TW201703292A

TW201703292A - 具有輻射源的光電組件

Info

Publication number: TW201703292A
Application number: TW105116378A
Authority: TW
Inventors: Claus Jaeger
Original assignee: Osram Opto Semiconductors Gmbh
Priority date: 2015-05-29
Filing date: 2016-05-26
Publication date: 2017-01-16
Also published as: TWI597871B; JP2018517292A; JP6680803B2; CN107646145A; WO2016193074A1; CN107646145B; DE112016002421B4; DE102015108499A1; US10175465B2; DE112016002421A5; US20180164559A1

Abstract

本發明涉及一種光電組件，具有：至少一輻射源，用於產生電磁輻射；一反射器；及一透鏡，其中設置該反射器，以將輻射源之輻射的一部份轉向至所期望的發射方向，其中設置該透鏡，以將輻射源之輻射的至少一部份轉向至所期望的發射方向，其中該透鏡具有至少是平面方式的錐體形式之第一側面，其中該第一側面係面向該輻射源。

Description

具有輻射源的光電組件

本發明涉及一種依據專利請求項1所述之具有輻射源的光電組件。

使用光電組件已為人所知，例如，可使用各種用於照明目的之發光二極體組件。於此，設有透鏡，以進行電磁輻射之光束成形。

本專利申請案主張德國專利申請案DE 10 2015 108 499.6之優先權，其已揭示的整個內容收納於此以作為參考。

本發明的目的在於提供一種改良的光電組件。

上述目的藉由專利請求項1所述之光電組件來達成。

該光電組件具有至少一輻射源、一反射器及一透鏡。該透鏡具有錐體形式之第一側面，其面向該輻射源。該錐體形式之第一側面至少一部份係由該反射器包圍著。以此方式，可藉由該反射器及該透鏡來達成電磁輻射之一種改良的輻射導引。由於錐體形式的透鏡，則該組件和該反射器可以較小的高度來形式。所建議的該組件之優點在於減少光學損耗。

在該光電組件之一實施形式中，第一側面完全以錐體形式形成。於是，可使該透鏡有較單純的構造。

在該光電組件之另一實施形式中，該反射器環形地包圍著該輻射源。該反射器鄰接著該光電組件之發射口。該透鏡之第一側面在形成方式上使該第一側面覆蓋該發射口之至少80%。以此方式，可達成有效率的輻射成形。

在另一實施形式中，第一側面覆蓋該發射口之至少90%。於是，可使更多的百分比之電磁輻射經由該透鏡的第一側面而受到導引。因此，整體上可達成一種改良的輻射成形。

在一實施形式中，該透鏡在第二側面上至少部份地具有凸出的表面，該第二側面係配置成與第一側面相對向。以此方式，可達成一種改良的輻射導引。

在另一實施形式中，該反射器形成在一殼體的內側，此處該透鏡緊靠在該殼體的一側面上。於是，該光電組件可達成較單純的構造。

在另一實施形式中，該透鏡在第二側面上具有菲涅耳(Fresnel)結構，以使電磁輻射的輻射成形。

在另一實施形式中，該透鏡之第一側面具有截錐體形式。此外，第一側面之部份表面亦可形成為凸出狀或凹入狀。於是，雖然光學損耗會提高，但通常亦能以此實施形式在較小的光學損耗下達成良好的輻射導引。

在一實施形式中，該反射器具有至少一凹形區段。於是，特別是在該反射器的構造高度較小時可達成一種改良的輻射導引。

在一實施形式中，該反射器具有第一凹形區段和第二凸形區段。藉助於凹形和凸形區段，則在該反射器的構造高度較小時可使輻射導引達成進一步的改良。

在一實施形式中，第一區段的橫切面在輻射源的方向中逐漸漸縮且第二區段的橫切面在輻射源的方向中亦逐漸漸縮。於是，在該反射器之高度較小且面積較小時可達成一種改良的輻射導引。

在一實施形式中，該透鏡的第二側面具有環形的導槽。於是，在由該透鏡發出輻射時可達成一種改良的輻射導引。

在一實施形式中，該透鏡的第二側面具有一中央凹口。第二凹口亦可在輻射發出時使輻射導引獲得改良。

1‧‧‧輻射源

2‧‧‧反射器

3‧‧‧透鏡

4‧‧‧發射側

5‧‧‧殼體

6‧‧‧發射區

7‧‧‧第一側面

8‧‧‧第二側面

9‧‧‧板部

10‧‧‧光電組件

11‧‧‧中央軸

12‧‧‧開口表面

13‧‧‧尖端

14‧‧‧平面

15‧‧‧第一環形面

16‧‧‧第二環形面

17‧‧‧接面區

18‧‧‧平面

20‧‧‧內側

21‧‧‧載體

22‧‧‧殼體之第二側面

23‧‧‧中央區

24‧‧‧邊緣區

25‧‧‧第一區段

26‧‧‧第二區段

27‧‧‧折回線

28‧‧‧導槽

29‧‧‧內表面

30‧‧‧外表面

31‧‧‧凹口

32‧‧‧第一板

33‧‧‧第二板

35‧‧‧上方的末端區

36‧‧‧下方的末端區

本發明的上述性質、特徵和優點以及形式和方式(例如，如何達成)在與以下各實施例的說明相結合時將變得更清楚且更容易理解，各實施例將與圖式相結合來詳述。以下將分別說明各圖式。

