用于产生用于光电子照明设备的透镜的方法与流程

本发明涉及用于产生用于光电子照明设备的透镜的方法，并且涉及光电子照明设备。

本专利申请要求德国专利申请102015107516.4的优先权，该德国专利申请通过引用包括在此。

背景技术：

通常使用透镜来对借助于发光二极管所发射的光进行光学成像。这样的透镜例如可以直接形成在发光二极管的发光表面上。为此，例如硅树脂可以借助于灌封过程被施加到发光表面并且随后被固化。

由于重力的结果，形成具有平台式半球形状的透镜几何形状，所述平台式半球具有大体椭圆形的截面。由此限制了光从发光二极管的输出耦合。

技术实现要素：

本发明所基于的目标因此可以被认为是提供一种允许光从光电子半导体组件的高效输出耦合的概念。

该目标借助于独立权利要求的相应主题而实现。本发明的有利细化是相应从属权利要求的主题。

根据一个方面，提供了一种用于产生用于光电子照明设备的透镜的方法，其中光电子照明设备包括具有发光表面的光电子半导体组件，该方法包括以下步骤：

-向发光表面施加可固化的透镜材料，

-使透镜材料固化，以便从经固化的透镜材料形成透镜，其中

-在该施加之后并且在所述固化之前或者期间，将发光表面布置到使得发光表面的在所施加的透镜材料的方向上取向的法向矢量与作用于发光表面的重量的法向力彼此平行的位置中，

-使得透镜材料在该位置中至少部分地固化。

根据另一个方面，提供了一种光电子照明设备，包括：

-具有发光表面的光电子半导体组件，以及

-从透镜材料形成在发光表面上的透镜，所述透镜材料已经在使得发光表面的在施加到发光表面的透镜材料的方向上取向的法向矢量与作用于发光表面的重量的法向力彼此平行的位置中至少部分地固化。

透镜材料至少部分地在该位置中固化的事实具有特别是带来以下技术优点的效果：可以产生相比于在本说明书的开头部分中描述的现有技术而言具有增加的纵横比（透镜的高度÷透镜的直径）的透镜。这一点特别是通过所施加的透镜材料的重量引发透镜材料在该位置中的伸展而带来的。所施加的透镜材料就像它从发光表面滴落那样。然而，在已知的现有技术中，重量往往产生具有平台式半球形状的透镜几何形状。这种增加的纵横比因而特别是允许以有利的方式带来光从光电子半导体设备的高效且改进的输出耦合。因此，以有利的方式使得可能实现光从光电子半导体组件的高效输出耦合。

根据一个实施例，半导体组件是发光二极管（led）。发光二极管可以例如是有机或者无机发光二极管。

根据一个实施例，提供了多个光电子半导体组件，所述多个光电子半导体组件例如可以相同地或者特别是不同地形成。结合一个光电子半导体组件所进行的陈述类似地适用于多个光电子半导体组件，并且反之亦然。

根据一个实施例，发光表面可以是转换层的表面。因此，也就是说，例如，半导体组件可以包括转换层。转换层特别地被设计为将第一波长或第一波长范围的电磁辐射转换为第二波长或第二波长范围的电磁辐射，第二波长不同于第一波长，或者第二波长范围至少部分地（特别是完全）不同于第一波长范围。转换层因此具有转换功能，也就是说，转换电磁辐射。要转换的电磁辐射可以例如被称为初级光或者初级辐射。借助于转换层而转换的电磁辐射可以例如被称为次级光或者次级辐射。

转换层例如可以包括磷光体和/或有机荧光或发光材料和/或无机荧光或发光材料。

重量是由于重力场在主体（此处例如为发光表面或者所施加的透镜材料）上的效应所引发的力。在天体（例如，地球）的旋转参考系中，该重力场由重力分量和离心分量构成，所述离心分量比重力分量更小。重量垂直地向下指向，这大体上但不是精确地（由于离心分量的缘故）对应于地心的方向。重量因此是主体的质量与由于重力所致的加速度的乘积。

