本發明涉及例如用于在相機或視頻閃光燈應用(諸如用于移動電話或其他便攜式移動設備(諸如平板電腦和膝上型計算機)的閃光燈單元)中使用的緊湊LED照明單元。

背景技術：

緊湊LED照明單元例如可以被認為是具有小于3mm的封裝高度和面積小于100mm²的輸出孔徑的照明單元。這種類型的緊湊照明單元可以被集成到便攜式設備(諸如移動電話)中。

緊湊LED照明單元(諸如閃光燈LED封裝)通常由高功率LED組成，該高功率LED用于生成白光，通常處于大約5500K至6500K色溫下，通過直接與LED封裝集成或憑借用于透鏡和LED封裝的單獨外殼來與菲涅爾光學透鏡組合。

這些封裝通常使用覆蓋有磷光體層的高功率藍色LED，磷光體層將輻射的一部分轉換到綠紅光譜范圍內，以產生白色點。藍色LED通常具有1mm²尺寸且安裝在陶瓷支撐基板上。LED基板的總外尺寸例如通常為1.6x2.0mm。一些封裝由于磷光體層而看起來非常黃；其他封裝通過在LED磷光體頂部和周圍成型白色散射材料而被使得看起來白得多。顧客在由菲涅爾透鏡放大時往往不喜歡黃色外觀，因此即使功效由于額外的白色散射層而降低，有時也更喜歡看起來斷開狀態為白色(OSW)的封裝。

這種類型的閃光燈LED例如作為閃光燈單元應用于移動電話應用中(諸如US20100178046中公開的)。為了將光聚集在由相機捕捉的4:3或16:9場景，通過菲涅爾透鏡準直初始具有強度的朗伯角分布的閃光燈LED的光。這可以通過將LED封裝和單獨的菲涅爾透鏡夾緊到例如具有大約3mm的典型高度的封裝組件中來實現。如上所述，菲涅爾透鏡代之可以與LED封裝組合到薄PCB上，作為一個集成的更緊湊單元。

圖1示出了具有處于頂表面上的菲涅爾透鏡光學結構的緊湊LED照明單元1。透鏡被成型在薄PCB上的LED封裝周圍，并且這例如可以實現2.2mm的降低的構造高度。

菲涅爾透鏡的一個示例包括面元形式的光學元件，該光學元件在透鏡中心折射光，并且在透鏡的外圍向上反射光，以便準直由LED發出的光。全折射透鏡也是可能的。

菲涅爾透鏡需要被定位于距離LED的特定最小距離，以便適當地作為透鏡進行操作，并且需要LED的位置到菲涅爾透鏡的光學中心的仔細對齊。

具有菲涅爾透鏡的閃光燈LED的構造高度對于移動電話制造商非常重要，因為區別性趨勢是使移動電話越來越薄且將越來越少的空間用于電話內部的部件，特別是沿深度方向。因此，電話中部件的構造高度的突破非常重要。

除了物理尺寸限制之外，存在對由閃光燈LED封裝發出的光束輪廓的具體要求。這些要求與由相機捕捉的場景的照明有關，并且例如可以通過將光投射在屏幕上來測量。例如，可以在離閃光燈單元1m處的具有期望縱橫比(例如4:3)的屏幕上捕捉光，并且例如可以通過將屏幕劃分成21x31個分析區域來分析屏幕的區域。

對于70至75度范圍內的視場(FOV)的主要要求是：

屏幕上的多于10％、優選地多于15％、更優選地多于20％、甚至更優選地為30％或更多的光均勻度(即，平面角落中的最小照度至少為屏幕中心的最大照度的指定百分比)；

屏幕中心處的照度除以總光通量>0.6，更優選地>0.7。典型流明輸出水平在1A脈沖操作時為260lm或更多；這通常在屏幕中心產生多于170lux；

大約為65度至75度的光束輪廓的半高全寬(FWHM)；

通常為5500K至6500K的相關色溫(CCT)。

用于上述閃光燈的光均勻度通常被定義為屏幕角落處的平均光通量(“lux”)除以屏幕中心的lux。圖2示出了何如定義閃光燈規格，并且示出了投射到屏幕2上的閃光燈單元1。

均勻度被定義為屏幕的中心lux(中心倉：bC)除以平均角落lux(角落倉：b1、b2、b3、b4)。

均勻度＝bC/(0.25*(b1+b2+b3+b4))。

中心lux(中心倉bC)除以閃光燈模塊的總發出通量(包括未入射在屏幕上的部分)通常為0.6至0.7lux/lm。典型設置是屏幕離閃光燈模塊1m且屏幕比為4:3的情況下的、沿著對角線的73度視場。

使用已知菲涅爾透鏡設計的閃光燈單元具有若干限制。如上面指示的，需要在菲涅爾透鏡與LED源之間的基本距離。為了使封裝更薄，需要縮小透鏡和LED封裝的橫向尺寸。這意味著更小的LED，這限制可以生成的光量。比如，對于1x1mm²的典型LED裸片，具有菲涅爾透鏡的構造高度被限于大約2mm。

LED通常以朗伯強度角分布來發射。在LED與菲涅爾透鏡之間沒有任何附加光學器件的情況下(附加光學器件將使閃光燈模塊更大)，菲涅爾透鏡的接受角由從透鏡到發光表面的距離和透鏡的直徑或橫向尺寸來指定。這基本上是菲涅爾透鏡的數值孔徑。在該接受角(孔徑)之外發射的光沒有用且通常被損失掉。將菲涅爾透鏡越來越靠近LED放置以捕捉越來越多的光在根本上是不可能的，因為這需要經濟上不可行的或不可獲得的、具有越來越高的折射率的材料。

由于所需的小封裝尺寸，存在從LED高效提取光的非常小的可能性。因此，封裝通常僅由直接覆蓋藍色LED的磷光體層組成，這限制效率。菲涅爾透鏡還放大了來自LED上的磷光體的淡黃色外觀，這為顧客所不喜。為了部分補償該淡黃色外觀，可以在LED發射器上采用白色散射層，這具有降低效率的缺點。

技術實現要素：

本發明由權利要求來限定。

根據本發明，提供了一種緊湊LED照明單元，該緊湊LED照明單元包括：

反射外殼，該反射外殼具有反射基底和開放頂部；

LED，該LED安裝在反射外殼內；

磷光體，該磷光體與LED關聯；以及

光束成形裝置，該光束成形裝置在外殼的開放頂部之上，

其中，光束成形裝置包括第一和第二微結構化片，其中第二片相對于反射基底在第一片之上，第一片包括第一結構化層，并且第二片包括第二結構化層，結構化層具有背朝LED的細長的局部平行脊的陣列，并且在每個脊的峰頂具有頂角，其中，一個片的脊與另一個片的脊交叉，使得局部交叉角在30度至150度之間。

該單元使用交叉脊陣列來提供光準直。這些陣列反射以特定角度入射的光，并將以其他角度入射的光折射到所指定視場內的方向中。被反射的光由起光再循環或混合箱作用的外殼來反射。

