(57)【要約】  光源（９）と、光源のための支持体（８）と、光学素子（１）とを備えた発光モジュールが提供される。光学素子（１）は嵌合ピン（２）を有し、この嵌合ピン（２）は支持体（８）の対応する切り欠きに係入される。発光モジュールは光学的な投影装置ならびに自動車のヘッドライトにおける使用に殊に適している。
2008533726.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源（９）と、光源のための支持体（８）と、光学素子（１）とを備えた発光モジュールにおいて、
前記光学素子（１）が嵌合ピン（２）を有し、該嵌合ピン（２）は前記支持体（８）の対応する切り欠きに係入されることを特徴とする、発光モジュール。
【請求項２】
前記嵌合ピン（２）は前記支持体（８）上における前記光学素子（１）の調整のために設けられている、請求項１記載の発光モジュール。
【請求項３】
前記嵌合ピン（２）は前記光学素子（１）と前記支持体（８）との間における機械的な接続を媒介する、請求項１および２のうちの少なくとも１項記載の発光モジュール。
【請求項４】
前記嵌合ピン（２）はモジュールの調整のために設けられている、請求項１から３までのうちの少なくとも１項記載の発光モジュール。
【請求項５】
前記嵌合ピン（２）はモジュールの機械的な固定のために設けられている、請求項１から４までのうちの少なくとも１項記載の発光モジュール。
【請求項６】
前記嵌合ピン（２）はモジュールに後置されている別の光学素子の調整に適している、請求項１から５までのうちの少なくとも１項記載の発光モジュール。
【請求項７】
前記嵌合ピン（２）は前記別の光学素子の機械的な固定のために設けられている、請求項１から６までのうちの少なくとも１項記載の発光モジュール。
【請求項８】
前記嵌合ピン（２）の断面が星形に形成されている、請求項１から７までのうちの少なくとも１項記載の発光モジュール。
【請求項９】
前記嵌合ピン（２）の直径が該嵌合ピンに沿って変化する、請求項１から８までのうちの少なくとも１項記載の発光モジュール。
【請求項１０】
少なくとも１つの嵌合ピン（２）の周囲に接着手段を受容するための溜めが配置されている、請求項１から９までのうちの少なくとも１項記載の発光モジュール。
【請求項１１】
前記光学素子（1）はホルダー（５）および光学ボディ（６）を包含する、請求項１から１０までのうちの少なくとも１項記載の発光モジュール。
【請求項１２】
前記光学ボディ（６）は集光器として形成されており、該集光器は前記光源（９）に向かって先細りにされている、請求項１から１１までのうちの少なくとも１項記載の発光モジュール。
【請求項１３】
前記光学ボディ（６）は中実体として形成されている、請求項１から１２までのうちの少なくとも１項記載の発光モジュール。
【請求項１４】
前記光学ボディ（６）は以下の材料、すなわちＰＭＭＡ、ＰＭＭＩ、ＰＣ、Ｍａｋｒｏｌｏｎ、ＡＰＥＣ、ＣＯＣのうちの１つを含有する、請求項１から１３までのうちの少なくとも１項記載の発光モジュール。
【請求項１５】
前記ホルダー（５）は側方において前記光学ボディ（６）を包囲する、請求項１から１４までのうちの少なくとも１項記載の発光モジュール。
【請求項１６】
前記ホルダー（５）は部分的に湾曲した側面を有する、請求項１から１５までのうちの少なくとも１項記載の発光モジュール。
【請求項１７】
前記ホルダー（５）は少なくとも部分的に中空体円筒の形式で形成されており、該中空体円筒は側方において前記光学ボディ（６）を包囲する、請求項１から１６までのうちの少なくとも１項記載の発光モジュール。
【請求項１８】
前記光学素子（１）はボックス状に形成されている、請求項１から１７までのうちの少なくとも１項記載の発光モジュール。
【請求項１９】
前記光学素子（１）は前記光源（９）を少なくとも４つの面によって包囲する、請求項１から１８までのうちの少なくとも１項記載の発光モジュール。
【請求項２０】
前記光学素子（１）はワンピースで形成されている、請求項１から１９までのうちの少なくとも１項記載の発光モジュール。
【請求項２１】
前記光学素子（１）はマルチピースで形成されている、請求項１から１９までのうちの少なくとも１項記載の発光モジュール。
【請求項２２】
前記光源（９）は少なくとも１つの発光ダイオードチップを包含する、請求項１から２１までのうちの少なくとも１項記載の発光モジュール。
【請求項２３】
発光ダイオードチップは封止材料によって覆われていない、請求項１から２２までのうちの少なくとも１項記載の発光モジュール。
【請求項２４】
前記光源の発光ダイオードチップと前記光学素子（１）の光入射面（４）との間には空気で満たされた隙間が配置されている、請求項１から２３までのうちの少なくとも１項記載の発光モジュール。
【請求項２５】
前記光学素子（1）は発光ダイオードチップの封止材料と共に接触面を有する、請求項１から２４までのうちの少なくとも１項記載の発光モジュール。
【請求項２６】
発光ダイオードチップと前記光学素子（１）の光入射面（４）との距離は最大で２５０μｍである、請求項１から２５までのうちの少なくとも１項記載の発光モジュール。
【請求項２７】
光学的な投影装置または自動車のヘッドライトにおける照明装置として設けられている、請求項１から２６までのうちの少なくとも１項記載の発光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光モジュールに関する。
【０００２】
本発明の課題は、非常に簡単に製造可能な発光モジュールを提供することである。
【０００３】
発光モジュールの少なくとも１つの実施形態によれば、発光モジュールが光源を有し、この光源は支持体上に固定されている。光源は例えば１つまたは複数の発光ダイオードチップでよい。
【０００４】
支持体は光源と電気的に接触するためのコンタクト位置および導体路を有する。さらに有利には、支持体は光源の動作時に発生する熱を排出することに適している。したがって支持体は良好な熱伝性を有する。例えば、支持体はプリント回路基板（PCB：printed circuit board）またはメタルコア基板である。
【０００５】
発光モジュールの少なくとも１つの実施形態によれば、モジュールが嵌合ピンを備えた光学素子を有する。すなわち、光学素子には少なくとも１つの嵌合ピンが取り付けられているか、光学素子は少なくとも１つの嵌合ピンと一体的に形成されている。有利には、光学素子の嵌合ピンが支持体の対応する切り欠きに係入されている。すなわち、支持体は切り欠き、例えば孔を有し、この切り欠きに光学素子の嵌合ピンを係入させることができる。有利には光学素子は、動作時に光源によって形成される電磁ビームの少なくとも一部が光学素子を通過し、且つこの光学素子によって光学的な影響を受けるように支持体上に配置されている。
【０００６】
発光モジュールのすくなくとも１つの実施形態によれば、発光モジュールは光源と、この光源のための支持体と、光学素子とを包含し、光学素子は嵌合ピンを有し、この嵌合ピンは支持体の対応する切り欠きに係入されている。
【０００７】
発光モジュールの少なくとも１つの実施形態によれば、嵌合ピンが支持体上における光学素子の調整のために設けられている。すなわち嵌合ピンは調整ピンとして機能し、この嵌合ピンを用いて光学素子を光源に相対的に調整することができる。例えば、光学素子を光源に相対的に中心に配置することができる。有利には、支持体の切り欠きの形状、大きさおよび配置ならびに光学素子の嵌合ピンの形状、大きさおよび配置は、切り欠きへの嵌合ピンの簡単な差し込みまたは嵌め込みによって光源に相対的な光学素子の精確な調整を行えるように相互に調節されている。
【０００８】
発光モジュールのこの構成は、僅かな技術的な手間および高い精度での支持体上への光学素子の取り付けを実現する。例えば、光学素子と支持体との機械的な接続を接着剤のような接着手段によって媒介させることができ、この接着手段は光学素子と支持体との間に配置されている。
【０００９】
発光モジュールの少なくとも１つの実施形態によれば、嵌合ピンが光学素子と支持体との間の機械的な接続を媒介する。このことは、例えば支持体の切り欠きへの光学素子の嵌合ピンのプレス嵌めによって達成することができる。切り欠きの横方向の拡張部、すなわち、例えば切り欠きの直径は嵌合ピンの横方向の拡張部、例えば直径よりも僅かに小さくなるよう選定されている。支持体の相応の切り欠きへの嵌合ピンの機械的な嵌め込みによって、光学素子と支持体との間の機械的で固定的な接続が生じる。付加的に光学素子と支持体との間に、例えば発光モジュールのこれら２つの構成素子間の機械的な接続を付加的に媒介する接着手段をさらに設けることができる。
