CN108119788A - 用于生产照明装置的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于生产照明装置(2，16)的方法和设备，至少包括以下方法步骤：‑提供辐射源(5)，‑提供光学元件(4)，‑将该光学元件(4)安排在相对于该辐射源(5)的所希望的空间位置中，其中，该光学元件(4)是通过SMD贴片装置(3)来定位在所希望的空间位置中，其中，在将该光学元件(4)安排在所希望的空间位置中的过程之前和/或期间，将光学连接器件(15)施加在该辐射源(5)的区域中。

Description

用于生产照明装置的方法和设备
技术领域
已知生产包括作为光源的一个或多个LED的照明装置。所述LED还可以借助于自动SMD贴片机来安排在印刷电路板上。
此外，已知的是使用诸如透镜的光学元件以便尤其使得由光源发出的光以所希望的方式成形和/或定向。此外，已知的是，针对安排在印刷电路上的LED使用光学元件、尤其是透镜。
背景技术
DE 10 2005 051 807A1和DE 10 2004 051 379A1披露了一种印刷电路板，在该印刷电路板上安装有电气装置和至少一个部件，其中，相应的部件包括至少一个固持区域，该至少一个固持区域包括收缩部和与其相邻的加厚部分，其中，该加厚部分被提供在该印刷电路板的镀敷通孔(Durchkontaktierung)的区域中并且通过焊接材料进行固持。其披露内容揭示了电子装置可以是LED。该至少一个部件可以是成形为至少一个透镜的光学波导。所引用的文献传授的是该光学波导是由于该加厚部分和对该加厚部分的包封而以焊接材料来固持的。
然而，将光学元件这样固定在印刷电路板上不具有所希望的准确度、尤其是该透镜相对于光源的相对位置的所希望的准确度。结果，该照明装置的照明特性可能偏离所希望的照明特性到所不希望的程度。
发明内容
解决的技术问题因此是提供一种用于生产照明装置的方法和设备使之有可能生产具有所希望的照明特性的照明源，其中，实现了高可再生产性和生产过程中的高产量还以及相应的成本减少。
从具有权利要求1和10的特征的主题会明白所述技术问题的解决方案。从从属权利要求会明白本发明的进一步有利配置。
提出了一种用于生产照明装置的方法。该照明装置还可以被称为辐射源或光源。该方法至少包括以下方法步骤：
-提供辐射源，例如LED，
-提供光学元件，
-将该光学元件安排在相对于该辐射源的所希望的空间位置中，其中，通过SMD贴片装置来定位或安排该光学元件。
根据本发明，该方法额外包括以下步骤：在时间上在将该光学元件安排在所希望的空间位置中的过程之前和/或期间，将光学连接器件施加在该辐射源的区域中、尤其是施加在围绕该辐射源的区域和/或在该辐射源上的区域中。还可设想的是替代性地或累积地，在时间上在将该光学元件安排在所希望的空间位置中的过程之后，将光学连接器件施加在该辐射源的区域中。
在此情况下，该辐射源可以被安排在印刷电路板上并且与该印刷电路板一起提供。
所希望的空间位置尤其可以是该光学元件的空间位置，在该空间位置中由该辐射源生成的辐射通过该光学元件以所希望的方式而定向和/或成形。因此，所生成的辐射可以如所希望地对准和/或成形。具体地讲，该光学元件可以被安排在该辐射源上。“在......上”可以意味着：在由该辐射源生成的光的射束方向上该光学元件被安排在该辐射源下游，即，尤其被安排成其方式为使得所生成的光可以被辐射到该光学元件中或辐射穿过该光学元件。
在此情况下，可以在参考坐标系中确定所希望的空间位置。所述参考坐标系可以例如是辐射源固定坐标系，例如该辐射源或该印刷电路板的坐标系。
