(57)【要約】  半導体の発光デバイスを有する光源10がマウント12に結合されている。当該発光デバイスは、200μm未満の間隔を置かれた隣接するセグメントをもつ複数のセグメント57を有する。幾つかの実施例では、複数のセグメントが単一の成長基板上で成長する。各々のセグメントはn-型領域とp-型領域との間に配置された発光層を有する。スペーサ72がマウントの上面に置かれる。発光デバイスがスペーサの開口部に置かれる。複数のコリメータ78がスペーサ72に取り付けられており、各々のコリメータ78が単一のセグメント57と位置合わせされる。
2013531362.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造体であって、
-    マウントに結合された発光デバイスを有する光源であって、当該発光デバイスは隣接するセグメントが200μm未満の間隔で置かれた複数のセグメントを有し、当該セグメントの各々がn-型領域とp-型領域との間に配置された発光層を有する光源と、
-    前記マウントの上面に置かれたスペーサであって、前記発光デバイスが当該スペーサの開口部に置かれていることを特徴とするスペーサと、
-    当該スペーサに取り付けられた複数のコリメータであって、当該コリメータの各々が単一のセグメントと位置合わせされていることを特徴とするコリメータと、
を有する、構造体。
【請求項２】
少なくとも二つの前記セグメントが独立して作動できるよう、前記マウントが構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の構造体。
【請求項３】
各々の前記コリメータの底面が、各々の当該コリメータに対応する前記セグメントの上面から間隔を置かれていることを特徴とする、請求項１に記載の構造体。
【請求項４】
少なくとも一つの前記セグメントの上面が、III族の窒素化合物の発光層の上に配置された波長変換エレメントの上面であることを特徴とする、請求項３に記載の構造体。
【請求項５】
各々の前記コリメータの底面と、各々の当該コリメータに対応する前記セグメントの上面との間の隙間が50μm未満であることを特徴とする、請求項３に記載の構造体。
【請求項６】
前記スペーサが、接着によって前記マウントの上面に取り付けられることを特徴とする、請求項１に記載の構造体。
【請求項７】
前記スペーサが前記マウントの上面にモールド成形されたシリコンを有することを特徴とする、請求項１に記載の構造体。
【請求項８】
隣接する前記コリメータが互いに間隔を置かれていることを特徴とする、請求項１に記載の構造体。
【請求項９】
隣接する前記コリメータが、ボール又はワイヤのうちの一つによって互いに間隔を置かれていることを特徴とする、請求項１に記載の構造体。
【請求項１０】
少なくとも二つの前記セグメントが単一の成長基板上で成長することを特徴とする、請求項１に記載の構造体。
【請求項１１】
前記発光デバイスの側壁に隣接して配置された反射面を更に有する、請求項１に記載の構造体。
【請求項１２】
前記スペーサが前記反射面に取り付けられていることを特徴とする、請求項１１に記載の構造体。
【請求項１３】
前記コリメータが光学系と前記光源との間に配置されていることを特徴とする、光学系を有する請求項１に記載の構造体。
【請求項１４】
前記発光層がIII族の窒素化合物の層であることを特徴とする、請求項１に記載の構造体。
【請求項１５】
少なくとも一つの前記セグメントが複数の接合部に分割されていることを特徴とし、当該複数の接合部内にある最低二つの接合部が独立して作動されることができるよう前記マウントが構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の構造体。
【請求項１６】
少なくとも一つの前記コリメータが、
-    前記セグメントの上面と直角をなす第1の側壁と、
-    前記セグメントの上面と直角をなす面に対して鋭角で角度を付けられた第2の側壁と、
を有することを特徴とする、請求項１に記載の構造体。
【請求項１７】
少なくとも一つの前記コリメータは更に、
-    前記セグメントの上面近くに入射面と、
-    前記入射面の反対側に出射面と、
を有し、当該出射面が前記入射面と平行ではないことを特徴とする、請求項１６に記載の構造体。
【請求項１８】
方法であって、
-    光源の上面を複数のコリメータの底面から予め定められた距離だけ間隔を置くステップ、
を含み、