【００１０】
発光モジュールの少なくとも１つの実施形態によれば、光学素子の嵌合ピンが発光モジュールの調整のために設けられている。このために嵌合ピンの長さは、この嵌合ピンが支持体の切り欠きを通過して支持体の光学素子側とは反対側に突出するように形成されている。このようにして、光学素子の嵌合ピンはモジュール全体の嵌合ピンとして機能することができる。この場合モジュールを例えばモジュールホルダーに相対的に調整することができる。
【００１１】
モジュールホルダーは例えば冷却ボディであり、この冷却ボディは冷却リブも包含することができる。モジュールホルダーは少なくとも発光モジュールを実装するために設けられている表面上に切り欠きを有し、この切り欠きに光学素子の嵌合ピンが係入される。発光モジュールをモジュールホルダーに機械的に固定するために、発光モジュールとモジュールホルダーとの間に接着手段を配置することができる。しかしながら、発光モジュールを少なくとも１つのネジを用いてモジュールホルダーに固定することもできる。
【００１２】
発光モジュールをモジュールホルダーに相対的に精確に調整することによって、発光モジュールを別の光学素子に相対的に調整することもでき、この別の光学素子をモジュールホルダーと接続することができる。
【００１３】
発光モジュールの少なくとも１つの実施形態によれば、嵌合ピンがモジュールの機械的な固定のために設けられている。すなわち嵌合ピンは、支持体の切り欠きを通過して支持体の光学素子側とは反対側まで延びている。発光モジュールはモジュールホルダー上に取り付けられ、このモジュールホルダーは嵌合ピンに対応する切り欠きを有し、この切り欠きに嵌合ピンが係入される。切り欠きおよび嵌合ピンの横方向の拡張部は、発光モジュールのモジュールホルダーへの押し込みによってモジュールホルダーと発光モジュールとの間の機械的な固定的な接続が生じるように相互に適合されている。すなわち、発光モジュールを嵌合ピンを用いてプレス嵌めすることによりモジュールホルダーと接続することができる。さらに付加的に、発光モジュールを例えば接着剤のような接着手段を用いて、または少なくとも１つのネジを用いてモジュールホルダーに固定することも可能である。
【００１４】
さらに発光モジュールの少なくとも１つの実施形態によれば、光学素子の嵌合ピンはモジュールに後置されている別の光学素子の調整に適している。別の光学素子は投影レンズのような二次光学系でよい。発光モジュールの光学素子を通過するビームの少なくとも一部は続けて二次光学系を通過し、この二次光学系によって光学的な影響を受ける。
【００１５】
発光モジュールの光学素子はこの実施形態において、有利には少なくとも１つの嵌合ピンを有し、この嵌合ピンは二次光学系の方向に、すなわち例えば支持体から遠ざかる方向に延びる。二次光学系は対応する切り欠きを有し、この切り欠きに嵌合ピンを係入することができる。嵌合ピンは支持体の方向にも二次光学系の方向にも延びているので、同一の嵌合ピンが支持体に相対的な光学素子の調整のためにも、発光モジュールに相対的な二次光学系の調整のためにも使用される。しかしながら、光学素子がこの光学素子の調整に適している嵌合ピンと、二次光学系の調整のために設けられている別の嵌合ピンとを有することも考えられる。
【００１６】
発光モジュールの少なくとも１つの実施形態によれば、光学素子の嵌合ピンが別の光学素子の機械的な固定のために設けられている。このことは例えば、上述したように、プレス嵌めによって行うことができる。
【００１７】
発光モジュールの少なくとも１つの実施形態によれば、モジュールホルダー、例えば冷却ボディ上における発光モジュールの実装ための別の嵌合ピンおよび／または光学素子のホルダーにおける光学素子の光学ボディの実装ための光学ピンが設けられている。さらにこの嵌合ピンを別個に設けることができるか、光学素子、光学ボディないしホルダーに成形することができるか、光学素子の上述の嵌合ピンと同一のものであってもよい。
【００１８】
総じて、上述の発光モジュールは殊に、光学素子に取り付けられている嵌合ピンを用いて、またはこの光学素子と一体的に形成されている嵌合ピンを用いて、光源に相対的な光学素子の殊に精確な調整を行うことができるという着想を利用する。さらに、同一の嵌合ピンまたは別の嵌合ピンを用いて、モジュールホルダーおよび／または二次光学系に相対的な発光モジュールの調整を行うことができる。総じて、殊に簡単なやり方で、非常に精確に調整された光学装置を形成することができ、このような光学装置においては光源に第１の光学素子、また必要に応じて別の光学素子が後置されている。
【００１９】
発光モジュールの少なくとも１つの実施形態によれば、光学素子の嵌合ピンの断面が星型に形成されている。すなわち、支持体の対応する切り欠きに係入される嵌合ピンの少なくとも各端部が星型の断面を有する。このようにして、寸法安定における変動、すなわち例えば支持体の切り欠きの横方向の拡張部の変動または嵌合ピンの横方向の拡張部の変動を殊に良好に補償調整することができる。殊に、星型に形成されている嵌合ピンをこの嵌合ピンが係入される切り欠きに、例えば嵌合ピンが平滑な被覆面を有する中実体円筒として形成されている場合よりも良好に適合させることができるという知識を基礎とする。
【００２０】
発光モジュールの少なくとも１つの実施形態によれば、光学素子の少なくとも１つの嵌合ピンが嵌合ピンに沿って可変の直径を有する。直径を例えば嵌合ピンに沿って、この嵌合ピンが支持体、モジュールホルダーおよび／または二次光学系の拡張部の種々の直径に適合されているように変化させることができる。さらには、光学素子がいわばこの光学素子に沿って延びている脚の上に立っていることも考えられる。例えば支持体の切り欠きに係入されるその種の嵌合ピンの端部は残りの嵌合ピンの直径よりも小さい直径を有することができる。さらには、嵌合ピンの断面が軸方向において継続的に変化することも考えられる。この場合嵌合ピンはピラミッド断端形状または円錐断端形状として実施されている。
【００２１】
発光モジュールの少なくとも１つの実施形態によれば、嵌合ピンのうちの少なくとも１つに、例えば接着手段のための溜めが配置されている。溜めを、嵌合ピンの周囲を包囲する環状の溝の形で形成することができる。光学素子が接着手段、例えば接着剤を用いて支持体上に固定されている場合には、溝は余剰な接着手段を受容することに適している。
【００２２】
発光モジュールの少なくとも１つの実施形態によれば、光学素子がホルダーおよび光学ボディを包含する。ホルダーは光学ボディを機械的に保持することに適している。有利にはホルダーに光学ボディの嵌合ピンが取り付けられているか、嵌合ピンがホルダーと一体的に形成されている。光学ボディは光学素子の本来的な光学的な構成要素を表す。光学ボディは例えば、この光学ボディを通過するビームのビーム成形に適している。ホルダーは有利には、このホルダーが光学ボディの光学的な特性に可能な限り影響を及ぼさないよう、または殆ど影響を及ぼさないように光学ボディに取り付けられているか、光学ボディに接続されている。
【００２３】
発光モジュールの少なくとも１つの実施形態によれば、光学ボディは集光器として形成されており、この集光器は光源に向かって先細りにされている。モジュールの少なくとも１つの実施形態によれば、光学ボディを少なくとも部分的に以下の光学的な基本素子、すなわち複合放物型集光器（CPC - Compound parabolic concentrator）、複合楕円型集光器（CEC - Compound elliptic concentrator）、複合双曲面集光器（CHC - Compound hyperbolic concentrator）のうちの少なくとも１つの形式で形成することができる。すなわち、光学素子の側面は少なくとも部分的にこれらの光学的な基本素子のうちの１つの形式で成形されている。さらには集光器が少なくとも部分的に、光源に向かって先細りにされている、円錐断端形状またはピラミッド断端形状に従い成形されていることも可能である。光学ボディを中実体として形成することができる。しかしながら、光学ボディが中空体によって実現されており、この中空体の内壁が反射性に形成されており、例えば反射性にコーティングされていることも考えられる。
