WO2014049031A1 - Optisches element und beleuchtungsvorrichtung mit einem optischen element - Google Patents

Optisches element und beleuchtungsvorrichtung mit einem optischen element Download PDF

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WO2014049031A1
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radiation
optical element
region
lighting device
emitting semiconductor
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Ales Markytan
Christian Gärtner
Horst Varga
Jan Marfeld
Janick Ihringer
Manfred Scheubeck
Roland Schulz
Alexander Linkov
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Osram GmbH
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    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/60—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V5/00—Refractors for light sources
    • F21V5/08—Refractors for light sources producing an asymmetric light distribution
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    • F21V7/00—Reflectors for light sources
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    • F21V7/00—Reflectors for light sources
    • F21V7/0091—Reflectors for light sources using total internal reflection
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80—Constructional details
    • H10H20/85—Packages
    • H10H20/855—Optical field-shaping means, e.g. lenses
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the present invention relates to an optical element and a lighting device having an optical element capable of beam shaping for radiation emitting
  • a proposed optical element is for beam shaping for a radiation-emitting semiconductor chip
  • the optical element has a radiation entrance surface and one of the
  • Radiation entrance surface different interface with a first region and a second region.
  • the first and the second region are arranged and configured such that a first radiation fraction of the through
  • Radiation entrance surface in the optical element incoming radiation in the first region and reflected after the reflection in the first region in the second region in
  • Deflected level is deflected.
  • the first radiation component can be deflected in such a way that it traverses or pierces the plane defined by the radiation entrance surface.
  • the first radiation component is preferably refracted by the second region.
  • the lighting device further comprises a radiation-emitting semiconductor chip.
  • Radiation-emitting semiconductor chip comprises a
  • Semiconductor chips like the radiation entrance surface of the optical element, are preferably flat. Furthermore, the radiation entrance surface is preferably parallel to
  • the emission surface is preferably one
  • the semiconductor chip is preferably formed as a surface emitter.
  • Surface emitters unlike bulk emitters that emit significant levels of radiation across side surfaces, emit primarily over a single surface.
  • the optical element has a recess in which the radiation-emitting
  • Design can advantageously be a positive connection between the optical element and the radiation-emitting semiconductor chip, whereby said
  • components can be mutually stabilized or fixed.
  • the emission surface is along, for example parallel, to the
  • Radiation entrance surface arranged. Radiation emitted over the emission surface of the radiation-emitting semiconductor chip may be directly into the optical element
  • the surface normal of the emission surface of the radiation-emitting semiconductor chip may be anti-parallel to a surface normal of the radiation entrance surface of the optical element.
  • optical element antiparallel vector or an antiparallel direction
  • the illumination device may additionally comprise a carrier on which the radiation-emitting semiconductor chip is arranged.
  • the optical element can also be arranged on the carrier.
  • the radiation entrance surface of the optical element is preferably flat.
  • the radiation entrance surface of the optical element can define a plane in which the radiation entrance surface lies.
  • At least one directional component of the first or radiated radiation component may point to the rear.
  • Radiation can thereby be advantageously rearwardly from the optical element, i. be radiated at an angle of more than 90 ° with respect to the surface normal of the emission surface or to the radiation entrance direction. It can be omitted with advantage to a secondary optics, which could also cause a backward radiation.
  • reflection transmission or deflection, for example refraction, of radiation described herein, it may be meant that a major portion, e.g. more than 50%, more than 60%, more than 70%, more than 80% or more than 90% of the radiation or radiant power incident on the area is reflected, transmitted or deflected. It should be taken into account that reflection or transmission losses occur.
  • the first area extends at least partially over the
  • the first area can at least partially compared to
  • the first region can completely or partially cover the radiation entrance surface or the emission surface.
  • the first Radiation component preferably meets directly on the first area and is reflected in this area in the direction of the second area.
  • the radiation power emitted to the rear can be increased, since this results from the first radiation component.
  • the second region is viewed on an outer side of the optical element in a plan view of the optical element, next to the first region
  • the second region is arranged and formed, a second radiation component of the radiation entrance surface in the optical
  • Radiation entrance surface defined plane points away.
  • the second radiation component preferably impinges directly on the second region without having been previously reflected in the first region.
  • Lighting device emitted radiation a
  • Radiation entrance direction into the optical element has.
  • at least one directional component of the second radiation component may point forward after passing through the interface. Radiation can thereby with advantage of the optical element forward, ie under an angle of less than 90 ° with respect to
  • Radiation entrance direction are radiated.
  • radiation entering the optical element through the radiation entrance surface can be indirectly, i. after reflection in the first region, encounter the second region to be deflected backwards and also direct radiation directly impinging on the second region, e.g. broken, or be transmitted from the second area.
  • Lighting device can be achieved.
  • An advantage of the lighting device with the optical element is that by means of the lighting device, a radiation characteristic can be obtained which is similar to or similar to that of a conventional incandescent lamp.
  • the first region is arranged and configured such that at least a majority of the radiation entering through the radiation entrance surface and, in particular, directly striking the first region is totally reflected in the first region.
  • the first radiation component advantageously experiences no or only slight losses due to the reflection in the first region.
  • the interface of the optical element has a third region.
  • the third Region can, in particular in supervision and / or seen in a cross section through the first and the second region, be arranged on a side facing away from the second region of the first region. Furthermore, the third region can be arranged and formed, a third
  • Radiation component has a directional component, which points in the direction of the radiation entering the optical element.
  • Radiation entrance direction are radiated.
  • the third region extends at least in regions or only partially over the
  • the first region is arranged between the second and the third region.
  • the second and third regions are preferably arranged on opposite sides of the first region.
  • the first and the second region of the interface may be viewed in a first view, looking at the optical element Be arranged portion of the optical element.
  • the third region can be arranged in a second, section viewed in plan view of the optical element.
  • Section may be arranged in a first azimuthal sector of the optical element of 180 °, wherein the second section may be arranged in a second azimuthal sector of the optical element of 180 °.
  • the azimuthal angle in the present case refers to the plane defined by the radiation entrance surface.
  • the first and second regions are preferably so
  • Radiation entrance surface meets, in particular for the most part, meets the first area, and that radiation, in particular in the first section, with respect to the
  • the third region is preferably arranged and configured in such a way that radiation which is incident in the second section with respect to the second region
  • this embodiment emits both the first and the second radiation component from the optical element or be emitted and thus to the formation of a
  • the optical element is designed as a micro-optic.
  • a micro-optics are
  • diffraction effects such as Fresnel diffraction, not negligible for the beam shaping.
  • the optical element can advantageously be made compact and for beam shaping for a single radiation-emitting semiconductor chip
  • Microoptics may no longer exist as an optical element, since an emission surface of the radiation-emitting semiconductor chip is no longer necessarily small compared to the lateral dimension of the optical element or the
  • Micro-optics can be viewed.
  • the interface is asymmetric. This asymmetry, viewed in cross-section, preferably refers to a surface normal of the emission surface or to an axis parallel thereto.
  • the asymmetry is due to the fact that the first, the second and the third region are formed differently. On one side of the surface normal, the first and the second region are arranged, and on the other side, the third region is arranged.
  • a radiation characteristic can be achieved, in which on one side of the axis of symmetry radiation from the Lighting device is radiated forward and backward and on the other side only forward.
  • the interface is symmetrical.
  • the first and second regions are preferably symmetrical, i. Seen in cross section, in each case arranged on both sides of an axis of symmetry, without a third region of the interface is provided.
  • a radiation characteristic can be achieved, in which on both sides of the axis of symmetry
  • Radiation from the lighting device is radiated forwards and backwards.
  • the second region extends at least over a sector of 45 ° to 90 ° relative to the surface normal of the emission surface.
  • the first region extends over a sector of 0 ° to 45 ° relative to the
  • the second region does not extend over a sector of 0 ° to 45 ° relative to the surface normal of the emission surface.
  • the optical element is arranged and designed such that a maximum Difference of the radiation intensity, preferably the
  • the radiation emerging from the optical element at an angle between 0 ° and 135 ° with respect to the surface normal of the emission surface, less than 40%, preferably less than 20%.
  • the radiation emerging from the optical element is also the radiation emitted by the illumination device.
  • the optical element is arranged and configured such that at least 3% of the radiation power, preferably of the luminous flux, of the radiation exiting the optical element is emitted by the illumination device at an angle between 135 ° and 180 ° with respect to the surface normal of the emission surface ,
  • optical element greater than five times a length of the radiation-emitting semiconductor chip. These lengths are preferably viewed along the cross section and measured perpendicular to the surface normal.
  • Geometry in combination with the embodiments described above, can easily be a large first range formed the interface and thus a significant
  • Emission of radiation to the rear can be achieved.
  • Another aspect of the present application relates to a lighting arrangement comprising a plurality of
  • Lighting devices of a first type and a first type Lighting devices of a first type and a first type
  • the lighting devices of the first type correspond to those described so far
  • Lighting devices of the second type in a field, preferably arranged in a flat field.
  • Lighting devices of the first kind overcame the field.
  • the lighting devices of the first kind are at an outer edge of the field and the
  • Lighting devices of the second type arranged in an interior of the field.
  • the field can be one-dimensional
  • the optical elements of the illumination devices of the first type preferably have an asymmetrical cross-section or an asymmetrical cross-section boundary surface.
  • the optical elements of the illumination devices of the second type preferably have a symmetrical cross-section or a cross-sectionally symmetrical interface.
  • Radiation characteristics of the lighting devices of the first type may each be the same or similar. The same applies to the emission characteristics of
  • Illumination devices of the second kind are preferably carried out in two dimensions.
  • the field is preferably still flat. This advantageously allows a cost-effective production of the lighting arrangement, as with the lighting devices of the first and second kind
  • Illumination devices of the first type are arranged such that the second regions of the interfaces of the optical elements of the illumination devices of the first type are arranged on the outer edge of the field.
  • Lighting devices of the second type are each for
  • Radiation-emitting semiconductor chips may correspond to those described above. Furthermore, the configuration of Radiation-emitting semiconductor chips may correspond to those described above. Furthermore, the configuration of Radiation-emitting semiconductor chips may correspond to those described above. Furthermore, the configuration of Radiation-emitting semiconductor chips may correspond to those described above. Furthermore, the configuration of Radiation-emitting semiconductor chips may correspond to those described above. Furthermore, the configuration of Radiation-emitting semiconductor chips may correspond to those described above. Furthermore, the
  • Lighting devices of the second type arranged and
  • Lighting device of the second type to direct or transmit radiation entering in a direction which is separated by a through at least one radiation entrance surface of the optical Elements of the lighting devices second type defined level points away.
  • Another aspect of the present invention relates to a lighting device, wherein the optical element for
  • Lighting device to be kept low.
  • FIG. 1A shows a schematic sectional view of a
  • Embodiment of an optical element Embodiment of an optical element.
  • FIG. 1B shows a schematic sectional view of a
  • Figures IC to IE show schematic sectional views (top) and schematic plan views (bottom) of different embodiments of a lighting device.
  • FIG IC is a lighting device shown in FIG 1A.
  • Figures 1D and IE each show more
  • FIG. 2A shows a schematic sectional view of a further embodiment of a lighting arrangement.
  • FIG. 2B shows a schematic plan view of a
  • Figure 2C shows a schematic sectional view of a
  • FIG. 3 shows a schematic plan view of another
  • Embodiment of a lighting device Embodiment of a lighting device.
  • FIGS 4, 5 and 6 each show sectional views of further embodiments of optical elements
  • Figure 1A shows a schematic sectional view of an optical element 1.
  • the optical element 1 has a
  • the interface 3 in turn has a first region 4 and a second area 5. Furthermore, the interface 3 has a third region 6.
  • the second region 5 is arranged in the cross section between the second region 5 and the third region 6.
  • the first area 4 merges into the second area 5 on one side. On another side, the first area 4 merges into the third area 6.
  • the second region 5 extends with increasing distance from the first region 4 in the direction of
  • Radiation entrance surface 2 or a defined by this level is Radiation entrance surface 2 or a defined by this level.
  • FIG. 1B shows a schematic sectional view of a
  • Lighting device 100 according to a first
  • Embodiment comprising an optical element 1, which in contrast to the optical element shown in Figure 1A additionally has a recess (not explicitly marked).
