具有用于安裝的構(gòu)型的光學(xué)模塊的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種光學(xué)模塊，包括：限定形狀的襯底（1），其中襯底具有邊緣（1c）和兩個(gè)對(duì)置的表面（1a，1b）；以及以覆蓋的方式施加在所述表面（1a，1b）中的至少一個(gè)上的層（2），其中所述層（2）由透明的聚合材料構(gòu)成并且具有至少一個(gè)光學(xué)元件（3），從襯底出發(fā)穿過所述光學(xué)元件（3）的光束借助所述光學(xué)元件經(jīng)歷折射，其中在所述層的安裝區(qū)域中設(shè)置有用于安裝和/或調(diào)整光學(xué)模塊的構(gòu)型（4，5），所述構(gòu)型材料統(tǒng)一地與所述層（2）一體式地被構(gòu)造。
【專利說明】具有用于安裝的構(gòu)型的光學(xué)模塊

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般來說涉及一種光學(xué)模塊，該光學(xué)模塊尤其包括:限定形狀的襯底，其中該襯底具有邊緣和兩個(gè)對(duì)置的表面；以及以覆蓋的方式施加在所述表面中的至少一個(gè)上的層，其中所述層由透明的聚合材料構(gòu)成并且具有至少一個(gè)光學(xué)元件，從襯底出發(fā)穿過光學(xué)元件的光束借助所述光學(xué)元件經(jīng)歷折射。

【背景技術(shù)】
[0002]WO 2012/031703 Al描述一種用于板上芯片模塊的制造方法，在所述板上芯片模塊中襯底包括具有多個(gè)LED的板狀載體，其中該襯底的表面在開放式鑄模中以覆蓋的方式配備層，用于構(gòu)造光學(xué)系統(tǒng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的任務(wù)是說明一種光學(xué)模塊，其能夠以簡(jiǎn)單的方式安裝。
[0004]該任務(wù)根據(jù)本發(fā)明通過一種光學(xué)模塊來解決，該光學(xué)模塊包括:
限定形狀的襯底，其中該襯底具有邊緣和兩個(gè)對(duì)置的表面，和
以覆蓋的方式施加在所述表面中的至少一個(gè)上的層，
其中所述層由透明的聚合材料構(gòu)成并且具有至少一個(gè)光學(xué)元件，從所述襯底出發(fā)穿過所述光學(xué)元件的光束借助所述光學(xué)元件經(jīng)歷折射，
其中在所述層的邊緣區(qū)域中設(shè)置有材料統(tǒng)一地與所述層一體式地構(gòu)造的用于安裝和/或調(diào)整所述光學(xué)模塊的構(gòu)型(Ausformung)。
[0005]在本發(fā)明的意義上的光學(xué)模塊在此應(yīng)被理解為任何組件，該組件要么主動(dòng)地發(fā)射光，要么被動(dòng)地以限定的方式通過折射影響光束。折射在此至少部分地通過光學(xué)元件來進(jìn)行，該光學(xué)元件被成型在透明層中。在特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，光學(xué)元件尤其可以是透鏡，例如聚光透鏡、散射透鏡、圓柱形透鏡、菲涅爾透鏡等等。在其他實(shí)施方式中，通過光學(xué)元件的折射但也可以在于光的散射、通過棱鏡的分開等等。具有成型于其中的光學(xué)元件的聚合層構(gòu)造直接布置在襯底上的光學(xué)系統(tǒng)。
[0006]用于安裝和/或調(diào)整模塊的構(gòu)型在本發(fā)明的意義上被理解為層的任何結(jié)構(gòu)化，該結(jié)構(gòu)化直接用于例如通過將該結(jié)構(gòu)夾在保持件中來固定模塊，或直接用于定位模塊。
[0007]在很多情況下，襯底具有板狀結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)例如可以具有矩形、圓形或多邊形外周。在這樣的板狀結(jié)構(gòu)中，兩個(gè)表面彼此平行地走向。在本發(fā)明的意義上，如果表面例如由于所施加的LED或其他組件而具有一定的不平坦性，那么也存在具有平行的表面的板狀結(jié)構(gòu)。
[0008]在本發(fā)明的一般來說優(yōu)選的實(shí)施方式中規(guī)定，光學(xué)元件和用于安裝和/或調(diào)整的構(gòu)型在澆鑄過程中在將層施加到襯底上的過程中材料統(tǒng)一地與該層一體式地被成型。例如WO 2012/031703A1描述在澆鑄過程中制造這樣的具有光學(xué)元件的層，對(duì)此參考該文獻(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的附加的構(gòu)型在此可以通過相應(yīng)地修改鑄模來進(jìn)行。特別優(yōu)選地，借助將襯底浸入到開放式鑄模中來進(jìn)行澆鑄，如在WO 2012/031703 Al中所描述的那樣。
