(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ほぼ平面のサブマウントと、
互いに分離されて前記サブマウント上に装着された複数の発光ダイオードダイと、
前記複数の発光ダイオードダイの上に位置決めされたレンズシステムと、
を含み、
前記レンズシステムは、前記複数の発光ダイオードダイの各々に対して個々のレンズ要素を有し、該個々のレンズ要素は、一体的に形成されており、該個々のレンズ要素の各々は、それぞれの発光ダイオードダイに整列し、
隣接したレンズ要素の中心が、それらのレンズ要素に対応する発光ダイオードダイの中心の間の距離よりも大きい距離だけ互いに分離されており、
前記個々のレンズ要素は、前記発光ダイオードからの光の方向を、前記レンズシステムの中心軸線の方向へ変えて、所定の距離でターゲット上に前記発光ダイオードダイから放射された光を収束させる
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記発光ダイオードダイの前記中心の間の前記距離、隣接したレンズ要素の前記中心の間の前記距離、及び個々のレンズ要素のそれぞれの発光ダイオードダイとの前記アラインメントは、前記所定の距離で前記ターゲット上に望ましい光分布を生成するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
隣接した発光ダイオードダイの中心の間の前記距離は、該発光ダイオードダイの大きさの１３０％よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記個々のレンズ要素は、実質的に平坦であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記個々のレンズ要素の各々は、フレネルレンズ、「全反射」型レンズ、回折レンズ、フォトニック結晶型レンズ、プリズム、及び反射レンズのうちの少なくとも１つであることを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記レンズシステムは、射出成形、一体成型、及び移送成形のうちの少なくとも１つによって形成されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記サブマウント上に装着された静電放電回路を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記静電放電回路は、前記複数の発光ダイオードダイの少なくとも２つの間に装着されていることを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記サブマウントは、該サブマウントの表面上又は該サブマウント内に形成された少なくとも１つの金属トレースを含み、前記複数の発光ダイオードダイの１つは、該金属トレースと電気的に結合されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記発光ダイオードダイの少なくとも１つは、該発光ダイオードダイの底面上に複数の電気接点の全てを有する反転型であり、該複数の電気接点は、前記サブマウントと該発光ダイオードダイの該底面との間にあることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
携帯電話を更に含み、
前記サブマウント、前記複数の発光ダイオード、及び前記レンズシステムは、前記携帯電話に装着されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
複数のサブマウントを含む第１の基板を準備する段階と、
複数の発光ダイオードダイを前記複数のサブマウントの各々に装着する段階と、
アレイ内の各レンズシステムが個々のレンズ要素を含むレンズシステムのアレイを含む第２の基板を準備する段階と、
複数のデバイスを形成するために前記第２の基板を前記第１の基板の上に装着し、該第２の基板は、各個々のレンズ要素が下に重なる発光ダイオードダイと整列するように該第１の基板に対して位置決めされる段階と、
前記複数のデバイスを分離する段階と、
を含み、
