(57)【要約】  本発明は少なくとも１つの発光モジュール（１３）と、制御電子装置を備えた制御モジュール（１２）とを有する光源（２）に関する。さらに本発明は、本発明による光源（２）を備えたヘッドアップディスプレイのための画像形成ユニット（１）に関する。本発明によれば、発光モジュール（１３）および制御モジュール（１２）がそれぞれ固有の支持素子（１４，２２）を有し、この支持素子（１４，２２）は共通の支持体（１１）を用いて相互に固定されて接続されており、発光モジュール（１３）は電気的な第１の線路を用いて制御モジュール（１２）と接続されており、この第１の線路は制御モジュール（１２）と発光モジュール（１３）との間における熱に起因する相対運動がこの線路の変形によって損傷が生じることなく吸収されるように構成されていることが提案される。
2007529177.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの発光モジュール（１３）と、制御電子装置を備えた制御モジュール（１２）とを有する光源（２）において、
前記発光モジュール（１３）および前記制御モジュール（１２）はそれぞれ固有の支持素子（１４，２２）を有し、前記発光モジュール（１３）は第１の支持素子（２２）を有し、前記制御モジュール（１２）は第２の支持素子（１４）を有し、共通の支持体（１１）を用いて相互に固定されて接続されており、前記発光モジュール（１３）は電気的な第１の線路（２１）を用いて前記制御モジュール（１２）と接続されており、該第１の線路（２１）は前記制御モジュール（１２）と前記発光モジュール（１３）との間における熱に起因する相対運動が該第１の線路（２１）の変形によって損傷が生じることなく吸収されるように構成されていることを特徴とする、光源（２）。
【請求項２】
前記発光モジュール（１３）と前記制御モジュール（１２）とを接続する前記電気的な第１の線路（２１）はボンディングワイヤとして構成されている、請求項１記載の光源（２）。
【請求項３】
前記発光モジュール（１３）は少なくとも１つの半導体チップ（５２，５３，５４，５５）を有し、該半導体チップ（５２，５３，５４，５５）は導体層（５１）上において該導体層（５１）と導電的に接続されて配置されている、請求項１記載の光源（２）。
【請求項４】
前記半導体チップ（５２，５３，５４，５５）は少なくとも０．５ワットの消費電力を有する、請求項１記載の光源（２）。
【請求項５】
前記導体層（５１）はセラミックからなる第３の支持素子（５０）上に取り付けられている、請求項３記載の光源（２）。
【請求項６】
前記セラミックは熱伝性のハイブリッドである、請求項５記載の光源（２）。
【請求項７】
前記セラミックは酸化アルミニウムセラミックである、請求項６記載の光源（２）。
【請求項８】
前記セラミックは少なくとも５Ｋ／Ｗの熱伝導率を有し、電気的な絶縁体である、請求項５記載の光源（２）。
【請求項９】
前記第３の支持素子（５０）は前記第１の支持素子（２２）に固定されている、請求項５記載の光源（２）。
【請求項１０】
前記導体層（５１）は少なくとも部分的に銀とプラチナを含有する混合物から構成されている、請求項１記載の光源（２）。
【請求項１１】
前記導体層（５１）は導体路（５７）を有し、該導体路（５７）はボンディングワイヤとして構成されている少なくとも１つの電気的な第２の線路（２５）を用いて、前記導体層（５１）から離れた半導体チップ（５２，５３，５４，５５）の面と接続されている、請求項１記載の光源（２）。
【請求項１２】
前記導体層（５１）の導体路（５７）は前記第３の支持素子（５０）の移行部において電気的な第３の線路（２７）を用いて、前記制御モジュール（１２）と導電的に接続されている線路（２５）と接続されており、前記第３の線路（２７）はボンディングワイヤとして構成されている、請求項９記載の光源（２）。
【請求項１３】
