BR112012027159B1

BR112012027159B1 - Estrutura e metodo

Info

Publication number: BR112012027159B1
Application number: BR112012027159-8A
Authority: BR
Inventors: Serge J. Bierhuizen
Original assignee: Lumileds Holding B.V.
Priority date: 2010-04-26
Filing date: 2011-04-25
Publication date: 2020-11-17
Also published as: ES2718324T3; US20110260178A1; EP2564418A2; CN103109370A; EP2564418B1; JP6276323B2; JP2016195255A; TWI553902B; US8269235B2; WO2011135508A2; CN103109370B; JP2013531362A; BR112012027159A2; TW201203604A; WO2011135508A3

Abstract

ESTRUTURA E MÉTODO Uma fonte de iluminação que compreende um dispositivo emissor de luz semicondutor é conectada a uma instalação. O dispositivo emissor de luz compreende uma pluralidade de segmentos com segmentos limítrofes espaçados a menos de 200 micra de distância. Em algumas realizações, diversos segmentos são desenvolvidos em um único substrato de desenvolvimento. Cada segmento compreende uma camada emissora de luz disposta entre uma região do tipo n e uma região do tipo p. Um espaçador é posicionado em uma superfície superior da instalação. O dispositivo emissor de luz é posicionado em uma abertura no espaçador. Uma pluralidade de colimadores é anexada ao espaçador, em que cada colimador é alinhado com um único segmento.

Description

HISTÓRICO CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção se refere a um sistema de iluminação que inclui colimadores alinhados com segmentos emissores de luz.

DESCRIÇÃO DA TÉCNICA RELACIONADA

Os dispositivos semicondutores emissores de luz incluindo diodos emissores de luz (LEDs), diodos emissores de luz de cavidade ressonante (RCLEDs - Resonant Cavity Light Emitting Diodes), diodos a laser de cavidade vertical (VCSELs Vertical Cavity Laser Diodes) e lasers emissores de extremidade estão entre as fontes de iluminação mais eficiente disponíveis atualmente. Os sistemas de materiais atualmente de interesse na fabricação de dispositivos emissores de luz de alto brilho capazes de operar através do espectro visível incluem semicondutores do grupo III-V, particularmente ligas binária, terciária e quaternária de gálio, alumínio, índio e nitrogênio, também referido como materiais de nitreto III. Tipicamente, os dispositivos emissores de luz de nitreto III são fabricados por desenvolvimento epitaxialmente de uma pilha de camadas semicondutoras de diferentes composições e concentrações dopantes em uma safira, carbeto de silício, nitreto III ou outro substrato adequado por deposição de vapor químico metal-orgânico (MOCVD - Metal-organic Chemical Vapor Deposition), epitaxia por feixe molecular (MBE - Molecular Beam Epitaxy) ou outras técnicas epitaxiais. A pilha geralmente inclui uma ou mais camadas do tipo n dopadas com, por exemplo, Si, formada sobre o substrato, uma ou mais camadas emissoras de luz em uma região ativa formada sobre a camada ou camadas do tipo n, e uma ou mais camadas do tipo p dopadas com, por exemplo, Mg, formada sobre a região ativa.

Os contatos elétricos são formados nas regiões do tipo n e p.

Um sistema de iluminação adaptável é um sistema onde o padrão de feixe projetado é seletivamente alterado. Por exemplo, em um sistema de iluminação adaptável para um farol automotivo, o padrão de feixe projetado antecipa a direção do automóvel e altera de maneira seletiva o padrão de feixe para produzir luz naquela direção.

