JP2005236299A - Ledを用いた照明システム - Google Patents
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Abstract
【課題】 発光ダイオードを使用する高放射輝度システムの輝度の増大を提供する。
【解決手段】 投射システムのような発光ダイオード(LED)を含むシステムの輝度は、約1.25に等しいか又はそれ以下の屈折率の任意の媒体内に直接光を放射する発光面を有するLEDチップを使用することにより増大させることができる。例えば、LEDチップは、エンカプシュラント内ではなく、空気又は気体のような周囲環境内に直接光を放射することができる。その低屈折率は、LEDのエテンデューを減少させ、それによって輝度を増大させる。更に、エンカプシュラントがないので、レンズのような視準光学要素をLEDチップの発光面の近くに位置決めすることができ、これは、大きな角度で放射された光の捕捉を有利に可能にする。二次的な視準光学要素を使用して、マイクロディスプレイのような目標上への光の集束を助けることもできる。
【選択図】 図5B
【解決手段】 投射システムのような発光ダイオード(LED)を含むシステムの輝度は、約1.25に等しいか又はそれ以下の屈折率の任意の媒体内に直接光を放射する発光面を有するLEDチップを使用することにより増大させることができる。例えば、LEDチップは、エンカプシュラント内ではなく、空気又は気体のような周囲環境内に直接光を放射することができる。その低屈折率は、LEDのエテンデューを減少させ、それによって輝度を増大させる。更に、エンカプシュラントがないので、レンズのような視準光学要素をLEDチップの発光面の近くに位置決めすることができ、これは、大きな角度で放射された光の捕捉を有利に可能にする。二次的な視準光学要素を使用して、マイクロディスプレイのような目標上への光の集束を助けることもできる。
【選択図】 図5B
Description
本発明は、一般的に、投射システムのような発光ダイオードを使用する高放射輝度システムにおける輝度の増大に関する。
図1A、図1B、及び図1Cは、発光ダイオード(LED)を使用する投射システムのための様々な公知の照明アーキテクチャを概略的に示すものである。図1Aは、それぞれのLED14a、14b、及び14c(集合的にLED14と呼ぶこともある)で照明されるいくつかの透過性マイクロディスプレイ12a、12b、及び12c(集合的にディスプレイ12と呼ぶこともある)を含むアーキテクチャ10を示す。LED14は、1つ又はそれ以上の視準レンズ16a、16b、及び16c(集合的にレンズ16と呼ぶこともある)を通じてディスプレイ12を照明する。レンズ16は、LED14から光を集光して、光をディスプレイ12上に集束させる。LED14は、ディスプレイ12を異なる色、好ましくは、赤、緑、及び青で照明する。マイクロディスプレイは、一例として、セイコーエプソン及びソニーによって製造されているような高温ポリシリコン(HTPS)ディスプレイとすることができる。3つのディスプレイ12の画像は、例えば「X−cube」とすることができるプリズム18を用いて結合される。プリズム18から図示していない画面上に画像を投射するために投射レンズ19が使用される。
図1Bは、図1Aに示すものと類似の構成要素を含むが(同じように示した要素は同じものである)、例えばテキサス・インストルメンツによってデジタルミラーディスプレイとして製造されているような微小電気機械システム(MEMS)のための構成で単一の反射性マイクロディスプレイ22を使用する別の照明アーキテクチャ20を示す。マイクロディスプレイ22は、LED14a、14b、及び14cからの異なる有色光によって照明されている時、赤、緑、及び青のような異なる有色画像に亘って循環する。マイクロディスプレイ22の異なる色状態は、LED14の電源を入切りし、二色ミラー24a及び24bを使用して色を組み合わせることによって行われる。マイクロディスプレイ22からの画像は、「全内部反射」プリズムの一部であるプリズム26及び28を通じてレンズ19によって受け取られる。
図1Cは、ソニーによって製造される種類のようなカラー液晶ディスプレイ(LCD)である単一の透過型マイクロディスプレイ32を含む別の照明アーキテクチャ30を示す。マイクロディスプレイ32は、視準レンズ16を通じて白色LED34で照明される。
