用于发光装置的透镜、相应的发光装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于发光装置的透镜。
[0002] -个或多个实施方式可以涉及利用固态光源如LED光源作为光辐射源的发光装 置。
【背景技术】
[0003] 发光装置如室外使用的LED模块可以满足下述要求，例如：
[0004]-高光通量（例如大于10, 000流明（lm));
[0005]-高功率效率（例如大于110流明/瓦（lm/W))，这在一方面可能需要低热阻，以 及在另一方面需要光学系统的高效率（大于90% );
[0006]-高电气绝缘（例如大于2kV AC);
[0007]-在高额定流明维持寿命（例如60, 000小时）和低毁灭性故障率（例如焊点接头 在经历至少5000次热循环之后还存在）方面的高可靠性；
[0008] -模块化；
[0009]-在材料清单（BoM)和制造过程两方面的低成本。
[0010] 满足这些要求可能是一个挑战。
[0011] 为了实现高光学效率，可以使用光学器件如透镜。
[0012] 在印刷电路板组件（PBA)方面，可以采用当满足一些先前所概述的要求时另一方 面可能危及其他必要特征的各种实现方式。
[0013] 例如，第一解决方案在于焊接在绝缘金属基板QMS)上的光辐射源的分布式阵列 例如采用陶瓷封装（A1N或A1 203)的高功率LED的使用。然后，单元经由导热胶或螺钉装配 在散热器（或散热壳体如金属散热壳体，例如铝壳体）上。
[0014] 这种解决方案有一些限制，例如由于光辐射源（例如LED源）的陶瓷封装与板的 基本金属（例如铝）之间可能高的热膨胀系数（CTE)的失配而导致的焊点接头的可靠性降 低。
[0015] 这种解决方案的另一个限制是需要达到影响电气绝缘的介电击穿与热阻之间的 平衡。实际上，具有低热阻的頂S板有相当低的介质击穿。
[0016] 另一 PBA实现方式可以在于使用焊接在陶瓷板（A1N或A1203)上的光辐射源的分 布式阵列（例如采用陶瓷封装的功率LED)。所得到的单元随后可以经由导热粘合剂装配在 散热器（或散热壳体，例如金属散热壳体，如铝散热壳体）上。
[0017] 在这种情况下，与頂S板相比，热阻可以相似或者甚至更低，同时因为在膜厚度大 于0. 3_的情况下介电绝缘可以大于20kV/mm，所以介电绝缘不是关键的问题。
[0018] 此外，因为这个实现方式可以大大地减小光辐射源的封装与板之间的CTE失配， 所以这个实现方式可以显示出焊点接头的较高的可靠性。
[0019] 然而，因为可以实现的板面积有限以及因为相当高的成本（多于400€/m2 )，所 以这种解决方案不能用于具有高数量LED的分布式LED阵列和/或大的LED至LED间距的 情况。
[0020] 另一 PBA实现方式可以在于使用在頂S或陶瓷基板上制造的板上芯片（CoB)部 件。CoB可以经由导热胶或螺钉装配在散热器（或散热壳体，例如由金属如铝制成的散热壳 体）上。
[0021] 在基于頂S的CoB的情况下，相对于焊接在頂S板上的封装的LED，介电绝缘更易 于管理。与插入到CoB部件中的封装件中并且焊接在頂S板上的LED相比，省略CoB部件 中的封装件的可能性可以导致更低的热阻。
[0022] 因此，在CoB部件的情况下，可以使用具有较高的介质击穿但是具有至少较低的 导热率的电介质。
[0023] 在基于陶瓷的CoB的情况下，因为缺少LED封装，所以可以使用具有低的导热率的 陶瓷（例如A1 203)。
[0024] 此外，与针对陶瓷板所描述的原因相同，介质击穿可以不构成重要问题。
[0025] 此外，不论使用哪种类型的板，因为焊点接头不再存在，所以焊点接头的可靠性不 是问题。
[0026] CoB解决方案还由于成本原因而是有吸引力的。事实上，在一些实现方式中，相对 于使用焊接在頂S板上的封装的LED的PBA解决方案，CoB解决方案可以实现高达35%的 成本节约。
[0027] 然而，CoB解决方案可能有一些约束。
[0028] 例如，第一约束可能涉及到大透镜的使用，而大透镜是不容易制造的；这可能需要 光学透镜的大小、CoB的大小以及成本间的折衷。
[0029] 另一个约束关于不同的CoB之间的互连。可以通过手动焊接从一个CoB延伸到另 一个CoB的导线来产生这种互连；然而，存在下述风险：这种行为可能影响基于頂S的CoB 的介质击穿特性，导致电气绝缘的可能减小。
[0030] 另一种可能性在于使用附加的板（例如，FR4单层板）作为电源总线线路，使用用 于与若干个CoB互连的连接器；然而，若干个连接器的使用会产生额外的成本，并且产生在 成本方面不具有竞争力的解决方案。
【发明内容】
[0031] -个或多个实施方式旨在克服先前列出的缺点。
[0032] 在一个或多个实施方式中，由于具有所附权利要求中特别阐述的特征的透镜而可 以实现所述目标。
[0033] -个或多个实施方式还可以涉及相应的发光装置以及相应的方法。
[0034] 权利要求是文中参照实施方式提供的技术教示的整体的一部分。
[0035] -个或多个实施方式可以设想产生电驱动光辐射源（例如CoB元件或安装在小板 上的密集LED群）之间的电互连和/或向使用光学透镜的任何其他系统的电互连的方式。
