(57)【要約】発光モジュール（１９）は、光を発光することができる少なくとも１つの半導体光源（２０ａ乃至ｃ）と、光の発光方向において少なくとも１つの半導体光源に隣接して備えられている光修正部材（２１）とを有する。光修正部材（２１）は、第１積層シート及び第２積層シートを有する集積積層シート構造から選択された積層シート要素により形成され、それ故、積層シート要素（２１）は、第１積層シートと、第２積層シートの第１ソート部分及び第２シート部分とを有する。集積積層シート構造から分離された積層シート要素として光修正部材を備えることにより、光修正部材のバッチ製造及び／又は発光モジュールが可能であり、それ故、人手を必要とする又は高価な装置を用いる製造ステップが、集積積層シート構造を製造して実行されることができる。それらの製造ステップのコストは、その場合、複数の構成要素に亘って分配され、それにより、製造コストを低減することができる。
2009516913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を発光することができる少なくとも１つの半導体光源；及び
前記光の発光方向において前記少なくとも１つの半導体光源に隣接して備えられている光修正部材；
を有する発光モジュールであって、
前記光修正部材は、第１積層シート及び第２積層シートを有する集積積層シート構造から選択された積層シート要素により形成され、それ故、前記積層シート要素は、前記第１積層シート及び第２積層シートの第１シート部分及び第２シート部分を有し；
少なくとも前記第１シート部分は前記発光された光を修正する；
ことを特徴とする発光モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の発光モジュールであって、前記第２シート部分は前記発光された光を修正する、ことを特徴とする発光モジュール。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の発光モジュールであって、前記第１シート部分及び第２シート部分の少なくとも一は少なくとも１つの光学要素を有する、ことを特徴とする発光モジュール。
【請求項４】
請求項３に記載の発光モジュールであって、前記光修正部材は、前記少なくとも１つの光学要素が前記少なくとも１つの半導体光源とアライメントされるように、備えられている、ことを特徴とする発光モジュール。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の発光モジュールであって、複数の半導体光源と、前記少なくとも１つのシート部分に含まれる第１の対応する複数の光学要素とを有する、ことを特徴とする発光モジュール。
【請求項６】
請求項３乃至５の何れか一項に記載の発光モジュールであって、前記少なくとも１つの光学要素は前記シート部分における対応するキャビティに埋め込まれている、ことを特徴とする発光モジュール。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか一項に記載の発光モジュールであって、前記光修正部材は、前記集積積層構造に有する第３積層シートの第３シート部分を更に有する、ことを特徴とする発光モジュール。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか一項に記載の発光モジュールであって、前記シート部分の少なくとも１つは、前記発光モジュールの制御を可能にする回路を有する、ことを特徴とする発光モジュール。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れか一項に記載の発光モジュールであって、前記光修正部材は、外部の制御回路に前記発光モジュールを接続する接続手段を有する、ことを特徴とする発光モジュール。
【請求項１０】
請求項１乃至９の何れか一項に記載の発光モジュールであって：
第１波長分布を有する光を発光することができる第１半導体光源；及び
第２波長分布を有する光を発光することができる第２半導体光源；
を有する発光モジュールであって、
前記発光モジュールは、少なくとも前記第１半導体光源及び前記第２半導体光源により発光された光を結合することにより得られる第３波長分布を有する光を出射することができる；
ことを特徴とする発光モジュール。
【請求項１１】
請求項１に記載の発光モジュールであって：
第１波長分布を有する光を発光することができる第１半導体光源；  
第２波長分布を有する光を発光することができる第２半導体光源；  
第３波長分布を有する光を発光することができる第３半導体光源；及び
光修正部材であって、
光要素を各々有する、少なくとも３つのキャビティを有する第１シート部分と、
前記第１部分における前記キャビティを覆い、それにより、前記光学要素を保護する、第２シート部分と、
を有する、光修正部材；
を有する、発光モジュールであり、
前記半導体光源の各々は、前記光源が対応する光学要素に対してアライメントされた位置に備えられ、前記位置において前記光修正部材に接合されている；
ことを特徴とする発光モジュール。
【請求項１２】
請求項１０又は１２に記載の発光モジュールであって、前記半導体光源の少なくとも１つはレーザダイオード又はＬＥＤのアレイである、ことを特徴とする発光モジュール。
【請求項１３】
請求項１乃至１２の何れか一項に記載の発光モジュール；
前記発光モジュールを制御する制御回路；及び
前記発光モジュールに電力を供給する電源；
を有する照明装置。
【請求項１４】
積層シート要素を製造する方法であって：
半導体光源により発光された光を修正する第１シートを備えるステップ；
第２シートを備えるステップ；
前記第１シート及び前記第２シートを積層して、アライメントするステップ；  
前記第１シート及び前記第２シートを接合し、それにより、集積積層シート構造を形成するステップ；並びに
前記集積積層構造を分割し、それにより、複数の積層シート要素を形成するステップであって、各々の積層シート要素は第１シート部分及び第２シート部分を有する、ステップ；
を有する方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法であって、前記の第１シートを備えるステップは：