垂直方向是指由于重力所致的加速度的空间方向，其因此指向下，也就是说，大致上，如果不是精确的话，在地心的方向上。

作用于表面上的每一个力可以分解为分量——法向力和切向力。此处，法向力垂直于该表面，也就是说在法向矢量的方向上。因此，也就是说重量可以分解为分量——法向力和切向力。

法向矢量是与直线、曲线、平面或表面正交的矢量，也就是说与直线、曲线、平面或表面成直角或垂直。表面例如可以具有指向相反方向的两个法向矢量。

根据本发明，规定当发光表面处于所述位置中时，发光表面的在所施加的透镜材料的方向上取向的法向矢量与作用于发光表面上的重量的法向力相互平行。发光表面的该法向矢量以及该法向力因此指向公共方向；它们因此是共线且平行的。

在已知的现有技术中，当发光表面处于使得该法向矢量和该法向力相互反平行的位置中时，透镜材料被固化。因此，在已知的现有技术中，法向矢量和法向力指向相反方向。尽管它们仍然可以共线，但是它们是反平行的。

出于本发明的目的，固化被理解为特别是意指通过交联而使透镜材料从液态向固态的不可逆转变。交联在大分子化学中是指使得大量单独的大分子互联以形成三维网络的反应。可以例如直接地在大分子的累积期间带来互联和/或例如通过已经存在的聚合物上的反应而带来互联。交联过程具有改变经交联的物质（此处例如是透镜材料）的性质的效果。例如，预期的是硬度和/或韧性和/或熔点方面的增加和/或溶解度的减低。

根据一个实施例，规定透镜材料包括一个或多个硅树脂或者通过一个或多个硅树脂形成。

硅树脂是用于合成聚合物族的术语，在该合成聚合物中硅原子通过氧原子而交联。

将一个或多个硅树脂用于待固化的透镜材料具有特别是带来以下技术优点的效果：可以带来透镜材料向发光表面的高效施加。特别地，作为结果，可以在本身已知的灌封过程中向发光表面施加透镜材料。

根据一个实施例，施加过程包括滴涂和/或浇注透镜材料。

根据一个实施例，规定重量基本上垂直于发光表面，使得法向矢量基本上对应于重量。

这具有特别是带来以下技术优点的效果：可以带来透镜的基本上对称的几何形状。该对称性此处涉及发光表面的法向矢量。因而，例如可以实现透镜的抛物线形状。

法向矢量基本上对应于重量特别是包括法向矢量精确地对应于重量的情况。因此，也就是说，重量精确地垂直于发光表面。然而，词语“基本上”还包括在制造公差的范围内偏离于该完美正交的那些情况。因而，词语“基本上”特别是包括相对于法向矢量的±10°、特别是±5°、优选地±1°的偏离。

因此也就是说，特别地，根据一个实施例，重量与法向矢量之间的角度是在0°和10°之间，例如在0°和5°之间，特别是在0°和1°之间。

根据一个实施例，规定在施加之前，针对要施加的透镜材料形成堤坝，所述堤坝至少部分地围绕发光表面地延伸。

这具有特别是带来以下技术优点的效果：可以产生表面限制，使得所施加的透镜材料保持在发光表面上并且例如不会从发光表面流下来。这具有例如以下效果：可以带来高效的制造。特别地，由此还可以防止透镜材料流到照明设备的不期望利用透镜材料来润湿的区域。

根据一个实施例，堤坝包括一个或多个硅树脂。特别地，堤坝通过一个或多个硅树脂形成。

根据另外的实施例，规定堤坝具有在关于发光表面的400μm和600μm之间的高度。这具有特别是带来以下技术优点的效果：可以产生足够高的表面限制来向发光表面施加足够的透镜材料以便以有利的方式产生足够大的透镜。

