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Es
wird ein optisches Projektionsgerät angegeben. Das optische Projektionsgerät eignet
sich beispielsweise zur Darstellung von Bildinformationen auf einer
Projektionsfläche – etwa einer
Projektionsleinwand.
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Eine
zu lösende
Aufgabe besteht unter anderem darin, ein Projektionsgerät anzugeben,
das besonders kostengünstig
herstellbar ist.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform des
optischen Projektionsgeräts
umfasst das optische Projektionsgerät eine Mehrzahl von Leuchtdiodenchips.
Die Leuchtdiodenchips bilden die Lichtquellen des Projektionsgeräts. Das
heißt,
die Leuchtdiodenchips erzeugen dasjenige Licht, mit dessen Hilfe
Bildinformation vom optischen Projektionsgerät auf eine Projektionsfläche projiziert
wird.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform umfasst
das optische Projektionsgerät
zumindest ein optisches Element, das zumindest einem Leuchtdiodenchip
zugeordnet ist. Das heißt,
das optische Element ist in einer Hauptabstrahlrichtung des Leuchtdiodenchips
dem Leuchtdiodenchip nachgeordnet. Mit anderen Worten ist das optische
Element derart angeordnet, dass zumindest ein Teil – vorzugsweise
ein Großteil – der vom
Leuchtdiodenchip im Betrieb emittierten elektromagnetischen Strahlung
durch eine Lichteintrittsfläche
des optischen Elements in dieses eintritt.
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Bevorzugt
ist das optische Element einer Mehrzahl von Leuchtdiodenchips – beispielsweise wenigstens
zwei Leuchtdiodenchips – in
der beschriebenen Weise zugeordnet. Besonders bevorzugt umfasst
das optische Projektionsgerät
mehrerer solcher optischen Elemente, wobei jedem optischen Element
wenigstens ein Leuchtdiodenchip zugeordnet ist. Vorzugsweise ist
das optische Element als Vollkörper
ausgebildet. Das heißt
beispielsweise, das optische Element ist kavitätsfrei aus einem transparenten
Material gebildet.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform des
optischen Projektionsgeräts
ist die Lichtauskopplungsfläche
zumindest eines der Leuchtdiodenchips des Projektionsgeräts an die
Lichteintrittsfläche
des zugeordneten optischen Elements brechungsindexangepasst optisch
angeschlossen. Unter Lichtauskopplungsfläche des Leuchtdiodenchips wird
dabei jene Fläche
verstanden, durch die ein Großteil
der im Leuchtdiodenchip erzeugten elektromagnetischen Strahlung
den Leuchtdiodenchip verlässt.
Bei der Lichtauskopplungsfläche
des Leuchtdiodenchips kann es sich beispielsweise um einen Teil
der Außenfläche des
Halbleiterkörpers
des Leuchtdiodenchips handeln.
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Brechungsindexangepasst
heißt
beispielsweise, dass ein Spalt zwischen Lichtauskopplungsfläche des
Leuchtdiodenchips und Lichteintrittsfläche des zugeordneten optischen
Elements mit einem Material ausgefüllt ist, dessen Brechungsindex
größer als
eins ist. Das heißt
beispielsweise, es befindet sich kein Luftspalt zwischen der Lichtauskopplungsfläche des
Leuchtdiodenchips und der Lichteintrittsfläche des zugeordneten optischen
Elements. Mit anderen Worten ist der Brechungsindexsprung beim Übergang
vom Material in das optische Element kleiner, als der Brechungsindexsprung
beim Übergang
von Luft in das optische Element wäre.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform des
optischen Projektionsgeräts
weist das optische Projektionsgerät eine Mehrzahl von Leuchtdiodenchips
auf. Weiter weist das optische Projektionsgerät zumindest ein optisches Element
mit einer Lichteintrittsfläche
auf. Das optische Element ist zumindest einem Leuchtdiodenchip zugeordnet,
wobei die Lichtauskopplungsfläche
des Leuchtdiodenchips brechungsindexangepasst an die Lichteintrittsfläche des
zugeordneten optischen Elements optisch angeschlossen ist.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform des
optischen Projektionsgeräts
ist der Spalt zwischen der Lichtauskopplungsfläche des zumindest einen Leuchtdiodenchips
und der Lichteintrittsfläche des
zugeordneten optischen Elements mit zumindest einem Material ausgefüllt, dessen
Brechungsindex wenigstens 1,3 beträgt. Bevorzugt beträgt der Brechungsindex
des Materials wenigstens 1,4, besonders bevorzugt wenigstens 1,5.
