DE60313884T2

DE60313884T2 - Verfahren zur herstellung eines lichtemittierenden bauelementes

Info

Publication number: DE60313884T2
Application number: DE60313884T
Authority: DE
Inventors: Ville Kettunen; Hartmut Rudmann; Markus Rossi
Original assignee: Heptagon Oy
Current assignee: Heptagon Oy
Priority date: 2002-11-13
Filing date: 2003-11-04
Publication date: 2008-01-17
Anticipated expiration: 2023-11-05
Also published as: CN1739202B; EP1808904A1; JP2006506803A; EP1420462A1; US8487519B2; CN1739202A; JP4478028B2; US20060279955A1; EP1561246A1; AU2003273712A1; ATE362658T1; TWI333697B; DE60313884D1; WO2004044995A1; TW200410417A; HK1087246A1; EP1561246B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen lichtemittierender Vorrichtungen, welche ein elektrolumineszierendes Element umfasst, wie beispielsweise eine Leuchtdiode (LED) oder eine organische Leuchtdiode (OLED). Sie bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren zum Herstellen einer lichtemittierenden Vorrichtung gemäss der Definition der Ansprüche.
Leuchtdioden (LEDs) sind seit langem bekannt. Sie sind in vielen Ausgestaltungen erhältlich. Üblicherweise umfassen sie einen LED-Chip – welcher ein Beispiel eines Elektrolumineszenzelementes ist – mit einer geeigneten Stromversorgungseinrichtung und einem Gehäuse. Sie sind ein Massenprodukt und für eine breite Vielfalt von Wellenlängen, emittierender Leistungen und anderer Eigenschaften erhältlich. Erst kürzlich haben organische Leuchtdioden (OLEDs) zunehmend an Popularität gewonnen. Sie basieren auf einem elektrolumineszierenden Element, welches eine Reihe organischer dünner Filme zwischen zwei Leitern umfasst.
Ein Schlüsselproblem in Bezug auf die Verwendung von LED-Quellen ist die Tatsache, dass eine LED nicht einfach kollimiert oder geformt werden kann. Dies folgt aus der Tatsache, dass eine LED eine erweiterte Lichtquelle ist, d.h. eine Quelle, bei welcher das Licht aus einem erweiterten Bereich eines Raumes stammt (üblicherweise beträgt der aktive Bereich einer LED ein paar Dutzend Mikrometer bis zu ein paar Hundert Mikrometern oder bis zu einigen Millimetern, wobei, beispielsweise, ein aktiver Bereich eines Vertical Cavity-Surface-Emitting Lasers (VCSEL) einige Mikrometer beträgt). Folglich weisen LEDs üblicherweise eine Ausgangslichtstreuung auf, welche sich über einen breiten Winkelbereich erstreckt. Falls die Notwendigkeit besteht, dass das Licht, welches durch die LED erzeugt wird, fokussiert, kollimiert oder anderweitig beeinflusst wird, muss ein externes, optisches System nahe der LED angeordnet werden.
Ein Beispiel einer LED gemäss dem Stand der Technik, welches solch ein optisches System umfasst, ist in 1 gezeigt. Diese Figur stellt schematisch eine Anordnung dar, welche eine LED umfasst, bestehend aus einem LED-Chip 1, einem Gehäuse 2, welches als diffuser Reflektor wirkt, der Licht, welches nicht in die Aufwärtsrichtung emittiert wurde, umlenkt, und Epoxyd 3 (oder andere durchsichtige Materialien), welches den Chip umgibt. Die Anordnung umfasst ferner eine äussere Optik 4, welche auf einer Oberseite der Epoxydschicht mittels einer geeigneten Halterung 5 hinzugefügt wurde. Die Halterung muss derart ausgestaltet sein, dass es keine schlecht bestimmten Kopplungsstellen zwischen der LED-Quelle und der äusseren Optik 4 gibt. Beispielsweise könnte ein dünner unregelmässiger Luftspalt zwischen diesen Komponenten zu optischen Verzerrungen führen. Die Halterung kann beispielsweise eine Haftschicht sein, welche geeignete optische Eigenschaften aufweist. In dem herkömmlichen Fall ist die Optik für gewöhnlich eine sogenannte Haubenlinse, welche Licht, das durch den Chip emittiert wurde, sammelt und es schwach kollimiert. Eine typische Leistung, welche mit solch einer Anordnung erzielt wird, folgt dem Lambert'schen Kosinussatz, d.h. die Intensitätsverteilung ist direkt auf den Kosinus des Winkels bezogen, aus welchem die Quelle betrachtet wird.
Eine weniger enge Winkelverteilung kann nur mittels eines komplizierten Reflektor- und/oder Linsensystems erreicht werden. Ein kompliziertes System optischer Komponenten ist ebenfalls erforderlich, um den emittierten Lichtstrahl zusätzlich zu formen.
Im Stand der Technik wurde vorgeschlagen, brechende optische Elemente (DOEs) in Verbindung mit LEDs zu verwenden. Die WO 97/04491 offenbart ein DOE als einen Ersatz für eine kugelförmige oder asphärische Linse, welche in einen Glasträger eingeformt ist, auf welchem eine LED angeordnet ist. Die EP 1 115 155 A2 zeigt einen optischen Computer mit einer Reihe von LEDs, welche unter einer Glasplatte angeordnet sind, welche Elektroden zum Kontaktieren der LEDs umfasst, und mit einer Reihe von DOEs zum Kollimieren des durch die LEDs emittierten Lichtes.
LEDs werden oft als Bauteile von LED-Anzeigefeldern verwendet, welche eine Reihe oder unregelmässige Anordnung von LEDs umfasst. Das Anordnen der LEDs, was eine Haubenlinse in solch einem LED-Paneel umfasst, erfordert eine separate Halteeinrichtung, falls die Haubenlinse nicht über die obere Oberfläche des LED-Paneels hinausragt, und die Befestigung eines zusätzlichen Reflektor- und/oder Linsensystems ist zu kompliziert für die meisten Anwendungen. Des weiteren weisen die LED-Paneele, welche die Kollimationseinrichtung nach dem Stand der Technik aufweisen, aufgrund der Grösse der haubenförmigen Linsen, eine deutliche Mindestdicke auf. Bei anderen Anwendungen, wie beispielsweise Innenbeleuchtung, Lichtschaltung in rückseitige oder vorderseitige Lichtfelder, Projektionsanzeigen, LCD-Projektoren oder Blitzlichter für Kleinbildkameras, ist die Kompaktheit der gesamten lichtemittierenden Vorrichtung von grösster Wichtigkeit.