在諸如用于閃光燈應用(諸如主要用于移動電話)的傳統緊湊LED封裝中，菲涅爾透鏡光學器件與緊湊高功率LED組合，以實現準直由電話相機捕捉的場景上的光的閃光燈LED封裝。該解決方案具有相對高的構造高度，且需要具有給出相對低功效的光提取的有限機會的小LED源。本發明的系統使用與具有高反射率的LED封裝組合的不同光束成形原理。該方法允許更低的構造高度來實現更薄的移動設備，并且不限于使用小點源LED，這允許使用更高效率的LED封裝類型。由于微結構化脊的相對小的尺寸，還使得關閉狀態的減輕黃色外觀以及閃光燈單元的形狀的設計自由變得可能。

例如，外殼的基底可以具有大約4mm的橫向尺寸，并且具體地它大于LED尺寸。LED芯片可以具有0.5至2mm²之間的面積，而外殼的基底的面積可以具有10至30mm²的面積。脊通常具有10μm至50μm范圍內的底寬。通常，與相應外殼關聯的每個LED/每個光束成形裝置包括在大約每片50至1000范圍內的每片脊數，優選地，與相應外殼關聯的每個LED/光束成形裝置包括在每片100至400個范圍內的脊量的數目。

因為結構化光學層基于獨立于離源的距離的光再循環且不使用與菲涅爾透鏡相同的成像光學器件原理來處理光，所以該設計使得能夠減小LED與光束成形光學器件之間的距離。被反射的光仍然在封裝中的重定向和一些反彈之后離開單元，并且反射產生在開放頂部的整個區域之上在期望角范圍內出射的光(即使該整個區域大于LED本身)。被反射的光被重定向為由光束成形裝置透射的角度。

結構化層例如包括箔片，并且它們可以準直一部分入射光(通常為以大入射角到結構化層的光)，并且將另一部分入射光(通常為接近法角的光)反射回到外殼中以便再循環。也可以使得LED封裝本身的背側反射，以提高光再循環的效率。這比如可以在LED芯片中使用內部銀背側鏡來實現。

設計使得能夠實現非常低的整體構造高度(諸如低于1mm，例如薄至0.5mm)。實際上，對LED發射器與光束成形裝置之間的距離沒有根本限制。在改變光束成形裝置與LED之間的距離時，光束成形裝置將仍然以類似方式成形(即，準直)光。因此，原則上，結構化層可以直接置于LED發射器之上，以便最小構造高度。然而，如果結構化層隨著光被反射回LED的機會增加而被放置為更靠近LED，則效率將降低，并且LED發射器本身與LED封裝周圍的其他封裝材料相比損耗通常更多(因為這些材料可以相對容易地被制得高度反射)。

在實踐中，可以在設計所需的封裝的構造高度與對應于該構造高度的效率之間進行折衷。

該設計還意味著對于以具有有限橫向尺寸的小LED發射器開始沒有嚴格需要。因此，LED芯片面積可以比平常更大(當與菲涅爾透鏡組合時)，或者LED封裝可以含有填充外殼的磷光體(有時被稱為黏糊磷光體)、或更薄磷光體層被定位為離LED源一定距離的附近磷光體構造。這些選項產生比平常更大的發射器尺寸。這種封裝選項不能與菲涅爾透鏡解決方案組合為緊湊閃光燈封裝。

通過實現更大的LED芯片或磷光體尺寸，可以更高效地從LED封裝提取光，以增強功效和/或生成比平常更多的輸出光(更強的閃光或視頻閃光操作)。

多個LED發射器還可以用于光束成形裝置下方。比如，陣列發射器(諸如覆蓋有磷光體的中功率LED的陣列)可以用作更大面積的發射器。這可以通過允許使用更低成本的LED來降低成本。

可以使用不同顏色的LED發射器，諸如具有磷光體的藍色LED、和紅色LED封裝，或藍色、綠色以及紅色LED組合，以便在期望的色點產生顏色。結構化層可以用于成形/準直不同的顏色，但還可以在遠場混合光。

作為另一個示例，同一顏色的多個LED發射器可以用于同一封裝內部，且由同一光束成形結構覆蓋為緊湊多LED發射器。

再次，通過使用多個發射器來使用更大的LED光輸出面積允許更多的光輸出，以制造更強的閃光燈封裝。這可以對于視頻閃光特別受關注。

由結構化層反射光幫助調暗封裝的黃色外觀。當一部分發射光由光學器件反射回到具有有限磷光體覆蓋的外殼中時，通過混合來自白色內部的光并使從淡黃色LED看到的直接圖像模糊(多個視差偏移調暗的LED圖像)，來額外降低黃色外觀。

結構化層的外部外圍比如可以通過將片沖壓成具體形狀來制成任何形狀。光束成形功能不需要光學器件的外部外圍為圓形(諸如在透鏡中)。根本上那是因為光束輪廓獨立于結構化層上的位置、由每個微光學結構化元件(即，每個脊)來生成。因此，外形可以為三角形、矩形、橢圓形、六角形等。形狀甚至可以用于產生比如移動電話公司的商標。被成形的光學器件覆蓋的封裝可以被制成類似的形狀，以匹配光學器件的形狀。比如，封裝可以為被成型為具體形狀的白色反射成型部件。

如果覆蓋或阻擋光學器件的一部分以產生圖案、圖像、文本或商標，則這可能部分使光調暗，但將不影響遠場中的所發射的光束輪廓。

阻擋光的一個方式是在光束成形光學器件的頂部上添加具有沖壓出的形狀的另一個反射部件(諸如白色反射箔片或鏡面反射鏡箔片)。由此可見，可以不成形光學器件的外部外圍，但然后可以通過使用覆蓋光學器件的部分阻擋或反射層來應用任何形狀。

如果使用大面積磷光體或大面積LED，則在LED和磷光體中產生的熱量比在傳統解決方案中更多地散開，這使得設備在脈沖式或DC操作中能夠具有更高的能力以用于提高的熱效率，或者允許離開閃光燈封裝的更高的光通量。

交叉角優選地在60至120度之間，更優選地在70至110度之間。一個具體示例具有：一個片的脊以大致100度(±5度)與另一個片的脊交叉(這當然等效于80度)。這已經發現特別關注于沿著期望的屏幕比4:3來提供最佳均勻度。代之可以使用90度交叉角。

每個片的頂部頂角優選地在70至130度(更優選地在90至110度)的范圍內。它們可以相同，但在一個示例中，兩個片的頂部角的和在170至220度的范圍內，更優選地在190至210度的范圍內。由此，如果增大一個片的角，則可以減小另一個的角。同樣，通過使用第一結構化層相對于第二結構化層的不同角，并且使用兩個結構化層的類似折射率，因為光束沿一個方向比沿另一個方向更準直，所以可以使得光束圖案非對稱。這種非對稱光束輪廓可以用于匹配由相機采用的4:3或16:9圖像的縱橫比。然而，在實踐中，完美尖銳的頂角和谷角非常難以實現，即在實踐中，頂點的最佳銳度為大約1微米的圓半徑。優選地，為了滿足相對容易的可制造目的，圓半徑小于2微米。可以在圓半徑與光學性能規范之間找到折衷(因為更低成本的制造在更高的圓半徑的情況下是可能的)。