-    当該光源はマウントに結合された発光デバイスを有し、当該発光デバイスは隣接するセグメントと200μm未満の間隔を置かれた複数のセグメントを有し、当該セグメントの各々はn-型領域とp-型領域との間に配置された発光層を有し、
-    複数の前記コリメータの各々のコリメータが単一の前記セグメントと位置合わせされ、
-    複数の前記コリメータが前記マウントの上面に置かれたスペーサに取り付けられ、
-    前記発光デバイスが前記スペーサの開口部に置かれる、
ことを特徴とする、方法。
【請求項１９】
前記光源の上面を複数の前記コリメータの底面から予め定められた距離だけ間隔を置くステップが、前記スペーサの表面を前記マウントの上面と見当合わせをするステップを含むことを特徴とする、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記光源の上面を複数の前記コリメータの底面から予め定められた距離だけ間隔を置くステップが、前記スペーサの表面を前記発光デバイスの側壁に隣接して配置された反射性の構造体の上面と見当合わせをするステップを含むことを特徴とする、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を発するセグメントと位置合わせされたコリメータを有する照明システムに関する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
発光ダイオード（LED）、共振空胴型発光ダイオード（RCLED）、垂直空胴型レーザ・ダイオード（VCSEL）、及び端面発光レーザを含む半導体発光デバイスは、現在利用可能な最も効率の高い光源である。可視スペクトル領域で動作可能な高輝度の発光デバイスの製造において、現在関心の対象となる材料システムはIII乃至V族の半導体、特にガリウム、アルミニウム、インジウムの二元、三元、及び四元の合金と、III族の窒素化合物材料とも呼ばれる窒素を含む。通常、III族の窒素化合物の発光デバイスは、種々異なる組成及び種々異なるドーパント濃度の半導体層のスタックを金属有機化学蒸着法（MOCVD）、分子線エピタキシ法（MBE）、又は他のエピタキシャル技術を用いてサファイヤ、炭化珪素、III族の窒素化合物、又は他の適切な基板上にエピタキシャルに成長させることにより製造される。多くの場合、当該スタックは例えば基板上に形成されたSiにてドーピングされた一つ以上のn-型層と、一つ又は複数のn-型層上に形成された活性領域にある一つ以上の発光層と、活性領域上に形成された例えばMgにてドーピングされた一つ以上のp-型層とを有する。電気的な接触部がn-型領域及びp-型領域の上に形成される。
【０００３】
適応型の照明システムとは、投影される光線のパターンが選択的に変えられるシステムのことである。例えば自動車用ヘッドライトの適応型の照明システムにおいては、投影される光線のパターンが自動車の進行方向を予測して、当該方向に光を当てるよう選択的に光線のパターンを変更する。
【０００４】
本願明細書に参照されて組込まれる米国特許公開公報 US 2004/0263346は、図1に示されるソリッドステートの適応型前方照明システムを記載している。図1のシステムは複数の発光ダイオード（「LED」）43のアレイ42を有する。アレイ42の各々の行は水平方向のLEDドライバ36に電気的に接続しており、アレイ42の各々の列は垂直方向のLEDドライバ34に電気的に接続している。水平方向のLEDドライバ36及び垂直方向のLEDドライバ34は、中央演算処理ユニット28に取り付けられている。車輪の角度センサ20及び傾きセンサ24は、両方共中央演算処理ユニット28に取り付けられている。変換レンズがアレイ42の前に配置される（図1には示されず）。車輪の角度センサ20及び傾きセンサ24から信号を受信すると、アレイ42中の選択されたLED 43を点灯するよう、中央演算処理ユニット28は水平方向のLEDドライバ36及び垂直方向のLEDドライバ34と通信する。アレイ42中の一つ以上のLED 43を選択的に点灯することによってヘッドライトが光を水平方向及び垂直方向に可変的に投影できるよう、LED 43からの光線はレンズによって角度をつけられる。アレイ中の各々のLEDに接続している水平方向及び垂直方向の配線は、それぞれ水平方向のバス38及び垂直方向のバス40に終端接続している。水平方向のバス38は水平方向のLEDドライバ36と電気的に通信しており、垂直方向のバス40は垂直方向のLEDドライバ34と電気的に通信している。水平方向の配線60及び垂直方向の配線62の各々は、付随するスイッチに終端接続し、当該スイッチは、それぞれ水平方向のLEDドライバ36及び垂直方向のLEDドライバ34によって操作可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の目的は、複数の発光セグメントと各々のセグメントに付随するコリメータとを有するコンパクトな光源を提供することである。
