(57)【要約】  本発明は、チップ支持体に固定されている発光ダイオードチップおよび光導体を備えた照明ユニットに関する。光導体は少なくとも２つの別個の部分から構成されており、発光ダイオードチップは光導体の別個の部分のうちの１つによってカプセル化されている。さらに本発明はこの種の発光ダイオードチップの製造方法ならびにこの種の照明ユニットを備えたＬＣＤディスプレイに関する。
2009510742.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チップ支持体に固定されている発光ダイオードチップおよび光導体を備えた照明ユニットにおいて、
前記光導体は少なくとも２つの別個の部分から構成されており、且つ前記発光ダイオードチップは前記光導体の別個の部分のうちの１つによってカプセル化されていることを特徴とする、照明ユニット。
【請求項２】
前記光導体の別個の部分は接着により接合されている、請求項１記載の照明ユニット。
【請求項３】
前記発光ダイオードチップをカプセル化する前記光導体の別個の部分は、前記光導体の別の別個の部分とは異なる材料から形成されている、請求項１または２記載の照明ユニット。
【請求項４】
前記発光ダイオードチップをカプセル化する前記光導体の別個の部分は熱硬化性樹脂、シリコーン、または少なくとも１つの熱硬化性樹脂と少なくとも１つのシリコーンの混合材料を有する、請求項１から３までのいずれか１項記載の照明ユニット。
【請求項５】
前記発光ダイオードチップをカプセル化する前記光導体の別個の部分は少なくとも１つのエポキシ樹脂と少なくとも１つのシリコーンの混合材料を有する、請求項４記載の照明ユニット。
【請求項６】
前記光導体の別個の部分を相互に接続する接続面は調整構造を有し、該調整構造により前記別個の部分は相互に合わせられている、請求項１から５までのいずれか１項記載の照明ユニット。
【請求項７】
前記発光ダイオードチップをカプセル化する別個の部分の出力結合面はレンズ状の湾曲部またはレンズ状の構造を有する、請求項１から６までのいずれか１項記載の照明ユニット。
【請求項８】
前記光導体は、入力結合された光の発散を低減するコリメート区間を有する、請求項１から７までのいずれか１項記載の照明ユニット。
【請求項９】
前記コリメート区間は、光の案内方向において大きくなる断面を有する、請求項８記載の照明ユニット。
【請求項１０】
前記コリメート区間は、集光器の通常の使用とは異なり、逆方向に光を透過させるために設けられている非結像型の集光器として構成されている、請求項８または９記載の照明ユニット。
【請求項１１】
前記コリメート区間はＣＰＣ、ＣＥＣ、またはＣＨＣの形で構成されている、請求項１０記載の照明ユニット。
【請求項１２】
前記コリメート区間は円錐断端形状またはピラミッド断端形状として構成されている、請求項８から１０までのいずれか１項記載の照明ユニット。
【請求項１３】
前記コリメート区間内に前記光導体の別個の部分の２つの接続面が配置されている、請求項８から１２までのいずれか１項記載の照明ユニット。
【請求項１４】
前記コリメート区間内に偏向素子が配置されており、該偏向素子により光が前記光導体の内部において該偏向素子の外面の方向へと偏向される、請求項８から１３までのいずれか１項記載の照明ユニット。
【請求項１５】
前記チップ支持体は導体フレームを有する、請求項１から１４までのいずれか１項記載の照明ユニット。
【請求項１６】
前記発光ダイオードチップの主放射方向が実質的に前記導体フレームの主延在面に平行に延びるように、前記発光ダイオードチップは前記チップ支持体に固定されている、請求項１５記載の照明ユニット。
【請求項１７】
前記発光ダイオードチップは前記導体フレームの電気的な導体の端面に固定されている、請求項１５または１６記載の照明ユニット。
【請求項１８】
ＬＣＤディスプレイのバックライティングに適している、請求項１から１７までのいずれか１項記載の照明ユニット。
【請求項１９】
前記光導体の別個の部分によって共通してカプセル化されている複数の発光ダイオードチップを有する、請求項１から１８までのいずれか１項記載の照明ユニット。
【請求項２０】
複数の発光ダイオードチップならびに、該発光ダイオードチップをカプセル化する光導体の複数の部分を有する、請求項１から１８までのいずれか１項記載の照明ユニット。
【請求項２１】
請求項１から２０までのいずれか１項記載の照明ユニットを有するＬＣＤディスプレイ。
【請求項２２】
