專利名稱：發(fā)光單元的制作方法
發(fā)光單元本發(fā)明涉及一種特別適合于在光學記錄裝置上使用的發(fā)光單元。本專利申請要求德國專利申請10 2008 020 817. 5的優(yōu)先權(quán)，該德國專利申請的 公開內(nèi)容在此通過引用包含于本文。市場上常見的移動電話越來越多地具有一體化的攝像機并因此作為光學記錄裝 置使用。為提高拍攝質(zhì)量，移動電話可以具有設(shè)置在攝像機鏡頭旁邊的閃光燈。其他特點 是閃光燈和攝像機鏡頭旁邊可以具有用于自拍的反射鏡。相應(yīng)的移動電話在圖6中示出。 這種移動電話具有用于每個功能的專用部件。閃光燈例如可以具有帶變頻器的產(chǎn)生輻射的半導(dǎo)體芯片，該變頻器將所產(chǎn)生的輻 射至少部分轉(zhuǎn)換成更長波長的輻射。在這種閃光燈中，觀察者可以識別出各種各樣的組成 部分。本發(fā)明的目的在于，提供一種發(fā)光單元，其組成部分不會被詳細識別。該目的通過一種如權(quán)利要求1所述的發(fā)光單元得以實現(xiàn)。發(fā)光單元具有優(yōu)點的構(gòu)成和進一步構(gòu)成為從屬權(quán)利要求的主題。依據(jù)一種優(yōu)選的實施方式，發(fā)光單元具有用于產(chǎn)生輻射的光源和沿主發(fā)射方向設(shè) 置在光源下游的部分反射的元件，該元件將空間分成靠近光源的第一半空間和遠離光源的 第二半空間，其中，部分反射的元件至少部分發(fā)射從第一半空間由光源而來的輻射，并至少 部分反射從第二半空間由相反方向而來的外部輻射。特別是所發(fā)射的輻射照明第二半空 間。依據(jù)第一方案，部分反射的元件為部分透射的反射鏡。部分透射的反射鏡例如可 以是涂層，其含有金屬或金屬化合物或者由金屬或金屬化合物組成。此外，部分透射的反射 鏡可以是二色性反射鏡。所反射的外部輻射可以借助部分透射的反射鏡平行定向，從而處 于第二半空間內(nèi)的物體通過部分透射的反射鏡成像。依據(jù)第二方案，部分反射的元件這樣構(gòu)成，使處于第二半空間內(nèi)的物體不成像。特 別是部分反射的元件依據(jù)第二方案具有棱面結(jié)構(gòu)。在這種情況下部分反射的元件的靠近處 于第二半空間內(nèi)物體的表面最好利用多個光學結(jié)構(gòu)元件構(gòu)成。光學結(jié)構(gòu)元件例如可以是凹 透鏡或者凸透鏡。部分反射的元件優(yōu)選地具有由多個光學結(jié)構(gòu)元件組成的規(guī)則設(shè)置。在這種具有部分反射元件的發(fā)光單元中，可以為第二半空間內(nèi)的觀察者優(yōu)選地將 視野鎖定在光源上。因此可以隱藏或者遮擋光源的外部形象。盡管如此，由光源產(chǎn)生的輻 射仍可以進入第二半空間并將其照明。依據(jù)一種優(yōu)選的構(gòu)成，發(fā)光單元具有射束造型的光學元件，射束造型的光學元件 具有輻射出射面和輻射入射面。輻射入射面最好設(shè)置在射束造型的光學元件的靠近光源的 面上，而輻射出射面則處于遠離光源的面上。射束造型的光學元件的輻射出射面可以凸面拱起。凸面拱起的輻射出射面可以校 準光源向各個方向發(fā)射的輻射。例如，借助射束成形的光學元件可以取得能夠均勻照明第 二半空間內(nèi)預(yù)先規(guī)定的有限范圍的發(fā)光特性曲線。該范圍的界限特別是處于輻射強度降到 該范圍內(nèi)部的輻射強度接受的平均值不足50%的數(shù)值上。最好在與有限范圍內(nèi)部的平均輻射強度的偏差不超過20%的情況下產(chǎn)生均勻的照明。依據(jù)一種優(yōu)選的構(gòu)成，射束造型的光學元件設(shè)置在光源與部分反射的元件之間。