Beispielsweise handelt es sich bei dem Material um ein Index-Matching-Gel,
ein Kopplungsgel oder um einen optischen Klebstoff. Das Material
kann die Lichtauskopplungsfläche
des Leuchtdiodenchips und die Lichteintrittsfläche des optischen Elements
benetzen und diese beiden Flächen
miteinander verbinden. Es ist aber auch möglich, dass der Leuchtdiodenchip
mit einer dünnen
Schicht eines Vergussmaterials versehen ist, das beispielsweise
Silikon und/oder Epoxidharz enthalten kann. In diesem Fall sind
der dünne Verguss
sowie die Lichteintrittsfläche
des optischen Elements mit dem brechungsindexanpassenden Material
benetzt. Ferner ist es möglich,
dass die Lichteintrittsfläche
des optischen Elements vor dem Aushärten eines Vergussmaterials,
mit dem die Lichtauskopplungsfläche
des Leuchtdiodenchips benetzt ist, in das noch weiche Vergussmaterial
gedrückt
wird. In diesem Fall sind dann die Lichtauskopplungsfläche des
Leuchtdiodenchips sowie die Lichteintrittsfläche des optischen Elements
vom Vergussmaterial benetzt.
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Auf
jeden Fall ist ein Material derart zwischen der Lichtauskopplungsfläche des
Leuchtdiodenchips und der Lichteintrittsfläche des zugeordneten optischen
Elements angeordnet, dass zumindest ein Großteil der vom Leuchtdiodenchip
emittierten elektromagnetischen Strahlung nicht durch ein Material mit
Brechungsindex kleiner 1,3 verläuft,
bevor die Strahlung durch die Lichteintrittsfläche in das optische Element
eintritt.
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Besonders
bevorzugt entspricht der Brechungsindex des Materials in etwa dem
Brechungsindex des Materials, aus dem das optische Element gebildet
ist. In etwa bedeutet, dass der Brechungsindex des Materials maximal
um puls/minus zehn Prozent vom Brechungsindex des Materials aus
dem das optische Element gebildet ist abweicht. Bevorzugt weicht
der Brechungsindex des Materials maximal um plus/minus fünf Prozent,
besonders bevorzugt um maximal plus/minus zwei Prozent vom Brechungsindex
des Materials ab, aus dem das optische Element gebildet ist.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform des
optischen Projektionsgeräts
ist die Lichtauskopplungsfläche
zumindest eines Leuchtdiodenchips brechungsindexunangepasst an die
Lichteintrittsfläche des
dem Leuchtdiodenchip zugeordneten optischen Elements optisch angeschlossen.
Das heißt,
für diesen
Leuchtdiodenchip sind keine, der weiter oben beschriebene Vorkehrungen
zur Anpassung des Brechungsindex zwischen Lichtauskopplungsfläche des Leuchtdiodenchips
und Lichteintrittsfläche
des zugeordneten optischen Elements getroffen. Vom Leuchtdiodenchip
emittiertes Licht tritt daher bei Durchtritt durch die Lichteintrittsfläche des
optischen Elements beispielsweise vom optisch dünneren ins optisch dichtere
Medium. Es ist daher möglich,
dass ein Teil des Lichts an der Lichteintrittsfläche des optischen Elements
totalreflektiert wird und nicht in das optische Element eintreten
kann. Beispielsweise befindet sich zwischen Lichtauskopplungsfläche des Leuchtdiodenchips
und Lichteintrittsfläche
des zugeordneten optischen Elements ein Spalt, der mit einem Material
ausgefüllt
ist, dessen Brechungsindex kleiner 1,3 ist. Bevorzugt ist dieser
Spalt dann mit Luft ausgefüllt.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform des
optischen Projektionsgeräts
weist das optische Projektionsgerät Leuchtdiodenchips einer ersten
Farbe auf. Leuchtdiodenchips einer Farbe bedeutet, dass diese Leuchtdiodenchips – zumindest
innerhalb der Fertigungstoleranz – im Betrieb Licht der gleichen Farbe
emittieren. Das heißt
zum Beispiel, die Leuchtdiodenchips sind innerhalb der Fertigungstoleranz
im Wesentlichen identisch aufgebaut.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform weist
das optische Projektionsgerät
