光学元件和具有这种光学元件的发射辐射的设备制造技术

本发明专利技术涉及光学元件（10），具有光学系统主体（1）和多个微结构（2，2a），其中光学系统主体（1）被构造为半壳层并且具有内面（1a）和外面（1b）。微结构（2，2a）至少局部地构成光学系统主体（1）的内面和/或外面（1a，1b），并且是散射光的折射结构。此外，本发明专利技术涉及具有至少一个半导体器件（3）和这种光学元件（10）的发射辐射的设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及光学元件（10），具有光学系统主体（1）和多个微结构（2，2a），其中光学系统主体（1）被构造为半壳层并且具有内面（1a）和外面（1b）。微结构（2，2a）至少局部地构成光学系统主体（1）的内面和/或外面（1a，1b），并且是散射光的折射结构。此外，本专利技术涉及具有至少一个半导体器件（3）和这种光学元件（10）的发射辐射的设备。【专利说明】光学元件和具有这种光学元件的发射辐射的设备
本专利技术涉及包括光学系统主体和多个微结构的光学元件以及具有半导体器件和这种光学元件的发射辐射的设备。
技术介绍
为了制造大亮度的发射辐射的设备，需要使用多于一个的发射辐射的器件，以便达到所要求的亮度。因此在这些应用中例如存在多个并排安置的LED的装置。如果使用光学系统来对由LED辐射的光成型，则尤其是由于多个在空间上彼此分开的LED而发生由该光学系统辐射的成束射线的分裂以及由于该光学系统的孔径而发生冠状的阴影投射，所述孔径根据LED的相应位置而将所辐射的光束限制到不同的空间范围中。结果不利地导致不均匀的照明。为了克服该问题已知的是，在LED之后安置散射元件，例如含有扩散体的元件或具有大表面粗糙度的元件。但是这不利地导致大的损耗，因为由LED辐射的光的大部分再次被散射到反向上并且从而用于应用的绝大部分被丢失。此外已知的是，将具有可变透射的元件安置在所述光学系统之后。但是这同样是不利的，因为这些方法基于所辐射的光束的遮蔽，这导致效率降低。此外，该方法仅解决阴影投射问题。此外，在此情况下存在提高的安装耗费。
技术实现思路
本专利技术的任务是说明一种光学元件，所述光学元件避免上述的缺点，由此有利地得出能够实现均匀照明的光学元件。此外，本专利技术的任务是说明具有这种光学元件的发射辐射的设备，其中所述设备通过在辐射角上的特别均匀的辐射效率来表征。这些任务尤其是通过具有权利要求1的特征的光学元件和通过具有权利要求13的特征的发射辐射的设备来解决。光学元件和发射辐射的设备的有利改进方案是从属权利要求的主题。在一种实施方式中，光学元件具有光学系统主体和多个微结构，其中该光学系统主体被构造为半壳层并且具有内面和外面。微结构至少局部地构成光学系统主体的内面和/或外面。微结构是散射光的折射结构。根据至少一个实施方式，光学元件被设立用于被穿透。换句话说，光学元件在透射方面起作用而在反射方面不起作用。光学元件因此被构造为透镜状的而不被构造为反射镜状的。光学元件因此通过折射结构来表征，所述折射结构有利地仅仅具有菲涅耳损耗并且避免常规散射元件的不利反向散射。这些折射结构被安置在半壳层上或者形成半壳层的面。在此，这些微结构可以安置在半壳层的内面和外面上或者仅安置在这些面之一上。基于微结构，实现辐射特性在折射结构的曲率方向上的均匀化。利用这种光学元件可以实现非常高的辐射效率，因为基本上仅出现菲涅耳损耗。此外，有利地同时解决混匀和阴影投射的问题。必要时后置的其他光学系统在此可以显著更简单地来实施。此外，微结构可以被构造为使得所述微结构已经适用于辐射成型。 光学元件优选地是辐射可穿透的。尤其是，光学元件在UV波长范围中和/或在可见波长范围中是至少部分透明的。半壳层在本申请的范围中是三维体，其被构造为半壳层状的。例如，半壳层是空心的半球。光学元件、尤其是光学系统主体和微结构优选地被构造为整块的，也即被制造在一件中。