光发射的光机械系统,该系统的光学耦合器及带该系统的照明装置的制造方法_2

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体中,而不会 遇到周围反射表面(其更靠下方),并且不会行进到禪合器的出口面上; -如果必要,尤其源自轴线化上一点(优选地在距离ei内,尤其略大于he,小于0.5 mm, 例如0.2 mm)的光线(称为寄生光线)由入口侧向表面折射后,然后行进到周围出口面,且再 到收集器的护套上,由此防止会导致不均匀的光线进入收集表面。
[0040] 期望的是W尽可能大的效率和均匀性将光源(优选LED类型)禪合到光学收集器 中。
[0041] 关于几何范围的保持,如果出现W下情况: -光源是近似直径为Os(例如对于LED类型光源是1 mm)的发光盘的表面,其W大于角 度01(例如对于Lm)类型光源达90°)将光发射到半空间中,其中n是初级透镜(例如Lm)类型 光源的透明圆顶)的折射率,初级透镜典型地通过娃树脂或环氧树脂形成; -光学收集器是在空气(n'=l)中接收锥角目'等于30° (数字开口为0.5)的直径为Oint (其中Oint = 2Rint)的表面。
[0042] 通过几何范围的保持的原理可W解决光通量集中的问题(即,一对光源[开口 1,角 度1];收集器[开口 2,角度2])的变换): 54^"|邮9|)=如5的哪。
[0043] 因此能够通过简化的公式来估计收集器的最小面积 .粗It二如與, 良P,对于在1.5与1.6之间的nW及在0.5 mm与1.5 mm之间的Os,Rint包括在0.75 mm和 2.8 mm之间。
[0044] 因此,在优选实施例中,Rint大于或等于1.5 mm。优选地,Rint小于3.0 mm,在从2.0 mm(优选地从2.2 mm)到2.6 mm的范围内。例如二极管(LED)类型的光源越小,将越少的发射 光发射到相同的收集器中将是关键因素,尤其相对于收集器的收集表面和光学禪合器的出 口面的定位(典型地是调整沿着Z的对准和中屯、距离ef)。收集器的受照明的表面越小,收集 器表面的照明将越强。因此,Rint等于2.5 mm的收集器比Rint等于1.5 mm的收集器是更优选 的。
[0045] 对于给定径向尺寸Rint的光学收集器,能够有利地选择根据本发明的光学禪合器, 例如: -1.88RINT < W < 3. IRint; -0.4RINT < 化 < 0.66扣^;^及 -0.41Rint < Ra < 0.68Rint〇
[0046] 并且还优选地是(在周围出口面的图的第一种情况中),如果周围出口面的接合到 中屯、出口面的部分(特别地,没有不连续)是平坦的(特别地,环状的)或截锥形的(且在系统 出口的方向上是扩宽的),则0.46RINT < Rai < 0.76RINT,其中Rai是A和Al之间的径向距离, 其中A是中屯、出口面的侧向端部,且Al是周围出口面的侧向端部,特别地,接触和/或接合到 通往止挡表面(在内边缘B处)的(截锥形的、环状的)斜面。
[0047] 在优选实施例中,尤其对于小于3.0 mm且甚至在从2.2到2.6 mm的范围内的Rint, 通过下面的尺寸限定光学禪合器: -W小于10 mm,优选地小于7 mm; -H小于W,特别地,H小于4 mm并且优选地大于3.6 mm; -Ra小于1.6 mm,甚至小于1.5 mm并且优选地大于1.2 mm;Rl小于1.6 mm并且优选地 大于1.2 mm; -he',腔体底部的最大深度小于1.8 mm并且优选地大于1.4 mm。
[0048] 此外,能够优选的是,对于Rai,平坦的(优选环状的)或截锥形的周围出口面的宽度 选择成小于1.7 mm且优选地大于1.3 mm。
[0049] 此外,能够优选地通过下面各项限定光学系统: -6F小于2 mm,甚至更优选地小于1 mm,并且优选地大于0.5 mm;和/或 -0和光源之间在轴线化上的距离ei小于0.5 mm并且优选地在腔体外。
[0050] 优选地,护套的端部表面超过止挡表面的内边缘B,B的径向尺寸等于Rb,因此Rint 小于化。