  • the lighting device 100 further comprises a carrier 7 and a radiation-emitting
  • Semiconductor chip 8 preferably an LED chip, which is arranged or mounted on the carrier 7.
  • radiation in the present application preferably refers to electromagnetic radiation, e.g.
  • the radiation-emitting semiconductor chip 8 is arranged in the recess of the optical element 1. An upper edge of the recess forms the
  • the radiation-emitting semiconductor chip 8 is arranged.
  • the radiation entrance surface 2 and the emission surface of the radiation-emitting semiconductor chip 8 are in direct contact with each other flatly.
  • the first area 4 extends at least partially over the
  • Radiation entrance surface 2 e.g. more than 40% or up to 50% or more.
  • the first region 4 and the second region 5 are right and the third region 6 is to the left of a surface normal 12, e.g. of the
  • Radiation-emitting semiconductor chip 8 is arranged.
  • the length L of the optical element 1 is preferably greater than five times the length of the radiation-emitting
  • the first region 4 extends in the schematic view of FIG. 1B by way of example in a straight line, without this being necessary for the present concept.
  • the second region 5 and the third region 6, however, are shown curved.
  • the second area 5 extends to the right of
  • the first area 4 extends to the right of
  • the third region 6 extends to the left of the surface normal 12 with respect to this preferably over a sector of 0 ° to 90 °.
  • the interface 3 of FIG. 1B further has an asymmetrical shape with respect to the surface normal 12. Exemplary of radiation emitted by the radiation-emitting semiconductor chip 8 and entering the optical element 1 are indicated by the arrows
  • the first radiation component 9 strikes the first region 4 and is reflected by it, preferably
  • a total reflection occurs when the angle under which a beam or radiation strikes a point of the interface 3 of the first region 4, with respect to a tangent normal through this point, is greater than the critical angle of total reflection of the optical element 1 surrounding it at that point Medium.
  • the first radiation component 9 is reflected in the direction of the second region 5 and strikes, preferably directly, on it. After the reflection in the first region 4, the first radiation component 9 in the second region 5 is deflected with at least one directional component in the direction of a plane defined by the radiation entrance surface 2 (downwards to the right in FIG. 1B) and leaves the optical element 1.
  • Radiation entrance surface 2 defined plane is indicated in Figure 1B by the dashed horizontal line.
  • the second radiation component 10 strikes the second region 5 directly, ie without prior reflection in the first region 4, and is directed or transmitted by it with at least one direction component in a direction away from the plane defined by the radiation entrance surface 2 (in the FIG 1B to the top right).
  • the third radiation component 10 strikes the second region 5 directly, ie without prior reflection in the first region 4, and is directed or transmitted by it with at least one direction component in a direction away from the plane defined by the radiation entrance surface 2 (in the FIG 1B to the top right).
  • Radiation fraction 11 hits one of the first and the second area 4 and 5 facing away from the
  • Radiation entrance surface 2 has a defined plane away (in Figure 1B to the top left).
  • the radiation components 10 and 11 also emerge from the optical element 1.
  • Lighting device 100 emitted and the second and the third radiation portion 10, 11 are in a
  • Lighting device 100 emitted.
  • the optical element 1 can furthermore be connected to the radiation-emitting semiconductor chip 8 by suitable means.
  • the optical element 1 can by means of press fit,
  • Elements 1 for example, a casting or pressing process, such as injection molding, injection-molding or compression molding process or a transfer molding process can be applied.
  • the optical element 1 contains a plastic, such as PMMA (polymethyl methacrylate), an epoxy or a
  • the optical element can be designed as an up or offset lens.
  • the optical element is preferably made of glass.
  • the optical element can furthermore be placed or cast onto the radiation-emitting semiconductor chip 8.
  • the optical element is executed free from undercuts. In this case, can be dispensed with a costly use of a slider in the casting tool in the manufacture of the optical element.
  • the optical element is preferably embodied as a lens or lenticular, in particular as a lens or microlens designed for radiation shaping.
  • the optical element 1 is preferably designed as a micro-optic and is provided for beam shaping for radiation emitted by a single radiation-emitting semiconductor chip 8. Alternatively, the optical element 1 can also be used for beam shaping for a plurality of radiation-emitting
  • the contacting of the radiation-emitting semiconductor chip may preferably take place in so-called “flip-chip” design ("flip” English for "turn around") or by means of so-called “chip bonding" via connection wires.
  • the carrier 7 may comprise connecting wires, with the contact of which the radiation-emitting semiconductor chips are connected.
  • the radiation-emitting semiconductor chip can by means of
  • radiation-emitting semiconductor chips 8 may be preferred be optimized with respect to the heat dissipation from the radiation-emitting semiconductor chip 8.
  • the optical element 1 is further arranged and configured such that a maximum difference of the light intensity of the radiation emitted by the illumination device 100 or the optical element 1 at an angle between 0 ° and 135 ° with respect to the surface normal 12, less than 40%, is preferred less than 20%, is. Furthermore, the optical element 1 is arranged and designed such that at least 3% of the luminous flux, the radiation emerging from the optical element, at an angle between 135 ° and 180 ° with respect to the surface normal 12 of the
  • Lighting device is emitted.
  • Radiation component is absorbed or reflected by the carrier 7.
  • Lighting device 100 emitted radiation
  • the optical element can also be a single material or two stacked materials with different
  • the inner or bottom material may comprise high refractive index silicon
  • the outer or upper material from which the radiation exits the optical element may comprise low refractive index silicon.
  • the inner boundary surface may preferably form the boundary surface with the first, the second and optionally the third region which is decisive for the beam shaping.
  • Material can be, for example, overlaminated.
  • FIG. 1C shows a schematic sectional view of the illumination device 100 in accordance with that of FIG. 1B.
  • the dashed rectangle indicates the first region 4, in which reflection, preferably total reflection of radiation takes place. Radiation that has been reflected in the first region 4, as described above, is radiated backward by the illumination device 100 via the second region 5 (compare first radiation component 9). Over the second region 5 and the third region 6 is radiation from the
  • Lighting device 100 emitted to the front. Below is a schematic view of the
  • Lighting device 100 is shown, in which the carrier 7, the radiation-emitting semiconductor chip 8 and the optical element 1 are shown. Again, the dashed rectangle indicates the first area 4 in which reflection from
  • Figures 1D and IE describe analogously to Figure IC
  • Lighting devices 101 and 102 each with a
  • Carrier 7 Carrier 7, a radiation-emitting semiconductor chip 8 and an optical element.
  • FIG. 1D shows at the top a schematic sectional view of a lighting device 101 which, unlike FIG. 1C, has an interface surface 3 of the optical element 1 that is symmetrical to the surface normal 12. Furthermore, the
  • Interface 3 has two first regions 4 and two second regions 5. In particular, the interface 3 has no third region. The first areas 5 go in the area of
  • the first areas 4 each go outside into a separate second area 5. Each first region extends at least partially over the radiation entrance surface 2. Radiation emitted by the radiation-emitting semiconductor chip 8 can therefore be reflected by the first regions 4 and, after reflection in the first regions 4, deflected from the second regions 5 to the rear and deflected by the
  • Lighting device 101 are radiated (see first radiation portions 9). This is done on both sides of the surface normal 12.
  • first regions 4 are arranged between the second regions 5.
  • dashed rectangles indicate the first regions 4 in which reflection of radiation takes place.
  • the second regions 5 are separated by the first regions 4.
  • FIG. 1C shows a schematic sectional view of the illumination device 102, which also has a reference to FIG.
  • the second region 5 rotates around the first region 4 in the circumferential direction.
  • the second region 5 can also be arranged rotationally symmetrical. Emitted from the radiation-emitting semiconductor chip 8
  • This embodiment can be a
  • Lead lighting device 102
  • the illumination devices 101 and 102 are also provided with the second
  • Radiation components are directed from the second regions 5 directly forward.
  • the optical element may be formed such that the first, the second and optionally the third region of the boundary surface of the optical element are arranged circumferentially or azimuthally distributed around the optical element in order to produce a radiation characteristic of the optical element
  • lighting device When viewed in a plan view, lighting device can be shaped specifically in specific angular ranges.
  • Figure 2A shows a schematic sectional view of a
  • the lighting arrangement 200 comprises a plurality of lighting devices 100 of a first type and a plurality of lighting devices 110 of a second type, which are arranged on a common carrier 7.
  • the illumination devices 100 of the first type are preferably those described above
  • the lighting devices of the first and second type are preferably arranged in a flat, preferably flat field.
  • the illumination devices 100 of the first type are preferably arranged on an outer edge of the field, particularly preferably encircling.
  • Illumination devices 110 of the second type are preferably arranged in an interior of the field.
  • the corresponding first radiation components 9 are each indicated by way of example by the arrows.
  • the illumination devices 110 of the second type preferably each have a radiation-emitting element
  • optical elements 1b are preferably further each arranged and formed by
  • Radiation entrance surfaces in the optical elements lb incoming radiation which strikes directly on an interface 3 of the optical elements lb, to steer forward (above in Figure 2A).
  • the radiation is preferably directed forward at the interfaces 3 and exits from the optical element 1b.
  • the radiation-emitting semiconductor chips 8 can be arranged analogously to FIG. 1B in each case in a recess of the optical elements 1b.
  • the Radiation-emitting semiconductor chips 8 are furthermore preferably arranged in one plane.
  • the optical elements 1a of the illumination devices 100 of the first type are furthermore preferably arranged such that the respective second regions 6 are respectively arranged on the outer edge.
  • Lighting devices 100 of the first type can be directed inwards and in particular according to the
  • Be facing lighting devices 110 second type.
  • FIG. 2B shows a schematic plan view of FIG
  • Illumination arrangement 200 which is shown in cross section in FIG. 2A.
  • a flat, preferably planar field is shown schematically, in which the optical elements 1a and 1b of the illumination devices 100 of the first type and the illumination devices 110 of the second type are arranged.
  • the radiation-emitting semiconductor chips 8 are not shown in this figure for the sake of clarity.
  • the illumination arrangement 200 may also have only one illumination device 110 of a second type having an optical element 1b that is suitable for beam shaping for one or more of
  • This lighting device 110 of the second type can be one or a plurality of Have radiation-emitting semiconductor chips 8 and arranged and designed such that the above-described or similar effects or
  • Semiconductor chip 8 including the electrical
  • Contacting be designed so that an optimized thermal connection of the radiation-emitting
  • FIG. 2C shows, in a schematic sectional view, a component 300 with the one shown in FIGS. 2A and 2B
  • the component 300 further has a piston-shaped or candle-shaped cover 13 which
  • the illumination assembly 200 preferably transmissive to radiation emitted by the illumination assembly 200, e.g. is transparent.
  • the lighting assembly 200 is arranged or mounted.
  • the component 300 has a socket 14. This design corresponds to a so-called
  • the socket 14 can also be modeled on an incandescent lamp. This is particularly useful in the present invention, since the most uniform possible radiation or distribution of the radiation intensity or light intensity over a large angular or solid angle range as from
  • Incandescent is known, can be achieved.
  • the approximately isotropic illumination can be achieved as with an incandescent lamp, without the disadvantages of an incandescent lamp occurring in the case of the component 300, for example with regard to the lack of energy efficiency.
  • the component 300 can furthermore be designed to produce mixed-color, in particular white, light.
  • a part of the radiation generated by the radiation-emitting semiconductor chips 8 (not shown in FIG. 2 for the sake of simplicity) excites within the cover 13
  • luminescence conversion material such as a
  • the luminescence conversion material may include, for example, T1O 2 and as a coating on an inner surface of the
  • Luminescence conversion material reemit radiation can subsequently mixed-colored, especially white, light arise.
  • white light generation are one of the
  • Lumineszenzkonversionsmaterial reemit Harbor radiation in the yellow spectral range particularly suitable.
  • Luminous flux preferably impinges uniformly on the luminescence conversion material in the component 300 and appears to the viewer as a pleasant white light.
  • the radiation-emitting semiconductor chips each emit radiation of different spectral ranges, in particular visible spectral ranges.
  • FIG. 3 shows a schematic plan view of a further exemplary embodiment of a lighting device.
  • a lighting device 120 which is a
  • the optical element lc is preferred for beam shaping of the
  • the optical element lc further has an opening 15 and is annular.