前記第２の基板上の隣接したレンズ要素の中心が、前記第１の基板上の、それらのレンズ要素に対応する発光ダイオードダイの中心の間の距離よりも大きい距離だけ互いに分離されており、
前記個々のレンズ要素は、前記発光ダイオードからの光の方向を、前記レンズシステムの中心軸線の方向へ変えて、所定の距離でターゲット上に前記発光ダイオードダイから放射された光を収束させる
ことを特徴とする方法。
【請求項１３】
前記発光ダイオードダイの前記中心の間の距離は、該発光ダイオードダイの大きさの１３０％よりも大きいことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記発光ダイオードダイの中心の間の前記距離、前記隣接したレンズ要素の前記中心の間の前記距離、及び該個々のレンズ要素のそれぞれの発光ダイオードダイとのアラインメントは、前記所定の距離で前記ターゲット上に望ましい光分布を生成するように構成されていることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
各個々のレンズ要素は、実質的に平坦であることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記個々のレンズ要素の各々は、フレネルレンズ、「全反射」型レンズ、回折レンズ、フォトニック結晶型レンズ、プリズム、及び反射レンズのうちの少なくとも１つであることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
レンズシステムのアレイを有する第２の基板は、射出成形、一体成型、及び移送成形のうちの少なくとも１つによって形成されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
前記複数のサブマウントの各々は、該サブマウントの表面上又は該サブマウント内に形成された少なくとも１つの金属トレースを含み、前記複数の発光ダイオードダイの１つは、該金属トレースと電気的に結合されていることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
前記発光ダイオードダイの少なくとも１つは、該発光ダイオードダイの底面上に複数の電気接点の全てを有する反転型であり、該複数の電気接点は、前記サブマウントと該発光ダイオードダイの該底面との間にあることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１の基板と前記第２の基板の間にカプセル材料を設ける段階を更に含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項２１】
前記カプセル材料は、前記第１の基板を前記第２の基板に結合することを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
ほぼ平面のサブマウントを準備する段階と、
複数の発光ダイオードダイをそれらが互いに分離されるように前記サブマウント上に位置決めし、かつそこに装着する段階と、
一体的に形成された個々のレンズ要素を含み、かつ前記複数の発光ダイオードダイの各々に対して個々のレンズ要素が存在するようなレンズシステムを準備する段階と、
前記個々のレンズ要素の各々が、対応する発光ダイオードダイと整列するように、前記複数の装着した発光ダイオードダイを有する前記サブマウントを前記レンズシステムに光結合させる段階と、
を含み、
隣接したレンズ要素の中心が、それらのレンズ要素に対応する発光ダイオードダイの中心の間の距離よりも大きい距離だけ互いに分離されており、
前記個々のレンズ要素は、前記発光ダイオードからの光の方向を、前記レンズシステムの中心軸線の方向へ変えて、所定の距離でターゲット上に前記発光ダイオードダイから放射された光を収束させる
ことを特徴とする方法。
【請求項２３】
前記発光ダイオードダイの中心の間の距離は、該発光ダイオードダイの大きさの１３０％よりも大きいことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記発光ダイオードダイの前記中心の間の前記距離、該個々のレンズ要素間の前記距離、及び該個々のレンズ要素のそれぞれの発光ダイオードダイとのアラインメントは、前記所定の距離で前記ターゲット上に望ましい光分布を生成するように構成されていることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
