(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電子モジュール（１１２）であって、
前記光電子モジュール（１１２）は、支持体（１１６）を含み、
前記支持体（１１６）は、平坦に構成され、さらに当該支持体（１１６）上に配設された複数の光電子部品（１１８）を含んでおり、
前記光電子モジュール（１１２）は、さらに複数のレンズ（１２４）を有するレンズシステム（１２２）を含んでいる、光電子モジュール（１１２）において、
前記レンズシステム（１２２）が、異なる指向性を有する少なくとも２つのレンズ（１２４）を備えており、
前記異なる指向性を有する少なくとも２つのレンズ（１２４）は、異なる表面曲率と異なる高さとを有するレンズ（１２４）を含み、
前記レンズシステム（１２２）の少なくとも１つのレンズ（１２４）は、少なくとも１つの凸状湾曲領域と少なくとも１つの凹状湾曲領域とを有する表面湾曲部を備え、前記レンズ（１２４）の光軸（１３４）は、当該レンズ（１２４）に対応する光電子部品（１１８）の光軸（１３２）に対してずらされて配置されていることを特徴とする、光電子モジュール（１１２）。
【請求項２】
前記複数の光電子部品（１１８）は、前記支持体（１１６）上の一次元アレイ又は二次元アレイに配設されている、請求項１記載の光電子モジュール（１１２）。
【請求項３】
前記複数の光電子部品（１１８）は、直線状又は二次元マトリックス状に配設されている、請求項２記載の光電子モジュール（１１２）。
【請求項４】
前記複数の光電子部品（１１８）は、面発光型発光ダイオードを含む発光ダイオード（１２０）、及びフォトダイオードからなるグループから選択されている、請求項１から３いずれか１項記載の光電子モジュール（１１２）。
【請求項５】
前記異なる指向性を有する少なくとも２つのレンズ（１２４）は、異なる基準面を有するレンズ（１２４）を含んでいる、請求項１から４いずれか１項記載の光電子モジュール（１１２）。
【請求項６】
前記異なる指向性を有する少なくとも２つのレンズ（１２４）は、前記レンズ（１２４）のそれぞれ１つの光軸が、異なる手法で前記光電子部品（１１８）のそれぞれ１つの光軸に対して配向されているレンズ（１２４）を含んでいる、請求項１から５いずれか１項記載の光電子モジュール（１１２）。
【請求項７】
前記レンズシステム（１２２）は、前記各光電子部品（１１８）に対して正確に１つのレンズ（１２４）が対応付けられるように構成されている、請求項１から６いずれか１項記載の光電子モジュール（１１２）。
【請求項８】
前記レンズシステム（１２２）の縁部に、少なくとも１つのレンズ（１２４）が設けられており、該レンズ（１２４）は、前記レンズシステム（１２２）の内側に配置された少なくとも１つのレンズ（１２４）のものよりも小さい指向性の開口角を有している、請求項１から７いずれか１項記載の光電子モジュール（１１２）。
【請求項９】
前記レンズシステム（１２２）の縁部に、少なくとも１つのレンズ（１２４）が設けられており、該レンズ（１２４）は、前記レンズシステム（１２２）の内側に配置された少なくとも１つのレンズ（１２４）のものよりも大きい指向性の開口角を有している、請求項１から７いずれか１項記載の光電子モジュール（１１２）。
【請求項１０】
前記凹状湾曲領域は、前記凸状湾曲領域によって環状に取り囲まれている、請求項１記載の光電子モジュール（１１２）。
【請求項１１】
前記光電子モジュール（１１２）は、光電子チップオンボードモジュール（１１４）である、請求項１から１０いずれか１項記載の光電子モジュール（１１２）。
【請求項１２】
請求項１から１１いずれか１項記載の光電子モジュール（１１２）を少なくとも２つ含んでいる光電子装置（１１０）であって、
前記光電子モジュール（１１２）の支持体（１１６）が、前記光電子装置（１１０）内で相互に隣接して配置されていることを特徴とする光電子装置。
【請求項１３】
請求項１から１１いずれか１項記載の光電子モジュール（１１２）を製造するための方法であって、
レンズシステム（１２２）の少なくとも１つの成形可能なベース材料を、複数の光電子部品（１１８）と接触接続させて成形し、硬化するようにして、レンズシステム（１２２）を製造するようにしたことを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１から１１いずれか１項記載の光電子モジュール（１１２）を露光技術分野及び／又は照射技術分野のために使用する方法であって、少なくとも１つのワークピースを前記光電子モジュール（１１２）から放射された電磁ビームを用いて照射するようにしたことを特徴とする使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電子モジュール、光電子装置、光電子モジュールを製造する方法並びに光電子モジュールの使用方法に関している。このような光電子モジュール、光電子装置、光電子モジュールの製造方法及び使用方法は、自然科学、回路技術、医学など日常生活の中において様々な方法で使用されている。本発明の主要な適用領域としては（但しこれは本発明がこの分野へ限定されることを意味するものではない）プロセス技術の分野への使用、例えば種々異なる材料及び／又は対象の乾燥及び／又は硬化のために、あるいは工作物の光化学的変調の目的のために使用することが挙げられる。さらに代替的若しくは付加的に、以下に開示するようなタイプの光電子モジュール及び光電子装置を、例えば交通関連及び／又は家電関連の技術分野における様々な照明領域に使用することも可能である。
【背景技術】
【０００２】
本発明はとりわけ、その全体若しくは一部が所謂チップオンボードモジュールとして構成された光電子モジュールに係わっている。このようなチップオンボードモジュールは、所謂チップオンボード技術（ＣＯＢ）によって完全に又は部分的に製造することができるモジュールである。チップオンボード技術では、ハウジングを持たない１つ以上の半導体素子（半導体チップ）がプリント基板若しくはその他のタイプの回路支持体上に直接実装されている。一般的な概念として、前記チップオンボードモジュールとは、少なくとも１つの支持体と、該支持体上に取り付けられた少なくとも１つのハウジングを持たない（むき出しの）半導体素子とを含んだ電子アッセンブリを指す。この種のチップオンボードモジュールは、例えば、発光体、高出力ランプ（例えば高輝度ＵＶ−ＬＥＤランプ）、光電池モジュール、センサ等として使用されるか、あるいはこれ以外の方法でも使用される。特に本発明で提案される光電子モジュールとは、複数の光電子部品を備えた光電子チップオンボードモジュールである。ここで使用される光電子部品は、（専らこれらに限定されるものではないが）特に本発明の枠内においては、とりわけ複数のチップやその他の構成部品の形態をとる発光ダイオード（ＬＥＤ）及び／又はフォトダイオードであり、これらはチップオンボードモジュールにおいて平坦な支持体上に配置されており、つまり金属基板、セラミック基板、シリコン基板、メタルコアプリント配線板、ＦＲ４プリント配線板、ガラス基板、プラスチック支持体、金属マトリックス複合材料若しくはそれに類似の支持体の上に配置されている。これらのチップオンボードモジュールは、機械的な損傷や腐食から保護する必要がある。この目的に対してはできるだけ小型で簡易な解決策が求められている。
【０００３】
チップオンボードモジュールに対してハウジングの形態で保護を行うことには、大抵はコスト的な問題と技術的な問題（複雑性）があるので、従来技術からは、そのようなチップオンボードモジュールの保護に対する実行可能な代案として、プラスチックベースの注封材料を用いて全ての若しくは複数の構成要素を平面的に注封することが公知である。導体線路やコンタクト素子といった他の機能的な構成要素と一緒に、チップオンボードのモジュールにおけるこれらの光電子部品は、平面的な支持体と共にコーティングによって機械的な損傷や腐食から保護される。
