CN209461484U - 光模块、具有光模块的装置、探照灯 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种光模块，具有至少一个照明元件，照明元件施加在衬底上，其中，在衬底上布置至少一个由第一材料构成的壁部，壁部包围照明元件并且在壁部的内腔中构造有由第二材料构成的透明填充部。本实用新型还涉及一种具有光模块的装置和探照灯。

Description

光模块、具有光模块的装置、探照灯

技术领域

本实用新型基于一种光模块，具有至少一个照明元件，照明元件施加在衬底上。此外，本实用新型涉及具有光模块的装置和探照灯。

背景技术

从现有技术中已知以下光模块，其具有衬底，衬底具有设置在其上的发光二极管(LED)。这种光模块例如能够设置用于交通工具探照灯。在这种光模块的下游能够连接有光导体。

实用新型内容

本实用新型的目的是：提供一种光模块，通过发光模块能够将光简单地、高效地、成本低廉地且装置技术方面简单地耦合输入到光导体中。更确切地说，应当在光模块层面实现高的光学效率。在此，光出射区域应如下地设计，使得以简单的方式将从光模块中出射的光的高份额耦合输入到光导体中。此外，本实用新型的目的是，提供具有光模块和光导体的装置并提供探照灯，它们在装置技术方面简单地构造并且在将光耦合输入到光导体中时具有高效率。此外，应当提出用于制造光模块或装置的成本低廉且简单的方法。

根据本实用新型，提出一种光模块，具有至少一个照明元件/光源，照明元件/光源优选直接地施加在衬底/印刷电路板/电路板上。在衬底上布置至少一个壁部，壁部包围照明元件并且在照明元件的内腔中构造有透明的填充部。优选地，将由第一材料、优选透明材料构成的至少一个壁部/壁/坝直接布置在衬底上，壁部/壁/坝围绕/包围/环绕照明元件并且在照明元件的内腔中构造有由第二材料构成的透明填充部。

该解决方案具有的优点是，光模块能够高效地将光耦合输入到连接在光源下游的、尤其与光模块分开设置的光导体中，因为填充部能够引起光模块的尤其大致平坦的光出射面。在此，光模块具有在光模块层面上的高光学效率，以便将高份额的出射光耦合输入光导体中。

根据本实用新型，壁部和/或填充部由硅树脂构成。

换言之，在衬底上施加硅树脂杯形坯，硅树脂杯形坯具有至少一个硅树脂坝或壁部，硅树脂坝或壁部在衬底上与至少一个照明元件、例如LED芯片形式的照明元件间隔开，并且包围照明元件，其中，在硅树脂坝的内腔中能够构造有硅树脂填充部/透明填充部。壁部能够不仅施加在衬底上，而且至少逐段地例如也施加在印制导线和接触垫(Kontaktpad)上，印制导线和接触垫在衬底上延伸和/或装在衬底上并且为LED供电。因此，在下文中使用术语“衬底”。

光模块通过之前提出的配置能够成本低廉地且简单地制造。这种光模块能够简单地且良好受控地制造。壁部或填充部的几何形状能够以低耗费按需调整。如果存在光导体，那么实现辐射的改进耦合输入并进而实现改进的总体效率。

光模块还优选地构造为“可更换LED信号灯(eXchangeable LEDSignallamps)”(XLS)或XLS模块。在此，其为可更换的光模块，发光模块是标准化的并且主要用于汽车领域。标准特征(如标准的螺栓连接、标准尺寸等)有助于，能够简单且快速地更换光模块并且在全部连接中是相同的，而不论涉及何种光信号(例如前灯、近光灯、方向闪光灯、尾灯)。XLS-LED模块在DE 102015206471A1中公开。

光模块的至少一个照明元件能够构造为发光二极管(LED)，和/或有机LED(OLED)，和/或激光二极管，和/或根据激光远程激发荧光粉(LARP)原理工作的照明元件，和/或卤素灯，和/或VCSEL(Virtual CavitySurface Emitting Laser垂直腔面发射激光器)，和/或欧司朗μAFS基体LED模块和/或μLARP系统。因此，对用于根据本实用新型的照明装置的光源提供了多种替代方案。

