面蛍光体層と、澄んだ封止材でカップを充填しパッケージを完成させた様子とを示している。
【図４】パッケージの底面図であり、プリント回路板その他の基板へボンディングするためのボンディングパッドを示している。
【図５】図３のカップの断面図であり、ＬＥＤダイ及び蛍光体により放出される様々な光線を示している。光がどのようにパッケージを出るかを、特に１回目が全反射であり、２回目がカップの壁からの反射である２回の反射によりどのようにパッケージを出るかを示している。
【図６】図３のカップの断面図であり、大まかな発光外形（profile）を示している。蛍光体で充填したカップによる外形よりも、発光が狭く、より限定的であり、混合光はより良好な色一様性を有している。
【図７】複数の方形パッケージ１０が共通の基板上にアレイ状にどのように搭載されて、ビームに亘り色及び輝度が一様である長方形ビームをどのように作るか、或いは効率的な色表示をどのように作るかを示している。
【図８】パッケージの平面図であり、反射器が、円形ビームを生成するための丸い出口開口を有する様子を示している。
【図９】図８のパッケージを二分した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は、本発明の一実施形態に従った反射性カップパッケージ１０を示す。代表的に、銅リードフレームがシートからスタンプされ、パッケージ１０の金属パッド１２及び１４を形成する。パッケージ処理を単純にするためにリードフレームのアレイを互いに接続することができ、処理後にリードフレームを個々のパッケージ１０へと分離する。
【００２３】
銅リードフレームが底部のＬＥＤダイ電極に結合される領域が、金、ニッケル又は合金などの適切な金属でメッキされ、パッド１２及び１４を形成する。金ボール、ハンダウェッティング（solder  wetting）その他の技法が、所望により用いることができ、ダイ電極へのボンディングを可能にする。接続がハンダによるか、超音波溶接によるか、ワイヤボンディングによるか、導電性エポキシによるか等に拘わらず、電極接続のために用いられるリードフレームの如何なる部分も、本明細書で「ボンディングパッド」と呼ぶ。
【００２４】
プラスチックカップ１６がリードフレーム上にモールディングされる。アレイ内の各リードフレーム上に同一のプラスチックカップが同時にモールディングされる。圧縮成形又は射出成形を用いることができる。好ましくは、プラスチックは熱伝導性である。もしプラスチックが（熱伝導性を増大させるための）金属粒子を含むために電気伝導性でもあるとすると、リードフレームのうちプラスチックに接触する部分に、モールディングステップに先立って誘電被覆を形成することにより、パッド１２および１４を互いにショート（短絡）することを防止する。
【００２５】
カップ１６は、方形の中央底部１８、方形の外方周辺部、及び方形の開口を大体形成する。カップ１６の内壁２０は平坦であり、底部１８から周辺部へと約３３度の角度で延びる。３３度が好ましいが、２８〜３８度の間の範囲が適切であり、カップ１６の内壁２０の角度はビームの所望の形状に依存する。
【００２６】
図１はまた基板２４を示し、カップ１６が基板２４の上に載置され、カップ１６とプリント回路板との間のインターポーザとして機能して、熱の拡散を助ける。基板２４は、モールディングされたセラミック、プラスチックその他の熱伝導性材料であってよい。一実施形態において、基板２４は、リードフレーム上にモールディングされたプラスチックカップ１６の一体的な一部であり、カップ１６の一部であると考えられる。変形的な実施形態において、基板２４を省略してもよく、リードフレームを用いてパッケージ１０を回路基板に取り付けてもよい。
【００２７】
カップ１６の内壁２０が、例えば、アルミニウム又は銀などの鏡面反射金属である反射性膜で被覆される。蒸着、スパッタリング、噴霧その他の技法を用いることができる。内壁２０は、二色性被覆などのその他のタイプの膜で被覆してもよい。二色性被覆は、直接ＬＥＤダイ光及び蛍光体光を反射し、ＬＥＤダイ光のみを反射し、或いは、蛍光体光のみを反射する。反射性材料は、最狭ビームに対して鏡面性であり、最広ビームに対して拡散性（白色ペイントを用いることによってなど）であってもよい。