前記発光モジュール（１３）は複数の半導体チップ（５２，５３，５４，５５）を有し、前記導体層（５１）ならびに接続部は、少なくとも２つの半導体チップ（５２，５３，５４，５５）に前記導体路（５７）を用いて相互に依存せずに電圧が供給されるよう構成されている、請求項１記載の光源（２）。
【請求項１４】
前記発光モジュール（１３）は２つの半導体チップ（５２，５３）を有し、第１の半導体チップ（５２）を用いて赤色の光が放射され、第２の半導体チップ（５３）を用いて緑色の光が放射される、請求項１記載の光源（２）。
【請求項１５】
前記発光モジュール（１３）は４つの半導体チップ（５２，５３，５４，５５）を有し、第１および第２の半導体チップ（５２，５３）を用いて赤色の光が放射され、第３および第４の半導体チップ（５４，５５）を用いて緑色の光が放射される、請求項１記載の光源（２）。
【請求項１６】
前記発光モジュール（１３）は３つの半導体チップ（５２，５３，５４）を有し、少なくとも赤色の光を用いておよび少なくとも緑色の光を用いて放射する、請求項１記載の光源（２）。
【請求項１７】
前記発光モジュール（１３）は４つの半導体チップ（５２，５３，５４，５５）を有し、第１および第２の半導体チップ（５２，５３）を用いて緑色の光が放射され、第３の半導体チップ（５４）を用いて赤色の光が放射され、第４の半導体チップ（５５）を用いて青色の光が放射される、請求項１記載の光源（２）。
【請求項１８】
前記発光モジュール（１３）は第１の回路基板を有し、該回路基板上には前記第３の支持素子（５０）が固定されている、請求項１記載の光源（２）。
【請求項１９】
前記第１の支持素子（２２）は回路基板として構成されており、平面を用いて前記支持体（１１）上に載置されている、請求項１８記載の光源（２）。
【請求項２０】
前記支持体（１１）はヒートシンクとして構成されている、請求項１記載の光源（２）。
【請求項２１】
前記支持体（１１）はアルミニウムから構成されている、請求項１記載の光源（２）。
【請求項２２】
前記第２の支持素子（１４）は回路基板として構成されており、該回路基板は平面を用いて前記支持体（１１）上に載置されている、請求項１記載の光源（２）。
【請求項２３】
前記発光モジュール（１３）および／または前記制御モジュール（１２）は接着剤を用いて前記支持体（１１）に固定されている、請求項１記載の光源（２）。
【請求項２４】
１つの制御モジュール（１２）に複数の発光モジュール（１３）が対応付けられている、請求項１記載の光源（２）。
【請求項２５】
前記制御モジュール（１２）および／または前記発光モジュール（１３）には温度センサ（６０，６１）が配置されている、請求項１記載の光源（２）。
【請求項２６】
請求項１から２５までの少なくとも１項記載の光源（２）を備えたヘッドアップディスプレイのための画像形成ユニット（１）。
【請求項２７】
前記光源（２）から出発しているビーム路（５）には二次光学系（３）が配置されている、請求項２６記載の画像形成ユニット（１）。
【請求項２８】
前記二次光学系（３）はリフレクタを有する、請求項２６または２７記載の画像形成ユニット（１）。
【請求項２９】
前記リフレクタは全反射型に構成されている、請求項２６から２８までの少なくとも１項記載の画像形成ユニット（１）。
【請求項３０】
前記リフレクタは透過性のポリマーから構成されている、少なくとも請求項２９記載の画像形成ユニット（１）。
【請求項３１】
前記リフレクタは実質的に円錐状またはピラミッド状の輪郭を有する、少なくとも請求項２９または３０記載の画像形成ユニット（１）。
【請求項３２】
前記リフレクタは、少なくとも１つの光源（２）の光が入射する入力結合面（３０）と、入力結合された前記光が放射される出力結合面（３１）とを有する、請求項２６から３１までの少なくとも１項記載の画像形成ユニット（１）。
【請求項３３】
前記リフレクタが境界面を有する拡張する光円錐を放射し、前記境界面は前記光円錐を通過し中心で光主伝播方向（６）に延在する中心軸により約５°から１５°の角度を形成する、請求項２６から３２までの少なくとも１項記載の画像形成ユニット（１）。
【請求項３４】