  • the lighting device 120 may be as described above and shown, for example, in FIG. 1B.
  • the dashed circle indicates the separation between a first region 4 and a third region 6 of an interface of the optical element 1, so that the Surface normal 12 of Figure 1B would lie in the plan view in Figure 3 on the dashed line.
  • the second region 5 is arranged on an outer side and the third region 6 on an inner side of the optical element 1c.
  • the first, second and third regions 4, 5 and 6 are furthermore preferably distributed rotationally symmetrically about the optical element 1c.
  • the lighting device 120 may further comprise a support (not labeled).
  • the support is expediently adapted to the shape of the optical element 1c and / or for the corresponding one
  • the first region 4 can be arranged both on the outside and on the inside of the optical element 1, depending on the area in which one wishes to achieve emission or radiation of radiation to the front or rear. As described above, there is an emission to the front, or with at least one direction component forward (in Figure 3 from the
  • the carrier has an opening and is preferably annular.
  • the optical element on an opening be waived.
  • the optical element is preferably also arranged on the carrier here.
  • Element be arbitrarily provided with first, second and third areas and in particular a symmetrical or
  • FIG. 4A shows a sectional view of an optical element 1 with an interface 3, which has a first region 4 and a second region 5.
  • the first and the second region 4 and 5 are to be considered distributed rotationally symmetrical about a central z-axis.
  • the positive z-axis corresponds here relative to the optical element 1 of
  • An x-axis extends from a point P to the right and a y-axis extends into the plane P at the point P. It can be seen that the first region 4 is not rectilinear but curved with alternating
  • Curved direction is executed.
  • the first area 4 continues on the outside via a step 16 in the second area 5 on.
  • FIG. 4B shows a radiation characteristic associated with the optical element 1 from FIG. 4A, in which the normalized
  • Radiation intensity I is plotted against an angle W relative to the positive z-axis.
  • the emission characteristic is based on a so-called "ray-tracing" simulation with a given radiation source. Furthermore, the emission characteristic comprises two curves, wherein the angle of one curve refers to the xz-plane and that of the other curve to the yz-plane. Due to the rotational symmetry of the optical element 1, both curves coincide largely. Radiation would radiate completely backwards at an angle of -180 ° or 180 ° from the optical element 1. However, it can be seen that radiation in each case, ie in the positive and negative angle range, is radiated only up to an angle of slightly above 150 ° with respect to the positive z-axis. For larger angles, the intensity is zero. Overall, the includes
  • FIG. 5 shows, analogously to FIG. 4, a sectional view of a further exemplary embodiment of an optical element 1 (FIG. 5A) with the associated emission characteristic (FIG. 5B).
  • the intensity I is given in watts per steradian and the first region 4 from FIG. 5A is made wider laterally.
  • the first region 4 is here likewise slightly differently designed in comparison to the first region from FIG. 4A.
  • the changed geometry also results in a different emission characteristic.
  • Compared to Figure 4B is also a central intensity maximum, relative to
  • FIG. 6 shows, analogously to FIG. 5, a sectional view of a further exemplary embodiment of an optical element 1 (Figure 6A) with the associated radiation characteristic ( Figure 6B).
  • the execution of the first area 4 is here in
  • FIG. 6B as a result of the changed geometry and thus changed reflection in the first region 4, a slightly different emission characteristic also results in comparison with FIG. 5B.
  • radiation is emitted in each case up to an angle of slightly more than 150 ° with respect to the positive z-axis.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Element (1,a, 1c), das zur Strahlformung für von einem strahlungsemittierenden Halbleiterchip (8) emittierte Strahlung vorgesehen ist, wobei das optische Element (1, 1a, c) eine Strahlungseintrittsfläche (2) und eine von der Strahlungseintrittsfläche (2) verschiedene Grenzfläche (3) mit einem ersten Bereich (4) und einem zweiten Bereich (5) aufweist, wobei der erste und der zweite Bereich (4, 5) so angeordnet und ausgebildet sind, dass ein erster Strahlungsanteil (9) von durch die Strahlungseintrittsfläche (2) in das optische Element (1, 1a, 1c) eintretender Strahlung im ersten Bereich (4) reflektiert wird und nach der Reflektion im ersten Bereich (4) im zweiten Bereich (5) in Richtung einer durch die Strahlungseintrittsfläche (2) definierten Ebene abgelenkt wird.

Description

Beschreibung
Optisches Element und Beleuchtungsvorrichtung mit einem optischen Element
Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Element und eine Beleuchtungsvorrichtung mit einem optischen Element, das zur Strahlformung für von einem Strahlungsemittierenden
Halbleiterchip emittierte Strahlung vorgesehen ist.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102012109113.7, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. Eine zu lösende Aufgabe ist es, ein optisches Element
anzugeben, dass das Bereitstellen einer
Beleuchtungsvorrichtung vereinfacht, die einen signifikant großen Strahlungsanteil unter großen Winkeln emittiert. Diese Aufgabe wird durch ein optisches Element mit den
Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Ein vorgeschlagenes optisches Element ist zur Strahlformung für von einem Strahlungsemittierenden Halbleiterchip
emittierte Strahlung vorgesehen. Das optische Element weist eine Strahlungseintrittsfläche und eine von der
Strahlungseintrittsfläche verschiedene Grenzfläche mit einem ersten Bereich und einem zweiten Bereich auf. Der erste und der zweite Bereich sind so angeordnet und ausgebildet, dass ein erster Strahlungsanteil von durch die
Strahlungseintrittsfläche in das optische Element eintretender Strahlung im ersten Bereich reflektiert und nach der Reflektion im ersten Bereich im zweiten Bereich in
Richtung einer durch die Strahlungseintrittsfläche
definierten Ebene abgelenkt wird. Mit anderen Worten kann der erste Strahlungsanteil nach der Reflektion im ersten Bereich im zweiten Bereich derart abgelenkt werden, dass er die durch die Strahlungseintrittsfläche definierte Ebene quert oder durchstößt. Der erste Strahlungsanteil wird vorzugsweise von dem zweiten Bereich gebrochen.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Anmeldung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung mit dem oben beschriebenen optischen Element. Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst weiterhin einen Strahlungsemittierenden Halbleiterchip. Der
Strahlungsemittierende Halbleiterchip umfasst eine
Emissionsfläche, die eine Oberflächennormale bestimmen kann. Die Emissionsfläche des strahlungsemittierenden
Halbleiterchips ist, wie die Strahlungseintrittsfläche des optischen Elements, bevorzugt eben ausgeführt. Weiterhin ist die Strahlungseintrittsfläche vorzugsweise parallel zur
Emissionsfläche des strahlungsemittierenden Halbleiterchips angeordnet. Die Emissionsfläche stellt bevorzugt eine
Hauptemissionsfläche des strahlungsemittierenden
Halbleiterchips dar. Der Halbleiterchip ist bevorzugt als Oberflächenemitter ausgebildet. Oberflächenemitter strahlen, im Gegensatz zu Volumenemittern, die einen signifikanten Strahlungsanteil über Seitenflächen emittieren, hauptsächlich über eine einzige Oberfläche ab. In einer bevorzugten Ausgestaltung weist das optische Element eine Ausnehmung auf, in der der Strahlungsemittierende
Halbleiterchip angeordnet sein kann. Durch diese
Ausgestaltung kann mit Vorteil ein Formschluss zwischen dem optischen Element und dem Strahlungsemittierende Halbleiterchip erzielt werden, wodurch die genannten
Komponenten beispielsweise gegenseitig stabilisiert oder fixiert werden können.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Emissionsfläche entlang, zum Beispiel parallel, zu der
Strahlungseintrittsfläche angeordnet. Strahlung, die über die Emissionsfläche des strahlungsemittierenden Halbleiterchips emittiert wird, kann direkt in das optische Element
eintreten. Die Oberflächennormale der Emissionsfläche des strahlungsemittierenden Halbleiterchips kann antiparallel zu einer Oberflächennormalen der Strahlungseintrittsfläche des optischen Elements sein. Vorzugsweise gelten in der
vorliegenden Anmeldung Bezugnahmen auf die Oberflächennormale der Emissionsfläche ebenso für einen zu der
Oberflächennormalen der Strahlungseintrittsfläche des
optischen Elements antiparallelen Vektor bzw. eine dazu antiparallele Richtung.
Die Beleuchtungsvorrichtung kann zusätzlich einen Träger umfassen, auf dem der Strahlungsemittierende Halbleiterchip angeordnet ist. Auch das optische Element kann auf dem Träger angeordnet sein.
Die Strahlungseintrittsfläche des optischen Elements ist bevorzugt eben ausgeführt. Die Strahlungseintrittsfläche des optischen Elements kann eine Ebene definieren, in der die Strahlungseintrittsfläche liegt.
Ein Vorteil des beschriebenen optischen Elements ist es, dass der erste Strahlungsanteil nach der Ablenkung im zweiten Bereich bzw. die von dem optischen Element oder von der Beleuchtungsvorrichtung emittierte Strahlung eine zur
Strahlungseintrittsrichtung in das optische Element
entgegengesetzte Richtungskomponente aufweist. Mit anderen Worten kann zumindest eine Richtungskomponente des ersten bzw. abgestrahlten Strahlungsanteils nach hinten weisen.
Strahlung kann dadurch mit Vorteil von dem optischen Element nach hinten, d.h. unter einem Winkel von mehr als 90° bezüglich der Oberflächennormalen der Emissionsfläche bzw. zur Strahlungseintrittsrichtung abgestrahlt werden. Dabei kann mit Vorteil auf eine Sekundäroptik, welche ebenfalls eine rückwärtige Abstrahlung bewirken könnte, verzichtet werden. Außerdem kann mit Vorteil auf diffusive Elemente, welche Strahlung passiv über eine Lumineszenskonversion rückwärtig oder nach hinten abstrahlen können, jedoch in der Regel hohe Strahlungsleistungs- bzw. Lichtstromverluste verursachen, verzichtet werden.
Bei einer hierin beschriebenen Reflektion, Transmission oder Ablenkung, beispielsweise Brechung, von Strahlung kann gemeint sein, dass jeweils ein Großteil, z.B. mehr als 50%, mehr als 60%, mehr als 70%, mehr als 80% oder mehr als 90% der auf den jeweiligen Bereich treffenden Strahlung oder der Strahlungsleistung reflektiert, transmittiert oder abgelenkt wird. Dabei soll berücksichtigt sein, dass Reflektions- oder Transmissionsverluste auftreten.
In einer bevorzugten Ausgestaltung erstreckt sich der erste Bereich zumindest bereichsweise über die
Strahlungseintrittsfläche. Mit anderen Worten kann der erste Bereich zumindest bereichsweise gegenüber der
Strahlungseintrittfläche angeordnet sein. Der erste Bereich kann die Strahlungseintrittsfläche bzw. die Emissionsfläche vollständig oder teilweise überdecken. Der erste Strahlungsanteil trifft vorzugsweise direkt auf den ersten Bereich und wird in diesem Bereich in Richtung des zweiten Bereichs reflektiert. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung ist es, dass ein möglichst großer Anteil von durch die
Strahlungseintrittsfläche in das optische Element
eintretender Strahlung auf den ersten Bereich trifft bzw. von diesem reflektiert werden kann. Dadurch kann die nach hinten abgestrahlte Strahlungsleistung erhöht werden, da diese von dem ersten Strahlungsanteil herrührt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der zweite Bereich an einer Außenseite des optischen Elements in Aufsicht auf das optische Element betrachtet, neben dem ersten Bereich
angeordnet .
