CN101965641A - 光电组件和光电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光电组件(1)，其中支座(3)上设置有多个发光二极管芯片(2)。发光二极管芯片(2)之上安装有用于定位光学元件(5)的透明装配顶盖(4)。为此在装配顶盖(4)的上面形成有构件(63)，光学元件(5)的互补构件可以配合到该构件(63)。本发明此外涉及一种包括装配顶盖(4)和光学元件(5)的光电装置(8)。这种光电装置(8)例如是汽车前照灯的组成部分。

Description

光电组件和光电装置
例如像汽车前照灯这种投影装置需要具有高光密度和良好确定的发光特性曲线的光源。通过使用发光二极管的复合体可以产生高的光密度。借助光学元件可以将光集束并导入所要求的空间区域。为取得所要求的发光特性曲线，需要光学元件尽可能精确地相对于发光二极管定位和安装。
文献DE 102004036157A1和DE 102005020908A1介绍了具有光学元件的光电组件。
本发明的目的在于，提供一种可以使光学元件尽可能简单定位的光电组件。
提供一种具有至少一个设置在支座上的发光二极管芯片的光电组件。
在一种优选的实施方式中，支座上设置多个发光二极管芯片。因此下面介绍一种具有多个发光二极管芯片的光电组件。但在此方面还包括一种仅具有一个发光二极管芯片的光电组件。
例如发光二极管芯片作为设置在印制电路板上的可表面安装的部件构成。
支座上在与发光二极管芯片相对的所要求位置上固定有装配顶盖。装配顶盖优选至少部分覆盖发光二极管芯片。
在一种实施方式中，装配顶盖至少在其透射区内透射可见光光谱范围的电磁辐射。在此方面，装配顶盖的区域称为透射区，通过其透射发光二极管芯片内产生的大部分光。大部分例如表示透射光的至少80％，优选至少90％。装配顶盖例如包括透射辐射的材料如玻璃，透射辐射的材料的特别是透明陶瓷、氮化铝或者氧化铝，或者透射辐射的材料的特别是透明塑料。装配顶盖也可以由这种类型的透射辐射的材料组成。
在另一种实施方式中，装配顶盖具有优选设置在透射区内的用于光出射的开口。在这种情况下，装配顶盖也可以由透射辐射的材料例如金属组成。
装配顶盖优选包括具有高导热能力的材料。由此发光二极管芯片可以得到良好冷却。
装配顶盖在其上面具有可以使光学元件优选地定位在发光二极管芯片的发光区内的构件(strukturierung)。
光学元件的底面为此具有至少部分与装配顶盖的构件互补构成的构件。为了安装光学元件，光学元件以如下方式安置在装配顶盖上，使得光学元件的构件与装配顶盖的互补构件相配合。由此光学元件相对于装配顶盖精确定位。因为装配顶盖也相对于发光二极管芯片精确定位，所以光学元件因此也相对于发光二极管芯片精确定位。
因此借助装配顶盖可以使光学元件精确且技术上简单地定位。特别是光电组件可以简单方式在向客户交货之后再装备所需要的光学元件。
在一种方案中，这样构成构件，使得光学元件相对于装配顶盖的位置通过环绕旋转轴旋转来确定。在这种情况下，构件例如是旋转对称的。
在使光学元件相对于装配顶盖的位置通过环绕旋转轴旋转来确定的另一种方案中，装配顶盖的构件明确确定光学元件的位置以及特别是其相对于旋转轴的定向。
在光电组件的一种实施方式中，光学元件固定在装配顶盖上。
光学元件例如可以借助胶粘剂固定在装配顶盖上。胶粘剂优选透明并具有与光学元件和装配顶盖的折射系数相匹配的折射系数。这一点特别是在装配顶盖在透射区内与光学元件连接的情况下是重要的。
在另一种实施方式中，光学元件不是固定在装配顶盖上，而是例如固定在支座上。在这种情况下，装配顶盖在其功能方面可以作为辅助定位件最佳构成，因为它无需再用于固定光学元件。
装配顶盖的上面可以按照不同的方式设置构件。例如装配顶盖的上面具有凸起部。
配合的光学元件优选具有与凸起部互补的凹陷部。为使光学元件定位，光学元件可以简单方式这样插接在装配顶盖上，使得凸起部与凹陷部相配合。
装配顶盖的凸起部例如轴颈形构成。
光学元件内优选存在与装配顶盖的轴颈互补设置和构成的缝隙。光学元件可以这样插接在装配顶盖上，使得轴颈与缝隙之间形成插塞连接。按照这种方式，光学元件相对于发光二极管芯片精确地在侧面定位。
凸起部例如具有圆形或者矩形截面。它们也可以桥形构成或者具有十字形截面。
在装配顶盖的另一种实施方式中，装配顶盖的上面加工出凹陷部。凹陷部例如缝隙状构成。配合的光学元件在其底面上具有轴颈形的凸起部。装配顶盖和光学元件的构件也可以由凹陷部和凸起部的组合组成。