[0009]在本發(fā)明的優(yōu)選的改進(jìn)方案中，該層由硅樹脂構(gòu)成。尤其是，在此可以涉及高純的娃樹脂，其相對(duì)于UV福射具有聞耐抗性。聞純的娃樹脂應(yīng)被理解為如下娃樹脂，該娃樹脂包含少于千分之一、尤其是少于1ppm的污物和雜質(zhì)。沒有被包含在本發(fā)明的意義上的高純的硅樹脂中的碳也屬于污物和雜質(zhì)。
[0010]在本發(fā)明的可能的實(shí)施方式中，用于安裝和/或調(diào)整模塊的構(gòu)型包括在層的表面之上的至少一個(gè)突出部，其中用于光學(xué)模塊的保持裝置的夾緊塊放在突出部上。這樣的突出部以簡(jiǎn)單的方式用于良好的保持，其中提供限定的支承面。由此實(shí)現(xiàn)精確定位并且附加地能夠?qū)崿F(xiàn)無損傷的夾住。突出部的尺寸確定可以與聚合層的材料特性、如硬度和彈性適配。例如可以涉及節(jié)塊(Noppen)、隆起物等。當(dāng)該模塊例如具有Icm到10cm的數(shù)量級(jí)的邊長(zhǎng)時(shí)，各個(gè)構(gòu)型的大小可以典型地達(dá)到10 μ m到大約Imm的范圍。
[0011 ] 在通過突出部夾緊模塊時(shí)，可以以限定方式通過夾緊塊來擠壓或彈性地壓入這些關(guān)出部。
[0012]在對(duì)此替代或補(bǔ)充的實(shí)施方式中規(guī)定，該構(gòu)型具有在調(diào)整方向上尺寸精確地定位的止擋件(Anschlag)。這尤其意味著:通過層自身給定了在定位地裝配模塊時(shí)限定的參考點(diǎn)。這也有利地意味著:在相應(yīng)調(diào)整方向上的空間定位以限定的方式相對(duì)于光學(xué)元件的位置進(jìn)行。襯底相對(duì)于層的定位在此可以在較寬的公差之內(nèi)，所述公差通過相應(yīng)的應(yīng)用來限定。
[0013]在一種有利的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)中，在此構(gòu)造有通過層對(duì)襯底的邊緣的覆蓋，其中調(diào)整方向至少近似地平行于襯底的表面走向。這允許在相對(duì)于輻射方向橫向走向的空間方向上的精確定位，在該空間方向上光學(xué)元件的精確位置通常是特別重要的。有利地，止擋件在調(diào)整方向上的位置的精度不大于光學(xué)模塊在調(diào)整方向上的伸展的千分之二十、特別優(yōu)選地不大于千分之五。若聚合層的材料比較軟，則有利地應(yīng)注意在安裝時(shí)的按壓力的控制，以便不由于層的壓縮而使精確的止擋件位置歪曲。尺寸精確的止擋件與在尤其開放式鑄模中模塊的制造的結(jié)合是特別有利的，因?yàn)檫@樣的鑄模經(jīng)常以高精度制造。相應(yīng)地，可以設(shè)置在無需鑄模的設(shè)計(jì)方面的大開支的情況下用于精確定位的止擋件的模具的構(gòu)造。
[0014]在本發(fā)明的另一替代的或者補(bǔ)充的實(shí)施方式中，用于安裝和/或調(diào)整的構(gòu)型被構(gòu)造用于在至少一個(gè)方向上與另一光學(xué)模塊的構(gòu)型形狀配合地嚙合。這能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)模塊在一個(gè)或多個(gè)空間方向上的直接的接合。通過形狀配合性給定了在至少一個(gè)空間方向上的保持或至少相對(duì)定位。例如，在縱向上串行地直接彼此緊挨著地布置的模塊可以具有凹槽和彈簧式的進(jìn)行定位的構(gòu)型，這些構(gòu)型至少防止在橫向上相對(duì)于彼此滑動(dòng)。但這些構(gòu)型也可以具有在多個(gè)空間方向上的形狀配合的嚙合，例如類似于拼圖部件的設(shè)計(jì)的栓釘和容納部。根據(jù)要求因此可以創(chuàng)建直接彼此鄰接的光學(xué)模塊的串行的或平面的被定位的連接。這些模塊尤其可以分別是結(jié)構(gòu)相同的。
[0015]在一般來說優(yōu)選的實(shí)施方式中，該層具有在10肖氏A到90肖氏A、特別優(yōu)選地50肖氏A到75肖氏A的范圍中的硬度。這種相對(duì)低的硬度能夠?qū)崿F(xiàn)將特別的聚合物用作形成光學(xué)元件的介質(zhì)，例如高純的硅樹脂。優(yōu)選的硬度范圍足以在需要時(shí)確保通過層的構(gòu)型的足夠精確的定位和/或保持。例如在以?shī)A緊方式保持在根據(jù)本發(fā)明的突出部上時(shí)，在該硬度范圍中突出部可以存在盡可能彈性的變形?？傊?，在此存在防止沖擊、振動(dòng)和/或例如由于熱膨脹弓I起的機(jī)械張力的良好的保護(hù)。