各個々のレンズ要素は、実質的に平坦であることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
前記個々のレンズ要素の各々は、フレネルレンズ、「全反射」型レンズ、回折レンズ、フォトニック結晶型レンズ、プリズム、及び反射レンズのうちの少なくとも１つであることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２７】
前記サブマウントは、該サブマウントの表面上又は該サブマウント内に形成された少なくとも１つの金属トレースを含み、前記複数の発光ダイオードダイの１つは、該金属トレースと電気的に結合されていることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２８】
前記発光ダイオードダイの少なくとも１つは、該発光ダイオードダイの底面上に複数の電気接点の全てを有する反転型であり、該複数の電気接点は、前記サブマウントと該発光ダイオードダイの該底面との間にあることを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
複数の発光ダイオードダイを有する前記サブマウントと前記レンズシステムとの間にカプセル材料を設ける段階を更に含むことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項３０】
前記カプセル材料は、前記レンズシステムを複数の発光ダイオードダイを有する前記サブマウントに結合することを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、発光ダイオードに関するものであり、より詳細には、発光ダイオードからのターゲット上の光を増大させることに関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）デバイスの用途は、益々増大している。白色光（Ｒ、Ｇ、Ｂ成分から成る）を生成することができるデバイスに対しては、電球のような従来の光源に取って代わる可能性があるために特に関心が高い。
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６，８８５，０３５号
【特許文献２】米国特許第５，９４１，５０１号
【特許文献３】米国特許公開第２００３／０１４１５０７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、一部の用途では、ＬＥＤが比較的小型であっても克服し難いスペース及び照明に関して考慮すべき事項がある。例えば、携帯電話搭載のカメラのような小型カメラのフラッシュには、ターゲット上に多量の光が必要であり、それにも関わらずフラッシュデバイスが利用可能な余地はほとんどない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施形態によれば、発光デバイスは、共有サブマウント上に装着され、かつ対応する数のレンズ要素を含む単一のレンズ要素で覆われたいくつかの発光ダイオードダイを含む。発光ダイオードダイは、レンズ要素の各々が発光ダイオードダイから発せられた光を望ましいターゲット上に集束させるのに十分な距離だけサブマウント上で互いに分離されている。一実施形態では、レンズ要素は、ＴＩＲレンズ、フレネルレンズ、又はフォトニック結晶型レンズのような、ほぼ平坦なタイプのレンズ要素である。本発明のデバイスは、好適な態様においては、携帯電話用フラッシュのような用途に使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１は、ほぼ平面でレンズシステム１１０によって覆われた共有サブマウント１０４上に装着された複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）ダイ１０２ａ及び１０２ｂを含むデバイス１００の側面図を示している。図２は、ＬＥＤ１０２ａ及び１０２ｂ及びサブマウント１０４の上にレンズシステムを有するデバイス１００の上面図を示している。レンズシステム１１０は、ＬＥＤ１０２ａ及び１０２ｂ（ＬＥＤ１０２と総称することもある）の各々に付随する別のレンズ要素１１０ａ及び１１０ｂを含む。レンズ要素１１０ａ及び１１０ｂは、ＬＥＤからレンズまでの距離、各個々のＬＥＤに対する光の円錐角、ＬＥＤダイの分離、及びＬＥＤダイの大きさのような他の光学因子のうちでもとりわけターゲット上の望ましい光分布に基づく距離によって分離されている。
