(57)【要約】【課題】半導体放射線源の前に設置された構成部品が著しく加熱される危険性を伴うことなく、光効率と損失出力との間の関係の観点において改善された半導体放射線源を提供する。【解決手段】半導体放射線源は基礎部材を備え、その上に少なくとも２つのＬＥＤチップを直接的に取り付けまたそれらを熱伝導結合によって基礎部材上に装着する。ここで少なくとも１枚のプリント基板が基礎部材上に取り付けられ、それが中央に配置されたＬＥＤチップから外側、特に基礎部材の周囲領域に向かって延在し、特にチップの側方の近傍およびチップ間に自由面内に突出して延在する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基礎部材を備えその上に少なくとも２つのＬＥＤチップを直接的に取り付けまたそれらを熱伝導結合によって基礎部材上に装着し、ここで少なくとも１枚のプリント基板（４６）が基礎部材上に取り付けられ、それが中央に配置されたＬＥＤチップ（１２，１４，１６，１８，２０）から外側、特に基礎部材（２２）の周囲領域に向かって延在する半導体放射線源。
【請求項２】
プリント基板（４６）はチップ（１２，１４，１６，１８，２０）の側方に隣接する自由面内に突出して延在することを特徴とする請求項１記載の放射線源。
【請求項３】
プリント基板（４６）はチップ（１２，１４，１６，１８，２０）の近傍まで延在するが、チップ（１２，１４，１６，１８，２０）と放射線源の光軸（６０）の間には延在しないことを特徴とする請求項１または２記載の放射線源。
【請求項４】
第１のＬＥＤチップ（１２）が光軸（６０）内に配置され、複数の別のＬＥＤチップ（１４，１６，１８，２０）が特に相互に対称にまた前記第１のＬＥＤチップ（１２）を一種の十字形あるいは星形に包囲するように、前記第１のＬＥＤチップ（１２）の半径方向外側に配置されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の放射線源。
【請求項５】
４個の別のＬＥＤチップ（１４，１６，１８，２０）が第１のＬＥＤチップ（１２）を包囲することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の放射線源。
【請求項６】
ＬＥＤチップ（１２，１４，１６，１８，２０）は基礎部材（２２）の中央領域内に互いに隣接して、すなわちそれらの間にプリント基板（４６）が介在することなく配置されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の放射線源。
【請求項７】
プリント基板（４６）がＬＥＤチップ（１２，１４，１６，１８，２０）を包囲することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の放射線源。
【請求項８】
ＬＥＤチップ（１２，１４，１６，１８，２０）とプリント基板（４６）が実質的に同じ高さを有することを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の放射線源。
【請求項９】
特にボンディング結合によってプリント基板（４６）の導体通路（４７）の接続面（７０，７２）がＬＥＤチップ（１２，１４，１６，１８，２０）と結合されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の放射線源。
【請求項１０】
ＬＥＤチップ（１２，１４，１６，１８，２０）は必要に応じて熱伝導性の接着剤によって直接基礎部材（２２）上に取り付けられ、プリント基板（４６）は基礎部材（２２）上に特に接着結合されることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の放射線源。
【請求項１１】
プリント基板（４６）はエポキシ樹脂基材からなり、少なくとも１つの面上に少なくとも１本の導体通路（４７）を備え、また特に銅によって被覆されまた接触孔部が形成されることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の放射線源。
【請求項１２】
ＬＥＤチップ（１２，１４，１６，１８，２０）が基礎部材（２２）の中央隆起部上に配置され、その高さが実質的にプリント基板（４６）の高さに相当することを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の放射線源。
【請求項１３】
互いに隣接する少なくとも２つのＬＥＤチップ（１２，１４，１６，１８，２０）間に反射器要素（２４）が配置され、これが基礎部材（２２）および／またはプリント基板（４６）および／またはＬＥＤチップ（１２，１４，１６，１８，２０）上に支持され、特に基礎部材（２２）の上に支持されることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載の放射線源。
【請求項１４】
２つのＬＥＤチップ間に延在する反射器要素（２４）は実質的に斜めに延在している２つの反射面（２６，２８）を備え、ここで各反射面が隣接するＬＥＤチップから入射した放射線を反射することを特徴とする請求項１ないし１３のいずれかに記載の放射線源。