少なくとも第１の複数のキャビティを有する第１シートを備えるステップであって、前記複数のキャビティの各々は第１光学要素を受け入れるように適合されている、ステップ；及び
対応するキャビティにおいて第１光学要素を位置付けるステップ；
を有する、方法。
【請求項１６】
請求項１４又は１５に記載の方法であって、前記積層シート要素は整形されたストリップである、方法であり：
第１積層シート構造から分割された第１ストリップ整形積層シート要素と、第２積層シート構造から分割された第２ストリップ整形積層シート要素とを隣り合わせてアライメントして接合し、それにより、複合集積積層シート構造を形成するステップであって、前記複合構造は第１積層シート要素及び第２積層シート要素を有する、ステップ；並びに
前記複合積層シート構造を複数の複合積層シート要素に分割するステップであって、それ故、各々の複合積層シート要素は、前記第１積層シート要素及び前記第２積層シート要素の両方の部分を有する、ステップ；
を更に有する、方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、前記複合積層シート構造は、前記ストリップ整形要素が前記ストリップ整形要素の長手方向を横断して分割される、方法。
【請求項１８】
請求項１６又は１７に記載の方法であって、前記複合積層シート構造は３つの異なる積層シート構造からのストリップ整形積層シート要素を有する、方法。
【請求項１９】
請求項１４乃至１８の何れか一項に記載の方法であって：
少なくとも１つの半導体光源により、前記積層シート要素の各々又は前記複合積層シート要素の各々を与え、それにより、複数の発光モジュールを形成するステップ；
を更に有する、方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法であって、前記の半導体光源により積層シート要素を与えるステップは；
複数の半導体光源を前記集積積層シート構造に取り付けるステップであって、それ故、少なくとも１つの半導体光源が前記積層シート要素の各々に備えられる、ステップ；
を有する、方法。
【請求項２１】
請求項１９に記載の方法であって、前記の半導体光源により積層シート要素を与えるステップは；
前記分割するステップに後続して、少なくとも１つの半導体光源を前記積層シート要素の各々に取り付けるステップ；
を有する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光モジュールであって、光を発光することができる少なくとも１つの半導体光源と、その光の発光方向においてその少なくとも１つの半導体光源に隣接して備えられている光修正部材とを有する発光モジュール、及びそのような発光モジュールを有する照明装置に関する。
【０００２】
本発明は更に、積層シート要素、そのような光修正部材又は発光モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
近年、コンパクトで高強度のランプの用途は、益々広範囲に亘り、多様化してきている。そのような用途には、例えば、オーバーヘッドプロジェクタ等の、従来、存在するツールを急速に置き換えつつあるコンピュータ及び／又はテレビジョン接続可能プロジェクタがある。
【０００４】
そのようなプロジェクタの重要な構成要素はランプである。そのランプは、高信頼性の高強度光を有して発光することができ、プロジェクタ又は他のアプリケーションが市場の要求に適合し、小型で、比較的安価で、高エネルギー効率である必要がある。
【０００５】
性能の観点からは、ＬＥＤ又は種々の種類のダイオードレーザのような半導体光源に基づくランプは、他の従来型の光源に比べて原理的に優れていて、例えば、そのようなランプは、ロバストであり、長い保証された寿命を有する。
【０００６】
米国特許出願公開第２００５／００４１０００号明細書においては、光を発生するようにレーザダイオードが用いられる投写型表示装置について開示されている。その表示装置においては、各々のダイオードレーザは、光ファイバを介してビーム整形光学系及び出力結合光学系に結合されている。
【０００７】
上記の特許文献において開示されているランプアセンブリは、空間を要し、複雑であり、大量生産には適さないものである。更に、人手による組み立て作業を多く必要とすることは避けられない。このことは、明らかに費用の掛かる製造をもたらす。
【０００８】
従来技術に関連する上記の課題を軽減するためには、それ故、半導体光源に基づくよりコストパフォーマンスの高い照明装置に対する要請が存在している。特に、大量生産に適する半導体に基づく発光モジュールに対する要請が存在している。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００５／００４１０００号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記の及び他の従来技術における短所の観点から、本発明の一般的な目的は、改善された半導体に基づく発光モジュールを提供することである。
【００１０】
本発明の更なる目的は、そのような発光モジュールの大量製造を可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の特徴に従って、上記の及び他の目的は、発光モジュールであって、光を発光することができる少なくとも１つの半導体光源と、その光の発光方向にその少なくとも１つの半導体光源に隣接して備えられている光修正部材とを有する、発光モジュールであり、光修正部材は、第１積層シート及び第２積層シートを有する集積積層シート構造から分離されている積層シート要素により構成され、それ故、その積層シート要素は、第１及び第２積層シートの第１及び第２シート部分を有し、少なくとも第１シート部分は発光された光を修正する、発光モジュールにより達成される。
【００１２】
本明細書においては、“半導体光源”は、少なくとも１つの半導体材料が光の発生及び／又は発光において関与している光源として理解される必要がある。そのような光源は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）及び半導体レーザ、例えば、所謂、端面発光型レーザ又は面発光レーザ等の種々の種類を有する。
