WO2017129409A1 - Leuchtvorrichtung - Google Patents

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WO2017129409A1 PCT/EP2017/050537 EP2017050537W WO2017129409A1 WO 2017129409 A1 WO2017129409 A1 WO 2017129409A1 EP 2017050537 W EP2017050537 W EP 2017050537W WO 2017129409 A1 WO2017129409 A1 WO 2017129409A1
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Ulrich Streppel
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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    • G03B2215/0592—Diffusors, filters or refraction means installed in front of light emitter

Definitions

  • the invention relates to a lighting device with a plurality of semiconductor light sources.
  • the invention further relates to a mobile device with such a lighting device.
  • Mobile devices such as cell phones may have flashlights based on LEDs (Light Emitting Diode).
  • LEDs Light Emitting Diode
  • Such lighting devices can be designed to be able to adjust the color temperature of the producible white light. This can be achieved by installing emitters for emitting different white light radiations, which are individually controlled during operation.
  • each emitter has its own appearance. This is associated with a large distance between the emitter and in hotels ⁇ sen a large external dimension of a light emitting device. Furthermore, due to the large spacing of the LED light sources provided with single optics, color shadows may appear in the far field.
  • the single lens can stunning ⁇ promising the appearance and the design of the associated mobile device.
  • the object of the present invention is to provide an improved lighting device and a mobile device with egg ⁇ ner such lighting device.
  • a lighting device is proposed.
  • the lighting device usually has a plurality of semiconductor light sources.
  • the semiconductor light sources are designed to generate different light radiations.
  • the lighting device furthermore has an optical element arranged downstream of the semiconductor light sources.
  • the opti cal ⁇ element has a structure of truncated pyramids on a side facing away the semiconductor light sources side.
  • a common radiation-transmissive opti ⁇ cal element for the multiple semiconductor light sources is used instead of Einzelopttiken.
  • the semiconductor light sources, of which the lighting device can have at least two can be arranged at a small distance from one another.
  • the lighting device can be realized with small outer dimensions.
  • the use of the ge ⁇ common optical element allows a homogeneous appearance of the lighting device.
  • the optical element On a side facing away from the semiconductor light sources, the optical element has a structure of truncated pyramids.
  • the different light radiations emitted by the semiconductor light sources can be optically imaged together with the aid of this structure.
  • the different light radiations can be superimposed, and the lighting device can emit a mixed radiation with a predetermined emission characteristic.
  • the superimposition of the different light radiations is associated with a color mixture.
  • the mixed functionality of the optical element based on the fact that the light emitted by the individual truncated pyramids radiation components can be radiated in each case in the same target or imaging ⁇ area.
  • the truncated pyramids similar to lenses, can cause light bundling.
  • the structure of truncated pyramids can cause a partial back reflection of radiation. Of the back-reflected radiation component can be reflected again and diffused, and thereby emitted in mixed form again in the direction of the optical element. Due to the mixing functionality of the influence of Gege ⁇ ben scheme such as asymmetries in the arrangement of the semiconductor light sources or asymmetries in the Lichtabstrah- can development of the individual semiconductor light sources can be suppressed. As a result, the light emission of the light emitting device can be done with a high degree of homogeneity, and can
  • Occurrence of color shadows in the far field can be avoided. This effect can be favored by small distances of the semiconductor light sources.
  • the feature size and shape of the optical element may be matched to the size of the semiconductor light sources.
  • the semiconductor light sources of the lighting device are individually, so independently and separately controlled. In this way it is possible to flexibly adjust the color or hue of the entire mixed radiation emitted by the lighting device by a corresponding control of the semiconductor light sources.
  • the optical element which may also be referred to as micro-optics or micro-optics ⁇ structured may be formed from a transparent plastic material. Also possible is an embodiment of a glass material. Furthermore, the optical element may be manufactured by a molding process such as injection molding.
  • the lighting device can be designed to illuminate a rectangular target area. Here, take place from ⁇ illumination at a first and a second image angle.
  • the first angle of view can be a horizontal angle of view.
  • the second angle of view can be a vertical angle of view be. In this connection, the following embodiments may also be used.
  • the Pyramidenstümpf on four side surfaces are arranged in egg nem regular rectangular grid. This makes it possible to achieve a quadrant symmetrical light emission, so that a rectangular target area can be homogeneously illuminated.
  • the truncated pyramids may further have a rectangular surface and a rectangular surface. Also, adjacent truncated pyramids can face each other with their side surfaces.
  • transitions between the side surfaces of the truncated pyramids and also between the side surfaces and the top surface may be rounded. This allows the truncated pyramids identify an additional or enhanced lens effect, which favors a homogeneous light emission.
  • the rounded transitions may have a radius of 50ym. It is also possible that the entire top surface of the truncated pyramids is rounded out forms.
  • the truncated pyramids of the optical element can be arranged directly adjacent to each other, so that a dense arrangement of truncated pyramids is present.
  • the Transitions between side surfaces of adjacent truncated pyramids may also be rounded.
  • the truncated pyramids of the optical element are straight truncated pyramids with four tra ⁇ pezförmigen side surfaces, a rectangular top surface and a rectangular base. Furthermore, the truncated pyramids have a first and a second pyramid angle, which are based on an inclination of the side surfaces with respect to a connecting path of centers of the base and un refer to the top surface. In this case have two opposing side surfaces of the truncated pyramids the first Pyra ⁇ midenwinkel and two other opposing sides ⁇ surfaces of the truncated pyramids on the second pyramid angle.
  • the pyramid angles are linked to the above image angles as follows:
  • the semiconductor light sources have a width B in a range of 0.5mm to 2mm, and is a term vordersei- width D of the truncated pyramids with the width B of the semi-conductor light sources according ⁇
  • a height H of the truncated pyramids is linked to the width B of the semiconductor light sources as follows:
  • the homogeneous illumination of a rectangular target area can, according to a further embodiment, be promoted in that the plurality of semiconductor light sources are arranged in a rectangular symmetry. In this case, the semiconductor light sources may be positioned in a rectangular arrangement or in a rectangular grid.
  • the lighting device may, for example, be realized with four semiconductor light sources arranged at four corner points of an imaginary rectangle. It is also an embodiment of the lighting device with, for example three at three corners of an imaginary rectangle is arrange ⁇ th semiconductor light sources, so that a vertex of the imaginary rectangle is not occupied.
  • the plurality of semiconductor light sources may, for example, have a rectangular or square contour.
  • a distance between adjacent semiconductor light sources is at most 0.1 mm. This also includes an embodiment in which semiconductor light sources directly adjoin one another. In this way, a homogeneous light emission can be promoted.
  • the lighting device may, for example, be a flashlight, and be designed to emit white light radiation.
  • the following embodiment may be considered.
  • the plurality of semiconductor light sources are or at least part of the plurality
  • the lighting device can emit white light radiation, which is formed by superimposing the individual white light beams of the semiconductor light sources.
  • the whiteness of the entire light radiation emitted by the lighting device can be adjusted by suitably controlling the semiconductor light sources.
  • the lighting device may for example comprise three semiconductor light sources, which are designed to emit cold white, neutral white and warm white light radiation.
  • the plurality of semiconductor light sources or at least a portion of the plurality of semiconductor light sources may each comprise a radiation-emitting semiconductor chip and a conversion element arranged on the semiconductor chip for radiation conversion.
  • the semiconductor chip may be a light-emitting diode chip or LED chip.
  • the conversion element can comprise at least one suitable phosphor aufwei ⁇ sen.
  • the semiconductor chip can produce a primary light radiation which version elements with the aid of the associated con- in one or more secondary Shafts of Light ⁇ lungs can be converted.
  • Light radiation a corresponding mixed radiation can be generated.
  • the above configuration may be applied to the above-described semiconductor light sources for generating white light radiation.
  • the semiconductor chip of a light source for generating a blue primary radiation and the associated conversion element for generating a yellow secondary radiation can be formed, which can be superposed to a white light radiation.
  • Different whites of the light sources can be realized by different configurations of the conversion elements.
  • one of the plurality of semiconductor light sources is designed to generate an infrared light radiation.
  • This embodiment can, for example be used to realize a distance measurement.
  • the infrared light source can be formed by a Strahlungse ⁇ mittierenden semiconductor chip without conversion element.
  • the lighting device may comprise, in addition to the plurality of semiconductor light sources and the micro-optics with the structure of truncated pyramids, at least one further component, so that a corresponding housing may be present.
  • at least one reflective or highly reflective housing material can be used in order to achieve the above-described reflection and scattering of the radiation component reflected back from the micro-optics. Possible embodiments are described below.
  • the lighting device has a carrier on which the semiconductor light sources are arranged.
  • the carrier may have electrical conductor structures, with which the semiconductor light sources are electrically connected, so that they can be ver ⁇ provides electrical energy.
  • the interconnection of the semiconductor light sources may in this case be designed such that the semiconductor light sources can be individually controlled as indicated above.
  • the carrier may be, for example, a printed circuit board.
  • the carrier has a reflective layer on the side of the semiconductor light sources.
  • the reflective layer may be, for example, a layer of a matrix material having reflective or scattering particles embedded therein.
  • Other embodiments are also possible, for example a design as a reflective solder-stop coating or as a reflective film.
  • the semiconductor light sources can also be designed to achieve a high reflectivity in order to favor the reflection and scattering of the reflected radiation component .
  • the semiconductor light sources or their semiconductor chips can have an internal mirror layer.
  • the lighting device has a radiation-permeable cover, with which the side of the optical element facing away from the semiconductor light sources is covered. In this way, the structure of truncated pyramids can be reliably protected from external influences.
  • the cover may be formed of a transparent plastic material.
  • the lighting device has a holding device. The holding device serves to hold the optical element and / or to hold the cover.
  • the holding device may have a frame-shaped enclosing shape. Furthermore, the holding device can be arranged on the carrier described above.
  • the following embodiments may also be considered for the lighting device and its optical element.
  • the optical element may have a circular contour. Also possible is an embodiment of the optical element with a rectangular or square contour.
  • the above-mentioned components, such as the cover and the holding device can be designed to be matched thereto.
  • the structure of truncated pyramids may be present in a structural region of the optical element.
  • the structure region can have a contour that corresponds to the contour of the optical element and that is smaller in comparison to the contour of the optical element.
  • the optical element on the side facing away from the semiconductor light sources have a planar area surrounding the structural area. This area, together with the side edge of the op- table element, for attaching the optical element to another component, for example, the above-mentioned cover or the holding device can be used.
  • the optical element has a rectangular structural area, in which the structure is arranged from truncated pyramids.
  • the Strukturbe ⁇ rich region and the light source are from the lateral dimensionally equal or substantially equal.
  • optical element or the optically active structure region of the optical element in which the structure is composed of truncated pyramids as large or substantially as large as the light source region comprising the semiconductor light sources.
  • the optical element may be formed with relatively small lateral dimensions.
  • the entire lighting device can be realized with relatively small outer dimensions and thus with a compact and space-saving design. This be ⁇ annet the possible use of the lighting device in egg nem mobile device, as explained further below.
  • the structure area can overlap located in the light source area. If the structure region and the light source region are substantially the same size, the structure region can be larger than the light source region and project laterally beyond the light source region.
  • the side can protrude, for example, at two opposite sides of the light source area, and given ⁇ optionally be present on two other opposite sides, and thus on all four sides of the light source area.
  • the structural region and the Lichtquel ⁇ len Siemens are substantially equal, the following embodiment may also come into consideration, in order to allow a compact design of the lighting device. In this case, a width of the structure area is at most 20% greater than a width of the light source area.
  • This property may apply with respect to an extension of the structure region and the light source region in a first direction. Also in a direction perpendicular to the first direction second direction may apply the aforementioned property. It is also possible that the structural region and the light source region having a consistent ⁇ tuning width only with respect to a first direction a different width, and in Be ⁇ train to a perpendicular thereto second direction. According to another aspect of the invention is a mobile
  • the lighting device proposed which has the above-described lighting device or a lighting device according to one or more of the embodiments described above.
  • the above-mentioned advantages for example a homogeneous light emission into a predetermined target area
  • the lighting device may have a homogeneous appearance, whereby the mobile device can be characterized by an attractive design.
  • the mobile device may be, for example, a mobile phone.
  • the mobile device may include a camera, and the lighting device as a flash of the mobile device with be formed of a plurality of semiconductor light sources for emitting a white light radiation.
  • the lighting device can, as stated above, an additional semiconductor light source for emitting an infrared
  • the mobile device can have a detector tuned thereto, which allows a measurement of the distance of objects or persons illuminated by the lighting device to be realized.
  • Figure 1 shows a mobile device with a lighting device
  • Figure 2 shows a lighting operation of the lighting device, wherein the lighting device illuminates a rectangular target area
  • FIG. 3 shows the rectangular target area, wherein additionally an optical axis and a coordinate system are shown;
  • Figure 4 is a perspective sectional view of the lighting device, wherein the lighting device comprises a support, a plurality of semiconductor light sources, an optical element having a structure of truncated pyramids, a cover and a holder;
  • Figure 5 is a sectional view of the lighting device;
  • Figures 6 and 7 are perspective views of the carrier with semiconductor light sources
  • Figure 9 is a sectional view of the optical element
  • Figure 10 is a perspective view of a pyramid ⁇ stump
  • Figure 12 is a further sectional view of the optical element, wherein additionally dimensions of the truncated pyramids and a pyramid angle are indicated;
  • Figure 13 is a perspective sectional view of another embodiment of the lighting device, wherein a
  • the structure area of the optical element is substantially as large as a light source area including four semiconductor light sources;
  • Figures 14 and 15 are a perspective view and an exploded view of the lighting device of Figure 13;
  • Figure 16 is a perspective view of the optical element of the lighting device of Figure 13;
  • FIG. 17 shows further top views of the optical element and the semiconductor light sources, the structure region and the light source region being highlighted;
  • Figure 18 is a further top view of the optical element and the semiconductor light sources, wherein a Ausgestal ⁇ processing is shown in which the structure area and the light source area are of equal size;
  • the mobile device 190 which is for example a mobile telephone, has not shown a
  • the mobile device 190 further comprises a lighting device 100 serving as a flashlight.
  • the lighting device 100 is designed to emit white light radiation.
  • a rectangular target area 200 can be illuminated at a predetermined distance.
  • the distance may be, for example, Im.
  • the illumination is carried out under a first and second angle 201, 202.
  • the first angle 201 may a ⁇ as FOV x (Field of View) designated in the horizontal Follow Angle of view, and may be the second angle of view 202 in the following ⁇ also referred to as FOVy vertical angle of view.
  • the rectangular target area 200 can be homogeneously illuminated.
  • the lighting device 100 is designed for a light emission with quadrant symmetry.
  • Figure 3 shows the rectangular target area 200, and in addition, an optical axis 210 of the Leuchtvorrich- processing 100 as well as a first axis 211 (x-axis) and a second axis 212 (y-axis) of the optical axis 210 vertical coordinate system.
  • the two axes 211, 212 which relate to the horizontal and vertical extent of the target area 200, are perpendicular to each other and intersect in the optical axis 210.
  • the lighting device 100 is designed such that the illumination is mirror-symmetrical with respect to a reflection at a plane formed by the first axis 211 and the optical axis 210 and with respect to a reflection at one through the second axis 212 and the optical axis 210 gebil ⁇ this level is. Such an expression is referred to as quadrant symmetry ⁇ .
  • the aforementioned optical properties can be reliably achieved with the aid of the construction of the lighting device 100 described below.
  • FIG. 4 shows a possible embodiment of the lighting device 100 in a perspective cutaway view.
  • a corresponding side sectional view of the light emitting ⁇ device 100 is shown in FIG. 5
  • the lighting device 100 has a plurality of semiconductor light sources 110, which are each formed ⁇ Weil for generating a white light radiation.
  • the lighting device 100 may comprise an additional semiconductor light source 121 for generating an infrared light radiation.