【請求項１５】
光軸（６０）の方向に見て反射面（２６，２８）は実質的にプリント基板（４６）の高さに延在するか、あるいはプリント基板（４６）を超えて突出することを特徴とする請求項１ないし１４のいずれかに記載の放射線源。
【請求項１６】
反射面（２６，２８）は緩やかに凹面またはパラボラ形状に形成され、反射器要素（２４）が実質的に三角形、特に実質的に等辺三角形の断面を有することを特徴とする請求項１ないし１５のいずれかに記載の放射線源。
【請求項１７】
複数の反射器要素（２４）が格子型反射器（３０）を形成するように相互に結合されることを特徴とする請求項１ないし１６のいずれかに記載の放射線源。
【請求項１８】
ＬＥＤチップ（１２，１４，１６，１８，２０）が格子型反射器（３０）内に収容され、この格子型反射器は基礎部材（２２）および／またはプリンタ基板（４６）および／またはＬＥＤチップ（１２，１４，１６，１８，２０）上に支持されることを特徴とする請求項１ないし１７のいずれかに記載の放射線源。
【請求項１９】
反射器要素（２４）は側方自由面（３４，３６）とＬＥＤチップとの間に延在し、特にそこでＬＥＤチップ（１２，１４，１６，１８，２０）を支持することを特徴とする請求項１ないし１８のいずれかに記載の放射線源。
【請求項２０】
ＬＥＤチップ（１２，１４，１６，１８，２０）、特に外側のＬＥＤチップ（１４，１６，１８，２０）とプリント基板（４６）の間に放射線吸収材が延在し、これが特に基礎部材（２２）と熱伝導的に相互結合されることを特徴とする請求項１ないし１９のいずれかに記載の放射線源。
【請求項２１】
放射線吸収材は同時に熱を遮断するように形成され、特にセラミックから形成されることを特徴とする請求項２０記載の放射線源。
【請求項２２】
放射線吸収材は少なくともＬＥＤチップ（１４，１６，１８，２０）の幅にわたって延在しまた特にＬＥＤチップ（１４，１６，１８，２０）よりも高さが大きくなり、好適にはＬＥＤチップ（１４，１６，１８，２０）の高さの１．５ないし５倍、特に好適には約２倍となることを特徴とする請求項２０または２１記載の放射線源。
【請求項２３】
放射線方向においてＬＥＤチップ（１２，１４，１６，１８，２０）の後に遮蔽レンズ（４０）が配置されそのために環状あるいは管形状のスペーサ（４２）が設けられ、このスペーサ（４２）は少なくとも部分的にプリント基板（４６）および／または基礎部材（２２）上に支持されることを特徴とする請求項１ないし２２のいずれかに記載の放射線源。
【請求項２４】
プリント基板（４６）の少なくとも１本の導体通路がスペーサ（４２）の下側を貫通して延在し、特にスペーサ（４２）の外側からスペーサの内側に延在していることを特徴とする請求項１ないし２３のいずれかに記載の放射線源。
【請求項２５】
ＬＥＤチップ（１２，１４，１６，１８，２０）とスペーサ（４２）と遮蔽レンズ（４０）の間に閉鎖された空間（８２）が延在し、その中に透明あるいは半透明の液体あるいはゲル状の物質、特にシリコンゲルあるいは注封材料が設けられることを特徴とする請求項２２ないし２４のいずれかに記載の放射線源。
【請求項２６】
物質は燐光粒子を含んでいることを特徴とする請求項２５記載の放射線源。
【請求項２７】
放射線方向において遮蔽レンズ（４０）の後に集光レンズ（５２）が配置され、その直径が遮蔽レンズ（４０）の直径よりも大きくなることを特徴とする請求項１ないし２６のいずれかに記載の放射線源。
【請求項２８】
ＬＥＤチップ（１２，１４，１６，１８，２０）から離間してその前方すなわち放射線方向においてこのＬＥＤチップの後、および／または特に放射線方向において遮蔽レンズ（４０）の後に反射器（５０）を配置することを特徴とする請求項１ないし２７のいずれかに記載の放射線源。
【請求項２９】
放射線方向におい反射器（５０）の後に光導管を配置することを特徴とする請求項１ないし２８のいずれかに記載の放射線源。
【請求項３０】
プリント基板（４６）上のスペーサ（４２）の外側に特に調節可能である直列抵抗（８４）を配置し、これが調節のために露出されアクセス可能となっていることを特徴とする請求項１ないし２９のいずれかに記載の放射線源。
【請求項３１】
第１のＬＥＤチップ（１２）および別のＬＥＤチップ（１４，１６，１８，２０）はそれぞれ異なった波長の光を放射し、特に一方で４００ないし４３０ｎｍ、他方で４５０ないし４８０ｎｍの波長の光を放射することを特徴とする請求項１ないし３０のいずれかに記載の放射線源。
【請求項３２】
第１のチップ（１２）およびその他のチップ（１４，１６，１８，２０）が同時あるいはそれぞれ異なった時点で点入あるいは切断することが可能であることを特徴とする請求項１ないし３１のいずれかに記載の放射線源。
【請求項３３】
第１のＬＥＤチップ（１２）が４００ないし４３０ｎｍの波長を有する光を、その他のＬＥＤチップ（１４，１６，１８，２０）は４５０ないし４８０ｎｍの波長を有する光を放出することを特徴とする請求項１ないし３２のいずれかに記載の放射線源。
【請求項３４】
