CN102741738A - 光电子半导体器件、照明设备和透镜 - Google Patents

Abstract

在光电子半导体组件（10）的至少一个实施方式中，所述半导体组件具有载体（12）以及至少一个光电子半导体芯片（13）。半导体芯片（13）安装在载体（12）处并且具有背向载体的辐射透射侧（14），通过辐射透射侧（14）定义平面（P）。此外，半导体组件（10）包含具有辐射出射面（2）的透镜（1）。相对于平面（P）上的高度（h）而言，透镜（1）分别具有最低处（5）以及至少两个最高处（7）和至少两个连接壁（8）。连接壁（8）分别从最高处（7）中的一个到达最高处（7）中的另一个，并且各包括一个鞍点（6），所述鞍点（6）高于最低处（5）并且低于与连接壁（8）接界的最高处（7）。

Description

光电子半导体器件、照明设备和透镜

技术领域

说明了一种透镜。此外，说明了一种具有这样的透镜的光电子半导体器件以及一种具有这样的光电子半导体器件的照明设备。

背景技术

在文献DE 10 2006 050 880 A1中说明了一种光电子组件和一种照明设备。

发明内容

要解决的任务在于，说明一种透镜，其对与其间隔开的面进行均匀的照射。此外，要解决的任务在于，说明一种具有这样的透镜的半导体组件以及一种具有这样的半导体组件的照明设备。

根据光电子半导体组件的至少一个实施方式，该半导体组件包括具有载体上侧的载体。该载体包括或者优选由陶瓷、玻璃、金属芯板或电路板构成。该载体可以具有用于电接触的设备、例如通孔接触部，并且在载体上侧和/或与载体上侧相对的载体下侧处的部分区域中具有导电涂层。

根据半导体组件的至少一个实施方式，该半导体组件包括至少一个光电子半导体芯片，所述半导体芯片安装在载体上侧处。所述半导体芯片优选地为发光二极管。所述半导体芯片尤其是基于至少一种无机半导体材料。所述半导体芯片可选地包括转换元件，其中该转换元件被安排为把在半导体芯片的有源层中生成电磁辐射至少部分地转换成另一波长的辐射。

根据半导体组件的至少一个实施方式，所述半导体芯片具有尤其是背向载体上侧的辐射透射侧。辐射透射侧是半导体芯片的主侧并且尤其是被定向为与载体上侧平行。另外，由辐射透射侧定义一个平面。尤其是，所述辐射透射侧是该平面的一部分，其中辐射透射侧的主伸展方向处于该平面中。例如，该平面被定向为垂直于半导体芯片的半导体层序列的生长方向，其中该平面与辐射透射侧尽可能相交为使得该平面是辐射透射侧的平衡平面，该平衡平面譬如通过例如在粗糙部的结构上取平均得到。

根据半导体组件的至少一个实施方式，该半导体组件具有至少一个透镜。所述透镜包括辐射出射面，所述辐射出射面是所述透镜的背向载体的界面。该辐射出射面优选地是连续的平滑面，通过所述平滑面，由半导体芯片生成的辐射完全或大部分地离开半导体组件。该透镜优选地具有恰好一个辐射出射面。平滑可以是指，辐射出射面不含角或棱边，和/或是可微分的。该透镜至少对于半导体芯片中生成的辐射的一部分是可透过的、优选为清澈的。可以为辐射出射面的每个点给定高度。该高度是辐射出射面的相应点与由半导体芯片的辐射透射侧定义的平面相距的、在垂直于该平面的方向上测得的距离。

根据半导体组件的至少一个实施方式，该透镜具有最低处（Minimum）。该最低处尤其是位于透镜的中心区域中。该中心区域优选地为凹弯曲的，并且被优选凸弯曲的边缘区域包围。最低处是指，至少在该最低处的局部周围环境中辐射出射面的相对于所述平面而言的高度为最小的。

根据半导体组件的至少一个实施方式，该透镜具有光轴。例如，该光轴被定向为垂直于由半导体芯片的辐射透射侧定义的平面，并且是布置在透镜的至少一个对称平面中的对称轴或直线。该光轴优选地在中心区域、尤其是在最低处穿透透镜的辐射出射面。

