專利名稱：側(cè)面發(fā)出輻射的器件和用于如此器件的透鏡的制作方法
該專利申請(qǐng)享有2004年9月8日的德國(guó)專利申請(qǐng)DE102004043516.2和2004年9月8日的美國(guó)專利申請(qǐng)US 60/607,904的優(yōu)先權(quán)，因此其公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用而被明顯包含在本專利申請(qǐng)中。
本發(fā)明涉及一個(gè)側(cè)面發(fā)出輻射的器件，其具有一個(gè)其光軸垂直于該器件的安裝面的輻射源和一個(gè)布置在輻射源后面的光學(xué)設(shè)備，該設(shè)備把輻射源的耦合進(jìn)入該設(shè)備中的電磁輻射轉(zhuǎn)向側(cè)面。此外本發(fā)明涉及一個(gè)用于如此器件的、單獨(dú)制造的透鏡。
這里，安裝面是該器件的這個(gè)外表面，其在器件安裝在一個(gè)支架、例如安裝在一個(gè)電子印刷線路板上的位置時(shí)面對(duì)支架。
例如從出版文獻(xiàn)US 6,679,621 B2、US 6,607,286 B2和US 6,598,998B2中已知如此器件和相應(yīng)種類的透鏡。其中描述的器件和透鏡一方面具有一個(gè)相對(duì)較高的結(jié)構(gòu)高度并且另一方面僅僅以技術(shù)復(fù)雜的工具制造。
因此本發(fā)明的任務(wù)是，提供一種開(kāi)始提到形式的器件，其具有盡可能低的結(jié)構(gòu)高度并且以較低的技術(shù)費(fèi)用制造。
通過(guò)具有權(quán)利要求1特征的器件并且通過(guò)具有權(quán)利要求4特征的透鏡解決該任務(wù)。
在從屬權(quán)利要求中給出該器件和透鏡的有益改進(jìn)和實(shí)施形式。
特別通過(guò)開(kāi)始提到形式的器件解決該任務(wù)，在該器件中光學(xué)設(shè)備具有一個(gè)在截面上呈V形的、在旋轉(zhuǎn)對(duì)稱情況下呈喇叭口形狀地形成的反射表面和一個(gè)圍繞該反射表面并且從外面看上去呈凸起形成的折射表面，其中該折射表面布置在反射表面和一個(gè)面對(duì)輻射源的底面之間。對(duì)此如此布置并形成該底面，即通過(guò)該底面輻射源的電磁輻射耦合進(jìn)入光學(xué)設(shè)備，并且如此布置并形成反射表面，即耦合進(jìn)入的輻射錐體的中央第一部分從這里轉(zhuǎn)向折射表面。最后如此布置并形成折射表面，即不僅來(lái)自反射表面的輻射而且直接來(lái)自輻射源的輻射在同時(shí)射束聚焦的情況下通過(guò)該折射表面以盡可能大的角度與輻射源的光軸呈傾斜地耦合出去。
根據(jù)本發(fā)明凸起彎曲的折射表面“處理”兩種光束，也就是說(shuō)不僅有來(lái)源于反射表面的光束，而且還有直接來(lái)源于輻射源的光束，也就是說(shuō)不用在中間有目的地偏轉(zhuǎn)到光學(xué)設(shè)備上。這兩個(gè)光束在凸起的折射表面上的入射區(qū)域按照重點(diǎn)而被彼此分開(kāi)。從反射表面轉(zhuǎn)向的光束入射到折射表面的與底面相鄰的區(qū)域并且由該區(qū)域折射并聚焦。直接來(lái)源于輻射源的光束入射到折射表面的與反射表面相鄰的區(qū)域并且由該區(qū)域折射并聚焦。
凸起折射表面的與底面相鄰的區(qū)域和與反射表面相鄰的區(qū)域在剖面上分別具有相對(duì)較大曲率半徑的彎曲并且在這兩個(gè)區(qū)域之間的過(guò)渡區(qū)域具有與此相比較小的曲率半徑。
在該器件或者透鏡的一個(gè)有益設(shè)計(jì)方案中，在反射表面和折射表面之間的過(guò)渡區(qū)域存在一個(gè)對(duì)輻射源遮蔽的、光學(xué)設(shè)備或透鏡的表面區(qū)域。特別優(yōu)選該遮蔽區(qū)域主要是反射表面過(guò)渡到折射表面的區(qū)域。該遮蔽區(qū)域可以實(shí)施為獨(dú)立的、由這兩個(gè)相鄰表面(反射表面和折射表面)倒角的面或以順暢的過(guò)渡實(shí)施為這兩個(gè)相鄰表面之一的組成部分。通過(guò)遮蔽可以有益地降低逆反射。
