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1、(10)申请公布号 CN 103883898 A (43)申请公布日 2014.06.25 CN 103883898 A (21)申请号 201310684737.5 (22)申请日 2013.12.13 102012223860.3 2012.12.19 DE F21S 2/00(2006.01) F21V 17/16(2006.01) F21Y 101/02(2006.01) (71)申请人 欧司朗有限公司 地址 德国慕尼黑 (72)发明人 亨里克施特雷佩尔 克劳斯埃克特 卡洛琳米尔鲍尔 (74)专利代理机构 北京康信知识产权代理有限 责任公司 11240 代理人 余刚 李慧 (54) 发。
2、明名称 发光装置 (57) 摘要 本发明涉及一种发光装置 （11 ； 31） ， 其具有 带有至少一个光学元件的光学系统 （20） ， 通过至 少一个固定区域 （25） 将所述光学系统 （20） 固定 在发光装置 （11） 上， 其中， 所述光学系统 （20） 至 少在一个方向上力配合地固定住， 所述的至少一 个固定区域 （25） 设计为弹簧元件， 并且所述光学 系统 （20） 能通过至少一个固定区域 （25） 在力配 合地固定的方向上运动。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 6 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请。
3、 权利要求书1页 说明书6页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103883898 A CN 103883898 A 1/1 页 2 1. 一种发光装置 （11 ； 31） ， 具有带有至少一个光学元件 （20 ； 32） 的光学系统 （20 ； 32） ， 通过至少一个固定区域 （25 ； 34） 将所述光学系统 （20 ； 32） 固定在所述发光装置 （11 ； 31） 上， 其中， - 所述光学系统 （20 ； 32） 至少在一个方向上力配合地固定住， - 所述至少一个固定区域 （25 ； 34） 设计为弹簧元件， 并且 - 所述光学系统 （20 ； 32） 能通过所述至少一个固定区域。
4、 （25 ； 34） 在力配合地固定的所 述方向上运动。 2. 根据权利要求 1 所述的发光装置 （11） ， 其中， 所述至少一个固定区域 （25） 设计为与 所述光学系统 （20） 集成在一起。 3. 根据前述权利要求中任一项所述的发光装置 （31） ， 其中， 所述至少一个固定区域 （34） 设计为与所述光学系统 （32） 的保持件 （33） 集成在一起。 4. 根据前述权利要求中任一项所述的发光装置 （11 ； 31） ， 其中 - 所述发光装置 （11 ； 31） 具有用于将所述光学系统 （20 ； 32） 压在支承面 （27） 上的保持 件 （26 ； 33） ， - 所述光学系统。
5、 （20 ； 32） 沿所述支承面 （27） 力配合地保持住 ； - 所述保持件 （26 ； 33） 和所述光学系统 （20 ； 32） 通过多个弹簧元件 （25 ； 34） 彼此相连， 并且 - 所述弹簧元件 （25 ； 34） 沿所述光学系统的支承面 （27） 在不同方向上对所述光学系统 （20 ； 32） 施加力。 5. 根据权利要求 4 所述的发光装置 （11 ； 31） ， 其中， 所述保持件是环形的盖板 （26 ； 33） 。 6. 根据权利要求 5 结合权利要求 3 所述的发光装置 （31） ， 其中， 环形的所述盖板 （33） 具有多个沿周向分布的用于与所述光学系统 （32） 。
