用于發(fā)光裝置的透鏡、相應(yīng)的發(fā)光裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于發(fā)光裝置的透鏡。
[0002] -個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式可以涉及利用固態(tài)光源如LED光源作為光輻射源的發(fā)光裝 置。
【背景技術(shù)】
[0003] 發(fā)光裝置如室外使用的LED模塊可以滿足下述要求，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))，這在一方面可能需要低熱阻，以 及在另一方面需要光學(xué)系統(tǒng)的高效率（大于90% );
[0006]-高電氣絕緣（例如大于2kV AC);
[0007]-在高額定流明維持壽命（例如60, 000小時(shí)）和低毀滅性故障率（例如焊點(diǎn)接頭 在經(jīng)歷至少5000次熱循環(huán)之后還存在）方面的高可靠性；
[0008] -模塊化；
[0009]-在材料清單（BoM)和制造過程兩方面的低成本。
[0010] 滿足這些要求可能是一個(gè)挑戰(zhàn)。
[0011] 為了實(shí)現(xiàn)高光學(xué)效率，可以使用光學(xué)器件如透鏡。
[0012] 在印刷電路板組件（PBA)方面，可以采用當(dāng)滿足一些先前所概述的要求時(shí)另一方 面可能危及其他必要特征的各種實(shí)現(xiàn)方式。
[0013] 例如，第一解決方案在于焊接在絕緣金屬基板QMS)上的光輻射源的分布式陣列 例如采用陶瓷封裝（A1N或A1 203)的高功率LED的使用。然后，單元經(jīng)由導(dǎo)熱膠或螺釘裝配 在散熱器（或散熱殼體如金屬散熱殼體，例如鋁殼體）上。
[0014] 這種解決方案有一些限制，例如由于光輻射源（例如LED源）的陶瓷封裝與板的 基本金屬（例如鋁）之間可能高的熱膨脹系數(shù)（CTE)的失配而導(dǎo)致的焊點(diǎn)接頭的可靠性降 低。
[0015] 這種解決方案的另一個(gè)限制是需要達(dá)到影響電氣絕緣的介電擊穿與熱阻之間的 平衡。實(shí)際上，具有低熱阻的頂S板有相當(dāng)?shù)偷慕橘|(zhì)擊穿。
[0016] 另一 PBA實(shí)現(xiàn)方式可以在于使用焊接在陶瓷板（A1N或A1203)上的光輻射源的分 布式陣列（例如采用陶瓷封裝的功率LED)。所得到的單元隨后可以經(jīng)由導(dǎo)熱粘合劑裝配在 散熱器（或散熱殼體，例如金屬散熱殼體，如鋁散熱殼體）上。
[0017] 在這種情況下，與頂S板相比，熱阻可以相似或者甚至更低，同時(shí)因?yàn)樵谀ず穸却?于0. 3_的情況下介電絕緣可以大于20kV/mm，所以介電絕緣不是關(guān)鍵的問題。
[0018] 此外，因?yàn)檫@個(gè)實(shí)現(xiàn)方式可以大大地減小光輻射源的封裝與板之間的CTE失配， 所以這個(gè)實(shí)現(xiàn)方式可以顯示出焊點(diǎn)接頭的較高的可靠性。
[0019] 然而，因?yàn)榭梢詫?shí)現(xiàn)的板面積有限以及因?yàn)橄喈?dāng)高的成本（多于400€/m2 )，所 以這種解決方案不能用于具有高數(shù)量LED的分布式LED陣列和/或大的LED至LED間距的 情況。
[0020] 另一 PBA實(shí)現(xiàn)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可以經(jīng)由導(dǎo)熱膠或螺釘裝配在散熱器（或散熱殼體，例如由金屬如鋁制成的散熱殼 體）上。
[0021] 在基于頂S的CoB的情況下，相對(duì)于焊接在頂S板上的封裝的LED，介電絕緣更易 于管理。與插入到CoB部件中的封裝件中并且焊接在頂S板上的LED相比，省略CoB部件 中的封裝件的可能性可以導(dǎo)致更低的熱阻。
[0022] 因此，在CoB部件的情況下，可以使用具有較高的介質(zhì)擊穿但是具有至少較低的 導(dǎo)熱率的電介質(zhì)。
[0023] 在基于陶瓷的CoB的情況下，因?yàn)槿鄙貺ED封裝，所以可以使用具有低的導(dǎo)熱率的 陶瓷（例如A1 203)。
[0024] 此外，與針對(duì)陶瓷板所描述的原因相同，介質(zhì)擊穿可以不構(gòu)成重要問題。
[0025] 此外，不論使用哪種類型的板，因?yàn)楹更c(diǎn)接頭不再存在，所以焊點(diǎn)接頭的可靠性不 是問題。
[0026] CoB解決方案還由于成本原因而是有吸引力的。事實(shí)上，在一些實(shí)現(xiàn)方式中，相對(duì) 于使用焊接在頂S板上的封裝的LED的PBA解決方案，CoB解決方案可以實(shí)現(xiàn)高達(dá)35%的 成本節(jié)約。
[0027] 然而，CoB解決方案可能有一些約束。
[0028] 例如，第一約束可能涉及到大透鏡的使用，而大透鏡是不容易制造的；這可能需要 光學(xué)透鏡的大小、CoB的大小以及成本間的折衷。