该光学连接器件尤其可以被施加成其方式为使得该光学元件通过该光学连接器件以所希望的位置连接到该辐射源上和/或该印刷电路板上。具体地讲，该光学连接器件也可以被施加在该辐射源上。具体地讲，该光学连接器件可以被安排成其方式为使得该辐射源所生成的光穿过该光学连接器件而辐射到该光学元件。
此外，该光学连接器件可以被施加在该辐射源的区域中，其方式为使得在已经施加该光学连接器件之后，安排在所希望的位置中的光学元件接触该光学连接器件。具体地讲，该光学元件可以用相对于该辐射源的所希望的空间位置(即在所希望的位置和/或对齐中)被该光学连接器件机械地连接、尤其是粘接到该辐射源上和/或该印刷电路板上。
该辐射源尤其可以被提供为LED。具体地讲，该辐射源可以被提供为尤其通过SMD贴片装置来安排在印刷电路板上的LED。不言而喻，也可以将多个辐射源、尤其是多个LED尤其提供在共用的印刷电路板上或多个彼此相异的印刷电路板上。
该SMD贴片装置尤其可以将诸如电容器、电阻器、集成电路、以及其他装置的电气装置从所述装置的储存器中移出并将其定位在印刷电路板上。通过在定位这些电气装置之前施加在该印刷电路板上的粘合焊膏，这些装置可以在穿过炉的后续过程中彼此焊接或被焊接到该印刷电路板上。在该炉中，热能可以被传输到该印刷电路板和安排在那里的焊料上，因此使得在该印刷电路板上的金属导体轨道与这些装置的金属元件之间产生焊接连接。
这些储存器尤其可以由托盘或条带组成，其中(彼此前后地)安排有相同类型的装置。
尤其可以将透镜提供为光学元件。该透镜尤其可以被实施为所谓的非球面透镜。
该光学元件通过该SMD贴片装置来定位在所希望的位置中的事实可以意味着：该光学元件被该SMD贴片装置的可移动部件抓取并且然后被运输到相对于该辐射源的所希望的位置中并且然后被安排在那里。
在此情况下，该光学元件可以被安装在用于该光学元件的储存装置中/上，该储存装置例如呈带或托盘或泡罩的形式。然后，可以将该光学元件从所述储存装置运输到该辐射源。
该光学连接器件尤其可以是所谓的光学粘合剂或光学粘合材料。该光学连接器件尤其可以是透明的，或者对于该辐射源生成的辐射而言是所希望程度地、尤其完全地可透射的。如以下甚至更详细地解释的，该光学连接器件尤其可以是可固化的、尤其是可辐射固化的连接器件。在此情况下，用于使该光学连接器件固化的辐射可以与该辐射源所生成的辐射不同。不言而喻，还可以使用以不同的方式固化的连接器件，例如随着时间推移在预定的、尤其是正常的周围条件下固化的连接器件、或由于热能的传递而固化的连接器件。
具体地讲，该光学连接器件可以通过该SMD贴片装置、尤其通过该SMD贴片装置的可移动部件被施加在该辐射源的区域中。为此目的，该SMD贴片装置可以包括用于该光学连接器件的至少一个分配装置或分配装置的一部分。在此情况下，该分配装置的至少一部分可以被提供/安排在该可移动部件上/中。
总体上，这首先有利地导致了该光学元件相对于该辐射源的准确定位并且同时导致了该光学元件在所希望的位置中的可靠的机械固定，作为其结果，就可以确保该照明装置的所希望的照明特性。此外，这有利地导致了简单的生产、尤其是具有少的生产步骤且使用最少数量的装置的生产。
在另一个实施例中，确定了该辐射源的参考点或参考轴线。该参考点尤其可以是该辐射源的中点、尤其是该辐射源的LED芯片的几何中点。然而，还可能该参考点是涵盖该LED芯片的壳体的几何中点。在此情况下，该几何中点可以是在与LED芯片的或该壳体的竖直轴线相垂直地定向的截面平面中的几何中点。该参考轴线尤其可以是该辐射源的光学轴线。
此外，确定了该光学元件的至少一个参考点。所述参考点可以是该光学元件的几何中点，尤其是在垂直于该光学元件的光学轴线的截面平面中。替代性地，尤其可以将该光学元件的参考轴线确定为该光学元件的光学轴线。
如以下甚至更详细地解释的，可以用基于图像的方式来确定该参考点或该参考轴线。然而，不言而喻，也可以设想其他确定类型。
