[发明专利]用于产生混合光的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于利用多个半导体器件产生混合光的装置和方法。

背景技术

在图像再现或投影技术中，用于不同波长的电磁辐射的混合光源、也就是 例如白光源之类的源作为光源、尤其作为背景照明使用。作为应用领域，在这 里例如提到LCD投影和图像再现技术。在这里，这种混合光用于照亮处于图像 再现系统或投影系统内的液晶矩阵。这种矩阵具有大量的单个液晶。这些液晶 依赖于所施加的控制电压和光的通过液晶的波长而变得透明。该液晶矩阵通常 被称为光调制器。通过利用混合光照亮光调制器，可以看到通过控制产生的图 像并获得可感觉到的对比度。

作为光调制器，此外也可以设想使用数字光处理(Digital Light Processing， DLP)技术。在这种情况下，使用涂覆在DMD芯片上的在显微镜下小的反射 镜(数字微镜器件(digital micromirror devices，DMD))。这些反射镜可移动并 具有两个稳定的终态，在这两个终态之间通过静电场的力作用可以在几微秒之 内变换。通过各个微镜在DMD芯片上的倾斜，光要么直接被反射到光学系统， 要么被导向吸收器。通过对反射镜的脉冲宽度调制控制，可以产生各个像点的 不同亮度级。不同于在LCD技术中，在这里反射镜依赖于波长而工作。为产生 彩色图像，将所谓的原色红、绿和蓝顺序接通到DMD芯片上。反射镜的位置 决定图像中的颜色成分(Farbanteil)。由于与LCD技术相比更加直接的光路和 缺少的光的偏振，达到比在LCD投影机的情况下更高的输出光效率。

迄今，半导体生成的混合光都通过所谓的原色的结合来产生。这些原色为 由发射半导体器件、例如LED产生的颜色红色、绿色和蓝色的电磁辐射。通过 这三种颜色的叠加形成所谓的混合光。混合光具有大量在可见范围内、例如在 380nm-780nm范围内的不同波长。

为产生这些不同的波长，对半导体器件的PN结的有源层例如不同地进行掺 杂。能级图的由此形成的不同的能级差(也称为带隙)导致不同波长的光的发 射。这种光的波长直接依赖于能级差并可以借助掺杂有条件地被调整。

在此，这样产生的混合光的重要成分具有绿色，因为具有光谱吸收特性的 人眼对绿色最敏感。与此相应地，特别是在图像再现系统中需要尽可能这样真 实并且稳定地产生绿色。

特别是在投影系统中使用的半导体器件利用高电流密度工作。由此达到高 辐射通量密度或高辐射强度。这种高电流密度在传统制造的LED中引起在该技 术中作为波长漂移公知的效应。

半导体器件所发射的主波长由于较高的电流密度而改变。特别是传统的发 射绿光的InGaN-LED具有所发射的波长对工作电流的高依赖性。在该电流提高 的情况下，优选地位于520nm-560nm之间的工作波长向更短的波长移动，这 被称为“漂移”。因此，例如发射绿色的InGaN半导体器件在利用高电流密度工 作时发出蓝光。

这种效应具有两个主要缺点。一方面对于利用高电流密度工作的混合光源 来说所要求的波长发生改变。对于例如所提到的白光源来说，波长漂移造成发 蓝光的光源。由于人眼在绿色方面的高依赖性，现在形成主观的色觉。投影系 统中光调制器的已经提到的控制如下被改变，即发射绿色和发射蓝色的半导体 器件之间的光谱距离被缩小并且在光调制器中两种颜色还通过借助介电波长选 择截止或带通滤光器或者镜的分离变得困难并且成本提高。

在波长漂移的情况下另一个重要缺点是明显更差的能效和与此相关的更差 的效率。

发明内容

本发明的任务在于，产生一种即使在高电流密度的情况下仍具有非常稳定 和恒定的波长光谱的混合光。该任务以在并列权利要求中所说明的措施来解决。

为产生混合光，依据本发明说明具有多个发出电磁辐射的半导体器件作为 光源的装置和方法。在这种情况下设有至少一个半导体器件，该半导体器件在 光路中具有发光转换元件。在这种情况下有利的是通过稳定辐射强度和波长获 得的混合光源，该混合光源现在特征在于明显更高的能效和更加恒定的混合波 长。

本发明的其他有利的构成在从属权利要求中予以说明。