WO2016193074A1 - Optoelektronisches bauelement mit einer strahlungsquelle - Google Patents

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radiation
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    • 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
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    • H10H20/856—Reflecting means

Definitions

  • the invention relates to an optoelectronic component having a radiation source according to claim 1.
  • An object of the present invention is to provide an improved optoelectronic device. This object is achieved by the optoelectronic component ge ⁇ Gurss claim. 1
  • the optoelectronic component comprises at least one Strah ⁇ radiation source, a reflector and a lens.
  • the lens has a conical first side surface, which is the
  • the cone-shaped first Be ⁇ ten Design is at least partially surrounded by the reflector.
  • an improved beam control of the electro-magnetic radiation is sufficient ⁇ replaced by the reflector and the lens.
  • the component and the reflector can be formed with a lower height.
  • An advantage of the proposed device is that intrinsic losses are reduced.
  • the first side surface is completely conical workedbil ⁇ det. This allows a simple construction of the lens.
  • the reflector surrounds the radiation source ringför ⁇ mig.
  • the reflector defines a radiation opening of the optoelectronic component.
  • the first side surface of the lens is formed in such a way that the first side surface covering we ⁇ ilias 80% of the radiation opening. In this way efficient beam shaping is achieved.
  • the first side surface covers at least 90% of the emission opening of the reflector. It is thereby achieved that a greater percentage of the electromagnetic radiation is passed over the first side surface of the lens. Thus, an overall improved beam shaping is achieved.
  • the lens at least partially has a convex surface on a second side surface disposed opposite to the first side surface. In this way, an improved beam guidance is achieved.
  • the reflector is formed on an inner side of a housing, wherein the lens rests on a side surface of the housing.
  • the lens has on the second side surface a Fresnel structure for beam shaping of the electromagnetic radiation.
  • the first side surface of the lens has a truncated cone shape.
  • partial surfaces of the first side surface may also be convex or concave.
  • the reflector has a first concave portion and a second convex portion.
  • a cross section of the first section tapers in the direction of the radiation source and, moreover, a cross section of the second section tapers in FIG
  • the second side surface of the lens has a circumferential groove. This can be an improved
  • Beam guidance can be achieved in the coupling of the radiation from the lens.
  • the second side surface of the lens has a central recess.
  • the second recess can also improve the beam guidance during the coupling-out of the radiation.
  • FIG. 7 shows a cross section through a fifth embodiment of an optoelectronic component
  • Fig. 8 is a schematic perspective view of the fifth embodiment.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a cross sections showing tes an optoelectronic component 10.
  • the opto-electro ⁇ African device 10 comprises a radiation source 1, the electromagnetic radiation on a radiation face 4 from ⁇ are.
  • the radiation source 1 may be formed, for example, in the form ei ⁇ ner light emitting diode.
  • the radiation source 1 may be in the form of a laser diode.
  • the device 10 is on the emission side 4 surrounded by a Re ⁇ Flektor. 2
  • the reflector 2 limits in the illustrated embodiment, a blasting chamber 6, via which the electromagnetic radiation of the radiation source 1 is discharged, funnel-shaped.
  • the reflector 2 is formed on an inner side 20 of a Ge ⁇ housing 5.
  • the housing 5 may be formed from a plastic, wherein the inner side 20 is covered with a reflection ⁇ layer, which forms the reflector 2.
  • the component 10 is applied to a carrier 21 (eg PCB or ceramic).
  • the housing 50 is fixed to the carrier 21 with a side surface.
  • the radiation source 1 projects into the through opening of the housing 5, which represents the blasting chamber 6.
  • the reflector 2 is formed in the illustrated example rotationally symmetrical to a central axis 11.
  • the reflector 2 is formed trichterför ⁇ mig and limited in the emission direction in an end portion of an opening area 12 which is arranged perpendicular to the tenachse 11 with ⁇ .
  • the reflector 2 has, for example ⁇ an open space or a parabolic shape to deflect the electromagnetic radiation in the desired beam direction.
  • the emission side 4 of the radiation source 1 is arranged centrally with respect to the center axis 11.
  • a lens 3 which projects at least partially into the emission space 6 with a first side surface 7.
  • the first side surface 7 is formed rotationally symmetrical to the center axis 11.
  • the first side surface 7 of the lens 3 is covered at least 80%, in particular, cover at least 90% of the opening ⁇ surface 12 of the reflector. 2
  • the lens 3 is connected to a plate member 9 which rests on a second side surface 22 of the housing 5.
  • the plate part 9 represents at least one Randbe ⁇ rich of the lens 3, which rests on the second side surface 22 of the housing 5.
  • the opening surface 12 of the reflector 2 is completely covered with the lens 3 and the plate member 9.