ferner Leuchtdiodenchips einer zweiten Farbe auf, die von der ersten Farbe
verschieden ist. Beispielsweise kann es sich bei der ersten Farbe
um blau oder rot handeln, bei der zweiten Farbe kann es sich dann
beispielsweise um grün
handeln.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform des
optischen Projektionsgeräts
ist der überwiegende
Anteil der Leuchtdiodenchips der ersten Farbe brechungsindexangepasst
an die Lichteintrittsfläche des
zugeordneten optischen Elements optisch angeschlossen. Der überwiegende
Anteil bedeutet, dass wenigstens 50 Prozent der Leuchtdiodenchips
der ersten Farbe brechungsindexangepasst an die Lichteintrittsfläche des
zugeordneten optischen Elements optisch angeschlossen sind. Bevorzugt
sind sämtliche
Leuchtdiodenchips der ersten Farbe brechungsindexangepasst an die
Lichteintrittsfläche
des zugeordneten optischen Elements optisch angeschlossen.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform des
optischen Projektionsgeräts
ist der überwiegende
Anteil der Leuchtdiodenchips der zweiten Farbe brechungsindexunangepasst
an die Lichteintrittsfläche
des zugeordneten optischen Elements optisch angeschlossen. Vorzugsweise
sind sämtliche Leuchtdiodenchips
der zweiten Farbe brechungsindexunangepasst an die Lichteintrittsfläche des
den Leuchtdiodenchips zugeordneten optischen Elements angeschlossen.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform des
optischen Projektionsgeräts
weist das optische Projektionsgerät zumindest einen grünen Leuchtdiodenchip
auf, wobei alle grünen
Leuchtdiodenchips des optischen Projektionsgeräts brechungsindexunangepasst
an die Lichteintrittsfläche
des den Leuchtdiodenchips zugeordneten optischen Elements optisch
angeschlossen sind.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform des
optischen Projektionsgeräts
weist das optische Projektionsgerät zumindest einen blauen Leuchtdiodenchip
auf, wobei alle blauen Leuchtdiodenchips des optischen Projektionsgeräts brechungsindexangepasst
an die Lichteintrittsfläche
des dem Leuchtdiodenchips zugeordneten optischen Elements optisch angeschlossen
sind.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform des
optischen Projektionsgeräts
weist das optische Projektionsgerät zumindest einen roten Leuchtdiodenchip
auf, wobei alle roten Leuchtdiodenchips des optischen Projektionsgeräts brechungsindexangepasst
an die Lichteintrittsfläche
des den Leuchtdiodenchips zugeordneten optischen Elements optisch angeschlossen
sind.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform des
optischen Projektionsgeräts
umfasst das optische Projektionsgerät grüne, blaue und rote Leuchtdiodenchips.
Dabei sind vorzugsweise alle grünen Leuchtdiodenchips
brechungsindexunangepasst an das zugeordnete optische Element optisch
angeschlossen. Vorzugsweise sind alle blauen und alle roten Leuchtdiodenchips
des optischen Projektionsgeräts
dann brechungsindexangepasst an das optische Projektionsgerät angeschlossen.
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Bevorzugt
verhält
sich die Anzahl der grünen Leuchtdiodenchips
zur Anzahl der blauen Leuchtdiodenchips dann in etwa wie 2:1. Das
bedeutet, das optische Projektionsgerät enthält circa doppelt so viele grüne wie blaue
Leuchtdiodenchips. „In
etwa 2:1" heißt, dass
die Zahl der grünen
Leuchtdiodenchips um höchstens
+/– 10%
von der doppelten Anzahl der blauen Leuchtdiodenchips abweicht.
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Bevorzugt
verhält
sich die Anzahl der grünen Leuchtdiodenchips
zur Anzahl der roten Leuchtdiodenchips bei dieser Ausführungsform
in etwa wie 2:1. Das bedeutet, das optische Projektionsgerät enthält circa
doppelt so viele grüne
wie rote Leuchtdiodenchips. „In
etwa 2:1" heißt, dass
die Zahl der grünen Leuchtdiodenchips
um höchstens
+/– 10%
von der doppelten Anzahl der roten Leuchtdiodenchips abweicht.
