专利名称：侧面发出辐射的器件和用于如此器件的透镜的制作方法
该专利申请享有2004年9月8日的德国专利申请DE102004043516.2和2004年9月8日的美国专利申请US 60/607,904的优先权，因此其公开内容通过引用而被明显包含在本专利申请中。
本发明涉及一个侧面发出辐射的器件，其具有一个其光轴垂直于该器件的安装面的辐射源和一个布置在辐射源后面的光学设备，该设备把辐射源的耦合进入该设备中的电磁辐射转向侧面。此外本发明涉及一个用于如此器件的、单独制造的透镜。
这里，安装面是该器件的这个外表面，其在器件安装在一个支架、例如安装在一个电子印刷线路板上的位置时面对支架。
例如从出版文献US 6,679,621 B2、US 6,607,286 B2和US 6,598,998B2中已知如此器件和相应种类的透镜。其中描述的器件和透镜一方面具有一个相对较高的结构高度并且另一方面仅仅以技术复杂的工具制造。
因此本发明的任务是，提供一种开始提到形式的器件，其具有尽可能低的结构高度并且以较低的技术费用制造。
通过具有权利要求1特征的器件并且通过具有权利要求4特征的透镜解决该任务。
在从属权利要求中给出该器件和透镜的有益改进和实施形式。
特别通过开始提到形式的器件解决该任务，在该器件中光学设备具有一个在截面上呈V形的、在旋转对称情况下呈喇叭口形状地形成的反射表面和一个围绕该反射表面并且从外面看上去呈凸起形成的折射表面，其中该折射表面布置在反射表面和一个面对辐射源的底面之间。对此如此布置并形成该底面，即通过该底面辐射源的电磁辐射耦合进入光学设备，并且如此布置并形成反射表面，即耦合进入的辐射锥体的中央第一部分从这里转向折射表面。最后如此布置并形成折射表面，即不仅来自反射表面的辐射而且直接来自辐射源的辐射在同时射束聚焦的情况下通过该折射表面以尽可能大的角度与辐射源的光轴呈倾斜地耦合出去。
根据本发明凸起弯曲的折射表面“处理”两种光束，也就是说不仅有来源于反射表面的光束，而且还有直接来源于辐射源的光束，也就是说不用在中间有目的地偏转到光学设备上。这两个光束在凸起的折射表面上的入射区域按照重点而被彼此分开。从反射表面转向的光束入射到折射表面的与底面相邻的区域并且由该区域折射并聚焦。直接来源于辐射源的光束入射到折射表面的与反射表面相邻的区域并且由该区域折射并聚焦。
凸起折射表面的与底面相邻的区域和与反射表面相邻的区域在剖面上分别具有相对较大曲率半径的弯曲并且在这两个区域之间的过渡区域具有与此相比较小的曲率半径。
在该器件或者透镜的一个有益设计方案中，在反射表面和折射表面之间的过渡区域存在一个对辐射源遮蔽的、光学设备或透镜的表面区域。特别优选该遮蔽区域主要是反射表面过渡到折射表面的区域。该遮蔽区域可以实施为独立的、由这两个相邻表面(反射表面和折射表面)倒角的面或以顺畅的过渡实施为这两个相邻表面之一的组成部分。通过遮蔽可以有益地降低逆反射。
本发明的光学设备/透镜在其形状上近似一个以与辐射源的光轴＞0°的角向外倾斜的、具有反射背面的折射凸透镜，该反射背面使在通过底面进入之后没有直接对准透镜折射表面的、辐射源的辐射转向折射表面的侧面，并且在那里在同时聚焦的情况下耦合输出。为此设置一个第一折射透镜区域。
直接从辐射源射到独立于第一折射透镜区域的第二折射透镜区域的辐射从后者在同时聚焦的情况下直接转向器件的侧面。折射表面可以对称或非对称形成。其可以形成为任意形状透镜。
为了借助于压铸或注塑制造透镜，有益地可以应用一种技术简单的工具，其特别不需要技术复杂的滑阀。
可以单独制造透镜并且作为瞄准光学系统装配在器件外壳上，可以带有折射指数匹配或不带有折射指数匹配。可是其例如也可以直接浇铸在发光二极管芯片上。底面当然不是真实的表面而仅仅是一个想象的面。
根据本发明的器件可以有益地用于侧面发射顶部辐射体的辐射、用于把顶部辐射体的辐射从侧面耦合输入到光导体、针对信号光源而用于对显示、符号和LCD显示器进行大面积的背后照明、用于反射器的均匀照明和周围环境照明。本发明的光学设备以匹配的形式可以集成在光导中。
从在下面结合附图
详细阐述的实施例中得出该器件和透镜的另外优点、优选实施形式和改进。
附图指出了本发明器件的透镜的实施例的示意剖面图。
根据该实施例的透镜1是旋转对称的，具有一个从该透镜的正面、向该透镜内呈喇叭口形状形成的反射表面2和一个从外部看上去呈凸起形成的折射表面3，其在透镜的反射表面2和底面4之间延伸并且使二者彼此连接。如此布置并形成底面4，即通过该底面把从透镜内部看上去在底面4后面布置的辐射源5、例如LED器件的电磁辐射耦合进入该透镜1。