  • the lens 3 may comprise the plate part 9, that is to say be formed integrally with the plate part 9 in a unitary manner.
  • the lens 3 and the plate member 9 may also be formed in two parts and made of different materials, wherein the lens 3 is attached to the plate 9 ⁇ eil.
  • the lens 3 and the plate member 9 may for example be formed of glass, silicone and / or plastic such as epoxy.
  • the emission side 4 may have an area of, for example, 0.75 ⁇ 0.75 mm 2 .
  • the opening surface 12 of the reflector 2 for example, have a diameter of 3 mm.
  • the housing 5 may have a thickness parallel to the center axis 11 in the range of 0.5 to 3 mm.
  • the electromagnetic radiation may be, for example, infrared light or visible light.
  • Fig. 2 shows a schematic perspective view of the lens 3, which is in the illustrated matterssbei ⁇ game in one piece and einstofflich formed with the plate member 9.
  • the first side surface 7 tapers toward a tip 13 in an end region.
  • the lens 3 may have on the first side surface 7 small Krüm ⁇ ments or curvature sections.
  • the lens 3 shows, in a schematic cross-section, a further embodiment of a lens 3 in which the first side surface 7 is frusto-conical and merges into a plane surface 14 in an end region.
  • the surface 14 is arranged perpendicular to a center axis 11.
  • the lens 3 is rotati ⁇ onssymmetrisch to the center axis 11 is formed.
  • the lens 3 in the transition region between the first side surface 7 and the flat surface of the plate part 9, the lens 3 may have a transitional rich 17 having a different inclination relative to the center axis than the first side surface 7.
  • the transition region 17 may be curved convex or concave.
  • the transition region 17 may be disposed parallel to the center axis 11 and a cylindrical shape aufwei ⁇ sen.
  • FIG. 4 shows a schematic illustration of a further embodiment of a lens 3 in which, for example, annular sections of the first side face 15, 16 are convex or concave.
  • the lens 3 of FIG. 4 is formed rotationally symmetrical to the central axis 11.
  • the lens 3 in the transition region between the first side surface 7 and the flat surface of the plate member 9 may have a transition region 17 having a different inclination relative to the center axis than the first side surface 7.
  • the transition region 17 may be curved convexly or concavely.
  • transition region 17 may be arranged parallel to the center axis 11 and have a cylindrical shape.
  • the second side surface 8 of the lens 3 which is disposed opposite to the first side surface 7 may have for each of ⁇ guide the lens 3, regardless of the shape of the first side surface 7 of various shapes.
  • the second side surface 8 may be flat, convex, concave or in the form of a Fresnel or microprism structure.
  • FIG. 5 shows in a schematic cross-section an optoelectronic component 10 with a lens 3, in which the second side face 8 is convex in a circular center region 23 and is formed in an outer radial annular edge region 24 in the form of a conical part.
  • the second side surface 8 may be formed according to the desired beam guidance.
  • Fig. 6 is a view of the opening surface 12 of the reflector 2.
  • ⁇ schematically drawn a ⁇ which is projected into the plane of the opening surface 12 an effective area 18 of the first side surface 7 in a schematic representation.
  • the overlap may, for example in loading ⁇ range between 80% or 90% or more.
  • Fig. 7 shows a schematic cross-section through a further embodiment of an optoelectronic component 10 comprising a support 21 on which a radiation source 1 is angeord ⁇ net.
  • the radiation source 1 is surrounded by a reflector 2 ⁇ , which is formed on an inner wall of a housing 5. On the housing 5, a lens 3 is arranged.
  • the Re ⁇ Flektor 2 has a rotationally symmetrical shape with respect to the central axis. 11 2
  • the reflector has cross-on ⁇ section through the center axis 11 from a first concave ⁇ section 25 and a second convex portion 26th
  • the first concave portion 25 starts from an upper edge region 35 and extends in the direction of the radiation source 1.
  • an annular reversal line 27 which defines a vertical plane to the center axis 11, the concave Ab ⁇ section 25 in the convex portion 26 via.
  • the reverse line 27 is located approximately in a middle of the height of the reflector 2 related to the center axis 11.
  • An opening area of the kon ⁇ Vexen portion 26 tapers towards a lower end portion 36 at the height of the radiation source 1 to a smallest opening area.
  • the opening surface of the reflector 2 tapers along the center axis 11, starting from the upper end region 35 steadily in the direction of the lower end region 36.
  • the reflector 2 in cross-section substantially an S-shape.
  • the lens 3 has a first side surface 7, which is formed Rotati ⁇ onssymmetrisch to the center axis 11 and tapers conically in the direction of the radiation source. 1
  • the first side surface 7 is the radiation source 1 facing ⁇ .
  • a circumferential annular groove 28 is introduced in an edge region 24.
  • the groove 28 has an inner surface 29 and an outer surface 30.