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der zweite Bereich angeordnet und ausgebildet, einen zweiten Strahlungsanteil von durch die Strahlungseintrittsfläche in das optische
Element eintretender Strahlung, welcher direkt auf den zweiten Bereich trifft, in eine Richtung zu lenken oder zu transmittieren, die von der durch die
Strahlungseintrittsfläche definierten Ebene weg weist. Der zweite Strahlungsanteil trifft vorzugsweise direkt auf den zweiten Bereich, ohne zuvor im ersten Bereich reflektiert worden zu sein. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung ist es, dass der zweite Strahlungsanteil bzw. die von der
Beleuchtungsvorrichtung emittierte Strahlung eine
Richtungskomponente aufweist, die in Richtung der
Strahlungseintrittsrichtung in das optische Element weist. Mit anderen Worten kann zumindest eine Richtungskomponente des zweiten Strahlungsanteils nach dem Durchtritt durch die Grenzfläche nach vorne weisen. Strahlung kann dadurch mit Vorteil von dem optischen Element nach vorne, d.h. unter einem Winkel von weniger als 90° bezüglich der
Oberflächennormalen der Emissionsfläche bzw. zur
Strahlungseintrittsrichtung abgestrahlt werden. Mit anderen Worten kann durch die Strahlungseintrittsfläche in das optische Element eintretende Strahlung indirekt, d.h. nach der Reflektion im ersten Bereich auf den zweiten Bereich treffen, um nach hinten abgelenkt zu werden und ebenfalls Strahlung, welche direkt auf den zweiten Bereich trifft nach vorne gelenkt, z.B. gebrochen, oder von dem zweiten Bereich transmittiert werden. Mit Vorteil kann so insgesamt eine über einen großen Winkelbereich - bezogen auf die
Oberflächennormale der Emissionsfläche - verteilte
Abstrahlung des optischen Elements bzw. der
Beleuchtungsvorrichtung erzielt werden.
Ein Vorteil der Beleuchtungsvorrichtung mit dem optischen Element ist es, dass mittels der Beleuchtungsvorrichtung eine Abstrahlcharakteristik erzielt werden kann, die derjenigen einer herkömmlichen Glühlampe nachempfunden oder dieser ähnlich ist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der erste Bereich so angeordnet und ausgebildet, dass zumindest ein Großteil der durch die Strahlungseintrittsfläche eintretenden und, insbesondere unmittelbar auf den ersten Bereich treffenden Strahlung in dem ersten Bereich totalreflektiert wird. Durch diese Ausgestaltung erfährt der erste Strahlungsanteil mit Vorteil keine oder nur geringe Verluste durch die Reflektion im ersten Bereich.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Grenzfläche des optischen Elements einen dritten Bereich auf. Der dritte Bereich kann, insbesondere in Aufsicht und/oder in einem Querschnitt durch den ersten und den zweiten Bereich gesehen, auf einer dem zweiten Bereich abgewandten Seite des ersten Bereichs angeordnet sein. Weiterhin kann der dritte Bereich angeordnet und ausgebildet sein, einen dritten
Strahlungsanteil von durch die Strahlungseintrittsfläche in das optische Element eintretender Strahlung, welcher direkt auf den dritten Bereich trifft, in eine Richtung zu lenken oder zu transmittieren, die von der durch die
Strahlungseintrittsfläche definierten Ebene weg weist.
Ein Vorteil des beschriebenen optischen Elements ist es, dass der dritte Strahlungsanteil analog zum zweiten
Strahlungsanteil eine Richtungskomponente aufweist, die in Richtung des Strahlungseintritts in das optische Element weist. Mit Vorteil kann durch diese Ausgestaltung Strahlung von dem dritten Bereich des optischen Elements nach vorne, also unter einem Winkel von weniger als 90° bezüglich der Oberflächennormalen der Emissionsfläche bzw. zur
Strahlungseintrittsrichtung abgestrahlt werden.
Vorzugsweise erstreckt sich der dritte Bereich zumindest bereichsweise oder nur bereichsweise über die
Emmissionsfläche des strahlungsemittierenden Halbleiterchips.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist, im Querschnitt betrachtet, der erste Bereich zwischen dem zweiten und dem dritten Bereich angeordnet. Der zweite und der dritte Bereich sind dabei vorzugsweise auf gegenüberliegenden Seiten des ersten Bereichs angeordnet.
Der erste und der zweite Bereich der Grenzfläche können in Aufsicht auf das optische Element betrachtet in einem ersten Abschnitt des optischen Elements angeordnet sein. Der dritte Bereich kann in Aufsicht auf das optische Element betrachtet in einem zweiten, Abschnitt angeordnet sein. Der erste
Abschnitt kann in einem ersten Azimutalsektor des optischen Elements von 180° angeordnet sein, wobei der zweite Abschnitt in einem zweiten Azimutalsektor des optischen Elements von 180° angeordnet sein kann. Der Azimutalwinkel bezieht sich im vorliegenden Fall auf die durch die Strahlungseintrittsfläche definierte Ebene.
Der erste und der zweite Bereich sind vorzugsweise so
angeordnet und ausgebildet, dass Strahlung, die, insbesondere in dem ersten Abschnitt, bezüglich der Oberflächennormalen unter einem Winkel von 0° bis 45° auf die
Strahlungseintrittsfläche trifft, insbesondere zum Großteil, auf den ersten Bereich trifft, und dass Strahlung, die, insbesondere in dem ersten Abschnitt, bezüglich der
Oberflächennormalen unter einem Winkel von 45° bis 90° auf die Strahlungseintrittsfläche trifft, insbesondere zum
Großteil, auf den zweiten Bereich trifft. Vorzugsweise ist der dritte Bereich dabei so angeordnet und ausgebildet, dass Strahlung, die in dem zweiten Abschnitt bezüglich der
Oberflächennormalen unter einem Winkel von 0° bis 90° auf die Strahlungseintrittsfläche trifft, zum Großteil auf den dritten Bereich trifft.
In einer bevorzugten Ausgestaltung tritt Strahlung über den zweiten Bereich der Grenzfläche aus dem optischen Element aus. Dies gilt vorzugsweise sowohl für den ersten als auch für den zweiten Strahlungsanteil. Mit Vorteil kann durch diese Ausgestaltung sowohl der erste als auch der zweite Strahlungsanteil von dem optischen Element abgestrahlt oder emittiert werden und somit zur Ausbildung einer
AbstrahlCharakteristik beitragen .
Vorzugsweise tritt keine oder fast keine Strahlung über den ersten Bereich der Grenzfläche des optischen Elements aus.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das optische Element als Mikrooptik ausgeführt. Bei einer Mikrooptik sind
beispielsweise Beugungseffekte, wie die Fresnel-Beugung, für die Strahlformung nicht vernachlässigbar. Durch die
Verwendung einer Miktrooptik kann das optische Element mit Vorteil kompakt hergestellt und zur Strahlformung für von einem einzigen Strahlungsemittierenden Halbleiterchip
emittierte Strahlung eingesetzt werden. Die Annahme einer Punktlichtquelle, ist bei der Strahlformung durch die
Mikrooptik als optisches Element möglicherweise nicht mehr gegeben, da eine Emissionsfläche des Strahlungsemittierenden Halbleiterchips nicht mehr unbedingt als klein gegenüber der lateralen Abmessung des optischen Elements bzw. der
Mikrooptik angesehen werden kann.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Grenzfläche asymmetrisch. Diese Asymmetrie bezieht sich im Querschnitt betrachtet vorzugsweise auf eine Oberflächennormalen der Emissionsfläche oder auf eine zu dieser parallelen Achse.
Vorzugsweise kommt die Asymmetrie dadurch zustande, dass der erste, der zweite und der dritte Bereich unterschiedlich ausgebildet sind. Auf der einen Seite der Oberflächennormalen sind der erste und der zweite Bereich angeordnet und auf der anderen Seite ist der dritte Bereich angeordnet. Mit Vorteil kann so eine Abstrahlcharakteristik erzielt werden, bei der auf der einen Seite der Symmetrieachse Strahlung von der Beleuchtungsvorrichtung nach vorne und hinten und auf der anderen Seite nur nach vorne abgestrahlt wird.
In einer Ausgestaltung ist die Grenzfläche symmetrisch. Durch diese Ausgestaltung kann mit Vorteil auch eine symmetrische Abstrahlcharakteristik der Beleuchtungsvorrichtung erzielt werden. In dieser Ausgestaltung sind der erste und der zweite Bereich mit Vorzug symmetrisch, d.h. im Querschnitt gesehen jeweils auf beiden Seiten einer Symmetrieachse angeordnet, ohne dass ein dritter Bereich der Grenzfläche vorgesehen ist. Mit Vorteil kann so eine Abstrahlcharakteristik erzielt werden, bei der auf beiden Seiten der Symmetrieachse
Strahlung von der Beleuchtungsvorrichtung nach vorne und hinten abgestrahlt wird.
In einer bevorzugten Ausgestaltung erstreckt sich der zweite Bereich zumindest über einen Sektor von 45° bis 90° relativ zu der Oberflächennormalen der Emissionsfläche. In einer bevorzugten Ausgestaltung erstreckt sich der erste Bereich über einen Sektor von 0° bis 45° relativ zu der
Oberflächennormalen der Emissionsfläche.
Durch diese Ausgestaltungen kann sowohl ein großer
Strahlungsanteil auf den ersten Bereich als auch ein großer Strahlungsanteil auf den zweiten Bereich treffen, um von der Beleuchtungsvorrichtung jeweils nach hinten bzw. nach vorne abgestrahlt zu werden. Bevorzugt erstreckt sich der zweite Bereich nicht über einen Sektor von 0° bis 45° relativ zu der Oberflächennormalen der Emissionsfläche.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das optische Element derart angeordnet und ausgebildet, dass ein maximaler Unterschied der Strahlungsintensität, vorzugsweise der
Lichtstärke, der aus dem optischen Element unter einem Winkel zwischen 0° und 135° bezüglich der Oberflächennormalen der Emissionsfläche austretenden Strahlung, kleiner als 40%, bevorzugt kleiner als 20%, ist. Vorzugsweise ist die aus dem optischen Element austretende Strahlung auch die von der Beleuchtungsvorrichtung emittierte Strahlung. Durch diese Ausgestaltung kann mit Vorteil eine möglichst gleichmäßige Strahlungsstärkeverteilung bzw. Lichtstärkeverteilung der Beleuchtungsvorrichtung über einen großen Winkelbereich erzielt werden. Dies kann durch ein geeignetes Ausbilden des ersten und des zweiten Bereichs erzielt werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das optische Element derart angeordnet und ausgebildet, dass mindestens 3% der Strahlungsleistung, vorzugsweise des Lichtstroms, der aus dem optischen Element austretenden Strahlung unter einem Winkel zwischen 135° und 180° bezüglich der Oberflächennormalen der Emissionsfläche von der Beleuchtungsvorrichtung emittiert werden. Durch diese Ausgestaltung kann von der
Beleuchtungsvorrichtung mit Vorteil ein relativ großer
Strahlungsanteil unter einem Winkel von mehr als 90°
bezüglich der Oberflächennormalen der Emissionsfläche
abgestrahlt werden. Dies kann durch ein geeignetes Ausbilden des ersten und des zweiten Bereichs erzielt werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Länge des
optischen Elements größer als das Fünffache einer Länge des Strahlungsemittierenden Halbleiterchips. Diese Längen sind dabei vorzugsweise entlang des Querschnitts betrachtet und senkrecht zur Oberflächennormale gemessen. Durch diese
Geometrie kann in Kombination mit den oben beschriebenen Ausgestaltungen besonders einfach ein großer erster Bereich der Grenzfläche ausgebildet und damit eine signifikante
Emission von Strahlung nach hinten, erzielt werden.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Anmeldung bezieht sich auf eine Beleuchtungsanordnung, die eine Mehrzahl von
Beleuchtungsvorrichtungen einer ersten Art sowie einer
Mehrzahl von Beleuchtungsvorrichtungen einer zweiten Art aufweist. Die Beleuchtungsvorrichtungen der ersten Art entsprechen den bisher beschriebenen
Beleuchtungsvorrichtungen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die
Beleuchtungsvorrichtungen der ersten und die
Beleuchtungsvorrichtungen der zweiten Art in einem Feld, vorzugsweise in einem flächigen Feld angeordnet. Die
Beleuchtungsvorrichtungen der ersten Art beranden dabei das Feld. Mit anderen Worten sind die Beleuchtungsvorrichtungen der ersten Art an einem äußeren Rand des Feldes und die
Beleuchtungsvorrichtungen der zweiten Art in einem Inneren des Feldes angeordnet. Das Feld kann eindimensional,
zweidimensional oder dreidimensional sein.
Die optischen Elemente der Beleuchtungsvorrichtungen erster Art weisen bevorzugt einen asymmtrischen Querschnitt bzw. eine im Querschnitt asymmetrische Grenzfläche auf.
Die optischen Elemente der Beleuchtungsvorrichtungen zweiter Art weisen bevorzugt einen symmtrischen Querschnitt bzw. eine im Querschnitt symmetrische Grenzfläche auf.