根据一个实施例，规定堤坝具有关于发光表面500μm的高度。

根据一个实施例，规定堤坝完全围绕发光表面地延伸。因此，堤坝是没有中断的。

根据另外的实施例，规定在将发光表面布置到所述位置中之前，对施加的透镜材料进行预固化。

这具有特别是带来以下技术优点的效果：可以防止或者至少减少在将发光表面布置到所述位置中时所施加的透镜材料的不期望的移动。特别地，由此可以防止透镜材料从发光表面的过量下滴。

在另一个实施例中，规定预固化和/或固化包括在3400s到3800s（特别是3600s）的时间内利用电磁辐射将所施加的透镜材料辐照和/或将透镜材料加热到140℃到160℃的温度，特别是150℃。也就是说，因此，特别地，在3400s和3800s之间（特别是3600s）的时间内，所施加的透镜材料例如保持在140℃和160℃之间（特别是150℃）的温度下，以便使所施加的透镜材料预固化和/或固化。

根据另外的实施例，规定将10mg和20mg之间（特别是10mg或者20mg）的可固化透镜材料施加到发光表面。

这具有特别是带来以下技术优点的效果：作为所使用的填充量的结果，可以产生足够大的透镜。

出于本发明的目的，词语“足够大”特别是意味着：所产生的透镜具有适用于预期用途的尺寸。在该情况下，尺寸例如取决于借助于半导体组件发射的电磁辐射的要输出耦合的波长。例如，尺寸取决于电磁辐射预期具有什么样的发射角度。

根据一个实施例，规定借助于用于产生用于光电子照明设备的透镜的方法来产生光电子照明设备的透镜。

根据一个实施例，半导体组件被形成为半导体芯片。

结合所述方法进行的陈述类似地适用于关于照明设备的实施例，并且反之亦然。因此也就是说，用于照明设备的技术功能类似地源自于所述方法的对应技术功能，并且反之亦然。

附图说明

结合示例性实施例的以下描述，以上描述的本发明的性质、特征和优点以及实现它们的方式变得更清楚且更可清楚地理解，结合附图更详细地解释示例性实施例，其中

图1示出了用于产生用于光电子照明设备的透镜的方法的流程图，

图2示出了光电子照明设备，

图3示出了在施加可固化透镜材料之后的另外的光电子照明设备，

图4示出了在固化期间的来自图3的光电子照明设备，

图5示出了根据本发明的透镜，

图6示出了已知的透镜，

图7示出了根据本发明的另外的透镜，

图8示出了另外的已知透镜，以及

图9和10分别示出了处于不同位置中的光电子照明设备。

在接下来的文本中，相同的参考标记用于相同的特征。

具体实施方式

图1示出了用于产生用于光电子照明设备的透镜的方法的流程图。

光电子照明设备具有光电子半导体组件。光电子半导体组件包括发光表面。该方法包括以下步骤：

根据步骤101，向光电子半导体组件的发光表面施加可固化透镜材料。例如，可以将可固化透镜材料浇注或者滴涂到发光表面上。因此，也就是说，可固化透镜材料的施加可以包括灌封过程。

在步骤103中，将发光表面布置到使得发光表面的在所施加的透镜材料的方向上取向的法向矢量与作用于发光表面的重量的法向力相互平行的位置中。

在步骤105中，规定透镜材料在该位置中固化。

在没有示出的示例性实施例中，可以规定，在固化期间将发光表面布置到所述位置中。因此，也就是说，透镜材料的固化或者固化过程在将发光表面布置到所述位置中时已经开始。

发光表面被布置到所述位置中具有特别是带来以下技术优点的效果：产生在固化期间法向矢量和法向力相互反平行的情况下一般不能够实现的透镜几何形状。

因而如果法向矢量和法向力相互平行，则可能以有利的方式例如针对透镜实现抛物线形状。另一方面，如果法向力和法向矢量相互反平行，那么一般地针对透镜获得平台式半球。

还可能以有利的方式通过施加到发光表面的可固化透镜材料的数量来影响透镜形状。

根据本发明的方法使得可能以有利的方式容易地且高效地产生大体半球形的透镜。之前仅可能的是，利用非常费力地注塑成型的透镜来产生大体半球形的透镜。然而，这要求特殊的灌封模具，其在技术上是复杂且成本密集的。此外，仅所选的可注塑成型的硅树脂可以用于在特殊注塑模具中的这种注塑成型过程。这些缺点可以借助于根据本发明的方法而以有利的方式来克服。

