具有改进的光学系统的光电子模块的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种光电子模块(112)，尤其是光电子板上芯片模块（114）。该光电子模块（112）包括载体（116），其中该载体（116）平面地被构造。此外，该光电子模块（112）包括多个被布置在载体（116）上的光电子部件（118）。该光电子模块（110）此外具有至少一个被施加到载体（114）上的光学系统（120）、尤其是具有多个微光学元件的微光学系统。该光学系统（120）具有至少一个与所述光电子部件（116）相邻的初级光学系统（124）和至少一个次级光学系统（138）。
【专利说明】具有改进的光学系统的光电子模块
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种光电子模块、一种光电子设备、一种用于制造光电子模块的方法以及光电子模块的应用。这种光电子模块、光电子设备、方法和应用可以以不同的方式被使用于自然科学、技术、医学和日常生活中。重要的使用领域(但本发明并不限于此)是使用于工艺【技术领域】中，例如用于干燥和/或硬化材料和/或物体的目的，或者用于工件的光化学改性的目的。替代地或附加地，以下所描述的类型的光电子模块和光电子设备例如也可以使用于照明领域中、例如交通工程中和/或房屋设备(Haustechnik)中。
[0002]本发明尤其涉及如下光电子模块，其完全地或部分地被构造为所谓的板上芯片模块。这种板上芯片模块是可完全地或部分地根据所谓的板上芯片技术(CoB)制造的模块。在板上芯片技术中，一个或多个未罩外壳的半导体器件(半导体芯片)被直接安装在载体、例如印刷电路板或其他类型的电路载体上。一般而言，术语“板上芯片模块”因此涉及如下电子组件，其包含至少一个载体以及至少一个未罩外壳的(裸露的)、安装在所述载体上的半导体器件。这种板上芯片模块例如被用作发光体、高功率灯(例如高功率UV-LED灯)、光伏模块、传感器或以其他方式被应用。尤其是，所提出的光电子模块是具有多个光电子部件的光电子板上芯片模块。在本发明的范围内，这里所使用的光电子部件例如可以是但不仅仅是尤其是芯片或其他部件形式的发光二极管(LED)和/或光电二极管，它们在板上芯片模块中被布置在平面载体、尤其是金属衬底、陶瓷衬底或硅衬底、金属芯印刷电路板或FR4印刷电路板、玻璃载体、塑料载体、金属基质复合材料或类似载体上。该板上芯片模块必须被保护以防机械损伤和腐蚀。为此寻找尽可能紧凑且容易的解决方案。
【背景技术】
[0003]由于板上芯片模块上外壳形式的保护通常成本高昂并且在技术上复杂，所以由现有技术作为用于保护这种板上芯片模块的可行的替代方案而已知以基于塑料的浇注材料平面地浇注所有或多个部件。与其他功能部件、譬如印制导线和接触元件一起，板上芯片模块中的光电子部件可以与平面载体一起通过涂层被保护以防机械损伤和腐蚀。
[0004]此外，对于许多应用而言，光电子模块的方向特性起决定性作用。方向特性通常针对光电子部件描述所接收或所发送的波的强度的角度依赖性，该角度依赖性大多与在主方向上、即沿着光电子部件的光轴的灵敏度和/或强度有关。尤其是，在包括一个或多个发光二极管作为光电子部件的光电子模块中，通常光电子模块的照度和/或辐射特性起决定性作用。作为方向特性的特殊形式的该辐射特性在该情况下描述电磁场的角度依赖性和/或所发射的电磁波的强度的角度依赖性，其中电磁波尤其是红外线光、紫外线光或可见光的形式。板上芯片模块提供如下优点:发光二极管能够以高封装密度被施加到载体上，这提高照度。但是，在许多情况下，使用附加的光学系统，以便影响光电子模块的辐射特性。例如，该光学系统不仅对于发射光的光电子模块而且对于光敏的光电子模块而言可以是一个或多个透镜系统，例如是所谓的微透镜系统。这些透镜系统可以包括一个或多个射束成形元件，其横向伸展可以从次毫米范围达到分米范围。在微透镜系统中，例如在光学有效的范围内可以存在次毫米范围内的结构。
[0005]由于光电子部件之间的必要的小的距离，尤其是由于典型地在板上芯片模块中所使用的小的间距(在相邻的光电子部件之间的中心到中心的距离)，仅已知少数方法，在这些方法中可以在各个光电子部件、例如发光二极管阵列的各个发光二极管之上、例如通过相应的浇注材料实现射束成形微透镜。
[0006]这样，本申请的 申请人:的家族的在后公开的DE 10 2010 044 470描述了一种用于涂覆光电子板上芯片模块的方法，该光电子板上芯片模块包括平面载体，该载体装配有一个或多个光电子部件。在此，使用由一种或多种硅树脂构成的、透明的、耐UV和耐热的涂层。在该方法中，待涂覆的载体被预热到第一温度。此外，施加坝形部，其包围载体的待涂覆的面或部分面。该坝形部完全地或部分地由热硬化的高活性的第一硅树脂组成，该硅树脂在第一温度下硬化。第一硅树脂被施加到被预热的载体上。此外，载体的被坝形部包围的面或部分面利用液态的第二硅树脂来填充，并且第二硅树脂被硬化。在此，尤其借助第一硅树脂也可以将快速硬化的透镜施涂到载体的各个部件上。以此方式也可以形成微透镜系统。
[0007]此外，由源自本申请的 申请人:的家族的且同样在后公开的DE 10 2010 044 471已知光电子板上芯片模块的涂覆方法。该光电子板上芯片模块又包括平面载体，该平面载体装配有一个或多个光电子部件并且具有由硅树脂构成的、透明的、耐UV和耐热的涂层。该方法包括方法步骤:将液态的硅树脂浇注到向上开放的模具中，该模具有外部尺寸，所述外部尺寸对应于载体的外部尺寸或超过该外部尺寸。此外，载体被引入模具中，其中一个或多个光电子部件完全浸入硅树脂中。在另一方法步骤中，硅树脂被硬化并且与光电子部件和载体交联。此外，将具有由已硬化的硅树脂构成的涂层的载体从模具中取出。
[0008]此外，由US 7，819，550 B2已知一种LED阵列，其包括用于会聚每个LED的发散光的透镜阵列。这些透镜分别包括一个平区段和两个弯曲区段。在发光二极管之上，透镜不是弯曲的。
[0009]由US 2007/0045761 Al已知一种用于制造白光LED的方法。在此，使用如下LED，其发射蓝光，并且使用转换光的磷光体。此外，在此也描述了光学系统在发光二极管之上的成型，所述光学系统借助浇注工艺来产生，该浇注工艺被隔绝大气。
[0010]此外，由US 2010/0065983 Al已知一种用于借助压缩浇注法封装发光二极管的方法。在此，为了在浇注工艺过程中的密封而使用带。
[0011]此外，原则上也已知将反射器用作光学部件。对于LED阵列，例如在US 7，638，808中描述了微反射器的使用。在此，使用衬底，其具有腔体，LED被插入到这些腔体中。这些单独的腔体的侧壁用作反射器，该反射器可以匹配地构成。同样描述了附加的射束成形浇注部的使用，利用该浇注部封闭腔体。
[0012]尽管通过上述方法实现对已知光电子模块的改进，但仍然需要具有改善的方向特性的光电子模块，尤其是需要针对确定的应用具有高照度的光电子模块。尤其是需要有效的且可彼此顺序排列的光源，这些光源的照明分布(Beleuchtungsprofil)在可调节的距离中可以具有高照度，其中同时满足高均匀性要求并且在边缘区域中能记录足够陡峭的下降。尤其是在印刷工业中的工业制造中在光刻应用的情况下需要这种光电子模块、尤其是发光二极管模块来实现印刷油墨和墨水的均匀且高品质的干燥图像。高照度、例如通常高于lOOmW/cm2、典型地l-20W/cm2、直到lOOW/cm2的照度通常是必要的，以便在尽可能紧凑且能量有效的光源的情况下实现高的工艺速度。
【发明内容】
[0013]因此，本发明的任务是提供一种光电子模块，其至少很大程度上避免已知方法的缺点并且至少很大程度上满足上述要求。尤其是，要提供一种光电子模块，其在作为发光模块的构型中具有高的效率和照度，该光电子模块可作为可顺序排列的光源使用并且具有有高均匀性并且优选地在边缘区域中有足够陡峭的下降的照明分布。
[0014]该任务通过具有独立权利要求的特征的光电子模块、光电子设备、方法和应用来解决。本发明的可单独地或以组合实现的有利改进方案在从属权利要求中被示出。
[0015]在本发明的第一方面中，提出一种光电子模块。光电子模块一般而言可理解为如下组件，该组件可以作为单元来操作并且该组件具有至少一个光电子部件、即例如发光电子部件和/或光敏电子部件。光电子模块尤其可以被构造为根据上面提到的定义的光电子板上芯片模块。