Diese Ausgestaltung der Beleuchtungsanordnung erlaubt mit Vorteil, dass an dem äußeren Rand des Feldes eine
Abstrahlcharakteristik gemäß den Beleuchtungsvorrichtungen erster Art und in dem Inneren des Feldes eine
Abstrahlcharakteristik gemäß den Beleuchtungsvorrichtungen der zweiten Art erzielt werden kann. Die
Abstrahlcharakteristiken der Beleuchtungsvorrichtungen erster und zweiter Art sind dabei vorzugsweise verschieden. Die
Abstrahlcharakteristiken der Beleuchtungsvorrichtungen erster Art können jeweils gleich oder gleichartig sein. Gleiches gilt für die Abstrahlcharakteristiken der
Beleuchtungsvorrichtungen der zweiten Art. Das Feld ist bevorzugt zweidimensional ausgeführt. Das Feld ist bevorzugt weiterhin eben ausgebildet. Dies erlaubt mit Vorteil eine kostengünstige Fertigung der Beleuchtungsanordnung, da mit den Beleuchtungsvorrichtungen erster und zweiter Art
ebenfalls zugehörige Strahlungsemittierende Halbleiterchips in einer Ebene oder auf einem ebenen Träger angeordnet, befestigt und/oder kontaktiert werden können.
In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die
Beleuchtungsvorrichtungen erster Art derart angeordnet, dass die zweiten Bereiche der Grenzflächen der optischen Elemente der Beleuchtungsvorrichtungen erster Art an dem äußeren Rand des Feldes angeordnet sind. Optische Elemente der
Beleuchtungsvorrichtungen zweiter Art sind jeweils zur
Strahlformung für von einem Strahlungsemittierenden
Halbleiterchip emittierte Strahlung vorgesehen. Diese
Strahlungsemittierenden Halbleiterchips können den oben beschriebenen entsprechen. Weiterhin sind die
Beleuchtungsvorrichtungen zweiter Art angeordnet und
ausgebildet, in das jeweilige optische Element der
Beleuchtungsvorrichtung zweiter Art eintretende Strahlung in eine Richtung zu lenken oder zu transmittieren, die von einer durch zumindest eine Strahlungseintrittsfläche der optischen Elemente der Beleuchtungsvorrichtungen zweiter Art definierten Ebene weg weist.
Durch diese Ausgestaltung kann Strahlung von der
Beleuchtungsanordnung mit Vorteil derart abgestrahlt werden, dass eine möglichst gleichmäßige Verteilung der
Strahlungsintensität bzw. Lichtstärke über einen großen
Winkel- oder Raumwinkelbereich erzielt wird. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung, wobei das optische Element zur
Strahlformung für von einer Mehrzahl von
Strahlungsemittierenden Halbleiterchips emittierte Strahlung vorgesehen ist. Durch diese Ausgestaltung kann mit Vorteil der Montage- bzw. Justageaufwand des optischen Elements bezüglich der restlichen Komponenten der
Beleuchtungsvorrichtung gering gehalten werden.
Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausgestaltungen und
Zweckmäßigkeiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Figuren.
Figur 1A zeigt eine schematische Schnittansicht eines
Ausführungsbeispiels eines optischen Elements.
Figur 1B zeigt eine schematische Schnittansicht einer
Beleuchtungsvorrichtung gemäß eines ersten
Ausführungsbeispiels mit einem optischen Element ähnlich Figur 1A.
Figur IC bis IE zeigen schematische Schnittansichten (oben) und schematische Aufsichten (unten) von unterschiedlichen Ausführungsbeispielen einer Beleuchtungsvorrichtung. In Figur IC ist eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß Figur 1A gezeigt. Die Figuren 1D und IE zeigen jeweils weitere
Ausführungsbeispiele von Beleuchtungsvorrichtungen. Figur 2A zeigt eine schematische Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Beleuchtungsanordnung.
Figur 2B zeigt eine schematische Aufsicht einer
Beleuchtungsanordnung gemäß der Figur 2A.
Figur 2C zeigt eine schematische Schnittansicht eines
Bauteils mit einer Beleuchtungsanordnung gemäß der Figur 2A.
Figur 3 zeigt eine schematische Aufsicht eines weiteren
Ausführungsbeispiels einer Beleuchtungsvorrichtung.
Die Figuren 4, 5 und 6 zeigen jeweils Schnittansichten von weiteren Ausführungsbeispielen von optischen Elementen
(jeweils Figur A) mit zugehörigen Abstrahlcharakteristiken (jeweils Figur B) .
Gleiche, gleichartige und gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu
betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein. Figur 1A zeigt eine schematische Schnittansicht eines optischen Elements 1. Das optische Element 1 weist eine
Strahlungseintrittsfläche 2 und eine Grenzfläche 3 auf. Die Grenzfläche 3 weist ihrerseits einen ersten Bereich 4 und einen zweiten Bereich 5 auf. Weiterhin weist die Grenzfläche 3 einen dritten Bereich 6 auf. Der zweite Bereich 5 ist in dem Querschnitt betrachtet zwischen dem zweiten Bereich 5 und dem dritten Bereich 6 angeordnet. Der erste Bereich 4 geht auf einer Seite in den zweiten Bereich 5 über. Auf einer anderen Seite geht der erste Bereich 4 in den dritten Bereich 6 über. Der zweite Bereich 5 erstreckt sich mit wachsender Entfernung von dem ersten Bereich 4 in Richtung der
Strahlungseintrittsfläche 2 bzw. einer durch diese definierte Ebene.
Figur 1B zeigt eine schematische Schnittansicht einer
Beleuchtungsvorrichtung 100 gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel aufweisend ein optische Element 1, das im Gegensatz zu dem in Figur 1A dargestellten optischen Element zusätzlich eine Ausnehmung (nicht explizit gekennzeichnet) aufweist. Die Beleuchtungsvorrichtung 100 weist weiterhin einen Träger 7 und einen strahlungsemittierenden
Halbleiterchip 8, vorzugsweise einen LED-Chip auf, der auf dem Träger 7 angeordnet oder befestigt ist. Der Begriff „Strahlung" bezieht sich in der vorliegenden Anmeldung vorzugsweise auf elektromagnetische Strahlung, z.B.
sichtbares Licht, vorzugsweise weißes Licht. In der Figur 1B ist der Strahlungsemittierende Halbleiterchip 8 in der Ausnehmung des optischen Elements 1 angeordnet. Ein oberer Rand der Ausnehmung bildet die
Strahlungseintrittfläche 2, welche überdies eben ausgeführt und parallel zu einer Emissionsfläche des
strahlungsemittierenden Halbleiterchips 8 angeordnet ist. Insbesondere stehen die Strahlungseintrittfläche 2 und die Emissionsfläche des strahlungsemittierenden Halbleiterchips 8 flächig direkt miteinander in Kontakt. Der erste Bereich 4 erstreckt sich dabei zumindest bereichsweise über die
Strahlungseintrittfläche 2, z.B. mehr als 40% oder bis zu 50% oder mehr. In der Schnittansicht in Figur 1B sind der erste Bereich 4 und der zweite Bereich 5 rechts und der dritte Bereich 6 links von einer Oberflächennormalen 12, z.B. der
Mittelsenkrechten der Emissionsfläche des
Strahlungsemittierenden Halbleiterchips 8 angeordnet.
Die Länge L des optischen Elements 1 ist vorzugsweise größer als das Fünffache der Länge des strahlungsemittierenden
Halbleiterchips 8. Der erste Bereich 4 verläuft in der schematischen Ansicht der Figur 1B exemplarisch geradlinig, ohne dass dies für das vorliegende Konzept notwendig wäre. Der zweite Bereich 5 sowie der dritte Bereich 6 sind dagegen gekrümmt dargestellt. Der zweite Bereich 5 erstreckt sich rechts der
Oberflächennormalen 12 der Strahlungseintrittsfläche 2 bezüglich dieser vorzugsweise über einen Sektor von 45° bis 90°. Der erste Bereich 4 erstreckt sich rechts der
Oberflächennormalen 12 bezüglich dieser vorzugsweise über einen Sektor von 0° bis 45°. Der dritte Bereich 6 erstreckt sich links der Oberflächennormalen 12 bezüglich dieser vorzugsweise über einen Sektor von 0° bis 90°. Für die
Bemessung der genannten Winkel ist neben der
Oberflächennormalen 12 jeweils die Emissionsfläche 2
maßgeblich. Die Grenzfläche 3 aus Figur 1B weist weiterhin eine bezüglich der Oberflächennormalen 12 asymmetrische Form auf . Exemplarisch für von dem Strahlungsemittierenden Halbleiterchip 8 emittierte und in das optische Element 1 eintretende Strahlung sind durch die Pfeile angedeutete
Strahlungsanteile 9, 10 und 11 in Figur 1B dargestellt.
Der erste Strahlungsanteil 9 trifft auf den ersten Bereich 4 und wird von diesem reflektiert, vorzugsweise
totalreflektiert. Eine Totalreflektion tritt ein, wenn der Winkel unter dem ein Strahl oder Strahlung auf einen Punkt der Grenzfläche 3 des ersten Bereichs 4 trifft, bezüglich einer Tangentennormalen durch diesen Punkt größer ist als der Grenzwinkel der Totalreflektion des optischen Elements 1 in dem dieses in diesem Punkt umgebende Medium. Für die
Bemessung dieses Grenzwinkels ist ebenfalls jeweils die
Tangentennormale in dem genannten Punkt maßgeblich.
Vom ersten Bereich 4 wird der erste Strahlungsanteil 9 in Richtung des zweiten Bereichs 5 reflektiert und trifft, vorzugsweise direkt, auf diesen. Nach der Reflektion im ersten Bereich 4 wird der erste Strahlungsanteil 9 im zweiten Bereich 5 mit zumindest einer Richtungskomponente in Richtung einer durch die Strahlungseintrittsfläche 2 definierten Ebene (in der Figur 1B nach unten rechts) abgelenkt und tritt aus dem optischen Element 1 aus. Die durch die
Strahlungseintrittsfläche 2 definierte Ebene ist in Figur 1B durch die gestrichelte horizontale Linie angedeutet. Der zweite Strahlungsanteil 10 trifft direkt, also ohne vorherige Reflektion im ersten Bereich 4 auf den zweiten Bereich 5 und wird von diesem mit zumindest einer Richtungskomponente in eine Richtung gelenkt oder transmittiert , die von der durch die Strahlungseintrittsfläche 2 definierte Ebene weg weist (in der Figur 1B nach oben rechts) . Der dritte
Strahlungsanteil 11 trifft auf einer dem ersten und dem zweiten Bereich 4 und 5 abgewandten Seite der
Oberflächennormalen 12, insbesondere ebenfalls direkt, auf den dritten Bereich 6 und wird von diesem mit zumindest einer Richtungskomponente in eine Richtung gelenkt oder
transmittiert , die von der durch die
Strahlungseintrittsfläche 2 definierte Ebene weg weist (in der Figur 1B nach oben links) . Die Strahlungsanteile 10 und 11 treten ebenfalls aus dem optischen Element 1 aus. Somit wird der erste Strahlungsanteil 9 in einen
Winkelbereich größer als 90° bezüglich der
Oberflächennormalen 12 (nach hinten) von der
Beleuchtungsvorrichtung 100 abgestrahlt und der zweite und der dritte Strahlungsanteil 10, 11 werden in einen
Winkelbereich kleiner als 90° bezüglich der
Oberflächennormalen 12 (nach vorne) von der
Beleuchtungsvorrichtung 100 abgestrahlt.
