WO2014009062A1 - Beleuchtungs- oder lichtempfangseinrichtung sowie verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents
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Definitions
- the task is due to the independent
- the solid glass body of the holder glass 2 forms a holder for the glass body of the Einschmelzglases.
- the holder glass 2 forms a ring which holds the sealing glass 1 and the converter 6. If sufficient
- Fig. 5 shows a modification of the method of Fig. 4.
- the holder glass 2 has the shape of a truncated cone or a truncated pyramid with the smaller base surface below.
- Fig. 16 shows a modification of the embodiment of Fig. 12.
- An optical fiber 31 leads through the housing 30 to the converter 6 and supplies the light to the LED 7 or the laser.
- the arrangement is particularly well suited to decoupling the heat of the light source from the converter.
- Matrix arrangement is bonded on a wafer 23 containing optically active elements, the solar cells,
- Luminescent materials can be co-doped or else with other rare earths (scandium, yttrium, lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, promethium, samarium, gadolinium,
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Abstract
Beleuchtungs- oder Lichtempfangseinrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung. Aus Einschmelzglas (1) und Halterglas (2) wird eine Stablinse mit wenigsten einem darin eingeschlossenen aktiven optischen Element erzeugt. Die Stablinse kann mit weiteren optisch aktiven Elementen ergänzt werden, um die komplette Beleuchtungs- oder Lichtempfangseinrichtung zu ergeben, die ein Linsenelement (10) aus Einschmelzglas (1) und ein Lichtleitelement aus Einschmelzglas (1) und/oder aus Halterglas (2) sowie eine LED (7), einen Laser, einen Konverter (6), einen Filter (8), einen Photodetektor oder einen photovoltaischen Wandler als aktives optisches Element umfasst.
Description
Beleuchtungs- oder Lichtempfangseinrichtung sowie Verfahren zu ihrer Herstellung
Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Beleuchtungs- oder Lichtempfangseinrichtung mit wenigstens einem aktiven optischen Element in Verbindung mit einer Optik, sowie auf das Verfahren zur Herstellung der Beleuchtungs- oder
Lichtempfangseinrichtung. Unter einem aktiven optischen Element werden in dieser Anmeldung LEDs, OLEDs und Laser, aber auch Photodetektoren und phovoltaische Wandler sowie Konverter und Filter verstanden.
Bei Beleuchtungs- oder Lichtempfangseinrichtungen besteht das Problem, Licht, wozu auch Infrarotstrahlung gehört, bei Abbildungsvorgängen zu kollimieren, oder bei anderen
Anwendungen möglichst verlustfrei zu konvertieren. Eine weitere Problematik besteht in dem hermetisch dichten
Einschluss der optisch aktiven Elemente in dem jeweiligen Gerät .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Beleuchtungs- oder Lichtempfangseinrichtung mit wenigstens einem aktiven optischen Element in Verbindung mit einer Optik zu schaffen, bei der das wenigstens eine aktive optische Element hermetisch eingeschlossen ist und die
Lichtführung hinsichtlich Fokussierung, Kollimierung oder Abbildung sowie eine Lichtkonversion verlustarm
durchgeführt werden kann.
Die gestellte Aufgabe wird aufgrund der unabhängigen
Ansprüche gelöst. Um einen hermetischen Einschluss von Filtern, Konvertern, Photodetektoren, photovoltaische Wandler, LEDs, OLEDs oder Lasern in einer Optik zu erzielen, wird ein solches aktives optisches Element weitgehend in Glas eingeschlossen, und zwar während eine Stablinse als Teil der Optik hergestellt wird. Das aktive optische Element wird bei der Herstellung der Stablinse in diese integriert und dadurch hermetisch eingeschlossen .
Im Einzelnen benutzt man einen Halter aus einem Halterglas oder einem Haltermetall, um durch Aufschmelzen von
Einschmelzglas ein Linsenelement der Stablinse zu erzeugen. Einschmelzglas hat gegenüber Halterglas oder Haltermetall eine niedrigere Schmelztemperatur, jedoch ungefähr den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Indem ein Abschnitt des Einschmelzglases den Halter aus Halterglas oder
Haltermetall überragt, bildet sich an der freien Oberfläche beim Aufschmelzen infolge der Oberflächenspannung eine sphärische Kalotte, die nach Abkühlung das Linsenelement der Stablinse ergibt. Das Lichtleitelement der Stablinse wird durch Einschmelzglas oder Halterglas gebildet.
