CN103003967B - 发射辐射的器件 - Google Patents

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Abstract

提出一种具有半导体本体（1）的发射辐射的器件，所述器件设置用于从其前侧（4）发射电磁辐射。此外，器件包括反射光学元件（6）和折射光学元件（12），其中所述反射光学元件（6）设置用于将由半导体本体（1）发射的辐射中直接射到反射光学元件（6）上的部分引导到目标区域（11）的外部区域（10）中，其中所述折射光学元件（12）设置用于将辐射的已反射的部分聚集到目标区域（11）的外部区域（10）中，并且将剩余的辐射部分聚集到目标区域（11）的内部区域（13）中。

Description

发射辐射的器件
技术领域
本发明涉及一种发射辐射的器件。
发明内容
本发明的目的是提出一种发射辐射的器件，所述器件适合于按照预设的均匀性来照亮具有预设形状的目标区域。
所述目的通过一种发射辐射的器件来实现，具有：-半导体本体，所述半导体本体设置成用于从其前侧发射电磁辐射，-反射光学元件，所述反射光学元件具有多个倾斜的、反射的侧面，所述侧面围绕所述半导体本体环绕地设置，-折射光学元件，所述折射光学元件在所述半导体本体的放射方向上设置在所述反射光学元件的下游，其中所述发射辐射的器件设计成，使得-所述半导体本体的所述辐射的第一部分直接地射到所述反射元件上，被所述反射元件转向到目标区域的外部区域中并且在此穿过所述折射光学元件的外部区域，其中所述第一部分以与所述半导体本体的所述前侧成相对于所述前侧小于或等于60°的平坦的角度射出，-所述半导体本体的所述辐射的第二部分直接地在没有首先射到所述反射元件上的情况下穿过所述折射元件，在此穿过所述折射元件的内部区域并且被所述折射元件聚集到目标区域的内部区域中，其中所述第二部分以与所述半导体本体的所述前侧成相对于所述前侧相对陡的角度射出，和-所述反射元件的由所述反射元件的所述倾斜侧面界定的第一开口和/或第二开口界定八边形的面。有利的改进形式和实施形式在本文中说明。
这种发射辐射的器件尤其包括：
-半导体本体，所述半导体本体设置成用于从其前侧发射电磁辐射，
-反射光学元件，所述发射光学元件具有多个倾斜的、反射的侧面，所述侧面围绕半导体本体环绕地设置，和
-折射光学元件，所述折射光学元件在半导体本体的放射方向上设置在反射光学元件的下游。
根据一个实施形式，半导体本体设置成用于从其前侧发射电磁辐射，使得辐射的第一部分直接射到光学反射元件上且辐射的第二部分直接射到折射光学元件上，其中反射光学元件设置成用于将辐射的第一部分朝着要照亮的目标区域的外部区域的方向转向，并且折射光学元件设置成用于将辐射的第一部分聚集到目标区域的外部区域中并且将辐射的第二部分聚集到辐射的内部区域中。
折射光学元件优选地设置成，使得由半导体本体发射的辐射中的大部分穿过折射光学元件。例如，折射光学元件在半导体本体的放射方向上设置在半导体本体的前侧的下游。
通常，半导体本体以不同的出射角从其前侧发射辐射。当前的发射辐射的器件基于下述思想：辐射的以与半导体本体的前侧成相对平坦的角度α(α在此是相对于前侧而言的)发射的第一部分在所述辐射穿过折射光学元件之前首先射到反射光学元件上。半导体本体的前侧和发射的辐射之间的角度α优选不大于60°。
辐射的射到反射光学元件上的第一部分首先被反射光学元件朝着目标区域的外部区域的方向转向。随后，辐射的第一部分穿过折射光学元件的外部区域并且通过所述折射光学元件以期望的方式和方法被修正，例如继续聚集到目标区域中。通过借助于反射光学元件进行的上述偏转，能够有利地减少折射光学元件对辐射的必要的作用。因此，在发射辐射的器件中通常能够有利地使用具有低的高度的折射元件并且减少菲涅尔损耗。
尤其优选地，器件的最大高度与半导体本体的宽度的比在1.5和3之间，其中包括边界值。
相反地，辐射的由半导体本体以与其前侧成相对陡的角度α发射的第二部分直接穿过折射光学元件，而没有首先射到反射光学元件上。辐射的第二部分被折射光学元件聚集到目标区域的内部区域中。
因此，在发射辐射的器件中，与以与半导体本体的前侧成陡的角度发射的辐射分开地引导半导体本体的以与半导体本体的前侧成平坦的角度发射的辐射。以该方式和方法，一方面能够有利地减小器件的高度并且提高其效率。