6、接触的弹簧元件 （34） 。 7. 根据权利要求 5 结合权利要求 2 所述的发光装置 （11） ， 其中， 所述光学系统 （20） 具 有多个沿所述盖板 （26） 周向分布的、 用于与所述盖板 （26） 接触的弹簧元件 （25） 。 8. 根据前述权利要求中任一项所述的发光装置， 其中， 所述光学系统具有反射器。 9. 根据前述权利要求中任一项所述的发光装置 （11 ； 31） ， 其中， 所述光学系统具有透 镜， 特别是 TIR 透镜 （20 ； 32） 。 10. 根据前述权利要求中任一项所述的发光装置， 其中， 所述光学系统具有多个光学元 件。 11. 根据前述权利要求中任一项所述的发。
7、光装置 （11 ； 31） ， 其中， 所述发光装置 （11 ； 31） 具有至少一个半导体光源 （19） ， 所述光学系统 （20 ； 32） 连接在所述半导体光源的下游。 12. 根据权利要求 11 所述的发光装置 （11 ； 31） ， 其中， 所述光学系统 （20 ； 32） 放置在承 载所述至少一个半导体光源 （19） 的电路板 （18） 上。 13. 根据前述权利要求中任一项所述的发光装置 （11 ； 31） ， 其中， 所述发光装置 （11 ； 31） 是改型灯。 权 利 要 求 书 CN 103883898 A 2 1/6 页 3 发光装置 技术领域 0001 本发明涉及一种发。
8、光装置， 其具有带有至少一个光学元件的光学系统， 光学系统 通过至少一个固定区域固定在发光装置上。本发明特别是可以应用于半导体发光装置， 特 别是改型灯。 背景技术 0002 具有一个或多个发光二极管 （LED） 作为光源的 LED 灯是已知的， 其中， 光学元件、 例如透镜或反射器连接在 LED 的下游。光学元件典型地通过至少一个固定区域形状配合地 固定、 例如通过定位的方式来实现， 和 / 或材料配合地固定、 例如通过粘合的方式来实现。 为了补偿装配误差或空隙， 在形状配合的连接中已知的是， 为光学元件额外配备弹簧元件。 于是， 光学元件可以在由形状配合连接确立的狭窄界限内典型地进行短距离。
9、移动。 然而， 仍 需为进行安装而准确匹配光学元件。 也无法有效地补偿形状配合地保持光学元件的保持件 的位置误差或取向误差。 发明内容 0003 本发明的目的在于， 至少部分地克服现有技术的缺点， 并且特别是提供简化发光 装置的光学元件取向的可能性。 0004 本发明根据独立权利要求所述的特征来实现。 优选的实施方式特别地由从属权利 要求中得出。 0005 本发明通过具有带有至少一个光学元件的光学系统的发光装置来实现， 通过至少 一个固定区域将光学系统固定在发光装置上， 其中， 光学系统至少在一个方向上力配合地 （kraftschlssig） 固定住， 至少一个固定区域设计为弹簧元件， 并且光。
10、学系统能通过至少 一个弹簧元件在力配合地固定的方向上运动。 0006 至少一个光学系统因此可以通过至少一个弹簧元件在光学系统 “仅仅” 力配合地 保持住的方向上运动， 条件是至少一个弹簧元件在这个方向上施加力， 所述的力克服力配 合所需的力。所以， 可以通过至少一个弹簧元件将没有正确定位的光学系统移至预期的位 置。这还可以实现通过发光装置对光学系统的自身调节， 而不需进行外部调节。 0007 发光装置可以是灯、 发光体、 发光体系统或发光模块。 0008 固定区域尤其可以是光学系统的设置用于固定光学系统的区域或发光装置的保 持光学系统的部件的区域， 例如接片或销钉。 0009 在至少一个方向上。