  • the semiconductor light sources 110, 121 are arranged on a carrier 150. This one can too be referred to as substrate 150 or carrier substrate 150.
  • the semiconductor light sources 110, 121 are electrically connected to the carrier 150 or to conductor structures of the carrier 150 in such a way that the semiconductor light sources 110, 121 can be controlled individually and can therefore be operated separately for light emission (not shown).
  • Another component of the lighting device 100 is a the semiconductor light sources 110, 121 nachgeschaltes radiation ⁇ transmissive optical element 130.
  • the optical element 130 which all semiconductor light sources 110, 121 is assigned in common can be also referred to as micro-optics.
  • the optical element 130 is located at a distance from the semiconductor light sources 110, 121 and has a structure of truncated pyramids 140.
  • the truncated pyramids 140 are arranged directly next to one another.
  • the light radiations of the semiconductor light sources 110, 121 can be optically imaged and mixed together with the aid of this microoptical structure.
  • the lighting device 100 may have a homogeneous appearance.
  • the mobile device 190 can be distinguished by an attractive design.
  • FIG. 6 shows a perspective view, in which only the carrier 150 of the lighting device 100 with semiconductor light sources 110 arranged thereon is illustrated. In this embodiment, three semiconductor light sources 110 are used for generating white light radiation. The light radiation of the individual semiconductor light sources 110 differ in their color or
  • the three semiconductor light sources 110 can be designed, for example, to produce cold white, neutral white and warm white light radiation.
  • the lighting device 100 can emit mixed white radiation which is formed by superposition of the different white light radiations of the semiconductor light sources 110.
  • the color temperature of the white total radiation can be adjusted by appropriately driving the semiconductor light sources 110.
  • Each of the semiconductor light sources 110 has, as shown in Figure 6, a radiation-emitting semiconductor chip 111 and a valve disposed on the semiconductor chip 111 ⁇ conversion element 115 to the radiation conversion on.
  • the semiconductor chips 111 which have a rectangular or square contour, may be LED chips.
  • the light emitting device 100 constructed in a modular manner may also be referred to as LED module or flash LED.
  • the half ⁇ semiconductor chip 111 may be thin-film produced industrially. It is also possible to use semiconductor chips 111, which are realized in the form of sapphire chips or sapphire flip chips.
  • the semiconductor chips 111 of the semiconductor light sources 110 can be used to generate a blue primary radiation, and the Kon ⁇ Version elements 115 can be designed to partially convert the primary radiation into a yellow secondary radiation, so that a white light radiation can be generated by superposing these radiation components.
  • the semiconductor chips 111 may each have the same structure, and the different whites of the semiconductor light sources 110 may be realized by different configurations of the conversion elements 115 and a phosphor of Konversi ⁇ onsimplantation 115.
  • FIG. 6 shows a possible design of the semiconductor chip 111 having a contact 112 is indicated at a front side For ⁇ te and a contact, not shown, to a duly corresponds to set back.
  • the front Kon ⁇ clock 112, which may be referred to as a bond pad, is located at a corner of the semiconductor chip 111. Then ask ⁇ agrees 115 have the conversion elements are each an off ⁇ saving, so that the contacts 112 of the semiconductor chip are free 111th
  • the front side contacts 112 may be (not shown) on ⁇ closed, for example, via bonding wires to the mating contacts of the carrier 150th
  • an electrical and mechanical Verbin ⁇ dung may be made via a connection means such as a Lotmit ⁇ tel or an electrically conductive adhesive (not shown).
  • the semiconductor light sources 110 are arranged in a rectangular symmetry with each other. In this case, the semiconductor light sources 110 are located at vertices of an imaginary rectangle, wherein a corner point of the rectangle is not occupied. By this Ausgestal ⁇ tion the homogeneous illumination of the rectangular target area 200 can be favored.
  • the semiconductor light sources 110 and their semiconductor chips 111 are further arranged at a small distance from each other. The distance can be 0.1mm or less. This embodiment makes it possible to avoid the occurrence of color shadows in the far field of the lighting device 100 and thereby further promote the homogeneous illumination of the target region 200.
  • the carrier 150 which can have a rectangular or square contour as shown in FIG. 6, can be, for example, a printed circuit board (PCB).
  • PCB printed circuit board
  • the carrier 150 has a reflective layer 151 on the side equipped with the semiconductor light sources 110.
  • the reflective layer 151 serves to reflect a reflected-back during operation of the illuminating apparatus 100 from the optical element 130 back to the radiation component opti ⁇ rule element 130 and spread diffusely.
  • the reflective layer 151 may have a high reflectivity of at least 80% and a Lambertian radiation characteristic.
  • Layer 151 have a circular contour. Furthermore, the reflective layer 151 is located laterally of the semiconductor light sources 110, so that the semiconductor light sources 110 are surrounded by the reflective layer 151 when viewed from above. For this purpose, the reflective layer 151 corresponding recesses, as shown in Figure 5, within which the semiconductor chips 111 of Semiconductor light sources 110 are disposed on the carrier 150 and on the above-mentioned mating contacts of the carrier 150. Notwithstanding FIGS. 5, 6, the reflective layer 151 may laterally adjoin the semiconductor light sources 110.
  • the reflective layer 151 may be, for example, a layer of a matrix material (for example silicone) with reflective or scattering particles (for example TiO 2 particles) embedded therein. Also possible are other Substituted ⁇ staltungen, for example, a configuration as a solder-stop coating or reflective as the reflective film.
  • a matrix material for example silicone
  • reflective or scattering particles for example TiO 2 particles
  • FIGS. 5, 6 show an embodiment in which the reflective layer 151 has a smaller thickness compared to the semiconductor light sources 110.
  • the reflective layer 151 may be formed such that a di ⁇ blocks of the reflective layer 151 with a thickness or height of the semiconductor light sources 110 matches or nearly matches (not shown). This allows lie (for example, with a maximum height difference of 0.01 mm) ⁇ a top side of the reflective layer 151 and front sides of the semiconductor light sources 110 at the same or nearly the same level.
  • that, in luminous operation of an optionally laterally from sides ⁇ surfaces of the semiconductor light sources 110 emerging radiation is reflected back into the semiconductor light sources 110 can be obtained, and that a radiation on the front side of the semiconductor emitted light sources 110 no interaction with the Reflective layer 151 experiences.
  • FIG. 7 shows a perspective illustration of a further embodiment which may be considered for the lighting device 100. This also indicated in Figure 4. From ⁇ design represents a further development of the construction of Figure 6. In this respect, with respect to details of equal and equally-acting components, reference is made to the above description. According to Figure 7 is located on the carrier
  • the semiconductor chip 121 which may also be an LED chip, is designed to generate an infrared light radiation, and therefore serves as an infrared light source.
  • a conversion element is not provided on the semiconductor chip 121.
  • the semiconductor chip 121 as the other semiconductor chip 111 is not a Darge ⁇ set back contact and a direction indicated in figure 7 the front-side contact 112th In this way, the semiconductor chip 121 can be arranged on the carrier 150 in the manner described above for the semiconductor chips 111 and can be electrically connected thereto.
  • the semiconductor chip 121 may have a high reflectivity or, for this purpose, an internal mirror layer. Deviate ⁇ accordingly of Figure 7 can also semiconductor chip 110 to come up with for example, only back contacts for use 121st
  • the four semiconductor light sources 110, 121 are arranged in a rectangular symmetry and at a small distance from each other.
  • the distance can be 0.1mm or less.
  • FIG. 8 shows a perspective view of the optical element 130 of the lighting device 100 of FIG. 4. A lateral sectional view of the optical element 130 is shown in FIG.
  • the optical element 130 which as shown in Figure 8 may have a circular contour, may be (polycarbonate), PMMA (polymethyl methacrylate), epoxy, or silicone, or of a glass material being formed ⁇ of a radiation-permeable plastic material such as PC. Production of the optical element 130 can take place by means of a molding process, for example injection molding.
  • Contour disk-shaped optical element 130 has two entge ⁇ genforceen main sides 131, 132.
  • the side 132 is planar, and the other side 131 has the above-mentioned structure with a plurality of elevations or structural elements in the form of truncated pyramids 140.
  • the flat side 132 of the optical element 130 In the assembled state of the lighting device 100, as shown in Figures 4, 5, the flat side 132 of the optical element 130, the semiconductor light sources 110, 121 faces.
  • the flat side 132 is spaced from the semiconductor light sources 110, 121, so that there is an air gap.
  • the patterned formed side 131 of the optical ⁇ rule element 130 is, however, turned away from the semiconductor light sources 110, 121.
  • This site 131 is the cover 160, that is a above the optical element 130 be ⁇ place disc or circular cylindrical portion 161 of the Cover 160, spaced from each other, so that even at this point an air gap is present.
  • the cover 160 has, in addition to the circular cylindrical portion 161, a collar-shaped portion 162 extending therefrom, which has a stepped shape in cross-section and of which the optical element 130 is enclosed in a circle. From the ⁇ cover 160 is radiation transmissive ⁇ as the optical element 130, and may be formed of one of the mentioned above to the optical element 130 materials.
  • the retainer 170 which is arranged on the carrier 150 and which can be embodied such that it is permeable to radiation or radiopaque, has, as is also shown in FIGS. 4, 5, a shape enclosing the cover 160 or its section 162 in the form of a circle or frame Front part protruding inwards.
  • the carrier 150, the cover 160 and the holder 170 form a housing of the lighting device 100.
  • the holder 170 as indicated in Figure 4, have a rectangular outer contour.
  • the cover 160 and the micro-optics 130 arranged thereon, as well as the holder 170 and the cover 160, can each be connected to one another via an unillustrated connection means, for example an adhesive. This applies correspondingly to a connection between the carrier 150 and the holder 170 arranged thereon.
  • the cover 160 and the holder 170 may also be formed as a single transparent body. Furthermore, the cover 160 and the holder 170 may be made in a common manner by two-component injection molding. In this case, the cover 160 and the holder 170 may form a single or contiguous element which has different transparency. For example, the cover 160 transparent, and the holder 170 may not be transparent, for example diffuse scattering or black, be formed.
  • the light radiations emitted by the semiconductor light sources 110, 121 can be coupled via the flat side 132 into the transparent optical element 130 and coupled out again via the structured side 131 thereof.
  • the light radiation is mixed so that the lighting device 100, after passing through the transparent cover 160, a homogeneous
  • Mixed radiation with the emission characteristic shown in Figure 2 can emit for illuminating the target area 200.
  • each truncated pyramid 140 can emit a radiation component passing through the respective truncated pyramid 140 in accordance with a lens into the entire target region 200.
  • the above-mentioned partial reflection of radiation can be brought about, which is associated with a further light mixture. This will be discussed in more detail below in connection with FIG. 11.
  • the pyramid frustums are 140, as shown in Figure 8, arranged in a re ⁇ lar rectangular grid. Furthermore, according to the rectangular grid, four-sided straight truncated pyramids 140 are used.
  • a truncated pyramid 140 is shown in perspective in FIG.
  • the truncated pyramid 140 has a rectangular base 141, a rectangular top surface 142 and the base 141 and the four Deckflä ⁇ surface 142 connecting trapezoidal side faces 143.
  • the base 141 may not be square. This may also apply with respect to the top surface 142.
  • a center of the base and top surface 141, 142 connecting link 145 located.
  • the connecting path 145 runs in the straight Pyrami ⁇ stump 140 perpendicular to the base and top surface 141, 142nd
  • two pyramid angle 241, 242 Darge ⁇ represents that to the orientation or inclination of the side surfaces 143 with respect to the link 145 Bezie ⁇ hen.
  • the inclination angle 241 and two other opposite side faces 143 ⁇ the inclination angle 242.
  • the inclination angles 241, 242 may be different.
  • the truncated pyramids 140 are neigh- bouring truncated pyramids 140 having their side surfaces 143 against ⁇ over.
  • the truncated pyramids as shown in Figure 8. 140 of the optical ⁇ rule element 130 differ from that shown in Figure 10 the geometric shape to the effect from that surface between the soflä ⁇ surfaces 143 and between the side surfaces 143 and the Deckflä- 142 no sharp edges are present, but instead, the transitions between the side surfaces 143 and between the side surfaces 143 and the top surface 142 are rounded.
  • the truncated pyramids 140 can have an additional or enhanced lens effect, which favors the homogeneous illumination of the target area 200. It is also possible that the entire top surface 142 is slightly rounded off ⁇ formed. Furthermore, the transitions between the side surfaces 143 of adjacent truncated pyramids 140 may each be slightly rounded.
  • FIG. 11 shows components of the lighting device 100 including selected radiation paths of a light radiation 250 coupled into the optical element 130.
  • the angle of incidence of the radiation 250 impinging on the side surface 143 of a truncated pyramid 140 from the inside is smaller than the critical angle of the total reflection. This works the truncated pyramid 140 as a lens through which the outwardly transmitted radiation 250 is broken away from the incidence solder. This is associated with a light bundling.
  • the middle radiation path of Figure 11 is a
  • the optical element 130 with the truncated pyramids 140 thus not only offers the possibility of emitting the light radiations emitted by the semiconductor light sources 110, 121 with a predetermined emission characteristic into the desired target region 200.
  • the optical element 130 can also serve as a reflector for the back reflection of a portion of the radiation coupled into the optical element 130.
  • the back-reflected radiation component can be scattered reflected at the re ⁇ inflecting layer 151 of the carrier 150 and to the semiconducting ⁇ ter-light sources 110, 121 and thereby overall diffuse, and are radiated in this way in mixed form again in the direction of the optical element 130 , This leads to a further mixing of light, and therefore favors the homogeneous light emission of the lighting device 100.
  • the influence of, for example, asymmetries in the arrangement of the semiconductor light sources 110, 121 or asymmetries in the light emission of the individual NEN semiconductor light sources 110, 121, which in the present case, for example, a consequence of the arranged in the region of the corners chip contacts 112 (see Figures 6, 7) may be suppressed. Also, as mentioned above, in cooperation with small distances of the semiconductor light sources 110, 121, occurrence of color shadows in the far field of the lighting device 100 can be prevented.
  • the micro-optics 130 may be formed with the following parameters of a feature size and shape which are additionally indicated in FIG. 12. These relative structure geometry adapted to the size of the semiconductor chips 111, 112 were determined by means of an optical simulation.
  • the semiconductor light sources or their semiconductor chips 111, 121 may have a width B in a range of 0.5 mm to 2 mm, for example of 0.75 mm or 1 mm.
  • a height H of the truncated pyramids 140, which is identified by the reference numeral 245 in FIG. 12, can be in the following range: 0.15 * B ⁇ H ⁇ 0.25 * B
  • An advantage may be a height H of 0.2 * B.
  • the pyramid angles 241 and 242, which are also shown in FIG. 10, are indicated in FIG. 12, which relate in each case to a side surface 143 and the connecting section 145 perpendicular to the base and top surfaces 141, 142.
  • One of the pyramid angle of 241, 242, hereinafter referred to as wx, which with the horizontal field of view FOV x (Be ⁇ reference numbers in Figure 2 201) is linked may be in the following range: 0.83 * FOV x ⁇ wx ⁇ 0.93 * FOV x
  • An advantage can be an angle wx of 0.88 * FOVx.
  • the other of the two pyramid angles 241, 242, hereinafter referred to as wy, which is associated with the vertical image angle FOVy (reference numeral 202 in FIG. 2) may be in the following range: 0.73 * FOVy ⁇ wy ⁇ 0.83 * FOVy
  • An advantage may be an angle wy of 0.78 * FOVy.
  • the wounds or rounded transitions between the side surfaces 143 and the top surface 142 as well as between the side surfaces 143 themselves may have a radius of 50 microns.
  • FIG. 13 shows another possible embodiment of the
  • Lighting device 100 in a perspective sectional view. In FIGS. 14, 15, the lighting device 100 is additionally shown in a further perspective view and in an exploded view.