【０００４】
さらに、多くの使用ケースにおいて、光電子モジュールの指向性は重要な役割を果たしている。この指向性とは、一般的に光電子部品にとって、受信又は送信された電磁波の強度の角度依存性を表し、これは大抵は、光電子部品の光軸に沿った主方向の感度及び／又は強度に関連している。特に光電子部品として１つ以上の発光ダイオードを含んでいる光電子モジュールでは、通常は、光電子モジュールの照射強度及び／又は放射特性が、重要な役割を果たす。この指向性の特別な形態としての放射特性は、このケースにおいて、電磁界の角度依存性を、及び／又は、特に赤外線、紫外線又は可視光の形態で放出された電磁波の強度を表す。チップオンボードモジュールは、複数の発光ダイオードを高いパッケージング密度で支持体上に設けることができるという利点を有しており、このことは照射強度を増大させる。但し多くのケースにおいて、これらの光電子モジュールの放射特性の制御のために追加の光学系が使用されている。例えば、それらの光学系に対しては、発光型の光電子モジュールの場合でも、感光型の光電子モジュールの場合でも、１つ以上のレンズ、特にいわゆるマイクロレンズシステムを有するレンズシステムが用いられる。これらのレンズシステム、とりわけマイクロレンズシステムは、例えば１つ以上の素子を含み、それらの横方向の伸張、例えば支持体平面内の伸張はサブミリメートルからデシメートルまでの範囲に及び、あるいはさらにメートルの範囲にまで及ぶことができる。これらのマイクロレンズシステムは、例えば、それらの光学的作用領域が例えばサブミリメートル範囲の構造体であって、例えば回折作用、散乱作用、収束作用、コリメート作用、又は拡散作用を有する構造体を有するように設計されてもよい。なお、光電子要素間の通常必要とされる僅かな間隔距離に起因して、特にチップオンボードモジュールで使用される典型的な小さなピッチ（隣接する光電子要素間の中心から中心までの間隔距離）に起因して、ビーム形成マイクロレンズは、個々の光電子部品、例えば発光ダイオードアレイの個々の発光ダイオード上で相応の成形材料によって実現される少数の方法のみが公知である。
【０００５】
本件出願人から出願された後に公開された例えば独国特許出願ＤＥ  １０  ２０１０  ０４４  ４７０号公報からは、１つ又はそれ以上の光電子部品が実装されている平坦な支持体を含む光電子チップオンボードモジュールをコーティングするための方法が公知である。ここでは、１つ又はそれ以上のシリコーンからなる透明な耐紫外線及び耐熱性コーティングが使用されている。この方法では、コーティングすべき支持体が第１の温度まで予熱される。さらに、支持体のコーティングすべき面若しくはその部分面を含むダムが被着される。このダムは、第１の温度のもとで硬化する第１の熱硬化性で高反応性のシリコーンから完全に若しくは部分的に構成されている。この第１のシリコーンは、予熱された支持体上に被着される。さらに、前記ダムによって封入された支持体面又は部分面は、第２の液体シリコーンによって充填され、その後当該第２のシリコーンが硬化させる。ここでは特に第１のシリコーンを用いて迅速に硬化するレンズも、前記支持体の個々の構成要素上に被着される。このようにして、マイクロレンズシステムも成形可能である。
【０００６】
さらに、また本件出願人から出願された後に公開された独国特許出願ＤＥ  １０  ２０１０  ０４４  ４７１号公報からは、光電子チップオンボードモジュールのためのコーティング方法が公知である。ここでも光電子チップオンボードモジュールは、１つ又は複数の光電子構成要素が実装された平坦な支持体を含み、シリコーンからなる耐紫外線で耐熱性の透明なコーティングを有している。この方法は、上方に向けて開口している金型内へ液状シリコーンを注入する方法ステップを含み、次のような手段、すなわち支持体の手段に相応するか又はそれを超える手段を有する。さらに前記支持体は金型内に挿入され、この場合１つ又は複数の光電子部品がシリコーン内に完全に浸漬される。更なる方法ステップにおいては、シリコーンが硬化され、複数の光電子部品と支持体と共に架橋結合される。さらにこの支持体は、硬化されたシリコーンコーティングと共に金型から取り出される。
【０００７】
さらに、米国特許第７，８１９，５５０号公報からは、各ＬＥＤからの発散光を集光するレンズアレイが含まれたＬＥＤアレイが公知である。ここでのレンズは、それぞれ、１つの平面的な部分と、２つの湾曲した部分とを含む。前記レンズは、発光ダイオードＬＥＤの上方では湾曲していない。
【０００８】
米国特許出願第２００７／００４５７６１  Ａ１明細書からは、白色光ＬＥＤを製造するための方法が公知である。ここでは青色光を放射するＬＥＤが使用され、さらに光を変換する複数の蛍光体が用いられている。ここではとりわけＬＥＤ上での光学系の成形が記載されており、これは雰囲気が封入される成形プロセスを用いて生成される。
【０００９】
さらに米国特許出願第２０１０／００６５９８３  Ａ１明細書には、圧縮成形プロセスにより、発光ダイオードをカプセル化するための方法も公知である。ここでは封止のために成形プロセス中に帯状部材が使用されている。
【００１０】
上述してきた方法によって達成される公知の光電子モジュールの向上にもかかわらず、さらに改善された指向性を有する光電子モジュールの要求、とりわけ特定用途向けの高い照射強度を備えた光電子モジュールの要求が依然として存在する。特に、効率的でかつ相互に整列可能な複数の光源への要求が存在する。それらの照明プロファイルは、調整可能な間隔において高い放射照度を有することができると同時に、均質性に係る高い要求も満たし、さらに信号エッジ領域における十分に急峻な降下も記録されている。特に印刷産業におけるリソグラフィ技術を用いた工場生産過程においては、この種の光電子モジュール、特に発光ダイオードモジュールは、複数の印刷カラーと複数の印刷インクの均質でかつ品質の高い乾燥画像を得るために必要とされる。できるだけ小型でエネルギー効率の高い光源のもとで、速い処理速度を達成するためには高い照射強度が必要とされ、例えば通常は、１００ｍＷ／ｃｍ2から数１００Ｗ／ｃｍ2までの照射強度、典型的には１乃至２０Ｗ／ｃｍ2が必要とされる。
【００１１】
従って、本発明の課題は、公知の方法の欠点を少なくとも十分に回避し、上述してきた要件を少なくとも十分に満たすことのできる光電子モジュールを提供することにある。とりわけここでは、発光モジュールとしての構成の中で、高い効率と高い照射強度とを有し、整列可能な光源として用いることができ、さらに均質性の高い照明プロファイルと、エッジ領域において十分に急峻な降下を伴う光電子モジュールが提供されるべきである。
【００１２】
前記課題は、独立請求項の特徴部分に記載された、本発明による光電子モジュール、光電子装置、それらの製造方法並びに使用方法によって達成される。個別に又は組み合わせで実現することができる本発明のさらなる改善例は、従属請求項に記載されている。
【００１３】
本発明の第１の態様によれば、光電子モジュールが提供される。ここでの光電子モジュールとは、一般に次のようなアセンブリと理解されるべきである。すなわちユニットとして扱うことができ、少なくとも１つの光電子部品、例えば少なくとも１つの発光性電子部品、及び／又は、少なくとも１つの感光性電子部品を有しているアセンブリである。この光電子モジュールは、特に、上記の定義に従った光電子チップオンボードモジュールとして構成されてもよい。
【００１４】