Das Dokument nach dem Stand der Technik "Monolithic integration of diffractive lenses with LED-arrays" von B. Dhoedt et al., J. of lightwave Technology, Band 13, Seiten 1065–1073 (1995), beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer lichtemittierenden Vorrichtung, welche einen LED-Chip und ein DOE umfasst, wobei die Oberflächenprofile für das DOE durch Modelieren des LED-Chips als eine Reihe von Punktlichtquellen errechnet werden.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer Lichtquelle vorzusehen, welches einen LED-Chip umfasst, wobei die Lichtquelle verglichen mit den LEDs nach dem Stand der Technik verbesserte Eigenschaften aufweist. Bevorzugt sollte die Anordnung der Lichtquelle eine erhöhte Flexibilität vorsehen, so dass sie sogar zugeschnitten werden kann, um die Anforderungen bestimmter Anwendungen zu erfüllen.
Insbesondere wäre es wünschenswert, eine Lösung zu haben, welche eine bessere Kollimation/Formung der Lichtverteilung des Lichtes, welches durch eine LED emittiert wird, ermöglicht.
Das Verfahren sollte bevorzugt so sein, dass die lichtemittierende Vorrichtung in grossen Mengen zu geringen Kosten hergestellt werden kann.
Das Verfahren sollte ferner derart ausgestaltet sein, dass es flexibel in LED-Vorrichtungen integriert werden kann, ohne die Notwendigkeit von komplizierten Herstellungstechniken.
Schliesslich ist es ein Ziel der Erfindung, Herstellungsverfahren für LED-Paneele vorzusehen.
Das Prinzip von Kollimation und/oder anderweitigem Formen der anfänglichen, typischen Lambert'schen Lichtverteilung einer Lichtquelle, welche ein elektrolumineszierendes Element – wie beispielsweise eine LED- oder OLED-Lichtquelle – umfasst, mittels einer Einrichtung eines mikrooptischen Elementes, basierend auf einer beugenden und/oder lichtbrechenden Optik, ist aus dem Stand der Technik bekannt.
Mikrooptik, im Gegensatz zu herkömmlicher Optik, basiert auf feinen Strukturen, welche Lichtbrechung und/oder Beugung verursachen, wobei die Strukturen kennzeichnende Tiefen/Höhen und oftmals auch Breiten von üblicherweise einigen Mikrometern (μm) aufweisen, beispielsweise 0.5 μm–200 μm, bevorzugt zwischen 0.5 μm und ungefähr 50 μm oder zwischen 0.5 μm und ungefähr 30 μm. Mit anderen Worten befinden sich die kennzeichnenden Profiltiefen und die Profilbreiten in der Anordnung von einige Wellenlängen bis zu ein paar Dutzend Wellenlängen für lichtbrechende Optik und ungefähr einer Wellenlänge bis zu einigen Wellenlängen für beugende Optik.
Einfach ausgedrückt weisen mikrooptische Elemente Strukturen auf, so dass die Phasenrelation der Strahlung, welche an unterschiedlichen angrenzenden Stellen der Struktur vorhanden ist, eindeutig definiert ist. Dies steht im Gegensatz zu klassischen, rein lichtbrechenden optischen Elementen, bei welchen das Verhalten der Strahlung bei unterschiedlichen Elementen der Struktur in einem geometrischen Optikbild beschrieben werden kann. Mikrooptische Elemente können somit, im Gegensatz zu klassischen optischen Elementen (wie beispielsweise klassische Linsen, Spiegelelemente, etc.), als Strukturen aufweisend betrachtet werden, die derart sind, dass die Wellenart des Lichtes in Betracht gezogen werden muss und an dem Einfluss, den das mikrooptische Element auf die Strahlung hat, beteiligt ist.
Aufgrund dieses Prinzips kann die lichtemittierende Vorrichtung – abgesehen davon, einfach herzustellen und dünner als vergleichbare Quellen aus dem Stand der Technik zu sein – das anfangs emittierte Licht in nahezu jeder Weise formen, anstelle nur das Potential zu haben, es teilweise und/oder schwach zu kollimieren. Beispielsweise kann sie, abgesehen von einem Kollimieren oder Fokussieren des Strahls, auch geformt werden, um jedwedes gewünschte Muster vorzusehen – beispielsweise ein Logo eines Unternehmens oder eine Komponente eines symbolischen Elementes, etc. Die lichtemittierende Vorrichtung kann ferner Kollimieren oder andere Formgebungsfunktionalitäten für einen Bereich von Wellenlängen kombinieren. Dies ist für den Fall nützlich, bei dem die lichtemittierende Vorrichtung eine Vielzahl von elektrolumineszierenden Elementen umfasst, welche bei unterschiedlichen Wellenlängen emittieren. Sie kann ebenfalls für die Situation geeignet sein, in welcher unterschiedliche Lichtproportionen aus unterschiedlichen Stellen innerhalb der lichtemittierenden Vorrichtung stammen.
Sogar, wenn das Licht, welches durch eine LED emittiert wird, nur kollimiert wird, bietet das mikrooptische Element, wenn es gemäss den Form- und Ausstrahlungseigenschaften der LED konfiguriert wurde, eine höhere Effizienz, als ein mikrooptisches Element, welches konfiguriert wurde, um eine lichtbrechende, kollimierende Linse zu ersetzen. Solch ein Ersatz wird beispielsweise durchgeführt, um Raum zu konservieren. Jedoch senkt üblicherweise einfaches Ersetzen einer lichtbrechenden Linse durch ein mikrooptisches Element beugender Art, welches ebenfalls bestimmt ist für eine Punktlichtquelle, die Effizienz der Anordnung, d.h. die Intensität des Lichtes, welches in der gewünschten Weise emittiert wird. Die lichtemittierende Vorrichtung gemäss dieses Prinzips berücksichtigt die Form des elektrolumineszierenden Bereiches und seine Ausstrahlungseigenschaften und formt ihn gemäss den Anwendungserfordernissen. Auf diese Art und Weise können die Effizienz und die Systemdurchführung, verglichen mit klassischen und Fesnel-Linsenlösugen, bedeutsam verbessert werden. Da die beschriebenen optischen Mikrostrukturen sehr nahe an dem emittierenden Bereich oder Medium angeordnet werden können, kann das gesamte System überaus kompakt sein.
Ein zweites Prinzip ist, das optische Element, nämlich das mikrooptische Element, direkt mit einem das mikrooptische Element umfassenden (aufnehmenden oder tragenden) Element zu koppeln, wie beispielsweise das Gehäuse einer LED-Quelle oder das Substrat im Falle einer OLED. Das mikrooptische Element kann sogar derart sein, dass eine mikrooptische Struktur direkt auf eine zumindest teilweise durchsichtige Schicht aufgedruckt ist, welche direkt an durchsichtigem Material, welches ein oder mehre elektrolumineszierende Elemente umgibt, befestigt ist, wobei das durchsichtige Material beispielsweise der Art sein kann, welche üblicherweise in einer herkömmlichen LED vorhanden ist. Als eine Alternative kann das mikrooptische Element derart sein, dass eine mikrooptische Struktur direkt auf das durchsichtige Material, welches den LED-Chip umgibt, aufgedruckt ist. In jedem Fall ist die Optik, welche verwendet wird, um den LED-Output zu kollimieren und/oder zu formen, ein beugendes/lichtbrechendes mikrooptisches Element, welches in direktem Kontakt mit dem Gehäuse oder Substrat und mit einer optischen Funktion angeordnet ist.
