(57)【要約】  支持部材と、支持部材上にマウントされた、紫外光または可視光を放射する光電子半導体チップと、主放射方向において半導体チップを覆っていない照明ケーシングと、主放射方向において半導体チップの下流に設けられた光学カバーと、半導体チップと光学カバーとの間に設けられた屈折率整合層と、を備える半導体照明装置であって、光学カバーは照明装置の出射面を構成し、半導体チップから出射面まで、主放射方向に向かう光は、固体材料中または液体材料中のみを伝播する。
2013506251.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持部材と、
前記支持部材上にマウントされた、紫外光または可視光を放射する光電子半導体チップと、
主放射方向において前記半導体チップを覆っていない照明ケーシングと、
主放射方向において前記半導体チップの下流に設けられた光学カバーと、
前記半導体チップと前記光学カバーとの間に設けられた屈折率整合層と、
を備える半導体照明装置であって、
前記光学カバーは前記照明装置の出射面を構成し、
前記半導体チップから前記出射面まで、主放射方向に向かう光は、固体材料中または液体材料中のみを伝播する、
ことを特徴とする半導体照明装置。
【請求項２】
前記光学カバーは、少なくとも部分的にレンズ状に形成されている、請求項１記載の半導体照明装置。
【請求項３】
ヒートシンクをさらに備え、前記支持部材は前記ヒートシンク上に直接設けられている、請求項１記載の半導体照明装置。
【請求項４】
前記光学カバーはフランジを有し、前記光学カバーは、前記照明ケーシングおよび前記フランジにより前記支持部材に固定されている、請求項１記載の半導体照明装置。
【請求項５】
ガスケットをさらに備え、前記ガスケットは、前記支持部材および前記半導体チップを周囲条件に対して封止するために、前記光学カバーと前記照明ケーシングとの間に設けられている、請求項１記載の半導体照明装置。
【請求項６】
前記ガスケットと、前記照明ケーシングと、前記光学カバーとが、横方向において重なっている、請求項５記載の半導体照明装置。
【請求項７】
前記半導体チップは前記支持部材上に直接マウントされており、前記支持部材は回路基板、プリント回路基板、セラミックおよび金属コア基板から成る群から選択される１つのものである、請求項１記載の半導体照明装置。
【請求項８】
前記半導体チップが内部に設けられているチップケーシングをさらに備え、前記チップケーシングは前記支持部材上に直接マウントされている、請求項１記載の半導体照明装置。
【請求項９】
複数の半導体チップを有し、全ての半導体チップが前記光学カバーにより覆われており、前記光学カバーは一体型構造を有する、請求項１記載の半導体照明装置。
【請求項１０】
前記光学カバーはレンズアレイを有しており、各レンズおよび各半導体チップは、互いに一対一に割り当てられている、請求項１記載の半導体照明装置。
【請求項１１】
複数の半導体チップと複数の光学カバーとを備えており、前記光学カバーは前記支持部材上に設けられ、横方向にずらされ、前記照明ケーシングにより固定されており、各光学カバーは１つまたは複数の半導体チップに割り当てられている、請求項１記載の半導体照明装置。
【請求項１２】
前記光学カバーの前記出射面は前記照明ケーシングの外面と面一にある、請求項１記載の半導体照明装置。
【請求項１３】
前記半導体チップは、前記光学カバーの凹部内に設けられている、請求項１記載の半導体照明装置。
【請求項１４】
請求項１記載の半導体照明装置を備える車両用ヘッドランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体照明装置、特に、高い光取り出し効率を有する半導体照明装置に関する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００２】
支持部材と、支持部材上にマウントされた、紫外光または可視光を放射する光電子半導体チップと、主放射方向において半導体チップを覆っていない照明ケーシングと、主放射方向において半導体チップの下流に設けられた光学カバーと、半導体チップと光学カバーとの間に設けられた屈折率整合層と、を備える半導体照明装置が提供され、光学カバーは照明装置の出射面を構成し、半導体チップから出射面まで、主放射方向に向かう光は、固体材料中または液体材料中のみを伝播する。
【０００３】
上記半導体照明装置を備える車両用ヘッドランプがさらに提供される。