Die durch Oberflächenspannungseffekte gebildete sphärische Oberfläche ist feuerpoliert und damit von hoher Güte. Die Oberflächenspannungseffekte und Grenzflächenspannungen sind abhängig von den Glasmaterialeigenschaften, der verwendeten Atmosphäre und/oder der Metalloberfläche im Falle eines metallischen Halters. So kann während der Herstellung einer Stablinse die Grenzflächenspannung von flüssigem
Einschmelzglas zur Formgebung der Stablinse beeinflusst werden, indem das flüssige Einschmelzglas einer Atmosphäre mit einer Gaszusammensetzung zur Beeinflussung der
Oberflächenspannung des flüssigen Einschmelzglases
ausgesetzt wird. Die Oberflächenspannung hängt auch von der Temperatur der Atmosphäre ab. Somit kann die
Oberflächenspannung erhöht oder erniedrigt werden. Je höher die Oberflächenspannung dabei ist, desto kugelähnlicher wird die erzeugte Kalotte. Im Allgemeinen wird der
Atmosphäre, die zum Beispiel durch Herstellungsbedingungen, insbesondere in einem Ofen, vorgegeben ist, das Gas zur Beeinflussung der Oberflächenspannung zugesetzt.
Im Falle von Einschmelzglas ist das aktive optische Element zwischen ursprünglich zwei aufeinander sitzenden Teilen des Einschmelzglases gelegen, die durch den AufSchmelzvorgang miteinander verschmelzen, während bei Halterglas als
Lichtleitelement das aktive optische Element zwischen
Einschmelzglas und dem Halterglas eingefangen ist. Es ist jedoch auch möglich, das aktive optische Element in einer Randzone des Halterglases unterzubringen und dort
hermetisch einzuschließen. Diese Art der „Verpackung" hat vor allem den Vorteil, dass in Anschluss an das aktive optische Element ein Kühlkörper angebracht werden kann, über den im aktiven optischen Element erzeugte Wärme abgeführt wird.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung nachfolgender Ausführungsbeispiele und aus den angefügten Ansprüchen.
Es zeigen:
Fig. 1 : den Einschluss eines aktiven optischen Elements in eine aus zwei Gläsern unterschiedlichen Typs aufgebaute Stablinse,
Fig. 2 : eine weitere Möglichkeit des Einschlusses des aktiven optischen Elements in eine Stablinse,
Fig. 3: die Herstellung einer Stablinse aus Glas und einem metallischen Halter mit Einschluss eines aktiven optischen Elements,
Fig. 4 : ein Einschlussverfahren des aktiven optischen
Elements ähnlich zu Fig. 1, jedoch mit einer Gehäusekappe,
Fig. 5: eine Abwandlung der hergestellten Stablinse zu
Fig. 4,
Fig. 6: die Herstellung einer Stablinse mit Gehäuse und an der Unterseite angebrachtem aktivem optischem Element,
Fig. 7 : eine Variante zu Fig. 6,
Fig. 8 : eine Leuchteinheit mit LED, OLED oder Laser,
Fig. 9: eine abgewandelte Leuchteinheit,
Fig. 10 : eine Leuchteinheit mit LED, OLED oder Laser und
Konverter,
Fig. 11 : eine abgewandelte Leuchteinheit zu Fig. 10,
Fig. 12 : eine weitere Leuchteinheit mit LED, OLED oder
Laser und
Konverter sowie mit Kantenfilter,
Fig. 13: eine Variante zu Fig. 12,
Fig. 14 : eine weitere Variante zu Fig. 12,
Fig. 15: eine weitere Variante zu Fig. 12,
Fig. 16: eine weitere Variante mit Lichtleitfaser,
Fig. 17: eine weitere Variante zu Fig. 16 und Fig. 18: eine Matrixanordnung mit Stablinsen und
Konvertern mit metallischen Haltern und
Leuchteinheit .
