JP5813015B2 - オプトエレクトロニクス半導体デバイス、照明装置およびレンズ - Google Patents
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Description
h(x, y) = a0 + a1x + a2y+a3 (x2 + y2) + a4 (x4 + y4) + a5 (x2y2) + a6 (x6 + y6) +a7 (x4y2 + x2y4) + a8 (x8 + y8)
h(x, y) = 0.73 + 0.44 (x2 + y2) - 0.22 (x4 + y4) - 0.31 (x2y2) + 1.64 (x6 + y6) - 0.18 (x4y2 + x2y4) - 2.12 (x8 + y8)
Claims (16)
- 放射出射面(2)と光軸(O)を備えた照明装置(100)のためのオプトエレクトロニクス半導体デバイス(10)のレンズ(1)であって、
放射出射面(2)が、4つの結合壁(8)と、該4つの結合壁(8)に囲まれた中央領域(3)とから成り、
前記放射出射面(2)は、前記中央領域(3)に設けられたただ1つの極小点(5)と、前記4つの結合壁(8)が接する位置に設けられた4つの局所的な極大点(7)とを有しており、
前記4つの極大点(7)は上から見て、角に丸みの付けられた矩形の基本形状を有する前記レンズ(1)のコーナーに位置しており、
前記極小点(5)とは、前記結合壁(8)及び前記中央領域(3)において、前記光軸(O)の放射方向で前記レンズ(1)の高さが最も低い点であり、
前記極大点(7)とは、前記結合壁(8)及び前記中央領域(3)において、前記光軸(O)の放射方向で前記レンズ(1)の高さが最も高い点であり、
前記4つの結合壁(8)は、前記極大点のうち1つの極大点(7)から別の極大点(7)まで続いており、該極大点(7)とともに前記極小点(5)を横方向で完全に取り囲んでおり、
前記各結合壁(8)はそれぞれ鞍点(6)を有しており、該鞍点(6)は前記光軸(O)の放射方向で、前記極小点(5)よりも高く、前記結合壁(8)と接する極大点(7)よりも低く、
前記レンズはただ1つの放射出射面(2)を有しており、該放射出射面(2)は滑らかであって、前記レンズ(1)の放射出射面(2)はコーナーおよびエッジがなく2次元の微分可能な関数によって記述可能であり、
前記中央領域(3)における前記レンズ(1)の放射出射面(2)の平均湾曲率(K)の絶対値は、前記極大点(7)および前記鞍点(6)における平均湾曲率(K)の絶対値よりも小さく、
前記放射出射面(2)は、前記中央領域(3)においてもっぱら凹状に湾曲しており、該中央領域(3)を完全に取り囲む周縁領域(4)において、オプションとして設けられる周縁丸み付け部(9)以外、もっぱら凸状に湾曲しており、
前記中央領域(3)と前記周縁領域(4)との境界は、前記放射出射面(2)の湾曲率の極性が変化するラインに沿って延在しており、
前記鞍点(6)および前記極大点(7)は、それぞれ前記周縁領域(4)に位置しており、
前記湾曲率(K)の絶対値は、前記極大点(7)と前記結合壁(8)の稜線とにより取り囲まれた前記放射出射面(2)の領域外に位置する領域で最大であり、
前記極大点(7)における湾曲率(K)の絶対値は、前記鞍点(6)における湾曲率(K)の絶対値よりも小さい
ことを特徴とする、
オプトエレクトロニクス半導体デバイス(10)のレンズ(1)。 - 前記極大点はそれぞれ異なる高さを有する、請求項1記載のレンズ。
- 照明装置(100)のためのオプトエレクトロニクス半導体デバイス(10)において、
支持体(12)と、該支持体(12)に取り付けられた少なくとも1つのオプトエレクトロニクス半導体チップ(13)と、請求項1または2記載のレンズ(1)とが設けられており、前記レンズ(1)は、該レンズの形状によって嵌合するように前記オプトエレクトロニクス半導体チップ(13)に直接取り付けられており、
前記オプトエレクトロニクス半導体チップ(13)は、前記支持体(12)とは反対側に放射貫通面(14)を有しており、該放射貫通面(14)により1つの平面(P)が規定されていることを特徴とする、
照明装置(100)のためのオプトエレクトロニクス半導体デバイス(10)。 - 前記平面(P)における前記レンズ(1)の横方向の寸法(L)は、同じ方向に沿って見た前記半導体チップ(13)の横方向の大きさ(D)の最大で10倍であり、
前記放射出射面(2)は、1つにつながった滑らかな単一の面である、