如此布置并形成反射表面2，即耦合进入的辐射的中央第一部分从这里转向与底面4相邻的、折射表面3的第一透镜区域32。如此布置并呈凸起形成折射表面3，即不仅来自反射表面2的辐射而且直接来自辐射源5并且射到与反射表面2相邻的、折射表面3的第二透镜区域33上的辐射在同时射束聚焦的情况下通过该折射表面从辐射源5的光轴6的侧面耦合出去。在剖面图上第一透镜区域32和第二透镜区域33弯曲相对较小，相反连接这两个透镜区域32、33的过渡区域弯曲较大。
呈V形形成的反射表面是如此S形弯曲的，即与光轴6相邻的第一子区域21从外部看上去凸起弯曲，与折射表面3相邻的第二子区域22从外部看上去如此凹形弯曲，即折射表面3的正面边缘区域31被遮蔽了辐射源5的直接辐射。反射表面2的凸起部分已经导致射到该面上的、辐射源的辐射初次聚焦。
根据该实施例的如此透镜可以独立制造并且例如可以装配在一个独立制造的、可表面安装的Toplooker-LED器件上。这例如可以借助于粘结剂实现，其折射率最好在芯片封装材料的折射率和透镜材料折射率之间。此外在透镜上和在器件外壳上可以设置一个用于校准透镜装配的校准元件。
例如在WO 02/84749 A2中描述过Toplooker-LED器件的适当实施例，在该LED器件上可以装配根据该实施例的透镜，因此就这方而言其公开内容通过引用而被纳入到本申请中。
根据实施例的描述不限制本发明。更确切地说本发明包含每一个新特征以及这些特征的组合，这尤其包含权利要求中的特征的每一个组合，即使在权利要求或实施例中没有明确给出这些特征或组合本身。
权利要求
1.侧面发出辐射的器件，具有一个辐射源，该辐射源的光轴垂直于器件的安装面延伸，并且具有一个在辐射源后面布置的光学设备，其中-光学设备具有一个在截面上呈V形形成的反射表面和一个从外部看上去呈凸起形成的折射表面，所述折射表面布置在反射表面和面对辐射源的底面之间，-如此布置并形成底面，即通过该底面辐射源的电磁辐射耦合进入该光学设备，-如此布置并形成反射表面，即耦合进入的辐射的中央第一部分从这里转向折射表面，-如此布置并形成折射表面，即不仅来自反射表面的辐射而且直接来自辐射源的辐射在同时射束聚焦的情况下通过该折射表面从辐射源的光轴的侧面耦合出去。
2.按照权利要求1的器件，在该器件中至少如此S形地弯曲呈V形形成的反射表面的边，即与光轴相邻的部分从辐射源的角度来看呈凹形弯曲并且与折射表面相邻的部分从辐射源的角度来看呈凸起弯曲，如此使得折射表面的正面边缘区域被遮蔽了辐射源的直接辐射。
3.按照权利要求1或2的器件，在该器件中光学设备围绕辐射源的光轴旋转对称地形成。
4.用于侧面发出辐射的器件的透镜，该器件具有一个辐射源，其光轴垂直于器件的安装面延伸，该透镜具有-一个在截面上呈V形形成的反射表面和一个从外部看上去呈凸起形成的折射表面，其布置在透镜的反射表面和底面之间，--如此布置并形成底面，即通过该底面辐射源的电磁辐射耦合进入该透镜，-如此布置并形成反射表面，即耦合进入的辐射的中央第一部分从这里转向折射表面，以及-如此布置并形成折射表面，即不仅来自反射表面的辐射而且直接来自辐射源的辐射在同时射束聚焦的情况下通过该折射表面从辐射源的光轴的侧面耦合出去。
5.按照权利要求4的透镜，在该透镜中至少如此S形地弯曲呈V形形成的反射表面的边，即与光轴相邻的部分从外部看上去凸起弯曲并且与折射表面相邻的部分从外部看上去凹形弯曲，如此使得折射表面的正面边缘区域被遮蔽了辐射源的直接辐射。
6.按照权利要求4或5的透镜，其围绕设置的辐射源的光轴旋转对称地形成。
全文摘要
提供一种侧面发出辐射的器件，具有一个辐射源，其光轴垂直于器件的安装面延伸，并且具有一个在辐射源后面布置的光学设备，其中光学设备具有一个在截面上呈V形形成的反射表面和一个从外部看上去呈凸起形成的折射表面，其布置在反射表面和面对辐射源的底面之间，如此布置并形成底面，即通过该底面辐射源的电磁辐射耦合进入该光学设备，如此布置并形成反射表面，即耦合进入的辐射的中央第一部分从这里转向折射表面，如此布置并形成折射表面，即不仅来自反射表面的辐射而且直接来自辐射源的辐射在同时射束聚焦的情况下通过该折射表面从辐射源的光轴的侧面耦合出去。
文档编号H01L33/00GK101014894SQ200580030102
公开日2007年8月8日 申请日期2005年7月22日 优先权日2004年9月8日
发明者M·万宁格 申请人:奥斯兰姆奥普托半导体有限责任公司