11、力配合地固定光学系统， 特别是意味着， 能在这个方向上通过 施加相应指向的力使光学系统移动明显的距离， 该距离特别是比形状配合连接的典型空隙 长。 0010 光学系统可以具有一个或多个光学元件。如果光学系统具有多个光学元件， 则光 学系统具有用于各个光学元件的夹具。 可替换地， 光学元件可以一体地彼此相连接， 例如通 过压铸法生产。可以使多个光学元件光学并联和 / 或串联。 说 明 书 CN 103883898 A 3 2/6 页 4 0011 光学系统特别是连接在发光装置下游的至少一个光源。至少一个光源特别是具 有至少一个半导体光源。优选地， 至少一个半导体光源包括至少一个发光二极管。在具有。
12、 多个发光二极管时， 这些发光二极管可以发出相同颜色或不同颜色的光。颜色可以是单色 （例如红色、 绿色、 蓝色等） 或 多色 （例如白色） 。由至少一个发光二极管发出的光也可以是 红外线光 （IR-LED） 或紫外线光 （UV-LED） 。多个发光二极管可以产生混合光 ； 例如白色混 合光。至少一个发光二极管可以包含至少一种波长变化的发光材料 （转换 LED） 。可替换地 或作为补充， 可以将发光材料远离发光二极管地布置 （ “Remote Phosphor（远程荧光粉） ” ） 。 至少一个发光二极管可以以至少一个单独具有壳体的发光二极管的形式或以至少一个 LED 芯片的形式存在。可以将多个。
13、 LED 芯片安装在共同的基板 （ “Submount” ） 上。可以为至少 一个发光二极管配备至少一个自身的和 / 或共同的光学系统用于引导光束， 例如至少一个 菲涅耳透镜、 准直仪等等。替代例如基于 InGaN 或 AlInGap 的无机的发光二极管或除其以 外， 通常也可以使用有机 LED（OLEDs， 例如聚合物 OLED） 。可替换地， 至少一个半导体光源 例如可以具有至少一个二极管激光器。该激光器特别是可以照射至少一种布置得较远的、 具有发光材料的转换区域 （ “LARP” ： Laser Activated Remote Phosphor（激光激活远程荧 光粉） ） 。 0012。
14、 一种设计方案为， 光学系统具有反射器。该反射器尤其可以是半壳反射器。 0013 可替换的或补充设计方案为， 光学系统具有透镜。该透镜尤其可以是 TIR （ “Total Inner Reflection” ； 全内反射） 透镜。TIR 透镜是有效的光学元件， 该光学元件充分利用全 内反射， 以便于对准特别是按照朗伯光射束样式的例如由 LED 射出的光。 0014 一种改进方案为， 光学系统具有非成像透射元件， 例如集中器， 例如 CPC 集中器。 0015 还有另一种设计方案为， 至少一个固定区域设计为与光学系统集成在一起。 为此， 例如可以将至少一个固定区域与光学系统设计为一体， 即特别是。
15、与光学系统的材料相同的 区域一体。这例如可以通过低廉的生产方法， 如塑料喷铸、 玻璃铸造或类似方式来实现。可 替换地， 至少一个固定 区域可以与至少一个光学元件分开生产， 但与之不可分离地相连 接， 例如通过粘合。 0016 还有一种设计方案为， 至少一个固定区域设计为与光学系统的保持件集成在一 起。 这在光学系统整体由易碎材料制成时特别有利， 因为这可以排除固定区域折断的危险。 0017 还有一种设计方案为， 发光装置具有用于将光学系统压在支承面上的保持件。所 述支承面通常对其表面提供形状配合， 而不是沿着它的支承面来实现。沿其支承面力配合 地保持光学系统， 因此可以通过相应的力消耗使该光学。
16、系统与支承面平行地移动到该支承 面上。所述支承面可以是全平面的， 或者可以具有空隙。另外， 保持件和光学系统通过多个 弹簧元件彼此相连接， 所述弹簧元件沿着光学系统的支承面在不同方向上对光学系统施加 力。如果光学系统相对于夹具偏心， 则一些弹簧元件比其它弹簧元件弹性变形严重。于是， 变形比较严重的弹簧元件将力平行于支承面地施加在光学系统上， 并将这个光学系统向偏 心程度较低的位置移动。所以， 通过安装保持件可以使光学系统相对于保持件而言自身集 中。 弹簧元件沿着光学系统的支承面在不同方向上对光学系统施加力， 特别是意味着， 弹簧 元件在与支承面平行的不同方向上施加力， 从而使光学系统也能二维地。