前記光電子モジュールは、平坦に構成された支持体を含んでいる。この支持体とは、本発明の枠内では、一般に、１つ以上の電子部品、特に１つ以上の光電子部品を収容するように構成された構成要素と理解されたい。具体的には、前記支持体は、上述したように構成する従来技術のタイプに従ったものでもよいし、前述したようなタイプの１つ以上の回路支持体を含むものであってもよい。また平坦な構成とは、複数の光電子部品、特にハウジングのないチップが取付け可能な少なくとも１つの表面、例えば平面状の表面、若しくは僅かに湾曲した表面を備え、この表面上に１つ以上の光電子部品、特に１つ以上の光電子チップがハウジングなしで取り付けられるような構成と理解されたい。例えば、平坦に構成された支持体の一例として、例えば全体的にフラットに構成されるか、その一部だけがフラットに構成されたプリント基板であってもよい。
【００１５】
さらに前記光電子モジュールは、支持体上に配置される複数の光電子部品を含んでいる。この光電子部品は、特にチップオンボード技術によって支持体上に配設されていてもよい。ここでの光電子部品とは、上述したように、少なくとも１つの光電子機能、例えば発光機能及び／又は感光機能を満たす素子と理解されたい。具体的には、前記光電子部品は、発光ダイオードやフォトダイオードからなるグループから選択されてもよい。特にこの光電子部品は、１つ以上のハウジングなしのチップを含んでいてもよい。それに応じて、これらの複数の光電子部品は、光電子部品のアレイを、すなわち、複数の光電子部品が１列以上で支持体上に被着された配列構成を含み得る。このアレイには、例えば、少なくとも１つの行及び／又は少なくとも１つの列を備えた矩形状のアレイ、あるいは複数の行及び列を備えた矩形状のアレイが含まれ得る。ここでの行及び／又は列とは、少なくとも２つの、好ましくは少なくとも３つ、４つの、あるいはそれ以上の光電子部品からなる直線的な配列構成と理解されるべきである。複数の光電子部品は、好ましくは複数の発光ダイオード及び／又はフォトダイオードからなる矩形状のマトリックスを有し得る。しかしながら、その他の構成も基本的に可能である。例えば、複数の光電子部品が支持体上に不規則に配置された構成、及び／又は、支持体上に非矩形状に配置された構成なども可能である。
【００１６】
光電子モジュールは、さらに複数のレンズを有するレンズシステム、特にマイクロレンズを有するマイクロレンズシステムを含み得る。ここでのレンズとは、一般に、電磁ビームのビーム整形を実施することのできる光学素子と理解されたい。そこでは電磁ビームが少なくとも一度は遮断される。レンズ、例えばマイクロレンズなどのレンズは、サブミリメートルからメートルまでの範囲の横方向の寸法を有し得る。例えば、工場用のランプシステムは、例えば、最大３ｍの長さ、あるいはそれ以上の長さの横方向の拡がりを有することもある。とりわけそれらのレンズは、集束特性及び／又は散乱特性を有し得る。レンズシステム、特にマイクロレンズシステムとは、複数のレンズ、特に複数のマイクロレンズが、例えば平坦に構成された支持体の平行な平面内で互いに隣接して配置されているものと理解されたい。複数のレンズは、例えばレンズアレイを含んでいてもよい。この場合複数のレンズは、１つ以上の行及び／又は１つ以上の列に配置される。例えば、このレンズアレイは、矩形のアレイを有していてもよい。以下の明細書でもより詳細に説明するが、例えば各レンズは、正確に１つの光電子部品に、あるいは複数の光電子部品からなる１つのグループに割り当てることが可能である。それによりこのレンズシステムは、例えば光電子部品のアレイに相当する１つのアレイに配置可能になる。特にこのレンズシステムは、完全に又は部分的に、複数の又は全てのレンズを形成している連続的な構成の光学的に透明な材料から作成されていてもよい。この光学的に透明な材料とは、例えばプラスチック材料であって、特に例えば成形法によって光電子部品に直接被着可能な材料であり得る。これによりレンズシステムは、一般に、光学的に透明な材料であって、光電子部品との接触を形成し、レンズシステムの複数のレンズを、又はそのうちの少なくともいくつかを形成する材料を含む。
【００１７】
前記レンズシステムは、異なる指向性を有する少なくとも２つのレンズ、例えば少なくとも２つのマイクロレンズを含む。上述したように、指向性とは、本発明の枠内では基本的に、受信若しくは送信された電磁波、特に可視及び／又は赤外線及び／又は紫外線スペクトル領域内の光である電磁波の角度依存性を指す。この角度依存性は、例えば電磁波の電磁界に関連している。さらに代替的又は付加的に前記角度依存性は、電磁波の強度を表すその他の物理量、例えば強度、及び／又は、エネルギー密度に関していてもよい。指向性は、例えば、光電子部品の光軸に平行な主方向の強度や、例えば光電子部品の感光及び／又は発光活性面の中心を垂直に貫通する軸に関して定めてもよい。とりわけこの指向性には、例えば発光ダイオードのような発光素子の形態の１つ以上の光電子部品を含んでいる場合には放射特性が含まれる。この放射特性は、例えば相応のセンサを用いて測定することが可能である。これらのセンサは、当該の光電子部品に対して可変の角度で所定の間隔を置いて配置される。そこでは、放射光の強度の測定が、例えば異なる角度のもとで連続的に若しくは非連続的に実施され得る。このようにして、複数の測定、指向性が、例えば相応の極性図を用いて検出され得る。このような測定方法は、照明技術の分野における当業者には公知である。基本的に、本発明に使用される方法の厳密な仕組みはここではさほど重要ではない。なぜならレンズの指向性の比較のみが行われるだけからである。
【００１８】
レンズの指向性は、特にレンズに割り当てられた光電子部品、例えば発光ダイオードと協働するレンズの指向性と理解されたい。とりわけこれらのレンズは、上述したように、複数の光電子部品のそれぞれ１つの光電子部品に対応付けられる。そのため、例えばレンズシステムの１つ１つのレンズは、それぞれ各光電子部品に正確に配置される。それに応じてレンズの指向性とは、複数の光電子部品とそれらの上に配置されたレンズとからなる構成グループの指向性と理解されたい。
【００１９】
少なくとも２つのレンズの指向性は、例えば開口角度に関して異なり、例えば放射角に関して異なり得る。例えば放射角は、最大光強度の１/２を伴う側方点によって囲まれた角度であると理解してもよい。ただし指向性の比較に対しては、指向性のその他の特性も使用することが可能である。
【００２０】
指向性が相互に異なる少なくとも２つのレンズは、レンズシステム、例えばレンズアレイの内側に配置してもよいし、レンズシステム、例えばレンズアレイの緑部に配置してもよい。それによりこのレンズシステムは、例えば複数のレンズが一次元マトリックス又は二次元マトリックスの形態で配置されたレンズアレイを含むようになる。この場合例えば前記レンズアレイの緑部に配置されたレンズは、当該レンズアレイの内側に配置されたレンズの指向性とは異なる指向性を有する。例えばこの緑部のレンズは、線形的なマトリックスのもとではそれぞれ最も外側のレンズからなる。二次元マトリックスの場合には、この緑部は、当該レンズシステムの緑部に配置されている複数のレンズのうちの１つのレンズと１つのフレームを含んでいる。これらの緑部では、当該レンズシステムの内側に配置されている、すなわち緑部から離れて配置されている少なくとも１つのレンズとは、その指向性に関して異なっている。前記レンズシステムの複数のレンズは、少なくとも２つのグループからなるように構成してもよい。その場合少なくとも第１のグループのレンズは、第１の指向性を有し、少なくとも第２のグループのレンズは、第２の指向性を有する。ここでの第１の指向性と第２の指向性は異なっている。この場合、前記レンズシステムは、指向性に段階的な変化を有するものであってもよい。それにより、例えば、前記レンズシステムの内側の指向性は、当該レンズシステムの緑部方向に向けて連続的に若しくは非連続的に変化する。この場合は２段階以上の変化があってもよい。
【００２１】