Weder die zumindest teilweise durchsichtige Schicht, noch das zumindest teilweise durchsichtige Material, welches das elektrolumineszierende Element umgibt, müssen vollständig durchsichtig sein. Stattdessen kann zumindest eines von ihnen beispielsweise lichtbeeinflussende Zusätze umfassen, wie beispielsweise Farbstoffe, fluoreszierende Materialien, etc.. Falls, beispielsweise, ein fluoreszierender Farbstoff ausgewählt wird, kann das Material oder die Schicht sogar weitere Funktionalität integrieren, nämlich, es kann auch dem Zweck der Umwandlung von Primärlicht dienen, welches durch das elektrolumineszierende Element in ein bestimmtes, gewünschte Lichtwellenlänge oder Wellenlängenverteilung emittiert wurde.
Lichtemittierende Vorrichtungen gemäss diesem Prinzip haben den Vorteil, dass sie, obwohl sie eine formgebende Optik aufweisen, eine ebene Oberfläche aufweisen und vergleichsweise dünn und tatsächlich flach sein können. Sie sind daher, verglichen mit anderen LEDs, viel einfacher zu handhaben und viel einfacher in LED-Paneele oder -vorrichtungen zu integrieren, welche eine LED-Lichtquelle etc. aufweisen. Sie können somit leicht an fast jeder Art von Vorrichtung befestigt werden, ohne spezielle zu erfüllende Bedingungen zu bewirken, beispielsweise Bedingungen für die Geometrie der Vorrichtung. Insbesondere können sie für sehr dünne Vorrichtungen, welche eine LED umfassen, verwendet werden. Falls geeignete Diodenchips – wie beispielsweise OLED-Elemente – verwendet werden, kann die gesamte Einheit möglicherweise so dünn sein, wie ein wenig mehr als 100 μm – papierdünn!
Eine Alternative zu diesem zweiten Prinzip ist, das mikrooptische Element direkt in einer Basisschicht eines LED-Paneels in einer Weise vorzusehen, dass LED-Quellen ohne jedwede formgebende Optik einfach neben dieser Schicht angeordnet werden können und somit eine einfache Befestigung eines LED-Paneels zu ermöglichen und zur selben Zeit Kollimierung oder andere Formgebung des Lichtes, welches von einem LED-Paneel emittiert wird, möglich zu machen. Diese macht das Zuschneiden von LED-Paneelfunktionalität ohne irgendwelche bestimmten Einschränkungen möglich.
Zum Beispiel kann die LED-Paneelschicht eine regelmässige Reihe von zuvor festgelegten Stellen zum Anordnen einer LED, „LED-Docks" umfassen, wobei jedes LED-Dock eine kollimierte Optik aufweist, welche zuvor an der Paneelschicht angeordnet wurde. Dann kann einfach ein gewünschtes Muster an LEDs auf der Paneelschicht angeordnet werden, beispielsweise unter Verwendung eines geeigneten Haftmittels.
Ein weiteres Prinzip ist, dass die Eigenschaften des mikrooptischen Elementes üblicherweise in einigen Kunststoffen vorhanden ist (Polymer oder anderes formbares Material, wie beispielsweise Sol-Gel-Material). Dies steht lichtemittierenden Vorrichtungen entgegen, bei denen Optikelemente entweder eine eher einfache Haubenlinse aus Kunststoff der Art sind, welche bereits erwähnt wurde, oder – falls sie von einer höherer Qualität sind – üblicherweise aus Glas hergestellt sind. Das Kunststoffmaterial trägt zu der Tatsache bei, dass die Lichtquelle und das LED-Paneel einfach herzustellen sind. Weitere Vorteile dessen schliessen eine grössere Vielfalt an auswählbaren optischen Eigenschaften (wie beispielsweise Brechungsindex, Transmissionseigenschaften, etc.), geringere Kosten und leichteres Gewicht ein. Die vorliegende Erfindung ist auf ein Verfahren zur Herstellung einer lichtemittierenden Vorrichtung gemäss Anspruch 1 gerichtet.
Bei dem Verfahren zur Herstellung einer lichtemittierenden Vorrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung wird das Oberflächenprofil des mikrooptischen Elementes in einem bestehenden Prozess durch Ausgleichen und Kombinieren unterschiedlicher optischer Funktionen und durch Berücksichtigung der erweiterten Natur des/der elektrolumineszierenden Elements/e sowie seiner Umgebung (d.h. Gehäuse oder Substrat) erhalten. Das mikooptische Element umfasst eine oder mehrere integrierte optische Funktionen, bestimmt durch Berücksichtigung der Position, Grösse und Form eines oder mehrerer elektrolumineszierender Elemente, ihrer Ausgangslichtverteilung und der Form des zugrunde liegenden Gehäuses/Reflektors.
Dies resultiert normalerweise in der Tatsache, dass Symmetrieeigenschaften des mikooptischen Elementes Symmetrieeigenschaften des elektrolumineszierenden Elementes entsprechen. Beispielsweise ist ein LED-Chip, welcher als das elektrolumineszierende Element agiert, üblicherweise quadratisch geformt, er weist eine Rotationssymmetrie der Ordnung vier auf. Falls die LED rechteckig ist, weist sie eine Rotationssymmetrie der Ordnung zwei auf. In beiden Fällen weist die LED auch Liniensymmetrie entlang zweier senkrechter Linien auf. Geometrische Eigenschaften des mikrooptischen Elementes, wenn auf die Ebene des mikrooptischen Elementes projiziert, zeigen entsprechende Symmetrien. Wenn ein Lichtstrahl kollimiert wird, dominieren die entsprechenden Symmetrien deutlich die Eigenschaften des mikrooptischen Elementes. Wenn willkürliches Strahlenformen durchgeführt wird, können die entsprechenden Symmetrieeigenschaften mit anderen geometrischen Eigenschaften überlagert werden, welche mit der sich ergebenden Ausgangsstrahlenform zusammenhängen. Das mikrooptische Muster wird eine zweifache Symmetrie für den Fall zeigen, bei welchem zwei separate LED-Chips oder vollständige Vorrichtungen mit einem einzelnen Ausgangsstrahl kombiniert werden.