Das optische Element 1 kann weiterhin durch geeignete Mittel mit dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip 8 verbunden sein. Das optische Element 1 kann mittels Presspassung,
Heißpresspassung, einer Klebeverbindung oder einer
thermischen Nietverbindung an dem Träger 7 oder dem
strahlungsemittierenden Halbleiterchip 8 oder einer anderen Komponente befestigt sein. Zur Herstellung des optischen
Elements 1 kann beispielsweise ein Guss- oder Pressverfahren, etwa ein Spritzguss, Spritzpressguss- oder Pressguss- Verfahren bzw. ein Spritzpressverfahren angewandt werden. Mit Vorzug enthält das optische Element 1 einen Kunststoff, etwa PMMA (Polymethylmethacrylat) , ein Epoxid oder ein
Silikat. Das optische Element kann als Auf- oder Versatzlinse ausgeführt sein. Bei einer Ausführung des optischen Elements als Aufsatz- oder Versatzlinse, ist das optische Element bevorzugt aus Glas hergestellt. Das optische Element kann weiterhin auf den strahlungsemittierenden Halbleiterchip 8 aufgesetzt oder aufgegossen sein. Bevorzugt ist das optische Element dabei frei von Hinterschneidungen ausgeführt . In diesem Fall kann auf einen kostenintensiven Einsatz eines Schiebers im Gusswerkzeug bei der Herstellung des optischen Elements verzichtet werden. Das optische Element ist bevorzugt als Linse oder linsenartig ausgeführt, insbesondere als eine zur Strahlungsformung ausgebildete Linse oder Mikrolinse.
Das optische Element 1 ist vorzugsweise als Mikrooptik ausgeführt und zur Strahlformung für von einem einzigen strahlungsemittierenden Halbleiterchip 8 emittierte Strahlung vorgesehen. Alternativ kann das optische Element 1 auch zur Strahlformung für von mehreren strahlungsemittierenden
Halbleiterchips emittierte Strahlung vorgesehen, angeordnet und ausgebildet sein.
Die Kontaktierung des strahlungsemittierenden Halbleiterchips kann bevorzugt im sogenannte "Flip-chip"-design („flip" englisch für „umdrehen") oder mittels sogenanntem "Chip- bonding" über Anschlussdrähte erfolgen. Diesbezüglich kann der Träger 7 Anschlussdrähte aufweisen, mit deren Kontakt die strahlungsemittierenden Halbleiterchips verbunden sind. Der Strahlungsemittierende Halbleiterchip kann mittels
sogenannter „chip-on-board"-Technologie mit dem Träger 7 verbunden sein. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil einer geringen Bauteilhöhe der genannten Komponenten bzw. der
Beleuchtungsvorrichtung. Der Träger 7 des
strahlungsemittierenden Halbleiterchips 8 kann bevorzugt hinsichtlich der Wärmeabfuhr aus dem Strahlungsemittierenden Halbleiterchip 8 optimiert sein.
Das optische Element 1 ist weiterhin derart angeordnet und ausgebildet, dass ein maximaler Unterschied der Lichtstärke der von der Beleuchtungsvorrichtung 100 bzw. dem optischen Element 1 unter einem Winkel zwischen 0° und 135° bezüglich der Oberflächennormalen 12 emittierten Strahlung, kleiner als 40%, bevorzugt kleiner als 20%, ist. Weiterhin ist das optische Element 1 derart angeordnet und ausgebildet, dass mindestens 3% des Lichtstroms, der aus dem optischen Element austretenden Strahlung, unter einem Winkel zwischen 135° und 180° bezüglich der Oberflächennormalen 12 von der
Beleuchtungsvorrichtung emittiert wird.
Vorzugsweise ist der laterale Abstand (horizontal gemessen) des Trägers 7 von einem Rand des optischen Elements 1
möglichst klein gewählt, damit ein möglichst großer Anteil von Strahlung von der Beleuchtungsvorrichtung 100 nach hinten abgestrahlt werden kann, ohne dass ein maßgeblicher
Strahlungsanteil von dem Träger 7 absorbiert oder reflektiert wird .
Alternativ oder zusätzlich kann ein für die von der
Beleuchtungsvorrichtung 100 emittierte Strahlung
transparentes Trägermaterial vorgesehen sein, so dass der Anteil der von der Beleuchtungsvorrichtung 100 emittierten Strahlung besonders groß ist, da dann auch durch den Träger 8 hindurch Strahlung abgestrahlt werden kann. Die oben genannte abstandsoptimierte Lösung hat jedoch den Vorteil einer vereinfacht erzielbaren größeren Wärmeleitfähigkeit gegenüber einem transparenten Trägermaterial, welches gewöhnlich eine kleinere Wärmeleitfähigkeit aufweist. Das optische Element kann weiterhin ein einziges Material oder zwei aufeinander geschichtete Materialien mit unterschiedlichen
Brechungsindizes umfassen. Die Brechungsindizes dieser
Materialien können aufeinander abgestimmt sein. Das innere bzw. unten angeordnete Material kann dabei hochbrechendes Silikon, und das äußere bzw. oben angeordnete Material, aus welchen die Strahlung aus dem optischen Element austritt, kann dabei niedrigbrechendes Silikon umfassen. Dabei kann vorzugsweise die innere Grenzfläche die für die Strahlformung maßgebliche Grenzfläche mit dem ersten, dem zweiten und gegebenenfalls dem dritten Bereich bilden. Das äußere
Material kann beispielsweise überlaminiert sein. Diese
Ausführungsform hat den Vorteil, dass eine Verschmutzung der Grenzfläche des inneren Materials verhindert oder
eingeschränkt werden kann.
Figur IC zeigt oben eine schematische Schnittansicht der Beleuchtungsvorrichtung 100 gemäß derjenigen aus Figur IB. Das gestrichelte Rechteck deutet den ersten Bereich 4 an, in dem Reflektion, vorzugsweise Totalreflektion von Strahlung stattfindet. Über den zweiten Bereich 5 wird Strahlung, die im ersten Bereich 4 reflektiert wurde, wie oben beschrieben, von der Beleuchtungsvorrichtung 100, nach hinten abgestrahlt (vgl. erster Strahlungsanteil 9) . Über den zweiten Bereich 5 und den dritten Bereich 6 wird Strahlung von der
Beleuchtungsvorrichtung 100, nach vorne abgestrahlt. Unten ist eine schematische Aufsicht auf die
Beleuchtungsvorrichtung 100 gezeigt, in der der Träger 7, der Strahlungsemittierende Halbleiterchip 8 und das optische Element 1 dargestellt sind. Wieder deutet das gestrichelte Rechteck den ersten Bereich 4 an, in dem Reflektion von
Strahlung stattfindet. Die Figuren 1D und IE beschreiben analog zu Figur IC
Beleuchtungsvorrichtungen 101 und 102 mit jeweils einem
Träger 7, einem strahlungsemittierende Halbleiterchip 8 und einem optische Element 1.
Figur 1D zeigt oben eine schematische Schnittansicht einer Beleuchtungsvorrichtung 101, die im Gegensatz zur Figur IC eine zur Oberflächennormalen 12 symmetrische Grenzfläche 3 des optischen Elements 1 aufweist. Weiterhin weist die
Grenzfläche 3 zwei erste Bereiche 4 und zwei zweite Bereiche 5 auf. Die Grenzfläche 3 weist insbesondere keinen dritten Bereich auf. Die ersten Bereiche 5 gehen im Bereich der
Oberflächennormalen 12 ineinander über. Die ersten Bereiche 4 gehen außen jeweils in einen gesonderten zweiten Bereich 5 über. Jeder erste Bereich erstreckt sich dabei zumindest bereichsweise über die Strahlungseintrittsfläche 2. Von dem Strahlungsemittierenden Halbleiterchip 8 emittierte Strahlung kann demnach von den ersten Bereichen 4 reflektiert und nach der Reflektion in den ersten Bereichen 4 von den zweiten Bereichen 5 nach hinten abgelenkt und von der
Beleuchtungsvorrichtung 101 abgestrahlt werden (vgl. erste Strahlungsanteile 9) . Dies erfolgt auf beiden Seiten der Oberflächennormalen 12. In der unten dargestellten Aufsicht der Beleuchtungsvorrichtung 101 ist ebenfalls zu erkennen, dass zwischen den zweiten Bereichen 5 die ersten Bereiche 4 angeordnet sind. Wie oben anhand von Figur IC beschrieben deuten die gestrichelten Rechtecke die ersten Bereiche 4 an, in denen Reflektion von Strahlung stattfindet. Die zweiten Bereiche 5 sind durch die ersten Bereiche 4 getrennt.
Figur IE zeigt oben eine schematische Schnittansicht der Beleuchtungsvorrichtung 102, die ebenfalls eine zur
Oberflächennormalen 12 symmetrische Grenzfläche 3 des optischen Elements 1 aufweist. Die Schnittansicht entspricht derjenigen aus Figur ID. In der unten dargestellten Aufsicht von Figur IE ist jedoch zu erkennen, dass das optische
Element 1 einen zur Oberflächennormalen 12
rotationssymmetrischen ersten Bereich 4 aufweist, der den Strahlungsemittierenden Halbleiterchip 8 überdeckt (vgl.
gestrichelter Kreis) . Weiterhin umläuft der zweite Bereich 5 den ersten Bereich 4 in Umfangsrichtung . Der zweite Bereich 5 kann ebenfalls rotationssymmetrisch angeordnet sein. Von dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip 8 emittierte
Strahlung, die auf den ersten Bereich 4 trifft, wird analog zu den obigen Ausführungen reflektiert, und nach der
Reflektion im ersten Bereich 4 im zweiten Bereich 5 nach hinten abgelenkt. Diese Ausgestaltung kann zu einer
rotationssymmetrischen Abstrahlung der
Beleuchtungsvorrichtung 102 führen.
Obwohl dies hier nicht explizit dargestellt ist, ist, wie weiter oben beschrieben, bei den Beleuchtungsvorrichtungen 101 und 102 ebenfalls vorgesehen, dass zweite
Strahlungsanteile von den zweiten Bereichen 5 direkt nach vorne gelenkt werden.
Ebenfalls kann das optische Element derart ausgebildet sein, dass der erste, der zweite und gegebenenfalls der dritte Bereich der Grenzfläche des optischen Elements umfänglich oder azimutal beliebig um das optische Element verteilt angeordnet sind, um eine Abstrahlcharakteristik der
Beleuchtungsvorrichtung in Aufsicht gesehen in bestimmten Winkelbereichen gezielt zu formen.
Figur 2A zeigt eine schematische Schnittansicht einer
Beleuchtungsanordnung 200. Die Beleuchtungsanordnung 200 umfasst eine Mehrzahl von Beleuchtungsvorrichtungen 100 einer ersten Art und eine Mehrzahl von Beleuchtungsvorrichtungen 110 einer zweiten Art, die auf einem gemeinsamen Träger 7 angeordnet sind. Die Beleuchtungsvorrichtungen 100 der ersten Art sind vorzugsweise durch die oben beschriebenen
Beleuchtungsvorrichtungen 100 gebildet und weisen jeweils optische Elemente la und strahlungsemittierende
Halbleiterchips 8 auf. Die Beleuchtungsvorrichtungen erster und zweiter Art sind bevorzugt in einem flächigen, vorzugsweise ebenen Feld angeordnet. Die Beleuchtungsvorrichtungen 100 der ersten Art sind bevorzugt an einem äußeren Rand des Feldes, besonders bevorzugt umlaufend, angeordnet. Die
Beleuchtungsvorrichtungen 110 der zweiten Art sind bevorzugt in einem Inneren des Feldes angeordnet. Die entsprechenden ersten Strahlungsanteile 9 sind jeweils beispielhaft durch die Pfeile angedeutet. Die Beleuchtungsvorrichtungen 110 der zweiten Art weisen vorzugsweise jeweils einen Strahlungsemittierenden
Halbleiterchip 8 wie oben beschrieben und optische Elemente lb auf. Die optischen Elemente lb sind bevorzugt weiterhin jeweils angeordnet und ausgebildet, durch
Strahlungseintrittsflächen in die optischen Elemente lb eintretende Strahlung, welche direkt auf eine Grenzfläche 3 der optischen Elemente lb trifft, nach vorne (oben in Figur 2A) zu lenken. Dabei wird die Strahlung vorzugsweise an den Grenzflächen 3 nach vorne gelenkt und tritt aus dem optischen Element lb aus. Die Strahlungsemittierenden Halbleiterchips 8 können analog zu der Figur 1B jeweils in einer Ausnehmung der optischen Elemente lb angeordnet sein. Die Strahlungsemittierenden Halbleiterchips 8 sind weiterhin bevorzugt in einer Ebene angeordnet.