发光二极管(LED)能够以至少一个单独封装的LED的形式或以至少一个LED芯片的形式或以微LED的形式存在，LED芯片具有一个或多个发光二极管。多个LED芯片能够装配在共同的衬底(“submount”)上并且形成一个LED或者单个地或共同地例如固定在电路板(例如FR4，金属芯电路板等)上(“CoB”＝Chip on Board板上芯片)。但是，衬底也能够是印刷电路板/电路板等。至少一个LED能够配备至少一个自有的和/或共同的光学件，以进行射束引导，例如配备至少一个菲涅尔透镜或准直仪。替代或附加于无机LED，例如基于AlInGaN或InGaN或AlInGaP的无机LED，一般也能够使用有机LED(OLED，例如聚合物LED)。LED芯片能够直接出光，或者具有布置在前方的发光材料。替代地，发光部件能够是激光二极管或激光二极管装置。也能够设想，可设有一个或多个OLED发光层或OLED发光区域。发光部件的发射波长能够处于紫外光谱、可见光谱或红外光谱范围中。发光部件还能够配设有自有的转换器。优选地，LED芯片发射汽车工业中的标准ECE白光范围内的白光，例如通过蓝色发射体和黄/绿转换器来实现。

优选地，使用透明材料、尤其硅树脂、尤其光学硅树脂作为用于壁部和/或用于填充部的材料。硅树脂为以下光学透明材料，其相对于所出现的高功率密度(光学辐射功率)具有足够高的阻力，该材料同时可极其柔韧地变形。但是也能够为光学件使用塑料(如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC))或玻璃，其中，这尤其能够取决于光学件的间距、具体形状和LED的辐射强度/发光密度。

在一个优选的实施例中，光模块的壁部由具有第一折射率的第一材料构成，并且填充部由具有第二折射率的第二材料构成。这具有以下优点，由照明元件发射的辐射由于材料选择而能够根据需要被折射。为了将辐射朝向下游的光导体偏转，壁部的折射率优选小于填充部的折射率。尤其优选的是，壁部的折射率更小，从而实现辐射的全反射。但是，这两种材料也能够具有相同的折射率和/或由相同的材料形成。在此，第一折射率优选地与第二折射率不同。优选地，与填充部的材料相比，壁部的材料更硬和/或具有更低的弹性/更低的弹性模量，进而壁部能够用作为填充部的支撑壁部并且稳固填充部。

在另一优选的实施例中，壁部由第一硅树脂构成并且填充部由第二硅树脂构成。

在另一优选的实施方式中，壁部掺杂有以下材料，其折射率与透明填充部的折射率和/或壁部的折射率不同。换言之，壁部的材料掺杂有另一材料。优选地，壁部掺杂有反射材料，并尤其优选是TiO2。该反射材料的优点是，壁部由此变得反射的并且在壁部处反射的辐射能够以简单的方式馈入到光导体中，这又提高了光学效率。

在另一优选的实施方式中，壁部和/或衬底和/或施加在衬底上的电的印制导线和/或接触垫至少逐段地或完全地具有由以下材料构成的覆层，该材料的折射率与填充部的折射率和/或壁部的折射率不同，优选地，覆层由反射材料构成且尤其优选地由二氧化钛(TiO2)构成。壁部例如可以在装置技术方面简单且成本低廉地(尤其是仅仅)在其径向向内指向的壁部面上具有覆层。优选地，衬底在装置技术方面简单且成本低廉地(尤其是仅仅)在壁部之内的区域中具有覆层。换言之，照明元件能够嵌入在镜面的表面上。通过覆层，有利地在镜面的表面处反射散射光，尤其在壁部处和衬底处反射散射光并且由此更高效地将光馈入到光导体中。覆层例如通过浇注进行。在此，能够成本低廉地与衬底一起覆层。覆层过程也能够通过点胶(Dispension)进行，这是比较简单的施加方法，由此制造成本低。

在另一优选的实施例中，壁部具有至少一个机械的稳固件，优选是线网架等。稳固件优选地直接设置在衬底中。与没有稳固件的壁部相比，通过稳固件使得壁部更稳定地成形，并且使得壁部例如能够以更小的壁厚度和/或更高地成形。此外，稳固件能够用于将壁部锚固在衬底上。稳固件更优选地由壁部的材料至少部分地或完全地包围。