此外，该光学元件被相对于该辐射源安排成其方式为使得在该辐射源的该参考点/参考轴线与该光学元件的该参考点/参考轴线之间的相对位置从设定点相对位置偏离不超过预定的量。换言之，根据所确定的该(这些)参考点和/或所确定的该/这些参考轴线来相对于该辐射源安排该光学元件。
具体地讲，该光学元件可以被安排成其方式为使得该光学元件的参考点被安排在该辐射源的参考轴线上，或使得这些参考轴线同中心地安排。此外，该光学元件可以被安排成其方式为使得该辐射源的参考点被安排在该光学元件的光学轴线上。
此外，该光学元件可以被安排成其方式为使得该光学元件的参考点和该辐射源的参考点被安排在直线上，其中，该直线与该印刷电路板的表面垂直地和/或与该LED芯片的表面垂直地定向。
这有利地导致了该光学元件的可靠安排，其结果是，可以确保所生产的照明装置的所希望的照明特性。
在一个优选实施例中，生成了辐射源的图像，其中，以基于图像的方式来确定该辐射源的该参考点和/或该参考轴线。为此目的，例如可以通过评估装置来评估该图像。所述评估装置尤其可以被实施为或包括微控制器。可以针对这种基于图像的确定采用图像处理方法。所述方法可以是本领域技术人员已知的。
替代性地、但优选累积地，生成光学元件的图像，其中，以基于图像的方式来确定该光学元件的该参考点和/或该参考轴线。
为此，该设备、尤其是该SMD贴片装置可以包括至少一个图像捕获装置。同样可以设想的是，该设备包括用于生成该辐射源的图像的图像捕获装置和(与其不同的)用于生成该光学元件的图像的图像捕获装置。在此情况下，这些图像捕获装置中的至少一个图像捕获装置或全部图像捕获装置可以被安排在该SMD贴片装置的该可移动部件上。此外，可能的是，这些图像捕获装置中的至少一个图像捕获装置是以静止的方式安排的，其中，其余的图像捕获装置被安排在该SMD贴片装置的该可移动部件上。以静止的方式安排的图像捕获装置尤其可以用于生成该辐射源的图像或用于生成该光学元件的图像。
因此，可以根据二维图像来生成参考点和/或参考轴线的空间位置、尤其是位置和/或定向。在此情况下，例如可以在参考坐标系中确定该空间位置。
通过举例的方式，可以确定其中成像有参考点的至少一个像素或包括多个像素的至少一个图像区域。此外，可以确定其中描绘了该参考轴线的点、例如该参考轴线与成像区域的交点的至少一个像素或包括多个像素的至少一个图像区域。
根据所述像素或所述图像区域、尤其是所述像素/图像区域的图像位置和/或能够以基于图像的方式确定的其他特性，于是就可以确定该参考点和/或该参考轴线的空间位置。为此，可能的是例如图像捕获装置的空间位置是在参考坐标系中的已知的或可确定的。然后，可以根据该像素/图像区域以及该图像捕获装置的已知的或可确定的空间位置来确定该参考点和/或该参考轴线的空间位置。
这导致了尤其还针对多个辐射源和/或多个光学元件的简单、但准确的参考点/参考轴线确定。
在一个优选实施例中，将该光学元件的光学轴线确定为该光学元件的参考轴线。具体地讲，可以将旋转对称的光学元件的对称轴指定为光学轴线。
这实现了能够以简单的方式执行的该光学元件的参考轴线确定，并且可以因此实现在时间上快速地生产照明元件。
在另一个实施例中，该辐射源是LED。这有利地导致了尤其通过SMD贴片装置将辐射源简单地安排在印刷电路板上，并且因此导致了简单且在时间上快速地生产照明装置。
在一个优选实施例中，将该LED的LED芯片的中点确定为该辐射源的参考点。具体地讲，因此，不是确定具有该LED的壳体的参考点(尤其中点)或参考轴线(尤其中央轴线)，而是仅确定该LED芯片的所谓的光学中点。该LED芯片的中点可以通过所谓的LED定中心方法或所述方法的至少一部分中来确定。