【００２４】
発光モジュールの少なくとも１つの実施形態によれば、光学素子の光学ボディがビーム放射面を有し、このビーム放射面を以下の形状、すなわち球面状、非球面状、楕円状のうちの少なくとも１つの形状に湾曲することができる。
【００２５】
発光モジュールの少なくとも１つの実施形態によれば、光学素子の光学ボディが中実体として形成されている。光学ボディは有利には透明な材料を含有する。光学ボディの側面における反射は有利には全反射によって行われる。有利には光学ボディが透明な材料を含有するか、光学ボディがそのような透明な材料からなる。殊に有利には、光学ボディが以下の材料、すなわちＰＭＭＡ、ＰＭＭＩ、ＰＣ、Ｍａｋｒｏｌｏｎ、ＡＰＥＣ、ガラスのうちの１つを含有するか、これらの材料のうちの１つからなる。
【００２６】
発光モジュールの少なくとも１つの実施形態によれば、光学素子のホルダーが側方において光学ボディを包囲する。ホルダーは例えばフレーム状に光源の周囲において実施されている。光学ボディはホルダー上に載置されているか、ホルダーに成形されているか、その他のやり方でホルダーに固定されている。ホルダーに嵌合ピンを形成することができ、この嵌合ピンは支持体の対応する切り欠きに係入されている。ホルダーおよび光学ボディをワンピースで形成することができる。すなわちホルダーおよび光学ボディは一体的に相互に接続されている。しかしながら光学素子をマルチピースで形成することもできる。この場合、ホルダーは光学ボディが差し込まれるか、嵌め込まれるか、クリップ止めされるか、接着することができる別個の素子である。
【００２７】
モジュールの少なくとも１つの実施形態によれば、光学素子のホルダーが部分的に湾曲した側面を有する。このためにホルダーを例えば少なくとも部分的に中空体円筒の形式で形成することができる。中空体円筒の形式とは、ホルダーの側壁が少なくとも部分的に円形状、楕円状または楕円形の底面を有する円筒のように湾曲されていることを意味する。しかしながら部分的にホルダーの側壁を平坦に、すなわち湾曲部無しに形成することができる。ホルダーの側壁のその種の平坦な領域は、例えば光学素子の実装および製造を容易にすることができる。
【００２８】
フレーム状のホルダーは殊に、光学素子の熱的な歪みがその種のホルダーによって良好に補償されるという知識を利用する。光源の動作時に光学素子が加熱されると、支持体上に固定されているホルダーは支持体から離れるように方向に膨張する。光学ボディは有利にはホルダーの支持体側とは反対側の上面において少なくとも２個所でホルダーに固定されている。したがって光学素子はホルダーの上面から離れるように支持体の方向に膨張する。有利にはホルダーと光学ボディが適合された熱膨張係数を有する。このためにホルダーおよび光学ボディを例えば同一の材料から形成することができる。
【００２９】
このようにして、支持体から離れる方向のホルダーの熱膨張および支持体に向かう方向の光学ボディの熱膨張が補償される。このようにして光源から光学ボディの光入射面までの距離は少なくとも近似的に一定に保たれる。
【００３０】
付加的に光学素子のホルダーが少なくとも部分的に湾曲した側面を有する場合には、光学素子の熱的な歪みも支持体に並行な面において殊に効率的に補償される。光学素子のこの形状により、モジュールの加熱時においても支持体に平行な面において光源に相対的な光学素子の殊に精確な位置決めが実現される。
【００３１】
発光モジュールの少なくとも１つの実施形態によれば、光学素子がボックス状に形成されている。すなわち、例えばホルダーがボックスの形式で成形されており、このホルダーは湾曲した側面を有することもできる。ホルダーは、支持体上に配置されている光源を有利には少なくとも４つの面で包囲する。すなわち光学素子は光学的な特性を示す以外にも、光源を機械的な負荷および汚れから保護する。
【００３２】
発光モジュールの少なくとも１つの実施形態によれば、光学素子がワンピースで形成されている。すなわち、光学素子の全ての構成部分、例えば嵌合ピン、ホルダーおよび光学ボディが一体的に相互に接続されている。有利には、光学素子の全ての部分が同一の材料からなる。この場合、光学素子を有利には射出成型法により製造することができる。
【００３３】
発光モジュールの少なくとも１つの実施形態によれば、光学素子がマルチピースで形成されている。すなわち、光学素子の少なくとも一部、例えば嵌合ピン、光学ボディまたはホルダーが光学素子の他の構成部材とは別個に製造されている。この場合においても個々の構成部材を射出成型法により製造することができる。しかしながらこの場合においては、種々の構成要素を異なる材料から製造することも可能である。さらに、例えばホルダー５を透明に形成するのではなく、着色するか黒くすることも可能である。
【００３４】
発光モジュールの少なくとも１つの実施形態によれば、光源が少なくとも１つの発光ダイオードチップを包含する。殊に有利には光源が薄膜フィルム形式の複数の発光ダイオードチップを包含する。
【００３５】
薄膜発光ダイオードチップは、殊に以下の特徴を有する：
−ビームを形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の主面に反射層が被着さ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形成された電磁ビーム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。反射層は例えばブラッグミラーである。殊に有利には反射層が金属ミラーであり、この金属ミラーは例えば、銀、金、ゲルマニウム、アルミニウムおよび白金を含むグループの材料のうちの少なくとも１つを含有する薄い層によって形成されている。
−エピタキシャル層列は、２０μｍまたはそれ以下の範囲、殊に１０μｍの範囲の厚さを有している。エピタキシャル層列は、電磁ビームを形成するために例えばｐｎ接合部、単一量子井戸構造または多重量子井戸構造を有する。本明細書において量子井戸構造の概念には、キャリアの閉じこめによってそのエネルギ状態が量子化されるあらゆる構造が含まれる。殊に、量子井戸構造の概念には量子化の次元数に関する規定は含まれない。したがって量子化には殊に、量子箱、量子細線、量子点およびこれらの構造のあらゆる組み合わせが含まれる。
−エピタキシャル層列には、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つの半導体層が含まれており、理想的な場合にはこの面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、つまりこの光分布はできるかぎりエルゴード的な確率分散特性を有している。
【００３６】
殊に有利には、支持体素子を成長基板に比べて比較的自由に選択することができる。つまり支持体は構成部材に対する多くの特性、例えば電気的および／または熱的な伝導性または安定性に関して成長基板よりも適している。つまりこの成長基板にはエピタキシャルに成長される価値の高い層列を製造するために厳しい制限が課されている。したがって価値の高いエピタキシャル層を得るためには、エピタキシャルに析出される材料を例えば成長基板に対して格子適合させなければならない。
【００３７】
薄膜発光ダイオードチップの基本原理については、例えばI. Schnitzerらによる「30% external quantum efficiency from surface textured LEDs」、Appl. Phys. Lett.、１９９３年１０月、第６３巻、第２１７４〜２１７６頁に記載されており、その開示内容は参照により本願に含まれるものとする。
【００３８】
発光モジュールの少なくとも１つの実施形態によれば、発光ダイオードチップに封止材料は必要とされない。これは殊に、光学素子がボックスの形式で形成されており、且つ発光ダイオードチップが少なくとも４つの面によって包囲されている場合に可能である。このようにして発光ダイオードチップは封止材料を省略した場合であっても機械的な負荷および汚れに対して保護されている。
【００３９】
少なくとも１つの実施形態によれば、光源の発光ダイオードチップと光学素子の光入射面との間に隙間を配置することができる。隙間は例えば気体、有利には空気で充填されている。
【００４０】
