專利名稱：用于發(fā)光二極管的光學(xué)元件、發(fā)光二極管、led裝置以及制造led裝置的方法
用于發(fā)光二極管的光學(xué)元件、發(fā)光二極管、LED裝置 以及制造LED裝置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于發(fā)光二極管(LED)的光學(xué)元件、 一種帶有光 學(xué)元件的發(fā)光二極管、 一種帶有多個(gè)發(fā)光二極管的LED裝置以及一種 用于制造LED裝置的方法。
為獲得不同的光分布，目前使LED與匹配到特定情形的光學(xué)系統(tǒng) 一起使用。因此，針對(duì)任何新的照明應(yīng)用都需要自身的光學(xué)系統(tǒng)。
本發(fā)明的任務(wù)是說(shuō)明一種用于發(fā)光二極管的光學(xué)元件，利用該光 學(xué)元件可以簡(jiǎn)化地構(gòu)成一種LED裝置，該LED裝置具有多個(gè)發(fā)光二極 管和該LED裝置的預(yù)先給定的輻射特性。此外，還說(shuō)明了一種具有這 樣的光學(xué)元件的發(fā)光二極管以及一種具有多個(gè)發(fā)光二極管的LED裝置。 而且，還應(yīng)說(shuō)明一種簡(jiǎn)化具有預(yù)先給定的輻射特性的LED裝置的制造 的方法。
該任務(wù)通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求的主題來(lái)解決。本發(fā)明的有利的擴(kuò)展方 案和改進(jìn)方案為從屬權(quán)利要求的主題。
在一種實(shí)施形式中設(shè)置了一種用于發(fā)光二極管的光學(xué)元件，其中 輻射出射面適于產(chǎn)生違反旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性的輻射特性。這樣的光學(xué)元件尤 其是適用于在LED裝置中被布置在支承體上的發(fā)光二極管，其中給該 LED裝置預(yù)先給定輻射特性。
在一種實(shí)施形式中，發(fā)光二極管具有輻射出射面和光學(xué)元件，其 中該光學(xué)元件被布置并被構(gòu)造為使得該發(fā)光二極管具有帶有被違反的 旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性的輻射特性。
在一種實(shí)施形式中，LED裝置具有多個(gè)被布置在支承體上的發(fā)光二 極管，其中分別給所述發(fā)光二極管分配自身的光學(xué)元件，該自身的光 學(xué)元件被布置和被構(gòu)造為使得相應(yīng)的發(fā)光二極管的輻射特性被成形為 具有被違反的對(duì)稱性，并且其中光學(xué)元件以相似的方式、尤其是相同 地被實(shí)施。
具有被違反的對(duì)稱性、尤其是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性的輻射特性尤其是可被 理解為如關(guān)于光學(xué)元件的光軸有針對(duì)性地與旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的輻射特性偏離 的輻射特性。
6在本發(fā)明的范圍內(nèi)，僅需要具有非徑向?qū)ΨQ的輻射特性的光學(xué)系
統(tǒng)。通過(guò)將支承體上的包括該光學(xué)系統(tǒng)在內(nèi)的單個(gè)或多個(gè)LED轉(zhuǎn)動(dòng)0° 到90°之間、優(yōu)選地大于0°和小于90°地布置，可能實(shí)現(xiàn)LED裝置的 不同的光分布。最終得到的光分布在這種情況下由各個(gè)LED的光分布 的組合得到。在此，包括光學(xué)系統(tǒng)在內(nèi)的各個(gè)LED之間的轉(zhuǎn)動(dòng)角可以 相同或不同。
通過(guò)使裝備有光學(xué)元件的LED適當(dāng)?shù)剞D(zhuǎn)動(dòng)并且尤其是相對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng) 地安裝在支承體上，可以解決不同的照明任務(wù)，而不必針對(duì)每種情形 重新匹配光學(xué)系統(tǒng)。該光學(xué)元件可以例如被實(shí)施為透鏡、反射器，或 者被實(shí)施為透鏡和反射器的組合。
尤其是，可以利用配備有同類的光學(xué)元件的LED，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)的布置 來(lái)構(gòu)造LED裝置的彼此不同的輻射特性。也就是，決定性的優(yōu)點(diǎn)在于 針對(duì)新的光分布只須匹配LED的旋轉(zhuǎn)，而不必設(shè)計(jì)和制造新的光學(xué)系 統(tǒng)。通過(guò)將單個(gè)LED的分別與旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性偏離的輻射特性適當(dāng)?shù)丿B加， 可以以簡(jiǎn)單且低成本的方式調(diào)整為該LED裝置預(yù)先給定的輻射特性。
雖然預(yù)先給定的輻射特性也會(huì)通過(guò)特定開(kāi)發(fā)用于相應(yīng)照明情形的 光學(xué)元件(例如透鏡、反射器)來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是該輻射特性的變型也可 以以簡(jiǎn)單的方式通過(guò)將LED相對(duì)于彼此地布置在支承體上來(lái)實(shí)現(xiàn)。