O documento US 2004/0263346, que é incorporado aqui por referência, descreve o estado sólido adaptável à frente do sistema de iluminação mostrado na Fig. 1. O sistema da Fig. 1 inclui uma série 42 de diodos emissores de luz ("LEDs") 43. Cada fileira da série 42 é eletricamente conectada a um condutor de LED horizontal 36, e cada coluna da série 42 é eletricamente conectada a um condutor de LED vertical 34. Os condutores horizontal e vertical 36 e 34 são anexados a uma unidade de processamento central 28. Um sensor de ângulo de volante 2 0 e um sensor de inclinação 24 são ambos anexados à unidade de processamento central 28. Uma lente convergente (não mostrada na Fig. 1) é posicionada na frente da série 42. Ao receber os sinais a partir do sensor de ângulo de volante 20 e do sensor de inclinação 24, a unidade de processamento central 28 se comunica com os condutores horizontal e vertical dos LEDs 36 e 34, para iluminar os LEDs selecionados 43 na série 42. Os raios de luz dos LEDs 43 são angulares pelas lentes, de maneira que a iluminação seletiva de um ou mais dos LEDs 43 na série 42 permita que o farol projete luz em direções variáveis horizontal e vertical. As linhas horizontal e vertical conectadas em cada LED na série terminam em um barramento horizontal 38 e um barramento vertical 40, respectivamente. O horizontal barramento 38 está em comunicação elétrica com o condutor de LED horizontal 36, e o barramento vertical 40 está em comunicação elétrica com o condutor de LED vertical 34. Cada linha horizontal 60 e linha vertical 62 termina em um interruptor associado, que é operável pelo condutor de LED horizontal 36 e o condutor de LED vertical 34, respectivamente.

SUMÁRIO

É um objetivo da invenção prover uma fonte de iluminação compacta que compreende uma pluralidade de segmentos emissores de luz e um colimador associado a cada segmento.

Nas realizações da invenção, uma fonte de iluminação que compreende um dispositivo emissor de luz semicondutor é conectada a uma instalação. O dispositivo emissor de luz compreende uma pluralidade de segmentos com segmentos limítrofes espaçados a menos de 200 micra de distância. Em algumas realizações, diversos segmentos são desenvolvidos em um único substrato de desenvolvimento. Cada segmento compreende uma camada emissora de luz disposta entre uma região do tipo n e uma região do tipo p. Um espaçador é posicionado em uma superfície superior da instalação. 0 dispositivo emissor de luz é posicionado em uma abertura no espaçador. Uma pluralidade de colimadores é anexada ao espaçador, em que cada colimador é alinhado com um único segmento. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A Figura 1 ilustra um sistema de iluminação dianteira adaptativa da técnica anterior. A Figura 2 é uma vista lateral simplificada de um único dispositivo emissor de luz de nitreto III dividido em segmentos. A Figura 3 é uma vista superior de uma série de segmentos do dispositivo emissor de luz de nitreto III. A Figura 4 é uma vista seccional transversal de um dispositivo emissor de luz segmentado, um espaçador, um revestimento lateral reflexivo e colimadores alinhados com cada segmento. A Figura 5 ilustra um exemplo de um espaçador. A Figura 6 é uma vista seccional transversal de um dispositivo emissor de luz segmentado, um espaçador e colimadores alinhados com cada segmento. A Figura 7 ilustra um dispositivo com quatro segmentos. Cada segmento é dividido em quatro junções. A Figura 8 ilustra o dispositivo da Figura 7 conectado a uma instalação. A Figura 9 ilustra um colimador.

DESCRIÇÃO DETALHADA

No sistema ilustrado na Figura 1, são utilizados LEDs individuais. Cada LED individual pode incluir um pacote e uma óptica de imagem, tal como uma lente. Adequadamente, o sistema ilustrado na Figura 1 pode ser caro para produzir e pode ser indesejavelmente grande devido ao espaço exigido para os pacotes e as ópticas de imagem para cada LED.