Fig. 1 zeigt den Einschluss eines Konverters 6 (oder ganz allgemein eines aktiven optischen Elementes) in Glas während der Herstellung einer Stablinse. Ein Einschmelzglas 1 mit relativ niedriger Schmelztemperatur Tgi und einem vorgegebenen Wärmeausdehnungskoeffizienten CTEI deckt den
Konverter 6 über einem massiven Glaskörper aus Halterglas 2 ab, das gegenüber Einschmelzglas eine höhere
Schmelztemperatur Tg2, jedoch einen
Wärmeausdehnungskoeffizienten CTE2 nahe dem
Wärmeausdehnungskoeffizienten des Einschmelzglases besitzt. Der massive Glaskörper des Halterglases 2 bildet einen Halter für den Glaskörper des Einschmelzglases. Wenn die übereinander geschichteten Glaskörper über die
Schmelztemperatur des Einschmelzglases erhitzt werden, ohne dass die Schmelztemperatur des Halterglases 2 erreicht wird, schmilzt das Einschmelzglas und bildet eine
sphärische Kalotte, wobei gleichzeitig der Konverter 6 zwischen den beiden Glastypen hermetisch eingeschlossen wird. Die sphärische Glaskalotte stellt ein Linsenelement 10 und das Halterglas 2 ein Lichtleitelement 20 einer
Stablinse dar.
Die Ausdrücke „nahe" oder „ähnlich" im Zusammenhang mit dem Wärmeausdehnungskoeffizienten CTEI ZU CTE2 oder zu CTE3 bedeuten, dass die Wärmeausdehnung in den Körpern des
Einschmelzglases 1 und des Halterglases 2 beziehungsweise des Haltermetalls 3 bei den praktischen
Durchmesserabmessungen von 1 bis 10 mm der Zwischenprodukt- Stablinsen nicht zu Verzerrungen im Glas der hergestellten Beleuchtungs- oder Lichtempfangseinrichtung führen, die als nicht tolerierbar anzusehen sind.
Fig. 2 stellt eine weitere Möglichkeit des Einschlusses des Konverters 6 (oder ganz allgemein eines aktiven optischen Elementes) im Glas dar. Das Einschmelzglas 1 ist
zweigeteilt mit dem Konverter 6 zwischen beiden Glasteilen. Das Halterglas 2 bildet einen Ring, der das Einschmelzglas 1 und den Konverter 6 haltert. Bei ausreichender
Temperaturerhöhung schmilzt das Einschmelzglas 1 und hüllt den Konverter 6 ein. Gleichzeitig bildet sich an der freien Oberfläche eine sphärische Kalotte aus. Das Produkt stellt eine Stablinse mit einem Linsenelement 10 und einem
Lichtleitelement 20 dar, zwischen denen der Konverter 6 hermetisch eingeschlossen ist.
Fig. 3 zeigt den Einschluss eines Konverters 6 (oder ganz allgemein eines aktiven optischen Elementes) in eine mit Gehäuse 30 versehene Stablinse während deren Herstellung. Es wird Einschmelzglas 1 in zwei Teilen und ein Halter 3 aus Metall verwendet. Das Metall hat eine höhere
Schmelztemperatur Tg3 gegenüber der Schmelztemperatur Tgl des Einschmelzglases 1, jedoch einen ähnlichen
Wärmeausdehnungskoeffizienten CTE3 zu dem des
Einschmelzglases. Das Einschmelzglas 1 ragt mit einem
Abschnitt 11 über den rohrförmigen Halter 3 hinaus, wenn beide auf dem Boden eines Tiegels 5 aufsitzen. Durch
Temperaturerhöhung wird das Einschmelzglas aufgeschmolzen und an der Luft oder in Gas entsteht an der freien
Oberfläche in Folge der Oberflächenspannung eine sphärische
Kalotte, die nach Erkalten ein Linsenelement 10 ausmacht. Innerhalb des rohrförmigen Gehäuses 30 bildet sich das Lichtleitelement 20, welches den Konverter 6 einschließt. Das Verfahren nach Fig. 4 ist ähnlich zu dem nach Fig. 1, es wird jedoch eine Kappe 4 als Gehäuse oder Gehäuseteil der Stablinse angebracht. Zu diesem Zweck klemmen im
Ausgangszustand das Einschmelzglas 1 und das Halterglas 2 radiale Fortsätze 41 der Kappe 4 ein und werden mit
Aufschmelzen des Einschmelzglases in der Grenzschicht zwischen Einschmelzglas und Halterglas eingeschmolzen und damit fest verankert.
Fig. 5 zeigt eine Abwandlung des Verfahrens nach Fig. 4. Das Halterglas 2 hat die Form eines Kegelstumpfs oder eines Pyramidenstumpfes mit der kleineren Basisfläche unten.