也可以考慮構(gòu)造該支承體以影響光分布。例如，可在支承體上固 定鏡面反射元件(Spiegelelement)或者多個(gè)鏡面反射元件，或者可 以將鏡面反射元件或者多個(gè)鏡面反射元件構(gòu)造在支承體中。此外，該 支承體可以撓性地被構(gòu)造，以致可以通過(guò)相對(duì)應(yīng)地弄彎該支承體來(lái)改 變?cè)揕ED裝置的輻射特性。
隨后針對(duì)光學(xué)元件或針對(duì)發(fā)光二極管所描述的特征可應(yīng)用于至少 一個(gè)光學(xué)元件或可應(yīng)用于LED裝置的至少一個(gè)發(fā)光二極管，優(yōu)選地可 應(yīng)用于所有光學(xué)元件或LED裝置的所有發(fā)光二極管。通過(guò)使用同類的、 尤其是相同的光學(xué)元件或發(fā)光二極管，簡(jiǎn)化了 LED裝置與預(yù)先給定的 輻射特性的匹配。
在優(yōu)選的擴(kuò)展方案中，光學(xué)元件的輻射出射面在俯視中稍帶長(zhǎng)形 地被構(gòu)造。
尤其是，光學(xué)元件(4)的輻射出射面(40)的縱向變形(a)與或更大，優(yōu)選地為2:1或更大，特別優(yōu)選地為3:1或更大，最優(yōu)選地 為4: 1或更大。
縱向變形與橫向變形之間的比越大，則該輻射特性越強(qiáng)烈地偏離 旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的形狀。
在優(yōu)選的擴(kuò)展方案中，光學(xué)元件的輻射出射面在俯視到該輻射出 射面上具有至少兩個(gè)標(biāo)明的軸線。所標(biāo)明的軸線尤其是相互垂直的。
在分別由光軸和所標(biāo)明的軸線之一所撐開(kāi)的截面平面上，該輻射 出射面優(yōu)選地彎曲地伸展。
此外，所標(biāo)明的軸線優(yōu)選地為對(duì)稱軸。也就是，輻射出射面可以 相對(duì)于所標(biāo)明的軸線鏡像對(duì)稱。
在另一優(yōu)選的擴(kuò)展方案中，光學(xué)元件、尤其是輻射出射面在俯視 到該輻射出射面上被橢圓狀地成形。通過(guò)這種方式，可簡(jiǎn)化地實(shí)現(xiàn)該 光學(xué)元件的無(wú)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性的輻射特性。
該光學(xué)元件優(yōu)選地包含塑料，尤其是包含來(lái)自含有熱塑性塑料、 熱固性塑料和硅樹(shù)脂的組的塑料。
可替換地或補(bǔ)充地，該光學(xué)元件可包含樹(shù)脂，尤其是包含來(lái)自含 有環(huán)氧樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂和有機(jī)硅樹(shù)脂的組的樹(shù)脂。
這樣的光學(xué)元件例如與玻璃透鏡相比可簡(jiǎn)化地且成本低廉地被制造。
此外，優(yōu)選地實(shí)施該光學(xué)元件來(lái)使得其借助粘結(jié)牢固的連接(如 粘合連接)可被固定在發(fā)光二極管上?？商鎿Q地或補(bǔ)充地，可以針對(duì) 與發(fā)光二極管的機(jī)械連接設(shè)置該光學(xué)元件，如借助插塞連接或卡鎖連 接來(lái)設(shè)置，并且該光學(xué)元件具有相對(duì)應(yīng)的固定裝置。該光學(xué)元件尤其 是可以被實(shí)施為附加光學(xué)系統(tǒng)、如附加透鏡。
在優(yōu)選的擴(kuò)展方案中，該發(fā)光二極管有針對(duì)性地被構(gòu)造為具有違 反旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性的輻射特性。具有至少一個(gè)所述特征的光學(xué)元件特別適 用于此。
針對(duì)無(wú)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性的輻射特性，單個(gè)LED的光學(xué)元件尤其是在俯 視到其輻射出射側(cè)上優(yōu)選地稍帶長(zhǎng)形地被構(gòu)造。
此外，該發(fā)光二極管適宜地具有至少一個(gè)LED芯片，用于產(chǎn)生輻 射。該LED芯片尤其是可以具有被設(shè)置用于產(chǎn)生輻射的有源區(qū)。該有
源區(qū)優(yōu)選地包含in-v化合物半導(dǎo)體。III-V化合物半導(dǎo)體的特征尤其是在于高的可實(shí)現(xiàn)的內(nèi)部量子效率。
在該發(fā)光二極管中、尤其是在LED芯片中工作時(shí)產(chǎn)生的輻射適宜 地從該發(fā)光二極管的輻射出射側(cè)一方穿過(guò)該光學(xué)元件的輻射出射面射 出。
在另一優(yōu)選的擴(kuò)展方案中，該發(fā)光二極管包含LED器件，其中該 LED器件具有LED芯片和殼體。該LED芯片優(yōu)選地被布置在殼體中。
在另一優(yōu)選的擴(kuò)展方案中，借助針對(duì)在LED芯片中所產(chǎn)生的輻射 反射型地被構(gòu)造的殼體部分來(lái)構(gòu)造該光學(xué)元件。例如，該LED芯片可 被布置在該殼體的腔中，其中該腔的壁構(gòu)成反射器。
可替換地或補(bǔ)充地，可借助被固定在該LED器件上、尤其是被固 定在該殼體上的預(yù)制的光學(xué)元件(如附加透鏡)來(lái)構(gòu)成該光學(xué)元件。
該LED器件特別優(yōu)選地,皮實(shí)施為可表面安裝的器件(SMD, surface mounted device)。這樣實(shí)施的器件可以簡(jiǎn)單的方式被固定在支承體 上。在通孔結(jié)構(gòu)形式的器件中，在將部件相對(duì)于支承體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，至少 須改變支承體中的空隙(Aussparung)的位置，而SMD器件可以簡(jiǎn)單 的方式相對(duì)于支承體轉(zhuǎn)動(dòng)。
