KR20140143427A - 중합체 렌즈를 갖춘 광학 모듈을 제조하기 위한 방법, 광학 모듈 및 그 사용 - Google Patents

중합체 렌즈를 갖춘 광학 모듈을 제조하기 위한 방법, 광학 모듈 및 그 사용 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광학 모듈을 제조하기 위한 방법으로서,
a. 반투명 캐리어 형태의 제1 표면(5)을 갖는 기판(1)을 제공하는 단계;
b. 개방 주조 몰드(6)를 제공하는 단계로서, 주조 몰드(6) 내에 적어도 하나의 광학 요소(4, 4')의 형성물이 제공되는 단계;
c. 표면(5)을 개방 주조 몰드 내의 중합체 주조 화합물(3)로 덮으면서 주조 화합물(3)로부터 광학 요소를 형성하는 단계;
d. 주조 몰드 내의 주조 화합물을 경화시키는 단계로서, 반투명 캐리어와 주조 화합물(3)이 함께 광학계(10)를 형성하는 단계
를 포함하는 광학 모듈을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.

Description

중합체 렌즈를 갖춘 광학 모듈을 제조하기 위한 방법, 광학 모듈 및 그 사용{METHOD FOR PRODUCING AN OPTICAL MODULE HAVING A POLYMER LENS, OPTICAL MODULE AND USE THEREOF}
본 발명은 기판의 제1 표면을 개방 주조 몰드 내의 중합체 주조 화합물로 덮는 단계를 포함하는, 광학 모듈을 제조하기 위한 방법에 한 것이다. 또한, 본 발명은, 제1 표면을 갖는 기판과 제1 표면상에 적용되는 중합체 주조 화합물의 층을 포함하고, 광학 요소가 개방 주조 방법에 의해 중합체 주조 화합물의 층 내에 제공되는 광학 모듈에 관한 것이다.
WO 2012/031703 A1은 기판이 다수의 LED를 갖춘 플레이트형 캐리어를 포함하고, 광학계를 제공하기 위한 층으로 구성되는 커버와 함께, 기판의 표면이 개방 주조 몰드 내에 제공되는, 칩-온-보드(chip-on-board) 모듈을 위한 제조 방법을 기술한다.
본 발명의 목적은 넓은 범위의 응용을 갖는 광학 모듈을 제조하기 위한 방법을 안출하는 것이다.
상기 목적은 광학 모듈을 제조하기 위한 방법으로서,
a. 반투명 캐리어 형태의 제1 표면을 갖는 기판을 제공하는 단계;
b. 개방 주조 몰드를 제공하는 단계로서, 주조 몰드 내에 적어도 하나의 광학 요소의 형성물(formation)이 제공되는 단계;
c. 표면을 개방 주조 몰드 내의 중합체 주조 화합물로 덮으면서 주조 화합물로부터 광학 요소를 형성하는 단계;
d. 주조 몰드 내의 주조 화합물을 경화시키는 단계로서, 반투명 캐리어와 주조 화합물이 함께 광학계를 형성하는 단계
를 포함하는 방법을 통해 충족된다.
본 발명에 따른 광학계는 현존 요건에 맞추어진 재료로부터 쉽게 제조될 수 있다. 이러한 유형의 광학계에서, 캐리어는 원칙적으로 그것에 적용되는 층과 동일하거나 그것과 상이한 재료로 구성될 수 있다. 캐리어는 바람직하게는 예를 들어 유리로 구성된다. 이는 특히 UV-반투명 유리, 예를 들어 석영 유리일 수 있다.
본 발명의 범위에서 중합체 주조 화합물은 원하는 파장 범위에 걸쳐 투명한 임의의 적합한 중합체, 예를 들어 실리콘, PMMA, 폴리카보네이트 등일 수 있다.
본 발명의 범위에서, 광학 요소는 요건에 따라 UV 범위 및/또는 IR 범위를 포함하는 광의 명확히 규정된 투과를 허용하는 층 내의 임의의 형성물을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 바람직한 실시 형태는 렌즈, 예를 들어 집광 렌즈(collecting lens), 산광 렌즈(dispersing lens), 실린더 렌즈(cylinder lens), 프레넬 렌즈(Fresnel lens) 등인 광학 요소를 구비할 수 있다. 다른 실시 형태에서, 광학 요소는 광 산란, 프리즘에 의한 회절 등으로 구성돼도 좋다. 광의 간단한 투과를 위한 평면-평행 표면의 형성물은 본 발명의 범위에 따른 광학계(optical system)이다. 광학 요소가 내부에 형성된 중합체 층은 바로 기판상에 배치되는 광학계를 형성한다.
