CN1574404A - 半导体发光器件及采用该半导体发光器件的摄影照明装置 - Google Patents

半导体发光器件及采用该半导体发光器件的摄影照明装置 Download PDF

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Abstract

本发明的半导体发光器件通过衬底(1)上的引线框架(2)被提供有三个LED元件(3)。在其内壁具有抛物线形的曲表面的反射器(4)被安装在这些LED元件(3)的外围。通过改变反射器(4)的高度来控制从这种反射器(4)发射出的光的发射角。这种高度可以被降低，以根据曲线(5a)的方式来增大从反射器发射出的光的发射角θ，以便创建较宽的照射范围，和/或这种高度可以被升高，以根据曲线(5b)的方式来减小从反射器发射出的光的发射角θ，以便创建较窄的照射范围。

Description

半导体发光器件及采用该半导体发光器件的摄影照明装置
本申请根据35 USC 119(a)要求于2003年5月26日在日本申请的专利申请No.2003-147821的优先权，其内容完全合并在此作为参考。
技术领域
本发明涉及在采用卤化银膜的照相机、以电子方式进行记录的数字照相机等的摄影中使用的半导体发光器件；以及涉及采用这种半导体发光器件的摄影照明装置。
其里面充满氙(Xe)气的放电管被用来发射光的闪光灯通常被用作传统的摄影照明装置。由于这种类型的闪光灯需要有用于升高电压的电路、用于调制光的电路和/或其它复杂的电路，所以降低大小和降低成本将很难实现。此外，由于这种闪光灯采用高电容的电容器，所以也存在对其进行充电所需的大量时间会导致丧失摄影机会的问题。此外，为了设置照射范围，以便与摄影镜头的视场角一致，必须在摄影照明装置的前面插入透镜和/或其它这种光学元件和/或改变放电管与反射器之间的距离，和/或必须进一步改变摄影照明装置后面的反射器的尺寸和/或进行类似的测量，以容纳这种反射器。
结合目前的发光二极管(在下文中称为“LED”)的较大亮度，采用诸如如图5所示的LED作为光源的半导体发光器件—所谓的灯管型(炮弹形状)LED-已在摄影照明装置中使用，作为用于解决上述问题的装置。
在如图5所示的半导体发光器件(灯管型LED)中，LED元件101通过导电粘贴件102设置在框架103内的碗状凹槽105上，这个LED元件101通过金引线106被连接至框架104。此外，LED组件被构造成内部元件由具有呈杯状弯曲的表面的透光树脂107所覆盖。发射向LED元件101的背面和/或侧面的光被凹槽105的表面反射向前面。当这种反射的光射出到树脂107的外面时，其前面的圆形树脂形状会致使光被折射和会聚。
作为采用具有如图5所示结构的半导体发光器件的摄影照明装置的一个示例，日本专利申请公开特开No.2002-207236(在下文中称为“专利文献1”)公开了一种如图6所示结构的照相机的摄影照明装置。
在图6中，照相机108的摄影照明装置109由多个半导体发光器件110构成。在这种摄影照明装置109中，照明强度的调节通过根据与摄影对象的距离和/或胶片感光度来改变用来发射光的半导体发光器件110的个数和/或从中发出的光量的方式来实现。此外，通过排列多个半导体发光器件110，使其分别相对于摄影镜头111的光轴稍微偏移，和/或通过以分开的方式来排列若干个半导体发光器件110，也可以采用与摄影对象的距离相关的光发射方法。
但是，对于采用如专利文献1所描述的半导体发光器件的摄影照明装置，由于不能在单个焦点位置上排列多个发光二极管元件，所以这当然造成弱聚光特性的问题。因而，出现了越靠近发光单元的外围、保持颜色平衡的环境越差(导致所谓的色移)的情况。此外，对于上述的传统摄影照明装置，虽然照射范围上的照射强度的一致性已得到改善，但是根据视场角的变化来改变照射范围自身以适应宽角或远距摄影等的能力有限。
