双材料传输光学元件制造技术

一种照明组件，具有：安装结构、安装在安装结构上的LED、光学耦合到LED的光学装置，以及用于将光学装置连接到安装结构的支撑结构。LED封闭在由安装结构、支撑结构和光学装置形成的空间内。支撑结构吸收热能以降低光学装置的操作温度。光学装置可以由第一材料形成，并且支撑结构可以由不同的第二材料形成。

【技术实现步骤摘要】
双材料传输光学元件
本专利技术涉及双材料传输光学元件和方法。
技术介绍
基于半导体的照明系统的使用在汽车工业中越来越普遍。车辆环境的设计约束和美学考虑通常使得期望使用光学组件将光从发光元件传输和/或漫射到远程照明点。这种光学元件应该由具有高光学效率的材料制成，并且要小心地与发光元件对准，以使照明点处的光输出的损失最小化。此外，光学性能应该尽最大可能地耐受机械应力(例如振动)、热应力和水分渗透。需开发的领域包括LED投射的对准和精度、热管理、可靠性和耐用性、制造的简易性和制造质量，以及可能减少的劳动力和材料成本。因此，材料和制造工艺的不断创新和改进是带来改进的基于LED的照明系统的重要贡献者。
技术实现思路
在完整的说明书中，“LED”用作任何固态光源的缩略语，包括半导体光源或发光二极管(LED)及其他。本公开涉及一种照明组件，具有安装结构、安装在安装结构上的LED、光学耦合到LED的光学装置，以及用于将光学装置连接到安装结构的支撑结构。LED封闭在由安装结构、支撑结构和光学装置形成的空间内。支撑结构吸收热能以降低光学装置的操作温度。在另一方面，散热器由导热材料形成。在另一方面，导热材料是铝和铝合金中的至少一种。在另一方面，光学装置由第一材料形成，并且支撑结构由不同的第二材料形成。在另一方面，第一材料和第二材料中的至少一种是热塑性塑料。在另一方面，第一材料是PMMA。在另一方面，第二材料是聚碳酸酯。在另一方面，第二材料在可见光和红外光范围内是不透明的。例如，第二材料可以吸收1000nm或1500nm以下的近红外波长。在另一方面，光学装置是光导管。在另一方面，光学装置通过机械接触连接到支撑结构。在另一方面，光学装置通过榫槽接合连接到支撑结构。在另一方面，光学装置通过成角度的榫槽接合连接到支撑结构。在另一方面，照明组件形成信号指示装置、外部照明组件或内部照明组件的一部分。在另一个非限制性的说明性示例中，用于模制集成光学装置和支撑结构组件的过程包括以下步骤：将第一材料注入模具中以形成组件的光学装置部分，等待一定量的时间，将第二材料注入模具中以形成组件的支撑结构部分，以及从模具中释放组件。在另一方面，注入第二材料的步骤还包括将第二材料注入组件的光学装置部分的第一材料周围。在该方法的另一个方面，第一材料和第二材料中的至少一种是热塑性塑料。在该方法的另一个方面，第一材料是PMMA。在该方法的另一个方面，第二材料是聚碳酸酯。在该方法的另一个方面，第二材料在可见光和红外光范围内是不透明的。例如，第二材料可以吸收1000nm或1500nm以下的近红外波长。在该方法的其他方面，光学装置通过机械接触、榫槽接合和成角度的榫槽接合中的至少一种连接到支撑结构。前述对说明性实施方式的一般性描述及以下对其的详细描述仅是本公开的教导的示例性方面，并不是限制性的。附图说明结合附图考虑以下的详细描述，并以其为参考，本公开具有的许多好处将被更好地理解，同时对本公开更全面的评估及其具有的好处可被轻易地得到，其中：图1是根据一个示例的具有连接到固定组件的散热器的照明组件的示意图；图2A是根据一个示例的照明组件的示意图；图2B是根据一个示例的照明组件的示意图；和图3A，3B和3C是根据一个示例的固定组件和光导管之间的接合的示意图。具体实施方式在现在参照附图，除非另有说明，否则如本文所用，词语“a”，“an”等通常具有“一个或多个”的含义。图1是根据一个示例的照明组件101的图，照明组件101具有连接到固定组件128的安装结构104。安装结构可以是印刷电路板(PCB)、散热器或可以安装LED的任何合适结构中的一个或多个。在一个实施例中，安装结构包括安装有LED的印刷电路板，以及热耦合到LED的散热器。安装结构104可以用作固定组件128被安装到其上且固定组件128被定位在其上的基座。安装结构104可以为照明组件101提供热容量，以存储和消散由照明组件101的操作产生的多余热量，特别是来自LED102。固定组件128用作支撑结构，并且可以连接到在图中表示为光导管110的光学装置。光导管110可以相对于散热器104定位在基本垂直的方向上。在其他示例中，固定组件128可以包括光导管110以外的其他部件，例如准直透镜、聚光透镜或其他光学元件。