少なくとも１つの請求項１ないし３３のいずれかに記載の半導体放射線源を備えた、特に光重合性歯科材料を硬化するための光硬化装置。
【請求項３５】
光硬化装置はグリップを備えた手持ち式装置として形成される請求項３４記載の光硬化装置。
【請求項３６】
光硬化装置はケース部材（５４）を備えており、その上に集光レンズ（５２）が支持されている請求項３４または３５記載の光硬化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は請求項１前段に記載の半導体放射線源に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の半導体放射線源において、少なくとも２つのＬＥＤチップを冷却部材上に取り付け共通の集光レンズを介して放射光を集束することが提案されている。ＬＥＤチップをレンズの焦点に密接して配置すれば、光放射が高効率となる。この種の密接した配置によって、高い光出力に加えて高い熱が生成される。そのため、この熱を放散するために冷却部材を使用することが久しい以前から知られている。光効率のためには、ＬＥＤチップの動作温度範囲を超越しないように有効な冷却を行うことが重要である。
【０００３】
特に高出力ＬＥＤチップは確実な動作を保持するために密封して貯蔵する必要がある。このことを容易化するために、ＬＥＤチップを樹脂部材内に注封することが以前から知られている。しかしながら、それによってレンズ部材が予め設定された形状に制限される。多くの場合、一般的な注封材料に代えてより高い屈折率を有する材料を使用することが要望され、従って独立したレンズが必要となる。例えば、この種のレンズは高屈折率樹脂あるいは高屈折率ガラスから形成される。しかしながら、このレンズは光学的精密部品であるため、変形あるいは白濁化が生じることが無いよう、過度に大きな熱変動に曝されることを防止しなければならない。
【０００４】
良好な熱伝導を保証するために、レンズとチップの間の空間に液体を充填することが知られている。それによって、空気充填に比べて大幅に改善された放熱が可能になる。その理由は、対流のために液体が比較的低温の冷却部材とＬＥＤチップの間で通流し、それによって熱交換が達成されるためである。
【０００５】
しかしながら液体充填の場合、レンズとチップの間の空間に対して確実な密封化を保持することを考慮しなければならない。通常液体が熱膨張することも考慮しなければならないため、この密封化は比較的難解なものとなる。ＬＥＤチップによって生成される熱損失が大きい程発生する問題は深刻になり、他方で特に高出力チップは極めて大きな熱放射を発生させる。
【０００６】
より効果的に熱を放散するために、多数のＬＥＤを分散して装着することが既に提案されている。それによって極めて高い合計光出力を提供することができる。しかしながら、（特に光導管内への誘導に際しての）光線の集束は極めて高コストなものとなり、また（それぞれ適宜な要件に対応する）多数の個別のＬＥＤチップを取り付けることが必要になる。個別チップの故障率すなわちチップが故障する確率は著しく高くなりまた構造全体もより大重量となり、これは特に手持ち式装置において不適切なことである。
【０００７】
特に手持ち式装置において、ＬＥＤチップを設けるために使用可能な空間は極めて限定されたものとなる。他方で、接続部材ならびに場合によってＬＥＤチップを調節あるいは較正するための直列抵抗のための充分な空間を設けることが要望されるが、それにもかかわらず基礎部材を介した良好な熱放散、ならびに前方に対しての熱遮断を達成する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って本発明の目的は、半導体放射線源の前に設置された構成部品が著しく加熱される危険性を伴うことなく、光効率と損失出力との間の関係の観点において改善された、請求項１前段に記載の半導体放射線源を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の課題は、本発明に従って請求項１によって解決される。従属請求項によって好適な追加構成が示されている。
【００１０】
本発明によれば、ＬＥＤチップを緊密に集約すなわち互いに隣接させ、場合によって極めて小型の反射器要素を介在させ、基礎部材の中央領域内に配置すれば極めて好適である。ここでは、例えば基礎部材の中央約１／３あるいはそれ未満、例えば基礎部材の中央約１／５を占めて延在する、中央領域が理解される。それによってまず、安定的かつ耐熱性の高い機械的な接続を形成するための導体通路ならびに場合によって直列抵抗のための充分な空間を確保することが可能になる。加えて、この中央配置によって、基礎部材の略総領域、例えば９０％の面積にプリント基板を設けることが可能になる。このプリント基板は二重の機能を有しており、まず特にボンディング結合のための適宜な接続面を提供するために、接続線を可能な限りＬＥＤチップに接近させることである。さらにこれは熱を遮断するよう機能し、従ってＬＥＤチップの熱放散のために極めて効果的に使用される比較的高温の基礎部材の放射熱から、熱に弱い光学構成要素を保護する。従ってプリント基板は一種の被覆材として作用し、ＬＥＤチップならびに場合によって極めて小型の反射器要素によって占められている面積を除いて実質的に基礎部材の総面積を被覆するものとなる。