关于此点需指出，在衬底上能够构造有多于一个壁部。壁部在此能够彼此并排间隔开和/或彼此直接接触，即彼此抵靠，其中壁部能够彼此共轴地布置。替代地或附加地能够提出，壁部多层地或阶梯状地布置。多个壁部能够相互支撑，由此提高稳定性。也能够设想，多个壁部分别配设相应的稳固件或者共同配设有该稳固件。在共同的稳固件的情况下，壁部此时优选地经由稳固件连接。

在另一优选的实施例中，透明填充部至少部分或完全地覆盖至少一个照明元件。填充部优选在制造时填入到杯形坯/凹穴中，杯形坯/凹穴通过壁部和衬底(底部)形成。换言之，优选为高反射性的杯形坯的内部区域(即由壁部包围的体积)，只要用填充部填充、优选地被填注，就被完全覆盖直到至少一个照明元件为止。如果将硅树脂用作填充部，那么硅树脂能够抵靠在照明元件的光出射面处，由此在硅树脂与光出射面之间构成边界面。由此，能够将高的光份额从至少一个照明元件中朝向光学主轴线的方向耦合输出，因为硅树脂具有比在没有填充部的情况下会存在的空气更高的折射率。填充部还具有保护照明元件的优点。

通过在引入填充材料/浇注硅树脂时衬底的水平支承，优选地实现了平坦的/平面的填充部表面。该平面的表面提供了以下优点：该表面能够与光导体的平面的耦合输入面一致。

填充部也能够具有多于一种材料。填充部例如能够多层地具有不同的材料，优选不同的硅树脂，以便按需调整光学和机械特性。

在另一优选的实施方式中，至少一个壁部，例如当其在横向于壁部的纵轴线的方向上观察具有圆形横截面时，具有小于或等于10mm的最大直径。如果壁部具有非圆形的或角形的横截面，那么横截面优选地处于小于或等于10mm×10mm的矩形或方形的面之中。此外，壁部也能够构造成任意其他的形状，其中最大直径为10mm。优选地，壁部通过浇注方法施加到衬底上。尤其优选地，壁部和/或壁部的硅树脂借助于点胶器施加到衬底上。

在另一优选的实施方式中，壁部构造成多层的和/或多级的。

在另一优选的实施方式中，壁部与填充部齐平地封闭，或者壁部与填充部表面或填充部的光出射面齐平地封闭。换言之，填充部表面构造在具有壁部的远离衬底的端部表面或正面的平面中。这用于使填充部的光出射面尽可能地接近安装在下游的光导体的耦合输入面或光入射面。

在一个优选的设计方案中能够设想，填充部的光出射面的间距大于壁部的高度。换言之，填充部能够在至少一个照明元件的放射方向上越过壁部探出。如果将光导体连接在下游，那么光导体能够可靠地利用其光入射面与光出射面形成抵靠，而壁部不与光导体接触。此外能够设想，在光导体连接在下游的情况下，光导体利用其光入射面在应力下抵靠在填充部处。由此，在装配光导体和光模块时，利用填充部的弹性，光导体的光入射面能够利用挤压力抵靠在填充部处。

在另一优选的实施方式中，壁部在至少一个照明元件的放射方向上越过填充部和/或其光出射面伸出。优选地，壁部高度显著高于对于发射体/照明元件的覆盖/耦合输出效率所需的高度。该实施方式的优点是，由此能够成本低廉地以更高的公差引入填充部。由于壁部较高，填充部也能够构造成比所需的更高。如上所述，填充部能够构造到直至壁部的上边沿。

如上所述，填充部的光出射面能够是平面的或者也能够具有其他形状。例如能够设想，光入射面是漏斗形的、三角形等。光导体的光入射面此时优选地相应构造。

根据本实用新型，提出具有根据上述方面中的一个或多个的光模块的装置。附加地，设有光导体，光导体能够连接在光模块的下游。光导体的光入射面能够与填充部的光出射面相对置，以便将辐射有效地耦合输入到光导体中。