[0016]光电子模块包括载体，该载体被平面地构造。载体一般而言在本发明的范围内可理解为如下元件，该元件被设立用于容纳一个或多个电子部件、尤其是一个或多个光电子部件。尤其是，该载体可以根据上面关于现有技术所描述的类型来构造并且可以包括一个或多个电路载体，尤其是根据所提到的类型的电路载体。平面构型可理解为如下构型，在该构型中设置有至少一个能施加有光电子部件、尤其是未罩外壳的芯片的表面，例如平的或略微弯曲的表面，一个或多个光电子部件、尤其是一个或多个没有外壳的光电子芯片可以被施加到该表面上。例如，平面地构造的载体可以完全或部分平地构造，例如构造为印刷电路板。
[0017]此外，光电子模块包括多个布置在载体上的光电子部件。这些光电子部件尤其可以以板上芯片技术被布置在载体上。光电子部件如上所述的可理解为如下器件，这些器件履行至少一种光电子功能，例如发光和/或光敏功能。尤其是，这些光电子部件可以选自由发光二极管和光电二极管构成的组。这些光电子部件尤其可以包括一个或多个未罩外壳的芯片。相应地，多个光电子部件尤其可以包括光电子部件的阵列、即一种布置，在该布置中多个光电子部件以一行或多行被施加到载体上。该阵列例如可以包括具有至少一行和/或至少一列或具有多个行和列的矩形矩阵。行和/或列在此可以理解为至少两个、优选地至少三个、四个或更多光电子部件的线性布置。多个光电子部件因此优选地可以具有发光二极管和/或光电二极管的矩形矩阵。然而，其他构型原则上也是可能的，例如如下构型，在这些构型中多个光电子部件不规则地被布置在载体上和/或以非矩形矩阵被布置在载体上。
[0018]此外，光电子模块具有至少一个被施加到载体上的光学系统。该光学系统可以包括一个或多个光学元件。尤其是在此可以涉及具有多个微光学元件的微光学系统。光学元件一般而言可以具有从次毫米范围直到分米范围的横向伸展。可以具有多个光学元件直至大量这种光学元件的整个光学系统可以具有从次毫米范围直到一米或数米的范围的横向尺寸、即例如在载体的平面中的直径或等效直径。该光学系统具有至少一个与光电子部件相邻的初级光学系统和至少一个次级光学系统。[0019]光学系统在此一般而言在本发明的范围内可理解为如下元件，该元件具有对光束会聚的和/或准直的和/或散射的作用。该光学系统的所述至少一个元件也被称作光学元件。例如，光学系统可以包括至少一个透镜，例如至少一个微透镜。如上所述，该透镜一般而言可以具有例如从次毫米范围直到分米范围的横向伸展。所述至少一个透镜例如可以具有至少一个会聚透镜和/或至少一个散射透镜和/或至少一个反射器，例如具有会聚和/或散射作用的镜子。
[0020]初级光学系统相应地可理解为如下光学系统，该光学系统在光径(Lichtweg)上与至少一个光电子部件直接邻接，使得从光电子部件出射的光直接入射到初级光学系统中，或使得入射到光学部件中的光直接在入射到光电子部件之前通过初级光学系统。该初级光学系统可以包括一个或多个初级光学元件。例如，该初级光学系统可以具有一个或多个透镜，尤其是微透镜，这些透镜直接位于至少一个光电子部件上或光电子部件完全或部分地被嵌入这些透镜中。替代地或附加地，该初级光学系统可以具有一个或多个反射器，从光电子部件出射的光在所述反射器上被反射并且在此被聚束或散射，或入射到光电子部件中的光在所述反射器上被聚束或散射。术语“初级光学系统”因此表征至少一个射束成形元件，其在光径上与光电子部件相邻，而在初级光学系统与光电子部件之间没有布置其他光学部件，其中术语“初级光学系统”与是否存在其他光学系统、尤其是次级光学系统无关地被使用。
[0021]次级光学系统相应地可理解为如下光学系统,该光学系统被布置在光电子板上芯片模块中，使得在次级光学系统与至少一个光电子部件之间的光径上光必须通过至少一个另外的光学系统，即至少一个另外的光学元件。
[0022]这样，例如从光电子部件出射的光在该光通过次级光学系统之前可以首先通过初级光学系统。替代地，入射到光电子部件中的光在该光最后入射到光电子部件中之前可以首先通过次级光学系统，接着通过初级光学系统。该次级光学系统可以包括一个或多个次级光学元件，例如一个或多个反射器和/或一个或者多个透镜。
[0023]至少一个初级光学系统例如可以具有至少一个透镜，尤其是多个透镜，尤其是微透镜。例如，光电子板上芯片模块可以具有多个光电子部件，这些光电子部件以矩阵和/或阵列被布置，例如发光二极管阵列和/或光电二极管阵列。所述多个光电子部件可以例如被分配初级光学系统的多个元件，使得每个光电子部件或一组光电子部件被分配初级光学系统的恰好一个部件和/或初级光学系统的一个限定组的部件。这样，例如恰好一个透镜可以位于每个光电子部件上，或针对一组光电子部件的一共同的透镜可以位于该组上，或一个光电子部件可以被分配一组透镜。以下还要更详细地阐明数个例子。
[0024]至少一个次级光学系统例如可以具有至少一个反射器和/或至少一个透镜。例如又通过光电子部件的阵列的每个元件或者元件组分别被分配次级光学系统的一个或多个元件，例如又可以将次级光学系统的元件分配给光电子部件。例如，该次级光学系统可以包括至少一个透镜和/或至少一个反射器，例如多个凹面镜，其例如可以以矩阵和/或阵列被布置。每个凹面镜例如可以被分配一个光电子部件和/或一组光电子部件，例如其方式是:光电子部件完全或部分地被布置在该凹面镜之内。以下还要更详细地阐明数个例子。
[0025]在一种优选的实施方式中，初级光学系统选自由以下系统构成的组:透镜系统，尤其是微透镜系统并且特别优选地透镜阵列；反射器系统，尤其是微反射器系统并且特别优选地具有多个有反射表面的凹部的反射器系统，其中光电子部件中的一个或多个分别被引入到所述凹部中。一般而言，在本发明的范围内，表述“微”被用于如下元件，这些元件具有一个或多个光学有效的区域，例如衍射、散射、准直、会聚或漫射光的区域，这些区域的横向伸展处于次毫米范围内。然而，这些元件的总横向伸展可以处于次毫米范围直到米范围。
[0026]次级光学系统尤其可以包括一个或多个次级光学元件，这些次级光学元件可以选自由反射器和透镜构成的组。如上所述，若设置有多个次级光学元件，则所述次级光学元件尤其可以以阵列被布置。在本发明的范围内，术语“阵列”和术语“矩阵”在此很大程度上被同义地使用。至少一个次级光学元件可以被分配给一个光电子部件或一组光电子部件。
[0027]在本发明的范围内，光学元件向光电子部件的分配或相反的分配在此一般而言被理解为如下空间布置，该空间布置使得从光电子部件出射的光通过所分配的光学元件或入射到光电子部件中的光在入射之前通过光学元件。该分配尤其在空间上可以被构造为使得光学元件被布置在所分配的光电子部件之上或之下。
[0028]在一种可能的构型中，次级光学系统可以包括次级光学元件，该次级光学元件被分配给多个光电子部件，尤其是多个光电子部件和所分配的初级光学部件。这样，例如次级光学系统的反射器和/或透镜可以被分配给多个光电子部件。光电子模块可以包括多个这种次级光学元件，这些次级光学元件分别被分配多个光电子部件。这些次级光学元件例如可以以阵列被布置。
[0029]所述至少一个次级光学元件尤其可以包括具有凹部的反射器，该凹部具有反射表面，其中被分配给次级光学元件的至少一个光电子部件完全或部分地被引入该凹部中。除了所述光电子部件之外，至少一个被分配被所述光电子部件的初级光学元件可以完全或部分地被引入该凹部中。例如，所述光电子部件可以分别包括一个或多个透镜作为初级光学元件，其中该组光电子部件和所分配的初级光学元件例如被引入次级光学元件的凹部中。多个这种次级光学元件可以被设置在光电子模块上，例如以多个这种凹部的阵列形式。
[0030]替代或附加于至少一个反射器，所述至少一个次级光学元件可以包括透镜。在此，当次级光学元件被分配一个光电子部件或多个光电子部件时，例如该透镜可以覆盖所分配的光电子部件。附加地，至少一个被分配给光电子部件的初级光学元件可以被该透镜覆盖。多个这种次级光学元件又可以被设置在光电子模块上，例如以多个这种透镜的阵列形式。
[0031]光电子模块尤其可以被构造为使得光电子部件以一维或二维阵列被布置。相应地，初级光学系统的光学元件和/或次级光学系统的光学元件也可以以一维或二维阵列被布置。该阵列例如可以在一个或二个维度上具有与光电子部件的阵列相同的间距。间距在此在一个维度上被理解为该阵列的相邻行的中点之间的距离，例如在相邻光电子部件的中点之间的距离。替代或附加于在一个或两个维度上相同的间距，初级光学系统和/或次级光学系统的光学元件的阵列的间距也可以在一个或两个维度上例如是光电子部件的阵列的间距的整数倍数或整数除数。其他构型也是可能的。
