DE102014202264A1

DE102014202264A1 - Belichtungsvorrichtungen

Info

Publication number: DE102014202264A1
Application number: DE102014202264.9A
Authority: DE
Inventors: Hyeong Won Yun
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2013-02-08
Filing date: 2014-02-07
Publication date: 2014-08-14
Also published as: US20140226330A1; CN103982785A; KR20140101220A; TW201432201A

Abstract

Eine Belichtungsvorrichtung, die ein Substrat umfasst, welches einen ersten und einen zweiten Stromanschluss umfasst, das Substrat ist dazu konstruiert und angeordnet, um wenigstens teilweise einen inneren Teilbereich zu umrunden, das Substrat umfasst eine innere Oberfläche, die zu dem inneren Teilbereich zeigt und umfasst eine äußere Oberfläche, die dem inneren Teilbereich gegenüber liegt; und eine Vielzahl von lichtemittierenden Elementen umfasst, die auf der äußeren Oberfläche des Substrats positioniert sind und elektrisch mit dem ersten und dem zweiten Stromanschluss verbunden sind, die Vielzahl von lichtemittierenden Elementen sind so auf einer äußeren Oberfläche positioniert, dass ein erstes und zweites lichtemittierendes Element so angeordnet sind, dass sie Lichtstrahlung abstrahlen, die im Wesentlichen jeweils in eine erste und zweite, unterschiedliche Radialrichtung in Bezug auf den inneren Teilbereich gerichtet ist.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2013-0015637 , welche am 8. Februar 2013 im koreanischen Amt für geistiges Eigentum eingereicht wurde.
HINTERGRUND
Feld
Die vorliegende Offenbarung betrifft Belichtungsvorrichtungen.
Beschreibung der verwandten Technik
In Anbetracht des jüngsten Trends zur Regulierung der Verwendung von Glühlampen, aufgrund ihrer Ineffizienzen, um Energie einzusparen, haben Lichtemittierende Dioden (LED), die relativ geringe Energiemengen pro erzeugtem Lumen verbrauchen und höhere Haltbarkeit aufweisen, als eine moderne Ersatzlichtquelle weltweite Berühmtheit erlangt.
Da ein LED-Element Licht jedoch von nur einer Seite davon emittiert, wird ein Großteil des Lichts in eine bestimmte Richtung ausgestrahlt, beispielsweise in eine Vorwärtsrichtung. Daher kann es vorkommen, dass keine rückwärtige Lichtverteilung daraus resultiert. LED-basierten Leuchtquellen fehlt daher im Allgemeinen die Fähigkeit, eine nahezu kugelförmige Ausleuchtung zu realisieren, so wie sie bei einer Glühlampe zu finden ist. Mit diesem Mangel im Hinterkopf können LED-basierte Leuchtquellen in vielen Situation nicht als direkter Ersatz für existierende Glühlampen in Betracht gezogen werden.
Folglich wurde Forschung an einer Belichtungsvorrichtung betrieben, die in der Lage ist, rückwärtige Lichtverteilung, so wie bei einer Glühlampe zu realisieren.
ZUSAMMENFASSUNG
Beispielhafte Ausführungsformen erbringen eine Belichtungsvorrichtung, die dazu in der Lage ist, eine rückwärtige Lichtverteilung, wie die einer bestehenden Glühbeleuchtungsquelle zu implementieren, während sie eine lichtemittierende Diode (LED) als ihre Lichtquelle verwendet.
In einer Hinsicht umfasst eine Belichtungsvorrichtung: ein Substrat, welches einen ersten und einen zweiten Stromanschluss umfasst, das Substrat ist dazu konstruiert und angeordnet, um wenigstens teilweise einen inneren Teilbereich zu umrunden, das Substrat umfasst eine innere Oberfläche, die zu dem inneren Teilbereich zeigt und umfasst eine äußere Oberfläche, die dem inneren Teilbereich gegenüber liegt; und eine Vielzahl von lichtemittierenden Elementen, die auf der äußeren Oberfläche des Substrats positioniert sind und elektrisch mit dem ersten und dem zweiten Stromanschluss verbunden sind, die Vielzahl von lichtemittierenden Elementen sind so auf einer äußeren Oberfläche positioniert, dass ein erstes und zweites lichtemittierendes Element so angeordnet sind, dass sie Lichtstrahlung abstrahlen, die im Wesentlichen jeweils in eine erste und zweite, unterschiedliche Radialrichtung in Bezug auf den inneren Teilbereich gerichtet ist.
In manchen Ausführungsformen kreuzt eine vertikale Achse der Vorrichtung den inneren Bereich und wobei die Vielzahl von lichtemittierenden Elementen auf einer gemeinsamen Ebene positioniert sind, welche die vertikale Achse kreuzt.
In manchen Ausführungsformen sind die erste und zweite radiale Richtung relativ zu einer vertikalen Achse der Vorrichtung und wobei alle der lichtemittierenden Elemente der Vorrichtung ausschließlich auf einer einzelnen gemeinsamen Fläche positioniert sind, die lotrecht zu der vertikalen Achse ist.
In manchen Ausführungsformen umfasst die Belichtungsvorrichtung des Weiteren eine Lichtstreueinheit, die so positioniert ist, dass sie eingehende Lichtstrahlung in der ersten und zweiten radialen Richtung, von dem ersten und zweiten lichtemittierenden Element empfängt.
In manchen Ausführungsformen umfasst die Lichtstreueinheit eine Zwischenöffnung, welche eine innere Oberfläche aufweist und wobei das Substrat, welches das erste und zweite lichtemittierende Element beinhaltet, in der Zwischenöffnung positioniert ist, so dass die Lichtstrahlung von dem ersten und zweiten lichtemittierenden Element auf die innere Oberfläche der Zwischenöffnung einfällt.
In manchen Ausführungsformen entspricht eine Form der Zwischenöffnung einer Form des Substrats.
In manchen Ausführungsformen ist die Form der Zwischenöffnung kreisrund.
In manchen Ausführungsformen ist eine Form der Zwischenöffnung entweder dreiseitig, vierseitig, fünfseitig, sechsseitig, siebenseitig, achtseitig, neunseitig, oder zehnseitig oder grösser als zehnseitigen.
In manchen Ausführungsformen umfasst die Belichtungsvorrichtung des Weiteren lichtbrechende Strukturen bei der Zwischenöffnung.
In manchen Ausführungsformen haben die lichtbrechenden Strukturen Positionen, die mit Positionen der lichtemittierenden Elemente übereinstimmen.
In manchen Ausführungsformen umfasst die Lichtstreueinheit des Weiteren eine obere Oberfläche und eine untere Oberfläche und wobei wenigstens die obere Oberfläche und/oder untere Oberfläche so gebogen ist, dass sie, sich im Inneren ausbreitendes Licht umlenkt.
In manchen Ausführungsformen ist die gebogene Oberfläche so konstruiert und angeordnet, dass die Lichtstreueinheit eine Dicke aufweist, die größer ist, als ein mittlerer Teilbereich davon und die am geringsten an einem äußeren Teilbereich davon ist.
In manchen Ausführungsformen ist die untere Oberfläche gebogen und wobei die obere Oberfläche im Wesentlichen plan ist.
In manchen Ausführungsformen umfasst die Belichtungsvorrichtung des Weiteren einen Reflektor an der unteren Oberfläche, um das, sich im Inneren ausbreitende Licht zu reflektieren.
In manchen Ausführungsformen umfasst die Lichtstreueinheit eine einheitliche Scheibe, welche die Zwischenöffnung enthält.
In manchen Ausführungsformen umfasst die Lichtstreueinheit eine im Wesentlichen ringförmige Struktur, welche die Zwischenöffnung enthält.
In manchen Ausführungsformen ist ein Gehäuse der ringförmigen Struktur hohl.
In manchen Ausführungsformen ist die Lichtstreueinheit entnehmbar an die Belichtungsvorrichtung angebracht.
In manchen Ausführungsformen umfasst die Belichtungsvorrichtung des Weiteren eine Vielzahl von Lichtstreueinheiten, wobei jede davon unterschiedliche optische Merkmale aufweist und entnehmbar an die Belichtungsvorrichtung angebracht sind.
In manchen Ausführungsformen umfasst die Belichtungsvorrichtung des Weiteren eine Sicherungseinheit, welche die Lichtstreueinheit entnehmbar an die Belichtungsvorrichtung koppelt.
In manchen Ausführungsformen hat die Lichtstreueinheit eine äußere Oberfläche, die kreisrund in ihrer Form ist.
In manchen Ausführungsformen hat die Lichtstreueinheit eine äußere Oberfläche, die eine Form aufweist, die entweder dreiseitig, vierseitig, fünfseitig, sechsseitig, siebenseitig, achtseitig, neunseitig, oder zehnseitig oder grösser als zehnseitigen ist.
In manchen Ausführungsformen umfasst das Substrat eine kreisrunde äußere Form.
In manchen Ausführungsformen hat das Substrat eine äußere Form, die entweder dreiseitig, vierseitig, fünfseitig, sechsseitig, siebenseitig, achtseitig, neunseitig, oder zehnseitig oder grösser als zehnseitigen ist.
In manchen Ausführungsformen umfasst die Belichtungsvorrichtung des Weiteren
eine Basis an einem ersten Ende der Belichtungsvorrichtung, wobei die Basis einen ersten und zweiten Anschluss hat, die elektrisch von einander isoliert sind, wobei der erste und zweite Stromanschluss des Substrats elektrisch mit dem ersten und zweiten Anschluss der Basis verbunden sind; eine Lichtstreueinheit, die so angeordnet ist, dass sie einfallende Lichtstrahlen von dem ersten und zweiten lichtemittierenden Element empfängt; und eine Wärmeableitungseinheit, welche Wärme ableitet, die von der Belichtungsvorrichtung erzeugt wird, wobei ein Teilbereich der Wärmeableitungseinheit an einem äußersten zweiten Ende der Belichtungsvorrichtung fern von dem zweiten Ende ist.
In manchen Ausführungsformen umfasst die Belichtungsvorrichtung des Weiteren:
eine Basis an einem ersten Ende der Belichtungsvorrichtung, wobei die Basis einen ersten und zweiten Anschluss hat, die elektrisch von einander isoliert sind, wobei der erste und zweite Stromanschluss des Substrats elektrisch mit dem ersten und zweiten Anschluss der Basis verbunden sind; eine Lichtstreueinheit, die so angeordnet ist, dass sie einfallendes Licht von dem ersten und zweiten lichtemittierenden Element empfängt; und eine Wärmeableitungseinheit, die Wärme ableitet, die von der Belichtungsvorrichtung erzeugt wird, wobei die Lichtstreueinheit an einer vertikalen Position entlang der ersten Achse der Belichtungsvorrichtung, zwischen der Wärmeableitungseinheit und der Basis angeordnet ist.
In manchen Ausführungsformen umfasst die Belichtungsvorrichtung des Weiteren einen Steurer, der dazu ausgelegt ist, das erste und zweite lichtemittierende Element jeweils unabhängig zu aktivieren und zu deaktivieren, in Reaktion auf ein Steuersignal.
In manchen Ausführungsformen wird das Steuersignal in Reaktion auf eine Farbtemperatur des ersten und zweiten lichtemittierenden Elements erzeugt.
In einer anderen Hinsicht umfasst eine Belichtungsvorrichtung: eine Lichtquelle, die so konstruiert und angeordnet ist, dass sie elektromagnetische Strahlung in eine radiale Richtung, relativ zu einer ersten Achse abstrahlt; und eine Lichtstreueinheit, die eine obere Oberfläche, eine untere Oberfläche und eine Zwischenöffnung beinhaltet, wobei die Lichtstreueinheit so positioniert ist, dass sie einkommende elektromagnetische Strahlung von der Lichtquelle an der Zwischenöffnung zu empfangen und diese sich im Inneren ausbreiten zu lassen, wobei wenigstens die obere Oberfläche und/oder die untere Oberfläche so gebogen ist, dass sie elektromagnetische Strahlung umlenkt, die sich im Inneren ausbreitet.
In manchen Ausführungsformen beinhaltet die Zwischenöffnung eine innere Oberfläche und wobei die Lichtquelle so in der Zwischenöffnung positioniert ist, dass abgestrahlte elektromagnetische Strahlung auf die innere Oberfläche der Zwischenöffnung einfällt.
In manchen Ausführungsformen ist eine Form der Zwischenöffnung kreisrund.
In manchen Ausführungsformen ist eine Form der Zwischenöffnung entweder dreiseitig, vierseitig, fünfseitig, sechsseitig, siebenseitig, achtseitig, neunseitig, oder zehnseitig oder grösser als zehnseitigen.
In manchen Ausführungsformen umfasst die Belichtungsvorrichtung des Weiteren lichtbrechende Strukturen bei der Zwischenöffnung.
In manchen Ausführungsformen haben die lichtbrechenden Strukturen Positionen, die mit Positionen der lichtemittierenden Elemente der Belichtungsvorrichtung übereinstimmen.
In manchen Ausführungsformen ist die gebogene Oberfläche so konstruiert und angeordnet, dass die Lichtstreueinheit eine Dicke aufweist, die größer ist, als ein mittlerer Teilbereich davon und die am geringsten an einem äußeren Teilbereich davon ist.
In manchen Ausführungsformen ist die untere Oberfläche gebogen und wobei die obere Oberfläche im Wesentlichen plan ist.
In manchen Ausführungsformen umfasst die Belichtungsvorrichtung des Weiteren einen Reflektor an der unteren Oberfläche, um das, sich im Inneren ausbreitende Licht zu reflektieren.
In manchen Ausführungsformen umfasst die Lichtstreueinheit eine einheitliche Scheibe, welche die Zwischenöffnung enthält.
In manchen Ausführungsformen umfasst die Lichtstreueinheit eine im Wesentlichen ringförmige Struktur, welche die Zwischenöffnung enthält.
In manchen Ausführungsformen ist ein Gehäuse der ringförmigen Struktur hohl.
In manchen Ausführungsformen ist die Lichtstreueinheit entnehmbar an die Belichtungsvorrichtung angebracht.
In manchen Ausführungsformen umfasst die Belichtungsvorrichtung des Weiteren eine Vielzahl von Lichtstreueinheiten, wobei jede unterschiedliche optische Merkmale aufweist und entnehmbar an die Belichtungsvorrichtung angebracht sind.
In manchen Ausführungsformen umfasst die Belichtungsvorrichtung des Weiteren eine Sicherungseinheit, welche die Lichtstreueinheit entnehmbar an die Belichtungsvorrichtung koppelt.
In manchen Ausführungsformen hat die Lichtstreueinheit eine äußere Oberfläche, die kreisrund in ihrer Form ist.
In manchen Ausführungsformen hat die Lichtstreueinheit eine äußere Oberfläche, die eine Form aufweist, die entweder dreiseitig, vierseitig, fünfseitig, sechsseitig, siebenseitig, achtseitig, neunseitig, oder zehnseitig oder grösser als zehnseitigen ist.
In manchen Ausführungsformen umfasst die Lichtquelle ein flexibles Substrat.
In manchen Ausführungsformen umfasst die Lichtquelle lichtemittierende Elemente, und wobei die Elemente ausschließlich auf einer einzelnen gemeinsamen Fläche positioniert sind, die lotrecht zu der ersten Achse ist.
In manchen Ausführungsformen umfasst die Belichtungsvorrichtung des Weiteren:
eine Basis an einem ersten Ende der Belichtungsvorrichtung, wobei die Basis einen ersten und zweiten Anschluss hat, die elektrisch von einander isoliert sind, wobei der erste und zweite Stromanschluss des Substrats elektrisch mit dem ersten und zweiten Anschluss der Basis verbunden sind; eine Lichtstreueinheit, die so angeordnet ist, dass sie einfallende Lichtstrahlen von dem ersten und zweiten lichtemittierenden Element empfängt; und eine Wärmeableitungseinheit, welche Wärme ableitet, die von der Belichtungsvorrichtung erzeugt wird, wobei ein Teilbereich der Wärmeableitungseinheit an einem äußersten zweiten Ende der Belichtungsvorrichtung fern von dem zweiten Ende ist.
In einer Hinsicht umfasst eine Belichtungsvorrichtung: eine Basis, die einen ersten und zweiten Stromanschluss aufweist, die elektrisch von einander isoliert sind; eine Lichtquelle, die eine Vielzahl von lichtemittierenden Elementen aufweist, die an den ersten und zweiten elektrischen Anschluss angeschlossen sind, wobei die Lichtquelle dazu konstruiert und angeordnet ist, elektromagnetische Strahlung in eine radiale Richtung abzustrahlen, relativ zu einer ersten Achse, wobei alle lichtemittierenden Elemente der Lichtquelle ausschließlich entlang einer einzelnen Fläche positioniert sind, die lotrecht zu der ersten Achse ist; und eine Lichtstreueinheit, die eine obere Oberfläche, eine untere Oberfläche und eine Zwischenöffnung beinhaltet, wobei die Lichtstreueinheit um die Lichtquelle positioniert ist, um einkommende elektromagnetische Strahlung von der Lichtquelle an der Zwischenöffnung zu empfangen und zu verteilen.
In manchen Ausführungsformen umfasst die Lichtquelle ein flexibles Substrat.
In manchen Ausführungsformen ist wenigstens eine der oberen Oberfläche und/oder die untere Oberfläche der Lichtstreueinheit gebogen, so dass sie Licht umlenkt, das sich im Inneren ausbreitet.
In manchen Ausführungsformen ist die Basis an einem ersten nahen Ende und die Belichtungsvorrichtung umfasst des Weiteren eine Wärmeableitungseinheit, welche Wärme, die von der Lichtquelle erzeugt wird ableitet, wobei ein Teilbereich der Wärmeableitungseinheit an einem äußersten zweiten Ende der Belichtungsvorrichtung fern von dem ersten Ende ist.
In manchen Ausführungsformen ist die Lichtstreueinheit entnehmbar an die Belichtungsvorrichtung angebracht.
In einer anderen Hinsicht umfasst eine Belichtungsvorrichtung: eine Basis an einem ersten Ende, die einen ersten und zweiten Anschluss aufweist, die elektrisch von einander isoliert sind; eine Lichtquelle, die eine Vielzahl von lichtemittierenden Elementen aufweist, die an den ersten und zweiten Anschluss angeschlossen sind, wobei die Lichtquelle dazu konstruiert und angeordnet ist, elektromagnetische Strahlung in eine radiale Richtung abzustrahlen, relativ zu einer ersten Achse, eine Lichtstreueinheit, die eine obere Oberfläche, eine untere Oberfläche und eine Zwischenöffnung beinhaltet, wobei die Lichtstreueinheit so angeordnet ist, dass sie einkommende elektromagnetische Strahlung von der Lichtquelle an der Zwischenöffnung empfängt; und eine Wärmeableitungseinheit, wobei ein Teilbereich der Wärmeableitungseinheit an einem äußersten zweiten Ende der Belichtungsvorrichtung, fern von dem ersten Ende ist.
In manchen Ausführungsformen ist die Lichtstreueinheit an einer Position entlang der ersten Achse der Belichtungsvorrichtung, zwischen der Wärmeableitungseinheit und der Basis angeordnet.
In manchen Ausführungsformen umfasst die Lichtquelle ein flexibles Substrat.
In manchen Ausführungsformen ist wenigstens eine der oberen Oberfläche und/oder die untere Oberfläche der Lichtstreueinheit gebogen, so dass sie Licht umlenkt, das sich im Inneren ausbreitet.
In manchen Ausführungsformen umfasst die Lichtquelle lichtemittierende Elemente, und wobei die Elemente ausschließlich auf einer einzelnen gemeinsamen Fläche positioniert sind, die lotrecht zu der ersten Achse ist.
In manchen Ausführungsformen ist die Lichtstreueinheit entnehmbar an die Belichtungsvorrichtung angebracht.
In einer Hinsicht umfasst eine Belichtungsvorrichtung: eine Basis, die einen ersten und zweiten Anschluss aufweist, die elektrisch von einander isoliert sind; eine Lichtquelle, die eine Vielzahl von lichtemittierenden Elementen aufweist, die an den ersten und zweiten elektrischen Anschluss angeschlossen sind, wobei die Lichtquelle dazu konstruiert und angeordnet ist, elektromagnetische Strahlung in eine radiale Richtung abzustrahlen, relativ zu einer ersten Achse; eine Lichtstreueinheit, die eine obere Oberfläche, eine untere Oberfläche und eine Zwischenöffnung beinhaltet, wobei die Lichtstreueinheit so positioniert ist, dass sie einkommende elektromagnetische Strahlung von der Lichtquelle an der Zwischenöffnung zu empfangen; und wobei die Lichtquelle entnehmbar, durch ein Sicherungsmerkmal an der Basis angebracht ist, wobei die Lichtstreueinheit so konstruiert und angeordnet ist, dass sie entnehmbar von der Lichtquelle an die Basis angebracht ist.
In manchen Ausführungsformen umfasst die Basis des Weiteren eine Gehäuseeinheit, wobei die Lichtquelle und die Lichtstreueinheit entnehmbar an die Gehäuseeinheit angebracht sind.
In manchen Ausführungsformen umfasst die Lichtquelle ein flexibles Substrat.
In manchen Ausführungsformen ist wenigstens eine der oberen Oberfläche und/oder die untere Oberfläche der Lichtstreueinheit gebogen, so dass sie Licht umlenkt, das sich im Inneren ausbreitet.
In manchen Ausführungsformen umfasst die Lichtquelle lichtemittierende Elemente, und wobei die Elemente ausschließlich auf einer einzelnen gemeinsamen Fläche positioniert sind, die lotrecht zu der ersten Achse ist.
In manchen Ausführungsformen umfasst die Belichtungsvorrichtung des Weiteren eine Wärmeableitungseinheit, wobei ein Teilbereich der Wärmeableitungseinheit an einem äußersten zweiten Ende der Belichtungsvorrichtung, fern von dem ersten Ende ist.
In manchen Ausführungsformen ist die Lichtstreueinheit an einer Position entlang der ersten Achse der Belichtungsvorrichtung, zwischen der Wärmeableitungseinheit und der Basis angeordnet.
In einer Hinsicht umfasst eine Belichtungsvorrichtung: eine Basis an einem ersten Ende, die einen ersten und zweiten Anschluss aufweist, die elektrisch von einander isoliert sind; eine Lichtquelle, die eine Vielzahl von lichtemittierenden Elementen aufweist, die an den ersten und zweiten Anschluss angeschlossen sind, wobei die Lichtquelle dazu konstruiert und angeordnet ist, elektromagnetische Strahlung in eine radiale Richtung abzustrahlen, relativ zu einer ersten Achse, wobei die Lichtquelle lichtemittierende Elemente umfasst, und wobei die Elemente ausschließlich auf einer einzelnen gemeinsamen Fläche positioniert sind, die lotrecht zu der ersten Achse ist; eine Lichtstreueinheit, die eine obere Oberfläche, eine untere Oberfläche und eine Zwischenöffnung beinhaltet, wobei die Lichtstreueinheit so positioniert ist, dass sie einkommende elektromagnetische Strahlung von der Lichtquelle an der Zwischenöffnung zu empfangen, wobei die Lichtstreueinheit eine im Wesentlichen ringförmige Struktur aufweist und eine Wärmeableitungseinheit, wobei ein Teilbereich der Wärmeableitungseinheit an einem äußersten zweiten Ende der Belichtungsvorrichtung, fern von dem ersten Ende ist.
In manchen Ausführungsformen ist ein Gehäuse der ringförmigen Struktur hohl.
In manchen Ausführungsformen umfasst die Lichtquelle ein flexibles Substrat.
In manchen Ausführungsformen umfasst die Lichtquelle lichtemittierende Elemente, und wobei die Elemente ausschließlich auf einer einzelnen gemeinsamen Fläche positioniert sind, die lotrecht zu der ersten Achse ist.
In manchen Ausführungsformen umfasst die Belichtungsvorrichtung des Weiteren eine Wärmeableitungseinheit, wobei ein Teilbereich der Wärmeableitungseinheit an einem äußersten zweiten Ende der Belichtungsvorrichtung, fern von dem ersten Ende ist.
In manchen Ausführungsformen ist die Lichtstreueinheit entnehmbar an die Belichtungsvorrichtung angebracht.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Diese und/oder weitere Aspekte der Erfindung werden von der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen zusammen mit den begleitenden Figuren ersichtlich und besser verstanden werden, wobei folgendes gilt:
1 ist eine schematische Seitenansicht einer Belichtungsvorrichtung, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform;
2 ist eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung, welche die Belichtungsvorrichtung aus 1 veranschaulicht;
3 ist eine Schnittzeichnung, die schematisch eine beispielhafte Ausführungsform eines Substrats veranschaulicht, welches in der Belichtungsvorrichtung verwendet werden kann;
4 ist eine Schnittzeichnung, die schematisch eine andere Ausführungsform des Substrats veranschaulicht;
5 ist eine Schnittzeichnung, die schematisch ein Substrat, gemäß einer Modifikation der Ausführungsform aus 4 veranschaulicht;
6 bis 9 sind Schnittzeichnungen, die schematisch verschiedene Ausführungsformen des Substrats veranschaulichen; 7A und 7B sind Schnitt- und Draufsichten von anderen Beispielen einer Platte.
