WO2016113248A1 - Optoelektronisches bauelement - Google Patents

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WO2016113248A1
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optoelectronic component
optical
optoelectronic
radiation
semiconductor chip
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Michael Hirmer
Tilman Eckert
Claus Jaeger
Ee Lian LEE
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Osram Opto Semiconductors GmbH
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    • H10H20/856—Reflecting means

Definitions

  • optoelectronic devices such as light-emitting devices, equipped with optical elements for beam shaping ⁇ and / or deflection.
  • optical lenses are known for beam shaping.
  • Strahlabel ⁇ kung prismatic structures are known, for example.
  • An object of the present invention is to provide an optoelectronic device. This object is achieved by an optoelectronic component with the Merkma ⁇ len of claim 1. Various developments are specified in the dependent claims.
  • An optoelectronic component comprising an optoelectronic semiconductor chip having a radiation emitting surface, a deflection element, which is adapted from the opto ⁇ electronic semiconductor chip emitted electromagnetic radiation in a main radiation direction to divert including a deviating from 90 ° angle with the radiation emission surface, and an optical Lens whose optical axis encloses a deviating from 90 ° angle with the Strahlungsemissi ⁇ onsthesis.
  • the deflection of the emitted electromagnetic radiation caused by the deflection element of this optoelectronic component in the main emission direction makes it possible with this optoelectronic component to illuminate a spatial area which differs from the angle to the radiation emission surface of the optoelectronic device at a 90 ° angle.
  • the optical lens of the optoelectronic component makes it possible to focus electromagnetic radiation emitted by the optoelectronic semiconductor chip in the direction of the spatial area or surface area to be illuminated by the optoelectronic component. It can be produced in an imaging plane of a loan in the materiality symmetrical beam profile with the optical lens of this optoelekt ⁇ tronic device.
  • the optical lens is designed as a converging lens.
  • the optical lens of the optoelectronic component can effect a bundling of electromagnetic radiation radiated through the optoelectronic component.
  • the optical lens is non-radially symmetrical. This ensures that the optical lens has non-radially symmetric optical imaging properties
  • the optical lens has the shape of an ellipse in a plane parallel to the radiation emission surface.
  • the optical lens has an optical axis that is oriented at an angle deviating from 90 ° to the radiation emitting surface of the optoelectronic semiconductor chip of the optoelectronic component.
  • the optical axis of the optical lens and the Hauptach ⁇ se of the ellipse in a common plane are arranged.
  • the optical lens has a mirror symmetry with respect to this plane.
  • the main emission direction and the optical axis of the op-amp table lens arranged in a common plane. This can ensure that the optical lens caused by the beam shaping of the beam deflected by the deflecting element in the main emission direction of electromagnetic radiative only a slight distortion of a beam profile be ⁇ acts. In particular, it can thereby be achieved that a beam deflected by the deflection element of the optoelectronic component into the main emission direction and shaped by the optical lens of the optoelectronic component has a substantially radially symmetrical beam profile.
  • the main radiation direction and the optical axis in DIE same direction against a surface perpendicular to the radiation emission ⁇ right direction are tilted.
  • the main emission direction and the optical axis can be tilted by similar or identical angles to a direction oriented perpendicular to the radiation emission surface of the opto ⁇ electronic semiconductor chip direction.
  • Component thereby the generation of a directed in the main radiation beam with substantially radially symmetrical beam profile.
  • the deflection element is designed as a prism structure.
  • the prism structure may comprise one or more individual prisms.
  • a deflecting element designed as a prismatic structure enables effective beam deflection with only slight optical losses.
  • the optical lens and the prism structure formed on a ge ⁇ common optical element.
  • this results in a particularly simple construction of the opto ⁇ electronic device with only a small number of individual components. This enables cost Her ⁇ position and mounting of the optoelectronic component.
  • the prism structure and the optical lens overlap each other. This can be achieved in that the prism structure and the optical lens are arranged on a common side of the op ⁇ tables element.
  • the optical element is configured as a total reflection lens . This makes it possible to form the optoelectronic component with particularly compact external dimensions.
  • the prism structure and the optical lens are formed at opposite ⁇ opposite sides of the optical element. This he ⁇ it enables advantageously to manufacture the prism structure and the optical lens in each case with particularly high accuracy.
  • the deflection element is designed as a reflector.
  • ⁇ advantageous as the deflector can be particularly simple, inexpensive and finished with high accuracy.
  • Figure 1 is a sectional side view of a first opto ⁇ electronic device; a perspective view of a first optical element of the first optoelectronic component; a plan view of the first optical element; an irradiation intensity diagram; a sectional side view of a second opto ⁇ electronic device; a sectional side view of a third opto ⁇ electronic device;
  • FIG. 7 shows a sectional side view of a fourth optoelectronic component
  • FIG. 8 shows a perspective view of a fourth optical element of the fourth rule ⁇ optoelectronic component.
  • the first optoelectronic device 100 is adapted to elekt ⁇ romagnetician radiation, for example visible light or light having a wavelength from the infrared areas of the spectrum rich to emit ⁇ .
  • the first optoelectronic Bauele ⁇ ment 100 can be for example a light-emitting device (LED) device.
  • the first optoelectronic Bauele ⁇ element 100 is adapted to electromagnetic radiation non-centric, that is, in an oblique direction to radiate.
  • the first optoelectronic component 100 has a Gezza ⁇ se 110th
  • the housing 110 may comprise, for example, a synthetic ⁇ material, in particular xidharz example, an epoxy.
  • the housing 110 may, for example, by a molding process ⁇ (mold process) may be prepared.
  • the housing 110 of the first optoelectronic component 100 has a cavity which forms a concave mirror.
  • th first reflector 300 forms.
  • the first reflector 300 may have the shape of a paraboloid of revolution, a spherical shape, or another shape. In this case, the first reflector 300 is rotationally symmetrical (radially symmetrical) with respect to an axis of symmetry.
  • the wall of the housing 110 which forms the first reflector ⁇ 300 is optically reflecting ⁇ tierend.
  • the housing 110 of the first optoelectronic ⁇ African device 100 for example, have a white material.
  • the wall of the housing 110 that forms the first reflector 300 may also have a metallization in order to increase the reflectivity of the wall of the housing 110 that forms the first reflector 300.
  • an optoelectronic semiconductor chip 200 is arranged in the first reflector 300 forming cavity of the housing 110 of the first optoelectronic component 100.
  • the optoelectronic semiconductor chip 200 has a Strahlungsemissi ⁇ ons constitutional 210, which is oriented perpendicular to the symmetry axis of the f ⁇ th reflector 300th
  • the optoelectronic semiconductor chip 200 is configured to emit at ⁇ game as visible light or light having a wavelength in the infrared spectral range, at its radiation emitting surface 210 electromagnetic radiation.
  • the optoelectronic semiconductor chip 200 may be, for example, a light-emitting diode chip (LED chip).
  • the electromagnetic radiation emitted at the radiation emission surface 210 is emitted into a solid angle centered about a direction oriented perpendicular to the radiation emission surface 210.
  • the first reflector 300 of the optoelectronic component 100 is provided to collect 210 emit ⁇ oriented electromagnetic radiation of the optoelectronic semiconductor chip 200 on the radiation emitting surface.
  • the optoelectronic semiconductor chip 200 is arranged at the bottom region of the cavity of the housing 110 which forms the first reflector 300. Electromagnetic radiation emitted by the optoelectronic semiconductor chip 200 is detected by the first Reflector 300 to the outer opening of the first reflector 300 passed.
  • the first optoelectronic component 100 has a first optical element 400.
  • the first optical element 400 is disposed on the outer opening of the first reflector 300 and covers the outer opening of the first reflector 300.
  • the first optical element 400 has an upper side 410 and an upper side 420 opposite the upper side 410.
  • the bottom 420 of the first optical element 400 faces the radiation emission surface 210 of the optoelectronic Bauele ⁇ ments 200th
  • FIG. 2 shows a schematic and partially transparent perspective view of the first optical element 400.
