本發明涉及光學透鏡封裝，特別地用于LED光源，所述透鏡封裝具有包括底座、與底座相對的中心表面區段和在中心表面區段與底座之間延伸的外圍表面區段的透鏡主體，所述中心表面區段關于透鏡封裝的光軸定心并且至少在包括光軸的第一截面平面中具有凸形形狀。

本發明的主要應用領域是機動車信號照明的領域。在機動車信號照明中，許多測試場景要求發射光的側面可見性。這意味著至少在方向空間的一個截面中，光必須定向到關于中心照明方向或軸線的高角度以提供從例如-85°到85°的可見性，而高強度值的中心光束僅從例如從中心軸線測量的-20°延伸到20°。LED封裝（LED：發光二極管）是公知的，其提供針對機動車信令要求的良好中心光束，其從例如從中心軸的-20°延伸到20°。

在使用具有封裝光學器件的機動車信令LED的情況下，沒有附加的分離光學器件是必要的以利用合理數目的LED和適度光通量形成良好合法光束。US 7,993,035 B2公開了一種用于狹窄分布圖案的非球面LED成角透鏡。該非球面透鏡具有入口側的凹形形狀和透鏡的相對側的凸形表面形狀。通過使用這樣的非球面形狀，由光源發射的光被準直以實現大于15°且小于30°的狹窄角度圓形分布圖案。然而，這樣的光學透鏡封裝不滿足側面可見性要求。需要附加的次級光學器件以使光轉向到遠離光軸的方向上，例如延伸直到+/-85°。提供側面可見性光學器件的附加努力可以是明顯的，因而增加這樣的光學系統的成本。

US 2008/0239722公開了一種用于光照的LED裝置，其提供有定位在LED之上的第一透鏡和圍繞初級透鏡的次級透鏡。初級透鏡具有中心軸線。次級透鏡具有主周界表面，其具有平行于中心軸線并且遠離中心軸線的參考軸線。主周界表面向下和向內投影到脊線。脊線關于中心軸線與大角度對向。由于主周界表面，用于光照的裝置具有偏好側，對此光定向在橫向偏置的方向上并且極少或沒有光朝向非偏好側定向。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種光學透鏡封裝，特別地用于利用LED或其它小光源的機動車照明應用，其除了狹窄中心光束之外還包括側面可見性而沒有明顯的附加成本。

該目的利用根據權利要求1的光學透鏡封裝實現。透鏡封裝的有利實施例是從屬權利要求的主題或者在優選實施例和描述的隨后部分中描述。本發明還涉及光學模塊以及包括具有所述光學透鏡封裝的LED芯片的信令設備。

所提出的光學透鏡封裝具有光學透明的透鏡主體，其包括底座、與底座相對的中心表面區段以及在中心表面區段與底座之間延伸的外圍表面區段。中心表面區段關于透鏡封裝的光軸定心并且至少在包括光軸的第一截面平面中具有凸形形狀。光學透鏡封裝的特征在于，外圍表面區段的至少部分在所述第一截面平面中具有凹形形狀。術語“底座”在該上下文中不限于任何幾何形式，而是僅指代與中心表面區段相對的透鏡主體的側面。該光學透鏡封裝優選地與作為光源的LED或LED模塊一起使用。中心凸形表面區段在對應截面平面中產生至少部分準直的光束。外圍表面區段的凹形部分在對應的截面平面中添加具有寬角度擴展之上的明顯較低強度的次級光束。

由于進入凹形部分的光的該角度擴展，提供了發射光的所要求的側面可見性，其可以取決于凹形部分的設計而高達從光軸的例如+/-85°。由于所提出的光學透鏡封裝不要求任何附加光學器件，因此可以在沒有明顯附加成本的情況下提供側面可見性。可以以已知方式通過模制過程或者還利用其它技術來制作透鏡封裝，例如通過單點金剛石研磨或通過使用激光燒蝕的自由形式制造。