Lichtemittierende Vorrichtungen und LED-Paneele gemäss den obigen Prinzipien können bei geringen Kosten unter Verwendung eines durchlaufenden Präge- oder Gussvorganges hergestellt werden. Insbesondere kann die mikrooptische Struktur dem Gehäuse während der Herstellung der lichtemittierenden Vorrichtung hinzugefügt werden.
Ein weiterer Vorteil ist, das die lichtemittierenden Vorrichtungen und die LED-Paneele unterschiedliche Funktionalitäten kombinieren können, ohne dass eine Notwendigkeit besteht, weitere Elemente aufzuweisen. Zum Beispiel kann eine einzelne LED-kollimierende Optik der Art sein, dass inkohärentes Licht unterschiedlicher Wellenlängen, welches aus unterschiedlichen elektrolumineszierenden Elementen stammt, kollimiert wird, ohne dass eine Notwendigkeit für eine Vielzahl von optischen Elementen besteht, d.h. die optische Mikrostruktur kann für erweiterte Quellen ausgelegt sein, welche polychrom sein können. Dies steht im Gegensatz zu lichtemittierenden Vorrichtungen, bei denen eine Haubenlinse ausgelegt ist, im wesentlichen nur Licht aus einem LED-Chip zu kollimieren, üblicherweise als eine Punktlichtquelle vermutet, welche eine Wellenlänge aufweist, und somit für Situationen, in welchen eine Vielzahl von elektrolumineszierenden Elementen vorhanden sind, oder in welchen um den LED-Chip (oder ein anderes elektrolumineszierendes Element) fluoreszierendes Material angeordnet ist, nicht brauchbar ist.
Gemäss einem besonderen Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst das mikrooptische Element eine Vielzahl von unabhängigen Sektionen, von denen jeder eine individuelle optische Funktion aufweist.
Das Verfahren zum Fertigen einer lichtemittierenden Vorrichtung umfasst die Schritte des Vorsehens zumindest eines elektrolumineszierenden Elementes, welches zumindest teilweise in zumindest teilweise durchsichtigem Material eingebettet ist, und des Hinzufügens zu einer äussersten Oberfläche des zumindest teilweise durchsichtigen Materials, wobei eine Struktur als mikrooptisches Element dient. Dies kann durch Hinzufügen einer zumindest teilweise durchsichtigen Schicht zu der Oberfläche und durch Einprägen einer mikrooptischen Struktur in ihr geschehen. Als eine Alternative kann eine zumindest teilweise durchsichtige Schicht auf der Oberfläche in einer Weise gegossen werden, dass sie mit mikrooptischen Strukturen versehen ist. In jedem Fall gibt es ein grosses Potential, neue und effiziente Herstellungstechniken anzuwenden, um die lichtemittierende Vorrichtung oder ein LED-Paneel zu fertigen, und solche Techniken zu variieren, um optimierte Ergebnisse zu erzielen.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf schematische Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt eine LED mit einer kollimierenden Optik gemäss dem Stand der Technik.
2, 3 und 4 zeigen Lichtquellen, welche durch das Verfahren gemäss der Erfindung erhalten werden.
5 stellt ein LED-Paneel dar, welches durch das Verfahren gemäss der Erfindung erhalten wurde.
6a bis 6c zeigen einen Herstellungsprozess einer Lichtquelle gemäss der Erfindung.
7 repräsentiert eine mikrooptische Struktur.
8 und 9 zeigen Querschnitte mikrooptischer Strukturen, wie in 7 dargestellt.
10 und 11 zeigen relative Anordnungen und Grössen eines LED-Chips und einer mikrooptischen Struktur, welche durch das Verfahren gemäss der Erfindung erhalten werden.
12 und 13 zeigen weitere Lichtquellen, welche durch das Verfahren gemäss der Erfindung erhalten werden.
14 bis 16 repräsentieren weitere mikrooptische Strukturen.
Die in 2 gezeigte lichtemittierende Vorrichtung umfasst einen LED-Körper, welcher aus einem LED-Chip 1, einem Gehäuse 2 und Epoxyd 3 (oder einem anderen zumindest teilweise durchsichtigen Material), welches den LED-Chip 1 umgibt, besteht, alles beispielsweise, aber nicht notwendigerweise in der Art herkömmlicher, mit Bezug auf 1 beschriebener LEDs. Die lichtemittierende Vorrichtung umfasst des weiteren eine zumindest teilweise durchsichtige Schicht 11, welche beispielsweise auf das Gehäuse 2 mit dem Epoxyd 3 laminiert oder gegossen ist, und welche auch aus einem Epoxydharz oder alternativ dazu aus einem anderen thermoplastischen oder duroplastischen Material sein kann. Sie kann, beispielsweise, aus einem UV-härtenden oder thermohärtenden Material sein. Obwohl diese zumindest teilweise durchsichtige Schicht gemäss den meist bevorzugten Ausführungsbeispielen aus einem Polymermaterial hergestellt ist, kann sie auch aus Glas sein. Die Dicke dieser zusätzlichen Schicht kann beispielsweise zwischen 5 μm und ungefähr 1 mm, bevorzugt weniger als 150 μm, variieren, abhängig von der jeweiligen Verwendung. Die zumindest teilweise durchsichtige Schicht 11 umfasst ein mikrooptisches Element 12 in der Form einer mikrooptischen Struktur auf einer Oberfläche – wobei die Oberfläche in der Zeichnung eine äusserste Oberfläche der Schicht 11 und der gesamten Lichtquelle ist.
Mit anderen Worten, das elektrolumineszierende Element 1 umfasst eine lichtemittierende Oberfläche und eine der lichtemittierenden Oberfläche gegenüberliegende Basis, wobei die Basis an einer inneren Oberfläche des Gehäuses und/oder des Substrates angeordnet ist, und wobei die lichtemittierende Oberfläche durch zumindest teilweise durchsichtiges Material 3 bedeckt ist, welches zumindest teilweise das Gehäuse 2 füllt oder das Substrat bedeckt. Das zumindest teilweise durchsichtige Material 3 definiert eine erste Oberfläche, wobei eine zumindest teilweise durchsichtige Schicht an der ersten Oberfläche haftet und eine zweite, zu der ersten Oberfläche im wesentlichen parallele Oberfläche definiert. Das mikrooptische Element 12 besteht aus mikrooptischen Strukturen, welche in der zweiten Oberfläche vorhanden sind.
Die mikrooptische Struktur ist in einer Weise ausgebildet, dass Licht, welches durch den LED-Chip 1 emittiert oder durch das Gehäuse 2 diffus reflektiert wird, kollimiert und/oder durch Strahlenbeugung und/oder Strahlenbrechung anderweitig geformt wird, nachdem es die genannte Oberfläche durchquert hat. Als eine Alternative zu einem LED-Chip kann ein anderes elektrolumineszierendes Element (nicht gezeigt in den Figuren) verwendet werden. Solch ein anderes elektrolumineszierendes Element – zum Beispiel eine OLED – kann beispielsweise in einer ähnlichen Anordnung, wie in 2 gezeigt, angeordnet werden, wobei ein Hauptunterschied zwischen einem herkömmlichen LED-Chip und einer OLED darin besteht, dass letztere dünner ist.
