[发明专利]发光二极管的聚光组件

说明书

技术领域

本发明是关于一种发光二极管的聚光组件，特别是一种用于发光芯片的聚 光组件，可使发光芯片的发光角度缩小，并均匀照射收光面，增加照射区域的 能量。

背景技术

在电子组件的工艺上，需要制作极为细小的金属线路或是半导体结构。为 了达成此工艺条件，因此往往需要利用到微影技术的工艺方法。现有的微影技 术将晶圆表面事先经清洁处理后，再涂抹上具感光化学物质的光阻剂(photo  resist)。然后将设计好的图形制作成光罩(photo mask)，置于晶圆表面，并 由一光源发出光线以通过光罩透明区域的部分，通过光罩的光线会与光阻剂产 生反应，通常我们称此步骤为曝光。

现有用以曝光的机台，大多是利用汞氙短弧灯当作光源，由汞氙短弧灯发 出紫外光(Ultraviolet Light)以通过光罩透明区域的部分，通过光罩的紫外光 线会与对紫外光会产生反映的光阻剂产生化学变化。但由于汞氙短弧灯需要高 压才能启动，同时需要一段时间的暖机后才能达到所需要的光照功率，因此在 使用上具有许多的限制。

为了避免现有的汞氙短弧灯在使用时的限制，开始有厂商开发出以发光二 极管来取代现有的汞氙短弧灯，发光二极管具有通电后立刻发光的特性，且不 需要如汞氙短弧灯那样的高压启动，同时可藉由挑选发光芯片来控制所发出的 紫外光频段。但是由于发光芯片为一拓展的光源，需要藉由透光透镜来将发光 芯片所发出的拓展光源汇聚成一平行光源，以避免利用发光二极管当作光源曝 光时，会由于是拓展光源，一来光照无法均匀，二来会使经过光罩后的形状产 生变化。同时，为了提供较大功率的紫外光以取代现有的汞氙短弧灯，需要使 用较大尺寸的高功率发光芯片，同时需要针对较大尺寸的高功率发光芯片来设 计一聚光组件，以使发光芯片透过聚光组件所发出的光线为一平行光。

发明内容

鉴于以上的问题，本发明提供一种发光二极管的聚光组件，用以使发光芯 片所发出的光线为一平行光。

根据本发明所揭露的一种发光二极管的聚光组件，用以汇聚发光芯片所发 出的光线，使光线经由发光二极管的聚光组件后，形成趋近平行的光线。其中， 发光二极管的聚光组件包括：圆柱体与第一透镜。

发光芯片可以是边长为d的方形结构。

圆柱体的一端用以设置于发光芯片上。发光芯片的中心位置可以是设置于 圆柱体一端的中心位置。

第一透镜设置于圆柱体相对用以设置发光芯片的另一端上，其中第一透镜 具有彼此相对的第一平面和第一曲面。第一透镜的第一平面贴附于圆柱体相对 发光芯片的另一端上。

其中，圆柱体的高度h和半径a随发光芯片的边长d而改变。h的高度范 围条件：主要先决定发光二极管的发光角度θ后，再由发光芯片的尺寸边长d 来算出圆柱体的高度h值，这样方可消除发光芯片过大时，轴心与边缘发光角 度的差异缩小，降低设计的误差。

为了要消除发光芯片轴心与离轴发光角度的差异，于此，圆柱体的高度h 和半径a与发光芯片的边长d的关系需符合条件式一，将角度差异限制在1° 以内。

θ-θ′≤1°......................................条件式一

其中，θ是为由发光芯片中心位置的法线方向(亦即圆柱体的中心位置处) 与发光芯片中心至圆柱体与第一透镜贴附的一圆周上的位置所夹的角度。θ′ 是为由发光芯片的一端的法线方向(亦即离圆柱体的中心位置d/2的距离处) 与发光芯片的一端至圆柱体与第一透镜贴附的一圆周上的位置的联机所夹的 角度。

利用三角函数可以由条件式一转换得公式一。

...............公式一

其中h为圆柱体的高度、a为圆柱体的半径和d为发光芯片的边长。

当发光芯片的边长d和圆柱体的高度h为已知的既定值时，即可利用公式 一求得圆柱体的半径a。同理，当发光芯片的边长d和圆柱体的半径a为已知 的既定值时，即可利用公式一求得圆柱体的高度h。

换言之，由发光芯片的边长d与公式一可以得出圆柱体的高度h与半径a。 因此，使用者可以依照所使用的发光芯片的边长d，来决定要使用的圆柱体尺 寸为何。

再者，假设第一曲面的曲线方程式为公式A。

y＝-ex²+(h+Δh)........................公式A