CN114144727A - 照明装置、导光装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种照明装置，其具有发光光电元件和用于对由发光光电元件产生的电磁辐射进行辐射转换的光学设备。发光光电元件包括多个以矩阵形式布置的发射区域；并且每个发射区域配有一个主辐射方向。发射区域的至少一部分设置成使得发射区域的中点位于曲面上。

Description

照明装置、导光装置和方法
本专利申请要求2019年5月23日的德国专利申请DE 10 2019 113 793.4的优先权、2019年7月4日的德国专利申请DE 10 2019 118 082.1的优先权以及2020年1月29日的国际申请PCT/EP2020/052191的优先权，以上申请的公开内容通过引用结合于此。
技术领域
本发明涉及具有发光光电元件的照明装置以及具有显示设备的导光装置。本发明还涉及方法。
背景技术
在一些应用中，由显示设备产生的光仍然必须被以合适的方式引导以及耦合输出以便实现期望的效果。越来越大的显示装置(例如在显示器或电视中)根据用户的位置形成不同的视角，这能够导致颜色和对比度失真。在其他一些领域，产生的光束应该已经被准直，以使其能被合适地耦合输入到其他的设备中。因此导致提出基于弯曲的发射表面、凹面显示器的设计。此外，应该实现轻微的像差。
发明内容
本设计的出发点是一种照明装置，该照明装置具有发光光电元件和用于对由发光光电元件产生的电磁辐射进行辐射转换的光学设备，其中，光电元件包括多个以矩阵形式布置的发射区域，并且每个发射区域配有一个主辐射方向。
在此已经认识到：如果发光光电元件的发射区域的至少一部分、优选所有发射区域设置成自身中点位于曲面上，则在辐射路径中跟随发光光电元件的光学设备能被简化地设计。在一个方面，这可以通过凹陷曲面来实现。在此，发射区域的中点被理解为主辐射方向与发射区域的发射电磁辐射的表面的相交部。
在一个方面，曲面形成球部段，球部段的相应的球中点位于光学设备的光轴上。针对用于设置发射区域的中点的优选凹陷的曲面，球中点在辐射路径的方向上与发光光电元件间隔开。可替代地，曲面是旋转圆锥曲线截面，例如是椭圆、抛物面或双曲面。
对于第一设计方案，相邻的发射区域相对于彼此倾斜，以使发射区域的主辐射方向相对彼此形成角度。对于可选的第二设计方案，设有具有一致的主辐射方向的发射区域，这些发射区域布置在具有在主辐射方向上相对于光学设备的不同距离的不同面上。
对于另一设计方案提出，光学设备具有***光学件、特别是成像投影光学件。通过设置发射区域改善了对***光学件的场弯曲的补偿。另外可以简化投影光学件中的成像。对于该设计的改进方案，在发射区域和***光学件之间设有多个非平整构造的准直光学元件。
在一个方面，每个单独的发射区域形成单独的朗伯(Lambert)辐射器。此外，发射区域设计为具有很小的面积，并且最大边缘长度在100μm到500μm的范围内，尤其在150μm到300μm的范围内。对于照明装置的一个设计方案，由配属于光电组件或LED(发光二极管)的初级光学元件的孔或配属于LED的转换元件的孔形成至少一个发射区域。可选地，发射区域可以包括已经准直的元件，其例如呈光子结构的形式。在此，自身中点位于曲面上的发射区域可以是单片像素化光学芯片的一部分，或者也可以在一个非平整的集成电路基底上布置多个单独的光学芯片。
从现有技术中已知大量不同的投影单元，利用这些投影单元可以根据需要在专门限定的图像平面中显示图像。这种投影单元用于各种应用，例如在机动车中。在投影单元的这些应用中，在距观看者一定距离处有规律地显示放大的图像。在某些情况下，投影光学件具有附加的放大镜或放大其他放大光学***的功能，以在投影光学件之前的光路中扩大显示设备。