特別是部分反射的元件設(shè)置在射束造型的光學元件的輻射出射面上。因此由光源 發(fā)射的輻射首先與射束造型的光學元件形成相互作用，然后射中部分反射的元件。部分反射的元件可以具有與輻射出射面相應(yīng)的曲率。此外，如果輻射出射面平面 構(gòu)成的話，則部分反射的元件可以具有平面造型。與應(yīng)用相關(guān)，部分透射的反射鏡凸面拱起、凹面拱起或者也可以平面構(gòu)成。對于像 具有一體化攝像機的移動電話的光學記錄裝置來說，為進行自拍特別適用于凸面拱起的部 分透射的反射鏡。特別是借助部分透射的反射鏡，不僅可以遮住光源，而且還可以使處于第 二半空間內(nèi)的物體反映和成像。因此借助部分透射的反射鏡可以同時滿足兩個功能。這種 優(yōu)選的進一步構(gòu)成可以特別簡單地實現(xiàn)，方法是部分透射的反射鏡以涂層的方式涂覆在凸 面拱起的輻射出射面上并因此采用輻射出射面的外形。在棱面結(jié)構(gòu)的情況下，光學結(jié)構(gòu)元件可以沿拱起或者平面的輻射出射面設(shè)置，從 而部分反射的元件同樣具有與輻射出射面相應(yīng)的曲率或者平面造型。特別是透鏡的光學結(jié) 構(gòu)元件的設(shè)置可與光學元件整體構(gòu)成。但也可以設(shè)想，部分反射的元件作為單獨的元件構(gòu)成并沿主發(fā)射方向設(shè)置在輻射 出射面的下游。依據(jù)一種優(yōu)選的實施方式，光學元件在輻射入射側(cè)上作為凸透鏡或者凹透鏡、菲 涅耳透鏡(Fresnellinse)、全內(nèi)反射(TIR，Total Internal Reflexion)透鏡或者作為可 以無規(guī)則設(shè)置的單個透鏡的設(shè)置構(gòu)成。這一點改善向光學元件內(nèi)的輻射輸入耦合和輻射在 光學元件內(nèi)的導(dǎo)向。在這種情況下，特別是部分反射的元件設(shè)置在輻射出射側(cè)上。依據(jù)另一種構(gòu)成，部分反射的元件設(shè)置在射束造型的光學元件的輻射入射面上。 因此在這種方案中，由光源發(fā)射的輻射擊中部分反射的元件，然后與射束造型的光學元件 相互作用。部分反射的元件涂覆在輻射出射面上的實施方式和部分反射的元件涂覆在輻射 入射面上的實施方式具有不同的優(yōu)點。在第一種情況下，部分反射的元件最好直接與周圍 鄰接，也就是說，部分反射的元件無覆蓋并因此具有基本上未減弱的反射能力。在第二種情 況下，部分反射的元件由射束造型的光學元件覆蓋。這樣做雖然會削弱反射能力，但由此部 分反射的元件相對于周圍受到保護，這樣可以防止反射能力由于來自周圍的影響例如由于 表面上的劃痕而造成的削弱。部分透射的反射鏡最好是涂覆在射束造型的光學元件的輻射入射面上的涂層。按 照這種方式，部分透射的反射鏡可以采用輻射入射面的造型。具有棱面結(jié)構(gòu)的部分反射的元件可以相應(yīng)設(shè)置在輻射入射面上并按照這種方式 采用輻射入射面的造型。特別優(yōu)選地，部分透射的反射鏡上是凹面拱起的輻射入射面。因為由此可以為第 二半空間內(nèi)反射的物體取得凸面反射鏡的反射效果，其特別適合于在像具有一體化攝像機 的移動電話這種光學記錄裝置上使用。此外，輻射出射面在這種方案中可以凸面拱起或者平面構(gòu)成。平面構(gòu)成在發(fā)光單 元應(yīng)用于光學記錄裝置中時的優(yōu)點是，發(fā)光單元的表面與記錄裝置的外壁齊平封閉。