【００１１】
反射器要素は、例えば各反射器要素がそれぞれのＬＥＤチップの中央部のみを占める程度に小型のものとすることができ、ここでＬＥＤチップも元々極めて小型のものである。これによって驚く程効果的なレンズおよびその他の繊細な光学構成要素の保護が可能になり、また意外なことに中央から離散してチップを配置し、従って複数の点的な熱源が配置された場合にも良好な保護が達成される。
【００１２】
本発明に係る半導体放射線源の極めて好適な構成形態において設けられる指形状のＬＥＤチップの部分遮蔽によって放射状に遮蔽された領域が極めて効果的であることが判明した。これによって、一方でボンディングのための接続面をチップに相当に近づけることができるが、他方で極めて高温の基礎部材の領域に良好な熱遮断をもたらす。
【００１３】
この好適な構成形態に対して十字形あるいは星型のＬＥＤチップの配置が効果的であり、その際側方の自由面、すなわち外側のＬＥＤチップの側方に隣接した面は完全あるいは少なくとも略完全にプリント基板によって被包されている。正方形のＬＥＤチップの場合は十字形にチップを配置することが好適であり、従って（それぞれ十字形の腕部の間の）合計４つの側方自由面が延在するが、星形の配置、例えば３、５、または６本の腕部を有する星形の配置においても側方自由面の形成が可能となり、それがプリント基板によって被包される。
【００１４】
この構成形態は、１枚のレンズによって放射光線を有効に焦点化し得る小型の構成の妨害となるものではない。この点に関して、スペーサを介してレンズを支持し、そのスペーサはそれ自体がプリント基板上に支持され従って低い温度状態に保持されている。
【００１５】
この点に関して、ＬＥＤチップ間の幅が各ＬＥＤチップの直径の１／５未満、特に約１／１０となるようにＬＥＤチップを緊密に相互に隣接させることが極めて好適である。
【００１６】
本発明によればさらに、個別チップに緊密に隣接しまたその高さをＬＥＤチップの高さに制限することができる反射器要素によってそこから放射される放射線極大を有効利用し前方に反射することが極めて好適である。それによってさらに、ＬＥＤチップの前に延在するパラボラ反射器あるいは錐形反射器の光軸方向における距離を拡大し、その結果放射線を損失することなく、光学反射器への熱放射を低減することが可能になる。この点に関して、放出された光線がまずＬＥＤチップの前に配置された共有の遮蔽レンズを通過し、その後パラボラ反射器に入射することが好適である。このことによって、放出された光線の大部分が既に予め集束されかつ焦点化されることが可能になり、従って場合によって生じる反射器の汚染もそれ程大きな悪影響を及ぼすものにはならない。
【００１７】
本発明に従った極めて好適な構成形態において、ＬＥＤチップの前のレンズのために設けられたスペーサが実質的にリング形状に形成され、ここでプリント基板の導体通路はスペーサの下側を貫通して延在する。このことによって簡便なボンディングが可能になり、その際スペーサおよびレンズを装着した後ボンディング面が効果的に保護され、他方で外部に対する簡便な接触が可能となる。
【００１８】
本発明に従ったプリント基板は、任意の好適な断熱材から形成することができ、例えばエポキシ樹脂、その他の適宜な樹脂、またはセラミックから形成することができる。
【００１９】
別の好適な構成形態によれば、プリント基板はチップの側方に隣接して延在する自由面内に突出している。
【００２０】
別の好適な構成形態によれば、プリント基板がチップの近傍まで延在するが、チップと放射線源の光軸の間には延在しない。
【００２１】
別の好適な構成形態においては、第１のＬＥＤチップが光軸内に配置され、複数の別のＬＥＤチップが特に相互に対称にまた第１のＬＥＤチップを一種の十字形あるいは星形に包囲するように、前記第１のＬＥＤチップの半径方向外側に配置される。
【００２２】
別の好適な構成形態においては、４個の別のＬＥＤチップが第１のＬＥＤチップを包囲する。
【００２３】
別の好適な構成形態においては、ＬＥＤチップは基礎部材の中央領域内に互いに隣接して、すなわちそれらの間にプリント基板が介在することなく配置される。
【００２４】
別の好適な構成形態においては、プリント基板がＬＥＤチップを包囲する。
【００２５】
別の好適な構成形態においては、ＬＥＤチップとプリント基板が実質的に同じ高さを有する。
【００２６】
別の好適な構成形態においては、特にボンディング結合によってプリント基板の導体通路の接続面がＬＥＤチップと接続される。
【００２７】
別の好適な構成形態においては、ＬＥＤチップは必要に応じて熱伝導性の接着剤によって直接基礎部材上に取り付けられ、プリント基板は基礎部材上に特に接着される。
【００２８】
別の好適な構成形態においては、プリント基板はエポキシ樹脂基材を有し、少なくとも１つの面上に少なくとも１本の導体通路を備え、特に銅によって被覆されまた接触孔が形成される。
【００２９】
別の好適な構成形態においては、ＬＥＤチップが基礎部材の中央隆起部上に配置され、その高さが実質的にプリント基板の高さに相当する。