【００２８】
図２は、カップ１６の底部上に取り付けられたＬＥＤダイ２６を示す。この実施形態において、ＬＥＤダイ２６は、GaNベースのフリップチップであり、青色光を放出する。他の実施形態において、ＬＥＤダイ２６は、紫外線を放出してもよく、且つ／或いはフリップチップでなくともよい。頂部に単一電極又は両電極を備えるＬＥＤダイの場合には、ワイヤが該電極をパッド１２／１４に接続することができ、パッド１２／１４がＬＥＤダイフットプリント（footprint）を超えて延びる。ＬＥＤダイのどのような金属熱パッドもカップ１６の底部に熱的に結合する。
【００２９】
ＬＥＤダイ２６は、搭載に先立ち図３に示す１層の蛍光体２８で被覆される。蛍光体２８は、ＹＡＧなどのタイプであってよい。ＹＡＧでは、蛍光体２８を通って漏れる青色ＬＥＤダイ光と黄色−緑色蛍光体光との組合せが、混合して白色を作る。その他の蛍光体又は追加的な蛍光体を用いて、より暖かい白色を含む他の色を作ることができる。蛍光体２８は、電気泳動、噴霧その他の既知の方法を用いて、ＬＥＤダイ２６を同一平面状又はコンフォーマルに（conformally）に被覆できる。
【００３０】
一実施形態において、ＬＥＤダイ２６は、約0.5〜1mmの側部と、側部よりも短い高さとを有する。底部１８から頂部リムまでの方形カップ１６の高さは、蛍光体２８の頂部表面の高さよりも大きく、1mmより小さくてよい。ＬＥＤダイ２６の端部からカップ１６の外方端部までの距離は、約1mm又はそれ未満であってよい。したがって、全パッケージ１０のフットプリントは、側部あたり3mm未満であってよく、或いはより大きくてもよい。カップ１６の高さ及び内壁２０の角度は、後述するように、最大２回の反射で実質的に全ての光をパッケージ１０から出射させるために何が必要であるかということにより大体規定される。
【００３１】
基板２４の寸法は、本発明の動作に関係がなく、代表的にはカップ１６よりもわずかに大きいフットプリントを有する。
【００３２】
変形的な実施形態において、カップ１６は、別個に形成した基板２４上にパッド１２／１４を露出させる方形開口を有する。カップ１６は、接着剤により基板２４に固着される。
【００３３】
図３に示すように、カップ１６は実質的にその頂部リムまで、シリコーンなどの澄んだ封止材３０で充填される（ハッチングして示す）。封止材３０の頂部表面は平坦且つ滑らかであり、全反射（ＴＩＲ）を促進する。図３は、封止材３０を充填した後、図２を２分した図である。封止材３０は、蛍光体２８の屈折指数とほぼ同じ屈折指数を有し、或いは蛍光体２８の屈折指数と空気の屈折指数との間の屈折指数を有する。後述するように、相対的な指数が重要である。何故ならば、平坦な封止材表面で全反射が用いられて光の混合を助け、内壁２０から反射されて出て行く光の量を増大させるからである。
【００３４】
図３はまた、導電ビア３２及び３４を示す。導電ビア３２及び３４は、リードフレーム上にモールディングされたものの一部であってよく、パッド１２／１４（図１）から基板２４の底部パッド３６／３８（図４に示す）まで伸びてよい。図３はさらに、図１のパッド１２／１４に電気的に接続された、ＬＥＤダイ２６の電極４０／４２を示す。
【００３５】
ＬＥＤダイ２６、蛍光体２８及び封止材３０の相対的屈折指数の結果として、ＬＥＤダイ２６及び蛍光体２８から封止材３０への高い光取り出し効率が生じる。図５は、ＬＥＤダイ２６及び蛍光体２８から封止材３０へと放出される多様な光線を示す。
【００３６】
ＬＥＤダイの活性層からの青色光線４４が、ＬＥＤダイ２６の頂部表面から、封止材３０の平坦光出口表面４６に実質的垂直に放出されることが示されている。したがって、全反射はない。蛍光体２８からの黄色光線４７（ＹＡＧを仮定する）が、表面４６に垂直に放出されることが示されており、青色光線４４と混合されて白色光を作る。