[0032]初级光学系统尤其可以具有多个初级光学元件，其中一个初级光学元件或一组初级光学元件分别被分配该阵列的一个光电子部件或一组光电子部件。尤其，每个光电子部件可以被分配一个初级光学元件。光电子部件和初级光学元件尤其可以分别具有光轴，其中所述光轴可以以一种选自由以下方式构成的组的方式被彼此对准:所述光轴重合；所述光轴彼此平行移动；所述光轴彼此相对倾斜。所述光轴的对准尤其可以在该阵列内变化，使得例如在一个阵列内设置有由光电子部件和所分配的初级光学元件构成的数个对，其中在至少一个第一对中存在光轴的第一对准，而在至少一个第二对中存在第二对准，该第二对准不同于第一对准。
[0033]如果初级光学元件以阵列被布置，则尤其初级光学元件的方向特性在该阵列内可以是恒定的或也可以变化。在本发明的范围内，方向特性在此一般而言可以被理解为所接收的和所发送的电磁波的角度依赖性，尤其是可见光谱范围和/或红外光谱范围和/或紫外光谱范围中的光的角度依赖性。这种角度依赖性例如可以与电磁波的电磁场有关。替代地或附加地，该角度依赖性例如也可以与强度和/或能量密度和/或其他表征电磁波的强度的物理量有关。该方向特性例如可以关于主方向上的强度进行说明，该主方向例如平行于光电子部件的光轴、例如垂直地居中地穿过光电子部件的敏感的和/或进行发射的有源面的轴。尤其，当光电子模块包括发光部件、例如发光二极管形式的一个或多个光电子部件时，方向特性可以包括辐射特性。该辐射特性例如可以借助相应的传感器来测量，该传感器以可变的角度并以预先给定的距离被布置在光学元件和/或光电子部件之前，其中在不同角度的情况下连续地或间断地测量发射的强度，例如测量强度。以此方式例如借助测量的相应极坐标图可以检测方向特性。这种测量方法对于照明【技术领域】的技术人员而言是已知的。原则上，在此，所使用的方法的精确构型对于本发明而言并不重要，因为仅仅比较微透镜的方向特性。
[0034]光学元件、例如透镜、尤其是微透镜的方向特性尤其可以被理解为与被分配给光学元件的光电子部件、例如发光二极管共同作用的光学元件的方向特性。尤其是，这些光学元件如上面所述可以分别被分配多个光电子部件中的一个或多个光电子部件，使得例如在每个光电子部件上布置有初级光学系统的恰好一个透镜。初级光学元件的方向特性相应地于是可以被理解为由光电子部件以及所分配的初级光学元件组成的组的方向特性。
[0035]初级光学元件的方向特性例如可以在张角方面不同，例如在辐射角方面不同。例如，辐射角可以被理解为如下角度，该角度由具有一半的最大光强度的侧向点所包围。然而，方向特性的其他特性也可以被用于比较方向特性。
[0036]尤其，初级光学元件的该阵列可以具有至少两个初级光学元件，其方向特性彼此不同。方向特性彼此不同的至少两个初级光学元件例如可以被布置在该阵列、例如初级光学系统的透镜阵列的内部，并且被布置在该阵列、尤其该透镜阵列的边缘处。这样，初级光学系统例如可以包括透镜阵列并且尤其可以包括透镜、例如微透镜的一维或二维矩阵形式的微透镜阵列。在此，例如被布置在透镜阵列的边缘处的透镜可以具有与布置在透镜阵列的内部的透镜不同的方向特性。例如，在线性矩阵的情况下，该边缘可以分别由最外部的透镜构成。在二维矩阵的情况下，该边缘可以包括透镜的线或框架，这些透镜被布置在透镜阵列的边缘处。所述边缘可以与布置在透镜阵列的内部、即边缘旁边的至少一个透镜在其方向特性方面不同。在此，透镜阵列的透镜可以被构造，使得设置有至少两组透镜，其中至少一个第一组的透镜具有第一方向特性，并且其中至少一个第二组的透镜具有至少一个第二方向特性，其中所述第一方向特性和所述第二方向特性不同。在此，透镜系统可以具有方向特性的逐级的改变，使得例如方向特性从该透镜系统的内部朝着透镜系统的边缘连续或间断地被改变。在此，可以设置两个或更多级的改变。
[0037]如果初级光学系统具有多个反射器、例如微反射器，则方向特性的类似构型是可能的。关于透镜的上述内容于是类似地适用于反射器，使得初级光学系统又例如可以具有至少两个反射器，所述反射器具有不同的方向特性。
[0038]光电子模块尤其可以被构造为使得光电子部件、尤其光电子部件的阵列与载体的边缘间隔不大于IOmm,尤其是不大于5mm并且特别优选地不大于3mm。相应内容也适用于光学系统的光学元件，例如适用于初级光学系统的光学元件和/或次级光学系统的至少一个光学元件。这些光学元件优选地也可以与载体的边缘间隔不大于10_、尤其是不大于5_并且特别优选地不大于3mm。该间隔例如能够实现例如一维或二维地将多个光电子模块彼此顺序排列成一个光电子设备，使得在光电子模块之间的过渡处在相邻模块的光电子部件之间不形成缝隙或仅形成小的缝隙。
[0039]在本发明的另一方面中，相应地提出一种光电子设备。该光电子设备包括多个根据本发明的光电子模块，这些光电子模块在一个或两个空间方向上彼此排列。例如，可以在一个平面中进行这种彼此排列，使得例如光电子模块的载体被布置在一个平面中，其中例如可以朝相同的辐射方向进行光的辐射。该光电子设备例如可以完全或部分地被构造为光源。其他构型也是可能的。除了彼此排列的光电子模块之外，该光电子设备此外可以包括一个或多个附加的部件、例如操控装置和/或外壳，其中该外壳例如完全或部分地包围光电子模块。
[0040]在本发明的另一方面中，提出一种用于制造根据本发明的光电子模块的方法。关于光电子模块的可能的构型，可以参考上面的描述或以下还要更详细地描述的实施例。在该方法中，尤其是在使用浇注方法的情况下，光学系统至少部分地被制造，使得该光学系统的至少一种可变形的原始材料与光电子部件接触、成型和硬化。以此方式，尤其是至少一个初级光学系统和/或至少一个次级光学系统可以完全或部分地借助至少一种可变形的原始材料来制造。例如，以此方式借助可变形的原始材料可以制造初级光学系统的透镜阵列和/或次级光学系统的一个或多个透镜、例如又一透镜阵列。在此情况下，例如可以使用一种或多种无压力的或施加压力的浇注方法，尤其是借助至少一个模具，所述模具使光学系统、例如初级光学系统和/或次级光学系统成型。原则上尤其是一种或多种塑料可以被用作可变形的原始材料，所述塑料例如是透明的并且所述塑料可以被硬化。作为例子可列举环氧树脂和/或硅树脂。然而，原则上也可使用其他材料。
[0041]在所提出的用于制造光电子模块的方法中，原则上可以使用已知的方法，以便制造该光电子模块或者其部分、例如光学系统或其部分。例如，可以使用上面所描述的由现有技术已知的方法，以便制造初级光学系统和/或次级光学系统。尤其，可以使用在DE 102010 044 470中和/或在DE 10 2010 044 471中所描述的方法，以便制造根据本发明的光电子模块或其部分，例如初级光学系统和/或次级光学系统。相应地在本发明的范围内全部参考该制造方法。
[0042]这样，尤其可以使用如下方法，在该方法中首先将载体预热到第一温度。接着，将至少一个坝形部施加到经预热的载体上，所述坝形部由热硬化的高活性的第一硅树脂构成，所述硅树脂在第一温度下硬化，其中所述坝形部完全或部分地围绕载体的要涂覆的面或部分面。接着，载体的被坝形部包围的面或部分面利用液态的第二硅树脂完全或部分地填充，并且第二硅树脂可以被硬化。借助第一硅树脂和/或第二硅树脂可以制造光学系统的一个、多个或所有部分、例如初级光学系统和/或次级光学系统的透镜系统的透镜。对于其他构型可以参考DE 10 2010 044 470。
[0043]替代地或附加地，光电子模块和/或其部分、例如光学系统和尤其是初级光学系统和/或次级光学系统可以完全或部分地根据在DE 10 2010 044 471中所描述的方法来制造。这样，尤其是可以将液态的硅树脂浇注到向上开放的模具中，该模具尤其是在至少一个模腔中具有对应于载体的外部尺寸或超过该外部尺寸的外部尺寸。此外，载体可以被引入模具中，其中光电子部件中的至少一个或者优选地所有光电子部件完全浸入硅树脂中并且载体的表面整面地接触硅树脂，或载体至少部分整面地浸入硅树脂中。此外，硅树脂可以被硬化并且与光电子部件和载体交联。此外，具有由已硬化的硅树脂构成的涂层的载体可以从模具中取出。该模具尤其可以被构造为使得光学系统或其部分、尤其是初级光学系统和/或次级光学系统借助该模具、例如该模具的至少一个模腔完全或部分地由硅树脂成型。
[0044]一般而言，为了制造根据本发明的光电子模块，尤其可以使用如下方法，在该方法中光学系统或其部分被制造，使得光学系统的至少一种可变形的原始材料、例如至少一种硅树脂与光电子部件并且优选地也与载体接触、成型和硬化。对于该方法的可能的扩展方案，可以参考上面的描述并且尤其可以参考上面提及的现有技术。