前記リフレクタの輪郭は凸状である、請求項２６から３３までの少なくとも１項記載の画像形成ユニット（１）。
【請求項３５】
前記リフレクタの輪郭は、光主伝播方向（６）において拡張する回転パラボラとして構成されており、５次の多項式が該回転パラボラの基礎をなす、請求項２６から３４までの少なくとも１項記載の画像形成ユニット（１）。
【請求項３６】
前記リフレクタは前記入力結合面において、前記発光モジュール（１３）に設けられている発光手段（２４）を少なくとも部分的に収容する切欠部を有する、請求項２６から３５までの少なくとも１項記載の画像形成ユニット（１）。
【請求項３７】
前記切欠部は、前記中心軸に平行に延在し、側方において円筒状である境界輪郭を有する、請求項２６から３６までの少なくとも１項記載の画像形成ユニット（１）。
【請求項３８】
前記切欠部は、前記中心軸の方向において、前記光源（２）に対向して配置されている端面を有し、該端面は前記光源（２）の方向において凸状に湾曲している、請求項２６から３７までの少なくとも１項記載の画像形成ユニット（１）。
【請求項３９】
前記リフレクタは約２０ｍｍの対角線の射出面を有する、請求項２６から３８までの少なくとも１項記載の画像形成ユニット（１）。
【請求項４０】
前記切欠部は約５ｍｍの対角線を有する、請求項２６から３９までの少なくとも１項記載の画像形成ユニット（１）。
【請求項４１】
複数の発光モジュール（１３）に対応付けられているリフレクタは相互に隣接して配置されている、請求項２６から４０までの少なくとも１項記載の画像形成ユニット（１）。
【請求項４２】
前記ビーム路（５）においては前記リフレクタの後段に共通の光混合モジュール（３）が配置されている、請求項４１記載の画像形成ユニット（１）。
【請求項４３】
前記光混合モジュール（３）に続いて光透過性ディスプレイ（９）が配置されている、請求項４２記載の画像形成ユニット（１）。
【請求項４４】
前記光混合モジュール（３）は光入射面（４０）と光射出面（４１）とを有する箱状に構成されており、内部反射性の側壁（４２）を有する、請求項４２または４３記載の画像形成ユニット（１）。
【請求項４５】
前記ビーム路（５）においては前記発光モジュールと前記ディスプレイとの間に少なくとも１つのミラー（７）が配置されており、該ミラー（７）は前記ビーム路（５）を折り返す、請求項４３から４４までの少なくとも１項記載の画像形成ユニット（１）。
【請求項４６】
前記ビーム路（５）においては前記発光モジュール（１３）と前記ディスプレイ（９）との間に散乱板（８）が配置されている、請求項４３から４５までの少なくとも１項記載の画像形成ユニット（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は少なくとも１つの発光モジュールと、制御電子装置を備えた制御モジュールとを有する光源に関する。さらに本発明による光源を備えたヘッドアップディスプレイのための画像形成ユニットも本発明の対象である。
【０００２】
冒頭で述べたような光源および画像形成ユニットは、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８  ５８  ５９１  Ａ１号より公知である。ヘッドアップディスプレイに使用すべき光源の輝度に対する高い要求は、それと同時に使用できる構造空間が小さいものであれば絶えず大きな挑戦をもたらす。発光手段を用いて生じさせることができる輝度は、発光手段、例えば通常の半導体発光ダイオードが多数必要となるほど僅かなものであるか、冷却のためのコストと空間的な要求が所定の経済的かつ技術的な周辺条件にはもはや合致しないほどに、個々の発光手段は熱として排出される大きな損失出力を有する。
【０００３】
従来技術の問題を基礎とした本発明の課題は、所要空間が僅かな場合でも殊に高い輝度を生じさせることができる光源を提供することであり、この装置は自動車の分野におけるヘッドアップディスプレイに使用する場合の大量生産能力への要求も満たすべきである。
【０００４】
