光源和反射式光学元件的制作方法

光源和反射式光学元件的制作方法
【专利摘要】在至少一个实施方式中，半导体光源（1）包括支座（2）和多个发光半导体器件（3），这多个发光半导体器件（3）安装到支座顶面（20）上并且具有与支座顶面（20）相交的主发射方向（M）。反射式光学元件（4）包括中央部分（41），并且在俯视图中来看，半导体器件（3）位于中央部分周围。此外，光学元件（4）还包括顶部（42）。顶部（42）具有比中央部分（41）大的平均直径。半导体器件（3）位于支座（2）与光学元件（4）之间。光学元件（4）包括面对半导体器件（43）的主反射表面（43）。在垂直于支座顶面（20）的至少一个横截面视图中，主反射表面（43）双凹地形成。
【专利说明】光源和反射式光学元件
【技术领域】
[0001 ] 提供了 一种光源。此外，提供了 一种用于该光源的反射式光学元件。

【发明内容】

[0002]将要实现的目的是提供一种特别用于显示器的能够被容易地操作的反射式光学元件。
[0003]特别地，通过根据独立权利要求的光源和反射式光学元件实现该目的。在从属权利要求中给出了另外的优选实施方式。
[0004]根据至少一个实施方式，光源是半导体光源。这可以表示光源发出的光是由发光半导体器件产生的。可以通过发光二极管(简称LED)来实现这种器件。
[0005]根据至少一个实施方式，光源包括一个或多个支座。所述支座包括支座顶面。优选地，以平面方式形成支座顶面。支座可以是电路板或印刷电路板。支座可以包括电导体轨和用于电连接光源并且电驱动光源的电接触区域。
[0006]根据至少一个实施方式，光源包括多个发光半导体器件。半导体器件安装到支座顶面上。半导体器件具有主发射方向。所述主发射方向定向在与支座顶面相交(transversewith)的方向上。特别地，主发射方向垂直于支座顶面。
[0007]根据至少一个实施方式，光源还包括反射式光学元件。“反射式光学元件”可以指光学元件主要地或专门地通过反射而不是通过折射工作。特别地，反射式光学元件可以用作非平面的镜面反射镜。半导体光源可以包括恰好一个反射式光学元件或多个这种光学元件。
[0008]根据至少一个实施方式，反射式光学元件位于支座上。这可以指光学元件直接地或间接地固定到支座顶面或支座的另一部分上。光学元件可以位于支座顶面附近或者可以接触支座顶面。
[0009]根据至少一个实施方式，光学元件包括中央部分。例如，中央部分包括用于将光学元件在支座上固定和/或与支座对准的固定装置或对准部件。特别地，中央部分可以是光学元件借以固定到光源的另一部分上的唯一部分。也可能中央部分是光源借以固定到外壳或外部电路板的唯一部分。
[0010]根据至少一个实施方式，特别地，在面向所述支座顶面的俯视图中来看，半导体器件位于中央部分周围，并且相关于由所述支座顶面限定的平面，。特别地，半导体器件可以以规则布置围绕光学元件的中央部分。
[0011]在面向所述支座顶面的俯视图中来看，不必然排除如下情况，中央部分的不位于由支座顶面限定的平面中的某些部分和/或不位于支座顶面附近的某些部分可以与半导体器件交叠。
[0012]根据至少一个实施方式，光学元件包括顶部。顶部沿着半导体器件的主发射方向接着(following)中央部分。顶部和中央部分的分裂是可以想象的。因此，关于中央部分和顶部，光学元件可以被形成为整体。优选地，中央部分与顶部之间没有边界层。优选地，顶部沿着远离支座顶面的方向接着中央部分。
[0013]根据至少一个实施方式，顶部具有比中央部分大的平均直径。此外，顶部可以具有比半导体器件之间的最大距离大的平均直径。
[0014]根据至少一个实施方式，半导体器件位于支座与光学元件之间。在俯视图中来看，这可以表示半导体器件被光学元件完全地覆盖，优选地是被光学元件的顶部覆盖。此外，在仰视图中来看，这可以表示半导体器件被支座完全地覆盖。
[0015]根据至少一个实施方式，光学元件包括主反射表面。主反射表面面对半导体器件，并且因此，主反射表面也可以面对支座顶面。主反射表面能够在中央部分和顶部两者上延伸，优选地连续地延伸。