[0051] 端部表面与周围出口面相对(在远离禪合器的中屯、的方向上超过I)。
[0化2] 并且优选地,0.30RINT < Ri < O.eORm(和/或Ri < Ra),其中Ri(表示周围出口面 的侧向尺寸)是A和I之间的径向距离,其中I是到护套的内边缘F(换言之,收集表面的外边 缘)在周围出口面上的投影(沿着化),并且其中A是中屯、出口面的侧向端部。
[0053] 止挡表面没有点状或线性(圆,等)接触,而是,止挡表面在一定宽度上支撑收集器 的护套,此宽度优选至少为0.2 mm且甚至至少为0.4 mm。
[0054] 止挡表面可W是多个、不连续的,由此具有多点接触(多个支承表面,优选为有规 律地分布在360°上),或者优选地是(例如)连续的环髓类型的表面。优选地,它是旋转对称 的。
[0055] (连续的或不连续的)止挡表面能够包括将对准机构与禪合器紧固或装配在一起 (当对准机构与光学禪合器分离时)的装置。
[0056] 止挡表面能够是平坦的(并且优选收集器的端部表面也是平坦的),特别地,其是 环状的。
[0057] 止挡表面能够是旋转对称的并且有利地是截锥形(并且在系统出口的方向上是扩 宽的),并且端部表面的形状与止挡表面(斜面的外边缘等)互补,并且尤其形成截锥形止挡 表面的相反形状。此系统允许通过径向定屯、进一步改善收集器的光学对准。
[0058] 止挡表面(靠近周围出口面)不会损害期望的整体均匀性。优选地,止挡表面并不 从禪合器接收光线(或者接收可忽略的数量)。
[0059] 周围出口面能够优选地具有下面特征中的至少一个: -与中屯、出口面没有跳跃(尤其是沿着化的垂直跳跃,)或台阶; -比入口侧向表面更进一步侧向延伸; -可选地是没有光学纹理(例如菲涅耳透镜)的表面,运是为了简化设计。
[0060] 作为本体的整体部分,周围出口面优选地是模制的(因此可W脱模)。优选地,它不 是凸形的。
[0061] 关于周围出口面的范围,限定两种具体情况: -第一种情况(已经提到的):接合到中屯、出口面的部分形成周围出口面,是平坦的(除 了可选的光学纹理之外)或者是截锥形的(在系统出口的方向上是扩宽的),并且特别地从 止挡表面缩回,因此具有侧向端部Al,中屯、出口面总是优选地从此接合部分突出; -第二种情况:接合到中屯、出口面的部分是凹形的,并且持续地(或多或少W突然的方 式)上升到止挡表面的内边缘B。
[0062] (本体的或对准机构的)止挡表面优选地尽可能接近周围出口面(在第一种情况下 接近端部41),例如从端部41隔开不到1 mm。
[0063] 优选的是斜面(第一种情况)或连续的上升(第二种情况,尤其限定从I到B)而没有 光学作用(因此不用于折射光线,即使当在光学收集器中足够准直时也是如此)或者至少其 光学作用是可忽略不计的。
[0064] 斜面优选地是截锥形,在系统出口的方向上是扩宽的,尤其在尽可能短的距离上, 优选小于1 mm。
[0065] 当然,周围出口面的物理端部Al优选地大致对应于周围出口面的光学功能性端 部。运将取决于入口侧向表面和光源,尤其它的空间延伸、它的福射的角度性质(尤其在近 场)W及它在轴线化上相对于腔体的位置。
[0066] 透明的本体(或甚至连结的整个中间件)优选地不包括邻近周围出口面的表面,运 个表面尤其更高,而且不能够形成止挡表面,因为它的形状和/或它的较小高度将迫使收集 器的收集表面和透镜之间发生接触。
[0067] 为了简化和光学对准,止挡表面优选地集成到光学禪合器的本体中,并且也优选 地是截锥形的。
[0068] 在第二种情况下,接合到中屯、出口面的周围出口面是(略微)凹形的,例如通过4阶 多项式方程所限定的,中屯、出口面优选地从此凹形部分突出。
[0069] 周围反射表面在禪合器出口的方向上远离入口侧向表面和入口面,并且: -优选地沿着化的最大范围ZD大于H/2( W便不会损失过多光线)并且优选地小于准直 面的最小范围ZA和/或周围出口面的最小范围; -和/或优选地周围反射表面和周围出口面之间的最小距离hm(称为介质进入最小距 离)大于0.8 mm(且甚至,如果可能,周围反射表面和止挡表面(如果集成到禪合器中)之间 的最小距离大于0.8 mm),W便在需要的情况下有利于注入热塑料(透镜的优选材料); -和/或优选地径向尺寸Rd〉Rint (更优选地Rd〉Rai,甚至Rd〉Rb)并且Rd < 1.3RINT,其中D是周围反射表面的物理限制,优选地限定宽度W(等于2Rd),或者至少是周围 反射表面的光学功能表面的限制。
