KR20160027240A - 렌즈계를 포함하는 광전자 모듈 - Google Patents

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KR20160027240A
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수잔 샤트
미카엘 파일
하랄트 마이베크
플로린 오스발트
마르쿠스 크라우엘
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헤레우스 노블라이트 게엠베하
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Abstract

본 발명은 광전자 모듈(112), 특히 광전자 칩-온-보드 모듈(114)에 관한 것이다. 상기 광전자 모듈(112)은 평면 설계를 갖는 기판(116)을 포함한다. 광전자 모듈(112)은 또한 기판(116) 상에 배치되는 복수의 광전자 부품(118)을 포함한다. 광전자 모듈(112)은 또한 복수의 렌즈(124)를 구비하는 렌즈계(122)를 포함한다. 렌즈계(122)는 상이한 지향 특성을 갖는 적어도 2개의 렌즈(124)를 구비한다.

Description

렌즈계를 포함하는 광전자 모듈{OPTOELECTRONIC MODULE COMPRISING A LENS SYSTEM}
본 발명은 광전자 모듈, 광전자 장치, 광전자 모듈을 제조하기 위한 방법, 및 광전자 모듈의 사용에 관한 것이다. 그러한 광전자 모듈, 광전자 장치, 방법 및 사용은 자연 과학, 기술, 의학 및 일상 생활에 다양한 방식으로 채용될 수 있다. 본 발명이 그에 제한되지 않는 중요한 응용 분야는 예를 들어 재료 및/또는 물체를 건조 및/또는 경화시키기 위한 또는 피가공물의 광화학적 개질을 위한 공정 기술 분야에서의 그 사용이다. 대안적으로 또는 추가적으로, 후술되는 유형의 광전자 모듈 및 광전자 장치가 예를 들어 또한 가령 교통 공학 및/또는 건축 설비의 조명 분야에 사용될 수 있다.
특히, 본 발명은 칩-온-보드(chip-on-board) 모듈로 불리우는 것으로서 전체적으로 또는 부분적으로 설계되는 광전자 모듈에 관한 것이다. 그러한 칩-온-보드 모듈은 칩-온-보드 기술(CoB)로 불리우는 것에 따라 전체적으로 또는 부분적으로 제조될 수 있는 모듈이다. 칩-온-보드 기술에 따르면, 하나 이상의 비하우징된(unhoused) 반도체 부품(반도체 칩)이 기판, 예를 들어 인쇄 회로 기판 또는 다른 유형의 상호 접속 장치에 직접 실장된다. 일반적으로, 칩-온-보드 모듈의 용어는 따라서 적어도 하나의 기판과 기판에 실장되는 적어도 하나의 비하우징된[네이키드(naked)] 반도체 부품을 포함하는 전자 조립체와 관련된다. 예를 들어, 그러한 칩-온-보드 모듈은 발광 소자로서, 고성능 램프로서(예를 들어, 고성능 UV LED 램프로서), 태양광 모듈로서, 센서로서, 또는 임의의 다른 방식으로 사용된다. 특히, 제시된 광전자 모듈은 복수의 광전자 부품을 갖춘 광전자 칩-온-보드 모듈이다. 본 발명의 범위 내에서, 그것에 사용되는 광전자 부품은 예를 들어 전적으로는 아니지만 평면 기판, 특히 금속, 세라믹 또는 실리콘으로 제조되는 기판, 금속-코어 또는 FR4 인쇄 회로 기판, 유리 기판, 플라스틱 기판, 금속 매트릭스 복합 재료, 또는 유사한 기판상의 칩-온-보드 모듈 내에 배치되는, 특히 칩 또는 다른 부품 형태의 발광 다이오드(LED) 및/또는 포토다이오드일 수 있다. 이들 칩-온-보드 모듈은 기계적 손상 및 부식으로부터 보호되어야 한다. 이를 달성하기 위해, 최대한 간편하고 간단한 해법을 찾으려고 시도된다.
보통 칩-온-보드 모듈 상의 하우징 형태의 보호물이 비용 및 기술 면에서 복잡하기 때문에, 플라스틱-기반 포팅(potting) 재료에 의한 모든 또는 복수의 부품의 평면 포팅이 그러한 칩-온-보드 모듈을 보호하기 위한 실용적인 선행 기술의 대안으로 알려져 있다. 솔더 트랙(solder track) 및 접촉 요소와 같은 다른 기능 부품과 함께, 칩-온-보드 모듈 내의 광전자 부품과 평면 기판이 코팅에 의해 기계적 손상 및 부식으로부터 보호될 수 있다.
또한, 광전자 모듈의 지향성(directivity)이 많은 용용을 위해 중요한 역할을 한다. 광전자 부품에 대해, 지향성은 일반적으로 보통 주 방향으로의, 즉 광전자 부품의 광축을 따른 감도 및/또는 세기와 관련되는, 수신된 또는 전송된 파의 강도의 각도 의존성을 표현한다. 특히, 광전자 모듈의 방사 세기 및/또는 지향 특성이 보통 하나 이상의 발광 다이오드를 광전자 부품으로서 포함하는 광전자 모듈에서 중요한 역할을 한다. 이러한 지향 특성은 지향성의 특수한 형태이고, 이 경우에 특히 적외선, 자외선 또는 가시광의 형태로 방출되는 전자기파의 세기 및/또는 전자기장의 각도 의존성을 표현한다. 칩-온-보드 모듈은 발광 다이오드가 높은 패키징 밀도로 기판상에 적용되어 방사 세기를 증가시킬 수 있다는 점에서 유리하다. 그러나, 많은 경우에, 광전자 부품의 지향 특성에 영향을 주기 위해 추가의 광학계가 사용된다. 발광 광전자 모듈과 감광성 광전자 모듈에 대해, 이러한 광학계는 예를 들어 하나 이상의 렌즈를 포함하는 렌즈계, 특히 마이크로렌즈 시스템으로 불리우는 것일 수 있다. 예를 들어, 렌즈계, 특히 마이크로렌즈 시스템은 그 측방향 연장 범위, 예를 들어 기판의 평면 내에서의 그 연장 범위가 1 밀리미터 이하 범위 내지 10분의 1 미터 범위 또는 심지어 미터 범위일 수 있는 하나 이상의 빔-형성 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 마이크로렌즈 시스템은 이들 광학 활성 범위가 1 밀리미터 이하 범위 내의 구조체, 예를 들어 회절, 산란, 집속(converging), 시준 또는 확산 효과를 갖는 구조체를 포함하도록 설계될 수 있다.
광전자 부품 사이에 요구되는 거리가 보통 짧다는 사실로 인해, 특히 칩-온-보드 모듈에 통상적으로 사용되는 짧은 피치(이웃한 광전자 부품 사이의 중심간 거리)로 인해, 빔-형성 마이크로렌즈를 예를 들어 적절한 포팅 재료에 의해 개별 광전자 부품, 예를 들어 발광 다이오드의 어레이(array)의 개별 발광 다이오드 위에 구현하는 것을 허용하는 단지 몇몇 알려진 방법만이 존재한다.
예를 들어, 본 출원의 출원인의 회사로부터의 공개된 문헌 DE 10 2010 044 470은 하나 이상의 광전자 부품이 실장된 평면 기판을 포함하는 광전자 칩-온-보드 모듈을 코팅하기 위한 방법을 기술한다. 여기에서, 하나 이상의 실리콘으로 구성되는 투명한 UV-저항성 및 내온성(temperature-resistant) 코팅이 사용된다. 이 방법에 따르면, 코팅될 기판이 제1 온도로 예열된다. 또한, 기판의 코팅될 영역 또는 부분 영역을 둘러싸는 뱅크(bank)가 적용된다. 이 뱅크는 제1 온도에서 경화되는 제1 열 경화성, 고 반응성 실리콘으로 전체적으로 또는 부분적으로 구성된다. 이러한 제1 실리콘이 예열된 기판에 적용된다. 또한, 뱅크에 의해 둘러싸인 기판의 영역 또는 부분 영역이 액체 제2 실리콘으로 충전되고, 제2 실리콘이 경화된다. 여기에서, 속경성(quickly hardening) 렌즈를 특히 제1 실리콘에 의해 기판의 개별 부품상에 적용하는 것도 또한 가능하다. 이 방식으로, 마이크로렌즈 시스템을 형성하는 것도 또한 가능하다.
또한, 역시 본 출원의 출원인의 회사에서 발명한, 마찬가지로 공개된 문헌인 DE 10 2010 044 471로부터 광전자 칩-온-보드 모듈을 위한 코팅 방법이 알려져 있다. 이번에도, 광전자 칩-온-보드 모듈은 하나 이상의 광전자 부품이 실장되는 평면 기판을 포함하고, 실리콘으로 구성되는 투명한 UV-저항성 및 내온성 코팅을 포함한다. 이 방법은 상부에서 개방되는 그리고 기판의 외부 치수와 일치하거나 그것을 초과하는 외부 치수를 포함하는 몰드 내로 액체 실리콘을 포팅하는 방법 단계를 포함한다. 또한, 기판이 몰드 내로 도입되며, 여기에서 광전자 부품 또는 광전자 부품들이 실리콘 내로 완전히 침지된다. 후속 방법 단계에서, 실리콘이 경화되고, 광전자 부품 및 기판과 가교된다. 또한, 경화된 실리콘으로 구성되는 코팅을 구비하는 기판이 몰드로부터 제거된다.
또한, 각각의 LED로부터의 발산 광을 집속시키기 위한 렌즈 어레이를 포함하는 LED 어레이가 US 7,819,550 B2로부터 알려져 있다. 렌즈 각각은 평평한 섹션과 2개의 만곡된 섹션을 포함한다. 렌즈는 발광 다이오드 위에서 만곡되지 않는다.
백색광 LED를 제조하기 위한 방법이 US 2007/0045761 A1으로부터 알려져 있다. 여기에서, 청색광을 방출하는 LED가 사용되고, 광을 변환시키는 인이 사용된다. 특히, 상기 문헌은 또한 분위기에 대해 밀봉되는 주조 공정에 의해 제조되는 광학계가 발광 다이오드 위에 몰딩되는 것을 기술한다.