10 ist eine Schnittzeichnung, die schematisch ein Beispiel eines lichtemittierenden Elements (LED-Chip) veranschaulicht, das in einer Belichtungsvorrichtung, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform, zur Anwendung kommen kann;
11 ist eine Schnittzeichnung, die schematisch ein anderes Beispiel des lichtemittierenden Elements (LED-Chip) aus 10 veranschaulicht;
12 ist eine Schnittzeichnung, die schematisch ein anderes Beispiel des lichtemittierenden Elements (LED-Chip) aus 10 veranschaulicht;
13 ist eine Schnittzeichnung, die ein Beispiel eines LED-Chips veranschaulicht, der auf einem Trägersubstrat, als ein lichtemittierendes Element (LED-Chip) angebracht ist, welches in einer Belichtungsvorrichtung, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform zur Anwendung gebracht werden kann;
14 ist eine Schnittzeichnung, die schematisch ein Beispiel (Chip-Größen Gehäuse) eines lichtemittierenden Gehäuses (LED-Chip) veranschaulicht, das in einer Belichtungsvorrichtung, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform, zur Anwendung kommen kann;
15 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein anderes Beispiel (Seitenansichts-Gehäuse, side view package) des lichtemittierenden Element-Gehäuses aus 14 veranschaulicht;
16 ist ein CIE 1931 Farbwertdiagramm;
17 ist eine Schnittzeichnung, die schematisch lichtemittierende Elemente veranschaulicht, die auf dem Substrat aus 2 aufgebracht sind;
18A ist eine Ansicht, die schematisch eine Oberflächen-Beleuchtungsstärke einer Belichtungsvorrichtung, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden erfinderischen Ideen veranschaulicht;
18B ist ein Graph, der schematisch eine Lichtverteilungskurve veranschaulicht;
19 ist eine Seitenansicht, die schematisch eine Modifikation einer Lichtstreueinheit aus 1 veranschaulich;
20A bis 20D sind Draufsichten, die schematisch eine Modifikation der Lichtstreueinheit der Ausführungsform aus 1 darstellen;
21A bis 21D sind Draufsichten, die schematisch eine weitere Modifikation der Lichtstreueinheit der Ausführungsform aus 1 darstellen;
22A ist eine Draufsicht, die schematisch eine andere Ausführungsform der Lichtstreueinheit aus der Ausführungsform aus 1 veranschaulicht;
22B ist eine Ansicht, die einen Lichtpfad aus 22A veranschaulicht;
23A ist eine Ansicht, die schematisch eine Oberflächen-Beleuchtungsstärke des lichtemittierenden Elements, gemäß der Ausführungsform aus 22A veranschaulicht;
23B ist ein Graph, der eine Lichtverteilungskurve darstellt;
24 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Belichtungsvorrichtung, gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden erfindungsgemäßen Konzepte darstellt.
25 ist eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung, welche die Belichtungsvorrichtung aus 24 veranschaulicht;
26A und 26B sind auseinandergezogene perspektivische Ansichten, die schematisch verschiedene Ausführungsformen einer Lichtstreueinheit der Belichtungsvorrichtung aus 25 darstellen;
27 ist ein Graph, der eine Lichtverteilungskurve zeigt;
28 ist ein Blockdiagramm, welches schematisch ein Beleuchtungssystem, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden erfinderischen Ideen darstellt;
29 ist ein Blockdiagramm, welches schematisch eine ausführliche Zusammenstellung einer Belichtungseinheit des Belichtungssystems aus 28 veranschaulicht;
30 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Steuerung des Belichtungssystems veranschaulicht, wie es in 28 dargestellt ist;
31 ist eine Ansicht, die schematisch die Verwendung des Belichtungssystems veranschaulicht, wie sie in 28 dargestellt ist;
32 ist ein Blockdiagramm, welches schematisch ein Belichtungssystem, gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden erfinderischen Ideen darstellt;
33 ist eine Ansicht, welche ein Format eines ZigBee-Signals, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden erfinderischen Ideen veranschaulicht;
34 ist eine Ansicht, welche die Sensorsignalauswerteeinheit und die Betriebssteuereinheit, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden erfinderischen Ideen veranschaulicht;
35 ist ein Ablaufdiagramm, welches einen Betrieb eines drahtlosen Belichtungssystems, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden erfinderischen Ideen veranschaulicht;
36 ist ein Blockdiagramm, welches schematisch einzelne Bauteile eines Belichtungssystems, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden erfinderischen Ideen darstellt;
37 ist ein Ablaufdiagramm, welches ein Verfahren zur Steuerung eines Belichtungssystems veranschaulicht;
38 ist ein Ablaufdiagramm, welches ein Verfahren zum Steuern eines Belichtungssystems, gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden erfinderischen Ideen veranschaulicht; und
39 ist ein Ablaufdiagramm, welches ein Verfahren zum Steuern eines Belichtungssystems, gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden erfinderischen Ideen veranschaulicht.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Beispielhafte Ausführungsformen der erfinderischen Ideen werden nun vollständig beschrieben, mit Bezug auf die angehängten Zeichnungen, in denen beispielhafte Ausführungsformen gezeigt sind. Beispielhafte Ausführungsformen der erfinderischen Ideen können jedoch durch vielerlei verschiedene Formen verkörpert werden und sollte nicht als beschränkend, auf die Ausführungsformen, die im folgenden kommen, ausgelegt werden; vielmehr werden diese Ausführungsformen überliefert, so dass diese Offenbarung sorgfältig und vollständig sein wird und das Konzept der beispielhaften Ausführungsformen vollständig an den Fachmann vermittelt wird. In den Zeichnungen sind die Dicken der Schichten und Bereiche zur Klarheit übertrieben dargestellt. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren beziehen sich auf gleiche Elemente und daher wird deren Beschreibung ausgelassen.
Es versteht sich, dass wenn ein Element als ”verbunden mit”, oder ”befestigt mit” einem anderen Element bezeichnet wird, so kann es direkt verbunden oder befestigt mit dem anderen Element, oder es können dazwischenliegende Elemente vorhanden sein. Wenn im Gegensatz dazu ein Element als ”direkt verbunden mit” oder ”direkt befestigt mit” einem anderen Element bezeichnet wird, so sind keine dazwischenliegenden Elemente vorhanden. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich durchgehend auf gleiche Elemente. Der hierin benutzte Begriff ”und/oder” beinhaltet jede Kombination von einem oder mehreren der dazugehörigen, aufgelisteten Gegenstände. Andere Wörter, die benutzt werden um Beziehungen zwischen Elementen oder Schichten zu beschreiben (z. B. „dazwischen” gegen „direkt dazwischen”, „neben” gegen „direkt daneben”, ”auf” gegen ”direkt auf” usw.), sollten in einer ähnlichen Art interpretiert werden.
Es versteht sich, dass auch wenn die Begriffe ”erste(r)”, ”zweite(r)”, usw. hierin benutzt werden können, um verschiedene Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Sektionen zu beschreiben, diese Elemente, Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Sektionen nicht auf diese Begriffe eingeschränkt werden sollten. Diese Begriffe werden nur dazu genutzt, um ein Element, eine Komponente, einen Bereich, eine Schicht oder eine Sektion von einem anderen Element, Komponente, Bereich, Schicht oder Sektion zu unterscheiden. Folglich kann ein(e) erste(s/r) Element, Bestandteil, Bereich, Schicht oder Abschnitt, wie unten diskutiert, auch als zweite(s/r) Element, Bestandteil, Bereich, Schicht oder Abschnitt bezeichnet werden, ohne von der Lehre der beispielhaften Ausführungsformen abzuweichen.
Räumlich relative Begriffe wie zum Beispiel ”unterhalb”, ”darunter”, ”niedriger”, ”unter”, ”darüber”, ”obere(r)”, usw., können hierin für die Einfachheit der Beschreibung dazu benutzt, um die Beziehung von einem Element oder Merkmal zu einem anderem Element oder Merkmal zu beschreiben, wie in den Figuren veranschaulicht. Es versteht sich, dass die räumlich relativen Begriffe dazu dienen, verschiedene Orientierungen der Vorrichtung während der Benutzung oder Operation, zusätzlich zu der in den Figuren dargestellten Orientierung zu umfassen. Falls die Vorrichtung zum Beispiel umgedreht wird, wären Elemente, die als ”unter” oder ”unterhalb von” anderen Elementen oder Merkmalen beschrieben sind, dann als ”über” den anderen Elementen oder Merkmalen bezeichnet. Folglich kann der beispielhafte Ausdruck ”darunter” die beiden Orientierungen, darüber und darunter, umfassen. Die Vorrichtung kann anderweitig orientiert sein (um 90 Grad gedreht oder in anderen Orientierungen) und die räumlich relativen Bezeichnungen, die hierin benutzt werden, sind entsprechend auszulegen.
Das hierin benutzte Fachvokabular hat nur den Zweck bestimmte Ausführungsformen zu beschreiben und es nicht dazu gedacht, die beispielhaften Ideen einzuschränken. Die hierin benutzten Singularformen ”ein(e)” und ”der/die/das”, sind so gemeint, dass sie ebenso die Pluralformen beinhalten, es sei denn, der Kontext deutet dies eindeutig nicht an. Es versteht sich weiterhin, dass die Begriffe „umfasst”, „umfassend”, „beinhaltet” und/oder „beinhaltend”, falls sie hierin benutzt werden, die Anwesenheit von genannten Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, und/oder Komponenten angeben, jedoch nicht die Anwesenheit oder Ergänzung von weiteren, einem oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Komponenten, und/oder daraus bestehenden Gruppen ausschließt.
Beispielhafte Ausführungsformen der erfinderische Ideen sind hierin mit Bezug auf Querschnittsansichten beschrieben, welche schematische Veranschaulichung von idealisierten Ausführungsformen (und dazwischenliegende Strukturen) von beispielhaften Ausführungsformen sind. Demzufolge sind Variationen in den Formen der Darstellungen, beispielsweise aufgrund von Herstellungstechniken und/oder Toleranzen zu erwarten. Folglich sollten beispielhafte Ausführungsformen der erfinderischen Ideen nicht als, auf die besonderen Formen von hierin dargestellten Bereichen, beschränkend ausgelegt werden, sondern können Abweichungen in ihren Formen aufweisen, welche zum Beispiel von der Herstellung kommen. Beispielsweise kann ein als Rechtecks eingebetteter Bereich abgerundete oder gebogene Merkmale und/oder einem Gradienten in seiner Einbettungs-Konzentration an seinen Rändern aufweisen, statt eines binären Übergangs vom eingebetteten zum nicht-eingebetteten Bereich aufzuweisen. Ebenso kann ein vergrabener Bereich, der durch Einbettung gebildet wird, zu einigen Einbettungen in den Bereich zwischen dem vergrabenen Bereich und die Fläche, durch welche die Einbettung erfolgt führen. Somit sind die Bereiche in den Figuren schematischer Natur und ihre Formen sind nicht dazu vorgesehen, die tatsächliche Form eines Bereichs einer Vorrichtung zu veranschaulichen und sind nicht zur Begrenzung des Umfangs der beispielhaften Ausführungsformen vorgesehen.
Wenn nicht anders festgelegt, so haben alle hierin benutzten Begriffe (einschließlich technische und wissenschaftliche Begriffe) die selbe Bedeutung, wie sie von einem Fachmann auf dem Gebiet der Technik, zu welchem die beispielhaften Ausführungsformen der erfinderischen Ideen gehören, verstanden werden. Es versteht sich weiterhin, dass Begriffe, wie zum Beispiel solche, die in allgemein benutzten Wörterbüchern festgelegt werden, so verstanden werden, dass sie eine Bedeutung haben, welche konsistent ist mit ihrer Bedeutung im Zusammenhang der relevanten Technik und/oder der zu Grunde liegenden Beschreibung, und sollte nicht in einer idealisierten oder übermäßig formalen Art interpretiert werden, es sei denn, dies ist hierin ausdrücklich so festgelegt.
Eine Belichtungsvorrichtung, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden erfinderischen Idee ist mit Bezug auf 1 und 2 beschrieben. 1 ist eine schemenhafte Seitenansicht einer Belichtungsvorrichtung, gemäß einer Ausführungsform der erfinderischen Ideen und 2 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht, welche die Belichtungsvorrichtung aus 1 veranschaulicht.
In Bezug auf 1 und 2, kann eine Belichtungsvorrichtung 1, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden erfinderischen Ideen, eine Lichtquelleneinheit 100, eine Lichtstreueinheit 200 und eine Basiseinheit 300 umfassen. Die Belichtungsvorrichtung 1 kann des Weiteren eine Wärmeableitungseinheit 400 und eine Gehäuseeinheit beinhalten.
Die Lichtquelleneinheit 100 kann dazu ausgebildet und angeordnet sein, Licht in radialer Richtung auszustrahlen. Zu diesem Zwecke kann die Lichtquelleneinheit 100 eine ringförmige Platte 110 aufweisen, wie zum Beispiel eine Platine oder ein Substrat und eine Vielzahl von Lichtemittierenden Elementen 120, die auf der Platte 110 montiert sind, oder auf der Platte 110 angefertigt sind.
Die Platte 110 kann ein Material umfassen, welches eine ausgezeichnete Wärmeableitungsfunktionalität und Lichtreflektivität aufweist. In manchen beispielhaften Ausführungsformen kann die Platte 110 eine FR-4-Typ gedruckte Leiterplatte (PCB) sein und kann aus einem organischen Harzmaterial gemacht sein, welches Epoxid, Triazin, Silizium, Polyimide, oder dergleichen beinhaltet, und aus allen anderen organischen Harzmaterialien. In anderen Ausführungsformen kann die Platte 110 aus einem keramischen Material, wie zum Beispiel Siliziumnitrit, Aluminiumnitrit (AlN), AL2O3, oder etwas ähnlichem gemacht sein, oder einem Metall und einer Metallverbindung, und kann eine Metallkern-Leiterplatte (metal-core printed circuit board, MCPCB), oder Ähnliches umfassen. Außerdem kann in manchen Ausführungsformen die Platte 110 so modifiziert werden, dass sie mit einer Lichtstreueinheit ausgestattet ist, welche eine gebogene Form aufweist, durch Benutzung einer flexiblen PCB (FPCB), die frei deformiert werden kann, die zum Beispiel belegbar ist.
Nachstehend werden verschiedene Strukturen von Platten beschrieben, die in der vorliegenden Ausführungsform zur Anwendung kommen können.
Wie in 3 veranschaulicht, kann eine Platte 1100 ein isolierendes Substrat 1110 umfassen, welches vorherbestimmte Schaltmuster 1111 und 1112 (die als Stromanschlüsse dienen) auf einer der Oberflächen davon aufgebracht hat, eine Wärmestreuungsplatte 1140 umfassen, die auf dem isolierenden Substrat 1110 so aufgebracht ist, dass es mit den Schaltmustern 1111 und 1112 in Kontakt ist und so konstruiert und angebracht ist, dass es von dem lichtemittierenden Element 120 erzeugte Wärme abführt. Eine untere Wärmestreuungsplatte 1160 ist auf der anderen Oberfläche des isolierenden Substrats 1110 aufgebracht und ist so konstruiert und angebracht, dass sie Wärme, die von der oberen Wärmestreuungsplatte 1140 kommt, nach außen abführt. Die obere Wärmestreuungsplatte 1140 und die untere Wärmestreuungsplatte 1160 können über wenigstens ein Durchgangsloch 1150 verbunden sein, welches das isolierende Substrat 1110 durchdringt und eine plattierte Innenwand aufweist.
Die Schaltmuster 1111 und 1112 des isolierenden Substrats 1110 können durch Beschichten von Kupferfolie auf eine Keramik oder auf einen Epoxidharz-basierten FR4 Kern und durch Ausführen eines Ätzprozesses daran aufgebracht werden. Ein isolierender dünner Film 1130 kann auf einer unteren Oberfläche der Platte 1100 aufgebracht werden.
4 veranschaulicht eine andere beispielhafte Ausführungsform der Platte. Wie in 4 veranschaulicht, kann eine Platte 1200 eine isolierende Schicht 1220 umfassen, die auf einer ersten Metallschicht 1210 aufgebracht ist und eine zweite Metallschicht 1230, die auf der isolierenden Schicht 1220 aufgebracht ist. Die Platte 1200 kann einen Stufenbereich 'A', zum Beispiel in Form einer Aushöhlung aufweisen, der in wenigstens einem Endbereich davon gestaltet ist und es der isolierenden Schicht 1220 erlaubt, freiliegend zu sein.
In manchen Ausführungsformen kann die erste Metallschicht 1210 aus einem Material gemacht sein, welches ausgezeichnete exothermische Charakteristiken aufweist. Zum Beispiel kann die erste Metallschicht 1210 aus einem Metall, wie zum Beispiel Aluminium (Al), Eisen (Fe), oder etwas ähnlichem, oder aus einer Legierung gemacht sein und kann als eine einzelne Schicht oder als eine Mehrschichtstruktur gestaltet sein. Die isolierende Schicht 1220 kann aus einem Material mit isolierenden Charakteristiken gemacht sein und kann in manchen Ausführungsformen aus einem anorganischen oder organischen Material gestaltet sein. Zum Beispiel kann die isolierende Schicht 1220 aus einem isolierenden Harz auf Epoxidbasis gemacht sein und um die Wärmeleitfähigkeit zu verbessern, kann die isolierende Schicht 1220 ein Metallpulver, wie zum Beispiel Aluminium-(Al-)Pulver, oder Ähnliches, beinhalten um benutzt zu werden. In manchen Ausführungsformen kann die zweite Metallschicht 1230 im Allgemeinen als eine dünne Kupfer-(Cu-)Folie, oder einer anderen geeigneten leitfähigen Schicht gestaltet sein.
Wie in 4 veranschaulicht, kann in der Metallplatte ein Abstand, d. h. ein Isolationsabstand, des freiliegenden Bereichs des Endbereichs der isolierenden Schicht 1220 größer sein, als eine Dicke der isolierenden Schicht 1220. In der vorliegenden Offenbarung bezieht sich der Isolationsabstand auf einen Abstand des freiliegenden Bereichs der isolierenden Schicht 1220, zwischen der ersten Metallschicht 1210 und der zweiten Metallschicht 1230. Wenn die Metallplatte von oben betrachtet wird, wird eine Breite des freiliegenden Bereichs der isolierenden Schicht 1220 als eine Freiliegebreite W1 bezeichnet. Der Bereich 'A' in 4 ist ein, von einem Abschleifprozess, oder etwas ähnlichem, entfernter Bereich, der während dem Herstellungsprozess der Metallplatte durchgeführt wird. Ein Endbereich der Metallplatte kann eine Tiefe 'h' aufweisen die einem Abstand von einer Oberfläche der zweiten Metallschicht 1230 bis zu dem Teilbereich der isolierenden Schicht 1220 entspricht, wo die isolierende Schicht 1220 um die Freiliegebreite W1 freiliegt und eine Stufenstruktur bildet. Falls der Endbereich der Metallplatte nicht entfernt ist, entspricht ein Isolationsabstand einer Dicke (h1 + h2) der isolierenden Schicht 1220, und durch Entfernung eines Teilbereichs des Endbereichs, kann der Isolationsabstand, der ungefähr einem Abstand W1 entspricht, weiter gesichert werden. Entsprechend kann durch die Durchführung eines Spannungsfestigkeits-Experiments an der Metallplatte, die Metallplatte eine Struktur aufweisen, in der die Kontaktwahrscheinlichkeit zwischen den zwei Metallschichten 1210 und 1230 in deren Endbereichen minimiert ist.
5 veranschaulicht schemenhaft eine Struktur einer Metallplatte, gemäß einer Modifizierung der Ausführungsform aus 4. In Bezug auf 5 beinhaltet eine Platte 1200' eine isolierende Schicht 1220', die auf einer ersten Metallschicht 1210' aufgebracht ist und eine zweite Metallschicht 1230', die auf der isolierenden Schicht 1220' aufgebracht ist. Die isolierende Schicht 1220' und die zweite Metallschicht 1230' umfassen Bereiche, die bei einem vorherbestimmten Neigungswinkel θ1 entnommen sind, und sogar die erste Metallschicht 1210' kann einen Bereich umfassen, der bei einem vorherbestimmten Neigungswinkel θ1 entnommen ist.
Der Neigungswinkel θ1 kann hier ein Winkel zwischen einer Grenzfläche zwischen der isolierenden Schicht 1220' und der zweiten Metallschicht 1230' und einem Endbereich der isolierenden Schicht 1220' sein, und kann so ausgewählt werden, dass ein benötigter Isolationsabstand I in Anbetracht einer Dicke der isolierenden Schicht 1220' gesichert ist. Der Neigungswinkel θ1 kann innerhalt eines Bereichs von 0 < θ1 < 90 (Grad) ausgewählt werden. Mit dem kleiner werden des Neigungswinkels θ1 vergrößern sich der Isolationsabstand I und eine Breite W2 des freiliegenden Bereichs der isolierenden Schicht 1220'. Um folglich einen größeren Isolationsabstand zu sichern, kann der Neigungswinkel θ1 klein gewählt werden. Zum Beispiel kann der Neigungswinkel θ1 in einem Bereich von 0 < θ1 < 45 (Grad) gewählt werden.
6 veranschaulicht schemenhaft eine andere beispielhafte Ausführungsform einer Platte. Bezogen auf 6, wird eine Platte 1300 durch Schichten eines harzbeschichtetem Kupfer-(resin coated copper, RCC) Films 1320, der eine isolierende Schicht 1321 und eine Kupferfolie 1322 umfasst, die auf der isolierenden Schicht 132 geschichtet ist, auf ein Metall-Trägersubstrat 1310, und ein Teilbereich des RCC-Films 1320 kann entnommen sein, um wenigstens eine Aushöhlung zu formen, die eine Anbringung des lichtemittierenden Elements 120 darin erlaubt. Da der RCC-Film 1320 von einem unteren Bereich des lichtemittierenden Elements 120 entfernt ist, ist in der Metallplatte das Licht emittierende Element 120 in direktem Kontakt mit dem Metall-Trägersubstrat 1310, wobei von dem lichtemittierenden Element 120 erzeugte Wärme direkt zu dem Metall-Trägersubstrat 1310 gelangt, wodurch eine Wärmeableitungs-Leistung verbessert wird. Das lichtemittierende Element 120 kann elektrisch mit dem Substrat 1310 oder dem Film 1320 durch Verlötung (Lötmittel 1340 und 1341) verbunden oder fixiert sein. Eine Schutzschicht 1330, die aus verflüssigtem PSR gemacht ist, kann auf der Kupferfolie 1322 aufgebracht sein.
7A und 7B sind Schnitt- und Draufsichten von anderen Beispielen einer Platte. In dieser Ausführungsform umfasst die Platte eine eloxierte Metallplatte, die ausgezeichnete Wärmeableitungs-Charakteristiken aufweist und nur geringe Herstellungskosten auf sich nimmt. In Bezug auf 7, kann die eloxierte Metallplatte 1300' eine Metallbank 1310' umfassen, einen eloxierten Oxidfilm 1320' umfassen, der auf der Metallbank 1310' aufgebracht ist, und elektrische Leitungen 1330' umfassen, die auf dem eloxierten Oxidfilm 1320' aufgebracht sind.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die Metallbank 1310' Aluminium (Al) oder eine Aluminiumlegierung umfassen, was fertig zu relativ geringen Kosten erhalten werden kann. In manchen Ausführungsformen kann die Metallbank 1310' jedes andere eloxierbare Metall umfassen, zum Beispiel Titan, Magnesium, oder Ähnliches.
Der aluminiumeloxierte Oxidfilm Al₂O₃ 1320', der durch Eloxieren von Aluminium erhalten wird, weist einen relativ hohen Wärmeübertragungscharakteristik-Umfang von ungefähr 10 bis 30 W/mK auf. Folglich hat die eloxierte Metallplatte überdurchschnittliche Wärmeableitungs-Charakteristiken im Vergleich zu einer gedruckten Leiterplatte (PCB), einer Metallkern-gedruckten-Leiterplatte (metal core printed circuit board, MCPCB), oder etwas ähnlichem einer konventionellen Polymerplatte.
8 veranschaulicht schemenhaft ein anderes Beispiel einer Platte. Wie in 8 veranschaulicht, kann eine Platte 1400 ein isolierendes Harz 1420 umfassen, das auf ein Metallsubstrat 1410 aufgebracht ist und ein Schaltmuster 1430, das auf dem isolierenden Harz 1420 aufgebracht ist. Das isolierende Harz 1420 kann eine Dicke aufweisen die gleich oder weniger als 200 μm ist. Das isolierende Harz 1420 kann als ein fester Film auf dem Metallsubstrat 1410 geschichtet sein, oder kann als eine Flüssigkeit aufgebracht sein, gemäß einem Gießverfahren mittels Rotationsbeschichtung oder einer Schneide (blade). Das Schaltmuster 1430 kann auch durch Aufbringen eines Designs eines Schaltmusters gestaltet werden, das auf das isolierende Harz 1420 mit Metall, wie zum Beispiel Kupfer (Cu) oder Ähnliches tiefgedruckt (intagliated) wird. Das lichtemittierende Element 120 kann so angebracht werden, dass es mit dem Schaltmuster 1430 verbunden ist.