  • the lighting device 100 again comprises the components explained above, i. the semiconductor light sources 110, 121, the carrier 150 with the reflective layer 151 with recesses for the
  • the lighting device 100 may be realized with four semiconductor light sources 110, 121 arranged in a rectangular symmetry and a small distance apart on the carrier 150.
  • the light sources comprise three white semiconductor light sources 110 each having a radiation-emitting semiconductor chip 111 and a conversion element 115 arranged thereon, as well as the semiconductor chip 121 designed to generate infrared light radiation.
  • the reflective layer 151 like the carrier 150, has a rectangular or square contour.
  • the optical element 130 in which is formed flat to semiconductor light sources 110, 121 facing side 132 and the opposite side 131 has the structure of Pyra ⁇ midenstümpfen 140 has, as shown in Figures 13, 15, a rectangular, for example, square contour (see also Figure 16).
  • the flat side 132 of the optical element 130 is spaced from the semiconductor light sources 110, 121 so that there is an air gap.
  • Cover 160 and the holder 170 have a matched to the rectangular op ⁇ table element 130 configuration with rectangular contours and geometries.
  • the cover 160 has a plate-shaped rectangular or square section 161, on which the structured side 131 of the optical element 130 in the assembled state of the lighting device 100 is located at a distance.
  • the cover 160 further includes a portion of the portion 161 extending collar-shaped portion 162, which has a step shape in cross section and of which the optical element 130 is enclosed like a frame.
  • the holder 170 which is arranged on the carrier 150 or on the reflective layer 151 of the carrier 150, has a form that surrounds the cover 160 or its section 162 in the manner of a frame and has a part section protruding inwards on the front side.
  • the cover 160 and the micro-optics 130, as well as the holder 170 and the cover 160 may be connected to each other via a not shown connecting means such as an adhesive. This applies correspondingly to the holder 170 and the carrier 150.
  • FIG. 16 shows a top view of the structured side 131 of the rectangular optical element 130. It can be seen from this illustration that the structure of truncated pyramids 140 is located in a rectangular or square structural region 330 of the optical element 130.
  • the structure region 330 has a contour that corresponds to the contour of the optical element 130 and that is slightly smaller than the contour of the optical element 130.
  • the side 131 of the optical element 130 has a planar area that extends around the structure area 330 in a rectangular manner.
  • the planar area, together with the lateral edge of the optical element 130, can be used to attach the optical element 130 to the cover 160.
  • the step shape of the section 162 of the cover 160 is adapted to this shape of the optical element 130.
  • the structure region 330 of the optical element 130 is essentially as large in lateral dimensions as a fictitious rectangular or square light source region comprising the semiconductor light sources 110, 121
  • FIG. 17 two further perspective views of the optical element 130, including the four semiconductor light sources 110, 121, are shown in FIG. shows. For clarity, the pyramids ⁇ stumps 140 are omitted.
  • the structure region 330 of the optical element 130 is highlighted in hatched form.
  • the fictitious light source region 310 is highlighted in hatched form.
  • the light source region 310 which is completely covered by the structure region 330 in plan view and in which the semiconductor light sources 110, 121 positioned in a rectangular symmetry are arranged, is predetermined by the contours of the semiconductor light sources 110, 121.
  • the structure region 330 of the rectangular optical element 130 is only marginally larger than the light source region 310. Such a configuration is possible due to the mixing functionality of the optical element 130. As described above, the structure of truncated pyramids 140 a partial return reflection of radiation can be effected.
  • This radiative portion can be scattered by the reflective layer 151 of the Trä ⁇ gers 150 and reflected by the semiconductor light sources 110, 121 and diffuse, and consequently radiated in ge ⁇ mixed form again in the direction of the optical element 130th
  • the law of etendue preservation applicable to optical systems can be broken, and the optical element 130 or the optically effective structure region 330 of the optical element 130 can be made as large or substantially as large as that of the semiconductor light sources 110 , 121 comprehensive light source area 310.
  • this datum is used to order the optical ele ment ⁇ 130 and other ingredients such as the carrier 150, the exhaust cover 160 and form the holder 170 with small lateral dimensions. Therefore, the lighting device 100 has a compact and space-saving structure. This favors the above-described use of the lighting device 100 in the mobile device 190.
  • the structure region 330 and the light source region 310 which can both have a square contour as illustrated in FIG. 17, are arranged symmetrically with respect to one another.
  • the structure region 330 on all four sides of the light source region 310 can protrude laterally beyond the light source region 310.
  • Widths 315, 316, 335, 336 of the light ⁇ source area 310 and the pattern region 330 are also indicated in figure 17, which relate to the horizontal and vertical extent of the areas 310, refer to the drawing plane of Figure 17 330th
  • the optical element 130 may be formed and the semiconductor light sources 110, 121 may be arranged such that the width 335 of the structure region 330 is at most 20% greater than the width 315 of the light source region 310
  • the width 336 of the pattern region 330 may be at most 20% greater than the width 316 of the light source portion 310.
  • the widths 315, 316 and the widths 335, 336 are each of equal size.
  • FIG. 18 shows, on the basis of a top view of the optical element 130 and the semiconductor light sources 110, 121, a further possible embodiment which can be considered for the luminous device 100 of FIGS. 13 to 15.
  • the structure region 330 is congruently above the light source region 310.
  • the lighting device 100 of FIGS. 13 to 15 with the rectangular or square optical element 130 can, according to the above-explained lighting device 100 with the circular optical element 130, be realized with only three white semiconductor light sources 110. Even in such an embodiment, the structure region 330 of the optical element 130 may be the same size or essentially the same size as a fictitious light source region 310 comprising the semiconductor light sources 110.
  • the fictitious light source portion 310 is hatchedrentgeho ⁇ ben.
  • the light source region 310 again has a rectangular or square shape.
  • the shape of the light source region 310 is predetermined by the contours of the three semiconductor light sources 110 positioned relative to each other in a rectangular symmetry.
  • the structure region 330 is insignificantly larger than the light source region 310 and protrudes beyond the light source region 310 on all four sides of the light source region 310.
  • the widths 335, 336 of the structure region 330 may be at most 20 ⁇ 6 larger than the widths 315, 316 of the light source region
  • the structure area 330 and the fictitious light source area 310 are equal in size (not shown).
  • the circular optical element 130 shown in FIG. 8 like the previously discussed rectangular optical element 130 on the side 131, has a
  • the planar area has, in accordance with the circular contour of the optical
  • Elements 130 a circular or circular ring shape. Also in this embodiment, the step shape of section 162 of the associated cover 160 adapted thereto, as shown in Figure 4.
  • components of the lighting device for example the carrier, the optical element, the cover, etc., with different outer contours.
  • the holder holds the cover, which in turn serves to hold the optical element.
  • Deviating are oriented ⁇ staltungen conceivable in which is arranged both a cover and an optical element on a on a support
  • the lighting device may have a holder arranged on the carrier only for holding the optical element.
  • semiconductor light sources or semiconductor chips can be arranged directly adjacent to one another on a carrier.
  • semiconductor chips with a front and ei ⁇ nem back contact other types of semiconductor chips can be used. These include semiconductor chips with only front-side contacts or, as already indicated above, semiconductor chips with only back-side contacts.
  • a used carrier may have mating contacts adapted thereto.
  • an optical element or its structural region is as large or essentially as large as a light source region encompassing the semiconductor light sources and predetermined by the contours of the semiconductor light sources
  • possible modifications are that the Structure region and / or the light source region have a square shape deviating from a square.
  • the fictitious light source region such an expression may be due to the number and / or arrangement of the semiconductor light sources.
  • embodiments may be realized in which the structural area is not on all four sides of the
  • Light source region protrudes laterally beyond the light source region, but at a small number, for example, only two opposite sides of the light source region.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Leuchtvorrichtung. Die Leuchtvorrichtung (100) meist mehrere Halbleiter-Lichtquellen (110, 121) auf. Die Halbleiter-Lichtquellen (110, 121) sind zur Erzeugung von unterschiedlichen Lichtstrahlungen ausgebildet. Die Leuchtvorrichtung weist ferner ein den Halbleiter-Lichtquellen nachgeordnetes optisches Element (130) auf. Das optische Element (130) weist an einer den Halbleiter-Lichtquellen abgewandten Seite (131) eine Struktur aus Pyramidenstümpfen (140) auf. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein mobiles Gerät mit einer solchen Leuchtvorrichtung.

Description

LEUCHTVORRI CHTU G
BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft eine Leuchtvorrichtung mit mehreren Halbleiter-Lichtquellen. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein mobiles Gerät mit einer solchen Leuchtvorrichtung.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2016 101 614.4, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Mobile Geräte wie zum Beispiel Mobiltelefone können auf LEDs (Light Emitting Diode) basierende Blitzlichter aufweisen. Solche Leuchtvorrichtungen können dazu ausgebildet sein, die Farbtemperatur des erzeugbaren weißen Lichts einstellen zu können. Dies lässt sich verwirklichen, indem Emitter zum Abgeben unterschiedlicher weißer Lichtstrahlungen verbaut werden, welche im Betrieb einzeln angesteuert werden.
Herkömmlicherweise weist jeder Emitter eine eigene Optik auf. Dies ist mit einem großen Abstand der Emitter und infolgedes¬ sen einem großen Außenmaß einer Leuchtvorrichtung verbunden. Aufgrund des großen Abstands der mit Einzeloptiken versehenen LED-Lichtquellen können ferner Farbschatten im Fernfeld auftreten. Auch können die Einzeloptiken das Erscheinungsbild und damit das Design des dazugehörigen Mobilgeräts beein¬ trächtigen . Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Leuchtvorrichtung sowie ein mobiles Gerät mit ei¬ ner solchen Leuchtvorrichtung anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Leuchtvorrichtung vorgeschlagen. Die Leuchtvorrichtung meist mehrere Halbleiter-Lichtquellen auf. Die Halbleiter-Lichtquellen sind zur Erzeugung von unterschiedlichen Lichtstrahlungen ausgebildet. Die Leuchtvorrichtung weist des Weiteren ein den Halbleiter- Lichtquellen nachgeordnetes optisches Element auf. Das opti¬ sche Element weist an einer den Halbleiter-Lichtquellen abgewandten Seite eine Struktur aus Pyramidenstümpfen auf.
Bei der vorgeschlagenen Leuchtvorrichtung kommt anstelle von Einzeloptiken ein gemeinsames strahlungsdurchlässiges opti¬ sches Element für die mehreren Halbleiter-Lichtquellen zum Einsatz. Dadurch können die Halbleiter-Lichtquellen, von welchen die Leuchtvorrichtung wenigstens zwei aufweisen kann, in einem kleinen Abstand zueinander angeordnet sein. Auch kann die Leuchtvorrichtung mit kleinen Außenabmessungen verwirklicht sein. Darüber hinaus ermöglicht die Verwendung des ge¬ meinsamen optischen Elements ein homogenes Erscheinungsbild der Leuchtvorrichtung.
An einer den Halbleiter-Lichtquellen abgewandten Seite weist das optische Element eine Struktur aus Pyramidenstümpfen auf. Im Betrieb der Leuchtvorrichtung können die von den Halbleiter-Lichtquellen emittierten unterschiedlichen Lichtstrahlungen mit Hilfe dieser Struktur gemeinsam optisch abgebildet werden. Hierbei können die verschiedenen Lichtstrahlungen überlagert werden, und kann die Leuchtvorrichtung eine Mischstrahlung mit einer vorgegebenen Abstrahlcharakteristik abgeben. Die Überlagerung der verschiedenen Lichtstrahlungen ist mit einer Farbmischung verbunden.
Die Mischfunktionalität des optischen Elements beruht darauf, dass die von den einzelnen Pyramidenstümpfen emittierten Strahlungsanteile jeweils in denselben Ziel- bzw. Abbildungs¬ bereich abgestrahlt werden können. Hierbei können die Pyramidenstümpfe, vergleichbar zu Linsen, eine Lichtbündelung hervorrufen. Des Weiteren kann die Struktur aus Pyramidenstümpfen eine teilweise Rückreflexion von Strahlung bewirken. Der rückreflektierte Strahlungsanteil kann erneut reflektiert und diffus gestreut, und dadurch in gemischter Form wieder in Richtung des optischen Elements abgestrahlt werden. Aufgrund der Mischfunktionalität kann der Einfluss von Gege¬ benheiten wie zum Beispiel Asymmetrien in der Anordnung der Halbleiter-Lichtquellen oder Asymmetrien in der Lichtabstrah- lung der einzelnen Halbleiter-Lichtquellen unterdrückt werden. Infolgedessen kann die Lichtabstrahlung der Leuchtvor- richtung mit einer hohen Homogenität erfolgen, und kann ein
Auftreten von Farbschatten im Fernfeld vermieden werden. Diese Wirkung kann durch kleine Abstände der Halbleiter- Lichtquellen begünstigt werden. Die Strukturgröße und -form des optischen Elements kann an die Größe der Halbleiter- Lichtquellen angepasst sein.
Im Folgenden werden weitere mögliche Ausführungsformen und Details der Leuchtvorrichtung näher beschrieben. In einer Ausführungsform sind die Halbleiter-Lichtquellen der Leuchtvorrichtung einzeln, also unabhängig und separat voneinander ansteuerbar. Auf diese Weise ist es möglich, die Farbe bzw. den Farbton der gesamten von der Leuchtvorrichtung abgegebenen Mischstrahlung durch eine entsprechende Ansteuerung der Halbleiter-Lichtquellen flexibel einzustellen.
Das optische Element, welches auch als Mikrooptik bzw. mikro¬ strukturierte Optik bezeichnet werden kann, kann aus einem transparenten Kunststoffmaterial ausgebildet sein. Möglich ist ferner eine Ausgestaltung aus einem Glasmaterial. Des Weiteren kann das optische Element durch einen Formprozess wie zum Beispiel Spritzgießen hergestellt sein.
Die Leuchtvorrichtung kann zum Ausleuchten eines rechteckför- migen Zielbereichs ausgebildet sein. Hierbei kann die Aus¬ leuchtung unter einem ersten und einem zweiten Bildwinkel erfolgen. Der erste Bildwinkel kann ein horizontaler Bildwinkel sein. Der zweite Bildwinkel kann ein vertikaler Bildwinkel sein. In diesem Zusammenhang können ferner folgende Ausführungsformen zur Anwendung kommen.
In einer weiteren Ausführungsform weisen die Pyramidenstümpf vier Seitenflächen auf. Auch sind die Pyramidenstümpfe in ei nem regelmäßigen rechteckigen Raster angeordnet. Dadurch ist es möglich, eine quadrantensymmetrische Lichtabstrahlung zu erzielen, so dass ein rechteckförmiger Zielbereich homogen ausgeleuchtet werden kann.
Die Pyramidenstümpfe können ferner eine rechteckige Grundflä che und eine rechteckige Deckfläche aufweisen. Auch können sich benachbarte Pyramidenstümpfe mit ihren Seitenflächen ge genüberliegen .
Des Weiteren können die Übergänge zwischen den Seitenflächen der Pyramidenstümpfe sowie auch zwischen den Seitenflächen und der Deckfläche abgerundet ausgebildet sein. Hierdurch können die Pyramidenstümpfe eine zusätzliche bzw. verstärkte Linsenwirkung ausweisen, was eine homogene Lichtabstrahlung begünstigt. Die abgerundeten Übergänge können zum Beispiel einen Radius von 50ym aufweisen. Es ist ferner möglich, dass die gesamte Deckfläche der Pyramidenstümpfe abgerundet ausge bildet ist.
Die Pyramidenstümpfe des optischen Elements können des Weite ren unmittelbar nebeneinander angeordnet sein, so dass eine dichte Anordnung aus Pyramidenstümpfen vorliegt. Die Übergän ge zwischen Seitenflächen benachbarter Pyramidenstümpfe können ebenfalls abgerundet ausgebildet sein.