[0036] 在一个或多个实施方式中，导电（例如，铜）互连线可以通过使用诸如共同模制、 等离子沉积或激光直接成型（LDS)之类的处理而嵌入到光学透镜（例如，由塑料制成的光 学透镜）中。
[0037] 在一个或多个实施方式中，通过使用共同模制或等离子沉积，可以使用标准的聚 合物基透镜，例如聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)透镜。
[0038] 在一个或多个实施方式中，通过使用LSD处理，可以使用混合有催化剂的塑料材 料。
[0039] 在一个或多个实施方式中，具有导线如铜线的光学透镜可以具有使得能够包络或 围绕相应的光辐射源（例如CoB元件）的形状，该相应的光辐射源通过螺钉或胶固定在散 热器或散热壳体上。这是在确保光辐射源与透镜之间的正确定位的同时完成的，并且可选 地，可以容纳例如具有滑动触点的插入式连接器。
[0040] 在一个或多个实施方式中，使用应用于两个对象的导电焊盘（例如铜焊盘）之间 的导电粘合剂或者使用通常在光学透镜中采用的弹簧触点可以获得光学透镜与光辐射源 (例如CoB)之间的电连接。
[0041] 一个或多个实施方式可以获得一个或多个下述优点：
[0042]-光辐射源（例如，CoB或安装有LED群的小板）间易于互连；
[0043] -高功率效率；
[0044]-一起实现电气绝缘和低热阻的可能性；
[0045] _在流明维持和焊点接头可靠性方面的高可靠性。
【附图说明】
[0046] 现在参照附图仅通过非限制性示例的方式描述一个或多个实施方式，在附图中：
[0047] 图1和图2示出从不同视角观察实施方式的示例的立体图；
[0048] 图3和图4举例说明实施方式的安装布置；
[0049] 图5更详细地示出了图4中由箭头V表示的部分；
[0050] 图6举例说明一个或多个实施方式；
[0051] 图7和图8举例说明实施方式的安装布置；
[0052] 图9是大致对应于图8中的箭头IX的视图；
[0053] 图10和图11示出再次从不同视角观察一个或多个实施方式的立体图；以及
[0054] 图12和图13举例说明实施方式的安装布置。
[0055] 应理解，为了更清晰地说明，附图中的可见部件不一定按比例绘制。
【具体实施方式】
[0056] 在下面的描述中，给出许多特定细节来提供对各种示例性实施方式的透彻理解。 可以在没有一个或若干个特定细节的情况下来实行一个或多个实施方式，或采用其他方 法、部件、材料等实行一个或多个实施方式。在其他情况下，没有示出或详细描述公知的结 构、材料或操作以避免使实施方式的方面模糊不清。贯穿本说明书所提及的"实施方式"是 指关于该实施方式描述的特定的特性、结构或特征包括在至少一个实施方式中。因此，贯穿 本说明书的在各个地方可能出现的短语"在一个实施方式中"或"在实施方式中"不一定都 指相同的实施方式。此外，特定的特性、结构或特征可以在一个或多个实施方式中以任何合 适的方式组合。
[0057] 文中提供的标题仅为了方便起见，并且不解释实施方式的范围或含义。
[0058] 附图举例说明了适于与电驱动的光辐射源例如固态光辐射源（如LED光源）一起 使用的透镜10的一个或多个实施方式。
[0059] 在一个或多个实施方式中，透镜10可以包括对可见光范围内的光辐射是透明的 材料的本体。例如，透明聚合物如聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)或混合有催化剂的塑料材料是 这种材料的示例。
[0060] 在一个或多个实施方式中，可以经由在本说明书的引言部分中已经提及的工艺处 理中的一种工艺处理来制造透镜10。
[0061] 在一个或多个实施方式中，透镜或每个透镜10可以包括围绕构成透镜10的适当 的光学部件的部份l〇b的外周部10a。
[0062] 在一个或多个实施方式中，部分10b可以具有大致透镜状形状，如凸形。
[0063] 在一个或多个实施方式中，外周部10a可以具有使得能够以阵列（例如，矩阵）形 式安装若干个透镜10的多边形外形（例如，在当前所示的示例中的正方形）。
[0064] 在一个或多个实施方式中，透镜10可以设置有金属材料例如铜的导电线12,导电 线12通过采用如前面所提到的技术之一嵌入到透镜10中，即导电线12通过使用诸如共同 模制、等离子沉积或激光直接成型（LDS)之类的工艺嵌入到透镜10中。
[0065] 例如，导电线12可以分别是用于一个或多个电驱动的光辐射源（例如LED光 源）14的正电源线和负电源线，其中透镜10可以根据将在下面更详细描述的布置耦接至光 辐射源14。
[0066] 在一个或多个实施方式中，导电线12可以具有出现在透镜10的表面处的接触端 子部件12a、12b。
[0067] 在如文中所举例说明的一个或多个实施方式中，一个或多个端子12a可以侧向面 对透镜10,例如，如果存在外周部l〇a，则一个或多个端子12a可以沿着外周部10a的一条 边布置以容纳电源线的插入式滑动触点（在附图中不可见）。
[0068] 在一个或多个实施方式中，嵌入到透镜10中的线12可以在透镜10自身的背面即 正面的相对面上延伸，其中光辐射通过透镜10的正面向外传播。
[0069] 在一个或多个实施方式中，一个或多个端子部件12b