In manchen Ausführungsformen kann die Platte eine flexible gedruckte Leiterplatte (FPCB) umfassen, die frei deformierbar ist. Wie in 9 veranschaulicht, kann eine Platte 1500 eine FPCB 1510 umfassen, das ein oder mehr Durchganglöcher 1511 aufweist ist und ein Trägersubstrat 1520, auf dem welches die FPCB 1510 montiert ist. Ein Wärmeableitungs-Haftmittel 1540, das eine untere Oberfläche des lichtemittierenden Elements 120 und eine obere Oberfläche des Trägersubstrats 1520 miteinander koppelt, kann in dem Durchgangsloch 1511 vorgesehen sein. Die untere Oberfläche des lichtemittierenden Elements 120 kann ich hier eine untere Oberfläche einer Chippackung, eine untere Oberfläche einer Leiterplatine mit einem montierten Chip darauf, oder ein Metallblock sein. Die FPCB 1510 umfasst eine Schaltungsverdrahtung 1530, damit sie elektrisch mit dem lichtemittierenden Element 120 verbunden sein kann.
Auf diese Weise kann durch Benutzung der FPCB 1510 die Dicke und das Gewicht der Platte, und somit der resultierenden Vorrichtung, verkleinert werden und Herstellungskosten können verkleinert werden. Da das lichtemittierende Element 120 mit dem Wärmeableitungs-Haftmittel 1540 direkt auf das Trägersubstrat 1520 geklebt ist, was die Wärmeableitungs-Effizienz verbessert, kann außerdem die, von dem lichtemittierenden Element 120 erzeugte Wärme leicht abgeleitet werden.
Die Platte 110 kann eine flache Plattenstruktur aufweisen, die Paare von flachen Seiten hat. Wie in den vorliegenden Ausführungsformen beschrieben, zum Beispiel in der Ausführungsform aus 2. wird die Platte 110 so veranschaulicht, dass sie eine rechteckige Form aufweist und sich in eine Längsrichtung ausdehnt, wobei jedoch die vorliegenden erfinderischen Ideen nicht darauf beschränkt sind. Zum Beispiel kann die Platte 110 eine quadratische Form oder jede andere vieleckige Form aufweisen.
Wie veranschaulicht, kann die Platte 110 eine Struktur aufweisen, in der die Seitenpaare jeweils stehend sind, oder anderweitig seitlich zueinander mit Rand an Fläche konstruiert und angebracht sind, und die Seiten sind so verbunden, dass sie eine Kreisringform aufweisen. In der vorliegenden Ausführungsform aus 2, ist die Platte 110 so veranschaulicht, dass sie eine viereckige (vierseitige) Kreisringform aufweist, jedoch sind die vorliegenden erfinderischen Ideen nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel können die Seiten der Platte 110 so verbunden sein, dass sie eine kreisrunde Ringform aufweist. Außerdem können die Seiten der Platte 110 so verbunden sein, dass sie eine vieleckige Form, wie zum Beispiel eine dreieckige Form, eine fünfeckige Form, eine sechseckige Form, eine achteckige Form oder Ähnliche Formen aufweisen kann.
Die Vielzahl von lichtemittierenden Elementen 120 können auf der Platte 110 montiert sein und elektrisch nicht einander verbunden sein. Die Vielzahl von lichtemittierenden Elementen 120 können auf Oberflächen montiert sein, welche äußere Oberflächen unter den Seitenpaaren der Platte 110 ausmachen, während sie eine Kreisringform aufweisen und Licht in eine außenseitige Radialrichtung ausstrahlen.
Jede der lichtemittierenden Elemente 120 ist eine Art Halbleiterbauelement, welches Licht erzeugt, das eine vorherbestimmte Wellenlänge, gemäß einer äußeren daran angelegten Leistung aufweist und eine lichtemittierende Diode (LED) umfassen kann. Das lichtemittierende Element 120 kann blaues Licht, grünes Licht, oder rotes Licht, gemäß einem darin enthaltenen Material abstrahlen und kann außerdem weißes Licht abstrahlen.
Nachstehend werden verschiedene lichtemittierende Elemente beschrieben, die in der vorliegenden Ausführungsform zur Anwendung kommen können.
10 ist eine Seitenschnittansicht, welche schemenhaft ein Beispiel eines lichtemittierenden Elements (z. B. ein lichtemittierender Dioden-(LED-)Chip) veranschaulicht.
Wie in 10 veranschaulicht, kann ein lichtemittierendes Element 2000 ein lichtemittierendes Basismaterial S umfassen, welches auf dem Substrat 2001 aufgebracht ist. Das lichtemittierende Basismaterial S kann eine erste Leitungstyp-Halbleiterschicht 2004, eine aktive Schicht 2005, und eine zweite Leitungstyp-Halbleiterschicht 2006 beinhalten.
Außerdem kann eine ohmsche Kontaktschicht 2008 auf der zweiten Leitungstyp-Halbleiterschicht 2006 aufgebracht sein, und eine erste und zweite Elektrode 2009a und 2009b können jeweils auf oberen Oberflächen der ersten Leitungstyp-Halbleiterschicht 2004 und der ohmschen Kontaktschicht 2008 aufgebracht sein.
In der vorliegenden Offenbarung werden Begriffe wie zum Beispiel 'oberer Teilbereich', 'obere Oberfläche', 'unterer Teilbereich', 'Seitenfläche', und Ähnliches mittels den Bezeichnungen bestimmt, und tatsächlich können sich die Begriffe, gemäß einer Richtung, in welche das lichtemittierende Element ausgerichtet ist ändern.
Nachstehend werden Hauptelemente eines lichtemittierenden Elements ausführlich beschrieben.
In manchen Ausführungsformen umfasst ein Substrat, welches ein lichtemittierendes Element bildet, ein Wachstumssubstrat für Epitaxialwachstum. Als das Substrat 2001 kann je nach Bedarf ein isolierende Substrat, ein leitfähiges Substrat, oder ein Halbleitersubstrat genutzt werden. Zum Beispiel kann das Substrat 2001 Saphir, SiC, Si, MgAl₂O₄, MgO, LiAlO₂, LiGaO₂, GaN, oder Ähnliches umfassen. Um ein GaN-Material epitaxisch zu wachsen, kann ein GaN-Substrat als ein homogenes Substrat bevorzugt werden, aber ein GaN-Substrat kann hohe Herstellungskosten, aufgrund von Schwierigkeiten in der Produktion mit sich bringen.
Gewöhnlich wird als ein heterogenes Substrat ein Saphir-Substrat, ein Siliziumkarbid-Substrat, oder Ähnliches benutzt und in diesem Fall wird ein Saphir-Substrat häufiger verwendet im Gegensatz zu einem relativ teuren Siliziumkarbid-Substrat. Im Falle der Benutzung eines heterogenen Substrats kann eine Fehlstelle, wie zum Beispiel eine Verlagerung, oder Ähnliches, aufgrund eines Unterschiedes zwischen den Gitterkonstanten eines Substratmaterials und eines dünnen Filmmaterials, erhöht werden. Aufgrund eines Unterschieds zwischen Wärmeausdehnungskoeffizienten eines Substratmaterials und eines dünnen Filmmaterials kann außerdem, im Falle einer Temperaturänderung, eine Verspannung auftreten, was zu Rissen in dem dünnen Film führt. Solch ein Problem kann verringert werden, durch die Benutzung einer Pufferschicht 2002, die zwischen dem Substrat 2001 und dem GaN-basierten lichtemittierenden Basismaterial S aufgebracht ist.
Um Licht- oder elektrische Charakteristiken des LED-Chips, vor oder nach dem Wachstum der LED-Struktur zu verbessern, kann das Substrat 2001 vollständig oder teilweise, während einem Chipherstellungsprozess entfernt oder gemustert werden.
Im Falle eines Saphir-Substrats kann das Substrat zum Beispiel durch Laserstrahlung auf einer Grenzfläche zwischen dem Saphir-Substrat und einer Halbleiterschicht durch das Substrat getrennt werden, und im Falle eines Silizium-Substrats oder eines Siliziumkarbid-Substrat kann das Substrat gemäß einem Verfahren, wie zum Beispiel durch Polieren/Ätzen entfernt werden.
Beim Entfernen des Substrats kann außerdem ein anderes Trägersubstrat benutzt werden und in diesem Falle kann das Trägersubstrat an die gegenüberliegende Seite des ursprünglichen Wachstumssubstrats, durch die Benutzung eines reflektierenden Metalls angehängt werden, oder eine reflektierende Struktur kann in einen mittleren Teilbereich einer Bindungsschicht (bonding layer) eingefügt werden, um die Lichteffizienz des LED-Chips zu verbessern.
Im Falle von Substratmusterung (substrate patterning) werden auf einer Hauptoberfläche (eine Oberfläche oder beide Oberflächen) des Substrats, oder auf einer Seitenfläche Furchen und Vorsprünge (oder ein ungerader Teilbereich) oder ein schräger Teilbereich gebildet, und zwar vor oder nach dem Wachstum der LED-Struktur, um folglich die Lichtausbeute-Effizienz zu erhöhen.
Bezogen auf die Substratmusterung kann eine ungerade Oberfläche oder eine schräge Oberfläche auf einer Hauptoberfläche (eine Oberfläche oder beide Oberflächen) oder einer Seitenfläche des Substrats gebildet werden, um die Lichtausbeute-Effizienz zu erhöhen. Eine Größe des Musters kann innerhalb eines Bereichs von 5 nm bis 500 μm ausgewählt werden und jedes Muster kann verwendet werden, solange es als ein regelmäßig oder ein unregelmäßiges Muster die Lichtausbeute-Effizienz verbessern kann. Das Muster kann verschiedene Formen aufweisen, wie zum Beispiel eine säulenartige Form, eine spitze Form, eine halbkugelförmige Form, eine vieleckige Form oder Ähnliches.
Im dem Falle eines Saphir-Substrats ist der Saphier ein Kristall, welcher eine Hexa-Rhombo R3c Symmetrie aufweist, deren Gitterkonstanten entlang der c-Achsen- und a-Achsen-Richtung jeweils ungefähr 13.001 Å und 4.758 Å aufweisen, und der eine C-Ebene (0001), eine A-Ebene (1120), eine R-Ebene (1102), und Ähnliches aufweist. In diesem Fall kann ein dünner Nitridfilm relativ einfach auf der C-Ebene des Saphir-Kristalls gewachsen werden und da der Saphir-Kristall bei hohen Temperaturen stabil ist, wird das Saphir-Substrat gewöhnlich als ein Nitrid-Wachstumssubstrat benutzt.
Ein Silizium-(Si)Substrat kann ebenfalls benutzt werden. Da ein Silizium-(Si)Substrat besser dazu geeignet ist, einen Durchmesser zu erhöhen und relativ preisgünstig ist, kann es benutzt werden um Massenproduktionen zu erleichtern. Das Si-Substrat mit einer (111)-Ebene als Substratebene hat eine, um 17% unterschiedliche Gitterkonstante wie die von GaN. Folglich wird ein Verfahren zum Unterdrücken einer Kristalldefekt-Erzeugung, aufgrund des Unterschieds zwischen Gitterkonstanten benötigt. Außerdem beträgt der Unterschied zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten von Silizium und GaN ungefähr 56%, wofür folglich ein Verfahren zum Unterdrücken von Verspannungen eines Wafers, aufgrund von den Unterschieden zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten benötigt wird. Ein verspannter Wafer kann Risse in dem dünnen GaN-Film verursachen und kann es schwer machen, die Herstellung zu steuern, was zu einem Anstieg einer Verteilung der lichtemittierenden Wellenlängen in dem gleichen Wafer, oder Ähnlichem führt.
Das Silizium-(Si-)Substrat absorbiert Licht, das in dem GaN-basierenden Halbleiter erzeugt wird, um die externe Quanteneffizienz des lichtemittierenden Elements zu verringern. Folglich kann das Substrat nach Bedarf entfernt werden und ein Trägersubstrat, wie zum Beispiel Si, Ge, SiAl, Keramik, oder Metallsubstrat, oder Ähnliches was eine reflektierende Schicht umfasst kann zusätzlich zur Benutzung gestaltet werden.
Wenn ein dünner GaN-Film auf einem heterogenen Substrat, wie das Si-Substrat, gewachsen wird kann die Versetzungsdichte aufgrund von Diskrepanzen der Gitterkonstanten zwischen einem Substratmaterial und einem dünnen Filmmaterial erhöht sein, und Risse und Wölbungen können aufgrund eines Unterschieds zwischen Wärmeausdehnungskoeffizienten erzeugt werden.
In diesem Falle kann eine Pufferschicht 2002 zwischen das Substrat 2001 und das lichtemittierende Basismaterial S angeordnet werden, um Versetzungen und Risse in dem lichtemittierenden Basismaterial S zu verhindern.
Die Pufferschicht 2002 kann aus Al_xIn_yGa_1-x-yN (0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1, 0 ≤ x + y ≤ 1) gemacht sein, insbesondere kann, GaN, AlN, AlGaN, InGaN, der InGaNAlN, und ein Material, wie zum Beispiel ZrB₂, HfB₂, ZrN, HfN, TiN, oder Ähnliches außerdem je nach Bedarf benutzt werden. Die Pufferschicht 2002 kann außerdem durch Kombination von einer Vielzahl von Schichten gebildet werden, oder durch schrittweises Ändern einer Zusammensetzung über eine Vielzahl von Schichten.
Das Silizium-Substrat unterscheidet sich in seinem Wärmeausdehnungskoeffizient signifikant von dem von GaN. Im Falle des Wachsens eines dünnen GaN-basierenden Filmes auf dem Silizium-Substrat, wenn der dünne GaN-Film bei einer hohen Temperatur gewachsen ist und bei Raumtemperatur abgekühlt ist, wirkt folglich eine Dehnbelastung auf den dünnen GaN-Film, aufgrund des Unterschieds zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten des Substrats und des dünnen Films, was Risse erzeugt. Um eine Erzeugung von Rissen zu verhindern, wird die Dehnbelastung durch die Benutzung eines Verfahrens zum Wachsen des dünnen Films kompensiert, in dem während des Wachsens eine Druckbelastung auf den dünnen Film ausgeübt wird.
Der Unterschied zwischen den Gitterkonstanten von Silizium (Si) und GaN erhöht die Wahrscheinlichkeit der Erzeugung eines Defekts in dem Silizium-Substrat. Im Falle der Benutzung eines Silizium-Substrats kann folglich eine Pufferschicht benutzt werden, die eine Verbundkonstruktion aufweist, um somit die Beanspruchung zu regeln und Wölbungen zu hemmen und um einen Defekt zu regeln.
Zum Beispiel wird zuerst eine AlN-Schicht auf dem Substrat 2001 aufgebracht. In diesem Falle kann ein Material benutzt werden, welches kein Gallium (Ga) beinhaltet, um eine Reaktion zwischen Silizium (Si) und Kalium (Ga) zu verhindern. Als eine Alternative zu AlN kann außerdem ein Material, wie zum Beispiel SiC, oder Ähnliches benutzt werden. Die AlN-Schicht wird bei einer Temperatur, in einem Bereich von 400°C bis 1300°C gewachsen, unter Benutzung einer Aluminium-(AL-)Quelle und einer Stickstoff-(N-)Quelle. Eine AlGaN Mittelschicht kann in die Mitte des GaN, zwischen der Vielzahl von AlN-Schichten eingefügt werden, um nach Bedarf die Belastung zu regeln.
Das lichtemittierende Basismaterial S, welches eine Vielschichtstruktur eines Gruppe-III-Nitrid-Halbleiters umfasst, wird ausführlich beschrieben. Die erste und zweite Leiter-Typ-Halbleiterschicht 2004 und 2006 können jeweils aus N-Typ und P-Typ verunreinigungs-dotierten Halbleitern sein.
Die vorliegenden erfinderischen Ideen sind jedoch nicht darauf beschränkt und die erste und zweite Leiter-Typ-Halbleiterschicht 2004 und 2006 können umgekehrt auch jeweils aus P-Typ und N-Typ verunreinigungs-dotierten Halbleitern sein. Zum Beispiel können die erste und zweite Leiter-Typ-Halbleiterschicht 2004 und 2006 eine Gruppe-III-Nitrid-Halbleiter umfassen, wie zum Beispiel ein Material, welches eine Zusammensetzung aus Al_xIn_yGa_1-x-yN (0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1, 0 ≤ x + y ≤ 1) aufweist. Natürlich ist die beispielhafte Ausführungsform nicht darauf beschränkt und die erste und zweite Leiter-Typ-Halbleiterschicht 2004 und 2006 können alternativ ein Material, wie zum Beispiel einen AlGaInP-basierten Halbleiter oder einen AlGaAs-basierten Halbleiter umfassen.
Derweil können die erste und die zweite Leiter-Typ-Halbleiterschicht 2004 und 2006 eine einschichtige Struktur aufweisen, oder alternativ können die erste und die zweite Leiter-Typ-Halbleiterschichten 2004 und 2006 Vielschichtstruktur aufweisen, die verschiedene Zusammensetzungen, Dicken, und dergleichen je nach Bedarf aufweisen. Beispielsweise können die erste und zweite Leiter-Typ-Halbleiterschichten 2004 und 2006 eine Trägerinjektionsschicht, zur Verbesserung der Elektronen- und Lochinjektionseffizienz aufweisen, oder können jeweils verschiedenen Arten von Übergitterstrukturen aufweisen.
Die erste Leiter-Typ-Halbleiterschicht 2004 kann des Weiteren eine Stromdiffusionsschicht in einem Bereich umfassen, der benachbart zu der aktiven Schicht 2005 ist. Die Stromdiffusionsschicht kann eine Struktur aufweisen, in der eine Vielzahl von In_xAl_yGa_(1-x-y)N-Schichten mit unterschiedlichen Zusammensetzungen oder unterschiedliche Verunreinigungsgehalten nacheinander geschichtet sind, oder kann eine Isoliermaterialschicht haben, die teilweise darin ausgebildet ist.
Die zweite Leiter-Typ-Halbleiterschicht 2006 kann des Weiteren eine Elektronenblockierschicht in einem Bereich umfassen, der benachbart zu der aktiven Schicht 2005 ist. Die Elektronenblockierungsschicht kann eine Struktur aufweisen, in der eine Vielzahl von In_xAl_yGa_(1-x-y)N-Schichten unterschiedlicher Zusammensetzung geschichtet sind, oder kann eine oder mehrere Schichten aufweisen, die Al_yGa_(1-y)N umfassen. Die Elektronenblockierungsschicht hat eine Bandlücke, die breiter als die der aktiven Schicht 2005 ist, so dass Elektronen daran gehindert werden über den zweiten Leiter-Typ (P-Typ-Halbleiterschicht) übertragen zu werden.
Das lichtemittierende Basismaterial S kann durch Verwendung metallorganischer chemischer Gasphasenabscheidung (metal-organic chemical vapor deposition, MOCVD) gebildet werden. Zur Herstellung des lichtemittierenden Basismaterials S kann ein organisches Metallverbindungsgas (z. B. Trimethylgallium (TMG), Trimethylaluminium (TMA)) und ein Stickstoffhaltiges Gas (Ammoniak (NH3), oder dergleichen) in einen Reaktionsbehälter zugeführt werden, in dem das Substrat 2001 als reaktives Gas angebracht ist, das Substrat wird bei einer hohen Temperatur zwischen 900°C bis 1100°C gehalten, und während ein Halbleiter auf Galliumnitrid-Basis aufgewachsen ist, wird nach Bedarf ein Verunreinigungsgas zugeführt, um den Halbleiter auf Galliumnitrid-Basis als einen undotierten N-Typ oder P-Typ-Halbleiter zu beschichten. Silizium (Si) ist eine allgemein bekannte N-Typ-Verunreinigung, und P-Typ-Verunreinigungen umfassen Zink (Zn), Cadmium (Cd), Beryllium (Be), Magnesium (Mg), Calcium (Ca), Barium (Ba), und dergleichen. Unter diesen können Magnesium (Mg) und Zink (Zn) Primär verwendet werden.
Die aktive Schicht 2005 die zwischen der ersten und zweiten Leiter-Typ Halbleiterschicht 2004 und 2006 angeordnet ist, kann auch eine Multi-Quanten-Topf- (multi-quantum well, MQW ) Struktur aufweisen, in der eine Quantentopfschicht und eine Quantenbarrierenschicht abwechselnd geschichtet sind. Beispielsweise bei einem Nitridhalbleiter, kann eine GaN/InGaN-Struktur verwendet werden, oder es kann auch eine einzelnen Quantentopf-(single quantum well, SQW)Struktur verwendet werden.
Die ohmsche Kontaktschicht 2008 kann eine relativ hohe Verunreinigungskonzentration aufweisen, die einen niederohmschen Kontaktwiderstand, zur Senkung einer Betriebsspannung des Elements bietet und dadurch dessen Eigenschaften verbessert. Die ohmsche Kontaktschicht 2008 kann gebildet aus einer GaN-Schicht, einer InGaN-Schicht, einer ZnO-Schicht, oder einer Graphenschicht gebildet werden.
Die erste oder zweite Elektrode 2009a oder 2009b kann ein Material wie Silber (Ag), Nickel (Ni), Aluminium (Al), Rhodium (Rh), Palladium (Pd), Iridium (Ir), Ruthenium (Ru), Magnesium (Mg), Zink (Zn), Platin (Pt), Gold (Au), oder dergleichen umfassen, und kann eine Struktur mit zwei oder mehreren Schichten wie Ni/Ag, Zn/Ag, Ni/Al, Zn/Al, Pd/Ag, Pd, Ir/Ag/Al Ir/Au, Pt/Ag, Pt/Al, Ni/Ag/Pt, oder dergleichen beinhalten.
Der in 10 dargestellte LED-Chip hat eine Struktur, in welcher erste und zweite Elektroden 2009a und 2009b der gleichen Oberfläche gegenüberliegen, wie eine Lichtemittierende Oberfläche. Jedoch kann der Chip so konfiguriert werden, dass verschiedene andere Strukturen denkbar sind, wie beispielsweise eine Flipchip-Struktur, in der erste und zweite Elektroden einer Oberfläche gegenüberliegen, die entgegengesetzt zu einer licht-extrahierenden Oberfläche ist, eine vertikale Struktur, in der erste und zweite Elektroden an einander gegenüberliegenden Flächen gestaltet sind, eine vertikale und horizontale Struktur, die eine Elektrodenstruktur durch Bilden mehrerer Durchkontaktierungen (vias) in einem Chip als eine. Struktur zur Erhöhung der Stromaufweitungseffizienz und der Wärmeableitungseffizienz und dergleichen nutzen.
Bei Herstellung eines großen lichtemittierenden Elements für hohe Leistungen, kann ein LED-Chip wie in 11 dargestellt vorgesehen sein, der eine Stromaufweitungseffizienz und Wärmeableitungseffizienz begünstigt.
Wie in 11 dargestellt, kann ein LED-Chip 2100 folgendes aufweisen: eine erste Leitertyp-Halbleiterschicht 2104, eine aktive Schicht 2105, eine zweite Leitertyp-Halbleiterschicht 2106, eine zweite Elektrodenschicht 2107, eine Isolierschicht 2102, eine erste Elektrodenschicht 2108 und ein Substrat 2101, die fortlaufend geschichtet sind. Um elektrisch mit der ersten Leitertyp-Halbleiterschicht 2104 verbunden zu sein, umfasst die erste Elektrodenschicht 2108 eine oder mehrere Kontaktlöcher H, die sich von einer Fläche der ersten Elektrodenschicht 2108 bis zu mindestens einem Teilbereich der ersten Leitertyp-Halbleiterschicht 2104 erstreckt und elektrisch von dem zweiten Leitertyp-Halbleiterschicht 2106 und der aktiven Schicht 2105 isoliert ist. Jedoch ist die erste Elektrodenschicht 2108 kein wesentliches Element in der vorliegenden Ausführungsform.
Das Kontaktloch H erstreckt sich von einer Grenzfläche der ersten Elektrodenschicht 2108, durch die zweite Elektrodenschicht 2107, die zweite Leitertyp-Halbleiterschicht 2106, und die aktive Schicht 2105, bis in das Innere der ersten Leitertyp-Halbleiterschicht 2104. Das Kontaktloch H erstreckt sich zumindest bis zu einer Grenzfläche zwischen der aktiven Schicht 2105 und der ersten Leitertyp-Halbleiterschicht 2104, und erstreckt sich vorzugsweise bis zu einem Teilbereich der ersten Leitertyp-Halbleiterschicht 2104. Allerdings ist das Kontaktloch H für elektrische Konnektivität und Stromaufweitung gebildet, womit der Daseinszweck des Kontaktlochs H erreicht wird, wenn es in Kontakt mit der ersten Leitertyp-Halbleiterschicht 2104 ist. Dadurch ist es nicht erforderlich, dass das Kontaktloch H sich auf eine äußere Fläche der ersten Leitertyp-Halbleiterschicht 2104 erstreckt.