【０００７】
ＬＥＤ１０２及びサブマウント１０４は、本明細書においてその全内容が引用により組み込まれているＢｈａｔに付与された米国特許第６，８８５，０３５号に説明されているタイプとすることができる。図１で分るように、ｐ及びｎ接点パッド１０２ｐ及び１０２ｎは、ＬＥＤ１０２の同じ側にあり、これを、フリップチップ又は反転デザインと呼ぶことが多い。ＬＥＤ１０２による生成された光は、接点パッドと反対の側でＬＥＤから出て結合される。ＬＥＤ１０２は、例えば、以下に限定されるものではないが、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＮ、ＧａＩｎＮ、ＡｌＧａＩｎＮ、ＩｎＮ、ＧａＩｎＡｓＮ、及びＧａＩｎＰＮを含む成分を有するＩＩＩ族窒化物タイプとすることができる。代表的な基板材料は、これらの基板上での高品質ＩＩＩ族窒化物結晶の核生成及び成長のしやすさのために、サファイア、炭化珪素ＳｉＣ、又はＩＩＩ族窒化物である。ＬＥＤ１０２は、蛍光体コーティングを含んで望ましい白色光を生成することができる。
【０００８】
接点パッド１０２ｎ及び１０２ｐは、次に、例えばスタッドバンプ１０８によってサブマウント１０４内又は上の金属トレース１０５に電気的に結合することができる。従って、ＬＥＤ１０２が反転デザインを有するので、例えばスタッドバンプ１０８によって形成された電気接点は、サブマウント１０４とＬＥＤ１０２の底面の間にある。ボールグリッドアレイ（ＧＢＡ）のような自己アラインメント工程、又は熱音波ダイ付着のような他の工程を用いると、ＬＥＤ１０２を正確に配置してサブマウント１０４に装着することができる。例えば、自己アラインメント工程又は他の正確な配置及び装着工程を用いたＬＥＤダイの正確な配置は、複数のＬＥＤ光源を対応する数のレンズ要素１１０ａ及び１１０ｂを有する単一の光学要素システム１１０と正確に整列させるので有利である。例えば、ＧＢＡを用いると、最大配置誤差１０μｍでのアラインメントが可能である。スタッドバンプ１０８とサブマウント１０４上の金属トレース１０５との間の相互接続により、ＬＥＤとサブマウント間の電気的に結合が行われ、同時に作動中のＬＥＤからの熱除去用熱経路が達成される。図示の実施形態では、金スタッドバンプを示しているが、相互接続は、元素金属、金属合金、半導体金属合金、半田、熱伝導又は導電ペースト又は複合物（例えば、エポキシ）、ＬＥＤダイとサブマウントの間の異種金属間の共融接合（例えば、Ｐｄ−Ｉｎ−Ｐｄ）、又は半田バンプで作ることができる。
【０００９】
サブマウント１０４は、Ｓｉ又は高温共焼成セラミックのようなセラミック、又は、薄膜アルミナ又は他の熱パッケージ材料のような他の適切な材料で形成することができる。ＬＥＤダイとサブマウント基板の間の絶縁のために、任意的な誘電体層、例えばＳｉＯ２（図示せず）をサブマウント上に含めることができる。サブマウント１０４上に又は必要に応じてサブマウント１０４上の回路１０５内に付加的なデバイスを装着することができる。例えば、ＩＩＩ族窒化物デバイスは、「静電放電（ＥＳＤ）」による損傷を受けやすいので、ＬＥＤに電気的に結合した電力分路要素によって保護することができる。従って、ＥＳＤ保護回路１１２をサブマウント１０４に装着することができる。図１に示すように、ＬＥＤ１０２ａ及び１０２ｂ間のスペースにＥＳＤ保護回路１１２を装着することができる。しかし、必要に応じて、ＥＳＤ保護回路１１２をサブマウント１０４上の別の場所又はサブマウント１０４間から離れた場所に装着することができる。
【００１０】