図1A、図1B、及び図1Cに示すように、LEDからの光は、例えば、視準レンズ16により集光してマイクロディスプレイ上に集束させる必要がある。マイクロディスプレイ及び投射レンズは、特定の区域及び特定の角度内で受光した光を通すだけなので、LEDとマイクロディスプレイとの間でレンズの使用が必要である。LEDからの光を集光してマイクロディスプレイ上に集束させるために、異なる種類のレンズシステムを使用することができる。図2Aは、LED52に関連した平凸レンズ54の使用を示す。勿論、両凸レンズ又は非球面型レンズのような他の種類のレンズ、又はいくつかのレンズの組合せさえも同じく使用することができる。平凸レンズ54又は他の類似のレンズを使用する時の欠点は、線56で示すようなLED52から大きな角度で放射された光は集光されず、従って、マイクロディスプレイ上に集束されないという点である。
図2Bは、前方方向にLED52によって放射された光を集光するための非球面レンズ62の組合せである視準レンズシステム60と、より大きな角度、例えばLED52の側部に向けて放射された光を集光するための全内部反射光学部品64とを使用した構成示す。
図3は、図2Bに示すものなどの視準レンズの一般的な性能を示すグラフである。このグラフは、光源(線70)、視準器(線72)、及びマイクロディスプレイ(線74)に対するエテンデューの関数としての集光効率を示す。視準器の集光効率は、視準器からのフラックスを光源からのフラックスで割り算したもので定義され、マイクロディスプレイの集光効率は、マイクロディスプレイ上へのフラックスを光源からのフラックスで割り算したもので定義される。
一般的な光学ビームに対するエテンデューは、以下のように定められる。
E=∫∫n2dAdΩ (式1)
ただし、nは光源が放射している媒体の屈折率、dAは面積、及びdΩは立体角の図心である。LEDが表面エミッタと考えられる場合、LEDのエテンデューは、以下のように書くことができる。
E=n2πAsin2θ (式2)
ただし、θは集光半角である。
E=∫∫n2dAdΩ (式1)
ただし、nは光源が放射している媒体の屈折率、dAは面積、及びdΩは立体角の図心である。LEDが表面エミッタと考えられる場合、LEDのエテンデューは、以下のように書くことができる。
E=n2πAsin2θ (式2)
ただし、θは集光半角である。
エテンデューは、全光学システムの処理能力として投射システムにおいて重要であり、すなわち、投射システムの最大光束(φp)は、以下のようにマイクロディスプレイのエテンデューにより制限される。
φp=ηpEMDL (式3)
ただし、ηpは投射器効率、Lはマイクロディスプレイを照明する光ビームの輝度、及びEMDはマイクロディスプレイ投射レンズの組合せのエテンデューである。照明光ビームの輝度(L)は、以下のように、LED(φLED)のフラックスと照明器の効率(ηill)との積を光源のエテンデュー(ELED)で割り算することによって判断される。
L=ηillφled/ELED (式4)
φp=ηpEMDL (式3)
ただし、ηpは投射器効率、Lはマイクロディスプレイを照明する光ビームの輝度、及びEMDはマイクロディスプレイ投射レンズの組合せのエテンデューである。照明光ビームの輝度(L)は、以下のように、LED(φLED)のフラックスと照明器の効率(ηill)との積を光源のエテンデュー(ELED)で割り算することによって判断される。
L=ηillφled/ELED (式4)
マイクロディスプレイのエテンデューに対する一般的な値は、10から30mm2srの範囲である。図3のグラフから分るように、視準器(線72)及びマイクロディスプレイ(線74)に対する実際の集光効率は、この範囲のエテンデューに対しては20%から50%に過ぎない。しかし、図3に示すようにLED光源(線70)の理論的に達成可能な効率は、同じエテンデューに対して35%から100%である。