Die zweite Elektrodenschicht 2107, die auf der zweiten Leitertyp-Halbleiterschicht 2106 aufgebracht ist, kann aus einem Material gemacht sein, ausgewählt aus Silber (Ag), Nickel (Ni), Aluminium (Al), Rhodium (Rh), Palladium (Pd), Iridium (Ir), Ruthenium (Ru), Magnesium (Mg), Zink (Zn), Platin (Pt), Gold (Au), und dergleichen, unter Berücksichtigung einer Lichtreflektionsfunktion und einer ohmschen Kontaktfunktion mit der zweiten Leitertyp-Halbleiterschicht 2106, und kann gebildet werden, indem ein Prozess wie Bedampfung (sputtering), Beschichten (deposition) oder dergleichen genutzt wird.
Das Kontaktloch H kann eine Form aufweisen, welche die zweite Elektrodenschicht 2107, die zweite Leitertyp-Halbleiterschicht 2106, und die aktive Schicht 2105 durchdringt, so dass es mit der ersten Leitertyp-Halbleiterschicht 2104 verbunden ist. Das Kontaktloch H kann mit einem Ätzverfahren gebildet werden, z. B. durch induktiv gekoppeltes Plasmareaktives Ionenätzen (ICP-RIE), oder dergleichen.
Die Isolierschicht 2102 wird aufgebracht, um eine Seitenwand des Kontaktlochs H und eine Oberfläche der zweiten Leitertyp-Halbleiterschicht 2106 abzudecken. Dabei kann mindestens ein Teilbereich der ersten Leitertyp-Halbleiterschicht 2104, die dem Boden des Kontaktlochs H entspricht, freigelegt werden. Die Isolierschicht 2102 kann durch Aufschichten eines isolierenden Materials, wie SiO₂, SiO_xN_y, oder Si_xN_y, oder dergleichen gebildet werden.
Die erste Elektrodenschicht 2108 mit einer leitfähigen Durchkontaktierung (via), gebildet durch Füllen eines leitenden Materials, wird in dem Kontaktloch H aufgebracht. Anschließend wird das Substrat 2101 auf die erste Elektrodenschicht 2108 aufgebracht. In dieser Struktur kann das Substrat 2101, durch eine leitfähige Durchkontaktierung, elektrisch mit der ersten Leitertyp-Halbleiterschicht 2104 angeschlossen werden.
Das Substrat 2101 kann aus einem Material mit einem von Au, Ni, Al, Cu, W, Si, Se, GaAs, SiAl, Ge, SiC, GaN, AlN, Al₂O₃, AlGaN sein und kann durch ein Verfahren wie Galvanisieren, Sputtern, Beschichten, Verkleben oder dergleichen gebildet werden. Allerdings sind die vorliegenden erfinderischen Ideen nicht darauf beschränkt, und andere geeigneten Materialien und Verfahren können verwendet werden.
Zur Reduzierung des Kontaktwiderstandes können die Menge, eine Form, eine Steigung, eine Kontaktfläche mit der ersten und zweiten Leitertyp-Halbleiterschicht 2104 und 2106, und dergleichen, die Form und Größe des Kontaktlochs H entsprechend geregelt werden. Die Kontaktlöcher H können so angeordnet sein, dass sie unterschiedliche Formen in Zeilen und Spalten, zur Verbesserung des Stromflusses aufweisen.
Eine LED-Belichtungsvorrichtung ermöglicht eine verbesserte Wärmeableitung und hinsichtlich der Gesamtwärmeabfuhrleistung wird in einer Belichtungsvorrichtung vorzugsweise ein LED-Chip mit niedrigem Heizwert eingesetzt. Als LED-Chip, welcher solchen Anforderungen gewachsen ist, kann ein LED-Chip mit einer Nanostruktur darin (im Folgenden 'Nano-LED-Chip' genannt) verwendet werden.
Ein derartiger Nano-LED-Chip beinhaltet einen kürzlich entwickelten Kern/Schalen-Typ-Nano-LED-Chip, der eine geringe Bindungsdichte (binding density) zur Erzeugung eines relativ geringen Wärmegrads hat, und eine erhöhte Lichtausbeute, durch Erhöhen eines lichtemittierenden Bereichs, durch Verwenden von Nanostrukturen hat, und der eine Verschlechterung der Effizienz aufgrund Polarisation durch Erhalten einer nicht-polaren aktiven Schicht verhindert, wodurch Verbessern der Tropfeneigenschaften, so dass Rückgangscharakteristiken (drop characteristics) verringert werden, wenn eine Menge des eingeleiteten Stroms erhöht wird.
12 veranschaulicht einen Nano-LED-Chip als ein anderes Beispiel eines LED-Chips, der in der genannten Belichtungsvorrichtung eingesetzt werden kann.
Wie in 12 veranschaulicht, weist der Nano-LED-Chip 2200 eine Vielzahl von Nano-lichtemittierenden Strukturen N auf, die auf einem Substrat 2201 aufgebracht sind. In diesem Beispiel wird veranschaulicht, dass die Nanolichtemittierende Struktur N eine Kern-Schale-Struktur als eine Stabstruktur aufweist, aber das Ausführungsbeispiel ist nicht darauf beschränkt und die Nano-lichtemittierende Struktur N kann eine unterschiedliche Struktur haben, wie beispielsweise eine Pyramidenstruktur.
Der Nano-LED-Chip 2200 umfasst eine Basisschicht 2202, die auf dem Substrat 2201 aufgebracht ist. Die Basisschicht 2202 ist eine Schicht, die eine Aufwachsoberfläche für die Nano-lichtemittierende Struktur N bietet, die einen ersten Leitfähigkeits-Typ-Halbleiter beinhalten kann. Eine Maskenschicht 2203 mit einem offenen Bereich für das Wachstum der Nano-lichtemittierende Struktur N (insbesondere der Kern) kann auf der Basisschicht 2202 aufgebracht werden. Die Maskenschicht 2203 kann ein dielektrisches Material, wie SiO₂ oder SiN_x umfassen.
In der Nano-lichtemittierende Struktur N, wird ein erster Leitertyp-Nanokern 2204 ausgebildet, durch selektives Aufwachsen eines ersten Leitfähigkeit-Typ-Halbleiters, durch die Verwendung der Maskenschicht 2203 mit einem offenen Bereich, und eine aktive Schicht 2205 und eine zweite Leitfähigkeits-Typ-Halbleiterschicht 2206 werden als Hüllschichten auf einer Oberfläche des Nanokerns 2204 ausgebildet. Dementsprechend kann die Nano-lichtemittierende Struktur N eine Kern-Schale-Struktur aufweisen, bei welcher der erste Leitertyp-Halbleiter ein Nanokern ist und die aktive Schicht 2205 und die zweite Leitertyp-Halbleiterschicht 2206, die den Nanokern umschließen, Hüllschichten sind.
Der Nano-LED-Chip 2200 enthält ein Füllmaterial 2207, um Räume zwischen den Nanolichtemittierenden Strukturen N zu füllen. Das Füllmaterial 2207 kann nach Bedarf zur strukturellen Stabilisierung und optischen Verbesserung der Nanolichtemittierenden Strukturen N eingesetzt werden. Das Füllmaterial 2207 kann aus einem transparenten Material, wie SiO₂ sein, aber die vorliegenden erfinderischen Ideen sind nicht darauf begrenzt. Eine ohmsche Kontaktschicht 2208 kann auf die Nanolichtemittierenden Strukturen N aufgebracht werden und mit der zweiten Leitertyp-Halbleiterschicht 2206 verbunden sein. Der Nano-LED-Chip 2200 umfasst die Basisschicht 2202, die aus dem ersten Leitertyp-Halbleiter und erster und zweiter Elektrode 2209a und 2209b gebildet sind, die jeweils mit der Basisschicht 2202 und der ohmschen Kontaktschicht 2208 verbunden sind.
Durch Bilden der Nanolichtemittierenden Strukturen N, so dass sie unterschiedliche Durchmesser, Komponenten, und Dotierungsdichten aufweisen, kann Licht mit zwei oder mehreren unterschiedlichen Wellenlängen von demselben Element emittiert werden. Durch geeignetes Einstellen des Lichts mit unterschiedlichen Wellenlängen kann weißes Licht implementiert werden, und zwar ohne die Verwendung eines Leuchtstoffes (phosphors) in dem einzelnen Element, und Licht mit verschiedenen gewünschten Farben oder weißes Licht mit unterschiedlichen Farbtemperaturen kann durch Kombinieren eines anderen LED-Chips mit dem vorhergehenden Element, oder durch Kombination von Wellenlängenumwandlungsmaterialien wie Leuchtstoffe (phosphors) umgesetzt werden.
13 veranschaulicht als Lichtquelle, die in den genannten Belichtungsvorrichtung eingesetzt werden kann, ein Lichtemittierendes Halbleiterelement 2300 mit einem LED-Chip 2310, montiert auf einem Trägersubstrat 2320.
Das in 13 veranschaulichte lichtemittierende Halbleiterelement 2300 umfasst den LED-Chip 2310. Der LED-Chip 2310 wird als unterschiedlicher LED-Chip dargestellt, im Vergleich zu den vorhergehenden Beispielen.
Der LED-Chip 2310 beinhaltet ein lichtemittierendes Basismaterial S, das auf einer Oberfläche des Substrats 2301 angeordnet ist und erste und zweite Elektroden 2308a und 2308b, die auf der gegenüberliegenden Seite des lichtemittierenden Basismaterials S, relativ zum Substrat 2301 angeordnet sind. Außerdem weist der LED-Chip 2310 eine Isolierschicht 2303 auf, welche die erste und zweite Elektrode 2308a und 2308b abdeckt.
Die erste und zweite Elektrode 2308a 2308b können mit ersten und zweiten Elektroden-Pads 2319a und 2319b elektrisch verbunden sein, und zwar durch elektrische Verbindungseinheiten 2309a und 2309b.
Das Lichtemittierende Basismaterial S kann, eine erste Leitertyp-Halbleiterschicht 2304, eine aktive Schicht 2305, und eine zweite Leitungstyp-Halbleiterschicht 2306 enthalten, die sequentiell auf dem Substrat 2301 angeordnet sind. Die erste Elektrode 2308a kann als eine leitfähige Durchkontaktierung vorgesehen sein, die mit der ersten Leitertyp-Halbleiterschicht 2304 durch die zweite Leitertyp-Halbleiterschicht 2306 und die aktive Schicht 2305 verbunden ist. Die zweite Elektrode 2308b kann mit der zweiten Leitertyp-Halbleiterschicht 2306 verbunden sein.
Die Isolierschicht 2303 weist eine offene Fläche auf, die wenigstens Teilbereiche der ersten und zweiten Elektrode 2308a und 2308b freilegt, und das erste und zweite Elektroden-Pad 2319a und 2319b können mit der ersten und zweiten Elektrode 2308a und 2308b verbunden sein.
Die erste und zweite Elektrode 2308a und 2308b können eine Mehrschichtstruktur aufweisen, in der eine oder mehrere Schichten aus einem leitfähigen Material mit verbessertem ohmschen Eigenschaften bezüglich der ersten und zweiten Leitertyp-Halbleiterschicht 2304 und 2306 gebildet sind. Beispielsweise kann die erste und zweiten Elektrode 2308a und 2308b gebildet werden, durch Beschichten oder Sputtern eines oder mehreren von Silber (Ag), Aluminium (Al), Nickel (Ni), Chrom (Cr), einem transparenten leitfähigen Oxids (TCO), und dergleichen. Die erste und zweite Elektrode 2308a und 2308b könne in derselben Richtung angeordnet werden und können als sogenannte Flip-Chips auf einem Leiterrahmen montiert werden, wie Nachstehend beschriebenen. Dabei können die erste und zweite Elektrode 2308a und 2308b so angeordnet werden, dass sie in dieselbe Richtung weisen.
Insbesondere kann die erste Elektrode 2308a mit der ersten elektrischen Verbindungseinheit 2309a, durch eine leitfähige Durchkontaktierung verbunden sein, die mit der ersten Leitertyp-Halbleiterschicht 2306 durch die zweite Leitertyp-Halbleiterschicht 2304 und die aktive Schicht 2305, innerhalb des lichtemittierenden Basismaterials S verbunden ist.
Die Menge des Kontaktbereichs, oder die Form oder Steigung des Kontaktbereichs mit der ersten Leitertyp-Halbleiterschicht 2304 und dergleichen, der leitenden Durchkontaktierung und der ersten elektrischen Verbindungseinheit 2309a können entsprechend geregelt werden, um den Kontaktwiderstand zu verringern, und die leitendende Durchkontaktierung und die erste elektrische Verbindungseinheit 2309a können in einer Reihe und einer Spalte zur Verbesserung der Stromflusses angeordnet sein.
Eine andere Elektrodenstruktur kann die zweite Elektrode 2308b umfassen, die direkt auf der zweiten Leitertyp-Halbleiterschicht 2306 ist und die zweite elektrische Anschlusseinheit 2309b ist auf der zweiten Elektrode 2308b gebildet. Neben einer Funktion des Bildens einer elektrisch-ohmschen Verbindung mit der zweiten Leitertyp-Halbleiterschicht 2306, kann die zweite Elektrode 2308b aus einem lichtreflektierenden Material sein, wobei wie in 13 dargestellt ist, in einem Zustand, in dem der LED-Chip 2310 als sogenannte Flip-Chip-Struktur montiert ist, kann Licht, das von der aktiven Schicht 2305 emittiert wird, effektiv in eine Richtung des Substrats 2301 emittiert werden. Natürlich kann die zweite Elektrode 2308b aus einem Lichtdurchlässigem leitendem Material gemacht sein, wie beispielsweise einem transparenten leitfähigen Oxid, gemäß einer Hauptlichtemissionsrichtung.
Die zwei oben beschriebenen Elektrodenstrukturen können elektrisch von der Isolierschicht 2303 getrennt sein. Die Isolierschicht 2303 kann ein geeignetes Material, mit elektrisch isolierenden Eigenschaften beinhalten. Nämlich die Isolierschicht 2303 kann aus irgendeinem Material mit elektrisch isolierenden Eigenschaften gemacht sein, und dabei wird vorzugsweise ein Material mit niedrigem Lichtabsorptionsgrad verwendet. Beispielsweise können ein Siliziumoxid oder ein Siliziumnitrid, wie SiO₂, SiO_xN_y, Si_xN_y, oder dergleichen, verwendet werden. Gegebenenfalls kann ein lichtreflektierender Füllstoff in das lichtdurchlässige Material dispergiert werden, um eine lichtreflektierende Struktur zu bilden.
Das erste und zweite Elektroden-Pad 2319a und 2319b können mit der ersten und zweiten elektrischen Anschlusseinheit 2309a und 2309b verbunden sein, die jeweils als Außenanschlüsse des LED-Chips 2310 dienen. Beispielsweise können das erste und zweite Elektroden-Pad 2319a und 2319b aus Gold (Au), Silber (Ag), Aluminium (Al), Titan (Ti), Wolfram (W), Kupfer (Cu), Zinn (Sn), Nickel (Ni), Platin (Pt), Chrom (Cr), NiSn, TiW, AuSn, oder einem eutektischen Metall davon gemacht sein. In diesem Fall, wenn der LED-Chip 2310 auf dem Trägersubstrat 2320 befestigt ist, können das erste und zweite Elektroden-Pad 2319a und 2319b verklebt sein, durch Verwendung des eutektischen Metalls, so dass die, für das Flip-Chip-Kleben im Allgemeinen benötigten Löt-Bumps nicht genutzt werden müssen. Die Verwendung eines eutektischen Metalls bewirkt vorteilhafterweise verbesserte Wärmeableitungs-Effekte in dem Aufbringungsverfahren, im Vergleich zur Verwendung von Löt-Bumps. Dabei kann zur Erzielung hervorragender Wärmeableitungs-Effekte das erste und zweite Elektroden-Pad 2319a und 2319b so gebildet werden, dass es eine relativ große Fläche einnimmt.
Das Substrat 2301 und das lichtemittierende Basismaterial S können mit Bezug auf oben beschriebenen Inhalt, der sich auf 10 bezieht, verstanden werden, sofern nicht anderweitig beschrieben. Obwohl nicht dargestellt, kann außerdem zwischen dem lichtemittierenden Basismaterial S und dem Substrat 2301 eine Pufferschicht gebildet werden. Die Pufferschicht kann als eine undotierte Halbleiterschicht eingesetzt werden, die aus einem Nitrid, oder dergleichen, zur Verringerung von Gitterdefekten des darauf gewachsenen Lichtemittierenden Basismaterials S gemacht ist.
Das Substrat 2301 kann eine erste und zweite Hauptoberfläche aufweisen, die einander gegenüberliegen, und eine ungerade Struktur C (d. h. Furchen und Vorsprünge) kann an zumindest einer der ersten und zweiten Hauptoberflächen gebildet werden. Die ungerade Struktur C, die auf einer Oberfläche des Substrats 2301 gebildet ist, kann durch Ätzen eines Teilbereichs des Substrats 2301 gebildet werden, so dass sie aus dem gleichen Material gemacht ist, wie das Substrat. Alternativ kann die ungerade Struktur C aus einem heterogenen Material bestehen, das sich von dem des Substrats 2301 unterscheidet.
Da die ungerade Struktur C, die in dem Ausführungsbeispiel auf der Grenzfläche zwischen dem Substrat 2301 und der ersten Leitertyp-Halbleiterschicht 2304 gebildet wird, können die Wege des von der aktiven Schicht 2305 ausgehenden Lichts vielfach variiert werden, und somit kann ein Lichtabsorptionsverhältnis von absorbierten Lichts innerhalb der Halbleiterschicht reduziert werden und ein Lichtstreuungsverhältnis kann erhöht werden, was die Lichtextraktionseffizienz erhöht.
Im Einzelnen kann die unebene Struktur C so gebildet werden, dass sie eine regelmäßige oder unregelmäßige Form aufweist. Das heterogene Material, das verwendet wird, um die ungerade Struktur C zu bilden, kann ein transparenter Leiter, ein transparente Isolator oder ein Material mit hoher Reflektivität sein. Dabei kann als der transparente Isolator ein Material, wie SiO₂, SiN_x, Al₂O₃, HfO, TiO₂, oder ZrO verwendet werden. Als der transparente Leiter kann ein transparentes leitfähiges Oxid (transparent conductive Oxide, TCO) wie ZnO, ein Indiumoxid mit einem Zusatz (z. B. Mg, Ag, Zn, Sc, Hf, Zr, Te, Se, Ta, W, Nb, Cu, Si, Ni, Co, Mo, Cr, Sn), oder dergleichen verwendet werden. Als das reflektierende Material kann Silber (Ag), Aluminium (Al) oder ein Distributed-Bragg-Reflektor (DBR) mit mehreren Schichten, die unterschiedliche Brechungsindizes aufweisen verwendet werden. Jedoch ist das Ausführungsbeispiel nicht darauf beschränkt.
Das Substrat 2301 kann von der ersten Leitertyp-Halbleiterschicht 2304 entfernt werden. Zum Entfernen des Substrats 2301 kann ein Laserabhebe-(laser lift-off, LLO)Verfahren mit einem Laser, ein Ätz- oder ein Polierverfahren verwendet werden. Weiterhin können, nachdem das Substrat 2301 entfernt ist, Furchen und Vorsprünge auf der Oberfläche der ersten Leitertyp-Halbleiterschicht 2304 gebildet werden.
Wie in 13 veranschaulicht, ist der LED-Chip 2310 auf dem Trägersubstrat 2320 aufgebracht. Das Trägersubstrat 2320 umfasst eine erste obere Elektrodenschicht 2312a, eine erste untere Elektrodenschicht 2312b, eine zweite obere Elektrodenschicht 2313a und eine zweite untere Elektrodenschicht 2313b, die auf oberen und unteren Oberflächen des Substratkörpers 2311 aufgebracht sind, und Durchkontaktierungen 2313, die den Substratkörpers 2311 durchdringen, um die oberen und unteren Elektrodenschichten zu verbinden. Der Substratkörper 2311 kann ein Harz, eine Keramik, oder ein Metall umfassen, und die oberen und unteren Elektrodenschichten 2312a, 2313a, 2312b und 2313b können eine Metallschicht aus Gold (Au), Kupfer (Cu), Silber (Ag) oder Aluminium (Al) umfassen.
Das Substrat, auf dem der vorhergehende LED-Chip 2310 aufgebracht ist, ist nicht auf die Konfiguration des Trägersubstrats 2320, dargestellt in 13 beschränkt, und jedes geeignete Substrat mit einer Verdrahtungsstruktur zum Ansteuern des LED-Chip 2310 kann eingesetzt werden. Beispielsweise kann das Substrat, wie oben mit Bezug auf 3 bis 9 beschrieben, anwendbar sein.
Neben den vorhergehenden LED-Chips, können LED-Chips mit verschiedenen anderen Strukturen verwendet werden. Beispielsweise kann auch ein LED-Chip vorteilhaft eingesetzt werden, in dem Oberflächen-Plasmonen-Polaritonen (surface-plasmon polaritons, SPP) in einer Metall-dielektrischen Begrenzung eines LED-Chips ausgebildet sind, um mit Quantentopf Exzitonen zu interagieren, wodurch eine wesentlich verbesserte Lichtextraktionseffizienz erhalten wird.
Verschiedene Typen von LED-Chips können als blanke Chips auf einer Platine montiert werden und als eine Lichtquelle einer Belichtungsvorrichtung verwendet werden, und unterschiedliche, verschiedene Arten von Gehäusestrukturen, in denen ein LED-Chip in einem Gehäusekörper aufgebracht ist, der ein Paar von Elektrodenstrukturen aufweist, können auch verwendet werden.
Ein Gehäuse mit einem LED-Chip (im Folgenden als 'LED-Gehäuse' bezeichnet) kann eine externe Anschluss-Struktur bereitstellen, die eine Verbindung mit einer externen Schaltung ermöglicht und verschiedene optische Strukturen haben kann mit einer Wärmeableitungsstruktur, welche die Hitzeableitungseigenschaften des LED-Chips verbessert und die emittierte Lichteigenschaften verbessert. Beispielsweise können die verschiedenen optischen Strukturen eine Linsenstruktur, zur Verbesserung der Lichtverteilungscharakteristik aufweisen oder eine Wellenlängenumwandlungseinheit, zum Umwandeln von Licht, das vom LED-Chip ausgesendet wird, in Licht einer anderen Wellenlänge.
Als Beispiel eines LED-Gehäuses, das in einer Belichtungsvorrichtung eingesetzt werden kann, kann ein LED-Chipgehäuse mit einer Chipgehäuse-(chip scale package, CSP) Struktur verwendet werden.
Das CSP, welches eine Größe des LED-Chipgehäuses reduziert und einen Herstellungsprozesses vereinfacht, ist zur Massenproduktion geeignet, und da ein Wellenlängenumwandlungsmaterial wie Phosphor und eine optische Struktur wie eine Linse zusammen mit einem LED-Chip durch das CSP integrierbar hergestellt werden können, kann das CSP entsprechend in einer Belichtungsvorrichtung verwendet werden.
14 veranschaulicht ein Beispiel eines CSP, eine Gehäusestruktur, in der eine Elektrode an einer unteren Oberfläche eines LED-Chips 2410, gegenüber einer Haupt-Licht-aussendenden Oberfläche gebildet ist, und eine Phosphorschicht 2407 und eine Linse 2420 integrierbar ausgebildet sind.
Das in 14 veranschaulichte CSP 2400 umfasst ein lichtemittierendes Basismaterial S, das angeordnet ist auf einem Trägersubstrat 2411, erste und zweite Anschlusseinheit Ta und Tb, die Leuchtstoffschicht 2420, und die Linse 2407.
Das lichtemittierende Basismaterial S ist eine Schichtstruktur mit einer ersten und zweiten Leitertyp-Halbleiterschicht 2404 und 2406 und einer aktiven Schicht 2405, die dazwischen angeordnet ist. In der vorliegenden Ausführungsform können die erste und zweite Leitertyp-Halbleiterschicht 2404 und 2406 jeweils N-Typ und P-Typ-Halbleiterschichten sein, und können in einigen Ausführungsformen einen Nitrid-Halbleiter umfassen, z. B. Al_xIn_yGa_(1-x-y)N (0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1, 0 ≤ x + y ≤ 1). Aber neben einem Nitridhalbleiter kann auch ein GaAs-basierter Halbleiter oder GaP-basierter Halbleiter verwendet werden.
Die aktive Schicht 2405 zwischen der ersten und zweiten Leitertyps-Halbleiterschicht 2404 und 2406 kann Licht mit einem vorherbestimmten Energiepegel aussenden, gemäß einer Elektronen-Loch-Rekombination, und kann eine Multi-Quantum-Well (MQW ) Struktur aufweisen, in der eine Quantentopfschicht und eine Quantenbarrierenschicht abwechselnd geschichtet sind. Im Falle der MQW-Struktur, kann beispielsweise eine InGaN/GaN oder AlGaN/GaN-Struktur verwendet werden kann.