[0016]如上所述，光学元件分裂成顶部和中央部分可以是想象的。为了定义，例如，可以定义，顶部开始于光学元件的总高度的20%处。另一可能的定义可以是，顶部可以在如下位置处开始:其中，主反射表面相对于由支座顶面限定的平面的倾角首次落入65°以下。
[0017]根据至少一个实施方式，主反射表面在垂直于支座顶面的至少一个横截面视图中双凹地形成。特别地，光学元件在位于支座顶面以上的半空间中沿着半导体器件的主发射方向双凹地形成。因此，在所述横截面图中来看，反射式光学元件可以形成为像蘑菇或一对翅膀。
[0018]在至少一个实施方式中，半导体光源包括具有支座顶面的至少一个支座。此外，光源包括安装在支座顶面上并且具有与支座顶面相交的主发射方向的多个发光半导体器件。优选地，光源的反射式光学元件位于支座上。光学元件包括中央部分。在面向所述支座顶面的俯视图中来看，半导体器件位于中央部分周围，并且位于支座顶面所在的平面中。此外，光学元件包括沿着半导体器件的主发射方向紧随着中央部分的顶部。顶部具有比中央部分更大的平均直径，并且优选地，顶部具有比半导体器件之间的最大距离更大的平均直径。半导体器件位于支座与光学元件之间，具体地，位于支座与光学元件的顶部之间。光学元件包括面对半导体器件的主反射表面。主反射表面在中央部分和顶部两者上延伸。在垂直于支座顶面的至少一个横截面视图中，主反射表面双凹地形成。
[0019]这种反射式光学元件可以被容易地附接到支座并且光学元件的对准可以被简化。因此，可以降低该半导体光源的制造成本。
[0020]根据至少一个实施方式，根据下面的公式形成主反射表面:
[0021]
【权利要求】
1.一种半导体光源(1),包括: 至少一个具有支座顶面(20)的支座(2)， 多个发光半导体器件(3)，所述多个发光半导体器件(3)安装在所述支座顶面(20)上并且具有沿着与所述支座顶面(20 )相交的方向的主发射方向(M)，以及反射式光学元件(4 )，所述反射式光学元件(4 )位于所述支座(2 )上， 其中 所述光学元件(4)包括中央部分(41)， 在面向所述支座顶面(20)的俯视图中来看，所述半导体器件(3)位于所述中央部分(41)周围，并且位于由所述支座顶面(20 )限定的平面中， 所述光学元件(4)包括沿着所述半导体器件(3)的主发射方向(M)接着所述中央部分(41)的顶部(42)， 所述顶部(42)具有比所述中央部分(41)更大的并且比所述半导体器件(3)之间的最大距离更大的平均直径， 所述半导体器件(3)位于所述支座(2)与所述光学元件(4)之间， 所述光学元件(41)包括面对所述半导体器件(3)并且在所述中央部分(41)和所述顶部(42)两者上延伸的主反射表面(43)，以及 在垂直于所述支座顶面(20)的至少一个横截面视图中，所述主反射表面(43)双凹地形成。
2.根据权利要求1所述的半导体光源(1)，其中，在垂直于所述支座顶面(20)的横截面视图中来看，所述主反射表面(43)根据如下公式以柱状坐标形成:h(r) = [q(r-0.5d)]0.5+ho，r≥0.5d，并且具有至多0.25d的容差，其中，h是所述主反射表面(43)的高度，r是与所述光学元件(4)的光轴(A)的距离，q是大于O的实数，h。是偏移高度，以及d是在所述横截面视图中所述中央部分(41)在所述支座顶面(20)处的直径。
3.根据权利要求2所述的半导体光源(1)，其中，所述主反射表面(43)旋转对称地形成，所述光轴(A)是旋转轴。
4.根据权利要求1、2或3所述的半导体光源(1)， 其中，所述主反射表面(43)是平滑的至少二次连续可微分的面，或者能够通过这种面来近似，其中容差至多为0.5mm, 其中，所述面的二阶导数的符号不变。
5.根据权利要求1、2或3所述的半导体光源(1)， 包括在所述光学元件(4)中形成的多个穿孔(45)，所述穿孔(45)设计成使由所述半导体器件(3)发射的部分辐射(R)通过， 在面向所述支座顶面(20)的俯视图中来看，所述穿孔(45)不位于所述半导体器件(3)的正上方。