Die optischen Elemente la der Beleuchtungsvorrichtungen 100 der ersten Art sind weiterhin bevorzugt so angeordnet, dass die jeweiligen zweiten Bereiche 6 jeweils an dem äußeren Rand angeordnet sind. Dritte Bereiche 6 der
Beleuchtungsvorrichtungen 100 erster Art können dabei nach innen gerichtet und insbesondere entsprechend den
Beleuchtungsvorrichtungen 110 zweiter Art zugewandt sein.
Die Figur 2B zeigt eine schematische Aufsicht auf die
Beleuchtungsanordnung 200, die in Figur 2A im Querschnitt gezeigt ist. Es ist schematisch ein flächiges, vorzugsweise ebenes Feld dargestellt, in dem die optischen Elementen la und lb der Beleuchtungsvorrichtungen 100 erster Art und der Beleuchtungsvorrichtungen 110 zweiter Art angeordnet sind. Die Strahlungsemittierenden Halbleiterchips 8 sind in dieser Figur lediglich wegen der besseren Übersichtlichkeit nicht gezeigt.
Exemplarisch für eine Vielzahl sind hier jeweils zwölf
Beleuchtungsvorrichtungen 100 erster Art dargestellt, die das Feld beranden und vier Beleuchtungsvorrichtungen 110 zweiter Art im Inneren des Feldes.
Alternativ kann die Beleuchtungsanordnung 200 statt einer Mehrzahl auch nur eine Beleuchtungsvorrichtung 110 einer zweiten Art mit einem optischen Element lb aufweisen, das zur Strahlformung für von einem oder einer Mehrzahl von
Strahlungsemittierenden Halbleiterchips 8 emittierte
Strahlung vorgesehen ist. Diese Beleuchtungsvorrichtung 110 zweiter Art kann dabei einen oder einer Mehrzahl von Strahlungsemittierenden Halbleiterchips 8 aufweisen und derart angeordnet und ausgebildet sein, dass sich die oben beschriebenen oder ähnliche Effekte bzw.
AbstrahlCharakteristiken einstellen.
Mit der Beleuchtungsanordnung 200 kann mit Vorteil eine
Abstrahlcharakteristik von Strahlung mit einer möglichst gleichmäßigen Lichtstärkeverteilung über einen großen
Winkelbereich, insbesondere Raumwinkelbereich erzielt werden. Zusätzlich ergibt sich der Vorteil einer einfachen und/oder kostengünstigen Herstellung der Strahlungsemittierenden
Halbleiterchips 8, welche in einer Ebene gefertigt werden können. Dabei kann ein Trägermaterial und/oder die Verbindung des Trägermaterials mit den Strahlungsemittierenden
Halbleiterchip 8 einschließlich der elektrischen
Kontaktierung so ausgeführt sein, dass ein optimierter thermischen Anschluss der Strahlungsemittierenden
Halbleiterchips 8 auf dem Träger 7 mit verbesserter
Wärmeabfuhr bzw. einfacher und effektiver Kühlung erzielt werden kann.
Die Figur 2C zeigt in einer schematischen Schnittansicht ein Bauteil 300 mit der in Figur 2A und 2B gezeigten
Beleuchtungsanordnung 200. Das Bauteil 300 weist weiterhin eine kolben- oder kerzenförmige Abdeckung 13 auf, der
vorzugsweise für von der Beleuchtungsanordnung 200 emittierte Strahlung durchlässig, z.B. transparent ist. Innerhalb des Abdeckung 13 ist die Beleuchtungsanordnung 200 angeordnet oder montiert. Weiterhin weist das Bauteil 300 eine Fassung 14 auf. Diese Ausführung entspricht einem sogenannten
„Retrofit", bei dem moderne Leuchtmittel, wie zum Beispiel Strahlungsemittierende Halbleiterchips in einem Gehäuse integriert sind, welches einer klassischen Glühlampe, insbesondere einer Kolben- oder Kerzenlampe ähnelt. Dabei kann ebenfalls die Fassung 14 einer Glühlampe nachempfunden sein. Dies ist insbesondere bei der vorliegenden Erfindung zweckmäßig, da eine möglichst gleichmäßige Abstrahlung bzw. Verteilung der Strahlungsintensität oder Lichtstärke über einen großen Winkel- oder Raumwinkelbereich wie sie von
Glühlampen bekannt ist, erzielt werden kann. Dabei kann die annähernd isotrope Beleuchtung wie mit einer Glühlampe erzielt werden, ohne dass bei dem Bauteil 300 die Nachteile einer Glühlampe, beispielsweise bezüglich der mangelhaften Energieeffizienz, auftreten.
Das Bauteil 300 kann weiterhin zur Erzeugung mischfarbigen, insbesondere weißen Lichts, ausgebildet sein. Hierzu regt ein Teil der von den strahlungsemittierenden Halbleiterchips 8 (in Figur 2 der Einfachheit halber nicht dargestellt) erzeugten Strahlung ein innerhalb der Abdeckung 13
angeordnetes Lumineszenzkonversionsmaterial, etwa einen
Leuchtstoff, zur Emission langwelliger Strahlung an. Das Lumineszenskonversionsmaterial kann dabei z.B. T1O2 umfassen und als Beschichtung auf einer inneren Oberfläche der
Abdeckung 13 oder einer zusätzlich in der Abdeckung
angeordneten Komponente (nicht explizit dargestellt)
aufgebracht sein. Vorzugsweise steht das
Lumineszenskonversionsmaterial dabei nicht in thermischem
Kontakt mit den strahlungsemittierenden Halbleiterchips. Dies hat den Vorteil, dass bei der Lumineszenzkonversion
entstehende Wärme nicht oder nicht maßgeblich auf die
strahlungsemittierenden Halbleiterchips übertragen wird. Aus der Mischung der von den strahlungsemittierenden
Halbleiterchips erzeugten und der vom
Lumineszenzkonversionsmaterial reemittierten Strahlung kann in der Folge mischfarbiges, insbesondere weißes, Licht entstehen. Zur Weißlichterzeugung sind eine von dem
jeweiligen strahlungsemittierenden Halbleiterchip erzeugte Primärstrahlung im blauen Spektralbereich und eine vom
Lumineszenzkonversionsmaterial reemittierte Strahlung im gelben Spektralbereich besonders geeignet. Ein beispielsweise durch die Beleuchtungsanordnung 200 emittierter blauer
Lichtstrom trifft in dem Bauteil 300 vorzugsweise gleichmäßig auf das Lumineszenskonversionsmaterial und erscheint dem Betrachter als angenehmes Weißlicht.
Es ist im Rahmen der vorliegenden Anmeldung vorgesehen, dass die strahlungsemittierenden Halbleiterchips jeweils Strahlung unterschiedlicher Spektralbereiche, insbesondere sichtbarer Spektralbereiche, emittieren. Die daraus resultierende
Mischfarbe kann dabei ebenfalls zusätzlich durch das
Lumineszenskonversionsmaterial konvertiert werden.
Figur 3 zeigt in einer schematischen Aufsicht ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Beleuchtungsvorrichtung. Es ist eine Beleuchtungsvorrichtung 120 dargestellt, die eine
Mehrzahl von strahlungsemittierenden Halbleiterchips 8 und ein optisches Element lc umfasst. Das optische Element lc ist bevorzugt zur Strahlformung für von den
strahlungsemittierenden Halbleiterchips 8 emittierte
Strahlung vorgesehen, angeordnet und ausgebildet. Das optische Element lc weist weiterhin eine Öffnung 15 auf und ist ringförmig ausgebildet.
In einem Querschnitt kann die Beleuchtungsvorrichtung 120 wie oben beschrieben und beispielsweise in Figur 1B dargestellt, aussehen. Der gestrichelte Kreis deutet die Trennung zwischen einem ersten Bereich 4 und einem dritten Bereich 6 einer Grenzfläche des optischen Elements 1 an, so dass die Oberflächennormale 12 aus Figur 1B in der Aufsicht in Figur 3 auf der gestrichelten Linie liegen würde. In Figur 3 sind der zweite Bereich 5 an einer Außenseite und der dritte Bereich 6 an einer Innenseite des optischen Elements lc angeordnet. Der erste, zweite, und dritte Bereiche 4, 5 und 6 sind hier weiterhin vorzugsweise rotationssymmetrisch um das optische Element lc verteilt. Die Beleuchtungsvorrichtung 120 kann weiterhin einen Träger (nicht gekennzeichnet) umfassen.
Zweckmäßigerweise ist der Träger an die Form des optischen Elements lc angepasst und/oder für die entsprechende
Strahlung transparent ausgebildet.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann der erste Bereich 4 sowohl an der Außenseite als auch an der Innenseite des optischen Elements 1 angeordnet sein, je nach dem, in welchen Bereich man eine Emission oder Abstrahlung von Strahlung nach vorne bzw. hinten erreichen möchte. Wie oben beschrieben erfolgt eine Abstrahlung nach vorne, bzw. mit zumindest einer Richtungskomponente nach vorne (in Figur 3 aus der
Zeichenebene heraus) , indem Strahlung direkt auf die zweiten und dritten Bereiche 5 und 6 trifft und dann von diesen ggf. unter Ablenkung transmittiert wird (vgl. zweiter und dritter Strahlungsanteil 10, 11 in Figur 1B) . Eine Abstrahlung nach hinten, bzw. mit zumindest einer Richtungskomponente nach hinten (in Figur 3 in die Zeichenebene hinein) erfolgt entsprechend, indem Strahlung indirekt auf den ersten Bereich (in Figur 3 nicht gekennzeichnet) trifft, reflektiert wird und anschließend von dem zweiten Bereich 5 abgelenkt wird (vgl. erster Strahlungsanteil 9 in Figur 1B) .
Es ist außerdem vorgesehen, dass der Träger eine Öffnung aufweist und vorzugsweise ringförmig ausgebildet ist. In diesem Fall kann bei dem optischen Element auf eine Öffnung verzichtet werden. Das optische Element ist hier vorzugsweise ebenfalls auf dem Träger angeordnet. Entsprechend der
gewünschten Abstrahlcharakteristik kann dieses optische
Element beliebig mit ersten, zweiten und dritten Bereichen versehen sein und insbesondere eine symmetrische oder
asymmetrische Grenzfläche aufweisen.
Weiterhin ist vorgesehen, dass eine Grenzfläche des optischen Elements lc in einem Querschnitt betrachtet sowohl
symmetrisch, als auch asymmtrisch, beispielsweise
entsprechend Figur IC bzw. 1D ausgebildet ist.
Figur 4A zeigt eine Schnittansicht eines optischen Elements 1 mit einer Grenzfläche 3, die einen ersten Bereich 4 und einen zweiten Bereich 5 aufweist. Der erste und der zweite Bereich 4 und 5 sind als rotationssymmetrisch um eine zentrale z- Achse verteilt angeordnet anzusehen. Die positive z-Achse entspricht hier relativ zu dem optischen Element 1 der
Richtung der oben beschriebenen Oberflächennormalen 12. Eine x-Achse erstreckt sich von einem Punkt P nach rechts und eine y-Achse erstreckt sich in dem Punkt P in die Zeichenebene hinein. Es ist zu erkennen, dass der erste Bereich 4 nicht geradlinig, sondern gekrümmt mit wechselnder
Krümmungsrichtung ausgeführt ist. Der erste Bereich 4 geht weiterhin außen über eine Stufe 16 in den zweiten Bereich 5 über .
Figur 4B zeigt eine zu dem optischen Element 1 aus Figur 4A gehörige Abstrahlcharakteristik, in der die normierte
Strahlungsintensität I über einem Winkel W relativ zu der positiven z-Achse aufgetragen ist. Die Abstrahlcharakteristik basiert auf einer sogenannten „ray-tracing"-Simulation mit einer vorgegebenen Strahlungsquelle. Weiterhin umfasst die Abstrahlcharakteristik zwei Kurven, wobei sich der Winkel der einen Kurve auf die xz-Ebene und jene der anderen Kurve auf die yz-Ebene bezieht. Aufgrund der Rotationssymmetrie des optischen Elements 1 decken sich beide Kurven weitgehend. Strahlung würde bei einem Winkel von -180° bzw. 180° von dem optischen Element 1 vollständig nach hinten abgestrahlt. Es ist jedoch zu erkennen, dass Strahlung jeweils, d.h. im positiven als auch negativen Winkelbereich, nur bis zu einem Winkel von etwas über 150° bezüglich der positiven z-Achse abgestrahlt wird. Für größere Winkel ist die Intensität gleich Null. Insgesamt umfasst die
Abstrahlcharakteristik jeweils Intensitätsmaxima bei etwa 110° und 72° sowie ein zentrales Maximum bei einem Winkel von etwa 0 ° .
