TWI322322B - Projection device - Google Patents

Description

1322322 九、發明說明： ，/祭.4>月正補充 【發明所屬之技術領域】 本發明涉及一種投影裝置，其具有一光調變器和至少一 光源，此光源具有發光二極體晶片。 本專利申請案主張德國專利申請案10 2005 022 357.5和 10 2005 031 336.1之優先權，其已揭示的內容可藉由參考 而倂入此處。 【先前技術】 投影裝置中，已投影的圖像之亮度特別重要。爲了產生 一種儘可能高的亮度，則上述形式的投影裝置用的光源目 前爲止通常設有數目儘可能多的發光二極體晶片。 【發明內容】 本發明的目的是提供一上述形式的投影裝置，其在與傳 統的投影裝置比較下，就亮度的產生而言具有高的效率。

上述目的依據申請專利範圍第1項或第2項之投影裝置 來達成。本發明有利的其它形式描述在申請專利範圍各附 屬項中。 發光二極體晶片之數目Ν是在考慮光調變器之特性下選 取。令人驚異地已確定的事實是：在與傳統的投影裝置比 較下，就投影裝置中一種高亮度的產生而言最佳效率只需 以數目較少的發光二極體晶片即可達成。 在算出此發光二極體晶片之最佳化的數目Ν時，另外需 考慮該光調變器之光接收區之待照明的橫切面之大小Αμ 以及入射光之光接收區之最大接收角α。光接收區之最大接 1322322 收角0C是入射至光調變器上的光對該光調變器所形成的最 大入射角。 在決定該發光二極體晶片之數目N時，另外需考慮該發 光二極體晶片之輻射發射面之大小AD以及發光二極體晶片 之最大發射角P。另一方式是亦可只使用其中一個發光二極 體晶片之輻射發射面AD以及最大發射角p。即，至少一發 光二極體晶片具有一大小是AD的輻射發射面。發光二極體 晶片之輻射發射面是一種外表面，電磁輻射經由此一外表 面而由發光二極體晶片射出。最大發射角P是相對於發光二 極體晶片之主發射方向而測得且在此角度下電磁輻射的主 要成份仍由發光二極體晶片發出。 在上述之投影裝置中，發光二極體晶片和光調變器之間 的光路徑中配置至少一光學元件。 發光二極體晶片之數目N適合以下之數學式： 0.7 * (Am* sin2(a))/(AD* sin2(p)*n2) < N < 1.3 * (AM*sin2(a))/(AD*sin2(p)*n2).

其中n之値是與”輻射由發光二極體晶片發出時其它元件 對此輻射的影響程度”有關。換言之，發光二極體晶片之數 目N的可能之値是依據（AM*Sin2(o〇)和（八〇*以112(0)*112)之商 來決定且超過-或低於此商之部份最多只能是此商之30%。 依據第一實施形式，n=l。另一方式是使η等於耦合媒體之 材料的折射率，發光二極體晶片之輻射發射面設有該耦合 媒體，這在以下將詳述。 依據本發明之一實施形式，在發光二極體晶片和光學元 -6- 1322322 件之間的光路徑中形成一種間隙，間隙中塡入一種氣體。 此外’發光一極體晶片之_射發射面AD中無該锅合媒體。 在此種情況下n=l。 本發明中所謂耦合媒體是指一媒體，藉此媒體使由發光 二極體晶片所發出的輻射在與單純的發光二極體晶片比較 時可大大地受到影響。這在發光二極體晶片之輻射發射面 AD中未具備一種包封材料（例如，澆注材料）時特別是屬此 種情況。所謂包封材料是指一種材料，其適合以習知的方 式來包封該發光二極體晶片，使發光二極體晶片受到保護 而不受外界所影響。

當輻射發射面AD設有一種包封材料時，發光二極體晶片 亦可未具備一種耦合媒體，使由發光二極體晶片所發出的 輻射只受到該包封材料之一種微不足道的影響。這特別是 在該包封材料在輻射發射面AD上具有一種小於或等於發光 二極體晶片之互相面對的晶片邊緣之最大間距之0.2倍的 厚度時即屬此種情況。在具有正方形基形的發光二極體晶 片中，最大之橫向間距等於晶片邊緣長度。在具有矩形基 形的發光二極體晶片中，最大之橫向間距等於較長的晶片 邊緣之長度。通常，本發明中最大之橫向範圍等於互相面 對的晶片邊緣之最大間距。依據本發明之槪念，特別是一 種基本上施加成平面層之折射率大於1之包封材料在上述 先決條件下不能視爲一種耦合媒體。同樣，空氣基本上不 能視爲一種耦合媒體。 依據本發明的另一實施形式，發光二極體晶片之輻射發 1322322 射面AD設有一種耦合媒體。本實施形式的投影裝置中 等於該耦合材料的折射率。 這特別是在發光二極體晶片藉由耦合材料而在光學上親 α至先學兀件時或該幅射發射面設有一種親合材料時即 屬此種情況’此時由發光二極體晶片發出的輻射會大大地 受到影響，特別是此輻射可大大地提高。

本發明由以下的槪念開始’即：當發光二極體晶片之輻 射發射面AD設有一種耦合材料時，上述之輻射發射亦會受 到重大的影響，該耦合材料之厚度大於互相面對之晶片邊 緣之最大間距的0.2倍。此耦合材料例如亦可以是一種包封 材料。 發光二極體晶片較佳是具有一種薄膜層，其具有一種可 發出電磁輻射的活性區，此活性區基本上未具備一種生長 基板且在遠離主發射面之此側上設有一種反射器。這些都 是所謂薄膜-發光二極體晶片之主要特性，其在特別有利的 情況下是包含在投影裝置中。 薄膜-發光二極體晶片之特徵特別是以下各項： -在產生輻射用的磊晶層序列之面向一載體元件之第一 主面上施加-或形成一反射層，其使磊晶層序列中所產生的 電磁輻射之至少一部份反射回到磊晶層序列中， -此磊晶層序列所具有的厚度是在20微米或更小的範圍 中，特別是在10微米或更小的範圍中， -此磊晶層序列包含至少一種半導體層，其具有至少一種 面，此面含有一種混合結構，此混合結構在理想狀況下可 1322322 使光束以近似於遍壢（ergodic)之形式分佈在磊晶層序列 中，即，此混合結構具有一種儘可能遍壢之隨機雜散特性。 薄膜-發光二極體晶片之基本原理例如已描述在I. Schnitzer et al., Appl. Phy s. Letter. 6 3 (16)，18. October 1 993，2 1 74-2 1 76中，其已揭示的內容可藉由參考而倂入此 處。

薄膜-發光二極體晶片很近似於一種藍伯德（Lambertic) 表面輻射器且因此特別適合用在投影裝置所用的光源中。 就本發明之薄膜·發光二極體晶片而言，基本上所採用的最 大發射角β是90°。薄膜-發光二極體晶片中，經由薄膜層之 側面所發出的輻射之成份通常很微小，其通常小於全部輻 射量的1%，因此，薄膜-發光二極體晶片中輻射發射面AD 上的側面之輻射成份亦可忽略。 依據上述投影裝置之一有利的實施形式，發光二極體晶 片配置成X列和y行之矩陣，其中此數目X之可能之値是 由（lM*sin(o〇)和（lD*sin(p)*n)之商且y之可能之値是由 (bM*sin(cx))和（bD*sin(P)*n)之商來決定，這些値X和y超過 或低於相對應的商之部份最多只能30%。於此’ iM和bM分 別是光調變器之光接收區之橫切面Am之長度和寬度’且1d 和bD分別是發光二極體晶片之薄膜層之主發射面之長度和 寬度。 藉由算出該矩陣之列和行之適當的値，則發光二極體晶 片之配置可依據光接收區之形式來調整’此時仍可有效地 使用一種由發光二極體晶片所產生的光。 -9- 1322322 ，正補充 數目Ν或數字X或y之可能的値特別有利的情況下是等 於上述之商簡化成相鄰的整數値後所對應的値。因此’可 儘可能有效地使用該由發光二極體晶片所產生的光。

