KR20110011756A - 광 소스 - Google Patents

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KR20110011756A
KR20110011756A KR1020117001621A KR20117001621A KR20110011756A KR 20110011756 A KR20110011756 A KR 20110011756A KR 1020117001621 A KR1020117001621 A KR 1020117001621A KR 20117001621 A KR20117001621 A KR 20117001621A KR 20110011756 A KR20110011756 A KR 20110011756A
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light
light source
chip
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semiconductor chip
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KR1020117001621A
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게오르크 보그너
슈테판 그룃취
Original Assignee
오스람 옵토 세미컨덕터스 게엠베하
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Abstract

본 발명은 광 소스에 관한 것으로, 상기 광 소스는 다수의 반도체칩 및 상이한 방사 스펙트럼을 갖는 적어도 두 개, 바람직하게는 세 개의 전자기 방출광을 방사하는 상이한 칩 종류들을 포함하며, 각각의 반도체칩은 칩 분리면을 가지며, 상기 칩 분리면을 통해 방출광이 분리되며; 다수의 일차 광학 소자들을 포함하며, 각각의 반도체칩에 일차 광학 소자가 할당되고, 상기 일차 광학 소자는 각각 광 입력부 및 광 출력부를 가지며, 상기 일차 광학 소자에 의해 반도체칩 작동시 상기 반도체칩으로부터 방사되는 방출광의 적어도 일부의 발산이 감소된다. 상기 일차 광학 소자들을 갖는 반도체칩이 서로 국부적으로 분리되는 적어도 두 개의 그룹 내에 배치되어서, 상기 그룹이 반도체칩 작동시 별도 광 원뿔을 방사한다. 상기 그룹의 별도 광 원뿔은 이차 광학 시스템에 의해서 중첩되어 공통의 광 원뿔을 형성한다.

Description

광 소스{LIGHT SOURCE}
본 발명은 청구항 1항의 전제부에 따른 광 소스에 관한 것이다. 특히 반도체칩이 전자기적 가시광을 방사하는 광 소스에 관한 것이다.
본 특허는 독일 특허 제 10319274.3호의 우선권을 청구하며, 그 공개 내용을 참조하고 있다.
통상적으로 공지된 광 소스들은 백열 램프, 아크 램프 또는 고압 램프를 갖는다. 이와 같은 램프들의 작동시 비교적 많은 양의 전기 에너지가 열로 변환되는데, 이로 인해 주변 부품들 또는 주변 소자들이 문제를 일으킬 수 있다. CIE 색표(colour chart) 상의 특정한 색 위치의 빛을 발생시키기 위해 통상적으로 광 필터가 사용되어, 원하지 않는 색 성분들을 거의 제거할 수 있다. 그러나 이를 통해 관련 광 소스의 효율이 저하된다.
이에 대한 대안으로서, 발광다이오드(LED)를 사용하는 광 소스가 제공되는데, 이러한 광 소스는 예컨대 긴 수명, 신속한 응답 및 비교적 높은 전기 효율을 갖는다는 장점이 있다. 또한, 상이한 색상의 발광다이오드의 조합에 의해 특정한 색 위치의 혼색광이 발생될 수 있다. 이 경우, 색 필터가 반드시 필요한 것은 아니다.
상이한 방사 스펙트럼의 발광다이오드를 갖는 LCD 디스플레이의 역광을 위한 광 소스는 예컨대 제 US 6,540,377호에 공지되어 있다. 이러한 광 소스의 경우에는 적색, 녹색 및 청색을 방사하는 발광다이오드가 서로 혼합되어 공통 평면상에 배치된다. 발광다이오드의 전자기 방출광은 광 소스의 작동시 공통 광 원뿔(cone of light) 내에서 방출되어, 확산기 재료에 의해 혼합된다.
이와 같은 광 소스의 단점은 입체각마다 방사되는 광 세기가 발광다이오드의 최대 방사 세기에 의해 제한됨으로써, 그 이용가능성이 축소된다는 단점이 있다. 또한, 균질한 빛이 요구될 경우에는 상이한 발광다이오드에 의해 방사되는 전자기 방출광이 충분히 혼합되어야 한다.
본 발명의 목적은 특히 전자기적 가시광을 방사하며 입체각마다 방사되는 높은 광 세기를 갖는 반도체칩을 기반으로 광 소스를 개발하는 것으로, 상기 입체각마다 방사되는 높은 광 세기는 반도체칩의 최대 방사 세기에 의해 제한되지 않는다. 또한, 본 발명의 목적은 광 소스에서 상이한 방사 스펙트럼을 갖는 반도체칩의 전자기 방출광을 간단하고 효과적으로 서로 혼합시키는 것이다.
상기 목적은 청구항 1항의 특징들을 갖는 광 소스에 의해 달성된다.
광 소스의 바람직한 실시예 및 바람직한 개선예는 종속항 2항 내지 35항에 제시된다.
본 발명에 따르면, 도입부에 언급한 방식의 광 소스에서 일차 광학 소자를 갖는 반도체칩들이 서로 국부적으로 분리된 적어도 두 개의 그룹 내에 배치되어서, 상기 그룹이 반도체칩 작동시 별도의 광 원뿔을 방사한다. 상기 그룹의 별도 광 원뿔은 이차 광학 시스템에 의해서 중첩되어, 공통의 광 원뿔을 형성한다.
여기서, 광 원뿔은 광 소스의 빛을 통해 새어나오는 임의의 형태의 체적을 의미하며, 이때 광 소스와의 간격이 동일할 때 최대 휘도보다 한 등급 이상 더 작은 휘도를 갖는 영역들은 제외된다.
상이한 그룹의 반도체칩들의 별도 광 원뿔이 중첩됨으로써, 상이한 반도체칩의 방출광의 가법 혼합이 달성된다. 이를 통해, 상이한 방사 스펙트럼을 갖는 반도체칩의 방출광의 개선된 혼합이 기계적으로 간단하게 달성될 수 있다. 또한, 입체각마다 방사되는 광 세기가 별도 광 원뿔의 중첩에 의해 개별 반도체칩들의 최대 광 세기와 무관하게 매우 높아질 수 있다.
한 바람직한 실시예에서는, 상기 그룹들의 별도 광 원뿔이 이차 광학 시스템에 의해서 중첩되어서, 단일한 색 위치를 갖는 공통의 광 원뿔을 형성한다. 이 경우, 공통의 광 원뿔의 색 위치가 CIE 색표의 백색 영역에 놓이는 것이 특히 바람직하다.
또 다른 바람직한 한 실시예에서는, 적어도 하나의 그룹은 단지 한 종류의 칩으로 구성된 반도체칩을 갖는다.
이에 대한 추가로 또는 대안으로서, 하나의 칩 종류의 반도체칩이 단지 하나의 그룹 내에만 각각 포함된다. 이는 단일한 색 위치를 갖는 균질한 빛의 방사가 요구될 경우에 특히 바람직하다.