光電子部品は、上述したように、一次元アレイ又は二次元アレイで、つまり一次元的マトリックスか又は２次元的マトリックスで支持体上に配置可能である。特にこのアレイは、１つの直線又は二次元的マトリックスを備えていてもよい。二次元マトリックスの場合には、２つのディメンションにおいて少なくともそれぞれ２つの光電子部品が配置される。特に一次元又は二次元のアレイは、少なくとも２個、少なくとも４個、少なくとも８個、少なくとも１０個、少なくとも５０個、又は少なくとも１００個の光電子部品を含み得る。この場合に考えられる光電子部品の数は、奇数個若しくは偶数個である。アレイ内では矩形の格子アレイから外れた配置構成も実現可能なので、アレイ内の光電子部品の六角形の配置構成、例えば六角形ＬＥＤアレイも可能である。
【００２２】
前記光電子部品は、上述したように、とりわけ複数の発光ダイオードからなるグループ、特に面発光型発光ダイオードやフォトダイオードのグループから特に選択される。
【００２３】
異なる指向性を有する少なくとも２つのレンズは、特に表面曲率の異なるレンズを含むことができる。この表面曲率とは、ここでは一般に、レンズを通る１つ又は複数の断面における表面構成、例えば光電子部品及び／又はレンズの主方向とも呼ばれる光軸を通る断面における表面構成であることを理解されたい。前記レンズは、光軸を中心に回転対称に配置構成してもよいし、非対称に配置構成することも可能である。凸状の湾曲は、例えば集束効果を伴う領域を表すことができ、凹状の湾曲は、例えば散乱効果を伴う領域を表すことができる。
【００２４】
異なる表面曲率を有するレンズに対して代替的若しくは付加的に、異なる指向性を有する少なくとも２つのレンズは、異なる高さのレンズを含んでいてもよい。ここでの高さとは、一般に、レンズの最も外側の表面と、当該レンズに対応する光電子部品の活性面との間の間隔距離と理解されたい。例えばこの間隔は、支持体及び／又は支持体活性面に対して垂直方向の光軸に沿って測定することができる。
【００２５】
上述した実施形態に対して代替的若しくは付加的に、異なる指向性を有する少なくとも２つのレンズは、異なる基準面を有するレンズも含み得る。ここでの基準面とは、切断面におけるレンズの形状及び／又は大きさと理解されたい。この面は、光電子部品の活性面におけるレンズに対応した平面内にある。この平面は支持体の平面に一致していてもよいし、支持体の平面から外れて配置されてもよい。
【００２６】
前述してきた１つ又は複数の手段に対して代替的に若しくは付加的に、異なる指向性を有する少なくとも２つのレンズは、レンズのそれぞれ１つの光軸が異なる手法で光電子部品の各光軸に配向されているレンズを含んでいてもよい。それにより、例えば上述したように、それぞれ１つのレンズを、正確に１つの光電子部品に、又は複数の光電子部品に、割り当てることができるようになる。このレンズは光軸を有することができ、さらに関連する光電子部品も１つの光軸を有し得る。この場合、レンズの光軸と光電子部品の光軸とが一致する、半径方向で対称な構造が用いられてもよい。またその他の配向も、基本的には可能である。例えば、レンズの光軸と対応する光電子部品の光軸とが互いに平行方向でずれていてもよい。また代替的若しくは付加的に、レンズの光軸と光電子部品の光軸とが互いに傾斜して配向されてもよい。このようにして、基本的には、レンズと対応する光電子部品で形成されたグループの放射特性を変更することも可能である。このようにすれば異なる指向性を有するレンズも製造できる。特に有利には、前記レンズシステムは、レンズの光軸とレンズに割り当てられた光電子部品の光軸とがずらされて配置されている（例えば平行にずらされて配置されている）少なくとも１つのレンズを含む。
【００２７】
上述したように、このレンズシステムは、特に、光電子部品が正確に１つのレンズに割り当てられるように構成することもできる。特に、複数の光電子部品は、光電子部品の１つのマトリックスを含んでいてもよい。ここでのマトリックスは、特に一次元的若しくは二次元的に構成されてもよい。それに応じてこのレンズシステムは、とりわけ一次元的若しくは２次元的に構成されてもよいレンズマトリックスを含み得る。この場合レンズと光電子部品のマトリックスは相互に対応することができ、そのため、レンズマトリックスの１つの素子に、光電子部品マトリックスの１つの素子が正確に対応付けられる。この対応付けは、例えば、複数のレンズが、対応する複数の光電部品の上に配設されるように行われてもよい。それにより、これらの光電子部品から発光された光が対応するレンズを通過し、及び／又は、光がまずレンズを通過し、その後で、それぞれのレンズに対応する光電子部品によって受光される。上述したように、このケースでは、レンズシステムとは、異なる指向性を有する少なくとも２つのレンズを備えたレンズシステムであって、特に光電子モジュールは、それぞれが少なくとも１つのレンズと少なくとも１つの対応する光電子部品からなる少なくとも２つのグループを含んでいることを理解されたい。それらの指向性は、例えばそれぞれの指向性の放射角及び／又は開口角に関して互いに異なっている。
【００２８】
前記レンズシステムは、総じて、全てのレンズの指向性で構成された総合的指向性を有し得る。この指向性は、例えば、光電子モジュールのすべての光電子部品が同時に活性化しユニットとして作用している場合に検出することができる。この総合的指向性は、特に高い均質性を伴って形成されてもよい。例えばレンズシステムを有していない同一の光電子モジュールの指向性よりも高い均質性を伴って形成されてもよい。この均質性は、様々な方法で検出することができる。例えば、光電子部品の中央領域、とりわけ光電子部品の一次元マトリックス又は二次元マトリックスの中央領域であって、支持体上の少なくとも１つのディメンションにおいて、レンズシステム及び／又は光電子部品マトリックスの少なくとも５０％を含む領域が定められてもよい。その場合には、当該光電子モジュールは、合成された総合的指向性を用いて次のように構成される。すなわち当該中央領域内の指向性が、当該中央領域内の総合的指向性の平均値から２０％未満のずれしか伴わないように構成することができる。このずれは、例えば、入射電磁波及び／又は放射電磁波の電界強度に基づいていてもよい。また代替的若しくは付加的に、均質性の定義を例えば入射電磁波及び／又は放射電磁波の強度に基づくようにしてもよい。
【００２９】
本発明によれば、総合的指向性の均質性は、様々な手法で、従来の光電子モジュールよりも向上させることができる。そのため、例えば、その指向性に関してレンズシステムの内側に配置された少なくとも１つのレンズよりも小さい開口角度を有する少なくとも１つのレンズを、レンズシステムの緑部に設けることが可能になる。とりわけこの開口角は、レンズシステムの内側に配置された少なくとも１つのレンズの開口角の８０％以下であり得る。つまり、レンズシステムの内側に配置された少なくとも１つのレンズの開口角に比べて０.８倍若しくはそれ以下に低減することができる。より好ましくは、この開口角は、レンズシステムの内側に配置された少なくとも１つのレンズの開口角の６０％以下にでき、つまりレンズシステムの内側に配置された少なくとも１つのレンズの開口角に比べて０.６倍若しくはそれ以下に低減することができる。この条件は、レンズシステムの縁部に配置された唯１つのレンズにも、あるいはレンズシステムの縁部に配置された複数のレンズにも関連させることができる。上述したように、指向性の開口角度は、段階的に又は無段階に変更させることが可能である。発光ダイオードの形態の光電子部品を１つ以上有する光電子モジュールの場合には、前記開口角度を例えば放射角に関連させてもよい。
【００３０】
例えばＬＥＤの場合には、前記開口角又は放射角は、光軸に対して０°の角度下での最大照度密度の５０％の放射密度となるような角度として定義することができる。ＬＥＤは典型的なランベルト放射体として構成されている。このランベルト放射体は、一般に、約６０°の典型的な放射角を有している。この場合、前述した０．８の倍率の結果として得られる０．８×６０°＝４８°の数値は、既に開口角の大幅な制限を表している。これはここでは例えばコリメーション角度とも称する。ＬＥＤに対してコリメーションが強い場合には、典型的には放射角をさらに５°まで低下させることが考えられる。この場合コリメーション適用の典型的に有利な領域は、１０°〜３０°の範囲にある。アレイの内側において高い出射効率を得るためには、３０°〜６０°若しくはそれ以上の角度が典型的である。