第1圖係光電組件之第一實施形式的橫切面。

第2圖係透鏡之示意的透視圖。

第3圖係光電組件之第二實施形式之示意的橫切面。

第4圖係光電組件之第三實施形式之示意的橫切面。

第5圖係光電組件之第四實施形式之示意的橫切面。

第6圖係反射器之開口表面之示意圖及透鏡之第一側面之表面的示意圖。

第7圖係光電組件之第五實施形式之橫切面。

第8圖係該第五實施形式之示意的透視之俯視圖。

第1圖顯示光電組件10之橫切面的示意圖。光電組件10具有一輻射源1，其在一發射側4發出電磁輻射。輻射源1例如可以發光二極體的形式形成。此外，輻射源1可形成為雷射二極體的形式。組件10在發射側4上係由反射器2包圍著。反射器2在所示的實施例中以漏斗形式鄰接著一發射區6，該輻射源1之電磁輻射經由發射區6發出。在所示的實施例中，反射器2形成在殼體5之內側20上。殼體5可由塑料形成，其中該內側20以反射層覆蓋著，該反射層形成該反射器2。在所示的實施形式中，組件10施加在一載體21(例如，PCB或陶瓷)上。殼體50以一側面固定在該載體21上。輻射源1向內突出至殼體5之連續的開口中，該開口顯示在該發射區6中。反射器2在所示的範例中以對中央軸11成旋轉對稱的形式而形成。反射器2以漏斗形式形成且在發射方向中於一末端區中鄰接著一開口表面12，其垂直於中央軸11而配置著。反射器2例如具有一空出面或具有拋物面形式，以使電磁輻射轉向至期望的輻射方向。此外，輻射源1之發射側4以該中央軸11作為參考係配置在中央。

此外，設有透鏡3，其第一側面7至少一部份向內突出至發射區6中。第一側面7以對中央軸11成旋轉對稱的形式而形成。依據所選取的實施形式，透鏡3之第一側面7覆蓋該反射器2之開口表面12之至少80%，特別是覆蓋該開口表面12之至少90%。在所示的實施例中，透鏡3係與板部9相連接，板部9緊靠在殼體5之第二側面22上。板部9至少是表示透鏡3之一邊緣區，其緊靠在殼體5之第二側面22上。因此，反射器2之開口表面12完全由透鏡3和板部9覆蓋著。依據所選取的實施形式，透鏡3可包含板部9，即，其一部份係材料一致地以板部9來形成。依據所選取的實施形式，透鏡3和板部9亦可分成二部份且由不同材料來形成，此時透鏡3固定在板部9上。透鏡3和板部9例如亦可由玻璃、矽樹脂及/或環氧化物之類的塑料來形成。

發射側4可具有例如0.75 x 0.75mm²之面積。此外，反射器2之開口表面12例如可具有3毫米之直徑。又，殼體5所具有的平行於中央軸11之厚度可在0.5毫米至3毫米的範圍中。

由於第一側面7形成為錐體形式，則雖然反射器2之平行於中央軸11之構造高度較小，即，反射器 2之高度較小，且透鏡3之平行於中央軸11之高度較小，仍然可使電磁輻射達成有效的且精確的輻射導引。電磁輻射例如可以是紅外光或可見光。

第2圖顯示透鏡3之示意的透視圖，其在所示的實施例中透鏡3之一部份係由單一材料以板部9來形成。在所示的實施例中第一側面7以錐體形式在末端區中逐漸形成尖端。依據所選取的實施形式，透鏡3在第一側面7上可具有小的曲率或彎曲區段。

第3圖顯示透鏡3的另一實施形式之示意的橫切面，其中第一側面7形成為截錐體形式且在末端區中轉換成平面14。平面14垂直於中央軸11而配置著。透鏡3以對中央軸11成旋轉對稱的形式而形成。此外，透鏡3在第一側面7和板部9之平面之間的接面區中具有一接面區17，其對中央軸的傾斜度不同於對第一側面7的傾斜度。例如，接面區17可彎曲成凸出狀或凹入狀。此外，接面區17可平行於中央軸11而配置著且具有圓柱體形式。

第4圖顯示透鏡3之另一實施形式的示意圖，其中第一側面15、16之例如環形的部份區段形成為凸出狀或凹入狀。本實施形式中，雖然光學品質小於第1圖之實施例中者，但仍可以此透鏡達成有效的輻射成形。又，第4圖之透鏡3對中央軸11形成為旋轉對稱。此外，透鏡3在第一側面7和板部9之平面之間的接面區中具有一接面區17，其對中央軸的傾斜度不同於對第一側面7的傾斜度。例如，接面區17可彎曲成凸出狀或凹入狀。此外，接面區17可平行於中央軸11而配置著且具有圓柱體形式。