한 바람직한 실시예에서는, 다수의 반도체칩이 제 1 칩 종류, 제 2 칩 종류 및 제 3 칩 종류를 가지며, 상기 세 가지 칩 종류의 방사 스펙트럼은 상이한 칩 종류의 반도체칩에 의해 방사되는 방출광의 중첩에 의해 백색광이 생성될 수 있도록 선택된다.
이 경우, 특히 바람직하게는 제 1 칩 종류는 녹색광을 방사하고, 제 2 칩 종류는 적색광을 방사하며, 제 3 칩 종류는 청색광을 방사하며, 즉 하나의 칩 종류의 반도체칩의 관련 방사 스펙트럼이 우선 녹색, 적색 또는 청색 영역의 파장을 갖는 방출광을 갖는다.
바람직하게는 제 1 칩 종류의 반도체칩은 제 1 그룹 내에 배치되고, 제 2 칩 종류 및 제 3 종류의 반도체칩은 제 2 그룹 내에 배치되며, 제 2 그룹의 상이한 칩 종류의 반도체칩은 균질하게 서로 혼합되도록 배치된다.
이에 대한 대안으로서, 하나의 칩 종류의 반도체칩은 바람직하게는 고유의 그룹 내에 각각 배치되고, 상기 그룹들은 서로 국부적으로 분리됨, 즉 서로 중첩되지 않는다.
별도의 광 원뿔의 중첩을 수행하는 이차 광학 시스템은 바람직하게는 적어도 하나의 선택성 반사 유닛을 갖는다. 이러한 선택성 반사 유닛은 적어도 하나의 별도 광 원뿔의 방출광을 투과시키고 또 다른 별도 광 원뿔의 방출광을 반사한다. 선택성 반사 유닛에 의해 적어도 두 개의 별도 광 원뿔이 중첩된다.
특히 바람직하게는 선택성 반사 유닛이 이색(dichroic) 층 시스템을 포함한다.
한 바람직한 실시예에서는, 2차 광학 시스템은 적어도 하나의 결합 스크린 큐브(cube)를 가지며, 상기 결합 스크린 규브는 적어도 하나의 선택성 반사 유닛을 기반으로 한다. 결합 스크린 큐브는 적어도 두 개의 광 입력부를 가지는데, 상기 두 개의 광 입력부 내에 각각 하나의 광 원뿔이 입사한다. 결합 스크린 큐브 안으로 입사하는 광 원뿔은 선택성 반사 유닛에 의해 상기 결합 스크린 큐브 내부에서 중첩되어, 결합 스크린 큐브의 광 출력부로부터 함께 방사된다. 입사하는 광 원뿔은 반도체칩의 하나의 그룹으로부터 직접 유래하는 최초의 별도의 광 원뿔이거나, 또는 이러한 다수의 별도의 광 원뿔이 중첩된 광 원뿔일 수 있다.
특히 바람직하게는, 별도 광 원뿔의 개방각은 0°내지 60°, 바람직하게는 0°내지 40°, 특히 바람직하게는 0°내지 20°이며, 이때 각각의 경우에 한계치가 고려된다. 이 경우 광 원뿔이라는 표현은 수학적 의미의 원뿔 형태와는 관련이 없고, 따라서 개방각 보다 더 큰 각을 가질 수 있다. 그러한 경우, 전술한 내용은 최대 개방각과 관련된다.
별도 광 원뿔의 발산(divergence)이 일차 광학 소자에 의해 상기와 같은 치수로 제한됨으로써, 휘도 또는 입체각마다 방사되는 광 소스의 광 세기가 더 높아질 수 있다.
특히 일차 광학 소자로부터 방사되는 광 원뿔의 작은 개방각을 구현하기 위해서는, 일차 광학 소자의 광 출력이 특히 바람직하게는 광 입력 면 또는 광 입력 개구를 가지며, 상기 광 입력 개구의 크기는 이중 칩 분리면의 크기보다 작거나 같다. 특히 바람직하게는, 광 입력 면 또는 광 입력 개구의 크기가 칩 분리면보다 최대 1.5배, 특히 최대 1.1배 또는 1.05배 크다.
광 입력 면 또는 광 입력 개구의 크기는 바람직하게는 칩 분리면보다 크거나 거의 작지 않다.
이와 같이 형성되는 일차 광학 소자의 광 입력부는 광 원뿔의 발산을 크게 감소시키기 위해 적합할 뿐만 아니라, 일차 광학 소자의 크기의 소형화를 달성하여 높이 방사되는 차광도를 갖는 콤팩트한 광 소스의 제조가 달성된다.
바람직하게는 적어도 하나의 그룹의 일차 광학 소자는 적어도 부분적으로 상기 광 소자의 광 출력부들이 단단하게 패킹되도록 배치된다. 바람직하게는 상기 일차 광학 소자의 광 출력부들이 빈틈없이 서로 연결된다. 이를 통해, 별도 광 원뿔 및 공통의 광 원뿔의 더 높은 휘도 및 더 개선된 균질성이 달성될 수 있다.
한 바람직한 실시예에서는, 전체 그룹의 반도체칩이 실질적으로 공통 평면 상에 배치된다. 이로 인해, 반도체칩의 조립이 바람직하게는 확실히 간소화될 수 있다.
바람직하게는, 일차 광학 소자를 갖는 반도체칩이 적어도 부분적으로 또는 적어도 부분 그룹 내에서 매트릭스 형태, 즉 행과 열로 규칙적으로 배열된다.
광 소스의 한 바람직한 실시예에서는, 일차 광학 소자가 집광기(optical concentrator)이며, 상기 집광기는 고유 집광기 출력부가 광 입력부가 되도록 광 소스에 대해 배치된다. (위에서 언급된 "고유" 집광기 출력부의 개념과 관련한) 집광기의 통상의 용도와 비교해볼 때, 본 경우에는 반도체칩의 빛이 반대 방향으로 집광기를 관통한다. 따라서 이러한 빛은 집광되는 것이 아니라, 광 출력부로 사용되는 고유 광 입력부를 통해 낮은 발산을 갖는 집광기를 벗어난다. "고유의"라는 개념은 집광기로서의 실제 용도와 관련된다.
특히 바람직하게는 집광기가 CPC, CEC 또는 CHC 방식의 집광기이며, 여기서 그리고 아래에서 언급되는 집광기에서 집광기의 반사 측벽은 적어도 부분적으로 및/또는 적어도 실질적으로 복합형 포물선 집광기(compound parabolic concentrator, CPC), 복합형 타원 집광기(compound elliptic concentrator, CEC) 및/또는 복합형 쌍곡선 집광기(compound hyperbolic concentrator, CHC)의 형태를 가질 수 있다. 상기와 같이 형성되는 일차 광학 소자는 광 발산을 효과적으로 감소시킬 수 있으므로, 입체각마다 방사되는 광 세기가 높아질 수 있다.
CPC, CEC 또는 CHC 방식의 집광기에 대한 대안으로서, 집광기가 바람직하게는 광 출력부와 광 입력부를 연결시키는 측벽을 가지며, 상기 측벽을 따라 광 입력부와 광 출력부 간의 직접적인 연결 라인이 직선으로 진행된다. 상기 측벽들은 바람직하게는 포물선, 타원 또는 쌍곡선 형태로 휘어지는 측벽 대신에 실질적으로 직선으로 진행되는 측벽들을 가지기 때문에, 일차 광학 소자는 예컨대 각뿔대 또는 원뿔대의 기본 형태를 갖는다.