Unterdessen können die erste und zweite Leitertyp-Halbleiterschicht 2404 und 2406 und die aktive Schicht 2405 gebildet werden durch Verwendung eines Halbleiterwachstumsprozesses wie metallorganische chemische Gasphasenabscheidung (metal-organic chemical vapor deposition, MOCVD), Molekularstrahlepitaxie (molecular beam epitaxy, MBE), Hydridgasphasenepitaxie (hydride vapor Phase epitaxy, HVPE), oder dergleichen.
Die in 14 veranschaulichte LED 2410 befindet sich in einem Zustand, in dem ein Wachstumssubstrat entfernt wurde, und Furchen und Vorsprünge (oder eine ungerade Oberfläche) P können auf der Oberfläche gebildet werden, auf der das Wachstumssubstrat entfernt wurde. Weiterhin kann die Leuchtstoffschicht 2407 als eine Lichtumwandlungsschicht auf der ungeraden Oberfläche aufgebracht werden.
Die LED 2410 umfasst eine erste und zweite Elektrode 2409a und 2409b, die jeweils mit der ersten und zweiten Leitertyp-Halbleiterschicht 2404 und 2406 verbunden sind. Die erste Elektrode 2409a kann eine leitfähige Durchkontaktierung 2408 aufweisen, die mit der ersten Leitertyp-Halbleiterschicht 2404 durch die zweite Leitertyp-Halbleiterschicht 2406 und die aktive Schicht 2406 verbunden ist. Eine Isolierschicht 2403, die zwischen der aktiven Schicht 2405 und der zweiten Leitertyp-Halbleiterschicht 2406 in den leitenden Durchkontaktierung 2408 aufgebracht ist, um das Auftreten von Kurzschlüssen verhindern.
Es ist zwar eine einzelne leitfähige Durchkontaktierung 2408 dargestellt, aber es können zwei oder mehrere leitenden Durchkontaktierungen 2408 bereitgestellt werden, um zweckmäßigerweise Strom zu verteilen, und können in verschiedenen Formen angeordnet sein.
Das Trägersubstrat (mounting substrate) 2411, das in der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird, ist als Trägersubstrat (support substrate) wie ein Siliziumsubstrat dargestellt, auf den ein Halbleiterprozess leicht anwendbar ist, aber die vorliegenden erfindungsgemäßen Konzepte sind nicht darauf beschränkt. Das Trägersubstrat 2411 und der LED-Chip 2410 können durch die erste und zweite Verbindungsschicht 2402 und 2412 geklebt sein. Die erste und zweite Verbindungsschicht 2402 und 2412 können aus einem elektrisch isolierenden Material oder einem elektrisch leitenden Material gemacht sein. Beispielsweise kann das elektrisch isolierende Material ein Oxid, wie SiO₂, SiN, oder dergleichen, ein Harzmaterial, wie ein Silikonharz, ein Epoxidharz, oder dergleichen umfassen. Das elektrisch leitfähige Material kann Silber (Ag), Aluminium (Al), Titan (Ti), Wolfram (W), Kupfer (Cu), Zinn (Sn), Nickel (Ni), Platin (Pt), Chrom (Cr), NiSn, TiW, AuSn, oder eine eutektische Metalllegierung davon enthalten. Dieses Verfahren kann so implementiert, dass die erste und zweite Verbindungsschicht 2402 und 2412 an jeweilige Verbindungsflächen des LED-Chips 2410 und des Trägersubstrats 2411 angebracht sind und anschließend daran geklebt sind.
Eine Durchkontaktierung ist von einer unteren Oberfläche des Trägersubstrats 2411 aus so gebildet, dass sie mit der ersten und zweiten Elektrode 2409a und 2409b des LED-Chips 2410 klebend verbunden ist. Ein Isolator 2413 kann auf einer Seitenfläche der Durchkontaktierung und auf einer unteren Oberfläche des Trägersubstrats 2411 aufgebracht werden. In einem Fall, in dem das Trägersubstrat 2411 ein Silizium-Substrat ist, kann der Isolator 2413 als ein Siliziumoxidfilm, durch thermische Oxidation vorgesehen sein. Die Durchkontaktierungen werden mit einem leitfähigen Material gefüllt, um eine erste und zweite Anschlusseinheit Ta und Ta zu bilden, die mit der ersten und zweiten Elektrode verbunden 2409a und 2409b sind. Die erste und zweite Anschlusseinheiten Ta und Tb können Saatschichten (seed layers) 2418a und 2418b und plattierungsgeladene Einheiten 2419a und 2419b enthalten, die durch ein Plattierungsverfahren unter Verwendung der Saatschichten 2418a und 2418b gebildet werden.
Als ein anderes Beispiel, wie in 15 veranschaulicht, kann ein Seitenansichts-Gehäuse (side view package) verwendet werden, welches eine Struktur aufweist, in der ein LED-Chip in Bezug zum Substrat 2411 vertikal gelagert ist. In diesem Fall kann der LED-Chip Licht auf einer seitlichen Oberfläche gegenüber der Trägeroberfläche des Substrats ausstrahlen, und eine Wärmeableitungswirkung durch das Substrat kann erhöht werden.
Das lichtemittierende Element 120 kann so ausgelegt sein, dass es zumindest eines von den folgenden aufweist: ein lichtemittierendes Element, das durch Kombinieren von grünen, roten und orangen Leuchtstoffen mit einem blauen LED-Chip weißes Licht emittiert und/oder ein Violett-, Blau-, Grün-, Rot- und Infrarotlicht-emittierendes Element. Dabei kann die Lichtquellenvorrichtung einen Farbwiedergabeindex (CRI) aufweisen, der auf einen Bereich einer Natrium-(Na-)Lampe auf einem Sonnenlichtpegel oder dergleichen eingestellt ist, und kann eine Farbtemperatur im Bereich von Kerzenlicht (1500 K) bis zu einen blauen Himmel (12000 K) aufweisen, um verschiedene Arten von Weißlicht zu erzeugen. Falls benötigt, kann die Lichtquellenvorrichtung sichtbares Licht mit violetter, blauer, grüner, roter, oranger Farbe oder Infrarotlicht erzeugen, um eine Beleuchtungsfarbe an eine Umgebungsatmosphäre oder an eine Stimmung anzupassen. Außerdem kann die Lichtquellenvorrichtung Licht mit einer besonderen Wellenlänge zur Stimulierung des Pflanzenwachstums erzeugen.
Bezugnehmend auf die Karte aus 16, wird weißes Licht durch Kombination von Gelb-, Grün-, Rot-Leuchtstoffen und/oder grünen und roten LED-Chips generiert und ein roter LED-Chips kann zwei oder mehrere Spitzenwellenlängen aufweisen und kann in ein Segment positioniert sein, welches (x, y)-Koordinaten (0.4476, 0.4074), (0.3484, 0.3516), (0.3101, 0.3162), (0.3128, 0.3292), (0.3333, 0.3333) einer CIE 1931-Farbtafel verbindet. Alternativ kann weißes Licht in einem Bereich positioniert werden, der von einem Spektrum von Schwarzkörperstrahlung und dem Segment umgeben ist. Eine Farbtemperatur von weißem Licht entspricht einem Bereich von 2000 K bis 20000 K.
In einigen Ausführungsformen können Leuchtstoffe die folgende empirische Formel und Farben haben.

Oxid-System: Gelb und Grün Y₃Al₅O₁₂:Ce, Tb3Al5O12:Ce, Lu₃Al₅O₁₂:Ce
Silikat-System: Gelb und Grün (Ba, Sr)₂SiO₄:Eu, Gelb und Orange (Ba, Sr)₃SiO₅:Ce
Nitrid-System: Grün β-SiAlON:Eu, Gelb L₃Si₆O₁₁:Ce, Orange α-SiAlON:Eu, Rot CaAlSiN₃:Eu, Sr₂Si₅N₈:Eu, SrSiAl₄N₇:Eu

Leuchtstoff-Zusammensetzungen sollten im Wesentlichen mit einer Stöchiometrie konform sein, und jeweilige Elemente können durch verschiedene Elemente der jeweiligen Gruppe des Periodensystems ausgetauscht werden. Beispielsweise kann Strontium (Sr) durch Barium (Ba), Kalzium (Ca), Magnesium (Mg), oder ähnlichen Alkalierden ersetzt werden und Yttrium (Y) kann durch Terbium (Tb), Lutetium (Lu), Scandium (Sc), Gadolinium (Gd), oder dergleichen ersetzt werden. Außerdem kann Europium (Eu), ein Aktivator, durch Cer (Ce), Terbium (Tb), Praseodym (Pr), Erbium (Er), Ytterbium (Yb), oder dergleichen, gemäß einem gewünschten Energieniveau ersetzt werden, und ein Aktivator kann allein aufgebracht werden oder ein Koaktivator, oder dergleichen, kann zusätzlich aufgetragen werden, um Lichteigenschaften zu ändern.
Außerdem können Materialien, wie Quantenpunkte, oder dergleichen, als Materialien angewendet werden, die Leuchtstoffe ersetzen, und Leuchtstoffe und Quantenpunkte können in Kombination oder allein in einer LED verwendet werden.
Ein Quantenpunkt kann eine Struktur mit einem Kern (3 bis 10 nm), wie CdSe, InP oder dergleichen aufweisen, eine Schale (0,5 bis 2 nm), wie ZnS, ZnSe oder dergleichen aufweisen, und einen Liganden zur Stabilisierung des Kerns und der Schale aufweisen, und kann verschiedene Farben, gemäß Größen implementieren.

Nachstehende Tabelle 1 zeigt Arten von Leuchtstoffen nach Anwendungsfeldern eines Weißlichtemittierenden Elements mit einer blauen LED (440 nm bis 460 nm). [Tabelle 1]

Zweck	Leuchtstoff
LED TV BLU	β-SiAlON:Eu2+ (Ca, Sr)AlSiN₃:Eu2+ L₃Si₆O₁₁:Ce3+
BELEUCHTUNG	Lu₃Al₅O₁₂:Ce3+ Ca-α-SiAlON:Eu2+ L₃Si₆N₁₁:Ce3+ (Ca, Sr)AlSiN₃:Eu2+ Y₃A1₅O₁₂:Ce3+
Weiter Betrachtungswinkel (mobiler Notebook PC)	Lu₃Al₅O₁₂:Ce3+ Ca-α-SiAlON:Eu2+ L₃Si₆N₁₁:Ce3+ (Ca, Sr)AlSiN₃:Eu2+ Y₃Al₅O₁₂:Ce3+ (Sr, Ba, Ca, Mg)₂SiO₄:Eu2+
Elektrische Komponente (Stirnlampe usw.)	Lu₃Al₅O₁₂:Ce3+ Ca-α-SiAlON:Eu2+ L₃Si₆N₁₁:Ce3+ (Ca, Sr)AlSiN₃:Eu2+ Y₃Al₅O₁₂:Ce3+

Leuchtstoffe oder Quantenpunkte können angewendet werden, indem zumindest ein Sprühverfahren auf einem lichtemittierenden Element, ein Verfahren zum Bedecken als Film, und ein Verfahren zum Anbringen als eine Folie aus keramischen Leuchtstoff, oder dergleichen angewendet wird.
Als das Sprühverfahren wird allgemein Dispensieren, Sprühbeschichten oder dergleichen angewendet, und Dispensieren umfasst ein pneumatisches Verfahren und ein mechanisches Verfahren, wie ein Schrauben-Befestigungsschema, ein lineartyp-Befestigungsschema, oder dergleichen. Durch ein Strahlverfahren (jetting method) kann eine Menge von Punktierungen gesteuert werden, durch eine sehr kleine Menge von Entladungen und Farbkoordinaten (oder Chromatizität) kann dadurch gesteuert werden. Bei einem Verfahren zur kollektiven Aufbringung von Leuchtstoffen auf eine Waferebene oder auf eine Trägerplatine, auf der eine LED montiert ist, kann die Produktivität erhöht werden und eine Dicke kann sehr einfach geregelt werden.
Das Verfahren zur Bedeckung mit Leuchtstoffen oder Quantenpunkten als ein Film auf ein lichtemittierendes Element kann Elektrophorese, Siebdruck, oder einen Leuchtstoff-Formverfahren umfassen, und diese Verfahren können einen Unterschied aufweisen, je nachdem ob eine seitliche Oberfläche eines Chips beschichtet werden soll oder nicht.
Um die Effizienz eines Langwellenlicht-emittierenden Leuchtstoffs zu regeln, welcher Licht resorbiert, das mit kurzer Wellenlänge ausgestrahlt wurde, aus zwei Arten von Leuchtstoffen mit unterschiedlichen Lichtemissionswellenlängen, können zwei Arten von Leuchtstoffschichten mit unterschiedlichen Lichtemissionswellenlängen vorgesehen sein, um eine Resorption und eine Interferenz von Chips und zwei oder mehr Wellenlängen zu minimieren, kann eine DBR-(ODR)Schicht zwischen jeweiligen Schichten enthalten sein. Zur Bildung eines gleichmäßig beschichteten Films, nachdem ein Leuchtstoff als ein Film oder eine Keramikform hergestellt ist und an einen Chip oder ein Lichtemittierendes Element angehbracht ist.
Zur Unterscheidung von Lichteffizienz und Lichtverteilungscharakteristik kann ein Lichtumwandlungsmaterial in einer entfernten Form positioniert werden, und in diesem Fall kann das Lichtumwandlungsmaterial zusammen mit einem Material, wie beispielsweise ein lichtdurchlässiges Polymer, Glas oder dergleichen positioniert werden, je nach Beständigkeit und Wärmebeständigkeit.
Eine Leuchtstoff-Aufbringungstechnik spielt die wichtigste Rolle beim Bestimmen von Lichteigenschaften in einer LED-Vorrichtung, weswegen Techniken zum Regeln einer Dicke einer Leuchtstoffaufbringschicht, eine gleichmäßige Leuchtstoffverteilung, und dergleichen ausführlich erforscht wurden.
Ein Quantenpunkt (quantum dot, QD) kann außerdem in einem lichtemittierenden Element, in der gleichen Weise, wie ein Leuchtstoff positioniert werden, und kann in Glas oder in einem lichtdurchlässigen Polymermaterial positioniert werden, um für optische Umwandlung zu sorgen.
Um derweil ein lichtemittierendes Element von einer äußeren Umgebung zu schützen oder um die Lichtextraktionseffizienz des emittierten Lichts nach außen eines lichtemittierenden Element zu verbessern, kann ein lichtdurchlässiges Material aus das lichtemittierende Element als Füllstoff positioniert werden. Dabei wird ein transparentes organisches Lösungsmittel wie Epoxy, Silizium, ein Hybrid aus Epoxy und Silizium, oder dergleichen, als ein lichtdurchlässiges Material angewandt, und das lichtdurchlässige Material kann durch Erhitzen, Lichtbestrahlung, einem Zeitraffer-Verfahren oder dergleichen gehärtet werden.
Bei Silizium, ist Polydimethylsiloxan ist als ein Methyl-basiertes Silizium klassifiziert und Polymethylphenylsiloxan ist als Phenyl-basiertes Silizium klassifiziert. Das Methyl-basierte Silizium und das Phenyl-basierte Silizium weisen Unterschiede in Brechungsindizes, Wasserdampftransmissionsraten, Lichtdurchlässigkeit, Lichtschnelligkeitseigenschaften und Wärmestabilität auf. Außerdem weisen das Methyl-basierte Silizium und das Phenyl-basierte Silizium Unterschiede in Härtungsgeschwindigkeiten, gemäß einen Vernetzer (cross linker) und einen Katalysator auf, was die Leuchtstoffverteilung beeinflusst.
Die Lichtextraktionseffizienz variiert gemäß einem Brechungsindex eines Füllstoffs, und zur Minimierung eines Spaltes zwischen einem Brechungsindex des äußersten Mediums eines Chips auf einem Teilbereich, von dem blaues Licht emittiert wird und einem Brechungsindex von Luft, können zwei oder mehr Arten von Silizium mit unterschiedlichen Brechungsindizes sequentiell geschichtet werden.
Im Allgemeinen hat Methyl-basiertes Silizium die höchste Thermostabilität, und Schwankungen in einer Temperaturerhöhung werden in der Reihenfolge Phenyl-basiertes Silizium, Hybrid-Silizium und Epoxidsilizium verkleinert. Silizium kann als Gel-Typ Silizium, ein Elastomer-Typ Silizium, und ein Harz-Typ Silizium, je nach dem Härtegrad klassifiziert werden.
Außerdem kann das lichtemittierende Element ferner eine Linse zur radialen Führung von Licht, das von einer Lichtquelle emittiert wird beinhalten. In diesem Fall kann eine zuvor gebildete Linse an ein lichtemittierendes Element angebracht werden, gemäß einem Linsen-Befestigungsverfahren, oder ein organisches Lösungsmittel mit Fluidität kann in eine Form, in der ein lichtemittierendes Element angebracht ist, gespritzt und verfestigt werden.
Das Linsen-Befestigungsverfahren umfasst das direkte Anbringen einer Linse an einem Füllstoff, Verkleben von nur einem oberen Teilbereich von einem Chip oder einem äußeren Teilbereichs eines lichtemittierenden Elements oder einem äußerem Teilbereichs der Linse, der beabstandet von dem Füllstoff ist, und dergleichen. Als Verfahren zum Spritzen in eine Form können Spritzgießen, Spritzpressen, Formpressen oder dergleichen verwendet werden.
Lichtübertragungseigenschaften können gemäß Formen von Linsen (konkave, konvexe, unebene, konische, und geometrische Strukturen) verändert werden, und Linsen können gemäß einem Wirkungsgrad und einer Lichtverteilungscharakteristik verändert werden.
In der vorliegenden Ausführungsform wird das lichtemittierende Element 120 als ein einzelnes Gehäuseeinheit mit einem LED-Chip darin dargestellt, aber die vorliegenden erfindungsgemäßen Konzepte sind nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann das lichtemittierenden Element 120 selbst ein LED-Chip sein. Dabei kann der LED-Chip ein COB-(Chip-On-Board-)artiger Chip sein und kann auf der Platte 110 montiert sein und direkt elektrisch mit der Platte 110, durch ein Flip-Chip-Verbindungsverfahren oder ein Drahtverbindungsverfahren verbunden sein.
Wie auch in 17 dargestellt, kann ein Wasserdichtungs-Mittel 130 zwischen der Platte 110 und dem lichtemittierenden Element 120 gebildet werden, um die Umgebungsbereiche des lichtemittierenden Elements 120 zu umgeben.
Mehrere lichtemittierende Elemente 120 können auf der Platte 110 mit einer Kreisringform angeordnet sein. Dabei können die lichtemittierenden Elemente 120 ein selber Typ von einem lichtemittierendem Element mit gleicher Wellenlänge sein oder können verschiedene Typen von lichtemittierenden Elementen sein, die unterschiedliche Lichtwellenlängen erzeugen.
In der vorliegenden Ausführungsform ist es so dargestellt, dass die Vielzahl von lichtemittierenden Elementen 120 derart angeordnet sind, dass sie um einen vorgegebenen Abstand von einander beabstandet sind, zu eine einzig Linie zu bilden, jedoch sind die vorliegenden erfindungsgemäßen Ideen nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann die Vielzahl von lichtemittierenden Elementen 120 so angeordnet sein, dass eine Vielzahl von Linien gebildet werden. Beispielsweise können die lichtemittierenden Elemente in Reihen und Spalten in einem zweidimensionalen Feld auf jeder Platte gebildet werden.
Zurück zu 1 und 2, wobei die Lichtstreueinheit 200 Licht, das von der Lichtquelleneinheit 100 in einer radialen Richtung ausgestrahlt wird, so geleitet wird, dass es dem Licht möglich ist, nach außen emittiert zu werden. Und zwar entspricht die Lichtstreueinheit 200 einer Art Lichtführungselement und dazu dient, nach außen emittiertes Licht seitlich und auch nach hinten, sowie nach vorne auszustrahlen, womit folglich Lichtverteilungsbereiche der Vorrichtung erweitert werden.
Die Lichtstreueinheit 200 kann ein Material mit einer Transparenz und Wärmeleiteigenschaften aufweisen, um zu ermöglichen, dass Licht von der Lichtquelleneinheit 100 dort hindurch zu übertragen nach außen ausgestrahlt wird. Beispielsweise kann das Material folgendes enthalten: Polycarbonat (PC), Polymethylmethacrylat (PMMA), thermisch leitfähigen Kunststoff und dergleichen. Außerdem kann die Lichtstreueinheit 200 aus einem Glasmaterial gemacht sein aber die vorliegenden erfindungsgemäßen Ideen sind nicht darauf begrenzt. Um nach innen einfallendem Licht zu ermöglichen, nach Art eines Lichtführungselements geführt und gestreut zu werden, kann die Lichtstreueinheit 200 eine feste Struktur aufweisen.
Die Lichtstreueinheit 200 kann eine obere Oberfläche 201, eine untere Oberfläche 202, und eine äußere Oberfläche 203 aufweisen, welche die obere Oberfläche 201 und die untere Oberfläche 202 verbindet und kann eine dünne Plattenstruktur aufweisen. Dabei können die Dicke, die durch die obere Oberfläche 201 und die untere Oberfläche 202 der Lichtstreueinheit 200 entsprechen, der Dicke der Lichtquelleneinheit 100 entsprechen. Und zwar kann die Lichtstreueinheit 200 eine Dicke aufweisen, die einer Höhe der vertikal positionierten Platte 110 entspricht. Dementsprechend kann die Dicke der resultierenden Belichtungsvorrichtung 1 insgesamt reduziert werden.
In der vorliegenden Offenbarung werden Begriffe wie zum Beispiel 'oberer Teilbereich', 'obere Oberfläche', 'unterer Teilbereich', 'Seitenfläche', und Ähnliches mittels den Bezeichnungen bestimmt, und tatsächlich können sich die Begriffe, gemäß einer Richtung, in welche die Belichtungsvorrichtung 1 ausgerichtet ist ändern.
In einigen Ausführungsformen kann die obere Oberfläche 201 eben sein, und die untere Oberfläche 202 kann gekrümmt sein. Im Detail kann die untere Oberfläche 202 eine sanfte Krümmung aufweisen, so dass sie zu der oberen Oberfläche 201, in einem benachbarten Bereich der äußeren Oberfläche 203 geneigt ist. Dadurch wird erreicht, dass eine Dicke der Lichtstreueinheit 200 von der ihrer Mitte in Richtung ihrer Ränder verringert werden kann.
In der vorliegenden Ausführungsform ist es dargestellt, dass die untere Oberfläche 202 gekrümmt ist, anstatt plan zu sein, jedoch sind die vorliegenden erfindungsgemäßen Konzepte nicht darauf begrenzt. Beispielsweise kann die untere Oberfläche 202 plan wie die obere Oberfläche 201 sein. Somit kann die untere Oberfläche 202 eine flach geneigte Oberfläche, mit einer leichten Neigung in Richtung der oberen Oberfläche 201 bilden. Alternativ kann die untere Oberfläche 202 parallel zu der oberen Oberfläche 201 sein. Dabei kann die Lichtstreueinheit 200 eine Struktur aufweisen, in der eine Dicke davon im Gesamten konstant ist. Alternativ kann die obere Oberfläche 201 gekrümmt sein und die untere Oberfläche 202 plan sein, oder beide Oberflächen, also die obere Oberfläche 201 und die untere Oberfläche 202 können gekrümmt sein.
in verschiedenen Ausführungsformen kann ein konkav-konvexes Muster an zumindest einigen von 'dem oberen Teilbereich', 'dem unterem Teilbereich', 'der oberen Oberfläche', 'der unteren Oberfläche', und 'der seitlichen Oberfläche' der Lichtstreueinheit 200 aufgebracht sein.
Eine Aufnahmebohrung 210 kann gebildet werden, um intern die obere Oberfläche 201 und die untere Oberfläche 202 in deren Mitte zu durchdringen. Die obere Oberfläche 201 und die untere Oberfläche 202 erstrecken sich radial von der Aufnahmebohrung 210 bis zur äußeren Oberfläche 203, die von der Aufnahmebohrung 210 durch einen vorbestimmten Abstand beabstandet ist. Somit kann die Lichtstreueinheit 200 eine gesamtdünne Donut-ähnliche Plattenstruktur aufweisen, in der die Aufnahmebohrung 210 die Mitte davon durchdringt. Die Lichtquelleneinheit 100 kann innerhalb der Aufnahmebohrung 210 untergebracht und angeordnet werden.
Die Basiseinheit 300 ist auf der unteren Oberfläche 202 der Lichtstreueinheit 200 angeordnet, die Basiseinheit 300 kann einen ersten und zweiten Anschluss aufweisen, die elektrisch von einender isoliert sind, um die Lichtquelleneinheit 100 mit Energie zu versorgen. Die Basiseinheit 300 entspricht einer Art Anschluss und kann entnehmbar an einer Aufnahme in einer festen Bauweise in einer Decke, einer Wand oder dergleichen angebracht sein, und elektrisch damit verbunden sein.