  • the inner surface 29 is inclined inwardly and the outer surface 30 is inclined outwardly with respect to the center axis 11.
  • the groove 28 is arranged in the execution reasonable ⁇ for example with a view from above of the reflector 2 outside the opening surface of the reflector 2 in the upper end region of the 35th As shown in Fig. 6 can be seen, may be formed of manufacturing 7 establish the first side surface does not cover the entire opening ⁇ surface 12 of the reflector, but only a sectionflä ⁇ surface 18.
  • the groove 28 and in particular the inner surface 29 serve to deflect this radiation in the direction of the center axis 11. As a result, the radiation is increased in the direction of the desired emission direction.
  • the groove 28 may also be arranged within the opening area of the reflector 2.
  • the lens 3 may be formed in one piece or in two parts in the form of plates 32, 33.
  • the two plates 32, 33 may be arranged perpendicular to the center axis 11, wherein the first plate 32, the first side surface 7 and the second plate 33 has the second side surface 8.
  • the groove 28 and the recess 31 improve the focus on the desired emission direction.
  • the lens 3 can only have the groove 28 or only the recess. mung 31 have.
  • the reflector 2 shown in Fig. 7 can also be combined with the lenses of the preceding figures.
  • the lens 3 shown in FIG. 7 can also be combined with the reflectors of the preceding figures.
  • the lens 3 has a square shape in the region of the second side surface 8.
  • the lens 3 may also have a circular shape in the region of the side surface 8.
  • a basic idea of the present embodiments of the optoelectronic component 10 is that electro ⁇ magnetic radiation impinging directly on the first side surface 7 of the lens 3, refracted towards the optical axis and then through a further optical element, for example a convex second side surface or a second lens is further crushed in a second step in the optical axis direction ⁇ .
  • the reflected from the first side surface 7 of the lens 3 electromagnetic
  • the reflector 2 Radiation reflected to the outside on the reflector 2. Starting from the reflector 2, the reflected rays are reflected back toward the first side surface 7 of the lens 3. The light reflected by the reflector 2 ⁇ specific electromagnetic radiation is further refracted by the conical shape of the first side surface 7 of the lens 3 uniformly in the direction of the operating tables axis. Therefore, the reflector can be flatter, ie shorter in the beam direction. This allows a very flat reflector design that achieves high beam intensities or narrow-angle radiation of the electromagnetic radiation. As a result, improved efficiency is achieved due to the lower optical losses. In addition, the proportion of electromagnetic radiation that is not deflected onto the optical axis is redu ⁇ sheet.

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Abstract

Optoelektronisches Bauelement mit mindestens einer Strahlungsquelle zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlung, mit einem Reflektor, mit einer Linse, wobei der Reflektor vorgesehen ist, um einen Teil der Strahlung der Strahlungsquelle in eine gewünschte Strahlrichtung abzulenken, wobei die Linse vorgesehen ist, um wenigstens einen Teil der Strahlung der Strahlungsquelle in die gewünschte Strahlrichtung abzulenken, wobei die Linse eine wenigstens flächenweise kegelförmige erste Seitenfläche aufweist, wobei die erste Seitenfläche der Strahlungsquelle zugewandt ist.

Description

OPTOELEKTRONISCHES BAUELEMENT MIT EINER STRAHLUNGSQUELLE
BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement mit einer Strahlungsquelle gemäß Patentanspruch 1.
Es ist bekannt, optoelektronische Bauelemente, beispielsweise Leuchtdioden-Bauelemente für Beleuchtungszwecke einzusetzen. Dabei werden Linsen vorgesehen, um eine Strahlformung der elektromagnetischen Strahlung vorzunehmen.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2015 108 499.6, deren Offenbarungsge- halt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes optoelektronisches Bauelement bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch das optoelektronische Bauelement ge¬ mäß Patentanspruch 1 gelöst.
Das optoelektronische Bauelement weist mindestens eine Strah¬ lungsquelle, einen Reflektor und eine Linse auf. Die Linse weist eine kegelförmige erste Seitenfläche auf, die der
Strahlungsquelle zugewandt ist. Die kegelförmige erste Sei¬ tenfläche ist wenigstens teilweise vom Reflektor umgeben. Auf diese Weise wird eine verbesserte Strahlführung der elektro¬ magnetischen Strahlung durch den Reflektor und die Linse er- reicht. Durch die kegelförmige Linse können das Bauelement und der Reflektor mit einer geringeren Höhe ausgebildet werden. Ein Vorteil des vorgeschlagenen Bauelementes besteht da¬ rin, dass optische Verluste reduziert werden. In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelementes ist die erste Seitenfläche vollständig kegelförmig ausgebil¬ det. Dadurch wird ein einfacher Aufbau der Linse ermöglicht. In einer weiteren Ausführungsform des optoelektronischen Bauelementes umgibt der Reflektor die Strahlungsquelle ringför¬ mig. Der Reflektor begrenzt eine Abstrahlöffnung des optoelektronischen Bauelementes. Die erste Seitenfläche der Linse ist in der Weise ausgebildet, dass die erste Seitenfläche we¬ nigstens 80 % der Abstrahlöffnung abdeckt. Auf diese Weise wird eine effiziente Strahlformung erreicht.