17、、 并且不只是直线 地移动。然而， 一般也可以实现只是一维的或直线的移动。 0018 特别是可以将弹簧元件设计为接片， 特别是设计为能弹性偏转和 / 或能变形的接 说 明 书 CN 103883898 A 4 3/6 页 5 片。 0019 其中一个设计方案为， 保持件是环形盖板。 这种盖板可以实现安全、 全面的保持和 较大的光辐射面。另外， 可以采用简单的方法实现较大地改变在平行于支承面的光学系统 上、 即在力配合的固定的方向上施加的力的方向。例如可以借助于非环绕的剖面将弹簧元 件设在盖板中。 0020 其中一个设计方案适用于至少一个弹簧元件设计为与环形盖板集成在一起的情 况， 其中， 盖板。
18、具有多个用于与光学系统接触的沿周向分布的弹簧元件。所以， 可以以简单 的方式实现光学系统的对称的自身调节。为此， 盖板特别是可以具有沿周向均匀分布的弹 簧元件。 0021 其中一个设计方案适用于至少一个弹簧元件设计为与光学系统集成在一起的情 况， 光学系统具有多个用于与盖板接触的沿盖板的周向分布的弹簧元件。这可以简化光学 系统的更换或不同光学系统的使用。 0022 另外， 一种设计方案为， 光学系统位于安置至少一个光源、 特别是半导体光源的电 路板上。这可以实现特别紧凑和便宜的结构。 0023 此外， 一种设计方案为， 发光装置是改型灯， 特别是白炽灯 - 改型灯或卤素灯 - 改 型灯。改型灯。
19、特别地具有至少一个半导体光源， 并且特别是充当传统灯的替代品。另外， 改 型灯具有与要代替的传统灯相同的灯座和至少几乎相同的外轮廓或形状。 附图说明 0024 结合下文中对实施例的示意性描述使本发明的上述特性、 特征和优点以及实现它 们的方式和方法更加清晰明确易懂， 结合附图对所述的实施例做进一步说明。 另外， 为了清 楚起见， 可以采用相同的参考标号表示相同的或发挥相同作用的元件。 0025 图 1 作为剖面图以侧视视角示出根据第一实施例的根据本发明的发光装置 ； 0026 图 2 示出根据第一实施例的发光装置的光学系统 ； 0027 图 3 以斜上方视角示出根据第二实施例的根据本发明的发光。
20、装置的具有盖板的 光学系统 ； 和 0028 图 4 作为剖面图以斜视视角示出图 3 中的元件。 具体实施方式 0029 图 1 作为剖面图以侧视视角示出白炽灯 - 改型灯形式的发光装置 11。发光装置 11 示出了空心冷却体 12， 该冷却体具有用于安置驱动器 14 的驱动器腔 13。可以通过接口 16 为驱动器 14 供电， 接口 16 是后面的灯座 17（此处为 ： Bipin 灯座） 的一部分。冷却体 12 在正面支撑载体电路板 18。载体电路板 18 以其背面平放在冷却体 12 上， 并在其正面 27 配 备至少一个发光二极管 19， 所述发光二极管向前半部分空间发光。 0030 光。
21、学系统以TIR透镜20的形式连接在发光二极管19的下游， TIR透镜在正面侧位 于至少一个发光二极管 19 前面。图 2 中更加准确地示出了 TIR 透镜 20。TIR 透镜 20 具有 带有底面的光射入面 22 和顶面的光射出面 23 的光导体 21。TIR 透镜 20 在底面具有多个 从主体 21 向下倾斜的支脚 24， 所述的支脚安置在载体电路板 18 上。支脚 24 设计为与主体 21 集成为一体的， 特别是在同一个工作步骤中联系在一起地生产。另外， 在主体 21 的上部 说 明 书 CN 103883898 A 5 4/6 页 6 或前部区域， 固定区域以一体集成地与主体 21 相连。