【０００４】
上記半導体照明装置および上記車両用ヘッドランプの有利な実施例および変形例について、図面に関連して以下に記載される代表的実施例から明らかとされる。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１Ａ】半導体照明装置の概略断面図である。
【図１Ｂ】図１Ａの半導体照明装置の一部を拡大した概略断面図である。
【図２】１つの半導体チップを有する別の照明装置の概略断面図である。
【図３】２つの半導体チップを有する別の照明装置の概略断面図である。
【図４】さらに別の半導体照明装置の概略断面図である。
【図５】別の半導体照明装置の概略部分断面図である。
【図６Ａ】また別の半導体照明装置の概略断面図である。
【図６Ｂ】図６Ａの半導体照明装置の上面図である。
【図７Ａ】複数の光電子半導体チップを有する半導体照明装置の概略部分断面図である。
【図７Ｂ】図７Ａの半導体照明装置の上面図である。
【図７Ｃ】図７Ａの半導体照明装置の別の上面図である。
【図８Ａ】複数の半導体チップを有する半導体照明装置の概略断面図である。
【図８Ｂ】図８Ａの半導体照明装置の上面図である。
【図９Ａ】半導体照明装置に関連したガスケットおよび光学カバーの概略断面図である。
【図９Ｂ】図９Ａの構造において使用可能な多層構造の概略断面図である。
【図１０】さらに別の半導体照明装置の概略断面図である。
【図１１】さらに別の半導体照明装置の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
本半導体照明装置は支持部材を備える。支持部材は半導体照明装置に機械的安定性を与える。また、支持部材は電気接続手段としても機能する。たとえば、支持部材は、プリント回路基板、回路基板、金属コア基板または導体路を有するセラミック基板である。好ましくは、支持部材は低い熱抵抗を有する。たとえば、支持部材の平均熱伝導率は４０Ｗ／（ｍＫ）以上、有利には１００Ｗ／（ｍＫ）以上である。
【０００７】
本半導体照明装置は、少なくとも１つの光電子半導体チップを有する。半導体チップは、たとえば、支持部材上にマウントされ、照明装置の動作時に紫外光または可視光を放射することができる。たとえば、半導体チップは、エピタキシャル成長層に関して最大２００μｍ、有利には最大２０μｍの厚さの薄膜チップである。半導体チップは、ＷＯ２００５／０８１３１９Ａ１またはＤＥ１０２００７００４３０４Ａ１（半導体チップに関するその開示内容は本明細書中に参照により含まれる）に記載のようにして形成することができる。有利には、半導体チップは、発光ダイオードまたはレーザダイオードまたはスーパールミネセントダイオードであってよい。
【０００８】
半導体照明装置は、さらに照明ケーシングを備える。このケーシングはこの場合主放射方向において半導体チップを覆っていない。有利には、半導体チップがランベルト放射特性を示す場合、主放射方向は半導体チップの主面に対して実質的に垂直である。この場合、半導体チップの主面に垂直な方向に、照明ケーシングは存在しない。照明ケーシングは好ましくは、半導体チップにより生成される電磁放射に対して透過性ではないまたは半透過性ではない材料から成るかまたはこのような材料を含んで構成される。たとえば、照明ケーシングは金属薄板を含んで構成される。
【０００９】
本半導体照明装置は、光学カバーを備える。半導体チップの主放射方向において、光学カバーはたとえば半導体チップの下流に設けられている。換言すれば、光電子半導体チップにより生成される光の大部分は光学カバーに向かい、好ましくは光学カバーを通過する。光学カバーは、たとえば、ガラス、プラスチック等を含んで構成される。適切なプラスチック材料は、たとえば、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、液晶ポリマー、エポキシまたはエポキシ−シリコンハイブリッド材料である。好ましくは、光学カバーは半導体チップにより生成される光に対してまたはこの光の少なくとも一部に対して透過性および／または透視性に構成されている。
【００１０】
屈折率整合層が半導体チップと光学カバーとの間に設けられていてよい。屈折率整合層は、液体または好ましくは固体から成る。また好ましくは、屈折率整合層は、照明装置の動作時に半導体チップにより生成される光に対してまたは少なくとも該光の一部に対して透視性の材料から形成されている。
【００１１】