除了算出該數目N之外，依據本發明的槪念通常亦可對 發光二極體晶片預設一特定的數目N且發光二極體晶片之 大小或其輻射發射面AD或其長度和寬度亦可依據上述公式 所算出的値來調整。例如，輻射發射面適合下式 0.7 * (AM*sin2(a))/(N*sin2(p)*n2) < Α〇 ^ 1-3 * (AM*sin2(a))/(N*sin2(P”n2)。 當然，當各別地預設另外的一些大小時，所有其它包含 在上述公式中的大小亦可相對應地算出》 依據本發明的另一有利的實施形式，數目N或數字X或 y之可能的値等於上述之商簡化成相鄰的整數値後所對應 的値。當發光二極體晶片配置成偶數的組時，則偶數値的N 是有利的。在此種情況下一特定的光學元件配置在每一組 發光二極體晶片之後是有利的。

依據本發明的一特別有利的實施形式，發光二極體晶片 之主發射面具有一種矩形的形式。因此，發光二極體晶片 之形式及/或發光二極體晶片之輻射發射面AD之形式較佳 是可依據光調變器之光接收區域之外形（contour)或形式來 調整。這對光源所發出的光之使用情況的改良是有利的。 一種光學元件較佳是共同配屬於多個發光二極體晶片。 在與每一發光二極體晶片都設置一種光學元件時的情況相 比較下，這樣所具有的優點是安裝較簡單。另一方式是將 -10- 1322322 a / 年 4 月v ^ 發光二極體晶片劃分成至少二組，每組分別配置一特定的 光學元件。

適當的方式是一發光轉換元件分別配置在發光二極體晶 片之至少一部份之後，藉此轉換元件使發光二極體晶片所 發出的電磁輻射之至少一部份轉換成波長已改變的電磁輻 射。例如，當發出藍光的發光二極體晶片與發出黃光的發 光材料相組合時，則藉由發光轉換元件特別是可產生白光》 另一方式是不同的發光轉換材料可有利地配置在不同的 發光二極體晶片之後，這些發光轉換材料可有利地發出不 同彩色之光或發出由不同的波長範圍所構成的光。 每一發光轉換材料具有唯一的發光材料時特別有利。在 與”使用唯一的發光轉換材料（其中多種發光材料相混合）” 相比較下，電磁輻射轉換時可達成一種較高的效率，此乃 因在使用多種發光材料時，由第一發光材料所發出的光可 由第二發光材料再吸收。另一方面，吾人通常可使用多種 產生彩色光所用的發光材料以達成一種較只使用發光二極 體晶片時還寬的發射光譜。整體而言，以上述方式可使光 的彩色再現性更佳。 上述之光學元件較佳是以非成像用的光學聚光器之形式 來形成，此種聚光器在與一般所用的聚光器相比較時可使 光在反方向中穿過。藉由使用至少一種此種形式的光學元 件，則由光源所發出的光之發散性可有利地以有效方式來 縮減。 當光學聚光器之一種光輸入端儘可能定位在發光二極體 -11 - 1322322 晶片附近時特別有利。適當的方式是藉由光學元件儘可能 靠近發光二極體晶片以使立體角（光在此立體角中由光學元 件發出）縮小，此處輻射錐體之橫切面仍然很小。這在一種 儘可能高的輻射強度應投影至一種儘可能小的面上時特別 需要，就像投影裝置中的情況一樣。

幾何透鏡中一種主要的維修値是輻射密度，其是光源之 面積含量和光源發射時的立體角之積。此輻射密度描述任 意強度之光錐體之範圍。保持著此輻射密度時另外所具有 的結果是：漫射的輻射源（例如，發光二極體晶片）之光不能 再聚集，即，不能再轉向至一種範圍較小的面上。當光束 以儘可能小的橫切面入射至光學元件時，損耗是不能容忍 的。 在一特別適當的實施形式中，光藉由光學元件而強烈地 對準，即，光之發散性大大地縮減，使光由光學元件中以 一種具有某一開口角度的輻射錐體之形式而發出，此開口 角度小於或等於光調變器之光接收區域之最大接收角α。 依據一有利的實施形式，該輻射錐體之開口角度小於或 等於25度，較佳是小於或等於20度，特佳時是小於或等 於15度。 光學聚光器有利的形式是一種CPC-，CEC-或CHC-形式 之光學聚光器，此處聚光器之意義是指其反射側壁至少一 部份及/或至少廣範圍地具有組合式拋物面聚光器（CPC-Compound P ar ab 〇丨i c C ο n c e ntr at o r )，組合式備圓面聚光器 (CEC- Compound Elliptic Concentrator)及 / 或組合式雙曲面 -12- 1322322 聚光器（CHC- Compound Hyperbolic Concentrator)之形式。 光學元件之反射面之一部份或全部形成自由形式之面時 特別有利，以便可最佳地設定一種所期望的發射特性。光 學元件的基形因此較佳是類似於CPC，CEC或CHC。 另一方式是聚光器較佳是具有多個側壁，其將輻射輸入 端與輻射輸出端相連接且使在側壁上延伸的直接之連接線 在輻射輸入端和輻射輸出端之間以直線形式而延伸》

因此，光學元件在適當的方式下具有一種基體，其界定 —種中空區且此中空區的內壁至少對此光源所發出的光的 光譜區的一部份區域具有反射性。 另一方式是該光學元件較佳是以介電質聚光器的形式來 形成且具有一種整體形式的基體，其介電質材料具有適當 的折射率，使入射至此光學元件中的光藉由該整體之側面 之界面上的全反射而反射至環境媒體中。藉由此種全反 射，則可廣泛地防止光在其反射時被吸收。 光學元件之輻射輸出端較佳是具有一種透鏡形式之拱形 界面。因此，可使光之發散性廣泛地縮減。 除了光學聚光器之外，光學元件亦可以光導來形成，此 光導具有固定的橫切面或具有朝向光出口端而變大的橫切 面以將光束相混合。光學元件之橫切面較佳是具有偶數多 角形之形式，其外表面適當的方式是以筆直之形式來形成 且具有平坦的部份面，這樣可確保光束可良好地混合。當 不同彩色之光入射至光學元件時，此光學元件之上述實施 形式特別有利，此不同彩色之光須混合成白光。 -13- 1322322 另一方式是上述的光導在輻射通道中配置在投影裝置之 光學元件之後以將光束混合。 適當的方式是使相鄰的發光二極體晶片之—部份或全部 . 以儘可能小的間距而互相配置著。此間距較佳是小於或等 . 於300微米，特佳時是小於或等於1〇〇微米且大於或等於〇 微米。此種方式對投影裝置中達成一種儘可能高的幅射密 度是有利的。 光學元件在轄射輸出側上較佳是具有一種矩形的橫切 面。因此’可在光學元件中形成光錐的橫切面，使此光錐 的至少一部份可依據光調變器之光接收區域之橫切面來調 整。