또한, 발광 다이오드를 압축 주조 방법에 의해 봉지하기 위한 방법이 US 2010/0065983 A1으로부터 알려져 있다. 여기에서, 주조 공정 중 밀봉을 위한 테이프가 사용된다.
전술된 그리고 알려진 광전자 모듈에 대해 달성된 개선에도 불구하고, 여전히 개선된 지향성을 갖는 광전자 모듈이 요구되고, 특히 특정 응용을 위해 높은 방사 세기를 갖는 광전자 모듈이 요구된다. 특히, 높은 균질성 요건이 동시에 충족되고 에지 영역에서 충분히 급격한 강하가 나타날 수 있는, 나란히 실장될 수 있는 그리고 그 조명 프로파일이 조절가능한 거리에서 높은 방사 세기를 가질 수 있는 효율적인 광원이 요구된다. 그러한 광전자 모듈, 특히 발광 다이오드의 모듈은 인쇄 색상 및 잉크의 이미지의 균일한 그리고 고품질 건조에 도달하기 위해 인쇄 산업의 산업 생산에서 리소그래피 응용에 요구된다. 높은 방사 세기, 예를 들어 일반적으로 100 mW/cm2 초과, 전형적으로는 1-20 W/cm2, 최대 수 100 W/cm2의 방사 세기가 보통 최대한 소형이고 에너지-효율적인 광원으로 높은 공정 속도에 도달하기 위해 요구된다.
따라서, 본 발명의 목적은 알려진 방법의 단점을 적어도 상당히 배제하는 그리고 전술된 요건을 적어도 상당히 충족시키는 광전자 모듈을 제공하는 것이다. 특히, 본 발명의 목적은 발광 모듈로서 구성될 때, 병렬-실장(side-by-side-mounting) 광원으로서 사용될 수 있는 높은 효율 및 방사 세기를 포함하는 그리고 높은 균질성과 에지 영역에서 충분히 급격한 강하를 갖는 조명 프로파일을 포함하는 광전자 모듈을 제공하는 것이다.
이 목적은 독립항의 특징을 갖는 광전자 모듈, 광전자 장치, 방법 및 사용에 의해 해소된다. 단독으로 또는 조합되어 구현될 수 있는 본 발명의 유리한 개선이 종속항에 제시된다.
광전자 모듈이 본 발명의 제1 태양에 따라 제시된다. 일반적으로, 광전자 모듈은 유닛으로서 취급될 수 있는 그리고 적어도 하나의 광전자 부품, 예를 들어 발광 전자 부품 및/또는 감광성 전자 부품을 포함하는 조립체로서 이해되어야 한다. 광전자 모듈은 특히 위에 언급된 정의에 따라 광전자 칩-온-보드 모듈로서 설계될 수 있다.
광전자 모듈은 평면 설계(planar design)를 갖는 기판을 포함한다. 본 발명의 전반적인 범위 내에서, 기판은 하나 이상의 전자, 특히 하나 이상의 광전자 부품을 수용하도록 확립되는 요소로서 이해되어야 한다. 특히, 기판은 선행 기술에 관하여 전술된 유형에 따라 설계될 수 있고, 특히 언급된 유형에 따른 하나 이상의 상호 접속 장치를 포함할 수 있다. 평면 설계는 적어도 하나의 표면에 광전자 부품, 특히 비하우징된 칩이 실장될 수 있는 설계, 예컨대 평평한 또는 약간 만곡된 표면상에 하나 이상의 광전자 부품, 특히 하우징이 없는 하나 이상의 광전자 칩이 적용될 수 있는 설계로서 이해되어야 한다. 예를 들어, 평면 기판은 예를 들어 인쇄 회로 기판으로서 전체적으로 또는 부분적으로 평평하게 설계될 수 있다.
또한, 광전자 모듈은 기판상에 배치되는 복수의 광전자 부품을 포함한다. 특히, 이들 광전자 부품은 칩-온-보드 기술로 기판상에 배치될 수 있다. 광전자 부품은 전술된 바와 같이 적어도 하나의 광전자 기능, 예를 들어 발광 및/또는 감광 기능을 수행하는 부품으로서 이해되어야 한다. 특히, 광전자 부품은 발광 다이오드 및 포토다이오드로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 광전자 부품은 특히 하나 이상의 비하우징된 칩을 포함할 수 있다. 따라서, 복수의 광전자 부품은 특히 광전자 부품의 어레이, 즉 복수의 광전자 부품이 하나 이상의 열로 기판상에 적용되는 배열을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이러한 어레이는 적어도 하나의 행(row) 및/또는 적어도 하나의 열(column)을 갖는 또는 복수의 행과 열을 갖는 직사각형 매트릭스를 포함할 수 있다. 여기에서, 행 및/또는 열은 적어도 2개의, 바람직하게는 적어도 3개, 4개 또는 그 초과의 광전자 부품의 선형 배열로서 이해되어야 한다. 그것은 복수의 광전자 부품이 바람직하게는 발광 다이오드 및/또는 포토다이오드의 직사각형 매트릭스를 포함할 수 있음을 의미한다. 그러나, 원칙적으로, 다른 실시 형태, 예를 들어 복수의 광전자 부품이 기판상에 불규칙적으로 배치되고/배치되거나 비-직사각형 매트릭스로 기판상에 배치되는 실시 형태도 또한 가능하다.
또한, 광전자 모듈은 복수의 렌즈, 특히 마이크로렌즈를 구비하는 렌즈계, 특히 마이크로렌즈 시스템을 포함한다. 여기에서, 렌즈는 일반적으로 적어도 한번 회절되는 전자기 빔을 형성할 수 있는 광학 소자로서 이해되어야 한다. 여기에서, 렌즈, 예를 들어 마이크로렌즈는 1 밀리미터 이하 범위 내지 미터 범위의 측방향 치수를 포함할 수 있다. 예를 들어, 산업 응용을 위한 램프 시스템이 최대 3 m 이상의 측방향 연장 범위, 예를 들어 길이를 포함할 수 있다. 특히, 렌즈는 집속 및/또는 산란 효과를 포함할 수 있다. 렌즈계, 특히 마이크로렌즈 시스템은 바람직하게는 예를 들어 평면 기판의 평면에 평행한 평면 내에서 서로 나란히 배치되는 복수의 렌즈, 특히 마이크로렌즈로서 이해되어야 한다. 예를 들어, 렌즈계는 복수의 렌즈가 하나 이상의 횡렬 및/또는 하나 이상의 종렬로 배치되는 렌즈의 어레이를 포함할 수 있다. 예를 들어, 렌즈 어레이는 직사각형 어레이를 포함할 수 있다. 아래에서 더욱 상세히 설명될 바와 같이, 하나의 렌즈가 예를 들어 각각 정확히 하나의 광전자 부품 또는 일군의 복수의 광전자 부품에 할당될 수 있어, 그 결과 렌즈계가 예를 들어 광전자 부품의 어레이에 상응할 수 있는 어레이로 배치될 수 있다. 특히, 렌즈계는 렌즈계의 복수의 렌즈 또는 모든 렌즈를 형성하는 연속적으로 설계되는 광학적으로 투명한 재료로 전체적으로 또는 부분적으로 제조될 수 있다. 이러한 광학적으로 투명한 재료, 예를 들어 플라스틱 재료는 특히 예를 들어 주조 공정으로 광전자 부품 상에 직접 적용될 수 있다. 예를 들어, 렌즈계는 일반적으로 광전자 부품과 접촉하는 그리고 복수의 렌즈 또는 적어도 렌즈계의 복수의 렌즈를 형성하는 광학적으로 투명한 재료를 포함할 수 있다.
렌즈계는 상이한 지향성을 갖는 적어도 2개의 렌즈, 예를 들어 적어도 2개의 마이크로렌즈를 포함한다. 위에서 언급된 바와 같이, 여기에서 지향성은 본 발명의 전반적인 범위 내에서 수신된 또는 전송된 전자기파, 특히 가시 및/또는 적외선 및/또는 자외선 스펙트럼 범위의 광의 각도 의존성으로서 이해되어야 한다. 예를 들어, 이러한 각도 의존성은 전자기파의 전자기장에 관련될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 각도 의존성은 예를 들어 또한 세기 및/또는 에너지 밀도 및/또는 전자기파의 강도를 특징짓는 다른 물리적 변수에 관련될 수 있다. 예를 들어, 지향성은 예를 들어 광전자 부품의 광축, 예를 들어 수직 및 중심 방식으로 광전자 부품의 민감성 및/또는 방출 활성 표면을 통해 연장되는 축에 평행한 주 방향으로의 강도에 관하여 특정될 수 있다. 특히, 지향성은 광전자 부품이 발광 부품, 예를 들어 발광 다이오드 형태의 하나 이상의 광전자 부품을 포함하면 지향 특성을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이러한 지향 특성은 광전자 부품의 전방에 사전규정된 거리를 두고 그리고 가변 각도로 배치되는 적절한 센서에 의해 측정될 수 있으며, 여기에서 방출 강도의 연속적인 또는 불연속적인 측정, 예를 들어 세기의 측정이 상이한 각도에서 수행된다. 이 방식으로, 예를 들어, 측정치의 적절한 극선도에 의해 지향성을 나타내는 것이 가능하다. 그러한 측정 방법은 조명 기술 분야로부터 당업자에게 알려져 있다. 원칙적으로, 사용되는 방법의 정확한 실시 형태는 여기에서 본 발명에 중요하지 않은데, 왜냐하면 단지 렌즈의 지향성의 비교만이 이루어지기 때문이다.
렌즈의 지향성은 특히 렌즈에 할당되는 광전자 부품, 예를 들어 발광 다이오드와 협동하여 이루어지는 렌즈의 지향성으로서 이해될 수 있다. 전술된 바와 같이, 렌즈는 특히 각각 복수의 광전자 부품 중 하나의 광전자 부품에 할당될 수 있으며, 그 결과 예를 들어 렌즈계의 정확히 하나의 렌즈가 각각의 광전자 부품 위에 배치된다. 따라서, 렌즈의 지향성은 광전자 부품과 광전자 부품 위에 배치되는 렌즈로 구성되는 군의 지향성으로서 이해되어야 한다.