집광기는 광 입력부의 측면 영역에서 바람직하게는 규칙적인 다각형 형태의 횡단면, 특히 바람직하게는 이차 횡단면을 갖는다. 광 출력부의 측면 영역에서 집광기는 바람직하게는 규칙적인 다각형 형태의 횡단면, 특히 바람직하게는 삼각형, 사각형, 육각형 또는 팔각형 횡단면을 갖는다. 이러한 영역들 사이에서 횡단면들이 하나의 형태로부터 다른 형태로 바뀐다. 따라서 집광기의 광 입력부는 반도체칩의 통상의 형태에 매칭될 수 있고 광 출력부는 다수의 일차 광학 소자의 광 출력부들이 서로 규칙적으로 그리고 빈틈없이 배치될 수 있도록 형성될 수 있다. 상기와 같은 일차 광학 소자는, 상호 간격이 비교적 큰 반도체칩이 배치될 수 있게 하고, 이때 이러한 장치로부터 방사되는 광 원뿔은 틈이 있도록 발산되도록 형성되지 않는다. 반도체칩들 간의 간격에 의해 상기 반도체칩에 의해 발생되는 열이 더 잘 방사될 수 있다.
한 바람직한 실시예에서는, 집광기가 중공 챔버를 제한하는 기본 바디를 가지며, 상기 기본 바디의 내부벽은 관련 반도체칩에 의해 방사되는 빛을 반사하거나 및/또는 상기 기본 바디의 내부벽이 층 또는 층 시퀀스, 바람직하게는 금속층을 가지며, 상기 층은 관련 반도체칩에 의해 방사되는 빛을 반사한다.
이에 대한 대안으로서, 집광기는 바람직하게는 유전체 집광기이며, 상기 유전체 집광기의 기본 바디는 적합한 굴절률을 갖는 유전체 재료로 이루어진 전체 바디이므로, 이러한 전체 바디에서 광 입력부에 의해 결합된 빛이 광 입력부를 광 출부와 연결시키는 전체 바디의 측면 제한 영역에서의 전체 반사에 의해 주변 매체에 대해 반사된다. 이는 집광기 내에서의 반사에 의해 광 손실을 갖지 않는다는 장점이 있다.
특히 바람직하게는 유전체 집광기가 광 출력부로서 렌즈 형태로 휘어진 제한면을 가지며, 상기 제한면은 예컨대 구면 또는 비구면으로 휘어질 수 있다. 이를 통해, 광 원뿔의 발산을 더욱 감소시킬 수 있다. 광 출력부는 바람직하게는 비구면 렌즈 형태로 휘어짐으로써, 거의 칩 분리면의 크기를 고려할 수 있다. 구면 렌즈는 점 형태의 광 소스를 위해 최적이고 비점형 광 소스에서는 광 원뿔의 발산의 감소와 함께 매우 저하된 특성들을 가질 수 있다.
*또 다른 실시예에서는, 유전체 집광기가 바람직하게는 적어도 부분적으로 하나의 층 또는 층 시퀀스, 바람직하게는 금속층을 가지며, 상기 금속층은 개별 반도체칩에 의해 방사되는 빛을 반사한다. 이는 집광기의 제 1 부분에서 전체 반사의 조건을 충족시키지 않는 방출광이 집광기로부터 측면으로 분리되는 것을 막기 위해서, 반도체칩이 집광기 재료 내에 결합될 경우에 바람직할 수 있다.
바람직하게는 집광기가 주 방출 방향으로 반도체칩 뒤에 배치되고 칩 분리면과 집광기의 광 입력부 사이에 갭을 형성한다. 이러한 갭은 바람직하게는 고체 재료 또는 점성 재료를 갖지 않는다.
이를 통해, 특히 반도체칩의 주 방출 방향에 대해 매우 큰 각도로 방사되고 별도 광 원뿔을 더 크게 확대시키는 방출광이 광 입력부에 부딪히지 않고 광 입력부의 옆으로 빗나가서 집광기 내에 전혀 결합되지 않는다. 유전체 집광기의 경우에, 광 입력부의 제한면의 더 많은 부분이 방출광에 의해 반사될수록, 광 입력부에 대한 입사각이 더 커지게 하는 갭이 형성된다. 따라서 집광기 내에 이르는 빛의 높은 발산 부분이 각각 약화된다.
특히 이와 관련하여, 일차 광학 소자에 하나 또는 다수의 반사기 소자가 할당되며, 상기 반사기 소자는 반도체칩으로부터 집광기 안으로 직접 이르지 않는 광선 부분이 집광기 상에서 여러 번 반사되고 반도체 칩의 주 방출 방향에 대해 작은 각도로 집광기의 광 입력부로 향하도록 배치되고 및/또는 형성되는 것이 특히 바람직하다. 이는 집광기 안으로 이르는 빛의 세기를 높일 수 있다.
바람직하게는, 집광기의 기본 바디가 투명 유리, 투명 크리스탈 또는 투명 플라스틱으로 만들어진다. 후자의 경우에, 집광기는 사출 압축 및/또는 사출 주조 방법으로 제조된다.
특히 바람직하게는, 기본 바디의 재료가 반도체칩으로부터 방사되는 방출광, 특히 청색 또는 UV 스펙트럼 영역의 전자기 방출광에 대해 저항적이다. 이를 위해, 상기 재료는 실리콘을 가지거나 실리콘으로 만들어질 수 있다.
한 바람직한 실시예에서, 반도체칩은 전자기 방출광을 방사하는 다이오드, 바람직하게는 적어도 거의 람베르트식 방출 특성을 갖는 전자기 방출광 방사 다이오드, 특히 바람직하게는 박막 발광다이오드칩이다.
박막 발광다이오드칩은 특히 아래의 특징들을 나타낸다:
방사선 생성 에피택시층 시퀀스의 표면 중에서 지지부 부재 쪽을 향하는 제 1 주 표면 상에 반사 층이 배치되거나 형성되며, 상기 반사층은 에피택시 층 시퀀스 내에서 생성되는 전자기 방출광의 적어도 일부를 상기 에피택시층 시퀀스에 재반사시키며;
에피택시 층 시퀀스는 20㎛ 이하, 특히 10㎛이하의 두께를 가지며;
에피택시 층 시퀀스는 적어도 하나의 면을 갖는 적어도 하나의 반도체층을 가지며, 상기 반도체층은 혼합 구조물을 가지며, 상기 혼합 구조물은 이상적인 경우에 에피택셜한 에피택시 층 시퀀스에 빛을 에르고딕하게 분배하고, 즉 상기 혼합 구조물은 최대한 에르고딕한 확률론적 산란 특성을 지닌다.
박막층 발광다이오드칩의 기본 원리는 예컨대 I. Schnitzer외 다수, Appl. Phys. Lett. 63(16), 1993, 10. 18., 2174-2176 페이지에 공지되어 있으며, 그 공개 내용이 여기서 참조된다.