根据半导体组件的至少一个实施方式，该透镜具有至少两个局部最高处（Maxima），所述局部最高处优选地处于凸弯曲的边缘区域中。换言之，所述最高处于是与光轴具有比最低处大的距离。最高处是辐射出射面的如下区域：该区域与在辐射出射面处的周围环境相比具有相对于由辐射透射侧定义的平面而言的较大高度。所述最高处从俯视图来看优选地分别位于透镜的角区域中。

根据半导体组件的至少一个实施方式，该透镜具有至少一个、特别优选至少两个连接壁。所述连接壁是透镜的突出的山脊形结构，所述结构从所述最高处中的一个达到辐射出射面的最高处中的另一个。连接壁的脊线相对于由辐射透射侧定义的平面而言高于辐射出射面的最低处并且低于与连接壁接界的最高处。在连接壁的脊线或最高点的区域中，所述连接壁尤其是从截面图来看具有抛物线形的形状。可能的是，最低处完全被连接壁和/或最高处环绕或包围。此外可能的是，脊线尤其是从俯视图来看是直线。

根据半导体组件的至少一个实施方式，每个连接壁都具有鞍点。鞍点高于最低处并且低于与连接壁接界的最高处。鞍点可以是连接壁的脊线的最低点并且同时是辐射出射面沿着光轴径向远离的最高点。

根据半导体组件的至少一个实施方式，透镜的辐射出射面可以由二维可微分函数来描述和/或逼近。二维尤其是指，该函数依赖于两个变量，通过所述变量例如可以撑开半导体芯片的辐射透射侧或者与辐射透射侧平行的平面，并且该函数为坐标提供与辐射透射侧或与该平面垂直的方向上的函数值。也就是说，尤其是透镜的辐射出射面的平均变化曲线可以由该函数来反映。例如，该函数对应于可用来制造透镜的铸模的造型。换言之，可微分的函数可以是辐射出射面的额定形状。与该额定形状可能出现较小偏差，所述偏差譬如由制造引起或者由透镜的材料中的非均匀性引起。

如果辐射出射面可以由这样的可微分函数来反映，则术语最低处、最高处和鞍点相对于反映该辐射出射面的该函数而言优选地隐含了其数学意义上的含义。于是尤其是在最低处和最高处中，函数的一阶导数等于0，并且在最低处以及在最高处进行二阶导数的符号变换。

在光电子半导体组件的至少一个实施方式中，该半导体组件被设置用于照明设备，并且具有载体以及至少一个光电子半导体芯片。该半导体芯片安装在载体处并且具有背向载体的辐射透射侧，通过所述辐射透射侧来定义一个平面。此外，该半导体组件含有具有辐射出射面的透镜。所述透镜相对于平面上的高度而言分别具有尤其是在辐射出射面的中心区域中的最低处、以及至少两个局部最高处和至少两个连接壁。所述连接壁分别从所述最高处中的一个到达所述最高处中的另一个，并且低于与连接壁接界的最高处。该透镜优选地例如通过压铸或注塑成形在半导体芯片处和载体处。

换言之，半导体组件优选地包含透镜，其中围绕中心区域的边缘不具有恒定的高度。由此，在远离光轴的侧向上比在透镜具有高度恒定的边缘的情况下发射更大的辐射分量，其中所述侧向是由光轴和最高处之一定义的。如果半导体组件例如在方形栅格中布置在照明设备的连接板上，使得在对角线方向上扩大了相邻半导体组件之间的距离，则可以通过这样的透镜沿着对角线方向发射更多辐射，并且由此实现要照明的面的更均匀照射。

根据半导体组件的至少一个实施方式，透镜的在由辐射透射侧定义的平面中测得的侧向尺寸最高为半导体芯片沿着同一方向的侧向伸展的十倍。透镜的侧向尺寸尤其是为半导体芯片的侧向伸展的最高五倍或最高三倍。换言之，透镜的侧向尺寸是可以与半导体芯片的侧面伸展相比较的。因此，透镜被构造为相对小的。