第一結構化層可以與第一折射率的第一材料接觸(該層將在兩個微結構化片之間)，并且第二結構化層可以與第二折射率的第二材料接觸(該層將在結構的頂部之上)，其中，第一結構化層的材料具有比第一折射率大的在0.3至0.55之間的折射率，并且第二結構化層的材料具有比第二折射率大的在0.3至0.55之間的折射率。

這些折射率差提供期望的光束成形功能，例如準直。具體地，因為已經發現通過使用更大的折射率差來提高準直意味著更難以滿足對(移動電話的)相機閃光燈應用的特定要求，所以折射率差相對低。第一和第二材料可以包括具有1.0的折射率的空氣，使得結構化層具有1.3至1.55的折射率?？諝鈱右部梢员惶峁┰诘谝唤Y構化層下方。

第一和第二材料代之可以包括具有在1.0至1.35(更優選地1.0至1.30)范圍內的折射率的膠。例如，1.30的膠折射率產生具有1.60至1.85的折射率的結構化層。

第一和第二材料可以為其他低折射率的材料。這將再次改變結構化層的優選折射率值，具體地，與使用空氣間隙相比，將需要更高的折射率值，以保持光束成形功能。

對于關注的波長范圍且在使用空氣層時，兩個結構化層的材料的折射率的和然后變得處于2.6至3.1的范圍內，并且該和更一般地處于2.7至3.0的范圍內。例如，每個結構化層的折射率可以在1.4至1.45的范圍內。兩個結構化層的折射率還可以不同，以便形成更好匹配由相機取得的圖像的縱橫比的非對稱光束輪廓。更一般地，兩個結構化層的材料的折射率的和比上述第一和第二折射率的和大0.6至1.1，更優選地大0.7至1.0。

每個微結構化片可以包括基層和結構化層。第一和第二結構化層可以包括硅酮(諸如甲基硅氧烷或甲基苯基硅氧烷)。基層可以充當用于結構層的載體支撐件。然而，結構層由基層來支撐不是必要的(比如，當結構層已經自支撐時)。

結構的層被選擇為使得結構能夠承受諸如在回流焊接期間遭遇的高溫。

磷光體可以被直接提供在LED之上，或者填充外殼，或者作為第一結構化層下方的層。由此，可以使用應用磷光體的不同方式。當使用磷光體層時，磷光體層可以為在LED之上以特定間隔安裝的薄層。

本發明還提供一種相機，該相機包括：

光學傳感器，該光學傳感器包括傳感器元件的正交的行和列；和

本發明的相機閃光燈單元，其中，一個片的脊相對于行和列方向成20度至70度之間的角。這提高所捕捉圖像的照明的均勻度。

附圖說明

現在將參照附圖詳細描述本發明的示例，附圖中：

圖1示出了具有在封裝的上表面上的集成菲涅爾透鏡的已知LED閃光燈；

圖2示出了如何表征閃光燈光學性能；

圖3示出了使用高功率陶瓷上裸片(“DoC”)LED封裝的LED閃光燈的各種示例；

圖4示出了使用陶瓷上裸片封裝和使用所謂基于PSS(預圖案化藍寶石基板)技術封裝的其他更小封裝的LED閃光燈的一些另外示例；

圖5示出了一個微結構化片的結構；

圖6示出了LED閃光燈結構，其中更清楚地示出光束成形準直器設計；

圖7示出了給出一個微結構化片對來自點光源的光線方向的作用的模擬；

圖8示出了下微結構化片頂部角對上微結構化片頂部角的圖，以示出其中對于相對于屏幕的特定定向滿足照明條件的組合；

圖9示出了用于更放松的照明條件的、與圖8相同的圖；

圖10用于示出上和下微結構化片的折射率對視場中心的最大照度與總光通量的比的影響；

圖11示出了上和下微結構化片的折射率對光均勻度的影響；

圖12示出了用于第一組閃光燈準則的折射率的優選組合；

圖13示出了用于第二組更嚴格閃光燈準則的折射率的優選組合；

圖14示出了作為屏幕相對于閃光燈模塊的定向的函數的均勻度；

圖15用于更清楚地示出如何定義屏幕定向；

圖16提供了示出了兩個交叉結構化層的相對定向對均勻度的影響的模擬結果；

圖17提供了示出了兩個交叉結構化層的相對定向對每總流明的中心lux的影響的模擬結果；

圖18示出了在PSS發射器上的各種封裝構造中實現的、具有非常低的構造高度的LED閃光燈部件的各種示例；

圖19示出了在一個封裝中的多LED發射器閃光燈部件的示例；

圖20示出了兩個微結構化片的脊結構的一些另選設計；以及

圖21示出了使用緊湊LED單元的相機的示例。

具體實施方式

本發明提供了一種緊湊LED照明單元，該緊湊LED照明單元例如可以用作相機閃光燈單元，包括反射外殼，該反射外殼具有反射基底和開放頂部。LED安裝在反射外殼中，并且光束成形裝置被提供在外殼的開放頂部之上。光束成形裝置包括第一和第二微結構化片，每個微結構化片具有背朝光源的細長平行脊的規則陣列，其中一個片的脊與另一個片的脊交叉。在一個示例中，片的作用是準直光。大入射角下的光線可以被準直并透射，而較小入射角下的光線在外殼中回射并再循環。

用于本發明的系統中的光束成形裝置執行光束成形功能。在光以受控范圍的出射角出射以照亮期望視場的意義上，該功能可以至少部分接近準直功能。為了易于說明，光學功能下面將被稱為“準直”，但將理解，這不應被認為是限制。

準直器箔片用于準直光就其本身而言已知，并且例如以增亮箔片(BEF)的形式用于電視的背光。然而，這些不產生用于相機閃光燈應用的可接受光束輪廓(因為具體地已經發現所提供的準直太強而不能滿足相機閃光燈要求)。同樣，一些材料不能承受在緊湊LED應用中遭遇的高溫。

圖3示出了根據本發明的各種示例實施例，這些示例實施例使用具有“點擊(click-on)”帽的高功率陶瓷上裸片(“DoC”)LED封裝10，點擊帽包含起光束成形裝置12作用的雙層光學片。該雙層結構功能提供光束成形功能，諸如準直功能。每個層包括背朝光源的細長平行脊的規則陣列形式的結構化層。LED 10被安裝在形成反射混合箱構造的外殼14的基底處。