[0016]在本發(fā)明的一種可能的實(shí)施方式中，襯底包括板上芯片模塊，該板上芯片模塊具有載體和至少一個(gè)布置在該載體上的LED。這樣的模塊例如在WO 2012/031703 Al中予以描述。
[0017]有利地，由LED發(fā)射的光的至少50%存在于小于470nm的波長(zhǎng)范圍中。這能夠?qū)崿F(xiàn)至少主要將發(fā)光體設(shè)計(jì)為UV輻射器。通過根據(jù)本發(fā)明的特征的其他組合，UV輻射器可以靈活地被裝配在技術(shù)設(shè)備、例如印刷機(jī)中。
[0018]對(duì)此替代地，由LED發(fā)射的光的至少50%存在于大于780nm的波長(zhǎng)范圍中。這能夠?qū)崿F(xiàn)至少主要將發(fā)光體設(shè)計(jì)為IR輻射器。通過根據(jù)本發(fā)明的特征的其他組合，IR輻射器可以靈活地被裝配在技術(shù)設(shè)備、例如印刷機(jī)中。
[0019]在另一實(shí)施方式中，襯底包括光學(xué)上可透射的或光學(xué)上反射性的載體，其中通過該載體和層總體上構(gòu)造用于有目的地使光束折射的光學(xué)系統(tǒng)。這樣的光學(xué)系統(tǒng)優(yōu)選地如以WO 2012/031703 Al中所描述的方法來制造，其中板上芯片模塊通過光學(xué)上反射性的或可透射的、即光學(xué)上有效的載體替代。該載體也可以在兩個(gè)對(duì)置的側(cè)上以聚合層和光學(xué)元件來覆蓋。根據(jù)要求，層中的每一個(gè)都可以具有根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)型。載體的一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)例是玻璃板，在該玻璃板上借助聚合層施加一個(gè)或多個(gè)光學(xué)元件、譬如透鏡。
[0020]此外，本發(fā)明的任務(wù)通過用于對(duì)涂層進(jìn)行干燥的設(shè)備來解決，該設(shè)備包括具有根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)模塊的發(fā)光體。根據(jù)本發(fā)明的模塊特別好地適用于這樣的發(fā)光體或設(shè)備，因?yàn)樵撃K將高照射強(qiáng)度與靈活且尤其緊湊的結(jié)構(gòu)形式組合。
[0021 ] 在優(yōu)選的改進(jìn)方案中，在此具有要干燥的涂層的平面的襯底和發(fā)光體在輸送方向上相對(duì)于彼此是可移動(dòng)的，其中該發(fā)光體在橫向上至少部分地在襯底的寬度上延伸并且以限定的間距被布置在襯底之上。這也應(yīng)被理解為襯底面在多個(gè)軌道上以掃描的方式開動(dòng)。例如，該襯底可以是印刷品，該印刷品在印刷機(jī)中以被印上的漆或其他物質(zhì)來涂覆。
[0022]此外，本發(fā)明的任務(wù)通過將根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)模塊用于優(yōu)選地在印刷方法中對(duì)涂層進(jìn)行干燥來解決。
[0023]本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)和特征從隨后描述的實(shí)施例以及從屬權(quán)利要求中得到。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]隨后描述并且借助附圖更詳細(xì)地解釋本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
[0025]圖1示出在插入到保持裝置中的過程中的根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)元件。
[0026]圖2示出在夾緊塊之間的確定位置中的圖1中的元件。

【具體實(shí)施方式】
[0027]圖1中所示的光學(xué)元件包括具有兩個(gè)平行的表面la、lb的板狀襯底或載體I。載體當(dāng)前具有矩形地成型的邊緣lc。僅示意性地示出的載體I是根據(jù)在WO 2012/031703 Al中所描述的模塊的、裝備有多個(gè)以光柵布置的LED的LED模塊。這樣的模塊也被稱作板上芯片模塊并且除了 LED之外還包含連接線路并且必要時(shí)包含用于控制LED的其他電子組件。