박막 발광다이오드칩은 람베르트식 표면 방사기와 매우 유사하며, 특히 바람직하게는 광 소스에서 사용되기에 적합하다.
광 소스의 한 바람직한 실시예에서는, 반도체칩이 각 하나의 지지부에 배치되고, 상기 지지부 상에서 상기 광 소스가 각각 하나의 프레임에 의해 둘러싸인다. 프레임 상에 또는 프레임 내에 일차 광학 소자가 배치된다. 일차 광학 소자는 이 프레임에 의해 고정되고 및/또는 이 프레임에 의해 칩 분리면에 대해 조정된다.
지지부의 적어도 일부, 여러 부분들 혹은 한 부분 및/또는 각각의 지지부 및 프레임은 바람직하게는 서로 일체형으로 형성된다.
광 소스의 또 다른 실시예에서는, 프레임의 내부면 및/또는 반도체칩의 방출 방향을 향하는 지지부 표면의 자유 면들이 관련 반도체칩에 의해 방사되는 방출광을 반사한다. 이에 대한 추가로 또는 이에 대한 대안으로서, 상기 프레임의 내부면 및/또는 상기 자유 면들이 적어도 부분적으로는 층 또는 층 시퀀스, 바람직하게는 금속층을 가지며, 상기 금속층은 관련 반도체칩에 의해 방사되는 방출광을 반사한다.
특히 바람직하게는, 다수의 일차 광학 소자가 서로 일체형으로 형성된다. 이는 일차 광학 소자의 제조 및 광 소스 내 일차 광학 소자의 조립을 매우 간소화시킬 수 있으며, 이로 인해 제조 비용이 더 낮아질 수 있다.
광 소스의 또 다른 장점들, 바람직한 실시예 및 개선예는 도 1 내지 도 7과 관련하여 설명되는 실시예들에서 나타난다.
도 1은 본 발명에 따른 광 소스의 일차 광학 소자를 갖는 반도체칩의 개략도이며,
도 2는 본 발명에 따른 추가 광 소스의 반도체칩 및 일차 광학 소자를 갖는 구조의 개략적인 사시도이며,
도 3a는 본 발명에 따른 추가 광 소스의 반도체칩 및 일차 광학 소자를 갖는 구조의 개략적인 사시도이며,
도 3b는 추가로 프레임이 할당되며 도 3a에 따른 반도체칩 및 일차 광학 소자를 갖는 구조의 한 섹션에 대한 개략적인 사시도이며,
도 4a 내지 도 4c는 광 소스의 제 1 실시예, 제 2 실시예 및 제 3 실시예의 개략적인 평면도이며,
도 5a 및 도 5b는 광 소스의 제 4 실시예 및 제 5 실시예의 개략적인 평면도이며,
도 6은 일차 광학 소자의 추가 실시예에 대한 개략적인 3차원 사시도이며,
도 7은 서로 일체로 형성되는 일차 광학 소자의 실시예의 개략적인 3차원 사시도이다.
실시예 및 도면에서 동일하거나 동일한 기능을 갖는 구성 부분들은 동일한 도면부호를 갖는다.
도 1에 도시된 반도체칩(3) 및 일차 광학 소자(5)를 갖는 구조(아래에서 간략하게 칩-일차 광학 소자(2)로 표기됨)에서는 반도체칩(3)이 제 1 지지부(12) 위에 제공된다. 일차 광학 소자(5)는 반도체 칩(3) 뒤에서 반도체칩 주 방출 방향으로 배치된다. 제 1 지지부(12)는 제 2 지지부(15) 위에 배치되고, 상기 제 2 지지부(15)는 반도체칩(3)으로부터 작동시 생성되는 열을 위한 히트 싱크(heat sink)로 사용된다.
제 1 지지부(12)는 예컨대 인쇄회로기판(PCB)이며, 상기 인쇄회로기판의 가능한 구조 및 가능한 재료들은 당업자에게 공지되어 있으므로 여기서는 더 자세히 설명되지 않는다. 제 2 지지부(15)는 예컨대 구리로 만들어진다.
반도체칩(3)은 예컨대 박막 발광다이오드칩이며, 상기 박막 발광다이오드칩은 일반적으로 설명되는 바와 같이 형성될 수 있다. 또한, 에피택시 층 시퀀스는 시스템의 적어도 하나의 재료(InxAlyGa1 -x- yN 또는 InxGayAl1 -x- yP, 이때 0≤x≤1, 0≤y≤1 및 x+y≤1)를 기반으로 할 수 있다. 상기 재료는 칩 분리면(4)을 가지며, 상기 칩 분리면(4)은 일차 광학 소자(5)의 광 입력부(17)에 직접 연결된다.
일차 광학 소자(5)는 3차원 CPC 방식의 집광기이며, 상기 집광기의 광 입력부(17) 및 광 출력부(18)는 원형이다. 광 입력부(17)에 의해 가시적인 전자기 방출광의 형태로 반도체칩(3)으로부터 일차 광학 소자(5) 안으로 빛이 입사한다. 방출광은 광 입력부(17)를 광 출력부(18)와 연결시키는 벽 상에서 반사하는데, 이때 광의 발산이 크게 감소한다(라인(16)으로 표시됨). 광 출력부(18)로부터 방사되는 광 원뿔은 20°미만, 예컨대 대략 9°미만의 개방각을 가지며, 이에 반해 반도체칩은 거의 람베르트식 방출 특성을 갖는다.
일차 광학 소자(5)의 기본 바디는 중공 바디와 같이 작용하며, 상기 중공 바디의 내부벽은 반도체칩에 의해 방사하는 빛을 반사하는 재료를 갖는다. 이는 예컨대 Al으로 이루어진 금속층일 수 있다. 기본 바디를 만드는 재료는 폴리카보네이트와 같은 플라스틱일 수 있고, 예컨대 기본 바디는 이러한 플라스틱의 사출 주조에 의해 제조될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 반도체칩(3)은 프레임(13)에 의해 추가로 둘러싸일 수 있으며, 상기 프레임(13)에 의해 일차 광학 소자(5)가 고정되거나 및/또는 반도체칩(3)에 대해 상대적으로 조정될 수 있다. 프레임은 예컨대 밀봉 재료에 의해 부분적으로 채워진다.
도 2에 도시된 반도체칩(3) 및 일차 광학 소자(5)를 갖는 구조에서는, CPC 방식의 집광기가 도 1에서 설명되는 예와 달리 집광기의 주 방출 방향에 대해 수직으로 정방형 횡단면을 가짐으로써, 특히 광 입력부(도시되지 않음) 및 광 출력부(18)가 정방형으로 형성된다. 따라서 일차 광학 소자(5)의 형태는 반도체칩(3)의 칩 분리면의 형태에 매칭된다. 또한, 이는 특히 다수의 소자(2)의 광 출력부들이 빈틈없이 임의의 크기의 면 내에 배치될 수 있다는 장점이 있다.
도 3a 및 도 3b에 따른 장치에서는, 일차 광학 소자(5)가 유전체 CPC 방식의 집광기이며, 상기 집광기의 기본 바디는 예컨대 투명 플라스틱, 예컨대 폴리카보네이트로 만들어진다.