【００１３】
用語“光修正部材”は、何らかの光の修正ができる部材として理解される必要がある。光は、それ故、波長、波長分布及び偏光等の基本的な光特性、並びにビーム方向、ビーム幅、ビーム形状、ビームの発散又は収束等のビーム関連特性を含む何れかの特性に関連して、そのような光修正部材により修正されることが可能である。更に、その光修正部材は、部分的に又は完全に、光を遮断することが可能である。
【００１４】
用語“集積積層シート構造”は、少なくとも２つのシートを積層する及び接合することにより構成される構造として理解される必要がある。
【００１５】
シートの積層及びその積層の個別の部分への分離自体については知られている。しかしながら、発光モジュールについては、従来、このような方法は示唆されていない。特に、発光用途に対して意図された発光モジュールに関して、本発明の方法は、実際には、当業者にとっては全く新しい概念である。
【００１６】
各々のシート及びシート部分は、発光モジュールの適切な動作のために必要な１つ又はそれ以上の特定の機能を担持することが可能である。
【００１７】
集積積層シート構造から分離されている積層シート要素を有する光修正部材は、予め分離されているシート部分を積層する及び接合することにより製造された部分とは区別可能である。そのような識別可能性は、例えば、光修正部材の側縁について調査することにより決定されることが可能であり、光修正部材は、本発明の光発光モジュールの場合には、積層シート要素が分離された集積積層シート構造において行われた一分離処理のからもたらされた断面を有する。側縁については、例えば、光学顕微鏡、電子顕微鏡、機械式表面測定装置及び材料分析装置の何れか一のような種々のツールを用いて、調査して解析されることが可能である。集積積層シート構造を分離するために用いられる分離方法に応じて、種々の識別可能な特徴を決定することが可能である。機械的な切断の場合には、例えば、複数のシートの断面において、連続的切断パターンスパンニングが決定されることが可能である。更に、層からの残渣が、隣接する層の断面に沿って巻き込まれている及びそこに堆積されている可能性がある。レーザカッティング又はウォータジェットカッティング等の代替の分離方法が用いられる場合、他の識別可能な特徴が決定されることが可能である。レーザカッティングの場合のそのような特徴の例は、レーザ研磨処理によりもたらされる微量の炭素が、断面において検出される可能性があることである。更に、殆どの場合におけるそのような複雑な分析は、集積積層シート構造から分離された積層シート要素に特有の完全なシート位置アライメントが光学顕微鏡における迅速な観測によって容易に明らかになるために、実行される必要はないことに留意する必要がある。
【００１８】
集積積層シート構造から分離された積層シート要素として光修正部材を備えることにより、光修正部材及び／又は発光モジュールのバッチ製造が可能であり、それ故、人手を必要とする製造ステップ又は高価な装置の使用により集積積層シート構造を製造するように実行される。それらの製造ステップについてのコストは、複数の構成要素において分散されることが可能であり、それにより、製造コストを低減することが可能である。
【００１９】
更に、複数の発光モジュールにおいては、光修正部材を構成する積層シート構造が分離された集積積層シート構造の第１及び第２シートのアライメントのような特定の製造ステップと実質的に同じ様式で影響下にあるために、発光モジュールの品質レベル及び一様性は、従来技術に比べて改善される。
【００２０】
更に、シートを取り扱うことにより、単独部分について実現可能でない製造方法を用いることが可能になる。そのような製造方法は、スクリーン印刷、自動構成要素位置付け、自動ワイヤボンディング、孔開け、ミリング、成形等を有することが可能である。それ故、品質の改善及びコストの削減に加えて、よりコンパクトな発光モジュールを達成することが可能である。
【００２１】
半導体光源により発光される光を修正するように第２シート部分を付加して構成することにより、発光された光のより複雑な修正を達成することが可能である。
【００２２】
有利であることに、シート部分の少なくとも一は少なくとも１つの光学要素を有することが可能である。
【００２３】
更に、光修正部材は、好適には、少なくとも１つの光学要素が少なくとも１つの半導体光源とアライメントされるように備えられていることが可能である。
【００２４】
発光モジュールは、更に、複数の半導体光源と、少なくとも１つのシート部分に含まれる少なくとも第１の対応する複数の光学要素とを有することが可能である。
【００２５】
光学要素は、光修正部材に含まれるシート部分の１つ又はそれ以上を有することが可能である。例えば、第１の複数の第１光学要素は第１シート部分に含まれることが可能であり、第２の複数の第２光学要素は第２シート部分に含まれることが可能である。第１光学要素の各々は、有利であることに、第２光学要素の対応する一とアライメントされることが可能である。このことは、好適には、集積積層シート構造に含まれる第１及び第２シートをアライメントすることにより達成されることが可能である。
【００２６】
シート部分の少なくとも１つに含まれる少なくとも１つの光学要素は、シート部分における対応するキャビティ内に埋め込まれていることが可能である。
【００２７】
光修正部材が分離されている集積積層シート構造に含まれているシートの少なくとも１つを有する少なくとも１つにおける適切な位置にキャビティを形成することにより、光学要素は、正確に位置付けられることが可能である。更に、光学要素の自動位置付けが容易化され、それにより、発光モジュールの大量生産性を改善することができる。
【００２８】
キャビティは、例えば、孔開け、ミリング、成形、孔抜き、機械加工又はレーザ研磨等の種々の方法で形成されることが可能である。
【００２９】
本発明に従った発光モジュールに含まれる光修正部材は、集積積層構造に含まれる第３積層シートの第３シート部分を更に有することが可能である。