在这种情况下，从文献EP 1 544 660和DE 197 51 649 A1中已知了用于机动车的显示设备。在后者中，在玻璃上使用中间图像，以便借助附加的光学件将图像正确显示在驾驶员的挡风玻璃上。由此可以直接在视场内显示对驾驶员重要的仪器、警告显示或其他信息，以使驾驶员可以看到这些信息，而不必将视线从前面的路线上移开。另外，已知其他投影单元，其像素发射由不同颜色的光混合的光。在这些解决方案中，光在空间上被分开地生成并且然后被合适的光学元件(如消色差透镜)混合，然后被合并以形成光束。在通过在表面上以矩阵形式排列的像素产生颜色的显示器中，光线必须被充分准直，以便能够尤其在大填充系数的情况下分辨不同颜色的相邻像素。
另外的解决方案反而建议使用封装密度低的LED。但是，当查看单个像素区域时，这会导致点状照明与暗区之间存在显著差异。这种所谓的飞屏效应(屏门效应)在短距离观看时特别明显，因此在AR(增强现实)眼镜或VR(虚拟现实)眼镜等应用中尤其明显。
从已知问题出发，要提出另外的解决方案。用于光束引导和光束成形的光学件具有尽可能高的效率，以使光学损失显著减少，这被认为是不无道理的。
因此，一个方面涉及一种具有发光光电装置和投影光学件的投影单元，该发光光电装置具有矩阵，该矩阵具有用于发射可见光的像素。每个像素包括多个光学组件或具有光谱方面不同的光发射的LED，以便形成不同颜色的子像素。在这种情况下，每个LED能被单独控制并且必要时能被连接到本申请中公开的驱动器电路。在一些方面，具有像素的矩阵包括一个或多个LED模块。为了改善耦合输出和方向性，可以提供各种机构、例如透明覆盖电极、光子结构等。在一个设计方案中，矩阵可以由附接到载体基底的像素模块(每个具有三个子像素)形成。载体基底能包含引线和控制电路，并且能用不同于矩阵的材料***制造。
此外，为每个像素分配一个单独的准直光学件，准直光学件连接在投影光学件的上游，以增加填充系数。根据本发明，准直光学件设计用于在投影光学件之前的辐射路径中产生相应像素的LED的放大并且互相叠加的中间图像。因此，配属于每个单独像素的准直光学件不仅增加了像素的照明程度，而且还通过尽可能精确地叠加子像素中间图像而能够对形成子像素的LED的辐射进行空间校正，从而使得光能够有效地耦合输入到辐射路径下游的投影光学件中。针对这一点应该提出，这种光学件适用于这里提出的部分地提供了冗余子像素元件的设计。
有利的是，准直光学件的这种设计方案导致属于相同像素的LED的中间图像的尽可能高的重叠率。事实证明，像素的LED的中间图像的重叠部分是其中间图像面积的至少85％，有利地还是其中间图像面积的至少95％。此外，一个设计方案是优选的，其中，LED的中间图像是虚拟中间图像。一方面，准直光学件创建子像素的虚像，使得子像素的虚像的尺寸对应于像素的尺寸。此外，准直光学件优选地布置在像素的LED与投影光学件之间。
发出不同颜色的光的LED可以占据像素的相同大小的区域，或者分别由子像素所占据的区域适合用于发光并且具有不同的尺寸。对于一个设计方案提出，与两个另外的子像素相比，发射绿光的子像素占据像素的最大表面积，或者至少在更大的表面积上发射绿光。这是因为眼睛对绿色最敏感。此外有利的是，由子像素占据的RGB(红绿蓝)像素的用于红光的表面积大于由发射蓝光的子像素所占据的表面积。根据该设计方案，绿光在像素的表面积方面比红光大，而红光在像素的表面积方面比蓝光大。借助于所提出的像素的准直光学件，在子像素的尺寸不同且局部不同的LED的投影光学件的前面的光路中产生了具有高的重叠率的中间图像。
根据另一方面，使用微小构造的LED，使得在各个像素中存在不发光的大的表面区域。优选地，像素的半导体照明装置不超过像素面积的30％，特别优选地不超过15％，非常特别优选地不超过10％。这确保了防止各个像素之间的光和电的串扰。子像素优选地设置成使得它们不直接位于像素的边缘上并且彼此不邻接。除了LED之外，发光二极管还包括具有这种边缘长度的颜色转换的LED或VCSEL(垂直腔面发射激光器)或带有LED照明的光纤端部件。