Die Basiseinheit 300 kann aus einem Material mit elektrischer Leitfähigkeit, beispielsweise einem Metall gemacht sein. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Basiseinheit 300 so dargestellt, dass sie eine Edison-artige Struktur mit einem Schraubgewinde aufweist, jedoch sind die vorliegenden erfindungsgemäßen Konzepte nicht darauf begrenzt. Beispielsweise kann die Basiseinheit 300 eine schienenartige Struktur oder eine Gleitkontakt-Struktur aufweisen. Außerdem kann die Basiseinheit 300 eine USB-Buchsenartige Struktur oder eine Adapterbuchsenartige Struktur aufweisen. Dabei kann ein Material der Basiseinheit 300 entsprechend verändert werden, gemäß einer entsprechenden Typ-Struktur.
Derweil stützt die Wärmeableitungseinheit 400 die Lichtquelleneinheit 100, so dass die Lichtquelleneinheit 100 innerhalb der Aufnahmebohrung 210 positioniert ist, und Wärme abführt, die durch die Lichtquelleneinheit 100 erzeugt wird. Die Wärmeableitungseinheit 400 kann ein Material mit hervorragender Wärmeleitfähigkeit umfassen, um einfach Wärme abzuleiten. Beispielsweise kann die Wärmeableitungseinheit 400 aus Metall, Keramik oder Kunststoff gemacht sein. Jedoch sind die vorliegenden erfindungsgemäßen Konzepte nicht darauf begrenzt und die Wärmeableitungseinheit 400 kann aus irgend einem anderen Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit gemacht sein.
Die Wärmeableitungseinheit 400 kann eine Abdeckung 410 aufweisen, welche die Aufnahmebohrung 210 abdeckt, die von der oberen Oberfläche 210 der Lichtstreueinheit 200 und einen Körper 420, der sich von einer unteren Oberfläche der Abdeckung 410 nach oben geöffnet ist und in die Aufnahmebohrung 210 eingefügt ist.
Die Abdeckung 410 kann eine Form aufweisen, die derer der Aufnahmebohrung 210 entspricht, so dass die Aufnahmebohrung 210 nicht freiliegend ist, wenn von der Abdeckung bedeckt 410.
Der Körper 42 kann eine Schnittfläche mit einer Größe, kleiner als die der Aufnahmebohrung 210 aufweisen, so dass sie in die Aufnahmebohrung 210 eingefügt werden kann. Eine Endoberfläche 421 des Körpers 420 erstreckt sich von der unteren Oberfläche der Abdeckung 410. Die Endoberfläche 421 kann eine Dicke, grösser als diejenige der Lichtstreueinheit 200 aufweisen, so dass sie von der unteren Oberfläche 202 der Lichtstreueinheit 200 durch die Aufnahmebohrung 210 auswärts vorstehen kann.
Die Lichtquelleneinheit 100 kann fest an einer äußeren Oberfläche des Körpers 420 angebracht sein. So kann ein Teil des Körpers 420, an der die Lichtquelleneinheit 100 befestigt ist, kann mit einer Schnittstruktur entsprechend der Ringform der Platte 110 der Lichtquelleneinheit 100. Wenn beispielsweise die Platte 110 eine viereckige Kreisringform aufweist, kann der Körper 420 auch einen viereckigen Abschnitt aufweisen. Somit kann die Platte 110 an einer äußeren Oberfläche des Körpers 420 befestigt sein.
Selbstverständlich kann die Kreisringform der Platte 110 so geändert werden, dass sie der Querschnittsstruktur des Körpers 420 entspricht. Die Profilstruktur (sectional structure) des Körpers 420 kann unterschiedlich modifiziert werden, gemäß einer Schnittstruktur der Aufnahmebohrung 210.
Die Wärmeableitungseinheit 400 kann als ein Trägerelement dienen, das die Lichtquelleneinheit 100 trägt und als Wärmesenken-Element, das Wärme von der Lichtquelleneinheit 100 ableitet. Im einzelnen kann die Lichtquelleneinheit 100 fest an der äußeren Oberfläche des Körpers 420 angebracht sein, und kann durch Einführen in die Aufnahmebohrung 210, zusammen mit dem Körper 420 angeordnet sein. Dabei kann das lichtemittierende Element 120 der Lichtquelleneinheit 100 so positioniert werden, dass es zu einer inneren Oberfläche 211 der Aufnahmebohrung 210 zeigt.
Mit dem Körper 420, der in die Aufnahmebohrung 210 eingefügt ist, kann die Abdeckung 410 die Aufnahmebohrung 210 abdecken und von der oberen Oberfläche 201 der Lichtstreueinheit 200 freigelegt sein. Damit kann, von der Lichtquelleneinheit 100 erzeugte Wärme zu der Abdeckung 410, durch die Körpereinheit 420 übertragen werden, um nach außen abgeführt zu werden.
Die Gehäuseeinheit 500 kann unter der unteren Oberfläche 202 der Lichtstreueinheit 200 vorgesehen sein, um die Aufnahmebohrung 210, die von der unteren Oberfläche 202 der Lichtstreueinheit 200 geöffnet ist, abzudecken. Die Wärmeableitungseinheit 400 ist an einer Oberfläche der Gehäuseeinheit 500 befestigt und die Basiseinheit 300 kann an der anderen Oberfläche der Gehäuseeinheit 500 befestigt sein.
Die Gehäuseeinheit 500 kann eine hohle Struktur aufweisen, in der eine Öffnung 501 auf einer Oberfläche davon ist, die in Kontakt mit der unteren Oberfläche 202 der Lichtstreueinheit 200 ist, und durch ein Verfahren, wie beispielsweise Spritzgießen, oder dergleichen, mit z. B. einem Harzmaterial hergestellt werden kann.
Ein Flansch 510 kann auf der einen Oberfläche der Gehäuseeinheit 500 gebildet werden und entlang des Umfangs der Gehäuseeinheit 500 hervorstehen. Eine Stufe 520 kann in dem Flansch 510 entlang des Umfangs der Öffnung 501 gebildet werden und in die Aufnahmebohrung 210 eingefügt werden, so dass sie in Kontakt mit der inneren Oberfläche 211 der Aufnahmebohrung 210 ist.
Die Endoberfläche 421 des Körpers 420 der Wärmeableiteinheit 400 kann so angeordnet werden, dass sie nach außen von der unteren Oberfläche 202 der Lichtstreueinheit 200 hervorsteht, durch die Aufnahmebohrung 210 läuft, und kann in einer inneren Oberfläche 502 der Gehäuseeinheit 500 eingefügt sein und lösbar daran befestigt sein. Im Einzelnen kann die innere Oberfläche 502 eine erste Befestigungseinheit 530 aufweisen, die darauf ausgebildet ist, und die erste Befestigungseinheit 530 kann beispielsweise einen Anschlagvorsprung (stopping protrusion) umfassen. Der Körper 420 kann eine Befestigungsaushöhlung 422 aufweisen, die entsprechend des Anschlagvorsprungs gestaltet ist. Die Befestigungsaushöhlung 422 kann sich von der Endoberfläche 421 des Körpers 420 zu der Abdeckung 410 erstrecken und so gebogen sein, dass sie die eine ”L”-artige Form aufweist. In einem Zustand, in dem die Befestigungsaushöhlung 422 und die erste Befestigungseinheit 530 ineinander eingerastet sind, kann folglich die Wärmeableitungseinheit 400 in die Aufnahmebohrung 210 eingesetzt und gedreht sein, wobei die Wärmeableitungseinheit 400 an der Gehäuseeinheit 500 befestigt werden kann.
In der vorliegenden Ausführungsform ist veranschaulicht, dass der Anschlagvorsprung als die erste Befestigungseinheit 530 auf der inneren Oberfläche 502 der Gehäuseeinheit 500 ausgebildet ist, um ein Befestigen der Wärmeableitungseinheit 400 an der Gehäuseeinheit 500 zu ermöglichen; jedoch sind die vorliegenden erfindungsgemäßen Konzepte nicht darauf begrenzt. Beispielsweise kann die erste Befestigungseinheit 530 ein Gewinde umfassen. Dabei kann der Körper 420 ein Gewinde, entsprechend dem der ersten Befestigungseinheit 530 aufweisen, und in diesem Fall können die Wärmeableitungseinheit 400 und die Gehäuseeinheit 500 so befestigt sein, dass sie lösbar in einer Schrauben-Befestigungsweise befestigt sein.
Die äußere Oberfläche 503 der Gehäuseeinheit 500 kann eine zweite Befestigungseinheit 540 aufweisen, die darauf gebildet ist und lösbar an der Basiseinheit 300 befestigt ist. Die zweite Befestigungseinheit 540 kann ein Gewinde umfassen. Dadurch können die Gehäuseeinheit 500 und die Basiseinheit 300 lösbar in einer Schrauben-Befestigungsweise mittels einem Gewinde, das an der Basiseinheit 300 gebildet ist und dem Gewinde der zweiten Befestigungseinheit 540 befestigt werden. In der vorliegenden Ausführungsform kann die andere Oberfläche der Gehäuseeinheit 500 als die äußere Oberfläche 503 der Gehäuseeinheit 500 verstanden werden.
In der vorliegenden Ausführungsform ist veranschaulicht, dass das Gewinde als die zweite Befestigungseinheit 540 auf der äußeren Oberfläche der Gehäuseeinheit 500 gebildet ist, um an der Basiseinheit 300 befestigt zu sein, aber die vorliegenden erfindungsgemäßen Konzepte sind nicht darauf begrenzt. Beispielsweise kann die zweite Befestigungseinheit 540 ein Schnappverbindungs-Element aufweisen, das an der Basiseinheit 300 in einer Schnappbefestigungsweise angebracht ist.
18A ist eine Ansicht, die schematisch eine Oberflächenbeleuchtungsstärke einer Belichtungsvorrichtung, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden erfindungsgemäßen Konzepte darstellt, und 18B ist ein Graph, der eine schematische Lichtverteilungskurve darstellt.
Wie in dem Graph einer Lichtverteilungskurve gezeigt, ist es ersichtlich, dass Licht auch nach hinten, sowie nach vorne ausgestrahlt wird, ausgehend von einer optischen Achse, wodurch rückwärtige Lichtverteilung gegeben ist. Im Falle der Lichtverteilung, wird eine Menge des seitlich und nach hinten gestrahlten Lichts, relativ zu einer Menge von nach vorne gestrahltem Licht verringert, aber es kann gesehen werden, dass die Verteilung im Gesamten relativ gleichmäßig ist.
19 veranschaulicht eine Modifikation der Lichtstreueinheit. Wie in 19 dargestellt, kann eine Lichtstreueinheit 200' ein reflektierendes Element 220 enthalten, das auf einem Teilbereich der unteren Oberfläche 202 angebracht ist.
Das reflektierende Element 220 dient zur Erhöhung der Lichtmenge, die sich vorwärts, d. h. in Richtung der oberen Oberfläche 201 bewegt, die Teil des Lichts ist, das nach außen durch die Lichtstreueinheit 200' ausgestrahlt wird. In diesem Fall, da das reflektierende Element 220 der Erhöhung einer Lichtmenge dient, die sich vorwärts, relativ zu einer Lichtmenge, die sich nach hinten bewegt, muss das reflektierende Element 220 nicht notwendigerweise eine Struktur zum vollständigen Reflektieren von Licht aufweisen, um Licht zu blockieren, bevor es nach hinten gestrahlt wird. Dadurch kann das reflektierende Element 220 eine Lichttransmitivität und Reflektivität eines Grades aufweisen und kann so gebildet werden, dass sie einen Teilbereich der unteren Oberfläche 202 abdeckt.
Das Einstellen einer Lichtmenge kann durch die Struktur der unteren Oberfläche 202 selbst, d. h. durch eine gekrümmten Oberfläche, zu einem Grad implementiert werden. Somit kann das reflektierende Element 220 optional sein.
Das reflektierende Element 220 kann durch Aufbringen von weißer Farbe oder einem reflektierenden Material auf die unteren Oberfläche 202 gebildet werden, oder kann als eine Folie gebildet und befestigt sein. Das reflektierende Material kann ein weißes Pulver umfassen, das aus einem Material ist, aus einem oder mehreren der Gruppe aus SiO₂, TiO₂, Al₂O₃, oder dergleichen. Das reflektierende Material kann in einem Harz oder dergleichen enthalten sein, um aufgetragen oder angebracht zu werden.
Außerdem kann das reflektierende Element 220 durch direktes Verarbeiten der unteren Oberfläche 202 gebildet werden. Beispielsweise kann die untere Oberfläche 202 einem Sandstrahlverfahren unterworfen sein, um eine Feinrauhigkeit darauf zu haben, und die untere Oberfläche 202 kann ihrerseits so verarbeitet sein, dass sie lichtlichtdurchlässig oder lichtundurchlässig ist.
20A bis 20D sind Draufsichten, sie schematisch eine Modifikation der Lichtstreueinheit veranschaulichen. Die Lichtstreueinheit, nach einer Modifikation, wie in 20A bis 20D, weist eine Struktur auf, die im Wesentlichen dieselbe ist, wie jene der Ausführungsform dargestellt in 1 und 2, mit Ausnahme der Struktur der Aufnahmebohrung 210 der Lichtstreueinheit 200. Folglich wird im Folgenden auf Beschreibungen, welche die gleichen wie die der ersten Ausführungsform sind, verzichtet und die Struktur der Aufnahmebohrung wird beschrieben werden.
In 1 und 2 ist die innere Oberfläche 211 der Aufnahmebohrung 210 als Kreisform, entsprechend der Form der äußeren Oberfläche 203 der Lichtstreueinheit 200 dargestellt. Allerdings sind die vorliegenden erfindungsgemäßen Konzepte nicht auf die Struktur beschränkt, in der die innere Oberfläche 211 der Aufnahmebohrung 210 der Lichtstreueinheit 200 eine Kreisform aufweist. Wie beispielsweise in 20(a) dargestellt, kann die innere Oberfläche 211 einer Aufnahmebohrung 210-1 eine viereckige Struktur aufweisen. Die Innenfläche 211 kann nämlich eine viereckige Struktur, entsprechend der Struktur der Lichtquelle 100 aufweisen, die eine viereckige Ringstruktur hat.
Wie auch dargestellt in 20B, kann die innere Oberfläche 211 einer Aufnahmebohrung 210-2 eine fünfeckige Struktur aufweisen. Wie auch dargestellt in 20B, kann die innere Oberfläche 211 einer Aufnahmebohrung 210-3 eine hexagonale Struktur aufweisen. Wie in 20D dargestellt, kann die innere Oberfläche 211 einer Aufnahmebohrung 210-4 eine achteckige Struktur aufweisen. Entsprechend kann die innere Oberfläche 211 verschiedene polygonale Strukturen haben.
21A bis 21D sind Draufsichten, die schematisch eine weiteren Modifikation der Lichtstreueinheit aus 1 darstellen. Die Lichtstreueinheit, nach einer Modifikation, wie in 21A bis 21D, weist eine Struktur auf, die im Wesentlichen dieselbe ist, wie jene der Ausführungsform, dargestellt in 1 und 2, mit Ausnahme der Struktur der Lichtstreueinheit 200. Folglich wird im Folgenden auf Beschreibungen der gleichen Konfiguration, wie die der vorherigen Ausführungsform, verzichtet und die Struktur der äußeren Oberfläche der Lichtstreueinheit wird beschrieben werden.
In 1 und 2, ist die äußere Oberfläche 203 der Lichtstreueinheit 200 so dargestellt, dass sie eine kreisförmige Struktur aufweist. Allerdings sind die vorliegenden erfindungsgemäßen Konzepte nicht auf die Struktur beschränkt, in der die äußere Oberfläche 211 der Lichtstreueinheit eine Kreisform aufweist. Wie beispielsweise in 21A dargestellt, kann die äußere Oberfläche 203 einer Lichtstreueinheit 210-1 eine viereckige Struktur aufweisen.
Die äußere Oberfläche 203 einer Lichtstreueinheit 200-1 kann nämlich eine viereckige Struktur, entsprechend der Struktur der Lichtquelle 100 aufweisen, die eine viereckige Ringstruktur hat.
Wie auch in 21B dargestellt, kann die äußere Oberfläche 203 der Lichtstreueinheit 200-2 eine fünfeckige Struktur aufweisen. Wie auch in 21C dargestellt, kann die äußere Oberfläche 203 der Lichtstreueinheit 200-3 eine fünfeckige Struktur aufweisen. Wie in 21D auch dargestellt, kann die äußere Oberfläche 203 der Lichtstreueinheit 200-4 eine achteckige Struktur aufweisen. Entsprechend kann die äußere Oberfläche 203 verschiedene polygonale Strukturen haben.
Die Struktur der inneren Oberfläche 211 der Aufnahmebohrung 210 ist nicht auf die kreisförmige Struktur, wie dargestellt beschränkt, sondern kann unterschiedlich modifizierten werden, wie in 20A bis 20D dargestellt.
22A und 22B veranschaulichen eine andere Ausführungsform der Lichtstreueinheit. Die Lichtstreueinheit, nach einer Modifikation, wie in 22A und 22B dargestellt, weist im Wesentlichen die gleiche Struktur auf, wie die der hierin veranschaulichten Ausführungsform, wie zum Beispiel in der Ausführungsform aus 1, 2, 20A bis 20D, und 21A bis 21D, außer einer inneren Struktur einer inneren Oberfläche der Aufnahmebohrung. Folglich wird im Folgenden auf Beschreibungen der gleichen Konfiguration, wie die der vorherigen Ausführungsform, verzichtet und die Struktur der inneren Oberfläche der Aufnahmebohrung wird beschrieben werden.
Wie in 22A und 22B dargestellt, kann die innere Oberfläche 211 einer Aufnahmebohrung 210-5 einer Lichtstreueinheit 200-5 eine lichtbrechenden Struktur 230 aufweisen, die es dem Licht, das in das Innere der Lichtstreueinheit 200-5 einfällt, ermöglicht breiter gestreut zu werden.
Die lichtbrechende Struktur 230 kann eine konkav geformte Aussparung aufweisen, die an der inneren Oberfläche 211 der Lichtstreueinheit 200-5 gebildet ist. Eine Vielzahl von lichtbrechenden Strukturen 230 mit der vertieften Form können entlang des Umfangs der inneren Oberfläche 211 gebildet werden und zu der Lichtquelleneinheit 100 zeigen.
Währenddessen kann ein feiner Vorsprung weiter auf einer Oberfläche der lichtbrechenden Struktur 230 ausgebildet werden, d. h. die Aussparung.
23a ist eine Ansicht, die schematisch die Oberflächenintensität der Beleuchtung des lichtemittierende Elements, gemäß der Ausführungsform von 22A darstellt, und 23B ist ein Graph, der schematisch eine Lichtverteilungskurve zeigt.
Wie in dem Graph einer Lichtverteilungskurve gezeigt, ist es ersichtlich, dass Licht auch nach hinten, sowie nach vorne ausgestrahlt wird, ausgehend von einer optischen Achse, wodurch rückwärtige Lichtverteilung gegeben ist. Jedoch im Gegensatz zu dem Fall 18B, wird bei Lichtverteilung eine nach vorne gestrahlte Lichtmenge reduziert, während eine seitlich gestrahlte Lichtmenge relativ vergrößert wird. Das ist deshalb so, weil eine Menge des Lichts, das in die seitliche Richtung gestreut wird, sich innerhalb der Lichtstreueinheit 200-5 aufgrund der lichtbrechenden Struktur 230 erhöht, so dass die Menge an Lichtenergie, die in eine seitliche Richtung gestrahlt wird, erhöht wird. Eine Wirkung der Lichtverteilung kann durch eine Oberflächen-Beleuchtungsintensität bestätigt werden, wie in 23A dargestellt. Nämlich Im Vergleich zu dem Fall von 18A, ist das Licht, das zwischen den lichtemittierenden Elementen ausgestrahlt wird erhöht, wodurch eine, im Gesamten gleichmäßige Beleuchtungsintensität erhalten wird. Dabei wird jedoch, im Vergleich zum Fall von 18B, die rückwärtige Lichtverteilung relativ reduziert.
Die Belichtungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden erfinderischen Ideen hat einen Vorteil darin, dass eine Struktur der Lichtstreueinheit 200 wahlweise, gemäß einem Belichtungsaufbau genutzt werden kann. Eine Belichtungskonstruktion, die dringend rückwärtige Lichtverteilung erfordert kann die Lichtstreueinheiten 200, 200-1, 200-2, 200-3 und 200-4 verwenden, welche die Strukturen, wie in 1, 2, und 19 bis 21 dargestellt aufweisen. Außerdem kann eine Belichtungskonstruktion, die dringend eine seitliche Lichtverteilung erfordert, die Lichtstreueinheit 200-5, mit der in 22A bis 22D dargestellten Struktur verwenden. Außerdem können die Lichtstreueinheiten 200, 200-1, 200-2, 200-3, 200-4, und 200-5 einfach durch Befestigen der Wärmeableitungseinheit 400 und der Gehäuseeinheit 500 ersetzt werden.
Eine Belichtungsvorrichtung, gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden erfindungsgemäßen Konzepte wird mit Bezug auf 24 bis 26B beschrieben. 24 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Belichtungsvorrichtung, gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden erfindungsgemäßen Konzepte darstellt. 25 ist eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung, welche die Belichtungsvorrichtung aus 24 veranschaulicht. 26A und 26B sind auseinandergezogene perspektivische Ansichten, die schematisch verschiedene Ausführungsformen einer Lichtstreueinheit der Belichtungsvorrichtung aus 25 darstellen.
Die Belichtungsvorrichtung, gemäß einem Ausführungsbeispiel, wie in 24 bis 26B dargestellt, weist eine Struktur auf, die im Wesentlichen dieselbe ist, wie jene der Ausführungsform, dargestellt in 1 bis 22, mit Ausnahme der Struktur der Lichtstreueinheit. Folglich wird im Folgenden auf Beschreibungen der gleichen Konfiguration, wie die der vorherigen Ausführungsform, verzichtet und die Struktur der Lichtstreueinheit wird beschrieben werden.
Wie in 24 bis 26B veranschaulicht, kann eine Belichtungseinrichtung 1', gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden erfindungsgemäßen Konzepte die Lichtquelleneinheit 100 enthalten, die Licht radial ausstrahlt, eine Lichtstreueinheit 600 enthalten, die dem radial abgestrahlten Licht ermöglicht dadurch übertragen und nach außen davon abgestrahlt zu werden, und die Basiseinheit 300 enthalten, welche die Lichtquelleneinheit 100 mit Strom versorgt. Die Belichtungsvorrichtung 1' kann ferner die Wärmeableitungseinheit 400 und die Gehäuseeinheit 500 beinhalten.
Die Lichtstreueinheit 600 ermöglicht radial von der Lichtquelleneinheit 100 ausgestrahltem Licht, durch sie hindurch übertragen zu werden und davon nach außen emittiert zu werden. Die Lichtstreueinheit 600 kann auch einen Lichtverteilungsbereich so verbreitern, dass das nach außen emittierte Licht seitlich und rückwärtig, sowie nach vorne gestrahlt wird.
Die Lichtstreueinheit 600 kann aus einem Kunststoffmaterial mit einer Transparenz gemacht sein, um zu ermöglichen, dass Licht von der Lichtquelleneinheit 100 dadurch übertragen und nach außen gestrahlt wird. Beispielsweise kann das Material Polycarbonat (PC), Polymethylmethacrylat (PMMA) und dergleichen enthalten. Die Lichtstreueinheit 600 kann auch aus einem Glasmaterial gemacht sein, jedoch sind die vorliegenden erfindungsgemäßen Konzepte nicht darauf begrenzt.
Die Lichtstreueinheit 600 kann eine Hohlstruktur aufweisen. Nämlich, im Gegensatz zur ersten Ausführungsform, in der die Lichtstreueinheit eine feste Struktur hat, wie in 1 bis 22B dargestellt, kann die Lichtstreueinheit 600, nach der hier vorliegenden Ausführungsform, eine Hohlstruktur aufweisen, um einem Innenraum zur Aufnahme der Lichtquelleneinheit darin zu bilden.
Die Lichtstreueinheit 600 kann eine obere Oberfläche 601, eine untere Oberfläche 602, und eine äußere Oberfläche 603 aufweisen, welche die obere Oberfläche 601 und die untere Oberfläche 602 verbindet und kann eine dünne Plattenstruktur aufweisen. Dabei kann eine Dicke, die durch die obere Oberfläche 601 und die untere Oberfläche 602 der Lichtstreueinheit 600 festgelegt ist, einer Dicke der Lichtquelleneinheit 100 entsprechen. Die Lichtstreueinheit 600 kann nämlich eine Dicke, entsprechend einer Höhe der vertikal positionierten Platte 110 aufweisen. Entsprechend kann die gesamte Belichtungseinrichtung 1' so hergestellt werden, dass sie ein dünneres Profil aufweist.
In der vorliegenden Offenbarung werden Begriffe wie zum Beispiel 'oberer Teilbereich', 'obere Oberfläche', 'unterer Teilbereich', 'Seitenfläche', und Ähnliches mittels den Bezeichnungen bestimmt, und tatsächlich können sich die Begriffe, gemäß einer Richtung, in welche die Belichtungsvorrichtung ausgerichtet ist ändern.