【００３０】
第３シート部分を含むことにより、第３の機能が、光修正部材により得られることが可能である。そのような第３機能は、半導体光源により発光される光の修正、他の層に含まれる光学要素の保護、他のシート部分及び／又は半導体光源の電気的相互接続並びに種々の電気的及び／又は機械的構成要素の支持を有することが可能である。
【００３１】
更に、光修正部材に含まれるシート部分の少なくとも一は、発光モジュールの制御を可能にする回路を有することが可能である。
【００３２】
この回路は、受動及び／能動構成要素を有することが可能である。この回路により達成される機能の例には、例えば、少なくとも１つの半導体光源のデカップリング、光学要素の加熱及び／又は制御、少なくとも１つの半導体光源により発光された光の検知、半導体光源の制御、並びに少なくとも１つの半導体光源により発光された光の変調の制御を有することが可能である。
【００３３】
それ故、コンパクトで、多かれ少なかれスタンドアロン式の発光モジュールを得ることができる。その回路は、例えば、はんだ付け又は他の何れかの接続方法により、シートに取り付けられる電子構成要素として備えられることが可能である。シートを積層することを可能にするように、隣接する層内に形成される対応する凹部により、構成要素が受け入れられることが可能である。代替として、そのような構成要素は、集積積層シート構造の最上部及び最下部に位置付けられるように意図されたシートの一又は両方に取り付けられることが可能であり、それらの構成要素はシートから凸状になることが可能である。
【００３４】
有利であることに、光修正部材は、外部の制御回路に発光モジュールを接続する接続手段を有することが可能である。
【００３５】
そのような接続手段は、例えば、はんだ付け、押圧、ウェルダリング又は接着等の種々の接続方法のために適合されたピン又はパッドであることが可能である。
【００３６】
光修正部材において接続手段を備えることにより、この部材に、付加機能を備えることが可能である。少なくとも１つの半導体光源により発光された光を修正することに加えて、その光修正部材は、発光モジュールへの接続及びその発光モジュールの外部制御を可能にする。
【００３７】
その接続手段は、好適には、集積積層シート構造からの光修正部材の分離の際に露わにされる断面において備えられることが可能である。これは、例えば、集積シート構造におけるシートの少なくとも１つにおける複数の金属化された孔により得られる。接続手段は、その場合、例えば、その金属化された孔を通る切断による分離又はダイシングの際に形成される。更に、接続手段は、最上部のシートの上部又は最下部のシートの下部において形成されることが可能である。
【００３８】
本発明の第１の特徴の第１実施形態に従って、発光モジュールは、第１波長分布を有する光を発光することができる第１半導体光源と、第２波長分布を有する光を発光することができる第２半導体光源とを有し、発光モジュールは、少なくとも第１及び第２半導体光源により発光される光を結合することにより得られる第３波長分布を有する光を出射することができる。
【００３９】
異なる主波長で光を発光することができる少なくとも２つの半導体光源において発光モジュールを有することにより、他の波長の光がその発光モジュールにより出射されることが可能である。半導体光源、並びに周波数二倍器及びアップ又はダウンコンバージョン材料等の周波数変換要素のような可能性の高い他の光学要素の適切な選択により、白色のような好ましい色の光が発光モジュールにより発光されることが可能である。
【００４０】
本発明の第１特徴の他の実施形態に従って、発光モジュールは、第１波長分布を有する光を発光することができる第１半導体光源と、第２波長分布を有する光を発光することができる第２半導体光源と、第３波長分布を有する光を発光することができる第３半導体光源と、光学要素を各々有する少なくとも３つのキャビティを有する第１シート部分及び第１シート部分におけるキャビティを覆い、それにより光学要素を保護する第２シート部分を有する光修正部材とを有することが可能であり、それらの半導体光源の各々は、特定の光源が対応する光学要素にアライメントされ、その位置であって、光修正部材に接合された、位置において備えられている。
【００４１】
本発明の第１特徴に従った発光モジュールは、有利であることに、発光モジュールを制御する制御回路及び発光モジュールに電力を供給する電源を更に有する照明装置に含まれることが可能である。
【００４２】
本発明の第２特徴に従って、上記の及び他の目的は、半導体光源により発光された光を修正する第１シートを備えるステップと、第２シートを備えるステップと、第１シート及び第２シートをアライメントして積層するステップと、第１及び第２シートを接合し、それにより、集積積層シート構造を形成するステップと、その集積積層シート構造を分割し、それにより、第１シート部分及び第２シート部分を有する複数の積層シート要素を形成するステップと、を有する積層シート要素を製造する方法により達成される。
【００４３】
第１シートは、光を多かれ少なかれ均一に修正することが可能であり、又は、第１シートは、複数の光学要素を有することが可能である。そのような光学要素は、制御可能な空間光変調器のような可変要素と、固定レンズ又はミラーのような固定要素とを有することが可能である。
【００４４】
シートのために適切な材料は、それらの意図されたそれぞれの機能に依存する。それらのシートの少なくとも１つについては、例えば、ＦＲ−４のようなの従来の回路基板材料がその好適な材料の選択である。
【００４５】
それらのシートは、種々の方法のうちの何れかの一を用いて接合される。それらのシートは、例えば、接着、ウェルダリング、はんだ付け、スプリング又はネジによる機械的クランピング若しくはそれらの接合方法の組み合わせにより接合されることが可能である。
【００４６】
集積積層シート構造は、例えば、切断、ミリング、ウォータージェット、レーザ切断等のような何れかの適切な方法を用いて、分割されることが可能である。
【００４７】