【００３１】
代替的に又は付加的に、少なくとも１つのレンズを、レンズシステムの緑部に配置してもよい。このレンズシステムの緑部に配置されたレンズは、当該レンズシステムの内側に配置された少なくとも１つのレンズよりも大きな指向性の開口角を有する。例えば、このレンズの開口角は、内側に配置されたレンズの開口角の１２０％か又はそれ以上であってもよい。つまり内側レンズの１.２倍か又はそれ以上の倍率であり得る。より好ましくはこのレンズの開口角は、内側に配置されたレンズの開口角の１４０％か又はそれ以上であってもよい。つまり１.４倍かそれ以上の倍率であり得る。しかしながら、基本的にはその他の構成も可能である。この条件はまた、当該レンズシステムの緑部に配置された１つ又は複数のレンズに関連させてもよい。その場合には、原則として、例えば、無段階及び／又は段階的な開口角度の変更が可能である。
【００３２】
これらのレンズは、基本的に１つ以上の湾曲した表面を有することができる。特に、レンズシステムの少なくとも１つのレンズは、少なくとも１つの凸状の湾曲領域と少なくとも１つの凹状の湾曲領域とを有する表面曲率を備えている。凹状の湾曲領域は、例えば凸状の湾曲領域によって環状に取り囲まれていてもよい。上述したように、凸状の湾曲領域とは、レンズの光軸に関して収束作用を有する領域と理解されたい。それに対して凹状の湾曲領域とは、レンズから離れた光に対する散乱作用を有する領域と理解されたい。これらの凸状湾曲領域及び凹状湾曲領域は、特に複数の光電子部品がレンズシステムの材料と直接接触している場合、あるいは全体的又は部分的にレンズシステム内に埋め込まれている場合には、レンズシステムの支持体とは反対側の面に配置されてもよい。
【００３３】
前記光電子モジュールは、少なくともほぼエッジレスで構成されていてもよい。特に、光電子部品と支持体縁部との間の最小間隔及び／又はレンズシステムと支持体縁部との間の最小間隔は１０ｍｍ未満であり、好ましくは５ｍｍ未満であり、特に好ましくは３ｍｍ未満である。典型的な間隔距離は、５ｍｍ未満であり、例えば０.５ｍｍ乃至２ｍｍである。
【００３４】
本発明のさらなる態様では、光電子装置が提案されている。この光電子装置とは、一般に、少なくとも１つの光電子機能、例えば発光機能及び／又は光検出機能を実施することができるデバイスと理解されたい。この光電子装置は、例えば全体若しくはその一部が照明装置として構成されていてもよい。
【００３５】
前記光電子装置は、上述したような１つ又はそれ以上の構成の若しくは以下でさらに詳細に説明する１つ又はそれ以上の構成の本発明に係る少なくとも２つの光電子モジュールを含む。この光電子モジュールの支持体は、光電子装置内で相互に隣接して好ましくは１０ｍｍ未満の間隔を開けて、例えば１ｍｍ未満の間隔を開けて配置されている。
【００３６】
光電子モジュールの支持体は、例えば、平行な配置構成から１０°未満の角度ずれ、好ましくは５°未満の角度ずれを伴って互いにほぼ平行に配置されてもよい。
【００３７】
しかしながら前記支持体は相互に非平行な配置構成に整列することも可能である。そのため本発明の枠内では、前記デバイスを次のように実現してもよい。すなわち例えば空間角度領域の三次元的照明が所期のように達成されるように光電子モジュールの支持体が互いに傾斜して配向される構成を実現してもよい。これについては、例えば、本願の出願後に公開された本出願人の独国特許出願ＤＥ  １０  ２０１０  ０１３  ２８６号公報が参照される。そこに示される配置構成と装置は、本発明の枠内において本発明に係る相応の変更を伴って実現され得る。そのため例えば本発明による複数の光電子モジュール、とりわけ複数の光電子チップオンボードモジュールを含んだ光電子装置が実現され得る。とりわけ前記チップオンボードモジュールは、少なくとも対毎に相互に当接するか又は互いに所定の間隔距離をおいて配置されており、この場合各光電子モジュールは、複数のＬＥＤ、例えばそれぞれ少なくとも１つのＬＥＤアレイを備える。この場合、少なくとも一対の隣接する光電子モジュールが、その表面法線、例えばその支持体の表面法線に関して所定の角度で配設されている。この角度は、０°よりも大きく、例えば５°以上、例えば１０°以上、例えば１５°以上、例えば２０°以上、例えば３０°以上であってもよい。例えば、以下でさらに詳細に説明するように、前記支持体は、概念的又は実質的な円筒本体の側面に配置してもよい。これは多面の基準面を有し得る。ここでの支持体の外側又は内側には、複数の光電子部品が実装され得る。例えば隣接する支持体の表面法線間の角度は、八角形の基準面を備えた円筒部の場合、４５°であり、六角形の基準面を備えた円筒部の場合６０°である。この角度は、例えば光電子モジュール相互間の固定によって固定的に構成されてもよいが、しかしながら可変に、例えば調節可能に構成してもよい。
【００３８】
例えば、光電子装置のモジュールは、長手方向に延在する照明装置であってよく、これは少なくとも領域毎に、その長手方向に沿って不規則的若しくは規則的な多角形の断面を有するか、又は規則的若しくは不規則的な多角形の形態、とりわけプラトンの立体若しくはアルキメデスの立体形状で配置されていてもよい。この光電子装置は、特にその形態がフレキシブルな照明装置を形成することが可能である。
【００３９】
前記光電子装置、例えば相互に傾斜した光電子モジュールを有する照明装置は、当該光電子モジュールのＬＥＤが外方へ配向されるか又は内部空間に向けて配向されるように構成されてもよい。
【００４０】
例えば複数の光電子モジュールを相互に１０°以上の表面法線の傾きを伴って相互に傾斜するように配置構成するにより、例えば所期のような三次元的形態が実現可能となり、及び／又は、電磁界重畳の影響が所期のようになされる。特に、このことは、三次元的形態のもとで所期の電磁界分布を達成するために、位置依存性の光学形成によって行われる。例えば本発明によるデバイス内では、２以上の光電子モジュール及び／又はその支持体を円筒面に配置してもよいし、あるいは円筒面を形成してもよい。この場合前記円筒部は、例えば六角形若しくは八角形の基準面を有していてもよい。そのため、例えば前記円筒部の軸腺周りに、少なくともほぼ円形の均質な電界分布が達成される。
【００４１】
特に、光電子モジュールの支持体は、光電子モジュールの支持体の実装面が同じ方向を向くように配置されてもよい。しかしながら複数の支持体が上述したように互いに非平行に配向されている場合には、光電子モジュールの実装面を異なる方向に向くように配置して、例えば所期の三次元的照明が達成されるようにしてもよい。
【００４２】