【００３０】
別の好適な構成形態においては、少なくとも互いに隣接する２つのＬＥＤチップ間に反射器要素が配置され、これが基礎部材および／またはプリント基板および／またはＬＥＤチップ上に支持され、特に基礎部材の上に支持される。
【００３１】
別の好適な構成形態においては、ＬＥＤチップ間に延在する反射器要素は実質的に斜めに延在している２つの反射面を備え、ここで各反射面が隣接するＬＥＤチップから入射した放射線を反射する。
【００３２】
別の好適な構成形態においては、光軸の方向に見て反射面は実質的にプリント基板の高さに延在するか、あるいはプリント基板を超えて突出する。
【００３３】
別の好適な構成形態においては、反射面は緩やかに凹面またはパラボラ形状に形成され、反射器要素が実質的に三角形、特に実質的に等辺三角形の断面を有する。
【００３４】
別の好適な構成形態においては、複数の反射器要素が格子型反射器を形成するように相互に結合される。
【００３５】
別の好適な構成形態においては、ＬＥＤチップが格子型反射器内に収容され、ここで特に格子型反射器は基礎部材および／またはプリンタ基板および／またはＬＥＤチップ上に支持される。
【００３６】
別の好適な構成形態においては、反射器要素は側方自由面とＬＥＤチップとの間に延在し、特にそこでＬＥＤチップを支持する。
【００３７】
別の好適な構成形態において、ＬＥＤチップ、特に外側のＬＥＤチップとプリント基板の間に放射線吸収材が延在し、これは特に基礎部材と熱伝導的に相互結合される。
【００３８】
別の好適な構成形態において、放射線吸収材は同時に熱を遮断するように形成され、特にセラミックから形成されている。
【００３９】
別の好適な構成形態において、放射線吸収材は少なくともＬＥＤチップの幅にわたって延在しまた特にＬＥＤチップよりも高さが大きくなり、好適にはＬＥＤチップの高さの１．５ないし５倍、特に好適には約２倍となる。
【００４０】
別の好適な構成形態において、放射線方向においてＬＥＤチップの後に遮蔽レンズが配置されそのために環状あるいは管形状のスペーサが設けられ、このスペーサは少なくとも部分的にプリント基板および／または基礎部材上に支持される。
【００４１】
別の好適な構成形態において、プリント基板の少なくとも１本の導体通路がスペーサの下側を貫通して延在し、特にスペーサの外側からスペーサの内側に延在している。
【００４２】
別の好適な構成形態において、ＬＥＤチップと、スペーサと遮蔽レンズの間に閉鎖された空間が延在し、その中に透明あるいは半透明の液体あるいはゲル状の物質、特にシリコンゲルあるいは注封材料が設けられる。
【００４３】
別の好適な構成形態において、前記の物質は燐光粒子を含んでいる。
【００４４】
別の好適な構成形態において、放射線方向において遮蔽レンズの後に集光レンズが配置され、その直径が遮蔽レンズの直径よりも大きくなる。
【００４５】
別の好適な構成形態において、ＬＥＤチップから離間してその前方すなわち放射線方向においてこのＬＥＤチップの後、および／または特に放射線方向において遮蔽レンズの後に反射器を配置する。
【００４６】
別の好適な構成形態において、放射線方向において反射器の後に光導管を配置する。
【００４７】
別の好適な構成形態において、プリント基板上のスペーサの外側に特に調節可能である直列抵抗を配置し、これが調節のために露出されアクセス可能となっている。
【００４８】
別の好適な構成形態において、第１のＬＥＤチップおよび別のＬＥＤチップは異なった波長の光を放射し、特に一方で４００ないし４３０ｎｍ、他方で４５０ないし４８０ｎｍの波長の光を放射する。
【００４９】
別の好適な構成形態によれば、第１のチップおよびその他のチップは同時あるいはそれぞれ異なった時点で点入あるいは切断することが可能である。
【００５０】
別の好適な構成形態によれば、第１のＬＥＤチップが４００ないし４３０ｎｍの波長を有する光を、その他のＬＥＤチップは４５０ないし４８０ｎｍの波長を有する光を放出する。
【００５１】
別の好適な構成形態によれば、光硬化装置はグリップを備えた手持ち式装置として形成される。
【００５２】
別の好適な構成形態において、光硬化装置はケース部材を備えており、その上に集光レンズが支持されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５３】
本発明のその他の詳細、特徴、ならびに種々の利点は、添付図面を参照しながら以下に記す実施例の説明によって明らかにされる。
【００５４】
図１に部分的に示されている半導体放射線源１０は複数のＬＥＤチップを備えており、図示された実施例においては中央に配置されたチップ１２とその側辺にそれぞれ延在した４つのチップ１４，１６，１８および２０が設けられている。これらのチップは、基礎部材２２上に取り付けられており、これは金属から形成され組み立て基材であると同時に冷却部材となる。この基礎部材は少なくとも部分的に銅から形成されるか、および／または部分的に金あるいはニッケル金によって被覆されている。取り付けはチップと基礎部材２２の間の熱抵抗が小さくなるように実施され、従って高い熱量を放散することが可能になる。