In einer weiteren Ausführungsform deckt die erste Seitenflä- che wenigstens 90 % der Abstrahlöffnung des Reflektors ab. Dadurch wird erreicht, dass ein größerer Prozentsatz der elektromagnetischen Strahlung über die erste Seitenfläche der Linse geführt wird. Somit wird insgesamt eine verbesserte Strahlformung erreicht.
In einer Ausführungsform weist die Linse auf einer zweiten Seitenfläche, die gegenüberliegend zur ersten Seitenfläche angeordnet ist, wenigstens teilweise eine konvexe Oberfläche auf. Auf diese Weise wird eine verbesserte Strahlführung er- reicht.
In einer weiteren Ausführungsform ist der Reflektor an einer Innenseite eines Gehäuses ausgebildet, wobei die Linse auf einer Seitenfläche des Gehäuses aufliegt. Dadurch wird ein einfacher Aufbau des optoelektronischen Bauelementes erreicht .
In einer weiteren Ausführungsform weist die Linse auf der zweiten Seitenfläche eine Fresnelstruktur zur Strahlformung der elektromagnetischen Strahlung auf.
In einer weiteren Ausführungsform weist die erste Seitenfläche der Linse eine Kegelstumpfform auf. Zudem können Teilflächen der ersten Seitenfläche auch konvex oder konkav ausge- bildet sein. Dadurch werden zwar die optischen Verluste erhöht, aber auch mit diesen Ausführungsformen wird immer noch eine gute Strahlführung bei relativ geringen optischen Verlusten ermöglicht. In einer Ausführung weist der Reflektor wenigstens einen konkaven Abschnitt auf. Dadurch kann eine verbesserte Strahlfüh¬ rung insbesondere bei geringer Bauhöhe des Reflektors er- reicht werden.
In einer Ausführung weist der Reflektor einen ersten konkaven Abschnitt und einen zweiten konvexen Abschnitt auf. Mithilfe der konkaven und der konvexen Abschnitte kann eine weitere Verbesserung der Strahlführung bei einer geringen Bauhöhe des Reflektors erreicht werden.
In einer Ausführung verjüngt sich ein Querschnitt des ersten Abschnittes in Richtung auf die Strahlungsquelle und zudem verjüngt sich ein Querschnitt des zweiten Abschnittes in
Richtung auf die Strahlungsquelle. Dadurch kann eine verbes¬ serte Strahlführung bei geringer Höhe und bei geringer Fläche des Reflektors erreicht werden. In einer Ausführung weist die zweite Seitenfläche der Linse eine umlaufende Nut auf. Dadurch kann eine verbesserte
Strahlführung bei der Auskopplung der Strahlung aus der Linse erreicht werden. In einer Ausführung weist die zweite Seitenfläche der Linse eine mittige Ausnehmung auf. Auch die zweite Ausnehmung kann die Strahlführung bei der Auskopplung der Strahlung verbessern . Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläu- tert werden. Dabei zeigen in jeweils schematisierter Darstellung einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform eines optoelektronischen Bauelementes; eine schematische perspektivische Darstellung einer Linse; einen schematischen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform des optoelektronischen Bauelementes; einen schematischen Querschnitt durch eine dritte Ausführungsform des optoelektronischen Bauelementes; einen schematischen Querschnitt durch eine vierte Ausführungsform des optoelektronischen Bauelementes; eine schematische Ansicht einer Öffnungsfläche des Reflektors und einer Fläche der ersten Seitenfläche der Linse,
Fig. 7 einen Querschnitt durch eine fünfte Ausführungsform eines optoelektronischen Bauelementes, und