22、接的弹簧元件的形式在侧面向下倾斜， 弹簧元件设计为在侧面并且倾斜地向后伸出的接片 25。TIR 透镜 20 由唯一一块弹性材料、 例如塑料构成， 从而使主体 21 上的接片 24 能够在弹性偏转并且 / 或者自身弹性弯曲。 0031 TIR 透镜 20 以其支脚 24 自由地安置在载体电路板 18 的正面 27 上， 从而使正面 27 成为 TIR 透镜 20 的支承面。TIR 透镜 20 在其平行于载体电路板表面 （此处为 ： 垂直于发 光装置 11 的纵轴 L） 的运动中可以基本自由地移动， 也就是说， 例如并不是形状配合或材料 配合地固定。在可能的情况下， 至少一个发光二极管 19 充当。
23、止挡件， 特别是用于在安装过 程中对 TIR 透镜 20 进行松动的定位。 0032 为了固定 TIR 透镜， 更确切地说， 借助于环形盖板 26 形式的保持件将 TIR 透镜 20 压到载体电路板 18 上， 因此在此处在垂直于纵轴 L 的两个方向上力配合地将 TIR 透镜保持 或固定住。因此 TIR 透镜 20 沿载体电路板 18 的正面 27 力配合地保持住。环形盖板 26 更 准确地说压在 TIR 透镜 20 的接片 25 上， 从而使环形盖板 26 通过接片 25 与 TIR 透镜 20 相 连接或与其接触。 0033 通过挤压盖板 26 使接片 25 弯曲并基于其倾斜的位置首先向正。
24、面 27 的法线方向 施加力 （ “法向力” ） ， 通过该力将 TIR 透镜 20 压在载体电路板上， 并且也平行于正面 27 施 加力 （ “平行力” ） 。因为接片 25 在纵轴 L 方向上取向， 相应的平行力向内指向纵轴 L， 然而 其中不同的接片 25 沿着载体电路板 18 的正面 27 在不同的、 有角度偏差的方向上施加平行 力。另外， 沿着围绕纵轴 L 的周向从而也沿着盖板 26 的周向旋转对称地布置接片 25， 从而 有 TIR- 透镜 20 的 （此处为 ： 相对于纵轴 L 和至少一个发光二极管 19 居中的） 静止位置或 基准位置， 在所述的位置上， 各个接片 25 的平行。
25、力相互抵消。 0034 为了安装， 将TIR透镜20安置到载体电路板18正面27至少一个发光二极管19上 方。另外， 至少一个发光二极管 19 充当松动的止挡件并阻止 TIR 透镜 20 在侧面移动过多。 然后， 安置环形盖板 26 并固定在冷却体 12 上。如果 TIR 透镜 20 已经处于其静止或基准位 置中， 则通过盖板 26 将其固定在那里。相反， 如果在安置盖板 26 时， TIR 透镜 20 在侧面向 盖板 26 移动， 则接片 25 不均匀地变形， 从而使平行力不再相互抵消。更确切地说， 产生力 差， 所述力差在 TIR 透镜的静止或基准位置方向上压住 TIR 透镜 20。因为只。
26、是将与载体电 路板正面27平行的TIR-透镜20力配合地保持住， 所以由接片25施加的平行力可以使TIR 透镜 20 在其静止或基准位置方向上运动， 并因此而促使自身对中或自身调节。此外， 可以 实现公差补偿。 0035 图 3 在以斜上方视角示出发光装置 31 的具有环形盖板 33 的光学系统 32。发光 装置 31 可以具有基本上与发光装置 11 相类似的结构。图 4 作为剖面图以斜视视角示出了 光学系统 32 和环形盖板 33。光学系统再次、 纯示意性地、 设计为 TIR 透镜 32， 可以通过支 脚 24 将其安置住， 例如安置在如图 1 所示在至少一个发光二极管 19 上方安置在载体。
