光学元件以及包括光学元件的光电组件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及如专利权利要求1中所要求的光学元件以及如专利权利要求18中所要求的包括光学元件的光电组件。
[0002]本专利申请要求德国专利申请10 2013 204 476.3的优先权，其公开内容被通过引用合并到此。
【背景技术】
[0003]已知提供具有用于束塑形的光学元件的光电组件(例如发光二级管组件)。在此情况下，想要以如下这样的方式来配置光学元件:除了光电组件的光学有源区域之外，光电组件的其它部分从光电组件的外部是不可见的。在现有技术中，这是通过由漫射透镜材料构成的光学元件或通过提供不同的漫射元件(诸如散射板)来实现的。然而，这牵涉大的效率损失。还已知提供带有具有小的结构大小的旋转对称或椭圆阶梯结构的光学元件。然而，在这样的布置中，在中心区域中要求不可实现地精细的结构大小，从而该区域中的成像质量被减小。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种光学元件。通过具有权利要求1的特征的光学元件来实现该目的。本发明的另一目的是提供一种具有光学元件的光电组件。通过具有权利要求18的特征的光电组件来实现该目的。在从属权利要求中指定了可能的改良。
[0005]所述光学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个齿的齿结构被布置在所述第一表面上。具有在第一方向上定向的多个阶梯的阶梯化透镜被布置在所述第二表面上。有利地，该光学元件的所述第一表面上的所述齿结构导致在与所述第二方向垂直的平面中的束塑形。该光学元件的所述第二表面上的所述阶梯化透镜结构可以导致在与所述第一方向垂直的平面中的束塑形。因为所述齿结构的齿和所述阶梯化透镜结构的阶梯的本质上线形的配置，所以与椭圆的或旋转对称的结构相比，可以有利地更容易地产生这些结构。一个特定的优点是，第一表面上的齿结构在第一表面的中心区域中具有本质上与第一表面的其它区域中的齿结构的结构大小对应的结构大小。所述第一表面因此在其中心区域中还具有显著的构造，从而通过光学元件的中心区域的射线也经受束塑形。以此方式，光学元件在其中心区域中显现为不透明。有利地通过纯折射手段和纯反射手段来实现该效果，并且因此并不引起任何大的效率损失。
[0006]在光学元件的一个实施例中，所述第一方向和所述第二方向在它们之间成在85°和95°之间的角度。优选地，所述第一方向和所述第二方向被布置成彼此垂直。有利地，所述光学元件的所述齿结构和所述阶梯化透镜结构可以于是导致在被近似地彼此垂直地定向的两个平面中的光折射，从而使得可能进行完全的束塑形。
[0007]在所述光学元件的一个实施例中，所述齿结构形成全内反射透镜。有利地，所述齿结构因此允许通过大角度的无损射线偏离。
[0008]在所述光学元件的一个实施例中，所述齿结构覆盖所述第一表面的中点。有利地，光射线然后也经受所述光学元件的中心区域中的射线偏离。
[0009]在所述光学元件的一个实施例中，其包括光学透明塑料。有利地，所述光学元件因此对于生产是简单并且经济的。例如，可以借助注入模制方法来以大的生产数量生产所述光学元件。
[0010]在所述光学元件的一个实施例中，所述第一表面和所述第二表面本质上被矩形地配置。有利地，所述光学元件于是特别适合用于矩形表面的照射，如在很多技术领域中所要求的那样。
[0011]在所述光学元件的一个实施例中，其包括框，所述框包围所述第一表面和所述第二表面。有利地，所述框允许所述光学元件连接到光电组件的载体，从而可以简单地并且由很少的单独部分来生产所述光电组件。
[0012]在所述光学元件的一个实施例中，意图对从具有所限定的边沿长度的辐射表面出现的电磁辐射的辐射轮廓进行塑形。有利地，所述光学元件可以导致从所述辐射表面出现的电磁辐射的准直。
[0013]在所述光学元件的一个实施例中，所述齿结构的齿具有在所述边沿长度的5%和20%之间的平均齿高度。有利地，所述齿结构的所述齿的齿高度因此适配于所述辐射表面的边沿长度。
[0014]在所述光学元件的一个实施例中，所述齿结构的两个齿具有不同的齿高度。有利地，可以因此在所述光学元件的第一表面的整个大小上确保高成像质量。
[0015]在所述光学元件的一个实施例中，所述齿结构的两个相邻齿具有在所述边沿长度的5%和20%之间的齿间距。有利地，所述齿结构的所述齿的间距因此适配于所述辐射表面的边沿长度。
[0016]在所述光学元件的一个实施例中，所述齿结构的齿在与所述第一方向垂直的平面中弯曲。在此情况下，弯曲具有所述边沿长度的至少两倍的曲率半径。有利地，所述齿结构因此已经导致所述电磁辐射在与所述第一方向垂直的平面中的特定准直。