LED例如是藍色基于InGaN的二極管，其是附接到陶瓷基座16的裸片。LED可以是在背側具有電觸點的倒裝芯片裸片。在通常為AlN或Al₂O₃的陶瓷基座16中存在電過孔，使得電觸點還存在于陶瓷基座16的背側，以使得整個組件可以使用焊盤焊接在背側處。

典型封裝尺寸是小于1.5mm(例如小于1.3mm)的高度和在3至5mm范圍內的典型寬度。

圖3示出了在實現磷光體層的方式方面不同的五個示例。磷光體層的功能是將來自LED源的藍色輻射的一部分轉換到綠/黃色光譜范圍，磷光體層與藍色LED發射器組合產生白光輸出。

圖3(a)示出了接近磷光體18。這是用于基于菲涅爾透鏡的閃光燈封裝的傳統磷光體技術。磷光體直接覆蓋藍色LED芯片。這意味著所有發光區域(芯片輸出和磷光體)具有最小尺寸。這使得發射器成為小的準點源，放大的光束成形結構與該小的準點源對齊，以準直所發射的光，以便閃光燈操作。

圖3(b)示出了相同結構但在外殼中具有包覆件(overmold)19而不是空氣，并且示出了外殼不一定為一體式結構。

圖3(c)示出了填充外殼的磷光體20(有時被稱為黏糊(goop))的使用。磷光體被分配為粘性液體并固化為固體狀態。磷光體仍然覆蓋LED芯片，但橫向延伸且通常應用于較厚的層中。因為即使藍色LED發射器小，磷光體層的發射也覆蓋較大的區域，所以增強源區域。這可以是比僅覆蓋LED裸片和/或上面放置LED裸片的封裝的普通接近磷光體更高效的磷光體系統。

圖3(d)示出了附近磷光體22。這原則上是最高效的磷光體配置，但這種封裝不常見。磷光體不直接置于藍色LED上，而是被定位為相距短距離(通常在封裝的出射窗中)。在這種配置中，期望用于磷光體層的良好冷卻路徑，這可以受磷光體層與LED基底之間的材料的選擇的影響。圖3(e)示出了玻璃或半透明氧化鋁(多晶氧化鋁PCA)層24的添加。

在圖3(a)至圖3(e)中的每一個中，整個設備為緊湊LED照明單元1。外殼14起反射外殼的作用，其具有反射基底15和開放頂部(在圖6中的附圖標記51)。

兩個結構化層具有面向上的脊狀微結構。脊平行且由此形成棱柱脊/槽結構。片具有通常在30微米至150微米的范圍內的厚度(包括基底基板和脊高度)。每個脊具有在10微米至50微米的范圍內的典型寬度。

因為微結構化片反射回入射光的大部分以被再循環，所以LED封裝優選地為高度反射的(比如>95％)。

低折射率層被提供在LED封裝與光束成形結構之間，并且還被提供在獨立的微結構化片之間。通常，低折射率層為空氣界面。部件之間的中間層的該折射率相對于LED封裝的折射率和微結構化片的折射率是低的。折射率1用于空氣層，LED封裝對于GaN LED裸片可以具有2.4的折射率，磷光體硅酮可以具有1.4-1.53的折射率。

當空氣界面抵靠著微結構化片的結構化表面使用時，微結構化片的結構化層的折射率例如可以為1.41。

圖4示出了其中兩個不同高功率LED與中功率LED相比較的另外示例。再次，每個設備包括緊湊LED照明單元1。每個設備具有高度3，并且圖4中示出了可能高度值的示例。將圖3的陶瓷上裸片(DoC)封裝與所謂的PSS(預結構化藍寶石)芯片級封裝LED 30以及具有接線結合連接的中功率LED 31進行比較。

具有芯片級封裝PSS技術的LED不具有陶瓷基座，但在頂部上保持上面沉積InGaN LED層的藍寶石生長基板。背側鍍有使部件背側可焊接的電連接。與通常使用0.6mm陶瓷基座的DoC封裝相比較，PSS封裝30可以薄得多，大約0.2mm至0.3mm高。

對于薄閃光燈，PSS結構30允許更薄的閃光燈高度。

中功率LED通常為其中發射器也被定位于生長基板(諸如藍寶石)上的LED，并且向下安裝有藍寶石基板，該藍寶石基板通常用裸片附接粘合材料向下膠粘到封裝中。電連接用將封裝內的電觸點連接到LED裸片頂部的接線結合來實現。多個LED可以在封裝中用來實現所需的光輸出量。

各種中功率LED連接成串，這可以是串聯連接或并聯連接。這些中功率LED芯片通常也非常薄，通常在0.2mm至0.3mm高的量級，這允許薄的整體閃光燈封裝。

圖4組合各種LED類型與各種磷光體類型。磷光體層可以被直接沉積在LED芯片上，這稱為接近磷光體。這種磷光體層可以僅覆蓋芯片的頂部或包括陶瓷基座的封裝的頂部，或者環繞發射器，從而還覆蓋透明藍寶石基板的側面。此外，磷光體可以填充內部放置LED的封裝。這通常被稱為黏糊磷光體，其中磷光體通常由嵌入分配在封裝(諸如白色成型引線框封裝)內的硅酮樹脂中的無機磷光體顆粒組成。這種配置通常比僅覆蓋發射器裸片的磷光體更高效。此外，磷光體可以根本不覆蓋LED發射器，而是以小距離分離，通常由一層透明材料(比如，硅酮或玻璃或陶瓷)分離。磷光體層然后被定位于封裝頂部附近，橫向覆蓋封裝，以防止藍光從封裝泄漏。這種附近磷光體通常比其他上述磷光體類型更高效(只要LED封裝高度反射)。

圖4(a)示出了如圖3(a)中的使用接近磷光體的DoC結構。

圖4(b)示出了使用接近磷光體的PSS結構30，并且示出了封裝高度被降至1mm。PSS LED被焊接到腔外殼(諸如白色硅酮成型引線框封裝)中。接近磷光體可以共形地沉積在PSS芯片周圍。腔外殼通常具有允許閃光燈LED到PCB的另外組裝的背側觸點。薄外殼、薄PSS以及薄光束成形裝置產生在大約0.6mm至1.2mm高度范圍內的整體薄封裝。光束成形裝置12的微結構化片比如可以用粘合膠或用粘合帶附接到外殼的頂部。

圖4(c)示出了使用磷光體的PSS LED封裝30，該磷光體填充外殼，PSS LED封裝30再次在薄反射PCB 32之上具有1.2mm封裝高度，LED芯片和外殼側壁被安裝在薄反射PCB 32上。外殼可以為被成型到PCB上或用粘合劑附接的成型白硅酮框。當磷光體層被限定在發射器的頂部上時，由外殼和PCB形成的腔的內部優選地用黏糊磷光體或用透明封裝材料(諸如硅酮)來填充。薄PCB可以具有用于電連接的、到背側的互連，但還可以橫向延伸為能夠將接觸接線焊接到電源觸點，電源觸點在外殼區域外部的PCB頂部上、被連接到LED。