発光モジュールの少なくとも１つの実施形態によれば、発光モジュールの光学素子は光源の発光ダイオードチップの封止樹脂と共に接触面を有する。このために光学素子の光入射面を発光ダイオードチップの封止樹脂に押し込むことができる。発光ダイオードチップの封止樹脂を光学素子の取り付け後に硬化させることができる。もしくは封止樹脂は硬化させる必要のない軟質でゲル状の封止樹脂である。
【００４１】
しかしながら、発光ダイオードチップを封止材料で注型し、この封止材料を硬化させることも考えられる。続けて、封止された発光ダイオードチップをゲル状の別の封止材料で取り囲むことができる。有利にはこの封止材料は完全に硬化されない。光学素子の光入射面は支持体上への光学素子の実装時にこのゲル状の封止材料に押し込まれる。例えばゲル状の封止樹脂はカップリングゲルまたは屈折率整合ゲルである。封止材料は例えば、発光ダイオードチップと光学素子との間に光学的な結合を確立し、光源から光学素子に電磁ビームが入射する際の屈折率の跳躍的な変化はごく僅かであるようにすること、もしくは全く生じないようにすることに殊に良好に適している。
【００４２】
少なくとも１つの実施形態によれば、光学素子の光入射面と発光ダイオードチップの光放射面との距離は最大で２５０μｍ、有利には最大で２００μｍである。光学素子と発光ダイオードチップとの間の距離がそのように短いことにより、発光ダイオードから放射される電磁ビームの可能な限り大部分が光学素子に入力結合される。
【００４３】
少なくとも１つの実施形態によれば、発光モジュールは光源として光学的な投影装置または自動車のヘッドライト、例えばフロントヘッドライトに設けられている。
【００４４】
すくなくとも１つの実施形態によれば、光学素子が少なくとも２つの嵌合ピンを有し、これら２つの嵌合ピンは支持体の対応する切り欠きに係入されている。このようにして、光源に相対的な光学系のねじれを光学素子の実装時に殊に効率的に阻止することができる。有利には光学素子が３つまたは４つの嵌合ピンを有し、これらの嵌合ピンは支持体の対応する切り欠きに係入されている。
【００４５】
少なくとも１つの実施形態によれば、光学素子は支持体上における光学素子の固定のために設けられている。さらには、嵌合ピンを加熱して押しつけ、支持体上における光学素子の機械的な固定を行うことも可能である。
【００４６】
以下では発光モジュールならびにその構成部分のさらなる利点、有利な実施形態および構成を実施例に基づき図面を参照しながら説明する。ここで、
図１は、光源と、この光源のための支持体と、光学素子とを備えた発光モジュールの実施例の概略的な斜視図であり、この実施例においては光学素子が嵌合ピンを有し、この嵌合ピンは支持体の対応する切り欠きに係入されている。
【００４７】
図２は、発光モジュールのための有利にはワンピース、すなわち単一の部品で形成されている光学素子の実施例の概略的な斜視図であり、
図３は、発光モジュールのための有利にはワンピースで形成されているフレーム状の光学素子の実施例の斜視図であり、
図４は、星形の嵌合ピンを備えた発光モジュールのための有利にはワンピースで形成されている光学素子の実施例の斜視図であり、
図５，６，７および８は、部分的にボックス状に実施されており、有利にはワンピースで形成されている集光器の形式の光学素子の実施例の４つのヴァリエーションの概略的な斜視図であり、
図９ａおよび９ｂは、支持体上に取り付けるための「脚」として形成されている嵌合ピンを有し、有利にはワンピースで形成されている集光器の形式の光学素子の実施例の概略的な斜視図であり、この実施例においては嵌合ピンが光学素子の光放射面の側方に設けられており、
図１０ａおよび１０ｂは、光学ボディおよびホルダーを備えたマルチピース、すなわち複数の部品で形成されている集光器の形式の光学素子の実施例の概略的な斜視図であり、
図１１および１２は、部分的にボックス状に実施されており、有利にはワンピースで形成されている集光器の形式の光学素子の実施例の２つのヴァリエーションの概略的な斜視図であり、
図１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆは、光学ボディおよびホルダーないし相応の発光モジュールを備えた、マルチピースで形成されている集光器の形式の光学素子の実施例の概略的な斜視図であり、
図１４ａ，１４ｂおよび１４ｃは、光学ボディおよびホルダーを有する、マルチピースで形成されている光学素子を備えた発光モジュールの実施例の概略的な斜視図であり、
図１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆは、冷却ボディの形でモジュールホルダーに取り付けられているホルダーと光学ボディとを有する、マルチピースで形成されている光学素子を備えた発光モジュールの実施例の概略的な斜視図であり、
図１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄおよび１６ｅは、光学ボディおよびホルダーを有する、マルチピースで形成されている光学素子を備えた発光モジュールの実施例の概略的な斜視図であり、
図１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅ，１７ｆは、嵌合ピンを有するフレーム状のホルダーが光放射面に成形されており、有利にはワンピースで形成されている集光器の形式の光学素子の実施例の２つのヴァリエーションの概略的な斜視図であり、
図１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄは、嵌合ピンを有するフレーム状のホルダーが光放射面に成形されており、有利にはワンピースで形成されている集光器の形式の光学素子の実施例の２つのヴァリエーションの概略的な斜視図であり、
図１９ａおよび１９ｂは、支持体上に配置されているＬＥＤチップの形の光源を包含する発光モジュールの概略図である。
【００４８】
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符号が付されている。図示されている構成要素は縮尺通りに示されたものではなく、むしろより良い理解のために個々の構成要素は部分的に誇張して大きく示されている場合もある。
【００４９】
図１は、本発明の発光モジュールの第１の実施例の概略的な斜視図である。図１は、支持体８上に固定されている光学素子１を示す。支持体８は例えば導体路を有する回路基板であり、この導体路を介して光源と電気的に接触している。回路基板は例えばメタルコア基板によって実現されており、このメタルコア基板は銅やアルミニウムのような良好な熱伝性材料を含有することができる。
【００５０】
光源は例えば発光ダイオードチップ９である。発光ダイオードチップ９をセラミック基板上に取り付けることができる。セラミック基板は有利にはスルーコンタクト部、例えばバイアを有し、このスルーコンタクト部を介して発光ダイオードチップ９は支持体の導体路と導電的に接続されている。セラミック基板は有利には以下の材料、すなわち少なくとも１つの亜硝酸アルミニウム、酸化アルミニウム、ガラスセラミック、ガラス、金属のうちの少なくとも１つを含有する。
【００５１】
光学素子はホルダー５および光学ボディ６を有する。図１の実施例においてホルダー５と光学ボディ６はワンピースで形成されている。例えば、光学素子１はこのために射出成型法またはトランスファー成型法により製造されている。光学素子１の光学ボディ６は例えば集光器によって実現されており、これら集光器は発光ダイオードチップ９に向かって先細りにされている。すなわち、発光ダイオードチップ９に向かう方向において各集光器の断面積は小さくなる。
【００５２】
上述したように光学ボディ６の側面を少なくとも部分的に、以下の光学素子、すなわちＣＰＣ、ＣＨＣ、ＣＥＣ、ピラミッド断端形状光学系、円錐断端形状光学系のうちの少なくとも１つの形式で形成することができる。光学ボディ６を中空体として形成することができ、この中空体の内面は動作時に発光ダイオードチップ９によって形成された電磁ビームの少なくとも大部分を反射させることに適した反射性の材料でコーティングされている。有利には光学ボディ６の内面は金属でコーティングされている。
【００５３】
光学ボディ６を発散の低減、ビームの成形および／または光学ボディを通過するビームの混合に使用することができる。
【００５４】