本発明のさらに別の態様によれば、本発明に係る光電子モジュール、例えば、上記したような１つ以上の構成、若しくは、下記に詳細に説明する１つ以上の構成に従った光電子モジュールの製造方法が提供される。これらの光電子モジュールの製造に対しては、基本的には公知の方法を、例えば、上述したような従来技術から公知の方法を使用することができる。とりわけ独国特許出願  ＤＥ  １０  ２０１０  ０４４  ４７０号公報、及び／又は独国特許出願  ＤＥ  １０  ２０１０  ０４４  ４７１に記載された方法を用いることができ、それによって本発明に係る光電子モジュール又はその部品を製造することができる。従ってこれらの製造方法も本発明の枠内においては完全に参照される。それにより、特にまず支持体が第１の温度に予熱される方法が使用される。続いてこの予熱された支持体上で、第１の温度で硬化する反応性の高い熱硬化性シリコーンからなるダムが被着される。これは第１の温度で硬化する。この場合前記ダムは、支持体のコーティングすべき面または部分面を完全に若しくは部分的に取り囲む。続いて、当該ダムによってコーティングされた支持体の面若しくは部分面は、第２の液状シリコーンによって完全に又は部分的に充填される。この第２のシリコーンは硬化可能である。前記第１のシリコーン及び／又は第２のシリコーンを用いて、レンズシステムの１つのレンズ、複数のレンズ、又は全てのレンズを製造することができる。さらなる構成については前記ＤＥ  １０  ２０１０  ０４４  ４７０号公報を参照することができる。代替的に又は付加的に、前記光電子モジュール及び／又はレンズシステムは、前記ＤＥ  １０  ２０１０  ０４４  ４７１公報に記載の方法に従って完全に若しくは部分的に製造することができる。そのため液状シリコーンを上方が開口した成形体、特に少なくとも１つの成型用金型に注入することが行われる。この金型は、支持体の外形寸法に相応するか又はそれを超える寸法を有している。さらに、支持体は成形体内に挿入可能であり、その場合光電子部品の少なくとも１つ、好ましくは光電子部品の全てが完全にシリコーン内に浸漬され、支持体の表面全体をシリコーンが完全に覆い、あるいは支持体の少なくとも一部が完全にシリコーンに浸漬される。さらに前記シリコーンは硬化され、光電子部品や支持体と架橋結合される。さらにこの支持体は、硬化したシリコーンからなるコーティングを伴って成型型から取り出される。この成型型は、特に次のように構成されてもよい。すなわちこの型（例えば少なくとも１つの成型金型）を用いて、シリコーンからなる少なくとも２つのレンズを有するレンズシステムが成形されるように構成されてもよい。
【００４３】
一般に、本発明に係る光電子モジュールの製造に対しては、特にレンズシステムが次のようにして製造される方法が用いられる。すなわち、レンズシステムの成形可能なベース材料、例えば少なくとも１つのシリコーンが、複数の光電子部品及び好ましくは支持体と接触され、成形され、硬化される方法である。この方法のさらなる実施形態については上述の説明と、上記した従来技術が参照される。
【００４４】
本発明のさらなる態様によれば、例えば上述した説明による１つ以上の構成又は以下でさらに詳細に説明する１つ以上の構成による本発明による光電子モジュールの露光分野及び／又は照射分野への使用方法が提案される。特にこれらの分野は、紫外線光及び／又は赤外線光を照射する分野であってもよい。この露光分野及び／又は照射分野では、少なくとも１つのワークピース（これは出発材料及び／又は既に成形された被加工物であり得る）が、光電子モジュールから放射された電磁波ビームによって照射される。この電磁波ビームは、例えば紫外線及び／又は可視光及び／又は赤外線のスペクトル範囲の光を含んでいてもよい。好ましくは、この露光は、ワークピース若しくはその部品の光化学的処理のために及び／又は乾燥及び／又は硬化の目的のために行われる。
【００４５】
本発明によって提案された光電子モジュール、提案された光電子装置、その製造方法及びその使用方法は、公知の装置、上述した態様の方法及び使用方法と比較して多くの利点を有している。特にここではその照明プロファイルが設定可能な間隔距離の中で非常に高い照度を有し、効率的な配列が可能な光源が実現可能である。さらに、本発明によれば、高い均質性の要求が満たされ、同時に縁部領域においては十分に急峻な照明の低下を実現することができる。特にその適用範囲は、工業生産の領域において実現可能であり、例えば、リソグラフィ技術を用いた印刷分野では、均一で高品質の定性的乾燥画像を印刷用インク及び／又は特殊インク及び／又はフォトレジストのもとで達成するために実現される。特に、１００ｍＷ／ｃｍ2以上の照射強度、好ましくは１〜２０Ｗ／ｃｍ2から１００Ｗ／ｃｍ2の照射強度が実現され、それによって可及的にコンパクトでエネルギー効率の高い光源のもとで早い処理速度が達成される。とりわけ本発明によれば、特定用途のための標準的な光電子モジュール及び／又は光電子装置を実現することができる。
【００４６】
特に、光電子モジュール又は光電子装置は、完全に若しくは部分的に発光ダイオード光源として構成されてもよい。この発光ダイオード光源は、ＬＥＤアレイに基づいて実現することができ、このアレイは、成形光学系の任意のほぼエッジレスの被着によって例えば１０ｍｍ未満の間隔でほとんど空隙を作らずに配列させることが可能であり、それによって均質な電界分布が達成される。この場合、上述したレンズシステムのレンズ光学系の位置依存性の成形手段によって、ＬＥＤアレイ相互のより広い間隔も補償することができる。
【００４７】
前記配列構成によれば、個々のＬＥＤアレイの光束が特に重畳領域において合成される。２つ以上のＬＥＤアレイのビームが重なる領域における均質性要件を満たすためには、個々のＬＥＤアレイの放射光を特に緑部領域において一致させるべきである。
【００４８】
均質性要件を満たすと同時に、例えば複数のアレイの外縁部において急峻に低下する照射強度を達成するために、レンズアセンブリのアレイのレンズ形成が配列方向にて変更されてもよい。特に、緑部領域における照射強度の急峻な低下は、均質性の要件が可能な空間方向でできるだけ小さなランプ構造を実現するために必要となり得る。
【００４９】
レンズアレイの中央レンズは、例えば、より散乱的なビームのために構成されてもよく、つまりより広い開口角を有していてもよく、それに対して外側のレンズはより平行的なビームのために構成される。それによって基本的に、例えばアレイ中央からの光は、緑部領域において折り畳まれ、それによって緑部領域における照射強度が大幅に低下する。また、ランプ前方のＬＥＤランプに対応している表面領域における照射強度は所定の間隔距離で均質化することができる。この場合は、均質な表面領域の範囲の最大化も可能である。
【００５０】
上述したように、本発明の枠内での利点は、様々な方法で実現できる点にある。特に、凸状の湾曲部と凹状の湾曲部を有する領域を備えた複数のレンズが設けられてもよい。そのため例えば１つの湾曲部が、凸状の経過部分から、空間方向においてレンズ中央を通る断面で見て、レンズ中央の凹部領域まで移行してもよい。この領域の設計仕様に応じて、レンズは、より平行化するように作用するか又はより散乱的に作用する。
【００５１】
代替的に又は付加的に、この効果は光電子部品、特にＬＥＤ上の個々のレンズのレンズ高さを変えることによって増幅される。これとは対照的に、従来技術からは、一般に同一のレンズを有する、例えば米国特許第７，８１９，５５０  Ｂ２に開示されているような、中央のレンズが平坦に設計されているレンズシステムが公知である。そのような従来技術とは対照的に、本発明によれば、均質性に対する要求、及び／又は、急峻に低下する緑部領域に対する要求が十分に満たされる。本発明による構成によって支払われるコスト増加分は、例えば、エネルギー効率の上昇と光電子モジュール及び光電子装置の小型化に関して得られる結果と、レンズシステムの製造のための相応の成形体の１回だけの設計変更の可能性とに基づいて、許容範囲内に留まる。
【００５２】
レンズシステムの適切な設計とレンズ指向性の位置依存性によって、さらに有利な効果を得ることができる。特に緑部領域における照射強度の付加的な急峻な低下が、レンズと発光ダイオードなどの対応する光電子部品との間の所期の偏心によって達成することができる。代替的に又は付加的に、配列方向においてＬＥＤに対するレンズの偏心が達成される。例えば、光電子部品のアレイと、レンズのアレイとが利用可能であり、この場合これらのアレイのピッチに関して様々な可能性が実現可能である。例えば、光電子部品のアレイの均質なピッチを、レンズアレイの不均質なピッチに組み合わせることもまたその逆の組み合わせも可能である。また光電子部品のアレイの不均質なピッチをレンズアレイの不均質なピッチに組み合わせることも考えられる。
【００５３】