根据半导体组件的至少一个实施方式，透镜的在该平面中测得的侧向尺寸为半导体芯片的在同一方向上测得的侧向伸展的至少1.5倍或至少2倍。透镜的侧向尺寸优选地处于半导体芯片的侧向伸展的2.5倍至3.5倍之间，包含2.5倍和3.5倍。

根据半导体组件的至少一个实施方式，两个相邻最高处之间的距离为透镜的最大侧向尺寸的0.4倍至0.9倍之间，包含0.4倍和0.9倍。在此，可以在由辐射透射侧定义的平面中并且沿着与两个最高处之间的距离相同的方向来确定透镜的尺寸。换言之，同样如透镜的侧向尺寸那样，在半导体组件的俯视图中确定两个最高处之间的距离。最高处之间的距离尤其是处于透镜的侧向尺寸的0.5倍至0.85倍之间，包含0.5倍和0.85倍。

根据半导体组件的至少一个实施方式，鞍点的高度H_S为最低处的高度H_min的至少1.05倍、优选至少1.2倍。可替代地或附加地，鞍点的高度H_S为最低处的高度H_min的最高2.0倍或者最高1.5倍。

根据半导体组件的至少一个实施方式，最高处的相对于所述平面而言的高度H_max分别为最低处的高度H_min的至少1.05倍或者至少1.25倍。可替代地或附加地，最高处的高度H_max分别为最低处的高度H_min的最高2.25倍或者最高1.75倍。

根据半导体组件的至少一个实施方式，最低处的相对于所述平面而言的高度H_min为半导体芯片的棱边长度的最高4.0倍或者最高1.0倍。可替代地或附加地，最低处的高度H_min为半导体芯片的棱边长度的至少0.6倍或者至少0.8倍。如果半导体芯片被形成为方形的，则棱边长度从俯视图来看是半导体芯片的边长或平均边长。

根据半导体组件的至少一个实施方式，透镜的辐射出射面在中心区域中的平均曲率的绝对值小于最高处和鞍点处的曲率的绝对值。换言之，辐射出射面在最高处和鞍点的区域中与中心区域相比更强烈地弯曲。

根据半导体组件的至少一个实施方式，辐射出射面的曲率的绝对值在透镜的辐射出射面的如下位置处具有最大值：所述位置与鞍点或最高处相比与光轴间隔更远。在此，透镜应当在截面中来看，其中该截面平行于并且穿过光轴以及穿过相应的鞍点或相应的最高处延伸。换言之，最大曲率由此未存在于最高处或鞍点处，而是在辐射出射面的与光轴相距更远的位置处。优选在侧向上的曲率的绝对值在如下区域中为最大的：所述区域处于辐射出射面的被连接壁的最高处和脊线包围的区域之外。

根据半导体组件的至少一个实施方式，光轴与鞍点之间的相对于光轴穿过半导体芯片的辐射透射侧的交点而言的角度θ2处于30o至50o之间（包含30o和50o），尤其是35o至45o之间（包含35o和45o）。可替代地或附加地，光轴与最高处之间的相对于所述交点而言的角度θ1处于35o至60o之间（包含35o和60o）、尤其是处于40o至55o之间（包含40o和55o）。另外优选地成立的是，角度θ2分别小于角度θ1。

此外，说明了一种照明设备和一种透镜。如结合一个或多个前述实施例所说明的那样，该照明设备优选地包含多个光电子半导体组件。该透镜例如如前述那样用在半导体组件的实施方式中。因此，该光电子半导体组件的特征也是针对照明设备以及针对透镜公开的，并且反之亦然。

根据照明设备的至少一个实施方式，该照明设备包括多个光电子半导体组件以及连接板。该连接板可以是电路板和/或印刷电路板。所述半导体组件的至少一部分布置在连接板上的规则栅格的栅格点处。

在透镜的至少一个实施方式中，该透镜被设置用于照明设备的光电子半导体组件并且具有辐射出射面和光轴。该辐射出射面具有最低处，所述最低处尤其是被光轴穿透并且尤其是处于辐射出射面的中心区域中。此外，辐射出射面具有至少两个最高处以及至少一个、特别优选至少两个连接壁。通过所述连接壁，最高处中的一个分别与最高处中的另一个通过壁来连接。所述连接壁与最高处以其在侧向上完全环绕最低处。每个连接壁都具有鞍点，所述鞍点高于最低处并且低于与该连接壁接界的最高处。