本発明の実施形態によれば、発光ダイオード(LED)を有するシステムの輝度は、約1.25に等しいか又はそれ以下の屈折率を有する任意の媒体内に直接光を放射する発光面を有するLEDチップを使用することにより増大させることができる。例えば、LEDチップは、エンカプシュラント内ではなく、空気又は気体のような1.25を遥かに超える、例えば、1.45と1.55の間の屈折率を一般的に有する周囲環境内に直接光を放射することができる。本発明は、LEDのエテンデューを減少させ、これによって輝度が増大される。更に、エンカプシュラントがないので、レンズのような視準光学要素をLEDチップの発光面近くに位置決めすることができ、これは、大きな角度で放射した光の捕捉を有利に可能にする。マイクロディスプレイのような目標に光を集束させることを助けるために、二次的な視準光学要素を使用することもできる。
いくつかの実施形態では、装置は、約1.25に等しいか又はそれ以下の屈折率を有する媒体内に光を放射する発光面を有するチップを含む発光ダイオードを有する。本装置は、チップの発光面から放射された光を受けるように配置された視準光学要素を更に含み、媒体は、視準光学要素の入口面とチップの発光面との間に配置される。
いくつかの実施形態では、装置は、発光面が周囲環境内に直接光を放射するようにエンカプシュラントによって覆われない発光面を有するチップを含む発光ダイオードを有する。本装置は、周囲環境を通じてチップの発光面から放射された光を受けるように配置された視準光学要素を更に含む。
いくつかの実施形態では、装置は、約1.25に等しいか又はそれ以下の屈折率を有する媒体内に光を放射する発光面を有するチップを含む発光ダイオードを有し、かつ、視準光学要素及びマイクロディスプレイを有する。視準光学要素は、チップの発光面から放射された光を受けるように配置され、マイクロディスプレイは、チップの発光面から放射された光を、光が視準光学要素を通過した後に受けるように配置される。
いくつかの実施形態では、方法は、約1.25に等しいか又はそれ以下の屈折率を有する媒体内に直接光を放射する発光面を有する発光ダイオードを準備する段階、及び光学要素を準備する段階を含む。本方法は、発光面から放射された光が光学要素によって受光される前に媒体を通過するように光学要素を発光ダイオードに対して取り付ける段階を含む。
本発明の実施形態によれば、投射システム、自動車前照灯、又は光ファイバのような高輝度システムに使用される発光ダイオード(LED)は、低屈折率、例えばn≦1.25の媒体内に光を放射する発光面を含む。例えば空気又は気体とすることができる低屈折率の媒体の使用は、エテンデューを低減し、従って、LEDの輝度を増大させる。
図4は、従来の高出力LED100の断面図である。LED100は、LEDによって放射された光を生成し、かつサブマウント104又は放熱板上に取り付けられたチップ102(ダイと呼ぶこともある)を含む。従来的に、チップは、典型的にエポキシ又はシリコンゲルで製造されたエンカプシュラント106とエンカプシュラント106を覆うプラスチック成形レンズ108とによって保護される。一部のLEDにおいては、エンカプシュラント106は、レンズを形成するために使用されるので、エンカプシュラント106及びレンズ108は、本明細書で参照しやすいように、以下ではエンカプシュラントとして説明する。エンカプシュラントは、一般的に抽出効率を増大し、ワイヤ結合のようなチップ102の感受性要素に対する保護を提供する。
上述のように、式1及び2を参照すると、光源が光を放射する媒体の屈折率(n)は、エテンデューに影響を及ぼす。すなわち、チップ102がエンカプシュラント106内に直接光を放射するので、エンカプシュラントの屈折率は、装置のエテンデューに影響を及ぼす。一般的に従来のLEDと共に使用されるエンカプシュラントは、1.45から1.55の範囲の屈折率(n)を有する。式4から分るように、装置の輝度(L)は、エテンデュー(E)と逆の関係にある。従って、従来のLED100と高屈折率を有するエンカプシュラントとの併用の欠点は、装置の輝度が減少することである。
図5Aは、本発明の実施形態による、高輝度システムで使用することができるLED150を示す。LED150は、周囲環境、例えば空気又は気体、又は約1.25又はそれ以下の屈折率を有する周囲媒体内に直接光を放射する発光面153を有するチップ152を含む。LEDチップ152は、約1.25又はそれ以下の屈折率を有する媒体内に光を放射し、従来のエンカプシュラントは、1.45から1.55の屈折率を有するので、LED150は、本明細書では非カプセル化LEDと呼ぶこともある。LEDチップ152は、例えば、サブマウント、放熱板、又はLEDチップを取り付けることができる他の任意の要素である基部要素154上に取り付けられた状態で示されている。基部要素154は、本明細書ではサブマウント154と呼ぶこともあるが、この要素は、放熱板又は他の任意の適切な要素であってもよいことを理解すべきである。