此外’光學元件沿著第一面顯示出最大第一發射角且沿 著第二面顯示出最大第二發射角，其與最大第一發射角不 同。換言之，須形成此光學元件使經由輻射輸入端所入射 的光沿著第一面以最大第一發射角-且沿著第二面以最大第 二發射角由光學元件發出。第一面和第二面特別是平行於 光學元件之主發射方向而延伸。第一面和第二面較佳是互 相垂直而配置著》以此方式亦可有利地使光錐依據光調變 器來調整》 最大第一發射角較佳是介於10度（含）和13度（含）之間且 最大第二發射角較佳是介於13度（含）和18度（含）之間。 本發明之投影裝置的其它優點、較佳實施形式及其它形 式和組成以下將依據第1至40圖中所示的實施例來描述。 【實施方式】 -14- 1322322 各圖式和實施例中相同或作用相同的組件分別設有相同 的參考符號。圖中所示的各元件未必以其比例來繪製。反 之’爲了更易懂之故，有些部份以放大方式來顯示。 第1圖所示之投影裝置包含光源2,光學元件1以及光調 變器3。當然，此投影裝置4亦可具有其它不同的元件，但 爲了在描述本實施例時可更清楚而將其它元件省略未繪 出。

光源2,光學元件1和光調變器3沿著此投影裝置4之輻 射通道而配置著，其中此輻射通道不必以線性方式而延伸 而是可藉由轉向元件而任意地轉向及/或可藉由分光器而作 一次或多次的分叉。 光源2具有多個發光二極體晶片21，其亦可使用唯一的 發光二極體晶片21，其所具有的輻射發射面和多個發光二 極體晶片所共同具有的輻射發射面一樣大。發光二極體晶 片具有一種最大發射角卩，在此最大發射角β下由發光二極 體晶片21之主發射方向中所發出的輻射功率較佳是仍有至 少0.5%由某一方向中發出。發光二極體晶片例如可以是薄 膜-發光二極體晶片，其所具有的最大發射角β很接近90度。 第3圖顯示薄膜-發光二極體晶片之切面圖，其具有薄膜 層211，此薄膜層211之厚度例如小於或等於20微米，其 例如可爲9微米。 薄膜層211在一主面之整面上設有一種反射器216。此薄 膜層211施加在載體元件215上，使與反射器216相面對 且反射器216鄰接於載體元件215。載體元件215例如是一 -15- 1322322 j /年^月補充 種載體基板。另一可能方式是此載體元件215亦可以不是 發光二極體晶片21之成份而是使薄膜層211以其一面（其上 施加該反射器2 1 6)直接施加在例如晶片外殼上或其它晶片 載體之晶片安裝面上。 薄膜層包括一種半導體層序列，其例如具有η-導電之摻 雜區212，可發出電磁輻射的活性區213，以及p-導電的摻 雜區2 1 4。

本發明之薄膜-發光二極體晶片中，在發射角大於90度 時的發射角下原則上只會發出一種微不足道的輻射強度。 光調變器3具有一種光接收區31，請參閱第2圖。光調 變器3例如是一種具有多個微鏡面之微鏡面晶片，其可互 相獨立地對至少一軸傾斜，以便藉由鏡面的傾斜使即將投 影的圖像之各別像素可切換成亮或暗。光接收區藉由微鏡 面來界定，即，光接收區的外形（contour)沿著配置在微鏡 面晶片上之外部微鏡面之外部邊緣而延伸。

除了微鏡面晶片之外，光調變器3例如亦可以是一種微 液晶顯示器（Micro-LCD-Di splay)，其中光是藉由濾光器之 接通或斷開來調變而不是藉由小鏡面之傾斜來調變。另一 種可能方式是使用光調變器用之所謂LCOS (Liquid Crystal on Silicone) 〇 光接收區31例如具有矩形之待照明的橫切面，但此橫切 面亦可爲正方形或其它任意之形式。光接收區31之矩形橫 切面具有0.5吋或0.8吋之對角線，其中1吋等於25.4毫 米。此待照明的橫切面之寬度對長度之比例可以是3: 4或 -16- 1322322

9:19· 光調變器3之光接收區31具有一種最大接收角α,請參 閱第1圖。微鏡面晶片中此角度例如等於微鏡面由一種平 面位置所能傾斜的最大角度。此角度例如可以是+/. 1 2度， + /-14.5度或+/-15度。此最大接收角的可能値例如介於10 度（含）和20度（含）之間。

以較該最大接收角α還大的角度入射至光接收區31上的 光不可調變或不可以一預設的方式來調變。因此，重要的 是，由光源2所發出的光錐22之發散性須藉由光學元件而 儘可能減少至最大程度，使大部份的光至少在一種較該最 大接收角α還小的角度下入射至光調變器3之光接收區31 上。例如，光錐22在一種小於或等於20度之最大之角度γ 下由光學元件1發出。此角度γ例如可以是12度。 就發光二極體晶片21之數目Ν而言，其適用於下式： 0.7 * (AM*sin2(a))/(AD*sin2(p)*n2) < N < 1.3 * (AM*sin2(a))/(AD*sin2(p)*n2)· 就光源2而言當使用一特定大小的發光二極體晶片21 時，須依據以上的數學式求出此發光二極體晶片之數目N 的可能値，藉此可儘可能有夜率地使用此發光二極體晶片 所發出的輻射。另一方式是亦可預先確定此發光二極體晶 片之數目N且依據以上的數學式來算出此發光二極體晶片 之可能的大小或算出此發光二極體晶片21之輻射發射面之 可能的大小。 上述之數學式中應使用多大的n値，這取決於”由發光二 -17- 1322322 極體片所發出的輻射受到相對應的元件所影響的程度” ^ 光路徑中若發光二極體晶片和光學元件之間存在一種間 隙且發光一極體晶片之輻射發射面AD未具備一種耦合介 質’則n=l。其一種例子顯示在第4圖中。第4圖中發光二 極體晶片2 1，特別是其輻射發射面，基本上未具備任何包 封材料或耦合材料。

所謂包封材料或耦合材料例如是指一種介電質材料，其 可透過發光二極體晶片21所發出的輻射且其折射率較佳是 與發光二極體晶片21之半導體材料者相等，使斯涅爾 (Fresnel)損耗以及半導體材料和環境媒體之間的界面上的 全反射可大大地下降。 斯涅爾（Fresnel)損耗是界面（其上發生—種折射率跳躍 現象）上的反射所造成的損耗。一種典型的例子是空氣和介 電質之間的折射率跳躍現象，其例如是在電磁輻射入射至 光學元件或由光學元件中射出時發生。 在發光二極體晶片2 1和光學元件1之間存在一種間隙 5，其例如是一種空氣間隙。另一方式是間隙5中亦可以其 它氣體塡入且亦可使間隙5中成爲真空。 在第5圖所示的構造中，空氣間隙5同樣可存在於光學 元件1和發光二極體晶片21之間。與第4圖所示的發光二 極體晶片21不同之處是，第5圖所示的發光二極體晶片設 有一種包封材料24,此晶片特別是可藉由包封材料24而被 完全包封著且因此可受到保護而不受外界（例如’濕氣）所影 響。然而，本發明中此包封材料24只要在發光二極體晶片 -18 - 1322322 21之主發射面上具有一種厚度241，且此厚度241小於或 等於發光二極體晶片之最大之橫向範圍之0·2倍時’此包封 材料即不是一種耦合媒體。 在矩形的發光二極體晶片中，二個水平之晶片邊長之較 長邊等於發光二極體晶片之橫向尺寸。通常，發光二極體 晶片之互相面對、且水平延伸之邊緣之最大間距選擇成發 光二極體晶片之最大的橫向尺寸。