ビームの放射方向において光学ボディ６には光学素子１の光放射面３が後置されている。光放射面は例えば透明なプレートによって実現されており、この透明なプレートは有利にはホルダー５および光学ボディ６と同じ熱膨張係数を有する材料から製造されている。有利にはプレートは光学素子のその他の構成部分と同じ材料から製造されている。このために光放射面３を例えば光学素子１のその他の構成要素とワンピースで形成することができる。
【００５５】
光学素子１は嵌合ピン２を有する。嵌合ピン２は有利にはホルダー５と一体的に形成されている。有利には、嵌合ピン２はホルダー５および光学ボディ６と一緒に射出成型法により製造されている。
【００５６】
図１の実施例において光学素子１は３つの嵌合ピンを有する。嵌合ピンは調整ピンであり、支持体８の対応する切り欠きに係入される。光学素子１をホルダー５と支持体８との間の境界面において支持体８に機械的に固定するために接着手段を用いて支持体８上に接着させることができる。択一的または付加的に、光学素子１を嵌合ピン２でもってプレス嵌めにより支持体８と機械的に接続することも可能である。すなわち、支持体８の切り欠きは嵌合ピン２よりも僅かに小さい直径を有する。嵌合ピン２が支持体の切り欠きに機械的に嵌め込まれる場合には、調整と同時に支持体における光学素子の機械的な固定も行われる。
【００５７】
図１の実施例において光学素子１はボックス状に形成されている。すなわち、ホルダー５の側面はボックスまたは箱のように発光ダイオードチップ９を完全に包囲している。この場合、発光ダイオードチップ９の封止を省略することができる。光学素子１をボックス状に実施することにより、発光ダイオードチップ９は機械的な負荷および汚れから保護される。
【００５８】
この場合有利には光学ボディ６を殊に良好に発光ダイオードチップに適合させることができる。光学ボディ６を例えば発光ダイオードチップ９の非常に近くに案内することができ、これによって光学系の高さをより低く選定することができる。光学ボディ６の光入射面４と発光ダイオード９のビーム放射面との距離は有利には１００μｍ〜３００μｍ、殊に有利には１５０μｍ〜２５０μｍであるこの実施例において、光学素子の入射面４と発光ダイオードチップ９のビーム放射面との距離に関する制限は必要に応じて設けられており、例えば発光ダイオードチップ９のｎ側と接触させるボンディングワイヤによってのみ発生する。この実施例において発光ダイオードチップ９のビーム放射面と光学素子１の光入射面４との間には気体、例えば空気で満たされている空隙が存在する。
【００５９】
図２は、有利にはシングルピースで形成されている光学素子１の第２の実施例の概略的な斜視図である。上述の図１の実施例のように、光学素子はホルダー５および光学ボディ６を有する。図１の実施例とは異なり、図２の実施例における光学素子１はボックス状には実施されていない。光学ボディ６は有利には中実体として形成されている。例えば光学素子１は透明な材料、例えば透明なプラスチックから形成されている。有利には光学素子１は以下の材料：ＣＯＣ、ＰＭＭＡ、ＰＭＭＩ、ＰＣ、Ｍａｋｒｏｌｏｎ、ＡＰＥＣのうちの少なくとも１つを含有するか、これらの材料のうちの少なくとも１つからなる。
【００６０】
図２の実施例においては、光学ボディ６がそれぞれピラミッド断端形状で形成されており、各光学ボディ６の光入射面に向かって先細りにされている。光学素子１の光放射開口部３は各光学ボディ６の上方においてレンズ状に湾曲している。光放射面３のこの形状は一方ではビーム成形に使用され、他方では光学ボディ６を通過する電磁ビームの出力結合の確率を高める。
【００６１】
レンズ状に成形された光放射面３は有利にはホルダー５および光学ボディ６とワンピースで形成されている。有利には光学素子１全体がワンピースで射出成型法またはトランスファー成型法により製造されている。
【００６２】
さらに光学素子１は支持体８上におけるこの光学素子１の調整および／または固定のための嵌合ピン２を有し、これらの嵌合ピン２は同様に光学素子１とワンピースで形成されている。
【００６３】
ホルダー５は光学ボディ６をこの光学ボディ６の上面、すなわち光学素子１の光放射開口部３の近傍において包囲している。このようにして、光学ボディ６の光学的な特性のホルダー５により受ける影響が可能な限り少なくなることが保証されている。つまり、例えばビームを光学ボディ６の光入射開口部４においては、光学ボディ６のホルダーにおける妨害的な反射が生じることなく光学ボディ６に入力結合させることができる。
【００６４】
光学素子１は例えば図１の実施例において示されているように支持体８上に固定されている。有利には各光学ボディ６がそれぞれ１つの発光ダイオードチップ９に後置されている。有利には、光学ボディ６と発光ダイオードチップ９との間に、発光ダイオードチップの封止樹脂または屈折率整合ゲルが配置されている。これによって、発光ダイオードチップの所属の光学ボディ６との改善された光学的な結合が達成されている。すなわち、光入射面４における反射の確率が低減されている。発光ダイオードチップ９のビーム放射面と光学ボディ６の光入射面との距離は有利にはそれぞれ約２００μｍである。有利には、各発光ダイオードチップ９の封止樹脂と所属の光学ボディ６の光入射開口部４は接触面を有する。
【００６５】
このために光学素子１の光入射面４を発光ダイオードチップ９の封止樹脂に押し込むことができる。発光ダイオードチップ９の封止樹脂を光学素子１の取り付け後に硬化させることができる。もしくは封止樹脂は硬化させる必要のない軟質でゲル状の封止樹脂である。
【００６６】
しかしながら、発光ダイオードチップ９を封止材料で中継し、この封止材料を硬化させることも可能である。続けて、封止された発光ダイオードチップ９をゲル状の別の封止材料で包囲することができる。有利にはこの封止材料は完全に硬化されない。光学素子１の光入射面４は支持体８上への光学素子１の実装の時にこのゲル状の封止材料に押し込まれる。例えばゲル状の封止樹脂はカップリングゲルまたは屈折率整合ゲルである。封止材料は例えば、発光ダイオードチップ９と光学素子１とを光学的に結合させ、光源９から光学素子１に電磁ビームが入射する際の屈折率の跳躍的な変化をごく僅かにすること、もしくは全く生じないようにすることに殊に良好に適している。
【００６７】
図３は光学素子１の別の実施例を示す。この実施例において光学ボディ６は平行六面体の形で実現されており、この平行六面体を例えば複数の発光ダイオードチップ９に後置することができる。平行６面体を鏡面化された中空体として、または有利には中実体として形成することができる。この場合光学ボディ６は例えば上述の透明なプラスチックから形成されている。光学ボディ６は光混合器として使用される。光学ボディ６を例えば発光ダイオードチップ９に後置することができ、これらの発光ダイオードチップ９は種々の色の光の放射に適している。光学ボディ６はこれらの色を画一的な色の光、例えば白色光へと混合する。光学ボディ６は有利にはホルダー５とワンピースで形成されている。ホルダー５は対角線上に位置する少なくとも２つの面が、支持体８上における光学素子１の調整および／または実装のための嵌合ピン２を有する。有利には、光学素子１は射出成型法またはトランスファー成型法により製造されている。図３の実施例において光学ボディ６は光入射開口部４においてホルダー５のウェブ５ａに固定されている。
【００６８】
図４は、別の光学素子１の概略的な斜視図である。この実施例において光学ボディ６はレンズ状に形成されている。殊に、光学ボディ６の光放射開口部３を集束レンズのように凸状に外方に向かって湾曲させることができる。光放射開口部３は部分的に以下の形状、すなわち球面状、非球面状、楕円状のうちの少なくとも１つの湾曲部を有する。光放射開口部が湾曲していることにより、有利には光学ボディ６から光が出る際の全反射の確率が低減される。光学ボディ６は有利には複数の発光ダイオードチップ９に後置されている。しかしながら、光学素子１が図４の実施例のようにただ１つの発光ダイオードチップ９に後置されていることも可能である。光学ボディ６は３つのウェブ５ａによって保持され、有利にはこのウェブ５ａの端部に、支持体８上における光学素子１の調整および／または固定のための嵌合ピン２が設けられている。図示されている実施例において、嵌合ピンは星型に形成されている。これによって寸法安定性における変動を殊に良好に補償調整することができる。有利には図４の光学素子はワンピースで形成されており、射出成型法またはトランスファー成型法により製造されている。
【００６９】