因此提出了本发明来解决上述问题，本发明的目的是提供一种半导体发光器件和采用这种半导体发光器件的摄影照明装置，其防止发生色移且使得可以确保与摄影镜头视场角大小一致的适当照射。
发明内容
为了实现上述目的和/或其它目的，根据本发明的一个或多个实施例的半导体发光器件可以包括：多个LED元件，以便允许获得高强度的光；安装在多个LED元件的至少一部分的一个或多个外围上的一个或多个反射器，以致使由于来自多个LED元件的至少一部分的光的多个反射而导致的颜色(光的波长)混合得到加强，防止发生色移。由于采用这种半导体发光器件的摄影照明装置可以允许通过调节半导体发光器件的反射器的高度来控制发射角，以便允许改变照射范围，所以可以确保与摄影镜头视场角大小一致的适当照射。
更具体地说，根据本发明的一个或多个实施例的半导体发光器件可以包括多个LED元件，以及可以包括安装在多个LED元件的一个或多个外围且反射来自多个LED元件的光的一个或多个反射器；其中，从反射器发射的光的发射角通过改变反射器的高度来控制。
作为这种特定特征的结果，由于存在多个LED元件而确保了高强度的光能力，此外，来自各个LED元件的多个光束被以多路径的方式反射，致使光波长的混合得到加强并防止色移的发生。通过改变反射器的高度可以使发射角根据照射范围而改变。此外，对于多个LED元件，可以根据需求使用任何任意变形的LED元件。
如果在根据本发明的半导体发光器件中使用白色LED元件，则可以实现进一步的微型化并降低能耗。
此外，优选地，根据本发明的实施例的半导体发光器件可以设成使多个LED元件包括分别发出红色、绿色和蓝色光的LED元件。对于这种情况，在颜色和/或亮度发生变化的情况中，可以通过分别调节三个主要颜色来容易地改变并纠正这种变化。
此外，优选地，根据本发明的实施例的半导体发光器件可以设成使反射器的内壁具有抛物线形和/或球面形曲表面，以便加强光的方向性。
此外，优选地，根据本发明的实施例的半导体发光器件可以设成使反射器由两个或多个可合并的反射器构成，以允许其在高度方向上扩展。对于这种情况，可以通过附接和/或移去反射器来影响反射器高度的较大变化，从而允许可以控制的从反射器发射的光的发射角范围的增大。
根据本发明的实施例的半导体发光器件的使用使得可以提供防止色移并确保与摄影镜头视场角大小一致的适当照射的摄影照明装置。在此，这种摄影照明装置可以采用一个或可以采用多于一个的半导体发光器件。
优选地，采用根据本发明的实施例的多个半导体发光器件的摄影照明装置可以设成使多个半导体发光器件的至少一个的至少一个发射角被设置成与多个半导体发光器件的至少另一个的至少一个发射角不同。对于这种情况，可以通过根据摄影镜头视场角而手动和/或自动操作来影响对用来发射光的半导体发光器件的选择，从而允许照射范围的可选范围的增大。本发明并不限定于一个半导体发光器件被设成在此时发射光的情况；例如可以通过多个半导体器件的光发射来获得较大的光强。增大光强在进行长距离摄影时特别有效。
优选地，采用根据本发明的实施例的多个半导体发光器件的摄影照明装置可以设成使多个半导体发光器件的至少一个被设置成具有至少一个其与多个半导体发光器件的至少另一个半导体发光器件的至少一个发射轴不同的发射轴。在这种情况中，可以通过根据摄影镜头视场角而手动和/或自动操作来增大照射范围的可选范围，从而影响对用来发射光的半导体发光器件的选择。例如，可以通过使具有不同发射轴的半导体发光器件同时发射光的方式来加宽照射范围。
此外，照射范围和/或光量可以通过把具有不同发射角的多个半导体发光器件设置成具有各自不同的光轴的方式来调节。
通过采用采用了以分别相邻的方式而设置的根据本发明的实施例的三个半导体发光器件的摄影照明装置，位于中间的半导体发光器件的发射角被设置成小于另外两个半导体发光器件的发射角，从而可以准确地照射从很窄到很宽的照射范围。
通过采用采用了以分别相邻的方式而设置的根据本发明的实施例的三个半导体发光器件的摄影照明装置，位于中间的半导体发光器件的发射角被设置成大于另外两个半导体发光器件的发射角，从而可以准确地照射很宽的照射范围。