透鏡3之第二側面8配置成與第一側面7相面對，該第二側面8對透鏡3之每一實施形式而言都可具有不同的形式而與第一側面7之形式無關。例如，第二側面8可形成為平面狀、凸出狀、凹入狀或菲涅耳(Fresnel)結構或微棱鏡結構。

第5圖顯示一具有透鏡3之光電組件10之示意的橫切面，其中第二側面8凸出地形成在圓形的中央區23中且一部份成錐體形式地形成在另一輻射式環形的邊緣區24中。第二側面8可依據所期望的輻射導引而形成。

第6圖顯示反射器2之開口表面12上之俯視的示意圖。此外，示意地顯示第一側面7之有效面積18，其投影在開口表面12之平面中。開口表面12之面積被透鏡3之第一側面7覆蓋越多，則光電組件10之光學損耗越小。就像已實施者那樣，覆蓋率例如可以在80%或90%或更大的範圍中。

第7圖顯示一具有載體21之光電組件10之另一實施形式之示意的橫切面，載體21上配置著一輻射源1。輻射源1由反射器2包圍著，反射器2形成在殼體5之內壁上。殼體5上配置著一透鏡3。反射器2對該中央軸11具有旋轉對稱的形式。此外，反射器2於中央軸11之橫切面中具有第一凹入區段25和第二凸出區段26。第一凹入區段25由上方的邊緣區35開始且在輻射源1之方向中延伸。環形的折回線27定義了一種對該中央軸11之垂直面，在該折回線27上該凹入區段25轉換成凸出區段26。該折回線27大約位於反射器2之相對於中央軸11之高度的中央。凸出區段26之開口表面在輻射源1之高度處的另一末端區26之方向中漸縮直至最小的開口表面為止。因此，反射器2之開口表面沿著中央軸11由上方的末端區35開始持續地在另一末端區36之方向中漸縮。因此，反射器2之橫切面基本上具有S形式。

透鏡3具有第一側面7，其對中央軸11形成為旋轉對稱且在輻射源1之方向中逐漸形成為圓錐形。第一側面7面向輻射源1。在透鏡3之第二側面8(其配置成與第一側面7相對向)上於邊緣區24中施加一繞行之環形導槽28。導槽28具有一內表面29和一外表面30。內表面29配置成相對於中央軸11成向內傾斜且外表面30配置成向外傾斜。本實施例中，導槽28在由上看到的反射器2之俯視圖中係配置在上方的末端區35中該反射器2之開口表面的外部。就像第6圖中可看到的那樣，由於製程上的原因，第一側面7可以不是覆蓋該反射器之整個開口表面12，而是只覆蓋部份表面18。因此，電磁輻射可在反射器2和第一側面7之間發出而不入射至透鏡3之第一側面7。導槽28且特別是內表面29用於使該輻射轉向至中央軸11之方向中。於是，在所期望的發射方向中可提高該輻射。依據所選取的實施形式，導槽28亦可配置在反射器2之開口表面之內部。

此外，第二側面8在中央具有一凹口31，其形成為旋轉對稱於中央軸11且具有部份錐體形式及/或圓錐體形式。透鏡3可一部份地或二部份地形成為板32、33之形式。此二個板32、33可配置成垂直於中央軸11，其中第一板32具有第一側面7且第二板33具有第二側面8。導槽28和凹口31使所期望的發射方向上的聚焦獲得改良。依據所期望的實施形式，透鏡3可只具有導槽28或只具有凹口31。第7圖中所示的反射器2亦可與先前圖式之透鏡組合。此外，第7圖中所示的透鏡3亦可與先前圖式之反射器組合。

第8圖顯示第7圖之配置之示意的透視之俯視圖。在所示的實施形式中，透鏡3在第二側面8之區域中具有正方形的形式。依據所選取的實施形式，透鏡3在第二側面8之區域中亦可具有圓形的形式。

光電組件10之目前各實施形式的基本概念在於：直接入射至透鏡3之第一側面7上的電磁輻射折射至光軸的方向中且然後經由另一光學元件，例如，凸出的第二側面或第二透鏡，在第二步驟中繼續折射至光軸方向中。此外，由透鏡3之第一側面7反射之電磁輻射向外反射至反射器2。由反射器2開始，已反射的輻射又反射回到透鏡3之第一側面7之方向中。由反射器2反射的電磁輻射藉由透鏡3之第一側面7之錐體形式而均勻地另外折射至光軸的方向中。因此，反射器可較平坦地形成，即，在輻射方向中較短。於是，可達成一種很平坦的反射器設計，其使電磁輻射達成高的輻射強度或角度狹窄之發射。於是，由於小的光學損耗而達成較佳的效率。此外，電磁輻射之未轉向至光軸的成份變少。

雖然本發明已詳細藉由較佳實施例來圖示和說明，但本發明不受已揭示的範例所限制且其它變化可由此行的專家推導出而未偏離本發明的保護範圍。