Die obere Oberfläche 601 und die untere Oberfläche 602 können Abschnitte aufweisen, die im Wesentlichen parallel zueinander sind. Die äußere Oberfläche 603 kann sanft gekrümmt sein. Die Lichtstreueinheit 600 kann eine Aufnahmebohrung 610 aufweisen, die in der Mitte davon gebildet ist und die obere Oberfläche 601 und die untere Oberfläche 602 durchdringt. Die obere Oberfläche 601 und die unteren Oberfläche 602 können sich radial von der Aufnahmebohrung 610 bis zur äußeren Oberfläche 603, um einen vorbestimmten Abstand, weg von der Aufnahmebohrung 610 erstrecken. Dementsprechend kann die Lichtstreueinheit 600 eine schlanke Baustruktur mit einer Reifenartigen Form aufweisen, in der die Aufnahmebohrung 610 die Mitte der dünnen Plattenstruktur durchdringt. Durch die Aufnahmebohrung 610 kann die Lichtquelleneinheit 100 aufgenommen und in dem Innenraum angeordneten werden.
Die Lichtstreueinheit 600 kann eine Struktur aufweisen, die in eine Mehrzahl von Abschnittselementen unterteilt ist. Die Lichtstreueinheit 600 kann nämlich durch Kombinieren der Abschnittselemente konfiguriert werden. Wie in 26A dargestellt, kann die Lichtstreueinheit 600' eine Struktur aufweisen, in der Abschnittselemente 630 und 640 horizontal geteilt sind, um symmetrisch zu sein. Wie in 26B dargestellt, kann eine Lichtstreueinheit 600'' auch eine Struktur aufweisen, in der Abschnittselemente 650 und 660 vertikal unterteilt sind, um symmetrisch zu sein.
im der vorliegenden Ausführungsform ist es so dargestellt, dass die Lichtstreueinheiten 600' und 600'' eine Vielzahl von Abschnittselementen 630, 640, 650, und 660 beinhalten, aber die vorliegenden erfindungsgemäßen Konzepte sind nicht darauf begrenzt. Beispielsweise können die Lichtstreueinheit 600, 600', 600'' eine singuläre, einheitliche Struktur aufweisen.
27 ist ein Graph, der eine Lichtverteilungskurve einer Belichtungsvorrichtung von der Art zeigt, die in den 24–26B dargestellt sind. Unter Berücksichtigung des Graphen, der eine Lichtverteilungskurve zeigt, kann man sehen, dass Licht seitlich und nach hinten, sowie nach vorne gestrahlt wird, auf der Grundlage einer optischen Achse, was eine rückwärtige Lichtverteilung bringt. In dieser Lichtverteilung ist eine Lichtmenge, die seitlich und nach hinten gestrahlt wird reduziert, bezogen auf eine Lichtenge, die nach vorne abgestrahlt wird, aber im Gegensatz zu der Lichtverteilungskurve, die in 18B dargestellt ist, ist eine im Gesamten glatte Verteilung ersichtlich.
Ein Belichtungssystem, welches die oben beschriebene Belichtungsvorrichtung benutzt wird mit Bezug auf 28 und 31 beschrieben. Das Belichtungssystem gemäß der hier vorliegenden Ausführungsform kann eine Belichtungsvorrichtung mit einer empfindlichen (oder emotionalen) Beleuchtung erbringen, die zum automatischen Einstellen eine Farbtemperatur, gemäß einer Umgebung (z. B. Temperatur- und Feuchtigkeitszuständen) geeignet ist und sich auf menschliche Bedürfnissen anzupassen, statt als einfache Belichtungseinrichtung zu dienen.
28 ist ein Blockdiagramm, welches schematisch ein Beleuchtungssystem, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden erfinderischen Ideen darstellt.
Bezugnehmend auf 28, kann ein Beleuchtungssystem 10000 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden erfinderischen Ideen, folgendes aufweisen: eine Erfassungseinheit 10010, Steuereinheit 10020, eine Ansteuereinheit 10030, und eine Belichtungseinheit 10040.
Die Erfassungseinheit 10010 kann in einem Innen- oder Außenbereich installiert werden, und kann einen Temperatursensor 10011 und einen Feuchtigkeitssensor 10012 aufweisen, um mindestens einen Luftzustand unter der Umgebungstemperatur und Feuchtigkeit zu messen. Die Erfassungseinheit 10010 überträgt den wenigstens einen gemessenen Luftzustand, d. h. wenigstens eine von der Temperatur und Feuchtigkeit, an die Steuereinheit 10020, die elektrisch mit dieser verbunden ist.
Die Steuereinheit 10020 kann die Temperatur und Feuchtigkeit der gemessenen Luft mit Luftzustandseinstellungen (ein Temperatur- und eine Feuchtigkeitsbereich) vergleichen, die zuvor von einem Benutzer eingestellt werden, und kann eine Farbtemperatur der Belichtungseinheit 10040 bestimmen, die dem Luftzustand, entsprechend den Vergleichsergebnissen entspricht. Die Steuereinheit 10020 ist elektrisch mit der Ansteuereinheit 10030 verbunden, und steuert die Antriebseinheit 10030, um die Belichtungseinheit 10040 zu betreiben.
Die Belichtungseinheit 10040 arbeitet gemäß einer angelegten Leistung von der Ansteuereinheit 1003. Die Belichtungseinheit 10040 kann mindestens eine Belichtungseinrichtung, wie dargestellt in 1 enthalten. Wie beispielsweise in 29 dargestellt, kann die Belichtungseinheit 10040 eine erste Belichtungsvorrichtung 10041 und eine zweite Belichtungseinrichtung 10042 umfassen, die unterschiedliche Farbtemperaturen aufweisen, und jede der ersten Belichtungsvorrichtungen 10041 und den zweiten Belichtungsvorrichtungen 10042 kann mehrere lichtemittierende Elemente enthalten, die das gleiche weiße Licht emittieren.
Die erste Belichtungseinrichtung 10041 kann weißes Licht mit einer ersten Farbtemperatur emittieren, und die zweite Belichtungseinrichtung 10042 kann weißes Licht mit einer zweiten Farbtemperatur emittieren. Dabei kann die erste Farbtemperatur niedriger sein, als die zweite Farbtemperatur. Umgekehrt, kann die erste Farbtemperatur höher sein, als die zweite Farbtemperatur. Dabei entspricht weißes Licht, mit einer relativ niedrigen Farbtemperatur, einem warmer weißen Licht, und weißes Licht mit relativ hoher Farbtemperatur entspricht kaltem weißen Licht. Wenn der Strom an die erste und zweite Belichtungseinrichtung 10041 und 10042 angelegt ist, emittieren die erste und zweite Belichtungseinrichtungen 10041 und 10042 weißes Licht mit jeweils einer ersten Farbtemperatur und einer zweiten Farbtemperatur, und die jeweiligen weißen Lichtstrahlen sind vermischt, um weißes Licht mit einer Farbtemperatur zu liefern, die durch die Steuereinheit 10020 bestimmt ist.
Im Einzelnen kann in einem Fall, in dem die erste Farbtemperatur niedriger ist als die zweite Farbtemperatur, wenn eine, durch die Steuereinheit 10020 bestimmte Farbtemperatur relativ hoch ist, eine Lichtmenge der ersten Belichtungseinrichtung 10041 reduziert werden und die der zweiten Belichtungseinrichtung 10042 kann erhöht werden, um gemischtes weißes Licht mit der vorbestimmten Farbtemperatur zu implementieren. Wenn umgekehrt die vorgegebene Farbtemperatur relativ niedrig ist, kann eine Menge der ersten Belichtungseinrichtung 10041 gesteigert werden und die der zweiten Belichtungseinrichtung 10042 kann reduziert werden, um gemischtes weißes Licht mit der vorbestimmten Farbtemperatur zu implementieren. Dabei kann die Lichtmenge der jeweiligen Belichtungsvorrichtungen 10041 und 10042 durch Einstellen einer Lichtmenge der gesamten lichtemittierenden Elemente durch Leistungsregelung umgesetzt werden, oder kann durch Einstellen der Menge von angesteuerten lichtemittierenden Elementen umgesetzt werden.
30 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Steuerung des Belichtungssystems veranschaulicht, wie es in 28 dargestellt ist. In Bezug auf 30, stellt ein Benutzer zuerst eine Farbtemperatur, gemäß einem Temperatur- und Feuchtigkeitsbereich, durch die Steuereinheit 10020 ein (S10). Die eingestellten Temperatur- und Feuchtigkeitsdaten werden in der Steuereinheit 10020 gespeichert.
Wenn im Allgemeinen eine Farbtemperatur gleich oder höher als 6000 K ist, kann eine Farbe, die ein kühles Gefühl vermittelt erzeugt werden, wie beispielsweise Blau, und wenn eine Farbtemperatur geringer ist als 4000 k, kann eine Farbe produziert werden, die ein warmes Gefühl vermittelt, wie beispielsweise rot. Wenn folglich in der vorliegenden Ausführungsform, eine Temperatur und Feuchtigkeit jeweils 20°C und 60% überschreiten, kann der Benutzer die Belichtungseinheit 10040 durch die Steuereinheit 10020 so einstellten, dass sie so eingeschaltet ist, dass sie eine Farbtemperatur von mehr als 6000 K hat, wenn ein Temperatur- und ein Feuchtigkeitsbereich jeweils von 10°C bis 20°C und von 40% bis 60% reicht, kann der Benutzer die Belichtungseinheit 10040 durch die Steuereinheit 10020 so einstellten, dass sie so eingeschaltet ist, dass sie eine Farbtemperatur zwischen 4000 K bis 6000 K hat, und wenn eine Temperatur und eine Feuchtigkeit jeweils geringer ist als 10°C und 60%, kann der Benutzer die Belichtungseinheit 10040 durch die Steuereinheit 10020 so einstellten, dass sie so eingeschaltet ist, dass sie eine Farbtemperatur von weniger als 4000 K hat.
Als nächstes misst die Erfassungseinheit 10010 mindestens einen Zustand unter Umgebungstemperatur und Luftfeuchtigkeit (S20). Die durch die Erfassungseinheit 10010 gemessene Temperatur und Feuchtigkeit wird zu der Steuereinheit 10020 übertragen.
Anschließend vergleicht die Steuereinheit 10020 die Messwerte, die von der Erfassungseinheit 10010 übertragen werden, mit voreingestellten Werten (S30). Dabei sind die Messwerte die Temperatur- und Feuchtigkeitsdaten, gemessen von der Erfassungseinheit 10010 und die voreingestellten Werte sind Temperatur- und Feuchtigkeitswerte, die vorher von dem Benutzer gesetzt werden und in der Steuereinheit 10020 gespeichert werden. Die Steuereinheit 10020 vergleicht nämlich die gemessenen Temperatur- und Luftfeuchtigkeitspegel mit voreingestellten Temperatur- und Feuchtigkeitspegeln.
Die Steuereinheit 10020 ermittelt, ob die Messwerte die voreingestellten Wertebereiche erfüllen (S40). Wenn die Messwerte die voreingestellten Wertebereiche erfüllen, behält die Steuereinheit 10020 eine aktuelle Farbtemperatur bei, und fährt mit dem Messen von Temperatur und Feuchtigkeit fort (S20). Wenn währenddessen die Messwerte den voreingestellten Wertebereichen nicht genügen, erfasst die Steuereinheit 10020 voreingestellte werte, entsprechend den Messwerten, und ermittelt eine entsprechende Farbtemperatur (S50). Danach regelt die Steuereinheit 10020 die Ansteuereinheit 10030, um die Belichtungseinheit 10040 so anzusteuern, damit sie die vorbestimmte Farbtemperatur hat.
Dann steuert die Ansteuereinheit 10030 die Belichtungseinheit 10040 an, dass sie die vorbestimmte Farbtemperatur hat (S60). Die Ansteuereinheit 10030 liefert nämlich erforderliche Leistung zum Ansteuern der Belichtungseinheit 10040, um die vorbestimmten Farbtemperatur zu implementieren. Dementsprechend kann die Belichtungseinheit 10040 so eingestellt werden, dass sie eine Farbtemperatur entsprechend der Temperatur und Feuchtigkeit aufweist, die zuvor durch den Benutzer nach einer Umgebungstemperatur und Feuchtigkeit eingestellt wurde.
Auf diese Weise ist das Belichtungssystem in der Lage, automatisch eine Farbtemperatur der Innenraum-Belichtungseinheit, gemäß Änderungen der Umgebungstemperatur und Feuchtigkeit zu regulieren, wodurch die menschlichen Stimmungen, in Abhängigkeit von Veränderungen in der umgebenden natürlichen Umgebung befriedigt wird und psychologische Stabilität geschaffen wird.
31 ist eine Ansicht, die schematisch die Verwendung des Belichtungssystems veranschaulicht, wie sie in 28 dargestellt ist. Wie in 31 dargestellt, kann die Belichtungseinheit 10040 an der Decke als Innenraumleuchte installiert sein. Dabei kann die Erfassungseinheit 10010 als eine separate Vorrichtung implementiert werden und an einer Außenwand, zum Messen der Außentemperatur und Feuchtigkeit angebracht sein. Die Steuereinheit 10020 kann in einem Innenbereich installiert werden, um dem Benutzer zu gestatten, leicht Einstellungs- und Ermittlungsvorgänge durchzuführen. Allerdings sind die Belichtungssysteme gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden erfinderischen Ideen nicht darauf begrenzt, und können an der Wand an Stelle einer Innenbelichtungsvorrichtung installiert sein oder kann als eine Lampe angewendet werden, wie eine Tischleuchte oder dergleichen, die in Innen- und Außenbereichen verwendet werden kann.
Ein anderes Beispiel eines Belichtungssystems, das die vorgenannte Belichtungsvorrichtung benutzt, wird beschrieben werden, mit Bezug auf 32 bis 35 beschrieben werden. Das Belichtungssystem, gemäß der vorliegenden Ausführungsform, kann eine vorgegebene Regelung automatisch ausführen, durch Erfassen einer Bewegung eines zu überwachenden Ziels und einer Beleuchtungsintensität an einer Stelle des zu überwachenden.
32 ist ein Blockdiagramm, welches schematisch ein Belichtungssystem, gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden erfinderischen Ideen darstellt.
Bezogen auf 32, beinhaltet ein Belichtungssystem 10000', nach der vorliegenden Ausführungsform, ein drahtloses Sensormodul 10100 und eine drahtlose Belichtungssteuervorrichtung 10200.
Das drahtlose Erfassungsmodul 10100 kann einen Bewegungssensor 10110, einen Beleuchtungsintensitätssensor 10120 zum Erfassen einer Beleuchtungsstärke, und eine erste drahtlose Kommunikationseinheit enthalten, zum Erzeugen eines drahtlosen Signals, welches ein Bewegungserfassungssignal von dem Bewegungssensor 10110 und ein Beleuchtungsintensitäts-Erfassungssignal von dem Beleuchtungsintensitätssensor 10120 beinhaltet und das einem vorbestimmten Kommunikationsprotokoll entspricht und übertragen kann. Die erste drahtlose Kommunikationseinheit kann als eine erste ZigBee-Kommunikationseinheit 10130 zum Erzeugen eines ZigBee-Signals konfiguriert werden, welches einem vorbestimmten Kommunikationsprotokoll entspricht und kann übertragen werden.
Die drahtlose Belichtungssteuervorrichtung 10200 kann eine zweite drahtlose Kommunikationseinheit enthalten, zum Empfangen eines drahtlosen Signals von der ersten drahtlosen Kommunikationseinheit und zum Wiederherstellen eines Sensorsignals, eine Sensorsignalauswerteeinheit 10220 zum Auswerten des erfassten Signals von der zweiten drahtlosen Kommunikationseinheit, und eine Betriebssteuereinheit 10230 zum Ausführen einer vorgegebenen Steuerung, basierend auf Auswerte-Ergebnissen von der Sensorsignalauswerteeinheit 10220. Die zweite drahtlose Kommunikationseinheit kann als eine zweite ZigBee-Kommunikationseinheit 10210 konfiguriert werden, zum Empfangen eines ZigBee-Signals von der ersten ZigBee-Kommunikationseinheit und zum Wiederherstellen eines Sensorsignals.
33 ist eine Ansicht, welche ein Format eines ZigBee-Signals, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden erfinderischen Ideen veranschaulicht.
Bezugnehmend auf 33, kann das ZigBee-Signal von der ersten ZigBee-Kommunikationseinheit 10130 Kanalinformation (CH) umfassen, die einen Kommunikationskanal definieren, eine drahtlose Netzwerkidentifikations-(ID)Information (PAN_ID) umfassen, die ein drahtloses Netzwerk definiert, eine Geräteadresse (Ded_Add) umfassen, zum Bezeichnen einer Zielvorrichtung, und Sensordaten einschließlich der Bewegungs- und Beleuchtungsintensitätssignals umfassen.
Auch das ZigBee-Signal von der zweiten ZigBee-Kommunikationseinheit 10210 kann Kanalinformation (CH) umfassen, die einen Kommunikationskanal definieren, eine drahtlose Netzwerkidentifikations-(ID)Information (PAN_ID) umfassen, die ein drahtloses Netzwerk definiert, eine Geräteadresse (Ded_Add) umfassen, zum Bezeichnen einer Zielvorrichtung, und Sensordaten einschließlich der Bewegungs- und Beleuchtungsintensitätssignals umfassen.
Die Sensorsignalauswerteeinheit 10220 kann das Erfassungssignal von der zweiten ZigBee-Kommunikationseinheit 10210 auswerten, um einen erfüllten Zustand, aus einer Mehrzahl von Zuständen zu erkennen, basierend auf der erfassten Bewegung und der erfassten Beleuchtungsstärke.
Dabei kann die Betriebssteuereinheit 10230 eine Vielzahl der Steuerungen einstellen, basierend auf einer Vielzahl von Zuständen, die durch die Sensorsignalauswerteeinheit 10220 voreingestellt sind, und kann eine Steuerung, entsprechend der Zustände durchführen, die durch die Sensorsignalauswerteeinheit 10220 erfasst ist.
34 ist eine Ansicht, welche die Sensorsignalauswerteeinheit und die Betriebssteuereinheit, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden erfinderischen Ideen veranschaulicht. Bezogen auf 34, kann zum Beispiel die Sensorsignalauswerteeinheit 10220 das Erfassungssignal von der zweiten ZigBee-Kommunikationseinheit 10210 auswerten und einen erfüllten Zustand unter einem ersten, zweiten und dritten Zustand (Zustand 1, Zustand 2, und Zustand 3) erkennen, basierend auf der erfassten Bewegung und erfassten Beleuchtungsstärke.
In diesem Fall kann die Betriebssteuereinheit 10230 eine erste, zweite und dritte Steuerung (Steuerung 1, Steuerung 2, und Steuerung 3) einstellen, entsprechend dem ersten, zweiten und dritten Zustand (Zustand 1, Zustand 2, und Zustand 3), die zuvor durch die Sensorsignalauswerteeinheit 10220 eingestellt wurden, und kann eine Steuerung ausführen, entsprechend dem, durch die Sensorsignalauswerteeinheit 10220 erfassten Zustand.
35 ist ein Ablaufdiagramm, welches einen Betrieb eines drahtlosen Belichtungssystems, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden erfinderischen Ideen veranschaulicht.
in 35, in Operation S110 erkennt der Bewegungssensor 10110 eine Bewegung. In Operation S120 erfasst der Beleuchtungstärkesensor 10120 eine Beleuchtungsstärke 10120. Operation S200 ist ein Verfahren zum Senden und Empfangen eines ZigBee-Signals. Operation S200 kann Operation S130, zum Senden eines ZigBee-Signals, durch die erste ZigBee-Kommunikationseinheit 10130 beinhalten und Operation S210 zum Empfangen des ZigBee-Signals, durch die zweite ZigBee-Kommunikationseinheit 10210. In Operation S220 wertet die Sensorsignalauswerteeinheit 10220 ein Erfassungssignal aus. In Operation S230 führt die Betriebssteuereinheit 10230 eine vorbestimmte Steuerung aus. In Operation S240 wird bestimmt, ob das Belichtungssystem beendet wird.
Operationen des drahtlosen Sensormoduls und der drahtlosen Belichtungssteuervorrichtung, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden erfinderischen Ideen, werden mit Bezug auf 32 bis 35 beschrieben werden.
Zuerst wird das drahtlose Sensormodul 10100 des drahtlosen Belichtungssystems, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden erfinderischen Ideen, beschrieben. Das drahtlose Sensormodul 10100, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden erfinderischen Ideen, ist in einem Bereich installiert, in dem eine Belichtungsvorrichtung eingebaut ist, um eine aktuelle Beleuchtungsstärke des Stroms der Belichtungsvorrichtung zu erfassen und um menschliche Bewegung, nahe der Belichtungsvorrichtung zu erfassen.
Der Bewegungssensor 10110 des drahtlosen Sensormoduls 10100 ist nämlich als ein Infrarotsensor, oder dergleichen konfiguriert, geeignet zum Erfassen eines Menschen. Der Bewegungssensor 10100 erfasst eine Bewegung und führt diese zu der ersten ZigBee-Kommunikationseinheit 10130 (S110 in 35). Der Beleuchtungstärkesensor 10120 des drahtlosen Sensormoduls 10100 erfasst eine Beleuchtungsstärke und führt diese der ersten ZigBee-Kommunikationseinheit 10130 zu (S120).
Dementsprechend erzeugt die erste ZigBee-Kommunikationseinheit 10130 ein ZigBee-Signal, welches das Bewegungserfassungssignal von dem Bewegungssensor 10100 und das Beleuchtungsstärke-Erfassungssignal von dem Beleuchtungstärkesensor 10120 beinhaltet und welches einem voreingestellten Kommunikationsprotokoll entspricht, und überträgt das erzeugte ZigBee-Signal auf drahtlose Art (S130).
Bezugnehmend auf 33, kann das ZigBee-Signal von der ersten ZigBee-Kommunikationseinheit 10130 Kanalinformation (CH) umfassen, die einen Kommunikationskanal definieren, eine drahtlose Netzwerkidentifikations-(ID)Information (PAN_ID) umfassen, die ein drahtloses Netzwerk definiert, eine Geräteadresse (Ded_Add) umfassen, zum Bezeichnen einer Zielvorrichtung, und Sensordaten, und dabei enthalten die Sensordaten die Bewegungs- und Beleuchtungsintensitätssignale.
Als nächstes wird die Belichtungssteuervorrichtung 10200 des drahtlosen Belichtungssystems, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden erfinderischen Ideen, mit Bezug auf 32 bis 35 beschrieben. Die drahtlose Belichtungssteuervorrichtung 10200 des drahtlosen Belichtungssystems kann, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden erfinderischen Ideen, eine vorbestimmte Operation, gemäß einem Wert der Beleuchtungsstärke und einem Bewegungswert steuern, die in einem ZigBee-Signal von dem drahtlosen Sensormodul 10100 enthalten sind.
Die zweite ZigBee-Kommunikationseinheit 10210 der drahtlosen Belichtungssteuervorrichtung 10200 empfängt, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden erfinderischen Ideen, ein ZigBee-Signal von der ersten ZigBee-Kommunikationseinheit 10130, stellt eine Erfassungssignal daraus, wieder her und liefert das wiederhergestellte Erfassungssignal an die Sensorsignalauswerteeinheit 10200 (S210 in 35).
Bezugnehmend auf 33, kann das ZigBee-Signal von der zweiten ZigBee-Kommunikationseinheit 10210 Kanalinformation (CH) umfassen, die einen Kommunikationskanal definieren, eine drahtlose Netzwerkidentifikations-(ID)Information (PAN_ID) umfassen, die ein drahtloses Netzwerk definiert, eine Geräteadresse (Ded_Add) umfassen, zum Bezeichnen einer Zielvorrichtung, und Sensordaten umfassen. Ein drahtloses Netzwerk kann basierend auf der Kanalinformation (CH) und der drahtlosen Netzwerk-ID-Information (PAN_ID) identifiziert werden, und eine erfasste Vorrichtung kann auf Basis der Vorrichtungsadresse erkannt werden. Das Erfassungssignal beinhaltet den Bewegungswert und den Wert der Beleuchtungsstärke.
Bezogen auf 32, wertet die Sensorsignalauswerteeinheit 10220 den Wert der Beleuchtungsstärke und den Bewegungswert aus, die in dem Erfassungssignal von der zweiten ZigBee-Kommunikationseinheit 10210 enthalten sind und liefert Auswerte-Ergebnis an die Betriebssteuereinheit 10230 (S220 in 35).
Dementsprechend kann die Betriebssteuereinheit 10230 eine vorgegebene Steuerung ausführen, gemäß den Auswerteergebnissen von der Sensorsignalauswerteeinheit 10220 (S230).