配属于每个像素的准直光学件具有以下优点：由子像素发射的光被转换为预准直光束，然后，该预准直光束可有利地被提供用于由至少一个另外的光学元件生成图像。通过使用至少一个合适的准直光学件，可以产生预准直光束，从而又防止或至少减少了由子像素发射的各个光束之间的光学串扰。一个设计方案提出，准直光学件具有至少一个全息光学元件(HOE)，该全息光学元件补偿了三个半导体照明设备在像素区域处的不同位置。可替代地或附加地，可以考虑的是，该功能由作为准直光学件的一部分的折射光学元件(ROE)来实现。附加地或可替代地，还可以考虑的是使用衍射光学元件(DOE)，以便对像素的中间图像中的照明区域处的半导体照明装置的不同位置实现适当的补偿。
在另一个方面改进了投影单元。在一个设计方案中，投影单元包括投影光学件，其在辐射路径中布置在准直光学件的下游。借助于投影光学件，从借助准直光学件产生的各个中间图像中产生被直接或以进一步处理的方式使用的图像或另一中间图像，以便将期望的信息显示给观众。投影光学件具有合适的光学元件、例如偏转镜、分束器和/或透镜，它们可以优选地由控制单元控制并且有针对性地移动，以便根据需要实现光束转向和/或光束成形，使得信息能够以易于理解和感知的方式显示在显示器上，显示在屏幕上和/或显示作为虚拟图像(例如在汽车的挡风玻璃前)。
根据前述设计方案中的至少一个所提出的投影单元可以用于生成用于机动车中的平视显示器的图像。
附图说明
下面结合附图描述详细地阐述本发明的示例性的变体方案。附图分别示意性地显示：
图1示出了根据所提出的设计的一些方面的弯曲光面的导光设计的第一实施例；
图2示出了在非平整的集成电路基底上具有单独LED的导光设计的实施例的局部放大图；
图3示出了根据另一方面的具有单片像素化芯片的光引导的第三实施方式；
图4示出了具有一些方面的光引导的第四实施例；
图5示出了根据所提出的设计的一些方面的上述设计之一的改进设计方案；
图6示出了图2的示例的具有附加的光成形结构的另一实施方式；
图7示出了图5的实施方式的补充设计，其中光子结构在此布置在光路中；
图8A示出了基于图4的示例的另一实施方式；
图8B示出了台阶型基底的一个实施方式的俯视图；
图9A示出了具有带大填充系数的RGB像素的矩阵；
图9B示出了常规投影单元中的光束引导的示意图；
图10示出了根据所提出设计的一些方面的具有带小填充系数的RGB像素的已实现矩阵的实施方式；
图11示出了根据一些方面的具有带小填充系数的RGB像素的已实现矩阵的另一实施例；
图12示出了具有带光成形结构的矩阵的设计方案的俯视图；
图13示出了根据所提出原理的一些方面的投影单元的示意图；
图14以示意图示出了通过前一图的投影单元产生的中间图像；
图15示出了图13的准直光学件的色相函数；
图16示出了根据所提出设计的一些实施方式的准直光学件的金属透镜；
图17示出了用于阐述提出的设计的一些方面的、具有多个集成LED的单片阵列的示意性侧视图。
具体实施方式
下面的实施例主要涉及显示设备和显示器，还涉及由光电组件构成的基础单元和模块。然而，本发明不限于该应用或图示的组件。相反，所呈现的原理和实施例可以被扩展，以使它们适用于大量电子的应用和需要改规格的应用、即相同组件的组合。
图1示出了光导的一个实施例，其中，通过凹面显示器实现了合适的光束引导。在图1中给出一种例如是显示设备或显示器的照明装置，该照明装置包括发光光电装置1和用于对由该发光光电装置1产生的电磁辐射进行辐射转换或辐射成形的光学设备6。在此，发光光电装置1具有多个在运行中发出彩色光的LED。发光光电装置设计成使得LED发出不同的颜色。三个LED构成为整个像素的子像素的一部分。在一种设计方案中，发光光电装置因此包含大量这种像素。