反射光学元件通常具有设置成围绕半导体本体环绕的多个倾斜的反射侧面，其中所述反射光学元件适用于将辐射的第一部分朝着目标区域的外部区域的方向引导，所述目标区域具有预设的、优选为非旋转对称的形状。由此，有利地也能够尽可能均匀地照亮外部区域的优选与旋转对称有所偏差的边缘区域。
尤其优选地，目标区域通过矩形的面给出。这种发射辐射的器件例如能够用作移动电话的闪光灯。
如果目标区域通过矩形的面给出，那么优选地均匀照亮所述矩形的面，使得在目标区域的角点B中的相对照明强度在矩形的中点A中的照明强度的15％和25％之间。
此外，矩形的面的点C优选具有矩形的面的中点A中的照明强度的55％和75％之间的相对照明强度，其中所述点C相应地位于矩形的面的角点B和矩形的面的中点A之间的连接线上。在此，路程AC与路程AB的比总是在0.65和0.75之间，其中包括边界值。
光学反射元件的侧面优选界定朝向半导体本体的第一开口和背离半导体本体的第二开口。优选地，第一开口界定与由第二开口界定的面几何相似的面。此外尤其优选的是，由反射光学元件的第一和第二开口界定的面与目标区域几何相似。如果通过反射光学元件的第一和/或第二开口界定的面与目标区域几何相似，那么反射光学元件匹配目标区域。
根据一个实施形式，第一开口界定矩形的面。在此尤其优选的是，反射光学元件具有四个倾斜侧面和同样界定矩形的面的第二开口。借助于这种反射元件能够有利地尽可能均匀照亮矩形的目标区域。
根据另一个实施形式，反射元件的第一和/或第二开口界定八边形的面。在此，反射元件优选具有八个倾斜侧面。倾斜侧面的棱边分别优选地形成第一和/或第二开口。反射元件的八个倾斜于器件的光学轴线延伸的侧面优选地设置成具有八边形基面的截顶方棱锥的侧表面。这种反射元件也特别适合于尽可能均匀地照亮矩形的目标区域。借助于附加的四个倾斜侧面，有利地可以将辐射也引导到矩形的目标区域的角中。
尤其优选地，反射光学元件的至少一个倾斜侧面构成为是弯曲的。所述弯曲在此例如能够构成为是抛物线形的、椭圆形的或双曲线形的。根据一个实施形式，反射光学元件的至少一个侧面构成为复合抛物面聚光器(compoundparabolicconcentrator，CPC)、复合椭圆面聚光器(compoundellipiticconcentrator，CEC)或复合双曲面聚光器(compoundhyperbolicconcentrator，CHC)。
根据另一个优选的实施形式，折射光学元件的形状匹配目标区域的形状。这例如意味着，折射光学元件的基面与目标区域是几何相似的。尤其可能的是，折射光学元件自身或其基面不具有旋转对称性。由此，能够尽可能均匀地照亮具有例如矩形的预设形状的目标区域。
尤其可能的是，折射光学元件自身或其第一和/或第二开口不具有旋转对称性。由此，能够尽可能均匀地照亮具有例如矩形的预设形状的目标区域。
例如能够将菲涅尔透镜、双锥形透镜、环面透镜、具有根据x、y多项式的外面的透镜、平凸透镜、双凸透镜、透镜阵列或分段的透镜用作折射光学元件。
在此，双锥形透镜具有在其基面内沿着两个彼此垂直的轴线的不同的锥形的常量。由此，有利地能够实现匹配矩形目标区域的对称性的椭圆形的照亮部。
其外面根据x、y多项式形成的透镜通常具有尤其适合照亮矩形的目标区域的优点。
分段的透镜优选地具有多个透镜段。例如，分段的透镜具有由多个外部段包围的中央透镜段。优选地，中央透镜段直接地邻接于外部段，也就是说，中央透镜段的边缘分别与外部段的边缘一起构成共同的边界线。此外，中央透镜段优选地具有与目标区域相似构成的基面。此外，分段的透镜优选地具有与反射元件的反射侧面的数量相同的外部透镜段的数量。透镜的段优选例如双锥形地或根据x、y多项式地向外拱起。
此外，透镜段优选构造并且设置成，使得没有射到反射侧面上的辐射穿过中央透镜段，而射到反射元件的侧面上的辐射穿过外部透镜段。在此尤其优选的是，折射元件的外部透镜段分别与反射元件的一个反射侧面相关联，也就是说，由特定的侧面反射的辐射设置成穿过特定的外部透镜段。
此外，例如为上述透镜之一的折射光学元件能够具有例如椭圆形的象限对称的形状。
具有象限对称形状的折射光学元件通常具有矩形的基面并且尤其能够用于尽可能均匀地照亮矩形的目标区域。
根据发射辐射的器件的另一个实施形式，将半导体本体嵌入到浇注体中。浇注体例如能够构成为附加的透镜或构成为层。
在此可能的是，浇注体直接地邻接于折射光学元件，也就是说，与折射元件一起构造共同的边界面。