【００５５】
中央のチップ１２と隣接するチップ１４ないし２０の間にはそれぞれ反射器要素２４が配置されており、これは側面から見て実質的に屋根形状の構造を有している。この反射器要素２４はそれぞれＬＥＤ１８および１２の側面に隣接して延在し、側面を介して漏出した放射線を反射するように作用する。反射面２６および２８は基礎部材２２の表面に対して約４５°の角度で延在し、従ってチップ１２または１８から斜めに放出された放射線を斜めの方向すなわち前方に向かって反射する。この反射は入射角と反射角が等しくなる法則に従ったものであり、該当する放射線は規則的に斜め前方に放射される。ＬＥＤチップの前には放射線を集束させる遮蔽レンズ４０が配置されており、遮蔽レンズの前には依然として側方に放射される放射線をさらに焦点化する反射器５０が配置され、それによってＬＥＤチップの前にさらに配置されている光導管内に誘導することができる。
【００５６】
反射面２６および２８の傾斜角度は必要に応じて広範囲に調整可能であることが理解される。主放射線に対しての強力な焦点化は基礎部材２２の表面に対して例えば６０°の傾斜角度によって達成され、この際放出された放射線の一定割合が逆方向反射、すなわち遮蔽レンズの光軸を超えて反対側に反射されるが、これは基本的に望ましくないものである。
【００５７】
図示された実施例において、各反射器要素の高さはチップの高さに比べて著しく高いものである。この高さも必要に応じて広範囲に調節可能であり、例えばチップの高さの１倍ないし３倍、あるいは５倍とすることができる。
【００５８】
反射器要素２４は同時にＬＥＤチップ間のスペーサとして機能する。これは例えばチップ１２の全ての側辺上に設けることもでき；図２に示されているように、格子型反射器３０に従った格子型構造も、それによってチップの取り付けが簡便化することができるため極めて好適である。この解決方式において反射器要素２４は格子型反射器３０に統合される。従って格子の各ウェブは適宜な屋根型の断面、すなわちいずれも側方から見て実質的に等辺三角形の断面を有していて、また図２に示されているようにウェブは互いに交差して延在する。これによって自由面が保持され、ここで図２の構成形態において自由面３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄおよび３４ｅ内にはそれぞれ図１のＬＥＤチップ１２ないし２０に相当するＬＥＤチップがそれぞれ１個収容され、他方チップの側方に延在する自由面３６ａ，３６ｂ，３６ｃおよび３６ｄ内にはチップは収容されない。そこには、ＬＥＤチップの接続面を提供するために機能するプリント基板が突出して延在することが好適である。この好適な構成形態によって、一方でプリント基板が極めてチップの近くに配置されそれがボンディングのために極めて有効であるとともに、他方で小型のチップ構成を保証することが可能になり、これが光学的に極めて効果的なものとなる。
【００５９】
原則的に自由面３６ａないし３６ｄに隣接して反射器要素２４の傾斜面を全く設ける必要はなく、その理由はそこには放射線が放射されないためである。その点に関して、その場所で格子型構造３０の幅を半減すれば充分であり、すなわち隣接する各チップに対して片側のみの傾斜面が延在すれば充分である。しかしながら、製造を簡便化するため、および格子型構造３０の指部を安定化するために、それぞれ該当する反射面を設けることもできる。例えば、各ＬＥＤチップは１．５ｍｍの縁部の長さを有することができ、従って格子型構造の各指部３８の幅は例えば０．５ｍｍとすることができる。指部の幅が０．５ｍｍである格子型構造は指部の幅が０．２５ｍｍである格子型構造に比べて著しく取り扱い易くなる。
【００６０】
本発明によれば、個々のＬＥＤチップ間の距離が各ＬＥＤチップの直径の１／５未満、特に約１／１０となることが極めて好適である。
【００６１】
半導体放射線源１０の正確な寸法は必要に応じて広範囲に調節可能であることが理解される。本発明に係る半導体放射線源１０チップ構成の全幅、チップ１８の外縁部からチップ１６の外縁部までの延長、あるいはチップ１２の外縁部からチップ２０の外縁部までの延長は８ｍｍ未満、特に６ｍｍ未満、好適には約５ｍｍとすれば極めて好適であり、それによって一方で基礎部材の中央部へのＬＥＤチップ配置が可能となり、それにもかかわらず他方で良好な熱放散が可能となる。この寸法設定において、基礎部材は例えば約１．５ｃｍの幅と約２．５ｃｍの長さを有し、下方の領域には既知の方式によって冷却リブを備えることができる。
【００６２】
本発明に係る半導体放射線源１０の変更された構成形態が図３に示されている。ここでも、図１および図２の実施形態と同様に５個のＬＥＤチップが十字形に配置されている。その間には反射器要素２４を備えた格子型構成３０が延在しており、その高さは実質的にＬＥＤチップの高さに相当している。それに直接的に隣接して遮蔽レンズ４０が設けられている。ここで「直接的に隣接」とは、遮蔽レンズ４０が反射器要素２４の上縁部に接合可能であるか、あるいは０．１ないし１ｍｍの極めて小さな距離をもってＬＥＤチップの上方に延在することであると理解される。