参考のために、仮にLED150と併用された場合のエンカプシュラント/レンズの位置が点線で示されている。エンカプシュラントがなければ、チップ152は、約1の屈折率を有する空気中に直接光を放射する。LED150は、従来的に使用されてきたエンカプシュラント106よりも低い屈折率を有する媒体内に光を放射するので、LED150のエテンデューは低くなり、従って、投射システムでの処理能力がより高くなる。一例として、空気中への抽出効率がエンカプシュラントの場合と同じである場合、LED150を使用する装置の処理能力は、屈折率1.5の場合に対して屈折率の2乗(n2)だけ、すなわち、約2.25だけ向上させることができる。実際には、空気中への抽出効率がエンカプシュラント内への場合よりも低いので、利得はより低いことになる。
図5Bは、一実施形態によるLEDチップ152の断面図を示す。チップ152は、ワイヤ結合が有利に排除されたフリップチップ設計を有する。チップ152は、発光面153が基板158の表面である基板158上に形成された第1の導電型の層159を有する。図5Bに示す装置がIII族窒化物発光ダイオードである場合、第1の導電型の層159は、n型III族窒化物層とすることができ、基板158は、サファイア、SiC、GaN、又は他の任意の適切な基板とすることができる。発光領域160は、活性領域と呼ばれることもあるが、第1の導電型の層159上に形成され、次に、第2の導電型の層162が発光領域160上に形成される。第1の接点165は、層159に結合され、第2の接点164は、層162に結合される。接点164及び165のうちの少なくとも一方は、反射性とすることができ、これによって光出力が大きくなる。相互接続166は、図5Aに示すサブマウント154に発光ダイオードを結合する。相互接続36は、例えば、半田***又は金***とすることができる。
図5Bに示すように、チップ152は、エンカプシュラントを含まず、従って、光は、発光面153から空気又は周囲気体のような周囲環境内に直接放射される。一実施形態では、チップ152は、1つ又はそれ以上の付加的な層168を含むことができる。一例として、層168は、チップ152によって生成された光の波長を変換する蛍光材料、例えば、燐のような波長変換材料とすることができる。LEDチップ152が1つ又はそれ以上の付加的な層168を含む時、LEDチップ152の発光面は、図5Bに示すように表面153aであることを理解すべきである。層168又は上に重なる層はまた、例えば、二色フィルタのようなフィルタ、又はワイヤグリッド偏光子のような偏光子、回折光学構造、又はミクロ回折光学構造とすることができる。
屈折率に及ぼす影響は、それぞれ光線110及び156によって図4及び5Aに示されている。公知のように、入射及び屈折角度は、以下のスネルの法則によって規定される。
nsin(u)=sin(u’) (式5)
nsin(u)=sin(u’) (式5)
n及びuは、チップが組み込まれた媒体の内側の屈折率及び角度であり、n’及びu’は、空気のようなLEDが使用される媒体の屈折率及び角度である。図4に示すように、レンズ108の界面112では、角度uの入射光は、より大きな角度u’で放射される。しかし、図5に示すように、レンズ108又はエンカプシュラント106がなければ、図4の界面112と同じ点である点157で入射角7を有する光では、屈折は発生しない。