[0017]在所述光学元件的一个实施例中，所述阶梯化透镜结构的阶梯具有在所述边沿长度的5%和20%之间的最大阶梯高度。有利地，所述阶梯化透镜结构的阶梯高度因此适配于所述辐射表面的边沿长度。
[0018]在所述光学元件的一个实施例中，所述阶梯化透镜结构的两个阶梯具有不同的阶梯高度。有利地，可以因此在所述阶梯化透镜结构的整个大小上实现所述阶梯化透镜结构的高成像质量。在所述光学元件的一个实施例中，所述阶梯化透镜结构的两个相邻阶梯具有在所述边沿长度的5%和30%之间的阶梯间距。有利地，所述阶梯化透镜结构的所述阶梯的阶梯间距因此适配于所述辐射表面的边沿长度。
[0019]在所述光学元件的一个实施例中，所述齿结构和所述阶梯化透镜结构在它们之间具有在所述边沿长度的30%和120%之间的距离。有利地，所述齿结构与所述阶梯化透镜结构之间的距离因此适配于所述辐射表面的边沿长度。
[0020]在所述光学元件的一个实施例中，所述齿结构的中心截面与所述齿结构的侧向截面相比更远离开所述阶梯化透镜结构一长度。在此情况下，所述长度在所述边沿长度的20%和50%之间。有利地，这支持所述光学元件在所述齿结构的整个表面上的高图像质量。
[0021]—种光电组件具有光电半导体芯片和前面提到的类型的光学元件。有利地，该光电组件的光学元件可以导致由所述光电半导体芯片发射的电磁辐射的束塑形，从而由所述光电半导体芯片发射的辐射可以被有效率地偏离到想要的方向上。同时，所述光学元件防止所述光电组件的进一步的部分的从外部的可见性。
[0022]在所述光电组件的一个实施例中，所述光学元件的第一表面面向所述光电半导体芯片。有利地，由所述光电半导体芯片发射的电磁辐射可以因此首先由所述光学元件的被布置在所述第一表面上的所述齿结构在与所述第二方向垂直的平面中进行偏离，并且随后由被布置在所述第二表面上的所述阶梯化透镜结构在与所述第一方向垂直的平面中进行偏呙。
[0023]在所述光电组件的一个实施例中，所述光电半导体芯片的面向所述光学元件的上侧具有在所述光电半导体芯片的辐射发射表面的边沿长度的20%和70%之间的距所述光学元件的所述第一表面的距离。有利地，所述光电半导体芯片与所述光学元件之间的距离于是适配于所述辐射发射表面的大小。
【附图说明】
[0024]结合以下的示例性实施例的描述，如上面描述的本发明的性质、特征和优点以及实现它们的方式将变得更清楚并且容易理解的，将与附图有关地更详细地解释示例性实施例。在示意性的表示中:
图1示出光学元件的第一表面的透视图；
图2示出光学元件的第二表面的透视图；
图3示出通过光学元件与第二方向垂直的截面；
图4示出通过光学元件与第一方向垂直的截面；以及图5示出光电组件的截面图。
【具体实施方式】
[0025]图1示出光学元件100的透视表示。图2从不同的查看方向示出光学元件100的透视表示。
[0026]光学元件100可以被用于覆盖光电组件(例如发光二级管组件)并且用于光电组件的束塑形。光学元件100优选地被形成在一个工件中，并且可以例如通过注入模制方法而被生产。光学元件100由光学透明材料构成。特别是，可以由光学透明塑料来制成光学元件 100。
[0027]光学元件100包括实质上矩形的框130。框130具有被布置为与x方向10平行的两个框部分，以及被布置为与I方向20平行的两个框部分。框130因此被定向为与被布置为垂直于X方向10和y方向20的z方向30垂直。
[0028]光学元件100的框130包围光学元件100的实质上矩形的中心区域，光学元件100的中心区域具有指向与z方向30相反的空间方向的第一表面110。在其与第一表面110的相对的侧上，光学元件100的中心区域具有在z方向30上定向的第二表面120。第一表面110被相对于光学元件100的框130向后设置，从而由框130所包围的腔体131被形成在第一表面110之上。图1示出光学元件100的第一表面110。图2示出第二表面120。
[0029]光学元件100的第一表面110具有带有在y方向20上定向的多个齿210的齿结构200。齿210可以被配置为笔直的并且与y方向20平行。然而，齿结构200的齿210也可以在关于在X方向10上定向的轴的纵向方向上具有微小的弯曲。在此情况下，仅齿结构200的齿210的主延伸方向被定向在y方向上。
[0030]具有在X方向10上定向的多个阶梯310的阶梯化透镜结构300被形成在光学元件100的第二表面120上。阶梯化透镜结构300的阶梯310可以被配置为笔直的并且与x方向10平行。然而，阶梯化透镜结构300的阶梯310也可以在它们的关于在y方向20上定向的轴的纵向方向上是稍微弯曲的。在此情况下，仅阶梯化透镜结构300的阶梯310的主延伸方向被定向在X方向10上。
[0031]在齿结构200的齿210的纵向延伸方向与阶梯化透镜结构30