附图说明

下面参考附图根据实施例进一步阐述在此描述的透镜、在此描述的光电子半导体组件以及在此描述的照明设备。在此，在各个附图中，相同的附图标记说明相同的元件。但是在此未示出比例正确的参照物，更确切而言，为了更好地理解而夸大地示出了各个元件。

图1至3、8和12示出了在此所述的光电子半导体组件的实施例的示意图；

图4至6和9示出了在此所述的透镜的实施例的示意图；

图7示出了透镜的变型方案的示意图；

图10和11示出了在此所述的照明设备的实施例的示意图；以及

图13示出了在此所述的半导体组件在光学远场中的辐射特性的示意图。

具体实施方式

在图1A中示出了示意性透视图，并且在图1B中示出了半导体组件10的俯视图。此外，在图2A中示出了沿着图1B中的线AA的截面图，并且在图2B中示出了沿着图1B中的线BB的截面图。在图2C、2D和2E中示出了根据图1的半导体组件10的透镜的高度h以及曲率半径的绝对值| K |。

半导体10具有利用拥有载体上侧11的陶瓷载体12。在载体上侧11上安装有具有辐射透射侧14的光电子半导体芯片13。半导体芯片13优选地为发光二极管，所述发光二极管在运行中发射紫外和/或可见辐射。另外，载体12包括电接线端子18，所述电接线端子18安装在载体上侧11处以及与载体上侧11相对的载体下侧处，并且被安排为电接触半导体芯片13。由半导体芯片13的背向载体12的辐射透射侧14来定义平面P，该平面P被定向为平行于载体上侧11并且其中辐射透射侧14是平面P的一部分。

透镜1例如通过压铸或注塑在载体12上生成，并且以形状啮合的方式在载体12处以及在半导体芯片13处成形。换言之，在半导体芯片13与透镜1之间不构造气隙。由于透镜1成形在载体12处，因此在透镜1处不构造保持装置。透镜在载体12处的机械固定因此通过透镜1的材料与尤其是载体上侧11和电接线端子18的粘附力来进行。

为了改善透镜1在载体上侧11处的粘接，给透镜1可选地附设底座90，所述底座90在整个载体上侧11上伸展。底座90的背向载体12的上侧优选地平行于载体上侧11延伸。在透镜1与底座90之间的过渡区域中构造有边缘倒圆部9，通过所述边缘倒圆部9保证了透镜1与底座90之间的平缓过渡。通过边缘倒圆部9，尤其是可以减小透镜1中或透镜1处的材料应力和形成裂缝的风险。边缘倒圆部9的高度例如为最高处7相对于底座90的上侧或相对于平面P而言的高度的最高25％或最高15％。

透镜1具有辐射出射面2，通过所述辐射出射面2，在半导体芯片13中在运行时生成的辐射离开半导体组件10。透镜1的光轴O垂直于平面P、优选还中心地穿过半导体芯片13延伸。最低处5位于透镜1的中心区域3中。在最低处5的区域中，辐射出射面2被光轴O穿透。此外，透镜1包括四个最高处7以及四个连接壁8，它们以框的形式完全包围中心区域3中的最低处5，这尤其是参见图1B。最高处7相对于平面P而言分别处于相同的高度H_max。分别在最高处7中的分别两个之间伸展的连接壁8各包括一个鞍点6，所述鞍点6高于最低处5并且低于最高处7。

参见图1B，透镜1在俯视图上看被x轴和y轴分成四个象限。透镜1的四个象限被相同地行程。从俯视图上看，透镜1具有拥有经倒圆的角的方形基本形状。

半导体芯片1例如具有大致750μm的棱边长度E，参见图2A。根据图2A，透镜的在平面P中测得的侧向尺寸L大致为2100μm。最高处7之间的距离T大致为1500μm，彼此相对的鞍点6之间的距离大致为1600μm。由于透镜1具有方形轮廓，因此根据图2B中的截面图，半导体芯片13的距离T’、侧向尺寸L’以及侧向扩展D’分别是根据图2A的距离、侧向尺寸以及侧向扩展的                                               