적어도 2개의 렌즈의 지향성은 예를 들어 개각(opening angle)에 관하여, 예를 들어 방출 각도에 관하여 서로 상이할 수 있다. 예를 들어, 방출 각도는 최대 광 세기의 절반을 갖는 측방향 점에 의해 형성되는 각도로서 이해될 수 있다. 그러나, 지향성을 비교하기 위해 지향성의 다른 특성을 사용하는 것도 또한 가능하다.
예를 들어, 그 지향성이 서로 상이한 적어도 2개의 렌즈가 렌즈계, 예를 들어 렌즈 어레이의 내부 영역에 그리고 렌즈계, 예를 들어 렌즈 어레이의 에지에 배치될 수 있다. 예를 들어, 렌즈계는 렌즈의 1차원 또는 2차원 매트릭스 형태의 렌즈 어레이를 포함할 수 있다. 예를 들어, 렌즈 어레이의 에지에 배치되는 렌즈는 여기에서 렌즈 어레이의 내부 영역에 배치되는 렌즈와 상이한 지향성을 포함할 수 있다. 선형 매트릭스의 경우에, 이러한 에지는 예를 들어 각각 최외측 렌즈로 구성될 수 있다. 2차원 매트릭스의 경우에, 에지는 렌즈계의 에지에 배치되는 렌즈의 라인 또는 프레임을 포함할 수 있다. 이들 에지는 그 지향성에 관하여 렌즈계의 내부 영역에, 즉 에지 옆에 배치되는 적어도 하나의 렌즈와 상이할 수 있다. 여기에서, 렌즈계의 렌즈는 적어도 2개의 군의 렌즈가 제공되도록 설계될 수 있으며, 여기에서 적어도 하나의 제1 군의 렌즈는 제1 지향성을 포함하고, 적어도 하나의 제2 군의 렌즈는 적어도 하나의 제2 지향성을 포함하며, 제1 지향성과 제2 지향성은 서로 상이하다. 여기에서, 렌즈계는 지향성의 단계적인 변화를 포함할 수 있으며, 그 결과 예를 들어 지향성은 렌즈계의 내부 영역으로부터 렌즈계의 에지를 향해 연속적으로 또는 불연속적으로 변화한다. 여기에서, 2개 이상의 변화 단계가 제공될 수 있다.
위에서 언급된 바와 같이, 광전자 모듈은 1차원 또는 2차원 어레이로, 즉 1차원 또는 2차원 매트릭스로 기판 상에 배치될 수 있다. 특히, 이러한 어레이는 라인 또는 2차원 매트릭스를 포함할 수 있으며, 여기에서 2차원 매트릭스에서, 2차원 각각에 적어도 2개의 광전자 부품이 배치된다. 특히, 1차원 또는 2차원 어레이는 적어도 2개의, 적어도 4개의, 적어도 8개의, 적어도 10개의, 적어도 50개의, 또는 심지어 적어도 100개의 광전자 부품을 포함할 수 있다. 여기에서, 짝수개의 광전자 부품 또는 홀수개의 광전자 부품이 가능한데, 왜냐하면 예를 들어 직사각형 격자 배열로부터 벗어나는 어레이, 예를 들어 어레이를 이루는 광전자 부품의 육각형 배열, 예를 들어 육각형 LED 어레이로 배열을 구현하는 것도 가능하기 때문이다.
위에서 언급된 바와 같이, 광전자 모듈은 특히 발광 다이오드, 특히 표면-방출 발광 다이오드 및 포토다이오드로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
상이한 지향성을 갖는 적어도 2개의 렌즈는 특히 상이한 표면 곡률을 갖는 렌즈를 포함할 수 있다. 여기에서, 표면 곡률은 일반적으로 렌즈를 통한 하나 이상의 절단면, 예를 들어 주 방향으로도 불리우는 광전자 부품 및/또는 렌즈의 광축을 통해 연장되는 절단면 내에서의 표면의 설계로서 이해되어야 한다. 렌즈는 이것들이 이러한 광축을 중심으로 회전 대칭이도록 설계될 수 있거나, 또는 그것들은 또한 비대칭으로 설계될 수도 있다. 볼록한 곡률은 예를 들어 집속 효과를 갖는 영역을 묘사할 수 있고, 오목한 곡률은 예를 들어 산란 효과를 갖는 영역을 묘사할 수 있다.
상이한 표면 곡률을 갖는 렌즈에 대한 대안으로서 또는 그것에 더하여, 상이한 지향성을 갖는 적어도 2개의 렌즈는 또한 상이한 높이를 갖는 렌즈를 포함할 수 있다. 여기에서, 높이는 렌즈의 최외측 표면과 렌즈에 할당되는 전기 부품의 활성 표면 사이의 거리로서 이해되어야 한다. 예를 들어, 이러한 거리는 기판에 수직하게 그리고/또는 이러한 활성 표면에 수직하게 광축을 따라 측정될 수 있다.
전술된 실시 형태에 대한 대안으로서 또는 그것에 더하여, 상이한 지향성을 갖는 적어도 2개의 렌즈는 또한 상이한 기부 영역(base area)을 갖는 렌즈를 포함할 수 있다. 여기에서, 기부 영역은 렌즈에 할당되는 광전자 부품의 활성 표면의 평면 내에 위치되는 절단면 내에서의 렌즈의 형상 및/또는 크기로서 이해되어야 한다. 이러한 평면은 기판의 평면과 일치할 수 있거나, 또한 이러한 기판의 평면에 대해 편위되어 배치될 수도 있다.
하나 이상의 전술된 가능성에 대한 대안으로서 또는 그것에 더하여, 상이한 지향성을 갖는 적어도 2개의 렌즈는 또한 각각의 렌즈의 광축이 각각의 광전자 부품의 광축과 상이한 방식으로 정렬되는 렌즈를 포함할 수 있다. 전술된 바와 같이, 하나의 렌즈가 각각 정확히 하나의 광전자 부품 또는 또한 복수의 광전자 부품에 할당될 수 있다. 렌즈는 광축을 포함할 수 있고, 할당된 광전자 부품도 또한 광축을 포함할 수 있다. 여기에서, 렌즈 및 할당된 광전자 부품의 광축이 일치하는 반경 방향 대칭 구조가 사용될 수 있다. 그러나, 상이한 정렬, 예를 들어 렌즈 및 할당된 광전자 부품의 광축이 평행하게 서로 편위되는 정렬을 제공하는 것도 또한 가능하다. 대안적으로 또는 추가적으로, 렌즈의 광축과 광전자 부품의 광축은 또한 경사진 방식으로 서로 정렬될 수 있다. 원칙적으로, 렌즈 및 할당된 광전자 부품으로 이루어진 군의 지향 특성이 또한 이들 방식으로 변화될 수 있다. 이 방식으로, 상이한 지향성을 포함하는 렌즈를 제조하는 것도 또한 가능하다. 렌즈계가 렌즈의 광축이 할당된 광전자 부품의 렌즈의 광축에 대해 편위되어, 예를 들어 평행하게 편위되어 배치되는 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 것이 특히 바람직하다.
전술된 바와 같이, 렌즈계는 특히 정확히 하나의 렌즈가 광전자 부품에 할당되도록 설계될 수 있다. 특히, 복수의 광전자 부품은 광전자 부품의 매트릭스를 포함할 수 있으며, 여기에서 매트릭스는 특히 1차원 또는 2차원으로 설계될 수 있다. 따라서, 렌즈계는 특히 1차원 또는 2차원으로 설계될 수 있는 렌즈의 매트릭스를 포함할 수 있다. 여기에서, 렌즈 및 광전자 부품의 매트릭스는 서로 일치할 수 있어, 그 결과 광전자 부품의 매트릭스의 하나의 요소가 렌즈의 매트릭스의 정확히 하나의 요소에 할당된다. 예를 들어, 이러한 배열은 렌즈가 할당된 광전자 부품 위에 배치되도록 달성될 수 있어, 그 결과 광전자 부품으로부터 방출되는 광이 할당된 렌즈를 통과하고/통과하거나 광이 초기에 렌즈를 통과한 다음에 각각의 렌즈에 할당되는 광전자 부품에 의해 흡수된다. 전술된 바와 같이, 상이한 지향성을 갖는 적어도 2개의 렌즈를 갖춘 렌즈계는 이 경우에 특히 광전자 모듈이 각각 적어도 하나의 렌즈와 적어도 하나의 할당된 광전자 부품으로 구성되는 적어도 2개의 군을 포함하도록 이해되어야 하며, 이때 상기 군의 지향성은 예를 들어 각각의 지향성의 개각 및/또는 방출 각도에 관하여 서로 상이하다.
전체적으로 보면, 렌즈계는 모든 렌즈의 지향성으로 구성되는 총 지향성을 포함할 수 있다. 이러한 지향성은 예를 들어 광전자 모듈의 모든 광전자 부품이 동시에 활성화되고 유닛으로서 작동하면 정합될 수 있다. 총 지향성은 특히 높은 균질성으로, 예를 들어 어떠한 렌즈계도 포함하지 않는 동일한 광전자 모듈의 지향성보다 높은 균질성으로 설계될 수 있다. 이러한 균질성은 다양한 방식으로 정합될 수 있다. 예를 들어, 기판 상의 적어도 하나의 차원의 광전자 부품의 매트릭스 및/또는 렌즈계의 50%를 포함하는, 광전자 부품, 예를 들어 광전자 부품의 1차원 또는 2차원 매트릭스의 중심 영역이 규정될 수 있다. 여기에서, 광전자 모듈은 이러한 중심 영역 내의 지향성이 중심 영역 내의 총 지향성의 평균값으로부터 20% 이하의 편차를 포함하도록 합성(composed) 총 지향성에 의해 설계될 수 있다. 이러한 편차는 예를 들어 조사된 및/또는 방출된 전자기파의 전기장 강도와 관련될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 이러한 균질성 기능은 예를 들어 또한 조사된 및/또는 방출된 전자기파의 세기와 관련될 수도 있다.