【０００６】
本発明の実施例では、半導体発光デバイスを有する光源がマウントに結合されている。当該発光デバイスは複数のセグメントを有し、隣接するセグメントとは200μm未満の間隔を置かれている。いくつかの実施例では、複数のセグメントが単一の成長基板上で成長する。各々のセグメントはn-型領域とp-型領域との間に配置された発光層を有する。スペーサがマウントの上面に置かれる。発光デバイスはスペーサの開口部に置かれる。複数のコリメータがスペーサに取り付けられており、各々のコリメータは単一のセグメントに位置合わせされている。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】従来技術による適応型の前方照明システムを例示する。
【図２】複数のセグメントに分割された、単一のIII族の窒素化合物による発光デバイスの簡略な側面図である。
【図３】III族の窒素化合物による発光デバイスのセグメントのアレイを示す平面図である。
【図４】セグメント化された発光デバイス、スペーサ、反射性の側面コーティング、及び各々のセグメントに位置合わせされたコリメータの断面図である。
【図５】スペーサの一例を例示する。
【図６】セグメント化された発光デバイス、スペーサ、及び各々のセグメントに位置合わせされたコリメータの断面図である。
【図７】四つのセグメントを備えたデバイスを例示しており、各々のセグメントは四つの接合部に分割されている。
【図８】マウントに接続された図7のデバイスを例示する。
【図９】コリメータを例示する。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図1に例示されるシステムでは個別のLEDが用いられている。個々のLEDはパッケージと、レンズなどの投影光学部品とを有する。したがって、図1に例示されるシステムは製造費用が高価であり、各々のLED用のパッケージと、投影光学部品のために必要とされるスペースとに起因して不必要に大きい。
【０００９】
本発明の実施例では、光源は複数のセグメントに分割された、個々にアドレス指定が可能な一つ以上のLEDを有する。当該光源は自動車用ヘッドライトのような適応型の照明システムに用いられ、図1に例示される光源よりも安価であり、よりコンパクトでもある。以下の例はIII族の窒素化合物のLEDに関するものの、III族のリン化物若しくはIII族の砒素化合物のLEDのような他のIII乃至V族のデバイス、II乃至VI族のデバイス、又はSi-ベースのデバイスを含む他の半導体発光デバイスが使われてもよい。
【００１０】
図3は、本発明の実施例による光源10の平面図である。LED 14のアレイがマウント12に取り付けられている。4個のLED 16が例示されている。各々のLED 16は複数のセグメント57に分割されている。図3に例示されるLEDの各々は4×4のセグメントのアレイに分割されており、一つのLEDに対して合計16個のセグメントがあり、全体では64セグメントある。例えば各々のLED 16は約1 mm×1 mmの面積をもち、各々のセグメントは約250μm×250μmである。LED及びセグメントは図3に例示したような正方形である必要はなく、長方形、平行四辺形、菱形、又はいかなる形状の組合せでもよい。4個前後のLEDが使われてもよく、各々のLEDが16前後のセグメントに分割されてもよい。加えて、LEDは対称である必要はない。例えば、いくつかのLEDがより少いセグメント及び/又はより多数のセグメントに分割されてもよい。例えば、いくつかのLED又は全てのLEDが、1×2、2×2、2×3、2×5、3×6、又は5×6のセグメントに分割されてもよい。いくつかの実施例では、光源10は30乃至100個のセグメントを有することができる。各々のセグメントのサイズが、LEDの所望する総面積及び所望するエレメントの合計数と整合するよう選択される。いくつかの実施例では、LEDヘッドランプ用の総必要面積は4乃至24 mm2である。したがってセグメントのサイズは1乃至0.5 mm2から、小さい方は0.04 mm2までの範囲にある。いくつかの実施例では、2×2のセグメントのアレイが好まれる。何故ならば、上記のアレイでは図4及び図6の断面図に示すように2箇所の直線の側壁と、2箇所の角度が付けられた側壁とを有するコリメータの使用ができるからである。