  • FIG. 3 shows a schematic plan view of the upper side 410 of the first optical element 400.
  • the first optical element 400 has an optically transparent material, for example a glass or an optically transparent plastic.
  • the first optical element 400 of the first optoelectronic component 100 has a first prism structure 600.
  • the first prism structure 600 is formed by a sawtooth-shaped modulation of the surface of the f ⁇ th optical element 400 at the bottom 420 of the first optical element 400th
  • the first Pris ⁇ ma founded a plurality of parallel oriented prisms with each sawtooth-shaped cross-section.
  • the An ⁇ number of single prisms of the first prism structure 600 may be selected as desired.
  • the first prism structure 600 may even have only a single prism.
  • the first prism structure 600 at the bottom 420 of the first optical element 400 is bounded by an annular rim which is intended to attach the first optical ele ment ⁇ 400 on an upper surface of the housing 110 via the first reflector 300th
  • the first optical element 400 is fastened such to the housing 110 so that the ers ⁇ te prism structure 600 disposed on the underside 420 of the first optical ⁇ rule element 400 via the opening of the first reflector 300 and the radiation emission surface 210 of the optoelectronic semiconductor chip facing 200th
  • the first prism structure 600 at the bottom 420 of the first optical element 400 forms a first deflector 500.
  • the first deflector 500 is adapted to the emitted and by the optoelectronic semiconductor chip 200 from the first reflector 300 to the first deflecting member 500 escort ⁇ te electromagnetic radiation to deflect into a main emission direction 510.
  • the main emission direction 510 is not oriented perpendicular to the radiation emission surface 210 of the optoelectronic semiconductor chip 200, but includes an angle 520 that deviates from 90 ° with the radiation emission surface 210 of the optoelectronic semiconductor chip 200.
  • first optical element 400 of the first optoelectronic device 100 On the upper side 410 of the first optical element 400 of the first optoelectronic device 100 includes a first op ⁇ diagram lens 700 is formed.
  • the first prism structure 600 and the first optical lens 700 are thus integrally formed together ⁇ men ownedd on opposite sides 410, 420 of the first optical element 400th
  • the first optical lens 700 is formed as a convex converging lens, and serves to bundle by the first deflection member 500 in the beam direction Hauptab ⁇ 510 deflected electromagnetic radiation.
  • the first optical lens 700 has an optical axis 710, which is not oriented perpendicular to the radiation emission surface 210 of the optoelectronic semiconductor chip 200, but with the radiation emission surface 210 of the optoelectronic semiconductor chip 200 includes an angle 720 deviating from 90 °.
  • the optical axis 710 of the first optical rule ⁇ lens 700 and the main emission direction 510 are arranged in a common plane and against the radiation-emitting surface 210 of the optoelectronic semiconductor Chips 200 vertical direction tilted in the same direction. This can be seen in FIGS. 1 and 3.
  • the first optical lens 700 of the first optoelectronic component 100 is non-radially symmetrical.
  • the first opti ⁇ specific lens in the radiation emission surface 210 of the opto ⁇ electronic semiconductor chips 200 vertical projection and in section has an outer contour in the shape of an ellipse 730 in a direction parallel to the radiation emitting surface 210 plane 700th
  • the main axis 740 of this ellipse 730 is arranged in a common plane with the optical axis 710 of the first optical lens 700.
  • the Hauptach ⁇ se 740 of the ellipse 730 is also disposed in a common plane with the main beam direction 510 of the first deflecting element 500 of the first optoelectronic component 100th
  • Electromagnetic radiation emitted at the radiation emission surface 210 of the optoelectronic semiconductor chip 200 of the first optoelectronic component 100 strikes the first optical element 400 at the outer opening of the first reflector 300 of the first optoelectronic component 100 and passes through the first optical element 400 radiation deflected in the Hauptab ⁇ beam direction 510 through the first prism formed by the structure 600 first Ablenkele ⁇ element 500 of the first optical element 400 and converged by the first optical lens 710 of the first optical element 400th FIG.
  • FIG. 4 shows a schematic irradiation intensity diagram 900, which indicates a radiation intensity in an area illuminated by the first optoelectronic component 100, which is oriented parallel to the radiation emission area 210 of the optoelectronic semiconductor chip 200 of the first optoelectronic component 100, and of the first optoelectronic component 100 spaced above the upper surface 410 of the first optical element 400 of the first opto ⁇ electronic device 100 is arranged.
  • a first spatial direction 910 is parallel to a projection of the main radiation direction 510 oriented on the radiation emission surface 210 of the optoelectronic semiconductor chip 200.
  • a second spatial direction 902 is oriented perpendicular to the first spatial direction 901 and parallel to the radiation emission surface 210 of the optoelectronic semiconductor chip 200.
  • a ⁇ teltician 910 of the face shown in the irradiation intensity diagram 900 is organized in arrival to the radiation emitting surface 210 of the optoelectronic semiconductor chip 200 perpendicular direction from a center of the radiation emitting surface 210th
  • the irradiation shown in irradiation intensity diagram 900 lung intensity in the illuminated by the first opto-electronic construction ⁇ element 100 surface has a Intensticiansmaxi- mum 920 which is shifted in the first direction in space 901 against With ⁇ teltician 910th
  • the illumination of the surface shown in irradiation intensity plot 900 by the first opto-electronic device 100 is off-center driven ⁇ formed around the center of the 910th
  • the loading shown in irradiation intensity diagram 900 radiation intensity in the illuminated by the first opto-electronic device 100 surface is substantially radial ⁇ alsymmetrisch to the intensity maximum of 920.
  • the optical axis 710 of the first optical lens 700 with the radiation emitting surface 210 of the opto ⁇ electronic semiconductor chip 200 includes the deviating from 90 ° angle 720, wherein the angle 720 is tuned to the Win ⁇ angle 520, the main radiation 510 includes with the radiation emission surface 210 of the optoelectronic semiconductor chip 200.
  • the angle 720 of the optical axis 710 and the angle 520 of the main emission direction 510 may have similar values.
  • FIG. 5 shows a schematic sectional side view of a second optoelectronic device 101.
  • the second opto-electronic device 101 includes a housing 110, 110 of the first optoelectronic Bauele ⁇ ment 100 is formed as the housing.
  • a cavity of the housing 110 forms a second reflector 301, which is designed like the first reflector 300 of the first optoelectronic component 100.
  • an optoelectronic semiconductor chip is arranged 200 having a radiation emitting surface 210 is ⁇ , which is like the optoelectronic semiconductor chip 200 of the first opto-electronic device 100 is formed.
  • the first optical element 400 includes the second optoelectronic device 101 to a second optical ele ment ⁇ four hundred and first
  • the second optical element 401 has a surface facing away from the radiation emitting surface 210 of the optoelectronic semiconductor chip 200 and a top 410 of the radiation-emitting surface 210 of the optoelectronic semiconductor chip 200 ⁇ facing bottom 420th
  • the second optical element 401 has a second Pris ⁇ ma ceremoni 601 which forms a second deflecting five hundred and first
  • the second deflection element 501 is provided to deflect electromagnetic radiation emitted by the optoelectronic semiconductor chip 200 into a main emission direction 510.
  • ken which includes a deviating from 90 ° angle 520 with the radiation emission surface 210 of the optoelectronic semiconductor chip 200.
  • the main emission direction 510 is oriented in the second component 101 as in the first optoelectronic component 100.
  • the second optical element 401 has a second optical lens 701 which has an optical axis 710 which encloses an angle 720 deviating from 90 ° with the radiation emission surface 210 of the optoelectronic semiconductor chip 200.
  • the optical axis 710 is the two- ⁇ th optoelectronic component 101 is oriented as in the first opto-electronic component 100.
  • the second optical element 401 of the second optoelectronic ⁇ rule component 101 is different from the first optical ⁇ rule element 400 of the first opto-electronic device 100 in that both the second Ablenkele ⁇ element 501 forming second prism structure 601 and the second optical lens 701 to the top 410 of the first op ⁇ tables element are disposed 400th At this time, the second prism structure 601 and the second optical lens 701 overlapped each other. This means that the second prism structure 601 arranged on the upper side 410 of the second optical element 401 is deformed by the second optical lens 701 formed on the upper side 410 of the second optical element 401.