倍大。最低处5的高度H_min大致为730μm，鞍点6的高度H_s大致为990μm，并且最高处7的高度H_max大约为1080μm。参见图2A，载体12的侧向总伸展大约为3.0mm。

在图2C中示出了透镜1的辐射出射面2沿着x轴的变化曲线，该变化曲线是以mm为单位相对于平面P上的高度h绘制的。在图2D中示出了沿着图1B中的线BB的相应图示。在图2E中最后示出了辐射出射面2沿着图1B中的线AA和BB的曲率的绝对值|K|。

透镜1的辐射出射面2的高度h可以相对于平面P而言通过8阶多项式来给定。该多项式尤其是二维函数并且具有如下形式：

h(x,y)=a₀++a₁x+a₂y+a₃(x²+y²)+a₄(x⁴+y⁴)+a₅(x²y²)+a₆(x⁶+y⁶)+a₇(x⁴y²+x²y⁴)+a₈(x⁸+y⁸)。

高度h（x,y）的相应的实际值尤其是以最高0.1倍、优选最高0.05倍或者最高0.02倍的公差处于从上述公式得出的值。可替代地或附加地，高度h（x,y）的公差为最高0.3mm或者最高0.1mm。

至少系数a₀、a₃、a₅和a₇

0。在根据图1的实施例中，除了a₁和a₂以外的所有系数

0。优选地，系数a₀、a₃、a₆ >0和/或系数a₄、a₅、a₇和a₈<0。此外优选地成立的是，系数a₅的绝对值大于系数a₄的绝对值，系数a₄的绝对值又优选小于系数a₇的绝对值。此外，从绝对值而言，系数a₆和a₈可以大于其余的系数，其中尤其是系数a₈的绝对值为最大的。特别是在针对高度h（x,y）所给定的公差的情况下，对根据图1的透镜有下列关系成立：

h(x,y)=0.73+0.44(x²+y²)-0.22(x⁴+y⁴)-0.31(x²y²)+1.64(x⁶+y⁶)-0.18(x⁴y²+x²y⁴)-2.12(x⁸+y⁸)。

在中心区域3中，透镜1的辐射出射面2为凹弯曲的，并且在边缘区域4中为凸弯曲的。中心区域3与边缘区域4的边界因此尤其是沿着这样的线延伸：在所述线处，辐射出射面2的曲率的符号改变。鞍点6以及最高处7分别处在边缘区域4中。具有辐射出射面2的曲率的最大绝对值的位置与光轴O相距比最高点7和鞍点6更远，参见图2E。可选地存在的边缘倒圆部9和底座90在图2C、2D和2E以及在所给定的公式中分别未予以考虑。

在图3A中示出了透镜1的沿着根据图1B的线AA的辐射特性，并且在图3B中示出了透镜1的沿着根据图1B的线BB的辐射特性。下面说明的角度和角范围是相对于光轴O和光轴O穿过半导体芯片13的辐射透射侧14的交点而言的，亦参见图2C和2D。

在大致0o至大致25o的第一角范围I中，在辐射透射侧14的交点处所发射的辐射在穿过透镜1的辐射出射面2时分别发生远离光轴O的折射，参见图3中的射束R1和R3。在从大致26o至大致40o的可选地给出的角范围II中，在辐射出射面2处进行全内反射，使得辐射被偏转得远离光轴O，参见射束R2和R4。在相对小的第三范围III中，进行辐射远离光轴O的折射。在第四范围IV中，又在从大致45o至大致84o的角范围中进行朝向光轴O的折射。在大约84o至90o之间的第五范围V中，重又进行朝向光轴O的折射。

根据图3A，直到其为止在辐射出射面2处进行远离光轴O的折射的极限角θ2处于大致41.2o，根据图3B处于大致47.5o。另外，鞍点6的角位置大约处于大致38.5o，参见图3A，并且最高处7的角位置处于大致43.6o，参见图3B。

射束的变化曲线在图2和图3中分别涉及透镜1的材料的大致为1.4的折射率。在具有与之不同的折射率的材料的情况下，要对辐射出射面2的形状进行匹配，以便达到射束的相应的变化曲线。