本發明中在發光二極體晶片之水平的晶片邊長例如是1 毫米時，只要此包封材料基本上平坦地覆蓋此發光二極體 晶片（特別是其輻射發射面）時，此包封材料24即不能視爲 一種耦合媒體。當此包封材料24儘可能薄時特別有利，這 特別是在厚度241小於或等於200微米時即屬此種情況。 此上述條件下，本發明中此包封材料24不是一種耦合媒體。 反之’若該厚度大於200微米，則此包封材料24可視爲 —種耦合媒體，其結果是η値須設定成等於此包封材料24 之折射率。 第6至8圖中顯示一種耦合媒體6之其它例子。第6圖 之實施例中，耦合媒體例如由耦合材料所構成，藉此使發 光—極體晶片21在光學上稱合至光學元件1之介電質基 體。此耦合材料例如是一種可透過輻射的膠（Gel)，其折射 率須依據光學元件i之介電質基體之折射率來調整或依據 發光一極體晶片21之半導體材料之折射率來調整或介於上 述二種材料之折射率之間。除了一種膠之外，亦可使用環 氧樹脂或清漆形式的材料》 -19- 1322322 該親合材料6之折射率較佳是介於光學元件1之介電質 基體·和發光二極體晶片2i之半導體材料之折射率之間，重 要的是其折射率須較1大很多。例如，可使用該耦合媒體 用的一種耦合材料，其折射率大於1.3，較佳是大於14。 此處例如亦可使用聚矽氧（silicone)。然而，亦可使用其它 材料（例如’液體）以作爲耦合媒體。例如，水具有一種大於 1 · 3之折射率且原則上適合用作耦合媒體。

第7圖所示的實施例中，該耦合媒體6由耦合元件所構 成’各耦合元件形成在發光二極體晶片21上。例如，透鏡 形式的元件施加在發光二極體晶片21之主發射面上，各元 件例如由環氧樹脂或含有矽之材料所形成且藉此使由發光 二極體晶片21所發出的輻射和光學元件1中的電磁輻射發 出量提高。 第7圖所示的透鏡形式的元件就受到發光二極體晶片所 發出的輻射錐體之輻射密度的影響而言在作用上類似於第 6圖所示的耦合材料。透鏡形式的元件對發光二極體晶片 21而言是一種非平坦-或非平面的覆蓋區，其用來使發光二 極體晶片21之輻射密度增大。輻射密度之增大率大約是透 鏡形式之元件的折射率的平方。因此，透鏡形式之元件的 作用可與第6圖所示的耦合材料之作用相比擬。但不同之 處是，在使用非平面之覆蓋區（如第7圖中所示者）之情況 下，在輻射由非平面的覆蓋區發出或此輻射進入至光學元 件中時仍會產生額外的斯涅爾-損耗。 在第8圖所示的實施例中，耦合介質6由一種薄層黏合 -20-

这正β充 材料所構成，藉此使發光二極體晶片21直接施加在光學元 件1之光輸入端上且在光學上耦合至光學元件1，類似於第 6圖所示的實施例。 0-7 * (AM*sin2(a))/(AD*sin2(p)*n2) < N < 1.3 * (AM*sin2(a))/(AD*sin2(P)*n2) 下表中指出在決定各數字N，x和y時用的例子。光接收 區分別具有12度之最大接收角a。使用多個發光二極體晶 片，其最大發射角P是90度且具有正方形的形式，其晶片 邊長是1毫米。此發光二極體晶片未具備一種耦合媒體且 在此發光二極體晶片和光學元件之間存在一種空氣間隙， 使 n= 1 ° 薄膜層具有10微米的厚度，使其側面具有0.04平方毫 米之面積。然而’發光二極體晶片中經由此側面所發出的 輻射小於總輻射之1 %，這在本實施例中可忽略。因此，本 例子中輻射發射面AD設定成1.〇平方毫米。另一方式是可 考慮此薄膜層之側面，使本例子中Ad成爲1.04平方毫米。 但忽略側面是較佳的。 “Qu. N”表示（AM*sin2(a))/(AD*sin2(p)*n2)之商，”Qu. X” 表示（lM*sin(a))/(lD*sin(p)*n)之商且”Qu y”表示 (bM*sin(a))/(bD*sin(fi)*n)^r 商。 bM『mml Qu. N Qu. X Qu.y N X Y 1 . 10.16 7.62 3.35 1.58 2.11 4 2 2 2. 11.10 6.23 2.98 1.29 2.3 3 1 3 3 . 16.26 12.19 8.57 2.53 3.38 9 3 3 1322322 f &年4月¥修正補光 4. 16.26 12.19 8.57 ---- 2.53 3 3 8 fi 9 7 5 . 17.71 9.96 7.63 2.07 3.68 6 2 3 6. 17.71 9.96 7.63 2.07 3.68 8 2 4

例1和2中涉及一種0.5吋之光調變器，即，光接收區 之橫切面之對角線之測量値是〇.5吋，其中—吋等於25.4 毫米。例1中光接收區之橫切面之寬度和長度之比是3:4, 例2中此比値是9: 16。令人驚異地，例1中發光二極體晶 片之數目N之値的可能範圍只有3·22 +/_ 3〇%，在考慮長度 和寬度下就此數Ν而言4是一種合理之値，就乂和y而言 適當的方式是分別選擇爲2，即，本發明中一種2x2之發光

例2中數目N之値的可能範圍是2.86 +Λ 30 %，其允許N 有更小的値。例如’此處可使用—種i x 3之發光二極體晶 片矩陣。

例3至6中分別涉及一種〇·8吋之光調變器，其中例3 和4中光接收區之橫切面之寬度和長度之比是3: 4，例5 和6中此比値則爲9 : 1 6。 當預先設定此數目Ν且發光二極體晶片之大小依據上述 之數學式來算出時，則本系統可達成一種特別適當的最佳 化。例如’就0.5吋之光調變器而言，其寬度對長度之比可 爲3:4且最大之接收角是12度，且晶片之預設的數目是4 時’晶片邊長可爲1.06毫米且晶片寬度可爲0.8毫米，即， 晶片是一種長方形的形式。在發光二極體晶片之數目Ν預 設成6且最大接收角是15度時，則在此種光調變器中晶片 -22- 1322322

邊長例如可爲1.0毫米且晶片寬度可爲0.875毫米 上述的例子分別適用於n=I時的情況，即，發3 晶片未具備一種耦合媒體時。若發光二極體晶片影 耦合媒體時，此耦合媒體之材料之折射率n = 2，則晶 述已算出的長度和寬度之値只成爲一半。在此種11 使用小很多的發光二極體晶片是有效率的。 然後，在上述情況下以上的表格須重塡，使薄醇 面不可忽略，即，Ad等於1.04平方毫米。“Qu. N 有很小的差異，然而，本實施例中所選取的N之互 不受影響。 二極體 有一種 片之上 況下， 層之側 之値只 能之値

-23- 1322322 修土福充 1 M『mml bMfmml Qu. N Qu. X Qu.y N X Y 1. 10.16 7.62 3.22 1.58 2.11 4 2 2 2. 11.10 6.23 2.86 1.29 2.3 3 1 3 3. 16.26 12.19 8.24 2.53 3.38 9 3 3 4. 16.26 12.19 8.24 2.53 3.38 6 2 3 5. 17.71 9.96 7.33 2.07 3.68 6 2 3 6. 17.71 9.96 7.33 2.07 3.68 8 2 4

第10圖所示的光源包含至少一發光二極體晶片21，其施 加在載體23上。光源之載體23包含一晶片載體232，其上 例如藉由焊接而安裝著發光二極體晶片21»晶片載體例如 由電性絕緣材料所構成，其較佳是具有一種高的導熱性。 此電性絕緣材料例如可以是矽，氮化鋁，碳化矽，氮化硼， 表面已氧化的矽，鑽石，塑料-碳纖維複合物，玻璃-碳纖維 複合物及/或玻璃-鑽石微粒複合物。