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依據(jù)一種優(yōu)選的實施方式，光源與輻射入射面之間設(shè)置有折射率匹配的材料 (index-marching material) 0該材料特別是具有處于半導(dǎo)體芯片的折射率與光學元件的 折射率之間的折射率。由此可以減少過渡上的折射率躍變，而這種折射率躍變導(dǎo)致減少反 射并因此降低輻射損耗。依據(jù)一種優(yōu)選的構(gòu)成，部分透射的反射鏡在很大的波長范圍內(nèi)部分反射。在這種 情況下適用的材料特別是金屬或者金屬化合物。例如，部分透射的反射鏡可以含有Ag或Au 或者由此組成。部分反射的反射鏡此外可以含有氧化金屬，特別是氧化鋁或氧化鈦，或者由 此組成。在這種構(gòu)成中，最好為lnm-20nm的層厚度對部分透射性具有決定性的影響。作為選擇，部分透射的反射鏡可以在有限的波長范圍內(nèi)部分反射。在這種情況下， 優(yōu)選地使用二色性反射鏡。這種反射鏡具有交替各自不同折射系數(shù)的介電層順序。例如在 下述情況下可以使用二色性反射鏡，即光源具有可見顏色，這種顏色使觀察者直接觀察光 源時會感覺到干擾，但通過適當?shù)亩苑瓷溏R可以將其隱藏。因為借助二色性反射鏡在 外部輻射中通過反射可以削弱顏色賦予其專有色彩的那部分色彩，從而顏色對于觀察者來 說不再可見。部分透射反射鏡的反射能力最好處于5%到80%的范圍內(nèi)。依據(jù)一種優(yōu)先的實施方式，光源具有發(fā)射輻射的半導(dǎo)體芯片。半導(dǎo)體芯片特 別是可以由氮化物-化合物半導(dǎo)體基材料制造，這一點在本文中意味著，形成半導(dǎo)體芯 片的有源外延層序或者至少其中的一層包括氮化物III/V-化合物半導(dǎo)體材料，最好是 AlnGaJn^N，其中，0彡η彡1，0彡m彡1以及n+m彡1。借助于沿主發(fā)射方向設(shè)置在半導(dǎo)體芯片下游的轉(zhuǎn)換元件，一部分由半導(dǎo)體芯片發(fā) 射的輻射進行波長轉(zhuǎn)換，從而這部分輻射具有大于原始輻射的波長。光源因此發(fā)射混合色 的總輻射。例如半導(dǎo)體芯片可以發(fā)射藍光，其借助轉(zhuǎn)換元件部分轉(zhuǎn)換成黃光，從而光源發(fā)射 白光。在這種情況下，直接觀察通過轉(zhuǎn)換元件斷開的光源情況下，給觀察者一種黃色的印 象。光源因此對于觀察者來說具有黃顏色。正如已經(jīng)提到的那樣，顏色優(yōu)選地可以借助部 分反射的元件遮住。依據(jù)一種優(yōu)選的構(gòu)成，光源是閃光燈，也就是說，光源作為照明裝置構(gòu)成，其在拍 攝第二半空間內(nèi)的物體時產(chǎn)生負責必須照亮物體的閃光。閃光燈例如可以具有上述類型發(fā) 射輻射的半導(dǎo)體芯片或者氣體放電燈，例如氙氣燈。需要注意的是，光源在可見光譜范圍內(nèi)、近紅外線或者紫外線光譜范圍內(nèi)會發(fā)射 電磁輻射。例如可以將具有在紅外線光譜范圍內(nèi)發(fā)射輻射的光源的發(fā)光單元用于移動電話 上的自動聚焦裝置。依據(jù)一種優(yōu)選的實施方式，光學記錄裝置，特別是具有一體化攝像機的移動電話， 具有攝像機鏡頭和上述類型的發(fā)光單元。如果部分反射的元件是部分透射的反射鏡，那么 發(fā)光單元這樣設(shè)置在攝像機鏡頭的旁邊，使部分透射的反射鏡內(nèi)反映的物體處于攝像機鏡 頭的拍攝范圍內(nèi)。該實施方式可以優(yōu)選地進行自拍。需要注意的是，光學記錄裝置例如也可以是照相機。下面借助附

圖1至6對依據(jù)本申請的發(fā)光單元以及光學記錄裝置優(yōu)選實施方式進