[0045]在本发明的另一种方面中，提出根据本发明的光电子模块针对曝光应用和/或辐照应用的应用。关于光电子模块的可能的构型，可以参考上面的描述以及可以参考以下对根据本发明的光电子模块的优选构型的描述。尤其，该应用可以涉及用于以紫外光和/或可见光和/或红外光进行辐照的应用。在曝光应用和/或辐照应用中，利用由光电子模块发射的电磁射束辐照至少一个工件，其中可以涉及原始材料和/或已经成型的工件。这些电磁射束例如可以包括紫外和/或可见和/或红外光谱范围中的光。优选地，该辐照可以为了干燥和/或硬化的目的和/或为了工件或其部分的光化学改性的目的而进行。
[0046]所提出的方法、光电子板上芯片模块和光电子设备可以以很多方式有利地被使用。尤其，作为根据本发明的构型的优点，应提及的是在相应的使用目的的不同要求方面存在高灵活性。
[0047]例如，可以以此方式按板上芯片技术实现具有高照度的辐照设备。由于LED之间的典型地必要的小的距离(所谓的间距)，所以由现有技术仅已知少数方法，利用这些方法完全能够通过浇注材料在LED阵列的各个LED之上实现射束成形微透镜。同样，利用迄今为止的方法实际上不可能通过依赖于位置而匹配在光电子部件之前、例如在LED辐射器之前并且可选地也在边缘区域中的阵列布置中的各个光学元件、例如各个微透镜和/或微光学系统的方向特性、尤其是辐射特性来进行有针对性的影响。然而，根据本发明可以毫无问题地实现这种结构。尤其是，可以实现用于LED阵列的微透镜初级光学系统和/或微透镜次级光学系统，其中次级光学系统可以最佳地与初级光学系统相协调。通过初级光学系统基本方法(Ansatz)和一个或多个次级光学系统的结合开创了用于在相对于LED辐射器的光出射窗的大于IOmm的明显的工作距离中提高照度的新方案。
[0048]借助所提出的方法，在一个、多个或所有光电子部件、尤其是LED阵列配置的LED上尤其可以单独地成型各个透镜、尤其是微透镜。以此方式例如可以有针对性地影响整个LED阵列的辐射特性，例如为了均匀化和/或射束聚束的目的。
[0049]如上所述，所提出的方法尤其可以被用于制造光电子板上芯片模块和系统，其具有至少一个初级光学系统和至少一个次级光学系统。在此，初级光学系统和/或次级光学系统可以完全或部分地根据本发明来制造，其方式是:初级光学系统和/或次级光学系统以硅树脂或以涂层来构造。
[0050]具有初级光学系统和次级光学系统的系统在现有技术中从方案上基本上由其他领域已知并且现在可以根据本发明来实现和制造。这样，基本上已知将次级光学系统例如用于已经封装的LED (例如SMD外壳中的LED)。此外，LED被插入(组装)到反射器外壳中并且外壳用浇注材料来封闭，浇注材料具有用于射束成形的光学性质，譬如将浇注材料成型为透镜。这种外壳部分地已在市场上可获得。
[0051]然而，在大多数的罩外壳的LED产品中，外壳的光学功能仅包括射束成形光学系统变型，要么为通过凹部来实现的反射器，LED被插入到该凹部中，要么为透镜，其中LED于是通常被放置到平衬底上。针对这些部件，于是在需要时将另一次级光学系统(透镜或反射器或两者的组合)放置在罩外壳的LED上。对于LED阵列，例如在上面所提及的US7，638，808中描述了微反射器的使用。在此，使用衬底，其具有腔体，LED被插入到腔体中。各个腔体的侧壁用作反射器，该反射器可以匹配地构成。同样描述了附加的射束成形的浇注部的使用，利用该浇注部封闭腔体。因此对于阵列布置中的各个LED，涉及微初级透镜和微初级反射器的组合。利用传统的方法只能比较费事地实现的这种已知的方案也可以利用根据本发明所提出的方法简单且可靠地实现。
[0052]此外，根据本发明可以实现具有初级光学系统和次级光学系统的方案，其中使用一个或多个次级光学系统，这些次级光学系统利用分别被分配的微初级光学系统将例如多个发光二极管的光进一步聚束。这些光学系统例如可以被放置到LED阵列、LED阵列的段、光电二极管阵列或光电二极管的段上，使得例如次级光学系统包含具有微光学系统的LED阵列的多个LED。
[0053]本发明尤其可使用在辐照技术和曝光技术的领域中，例如可使用在工业过程中。在工业过程中，存在多个LED曝光和辐照应用，尤其是在紫外和红外光谱范围中。在此可列举众多例子，譬如干燥墨水、在例如粘合材料、墨水、颜料、漆和浇注材料的UV硬化领域中应用辐照，以及使用在曝光领域中。
[0054]尤其，借助本发明可以良好地实现典型地适用于辐照应用的要求。基本要求在此通常是，在所使用的波长范围中可以实现高的或与相应应用匹配的照度，其中典型地在可调节的典型地几毫米直到一米或数米的距离中可以实现从几十KW/cm2直到数十或几百W/cm2的照度。同时，典型地应能够实现对于相应的工艺所需的确定的光分布。该光分布在此例如可以是在确定的工艺窗中的均匀场分布或者可以是窄的线。这样，例如在印刷工业中的当前应用包括喷墨印刷、单张纸印刷、丝网印刷、凹版印刷和柔版印刷领域。对于单张纸印刷方法，对于360-420nm的范围内的紫外LED光在20_200mm的距离中通常需要2-20W/cm2的高照度。
[0055]对相应工艺所需的照度的最低要求通常也依赖于材料。对于UV硬化应用(UV-Curing)，例如通常使用光敏引发剂，这些光敏引发剂大部分在超过照度的阈值时才能够实现足够快的反应以将单体联结(聚合作用)，使得达到良好的硬化结果。在此情况下，例如在表面硬化时抑制也通过聚合反应的氧阻止。
[0056]有效地实现高功率LED辐射器的基础是来自最小所需的辐射面的尽可能高的有效的光输出，其中所述高功率LED辐射器可以具有多个LED芯片并且可以具有几W直到数十kW的光功率并且此外通常必须满足对相应的照明分布的特别要求。有效的且紧凑的辐射器具有几cm2直到几百cm2的发射面。为此，典型地需要高封装密度，该封装密度例如在面积为Imm2的LED芯片的情况下可以直到每平方厘米80件，然而尤其典型地为每平方厘米40件以下并且通常直到每平方厘米25件。为了达到这种高封装密度并且能够将由于1-50%范围内的UV-LED的典型效率而出现的高热负荷保持尽可能低，可以良好地使用根据本发明的光电子板上芯片模块和根据本发明的具有多个光电子板上芯片模块的光电子设备。例如，目前开发了板上芯片模块，其具有面积为1.3X1.3mm2的芯片形式的光电子部件。将来的开发可以期待具有直到数个_2的芯片面积的芯片的模块。
[0057]由发光二极管发射的光通常由于LED典型的辐射特性而是发散的。现代LED典型地是表面发射器，其辐射到半空间中并且通常具有朗伯辐射器的辐射特性。由于发散的辐射特性，得出照度对工作距离、即例如在要辐照的对象与光电子板上芯片模块、尤其是LED辐射器之间的距离的大的依赖性。然而根据本发明，LED阵列配置中的LED所发射的光可以被有效地利用并且在大工作距离下也实现高照度。尤其，可以实现匹配的光学系统，该光学系统一方面能够使从来自光电子板上芯片模块、尤其是LED芯片的光的耦合输出最大化，而另一方面能够在确定的工作距离下生成高照度和限定的场分布。
[0058]对于非常大的工作距离、例如至少20mm的工作距离,尤其可以大大地准直所发射的光。然而，没有其他光学系统的初级光学系统的使用通常受限，因为在微透镜光学系统的情况下LED不能被视为点光源。这尤其是由于具有典型地为1-1Omm的直径的透镜的大小和典型地具有Imm的边长的LED的大小类似而造成。因此，光通常不能完全被准直，并且随着逐渐准直，此外由于透镜中的反射损耗而降低透镜的效率。对于优化的解决方案，因此例如除了至少一个优化初级光学系统之外，在对照度和工作距离有非常高的要求的情况下根据本发明实现至少一个附加的次级光学系统，以便实现光的高准直或者甚至聚焦并且使系统效率最大化。
[0059]尤其，可以实现至少一个次级光学系统，其以具有至少一个反射器的反射器光学系统的形式或以由至少一个反射器光学系统和至少一个透镜光学系统构成的组合形式来构造。在该组合中，不能直接通过初级光学系统被定向到辐照场中的光例如可以被反射器“会聚”并且偏转到辐照场中。此外，在根据本发明的实现方案中，初级光学系统可以针对次级光学系统被优化，反之亦然，使得可以进行初级光学系统和次级光学系统的互相匹配。