本発明によればこの課題を解決するために冒頭で述べたような光源が提案され、この光源においては発光モジュールおよび制御モジュールがそれぞれ固有の支持素子を有し、すなわち発光モジュールは第１の支持素子を有し、制御モジュールは第２の支持素子を有し、また発光モジュールおよび制御モジュールは共通の支持体を用いて相互に固定されて接続されており、発光モジュールは電気的な第１の線路を用いて制御モジュールと接続されており、この線路は制御モジュールと発光モジュールとの間における熱に起因する相対運動が線路の変形によって損傷が生じることなく吸収されるように構成されている。
【０００５】
輝度に対する要求に応じて付加的な発光モジュールを制御モジュールに対応付けることができる光源のモジュール的な構造は決定的な利点である。このモジュール的な構造は標準化に対する高い要求を満たすものであり、このことは大量生産のコストは著しく低減する。
【０００６】
さらには、発光モジュールないし制御モジュールの支持素子への配属は、この構成素子の処理能力を実装の範囲において高める。さらに、熱に起因する相対運動を損傷なく吸収するように構成されている第１の線路を用いる制御モジュールと発光モジュールとの間の電気的な接続は殊に有利である。このためにこの線路をアーチ状に配置することは殊に有利であり、これにより相対運動に依存してアーチの幾何学が変化するが、このことは第１の線路に使用される材料の変形可能性に対して比較的僅かな要求しか課さない。光源の本発明によるモジュール的な構成の機械的な分離は、殊に一過性の熱的な事象の間に熱に起因して生じる張力の高さを殊に低減し、これにより比較的高い温度変化および温度過渡の範囲ならびに比較的高い温度レベルの範囲での使用が可能となる。許容される比較的高い温度は同時の冷却に対する要求を低減し、また空間を節約した構造様式を実現する。
【０００７】
本発明の有利な実施形態によれば、電気的な第１の線路が発光モジュールと制御モジュールとを接続するためにボンディングワイヤとして構成されている。共通の支持体を用いて本発明のように発光モジュールを制御モジュールに固定することによってはじめて、ボンディングワイヤをこの位置において使用することができる。このために好適には、制御電子機器ないし発光モジュールの相応のコンタクト部には、例えば金−ニッケルベース、銀−プラチナベースまたは銀−パラジウムベースのボンディング可能な表面が設けられている。ワイヤ張引テストでは、許容できる温度において優れた結果が達成された。この接続部を機械的に保護するために、相応の領域をプラスチック、例えば樹脂またはＳＩＬゲルを用いて覆うことができる。
【０００８】
発光モジュールが導体層上にこの導体層と導電的に接続されて配置されている少なくとも１つの半導体チップを有する場合には、光源は一定の照度を有し、それと同時に長い寿命も有する。半導体チップは例えば１ｍｍまでの直径を有することができ、ここで約０．５ｍｍの対角線の寸法において所望のオーダの発光出力を達成することができる。許容可能な熱発生時の輝度に関する非常に良好な結果を、０．５ｍ＾２〜１．５ｍ＾２、殊に約１ｍ＾２の個々の半導体チップの平面状の拡張でもって達成することができ、ここで１ｍ＾２での消費電力は約５００ｍＷである。
【０００９】
発光モジュールおよび／または制御モジュールの支持体への固定は接着剤を用いることにより廉価に実施することができる。
【００１０】
本発明によるモジュール式の構造の利点は、１つの制御モジュールに複数の発光モジュールが対応付けられている場合には完全に効力を発揮する。
【００１１】
制御モジュールおよび／または発光モジュールに温度センサが配置されている場合には、個々の構成素子の材料によって課されている限界をさらに良好に利用することができる。ここで良好な解決手段は温度センサと発光モジュールを接続することであり、これによりこの主熱源では、殊に一過性の温度経過においては最大出力が実現される。制御モジュールに規則的に接続すべき複数の発光モジュールのコストを低減するために、温度センサを著しい損失出力を有する制御モジュールに熱的に接続することもできる。発光モジュールにおいても制御モジュールにおいても相応の温度センサが設けられている場合には、材料が最大限に利用される。