6.根据权利要求5所述的半导体光源(1)，包括第一穿孔(45a)和第二穿孔(45b)， 其中，所述第二穿孔(45b)具有比所述第一穿孔(45a)大的平均直径， 其中，所述第一穿孔(45a)比所述第二穿孔(45b)距离所述支座顶面(20)更近，以及 其中，所述第一穿孔(45a)沿着外围方向相对于所述第二穿孔(45b)移位。
7.根据权利要求6所述的半导体光源(I)，其中，所述第二穿孔(45b)的平均直径在所述顶部(42)的最大直径的5%与15%之间、包括5%和15%在内，以及 其中，在面向所述支座顶面(20)的俯视图中来看，所述第一穿孔(45a)的平均直径在所述顶部(42)的最大直径的0.75%与4%之间、包括0.75%与4%在内。
8.根据权利要求6所述的半导体光源(I)， 其中，在面向所述支座顶面(20)的俯视图中来看，所述半导体器件(3)沿着径向方向接着所述第一穿孔(45a)，以及 其中，所述第一穿孔(45a)、所述第二穿孔(45b)以及所述半导体器件(3)的数量在3个与8个之间，包括3个和8个在内。
9.根据权利要求1、2或3所述的半导体光源(1)， 其中，所述光学元件(4)包括朝着离开所述半导体器件(3)方向的并且类似于所述主反射表面(43)的形式的顶反射表面(44), 其中，所述顶反射表面(44)设置有多个小面(46)并且所述小面(46)的平均直径在所述顶部(42)的最大直径的0.5%与3.5%之间、包括0.5%和3.5%在内。
10.根据权利要求1、2或3所述的半导体光源(1)， 其中，模块(10)由一个支座(2)、安装在所述支座(2)上的所述半导体器件(3)以及接着所述半导体器件(3)的所述光学元件(4)形成， 其中，所述模块可以作`为整体处理。
11.根据权利要求10所述的半导体光源(1)，包括数量在2个与12个之间、包括2个和12个在内的所述模块(10)，以及 还包括反射式背板(5)， 其中，所述模块(10)安装在所述背板(5)上，以及 其中，所述光源(I)被设计成用于显示器的背光系统。
12.根据权利要求10所述的半导体光源(1)， 其中，所述半导体器件(3)布置成与所述光学元件(4)相距一定距离， 其中，由所述半导体器件(3)发射的辐射的一部分没有击中所述光学元件(4)，以及 其中，在俯视视图中来看，所述模块(10)的发射特性是星形的或十字形的。
13.根据权利要求1、2或3所述的半导体光源(1)， 其中，所述光学元件(4)的最大直径在40mm与120mm之间、包括40mm和120mm在内， 其中，所述中央部分(41)的最小直径在IOmm与30mm之间、包括IOmm和30mm在内， 其中，所述光学元件(4)的高度在18mm与38mm之间、包括18mm和38mm在内， 其中，相邻的半导体器件(3)之间的平均距离在15mm与40mm之间、包括15mm和40mm在内，以及 其中，所述半导体器件(3)位于所述主反射表面(43)的焦线(f)附近，具有至多7_的容差。
14.一种用于半导体光源的反射式光学元件(3)，包括: 中央部分(41)， 顶部(42)，所述顶部(42)沿着所述光学元件(4)的光轴(A)接着所述中央部分(41)，以及主反射表面(43)，所述主反射表面(43)在所述中央部分(41)和所述顶部(42)两者上延伸， 其中 所述顶部(41)具有比所述中央部分(41)大的平均直径，以及在安装水平上方的半空间中并且在平行于所述光轴(A)的至少一个横截面视图中，所述主反射表面(43)双凹地`形成。
【文档编号】F21V7/00GK103511874SQ201210227149
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2012年6月29日 优先权日:2012年6月29日
【发明者】查尔斯·李, 林西宏, 托尔斯滕·孔兹, 彼得·布里克 申请人:欧司朗光电半导体有限公司