通过采用包括了分别发射红色、绿色和蓝色光的LED元件的半导体发光器件，摄影照明装置可以设成使各发光二极管元件分别被设成在单个摄影曝光事件中以瞬时交错的方式来发射光，可以相对于CCD(电荷耦合器件)进行颜色调节和/或可以同时调节发射的光量。当采用这种半导体发光器件的摄影照明装置被应用到数字照相机中时可以获得特别的效果。
附图说明
图1(a)是以示意的方式示出了当照射范围被加宽时的根据本发明实施例的半导体发光器件的结构的俯视图；
图1(b)是以示意的方式示出了加宽的照射范围的主剖视图；
图1(c)是以示意的方式示出了照射范围被加宽时的发射特性的曲线图；
图1(d)是以示意的方式示出了当照射范围被变窄时的根据本发明实施例的半导体发光器件的结构的俯视图；
图1(e)是以示意的方式示出了变窄的照射范围的主剖视图；
图1(f)是示出了照射范围被变窄时的发射特性的曲线图。
图2是以示意的方式示出了根据本发明实施例的半导体发光器件的主剖视图。
图3是示出了配备有采用了根据本发明实施例的半导体发光器件的摄影照明装置的照相机的外部结构的透视示意图。
图4(a)是示出了图3的摄影照明装置中的各半导体发光器件的布置的视图；
图4(b)是示出了发射特性的曲线图。
图5是以示意的方式示出了传统半导体发光器件的主剖视图。
图6是示出了配备有传统摄影照明装置的照相机的外部结构的透视示意图。
具体实施方式
下面参考附图对本发明的实施例进行描述。
图1以示意的方式示出了根据本发明实施例的半导体发光器件的结构。图1(a)和(d)是示出了其外观的俯视图；图1(b)和(e)是示出了从前面看的其内部结构的剖面图；以及图1(c)和(f)示出了从半导体发光器件发射出的光的发射特性。在图1(c)和(f)中，横轴是发射角θ且纵轴是发射光的强度(均以任意单元画出)。在此，图1(a)、(b)和(c)表示照射范围被加宽的情况；以及图(d)、(e)和(f)表示照射范围被变窄的情况。
在如图1所示的半导体发光器件中，红色LED元件3a、绿色LED元件3b和蓝色LED元件3c-构成LED元件3-以插入引线框架2的方式被设置在衬底1上的单个平面中，使得每个元件均位于三角形的一个顶点上。附接在LED元件3所设置的位置外围的是在其内壁具有抛物线形曲表面的反射器4。请注意，各LED元件3a、3b和3c之间的位置关系并不限于此，其之间可以采用任何类型的位置关系。
图1(b)示出了反射器4被降低的半导体发光器件4；图1(e)示出了反射器4被升高的半导体发光器件4。在这种半导体发光器件中，降低反射器4可以增大如图1(c)所示的曲线5a所表示的发射角θ，从而允许设置宽照射范围。相反地，升高反射器4可以减小如图1(f)所示的曲线5b所表示的发射角θ，从而允许设置窄照射范围。因此，在如图1所示的半导体发光器件中，可以通过适当改变反射器4的高度来根据视场角设置任何所需的照射范围。
图2是示出了从前面看的半导体发光器件的内部结构的剖面图，其中，反射器4b被附接到反射器4a上。附接和/或移去反射器4b使得可以改变内壁高度并实现从宽发射角到窄发射角的控制。此外，组件6具有这样的结构：LED元件3由高透光树脂7所覆盖。这种结构使得可以获得具有稳定特性的LED元件3；以及通过使LED元件3的界面上的折射率差达到最小，可以提高光从LED元件3出射到外面的效率。对于树脂7，可以使用市场上可买到的环氧树脂和/或等类似物。LED元件3被连接至引线端子9，以通过使用金引线8连接至电源等(未图示)。
此外，由于LED元件响应特性可以从几微秒到几十微秒，使得可以在短时间段内发生任何次数的光发射，所以可以通过致使LED元件3a、绿色LED元件3b和/或蓝色LED元件3c分别单独发射光来调节发射的光量和/或相对于CCD进行颜色调节。因此，在这种半导体发光器件被用于数字照相机的情况中，可以在摄影照明装置中采用这种半导体发光器件，从而允许帧捕捉率高到由用于转移至存储器和CCD信号处理的时间所允许的程度。