주조 몰드 내의 기판은 다양한 방식으로 덮일 수 있다. 우선 주조 화합물이 주조 몰드에 추가된 다음에 기판이 주조 화합물 내로 침지될 수 있다. 대안적으로, 우선 기판이 적어도 부분적으로 빈 주조 몰드 내로 삽입된 다음에 주조 화합물이 제어된 방식으로 추가될 수 있다. 어느 경우든, 주조 몰드는 기판이 그것 상에 지지되고 위치되는 핀(fin), 러그(lug) 등과 같은 바람직한 구조체를 포함한다.
바람직한 예시적인 실시 형태에서, 주조 화합물은 접착 촉진제의 혼합물을 함유하지 않는다. 이는 주조 몰드로부터의 용이한 이형을 허용하며, 이에 의해 적절한 경우에 또한 이형 필름을 생략하는 것이 실현가능할 수 있다. 적어도 몇몇 주조 화합물, 예를 들어 실리콘으로 특히 우수한 UV 반투명성도 또한 달성될 수 있다.
바람직하게는, 주조 화합물은 경화 공정의 개시를 위한 촉매를 함유할 수 있다. 이는 예를 들어 백금 또는 유사한 물질의 매우 작은 혼합물과 관련될 수 있다. 이러한 촉매 유도 경화(catalytically-induced curing)는 고순도의 주조 화합물이 획득되도록 허용한다. 주조 화합물이 UV 광에 의해 경화되지 않는 것이 특히 바람직한데, 왜냐하면 많은 경우에 UV 광에 대한 높은 반투명성이 특히 요망되기 때문이다.
또한, 본 방법은 바람직하게는 경화 공정을 개시 및/또는 가속시키기 위해 주조 몰드 내의 주조 화합물을 규정된 온도로 가열하는 단계를 포함한다. 촉매-유도 경화는 예를 들어 가열을 통해 가속될 수 있으며, 이는 본 방법을 더욱 효과적으로 만들고, 요구되는 촉매의 양을 훨씬 더 감소시킨다. 그러나, 단지 고온(elevated temperature)에 의해 진행되는 경화 공정도 또한 고려가능하다. 전형적인 규정된 온도는 주조 화합물의 취성 또는 다른 열화가 예상될 수 있는 범위 아래이다. 주조 화합물이 실리콘이면, 예시적인 온도 범위는 대략 100 ℃, 바람직하게는 140 ℃ 미만이다. 규정된 온도는 다른 인자들 중에서 특히 어느 온도가 기판과 적합한지에 의존한다.
바람직한 실시 형태에서, 본 발명은 제1 표면을 중합체 주조 화합물로 덮기 전에 제1 표면을 접착 촉진제로 코팅하는 단계를 제공한다. 코팅될 기판의 표면상에 접착 촉진제를 적용하는 것은 주조 몰드 내의 주조 화합물에 대한 첨가제의 혼합이 회피되거나 감소되도록 허용한다. 또한, 보다 넓은 범위의 주조 화합물이 코팅에 이용가능하다. 다른 유리한 효과는 주조 몰드로부터 경화된 주조 화합물의 우수한 이형(release)이다. 특히, 주조 몰드는 본 경우에 이러한 수단을 통해 이형 필름으로 코팅되거나 라이닝될 필요가 없다.
기판으로부터 실리콘으로의 전이부에서의 불리한 영향을 최소화시키기 위해, 접착 촉진제가 표면상에 적용되며, 이때 적용된 층이 100 nm 미만의 평균 두께를 갖는 것을 제공하는 것이 바람직하다. 이와 관련하여, 접착 촉진제의 층의 두께가 광학 요소를 통과하는 광의 파장의 절반 미만인 것이 광학 특성에 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 층의 두께는 10 nm 미만이고, 특히 10개의 일분자층(모노레이어)(monolayer) 이하이다. 접착 촉진제의 기능으로 인해, 단지 하나의 일분자층(just a monolayer)의 적용이 이상적이고 요망된다.