在優(yōu)選的擴(kuò)展方案中，該LED裝置的支承體是帶有多個(gè)連接導(dǎo)體 的連接支承體，其中發(fā)光二極管與所述連接導(dǎo)體導(dǎo)電相連。該連接支 承體可剛性地或者撓性地被實(shí)施。該連接支承體例如可以為電路板。 很大程度上，該電路板可以被實(shí)施為金屬芯印刷電路板(MCPCB, metal core printed circuit board)。
該LED裝置的發(fā)光二極管的光學(xué)元件優(yōu)選地具有以相似的方式成 形的、尤其是相同的輻射出射面。該支承體因此可裝備有多個(gè)同類的 或相同的發(fā)光二極管，這簡(jiǎn)化了 LED裝置的制造。
所述發(fā)光二極管可以陣點(diǎn)狀地、如以矩陣的形狀或者以蜂窩圖案 的形式被布置在支承體上。
在優(yōu)選的改進(jìn)方案中， 一個(gè)發(fā)光二極管或者多個(gè)發(fā)光二極管的光 學(xué)元件的縱向延伸方向相對(duì)于該支承體的邊傾斜地伸展。這樣，可筒 化地實(shí)現(xiàn)該LED裝置的均勻的輻射，尤其是在支承體的轉(zhuǎn)角區(qū)域 (Eckbereich)也可簡(jiǎn)化地實(shí)現(xiàn)該LED裝置的均勻的輻射。這樣，可以 通過(guò)筒單的方式避免或者至少減弱所發(fā)射的輻射功率朝向支承體邊的 不期望的下降、尤其是在支承體的轉(zhuǎn)角區(qū)域的不期望的下降。在另一優(yōu)選的擴(kuò)展方案中，光學(xué)元件關(guān)于其縱向延伸方向在俯視
到支承體上彼此扭轉(zhuǎn)地、尤其是扭轉(zhuǎn)了大于0。且小于或等于90°的角 度地被布置。通過(guò)所述光學(xué)元件相對(duì)彼此的轉(zhuǎn)動(dòng)，可通過(guò)簡(jiǎn)單的方式 將該LED裝置的輻射特性匹配到預(yù)先給定的輻射特性。
在優(yōu)選的改進(jìn)方案中，該LED裝置包含彼此平行地來(lái)布置的光學(xué) 元件和彼此傾斜地來(lái)布置的光學(xué)元件。例如，該LED裝置可以具有多 組光學(xué)元件，其中一組中的光學(xué)元件分別彼此平行地來(lái)布置，而且其 中不同組的縱向延伸方向彼此扭轉(zhuǎn)地來(lái)布置。
此外，優(yōu)選地布置所述發(fā)光二極管來(lái)使得所述發(fā)光二極管的輻射 特性疊加為該LED裝置的預(yù)先給定的輻射特性。
在另一優(yōu)選的改進(jìn)方案中，該LED裝置的預(yù)先給定的輻射特性可 以通過(guò)相對(duì)彼此扭轉(zhuǎn)發(fā)光二極管來(lái)構(gòu)造。對(duì)此，單獨(dú)相對(duì)彼此地扭轉(zhuǎn) 發(fā)光二極管可能已經(jīng)足夠了。為了構(gòu)造預(yù)先給定的輻射特性，因此可 以保持發(fā)光二極管在支承體上的位置不變或者基本上不變。換言之， 該光學(xué)元件(如相對(duì)于輻射出射面的縱向延伸方向)的對(duì)齊除了該發(fā) 光二極管的重心位置之外還表示另外的自由度，該另外的自由度在制 造該LED裝置時(shí)可供用來(lái)影響該LED裝置的輻射特性。
在擴(kuò)展變型方案中，該LED裝置具有對(duì)稱軸，特別優(yōu)選地具有兩 個(gè)對(duì)稱軸。所述發(fā)光二極管關(guān)于該對(duì)稱軸或所述對(duì)稱軸對(duì)稱地、尤其 是軸對(duì)稱地被布置。這樣可以簡(jiǎn)化地實(shí)現(xiàn)該LED裝置的預(yù)先給定的對(duì) 稱輻射特性。例如，該支承體的轉(zhuǎn)角區(qū)域中的發(fā)光二極管可以相互對(duì) 稱地被布置，其中所述發(fā)光二極管可相對(duì)于該支承體的內(nèi)部區(qū)域中的 發(fā)光二極管被扭轉(zhuǎn)。
所述發(fā)光二極管也可以根據(jù)該LED裝置的預(yù)先給定的輻射特性與 對(duì)稱的布局相偏離地被布置。
根據(jù)用于構(gòu)造帶有多個(gè)發(fā)光二極管的LED裝置的方法的實(shí)施例， 為該LED裝置預(yù)先給定了額定輻射特性。提供了帶有同類的輻射特性 的多個(gè)發(fā)光二極管，其中所述發(fā)光二極管的輻射特性分別具有被違反 的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性。針對(duì)該額定輻射特性確定適當(dāng)數(shù)目和適當(dāng)布局的發(fā)光 二極管。事先確定的適當(dāng)數(shù)目的發(fā)光二極管以事先確定的布局被布置 在該LED裝置的支承體上，而帶有額定輻射特性的LED裝置被制成。
通過(guò)這種方式，可以簡(jiǎn)化地制造具有預(yù)先給定的輻射特性的LED裝置。尤其是，可以通過(guò)將發(fā)光二極管相對(duì)于支承體轉(zhuǎn)動(dòng)，并且尤其 是也通過(guò)將發(fā)光二極管相對(duì)于彼此轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)調(diào)整或至少近似該額定輻射 特性?？梢允∪ヒㄙM(fèi)大地執(zhí)行的設(shè)計(jì)和轉(zhuǎn)換針對(duì)多個(gè)發(fā)光二極管的 分別與預(yù)先給定的輻射特性相關(guān)的應(yīng)用特定的光學(xué)系統(tǒng)。
所述方法特別適于制造所述的LED裝置，以致結(jié)合該LED裝置所 述的特征也可以被考慮用于該方法，并且反之亦然。
本發(fā)明的其它特征、有利的擴(kuò)展方案和適宜性可從以下結(jié)合附圖 對(duì)實(shí)施例的描述中得到。