【００３７】
他の青色光線４８が、表面４６に低い角度（臨界角度よりも低い）で衝突し、スネルの法則に従い内部反射している。この青色光線４８は次に、鏡面反射性内壁２０によって上方へ反射される。内壁２０の角度により決定される、反射光線４８の角度は高く、さらなる全反射なしに封止材３０から漏出する。蛍光体２８の側部からの黄色光線４９（ＹＡＧであると仮定する）が、内壁２０から直接に反射されて出て行き、青色光線４８と混合して、白色光を作る。
【００３８】
蛍光体２８からの他の黄色光線５０もまた、低い角度で放出され、表面４６で内部反射される。この光線５０は、青色光線４８と同様に振る舞い、最大２回の反射後に出射する。
【００３９】
低い角度の他の青色光線及び黄色光線が表面４６で内部反射され、封止材３０内の内部且つ壁２０において混合される。封止材３０は混合器として機能し、混合された光が内壁２０から反射されてかなり一様な白色光として出て行く。もし表面４６がドーム形状又は溝形状であるならば、ＬＥＤダイ２６の頂部表面から直接に出射する光線が増え、黄色光輪を有するパッケージから放出される光に伴って黄色光輪（yellow  hull）効果の量も増える。
【００４０】
ＬＥＤダイ２６の周りで光が混合されるけれども、表面４６を直接出射する青色光線４４によって、パッケージの中央内に青色スポットができる。しかしながら、この青色は、ある距離において他の光と混合して、かなり一様な方形状の光ビームを作る。
【００４１】
蛍光体２８の頂部上の封止材３０の高さは、内部反射光線（例えば、光線５０及び４８）が蛍光体２８又はＬＥＤダイ２６に吸収されないが、内壁２０に衝突するのに十分な値である。
【００４２】
理想的なパッケージ１０はせいぜい２回反射後に出射する光を生じるけれども、実際の製品の材料又は表面に不完全性が存在し得るので、それによりＬＥＤ光及び／蛍光体光の一部が所定の入射角では完全には反射しないということが生じる。ゆえに、ＬＥＤ光及び／蛍光体光の一部が２回を超える反射回数後に出射し得る。
【００４３】
好適な実施形態はレンズを用いていない。何故ならば、カップ１６はビームを所望の放射外形に成形し、光取り出し効率を増大するためにレンズを必要としていないからである。どんなレンズもパッケージ高さを大幅に高くしてしまう。
【００４４】
封止材３０の厚さに拘わらず表面４６で全反射が起こる（蛍光体２８頂部表面よりもわずかに高い）ので、カップ１６は非常に浅底にできる。
【００４５】
従来の反射性カップにおいては、液体蛍光体封止材がカップを完全に充填し、次に封止材が硬化される。蛍光粉末のための透明バインダーが、著しい体積の蛍光混合物を含む。ゆえに、蛍光混合物は、蛍光粉末の所要の効果的な厚みを達成して所望の全体色をもたらすために、ＬＥＤダイの上でかなり厚くしなければならなかった。したがって、従来のカップはかなく厚くなければならなかった。図５の実施形態では、蛍光体２８がバインダーなどと混合される必要がなく、かつ相対的に濃密で薄いので、蛍光体２８は、従来のカップ内のグープ（goop）蛍光体よりもとても薄い。さらに、所望の全反射を達成しつつ、蛍光体２８上の封止材３０の高さを最小限にできるので、カップ１６は非常に浅底にできる。したがって、パッケージ１０は、カップ内に蛍光体グープを用いた従来のパッケージよりも薄い。
【００４６】
図６は、パッケージの発光外形（profile）５０の断面図である。外形５０は、反射性カップが蛍光体で完全に充填されたパッケージの外形よりもとても狭い。何故ならば、図６の実施形態においては、低い角度の如何なる蛍光体放出及びＬＥＤダイ放出もＴＩＲにより内部反射され、次に内壁２０により上方へ反射されるからである。外形５０は、大体方形水平断面を有する。
【００４７】
応用に依存して、底部パッド３６／３８をプリント回路板（ＰＣＢ）その他の基板上の金属パッドにハンダ付けすることができ、ＬＥＤダイ２６に電源を供給する。
【００４８】