光学设备6示出了成像投影光学件20形式的***光学件19，并且在辐射路径中包括以平面平行的透镜21以及第一非球面透镜22和第二非球面透镜23，它们实现发光光电装置1的成像。
此外，图1示出：发光光电装置1包括以矩阵形式布置的多个发射区域3.1、3.2。它们分别具有一个或多个LED(用于不同的颜色)。LED可以可选地已经包括初级光学件12。这些初级光学件可以包含转换元件、耦合输出结构或光子晶体，以便在光射出时就已经实现一定的光束成形。发射区域3.1、3.2中的每一个各自配有主辐射方向4.1、4.2。为了至少部分地补偿在光学设备中出现的场曲，将发射区域3.1、3.2的中点7布置在曲面5上，该曲面对于本实施例来说在光学设备6的光轴10上形成球部段24，该球部段具有相应的球中点。
为了可行的尺寸设置，对于直径D为3.7mm的发光光电装置1，为曲面5选择半径R为10mm，以用于布置发射区域3.1、3.2，并且针对在光路中跟随的光学设备6的以平面平行的透镜21，使用具有折射率至少为1.6并且在光轴10的方向上的厚度至少为直径D的两倍的材料。
图2示出了具有发光光电装置1的照明装置的实施例的放大的局部视图，该发光光电装置包括多个发射区域3.1-3.5，这些发射区域由LED形式的单独的光学芯片17.1-17.5的初级光学件的孔形成。示出的是分开的光学芯片17.1-17.5在非平整的集成电路(IC)基底16上的布置，其中发射区域3.1-3.5的中点7位于凹陷曲面5上。发射区域3.1-3.5中的每个形成朗伯辐射器11，其配有主辐射方向4.1-4.5，其中，由于非平整的集成电路基底呈朝向光学设备6的球部段24的形式，主辐射方向4.1-4.5在光学设备6的光轴10上具有共同的交点。借助于初级光学元件12(参见图案249)，可以将发射区域3.1-3.5的朗伯发射转换成非朗伯发射，特别是转换成具有更窄的张角的发射。
图3以放大的局部视图示出了替代实施例，其中光学设备6仅以截面示出。可以看到平整的集成电路基底28，其具有示意性简化地示出的控制装置25，该控制装置通常包括驱动器组件以及接口和存储元件。在平整的集成电路基底28上布置有单片像素化光学芯片14，单片像素化光学芯片具有以共同的方法制造的发光光电装置1，发光光电装置具有多个位于芯片14的区域15的凹陷曲面5上的发射区域3.1-3-5，这些发射区域由转换元件13形成。对应于先前的设计方案，发射区域3.1-3.5的主辐射方向4.1-4.5相对彼此形成角度并且在光学设备6的光轴10上相交。
图4示出了具有发光光电装置1的照明装置的第四实施例，照明装置包括阶梯状的集成电路基底29。在阶梯状的集成电路基底29的同心布置的环形表面8.1、8.2、8.3上布置有由LED 11形成的分开的光学芯片17.1-17.5，使得由各个LED 11的初级光学元件12形成的发射区域3.1-3.5的中点7位于凹陷曲面5上，而发射区域3.1-3.5的主辐射方向4.1-4.5具有一致的定向。如果在不同的环形平面8.1-8.3上设有装置，则分开的光学芯片17.1-17.5与光学设备6的以平面平行的透镜21之间的距离以及进而光学设备6之前的扩大的光路中的光束截面不同。
图5示出了基于图4中所示的变体方案的本发明的改进设计，其中，在布置在凹陷曲面5上的发射区域3.1-3.5的中点7与光学设备6的以平面平行的透镜21之间设有同样凹陷弯曲的准直光学元件18。对于所示的设计方案，准直光学元件18包括弯曲的孔眼光圈26和弯曲的透镜装置27，它们形成发射角过滤器。准直光学元件18的功能组件可以配属于单个或多个发射区域3.1-3.5。对于未详细示出的设计方案，准直光学元件18的每个功能组件用于预准直配属于像素并且发出不同颜色的多个发射区域3.1-3.5。