27、电路 板 18 的正面 27 上。 0036 在发光装置 31 中， 设计为固定区域的接片 34 此时不再位于 TIR 透镜 32 上， 而是 位于充当保持件的盖板 33 上。也就是说， 已经在盖板 33 中设置了穿过切口 35 的接片 34。 接片 34 因此是盖板 33 的一体集成的区域。这特别是对 TIR 透镜 32 的材料非常易碎、 例如 由玻璃或 PMMA 制成的情况有利， 因为安装在光导体 36 上的接片容易折断。相反， 盖板和接 片 34 例如可以由比较不易碎的塑料或由金属制成、 说 明 书 CN 103883898 A 6 5/6 页 7 0037 如对于发光装置 11 的光学。
28、系统 20 的接片 25 那样， 接片 34 此时也在纵轴 L 的方 向上取向， 并且沿盖板 33 或纵轴 L 的周向布置， 但不再平均分布。更确切地说， 此时有四个 成对地在侧面处于相对位置的接片 34， 其中， 以彼此相对较小的夹角布置夹板 34 的对， 并 在其间以相对较大的角度布置通风槽 37。 0038 接片 34 具有用于与光学系统 32 接触的底面的接触突出部 38， 更准确地说 ： 是与 在侧面从主体 36 伸出的环绕边缘 39 接触， 该边缘 39 是基本上刚性的。于是， 可以与发光 装置 11 相类似地促使进行自身对中或自身调节和 / 或公差补偿， 因为通过接片 34 可以。
29、对 TIR 透镜 32 施加相应的平行力。 0039 尽管已经通过图中示出的实施例从细节上对本发明做了进一步图示说明和描述， 但本发明并不限于此， 专业人员可以从中推导出其它变体方案， 而不超出本发明的保护范 围。 0040 例如， 也可以实现发光装置的混合形式， 例如在光学系统上和保持件上都具有接 片。 0041 保持件通常可以是一体的或由两部分组成。 0042 所以， 要代替 TIR 透镜或除了 TIR 透镜， 也可以采用其它形式的透镜或集中器。 0043 对于透镜可替换地或除了透镜， 光学系统也可以具有反射器。 0044 通常， 光学系统可以是多组分部件， 例如具有不同的塑料或具有塑料和。
30、玻璃作为 材料。 特别地， 光导体或起光学作用的主体可以由不同于机械部件、 特别是至少一个固定区 域的其它材料制成。特别是多组分塑料部件可以通过多组分压铸法生产而成。 0045 一般地， 只要没有明确指出， 例如通过 “正好一个” 等的表达方式，“一个” 等是指单 数或复数， 特别是指 “至少一个” 或者 “一个或多个” 。 0046 只要没有明确指出， 数字说明也可以既包括正好是给出的数字又包括通常的公差 范围。 0047 参考标号表 0048 11 发光装置 0049 12 冷却体 0050 13 驱动器腔 0051 14 驱动器 0052 16 接口 0053 17 灯座 0054 18。
31、 载体电路板 0055 19 发光二极管 0056 20 TIR 透镜 0057 21 光导体 0058 22 底面的光射入面 0059 23 底面的光射出面 0060 24 支脚 0061 25 接片 0062 26 盖板 说 明 书 CN 103883898 A 7 6/6 页 8 0063 27 正面 0064 31 发光装置 0065 32 TIR 透镜 0066 33 盖板 0067 34 接片 0068 35 切口 0069 36 主体 0070 37 通风槽 0071 38 接触突出部 0072 39 环绕边缘 0073 L 纵轴。 说 明 书 CN 103883898 A 8 1/3 页 9 图 1 说 明 书 附 图 CN 103883898 A 9 2/3 页 10 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 103883898 A 10 3/3 页 11 图 4 说 明 书 附 图 CN 103883898 A 11 。