光電子装置における複数の光電子モジュールの配列は、１つ又は２つの空間方向において行うことが可能である。さらに非対称のレンズ形状を実現することができる。レンズのサイズ、特にレンズ基準面及び／又は高さは、レンズシステムの内で位置に応じて変更可能である。さらに本発明の手段は、個別に使用してもよいしあるいは組み合わせて使用してもよい。また、照明すべき領域の所定の領域における照射強度の所期の増加を達成するためにそれらを使用してもよい。一般にこのことは、ランプの緑部領域における平坦な低下に結び付く。上記の手段の組み合わせは、特に設定可能な動作間隔で得られる光束の総合的に高いレベルの照射強度を伴う均質な分布を引き起こす。
【００５４】
本発明による手段の個別の若しくは組み合わせによる使用によれば、比較的小さな光電子モジュール面からの高い光束を達成するために、チップオンボード技術のさらなる利点が使用される。特に、可及的に高いＬＥＤのパッケージング密度と良好な熱管理が実現される。特に成形光学系の上記した有利な構成によって、光を効率よく使用することができる。それにより光電子モジュール、例えばＬＥＤチップ上で、所望の照明プロファイルを所定の間隔、例えば２ｍｍ〜数１０ｃｍの間隔で生成することが可能になる。例えば典型的には５〜２００ｍｍの間隔距離が、光電子モジュール及び／又は光電子装置のサイズに依存して使用される。一般的には例えば１００ｍＷ／ｃｍ2以上の照明強度、典型的には１〜２０Ｗ／ｃｍ2から典型的には最大１００Ｗ／ｃｍ2までの照明強度が使用され得る。同時に、レンズシステム、特にレンズシステムの成形光学系、例えばＬＥＤなどの光電子部品は、ほこり、湿気及び機械的な負荷のような外部からの影響から保護される。
【００５５】
個々のレンズの作用は、光電子部品の、特にＬＥＤの正確なアレイ位置に適合させることができる。このことは、例えばレンズのレンズ形状の変更、例えばＬＥＤのような光電子部品に対するレンズ位置の変更によって、あるいはその逆によって行うことができる。それにより、近接アレイの存在の有無に係わらずに、所定の間隔で均質な照明強度を得ることができ、同時に任意に絞られる外部アレイの緑部領域を得ることができる。それにより、所定の間隔で、照明強度の効果的な分布を達成することができる。急峻な緑部低下は所要のランプ長を最小化し、コストを低減することができる。その際には同時に小型化も促進することができる。個別のアレイからなる発光ダイオード光源の配列は、実現可能な全体サイズに対して大きな自由度を保証することができる。光電子装置は、特にモジュール方式で構成されてもよい。モジュール形式で相互にセットされた複数の光電子モジュールを有するモジュール構造では、例えば光電子モジュールに欠陥がある場合、及び／又はアレイに欠陥がある場合、これらの光電子モジュールないしはアレイの交換が行われる。このことは、交換によって生じるコストを著しく低減し、それに伴うサービスも簡素化させる。
【００５６】
指向性の影響、例えばＬＥＤモジュール前面の照射強度分布の影響は、発光面の法線に垂直な２つの空間方向において、別個に最適化可能である。基本的には、三次元のＬＥＤアレイ装置、例えば相互に傾斜したＬＥＤアレイ又はフレキシブルな基板に対しても、前述した本発明による実施形態によって所期の電界分布が達成される。
【００５７】
必要に応じて、上述した急峻な緑部降下も反転され、対向部材に変更される。意図的に平坦に維持された緑部低下によって、利用可能な光は、他の方法で分割される。それにより例えば、ランプ全長に亘って均質化された照明強度の代わりに、個々のアレイ前方の中央に高い照明強度が生成される。
【００５８】
総じて本発明によれば、様々なプロセス・ジオメトリとプロセス経過に適合化可能なモジュラーシステムが高出力ＬＥＤアレイから生成され、動作中に高効率が達成される。ＬＥＤアレイの良好な熱管理や効率的なマイクロ光学系もさらなる自由度を付与する。ＬＥＤ光源は必要に応じて水冷又は空冷に基づいて設計することができる。
【００５９】
以下の明細書では、概略的な図面に基づき、本発明の一般的な概念を実施例に基づいて説明する。この場合、全てのテキスト上で詳細に説明のない本発明の詳細は、図面上で参照される。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】相互に整列されたほぼエッジレスの複数の光電子モジュールを有する本発明による光電子装置の実施形態を示した図
【図２Ａ】複数の光電子モジュールを有する各光電子装置を関連する放射特性と共に示した図
【図２Ｂ】複数の光電子モジュールを有する各光電子装置を関連する放射特性と共に示した図
【図３Ａ】複数の光電子モジュールを有する各光電子装置を関連する放射特性と共に示した図
【図３Ｂ】複数の光電子モジュールを有する各光電子装置を関連する放射特性と共に示した図
【図４Ａ】複数の光電子モジュールを有する各光電子装置を関連する放射特性と共に示した図
【図４Ｂ】複数の光電子モジュールを有する各光電子装置を関連する放射特性と共に示した図
【図５】位置依存性放射パターンを備えた本発明による光電子モジュールの拡大図
【図６Ａ】複数の光電子モジュールを有する各光電子装置を関連する放射特性と共に示した図
【図６Ｂ】複数の光電子モジュールを有する各光電子装置を関連する放射特性と共に示した図
【図７Ａ】複数の光電子モジュールを有する各光電子装置を関連する放射特性と共に示した図
【図７Ｂ】複数の光電子モジュールを有する各光電子装置を関連する放射特性と共に示した図
【００６１】
実施例
以下の図面に基づく説明において、同一又は類似の要素又は対応する部分には同一の符号が付されている。そのため相応の新たな描写が表象される。
【００６２】
以下では、特に限定はしないが本発明のさらに可能な実施形態を、チップオンボードＬＥＤモジュールに基づいて、つまり例えば光電子モジュール並びにとりわけチップオンボードモジュールのための発光体に基づいて説明する。本発明の枠内では、光電子部品としてＬＥＤモジュールに変えて、太陽電池のフォトダイオード又は他の構成要素として適用可能である。
【００６３】
図１には、本発明による光電子装置１１０の第１実施例が示されている。この第１実施例は、相互に整列された複数の、このケースでは３つの光電子モジュール１１２からなっている。この光電子装置１１０は、例えば照射装置として構成されてもよい。光電子モジュール１１２は、例えば、それぞれチップオンボードモジュール１１４として構成することができる。
【００６４】
光電子モジュール１１２はそれぞれ１つの支持体１１６を含み、この支持体１１６は少なくとも部分的に平坦に構成され、該支持体上に、例えばチップオンボード技術によって、複数の光電子部品１１８、例えばハウジング無しの光電子部品が被着されている。以下では、さらなる構成への限定を意味することなく、これらの光電子部品１１８を発光ダイオード１２０と想定する。これらの光電子部品１１８は、例えば、発光ダイオードアレイが形成されるように、支持体１１８上にアレイ状に配置されている。
【００６５】
さらに前記光電子モジュール１１２は、それぞれ少なくとも１つのレンズシステム１２２、例えばマイクロレンズシステムを有する。このレンズシステム１２２は、例えば図示の実施形態では、複数のレンズ１２４、例えばマイクロレンズのアレイとして示されている。これらのレンズ１２４は、以下で詳細に説明するように、位置依存性の指向性、特に、位置依存性の放射特性を持っている。そのため、当該光電子モジュール１１２内には、それぞれ複数のレンズ１２４が存在する。これらのレンズ１２４は、場合によっては、関連する光電子部品１１８ないし関連する発光ダイオード１２０と協働して相互にずれた指向性を有している。
【００６６】
レンズシステム１２２は、例えば成形技術などによって製造することができる。ここでは、例えば上述した方法を使用することができる。特にこの種の成形技術を用いて、あるいはその他の技術を用いて、光電子モジュール１１２のほぼエッジレスの構成が実現する。それにより、最も外側のレンズ１２４と支持体１１６の縁部１２６との間の距離ｄは１０ｍｍ未満であり、好ましくは５ｍｍ未満であり、特に好ましくは３ｍｍ未満である。成形光学系のほぼエッジレスの被着によって、発光ダイオード１２０のアレイのほぼ空隙なしの配列が可能となる。