照明ユニットの製造方法において、
チップ支持体および発光ダイオードチップを準備するステップと、
前記発光ダイオードチップを前記チップ支持体に固定するステップと、
透明な材料を用いて前記発光ダイオードチップをカプセル化することにより光導体の少なくとも１つの部分を形成するステップとを有することを特徴とする、照明ユニットの製造方法。
【請求項２３】
前記発光ダイオードチップをカプセル化する部分に前記光導体の少なくとも１つの別の部分を接続する、請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
前記光導体の前記別の部分は接着により接続されている、請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
前記発光ダイオードチップのカプセル化は射出プレスまたは射出成型を含む、請求項２２から２４までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、ドイツ連邦共和国特許明細書第102005052356.0号および第102005047064.5号の優先権を主張するものであり、それらの開示内容を本願の参考文献とする。
【０００２】
本発明は、発光ダイオードチップおよび光導体を備えた照明ユニットに関する。さらに本発明は、その種の照明ユニットを備えたＬＣＤディスプレイおよびその種の照明ユニットの製造方法に関する。
【０００３】
発光ダイオードチップを備えたＬＣＤディスプレイのための照明ユニットは通常の場合、事前に製造されている複数の発光ダイオードチップモジュールを有しており、それらのモジュール内には発光ダイオードチップがそれぞれケーシング材料によって包囲されている。光導体は別個の部分として設けられている。この光導体はモジュールから出力結合された光が光導体の入力結合面に入射するよう発光ダイオードチップモジュールに相対的に位置決めされている。
【０００４】
発光ダイオードチップモジュールの発光ダイオードチップに相対的な光導体の精密な配向は技術的に煩雑である。さらには光導体への入力結合の際に入力結合面において反射損失が生じる。
【０００５】
本発明の課題は、従来の照明ユニットに比べ、光導体への改善された光入力結合を実現し、且つ発光ダイオードチップに相対的な光導体のより正確な調整を実現する、冒頭で述べたような照明ユニットを提供することである。またＬＣＤディスプレイならびに照明ユニットの製造方法も提供されるべきである。
【０００６】
この課題は、独立請求項に記載されているような照明ユニット、ＬＣＤディスプレイならびに方法によって解決される。照明ユニットおよび方法の有利な実施形態および有利な発展形態は従属請求項に記載されている。
【０００７】
本発明によれば、発光ダイオードチップがチップ支持体に固定されており、また光導体の一部によってカプセル化されている。したがって、チップ支持体、発光ダイオードチップまた少なくとも、発光ダイオードチップをカプセル化している光導体の部分が１つのユニットとして構成されている。
【０００８】
光導体を発光ダイオードチップモジュールに相対的に調整しなければならないのではなく、光導体が発光ダイオードチップの周囲に形成されていることによって、光導体および発光ダイオードチップの相互のより正確な配向が実現される。さらにはこれによって、光が光導体に入力結合する際の反射損失を著しく低減することができる。
【０００９】
さらにはこのアプローチによって、発光ダイオードチップのための付加的なケーシング材料ならびに光導体のための何らかの付加的なホルダを省略することができる。発光ダイオードチップを光導体に集積することによって、有利には殊に平坦な照明ユニットを実現することができ、これはＬＣＤディスプレイに使用する際に得ようとされることである。
【００１０】
光導体とは本明細書において誘電体の光導体と解され、その誘電体のボディ内では光がこのボディの外面における全反射を利用して案内される。
【００１１】
光導体は有利には複数の別個の部分、有利には２つの別個の部分から構成されている。基本的には、光導体を単一で同質の電気的なボディから形成することもできる。しかしながら複数の別個の部分から光導体を構成することは照明ユニットの製造の際には有利である。発光ダイオードチップをカプセル化する別個の部分を有利には光導体の別の部分に依存せずに別個に製造することができる。
【００１２】