Nas realizações da invenção, uma fonte de iluminação inclui um ou mais LEDs divididos em segmentos, que podem ser direcionáveis de maneira individual. A fonte de iluminação pode ser utilizada para um sistema de iluminação adaptativa, tal como um farol automotivo, e pode ser menos cara e mais compacta do que a fonte de iluminação ilustrada na Figura 1. Embora os exemplos abaixo se refiram aos LEDs de nitreto III, podem ser utilizados outros dispositivos semicondutores emissores de luz, incluindo outros dispositivos de III-V, tal como LEDs de fosforeto III ou arseneto III, dispositivos de II-VI ou dispositivos à base de Si. A Figura 3 é uma vista superior de uma fonte de iluminação 10, de acordo com as realizações da invenção. Uma série de LEDs 14 é anexada a uma instalação 12. Quatro LEDs 16 são ilustrados. Cada LED 16 é dividido em diversos segmentos 57. Cada LED ilustrado na Figura 3 é dividido em uma série de segmentos 4x4, para um total de 16 segmentos por LED e 64 segmentos total. Por exemplo, cada LED 16 pode ter aproximadamente 1 mm por 1 mm na área, e cada segmento pode ter aproximadamente 250 micra por 250 micra. Os LEDs e os segmentos não precisam ser quadrados, conforme ilustrado na Figura 3; eles podem ser retangulares, paralelogramas, rombóides ou qualquer combinação de formas. Podem ser utilizados mais ou menos de quatro LEDs, e cada LED pode ser dividido em mais ou menos do que 16 segmentos. Além disso, os LEDs não precisam ser simétricos. Por exemplo, alguns LEDs podem ser divididos em menos e/ou segmentos maiores. Por exemplo, alguns ou todos os LEDs podem ser divididos em segmentos de 1x2, 2x2, 2x3, 2x5, 3x6 ou 5x6. Em algumas realizações, a fonte de iluminação 10 pode incluir entre 30 e 100 segmentos. 0 tamanho de cada segmento é selecionado para combinar com a área total desejada do LED, e o número total de elementos desejados. Em algumas realizações, a área necessária total para um farol de LED é entre 4 e 24 mm2. Adequadamente, o tamanho do segmento pode variar de 1 a 0,5 mm2 até 0,04 mm2. Em algumas realizações, é preferida uma série 2 x 2 de segmentos, porque se permite a utilização de colimadores com duas paredes laterais retas e duas paredes laterais angulares, conforme mostrado na seção transversal nas Figuras 4 e 6. A Figura 2 é uma vista lateral simplificada de um único LED 16 dividido em segmentos 57. Quatro segmentos 57 são ilustrados na Figura 2. O LED é representado pelo número 14 na Figura 2 e a porção da instalação 12 é ilustrada. Embora a Figura 2 ilustre um dispositivo de chip com flip de filme fino, outros tipos de dispositivos podem ser utilizados, tal como dispositivos verticais, onde os contatos de n e p são formados em lados opostos do dispositivo, um dispositivo onde ambos os contatos são formados no mesmo lado do dispositivo e a luz é extraída através dos contatos, ou um dispositivo de chip com flip, no qual o substrato de desenvolvimento permanece como uma parte do dispositivo.

Cada segmento de LED 57 inclui camadas semicondutoras 58, que inclui uma região do tipo n, uma região emissora de luz ou ativa, e uma região do tipo p. Camadas semicondutoras 58 podem ser desenvolvidas em um substrato de desenvolvimento tal como, por exemplo, safira, SiC, GaN, Si, um dos modelos de redução de tensão desenvolvido sobre um substrato de desenvolvimento tal como safira descrito no documento US 2008/0153192, que é incorporado aqui por referência, ou um substrato de composto tal como, por exemplo, uma camada de geração de InGaN ligada a um receptor de safira, conforme descrito no documento US 2007/0072324, que é incorporado aqui por referência.

A região do tipo n é tipicamente desenvolvida primeiro e pode incluir diversas camadas de diferentes composições e concentração de dopante que inclui, por exemplo, camadas de preparação, tal como camadas de amortecedor ou camadas de nucleação, que podem ser do tipo n ou não dopadas intencionalmente, camadas de liberação projetadas para facilitar a liberação tardia do substrato de composto ou o estreitamento da estrutura semicondutora após a remoção do substrato, e as camadas de dispositivo do tipo n ou mesmo p projetadas para propriedades ópticas particulares ou elétricas desejável para a região emissora de luz para emitir luz de maneira eficiente. Uma região emissora de luz ou ativa é desenvolvida sobre a região do tipo n. Exemplos de regiões adequadas emissoras de luz incluem uma única camada emissora de luz espessa ou fina, ou uma múltipla região emissora de luz de poço quântico separada por camadas de barreira. Uma região do tipo p é desenvolvida sobre a região emissora de luz. Como a região do tipo n, a região do tipo p pode incluir diversas camadas de composição diferente, espessura e concentração de dopante, incluindo camadas que não são dopadas intencionalmente, ou camadas no tipo n.