如果折射光学元件例如安装在反射光学元件的第一主侧上，那么在该实施形式中浇注体完全填充整个反射光学元件直至折射光学元件。
替选于此也可能的是，在浇注体和折射光学元件之间构造空气填充的腔。
浇注体例如包含环氧化物材料、硅树脂材料或由环氧化物材料与硅树脂材料组成的混合物。此外，浇注体也能够由环氧化物材料、硅树脂材料或者由环氧化物材料与硅树脂材料组成的混合物构成。
根据另一个实施形式，发射辐射的器件包括波长转换材料，所述波长转换材料将由半导体本体产生的辐射的一部分转化成另一波长范围的辐射。
波长转换材料例如能够从下述材料中选出：掺杂稀土金属的石榴石、掺杂稀土金属的碱土金属硫化物、掺杂稀土金属的硫代镓酸盐、掺杂稀土金属的铝酸盐、掺杂稀土金属的正硅酸盐、掺杂稀土金属的氯硅酸盐、掺杂稀土金属的碱土金属氮化硅、掺杂稀土金属的氮氧化物和掺杂稀土金属的氮氧化铝。
在此尤其优选的是，半导体本体发射出自蓝色光谱范围的辐射，所述辐射部分地通过波长转换材料转化成黄色光谱范围的辐射。在此优选的是，混合未转换的蓝色辐射和已转换的黄色辐射，使得产生白色的混合辐射。例如，YAG:Ce适合用作将蓝色辐射转化成黄色辐射的波长转换材料。
波长转换材料例如能够嵌入到浇注体中，其中浇注体如上所述例如构成为附加的透镜或构成为层。如果将波长转换材料设置在半导体本体上的由浇注材料组成的层中，那么还可能的是，将具有波长转换层的半导体本体嵌入到构成为透镜并且没有波长转换材料的浇注体中。
此外，波长转换材料也能够以陶瓷薄片的形式存在，其优选地设置在半导体本体的发射辐射的前侧上。陶瓷薄片优选地设置成与半导体本体的前侧直接接触，使得陶瓷薄片与半导体本体的前侧一起构成共同的边界面。
根据另一个实施形式，发射辐射的器件包括漫射层，例如漫射的薄片或漫射的薄膜。漫射层优选在所述半导体本体的放射方向上设置在半导体本体的下游。漫射层尤其用在具有波长转换材料的器件中，以便为外部的观察者遮掩波长转换材料的色彩印象。如果例如将波长转换材料引入到层形式的、包封半导体本体的浇注体中，那么将漫射层优选以直接接触的方式施加到具有波长转换材料的浇注体上，使得漫射层和浇注体构成共同的边界面。当波长转换材料以陶瓷薄片的形式存在时，这也是优选的。
根据另一个实施形式，在半导体本体周围设置反射浇注体。为此，反射浇注体优选地包含二氧化钛颗粒。例如，反射浇注体在半导体本体的侧向、优选地直至其发射辐射的有源区或者直至其发射辐射的前侧设置为与半导体本体的侧面直接接触。反射浇注体有利地降低半导体本体的侧面上的辐射损耗并且有利于使半导体本体的辐射朝折射元件的方向指向。
反射浇注体例如包括例如为硅树脂的基体材料，将例如为二氧化钛颗粒的反射颗粒引入到所述基体材料中。
根据一个实施形式，将半导体本体施加在衬底上。反射光学元件在此优选地同样例如借助于粘接固定在衬底上。
根据一个实施形式，反射光学元件在背离半导体本体的主侧上具有凹部，所述凹部设置成用于容纳折射光学元件。尤其优选地，将折射光学元件齐平地装配到反射光学元件的凹部中。借助于这种凹部，能够以简单的方式和方法来与半导体本体校准地设置折射光学元件。
根据另一个实施形式，发射辐射的器件具有两个或多个发射辐射的半导体本体。半导体本体在此优选地设置为关于折射光学元件的光学轴线旋转对称。目前结合一个半导体本体描述的全部特征同样也能够应用到具有两个或多个半导体本体的情况。
附图说明
从以下结合附图描述的实施例中得出本发明的其他的优选实施形式和改进形式。
图1示出根据第一实施例的发射辐射的器件的示意剖面图。
图1B示出根据图1A的发射辐射的器件的示意立体图。
图2和图3A示出发射辐射的器件的两个另外的实施例的示意剖面图。
图3B和3C示出根据图3A的发射辐射的器件的示意立体图。
图4A示例地示出根据图3A、3B和3C的器件的按比例的剖面图。
图4B示例地示出根据图3A、3B和3C的器件的按比例的俯视图。
图5A和5B示出根据另一实施例的发射辐射的器件的示意的立体图。
图6至11示出发射辐射的器件的另一实施例的示意的剖面图。
图12A和12B示出根据另一实施例的发射辐射的器件的示意图。
具体实施方式
相同的、相同类型的或起相同作用的元件在图中设有相同的附图标记。如果没有详细地另外说明，图和在图中示出的元件彼此间的大小比例不能够视作是按照比例的。相反地，为了更好的可视性和/或为了更好的理解，能够夸大地示出各个元件、特别是层厚度。