発光ダイオードチップをカプセル化する光導体の部分は有利には光導体の反射性の外面を有する。光導体の別個の部分は有利には、光導体の反射性の外面が別個の部分の縁の領域において相互に接合されているように形成および構成されている。
【００１３】
有利には、発光ダイオードチップをカプセル化する光導体の別個の部分が、光導体の別の別個の部分とは異なる材料から形成されている。
【００１４】
有利には、光導体の別個の部分が接着剤を用いて接合されている。このために透明な接着剤を使用することができ、この透明な接着剤の屈折率は好適には光導体の別個の部分の屈折率に適合されているので、放射路における屈折率の急激な変化は可能な限り少なく維持されている。これによって境界面における反射損失を十分に低減することができる。択一的に、光導体の別個の部分は相互に差し込むことによって、または別の適切なやり方で接合されていることも考えられる。
【００１５】
有利には光導体、殊に発光ダイオードチップの周囲に成形される光導体の部分が熱硬化性樹脂を有する。熱硬化性樹脂を用いる光導体または光導体の一部の形成は熱可塑性樹脂の使用に比べて費用は掛かる。他方では、熱可塑性樹脂を使用する場合は、発光ダイオードチップの周囲または発光ダイオードチップに光導体を成形することは技術的により煩雑である。何故ならば、熱可塑性樹脂は硬化時に収縮し、それにより変形が生じるか発光ダイオードチップが損傷する可能性があるからである。
【００１６】
熱硬化性樹脂に付加的または択一的に、光導体は有利には少なくとも１つの熱可塑性樹脂および／または少なくとも１つのシリコーンを有する。殊に有利には、導波体が少なくとも１つの熱硬化性樹脂と少なくとも１つのシリコーンの混合材料を有する。
【００１７】
別の実施形態によれば、光導体の別個の部分が接続面を有し、この接続面を介してそれらの別個の部分は相互に接続されている。有利には接続面が調整構造を有し、この調整構造を用いて接続面は相互に合わせられている。調整構造は別個の部分の接合の際に別個の部分が相互に案内され、所定のやり方で相互に合わせられることによって相互に噛合わされている。
【００１８】
殊に有利には、発光ダイオードチップをカプセル化する別個の部分の出力結合面はレンズ状の湾曲部またはレンズ状の構造を有する。光導体のこの出力結合面に構造体の別の別個の部分が接続され、この別の別個の部分は有利には、発光ダイオードチップをカプセル化する部分の屈折率とは異なる屈折率を有する。これによって光は光導体において案内されるだけでなく、十分に有利に制御することができる。光を例えば視準、焦点合せすることができるか、他の好適な方向に偏向させることができる。
【００１９】
光導体は有利には、入力結合された光の発散を低減するためのコリメート区間を有する。このコリメート区間は好適には、光導体の発光ダイオードチップと対向する側に配置されている。この種のコリメート区間により、発光ダイオードチップから放出された光を既にこの発光ダイオードチップの非常に近くにおいて視準することができ、これによって光密度が高く発散の少ない光束を実現することができる。
【００２０】
コリメート区間は有利には、光の案内方向において大きくなる断面を有し、断面はそれぞれ光導体またはコリメート区間の光軸に対して垂直である。
【００２１】
付加的または択一的に、コリメート区間は集光器の通常の使用とは異なり、逆方向に光を透過させるために設けられている非結像型の集光器として構成されている。このように構成されたコリメート区間を使用することによって、発光ダイオードチップから放出された光の発散を有利には効率的に低減することができる。
【００２２】
殊に有利には、コリメート区間はＣＰＣ、ＣＥＣ、またはＣＨＣの形で構成されている。これら略号は以下では集光器を表しており、その反射性の側壁は少なくとも部分的におよび／または少なくとも十分に、複合放物面集光器ＣＰＣ（Compound Parabolic Concentrator）、複合楕円面集光器ＣＥＣ（Compound Elliptic Concentrator）および／または複合双曲線面集光器ＣＨＣ（Compound Hyperbolic Concentrator、ＣＨＣ）の形状を有する。
【００２３】
択一的にコリメート区間は有利には、このコリメート区間の最初から最後までを直接的に結ぶ線が実質的に直線状に延びている外面を有する。殊に有利には、コリメート区間が円錐断端形状またはピラミッド断端形状に構成されており、ピラミッド断端部は四角形だけではなく、三角形、五角形または多角形のピラミッド断端部でもよい。