Um contato p 60 é formado na superfície superior da região do tipo p. Contato p 60 pode incluir uma camada reflexiva, tal como prata. Contato p 60 pode incluir outras camadas opcionais, tal como uma camada de contato ôhmico e uma folha de guarda que inclui, por exemplo, titânio e/ou tungsténio. Em cada segmento 57, uma porção de contato p 60, a região do tipo p e a região ativa é retirada para expor uma porção da região do tipo n, na qual um contato n 62 é formado. Pedido de patente norte-americana n° 12/236.853, que é incorporado aqui por referência, descreve os contatos de formação em um LED dividido em segmentos desenvolvidos na camada de geração de um substrato de composto formado em ilhas.

Valas 59, que se estendem por toda a espessura do material semicondutor, são formadas entre cada segmento 57 para isolar os segmentos adjacentes de maneira elétrica. As valas 59 podem ser preenchidas com um material dielétrico, tal como um óxido de silício ou um nitreto de silício formado por deposição de vapor químico de plasma aperfeiçoado. Isolação significa que além das valas, tal como implantação de material semicondutor para fazer com que uma região entre os segmentos seja isolante, pode ser utilizada.

Interconexões (não mostradas na Fig. 2) são formadas nos contatos pen e/ou na instalação, então o dispositivo é conectado à instalação 12 através das interconexões. A instalação 12 pode ser qualquer material adequado, incluindo, por exemplo, silício, cerâmica, A1N e alumina. As interconexões podem ser qualquer material adequado, tal como solda ou outros metais, e pode incluir diversas camadas de materiais. Em algumas realizações, as interconexões incluem pelo menos uma camada de ouro, e a ligação entre os segmentos de LED e a instalação é formada por ligação ultrassónica. Durante a ligação ultrassónica, o molde do LED é posicionado em uma instalação. Uma extremidade de vínculo é posicionada na superfície superior do molde do LED, por exemplo, na superfície superior do substrato de desenvolvimento. A extremidade de vínculo é conectada a um transdutor ultrassónico. 0 transdutor ultrassónico pode ser, por exemplo, uma pilha de camadas de titanato zirconato de chumbo (PZT). Quando for aplicada uma tensão ao transdutor em uma frequência que faça com que o sistema ressoe harmonicamente (geralmente uma frequência na casa das dezenas ou centenas de kHz), o transdutor começa a vibrar, que por sua vez faz com que a extremidade de vínculo e o molde do LED vibrem, geralmente em uma amplitude na ordem de micra. A vibração faz com que os átomos metal na treliça metálica de uma estrutura no LED, tal como nos contatos n e p ou as interconexões formadas nos contatosn e p, para interdifundir com uma estrutura na instalação, que resulta em uma articulação metalurgicamente contínua. Calor e/ou pressão pode ser adicionada durante a ligação.

Depois que a estrutura semicondutora for ligada à instalação 12, todo ou parte do substrato de desenvolvimento pode ser retirado. Por exemplo, um substrato de desenvolvimento de safira ou um substrato receptor de safira que é parte de um substrato de composto pode ser retirado por laser de fusão de um nitrato III ou outra camada em uma interface com o substrato de safira. Outras técnicas, tal como gravação ou técnicas mecânicas, tal como trituração pode ser utilizada conforme apropriado ao substrato sendo retirado. Depois que o substrato de desenvolvimento for retirado, a estrutura semicondutora pode ser estreitada, por exemplo, por gravação fotoeletroqúimica (PEC). A superfície exposta da região do tipo n pode ser texturizada, por exemplo, pela rugosidade ou pela formação de um cristal fotônico.