【００１１】
図2は、複数のセグメント57に分割された単一のLED 16の簡略化された側面図である。4個のセグメント57が図2に例示されている。LEDは図2において番号14により表され、マウント12の一部が例示されている。図2は薄膜のフリップチップ・デバイスを例示しているが、他のタイプのデバイス、例えばn-接点及びp-接点がデバイスの対向する側に形成される垂直デバイスが使用されてもよく、両方の接点がデバイスの同じ側に形成され、光が同接点中から抽出されるデバイスが使用されてもよく、又は成長基板がデバイスの一部に留まるフリップチップ・デバイスが使用されてもよい。
【００１２】
各々のLEDセグメント57は半導体層58を有し、同層はn-型領域、発光領域又は活性領域、及びp-型領域を有する。半導体層58はサファイヤ、SiC、GaN、Siなどの成長基板上で成長するか、本願明細書に参照され組込まれる米国特許公開公報US 2008/0153192において説明されている、サファイヤなどの成長基板上で成長する応力削減テンプレートの一つにおいて成長するか、又は本願明細書に参照され組込まれる米国特許公開公報US 2007/0072324において説明されている、例えばサファイヤのホストに結合されたInGaNのシード層のような複合基板上で成長する。
【００１３】
n-型領域が通常最初に成長し、同領域は種々異なる組成及び種々異なるドーパント濃度をもつ複数の層を含む。これらの層は例えば、n-型であるか又は意図的にドーピングされてはいないバッファ層又は核生成層のような前処理層と、複合基板の後工程での剥離又は基板除去の後の半導体構造の薄膜化を容易にするよう設計された剥離層と、発光領域が効率的に光を発することが望まれる特定の光学特性又は電気特性に対して設計された、n-型又はp-型のこともあるデバイス層と、を有する。発光領域又は活性領域はn-型領域上に成長する。好適な発光領域の例は、単一の薄い若しくは厚い発光層を有するか、又はバリア層によって隔てられた複数の薄い若しくは厚い量子井戸発光層を含む複数の量子井戸の発光領域を有する。p-型領域が発光領域の上で成長する。n-型領域と同様に、p-型領域は種々異なる組成、種々異なる厚さ、及び種々異なるドーパント濃度をもつ複数の層を有し、これらは意図的にドーピングされない層又はn-型層を有する。
【００１４】
p-型の接点60がp-型領域の上面に形成される。p-型接点60は銀のような反射層を有する。p-型接点60が例えばチタン及び/又はタングステンを含む保護シート、並びにオーム接触層のような他のオプションの層を有してもよい。n-型接点62が形成されたn-型領域の一部を露出させるために、各々のセグメント57においてp-型接点60、p-型領域、及び活性領域の一部が取り除かれる。本願明細書で参照されて組込まれる米国特許出願 No.12/236,853は、セグメントに分割されたLED上に、アイランド中に形成された複合基板のシード層の上で成長する接点を形成することを記載している。
【００１５】
隣接するセグメント間を電気的に絶縁するために、半導体材料の全ての厚み部分を通じて延在する溝59が各々のセグメント57の間に形成される。当該溝59は、プラズマ強化CVD法により形成されたシリコンの酸化物又はシリコンの窒素化合物のような誘電体材料で充填される。セグメント間の領域の絶縁を生じさせる半導体材料の移植のような他の絶縁手段が、溝の代わりに使われてもよい。
【００１６】
p-型接点、n-型接点、及び/又はマウント上に相互接続部（図2には示されず）が形成され、次にこのデバイスが同相互接続部を通じてマウント12へと接続される。マウント12は例えばシリコン、セラミック、AlN、及びアルミナを含む何らかの適切な材料である。相互接続部は半田又は他の金属のような何らかの適切な材料であり、これらの材料による複数の層を有してもよい。いくつかの実施例では、相互接続部は少なくとも一つの金の層を有し、LEDのセグメントとマウントとの間の接続が超音波圧着により形成される。超音波圧着の際、LEDチップはマウント上に位置決めされる。圧着ヘッドが、例えば成長基板の上面にあるLEDチップの上面に位置決めされる。圧着ヘッドは超音波トランスデューサへと接続している。超音波トランスデューサは、例えばジルコン酸チタン酸鉛（PZT）層のスタックである。システムを調和共振させる周波数（多くの場合数十kHz又は数百kHzのオーダーの周波数）で電圧がトランスデューサに印加されるとトランスデューサは振動を始め、次に、多くの場合μmのオーダーの振幅で圧着ヘッド及びLEDチップを振動させる。振動はLED構造体の、例えばn-型接点及びp-型接点、又はn-型接点及びp-型接点の上に形成された相互接続部のような金属格子の原子にマウント上の構造体との内部拡散を生じさせ、結果として冶金学上は連続した接合部を生じる。熱及び/又は圧力が圧着の際に加えられてもよい。