【００２４】
照明ユニットの別の有利な実施形態によれば、コリメート区間内に光導体の別個の部分の２つの接続面が配置されている。有利には、発光ダイオードチップをカプセル化する光導体の別個の部分が可能な限り短く維持されている。この別個の部分が例えば射出プレスまたは射出成型により製造される場合には、これによって同時に製造可能であるカプセル化可能な発光ダイオードチップの数を著しく増加させることができ、また製造コストを削減することができる。
【００２５】
光導体のコリメート区間にはその内部に有利には偏向素子が形成されており、この偏向素子を用いて光が光導体の外面の方向に偏向される。この種の偏向素子によって入力結合された光円錐を拡張することができ、例えば断面が発光ダイオードチップの光放射面よりも著しく大きい光導体を可能な限り均質に照明することができる。
【００２６】
チップ支持体は好適な実施形態において導体フレームを有する。チップ支持体を殊に導体フレームから構成することもできる。有利には、発光ダイオードチップの主放射方向が実質的に導体フレームの主延在面に平行に延びるように、発光ダイオードチップはチップ支持体に固定されている。
【００２７】
殊に有利には、発光ダイオードチップが導体フレームの端面に取り付けられている。この措置によって照明ユニットを殊に薄く構成することができる。
【００２８】
殊に有利には、照明ユニットはＬＣＤディスプレイのバックライティングに適している。このように構成されているＬＣＤディスプレイのための照明ユニットは、ディスプレイの殊に効率的なバックライティングを達成することができる。
【００２９】
別の殊に有利な実施形態によれば、照明ユニットは光導体の別個の部分によって共通してカプセル化されている複数の発光ダイオードチップを有する。択一的に、照明ユニットは複数の発光ダイオードチップならびに、発光ダイオードチップをカプセル化する光導体の複数の部分を有する。
【００３０】
照明ユニットは殊に単一の光導体を有するが、複数の光導体を有していても良い。
【００３１】
本発明による照明ユニットを有するＬＣＤディスプレイが提供される。
【００３２】
さらに照明ユニットの製造方法が提供される。本方法のステップにおいては、チップ支持体および少なくとも１つの発光ダイオードチップが準備される。別のステップにおいては発光ダイオードチップがチップ支持体に固定される。さらに本方法は、透明な材料を用いて発光ダイオードチップをカプセル化することによって光導体の少なくとも１つの部分を形成するステップを含む。
【００３３】
本方法の殊に有利な実施形態によれば、別のステップにおいて、発光ダイオードチップをカプセル化する部分に光導体の少なくとも１つの別の部分が接続される。光導体の別の部分の接続は有利には接着により行われる。
【００３４】
有利には、本方法において複数の発光ダイオードチップが実質的に同時に透明な材料でもってカプセル化される。発光ダイオードチップは共通のチップ支持体に固定されているか、２つ以上の別個のチップ支持体に固定されている。発光ダイオードチップの固定は、発光ダイオードチップの機械的な固定も電気的な固定も含む。
【００３５】
発光ダイオードチップのカプセル化は殊に有利には射出プレスまたは射出成型により行われる。
【００３６】
照明ユニット、ＬＣＤディスプレイおよび照明ユニットの製造方法の別の利点、有利な実施形態および発展形態は図１から図８と関連させて以下において説明する実施例より明らかになる。ここで、
図１は、照明ユニットの第１の実施例の概略的な断面図を示す。
図２は、照明ユニットの第２の実施例の概略的な断面図を示す。
図３は、照明ユニットの第３の実施例の概略的な断面図を示す。
図４は、照明ユニットの第４の実施例の概略的な断面図を示す。
図５は、照明ユニットの第５の実施例の概略的な断面図を示す。
図６は、照明ユニットの第６の実施例の概略的な断面図を示す。
図７は、照明ユニットの第７の実施例の概略的な断面図を示す。
図８は、照明ユニットの第８の実施例の概略的な断面図を示す。
【００３７】
実施例および図面において、同一の構成要素または同じ働きをもつ構成要素にはそれぞれ同じ参照番号が付されている。図示されている構成要素ならびにそれらの構成要素相互の大きさの比率は縮尺通りに示していない。むしろ図面における幾つかの細部はより良い理解のために誇張して大きく示されている。
【００３８】