Um ou mais materiais de conversão de comprimento de onda 56 podem ser dispostos sobre a estrutura semicondutora. O comprimento de onda que converte o(s) material(is) pode ser, por exemplo, um ou mais fósforos em pó dispostos em um material transparente, tal como silicone e ou epóxi e depositado no LED por serigrafia ou por estêncil, um ou mais fósforos em pó formados por deposição eletroforética, spray, sedimentação, evaporação ou pulverização, ou um ou mais fósforos de cerâmica colados ou ligados ao LED, um ou mais corantes, ou qualquer combinação do comprimento de onda descrito acima que converte camadas. Os fósforos de cerâmica, também referidos como cerâmicas luminescentes, são descritos em mais detalhes na patente norte-americana 7.361.938, que é incorporada aqui por referência. O comprimento de onda que converte materiais pode ser formado, de maneira que uma porção de luz emitida pela região emissora de luz não seja convertida pelo comprimento de onda que converte material. Em alguns exemplos, a luz não convertida é azul e a luz convertida é amarela, verde e/ou vermelha, de maneira que a combinação de luz emitida não convertida e convertida a partir do dispositivo aparece branca. O comprimento de onda que converte os materiais 56 pode ser formado individualmente em cada segmento 57, em cada LED 16 ou em toda a série 14.

A instalação 12 é formada de maneira que os segmentos 57 possam ser ativados de maneira independente. Por exemplo, a instalação 12 pode ser um substrato de fiação de cerâmica ou um circuito integrado de silício formado por etapas de processamento convencional. Alguns segmentos podem ser sempre ativados juntos, e podem ser conectados, por exemplo, em série ou em paralelo. As interconexões que conectam tais segmentos podem ser formadas dentro da instalação 12 ou nela ou na série de LED 14, conforme descrito, por exemplo, na patente norte-americana 6.547.249, que é incorporada aqui por referência.

Em algumas realizações, os segmentos limítrofes são cuidadosamente espaçados em uma única instalação, mas não precisa se desenvolver no mesmo substrato. Por exemplo, os segmentos limítrofes podem ser espaçados a menos de 200 micra de distância em algumas realizações, a menos de 100 micra de distância em algumas realizações, a menos de 50 micra de distância em algumas realizações, a menos de 25 micra de distância em algumas realizações, a menos de 10 micra de distância em algumas realizações, e a menos de 5 micra de distância em algumas realizações. Outros exemplos de fontes de iluminação incluindo segmentos emissores de luz são descritos no pedido de patente norte-americana n° 12/709.655, intitulada "Adaptive Lighting System With III-Nitride Light Emitting Devices" e incorporada aqui por referência.

Em algumas realizações, um único segmento é dividido em múltiplas junções. Pelo menos duas das junções podem ser direcionadas de maneira independente. Todas as junções em um segmento podem ser ativadas quando a luz brilhante for necessária. Menos do que todas as junções em um segmento podem ser ativadas quando a luz de dímero for exigida. A Figura 7 ilustra um dispositivo com quatro segmentos 57. Cada segmento é separado em quatro junções. As quatro junções no segmento superior esquerdo 57 são rotuladas 92, 93, 94 e 95 na Figura 7. A Figura 8 ilustra uma vista superior de uma instalação 98, na qual o dispositivo da Figura 7 é instalado. As interconexões entre as junções podem ser formadas na instalação ou no dispositivo, conforme descrito acima. No dispositivo ilustrado nas Figuras 7 e 8, as duas junções superiores 92 e 93 em cada segmento são conectadas em série e ativadas juntas. Os fundos das duas junções 94 e 95 em cada segmento também são conectados em série e ativados juntos. Para cada segmento 57, todas, metade ou nenhuma das junções pode ser ativada em um determinado tempo, ao fornecer corrente ao pad apropriado 96 na instalação 98.

Um desafio para as fontes de iluminação que envolve os segmentos de LED individualmente direcionáveis é que a imagem óptica para uma determinada aplicação de iluminação geralmente aceita luz apenas em um cone angular limitado. LEDs de nitreto III geralmente emitem luz em um cone lambertiano em ângulos de ± 90° em relação a um normal para a superfície superior do LED. Uma óptica F#2, por exemplo, aceita um cone de + 14,5° e uma óptica F#1 aceita um cone de + 30°. Essas ópticas são capazes de utilizar apenas 6% e 25%, respectivamente, da luz emitida a partir de um LED segmentado que emite luz em um cone lambertiano, que pode reduzir a eficiência de uma fonte com LEDs segmentados, conforme comparado com uma fonte com LEDs embalados individualmente, onde a luz pode ser colimada em um cone angular estreito por uma óptica de colimação associada a cada LED.