屈折率整合層は、たとえば、光学カバーと直接接触している。換言すれば、屈折率整合層の材料は、光学カバーの材料と接触している。
【００１２】
屈折率整合層は、たとえば、１．４以上１．９以下、有利には、１．５５以上１．８以下の光学屈折率を有する。有利には、屈折率整合層の材料の光学屈折率は、半導体チップの屈折率と光学カバーの屈折率との間にある。
【００１３】
光学カバーは、たとえば、半導体照明装置の出射面を構成する。換言すれば、半導体チップにより生成される光が照明装置を出る半導体照明装置の面は、光学カバーを含んで構成されている。したがって、光学カバーの出射面は、半導体照明装置全体の外面でもある。
【００１４】
半導体チップから出射面まで、主放射方向に向かう光は、固体材料または液体材料中のみを通る。好ましくは、光学カバーの出射面において放射される全ての光は、半導体チップから出射面まで固体材料中のみを通る。換言すれば、有利には、半導体チップと出射面との間には、少なくとも主放射方向において、エアギャップは存在しない。このため、半導体チップにより放射される放射は、光学屈折率の急激な階段状の変化により定められる境界面を通る必要がない。これにより、放射取り出し効率は向上される。
【００１５】
本半導体照明装置は、支持部材と、支持部材上にマウントされた光電子半導体チップとを備える。半導体照明装置の動作において、半導体チップは、紫外光および／または可視光の放射に適している。半導体照明装置は、たとえば、照明ケーシングをさらに備え、この照明ケーシングは主放射方向において半導体チップを覆っていない。さらに、半導体照明装置は、たとえば、主放射方向に存在する半導体チップの下流に設けられた光学カバーを備える。さらに、本半導体照明装置は、たとえば、半導体チップと光学カバーとの間に設けられた屈折率整合層を備える。これにより、光学カバーは、照明装置の出射面を構成する。また、半導体チップから出射面まで、主放射の方向に向かう光は、固体材料中および／または液体材料中のみを伝播する。
【００１６】
光学カバーは、たとえば、少なくとも複数の場所において、レンズ状に形成されている。すなわち、光学カバーにより、半導体照明装置により放射される光のプロファイルを、予め定めたように形成することができる。たとえば、光学カバーは半導体チップにより生成された光をコリメートする。
【００１７】
光学カバーは、たとえば、さらにヒートシンクを備える。ヒートシンクは受動型のものでも能動型のものでもよい。たとえば、ヒートシンクは冷却フィンを有する。ヒートシンクは熱電素子、たとえば、ペルティエ素子を有してもよい。また、ガスまたは液体の循環による冷却効果によってヒートシンクを実現してもよい。
【００１８】
支持部材はたとえばヒートシンク上に直接設けられたプリント回路基板である。支持部材がヒートシンク上に直接設けられていることは、支持部材とヒートシンクとの間にはんだなどの接着剤のみが存在することを意味する。このため、支持部材とヒートシンクとの間の低い熱抵抗が実現可能である。すなわち、光電子半導体チップの効率的な冷却がヒートシンクにより実現可能である。
【００１９】
光学カバーはたとえばフランジを有する。フランジは、たとえば、光学カバーのレンズ状部分を横方向において少なくとも部分的に囲む台状構造である。
【００２０】
光学カバーは、たとえば、照明ケーシングおよびフランジにより半導体照明装置に固定されている。換言すれば、フランジは、たとえば、照明ケーシングの特定部分により、支持部材に対して押しつけられている。
【００２１】
支持部材および半導体チップを特に塵芥、湿度および水分に対して封止するために、半導体照明装置を構成するガスケットが、たとえば、光学カバーと照明ケーシングとの間に設けられている。好ましくは、ガスケットは、光学カバーおよび照明ケーシングの両方に直接接触している。ガスケットは、たとえば、ゴムおよび／またはシリコンからなり、または、これらを含んで構成されている。
【００２２】
ガスケット、照明ケーシングおよび光学カバーは、たとえば、横方向において重なっている。換言すれば、ガスケット並びに照明ケーシングおよび光学カバーを横切る主放射方向に対して平行に配向された直線が形成可能である。
【００２３】
半導体チップは、たとえば、支持部材上に直接マウントされている。換言すれば、半導体チップと支持部材との間には、せいぜい、はんだ、導電性接着剤などの接着剤しか存在しない。好ましくは、半導体チップと支持部材との間には他の構成要素は存在せず、有利には、低い伝熱性を有するプラスチックなどの材料は存在しない。