광 입력부(17)는 정방형 형태를 가지며, 광 출력부(18)는 균일한 팔각형을 갖는다(일차 광학 소자(5)의 오른쪽 옆에서 각각 평면도로 도시됨). 광 입력부와 광 출력부 사이에서 일차 광학 소자(5)의 횡단면 형태가 정방형에서 팔각형으로 바뀐다.
반도체칩(3)의 칩 분리면(4)과 광 입력부(17) 사이에 공기틈(19)이 있다. 이를 통해, 상세한 설명 부분에 이미 제시된 작용에 따라 일차 광학 소자(5) 내에 이르는 빛의 고 발산 부분이 약화된다.
도 3b에서는 도 3a에 대한 보충으로 칩-일차 광학 소자(2)의 프레임(13)이 도시된다. 이러한 프레임(13)의 내부벽(20) 및 제 1 지지부(12)의 정면이 반사가능하게 형성되어, 일차 광학 소자(5) 내에 직접 이르지 않는 방출광의 적어도 일부가 상기 광학 소자 상에서 여러 번 반사되며, 이때 상기 방출광은 일차 광학 소자(5)의 축에 대해 작은 각도로 광 입력부(17)를 향하게 된다. 이 경우, 프레임(13)은 제 1 지지부(12)와 일체로 형성되고, 이로 인해 상이한 재료들로 만들어진 구성 부분들을 갖는 다부품 형성이 차단되지는 않는다.
이에 대한 대안으로서, 반도체칩(3)은 일차 광학 소자(5)의 재료 안으로 매립되거나, 반도체칩의 칩 분리면이 광 입력부(17)와 물리적으로 접촉한다.
광 입력부(17)를 광 출력부(18)와 연결시키는 일차 광학 소자(5)의 기본 바디의 측면 영역의 적어도 일부가 반사층(예컨대 Al)을 가질 수 있으며, 이때 측면 영역에 대한 전체 반사의 조건을 충족시키지 않는 결합된 광선의 광 입력부(17) 내에서, 그럼에도 불구하고 측면 영역 상에서 반사된다. 특히 측면 영역의 부분 중에서 광 입력부(17)에 인접하고 반도체칩(3)의 바로 옆에 놓인 부분이 바람직할 수 있다.
도 6에 도시된 일차 광학 소자(5)는 도 1 내지 도 3b에 도시된 일차 광학 소자와 달리 측벽을 가지며, 상기 측벽은 광 입력부(17)로부터 광 출력부(18)로 직선으로 연장된다. 일차 광학 소자(5)는 원뿔대형 기본 형태를 갖는 유전체 집광기이며, 이때 광 출력부(18)는 평평하지 않고 비구면 렌즈 형태로 바깥쪽으로 휘어진다. 구면 굴곡과 비교해 볼 때, 비구면 굴곡은 일차 광학 소자의 광 축과의 간격이 커지면서 작아지기 때문에, 일차 광학 소자에 의한 발산을 감소시킬 수 있는 광 원뿔이 점 형태의 광 소스가 아니라 확실한 팽창을 갖는 광 소스일 경우가 고려될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같은 일차 광학 소자는 도 1 내지 도 3b에 도시된 일차 광학 소자와 비교해볼 때, 일차 광학 소자(5)의 전체 높이가 확실히 작아지는 동시에 광 원뿔의 발산이 비교적 감소한다는 장점이 있다. 또한, 도 6에 도시된 일차 광학 소자는 예컨대 사출 주조 또는 사출 압축과 같은 사출 방법에 의해 직선의 측면 영역으로 인해 간단하게 제조될 수 있다는 장점이 있다.
광 입력부는 예컨대 광 입력면을 가지며, 상기 광 입력면은 일차 광학 소자에 의해 사용되는 반도체칩의 칩 분리면과 거의 동일한 크기이다. 이를 통해, 발산을 감소시키는 일차 광학 소자의 특성들의 매우 우수한 활용이 달성될 수 있다. 특히 바람직하게는, 광 입력면이 칩 분리면과 최대 1.5배의 크기이다.
또한, 반도체칩을 갖는 일차 광학 소자가 사용될 수도 있으며, 상기 일차 광학 소자의 칩 분리면은 광 입력면보다 크지만, 방사된 광 세기 및 광 밀도와 관련하여 효율이 더 낮아질 수 있다. 한 예의 시뮬레이션을 보면, 약간 크기가 작은 칩 분리면의 경우에는 광 입력면보다 약간 더 작은 칩 분리면의 경우보다 대략 10% 이하의 광 세기가 15°의 입체각으로 방사될 수 있다.
특히 사출 방법에 의해서, 도 7에 도시된 바와 같이 다수의 일차 광학 소자들이 일체형으로 형성될 수 있다. 이러한 실시예에서, 일차 광학 소자(5)는 지지부 플레이트(50)에 의해 서로 연결되며, 상기 지지부 플레이트는 광 출력부(18)에 가깝게 배치되어서, 지지부 판(50)의 한 측면으로부터 일차 광학 소자(5)의 각추대형 부분들이 시작되어, 다른 측면 상에서 렌즈 형태의 부재들이 형성되고, 상기 부재들의 바깥 영역은 일차 광학 소자(5)의 광 출력(18)을 각각 형성한다.
도 6 및 도 7에 도시된 일차 광학 소자(5)의 실시예에 대한 대안으로서, 광 소자가 각추대형 기본 형태 대신에 예컨대 원뿔대형 기본 형태 또는 직각 횡단면을 갖는 기본 형태를 가질 수 있다. 이와 마찬가지로, 도 6 및 도 7의 일차 광학 소자의 정방형 횡단면이 광 출력부(18) 쪽으로 횡단면 형태로 바뀌며, 이러한 횡단면 형태는 4개 이상의 에지를 가지며, 이는 도 3a 및 도 3b에 도시된 실시예와 유사하다.
또한, 전자기 방출광의 발산이 일차 광학 소자의 주 방출 방향과 평행하게 연장되는 상이한 평면상에서 상이한 크기로 감소되도록 일차 광학 소자가 형성될 수 있다. 예컨대 방사된 광 원뿔의 개방각이 한 평면상에서는 대략 7°이고, 이 평면과 수직인 평면(주 방출 라인에 따른 절단면)상에서는 대략 10°이다.
이와 마찬가지로, CPC, CEC 또는 CHC 방식의 유전체 집광기가 광 원뿔의 발산을 더욱 감소시키기 위해서 마찬가지로 렌즈 형태로 휘어진 광 출력부를 가질 수 있다. 유전체 집광기에 대한 대안으로서, 집광기는 반사하는 내부벽을 갖는 중공 바디로 이루어질 수 있으며, 상기 중공 바디의 광 출력 뒤에 집광기의 방출 방향으로 렌즈가 배치된다. 예컨대 렌즈는 광 출력부 상에 설치된다.
도 4a에 도시된 광 소스의 실시예에서는, 다수의 칩-일차 광학 소자(2)가 서로 국부적으로 서로 분리된 그룹(101, 102, 103) 내에 배치된다.