在图4至6中示出了透镜1的另外的实施例，参见图4A、5A、5B中的俯视图以及图4B、6A、6B中的截面图。根据图4，透镜1具有两个最高处7以及两个连接壁8和两个鞍点6。连接壁8被形成为弯曲的，参见图4A，并且与最高处7一起完全环绕最低处5四周。连接壁8的脊线在附图中被表示为虚线。从俯视图来看，透镜1的基本形状是矩形的，具有经倒圆的角，其中最高处7位于所述角处。

根据图5A的透镜1在俯视图中具有三角形基本形状，并且包括三个最高处7以及三个鞍点6。根据图5B的透镜1在俯视图中被形成为六角形的，并且也如根据图5A的透镜那样具有经倒圆的角。连接壁8从俯视图来看以直线连接有关的最大值。因此，透镜1可以具有相同数目的最大值、鞍点和连接壁。

根据图4和5的透镜1的实施例由于非4基数的几何形状而不遵循结合根据图1和2的实施例说明的公式。但是结合根据图1的实施例并详细阐述的特征也可以以类似方式用于透镜1的其他实施例。

在图6中，根据图1的透镜被修改。根据图6A，系数a₁

0并且a₂＝0。由此，最高处7a、7b具有不同的高度H_max,1和H_max,2。根据图6B，两个系数a₁和a₂是大小相同的，并且不等于0。最高处7a、7b、7c由此处于不同的高度。同样可能的是，由此鞍点6a高于最高处7c。通过如图6A、6B所示那样构造透镜1，可以实现非对称的辐射特性。这样的透镜1例如可以用在照明设备的连接板的角区域中。

在图7中示出了透镜的变型方案。透镜从俯视图来看具有矩形的基本形状，参见图7A。两个最高处7通过仅仅一个连接壁8连接，由此最低处5与鞍点6重合，亦参见图7B中的截面图。

在根据图8A的以截面图示出的半导体组件10的实施例中，半导体芯片13在辐射透射侧14处包括例如粘接或印刷的小片形式的转换元件20。通过转换元件20，在半导体芯片13的有源半导体层中生成的辐射的至少一部分被转换成其他波长的辐射。透镜1以与转换元件20形状啮合的方式被成形。

根据图8B，除了背向载体12的侧以外，转换元件20在所有侧包围半导体芯片13的半导体本体。在这种情况下，透镜1也被构造为与半导体芯片13和载体12形状啮合。

在根据图8的透镜1的该扩展方案中，透镜1因此不具有辐射入射面。也就是说，在透镜1的材料与半导体芯片13之间不存在中间层。在根据图9的截面图中示出了透镜1的与之不同的构造方式的可能性。

按照图9A，透镜1的辐射入射面21被形成为平面的。在图9B中，透镜1配备有凹陷22，所述凹陷被形成为长方体形并且辐射入射面21位于该凹陷中。可选地，透镜1可以具有锚固元件24，通过所述锚固元件24，可以例如通过插接将透镜1锁定在图9中未示出的载体中。辐射入射面21与安装在凹陷22中的半导体芯片13之间的间隙（图9中未示出）可以被填充粘合剂或者用于折射率匹配的材料。根据图9C，透镜1的侧向区域配备有粗糙部23。按照图9D，透镜1具有凹陷22并且光入射面21被形成为球形的。

在图10中示出了照明设备100的实施例。在连接板15的上侧16上，在规则的栅格的栅格位置处以距离G安装有多个半导体组件10。在相邻半导体组件10的光轴O之间所计算的距离G优选地处于20mm至200mm之间，包含20mm和200mm，并且还对应于栅格的栅格常数G。上侧16可以被实施成漫射的或者镜面反射的。上侧16的反射系数优选地为至少90％或者至少92.5%。在此，镜面反射是指，上侧16表现得像平坦镜面那样。此外，照明设备100具有散射板17。散射板17例如被安装为与连接板15的上侧16相距10mm至100mm之间（包含10mm和100mm）的距离W。

