[发明专利]经准直化的光源和用于制造该光源的方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及针对光源的透镜。本发明特别地涉及具有进行准直化的或者成形射线的透镜的LED光源。

背景技术

由DE 601 01 021 T2公知具有高数值孔径的物镜。这些透镜设计用作在光学摄录机中的拾取透镜。与此相应地，涉及光学成像系统。在那里描述的透镜制造为挤压件，并且必须满足可制造性的条件和光学的功率。对于在非球体的极半径r₀与这些透镜的透镜体积V_透镜之间的比例而言如下应该成立：

与此相应地，在这里透镜体积小于具有如下半径的球体的体积，该半径相应于透镜的极半径。这些透镜应该具有高的数值孔径并且对光学的校准提出低的要求。但是该光学系统总体上相对复杂并且其使用两个依次联接的用于对焦的透镜。

为了取得在准直化中的高效率，也在LED照明系统中使用多个透镜。这样的具有多个用于对发光二级管的光进行准直化的透镜的系统此外由CN 101373047 A公知。

发明内容

与此相反地，本发明以如下任务为基础，即，仅借助单个透镜就准直化了面式地并且在大角度范围下放射的光源的、尤其如发光二级管的或者发光二级管系统的光的高效率的准直。此任务由独立权利要求的主题来解决。本发明的有利的设计方案和改进方案在各自的从属权利要求中说明。

依据本发明的进行准直化的透镜，用于光源的光射线的准直，具有：

-光入射面，和

-光出射面，其中

-光出射面凸地非球面地成形，

并且

-曲率半径从透镜中心向该透镜边缘去地增加，并且

-透镜在光出射面处的折射率具有至少1.70、优选至少1.75的值，并且

-透镜的总高度（h_透镜，总）大于光出射面的拱高度（h_出射），其中

-光出射面的拱高度根据在光出射面的顶点与边缘之间的轴向距离确定尺寸，并且其中

-透镜的体积至少由由光出射面围住的体积和如下柱体的柱体体积获得，该柱体的端面由光入射面给出并且该柱体的高度由从光入射面直至光出射面的边缘的轴向距离给出，其中，针对体积来说如下成立：

其中，r₀标称在非球面的光出射面的顶点处的曲率半径并且V_透镜标称透镜体积。

于是借助这样的进行准直化的透镜能够提供用于产生经准直化的光射线的照明装置，该照明装置包括：

-具有至少一个发光二级管的光源，和

-透镜，

其中，该透镜具有光入射面和光出射面，并且其中

-光入射面以与发光二级管的间距布置，并且其中

-光出射面凸地非球面地成形，并且在此优选地

-曲率半径从透镜的中心向该透镜的边缘去地增加，并且其中

-透镜在光出射面处的折射率具有至少1.70、优选至少1.75的值，并且其中

-该透镜的总高度（h_透镜，总）大于光出射面的拱高度（h_出射），其中

-光出射面的拱高度根据在光出射面的顶点与边缘之间的轴向距离确定尺寸，并且其中

-透镜的体积至少由由光出射面围住的体积和如下柱体的柱体体积获得，该柱体的端面由光入射面给出并且该柱体的高度由从光入射面直至光出射面的边缘的轴向距离给出，其中，针对该体积来说如下成立：

其中，r₀标称在非球面的光出射面的顶点处的曲率半径并且V_透镜标称透镜体积。透镜的总高度被理解为沿透镜的光学的轴线测量的在凸的光出射面的顶点与光入射面之间的轴向距离。因为与透镜相比局部扩展的光源，所以完全的准直一般是不可能的。但是借助依据本发明的系统典型地针对由光放射面所放射的强度的至少40%、甚至一般针对60%取得光射线的小于30°的全张角这在本发明的意义中看做经准直化的光射线。

特别适宜的是设置平坦的光入射面。这一方面使得简单地制造如下透镜成为可能，该透镜由具有两个平坦平行面的第一本体和由联接到这两个平坦平行面之一上的、具有凸的折射面的第二本体制成。

依据本发明的用于制造透镜的方法和用于制造具有这样的透镜的照明装置的方法相应地基于如下，即，制造具有光入射面和光出射面的透镜，其中

-将光入射面优选平坦地成形，并且

-将光出射面凸地非球面地成形，并且将透镜此外优选如此地成形，即，