[0028]載體I配備有由高純的、UV可透射的和抗UV的硅樹脂構(gòu)成的層2。該層覆蓋表面之一 la。LED被布置在表面Ia上，使得表面Ia僅近似平坦地被構(gòu)造。但在本發(fā)明的意義上，這兩個(gè)表面la、lb被視為平行的。
[0029]該層材料統(tǒng)一地整體地被構(gòu)造并且包括多個(gè)構(gòu)型3，這些構(gòu)型被構(gòu)造為光學(xué)元件、當(dāng)前被構(gòu)造為平凸的聚光透鏡。這些聚光透鏡分別位于LED (未示出)之上，以便將該LED所輻射的光聚束或以便輸送該光的盡可能大的張角。
[0030]該層2也覆蓋板狀載體I的邊緣lc，使得由層2構(gòu)造模塊的邊緣側(cè)的外表面4。通過外表面4同時(shí)構(gòu)造精確定位的止擋件,所述止擋件允許用于至少在橫向上調(diào)整模塊的構(gòu)型。橫向在圖1的繪圖平面的水平線上走向。止擋件或面4在橫向上的位置以小于模塊在橫向上的直徑的千分之十精確地被確定。尤其該精度適用于相對(duì)于光學(xué)兀件3的位置的止擋件4的位置。
[0031]通過止擋件4因此構(gòu)造在本發(fā)明的意義上的用于調(diào)整和/安裝的構(gòu)型。
[0032]其他的根據(jù)本發(fā)明的用于調(diào)整和/或安裝的構(gòu)型通過突出部5來構(gòu)造，所述突出部在高度方向上伸出層2的表面外。所述突出部在邊緣Ic的區(qū)域中設(shè)置在載體的表面Ia之上。所述突出部根據(jù)要求包括多個(gè)單個(gè)節(jié)塊或橋接片。
[0033]當(dāng)前，兩個(gè)構(gòu)型4、5被設(shè)置在安裝區(qū)域中，該安裝區(qū)域被設(shè)置在載體的邊緣Ic附近。但在其他實(shí)施方案中，安裝區(qū)域也可以不同地布置，例如圍繞中央鉆孔等布置。
[0034]光學(xué)模塊當(dāng)前借助上夾緊塊6和下夾緊塊7夾緊地保持在設(shè)備中。上夾緊塊6在此并不直接壓到層2的自由的平坦的表面上，而是僅壓到突出部5上。由此創(chuàng)建了限定的保持裝置，該保持裝置可以良好地補(bǔ)償機(jī)械的例如由熱膨脹引起的張力。
[0035]夾緊塊6之一當(dāng)前限定模塊的裝配位置或精確定向，使得對(duì)應(yīng)的止擋面4緊貼在夾緊塊6或保持裝置的相應(yīng)的構(gòu)型上。
[0036]下夾緊塊7緊貼在載體I的下表面Ib上。但在其他實(shí)施方式中，載體的下表面Ib也可以以層2來覆蓋，并且在該側(cè)上也可以存在根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)型。
[0037]在根據(jù)圖2的被安裝的狀態(tài)下，夾緊塊6、7彼此緊貼并且通過螺釘8固定。在夾緊塊之間的加固間歇9在其寬度方面被預(yù)先確定，使得通過過度拉緊加固部件不會(huì)損傷模塊I，其中在加固間歇中容納有該模塊。
[0038]層2當(dāng)前由硅樹脂構(gòu)成，該硅樹脂具有大約50肖氏A的硬度。由于這是相對(duì)軟的材料，所以通過突出部的夾住是特別有利的，因?yàn)橛纱吮苊鈱?和/或光學(xué)元件3的較大的彈性變形。
[0039]在載體I上具有層2的模塊的制造基本上如在WO 2012/031703 A I中所描述的那樣通過將載體浸入到開放式鑄模中來進(jìn)行，所述鑄模填充有硅樹脂原材料。該原材料粘度低，具有小于1000mPa*s、優(yōu)選地小于100mPa*s的粘度。附加地，在鑄模處設(shè)置根據(jù)本發(fā)明的用于調(diào)整和/或安裝的構(gòu)型。
[0040]在另一未示出的實(shí)施例中可以在載體I的兩側(cè)上進(jìn)行涂覆，尤其是借助前面所描述的相同方法進(jìn)行。尤其是，在此襯底可以透明地構(gòu)造，例如被構(gòu)造為玻璃板。
【權(quán)利要求】
