WO2008040308A1 - Optical projection device - Google Patents

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WO2008040308A1
WO2008040308A1 PCT/DE2007/001715 DE2007001715W WO2008040308A1 WO 2008040308 A1 WO2008040308 A1 WO 2008040308A1 DE 2007001715 W DE2007001715 W DE 2007001715W WO 2008040308 A1 WO2008040308 A1 WO 2008040308A1
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WO
WIPO (PCT)
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light
aspect ratio
light source
optical projection
emitting diode
Prior art date
Application number
PCT/DE2007/001715
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German (de)
French (fr)
Inventor
Stefan GRÖTSCH
Georg Bogner
Gerhard Kuhn
Uwe Strauss
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram Opto Semiconductors Gmbh filed Critical Osram Opto Semiconductors Gmbh
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3141—Constructional details thereof
    • H04N9/315—Modulator illumination systems
    • H04N9/3152—Modulator illumination systems for shaping the light beam
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4298—Coupling light guides with opto-electronic elements coupling with non-coherent light sources and/or radiation detectors, e.g. lamps, incandescent bulbs, scintillation chambers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0066—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form characterised by the light source being coupled to the light guide
    • G02B6/0073—Light emitting diode [LED]

Definitions

  • An optical projection device is specified.
  • One of the objects to be solved is, inter alia, to specify an optical projection apparatus in which the light from a light source of the projection apparatus is used particularly efficiently.
  • the optical projection device comprises a light source comprising at least two LED chips.
  • the light source preferably comprises a multiplicity of light-emitting diode chips-for example four or more light-emitting diode chips. It is possible that the optical
  • Projection device comprises two or more such light sources.
  • the light source of the optical projection device has a luminous surface.
  • the luminous area of the light source is formed by the radiation exit surfaces of the light-emitting diode chips energized during operation of the light source and the optical distances between the radiation exit areas of the current-led light-emitting diode chips.
  • the luminous area is composed of the areas of the light-emitting diodes of the light source, through which electromagnetic radiation leaves the light-emitting diode chips during operation of the light source, and the areas between the light-emitting diodes Radiation exit surfaces of the LED chips, which are formed for example by a spacing of the LED chips to each other. It is also possible for the light-emitting diode chips of the light source to be subdivided into a plurality of groups, with each group of light-emitting diode chips being assigned a primary optics.
  • the electromagnetic radiation emitted by the light-emitting diode chips during operation of the light source can be guided by the primary optics in such a way that the optical signal is emitted by the primary optics
  • the primary optics are adapted to merge the radiation emitted by the groups such that the collimated electromagnetic radiation appears as coming from a single luminous surface composed of the luminous surfaces of the two groups without spacing.
  • the luminous area of the light source is preferably of rectangular shape and has a length of the luminous area and a width of the luminous area.
  • the luminous area has a first aspect ratio, which is formed from the length of the luminous area to the width of the luminous area.
  • the optical projection apparatus is provided for displaying an image.
  • the image is preferably rectangular in shape and has a width of the image and a length of the image.
  • the image is projected by the optical projection device on a projection screen.
  • the picture has a second one Aspect ratio, which is formed by the ratio of the length of the image to the width of the image.
  • the first and the second are
  • Aspect ratio that is, the aspect ratio of the luminous area of the light source and the aspect ratio of the image displayed by the projection device adapted to each other. "Matched" preferably means that the first and second aspect ratios are approximately equal.
  • the optical projection apparatus has a light source comprising at least two light-emitting diode chips, wherein the light source has a luminous surface which comprises the radiation exit surfaces of the light-emitting diode chips of the light source energized during operation of the light source and the optical distances between the radiation exit surfaces of the energized light-emitting diode chips composed and at the light area a first
  • the projection optical device is provided for displaying an image with a second aspect ratio of the length of the image to the width of the image, and the first and the second aspect ratio are adapted to each other.
  • the light source comprises exactly one light-emitting diode chip, wherein the light source has a light-emitting surface which is illuminated by the light source
  • Radiation exit surface of exactly one LED chip is formed and in which the luminous area a first Aspect ratio of the length of the luminous surface to the width of the luminous surface, wherein the projection optical device is provided for displaying an image with a second aspect ratio of the length of the image to the width of the image, and the first and the second aspect ratio are adapted to each other.
  • the first aspect ratio is approximately equal to the second aspect ratio.
  • “About the same” means, for example, that the second aspect ratio differs by a maximum of 2.5%, preferably a maximum of 1.5%, particularly preferably a maximum of 0.5%, from the first aspect ratio.
  • “About the same” may also mean that within the manufacturing tolerances of the light source - that is, for example, within the manufacturing tolerance of the light emitting diode chips of the light source and the alignment accuracy of the LED chips to each other - the first aspect ratio is equal to the second aspect ratio.
  • the second aspect ratio - that is, the aspect ratio of the projected image - is sixteen to nine (16: 9).
  • the first aspect ratio - that is, the aspect ratio of the luminous area of the light source - is then preferably approximately equal to sixteen to nine.
  • the second aspect ratio - that is, the aspect ratio of the projected image - is three to two (3: 2).
  • the first aspect ratio - that is Aspect ratio of the luminous area of the light source - is then preferably also about equal to three to two.
  • the optical projection apparatus has an array of micromirrors.
  • the micromirrors of the array together form a Digital Mirror Device (DMD).
  • DMD Digital Mirror Device
  • the array of micromirrors represents a light modulator in the optical projection apparatus.
  • the array of micromirrors is preferably illuminated as homogeneously as possible by the light source of the optical projection apparatus and reflects at least part of the light from the light source onto the projection surface.
  • the array of micromirrors has a mirror surface composed of the mirror surfaces of the micromirrors of the array.
  • the mirror surface of the array of micromirrors is rectangular and has a length of
  • the mirror surface has a third aspect ratio, which is formed from the length of the mirror surface to the width of the mirror surface.
  • the third aspect ratio and the first aspect ratio - that is, the aspect ratio of the luminous area of the light source - are adapted to each other. That is, for example, the third aspect ratio is approximately equal to the second aspect ratio.
  • “about the same” means that the third aspect ratio is at most 2.5 percent, preferably at most 1.5 percent, more preferably at most 0.5 percent from the first Aspect ratio deviates.
  • “About the same” may also mean that within the manufacturing tolerances of the light source - that is, for example, within the manufacturing tolerance of the LED chips of the light source and the alignment accuracy of the LED chips to each other - the first aspect ratio is equal to the third aspect ratio.
  • At least one micromirror of the array of micromirrors can be tilted about a tilt axis.
  • each micromirror of the array can be tilted about a tilting axis.
  • the micromirror is tiltable in two directions about a tilt angle about the tilt axis. If the tilt angle is, for example, ⁇ , then the micromirror can be tilted by the angle - ⁇ and + ⁇ about the tilting axis.
  • each micromirror of the array of micromirrors is tiltable in two directions about the tilt angle about its tilt axis.
  • the length Ll of the luminous surface is preferably approximately equal to the length L3 of the mirror surface times the sine of the tilt angle ⁇ of the micromirrors of the array.
  • the width Bl of the luminous area is preferably approximately equal to the width B3 of the mirror surface times the sine of the tilt angle ⁇ .
  • the optical projection device described here makes use of the idea that the luminous area of the light source is adapted to the mirror surface of the array of micromirrors such that the luminous area corresponds to the etendue of the array of micromirrors.
  • At least one light-emitting diode chip of the light source has a rectangular, non-square-shaped
  • an adaptation of the shape of the radiation exit surface of the LED chip an adaptation of the aspect ratio of the luminous area to the aspect ratio of the image and / or the aspect ratio of the mirror surface of the array of micromirrors is particularly well possible.
  • Each light-emitting diode chip of the light source preferably has a rectangular, non-square radiation exit surface.
  • the light-emitting diode chip described here also proves to be advantageous independently of the optical projection device and is therefore also disclosed in connection with the optical projection device and also independently of the optical projection device.
  • At least one light-emitting diode chip of the light source has a first main surface.
  • the first main surface comprises the radiation exit surface of the light-emitting diode chip and a non-emitting surface through which no light is emitted during operation of the light-emitting diode chip electromagnetic radiation occurs.
  • the first major surface is composed exactly of these two surfaces. This is preferably the case for all light-emitting diode chips of the light source.
  • no electromagnetic radiation is generated in the region of the non-emitting surface in the light-emitting diode chip.
  • the first main surface comprises the radiation exit surface of the light-emitting diode chip and a non-emitting surface through which no light is emitted during operation of the light-emitting diode chip electromagnetic radiation occurs.
  • the first major surface is composed exactly of these two
  • Radiation exit surface of the LED chip in the region of the non-emitting surface is radiopaque.
  • the non-emitting surface preferably comprises a contact point of the light-emitting diode chip, via which the light-emitting diode chip can be electrically contacted.
  • the contact point is a bonding pad.
  • the non-emissive surface is formed by the pad.
  • the non-emitting area extends over the entire width of the first main area at least in the case of a light-emitting diode chip of the light source.
  • the non-emitting surface is formed, for example, as a strip whose width is smaller than the length of the first main surface of the LED chip. The strip then extends over the entire width of the first main surface of the LED chip.
  • the non-emitting surface may comprise a contact point of the LED chip or be formed from the contact point.
  • the non-emitting area extends over the entire length of the first main area at least in the case of a light-emitting diode chip of the light source.
  • the non-emitting surface is formed for example as a strip whose width is smaller than the width of the first main surface of the LED chip. The strip then extends over the entire length of the first main surface of the LED chip.
  • the non-emitting surface may comprise a contact point of the LED chip or be formed from the contact point.
  • At least one light-emitting diode chip of the light source is a thin-film light-emitting diode chip.
  • each light-emitting diode chip of the light source is a thin-film light-emitting diode chip.
  • the LED chips comprise an epitaxially grown layer sequence in which a growth substrate is either thinned or completely removed.
  • the epitaxially grown layers are then applied with their surface facing away from the original growth substrate on a support or directly on a printed circuit board.
  • Thin-film optoelectronic semiconductor chips are described, for example, in the publications WO 02/13281 or EP 0905797, whose disclosure content with respect to the thin-film construction of optoelectronic semiconductor chips is hereby expressly incorporated by reference.
  • a thin film LED chip is in good approximation
  • the optical projection device comprises a control device.
  • the control device is for setting the first aspect ratio - that is, the
  • the control device is preferably suitable for setting the number of light-emitting diode chips energized during operation of the light source. For example, in a first operating state of the optical projection device, all light-emitting diode chips of the light source are energized.
  • the luminous area which is composed of the radiation exit surfaces of the light-emitting diode chips and the optical distances between the light-emitting diode chips, can then have a first aspect ratio of, for example, sixteen to nine.
  • a second operating state of the optical projection device which is adjustable by the control device, a smaller part of the LED chips is energized, so that the illuminated area is reduced.
  • the illuminated area then has a different one
  • the first aspect ratio that is, the aspect ratio of the luminous area to the second aspect ratio-that is, the aspect ratio of the projected image-is adjustable.