在另一种实施方式中，凹陷部穿过装配顶盖并形成开口。开口优选处于装配顶盖的透射区内，从而发光二极管芯片内产生的光可以通过开口透射。
在另一种实施方式中，装配顶盖的构件具有平台。采用概念平台是指平面，其相对于其周围凸起或者凹入并占据装配顶盖的大部分上面。平台例如占据装配顶盖上面面积的三分之一。平台优选在装配顶盖的透射区内构成。
光学元件优选同样具有与装配顶盖的平台互补构成的平台。
此外提出一种光电装置，其包括具有装配顶盖的光电组件以及光学元件。光学元件与装配顶盖的构件相配合并因此相对于发光二极管芯片定位。
在一种优选的实施方式中，光学元件与装配顶盖之间存在型锁合接触。
例如装配顶盖的凸起平台以及光学元件的与该凸起平台互补构成的凹入平台之间存在型锁合接触。
作为选择，光学元件与装配顶盖之间的型锁合接触在平台区的外面形成。光学元件例如然后在平台区外面的区域内固定在装配顶盖上或者支座上。
通过型锁合接触，装配顶盖与光学元件之间分界面上的光反射可以保持在尽可能小的程度上。在一种实施方式中，装配顶盖在型锁合接触的区域内也与光学元件固定连接。为此例如可以使用透明的胶粘剂。
在另一种实施方式中，装配顶盖与光学元件重叠设置的区域之间具有间隙，例如气隙。
例如装配顶盖的透射区内可以具有这种间隙。在这种情况下，光学元件优选固定在装配顶盖处于透射区外面的区域内。这样做的优点是，连接部件所使用的材料对透射光而言是不透明的。
装配顶盖的构件例如通过蚀刻、喷砂或者铣削加工形成。
在一种优选的实施方式中，在将装配顶盖固定在支座上之前加工构件。这样做的优点是，可以在不存在损坏光电组件的危险的情况下进行加工。此后将装配顶盖这样固定在支座上，使得其以适当方式相对于发光二极管芯片定位。
装配顶盖的底面优选构成有用于容纳发光二极管芯片的凹部。
该凹部同样可以通过蚀刻、喷砂或者铣削加工形成。
这种实施方式的优点是，装配顶盖可以直接安装在发光二极管芯片上，而无需其他连接件例如垫片。
所介绍的光电组件例如作为光源在前照灯例如汽车前照灯或者投影或显示器系统中使用。
下面借助示意图和未按比例的附图对光电组件及其具有优点的构成进行说明。其中：
图1示出安装在支座上的装配顶盖的倾斜俯视图；
图2A示出具有装配顶盖的光电组件的示意剖面图；
图2B示出具有装配顶盖的光电组件的倾斜俯视图；
图3A示出具有上面放置了光学元件的装配顶盖的光电组件的示意剖面图；
图3B示出具有装配顶盖和所放置的光学元件的光电组件的示意剖面图；
图4示出具有装配顶盖和所放置的光学元件的光电组件的另一实施例的示意剖面图；
图5A至5D示出具有不同构件的装配顶盖的示意俯视图。
从图1可以看出上面设置有多个发光二极管芯片2的支座3。发光二极管芯片2可以借助印制导线31电连接。支座3例如由陶瓷或者由其他任何适用的材料组成。
支座3之上安装有透明的装配顶盖4。装配顶盖的底面具有凹部41，凹部41内可以容纳发光二极管芯片2。装配顶盖4在两个相对的侧面上向外敞开，从而可与周围进行换气。但装配顶盖4也可以构成为使发光二极管芯片2完全封闭并且不能进行换气。这样做的优点是，发光二极管芯片2更好地不受外界影响。装配顶盖4例如粘接在支座3上。
图2A示出具有装配顶盖4的光电组件1的示意剖面图。在该实施例中，装配顶盖4完全覆盖发光二极管芯片2。由此防止发光二极管芯片2机械损坏。
图2B示出具有固定在支座3上的装配顶盖4的光电组件1的示意倾斜俯视图。光电组件1具有带平台63的圆形凸起部61，光学元件可以利用相应的凹陷部插接在该凸起部上。在该实施例中，发光二极管芯片2完全由装配顶盖4和支座3封闭并这样防止受到外界影响。
图3A示出具有上面安装了光学元件5的装配顶盖4的光电组件1。装配顶盖4具有平台式凸起部61。与此互补，在光学元件5的底面上构成相应的凹陷部62。如果光学元件5与装配顶盖4固定连接，那么例如在光学元件5和装配顶盖4的平台式区域62、63上涂覆透明胶粘剂。因为平台式区域63设置在装配顶盖的透射区内，所以优选使用透明胶粘剂。
图3B示出上面固定有光学元件5的光电组件1。光学元件5以如下方式放置在装配顶盖4上，使得凸起部61与互补的凹陷部62相配合。在平台63的区域内，装配顶盖4与光学元件5之间存在型锁合接触。在该实施例中，光学元件5在平台区63内与装配顶盖4例如借助透明胶粘剂固定连接。