총 지향성의 균질성은 종래의 광전자 모듈에 비해 본 발명에 따라 다양한 방식으로 개선될 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 렌즈가 렌즈계의 에지에 제공될 수 있으며, 이때 상기 렌즈는 렌즈계의 내부 영역에 배치되는 적어도 하나의 렌즈보다 작은 그 지향성에 관한 개각을 포함한다. 특히, 이러한 개각은 렌즈계의 내부 영역에 배치되는 적어도 하나의 렌즈의 개각의 80% 이하일 수 있으며, 즉 렌즈계의 내부 영역에 배치되는 적어도 하나의 렌즈의 개각에 비해 0.8배 이하로 감소될 수 있다. 가장 바람직하게는, 이러한 개각은 렌즈계의 내부 영역에 배치되는 적어도 하나의 렌즈의 개각의 60% 이하일 수 있으며, 즉 렌즈계의 내부 영역에 배치되는 적어도 하나의 렌즈의 개각에 비해 0.6배 이하로 감소될 수 있다. 이러한 조건은 렌즈계의 에지에 배치되는 단일 렌즈 또는 렌즈계의 에지에 배치되는 복수의 렌즈에 적용될 수 있다. 전술된 바와 같이, 지향성의 개각을 단계적인 방식 또는 무단계 방식으로 변화시키는 것도 또한 가능하다. 발광 다이오드 형태의 하나 이상의 광전자 부품을 구비하는 광전자 모듈에서, 개각은 예를 들어 방출 각도를 가리킬 수 있다.
LED에서, 개각 또는 방출 각도는 예를 들어 방사 밀도가 여전히 광축에 대해 0°의 각도에서의 최대 방사 밀도의 50%인 각도로 정의될 수 있다. 전형적으로, LED는 램버시안 방출기(Lambertian emitter)로서 설계된다. 일반적으로, 램버시안 방출기는 전형적으로 대략 60°의 방출 각도를 포함한다. 이 경우에, 적어도 0.8의 위의 계수는 0.8 × 60° = 48°를 산출하며, 따라서 이미 여기에서 예를 들어 시준 각도로도 불리울 수 있는 개각의 상당한 감소를 유발한다. LED에 관한 한, 5°에 이르기까지의 방출 각도가 강한 시준의 경우에 전형적으로 여전히 가능하며, 여기에서 시준 응용을 위한 전형적으로 합당한 범위는 10° 내지 30° 범위 내에 있다. 어레이의 내부 영역에서 출력 효율이 높으면, 전형적인 각도는 범위가 30° 내지 60° 이상이다.
대안적으로 또는 추가적으로, 렌즈계의 내부 영역에 배치되는 적어도 하나의 렌즈를 초과하는 그 지향성의 개각을 포함하는 적어도 하나의 렌즈를 렌즈계의 에지에 제공하는 것도 또한 가능하다. 예를 들어, 이러한 렌즈의 개각은 내측 렌즈의 개각의 120% 이상일 수 있으며, 즉 그것은 1.2배 이상으로 증가된다. 가장 바람직하게는, 이러한 렌즈의 개각은 내측 렌즈의 개각의 140% 이상일 수 있으며, 즉 그것은 1.4배 이상으로 증가된다. 그러나, 원칙적으로, 다른 실시 형태도 또한 가능하다. 이번에도, 이러한 조건은 렌즈계의 에지에 배치되는 하나 이상의 렌즈에 적용될 수 있으며, 여기에서 원칙적으로 예를 들어 개각을 단계적인 방식 및/또는 무단계 방식으로 변화시키는 것도 또한 가능하다.
원칙적으로, 렌즈는 하나 이상의 만곡된 표면을 포함할 수 있다. 특히, 렌즈계의 적어도 하나의 렌즈는 적어도 하나의 볼록한 영역 및 적어도 하나의 오목한 영역을 갖춘 표면 곡률을 포함할 수 있다. 예를 들어, 오목한 영역은 볼록한 영역에 의해 환형 방식으로 둘러싸일 수 있다. 전술된 바와 같이, 볼록한 영역은 여기에서 렌즈의 광축에 관하여 집속 효과를 갖는 영역으로서 이해되어야 하는 반면, 오목한 영역은 렌즈로부터 출사하는 광에 관하여 산란 효과를 포함하는 영역으로서 이해되어야 한다. 볼록한 영역 및 오목한 영역은 특히 광전자 부품이 렌즈계의 재료와 직접 접촉하거나 예를 들어 렌즈계 내에 전체적으로 또는 부분적으로 매립될 때 기판의 반대쪽을 향하는 렌즈계 측에 배치될 수 있다.
특히, 광전자 모듈은 적어도 대체로 에지 없이 설계될 수 있다. 특히, 광전자 부품과 기판의 에지 사이의 그리고/또는 렌즈계와 기판의 에지 사이의 최소 거리는 10 mm 미만, 바람직하게는 5 mm 미만, 가장 바람직하게는 3 mm 미만일 수 있다. 전형적인 거리는 5 mm 미만, 예를 들어 0.5 mm 내지 2 mm 범위이다.
광전자 장치가 본 발명의 다른 태양에 따라 제시된다. 일반적으로, 광전자 장치는 적어도 하나의 광전자 기능, 예를 들어 발광 기능 및/또는 광검출 기능을 수행할 수 있는 장치로서 이해되어야 한다. 예를 들어, 광전자 장치는 전체적으로 또는 부분적으로 조명 장치로서 제공될 수 있다.
광전자 장치는 본 발명에 따른, 즉 예를 들어 전술된 그리고 후술될 실시 형태 중 하나 이상의 적어도 2개의 광전자 모듈을 포함한다. 광전자 모듈의 기판은 그것들이 서로 이웃하도록, 바람직하게는 10 mm 미만으로 이격되도록, 예를 들어 1.0 mm 미만으로 이격되도록 광전자 장치 내에 배치된다.
예를 들어, 광전자 모듈의 기판은 그것들이 예를 들어 10° 미만, 바람직하게는 5° 미만의 평행 배열의 각도 편차를 갖고서 서로 적어도 대략 평행하도록 배치될 수 있다.
그러나, 기판이 비-평행 배열로 서로 정렬될 수 있는 응용도 또한 가능하다. 본 발명의 범위 내에서, 이 장치는 예를 들어 또한 광전자 모듈의 기판이 예를 들어 입체각 범위의 표적화된 3차원 조명을 달성하기 위해 경사진 방식으로 서로 정렬되도록 구현될 수 있다. 이와 관련하여, 예를 들어 본 출원의 출원 회사로부터의 공개 특허 출원 DE 10 2010 013 286이 참조될 수 있다. 본 발명에 따른 적합한 변형에 의하면, 여기에 제시된 배열 및 장치가 또한 본 발명의 범위 내에서 구현될 수 있다. 예를 들어 본 발명에 따른 복수의 광전자 모듈, 특히 적어도 쌍으로 서로 이웃하도록 또는 사전결정된 거리를 두고 이격되도록 배치되는 광전자 칩-온-보드 모듈을 포함하는 광전자 장치를 구현하는 것이 가능하며, 여기에서 각각의 광전자 모듈은 복수의 LED, 예를 들어 적어도 하나의 LED 어레이를 각각 포함하며, 여기에서 그 면 법선(face normal), 예를 들어 그 기판의 면 법선에 대하여, 적어도 한 쌍의 이웃한 광전자 모듈은 0°를 초과하는, 예를 들어 5°를 초과하는, 예를 들어 10°를 초과하는, 예를 들어 15°를 초과하는, 예를 들어 20°를 초과하는, 예를 들어 30°를 초과하는 각도로 배치된다. 아래에서 더욱 상세히 설명될 바와 같이, 기판은 예를 들어 다면체 기부 표면을 포함할 수 있는 가상 또는 실제 실린더형 몸체의 측면 상에 배치될 수 있다. 여기에서, 기판의 외측면 또는 또한 내측면에 광전자 부품이 실장될 수 있다. 예를 들어, 이웃한 기판의 면 법선 사이의 각도는 팔각형 기부 표면을 갖춘 실린더에서 45° 그리고 육각형 기부 표면을 갖춘 실린더에서 60°일 수 있다. 이러한 각도는 예를 들어 광전자 모듈을 서로 적소에 고정시킴으로써 고정적으로 설계될 수 있지만, 그것은 또한 가변적으로, 예를 들어 조절가능하게 설계될 수도 있다.
예를 들어, 광전자 장치의 모듈은 적어도 그 섹션에 걸쳐 그 종방향 연장 범위를 따라 불규칙적 또는 규칙적 다각형 단면을 갖는 또는 규칙적 또는 불규칙적 다면체 형상, 특히 플라톤의 입체(Platonic body) 또는 아르키메데스의 입체(Archimedean solid)를 달성하도록 배치되는 종방향으로 연장되는 조명 장치를 생성할 수 있다. 특히, 광전자 장치는 가변 형상을 갖는 조명 장치를 형성할 수 있다.
서로에 대해 경사지는 광전자 모듈을 포함하는 광전자 장치, 예를 들어 조명 장치는 예를 들어 광전자 모듈의 LED가 외향으로 향하거나 장치의 중공 공간을 향하도록 설계될 수 있다.
예를 들어 서로에 대해 10° 초과의 면 법선의 각도로 서로에 대해 경사지는 복수의 광전자 모듈의 배열로 인해, 예를 들어 3차원 형태를 선택적으로 구현하는 것이 가능하고 그리고/또는 어레이 중첩에 선택적으로 영향을 주는 것이 가능하다. 이는 특히 표적화된 어레이 분포를 심지어 3차원 형태로도 달성할 수 있게 하기 위해 광학계를 위치-의존적 방식으로 형성함으로써 달성될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 장치 내의 2개 이상의 광전자 모듈 및/또는 그 기판이 실린더형 표면 상에 배치될 수 있거나 실린더형 표면을 형성할 수 있으며, 여기에서 실린더는 예를 들어 육각형 또는 팔각형 기부 표면을 포함할 수 있다. 예를 들어 적어도 대체로 원형인 균질한 어레이 분포를 실린더의 축을 중심으로 달성하는 것이 가능하다.