Fig. 8 eine schematische perspektivische Draufsaicht auf die fünfte Ausführungsform.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnit- tes eines optoelektronischen Bauelements 10. Das optoelektro¬ nische Bauelement 10 weist eine Strahlungsquelle 1 auf, die auf einer Abstrahlseite 4 elektromagnetische Strahlung ab¬ gibt. Die Strahlungsquelle 1 kann beispielsweise in Form ei¬ ner lichtemittierenden Diode ausgebildet sein. Zudem kann die Strahlungsquelle 1 in Form einer Laserdiode ausgebildet sein. Das Bauelement 10 ist auf der Abstrahlseite 4 von einem Re¬ flektor 2 umgeben. Der Reflektor 2 begrenzt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Abstrahlraum 6, über das die elektromagnetische Strahlung der Strahlungsquelle 1 abgegeben wird, trichterförmig. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Reflektor 2 auf einer Innenseite 20 eines Ge¬ häuses 5 ausgebildet. Das Gehäuse 5 kann aus einem Kunststoff gebildet sein, wobei die Innenseite 20 mit einer Reflexions¬ schicht bedeckt ist, die den Reflektor 2 bildet. In der dar¬ gestellten Ausführungsform ist das Bauteil 10 auf einem Träger 21 (z.B. PCB oder Keramik) aufgebracht. Das Gehäuse 50 ist mit einer Seitenfläche am Träger 21 befestigt. Die Strah- lungsquelle 1 ragt in die durchgehende Öffnung des Gehäuses 5 hinein, die den Abstrahlraum 6 darstellt. Der Reflektor 2 ist in dem dargestellten Beispiel rotationssymmetrisch zu einer Mittenachse 11 ausgebildet. Der Reflektor 2 ist trichterför¬ mig ausgebildet und begrenzt in Abstrahlrichtung in einem Endbereich eine Öffnungsfläche 12 auf, die senkrecht zur Mit¬ tenachse 11 angeordnet ist. Der Reflektor 2 weist beispiels¬ weise eine Freifläche oder eine Parabelform auf, um die elektromagnetische Strahlung in die gewünschte Strahlrichtung abzulenken .
Zudem ist die Abstrahlseite 4 der Strahlungsquelle 1 mittig in Bezug auf die Mittenachse 11 angeordnet.
Weiterhin ist eine Linse 3 vorgesehen, die mit einer ersten Seitenfläche 7 wenigstens teilweise in den Abstrahlraum 6 hineinragt. Die erste Seitenfläche 7 ist rotationssymmetrisch zur Mittenachse 11 ausgebildet. Abhängig von der gewählten Ausführungsform bedeckt die erste Seitenfläche 7 der Linse 3 wenigstens 80 %, insbesondere wenigstens 90 % der Öffnungs¬ fläche 12 des Reflektors 2 abdecken. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Linse 3 mit einem Plattenteil 9 verbunden, das auf einer zweiten Seitenfläche 22 des Gehäuses 5 aufliegt. Das Plattenteil 9 stellt wenigstens einen Randbe¬ reich der Linse 3 dar, der auf der zweiten Seitenfläche 22 des Gehäuses 5 aufliegt. Somit ist die Öffnungsfläche 12 des Reflektors 2 vollständig mit der Linse 3 und dem Plattenteil 9 abgedeckt. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die Linse 3 das Plattenteil 9 umfassen, das heißt einteilig und stoffeinheitlich mit dem Plattenteil 9 ausgebildet sein. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können die Linse 3 und das Plattenteil 9 auch zweiteilig und aus verschiedenen Materialien ausgebildet sein, wobei die Linse 3 am Plattent¬ eil 9 befestigt ist. Die Linse 3 und das Plattenteil 9 können beispielsweise aus Glas, Silikon und/oder Kunststoff wie zum Beispiel aus Epoxy gebildet sein.
Die Abstrahlseite 4 kann eine Fläche von z.B. 0,75 x 0,75 mm2 aufweisen. Zudem kann die Öffnungsfläche 12 des Reflektors 2 beispielsweise einen Durchmesser von 3 mm aufweisen. Weiterhin kann das Gehäuse 5 eine Dicke parallel zur Mittenachse 11 im Bereich von 0,5 bis 3 mm aufweisen.
Durch die kegelförmige Ausbildung der ersten Seitenfläche 7 kann trotz der geringen Bauteilhöhe, das heißt der geringen
Höhe des Reflektors 2 parallel zur Mittenachse 11 und der ge¬ ringen Höhe der Linse 3 parallel zur Mittenachse 11, eine ef¬ fiziente und präzise Strahlführung der elektromagnetischen Strahlung erreicht werden. Die elektromagnetische Strahlung kann z.B. Infrarotlicht oder sichtbares Licht sein.
Fig. 2 zeigt in einer schematischen perspektivischen Darstellung die Linse 3, die in dem dargestellten Ausführungsbei¬ spiel einteilig und einstofflich mit dem Plattenteil 9 ausge- bildet ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel läuft die erste Seitenfläche 7 kegelförmig in einem Endbereich auf eine Spitze 13 zu. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die Linse 3 auf der ersten Seitenfläche 7 geringe Krüm¬ mungen oder Krümmungsabschnitte aufweisen.