[0060]根据本发明，尤其为了影响由LED所发射的光的方向特性、尤其辐射特性，可以使用至少一个光学系统。与此相应地，如上所述，根据本发明的光电子板上芯片模块和/或根据本发明的系统可以具有至少一个光学系统，其中在初级光学系统与次级光学系统之间进行区分。例如，初级光学系统可以包括由透明的浇注材料构成的透镜阵列，其例如借助根据本发明的方法可以直接被施加到装配有光电子部件、例如LED的载体上，使得初级光学系统例如可以牢固地与LED芯片连接。例如，作为用于制造初级光学系统和/或次级光学系统或这些光学系统的部分、例如UV-LED的原始材料，可以使用UV稳定的热硬化的硅树脂。替代地或附加地，也可设想使用其他材料，例如使用光硬化的丙烯酸酯、PMMA、聚碳酸酯或其他材料或所提及的和/或其他材料的组合。
[0061]根据本发明，众多光学功能的几何结构、例如透镜形状和/或散射形状能够被实现为初级光学系统和/或次级光学系统的光学元件。这些几何结构可以与用于产生应用分别所需的照度分布匹配。仅仅具有显著底切的形状利用浇注方法通常只能困难地实现，因为该方法通常为铸造方法。然而可良好地实现且可根据本发明使用的形状例如选自:球形透镜光学系统，尤其为圆柱形的和/或旋转对称的光学系统形式，不仅对称的而且非对称的形状；非球形光学系统，尤其为圆柱形的和/或旋转对称的光学系统形式，不仅对称的而且非对称的形状、自由形状光学系统，尤其为圆柱形的和/或旋转对称的光学系统形式，不仅对称的而且非对称的形状；菲涅尔光学系统，尤其为圆柱形的和/或旋转对称的光学系统形式，不仅对称的而且非对称的形状；多边形的和/或有小面的光学系统，尤其为圆柱形的和/或旋转对称的光学系统形式，不仅对称的而且非对称的形状；粗糙结构，例如用于光散射或用于统计分布的光衍射；具有结构化的表面的结构。所提及的形状和/或其他形状的组合也是可能的。
[0062]实现初级光学系统的可能性提供多种功能和优点。这样，尤其是可以将至少一个透镜直接定位在光电子部件之上，例如直接定位在LED之上。由此，与通常意义上的透镜相t匕，该透镜具有仅仅一个出射侧并且没有入射侧，因为从发光二极管出射的光直接可以入射到透镜的材料中。这导致来自LED或者系统的光的耦合输出效率的提高，因为光必须较少地通过界面，但与在平面浇注部的情况下的全反射相比，在LED与浇注部之间的折射率匹配导致在LED之内的内部全反射的减少。
[0063]通过透镜的几何结构，此外可以有针对性地使在浇注部与空气之间的界面处的反射损耗最小化。这例如与平面浇注部相比引起进一步的效率提高。对于硅树脂，与平面浇注部相比，通常可以将耦合输出效率提高大约2倍。
[0064]对于每个单个光电子部件，例如对于每个单个LED，与目标预给定匹配的射束成形可以通过使用相应的初级光学系统和/或次级光学系统来生成，使得对光学系统的几何结构、例如透镜几何结构的优化不仅在考虑到将光直接转向到目标辐照面中的情况下而且鉴于耦合输出效率以及对次级光学系统的性质的匹配来实施。
[0065]此外，透镜面在空间上来看可以非常近地、例如以小于Imm的距离布置在光电子部件、例如LED处。由此例如可以充分利用大空间角范围、尤其是直到大于70°的空间角范围的光，这能够引起效率提高并且能够实现高功率密度。
[0066]此外，浇注部或涂层、尤其是硅树脂浇注部保护光电子部件、尤其是LED以防外部影响、如污物、湿气和机械影响。
[0067]此外，浇注材料通常具有比空气更高的折射率。这样，浇注材料的折射率典型地为η > 1，例如η=1.3-1.6。由此，通常在光电子部件、尤其是LED芯片的半导体材料与浇注材料之间存在折射率匹配，其中半导体材料的折射率典型地为η=3-4。由此，改善来自光电子板上芯片模块的光耦合输出并且对总效率有正面影响。
[0068]替选于或附加于初级光学系统中的一个或多个透镜的使用，初级光学系统此外可以具有一个或多个反射器。这样，初级光学系统例如可以具有微反射器阵列，在该微反射器阵列中例如每个光电子部件、例如每个LED可以被布置在小的腔体中，该腔体的反射壁形成微反射器。包括例如至少一个微透镜和至少一个微反射器的组合的阵列初级光学系统同样是可能的。
[0069]类似地，至少一个初级光学系统例如也可以以一个或多个折射元件形式、例如以一个或多个透镜元件形式和/或以一个或多个反射元件形式实现。
[0070]根据应用工艺，对所辐射的光的要求也可以变化。例如如果在连续过程中使用由衬底或载体构成的布置，则横向于运行方向通常重要的是实现均匀的且加强的照度，而在运行方向上通常基本上要弓I入的剂量率的最小化是重要的。例如在线辐射器的情况下这具体意味着，可以有利地将LED在一个空间方向上非常近地、例如以0.05-5mm的距离互相定位，而在与该空间方向正交的空间方向上可能更合理的是增大LED之间的距离，例如增大到大于1mm，以便以此方式例如获得用于有效的准直的初级光学系统和/或次级光学系统的空间。而将有利的是光电子部件的均匀分布、例如均匀的LED分布，通常用于实现面辐射器，其应均匀地照射一个面。
[0071]一般，根据本发明尤其可以实现用于初级光学系统和/或次级光学系统的相同的几何结构或不同的几何结构或依赖于位置而不同的几何结构。例如，可以实现在一个阵列内在一个或两个空间方向上在光电子部件、例如LED、和/或微透镜之间的距离。因此，光电子部件的分布和/或初级光学系统和/或次级光学系统的元件的分布、例如微透镜分布可以在有效器件、例如有效的LED辐射器的开发中予以考虑和利用。
[0072]此外，初级光学系统和/或次级光学系统的结构大小、例如初级光学系统和/或次级光学系统的透镜的结构大小也可以变化地匹配，例如与相应的应用匹配。在此，可以单独地或以任意组合实现不同的可能性。这样，光电子部件、例如LED、和初级光学系统和/或次级光学系统的部件、例如透镜可以具有类似的结构大小。这例如可以意味着，每个光电子部件、例如每个LED具有初级光学系统和/或次级光学系统的相关的元件、例如相关的透镜。初级光学系统或次级光学系统的元件的最大结构大小、例如相应透镜的最大结构大小在此通常通过光电子部件、例如LED的间距来限制。
[0073]此外，替代地或附加地，也可以实现如下实施方式，在这些实施方式中单个、多个或所有光电子部件的结构大小小于光学系统、例如初级光学系统的结构大小。例如，可以实现如下实施方式，在这些实施方式中LED的结构大小小于相关的透镜的结构大小。这于是例如可以意味着，初级光学系统和/或次级光学系统的透镜和/或其他部件在多个光电子部件上、例如在多个LED上延伸。
[0074]此外，替代地或附加地，也可以实现如下实施方式，在这些实施方式中单个、多个或所有光电子部件的结构大小大于光学系统、例如初级光学系统和/或次级光学系统的结构大小。例如，可以实现如下实施方式，在这些实施方式中LED的结构大小大于透镜的结构大小。这于是例如可以意味着，初级光学系统和/或次级光学系统的多个元件、例如多个透镜或透镜阵列位于一个光电子部件之前、例如一个LED之前。
[0075]此外,在阵列内，光电子部件和/或光学系统的结构大小在一个或两个空间方向上的比例可以变化。这样，在两个空间方向上的比例可以相同或不同或也可以在过程中改变。
[0076]如上所述，光学系统可以具有散射的、准直的或聚焦的功能。这样，例如可以设置初级光学系统的透镜功能，其被设计为散射、准直或聚焦。如果仅使用初级光学系统，则通常有利的是将该初级光学系统设计为准直的或聚焦的。而在将反射器用作次级光学系统时，例如在整个系统的效率和功能性方面合适的是，将初级光学系统设计为散射的，以便能够最佳可能地充分利用反射器。[0077]在光电子部件、例如LED与初级光学系统之间的距离通常同样决定，光、例如由LED发射的光的哪个部分可以受初级光学系统、尤其是透镜影响并且对该光的作用如何。该距离可以一同决定该光是散射的还是准直的。在阵列内，光电子部件、例如LED与透镜之间的距离可以相同或变化。在预先给定的透镜大小的情况下，透镜的接受角(也称作数值孔径NA)可以依赖于到光电子部件、例如LED的距离。在该接受角之外所发射的光在透镜或相邻透镜的边缘处被散射和/或不受控地折射，使得该光可被归入损耗部分。出于该原因，光电子部件、例如LED与初级光学系统的表面之间的距离也可以是相关的。
[0078]此外，空间角的大小通常也是光学系统的效率的相关度量，在该空间角中初级光学系统和/或次级光学系统能对所发射的或入射的光、例如由LED发射到半空间中的光的光路施加影响。为了改善该效率，因此在大多数情况下要使光学系统的可供使用的起光学作用的基面最大化。根据本发明可实现的措施可以在于，代替可容易成形的圆形基面和旋转对称的水平的截面，考虑矩形或多边形的基面和截面，其最大地充分利用在相邻光电子部件之间、例如在相邻的LED之间的可供使用的面积。在两个空间方向上具有相同间距的阵列的情况下，这例如对应于方形基本形状。在最大地充分利用例如方形基面的情况下，可以使光学有效面最大化，这可以反映在效率的提高或甚至最大化。