칩-일차 광학 소자(2)는 예컨대 도 1 내지 도 3b에 도시된 실시예와 관련하여 위에서 설명된 하나 또는 다수의 예에 따라 형성될 수 있다.
상기 칩-일차 광학 소자(2)는 각각의 그룹(101, 102, 103) 내에 매트릭스 형태로 배치되고 일차 광학 소자(5)의 광 출력부들은 빈틈없이 서로 연결된다. 이러한 방식으로, 반도체칩들 사이에 비교적 큰 간격들이 달성되더라도 매우 균질한 광 원뿔이 방사될 수 있으며, 이는 반도체칩의 작동시 반도체칩으로부터 발생되는 열의 방출을 위해 바람직하다.
각각의 그룹(101, 102, 103)은 단지 하나의 칩 종류의 반도체칩을 각각 갖는다. 제 1 그룹(101)은 녹색광을 방출하고, 제 2 그룹(102)은 적색광을 방출하며, 제 3 그룹(103)은 청색광을 방출하며, 이는 알파벳 G, R 또는 B로 표시된다. 각각의 그룹(101, 102, 103)으로부터 각각의 광 원뿔이 방사되며, 이는 화살표(201, 202, 203)로 각각 표시된다.
두 개의 선택성 반사 유닛(31, 32)에 의해 별도 광 원뿔(201, 202, 203)이 중첩되어 하나의 공통 광 원뿔(211)을 형성한다. 이 경우, 제 1 선택성 반사 유닛(31)에 의해서 제 2 별도 광 원뿔(202)이 제 1 별도 광 원뿔(201)의 방출광 경로 내에 이르게 된다. 제 1 선택성 반사 유닛(31)은 제 1 별도 광 원뿔(201)의 녹색광을 투과시키고 제 2 별도 광 원뿔(202)의 적색광을 반사하기 때문에, 두 개의 별도 광 원뿔이 중첩되어 중간 광 원뿔(210)을 형성한다.
이와 유사하게, 제 2 선택성 반사 유닛(32)에 의해서 제 3 별도 광 원뿔(203)이 중간 광 원뿔(210)과 중첩되어 공통의 광 원뿔(211)을 형성한다. 이 경우, 제 2 선택성 반사 유닛(32)은 중간 광 원뿔(210)의 빛을 투과시키고, 제 3 별도 광 원뿔(103)의 빛을 반사시키거나 또는 그 역으로 수행되므로, 광 소스(1)에 대해 두 개의 상이한 광 출력부들이 달성된다.
공통의 광 원뿔(211)에서 CIE 색표에서 단일한 색 위치를 갖는 균질한 빛이 방사된다. 이 경우, 색 위치는 그룹들에 의해 각각 방사되는 광 세기에 의해, 즉 상이한 그룹(101, 102, 103)의 반도체칩 상에 인가되는 작동 전압의 크기에 의해 조절될 수 있다. 특히 이러한 백색광이 생성될 수 있으며, 정확하게는 각각의 임의의 다른 혼합색이 세 개의 별도 광 원뿔(201, 202, 203)의 빛의 색들로 형성될 수 있다.
선택성 반사 유닛(31, 32)은 예컨대 이색 층 시스템, 즉 선택성 반사 유닛들이며, 상기 선택성 반사 유닛은 스팩트럼의 일부를 실질적으로 반사하고 나머지 스팩트럼 영역에서 전달된다. 상기 선택성 반사 유닛들은 상이하게 높은 굴절률을 갖는 재료 및 낮은 굴절률을 갖는 재료로 이루어진 다수의 층들을 가지며, 상기 층들은 예컨대 스퍼터링(sputtering)에 의해 박막 기판 위에 제공될 수 있다.
선택성 반사 유닛들이 각각 결합 스크린 큐브(61, 62) 내에 집적되는데, 이때 제 1 결합 스크린 큐브(61)의 광 출력부가 제 2 결합 스크린 큐브(62)의 광 입력부에 직접 연결된다. 선택성 반사 유닛들 이외에 결합 스크린 큐브는 적합한 광 투과 재료, 예컨대 폴리카보네이트와 같은 투명 플라스틱으로 이루어질 수 있다. 이에 대한 대안으로서, 결합 스크린 큐브가 생략될 수도 있으므로, 이차 광학 시스템이 선택성 반사 유닛들 그리고 경우에 따라서는 관련 지지 시스템으로 이루어진다.
도 4a에 기술된 실시예와는 달리, 도 4b에 도시된 광 소스는 3개의 광 입력부 및 하나의 광 출력부를 갖는 결합 스크린 큐브를 가지며, 상기 결합 스크린 큐브 안으로 두 개의 선택성 반사 유닛(31, 32)이 집적된다. 별도 광 원뿔(201, 202, 203)은 위에 기술된 바와 동일한 기술 원리에 따라 선택성 반사 유닛(31, 32)에 의해 중첩된다.
도 4c에 도시된 광 소스에서는, 언급된 실시예와 달리 모든 칩-일차 광학 소자(2)는 공통의 평면 상에, 예컨대 공통 지지부(도시되지 않음) 상에 배치된다. 이를 통해, 상기 광 소자의 설치는 매우 간소화될 수 있다. 이 경우, 제 1 별도 광 원뿔(201)은 반사경, 예컨대 금속 반사경에 의해서 원하는 방출광 경로 상에 제공된다. 제 1 선택성 반사 유닛(31)은 그룹(101)의 녹색광을 투과하고 그룹(102)의 적색광을 반사한다. 제 2 선택성 반사 유닛(32)은 그룹(101 또는 102)의 녹색광 및 적색광을 투과시키고 그룹(102)의 청색광을 반사한다.
도 5a 및 도 5b에는 광 소스가 도시되며, 이때 칩-일차 광학 소자들(2)이 국부적으로 서로 분리되는 전체적으로 두 개의 그룹(101, 120) 내에 배치된다. 이 경우, 제 1 그룹(101)은 단지 하나의 칩 종류의 반도체칩을 가지며, 녹색광을 방사하며, 알파벳(G)으로 표시된다. 이와 반대로, 제 2 그룹(102)은 제 2 칩 종류 및 제 3 칩 종류의 반도체칩을 가지며, 이때 제 2 칩 종류는 적색광을 방사하고 제 3 칩 종류는 청색광을 방사하며, 알파벳 조합(R/B)으로 표시된다.
제 2 그룹(102)의 상이한 칩 종류들의 반도체칩은 서로 균질하게 혼합되도록 배치되므로, 반도체칩의 방출광은 별도 광 원뿔(102) 내에서 적어도 부분적으로 미리 혼합된다.
포화된 녹색광, 적색광 및 청색광으로 백색광을 만들고자 할 경우에는, 전체 광 세기에서 대략 65%의 녹색광, 대략 28% 적색광 및 대략 7% 청색광을 필요로 한다. 또한, 상응하는 다양한 색상의 발광다이오드칩의 광 세기의 전형적인 값이 고려될 경우에는, 50% 이상의 녹색광 방사 반도체칩이 필요하다.