  • FIG. 1 shows an optical projection device according to a first embodiment described here Embodiment in a schematic perspective sketch.
  • FIG. 2 shows, in a schematic perspective sketch, an array of micromirrors 3 as in one
  • Embodiment of a projection optical device described here is used.
  • FIG. 3 shows a schematic plan view of a light source 1 for an exemplary embodiment of the optical projection device described here.
  • Figure 4 shows a schematic plan view of a
  • Figure 5 shows a schematic plan view of a
  • FIG. 6 shows a schematic sectional view along the line A-A 'through an optical projection device described in conjunction with FIG.
  • FIG. 1 shows a here described optical projection device according to a first exemplary embodiment in a schematic perspective sketch.
  • the optical projection device 10 comprises a light source 1, an array of micromirrors 3, and a control device 5, which is provided for driving the light source 1.
  • the optical projection apparatus 1 projects light emitted by the light source 1 onto a projection surface (not shown) by means of the array of micromirrors 3, so that an image 200 results.
  • the image 200 has a length L2 and a width B2.
  • FIG. 2 shows a schematic perspective sketch
  • the array of micromirrors 3 comprises a multiplicity of micromirrors 31.
  • the micromirrors 31 together form a so-called digital mirror device (DMD).
  • DMD digital mirror device
  • the array of micromirrors 3 represents a light modulator in the optical projection apparatus 10.
  • the array 3 is preferably illuminated homogeneously by the light source 1.
  • the array 3 modulates the incident light by each micromirror 31, the light incident on him selectively either out of the projection device 10, for example, on a Projection, or into the projection device, for example, on an absorber, steers.
  • Each of the micromirrors 31 of the array 3 has a square or rectangular shaped mirror surface for this purpose.
  • the area of the mirror surfaces of the micromirrors 31 is preferably between 12 and 25 square microns.
  • An array 3 contains a few hundred thousand to a few million micromirrors 31.
  • the mirror surfaces of the micromirrors 31 together form the mirror surface 33 of the array of micromirrors 3.
  • the mirror surface 33 has a width B3 and a length L3.
  • Each micromirror represents one pixel of the projected image.
  • Each micromirror 31 is in two about an axis 30 that passes through the micromirror 31 as a central axis
  • the micromirrors 31 can be tilted by an angle ⁇ in two directions about the associated tilting axis 30. That is, the micromirrors 31 can be tilted by the angles + ⁇ and - ⁇ about the tilting axis 30.
  • Typical tilt angles are, for example, ⁇ equal to twelve degrees, ⁇ equal to fourteen degrees, or ⁇ equal to 23.6 degrees.
  • FIG. 3 shows a schematic plan view of a light source 1 for an exemplary embodiment of the optical projection device described here.
  • the light source 1 comprises an array of 2 ⁇ 4 light-emitting diode chips 20.
  • Each light-emitting diode chip 20 has a first main surface 21.
  • the first main surface 21 includes the radiation exit surface 2 and the non-emitting surface 3.
  • the radiation exit surface 2 of the light-emitting diode chip 20 is preferably of rectangular, not square shape.
  • the Radiation exit surface 2 has a width B4 and a length L4.
  • the non-emitting surface 3 is designed as a contact point 4 in the embodiment described in connection with FIG.
  • the contact pad 4 forms, for example, a bonding pad for wire bonding of the LED chip 20.
  • the non-emitting face 3 extends over the entire length of the first main face 21.
  • the non-emitting face 3 is arranged as a strip on the edge of the first main face 21.
  • the contact point 4 of the light-emitting diode chip 20 is thus pulled out of the optically active chip area-that is, the radiation exit area 2 of the light-emitting diode chip 20.
  • the width of the pad 4 is less than 250 microns, more preferably less than 150 microns, for example, 138 microns.
  • the non-emissive surface 3 is formed by the contact point 4, that is, the contact point 4 is formed as a strip which extends over the entire width of the first main surface of the LED chip 20.
  • the light source 1 is divided into two groups 201 and 202. Each of the groups is subordinate to a separate primary optics (not shown).
  • the light emitted by the light-emitting diode chips 2 of the groups 201, 202 is combined by the associated primary optics in such a way that the groups 201 and 202 form a light-emitting surface which appears as if the light-emitting diode chips 20 of the two groups 201 and 202 arranged at the edge are facing each other have a distance of zero from each other.
  • the light-emitting diode chips 20 of the light source 1 are not subdivided into different groups.
  • the radiation exit surfaces 2 and the distances Dl, D2 between the individual light-emitting diode chips 20 are then dimensioned so that a luminous surface 22 of the light source 1 results, which has the desired length Ll and the desired width Bl.
  • the luminous area 22 of the light source 1 is composed of the radiation exit areas 2 and the distances D 1, D 2 between the light-emitting diode chips 20.
  • the luminous area 22 has a width Bl which, in the exemplary embodiment of FIG. 3, is twice the width of the radiation exit area B4 plus the distance D2 of the light-emitting diode chips 20 in the vertical direction.
  • the luminous area 22 of the light source 1 has a length L1, which in the exemplary embodiment of FIG. 3 is calculated to be four times the length L4 of the radiation exit area 2 plus twice the distance D1 between the light-emitting diode chips 20 in the horizontal direction.
  • the optical projection device has an array of micromirrors 3 with a mirror surface 33 whose length L3 is 18.68 millimeters and whose width B3 is 10.51 millimeters.
  • the mirror surface thus has an aspect ratio L3 to B3 of approximately sixteen to nine.
  • the tilt angle ⁇ is equal to twelve degrees.
  • the light source with such a dimensioned luminous area has a luminous area that corresponds to the etendue of the mirror surface 33 of the array of micromirrors 3.
  • a dimensioning can be achieved, for example, by the choice of the distances D1, D2 equal to 0.075 millimeters, length L4 of the radiation exit area 2 equal to 0.933 millimeters and width B4 equal to 1.057 millimeters.
  • the aspect ratio of the luminous area Ll to Bl is then approximately sixteen to nine.
  • results for a light source with 2 x 4 LED chips each having a width B4 of the radiation exit surface 2 of one millimeter and a length L4 of the radiation exit surface 2 of one millimeter and have distances Dl, D2 of 0.1 millimeters to each other, a Length Ll of the luminous area 22 of 4.3 millimeters and a width Bl of the luminous area 22 of 2.1 millimeters.
  • a light source only ninety percent of the luminous area of the light source 1 on the mirror surface 33 are used along a first axis. In the direction of a second - to the first orthogonal - axis missing five percent.
  • FIG. 4 shows a schematic plan view of a light source for a further exemplary embodiment of the optical projection device described here.
  • the non-emitting surface 3 of the LED chip 20 on a pad 4 which does not extend over the entire length of the LED chip 20.
  • the contact surface 4 thus has a smaller extent than the non-emitting surface 3.
  • the light source 1 is formed by an array of 2 ⁇ 6 light-emitting diode chips 20.
  • the light-emitting diode chips 20 are subdivided into two groups 201, 202, which have a distance of zero from one another, as described above.
  • the optical projection device has an array of micromirrors 3 with a mirror surface 33 whose length L3 is 11.14 millimeters and whose width B3 is 7.43 millimeters.
  • the mirror surface thus has an aspect ratio L3 to B3 of approximately three to two.
  • the tilt angle ⁇ is equal to 23.6 degrees.
  • the luminous area 22 of the light source 1 is then preferably adapted to the mirror surface 33 of the array of micromirrors 3 such that the length of the luminous area
  • the width Bl of the luminous area is then preferred
  • a light source with such a dimensioned luminous area has a luminous area which corresponds to the etendue of the mirror surface 33 of the array of micromirrors 3.
  • Such a dimensioning can be achieved, for example, by the following arrangements of the LED chips 20: Two groups of 3 rows x 2 columns of LED chips 20 with:
  • each LED chip is followed by a primary optics, so that the optical distance between the LED chips is equal to zero, with:
  • FIG. 5 shows a schematic plan view of a light source 1 and a control device 5 for a further exemplary embodiment of the optical described here
  • the control device 5 is preferably suitable for jointly controlling and operating all light-emitting diode chips 20 of the light source during operation of the light source. Furthermore, the control device 5 is suitable for operating only part of the light-emitting diode chips 20 during operation of the light source 1. For example, the control device 5 may be suitable, in this case, to power only the eight light-emitting diode chips 20 of the group 203. The four light-emitting diode chips 20 the group 204 then remain unpowered. In this way, the size of the luminous area 22 of the light source 1 can be reduced by means of the control device. For example, between a first aspect ratio L1 to B1 equal to sixteen to nine and a second aspect ratio L1 to B1 equal to three to two can be switched.
  • light-emitting diode chips 20 of the light source 1 can be connected, for example, to a common light source
  • connection carrier 50 may be applied.
  • the connection carrier 50 is embodied, for example, as a metal-core board which has conductor tracks which connect the control device 5 to the light-emitting diode chips 20.
  • FIG. 6 shows a schematic sectional view along the line A-A 'through an optical projection device described in conjunction with FIG.
  • Each group 201, 202 of LED chips 20 is a
  • the radiation exit surfaces 401 of the primary optics 400 are merged so that the optical distance between the groups 201, 202 is zero.
  • the primary optic 400 may be formed, at least in places, in the manner of one of the following basic optical elements: Compound Parabolic Concentrator (CPC), Compound Elliptic Concentrator (CEC), Compound Hyperbolic Concentrator (CHC).
  • CPC Compound Parabolic Concentrator
  • CEC Compound Elliptic Concentrator
  • CHC Compound Hyperbolic Concentrator
  • the side surfaces 402 of Primary optics 400 are then formed at least in places in the manner of one of these optical basic elements.
  • the primary optics 400 at least in places in the manner of a truncated cone or a
  • Truncated pyramid is formed, which tapers towards the light source.
  • the primary optics 400 may be formed in all these embodiments as a solid body. In this case finds one
  • the surface of the solid body may be coated at least in places with a reflective material.
  • the primary optics 400 is formed as a hollow body whose inner surfaces are designed to be reflective.
  • the inner surfaces of the primary optics 400 are then coated with a metal reflective coating.

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Abstract

The invention relates to an optical projection device comprising a light source (1) provided with at least two light-emitting diode chips (20). Said light source has an illumination surface (22) that is formed by the radiation emission surfaces (2) of the light-emitting diode chips (20) that are energised when the light source (1) is in operation and by the optical distances (D1, D2) between the radiation emission surfaces (2) of the energised light-emitting diode chip (20). The illumination surface (22) has a first aspect ratio formed by the ratio of the length (L1) of the illumination surface (22) to the width (B1) of the illumination surface (22). Said projection device is provided for representing an image (200) having a second aspect ratio formed by the ratio of the length (L2) of the image to the width (B2) of the image, and the first (L1: B1) and the second aspect ratios (L2: B2) are adapted to each other.

Description

B e s c hr e ibung Description
Optisches ProjektionsgerätOptical projection device
Es wird ein optisches Projektionsgerät angegeben.An optical projection device is specified.
Die Druckschrift US 5,633,755 beschreibt ein optisches Projektionsgerät .The document US 5,633,755 describes an optical projection device.