圖4(d)示出了使用磷光體的PSS結構30，該磷光體填充外殼，PSS結構30再次具有1mm封裝高度但具有圍繞LED芯片成型的外殼基底。

圖4(e)示出了如圖3(d)中的使用附近磷光體的DoC結構，并且圖4(f)示出了如圖3(c)所示的使用黏糊磷光體的多個中功率LED芯片31，其中芯片附接到具有接線結合連接的外殼的基底處的電觸點。繪制兩個中功率芯片，但三個或更多個芯片還可以用于生成足夠的閃光燈光量。為了容納使用多個中功率LED的更高區域，可以增大封裝的橫向尺寸。

除提及的LED類型之外，垂直薄膜(VTF)LED也可以用于給出的示例中，其中，LED具有在與接線結合連接的發射器的頂部處的一個電觸點和朝向用于焊接附接到封裝或PCB的芯片的背側的一個電觸點。

由此，PSS芯片可以安裝在被成型在PSS部件周圍的反射外殼中，或者芯片可以被直接焊接到高反射率基板(諸如薄PCB)或預制光混合封裝(諸如塑料引線芯片載體(PLCC)封裝或類似的引線框部件(比如QFN封裝))。后者預成型的封裝比直接圍繞PSS芯片成型封裝更容易實現。

微結構化片可以通過例如經由激光圖案化在聚碳酸酯片中產生原模印模來制造。然后可以在硅酮中復制原模印模，以形成原模的負面。然后將該第二原模壓印到液體硅酮前體層中，該前體層被涂布到薄基箔片，固化成固體層，并且從硅酮原模印模釋放。這種原模還可以鍍有且覆蓋有金屬(諸如鎳)，以獲得原件的金屬復制原模。另選地，原?？梢酝ㄟ^精確切割/加工金屬部分以產生金屬原模來制造。金屬原模板可以通過將一層液體前體材料(諸如硅酮液體)涂布到基箔片載體支撐件上來復制。硅酮可以熱固化且從原模釋放。另選地，涂布液體可以為諸如可從硅酮供應商商購的可UV固化的硅酮材料。通過UV曝光，層被固化到使得它可以從具有固定微結構形狀的原模釋放的程度。隨后，可以在烤箱中進一步熱固化層，以實現微結構層的完全固化。

除了這些分批處理之外，還可能在卷對卷涂布設備上制造箔片，這在光學膜(諸如增亮膜)的生產中是常見的。在這種設置中，一卷基箔片被拉動通過輥系統，并且比如使用狹縫模具涂布來涂布有圖層前體的薄液體層。然后卷與含有原模結構(比如鎳原模)的旋轉滾筒接觸。通過用UV光閃光，前體在與滾筒壓印接觸時固化，以形成固體微結構層?？梢允褂脴藴蔝V固化丙烯酸脂。然而，為了獲得高熱穩定性，可以使用硅酮(諸如可UV固化硅酮或混合硅酮材料)，比如硅酮-環氧材料。

基箔片可以為薄聚碳酸酯或聚酯(諸如PET或PEN)。然而，透明聚酰亞胺箔片(諸如三菱氣體化工公司(商標)的Neopulim(商標))是優選的，因為這允許由光束成形光學器件形成的帽隨著它承受短期暴露于大約260度的高焊接溫度，而在閃光燈LED封裝的回流焊接期間承受高溫。

為了在基箔片與結構化層(微結構被復制或模壓到結構化層中)之間獲得合適的粘附，可以應用粘附促進中間層。通常，該粘合促進劑作為薄膜被涂布到基箔片上。粘合促進劑可以含有反應化學基團，比如通過使用對基箔片的UV-臭氧處理或氧等離子體或電暈處理，反應化學基團可以反應到基箔片或預活化基箔片。同樣，粘合促進劑層可以含有可以與硅酮或混合硅酮涂層反應的反應基團(諸如氫化物基團或碳碳雙鍵)。

倘若實現足夠的機械穩定性，以將微光學層用作具有用于處理并附接到LED設備的足夠機械剛度的固體片狀或板狀層，則不是嚴格要求使用基箔片(因為微光學層還可以形成全結構層)。

圖5示出了基層40和結構化層42形式的一個微結構化片的設計。微結構化層42包括脊41，并且每個脊具有峰頂41a。圖5示出了脊的峰頂41a處的頂部頂角θ，該頂角θ例如可以為90度或100度，或實際上為例如在70至130度范圍內的其他角。在優選實施例中，脊側面如圖所示是對稱的。低折射率硅酮(例如甲基硅酮型)可以用作具有折射率n＝1.41的結構化層42。因此，形狀為在剖面的深度方向上延伸的棱柱槽結構。

外形可以采取例如使得商標或其他符號能夠在發光面處可見的任何合適的形式。整個外殼代之可以被設計有期望的美學形狀。當然，外圍可以在不改變光束圖案的情況下簡單地為方形或矩形、三角形、細長條、環形狀或任何其他形狀。

圖6示出了具有更清楚示出的光束成形光學器件的設計的LED閃光燈單元。光束成形光學器件具有在外殼14的開放頂部51之上的第一微結構化片50和第一微結構化片之上的第二微結構化片52。它們各具有提供背朝光源的細長平行脊的規則陣列的結構化層。圖6示出了以交叉角53交叉的脊。兩個正交對齊的片可以用于實現兩個方向上的準直。然而，所示的正交定向不是必要的。兩個片的脊例如可以以30度至150度(更優選地50度至130度，更優選地70度至110度)的角交叉。圖6還示出了外殼14的側壁57，并且這些側壁也是反射的。

片通過其可以為空氣間隙的層55分離，但該層55可以為不同材料(諸如膠)但再次具有比結構化層顯著更低的折射率。這比使用空氣間隙時要求更高的結構化層的折射率。頂部(第二)片也覆蓋有其可以與層55相同的材料層56(例如，空氣、或用于將平面化保護層結合在頂部的膠)。

在空氣間隙的情況下，結構化層42的折射率優選地在1.3至1.55的范圍內。

基本上，結構需要光學對比來起作用。如果片膠粘在一起，則將需要提高結構化層的折射率，并且光學結合的折射率需要低?？梢哉业秸凵渎?.4的膠，使得在第一近似中，空氣折射率1至膠折射率1.4的提高需要光學結構化層的折射率也提高0.4、到1.70至1.95的范圍內。這將折射率差維持在0.3至0.55的范圍內。

通常，膠將具有在1.3至1.6范圍內的折射率。

光在頂端處朝向微結構化片從外殼逸散。根據微結構化片的折射率和微光學結構，一部分光被準直，并且一部分借助于全內反射朝向高度反射外殼回射，在外殼中，光被再循環。所再循環的光可以由相同機制再次逸散。效率取決于外殼的反射率、不同介質之間的界面處的菲涅爾損耗以及介質中的吸收。