【００１７】
半導体構造部がマウント12に圧着されたあと、成長基板の一部又は全てが取り除かれる。例えばサファイヤ成長基板又は複合基板の一部であるサファイヤ・ホスト基板が、III族の窒素化合物の層又は他の層のレーザ溶解によって、サファイヤ基板とのインタフェース部分で除去されることができる。エッチング又は研削等の機械的な技術などの他の技術が、基板を除去するのに適切なものとして使われることができる。成長基板が除去されたあと、例えば光電気化学（PEC）エッチングによって半導体構造部が薄くされる。例えば粗くすることによって、又はフォトニック結晶を形成することによって、n-型領域の露出された表面に凹凸が付けられる。
【００１８】
一つ以上の波長変換材56が半導体構造部の上に配置される。当該波長変換材は例えば、シリコン又はエポキシのような透明材料に配置され、スクリーン印刷又はステンシル印刷によってLED上に蒸着された一つ以上の粉末状の蛍光体か、電気泳動蒸着、噴霧、沈着、蒸着、又はスパッタリングによって形成された一つ以上の粉末状の蛍光体か、LEDに接着されるか又は圧着された一つ以上のセラミック蛍光体か、一つ以上の染料か、又は上記の波長変換材の何らかの組合せか、である。発光セラミックとも呼ばれるセラミック蛍光体が米国特許公報US 7,361,938において更に詳細に説明されており、同公報は本願明細書に参照され組込まれる。発光領域によって発された光の一部が波長変換材で変換されぬように波長変換材が形成されてもよい。いくつかの例において、デバイスから発されて変換された光と、変換されてはいない光との組合せが白色に見えるよう、変換されない光は青色であり、変換された光は黄色、緑色、及び/又は赤色である。波長変換材56は各々のセグメント57に形成されてもよく、各々のLED 16に個別に、又はアレイ14全体に形成されてもよい。
【００１９】
セグメント57が独立して作動できるようマウント12が形成される。マウント12は、例えば従来の製造工程により形成されたセラミック配線基板又はシリコン集積回路である。いくつかのセグメントが常に一緒に起動されることができ、例えば直列又は並列に接続されている。例えば本願明細書に参照され組込まれる米国特許公報US 6,547,249において説明されているように、斯様な複数のセグメントを接続している相互接続部がマウント12上若しくはマウント12内に、又はLEDアレイ14上に形成されることができる。
【００２０】
いくつかの実施例では、隣接するセグメントは単一のマウント上に密接して配置されるが、しかし同じ基板上で成長する必要はない。隣接するセグメントは、例えば幾つかの実施例において200μm未満の間隔を置かれることができ、幾つかの実施例において100μm未満の間隔を置かれることができ、幾つかの実施例において50μm未満の間隔を置かれることができ、幾つかの実施例において25μm未満の間隔を置かれることができ、幾つかの実施例において10μm未満の間隔を置かれることができ、そして幾つかの実施例においては5μm未満の間隔を置かれることができる。発光セグメントを有する光源の他の例が、米国特許出願 No.12/709,655において説明されており、同特許出願は「III族の窒素化合物の発光デバイスを有する適応型照明システム」というタイトルで、本願明細書に参照されて組み込まれる。
【００２１】
いくつかの実施例では、単一のセグメントが複数の接合部に分割されている。接合部のうちの少なくとも二つが独立してアドレス指定されることができる。明るい光が必要とされる場合は、セグメント内の全ての接合部が起動される。ほの暗い光が必要とされる場合は、セグメント内の全ての接合部よりも少ない接合部が起動される。図7は4個のセグメント57を備えたデバイスを例示している。各々のセグメントは四つの接合部へと隔てられている。図7において、左上のセグメント57の四つの接合部は92、93、94、及び95とラベル付けされている。図8は、図7のデバイスが載置されているマウント98の平面図を例示している。接合部間の相互接続部が、上で説明したようにマウント上又はデバイス上に形成される。図7及び図8に例示されたデバイスにおいて、各々のセグメントにある上二つの接合部92及び接合部93が直列に接続されていて一緒に起動される。また、各々のセグメントにある下二つの接合部94及び接合部95が直列に接続されていて一緒に起動される。マウント98上の適切なパッド96に電流を供給することによって、各々のセグメント57に対して所与の時刻に接合部の全て若しくは接合部の半分が起動されるか、又は接合部の全てが起動されない。