図6は、視準レンズ180のような光学要素が、サブマウント154に取り付けられたLEDチップ152として示す非カプセル化LED150と共に使用される本発明の実施形態を示す。有用な態様においては、エンカプシュラントなしで、レンズ180をチップ152の近くに配置することができる。従って、大きな角度でチップ152から放射された光を比較的小さなレンズで捕捉することができ、従って、従来のシステムに対して集光効率が改善される。一例として、レンズ180は、チップ152から50μm又はそれ以上の距離を置いて配置することができる。一般的に、レンズ180とチップ152との間の距離(d)は、チップ152の幅(w)の約50%又はそれ以下にすべきである。勿論、必要に応じて、レンズ180とチップ152との間の任意の望ましい距離を用いることができる。レンズ180は、図6では平凸非球面レンズとして示されているが、他のレンズの種類も同様に用いることができる。更に、必要に応じて、他の光学要素を使用することもできる。一例として、レンズ180の代わりに回折光学要素を使用することができる。
図7は、チップ152とレンズ180の一部分との側面図を示す。図7に示すように、レンズ180がチップ152に近いために、チップ152から放射された光線182は、レンズ180の内側に遥かに小さい角度で屈折する。更に、レンズ180によって反射された光は、光線184で示すように、チップ152上に反射して戻すことができ、光は、そこでチップ152の上面から反射するか又はチップ152内で内部反射してレンズ180に戻ることができる。従って、レンズ180から反射した光の一部分を再利用することができる。反射してチップ内に戻る光を再利用することができる機能は、例えば、銀又はアルミニウム又はそれらの合金で製造することができる高反射性接点を使用することによって向上する。更に、LEDチップ内に光学散乱要素を組み込めば、再利用処理が高められることになる。例えば再利用光及び反射性接点の使用を通してLEDの光発生機能を増大させることは、本明細書において引用により組み込まれている、米国特許第6,486,499号及び第6,091,085号に説明されている。
図8は、本発明の一実施形態による非カプセル化チップ152近傍へのレンズ202の取り付けを示す装置200の側面図を示す。装置200は、レンズ202を保持する保持要素を含む。一例として、保持要素は、ノッチ205を有するリング204とすることができ、レンズ202は、環状タブ又はノッチ205によって保持された複数の別々のタブを含む。レンズ202は、単一レンズ又は1つ又はそれ以上の接合レンズ、例えば、平凸レンズに接合されたプレートとすることができることを理解すべきである。リング204は、レンズ202を取り囲んで保持し、例えば、タブ203は、リングのノッチ205内に挿入される。一実施形態では、リング204は、銅のような金属から製造され、それが膨張するように加熱される。ガラス又はプラスチックレンズとすることができるレンズ202は、次にリング204内に挿入され、リング204を自然冷却させることにより、レンズ202を保持するようにリング204を収縮させる。リング204は、例えば、リフロー半田付けによってチップ152と同じサブマウント154上に取り付けることができ、これは、チップ152とレンズ202との間の正確な位置合わせを有利に提供する。サブマウント154は、サブマウントキャリア208上に取り付けられた状態で示されている。必要に応じて、レンズ202を保持する複数の支柱のような他の種類の保持要素を使用することができる。
図9は、本発明の別の実施形態により装置250がチップ152から放射された光を更に視準するために使用される二次的レンズ252を含むことを除き、同様に指定された要素が同じ要素を表す装置200と類似の装置250の側面図を示す。図9に示すように、二次的レンズ252は、リング204に類似とすることができるリング254上に取り付けられる。一実施形態では、リング254は、サブマウントキャリア208に取り付けられるが、他の実施形態では、リング254を他の場所、例えばサブマウント154自体に取り付けることができる。二次的レンズ252が平凸レンズとして示されているが、他のレンズの種類も同様に使用することができる。更に、必要に応じて、回折光学要素のような他の光学要素を使用することができる。
図10は、本発明の別の実施形態により、非カプセル化LED装置200のアレイを含み、装置200から放射された光を更に視準するための二次的レンズアレイ302を使用する、装置250に類似の装置300の側面図を示す。レンズアレイ302は、例えば単一部分として射出成形されたプラスチックから製造することができる。