根据图1A的实施例的发射辐射的器件包括半导体本体1，所述半导体本体固定在衬底2上。半导体本体1与器件的光学轴线3对中心地设置。
半导体本体1设置成用于从其前侧4发射第一波长范围的电磁辐射。为此，半导体本体1具有在器件运行时产生电磁辐射的有源区5。有源区5优选包括pn结、双异质结构、单量子阱或者尤其优选地多量子阱(MQW)以产生辐射。术语量子阱结构在此不包含关于量子化维数的说明。因此，所述量子阱结构还包括量子沟、量子线和量子点和所述结构的任意组合。
此外，器件具有同样设置在衬底2上的反射光学元件6。
如同图1B中示出，反射光学元件6具有四个倾斜的侧面7，所述倾斜的侧面设置成用于将辐射的以与半导体本体1的前侧4成平坦的角度α发射的第一部分反射。此外，反射光学元件6具有第一开口8，所述第一开口由侧面7界定并且朝向半导体本体1。在此，反射光学元件6的第一开口8界定矩形面。半导体本体1以对中心的方式设置在所述矩形面之内。
此外，反射元件6具有第二开口9，所述第二开口背离半导体本体1并且同样通过侧面7界定。反射元件6的第二开口9同样界定矩形面。
反射光学元件6的倾斜侧面7设置成用于将由半导体本体1发射的辐射中直接射到反射光学元件6上的第一部分转向到目标区域11的外部区域10中。为此，侧面7优选地构成为弯曲的。目标区域7目前通过矩形面给出。
此外，发射辐射的器件包括折射光学元件12，所述折射光学元件设置成用于将辐射的已反射的第一部分聚集到目标区域11的外部区域10中并且将第二辐射部分聚集到目标区域11的内部区域13中。折射光学元件12目前设置在反射光学元件6的第一主侧14上，所述第一主侧背离半导体本体1。因此，折射光学元件12在所述半导体本体的发射方向上设置在半导体本体1的前侧4的下游。
折射光学元件12的背离半导体本体1的外侧15具有内部区域16，所述内部区域带有向外的凹形的拱顶。优选地，外侧15的内部区域16构成为锥形。在外侧15的围绕内部区域16环绕地设置的外部区域17中，折射光学元件12具有棱柱形的环形的菲涅尔结构。棱柱形的菲涅尔结构以围绕折射光学元件12的内部区域16环绕的同中心的环形结构来设置。菲涅尔结构适合于将辐射中由侧壁7反射的第一部分聚集到矩形的目标区域11中。在该实施例中，折射光学元件12相对于光学轴线3具有旋转对称性。但是原则上，也能够考虑具有椭圆的或量子对称形状的折射光学元件12。折射光学元件12的朝向半导体1的背侧18是向外凸形拱起的。优选地，折射光学元件12的背侧18构成为锥形。
如图1A示出，以与半导体本体1的前侧4成相对平坦的角度α发射的射束Ia射到反射光学元件6的倾斜侧面7上并且由所述倾斜侧面朝着菲涅尔结构的方向反射在折射元件12的外部区域17中。射束Ia从反射元件6的反射侧面7开始穿过折射光学元件12并且通过折射元件12的菲涅尔结构被继续转向到目标区域11的外部区域10中。
以与半导体本体1的前侧4成相对陡的角度α发射的射束Ii没有射到反射侧面7上，而是直接穿过折射光学元件12。射束Ii穿过折射光学元件12的内部区域16并且通过所述折射光学元件的凹形的外侧聚集到目标区域11的内部区域13中。
根据图2的实施例的器件与图1A和1B的器件的不同之处在于具有两个发射辐射的半导体本体1。在此，半导体本体1关于器件的光学轴线3对称地设置。此外，反射光学元件6具有与在图1A和1B的实施例中相比更高的高度，使得反射侧面7具有更大的面积。因为在根据图2的器件中存在辐射源的更大的扩展，因此使用两个半导体本体来替代一个半导体本体1，所以反射侧面7的更大的面积是必需的，以便尽可能均匀地照亮目标区域11。在应用两个半导体本体的情况下，反射元件的高度通常以1.2和1.7之间的因数增加，其中包括边界值。
在此处需要指出，替代优选地关于器件的光学轴线3对称地并排设置的两个半导体本体1，也能够应用多个半导体本体1，其中所述多个半导体本体优选同样关于器件的光学轴线3对称地设置。例如，半导体本体1能够设置成矩阵。
不同于根据图1A和1B的器件，在根据图3A、3B和3C的实施例的器件中将环面的或双锥形的平凸透镜用作折射光学元件12。平凸透镜的外侧15在此具有向外拱起的凸形的曲面，所述曲面优选地构成为锥形的。此外，透镜不具有旋转对称性，而是具有近似于矩形的基面，其中角被倒圆。根据图3A、3B和3C的器件设置成用于尽可能均匀地照亮矩形的目标区域11。因此，透镜12的基面匹配于目标区域11。