특히, 광전자 모듈의 기판은 광전자 모듈의 기판의 부품 측이 동일한 방향을 향하도록 배치될 수 있다. 그러나, 기판이 전술된 바와 같이 비-평행 방식으로 서로 정렬되면, 광전자 모듈의 부품 측은 또한 예를 들어 표적화된 3차원 조명을 달성하기 위해 상이한 방향을 향할 수도 있다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 본 발명에 따른 광전자 모듈, 즉 예를 들어 전술된 그리고 후술될 실시 형태 중 하나 이상에 따른 광전자 모듈을 제조하기 위한 방법이 제시된다. 원칙적으로, 예를 들어 광전자 모듈을 제조하기 위한 알려진 방법, 예를 들어 전술된 알려진 선행 기술 방법을 사용하는 것이 가능하다. 특히, DE 10 2010 044 470 및/또는 DE 10 2010 044 471에 기술된 방법이 본 발명에 따른 광전자 모듈 또는 그 부분을 제조하기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위 내에서, 이들 제조 방법이 전체적으로 참조된다. 예를 들어, 기판이 초기에 제1 온도로 예열되는 방법이 사용될 수 있다. 이어서, 제1 온도에서 경화되는 제1 열 경화성, 고 반응성 실리콘으로 구성되는 적어도 하나의 뱅크가 예열된 기판상에 적용될 수 있으며, 여기에서 뱅크는 기판의 코팅될 표면 또는 부분 표면을 전체적으로 또는 부분적으로 둘러싼다. 이어서, 뱅크에 의해 둘러싸인 기판의 영역 또는 부분 영역이 액체 제2 실리콘으로 완전히 또는 부분적으로 충전되고, 제2 실리콘이 경화될 수 있다. 렌즈계의 하나의, 그 초과의 또는 모든 렌즈가 제1 실리콘 및/또는 제2 실리콘에 의해 제조될 수 있다. 추가의 실시 형태에 관하여, DE 10 2010 044 470이 참조될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 광전자 모듈 및/또는 렌즈계가 DE 10 2010 044 471에 기술된 방법에 따라 전체적으로 또는 부분적으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 액체 실리콘이 특히 그 상부에서 개방되는 그리고 특히 적어도 하나의 몰드 캐비티에서, 기판의 외부 치수와 일치하거나 그것을 초과하는 외부 치수를 포함하는 몰드 내로 포팅될 수 있다. 또한, 기판이 몰드 내로 도입될 수 있으며, 여기에서 광전자 부품 중 적어도 하나 또는 바람직하게는 광전자 부품 모두가 실리콘 내로 완전히 침지되고 기판의 하나의 표면이 실리콘과 완전히 접촉하거나, 또는 적어도 기판의 전체 표면의 일부가 실리콘 내로 침지된다. 또한, 실리콘이 경화되고 광전자 부품 및 기판과 가교될 수 있다. 또한, 경화된 실리콘으로 구성되는 코팅을 구비하는 기판이 몰드로부터 제거될 수 있다. 몰드는 특히 몰드, 예를 들어 몰드의 적어도 하나의 몰드 캐비티에 의해, 적어도 2개의 렌즈를 포함하는 렌즈계가 실리콘으로부터 형성되도록 설계될 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 광전자 모듈을 제조하기 위한 방법이 사용될 수 있으며, 상기 방법은 렌즈계의 적어도 하나의 성형가능한 출발 재료, 예를 들어 적어도 하나의 실리콘이 광전자 부품과 또한 바람직하게는 기판과 접촉한 다음에 몰딩되고 경화될 수 있도록 렌즈계가 제조되는 방법이다. 이 방법의 가능성 있는 실시 형태에 관하여, 위의 설명, 특히 전술된 선행 기술이 참조될 수 있다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 노광(exposure) 응용 및 조사 응용을 위한 본 발명에 따른, 예를 들어 전술된 또는 아래에서 더욱 상세히 후술될 실시 형태 중 하나 이상에 따른 광전자 모듈의 사용이 제시된다. 특히, 이러한 응용은 자외선 및/또는 적외선 광을 사용하는 조사를 위한 응용일 수 있다. 이러한 노광 응용 및/또는 조사 응용에서, 적어도 하나의 피가공물이 광전자 모듈에 의해 방출되는 전자기 빔에 노광되며, 여기에서 피가공물은 출발 재료 및/또는 이미 몰딩되어 있는 피가공물일 수 있다. 이들 전자기 빔은 예를 들어 자외선 및/또는 가시 및/또는 적외선 스펙트럼 범위의 광을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 이러한 조사는 피가공물 또는 그 부분의 광화학적 개질을 위해 그리고/또는 건조 및/또는 경화를 위해 사용될 수 있다.
제시된 광전자 모듈, 제시된 광전자 장치, 방법 및 사용은 전술된 유형의 알려진 장치, 방법 및 사용에 비해 다수의 이점을 제공한다. 특히, 그 조명 프로파일이 조절가능한 거리에서 매우 높은 방사 세기를 갖는 효율적인 병렬 실장 광원을 구현하는 것이 가능하다. 본 발명에 따르면, 높은 균질성 요건을 충족시키는 것과 이와 동시에 에지 영역에서 조명의 충분히 급격한 강하를 선택적으로 구현하는 것이 또한 가능하다. 특히, 인쇄 색상 및/또는 잉크 및/또는 포토레지스트의 균일한 그리고 고품질 건조 이미지에 도달하기 위해 산업 생산 분야에서, 예를 들어 리소그래피 응용을 갖는 인쇄 산업에서 사용이 구현될 수 있다. 특히 최대한 소형이고 에너지-효율적인 광원으로 높은 공정 속도에 도달하기 위해 100 mW/cm2 초과의, 바람직하게는 1-20 W/cm2 초과의, 최대 100 W/cm2의 방사 세기를 구현하는 것이 가능하다. 특히 특정 응용을 위한 맞춤형 광전자 모듈 및/또는 광전자 장치를 구현하는 것이 가능하다.
특히 광전자 모듈 또는 광전자 장치를 전체적으로 또는 부분적으로 발광 다이오드의 광원으로서 설계하는 것이 가능하다. 이러한 발광 다이오드의 광원은 선택적인 거의 에지 없는 주조 광학계로 인해, 나란히 그리고 사실상 어떠한 갭 없이, 예를 들어 10 mm 미만으로 이격되게 실장되어 균질한 어레이 분포를 달성할 수 있는 LED 어레이에 기초하여 구현될 수 있다. 여기에서, LED 어레이의 서로로부터의 보다 큰 거리를 렌즈계의 광학계를 위치-의존적 방식으로 형성할 위의 가능성을 사용함으로써 보상하는 것도 또한 가능하다.
나란히 실장될 때, 특히 개별 LED 어레이의 조명 흐름(lighting current)이 특히 방출 중첩 영역에서 합해진다. 2개 이상의 LED 어레이의 조사가 서로 중첩하는 영역에서도 균질성 요건을 충족시키기 위해, 개별 LED 어레이의 방출이 특히 에지 영역에서 그에 맞게 조절되어야 한다.
균질성 요건을 충족시키고 이와 동시에 예를 들어 복수의 어레이의 외측 에지에서 급격히 강하하는 방사 세기에 도달하기 위해, 렌즈 배열의 어레이의 렌즈 형태가 그 병렬 실장 방향으로 변할 수 있다. 특히, 균질성 요건이 최대한 작게 적용되는 공간 방향으로 램프를 설계할 수 있게 하기 위해 방사 세기의 급격한 강하가 에지 영역에 요구될 수 있다.
렌즈계의 중심 렌즈는 예를 들어 보다 산란 방식으로, 즉 예를 들어 보다 큰 개각을 갖고서 설계될 수 있고, 외측 렌즈는 보다 시준 방식으로 구성될 수 있다. 이에 의해, 어레이의 중심으로부터의 광이 예를 들어 대체로 에지 영역에 할당되며, 따라서 방사 세기가 에지 영역에서 더욱 강하할 수 있다. 또한, LED 램프에 대응하는 그리고 상기 램프의 전방에 위치되는 영역에서의 방사 세기가 규정된 거리를 두고 균질화될 수 있으며, 여기에서 균질한 영역의 범위가 최대화될 수 있다.
전술된 바와 같이, 이들 이점은 본 발명의 범위 내에서 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 특히, 볼록한 곡률을 갖는 그리고 오목한 곡률을 갖는 영역을 포함하는 렌즈가 제공될 수 있다. 예를 들어, 볼록한 곡률은 특히 하나의 공간 방향으로 렌즈 중심을 통해 단면을 볼 때 렌즈 중심의 오목한 영역에서 종단될 수 있다. 이 영역에서의 구성에 따라, 렌즈가 보다 시준성이거나 보다 산란성일 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 이러한 효과는 광전자 부품, 특히 LED 위로의 개별 렌즈의 렌즈 높이를 변화시킴으로써 강화될 수 있다. 이에 반하여, 보통 동일한 렌즈, 예를 들어 특히 US 7,819,550 B2에 개시된 바와 같이 중심에서 렌즈의 평면 설계를 갖는 알려진 선행 기술 렌즈가 있다. 따라서, 선행 기술과는 대조적으로, 본 발명에 따르면, 균질성 요건 및/또는 급격히 강하하는 에지 영역에 대한 요건을 적절히 충족시키는 것이 가능하다. 본 발명에 따른 실시 형태에 의해 요구되는 추가의 비용은 타당한 한계 내에서 유지되는데, 왜냐하면 특히 광전자 모듈 및 광전자 장치의 조밀성과 에너지 효율의 증가에 관하여 달성될 수 있는 결과 면에서, 설계, 예를 들어 렌즈계의 제조에 적합한 형태를 한번만 변경하는 것이 가능하기 때문이다.
렌즈계와 렌즈의 지향성의 국소 의존성을 구성함으로써, 추가의 유리한 효과가 달성될 수 있다. 특히, 렌즈와 할당된 광전자 부품, 예를 들어 할당된 발광 다이오드 사이의 표적화된 탈중심화를 수행함으로써 에지 영역에서 방사 세기의 추가의 보다 급격한 강하가 달성될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 병렬 실장 방향으로 LED에 대한 렌즈의 탈중심화를 달성하는 것이 가능하다. 예를 들어, 광전자 부품의 어레이와 렌즈의 어레이가 사용될 수 있으며, 여기에서 이들 어레이의 피치에 관하여 구현될 수 있는 다양한 가능성이 존재한다. 예를 들어, 광전자 부품의 어레이의 균질한 피치가 렌즈 어레이의 불균질한 피치와 조합될 수 있거나 그 반대의 경우도 가능하다. 렌즈 어레이의 불균질한 피치와 광전자 부품의 어레이의 불균질한 피치도 또한 가능하다.