Nas realizações da invenção, um ou mais LEDs segmentados são combinados com colimadores individuais para cada segmento. Os colimadores são anexados a um espaçador, que controle o espaçamento entre cada segmento de LED e o colimador, e alinha os colimadores com os segmentos. Os colimadores reduzem o cone angular da luz emitida por cada segmento, então a luz pode ser utilizada de maneira eficiente por imagens ópticas. A Figura 4 é uma vista seccional transversal de um LED segmentado, um espaçador e colimadores individuais. Dois segmentos e dois colimadores 78a e 78b são ilustrados. Os segmentos ilustrados incluem um comprimento de onda que converte a camada 56 disposta sobre as camadas semicondutoras 58. Os segmentos são conectados a uma instalação 12 por interconexões 70.

Um espaçador 72 é posicionado em torno do LED segmentado. A Figura 5 ilustra um exemplo de um espaçador. Um LED com quatro segmentos 57 é ilustrado na Figura 5. 0 LED segmentado é alinhado com uma abertura no espaçador. O tamanho da abertura no espaçador controla a dimensão da fonte de luz que entra nos colimadores 7 8a e 7 8b. As paredes laterais 87 do espaçador 72 são geralmente reflexivas, para direcionar luz nos colimadores 78a e 78b. O espaçador 72 pode ser formado a partir de qualquer material adequado, incluindo, por exemplo, materiais reflexivos brancos, tal como PPA e PCT, silício rígido e incluindo um material reflexivo, tal como TiO2 ou cerâmicas reflexivas brancas.

Para controlar a distância de maneira precisa entre o fundo dos colimadores 78a e 78b e o topo dos segmentos de LED, ou seja, a altura da parede lateral 87 no espaçador ilustrado na Figura 4, o espaçador pode ser conectado a uma superfície superior da instalação 12. Por exemplo, o espaçador 72 pode ser colado à instalação 12 nas extremidades 76 da instalação 12, ou moldado sobre a instalação 12 e o LED segmentado.

A sobremoldagem é descrita em mais detalhes na patente norte-americana 7.352.011, que é incorporada aqui por referência. O espaçamento entre o fundo dos colimadores 78a e 7 8b e o topo dos segmentos de LED pode ser entre 10 micra e 100 micra em algumas realizações, entre 40 micra e 60 micra em algumas realizações, e menos de 50 micra em algumas realizações. 0 controle de maneira precisa da distância entre o fundo dos colimadores 78a e 78b e o topo dos segmentos de

LED pode aperfeiçoar a eficiência do dispositivo ao reduzir a diafonia entre os segmentos limítrofes.

O espaçador 72 pode incluir uma porção 8 8 que se estende sobre a lateral da instalação 12, conforme ilustrado na Figura 4, embora não seja necessário. Uma superfície lateral da porção 88 pode anexar o espaçador 72 a uma superfície lateral da instalação 12, por exemplo, sobremoldando ou colando.

Em algumas realizações, um revestimento lateral opcional 74 é disposto nas laterais nas camadas semicondutoras 58, o comprimento de onda que converte a camada 56 ou ambas. O revestimento lateral pode ser reflexivo, para prevenir ou reduzir a quantidade de luz que escapa através das laterais das camadas semicondutoras 58 e o comprimento de onda que converte a camada 56. 0 revestimento lateral pode ser um revestimento reflexivo que é pintado ou disposto de outro modo nas superfícies laterais das camadas semicondutoras 58 e o comprimento de onda que converte a camada 56, ou a estrutura formada, por exemplo, de materiais reflexivos brancos, tal como PPA e PCT, silício rígido incluindo um material reflexivo, tal como TiO2 ou cerâmicas reflexivas brancas. Em algumas realizações, o revestimento lateral 74 é utilizado para controlar de maneira precisa a distância entre o fundo dos colimadores 7 8a e 7 8b e o topo dos segmentos do LED, ou seja, a altura da parede lateral 87. Por exemplo, o espaçador 72 pode utilizar revestimento lateral 74, conforme uma referência descansando ou em contato com o revestimento lateral 74, conforme ilustrado na Figura 4. Em algumas realizações, o espaçador 72 é anexado ao revestimento lateral 74, por exemplo, sobremoldando ou colando, além de ou em vez de anexos formados entre a instalação 12 e o espaçador 72. No dispositivo ilustrado na Figura 6, o revestimento lateral 74 é omitido. 0 espaçador 72 da Figura 6 pode ser, por exemplo, silício moldado sobre os segmentos anexados à instalação 12.