Eine zu lösende Aufgabe besteht unter anderem darin, ein optisches Projektionsgerät anzugeben, bei dem das Licht einer Lichtquelle des Projektionsgeräts besonders effizient genutzt wird.One of the objects to be solved is, inter alia, to specify an optical projection apparatus in which the light from a light source of the projection apparatus is used particularly efficiently.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optischenAccording to at least one embodiment of the optical
Projektionsgeräts umfasst das optische Projektionsgerät eine Lichtquelle, die zumindest zwei Leuchtdiodenchips umfasst. Bevorzugt umfasst die Lichtquelle eine Vielzahl von Leuchtdiodenchips - beispielsweise vier oder mehr Leuchtdiodenchips. Dabei ist es möglich, dass das optischeProjection device, the optical projection device comprises a light source comprising at least two LED chips. The light source preferably comprises a multiplicity of light-emitting diode chips-for example four or more light-emitting diode chips. It is possible that the optical
Projektionsgerät zwei oder mehr solcher Lichtquellen umfasst.Projection device comprises two or more such light sources.
Die Lichtquelle des optischen Projektionsgeräts weist eine Leuchtfläche auf. Die Leuchtfläche der Lichtquelle ist durch die Strahlungsaustrittsflächen der im Betrieb der Lichtquelle bestromten Leuchtdiodenchips und den optischen Abständen zwischen den Strahlungsaustrittsflächen der bestromten Leuchtdiodenchips gebildet.The light source of the optical projection device has a luminous surface. The luminous area of the light source is formed by the radiation exit surfaces of the light-emitting diode chips energized during operation of the light source and the optical distances between the radiation exit areas of the current-led light-emitting diode chips.
Das heißt, die Leuchtfläche setzt sich aus den Flächen der Leuchtdioden der Lichtquelle zusammen, durch die im Betrieb der Lichtquelle elektromagnetische Strahlung die Leuchtdiodenchips verlässt, und den Flächen zwischen den Strahlungsaustrittsflächen der Leuchtdiodenchips, die beispielsweise durch eine Beabstandung der Leuchtdiodenchips zueinander gebildet sind. Dabei ist es auch möglich, dass die Leuchtdiodenchips der Lichtquelle in mehrere Gruppen unterteilt sind, wobei jeder Gruppe von Leuchtdiodenchips eine Primäroptik zugeordnet ist .That is to say, the luminous area is composed of the areas of the light-emitting diodes of the light source, through which electromagnetic radiation leaves the light-emitting diode chips during operation of the light source, and the areas between the light-emitting diodes Radiation exit surfaces of the LED chips, which are formed for example by a spacing of the LED chips to each other. It is also possible for the light-emitting diode chips of the light source to be subdivided into a plurality of groups, with each group of light-emitting diode chips being assigned a primary optics.
Die von den Leuchtdiodenchips im Betrieb der Lichtquelle emittierte elektromagnetische Strahlung kann von den Primäroptiken derart geführt werden, dass der optischeThe electromagnetic radiation emitted by the light-emitting diode chips during operation of the light source can be guided by the primary optics in such a way that the optical signal is emitted by the primary optics
Abstand zwischen den Gruppen von Leuchtdiodenchips effektiv gleich Null ist, auch wenn der tatsächliche Abstand zwischen Leuchtdiodenchips der einzelnen Leuchtdiodengruppen größer ist. Das heißt, die Primäroptiken sind geeignet, die von den Gruppen emittierte Strahlung derart zusammenzuführen, dass die zusammengeführte elektromagnetische Strahlung wie von einer einzigen Leuchtfläche kommend erscheint, die aus den Leuchtflächen der beiden Gruppen ohne Abstand zusammengesetzt ist.Distance between the groups of light-emitting diode chips is effectively equal to zero, even if the actual distance between LED chips of the individual light-emitting diode groups is greater. That is, the primary optics are adapted to merge the radiation emitted by the groups such that the collimated electromagnetic radiation appears as coming from a single luminous surface composed of the luminous surfaces of the two groups without spacing.
Die Leuchtfläche der Lichtquelle ist vorzugsweise von rechteckiger Form und weist eine Länge der Leuchtfläche und eine Breite der Leuchtfläche auf. Die Leuchtfläche weist ein erstes Seitenverhältnis auf, das aus Länge der Leuchtfläche zur Breite der Leuchtfläche gebildet ist.The luminous area of the light source is preferably of rectangular shape and has a length of the luminous area and a width of the luminous area. The luminous area has a first aspect ratio, which is formed from the length of the luminous area to the width of the luminous area.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optischen Projektionsgeräts ist das optische Projektionsgerät zur Darstellung eines Bildes vorgesehen. Das Bild ist vorzugsweise von rechteckiger Form und weist eine Breite des Bildes und eine Länge des Bildes auf. Beispielsweise wird das Bild vom optischen Projektionsgerät auf eine Projektionsfläche projiziert. Das Bild weist ein zweites Seitenverhältnis auf, das durch das Verhältnis von der Länge des Bildes zur Breite des Bildes gebildet ist.In accordance with at least one embodiment of the optical projection apparatus, the optical projection apparatus is provided for displaying an image. The image is preferably rectangular in shape and has a width of the image and a length of the image. For example, the image is projected by the optical projection device on a projection screen. The picture has a second one Aspect ratio, which is formed by the ratio of the length of the image to the width of the image.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optischen Projektionsgeräts sind das erste und das zweiteIn accordance with at least one embodiment of the optical projection apparatus, the first and the second are
Seitenverhältnis, das heißt, das Seitenverhältnis der Leuchtfläche der Lichtquelle und das Seitenverhältnis des vom Projektionsgerät dargestellten Bildes aneinander angepasst. "Aneinander angepasst" heißt vorzugsweise, dass das erste und das zweite Seitenverhältnis in etwa gleich sind.Aspect ratio, that is, the aspect ratio of the luminous area of the light source and the aspect ratio of the image displayed by the projection device adapted to each other. "Matched" preferably means that the first and second aspect ratios are approximately equal.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optischen Projektionsgeräts weist das optische Projektionsgerät eine Lichtquelle umfassend zumindest zwei Leuchtdiodenchips auf, wobei die Lichtquelle eine Leuchtfläche aufweist, die sich aus den Strahlungsaustrittsflächen der im Betrieb der Lichtquelle bestromten Leuchtdiodenchips der Lichtquelle und den optischen Abständen zwischen den Strahlungsaustrittsflächen der bestromten Leuchtdiodenchips zusammensetzt und bei der die Leuchtfläche ein erstesIn accordance with at least one embodiment of the optical projection apparatus, the optical projection apparatus has a light source comprising at least two light-emitting diode chips, wherein the light source has a luminous surface which comprises the radiation exit surfaces of the light-emitting diode chips of the light source energized during operation of the light source and the optical distances between the radiation exit surfaces of the energized light-emitting diode chips composed and at the light area a first
Seitenverhältnis aus der Länge der Leuchtfläche zur Breite der Leuchtfläche aufweist, wobei das optische Projektionsgerät zur Darstellung eines Bildes mit einem zweiten Seitenverhältnis aus der Länge des Bildes zur Breite des Bildes vorgesehen ist, und das erste und das zweite Seitenverhältnis aneinander angepasst sind.Aspect ratio of the length of the luminous surface to the width of the luminous surface, wherein the projection optical device is provided for displaying an image with a second aspect ratio of the length of the image to the width of the image, and the first and the second aspect ratio are adapted to each other.
Alternativ ist es gemäß zumindest einer Ausführungsform des optischen Projektionsgeräts möglich, dass die Lichtquelle genau einen Leuchtdiodenchip umfasst, wobei die Lichtquelle eine Leuchtfläche aufweist, die durch dieAlternatively, according to at least one embodiment of the optical projection apparatus, it is possible for the light source to comprise exactly one light-emitting diode chip, wherein the light source has a light-emitting surface which is illuminated by the light source
Strahlungsaustrittsfläche des genau einen Leuchtdiodenchips gebildet ist und bei der die Leuchtfläche ein erstes Seitenverhältnis aus der Länge der Leuchtfläche zur Breite der Leuchtfläche aufweist, wobei das optische Projektionsgerät zur Darstellung eines Bildes mit einem zweiten Seitenverhältnis aus der Länge des Bildes zur Breite des Bildes vorgesehen ist, und das erste und das zweite Seitenverhältnis aneinander angepasst sind.Radiation exit surface of exactly one LED chip is formed and in which the luminous area a first Aspect ratio of the length of the luminous surface to the width of the luminous surface, wherein the projection optical device is provided for displaying an image with a second aspect ratio of the length of the image to the width of the image, and the first and the second aspect ratio are adapted to each other.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optischen Projektionsgeräts ist das erste Seitenverhältnis in etwa gleich dem zweiten Seitenverhältnis. "In etwa gleich" bedeutet beispielsweise, dass das zweite Seitenverhältnis maximal um 2 , 5 Prozent, bevorzugt maximal um 1,5 Prozent, besonders bevorzugt maximal um 0 , 5 Prozent vom ersten Seitenverhältnis abweicht. "In etwa gleich" kann ferner bedeuten, dass im Rahmen der Herstellungstoleranzen der Lichtquelle - das heißt beispielsweise im Rahmen der Herstellungstoleranz der Leuchtdiodenchips der Lichtquelle und der Justagegenauigkeit der Leuchtdiodenchips zueinander - das erste Seitenverhältnis gleich dem zweiten Seitenverhältnis ist.In accordance with at least one embodiment of the optical projection apparatus, the first aspect ratio is approximately equal to the second aspect ratio. "About the same" means, for example, that the second aspect ratio differs by a maximum of 2.5%, preferably a maximum of 1.5%, particularly preferably a maximum of 0.5%, from the first aspect ratio. "About the same" may also mean that within the manufacturing tolerances of the light source - that is, for example, within the manufacturing tolerance of the light emitting diode chips of the light source and the alignment accuracy of the LED chips to each other - the first aspect ratio is equal to the second aspect ratio.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optischen Projektionsgeräts ist das zweite Seitenverhältnis - das heißt, das Seitenverhältnis des projizierten Bildes - sechzehn zu neun (16:9). Das erste Seitenverhältnis - das heißt, das Seitenverhältnis der Leuchtfläche der Lichtquelle - ist dann vorzugsweise auch in etwa gleich sechzehn zu neun.In accordance with at least one embodiment of the projection optical device, the second aspect ratio - that is, the aspect ratio of the projected image - is sixteen to nine (16: 9). The first aspect ratio - that is, the aspect ratio of the luminous area of the light source - is then preferably approximately equal to sixteen to nine.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optischen Projektionsgeräts ist das zweite Seitenverhältnis - das heißt, das Seitenverhältnis des projizierten Bildes - drei zu zwei (3:2). Das erste Seitenverhältnis - das heißt das Seitenverhältnis der Leuchtfläche der Lichtquelle - ist dann vorzugsweise in auch etwa gleich drei zu zwei .According to at least one embodiment of the projection optical device, the second aspect ratio - that is, the aspect ratio of the projected image - is three to two (3: 2). The first aspect ratio - that is Aspect ratio of the luminous area of the light source - is then preferably also about equal to three to two.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optischen Projektionsgeräts weist das optische Projektionsgerät ein Array von Mikrospiegeln auf . Die Mikrospiegel des Arrays bilden zusammen ein Digital Mirror Device (DMD) . Das Array von Mikrospiegeln stellt im optischen Projektionsgerät einen Lichtmodulator dar. Das Array von Mikrospiegeln wird von der Lichtquelle des optischen Projektionsgeräts vorzugsweise möglichst homogen ausgeleuchtet und reflektiert zumindest einen Teil des Lichts der Lichtquelle auf die Projektionsflache .In accordance with at least one embodiment of the optical projection apparatus, the optical projection apparatus has an array of micromirrors. The micromirrors of the array together form a Digital Mirror Device (DMD). The array of micromirrors represents a light modulator in the optical projection apparatus. The array of micromirrors is preferably illuminated as homogeneously as possible by the light source of the optical projection apparatus and reflects at least part of the light from the light source onto the projection surface.