【００１２】
本発明によるモジュール式の構造に基づき、半導体チップ毎に少なくとも０．５Ｗの消費電力が実現され、またこの消費電力は所望の輝度を達成するために好適である。
【００１３】
発光モジュールの耐熱能力をさらに高めるために、導体層をセラミックからなる支持素子上に取付けることができる。このセラミックを有利には熱伝性のハイブリッド、殊に酸化アルミニウムセラミック（Ａｌ2Ｏ3）として構成することができる。セラミックが少なくとも５ｋ／Ｗの熱伝導率を有する場合には損失熱の排出の際に良好な結果が得られ、ここでセラミックは好適には電気的な絶縁体として構成されている。セラミックを第１の支持素子として構成できるにもかかわらず、セラミックを第３の支持素子として構成し、固定を行う中間ステップで第１の支持素子に固定することは処理可能性に関して有利である。
【００１４】
高い熱負荷に耐えるため、かつそれにもかかわらず導電性に対する要求を満たすために、導体層が少なくとも部分的に銀とプラチナを含有する混合物から構成されている場合には有利である。導体層は導体路を有することができ、この導体路はボンディングワイヤとして構成されている少なくとも１つの電気的な第２の線路を用いて、導体層から離れた半導体チップの面と接続されている。
【００１５】
有利には導体層の電気的な接続を、制御モジュールに案内されており、有利には回路基板の構成部分である電気的な線路を用いて行うことができ、この線路をボンディングワイヤとして構成することができるので、この線路に生じる高い温度に永続的に耐えることができる。好適には接続部はプラスチックモールド材料を用いて外部の化学的および機械的な影響から保護されている。
【００１６】
発光モジュールが複数の半導体チップを包含し、かつ少なくとも２つの半導体チップに導体路を用いて相互に独立して電圧を印加することができるように導体層ならびにこの導体層と半導体チップとの接続が構成されている場合には、輝度および色位置に関して光源は殊にフレキシブルに制御可能となる。このようにして殊に高い調光率および色位置の選択において殊に高いフレキシビリティが実現される。
【００１７】
導体層が少なくとも部分的に銀とプラチナを含有する混合物から構成される場合には、高い動作温度において前述の伝導性を達成することができる。製造中はこの混合物が少なくとも一時的にペースト状であり、また有利には二酸化ケイ素と共に所定の位置に置かれ、続いてその位置において溶融プロセスが実施される。半導体チップに電圧を供給するために導体層が導体路を有し、この導体路が導体層から離れた半導体チップの面でもって、ボンディングワイヤとして構成されている少なくとも１つの第２の電気的な線路と接続されている場合には有利である。ボンディングワイヤに関して有利には、非常に温度耐性があり、かつその温度において良好な伝導性材料、例えば金を選択することができる。外部からの殊に機械的および化学的な影響からの保護のために、ボンディングワイヤを用いる半導体チップおよびコンタクト部からなるこの装置を好適には温度耐性のある透明なプラスチックからなる層、例えばエポキシ樹脂でもって覆うことができる。それと同時にこの覆いは一次光学系を形成し、この一次光学系により、半導体チップが載置されており、有利には反射性に構成されている基礎部分の形状および構成に応じて半導体チップから出発するビーム路の最初の収束が行われる。
【００１８】
発光モジュールの個々の構成素子を統合するための非常に廉価であり、かつそれと同時に技術的に有利な解決手段は、支持素子が固定されている第１の回路基板を発光モジュールが有する場合である。ここで第１の回路基板は平面を用いて支持体上に載置されており、有利にはこの支持体に接着されている。熱の形の損失出力を排出するために、支持体がヒートシンクとして構成されている場合には有利である。第１の回路基板と支持体との間の接続は一方では温度耐性があり、他方では良好な熱伝性であるように構成されていることが望ましい。ヒートシンクとして構成されている支持体のための廉価な材料はアルミニウムである。同様に制御モジュールは第２の回路基板を有することができ、この第２の回路基板を平面を用いて支持体上に載置し、同様に固定することができる。