Os colimadores 78a e 78b podem ser ocos com paredes laterais reflexivas, ou um material dielétrico que se baseia na reflexão interna total para a refletividade. Um colimador é alinhado com cada segmento 57 do LED. Os colimadores limítrofes podem ser espaçados longe um do outro por uma distância de 80. O espaçamento entre os colimadores limítrofes pode ser mantido por um elemento de espaçamento 82, que pode ser, por exemplo, uma bola ou fio do diâmetro desejado. Os colimadores limítrofes podem ser espaçados entre 1 e 200 micra de distância em algumas realizações e entre 5 e 50 micra de distância em algumas realizações. A fim de alinhar os colimadores com os segmentos de LED, os colimadores 78a e 78b podem ser dispostos em um recesso 86 que se estende abaixo da superfície superior 90 do espaçador 72. Os colimadores 78a e 78b podem ser anexados ao espaçador 72, por exemplo, por uma camada adesiva posicionada na extremidade 84 da abertura no espaçador 72. Nas realizações onde os colimadores 78 são de um material sólido, um adesivo na extremidade 84, que seria normalmente absorvente à luz, não absorve luz, uma vez que a forma do espaçador 72 previne que a luz atinja a extremidade 84, conforme ilustrado pelos raios mostrados nas Figuras 4 e 6.

A superfície de saída de um colimador sólido 78 pode ser inclinada em relação à superfície do segmento 57, conforme ilustrado na Figura 9. O colimador 78 possui uma parede reta 104, que é perpendicular à superfície superior do segmento 57 e que é geralmente próximo à parede lateral reta de um colimador adjacente associado com outro segmento. 0 colimador 78 também possui uma parede lateral inclinada 102, que é disposta em um ângulo agudo em relação a uma superfície plana que é perpendicular à superfície superior do segmento 57. A superfície de entrada 108 é paralela à superfície superior do segmento 57. A superfície de saída 106 pode ser inclinada de maneira que não seja paralela à superfície de entrada 108 ou à superfície superior do segmento 57. Por exemplo, a superfície de saída 106 pode ser angular de maneira que a parede reta 104 seja maior do que a parede inclinada 102, conforme ilustrado na Figura 9. Formando a superfície de saída, desta maneira, pode pelo menos compensar parcialmente para qualquer distorção na saída de luz causada pela assimetria do colimador 78.

Os colimadores individuais para cada segmento de LED, de acordo com as realizações da invenção, direcionam a luz a partir de cada segmento em um cone angular que é estreito de maneira suficiente para as imagens ópticas 83 da aplicação. A luz emitida por cada segmento em ângulos grandes pode ser direcionada no colimador, em vez de perder, que pode aperfeiçoar a eficiência da fonte de iluminação. Reduzir o cone angular emitido por cada segmento pode reduzir a diafonia entre os segmentos limítrofes, que pode aperfeiçoar a precisão da imagem de um dispositivo utilizando uma fonte de iluminação, de acordo com as realizações da invenção. Anexar os colimadores a um espaçador que é conectado à superfície superior de uma instalação pode aperfeiçoar a eficiência do dispositivo controlando de maneira precisa a distância entre o fundo de cada colimador e o topo de cada segmento de LED.

Tendo descrito a invenção em detalhes, os técnicos no assunto apreciarão que, considerando a presente revelação, podem ser feitas modificações à invenção sem sair do espírito do conceito inventivo descrito nesse documento. Portanto, não se pretende que o escopo da invenção seja limitado às realizações específicas e descritas.

Claims

1. ESTRUTURA, caracterizada por compreender: uma fonte de iluminação que compreende um dispositivo emissor de luz conectado a uma instalação, o dispositivo emissor de luz que compreende uma pluralidade de segmentos em que segmentos limítrofes são espaçados a menos de 200 micra de distância, cada segmento que compreende uma camada emissora de luz disposta entre uma região do tipo n e uma região do tipo p; um espaçador posicionado em uma superfície superior da instalação, em que o dispositivo emissor de luz é posicionado em uma abertura no espaçador; e uma pluralidade de colimadores anexa ao espaçador, em que cada colimador é alinhado com um único segmento.