Dadurch wird dem Lichtleitelement 20 eine fokussierende Wirkung erteilt. Die Kappe 4 bildet wiederum das Gehäuse der Stablinse mit dem hermetisch eingeschlossenen Konverter 6.
Fig. 6 zeigt eine Abwandlung zu Fig. 4. Der Konverter 6 befindet sich jedoch an der Unterseite des Halterglases 2, an der auch ein Glasplättchen 12 von Einschmelzglas sitzt. Bei entsprechender Temperaturerhöhung schmelzen das
Einschmelzglas 1 und das Glasplättchen 12, wobei Letzteres gegen die Unterseite des Halterglases 2 gedrückt wird, um dort anzuhaften. Es entsteht eine Stablinse mit
versiegeltem Konverter 6 und einem Gehäuse 4.
Fig. 7 zeigt eine Abwandlung zu Fig. 6 dahingehend, dass der Glaskörper des Halterglases 2 kegelförmig oder
pyramidenförmig, mit der Basisseite unten, ausgebildet ist. Fig. 8 zeigt eine Leuchteinheit aus einer Stablinse gemäß Fig. 6 und einer LED 7 oder einem Laser an der dem
Linsenelement 10 entgegen gesetzten Seite der Stablinse. Die LED 7 oder der Laser stellen das zweite aktive optische Element der Beleuchtungseinrichtung dar, welches nicht unbedingt hermetisch verschlossen angebracht werden
braucht .
Fig. 9 zeigt eine der Fig. 8 entsprechende Ausbildung der Beleuchtungseinrichtung, jedoch mit einem konischen oder pyramidenförmigen Lichtleitelement 20.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 10 weist das
Lichtleitelement 20 eine zwischen Unterseite und
Seitenfläche angeordnete Schrägfläche 26 auf, an der der Konverter 6 angebracht ist. Ein Kühlkörper 16 deckt den
Konverter 6 ab und führt Wärme während dessen Betrieb ab. Die LED 7 oder der Laser ist auf der Seite des
Lichtleitelements 20 gegenüber der Schrägfläche 26 im
Schutze des Kappengehäuses 4 angeordnet, um den Konverter 6 anzuregen, wie dargestellt. Konvertiertes Licht wird mit dem Linsenelement 10 abgegeben.
Fig. 11 entspricht der Ausführungsform nach Fig. 10, jedoch mit einem Lichtleitelement 20 in einer Art Kegelstumpfform oder Pyramidenstumpfform mit Lichtsammelansatz 27.
Fig. 12 stellt eine Leuchteinheit mit einer LED 7 oder einem Laser, einem Konverter 6 und einem Kantenfilter 8 dar. Der Kantenfilter 8 ist im Sinne des aktiven optischen Elements in das Lichtleitelement 20 integriert. Der
Konverter 6 kann ebenfalls integriert werden, falls
erwünscht. Teile der inneren oder äußeren Oberflächen können durch Sputtern, PVD, PICVD, CVD, SolGel und andere Verfahren beschichtet werden um, je nach Bedarf,
Spiegeleffekte zu erhöhen oder zu erniedrigen.
Die Ausführungsform nach Fig. 13 zeigt die gleichen
Merkmale wie Fig. 12, jedoch ist das Lichtleitelement 20 kegelförmig oder pyramidenförmig ausgebildet. Fig. 14 zeigt eine Kombination der Ausführungsformen nach Fig. 10 und 12. Die LED 7 oder der Laser ist an dem
Kappengehäuse 4 befestigt und erregt den Konverter 6, der wiederum den Kantenfilter 8 beaufschlagt. Statt der
gezeigten Anordnung des Konverters 6 am Eintritt des
Lichtleitelementes 20 kann der Konverter 6 auch nach dem Muster der Fig. 10 oder 11 direkt auf der Innenseite des Kühlkörpers 16 angebracht werden. Die Anordnung so oder so eignet sich besonders gut dazu, weißes Licht zu erzeugen. Fig. 15 schließlich zeigt eine Abwandlung zu der
Ausführungsform nach Fig. 14, wobei das Lichtleitelement 20 konisch oder pyramidenförmig mit Lichtsammelansatz 27 ausgebildet ist. Hier wie dort können innere und äußere Oberflächen zur Erhöhung oder Erniedrigung der
Reflektivität beschichtet werden.