图2示出了光电子照明设备201。

光电子照明设备包括光电子半导体组件103，其例如可以被形成为发光二极管。半导体组件203包括发光表面205。因此，也就是说，在光电子半导体组件203的操作期间，借助于发光表面205来发射电磁辐射，例如光。

在发光表面205上形成或者布置由透镜材料形成的透镜207，所述透镜材料已经在使得发光表面的在施加于发光表面205的透镜材料的方向上取向的法向矢量与作用于发光表面205的重量的法向力相互平行的位置中至少部分地固化。

关于该法向矢量和该法向力以及还有重量的图形表示，特别是参照图9和10以及所进行的对应陈述。

图3在横向截面视图中示出了光电子照明设备301。

光电子照明设备301包括具有发光表面305的光电子半导体组件303。围绕发光表面305形成堤坝307，所述堤坝围封发光表面305。

可固化透镜材料309已经被施加到发光表面305。堤坝307防止所施加的透镜材料309的不利流动并且充当针对透镜材料309的限制，以便使得它不会从发光表面305流下来。

在图3中示出的发光表面305的位置中，重量311和法向矢量313相互反平行。在这样的位置中，有利的是以及特别是规定，向发光表面305施加可固化透镜材料。

然而，如果所施加的透镜材料309在根据图3的该位置中固化，这具有以下效果：形成形状为平台式球体形状的固化透镜，所述平台式球体形状一般具有椭圆截面。光从光电子组件303的输出耦合受该几何形状的限制。

根据本发明，规定发光表面305被布置到使得法向矢量313与重量311的法向力相互平行的位置中。这由图4示出。在图4中，重量311垂直于发光表面305，使得该法向力对应于重量311，并且因此没有提供有其自己的参考标记而且没有被明确地表示。因此在图4中示出的位置中，法向矢量313和重量311相互平行。

在该位置中，重量311带来以下效果：所施加的透镜材料309伸展并且形成抛物线形状。在该位置中，所施加的透镜材料309被固化。

图5示出了另外的固化透镜501，其借助于根据本发明的方法来产生。

透镜501布置在光电子照明设备507的光电子半导体组件505的发光表面503上。

当发光表面503处于类似于图4的位置中时使透镜501固化。因此，也就是说，在固化期间，重量311和法向矢量313相互平行，以便使得在图5中示出的透镜形状可以形成并且硬化。在固化之后，可以将发光表面503带回到在图5中所示的位置中（法向矢量313和重量311相互反平行），而透镜501没有失去其形状。

透镜501的高度由双向箭头指示，所述双向箭头通过具有参考标记317的括号围住。透镜501的直径通过具有参考标记315的双向箭头来指示。

透镜501的纵横比因此等于高度317除以直径315。

图6示出了经固化的透镜601，该透镜601已经根据已知的方法产生。在该已知的方法中，在透镜材料的固化期间，发光表面503布置在类似于图3的位置中。因此，也就是说，在固化期间，重量311和法向矢量313相互反平行。明显的是，相比于根据图5的经固化的透镜501的透镜形状而言，经固化的透镜601的透镜形状更为平坦。因此相比于根据图5的光电子照明设备507而言，对应的纵横比更低。

为了产生根据图5的透镜501，以及为了产生根据图6的透镜601，在每一种情况下向发光表面503施加10mg的可固化透镜材料。在没有示出的实施例中，规定堤坝关于发光表面503的高度为500μm。用于两个透镜501、601的直径315例如为4mm。