図５は、図１に示した光学素子に類似する別の光学素子１の概略的な斜視図である。光学素子は９つの光学ボディ６を有し、これらの光学ボディ６は有利にはそれぞれ個々の発光ダイオードチップ９に後置されている。図５の光学素子１はボックス状に実施されているので、必要に応じて発光ダイオードチップ９の封止樹脂を省略することができる。
【００７０】
図６は、光学素子１の別の実施例の概略的な斜視図である。図１および図５の実施例とは異なり、光学素子１はボックス状には形成されていない。
【００７１】
図７は、光学素子１の別の実施例の概略的な斜視図である。図１，２，５および６の実施例とは異なり、光学素子１は光学ボディ６として単一の集光器を有する。光学ボディ６は例えば中空体として形成されており、この中空体の内壁は反射性にコーティングされている。有利には光学素子１は、図７に示したように、複数の発光ダイオードチップ９に後置されている。
【００７２】
図８は、図１を参照しながら説明した光学素子１の実施例に類似する、光学素子１の別の実施例の概略的な斜視図である。
【００７３】
図９ａおよび９ｂは、別の光学素子の実施例の概略的な斜視図である。図９ａおよび９ｂの実施例においては、光学ボディ６がホルダー５とワンピースで形成されている。ホルダー５は部分的に光学素子１の光放射面３によって形成されている。脚が光放射面３の側方に取り付けられており、光学ボディ６に沿って延びている。図９ａの実施例においては、光放射面３側とは反対側の脚の端面には、支持体８上における光学素子１の調整および／または固定のための嵌合ピン２が取り付けられている。図９ｂの実施例においては脚自体が嵌合ピン２を形成する。有利には、図９ａおよび９ｂに示されている光学素子１はそれぞれワンピースで形成されている。
【００７４】
図１０ａおよび１０ｂは、マルチピースで形成されている光学素子の２つの実施例の概略的な斜視図である。図１０ａの実施例においては、ホルダー５が有利には中実体として形成されている光学ボディ６を僅か２箇所で把持している。このようにして、光学ボディ６の光学特性がホルダー５により受ける影響は非常に少なくなる。
【００７５】
図１０ｂは、有利には複数の発光ダイオードチップ９に後置されている光学素子１を示す。光学ボディ６として、集光器がホルダー５の側壁にクリップ止めされている。ホルダー５の側壁はマンシェット５ｂによって一緒に保持され、このマンシェット５ｂは例えば側壁に被せ嵌められており、且つ側壁を部分的に包囲している。クリップ止めされた光学ボディ６は、内壁が反射性にコーティングされている中空体であるか、中実体である。
【００７６】
図１１は、光学素子１の別の実施例の概略的な斜視図である。図１１は図２の実施例の光学素子に類似する光学素子１を示す。光学素子はボックス状に実施されている。光学素子１の光学ボディ６は有利には中実体であり、この中実体はピラミッド断端形状を有する。しかしながら、例えば本明細書の共通の部分に記載した他の集光器も光学ボディ６として使用することができる。
【００７７】
図１２は、図１に示した実施例に類似する光学素子１の別の実施例の概略的な斜視図である。しかしながらこの実施例において光学素子はボックス状に形成されているのではなく、ホルダー５の４つの側壁は少なくとも部分的に開かれている。矩形に形成されている光学素子１の４つの角には、この光学素子１を調整および／または実装するための嵌合ピン２が設けられている。
【００７８】
図１３ａ〜１３ｆは、光学素子１の別の実施例の概略的な斜視図である。この実施例においては光学素子１がマルチピースで形成されている。光学素子１は図１３ａおよび図１３ｂに示されている光学ボディ６を有する。光学ボディ６は集光器および光放射面３からなる。有利には集光器が中実体として形成されており、この中実体を例えば上述の透明なプラスチックから構成することができる。図１３ａ〜１３ｆの実施例において光学ボディ６は光放射面３とワンピースで形成されている。光放射面３は集光器の上部において側面の端部を越えて突出しているので、ホルダー５において光学ボディ６を調整および／または機械的に固定するための嵌合ピン２には自由に接近することができる。
【００７９】
光学ボディ６の光入射面４には例えば複数の発光ダイオードチップ９を配置することができる。例えば５つの発光ダイオードチップ９が直線状に光入射面４に配置されている。有利には、光学ボディ６は光入射面４において発光ダイオードチップ９の封止樹脂を備えた接触面を有する。すなわち光学素子１は光入射面４でもって例えば発光ダイオードチップ９の封止樹脂に押し込まれている。
【００８０】
図１３ａおよび図１３ｂに示されている光学ボディ６は有利には射出成型法またはトランスファー成型法で製造されている。この光学ボディ６は殊に自動車のヘッドライトへの使用に殊に適している。例えば、図１３ａおよび１３ｂと関連させて説明しているように、光学ボディ６によって比較的広範な光分布を成形することができ、この光分布は自動車前方の空間を可能な限り均等に照明することに適している。
【００８１】
図１３ｃおよび１３ｄは図１３ａおよび図１３ｂの光学ボディ６のためのホルダー５を示す。ホルダー５は、光学ボディ６をホルダー５にクリップ止めすることができる、および／または、光放射面３の端部においてホルダー５に押し付けるまたは接着することができるように光学ボディ６に適合されている。光放射面３における嵌合ピン２は有利には、ホルダー５への光学ボディ６の調整および機械的な固定に使用される。ホルダー５は、光学ボディ６を収容するための開口部を有する基体ならびに底部プレートを有する。底部プレートは支持体８上においてホルダー５を調整するための嵌合ピン２を有する。有利にはホルダー５はワンピースで実施されている。ホルダー５の熱膨張係数は光学ボディ６の熱膨張係数に適合されている。ホルダー５を例えば光学ボディ６と同一の材料から形成することができる。さらにはホルダー５を着色するか黒くすることもできる。
【００８２】
図１３ｆおよび図１３ｇは、支持体８上に配置されている光学ボディ６およびホルダー５からなる光学素子１を示し、支持体８は例えば図１に関連させて説明した支持体８によって実現されている。光学ボディ６はホルダー５にクリップ止めされている。
【００８３】
図１４ａ〜図１４ｃは支持体８上に実装されている、図１３ａ〜図１３ｆの光学素子１の概略的な斜視図を種々の角度で示す。図１４ａおよび図１４ｃにおいては、ホルダー５の底部プレート上に形成されている嵌合ピン２が支持体８の対応する切り欠きに挿入されており、この支持体８の光学素子１側とは反対側において突出していることが見て取れる。したがってこれらの嵌合ピン２を光学素子１と支持体８からなるモジュールの調整および／または実装のために使用することができる。
【００８４】
図１５ａ〜１５ｆは、モジュールホルダー７上に取り付けられている光学素子１を有する発光モジュールの実施例の概略的な斜視図を示す。
【００８５】
光学素子１は例えば、図１３および図１４と関連させて説明したようにマルチピースで形成されている光学素子である。図１５ａ〜図１５ｆの実施例においてモジュールホルダー７は冷却リブ１０を有する冷却ボディとして形成されている。有利には、実装ホルダー７は例えば金属またはセラミック材料のような熱伝性の良好な材料から形成されている。例えば図１５ａおよび１５ｂから見て取れるように、ホルダー５の底部プレート上に配置されている嵌合ピン２をモジュールホルダー７上の発光モジュールの調整にも使用される。このために嵌合ピン２はモジュールホルダー７の対応する切り欠きに係入される。モジュールは例えばネジ１２を用いてモジュールホルダー７上に機械的に固定されている。
【００８６】
図１６ａ〜１６ｅは、発光モジュールの別の実施例の概略的な斜視図である。
【００８７】
モジュールは図１３ａおよび１３ｂに示した光学ボディに類似する光学ボディ６を有する（図１６ｃも参照されたい）。図１３ａおよび１３ｂに示した光学ボディとは異なり図１６ｃの光学ボディ６は短い。例えばこの光学ボディ６は、自動車のヘッドライトのハイビームのためのホットスポット光分布を発生させることに殊に適している。
【００８８】
図１７ａ〜１７ｆは光学素子１の別の実施例を示す。光学素子１は図１３〜図１６の光学ボディ６と同様に形成されている光学ボディ６を有する。
【００８９】
図１７ａ〜図１７ｄは広範な光分布のための光学ボディ６を示し、図１７ｅおよび図１７ｆはホットスポット分布のための光学ボディ６を示す。図１３〜図１６の実施例とは異なり、図１７ａ〜図１７ｆの光学素子１はワンピースで形成されており、有利には光学素子１が射出成型法またはトランスファー成型法により製造されている。
