專利名稱：具有至少一個(gè)光學(xué)元件的保持框架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種保持框架，其具有固定在其上的至少一個(gè)光學(xué)元件。本發(fā)明還一 種用于將光學(xué)元件裝配在保持框架上的方法以及一種具有保持框架的照明裝置，尤其是汽 車(chē)前照燈。
背景技術(shù)：
US 2005/0128762A1說(shuō)明了一種照明裝置，其包括透鏡支座和玻璃透鏡，所述玻璃 透鏡為此構(gòu)成為設(shè)置在光源前，其中透鏡(借助于光折射成像的光學(xué)元件)與透鏡支座裝 配，所述透鏡支座安裝在光源處，其中支座由塑料材料制造，其中透鏡具有背面，所述背面 為此構(gòu)成為朝向光源的方向；光學(xué)的正面和周緣，所述周緣將背面和正面相互連接，其中透 鏡支座在邊緣處與透鏡接合，其中燈的特征在于，支座借助于壓力注塑包封固定在透鏡上， 其中組成支座的材料至少部分地圍繞透鏡的邊緣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種用于保持光學(xué)元件，尤其是用于照明裝置的光學(xué)元件 的另外的可能性，尤其是在進(jìn)一步減少待容納的光學(xué)元件的負(fù)載的情況下。該目的借助于如相應(yīng)的獨(dú)立權(quán)利要求的保持框架、用于產(chǎn)生由保持框架和固定在 其上的光學(xué)元件組成的系統(tǒng)的方法、以及照明裝置，尤其是汽車(chē)前照燈，得以實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選的 實(shí)施方式尤其可從從屬權(quán)利要求中獲悉。保持框架配備有借助于注塑法固定在其上的至少一個(gè)光學(xué)元件，其中至少一個(gè)光 學(xué)元件構(gòu)成為至少借助于內(nèi)部的全反射和/或衍射來(lái)形成射束。具有至少內(nèi)部的全反射和 /或衍射的光學(xué)元件理解為如下光學(xué)元件，其射束導(dǎo)向以內(nèi)部的全反射和/或衍射為基礎(chǔ)， 但是附加地也還能夠以折射為基礎(chǔ)。特別優(yōu)選的是，至少一個(gè)光學(xué)元件具有CPC(混合拋物面聚光器)式的區(qū)域、 CEC(混合橢球面聚光器)式的區(qū)域和/或CHC(混合雙曲面聚光器)式的區(qū)域。尤其能夠 使用CPC式的聚光器，其中因此聚光器指的是，其反射側(cè)壁至少部分地和/或至少最大程度 地具有混合拋物面聚光器(“compound parabolic concentrator”，CPC)。例如也能夠使 用混合橢球面聚光器(“compound elliptic concentrator”，CEC)和/或混合雙曲面聚光 器("compound hyperbolic concentrator，，，CHC)。自由形狀聚光器的使用是尤其優(yōu)選的。尤其是在作為初級(jí)光學(xué)裝置使用時(shí)，聚光 器最好能夠用于將來(lái)自光源的光投射到次級(jí)光學(xué)裝置，并且在此調(diào)整光分布圖案，例如產(chǎn) 生亮暗邊界。但是可替代或可附加地也能夠優(yōu)選的是，光學(xué)元件具有截棱錐式的區(qū)域或截錐式 的區(qū)域。為了機(jī)械溫和地與保持框架固定，光學(xué)元件最好具有至少兩個(gè)突起，尤其是設(shè)置 在側(cè)面的突起。優(yōu)選的是，設(shè)有正好兩個(gè)在相對(duì)的位置上的突起。為了減少機(jī)械負(fù)載和/或熱負(fù)載的傳遞，尤其優(yōu)選的是，突起設(shè)置在光學(xué)元件的圓周的僅一個(gè)較少的部分上。尤其優(yōu)選的是，突起借助于邊緣的，尤其是狹長(zhǎng)的隆起保持在保持框架上。保持框架尤其優(yōu)選的是，所述保持框架由塑料組成，尤其是熱塑性塑料，特別是 PPS (稱為“聚苯硫醚”，也稱為“Poly (thio-p-phenylene) ”)，尤其是線性的PPS。