图7和8分别示出了根据依照本发明的方法所固化的透镜701以及根据已知的方法所固化的透镜801。

从图5类推，为了产生图7中的透镜701，同样在使得重量311和法向矢量313相互平行的发光表面503的位置中固化所施加的透镜材料。因此，然后形成在图7中示出的透镜形状。对应的光电子照明设备此处具有参考标记703。

与此相比，从图6类推，在重量311和法向矢量313相互反平行的位置中固化用于产生根据图8的透镜801的所施加的透镜材料。因此，针对经固化的透镜801形成在图8中示出的透镜形状，其要比根据图7的经固化的透镜701的透镜形状平坦得多。对应的纵横比在该程度上低于经固化的透镜701的纵横比。

为了产生根据图7的透镜701以及为了产生根据图8的透镜801，在每一种情况下向发光表面503施加20mg的可固化透镜材料。在没有示出的实施例中，规定堤坝关于发光表面503的高度为500μm。用于两个透镜701、801的直径315例如为4mm。

图9示出了光电子照明设备901。

光电子照明设备901包括具有发光表面905的光电子半导体组件103。可固化透镜材料909已经被施加到该发光表面905。

发光表面905的在所施加的透镜材料909的方向上取向的法向矢量由参考标记911指示。作用于发光表面905的重量被提供有参考标记907。

重量907可以分解为法向力913和切向力915。此处，法向力913垂直于或者正交于发光表面905。切向力915平行于或者相切于发光表面905。

在图9中，发光表面905处于使得重量907的法向力913与法向矢量911反平行的位置中。

图10示出了光电子照明设备901，发光表面905在此处位于使得法向力913和法向矢量911相互平行的位置中。

本发明因此包括特别是并且尤其是以下构思：在高处（法向矢量与法向力或者重量相互平行）固化（特别是烘烤）滴涂在光电子组件的发光表面上的透镜。以有利的方式，这产生在直立地烘烤或者一般地固化所施加的透镜材料的情况下不能够实现的透镜几何形状。直立此处是指使得重量和法向矢量相互反平行的位置。通过根据本发明的高处位置，透镜的抛物线形状是以有利的方式可能的。另一方面，一般地，借助于直立固化只能实现平台式半球作为透镜形状。

利用所滴涂的透镜材料数量，可能以有利的方式例如在宽范围内影响或者设定透镜形状。所滴涂的透镜材料的重量在悬挂状态（高处）下导致透镜材料的伸展，并且作为结果导致透镜的明显增加的纵横比（高度/直径）。

以有利的方式，因此可以创建比在直立或者通常水平位置中烘烤或者一般地固化的常规方法的情况中更高的透镜。以有利的方式，滴涂操作允许使用商业上可获得的硅树脂，其未必被设计用于模制（注塑成型）。

因此根据本发明，可以实现更大的透镜高度，其以有利的方式增加了垂直于发光表面的光的输出耦合，所述发光表面还可以被形成为芯片的表面。

特别地，通过悬挂的固化取向（特别是烘烤取向），获得了透镜形状的更大变化范围。因此，可以以有利的方式使得光电子半导体组件的发射行为的精确设定成为可能。

特别地，可能以有利的方式使用标准可滴涂的硅树脂。

尽管已经通过优选的示例性实施例更加具体地图示和详细描述了本发明，但是本发明不受所公开的示例所约束，并且本领域技术人员可以从它们导出其它变形，而不脱离本发明的保护范围。

参考标记列表

101施加

103布置

105固化

201光电子照明设备

203光电子半导体组件

205发光表面

207透镜

301光电子照明设备

303光电子半导体组件

305发光表面

307堤坝

309透镜材料

311重量

313法向矢量

315直径

317高度

501经固化的透镜

503发光表面

505光电子半导体组件

507光电子照明设备

601经固化的透镜

701经固化的透镜

703光电子照明设备

801经固化的透镜

901光电子照明设备

903光电子半导体组件

905发光表面

907重量

909透镜材料

911法向矢量

913法向力

915切向力。