[0079]初级光学系统的表面可以光滑地、粗化地或以其他方式被结构化，其中在最后的情况下例如表面也可以配备有菲涅尔光学系统。在表面光滑的情况下，例如通常不影响实际的透镜作用。在有针对性地成形、例如准直的情况下，在很多情况下可以利用该表面实现最大的效率。利用粗化的和/或微结构化的结构，除了实际的透镜作用通常添加附加的散射效应。
[0080]如果在光学系统、例如初级光学系统中使用透镜，则这些透镜可以以不同方式相对于所分配的光电子部件被对准。这样，例如初级光学系统的透镜的透镜中点可以中心地或非中心地相对于所分配的光电子部件、例如相对于LED被对准。例如在微米范围到毫米范围内或更大的偏心在此有针对性地对于所有透镜可以是相同的或也可以滑动地移动。通过这种移动，可以使通过初级光学系统成形的光锥例如倾斜。由此，例如可以实现所谓的斜视效应，用于提高在LED阵列之前在中心的照度，其方式例如是位于边缘处的LED的光锥通过这种相对移动被定向到中心。但在LED阵列之内的统计分布的相对的移动也可以被用于使光均匀化。
[0081]如上所述，光学系统具有至少一个初级光学系统和至少一个次级光学系统。次级光学系统例如可以包括至少一个反射器和/或至少一个透镜，其中所提及的元件可以单独地或也以阵列被布置。这样，次级光学系统例如可以包括反射器阵列和/或透镜阵列。恰巧在大距离时，通常在仅使用初级光学系统的情况下只有比较小的空间角范围的光对照明有贡献。通过次级光学系统，也可以利用增大的空间角范围的光，由此可以提高整个系统的效率。由此，可以实现两种效应或者由两种效应构成的混合效应。这样，通过次级光学系统可以明显改善光的聚焦。这具有如下优点，即在光电子部件的数目保持不变的情况下、例如在LED数目保持不变的情况下可以提高最大照度。如果最大照度要保持在相同水平，则光电子部件的数目、例如LED数目可以被减小，因为现有的光可以通过次级光学系统更为有效地被利用。
[0082]初级光学系统例如也可以与作为次级光学系统的至少一个反射器和/或至少一个另外的透镜阵列组合。由此通常可能的是，进一步变换通过初级光学系统产生的场分布。这样由此例如可能的是，实现改善的聚焦，以便提高最大照度。
[0083]次级光学系统可以根据应用工艺也被设计为使得其在一个空间方向上或在两个空间方向上起作用。具体而言，这可以在线辐射器的情况下对于连续过程意味着，次级光学系统可以与运行方向正交地被布置并且可以用于在运行方向上提高剂量率和最大照度。例如，初级光学系统在面辐射器的情况下也可以被设计为光栅，或在线辐射器的情况下可以成型为彼此平行走向的线(反射器)轮廓。这可以意味着，次级光学系统的结构大小同样能可变地被匹配。在此可以实现多种可能性:
a.初级光学系统和次级光学系统具有类似的结构大小。
[0084]b.初级光学系统的结构大小小于次级光学系统的结构大小。
[0085]c.初级光学系统的结构大小大于次级光学系统的结构大小。
[0086]在辐射器之内，在两个空间方向上的结构大小的比例可以相同或不同或也可以在过程中改变。
[0087]为了能够服务于不同的工艺领域，可以分别设计大小上匹配的载体，尤其是衬底。但为了将成本和花费保持为低，通常有意义的是，将例如具有Icm2或更大范围内的面积的相同的衬底彼此排列。因此，根据本发明的系统、例如LED系统和光学方案的模块化结构可以被实现。关于该实现也又存在多种变型方案。这样，例如可以将两个或更多根据本发明的光电子板上芯片模块在一个空间方向上或者在两个空间方向上进行顺序排列。烧注可以针对一个、两个或更多光电子板上芯片模块同时实现。浇注例如可以在不侧向地伸出载体、例如衬底的情况下被施加，使得可以将载体无缝隙地彼此排列。
[0088]此外,例如也可以将一个或多个光电子板上芯片模块和/或其载体和/或者一个或多个根据本发明的设备布置在一个或多个冷却体上，或光电子板上芯片模块和/或根据本发明的设备可以包括一个或多个冷却体。这样，例如具有LED的一个或多个板上芯片衬底可以处于一个冷却体/载体上。在浇注过程中，例如至少一个冷却体可以配备有浇注部，使得例如所有位于其上的载体都可以同时被浇注。同时一起浇注多个冷却体同样是可设想的，其中所述冷却体可以用作模块基底。
[0089]次级光学系统的模块化在此一般也对应于光电子部件的模块化、例如LED阵列的模块化，使得例如光电子部件的阵列、例如LED阵列包含次级光学系统模块。
[0090]如果设置有一个或多个次级光学系统模块，则这些次级光学系统模块可以大于或也可以小于光电子部件的阵列、例如LED阵列，使得例如次级光学系统模块可以被定位在光电子部件的两个、三个或更多并排布置的阵列、例如LED阵列之上。在相反的情况下，例如每个光电子部件的阵列、例如每个LED阵列可以需要例如两个、三个或更多次级光学系统模块。
[0091]例如在根据本发明的系统中的光电子板上芯片模块和/或其载体的可选的彼此排列和/或次级光学系统的彼此排列可以关于光电子部件的距离保持间距、即可直接顺序排列，或者不保持间距、即以中间距离顺序排列。
[0092]在光电子板上芯片模块或系统之内，例如在LED辐射器之内，可以使用不同地成型的次级光学系统。这样，例如在光电子板上芯片模块的边缘处、尤其是在LED辐射器的边缘处可以使用反射器，这些反射器将光例如倾斜地反射到辐射器之前的中心，例如类似于上面所描述的“斜视”初级光学系统。在此，中央反射器同样可以将光反射到辐射器之前的中心。
[0093]此外，依赖于位置可以使用不同的次级光学系统，例如至少一个反射器、至少一个透镜或由至少一个反射器和至少一个透镜构成的至少一种组合。替代地，次级光学系统也可以依赖于位置完全取消。
[0094]总之，可以根据本发明实现光电子板上芯片模块，其优选地具有至少一个初级光学系统，其仅具有一个出射侧。在入射侧上的反射损耗可以以此方式避免。此外，可以进行造型，例如使用透镜的光学形状，其可以减小反射损耗。对于每个单个光电子部件、例如对于每个单个LED可以生成与目标预给定匹配的射束成形。通过光学系统空间上靠近光电子部件、例如透镜靠近LED的可能性，可以利用大空间角范围的光。
[0095]此外，光电子部件、例如LED可以获得保护性的、透明的、UV稳定的和温度稳定的浇注部。以此方式，尤其也可以改善长期稳定性，并且由于提高对湿气和其他环境影响的密封性而可以开辟新使用领域。
[0096]通过在一个或两个空间方向上在光电子部件之间、例如在LED之间的可变化地调节的距离的可能性，可供使用的光功率此外可以恰好与相应的要求匹配。例如，多个LED可以被布置在狭窄空间上，或可以布置比较少的LED，以便产生用于确定的光学系统的位置。
[0097]通过初级光学系统的元件、例如初级光学系统的透镜的不同的可能的结构大小，可以有效地利用现有的光功率。这样，初级光学系统的透镜功能例如可以根据需要被设计为散射、准直或聚焦。初级光学系统的表面可以根据需要例如光滑地、粗化地或以其他方式结构化地被构造。
[0098]通过初级光学系统的元件相对于所分配的光电子部件移动的可能性，例如通过初级光学系统的透镜相对于LED的移动，如上面所描述的那样，射束锥可以被倾斜(斜视)。
[0099]通过使用一个或多个可选的次级光学系统，可以明显提高光电子板上芯片模块的效率和/或该系统的效率。尤其，以此方式可以实现发散的光的“再循环”。由此，例如可以实现更高的照度和/或可以节约光电子部件、例如LED。
[0100]本发明的其他优点在于实现高模块化的可能性。这样，例如可以实现分别具有光电子部件的一个或多个一维或二维阵列的光电子板上芯片模块，其中这些阵列可以相同地被构造。多个这种尤其具有光电子部件的相同阵列的光电子板上芯片模块可以在一个或两个空间方向上彼此顺序排列。光电子模块的阵列、例如LED阵列的一致性对于简单和成本有效的制造流程而言会是有利的。总之，以此方式可以实现在匹配不同工艺几何结构方面的优点。
[0101]各个根据本发明可实现的优点或这些优点的组合可以引起光电子板上芯片模块和/或系统、例如辐射器的直接的效率提高。由此可以例如在同时均匀的照度分布的情况下也还以大的距离实现非常高的照度。所列出的优点可以成对地或者以任意组任意地相互组合。要实现的可能性的范围由此是高的，由此可以满足多种需求。
【专利附图】
【附图说明】