Fig. 3 zeigt in einem schematischen Querschnitt eine weitere Ausführungsform einer Linse 3, bei der die erste Seitenfläche 7 kegelstumpfförmig ausgebildet ist und in einem Endbereich in eine plane Fläche 14 übergeht. Die Fläche 14 ist senkrecht zu einer Mittenachse 11 angeordnet. Die Linse 3 ist rotati¬ onssymmetrisch zur Mittenachse 11 ausgebildet. Zudem kann die Linse 3 im Übergangsbereich zwischen der ersten Seitenfläche 7 und der planen Fläche des Plattenteils 9 einen Übergangsbe- reich 17 aufweisen, der eine andere Neigung gegenüber der Mittenachse als die erste Seitenfläche 7 aufweist. Beispiels¬ weise kann der Übergangsbereich 17 konvex oder konkav gekrümmt sein. Zudem kann der Übergangsbereich 17 parallel zur Mittenachse 11 angeordnet sein und eine Zylinderform aufwei¬ sen .
Fig. 4 zeigt in einer schematischen Darstellung eine weitere Ausführungsform einer Linse 3, bei der beispielsweise ring- förmige Teilabschnitte der ersten Seitenfläche 15, 16 konvex bzw. konkav ausgebildet sind. Bei dieser Ausführungsform ist zwar die optische Güte geringer als bei der Ausführungsform der Fig. 1, jedoch wird trotzdem eine effiziente Strahlführung mit dieser Linse erreicht. Auch die Linse 3 der Fig. 4 ist rotationssymmetrisch zur Mittenachse 11 ausgebildet. Zu¬ dem kann die Linse 3 im Übergangsbereich zwischen der ersten Seitenfläche 7 und der planen Fläche des Plattenteils 9 einen Übergangsbereich 17 aufweisen, der eine andere Neigung gegenüber der Mittenachse als die erste Seitenfläche 7 aufweist. Beispielsweise kann der Übergangsbereich 17 konvex oder konkav gekrümmt sein. Zudem kann der Übergangsbereich 17 parallel zur Mittenachse 11 angeordnet sein und eine Zylinderform aufweisen . Die zweite Seitenfläche 8 der Linse 3, die gegenüberliegend zur ersten Seitenfläche 7 angeordnet ist, kann für jede Aus¬ führung der Linse 3 unabhängig von der Form der ersten Seitenfläche 7 verschiedene Formen aufweisen. Beispielsweise kann die zweite Seitenfläche 8 plan, konvex, konkav oder in Form einer Fresnel- bzw. Mikroprismenstruktur ausgebildet sein .
Fig. 5 zeigt in einem schematischen Querschnitt ein optoelektronisches Bauelement 10 mit einer Linse 3, bei der die zweite Seitenfläche 8 in einem kreisförmigen Mittenbereich 23 konvex ausgebildet ist und in einem äußeren radialen ringförmigen Randbereich 24 teilkegelförmig ausgebildet ist. Die zweite Seitenfläche 8 kann gemäß der gewünschten Strahlführung ausgebildet sein.
Fig. 6 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Blick auf die Öffnungsfläche 12 des Reflektors 2. Zudem ist schema¬ tisch eine effektive Fläche 18 der ersten Seitenfläche 7 ein¬ gezeichnet, die in die Ebene der Öffnungsfläche 12 projiziert ist. Je mehr Fläche der Öffnungsfläche 12 durch die erste Seitenfläche 7 der Linse 3 bedeckt ist, umso geringer sind die optischen Verluste des optoelektronischen Bauelementes 10. Wie bereits ausgeführt kann die Überdeckung z.B. im Be¬ reich zwischen 80 % oder 90 % oder mehr betragen. Fig. 7 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines optoelektronischen Bauelementes 10 mit einem Träger 21, auf dem eine Strahlungsquelle 1 angeord¬ net ist. Die Strahlungsquelle 1 ist von einem Reflektor 2 um¬ geben, der auf einer Innenwand eines Gehäuses 5 ausgebildet ist. Auf dem Gehäuse 5 ist eine Linse 3 angeordnet. Der Re¬ flektor 2 weist eine rotationssymmetrische Form in Bezug auf die Mittenachse 11 auf. Zudem weist der Reflektor 2 im Quer¬ schnitt durch die Mittenachse 11 einen ersten konkaven Ab¬ schnitt 25 und einen zweiten konvexen Abschnitt 26 auf. Der