PPS的良 好的機(jī)械特性在溫度遠(yuǎn)高于200°C的情況下也保持不變，使得可能的是，根據(jù)負(fù)載可持續(xù)使 用至M0°C。在直至270°C的溫度的情況下也可短時(shí)間地經(jīng)受負(fù)載。此外，抵抗幾乎所有溶 劑、許多酸和堿液以及有條件地抵抗空氣氧的化學(xué)穩(wěn)定性在高溫下也是突出的。此外，PPS 除了少量的吸水性外，還具有良好的尺寸穩(wěn)定性和固有的耐火性。其具有突出的電絕緣特 性，對(duì)于大多數(shù)液體和氣體而言是極其不滲透的，其在較高的溫度下也僅具有低的蠕變傾 向，并且基于其良好的流動(dòng)能力也適合于長(zhǎng)的、狹長(zhǎng)的成型件和復(fù)雜的模具幾何形狀。與網(wǎng) 狀的PPS相反，線性的PPS能夠通過(guò)在加工方法上的寬譜成型為構(gòu)件。為了特別有效的減少散射光，保持框架優(yōu)選的是，在所述保持框架中，壁的設(shè)計(jì)為 朝向光學(xué)元件的內(nèi)側(cè)具有吸收光的表面結(jié)構(gòu)。為此，例如能夠使壁粗糙，并且/或者能夠用吸收光的層將壁涂層。此外，為了有效地且在各個(gè)面減少散射光，保持框架優(yōu)選的是，所述保持框架具有 用于在側(cè)面圍繞光學(xué)元件的封閉環(huán)繞的壁。一種用于產(chǎn)生由保持框架和固定在其上的光學(xué)元件組成的系統(tǒng)的方法至少具有 保持框架的注塑的步驟，其中光學(xué)元件只是在多個(gè)緊固突起上模制于保持框架，尤其是借 助于邊緣的隆起。然后在另一個(gè)步驟中，保持框架直接地活通過(guò)其它機(jī)構(gòu)，例如電路載體、冷卻體或 基板，與光源連接。一種照明裝置配備有這樣的保持框架，并且具有至少一個(gè)半導(dǎo)體光源，尤其是發(fā) 光二極管，光學(xué)元件設(shè)置在所述發(fā)光二極管之后，尤其是作為初級(jí)光學(xué)裝置。光學(xué)元件能夠由玻璃或透明的塑料組成，最好是由硅樹(shù)脂組成。


在下面借助于實(shí)施例以圖解的方式詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。在此，為了更清楚，相同的 或相同作用的元件設(shè)置有相同的附圖標(biāo)記。圖1示出根據(jù)用于光學(xué)元件的框架的從上面觀察到的傾斜的分解圖，所述框架具 有待保持在其中且與其分開(kāi)的光學(xué)元件；圖2示出圖1中的具有與框架固定的光學(xué)元件的系統(tǒng)的從上面觀察到的斜視圖；圖3示出具有如圖2的系統(tǒng)的照明裝置的側(cè)截面圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出具有保持框架2和固定在框架上的光學(xué)元件3的光學(xué)系統(tǒng)1的分解圖。 光學(xué)系統(tǒng)1典型地設(shè)置在一個(gè)或多個(gè)光源之后，并且用于由光源放射出的光線的至少一部 分的射束導(dǎo)向。光學(xué)系統(tǒng)1例如能夠用作例如前照燈的汽車(chē)照明器的部件。保持框架2具有在頂部和在底部開(kāi)口的空心的基體4，所述基體借助于封閉環(huán)繞 的具有基本上橢圓形的連續(xù)輪廓的厚壁5形成?；w4的因此形成的內(nèi)部空腔6用于容納光學(xué)元件3。為此，基體4在其頂部的邊緣7上具有兩個(gè)為彼此相對(duì)的凹口 8形式的容納區(qū) 域。在基體4的底部區(qū)域內(nèi)存在用于將保持框架2固定在未示出的照明器上的四個(gè)突起的 連接板9、10。為了引導(dǎo)保持框架2，彼此斜對(duì)的兩個(gè)連接板9具有垂直豎立的導(dǎo)向銷11，所 述導(dǎo)向銷的底部部分用于定位保持框架2，并且所述導(dǎo)向銷的頂部部分用于定位次級(jí)光學(xué) 裝置。另外兩個(gè)連接板10具有用于穿過(guò)緊固螺釘?shù)呢炌?2。保持框架2由線形的PPS制造。PPS被涂黑，以便將保持框架2上的光反射減少到 最低程度。