【００１９】
半導体チップを用いて放射することができる光の色を選択する場合には、ヘッドアップディスプレイに適用するための半導体チップの殊に好適な組み合わせが得られる。発光モジュールは有利には１，２，３または４つの半導体チップを有し、このことは損失出力および生じる輝度に関して殊に有利であることが証明された。
【００２０】
殊に有利には、前述の光源を全ての実施形態において画像形成ユニット、殊にヘッドアップディスプレイに使用することができる。
【００２１】
有利には、発光モジュールに固有の一次光学系の後段には光源から出発するビーム路において二次光学系が配置されている。好適にはこの二次光学系がリフレクタを包含し、このリフレクタが有利には少なくとも部分的に全反射型に構成されており、これにより光学的な損失がほぼ除去される。殊に廉価な解決手段では、リフレクタが透過性のポリマーから構成されている。この場合リフレクタは実質的に円錐状またはピラミッド状の輪郭を有し、リフレクタの断面は光主伝播方向においてビーム形成のために拡張している。詳細には、発光モジュールの一次光学系から放射される光がリフレクタの入力結合面に入射し、リフレクタにおいてはほぼ専ら全反射され、出力結合面から光円錐へと放射される場合には好適である。ここで、リフレクタが境界面を有する拡張する光円錐を放射する場合、このリフレクタは本発明による画像形成ユニットに使用するために殊に有利に構成されており、この境界面は光円錐を通過し中心で光主伝播方向に延在する中心軸により約５°〜１５°の角度を形成する。リフレクタの輪郭が凸状である場合にはこの特徴をより良好に実現することができ、この際リフレクタの輪郭が光主伝播方向において拡張する回転パラボラとして構成されており、かつ５次の多項式がこの回転パラボラの基礎をなしている場合には殊に好適であることが証明された。入力結合面において発光モジュールに設けられている発光手段が少なくとも部分的に収容されている切欠部を有する場合には、リフレクタの入力結合損失を最小限に低減することができる。
【００２２】
入力結合される光を付加的に収束することが所望される場合、切欠部は中心軸の方向において光源とは反対側に配置されている端面を有し、この端面が光源の方向において凸状に湾曲している場合には有利である。
【００２３】
殊に、ビーム形成ユニットの光源が所望のように平面状に放射する場合には、複数の発光モジュールに対応付けられているリフレクタが相互に隣接して配置されている場合には有利である。個々のリフレクタ間の移行部の領域において照明の過度に大きい不規則性を生じさせないために、リフレクタが、例えば矩形である場合にほぼ隙間無く相互に並んで配置することができる出力結合面を有する場合には好適である。それにも関わらず、リフレクタの出力結合面の面積全体にわたる輝度の不均一性を回避するために、ビーム路においてリフレクタの後段に共通の光混合モジュールが配置されている場合には好適である。光混合モジュールの後段のビーム路においては、構造空間の設定に応じて、画像形成ユニットの光透過性ディスプレイを直接的に配置することができるか、ビーム路を折り返すリフレクタないしミラーの中間回路の後方に配置することができる。さらにこの種のリフレクタないしミラーはヘッドアップディスプレイにおいて、ドライバに対する仮想の画像の深度印象ないし間隔印象を強めることができる。二次光学系の収束効果に応じて、二次光学系の出力結合面は透光性の表示面とほぼ同じ大きさを有することができる。有利には二次光学系に続く光混合モジュールを好適には、光入射面と光放射面と内部反射性の側壁とを備えた箱状に構成することができる。ビーム路の方向における長さの程度を、二次光学系の出力結合面の領域における輝度差の強さに応じて設定することができる。輝度における若干の不均一性および光源または二次光学系に由来する他の視覚的な妨害効果を付加的に、または専ら差が僅かな場合であっても、発光モジュールとディスプレイとの間のビーム路に配置されている散乱板を用いて除去することができる。