【００２４】
半導体照明装置は、たとえば、さらに、チップケーシングを備え、半導体チップはこのチップケーシング内に配置されている。ケーシングは、たとえば、リードフレームおよびプラスチック材料ならびに注型材料を含んでいる。
【００２５】
好ましくは、チップケーシングまたはチップケーシングの一部と支持部材との間に接着剤しか存在しないように、たとえば、チップケーシングは支持部材上に直接マウントされている。接着剤は、この意味で、チップケーシングの一部と支持部材との間に設けられた伝熱性ペーストでもある。有利には、チップケーシングは、半導体チップがマウントされている熱ソケットを有し、このソケットは、伝熱性ペーストにより支持部材に熱的に接続されている。
【００２６】
半導体照明装置は複数の半導体チップを有し、全ての半導体チップは光学カバーにより覆われている。有利には、半導体チップの主面に垂直な方向において、半導体チップの後に光学カバーが続いている。従って、半導体チップにより生成される光の大部分は、光学カバーを通過する。
【００２７】
光学カバーはたとえば一体型の構造を有する。この場合、半導体照明装置はただ１つの光学カバーを有する。
【００２８】
光学カバーはたとえばレンズアレイを有する。レンズアレイは、有利には、光学カバーと統合して形成されている。したがって、光学カバーおよびレンズアレイは一体に形成されている。
【００２９】
光学カバーのレンズアレイの各レンズと、各半導体チップとは、たとえば、互いに一対一に割り当てられている。したがって、半導体チップの数は、たとえば、レンズアレイのレンズの数に等しい。
【００３０】
半導体照明装置は、たとえば、複数の半導体チップと複数の光学カバーとを有しており、この光学カバーは、支持部材上に配置されており、横方向にずらされている。好ましくは、各光学カバーは、１つまたは複数の半導体チップに割り当てられている。この場合、半導体照明装置は、光学カバーより多い光電子半導体チップを有する。
【００３１】
光学カバーの出射面は、たとえば、照明ケーシングの外面と面一である。これにより、半導体照明装置の、有利には平坦なデザインが可能となる。
【００３２】
半導体チップは、たとえば、光学カバーの凹部内に配置されている。有利には、半導体チップは、たとえば、光学カバーおよび支持部材により完全に囲まれており、場合によっては、光学カバーと支持部材とを互いに固定する接着剤によってさらに囲まれている。
【００３３】
さらに、車両用ヘッドランプが提供される。このヘッドランプは、乗用車やトラックなどの動力車への使用に有利に適している。有利には、車両用ヘッドランプは、上述の形態の１つにおける１つまたは複数の照明装置を有する。従って、半導体照明装置について開示された対象は、さらに、車両用ヘッドランプについても開示されており、さらに、逆も成り立つ。
【００３４】
代表的な実施例および図面において、同様のまたは同様に機能する構成部分には、同じ参照符号が付されている。図面に示される構成要素およびその互いの寸法関係は、実際の寸法として見なされるべきではない。むしろ、個々の要素は、よりよい表現および／またはよりよい理解のために誇張された寸法で示されている場合がある。
【００３５】
図１Ａは、半導体照明装置１の一実施形態の断面図を示す。たとえば車両用ヘッドランプである半導体照明装置１は光学カバー６を有し、光学カバー６は図１Ｂの断面図にさらに詳細に示されている。半導体照明装置１は、上面９０と、上面９０から離れた冷却フィン９５を有するヒートシンク９をさらに備えている。支持部材２は上面９０上に設けられている。一例として、支持部材２はプリント回路基板、金属コア基板またはセラミックであり、支持部材２の主領域２０には導電経路が設けられており、この主領域２０はヒートシンク９から離れている。
【００３６】
接着剤１１により、光電子半導体チップ３が支持部材２の主領域２０上にマウントされている。接着剤１１はたとえばはんだである。半導体照明装置１の動作において、半導体チップ３は、主放射方向Ｍ（矢印で示す）における可視光および／または紫外光の放射に適している。一例として、主放射方向Ｍは、支持部材２の主領域２０に実質的に垂直に配向されている。主領域２０は、たとえば、光に対する反射性を有する。変形例として、図示しないが、主放射方向は、たとえば、半導体チップに続く付加的なミラーにより偏向される。
【００３７】