其中


圖1A至圖1C根據(jù)圖1A中的示意性斜俯視圖、根據(jù)圖1B中的示 意性俯視圖和根據(jù)圖1C中的示意性細(xì)節(jié)剖面圖示出了 LED裝置的第一 實(shí)施例；
圖2根據(jù)示意性俯視圖示出了 LED裝置的第二實(shí)施例； 圖3根據(jù)示意性俯視圖示出了 LED裝置的第三實(shí)施例；以及 圖4根據(jù)示意性俯視圖示出了 LED裝置的第四實(shí)施例。 相同的、同類的和作用相同的要素在附圖中裝備有相同的附圖標(biāo) 記。這些附圖分別為示意性的示圖，并且因此不一定是符合比例的。 更確切地說(shuō)，為了更好的理解，小的要素可以被夸大地示出。
圖1A至圖1C中示意性地示出的LED裝置1的第一實(shí)施例包含支 承體2。
在支承體2上固定有多個(gè)發(fā)光二極管3,優(yōu)選為三個(gè)或更多的發(fā)光 二極管，特別優(yōu)選地為六個(gè)或更多的發(fā)光二極管(例如示出九個(gè)發(fā)光 二極管)。支承體2可以是剛性的或者是撓性的，并且支承體2還優(yōu) 選地被實(shí)施為連接支承體，例如被實(shí)施為電路板，優(yōu)選地實(shí)施為印刷 電路板(PCB， printed circuit board)。該連接支承體進(jìn)一步可凈皮 實(shí)施為金屬芯印刷電路板。以適宜的方式，發(fā)光二極管3被構(gòu)造為可 表面安裝的部件，并且在連接支承體上與連接導(dǎo)體導(dǎo)電連接，例如通 過(guò)粘合或焊接來(lái)連接。這樣，發(fā)光二極管的安裝被簡(jiǎn)化。此外，在該 支承體2中或在該支承體上可構(gòu)造有鏡面反射的(spiegelnd)或反射 的元件，借助這些鏡面反射的或反射的元件可進(jìn)一步影響該LED裝置 的輻射特性(未明確示出)。
此外，尤其是在撓性支承體2的情況下，可通過(guò)使支承體2彎曲來(lái)調(diào)整LED裝置1的輻射特性。
優(yōu)選地，該LED裝置包括發(fā)光二極管，用于例如以如紅色、綠色 和藍(lán)色的三原色來(lái)產(chǎn)生混色光、尤其是對(duì)人眼呈現(xiàn)白色的光。
發(fā)光二極管3分別包含同類的光學(xué)元件4和LED器件5。光學(xué)元件 4被實(shí)施為分開(kāi)預(yù)制的光學(xué)元件，尤其是實(shí)施為透鏡，該光學(xué)元件4被 固定在LED器件5上。必要時(shí)，該光學(xué)元件也可以被實(shí)施為集成在該 LED器件中的反射器或者被實(shí)施為由這樣的反射器與透鏡構(gòu)成的組合 (未示出)。相應(yīng)的光學(xué)元件4具有輻射出射面40。
從該元件外部來(lái)看，光學(xué)元件4可以被構(gòu)造有優(yōu)選為連續(xù)的、凸 形彎曲的輻射出射面40。
此外，該光學(xué)元件具有所標(biāo)明的第一軸線45和所標(biāo)明的第二軸線 46。尤其是，該輻射出射面可以分別在沿這些所標(biāo)明的軸線的切面上 被彎曲地實(shí)施。
光學(xué)元件4被實(shí)施為使得發(fā)光二極管3分別具有非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱地變 化的輻射特性。
該輻射特性例如可通過(guò)從發(fā)光二極管射出的輻射的強(qiáng)度與相對(duì)于 光軸的角度的關(guān)系來(lái)確定。該光軸7優(yōu)選地穿過(guò)相應(yīng)的發(fā)光二極管3 的LED芯片6。特別優(yōu)選的是，該光軸7穿過(guò)輻射出射面40的中央?yún)^(qū) 域。該光軸尤其是可以垂直于LED芯片6的朝向光學(xué)元件4的表面， 并且優(yōu)選地垂直于輻射出射面40。
相應(yīng)的光學(xué)元件4為稍帶長(zhǎng)形的，例如被實(shí)施為帶有俯視中為橢 圓形的輻射出射面40。橢圓的長(zhǎng)主軸a的長(zhǎng)度可以為橢圓的短主軸b 的長(zhǎng)度的1. 5倍或更大，優(yōu)選地為2倍或更大，特別優(yōu)選地為3倍或 更大，最優(yōu)選地為4倍或更大。
借助這種光學(xué)元件4通過(guò)經(jīng)折射在LED芯片6中產(chǎn)生的輻射來(lái)射 束成形而構(gòu)造關(guān)于光軸7無(wú)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性的輻射特性。適宜地，該LED 芯片具有用于產(chǎn)生輻射的有源區(qū)。此外，該LED芯片、尤其是該有源 區(qū)含有III - V半導(dǎo)體材料。III - V半導(dǎo)體材料特別適于產(chǎn)生如下的輻 射，該輻射從紫外光譜范圍(Inx Gay Ah—x-y N)經(jīng)可見(jiàn)光譜范圍(尤 其是針對(duì)藍(lán)色到綠色輻射為InxGayAl卜x-yN，或者尤其是針對(duì)黃色到紅 色輻射為InxGayAli—x—yP)直到紅外光譜范圍(InxGayAl卜x-yAs )。在 這種情況下，分別適用0《x《l、 O^y^l和x+y《l,其中尤其是x fcl、 y*l、wO和/或y-0。此外，利用III-V半導(dǎo)體材料，尤其是來(lái)自上述材料 體系的半導(dǎo)體材料，可以在產(chǎn)生輻射時(shí)有利地實(shí)現(xiàn)高的內(nèi)部量子效率。 該光學(xué)元件優(yōu)選地包含塑料，尤其是包括來(lái)自含有熱塑性塑料、熱固 性塑料和硅樹(shù)脂的組的塑料。