【００２４】
以下では本発明を特別な実施例に基づき詳細に説明する。この実施例以外にも、当業者であれば本明細書の記載から他の複数の構成の可能性が明らかになる。殊に本発明には、たとえそれが明示的に相応に参照して実施されていないとしても、請求項の組み合わせから得られる特徴の組み合わせも属する。ここで、
図１は本発明による画像形成ユニットの概略的な斜視図を示し、
図２は、本発明による光源の発光モジュールの概略的な俯瞰図を示し、
図３ａ〜３ｄは発光モジュールの半導体チップの種々の色コンフィギュレーションを構成するための実施例を示す。
【００２５】
図１は光源２から出発する光主伝播方向６のビーム路５に続く本質的な構成部分、すなわち光源２、二次光学系３、光混合モジュール４、ミラー７、散乱板８およびディスプレイ９を備えた画像形成ユニット１を示し、ここでミラー７と散乱板８との間には選択的に、この図に示されているように、さらに光ボックス１０を配置することができる。
【００２６】
光源２は実質的に支持体１１、制御モジュール１２および発光モジュール１３から構成されている。支持体１１はアルミニウムからなるヒートシンクとして構成されており、この支持体１１上に制御モジュール１２および発光モジュール１３が非実装平坦面を用いて接着されている。接着部はそれぞれ熱伝導率および温度安定性に対する高い要求を満たしている。制御モジュール１２は回路基板として構成されている第２の支持素子１４を有し、この第２の支持素子１４には非常に簡略化されて示されている制御電子機器１５が実装されている。さらに実装の範囲には制御電子機器１５に動作温度を通知する温度センサも含まれ、ここでは所定の限界温度に達すると発光モジュール１３の動作出力が低減される。制御電子機器１５は図示していない制御ユニットからパルス幅変調された信号を受け取り、この信号を個々の発光モジュール１３のための相応の動作電圧に変換する。
【００２７】
発光モジュール１３は電気的な第１の線路２１を用いて制御モジュール１２と接続されている。電気的な第１の線路２１はボンディングワイヤとして構成されており、このボンディングワイヤ２１は細部２ａのようにアーチ状に制御モジュール１２の第１のコンタクト部７０から発光モジュール１３の図示されている第２のコンタクト部に延びている。相応に第１のコンタクト部７０および第２のコンタクト部７１はボンディングワイヤとの接続に関して適切に構成されている。発光モジュール１３の全ての構成素子は第１の支持素子２２に固定されており、この第１の支持素子２２はプリント回路基板として構成されている。２つの発光モジュール１３の第１の支持素子２２上にはそれぞれ１つの発光手段２４が設けられており、この発光手段２４は光主伝播方向６、実質的には二次光学系３へとビームを放射する。
【００２８】
二次光学系３は発光手段２４と対向する入力結合面３０およびこの入力結合面３０とは反対側にある出力結合面３１を有する。光主伝播方向６沿って、二次光学系３は継続的に拡張する矩形の断面を有するので、出力結合面３１は入力結合面３０よりも大きい面積を有する。図示されている２つの発光モジュール１３は、これら２つの発光モジュールにそれぞれ対応付けられている二次光学系３がほぼ継目無く相互に接合しているように隣接して配置されている。二次光学系は全反射型で透過性の円錐台として透過性のポリマーから構成されている。
【００２９】
ビーム路における後続の光混合器は実質的に、光入射面４０と光射出面４１とに接する側壁４２から構成されており、ここで光主伝播方向６に生じる光混合モジュール４の断面は実質的にディスプレイ９の寸法に相当する。
【００３０】
制御モジュール１２および発光モジュール１３の上にはそれぞれ１つの温度センサ６０，６１が良好な熱伝性に接続されて配置されている。温度センサ６０，６１は局所的に測定された温度を制御電子機器１５に通知し、この制御電子機器１５は測定結果に依存して消費電力を制限するので、その結果許容温度を超過することはない。