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Besonders
bevorzugt verhält
sich die Anzahl der grünen
Leuchtdiodenchips zur Anzahl der roten Leuchtdiodenchips bei dieser
Ausführungsform
in etwa wie 3:1. Das bedeutet, das optische Projektionsgerät enthält circa
dreimal so viele grüne
wie rote Leuchtdiodenchips. „In
etwa 2:1" heißt, dass
die Zahl der grünen
Leuchtdiodenchips um höchstens
+/– 10%
von der dreifachen Anzahl der roten Leuchtdiodenchips abweicht.
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Überraschenderweise
hat sich gezeigt, das zur Darstellung eines typischen Weißpunkts
durch das Projektionsgerät
eine gegenüber
der Anzahl der grünen
Leuchtdiodenchips verringerte Anzahl von roten und/oder blauen Leuchtdiodenchips
ausreichend ist, wenn die roten und/oder blauen Leuchtdiodenchips
brechungsindexangepasst an das zugeordnete optische Element angeschlossen
sind und zugleich die grünen
Leuchtdiodenchips brechungsindexunangepasst an das zugeordnete optische
Element sind.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform des
optischen Projektionsgeräts
verläuft
die Lichtauskopplungsfläche
zumindest eines der Leuchtdiodenchips im Wesentlichen parallel zu
der aktiven Schichtenfolge des Leuchtdiodenchips.
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Die
aktive Schichtenfolge des Leuchtdiodenchips ist dabei zur Erzeugung
von Licht einer bestimmten Farbe geeignet. Vorzugsweise tritt zumindest
90 Prozent der den Leuchtdiodenchip verlassenden elektromagnetischen
Strahlung durch die Lichtauskopplungsfläche aus dem Leuchtdiodenchip aus.
Beispielsweise eignet sich ein Leuchtdiodenchip in Dünnfilmbauweise,
bei dem ein Wachstumssubstrat gedünnt oder entfernt ist, besonders
gut als Leuchtdiodenchip des optischen Projektionsgeräts.
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Besonders
bevorzugt sind alle Leuchtdiodenchips des optischen Projektionsgeräts durch Dünnfilmleuchtdiodenchips
gebildet.
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Im
Folgenden werden hier beschriebene optische Projektionsgeräte anhand
von Ausführungsbeispielen
und den dazugehörigen
Figuren näher
erläutert.
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1A zeigt
eine schematische Prinzipskizze eines hier beschriebenen optischen
Projektionsgeräts
gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel.
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1B zeigt
eine schematische Perspektivdarstellung einer Lichtquelle für das optische
Projektionsgerät
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel.
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1C zeigt
eine schematische Schnittdarstellung eines Leuchtdiodenchips für das optische Projektionsgerät gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel.
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1D zeigt
eine schematische Perspektivdarstellung eines optischen Elements
wie es in einem ersten Ausführungsbeispiel
des optischen Projektionsgeräts
zum Einsatz kommen kann.
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2 zeigt
eine schematische Schnittdarstellung eines hier beschriebenen optischen
Projektionsgeräts
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel.
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3 zeigt
eine schematische Schnittdarstellung eines hier beschriebenen optischen
Projektionsgeräts
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel.
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4 zeigt
eine schematische Schnittdarstellung eines hier beschriebenen optischen
Projektionsgeräts
gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel.
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In
den Ausführungsbeispielen
und Figuren sind gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils
mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Elemente
sind nicht als maßstabsgerecht
anzusehen, vielmehr können
einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt
sein.
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Die 1A zeigt
eine schematische Prinzipskizze eines hier beschriebenen optischen
Projektionsgeräts
gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel.
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Das
optische Projektionsgerät
umfasst drei Lichtquellen 10g, 10b und 10r.
Die Lichtquelle 10g ist geeignet, im Betrieb grünes Licht
zu emittieren. Die Lichtquelle 10b ist geeignet, im Betrieb
blaues Licht zu emittieren. Die Lichtquelle 10r ist geeignet,
im Betrieb rotes Licht zu emittieren.
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1B zeigt
eine schematische Perspektivdarstellung beispielsweise der Lichtquelle 10g.
Die Lichtquelle 10g umfasst sechs Leuchtdiodenchips 1. Die
Leuchtdiodenchips 1 sind grüne Leuchtdiodenchips, also
im Betrieb geeignet, Licht grüner
Farbe zu emittieren. Die Leuchtdiodenchips 1 sind auf einem Anschlussträger 13 angeordnet,
der beispielsweise einen Grundkörper
aus keramischem Material umfasst. Der Anschlussträger 13 weist
ferner Leiterbahnen 11 auf, die auf dem Grundkörper strukturiert
aufgebracht sind. Die Leuchtdiodenchips 1 sind von einem
Rahmen 12 umfasst, der beispielsweise ebenfalls aus einem
keramischen Material gebildet ist.