  • the radiation-emitting surface 210 of the optoelectronic semiconductor chip 200 facing lower surface 420 of the second op ⁇ tables member 401 is planar.
  • the Obersei ⁇ te 410 of the second optical element may be formed plane-four hundred and first
  • Another possibility is to arrange only the second optical lens 701 on the underside 420 of the second optical element 401, while the second optical lens 701 steering element 501 forming the second prism structure 601 at the top 410 of the second optical element 401 is arranged.
  • FIG. 6 shows a schematic sectional side view of a third optoelectronic component 102.
  • the third optoelectronic component 102 has a housing 110 with a cavity which forms a third reflector 302.
  • An optoelectronic semiconductor chip 200 which has a radiation emission surface 210 is arranged in the cavity.
  • the third reflector 302 of the third optoelectronic component 102 differs from the first reflector 300 of the first optoelectronic component 100 in that the third reflector 302 is not rotationally symmetrical with respect to a symmetry axis oriented perpendicular to the radiation emission surface 210 of the opto ⁇ electronic semiconductor chip 200.
  • the third reflector is designed with respect to 302 of a perpendicular to the radiation emitting surface 210 orientier ⁇ th axis asymmetrically such that the third reflector 302 causes deflection of emitted by the optoelectronic semiconductor chip 200 of electromagnetic radiation in a main radiation direction 510 a different from 90 ° angle 520 with the radiation emission surface 210 of the optoelectronic semiconductor chip 200 includes.
  • the third reflector 302 of the third optoelectronic component 102 acts as a third deflection element 502.
  • the third reflector 302 can be designed as a paraboloid of revolution or with another rotationally symmetrical shape with an axis of symmetry oriented parallel to the main emission direction 510.
  • the third reflector 302 may also have a different shape.
  • the third opto-electronic device 102 has a third optical ele ment ⁇ 402 instead of the first optical element 400th
  • the third optical element 402 has an upper side 410 and an upper side 420 opposite the upper side 410.
  • the lower side 420 of the third optical element 402 faces the radiation emission surface 210 of the opto ⁇ electronic semiconductor chip 200.
  • the third optical element 402 differs from the first optical element 400 in that no prism structure is formed on the underside 420 of the third optical element 402. This is not necessary in the case of the third optoelectronic component 102, since the third reflector 302 forms the third deflection element 502 in the third optoelectronic component 102.
  • a third optical lens 702 Arranged on the upper side 410 of the third optical element 402 is a third optical lens 702, which is designed like the first optical lens 700 of the optical element 400 of the first optoelectronic component 100.
  • FIG. 7 shows a schematic sectional side view of a fourth optoelectronic component 103.
  • the fourth optoelectronic component 103 has a housing 110.
  • the housing 110 has a recess in which an opto ⁇ electronic semiconductor chip 200 is arranged with a radiation emission surface 210.
  • the optoelectronic semiconductor chip 200 of the fourth optoelectronic component 103 is designed like the optoelectronic semiconductor chip 200 of the first optoelectronic component 100.
  • the radiation-emitting surface 210 of the optoelectronic semiconductor chip 200, a fourth op ⁇ table element 403 is disposed in the recess of the housing 110 of the first opto-electronic device 100, which is formed se as Totalreflexionslin- 800th
  • Figure 8 shows a simplified specific ⁇ matic perspective view of the formed as a total reflection lens 800 ⁇ fourth optical element 403.
  • the fourth optical element 403 comprises an optically transparent material, for example a glass or an optically transparent plastic.
  • the fourth optical element 403 has an upper side 410 and a lower side 420 opposite the upper side 410.
  • the bottom 420 of the four ⁇ th optical element 403 faces the Strahlungsemissionsflä ⁇ surface 210 of the optoelectronic semiconductor chip 200th
  • a lateral surface of the fourth optical element 403 extending between the upper side 410 and the lower side 420 of the fourth optical element 403 forms a fourth reflector 303. Electromagnetic radiation propagating within the fourth optical element 403 can be formed on the lateral surface of the fourth optical element forming the fourth reflector 303 Elements 403 are totally reflected. Characterized ⁇ be acts of the fourth reflector 303, a collection of on the underside 420 of the fourth optical element 403 by the optoelectronic semiconductor chip 200 in the fourth optical element 403 irradiated electromagnetic radiation. At the upper side 410 of the fourth optical element 403, the electromagnetic radiation collected by the fourth reflector 303 can emerge from the fourth optical element 403.
  • the totally reflecting the jacket surface of the fourth optical ⁇ rule element 403 surrounding medium has a lower refractive index than the fourth optical element 403 to enable the total reflection at the fourth reflector 303 forming lateral surface.
  • the lateral surface of the fourth optical element 403 forming the fourth reflector 303 can be at least partially radially symmetrical with respect to a symmetry axis perpendicular to the radiation emission surface 210.
  • the fourth Re ⁇ Flektor 303 forming lateral surface of the fourth optical ele ments ⁇ 403 may be at least partially formed as a paraboloid of revolution.
  • the upper side 410 of the fourth optical element 403 of the fourth optoelectronic component 103 is formed like the upper side 410 of the second optical element 401 of the second optoelectronic component 101.
  • a fourth prism structure 603 is formed on the upper side 410 of the fourth optical element 403 constituting a fourth Ablenkele ⁇ ment 503rd
  • a fourth optical lens 703 is formed at the top 410 of the four ⁇ th optical element 403, which is superimposed on the fourth prism structure 603rd
  • the structure of the fourth prism 603 superimposed fourth optical lens 703 hal ⁇ BER is not shown in Figure 8 for clarity.
  • the fourth deflector 503 forms fourth prism structural ⁇ structure 603 is like the second prism structure 601 of the second operating tables element 401 of the second opto-electronic component 101 is formed and is used to light emitted by the optoelectronic ⁇ rule semiconductor chip 200 electromagnetic Strah ⁇ lung in a main emission direction 510 to deflect, which includes an angle 520 deviating from 90 ° with the radiation emission surface 210 of the optoelectronic semiconductor chip 200 ⁇ .
  • the fourth optical lens 703 of the fourth optical element 403 as the second optical lens 701 of the two ⁇ th optical element 401 is formed, and has an opti ⁇ cal axis 710 a different from 90 ° angle of 720 with the radiation emitting surface 210 of the optoelectronic semiconductor chip 200 includes.
  • the first optoelectronic component 100, the second opto ⁇ electronic component 101, the third optoelectronic Component 102 and the fourth optoelectronic Bauele ⁇ element 103 each have a deflector 500, 501, 502, 503, which is configured to deflect light emitted from the respective optoelekt ⁇ tronic semiconductor chip 200 in the main emission direction of electromagnetic radiation 510th
  • the deflection element 500, 501, 503 is formed in each case by a prism structure 600, 601, 603.
  • the deflection element 502 is formed by the third reflector 302. It is possible to form an optoelectronic component with a differently configured deflection element.
  • the deflector may be formed by an arrangement of the optoelectronic semiconductor chip 200, wherein the radiation ⁇ emitting surface 210 of the optoelectronic semiconductor chip 200 is not oriented parallel to a mounting surface of the opto-electronic component ⁇ .
  • 701 702, 703 the optoelectronic device in addition an optimal see lens 700, at which includes the optical axis 710 an angle deviating from 90 ° with the radiation 720 semis ⁇ sion surface 210th

Landscapes

  • Led Device Packages (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

Ein optoelektronisches Bauelement (100) umfasst einen optoelektronischen Halbleiterchip (200) mit einer Strahlungsemissionsfläche (210), ein Ablenkelement (500), das dazu ausgebildet ist, von dem optoelektronischen Halbleiterchip (200) emittierte elektromagnetische Strahlung in eine Hauptabstrahlrichtung (510) abzulenken, die einen von 90° abweichenden Winkel (520) mit der Strahlungsemissionsfläche (210) einschließt, und eine optische Linse (700), deren optische Achse (710) einen von 90° abweichenden Winkel (720) mit der Strahlungsemissionsfläche (210) einschließt.