Als noch eine andere Alternative können eine Vielzahl an elektrolumineszierenden Elementen vorhanden sein.
Anstelle einer selbsthaftenden Schicht kann die im wesentlichen durchsichtige Schicht 11 durch einen zumindest teilweise durchsichtigen Kleber auf den LED-Körper geklebt werden. In solche einem Fall kann die Mikrostruktur selbst, gemäss einem bestimmten Ausführungsbeispiel, aus jedwedem Material hergestellt sein, sie kann sogar einen Träger aus Glass umfassen.
Nun bezugnehmend auf den Gestaltungsprozess gemäss der Erfindung kann, als ein Beispiel, eine kollimierende/formgebende Optik unter Verwendung der folgenden Verfahrensschritte gestaltet werden:

1. Der LED-Chip wird als eine Reihe idealer Punktlichtquellen geformt. Die Verteilung jeder virtuellen Quelle wird als mit der Verteilung des LED-Chips übereinstimmend angenommen, d.h. für eine Lambert'sche Chipverteilung wird jede Punktlichtquelle ebenfalls als Lambertisch seiend angenommen.
2. Das Gehäuse ist als eine gewichtete, ungleichmässig beabstandete Reihe sekundärer Punktlichtquellen geformt. Die Verteilung jeder Quelle wird als mit des Reflexionseigenschaften des Gehäusematerials übereinstimmend angenommen, z. B. als Lambertisch, während relative Gewichte individueller Quellen in der Reihe berechnet werden, indem berücksichtigt wird, wieviel Energie (und in welchem Winkel) den entsprechenden Punkt an dem Gehäuse trifft, d.h. wieviel Energie es zu reflektieren gibt und in welche Richtung an erster Stelle. Das Gehäuse wird üblicherweise als idealer Lambert'scher Reflektor betrachtet, d.h. es wird angenommen, dass das reflektierte Licht eine Lambert'sche Verteilung aufweist. Zu diesem Zweck wird angenommen, dass alle Punkte des Gehäuses, welche Licht von der Quelle erhalten, als sekundäre Lambert'sche Punktlichtquellen agieren. Zusätzlich dazu muss die Gesamtintensität, welche durch jede dieser sekundären Quellen emittiert wird, identisch zu der Energie sein, welche jeder geformte Punkt von dem LED-Chip, d.h. von den primären virtuellen Quellen, erhält. Dieses wird erzielt, indem man jede Sekundärquelle mit einer passenden Gewichtfunktion einstuft, welche von der erhaltenen Energie errechnet wird. Schliesslich wird die Primärrichtung jeder Sekundärquelle, d.h. die Richtung maximaler Intensität, basierend auf einem gewichteten Durchschnitt über Einfallswinkel der Strahlen, die den fraglichen Punkt treffen, berechnet. Oder, um es auf andere Weise zu sagen, jede Sekundärquelle sollte eine Gesamtenergie und eine Primärrichtung aufweisen, welche mit einem gewichteten Durchschnitt des einfallenden Lichtes auf einen Punkt an dem Gehäuse, welcher der Quelle entspricht, übereinstimmen.
3. Eine optimale Kollimierungs-/Formgebungsoptik wird für jede virtuelle Punktlichtquelle individuell gestaltet. Die erhaltenen optischen Funktionen werden dann auf der Austrittsfläche der LED-Einheit (d.h. auf der Oberseite der Epoxydschicht) durch gewichtete Summierung kombiniert. Die Gewichte für die Summierung werden berechnet, indem berücksichtigt wird, wieviel Energie jede virtuelle Quelle zu jeder Stelle auf der Austrittsfläche beiträgt, d.h. Gewichte entsprechen relativen Intensitäten jeder Quelle an jedem Punkt.
4. Umwandlung der gesamten optischen Funktion in ein Oberflächenprofil kann beispielsweise über das Prinzip von Transmissionsfunktion geschehen. Dann wird zuerst angenommen, dass die optische Komponente das Eingangsfeld (d.h. das Feld an der Austrittsfläche, welche von den Punktlichtquellen kommt) und das Ausgangsfeld (d.h. eine Feldverteilung nach dem Element, in diesem Fall ein kollimiertes Feld) in einer punktweisen Art verbindet, und dass die Verbindung als eine Transmissionsfunktion dargestellt werden kann. Mit diesen Annahmen ist die Transmissionsfunktion dann einfach der Unterschied der beiden Felder, d.h. des Ausgangsfeldes minus des Eingangsfeldes. Schliesslich kann die physikalische Beschreibung des Elementes aus der Transmissionsfunktion berechnet werden, indem gelöst wird, welches physikalische Profil einem gegebenen Transmissionsfunktionswert entspricht. In einem einfachsten möglichen Fall wird dies auf das Berechnen reduziert, wieviel Material erforderlich ist, um eine Amplituden-/Phasenänderung einzuführen, welche mit der Transmissionsfunktion übereinstimmt, d.h. wie tief das Profil sein muss. In komplizierteren Fällen kann zum Beispiel die lokale Form des Profils, Verteilung des Brechungsindex etc. ebenfalls berücksichtigt werden. In einem vollkommen drastischen Fall ist das Konzept der Transmissionsfunktion nicht gültig und das Eingangs- und Ausgangsfeld sind über Maxwell-Gleichungen und die elektromagnetischen Grenzbedingungen an ihrer Grenzfläche verbunden, und die physikalische Dimension des erforderlichen Elementes muss erhalten werden durch das Lösen für eine Oberfläche, welche die Gleichungen und die Grenzbedingungen an allen Punkte des berücksichtigten Raumes gleichzeitig erfüllt.

Die Lichtquelle aus 3 unterscheidet sich von der Lichtquelle aus 2 dadurch, dass sie nicht notwendigerweise eine zumindest teilweise durchsichtige Schicht über dem Epoxydmaterial umfasst. Stattdessen besteht das mikrooptische Element 12 aus mikrooptischen Strukturen direkt auf dem Epoxyd (oder einem anderen zumindest teilweise durchsichtigen) Material 3.
Sich nun 4 zuwendend, weist die darin dargestellte Lichtquelle eine zumindest teilweise durchsichtige Schicht auf, welche in Sektionen 11a, 11b, 11c geteilt ist, wobei jede Sektion eine unterschiedliche Funktionalität hinzufügt. Dieses Ausführungsbeispiel ist für die Fälle brauchbar, in denen die oben beschriebene, sich ergebende optische Funktion den momentanen Stand der Technik an vorhandenen Fertigungstechniken überschreitet. In solch einem Fall kann sich der Funktion durch Aufteilen der Funktion in mehrere Teile angenähert werden, und durch Realisieren jedes Teils als eine unabhängige Sektion des Elementes.