[0102]以下在不限制一般发明构思的情况下借助实施例参照示意性附图描述来本发明，其中关于所有在文中未更详细阐明的根据本发明的细节，明确地参考附图。其中: 图1A和图2B示出根据本发明的光电子模块的实施例，其中示出了初级光学系统而未示出次级光学系统；
图2A和2B示出具有初级光学系统的光电子模块的实施例的修改方案，又未示出次级光学系统，其中初级光学元件分别被分配多个光电子部件；
图3示出对于每个光电子部件具有多个初级光学元件的光电子模块的实施例的另一修改方案，又未示出次级光学元件；
图4A和4B示出初级光学元件相对于所分配的光电子部件的不同对准；
图5示出具有透镜状的初级光学元件和作为次级光学元件的反射器的光电子模块的一种可能的实施例；
图6示出具有透镜状的初级光学元件和透镜状的次级光学元件的光电子模块的一种实施例；
图7示出根据图5的布置的示意性光路的一种实施例；
图8示出具有透镜状的初级光学元件和多个形式为反射器和透镜元件的次级光学元件的光电子模块的一种实施例；以及
图9至11示出在根据本发明的光电子模块中的光学元件的表面结构的不同构型。
[0103]在所附的图中，相同或类似的元件或相应部分分别配备有相同的附图标记，使得放弃相应的重复的介绍。
【具体实施方式】
[0104]尤其并且在不限制其他可能的构型的情况下作为光电子模块并且尤其是板上芯片模块的例子借助板上芯片LED模块、即借助发光体来阐明本发明。在本发明的范围内，代替LED模块，也可以使用太阳能电池中的光电二极管或其他部件作为光电子部件。
[0105]在图1中以从侧面看的示意性剖面图示出了光电子模块的第一实施例。此外，所示的光电子模块110中的多个可以侧向地彼此排列，这在图1A中未示出，使得形成光电子设备112。
[0106]光电子模块110具有载体114，该载体平面地、例如平地被构造。例如，该载体114可以包括印刷电路板。优选地以板上芯片技术将光电子部件116、例如发光二极管和/或光电二极管施加到载体上。这些光电子部件优选地以阵列118、例如以一维或二维布置被布置。
[0107]此外，根据图1A中所示的实施例，光电子模块110具有光学系统120，其具有多个光学元件122。光学系统120包括初级光学系统124，其具有多个初级光学元件126，所述初级光学元件在所示的实施例中被构造为透镜128、例如微透镜。此外，光学系统120包括至少一个次级光学系统，其在图1A中未示出。对于该次级光学系统的构型可以示范性地参考图5至8中的实施例。
[0108]初级光学元件126例如以浇注方法作为浇注部被施加到载体114上。对于该方法的可能的扩展方法可以参考上面的描述。优选地，初级光学元件126以阵列130的形式来构造。
[0109]图1A在此示出一个实施例，在该实施例中每个光电子部件116被分配一个初级光学元件126。光电子部件116和初级光学系统124在此具有类似的结构大小，并且阵列118、130优选地具有相同的间距，即在元件的中点之间的相同的距离。
[0110]图1B示出根据图1A的实施例的修改方案。又示出了光电子模块110，其可以是光电子设备112的组成部分。光电子模块110包括多个光电子部件116，这些光电子部件例如又可以以阵列118被布置。此外，光电子模块110又包括具有初级光学系统124和多个初级光学兀件126的光学系统120。与根据图1A的实施例不同,在初级光学兀件126中每个光电子部件116然而不仅仅被分配一个透镜128，而是初级光学元件126包括多个反射器132，其中在所示的实施例中反射器132以具有反射侧壁的凹部的形式来构造。这些凹部例如可以被构造在载体114中和/或在至少一个施加在载体114上的涂层中。示范性地，在图1B中，每个光电子部件116又被分配一个反射器132。也如透镜128那样，反射器132也可以因此以阵列130的形式被布置。初级光学系统124的结构大小又可以如在图1A中那样与光电子部件116的大小类似。
[0111]在根据图1A的实施例中进行分配，在该分配中初级光学元件186的结构大小并且因此阵列130的间距至少近似地对应于光电子部件116的结构大小以及阵列118的间距，而在图2A和2B中示出了如下实施例，在这些实施例中光电子部件116的结构大小小于初级光学系统124的初级光学元件126的相应结构大小。此外，图2A和2B中的实施例的图示对应于图1A和IB中的图示。在此，在图2A中示出了一个实施例，在该实施例中光电子部件116的阵列118具有保持不变的间距，其中每三个光电子部件118在图2A中所示的绘图平面中被分配一个形式为透镜128的初级光学元件126。初级光学元件126的阵列130的间距因此为光电子部件116的阵列118的间距的三分之一。图2A中的实施例因此也可以被称作间距保持的实施例。而在图2B中示出了该实施例的修改方案，在该实施例中在光电子模块110的中心在光电子部件116之间出现较大的间隔，使得在此可谈及间距变化的实施方式。
[0112]在图3中示出了根据图1A的实施例的另一种修改方案。在该实施例中，每个光电子部件116被分配多个透镜128形式的初级光学元件126。相应地，光电子部件116、例如发光二极管的结构大小大于初级光学元件126的阵列130的透镜128的结构大小。
[0113]在图4A和4B中示出了光电子模块110或光电子设备112的其他实施例的部分。图4A和图4B中的实施例在此示出光电子部件116相对于所分配的初级光学元件126的对准的不同可能性。
[0114]这样，每个光电子部件116例如可以被分配一个光轴134，并且每个初级光学元件126可以被分配一个光轴136。在图4A中在此不出了一个实施例，在该实施例中光轴134、136重合。而在图4B中示出了一个实施例，在该实施例中光轴134和136彼此偏移。在此，如在图4B中所示，可以出现平行偏移。替代地或附加地，光轴134、136然而也可以彼此倾斜地构造。光轴134、136彼此的相对对准也可以沿着阵列118或130变化地构造。通过不同地构造光轴134、136的对准，初级光学系统124的方向特性也可以依赖于在阵列130上的位置。
[0115]在图5中示出了根据本发明的光电子模块110的第一种可能的实施例。该光电子模块110在所示的实施例中首先包括与根据图1A的结构类似的结构，具有多个光电子部件116和初级光学系统124。多个这种光电子模块110又可以彼此排列成一个光电子设备120。对于该结构的描述，首先很大程度上可参考根据图1A的实施例的描述。初级光学系统124又具有多个形式为透镜128的阵列130的初级光学元件126。替代地或附加地，也可以设置反射器132形式的初级光学元件126，例如类似于根据图1B的实施例。除了初级光学系统124之外，然而光学系统120在所示的实施例中还具有次级光学系统138。该次级光学系统138在所示的实施例中包括反射器132形式的次级光学元件140。
[0116]作为次级光学系统的构型的替代地或附加地可实现的可能性，图6示出光电子模块110或光电子设备112的部分的一个实施例，其首先在初级光学系统124方面可以类似于图5中的实施例或图1A中的实施例被构造。次级光学系统138又设置有次级光学元件140，其中然而，与根据图5的构型不同，次级光学元件140在所示的实施例中被构造为平凸透镜128。在图6中将透镜128形式的该次级光学元件140勾画为弯曲线，参考线在该弯曲线上结束。该线表示界面，在该界面上可以发生光折射。次级光学元件140的透镜128的材料可以位于该线之上。例如至少一种中间材料可以位于次级光学元件140与具有初级光学元件126的初级光学系统124之间，所述至少一种中间材料例如选自:折射率不同于初级光学系统124和次级光学系统138的折射率的空气、液体、气体、固体、凝胶、或所提及的和/或其他的材料的组合。然而，另一构型也是可能的，在该构型中次级光学系统138例如直接放置在初级光学系统124上。次级光学系统38的至少一个透镜128也可以包括多个透镜128，其例如又可以以阵列被布置。
[0117]由光电子部件116、例如发光二极管发出的光如上面所限定地在该光随后通过次级光学元件140之前首先通过初级光学系统124的初级光学元件126。以此方式，例如次级光学系统138可以增大可用的空间角度范围。这示范性地借助图7中示意性勾画的光路来阐明。该实施例对应于根据图5的实施例，使得关于各个部件的描述可以参考图5的描述。在此在图7中示出了由光电子部件116所发射的光的射束。在此作为位于边缘处的光电子部件的例子所示的这些射束首先通过初级光学元件126，以便接着在次级光学系统138的反射器132的反射表面上被反射并且朝着光电子模块110的福射方向142被聚束。
