光學(xué)元件以及包括光學(xué)元件的光電組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及如專利權(quán)利要求1中所要求的光學(xué)元件以及如專利權(quán)利要求18中所要求的包括光學(xué)元件的光電組件。
[0002]本專利申請(qǐng)要求德國(guó)專利申請(qǐng)10 2013 204 476.3的優(yōu)先權(quán)，其公開(kāi)內(nèi)容被通過(guò)引用合并到此。
【背景技術(shù)】
[0003]已知提供具有用于束塑形的光學(xué)元件的光電組件(例如發(fā)光二級(jí)管組件)。在此情況下，想要以如下這樣的方式來(lái)配置光學(xué)元件:除了光電組件的光學(xué)有源區(qū)域之外，光電組件的其它部分從光電組件的外部是不可見(jiàn)的。在現(xiàn)有技術(shù)中，這是通過(guò)由漫射透鏡材料構(gòu)成的光學(xué)元件或通過(guò)提供不同的漫射元件(諸如散射板)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。然而，這牽涉大的效率損失。還已知提供帶有具有小的結(jié)構(gòu)大小的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱或橢圓階梯結(jié)構(gòu)的光學(xué)元件。然而，在這樣的布置中，在中心區(qū)域中要求不可實(shí)現(xiàn)地精細(xì)的結(jié)構(gòu)大小，從而該區(qū)域中的成像質(zhì)量被減小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種光學(xué)元件。通過(guò)具有權(quán)利要求1的特征的光學(xué)元件來(lái)實(shí)現(xiàn)該目的。本發(fā)明的另一目的是提供一種具有光學(xué)元件的光電組件。通過(guò)具有權(quán)利要求18的特征的光電組件來(lái)實(shí)現(xiàn)該目的。在從屬權(quán)利要求中指定了可能的改良。
[0005]所述光學(xué)元件具有第一表面和第二表面。具有在第二方向上定向的多個(gè)齒的齒結(jié)構(gòu)被布置在所述第一表面上。具有在第一方向上定向的多個(gè)階梯的階梯化透鏡被布置在所述第二表面上。有利地，該光學(xué)元件的所述第一表面上的所述齒結(jié)構(gòu)導(dǎo)致在與所述第二方向垂直的平面中的束塑形。該光學(xué)元件的所述第二表面上的所述階梯化透鏡結(jié)構(gòu)可以導(dǎo)致在與所述第一方向垂直的平面中的束塑形。因?yàn)樗鳊X結(jié)構(gòu)的齒和所述階梯化透鏡結(jié)構(gòu)的階梯的本質(zhì)上線形的配置，所以與橢圓的或旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的結(jié)構(gòu)相比，可以有利地更容易地產(chǎn)生這些結(jié)構(gòu)。一個(gè)特定的優(yōu)點(diǎn)是，第一表面上的齒結(jié)構(gòu)在第一表面的中心區(qū)域中具有本質(zhì)上與第一表面的其它區(qū)域中的齒結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)大小對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)大小。所述第一表面因此在其中心區(qū)域中還具有顯著的構(gòu)造，從而通過(guò)光學(xué)元件的中心區(qū)域的射線也經(jīng)受束塑形。以此方式，光學(xué)元件在其中心區(qū)域中顯現(xiàn)為不透明。有利地通過(guò)純折射手段和純反射手段來(lái)實(shí)現(xiàn)該效果，并且因此并不引起任何大的效率損失。
[0006]在光學(xué)元件的一個(gè)實(shí)施例中，所述第一方向和所述第二方向在它們之間成在85°和95°之間的角度。優(yōu)選地，所述第一方向和所述第二方向被布置成彼此垂直。有利地，所述光學(xué)元件的所述齒結(jié)構(gòu)和所述階梯化透鏡結(jié)構(gòu)可以于是導(dǎo)致在被近似地彼此垂直地定向的兩個(gè)平面中的光折射，從而使得可能進(jìn)行完全的束塑形。
[0007]在所述光學(xué)元件的一個(gè)實(shí)施例中，所述齒結(jié)構(gòu)形成全內(nèi)反射透鏡。有利地，所述齒結(jié)構(gòu)因此允許通過(guò)大角度的無(wú)損射線偏離。