Obwohl in 4 die unterschiedlichen Sektionen als individuelle Schichtkörper gezeigt sind, muss dass nicht der Fall sein. Im Gegenteil, üblicherweise werden die unterschiedlichen Sektionen sich unterscheidende mikrooptische Strukturen 12a, 12b, 12c sein, welche in einer einzelnen zumindest teilweise durchsichtigen Schicht vorhanden sind.
Des weiteren ist es auch möglich, eine Struktur für unterschiedliche Funktionalitäten aufzuweisen, ohne unterschiedliche Sektionen (in einem makroskopischen Sinn) aufzuweisen. Es müssen lediglich Struktureigenschaften kombiniert werden, welche unterschiedliche Funktionen aufweisen, beispielsweise Vorsprünge mit zwei Endflächen, eine zum Kollimieren, durch Strahlenbeugung und/oder Strahlenbrechung, von Licht aus einem ersten LED-Chip und eine andere zum Kollimieren von Licht aus einem zweiten LED-Chip, etc..
5 stellt eine Basisschicht 21 eines LED-Paneels mit einem regelmässigen Muster mikrooptischer Strukturen 12 der oben beschriebenen Art dar. Die mikrooptischen Strukturen sind beispielsweise alle zum Kollimieren von Licht eines bestimmten Wellenlängenbereiches ausgebildet, wobei der Wellenlängenbereich eine Wellenlänge von Licht einschliesst, welches durch eine LED, die an der Basisschicht des Paneels anzuordnen ist, emittiert wurde. Das LED-Paneel umfasst ferner mehrere LED-Körper 22, welche jeder einen LED-Chip und ein Gehäuse aufweisen und auch ein Epoxyd (oder ein anderes zumindest teilweise durchsichtiges Material) umfassen, welches den LED-Chip umgibt. Die LED-Körper 22 sind an einer Seite der Basisschicht 21 angeordnet, beispielsweise mittels der Hafteigenschaft des Epoxyd (oder eines anderen zumindest teilweise durchsichtigen Materials), mittels einer Hafteigenschaft der Basisschicht oder mittels einer dazwischen liegenden Haftschicht (nicht gezeigt), deren optische Eigenschaften bei der Gestaltung der mikrooptischen Strukturen 12 berücksichtigt wurden. Die LED-Körper sind an Stellen der mikrooptischen Strukturen angeordnet, jedoch müssen nicht alle mikrooptischen Strukturen einen entsprechenden LED-Körper aufweisen.
Eine Basisschicht eines LED-Paneels kann, zusammen mit einer geeigneten Stromversorgungseinrichtung für die LEDs, welche auf ihm befestigt sind, als ein universelles Paneel dienen. Die Paneelbasisschicht kann spritzgegossen oder in einem einzelnen Herstellungsschritt eingeprägt sein.
Die Basisschicht des Paneels kann, als ein Beispiel, aus den oben für die zumindest teilweise durchsichtige Schicht der LED beschriebenen Materialien hergestellt sein. Als eine Alternative kann die Paneelbasisschicht auch aus einem Glasmaterial hergestellt sein.
Es kann festgestellt werden, dass die Herstellung von LED-Paneelen, verglichen mit bestehenden LED-Paneelen, deutlich unkomplizierter ist, da lediglich serienmässig produzierte Standard-LEDs zu der standardisierten Basisschicht durch eine Standardeinrichtung hinzugefügt werden müssen.
6a bis 6c zeigen ein Herstellungsverfahren einer Lichtquelle, welche ein DOE umfasst, welches gemäss der Erfindung konstruiert wurde. Das Verfahren beinhaltet die Schritte des Nehmens einer LED 31, welche ein elektrolumineszierendes Element 1 – hier ein LED-Chip –, ein Gehäuse 2 und Epoxyd (oder ein anderes zumindest teilweise durchsichtiges Material) (6a) umfasst, des Hinzufügens, beispielsweise durch Laminierung, einer zumindest teilweise durchsichtigen Schicht 11 eines thermoplastischen Material (6b) und – bei einer erhöhten Temperatur – des Aufdruckens (oder Einprägens) einer mikrooptischen Struktur auf eine Oberfläche der zumindest teilweise durchsichtigen Schicht 11 mittels eines wiederverwendbaren Prägewerkzeuges 32, welches Vorsprünge 33 aufweist, die Vertiefungen der herzustellenden mikrooptischen Struktur entsprechen. Als eine Alternative zu diesem schrittweisen Verfahren kann der Einpräge- und Laminierungsschritt dadurch kombiniert werden, dass die Laminierungspresse ein Einprägewerkzeug zum direkten Einprägen der Strukturen auf die Schicht umfasst.
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel kann die zumindest teilweise durchsichtige Schicht 11, welche sich anfänglich in einem viskosen Zustand befand, in einen Zwischenraum zwischen dem Epoxyd (oder einem anderen zumindest teilweise durchsichtigen Material) und dem Prägewerkzeug 32 gegossen (oder spritzgegossen) und dann ausgehärtet werden, beispielsweise UV-gehärtet. Das Prägewerkzeug wird bevorzugt nur entfernt, wenn das zumindest teilweise durchsichtige Material der Schicht 11 zumindest teilweise ausgehärtet ist. Natürlich kann das viskose Material bei diesem Ausführungsbeispiel oben auf dem Epoxyd (oder einem anderen zumindest teilweise durchsichtigen Material) angeordnet sein, um eine Schicht zu formen, bevor das Prägewerkzeug in Stellung gebracht wird.
Allgemeiner gesagt kann das Verfahren zur Herstellung der mikrooptischen Struktur jedwede Form von prägendem oder giessendem UV- und/oder chemischen und/oder duroplastischem Material unter Verwendung eines strukturierten Werkzeuges einschliessen. Zusätzliche Schichten können zwischen dem LED-Körper und der die mikrooptische Struktur umfassenden Schicht vorhanden sein. Als eine Alternative kann ein Träger, welcher ein Schicht ist und bereits die Mikrostruktur umfasst (in sich oder an ihm angeordnet), an einen LED-Körper geklebt oder laminiert oder anderweitig fixiert werden. Als eine weitere Alternative kann ein Teil des LED-Körpers (einschliesslich des zumindest teilweise durchsichtigen Materials, welches das elektrolumineszierende Element umgibt) direkt strukturiert sein – durch Prägen oder Giessen (oder Spritzgiessen).