一実施形態では、LEDチップは、得られるビームを望ましい角度で偏向させるために近接レンズに対して偏心させることができる。図11は、装置250と類似のものであるが、LEDチップ352が近接レンズ202の中心354に対して横方向に外された装置350の実施形態を示す。光線356で示すように、得られる光ビームは、垂直に対してある一定の角度で偏向される。
偏心したLEDチップの使用は、アレイ構成と共に有利に用いることができる。図12は、一部が関連の近接レンズ202に対して偏心したいくつかのLEDチップ402を含み、二次的レンズアレイ302も含む装置400の実施形態の側面図を示す。図示のように、LEDチップ402の偏心量を制御することにより、付加的な光学部品が何もなくてもLEDチップ402からの光を目標404上に集束させることができる。一例として、中央LEDチップ402は、その放射した光が目標404上に集束するように偏心されない。装置400の1つの特定の有用な用途は、LEDチップ402が異なる色、例えば、単一白色ビームを生成するために組み合わせることができる赤色、緑色、及び青色を生成する時である。このような実施形態は、目標404が格子又はホログラムである場合に特に有用であろう。代替的に、目標404は、マイクロレンズアレイ又はマイクロディスプレイそれ自体に付加されたホログラム/格子を有する、角度的に分離されたLCDのようなマイクロディスプレイとすることができる。図12は、LED要素の線形アレイを示すが、より小型の光源を可能にする二次元アレイを用いることもできることを理解すべきである。一例として、赤色、緑色、及び青色チップの三角形構成、又は赤色、緑色、青色、及び緑色チップの正方形構成を使用することができる。
図13は、同様に指定された要素が同じものである図9に示す装置250と類似の装置450を示す。しかし、装置450は、全てが同じサブマウント454上に取り付けられた複数のLEDダイ452R、452G、及び452Bを含む。LEDダイ452R、452G、及び452Bは、一例として、赤色、緑色、及び青色の光を生成することができる。装置450はまた、LEDダイ452R、452G、及び452Bを覆う単一レンズ456を含む。レンズ456は、当業技術で十分に理解されているように、ダイ452R、452G、及び452Bのいかなる偏心に対しても補正されるように設計することができる。図9は、ダイ452R、452G、及び452Bを線形アレイで示すが、二次元アレイ、例えば三角形構成で使用することができることを理解すべきである。更に、必要に応じて、付加的なダイを例えば四角形構成で使用することができる。
本発明を教示する目的で特定の実施形態に関連して説明したが、本発明は、それらに限定されない。本発明の範囲から逸脱することなく、様々な適応及び修正を行うことができる。従って、特許請求の範囲に記載の精神及び範囲は、以上の説明に限定されるべきではない。
152 LEDチップ
153 発光面
158 基板
159 第1の導電型の層
160 発光領域
162 第2の導電型の層
164 第2の接点
165 第1の接点
153 発光面
158 基板
159 第1の導電型の層
160 発光領域
162 第2の導電型の層
164 第2の接点
165 第1の接点
Claims (42)
- 約1.25に等しいか又はそれ以下の屈折率の媒体内に光を放射する発光面を有するチップを含む発光ダイオードと、
入口面を有し、前記チップの前記発光面から放射された光を受けるように配置された視準光学要素と、
を含み、
前記媒体は、前記入口面と前記チップの前記発光面との間に配置される、
ことを特徴とする装置。 - 前記視準光学要素及び前記チップは、該チップの幅の約50%に等しいか又はそれ以下の距離だけ分離されることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記視準光学要素は、レンズであることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記視準光学要素を保持する保持要素を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記保持要素は、リング形状を有し、かつノッチを含み、
前記レンズは、前記ノッチに保持されるタブを有する、
ことを特徴とする請求項4に記載の装置。 - 前記発光ダイオードは、前記チップが取り付けられたサブマウントを更に含み、