1.一種光學(xué)模塊，包括: 限定形狀的襯底(I )，其中所述襯底具有邊緣(Ic)和兩個(gè)對(duì)置的表面(la, lb)，以及 以覆蓋的方式被施加在所述表面(la，Ib)中的至少一個(gè)上的層(2)， 其中所述層(2)由透明的聚合材料構(gòu)成并且具有至少一個(gè)光學(xué)元件(3)，從所述襯底出發(fā)穿過所述光學(xué)元件(3 )的光束借助所述光學(xué)元件經(jīng)歷折射， 其特征在于， 在所述層的安裝區(qū)域中設(shè)置有用于安裝和/或調(diào)整所述光學(xué)模塊的構(gòu)型(4，5)，所述構(gòu)型材料統(tǒng)一地與所述層(2) —體式地被構(gòu)造。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)模塊，其特征在于，所述光學(xué)元件(3)和用于安裝和/或調(diào)整的構(gòu)型(4，5)在澆鑄過程中在將所述層(2)施加到所述襯底上的過程中材料統(tǒng)一地與所述層(2 ) 一體式地成型。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)模塊，其特征在于，所述澆鑄過程包括將所述襯底浸入到開放式鑄模中。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的光學(xué)模塊，其特征在于，所述層(2)由硅樹脂構(gòu)成。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的光學(xué)模塊，其特征在于，用于安裝和/或調(diào)整的構(gòu)型包括在所述層(2)的表面之上的至少一個(gè)突出部(5)，其中用于所述光學(xué)模塊的保持設(shè)備的夾緊塊(6，7 )放在所述突出部(5 )上。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的光學(xué)模塊，其特征在于，用于安裝和/或調(diào)整的構(gòu)型具有在調(diào)整方向上尺寸精確地定位的止擋件(4 )。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光學(xué)模塊，其特征在于，所述止擋件(4)在所述襯底的邊緣(Ic)的覆蓋處通過所述層(2)來構(gòu)造，其中所述調(diào)整方向至少近似地平行于所述襯底的表面走向。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的光學(xué)模塊，其特征在于，所述止擋件(4)在調(diào)整方向上的位置的精度不大于所述光學(xué)模塊在調(diào)整方向上的伸展的千分之二十。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的光學(xué)模塊，其特征在于，用于安裝和/或調(diào)整的構(gòu)型被構(gòu)造用于在至少一個(gè)方向上形狀配合地與另一光學(xué)模塊的構(gòu)型嚙合。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的光學(xué)模塊，其特征在于，所述層具有在10到90肖氏A的范圍內(nèi)的硬度。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的光學(xué)模塊，其特征在于，所述襯底包括板上芯片模塊，所述板上芯片模塊具有載體(I)和至少一個(gè)布置在所述載體上的LED。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至10之一所述的光學(xué)模塊，其特征在于，所述襯底包括光學(xué)上可透射的或光學(xué)上反射性的載體(1)，其中通過所述載體和所述層(2)總體上構(gòu)造用于有目的地使光束折射的光學(xué)系統(tǒng)。
13.一種用于對(duì)涂層進(jìn)行干燥的設(shè)備，包括具有根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的光學(xué)模塊的發(fā)光體。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其特征在于，具有要干燥的涂層的平面的襯底和所述發(fā)光體在輸送方向上能相對(duì)于彼此移動(dòng)，其中所述發(fā)光體在橫向上至少部分地在所述襯底的寬度上延伸并且以限定的間距被布置在所述襯底之上。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14之一所述的光學(xué)模塊的使用，用于尤其是在印刷方法中對(duì)涂層進(jìn)行干燥。
【文檔編號(hào)】F21K99/00GK104395084SQ201380022954
【公開日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2013年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月2日
【發(fā)明者】M.派爾, S.沙特, H.邁韋格, M.黑爾姆林 申請(qǐng)人:賀利氏特種光源有限責(zé)任公司