Das Array von Mikrospiegeln weist eine Spiegelfläche auf, die sich aus den Spiegelflächen der Mikrospiegel des Arrays zusammensetzt .The array of micromirrors has a mirror surface composed of the mirror surfaces of the micromirrors of the array.
Vorzugsweise ist die Spiegelfläche des Arrays von Mikrospiegeln rechteckig und weist eine Länge derPreferably, the mirror surface of the array of micromirrors is rectangular and has a length of
Spiegelfläche und eine Breite der Spiegelfläche auf. Die Spiegelfläche weist ein drittes Seitenverhältnis auf, das aus der Länge der Spiegelfläche zur Breite der Spiegelfläche gebildet ist.Mirror surface and a width of the mirror surface. The mirror surface has a third aspect ratio, which is formed from the length of the mirror surface to the width of the mirror surface.
Vorzugsweise sind das dritte Seitenverhältnis und das erste Seitenverhältnis - das heißt das Seitenverhältnis der Leuchtfläche der Lichtquelle - aneinander angepasst. Das heißt beispielsweise, das dritte Seitenverhältnis ist in etwa gleich dem zweiten Seitenverhältnis. "In etwa gleich" bedeutet beispielsweise, dass das dritte Seitenverhältnis maximal um 2,5 Prozent, bevorzugt maximal um 1,5 Prozent, besonders bevorzugt maximal um 0,5 Prozent vom ersten Seitenverhältnis abweicht. "In etwa gleich" kann ferner bedeuten, dass im Rahmen der Herstellungstoleranzen der Lichtquelle - das heißt beispielsweise im Rahmen der Herstellungstoleranz der Leuchtdiodenchips der Lichtquelle und der Justagegenauigkeit der Leuchtdiodenchips zueinander - das erste Seitenverhältnis gleich dem dritten Seitenverhältnis ist.Preferably, the third aspect ratio and the first aspect ratio - that is, the aspect ratio of the luminous area of the light source - are adapted to each other. That is, for example, the third aspect ratio is approximately equal to the second aspect ratio. For example, "about the same" means that the third aspect ratio is at most 2.5 percent, preferably at most 1.5 percent, more preferably at most 0.5 percent from the first Aspect ratio deviates. "About the same" may also mean that within the manufacturing tolerances of the light source - that is, for example, within the manufacturing tolerance of the LED chips of the light source and the alignment accuracy of the LED chips to each other - the first aspect ratio is equal to the third aspect ratio.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optischen Projektionsgeräts ist zumindest ein Mikrospiegel des Arrays von Mikrospiegeln um eine Kippachse kippbar. Vorzugsweise ist jeder Mikrospiegel des Arrays um eine Kippachse kippbar. Der Mikrospiegel ist in zwei Richtungen um einen Kippwinkel um die Kippachse kippbar. Beträgt der Kippwinkel beispielsweise α, so ist der Mikrospiegel um die Winkel - α und + α um die Kippachse kippbar. Vorzugsweise ist jeder Mikrospiegel des Arrays von Mikrospiegeln um den Kippwinkel um seine Kippachse in zwei Richtungen kippbar.In accordance with at least one embodiment of the optical projection apparatus, at least one micromirror of the array of micromirrors can be tilted about a tilt axis. Preferably, each micromirror of the array can be tilted about a tilting axis. The micromirror is tiltable in two directions about a tilt angle about the tilt axis. If the tilt angle is, for example, α, then the micromirror can be tilted by the angle -α and + α about the tilting axis. Preferably, each micromirror of the array of micromirrors is tiltable in two directions about the tilt angle about its tilt axis.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optischenAccording to at least one embodiment of the optical
Projektionsgeräts gilt folgende Beziehung zwischen der Leuchtfläche der Lichtquelle und der Spiegelfläche des Arrays von Mikrospiegeln: Die Länge Ll der Leuchtfläche ist vorzugsweise in etwa gleich der Länge L3 der Spiegelfläche mal dem Sinus des Kippwinkels α der Mikrospiegel des Arrays. Die Breite Bl der Leuchtfläche ist vorzugsweise in etwa gleich der Breite B3 der Spiegelfläche mal dem Sinus des KippwinkeIs α.Projector, the following relationship between the luminous area of the light source and the mirror surface of the array of micromirrors: The length Ll of the luminous surface is preferably approximately equal to the length L3 of the mirror surface times the sine of the tilt angle α of the micromirrors of the array. The width Bl of the luminous area is preferably approximately equal to the width B3 of the mirror surface times the sine of the tilt angle α.
Idealisiert gilt also:Idealized then applies:
Ll = L3 * sin(α) Bl = B3 * sin(α) _ nLl = L3 * sin (α) Bl = B3 * sin (α) _ n
Das hier beschriebene optische Projektionsgerät macht sich dabei unter anderem die Idee zu nutze, dass die Leuchtfläche der Lichtquelle derart an die Spiegelfläche des Arrays von Mikrospiegeln angepasst ist, dass die Leuchtfläche dem Etendue des Arrays von Mikrospiegeln entspricht .Among other things, the optical projection device described here makes use of the idea that the luminous area of the light source is adapted to the mirror surface of the array of micromirrors such that the luminous area corresponds to the etendue of the array of micromirrors.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optischen Projektionsgeräts weist zumindest ein Leuchtdiodenchip der Lichtquelle eine rechteckige, nicht quadratischeIn accordance with at least one embodiment of the optical projection device, at least one light-emitting diode chip of the light source has a rectangular, non-square-shaped
Strahlungsaustrittsfläche auf. Das heißt, die Länge der Strahlungsaustrittsfläche ist vorzugsweise ungleich der Breite der Strahlungsaustrittsfläche des Leuchtdiodenchips. Durch eine derartige Anpassung der Form der Strahlungsaustrittsfläche des Leuchtdiodenchips ist eine Anpassung des Seitenverhältnisses der Leuchtfläche zum Seitenverhältnis des Bildes und/oder zum Seitenverhältnis der Spiegelfläche des Arrays von Mikrospiegeln besonders gut möglich. Bevorzugt weist jeder Leuchtdiodenchip der Lichtquelle eine rechteckige, nicht quadratische Strahlungsaustrittsfläche auf.Radiation exit surface on. That is, the length of the radiation exit surface is preferably not equal to the width of the radiation exit surface of the LED chip. By such an adaptation of the shape of the radiation exit surface of the LED chip, an adaptation of the aspect ratio of the luminous area to the aspect ratio of the image and / or the aspect ratio of the mirror surface of the array of micromirrors is particularly well possible. Each light-emitting diode chip of the light source preferably has a rectangular, non-square radiation exit surface.
Der hier beschriebene Leuchtdiodenchip erweist sich auch unabhängig vom optischen Projektionsgerät als vorteilhaft und ist sowohl im Zusammenhang mit dem optischen Projektionsgerät also auch unabhängig vom optischen Projektionsgerät offenbart .The light-emitting diode chip described here also proves to be advantageous independently of the optical projection device and is therefore also disclosed in connection with the optical projection device and also independently of the optical projection device.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist zumindest ein Leuchtdiodenchip der Lichtquelle eine erste Hauptfläche auf. Die erste Hauptfläche umfasst die Strahlungsaustrittsfläche des Leuchtdiodenchips sowie eine nicht-emittierende Fläche, durch die im Betrieb des Leuchtdiodenchips keine elektromagnetische Strahlung tritt. Bevorzugt ist die erste Hauptfläche genau aus diesen beiden Flächen zusammengesetzt. Bevorzugt ist dies für alle Leuchtdiodenchips der Lichtquelle der Fall. Beispielsweise wird im Bereich der nicht- emittierenden Fläche im Leuchtdiodenchip keine elektromagnetische Strahlung erzeugt. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht sein, dass im entsprechenden Bereich der aktiven, Strahlungserzeugenden Zone des Leuchtdiodenchips keine elektromagnetische Strahlung erzeugt wird. Ferner ist es möglich, dass dieIn accordance with at least one embodiment, at least one light-emitting diode chip of the light source has a first main surface. The first main surface comprises the radiation exit surface of the light-emitting diode chip and a non-emitting surface through which no light is emitted during operation of the light-emitting diode chip electromagnetic radiation occurs. Preferably, the first major surface is composed exactly of these two surfaces. This is preferably the case for all light-emitting diode chips of the light source. For example, no electromagnetic radiation is generated in the region of the non-emitting surface in the light-emitting diode chip. This can be achieved, for example, in that no electromagnetic radiation is generated in the corresponding region of the active, radiation-generating zone of the light-emitting diode chip. Furthermore, it is possible that the
Strahlungsaustrittsfläche des Leuchtdiodenchips im Bereich der nicht-emittierenden Fläche strahlungsundurchlässig ausgebildet ist.Radiation exit surface of the LED chip in the region of the non-emitting surface is radiopaque.