図１から図８に示されている照明ユニットは全てチップ支持体１を有する。このチップ支持体１は導体フレームを有し、この導体フレーム上には少なくとも１つの発光ダイオードチップ２が固定されている。発光ダイオードチップ２の電気的な接続面は導体フレームと導電的に接続されている。
【００３９】
発光ダイオードチップ２は例えば導体フレームの端面に配置されており、この端面は導体フレームの主延在面に実質的に垂直に延びている。発光ダイオードチップが導体フレームの端面に位置するようにするために、導体フレームは例えば０．３ｍｍ以上、有利には０．５ｍｍ以上の厚さを有する。発光ダイオードチップ２の主放射方向が導体フレームの主延在面に対して実質的にまたは完全に平行であるように、この発光ダイオードチップ２は固定されている。
【００４０】
図８に示されている実施例においては、発光ダイオードチップが放射方向とは反対側において、支持体１の導体フレーム１１の端面に固定されている。導体フレームとは反対側の出力結合面において発光ダイオードチップ２は電気的なコンタクト領域を有し、この電気的なコンタクト領域はボンディングワイヤ２１を用いて導体フレーム１１の電気的な端子導体と導電的に接続されている。
【００４１】
発光ダイオードチップは殊に有利には薄膜発光ダイオードチップである。薄膜発光ダイオードチップは殊に以下の特徴を有する：
−放射を生成するエピタキシャル層列において支持体部材と対向する側の第１の主面に反射層が取り付けられているか形成されており、この反射層はエピタキシャル層列において生成された電磁放射の少なくとも一部をこのエピタキシャル層列に反射して戻す。
【００４２】
−エピタキシャル層列は、２０μｍ以下の範囲、殊に１０μｍの範囲の厚さを有している。
【００４３】
−エピタキシャル層列が混合構造を有する少なくとも１つの面を備えた少なくとも１つの半導体層を含み、理想的な場合にはこの混合構造によりエピタキシャル層列内にほぼエルゴード的な光分布が生じる。つまりこの光分布は有利には可能な限りエルゴード的な確率分散特性を有している。
【００４４】
支持体素子として例えばチップ支持体自体を使用することができる。すなわちエピタキシャル層列を直接的にチップ支持体上に取り付けることができる。
【００４５】
エピタキシャル層列は有利には完全にまたは部分的に成長基板を有していない。薄膜発光ダイオードチップの原理については、例えばＩ．Ｓｃｈｎｉｔｚｅｒ等によるＡｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．６３（１６）、１９９３年１０月１８日、第２１７４から２１７６頁に記載されており、その開示内容を本願の参考文献とする。
【００４６】
エピタキシャル層列は例えば窒化物化合物半導体材料を基礎とし、また青色および／または紫外線のスペクトルの電磁放射を放出することに適している。窒化物化合物半導体材料は、例えば系ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（ただし０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１且つｘ＋ｙ≦１）の材料のような窒素を含有する化合物半導体材料である。エピタキシャル層列は例えば、窒化物化合物半導体材料系から成る少なくとも１つの半導体層を有する。
【００４７】
エピタキシャル層列内に例えば慣例のｐｎ接合、ダブルヘテロ構造、単一量子井戸構造（ＳＱＷ構造）あるいは多重量子井戸構造（ＭＱＷ構造）を含ませることができる。その種の構造は当業者に周知であり、したがってここではこれ以上詳細に説明しない。その種のＭＱＷ構造は例えば刊行物US 5,831,277およびUS 5,684,309に記載されており、それらの開示内容を本願の参考文献とする。
【００４８】
発光ダイオードチップには例えば、少なくとも１つの蛍光体を有するルミネセンス変換材料が設けられている。蛍光体は発光ダイオードチップから放出された電磁的な一次放射によって励起され、また二次放射を放出する。一次放射と二次放射は異なる波長領域を有する。モジュールの結果として生じる所望の色位置を例えば一次放射と二次放射の混合比の調整によって調整することができる。調整は例えば使用される蛍光体の量を介して行われる。
【００４９】
基本的に、ＬＥＤに適用される公知の全ての蛍光体はルミネセンス変換材料への使用に適している。コンバータとして適しているこの種の蛍光体および蛍光体混合物の例として以下のものが挙げられる：