散射板17可以是各具有大致50％的反射率和透射能力的板。其同样可以是具有大致75％的反射率和大致18％的透射率的板。在距离W为37mm时并且在根据图1的透镜1中，散射板17的背向连接板15的侧上的局部最小能量密度和局部最大能量密度之商大于大致94％，而在没有该散射板17的情况下，在同一平面中确定的该商大于大致89％。相对于c_x值为0.27的CIE标准颜色表中的c_x坐标而言，颜色不均匀度分别最高为0.01。在距离W仅为30mm时并且在修改到相对于图1的透镜1相距较小距离W的透镜的情况下（这里未示出），该商在没有散射板17的情况下为大于大致70％，并且在具有散射板17的情况下为大于大致84％。相对于CIE标准颜色表中的c_x坐标而言，颜色不均匀性在没有散射板17的情况下为最高0.02并且在具有散射板17的情况下为最高0.01。

换言之，通过所示的照明设备10，可以在照明设备100的仅小的厚度的情况下实现例如接近散射板17的面的非常均匀的照明。这尤其是通过透镜1来实现。

在图11中示出了照明设备100的另外的实施例的连接板15的俯视图。根据图11A，里面布置有半导体组件10的栅格为方形的，根据图11B为六边形的。半导体组件10的透镜1的角区域分别指向与最近相邻的栅格点之间的角平分线相对应的方向。由此，可以实现沿着该方向、即譬如根据图11沿着对角线的相对高的光强。在连接板15的角和/ 或边缘处，半导体组件10可以旋转布置或者例如根据图6形成。

根据图11的半导体组件10尤其是发射白光的半导体组件、即例如是根据图8的半导体组件10。同样可能的是，半导体组件10具有发射红光、绿光和蓝光的半导体芯片13a、13b、13c。半导体芯片13a、13b、13c优选地各配备一个自己的透镜1a、1b、1c，并且布置在共同的载体12上。另外，透镜1a、1b、1c优选地与根据图1的实施例相比具有缩小的尺寸，参见图12A。

根据图12B，在共同的衬底12上将发射白光的半导体芯片13a布置在透镜1a下。附加地，将发射红色光谱范围中的光的半导体芯片13b与相对小的透镜1b安装在一起。这样的半导体组件10尤其是可以在将照明设备100用于一般性照明目的时保证所发射的辐射的高颜色再现率。替代于根据图12A和12B的实施方式同样可能的是，将每个透镜和相关的半导体芯片安装在一个自己的单独的载体上。

在图13A和13B中，根据相对于光轴O的出射角θ（以o为单位）示出了以任意单位绘制的光学远场中的强度I。根据图13A，这涉及根据图1和2的半导体组件10。在图13B中示出了半导体组件的另一实施例的光学远场中的强度I。

在此所述的本发明不受根据实施例的描述的限制。更确切而言，本发明包括每个新特征以及特征的每种组合，这尤其是包含权利要求书中的特征的每种组合，即使该特征或该组合本身未在权利要求书或实施例中明确说明时也是如此。

本专利申请要求德国专利申请10 2010 007 751.8的优先权，该专利申请的公开内容通过回引并入本申请。

Claims (15)