In einer weiteren Ausführungsform sind die Pyramidenstümpfe des optischen Elements gerade Pyramidenstümpfe mit vier tra¬ pezförmigen Seitenflächen, einer rechteckigen Deckfläche und einer rechteckigen Grundfläche. Ferner weisen die Pyramidenstümpfe einen ersten und einen zweiten Pyramidenwinkel auf, welche sich auf eine Neigung der Seitenflächen in Bezug auf eine Verbindungsstrecke von Mittelpunkten der Grundfläche un der Deckfläche beziehen. Hierbei weisen zwei sich gegenüberliegende Seitenflächen der Pyramidenstümpfe den ersten Pyra¬ midenwinkel und zwei weitere sich gegenüberliegende Seiten¬ flächen der Pyramidenstümpfe den zweiten Pyramidenwinkel auf. Die Pyramidenwinkel sind mit den oben genannten Bildwinkeln wie folgt verknüpft:
0,83*FOVx < wx < 0,93*FOVx; und 0,73*FOVy < wy < 0,83*FOVy.
Hierbei sind wx der erste Pyramidenwinkel, wy der zweite Py¬ ramidenwinkel, FOVx der erste bzw. horizontale Bildwinkel, und FOVy der zweite bzw. vertikale Bildwinkel.
Es können zum Beispiel die Pyramidenwinkel wx = 0,88*FOVx und wy = 0,78*FOVy vorgesehen sein.
Bei einer Ausgestaltung des optischen Elements mit geraden Pyramidenstümpfen mit vier trapezförmigen Seitenflächen, einer rechteckigen Deckfläche und einer rechteckigen Grundfläche kann ferner folgende Ausführungsform in Betracht kommen. Hierbei weisen die Halbleiterlichtquellen eine Breite B in einem Bereich von 0,5mm bis 2mm auf, und ist eine vordersei- tige Breite D der Pyramidenstümpfe mit der Breite B der Halb¬ leiterlichtquellen gemäß
D = 0, 13*B verknüpft. Ferner ist eine Höhe H der Pyramidenstümpfe wie folgt mit der Breite B der Halbleiterlichtquellen verknüpft:
0, 15*B < H < 0, 25*B. Es kann zum Beispiel eine Höhe H = 0,2*B vorgesehen sein. Die vorgenannten Ausführungsformen mit den Angaben zu den Pyramidenwinkeln und Abmessungen der Pyramidenstümpfe ermöglichen eine effiziente Funktionsweise der Leuchtvorrichtung. Das homogene Ausleuchten eines rechteckförmigen Zielbereichs kann gemäß einer weiteren Ausführungsform dadurch begünstigt werden, dass die mehreren Halbleiter-Lichtquellen in einer rechteckigen Symmetrie angeordnet sind. Hierbei können die Halbleiter-Lichtquellen in einer rechteckigen Anordnung bzw. in einem rechteckigen Raster positioniert sein.
Die Leuchtvorrichtung kann zum Beispiel mit vier Halbleiter- Lichtquellen verwirklicht sein, welche an vier Eckpunkten eines imaginären Rechtecks angeordnet sind. Möglich ist auch eine Ausgestaltung der Leuchtvorrichtung mit zum Beispiel drei an drei Eckpunkten eines imaginären Rechtecks angeordne¬ ten Halbleiter-Lichtquellen, so dass ein Eckpunkt des imaginären Rechtecks nicht besetzt ist. Die mehreren Halbleiter-Lichtquellen können zum Beispiel eine rechteckige bzw. quadratische Kontur aufweisen.
In einer weiteren Ausführungsform beträgt ein Abstand zwischen benachbarten Halbleiter-Lichtquellen höchstens 0,1mm. Hierunter fällt auch eine Ausgestaltung, in welcher Halbleiter-Lichtquellen unmittelbar aneinandergrenzen . Auf diese Weise kann eine homogene Lichtabstrahlung begünstigt werden.
Die Leuchtvorrichtung kann zum Beispiel ein Blitzlicht sein, und zum Abstrahlen einer weißen Lichtstrahlung ausgebildet sein. In diesem Zusammenhang kann folgende Ausführungsform in Betracht kommen.
In einer weiteren Ausführungsform sind die mehreren Halblei- ter-Lichtquellen oder ist wenigstens ein Teil der mehreren
Halbleiter-Lichtquellen zur Erzeugung von weißen Lichtstrahlungen mit unterschiedlichen Weißtönen ausgebildet. Dadurch kann die Leuchtvorrichtung eine weiße Lichtstrahlung abgeben, welche durch Überlagern der einzelnen weißen Lichtstrahlungen der Halbleiter-Lichtquellen gebildet ist. In dieser Ausführungsform kann der Weißton der gesamten von der Leuchtvorrichtung abgegebenen Lichtstrahlung durch eine geeignete An- Steuerung der Halbleiter-Lichtquellen eingestellt werden. Die Leuchtvorrichtung kann zum Beispiel drei Halbleiter- Lichtquellen aufweisen, welche zur Emission einer kaltweißen, einer neutralweißen und einer warmweißen Lichtstrahlung ausgebildet sind.
Die mehreren Halbleiter-Lichtquellen oder wenigstens ein Teil der mehreren Halbleiter-Lichtquellen können jeweils einen Strahlungsemittierenden Halbleiterchip und ein auf dem Halbleiterchip angeordnetes Konversionselement zur Strahlungskon- version aufweisen. Bei dem Halbleiterchip kann es sich um einen Leuchtdiodenchip bzw. LED-Chip handeln. Das Konversionselement kann wenigstens einen geeigneten Leuchtstoff aufwei¬ sen. Im Betrieb kann der Halbleiterchip eine primäre Lichtstrahlung erzeugen, welche mit Hilfe des dazugehörigen Kon- versionselements in eine oder mehrere sekundäre Lichtstrah¬ lungen umgewandelt werden kann. Durch Überlagern dieser
Lichtstrahlungen kann eine entsprechende Mischstrahlung erzeugt werden. Die vorgenannte Ausgestaltung kann zum Beispiel in Bezug auf die oben beschriebenen Halbleiter-Lichtquellen zum Erzeugen einer weißen Lichtstrahlung zur Anwendung kommen. Beispielsweise können der Halbleiterchip einer Lichtquelle zum Erzeugen einer blauen Primärstrahlung und das dazugehörige Konver- sionselement zum Erzeugen einer gelben Sekundärstrahlung ausgebildet sein, welche sich zu einer weißen Lichtstrahlung überlagern können. Unterschiedliche Weißtöne der Lichtquellen können durch unterschiedliche Konfigurationen der Konversionselemente verwirklicht sein.
In einer weiteren Ausführungsform ist eine der mehreren Halbleiter-Lichtquellen zur Erzeugung einer infraroten Lichtstrahlung ausgebildet. Diese Ausgestaltung kann zum Beispiel zur Anwendung kommen, um eine Abstandsmessung zu verwirklichen. Die infrarote Lichtquelle kann durch einen Strahlungse¬ mittierenden Halbleiterchip ohne Konversionselement gebildet sein .
Die Leuchtvorrichtung kann neben den mehreren Halbleiter- Lichtquellen und der Mikrooptik mit der Struktur aus Pyramidenstümpfen wenigstens eine weitere Komponente aufweisen, so dass ein entsprechendes Gehäuse vorliegen kann. In diesem Zu- sammenhang kann wenigstens ein reflektives bzw. hochreflekti- ves Gehäusematerial zur Anwendung kommen, um die oben beschriebene Reflexion und Streuung des von der Mikrooptik rückreflektierten Strahlungsanteils zu erzielen. Mögliche Ausgestaltungen werden im Folgenden beschrieben.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Leuchtvorrichtung einen Träger auf, auf welchem die Halbleiter-Lichtquellen angeordnet sind. Der Träger kann elektrische Leiterstrukturen aufweisen, mit welchen die Halbleiter-Lichtquellen elektrisch verbunden sind, so dass diese mit elektrischer Energie ver¬ sorgt werden können. Die Verschaltung der Halbleiter- Lichtquellen kann hierbei derart ausgebildet sein, dass die Halbleiter-Lichtquellen wie oben angegeben einzeln angesteuert werden können. Der Träger kann zum Beispiel eine Leiter- platte sein.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Träger seitlich der Halbleiter-Lichtquellen eine reflektierende Schicht auf. Auf diese Weise kann die Reflexion und Streuung des von dem optischen Element rückreflektierten Strahlungsanteils zuverlässig verwirklicht werden. Die reflektierende Schicht kann zum Beispiel eine Schicht aus einem Matrixmaterial mit darin eingebetteten reflektierenden bzw. streuenden Partikeln sein. Möglich sind auch andere Ausgestaltungen, zum Beispiel eine Ausgestaltung als reflektierende Lötstoppbeschichtung oder als reflektierende Folie. Auch die Halbleiter-Lichtquellen können zum Erzielen einer hohen Reflektivität ausgebildet sein, um die Reflexion und Streuung des rückreflektierten Strahlungsanteils zu begünsti¬ gen. Hierzu können die Halbleiter-Lichtquellen bzw. deren Halbleiterchips eine interne Spiegelschicht aufweisen.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Leuchtvorrichtung eine strahlungsdurchlässige Abdeckung auf, mit welcher die den Halbleiter-Lichtquellen abgewandte Seite des optischen Elements abgedeckt ist. Auf diese Weise kann die Struktur aus Pyramidenstümpfen zuverlässig vor äußeren Einflüssen geschützt werden. Die Abdeckung kann aus einem transparenten Kunststoffmaterial ausgebildet sein. In einer weiteren Ausführungsform weist die Leuchtvorrichtung eine Halteeinrichtung auf. Die Halteeinrichtung dient zum Halten des optischen Elements und/oder zum Halten der Abdeckung. Die Halteeinrichtung kann eine rahmenförmig umschließende Form aufweisen. Des Weiteren kann die Halteeinrichtung auf dem oben beschriebenen Träger angeordnet sein.
Für die Leuchtvorrichtung und deren optisches Element können ferner folgende Ausführungsformen in Betracht kommen. Das optische Element kann eine kreisförmige Kontur aufweisen. Möglich ist auch eine Ausgestaltung des optischen Elements mit einer rechteckigen bzw. quadratischen Kontur. Oben genannte Komponenten wie die Abdeckung und die Halteeinrichtung können hierauf abgestimmt ausgebildet sein.
Die Struktur aus Pyramidenstümpfen kann in einem Strukturbereich des optischen Elements vorhanden sein. Der Strukturbereich kann eine der Kontur des optischen Elements entsprechende und gegenüber der Kontur des optischen Elements klei- nere Kontur aufweisen. Hierbei kann das optische Element an der den Halbleiter-Lichtquellen abgewandten Seite einen den Strukturbereich umlaufenden ebenflächigen Bereich aufweisen. Dieser Bereich kann, zusammen mit dem seitlichen Rand des op- tischen Elements, zur Befestigung des optischen Elements an einer weiteren Komponente, zum Beispiel der oben erläuterten Abdeckung oder der Halteeinrichtung, genutzt werden. In einer weiteren Ausführungsform weist das optische Element einen rechteckigen Strukturbereich auf, in welchem die Struktur aus Pyramidenstümpfen angeordnet ist. Ein rechteckiger Lichtquellenbereich, in welchem die Halbleiter-Lichtquellen angeordnet sind und dessen Kontur durch die Konturen der Halbleiter-Lichtquellen vorgegeben ist, ist von dem Strukturbereich, in Draufsicht gesehen, überdeckt. Der Strukturbe¬ reich und der Lichtquellenbereich sind von den lateralen Abmessungen her gleich groß oder im Wesentlichen gleich groß. Die vorstehend beschriebene Ausführungsform wird ermöglicht durch die Mischfunktionalität des optischen Elements, welches aufgrund der Struktur aus Pyramidenstümpfen eine teilweise Rückreflexion von Strahlung bewirken kann, wobei dieser
Strahlungsanteil gestreut und in gemischter Form wieder in Richtung des optischen Elements reflektiert werden kann.
Durch diese Eigenschaft kann das für optische Systeme gelten¬ de Gesetz der Etendue-Erhaltung umgangen werden. Dadurch ist es möglich, das optische Element bzw. den optisch wirksamen Strukturbereich des optischen Elements, in welchem sich die Struktur aus Pyramidenstümpfen befindet, so groß oder im Wesentlichen so groß zu gestalten wie den die Halbleiter- Lichtquellen umfassenden Lichtquellenbereich.
In der vorgenannten Ausführungsform kann das optische Element mit relativ kleinen lateralen Abmessungen ausgebildet sein. In entsprechender Weise kann die gesamte Leuchtvorrichtung mit relativ kleinen Außenabmessungen und damit mit einem kompakten und platzsparenden Aufbau verwirklicht sein. Dies be¬ günstigt die mögliche Verwendung der Leuchtvorrichtung in ei- nem mobilen Gerät, wie sie weiter unten näher erläutert wird.
Sofern der Strukturbereich und der Lichtquellenbereich gleich groß sind, kann sich der Strukturbereich deckungsgleich über dem Lichtquellenbereich befinden. Sofern der Strukturbereich und der Lichtquellenbereich im Wesentlichen gleich groß sind, kann der Strukturbereich größer sein als der Lichtquellenbereich und seitlich über den Lichtquellenbereich hinausragen. Das seitliche Hinausragen kann zum Beispiel an zwei entgegengesetzten Seiten des Lichtquellenbereichs, sowie gegebenen¬ falls an zwei weiteren entgegengesetzten Seiten und somit an allen vier Seiten des Lichtquellenbereichs, vorliegen. Für die Variante, dass der Strukturbereich und der Lichtquel¬ lenbereich im Wesentlichen gleich groß sind, kann ferner folgende Ausführungsform in Betracht kommen, um eine kompakte Bauweise der Leuchtvorrichtung zu ermöglichen. Hierbei ist eine Breite des Strukturbereichs höchstens 20% größer als ei- ne Breite des Lichtquellenbereichs. Diese Eigenschaft kann in Bezug auf eine Ausdehnung von Strukturbereich und Lichtquellenbereich in einer ersten Richtung zutreffen. Auch in einer zur ersten Richtung senkrechten zweiten Richtung kann die vorgenannte Eigenschaft gelten. Möglich ist es auch, dass der Strukturbereich und der Lichtquellenbereich nur in Bezug auf eine erste Richtung eine unterschiedliche Breite, und in Be¬ zug auf eine hierzu senkrechte zweite Richtung eine überein¬ stimmende Breite aufweisen. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein mobiles
Gerät vorgeschlagen, welches die oben beschriebene Leuchtvorrichtung bzw. eine Leuchtvorrichtung gemäß einer oder mehrerer der oben beschriebenen Ausführungsformen aufweist. Auf diese Weise können die oben genannten Vorteile, zum Beispiel eine homogene Lichtabstrahlung in einen vorbestimmten Zielbereich, verwirklicht werden. Auch kann die Leuchtvorrichtung ein homogenes Erscheinungsbild aufweisen, wodurch sich das mobile Gerät durch ein ansprechendes Design auszeichnen kann. Das mobile Gerät kann zum Beispiel ein Mobiltelefon sein.
Hierbei kann das mobile Gerät eine Kamera aufweisen, und kann die Leuchtvorrichtung als Blitzlicht des mobilen Geräts mit mehreren Halbleiter-Lichtquellen zum Abstrahlen einer weißen Lichtstrahlung ausgebildet sein.
Die Leuchtvorrichtung kann wie oben angegeben eine zusätzli- che Halbleiter-Lichtquelle zum Abstrahlen einer infraroten
Lichtstrahlung aufweisen. In diesem Zusammenhang kann das mobile Gerät einen hierauf abgestimmten Detektor aufweisen, wodurch sich eine Messung des Abstands von mit der Leuchtvorrichtung beleuchteten Objekten bzw. Personen verwirklichen lässt.
Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen der Erfindung können - außer zum Beispiel in Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen - einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen .
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung, sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich in Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den schematischen Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
Figur 1 ein mobiles Gerät mit einer Leuchtvorrichtung;
Figur 2 einen Leuchtbetrieb der Leuchtvorrichtung, wobei die Leuchtvorrichtung einen rechteckigen Zielbereich ausleuchtet;
Figur 3 den rechteckigen Zielbereich, wobei zusätzlich eine optische Achse und ein Koordinatensystem dargestellt sind;
Figur 4 eine perspektivische geschnittene Darstellung der Leuchtvorrichtung, wobei die Leuchtvorrichtung einen Träger, mehrere Halbleiter-Lichtquellen, ein optisches Element mit einer Struktur aus Pyramidenstümpfen, eine Abdeckung und einen Halter aufweist; Figur 5 eine Schnittdarstellung der Leuchtvorrichtung;
Figuren 6 und 7 perspektivische Darstellungen des Trägers mit Halbleiter-Lichtquellen;
Figur 8 eine perspektivische Darstellung des optischen Ele¬ ments;
Figur 9 eine Schnittdarstellung des optischen Elements;
Figur 10 eine perspektivische Darstellung eines Pyramiden¬ stumpfs ;
Figur 11 Komponenten der Leuchtvorrichtung mit einer zusätzlichen Darstellung von Strahlungswegen;
Figur 12 eine weitere Schnittdarstellung des optischen Elements, wobei zusätzlich Abmessungen der Pyramidenstümpfe und ein Pyramidenwinkel angedeutet sind;
Figur 13 eine perspektivische geschnittene Darstellung einer weiteren Ausgestaltung der Leuchtvorrichtung, wobei ein
Strukturbereich des optischen Elements im Wesentlichen so groß ist wie ein vier Halbleiter-Lichtquellen umfassender Lichtquellenbereich;
Figuren 14 und 15 eine perspektivische Darstellung und eine Explosionsdarstellung der Leuchtvorrichtung von Figur 13;
Figur 16 eine AufSichtsdarstellung des optischen Elements der Leuchtvorrichtung von Figur 13;
Figur 17 weitere AufSichtsdarstellungen des optischen Elements und der Halbleiter-Lichtquellen, wobei der Strukturbereich und der Lichtquellenbereich hervorgehoben sind; Figur 18 eine weitere AufSichtsdarstellung des optischen Elements und der Halbleiter-Lichtquellen, wobei eine Ausgestal¬ tung gezeigt ist, in welcher der Strukturbereich und der Lichtquellenbereich gleich groß sind; und
Figur 19 weitere AufSichtsdarstellungen des optischen Elements mit Darstellungen des Strukturbereichs und des Licht¬ quellenbereichs bei einer Ausgestaltung der Leuchtvorrichtung mit drei Halbleiter-Lichtquellen.
Anhand der folgenden schematischen Figuren werden mögliche Ausgestaltungen einer Leuchtvorrichtung 100 beschrieben, welche als Blitzlicht eines mobilen Geräts 190 eingesetzt wird. Es wird darauf hingewiesen, dass die Figuren lediglich sche- matischer Natur sind und nicht maßstabsgetreu sind. In diesem Sinne können in den Figuren gezeigte Komponenten und Strukturen zum besseren Verständnis übertrieben groß oder verkleinert dargestellt sein. In gleicher Weise ist es möglich, dass die Leuchtvorrichtung 100 und das mobile Gerät 190 zusätzlich zu gezeigten und beschriebenen Komponenten und Strukturen weitere Komponenten und Strukturen aufweisen können.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines mobilen Ge¬ räts 190. Das mobile Gerät 190, bei dem es sich zum Beispiel um ein Mobiltelefon handelt, weist eine nicht dargestellte
Kamera zum Aufnehmen von Bildern auf. Um die Ausleuchtung im Betrieb der Kamera zu verbessern, weist das mobile Gerät 190 ferner eine als Blitzlicht dienende Leuchtvorrichtung 100 auf .
Die Leuchtvorrichtung 100 ist zum Abstrahlen einer weißen Lichtstrahlung ausgebildet. Hierbei kann, wie in Figur 2 dargestellt ist, ein rechteckförmiger Zielbereich 200 in einem vorgegebenen Abstand ausgeleuchtet werden. Der Abstand kann zum Beispiel Im betragen. Die Ausleuchtung erfolgt unter einem ersten und zweiten Bildwinkel 201, 202. Wie in Figur 2 angedeutet ist, kann der erste Bildwinkel 201 ein im Folgen¬ den auch als FOVx (Field of View) bezeichneter horizontaler Bildwinkel, und kann der zweite Bildwinkel 202 ein im Folgen¬ den auch als FOVy bezeichneter vertikaler Bildwinkel sein.
Mit Hilfe der Leuchtvorrichtung 100 kann der rechteckförmige Zielbereich 200 homogen ausgeleuchtet werden. Zu diesem Zweck ist die Leuchtvorrichtung 100 für eine Lichtabstrahlung mit Quadrantensymmetrie ausgebildet. Zur Erläuterung dieser Ei¬ genschaft zeigt Figur 3 den rechteckförmigen Zielbereich 200, wobei zusätzlich eine optische Achse 210 der Leuchtvorrich- tung 100 sowie eine erste Achse 211 (x-Achse) und eine zweite Achse 212 (y-Achse) eines zur optischen Achse 210 senkrechten Koordinatensystems eingezeichnet sind. Die beiden Achsen 211, 212, welche sich auf die horizontale und vertikale Ausdehnung des Zielbereichs 200 beziehen, stehen senkrecht aufeinander und schneiden sich in der optischen Achse 210.
Die Leuchtvorrichtung 100 ist derart ausgebildet, dass die Ausleuchtung spiegelsymmetrisch in Bezug auf eine Spiegelung an einer durch die erste Achse 211 und die optische Achse 210 gebildeten Ebene sowie in Bezug auf eine Spiegelung an einer durch die zweite Achse 212 und die optische Achse 210 gebil¬ deten Ebene ist. Eine solche Ausprägung wird als Quadranten¬ symmetrie bezeichnet. Die vorgenannten optischen Eigenschaften lassen sich mit Hilfe des im Folgenden beschriebenen Aufbaus der Leuchtvorrichtung 100 zuverlässig erzielen.
Figur 4 zeigt eine mögliche Ausgestaltung der Leuchtvorrich- tung 100 in einer perspektivischen geschnittenen Darstellung. Eine entsprechende seitliche Schnittdarstellung der Leucht¬ vorrichtung 100 ist in Figur 5 gezeigt. Die Leuchtvorrichtung 100 weist mehrere Halbleiter-Lichtquellen 110 auf, welche je¬ weils zur Erzeugung einer weißen Lichtstrahlung ausgebildet sind. Optional kann die Leuchtvorrichtung 100 eine zusätzliche Halbleiter-Lichtquelle 121 zur Erzeugung einer infraroten Lichtstrahlung aufweisen. Die Halbleiter-Lichtquellen 110, 121 sind auf einem Träger 150 angeordnet. Dieser kann auch als Substrat 150 oder Trägersubstrat 150 bezeichnet werden. Hierbei sind die Halbleiter-Lichtquellen 110, 121 derart elektrisch an den Träger 150 bzw. an Leiterstrukturen des Trägers 150 angeschlossen, dass die Halbleiter-Lichtquellen 110, 121 einzeln angesteuert und dadurch separat voneinander zur Lichtabstrahlung betrieben werden können (nicht dargestellt) .
Eine weitere Komponente der Leuchtvorrichtung 100 ist ein den Halbleiter-Lichtquellen 110, 121 nachgeschaltes strahlungs¬ durchlässiges optisches Element 130. Das optische Element 130, welches sämtlichen Halbleiter-Lichtquellen 110, 121 gemeinsam zugeordnet ist, kann auch als Mikrooptik bezeichnet werden. Das optische Element 130 befindet sich in einem Ab- stand zu den Halbleiter-Lichtquellen 110, 121 und weist eine Struktur aus Pyramidenstümpfen 140 auf. Die Pyramidenstümpfe 140 sind unmittelbar nebeneinander angeordnet. Im Betrieb der Leuchtvorrichtung 100 können die Lichtstrahlungen der Halbleiter-Lichtquellen 110, 121 mit Hilfe dieser mikrooptischen Struktur gemeinsam optisch abgebildet und gemischt werden.
Auf diese Weise kann die oben beschriebene Abstrahlcharakte¬ ristik, d.h. das homogene quadrantensymmetrische Ausleuchten des rechteckförmigen Zielbereichs 200, verwirklicht werden. Details hierzu werden weiter unten noch näher erläutert.
Aufgrund des für sämtliche Halbleiter-Lichtquellen 110, 121 gemeinsam verwendeten optischen Elements 130 kann die Leuchtvorrichtung 100 des Weiteren ein homogenes Erscheinungsbild besitzen. Infolgedessen kann sich das mobile Gerät 190 durch ein ansprechendes Design auszeichnen.
Weitere Bestandteile der Leuchtvorrichtung 100 sind eine das optische Element 130 abdeckende strahlungsdurchlässige Abde¬ ckung 160 und ein auf dem Träger 150 angeordneter Halter 170. In der in den Figuren 4, 5 gezeigten Ausgestaltung ist das optische Element 130 an der Abdeckung 160 angeordnet, und wird die Abdeckung 160 von dem Halter 170 gehalten. Im Folgenden werden zum Teil anhand von weiteren Figuren weitere mögliche Details zum Aufbau und zur Funktionsweise der Leuchtvorrichtung 100 erläutert. Figur 6 zeigt eine perspektivische Darstellung, in welcher lediglich der Träger 150 der Leuchtvorrichtung 100 mit hierauf angeordneten Halbleiter-Lichtquellen 110 veranschaulicht ist. In dieser Ausgestaltung kommen drei Halbleiter- Lichtquellen 110 zur Erzeugung von weißen Lichtstrahlungen zum Einsatz. Die Lichtstrahlungen der einzelnen Halbleiter- Lichtquellen 110 unterscheiden sich in ihrem Färb- bzw.
Weißton. Die drei Halbleiter-Lichtquellen 110 können zum Beispiel zur Erzeugung einer kaltweißen, einer neutralweißen und einer warmweißen Lichtstrahlung ausgebildet sein.
Im Betrieb der entsprechend Figur 6 aufgebauten Leuchtvorrichtung 100 kann die Leuchtvorrichtung 100 eine weiße Mischstrahlung emittieren, welche durch Überlagern der unterschiedlichen weißen Lichtstrahlungen der Halbleiter- Lichtquellen 110 gebildet ist. Die Farbtemperatur der weißen Gesamtstrahlung kann durch entsprechendes Ansteuern der Halbleiter-Lichtquellen 110 eingestellt werden.
Jede der Halbleiter-Lichtquellen 110 weist, wie in Figur 6 gezeigt ist, einen Strahlungsemittierenden Halbleiterchip 111 und ein auf dem Halbleiterchip 111 angeordnetes Konversions¬ element 115 zur Strahlungskonversion auf. Bei den Halbleiterchips 111, welche eine rechteckige bzw. quadratische Kontur aufweisen, kann es sich um LED-Chips handeln. Infolgedessen kann die modulartig aufgebaute Leuchtvorrichtung 100 auch als LED-Modul oder Blitzlicht LED bezeichnet werden. Die Halb¬ leiterchips 111 können dünnfilmtechnisch hergestellt sein. Möglich ist ferner eine Verwendung von Halbleiterchips 111, welche in Form von Saphir-Chips oder Saphir-Flip-Chips ver- wirklicht sind.
Die Halbleiterchips 111 der Halbleiter-Lichtquellen 110 können zum Erzeugen einer blauen Primärstrahlung, und die Kon- versionselemente 115 können zum teilweisen Umwandeln der Primärstrahlung in eine gelbe Sekundärstrahlung ausgebildet sein, so dass durch Überlagern dieser Strahlungsanteile eine weiße Lichtstrahlung erzeugt werden kann. Hierbei können die Halbleiterchips 111 jeweils denselben Aufbau besitzen, und können die unterschiedlichen Weißtöne der Halbleiter- Lichtquellen 110 durch unterschiedliche Konfigurationen der Konversionselemente 115 bzw. eines Leuchtstoffs der Konversi¬ onselemente 115 verwirklicht sein.
In Bezug auf die elektrische Kontaktierung der Halbleiter- Lichtquellen 110 ist in Figur 6 eine mögliche Bauform der Halbleiterchips 111 mit einem Kontakt 112 an einer Vordersei¬ te und einem nicht dargestellten Kontakt an einer hierzu ent- gegengesetzten Rückseite angedeutet. Der vorderseitige Kon¬ takt 112, welcher als Bondpad bezeichnet werden kann, befindet sich an einer Ecke der Halbleiterchips 111. Hierauf abge¬ stimmt weisen die Konversionselemente 115 jeweils eine Aus¬ sparung auf, so dass die Kontakte 112 der Halbleiterchips 111 freigestellt sind. Die vorderseitigen Kontakte 112 können zum Beispiel über Bonddrähte an Gegenkontakte des Trägers 150 an¬ geschlossen sein (nicht dargestellt) .
Mit den rückseitigen Kontakten sind die Halbleiterchips 111 auf weiteren Gegenkontakten des Trägers 150 angeordnet. An diesen Stellen kann eine elektrische und mechanische Verbin¬ dung über ein Verbindungsmittel wie zum Beispiel ein Lotmit¬ tel oder einen elektrisch leitfähigen Klebstoff hergestellt sein (nicht dargestellt) .
Die Halbleiter-Lichtquellen 110 sind des Weiteren, wie in Figur 6 gezeigt ist, in einer rechteckigen Symmetrie zueinander angeordnet. Hierbei befinden sich die Halbleiter-Lichtquellen 110 an Eckpunkten eines imaginären Rechtecks, wobei ein Eck- punkt des Rechtecks nicht besetzt ist. Durch diese Ausgestal¬ tung kann das homogene Ausleuchten des rechteckförmigen Zielbereichs 200 begünstigt werden. Die Halbleiter-Lichtquellen 110 bzw. deren Halbleiterchips 111 sind ferner in einem kleinen Abstand zueinander angeordnet. Der Abstand kann 0,1mm oder auch weniger betragen. Diese Ausgestaltung macht es möglich, ein Auftreten von Farbschat- ten im Fernfeld der Leuchtvorrichtung 100 zu vermeiden und dadurch das homogene Ausleuchten des Zielbereichs 200 weiter zu begünstigen.
Abweichend von der in Figur 6 gezeigten Bauform können auch Halbleiterchips 111 verwendet werden, welche zum Beispiel ausschließlich rückseitige Kontakte aufweisen. Hierzu gehören die oben erwähnten Saphir-Flip-Chips. Bei dieser Ausgestal¬ tung entfällt das in Figur 6 gezeigte Bondpad 112 auf den Halbleiterchips 111 und damit die Kontaktierung über die Chipvorderseite. Auch können Konversionselemente 115 ohne Aussparung auf den Halbleiterchips 111 zum Einsatz kommen.
Der Träger 150, welcher wie in Figur 6 gezeigt eine recht¬ eckige bzw. quadratische Kontur aufweisen kann, kann zum Bei- spiel eine Leiterplatte (PCB, Printed Circuit Board) sein.
Des Weiteren weist der Träger 150 auf der mit den Halbleiter- Lichtquellen 110 bestückten Seite eine reflektierende Schicht 151 auf. Die reflektierende Schicht 151 dient dazu, einen im Betrieb der Leuchtvorrichtung 100 von dem optischen Element 130 rückreflektierten Strahlungsanteil zurück zu dem opti¬ schen Element 130 zu reflektieren und diffus zu streuen. Die reflektierende Schicht 151 kann eine hohe Reflektivität von wenigstens 80% sowie eine Lambertsche Abstrahlcharakteristik besitzen .