【００２２】
個々にアドレス指定可能なLEDのセグメントが関与する光源に対する一つの課題は、所与の照明アプリケーション用の、しばしば限定された角円錐内の光のみしか許容されない投影用の光学系である。多くの場合、III族の窒素化合物のLEDはLEDの上面の法線に対して±90°の角度でランバート円錐状に光を発する。例えばF＃2光学系は±14.5°の円錐状の光を受け入れ、F＃1光学系は±30°の円錐を受け入れる。これらの光学系では、ランバート円錐状に光を発するセグメント化されたLEDから発した光の内でそれぞれ僅か6％及び25％を使用することができ、個別にパッケージ化されたLEDを備えた光源と比較して、セグメント化されたLEDを備えた光源の効率を低下させてしまい、各々のLEDに付随する視準光学系によって狭い角度をもつ円錐へと光がコリメートされる。
【００２３】
本発明の実施例では、一つ以上のセグメント化されたLEDがセグメントごとに個々のコリメータと組み合わされる。当該コリメータはスペーサに取り付けられ、同スペーサは各々のLEDセグメントとコリメータとの間の間隔を制御し、且つコリメータをLEDセグメントと位置合わせする。コリメータは、各々のセグメントにより発された光の円錐角を減じ、投影光学系によって光を効率的に使うことができる。
【００２４】
図4は、セグメント化されたLED、スペーサ、及び個々のコリメータの断面図である。2個のセグメントと、2個のコリメータ78a、同78bとが例示されている。例示されているセグメントは、半導体層58の上に配置された波長変換層56を有する。両方のセグメントが相互接続部70によってマウント12に結合されている。
【００２５】
スペーサ72がセグメント化されたLEDの周囲に配置されている。図5はスペーサの一例を例示している。4個のセグメント57を有するLEDが図5に例示されている。セグメント化されたLEDは、スペーサの開口部によって位置合わせされる。スペーサの開口部の大きさが、コリメータ78a、同78bに入る光源の寸法をコントロールする。光をコリメータ78a、同78bへと導くために、スペーサ72の側壁87は概して反射性である。スペーサ72は例えばPPA及びPCTなどの反射性の白色の材料か、Ti02などの反射材料を含む硬いシリコンか、又は白色の反射性のセラミックを含む、何らかの適切な材料から形成される。
【００２６】
コリメータ78a、同78bの底部とLEDセグメントの頂部との間の距離、即ち図4に例示されているスペーサの側壁87の高さを正確に制御するために、スペーサがマウント12の上面に結合される。例えばスペーサ72がマウント12の端部76でマウント12に接着されてもよいし、又はマウント12及びセグメント化されたLEDの上にモールド成形されてもよい。オーバーモールド成形に関しては、本願明細書に参照されて組込まれる米国特許公報US 7,352,01 1に更に詳細に説明されている。コリメータ78a、同78bの底部とLEDセグメントの頂部との間の間隔は、幾つかの実施例において10μmと100μmとの間にあり、幾つかの実施例において40μmと60μmとの間にあり、幾つかの実施例においては50μm未満である。コリメータ78a、同78bの底部とLEDセグメントの頂部との間の距離を正確に制御すると、隣接するセグメントの間のクロストークを減じることによってデバイスの効率を改善できる。
【００２７】
スペーサ72は、必要の有無にかかわらず、図4に例示したようにマウント12の側を越えて延在する部分88を有する。例えばオーバーモールド成形又は接着によって、当該部分88の側面を介してスペーサ72をマウント12の側面に取り付けてもよい。
【００２８】
