本发明涉及照明领域，更具体地，涉及包括至少一个led照明元件和光学元件的照明装置。
背景技术：
具有led的照明装置用于越来越多的照明应用。在许多情况下，光学元件布置在led前面以改变光发射，例如透镜、反射器和/或准直器，以获得期望性质的发射光束。
发射光的特性可以取决于光学元件相对于led的精确定位。因此，光学元件的精确定位是有利的。
de102008047277a1示出了一种设备，其具有保持物体的载体装置以相对于电荷耦合设备芯片使焦平面变化。物体被布置在补偿体的一部段中，补偿体沿着光轴延伸，其中补偿体在另一部段中与载体装置连接。补偿体包括具有一定热膨胀系数的材料，测量热膨胀系数使得焦平面相对于光学组件的布置的温度依赖性变化被平衡。
us5270870a公开了一种绝热束源和准直器组件，其包括通过镜筒与圆形折回挠曲板间隔开的准直器透镜。圆形折回挠曲板并入邻近于束源支架的圆形折回挠曲件，以将束源与周围环境隔离，并使组件绝热化。束源支架和圆形折回挠曲板由在组成和cte上与束源附接到束源支架的部分相同的材料组成。
ep2884157a2示出了一种机动车前灯，其具有至少一个半导体光源和主光学系统，主光学系统收集从半导体光源发射的光并被引导至次光学系统，其中主光学系统经由光入射表面接收来自光源的光，并且光经由光出射表面发射出去，其中主光学系统具有连接凸缘，主光学系统通过该连接凸缘保持在至少两个固定轴承中的保持器中，其中连接凸缘的第一部段弯曲成圆顶状。
技术实现要素：
可以将在宽范围的操作条件下实现光学元件的稳定定位考虑为一个目的。
这可以通过根据权利要求1的照明装置来实现。从属权利要求涉及优选实施例。
本发明人已经考虑到，热变化（例如由于周围温度的变化或者由于作为热量耗散的led电操作功率）可以显著地影响为相对于led安装光学元件而提供的保持结构。特别地，如果支撑led和光学元件的结构包括具有不同热膨胀系数(cte)的不同部件或不同材料，则该结构可能随着温度升高而经历畸变，这可能导致led和光学元件的相对布置的变动。为了改善光学元件定位的热稳定性，发明人提出了一种特殊的结构，该结构已被证明即使对于显著的cte失配也具有相对低的温度敏感性。
根据本发明的照明装置包括至少一个led照明元件。术语led照明元件应当理解为包括任何类型的固态照明元件，例如发光二极管、有机发光二极管、激光二极管等。led照明元件可以包括几种这样的固态照明元件中的单个或多个，例如一个或多个紧密靠近布置的发光二极管。
一个或几个这样的led照明元件中可以布置在支撑构件上，并且至少一个光学元件可以在第一方向上(例如沿着光轴)与led照明元件间隔开地布置。优选地，光学元件可以直接布置在led照明元件的前面，特别优选在主发光方向上，例如垂直于led照明元件的发光表面。
光学元件可以是具有光学功能（特别是改变从led照明元件发射的光束）的任何类型的元件。因此，光学元件可以包括反射器、准直器、透镜、滤光器、挡板等或这样的元件的组合，或由它们构成。优选地，它由透明或半透明材料制成或至少包括透明或半透明材料。光学元件优选地接收来自led照明元件的光并发射修改后的光束，该光束可以是例如聚焦的、准直的、重定向的、过滤的等。
提供保持器以将光学元件相对于led照明元件保持就位。根据本发明的保持器具有特殊设计的结构，使得其至少包括第一保持部和第二保持部。第一保持部从支撑构件在第一方向上延伸，并且直接或间接地连接到光学元件的第二保持部被布置成使得其至少一部分也在第一方向上延伸。第二保持部在横向上(例如垂直于第一方向)与第一保持部间隔开。
为根据本发明的照明装置提出的保持器具有设计成即使在例如在支撑构件与保持器之间严重cte失配的情况下，也能够实现光学元件的稳定定位的结构。第一保持部和第二保持部不是对准的，而是在横向上偏移，从而能够例如形成环状结构。环形状的保持器的一部段可以用作弹簧，即变形。在严重cte失配的情况下，光学元件相对于第一方向(例如光轴)的位置可以保持相对稳定，因为热膨胀可以由第一保持部和第二保持部在第一方向上至少部分地补偿。
根据优选实施例，第一保持部可以在第一方向上延伸超过光学元件。然后，第二保持部可以从其与光学元件的连接也在第一方向上延伸。因此，可以形成环。
如上所述，第二保持部的至少一部分在第一方向上延伸。这应该理解为也涵盖倾斜布置，其中例如第二保持部与第一方向形成例如25-65°的角度。而且，这包括第二保持部的非角形状，例如弯曲或圆形状，只要它们至少部分地在第一方向上延伸。然而，优选提供第一保持部和/或第二保持部以至少基本上笔直地延伸。特别地，优选的是，第一保持部和第二保持部可以至少基本上彼此平行地布置。术语“至少基本上”应理解为涵盖微小变动，例如+/-15°或更小，优选+/-5°或更小。
根据本发明的一个方面，第一保持部和第二保持部由第一连接部连接，并且第一连接部被布置成与第一保持部和第二保持部两者形成角度。该角度可以是例如大于30°，优选地大于60°。在特别优选的实施例中，第一保持部和第二保持部被布置成至少基本上与第一连接部成直角。