さらに、半導体チップ３は、支持部材２に面していない面上において、屈折率整合層７によって囲まれている。半導体チップ３は、屈折率整合層７および支持部材２により完全に囲まれている。屈折率整合層７はおおよそ半球状に形成されている。
【００３８】
層状のルミネセンス変換材料１５が支持部材２から離れた半導体チップ３の表面上に設けられている。ルミネセンス変換材料１５は、半導体チップ３により放射される光の少なくとも一部を吸収し、この光を別の波長の光に変換する。したがって、半導体照明装置１により放射される光は、たとえば、ルミネセンス変換材料１５における変換により生成された光と混合された、半導体チップ３によって元々放射された光を含む白色光である。ルミネセンス変換材料１５は、明示しないが、全ての図面中に存在しうる。
【００３９】
さらに、光学カバー６は、レンズ部分６１とフランジ６２とを有する。レンズ部分６１において、光学カバー６はレンズ形状を有する。レンズ部分６１により、半導体チップ３により放射される光およびルミネセンス変換材料１５により放射される光の特性が形成される。さらに、光学カバー６は、半導体チップ３および屈折率整合層７がその内部に配置される凹部６５を有する。凹部６５の内面は、屈折率整合層７と直接接触している。
【００４０】
光学カバー６は、横方向においてレンズ部分６１を部分的または完全に囲むフランジ６２を介して、ガスケット８および照明ケーシング５により、支持部材２およびヒートシンク９に固定される。主放射方向Ｍに平行な方向において、光学カバー６のフランジ６２、ガスケット８および照明ケーシング５の一部は、互いの上に積層されている。すなわち、光学カバー６はガスケット８および照明ケーシング５により支持部材２に押しつけられている。ガスケット８により、半導体チップ３および支持部材２は塵芥、水分および／または湿度に対して封止されている。したがって、ガスケット８は照明ケーシング５および光学カバー６のフランジ６２の両方と直接接触している。
【００４１】
半導体照明装置１の出射面６０は、光学カバー６により形成されている。したがって、半導体チップ３からの光は、半導体チップ３から出射面６０まで、固体材料中のみを通る。すなわち、光学カバー６の出射面６０は半導体照明装置１の外面でもある。
【００４２】
照明ケーシング５は外面５０を有する。照明ケーシング５は開口部５５をさらに有し、開口部内に光学カバー６の少なくともレンズ部分６１が配置される。有利には、照明ケーシングの外面５０は、光学カバー６の出射面６０と面一にある。
【００４３】
図２には、１つの半導体チップ２を有する別の照明装置の実施例が示されている。チップ３はチップケーシング４内に配置されている。したがって、チップ３は支持部材２と直接接触していない。さらに、チップ３とレンズ１６との間にはエアギャップ１３が存在する。レンズ１６は２つのホルダ１２により支持部材２に固定されている。レンズ１６と、半導体チップ３により放射される光に対して透過性の照明ケーシング５との間には、別のエアギャップ１３が存在している。ケーシング５は、照明装置の外面５０および出射面６０を形成している。さらに、チップ３は、チップにより生成される光の主放射方向Ｍに平行な方向においてケーシング５により覆われている。
【００４４】
エアギャップ１３により、チップ３とエアギャップとの間、２つのエアギャップ１３とレンズ１６との間、および、支持部材２から遠いエアギャップ１３とケーシング５との間には、光学屈折率に関する比較的大きな不連続性が存在する。これらのエアギャップの各境界面上に、光学屈折率の急変により、約５％の光が支持部材２および／またはチップ３に反射される。したがって、２つのエアギャップ１３により、図２の照明装置の光取り出し効率は、おおよそ１０％低下する。この約１０％の損失は、たとえば、図１に示される半導体照明装置におけるような選択された構造においては存在しない。したがって、図１の半導体照明装置１の効率はより高いものである。
【００４５】
図３に、２つの半導体チップ３を有する別の照明装置が示されている。図３によれば、同様に、光学カバー６とレンズ１６との間にエアギャップ１３が存在する。エアギャップにより、図３の装置の光取り出し効率は、図１に示される半導体照明装置と比べて約５％減少する。レンズ１６と半導体チップ３との間には、照明装置の効率をさらに減少させるエアギャップがさらに存在する。
【００４６】
さらに、半導体チップ３とヒートシンク９との間に、ケーシング、支持部材２および接着剤１１により、比較的大きな熱抵抗が存在する。したがって、図３の照明装置の熱に関する性能は低いものとなる。図１の半導体チップ３は支持部材上に直接マウントされており、支持部材２はヒートシンク９０と直接接触しているため、半導体チップ３からヒートシンク９への熱伝導性は高い。