[0008]在所述光學(xué)元件的一個(gè)實(shí)施例中，所述齒結(jié)構(gòu)覆蓋所述第一表面的中點(diǎn)。有利地，光射線然后也經(jīng)受所述光學(xué)元件的中心區(qū)域中的射線偏離。
[0009]在所述光學(xué)元件的一個(gè)實(shí)施例中，其包括光學(xué)透明塑料。有利地，所述光學(xué)元件因此對(duì)于生產(chǎn)是簡(jiǎn)單并且經(jīng)濟(jì)的。例如，可以借助注入模制方法來(lái)以大的生產(chǎn)數(shù)量生產(chǎn)所述光學(xué)元件。
[0010]在所述光學(xué)元件的一個(gè)實(shí)施例中，所述第一表面和所述第二表面本質(zhì)上被矩形地配置。有利地，所述光學(xué)元件于是特別適合用于矩形表面的照射，如在很多技術(shù)領(lǐng)域中所要求的那樣。
[0011]在所述光學(xué)元件的一個(gè)實(shí)施例中，其包括框，所述框包圍所述第一表面和所述第二表面。有利地，所述框允許所述光學(xué)元件連接到光電組件的載體，從而可以簡(jiǎn)單地并且由很少的單獨(dú)部分來(lái)生產(chǎn)所述光電組件。
[0012]在所述光學(xué)元件的一個(gè)實(shí)施例中，意圖對(duì)從具有所限定的邊沿長(zhǎng)度的輻射表面出現(xiàn)的電磁輻射的輻射輪廓進(jìn)行塑形。有利地，所述光學(xué)元件可以導(dǎo)致從所述輻射表面出現(xiàn)的電磁輻射的準(zhǔn)直。
[0013]在所述光學(xué)元件的一個(gè)實(shí)施例中，所述齒結(jié)構(gòu)的齒具有在所述邊沿長(zhǎng)度的5%和20%之間的平均齒高度。有利地，所述齒結(jié)構(gòu)的所述齒的齒高度因此適配于所述輻射表面的邊沿長(zhǎng)度。
[0014]在所述光學(xué)元件的一個(gè)實(shí)施例中，所述齒結(jié)構(gòu)的兩個(gè)齒具有不同的齒高度。有利地，可以因此在所述光學(xué)元件的第一表面的整個(gè)大小上確保高成像質(zhì)量。
[0015]在所述光學(xué)元件的一個(gè)實(shí)施例中，所述齒結(jié)構(gòu)的兩個(gè)相鄰齒具有在所述邊沿長(zhǎng)度的5%和20%之間的齒間距。有利地，所述齒結(jié)構(gòu)的所述齒的間距因此適配于所述輻射表面的邊沿長(zhǎng)度。
[0016]在所述光學(xué)元件的一個(gè)實(shí)施例中，所述齒結(jié)構(gòu)的齒在與所述第一方向垂直的平面中彎曲。在此情況下，彎曲具有所述邊沿長(zhǎng)度的至少兩倍的曲率半徑。有利地，所述齒結(jié)構(gòu)因此已經(jīng)導(dǎo)致所述電磁輻射在與所述第一方向垂直的平面中的特定準(zhǔn)直。
[0017]在所述光學(xué)元件的一個(gè)實(shí)施例中，所述階梯化透鏡結(jié)構(gòu)的階梯具有在所述邊沿長(zhǎng)度的5%和20%之間的最大階梯高度。有利地，所述階梯化透鏡結(jié)構(gòu)的階梯高度因此適配于所述輻射表面的邊沿長(zhǎng)度。
[0018]在所述光學(xué)元件的一個(gè)實(shí)施例中，所述階梯化透鏡結(jié)構(gòu)的兩個(gè)階梯具有不同的階梯高度。有利地，可以因此在所述階梯化透鏡結(jié)構(gòu)的整個(gè)大小上實(shí)現(xiàn)所述階梯化透鏡結(jié)構(gòu)的高成像質(zhì)量。在所述光學(xué)元件的一個(gè)實(shí)施例中，所述階梯化透鏡結(jié)構(gòu)的兩個(gè)相鄰階梯具有在所述邊沿長(zhǎng)度的5%和30%之間的階梯間距。有利地，所述階梯化透鏡結(jié)構(gòu)的所述階梯的階梯間距因此適配于所述輻射表面的邊沿長(zhǎng)度。
[0019]在所述光學(xué)元件的一個(gè)實(shí)施例中，所述齒結(jié)構(gòu)和所述階梯化透鏡結(jié)構(gòu)在它們之間具有在所述邊沿長(zhǎng)度的30%和120%之間的距離。有利地，所述齒結(jié)構(gòu)與所述階梯化透鏡結(jié)構(gòu)之間的距離因此適配于所述輻射表面的邊沿長(zhǎng)度。
[0020]在所述光學(xué)元件的一個(gè)實(shí)施例中，所述齒結(jié)構(gòu)的中心截面與所述齒結(jié)構(gòu)的側(cè)向截面相比更遠(yuǎn)離開(kāi)所述階梯化透鏡結(jié)構(gòu)一長(zhǎng)度。在此情況下，所述長(zhǎng)度在所述邊沿長(zhǎng)度的20%和50%之間。有利地，這支持所述光學(xué)元件在所述齒結(jié)構(gòu)的整個(gè)表面上的高圖像質(zhì)量。