透镜12的朝向半导体本体1的背侧18构成为平面的。替选地，所述背侧也能够如在根据图1A、1B和2的折射光学元件12中那样向外凸形地拱起。透镜的向外凸形拱起的背侧18通常有利地引起更强的辐射聚集。
在图4A和4B中示例地示出根据图3A至3C的器件的可能的尺寸。因此在此能够看出，器件的总高度有利地仅大约为2mm。器件的侧部为3.8mm和3.7mm。衬底2目前具有大约0.15mm的厚度。
此外，如在图4A中示出，将折射光学元件12齐平地压入到反射光学元件6的凹部19中。
不同于上述实施例，根据图5A和5B的实施例的器件具有带有第一开口8和第二开口9的反射光学元件6，所述开口分别界定八边形的面。此外也可行的是，第一开口8界定矩形的面并且第二开口9界定八边形的面。
根据通过第二开口9界定八边形的面，反射光学元件6具有八个侧面7。侧面7倾斜于第一开口8和第二开口9伸展并且优选构造成弯曲的。侧面7设置成用于将半导体本体1的以与其前侧4成平坦的角度α发射的辐射转向到矩形的目标区域11的外部区域10中。此外，在图5B中，为了清晰性略去折射元件12。
在根据图5A的器件中，例如能够将如已经根据图3A、3B和3C描述的平凸透镜用作折射光学元件12。
不同于图3A的实施例，根据图6的实施例的器件具有两个半导体本体1，所述两个半导体本体关于器件的光学轴线3对称地并排设置。在此，折射光学元件6与根据图3A的器件相比具有更大的高度，以便补偿由于两个半导体本体1所引起的更大的辐射出射面积。在根据图6的器件中同样也能够将已经根据图3A、3B和3C描述的平凸透镜用作折射光学元件12。
不同于图3A的实施例，根据图7的实施例的器件具有浇注体20，所述浇注体嵌入半导体本体1并且构成透镜。浇注体20目前没有完全填充反射光学元件6的内部。这意味着，由半导体本体1的前侧4发射的射束首先穿过浇注体20，然后进入到浇注体20和折射光学元件12之间的空气填充的空间21中，以便随后到达折射光学元件12中。射束最终从折射光学元件12的外侧15中耦合输出。
浇注体20例如具有下述材料中的一种或由下述材料中的一种制成：硅树脂、环氧化物或由硅树脂和环氧化物组成的混合物。
与图3A不同的是，根据图8的器件包括波长转换材料22，所述波长转换材料适用于将半导体本体1的辐射的一部分转化成另一波长范围的辐射。优选地，半导体本体1发射蓝色光谱范围的辐射，所述辐射被波长转换材料22转化成黄色光谱范围的辐射，使得产生白色的混合光。发射白色的混合光的器件例如适合用作在移动电话中的照相机的闪光灯。
将波长转换材料22引入到例如为硅树脂、环氧化物或由硅树脂和环氧化物组成的混合物的基体材料中。具有波长转换材料22的基体材料包封半导体本体1并且在半导体本体1的前侧之上构成平坦的表面。在具有波长转换材料22的基体材料和折射元件12之间存在空气填充的腔21。例如能够将根据图3A、3B和3C所描述的平凸透镜用作折射元件12。
替选于半导体本体1的如在图8中示出的、平坦的、波长转换的浇注体，也可仅将波长转换层施加到半导体本体1的前侧4上。这种波长转换层例如能够通过引入有波长转换材料22的颗粒的陶瓷薄片或基体材料形成。此外，具有波长转换层的半导体本体1在其前侧4上例如能够被纯净的浇注体20包封，所述浇注体不含波长转换材料22。这种纯净的浇注体20能够完全地或仅部分地填充反射光学元件6。此外，浇注体20能够构成为透镜或者具有平坦的表面。
不同于根据图3A的器件，在根据图9的实施例的器件中，半导体本体1设有具有平坦的表面的纯净的浇注体20。漫射层23被施加到浇注体20上，所述漫射层适合对于外部观察者引起白色的色彩印象。特别地，也结合波长转换材料22应用漫射层23，以便掩盖波长转换材料22的色彩印象。
不同于根据图3A的器件，在根据图10的实施例的器件中，半导体本体嵌入到纯净的浇注体20中，其中浇注体20完全填充反射光学元件6。因此，浇注体20目前与折射光学元件12构成共同的边界面并且在浇注体20和折射光学元件12之间不存在空气填充的腔。
不同于根据图3A的器件，在根据图11的实施例的器件中，半导体本体1被高反射的浇注体24包围。所述浇注体优选地被填充不高于半导体本体1的有源区5。