Description

OPTOELEKTRONISCHES BAUELEMENT
BESCHREIBUNG Die vorliegende Patentanmeldung betrifft ein optoelektronisches Bauelement gemäß Patentanspruch 1.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2015 100 329.5, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Es ist bekannt, optoelektronische Bauelemente, beispielsweise Leuchtdioden-Bauelemente, mit optischen Elementen zur Strahl¬ formung und/oder -ablenkung auszustatten. Zur Strahlformung sind beispielsweise optische Linsen bekannt. Zur Strahlablen¬ kung sind beispielsweise Prismastrukturen bekannt.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein optoelektronisches Bauelement bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch ein optoelektronisches Bauelement mit den Merkma¬ len des Anspruchs 1 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sin verschiedene Weiterbildungen angegeben.
Ein optoelektronisches Bauelement umfasst einen optoelektro- nischen Halbleiterchip mit einer Strahlungsemissionsfläche, ein Ablenkelement, das dazu ausgebildet ist, von dem opto¬ elektronischen Halbleiterchip emittierte elektromagnetische Strahlung in eine Hauptabstrahlrichtung abzulenken, die einen von 90° abweichenden Winkel mit der Strahlungsemissionsfläche einschließt, und eine optische Linse, deren optische Achse einen von 90° abweichenden Winkel mit der Strahlungsemissi¬ onsfläche einschließt.
Die durch das Ablenkelement dieses optoelektronischen Bauele ments bewirkte Ablenkung der emittierten elektromagnetischen Strahlung in die Hauptabstrahlrichtung ermöglicht es, mit diesem optoelektronischen Bauelement einen Raum- oder Flächenbereich zu beleuchten, der unter einem von 90° abweichen den Winkel zu der Strahlungsemissionsfläche des optoelektro- nischen Halbleiterchips des optoelektronischen Bauelements angeordnet ist, sich also in schräger Richtung vor dem optoelektronischen Bauelement befindet. Die optische Linse des optoelektronischen Bauelements ermöglicht es dabei, von dem optoelektronischen Halbleiterchip emittierte elektromagnetische Strahlung in Richtung des durch das optoelektronische Bauelement zu beleuchtenden Raum- oder Flächenbereichs zu bündeln. Dabei kann mit der optischen Linse dieses optoelekt¬ ronischen Bauelements in einer Abbildungsebene ein im Wesent- liehen symmetrisches Strahlprofil erzeugt werden.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist die optische Linse als Sammellinse ausgebildet. Dadurch kann die optische Linse des optoelektronischen Bauelements eine Bündelung von durch das optoelektronische Bauelement ab gestrahlter elektromagnetischer Strahlung bewirken.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist die optische Linse nicht-radialsymmetrisch ausgebildet. Dadurch wird erreicht, dass die optische Linse nicht- radialsymmetrische optische Abbildungseigenschaften aufweist
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements weist die optische Linse in einer zur Strahlungsemissionsflä- che parallelen Ebene die Form einer Ellipse auf. Vorteilhaf¬ terweise wird es dadurch ermöglicht, die optische Linse mit einer optischen Achse auszubilden, die unter einem von 90° abweichenden Winkel zu der Strahlungsemissionsfläche des optoelektronischen Halbleiterchips des optoelektronischen Bauelements orientiert ist.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements sind die optische Achse der optischen Linse und die Hauptach¬ se der Ellipse in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Dadurch kann vorteilhafterweise erreicht werden, dass die optische Linse bezüglich dieser Ebene eine Spiegelsymmetrie aufweist.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements sind die Hauptabstrahlrichtung und die optische Achse der op- tischen Linse in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die durch die optische Linse bewirkte Strahlformung der durch das Ablenkelement in die Hauptabstrahlrichtung abgelenkten elektromagnetischen Strah- lung eine nur geringe Verfälschung eines Strahlprofils be¬ wirkt. Insbesondere kann dadurch erreicht werden, dass ein durch das Ablenkelement des optoelektronischen Bauelements in die Hauptabstrahlrichtung abgelenktes und durch die optische Linse des optoelektronischen Bauelements geformtes Strahlen- bündel ein im Wesentlichen radialsymmetrisches Strahlprofil aufweist .
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements sind die Hauptabstrahlrichtung und die optische Achse in die- selbe Richtung gegen eine zur Strahlungsemissionsfläche senk¬ rechte Richtung verkippt. Dabei können die Hauptabstrahlrichtung und die optische Achse um ähnliche oder gleiche Winkel gegen eine senkrecht zur Strahlungsemissionsfläche des opto¬ elektronischen Halbleiterchips orientierte Richtung verkippt sein. Vorteilhafterweise ermöglicht das optoelektronische
Bauelement dadurch die Erzeugung eines in die Hauptabstrahlrichtung gerichteten Strahlenbündels mit im Wesentlichen radialsymmetrischem Strahlprofil.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist das Ablenkelement als Prismastruktur ausgebildet. Die Prismastruktur kann dabei ein oder mehrere Einzelprismen umfassen. Vorteilhafterweise ermöglicht ein als Prismastruktur ausgebildetes Ablenkelement eine wirksame Strahlablenkung mit nur geringen optischen Verlusten.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements sind die optische Linse und die Prismastruktur an einem ge¬ meinsamen optischen Element ausgebildet. Vorteilhafterweise ergibt sich dadurch ein besonders einfacher Aufbau des opto¬ elektronischen Bauelements mit nur einer geringen Anzahl ein zelner Komponenten. Dies ermöglicht eine kostengünstige Her¬ stellung und Montage des optoelektronischen Bauelements. In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements überlagern die Prismastruktur und die optische Linse einander. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Prismastruktur und die optische Linse an einer gemeinsamen Seite des op¬ tischen Elements angeordnet sind. Vorteilhafterweise wird dies dadurch ermöglicht, eine gegenüberliegende Seite des op¬ tischen Elements mit im Wesentlichen planer Oberfläche auszu¬ bilden, wodurch sich die Handhabung und Montage des optischen Elements wie auch des mit dem optischen Element ausgestatte¬ ten optoelektronischen Bauelements vereinfachen können.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist das optische Element als Totalreflexionslinse ausgebil¬ det. Dies ermöglicht es, das optoelektronische Bauelement mit besonders kompakten äußeren Abmessungen auszubilden.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements sind die Prismastruktur und die optische Linse an gegenüber¬ liegenden Seiten des optischen Elements ausgebildet. Dies er¬ möglicht es vorteilhafterweise, die Prismastruktur und die optische Linse jeweils mit besonders hoher Genauigkeit zu fertigen .
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist das Ablenkelement als Reflektor ausgebildet. Vorteilhaft¬ weise lässt sich das Ablenkelement dadurch besonders einfach, kostengünstig und mit hoher Genauigkeit fertigen.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen jeweils in schematisierter Darstellung
Figur 1 eine geschnittene Seitenansicht eines ersten opto¬ elektronischen Bauelements; eine perspektivische Ansicht eines ersten optischen Elements des ersten optoelektronischen Bauelements; eine Aufsicht auf das erste optische Element; ein Bestrahlungsintensitatsdiagramm; eine geschnittene Seitenansicht eines zweiten opto¬ elektronischen Bauelements; eine geschnittene Seitenansicht eines dritten opto¬ elektronischen Bauelements;
Figur 7 eine geschnittene Seitenansicht eines vierten opto- elektronischen Bauelements; und
Figur 8 eine perspektivische Ansicht eines vierten opti¬ schen Elements des vierten optoelektronischen Bauelements .