[0070] 此外,周围反射表面能够优选地具有下面特征中的至少一个: -外表面没有光学,也没有机械接触(自由表面)和/或未受过表面处理; -和/或从入口侧向表面的端部开始,或者通过(环状的)平坦部与入口侧向表面隔开; -和/或是连续表面,没有跳跃或者没有"齿槽",例如专利申请WO 2009/064275中所限 定的。
[0071] 周围反射表面能够优选地具有非球面表面。非球面周围反射表面的方程优选地写 成:
其中k优选地等于-1。
[0072] 下表中限定了最优系数:
[0073] 入口侧向表面允许折射斜光线,且由此允许使光源(优选LED)所发出的倾斜光的 很大部分准直。结合具有凸形的入口面和平坦的中屯、出口面的中屯、透镜并不是足够的,因 为集中在收集器上的光的分布在收集器的表面上却并不是同样均匀的。
[0074] 入口侧向表面能够优选地具有下面特征中的至少一个: -可脱模的(待避免包括至少一个凹部的表面); -优选地,在最靠近腔体底部的至少一个表面(第一)部分上是截锥形的,该部分在禪 合器入口的方向上是扩宽的,该第一表面部分优选地延伸W在禪合器入口的方向上扩宽的 一个或更多个其它截锥形部分; -径向尺寸Rc〉Ri并且优选地Rc〉Ra,其中C是腔体中的最低点(在Z上的范围等于 0)〇
[0075] 还可W通过(至少)使最靠近腔体底部的此表面部分(称为第一截锥形部分)倾斜 来更好地减小照明电路板上的周围峰值。在变型中,此第一部分能够是圆筒形的。
[0076] 能够预见到: -第二截锥形部分,优选地(沿着Z )高于第一部分,相对于轴线化并且远离入口面具有 第二倾斜度,其小于第一倾斜度(第二斜率至多是第一斜率的1/5,甚至更优选地是第一斜 率的1/8),并且在禪合器入口的方向上是扩宽的; -并且可选地,为了进行机械保护,设有第=(较短的)截锥形表面部分,其在禪合器入 口的方向上是扩宽的,其具有第=倾斜度并且优选地一直延伸到周围反射表面的端部。
[0077] 在整个表面部分上,优选地,每一斜率与穿过入口侧向表面的纵向剖面的两个端 点的直线斜率之间的差值的绝对值小于2°,并且相关联的差距类型优选地小于10°。
[0078] 优选地,如果光源配有初级圆顶,则初级圆顶大部分插入到腔体中。
[00巧]例如,圆顶表面和入口侧向表面之间的距离大于100皿并且小于500皿。
[0080] 例如,圆顶表面和入口中屯、面之间的距离大于100 WIi并且小于300 WH,并且优选 地小于或等于200皿。
[0081] 优选地,例如二极管的(近似点状的)光源在远场中是朗伯体,并且范围在500皿 与2 mm之间,例如1.5 mm。
[0082] 优选地,中屯、入口面形成底部的至少90%,并且能够可选地延伸W宽度为R ' 1(小于 0.5Ri甚至小于0.1 Ri)的平坦的周围入口面(优选环状的),优选地不具有台阶/跳跃。入口 面和入口侧向表面之间的可能的此平坦部例如用于重新引导轴线化上的来自光源的光线 朝向照明电路板的周围。
[0083] 光学禪合器能够仅由透明的材料构成,并且优选塑料,尤其PMMA(聚甲基丙締酸甲 醋),并且优选更不易碎的PC(聚碳酸醋)。因此,为了容易产业化,它能够优选地模制而成。
[0084] 注射模制(也称作塑料注塑)是处理可热成型材料的工艺,尤其是热塑性材料。大 部分热塑性零件是用注塑成型压机制造的:先将塑料材料软化,然后注射到模具中,且再使 其冷却。注射模制是一种大规模或者极大规模的零件生产技术。此类技术最主要是用于塑 料材料和弹性体(橡胶)。不同于其中模具用后就会丢掉的其它工艺(砂模法、一次性蜡模法 等),要注意确保注射的零件不会卡在冷模中,并且能不受破坏地脱模。运就是
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