접착 촉진제는 기판에 임의의 적합한 방식으로, 예를 들어 침지, 증착, 액적의 적용, 스프레잉을 통해 또는 스핀 코팅(spin coating)에 의해 적용될 수 있다. 적용 후 적용된 층을 예를 들어 초과량의 접착 촉진제를 불어 제거함으로써 얇게 하는 것이 특히 바람직하다.
바람직하게는, 접착 촉진제 그 자체가 UV-내성을 갖는다. UV 방사선을 통한 접착 촉진제의 열화는 적어도 층이 충분히 얇으면 허용될 수 있다. 주조 화합물을 위한 접착 촉진제는 주지되어 있고, 사용될 기판에 의존한다. 접착 촉진제는 흔히 기판에 결합되는 제1 말단기와 주조 화합물에 결합되는 제2 말단기를 갖는 분자이다. 접착 촉진제는 바람직하게는 화학 결합에 의해 주조 화합물에 결합되는 접착 촉진제이다. 접착 촉진제는 현존 상황에 따라 예를 들어 접착 또는 반데르발스 힘(Van-der-Waals force)을 통해 화학 및/또는 물리 결합에 의해 기판에 결합될 수 있다. 주조 화합물이 예를 들어 실리콘이면, 전형적인 접착 촉진제는 예를 들어 반응성 실록산과 실리콘 수지의 혼합물로 구성된다. 특히, 말단기는 기판에 적합하도록 최적화될 수 있다.
개방 주조 방법의 최적화를 위해, 본 발명은 경화 전 주조 화합물의 점도가 1,000 mPa*s 미만인 것을 제공한다. 바람직하게는, 점도는 100 mPa*s 미만, 특히 바람직하게는 50 mPa*s 미만이다. 전술된 낮은 점도는 주조 몰드가 신속하게 그리고 버블(bubble)을 생성함이 없이 충전되도록 허용하고, 특히, 기판이 버블을 생성함이 없이 덮이도록 허용한다. 이와 관련하여, 침지되는 기판을 통해 배제되는 임의의 초과의 주조 화합물이 오버플로우(overflow)에서 쉽게 유출될 수 있다.
경화된 주조 화합물이 10 내지 90 쇼어(Shore) A의 범위 내의 경도를 갖는 것을 제공하는 것이 본 발명에 일반적으로 유리하다. 경도가 50 내지 75 쇼어 A의 범위 내에 있는 것이 특히 바람직하다. 이는 심지어 복잡한 광학계의 정확한 형상화를 보장하기에 충분한 기계적 안정성을 제공한다. 또한, 코팅의 높은 탄성은 충격, 진동 또는 열-유도 기계적 인장과 같은 기계적 충격으로부터의 매우 우수한 보호를 제공한다.
일반적으로 바람직한 실시 형태는 주조 화합물로 구성되는 광학 요소가 400 nm 아래의 파장 범위 내에서 1 W/cm2를 초과하는 조사 세기에 대해 지속적인(long-lasting) UV 내성을 갖는 것을 제공한다. 저항이 또한 10 W/cm2를 초과하는 조사 세기에 대해 분명한 것이 특히 바람직하다. 고순도 실리콘이 특히 UV 방사선과 함께 사용하기 위한 매우 우수한 재료인 것이 명백하였다. 이와 관련하여, 지속적인 저항은 방사선 노출이 실리콘의 뚜렷한 열화 또는 변색 및/또는 황변 없이 적어도 수개월의 장기간 동안일 수 있음을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 본 발명에 따른 모듈의 바람직한 UV 내성은 추정된 대략 0.15 W/cm2의 태양광에 대해 재료의 보통의 UV 내성보다 상당히 더 높다.
일반적으로 바람직한 실시 형태에서, 본 발명은 중합체 주조 화합물이 적어도 주로 실리콘으로 구성되는 것을 제공한다. 실리콘은 예를 들어 점도, 반응도, 접착력 등에 관하여 개방 주조 몰드 내에서의 효과적인 처리를 위한 우수한 특성을 제공한다.