可替換地或補(bǔ)充地，該光學(xué)元件可包含樹(shù)脂，尤其是包含來(lái)自含 有環(huán)氧樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂和有機(jī)硅樹(shù)脂的組的樹(shù)脂。
如果與支承體2平行的要照明的面借助單個(gè)發(fā)光二極管3來(lái)照明， 則在該面上可以相對(duì)應(yīng)地得到稍帶長(zhǎng)形的、尤其是橢圓狀的照明強(qiáng)度 分布。
該發(fā)光二極管的輻射特性盡管違反旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性仍可以關(guān)于光軸軸 對(duì)稱地變化。于是，單個(gè)發(fā)光二極管在該要照明的面上的照明強(qiáng)度分 布未顯示出與光軸隔一定距離的提高的輻射功率的島(Insel)。
通過(guò)疊加由各個(gè)發(fā)光二極管3射出的輻射而得到LED裝置1的輻 射特性。
如果光學(xué)元件4部分地或者全都以縱向延伸方向(例如長(zhǎng)主軸a) 相對(duì)于支承體2的邊20傾斜地、即以不同于0°的角度并且尤其是也以 不同于90°的角度地被布置，則可簡(jiǎn)化地實(shí)現(xiàn)LED裝置的預(yù)先給定的輻 射特性，并且由此也可簡(jiǎn)化地實(shí)現(xiàn)在要照明的面上的預(yù)先給定的照明 強(qiáng)度分布。
各個(gè)光學(xué)元件4相互扭轉(zhuǎn)地被布置在尤其是平的支承體2上。轉(zhuǎn) 動(dòng)方向優(yōu)選地與光軸7成方位角地伸展。
根據(jù)圖1A和1B，發(fā)光二極管3被分組地布置成多邊形，尤其是布 置成矩形。優(yōu)選地，矩陣狀地布置發(fā)光二極管3。與之不同地，其它的、 優(yōu)選為有規(guī)則的布局(如按照蜂窩圖案的布局)也可以是適宜的。
角部的發(fā)光二極管(Eck-Leuchtdiode)的光學(xué)元件4以其縱向延 伸方向分別相對(duì)于相鄰的發(fā)光二極管的光學(xué)元件4的縱向延伸方向扭 轉(zhuǎn)(參照例如中間角(Zwischenwinkel) 8 )。內(nèi)部的光學(xué)元件4在縱 向方向上平行地并且尤其是與支承體邊20平行地對(duì)齊。
對(duì)角線對(duì)置的光學(xué)元件被布置為具有平行的縱向方向。這樣可以 減小在要利用LED裝置1來(lái)照明的面上的照明強(qiáng)度分布的邊緣的下降。 由此簡(jiǎn)化了對(duì)該面的均勻照亮。
圖1C以示意性剖面圖示出了圖1A和圖1B中所示的照明裝置的詳圖，其中僅繪出了被布置在支承體2上的發(fā)光二極管3。
發(fā)光二極管3包括LED器件5，該LED器件5具有殼體55。 LED芯 片6被布置在殼體55的腔56中。腔56的壁57構(gòu)成反射器。在這種 情況下，該壁被實(shí)施為對(duì)于在LED芯片中產(chǎn)生的輻射是反射性的。為 了增加反射，在必要情況下可以給該壁裝備有涂層。LED芯片中產(chǎn)生的 輻射在壁57上被反射，并且朝著該光學(xué)元件的輻射出射面40的方向 被轉(zhuǎn)向。
在LED部件5中所構(gòu)造的反射器可以;故實(shí)施為關(guān)于光軸旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。 也還可以通過(guò)相對(duì)應(yīng)成形的光學(xué)元件4來(lái)構(gòu)造無(wú)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性的輻射特 性。但是，該反射器也可以成形為使得得到或者至少促進(jìn)違反旋轉(zhuǎn)對(duì) 稱性的輻射特性。例如，在俯視中，該反射器可以具有偏離于圃形的 基本形狀，如橢圓的基本形狀。也就是說(shuō)，也可以通過(guò)反射器或通過(guò) 反射器與透鏡構(gòu)成的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)具有違反旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性的輻射特性的光 學(xué)系統(tǒng)。
該LED器件具有接觸導(dǎo)體51和另一接觸導(dǎo)體52，它們分別與支承 體2上的連接面21或另一連接面22導(dǎo)電連接，例如通過(guò)導(dǎo)電的連接 劑59 (如焊料)連接。接觸導(dǎo)體51、 52與該LED芯片導(dǎo)電連接，其中 接觸導(dǎo)體51的導(dǎo)電連接可以借助鍵合線53來(lái)產(chǎn)生。
尤其是為了保護(hù)而免受外部影響(如濕氣)，LED芯片6并且必要 時(shí)鍵合線53可以被嵌入鑄型(Verguss ) 56中。
在圖1C中，該光學(xué)元件4借助粘附層(Haftschicht) 9被固定在 LED器件5上，尤其是被固定在殼體55上?？商鎿Q地或附加地，該光 學(xué)元件也可以針對(duì)機(jī)械連接、如針對(duì)插塞連接、卡鎖連接或者卡銷連 接被構(gòu)造。
此外，該光學(xué)元件可以與所示實(shí)施例不同地在橫向方向上至少以 區(qū)域的方式例如突出LED器件5，尤其是突出殼體55。
在用于制造LED裝置1的方法中，可以首先為該LED裝置預(yù)先給 定額定輻射特性?？梢蕴峁┒鄠€(gè)具有同類的輻射特性的發(fā)光二極管3， 其中發(fā)光二極管的輻射特性分別具有被違反的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性。隨后，可 以針對(duì)該額定輻射特性確定適當(dāng)數(shù)目和適當(dāng)布局的發(fā)光二極管。例如， 可以通過(guò)提高發(fā)光二極管的數(shù)目來(lái)提高總體上由該LED裝置射出的輻 射功率。事先確定的適當(dāng)數(shù)目的、事先確定的布局的發(fā)光二極管可以被布置并且尤其是被固定在用于該LED裝置的支承體2上。尤其是通 過(guò)適當(dāng)?shù)貙?duì)齊發(fā)光二極管3,即通過(guò)使發(fā)光二極管3相對(duì)于彼此或相對(duì) 于支承體邊20轉(zhuǎn)動(dòng)，可以調(diào)整該輻射特性。發(fā)光二極管3例如可以借 助焊接或粘合以所設(shè)置的位置和取向被固定在支承體2上。