Figur 1 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht eines ersten optoelektronischen Bauelements 100. Das erste optoelektronische Bauelement 100 ist dazu ausgebildet, elekt¬ romagnetische Strahlung, beispielsweise sichtbares Licht oder Licht mit einer Wellenlänge aus dem infraroten Spektralbe¬ reich, zu emittieren. Das erste optoelektronische Bauele¬ ment 100 kann beispielsweise ein Leuchtdioden-Bauelement (LED-Bauelement) sein. Das erste optoelektronische Bauele¬ ment 100 ist dazu ausgebildet, elektromagnetische Strahlung nicht-zentrisch, also in eine schräge Richtung, abzustrahlen.
Das erste optoelektronische Bauelement 100 weist ein Gehäu¬ se 110 auf. Das Gehäuse 110 kann beispielsweise ein Kunst¬ stoffmaterial aufweisen, insbesondere beispielsweise ein Epo- xidharz. Das Gehäuse 110 kann beispielsweise durch ein Form¬ verfahren (Mold-Verfahren) hergestellt sein.
Das Gehäuse 110 des ersten optoelektronischen Bauelements 100 weist eine Kavität auf, die einen als Hohlspiegel ausgebilde- ten ersten Reflektor 300 bildet. Der erste Reflektor 300 kann die Form eines Rotationsparaboloids , eine sphärische Form o- der eine andere Form aufweisen. Dabei ist der erste Reflektor 300 rotationssymmetrisch (radialsymmetrisch) bezüglich einer Symmetrieachse ausgebildet. Die den ersten Reflek¬ tor 300 bildende Wandung des Gehäuses 110 ist optisch reflek¬ tierend. Hierzu kann das Gehäuse 110 des ersten optoelektro¬ nischen Bauelements 100 beispielsweise ein weißes Material aufweisen. Die den ersten Reflektor 300 bildende Wandung des Gehäuses 110 kann auch eine Metallisierung aufweisen, um die Reflektivität der den ersten Reflektor 300 bildenden Wandung des Gehäuses 110 zu erhöhen.
In der den ersten Reflektor 300 bildenden Kavität des Gehäu- ses 110 des ersten optoelektronischen Bauelements 100 ist ein optoelektronischer Halbleiterchip 200 angeordnet. Der optoelektronische Halbleiterchip 200 weist eine Strahlungsemissi¬ onsfläche 210 auf, die senkrecht zur Symmetrieachse des ers¬ ten Reflektors 300 orientiert ist. Der optoelektronische Halbleiterchip 200 ist dazu ausgebildet, an seiner Strahlungsemissionsfläche 210 elektromagnetische Strahlung, bei¬ spielsweise sichtbares Licht oder Licht mit einer Wellenlänge aus dem infraroten Spektralbereich, zu emittieren. Der optoelektronische Halbleiterchip 200 kann beispielsweise ein Leuchtdioden-Chip (LED-Chip) sein. Die an der Strahlungsemissionsfläche 210 emittierte elektromagnetische Strahlung wird in einen Raumwinkel emittiert, der um eine senkrecht zur Strahlungsemissionsfläche 210 orientierte Richtung zentriert ist .
Der erste Reflektor 300 des optoelektronischen Bauelements 100 ist dazu vorgesehen, von dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 an der Strahlungsemissionsfläche 210 emit¬ tierte elektromagnetische Strahlung zu sammeln. Hierzu ist der optoelektronische Halbleiterchip 200 am Bodenbereich der den ersten Reflektor 300 bildenden Kavität des Gehäuses 110 angeordnet. Von dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 emittierte elektromagnetische Strahlung wird durch den ersten Reflektor 300 zur äußeren Öffnung des ersten Reflektors 300 geleitet .
Das erste optoelektronische Bauelement 100 weist ein erstes optisches Element 400 auf. Das erste optische Element 400 ist an der äußeren Öffnung des ersten Reflektors 300 angeordnet und deckt die äußere Öffnung des ersten Reflektors 300 ab. Das erste optische Element 400 weist eine Oberseite 410 und eine der Oberseite 410 gegenüberliegende Unterseite 420 auf. Die Unterseite 420 des ersten optischen Elements 400 ist der Strahlungsemissionsfläche 210 des optoelektronischen Bauele¬ ments 200 zugewandt.
Figur 2 zeigt eine schematische und teilweise transparente perspektivische Darstellung des ersten optischen Elements 400. Figur 3 zeigt eine schematische Aufsicht auf die Oberseite 410 des ersten optischen Elements 400.
Das erste optische Element 400 weist ein optisch transparen- tes Material auf, beispielsweise ein Glas oder einen optisch transparenten Kunststoff.
An der Unterseite 420 weist das erste optische Element 400 des ersten optoelektronischen Bauelements 100 eine erste Prismastruktur 600 auf. Die erste Prismastruktur 600 wird durch eine sägezahnförmige Modulation der Oberfläche des ers¬ ten optischen Elements 400 an der Unterseite 420 des ersten optischen Elements 400 gebildet. Dabei weist die erste Pris¬ mastruktur 600 eine Mehrzahl parallel zueinander orientierter Prismen mit jeweils sägezahnförmigem Querschnitt auf. Die An¬ zahl der Einzelprismen der ersten Prismastruktur 600 kann beliebig gewählt sein. Die erste Prismastruktur 600 kann sogar nur ein einziges Prisma aufweisen. Die erste Prismastruktur 600 an der Unterseite 420 des ersten optischen Elements 400 ist von einem ringförmigen Rand umgrenzt, der dazu vorgesehen ist, das erste optische Ele¬ ment 400 an einer Oberseite des Gehäuses 110 über dem ersten Reflektor 300 zu befestigen. Das erste optische Element 400 wird dabei derart an dem Gehäuse 110 befestigt, dass die ers¬ te Prismastruktur 600 an der Unterseite 420 des ersten opti¬ schen Elements 400 über der Öffnung des ersten Reflektors 300 angeordnet und der Strahlungsemissionsfläche 210 des opto- elektronischen Halbleiterchips 200 zugewandt ist.
Die erste Prismastruktur 600 an der Unterseite 420 des ersten optischen Elements 400 bildet ein erstes Ablenkelement 500. Das erste Ablenkelement 500 ist dazu ausgebildet, die von dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 emittierte und von dem ersten Reflektor 300 zu dem ersten Ablenkelement 500 geleite¬ te elektromagnetische Strahlung in eine Hauptabstrahlrichtung 510 abzulenken. Die Hauptabstrahlrichtung 510 ist nicht senkrecht zur Strahlungsemissionsfläche 210 des optoelektro- nischen Halbleiterchips 200 orientiert, sondern schließt mit der Strahlungsemissionsfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 einen von 90° abweichenden Winkel 520 ein . An der Oberseite 410 des ersten optischen Elements 400 des ersten optoelektronischen Bauelements 100 ist eine erste op¬ tische Linse 700 ausgebildet. Die erste Prismastruktur 600 und die erste optische Linse 700 sind damit einstückig zusam¬ menhängend an einander gegenüberliegenden Seiten 410, 420 des ersten optischen Elements 400 ausgebildet. Die erste optische Linse 700 ist als konvexe Sammellinse ausgebildet und dient dazu, die durch das erste Ablenkelement 500 in die Hauptab¬ strahlrichtung 510 abgelenkte elektromagnetische Strahlung zu bündeln .
Die erste optische Linse 700 weist eine optische Achse 710 auf, die nicht senkrecht zur Strahlungsemissionsfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 orientiert ist, sondern mit der Strahlungsemissionsfläche 210 des optoelekt- ronischen Halbleiterchips 200 einen von 90° abweichenden Winkel 720 einschließt. Die optische Achse 710 der ersten opti¬ schen Linse 700 und die Hauptabstrahlrichtung 510 sind in einer gemeinsamen Ebene angeordnet und gegen eine zur Strahlungsemissionsfläche 210 des optoelektronischen Halbleiter- chips 200 senkrechte Richtung in dieselbe Richtung verkippt. Dies ist in den Figuren 1 und 3 erkennbar.