在传统的照明组件中，固定组件128由与光导管相同的材料制成，以便于制造，并且可以封装LED102以防止湿气暴露给LED102。然而，专利技术人认识到这种配置经常导致组件的次优的设计和/或操作以补偿来自LED102的热量(包括对流和辐射)，该热量可能对固定组件128和光导管110的材料特性产生影响。在一个示例中，来自LED102的热量的强度可能使得至LED102的电流可能被降级以在LED102的最大限制以下操作，以保护光导管110和/或固定组件128的发热限制，而不是保护LED102的发热限制。另外，与对于光传输目的是理想的距离相比，光导管110可能不得不被定位更远离LED102，但是，又一次地，光导管110的限制性的材料特性可能使光导管110相对于LED102的这种定位成为必需。来自LED102的热量也可能通过固定组件128被吸收且然后被传导到散热器104，在散热器104处散热。为了扩展这种系统的性能，包括诸如光学装置和固定组件之类的部件的性能，特别是在光学效率、热效率和增加光输出方面，应该进行仔细的设计和材料选择。专利技术人认识到可能光学上有效率的材料可能具有相对低的温度阈值，并且因此不太适合满足某些热要求。相反，可能具有合适热性质的材料可能不是光学上有效率的。此外，照明系统的耐用性和可靠性可能依赖于操作温度和组件，这种依赖是如此之多，使得被引导到LED元件的电流降低或降级，以便减少光学装置可能受到的热负荷，并且因此降低照明系统的亮度和光学效率。在本专利技术的一个示例中，固定组件128可以至少部分地由与光导管不同的材料制成。图2A是根据本专利技术的一个示例的照明组件101a的示意图。如图所示，固定组件128a可以包括光导管110，并且可以连接到散热器104。LED102也可以安装在散热器104上，位于光导管110下方并且光学耦合到光导管110的第一端，使得LED102发出的至少一些光，优选地全部光，可以被引导进入光导管110的第一端并从光导管110的第二端输出。光导管110可以连接到固定组件128a，使得光导管110的纵向轴线大致沿垂直的z轴线定位。此外，固定组件128a可以连接或围绕光导管110，封闭光导管110的第一端和散热器104之间的区域，使得固定组件128a、散热器104和光导管110封闭LED102和由LED102发出的光。LED102通常不被密封，使得LED102可以通风到大气用于压力和湿度控制。然而，在一些情况下，LED102可以被气密密封以最小化将LED102暴露给湿气。固定组件128a可以将光导管110支撑在LED102和散热器104的上方，使得光导管110不直接地接触散热器104。光导管110和固定组件128a可以由具有不同的光学、热学和机械性能的不同的材料形成，与固定组件128a和光导管110仅由一种材料形成相比，这使得照明组件101a能够实现改进的性能。由于热约束，光导管110和支架组件128a，128本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种照明组件，包括：安装结构；安装在所述安装结构上的固态光源；光学耦合到所述固态光源的光学装置；和用于将所述光学装置连接到所述安装结构的支撑结构，其中所述固态光源封闭在由所述安装结构、所述支撑结构和所述光学装置形成的空间内，并且所述支撑结构吸收热能以降低所述光学装置的操作温度。

【技术特征摘要】
2017.07.11 US 15/646,7341.一种照明组件，包括：安装结构；安装在所述安装结构上的固态光源；光学耦合到所述固态光源的光学装置；和用于将所述光学装置连接到所述安装结构的支撑结构，其中所述固态光源封闭在由所述安装结构、所述支撑结构和所述光学装置形成的空间内，并且所述支撑结构吸收热能以降低所述光学装置的操作温度。2.根据权利要求1所述的照明组件，其中：所述安装结构包括由导热材料形成的散热器。3.根据权利要求1所述的照明组件，其中：所述光学装置由第一材料形成，所述支撑结构由不同的第二材料形成。4.根据权利要求3所述的照明组件，其中：所述第一材料和所述第二材料中的至少一种是热塑性塑料。5.根据权利要求4所述的照明组件，其中：所述第二材料吸收可见光和近红外光。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：若纳唐·布朗丹，加文·沃纳，布莱恩·吉恩，
申请(专利权)人：法雷奥北美有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US