图6示出了对此的补充设计，其将光学芯片17.1至17.5作为具有附加的光成形结构的LED装置形成在发射表面的表面上。由此改善了光引导并改变了各个光学芯片的辐射特性。例如在光学芯片的半导体材料中实现为光子晶体的光成形结构导致所发射的光具有更高的方向性。能以各种方式形成光成形结构。图7的设计方案基于图4的示例。在此，也形成了光成形结构，但是该光成形结构的宽度改变并且匹配主体1的形状或表面。
图8A和图8B以横截面图和俯视图示出了另外的设计方案。在这种情况下，由LED模块3a、3b和3c如上所述布置在阶梯状集成电路基底的同心布置的表面8.1、8.2、8.3上。在俯视图中，其根据另一设计方案被更详细地示出，其中，阶梯状基底包括矩形阶梯状区域。单个的光电组件或发光二极管设计为水平的二极管，即它们的两个触点位于一侧。这在图8B中由两个不同的区域(白色和阴影线)显示。根据集成电路基底中的阶梯设有多个发光二极管，其中一些发光二极管在此布置在基底上。
下面的附图描述了本申请中引用的另一方面。图9A以俯视图示出了根据现有技术的具有发光光电装置1的RGB(红绿蓝)发射器阵列，该发光光电装置设计成具有发射红、绿或蓝光的RGB像素40的矩阵。RGB像素40的特征在于大填充系数。这意味着各个RGB像素40的区域5的大部分被用作发光区域。图9B示例性地示出了在具有投影光学件7的投影单元中存在的光束引导。投影光学件7包括图9B所示的所有三个透镜，还包括透镜或板52。可以看出，由各个RGB像素40发射的辐射不被准直。如图9B所示，只有RGB像素40发出的辐射角在+45°和-45°之间的光线才能到达布置在板52下游的投影光学件7的元件。由于RGB像素40根据朗伯辐射定律发光，因此如果不使辐射准直则由RGB像素40发射的一些辐射不能用于图像生成，这最终意味着效率损失。
图10以示意性简化的俯视图示出了具有根据此处公开的一些方面的具有六个像素的所提出的RGB发射器阵列的发光光电装置1，其中为示例性地配备有参考标号的像素2.1示出了配属的像素区域5。像素2.1包括分开放置的形成子像素的LED 3.1、3.2、3.3，其设计成发光二极管并且对于所示的实施例发射红色、绿色和蓝色的光。各个像素2.1以小的填充系数来区分，使得LED 3.1、3.2、3.3仅占据像素区域5的相对较小的部分。另外，以这种方式布置LED 3.1、3.2、3.3，使得在子像素的各个发光表面之间形成比较大的距离。一方面，将LED 3.1、3.2、3.3或LED布置在距像素2.1的边缘一定距离处，使得在相邻像素2.1之间不存在光学和/或电的串扰。另一方面，LED 3.1、3.2、3.3也以这种方式布置在各个像素2.1内，从而可以防止或至少最小化像素2.1的各个半导体照明设备3.1、3.2、3.3之间的光和电的串扰。在单个LED 3.1、3.2、3.3的布置中，要考虑产生所需图像所需的辐射特性和光输出。此外，如此处最左上角的像素所示来设计反射凸起2.4。也可以安装透明的覆盖电极。为此的设计方案在本申请中公开。
图11示出了由RGB像素形成的矩阵的俯视图，RGB像素形成了所提出的投影单元的发光光电装置1。作为示例，以虚线示出像素2.2的像素区域5。像素2.2包括形成子像素的三个半导体照明设备3.1、3.2、3.3，其发射红色、绿色或蓝色的光并且以三角形布置的形式布置在像素2.2的表面5上。此设计方案也可以被反射层包围。
根据应用的不同，此处介绍的具有小尺寸LED的像素矩阵可以通过光成形或光转换结构来补充。图12示出了这种设计方案的俯视图。在这种情况下，具有区域33和34的光成形结构被配置在矩阵上。区域34设计成覆盖矩阵的透明层33中的柱或杆或孔。层33在此具有与柱34或孔34相比不同的折射率。如俯视图所示，这导致折射率在两个空间方向上的周期性变化。以此方式，在由各个LED和像素构成的矩阵之上形成光子结构或二维光子晶体。通过相应地选择周期性，因此可以适当地对至少一个波长的光进行成形。