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Die
Lichtquellen 10r und 10b sind bevorzugt ähnlich der
Lichtquelle 10g aufgebaut. Die Lichtquellen unterscheiden
sich im Wesentlichen durch ihre Leuchtdiodenchips 1 voneinander.
Die Lichtquelle 10b umfasst Leuchtdiodenchips 1,
die geeignet sind, im Betrieb Licht blauer Farbe zu emittieren – also blaue
Leuchtdiodenchips. Die Lichtquelle 10r umfasst rote Leuchtdiodenchips 1,
die geeignet sind, im Betrieb Licht roter Farbe zu emittieren. Weiter
können
sich die Lichtquellen 10g, 10b und 10r durch Größe und Anzahl
der Leuchtdiodenchips voneinander unterscheiden.
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1C zeigt
eine schematische Schnittdarstellung eines Leuchtdiodenchips 1,
wie er in den Lichtquellen 10g, 10b, 10r bevorzugt
zum Einsatz kommt.
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Der
Leuchtdiodenchip 1 weist eine Lichtauskopplungsfläche 100 auf,
die beispielsweise aufgeraut oder strukturiert sein kann. Die Lichtauskopplungsfläche 100 kann
durch einen dünnen
Verguss, der beispielsweise Silikon und/oder Epoxidharz enthält bedeckt
sein.
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Auf
die Lichtauskopplungsfläche 100 ist
ein Bondpad 105 aufgebracht, das beispielsweise ein n-seitiges
Kontaktieren des Leuchtdiodenchips 1 ermöglicht.
Die Lichtauskopplungsfläche 100 verläuft vorzugsweise
im Wesentlichen parallel zur aktiven Schichtenfolge 101,
die zur Strahlungserzeugung geeignet ist. Der Leuchtdiodenchip 1 umfasst
ferner wenigstens eine reflektierende Schichtenfolge 102,
die durch einen metallischen Spiegel gebildet sein kann. Mit ihrer
dem ursprünglichen
Aufwachssubstrat abgewandten Oberseite sind die epitaktisch gewachsenen
Schichten des Leuchtdiodenchips 1 auf einem Träger 104 befestigt.
Eine Kontaktschicht 106 ermöglicht beispielsweise ein p-seitiges
Kontaktieren des Leuchtdiodenchips 1.
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Vorzugsweise
verlässt
ein Grossteil der elektromagnetischen Strahlung, die im Leuchtdiodenchip
1 erzeugt
wird, diesen durch die Lichtauskopplungsfläche
100. Besonders
bevorzugt verlassen wenigstens 90 Prozent der den Leuchtdiodenchip
1 insgesamt
verlassenden elektromagnetischen Strahlung diesen durch die Lichtauskopplungsfläche
100.
Das heißt,
kaum oder gar keine elektromagnetische Strahlung wird durch die
Chipflanken des Leuchtdiodenchip
1 emittiert. Besonders
gut eignet sich dazu ein in Dünnfilmtechnik
hergestellter Leuchtdiodenchip. Das heißt, das Aufwachssubstrat für die aktiven Schichtenfolge
101 des
Leuchtdiodenchips kann gedünnt
oder entfernt sein. Die aktive Schichtenfolge
101 kann
zum Beispiel mit ihrer dem ursprünglichen Aufwachssubstrat
abgewandten Oberfläche
auf den Träger
104 aufgebracht
sein. Leuchtdiodenchips in Dünnfilmbauweise
sind beispielsweise in den Druckschriften WO 02/13281 A1 sowie
EP 0 905 797 A2 beschrieben,
deren Offenbarungsgehalt hinsichtlich der Dünnfilmbauweise von Leuchtdiodenchips
hiermit ausdrücklich
durch Rückbezug
aufgenommen wird.
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Den
Lichtquellen 10g, 10b und 10r sind jeweils
optische Elemente 2 nachgeordnet. Das heißt, diese
optischen Elemente 2 sind den Leuchtdiodenchips 1 der
Lichtquellen 10g, 10b, 10r zugeordnet.