いくつかの実施例では、オプションの側面コーティング74が半導体層58の側面、波長変換層56の側面、又は両方の側面に処理される。半導体層58の側面及び波長変換層56の側面から漏れる光を防止又は減じるために、側面コーティングは反射性である。側面コーティングは、半導体層58の側面及び波長変換層56の側面に塗布されるか若しくは処理された反射性のコーティングであるか、又は例えばPPA及びPCTなどの反射する白色の材料、Ti02などの反射材料を有する硬いシリコン、又は白色の反射性のセラミックから形成された構造体である。いくつかの実施例では、側面コーティング74がコリメータ78a、同78bの底部とLEDセグメントの頂部との間の距離、即ち側壁87の高さを正確に制御するために用いられる。図4に例示したように、例えばスペーサ72を側面コーティング74上に載置又は接触させることによって、側面コーティング74を基準として使用してもよい。いくつかの実施例では、マウント12とスペーサ72との間に形成される取付け部に加えて、又は同取付け部の代わりに、例えばオーバーモールド成形又は接着によってスペーサ72が側面コーティング74に取り付けられる。
【００２９】
図6に例示されるデバイスでは側面コーティング74が省略されている。図6のスペーサ72は、例えばマウント12へと取り付けられたセグメント上にモールド成形されたシリコンでもよい。
【００３０】
コリメータ78a、同78bは反射性の側壁を備えた空洞でもよいし、又は反射性を得るために全反射を生じさせる誘電材料でもよい。コリメータは、LEDの各々のセグメント57と位置合わせされる。隣接するコリメータは距離80だけ互いに間隔を置かれる。隣接するコリメータ間の間隔はスペーサ部品82により維持されることができ、同部品は例えば、所望する直径をもつボール又はワイヤでもよい。隣接するコリメータは、幾つかの実施例では1乃至200μmの間隔を置かれることができ、幾つかの実施例では5乃至50μmの間隔を置かれることができる。コリメータをLEDセグメントと位置合わせするために、スペーサ72の上面90の下に延在している凹部86にコリメータ78a、同78bが配置されてもよい。例えばスペーサ72の開口部の端部84に位置する接着材層によって、コリメータ78a、同78bがスペーサ72に取り付けられる。コリメータ78が固体材料である実施例においては、端部84に在る、通常光を吸収する接着剤が光を吸収することはない。何故ならば、図4及び図6に示された光線で例示するように、スペーサ72の形状が端部84に届く光を阻止するからである。
【００３１】
図9に例示したように、立方体であるコリメータ78の出射面はセグメント57の表面に対して傾斜している。コリメータ78は直線の壁104をもっており、同壁はセグメント57の表面と直角をなし、しばしば、別のセグメントに付随する隣接するコリメータの直線の側壁のすぐ近くにある。コリメータ78はまた、セグメント57の上面と直角をなす平面に対して鋭角で配置された傾斜する側壁102をもっている。コリメータの入射面108はセグメント57の上面と平行である。入射面108又はセグメント57の上面と平行ではないように、同コリメータの出射面106は傾斜している。例えば図9に例示したように直線の壁104が傾斜した壁102よりも長いよう、出射面106は角度を付けられることができる。この態様で出射面を加工することによって、コリメータ78の非対称性に起因して生じる出射光の何らかのスキューを少なくとも部分的に補正できる。
【００３２】
本発明の実施例による各々のLEDセグメント用の個々のコリメータは、各々のセグメントからの光をアプリケーションの投影光学系83用に十分に狭い角度をもつ円錐へと導く。大きな角度で各々のセグメントから発された光は、失われるよりはむしろ、コリメータへと導かれることができ、これは光源の効率を改善する。各々のセグメントにより発された光の円錐角を減じることによって、隣接したセグメント間のクロストークを減じることができ、これは、本発明の実施例による光源を用いたデバイスの投影精度を改善する。コリメータをマウントの上面に結合しているスペーサに取り付けることによって、各々のコリメータの底部と各々のLEDセグメントの表面との間の距離を正確に制御できるので、デバイスの効率を改善できる。
【００３３】
本発明が詳細に説明されたことにより本発明の開示が与えられると、本願明細書において説明されている本発明の概念の意図から逸脱することなく、本発明に対して改変が成されることができると当業者は理解することであろう。これ故、例示され説明された特定の実施例に本発明の範囲が限定されないことが意図されている。
【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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【図９】
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【国際調査報告】
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