5行詳細說明。其中圖1示出發(fā)光單元第一實施例中一部分的示意透視圖；圖2示出發(fā)光單元第二實施例中一部分的示意透視圖；圖3示出依據(jù)第一或者第二實施例發(fā)光單元的示意透視圖；圖4示出光學記錄裝置一個實施例中一部分的示意剖面圖；圖5示出圖4所示實施例的光學記錄裝置的示意平面圖；圖6示出傳統(tǒng)移動電話的示意平面圖。相同的或者作用相同的部件在附圖中具有相同的附圖符號。在圖1至6中，所介紹的部分反射的元件各自為部分透射的反射鏡。但部分透射 的反射鏡也可以通過具有如上所述棱面結(jié)構(gòu)的部分反射的元件替代。圖1示出發(fā)光單元1的第一實施例，具有光源2和部分透射的反射鏡3，該反射鏡 沿主發(fā)射方向H設(shè)置在光源2的下游。部分透射的反射鏡3將空間分成靠近光源2的半空 間(圖1中未標注)和遠離光源2的半空間(圖1中未標注)。部分透射的反射鏡3與光 源2之間設(shè)置有射束造型的光學元件4，由光源2產(chǎn)生的輻射與該光學元件相互作用，輻射 然后擊中部分透射的反射鏡3。部分透射的反射鏡3以涂層的方式涂覆在射束造型的光學元件4的輻射出射面4a 上。輻射出射面4a與可以由金屬層、氧化金屬層或者交替折射系數(shù)的介電層順序組成的部 分透射的反射鏡3之間最好沒有其他層。涂層例如可以蒸鍍或者濺射到輻射出射面4a上。輻射出射面4a凸面拱起，這樣最好使穿過的輻射校準。通過將部分透射的反射鏡 3涂覆在輻射出射面4a上，該反射鏡同樣具有凸面的曲率。如圖1所示，與輻射出射面4a相對的輻射入射面4b則相反可以凹面彎曲。這樣 提高向射束造型的光學元件4內(nèi)的輻射輸入耦合。射束造型的光學元件4在靠近光源2的面上具有隔離件4c，其高度這樣選擇，使 光源2與射束造型的光學元件4具有適當?shù)木嚯x。隔離件4c同時作為射束造型的光學元 件4的固定件使用。因為隔離件4c插入支架5內(nèi)，從而隔離件4c處于支架5的平面支承 面5a和5b上并設(shè)置在支架5從支承面5a和5b的平面伸出的側(cè)面6a和6b內(nèi)部。支架5具有包括支承面5a和至少一個側(cè)面6a的第一分支架以及包括支承面5b 和至少一個側(cè)面6b的第二分支架。兩個分支架之間存在間隙7。兩個分支架通過支架5內(nèi) 的襯里8保持在一起。兩個分支架最好由導(dǎo)電材料形成，從而通過第一分支架形成光源2的第一電觸點 并通過第二分支架形成光源2的第二電觸點。襯里8優(yōu)選地包含電絕緣材料，從而第一分 支架相對于第二分支架電絕緣。光源2具有發(fā)射輻射的半導(dǎo)體芯片和設(shè)置在半導(dǎo)體芯片上的轉(zhuǎn)換元件。特別是半 導(dǎo)體芯片發(fā)射短波可見光譜范圍內(nèi)的輻射如藍光。轉(zhuǎn)換元件此外將一部分輻射轉(zhuǎn)換成黃 光，從而發(fā)光單元總體上發(fā)射白光。優(yōu)選地，芯片表面上的通過轉(zhuǎn)換元件帶來的黃顏色可由部分透射的反射鏡3遮 住，從而第二半空間內(nèi)的觀察者未覺察這些顏色。但部分透射的反射鏡3不阻止光源2的 藍光和黃光進入第二半空間內(nèi)。因此第二半空間由混合色的總輻射照明。借助射束造型的光學元件4可以實現(xiàn)特別適用于照亮有限范圍的發(fā)光特性曲線。
6例如有限范圍可以是第二半空間內(nèi)觀察者的臉。在圖1所示發(fā)光單元1應(yīng)用于光學記錄裝置中的情況下，光源2優(yōu)選地是足夠照 亮觀察者臉的閃光燈。部分透射的反射鏡3使觀察者進行自拍變得容易。如果觀察者看到其鏡像，那么 他處于攝像機鏡頭的拍攝范圍內(nèi)并因此可以確定拍攝相應(yīng)的照片。發(fā)光單元1通過一體化的光源2和一體化的反射鏡3而節(jié)省位置地構(gòu)成。圖2所示發(fā)光單元1的第二實施例類似于第一實施例構(gòu)成。