有利であることに、第１シートを備えるステップは、少なくとも第１の複数のキャビティを有する第１シートを備えるステップであって、それらのキャビティの各々は第１光学要素を受け入れるように適合されている、ステップと、対応するキャビティにおいて第１光学要素を位置付けるステップとを有する。
【００４８】
それらのキャビティは、孔開け、ミリング、ミリング、成形、孔抜き、鋳造、機械加工又はレーザ研磨等の何れかの適切な方法を用いて分割されることが可能である。
【００４９】
好適な実施形態に従って、第１積層シート構造から分割された第１ストリップ形状積層シート構造及び第２積層シート構造から分割された第２ストリップ形状積層シート構造は、復号集積積層シート構造を形成するように、隣り合わせてアライメントされ、接合される。この復号構造は、その場合、複数の復号積層シート要素に分割され、それ故、各々の復号積層シート要素は、前記第１及び第２積層シート要素の両方の部分を有する。勿論、この方法は、３つ又はそれ以上の異なるストリップに容易に拡張可能である。
【００５０】
本発明に従った方法のこの実施形態は、混色の光が出射される必要があるアプリケーションのために積層シート要素を製造することに対して、特に有用である。複数の積層シートストリップは、その場合、異なる色について適合された種々の集積積層シート構造から分離されることが可能である。例えば、赤色、緑色及び青色のような３つの異なる色が組み合わされることが可能である。
【００５１】
複数のシートストリップをアライメントし、接合することにより、それらの第１及び第２色の混合のために適合された新しい複合積層シート構造が形成される。この複合積層シート構造は、続いて、そのように形成された複合積層シート要素の各々が、用いられる積層シートストリップの各々からの少なくとも１つの部分を有するように、分割されることが可能である。
【００５２】
本発明に従った方法は、少なくとも１つの半導体光源を積層シート要素の各々に備えるステップであって、それにより、複数の発光モジュールを形成する、ステップを更に有することが可能である。
【００５３】
本発明に従った方法の一実施形態に従って、その備えるステップは、集積積層シート構造に複数の半導体光源を取り付けるステップであって、それ故、少なくとも１つの半導体光源が積層シート要素の各々に備えられる、ステップを有することが可能である。
【００５４】
上記の複数の発光モジュールは、それ故、この実施形態に従って、先ず、集積積層シート構造に複数の半導体光源を取り付け、続いて、その集積積層シート構造を分割することにより形成される。
【００５５】
本発明に従った方法の他の実施形態に従って、その備えるステップは、分割に後続して、積層シート要素の各々に少なくとも１つの半導体光源を取り付けるステップを有することが可能である。
【００５６】
本発明のこの第２特徴により得られる更なる効果は、本発明の第１特徴に関連付けて上で説明した特徴とかなり類似している。
【００５７】
本発明の上記の及び他の特徴については、以下で、現在の本発明の好適な実施形態を示す添付図を参照して、例示として詳述する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５８】
以下の説明においては、白色光の発光を得るＶＣＳＥＬ（垂直共振器型面発光レーザ）に基づく発光モジュールに関連付けて、本発明について説明する。この説明は、本発明の範囲を決して限定するものでなく、本発明は発光モジュールに、同様に適用可能であり、その発光モジュールは、種々の種類のＬＥＤのような他の半導体光源及び端面発光型レーザのような他の種類の半導体レーザに基づく発光モジュールに、同様に適用可能である。更に、本明細書で説明する光修正以外の光修正の他の様式は、半導体光源の種類及びアプリケーションに応じて好ましいものとなる。更に、発光モジュールは。白色光を発光するように必ずしも適合される必要はないが、実際には、何れかの色の又は可変色の光を発光することが可能である。更に、下で説明する半導体レーザは、好ましい波長の略２倍の光を発光するが、好ましい色の１つ又はそれ以上がまた、半導体光源から直接、生成されることが可能である。この場合、光修正部材に含まれる光学要素は、円形のビーム形状を得るように発光ビームを修正する、実質的に非点収差レンズ又は光コリメートレンズである。それにより、ビーム整形機能が、積層シート要素に含まれる１つのシート部分により得られる。
【００５９】
図１は、本発明に従った例示としての照明装置の模式図である。
【００６０】
図１においては、コンピュータ２への接続のためのプロジェクタ１の形である照明装置が示されている。プロジェクタ１においては、レーザに基づく発光モジュール４及び第１ビーム修正光学系５を有するランプ３が備えられている。第１ビーム修正光学系５を透過した後、発光モジュール４からの光は、ＳＬＭモジュール（空間光変調器）６により決定される画像を投写するように、ＳＬＭモジュール６及び第２ビーム修正光学系７を透過する。ランプ３及びＳＬＭモジュールモジュール６は、通信インタフェース９を介してコンピュータ２からの命令を受け入れる内部制御器８により制御される。ランプ３及び制御器８は、電源コードを介して交流電力を受け入れる内部電源１０を介して電力供給される。
【００６１】
図２ａ及びｂは、本発明に従った発光モジュール１９の好適な実施形態を示している。
【００６２】
図２ａ及びｂにおいては、ＶＣＳＥＬ２０ａ乃至ｃ（図２ｂ）の形の３つの半導体光源モジュールが光修正部材２１に接合されているように示され、その光修正部材２１は、ＶＣＳＥＬ２０ａ乃至ｃによる光の発光方向にＶＣＳＥＬ２０ａ乃至ｃを位置付けられている。ＶＣＳＥＬ２０ａ乃至ｃは、典型的には、１２２０乃至１３００ｎｍ（６１０乃至６５０ｎｍ）、１０２０乃至１０８０ｎｍ（５１０乃至５４０ｎｍ）及び８４０乃至９６０ｎｍ（４２０乃至４８０ｎｍ）のそれぞれの範囲の主波長を有する光を発光することができ、ここで、周波数二倍化の後に得られる波長範囲は括弧内に与えられている（それらの波長はまた、そのような光を直接、発光することができる半導体光源を有する上記の代替の実施形態における好適な波長範囲である）。各々のＶＣＳＥＬ２０ａ乃至ｃは、それぞれのシリコンサブマウント２２ａ乃至２にダイボンドされ、そしてそれぞれのリードフレーム２３ａ乃至ｃにワイヤボンドされていて、そのリードフレーム２３ａ乃至ｃはまた、それぞれのサブマウント２２ａ乃至ｃに取り付けられている。サブマウント２２ａ乃至ｃの反対側においては、クーリングフィンを有する金属スラブ２４の形でヒートシンクが備えられている。