【００３１】
図２に詳細に示されている発光モジュール１３は実質的に発光手段２４および第２の線路２５から構成されており、発光手段２４および第２の線路２５は第１の支持素子２２上に配置および固定されている。発光手段２４は細部［２ａ］に示されている第３の線路２７を用いて第２の線路２５と電気的に接続されており、この第３の線路２７はボンディングワイヤとして構成されている。発光手段２４自体は回路基板として実施されている第１の支持素子２２上に良好な熱伝性かつ温度耐性のもとで接着されている。
【００３２】
発光手段２４は殊に温度耐性がある第３の支持素子５０を有し、この第３の支持素子５０は酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）からなるセラミックプレートとして構成されている。第３の支持素子５０は導体層５１、半導体チップ５２〜５５および一次光学系５６の支持体である。導体層５１は複数の導体路５７から構成されており、これらの導体路５７は前述のようにしてボンディングワイヤとして構成されている第３の線路２７を用いて第２の線路２５と導電的に接続されている。幾つかの導体路５７は半導体チップの下に設けられているコンタクト面に集められており、残りの導体路は半導体チップ５２〜５５側とは反対側においてボンディングワイヤから構成されているボンディング接続部５９へと集められている。一次光学系５６は温度耐性のある透明なプラスチックから構成されており、このプラスチックは同時に半導体チップ５２〜５５のボンディングワイヤ接続部５９を外部の機械的または化学的な影響から保護する。
【００３３】
図３は半導体チップ５２〜５５の種々の構成を示し、ここで図３ａは発光モジュール１３上の１つの半導体チップ５２の配置を示し、図３ｂは２つの半導体チップ５２，５３の配置を示し、図３ｃは３つの半導体チップ５２〜５４の配置を示し、図３ｄは第３の支持素子５０上の４つの半導体チップ５２〜５５の配置を示す。図示されている２つ、３つおよび４つのグループの配置は放射特性に関して殊に有利である。図３ａに図示されている配置では所望の発光色に応じて、白色、赤色、緑色または青色の光を放射する半導体チップ５２を選択することができる。ヘッドアップディスプレイに適用するために赤色および緑色の使用は殊に人間工学的に有利であり、したがって図３ｂ，３ｃに示されている配置に対して赤色および緑色を放射する半導体チップ５２，５３，５４を専ら使用することは推奨に値する。これらの色は殆ど全ての周辺光条件において最高の読み取り可能性を実現する。比較的広範な色選択が所望される場合には、比較的低い輝度を受け入れて、３つの半導体チップ５２〜５５に関して赤色、緑色、青色の構成も選択することができる。ヘッドアップディスプレイにおける輝度要求および色要求に応じて、図３ｄによる３つの半導体チップ５２，５３，５４の配置において緑色を放射する２つの半導体チップ５２、５５を使用することは好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明による画像形成ユニットの概略的な斜視図。
【図２】本発明による光源の発光モジュールの概略的な俯瞰図。
【図３ａ】発光モジュールの半導体チップの種々の色コンフィギュレーションを構成するための実施例。
【図３ｂ】発光モジュールの半導体チップの種々の色コンフィギュレーションを構成するための実施例。
【図３ｃ】発光モジュールの半導体チップの種々の色コンフィギュレーションを構成するための実施例。
【図３ｄ】発光モジュールの半導体チップの種々の色コンフィギュレーションを構成するための実施例。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【国際調査報告】
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