바람직한 개선은 실리콘을 그것을 주조 몰드 내에 배치하기 직전에 적어도 2가지 실리콘의 혼합물로서 제공한다. 그러한 2성분 또는 다성분 시스템은 구매가능하며, 2가지의, 특히 고순도의 실리콘을 혼합하는 것은 다시 고순도의 실리콘을 생성하며, 이때 혼합은 경화 공정 및/또는 가교 공정을 개시한다. 따라서, 실리콘 중 하나는 예를 들어 그것이 단독으로는 상기 실리콘을 가교시킬 수 없는 혼합물을 경화시키기 위한 촉매를 함유하도록 설계될 수 있다.
실리콘이 고도로 순수하고, 100 ppm 미만의 이물질을 함유하는 것이 일반적으로 유리하다. 이물질 함량이 10 ppm 미만인 것이 특히 바람직하다. 용어 이물질은 가교된, 경화된 실리콘 시스템 그 자체의 일부가 아닌, 촉매를 제외한, 모든 유기 또는 다른 혼합물을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 혼합된 접착 촉진제가 원하지 않는 이물질의 일례이다. 일반적으로, 탄소 사슬 결합(carbon chain bond)을 포함하는 성분이 또한 원하지 않는 이물질로 간주된다. 이러한 유형의 결합은 보통 UV-내성을 갖지 않는다. 따라서, 본 발명에 따라 요망되는 실리콘은 적어도 경화 후, 예를 들어 메틸 잔기(residue group) 형태의 단지 하나의 탄소 원자를 포함한다. 고순도 실리콘은, 특히, 특히 높은 UV 내성이 달성되도록 허용한다. 이는 실리콘의 기계적 저항뿐만 아니라 광학적 내구성에도 또한 적용되는데, 왜냐하면 미량의 불순물의 존재도 UV-노출된 실리콘의 조기 황변(yellowing)과 관련되기 때문이다.
개별 설계에 따라, 본 발명에 따른 광학 모듈은 특히 UV 범위 또는 IR 범위 내에서 높은 방사선 세기를 투과시킬 수 있다. 그것들은 바람직하게는 높은 조사 밀도를 규정된 구조체 내로 집중시키는 램프를 제조하기 위해 사용될 수 있다. 특히 바람직한 사용은 코팅을 건조시키기 위한 장치의 제조이다. 이러한 유형의 장치는 인쇄 절차에서, 특히 오프셋 인쇄(offset printing) 절차에서 래커의 건조에 사용될 수 있다.
다른 바람직한 실시 형태는 또한 단계 d 후 제2 표면이 코팅되고, 제2 표면의 코팅이 또한 절차 단계 a 내지 e를 포함하는 것을 제공한다. 따라서, 예를 들어 동일하거나 상이하게 형성되는 층의 2개의 면을 갖는 광학계가 중심 캐리어, 예를 들어 유리 플레이트 상에 제조될 수 있다.
이와 관련하여, 제2 표면은 기판의 제2 표면, 예를 들어 코팅의 경우에, 제1 코팅에 대향하는 기판의 면, 또는 임의의 다른 표면일 수 있다. 특히, 이는 본 발명에 따른 방법의 적용을 반복함으로써 제2 코팅이 그것 상에 적용되는 제1 코팅의 외부 표면과 관련될 수 있다. 현존 요건에 따라, 제2 층은 바로 제1 층 상에 적용될 수 있다. 대안적으로, 제2 표면은 예를 들어 제1 코팅에 최초로 적용되는, 코트, 침착된 금속 등과 같은 중간 층에 속해도 좋다.
또한, 본 발명의 목적은, 제1 표면을 갖는 기판과 제1 표면상에 적용되는 중합체 주조 화합물의 층을 포함하고, 광학 요소가 개방 주조 방법을 통해 주조 화합물의 층 내에 제공되며, 층과 함께 광학계를 형성하는 반투명 캐리어의 형태로 기판이 제공되는 광학 모듈을 통해 충족된다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 광학 모듈은 또한 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 특징을 포함한다. 이와 관련하여, 중합체 주조 화합물이 실리콘, 특히 전술된 바람직한 특징 중 많은 것을 갖는 실리콘으로 구성되는 것이 특히 바람직하다. 광학 모듈은 특히 본 발명에 따른 방법에 따라 제조될 수 있다. 그러나, 원칙적으로, 광학 모듈은 상이한 방법을 통해 제조돼도 좋다.