광전자 장치 내의 복수의 광전자 모듈은 하나의 공간 방향 또는 또한 두 공간 방향으로 나란히 실장될 수 있다. 또한, 비대칭 렌즈 형태를 구현하는 것도 또한 가능하다. 렌즈 크기, 특히 렌즈의 높이 및/또는 기부 표면이 렌즈계 내에서 위치-의존적 방식으로 변할 수 있다. 이에 더하여, 조명될 영역의 특정 영역에서 방사 세기의 표적화된 증가를 달성하기 위해 본 발명에 따른 수단이 또한 따로따로 또는 조합되어 사용될 수 있다. 보통, 이는 예를 들어 램프의 에지 영역에서의 보다 평평한 강하와 관련된다. 전술된 수단의 조합은 특히 조절가능한 작동 거리에서 전체적으로 고도의 이용가능한 조명 흐름에서 방사 세기의 균질한 분포를 생성할 수 있다.
본 발명에 따른 수단을 따로따로 또는 조합하여 사용함으로써, 광전자 모듈의 비교적 작은 영역으로부터 높은 조명 흐름을 달성하기 위해 칩-온-보드 기술의 이점이 또한 사용될 수 있다. 특히 최대한 높은 LED 패킹 밀도와 우수한 열 관리를 달성하는 것이 가능하다. 특히 전술된 포팅된(potted) 광학계의 바람직한 실시 형태에 의해, 광이 특정 거리에서, 예를 들어 광전자 모듈, 예를 들어 LED 칩 위로 2 mm 내지 수 10 cm에서 원하는 조명 프로파일을 생성하기 위해 효율적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 광전자 모듈 및/또는 광전자 장치의 크기에 따라 전형적으로 5-200 mm의 거리가 사용될 수 있다. 일반적으로, 예를 들어 100 mW/cm2 초과의, 전형적으로는 1-20 W/cm2의, 전형적으로는 100 W/cm2까지의 방사 세기가 사용될 수 있다. 동시에, 렌즈계, 특히 렌즈계의 포팅된 광학계는 또한 광전자 부품, 예를 들어 LED를 먼지, 습기 및 기계적 충격과 같은 외부 영향으로부터 보호할 수 있다.
개별 렌즈의 효과는 광전자 부품, 특히 LED의 정확한 어레이 위치에 맞추어질 수 있다. 이는 예를 들어 렌즈의 렌즈 형태와 광전자 부품, 예를 들어 LED에 대한 렌즈 위치를 변화시키거나 그 반대로 함으로써 달성될 수 있다. 그 결과, 이웃한 어레이의 존재 여부와 관계없이 특정 거리에서 균질한 방사 세기가 달성될 수 있고, 동시에 정확히 규정된 에지 영역이 외부 어레이에서 선택적으로 달성될 수 있다. 이에 의해, 특정 거리에서 방사 세기의 표적화된 분포를 효율적으로 달성하는 것이 가능하다. 급격한 에지 강하는 요구되는 램프 길이를 최소화시키고 발생되는 비용을 감소시킬 수 있는 반면, 이와 동시에 조밀성이 증가될 수 있다. 발광 다이오드의 광원을 얻기 위해 개별 어레이를 나란히 실장할 가능성은 구현될 수 있는 전체 크기에 관하여 상당한 자유를 보장할 수 있다. 광전자 장치는 특히 모듈식 구조를 가질 수 있다. 모듈식으로 나란히 실장되는 복수의 광전자 모듈을 포함하는 모듈식 구조에서, 광전자 모듈 및/또는 어레이는 예를 들어 이러한 광전자 모듈 또는 어레이가 결함이 있으면 교체될 수 있다. 이는 교체에 의해 초래되는 비용을 상당히 감소시키고 그것과 관련되는 서비스를 간단하게 할 수 있다.
지향성의 조작, 예를 들어 LED의 전방에서 방사 세기의 분포의 조작은 심지어 별도로 방출 표면의 법선에 수직으로 두 공간 방향으로 최적화될 수 있다. 원칙적으로, 본 발명에 따른 기술된 실시 형태는 3차원 LED 어레이 배열의 경우에도, 예를 들어 서로에 대해 경사지는 LED 어레이의 경우에도 표적화된 어레이 분포를 달성하는 것을 허용한다.
필요하다면, 급격한 에지 강하의 전술된 효과가 또한 거꾸로 그리고 그 반대로 전환될 수 있다. 에지 강하가 의도적으로 평평하게 유지되면, 이용가능한 광이 상이한 방식으로 분포될 수 있다. 예를 들어, 전체 램프 길이에 걸쳐 균질한 방사 세기 대신에 개별 어레이의 전방에서 중심에서 높은 방사 세기가 생성될 수 있다.
전체적으로, 작동 중 높은 효율을 달성할 수 있는 고출력 LED 어레이로 구성되는 모듈식 시스템이 본 발명에 따라 생성될 수 있으며, 여기에서 상기 모듈식 시스템은 특히 상이한 공정 지오메트리(process geometry) 및 공정 순서에 맞추어질 수 있다. 게다가, LED 어레이의 우수한 열 관리와 효율적인 마이크로 광학계는 요건에 따라 수냉 또는 공랭에 기초하여 LED 광원을 구성할 자유를 보장할 수 있다.
이하에서는, 본 발명이 본 발명의 전반적인 범위를 어떠한 방식 또는 형태로도 제한함이 없이 예시적인 실시 형태에 기초하여 그리고 개략적인 도면을 참조하여 기술되며, 여기에서 본문에 더욱 상세히 예시되지 않는 본 발명에 따른 모든 세부 사항에 관하여 명백히 도면이 참조된다.
본 발명에 의하면, 알려진 방법의 단점을 적어도 상당히 배제하는 그리고 전술된 요건을 적어도 상당히 충족시키는 광전자 모듈이 제공된다. 특히, 본 발명에 의하면, 발광 모듈로서 구성될 때, 병렬-실장 광원으로서 사용될 수 있는 높은 효율 및 방사 세기를 포함하는 그리고 높은 균질성과 에지 영역에서 충분히 급격한 강하를 갖는 조명 프로파일을 포함하는 광전자 모듈이 제공된다.
도 1은 나란히 실장되는 복수의 거의 에지 없는 광전자 모듈을 포함하는, 본 발명에 따른 광전자 장치의 예시적인 실시 형태이다.
도 2A 내지 도 4B는 각각 복수의 광전자 모듈을 포함하는 광전자 장치와 관련 지향 특성을 도시한다.
도 5는 위치 의존적(locally dependent) 지향 특성을 갖는 본 발명에 따른 광전자 모듈의 확대도이다.
도 6A 내지 도 7B는 각각 이번에도 복수의 광전자 모듈을 포함하는 광전자 장치와 관련 지향 특성을 도시한다.
동일하거나 유사한 요소 및/또는 상응하는 부품은 각각의 경우에 각각 다시 설명할 필요가 없도록 다음의 도면에서 동일 도면 부호를 통해 식별된다.
본 발명은 특히 광전자 모듈, 특히 칩-온-보드 모듈의 일례로서, 칩-온-보드 모듈에 의해, 즉 발광 소자에 의해 추가의 잠재적인 실시 형태에 대한 어떠한 제한 없이 예시될 것이다. 본 발명의 범위 내에서, 포토다이오드를 LED 모듈 대신에 태양 전지 또는 다른 부품에 광전자 부품으로서 사용하는 것도 또한 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 광전자 장치(110)의 제1 예시적 실시 형태를 도시하며, 이때 상기 광전자 장치(110)는 나란히 실장되는 복수의 광전자 모듈(112) - 예시된 경우에 3개 - 로 구성된다. 광전자 장치(110)는 예를 들어 조사 장치로서 제공될 수 있다. 광전자 모듈(112)은 예를 들어 각각 칩-온-보드 모듈(114)로서 설계될 수 있다.
광전자 모듈(112)은 각각 적어도 부분적으로 평면 설계를 갖는 그리고 광전자 부품(118), 예를 들어 비하우징된(unhoused) 광전자 부품(118)이 그것 상에 예를 들어 칩-온-보드 기술로 적용되는 기판(116)을 포함한다. 추가의 실시 형태를 제한함이 없이, 이하에서 이들 광전자 부품(118)이 발광 다이오드(120)인 것으로 가정된다. 광전자 부품(118)은 기판(116) 상에 어레이로 배치되며, 이는 예를 들어 발광 다이오드의 어레이를 생성한다.
또한, 광전자 모듈(112) 각각은 예시된 예시적인 실시 형태에서 렌즈(124), 예를 들어 마이크로렌즈의 어레이로 묘사되는 적어도 하나의 렌즈계(122), 예를 들어 마이크로렌즈 시스템을 포함한다. 아래에서 더욱 상세히 예시될 바와 같이, 렌즈(124)는 위치 의존적(locally dependent) 지향성, 특히 위치 의존적 지향 특성을 포함하며, 그 결과 필요하다면 할당된 광전자 부품(118) 또는 할당된 발광 다이오드(120)와 협동하여, 서로 벗어나는 지향성을 포함하는 렌즈(124)가 광전자 모듈(112) 각각 내에 있다.
렌즈계(122)는 예를 들어 포팅(potting) 방법을 사용하여 제조될 수 있다. 이를 달성하기 위해, 예를 들어 전술된 방법을 사용하는 것이 가능하다. 특히, 그러한 포팅 방법 또는 다른 방법이 광전자 모듈(112)의 거의 에지 없는 실시 형태를 달성하기 위해 사용될 수 있으며, 그 결과 예를 들어 최외측 렌즈(124)와 기판(116)의 에지(126) 사이의 거리 d가 10 mm 미만, 바람직하게는 5 mm 미만, 가장 바람직하게는 3 mm 미만이다. 포팅된 광학계의 거의 에지 없는 응용은 발광 다이오드(120)의 어레이를 사실상 어떠한 갭 없이 나란히 실장하는 것을 허용한다.