根據(jù)此方法制造的和制成的LED裝置可以如結(jié)合圖1A至1C以及 圖2至4所描述的那樣來(lái)實(shí)施。
通過(guò)所描述的方法可以以簡(jiǎn)單方式制造具有與預(yù)先給定的額定輻 射特性相匹配的輻射的LED裝置。
圖2示出了 LED裝置的第二實(shí)施例。該第二實(shí)施例基本上對(duì)應(yīng)于 上面所描述的第一實(shí)施例。不同的是，矩陣狀地布置發(fā)光二極管3,其 中一列之內(nèi)的發(fā)光二極管3的光學(xué)元件4被布置有彼此平行伸展的縱 向延伸方向。此外，相鄰的列中的發(fā)光二極管的光學(xué)元件的縱向延伸 方向彼此傾斜地伸展。
外部列中的發(fā)光二極管3的縱向延伸方向彼此平行。中間列中的 發(fā)光二極管的縱向延伸方向與支承體2的支承體邊20平行地伸展。
圖3示出了 LED裝置的第三實(shí)施例。該第三實(shí)施例基本上對(duì)應(yīng)于 結(jié)合圖2所描述的第二實(shí)施例。與第二實(shí)施例不同的是，所有光學(xué)元 件4都相對(duì)于支承體邊20傾斜地被布置，其中所有光學(xué)元件4的縱向 延伸方向都彼此平行地伸展。也就是，相鄰列中的光學(xué)元件4的縱向 延伸方向分別相互平行地伸展。
圖4示出了 LED裝置的第四實(shí)施例。該第四實(shí)施例基本上對(duì)應(yīng)于 結(jié)合圖2所述的笫二實(shí)施例。與第二實(shí)施例不同的是，成行的光學(xué)元 件4被布置有彼此平行的縱向延伸方向，其中相鄰行的縱向延伸方向 彼此傾斜地伸展。外部行的縱向延伸方向彼此平行地伸展。
對(duì)發(fā)光二極管而言，根據(jù)該LED裝置的預(yù)先給定的輻射特性，對(duì) 光學(xué)元件4的縱向延伸方向的其它布局和/或取向當(dāng)然也可能是適宜 的。通過(guò)適當(dāng)數(shù)目的發(fā)光二極管3與稍帶長(zhǎng)形的光學(xué)元件4相對(duì)彼此 的和/或相對(duì)于支承體20的適當(dāng)?shù)膬A斜位置的組合可以以簡(jiǎn)單的方式 實(shí)現(xiàn)LED裝置1的預(yù)先給定的輻射特性。
本專利申請(qǐng)要求德國(guó)專利申請(qǐng)10 2006 047 233.0的優(yōu)先權(quán)，該 德國(guó)專利申請(qǐng)的公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用結(jié)合于此。
本發(fā)明并不限于參照實(shí)施例而進(jìn)行的說(shuō)明。更確切地說(shuō)，本發(fā)明包括任何新的特征以及這些特征的任意組合，這尤其包含權(quán)利要求書(shū) 中的特征的任意組合，即使該特征或該組合本身并未明確地在權(quán)利要 求書(shū)或?qū)嵤├杏枰哉f(shuō)明。
權(quán)利要求
1. 用于發(fā)光二極管(3)的帶有輻射出射面(40)的光學(xué)元件(4)，其中，光學(xué)元件(4)適于產(chǎn)生違反旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性的輻射特性。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件，該光學(xué)元件的輻射出射面(40) 在俯視中稍帶長(zhǎng)形地被構(gòu)造。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)元件，其中，光學(xué)元件(4)的輻 射出射面(40)的縱向變形(a)與輻射出射面(40)的橫向變形(b) 在俯視到該輻射出射面上的比為2: l或者更大。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)元件，其中，光學(xué)元件(4)的輻 射出射面(40)的縱向變形(a)與輻射出射面(40)的橫向變形(b) 在俯視到該輻射出射面上的比為3: l或更大。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)元件，其中，光學(xué)元件(4)的輻 射出射面(40)的縱向變形(a)與輻射出射面(40)的橫向變形(b) 在俯視到該輻射出射面上的比為4: l或更大。
6. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的光學(xué)元件，其中，光學(xué)元件(4) 的輻射出射面(40)在俯視到該輻射出射面(40)上具有至少兩個(gè)標(biāo) 明的軸線(45， 46)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的光學(xué)元件，其中，軸線(45， 46)為對(duì)稱軸。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的光學(xué)元件，其中，在分別由該光學(xué) 元件的光軸和所標(biāo)明的軸線(45， 46)之一所撐開(kāi)的截面平面中，輻 射出射面(40)分別彎曲地伸展。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8之一所述的光學(xué)元件，該光學(xué)元件在俯視到 輻射出射面(40)上橢圓狀地被成形。
10. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的光學(xué)元件，該光學(xué)元件被實(shí)施為 透鏡。
11. 帶有輻射出射側(cè)和光學(xué)元件(4)的發(fā)光二極管(3)，其中， 該光學(xué)元件(4)被布置和被構(gòu)造為使得發(fā)光二極管(4)具有帶有被 違反的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性的輻射特性。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的發(fā)光二極管，該發(fā)光二極管有針對(duì)性地 被構(gòu)造為具有違反旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性的輻射特性。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的發(fā)光二極管，其中，光學(xué)元件(4)被實(shí)施為透鏡。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的發(fā)光二極管，其中，光學(xué)元件(4)被實(shí)施為反射器。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的發(fā)光二極管，其中，光學(xué)元件(4)借助透鏡和反射器的組合來(lái)構(gòu)成。
16. 根據(jù)權(quán)利要求11至15之一所述的發(fā)光二極管，該發(fā)光二極管包 含用于產(chǎn)生輻射的發(fā)光二極管芯片(6)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求11至16之一所述的發(fā)光二極管，該發(fā)光二極包含 發(fā)光二極管器件(5)，其中發(fā)光二極管器件(5)具有發(fā)光二極管芯 片(6)和殼體(55)，并且發(fā)光二極管芯片(6)被布置在殼體(") 中。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的發(fā)光二極管，其中，發(fā)光二極管器件(5 )能,皮表面安裝地來(lái)實(shí)施。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的發(fā)光二極管，其中，光學(xué)元件H) 借助殼體(55)的對(duì)于在發(fā)光二極管芯片(6)中所產(chǎn)生的輻射反射性 地被構(gòu)造的部分(57)來(lái)構(gòu)成。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17至19之一所述的發(fā)光二極管，其中，光學(xué)元件 (4)借助被固定在發(fā)光二極管器件上的被預(yù)制的光學(xué)元件來(lái)構(gòu)成。
21. 根據(jù)權(quán)利要求11至20之一所述的發(fā)光二極管，其中，光學(xué)元件 (4)含有塑料。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的發(fā)光二極管，其中，光學(xué)元件(4)含有來(lái)自包括熱塑性塑料、熱固性塑料和硅樹(shù)脂的組的塑料。
23. 根據(jù)權(quán)利要求11至22之一所述的發(fā)光二極管，其中，光學(xué)元件 (4)含有樹(shù)脂。
24. 根據(jù)權(quán)利要求11至23之一所述的發(fā)光二極管，其中，光學(xué)元件 (4)含有來(lái)自包括環(huán)氧樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂和有機(jī)硅樹(shù)脂的組的樹(shù)脂。
25. 根據(jù)權(quán)利要求11至24之一所述的發(fā)光二極管，其中，光學(xué)元件 (4)在俯視到該輻射出射側(cè)上伸長(zhǎng)地被構(gòu)造。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的發(fā)光二極管，其中，光學(xué)元件(4)的 縱向變形(a)與光學(xué)元件(4)的橫向變形(b)在俯視到輻射出射側(cè) 上的比為2: l或更大。
27. 根據(jù)杈利要求25所述的發(fā)光二極管，其中，光學(xué)元件(4)的縱向變形(a)與光學(xué)元件(4)的橫向變形(b)在俯視到輻射出射側(cè) 上的比為3: l或更大。
28. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的發(fā)光二極管，其中，光學(xué)元件(4)的 縱向變形(a)與光學(xué)元件(4)的橫向變形(b)在俯視到輻射出射側(cè) 上的比為4:1或更大。
29. 根據(jù)權(quán)利要求11至28之一所述的發(fā)光二極管，其中，該發(fā)光二 極管的輻射出射面(40)在俯視到該輻射出射面(40)上具有至少兩 個(gè)標(biāo)明的軸線(45， 46)。
30. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的發(fā)光二極管，其中，軸線為對(duì)稱軸(45， 46)。
31. 根據(jù)權(quán)利要求11至30之一所述的發(fā)光二極管，其中，光學(xué)元件 (4)在俯視到輻射出射側(cè)上橢圓狀地被成形。