[0118]以类似的方式，在图8中示出了具有示范性光路的一种实施例。在该实施例中首先又示出了光电子部件116，这些光电子部件以一个或多个阵列118被施加到载体I上。在所示的实施例中，示范性地设置有两个阵列118。然而另一构型原则上也是可能的。类似于例如图5和图7中的实施例，每个光电子部件116首先被分配透镜形式的初级光学元件126。附加地设置有次级光学系统138，其在所示的实施例中包括多个次级光学元件140。这样，每个阵列设置有一个反射器132形式的次级光学元件140。此外，每个阵列118设置有透镜128形式的另一次级光学元件140。在两个所示的阵列118中的左边的阵列中此外示范性地示出了光路。从光电子部件116发射的光束首先在初级光学元件126上首次被折射。接着，这些光束通过一个或两个次级光学元件140，例如其方式是:这些射束首先在反射器132上被反射并且接着在透镜128上被折射，或者其方式是:这些射束直接在次级光学系统138的透镜128上被折射。在任何情况下，对于阵列118中的每一个都能够实现在光电子模块110的辐射方向142上的聚束。
[0119]如果设置有多个初级光学元件126和/或多个次级光学元件140，则这些元件126或140可以类似地或者也可以不同地构造。尤其是这些元件126、140可以具有表面结构。这种表面结构例如可以借助相应的浇注方法来制造，例如其方式是:使用至少一种模具，该模具以浇注方法产生该表面结构。例如，这可以如上所述的那样在硅树脂浇注方法的范围内实现。在图9、10和11中示出了表面结构的不同实施例。又示范性地仅示出了具有初级光学兀件126的光电子模块110,其中关于这种光电子模块110的构型可以参考例如图1A的上述描述。然而，本发明的其余实施例原则上也可以在初级光学系统124和/或次级光学系统138处配备相应的表面结构化。
[0120]在图9中示出了一个实施例，在该实施例中类似的透镜128被设置为初级光学元件126。这些透镜128例如可以球形地构造并且例如可以具有光滑的表面。
[0121]在图10中示范性地示出了一个实施例，在该实施例中又设置有透镜128形式的初级光学元件126。然而，该实施例示出，透镜128不一定必须具有球形表面并且例如也可以出现具有不同地弯曲的区域的非球形表面。这样，初级光学元件126和/或次级光学元件140也可以包括具有不同地弯曲的区域的透镜128，其中例如也可以使用一个或多个凸状弯曲的区域和一个或多个凹状弯曲的区域的组合。在此，初级光学系统124或次级光学系统138的所有透镜128可以以相同方式弯曲地构造，或如在图10中示范性地勾画的那样，以不同方式构造，使得例如可以存在至少两个透镜128，其具有不同地弯曲的表面。
[0122]图11示范性地作为根据图10的实施例的修改方案示出，除了相应地构成的表面弯曲之外，也可以设置表面结构化或表面纹理化。例如，可以设置初级光学系统124和/或次级光学系统138的透镜128的表面的粗化。这种粗化例如可以导致散射效应和/或可以有助于补偿辐照中的不均匀性。
[0123]图9、10和11中所示的实施例也可以类似地被应用于次级光学系统138。这样，例如也可以构造具有相应光滑表面、弯曲表面或配备有结构化部的表面的次级光学系统138。
[0124]附图标记列表 110光电子模块 112光电子设备 114载体
116光电子部件 118光电子部件的阵列 120光学系统 122光学元件 124初级光学系统 126初级光学元件 128透镜
130初级光学元件的阵列 132反射器
134光电子部件的光轴 136初级光学元件的光轴 138次级光学系统 140次级光学元件 142辐射方向。
【权利要求】
1.一种光电子模块(110)，尤其是光电子板上芯片模块，其中所述光电子模块(110)包括载体(114)，其中所述载体(114)平面地被构造，此外包括多个被布置在所述载体(114)上的光电子部件(116)，其中所述光电子模块(110)此外具有至少一个被施加到所述载体(114)上的光学系统(120)，尤其是具有多个微光学元件的微光学系统，其中所述光学系统(120)具有至少一个与所述光电子部件(116)相邻的初级光学系统(124)和至少一个次级光学系统(138)。
2.根据上述权利要求所述的光电子模块(110)，其中所述初级光学系统(124)选自由以下系统构成的组:透镜系统，尤其是微透镜系统并且特别优选地透镜阵列；反射器系统，尤其是微反射器系统并且特别优选地具有多个有反射表面的凹部的反射器系统，其中所述光电子部件(116)中的一个或多个分别被引入到所述凹部中。
3.根据上述权利要求之一所述的光电子模块(110)，其中所述次级光学系统(138)包括一个或多个次级光学元件(140)，选自由反射器(132)和透镜(128)构成的组。
4.根据上述权利要求之一所述的光电子模块(110)，其中所述次级光学系统(138)包括次级光学元件(140)，所述次级光学元件被分配给多个光电子部件(116)、尤其是多个光电子部件(116)和所分配的初级光学元件(126 )。
5.根据上一权利要求所述的光电子模块(110)，其中所述次级光学元件(140)包括具有有反射表面的凹部的反射器(132)，其中被分配给所述次级光学元件(140)的光电子部件(116)被引入到所述凹部中。
6.根据上一权利要 求所述的光电子模块(110)，其中附加地将至少一个被分配给所述光电子部件(116)的初级光学元件(126)引入到所述凹部中。
7.根据上述三个权利要求之一所述的光电子模块(110)，其中所述次级光学元件(140)包括透镜(128)，其中所述透镜(128)覆盖被分配给所述次级光学元件(140)的光电子部件(116)。
8.根据上一权利要求所述的光电子模块(110)，其中至少一个被分配给所述光电子部件(116)的初级光学元件(126)附加地被所述透镜(128)覆盖。
9.根据上述权利要求之一所述的光电子模块(110)，其中所述光电子部件(116)以一维或二维阵列(118)被布置。
10.根据上一权利要求所述的光电子模块(110)，其中所述初级光学系统(124)具有多个初级光学元件(126)，其中一个初级光学元件(126)或一组初级光学元件(126)分别被分配所述阵列(118)的一个光电子部件(I 16)或一组光电子部件(I 16)。
11.根据上述两个权利要求之一所述的光电子模块(110)，其中每个光电子部件(116)被分配一个初级光学元件(126)。
12.根据上一权利要求所述的光电子模块(110)，其中所述光电子部件(116)和所述初级光学元件(126)分别具有光轴(134，136)，其中所述光轴(134，136)以选自由以下方式构成的组的方式彼此对准:所述光轴(134，136)重合；所述光轴(134，136)彼此平行移动；所述光轴(I34，136)相互倾斜。
13.根据上一权利要求所述的光电子模块(110)，其中所述光轴(134，136)的对准在所述阵列(118)之内变化。
14.根据上述三个权利要求之一所述的光电子模块(110)，其中所述初级光学元件的方向特性在所述阵列(118)之内变化。
15.根据上述权利要求之一所述的光电子模块(110)，其中所述光电子部件(116)、尤其是所述光电子部件(116)的阵列(118)与所述载体(114)的边缘间隔不大于10_，尤其是不大于5mm并且特别优选地不大于3mm。
16.—种光电子设备，包括多个根据上述权利要求之一所述的光电子模块(110),其中所述光电子模块(110)在一个或两个空间方向上彼此排列。
17.一种用于制造根据涉及光电子模块(110)的上述权利要求之一所述的光电子模块(110)的方法，其中尤其是在使用浇注方法的情况下，光学系统(120)至少部分地被制造，使得所述光学系统(120)的至少一种可变形的原始材料与光电子部件(116)接触、成型和硬化。
18.根据涉及光电子模块(110)的上述权利要求之一所述的光电子模块(110)针对曝光应用和/或辐照应用的应用，其中至少一个工件利用由所述光电子模块(110)发射的电磁射束 来辐照。
【文档编号】H01L25/00GK103828042SQ201280035515
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2012年7月5日 优先权日:2011年7月18日
【发明者】S.沙特, M.派尔, H.迈维格 申请人:贺利氏特种光源有限责任公司