[0021]—種光電組件具有光電半導(dǎo)體芯片和前面提到的類型的光學(xué)元件。有利地，該光電組件的光學(xué)元件可以導(dǎo)致由所述光電半導(dǎo)體芯片發(fā)射的電磁輻射的束塑形，從而由所述光電半導(dǎo)體芯片發(fā)射的輻射可以被有效率地偏離到想要的方向上。同時(shí)，所述光學(xué)元件防止所述光電組件的進(jìn)一步的部分的從外部的可見(jiàn)性。
[0022]在所述光電組件的一個(gè)實(shí)施例中，所述光學(xué)元件的第一表面面向所述光電半導(dǎo)體芯片。有利地，由所述光電半導(dǎo)體芯片發(fā)射的電磁輻射可以因此首先由所述光學(xué)元件的被布置在所述第一表面上的所述齒結(jié)構(gòu)在與所述第二方向垂直的平面中進(jìn)行偏離，并且隨后由被布置在所述第二表面上的所述階梯化透鏡結(jié)構(gòu)在與所述第一方向垂直的平面中進(jìn)行偏咼。
[0023]在所述光電組件的一個(gè)實(shí)施例中，所述光電半導(dǎo)體芯片的面向所述光學(xué)元件的上側(cè)具有在所述光電半導(dǎo)體芯片的輻射發(fā)射表面的邊沿長(zhǎng)度的20%和70%之間的距所述光學(xué)元件的所述第一表面的距離。有利地，所述光電半導(dǎo)體芯片與所述光學(xué)元件之間的距離于是適配于所述輻射發(fā)射表面的大小。
【附圖說(shuō)明】
[0024]結(jié)合以下的示例性實(shí)施例的描述，如上面描述的本發(fā)明的性質(zhì)、特征和優(yōu)點(diǎn)以及實(shí)現(xiàn)它們的方式將變得更清楚并且容易理解的，將與附圖有關(guān)地更詳細(xì)地解釋示例性實(shí)施例。在示意性的表示中:
圖1示出光學(xué)元件的第一表面的透視圖；
圖2示出光學(xué)元件的第二表面的透視圖；
圖3示出通過(guò)光學(xué)元件與第二方向垂直的截面；
圖4示出通過(guò)光學(xué)元件與第一方向垂直的截面；以及圖5示出光電組件的截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]圖1示出光學(xué)元件100的透視表示。圖2從不同的查看方向示出光學(xué)元件100的透視表示。
[0026]光學(xué)元件100可以被用于覆蓋光電組件(例如發(fā)光二級(jí)管組件)并且用于光電組件的束塑形。光學(xué)元件100優(yōu)選地被形成在一個(gè)工件中，并且可以例如通過(guò)注入模制方法而被生產(chǎn)。光學(xué)元件100由光學(xué)透明材料構(gòu)成。特別是，可以由光學(xué)透明塑料來(lái)制成光學(xué)元件 100。
[0027]光學(xué)元件100包括實(shí)質(zhì)上矩形的框130?？?30具有被布置為與x方向10平行的兩個(gè)框部分，以及被布置為與I方向20平行的兩個(gè)框部分?？?30因此被定向?yàn)榕c被布置為垂直于X方向10和y方向20的z方向30垂直。
[0028]光學(xué)元件100的框130包圍光學(xué)元件100的實(shí)質(zhì)上矩形的中心區(qū)域，光學(xué)元件100的中心區(qū)域具有指向與z方向30相反的空間方向的第一表面110。在其與第一表面110的相對(duì)的側(cè)上，光學(xué)元件100的中心區(qū)域具有在z方向30上定向的第二表面120。第一表面110被相對(duì)于光學(xué)元件100的框130向后設(shè)置，從而由框130所包圍的腔體131被形成在第一表面110之上。圖1示出光學(xué)元件100的第一表面110。圖2示出第二表面120。
[0029]光學(xué)元件100的第一表面110具有帶有在y方向20上定向的多個(gè)齒210的齒結(jié)構(gòu)200。齒210可以被配置為筆直的并且與y方向20平行。然而，齒結(jié)構(gòu)200的齒210也可以在關(guān)于在X方向10上定向的軸的縱向方向上具有微小的彎曲。在此情況下，僅齒結(jié)構(gòu)200的齒210的主延伸方向被定向在y方向上。
[0030]具有在X方向10上定向的多個(gè)階梯310的階梯化透鏡結(jié)構(gòu)300被形成在光學(xué)元件100的第二表面120上。階梯化透鏡結(jié)構(gòu)300的階梯310可以被配置為筆直的并且與x方向10平行。然而，階梯化透鏡結(jié)構(gòu)300的階梯310也可以在它們的關(guān)于在y方向20上定向的軸的縱向方向上是稍微彎曲的。在此情況下，僅階梯化透鏡結(jié)構(gòu)300的階梯310的主延伸方向被定向在X方向10上。
[0031]在齒結(jié)構(gòu)200的齒210的縱向延伸方向與階梯化透鏡結(jié)構(gòu)30