此外，由于附接有反射器的半导体发光器件的大小大约从几毫米到10毫米，所以半导体发光器件允许其大小适当降低。
图3示出了配备有采用了本发明的半导体发光器件的摄影照明装置的照相机的示例。
在照相机10上，设置在如图3所示的摄影照明装置11的邻近处的是三个半导体发光器件12(12a、12b、12c)。在这种摄影照明装置11中，可以通过从各半导体发光器件12a、12b和12c上的光量和照射范围的可行改变之中进行选择，以容易地根据摄影对象的距离和/或摄影镜头13上的视场角大小来调节照射范围和/或亮度和/或其它这种照射条件。
例如，对于摄影照明装置11，其中三个半导体发光器件12之中的位于两侧的半导体发光器件12a和12b被设置成具有用于宽照射范围的宽发射角，同时位于其中间的半导体发光器件12c被设置成具有用于窄照射范围的窄发射角，下面几种调节类型是可以的。在摄影镜头13的视场角为窄的摄影中，具有窄发射角的半导体发光器件12c可以用来发射光；在视场角为宽的摄影中，具有宽发射角的半导体发光器件12a和12b可以用来发射光。此外，在视场角可以不是很宽但由于摄影对象的距离很远而需要较强的光的情况中，也可以使三个半导体发光器件12a、12b和12c发射光，以便增加光量。此外，可以在进行摄影之前手动设置半导体发光器件12的发射角，且可以根据照相机中所设置的条件来自动选择用来发射光的半导体发光器件。
请注意，虽然在图3中三个半导体发光器件12被设置成当一个人面对照相机10时位于右上方，但是，它们被设置的位置并不限于此。
图4(a)以示意的方式示出了摄影照明装置11(参见图3)的结构，其中，安装在其中的半导体发光器件12的角度不同，且其采用具有宽发射角的两个半导体发光器件12a和12b以及具有窄发射角的一个半导体发光器件12c；图(b)示出了这些半导体发光器件12的发射特性。在这种摄影照明装置11中，具有窄发射角的半导体发光器件12c被设置在构成了平顶四边锥形(其纵剖面基本为梯形)的平台14的中心上的平坦区域14c上，且具有宽发射角的半导体发光器件12a和12b分别被设置在其左边和右边的倾斜区域14a和14b上。此外，中间的半导体发光器件12c的光轴15c被设置成与照相机10(同样参见图3)的镜头13的光轴13a基本平行，而半导体发光器件12a的光轴15a和半导体发光器件12b的光轴15b被设置成相对于镜头13的光轴13a稍微直接向外。
各半导体发光器件12a、12b和12c的发射特性分别由曲线16a、16b和16c表示。请注意，半导体发光器件12a和半导体发光器件12b的发射特性被设置成基本互相相同且被设置成具有比半导体发光器件12c的发射角宽的发射角。
在图4(a)的摄影照明装置11中，当两个半导体发光器件12a和12b用来发射光时，所得的发射特性如曲线17所示，其表示两个曲线16a和16b的叠加。因此，可以通过致使两个半导体发光器件12a和12b发射光的方式来适应采用宽视场角的摄影。此外，可以通过致使设置在中间的半导体发光器件12c发射光的方式来适应采用窄视场角的摄影。
此外，在图4(a)中，可以允许将被照射的照射范围设置为从很窄到很宽的范围。这可以通过使半导体发光器件12c的窄发射角保持不变而进一步把半导体发光器件12a和12b的发射角向其两侧扩大或者把光轴15a和15b设置成使它们更加朝向外面(通过增大其相对于镜头光轴13a的角度)的方式来实现。在这种情况中，即使为了加宽照射范围而把两侧的半导体发光器件12a和12b的光轴移动成离得太远，且仅由半导体发光器件12a和12b发射光的话则照射范围的中心区域中的光量半导体发光器件不足，而通过使中间的半导体发光器件12c发射出适量的光，以弥补该不足的光量，可以获得对很宽的照射范围的均一的照射。