晶片載體232施加在可導熱的基板231上。此基板231 例如具有導電材料或由該類材料構成。可能的材料例如可 爲銅，鋁，鎂及/或CMC(銅-鉬-銅-層序列）。可導熱的基板 231作爲發光二極體晶片21操作時所產生的熱所用的散熱 片。晶片載體23 2由一導熱良好的材料所構成且較佳是直 接結合至可導熱的基板231上。 晶片載體232上例如形成多個金屬層以與發光二極體晶 片21相接觸，且藉由各金屬層以形成晶片接觸面及/或導電 軌。發光二極體晶片21之電性終端側導電性地與可導熱的 -24- 1322322 線23 1相連接，使其另外可用作電極。 另一方式是可導熱之基板設有電性絕緣層239,其上又施 加一種導電材料之薄層，此導電材料藉由蝕刻而結構化成 導電軌，請參閱第19，20，21圖。電性絕緣層和薄導電層 . 較佳是在一區域中去除，此區域中該發光二極體晶片21藉 由一種晶片載體而直接安裝在可導熱的基板上。發光二極 體晶片之散熱和功率發射因此可大大地提高。在與晶片載 體施加在絕緣層上時的情況相比較下，所發出的輻射強度 可提高3 5 %。具有上述構造的光源例如分別顯示在第1 9至 21圖中》 第11圖所示的實施例中，光源包括一種DCB(Direct Copper Bonding)-載體。此載體包括一種載體核心23 3，其 設有可導電之外罩234。外罩234例如具有銅或由銅所構 成。載體核心233較佳是由電性絕緣材料所構成，使可導 電的外罩被結構化且因此形成多個用於該光源2或發光二 極體晶片21之導電軌。

載體核心233例如具有材料A1N，Al2〇3，SiC，BN，鑽石， 玻璃纖維複合物’塑料纖維複合物，碳纖維複合物，玻璃_ 鑽石複合物中之至少一種材料或由這些材料中至少一種所 構成。載體核心23 3用之特別優良的材料是氮化鋁及/或氧 化鋁。 第12圖所不的構造中’形成該光源2以作爲—種光源模 組’其具有一種對立插頭25’使光源2可藉由一種相對應 的插頭而以簡單的方式連接著。光源之載體23例如可像第 -25-

1322322 11圖所示一樣來形成。該外罩材料234形成多 26,藉此使發光二極體晶片導電性地與該對立插； 接。 此外，光源2之電路包括多個組件27，其可保 二極體晶片使不會發生靜電放電現象（ESD-保護）。 件27例如可以是變阻器，電容器或二極體，其例 二極體晶片並聯或逆並聯（其是針對該組件，例如 之可能的電流流通方向而言）。光源2之載體23另 個安裝孔28，藉此可以技術上簡單的機械方式來 模組，其例如是使用緊配合銷和相對應的固定元供 多個光學元件1在發光二極體晶片上配置在光 各光學元件以單件方式而形成。各光學元件1形, 式之元件且具有一種基體11。基體11對每一光學 定一種特殊的中空區且其內壁對光源所發出的輻 有反射性。 光源2之每一發光二極體晶片例如都設有唯一 件1。光學元件之面向發光二極體晶片之輻射輸入 輻射入□，其邊長例如小於發光二極體晶片之相 平邊長的1.5倍，較佳是小於1.25倍。若將此種 輸入端儘可能靠近發光二極體晶片而配置著，則 的方式使發光二極體晶片所發出的輻射的發散性 一種高的亮度來產生一輻射錐體。 若每一發光二極體晶片並非配置唯一的特殊之 1，則多個發光二極體晶片21亦可設有一種如第 個導電軌 頃2 5相連 護該發光 上述之組 如與發光 ，二極體， 外包含多 安裝光源 卜來達成。 源2上， 成CPC形 元件1界 射而言具 的光學元 端具有一 對應的水 小的輻射 可以有效 下降且以 光學元件 1 3圖所示 -26-

1322322 的光學元件1，其亦是一種CPC形式的元件且具有 11，此基體界定一種具有反射式內壁之中空區。此 件1例如可用於6個發光二極體晶片2 1中。 爲了達成儘可能高的效率，發光二極體晶片21應 靠近光學元件而配置著。相鄰的發光二極體晶片21 距離例如S 5 0微米。相鄰的發光二極體晶片之間基 距離時特別有利》 光學元件1之輻射輸入端和輻射輸出端例如分別 種矩形的形式。此外，輻射輸入端例如亦可具有一 的橫切面。若要以此種光學元件（其用於多個發光二 片中）使發散性就像與配屬於唯一的晶片之多個光學 一樣地變小，則此光學元件所具有之長度須較多個 件時大很多。 當一種由光學元件1所發出的光錐應具有一種最 口角度Θ時，則以聚光器形式形成的光學元件通常需 程度之最小長度，其是與輻射輸入端之相對應的範丨 關。就理想情況之緊密式拋物面聚光器而言， l = a/2(l+sin 0)*cos (0)/sin2(0), 其中1是光學元件1之最小長度。就最大之開口 ί 度而言，光學元件1之長度須大約爲輻射輸入端之長 倍。就最大之開口角度9度而言，此倍數大約是23 開口角度是20度時需要5.5倍的長度。依據聚光器 的實施形式，此最小長度1另外亦可視爲最佳長度 例如特別是亦可超過該倍數至多出此倍數之1 〇%或 一基體 光學元 儘可能 之間的 本上無 具有一 正方形 極體晶 元件時 光學元 大的開 要某種 目a有 _度15 度的9 倍，且 之具體 ，其中 2 0 %爲 -27- 1322322 f厂年&月正補充* 止0 光學元件1之光輸入端越小，則光學元件沿著其光軸的 長度即越小’以便使已發出的光錐達成一特定的最大發射 角。反之’若此光學元件用於多個發光二極體晶片中，即， 此光學元件具有較大的輻射輸入端，則此光學元件之安裝 上的危險性較發光二極體晶片者還小。每一光源設有至少 二個光學元件時特別有利’多個發光二極體晶片分別配屬 於此二個光學元件。

光學元件在輻射輸入端此側上較佳是具有矩形的橫切 面。因此’光錐可在光學元件中形成一種橫切面，使此橫 切面至少一部份可依據光調變器之光接收區的橫切面來調 整。

依據本發明的一實施形式，光學元件具有一種正方形橫 切面之輻射輸入端。此光學元件用來使各發光二極體晶片 23形成正方形的配置，如第24至27圖所示，其具有2x2 發光二極體晶片。輻射輸入端之橫切面另外亦可以是長方 形者。 此外，光學元件沿著第一面而具有最大之第一發射角 11.5度且沿著第二面而具有最大之第二發射角15.5度。於 此，輻射輸入端此側上之正方形橫切在延伸至輻射輸出端 時例如可轉換成矩形的橫切面，其例如具有10x7.5 mm2之 大小。此光學元件之互相面對的第一對反射面所具有的外 形因此較互相面對之第二對反射面更陡峭。例如，第16圖 或第33B圖中所示的光學元件1即以上述方式來形成。 -28- 1322322 除了 CPC-形式的聚光器之外，光學元件1例如具有側 壁，其以直線方式由輻射輸入端延伸至輻射輸出端。此種 光學元件1例如已顯示在第15，28，33c和34d圖中。 聚光器可以是一種具有截錐體形式的基形之介電質聚光 器，或一種具有基體11之聚光器，基體11界定一種相對 應的中空區。這些聚光器中輻射輸出端較佳是設有球形-或 非球形的透鏡或向外作成拱形的透鏡形式。