Die in 7 gezeigte mikrooptische Struktur 41 kollimiert das durch eine LED-Quelle emittierte Licht. Es ist ein Beispiel einer mikrooptischen Struktur, welche in einer Lichtquelle, wie sie in einer der 2 bis 5 gezeigt ist, vorhanden sein kann. Die Schattierung ist eine Mass der Profiltiefe: je dunkler die Schattierung, desto tiefer ist das Merkmal. In der Figur wird ein mittiger, kontinuierlicher Bereich sichtbar, welcher die Dimensionen des elektrolumineszierenden Elementes reflektiert. Falls das elektrolumineszierende Element durch eine Vielzahl von elektrolumineszierenden Elementen ersetzt wird, sind eine entsprechende Vielzahl von kontinuierlichen Bereichen vorhanden. 8 repräsentiert einen Querschnitt durch einen mittigen Teil der in 7 gezeigten Struktur. Er zeigt die Profilhöhe (in μm) als eine Funktion der Position (in willkürlichen Einheiten). Die Strukturen können skaliert sein. Ihre Dimensionen hängen von der Wellenlänge ab. Falls die Wellenlänge variiert wird und die Strukturdimensionen proportional zu der Wellenlänge skaliert werden, bleibt die Funktion unverändert. Des weiteren können die Strukturhöhen (oder Tiefen) durch Hinzufügen oder Abziehen von Höhen geändert werden, so dass die Phase der Strahlung durch eine ganzzahlige Zahl mal 2π geändert wird, d.h. die Strukturhöhen werden durch eine ganzzahlige Zahl mal der Wellenlänge des Lichtes in dem Strukturmaterial variiert. Natürlich müssen in diesem Fall auch die Strukturbreiten angepasst werden, je kleiner die Strukturhöhen, desto feiner sind die Strukturweiten. Schliesslich stellt 9 schematisch die wesentlichen Teile des in 7 gezeigten Profils dar. Die Teile sind: eine mittige Linse 51 (welche ebenfalls in den 7 und 8 sichtbar wird), ein dazwischen liegender Bereich 52, welcher in der Praxis einer Vielzahl von Fresnel-Linsen-artigen, halb brückenförmigen Vorsprüngen entspricht (und in 9 durch einen einzelnen solcher Vorsprünge symbolisiert ist), und eine Randlinse 53. Die mittige Linse 51 wird als eine Kollimierungslinse für das erweiterete elektrolumineszierende Element agieren. Die Linse ist im wesentlichen ein gewichteter Durchschnitt mehrerer ausserhalb der Achse liegender Linsen. Der dazwischen liegende Bereich 52 agiert als ein weiterer Kollimator und dreht Licht und leitet es in Richtung der Achse. Die Randlinse 53 ist ausgebildet, um insbesondere Licht, welches von den Kanten des Gehäuses des Chips reflektiert wird, zu kollimieren. Die Linsen sind durch Berücksichtigung des Gehäuses als sekundäre erweiterte Quelle, welche zusätzlich dazu einen variierenden. Abstand zu der Linse aufweist, ausgestaltet worden.
Die 10 und 11 zeigen relative Anordnungen und Grössen eines LED-Chips 1 und einer mikrooptischen Struktur 12, welche in der zumindest teilweise durchsichtigen Schicht 11 geformt ist. Nicht gezeigt sind ein Gehäuse und/oder eine durchsichtige Schicht, welche die Schicht 11 und den LED-Chip 1 mechanisch miteinander verbinden. Hier kann, wie bei den Ausführungsbeispielen gemäss den 12 und 13, die horizontale Ausdehnung des LED-Chips 1 in dem Bereich von beispielsweise 0.5 bis 2 Millimeter liegen. Die maximale Dicke der mikrooptischen Struktur 12, welche der minimalen Dicke der Schicht 11 entspricht, liegt in dem Bereich von ca. 1 Mikrometer für monochromatisches Licht bis ca. 20 Mikrometer für Licht unterschiedlicher Wellenlängen.
Bei der Anordnung gemäss 10 stimmt die Form und die Ausdehnung der Schicht 11 ungefähr mit der des LED-Chips 1 überein und die Schicht 11 ist in nächster Umgebung zu dem LED-Chip 1 befestigt, z. B. mit einem Luftspalt oder einem Abstand von mehreren Mikrometern bis 20 Mikrometer bis 1 Millimeter.
Als eine Variation zu 11 kann die mikrooptische Struktur an der dem LED-Chip zugewandten Seite angeordnet werden oder mikrooptische Strukturen können an beiden Seiten der Schicht 11 vorgesehen werden. Die Schicht 11 kann ferner eine zweite mikrooptische Struktur an der Fläche umfassen, welche in Richtung des LED-Chips 1 gerichtet ist. Dies ermöglicht es, den Luftspalt zu reduzieren und die Funktionalität des Strahlenformens zu erhöhen. In solchen Fällen, in denen das mikrooptische Element in einer Entfernung von deutlich unter 50 bis 100 Mikrometern angeordnet ist, können die lokalen Emissionsschwankungen des LED-Chips ebenfalls mit sehr hoher Genauigkeit berücksichtigt werden und in die Ausgestaltung der mikrooptischen Struktur mit einbezogen werden.
Als eine weitere Verallgemeinerung von 11 ist die Schicht 11, welche die mikrooptische Struktur 12 beinhaltet, nicht auf ebene oder flache Formen begrenzt. Die mikrooptische Struktur kann auch für unterschiedliche Oberflächen ausgebildet werden und an diesen hergestellt werden, wobei ihre optischen Funktionen berücksichtigt und verwendet werden. Beispielsweise können solche Oberflächen einen kugelförmigen oder trapezförmigen Querschnitt aufweisen.
Bei der Anordnung gemäss 11 ist die Ausdehnung der Schicht 11 z. B. zweimal so gross oder mehr als die des LED-Chips 1. Dementsprechend ist die Entfernung zu der Schicht 11 grösser, beispielsweise bis zu 0.5 Millimeter. Diese Anorndung ist mehr für LEDs mit einer Lambert'schen Ausgangscharakteristik geeignet. Je gerichteter ein LED-Ausgang ist, desto kleiner kann die mikrooptische Struktur sein und desto näher an dem LED-Chip 1 kann sie angeordnet sein.
12 zeigt eine lichtemittierende Vorrichtung, bei welcher die Schicht 11 über ein Gehäuse 2 mit dem LED-Chip 1 verbunden ist. Je grösser die Entfernung, desto mehr ist sie geeignet, die Sekundäremissionen an der inneren Oberfläche des Gehäuses 2 in der Ausgestaltung der mikrooptischen Struktur, wie oben beschrieben, einzuschliessen.
13 zeigt eine lichtemittierende Vorrichtung, bei welcher die Schicht 11 auf den LED-Chip 1 laminiert oder gegossen ist und die mikrooptische Struktur 12 ist geformt, sprich in die Schicht 11 geprägt oder geformt. Die Dicke der Schicht liegt beispielsweise in dem Bereich von 20 Mikrometern oder mehr. Die Schicht 11 bedeckt im wesentlichen eine lichtemittierende Oberfläche des LED-Chips 1. Sie erstreckt sich bevorzugt im wesentlichen nicht über die lichtemittierende Oberfläche des LED-Chip 1.