도 2A 및 도 2B에 도시된 바와 같이, 각각의 광전자 모듈(112) 상의 개별 광전자 부품(118)의 지향성은 각각 합해져 광학 모듈(112)에 대한 총 지향성이 된다. 여기에서, 도 1과 유사하지만 거꾸로 도시된 도 2A는 2개의 광전자 모듈(112)을 포함하는 광전자 장치(110)를 도시한다. 도 2B는 도면 부호 128로 표기되는, 광전자 모듈(112)의 개별 광전자 부품(118)의 총 지향성을 도시한다. 도면 부호 130은 개별 광전자 모듈(112)의 이들 총 지향성(120)의 합을 나타낸다. 여기에서, 광전자 장치(110)로부터 사전결정된 거리에서의 전기장 강도 E의 측정값이 지향성으로서 사용되며, 여기에서 측정은 광전자 모듈(112)의 표면에 평행한 위치 좌표 x를 따라 수행된다. 그러나, 원칙적으로, 상이한 유형의 지향성 측정, 예를 들어 광전자 장치(110)의 발광 표면의 각도 법선에 대한 각도-의존적 측정을 사용하는 것도 또한 가능하다.
LED 어레이가 도 2A에 도시된 바와 같이 나란히 실장되면, 그 조명 흐름이 합해진다. 개별 광전자 모듈(112)의 중심점 사이의 간격은 일반적으로 피치 p로 불리운다. LED 어레이가 일정하게 유지되는 LED 사이의 간격을 갖고서 나란히 실장되면, 즉 피치가 유지되도록 LED 어레이가 나란히 실장되면, 특정 거리에서의 결과적으로 생성된 방사 세기는 대체로 균질하다.
이에 반하여, 도 3A 및 도 3B는 광전자 모듈(112) 사이의 간격 D가 더욱 큰 실시 형태를 도 2A 및 도 2B와 유사한 도면으로 도시한다. 이 경우에, 광전자 모듈(112)은 상응하게 나란히 실장되어 피치가 유지되지 않는다. 따라서, 결과적으로 생성된 방사 세기는 광전자 모듈(112) 사이의 영역에서 균질하지 않다.
또한, 도 3A는 a 및 b로 표기되는, 할당된 광전자 부품(118) 또는 발광 다이오드(120)와 협동하여 이루어지는 개별 렌즈(124)의 지향 특성을 상징적으로 도시한다. 예를 들어, 이것들은 전기장 강도 및/또는 세기가 최대값의 절반으로 강하된 선을 따라 연장되는 에지 광선(edge ray)일 수 있다.
도 4A 및 도 4B는 렌즈(124)의 지향성의 변화의 효과를 도 3A 및 도 3B와 유사한 도면으로 도시한다. 따라서, 렌즈(124)가 렌즈 어레이의 내부 영역에 도시되며, 이때 상기 렌즈(124)는 필요하다면 할당된 광전자 부품(118) 또는 발광 다이오드(120)와 협동하여 지향 특성 a를 포함하는 반면, 광전자 모듈(112)의 렌즈계(122)의 에지에 위치되는 렌즈(124)는 지향 특성 b를 포함한다. 예를 들어, 지향 특성 a는 방출 각도 α를 포함할 수 있는 반면, 지향 특성 b는 방출 각도 β를 포함한다. 이들 상이한 지향 특성 a, b는 예를 들어 렌즈 형태 및/또는 렌즈 높이 및/또는 할당된 광전자 부품(118)과 렌즈(124)의 정렬을 변화시킴으로써 달성될 수 있다. 예를 들어, 병렬 실장 방향으로의 렌즈(124)의 렌즈 형태의 변화는 병렬 실장이 비 피치-유지 방식으로 달성되더라도 특정 거리에서 최대한 균질한 방사 세기를 생성할 수 있다. 지향성을 변화시킴으로써, 도 4B에 따른 총 지향성(130)이 광전자 모듈(112) 사이의 영역에서 도 3A 및 도 3B에 따른 실시 형태에서보다 상당히 더 균질하다. 예를 들어, 렌즈 어레이의 중심 렌즈(124)가 도 4A에 도시된 바와 같이 보다 산란 방식으로 구성될 수 있고, 렌즈 어레이의 에지에 있는 렌즈가 보다 작은 방출 각도 β로 인해 도 4A에 도시된 바와 같이 보다 시준 방식으로 구성될 수 있다.
전술된 바와 같이, 렌즈(124)의 지향성의 변화가 또한 조합될 수 있는 다양한 방식으로 달성될 수 있다. 예를 들어, 도 5는 렌즈(124)가 할당된 광전자 부품(118), 예를 들어 발광 다이오드(120)에 대해 표적화된 방식으로 탈중심화되고/탈중심화되거나 달리 편위되는 광전자 모듈을 도시한다. 예를 들어, 광전자 부품(118) 또는 할당된 렌즈(124)에 대해 광축(132, 133)이 규정될 수 있다. 예를 들어, 광축(132)이 각각의 광전자 부품(118)에 대해 직선으로 규정될 수 있으며, 이때 상기 직선은 광전자 부품(118)의 활성 표면(136), 예를 들어 방출 표면을 통해 중심에서 연장된다. 예를 들어, 렌즈의 광축(134)은 렌즈(124)의 대칭축으로서 이해될 수 있지만, 여기에서 원칙적으로 비대칭 구성도 또한 가능하다. 도 5에 도시된 바와 같이, 서로 할당되는 부품(118, 124)의 광축(132, 134)은 평행하게 서로 편위될 수 있다. 도 5에 δ로 상징적으로 표기되는 이러한 평행 편위는 도 5에 도시된 바와 같이 위치-의존적 방식으로 설계될 수 있다. 예를 들어, 편위 δ = 0이 렌즈 어레이의 중심에서 발생할 수 있는 반면, 최대한 큰 편위가 렌즈 어레이의 에지 영역에서 발생할 수 있다. 이는 렌즈 어레이의 에지 영역에서 비대칭 지향성을 생성하며, 이때 상기 비대칭 지향성은 예시된 예시적인 실시 형태에서 더욱 렌즈계의 중심으로 향한다. 광축(132, 134)의 순전한 평행 편위에 대한 대안으로서 또는 그것에 더하여, 각도 편위가 또한 있을 수 있다. 또한, 도 5는 렌즈(124)의 높이 H가 대안적으로 또는 추가적으로 변할 수 있음을 또한 도시하며; 이는 또한 렌즈(124)의 형태에 적용된다. 언급된 하나의, 그 초과의 또는 모든 수단을 취함으로써, 예를 들어 전체적으로 개별 광전자 모듈(112) 또는 전체 광전자 장치(110)에 대해 총 지향성(130)의 추가의 보다 급격한 에지 강하를 달성하는 것이 가능하다.
도 6A 및 도 6B는 예를 들어 도 2A 및 도 2B와 유사한 도면이고, 예를 들어 각각 도 5의 실시 형태에 따른 3개의 광전자 모듈(112)을 포함하는 광전자 장치(110)를 통한 단면도와 관련 총 지향성(130)(도 6B)을 도시한다. 전술된 바와 같이, 렌즈(124)의 렌즈 형태는 예를 들어 병렬 실장 방향(예를 들어, 도 6B의 방향 X)으로 변할 수 있고, 그리고/또는 렌즈(124)는 그 어레이 위치에 따라 광전자 부품(118) 또는 발광 다이오드(120)에 대해 탈중심화될 수 있으며, 그리고/또는 렌즈 높이 H는 어레이 위치에 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 이는 도 6B로부터 볼 수 있는 바와 같이 조절가능한 작동 거리에서 높은 방사 세기를 갖는 균질한 분포를 생성할 수 있다.
도 4A 및 도 4B에 따른 예시적인 실시 형태에서, 렌즈 어레이의 에지 영역의 렌즈(124)에서 중심 영역에서보다 작은 개각 β를 갖는 지향성이 선택되었지만, 원칙적으로 대안적으로 또는 추가적으로 다른 실시 형태를 구현하는 것도 또한 가능하다. 예를 들어, 도 7A 및 도 7B는 예를 들어 하나의, 그 초과의 또는 모든 전술된 수단을 취함으로써, 렌즈 어레이의 내측 영역의 렌즈가 에지 영역의 렌즈(개각 α)보다 작은 방출 각도 β를 포함하는 실시 형태를 도시한다. 전체적으로, 보다 평평한 에지 강하가 예를 들어 광전자 장치(110)로부터 사전결정된, 예를 들어 조절가능한 작동 거리에서 추가로 증가된 방사 세기를 보장하기 위해 사용될 수 있다.
110: 광전자 장치 112: 광전자 모듈
114: 칩-온-보드 모듈 116: 기판
118: 광전자 부품 120: 발광 다이오드
122: 렌즈계 124: 렌즈
126: 에지 128: 광전자 모듈에 대한 총 지향성
130: 광전자 장치에 대한 총 지향성
132: 광전자 부품의 광축 134: 광전자 렌즈의 광축
136: 활성 표면

Claims (15)

  1. 광전자 모듈(112)은 기판(116)을 포함하고, 기판(116)은 평면 설계를 갖고, 또한 기판(116) 상에 배치되는 복수의 광전자 부품(118)을 포함하며, 광전자 모듈(112)은 또한 복수의 렌즈(124)를 구비하는 렌즈계(122)를 포함하는, 광전자 모듈(112)에 있어서,
    렌즈계(122)는 상이한 지향성을 갖는 적어도 2개의 렌즈(124)를 포함하며, 렌즈계에서 각각의 렌즈의 높이는 렌즈계에서 렌즈의 위치에 따라 상이해서, 렌즈의 높이는 렌즈계의 에지 부분에 있는 렌즈와 렌즈계의 중심 영역에 있는 렌즈 사이에서 지속적으로 증가하거나 지속적으로 감소하는 것을 특징으로 하는, 광전자 모듈(112).
  2. 제1항에 있어서,
    광전자 부품(118)은 1차원 또는 2차원 어레이로 기판(116) 상에 배치되는 것을 특징으로 하는, 광전자 모듈(112).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    광전자 부품(118)은 발광 다이오드(120) 및 포토다이오드로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 광전자 모듈(112).