図７に示すように、平坦で方形形状の各パッケージ１０によって、共通の基板５４上にパッケージ１０のアレイを搭載でき、各ＬＥＤダイを選択的に付勢でき、或いは一緒に付勢できる。各パッケージ１０が方形ビームを放出するので、ビームは一様にオーバーラップし、従来の円形ビームとは対照的である。各パッケージ１０の間に小さなギャップがある。そうして、非常に明るい方形で一様なビームが作られる。さらに、パッケージ１０の頂部表面が平坦であるので、スマートフォンなどの製品の平坦外形表面の一部をなすことができ、美的需要を満たす。所望のビーム特性に依存して、方形以外に長方形カップ外縁も可能である。
【００４９】
もしパッケージ１０がカメラのフラッシュとして用いられるならば、カップ１６の側部の長さは、ピクチャアスペクト比と同じアスペクト比をなすように調整することにより、対象に投射される有用な光を最大化することができる。そのような場合に、カップは方形ではないであろう。
【００５０】
アレイ内の全てのパッケージが同一色の光（例えば、白色）を放出するということの代わりに、パッケージが青色、緑色及び赤色を放出して、ＲＧＢピクセルを形成することができる。一方、異なるパッケージ内のＬＥＤダイを選択的に付勢して、ピクセル間の距離を最小にした色表示を作ることができる。一実施形態において、全てのＬＥＤダイが紫外線又は青色を放出して、異なる蛍光体によって異なる色を得ることもできる。他の実施形態において、ＬＥＤダイ内の異なる活性層により異なる色が得られる。他の実施形態において、蛍光体変換ＬＥＤと非蛍光体変換ＬＥＤとの混合が得られる。
【００５１】
ＬＥＤダイ２６、リードフレーム、プラスチックカップ１６、基板２４及びＰＣＢ上の空気の組合せにより、ＬＥＤダイ２６からの熱が除去される。
【００５２】
他の実施形態において、カップ１６は、シートからスタンプした、アルミニウムなどの反射性金属の固体片である。その場合に、カップ１６の内側縁部はナイフエッジであってよく、ＬＥＤダイからの如何なる光をも反射しない。カップ１６は、エポキシ又はシリコーンを用いて基板２４に固着できる。
【００５３】
図１〜７は、大体長方形ビームを放出するパッケージを示している。あるケースでは、円形ビームを放出することが望まれる。図８は、パッケージ５８の平面図であり、反射性カップ６０が円形ビームを生成するために円形出口開口を有している。
【００５４】
図９は、図８のパッケージ５８を二分した断面図である。
【００５５】
基板２４及びＬＥＤダイ２６は図１〜３のものと同一である。反射性カップ６０は、プラスチックからモールディングでき、反射性表面６２は上述したものと同じ反射層であってよい。変形的には、カップ６０は反射性金属シートからスタンプされる。図１〜７のパッケージにおけると同様に、基板２４及びカップ６０は、リードフレーム上にモールディングした単一の一体プラスチックピースであってよく、或いは、別体のピースであってもよい。浅底カップ６０は、所望の全反射をもたらすように選択された屈折指数である、シリコーンなどの透明封止材６４で充填される。臨界角度以下の、ＬＥＤダイ２６及び蛍光体２８からの光線６６は、封止材の頂部表面でカップ６０の壁に向けて反射され、上方に方向変更され、さらなる全反射なしに封止材６４を出る。
【００５６】
したがって、図１〜７の実施形態におけると同様に、パッケージ内で最大１回の全反射があり、パッケージ内で最大１回のカップ反射があり、その後、光がパッケージを出る。
【００５７】
本発明の特定実施形態を図示、説明してきたけれども、本発明の広い特徴から逸脱せずに多くの変化及び修正が可能であることは当業者に明白である。ゆえに、添付の特許請求の範囲がその権利範囲内にそのような変化及び修正を包含し、そのような変化及び修正は、本発明の真の精神及び範囲内のものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【外国語明細書】
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