[0029] 另一個(gè)約束關(guān)于不同的CoB之間的互連?？梢酝ㄟ^手動(dòng)焊接從一個(gè)CoB延伸到另 一個(gè)CoB的導(dǎo)線來產(chǎn)生這種互連；然而，存在下述風(fēng)險(xiǎn)：這種行為可能影響基于頂S的CoB 的介質(zhì)擊穿特性，導(dǎo)致電氣絕緣的可能減小。
[0030] 另一種可能性在于使用附加的板（例如，F(xiàn)R4單層板）作為電源總線線路，使用用 于與若干個(gè)CoB互連的連接器；然而，若干個(gè)連接器的使用會(huì)產(chǎn)生額外的成本，并且產(chǎn)生在 成本方面不具有競(jìng)爭(zhēng)力的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0031] -個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式旨在克服先前列出的缺點(diǎn)。
[0032] 在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，由于具有所附權(quán)利要求中特別闡述的特征的透鏡而可 以實(shí)現(xiàn)所述目標(biāo)。
[0033] -個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式還可以涉及相應(yīng)的發(fā)光裝置以及相應(yīng)的方法。
[0034] 權(quán)利要求是文中參照實(shí)施方式提供的技術(shù)教示的整體的一部分。
[0035] -個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式可以設(shè)想產(chǎn)生電驅(qū)動(dòng)光輻射源（例如CoB元件或安裝在小板 上的密集LED群）之間的電互連和/或向使用光學(xué)透鏡的任何其他系統(tǒng)的電互連的方式。
[0036] 在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，導(dǎo)電（例如，銅）互連線可以通過使用諸如共同模制、 等離子沉積或激光直接成型（LDS)之類的處理而嵌入到光學(xué)透鏡（例如，由塑料制成的光 學(xué)透鏡）中。
[0037] 在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，通過使用共同模制或等離子沉積，可以使用標(biāo)準(zhǔn)的聚 合物基透鏡，例如聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)透鏡。
[0038] 在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，通過使用LSD處理，可以使用混合有催化劑的塑料材 料。
[0039] 在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，具有導(dǎo)線如銅線的光學(xué)透鏡可以具有使得能夠包絡(luò)或 圍繞相應(yīng)的光輻射源（例如CoB元件）的形狀，該相應(yīng)的光輻射源通過螺釘或膠固定在散 熱器或散熱殼體上。這是在確保光輻射源與透鏡之間的正確定位的同時(shí)完成的，并且可選 地，可以容納例如具有滑動(dòng)觸點(diǎn)的插入式連接器。
[0040] 在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，使用應(yīng)用于兩個(gè)對(duì)象的導(dǎo)電焊盤（例如銅焊盤）之間 的導(dǎo)電粘合劑或者使用通常在光學(xué)透鏡中采用的彈簧觸點(diǎn)可以獲得光學(xué)透鏡與光輻射源 (例如CoB)之間的電連接。
[0041] 一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式可以獲得一個(gè)或多個(gè)下述優(yōu)點(diǎn)：
[0042]-光輻射源（例如，CoB或安裝有LED群的小板）間易于互連；
[0043] -高功率效率；
[0044]-一起實(shí)現(xiàn)電氣絕緣和低熱阻的可能性；
[0045] _在流明維持和焊點(diǎn)接頭可靠性方面的高可靠性。
【附圖說明】
[0046] 現(xiàn)在參照附圖僅通過非限制性示例的方式描述一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式，在附圖中：
[0047] 圖1和圖2示出從不同視角觀察實(shí)施方式的示例的立體圖；
[0048] 圖3和圖4舉例說明實(shí)施方式的安裝布置；
[0049] 圖5更詳細(xì)地示出了圖4中由箭頭V表示的部分；
[0050] 圖6舉例說明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式；
[0051] 圖7和圖8舉例說明實(shí)施方式的安裝布置；
[0052] 圖9是大致對(duì)應(yīng)于圖8中的箭頭IX的視圖；
[0053] 圖10和圖11示出再次從不同視角觀察一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的立體圖；以及