在這里射束造型的光 學元件4也借助插入支架5內(nèi)的隔離件4c固定在支架5上。光源2設(shè)置在支架5上并處 于襯里8的用于光源2的開口內(nèi)。但與第一實施例的區(qū)別在于，部分透射的反射鏡3不是沿主發(fā)射方向H設(shè)置在射 束造型的光學元件4的下游，而是沿主發(fā)射方向H處于射束造型的光學元件4的上游。特別是部分透射的反射鏡3涂覆在射束造型的光學元件4的輻射入射面4b上。這 種設(shè)置的優(yōu)點是，部分透射的反射鏡3不受例如像劃痕這種外界降低反射的影響。輻射入射面4b凹面彎曲，從而從第二半空間擊中部分透射的反射鏡3的外部輻射 引起與第一實施例中相同的反射作用，即凸面反射鏡的反射作用。為降低輻射損耗，優(yōu)選地在光源2與輻射入射面4b之間設(shè)置與折射率匹配的材料 (圖2中未標注)。特別是與折射率匹配的材料填滿射束造型的光學元件4與支架5之間 的空腔。圖3示出從外部觀察依據(jù)第一或者第二實施例的發(fā)光單元1。射束造型的光學元 件4可以如圖所示形成發(fā)光單元1的外殼蓋并且支架5形成外殼底。在這種情況下，隔離件 4c作為在所有四面封閉光源2的側(cè)壁使用。隔離件4c可以在所有四面上具有里面嵌入有 側(cè)面6a、6b的凹處。所介紹的設(shè)置優(yōu)選地防止射束造型的光學元件4相對于支架5滑脫。圖4示出具有上述類型發(fā)光單元1的光學記錄裝置的一部分。光學記錄裝置具有 第一壁10和第二壁11，其中，第一壁10內(nèi)具有用于發(fā)光單元1的空隙9。發(fā)光單元1這樣 設(shè)置，使得射束造型的光學元件4伸入空隙9內(nèi)。為控制輻射強度，空隙可以作為反射器構(gòu)成，也就是說，限制空隙的面向射束造型 的光學元件4的至少一個側(cè)壁具有比較高的反射能力。發(fā)光單元1的導(dǎo)電連接通過與發(fā)光單元1的支架5導(dǎo)電連接的第二壁11進行。負 責導(dǎo)電連接的是最好為彈簧件的接觸件12。彈簧件的優(yōu)點是，可以為第一與第二壁10、11 之間的不同距離使用相同的接觸件12。如果接觸件12具有較小的直徑，那么通過接觸件12進行相當小的熱輸出。附加 的冷卻優(yōu)選地可以通過導(dǎo)熱的側(cè)面6a、6b進行。圖5示出光學記錄裝置13，其可與圖4所示那樣構(gòu)成。例如光學記錄裝置13是移 動電話。在第一壁10上除了發(fā)光單元1外還有攝像機鏡頭14。具有一體化光源和一體化部分透射反射鏡的發(fā)光單元1滿足兩種功能。一方面通 過特別是閃光燈的發(fā)光單元1可以足夠照亮處于攝像機鏡頭14前面并變暗的物體/自我。 另一方面，自我為進行自拍可以借助發(fā)光單元1來準確定位。
0073]圖6示出傳統(tǒng)的移動電話13，其相反為兩種功能具有單獨的元件，一個光源2和一 個反射鏡15。
正如從圖5和6所看到的那樣，發(fā)光單元1比較節(jié)省位置。此外，發(fā)光單元1內(nèi)所 包含的部分透射的反射鏡遮住光源，從而覆蓋光源可能造成干擾的顏色。本發(fā)明并不受限于借助實施例所做的說明。確切的說，本發(fā)明包括任何新的特征 以及任何特征的組合，特別是特征的任何組合均包含在權(quán)利要求內(nèi)，即使該特征或者該組 合本身在權(quán)利要求或者實施例中并未明確介紹。
權(quán)利要求
一種用于光學記錄裝置(13)的發(fā)光單元，具有用于產(chǎn)生輻射的光源(2)和沿主發(fā)射方向(H)設(shè)置在光源(2)下游的部分反射的元件，所述部分反射的元件將空間分成靠近光源(2)的第一半空間和遠離光源(2)的第二半空間，其中，所述部分反射的元件至少部分發(fā)射從第一半空間由光源(2)而來的輻射并至少部分反射從第二半空間由相反方向而來的外部輻射。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光單元(1)，其中，所述部分反射的元件為部分透射的反射鏡⑶。