Fig. 16 zeigt eine Abwandlung der Ausführungsform nach Fig. 12. Eine Lichtleitfaser 31 führt durch das Gehäuse 30 zu dem Konverter 6 und führt das Licht der LED 7 oder des Lasers zu. Die Anordnung eignet sich besonders gut dazu, die Wärme der Lichtquelle von dem Konverter zu entkoppeln.
Fig. 17 zeigt eine Abwandlung zu der Ausführungsform nach Fig. 14 oder 15, wobei das Lichtleitelement 20 konisch oder pyramidenförmig mit Lichtsammelansatz 27 ausgebildet sein kann. Hier wie dort können innere und äußere Oberflächen zur Erhöhung oder Erniedrigung der Reflektivität
beschichtet werden. Eine Lichtleitfaser 31 ist an dem
Gehäuse 30 befestigt und das zugeführte Licht der LED 7 oder des Lasers erregt den Konverter 6. Auch diese
Anordnung eignet sich besonders gut dazu, die Wärme der Lichtquelle von dem Konverter zu entkoppeln. Zusätzlich kann der Konverter in beiden alternativen Anordnungen gekühlt werden. Das transmittierte Licht vom Konverter 6 oder vom Filter 8 kann über eine Spiegelschicht 33
zurückreflektiert werden. Eine Schicht 34, die ein
Bandpassfilter oder eine Entspiegelungsschicht sein kann, kann die Transmission weiter verbessern.
Fig. 18 schließlich zeigt eine Matrixanordnung von
Stablinsen mit metallischem Haltergehäuse 30 und jeweils zwei konkav-konvexen Glaskörpern sowie mit einem konvexen Konverter 6 oder einem Filter 8 dazwischen. Die
Matrixanordnung ist auf einem Wafer 23 gebondet, der optisch aktive Elemente enthält, die Solarzellen,
Phototektoren, CCD- oder CMOS Sensoren, LEDs 7 oder Laser darstellen können. Der Zwischenraum 40 zwischen Optik und
aktiven Element ist mit einem Polymer, einem Glas, einer Flüssigkeit und/oder einem Komposit gefüllt.
Die gezeigten Anordnungen können auch als
Lichtempfangseinrichtung ausgebildet werden, wenn die
Konverter oder die LED/Laser durch einen Photoempfänger beziehungsweise einem photovoltaischen Wandler ersetzt werden . Der Konverter kann mit Leuchtstoffen aufgebaut sein, die herkömmlich auch als „Phosphore" bezeichnet werden. Die Leuchtstoffe können unterschiedliche spektrale
Emissionsspektren zeigen und bestehen bevorzugt aus anorganischen Lumineszenzmaterialien (z.B. Mikrokristalle, Nanokristalle und/oder Quantumdots) , die bei bestimmten Wellenlängen fluoreszieren und/oder phosphoreszieren.
Üblicherweise liegen diese in Form einer Keramik, eines Kristalls, einer Glaskeramik oder als eingebettete
Kristallpulver in Glas vor. Die verschiedenen Arten der Lumineszenz werden nach der Dauer des Leuchtens nach Ende der Erregung eingeteilt in Fluoreszenz (< 1 msec) und
Phosphoreszenz (> 1 msec) . Die Emissionswellenlängen können eine geringe spektrale Breite aufweisen (z.B. InB03iEu oder Tb) und/oder aber auch breit emittieren (Ce:YAG) . Die spektrale Lage hängt von der Zusammensetzung und/oder auch der Konzentration der Leuchtstoffe ab. Die Herstellung erfolgt durch Mischung der Leuchtstoffe mit Glaspulver, durch Sintern von Nanokristallpulver, durch kristallines Wachstum oder durch einen Schmelz- und
Keramisierungsprozess . Man ist also in der Lage
verschiedene anorganische Leuchtstoffe herzustellen, die charakteristische Emissionsspektren aufweisen, deren
Emissionslinien von der eingesetzten Konzentration und der Kombination von Fluoreszenzmaterialien (z.B. Oxyde,
Oxynitride, Nitride, Sulfide, Fluoide, ...) sich in der
Wellenlänge und den Intensitätsverhältnissen unterscheiden. Die Lumineszenzmaterialien können z.B. zusammengesetzt sein aus unterschiedlichen Eu dotierten Materialien wie CaS:Eu, Sr2Si5N8:Eu, SrS:Eu, Ba2Si5N8:Eu, Sr2Si04:Eu, SrSi2N202 : Eu, SrGa2S4:Eu, SrAl204 :Eu, Ba2Si04:Eu, Sr4All4025 :Eu,
SrSiAl203N:Eu, BaMgAli0Oi7 : Eu, Sr2P207 :Eu, SrB407 :Eu, Y203 :Eu, YAG : Eu, Ce : YAG : Eu, (Y, Gd) B03 : Eu, (Y, Gd) 203 : Eu .