【００９０】
光学素子１は２箇所でホルダー５と一体的に接続されている。有利には光学素子１はホルダー５の支持体８側とは反対側においてこのホルダー５と接続されている。有利にはホルダー５は少なくとも部分的に湾曲して実施されている。すなわちホルダー５は少なくとも部分的に湾曲した側壁を有する。図１７ａ〜図１７ｆのホルダー５は楕円形の底面を有する中空体円筒の形状を有する。図１７ａ〜図１７ｆの光学素子１は例えば、ホルダー５のこの形状が光学素子の熱膨張を殊に良好に補償調整できるという知識を利用する。つまりホルダー５は加熱時に例えば支持体８上に固定されている光学素子１の底部プレートに対して垂直の方向において支持体８から離れるように膨張する。２箇所でホルダー５と接続されている光学ボディ６は底部プレートの方向において支持体８に向かって膨張する。光学素子１がワンピースで実施されていることに基づき、光学ボディ６とホルダー５は同じ熱膨張係数を有するので、２つの構成素子の熱膨張を相互に補償調整することができる。このようにして、発光ダイオードチップ９と光学ボディ６の光入射面４との距離を発光ダイオードチップ９の動作時においても実質的に一定に保つことができる。
【００９１】
さらにホルダー５の湾曲した形状は、支持体８に平行な平面における熱的な歪みを補償する。支持体８は例えばメタルコア基板であり、このメタルコア基板は加熱時に光学素子１よりも大きく膨張する。図示した少なくとも部分的に湾曲しているホルダー５は、支持体８に平行な平面における歪みを補償調整することに適している。このようにして、光学素子１の光入射面４は発光ダイオードチップ９の動作時においてもこの平面において発光ダイオードチップ９について殊に良好に調整され続ける。
【００９２】
光学素子１の側壁の厚さは例えば１ｍｍ〜３ｍｍであり、有利には１．３ｍｍ〜１．７ｍｍである。例えば、光学素子１の光入射面４は５つの発光ダイオードチップ９に後置されており、これらの発光ダイオードチップ９は直線状に配置されている。
【００９３】
図１７ａ〜図１７ｅの実施例の光学ボディ６は例えば約２０ｍｍの長さを有する。すなわち、光入射面４から光放射面３までの距離は約２０ｍｍである。ホルダー５の比較的小さい直径は光放射面３において約１５ｍｍであり、比較的大きい直径は約２５ｍｍである。図１７ａ〜図１７ｃの光学素子１は、自動車のヘッドライトの基本的な光分布として使用することができるものよりも広範な光分布の形成に殊に良好に適している。
【００９４】
図１７ｅおよび図１７ｆの実施例の光学ボディ６は例えば、光入射面４から光放射面３まで約１０ｍｍの距離を有する。図示した実施例において、ホルダー５の比較的小さい直径は光放射面３において約１４ｍｍであり、比較的大きい直径は約２０ｍｍである。図１７ｅおよび１７ｆの光学素子１はホットスポット光分布の形成に殊に良好に適している。
【００９５】
図１８ａ〜図１８ｄは光学素子１の別の実施例を示す。図１７ａ〜図１７ｆの光学素子１とは異なり、図１８ａ〜図１８ｄの光学素子１のホルダーは部分的に平坦な側壁１１を有し、この平坦な側壁１１は光学ボディ６の光入射面４の方向に向かって僅かに先細りにされている。平坦な側壁１１は射出成型による光学素子１の製造を容易にする。さらには平坦な側壁１１は光学素子１の実装を容易にする。
【００９６】
平坦な側壁１１はホルダー５の湾曲した側面によって相互に接続されており、これらの側面は俯瞰的に見て例えば円または楕円のように成形されている。上述したように、このような部分的に湾曲したホルダーは発光ダイオードチップ９の動作時における熱膨張の補償に関して殊に有利であることが分かった。
【００９７】
同様に、図１７ａ〜図１７ｆの実施例とは異なり、図１８ａ〜図１８ｄの光学素子はホルダー５の底部プレートにおいて双方向に張り出している嵌合ピン２を有する。この嵌合ピン２は例えば、発光ダイオードチップ９の主放射方向において光学素子１に後置することができる二次光学系を発光モジュールに相対的に調整することを実現する。
【００９８】
図１８ａおよび図１８ｂの実施例の光学ボディ６は例えば約２０ｍｍの長さを有する。すなわち、光入射面４から光放射面３までの距離は約２０ｍｍである。ホルダー５の比較的小さい直径は光放射面３において約１５ｍｍであり、比較的大きい直径は約２５ｍｍである。図１８ａおよび１８ｂの光学素子１は、自動車のヘッドライトの基本的な光分布として使用することができるものよりも広範な光分布を発生させることに殊に良好に適している。
【００９９】
図１８ｃおよび図１８ｄの実施例の光学ボディ６は例えば、光入射面４から光放射面３まで約１０ｍｍの距離を有する。図示した実施例において、ホルダー５の比較的小さい直径は光放射面３において約１４ｍｍであり、比較的大きい直径は約２０ｍｍである。図１８ｃおよび１８ｄの光学素子１はホットスポット光分布を発生させることに殊に良好に適している。
【０１００】
図１９ａおよび１９ｂに示されている支持体８上の光源９は例えば５つの薄膜ＬＥＤチップ２２を包含する。ＬＥＤチップ２２は例えば、それぞれ少なくとも２０ルーメン毎ワットの発光効率を有する薄膜ＬＥＤチップである。有利にはＬＥＤチップ２２は青色スペクトル領域の光を形成することに適している。ＬＥＤチップ２２にはルミネセンス変換材料が後置されている。発光ダイオードチップ２２から放射されるビームの周波数変換成分は非変換成分と混合されて有利には白色光になる。
【０１０１】
ＬＥＤチップ２２は支持体、例えばハウジング２３の底部２４上に配置されている。ハウジング２３を例えばセラミック材料から形成することができる。有利には、ハウジング２３は内壁を有し、この内壁は少なくとも部分的に反射性に形成されている。
【０１０２】
ＬＥＤチップ２２はハウジング２３の外部においてコンタクト面２５ａおよび２５ｂに接触している。導体路２６がコンタクト面２５ａ，２５ｂを端子位置３０と接続させ、この端子面３０を介して外部から光源２０に接触することができる。例えば光源を対応コネクタ２８におけるコネクタを用いて自動車の搭載電源網に接続することができる。少なくとも１つのバリスタ２７は光源２０の過電圧保護部として機能する。対応コネクタ２８、バリスタ２７ならびにハウジング２３は例えばメタルコア基板２９上に配置されており、このメタルコア基板は回路基板としても、動作時にＬＥＤチップ２２から発生する熱のための熱伝素子としても機能する。
【０１０３】
メタルコア基板２９上または発光モジュールの外部にＬＥＤチップ２２を調光するための装置を設けることも可能である。このようにして、モジュールの放射特性を付加的に強度変化により、天候または照明特性のような外部条件に適合させることができる。さらに、光源から放射された光の強度変化を、個々のＬＥＤチップ２２の所期のオン・オフによっても実現することができる。
【０１０４】
本明細書は、ドイツ連邦共和国特許明細書第102005012486.0-11号および102005033709.0-54号の優先権を主張するものであり、それらの開示内容は参照により本願に含まれるものとする。
【０１０５】
本発明は実施例に基づいた説明に制限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なら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あてはまる。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】光源と、この光源のための支持体と、光学素子とを備えた発光モジュールの実施例の概略的な斜視図。
【図２】発光モジュールのための有利にはワンピース、すなわち単一の部品で形成されている光学素子の実施例の概略的な斜視図。
【図３】発光モジュールのための有利にはワンピースで形成されているフレーム状の光学素子の実施例の斜視図。
【図４】星形の嵌合ピンを備えた発光モジュールのための有利にはワンピースで形成されている光学素子の実施例の斜視図。
【図５】部分的にボックス状に実施されており、有利にはワンピースで形成されている集光器の形式の光学素子の実施例の概略的な斜視図。
【図６】部分的にボックス状に実施されており、有利にはワンピースで形成されている集光器の形式の光学素子の実施例の概略的な斜視図。
【図７】部分的にボックス状に実施されており、有利にはワンピースで形成されている集光器の形式の光学素子の実施例の概略的な斜視図。