这有利地导致了生产出高品质的照明装置，因为光学元件(尤其透镜)是基于该LED的光学中点来对齐的，并且因此在生产具有壳体的LED的过程中减少了容差对相对于该辐射源来定位该光学元件的所不希望的影响。
在另一个实施例中，通过SMD贴片装置的可移动部件来定位该光学元件。以上已经解释了对应的优点。具体地讲，证明有利的是，不需要附加的装置来定位透镜。
在另一个实施例中，在该定位过程中，通过真空抓紧装置来固持该光学元件。该真空抓紧装置尤其可以是该SMD贴片装置的一部分。以举例的方式，通过该真空抓紧装置可以将该光学元件从储存装置中吸起并且然后将其运输到所希望的空间位置中并安排在那里。
在有利地在定位过程中导致了可靠的运输。然而，不言而喻在定位过程中，该光学元件还可以通过不一定基于真空的抓紧装置、而是通过抓紧装置来固持。
在另一个实施例中，对该光学连接器件被固化。具体地讲，可以在时间上在将该光学元件定位在所希望的空间位置中之后使得该光学连接器件固化。然而，还可以设想的是，在将该光学元件定位在所希望的空间位置中之前和/或期间使得该光学连接器件部分地固化。具体地讲，可以通过将能量传递给/到该光学连接器件中来执行固化。具体地讲，呈辐射(优选地UV辐射)或热能的形式的能量可以被传输给/到该光学连接器件中。
为此目的，用于执行该方法的设备、尤其是该SMD贴片装置可以包括至少一个能量产生装置，例如辐射源(尤其是UV辐射源)或用于产生热能的装置。
这有利地导致了将该光学元件可靠地固定在相对于该辐射源的所希望的相对位置中并且因此实现了所生产的照明装置的所希望的(高)品质。
可能的是，用于固化的器件、尤其是用于产生对应的能量的器件是通过用于产生热能的装置(例如，炉)来形成的，该装置还用于通过焊接材料来产生机械连接或电气连接。在此情况下，该焊接材料尤其可以用于将该辐射源电气地并且机械地连接到印刷电路板上、尤其是连接到该印刷电路板的导体轨道上。
此外，提出一种用于生产照明装置的设备。该设备包括至少一个SMD贴片装置，尤其用于将电气装置放置到印刷电路板上。此外，光学元件能够通过该SMD贴片装置定位在相对于辐射源的所希望的空间位置中。该光学元件尤其可以是非电气装置。具体地讲，如以上解释的光学元件可以是透镜。
根据本发明，该设备包括用于光学连接器件的至少一个分配装置，其中，在将该光学元件安排在所希望的空间位置中的过程之前和/或期间，尤其通过该SMD贴片装置能够将光学连接器件施加在该辐射源的区域中。替代性地或累积地，还可以能够在时间上在安排过程之后施加该光学连接器件。
因此可以用有利的方式通过所提出的设备来执行根据本披露中所描述的这些实施例之一所述的方法。因此，该设备被实施成其方式为使得可以通过该设备来执行对应的方法。
具体是，该设备、优选地该SMD贴片装置可以包括或具有用于该从光学连接器件的分配装置中的至少一部分。
此外，该设备可以包括至少一个控制与评估装置，该至少一个控制与评估装置用于控制/调节该光学元件的运输和/或用于控制/调节该光学连接器件的应用。所述控制与评估装置例如可以被实施为或包括微控制器。
此外，该设备可以包括用于光学元件、辐射源、以及还有光学连接器件的储存装置。
因此，该SMD贴片装置可以被用于将该辐射源安排在该印刷电路板上，并且还将该光学元件安排在所希望的空间位置中，并且还将该光学连接器件安排在该辐射源的区域中。
在另一个实施例中，该设备、尤其是该SMD贴片装置包括至少一个图像捕获装置。在此情况下，该图像捕获装置可以被实施和/或被安排成其方式为使得可以通过该图像捕获装置来生成辐射源的、尤其是安排在该印刷电路板上的辐射源的图像和/或该光学元件的成像。