본 발명의 목적은 또한 본 발명에 따른 광학 모듈을 포함하는 램프를 통해 충족된다.
본 발명에 따르면, 이러한 유형의 램프는 바람직하게는 층을 건조시키기 위해 사용된다. 이는 바람직하게는 인쇄 절차에서의 사용과 관련될 수 있다.
본 발명에 의하면, 넓은 범위의 응용을 갖는 광학 모듈을 제조하기 위한 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 이점과 특징이 다음에 설명되는 예시적인 실시 형태와 특허청구범위 종속항으로부터 명백하다.
본 발명의 몇몇 바람직한 예시적인 실시 형태가 다음에 설명되고, 첨부 도면에 기초하여 더욱 상세히 예시된다.
도 1은 본 발명에 따른 광학 모듈의 3개의 변형의 단면도를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 광학 모듈의 제조 중 개방 주조 몰드와 기판의 2개의 도면을 도시한다.
도 3은 도 2의 주조 몰드의 변형을 도시한다.
도 4는 도 1에 따른 모듈의 제1 개선을 도시한다.
도 5는 도 1에 따른 모듈의 제2 개선을 도시한다.
도 6은 도 1에 따른 모듈의 사용의 일례를 도시한다.
도 7은 본 발명의 다양한 예시적인 실시 형태의 조합된 사용의 일례를 도시한다.
도 1에 따른 광학 모듈은 접착 촉진제(2)의 층이 그것 상에 적용된 기판(1)을 포함한다. 중합체 주조 화합물의 형상화된 층(3)이 접착 촉진제(2) 상에 적용되었고, 본 경우에, 집광 렌즈(collecting lens) 형태의 복수의 광학 요소(4)를 포함한다. 실리콘이 하기에 기술되는 예시적인 실시 형태 각각에서 주조 화합물이다. 그러나, 일반적으로, 다른 중합체 주조 화합물도 또한 적합하다.
이와 관련하여, 기판은 반투명 캐리어(1), 즉 본 경우에 유리 플레이트로 구성된다. 제1 실시예와 유사하게 적용되었고 광학 요소(4, 4')가 그것 내에 제공되는 하나 이상의 실리콘 층(3, 3')(도 4, 도 5 참조)과 캐리어(1)는 함께 광학계(optical system)(10)를 형성한다. 본 경우에, 기판 및/또는 반투명 캐리어(1)는 각각 평면-평행 표면을 갖는 플레이트로서 도시된다. 현존 요건에 따라, 캐리어가 예컨대 렌즈와 같은 광학 요소를 포함해도 좋다.
도 1에 따른 상부 실시예에서, 광학 요소(4)는 집광 렌즈로서 제공된다.
도 1에 따른 중간 실시예에서, 광학 요소(4)는 프레넬 렌즈(Fresnel lens)로서 제공된다.
도 1에 따른 하부 실시예에서, 광학 요소(4)는 광-회절 구조체 및/또는 그것을 통해 산란 효과가 달성되는 형성물(formation)의 준-랜덤 집합체(quasi-random collection)로서 제공된다.
층(3, 3') 각각은 대략 65 쇼어(Shore) A의 경도를 갖는 고순도 실리콘으로 구성된다. 실리콘은 무색이고 투명하다. 실리콘은 대략 300 nm 내지 대략 1,000 nm의 파장 범위 내에서 고도로 반투명하다. 실리콘은 400 nm 아래의 파장과 10 와트/㎠를 초과하는 에너지 밀도를 갖는 지속적인(long-lasting) 조사에 대해 UV-내성을 갖는다.
전술된 광학 모듈 각각은 다음의 방법에 따라 제조된다:
우선, 광학 요소(4)를 위한 형성물의 음각 몰드(negative mold)를 수용하는 개방 주조 몰드(6)(도 2 참조)가 제공된다. 또한, 소정 위치에서 기판(1)을 지지하는 핀(fin) 또는 러그(lug) 형태의 지지체(6a)가 몰드(6) 내에 제공된다.