【００６３】
リードフレームパッド２５ａ及びｂ（図の簡略化のために、ここでは、そのようなパッドの２つのみが示されている）は、ここでは、光修正部材２１に含まれる第１のシート部分２７として示されている、最下部の底部側における対応するパッド２６ａ及びｂに接続されている。光修正部材２１へのＶＣＳＥＬ２０ａ乃至ｃの接続に従い、ＶＣＳＥＬは、ＶＣＳＥＬ２０ａ乃至ｃ及び結合ワイヤの環境保護を達成するように、透明なアンダーフィルにより封入されている。集積積層シート構造から分離されている場合、光修正部材２１は６つのシート部分を有し、それらの各々は、それら自体の機能により光修正部材２１に寄与している。機能に応じて、異なるシート（従って、シート部分）は異なる材料から成ることが可能である。そのような異なる材料は、好適には、熱膨張特性について適合されている。代替として、応力吸収遷移層が、熱膨張特性に対して適合されていないシート間に備えられている。電気接続パッドを備えるように及び／又は電気的構成要素を支持するように意図されているシートについては、ＦＲ−４のような従来の回路基板材料が好ましい。それらのシートは、勿論、光学要素を支持する及び位置付ける付加機能を果たすことが可能である。光学要素を支持するように意図されたシートについては、シートの厚さは光学要素により決定され得る。一部の場合、シートの厚さは数ｍｍであることが可能である。他のシートは、有利であることに、ガラス又は、多かれ少なかれ、他の均一な材料から成る。第１シート部分２７に、傾斜したダイクロイックミラー２８ａ乃至ｃの形の第１光学要素が、発光モジュール１９から赤外光を反射するように及び偏光方向を選択するように、埋め込まれている。第２シート部分２９においては、周波数二倍化結晶３０ａ乃至ｃ（図２ｂ）の形の第２光学要素が、第２シート部分２９内に形成されたキャビティ内に埋め込まれている。第２シート部分２９は、発光モジュール１９の制御を可能にする回路を更に有し、その回路は、ここでは、周波数二倍化結晶３０ａ乃至ｃを加熱するヒータ３１ａ乃至ｃの形で備えられている。第３シート部分３２は、下方にある周波数二倍化結晶を保護するための、又は環境から加熱された周波数二倍化結晶の断熱のための透明なカバーである。そのような断熱はまた、例えば、第１シート部分２７と第２シート部分２９との間の付加的な積層シート部分の形で備えられていることが可能である。第４シート部分３３として、（狭い）波長選択ミラー又はブラッグ格子が備えられている。ブラッグ格子３３の目的は、光修正部材２１により形成された長いキャビティ内にエンドミラーを形成することである。ブラッグ格子３３を介して、ＶＣＳＥＬ２０ａ乃至ｃのそれぞれから最初に放射された赤色Ｒ、緑色Ｇ及び青色Ｂ光は、得られたビーム３６、即ち、白色光が発光モジュール１９から出射されることが可能であるように、光を方向付け、混合するように、半透明なアウトカップリングミラー３５ａ乃至ｃが埋め込まれている第４シート部分３４に入射する。最終的に、第６シート部分３７が、アウトカップリングミラー３５ａ乃至ｃを保護する。
【００６４】
第５シート部分３４及び第６シート部分３７を有するアウトカップリングモジュールは任意であって、アプリケーションによるものである。図１に示すアプリケーションにおいては、発光モジュールが、このアウトカップリングモジュールの有無に拘わらず、用いられることが可能である。
【００６５】
上記の半導体光源と光修正部材との間の接続は、好適には、はんだ付け又はウェルダリングにより得られる、又は、代替の実施形態に従って、最下部のシート部分が、例えば、スライドすることにより、半導体光源モジュールを受け入れるように適合され、その場合、半導体光源モジュール及び最下部のシート部分のそれぞれに備えられている対応するコンタクトパッドの互いに対して押圧することにより得られる。
【００６６】
以下においては、本発明に従った製造方法について、図３及び図４ａ乃至ｄを参照して説明されていて、図４ａ乃至ｄは、図３における方法の種々の実施形態を例示している。
【００６７】
図３を参照するに、第１シートが第１ステップにおいて備えられる。続くステップ１０１においては、第２シートが備えられている。その後、ステップ１０２においては、第１及び第２シートが積層され、アライメントされる。その積層されてアライメントされたシートは、続くステップ１０３において互いに接合される。接合又は重ね合わせに後続して、結果的に得られた積層シート構造は、ステップ１０４において、積層シート要素に分離され、単独化される。
【００６８】
図４ｂに示すように、本発明の製造方法の第２実施形態に従って、集積積層シート構造に半導体光源を取り付ける付加ステップ１０６は、好適には、図３のステップ１０３とステップ１０４との間に挿入されることが可能である。
【００６９】
図４ｃに示すように、本発明の製造方法の第３実施形態に従って、単独化された積層シート要素に半導体光源を取り付ける付加ステップ１０７は、好適には、図３において挿入された後続のステップ１０４であることが可能である。例えば、半導体光源は、ヒートシンク及び／又は他の担体に予め固定され、積層シート要素は、それらの予め固定された半導体光源に取り付けられることが可能である。
【００７０】
図４ｄに示すように、本発明の製造方法の第４実施形態に従って、集積積層シート構造を第１積層シートストリップに分離し、第１積層シートストリップ及び他の積層シート構造からもたらされる第２積層シートストリップを隣り合わせてアライメントして、接合する付加ステップ１０８及び１０９が、図３におけるステップ１０４に先行して実行される。勿論、上記の第２実施形態及び第３実施形態の各々は、有利であることに、上記の第１実施形態と組み合わされることが可能である。更に、上記の第４実施形態は、有利であることに、上記の第１、第２及び第３実施形態の何れかの一と組み合わされることが可能である。
【００７１】