【００４７】
図４は半導体照明装置１の別の実施例を示す。図１の構造と異なり、半導体チップ３は、シリコーン、シリコーン−エポキシハイブリッド材料、エポキシなどから形成されるチップケーシング４内に配置されている。チップケーシング４は、レンズ状に形成され、半導体チップ３により生成される光の放射角を狭めるために用いることができる。
【００４８】
半導体照明装置１は車両用ヘッドランプだけでなく、図５〜１１におけるような全ての他の実施例においても用いることができる。この場合、半導体照明装置１により放射される光の特性は、たとえば乗用車のヘッドランプの条件を満たすよう、好ましくは非対称である。
【００４９】
図５に示される実施例では、光学カバー６は、それぞれがマイクロレンズを有する複数のレンズ部分６１を有する。光学カバー６のこれらのレンズ部分６１は、たとえば、同じ様に形成されている。あるいは、たとえばフレネルレンズ状の光学カバー６を形成するため、これらのレンズ部分６１は互いに異なって形成されていてもよい。
【００５０】
半導体チップ３は、図４におけると同様に、チップケーシング４内に配置されている。チップケーシング４によって、半導体チップ３により放射される光が集められ、高い効率で主放射方向Ｍに導かれる。光学カバー６に複数のレンズ部分６１を形成することにより、半導体照明装置１は非常に平坦かつコンパクトに形成することができる。
【００５１】
また、図６の実施例、すなわち図６Ａの断面図および図６Ｂの上面図を参照して、半導体照明装置１は、複数の半導体チップ３と、複数の光学カバー６とを備える。各半導体チップ３は、光学カバー６の１つにのみ割り当てられており、また逆も成り立つ。各光学カバー６は、ガスケット８および一体型の照明ケーシング５によって支持部材２に固定されている。したがって、高い光度を有する半導体照明装置１が実現可能である。
【００５２】
図７、すなわち、図７Ａの断面図および図７Ｂおよび７Ｃの上面図を参照して、半導体照明装置１は複数の光電子半導体チップ３を有し、光学カバー６は複数のレンズ部分６１を有するレンズアレイを有する。各レンズ部分６１は、半導体チップ３の１つに割り当てられている。支持部材２はヒートシンク９の凹部内に配置されている。したがって、支持部材２の主領域２０はヒートシンク９の上面と面一にある。
【００５３】
図７Ｃに示されるように、光学カバー６は複数のレンズ部分を有する一体型構造である。その代わりとして、図７Ｂに示される半導体照明装置１は、それぞれがたとえば４つのレンズ部分６１を有する、複数の光学カバー６を備える。したがって、いずれの場合にも、レンズ部分６１はアレイ状構造に配置されている。
【００５４】
図１および４〜６に係る実施例と異なり、図７では、光学カバー６は横方向において支持部材２を越えて延在している。したがって、主放射方向Ｍと平行な方向において、ヒートシンク９、光学カバー６、ガスケット８および照明ケーシング５は、順に互いに直接接触している。光学カバー６が横方向に支持部材２を越えて設けられていることにより、光学カバー６がヒートシンク９に固定され、支持部材２から機械的な負荷が除かれている。
【００５５】
図８すなわち、図８Ａの断面図および図８Ｂの上面図では、複数の半導体チップ３が光学カバー６の１つの共通の凹部６５内に配置されている。照明ケーシング５は、光学カバー６および支持部材２をヒートシンク９に留めるように、Ｕ字状に形成されている。半導体チップ３および支持部材２を環境／周囲条件から完全に封止するため、照明ケーシング５の保持部分５２とヒートシンク９との間に、さらに封止部材１４が任意選択的に設けられている。
【００５６】
図を簡略化するため、図８Ｂでは、図８Ａとは異なり、２×２の半導体チップ３の配置が示されている。
【００５７】
図９Ａの断面図では、ガスケット８は半導体チップ３の主放射方向Ｍに垂直な横方向において光学カバー６と面一にある。
【００５８】
図９Ｂの断面図では、支持部材２は、たとえば、誘電体層２１と、導電層２２と、マスク層２３とを有する多層構造である。誘電体層２１はたとえばセラミックまたはプラスチックから成るかまたはこれを含んで構成されている。好ましくは、誘電体層２１の熱抵抗は無視できる。導電層２２はたとえば銅層である。マスク層２３は、たとえば、パターニングされたはんだ層である。たとえば、マスク層２３は、半導体チップ３の電気コンタクトが支持部材２に形成されている領域にのみ存在している。支持部材２の全体の厚さは、たとえば、１００μｍ以上２ｍｍ以下、好ましくは、３００μｍ以上１ｍｍ以下である。