이어서, 코팅될 기판(1)의 표면(5)이 가능하게는 세정 단계 후 접착 촉진제(2)로 코팅된다. 이때 코팅은 예를 들어 물질의 액적을 적용하고 임의의 초과의 물질을 불어 제거함으로써(이는 또한 나머지 접착 촉진제를 건조시킴) 진행된다. 이상적인 경우에, 적용된 접착 촉진제의 두께는 단지 하나의 일분자층(모노레이어)(monolayer)과 동일하고, 어느 경우든, 100 nm 미만인 것이 바람직하다.
기판이 전술된 바와 같이 준비되자마자, 2가지 성분의 실리콘 혼합물이 제조되고, 개방 주조 몰드 내에 놓인다. 상기 성분 중 하나는 촉매를 함유하고, 다른 하나의 성분은 가교제를 함유한다. 혼합물은 본 경우에 50 mPa*s 미만의 점도를 갖는다. 원칙적으로, 성분을 혼합하는 것은 경화 공정을 개시하지만, 이러한 공정은 실온과 같은 저온에서 매우 느리게 진행된다.
이어서, 기판이 코팅된 표면(5)이 아래를 향하는 상태로 제어된 방식으로 주조 몰드 내에 놓이고, 실리콘 혼합물 내로 침지된다(도 2의 좌측 참조).
특히, 이와 관련하여 도 3에 개략적으로 도시된 바와 같이 오버플로우(overflow)(7)가 주조 몰드 상에 제공될 수 있다. 이러한 오버플로우와 실리콘의 낮은 점도는 함께 기판의 침지 깊이가 명확히 규정되는 것과, 특히 기판의 의해 배제되는 임의의 실리콘이 유출될 수 있는 것을 보장한다. 이에 의해, 필요한 경우, 기판의 표면(5)뿐만 아니라 기판의 전면들도 또한 층(3)의 원주 방향 림(8)에 의해 덮이는 반면, 기판의 후면(9)은 코팅되지 않는 것이 보장될 수 있다. 그러나, 다른 실시 형태에서는 기판의 완전한 포위가 바람직할 수 있다.
림(8)은 그것이 캐리어 기판(1)의 림 상에 또는 끝과 끝이 맞대어져(edge to edge) 배치되는 다수의 상기 모듈 상에 지지되면 캐리어 기판(1)을 위한 보호 기능을 가질 뿐만 아니라, 그것은 또한 기판의 직접적인, 갭 없는, 투명한 배열과 따라서 두 캐리어 기판 사이의 광학 경계에서의 광의 편향의 최소화를 가능하게 한다.
일단 기판이 지지체(6a) 상에 위치되면, 필요에 따라, 기판(5)이 완전히 그리고 특히 버블(bubble)을 형성함이 없이 습윤되는지가 검사된다. 본 발명의 가능한 개선에서, 기판의 침지는 기포 문제를 방지하기 위해 진공 상태에서 진행돼도 좋다. 그러나, 점도가 낮기 때문에, 진공이 없을 때에도 또한 버블 없는 코팅이 일반적으로 달성될 수 있다.
위치 설정 후, 실리콘은 경화 및/또는 가교된다. 이는 온도를 증가시키는 것을 통해 편리한 방식으로 상당히 가속된다. 전형적으로, 경화는 대략 100 ℃의 온도에서 반시간 후에 완료될 수 있다. 150 ℃의 범위 내의 온도에서, 경화는 전형적으로 단지 몇 분 후에 완료될 수 있다. 이러한 열 경화 공정을 위한 온도의 선택은 또한 각각의 기판의 특성을 고려하여야 한다.
일단 실리콘이 경화되면, 이제 코팅된 기판이 도 2의 우측에 도시된 바와 같이 재사용가능한 주조 몰드로부터 취출될 수 있다.
본 경우에 실리콘 내에 접착 촉진제의 어떠한 혼합물도 없는 고순도 실리콘이 사용되기 때문에, 실리콘(3)을 몰드(6)로부터 이형시키기 위한 추가의 수단이 요구되지 않는다. 특히, 주조 몰드는 이형 필름 등으로 라이닝되지 않는다. 이는 제조를 간단하게 하고, 주조 몰드의 구조의 매우 정확한 재현을 가능하게 한다.