Die erste optische Linse 700 des ersten optoelektronischen Bauelements 100 ist nicht-radialsymmetrisch ausgebildet. In der Aufsicht der Figur 3 ist erkennbar, dass die erste opti¬ sche Linse 700 in zur Strahlungsemissionsfläche 210 des opto¬ elektronischen Halbleiterchips 200 senkrechter Projektion und auch im Schnitt in einer zur Strahlungsemissionsfläche 210 parallelen Ebene eine Außenkontur in Form einer Ellipse 730 aufweist. Die Hauptachse 740 dieser Ellipse 730 ist dabei in einer gemeinsamen Ebene mit der optischen Achse 710 der ersten optischen Linse 700 angeordnet. Damit ist die Hauptach¬ se 740 der Ellipse 730 auch in einer gemeinsamen Ebene mit der Hauptabstrahlrichtung 510 des ersten Ablenkelements 500 des ersten optoelektronischen Bauelements 100 angeordnet.
An der Strahlungsemissionsfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 des ersten optoelektronischen Bauele- ments 100 emittierte elektromagnetische Strahlung trifft an der äußeren Öffnung des ersten Reflektors 300 des ersten optoelektronischen Bauelements 100 auf das erste optische Element 400 und durchläuft das erste optische Element 400. Dabei wird die elektromagnetische Strahlung durch das durch die erste Prismastruktur 600 gebildete erste Ablenkele¬ ment 500 des ersten optischen Elements 400 in die Hauptab¬ strahlrichtung 510 abgelenkt und durch die erste optische Linse 710 des ersten optischen Elements 400 gebündelt. Figur 4 zeigt ein schematisches Bestrahlungsintensitätsdia- gramm 900, das eine BeStrahlungsintensität in einer durch das erste optoelektronische Bauelement 100 beleuchteten Fläche angibt, die parallel zur Strahlungsemissionsfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 des ersten optoelekt- ronischen Bauelements 100 orientiert und, von dem ersten optoelektronischen Bauelement 100 beabstandet, über der Oberseite 410 des ersten optischen Elements 400 des ersten opto¬ elektronischen Bauelements 100 angeordnet ist. Eine erste Raumrichtung 910 ist parallel zu einer Projektion der Haupt- abstrahlrichtung 510 auf die Strahlungsemissionsfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 orientiert. Eine zweite Raumrichtung 902 ist senkrecht zur ersten Raumrichtung 901 und parallel zur Strahlungsemissionsfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 orientiert. Ein Mit¬ telpunkt 910 der im Bestrahlungsintensitätsdiagramm 900 gezeigten Fläche ist in zur Strahlungsemissionsfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 senkrechte Richtung über einem Mittelpunkt der Strahlungsemissionsfläche 210 an- geordnet.
Die im Bestrahlungsintensitätsdiagramm 900 gezeigte Bestrah- lungsintensität in der durch das erste optoelektronische Bau¬ element 100 beleuchteten Fläche weist ein Intensitätsmaxi- mum 920 auf, das in die erste Raumrichtung 901 gegen den Mit¬ telpunkt 910 verschoben ist. Die Beleuchtung der im Bestrah- lungsintensitätsdiagramm 900 dargestellten Fläche durch das erste optoelektronische Bauelement 100 ist also nicht zent¬ risch um den Mittelpunkt 910 ausgebildet. Dies hat den Grund, dass das durch den optoelektronischen Halbleiterchip 200 emittierte Licht durch das erste optoelektronische Bauele¬ ment 100 in die Hauptabstrahlrichtung 510 schräg zu dem Intensitätsmaximum 920 abgestrahlt wird. Die im Bestrahlungsintensitätsdiagramm 900 dargestellte Be- strahlungsintensität in der durch das erste optoelektronische Bauelement 100 beleuchteten Fläche ist im Wesentlichen radi¬ alsymmetrisch um das Intensitätsmaximum 920. Dies ist dadurch erreicht, dass die optische Achse 710 der ersten optischen Linse 700 mit der Strahlungsemissionsfläche 210 des opto¬ elektronischen Halbleiterchips 200 den von 90° abweichenden Winkel 720 einschließt, wobei der Winkel 720 auf den Win¬ kel 520 abgestimmt ist, den die Hauptabstrahlrichtung 510 mit der Strahlungsemissionsfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 einschließt. Der Winkel 720 der optischen Achse 710 und der Winkel 520 der Hauptabstrahlrichtung 510 können ähnliche Werte aufweisen. Anhand der Figuren 5 bis 8 werden nachfolgend weitere opto¬ elektronische Bauelemente beschrieben, die jeweils große Übereinstimmungen mit dem ersten optoelektronischen Bauelement 100 der Figur 1 aufweisen. Entsprechende Komponenten sind dabei in den Figuren 5 bis 8 teilweise mit denselben Be¬ zugszeichen versehen wie in den Figuren 1 bis 3. Nachfolgend werden im Wesentlichen nur die Unterschiede zwischen den in den Figuren 5 bis 8 dargestellten optoelektronischen Bauelementen und dem ersten optoelektronischen Bauelement 100 der Figur 1 erläutert. Im Übrigen gilt die oben stehende Be¬ schreibung des ersten optoelektronischen Bauelements 100 auch für die in den Figuren 5 bis 8 gezeigten optoelektronischen Bauelemente . Figur 5 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht eines zweiten optoelektronischen Bauelements 101. Das zweite optoelektronische Bauelement 101 weist ein Gehäuse 110 auf, das wie das Gehäuse 110 des ersten optoelektronischen Bauele¬ ments 100 ausgebildet ist. Eine Kavität des Gehäuses 110 bil- det einen zweiten Reflektor 301, der wie der erste Reflektor 300 des ersten optoelektronischen Bauelements 100 ausgebildet ist. In der Kavität ist ein optoelektronischer Halbleiterchip 200 mit einer Strahlungsemissionsfläche 210 ange¬ ordnet, der wie der optoelektronische Halbleiterchip 200 des ersten optoelektronischen Bauelements 100 ausgebildet ist.
Anstelle des ersten optischen Elements 400 weist das zweite optoelektronische Bauelement 101 ein zweites optisches Ele¬ ment 401 auf. Das zweite optische Element 401 weist eine von der Strahlungsemissionsfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 abgewandte Oberseite 410 und eine der Strahlungsemissionsfläche 210 des optoelektronischen Halb¬ leiterchips 200 zugewandte Unterseite 420 auf. Das zweite optische Element 401 weist eine zweite Pris¬ mastruktur 601 auf, die ein zweites Ablenkelement 501 bildet. Das zweite Ablenkelement 501 ist dazu vorgesehen, von dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 emittierte elektromagnetische Strahlung in eine Hauptabstrahlrichtung 510 abzulen- ken, die einen von 90° abweichenden Winkel 520 mit der Strahlungsemissionsfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 einschließt. Die Hauptabstrahlrichtung 510 ist bei dem zweiten Bauelement 101 orientiert wie bei dem ersten optoelektronischen Bauelement 100.
Außerdem weist das zweite optische Element 401 eine zweite optische Linse 701 auf, die eine optische Achse 710 aufweist, die einen von 90° abweichenden Winkel 720 mit der Strahlungs- emissionsflache 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 einschließt. Die optische Achse 710 ist beim zwei¬ ten optoelektronischen Bauelement 101 orientiert wie beim ersten optoelektronischen Bauelement 100. Das zweite optische Element 401 des zweiten optoelektroni¬ schen Bauelements 101 unterscheidet sich von dem ersten opti¬ schen Element 400 des ersten optoelektronischen Bauelements 100 dadurch, dass sowohl die das zweite Ablenkele¬ ment 501 bildende zweite Prismastruktur 601 als auch die zweite optische Linse 701 an der Oberseite 410 des ersten op¬ tischen Elements 400 angeordnet sind. Dabei überlagen die zweite Prismastruktur 601 und die zweite optische Linse 701 einander. Dies bedeutet, dass die an der Oberseite 410 des zweiten optischen Elements 401 angeordnete zweite Pris- mastruktur 601 durch die an der Oberseite 410 des zweiten optischen Elements 401 ausgebildete zweite optische Linse 701 verformt wird.