此外，图13以示意图示出了所提出的投影单元的不同组件。这种投影单元具有发光光电装置1，该发光光电装置具有形成矩阵的像素2.1、2.2，其具有小的填充系数，并且每个像素都包括LED 3.1、3.2、3.3，它们发射不同颜色的光、即红、绿和蓝的光。根据一些提出的方面，为每个像素2.1、2.2提供准直光学件6.1、6.2，其对由LED 3.1、3.2、3.3发射的光进行准直并将其成像为优选虚拟的中间图像8.1、8.2。借助投影光学件7，LED 3.1、3.2、3.3的中间图像8.1、8.2被引导到在此没有详细示出的显示器、屏幕或其他显示单元上，它们也可以是机动车的挡风玻璃，从而产生图像，该图像能够以期望的尺寸、定向和间距被观察者感知。
此外，图14示出了所提出的位置校正，该位置校正导致LED 3.1、3.2、3.3的放大的虚拟中间图像8.1、8.2的叠加。以这种方式设计准直光学件6.1、6.2，使得LED 3.1、3.2、3.3的中间图像8.1、8.2的尺寸基本上对应于各个像素2.1、2.2的尺寸，并且LED 3.1、3.2、3.3的不同位置和大小在很大程度上附加地补偿了中间图像8.1、8.2的叠加。LED 3.1、3.2、3.3的中间图像30.1、30.2、30.3优选地在其中间图像面积的至少85％上叠加并且优选在中间图像面积的至少95％上叠加。LED 3.1、3.2、3.3的中间图像30.1、30.2、30.3也可以在其中间图像面积的至少70％、80％或90％上叠加。还优选的是，各个像素2.1、2.2的LED 3.1、3.2、3.3的叠加的中间图像30.1、30.2、30.3的总面积对应于像素区域5的至少80％、优选至少90％。各个像素2.1、2.2的LED 3.1、3.2、3.3的叠加的中间图像30.1、30.2、30.3的总面积可以对应于像素面积的至少70％、80％或90％。
配属于各个单独的像素2.1、2.2的准直光学件6.1、6.2可以借助于全息光学元件(HOE)、折射光学元件(ROE)或衍射光学元件(DOE)来起作用。为此，图15示出了用于相应像素2.1、2.2的三个不同的LED 3.1、3.2、3.3的准直光学件6.1、6.2、6.3的分别所需的色相相位函数12、13、14。上方的图形示出了发出红光的LED 3的色相相位函数12，中间的图形示出了发出绿光的LED 3.2的准直光学件6.1、6.2的相位函数13，下方的图形示出了用于发出蓝光的LED 3.3的准直光学件6.1、6.2的所需的色相函数14。
在图16中示出了一个设计方案，其中借助于金属透镜15实现了准直光学件6。这种类型的金属透镜15可以设计成使其形成折射光学元件或衍射光学元件。这种金属透镜15有利地具有至少两个彼此间隔开的区域并且以不同的方式结构化。例如，可以设想在金属透镜的第一区域中提供光栅状结构化，而这种金属透镜15的第二区域具有圆形结构。如果金属透镜15至少在某些区域具有二元结构和/或由介电材料制成，则是有利的。当考虑到可以周期性地或准周期性地布置柱结构时，得出图16的另一方面。由此产生了折射率周期性变化的区域。
图17示出了单片光学芯片的侧视图，该单片光学芯片具有根据本发明设计的用于投影显示器的发光光电装置1。光学芯片具有硅基底9，其上设有单独像素2，其具有在其中设置的子像素。为了给光学芯片提供所需的电能，光学芯片具有电源端口11和适用于此目的印制导线。借助于CMOS阵列10来进行各个发光像素2的能量供应和控制。借助于LED实现在子像素处的光产生，其中优选地使用LED，其发射蓝色或紫外线的光。这些光借助于合适的转换元件或合适的转换器材料被转换成具有所需颜色的光。
像素2处于光学芯片的表面上，在该像素中布置了分别发射红、绿和蓝光的子像素50。各个子像素50在此相应形成具有小填充系数的像素2，使得像素2内的各个发光面与不发光面相比仅占据像素2的面的一部分并且彼此之间充分地间隔开，从而可靠地防止了或至少显著地减小了各个子像素50之间以及相邻像素50之间的光和电的串扰。