ＥＳＤ保護回路１１２は、本明細書において引用により組み込まれている、Ａｎｔｌｅ他に付与された米国特許第５，９４１，５０１号に説明されているものと類似のものとすることができる。一実施形態では、ＥＳＤ保護回路１１２は、ＬＥＤ１０２と並列に接続したツェナーダイオードを含む。代替的に、背合わせツェナーダイオードをＬＥＤ１０２と並列に作製し、ＬＥＤを交流電源によって駆動させることができる。他の電子デバイス、例えば、光出力をモニタする光検出器又は電流及び／又は電圧をモニタする抵抗器をサブマウント上に又は内に含めることができる。
【００１１】
図１に示すように、ＬＥＤダイ１０２ａ及び１０２ｂは、中心間距離Ｘで分離されている。距離Ｘは、個々のレンズ要素１１０ａ及び１１０ｂを形成し、かつそれぞれＬＥＤダイ１０２ａ及び１０２ｂの上に位置決めする余裕があるほど十分に大きいものである。一般的に、距離Ｘは、ＬＥＤの大きさの約１３０％又はそれよりも大きいとすべきである。ＬＥＤ１０２が正確にサブマウント１０４上に配置された状態で、レンズシステム１１０をＬＥＤ１０２に整列させることができ、レンズ要素１１０ａ及び１１０ｂの分離を選択して、所定の距離でターゲット上の望ましい光量を生成することができる。
【００１２】
個々のレンズ要素１１０ａ及び１１０ｂは、それらが互いに接合して単一の統合レンズシステム１１０を形成するように生成される。一実施形態では、個々のレンズ要素１１０ａ及び１１０ｂは、図１に示す屈折フレネルレンズのように実質的に平坦である。勿論、以下に限定されるものではないが、「全反射（ＴＩＲ）」フレネル型レンズ、回折型レンズ又はフォトニック結晶（サブ波長構造）型レンズ、プリズム、反射レンズ、又はＬＥＤ１０２によって発せられた光の方向を再方向付けするあらゆる他の光学デバイスを含む他の平坦レンズ型を用いることができる。フォトニック結晶型レンズの形成は、ＬＥＤダイの表面を粗面化又は織り目加工することによって行うことができる。一部の実施形態では、織り目加工領域は、正孔の周期的アレイの形態である。フォトニック結晶構造に対しては、本明細書において引用により組み込まれている「フォトニック結晶構造を用いたＬＥＤ効率」という名称の米国特許公開第２００３／０１４１５０７号により詳細に説明されている。正孔の周期的アレイは、０．１λから４λの範囲とすることができる格子定数を有し、ここで、λは、半導体構造内の活性領域によって発せられる光の波長である。他の実施形態では、２ミクロンよりも大きい形態が織り目加工領域に形成される。織り目加工領域は、デバイスから抽出された光の量を増大させるか又はそうでなければ影響を与えることができるＬＥＤダイ内の内蔵光散乱層の役目をする。
【００１３】
図３は、複数のＬＥＤダイと共に使用される別のタイプの平坦なレンズシステムを示している。図３に示すように、平坦な反射レンズシステム１１８は、サブマウント１１８上の複数のＬＥＤダイ１１６の上に位置決めされる。レンズシステム１１９は、いくつかの反射レンズ１２０を含み、各反射レンズは、下に重なるＬＥＤダイ１１６に関連付けられ、かつそれに整列している。レンズシステムは、例えば、射出成形、一体成型、移送成形、又はあらゆる他の適切な方法によって製造することができる。反射レンズシステム１１９が使用される場合、レンズシステム１１９は、形成後に金属化することができる。
【００１４】
一実施形態では、デバイス１００は、ＬＥＤ１０２を有するサブマウント１０４をレンズシステム１１０と個々に連結することによって作製することができる。一例として、例えば、ＵＶ又は熱硬化カプセル材料のような結合材又はスナップ結合金具を用いてレンズシステム１１０をサブマウント１０４に結合することができる。代替的に、レンズシステム１１０は、最終用途の構造体、例えば携帯電話本体に装着、結合、又は他の方法で形成することができ、ＬＥＤ１０２を有するサブマウント１０４は、例えば、結合材を用いて又はスナップ結合金具によって構造体に取り付けることができる。
【００１５】