【００５９】
図１０に示される実施例における支持部材２は、調整部材または調整手段２５を有する。光学カバー６に面する傾斜を有する横面を備えた調整手段２５により、同様に傾斜を有する横面を備えた光学カバー６は、支持部材２に対して簡単かつ正確に調整可能である。
【００６０】
半導体チップ３は、ケーシング４内に配置されている。有利には、半導体チップ３は、たとえば伝熱性ペーストにより支持部材２と熱接触している、高伝熱性材料から形成されたソケット１７上に設けられている。
【００６１】
チップケーシング４は、光学カバー６がマウントされる前に、支持部材２にはんだ付けされていてもよい。屈折率整合層７の材料で凹部６５を充填するために、または、さもなければ凹部６５内に捕らわれた空気を放出させるために、光学カバー６は任意選択的にレンズ状部分６１の横面上にダクト６６を有する。このようなダクトは、全ての実施例の光学カバーにも用いることができる。
【００６２】
ダクト６６は、図１０とは異なって、ダクト６６のよりよい封止のためにガスケット８によって覆われていてもよい。全ての実施例におけるように、たとえば、光学カバー６は照明ケーシング５の外面５０から突出している。
【００６３】
別の実施例が図１１に示されている。この形態では、半導体照明装置１の簡単なマウントのため、支持部材２は光学カバー６と面一にある。照明ケーシング５における開口部５５の横面はテーパ状にされている。さらに、ガスケット８は、照明ケーシング５のヒートシンク９に面する側に固定されている。したがって、半導体照明装置１のマウントの際、ガスケット８および照明ケーシング５は、一体と見なすことができる。開口部５５のテーパ状の横面により、外面５０および出射面６０に近い、横方向における照明ケーシング５と光学カバー６との間の空間はそれぞれ最少化される。この形態では、ガスケット８は横方向において光学カバー６および支持部材２を越えて延在している。
【００６４】
本発明は、これらの形態に基づく記載による例示的な実施例／形態に限定されない。むしろ、本発明は、任意の新たな特徴、ならびに、有利には請求項中の特徴の任意の組み合わせおよび実施例中の特徴の任意の組み合わせを含む、特徴の任意の組み合わせを、この特徴またはこの組み合わせ自体が請求項または実施例に明確に記載されていなくとも、包含する。
【符号の説明】
【００６５】
１  半導体照明装置、  ２  支持部材、  ３  半導体チップ、  ４  チップケーシング、  ５  照明ケーシング、  ６  光学カバー、  ７  屈折率整合層、  ８  ガスケット、  ９  ヒートシンク、  １３  エアギャップ、  １５  ルミネセンス変換材料
【図１Ａ】
2013506251.tif 000003
【図１Ｂ】
2013506251.tif 000004
【図２】
2013506251.tif 000005
【図３】
2013506251.tif 000006
【図４】
2013506251.tif 000007
【図５】
2013506251.tif 000008
【図６Ａ】
2013506251.tif 000009
【図６Ｂ】
2013506251.tif 000010
【図７Ａ】
2013506251.tif 000011
【図７Ｂ】
2013506251.tif 000012
【図７Ｃ】
2013506251.tif 000013
【図８Ａ】
2013506251.tif 000014
【図８Ｂ】
2013506251.tif 000015
【図９Ａ】
2013506251.tif 000016
【図９Ｂ】
2013506251.tif 000017
【図１０】
2013506251.tif 000018
【図１１】
2013506251.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成24年8月22日(2012.8.22)
【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】
支持部材（２）と、
前記支持部材（２）上にマウントされた、紫外光または可視光を放射する複数の光電子半導体チップ（３）と、
主放射方向（Ｍ）において前記半導体チップ（３）を覆っていない照明ケーシング（５）と、