因此能夠抑制照射到保持框架2上的不希望的散射光。為了進(jìn)一步抑制在保持 框架2上的光反射，使基體4的內(nèi)側(cè)13或基體的壁5變粗糙。在側(cè)面從保持框架2中溢出 的散射光也通過(guò)壁5的封閉環(huán)繞的構(gòu)造被抑制。光學(xué)元件3構(gòu)成為具有非對(duì)稱截棱錐形的基體14的且由玻璃組成的內(nèi)部全反射 ("total internal reflection", TIR)光學(xué)裝置。這樣構(gòu)成的初級(jí)光學(xué)裝置允許有效地 減少光的發(fā)散，從而尤其能夠達(dá)到具有足夠的亮度和明確限定的放射特征的前照燈。為了固定在保持框架2上，光學(xué)元件3具有帶有兩個(gè)側(cè)面的連接板狀的突起15的 相應(yīng)的緊固區(qū)域。突起15基本上具有緊固功能，并且僅具有對(duì)光學(xué)元件3的光學(xué)性質(zhì)的可 忽略的影響。僅在突起15上固定的優(yōu)點(diǎn)也在于，然后可良好地限定亮暗邊界。因此，光學(xué) 元件3僅通過(guò)突起15固定在保持框架2上，而其余的表面是自由的。由于突起15占據(jù)光 學(xué)元件3的在周向上的少許部分(即僅設(shè)置在頂部邊緣的狹長(zhǎng)的一側(cè)上)，所以突起的能夠 通過(guò)裝配引起的機(jī)械負(fù)載僅略微對(duì)光學(xué)元件3的其余的體積產(chǎn)生影響，因?yàn)樵谶@里通過(guò)自 由的表面能夠至少部分地消除在材料方面的扭曲變形。突起15被利用得越少并且相對(duì)緊 固區(qū)域越小，該“負(fù)載溫和性”(Belastungsgutmuetigkeit)越明顯。可考慮，光學(xué)系統(tǒng)1通過(guò)保持框架2的注塑制造，因此保持框架2和光學(xué)元件3根 據(jù)規(guī)定不分開(kāi)地存在。圖2示出具有保持框架2和與其相互連接的光學(xué)元件3的光學(xué)系統(tǒng)1。這通過(guò)保 持框架2在光學(xué)元件3上的注塑實(shí)現(xiàn)。因?yàn)镮lR元件3在頂側(cè)與保持框架2的頂部邊緣7 基本上齊平地封閉，所以邊緣的隆起19直接安置在光學(xué)IlR元件3的突起15的上方，并且 使光學(xué)元件3保持在保持框架2上。與例如借助于環(huán)形的緊固邊緣完全環(huán)繞地固定相比，通過(guò)在邊緣側(cè)僅局部地存在 的突起15，首先獲得的優(yōu)點(diǎn)是，光學(xué)元件的熱負(fù)載低得多，并且其次可簡(jiǎn)單地注塑連接。這 通過(guò)只是狹長(zhǎng)的隆起19輔助。因此可以甚至使用由硅樹(shù)脂制成的光學(xué)元件。光學(xué)元件3的除了突起15以外的表面不與保持框架2接觸。在沿著內(nèi)部空腔6 從上面或下面觀察時(shí)，在光學(xué)元件3和保持框架2之間保留有環(huán)繞至突起15的自由空間。 因此，光學(xué)元件2不封閉內(nèi)部空腔6。由于該“松散”的構(gòu)造，允許各式各樣地成形的光學(xué)元 件(聚光器、透鏡、衍射光柵等)插入相同的保持框架2內(nèi)。圖3示出具有根據(jù)圖2的系統(tǒng)的照明裝置的橫截面圖。該視圖示出，光學(xué)元件 3 (IlR聚光器)非對(duì)稱的構(gòu)成。因此兩個(gè)側(cè)壁20不同地傾斜，其中但是其本身沿著底部的 光入射面21和頂部的光出射面22之間的直接連接線基本上筆直地延伸。此外，在光學(xué)元 件3的截棱錐狀的區(qū)域上方連接有未擴(kuò)寬的延伸區(qū)域M，在所述延伸區(qū)域上也設(shè)置有側(cè)面 的連接板。隆起19將光學(xué)元件3固定在頂部的光出射面22的邊緣上。光學(xué)元件3沿著其 縱向延伸(平行于ζ軸)在側(cè)面完全地由保持框架17圍繞。從在光學(xué)元件3的較狹長(zhǎng)的一側(cè)上的在這里為示出的橫截面圖中可看出，光學(xué)元件2占滿內(nèi)部空腔6的不到三分之一， 但是幾乎在其總長(zhǎng)度上(沿著ζ方向)占滿該空腔。