此外，该设备可以包括用于评估该/这些生成的图像的至少一个评估装置，其中，可以通过该评估装置来确定该辐射源和/或该光学元件的参考点/参考轴线。然后，可以根据所确定的所述参考点/参考轴线来控制该光学元件的定位。
不言而喻，如以上已经解释的，该设备还可以包括多个图像捕获装置。在此情况下，图像捕获装置可以用静止的方式相对于该SMD贴片装置的该可移动部件而安排或被安排在该可移动部件上。
在另一个实施例中，该设备包括用于固化该光学连接器件的至少一个辐射源。所述辐射源尤其可以是UV辐射源。具体地讲，用于固化的辐射源不同于与该光学元件放置在一起的辐射源。如以上解释的，用于固化的辐射源还可以是焊接炉。
附图说明
将在示例性实施例的基础上更加详细地解释本发明。在附图中：
图1示出了根据本发明的设备的示意性框图，
图2示出了穿过照明装置的示意性截面，并且
图3示出了示意性地展示的照明装置的平面图。
下文中完全相同的参考标记指明具有完全相同或类似技术特征的要素。
具体实施方式
图1示出了用于生产照明装置2(参见图2)的设备1的示意性框图。设备1包括至少一个SMD贴片装置3。通过SMD贴片装置3，可将实施为非球面透镜4的光学元件定位在实施为LED的辐射源5上。为此目的，SMD贴片装置3包括可移动部件6。可移动部件6可移动到光学元件4的储存装置7，其中，储存装置7例如可以被实施为带、或托盘、或泡罩。可移动部件6可以通过真空抓紧装置8来从储存装置7抓取或拾起光学元件4。之后，以此方式抓取的光学元件4可以被运输至安排在印刷电路板9上的辐射源5。在此情况下，多个辐射源5被安排在印刷电路板9上。此外，光学元件4被SMD贴片装置3安排在相对于这些辐射源5中的一个辐射源的所希望的空间位置中、尤其是安排在这些辐射源5中的一个辐射源上。
尤其可能的是使得SMD贴片装置3在时间上在将光学元件4定位在所希望的空间位置中之前已经将辐射源5安排在印刷电路板9上。
SMD贴片装置3、尤其是可移动部件6进一步包括针对被实施为光学粘合剂的光学连接器件15(参见图2)的分配装置10。在时间上在将光学元件4安排在所希望的空间位置中之前，可以将光学连接器件15安排在辐射源5的区域中、具体是安排在辐射源5上。为此目的，分配装置10可以被可移动部件6对应地定位。
图示进一步示出了SMD贴片装置3或设备1包括用于生成光学元件4的图像的第一图像捕获装置11。此外，SMD贴片装置3或设备1包括用于生成辐射源5的图像的另一个图像捕获装置12。以此方式生成的图像可以被设备1的控制与评估装置13评估，其中，这种评估可以在参考坐标系中确定光学元件4的光学轴线并且尤其确定该光学元件的空间位置。此外，可以在参考坐标系中确定辐射源5的LED芯片的几何中点并且尤其确定该辐射源的空间位置。
还可以通过控制与评估装置13来控制可移动部件6的移动。在此情况下，光学元件4可以被安排在辐射源5上，其方式为使得当光学元件4被定位在所希望的空间位置中时辐射源5的几何中点(该几何中点是以基于图像的方式预先确定的)尤其被安排在光学元件4的光学轴线(该光学轴线的位置同样是以基于图像的方式预先确定的)上。
此外，SMD贴片装置3包括UV辐射源14。在将光学连接器件15和光学元件4安排在所希望的空间位置中之后，UV辐射源14可以被激活，其结果是光学连接器件15可以被固化。具体地讲，光学连接器件15可以是可UV固化的光学粘合剂。
图2示出了穿过照明装置2的示意性截面。照明装置2包括印刷电路板9、实施为LED的辐射源5、以及实施为非球面透镜的光学元件4。光学连接器件15被安排在辐射源5与光学元件4之间。
图3示出了照明装置的示意性平面图。后者被实施为环形灯灯具16，其中，环形灯灯具16包括印刷电路板9和多个照明装置2，清晰起见，仅一个照明装置2配备有参考号。在此明显的是，所展示的印刷电路板9用作多个辐射源5的载体。