Die nicht-emittierende Fläche umfasst vorzugsweise eine Kontaktstelle des Leuchtdiodenchips., über die der Leuchtdiodenchip elektrisch kontaktierbar ist. Beispielsweise handelt es sich bei der Kontaktstelle um ein Bondpad. Ferner ist es möglich, dass die nicht-emittierende Fläche durch die Kontaktstelle gebildet ist.The non-emitting surface preferably comprises a contact point of the light-emitting diode chip, via which the light-emitting diode chip can be electrically contacted. For example, the contact point is a bonding pad. Further, it is possible that the non-emissive surface is formed by the pad.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optischen Projektionsgeräts erstreckt sich zumindest bei einem Leuchtdiodenchip der Lichtquelle die nicht-emittierende Fläche über die gesamte Breite der ersten Hauptfläche. Die nicht-emittierende Fläche ist beispielsweise als Streifen ausgebildet, dessen Breite kleiner als die Länge der ersten Hauptfläche des Leuchtdiodenchips ist. Der Streifen erstreckt sich dann über die gesamte Breite der ersten Hauptfläche des Leuchtdiodenchips. Die nicht-emittierende Fläche kann dabei eine Kontaktstelle des Leuchtdiodenchips umfassen oder aus der Kontaktstelle gebildet sein. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optischen Projektionsgeräts erstreckt sich zumindest bei einem Leuchtdiodenchip der Lichtquelle die nicht-emittierende Fläche über die gesamte Länge der ersten Hauptfläche. Die nicht-emittierende Fläche ist beispielsweise als Streifen ausgebildet, dessen Breite kleiner als die Breite der ersten Hauptfläche des Leuchtdiodenchips ist. Der Streifen erstreckt sich dann über die gesamte Länge der ersten Hauptfläche des Leuchtdiodenchips. Die nicht-emittierende Fläche kann dabei eine Kontaktstelle des Leuchtdiodenchips umfassen oder aus der Kontaktstelle gebildet sein.In accordance with at least one embodiment of the optical projection apparatus, the non-emitting area extends over the entire width of the first main area at least in the case of a light-emitting diode chip of the light source. The non-emitting surface is formed, for example, as a strip whose width is smaller than the length of the first main surface of the LED chip. The strip then extends over the entire width of the first main surface of the LED chip. The non-emitting surface may comprise a contact point of the LED chip or be formed from the contact point. In accordance with at least one embodiment of the optical projection apparatus, the non-emitting area extends over the entire length of the first main area at least in the case of a light-emitting diode chip of the light source. The non-emitting surface is formed for example as a strip whose width is smaller than the width of the first main surface of the LED chip. The strip then extends over the entire length of the first main surface of the LED chip. The non-emitting surface may comprise a contact point of the LED chip or be formed from the contact point.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optischen Projektionsgeräts ist zumindest ein Leuchtdiodenchip der Lichtquelle ein Dünnfilmleuchtdiodenchip. Vorzugsweise ist jeder Leuchtdiodenchip der Lichtquelle ein Dünnfilmleuchtdiodenchip.In accordance with at least one embodiment of the optical projection apparatus, at least one light-emitting diode chip of the light source is a thin-film light-emitting diode chip. Preferably, each light-emitting diode chip of the light source is a thin-film light-emitting diode chip.
Das heißt, die Leuchtdiodenchips umfassen eine epitaktisch gewachsene Schichtenfolge, bei der ein Aufwachssubstrat entweder gedünnt oder vollständig entfernt ist. Die epitaktisch gewachsenen Schichten sind dann mit ihrer dem ursprünglichen AufwachsSubstrat abgewandten Oberfläche auf einem Träger oder direkt auf eine Leiterplatte aufgebracht . Optoelektronische Halbleiterchips in Dünnfilmbauweise sind beispielsweise in den Druckschriften WO 02/13281 oder EP 0905797 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt hinsichtlich der Dünnfilmbauweise von optoelektronischen Halbleiterchips hiermit ausdrücklich durch Rückbezug aufgenommen ist. Ein Dünnfilmleuchtdiodenchip ist in guter Näherung einThat is, the LED chips comprise an epitaxially grown layer sequence in which a growth substrate is either thinned or completely removed. The epitaxially grown layers are then applied with their surface facing away from the original growth substrate on a support or directly on a printed circuit board. Thin-film optoelectronic semiconductor chips are described, for example, in the publications WO 02/13281 or EP 0905797, whose disclosure content with respect to the thin-film construction of optoelectronic semiconductor chips is hereby expressly incorporated by reference. A thin film LED chip is in good approximation
Lambert'scher Oberflächenstrahler und eignet sich von daher besonders gut für die Anwendung in einem optischen Proj ektionsgerät . Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optischen Projektionsgeräts umfasst das optische Projektionsgerät eine Steuervorrichtung. Die Steuervorrichtung ist zur Einstellung des ersten Seitenverhältnisses - das heißt, desLambert surface radiator and is therefore particularly well suited for use in an optical projection. In accordance with at least one embodiment of the optical projection device, the optical projection device comprises a control device. The control device is for setting the first aspect ratio - that is, the
Seitenverhältnisses der Leuchtfläche der Lichtquelle - geeignet. Dazu ist die Steuervorrichtung vorzugsweise geeignet, die Anzahl der im Betrieb der Lichtquelle bestromten Leuchtdiodenchips einzustellen. Beispielsweise in einem ersten Betriebszustand des optischen Projektionsgeräts sind alle Leuchtdiodenchips der Lichtquelle bestromt. Die Leuchtfläche, die sich aus den Strahlungsaustrittsflächen der Leuchtdiodenchips und den optischen Abständen zwischen den Leuchtdiodenchips zusammensetzt, kann dann ein erstes Seitenverhältnis von zum Beispiel sechzehn zu neun aufweisen. In einem zweiten Betriebszustand des optischen Projektionsgeräts, der durch die Steuervorrichtung einstellbar ist, wird ein kleinerer Teil der Leuchtdiodenchips bestromt, so dass sich die Leuchtfläche verkleinert. Die Leuchtfläche weist dann ein anderesAspect ratio of the luminous area of the light source - suitable. For this purpose, the control device is preferably suitable for setting the number of light-emitting diode chips energized during operation of the light source. For example, in a first operating state of the optical projection device, all light-emitting diode chips of the light source are energized. The luminous area, which is composed of the radiation exit surfaces of the light-emitting diode chips and the optical distances between the light-emitting diode chips, can then have a first aspect ratio of, for example, sixteen to nine. In a second operating state of the optical projection device, which is adjustable by the control device, a smaller part of the LED chips is energized, so that the illuminated area is reduced. The illuminated area then has a different one
Seitenverhältnis - beispielsweise drei zu zwei - auf. Auf diese Weise ist das erste Seitenverhältnis, das heißt, das Seitenverhältnis der Leuchtfläche an das zweite Seitenverhältnis - das heißt, das Seitenverhältnis des projizierten Bildes - anpassbar.Aspect ratio - for example, three to two - on. In this way, the first aspect ratio, that is, the aspect ratio of the luminous area to the second aspect ratio-that is, the aspect ratio of the projected image-is adjustable.
Im Folgenden wird das hier beschriebene Projektionsgerät anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert .In the following, the projection device described here is explained in more detail by means of exemplary embodiments and the associated figures.
Figur 1 zeigt ein hier beschriebenes optisches Projektionsgerät gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer schematischen Perspektivskizze .FIG. 1 shows an optical projection device according to a first embodiment described here Embodiment in a schematic perspective sketch.
Figur 2 zeigt in einer schematischen Perspektivskizze ein Array von Mikrospiegeln 3 wie es in einemFIG. 2 shows, in a schematic perspective sketch, an array of micromirrors 3 as in one
Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen optischen Projektionsgeräts zum Einsatz kommt.Embodiment of a projection optical device described here is used.
Figur 3 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Lichtquelle 1 für ein Ausführungsbeispiel des hier beschriebenen optischen Projektionsgeräts.FIG. 3 shows a schematic plan view of a light source 1 for an exemplary embodiment of the optical projection device described here.
Figur 4 zeigt eine schematische Draufsicht auf eineFigure 4 shows a schematic plan view of a
Lichtquelle für ein weiteres Ausführungsbeispiel des hier beschriebenen optischen Projektionsgeräts.Light source for a further embodiment of the optical projection device described here.
Figur 5 zeigt eine schematische Draufsicht auf eineFigure 5 shows a schematic plan view of a
Lichtquelle 1 und eine Steuervorrichtung 5 für ein weiteres Ausführungsbeispiel des hier beschriebenen optischen Projektionsgeräts.Light source 1 and a control device 5 for a further embodiment of the optical projection device described here.
Figur 6 zeigt eine schematische Schnittdarstellung entlang der Linie A-A' durch in Verbindung mit Figur 5 beschriebene optische Projektionsgerät.FIG. 6 shows a schematic sectional view along the line A-A 'through an optical projection device described in conjunction with FIG.
In den Ausführungsbeispielen und Figuren sind gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Elemente sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein. Figur 1 zeigt ein hier beschriebenes optisches Projektionsgerät gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer schematischen Perspektivskizze.In the exemplary embodiments and figures, identical or identically acting components are each provided with the same reference numerals. The illustrated elements are not to be considered as true to scale, but individual elements may be exaggerated to better understand. FIG. 1 shows a here described optical projection device according to a first exemplary embodiment in a schematic perspective sketch.
Das optische Projektionsgerät 10 umfasst eine Lichtquelle 1, ein Array von Mikrospiegeln 3 , sowie eine Steuervorrichtung 5, die zur Ansteuerung der Lichtquelle 1 vorgesehen ist.The optical projection device 10 comprises a light source 1, an array of micromirrors 3, and a control device 5, which is provided for driving the light source 1.
Das optische Projektionsgerät 1 projiziert mittels des Arrays von Mikrospiegeln 3 von der Lichtquelle 1 emittiertes Licht auf eine Projektionsfläche (nicht dargestellt) , so dass sich ein Bild 200 ergibt. Das Bild 200 weist eine Länge L2 und eine Breite B2 auf.The optical projection apparatus 1 projects light emitted by the light source 1 onto a projection surface (not shown) by means of the array of micromirrors 3, so that an image 200 results. The image 200 has a length L2 and a width B2.
Figur 2 zeigt in einer schematischen Perspektivskizze einFIG. 2 shows a schematic perspective sketch
Array von Mikrospiegeln 3 wie es in einem Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen optischen Projektionsgeräts zum Einsatz kommt.Array of micromirrors 3 as used in one embodiment of a projection optical device described herein.
Das Array von Mikrospiegeln 3 umfasst eine Vielzahl von Mikrospiegeln 31. Die Mikrospiegel 31 bilden zusammen ein sogenanntes Digital Mirror Device (DMD) . Solche DMDs sind beispielsweise in den Druckschriften US 5,633,755 sowie US 6,323,982 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt, den Aufbau und die Funktion von DMDs betreffend, hiermit durch Rückbezug aufgenommen ist.The array of micromirrors 3 comprises a multiplicity of micromirrors 31. The micromirrors 31 together form a so-called digital mirror device (DMD). Such DMDs are described, for example, in the publications US Pat. No. 5,633,755 and US Pat. No. 6,323,982, the disclosure content of which relating to the structure and function of DMDs is hereby incorporated by reference.
Das Array von Mikrospiegeln 3 stellt im optischen Projektionsgerät 10 einen Lichtmodulator dar. Das Array 3 wird bevorzugt homogen von der Lichtquelle 1 ausgeleuchtet. Das Array 3 moduliert das einfallende Licht, indem jeder Mikrospiegel 31 das auf ihn treffende Licht selektiv entweder aus dem Projektionsgerät 10 hinaus, beispielsweise auf eine Projektionsfläche, oder in das Projektionsgerät hinein, beispielsweise auf einen Absorber, lenkt. Jeder der Mikrospiegel 31 des Arrays 3 weist dazu eine quadratische oder rechteckig geformte Spiegeloberfläche auf. Der Flächeninhalt der Spiegeloberflächen der Mikrospiegel 31 beträgt vorzugsweise zwischen 12 und 25 Quadratmikrometer. Ein Array 3 enthält einige Hunderttausend bis hin zu einigen Millionen Mikrospiegeln 31. Die Spiegeloberflächen der Mikrospiegel 31 bilden gemeinsam die Spiegelfläche 33 des Arrays von Mikrospiegeln 3. Die Spiegelfläche 33 weist eine Breite B3 und eine Länge L3 auf . Jeder Mikrospiegel bildet einen Bildpunkt (Pixel) des projizierten Bildes ab.The array of micromirrors 3 represents a light modulator in the optical projection apparatus 10. The array 3 is preferably illuminated homogeneously by the light source 1. The array 3 modulates the incident light by each micromirror 31, the light incident on him selectively either out of the projection device 10, for example, on a Projection, or into the projection device, for example, on an absorber, steers. Each of the micromirrors 31 of the array 3 has a square or rectangular shaped mirror surface for this purpose. The area of the mirror surfaces of the micromirrors 31 is preferably between 12 and 25 square microns. An array 3 contains a few hundred thousand to a few million micromirrors 31. The mirror surfaces of the micromirrors 31 together form the mirror surface 33 of the array of micromirrors 3. The mirror surface 33 has a width B3 and a length L3. Each micromirror represents one pixel of the projected image.