−例えばDE 10036940およびそこに記載されている従来技術から公知のクロロシリケート、
−例えばWO 2000/33390およびそこに記載されている従来技術から公知のオルトシリケート、硫化物、チオメタルおよびバナジウム酸塩、
−例えばUS 6,616,862およびそこに記載されている従来技術から公知のアルミン酸塩、酸化物、ハロホスフェート、
−例えばDE 10147040およびそこに記載されている従来技術から公知の窒化物、サイオンおよびサイアロン、
−例えばUS 2004-062699およびそこに記載されている従来技術から公知の希土類のガーネット、例えばＹＡＧ：Ｃｅおよびアルカリ土類元素のガーネット。
【００５０】
実施例においては照明ユニットが光導体３を有し、この光導体３は直接的に発光ダイオードチップ２と接続されているか、発光ダイオードチップ２に取り付けられている材料と接続されている。これによって照明ユニットは発光ダイオードチップ２から放出された光の光導体３への最適な入力結合を達成することができる。
【００５１】
光導体３は例えば複数の別個の部分４，５から構成されている（図１から図７を参照されたい）。この光導体３は発光ダイオードチップ２をカプセル化する第１の部分４を有する。有利には発光ダイオードチップ２は光導体３の第１の部分４によって完全にカプセル化されている。したがって光導体３は発光ダイオードチップ２を同時に外部からの影響から保護している。別個のケーシングまたは何らかの付加的なケーシング材料は必要ない。
【００５２】
光導体３の第１の部分４の形成および発光ダイオードチップ２のカプセル化は射出法、例えば射出プレスにより行われる。材料として例えば透明なプラスチック、有利には熱硬化性樹脂、例えば適切なエポキシ樹脂である。発光ダイオードチップ２が固定されている支持体１は適切な射出プレス型に入れられ、発光ダイオードチップならびに支持体１の一部が射出プレスにより成形される。これによって光導体３の第１の部分４が支持体および発光ダイオードチップ２に取り付けられる。有利には支持体上に複数の発光ダイオードチップ２が例えば一列に固定されている。
【００５３】
このようにして全ての光導体３を１つのステップで製造することができる。しかしながら有利には、光導体３の別の部分を別個に製造し、例えば接着により第１の部分４に取り付けることができる。これと共に、光導体３の別の部分５を例えば、発光ダイオードチップをカプセル化する第１の部分４とは異なる材料、また異なる方法を用いて製造することができる。
【００５４】
別の部分５は例えば熱可塑性樹脂から製造される。適切な材料は例えばＰＭＭＩ、ＰＭＭＡ、ポリカーボネートまたはポリスルホンである。製造を例えば射出成型により行うことができる。光導体のこの部分のための代替的な材料はシリコーンまたは混合材料である。
【００５５】
混合材料として、例えばシリコーン変性されたエポキシ樹脂が考慮の対象となる。このシリコーン変性されたエポキシ樹脂は紫外線光が作用したときに慣用のエポキシ樹脂よりも老化が少なく、他の点では実質的に慣用のエポキシ樹脂のポジティブな物理特性を有している。少なくとも１つのエポキシ樹脂と少なくとも１つのシリコーンを互いに混合することも可能である。例えばUS 2002/0192477 A1またはUS 2005/0129957 A1にはこの種の適切な混合材料の例が示されており、それらの開示内容を本願の参考文献とする。種々の材料を混合することによって混合材料の屈折率も初期のように調整することができるので、種々の材料の屈折率を相互に調整することができるか、光導体３の異なる部分間の屈折率を所期のように実現することができる。
【００５６】
光導体３の別個の部分を組み合わせるための適切な接着剤は例えば、エポキシ樹脂および／またはシリコーンを基礎とする接着剤である。組み合わせる前に光導体３の部分４，５の接続面は表面処理される。殊に、信頼性が高く且つ永続的な接続を保証するため、また光導体の部分間の剥離および隙間の発生を予防するために表面が粗くされる。
【００５７】
図１から図７に示されている実施例においては、光導体３の第１の部分４および別の部分５が光導体３の第１の部分４の出力結合面７および光導体３の第２の部分５の入力結合面８を介して相互に接続されている。つまり出力結合面７および入力結合面８は接続面として使用される。これらの面は有利には調整構造を有し、この調整構造を用いて部分４，５が相互に合わせられている（図１から４を参照されたい）。
【００５８】