Wie in Figur 6 dargestellt ist, kann die reflektierende
Schicht 151 eine kreisförmige Kontur aufweisen. Des Weiteren befindet sich die reflektierende Schicht 151 jeweils seitlich der Halbleiter-Lichtquellen 110, so dass die Halbleiter- Lichtquellen 110 von oben betrachtet von der reflektierenden Schicht 151 umgeben sind. Hierzu weist die reflektierende Schicht 151 entsprechende Ausnehmungen auf, wie auch in Figur 5 gezeigt ist, innerhalb derer die Halbleiterchips 111 der Halbleiter-Lichtquellen 110 auf dem Träger 150 bzw. auf den oben erwähnten Gegenkontakten des Trägers 150 angeordnet sind. Abweichend von den Figuren 5, 6 kann die reflektierende Schicht 151 seitlich an die Halbleiter-Lichtquellen 110 her- anreichen.
Die reflektierende Schicht 151 kann zum Beispiel eine Schicht aus einem Matrixmaterial (zum Beispiel Silikon) mit darin eingebetteten reflektierenden bzw. streuenden Partikeln (zum Beispiel Ti02-Partikel) sein. Möglich sind auch andere Ausge¬ staltungen, zum Beispiel eine Ausgestaltung als reflektierende Lötstoppbeschichtung oder als reflektierende Folie.
Die Figuren 5, 6 zeigen eine Ausgestaltung, in welcher die reflektierende Schicht 151 eine gegenüber den Halbleiter- Lichtquellen 110 geringere Dicke aufweist. Die reflektierende Schicht 151 kann auch derart ausgebildet sein, dass eine Di¬ cke der reflektierenden Schicht 151 mit einer Dicke bzw. Höhe der Halbleiter-Lichtquellen 110 übereinstimmt oder nahezu übereinstimmt (nicht dargestellt) . Dadurch können eine Ober¬ seite der reflektierenden Schicht 151 und Vorderseiten der Halbleiter-Lichtquellen 110 auf gleicher oder fast gleicher Höhe (zum Beispiel mit einer maximalen Höhendifferenz von 0,01mm) liegen. Bei dieser Ausgestaltung kann erzielt werden, dass im Leuchtbetrieb eine gegebenenfalls lateral aus Seiten¬ flächen der Halbleiter-Lichtquellen 110 austretende Strahlung in die Halbleiter-Lichtquellen 110 zurückreflektiert wird, und dass eine über die Vorderseite der Halbleiter- Lichtquellen 110 emittierte Strahlung keine Wechselwirkung mit der reflektierenden Schicht 151 erfährt.
In Bezug auf die Rückreflexion von Strahlung sind die Halbleiter-Lichtquellen 110 bzw. deren Halbleiterchips 111 ebenfalls mit einer hohen Reflektivität ausgebildet. Beispiels- weise können die Halbleiterchips 111 eine nicht dargestellte interne Spiegelschicht aufweisen. Figur 7 zeigt in einer perspektivischen Darstellung eine weitere Ausgestaltung, welche für die Leuchtvorrichtung 100 in Betracht kommen kann. Diese auch in Figur 4 angedeutete Aus¬ gestaltung stellt eine Weiterbildung des Aufbaus von Figur 6 dar. Insofern wird in Bezug auf Details zu gleichen und gleich wirkenden Komponenten auf die vorstehende Beschreibung Bezug genommen. Gemäß Figur 7 befindet sich auf dem Träger
150 neben den drei weißen Halbleiter-Lichtquellen 110 ein zusätzlicher Halbleiterchip 121. Der Halbleiterchip 121, wel- eher ebenfalls ein LED-Chip sein kann, ist zur Erzeugung einer infraroten Lichtstrahlung ausgebildet, und dient daher als infrarote Lichtquelle. Ein Konversionselement ist auf dem Halbleiterchip 121 nicht vorgesehen. Bei der in Figur 7 gezeigten Bauform weist der Halbleiterchip 121 wie die anderen Halbleiterchips 111 einen nicht darge¬ stellten rückseitigen Kontakt und einen in Figur 7 angedeuteten vorderseitigen Kontakt 112 auf. Auf diese Weise kann der Halbleiterchip 121 in der oben zu den Halbleiterchips 111 be- schriebenen Art und Weise auf dem Träger 150 angeordnet und mit diesem elektrisch verbunden sein. In entsprechender Weise kann der Halbleiterchip 121 eine hohe Reflektivität bzw. zu diesem Zweck eine interne Spiegelschicht aufweisen. Abwei¬ chend von Figur 7 können auch Halbleiterchips 110, 121 mit zum Beispiel lediglich rückseitigen Kontakten zur Anwendung kommen .
Wie in Figur 7 gezeigt ist, sind die vier Halbleiter- Lichtquellen 110, 121 in einer rechteckigen Symmetrie und mit einem kleinen Abstand zueinander angeordnet. Der Abstand kann 0,1mm oder auch weniger betragen. Die reflektierende Schicht
151 des Trägersubstrats 150 weist Ausnehmungen für sämtliche Halbleiter-Lichtquellen 110, 121 auf. Abweichend von Figur 7 kann die reflektierende Schicht 151 mit einer zu den Halblei- ter-Lichtquellen 110, 121 übereinstimmenden oder nahezu übereinstimmenden Dicke ausgebildet sein. Die infrarote Halbleiter-Lichtquelle 121 kann zum Beispiel zur Abstandsmessung von mit der Leuchtvorrichtung 100 beleuchteten Objekten bzw. Personen verwendet werden. Für eine solche Anwendung kann das mit der Leuchtvorrichtung 100 aus- gestattete mobile Gerät 190 einen hierauf abgestimmten Detek¬ tor zum Empfangen der an einem Objekt bzw. an einer Person reflektierten Infrarotstrahlung aufweisen (nicht dargestellt) . Figur 8 zeigt eine perspektivische Darstellung des optischen Elements 130 der Leuchtvorrichtung 100 von Figur 4. Eine seitliche Schnittdarstellung des optischen Elements 130 ist in Figur 9 gezeigt. Das optische Element 130, welches wie in Figur 8 dargestellt eine kreisförmige Kontur aufweisen kann, kann aus einem strahlungsdurchlässigen Kunststoffmaterial wie zum Beispiel PC (Polycarbonat) , PMMA (Polymethylmethacrylat) , Epoxid oder Silikon, oder auch aus einem Glasmaterial ausge¬ bildet sein. Eine Herstellung des optischen Elements 130 kann mit Hilfe eines Formprozesses, zum Beispiel Spritzgießen, er- folgen. Das plattenförmige bzw. aufgrund der kreisförmigen
Kontur scheibenförmige optische Element 130 weist zwei entge¬ gengesetzte Hauptseiten 131, 132 auf. Hierbei ist die Seite 132 eben ausgebildet, und weist die andere Seite 131 die oben bereits erwähnte Struktur mit einer Mehrzahl an Erhebungen bzw. Strukturelementen in Form von Pyramidenstümpfen 140 auf.
Im zusammengebauten Zustand der Leuchtvorrichtung 100, wie er in den Figuren 4, 5 gezeigt ist, ist die ebene Seite 132 des optischen Elements 130 den Halbleiter-Lichtquellen 110, 121 zugewandt. Hierbei ist die ebene Seite 132 beabstandet zu den Halbleiter-Lichtquellen 110, 121, so dass ein Luftabstand vorliegt. Die strukturiert ausgebildete Seite 131 des opti¬ schen Elements 130 ist hingegen abgewandt von den Halbleiter- Lichtquellen 110, 121. Diese Seite 131 liegt der Abdeckung 160, d.h. einem sich oberhalb des optischen Elements 130 be¬ findenden Scheiben- bzw. kreiszylinderförmigen Abschnitts 161 der Abdeckung 160, beabstandet gegenüber, so dass auch an dieser Stelle ein Luftabstand vorhanden ist. Wie in den Figuren 4, 5 gezeigt ist, weist die Abdeckung 160 neben dem kreiszylinderförmigen Abschnitt 161 einen sich hiervon erstreckenden kragenförmigen Abschnitt 162 auf, wel- eher im Querschnitt eine Stufenform besitzt und von welchem das optische Element 130 kreisförmig umschlossen ist. Die Ab¬ deckung 160 ist wie das optische Element 130 strahlungsdurch¬ lässig, und kann aus einem der oben zu dem optischen Element 130 genannten Materialien ausgebildet sein.
Der auf dem Träger 150 angerordnete Halter 170, welcher strahlungsdurchlässig oder strahlungsundurchlässig ausgeführt sein kann, weist, wie ferner in den Figuren 4, 5 gezeigt ist, eine die Abdeckung 160 bzw. deren Abschnitt 162 kreis- bzw. rahmenförmig umschließende Form mit einem an der Vorderseite nach innen ragenden Teilabschnitt auf. Hierbei bilden der Träger 150, die Abdeckung 160 und der Halter 170 ein Gehäuse der Leuchtvorrichtung 100. Von oben betrachtet kann der Halter 170, wie in Figur 4 angedeutet ist, eine rechteckige Au- ßenkontur aufweisen.
Die Abdeckung 160 und die hieran angeordnete Mikrooptik 130, sowie auch der Halter 170 und die Abdeckung 160, können jeweils über ein nicht dargestelltes Verbindungsmittel, zum Beispiel ein Klebstoff, miteinander verbunden sein. Dies gilt in entsprechender Weise für eine Verbindung zwischen dem Träger 150 und dem hierauf angeordneten Halter 170.
Abweichend von der in den Figuren 4, 5 gezeigten separaten Ausgestaltung der Abdeckung 160 und des Halters 170 können die Abdeckung 160 und der Halter 170 auch als ein einzelner transparenter Körper ausgebildet sein. Des Weiteren können die Abdeckung 160 und der Halter 170 in gemeinsamer Weise durch Zweikomponentenspritzgießen hergestellt sein. Hierbei können die Abdeckung 160 und der Halter 170 ein einziges bzw. zusammenhängendes Element bilden, welches unterschiedliche Transparenz aufweist. Beispielsweise kann die Abdeckung 160 transparent, und kann der Halter 170 nicht transparent, zum Bespiel diffus streuend oder schwarz, ausgebildet sein.
Im Betrieb der Leuchtvorrichtung 100 können die von den Halb- leiter-Lichtquellen 110, 121 emittierten Lichtstrahlungen über die ebene Seite 132 in das transparente optische Element 130 eingekoppelt und über die strukturierte Seite 131 wieder aus diesem ausgekoppelt werden. Dabei werden die Lichtstrahlungen gemischt, so dass die Leuchtvorrichtung 100, nach Durchlaufen der transparenten Abdeckung 160, eine homogene
Mischstrahlung mit der in Figur 2 gezeigten Abstrahlcharakteristik zum Ausleuchten des Zielbereichs 200 abgeben kann.
Die Mischfunktionalität des optischen Elements 130 basiert darauf, dass jeder Pyramidenstumpf 140 einen den betreffenden Pyramidenstumpf 140 durchlaufenden Strahlungsanteil entsprechend einer Linse in den gesamten Zielbereich 200 abstrahlen kann. Darüber hinaus kann mit Hilfe der pyramidenstumpfförmigen Strukturelemente 140 die oben erwähnte teilweise Rückre- flexion von Strahlung bewirkt werden, was mit einer weiteren Lichtmischung verbunden ist. Hierauf wird weiter unten im Zusammenhang mit Figur 11 noch näher eingegangen.
Um zu erreichen, dass die Lichtabstrahlung quadrantensymmet- risch ist und dadurch der in Figur 2 gezeigte rechteckförmige Zielbereich 200 ausgeleuchtet werden kann, sind die Pyramidenstümpfe 140, wie in Figur 8 dargestellt ist, in einem re¬ gelmäßigen rechteckigen Raster angeordnet. Des Weiteren kommen, entsprechend des rechteckigen Rasters, vierflächige ge- rade Pyramidenstümpfe 140 zum Einsatz.
Zur Erläuterung dieses Aufbaus ist in Figur 10 ein Pyramidenstumpf 140 perspektivisch dargestellt. Der Pyramidenstumpf 140 weist eine rechteckige Grundfläche 141, eine rechteckige Deckfläche 142 und vier die Grundfläche 141 und die Deckflä¬ che 142 verbindende trapezförmige Seitenflächen 143 auf. Die Grundfläche 141 kann nicht quadratisch sein. Dies kann auch in Bezug auf die Deckfläche 142 zutreffen. In Figur 10 ist zusätzlich eine die Mittelpunkte von Grund- und Deckfläche 141, 142 verbindende Verbindungsstrecke 145 eingezeichnet. Die Verbindungsstrecke 145 verläuft bei dem geraden Pyrami¬ denstumpf 140 senkrecht zu Grund- und Deckfläche 141, 142.
In Figur 10 sind ferner zwei Pyramidenwinkel 241, 242 darge¬ stellt, welche sich auf die Ausrichtung bzw. Neigung von Seitenflächen 143 in Bezug auf die Verbindungsstrecke 145 bezie¬ hen. Hierbei weisen zwei sich gegenüberliegende Seitenflächen 143 den Neigungswinkel 241, und zwei weitere sich gegenüber¬ liegende Seitenflächen 143 den Neigungswinkel 242 auf. Die Neigungswinkel 241, 242 können unterschiedlich sein.
Bei dem optischen Element 130 von Figur 8 liegen sich benach- barte Pyramidenstümpfe 140 mit ihren Seitenflächen 143 gegen¬ über. Die in Figur 8 gezeigten Pyramidenstümpfe 140 des opti¬ schen Elements 130 weichen von der in Figur 10 gezeigten geometrischen Form dahingehend ab, dass zwischen den Seitenflä¬ chen 143 und zwischen den Seitenflächen 143 und der Deckflä- che 142 keine scharfen Kanten vorhanden sind, sondern stattdessen die Übergänge zwischen den Seitenflächen 143 und zwischen den Seitenflächen 143 und der Deckfläche 142 abgerundet ausgebildet sind. Hierdurch können die Pyramidenstümpfe 140 eine zusätzliche bzw. verstärkte Linsenwirkung besitzen, was das homogene Ausleuchten des Zielbereichs 200 begünstigt. Es ist auch möglich, dass die gesamte Deckfläche 142 leicht ab¬ gerundet ausgebildet ist. Des Weiteren können die Übergänge zwischen den Seitenflächen 143 benachbarter Pyramidenstümpfe 140 jeweils leicht abgerundet ausgebildet sein.
Zur weiteren Veranschaulichung der Funktionsweise der Leuchtvorrichtung 100 sind in Figur 11 Komponenten der Leuchtvorrichtung 100 einschließlich ausgewählter Strahlungswege einer in das optische Element 130 eingekoppelten Lichtstrahlung 250 gezeigt. Bei dem in Figur 11 links dargestellten Strahlungs¬ weg ist der Einfallswinkel der von innen auf die Seitenfläche 143 eines Pyramidenstumpfs 140 auftreffenden Strahlung 250 kleiner als der Grenzwinkel der Totalreflexion. Hierbei wirkt der Pyramidenstumpf 140 als Linse, durch welchen die nach außen transmittierte Strahlung 250 vom Einfallslot weggebrochen wird. Dies ist mit einer Lichtbündelung verbunden. Bei dem mittleren Strahlungsweg von Figur 11 erfolgt eine
Transmission der Lichtstrahlung 250 durch die plane bzw. abgerundete Deckfläche 142 eines Pyramidenstumpfs 140. Dies er¬ folgt ohne bzw. im Wesentlichen ohne Richtungsänderung. Bei dem in Figur 11 rechts dargestellten Strahlungsweg ist der Einfallswinkel der von innen auf die Seitenfläche 143 ei¬ nes Pyramidenstumpfs 140 auftreffenden Strahlung 250 größer als der Grenzwinkel der Totalreflexion. Hierdurch wird die Strahlung 250 sowohl an dieser Seitenfläche 143 als auch an einer gegenüberliegenden Seitenfläche 143 des Pyramidenstumpfs 140 totalreflektiert, und dadurch in Richtung des Trägers 150 mit den Halbleiter-Lichtquellen 110, 121 gestreut bzw. rückreflektiert. Das optische Element 130 mit den Pyramidenstümpfen 140 bietet somit nicht nur die Möglichkeit, die von den Halbleiter- Lichtquellen 110, 121 emittierten Lichtstrahlungen mit einer vorgegebenen Abstrahlcharakteristik in den gewünschten Zielbereich 200 zu emittieren. Das optische Element 130 kann dar- über hinaus auch als Reflektor zur Rückreflexion eines Teils der in das optische Element 130 eingekoppelten Strahlung dienen. Der rückreflektierte Strahlungsanteil kann an der re¬ flektierenden Schicht 151 des Trägers 150 und an den Halblei¬ ter-Lichtquellen 110, 121 reflektiert und dabei diffus ge- streut werden, und auf diese Weise in gemischter Form erneut in Richtung des optischen Elements 130 abgestrahlt werden. Dies führt zu einer weiteren Lichtmischung, und begünstigt daher die homogene Lichtabstrahlung der Leuchtvorrichtung 100.