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1D zeigt
eine schematische Perspektivdarstellung einer möglichen Ausführungsform
für solch
ein optisches Element 2. Das optische Element 2 weist
eine Lichteintrittsfläche 22 auf,
durch die das von den Leuchtdiodenchips 1 emittierte Licht
in das optische Element eintritt. Das optische Element umfasst einen
Optikkörper 23,
der vorzugsweise als Vollkörper
ausgebildet ist. Beispielsweise besteht der Optikkörper 23 aus
einem transparenten Kunststoff. Der Optikkörper 23 verjüngt sich
in Richtung Lichteintrittsfläche 22 und
ist beispielsweise kegelstumpfförmig
oder pyramidenstumpfförmig
ausgebildet. Ferner kann der Optikkörper 23 zumindest
stellenweise nach Art eines der folgenden optischen Grundelemente
ausgebildet sein: zusammengesetzter parabolischer Konzentrator (CPC – Compound
Parabolic Concentrator), zusammengesetzter hyperbolischer Konzentrator
(CHC – Compound
Hyperbolic Concentrator), zusammengesetzter elliptischer Konzentrator (CEC – Compound
Elliptic Concentrator).
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Das
optische Element weist ferner Passstifte 21 auf, mittels
derer das optische Element auf einem Träger befestigt werden kann.
Ein Halter 24, der mit dem Optikkörper 23 einstückig ausgebildet
sein kann, verbindet den Optikkörper 23 mit
den Passstiften 21.
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Die
Lichtquellen 10g, 10b, 10r sind jeweils mit
einem Kühlkörper 5 thermisch
leitend verbunden.
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Den
optischen Elementen 2 ist je ein bildgebendes Element 3 – vorzugsweise
ein LCD-Panel 3 – nachgeordnet.
Das von den Lichtquellen 10g, 10b, 10r im
Betrieb emittierte Licht tritt durch die LCD-Panels 3 in
einen dichroitischer Strahlteiler 6 (X-Cube) ein. Von dort
wird das Licht mittels einer Projektionsoptik 6 auf eine
Projektionsfläche – beispielsweise eine
Projektionsleinwand – projiziert.
Beim hier beschriebenen optischen Projektionsgerät ist aber auch eine sequentielle
Darstellung der Primärfarben
möglich.
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3 zeigt
eine schematische Schnittdarstellung eines hier beschriebenen optischen
Projektionsgeräts
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel. Dabei
sind die Leuchtdiodenchips 1 aller drei Lichtquellen 10g, 10b, 10r mittels
eines Materials 7 an die Lichteintrittsfläche 22 des
zugeordneten optischen Elements brechungsindexangepasst angeschlossen. Das
Material 7 weist beispielsweise einen Brechungsindex von
1,5 auf. Bei dem Material 7 kann es sich zum Beispiel um
ein Index-Matching-Gel
oder einen optischen Klebstoff handeln.
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Für ein LCD-Panel 3 mit
einer Diagonalen von 0,55 Zoll und einem Akzeptanzwinkel von plus/minus
17 Grad ergibt sich bei vier grünen,
vier blauen und vier roten Leuchtdiodenchips 1 in diesem Ausführungsbeispiel
ein Lichtstrom von circa vier Lumen pro Leuchtdiodenchip 1.
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Gegenüber einem
brechungsindexunangepasstem optischen Anschluss aller Leuchtdiodenchips 1 an
das optische Element beträgt
der Lichtstrom für
rote Leuchtdioden das circa 1,9 fache. Der Lichtstrom für grüne und blaue
Leuchtdiodenchips beträgt
circa das 1,5fache. Die Étendue
erhöht
sich aufgrund der Brechungsindexanpassung um circa 225 Prozent.
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Für ein LCD-Panel 3 mit
einer Diagonalen von 0,7 Zoll und einem Akzeptanzwinkel von +/– 17 Grad
beträgt
der Lichtstrom bei sechs grünen,
sechs blauen und sechs roten Leuchtdiodenchips 1 in diesem
Ausführungsbeispiel
4,4 Lumen pro Leuchtdiodenchip.
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Demgegenüber beträgt für ein LCD-Panel 3 mit
einer Diagonalen von 0,7 Zoll und einem Akzeptanzwinkel von +/– 17 Grad
der Lichtstrom bei 12 grünen,
12 blauen und 12 roten Leuchtdiodenchips 3,2 Lumen pro Leuchtdiodenchip,
wenn jeweils jeder der Leuchtdiodenchips 1 brechungsindexunangepasst an
das zugehörige
optische Element angeschlossen ist.