전술된 방법은 요구되는 경우 동일한 물체에 반복적으로 적용될 수 있다. 도 4 및 도 5는 각각 도 4의 실시예의 그러한 개선을 도시하는 본 발명의 실시 형태를 도시한다. 각각의 경우에, 광학 요소(4)를 갖춘 제1 층(3)을 제조한 후, 광학 요소(4')를 갖춘 제2 층(3')이 제조되었다.
도 4에 따른 실시예의 경우에, 제2 층(3')이 본 경우에 평탄한 플레이트로서 제공되는 기판(1)의 후면 및/또는 대향 측면들 상에 적용되었다. 이를 위해, 기판이 아직 코팅되지 않은 면(9) 상에 접착 촉진제(2)를 구비한 다음에 대응하는 주조 몰드(6) 내로 앞으로 삽입되기만 하면 된다. 추가의 절차 단계는 전술된 절차에 상응한다.
도 4에 도시된 실시예에서, 기판(1)의 전면인 제1 표면(5)은 예시의 목적을 위해 복수의 집광 렌즈(4)로 코팅되었다. 기판(1)의 후면인 제2 표면(9)은 각각 집광 렌즈(4)와 정렬되는 프레넬 렌즈(4')로 코팅되었다.
도 5에 도시된 실시예에서, 우선, 본 경우에 프레넬 렌즈를 갖춘 층(3)이 기판의 전면인 제1 표면(5)에 적용되었다. 이어서, 접착 촉진제(2)가 상기 층(3) 상에 적용되었고, 이어서 집광 렌즈(4')를 갖춘 제2 층(3')이 제1 층(3) 상에 적용되었다. 이러한 경우에, 적용된 제1 층(3)이 본 발명의 범위에 따른 기판이고, 그 외부 표면이 제2 표면(9)이다.
원칙적으로, 그러한 다수의 층의 수와 설계는 어떤 식으로도 제한되지 않는다.
층은 주조 재료의 조성에 있어 상이해도 좋으며, 특히 상이한 주조 재료 및/또는 주조 재료에 대한 혼합물일 수 있다. 따라서, 상이한 특성이 조합될 수 있거나, 또는 많은 층의 적용에 의해 얻어진 광학 특성이 예컨대 사용된 주조 재료의 굴절률을 약간 변화시킴으로써 거의 점진적으로 영향받을 수 있다. 마찬가지로, 마지막 현재 경계층이 예컨대 실리콘 경계층의 실란 처리(silanising), 스퍼터링(sputtering), 스프레잉(spraying), 웨팅(wetting) 또는 임의의 다른 통상적인 표면 코팅 절차에 의한 유전체 또는 금속 코팅을 통해, 다음 층을 적용하기 전에 영향받고 변화될 수 있다.
특히 순수한 실리콘의 사용이 임계 파장 범위 내에서 고도의 투과 및 재료 저항을 최적화시키기 위해 바람직한 것으로 위에서 특정된다. 원칙적으로, 주조 재료는 예컨대 인광 물질 및 형광 물질, 예컨대 희토류 원소의 도입에 의한 광의 파장의 변환과 같은 추가의 광학 기능을 생성하기 위해, 또는 예컨대 투명 또는 반투명 입자(예컨대, 유리 또는 세라믹 재료로 제조됨) 또는 금속 입자와 같은 산란 물질을 도입함으로써 광학계의 불투명도에 영향을 미치기 위해 광학적으로 효과적인 재료로 충전될 수 있다.
도 6은 2차원 광원과 함께, 전술된 바와 같은 광학계(10)의 바람직한 사용을 도시한다. 광원은 이 경우에 다수의 LED가 어레이로 배치되는 LED 모듈(11)로서 제공된다. 광학계는 광원의 전방에 거리를 두고 위치되고, 개별 LED의 광을 각각 하나의 LED에 할당되는 집광 렌즈에 의해 원하는 방식으로 굴절시킨다.
도 7은 LED 모듈(11)이 도 1에 따른 본 발명에 따른 모듈과 조합되는 다른 바람직한 사용을 도시한다. 이와 관련하여, LED 모듈(11)은 일차 광학계(12)를 구비하도록 제공된다. 광학계(10)로서 제공되는 광학 모듈이 제1 광학 모듈의 상류에 배치된다. 바람직하게는, 두 모듈은 LED의 큰 개각(opening angle)을 수송하도록 협동하여 작용하는, 각각 LED와 상관되는 다수의 집광 렌즈를 포함한다.