Aufgrund der Lichtmischung kann der Einfluss von zum Beispiel Asymmetrien in der Anordnung der Halbleiter-Lichtquellen 110, 121 oder von Asymmetrien in der Lichtabstrahlung der einzel- nen Halbleiterlichtquellen 110, 121, was vorliegend zum Beispiel eine Folge der im Bereich der Ecken angeordneten Chipkontakte 112 (vgl. die Figuren 6, 7) sein kann, unterdrückt werden. Auch kann, wie oben bereits erwähnt wurde, im Zusam- menspiel mit kleinen Abständen der Halbleiter-Lichtquellen 110, 121 ein Auftreten von Farbschatten im Fernfeld der Leuchtvorrichtung 100 verhindert werden.
Für eine effiziente Funktionsweise kann die Mikrooptik 130 mit folgenden und in Figur 12 ergänzend angedeuteten Parametern einer Strukturgröße und -form ausgebildet sein. Diese an die Größe der Halbleiterchips 111, 112 angepasste relative Strukturgeometrie wurden anhand einer optischen Simulation ermittelt .
Die Halbleiter-Lichtquellen bzw. deren Halbleiterchips 111, 121 können eine Breite B in einem Bereich von 0,5mm bis 2mm, beispielsweise von 0,75mm oder 1mm, aufweisen. Eine Höhe H der Pyramidenstümpfe 140, welche in Figur 12 mit dem Bezugs- zeichen 245 gekennzeichnet ist, kann im folgenden Bereich liegen: 0,15*B < H < 0,25*B
Von Vorteil kann eine Höhe H von 0,2*B sein. Eine vorderseitige Breite D der Pyramidenstümpfe 140 bzw. von deren Deckfläche 142, welche in Figur 12 mit dem Bezugszei¬ chen 246 gekennzeichnet ist, kann wie folgt sein: D = 0,13*B
In Figur 12 sind des Weiteren die auch in Figur 10 darge- stellten Pyramidenwinkel 241 bzw. 242 angedeutet, welche sich jeweils auf eine Seitenfläche 143 und die senkrecht auf Grund- und Deckfläche 141, 142 stehende Verbindungsstrecke 145 beziehen. Einer der Pyramidenwinkel 241, 242, im Folgenden als wx bezeichnet, welcher mit dem horizontalen Bildwinkel FOVx (Be¬ zugszeichen 201 in Figur 2) verknüpft ist, kann im folgenden Bereich liegen: 0,83*FOVx < wx < 0,93*FOVx Von Vorteil kann ein Winkel wx von 0,88*FOVx sein.
Der andere der beiden Pyramidenwinkel 241, 242, im Folgenden als wy bezeichnet, welcher mit dem vertikalen Bildwinkel FOVy (Bezugszeichen 202 in Figur 2) verknüpft ist, kann im folgenden Bereich liegen: 0,73*FOVy < wy < 0,83*FOVy
Von Vorteil kann ein Winkel wy von 0,78*FOVy sein.
Die Verwundungen bzw. abgerundeten Übergänge zwischen den Seitenflächen 143 und der Deckfläche 142 sowie auch zwischen den Seitenflächen 143 selbst können einen Radius von 50ym aufweisen .
Im Folgenden werden weitere mögliche Ausgestaltungen beschrieben, welche für die Leuchtvorrichtung 100 und für deren Bestandteile in Betracht kommen können. Übereinstimmende Merkmale und Aspekte sowie gleiche und gleich wirkende Kompo- nenten werden im Folgenden nicht erneut detailliert beschrie¬ ben. Für Details hierzu wird stattdessen auf die vorstehende Beschreibung Bezug genommen. Des Weiteren können Aspekte und Details, welche in Bezug auf eine Ausgestaltung genannt wer¬ den, auch in Bezug auf eine andere Ausgestaltung zur Anwen- dung kommen und können Merkmale von zwei oder mehreren Ausgestaltungen miteinander kombiniert werden.
Figur 13 zeigt eine weitere mögliche Ausgestaltung der
Leuchtvorrichtung 100 in einer perspektivischen geschnittenen Darstellung. In den Figuren 14, 15 ist die Leuchtvorrichtung 100 zusätzlich in einer weiteren perspektivischen Darstellung und in einer Explosionsdarstellung gezeigt. Die Leuchtvorrichtung 100 weist erneut die oben erläuterten Bestandteile, d.h. die Halbleiter-Lichtquellen 110, 121, den Träger 150 mit der reflektierenden Schicht 151 mit Ausnehmungen für die
Halbleiter-Lichtquellen 110, 121, das optische Element 130 mit der Struktur aus Pyramidenstümpfen 140 an der den Halbleiter-Lichtquellen 110, 121 abgewandten Seite 131, die das optische Element 130 abdeckende strahlungsdurchlässige Abde¬ ckung 160 und den auf dem Träger 150 angeordneten Halter 170 auf . Wie in den Figuren 13, 15 gezeigt ist, kann die Leuchtvorrichtung 100 mit vier Halbleiter-Lichtquellen 110, 121 verwirklicht sein, welche in einer rechteckigen Symmetrie und mit einem kleinen Abstand zueinander auf dem Träger 150 angeordnet sind. In dieser Ausgestaltung umfassen die Lichtquel- len drei weiße Halbleiter-Lichtquellen 110 mit jeweils einem Strahlungsemittierenden Halbleiterchip 111 und einem darauf angeordneten Konversionselement 115, sowie den zur Erzeugung einer infraroten Lichtstrahlung ausgebildeten Halbleiterchip 121. In Figur 15 ist ferner die oben erläuterte Bauform der Halbleiterchips 110, 121 mit einem vorderseitigen Kontakt 112 und einem nicht dargestellten rückseitigen Kontakt angedeutet. Die reflektierende Schicht 151 weist wie der Träger 150 eine rechteckige bzw. quadratische Kontur auf. Das optische Element 130, bei welchem die den Halbleiter- Lichtquellen 110, 121 zugewandte Seite 132 eben ausgebildet ist und die entgegengesetzte Seite 131 die Struktur aus Pyra¬ midenstümpfen 140 aufweist, besitzt, wie in den Figuren 13, 15 gezeigt ist, eine rechteckige, zum Beispiel quadratische Kontur (vgl. auch Figur 16) . Im zusammengebauten Zustand der Leuchtvorrichtung 100 ist die ebene Seite 132 des optischen Elements 130 beabstandet zu den Halbleiter-Lichtquellen 110, 121, so dass ein Luftabstand vorliegt. Anhand der Figuren 13 bis 15 wird weiter deutlich, dass die
Abdeckung 160 und der Halter 170 eine auf das rechteckige op¬ tische Element 130 abgestimmte Ausgestaltung mit rechteckigen Konturen und Geometrien besitzen. Hierbei weist die Abdeckung 160 einen plattenförmigen rechteckigen bzw. quadratischen Ab- schnitt 161 auf, welchem die strukturiert ausgebildete Seite 131 des optischen Elements 130 im zusammengebauten Zustand der Leuchtvorrichtung 100 in einem Abstand gegenüberliegt. Die Abdeckung 160 weist ferner einen sich von dem Abschnitt 161 erstreckenden kragenförmigen Abschnitt 162 auf, welcher im Querschnitt eine Stufenform besitzt und von welchem das optische Element 130 rahmenförmig umschlossen ist. Der auf dem Träger 150 bzw. auf der reflektierenden Schicht 151 des Trägers 150 angeordnete Halter 170 weist eine die Abdeckung 160 bzw. deren Abschnitt 162 rahmenförmig umschließende Form mit einem an der Vorderseite nach innen ragenden Teilabschnitt auf. Die Abdeckung 160 und die Mikrooptik 130, sowie auch der Halter 170 und die Abdeckung 160, können über ein nicht dargestelltes Verbindungsmittel wie zum Beispiel ein Klebstoff miteinander verbunden sein. Dies gilt in entsprechender Weise für den Halter 170 und den Träger 150.
Figur 16 zeigt eine AufSichtsdarstellung der strukturierten Seite 131 des rechteckigen optischen Elements 130. Anhand dieser Darstellung wird deutlich, dass sich die Struktur aus Pyramidenstümpfen 140 in einem rechteckigen bzw. quadratischen Strukturbereich 330 des optischen Elements 130 befindet. Der Strukturbereich 330 besitzt eine der Kontur des op- tischen Elements 130 entsprechende und gegenüber der Kontur des optischen Elements 130 etwas kleinere Kontur. Hierdurch weist die Seite 131 des optischen Elements 130 einen den Strukturbereich 330 rechteckig umlaufenden ebenflächigen Bereich auf. Der ebenflächige Bereich kann, zusammen mit dem lateralen Rand des optischen Elements 130, zur Befestigung des optischen Elements 130 an der Abdeckung 160 genutzt werden. Wie in Figur 13 angedeutet ist, ist die Stufenform des Abschnitts 162 der Abdeckung 160 an diese Form des optischen Elements 130 angepasst ausgebildet.
Bei der in den Figuren 13 bis 15 gezeigten Leuchtvorrichtung 100 ist der Strukturbereich 330 des optischen Elements 130 von den lateralen Abmessungen her im Wesentlichen so groß wie ein fiktiver rechteckiger bzw. quadratischer und die Halblei- ter-Lichtquellen 110, 121 umfassender Lichtquellenbereich
310. Zur Erläuterung dieser Gegebenheit sind in Figur 17 zwei weitere AufSichtsdarstellungen des optischen Elements 130, einschließlich der vier Halbleiter-Lichtquellen 110, 121, ge- zeigt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die Pyramiden¬ stümpfe 140 weggelassen. In der oberen Darstellung von Figur 17 ist der Strukturbereich 330 des optischen Elements 130 schraffiert hervorgehoben. Demgegenüber ist in der unteren Darstellung von Figur 17 der fiktive Lichtquellenbereich 310 schraffiert hervorgehoben. Der Lichtquellenbereich 310, welcher in Draufsicht gesehen von dem Strukturbereich 330 vollständig überdeckt ist und in welchem die in einer rechteckigen Symmetrie zueinander positionierten Halbleiter- Lichtquellen 110, 121 angeordnet sind, ist durch die Konturen der Halbleiter-Lichtquellen 110, 121 vorgegeben.
Anhand von Figur 17 wird deutlich, dass der Strukturbereich 330 des rechteckigen optischen Elements 130 nur unwesentlich größer ist als der Lichtquellenbereich 310. Eine solche Ausgestaltung ist möglich aufgrund der Mischfunktionalität des optischen Elements 130. Wie oben beschrieben wurde, kann durch die Struktur aus Pyramidenstümpfen 140 eine teilweise Rückreflexion von Strahlung bewirkt werden. Dieser Strah- lungsanteil kann an der reflektierenden Schicht 151 des Trä¬ gers 150 und an den Halbleiter-Lichtquellen 110, 121 reflektiert und diffus gestreut werden, und infolgedessen in ge¬ mischter Form erneut in Richtung des optischen Elements 130 abgestrahlt werden. Auf diese Weise kann das für optische Systeme geltende Gesetz der Etendue-Erhaltung durchbrochen werden, und kann das optische Element 130 bzw. der optisch wirksame Strukturbereich 330 des optischen Elements 130 so groß oder im Wesentlichen so groß ausgebildet werden wie der die Halbleiter-Lichtquellen 110, 121 umfassende Lichtquellen- bereich 310.
Bei der in den Figuren 13 bis 15 gezeigten Leuchtvorrichtung 100 ist diese Gegebenheit dazu genutzt, um das optische Ele¬ ment 130 und weitere Bestandteile wie den Träger 150, die Ab- deckung 160 und den Halter 170 mit kleinen lateralen Abmessungen auszubilden. Daher besitzt die Leuchtvorrichtung 100 einen kompakten und platzsparenden Aufbau. Dies begünstigt die oben beschriebene Verwendung der Leuchtvorrichtung 100 in dem mobilen Gerät 190.
Anhand von Figur 17 wird weiter deutlich, dass der Struktur- bereich 330 und der Lichtquellenbereich 310, welche beide wie in Figur 17 dargestellt eine quadratische Kontur besitzen können, symmetrisch zueinander angeordnet sind. In dieser Ausgestaltung kann der Strukturbereich 330 an allen vier Seiten des Lichtquellenbereichs 310 seitlich über den Lichtquel- lenbereich 310 hinausragen.
In Figur 17 sind ferner Breiten 315, 316, 335, 336 des Licht¬ quellenbereichs 310 und des Strukturbereichs 330 angedeutet, welche sich auf die horizontale und vertikale Erstreckung der Bereiche 310, 330 in der Zeichenebene von Figur 17 beziehen. Für eine möglichst kompakte Bauweise der Leuchtvorrichtung 100 kann das optische Element 130 derart ausgebildet sein und können die Halbleiter-Lichtquellen 110, 121 derart angeordnet sein, dass die Breite 335 des Strukturbereichs 330 höchstens 20% größer ist als die Breite 315 des Lichtquellenbereichs 310. In entsprechender Weise kann die Breite 336 des Strukturbereichs 330 höchstens 20% größer sein als die Breite 316 des Lichtquellenbereichs 310. Bei der in Figur 17 angedeute¬ ten quadratischen Ausgestaltung sind die Breiten 315, 316 und die Breiten 335, 336 jeweils gleich groß.
Figur 18 zeigt anhand einer AufSichtsdarstellung des optischen Elements 130 und der Halbleiter-Lichtquellen 110, 121 eine weitere mögliche Ausgestaltung, welche für die Leucht- Vorrichtung 100 der Figuren 13 bis 15 in Betracht kommen kann. In dieser Ausgestaltung sind der Strukturbereich 330 und der fiktive Lichtquellenbereich 310, und damit die Brei¬ ten 315, 316, 335, 336, gleich groß. Hierbei befindet sich der Strukturbereich 330 deckungsgleich über dem Lichtquellen- bereich 310.
Die Leuchtvorrichtung 100 der Figuren 13 bis 15 mit dem rechteckigen bzw. quadratischen optischen Element 130 kann, entsprechend der oben erläuterten Leuchtvorrichtung 100 mit dem kreisförmigen optischen Element 130, lediglich mit drei weißen Halbleiter-Lichtquellen 110 verwirklicht sein. Auch in einer solchen Ausgestaltung kann der Strukturbereich 330 des optischen Elements 130 gleich groß oder im Wesentlichen gleich groß sein wie ein die Halbleiter-Lichtquellen 110 umfassender fiktiver Lichtquellenbereich 310.