在工作時(shí)，來(lái)自發(fā)光二極管25的光饋入光學(xué)元件3的底部的光入射面21內(nèi)，如在 這里只是概略地畫(huà)出。在這里由安裝在共同的基板上的多個(gè)發(fā)白光的LED芯片構(gòu)成的發(fā)光 二極管25設(shè)置在底部的光入射面21附近，使得由其發(fā)出的光大部分射入底部的入射面內(nèi)， 并且僅少部分輻射到保持框架2的壁5的內(nèi)側(cè)13上。沒(méi)有光線由LED25直接輻射穿過(guò)在 光學(xué)元件3和壁5之間的自由的間隙。由于內(nèi)側(cè)13的吸收光的性質(zhì)，投射到其上的光線被 吸收。因此光線只是從光學(xué)元件3向外(在這里向上)發(fā)出。更準(zhǔn)確地說(shuō)，射入底部的光 入射面21內(nèi)的光通過(guò)光學(xué)元件3直至頂部的光出射面22，從那里再次放射；或者照射到光 學(xué)元件3的側(cè)壁20上的光束借助于內(nèi)部全反射(TIR)再次反射回光學(xué)元件3內(nèi)。因此獲 得具有少量輻射損失的希望的照明圖案。顯而易見(jiàn)，本發(fā)明不局限于所示實(shí)施例。因此，替代PPS，也能夠使用另一種最好是熱塑性的塑料。該塑料最好是透光的。光學(xué)元件的種類不受限制。替代具有基本上截棱錐狀的構(gòu)造的IlR聚光器，例如 也能夠使用基本上截錐狀的基本結(jié)構(gòu)。但是替代IlR聚光器，例如也能夠使用自由形狀的、CPC式的、CEC式的或CHC式的
聚光器。也可能的是，使用組合的聚光器/衍射光學(xué)裝置，例如通過(guò)在聚光器上安裝衍射 結(jié)構(gòu)。通常也能夠使用轉(zhuǎn)向棱鏡?？商娲氖牵绶颇鷰О宓难苌涞墓鈱W(xué)元件和/或衍射光柵尤其也能夠保持在 保持框架內(nèi)。為了形成射線，光學(xué)元件能夠具有微結(jié)構(gòu)表面，例如所謂的墊結(jié)構(gòu)。光學(xué)元件的緊固區(qū)域，尤其是緊固突起的數(shù)量不受限制。因此也能夠存在兩個(gè)以 上的緊固區(qū)域，或者僅單個(gè)緊固區(qū)域，例如具有部分地或完全地環(huán)繞的邊緣的容納區(qū)域。優(yōu)選的是，半導(dǎo)體光源包括至少一個(gè)發(fā)光二極管。光源例如能夠作為具有一個(gè)發(fā) 光二極管芯片或多個(gè)發(fā)光二極管芯片的LED模塊存在，或者作為發(fā)白光的各個(gè)(單個(gè))封 裝的LED ( "LED燈”)，例如變換LED。在存在多個(gè)發(fā)光二極管時(shí)，這些發(fā)光二極管例如能夠 發(fā)出同色(單色或多色)的和/或不同色的光。因此LED模塊可能具有多個(gè)單個(gè)LED芯 片(‘‘LED串”)，所述單個(gè)LED芯片能夠一起發(fā)出白色的混合光，例如以“冷白色”或“暖白 色”。為了產(chǎn)生白色的混合光，LED串優(yōu)選包括發(fā)光二極管，所述發(fā)光二極管在原色中以紅 (R)、綠(G)和藍(lán)⑶發(fā)光。在此，也能夠由多個(gè)LED同時(shí)產(chǎn)生單個(gè)或多個(gè)顏色；因此，RGB、 RRGB、RGGB、RGBB、RGGBB等的組合是可能的。但是，顏色組合不局限于R、G和B，而是也例如 能夠包括發(fā)白光的LED芯片。為了產(chǎn)生暖白色的色調(diào)，例如也能夠存在一個(gè)或多個(gè)琥珀色 的LED “amber”(A)。LED模塊也能夠具有多個(gè)白色的單個(gè)芯片，從而達(dá)到光通量的簡(jiǎn)單的 可標(biāo)度性。單個(gè)LED芯片和/或LED模塊能夠配備有用于射束導(dǎo)向的光學(xué)裝置，例如菲涅耳 透鏡、準(zhǔn)直光管等。在一個(gè)接觸件上能夠設(shè)置有多個(gè)相同的或不同的LED模塊替代，例如多 個(gè)不同類型的LED模塊設(shè)置在一個(gè)相同的基板上。替代或除了例如基于hGaN或AUnGaP 的無(wú)機(jī)發(fā)光二極管外，通常也可使用有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)。例如也能夠使用二極管激光