参考号清单
1 设备
2 照明装置
3 SMD贴片装置
4 光学元件
5 辐射源
6 可移动部件
7 储存装置
8 真空抓紧装置
9 印刷电路板
10 分配装置
11，12 图像捕获装置
13 控制与评估装置
14 UV辐射源
15 光学连接器件
16 环形灯灯具

Claims (12)

1.一种用于生产照明装置(2，16)的方法，该方法至少包括以下方法步骤：
-提供辐射源(5)，
-提供光学元件(4)，
-将该光学元件(4)安排在相对于该辐射源(5)的所希望的空间位置中，其中，该光学元件(4)是通过SMD贴片装置(3)来定位在所希望的空间位置中，
其特征在于,
在将该光学元件(4)安排在所希望的空间位置中的过程之前和/或期间，将光学连接器件(15)施加在该辐射源(5)的区域中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定该辐射源(5)的参考点或参考轴线，其中，进一步确定该光学元件(4)的参考点或参考轴线，其中，将该光学元件(4)安排在所希望的空间位置中的方式为使得该辐射源(5)的该参考点/参考轴线与该光学元件(4)的该参考点/参考轴线之间的相对位置从设定点相对位置偏离不超过预定的量。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，生成该辐射源(5)的图像，其中，以基于图像的方式来确定该辐射源(5)的该参考点/参考轴线，和/或生成该光学元件(4)的图像，其中，以基于图像的方式来确定该光学元件(4)的该参考点/参考轴线。
4.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将该光学元件(4)的光学轴线确定为该光学元件(4)的参考轴线。
5.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，该辐射源(5)是LED。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，将该LED的LED芯片的中点确定为该辐射源(5)的参考点。
7.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过SMD贴片装置(3)的可移动部件(6)来定位该光学元件(4)。
8.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在该定位过程中，通过真空抓紧装置(8)来固持该光学元件(4)。
9.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，该光学连接器件(15)被固化。
10.一种用于生产照明装置(2，16)的设备，其中，该设备(1)包括至少一个SMD贴片装置(3)，其中，光学元件(4)能够通过该SMD贴片装置(3)来定位在相对于辐射源(5)的所希望的空间位置中，
其特征在于,
该设备(1)包括用于光学连接器件(15)的至少一个分配装置(10)，其中，在将该光学元件(4)安排在所希望的空间位置中的过程之前和/或期间，该光学连接器件(15)能够被施加在该辐射源(5)的区域中。
11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，该设备(1)包括至少一个图像捕获装置(11，12)。
12.一种根据权利要求10和11中任一项所述的设备，其特征在于，该设备(1)包括用于固化该光学连接器件(15)的至少一个辐射源(14)。
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