根据图12A和12B的实施例的发射辐射的半导体器件具有带有矩形的基面的衬底2。将半导体本体1与光学轴线3对中心地设置到衬底2上，所述半导体本体与两个接合线25电接触。
在衬底2上还设置有反射光学元件6，所述反射光学元件同样具有矩形的基面。反射光学元件6如根据图5A和5B的实施例的反射光学元件6一样具有第一开口8和第二开口9，所述开口分别界定八边形的面。反射光学元件6根据通过第二开口9界定的八边形的面而具有八个倾斜侧面7，所述侧面设置成用于将以与半导体本体1的前侧4成平坦的角度α发射的辐射转向到矩形的目标区域11的外部区域10中。
目前，在反射光学元件6上设置有折射光学元件12。折射光学元件12分别在其矩形的基面的角中具有销26，所述销设置成用于压入到折射光学元件12的相应的凹陷部中。
折射光学元件12目前构成为如尤其在图12B中可见的分段的透镜。分段的透镜目前具有设置在中间的第一中央段27，所述第一中央段向外拱起。例如，所述中央段27的拱顶能够构造成双锥形或根据(x，y)多项式构造成。折射光学元件的中央段27被其他的外部段28环绕地包围，所述外部段同样双锥形地向外拱起。在此，中央段27的边缘分别与外部段28的边缘一起构成共同的边界线。中央段27根据通过第二开口9界定的八边形的面而被八个外部的透镜段28包围。外部的透镜段28分别关于中央段27的中点点对称地设置，器件的光学轴线3穿过所述中点延伸。借助于分段的透镜尤其能够尽可能均匀地照亮矩形的目标区域。
本申请要求德国申请DE102010027212.4的优先权，其公开内容在此通过引用并入本文。
本发明不通过根据实施例进行的描述而局限于此。相反地，本发明包括每个新特征以及特征的任意的组合，这尤其是包含在实施例中的特征的任意的组合，即使所述特征或所述组合自身没有明确地在权利要求中或实施例中说明时也如此。

Claims (15)

1.发射辐射的器件，具有：
-半导体本体(1)，所述半导体本体设置成用于从其前侧(4)发射电磁辐射，
-反射光学元件(6)，所述反射光学元件具有多个倾斜的、反射的侧面，所述侧面围绕所述半导体本体环绕地设置，
-折射光学元件(12)，所述折射光学元件在所述半导体本体的放射方向上设置在所述反射光学元件的下游，其中所述发射辐射的器件设计成，使得
-所述半导体本体(1)的所述辐射的第一部分直接地射到所述反射元件(6)上，被所述反射元件(6)转向到目标区域(11)的外部区域(10)中并且在此穿过所述折射光学元件(12)的外部区域(17)，其中所述第一部分以与所述半导体本体(1)的所述前侧(4)成相对于所述前侧(4)小于或等于60°的平坦的角度射出，
-所述半导体本体(1)的所述辐射的第二部分直接地在没有首先射到所述反射元件(6)上的情况下穿过所述折射元件(12)，在此穿过所述折射元件(12)的内部区域(16)并且被所述折射元件(12)聚集到目标区域(11)的内部区域(13)中，其中所述第二部分以与所述半导体本体(1)的所述前侧(4)成相对于所述前侧(4)相对陡的角度射出，和
-所述反射元件(6)的由所述反射元件(6)的所述倾斜侧面界定的第一开口和/或第二开口(8，9)界定八边形的面。
2.根据权利要求1所述的发射辐射的器件，其中所述反射光学元件的至少一个倾斜的侧面构成为是弯曲的。
3.根据权利要求1所述的发射辐射的器件，其中所述折射光学元件(12)的和/或所述反射光学元件(6)的形状匹配目标区域(11)的形状。
4.根据权利要求2所述的发射辐射的器件，其中所述折射光学元件(12)的和/或所述反射光学元件(6)的形状匹配目标区域(11)的形状。
5.根据权利要求3所述的发射辐射的器件，其中所述目标区域(11)通过矩形的面给出。
6.根据权利要求4所述的发射辐射的器件，其中所述目标区域(11)通过矩形的面给出。
7.根据权利要求1至6之一所述的发射辐射的器件，其中菲涅尔透镜、双锥形透镜、环面透镜、具有根据x、y多项式的外面的透镜、平凸透镜、双凸透镜、透镜阵列或分段的透镜用作折射光学元件(12)。
8.根据权利要求1至6之一所述的发射辐射的器件，其中所述折射光学元件(12)具有象限对称的形状。
9.根据权利要求1至6之一所述的发射辐射的器件，其中将所述半导体本体(1)嵌入到浇注体(20)中。
10.根据权利要求9所述的发射辐射的器件，其中所述浇注体(20)构成为透镜。
11.根据权利要求9所述的发射辐射的器件，其中所述浇注体(20)构成为层。
