[发明专利]光源

说明书

本申请是申请日为2004年4月15日、申请号为200480011570.5(国际申请号为PCT/DE2004/000800)以及发明名称为“光源”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种按权利要求1的前序部分所述的光源。本发明尤其是涉及这样的光源，其中半导体芯片发射可见的电磁辐射。

背景技术

本专利申请要求德国专利申请10319274.3的优先权，对此通过回引来采纳该德国专利申请的公开内容。

大多数公知的光源具有白炽灯、弧光灯或高压灯。在这些灯工作时，相对较大部分的电能被转换成热量，这对于周围的构件或部件可能是成问题的。为了产生在CIE比色图表上的某个色度坐标(Farbort)的光，在这种情况下通常应用光学滤波器，以便最大可能地消除不期望的颜色分量。可是，由此降低了各个光源的效率。

可替换地，存在其中应用发光二极管(LED)的光源，这些发光二极管例如具有长寿命、快速响应以及相对高的电效率的优点。此外，还能够通过组合不同颜色的LED来产生某个色度坐标的混合色的光。在这种情况下，滤色镜不一定是必要的。

例如在US6,540,377中说明了一种用于LCD显示器的背面照明的光源，该光源具有不同发射光谱的LED。在该光源中，将发射红色、绿色以及蓝色的LED相互混合地布置在共同的平面上。在光源工作时，在共同的光锥中辐射这些LED的电磁辐射，并且借助散射体材料(Diffusormaterial)来混合这些LED的电磁辐射。

这样的光源的缺点在于，由LED的最大发射强度限制了由该光源每个立体角所辐射的光强度，由此限制了该光源的可应用性。此外，当期望均匀的光时，必须关心由不同的LED发射的电磁辐射的足够的混合。

发明内容

本发明的任务尤其是在于，研制一种基于发射可见的电磁辐射的半导体芯片的光源，该光源具有高的每个立体角所辐射的光强度，该光强度不由半导体芯片的最大发射强度来限制。本发明的任务也包括，在该光源中可以简单和有效地相互混合具有不同发射光谱的半导体芯片的电磁辐射。

通过具有权利要求1所述特征的光源来解决这些任务。

在从属权利要求2至35中说明了光源的有利的实施形式和优选的扩展方案。

根据本发明，在开头所述类型的光源中，半导体芯片与初级光学元件一起被布置在至少两个在地方上互相分开的组中，以致这些组在半导体芯片工作时发射出独立的光锥。借助次级光学系统，将该组的独立的光锥重叠成单个共同的光锥。

在这种情况下以及在以下，光锥分别指的是由光源的光透视的任意成型的容积，其中排除了以下的区域，在该区域中亮度比在距光源相同距离时的最大亮度小多于一个数量级。

通过重叠半导体芯片的不同组的独立的光锥，实现了不同半导体芯片的辐射的添加的混合。由此可在技术上简单地实现，具有不同发射光谱的半导体芯片的辐射的改善的混合。此外，还可以通过重叠独立的光锥与单个半导体芯片的最大光强度无关地来显著提高每个立体角所辐射的光强度。

在优选的实施形式中，借助次级光学系统将该组的独立的光锥重叠成具有最大可能统一的色度坐标的共同的光锥。在此，该共同的光锥的色度坐标特别有利地位于CIE比色图表的白色区域中。

在其它的有利的实施形式中，该组中的至少一组具有只有一种芯片类型(Chipsorte)的半导体芯片。

附加地或可替换地，一种芯片类型的半导体芯片分别只被包含在该组中的一组中。当期望辐射具有统一色度坐标的、最大可能均匀的光线时，这是特别有利的。

在优选的实施形式中，多个半导体芯片具有第一、第二和第三芯片类型，这样来选出这些芯片类型的发射光谱，使得通过重叠由不同芯片类型的半导体芯片所发射的辐射能够产生白色的光。

第一芯片类型在这种情况下特别优选地发射绿色的辐射，第二芯片类型发射红色的辐射而第三芯片类型发射蓝色的辐射，也就是说，一种芯片类型的半导体芯片的各自的发射光谱具有其波长首先位于绿色、红色或蓝色区域中的辐射。

第一芯片类型的半导体芯片有利地被布置在第一组中，而第二和第三芯片类型的半导体芯片被布置在第二组中，其中均匀混合地来布置第二组的不同芯片类型的半导体芯片。

可替换地，一种芯片类型的半导体芯片有利地分别被布置在自己的组中，而这些组在地方上互相分开地被布置，也就是不重叠地被布置。