第二保持部可以直接附连到光学元件，或者连接可以是通过一个或多个介入元件的间接连接。在优选实施例中，第二保持部可以通过第二连接部连接到光学元件。第二连接部可以至少基本上垂直(即90°+/-15°，优选90°+/-5°)于第一方向延伸。
保持器可以包括除第一保持部和第二保持部之外的一个或多个另外的保持部。在一些实施例中，另外的保持部可以在第一方向上延伸，并且至少基本上彼此平行地布置，并且被布置成与第一保持部和第二保持部平行。保持部可以通过垂直布置的连接部互连。在一个实施例中，保持部的长度不同。较短的保持部可以布置得更靠近光学元件。保持部可以布置成使得每个保持部在远离光学元件的方向上比与其紧邻的保持部短。
虽然照明装置已经可以为单个led照明元件和相应的光学元件给予很大的有利条件，但是特别优选的是提供多个led照明元件和相对于它们布置的相应光学元件。特别地，多个led照明元件可以彼此间隔开地（例如以线或矩阵的形式）布置在同一支撑构件上。光学元件可以在相同方向上与led照明元件间隔开布置。特别地，光学元件可以彼此连接。保持器可以被提供为将两个或更多个、优选所有光学元件相对于支撑构件保持就位，以从而确保所有光学元件的精确定位。
保持器可以具有许多不同的形状。其主要功能是为了限定光学元件相对于支撑构件的位置，即锁定其位移。可以使用服务于于该功能（即相对于x、y和z方向中的至少一个、优选两个、进一步优选所有三个方向来锁定光学元件的位置）的任何类型、形状或构造的保持器。
在优选实施例中，保持器可以包括例如多个杆、梁或其他结构。优选地，至少第一保持部和第二保持部可以被提供为平面壁元件。保持器可以包括多个这样的平面壁元件。第一连接部被提供为具有比第一保持部和第二保持部更大厚度的平面壁元件。
在优选实施例中，第一保持部和第二保持部可以被布置成围绕光学元件。因此，保持器的至少一部分可以被布置为围绕光学元件的壳体。特别地，保持器可以是箱形壳体，其具有至少一对彼此平行布置的第一壳体壁和一对彼此平行布置的第二壳体壁。第一壳体壁和第二壳体壁优选地布置成至少基本上彼此垂直。
在另一优选实施例中，保持器可以包括基部，该基部例如与支撑构件接触。夹紧元件可以被布置成将基部固定到支撑构件上。保持器可以包括用于与夹紧元件接合的凸缘。
特别优选的是将保持器的第一保持部和第二保持部一体地提供，例如在注射模制中一起制造。根据本发明的一个方面，将光学元件与第一保持部和第二保持部两者以及可选地且优选地与任何连接部提供为一体。制造具有一体提供的光学元件的保持器特别简单且高效。
参考下文描述的实施例，本发明的这些和其它方面将变得显而易见并被阐明。
附图说明
在附图中:
图1示出了照明装置的第一实施例的透视图；
图2、3示出了图1的照明装置的侧视图和顶视图；
图4示出了沿图3的b..b的纵截面图；
图5示出了沿图2的a..a的横截面图；
图6示出了图5中的部分c的放大图；
图7示出了照明装置的第二实施例的部分截面图；
图8示出了照明装置的第三实施例的部分横截面图；
图9a、9b示意性地示出了根据一般实施例的保持器的结构；
图10a、10b示出了根据比较示例的保持器的结构；
图11示出了照明装置的第四实施例的部分横截面图。
具体实施方式
图1-3所示的照明装置10的第一实施例包括支撑构件，在本示例中为基板12，其上安装有多个发光二极管15（见图6—在图1-5中不可见）和用于多个光学元件16的保持器14。如本领域技术人员将理解的，所示的基板12是适于说明光学元件16相对于基板12的保持功能的支撑构件的简单示例。在实际实施例中，基板12可以例如是电路板。在更详细的实施例中，图中未示出的其他组件可以布置在基板12上，例如电子组件、导体轨道、热接口元件和/或一个或多个散热器。
如图所示，保持器14为箱形，以围绕光学元件16。它具有围绕的凸缘22，该凸缘22由夹具18夹住，夹具18可以例如通过螺纹连接固定在基板12上。
图4-6示出了照明装置10的截面图。如图6的放大图所示，led15布置在基板12上。光学元件16在光轴o的方向上间隔开小距离d定位。多个led元件15在基板12的顶上布置成一排。如图4所示，每个光学元件16布置在单个led元件15的前面。
每个光学元件16包括朝向led元件15布置的tir准直器部分16a以及透镜部分16b，tir准直器部分16a用于从led元件15接收光，透镜部分16b用以将光以光轴o的方向发射为整形的光照光束。在所示的示例中，保持器14与由透明材料（例如硅树脂）制成的光学元件16一体地制造。
照明装置10的led元件15形成led矩阵，其可以例如用于汽车前照明。特别地，照明装置10可以用于自适应驱动照明，其中led可以独立地或分段地操作，以便将光束调整到特定的驱动情况。