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Für ein LCD-Panel 3 mit
einer Diagonalen von 1,0 Zoll und einem Akzeptanzwinkel von +/– 17 Grad
beträgt
der Lichtstrom bei 12 grünen,
12 blauen und 12 roten Leuchtdiodenchips 1 in diesem Ausführungsbeispiel
4,4 Lumen pro Leuchtdiodenchip.
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Demgegenüber beträgt für ein LCD-Panel 3 mit
einer Diagonalen von 1,0 Zoll und einem Akzeptanzwinkel von +/– 17 Grad
der Lichtstrom bei 24 grünen,
24 blauen und 24 roten Leuchtdiodenchips 3,1 Lumen pro Leuchtdiodenchip,
wenn jeweils jeder der Leuchtdiodenchips 1 brechungsindexunangepasst an
das zugehörige
optische Element angeschlossen ist.
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Für ein LCD-Panel 3 mit
einer Diagonalen von 1,3 Zoll und einem Akzeptanzwinkel von +/– 17 Grad
beträgt
der Lichtstrom bei 20 grünen,
20 blauen und 20 roten Leuchtdiodenchips 1 in diesem Ausführungsbeispiel
4,4 Lumen pro Leuchtdiodenchip.
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Demgegenüber beträgt für ein LCD-Panel 3 mit
einer Diagonalen von 1,3 Zoll und einem Akzeptanzwinkel von +/– 17 Grad
der Lichtstrom bei 42 grünen,
42 blauen und 42 roten Leuchtdiodenchips 3,4 Lumen pro Leuchtdiodenchip,
wenn jeweils jeder der Leuchtdiodenchips 1 brechungsindexunangepasst an
das zugehörige
optische Element angeschlossen ist.
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Für ein LCD-Panel 3 mit
einer Diagonalen von 1,8 Zoll und einem Akzeptanzwinkel von +/– 17 Grad
beträgt
der Lichtstrom bei 20 grünen,
20 blauen und 20 roten Leuchtdiodenchips 1 in diesem Ausführungsbeispiel
8,5 Lumen pro Leuchtdiodenchip.
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Demgegenüber beträgt für ein LCD-Panel 3 mit
einer Diagonalen von 1,8 Zoll und einem Akzeptanzwinkel von +/– 17 Grad
der Lichtstrom bei 42 grünen,
42 blauen und 42 roten Leuchtdiodenchips 5,9 Lumen pro Leuchtdiodenchip,
wenn jeweils jeder der Leuchtdiodenchips 1 brechungsindexunangepasst an
das zugehörige
optische Element angeschlossen ist.
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3 zeigt
ein hier beschriebenes optisches Projektionsgerät gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
in einer schematischen Schnittdarstellung. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel
der 1 und 2 sind die
grünen
Leuchtdiodenchips brechungsindexunangepasst an die Lichteintrittsfläche des
zugeordneten optischen Elements 2 optisch angeschlossen.
Zwischen Lichtauskopplungsfläche 100 der
grünen
Leuchtdiodenchips 1 und der Lichteintrittsfläche 22 des
zugeordneten optischen Elements 2 befindet sich ein Luftspalt 8.
Die roten und blauen Leuchtdiodenchips 1 sind wie im vorherigen Ausführungsbeispiel
brechungsindexangepasst an das jeweils zugeordnete optische Element 2 angeschlossen. Überraschenderweise
hat sich gezeigt, dass bei Verzicht auf eine Brechungsindexanpassung
für die
grünen
Leuchtdiodenchips die Anzahl der Leuchtdiodenchips insgesamt bei
gleichem Lichtstrom reduziert werden kann, beziehungsweise dass der
Lichtstrom bei gleicher Anzahl von Leuchtdiodenchips erhöht werden
kann, wobei gleichzeitig eine typische Weißpunktdarstellung erreicht
wird.
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Für ein LCD-Panel 3 mit
einer Diagonalen von 0,55 Zoll und einem Akzeptanzwinkel von plus/minus
17 Grad ergibt sich für
sechs grüne,
vier blaue und vier rote Leuchtdiodenchips ein Lichtstrom von 4,4
Lumen pro Chip.
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Für ein LCD-Panel 3 mit
einer Diagonalen von 0,7 Zoll und einem Akzeptanzwinkel von +/– 17 Grad
beträgt
der Lichtstrom bei 12 grünen,
sechs blauen und sechs roten Leuchtdiodenchips 1 in diesem
Ausführungsbeispiel
4,9 Lumen pro Leuchtdiodenchip.