Die Sensorsignalauswerteeinheit 10220 kann das Erfassungssignal der zweiten ZigBee-Kommunikationseinheit 10210 auswerten und einen erfüllten Zustand, aus einer Mehrzahl von Zuständen erkennen, basierend auf der erfassten Bewegung und der erfassten Beleuchtungsstärke. Dabei kann die Betriebssteuereinheit 10230 eine Vielzahl der Steuerungen einstellen, entsprechend der Vielzahl von Zuständen, die durch die Sensorsignalauswerteeinheit 10220 vorher eingestellt werden, und kann eine Steuerung, entsprechend dem Zustand durchführen, die durch die Sensorsignalauswerteeinheit 10220 erfasst ist.
Zum Beispiel in Bezug auf 34, kann die Sensorsignalauswerteeinheit 10220 einen erfüllten Zustand unter dem ersten, zweiten und dritten Zustand (Zustand 1, Zustand 2, und Zustand 3) erfassen, basierend auf der erfassten menschlichen Bewegung und der erfassten Beleuchtungsstärke, durch Auswerten des Erfassungssignals von der zweiten ZigBee-Kommunikationseinheit 10210.
In diesem Fall kann die Betriebssteuereinheit 10230 die erste, zweite und dritte Steuerung (Steuerung 1, Steuerung 2, und Steuerung 3) einstellen, entsprechend dem ersten, zweiten und dritten Zustand (Zustand 1, Zustand 2, und Zustand 3), die im voraus durch die Sensorsignalauswerteeinheit 10220 eingestellt wurden, und kann eine Steuerung, entsprechend dem Zustand durchführen, die durch die Sensorsignalauswerteeinheit 10220 erfasst wurde.
Wenn beispielsweise der erste Zustand (Zustand 1) einem Fall entspricht, in dem menschliche Bewegung an einer Vordertür erfasst wird und eine Beleuchtungsstärke an der Vordertür nicht niedrig ist (nicht dunkel), so kann die erste Steuerung alle vorgegebenen Lampen ausschalten. Wenn der zweite Zustand (Zustand 2) einem Fall entspricht, in dem menschliche Bewegung an der Vordertür erfasst wird und eine Beleuchtungsstärke an der Vordertür ist niedrig (dunkel), so kann die zweite Steuerung einige vorgegebene Lampen (d. h. einige Lampen an der Vordertür und einige Lampen in einem Wohnraum) einschalten. Wenn der dritte Zustand (Zustand 3) einem Fall entspricht, in dem menschliche Bewegung am Türanschlag erfasst wird und eine Beleuchtungsstärke an der Vordertür sehr niedrig ist (sehr dunkel), so kann die dritte Steuerung alle vorgegebenen Lampen einschalten.
Im Gegensatz zu den vorherigen Fällen, können die erste, zweite und dritte Steuerungen, neben dem Vorgang des An- oder Ausschaltens von Lampen, auf verschiedene Arten angewandt werden, gemäß voreingestellter Operationen. Beispielsweise können die erste, zweite und dritte Steuerung Operationen einer Lampe und im Sommer einer Klimaanlage zugeordnet werden oder können Operationen einer Lampe und einer Heizung im Winter zugeordnet werden.
Ein anderes Beispiel eines Belichtungssystems, das die vorgenannte Belichtungsvorrichtung benutzt, wird beschrieben werden, mit Bezug auf 36 bis 39 beschrieben.
36 ist ein Blockdiagramm, welches schematisch einzelne Bauteile eines Belichtungssystems, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden erfinderischen Ideen darstellt. Ein Belichtungssystem 10000'', gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann eine Bewegungssensoreinheit 11000, eine Beleuchtungsstärke-Sensoreinheit 12000, eine Belichtungseinheit 13000, und eine Steuereinheit 14000 aufweisen.
Die Bewegungssensoreinheit 11000 erfasst eine Bewegung eines Objekts. Beispielsweise kann das Belichtungssystem an ein bewegliches Objekt angebracht werden, wie z. B. an einen Behälter oder ein Fahrzeug, und die Bewegungssensoreinheit 11000 erfasst eine Bewegung des Objekts, das sich bewegt. Wenn die Bewegung des Objekts, an welches das Belichtungssystem befestigt ist, erfasst wird, gibt die Bewegungssensoreinheit 11000 ein Signal an die Steuereinheit 14000 aus und das Belichtungssystem wird aktiviert. Die Bewegungssensoreinheit 11000 kann einen Beschleunigungsmesser, einen geomagnetischen Sensor oder dergleichen enthalten.
Die Beleuchtungsstärke-Sensoreinheit 12000, eine Art eines optischen Sensors, misst eine Beleuchtungsstärke einer Umgebung. Wenn die Bewegungssensoreinheit 11000 eine Bewegung des Objekts erfasst, an welchem das Belichtungssystem befestigt ist, wird die Beleuchtungsstärke-Sensoreinheit 12000, gemäß einem, durch die Steuereinheit 14000 ausgegebenen Signal aktiviert. Das Belichtungssystem leuchtet während Nachtarbeiten oder in einer dunklen Umgebung, um einen Arbeiter anzurufen oder die Aufmerksamkeit eines Fahrers zu seiner Umgebung, und es ermöglicht einem Fahrer sichere Sicht bei Nacht. Selbst wenn eine Bewegung eines Objekts, an dem das Belichtungssystem befestigt ist, erfasst wird, ist es nicht nötig, dass das Belichtungssystem leuchtet, falls eine Beleuchtungsstärke, die höher ist, als ein vorbestimmter Pegel (bei Tag) gesichert ist. Weiterhin kann auch tagsüber, falls es regnet, die Beleuchtungsstärke ziemlich niedrig sein, so dass die Notwendigkeit besteht einen Arbeiter oder einem Operator, wegen einer Bewegung eines Behälters zu informieren, und damit ist es erforderlich, dass die Belichtungseinheit Licht emittiert. Damit wird eine Entscheidung, ob die Belichtungseinheit 13000 eingeschaltet werden soll, gemäß einem Wert der Beleuchtungsstärke bestimmt, die durch die Beleuchtungsstärke-Sensoreinheit 12000 gemessen wird.
Die Beleuchtungsstärke-Sensoreinheit 12000 misst eine Beleuchtungsstärke einer Umgebung und gibt den Messwert an die Steuereinheit 14000 aus, wie nachstehend beschrieben. Wenn währenddessen der Wert der Beleuchtungsstärke gleich oder höher ist, als ein vorgegebener Wert, ist es nicht erforderlich, dass die Belichtungseinheit 13000 Licht emittiert, so dass das Gesamtsystem beendet wird.
Wenn der Wert der Beleuchtungsstärke, der durch die Beleuchtungsstärke-Sensoreinheit 12000 gemessen wird, niedriger ist als der voreingestellte Wert, emittiert die Belichtungseinheit 13000 Licht. Der Arbeiter oder der Operator kann die Lichtemissionen von der Belichtungseinheit 13000 erkennen, um eine Bewegung eines Behälters, oder dergleichen zu erkennen. Als Belichtungseinheit 13000 kann die vorhergehende Belichtungsvorrichtung verwendet werden.
Die Belichtungseinheit 13000 kann die Intensität der Lichtemissionen davon einstellen, gemäß dem Wert der Beleuchtungsstärke der umliegenden Umgebung. Wenn der Wert der Beleuchtungsstärke der umliegenden Umgebung gering ist, kann die Belichtungseinheit 13000 die Intensität der Lichtemissionen davon erhöhen, und wenn der Wert der Beleuchtungsstärke der Umgebung relativ hoch ist, kann die Belichtungseinheit 13000 die Intensität der Lichtemissionen davon vermindern, so dass Energieverschwendung vermieden wird.
Die Steuereinheit 14000 steuert die Bewegungssensoreinheit 11000, die Beleuchtungsstärke-Sensoreinheit 12000, und die Belichtungseinheit 13000 im Gesamten. Wenn die Bewegungssensoreinheit 11000 eine Bewegung eines Objekts erfasst, an dem das Belichtungssystem befestigt ist, und ein Signal an die Steuereinheit 14000 ausgibt, gibt die Steuereinheit 14000 ein Betriebssignal an die Beleuchtungsstärke-Sensoreinheit 12000 aus. Die Steuereinheit 14000 empfängt einen Wert der Beleuchtungsstärke, der durch die Beleuchtungsstärke-Sensoreinheit 12000 gemessen wird und bestimmt, ob die Belichtungseinheit 13000 eingeschalten (betrieben) werden soll.
37 ist ein Ablaufdiagramm, welches ein Verfahren zur Steuerung eines Belichtungssystems veranschaulicht. Im Folgenden wird ein Verfahren zur Steuerung eines Belichtungssystems beschrieben, mit Bezug auf 37.
Zuerst wird eine Bewegung eines Objekts, an dem das Belichtungssystem befestigt ist, erfasst und ein Betriebssignal wird ausgegeben (S310). Beispielsweise kann die Bewegungssensoreinheit 11000 eine Bewegung eines Behälters oder ein Fahrzeugs erfassen, in dem das Beleuchtungssystem eingebaut ist, und wenn eine Bewegung des Behälters oder des Fahrzeugs erfasst wird, gibt die Bewegungssensoreinheit 11000 ein Betriebssignal aus. Das Betriebssignal kann ein Signal zur Aktivierung der Gesamtleistung sein. Wenn nämlich eine Bewegung des Behälters oder des Fahrzeugs erfasst wird, gibt die Bewegungssensoreinheit 11000 ein Betriebssignal an die Steuereinheit 14000 aus.
Als nächstes wird, basierend auf dem Betriebssignal, eine Beleuchtungsstärke einer Umgebung gemessen und ein Wert der Beleuchtungsstärke wird ausgegeben (S320). Wenn das Betriebssignal zu der Steuereinheit 14000 geschickt wird, gibt die Steuereinheit 14000 ein Signal an die Beleuchtungsstärke-Sensoreinheit 12000 aus, und die Beleuchtungsstärke-Sensoreinheit 12000 misst dann eine Beleuchtungsstärke der umliegenden Umgebung. Die Beleuchtungsstärke-Sensoreinheit 12000 gibt den gemessenen Wert der Beleuchtungsstärke der Umgebung an die Steuereinheit 14000 aus. Danach wird eine Entscheidung getroffen, ob die Belichtungseinheit eingeschaltet werden soll, gemäß dem Wert der Beleuchtungsstärke, und die Belichtungseinheit emittiert Licht, entsprechend der Entscheidung.
Zuerst wird der Wert der Beleuchtungsstärke mit einem voreingestellten Wert für eine Entscheidung verglichen. Wenn der Wert der Beleuchtungsstärke in die Steuereinheit 14000 eingegeben wird, vergleicht die Steuereinheit 14000 den empfangenen Wert der Beleuchtungsstärke mit einem gespeicherten vorgegebenen Wert und entscheidet, ob der Erstere kleiner ist als der Letztere. Dabei ist der voreingestellte Wert ein Wert zum Bestimmen, ob die Belichtungsvorrichtung eingeschalten werden soll. Beispielsweise kann der voreingestellte Wert ein Wert der Beleuchtungsstärke sein, bei der ein Arbeiter oder Fahrer beim Erkennen eines Objekts mit bloßem Auge Schwierigkeiten haben kann, oder in einer Situation einen Fehler macht, beispielsweise einer Situation, in der die Sonne beginnt aufzugehen.
Wenn der Wert der Beleuchtungsstärke, der durch die Beleuchtungsstärke-Sensoreinheit 12000 gemessen wird, höher ist als der voreingestellten Wert, wird keine Beleuchtung der Belichtungseinheit erfordert, so dass die Steuereinheit 14000 das Gesamtsystem abschaltet.
Wenn währenddessen der Wert der Beleuchtungsstärke, der durch die Beleuchtungsstärke-Sensoreinheit 12000 gemessen wird, niedriger ist als der voreingestellten Wert, wird eine Beleuchtung der Belichtungseinheit erfordert, so dass die Steuereinheit 14000 an die Belichtungseinheit 13000 ein Signal ausgibt und die Belichtungseinheit 13000 Licht emittiert (S340).
38 ist ein Ablaufdiagramm, welches ein Verfahren zum Steuern eines Belichtungssystems, gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden erfinderischen Ideen veranschaulicht. Im Folgenden wird ein Verfahren zur Steuerung eines Belichtungssystems, gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden erfindungsgemäßen Konzepte beschrieben. Jedoch wird die gleiche Prozedur, wie die des Verfahrens zur Steuerung eines Belichtungssystem, wie oben mit Bezug auf 36 beschrieben, entfallen.
Wie in 38 veranschaulicht, kann bei dem Verfahren zur Steuerung eines Belichtungssystems, nach der hier vorliegenden Ausführungsform, eine Intensität der Lichtemission der Belichtungseinheit reguliert werden, gemäß einem Wert der Beleuchtungsstärke einer Umgebung.
Wie oben beschrieben, gibt die Beleuchtungsstärke-Sensoreinheit 12000 einen Wert der Beleuchtungsstärke an die Steuereinheit 14000 aus (S320). Wenn der Wert der Beleuchtungsstärke niedriger ist, als ein vorbestimmter Wert (S330), ermittelt die Steuereinheit 14000 einen Bereich des Wertes der Beleuchtungsstärke (S340-1). Die Steuereinheit 14000 weist einen Bereich des unterteilten Wertes der Beleuchtungsstärke auf, auf dessen Basis die Steuereinheit 14000 den Bereich des gemessenen Wertes der Beleuchtungsstärke ermittelt.
Als nächstes, wenn der Bereich des Wertes der Beleuchtungsstärke ermittelt ist, ermittelt die Steuereinheit 14000 eine Intensität der Lichtemissionen der Belichtungseinheit (S340-2), und die Belichtungseinheit 13000 emittiert entsprechend Licht (S340-3). Die Intensität der Lichtemission der Belichtungseinheit kann gemäß dem Wert der Beleuchtungsstärke geteilt werden, und dabei, variiert der Wert der Beleuchtungsstärke, gemäß Witterung, Zeit und Umgebung, so dass die Intensität der Lichtemission der Belichtungseinheit auch geregelt werden kann. Durch Regelung der Intensität der Lichtemissionen, gemäß dem Bereich des Wertes der Beleuchtungsstärke, kann Leistungsverlust verhindert werden und ein Arbeiter oder die Aufmerksamkeit eines Fahrers kann auf ihre Umgebung gelenkt werden.
39 ist ein Ablaufdiagramm, welches ein Verfahren zum Steuern eines Belichtungssystems, gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden erfinderischen Ideen veranschaulicht. Im Folgenden wird ein Verfahren zur Steuerung eines Belichtungssystems, gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden erfindungsgemäßen Konzepte beschrieben. Jedoch wird die gleiche Prozedur, wie die des Verfahrens zur Steuerung eines Belichtungssystem, wie oben mit Bezug auf 37 und 38 beschrieben, entfallen.
Das Verfahren zur Steuerung eines Belichtungssystems, gemäß der hier vorliegenden Ausführungsform, beinhaltet des Weiteren Operation S350 zum Bestimmen, ob eine Bewegung eines Objekts, an dem das Belichtungssystem befestigt ist, in einem Zustand gehalten wird, in dem die Belichtungseinheit 13000 Licht emittiert, und zum Bestimmen ob Lichtemissionen beibehalten werden sollen.
Zuerst wenn die Belichtungseinheit 13000 beginnt, Licht zu emittieren, kann das Beenden der Lichtemissionen bestimmt werden, basierend darauf, ob sich ein Behälter oder ein Fahrzeug, an dem das Belichtungssystem installiert ist, bewegt. Dabei kann ermittelt werden, dass ein Betrieb beendet ist, wenn eine Bewegung des Behälters angehalten wird. Wenn ein Fahrzeug vorübergehend an einem Fußgängerüberweg stoppt, kann außerdem die Lichtemission der Belichtungseinheit gestoppt werden, um Sicht-Wechselwirkungen mit entgegenkommenden Fahrern zu verhindern.
Wenn der Behälter oder das Fahrzeug sich wieder bewegt, arbeitet die Bewegungssensoreinheit 11000 und die Belichtungseinheit 14000 kann damit beginnen Licht zu emittieren.
Ob Lichtemission beibehalten werden soll, kann basierend darauf bestimmt werden, ob eine Bewegung eines Objekts, an dem das Belichtungssystem befestigt ist, durch die Bewegungssensoreinheit 11000 erfasst wird. Wenn eine Bewegung des Objekts fortlaufend durch die Bewegungssensoreinheit 11000 erfasst wird, wird eine Beleuchtungsstärke erneut gemessen und es wird bestimmt, ob Lichtemissionen beibehalten werden soll. Wenn währenddessen keine Bewegung des Objekts erfasst wird, wird das Belichtungssystem beendet.
Wie oben, gemäß Ausführungsformen der erfinderischen Ideen beschrieben, kann die Belichtungsvorrichtung eine Lichtverteilung, wie eine bestehende Belichtungsquelle implementieren, trotzdem dass die Verwendung einer LED als Lichtquelle vorgesehen ist.
Außerdem hat die Belichtungsvorrichtung eine reduzierte Größe einer relativ kompakten und dünnen Struktur, im Gegensatz zu einer bestehenden Lichtquelle.
Während die vorliegende Erfindung gezeigt und geschrieben wurde mit Bezug auf die Ausführungsformen, versteht der Fachmann, dass vielerlei Veränderungen in der Form und den Details gemacht werden können, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, wie sie in den anhängigen Ansprüchen festgelegt ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

KR 10-2013-0015637 [0001]

Claims

Belichtungsvorrichtung, die umfasst: ein Substrat mit einem ersten und einen zweiten Stromanschluss, das Substrat ist dazu konstruiert und angeordnet, um wenigstens teilweise einen inneren Teilbereich zu umrunden, das Substrat hat eine innere Oberfläche, die zu dem inneren Teilbereich zeigt und hat eine äußere Oberfläche, die dem inneren Teilbereich gegenüber liegt; und eine Vielzahl von lichtemittierenden Elementen, die auf der äußeren Oberfläche des Substrats positioniert sind und elektrisch mit dem ersten und dem zweiten Stromanschluss verbunden sind, die Vielzahl von lichtemittierenden Elementen sind so auf einer äußeren Oberfläche positioniert, dass ein erstes und zweites lichtemittierendes Element so angeordnet sind, dass sie Lichtstrahlung abstrahlen, die im Wesentlichen jeweils in eine erste und zweite, unterschiedliche Radialrichtung in Bezug auf den inneren Teilbereich gerichtet ist.
Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine vertikale Achse der Belichtungsvorrichtung den inneren Bereich kreuzt und wobei die Vielzahl von lichtemittierenden Elementen auf einer gemeinsamen Ebene positioniert sind, welche die vertikale Achse kreuzt.
Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, die des Weiteren eine Lichtstreueinheit umfasst, die so positioniert ist, dass sie eingehende Lichtstrahlung in der ersten und zweiten radialen Richtung, von dem ersten und zweiten lichtemittierenden Element empfängt.
Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Lichtstreueinheit eine Zwischenöffnung umfasst, welche eine innere Oberfläche aufweist und wobei das Substrat, welches das erste und zweite lichtemittierende Element beinhaltet, in der Zwischenöffnung positioniert ist, so dass die Lichtstrahlung von dem ersten und zweiten lichtemittierenden Element auf die innere Oberfläche der Zwischenöffnung einfällt.
Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 4, die des Weiteren lichtbrechende Strukturen bei der Zwischenöffnung umfasst.
Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die lichtbrechenden Strukturen Positionen haben, die mit Positionen der lichtemittierenden Elemente übereinstimmen.
Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Lichtstreueinheit des Weiteren eine obere Oberfläche und eine untere Oberfläche umfasst und wobei wenigstens die obere Oberfläche und/oder untere Oberfläche so gebogen ist, dass sie, sich im Inneren ausbreitendes Licht umlenkt.
Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Lichtstreueinheit eine einheitliche Scheibe umfasst, welche die Zwischenöffnung enthält.
Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Lichtstreueinheit eine im Wesentlichen ringförmige Struktur umfasst, welche die Zwischenöffnung enthält.
Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei ein Gehäuse der ringförmigen Struktur hohl ist.
Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Lichtstreueinheit entnehmbar an die Belichtungsvorrichtung angebracht ist.
Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Substrat eine äußere Form aufweist, die entweder dreiseitig, vierseitig, fünfseitig, sechsseitig, siebenseitig, achtseitig, neunseitig, oder zehnseitig oder größer als zehnseitigen ist.
Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, die des Weiteren umfasst: eine Basis an einem ersten Ende der Belichtungsvorrichtung, wobei die Basis einen ersten und zweiten Anschluss hat, die elektrisch von einander isoliert sind, wobei der erste und zweite Stromanschluss des Substrats elektrisch mit dem ersten und zweiten Anschluss der Basis verbunden sind; und eine Wärmeableitungseinheit, welche Wärme ableitet, die von der Belichtungsvorrichtung erzeugt wird, wobei ein Teilbereich der Wärmeableitungseinheit an einem äußersten zweiten Ende der Belichtungsvorrichtung fern von dem zweiten Ende ist.
Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die gebogene Oberfläche so konstruiert und angeordnet ist, dass die Lichtstreueinheit eine Dicke aufweist, die größer ist, als ein mittlerer Teilbereich davon und die am geringsten an einem äußeren Teilbereich davon ist.
Belichtungsvorrichtung, die umfasst: eine Basis, die einen ersten und zweiten Anschluss aufweist, die elektrisch von einander isoliert sind; eine Lichtquelle mit einer Vielzahl von lichtemittierenden Elementen, die an den ersten und zweiten elektrischen Anschluss angeschlossen sind, wobei die Lichtquelle dazu konstruiert und angeordnet ist, elektromagnetische Strahlung in eine radiale Richtung abzustrahlen, relativ zu einer ersten Achse, wobei alle lichtemittierenden Elemente der Lichtquelle ausschließlich entlang einer einzelnen Fläche positioniert sind, die lotrecht zu der ersten Achse ist; und eine Lichtstreueinheit, die eine obere Oberfläche, eine untere Oberfläche und eine Zwischenöffnung beinhaltet, wobei die Lichtstreueinheit um die Lichtquelle positioniert ist, um einkommende elektromagnetische Strahlung von der Lichtquelle an der Zwischenöffnung zu empfangen und zu verteilen.
Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Basis an einem ersten nahen Ende der Belichtungsvorrichtung ist und des Weiteren umfasst: eine Wärmeableitungseinheit, welche Wärme, die von der Lichtquelle erzeugt wird ableitet, wobei ein Teilbereich der Wärmeableitungseinheit an einem äußersten zweiten Ende der Belichtungsvorrichtung, fern von dem ersten nahen Ende ist.
Belichtungsvorrichtung, die umfasst: eine Basis an einem ersten Ende der Belichtungsvorrichtung, die einen ersten und zweiten Anschluss aufweist, die elektrisch von einander isoliert sind; eine Lichtquelle, die eine Vielzahl von lichtemittierenden Elementen aufweist, die an den ersten und zweiten Anschluss angeschlossen sind, wobei die Lichtquelle dazu konstruiert und angeordnet ist, elektromagnetische Strahlung in eine radiale Richtung abzustrahlen, relativ zu einer ersten Achse; eine Lichtstreueinheit, die eine obere Oberfläche, eine untere Oberfläche und eine Zwischenöffnung beinhaltet, wobei die Lichtstreueinheit so angeordnet ist, dass sie einkommende elektromagnetische Strahlung von der Lichtquelle an der Zwischenöffnung aufnimmt; und eine Wärmeableitungseinheit, wobei ein Teilbereich der Wärmeableitungseinheit an einem äußersten zweiten Ende der Belichtungsvorrichtung, fern von dem ersten Ende ist.
Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Lichtstreueinheit an einer Position entlang der ersten Achse der Belichtungsvorrichtung, zwischen der Wärmeableitungseinheit und der Basis angeordnet ist.
Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Lichtstreueinheit entnehmbar an die Belichtungsvorrichtung angebracht ist.
Belichtungsvorrichtung, die umfasst: eine Basis an einem ersten Ende der Belichtungsvorrichtung, die einen ersten und zweiten Anschluss aufweist, die elektrisch von einander isoliert sind; eine Lichtquelle mit einer Vielzahl von lichtemittierenden Elementen, die an den ersten und zweiten Anschluss angeschlossen sind, wobei die Lichtquelle dazu konstruiert und angeordnet ist, elektromagnetische Strahlung in eine radiale Richtung abzustrahlen, relativ zu einer ersten Achse, wobei die Lichtquelle lichtemittierende Elemente umfasst, und wobei die lichtemittierenden Elemente ausschließlich auf einer einzelnen gemeinsamen Fläche positioniert sind, die lotrecht zu der ersten Achse ist; eine Lichtstreueinheit, die eine obere Oberfläche, eine untere Oberfläche und eine Zwischenöffnung beinhaltet, wobei die Lichtstreueinheit so positioniert ist, dass sie einkommende elektromagnetische Strahlung von der Lichtquelle an der Zwischenöffnung aufnimmt, wobei die Lichtstreueinheit eine im Wesentlichen ringförmige Struktur aufweist; und eine Wärmeableitungseinheit, wobei ein Teilbereich der Wärmeableitungseinheit an einem äußersten zweiten Ende der Belichtungsvorrichtung, fern von dem ersten Ende ist.