이러한 분포는 도 5a 및 도 5b에 도시된 광 소스에서 상이한 칩 종류의 반도체칩의 개수에 상응한다. 이에 따라, 예컨대 반도체칩이 거의 최대 성능으로 작동될 경우에, 이러한 광 소스에 의해 백색광이 생성될 수 있다. 이는 도 4a 내지 도 4c에 설명된 실시예에서도, 개별 칩 종류의 반도체칩 개수가 상응하게 매칭될 경우일 수 있다.
광 소스는 특히 가변적인 이미지의 프로젝팅을 위한 프로젝션 시스템을 위해 적합한데, 그 이유는 상기 프로젝션 시스템에 의해 전형적으로 직각 횡단면 또는 정방형 횡단면의 에지들이 종래의 광 소스에 의한 것보다 더 잘 발산될 수 있기 때문이며, 이때 통상적으로 추가 스크린의 사용이 요구된다.
실시예를 참고로 한 상기 설명에만 본 발명이 제한되는 것은 아니다. 따라서 일차 광학 소자에 다수의 반도체칩이 할당될 경우에, 대략 본 발명의 목적에 부응한다. 본 발명은 광 소스가 적어도 하나의 콘덴서 렌즈를 가질 수도 있으며, 이러한 콘덴서 렌즈에 의해서 공통 광 원뿔의 발산 또는 하나 이상의 별도 광 원뿔의 발산이 적어진다. 또한, 각각의 반도체칩 뒤에 일차 광학 소자 이외에 방출 방향으로 추가의 광 소자들이 배치되는데, 예컨대 반도체칩에 의해 방사되는 방출광의 발산을 줄이기 위한 것이다. 이 경우, 발광다이오드칩의 방출광의 발산을 낮추기 위해 집광기를 반대 방향으로 사용하는 것에 본 발명의 주요 측면이 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 광 소스가 바람직하게는 가시 광선으로부터 방사되는 반도체칩의 사용을 위해 적합하다. 그러나 적외선 또는 자외선 방사 반도체칩의 사용도 기본적으로 고려될 수 있다. 이 경우에는 발광체에 의해 가시 광선이 발생되며, 그런 다음 상기 가시 광선은 선택성 반사 유닛에 의해 중첩되어 소정의 광 원뿔을 형성한다.
선택성 반사 유닛들에 대한 대안으로서, 프리즘과 같은 다른 장치들도 별도 광 원뿔의 중첩을 위해 사용될 수 있다.
또한, 본 발명은 각각의 새로운 특징 및 실시예 및 청구항의 특징의 조합을 포함하는데, 이러한 조합이 청구항 또는 실시예에 상세하게 제시되지 않는 경우라도 본 발명에 포함된다.

Claims (37)

  1. 광 소스로서,
    다수의 반도체칩 및 상이한 방사 스펙트럼들을 갖는 적어도 2개의, 전자기 방사선을 방사하는 상이한 칩 종류들을 포함하며, 각각의 반도체칩은 칩 분리면을 가지며, 상기 칩 분리면을 통해서 방사선이 방출되며;
    다수의 일차 광학 소자들을 포함하며, 각각의 반도체칩에 일차 광학 소자가 할당되고, 상기 일차 광학 소자는 각각 광 입력부 및 광 출력부를 가지며, 상기 일차 광학 소자에 의해 반도체칩 작동시 상기 반도체칩으로부터 방사되는 방사선의 적어도 일부의 발산이 감소되고,
    상기 일차 광학 소자들을 갖는 반도체칩들이 서로 국부적으로 분리되는 적어도 2개의 그룹 내에 배치되어서, 상기 그룹들이 반도체칩 작동시 별도 광 원뿔을 방사하며,
    상기 그룹들의 별도 광 원뿔은 이차 광학 시스템에 의해 중첩되어 하나의 공통 광 원뿔을 형성하며, 그리고
    상기 광 입력부가 광 입력면 또는 광 입력 개구를 가지며, 상기 광 입력 개구의 크기가 칩 분리면 크기의 2배보다 작거나 같은,
    광 소스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 그룹들의 별도 광 원뿔이 상기 이차 광학 시스템에 의해 중첩되어 공통의 색 위치를 갖는 공통의 광 원뿔을 형성하는,
    광 소스.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 공통의 광 원뿔의 색 위치가 국제조명위원회(CIE; Commissin Internationale de l'Eclairage) 색표의 백색 영역 내에 놓이는,
    광 소스.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 그룹들 중 적어도 하나의 그룹이 단 하나의 칩 종류의 반도체칩들을 갖는,
    광 소스.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나의 칩 종류의 반도체칩들이 각각 상기 그룹들 중 단 하나의 그룹 내에 포함되는,
    광 소스.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다수의 반도체칩이 제 1 칩 종류, 제 2 칩 종류 및 제 3 칩 종류를 가지며, 상기 세 가지 칩 종류의 방사 스펙트럼들은 상이한 칩 종류들의 반도체칩들로부터 방사되는 방사선의 중첩에 의해 백색광이 생성될 수 있도록 형성되는,
    광 소스.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제 1 칩 종류는 녹색 방사선을, 상기 제 2 칩 종류는 적색 방사선을 그리고 상기 제 3 칩 종류는 청색 방사선을 방사하는,
    광 소스.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제 1 칩 종류의 반도체칩들이 제 1 그룹 내에 배치되고, 제 2 칩 종류 및 제 3 칩 종류의 반도체칩들이 제 2 그룹 내에 배치되며, 상기 제 2 그룹의 상이한 칩 종류들의 반도체칩들이 서로 혼합되어 배치되는,
    광 소스.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나의 칩 종류의 반도체칩들이 각각 고유의 그룹 내에 각각 배치되는,
    광 소스.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이차 광학 시스템이 하나 이상의 선택성 반사 유닛을 가지며, 상기 선택성 반사 유닛은 적어도 하나의 별도 광 원뿔의 방사선을 투과시키고 추가의 별도 광 원뿔의 방사선을 반사하며, 상기 이차 광학 시스템에 의해 적어도 2개의 별도 광 원뿔이 중첩되는,
    광 소스.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 선택성 반사 유닛이 이색성(dichroic) 층 시스템을 포함하는,
    광 소스.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 이차 광학 시스템이 적어도 하나의 결합 스크린 큐브(cube)를 가지며, 상기 결합 스크린 큐브는 적어도 하나의 선택성 반사 유닛을 기반으로 하는,
    광 소스.
  13. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 별도 광 원뿔의 개방각이 0°내지 60°이며, 이때 한계치들이 각각 포함되는,
    광 소스.
  14. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 그룹의 상기 일차 광학 소자들은 적어도 부분적으로 자신의 광 출력부들이 조밀하게 패킹되도록 배치되는,
    광 소스.
  15. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 일차 광학 소자들을 갖는 반도체칩들이 하나의 공통 평면상에 배치되는,
    광 소스.
  16. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 일차 광학 소자들을 갖는 반도체칩들이 적어도 부분적으로 또는 부분 그룹들로 매트릭스 형태로 배치되는,
    광 소스.