上記の第４実施形態については、ここで、本発明に従った製造方法の第４実施形態に従った例示としての製造フローの一部を示している図５を参照して詳述する。
【００７２】
図５においては、ここでは、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）及びＢ（青色）のそれぞれで示されている異なる色について、各々適合されている積層シート構造４０、４１、４２が備えられている。積層シート構造４０、４１、４２の各々は、上記のように、積層シートストリップ４０ａ及びｂ、４１ａ及びｂ、４２ａ及びｂ（各々の図において、各々の２つのみが示されている）に分離されている。それらの積層シートストリップ４０ａ及びｂ、４１ａ及びｂ、４２ａ及びｂは、続いて、複合積層シート構造４３が形成されるように、隣り合わせてアライメントされ、接合される。本実施例に従って、積層シートストリップは、ＲＧＢ構造を形成するように、４０ａ、４１ａ、４２ａ、４０ｂ、４１ｂ、４２ｂ、．．．の順序でアライメントされ、接合される。アライメント及び接合の後、複合積層シート構造４３は、ＲＧＢ動作のために適合された積層シート要素４３ｉ乃至ｃ（図の各々について、それらの３つのみが示されている）に分割される。それらの積層シート要素は、ＲＧＢ型発光モジュールである、又は、そのような発光モジュールで用いるように適合された光修正部材であることが可能である。
【００７３】
当業者は、本発明が上記の好適な実施形態に限定されるものでは決してないことを理解している。それに対して、同時提出の特許請求の範囲における範囲内で、多くの修正及び変形が可能である。例えば、上記のサブマウントは、銅又はダイヤモンドのような何れかの良好な熱伝導体から成ることが可能である。更に、半導体光源は、例えば、サブマウントに直接、形成された導体パターンを介して、何れかの手段により光修正部材に電気的に接続されることが可能である。上記のワイヤボンディングはまた、フリップチップのような、従来、知られている何れかの代替のボンディング技術で置き換えられることが可能である。更に、ヒートシンクは、上記のように、受動的又は能動的であることが可能である。能動ヒートシンクは、例えば、ファン又はペルチェ素子を利用することが可能である。上記の単独のＶＣＳＥＬは、勿論、有利であることに、各々の主波長における光を発光するＶＣＳＥＬのアレイで置き換えることが可能である。更に、上記の例示としての照明装置における空間光変調器は、発光モジュールのシート部分において実行される対応する変調器で置き換えられることが可能である。上記の実施形態においては、発光モジュールは、白色光の発光を得るように、３つの半導体光源を有する。このために、上記に比べてより多い数の及び他の色の光源を用いることが可能である。特に、一般目的の照明アプリケーションについては、演色評価数を改善するアンバー色又はシアン色のような４番目の又は更に５番目の色を加えることは有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明に従った例示としての照明装置の模式図である。
【図２ａ】本発明に従った発光モジュールの好適な実施形態の斜視図である。
【図２ｂ】図２ａの発光モジュールの断面図である。
【図３】本発明に従った製造方法のフロー図である。
【図４ａ】図３の製造方法の第１実施形態を示すフロー図である。
【図４ｂ】図３の製造方法の第２実施形態を示すフロー図である。
【図４ｃ】図３の製造方法の第３実施形態を示すフロー図である。
【図４ｄ】図３の製造方法の第４実施形態を示すフロー図である。
【図５】図４ｂの製造方法に従った例示としての製造フローの模式図である。
【図１】
2009516913.tif 000003
【図２ａ】
2009516913.tif 000004
【図２ｂ】
2009516913.tif 000005
【図３】
2009516913.tif 000006
【図４ａ】
2009516913.tif 000007
【図４ｂ】
2009516913.tif 000008
【図４ｃ】
2009516913.tif 000009
【図４ｄ】
2009516913.tif 000010
【図５】
2009516913.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成20年5月23日(2008.5.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を発光することができる少なくとも１つの半導体光源；及び
前記光の発光方向において前記少なくとも１つの半導体光源に隣接して備えられている光修正部材；
を有する発光モジュールであって、
前記光修正部材は、第１積層シート及び第２積層シートを有する集積積層シート構造から選択された積層シート要素により形成され、それ故、前記積層シート要素は、前記第１積層シート及び第２積層シートの第１シート部分及び第２シート部分を有し；
少なくとも前記第１シート部分は前記発光された光を修正し、少なくとも１つの光学要素を有し；
前記少なくとも１つの光学要素は、前記第１シート部分における、対応する予め形成されたキャビティ内に埋め込まれている；
ことを特徴とする発光モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の発光モジュールであって、前記第２シート部分は前記発光された光を修正する、ことを特徴とする発光モジュール。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の発光モジュールであって、前記第１シート部分及び第２シート部分の少なくとも一は少なくとも１つの光学要素を有する、ことを特徴とする発光モジュール。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項に記載の発光モジュールであって、前記光修正部材は、前記少なくとも１つの光学要素が前記少なくとも１つの半導体光源とアライメントされるように、備えられている、ことを特徴とする発光モジュール。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか一項に記載の発光モジュールであって、複数の半導体光源と、前記少なくとも１つのシート部分に含まれる第１の対応する複数の光学要素とを有する、ことを特徴とする発光モジュール。