优选地，光导体的光入射面匹配于光模块的填充部的光出射面。

光导体能够放置在光模块上或与光模块间隔开地布置。优选地，在光导体的光入射面与填充部和/或壁部的光出射面之间设有间隙，折射率与空气不同的材料置入到间隙中。

在另一优选的实施方式中，通过将介质或间隙材料引入到间隙中，还能够进一步改进效率。介质或间隙材料优选地具有与空气不同的折射率。折射率优选能够匹配于填充部的和/或壁部的和/或光导体的邻接的材料的折射率。

有利地，间隙材料具有与硅树脂和/或填充部的材料和/或壁的材料和/或光导体的材料不同的弹性。例如，间隙材料作为液态介质引入到间隙中，其随后转变成固态的聚集态，例如通过加热过程和/或辐照过程和/或干燥过程来转变。通过引入作为液态介质的间隙材料，能够以简单的方式在光导体和/或填充部和/或壁部之间构造直接的机械接触。间隙材料或液态介质优选地为透明硅树脂或为透明粘结剂或为其他制剂。间隙材料作为液态介质能够通过与其他材料和/或至少一个其他部件(如光导体和/或填充部和/或壁部)经由彼此邻接的材料的反应，尤其是材料配合地连接。能够设想，液态介质通过表面应力效应固定在间隙中和/或固定在光导体的光入射面上和/或固定在填充部的光出射面上和/或固定在壁部上或在硬化之前预固定。也能够设想，液态介质通过在引入到光模块的光出射面与光导体的光入射面之间的间隙中之后的粘度变化被固定。光导体具有光学透明材料，例如塑料，如PMMA、聚碳酸酯或硅树脂。

在本实用新型的另一设计方案中，能够设想，照明元件的光出射面或填充部的光出射面与光导体的光入射面之间的间距设置在0与2000μm之间，尤其优选50与2000μm之间。

在另一优选的实施方式中，光导体的光入射面抵靠填充部的光出射面和/或抵靠壁部。

在另一优选的实施方式中，光导体的光入射面在应力下抵靠填充部的光出射面和/或抵靠壁部。

在另一优选的实施方式中，光导体优选地不固定在光模块处，而是固定在照明装置或固持装置处。此时，优选地也将光模块固定在照明装置或固持装置处。因此，光模块和光导体能够彼此独立地固定在上级部件处，并且根据需要相对彼此布置。换言之，光导体不固定在光模块本身处，而是固定在照明装置或固持装置处，由此光模块能够在没有光导体的情况下成本低廉地更换。能够设想，照明装置具有容纳件，不同的光模块、尤其不同的XLS模块能够置入到容纳件中。因此，不同的光模块能够在光导体处经由照明装置或固持装置法兰连接到光导体处。作为将光模块安装在照明装置处的优选实施方式的卡口连接在申请文献DE 10 2017 214 659.1中公开，该申请文献在此应全文作为实施例并入本文。因此，光模块经由卡口连接能够安装到照明装置处。在卡口连接中能够加入电接触件，电接触件在装配光模块时例如在交通工具的探照灯上或尾灯上制造电接触。因此，在装入光模块时，除了机械固定之外同时制造了探照灯或尾灯至光模块的电接触。

在本实用新型的另一设计方案中，光导体的光入射面能够大于或等于填充部的光出射面，以便尽可能高效地将辐射耦合输入到光导体中。也能够设想，光导体的光入射面大于或等于壁部的直径，以便进一步改进辐射的耦合输入效率。换言之，光入射面能够完全地覆盖光模块的发光区域。例如，在壁部为圆形且光导体的光入射面为圆形时，光入射面的直径能够大于或等于壁部的外径。

光导体的横截面或光导体的光入射面的形状例如能够是圆形或矩形或方形或椭圆形或六边形或者具有其他形状。光导体的光入射面优选是平坦的和/或以相对于填充部的光出射面或照明元件的光出射面的平行间距延伸。

另一实施方式为根据上述方面中的一个或多个的光模块或装置在探照灯、尤其交通工具探照灯中的应用。

光模块或装置尤其能够用于：雾灯功能、日间行车灯功能、近光灯功能、远光灯功能、尾灯功能、信号灯功能、位置灯功能、闪光信号灯功能、刹车灯功能、重点照明功能、作为效果照明元件、以及用于其他非汽车应用，即例如作为如下探照灯中的照明元件：该探照灯用于效果照明、娱乐照明、建筑效果照明、户外照明、海上照明、风力发电机照明、一般照明、医疗和手术照明或用于园林建筑(园艺)或动物饲养的照明。