  17. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광 입력부가 광 입력면 또는 광 입력 개구를 가지며, 상기 광 입력 개구의 크기가 칩 분리면 크기의 1.5배보다 작거나 같은,
    광 소스.
  18. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 일차 광학 소자가 각각 광학 집광기이며, 광 입력부는 고유의 집광기 출력부이므로, 집광기의 통상의 사용과 달리 빛이 상기 집광기를 통해 반대 방향으로 빛이 포커싱되어 집중되는 것이 아니라, 빛이 광 출력부를 통해 발산이 감소된 집광기를 떠나는,
    광 소스.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 광학 집광기는 CPC, CEC 또는 CHC 방식의 집광기인,
    광 소스.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 집광기는 광 입력부를 광 출력부와 연결시키는 측벽들을 가지며, 상기 측벽들 상에서 진행되는 직접적인 연결 라인들이 상기 광 입력부와 상기 광 출력부 사이에서 직선으로 진행되도록 형성되는,
    광 소스.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 집광기는 상기 광 입력부의 측면 영역에서 규칙적인 다각형 형태의 횡단면을 가지며, 상기 집광기는 상기 광 출력부의 측면 영역에서 마찬가지로 규칙적인 다각형 형태의 횡단면을 갖는,
    광 소스.
  22. 제18항에 있어서,
    상기 집광기는 중공 챔버를 규정하는 기본 바디를 가지며, 상기 기본 바디의 내부벽은 상기 반도체칩에 의해 방사되는 빛을 반사하거나 또는 상기 반도체칩에 의해 방사되는 빛을 반사하는 하나의 층 또는 층 시퀀스를 갖는,
    광 소스.
  23. 제18항에 있어서,
    상기 집광기는 유전체 집광기이며, 상기 유전체 집광기의 기본 바디는 굴절률을 갖는 유전체 재료로 이루어지는 전체 바디이므로, 상기 광 입력부에 의해 결합되는 빛이 상기 광 입력부를 상기 광 출력부와 연결시키는 상기 전체 바디의 측면 제한면에 대한 전체 반사에 의해 주변 매체에 반사되는,
    광 소스.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 광 출력부는 렌즈 형태로 휘어진 전체 바디의 한계면인,
    광 소스.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 광 출력부는 비구면 렌즈 형태로 휘어지는,
    광 소스.
  26. 제23항에 있어서,
    상기 유전체 집광기는 적어도 부분적으로는 관련 반도체칩에 의해 방사되는 빛을 반사하는 하나의 층 또는 층 시퀀스를 갖는,
    광 소스.
  27. 제18항에 있어서,
    상기 집광기는 주 방출 방향으로 반도체칩 뒤에 배치되고, 상기 집광기의 칩 분리면과 광 입력부 사이에 갭이 형성되는,
    광 소스.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 집광기의 칩 분리면과 광 입력부 사이에 공기 갭이 형성되는,
    광 소스.
  29. 제27항에 있어서,
    각각의 반도체칩에 하나 또는 다수의 반사기 부재들이 할당되고, 상기 반사기 부재들은 상기 반도체칩으로부터 상기 집광기 내에 직접 이르지 않는 광선의 일부가 상기 집광기에 여러 번 반사되고 상기 반도체칩의 주 방출 방향에 대해 더 작은 각도로 상기 집광기의 광 입력부를 향하도록 배치되거나 또는 형성되는,
    광 소스.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 집광기의 기본 바디는 투명 유리, 투명 크리스탈 또는 투명 플라스틱으로 이루어지는,
    광 소스.
  31. 제1항에 있어서,
    상기 반도체칩들은 전자기 방사선을 방사하는 다이오드인,
    광 소스.
  32. 제1항에 있어서,
    상기 반도체칩들은 각 하나의 지지부 상에 배치되고, 상기 지지부 상에서 상기 반도체칩들이 하나의 프레임에 의해 각각 둘러싸이며, 상기 일차 광학 소자 상에 또는 일차 광학 소자 내에 배치되고, 상기 프레임에 의해 상기 일차 광학 소자가 고정되거나 또는 상기 프레임을 통해 상기 일차 광학 소자가 칩 분리면에 대해 상대적으로 조정되는,
    광 소스.
  33. 제32항에 있어서,
    적어도 소수의 지지부 또는 각각의 지지부 및 프레임이 일체로 형성되는,
    광 소스.
  34. 제32항에 있어서,
    상기 프레임의 내부면 또는 상기 반도체칩의 방출 방향을 향하는 지지부의 표면의 자유면들이
    관련 반도체칩에 의해 방사되는 빛을 반사하거나 또는
    적어도 부분적으로는 관련 반도체칩에 의해 방사되는 빛을 반사하는 하나의 층 또는 층 시퀀스를 갖는,
    광 소스.
  35. 제1항에 있어서,
    다수의 일차 광학 소자들이 서로 일체로 형성되는,
    광 소스.
  36. 제18항에 있어서,
    상기 집광기는 상기 광 입력부의 측면 영역에서 규칙적인 다각형 형태의 횡단면을 가지며, 상기 집광기는 상기 광 출력부의 측면 영역에서 삼각형, 육각형 또는 팔각형의 횡단면을 갖는,
    광 소스.
  37. 광 소스로서,
    다수의 반도체칩 및 상이한 방사 스펙트럼들을 갖는 적어도 2개의, 전자기 방사선을 방사하는 상이한 칩 종류들을 포함하며, 각각의 반도체칩은 칩 분리면을 가지며, 상기 칩 분리면을 통해서 방사선이 방출되며;
    다수의 일차 광학 소자들을 포함하며, 각각의 반도체칩에 일차 광학 소자가 할당되고, 상기 일차 광학 소자는 각각 광 입력부 및 광 출력부를 가지며, 상기 일차 광학 소자에 의해 반도체칩 작동시 상기 반도체칩으로부터 방사되는 방사선의 적어도 일부의 발산이 감소되고,
    상기 일차 광학 소자들을 갖는 반도체칩들이 서로 국부적으로 분리되는 적어도 2개의 그룹 내에 배치되어서, 상기 그룹들이 반도체칩들의 작동시 별도 광 원뿔을 방사하며,
    상기 그룹들의 별도 광 원뿔은 이차 광학 시스템에 의해 중첩되어 하나의 공통 광 원뿔을 형성하며,
    상기 일차 광학 소자가 각각 광학 집광기이며, 광 입력부는 고유의 집광기 출력부이므로, 집광기의 통상의 사용과 달리 빛이 상기 집광기를 통해 반대 방향으로 포커싱되어 집중되는 것이 아니라, 빛이 광 출력부를 통해 발산이 감소된 집광기를 떠나며,
    상기 집광기는 유전체 집광기이며, 상기 유전체 집광기의 기본 바디는 상기 광 입력부에 의해 결합되는 빛이 상기 광 입력부를 상기 광 출력부와 연결시키는 상기 전체 바디의 측면 제한면에 대한 전체 반사에 의해 주변 매체에 반사되도록 하는 굴절률을 갖는 유전체 재료로 이루어지는 전체 바디이며, 그리고
    상기 광 출력부는 렌즈 형태로 휘어진 전체 바디의 한계면인,
    광 소스.
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