erste konkave Abschnitt 25 geht von einem oberen Randbereich 35 aus und erstreckt sich in Richtung der Strahlungsquelle 1. An einer ringförmigen Umkehrlinie 27, die eine senkrechte Ebene zur Mittenachse 11 definiert, geht der konkave Ab¬ schnitt 25 in den konvexen Abschnitt 26 über. Die Umkehrlinie 27 liegt ungefähr in einer Mitte der Höhe des Reflektors 2 bezogen auf die Mittenachse 11. Eine Öffnungsfläche des kon¬ vexen Abschnittes 26 verjüngt sich in Richtung auf einen unteren Endbereich 36 auf der Höhe der Strahlungsquelle 1 bis zu einer kleinsten Öffnungsfläche. Somit verjüngt sich die Öffnungsfläche des Reflektors 2 entlang der Mittenachse 11 ausgehend vom oberen Endbereich 35 stetig in Richtung auf den unteren Endbereich 36. Somit weist der Reflektor 2 im Querschnitt im Wesentlichen eine S-Form auf. Die Linse 3 weist eine erste Seitenfläche 7 auf, die rotati¬ onssymmetrisch zur Mittenachse 11 ausgebildet ist und konisch zulaufend in Richtung auf die Strahlungsquelle 1 ausgebildet ist. Die erste Seitenfläche 7 ist der Strahlungsquelle 1 zu¬ gewandt. Auf einer zweiten Seitenfläche 8 der Linse 3, die der ersten Seitenfläche 7 gegenüber liegend angeordnet ist, ist in einem Randbereich 24 eine umlaufende ringförmige Nut 28 eingebracht. Die Nut 28 weist eine Innenfläche 29 und eine Außenfläche 30 auf. Die Innenfläche 29 ist nach innen geneigt und die Außenfläche 30 ist nach außen geneigt bezogen auf die Mittenachse 11 angeordnet. Die Nut 28 ist in dem Ausführungs¬ beispiel mit Blick von oben auf den Reflektor 2 außerhalb der Öffnungsfläche des Reflektors 2 im oberen Endbereich 35 ange- ordnet. Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, kann aus fertigungs- gründen die erste Seitenfläche 7 nicht die gesamte Öffnungs¬ fläche 12 des Reflektors abdecken, sondern nur einen Teilflä¬ che 18. Somit kann elektromagnetische Strahlung zwischen dem Reflektor 2 und der ersten Seitenfläche 7 abgestrahlt werden, ohne auf die erste Seitenfläche 7 der Linse 3 zu treffen. Die Nut 28 und insbesondere die Innenfläche 29 dienen dazu, um diese Strahlung in Richtung auf die Mittenachse 11 abzulenken. Dadurch wird die Strahlung in Richtung auf die gewünschte Abstrahlrichtung erhöht. Abhängig von der gewählten Aus- führung kann die Nut 28 auch innerhalb der Öffnungsfläche des Reflektors 2 angeordnet sein.
Zudem weist die zweite Seitenfläche 8 in der Mitte eine Aus¬ nehmung 31 auf, die rotationssymmetrisch zur Mittenachse 11 ausgebildet ist und eine Teilkugelform und/oder eine konische Form aufweist. Die Linse 3 kann einteilig oder zweiteilig in Form von Platten 32, 33 ausgebildet sein. Die zwei Platten 32, 33 können senkrecht zur Mittenachse 11 angeordnet sein, wobei die erste Platte 32 die erste Seitenfläche 7 und die zweite Platte 33 die zweite Seitenfläche 8 aufweist. Die Nut 28 und die Ausnehmung 31 verbessern die Fokussierung auf die gewünschte Abstrahlrichtung. Abhängig von der gewählten Ausführung kann die Linse 3 nur die Nut 28 oder nur die Ausneh- mung 31 aufweisen. Der in Fig. 7 dargestellte Reflektor 2 kann auch mit den Linsen der vorhergehenden Figuren kombiniert werden. Zudem kann die in Fig. 7 dargestellte Linse 3 auch mit den Reflektoren der vorhergehenden Figuren kombi- niert werden.
Fig. 8 zeigt eine schematische, perspektivische Draufsicht auf die Anordnung der Fig. 7. In der dargestellten Ausführung weist die Linse 3 im Bereich der zweiten Seitenfläche 8 eine quadratische Form auf. Abhängig von der gewählten Ausführung kann die Linse 3 im Bereich der Seitenfläche 8 auch eine kreisrunde Form aufweisen.