[0054] 圖12和圖13舉例說明實(shí)施方式的安裝布置。
[0055] 應(yīng)理解，為了更清晰地說明，附圖中的可見部件不一定按比例繪制。
【具體實(shí)施方式】
[0056] 在下面的描述中，給出許多特定細(xì)節(jié)來提供對(duì)各種示例性實(shí)施方式的透徹理解。 可以在沒有一個(gè)或若干個(gè)特定細(xì)節(jié)的情況下來實(shí)行一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式，或采用其他方 法、部件、材料等實(shí)行一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式。在其他情況下，沒有示出或詳細(xì)描述公知的結(jié) 構(gòu)、材料或操作以避免使實(shí)施方式的方面模糊不清。貫穿本說明書所提及的"實(shí)施方式"是 指關(guān)于該實(shí)施方式描述的特定的特性、結(jié)構(gòu)或特征包括在至少一個(gè)實(shí)施方式中。因此，貫穿 本說明書的在各個(gè)地方可能出現(xiàn)的短語(yǔ)"在一個(gè)實(shí)施方式中"或"在實(shí)施方式中"不一定都 指相同的實(shí)施方式。此外，特定的特性、結(jié)構(gòu)或特征可以在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中以任何合 適的方式組合。
[0057] 文中提供的標(biāo)題僅為了方便起見，并且不解釋實(shí)施方式的范圍或含義。
[0058] 附圖舉例說明了適于與電驅(qū)動(dòng)的光輻射源例如固態(tài)光輻射源（如LED光源）一起 使用的透鏡10的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式。
[0059] 在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，透鏡10可以包括對(duì)可見光范圍內(nèi)的光輻射是透明的 材料的本體。例如，透明聚合物如聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)或混合有催化劑的塑料材料是 這種材料的示例。
[0060] 在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，可以經(jīng)由在本說明書的引言部分中已經(jīng)提及的工藝處 理中的一種工藝處理來制造透鏡10。
[0061] 在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，透鏡或每個(gè)透鏡10可以包括圍繞構(gòu)成透鏡10的適當(dāng) 的光學(xué)部件的部份l〇b的外周部10a。
[0062] 在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，部分10b可以具有大致透鏡狀形狀，如凸形。
[0063] 在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，外周部10a可以具有使得能夠以陣列（例如，矩陣）形 式安裝若干個(gè)透鏡10的多邊形外形（例如，在當(dāng)前所示的示例中的正方形）。
[0064] 在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，透鏡10可以設(shè)置有金屬材料例如銅的導(dǎo)電線12,導(dǎo)電 線12通過采用如前面所提到的技術(shù)之一嵌入到透鏡10中，即導(dǎo)電線12通過使用諸如共同 模制、等離子沉積或激光直接成型（LDS)之類的工藝嵌入到透鏡10中。
[0065] 例如，導(dǎo)電線12可以分別是用于一個(gè)或多個(gè)電驅(qū)動(dòng)的光輻射源（例如LED光 源）14的正電源線和負(fù)電源線，其中透鏡10可以根據(jù)將在下面更詳細(xì)描述的布置耦接至光 輻射源14。
[0066] 在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，導(dǎo)電線12可以具有出現(xiàn)在透鏡10的表面處的接觸端 子部件12a、12b。
[0067] 在如文中所舉例說明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，一個(gè)或多個(gè)端子12a可以側(cè)向面 對(duì)透鏡10,例如，如果存在外周部l〇a，則一個(gè)或多個(gè)端子12a可以沿著外周部10a的一條 邊布置以容納電源線的插入式滑動(dòng)觸點(diǎn)（在附圖中不可見）。
[0068] 在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，嵌入到透鏡10中的線12可以在透鏡10自身的背面即 正面的相對(duì)面上延伸，其中光輻射通過透鏡10的正面向外傳播。
[0069] 在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，一個(gè)或多個(gè)端子部件12b