如图所示，特别是图4-6所示，每个光学元件16布置在led元件15的前面。距离d优选非常小，以允许来自led元件15的光到每个光学元件16的tir准直器部分16a的良好耦合。
然而，光学元件16相对于led元件15的布置的变动，特别是距离d的变动，可以显著地改变输出光束。距离d的变动尤其可以改变输出光束的强度。
图10a示出了用于相对于led元件15定位光学元件16的简单箱形保持器14’的示意性描绘。在该比较示例中，保持器14’包括在每一侧上沿光轴o的方向笔直延伸的第一部分24a和从第一部分24a的端部以直角一直延伸到光学元件16的第二部分26。
假设在比较示例中保持器14’的材料与基板12之间的cte显著失配，升高的温度将导致图10b示意性示出的畸变。如图所示，这将导致led元件15和光学元件16的相对布置的显著变化，特别是在这两个元件之间的距离方面。
图9a、9b示出了用于比较的保持器14的一般实施例。在一般实施例中，保持器14包括在光学元件16的两侧上沿光轴o的方向延伸的第一部分24a和平行于光轴o方向延伸但在横向上偏移的第二部分24b。第一保持部24a和第二保持部24b通过与第一保持部24a和第二保持部24b两者成直角延伸的第一连接部26a连接。第二保持部24b通过也与第一保持部24a和第二保持部24b两者成直角布置的第二连接部26b连接到光学元件16。
如图10a所示，第一保持部10a沿光轴o的方向延伸超过光学元件16。第二保持部24b与第一保持部24a隔开一定距离布置，但与第一保持部24a平行。第二保持部24b、第一连接部26a和第一保持部24a的上部在光学元件16的两侧形成环状或弹簧结构。
在如图9b所示的温度升高和严重cte失配的情况下，保持器14经历显著畸变，但是这不会导致光学元件16的定位的明显变化。保持部24a、24b和连接部26a、26b的角度关系可以变化，并且在光学元件16中可以产生横向上的压缩应力，但是光学元件16相对于光轴o的定位保持相对恒定。弹簧/环结构至少部分地补偿第一保持部中的变形。
在图4、5的截面图中所示的照明装置10的第一实施例中，保持器14包括平面壁元件，该平面壁元件包括沿光轴o的方向笔直延伸的第一(外)保持部24a和与其间隔开平行布置的第二(内)保持部24b。与图9a、9b的一般实施例一样，第一连接部26a沿横向布置以连接第一保持部24a和第二保持部24b，且第二连接部26b被布置成将第二保持部24b连接到光学元件16。
图7、8、11示出了照明装置10的替代实施例，其与根据第一实施例的照明装置10的不同之处在于第一保持部24a和第二保持部24b的形状和布置。
在根据图7的第二实施例中，第一保持部24a和第二保持部24b以例如30°的角度布置。在根据图8的第三实施例中，第一保持部24a和第二保持部24b通过弯曲部分连接。
在根据图11的第四实施例中，除了第一保持部24a和第二保持部24b之外，还存在平行于光轴o的方向延伸的保持部24c、24d。所有保持部24a-24d彼此间隔开布置，并且通过垂直连接部互连。保持部24a-24d具有不同的长度，它们越靠近光学元件16越短。因此，形成了多个环/弹簧结构，在由于cte失配而畸变的情形下，该环/弹簧结构有效地补偿了光轴o的方向上的位移。
对于基板12材料与保持器14和光学元件16的材料之间的cte失配，所有描述的保持结构都显示出优于图10a、10b的比较示例的改善的性能。利用根据第一实施例的保持器14已经获得了最佳结果。
尽管在附图和前面的描述中已经详细地说明和描述了本发明，但是这种说明和描述应被认为是说明性的或示例性的而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。
例如，虽然上述实施例示出了成一排的多个led15和相应对准的光学元件16，但是可以提供仅具有单个led或光学元件16或者具有诸如led和相应光学元件16的二维矩阵的其他布置的实施例。尽管实施例中的保持器14和光学元件16被提供为例如通过注射成型制造的一体，但是可以想到具有单独部件的替代实施例。另外，如图7、8中示出的不同形状所示，只要第一保持部24a和第二保持部24b的至少一部分沿光轴o的方向延伸，则第一保持部24a和第二保持部24b的特定形状可以变动，即使其弯曲、变圆或倾斜。
通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实施所要求保护的发明时可以理解和实现对所公开的实施例的其他变动。
在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件，不定冠词“一”或“一个”不排除多个。
在相互不同的从属权利要求或实施例中叙述某些措施的纯粹事实并不表示这些措施的组合不能被有利地使用。
权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。