Eine Grundidee der vorliegenden Ausführungsformen des optoelektronischen Bauelementes 10 besteht darin, dass elektro¬ magnetische Strahlung, die direkt auf die erste Seitenfläche 7 der Linse 3 auftrifft, in Richtung der optischen Achse gebrochen und dann durch ein weiteres optisches Element, zum Beispiel eine konvexe zweite Seitenfläche oder eine zweite Linse in einem zweiten Schritt weiter in die optische Achs¬ richtung gebrochen wird. Zudem wird die von der ersten Seitenfläche 7 der Linse 3 reflektierte elektromagnetische
Strahlung nach außen auf den Reflektor 2 reflektiert. Ausge- hend vom Reflektor 2 werden die reflektierten Strahlen wieder zurück in Richtung auf die erste Seitenfläche 7 der Linse 3 reflektiert. Die vom Reflektor 2 reflektierte elektromagneti¬ sche Strahlung wird durch die Kegelform der ersten Seitenfläche 7 der Linse 3 gleichmäßig zusätzlich in Richtung der op- tischen Achse gebrochen. Deshalb kann der Reflektor flacher, d.h. in Strahlrichtung kürzer ausgebildet werden. Dadurch wird ein sehr flaches Reflektordesign ermöglicht, das hohe Strahlstärken bzw. eine engwinklige Abstrahlung der elektromagnetischen Strahlung erreicht. Dadurch wird eine verbesser- te Effizienz aufgrund der geringeren optischen Verluste erreicht. Zudem wird der Anteil der elektromagnetischen Strahlung, die nicht in die optische Achse abgelenkt wird, redu¬ ziert . Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so is die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge¬ schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Strahlungsquelle
2 Reflektor
3 Linse
4 Abstrahlseite
5 Gehäuse
6 Abstrahlraum
7 erste Seitenfläche
8 zweite Seitenfläche
9 Plattenteil
10 Bauelement
11 Mittenachse
12 Öffnungsfläche
13 Spitze
14 plane Fläche
15 erste Ringfläche
16 zweite Ringfläche
17 Übergangsbereich
18 Fläche
20 Innenseite
21 Träger
22 zweite Seitenfläche Gehäuse
23 Mittenbereich
24 Randbereich
25 erster Abschnitt
26 zweiter Abschnitt
27 Umkehrlinie
28 Nut
29 Innenfläche
30 Außenfläche
31 Ausnehmung
32 erste Platte
33 zweite Platte
35 oberer Endbereich
36 unterer Endbereich

Claims

PATENTA S PRÜCHE
Optoelektronisches Bauelement (10) mit mindestens einer Strahlungsquelle (1) zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlung, mit einem Reflektor (2), mit einer Linse (3), wobei der Reflektor (2) vorgesehen ist, um einen Teil der Strahlung der Strahlungsquelle (1) in eine gewünschte Strahlrichtung abzulenken, wobei die Linse (3) vorgesehen ist, um wenigstens einen Teil der Strahlung der Strahlungsquelle (1) in die gewünschte Strahlrichtung abzulen¬ ken, wobei die Linse (3) eine wenigstens flächenweise ke¬ gelförmige erste Seitenfläche (7) aufweist, wobei die erste Seitenfläche (7) der Strahlungsquelle (1) zugewandt ist .
Bauelement nach Anspruch 1, wobei die erste Seitenfläche (7) vollständig kegelförmig ausgebildet ist.
Bauelement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Reflektor (2) einen Abstrahlraum (6) begrenzt, wobei der Reflektor (2) in Abstrahlrichtung in einem Endbereich eine Abstrahlöffnung (12) aufweist, und wobei die erste Seitenfläche (7) wenigstens 80 % der Abstrahlöffnung (12) abdeckt .
Bauelement nach Anspruch 3, wobei die erste Seitenfläche (7) wenigstens 90 % der Abstrahlöffnung (12) abdeckt.
Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Linse (3) auf einer zweiten Seitenfläche (8), die ge¬ genüberliegend zur ersten Seitenfläche (7) angeordnet ist, wenigstens teilweise eine konvexe Oberfläche auf¬ weist.
Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Linse (3) auf einer zweiten Seitenfläche (8), die ge¬ genüberliegend zur ersten Seitenfläche (7) angeordnet ist, wenigstens teilweise eine Fresnelstruktur aufweist.
7. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Reflektor (2) an einer Innenseite (20) eines Gehäuses (5) ausgebildet ist, wobei die Linse (3) mit einem Rand¬ bereich auf einer Seitenfläche (22) des Gehäuses (5) be¬ festigt ist.
8. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Reflektor (2) wenigstens einen konkaven Abschnitt (25) aufweist.
9. Bauelement nach Anspruch 8, wobei der Reflektor (2) einen ersten konkaven Abschnitt (25) und einen zweiten konvexen Abschnitt (26) aufweist.
10. Bauelement nach Anspruch 9, wobei der erste und der zwei te Abschnitt ineinander übergehen, wobei sich ein Querschnitt des ersten Abschnittes (25) in Richtung auf die Strahlungsquelle (1) verjüngt, und wobei sich ein Quer¬ schnitt des zweiten Abschnittes (26) in Richtung der Strahlungsquelle (1) verjüngt.
11. Bauelement nach einem der Ansprüche 5 bis 10, wobei die zweite Seitenfläche (8) der Linse (3) eine umlaufende Nut (28) aufweist.
12. Bauelement nach einem der Ansprüche 5 bis 11, wobei die zweite Seitenfläche (8) der Linse (3) eine mittige Aus¬ nehmung (31) aufweist.
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