本發(fā)明的光學(xué)設(shè)備/透鏡在其形狀上近似一個(gè)以與輻射源的光軸＞0°的角向外傾斜的、具有反射背面的折射凸透鏡，該反射背面使在通過(guò)底面進(jìn)入之后沒(méi)有直接對(duì)準(zhǔn)透鏡折射表面的、輻射源的輻射轉(zhuǎn)向折射表面的側(cè)面，并且在那里在同時(shí)聚焦的情況下耦合輸出。為此設(shè)置一個(gè)第一折射透鏡區(qū)域。
直接從輻射源射到獨(dú)立于第一折射透鏡區(qū)域的第二折射透鏡區(qū)域的輻射從后者在同時(shí)聚焦的情況下直接轉(zhuǎn)向器件的側(cè)面。折射表面可以對(duì)稱或非對(duì)稱形成。其可以形成為任意形狀透鏡。
為了借助于壓鑄或注塑制造透鏡，有益地可以應(yīng)用一種技術(shù)簡(jiǎn)單的工具，其特別不需要技術(shù)復(fù)雜的滑閥。
可以單獨(dú)制造透鏡并且作為瞄準(zhǔn)光學(xué)系統(tǒng)裝配在器件外殼上，可以帶有折射指數(shù)匹配或不帶有折射指數(shù)匹配。可是其例如也可以直接澆鑄在發(fā)光二極管芯片上。底面當(dāng)然不是真實(shí)的表面而僅僅是一個(gè)想象的面。
根據(jù)本發(fā)明的器件可以有益地用于側(cè)面發(fā)射頂部輻射體的輻射、用于把頂部輻射體的輻射從側(cè)面耦合輸入到光導(dǎo)體、針對(duì)信號(hào)光源而用于對(duì)顯示、符號(hào)和LCD顯示器進(jìn)行大面積的背后照明、用于反射器的均勻照明和周圍環(huán)境照明。本發(fā)明的光學(xué)設(shè)備以匹配的形式可以集成在光導(dǎo)中。
從在下面結(jié)合附圖
詳細(xì)闡述的實(shí)施例中得出該器件和透鏡的另外優(yōu)點(diǎn)、優(yōu)選實(shí)施形式和改進(jìn)。
附圖指出了本發(fā)明器件的透鏡的實(shí)施例的示意剖面圖。
根據(jù)該實(shí)施例的透鏡1是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的，具有一個(gè)從該透鏡的正面、向該透鏡內(nèi)呈喇叭口形狀形成的反射表面2和一個(gè)從外部看上去呈凸起形成的折射表面3，其在透鏡的反射表面2和底面4之間延伸并且使二者彼此連接。如此布置并形成底面4，即通過(guò)該底面把從透鏡內(nèi)部看上去在底面4后面布置的輻射源5、例如LED器件的電磁輻射耦合進(jìn)入該透鏡1。
如此布置并形成反射表面2，即耦合進(jìn)入的輻射的中央第一部分從這里轉(zhuǎn)向與底面4相鄰的、折射表面3的第一透鏡區(qū)域32。如此布置并呈凸起形成折射表面3，即不僅來(lái)自反射表面2的輻射而且直接來(lái)自輻射源5并且射到與反射表面2相鄰的、折射表面3的第二透鏡區(qū)域33上的輻射在同時(shí)射束聚焦的情況下通過(guò)該折射表面從輻射源5的光軸6的側(cè)面耦合出去。在剖面圖上第一透鏡區(qū)域32和第二透鏡區(qū)域33彎曲相對(duì)較小，相反連接這兩個(gè)透鏡區(qū)域32、33的過(guò)渡區(qū)域彎曲較大。
呈V形形成的反射表面是如此S形彎曲的，即與光軸6相鄰的第一子區(qū)域21從外部看上去凸起彎曲，與折射表面3相鄰的第二子區(qū)域22從外部看上去如此凹形彎曲，即折射表面3的正面邊緣區(qū)域31被遮蔽了輻射源5的直接輻射。反射表面2的凸起部分已經(jīng)導(dǎo)致射到該面上的、輻射源的輻射初次聚焦。
根據(jù)該實(shí)施例的如此透鏡可以獨(dú)立制造并且例如可以裝配在一個(gè)獨(dú)立制造的、可表面安裝的Toplooker-LED器件上。這例如可以借助于粘結(jié)劑實(shí)現(xiàn)，其折射率最好在芯片封裝材料的折射率和透鏡材料折射率之間。此外在透鏡上和在器件外殼上可以設(shè)置一個(gè)用于校準(zhǔn)透鏡裝配的校準(zhǔn)元件。
例如在WO 02/84749 A2中描述過(guò)Toplooker-LED器件的適當(dāng)實(shí)施例，在該LED器件上可以裝配根據(jù)該實(shí)施例的透鏡，因此就這方而言其公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用而被納入到本申請(qǐng)中。