【００６３】
この遮蔽レンズ４０はスペーサ４２を介して支持されている。このスペーサ４２は内側肩部４４を備えていて、これはちょうど遮蔽レンズ４０の周囲に延在しこれを側方で支持するとともに被包している。
【００６４】
スペーサ４２は主にプリント基板４６上に支持され、ここでスタッド４８の領域においては追加的に基礎部材２２上で支持される。プリント基板４６は側方に向かって外側ＬＥＤチップ１４および２０まで延在し、図３に断面が示されたスタッド４８を除いて、さらに半径方向内側に向かってチップ１４および２０近辺、すなわち自由面３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ内に延在し、従ってプリント基板の各部が外側のＬＥＤチップ間、すなわち例えばチップ１４とチップ１６の間に延在している。特にそこで、すなわち自由面３６ａないし３６ｄの領域に、図３に示されていない接続面が形成されている。
【００６５】
接触は、基礎部材２２が接地部材として機能するように行われ、一方導体通路はチップ１２ないし２０内に延在し、これは上方のプリント基板４６上を延在し接続を確保する。
【００６６】
スペーサ４２の上方に反射器５０が延在し、これは既知の方式によってパラボラ形状の表面を備えている。これは遮蔽レンズ４０の前面側に接続している。この中間配置によって、レンズは極めて高温のＬＥＤチップ１２ないし２０ならびに同様に高温の基礎部材２２から熱的に分離され、従ってこれは例えば低価格の樹脂材料を使用しても白濁傾向が防止される。
【００６７】
反射器要素から幾らか離間してこれに重複する集光レンズ５２が延在しており、これはケース部材５４の内側肩部上に取り付けられている。ケース部材５４は基礎部材２２も収容しており、従って反射器５０と集光レンズ５２の間に空間的な位置関係が確立される。
【００６８】
本発明に係る放射線源の変更された構成形態が図４に示されている。この解決方式において、複数のＬＥＤチップ１２，１４が基礎部材２２上に集約的および中央に配置される。図１ないし図３の実施形態と同様に、ＬＥＤチップは緊密に隣接して配置され、ここで多くとも１個の反射器要素がチップ間に配置されるが、図示された実施例においては反射器要素が設けられていない。
【００６９】
本発明によれば、光軸６０とチップの間には全くプリント基板が延在しておらず密接した構成となっており、他方側方においてはプリント基板がＬＥＤチップの領域内に延在している。図４および図５の実施形態において、プリント基板４６は明白にチップ構成の外側に設けられていて、図５に示されているようにそれを円形に包囲している。これはさらに基礎部材２２を実質的にその総表面にわたって被包しており、それによって前方に対しての効果的な熱遮断が達成される。それから除外されるのは、チップ１２および１４を収容している中央チップ領域６２のみである。この円形の領域は図５において極めて大きく図示されているが、それに代えてプリント基板を極めてチップに接近させて設けることも勿論好適である。
【００７０】
図５に示されているように、導体通路４７はジャンパー線７４，７６の接続面７０，７２から外側に向かって、すなわち基礎部材２２の外周に向かって延在し、そこで接続線７８，８０を介して結合されている。
【００７１】
遮蔽レンズ４０のスペーサ４２は円形に延在しており（図５参照）、ここで遮蔽レンズ４０も内側肩部４４内に収容されている。遮蔽レンズ４０の平坦な背面とチップ領域の間には空間８２が閉鎖して形成され、これは側方において環状のスペーサ４２によって仕切られている。この空間には例えばシリコンゲルあるいは注封材料等の透明な物質を充填することが好適であり、これは燐光粒子を含むことができる。
【００７２】
本発明に係る放射線源１０の変更された構成形態が図６に示されている。同一の構成部品は他の図面と同一の参照符号で示されている。この構成形態は極めて小型の構成であることを特徴とし、これにおいてＬＥＤチップは十字形あるいは星形に配置され、ここで外側のＬＥＤチップ１４および２０と光軸６０の間には必要に応じて設けられる極めて小型の反射器要素２４を除いてはチップ以外のものは全く設置されない。ここでも反射器要素２４は屋根形状に形成され、従って反射面２６および２８を提供して側方に放出される光を前方に誘導する。
【００７３】
図７ならびに図６に示されているように、導体通路４７毎に１つの直列抵抗８４が接続され、これは特にＬＥＤチップを並列して点入した際に調節を行うことを可能にする。このことは図７により明確に示されており、ここで図７中には合計４個のレーザトリミングによって調節される直列抵抗８４が示されており、それらは４個の外側ＬＥＤチップ１４ないし２０に対して設けられている。この解決方式において中央ＬＥＤチップを別の波長で独立して作動させ、他方外側のＬＥＤチップ１４ないし２０は全て並行に点入し、そのためその導体通路４７内に直列抵抗を備えている。
【００７４】
図示された実施例においてプリント基板４６には被覆接続孔部９０が設けられ、それによって接続ラグ９２を上方ならびに下方から接続することが可能になる。