Die 14 bis 16 zeigen Verkörperungen weiterer mikrooptischer Strukturen, analog zu 7, zur Umwandlung des Outputs einer bestimmten Lichtquellenform und/oder Lichtquellenanordnung in einen kreisförmigen Strahl. 14 zeigt eine Verkörperung einer Struktur zur Umwandlung des Outputs einer dreieckigen Lichtquelle oder LED, welche eine Rotationssymmetrie der Ordnung drei aufweist. 15 zeigt eine Verkörperung einer Struktur zur Umwandlung des Outputs zweier separater, relativ kleiner Lichtquellen, welche eine Rotationssymmetrie der Ordnung zwei aufweisen. 16 zeigt eine Verkörperung einer Struktur zur Umwandlung des Outputs einer achteckigen Lichtquelle. Entsprechend der genauen Form der Lichtquelle weist sie eine Rotationssymmetrie der Ordnung vier (für ein Achteck mit zwei alternierenden Längen oder Seiten) oder acht (für ein regelmässiges Achteck) auf.
Verschiedene andere Ausführungsbeispiele können vorgesehen werden, ohne von dem Umfang der Ansprüche abzuweichen. Beispielsweise muss das Gehäuse der LED nicht in der Art, wie sie in den Zeichnungen gezeigt ist, geformt sein, sondern kann jedwede Form aufweisen und aus jedweder Materialkombination bestehen. Das elektrolumineszierende Element muss kein herkömmlicher LED-Chip sein. Stattdessen kann es jedwede Vorrichtung verwendet werden, welche nach Einspeisung von Strom Licht emittiert. Des weiteren müssen die mikrooptischen Strukturen nicht in einer äussersten Oberfläche der Lichtquelle vorhanden sein, sondern können in jedweder geeigneten Oberfläche vorhanden sein.

Claims

Ein Verfahren für die Herstellung einer lichtemittierenden Vorrichtung, wobei die lichtemittierende Vorrichtung ein diffraktives optisches Element (12) aufweist, welches in Verbindung mit einem Elektrolumineszenzelement (1) verwendet wird, und das Elektrolumineszenzelement (1) in einem Gehäuse (2) angeordnet ist, wobei das diffraktive optische Element (12) derart angeordnet ist, dass es durch das Elektrolumineszenzelement (1) ausgestrahltes Licht beeinflusst, welches Verfahren die Schritte aufweist – des Modellierens der Lichtausstrahlung des Elektrolumineszenzelementes (1) als eine Matrix von Punktlichtquellen, wobei jede Punktlichtquelle die gleiche winkelige Lichtverteilung aufweist wie das Elektrolumineszenzelement als Ganzes, und wobei die Intensität wahlweise an eine lokale Ausstrahlungsstärke des Elektrolumineszenzelementes angepasst wird; – des Modellierens des Gehäuses als eine gewichtete, nicht gleichmässig beabstandete Matrix von sekundären Punktlichtquellen, welche Punkten entsprechen, an denen das Licht, welches das Elektrolumineszenzelement verlässt, durch dieses Gehäuse (2) reflektiert wird, bevor es das diffraktive optische Element (12) erreicht, und wobei die sekundären Punktlichtquellen eine Lambertsche Verteilung aufweisen, und die relativen Gewichtungen von einzelnen Quellen in der Matrix berechnet werden, indem betrachtet wird, wie viel Energie und in welchem Winkel diese den entsprechenden Punkt auf dem Gehäuse trifft; – des Konstruierens einer Strahlformungsoptik für jede Punktlichtquelle für die gewünschte Form des Lichtstrahls; – des Kombinierens der Strahlformungsoptiken für alle Punktlichtquellen zur Erzeugung einer optischen Gesamtfunktion; und – der Erzeugung eines Oberflächenprofils für das diffraktive optische Element (12) gemäss der optischen Gesamtfunktion.
Ein Verfahren gemäss Anspruch 1, wobei dieses diffraktive optische Element (12) mit dem Gehäuse (2) gekoppelt wird.
Ein Verfahren gemäss Anspruch 2, wobei dieses diffraktive optische Element (12) direkt und irreversibel am Gehäuse (2) befestigt wird.
Ein Verfahren gemäss Anspruch 2 oder 3, wobei dieses Elektrolumineszenzelement ein lichtemittierender Diodenchip ist, welcher eine lichtemittierende Oberfläche aufweist, wobei diese lichtemittierende Oberfläche durch ein mindestens teilweise transparentes Material (3) bedeckt ist, welches mindestens teilweise das Gehäuse (2) ausfüllt, und wobei das Oberflächenprofil dieses diffraktiven optischen Elementes (12) in einer Oberfläche einer mindestens teilweise transparenten Schicht (11) geformt ist, welche an diesem mindestens teilweise transparenten Material (3) befestigt ist.
Ein Verfahren gemäss Anspruch 2 oder 3, wobei dieses Elektrolumineszenzelement ein lichtemittierender Diodenchip ist, welcher eine lichtemittierende Oberfläche aufweist, wobei diese lichtemittierende Oberfläche durch ein mindestens teilweise transparentes Material (3) bedeckt ist, welches mindestens teilweise das Gehäuse (2) ausfüllt, wobei das Oberflächenprofil dieses diffraktiven optischen Elementes in einer Oberfläche dieses mindestens teilweise transparenten Materials (3) geformt ist.
Ein Verfahren gemäss Anspruch 4 oder 5, wobei dieses mindestens teilweise transparente Material (3) Licht beeinflussende Zusatzstoffe aufweist, insbesondere ein fluoreszierendes Material.
Ein Verfahren gemäss irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, wobei dieses Oberflächenprofil des diffraktiven optischen Elementes (12) eine Vielzahl von unabhängigen Abschnitten aufweist, von welchen jeder eine individuelle optische Funktion aufweist.
Ein Verfahren gemäss Anspruch 4, wobei das mindestens teilweise transparente Material (3) eine erste Oberfläche definiert, wobei diese mindestens teilweise transparente Schicht (11) an der ersten Oberfläche klebt und eine zweite Oberfläche definiert, welche im Wesentlichen parallel zu dieser ersten Oberfläche ist, und wobei dieses Oberflächenprofil des diffraktiven optischen Elementes (12) zu dieser zweiten Oberfläche geformt ist.
Ein Verfahren gemäss irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, wobei dieses Oberflächenprofil des diffraktiven optische Elementes charakteristische Tiefen und/oder Höhen von zwischen 0.5 Mikrometern und 200 Mikrometern aufweist.