前記主放射方向（Ｍ）において前記半導体チップ（３）の下流に設けられた光学カバー（６）と、
前記支持部材（２）および前記半導体チップ（３）を塵芥、湿気および／または水分に対して封止するために、前記光学カバー（６）と前記照明ケーシング（５）との間に設けられたガスケット（８）と、
前記半導体チップ（３）と前記光学カバー（６）との間に設けられた屈折率整合層（７）と、
を備える半導体照明装置（１）であって、
前記光学カバー（６）は前記照明装置（１）の出射面（６０）を構成し、
前記半導体チップ（３）から前記出射面（６０）まで、前記主放射方向（Ｍ）に向かう光は、固体材料中または液体材料中のみを伝播し、
前記ガスケット（８）、前記照明ケーシング（５）および前記光学カバー（６）と横方向において重なっており、
前記光学カバー（６）はレンズアレイを有する、
ことを特徴とする半導体照明装置（１）。
【請求項２】
前記光学カバー（６）は、部分的にレンズ状に形成されている、請求項１記載の半導体照明装置（１）。
【請求項３】
ヒートシンク（９）をさらに備え、前記支持部材（２）は前記ヒートシンク（９）上に直接設けられている、請求項１または２記載の半導体照明装置（１）。
【請求項４】
前記光学カバー（６）はフランジ（６２）を有し、前記光学カバー（６）は、前記照明ケーシング（５）および前記フランジ（６２）により前記支持部材（２）に固定されている、請求項１〜３のいずれか１項記載の半導体照明装置（１）。
【請求項５】
前記照明ケーシング（５）は、前記光学カバー（６）の少なくともレンズ部分（６１）がその内側に配置される開口部（５５）を有し、前記照明ケーシング（５）の外面（５０）は前記光学カバー（６）の出射面（６０）と面一にあり、
前記フランジ（６２）は前記光学カバー（６）のレンズ部分（６１）を横方向において少なくとも部分的に囲む台状構造であり、
前記光学カバー（６）は、前記半導体チップ（３）および前記屈折率整合層（７）がその内部に配置される凹部（６５）を有し、前記凹部（６５）の内面（６４）は、前記屈折率整合層（７）と直接接触している、
請求項４記載の半導体装置（１）。
【請求項６】
前記屈折率整合層（７）は固体から構成されており、
前記屈折率整合層（７）は前記光学カバー（６）と直接接触しており、
前記屈折率整合層（７）は１．５５以上１．８以下の光学屈折率を有しており、
前記屈折率整合層（７）の光学屈折率は半導体チップ（３）の屈折率と前記光学カバー（６）の屈折率との間にあり、
前記光学カバー（６）は一体型構造を有し、前記半導体照明装置（１）はただ１つの光学カバー（６）を有する、
請求項１〜５のいずれか１項記載の半導体照明装置（１）。
【請求項７】
前記半導体チップ（３）は前記支持部材（２）上に直接マウントされており、前記支持部材（２）は回路基板、プリント回路基板、セラミックおよび金属コア基板の１つである、請求項１〜６のいずれか１項記載の半導体照明装置（１）。
【請求項８】
前記半導体チップ（３）が内部に設けられているチップケーシング（４）をさらに備え、前記チップケーシング（４）は前記支持部材（２）上に直接マウントされている、請求項１〜７のいずれか１項記載の半導体照明装置（１）。
【請求項９】
全ての半導体チップ（３）が前記光学カバー（６）により覆われており、前記光学カバー（６）は一体型構造を有する、請求項１〜８のいずれか１項記載の半導体照明装置（１）。
【請求項１０】
前記レンズアレイの各レンズ（６１）および各半導体チップ（３）は、互いに一対一に割り当てられている、請求項１〜９のいずれか１項記載の半導体照明装置（１）。
【請求項１１】
複数の光学カバー（６）を備えており、前記光学カバー（６）は前記支持部材（２）上に設けられ、横方向にずらされ、前記照明ケーシング（５）により固定されており、各光学カバーは複数の半導体チップ（３）に割り当てられている、請求項１〜１０のいずれか１項記載の半導体照明装置（１）。
【請求項１２】
前記光学カバー（６）の前記出射面（６０）は前記照明ケーシング（５）の外面（５０）と面一にある、請求項１〜１１のいずれか１項記載の半導体照明装置（１）。
【請求項１３】
前記半導体チップ（３）は、前記光学カバー（６）の凹部（６５）内に設けられている、請求項１〜１２のいずれか１項記載の半導体照明装置（１）。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項記載の半導体照明装置（１）を備える車両用ヘッドランプ。
【国際調査報告】
2013506251.tif 000020