図４は、本発明の別の実施形態によるデバイス１００の作製を示す斜視図である。図４で分るように、複数のサブマウント１０４は、例えばセラミックウェーハ形態１２４で同時に生成することができる。全体的なウェーハの大きさは、例えば、４ｘ４インチとすることができ、一方、各個々のサブマウント１０４は、例えば、ほぼ１ｘ２ｍｍから８ｘ１２ｍｍとすることができる。複数のレンズシステム１１０はまた、例えば、射出成形、一体成型、移送成形、又はあらゆる他の適切な方法を用いてアレイ１２８の形態に製造することができる。レンズシステム１１０のアレイ１２８の大きさは、サブマウントウェーハ１２４とほぼ同じとすることができる。ＬＥＤ１０２をサブマウント１１０上に装着した後に、上述のように、レンズシステム１１０のサブマウントウェーハ１２４及びアレイ１２８を互いに結合することができる。一実施形態では、例えば、レンズアレイ１２８とサブマウントウェーハ１２４の間にシリコーンゲルを注入するか又はカプセル材料層を堆積することにより、層１２６として示すカプセル材料を使用することができる。必要に応じて、カプセル材料１２６は使用しなくてもよい。完成デバイスから望ましい有色光を生成するために、ＬＥＤダイ１０２は、蛍光体のような波長変換材料で覆うことができ、又はカプセル材料１２６は、波長変換材料を含むことができる。
【００１６】
従来のアラインメント工程を用いて、ｘ、ｙ、及びｚ方向にアレイ１２８及びウェーハ１２４を正確に整列させることができる。整列した状態で、例えば、ＵＶ又は熱硬化法を用いて結合工程を完了させることができる。アレイ１２８が例えば硬質シリコーンで形成され、カプセル材料１２６が軟質シリコーンで形成されると、この工程は、鉛なし半田リフロー法と同等であることになる。一実施形態では、ｚ方向のアラインメントは、アレイ１２８内に統合された孤立した形態１２９を用いて達成することができる。１つ又はそれよりも多くの孤立した形態１２９を用いると、下に重なるサブマウントウェーハの機械的アラインメントをもたらすことができるが、サブマウントを犠牲にする必要がある場合がある。結合された状態で、従来のダイシング技術を用いて、ウェーハ１２４及びアレイ１２８は、別々のデバイス１００にダイスカットすることができる。
【００１７】
図５Ａは、複数のＬＥＤダイ１３２ａ及び１３２ｂが、共有サブマウント１３４上に装着され、かつ別々のレンズ要素１３８ａ及び１３８ｂを有するレンズシステム１３６によって覆われている簡素化されたデバイスの側面図である。図５Ｂは、デバイス１３０と、デバイス１３０が望ましい光分布をターゲット１４０上に生成することになるデバイス１３０からの所定の距離Ｄである望ましいターゲット１４０とを示すものである。図５Ａに示すように、レンズ要素１３８ａ及び１３８ｂは、中心間距離Ｘlensで分離されており、ＬＥＤダイ１３２ａ及び１３２ｂは、距離ＸLEDで分離されている。距離ＸlensとＸLEDの間の相関及び下に重なるＬＥＤ１３２ａ及び１３２ｂに対するレンズシステム１３６のアラインメントＡは、距離Ｄで望ましい光量をターゲット１４０上に生成するように綿密に制御される。一例として、ＬＥＤダイ１３２ａ及び１３２ｂ間の距離ＸLEDは、例えば、ＬＥＤダイの大きさの例えば１３０％から１５０％又はそれよりも大きいとすることができ、一方、レンズ要素１３８ａ及び１３８ｂ間の距離Ｘlensは、距離ＸLEDの約１００％から２００％とすることができる。レンズ要素１３８ａ及び１３８ｂとＬＥＤダイ１３２ａ及び１３２ｂとの間の距離Ｈ、レンズ要素１３８ａ及び１３８ｂによって捕捉される光の円錐角１３３ａ及び１３３ｂ、及びＬＥＤダイ１３２ａ及び１３２ｂの大きさＷ132a及びＷ132bのような他の光学因子も距離Ｄにおけるターゲット１４０上の光量に影響を与え、従って、同じく適切に選択すべきである。従って、上述のパラメータの思慮深い選択により、デバイスから発せられた光から得られる円錐角の形状、並びにデバイスの光軸に対する円錐の方向は、望ましい距離Ｄで望ましい光量をターゲット１４０に生成するために予め定めることができる。
【００１８】
サブマウント１３４上でのＬＥＤダイ１３２ａ及び１３２ｂの正確な配置により、距離Ｘlens及びＸLED間の相関、並びにアラインメントＡの制御が容易になる。更に、ＸLEDのＬＥＤダイ１３２ａ及び１３２ｂの分離により、各ＬＥＤダイ１３２ａ及び１３２ｂに対してそれぞれ別々のレンズ要素１３８ａ及び１３８ｂの使用が可能になる。各ＬＥＤダイに対して別々のレンズ要素を使用すると、システムの効率は、複数のＬＥＤダイに対して単一のレンズを用いるシステムに比べて増大する。
【００１９】