Jeder Mikrospiegel 31 ist um eine Achse 30, die als Mittelachse durch den Mikrospiegel 31 verläuft, in zweiEach micromirror 31 is in two about an axis 30 that passes through the micromirror 31 as a central axis
Richtungen kippbar. Die Mikrospiegel 31 sind um einen Winkel α in zwei Richtungen um die zugeordnete Kippachse 30 kippbar. Das heißt, die Mikrospiegel 31 sind um die Winkel + α und - α um die Kippachse 30 verkippbar. Typische Kippwinkel sind beispielsweise α gleich zwölf Grad, α gleich vierzehn Grad oder α gleich 23,6 Grad.Tiltable directions. The micromirrors 31 can be tilted by an angle α in two directions about the associated tilting axis 30. That is, the micromirrors 31 can be tilted by the angles + α and -α about the tilting axis 30. Typical tilt angles are, for example, α equal to twelve degrees, α equal to fourteen degrees, or α equal to 23.6 degrees.
Figur 3 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Lichtquelle 1 für ein Ausführungsbeispiel des hier beschriebenen optischen Projektionsgeräts. Die Lichtquelle 1 umfasst ein Array von 2 x 4 Leuchtdiodenchips 20. Jeder Leuchtdiodenchip 20 weist eine erste Hauptfläche 21 auf. Die erste Hauptfläche 21 umfasst die Strahlungsaustrittsfläche 2 und die nicht-emittierende Fläche 3.FIG. 3 shows a schematic plan view of a light source 1 for an exemplary embodiment of the optical projection device described here. The light source 1 comprises an array of 2 × 4 light-emitting diode chips 20. Each light-emitting diode chip 20 has a first main surface 21. The first main surface 21 includes the radiation exit surface 2 and the non-emitting surface 3.
Die Strahlungsaustrittsfläche 2 des Leuchtdiodenchips 20 ist vorzugsweise von rechteckiger, nicht quadratischer Form. Die Strahlungsaustrittsfläche 2 weist eine Breite B4 und eine Länge L4 auf .The radiation exit surface 2 of the light-emitting diode chip 20 is preferably of rectangular, not square shape. The Radiation exit surface 2 has a width B4 and a length L4.
Die nicht-emittierende Fläche 3 ist im in Verbindung mit der Figur 3 beschriebenen Ausführungsbeispiel als Kontaktstelle 4 ausgeführt. Die Kontaktstelle 4 bildet zum Beispiel ein Bondpad zur Drahtkontaktierung des Leuchtdiodenchips 20. Die nicht-emittierende Fläche 3 erstreckt sich über die gesamte Länge der ersten Hauptfläche 21. Die nicht-emittierende Fläche 3 ist als Streifen am Rand der ersten Hauptfläche 21 angeordnet. Die Kontaktstelle 4 des Leuchtdiodenchips 20 ist damit aus der optisch aktiven Chipfläche - das heißt, der Strahlungsaustrittsfläche 2 des Leuchtdiodenchips 20 - herausgezogen. Vorzugsweise ist die Breite der Kontaktstelle 4 kleiner 250 μm, besonders bevorzugt kleiner 150 μm, beispielsweise 138 μm.The non-emitting surface 3 is designed as a contact point 4 in the embodiment described in connection with FIG. The contact pad 4 forms, for example, a bonding pad for wire bonding of the LED chip 20. The non-emitting face 3 extends over the entire length of the first main face 21. The non-emitting face 3 is arranged as a strip on the edge of the first main face 21. The contact point 4 of the light-emitting diode chip 20 is thus pulled out of the optically active chip area-that is, the radiation exit area 2 of the light-emitting diode chip 20. Preferably, the width of the pad 4 is less than 250 microns, more preferably less than 150 microns, for example, 138 microns.
Im Ausführungsbeispiel der Figur 3 ist die nicht-emittierende Fläche 3 durch die Kontaktstelle 4 gebildet, das heißt, die Kontaktstelle 4 ist als Streifen ausgebildet, der sich über die gesamte Breite der ersten Hauptfläche des Leuchtdiodenchips 20 erstreckt.In the embodiment of Figure 3, the non-emissive surface 3 is formed by the contact point 4, that is, the contact point 4 is formed as a strip which extends over the entire width of the first main surface of the LED chip 20.
Die Lichtquelle 1 ist in zwei Gruppen 201 und 202 aufgeteilt. Jeder der Gruppen ist eine separate Primäroptik (nicht dargestellt) nachgeordnet. Das von den Leuchtdiodenchips 2 der Gruppen 201, 202 emittierte Licht wird von den zugeordneten Primäroptiken derart zusammengeführt, dass die Gruppen 201 und 202 eine Leuchtfläche bilden, die so erscheint, als ob die randseitig angeordneten, einander zugewandten Leuchtdiodenchips 20 der beiden Gruppen 201 und 202 einen Abstand null voneinander haben. Alternativ ist es auch möglich, dass die Leuchtdiodenchips 20 der Lichtquelle 1 nicht in verschiedene Gruppen unterteilt sind. Die Strahlungsaustrittsflächen 2 sowie die Abstände Dl, D2 zwischen den einzelnen Leuchtdiodenchips 20 sind dann so dimensioniert, dass sich eine Leuchtfläche 22 der Lichtquelle 1 ergibt, die die gewünschte Länge Ll und die gewünschte Breite Bl aufweist.The light source 1 is divided into two groups 201 and 202. Each of the groups is subordinate to a separate primary optics (not shown). The light emitted by the light-emitting diode chips 2 of the groups 201, 202 is combined by the associated primary optics in such a way that the groups 201 and 202 form a light-emitting surface which appears as if the light-emitting diode chips 20 of the two groups 201 and 202 arranged at the edge are facing each other have a distance of zero from each other. Alternatively, it is also possible that the light-emitting diode chips 20 of the light source 1 are not subdivided into different groups. The radiation exit surfaces 2 and the distances Dl, D2 between the individual light-emitting diode chips 20 are then dimensioned so that a luminous surface 22 of the light source 1 results, which has the desired length Ll and the desired width Bl.
In horizontaler Richtung haben die Leuchtdiodenchips 2 einer Gruppe einen Abstand Dl voneinander. In vertikaler Richtung haben die Leuchtdiodenchips 2 einer Gruppe einen Abstand D2 voneinander. Die Leuchtfläche 22 der Lichtquelle 1 ist aus den Strahlungsaustrittsflächen 2 und den Abständen Dl, D2 zwischen den Leuchtdiodenchips 20 zusammengesetzt.In the horizontal direction, the LED chips 2 of a group have a distance Dl from each other. In the vertical direction, the LED chips 2 of a group have a distance D2 from each other. The luminous area 22 of the light source 1 is composed of the radiation exit areas 2 and the distances D 1, D 2 between the light-emitting diode chips 20.
Die Leuchtfläche 22 weist eine Breite Bl auf, die sich im Ausführungsbeispiel der Figur 3 zu zweimal der Breite der Strahlungsaustrittsfläche B4 plus dem Abstand D2 der Leuchtdiodenchips 20 in vertikaler Richtung ergibt. Die Leuchtfläche 22 der Lichtquelle 1 weist eine Länge Ll auf, die sich im Ausführungsbeispiel der Figur 3 zu viermal der Länge L4 der Strahlungsaustrittsfläche 2 plus zweimal den Abstand Dl zwischen den Leuchtdiodenchips 20 in horizontaler Richtung berechnet .The luminous area 22 has a width Bl which, in the exemplary embodiment of FIG. 3, is twice the width of the radiation exit area B4 plus the distance D2 of the light-emitting diode chips 20 in the vertical direction. The luminous area 22 of the light source 1 has a length L1, which in the exemplary embodiment of FIG. 3 is calculated to be four times the length L4 of the radiation exit area 2 plus twice the distance D1 between the light-emitting diode chips 20 in the horizontal direction.
Beispielsweise weist das optische Projektionsgerät ein Array von Mikrospiegeln 3 mit einer Spiegelfläche 33 auf, deren Länge L3 18,68 Millimeter und deren Breite B3 10,51 Millimeter beträgt. Die Spiegelfläche weist damit ein Seitenverhältnis L3 zu B3 von circa sechzehn zu neun auf. In diesem Beispiel beträgt der Kippwinkel α gleich zwölf Grad. Die Leuchtfläche 22 der Lichtquelle 1 ist dann bevorzugt derart an die Spiegelfläche 33 des Arrays von Mikrospiegeln 3 angepasst, dass die Länge der Leuchtfläche Ll = L3 * sin(α) ungefähr 3,88 ist. Die Breite Bl der Leuchtfläche ist dann vorzugsweise Bl = B3 * sin(α) ungefähr 2,19. EineFor example, the optical projection device has an array of micromirrors 3 with a mirror surface 33 whose length L3 is 18.68 millimeters and whose width B3 is 10.51 millimeters. The mirror surface thus has an aspect ratio L3 to B3 of approximately sixteen to nine. In this example, the tilt angle α is equal to twelve degrees. The luminous area 22 of the light source 1 is then preferably adapted to the mirror surface 33 of the array of micromirrors 3 such that the length of the luminous area L 1 = L 3 * sin (α) is approximately 3.88. The width Bl of the luminous area is then preferably Bl = B3 * sin (α) approximately 2.19. A
Lichtquelle mit einer derart dimensionierten Leuchtfläche hat eine Leuchtfläche, die dem Etendue der Spiegelfläche 33 des Arrays von Mikrospiegeln 3 entspricht. Eine solche Dimensionierung kann beispielsweise durch die Wahl der Abstände Dl, D2 gleich 0,075 Millimeter, Länge L4 der Strahlungsaustrittsfläche 2 gleich 0,933 Millimeter und Breite B4 gleich 1,057 Millimeter erreicht sein. Das Seitenverhältnis der Leuchtfläche Ll zu Bl ist dann in etwa sechzehn zu neun.The light source with such a dimensioned luminous area has a luminous area that corresponds to the etendue of the mirror surface 33 of the array of micromirrors 3. Such a dimensioning can be achieved, for example, by the choice of the distances D1, D2 equal to 0.075 millimeters, length L4 of the radiation exit area 2 equal to 0.933 millimeters and width B4 equal to 1.057 millimeters. The aspect ratio of the luminous area Ll to Bl is then approximately sixteen to nine.