例如，光学元件借助于浇铸方法、例如注塑方法或压铸方法来制造。微结构因此不被施加在半壳层的内面和/或外面上，而是构成这些面本身。微结构是折射结构，所述折射结构有利地不利用粗糙度或扩散体工作。折射结构的特征在于，光在所述折射结构处按照折射定律被折射。反向散射在此有利地被避免，使得总体上有利地提高耦合输出效率。在一种改进方案中，微结构被构造为环形。环形尤其是意味着，光学系统主体的的内面和/或外面具有槽，由此在该面中构成弯曲的凸起部。槽在此可以水平地或竖直地被构造在该面上。如果将光学系统主体与地球相比较，则可以沿着经度圈或沿着纬度圈构造槽。在环形微结构的情况下，在垂直于相应的环形的切线的方向上实现辐射特性的均匀化。替换于环形，微结构可以被构造为由单透镜组成的阵列。例如，光学系统主体的外面通过多个透镜结构形成，所述透镜结构例如矩阵式地被布置并且直接彼此邻接。单透镜在这种情况下同样构成光学系统主体的相应的内面和/或外面。微结构有利地分别具有曲率，根据所述曲率实现辐射特性的均匀化。在一种改进方案中，微结构至少部分地具有不同的曲率。例如，微结构被构造为环形，其中各个环形在其曲率方面不同。在此，环形不必强制地全部都具有不同的曲率，而是可以至少部分地具有相同的曲率。可替换地，微结构可以分别具有相同的或相等的曲率。微结构的相应的形状和所述结构彼此的相应曲率取决于所希望的射线成型以及光学元件的相应应用。尤其是，微结构的构型取决于，应该将光学元件与何种发射辐射的器件耦合并且如何布置这些器件。在一种改进方案中，微结构被构造为球体的。在该情况下，微结构具有球形。可替换地，微结构可以被构造为非球体的，也即具有与球形不同的光学形状。相应的构型在此再次取决于光学元件的相应应用。在一种改进方案中，在光学元件情况下适用的是:I/ROptikkorper ^ I/(2 氺 rMikrostruktur),和`0.01 ^ DMikrostruktur/(4 * rMikrostruktur) ^ 0.5, 其中 'ciOpt X.< kc r pa 是光学系统主体的半壳层的半径，t'M: kros z iruktru r分别是微结构的曲率并且[.:>.!: ο-1: u<Uj:是微结构的宽度或自由孔径。在此，微结构的几何形状的大小通过用数值孔径来限制。入射的光束在此不允许发散，以便确保上述优点。利用微结构的上面说明的尺寸确定规则，可以实现辐射特性的最佳均匀化。在一种改进方案中，微结构至少局部地构成内面以及外面。这意味着，在光学系统主体的两个面上都布置微结构。例如，在内面和外面上构造环形的微结构。在一种改进方案中，内面的微结构具有与外面的微结构不同的曲率。例如，微结构被构造为环形的，其中在半壳层的内侧和外侧上的曲率不同。微结构的定向在内面和外面上在此可以是相同的或者不同的。在一种改进方案中，内面和外面的微结构相同地定向并且直接相对置地布置。例如，两个面上的微结构被构造为环形的，其中内面和外面的该环形构造被构造为可重合的，也即内面和外面的微结构的曲率不相区别以及内面和外面上的环结构相同地定向。可替换地，内面和外面的微结构可以在极方向上有侧向位移地布置。内面和外面的微结构彼此间的布置在此取决于光学兀件的相应应用、光学兀件与发射辐射的半导体器件的所希望的组合和它们彼此间的布置。在一种改进方案中，内面和外面上的微结构具有曲率，适用于所述曲率的是: dmax/(2 氺 rMikrostruktur) ^ 1.2, 其中d_是微结构的最大高度并且rMikMstraktm是微结构的曲率。微结构的曲率在此被选择为使得入射的光束在光学元件的内面上产生焦点，所述焦点不超过光学元件的外面的最大间距d_。在一种改进方案中，内面上的微结构相对于外面的微结构旋转90本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：U施特雷佩尔，A马基坦，C格特纳，
申请(专利权)人：奥斯兰姆奥普托半导体有限责任公司，
类型：
国别省市：