【００７５】
図７に示されているように、接続面、例えば接続面７０および７２は外側ＬＥＤチップ１４ないし２０に外側から近接して延在しており、一方チップ領域７６は内側、すなわち光軸に向かって導体通路によって被包されずに保持されている。
【００７６】
この解決方式によって、小型の構成にもかかわらず導体通路をスペーサ４２の内部で終局させることが可能となり、従ってジャンパー線は保護されてチップへと通じ、それにもかかわらず（図７には示されていない）共通の遮蔽レンズ４０が全てのチップ１２ないし２０の上方に延在することができる。
【００７７】
図８および図９には別の実施形態が示されている。ここでもその他の図中と同一の構成要素は同一の参照符号によって示されている。この解決方式においても５個のＬＥＤチップ１２ないし２０が実質的に十字形に配置されており、チップ１４ないし２０が中央のチップ１２を包囲している。それらのチップはそれぞれ反射器要素２４によって包囲されており、これはチップ間およびチップの近傍に延在しまたスペーサの一部を形成し、このスペーサが反射器５０をＬＥＤチップの前に支持している。
【００７８】
図９においてより明確に示されているように、図の平面内で反射器５０の下側に放射線吸収材９４および９６が設けられており、これらは一方で外側のＬＥＤチップ１４と２０の間と、他方で外側ＬＥＤチップとプリント基板４６の間に延在している。この解決方式は、プリント基板に影響を及ぼすことなく高出力放射線を遮断する必要がある場合に極めて効果的である。放射線吸収材９４および９６は固定形部材として、チップ自体と同様に、例えば極めて薄い接着剤層を介して基礎部材２２上に取り付けることができ、それによって良好な熱伝導を保証することができる。
【００７９】
放射線吸収材９４および９６の中から別のＬＥＤチップ１６および１８に対しても勿論２つの同様な放射線吸収材が設けることができ、これは任意の適宜な材料から形成することができる。考えられるものは、例えば樹脂部材、アルミニウム部材であるが、好適にはセラミック部材であり、これはより良好な放射線吸収を保証するために暗色に着色することができる。
【００８０】
図８に示された実施例において、プリント基板４６はさらに保護リング９８によって遮蔽されており、較正抵抗の高い過熱によって較正に影響が及ぼされる危険性があるため、これが特に較正抵抗のためのより有効な保護として機能する。
【００８１】
保護リング９８は接続路９２が露出されたままとなるように寸法設定されることが理解され、ここで保護リングは少なくともその下面が電気的に絶縁性に形成されることが好適である。
【００８２】
図９に示されているように、ＬＥＤチップ１４，１２および２０はいずれも反射器要素から離間して配置されている。このことも、ＬＥＤチップによる強力な熱放射によって、鏡面加工された樹脂部材から形成され得る格子状反射器３０への強力な熱付加が生じることを防止するように機能する。
【００８３】
図９には遮蔽レンズ４０に相当するレンズの表記は無いが、これを任意の好適な方式で設けることが可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明に係る半導体放射線源の一細部を示した概略図である。
【図２】本発明に係る半導体放射線源の別の細部を示した上面図である。
【図３】半導体放射線源の断面図である。
【図４】半導体放射線源の別の実施形態を示した断面図である。
【図５】図４の半導体放射線源の実施例を示した上面図である。
【図６】本発明に係る半導体放射線源の別の実施形態を示した断面図である。
【図７】図６の実施例を示した上面図である。
【図８】本発明に係る放射線源の一部を示した上面図である。
【図９】図８の実施例を示した断面図である。
【符号の説明】
【００８５】
１０  放射線源
１２，１４，１６，１８，２０  ＬＥＤチップ
２２  基礎部材
２４  反射器要素
２６，２８  反射面
３０  格子型反射器
３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ，３４ｅ  自由面
３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ  自由面
３８  指部
４０  遮蔽レンズ
４２  スペーサ
４４  内側肩部
４６  プリント基板
４７  導体通路
４８  スタッド
５０  反射器
５２  集光レンズ
５４  ケース部材
６０  光軸
６２  中央チップ領域
７０，７２  接続面
７４，７６  ジャンパー線
７８，８０  接続線
８２  空間
８４  直列抵抗
９０  被覆接続孔部
９２  接続ラグ
９４，９６  放射線吸収材
９８  保護リング
【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】
2007281472.tif 000009
【図８】
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【図９】
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