3.如權(quán)利要求2所述的發(fā)光單元(1)，其中，所述部分透射的反射鏡(3)含有金屬或金 屬化合物，由金屬或金屬化合物組成或者是二色性反射鏡。
4.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光單元(1)，其中，所述部分反射的元件由多個光學結(jié)構(gòu)元件 組成。
5.如權(quán)利要求4所述的發(fā)光單元(1)，其中，所述光學結(jié)構(gòu)元件為凹透鏡或者凸透鏡。
6.如前述權(quán)利要求之一所述的發(fā)光單元(1)，其中，所述發(fā)光單元具有射束造型的光 學元件(4)，所述射束造型的光學元件(4)具有輻射出射面(4a)和輻射入射面(4b)。
7.如權(quán)利要求6所述的發(fā)光單元(1)，其中，所述射束造型的光學元件(4)的輻射出射 面(4a)凸面拱起或者平面構(gòu)成。
8.如權(quán)利要求7所述的發(fā)光單元(1)，其中，所述部分反射的元件設(shè)置在射束造型的光 學元件(4)的輻射出射面(4a)上并具有與輻射出射面(4a)相應(yīng)的曲率。
9.如權(quán)利要求6至8之一在引用權(quán)利要求2或3時所述的發(fā)光單元(1)，其中，所述部 分透射的反射鏡(3)為涂覆在輻射出射面(4a)上的涂層或者單獨設(shè)置在輻射出射面(4a) 后面的元件。
10.如權(quán)利要求6至9之一所述的發(fā)光單元(1)，其中，所述光學元件(4)在輻射入射 側(cè)上作為凸透鏡或者凹透鏡、菲涅耳透鏡、全內(nèi)反射TIR透鏡或者單個透鏡的設(shè)置構(gòu)成。
11.如權(quán)利要求6或7所述的發(fā)光單元(1)，其中，所述部分反射的元件設(shè)置在射束造 型的光學元件(4)的輻射入射面(4b)上。
12.如權(quán)利要求11所述的發(fā)光單元(1)，其中，所述輻射入射面(4b)凹面拱起并且所 述部分反射的元件具有與輻射入射面(4b)相應(yīng)的曲率。
13.如權(quán)利要求11或12在引用權(quán)利要求2或3時所述的發(fā)光單元(1)，其中，所述部 分透射的反射鏡(3)為涂覆在射束造型的光學元件(4)的輻射入射面(4b)上的涂層。
14.一種光學記錄裝置(13)，具有如前述權(quán)利要求之一所述的發(fā)光單元(1)，并且具有 攝像機鏡頭(14)，其中，所述發(fā)光單元(1)設(shè)置在所述攝像機鏡頭(14)旁邊。
全文摘要
本申請介紹一種用于光學記錄裝置(13)的發(fā)光單元(1)，該發(fā)光單元具有用于產(chǎn)生輻射的光源(2)和沿主發(fā)射方向(H)設(shè)置在光源(2)下游的部分反射的元件，所述元件將空間分成靠近光源(2)的第一半空間和遠離光源(2)的第二半空間，其中，部分反射的元件至少部分發(fā)射從第一半空間由光源(2)而來的輻射并至少部分反射從第二半空間由相反方向而來的外部輻射。
文檔編號F21K99/00GK101965479SQ200980108232
公開日2011年2月2日 申請日期2009年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月25日
發(fā)明者斯特凡·格魯伯, 約爾格·埃里希·索格 申請人:奧斯蘭姆奧普托半導(dǎo)體有限責任公司