在優選示例中，各微結構化片具有基層(圖5中的40)和結構化層(圖5中的42)?；鶎颖恢饕x為滿足期望的結構特性和熱穩定性性。例如，基層可以為聚酰亞胺層(或具有在比如1.4至1.7范圍內的折射率的其他材料)。結構化層例如為硅酮層，并且光學結構在硅酮固化之前壓印有印模。硅酮材料由于用于LED應用的完美光熱穩定性而是優選的。優選的硅酮類型為具有大約1.41折射率的甲基硅酮。作為另選方案，可以使用具有1.51至1.53折射率的甲基苯基硅酮類型。通常，結構化層通?？梢跃哂杏糜谑褂每諝忾g隙的實施方式的1.3至1.55的折射率。因為基層的界面彼此平行且最終不影響光線方向，所以基層的折射率不是那么重要。然而，優選更低的折射率，使得使空氣界面處的菲涅爾反射最小化。

圖7示出了給出一個微結構化層對來自點光源的光學輸出的作用的模擬。

根據脊(棱柱)的入射角、折射率(差)以及頂部頂角，一些光線將由于全內反射而反射回，而其他光線可以在頂表面處逸出。微結構化片的平滑表面指向光源。入射角由光源尺寸、光源位置以及到光束成形光學器件的距離來確定。通常對于遠程磷光體架構(圖3(c)至(e))，發射輪廓接近于朗伯的，而對于具有接近磷光體的LED，撞擊微結構化片的光線的角分布可以稍微地更具有方向性，但在所有實踐情況下將不顯著偏離朗伯分布。因此可以改變的系統的參數為棱柱的頂部角(頂角)和材料的折射率。

外殼基底(LED所在的地方)與底部微結構化片50之間的空氣間隙的尺寸被保持為盡可能小，以使得整個模塊盡可能薄。為了保證薄空氣間隙并防止下微結構化片粘到外殼，可以可選地以低密度應用小間隔物結構(諸如用以防止兩個部件在大區域上彼此觸碰的小球形或棒狀顆粒或支撐桿)。類似地，這種間隔結構可以被設計在微結構化片上，以降低下層50的結構化層與上層52的背側之間的光學接觸的可能性。比如，疊加到光學脊，可以在光學脊的高度的頂部上設計輕微突出的低密度桿(諸如高度為10微米至25微米)。這防止頂層52的平坦側面觸碰微結構的頂部。這種間隔還可以應用于頂層52的背側，比如為大致垂直于下微結構化片50的脊對齊的條狀間隔物結構的形式。

為了保護設備頂部上的微光學表面結構在處理和使用中免于劃傷和損壞，可以在結構的頂部上添加可選保護片(通常為透明片，比如為透明聚酰亞胺片)。

為了滿足期望的光學規范，可以調諧以下參數：

兩個結構化層的頂部頂角；

在微結構的頂部的圓半徑(rounding radius)和谷的圓半徑方面的、頂部角的形狀準確度；

結構化層相對于周圍層的材料(例如，空氣)的折射率；

微結構化片之間的相對定向角；以及

微結構化片相對于閃光燈光指向的矩形屏幕(例如具有比4:3)的定向角。

這些參數的調諧給出其中滿足規范的參數空間?？梢元毩⒏淖儍蓚€片的頂部頂角、形狀準確度以及折射率。

兩個結構化層的最優選頂部角在90度至110度的范圍內(因為這些角度遵守每總流明的屏幕中心的照度(中心Lux)(CLPlm)>0.7和均勻度>0.3的最嚴格規范。

圖8示出了下結構化層頂部角(頂角)對上結構化層頂部角的圖。所示出的區域是基于在離散值集處進行的模擬、角度的組合滿足上述兩個條件的區域。圖8用于正交箔片，其中箔片與屏幕的行/列方向成45度。存在兩個可能的45度定向，但兩個定向都給出類似的結果。該模擬優選地假定尖銳的頂角和谷角，而在實踐中，頂端41a的最佳銳度是大約1微米的圓半徑。還假定用于結構化層的1.41的折射率。優選地，圓半徑小于2微米。可以在圓半徑與光學性能規范之間找到折衷(因為更低的成本制造在更高的圓半徑情況下是可能的)。

這些結果示出頂部角優選地在90至110度的范圍內。

對于不太嚴格的規范，參數空間廣泛地開放。

圖9示出了與圖8相同的圖，但示出了其中規范用于CLPlm>0.6和均勻度>0.2的區域。

對于100度的頂部角和棱柱槽方向到屏幕/相機傳感器的軸線之一的45度定向兩者，圖10示出了上和下微結構化片的折射率對CLPlm值的影響。用示例的方式，用正交箔片進行模擬。y軸標繪了下片的結構化層的折射率，并且x軸標繪了上片的結構化層的折射率。對于折射率值的每個組合，來模擬CLPlm參數。如由示出了所獲得的CLPlm值的范圍的箭頭表示的，結果通常是通過增大任一層或兩個層的折射率來獲得增大的CLPlm值。

由此，每總流明的中心光通量對于更高的折射率最高：光束更準直。

再次對于100度的頂部角和棱柱槽方向到屏幕/相機傳感器的45度定向，圖11中示出了上和下微結構化片的折射率對光均勻度的影響。再次，用示例的方式，用正交箔片進行模擬。y軸再次標繪了下層的折射率，并且x軸標繪了上層的折射率。對于折射率值的每個組合，來模擬均勻度參數。如由示出了所獲得的均勻度值的范圍的箭頭表示的，結果通常是通過減小任一層或兩個層的折射率來獲得增大的均勻度。

均勻度以類似的方式取決于兩個層的折射率：良好的均勻度值僅可以在限制層的折射率時實現。對于空氣界面，在上和下結構化層的折射率為2.6<n_upper+n_lower<3.1時找到最佳。

更一般地，(結構化層與它們的相鄰材料之間的)折射率差的和處于0.6至1.1的范圍內。

對于圖12中示出的均勻度值>0.2和CLPlm值>0.6的溫和閃光燈準則，或對于圖13中示出的均勻度>0.3和CLPlm>0.7的更嚴格閃光燈準則，可以導出折射率的優選組合。圖12和圖13用于兩個結構化層的100度頂部角，并且示出了其中不同折射率值的模擬滿足設置條件的區域。

用于兩個片的100度頂部角的最佳折射率可以被看作是在1.4至1.5折射率范圍內的組合折射率2.85。

模擬還示出了均勻度規范對交叉的微結構化片相對于矩形屏幕的定向的強依賴關系。對于相對于屏幕的45度角(類似于135度)，均勻度最高(>0.3)，而對于0度(類似于90度)，均勻度最低。因此，可能使微結構化片相對于具有與屏幕相同定向的相機模塊定向正確對齊。為了實現更高的均勻度(諸如高于0.3)，定向角范圍可以被設置為45±10°。更一般地，角可以在20度至70度的范圍內。