前記保持要素は、リフロー半田付けにより前記サブマウント上に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項4に記載の装置。 - 前記視準光学要素の上に配置された二次的視準光学要素を更に含み、それによって該視準光学要素が、該二次的視準光学要素と前記チップとの間に配置されることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 約1.25に等しいか又はそれ以下の屈折率を有する媒体内に光を放射する発光面を有するチップを各発光ダイオードが含む発光ダイオードのアレイと、
入口面を有し、各チップの前記発光面から放射された光を受けるように配置された少なくとも1つの視準光学要素と、
を更に含み、
前記媒体は、前記少なくとも1つの視準光学要素の前記入口面と各チップの前記発光面との間に配置される、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 前記少なくとも1つの視準光学要素は、各視準光学要素が関連チップの前記発光面から放射された光を受けるように配置され、各視準光学要素が入口面を有する、視準光学要素のアレイを含み、
前記媒体は、前記入口面と前記関連チップの前記発光面との間に配置される、
ことを特徴とする請求項8に記載の装置。 - 前記視準光学要素のアレイは、レンズの一体化アレイであることを特徴とする請求項9に記載の装置。
- 少なくとも1つのチップは、その関連視準光学要素の中心に対して横方向に外されることを特徴とする請求項9に記載の装置。
- 前記発光ダイオードは、サブマウントと、各チップが約1.25に等しいか又はそれ以下の屈折率を有する媒体内に光を放射する発光面を有する、該サブマウント上に取り付けられたチップのアレイとを更に含み、
前記視準光学要素は、前記チップアレイ内の各チップの前記発光面から放射された光を受けるように配置される、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 前記チップの前記発光面から放射された光を前記視準光学要素を通過した後に受けるように配置されたマイクロディスプレイを更に含むことを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記チップは、前記発光面を形成する、波長変換層、回折層、ミクロ屈折層、フィルタ層、及び偏光層のうちの1つを含むことを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記媒体は、周囲環境であることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記周囲環境は、空気及び気体の一方であることを特徴とする請求項15に記載の装置。
- 発光面が周囲環境内に直接光を放射するようにエンカプシュラントによって覆われない発光面を有するチップを含む発光ダイオードと、
前記チップの前記発光面から放射された光を前記周囲環境を通して受けるように配置された視準光学要素と、
を含むことを特徴とする装置。 - 前記視準光学要素は、少なくとも1つのレンズであることを特徴とする請求項17に記載の装置。
- 前記チップの前記発光面から放射された光を該光が前記視準光学要素を通過した後に受けるように配置されたマイクロディスプレイを更に含むことを特徴とする請求項17に記載の装置。
- 前記マイクロディスプレイと前記視準光学要素との間に配置された二次的視準光学要素を更に含むことを特徴とする請求項19に記載の装置。
- 前記発光ダイオードは、サブマウントを更に含み、
前記サブマウント上に取り付けられ、前記視準光学要素を保持する保持要素、
を更に含むことを特徴とする請求項17に記載の装置。 - 前記保持要素は、リング形状を有し、かつノッチを含み、
前記レンズは、前記ノッチに保持されるタブを有する、
ことを特徴とする請求項21に記載の装置。 - 発光面が前記周囲環境内に直接光を放射するようにエンカプシュラントによって覆われない発光面を有するチップを各発光ダイオードが含む発光ダイオードのアレイと、
各チップの前記発光面から放射された光を受けるように配置された少なくとも1つの視準光学要素と、