【００６７】
図２Ａ及び２Ｂに示されるように、各光電子モジュール１１２上の個々の光電子部品１１８の指向性は、それぞれ光電子モジュール１１２に対する総合的指向性に加算される。この場合図２Ａには、図１に類似した２つの光電子モジュール１１２を備えた光電子装置１１０が反転された描写で示されている。図２Ｂには、光電子モジュール１１２の個々の光電子部品１１８の総合的な指向性が示されており、ここではそれぞれ符号１２８が付されている。個々の光電子モジュール１１２の総合的指向性１２８の和は符号１３０で示されている。ここでの指向性として、光電子装置１１０に対する所定の間隔の電界強度Ｅの測定値が用いられており、この場合の測定は、光電子モジュール１１２の表面に対して平行な局所的座標ｘに沿って行われる。ことを特徴とするから所定の距離で使用されている電界強度Ｅの測定値である。また、指向性の測定のその他のタイプも基本的に可能であり、例えば、光電子装置１１０の発光面の角度法線に対する角度依存性の測定も可能である。
【００６８】
複数のＬＥＤアレイを、図２Ａに示されているように相互に整列させてつなぎ合わせた配列のもとでは、それらの光束が加算される。個々の光電子モジュール１１２の中心の間の間隔距離は、一般に、ピッチｐと呼ばれる。ＬＥＤ間の距離が一定に維持される整列のもとでは、すなわち前記ピッチが維持される配列のもとでは、結果として生じる照射強度が所定の間隔において十分に均質となる。
【００６９】
図３Ａ及び図３Ｂには、それとは対照的な構成が図２Ａ及び２Ｂに類似した描写で示されている。ここでは光電子モジュール１１２間のより大きな間隔距離Ｄが発生している。それに応じてここでは光電子モジュール１１２のピッチを維持した整列はなされていない。従って光電子モジュール１１２間の領域に結果として生じる照射強度は均質ではない。
【００７０】
さらに、図３Ａでは、個々のレンズ１２４の放射特性が、関連する光電子部品１１８ないし発光ダイオード１２０と協働して象徴的に描写され、符号ａ，ｂが付されている。例えばここでは、電界強度及び／又は強度が最大値の半分にまで低下しているラインに沿って延在する周縁ビームである。
【００７１】
図４Ａ及び図４Ｂには、図３Ａ及び図３Ｂに類似の描写でレンズ１２４の指向性の変化の影響が示されている。ここではレンズアレイの内部に示されているレンズ１２４は、放射特性ａを有しており、場合によっては関連する光電子部品１１８ないし発光ダイオード１２０と協働している。それに対して光電子シースルーモジュール１１２のレンズシステム１２２の縁部にあるレンズ１２４は、放射特性ｂを有している。例えば放射特性ａは、放射角αを有しており、それに対して放射特性ｂは、放射角βを有している。これらの異なる放射特性ａ，ｂは、例えばレンズ形状の変化によって、及び／又は、レンズの高さの変化によって、及び／又は、関連する光電子部品１１８に対するレンズ１２４の配向の変化によって、達成され得る。例えば配列方向におけるレンズ１２４のレンズ形状の変化は、ピッチを維持しない配列の場合でも、所定の間隔において十分に均質な照射強度を生成することができる。したがって、例えば図４Ｂに係る光電子モジュール１１２間の領域における総合的指向性１３０は、指向性の変化により、図３Ａ及び図３Ｂに係る構成の場合よりも著しく均質となる。例えば図４Ａに示すように、レンズアレイの中央のレンズ１２４は、より拡散的に構成され、レンズアレイの縁部に配置されているレンズは、図４Ａにより小さな放射角度βで示すように、よりコリメート化（平行化）するように構成されている。
【００７２】
レンズ１２４の指向性の変化は、上述したように、様々な方法で得ることができ、それらの方法は組み合わせることも可能である。そのため、例えば図５に示す光電子モジュールでは、レンズ１２４が、対応する光電子部品１１８、例えば発光ダイオード１２０に対して所期のように中心をずらされているか、及び／又は、その他の方法で位置をずらされている。従って、例えば光軸１３２、１３４は、光電子部品１１８ないしは対応するレンズ１２４に対して定められる。例えば光軸１３２は、各光電子部品１１８毎に、活性面１３６、例えば光電子部品１１８の放射面、を通って同心的に延在する直線として定義することができる。また光軸１３４は、例えばレンズ１２４の対称軸として理解され得る。但し基本的には非対称の構成も可能である。図５に示されるように、相互に関連する構成要素１１８、１２４の光軸１３２、１３４は、互いに平行にずらされていてもよい。この図５に符号δで象徴的に示されている平行方向のずれ、ないしオフセットは、図５に示されているように、位置に依存するように構成することができる。そのため、レンズアレイの中心において、ずれδ＝０が生じる。これに対してレンズアレイの縁部領域では、最大限のずれが生じ得る。これにより、レンズアレイの縁部領域には、レンズシステムの中心よりに強く配向される非対称な指向性が生じる。光軸１３２、１３４の純粋な平行方向のオフセットに対して代替的に又は付加的に、角度ずれを発生させてもよい。さらに図５には、レンズ１２４の高さＨが、レンズ１２４の形状と同様に、代替的又は付加的に変更できることが示されている。総合的に、上記の手段の１つ、複数、又は全てによって、例えば、個々の光電子モジュール１１２又は光電子装置１１０全体に対する総合的指向性１３０の急峻な付加的縁部低下が得られる。
【００７３】
図６Ａ及び図６Ｂには、例えば図２Ａ及び図２Ｂに類似した描写で、例えばそれぞれ図５の構成による３つの光電子モジュール１１２を備えた光電子装置１１０の断面図と、関連する総合的指向性１３０（図６Ｂ）が示されている。ここでは例えば上述したように、レンズ１２４のレンズ形状を整列方向（例えば、図６ＢのＸ方向）で変化させてもよいし、及び／又は、レンズ１２４を、そのアレイ位置に依存して、光電子部品１１８ないしＬＥＤ１２０に対して相対的に中心をずらすようにしてもよいし、及び／又は、レンズの高さＨを、アレイ位置に依存して変化させてもよい。それらの結果として、例えば図６Ｂからも見てとれるように、設定調節可能な動作間隔で、高い照射強度と共に非常に均質な分散が得られる。
【００７４】
図４Ａ及び図４Ｂによる実施例では、レンズアレイの縁部領域のレンズ１２４のもとで、中央領域のものよりも小さな開口角βを有する指向性が選択されたが、基本的には、その他の構成を代替的若しくは付加的に実現することも可能である。そのため例えば図７Ａ及び７Ｂにおいては、例えば上記した手段の１つ、複数、又は全てによって、レンズアレイの内側領域におけるレンズが、縁部領域のレンズ（開口角α）よりも小さな放射角βを有している構成が開示されている。さらに付加的に高い照射強度を、所定の例えば調整可能な作動間隔で、光電子装置１１０に対して保証するために、例えばよりフラットな縁部低下作用を総合的に使用してもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１１０      光電子装置
１１２      光電子モジュール
１１４      チップオンボードモジュール
１１６      支持体
１１８      光電子部品
１２０      発光ダイオード
１２２      レンズシステム
１２４      レンズ
１２６      緑部
１２８      光電子モジュールの総合的指向性
１３０      光電子装置の総合的指向性
１３２      光電子部品の光軸、
１３４      光電子レンズの光軸
１３６      活性面
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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