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Für ein LCD-Panel 3 mit
einer Diagonalen von 1,0 Zoll und einem Akzeptanzwinkel von +/– 17 Grad
beträgt
der Lichtstrom bei 24 grünen,
12 blauen und 12 roten Leuchtdiodenchips 1 in diesem Ausführungsbeispiel
4,7 Lumen pro Leuchtdiodenchip.
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Für ein LCD-Panel 3 mit
einer Diagonalen von 1,3 Zoll und einem Akzeptanzwinkel von +/– 17 Grad
beträgt
der Lichtstrom bei 42 grünen,
20 blauen und 20 roten Leuchtdiodenchips 1 in diesem Ausführungsbeispiel
5,3 Lumen pro Leuchtdiodenchip.
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Für ein LCD-Panel 3 mit
einer Diagonalen von 1,8 Zoll und einem Akzeptanzwinkel von +/– 17 Grad
beträgt
der Lichtstrom bei 42 grünen,
20 blauen und 20 roten Leuchtdiodenchips 1 in diesem Ausführungsbeispiel
9,1 Lumen pro Leuchtdiodenchip.
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4 zeigt
eine schematische Schnittdarstellung des optischen Projektionsgeräts gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel.
Im Unterschied zu dem vorherigen Ausführungsbeispiel, das in Verbindung
mit 3 beschrieben wurde, ist die Anzahl der roten
Leuchtdiodenchips im Vergleich zu den grünen und blauen Leuchtdiodenchips
weiter reduziert.
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Beispielsweise
für ein
LCD-Panel 3 mit einer Diagonalen von 0,55 Zoll und einem
Akzeptanzwinkel von plus/minus 17 Grad ergibt sich für sechs
grüne,
vier blaue und zwei rote Leuchtdiodenchips ein Lichtstrom von 5,2
Lumen pro Leuchtdiodenchip. Diese Konfiguration zeichnet sich im
Vergleich zu einer Variante mit vier grünen, vier blauen und vier roten
Leuchtdiodenchips 1, die alle brechungsindexangepasst an
das zugeordnete optische Element 2 optisch angeschlossen
sind, bei gleicher Chipanzahl durch einen um circa 30 Prozent größeren Lichtstrom aus.
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Für ein LCD-Panel 3 mit
einer Diagonalen von 0,7 Zoll und einem Akzeptanzwinkel von +/– 17 Grad
beträgt
der Lichtstrom bei 12 grünen,
sechs blauen und drei roten Leuchtdiodenchips 1 in diesem Ausführungsbeispiel
5,6 Lumen pro Leuchtdiodenchip.
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Für ein LCD-Panel 3 mit
einer Diagonalen von 1,0 Zoll und einem Akzeptanzwinkel von +/– 17 Grad
beträgt
der Lichtstrom bei 24 grünen,
12 blauen und sechs roten Leuchtdiodenchips 1 in diesem
Ausführungsbeispiel
5,4 Lumen pro Leuchtdiodenchip.
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Für ein LCD-Panel 3 mit
einer Diagonalen von 1,3 Zoll und einem Akzeptanzwinkel von +/– 17 Grad
beträgt
der Lichtstrom bei 42 grünen,
20 blauen und 10 roten Leuchtdiodenchips 1 in diesem Ausführungsbeispiel
6,0 Lumen pro Leuchtdiodenchip.
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Für ein LCD-Panel 3 mit
einer Diagonalen von 1,8 Zoll und einem Akzeptanzwinkel von +/– 17 Grad
beträgt
der Lichtstrom bei 42 grünen,
20 blauen und 10 roten Leuchtdiodenchips 1 in diesem Ausführungsbeispiel
10,3 Lumen pro Leuchtdiodenchip.
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Insgesamt
ist das hier beschriebene optische Projektionsgerät besonders
kostengünstig
herstellbar, unter anderem weil der gleiche Lichtstrom mit einer
reduzierten Anzahl von Leuchtdiodenchips realisierbar ist. Dabei
ist der Lichtstrom pro Leuchtdiodenchip beispielsweise bei der Weißpunktdarstellung
gemessen.
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Die
Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele
beschränkt. Vielmehr
umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination
von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in
den Patentansprüchen
beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst
nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben
ist.