12.根据权利要求1至6之一所述的发射辐射的器件，所述器件具有波长转换材料(22)，所述波长转换材料将由所述半导体本体(1)产生的辐射的一部分转化成另一波长范围的辐射。
13.根据权利要求1至6之一所述的发射辐射的器件，其中在所述半导体本体(1)的周围设置有反射的浇注体(24)。
14.根据权利要求1至6之一所述的发射辐射的器件，所述器件具有两个或更多发射辐射的半导体本体(1)。
15.根据权利要求1至6之一所述的发射辐射的器件，其中所述器件的最大高度与所述半导体本体(1)的宽度的比位于1.5和3之间，其中包括边界值。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010027212A1 (de) 2010-07-15 2012-01-19 Osram Opto Semiconductors Gmbh Strahlungsemittierendes Bauelement
DE102012110403A1 (de) 2012-10-30 2014-04-30 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Bauelement
US10120266B2 (en) 2014-01-06 2018-11-06 Lumileds Llc Thin LED flash for camera
DE102015115555B4 (de) 2015-09-15 2022-07-07 SMR Patents S.à.r.l. Beleuchtungseinrichtung, Rückblickvorrichtung, Fußraumvorrichtung und Fahrzeug
DE102016101614A1 (de) 2016-01-29 2017-08-03 Osram Opto Semiconductors Gmbh Leuchtvorrichtung
USD845917S1 (en) * 2016-04-18 2019-04-16 Citizen Electronics Co., Ltd. Light emitting diode
USD845918S1 (en) * 2016-04-18 2019-04-16 Citizen Electronics Co., Ltd. Light emitting diode
JP1581164S (zh) * 2016-12-15 2017-07-10
DE102017112235A1 (de) 2017-06-02 2018-12-06 Osram Opto Semiconductors Gmbh Laserdiode und Verfahren zum Herstellen einer Laserdiode

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4009394A (en) * 1975-10-28 1977-02-22 The Magnavox Company Remote control light transmitter employing a cylindrical lens
EP1235281A1 (en) * 1999-11-30 2002-08-28 Omron Corporation Optical device and apparatus comprising the optical device

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0537028A (ja) * 1991-07-31 1993-02-12 Sharp Corp Ｌｅｄ発光表示素子
JP3228864B2 (ja) 1995-12-13 2001-11-12 アルプス電気株式会社 発光装置およびその製造方法
JP3492945B2 (ja) 1999-07-19 2004-02-03 株式会社シチズン電子 発光ダイオード
AU2002365761A1 (en) * 2001-11-16 2003-06-17 Toyoda Gosei Co., Ltd. Light-emitting diode, led light, and light apparatus