Figur 5 zeigt analog zu Figur 4 eine Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines optischen Elements 1 (Figur 5A) mit der zugehörigen Abstrahlcharakteristik (Figur 5B) . Im Gegensatz zu Figur 4A ist die Intensität I in Watt pro Steradiant angegeben und der erste Bereich 4 aus Figur 5A ist lateral gesehen breiter ausgeführt. Der erste Bereich 4 ist hier im Vergleich zu dem ersten Bereich aus Figur 4A ebenfalls geringfügig anders ausgebildet. In der Folge ergibt sich in Figur 5B durch die veränderte Geometrie auch eine andere Abstrahlcharakteristik. Im Vergleich zu Figur 4B ist ebenfalls ein zentrales Intensitätsmaximum, relativ zu
Intensitätsmaxima bei größeren Winkeln, kleiner. In Figur 5B wird Strahlung weiterhin jeweils nur bis zu einem Winkel von etwa 144° bezüglich der positiven z-Achse abgestrahlt.
Figur 6 zeigt analog zu Figur 5 eine Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines optischen Elements 1 (Figur 6A) mit der zugehörigen Abstrahlcharakteristik (Figur 6B) . Die Ausführung des ersten Bereichs 4 ist hier im
Gegensatz zu den Figuren 4B und 5B ebenfalls verändert dargestellt. Auffällig ist in der Figur 6A eine leichte
Wellenform des ersten Bereichs 4. In Figur 6B ergibt sich verglichen mit der Figur 5B durch die veränderte Geometrie und damit veränderte Reflektion im ersten Bereich 4 ebenfalls eine leicht veränderte Abstrahlcharakteristik. In diesem Fall wird Strahlung jeweils bis zu einem Winkel von etwas über 150° bezüglich der positiven z-Achse abgestrahlt.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die
Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von
Merkmalen was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Claims

Patentansprüche
1. Optisches Element (1, la, lc) , das zur Strahlformung für von einem strahlungsemittierenden Halbleiterchip (8) emittierte Strahlung vorgesehen ist, wobei das optische
Element (1, la, lc) eine Strahlungseintrittsfläche (2) und eine von der Strahlungseintrittsfläche (2) verschiedene Grenzfläche (3) mit einem ersten Bereich (4) und einem zweiten Bereich (5) aufweist, wobei der erste und der zweite Bereich (4, 5) so angeordnet und ausgebildet sind, dass ein erster Strahlungsanteil (9) von durch die
Strahlungseintrittsfläche (2) in das optische Element (1, la, lc) eintretender Strahlung (5) im ersten Bereich (4) reflektiert wird und nach der Reflektion im ersten Bereich im zweiten Bereich (5) in Richtung einer durch die
Strahlungseintrittsfläche (2) definierten Ebene abgelenkt wird .
2. Optisches Element (1, la, lc) nach Anspruch 1, wobei sich der erste Bereich (4) zumindest bereichsweise über die
Strahlungseintrittsfläche (2) erstreckt.
3. Optisches Element (1, la, lc) nach Anspruch 1 oder 2,
wobei der zweite Bereich (5) angeordnet und ausgebildet ist, einen zweiten Strahlungsanteil (10) von durch die
Strahlungseintrittsfläche (2) in das optische Element (1, la, lc) eintretender Strahlung, welcher direkt auf den zweiten Bereich trifft, in eine Richtung zu lenken, die von der durch die Strahlungseintrittsfläche (2)
definierten Ebene weg weist.
4. Optisches Element (1, la, lc) nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, wobei der erste Bereich (4) derart angeordnet und ausgebildet ist, dass ein Anteil der durch die Strahlungseintrittsfläche (2) eintretenden und auf den ersten Bereich treffenden Strahlung in dem ersten Bereich (4) totalreflektiert wird.
Optisches Element (1, la, lc) nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, wobei Strahlung über den zweiten Bereich (5) der Grenzfläche aus dem optischen Element austritt .
Beleuchtungsvorrichtung (100, 101, 102, 120) mit einem optischen Element (1, la, lc) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, die einen
Strahlungsemittierenden Halbleiterchip (8) mit einer
Emissionsfläche umfasst, wobei die Emissionsfläche eine Oberflächennormale (12) bestimmt.
Beleuchtungsvorrichtung (100, 101, 102, 120) nach Anspruch 6, wobei das optische Element (1, la, lc) eine Ausnehmung aufweist, in der der Strahlungsemittierende Halbleiterchip (8) angeordnet ist.
8. Beleuchtungsvorrichtung (100, 120) nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Grenzfläche (3) asymmetrisch ist.
9. Beleuchtungsvorrichtung (100, 101, 102, 120) nach
mindestens einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei der zweite Bereich (5) sich zumindest über einen Sektor von 45° bis 90° relativ zu der Oberflächennormalen (12) erstreckt.
10. Beleuchtungsvorrichtung (100, 101, 102, 120) nach
mindestens einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei das optische Element derart angeordnet und ausgebildet ist, dass ein maximaler Unterschied der Lichtstärke, der aus dem
optischen Element (1, la, lc) unter einem Winkel zwischen 0° und 135° bezüglich der Oberflächennormalen (12) austretenden Strahlung kleiner als 40%, bevorzugt kleiner als 20%, ist.
11. Beleuchtungsvorrichtung (100, 101, 102, 120) nach
mindestens einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei das optische Element derart angeordnet und ausgebildet ist, dass mindestens 3 % des Lichtstroms der aus dem optischen Element (1, la, lc) austretenden Strahlung unter einem Winkel zwischen 135° und 180° bezüglich der
Oberflächennormalen (12) von der Beleuchtungsvorrichtung (100, 101, 102, 120) emittiert wird.
12. Beleuchtungsvorrichtung (100, 101, 102, 120) nach
mindestens einem der Ansprüche 6 bis 11, wobei eine Länge L des optischen Elements (1, la, lc) größer ist als das Fünffache einer Länge des Strahlungsemittierenden
Halbleiterchips (8).
13. Beleuchtungsanordnung (200) mit einer Mehrzahl von
Beleuchtungsvorrichtungen (100) nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 12, die Beleuchtungsvorrichtungen (100) einer ersten Art bilden, und einer Mehrzahl von
Beleuchtungsvorrichtungen (110) einer zweiten Art, wobei die Beleuchtungsvorrichtungen (100) der ersten Art und die Beleuchtungsvorrichtungen (110) der zweiten Art
in einem flächigen Feld angeordnet sind und wobei die Beleuchtungsvorrichtungen (100) der ersten Art das Feld beranden .
14. Beleuchtungsanordnung (200) nach Anspruch 13, wobei die Beleuchtungsvorrichtungen (100) erster Art derart
angeordnet sind, dass die zweiten Bereiche (5) der
Grenzflächen (3) der optischen Elemente (1, la) der
Beleuchtungsvorrichtungen (100) erster Art an einem äußeren Rand des Feldes angeordnet sind, und optische Elemente (lb) der Beleuchtungsvorrichtungen (110) zweiter Art, welche jeweils zur Strahlformung für von einem
Strahlungsemittierenden Halbleiterchip (8) emittierte Strahlung vorgesehen sind, angeordnet und ausgebildet sind, in das jeweilige optische Element (lb) der
Beleuchtungsvorrichtung zweiter Art eintretende Strahlung in eine Richtung zu lenken, die von einer durch zumindest eine Strahlungseintrittsfläche (2) der optischen Elemente (lb) der Beleuchtungsvorrichtungen (110) zweiter Art definierten Ebene weg weist.
15. Beleuchtungsvorrichtung (100, 101, 102, 110, 120) nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 12, wobei das
optische Element (1, la, lc) zur Strahlformung für von einer Mehrzahl von Strahlungsemittierenden Halbleiterchips (8) emittierte Strahlung vorgesehen ist.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018197567A1 (de) * 2017-04-27 2018-11-01 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches bauelement und bauteil mit solch einem bauelement

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9666762B2 (en) * 2007-10-31 2017-05-30 Cree, Inc. Multi-chip light emitter packages and related methods

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060067079A1 (en) * 2004-09-25 2006-03-30 Noh Ji-Whan Side emitting device, backlight unit using the same as light source and liquid crystal display employing the backlight unit
US20060152820A1 (en) * 2005-01-10 2006-07-13 Shi-Hwa Huang Lens and light-emitting device including the lens
US20060208267A1 (en) * 2005-03-15 2006-09-21 Unity Opto Technology Co., Ltd. & Genius Electronic Optical Co., Ltd. Side-emitting solid-state semiconductor light emitting device
WO2008007492A1 (fr) * 2006-07-11 2008-01-17 Koha Co., Ltd. Module de source lumineuse, unité électroluminescente de surface, et dispositif électroluminescent de surface
US20100201911A1 (en) * 2009-02-12 2010-08-12 Panasonic Corporation Illuminating lens, lighting device, surface light source, and liquid-crystal display apparatus
WO2012005008A1 (ja) * 2010-07-08 2012-01-12 株式会社エンプラス 光束制御部材および照明装置
US20120014112A1 (en) * 2010-07-16 2012-01-19 Chia-Mao Li High efficiency refraction body
US20120081907A1 (en) * 2009-03-31 2012-04-05 Takuma Kato Light source module
US20120155092A1 (en) * 2010-12-15 2012-06-21 Kinpo Electronics, Inc. Optical lens module and lighting apparatus having the same

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4131845B2 (ja) 2003-09-29 2008-08-13 株式会社小糸製作所 灯具ユニットおよび車両用前照灯
KR20060135207A (ko) * 2005-06-24 2006-12-29 엘지.필립스 엘시디 주식회사 휘도를 개선한 발광다이오드 램프 및 이를 이용하는백라이트 어셈블리
US8556452B2 (en) * 2009-01-15 2013-10-15 Ilumisys, Inc. LED lens
EP2375130B1 (de) * 2010-04-09 2014-07-02 Thorn Europhane S.A. Beleuchtungsmodul für Tunnel-, Außerorts- und Innerortstraßenlicht
US8696172B2 (en) * 2010-08-22 2014-04-15 Cal-Comp Electronics & Communications Company Limited Lens and lamp using the same
US8757845B2 (en) * 2011-07-29 2014-06-24 TSMC Solid State Lighting, Ltd. Wide angle based indoor lighting lamp
US20130051031A1 (en) * 2011-08-31 2013-02-28 National Central University Reflective street light with wide divergence angle

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060067079A1 (en) * 2004-09-25 2006-03-30 Noh Ji-Whan Side emitting device, backlight unit using the same as light source and liquid crystal display employing the backlight unit
US20060152820A1 (en) * 2005-01-10 2006-07-13 Shi-Hwa Huang Lens and light-emitting device including the lens
US20060208267A1 (en) * 2005-03-15 2006-09-21 Unity Opto Technology Co., Ltd. & Genius Electronic Optical Co., Ltd. Side-emitting solid-state semiconductor light emitting device
WO2008007492A1 (fr) * 2006-07-11 2008-01-17 Koha Co., Ltd. Module de source lumineuse, unité électroluminescente de surface, et dispositif électroluminescent de surface
US20100201911A1 (en) * 2009-02-12 2010-08-12 Panasonic Corporation Illuminating lens, lighting device, surface light source, and liquid-crystal display apparatus
US20120081907A1 (en) * 2009-03-31 2012-04-05 Takuma Kato Light source module
WO2012005008A1 (ja) * 2010-07-08 2012-01-12 株式会社エンプラス 光束制御部材および照明装置
US20120014112A1 (en) * 2010-07-16 2012-01-19 Chia-Mao Li High efficiency refraction body
US20120155092A1 (en) * 2010-12-15 2012-06-21 Kinpo Electronics, Inc. Optical lens module and lighting apparatus having the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018197567A1 (de) * 2017-04-27 2018-11-01 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches bauelement und bauteil mit solch einem bauelement
US11621255B2 (en) 2017-04-27 2023-04-04 Osram Oled Gmbh Optoelectronic component having an optical element with different inner surface regions

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