根據(jù)實(shí)施例的描述不限制本發(fā)明。更確切地說(shuō)本發(fā)明包含每一個(gè)新特征以及這些特征的組合，這尤其包含權(quán)利要求中的特征的每一個(gè)組合，即使在權(quán)利要求或?qū)嵤├袥](méi)有明確給出這些特征或組合本身。
權(quán)利要求
1.側(cè)面發(fā)出輻射的器件，具有一個(gè)輻射源，該輻射源的光軸垂直于器件的安裝面延伸，并且具有一個(gè)在輻射源后面布置的光學(xué)設(shè)備，其中-光學(xué)設(shè)備具有一個(gè)在截面上呈V形形成的反射表面和一個(gè)從外部看上去呈凸起形成的折射表面，所述折射表面布置在反射表面和面對(duì)輻射源的底面之間，-如此布置并形成底面，即通過(guò)該底面輻射源的電磁輻射耦合進(jìn)入該光學(xué)設(shè)備，-如此布置并形成反射表面，即耦合進(jìn)入的輻射的中央第一部分從這里轉(zhuǎn)向折射表面，-如此布置并形成折射表面，即不僅來(lái)自反射表面的輻射而且直接來(lái)自輻射源的輻射在同時(shí)射束聚焦的情況下通過(guò)該折射表面從輻射源的光軸的側(cè)面耦合出去。
2.按照權(quán)利要求1的器件，在該器件中至少如此S形地彎曲呈V形形成的反射表面的邊，即與光軸相鄰的部分從輻射源的角度來(lái)看呈凹形彎曲并且與折射表面相鄰的部分從輻射源的角度來(lái)看呈凸起彎曲，如此使得折射表面的正面邊緣區(qū)域被遮蔽了輻射源的直接輻射。
3.按照權(quán)利要求1或2的器件，在該器件中光學(xué)設(shè)備圍繞輻射源的光軸旋轉(zhuǎn)對(duì)稱地形成。
4.用于側(cè)面發(fā)出輻射的器件的透鏡，該器件具有一個(gè)輻射源，其光軸垂直于器件的安裝面延伸，該透鏡具有-一個(gè)在截面上呈V形形成的反射表面和一個(gè)從外部看上去呈凸起形成的折射表面，其布置在透鏡的反射表面和底面之間，--如此布置并形成底面，即通過(guò)該底面輻射源的電磁輻射耦合進(jìn)入該透鏡，-如此布置并形成反射表面，即耦合進(jìn)入的輻射的中央第一部分從這里轉(zhuǎn)向折射表面，以及-如此布置并形成折射表面，即不僅來(lái)自反射表面的輻射而且直接來(lái)自輻射源的輻射在同時(shí)射束聚焦的情況下通過(guò)該折射表面從輻射源的光軸的側(cè)面耦合出去。
5.按照權(quán)利要求4的透鏡，在該透鏡中至少如此S形地彎曲呈V形形成的反射表面的邊，即與光軸相鄰的部分從外部看上去凸起彎曲并且與折射表面相鄰的部分從外部看上去凹形彎曲，如此使得折射表面的正面邊緣區(qū)域被遮蔽了輻射源的直接輻射。
6.按照權(quán)利要求4或5的透鏡，其圍繞設(shè)置的輻射源的光軸旋轉(zhuǎn)對(duì)稱地形成。
全文摘要
提供一種側(cè)面發(fā)出輻射的器件，具有一個(gè)輻射源，其光軸垂直于器件的安裝面延伸，并且具有一個(gè)在輻射源后面布置的光學(xué)設(shè)備，其中光學(xué)設(shè)備具有一個(gè)在截面上呈V形形成的反射表面和一個(gè)從外部看上去呈凸起形成的折射表面，其布置在反射表面和面對(duì)輻射源的底面之間，如此布置并形成底面，即通過(guò)該底面輻射源的電磁輻射耦合進(jìn)入該光學(xué)設(shè)備，如此布置并形成反射表面，即耦合進(jìn)入的輻射的中央第一部分從這里轉(zhuǎn)向折射表面，如此布置并形成折射表面，即不僅來(lái)自反射表面的輻射而且直接來(lái)自輻射源的輻射在同時(shí)射束聚焦的情況下通過(guò)該折射表面從輻射源的光軸的側(cè)面耦合出去。
文檔編號(hào)H01L33/00GK101014894SQ200580030102
公開(kāi)日2007年8月8日 申請(qǐng)日期2005年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月8日
發(fā)明者M·萬(wàn)寧格 申請(qǐng)人:奧斯蘭姆奧普托半導(dǎo)體有限責(zé)任公司