請求項3記載のオプトエレクトロニクス半導体デバイス(10)。 - 2つの極大点(7)の間隔(T)は、前記平面(P)において同じ方向に沿って見たレンズの横方向の寸法(L)の0.4倍以上0.9倍以下である、請求項3または4記載のオプトエレクトロニクス半導体デバイス(10)。
- 前記平面(P)を基準として、前記光軸(O)に平行な方向で前記鞍点(6)の高さHSは、それぞれ前記極小点(5)の高さHminの1.05倍以上2.0倍以下である、請求項3から5のいずれか1項記載のオプトエレクトロニクス半導体デバイス(10)。
- 前記平面(P)を基準として、前記光軸(O)に平行な方向で前記極大点の高さHmaxは、それぞれ前記極小点(5)の高さHminの1.05倍以上2.25倍以下である、請求項3から6のいずれか1項記載のオプトエレクトロニクス半導体デバイス(10)。
- 前記平面(P)を基準として、前記光軸(O)に平行な方向で前記極小点(5)の高さHminは、前記半導体チップ(13)の側縁長(E)の0.6倍以上4.0倍以下である、請求項3から7のいずれか1項記載のオプトエレクトロニクス半導体デバイス(10)。
- 前記光軸(O)が前記半導体チップ(13)の放射貫通面(14)と交差する点を基準として、前記光軸(O)と前記鞍点(6)との間の角度θ2は、30°以上50°以下であり、
前記光軸(O)と前記極大点(7)との間の角度θ1は、35°以上60°以下であり、
ここでθ2<θ1である、
請求項3から8のいずれか1項記載のオプトエレクトロニクス半導体デバイス(10)。 - 前記レンズ(1)は注型部材であり、該注型部材は前記支持体(12)と前記半導体チップ(13)に一体成形されている、請求項3から9のいずれか1項記載のオプトエレクトロニクス半導体デバイス(10)。
- 前記レンズ(1)の放射出射面(2)の高さhは平面(P)を基準として多項式
h(x, y) = a0 + a1x + a2y+a3 (x2 + y2) + a4 (x4 + y4) + a5x2y2 + a6 (x6 + y6) +a7 (x4y2 + x2y4) + a8 (x8 + y8)
によって近似され、ただし放射出射面(2)の個々の局所的な実際の高さh(x,y)の最大で0.02倍の許容範囲を伴い、
ここで少なくともa0,a3,a5,a7はゼロではない、
請求項3から10のいずれか1項記載のオプトエレクトロニクス半導体デバイス(10)。 - 前記レンズ(1)の高さh(x,y)について式
h(x, y) = 0.73 + 0.44 (x 2 + y 2 ) - 0.22 (x 4 + y 4 ) - 0.31 (x 2 y 2 ) + 1.64 (x 6 + y 6 ) - 0.18 (x 4 y 2 + x 2 y 4 ) - 2.12 (x 8 + y 8 )
が成り立つ、ただし、前記高さh(x,y)に対する許容範囲は最大で0.1mmである、
請求項11記載のオプトエレクトロニクス半導体デバイス(10)。 - 係数について
a1 ≠ 0 かつa2 = 0
が成り立ち、一対の極大点(7a,7b)はそれぞれ異なる高さを有しており、前記半導体デバイス(10)は、照明装置のコーナー領域に設けられている、
請求項11記載のオプトエレクトロニクス半導体デバイス(10)。 - 係数について
a 1 = a 2 ≠ 0
が成り立ち、前記4つの極大点のうち2つの極大点は等しい高さを有し、前記4つの極大点のうちの1つは、等しい高さを有する前記2つの極大点よりも高く、前記4つの極大点のうちの1つは、等しい高さを有する前記2つの極大点よりも低く、前記半導体デバイス(10)は、照明装置のコーナー領域に設けられている、
請求項11記載のオプトエレクトロニクス半導体デバイス(10)。 - 接続プレート(15)と、請求項3から14のいずれか1項記載の複数のオプトエレクトロニクス半導体デバイス(10)を備えた照明装置(100)において、
前記複数の半導体デバイス(10)のうち少なくとも一部が、接続プレート(15)上の規則的な格子の格子点に配置されていることを特徴とする照明装置(100)。 - 拡散プレート(17)が設けられており、該拡散プレート(17)は前記接続プレート(15)に対し、10mm以上100mm以下の間の距離(W)をおいて取り付けられており、
前記接続プレート(15)の、前記半導体デバイス(10)に向いた側の上面(16)は、鏡面的にまたは拡散性を伴って反射するように構成されており、
前記規則的な格子の格子定数(G)は、20mm以上200mm以下にある、
請求項15記載の照明装置(100)。
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