JP4294295B2 (ja) * 2002-11-06 2009-07-08 株式会社小糸製作所 車両用前照灯
JP4504662B2 (ja) 2003-04-09 2010-07-14 シチズン電子株式会社 Ｌｅｄランプ
JP4773048B2 (ja) * 2003-09-30 2011-09-14 シチズン電子株式会社 発光ダイオード
WO2006033032A1 (en) * 2004-09-24 2006-03-30 Koninklijke Philips Electronics N.V. Illumination system
JP2007019096A (ja) * 2005-07-05 2007-01-25 Toyoda Gosei Co Ltd 発光装置及びその製造方法
JP2007227480A (ja) * 2006-02-21 2007-09-06 Toshiba Corp 半導体発光装置
JP4830768B2 (ja) * 2006-05-10 2011-12-07 日亜化学工業株式会社 半導体発光装置及び半導体発光装置の製造方法
DE102006050880A1 (de) * 2006-06-30 2008-04-17 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Bauteil und Beleuchtungseinrichtung
US20090275266A1 (en) * 2006-10-02 2009-11-05 Illumitex, Inc. Optical device polishing
JP2008172125A (ja) * 2007-01-15 2008-07-24 Citizen Electronics Co Ltd チップ型ｌｅｄ発光装置及びその製造方法
WO2009041767A2 (en) * 2007-09-28 2009-04-02 Seoul Semiconductor Co. Ltd. Led package and back light unit using the same
CN101442086A (zh) * 2007-11-23 2009-05-27 富准精密工业(深圳)有限公司 发光二极管组合
JP5678629B2 (ja) * 2010-02-09 2015-03-04 ソニー株式会社 発光装置の製造方法
DE102010027212A1 (de) 2010-07-15 2012-01-19 Osram Opto Semiconductors Gmbh Strahlungsemittierendes Bauelement

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4009394A (en) * 1975-10-28 1977-02-22 The Magnavox Company Remote control light transmitter employing a cylindrical lens
EP1235281A1 (en) * 1999-11-30 2002-08-28 Omron Corporation Optical device and apparatus comprising the optical device

Also Published As

Publication number Publication date
KR101773476B1 (ko) 2017-08-31
US9285102B2 (en) 2016-03-15
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KR20130128371A (ko) 2013-11-26
WO2012007392A1 (de) 2012-01-19
JP2013531381A (ja) 2013-08-01
US20130148348A1 (en) 2013-06-13
EP2593975B1 (de) 2015-10-28
DE102010027212A1 (de) 2012-01-19

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