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상이한 지향성을 갖는 적어도 2개의 렌즈(124)는 상이한 표면 곡률을 갖는 렌즈(124)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 광전자 모듈(112).
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상이한 지향성을 갖는 적어도 2개의 렌즈(124)는 상이한 기부 표면을 갖는 렌즈(124)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 광전자 모듈(112).
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상이한 지향성을 갖는 적어도 2개의 렌즈(124)는 또한 각각의 렌즈(124)의 광축이 각각의 광전자 부품(118)의 광축과 상이한 방식으로 정렬되는 렌즈(124)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 광전자 모듈(112).
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    렌즈계(122)는 렌즈(124)의 광축(134)이 렌즈(124)에 할당되는 광전자 부품(118)의 광축(132)에 대해 편위되어 배치되는 적어도 하나의 렌즈(124)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 광전자 모듈(112).
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    렌즈계(122)는 정확히 하나의 렌즈(124)가 각각의 광전자 부품(118)에 할당되도록 설계되는 것을 특징으로 하는, 광전자 모듈(112).
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    렌즈계(122)의 에지에 제공되는 적어도 하나의 렌즈(124)는 렌즈계(122)의 내부 영역에 배치되는 적어도 하나의 렌즈(124)보다 작은 지향성의 개각을 포함하는 것을 특징으로 하는, 광전자 모듈(112).
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    렌즈계(122)의 에지에 제공되는 적어도 하나의 렌즈(124)는 렌즈계(122)의 내부 영역에 배치되는 적어도 하나의 렌즈(124)를 초과하는 지향성의 개각을 포함하는 것을 특징으로 하는, 광전자 모듈(112).
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    렌즈계(122)의 적어도 하나의 렌즈(124)는 적어도 하나의 볼록한 영역 및 적어도 하나의 오목한 영역을 갖는 표면 곡률을 포함하는 것을 특징으로 하는, 광전자 모듈(112).
  12. 제11항에 있어서,
    오목한 영역은 볼록한 영역에 의해 환형 방식으로 둘러싸이는 것을 특징으로 하는, 광전자 모듈(112).
  13. 제1항 또는 제2항에 따른 적어도 2개의 광전자 모듈(112)을 포함하는 광전자 장치(110)로서,
    광전자 모듈(112)의 기판(116)은 그것들이 서로 이웃하도록 광전자 장치(110) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는, 광전자 장치(110).
  14. 제1항 또는 제2항에 따른 광전자 모듈(112)을 제조하기 위한 방법으로서,
    렌즈계(122)는 렌즈계(122)의 적어도 하나의 성형가능한 출발 재료가 광전자 부품(118)과 접촉한 다음에 몰딩되고 경화될 수 있도록 제조되는 것을 특징으로 하는, 광전자 모듈(112) 제조 방법.
  15. 노광 응용 또는 조사 응용을 위해, 제1항 또는 제2항에 따른 광전자 모듈(112)을 이용하는 방법으로서,
    적어도 하나의 피가공물이 광전자 모듈(112)에 의해 방출되는 전자기 빔에 노광되는 것을 특징으로 하는, 광전자 모듈(112)을 이용하는 방법.
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Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013203912A1 (de) 2013-03-07 2014-09-11 Zumtobel Lighting Gmbh LED-Leuchtmodul und Leuchte mit wenigstens einem LED-Leuchtmodul
EP3080512B1 (en) * 2014-02-10 2017-06-07 Philips Lighting Holding B.V. Comfortable distributed led lighting
ES2659784T3 (es) 2015-03-13 2018-03-19 Lunux Gmbh Módulo de iluminación
DE202015104292U1 (de) * 2015-08-14 2016-11-15 Zumtobel Lighting Gmbh LED-Anordnung mit Pitch-Kompensation
JP6294898B2 (ja) * 2016-01-15 2018-03-14 Ｈｏｙａ Ｃａｎｄｅｏ Ｏｐｔｒｏｎｉｃｓ株式会社 光照射装置
DE102016107495B4 (de) * 2016-04-22 2022-04-14 Tdk Electronics Ag Vielschicht-Trägersystem, Verfahren zur Herstellung eines Vielschicht-Trägersystems und Verwendung eines Vielschicht-Trägersystems
DE102016107493B4 (de) * 2016-04-22 2021-10-14 Tdk Electronics Ag Trägersystem, Verfahren zu seiner Herstellung und Verwendung desselben
DE102017011881A1 (de) * 2017-12-21 2019-06-27 Gunther Ackermann Vorrichtung zur Bestrahlung eines Gegenstandes
CN109273469A (zh) * 2018-09-17 2019-01-25 德淮半导体有限公司 图像传感器及其形成方法
JP6900603B2 (ja) * 2018-10-12 2021-07-07 株式会社Ｕｓｋテクノロジー 光源装置
CN112969572A (zh) * 2018-11-02 2021-06-15 ams传感器新加坡私人有限公司 制造光学元件模块的方法
EP3908099A4 (en) * 2019-01-10 2022-11-30 Verdant Lighting Technology, Inc. OPTICAL SYSTEM TO ALLOW THE GROWTH OF PLANTS HAVING NON-UNIFORM LIGHT DENSITY DISTRIBUTION
CN109780476A (zh) * 2019-03-08 2019-05-21 欧普照明股份有限公司 发光单元排布结构、光源模组以及投光灯
US10761243B1 (en) * 2019-08-26 2020-09-01 Jute Industrial Co., Ltd. Optical device
CN110861398A (zh) * 2019-12-17 2020-03-06 陈诗剑 一种uv-led光源系统
CN210860730U (zh) * 2019-12-27 2020-06-26 苏州欧普照明有限公司 光源模组以及灯具
US20220034497A1 (en) * 2020-02-18 2022-02-03 Exposure Illumination Architects, Inc. Light emitting heat dissipating structure
JP2023099236A (ja) * 2020-05-22 2023-07-12 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 発光装置および測距装置

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0294673A (ja) 1988-09-30 1990-04-05 Toshiba Lighting & Technol Corp 発光ダイオードアレイ
JP2566087B2 (ja) * 1992-01-27 1996-12-25 株式会社東芝 有色マイクロレンズアレイ及びその製造方法
JPH07211943A (ja) * 1994-01-25 1995-08-11 Nikon Corp 光源装置
SE503306C2 (sv) * 1994-03-16 1996-05-13 Itab Ind Ab Belysningsanordning
JP2001196637A (ja) * 2000-01-11 2001-07-19 Toyoda Gosei Co Ltd 発光装置
US6556349B2 (en) * 2000-12-27 2003-04-29 Honeywell International Inc. Variable focal length micro lens array field curvature corrector
US6773139B2 (en) * 2001-09-17 2004-08-10 Gelcore Llp Variable optics spot module
JP2005114924A (ja) * 2003-10-06 2005-04-28 Pentax Corp 撮影用照明装置
WO2005041632A2 (en) 2003-10-31 2005-05-12 Phoseon Technology, Inc. Collection optics for led array with offset hemispherical or faceted surfaces
DE102004036157B4 (de) * 2004-07-26 2023-03-16 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Elektromagnetische Strahlung emittierendes optoelektronisches Bauelement und Leuchtmodul
US7068432B2 (en) * 2004-07-27 2006-06-27 Micron Technology, Inc. Controlling lens shape in a microlens array
TWI261654B (en) * 2004-12-29 2006-09-11 Ind Tech Res Inst Lens and LED with uniform light emitted applying the lens
JP4905630B2 (ja) * 2005-07-14 2012-03-28 東芝ライテック株式会社 照明装置
US7284871B2 (en) * 2005-08-08 2007-10-23 Avago Technologies Ecb4 Ip (Singapore) Pte Ltd Light-emitting diode module for flash and auto-focus application
US7847302B2 (en) 2005-08-26 2010-12-07 Koninklijke Philips Electronics, N.V. Blue LED with phosphor layer for producing white light and different phosphor in outer lens for reducing color temperature
JP2007080526A (ja) * 2005-09-09 2007-03-29 Matsushita Electric Works Ltd 発光装置
JP4843324B2 (ja) * 2006-01-31 2011-12-21 京セラ株式会社 発光素子アレイおよび光プリントヘッドならびに画像形成装置
DE102007001706A1 (de) * 2007-01-11 2008-07-17 Osram Opto Semiconductors Gmbh Gehäuse für optoelektronisches Bauelement und Anordnung eines optoelektronischen Bauelementes in einem Gehäuse
JP2008207450A (ja) 2007-02-27 2008-09-11 Towa Corp 発光素子の圧縮成形方法
JP2010192347A (ja) * 2009-02-20 2010-09-02 Hitachi Ltd 光源モジュール、並びにこれを用いた照明装置，液晶表示装置、及び映像表示装置
JP5327042B2 (ja) * 2009-03-26 2013-10-30 豊田合成株式会社 Ｌｅｄランプの製造方法
DE102009015313B4 (de) * 2009-03-27 2022-02-24 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Anzeigeeinrichtung
US20100321640A1 (en) * 2009-06-22 2010-12-23 Industrial Technology Research Institute Projection display chip
JP5192078B2 (ja) * 2009-07-06 2013-05-08 シャープ株式会社 照明装置、表示装置、及びテレビジョン受像器
CN101949494A (zh) * 2009-07-10 2011-01-19 富准精密工业(深圳)有限公司 发光组件
DE102009039982A1 (de) * 2009-09-03 2011-03-10 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Halbleiterbauelement und Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Halbleiterbauelements
CN102135239B (zh) * 2010-01-21 2013-01-23 财团法人工业技术研究院 照明装置及其光学元件模块
DE102010013286B4 (de) 2010-03-29 2012-03-22 Heraeus Noblelight Gmbh LED-Lampe zur homogenen Ausleuchtung von Hohlkörpern
DE102010044471A1 (de) 2010-09-06 2012-03-08 Heraeus Noblelight Gmbh Beschichtungsverfahren für ein optoelektronisches Chip-On-Board-Modul
DE102010044470B4 (de) 2010-09-06 2018-06-28 Heraeus Noblelight Gmbh Verfahren zur Beschichtung eines optoelektronischen Chip-On-Board-Moduls, optoelektronisches Chip-On-Board-Modul und System damit

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