2. ESTRUTURA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada em que a instalação é configurada de maneira que pelo menos dois segmentos podem ser ativados de maneira independente.

3. ESTRUTURA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada em que uma superfície inferior de cada colimador é espaçada longe de uma superfície superior do segmento que corresponde a cada colimador.

4. ESTRUTURA, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada em que a superfície superior de pelo menos um segmento é uma superfície superior de um comprimento de onda que converte o elemento disposto sobre a camada emissora de luz de nitreto III.

5. ESTRUTURA, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada em que um espaço entre a superfície inferior de cada colimador e a superfície superior do segmento que corresponde a cada colimador é inferior a 50 micra.

6. ESTRUTURA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada em que no espaçador é anexada à superfície superior da instalação por um adesivo.

7. ESTRUTURA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado em que o espaçador compreende silício moldado sobre uma superfície superior da instalação.

8. ESTRUTURA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada em que os colimadores limítrofes são espaçados longe um do outro.

9. ESTRUTURA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada em que os colimadores limítrofes são espaçados longe um do outro por uma esfera e um fio.

10. ESTRUTURA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada em que pelo menos dois segmentos são desenvolvidos em um único substrato de desenvolvimento.

11. ESTRUTURA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por compreender adicionalmente uma superfície reflexiva disposta adjacente a uma parede lateral do dispositivo emissor de luz.

12. ESTRUTURA, de acordo com a reivindicação 11, caracterizada em que o espaçador é anexado à superfície reflexiva.

13. ESTRUTURA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por compreender adicionalmente uma óptica, em que os colimadores são dispostos entre a óptica e a fonte de iluminação.

14. ESTRUTURA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada em que a camada emissora de luz é uma camada de nitreto III.

15. ESTRUTURA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada em que pelo menos um segmento é dividido em uma pluralidade de junções, em que uma instalação é configurada de maneira que pelo menos duas junções na pluralidade possam ser ativadas de maneira independente.

16. ESTRUTURA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado em que pelo menos um colimador compreende: uma primeira parede lateral que é perpendicular a uma superfície superior de um segmento; e uma segunda parede lateral que é angular em um ângulo agudo em relação a uma superfície plana perpendicular a uma superfície superior do segmento.

17. ESTRUTURA, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado em que o pelo menos um colimador compreende adicionalmente: uma superfície de entrada próxima à superfície superior do segmento; e uma superfície de saída oposta à superfície de entrada, em que a superfície de saída não é paralela à superfície de entrada.

18. MÉTODO, caracterizado por compreender: espaçamento de uma superfície superior de uma fonte de iluminação à distância pré-determinada a partir de uma superfície inferior de uma pluralidade de colimadores; em que: a fonte de iluminação compreende um dispositivo emissor de luz conectado a uma instalação, o dispositivo emissor de luz compreendendo uma pluralidade de segmentos em que os segmentos limítrofes são espaçados a menos de 200 micra de distância, cada segmento compreendendo uma camada emissora de luz disposta entre uma região do tipo n e uma região do tipo p; cada colimador na pluralidade de colimadores é alinhado com um único segmento; a pluralidade de colimadores é anexada a um espaçador posicionado em uma superfície superior da instalação; e o dispositivo emissor de luz é posicionado em uma abertura no espaçador.

19. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado em que o espaçamento de uma superfície superior da fonte de iluminação a uma distância pré-determinada a partir de uma superfície inferior da pluralidade de 5 colimadores compreende o registro de uma superfície no espaçador com uma superfície superior da instalação.

20. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado em que o espaçamento de uma superfície superior da fonte de iluminação a uma distância pré-determinada a 10 partir de uma superfície inferior da pluralidade de colimadores compreende o registro de uma superfície no espaçador com uma superfície superior de uma estrutura reflexiva disposta adjacente a uma parede lateral do dispositivo emissor de luz.