Die der Strahlungsemissionsfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 zugewandte Unterseite 420 des zweiten op¬ tischen Elements 401 ist plan ausgebildet. Es wäre allerdings ebenfalls möglich, sowohl die das zweite Ablenkelement 501 bildende zweite Prismastruktur 601 als auch die zweite opti¬ sche Linse 701 an der Unterseite 420 des zweiten optischen Elements 401 auszubilden. In diesem Fall kann die Obersei¬ te 410 des zweiten optischen Elements 401 plan ausgebildet sein. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, lediglich die zweite optische Linse 701 an der Unterseite 420 des zweiten optischen Elements 401 anzuordnen, während die das zweite Ab- lenkelement 501 bildende zweite Prismastruktur 601 an der Oberseite 410 des zweiten optischen Elements 401 angeordnet ist . Die BeStrahlungsintensität in einer durch das zweite opto¬ elektronische Bauelement 101 beleuchteten Fläche entspricht der im Bestrahlungsintensitätsdiagramm 900 der Figur 4 dargestellten BeStrahlungsintensität in einer durch das erste optoelektronische Bauelement 100 beleuchteten Fläche.
Figur 6 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht eines dritten optoelektronischen Bauelements 102. Das dritte optoelektronische Bauelement 102 weist ein Gehäuse 110 mit einer Kavität auf, die einen dritten Reflektor 302 bildet. In der Kavität ist ein optoelektronischer Halbleiterchip 200 angeordnet, der eine Strahlungsemissionsfläche 210 aufweist.
Der dritte Reflektor 302 des dritten optoelektronischen Bauelements 102 unterscheidet sich von dem ersten Reflektor 300 des ersten optoelektronischen Bauelements 100 dadurch, dass der dritte Reflektor 302 nicht rotationssymmetrisch bezüglich einer senkrecht zur Strahlungsemissionsfläche 210 des opto¬ elektronischen Halbleiterchips 200 orientierten Symmetrieachse ist. Stattdessen ist der dritte Reflektor 302 bezüglich einer senkrecht zur Strahlungsemissionsfläche 210 orientier¬ ten Achse derart asymmetrisch ausgebildet, dass der dritte Reflektor 302 eine Ablenkung von durch den optoelektronischen Halbleiterchip 200 emittierter elektromagnetischer Strahlung in eine Hauptabstrahlrichtung 510 bewirkt, die einen von 90° abweichenden Winkel 520 mit der Strahlungsemissionsfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 einschließt.
Dadurch wirkt der dritte Reflektor 302 des dritten optoelektronischen Bauelements 102 als drittes Ablenkelement 502. Der dritte Reflektor 302 kann als Rotationsparaboloid oder mit anderer rotationssymmetrischer Form mit einer parallel zur Hauptabstrahlrichtung 510 orientierten Symmetrieachse ausgebildet sein. Der dritte Reflektor 302 kann aber auch eine andere Form aufweisen. Das dritte optoelektronische Bauelement 102 weist anstelle des ersten optischen Elements 400 ein drittes optisches Ele¬ ment 402 auf. Das dritte optische Element 402 weist eine Oberseite 410 und eine der Oberseite 410 gegenüberliegende Unterseite 420 auf. Die Unterseite 420 den dritten optischen Elements 402 ist der Strahlungsemissionsfläche 210 des opto¬ elektronischen Halbleiterchips 200 zugewandt. Das dritte optische Element 402 unterscheidet sich von dem ersten optischen Element 400 dadurch, dass an der Unterseite 420 des dritten optischen Elements 402 keine Prismastruktur ausgebildet ist. Dies ist bei dem dritten optoelektronischen Bauelement 102 nicht erforderlich, da bei dem dritten optoelektronischen Bauelement 102 der dritte Reflektor 302 das dritte Ablenkelement 502 bildet.
An der Oberseite 410 des dritten optischen Elements 402 ist eine dritte optische Linse 702 angeordnet, die wie die erste optische Linse 700 des optischen Elements 400 des ersten optoelektronischen Bauelements 100 ausgebildet ist.
Die BeStrahlungsintensität in einer durch das dritte opto¬ elektronische Bauelement 102 beleuchteten Fläche entspricht der im Bestrahlungsintensitätsdiagramm 900 der Figur 4 dargestellten BeStrahlungsintensität in einer durch das erste optoelektronische Bauelement 100 beleuchteten Fläche.
Figur 7 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht eines vierten optoelektronischen Bauelements 103. Das vierte optoelektronische Bauelement 103 weist ein Gehäuse 110 auf. Das Gehäuse 110 weist eine Aussparung auf, in der ein opto¬ elektronischer Halbleiterchip 200 mit einer Strahlungsemissionsfläche 210 angeordnet ist. Der optoelektronische Halb- leiterchip 200 des vierten optoelektronischen Bauelements 103 ist wie der optoelektronische Halbleiterchip 200 des ersten optoelektronischen Bauelements 100 ausgebildet. Über der Strahlungsemissionsfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 ist in der Aussparung des Gehäuses 110 des ersten optoelektronischen Bauelements 100 ein viertes op¬ tisches Element 403 angeordnet, das als Totalreflexionslin- se 800 ausgebildet ist. Figur 8 zeigt eine vereinfachte sche¬ matische perspektivische Darstellung des als Totalreflexions¬ linse 800 ausgebildeten vierten optischen Elements 403. Das vierte optische Element 403 weist ein optisch transparentes Material auf, beispielsweise ein Glas oder einen optisch transparenten Kunststoff. Das vierte optische Element 403 weist eine Oberseite 410 und eine der Oberseite 410 gegen¬ überliegende Unterseite 420 auf. Die Unterseite 420 des vier¬ ten optischen Elements 403 ist der Strahlungsemissionsflä¬ che 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 zugewandt.
Eine sich zwischen der Oberseite 410 und der Unterseite 420 des vierten optischen Elements 403 erstreckende Mantelfläche des vierten optischen Elements 403 bildet einen vierten Reflektor 303. Innerhalb des vierten optischen Elements 403 sich ausbreitende elektromagnetische Strahlung kann an der den vierten Reflektor 303 bildenden Mantelfläche des vierten optischen Elements 403 totalreflektiert werden. Dadurch be¬ wirkt der vierte Reflektor 303 eine Sammlung von an der Unterseite 420 des vierten optischen Elements 403 durch den optoelektronischen Halbleiterchip 200 in das vierte optische Element 403 eingestrahlter elektromagnetischer Strahlung. An der Oberseite 410 des vierten optischen Elements 403 kann die durch den vierten Reflektor 303 gesammelte elektromagnetische Strahlung aus dem vierten optischen Element 403 austreten.
Das die totalreflektierende Mantelfläche des vierten opti¬ schen Elements 403 umgebende Medium weist einen niedrigeren Brechungsindex auf als das vierte optische Element 403, um die Totalreflexion an der den vierten Reflektor 303 bildenden Mantelfläche zu ermöglichen. Hierzu kann zwischen der Mantel¬ fläche des vierten optischen Elements 403 und dem Gehäuse 110 beispielsweise ein ausreichend breiter Luftspalt vorgesehen sein . Die den vierten Reflektor 303 bildende Mantelfläche des als Totalreflexionslinse 800 ausgebildeten vierten optischen Elements 403 kann zumindest abschnittsweise radialsymmetrisch bezüglich einer zur Strahlungsemissionsfläche 210 senkrechten Symmetrieachse sein. Beispielsweise kann die den vierten Re¬ flektor 303 bildende Mantelfläche des vierten optischen Ele¬ ments 403 zumindest abschnittsweise als Rotationsparaboloid ausgebildet sein. Die Oberseite 410 des vierten optischen Elements 403 des vierten optoelektronischen Bauelements 103 ist ausgebildet wie die Oberseite 410 des zweiten optischen Elements 401 des zweiten optoelektronischen Bauelements 101. An der Oberseite 410 des vierten optischen Elements 403 ist also eine vier- te Prismastruktur 603 ausgebildet, die ein viertes Ablenkele¬ ment 503 bildet. Außerdem ist an der Oberseite 410 des vier¬ ten optischen Elements 403 eine vierte optische Linse 703 ausgebildet, die der vierten Prismastruktur 603 überlagert ist. Die der vierten Prismastruktur 603 überlagerte vierte optische Linse 703 ist in Figur 8 der Übersichtlichkeit hal¬ ber nicht dargestellt.