图4示出具有装配顶盖4和固定在上面的光学元件5的光电组件1。光电组件1依据图3B中的光电组件1构成，但装备有另一个光学元件5。该光学元件5的底面构造为，使得在平台63的区域内光学元件5与装配顶盖4之间存在间隙7。这里，在装配顶盖4处于平台63外面的一个区域内光学元件5与装配顶盖4之间存在型锁合接触。例如光学元件5在型锁合接触的区域内借助胶粘剂与装配顶盖4固定连接。
图5A至5D示出装配顶盖4的构件的不同可能性。斜线区域各自相对于无斜线的区域凹入，即斜线区域为凹陷部，无斜线的区域为凸起部。
图5A中所示的装配顶盖4具有带平台63的圆形凸起部61。光学元件优选具有互补的凹陷部，并例如图3B和图4中所示那样放置在装配顶盖4上。凸起部61相对于垂直于平台63的旋转轴旋转对称地构成。由于这种旋转对称，光学元件5的定位通过环绕该旋转轴的转动确定。特别是在光学元件5同样旋转对称构成的情况下适用旋转对称的构件。在这种情况下，光学元件5环绕旋转轴的转动对光学元件5相对于发光二极管芯片2的定向没有影响。
图5B示出具有矩形截面凸起部61的装配顶盖4。与此配合的光学元件具有互补的凹陷部。因为矩形凸起部61本身是能够通过相对于垂直于平台63的旋转轴转动180°而调位的，所以光学元件的定位通过环绕该旋转轴转动180°来确定。
在图5C所示的装配顶盖4中，凹陷部62以圆形缝隙的方式构成。光学元件优选具有可以插入缝隙62内的互补设置的轴颈。这里，构件也可以轴颈形凹陷部62的方式通过相对于旋转轴转动180°交错调位。因此在这里，配合的光学元件5也可以按照两种不同的方式放置在装配顶盖4上。
在图5D所示的装配顶盖4中，构成圆形和长条的缝隙62。这种构件本身不能通过以大于0°和小于360°的角度进行调位。因此在这里，明确确定了光学元件5的位置。
在可选的实施方式中，图5A至5D中所示的斜线区域为凸起部，并且无斜线的区域为凹陷部。
本发明并不由于借助实施例的说明而局限于这些实施例，而是包括任何新的特征以及特征的任何组合。这一点特别是包括权利要求书中特征的任何组合，即使该特征或者该组合本身并未在权利要求书或者实施例中详细说明。
本专利申请要求德国专利申请102008025921.7和102008039147.6的优先权，上述德国专利申请的公开内容为此通过引用包含于本文。

Claims (15)

1.一种光电组件，具有：
至少一个设置在支座(3)上的发光二极管芯片(2)；
固定在支座(3)上并至少部分覆盖发光二极管芯片(2)的装配顶盖(4)，
其中，装配顶盖(4)的上面具有能够定位光学元件(5)的构件(6)。
2.如前述权利要求所述的光电组件，其中，装配顶盖(4)的底面构成有用于容纳发光二极管芯片(2)的凹部(41)。
3.如前述权利要求之一所述的光电组件，其中，装配顶盖(4)完全覆盖发光二极管芯片(2)。
4.如前述权利要求之一所述的光电组件，其中，装配顶盖(4)完全覆盖并在侧面完全封闭发光二极管芯片(2)。
5.如前述权利要求之一所述的光电组件，其中，装配顶盖(4)的上面构成有至少一个凸起部(61)，特别是轴颈形的凸起部。
6.如前述权利要求之一所述的光电组件，其中，装配顶盖(4)的上面构成有凹陷部(62)，特别是缝隙状的凹陷部。
7.如前述权利要求之一所述的光电组件，其中，装配顶盖(4)的上面具有开口。
8.如前述权利要求之一所述的光电组件，其中，构件(61)包括平台(63)。
9.如权利要求8所述的光电组件，其中，平台(63)设置在装配顶盖(4)的透射区内。
10.如前述权利要求之一所述的光电组件，其中，装配顶盖(4)与至少一个发光二极管芯片(2)之间的间隙填充气体，特别是空气。
11.一种光电装置，具有：
如权利要求1至10之一所述的光电组件；
安装在装配顶盖(4)上的光学元件(5)，
其中，光学元件(5)具有至少部分与装配顶盖(4)的构件(6)配合的构件。
12.如权利要求11所述的光电装置，其中，在装配顶盖(4)的透射区内，装配顶盖(4)与光学元件(5)之间存在平面接触。
13.如权利要求11所述的光电装置，其中，在透射区内，装配顶盖(4)与光学元件(5)之间具有间隙。
14.如权利要求11至13之一所述的光电装置，其中，光学元件(5)固定在装配顶盖(4)上。
15.如权利要求11至13之一所述的光电装置，其中，光学元件(5)固定在支座(3)上。
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