図１に示されている実施例においては、光導体３の第１の部分４の出力結合面７は調整構造として角張った張り出しを有し、この張り出しは光導体３の第２の部分５の相応に角張った切り欠き部と嵌合され、これにより光導体３の２つの別個の部分４，５が相互に合わせられている。
【００５９】
図２に示されている実施例においては別個の部分４，５の出力結合面７および入力結合面８が段を有する。これらの段は相互に正確に噛合うように形成されている。接続面は部分面を有し、これらの部分面は照明ユニットの光学軸に対して実質的に垂直に延在している。それぞれの接続面の別の部分面は段の領域において照明ユニットの光学軸に対して実質的に平行に延在している。しかしながら択一的に、これらの面は照明ユニットまたは光導体の光学軸に対して斜めに延在していてもよい。
【００６０】
図３に示されている実施例においては、接続面の調整構造は凸状および凹状の湾曲部を有する。これらの湾曲部はやはり光導体３の２つの別個の部分が相互に正確に噛合うように形成されている。
【００６１】
図４に示されている実施例も接続面における湾曲部を有する。第１の部分４の出力結合面７は中央において集光レンズのような凸状の湾曲部を有する。この実施例においては光導体３の第２の部分５が、光導体３の第１の部分４を形成する材料の屈折率よりも低い屈折率を有する材料から形成されている。したがって第１の部分４の出力結合面７の湾曲部は光導体３の内部において集光レンズのように機能する。
【００６２】
光導体３の別個の部分４，５の間の接着剤６は第１の部分４の屈折率と同じ屈折率または第２の部分５の屈折率と同じ屈折率を有するか、光導体３の第１の部分４の屈折率と光導体３の第２の部分５の屈折率との間の値を有する。
【００６３】
図１から図７に示されている実施例においては光導体３がコリメート区間９を有する。このコリメート区間９は発光ダイオードチップ２によって生成され、光導体３に入力結合された光の発散を低減する。コリメート区間９は全て、光の案内方向において大きくなる断面を有しており、またこの断面は照明ユニットの光学軸に対して垂直に定められる。
【００６４】
コリメート区間９は例えば非結像型の集光器として構成されている。光の案内方向においてコリメート区間９に続く区間は例えば実質的に一定の断面を有する。一般的に光導体は例えば、光導体の相互に対抗する２つの外面の主延在面から相互に平行に延在している少なくとも１つの区間を有する。
【００６５】
図１に示されている実施例においては光導体のコリメート区間９が円錐断端形状またはピラミッド断端形状を有する。
【００６６】
図２から図４ならびに図６に示されている実施例においてはコリメート区間９が、光の案内方向に沿った部分において凸状に湾曲されている外面を有する。コリメート区間９は例えばＣＰＣとして構成されている。この形態によって、光導体３に入力結合された光の発散を殊に効率的に低減することができ、また光を視準することができる。
【００６７】
図５に示されている実施例においては、コリメート区間９が凹状に湾曲した外面を有する（図５に示されているように、光の案内方向に沿った部分において見て取れる）。この実施例においては、コリメート区間９内に偏向素子４１が形成されており、この偏向素子４１を用いて電磁的な放射が光導体３の内部からその外面へと偏向される。光は殊にコリメート区間９の凹状に湾曲された外面へと偏向される。偏向素子４１およびコリメート区間９の凹状に湾曲した外面における反射によって光は視準され、また光導体３の断面全体にわたり均質に分布される。
【００６８】
光は偏向素子４１において例えば全反射により反射される。つまり偏向素子はその他のコリメート区間９の屈折率よりも著しく低い屈折率を持つ媒体を有する。偏向素子４１のこの種の構成により、その入射角が全反射のクリティカルな角度よりも小さい光は部分的に偏向素子４１を通過する。
【００６９】
偏向素子４１は例えば光導体の内部に中空部を有することができるか、その種の中空部から形成されている。光学的な特性を改善するために、中空部の内壁を部分的または完全にコーティングすることができる。中空部の形状は所望の偏向特性が達成されるように選定されている。図５には例示的に、光導体３の内部における２つの光放射の経路が矢印によって示唆されている。図５に示されている実施例においては、偏向素子の中空体が発光ダイオードチップ側と対向する側において凸状の湾曲部を有し、このことは相応に湾曲された線によって示唆されている。
【００７０】