光模块或装置优选地设置和匹配地用于在交通工具中使用。交通工具能够是飞行器或水上交通工具或陆地交通工具。陆地交通工具能够是机动车或轨道车辆或自行车。特别优选地，交通工具是货车或轿车或摩托车。交通工具还能够构造成非自主的或部分自主的或自主的交通工具。

在用于制造根据上述方面中的一个或多个的光模块的根据本实用新型的方法中，在多级的壁部中能够首先将壁部之一施加到衬底上，并且随后施加另一壁部，这引起：尤其与唯一的壁部相比，能够以高的工艺安全性制造壁部，唯一的壁部例如大于多个壁部的相应的壁部。

替代地或附加地，在用于制造根据上述方面中的一个或多个的光模块的根据本实用新型的方法中能够提出，将液态材料引入间隙中并且随后硬化。

附图说明

下面应根据实施例详细阐述本实用新型。附图示出：

图1示出根据一个实施方式的装置的透视图，

图2示出图1的装置的放大局部图，和

图3至6分别示出根据一个实施方式的光模块的纵剖面图。

具体实施方式

根据图1和2，示出具有光模块2和光导体4的装置1。根据图2，构造成XLS模块的光模块2具有壳体6或灯座，壳体或灯座具有杯形坯状的造型。在柱形的壳体留空部中装入照明元件，照明元件在下文中在图3至6中可见。照明元件固定在电路板8或衬底上。光导体4布置在照明元件处并且例如经由未示出的固持器来固定。在固持器上也能够固定光模块2。壳体6在其外周面上具有卡口连接的一部分，以便将光模块装入探照灯10中(简化地用虚线在图1中示出)，该部分能够具有相应的容纳件。根据图1将具有冷却肋的冷却体12固定在壳体6上。光导体4具有圆形的横截面并且由弹性材料形成。

根据图3，示意地示出图2中的电路板8。在电路板上固定有照明元件，照明元件以两个LED14和16的形式构成。LED从其相应的光出射面17发射辐射，光出射面分别沿远离电路板8的方向指向并且例如以相对于电路板8的平行间距来构成。LED14、16由壁部18包围，壁部固定在电路板8上。壁部18能够由硅树脂构成，壁部在横向于其环周方向的横截面上看具有圆形的或坝形的造型。壁部18的高度大于光出射面17距电路板8的间距。在由壁部限界的内腔20中引入或填入透明的填充部22，填充部优选由硅树脂构成。填充部22完全地覆盖LED14、16。填充部22的光出射面24以相对于电路板8和/或光出射面17的平行间距延伸。光出射面24距电路板8的间距小于壁部18的高度，由此填充部22低于壁部18。壁部18优选掺杂有TiO2。

根据图2，光导体4侧向地延伸到壁部18上。光导体在此能够抵靠壁部18或与其间隔开。

根据图3，相关于壁部18和填充部22示出具有其光入射面26的光导体4。在填充部22的光出射面24与光导体4的光入射面26之间设有间隙27。如上所述的那样，能够将另一材料置入到光导体中。也能够设想，光入射面26抵靠壁部18或在应力下抵靠。

此外能够提出：根据图3将稳固件29置入壁部18中，稳固件示意地通过虚线示出。

根据图4，与图3的不同在于，覆层28施加到壁部18上和电路板8的一部分上，覆层尤其是反射的。在此，电路板8在由壁部18包围的区域中被覆层。例如，LED14、16的抵靠区域不被覆层。当然能够设想，电路板8在装置技术方面简单地在整个由壁部18限界的区域中被覆层。覆层28优选由TiO2形成，其中壁部18的材料能够是透明的。

根据图5，与图3中的实施方式的不同在于，代替一个壁部18设有两个壁部30、32。壁部彼此抵靠，其中壁部32靠内并且由壁部30包围。内壁部32具有比外壁部30更小的横截面面积和高度。壁部30、32优选双级地施加到电路板8上，其中例如首先施加壁部30并且随后施加壁部32，或者相反。通过多级的工艺，实现壁部几何形状的改进控制并且能够实现更小的公差。