1.用于照明设备（100）的光电子半导体组件（10），具有：

－载体（12），

－至少一个光电子半导体芯片（13），其安装在载体（12）处并且具有背向载体（12）的辐射透射侧（14），通过该辐射透射侧（14）定义平面（P），

－透镜（1），

其中透镜（1）包括辐射出射面（2），所述辐射出射面（2）相对于平面（P）上的高度（h）而言

－具有尤其是在中心区域（3）中的最低处（5），

－具有至少两个局部最高处（7），

－具有至少两个连接壁（8），所述连接壁（8）分别从所述最高处（7）中的一个到达所述最高处（7）中的另一个，以及

－每个连接壁（8）都具有鞍点（6），所述鞍点（6）高于最低处（5）并且低于与连接壁（8）接界的最高处（7）。

2.根据权利要求1所述的光电子半导体组件（10），

其中透镜（1）在所述平面（P）中的侧向尺寸（L）为半导体芯片（13）沿着同一方向的侧向伸展（D）的最高十倍，

其中辐射出射面（2）是唯一的、连续的和平滑的面。

3.根据前述权利要求之一所述的光电子半导体组件（10），

其中所述最高处（7）中的两个最高处之间的距离（T）为所述透镜在所述平面（P）中沿着同一方向的侧向尺寸（L）的0.4倍至0.9倍之间，包含0.4倍和0.9倍。

4.根据前述权利要求之一所述的光电子半导体组件（10），

其中相对于所述平面（P）而言，鞍点（6）的高度H_s分别为最低处（5）的高度H_min的1.05倍至2.0倍之间，包含1.05倍和2.0倍。

5.根据前述权利要求之一所述的光电子半导体组件（10），

其中相对于平面（P）而言，所述最高处的高度H_max分别为最低处（5）的高度H_min的1.05倍至2.25倍之间，包含1.05倍和2.25倍。

6.根据前述权利要求之一所述的光电子半导体组件（10），

其中所述最低处（5）相对于平面（P）而言的高度H_min分别为半导体芯片（13）的棱边长度（E）的0.6倍至4倍之间，包含0.6倍和4倍。

7.根据前述权利要求之一所述的光电子半导体组件（10），

其中透镜（1）在中心区域（3）中为凹弯曲的，并且在边缘区域（4）中、至少在平面（P）的背向载体（12）的侧上以及在可选地存在的边缘倒圆部（9）之外为凸弯曲的，

其中鞍点（6）和最高处（7）分别处于边缘区域（4）中。

8.根据前述权利要求之一所述的光电子半导体组件（10），

其中透镜（1）的辐射出射面（2）的平均曲率（K）的绝对值在中心区域（3）中比在最高处（7）处小以及比在鞍点（6）处小。

9.根据前述权利要求之一所述的光电子半导体组件（10），

其中光轴（O）与鞍点（6）之间相对于光轴（O）穿过半导体芯片（13）的辐射透射侧（14）的交点而言的角度θ2处于30o至50o之间，包含30o和50o，并且光轴（O）与最高处（7）之间的角度θ1处于35o至60o之间，包含35o和60o，其中成立的是:θ2 < θ1。

10.根据前述权利要求之一所述的光电子半导体组件（10），

其中透镜（1）是浇注体，所述浇注体成形在载体（12）处以及半导体芯片（13）处。

11.根据前述权利要求之一所述的光电子半导体组件（10），

其中透镜（1）的辐射出射面（2）的相对于平面（P）而言的高度h能够通过下列形式的多项式以辐射出射面（2）的相应局部实际高度h（x，y）的最高0.05倍的公差来逼近：

h(x,y)=a₀++a₁x+a₂y+a₃(x²+y²)+a₄(x⁴+y⁴)+a₅x²y²+a₆(x⁶+y⁶)+a₇(x⁴y²+x²y⁴)+a₈(x⁸+y⁸)，

其中至少a0、a3、a5和a7不等于0。

12.具有连接板（15）并且具有多个根据前述权利要求之一所述的光电子半导体组件（10）的照明设备（100），

其中半导体组件（10）的至少一部分布置在连接板（15）上的规则栅格的栅格点处。

13.根据权利要求12所述的照明设备（100），

包括散射板（17），所述散射板（17）安装为与连接板（15）相距10mm至100mm之间的距离（W），包含10mm和100mm，

其中连接板（15）的朝向半导体组件（10）的上侧（16）被构造为镜面反射或漫反射的，

并且其中所述规则栅格的栅格常数（G）为20mm至200mm之间，包含20mm和200mm。

14. 用于照明设备（100）的光电子半导体组件（10）的透镜（1），该透镜（1）具有辐射出射面（2）并且具有光轴（O），

其中辐射出射面（2）

－具有最低处（5），所述最低处（5）尤其是被光轴（O）穿透并且尤其是处于中心区域（3）中，

－具有至少两个具有最高处（7），

－具有至少两个连接壁（8），所述连接壁（8）分别从所述最高处（7）中的一个到达所述最高处（7）中的另一个，并且与最高处（7）一起在侧向上完全环绕最低处（5），以及

－每个连接壁（8）都具有鞍点（6），所述鞍点（6）高于最低处（5）并且低于与连接壁（8）接界的最高处（7）。

15.根据权利要求14所述的透镜（1），

具有至少3个局部最高处（7），其中最高处（7）的数目等于鞍点（6）的数目以及连接壁（8）的数目。

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