在與球形的拱形相比較之下，非球形的拱形的優點是此 種拱形隨著與光學元件1之光軸之距離的增加而變小。因 此，在考慮該輻射錐體之發散性會由於光學元件1而變小 的情況下，該輻射錐體不是點形的光輻射源而是一種具有 某種範圍的輻射源。 在與CPC-形式的光源相比較下，上述光學元件所具有的 優點是：在光學元件1之構造高度同時已大大地縮小下， 輻射錐體之發散性可達到同樣的縮減。上述光學元件之其 它優點是：其筆直的側面可較簡易地藉由濺鍍法（例如，濺 鍍澆注或濺鍍壓製）來製成。然而，CPC-形式之聚光器中形 成拱形的側面是較不容易的。 在光學元件1以具有基體11之中空反射器來形成時，此 光學元件可在基體11上固定在光源2上或相對於光源2而 定位著》 多個實施例（其中光學元件以中空反射器來形成）顯示在 第 12’ 13，33b，34b 和 34c 圖中。 反之，當光學元件1以介電質聚光器來形成時，通常需 -29-

1322322 要另一固定裝置，以便將光學元件1定位在光源2 對於光源2而定位著。就以介電質聚光器來形成的 件而言，其已顯示在第14至17，23，28，33a，33c 34d圖中。 第23, 28以及14至16圖所示的光學元件具有多 12,其在光學元件1之輻射輸出端附近由介電質基‘ 向外延伸且在側面處是由介電質基體而向外突出以 基體13某一距離處是在輻射輸入端之方向中延伸。 各支件12例如可包括圓柱形的元件，其上設定多 元件且各光學元件可相對於光源2而定位著，這例 閱第15和16圖。另一方式是各支件12亦可具有壁 撐件，其至少一部份在側面上是由光學元件所圍繞 閱第Μ和23圖。 除了支件12之外，光學元件1亦可藉由各別的5 來安裝且定位著。各光學元件例如可插入各別的框 發光二極體晶片例如可安裝在晶片外殼23 5中， 第29至32圖中所示者。晶片外殼23 5例如安裝在 和光源2上或各晶片外殼23 5可形成光源2,此光！ 性地被接觸到且在操作時可發出電磁輻射。例如， 中一個或多個晶片外殻235安裝在載體23上，請參 至28圖。 晶片外殻2 3 5包含一晶片載體23 2以乓一外殼框 片載體23 2具有多個金屬層，各金屬層形成至少一 是多個）晶片終端區以及多條導電軌2 3 8。晶片載體 上或相 J光學元 ，34a 和 ，個支件 體13而 ,及在距 ，個光學 丨如可參 :形的支 丨，請參 :撐裝置 中。 如其在 載體23 [可導電 光源2 閱第18 23 6。晶 個（較佳 2 3 2在 -30-

1322322 二個互相面對的側面上未具備框材料，使各導電軌238在 此位置上可被接近且因此可導電性地被接觸。

晶片外殻235以單石（mon〇lithic)方式而形成，使外殼框 236和晶片載體232形成一種二層式部份。當此框236設定 在載體晶片232上時，此二層式部份在使用—種陶瓷作爲 晶片外殼用的材料時且在此陶瓷材料燃燒且因此而硬化之 前是可能形成的。在隨後的燃燒過程中，此框236和晶片 載體23 2結合成一個共同的部份，這可藉由此二部份在未 燃燒之狀態中互相擠壓而加快達成。 另一方式是晶片載體232和此框236可各別地形成。外 殼框236在此種情況下例如黏合在晶片載體232上。 晶片載體232及/或外殼框23 6例如具有氮化鋁，氧化 鋁，玻璃陶瓷，玻璃及/或金屬。此框可由塑料所構成或具 有此種塑料，其熱膨脹係數類似於晶片載體232之材料者 且較佳是以一種反射性良好之材料來塗佈。原則上此框較 佳是白色者或以白色或其它具有反射性的材料來塗佈。 晶片接觸區237和導電軌238例如由金屬層所形成，例 如，可由金層所形成。這例如已顯示在第29和32圖所示 的晶片外殼中。 第30圖所示的晶片外殼23 5具有晶片接觸區23 7，其由 焊劑所形成。例如，晶片接觸區分別由多個小的焊劑凸塊 所形成。 各導電軌238例如具有鋁或由鋁所構成。這樣所具有的 優點是：鋁可作爲晶片接觸區23 7之焊劑用的焊接停止物。 -31 - 1322322 第31圖所不的晶片外殼235之導電軌具有多個區段，其 由不同的材料所構成。第一區段2381例如具有鋁，其作爲 蝕刻停止物。第二區段23 82具有另一種金屬，例如，金。 藉由第一區段23 81，則短路的危險性可下降。此外，該焊 接停止物可使發光二極體晶片安裝用的焊劑不會與導電軌 相結合且因此使金接觸層不致於受損或溶解。

該外殼框於是適合使晶片外殼235中所安裝的發光二極 體晶片設有一種澆注物質。於是，晶片框之內部區中例如 至少一部份是以一種澆注物質塡入》此澆注物質一方面用 來包封該發光二極體晶片21且因此可保護此發光二極體晶 片使不受外界所影響。此外，此澆注物質亦可作爲一種或 多種發光材料用的原質（matrix)材料，使此澆注物質形成— 種發光轉換元件。此外，此發光轉換元件以一種薄層方式 直接施加在發光二極體晶片之輻射發射面上。 光源之不同的發光二極體晶片較佳是設有不同的發光轉 換元件，即，發光轉換元件具有不同的發光材料或發光材 料混合層。例如，四個發光二極體晶片21中一個設有發出 藍光的發光材料，一個設有發出紅光的發光材料，且二個 設有發出綠光的發光材料，其中發出綠光的二種發光材料 可以是相同的材料。 若不使用該發出藍光的發光材料，則亦可使用一種發出 藍光的發光二極體，其未設有發光轉換材料。 在使用各種發光材料時，可使用發光二極體晶片，其所 發出的電磁輻射之波長的至少一部份是位於可見的光譜之 -32- 1322322

外。例如’發光二極體晶片可以AlInGaN爲主且在操作時 發出一種位在紫外線區域中的電磁輻射。 用在LEDs中的習知的全部之轉換器都適合用作發光轉 換元件。例如，適合作爲轉換器用之發光材料和發光材料 混合物是： -氯矽酸鹽，例如，DE 10036940和該文件中所描述的技 術中已揭示者，

-正交矽酸鹽’硫化物，含硫金屬和釩酸鹽，例如，W0 2000/33390和該文件中所描述的技術中已揭示者， -鋁酸鹽，氧化物，鹵化磷酸鹽，例如，US 6616862和該 文件中所描述的先前技術中已揭示者， -氮化物，矽化物（Sione)，矽酸物（Sialone)，例如，DE 10147 040和該文件中所描述的先前技術中已揭示者， -稀土族的石榴石（例如，YAG:Ce)以及鹼土元素，例如， US 2004-062699和該文件中所描述的先前技術中已揭示 者。 第22a圖至23圖中所示的光源2例如具有發光二極體晶 片21，其以上述方式澆注而成。上述各圖中所示的晶片外 殻23 5之外殻框具有已形成的凹入區，使凹入區作爲一種 調整輔助件，以調整該發光二極體晶片21上的光學元件1。 晶片框的凹口具有正方形-或矩形的基形，其中此正方形 或矩形之角隅是與一種完整（例如，圓形）之形式相疊加，使 光學元件1之邊緣可以技術上簡易的方式運行至外殼框中 且因此可經由凹入區之圓形的擴大區而運行》 •33- 1322322 光學元件1另外亦可形成一種橫切面固定的光導，如第 23圖所示，或光學元件1亦可形成一種橫切面向該光輸出 端擴大的光導，如第37圖所示。光導可用來使光源2之光 相混合且因此形成一種發光均勻的光錐，特別是當此光源 具有多個發出不同彩色光之發光二極體晶片21及/或發出 不同彩色光之發光轉換元件時。