由相应三个子像素50形成的像素2被相应分配有在图案270中未被详细示出的准直光学件，该准直光学件准直由子像素3发射的辐射并引起位置校正。根据本发明，准直光学件6产生子像素50的中间图像，其尺寸对应于像素2的尺寸。另外，必须以这种方式设计准直光学件，以便补偿中间图像中的各个子像素的不同位置和大小。除了图17所示的带有单片光学芯片的设计方案之外，还可以考虑的是，将不同的芯片布置在同一基底上并进行电接触，每个芯片具有一个或多个像素或子像素。像素2的子像素50优选地由LED形成，这些LED发出分别具有所需颜色的光、特别是红、绿或蓝的光。原则上可以考虑的是，使用合适的转换元件和转换器材料，使用直接发射具有所需颜色的光的LED和/或将由LED发射的光、特别是蓝光转换为具有所需颜色的光。还可以考虑的是，将子像素50设计为超级发光二极管、VCSEL或边缘发射激光器。还可以考虑的是，各个子像素50由引导具有相应颜色的光的光波导的端部件形成。

Claims (30)

1.一种照明装置，具有发光光电装置和用于对由所述发光光电装置产生的电磁辐射进行辐射转换的光学设备；
其中，所述发光光电装置包括多个以矩阵形式布置的发射区域；并且
其中，每个发射区域配有一个主辐射方向；并且
所述发射区域的至少一部分设置成使得所述发射区域的中点位于曲面上。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述曲面具有凹面曲率。
3.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置，其特征在于，所述发射区域的主辐射方向互相形成角度。
4.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置，其特征在于，设有具有一致的主辐射方向的发射区域，所述发射区域布置在具有在主辐射方向上相对于所述光学设备的不同距离的不同面上。
5.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置，其特征在于，所述曲面形成球部段，其中，相应的球中点位于所述光学设备的光轴上，或者所述曲面具有旋转圆锥曲线截面的至少一部分的形状，所述曲面具有尤其具有椭圆、抛物面或双曲面。
6.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置，其特征在于，自身中点布置在所述曲面上的发射区域各自形成朗伯辐射器。
7.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置，其特征在于，所述发射区域中的至少一个发射区域是配属于发光二极管的初级光学元件的孔或者配属于发光二极管的转换元件的孔。
8.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置，其特征在于，自身中点位于所述曲面上的发射区域是单片像素化光学芯片的一部分。
9.根据权利要求8所述的照明装置，其中，所述单片像素化光学芯片具有以行和列排列的多个发光二极管。
10.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置，其中，所述发射区域形成耦合输出结构的表面。
11.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置，其特征在于，自身中点位于曲面上的发射区域配属于布置在非平整的集成电路基底上的单独的发光二极管。