Lumineszenzmaterialien können co-dotiert oder auch mit anderen Seltenen Erden (Scandium, Yttrium, Lanthan, Cer, Praseodym, Neodym, Promethium, Samarium, Gadolinium,
Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium und Lutetium) dotiert werden (z.B. LaP04:Ce,Tb,
LaMgAl Oig :Ce, Tb, (Y, Gd, Tb, Lu) AG : Ce, Lu3_x_zAxAl5_y_
zScyOi2:MnzCaz, Lu2Si05:Ce, Gd2Si05:Ce, Lui-x-y-a_bYxGdy) 3 (Ali_ zGa) 5θι2 : CeaPrb ). Günstige Lumineszenzmaterialien für VUV Anregung sind LaP04:Pr, YP04:Pr, (Ca, Mg) S04 : Pb, LuB03:Pr, YB03:Pr, Y2Si05:Pr, SrSi03:Pb, LaP04:Ce, YP04:Ce,
LaMgAlnOig : Ce . Bei Anregung mit Röntgenstrahlen können beispielhaft die folgenden Lumineszenzmaterialien verwendet werden: InB03 : Tb+InB03 : Eu, ZnS:Ag, Y202S:Tb, Y2Si05:Tb,
Y3 (AI, Ga) 50i2 :Ce, (Zn, Cd) S :Cu, C1+ (Zn, Cd) S :Ag, Cl,
Y3 (AI, Ga) 50i2 :Tb, Zn2Si04:Mn, Zn8BeSi50i9 :Mn, CaW04:W,
Y202S:Eu+Fe203, (Zn, Mg) F2 :Mn, Y3Al50i2:Tb.
Die Anregung der Leuchtstoffe erfolgt beispielsweise im Röntgenspektrum (10pm- 1 nm) , extremen UV (Inm-lOOnm), VUV (100nm-200nm) , UVC (200nm-280nm) , UVB (280nm-320nm) , UVA (320nm-400nm) , im blauen Spektralgebiet ( 40 Onm-48 Onm) , im sichtbaren Spektralgebiet (480 nm-700nm) und/oder im IR-
Spektralgebiet (700nm-3000nm) . Die Anregung kann mittels verschiedener Lichtquellen, wie beispielsweise
Röntgenröhren, Laser, LEDs, Halogenlampe und/oder
Kaltkathodenlampen (cold cathode lamps) kontinuierlich oder gepulst und/oder kombiniert realisiert werden. Die
Emissionsspektren der Fluoreszenzmarkierungen können im UV, sichtbaren Spektralgebiet (VIS) und/oder im infraroten Spektralgebiet (NIR und/oder MIR) liegen. Bei dem vorzugsweise optischen Glas kann es sich
beispielsweise um wenigstens ein Glas handeln, das
ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus Fluor- Phosphat-Gläser, Fluor-Kron-Gläser, Phosphor-Kron-Gläser, Phosphor-Schwer-Kron-Gläser, Bor-Kron-Gläser, Barium- Leicht-Kron-Gläser, Kron-Gläser, Zink-Kron-Gläser, Barium- Kron-Gläser, Schwer-Kron-Gläser, Kron-Flint-Gläser, Barium- Leicht-Flint-Gläser, Doppel-Schwer-Kron-Gläser, Lanthan- Kron-Gläser, Doppel-Leicht-Flint-Gläser, Barium-Flint- Gläser, Leicht-Flint-Gläser, Flint-Gläser, Barium-Schwer- Flint-Gläser, Lanthan-Flint-Gläser, Lanthan-Schwer-Flint- Gläser, Schwer-Flint-Gläser, Tief-Kron-Gläser, Tief-Flint- Gläser, Lang-Kron-Sondergläser, Tief-Schwer-Flint-Gläser, Kurz-Flint-Gläser, Kurz-Flint-Sondergläser . Die vorstehend genannten Gläser sind beispielhaft zu verstehen und
beschränken sich keinesfalls auf die genannte Auswahl.