일차 광학계(12)를 갖춘 LED 모듈(11)은 예를 들어 WO 2012/031703 A1의 교시에 따라 제조될 수 있다.

Claims (17)

  1. 광학 모듈을 제조하기 위한 방법으로서,
    a. 반투명 캐리어 형태의 제1 표면(5)을 갖는 기판(1)을 제공하는 단계;
    b. 개방 주조 몰드(6)를 제공하는 단계로서, 주조 몰드(6) 내에 적어도 하나의 광학 요소(4, 4')의 형성물이 제공되는 단계;
    c. 표면(5)을 개방 주조 몰드 내의 중합체 주조 화합물(3)로 덮으면서 주조 화합물(3)로부터 광학 요소를 형성하는 단계;
    d. 주조 몰드 내의 주조 화합물을 경화시키는 단계로서, 반투명 캐리어와 주조 화합물(3)이 함께 광학계(10)를 형성하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 모듈을 제조하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    중합체 주조 화합물은 접착 촉진제의 혼합물을 함유하지 않는 것을 특징으로 하는 광학 모듈을 제조하기 위한 방법.
  3. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    중합체 주조 화합물은 경화 공정의 개시를 위한 촉매를 함유하는 것을 특징으로 하는 광학 모듈을 제조하기 위한 방법.
  4. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    경화 공정을 개시 및/또는 가속시키기 위해 주조 몰드 내의 중합체 주조 화합물(3)을 규정된 온도로 가열하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 모듈을 제조하기 위한 방법.
  5. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 표면(5)을 중합체 주조 화합물로 덮기 전에 제1 표면(5)을 접착 촉진제(2)로 코팅하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 모듈을 제조하기 위한 방법.
  6. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    접착 촉진제(2)는 표면(5) 상에 적용되며, 이때 적용된 층은 100 nm 미만의 평균 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 광학 모듈을 제조하기 위한 방법.
  7. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    경화 전 중합체 주조 화합물(3)의 점도는 1,000 mPa*s 미만인 것을 특징으로 하는 광학 모듈을 제조하기 위한 방법.
  8. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    경화된 주조 화합물(3)은 10 내지 90 쇼어 A의 범위 내의 경도를 갖는 것을 특징으로 하는 광학 모듈을 제조하기 위한 방법.
  9. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    중합체 주조 화합물(3)로 구성되는 광학 요소(3)는 400 nm 이하의 파장 범위 내에서 1 W/cm2를 초과하는 조사 세기에 대해 지속적인 UV 내성을 갖는 것을 특징으로 하는 광학 모듈을 제조하기 위한 방법.
  10. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    중합체 주조 화합물(3)은 적어도 주로 실리콘으로 구성되는 것을 특징으로 하는 광학 모듈을 제조하기 위한 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    실리콘(3)은 그것을 주조 몰드(6) 내에 배치하기 직전에 적어도 2가지 실리콘의 혼합물로서 제공되는 것을 특징으로 하는 광학 모듈을 제조하기 위한 방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    실리콘(3)은 고도로 순수하고, 100 ppm 미만의 이물질을 함유하는 것을 특징으로 하는 광학 모듈을 제조하기 위한 방법.
  13. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 d 후 제2 표면(9)을 코팅하는 단계로서, 제2 표면(9)의 코팅은 또한 절차 단계 a 내지 d를 포함하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 모듈을 제조하기 위한 방법.
  14. 제1 표면(5)을 갖는 기판(1); 및
    제1 표면(5) 상에 적용되는 중합체 주조 화합물의 층(3)
    을 포함하고,
    광학 요소(4)가 개방 주조 방법에 의해 주조 화합물의 층(3) 내에 제공되는 광학 모듈에 있어서,
    기판(1)은 층과 함께 광학계(10)를 형성하는 반투명 캐리어의 형태로 제공되는 것을 특징으로 하는 광학 모듈.
  15. 제14항에 있어서,
    제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 특징을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 모듈.
  16. 제14항 또는 제15항에 따른 광학 모듈을 포함하는 램프.
  17. 특히 인쇄 절차에서 층을 건조시키기 위한 제16항에 따른 램프의 사용.
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