Zur Veranschaulichung einer solchen Ausgestaltung zeigt Figur 19 zu Figur 17 vergleichbare AufSichtsdarstellungen des optischen Elements 130, einschließlich der Halbleiter- Lichtquellen 110. In der unteren Darstellung von Figur 17 ist der fiktive Lichtquellenbereich 310 schraffiert hervorgeho¬ ben. Der Lichtquellenbereich 310 weist erneut eine rechtecki- ge bzw. quadratische Form auf. In dieser Ausgestaltung ist die Form des Lichtquellenbereichs 310 durch die Konturen der drei in einer rechteckigen Symmetrie zueinander positionierten Halbleiter-Lichtquellen 110 vorgegeben. Wie bei der anhand von Figur 17 erläuterten Ausgestaltung ist der Struktur- bereich 330 unwesentlich größer als der Lichtquellenbereich 310 und ragt an allen vier Seiten des Lichtquellenbereichs 310 über den Lichtquellenbereich 310 hinaus. Für eine möglichst kompakte Bauweise der Leuchtvorrichtung 100 können die Breiten 335, 336 des Strukturbereichs 330 höchstens 20 ~6 grö ßer sein als die Breiten 315, 316 des Lichtquellenbereichs
310. Es ist ferner eine Ausgestaltung möglich, in welcher der Strukturbereich 330 und der fiktive Lichtquellenbereich 310 gleich groß sind (nicht dargestellt) . Es wird darauf hingewiesen, dass das in Figur 8 gezeigte kreisförmige optische Element 130 wie das zuvor erläuterte rechteckige optische Element 130 an der Seite 131 einen
Strukturbereich und einen den Strukturbereich umlaufenden ebenflächigen Bereich aufweist. Der ebenflächige Bereich be- sitzt, entsprechend der kreisförmigen Kontur des optischen
Elements 130, eine Kreis- bzw. Kreisringform. Auch in dieser Ausgestaltung ist die Stufenform des Abschnitts 162 der dazu- gehörigen Abdeckung 160 hieran angepasst ausgebildet, wie in Figur 4 gezeigt ist.
Die anhand der Figuren erläuterten Ausführungsformen stellen bevorzugte bzw. beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung dar. Neben den beschriebenen und abgebildeten Ausführungsformen sind weitere Ausführungsformen vorstellbar, welche weitere Abwandlungen und/oder Kombinationen von Merkmalen umfassen können .
Es ist zum Beispiel möglich, anstelle der oben angegebenen Materialien andere Materialien zu verwenden. Des Weiteren können anstelle der oben angegeben Abmessungen und geometrischen Gegebenheiten für Komponenten der Leuchtvorrichtung, zum Beispiel für die Pyramidenstümpfe, andere Abmessungen und Gegebenheiten vorgesehen sein.
In diesem Zusammenhang ist es ferner möglich, Komponenten der Leuchtvorrichtung, zum Beispiel den Träger, das optische Ele- ment, die Abdeckung usw., mit anderen Außenkonturen zu verwirklichen .
Anstelle der in den Figuren gezeigten Ausgestaltungen mit drei weißen Halbleiter-Lichtquellen können Ausgestaltungen mit anderen Anzahlen an weißen Halbleiter-Lichtquellen in Betracht kommen. Hierunter fallen Leuchtvorrichtungen mit lediglich zwei oder mehr als drei weißen Halbleiter- Lichtquellen, welche zur Erzeugung von weißen Lichtstrahlungen mit unterschiedlichen Weißtönen ausgebildet sind.
Bei den in den Figuren 4, 5 und 13 gezeigten Ausgestaltungen hält der Halter die Abdeckung, welche ihrerseits zum Halten des optischen Elements dient. Hiervon abweichend sind Ausge¬ staltungen denkbar, bei denen sowohl eine Abdeckung als auch ein optische Element an einem auf einem Träger angeordneten
Halter befestigt sind und dadurch von diesem gehalten werden. Eine weitere mögliche Abwandlung ist eine Leuchtvorrichtung ohne eine Abdeckung. Hierbei kann die Leuchtvorrichtung einen auf dem Träger angeordneten Halter lediglich zum Halten des optischen Elements aufweisen.
Sofern prozesstechnisch möglich, können Halbleiter- Lichtquellen bzw. Halbleiterchips unmittelbar aneinandergren- zend auf einem Träger angeordnet sein. Anstelle von Halbleiterchips mit einem vorderseitigen und ei¬ nem rückseitigen Kontakt können andere Bauformen von Halbleiterchips eingesetzt werden. Hierzu gehören Halbleiterchips mit lediglich vorderseitigen Kontakten oder, wie oben bereits angedeutet wurde, Halbleiterchips mit lediglich rückseitigen Kontakten. Ein verwendeter Träger kann hieran angepasste Gegenkontakte aufweisen.
In Bezug auf eine Ausgestaltung, in welcher ein optisches Element bzw. dessen Strukturbereich so groß oder im Wesentli- chen so groß ist wie ein die Halbleiter-Lichtquellen umfassender und durch die Konturen der Halbleiter-Lichtquellen vorgegebener Lichtquellenbereich, bestehen mögliche Abwandlungen darin, dass der Strukturbereich und/oder der Lichtquellenbereich eine von einem Quadrat abweichende Rechteck- form aufweisen. In Bezug auf den fiktiven Lichtquellenbereich kann eine solche Ausprägung durch die Anzahl und/oder Anordnung der Halbleiter-Lichtquellen bedingt sein. In diesem Zusammenhang können Ausgestaltungen verwirklicht sein, in welchen der Strukturbereich nicht an allen vier Seiten des
Lichtquellenbereichs seitlich über den Lichtquellenbereich hinausragt, sondern an einer geringen Anzahl, zum Beispiel an lediglich zwei entgegengesetzten Seiten des Lichtquellenbereichs . Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungs¬ beispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
BEZUGSZEICHENLISTE
Leucht orrichtung 100
Lichtquelle 110
Halbleiterchip 111
Kontakt 112
Konversionselement 115
Lichtquelle, Halbleiterchip 121
Optisches Element 130
Seite 131
Seite 132
Pyramidenstumpf 140
Grundfläche 141
Deckfläche 142
Seitenfläche 143
Verbindungsstrecke 145
Träger 150
Reflektierende Schicht 151
Abdeckung 160
Abschnitt 161
Abschnitt 162
Halter 170
Mobiles Gerät 190
Zielbereich 200
Bildwinkel 201
Bildwinkel 202
Optische Achse 210
Achse 211
Achse 212
Pyramidenwinkel 241
Pyramidenwinkel 242
Höhe 245
Breite 246
Strahlung 250
Lichtquellenbereich 310
Breite 315, 316
Strukturbereich 330
Breite 335, 336

Claims

PATENTA S PRUCHE
Leuchtvorrichtung (100), aufweisend: mehrere Halbleiter-Lichtquellen (110, 121), wobei die Halbleiter-Lichtquellen (110, 121) zur Erzeugung von unterschiedlichen Lichtstrahlungen ausgebildet sind; und ein den Halbleiter-Lichtquellen (110, 121) nachgeordnetes optisches Element (130), wobei das optische Element (130) an einer den Halbleiter-Lichtquellen (110, 121) abgewandten Seite (131) eine Struktur aus Pyramidenstümpfen (140) aufweist.
Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1,
wobei die mehreren Halbleiter-Lichtquellen (110, 121) einzeln ansteuerbar sind.
Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Pyramidenstümpfe (140) vier Seitenflächen (143) aufweisen und in einem rechteckigen Raster angeordnet sind.
Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die mehreren Halbleiter-Lichtquellen (110, 121) in einer rechteckigen Symmetrie angeordnet sind.
Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei ein Abstand zwischen benachbarten Halbleiter- Lichtquellen (110, 121) höchstens 0,1mm beträgt.
6. Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Leuchtvorrichtung (100) ein Blitzlicht ist.
7. Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei wenigstens ein Teil der mehreren Halbleiter- Lichtquellen (110) zur Erzeugung von weißen Lichtstrahlungen mit unterschiedlichen Weißtönen ausgebildet ist.
8. Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei wenigstens ein Teil der mehreren Halbleiter- Lichtquellen (110) einen Strahlungsemittierenden Halbleiterchip (111) und ein auf dem Halbleiterchip (111) angeordnetes Konversionselement (115) zur Strahlungskon¬ version aufweist.
9. Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei eine der mehreren Halbleiter-Lichtquellen (121) zur Erzeugung einer infraroten Lichtstrahlung ausgebildet ist.
10. Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
weiter aufweisend einen Träger (150), auf welchem die Halbleiter-Lichtquellen (110, 121) angeordnet sind.
11. Leuchtvorrichtung nach Anspruch 10,
wobei der Träger (150) seitlich der Halbleiter- Lichtquellen (110, 121) eine reflektierende Schicht (151) aufweist.
12. Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
weiter aufweisend eine Abdeckung (160), mit welcher die den Halbleiter-Lichtquellen (110, 121) abgewandte Seite (131) des optischen Elements (130) abgedeckt ist.
13. Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter aufweisend eine Halteeinrichtung (170) zum Halten des optischen Elements (130) und/oder der Abdeckung (160) .
14. Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei Übergänge zwischen Seitenflächen (143) der Pyramidenstümpfe (140) und Übergänge zwischen Seitenflächen
(143) und einer Deckfläche (142) der Pyramidenstümpfe
(140) abgerundet ausgebildet sind.
15. Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
ausgebildet zum Ausleuchten eines rechteckförmigen Zielbereichs (200) unter einem ersten Bildwinkel FOVx (201) und unter einem zweiten Bildwinkel FOVy (202) .
16. Leuchtvorrichtung nach Anspruch 15,
wobei die Pyramidenstümpfe (140) gerade Pyramidenstümpfe (140) mit vier trapezförmigen Seitenflächen (143), einer rechteckigen Deckfläche (142) und einer rechteckigen Grundfläche (141) sind, wobei die Pyramidenstümpfe (140) einen ersten und einen zweiten Pyramidenwinkel wx, wy (241, 242) aufweisen, welche sich auf eine Neigung der Seitenflächen (143) in Bezug auf eine Verbindungsstrecke (145) von Mittelpunk¬ ten der Grundfläche (141) und der Deckfläche (142) be¬ ziehen, wobei zwei sich gegenüberliegende Seitenflächen (143) den ersten Pyramidenwinkel wx (241) und zwei weitere sich gegenüberliegende Seitenflächen (143) den zweiten Pyramidenwinkel wy (242) aufweisen, wobei der erste Pyramidenwinkel wx (241) mit dem ersten Bildwinkel FOVx (201) und der zweite Pyramidenwinkel wy (242) mit dem zweiten Bildwinkel FOVy (202) wie folgt verknüpft sind:
0,83*FOVx < wx < 0,93*FOVx; und 0,73*FOVy < wy < 0,83*FOVy.
17. Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Pyramidenstümpfe (140) gerade Pyramidenstümpfe (140) mit vier trapezförmigen Seitenflächen (143), einer rechteckigen Deckfläche (142) und einer rechteckigen Grundfläche (141) sind, wobei die Halbleiterlichtquellen (110, 121) eine Breite B in einem Bereich von 0,5mm bis 2mm aufweisen, wobei eine vorderseitige Breite D (246) der Pyramiden¬ stümpfe (140) mit der Breite B der Halbleiterlichtquel¬ len (110, 121) gemäß
D = 0, 13*B verknüpft ist, und wobei eine Höhe H (245) der Pyrami¬ denstümpfe (140) mit der Breite B der Halbleiterlicht¬ quellen (110, 121) wie folgt verknüpft ist:
0, 15*B < H < 0, 25*B.
18. Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Struktur aus Pyramidenstümpfen (140) in einem rechteckigen Strukturbereich (330) des optischen Elements (130) angeordnet ist, wobei ein rechteckiger Lichtquellenbereich (310), in welchem die Halbleiter-Lichtquellen (110, 121) angeordnet sind und dessen Kontur durch die Konturen der Halbleiter-Lichtquellen (110, 121) vorgegeben ist, von dem Strukturbereich (330) überdeckt ist, und wobei der Strukturbereich (330) und der Lichtquel¬ lenbereich (310) gleich groß oder im Wesentlichen gleich groß sind.
19. Mobiles Gerät (190), aufweisend eine Leuchtvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020104004A1 (de) 2020-02-14 2021-08-19 Oktalite Lichttechnik GmbH Lichtmodul
JP7462284B2 (ja) 2019-09-06 2024-04-05 株式会社ルミカ 発光具

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ2020393A3 (cs) * 2020-07-03 2022-01-12 Varroc Lighting Systems, s.r.o. Světelný modul, zejména pro osvětlovací zařízení vozidla, a osvětlovací zařízení vozidla

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060104061A1 (en) * 2004-11-16 2006-05-18 Scott Lerner Display with planar light source
US20070153495A1 (en) * 2005-12-29 2007-07-05 Wang Michael Dongxue Illumination mechanism for mobile digital imaging
EP2418531A1 (de) * 2010-08-09 2012-02-15 Samsung LED Co., Ltd. Optische Linse und Beleuchtungsvorrichtung
DE102012209354A1 (de) * 2012-04-30 2013-10-31 At & S Austria Technologie & Systemtechnik Aktiengesellschaft LED-Modul
DE102013203912A1 (de) * 2013-03-07 2014-09-11 Zumtobel Lighting Gmbh LED-Leuchtmodul und Leuchte mit wenigstens einem LED-Leuchtmodul
CN204730114U (zh) * 2015-06-26 2015-10-28 中山市尊宝实业有限公司 Led灯泡的透光罩
WO2015197832A1 (en) * 2014-06-26 2015-12-30 Koninklijke Philips N.V. Led lighting unit

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004080291A2 (en) * 2003-03-12 2004-09-23 Color Kinetics Incorporated Methods and systems for medical lighting
US7645058B2 (en) * 2004-02-26 2010-01-12 Takiron Co., Ltd. Light diffusing sheet and backlight unit using the light diffusing sheet
CN101253363B (zh) * 2005-09-15 2010-05-19 日本瑞翁株式会社 正下型背光灯装置
DE102006016218A1 (de) * 2006-04-03 2007-10-04 Nimbus Design Gmbh Leuchte, insbesondere Raumleuchte
WO2008053790A1 (en) * 2006-10-27 2008-05-08 Fujifilm Corporation Backlight unit
CN101196582B (zh) 2006-12-08 2011-11-16 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 光学板
KR101345384B1 (ko) * 2007-11-16 2013-12-24 삼성전자주식회사 도광 부재와 이를 적용한 조명장치 및 도광 부재의제조방법
DE102007057671A1 (de) * 2007-11-30 2009-06-04 Osram Opto Semiconductors Gmbh Beleuchtungsvorrichtung
KR20100054700A (ko) 2008-11-14 2010-05-25 엘지디스플레이 주식회사 백라이트 유닛
DE102010027212A1 (de) * 2010-07-15 2012-01-19 Osram Opto Semiconductors Gmbh Strahlungsemittierendes Bauelement
US20120138981A1 (en) 2010-12-02 2012-06-07 Chung-Shan Institute of Science and Technology, Armaments, Bureau, Ministry of National Defense Light-Emitting Diode Apparatus and Method for Making the Same
FR3022877B1 (fr) 2014-06-25 2016-06-24 Renault Sa Procede de regulation automatique d'une vitesse d'un vehicule circulant a basse vitesse
JP2018101521A (ja) * 2016-12-20 2018-06-28 オムロン株式会社 導光板、面光源装置、表示装置及び電子機器

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060104061A1 (en) * 2004-11-16 2006-05-18 Scott Lerner Display with planar light source
US20070153495A1 (en) * 2005-12-29 2007-07-05 Wang Michael Dongxue Illumination mechanism for mobile digital imaging
EP2418531A1 (de) * 2010-08-09 2012-02-15 Samsung LED Co., Ltd. Optische Linse und Beleuchtungsvorrichtung
DE102012209354A1 (de) * 2012-04-30 2013-10-31 At & S Austria Technologie & Systemtechnik Aktiengesellschaft LED-Modul
DE102013203912A1 (de) * 2013-03-07 2014-09-11 Zumtobel Lighting Gmbh LED-Leuchtmodul und Leuchte mit wenigstens einem LED-Leuchtmodul
WO2015197832A1 (en) * 2014-06-26 2015-12-30 Koninklijke Philips N.V. Led lighting unit
CN204730114U (zh) * 2015-06-26 2015-10-28 中山市尊宝实业有限公司 Led灯泡的透光罩

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7462284B2 (ja) 2019-09-06 2024-04-05 株式会社ルミカ 発光具
DE102020104004A1 (de) 2020-02-14 2021-08-19 Oktalite Lichttechnik GmbH Lichtmodul

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