當光導之輻射輸出端例如藉由一投影透鏡而形成時特別 有利，此乃因光錐此時已經由光導而經歷一種大的混合作 用。反之，隨著至光導之距離的增加，可觀看到光錐的解 離作用逐漸增加》 光導例如具有一種偶數多角形形式之橫切面，其特別是 具有筆直延伸的部份面，這些部份面由光輸入端延伸至光 輸出端。光導亦可設有多個支件12，其在光輸出端此側上 在側面上由基體延伸而出且在與基體相隔一距離之處在一 種支件形式的形成區中在光輸入端之方向中延伸。基體和 支件12較佳是由唯一的材料所形成且特別優良的情況下是 以雙層方式而形成。 第40圖中顯示：各支件12對由光導所構成的輻射發射 區有何種影響。光強度分佈針對至光導之光軸的距離而繪 出，其中實線表示無支件時位於光導之後的光通道中輻射 強度的測量値，就像第37圖中所示者一樣，且虛線亦顯示 出使用一種具有支件12之光導時之亮度的測量値，如第39 圖中所示者。由各曲線中可辨認出各支件12對由作爲混合 用的光導而來的輻射發出量並未造成重大的影響。 -34- 1322322 具有支件之混合器亦顯示在第36圖中。第35圖所示的 實施例中，光導1具有立方體的形式。光學元件中各支件 在光輸入端之附近中由光導之基體延伸而出，這與先前所 討論之例子不同。 第14至16，18，19，28，33c和36圖中所示的光源2

具有對立插頭25以藉由相對應的插頭來達成各光源的電性 連接作用，第20，21圖所示的光源2則未具有對立插頭而 是包含多個電性接觸銷29,但這些電性接觸銷同樣適合用 來使光源2在電性上與一個或多個相對應的插頭相連接。 另一種形式顯示在第2 2a至23以及35圖中。在這些圖 所示的光源2中，經由電性接觸面291使各光源2導電性 地相連接。這例如是藉由焊接來達成。 本申請案中所描述的不同的特徵和元件不限於用在投影 裝置中，雖然各元件特別是可在投影裝置中協同地共同作 用。不同的特徵和元件可分別顯示成一特定的發明且適合 用在其它不同的領域中。因此，各光源2例如亦可用於汽 車頭燈或一般的照明中。各光學元件亦可爲一特定的發明 且可用於不同的目的中。同樣情況亦適用於發光轉換元件 之配置和應用或光源、晶片外殻用之載體之構造，發光二 極體晶片在光源中的配置或各光學元件的配置等情況中。 本發明當然不限於依據各實施例中所作的描述。反之， 本發明包含每一新的特徵和各特徵的每一種組合，特別是 包含各申請專利範圍-或不同實施例之各別特徵之每一種組 合，當相關的特徵或相關的組合本身未明顯地顯示在各申 -35- 1322322 ή! 請專利範圍中或各實施例中時亦同。 【圖式簡單說明】 第1圖本發明之一實施例之投影裝置之構造的切面圖。 第2圖顯示第1圖所示的投影裝置之光調變器在其光接 收區上的俯視圖。 第3圖 發光二極體晶片之切面圖。 第4圖本發明第一實施例之光學元件之一部份和光源之 切面圖。

第5圖本發明第二實施例之光學元件之一部份和光源之 切面圖。 第6圖本發明第三實施例之光學元件之一部份和光源之 切面圖。 第7圖本發明第四實施例之光學元件之一部份和光源之 切面圖。

第8圖 本發明第五實施例之光學元件之一部份和光源之 切面圖》 第9圖 本發明第一實施例之光源之發光二極體晶片之配 置的俯視圖。 第10圖 本發明第二實施例之光源之切面圖》 第11圖 本發明第三實施例之光源之切面圖。 11 12 ® 本發明第四實施例之光源之透視圖及第一實施 例之光學元件之透視圖。 第13圖 本發明第二實施例之光學元件之透視圖。 第14圖 本發明第五實施例之光源之透視圖及第三實施 -36- 1322322 f年C修正補充 第15圖 例之光學元件之透視圖。 本發明第六實施例之光源之透視圖及第四實施 例之光學元件之透視圖。 第16圖 本發明第七實施例之光源之透視圖及第五實施 例之光學元件之透視圖。 第17圖 本發明第六實施例之光學元件之透視圖β 第1 8圖 本發明第八實施例之光源之透視圖。 第19圖 本發明第九實施例之光源之透視圖。 第20圖 本發明第十實施例之光源之透視圖。 第21圖 本發明第十一實施例之光源之透視圖。 第22a圖 本發明第十二實施例之光源之透視圖。 第22b圖 是第22a圖所示之光源的俯視圖。 第23圖 本發明第十三實施例之光源之透視圖及第七實 施例之光學元件之透視圖。 第24圖 本發明第十四實施例之光源之透視圖。 第25圖 本發明第十五實施例之光源之透視圖。 第26圖 本發明第十六實施例之光源之透視圖。 第27圖 本發明第十七實施例之光源之透視圖。 第28圖 本發明第十八實施例之光源之透視圖及第八實 施例之光學元件之透視圖。 第29圖 本發明第一實施例之光源用之外殻之透視圖。 第30圖 本發明第二實施例之光源用之外殼之透視圖。 第31圖 本發明第三實施例之光源用之外殻之透視圖》 第32圖 本發明第四實施例之光源用之外殼之透視圖。 -37- 1322322 第33a圖 第33b圖 第33c圖

第34a圖 第34b圖 第34c圖 第34d圖 第35圖 第36圖 第37圖 第38圖 第39圖 第40圖 f f年/月^修正補充 本發明第九實施例之光學元件之透視圖。 本發明第十實施例之光學元件之透視圖。 本發明第十九實施例之光源之透視圖及 實施例之光學元件之透視圖。 本發明第十二實施例之光學元件之透視i 本發明第十三實施例之光學元件之透視圓 本發明第十四實施例之光學元件之透視圖 本發明第十五實施例之光學元件之透視園 本發明第二十實施例之光源之透視圖及 實施例之光學元件之透視圖。 本發明第二十一實施例之光源之透視圖 七實施例之光學元件之透視圖。 本發明第十八實施例之光學元件之透視圈 本發明第十九實施例之光學元件之透視i 本發明第二十實施例之光學元件之透視圈 在第39圖所示的光學元件和第37圖所示 元件下在輻射通道中所測得的光強度對 之距離的關係圖。 【主要元件符號說明】 1 待照明的橫切面之最大接收角 > 輻射發射面之最大發射角 ’光錐的最大發射角 光學元件 1 光源 第十一3 °3 °3 · 卜 第十六 及第十 3 °3 « 3。 的光學 至光軸 -38- 1322322 3 4 5 6 11 12 13

2 1 22 23 2 4 25 26 27

28 29 2 11 2 12 2 13 214 光調變器 投影裝置 間隙 耦合媒體 基體 支件 介電質基體 發光二極體晶片 由光源所發出的光錐 載體部份 包封材料 對立插頭 導電軌 組件 安裝孔 電性接觸銷 薄膜層 Ν-導電之摻雜區 活性區 Ρ-導電之摻雜區 215 載體元件 216 反射器 23 1 基板 232 晶片載體 -39- 1322322 ， 科年( 233 載 體 核 234 導 電 性 23 5 晶 片 外 236 外 殼 框 237 晶 片 終 238 導 電 軌 239 電 性 絕 24 1 包 封 材 291 電 性 接 23 8 1 導 電 軌 23 82 導 電 軌