根据图5，填充部22能够具有与更大壁部30相同的高度。

在图6中，与根据图3的实施方式不同，LED 14、16分别经由接触垫34、36与电路板8连接。接触垫是反射的或高反射的并且例如能够由金属构成。由此能够以简单的方式将在电路板8的方向上放射的辐射反射回到光出射面24的方向上，由此提高效率，而无需在电路板8和/或壁部18上的覆层，即例如根据图4示出。当然也能够设想，接触垫34、36除了覆层之外也设置在电路板8和/或壁部18上。图6中的填充部22优选具有与壁部18相同的高度。

本实用新型涉及一种光模块，具有至少一个照明元件，照明元件施加在衬底上，其中在衬底上布置至少一个由第一材料构成的壁部，壁部包围照明元件并且在壁部的内腔中构造有由第二材料构成的透明填充部。

附图标记列表

1 装置

2 光模块

4 光导体

6 壳体

8 电路板

10 探照灯

12 冷却体

14、16 LED

17 LED光出射面

18；30、32 壁部

20 内腔

22 填充部

24 填充部的光出射面

26 光入射面

27 间隙

28 覆层

29 稳固件

34、36 接触垫。

Claims (14)

1.一种光模块，具有至少一个照明元件，所述照明元件施加在衬底上，其特征在于，在所述衬底上布置至少一个壁部(18；30、32)，所述壁部包围所述照明元件并且在所述照明元件的内腔中构造有透明的填充部(22)。

2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述壁部(18；30、32)和/或所述填充部(22)由硅树脂构成。

3.根据权利要求1或2所述的光模块，其特征在于，所述壁部(18；30、32)掺杂有反射材料。

4.根据权利要求1或2所述的光模块，其特征在于，所述壁部(18；30、32)和/或所述衬底和/或施加在所述衬底上的电的印制导线和/或施加在所述衬底上的接触垫至少逐段地具有由反射材料构成的覆层(28)。

5.根据权利要求1或2所述的光模块，其特征在于，所述壁部(18；30、32)具有机械的稳固件(29)。

6.根据权利要求1或2所述的光模块，其特征在于，透明的所述填充部(22)完全地覆盖至少一个所述照明元件。

7.根据权利要求1或2所述的光模块，其特征在于，所述壁部构造成多层的和/或多级的。

8.根据权利要求1或2所述的光模块，其特征在于，所述壁部(18；30、32)与所述填充部(22)齐平地封闭，或者所述壁部(18；30、32)在至少一个所述照明元件的放射方向上越过所述填充部(22)伸出，或者所述填充部(22)在至少一个所述照明元件的放射方向上越过所述壁部(18；30、32)探出。

9.一种具有光模块的装置，所述光模块(2)是根据前述权利要求中任一项所述的光模块，所述具有光模块的装置还具有连接在所述光模块(2)下游的光导体(4)，其特征在于，所述光导体(4)的光入射面(26)与所述填充部(22)的光出射面(24)相对置。

10.根据权利要求9所述的具有光模块的装置，其特征在于，在所述光导体(4)的所述光入射面(26)与所述填充部(22)的所述光出射面(24)之间设有间隙(27)，折射率与空气不同的材料置入到所述间隙中。

11.根据权利要求9所述的具有光模块的装置，其特征在于，所述光导体(4)的所述光入射面(26)抵靠所述填充部(22)的所述光出射面(24)和/或抵靠所述壁部(18；30、32)。

12.根据权利要求11所述的具有光模块的装置，其特征在于，所述光导体(4)的所述光入射面(26)在应力下抵靠所述填充部(22)的所述光出射面(24)和/或抵靠所述壁部(18；30、32)。

13.根据权利要求9至12中任一项所述的具有光模块的装置，其特征在于，设有固持装置，所述光模块(2)和所述光导体(4)固定到所述固持装置上。

14.一种探照灯，其特征在于，具有根据权利要求1至8中任一项所述的光模块或具有根据权利要求9至13中任一项所述的具有光模块的装置。