図３，４および６に示されている実施例においては、コリメート区間９内に光導体３の別個の部分４，５の２つの接続面７，８が配置されている。換言すれば、コリメート区間９は光導体の単一の別個の部分内に完全に配置されているのではなく、２つの別個の部分にわたり延在している。
【００７１】
発光ダイオードチップ２をカプセル化する光導体３の部分４の長さＬ（図３を参照されたい）が可能な限り短くされることによって、照明ユニットの製造コストを最適にすることができる。このことは、異なる別個の部分に対して異なる材料ならびに異なる製造方法を使用できることを基礎としている。通常の場合、発光ダイオードチップをカプセル化するためには煩雑な製造方法および高価な材料が必要とされるが、光導体３の別の部分を製造するためにはより好適な材料ならびにより好適な製造方法を使用することができる。さらには、光導体の比較的大きい部分または全体の光導体３を支持体１および発光ダイオードチップ２に直接的に成形する代わりに、可能限り小さいただ１つの部分を支持体および発光ダイオードチップ２に成形することは技術的に簡単である。
【００７２】
図６，７および８に示されている実施例においては、照明ユニットが複数の発光ダイオードチップ２を有する。これらの発光ダイオードチップ２は図６に示されている実施例においては共通のチップ支持体１に機械的且つ電気的に固定されている。しかしながらこれらの発光ダイオードチップ２を、図７および図８に示されている実施例の場合のように、異なるチップ支持体１に固定することもできる。
【００７３】
図６および図８に示されている照明ユニットはＬＣＤディスプレイのバックライティングに適している。図６に示されている照明ユニットは光導体３の複数の別個の部分４を有し、これらの複数の別個の部分４によりそれぞれ単一の発光ダイオードチップ２がカプセル化されている。択一的にこの実施例においては、それぞれ複数の発光ダイオードチップも光導体３の別個の第１の部分４のうちの１つによってカプセル化することができる。光導体３の複数の別個の第１の部分４は例えば光導体３の単一の別の部分５と接続されている。この別の部分は例えば実質的にプレート状に構成されている。
【００７４】
図７に示されている実施例においては照明ユニットが複数の発光ダイオードチップ２を有し、これらの複数の発光ダイオードチップ２は光導体３の単一の第１の部分４によってカプセル化されている。このことは例えば図８に示されている実施例の場合でもある。
【００７５】
ＬＣＤディスプレイのための照明ユニットにおいてはベアチップがアレイに固定されており、アレイは例えば５０個まで発光ダイオードチップを有することができる。約２０〜５０個のチップを有する照明ユニットを例えばモニタに使用することができ、他方では移動電話アプリケーションのためのＬＣＤディスプレイには例えば１〜６個の発光ダイオードチップを使用することができる。全ての発光ダイオードチップは有利には１つまたは複数の光導体３によって同時にカプセル化され、このことは有利には射出方法および適切な射出型を使用して行われる。
【００７６】
本発明は、実施例に基づいた上記の説明によってそれらの実施例に限定されるものではない。むしろ本発明はあらゆる新規の特徴並びにそれらの特徴のあらゆる組み合わせを含むものであり、これには殊に特許請求の範囲に記載した特徴の組み合わせ各々が含まれ、このことはそのような組み合わせ自体が特許請求の範囲あるいは実施例に明示的には記載されていないにしても当てはまる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】照明ユニットの第１の実施例の概略的な断面図を示す。
【図２】照明ユニットの第２の実施例の概略的な断面図を示す。
【図３】照明ユニットの第３の実施例の概略的な断面図を示す。
【図４】照明ユニットの第４の実施例の概略的な断面図を示す。
【図５】照明ユニットの第５の実施例の概略的な断面図を示す。
【図６】照明ユニットの第６の実施例の概略的な断面図を示す。
【図７】照明ユニットの第７の実施例の概略的な断面図を示す。
【図８】照明ユニットの第８の実施例の概略的な断面図を示す。
【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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【国際調査報告】
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