此外，与上述实施例相反，也可以在中间设置具有宽发射角的半导体发光器件12c和在其两侧设置具有窄发射角的半导体发光器件12a和12b。在这种情况中，致使中间的半导体发光器件12c发射光将允许宽照射范围的照射。此外，致使三个半导体发光器件12a、12b和12c发射光将允许更宽的照射范围的照射。为了在此时获得均一亮度的照射，可以调节来自各三个半导体发光器件12a、12b和12c的光量。
在不脱离其精神或实质特性的情况下，本发明可以体现为非本说明书中所示的多种形式。因此，无论如何，上述实施例和实践示例只是示例性的且不应是限制性的。本发明的范围如权利要求书中所表示，在任何情况下都不应受本说明书的内容的限制。而且，权利要求书的等同物的范围内的所有修改和改变都处于本发明的范围之内。

Claims (12)

1.一种半导体发光器件，包括：
多个发光二极管元件；以及
一个或多个反射器，其被安装在多个发光二极管元件的至少一部分的一个或多个外围上且反射来自多个发光二极管元件的至少一部分的光；
其中，通过改变该反射器或多个反射器的至少一部分的一个或多个高度来控制从该反射器或多个反射器的至少一部分发射出的光的一个或多个发射角。
2.如权利要求1所述的半导体发光器件，其中，多个发光二极管元件的至少一部分是一个或多个白色发光二极管元件。
3.如权利要求1所述的半导体发光器件，其中，多个发光二极管元件包括分别发射红色、绿色和蓝色光的一个或多个发光二极管元件。
4.如权利要求1所述的半导体发光器件，其中，该反射器或多个反射器中的至少一个反射器的至少一个内壁形成为以抛物线和/或球面的方式进行弯曲。
5.如权利要求1所述的半导体发光器件，其中，该反射器或多个反射器中的至少一个反射器由可合并的两个或更多个反射器构成，以允许在其一个或多个高度方向上的扩展。
6.一种摄影照明装置，采用了至少一个如权利要求1至5中的任一项权利要求所述的半导体发光器件。
7.一种摄影照明装置，采用了多个如权利要求1至5中的任一项权利要求所述的半导体发光器件；
从多个半导体发光器件中的至少一个半导体发光器件发射出的光的至少一个发射角被设置成与从多个半导体发光器件中的至少另一个半导体发光器件发射出的光的至少一个发射角不同。
8.一种摄影照明装置，采用了多个如权利要求1至5中的任一项权利要求所述的半导体发光器件；
多个半导体发光器件中的至少一个半导体发光器件被设置成具有至少一个其与多个半导体发光器件中的至少另一个半导体发光器件的至少一个发射轴不同的发射轴。
9.如权利要求7所述的摄影照明装置，采用了多个如权利要求1至5中的任一项权利要求所述的半导体发光器件；
多个半导体发光器件中的至少一个半导体发光器件被设置成具有至少一个其与多个半导体发光器件中的至少另一个半导体发光器件的至少一个发射轴不同的发射轴。
10.一种摄影照明装置，采用了以分别相邻的方式而设置的三个如权利要求1至5中的任一项权利要求所述的半导体发光器件；
从三个半导体发光器件中的位于中间的一个半导体发光器件发射出的光的至少一个发射角被设置成小于从三个半导体发光器件中的另外两个半导体发光器件发射出的光的一个或多个发射角。
11.一种摄影照明装置，采用了以分别相邻的方式而设置的三个如权利要求1至5中的任一项权利要求所述的半导体发光器件；
从三个半导体发光器件中的位于中间的一个半导体发光器件发射出的光的至少一个发射角被设置成大于从三个半导体发光器件中的另外两个半导体发光器件发射出的光的一个或多个发射角。
12.一种摄影照明装置，采用了至少一个如权利要求3所述的半导体发光器件；
各发光二极管元件的至少一部分分别被设成在单个摄影曝光事件中以瞬时交错的方式来发射光。
CNA2004100458904A 2003-05-26 2004-05-25 半导体发光器件及采用该半导体发光器件的摄影照明装置 Pending CN1574404A (zh)

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