Beispiel 1 Mögliche Zusammensetzung der Materialien für eine Stablinse nach Fig. 2 oder 3:
Einschmelzglas 8250 der Firma Schott AG in Gewichtprozent
Si02 69.2
B203 18.5
AI2O3 2.6
Li20 0.6
K20 7.7
ZnO 0.6
AS2O3 0.05
Optokeramikkonverter YAG : Ce 0.1% der Firma SCHOTT
Y3AI5O12 99.9
Ce 0.1
Beispiel 2
Mögliche Zusammensetzung der Materialien für eine Stablinse nach Fig. 2 oder 3:
Einschmelzglas 8250 der Firma Schott AG in Gewichtprozent
Si02 69.2
B2O3 18.5
AI2O3 2.6
Li20 0.6
K20 7.7
ZnO 0.6
As203 0.05
Optokeramikkonverter LuAG:Ce der Firma SCHOTT AG in
Gewichtprozent
LU3AI5O12 99.9
Ce
Claims
Beleuchtungs- oder Lichtempfangseinrichtung umfassend: eine Stablinse mit einem Linsenelement (10) aus
Einschmelzglas (1) und mit einem Lichtleitelement (20) aus Einschmelzglas (1) oder aus Halterglas (2), und wenigstens ein aktives optisches Element, das durch einen AufSchmelzvorgang von Glas hermetisch in der Stablinse eingeschlossen ist und ein Mitglied aus der Gruppe umfassend: ein LED (7), einen Laser, einen Konverter (6), einen Filter (8), einen Photodetektor oder einen photovoltaischen Wandler, aufweist.
Beleuchtungs- oder Lichtempfangseinrichtung nach
Anspruch 1,
wobei das wenigsten eine aktive optische Element sich in einem Zwischenraum zwischen Linsenelement (10) und Lichtleitelement (20) befindet.
Beleuchtungs- oder Lichtempfangseinrichtung nach
Anspruch 1,
wobei das wenigstes eine aktive optische Element sich in einem Zwischenraum eines wenigstens zweiteiligen Lichtleitelementes befindet.
Beleuchtungs- oder Lichtempfangseinrichtung nach
Anspruch 1,
wobei das wenigsten eine aktive optische Element sich in einem Randraum des Lichtleitelementes (20)
befindet .
Beleuchtungs- oder Lichtempfangseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
wobei ein rohrförmiges , metallisches Gehäuseteil (30) vorgesehen ist, das wenigstens das Einschmelzglas (1) unter Freilassen des Linsenelements (10) umschließt.
Beleuchtungs- oder Lichtempfangseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
wobei eine metallische Gehäusekappe (4) in einer
Zwischenfläche zwischen Linsenelement (10) und
Lichtleitelement (20) verankert ist.
Beleuchtungs- oder Lichtempfangseinrichtung nach
Anspruch 6,
wobei die Gehäusekappe (4) ein weiteres optisch aktives Element haltert und schützt, das ein Mitglied der Gruppe einschließt, die ein LED (7), ein OLED oder einen Laser beziehungsweise eine Solarzelle, ein CCD Sensor, ein CMOS Sensor oder einen Photoempfänger umfasst .
Beleuchtungs- oder Lichtempfangseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
wobei der Stablinse eine Lichtleitfaser (31)
zugeordnet ist, die zu einem weiteren optisch aktivem Element führt, das ein Mitglied der Gruppe
einschließt, die ein LED (7), ein OLED oder einen Laser beziehungsweise eine Solarzelle, ein CCD Sensor, ein CMOS Sensor oder einen Photoempfänger umfasst.
Beleuchtungs- oder Lichtempfangseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
wobei das wenigstens eine aktive optische Element an einer Schrägfläche (26) des Lichtleitelementes (20) angebracht ist und eine als Kühlfläche (16)
ausgebildete Rückseite aufweist.
Beleuchtungs- oder Lichtempfangseinrichtung nach
Anspruch 9,
wobei die Rückseite der Schrägfläche (26) eine
Verspiegelungsschicht (33) trägt.
Beleuchtungs- oder Lichtempfangseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
wobei mindestens ein Teilbereich der Stablinse
entspiegelt oder mit einem Kantenfilter beschichtet ist .