【請求項６】
請求項３乃至５の何れか一項に記載の発光モジュールであって、前記第２シート部分に含まれる前記少なくとも１つの光学要素は前記シート部分における対応するキャビティに埋め込まれている、ことを特徴とする発光モジュール。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか一項に記載の発光モジュールであって、前記光修正部材は、前記集積積層構造に有する第３積層シートの第３シート部分を更に有する、ことを特徴とする発光モジュール。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか一項に記載の発光モジュールであって、前記シート部分の少なくとも１つは、前記発光モジュールの制御を可能にする回路を有する、ことを特徴とする発光モジュール。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れか一項に記載の発光モジュールであって、前記光修正部材は、外部の制御回路に前記発光モジュールを接続する接続手段を有する、ことを特徴とする発光モジュール。
【請求項１０】
請求項１乃至９の何れか一項に記載の発光モジュールであって：
第１波長分布を有する光を発光することができる第１半導体光源；及び
第２波長分布を有する光を発光することができる第２半導体光源；
を有する発光モジュールであって、
前記発光モジュールは、少なくとも前記第１半導体光源及び前記第２半導体光源により発光された光を結合することにより得られる第３波長分布を有する光を出射することができる；
ことを特徴とする発光モジュール。
【請求項１１】
請求項１に記載の発光モジュールであって：
第１波長分布を有する光を発光することができる第１半導体光源； 
第２波長分布を有する光を発光することができる第２半導体光源； 
第３波長分布を有する光を発光することができる第３半導体光源；及び
光修正部材であって、
光要素を各々有する、少なくとも３つのキャビティを有する第１シート部分と、
前記第１部分における前記キャビティを覆い、それにより、前記光学要素を保護する、第２シート部分と、
を有する、光修正部材；
を有する、発光モジュールであり、
前記半導体光源の各々は、前記光源が対応する光学要素に対してアライメントされた位置に備えられ、前記位置において前記光修正部材に接合されている；
ことを特徴とする発光モジュール。
【請求項１２】
請求項１０又は１２に記載の発光モジュールであって、前記半導体光源の少なくとも１つはレーザダイオード又はＬＥＤのアレイである、ことを特徴とする発光モジュール。
【請求項１３】
請求項１乃至１２の何れか一項に記載の発光モジュール；
前記発光モジュールを制御する制御回路；及び
前記発光モジュールに電力を供給する電源；
を有する照明装置。
【請求項１４】
積層シート要素を製造する方法であって：
半導体光源により発光された光を修正する第１シートを備えるステップであって、前記第１シートは少なくとも第１の複数のキャビティを有し、前記第１の複数のキャビティの各々は第１光学要素を受け入れるように適合されている、ステップ；
対応するキャビティにおいて第１光学要素を位置付けるステップ；
第２シートを備えるステップ；
前記第１シート及び前記第２シートを積層して、アライメントするステップ； 
前記第１シート及び前記第２シートを接合し、それにより、集積積層シート構造を形成するステップ；並びに
前記集積積層構造を分割し、それにより、複数の積層シート要素を形成するステップであって、各々の積層シート要素は第１シート部分及び第２シート部分を有する、ステップ；
を有する方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法であって、前記積層シート要素は整形されたストリップである、方法であり：
第１積層シート構造から分割された第１ストリップ整形積層シート要素と、前記第１積層シート構造と異なる第２積層シート構造から分割された第２ストリップ整形積層シート要素とを隣り合わせてアライメントして接合し、それにより、複合集積積層シート構造を形成するステップであって、前記複合構造は第１積層シート要素及び第２積層シート要素を有する、ステップ；並びに
前記複合積層シート構造を複数の複合積層シート要素に分割するステップであって、それ故、各々の複合積層シート要素は、前記第１積層シート要素及び前記第２積層シート要素の両方の部分を有する、ステップ；
を更に有する、方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法であって、前記複合積層シート構造は、前記ストリップ整形要素が前記ストリップ整形要素の長手方向を横断して分割される、方法。
【請求項１７】
請求項１５又は１６に記載の方法であって、前記複合積層シート構造は３つの異なる積層シート構造からのストリップ整形積層シート要素を有する、方法。
【請求項１８】
請求項１４乃至１７の何れか一項に記載の方法であって：
少なくとも１つの半導体光源により、前記積層シート要素の各々又は前記複合積層シート要素の各々を与え、それにより、複数の発光モジュールを形成するステップ；
を更に有する、方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法であって、前記の半導体光源により積層シート要素を与えるステップは；
複数の半導体光源を前記集積積層シート構造に取り付けるステップであって、それ故、少なくとも１つの半導体光源が前記積層シート要素の各々に備えられる、ステップ；
を有する、方法。
【請求項２０】
請求項１８に記載の方法であって、前記の半導体光源により積層シート要素を与えるステップは；
前記分割するステップに後続して、少なくとも１つの半導体光源を前記積層シート要素の各々に取り付けるステップ；
を有する、方法。
【国際調査報告】
2009516913.tif 000012
2009516913.tif 000013
2009516913.tif 000014