心 的外罩 殻 端區 緣層 料之厚度 觸面 23 8之第一區段 238之第二區段

-40-

Claims (1)

1322322 年坑&修i捕克 第95 1 1 665 1號「投影裝置」專利案 (2009年2月修正） 十、申請專利範圍： 1. 一種投影裝置，其具備：光調變器，其光接收區具有一 種大小是Am之待照亮的橫切面且對入射光顯示一種最大 接收角α;以及至少一光源，藉此光源操作時產生一光錐 以對光接收區之橫切面進行照明，且此光源具有Ν個發 光二極體晶片，其具有一種大小是AD之輻射發射面和一 最大發射角P，此投影裝置之特徵爲： -在發光二極體晶片和光調變器之間的光路徑中配置至 少一光學元件， ， -在發光二極體晶片和光學元件之間的光路徑中形成一 間隙，此間隙中以氣體塡入， -發光二極體晶片之輻射發射面AD未具備一耦合媒體 ，以及 -0.7 * (AM*sin2(a))/(AD*sin2(p)*n2) < N < 1.3 * (Α μ * s i n2 ( a ) ) / (A d * s i η 2 (β) * η 2)，其中 η = 1。 2. —種投影裝置，其具備：光調變器，其光接收區具有一 種大小是ΑΜ之待照亮的橫切面且對入射光顯示一種最大 接收角a;以及至少一光源，藉此光源操作時產生一光錐 以對光接收區之橫切面進行照明，且此光源具有N個發 光一極體晶片’其具有一種大小是Ad之幅射發射面和一 最大發射角P，此投影裝置之特徵爲： -在發光二極體晶片和光調變器之間的光路徑中配置至 1322322 乙;5 # 2月6曰修正補充 / 少一光學元件， -發光二極體晶片之輻射發射面Ad設有一耦合媒體，以 及 -0.7 * (Am* sin2(a))/(AD* sin2(p)*n2) < N < 1.3 * (AM*Sin2(a))/(AD*Sin2(p)*n2)’ 其中 n 等於該耦合媒體 之材料之折射率。 3. 如申請專利範圍第1或2項之投影裝置，其中發光二極 體晶片之薄膜層具有一發出電磁輻射的活性區，其基本 上未設有生長基板且在一遠離主發射面之此側上設有一 反射器。 4. 如申請專利範圍第3項之投影裝置，其中光調變器之光 接收區之橫切面Am具有長度1μ和寬度bM，薄膜層之主 發射面具有長度1D和寬度bD，發光二極體晶片配置成X 列和y行之矩陣，其中 0.7 * (ΐΜ*δΐη(α))/(10*8ίη(β)*η) < χ < 1.3 * (lM*sin(a))/(lD*sin(p)*n)以及 0.7 * (bM*sin(a))/(bD*sin(P)*n) < y < 1.3 * (bM*sin(a))/(bD*sin(p)*n)。 5. 如申請專利範圍第4項之投影裝置，其中數目N或數目x 或 y 之可能的値等於與（AM*sin2(a))/(AD*sin2(p)*n2)， (lM*sin(o〇)/(lD*sin(p)*n)或（bM*sin(a))/(bD*sin(p)*n)之 商相鄰的較大或較小之整數。 6. 如申請專利範圍第4項之投影裝置，其中數目N或數目X 或y之可能的値等於與該商相鄰的較大或較小之偶數。 1322322 /^条7^厶曰修正補充 7. 如申請專利範圍第1或2項之投影裝置，其中發光二極 體晶片之主發射面基本上具有一種矩形的形狀。 8. 如申請專利範圍第1或2項之投影裝置，其中多個發光 二極體晶片共同設有一光學元件。 9. 如申請專利範圍第1或2項之投影裝置，其中發光二極 體晶片劃分成至少二組，每一組分別設有一特定的光學 元件。 10. 如申請專利範圍第1或2項之投影裝置，其中發光二極 體晶片之至少一部份之後配置一發光轉換元件。 11. 如申請專利範圍第10項之投影裝置，其中該光源之不同 的發光二極體晶片之後配置不同的發光轉換材料。 12. 如申請專利範圍第1或2項之投影裝置，其中該光學元 件以一種非成像用的光學聚光器來形成，其在與聚光器 的一般用途相比較下是用來在反方向中使輻射透過。 13. 如申請專利範圍第12項之投影裝置，其中該光學元件是 一種CPC-，CEC-或CHC-形式的聚光器。 14. 如申請專利範圍第12項之投影裝置，其中該光學元件之 反射面之一部份或全部是以自由形式之面來形成。 15. 如申請專利範圍第13項之投影裝置，其中該光學元件之 反射面之一部份或全部是以自由形式之面來形成。 I6·如申請專利範圍第12項之投影裝置，其中該光學元件具 有側壁，其將輻射輸入端與輻射輸出端相連接且構造成 使各側壁上延伸的直接之連接線基本上是在輻射輸入端 和輻射輸出端之間筆直地延伸。 1322322 曰if正補充 該光學元件具 對由該光源所 該光學元件以 種整體，此整 入此光學元件 反射而反射至 輻射輸出端相 該光學元件具 鏡形式的拱形 其中該光學元 或具有面向光 或該光學元件 〇 其中該光學元 之縮小用的橫 輻射通道中配 其中相鄰之發 17. 如申請專利範圍第12項之投影裝置，其中 有一基體，其界定一中空區且其內壁至少 發出的光之一光譜區而言具有反射性。 18. 如申請專利範圍第12項之投影裝置，其中 介電質聚光器之形式來形成，其基體是一 體之介電質材料具有適當的折射率，使射 中的光藉由在該整體之側面邊界面上的全 環境媒體中，此環境媒體將輻射輸入端與 連接。 19. 如申請專利範圍第12項之投影裝置，其中 有一輻射輸出端，此輻射輸出端具有一透 邊界面。 2 0.如申請專利範圍第1或2項之投影裝置， 件形成一光導，此光導具有固定的橫切面 輸出端之放大用的橫切面以使光相混合， 之後在輻射通道中配置至少一上述之光導 2 1 .如申請專利範圍第1或2項之投影裝置， 件形成一光導，此光導具有面向光輸出端 切面以使光相混合，或該光學元件之後在 置至少一上述之光導。 22.如申請專利範圍第1或2項之投影裝置， 光二極體晶片之一部份或相鄰之發光二極體晶片之全部 之間所具有的距離小於或等於300微米且大於或等於〇 微米。

1322322 f 23·如申請專利範圍第1或2項之投影裝置，其中相 光二極體晶片之一部份或相鄰之發光二極體晶片 之間所具有的距離小於或等於1〇〇微米且大於或 微米。 24.如申請專利範圍第1或2項之投影裝置，其中該 件在具有輻射輸出端的此側上具有一種基本上是 橫切面。 2 5.如申請專利範圍第1或2項之投影裝置，其中該 件沿著第一面具有最大之第一發射角且沿著第二 最大之第二發射角，其與最大之第一發射角不同 26.如申請專利範圍第25項之投影裝置，其中最大之 射角介於10度（含）和13度（含）之間，且最大之第 角介於1 3度（含）和1 8度（含）之間。 鄰之發 之全部 等於0 光學元 矩形的 光學元 面具有 〇 第一發 二發射 1322322 ft- ^ 七、指定代表圓： (一） 本案指定代表圖為：第16圖。 (二) 本代表圖之元件符號簡單說明： 1 光學元件 2 光源 12 支件 13 介電質基體 23 載體部份 25 對立插頭 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：