比較のために、図６は、２つのＬＥＤダイ１５２ａ及び１５２ｂ（ＬＥＤ１５２と総称することもある）が互いの近くに位置決めされた、すなわち、中心がＬＥＤ１５２の幅の３０％未満である距離Ｙによって分離されたデバイス１５０を示している。このようなシステムにおいては、各ＬＥＤダイに別々のレンズ要素を有するレンズシステムを使用するほどの余裕はなく、従って単一のレンズ要素１６０が使用される。複数のＬＥＤ１５２と共に単一のレンズ要素１６０を使用すると、その結果システムの効率が下がる。更に、単一のレンズ要素１６０を使用すると、デバイス１５０の方が、所定の距離でターゲット上に当てることができる光量に関して制限が遥かに多くなる。
【００２０】
従って、本発明の実施形態によりＬＥＤ１０２間の比較的大きな分離を用いると、効率的な光学的デザインが可能になり、これを最適化して様々な望ましい用途、例えば、携帯電話フラッシュ、自動車の走行灯及びマップ灯、又はビデオカメラ照明システムにおいて十分な照明を提供することができる。一例として、図７は、デバイス１００が組み込まれた携帯電話２００を示している。分離したＬＥＤ１０２及び別々のレンズ要素１１０ａ及び１１０ｂを有するデバイス１００により、単一レンズ要素システム及び２つのＬＥＤを有するシステムよりも１５％から４５％システムの効率が上がる。しかし、デバイス１００は、ＬＥＤの光束の大部分をマップ灯、読書灯、及びスポットライトのような所定の円錐角に向けることが望ましい他の用途にも組み込むことができる。
更に、ＬＥＤ１０２ａ及び１０２ｂは互いから分離されているが、そのデザイン全体は、比較的小さなデバイス１００から大量の照明を生成し、これは、占有場所に制限がある用途、例えば携帯電話フラッシュにおいて特に有利である。更に、ＬＥＤ１０２ａ及び１０２ｂの分離は、放熱に有利であり、これは、ＬＥＤ１０２を僅かに増大した電流で駆動させるものである。
【００２１】
２つのＬＥＤ１０２ａ及び１０２ｂを用いて本発明を説明したが、例えば、ＬＥＤが十分に分離されて複数のＬＥＤに対して別々のレンズ要素を可能にする４ｘ４又は６ｘ６のＬＥＤダイである付加的なＬＥＤを必要に応じて使用することもできることを理解すべきである。
教示目的で本発明を特定的な実施形態に関連して示したが、本発明は、それらに限定はされない。本発明の範囲から逸脱することなく様々な適応及び修正を行うことができる。従って、特許請求の範囲及びその精神は、以上の説明に限定されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】共有サブマウント上に装着され、かつ対応する複数のレンズ要素を有するレンズシステムによって覆われた複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）ダイを含むデバイスの側面図である。
【図２】複数のレンズ要素を有するレンズシステムを有する図１のデバイスの上面図である。
【図３】共有サブマウント上に装着され、かつ反射レンズシステムによって覆われた複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）ダイを有するデバイスの側面図である。
【図４】本発明の実施形態によるデバイスの作製を示す斜視図である。
【図５Ａ】共有サブマウント上に装着され、かつレンズシステムによって覆われた複数のＬＥＤダイを有する簡素化されたデバイスの側面図である。
【図５Ｂ】所定の距離で望ましいターゲット上の望ましい光分布を生成する簡素化されたデバイスを示す図である。
【図６】２つのＬＥＤダイが互いの近くに位置決めされ、かつ単一のレンズによって覆われた別のデバイスを示す図である。
【図７】図１のデバイスが組み込まれた携帯電話を示す図である。
【符号の説明】
【００２３】
１００  デバイス
１０２ａ、１０２ｂ  ＬＥＤダイ
１０４  共有サブマウント
１１０  レンズシステム
Ｘ  中心間距離
【図３】
0005275557.tif 000002
【図５Ａ】
0005275557.tif 000003
【図５Ｂ】
0005275557.tif 000004
【図１】
0005275557.tif 000005
【図２】
0005275557.tif 000006
【図４】
0005275557.tif 000007
【図６】
0005275557.tif 000008
【図７】
0005275557.tif 000009