12.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置，其特征在于，所述光学设备包括***光学件，并且在所述***光学件和所述发射区域之间设有弯曲的准直光学元件或者多个非平整构造的准直光学元件。
13.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置，其特征在于，所述光学设备包括用于形成成像投影光学件的***光学件。
14.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置，其中，所述发光光电装置具有带多个控制元件的层，所述控制元件特别是用于单独控制每个发射区域的电流源。
15.一种制造照明装置的方法，所述照明装置具有发光光电装置和用于对由发光光电元件产生的电磁辐射进行辐射转换的光学设备；其中，所述光电元件包括以矩阵形式布置的多个发射区域；
其特征在于，
所述发射区域的至少一部分设置成使得所述发射区域的中点位于曲面上。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，为了设置所述发射区域，将单独的发光二极管布置在非平整的集成电路基底上。
17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，由配属于发光二极管的初级光学元件的孔或者配属于发光二极管的转换元件的孔形成所述发射区域中的至少一个发射区域。
18.一种导光装置，具有显示设备和投影光学件，其中，所述显示设备具有矩阵，所述矩阵具有用于发射可见光的像素，并且其中，每个像素包括多个具有在光谱方面不同的光发射的发光二极管；并且其中，每个像素配有一个接在所述投影光学件的上游的单独的准直光学件，
其特征在于，
所述准直光学件设计用于在所述投影光学件之前的辐射路径中生成相应的像素的发光二极管的放大且互相叠加的中间图像。
19.根据权利要求18所述的导光装置，其特征在于，由所述准直光学件生成的、相应的像素的发光二极管的中间图像互相叠加所述中间图像的中间图像面积的至少70％、80％或90％。
20.根据权利要求18或19所述的导光装置，其特征在于，发光二极管的中间图像是虚拟中间图像。
21.根据前述权利要求中任一项所述的导光装置，其特征在于，准直光学件布置在像素的发光二极管与投影光学件之间。
22.根据前述权利要求中任一项所述的导光装置，其特征在于，像素的发光二极管不超过像素面积的50％，特别优选不超过像素面积的35％，非常特别优选不超过像素面积的20％。
23.根据前述权利要求中任一项所述的导光装置，其特征在于，发光二极管设计为颜色转换的发光二极管或者垂直腔面发射激光器或者边缘发射激光二极管，并且发光二极管可选地具有照明的光纤端部件。
24.根据前述权利要求中任一项所述的导光装置，其特征在于，准直光学件设计成使得相应的像素的发光二极管的互相叠加的中间图像的总面积对应于像素面积的至少70％、80％或90％。
25.根据前述权利要求中任一项所述的导光装置，其特征在于，准直光学件包括全息光学元件(HOE)和/或折射光学元件(ROE)和/或衍射光学元件(DOE)。
26.根据前述权利要求中任一项所述的导光装置，其特征在于，由投影光学件发射的辐射被直接或间接地引导到显示器上。
27.根据前述权利要求中任一项所述的导光装置，其中，每个像素具有前述权利要求中任一项中的发光二极管的设计。
28.根据前述权利要求中任一项所述的导光装置，其特征在于，矩阵的多个像素各自具有布置在发光二极管之上的透镜。
29.根据前述权利要求中任一项所述的导光装置，其中，矩阵的至少一些像素具有冗余的发光二极管。
30.一种根据前述权利要求中任一项所述的导光装置用于在视频墙或平视显示器上生成图像的应用。
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