每總流明的中心光通量的規范不依賴于屏幕的定向。

圖14示出了作為屏幕相對于閃光燈模塊的定向(即，上結構化層相對于屏幕的脊定向)的函數的均勻度。該圖用于兩個層的100度的頂角和兩個結構化層的1.41的折射率。

可以看到，最大均勻度在45度角(45度和135度)處獲得。

為了使得圖14更清楚，圖15更清楚地示出了箔片定向意味著什么。假定“棱柱箔片1”最靠近屏幕，圖15(a)更清楚地示出了對應于圖14中的45度角的定向，并且圖15(b)更清楚地示出了對應于圖14中的135度角的定向。角度為在以肖像模式觀看屏幕時需要從左方向順時針旋轉以到達頂部箔片脊的定向的角度。

圖16示出了作為兩個結構化層的脊之間的相對角度的函數的均勻度。這是用于4:3屏幕比的計算。曲線170用于135度定向(即，圖15(b))，并且曲線172用于45度定向(即，圖15(a))。峰值均勻度在80度或100度處。

x軸示出箔片對齊角。0度定義平行脊，并且90度定義正交脊。均勻度在最佳和最差相對角之間變化多于2倍。

圖17示出了作為結構化層之間的相同相對旋轉角的函數的每總流明的中心lux。每總流明的中心lux變化小于2％。

根據這些光學模擬，可以制定優選的一組設計規則，以生成根據與中心光通量/總流明和屏幕均勻度有關的期望規范來照亮屏幕的光束輪廓。應注意，如果放松規范，則也可以放松這些設計規則中的一些：

具有棱柱槽(向上面向的結構)的下片的頂部角為70至130度(更優選地為90至110度)；

在下光學結構化層浸入較低折射率空氣層(n＝1)中的情況下，下結構化層的折射率范圍例如可以為1.3至1.55。這意味著光束成形光學器件覆蓋有空氣的頂側層，并且到下片的入射光也來自空氣的背側層。更優選地，下結構化層的折射率為1.4至1.45。更一般地，如果使用較低折射率的非空氣浸入層，則結構化層與浸入周圍環境之間的折射率差為Δn＝0.3-0.55。比如，如果浸入層具有1.3的折射率，則光學結構化層的折射率應為1.6至1.85，因此，組合折射率在3.2至3.7的范圍內。

上結構化層(向上面向的結構)的頂部角(頂角)也為70至130度(更優選地為90至110度)；

上結構化層的折射率范圍為1.3-1.55(并且再次更優選地，對于空氣浸入為1.4-1.45)，但更一般地，折射率差為Δn＝0.3-0.55(由此，上和下結構化層具有相同的規范范圍)。

下結構化層和上結構化層的折射率之間的關系對于空氣浸入為n(下片)+n(上片)＝3.1或更小(更優選地為3.0或更小)。

如果層中的任何一個的折射率靠近范圍的頂端(1.55)，則另一層的折射率可以靠近范圍的底端(1.3)。如果兩個層具有在范圍的頂端處的折射率，則配置可能對于指定的頂部角范圍變得太準直。

下和上微結構化片的頂部頂角之間的聯系：對于下片的較小角，上片需要更大的角，反之亦然。組合頂部角例如在170度至220度內(優選地在190度至210度之間)(對于結構化層的1.41的折射率)。例如，如果下片的角更高(例如120度)，則下片的頂部角優選地更低(例如90度)，合計為210度；

上微結構化片脊方向與屏幕之間的旋轉角：最優選地為45+/-10度；

一個片的脊優選地以大致90或100度與另一個片的脊交叉，使得片沿著期望的屏幕比4：3提供最佳均勻度。更一般地，上和下微結構化片的脊方向之間的角可以在30至150度、更優選地50至130度、甚至更優選地70至110度的范圍內(例如，90或100度)。

如圖16示出的，均勻度對片的從正交對齊到平行對齊的不對齊敏感，達高達2倍。對于其他屏幕比(比如，16:9)，片之間的相對旋轉角可以不同，以便對于均勻度優化。中心lux如圖17所示出的不隨著片的相對定向而變化很大。

本發明特別關注用于移動電話的閃光燈LED應用中。然而，閃光燈LED模塊還可以用于照相機或攝像機上的圖片相機閃光燈，或者用作集成在其他設備(諸如平板電腦)中的閃光燈部件的一部分。還可以考慮其他緊湊照明應用。

在這些應用中，部件的橫向寬度、所用的LED的數量、以及輸出光的總量可以大于對于移動電話所需的。除了用于照片的閃光燈脈沖之外，單元還可以對于視頻閃光燈連續操作。

上述示例示出了具有反射基底和側壁的外殼。

圖18示出了各種另選封裝。

圖18(a)示出了沒有側壁且沒有PCB的封裝。藍色LED芯片10由載體基板(諸如具有背側觸點(例如倒裝芯片架構)的藍寶石)上的外延層組成。LED芯片10由反射層60(諸如白色硅酮成型)包圍。磷光體涂層61覆蓋該封裝，并且光學結構層50、52在外圍處用粘合劑附接到該封裝。

注意，在圖18的所有示例中，磷光體被示出為61，但示出不同的磷光體類型。

粘合劑用于將兩個微結構化片50、52附接到彼此以及將該組件附接到封裝。該粘合劑可以為從液體狀態固化為固體狀態的膠，或者可以為一塊粘合帶。粘合帶可以為在部分的連接之后熱固化的帶或UV固化的帶。

圖18(b)示出了其中磷光體層61被限制于發射器區域或僅稍大于發射器區域的另選封裝。

在圖18(c)中，磷光體61大于芯片但小于封裝的外部尺寸，并且在發射器與磷光體層之間存在距離，以限定附近磷光體。該間隙通常填充有透明硅酮。

在圖18(d)和18(e)中，邊緣64被成型到封裝上，由此形成具有側壁的腔。在圖18(d)中，該腔為空的或另選地填充有透明材料(諸如硅酮)。在圖18(e)中，該腔至少填充有至少含有單磷光體材料(比如嵌入硅酮材料中的粉末磷光體材料)的單磷光體層。

圖18(f)示出了平LED封裝10，該封裝包括磷光體61，該磷光體61被框架66上的光學箔片組件蓋住/覆蓋?？蚣?6被置于封裝周圍，具有間隙，或者框架被結合在LED封裝周圍，比如通過用透明硅酮或用反射硅酮來填充封裝10與框架66之間的間隙。

圖18的封裝可以具有能夠由客戶將這些封裝焊接到PCB的背側觸點。另選地，這些封裝可以已經預附接到薄PCB背側。該背側PCB可以延伸超出LED封裝區域。在PCB上，可以附接ESD保護二極管(諸如瞬態電壓抑制器)，以防止閃光燈LED組件(還稱為閃光燈LED模塊)被靜電放電損壞。另選地，該保護二極管可以集成在LED封裝內部(諸如反射壁或反射外圍內部，或者最不優選的腔內部)。