Beleuchtungs- oder Lichtempfangseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, umfassend eine Matrixanordnung von Stablinsen und Konvertern (6), wobei die
Matrixanordnung ein gemeinsames Gehäuse (30) aufweist, das mit einem Wafer (23) eine hermetisch dichte
Verbindung ergibt.
Beleuchtungs- oder Lichtempfangseinrichtung nach
Anspruch 12, wobei die hermetisch dichte Verbindung Zwischenräume mit Solarzellen, Phototektoren, CCD- oder CMOS Sensoren, LEDs, OLEDs oder Laser (7)
einschließt und die Zwischenräume mit einem Polymer, einem Glas, einer Flüssigkeit und/oder einem Komposit gefüllt sind.
Verfahren zur Herstellung einer Beleuchtungs- oder Lichtempfangseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, mit folgenden Schritten:
a) Bereitstellen eines Glaskörpers aus
Einschmelzglas (1) mit relativ niedriger
Schmelztemperatur (Tgi) und vorgegebenem
Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTEI) !
b) Bereitstellen eines Halters aus Halterglas (2) mit gegenüber Einschmelzglas höherer
Schmelztemperatur (Tg2) , und einem
Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTE2) nahe dem Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTEI) des
Einschmelzglases, oder aus Haltermetall mit gegenüber Einschmelzglas höherer
Schmelztemperatur und einem
Wärmeausdehnungskoeffizienten auch abweichend von dem des Glases;
c) Bereitstellen und Einfügen wenigstens eines
aktiven optischen Elements in einen Raum zwischen zwei Teilen von Einschmelzglas (1) oder zwischen Einschmelzglas (1) und Halterglas (2), oder in einen Raum innerhalb oder am Rande des
Halterglases (2),
d) Zusammenbringen des Einschmelzglaskörpers mit dem Halter, um eine gewisse mechanische Halterung des Einschmelzglaskörpers am Halter zu gewährleisten, wobei wenigstens ein Abschnitt (11) des
Einschmelzglaskörpers den Halter überragt;
e) Aufschmelzen des Einschmelzglaskörpers bei
solcher Temperatur, dass der den Halter
überragende Abschnitt (11) des
Einschmelzglaskörpers sich zu einer Kalotte mit
teilweise sphärischer, oder angenähert
sphärischer Oberfläche verformt, während der Halter formstabil bleibt;
f) hermetisches Verschließen des Raumes mit dem
wenigstens einen aktiven optischen Element; und g) Erkalten lassen der so hergestellten
Beleuchtungs- oder Lichtempfangseinrichtung.
Verfahren nach Anspruch 14,
wobei ein massiver Glaskörper als Halter beim
Aufschmelzen des zur Bildung des Linsenelementes (10) verwendeten Einschmelzglasköpers benutzt wird und nach Herstellung der Beleuchtungs- oder
Lichtempfangseinrichtung als Lichtleiter (20) dient. Verfahren nach Anspruch 15,
wobei eine metallische Gehäusekappe (4) zwischen Einschmelzglaskörper und Halter verankert wird und nach Herstellung der Beleuchtungs- oder
Lichtempfangseinrichtung als Gehäuse dient.
Verfahren nach Anspruch 14,
wobei ein ringförmiger Halter aus Halterglas benutzt wird, einen wenigstens zweigeteilten Glaskörper aus Einschmelzglas so zu umschließen, dass der Glaskörper über den Ringrand hervorsteht und in seiner
Trennungslücke das wenigsten eine optisch aktive Element aufnimmt, um nach Aufschmelzen des wenigstens zweigeteilten Glaskörpers aus Einschmelzglas (1) das Linsenelement (10) zu ergeben und das wenigsten eine optisch aktive Element innerhalb des als
Lichtleitelement (20) dienenden Glaskörpers hermetisch verschlossen aufzunehmen.
Verfahren nach Anspruch 14,
wobei ein ringförmiger metallischer Halter (3) einen wenigstens zweiteiligen Glaskörper aus Einschmelzglas (1) und das wenigstens eine optische aktive Element in einen Zwischenraum des zweiteiligen Glaskörpers aufnimmt, um nach Aufschmelzen des wenigstens
zweiteiligen Glaskörpers das Linsenelement (10) zu ergeben und das wenigstens eine optisch aktive Element innerhalb des als Lichtleitelement (20) dienenden Glaskörpers hermetisch verschlossen aufzunehmen.
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