【図８】部分的にボックス状に実施されており、有利にはワンピースで形成されている集光器の形式の光学素子の実施例の概略的な斜視図。
【図９ａ】支持体上に取り付けるための「脚」として形成されている嵌合ピンを有し、有利にはワンピースで形成されている集光器の形式の光学素子の実施例の概略的な斜視図。
【図９ｂ】支持体上に取り付けるための「脚」として形成されている嵌合ピンを有し、有利にはワンピースで形成されている集光器の形式の光学素子の実施例の概略的な斜視図。
【図１０ａ】光学ボディおよびホルダーを備えたマルチピース、すなわち複数の部品で形成されている集光器の形式の光学素子の実施例の概略的な斜視図。
【図１０ｂ】光学ボディおよびホルダーを備えたマルチピース、すなわち複数の部品で形成されている集光器の形式の光学素子の実施例の概略的な斜視図。
【図１１】部分的にボックス状に実施されており、有利にはワンピースで形成されている集光器の形式の光学素子の実施例の概略的な斜視図。
【図１２】部分的にボックス状に実施されており、有利にはワンピースで形成されている集光器の形式の光学素子の実施例の概略的な斜視図。
【図１３ａ】光学ボディおよびホルダーないし相応の発光モジュールを備えた、マルチピースで形成されている集光器の形式の光学素子の実施例の概略的な斜視図。
【図１３ｂ】光学ボディおよびホルダーないし相応の発光モジュールを備えた、マルチピースで形成されている集光器の形式の光学素子の実施例の概略的な斜視図。
【図１３ｃ】光学ボディおよびホルダーないし相応の発光モジュールを備えた、マルチピースで形成されている集光器の形式の光学素子の実施例の概略的な斜視図。
【図１３ｄ】光学ボディおよびホルダーないし相応の発光モジュールを備えた、マルチピースで形成されている集光器の形式の光学素子の実施例の概略的な斜視図。
【図１３ｅ】光学ボディおよびホルダーないし相応の発光モジュールを備えた、マルチピースで形成されている集光器の形式の光学素子の実施例の概略的な斜視図。
【図１３ｆ】光学ボディおよびホルダーないし相応の発光モジュールを備えた、マルチピースで形成されている集光器の形式の光学素子の実施例の概略的な斜視図。
【図１４ａ】光学ボディおよびホルダーを有する、マルチピースで形成されている光学素子を備えた発光モジュールの実施例の概略的な斜視図。
【図１４ｂ】光学ボディおよびホルダーを有する、マルチピースで形成されている光学素子を備えた発光モジュールの実施例の概略的な斜視図。
【図１４ｃ】光学ボディおよびホルダーを有する、マルチピースで形成されている光学素子を備えた発光モジュールの実施例の概略的な斜視図。
【図１５ａ】冷却ボディの形でモジュールホルダーに取り付けられているホルダーと光学ボディとを有する、マルチピースで形成されている光学素子を備えた発光モジュールの実施例の概略的な斜視図。
【図１５ｂ】冷却ボディの形でモジュールホルダーに取り付けられているホルダーと光学ボディとを有する、マルチピースで形成されている光学素子を備えた発光モジュールの実施例の概略的な斜視図。
【図１５ｃ】冷却ボディの形でモジュールホルダーに取り付けられているホルダーと光学ボディとを有する、マルチピースで形成されている光学素子を備えた発光モジュールの実施例の概略的な斜視図。
【図１５ｄ】冷却ボディの形でモジュールホルダーに取り付けられているホルダーと光学ボディとを有する、マルチピースで形成されている光学素子を備えた発光モジュールの実施例の概略的な斜視図。
【図１５ｅ】冷却ボディの形でモジュールホルダーに取り付けられているホルダーと光学ボディとを有する、マルチピースで形成されている光学素子を備えた発光モジュールの実施例の概略的な斜視図。
【図１５ｆ】冷却ボディの形でモジュールホルダーに取り付けられているホルダーと光学ボディとを有する、マルチピースで形成されている光学素子を備えた発光モジュールの実施例の概略的な斜視図。
【図１６ａ】光学ボディおよびホルダーを有する、マルチピースで形成されている光学素子を備えた発光モジュールの実施例の概略的な斜視図。
【図１６ｂ】光学ボディおよびホルダーを有する、マルチピースで形成されている光学素子を備えた発光モジュールの実施例の概略的な斜視図。
【図１６ｃ】光学ボディおよびホルダーを有する、マルチピースで形成されている光学素子を備えた発光モジュールの実施例の概略的な斜視図。
【図１６ｄ】光学ボディおよびホルダーを有する、マルチピースで形成されている光学素子を備えた発光モジュールの実施例の概略的な斜視図。
【図１７ａ】嵌合ピンを有するフレーム状のホルダーが光放射面に成形されており、有利にはワンピースで形成されている集光器の形式の光学素子の実施例の概略的な斜視図。
【図１７ｂ】嵌合ピンを有するフレーム状のホルダーが光放射面に成形されており、有利にはワンピースで形成されている集光器の形式の光学素子の実施例の概略的な斜視図。
【図１７ｃ】嵌合ピンを有するフレーム状のホルダーが光放射面に成形されており、有利にはワンピースで形成されている集光器の形式の光学素子の実施例の概略的な斜視図。
【図１７ｄ】嵌合ピンを有するフレーム状のホルダーが光放射面に成形されており、有利にはワンピースで形成されている集光器の形式の光学素子の実施例の概略的な斜視図。
【図１７ｅ】嵌合ピンを有するフレーム状のホルダーが光放射面に成形されており、有利にはワンピースで形成されている集光器の形式の光学素子の実施例の概略的な斜視図。
【図１７ｆ】嵌合ピンを有するフレーム状のホルダーが光放射面に成形されており、有利にはワンピースで形成されている集光器の形式の光学素子の実施例の概略的な斜視図。
【図１８ａ】嵌合ピンを有するフレーム状のホルダーが光放射面に成形されており、有利にはワンピースで形成されている集光器の形式の光学素子の実施例の概略的な斜視図。
【図１８ｂ】嵌合ピンを有するフレーム状のホルダーが光放射面に成形されており、有利にはワンピースで形成されている集光器の形式の光学素子の実施例の概略的な斜視図。
【図１８ｃ】嵌合ピンを有するフレーム状のホルダーが光放射面に成形されており、有利にはワンピースで形成されている集光器の形式の光学素子の実施例の概略的な斜視図。
【図１８ｄ】嵌合ピンを有するフレーム状のホルダーが光放射面に成形されており、有利にはワンピースで形成されている集光器の形式の光学素子の実施例の概略的な斜視図。
【図１９ａ】支持体上に配置されているＬＥＤチップの形の光源を包含する発光モジュールの概略図。
【図１９ｂ】支持体上に配置されているＬＥＤチップの形の光源を包含する発光モジュールの概略図。
【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９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【図１３Ｅ】
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【図１３Ｆ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１５Ｄ】
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【図１５Ｅ】
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【図１５Ｆ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１６Ｄ】
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【図１６Ｅ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１７Ｄ】
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【図１７Ｅ】
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【図１７Ｆ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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【図１８Ｄ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【国際調査報告】
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