作為另一個示例，多個LED發射器可以用于同一封裝內部，并且由同一光束成形結構覆蓋為緊湊多LED發射器(如圖19示出的)。閃光燈的發射顏色可以通過控制具有不同白色溫的兩個LED之間的電流比來控制。

圖19示出了在共享基板72上的、具有不同色溫的兩個LED封裝10a、10b。每個LED封裝具有其自己的磷光體層61，并且存在透明填充物70以形成單個整體結構。

然后根據期望的圖像感知，可以可控地使得閃光燈單元發出多個顏色。比如，第一LED可以發出例如6000K的冷白色，而第二LED可以發出例如2700K的暖白色。因此，用相機取得的圖像可以根據攝影師的希望以冷或暖場景設置來存儲。因為兩個LED可以被置于同一封裝中，所以該雙通道閃光燈可以變得非常緊湊且僅用一個封裝的成本，而不需要各具有菲涅爾透鏡的兩個單獨的閃光燈LED單元，這節省空間和兩個透鏡的高成本。

因為共享封裝的頂部上的光束成形光學器件也具有光混合能力，在通道之間具有可控電流比的兩個LED的聯合操作即使與封裝相距小距離時仍然允許所發射的光分布的非常良好的光混合。受控電流比允許獨立LED的極限色溫之間的精確調諧。

類似地，可以添加第三通道，以跨越顏色可調的顏色空間，比如以便能夠使色點偏離黑體輻射器(諸如具有黑體線上方的中間色溫的第三封裝)。類似地，可以添加第四通道，或者通常，可以在同一封裝中實現多通道封裝。

上面提及的是，封裝可以被成形為給出期望的美學外觀。該外觀可以通過期望形狀外部的光阻擋來獲得。阻擋光的一種方式是在光束成形光學器件的頂部上添加具有沖壓出的形狀的另一個反射部件(諸如，白反射箔片或鏡面反射鏡箔片)。由此可見，可以不成形光學器件的外部外圍，但然后可以通過使用覆蓋光束成形光學器件的部分阻擋或反射層來應用任何形狀。

被阻擋的光優選地使用面向光學片的高度反射材料來再循環。被阻擋/反射的光將獲得另一個機會：在與光束成形光學器件和封裝相互作用之后逸出以透射穿過所成形的開口，在光束成形光學器件和封裝處，它可以被發送回到光阻擋/反射層(在位置上偏移)。

產生期望形狀的另一種方式是通過用反射材料覆蓋微結構化片(比如頂層)。例如，頂層可以通過在片上分配或打印白反射材料(諸如白硅酮層)來部分覆蓋，該白反射材料將局部填充/覆蓋微光學表面結構。阻擋層(作為單獨層或作為沉積在微結構化片上的層)可以被置于光束成形光學器件的頂部上、頂部與背側之間。當阻擋層用于微結構化片之間時，阻擋層還可以具有將片一起結合到一個箔片組件中的功能，在光以期望光束輪廓透射的區域處保持微結構化片之間的間隙。

以這些方式，可以在發射器之上疊加任何期望的形狀，以給出設備在關閉狀態下或處于設備的調光操作時的期望外觀，不使觀看者看不見。

如上所述，已知應用散射層來隱藏磷光體的黃色外觀。這可以應用于上述示例，特別是使用填充外殼空間的黏糊磷光體的那些示例。上述示例在每個微結構化片上使用平行直脊的陣列。這些脊可以跨表面區域具有均勻的節距。然而，這不是必要的，并且節距可以局部地變化。在這種情況下，節距不規則。提供不規則節距的一個潛在益處是它可以產生脊高度差。下結構化層的最高脊頂部然后可以用于起間隔物的作用，以在允許兩層之間的低光學接觸面積的同時支撐頂結構化層。

脊不需要為直的或連續的。例如，微結構化片的區域可以被劃分為多個區域，其中脊沿那些區域內的不同方向延伸，例如形成棋盤圖案。在每個局部區域內，兩個片的脊以期望的角交叉，以提供兩個不同方向上的期望準直。這就是何謂“局部”交叉角。此外，每個局部區域內的脊平行，而不是每個片上的所有脊平行。這就是何謂“局部平行”。由此，脊線可以被認為形成為一組不連續脊，每個不連續脊具有小于微結構化片的橫向尺寸的長度。另選地，脊線可以被認為跨微結構化片的區域是之字形的。

圖20示出了可能棱柱結構的三個示例。

圖20(a)示出了如上所討論的規則布局，其中所有結構在每個獨立箔片內平行，并且一個箔片的平行方向與另一個正交。

圖20(b)示出了棱柱傳播方向在一個箔片中的輕微“之字形”偏差和另一個箔片中的對應圖案，使得局部交叉點保持正交。在一個箔片(頂部箔片)中，對于之字形圖案的兩部分，之字形圖案與直線具有大約+15度和-15度的偏差。另一個箔片然后具有從垂直線偏移相同角的直結構。

圖20(c)示出了具有更強之字形圖案的另外示例，其中沿著一個之字形線的兩個棱柱細長方向之間的相對角度大約為90度。不像圖20(b)的示例，這意味著第二片的圖案相同但在空間上偏移，并且它們兩者都是具有90度峰角和90度谷角的規則三角形波形線。

再次，脊在每個點處的局部交叉角確定光學準直功能。憑借之字形的脊，局部交叉角可以跨微結構化片的整個區域不恒定，而被設計為滿足所有區域處的指定最小交叉角要求。

可以例如出于美學原因而期望具有更復雜脊結構的這些不同的布置。

頂角對于每個結構化層的整體通常恒定。然而，這不是必要的，并且頂角可以跨片變化。該變化通常將僅是小的(例如，在5度內)，使得所有頂角在給定范圍(諸如90至110度)內。

緊湊照明單元通常具有直徑小于8mm的孔徑，但布置使得設備能夠在不對應增大厚度的情況下增大尺寸。

圖21示出了作為移動便攜式設備80的一部分的相機。相機具有相機光學傳感器82和本發明的閃光燈單元84。光學傳感器包括如還示出的傳感器元件87的正交行85和列86。如上面說明的，一個片的脊的定向相對于行或列方向例如成20度至70度之間的角。

如上面討論的，外殼是反射的。具體地，外殼比LED芯片反射性更強。漫反射特性比鏡面反射優選，使得光在盡可能少的內部反射的情況下離開外殼。白色硅酮可以形成漫射面。

上述示例全部示出兩個微結構化片。然而，可以提供另外的光學層，例如以便顏色控制。此外，第三微結構化片可以用作準直功能的一部分。

本領域技術人員可以在根據對附圖、公開內容以及所附權利要求的研究來實踐所要求保護的發明中，理解并實現所公開實施例的其他變體。在權利要求中，詞語“包括”不排除其他元件或步驟，并且不定冠詞“一”或“一個”不排除多個。在互相不同的從屬權利要求中記載特定措施的簡單事實，不指示不可以有利地使用這些措施的組合。權利要求中的任何附圖標記不應被解釋為限制范圍。