を更に含むことを特徴とする請求項17に記載の装置。 - 前記少なくとも1つの視準光学要素は、視準光学要素のアレイを含むことを特徴とする請求項23に記載の装置。
- 前記視準光学要素のアレイは、レンズの一体化アレイであることを特徴とする請求項24に記載の装置。
- 少なくとも1つのチップは、その関連視準光学要素の中心に対して横方向に外されることを特徴とする請求項24に記載の装置。
- 前記発光ダイオードは、サブマウントと、該サブマウント上に取り付けられ、各チップが発光面を有するチップのアレイとを更に含み、
前記チップアレイ内の各チップの前記発光面は、エンカプシュラントによって覆われず、
前記視準光学要素は、前記チップアレイ内の各チップの前記発光面から放射された光を前記周囲環境を通して受けるように配置される、
ことを特徴とする請求項17に記載の装置。 - 前記チップは、前記発光面を形成する波長変換層を含むことを特徴とする請求項17に記載の装置。
- 前記周囲環境は、空気及び気体の一方であることを特徴とする請求項17に記載の装置。
- 前記チップは、前記発光面を形成する、波長変換層、回折層、ミクロ屈折層、フィルタ層、及び偏光層のうちの1つを含むことを特徴とする請求項17に記載の装置。
- 約1.25に等しいか又はそれ以下の屈折率の媒体内に光を放射する発光面を有するチップを含む発光ダイオードと、
前記チップの前記発光面から放射された光を受けるように配置された視準光学要素と、
前記チップの前記発光面から放射された光を該光が前記視準光学要素を通過した後に受けるように配置されたマイクロディスプレイと、
を含むことを特徴とする装置。 - 前記視準光学要素は、少なくとも1つのレンズであることを特徴とする請求項31に記載の装置。
- 前記マイクロディスプレイと前記視準光学要素との間に配置された二次的視準光学要素を更に含むことを特徴とする請求項31に記載の装置。
- 前記発光ダイオードは、サブマウントを更に含み、
前記サブマウント上に取り付けられ、前記視準光学要素を保持する保持要素、
を更に含むことを特徴とする請求項31に記載の装置。 - 前記保持要素は、環状であり、かつノッチを含み、
前記視準光学要素は、前記ノッチに保持されるタブを有する、
ことを特徴とする請求項34に記載の装置。 - 約1.25に等しいか又はそれ以下の屈折率を有する媒体内に直接光を放射する発光面を備えた発光ダイオードチップを準備する段階と、
光学要素を準備する段階と、
前記発光面から放射された光が前記光学要素により受光される前に前記媒体を通過するように、該光学要素を前記発光ダイオードに対して取り付ける段階と、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記約1.25に等しいか又はそれ以下の屈折率を有する媒体は、空気及び気体の一方であることを特徴とする請求項36に記載の方法。
- 前記発光面から放射された光を該光が前記媒体を通過した後に前記光学要素を用いて集束させる段階と、
前記集束した光を目標上に入射させる段階と、
を更に含むことを特徴とする請求項36に記載の方法。 - 前記光学要素を取り付ける段階は、該光学要素を前記発光ダイオードチップが取り付けられたサブマウントに取り付ける段階を含むことを特徴とする請求項36に記載の方法。
- 前記光学要素は、主要光学要素であり、
二次的光学要素を準備する段階と、
前記主要光学要素から光を受けるために前記二次的光学要素を取り付ける段階と、
を更に含むことを特徴とする請求項36に記載の方法。 - 前記光学要素を取り付ける段階は、該光学要素の中心を前記発光表面のチップに対して横方向に外す段階を含むことを特徴とする請求項36に記載の方法。
- 約1.25に等しいか又はそれ以下の屈折率を有する媒体内に直接光を放射する発光面を各々有する複数の発光ダイオードチップを準備する段階、
を更に含み、
前記光学要素を取り付ける段階は、前記複数の発光ダイオードチップの各々の前記発光面から放射された光が該光学要素により受光される前に前記媒体を通過するように、該光学要素を該複数の発光ダイオードチップに対して取り付ける段階を含む、
ことを特徴とする請求項36に記載の方法。
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