附圖標(biāo)記列表1光學(xué)系統(tǒng)2保持框架3光學(xué)元件4 基體5 壁6內(nèi)部空腔7頂部邊緣8 凹口9連接板10連接板11導(dǎo)向銷12貫通孔13壁的內(nèi)側(cè)14光學(xué)元件的基體15 突起19 隆起20 側(cè)壁21底部的光入射面22頂部的光出射面23光學(xué)元件的截棱錐狀的區(qū)域24延伸區(qū)域25發(fā)光二極管
權(quán)利要求
1.一種保持框架O)，具有借助于注塑法固定在其上的至少一個(gè)光學(xué)元件(3)，其中所 述至少一個(gè)光學(xué)元件(3)構(gòu)成為至少借助于內(nèi)部的全反射和/或衍射來(lái)形成射束。
2.如權(quán)利要求1所述的保持框架O)，其中所述光學(xué)元件C3)具有自由形狀聚光器式 的區(qū)域、混合拋物面聚光器式的區(qū)域、混合橢球面聚光器式的區(qū)域和/或混合雙曲面聚光 器式的區(qū)域。
3.如權(quán)利要求1或2所述的保持框架O)，其中所述光學(xué)元件C3)具有截棱錐式的區(qū) 域或截錐式的區(qū)域。
4.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的保持框架O)，其中為了與所述保持框架( 固定， 所述光學(xué)元件C3)具有至少兩個(gè)突起，尤其是設(shè)置在側(cè)面的突起(15)。
5.如權(quán)利要求4所述的保持框架O)，其中所述突起(15)借助于邊緣的隆起(19)保 持在保持框架(19)上。
6.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的保持框架O)，其具有用于在側(cè)面圍繞所述光學(xué)元 件(3)的封閉環(huán)繞的壁(5)。
7.如權(quán)利要求6所述的保持框架O)，其中所述壁(5)的設(shè)計(jì)為朝向所述光學(xué)元件(3) 的內(nèi)側(cè)(13)具有吸收光的表面結(jié)構(gòu)。
8.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的保持框架O)，所述保持框架O)由熱塑性塑料組 成，尤其是由聚苯硫醚組成。
9.一種具有如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的保持框架O)的照明裝置，尤其是汽車(chē)前照 燈模塊，具有至少一個(gè)半導(dǎo)體光源，尤其是發(fā)光二極管(25)，所述光學(xué)元件C3)設(shè)置在所述 發(fā)光二極管0 之后，尤其是作為初級(jí)光學(xué)裝置設(shè)置在所述發(fā)光二極管0 之后。
10.一種用于產(chǎn)生由保持框架( 和固定在其上的光學(xué)元件C3)組成的系統(tǒng)的方法，其 中所述方法至少具有如下步驟注塑所述保持框架O)，其中所述光學(xué)元件C3)只是在多個(gè)緊固突起(1 上模制于所 述保持框架O)，尤其是借助于邊緣的隆起(19)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種保持框架，其具有借助于注塑法固定在其上的至少一個(gè)光學(xué)元件，其中所述至少一個(gè)光學(xué)元件構(gòu)成為至少借助于內(nèi)部的全反射和/或衍射來(lái)形成射束。
文檔編號(hào)F21Y101/02GK102099622SQ200980128001
公開(kāi)日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2009年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月16日
發(fā)明者彼特·弗賴, 托馬斯·賴納斯, 拉爾夫·沃爾默 申請(qǐng)人:奧斯蘭姆有限公司