32. 根據(jù)權(quán)利要求11至31之一所述的發(fā)光二極管，其中，根據(jù)權(quán) 利要求1至10之一所述的光學(xué)元件被實(shí)施。
33. 帶有多個(gè)被布置在支承體(2)上的發(fā)光二極管(3)的發(fā)光二 極管裝置(l)，其中，分別給所述發(fā)光二極管(3)分配自身的光學(xué) 元件(4),所述自身的光學(xué)元件(4)被布置和被構(gòu)造來(lái)使得相應(yīng)的 發(fā)光二極管(3)的輻射特性被成形為具有被違反的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性，并且 其中所述光學(xué)元件(4)以相似的方式地被實(shí)施。
34. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的發(fā)光二極管裝置，其中，支承體(2) 是帶有多個(gè)連接導(dǎo)體的連接支承體，并且發(fā)光二極管(3)與所述連接 導(dǎo)體導(dǎo)電相連。
35. 根據(jù)權(quán)利要求33或34所述的發(fā)光二極管裝置，其中，光學(xué)元件 (4)具有同樣被成形的輻射出射面HO)。
36. 根據(jù)權(quán)利要求33至35之一所述的發(fā)光二極管裝置，其中，發(fā)光 二極管(3)陣點(diǎn)狀地被布置在支承體(2)上。
37. 根據(jù)權(quán)利要求33至36之一所述的發(fā)光二極管裝置，其中， 一個(gè) 發(fā)光二極管(3)或多個(gè)發(fā)光二極管(3)的光學(xué)元件(4)的縱向延伸 方向相對(duì)于支承體(2)的邊(20)傾斜地伸展。
38. 根據(jù)權(quán)利要求33至37之一所述的發(fā)光二極管裝置，其中，光學(xué) 元件(4)關(guān)于其縱向延伸方向在俯視到支承體(2)上彼此扭轉(zhuǎn)地被 布置。
39. 根據(jù)權(quán)利要求33至38之一所述的發(fā)光二極管裝置，其中，光學(xué) 元件(4)關(guān)于其縱向延伸方向彼此平行地被布置。
40. 根據(jù)權(quán)利要求33至39之一所述的發(fā)光二極管裝置，所述發(fā)光二 極管裝置包含光學(xué)元件(4)，所述光學(xué)元件(4)關(guān)于其縱向延伸方 向彼此平行地被布置并且彼此傾斜地被布置。
41. 根據(jù)權(quán)利要求33至40之一所述的發(fā)光二極管裝置，其中，發(fā)光 二極管(3)被布置來(lái)使得發(fā)光二極管(3)的輻射特性疊加成發(fā)光二 極管裝置(1)的預(yù)先給定的輻射特性。
42. 根據(jù)權(quán)利要求33至41之一所述的發(fā)光二極管裝置，其中，發(fā)光 二極管裝置(1)的預(yù)先給定的輻射特性通過(guò)對(duì)發(fā)光二極管進(jìn)行相對(duì)于 彼此的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)構(gòu)造。
43. 根據(jù)權(quán)利要求33至42之一所述的發(fā)光二極管裝置，其中，根據(jù) 權(quán)利要求11至32之一所述的發(fā)光二極管(2)被構(gòu)造。
44. 用于構(gòu)造帶有多個(gè)發(fā)光二極管的發(fā)光二極管裝置的方法，該方 法具有以下步驟a) 為該發(fā)光二極管裝置預(yù)先給定額定輻射特性；b) 提供多個(gè)帶有同類的輻射特性的發(fā)光二極管，其中所述發(fā)光二 極管的輻射特性分別具有被違反的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性；c) 針對(duì)該額定輻射特性確定適當(dāng)數(shù)目和適當(dāng)布局的發(fā)光二極管；d) 將事先確定的適當(dāng)數(shù)目的、事先確定的布局的發(fā)光二極管布置 在該發(fā)光二極管裝置的支承體上；以及e) 制成具有該額定輻射特性的發(fā)光二極管裝置。
45. 根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其中，根據(jù)權(quán)利要求33至43之一 所述的發(fā)光二極管裝置被制造。
全文摘要
說(shuō)明了一種用于發(fā)光二極管(3)的帶有輻射出射面(40)的光學(xué)元件(4)，其中光學(xué)元件(4)適于產(chǎn)生違反旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性的輻射特性。此外，還說(shuō)明了帶有這種光學(xué)元件的發(fā)光二極管(3)以及帶有多個(gè)被布置在支承體(2)上的發(fā)光二極管(3)的LED裝置(1)，其中分別給所述發(fā)光二極管(3)分配自身的光學(xué)元件(4)，所述自身的光學(xué)元件(4)被布置和被構(gòu)造來(lái)使得相應(yīng)的發(fā)光二極管(3)的輻射特性被成形為具有被違反的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性，并且其中光學(xué)元件(4)以相似的方式地被實(shí)施。
文檔編號(hào)H01L25/13GK101536186SQ200780037144
公開(kāi)日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2007年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月4日
發(fā)明者A·威爾姆, M·羅斯, S·韋伯-拉布西爾伯 申請(qǐng)人:奧斯蘭姆奧普托半導(dǎo)體有限責(zé)任公司