Im Vergleich dazu ergibt sich für eine Lichtquelle mit 2 x 4 Leuchtdiodenchips, die jeweils eine Breite B4 der Strahlungsaustrittsfläche 2 von einem Millimeter und eine Länge L4 der Strahlungsaustrittsfläche 2 von einem Millimeter aufweisen sowie Abstände Dl, D2 von 0,1 Millimeter zueinander aufweisen, eine Länge Ll der Leuchtfläche 22 von 4,3 Millimeter und eine Breite Bl der Leuchtfläche 22 von 2,1 Millimeter. Für eine solche Lichtquelle sind entlang einer ersten Achse nur neunzig Prozent der Leuchtfläche der Lichtquelle 1 auf der Spiegelfläche 33 genutzt. In Richtung einer zweiten - zur ersten orthogonalen - Achse fehlen fünf Prozent.In comparison, results for a light source with 2 x 4 LED chips, each having a width B4 of the radiation exit surface 2 of one millimeter and a length L4 of the radiation exit surface 2 of one millimeter and have distances Dl, D2 of 0.1 millimeters to each other, a Length Ll of the luminous area 22 of 4.3 millimeters and a width Bl of the luminous area 22 of 2.1 millimeters. For such a light source, only ninety percent of the luminous area of the light source 1 on the mirror surface 33 are used along a first axis. In the direction of a second - to the first orthogonal - axis missing five percent.
Figur 4 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Lichtquelle für ein weiteres Ausführungsbeispiel des hier beschriebenen optischen Projektionsgeräts. Im Gegensatz zum in Verbindung mit der Figur 3 beschriebenen Ausführungsbeispiel weist die nicht-emittierende Fläche 3 der Leuchtdiodenchips 20 eine Kontaktstelle 4 auf, die sich nicht über die gesamte Länge des Leuchtdiodenchips 20 erstreckt. Die Kontaktfläche 4 weist also eine geringere Ausdehnung als die nicht-emittierende Fläche 3 auf. Die Lichtquelle 1 ist durch ein Array von 2 x 6 Leuchtdiodenchips 20 gebildet. Die Leuchtdiodenchips 20 sind in zwei Gruppen 201, 202 unterteilt, die wie oben beschrieben voneinander einen Abstand von null aufweisen.FIG. 4 shows a schematic plan view of a light source for a further exemplary embodiment of the optical projection device described here. In contrast to the embodiment described in connection with the figure 3, the non-emitting surface 3 of the LED chip 20 on a pad 4, which does not extend over the entire length of the LED chip 20. The contact surface 4 thus has a smaller extent than the non-emitting surface 3. The light source 1 is formed by an array of 2 × 6 light-emitting diode chips 20. The light-emitting diode chips 20 are subdivided into two groups 201, 202, which have a distance of zero from one another, as described above.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist das optische Projektionsgerät ein Array von Mikrospiegeln 3 mit einer Spiegelfläche 33 auf, deren Länge L3 11,14 Millimeter und deren Breite B3 7,43 Millimeter beträgt. Die Spiegelfläche weist damit ein Seitenverhältnis L3 zu B3 von circa drei zu zwei auf . In diesem Beispiel beträgt der Kippwinkel α gleich 23,6 Grad.In a further embodiment, the optical projection device has an array of micromirrors 3 with a mirror surface 33 whose length L3 is 11.14 millimeters and whose width B3 is 7.43 millimeters. The mirror surface thus has an aspect ratio L3 to B3 of approximately three to two. In this example, the tilt angle α is equal to 23.6 degrees.
Die Leuchtfläche 22 der Lichtquelle 1 ist dann bevorzugt derart an die Spiegelfläche 33 des Arrays von Mikrospiegeln 3 angepasst, dass die Länge der LeuchtflächeThe luminous area 22 of the light source 1 is then preferably adapted to the mirror surface 33 of the array of micromirrors 3 such that the length of the luminous area
Ll = L3 * sin(α) = 4,46 mmLl = L3 * sin (α) = 4.46 mm
ist. Die Breite Bl der Leuchtfläche ist dann vorzugsweiseis. The width Bl of the luminous area is then preferred
Bl = B3 * sin(α) = 2,97 mm.Bl = B3 * sin (α) = 2.97 mm.
Eine Lichtquelle mit einer derart dimensionierten Leuchtfläche hat eine Leuchtfläche, die dem Etendue der Spiegelfläche 33 des Arrays von Mikrospiegeln 3 entspricht. Eine solche Dimensionierung kann beispielsweise durch folgende Anordnungen der Leuchtdiodenchips 20 erreicht werden: Zwei Gruppen von je 3 Zeilen x 2 Spalten von Leuchtdiodenchips 20 mit:A light source with such a dimensioned luminous area has a luminous area which corresponds to the etendue of the mirror surface 33 of the array of micromirrors 3. Such a dimensioning can be achieved, for example, by the following arrangements of the LED chips 20: Two groups of 3 rows x 2 columns of LED chips 20 with:
Dl=D2=0,075 mm B4=0,94 mm L4=l,0775 mm.Dl = D2 = 0.075 mm B4 = 0.94 mm L4 = l, 0775 mm.
Zwei Gruppen von je 2 x 2 Leuchtdiodenchips 20 mit:Two groups of 2 x 2 light-emitting diode chips 20 each with:
Dl=D2=0,075 mm 134=1,447 mm L4=l,0775 mm.Dl = D2 = 0.075 mm 134 = 1.477 mm L4 = 1, 0775 mm.
Sechs einzelne Leuchtdiodenchips 20 in einer 2x3Six individual light-emitting diode chips 20 in a 2x3
Anordnung, wobei jedem Leuchtdiodenchip eine Primäroptik nachgeordnet ist, so dass der optische Abstand zwischen den Leuchtdiodenchips gleich Null ist, mit:Arrangement, wherein each LED chip is followed by a primary optics, so that the optical distance between the LED chips is equal to zero, with:
B4=l,485 mm L4=l,48δ mm.B4 = l, 485 mm L4 = l, 48δ mm.
Figur 5 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Lichtquelle 1 und eine Steuervorrichtung 5 für ein weiteres Ausführungsbeispiel des hier beschriebenen optischenFIG. 5 shows a schematic plan view of a light source 1 and a control device 5 for a further exemplary embodiment of the optical described here
Projektionsgeräts. Die Steuervorrichtung 5 ist vorzugsweise geeignet, im Betrieb der Lichtquelle alle Leuchtdiodenchips 20 der Lichtquelle gemeinsam anzusteuern und zu betreiben. Ferner ist die Steuervorrichtung 5 geeignet, im Betrieb der Lichtquelle 1 nur einen Teil der Leuchtdiodenchips 20 zu betreiben. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung 5 geeignet sein, in diesem Fall nur die acht Leuchtdiodenchips 20 der Gruppe 203 zu bestromen. Die vier Leuchtdiodenchips 20 der Gruppe 204 bleiben dann unbestromt. Auf diese Weise kann mittels der Steuervorrichtung die Größe der Leuchtfläche 22 der Lichtquelle 1 verringert werden. So kann beispielsweise zwischen einem ersten Seitenverhältnis Ll zu Bl gleich sechzehn zu neun und einem zweiten Seitenverhältnis Ll zu Bl gleich drei zu zwei umgeschaltet werden.Projection device. The control device 5 is preferably suitable for jointly controlling and operating all light-emitting diode chips 20 of the light source during operation of the light source. Furthermore, the control device 5 is suitable for operating only part of the light-emitting diode chips 20 during operation of the light source 1. For example, the control device 5 may be suitable, in this case, to power only the eight light-emitting diode chips 20 of the group 203. The four light-emitting diode chips 20 the group 204 then remain unpowered. In this way, the size of the luminous area 22 of the light source 1 can be reduced by means of the control device. For example, between a first aspect ratio L1 to B1 equal to sixteen to nine and a second aspect ratio L1 to B1 equal to three to two can be switched.
Zur Verbindung der Leuchtdiodenchips 20 der Lichtquelle 1 mit der Steuervorrichtung 5 können Leuchtdiodenchips 20 und Steuervorrichtung 5 beispielsweise auf einen gemeinsamenTo connect the light-emitting diode chips 20 of the light source 1 to the control device 5, light-emitting diode chips 20 and control device 5 can be connected, for example, to a common light source
Anschlussträger 50 aufgebracht sein. Der Anschlussträger 50 ist zum Beispiel als Metallkernplatine ausgeführt, die Leiterbahnen aufweist, welche die Steuervorrichtung 5 mit den Leuchtdiodenchips 20 verbindet.Connection carrier 50 may be applied. The connection carrier 50 is embodied, for example, as a metal-core board which has conductor tracks which connect the control device 5 to the light-emitting diode chips 20.
Figur 6 zeigt eine schematische Schnittdarstellung entlang der Linie A-A' durch in Verbindung mit Figur 5 beschriebene optische Projektionsgerät.FIG. 6 shows a schematic sectional view along the line A-A 'through an optical projection device described in conjunction with FIG.
Jeder Gruppe 201, 202 von Leuchtdiodenchips 20 ist eineEach group 201, 202 of LED chips 20 is a
Primäroptik 400 nachgeordnet. Die Strahlungsaustrittsflächen 401 der Primäroptiken 400 sind zusammengeführt, so dass der optische Abstand zwischen den Gruppen 201, 202 gleich Null ist.Subsequent to primary optics 400. The radiation exit surfaces 401 of the primary optics 400 are merged so that the optical distance between the groups 201, 202 is zero.
Die Primäroptik 400 kann zumindest stellenweise nach Art eines der folgenden optischen Grundelemente gebildet sein: zusammengesetzter parabolischer Konzentrator (CPC - Compound Parabolic Concentrator) , zusammengesetzter elliptischer Konzentrator (CEC - Compound Elliptic Concentrator) , zusammengesetzter hyperbolischer Konzentrator (CHC - Compound Hyperbolic Concentrator) . Die Seitenflächen 402 der Primäroptik 400 sind dann zumindest stellenweise nach Art eines dieser optischen Grundelemente gebildet.The primary optic 400 may be formed, at least in places, in the manner of one of the following basic optical elements: Compound Parabolic Concentrator (CPC), Compound Elliptic Concentrator (CEC), Compound Hyperbolic Concentrator (CHC). The side surfaces 402 of Primary optics 400 are then formed at least in places in the manner of one of these optical basic elements.
Ferner ist es möglich, dass die Primäroptik 400 zumindest stellenweise nach Art eines Kegelstumpfs oder einesFurther, it is possible that the primary optics 400 at least in places in the manner of a truncated cone or a
Pyramidenstumpfs geformt ist, der sich zur Lichtquelle hin verjüngt .Truncated pyramid is formed, which tapers towards the light source.