Die das vierte Ablenkelement 503 bildende vierte Prismastruk¬ tur 603 ist wie die zweite Prismastruktur 601 des zweiten op- tischen Elements 401 des zweiten optoelektronischen Bauelements 101 ausgebildet und dient dazu, von dem optoelektroni¬ schen Halbleiterchip 200 emittierte elektromagnetische Strah¬ lung in eine Hauptabstrahlrichtung 510 abzulenken, die einen von 90° abweichenden Winkel 520 mit der Strahlungsemissions- fläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 ein¬ schließt. Die vierte optische Linse 703 des vierten optischen Elements 403 ist wie die zweite optische Linse 701 des zwei¬ ten optischen Elements 401 ausgebildet und weist eine opti¬ sche Achse 710 auf, die einen von 90° abweichenden Winkel 720 mit der Strahlungsemissionsfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 einschließt.
Das erste optoelektronische Bauelement 100, das zweite opto¬ elektronische Bauelement 101, das dritte optoelektronische Bauelement 102 und das vierte optoelektronische Bauele¬ ment 103 weisen jeweils ein Ablenkelement 500, 501, 502, 503 auf, das dazu ausgebildet ist, von dem jeweiligen optoelekt¬ ronischen Halbleiterchip 200 emittierte elektromagnetische Strahlung in die Hauptabstrahlrichtung 510 abzulenken. Bei dem ersten optoelektronischen Bauelement 100, dem zweiten optoelektronischen Bauelement 101 und dem vierten optoelektronischen Bauelement 103 wird das Ablenkelement 500, 501, 503 jeweils durch eine Prismastruktur 600, 601, 603 gebildet. Bei dem dritten optoelektronischen Bauelement 102 wird das Ablenkelement 502 durch den dritten Reflektor 302 gebildet. Es ist möglich, ein optoelektronisches Bauelement mit einem anders ausgebildeten Ablenkelement auszubilden. Beispielsweise kann das Ablenkelement durch eine Anordnung des optoelektronischen Halbleiterchips 200 gebildet werden, bei der die Strahlungs¬ emissionsfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 nicht parallel zu einer Montagefläche des opto¬ elektronischen Bauelements orientiert ist. In jedem Fall weist das optoelektronische Bauelement zusätzlich eine opti- sehe Linse 700, 701, 702, 703 auf, deren optischen Achse 710 einen von 90° abweichenden Winkel 720 mit der Strahlungsemis¬ sionsfläche 210 einschließt.
Die Erfindung wurde anhand der bevorzugten Ausführungsbei- spiele näher illustriert und beschrieben. Dennoch ist die Er¬ findung nicht auf die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Vielmehr können hieraus andere Variationen vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .
BEZUGSZEICHENLISTE
100 erstes optoelektronisches Bauelement
101 zweites optoelektronisches Bauelement 102 drittes optoelektronisches Bauelement
103 viertes optoelektronisches Bauelement
110 Gehäuse
200 optoelektronischer Halbleiterchip 210 Strahlungsemissionsfläche
300 erster Reflektor
301 zweiter Reflektor
302 dritter Reflektor
303 vierter Reflektor
400 erstes optisches Element
401 zweites optisches Element
402 drittes optisches Element
403 viertes optisches Element
410 Oberseite
420 Unterseite
500 erstes Ablenkelement
501 zweites Ablenkelement
502 drittes Ablenkelement
503 viertes Ablenkelement
510 Hauptabstrahlrichtung
520 Winkel
600 erste Prismastruktur
601 zweite Prismastruktur
603 vierte Prismastruktur 700 erste optische Linse
701 zweite optische Linse
702 dritte optische Linse
703 vierte optische Linse
710 optische Achse 900 Bestrahlungsintensitätsdiagramm
901 erste Raumrichtung
902 zweite Raumrichtung
910 Mittelpunkt
920 Intensitätsmaximum

Claims

PATENTA S PRUCHE
Optoelektronisches Bauelement (100, 101, 102, 103) mit einem optoelektronischen Halbleiterchip (200) mit einer Strahlungsemissionsfläche (210),
mit einem Ablenkelement (500, 501, 502, 503), das dazu ausgebildet ist, von dem optoelektronischen Halbleiterchip (200) emittierte elektromagnetische Strahlung in ei¬ ne Hauptabstrahlrichtung (510) abzulenken, die einen von 90° abweichenden Winkel (520) mit der Strahlungsemissi¬ onsfläche (210) einschließt,
und mit einer optischen Linse (700, 701, 702, 703), deren optische Achse (710) einen von 90° abweichenden Winkel (720) mit der Strahlungsemissionsfläche (210) ein¬ schließt .
Optoelektronisches Bauelement (100, 101, 102, 103) gemäß Anspruch 1,
wobei die optische Linse (700, 701, 702, 703) als Sammel¬ linse ausgebildet ist.
Optoelektronisches Bauelement (100, 101, 102, 103) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die optische Linse (700, 701, 702, 703) nicht- radialsymmetrisch ausgebildet ist.
Optoelektronisches Bauelement (100, 101, 102, 103) gemäß Anspruch 3,
wobei die optische Linse (700, 701, 702, 703) in einer zur Strahlungsemissionsfläche (210) parallelen Ebene die Form einer Ellipse (730) aufweist.
Optoelektronisches Bauelement (100, 101, 102, 103) gemäß Anspruch 4,
wobei die optische Achse (710) der optischen Linse (700, 701, 702, 703) und die Hauptachse (740) der Ellipse (730) in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind.
6. Optoelektronisches Bauelement (100, 101, 102, 103) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Hauptabstrahlrichtung (510) und die optische Achse (710) der optischen Linse (700, 701, 702, 703) in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind.
7. Optoelektronisches Bauelement (100, 101, 102, 103) gemäß Anspruch 6,
wobei die Hauptabstrahlrichtung (510) und die optische Achse (710) in dieselbe Richtung gegen eine zur Strahlungsemissionsfläche (210) senkrechte Richtung verkippt sind .
8. Optoelektronisches Bauelement (100, 101, 103) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Ablenkelement (500, 501, 503) als Prismastruk¬ tur (600, 601, 603) ausgebildet ist.
9. Optoelektronisches Bauelement (100, 101, 103) gemäß An¬ spruch 8,
wobei die optische Linse (700, 701, 703) und die Pris¬ mastruktur (600, 601, 603) an einem gemeinsamen optischen Element (400, 401, 403) ausgebildet sind.
10. Optoelektronisches Bauelement (101, 103) gemäß Anspruch 9,
wobei die Prismastruktur (601, 603) und die optische Lin¬ se (701, 703) einander überlagern.
11. Optoelektronisches Bauelement (103) gemäß Anspruch 10, wobei das optische Element (403) als Totalreflexionslinse (800) ausgebildet ist.
12. Optoelektronisches Bauelement (100) gemäß Anspruch 9, wobei die Prismastruktur (600) und die optische Linse (700) an gegenüberliegenden Seiten (410, 420) des optischen Elements (400) ausgebildet sind.
13. Optoelektronisches Bauelement (100) gemäß einem der An¬ sprüche 9, 10 und 12,
wobei die Prismastruktur (600) an einer der Strahlungs¬ emissionsfläche (210) zugewandten Seite (420) des opti¬ schen Elements (400) angeordnet ist.
14. Optoelektronisches Bauelement (101, 103) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12,
wobei die Prismastruktur (601, 603) an einer von der Strahlungsemissionsfläche (210) abgewandten Seite (410) des optischen Elements (401, 403) angeordnet ist.
15. Optoelektronisches Bauelement (102) gemäß einem der vor¬ hergehenden Ansprüche,
wobei das Ablenkelement (502) als Reflektor (302) ausge¬ bildet ist.
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