Die Primäroptik 400 kann in all diesen Ausgestaltungen als Vollkörper ausgebildet sein. In diesem Fall findet eineThe primary optics 400 may be formed in all these embodiments as a solid body. In this case finds one
Führung von elektromagnetischer Strahlung in der Primäroptik 400 zumindest teilweise mittels Totalreflexion an ihren Seitenflächen 402 statt. Zusätzlich kann die Oberfläche des Vollkörpers zumindest stellenweise mit einem reflektierenden Material beschichtet sein.Guiding electromagnetic radiation in the primary optics 400 at least partially by means of total reflection at their side surfaces 402 instead. In addition, the surface of the solid body may be coated at least in places with a reflective material.
Ferner ist es möglich, dass die Primäroptik 400 als Hohlkörper ausgebildet ist, dessen Innenflächen reflektierend ausgestaltet sind. Zum Beispiel sind die Innenflächen der Primäroptik 400 dann mit einem Metall reflektierend beschichtet.Further, it is possible that the primary optics 400 is formed as a hollow body whose inner surfaces are designed to be reflective. For example, the inner surfaces of the primary optics 400 are then coated with a metal reflective coating.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination vonThe invention is not limited by the description with reference to the embodiments. Rather, the invention includes every new feature as well as any combination of
Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.Characteristics, which in particular includes any combination of features in the claims, even if this feature or this combination is not explicitly stated in the patent claims or embodiments.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2006 045 440.5 deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. This patent application claims the priority of German Patent Application 10 2006 045 440.5 the disclosure of which is hereby incorporated by reference.

Claims

Patentansprüche claims
1. Optisches Projektionsgerät, mit einer Lichtquelle (1) umfassend zumindest zwei Leuchtdiodenchips (20) , wobei die Lichtquelle (1) eine Leuchtfläche (22) aufweist, die sich aus den Strahlungsaustrittsflächen (2) der im Betrieb der Lichtquelle (1) bestromten Leuchtdiodenchips (20) der Lichtquelle (1) und den optischen Abständen ' (Dl, D2) zwischen den Strahlungsaustrittsflächen (2) der bestromten Leuchtdiodenchips (20) zusammensetzt und bei der die Leuchtfläche (22) ein erstes Seitenverhältnis aus der Länge (Ll) der Leuchtfläche (22) zur Breite (Bl) der Leuchtfläche (22) aufweist, wobei - das Projektionsgerät zur Darstellung eines Bildes (200) mit einem zweiten Seitenverhältnis aus der Länge (L2) des Bildes zur Breite (B2) des Bildes vorgesehen ist, und das erste (Ll: Bl) und das zweite Seitenverhältnis (L2:B2) aneinander angepasst sind.1. Optical projection apparatus, comprising a light source (1) comprising at least two light-emitting diode chips (20), wherein the light source (1) has a luminous surface (22), which consists of the radiation exit surfaces (2) of the light-emitting diode chips energized during operation of the light source (1) (20) of the light source (1) and the optical distances' (Dl, D2) between the radiation exit surfaces (2) of the energized LED chips (20) and wherein the luminous area (22) a first aspect ratio of the length (Ll) of the luminous area (22) to the width (Bl) of the luminous surface (22), wherein - the projection device for displaying an image (200) with a second aspect ratio of the length (L2) of the image to the width (B2) of the image is provided, and first (Ll: Bl) and the second aspect ratio (L2: B2) are matched to each other.
2. Optisches Projektionsgerät, mit einer Lichtquelle (1) umfassend genau einen Leuchtdiodenchip (20) , wobei die Lichtquelle (1) eine Leuchtfläche (22) aufweist, die durch die Strahlungsaustrittsflächen (2) des Leuchtdiodenchips (20) gebildet ist und bei der die Leuchtfläche (22) ein erstes Seitenverhältnis aus der Länge (Ll) der Leuchtfläche (22) zur Breite (Bl) der Leuchtfläche (22) aufweist, wobei das Projektionsgerät zur Darstellung eines Bildes (200) mit einem zweiten Seitenverhältnis aus der Länge (L2) des Bildes zur Breite (B2) des Bildes vorgesehen ist, und das erste (Ll: Bl) und das zweite Seitenverhältnis (L2:B2) aneinander angepasst sind. 2. Optical projection device, comprising a light source (1) comprising exactly one LED chip (20), wherein the light source (1) has a luminous surface (22) formed by the radiation exit surfaces (2) of the LED chip (20) and wherein the Luminous surface (22) has a first aspect ratio of the length (Ll) of the luminous surface (22) to the width (Bl) of the luminous surface (22), wherein the projection device for displaying an image (200) with a second aspect ratio of the length (L2) of the image to the width (B2) of the image, and the first (L1: B1) and the second aspect ratio (L2: B2) are matched to each other.
3. Optisches Projektionsgerät nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, bei dem das erste Seitenverhältnis (Ll: Bl) in etwa gleich dem zweiten Seitenverhältnis (L2:B2) ist.3. An optical projection apparatus according to at least one of the preceding claims, wherein the first aspect ratio (Ll: Bl) is approximately equal to the second aspect ratio (L2: B2).
4. Optisches Projektionsgerät nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, bei dem das erste Seitenverhältnis (Ll: Bl) in etwa 16:9 beträgt.4. An optical projection apparatus according to at least one of the preceding claims, wherein the first aspect ratio (Ll: Bl) is approximately 16: 9.
5. Optisches Projektionsgerät nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, bei dem das erste Seitenverhältnis (Ll: Bl) in etwa 3:2 beträgt.5. An optical projection apparatus according to at least one of the preceding claims, wherein the first aspect ratio (Ll: Bl) is approximately 3: 2.
6. Optisches Projektionsgerät nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche mit einem Array (3) von Mikrospiegeln (31) , das eine Spiegelfläche (33) mit einem dritten Seitenverhältnis6. Optical projection apparatus according to at least one of the preceding claims with an array (3) of micromirrors (31) having a mirror surface (33) with a third aspect ratio
(L3:B3) aus Länge (L3) der Spiegelfläche (33) zur Breite (B3) der Spiegelfläche (33) aufweist, wobei das dritte Seitenverhältnis (L3:B3) und das ersten Seitenverhältnis (Ll:Bl) aneinander angepasst sind.(L3: B3) of length (L3) of the mirror surface (33) to the width (B3) of the mirror surface (33), wherein the third aspect ratio (L3: B3) and the first aspect ratio (Ll: Bl) are matched.
7. Optisches Projektionsgerät nach dem vorherigen Anspruch, bei dem das dritte Seitenverhältnis (L3:B3) in etwa gleich dem ersten Seitenverhältnis (Ll: Bl) ist.7. An optical projection apparatus according to the preceding claim, wherein the third aspect ratio (L3: B3) is approximately equal to the first aspect ratio (Ll: Bl).
8. Optisches Projektionsgerät nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, bei dem zumindest ein Leuchtdiodenchip (20) der Lichtquelle (1) eine rechteckige, nicht-quadratische Strahlungsaustrittsfläche aufweist .8. Optical projection device according to at least one of the preceding claims, in which at least one light-emitting diode chip (20) of the light source (1) has a rectangular, non-square radiation exit surface.
9. Optisches Projektionsgerät nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, bei dem zumindest ein Leuchtdiodenchip (20) der Lichtquelle eine erste Hauptfläche (21) aufweist, wobei die erste Hauptfläche (21) die Strahlungsaustrittsfläche (2) des Leuchtdiodenchips (20) und eine nicht- emittierende Fläche (3) umfasst, durch die im Betrieb des Leuchtdiodenchips (20) keine elektromagnetische Strahlung tritt.9. Optical projection apparatus according to claim 1, wherein at least one light-emitting diode chip of the light source has a first main area, wherein the first main area is the radiation exit area of the light-emitting diode chip and a non-conductive area. emissive surface (3) through which no electromagnetic radiation occurs during operation of the light-emitting diode chip (20).
10. Optisches Projektionsgerät nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die nicht-emittierende Fläche (3) eine Kontaktstelle (4) umfasst.10. An optical projection apparatus according to at least one of the preceding claims, wherein the non-emitting surface (3) comprises a contact point (4).
11. Optisches Projektionsgerät nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, bei dem sich zumindest bei einem der Leuchtdiodenchips11. Optical projection device according to at least one of the preceding claims, wherein at least one of the LED chips
(20) der Lichtquelle (1) die nicht-emittierende Fläche (3) über die gesamte Breite (B4) der ersten Hauptfläche (21) erstreckt.(20) of the light source (1) extends the non-emissive surface (3) over the entire width (B4) of the first major surface (21).
12. Optisches Projektionsgerät nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, bei dem sich zumindest bei einem der Leuchtdiodenchips (20) der Lichtquelle (1) die nicht-emittierende Fläche12. An optical projection apparatus according to at least one of the preceding claims, wherein at least one of the light-emitting diode chips (20) of the light source (1), the non-emitting surface
(3) über die gesamte Länge (L4) der ersten Hauptfläche(3) over the entire length (L4) of the first major surface
(21) erstreckt. (21) extends.
13. Optisches Projektionsgerät nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, bei dem zumindest einer der Leuchtdiodenchips (20) der Lichtquelle (1) ein Dünnfilmleuchtdiodenchip ist.13. Optical projection apparatus according to at least one of the preceding claims, in which at least one of the light-emitting diode chips (20) of the light source (1) is a thin-film light-emitting diode chip.
14. Optisches Projektionsgerät nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche mit einer Steuervorrichtung (5) , die zur Einstellung des ersten Seitenverhältnisses (Ll: Bl) vorgesehen ist.14. An optical projection apparatus according to at least one of the preceding claims with a control device (5), which is provided for setting the first aspect ratio (Ll: Bl).
15. Optisches Projektionsgerät nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die Steuervorrichtung (1) vorgesehen ist, die Zahl der im Betrieb des Projektionsgeräts bestromten Leuchtdiodenchips (20) der Lichtquelle (1) einzustellen.15. An optical projection apparatus according to the preceding claim, wherein the control device (1) is provided to adjust the number of energized during operation of the projection device LED chips (20) of the light source (1).
16. Leuchtdiodenchip, insbesondere für ein optisches Projektionsgerät, mit einer ersten Hauptfläche (21) , die eine Strahlungsaustrittsfläche (2) des Leuchtdiodenchips16. LED chip, in particular for an optical projection device, with a first main surface (21) having a radiation exit surface (2) of the LED chip
(20) und eine nicht-emittierende Fläche (3) umfasst, durch die im Betrieb des Leuchtdiodenchips (20) keine elektromagnetische Strahlung tritt, wobei die Strahlungsaustrittsfläche eine rechteckige, nicht quadratische Form aufweist und wobei sich die nicht-emittierende Fläche (3) über die gesamte Länge der ersten Hauptfläche (21) oder die gesamte Breite der ersten Hauptfläche (21) erstreckt. (20) and a non-emitting surface (3) through which no electromagnetic radiation occurs during operation of the light-emitting diode chip (20), wherein the radiation exit surface has a rectangular, non-square shape and wherein the non-emitting surface (3) the entire length of the first major surface (21) or the entire width of the first major surface (21) extends.
PCT/DE2007/001715 2006-09-26 2007-09-21 Optical projection device WO2008040308A1 (en)

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