在優選實施例中，所提出的光學透鏡封裝實現在單個LED中、在一個單元中包含一個或若干LED的模塊中、或在包含一個或若干LED的照明器中。透鏡封裝優選地圍封承載LED芯片的芯片載體的部分，即LED芯片完全浸沒在透鏡封裝的透明透鏡主體中。對應的光學模塊優選地包括若干LED芯片，每一個LED芯片安裝在分離的芯片載體上或對所述LED芯片中的若干個或全部公共的芯片載體上。LED芯片中的每一個然后包括所提出的透鏡封裝。透鏡封裝可以附連到LED芯片或芯片載體，或者LED芯片與芯片載體一起被透鏡封裝圍封，例如澆鑄。這樣的光學模塊可以是信令設備的部分，例如轉向燈。

中心表面區段可以設計成具有總體凸形形狀并且還可以設計成僅在一個（第一）截面平面中提供復雜形狀。這同樣適用于外圍區段的凹形部分。透鏡封裝可以具有旋轉對稱或橢圓形狀。其它形狀也是可能的。橢圓形狀通過具有兩個垂直的不同限定截面來生成，二者包含光軸。透鏡的表面然后由這兩個限定截面之間的橢圓插值限定。橢圓透鏡用于形成非對稱光束，其在兩個限定截面的截面平面（在本發明中還稱為第一和第二截面平面）中具有不同范圍。根據本發明的透鏡具有至少一個截面（第一截面），其具有中心凸形和外圍凹形區段。根據本發明，透鏡可以關于該截面旋轉對稱。透鏡還可以具有橢圓形狀，根據本發明，其具有限定截面之一，即凸形中心表面區段和凹形外圍部分，以及僅具有凸形中心表面區段的另一限定截面。透鏡還可以具有橢圓形狀，根據本發明，其具有限定截面二者，即凸形和凹形形狀，但是兩個截面中的凹形形狀彼此不同并且兩個截面中的凸形形狀也彼此不同。透鏡封裝的形狀選擇取決于所期望的射束圖案和側面可見性。

透鏡封裝優選地設計用于其中光源以指定定位布置在光軸上的應用。當光源浸沒在透鏡主體中時，該指定定位可以是透鏡主體內部，或者還可以是靠近底座的透鏡主體的外部。在后一種情況中，優選地浸沒介質，例如硅樹脂，布置在光源與底座之間以便避免透鏡主體中的入口處的光的反射。中心表面區段然后優選地設計成收集在關于光軸的0°角度與45°和60°之間的角度之間的光源所發射的光并且使該所收集的光準直到關于光軸的10°與35°之間的角度。凸形形狀表面區段因而使該所收集的光部分地準直到高光通量的中心光束。凹形部分設計成收集在關于光軸的45°和60°之間的角度（取決于凸形形狀區段的收集角度）與60°和75°之間的角度之間的光源所發射的光，并且擴展該所收集的光以在關于光軸的60°與85°之間的最大角度處離開透鏡封裝。這可以通過對凹形部分進行適當布置和尺寸設計以在以上角度范圍之下收集從光源發射的光，并且通過針對所期望的光擴展適當地選擇凹形部分的曲率以實現具有以上最大發射角度的所期望的次級光束來實現。

受凸形形狀表面區段影響的中心（準直）光束中的光量典型地在全光束（即中心和次級光束的組合）中的光的70%至95%之間。軸上的發光強度與外圍次級束內部的強度方面的差異在10:1直至1000:1的范圍中。

所提出的光學透鏡封裝優選地使用在機動車信號照明中。無論如何，透鏡封裝還可以使用在其它照明應用中，特別地在其中中心光束被限域到小于+/-30°的錐體并且要求次級光束延伸明顯超出所述角度的所有領域中。中心光束使用總體光通量的主要部分并且次級光束僅取總體光通量的一小部分。

附圖說明

在下文中通過示例的方式結合附圖來描述所提出的光學透鏡封裝。各圖示出：

圖1是所提出的光學透鏡封裝的示例的截面視圖；

圖2是示出光源的不同光線的通路的所提出的光學透鏡封裝的示例的截面視圖；

圖3是具有兩個不同截面的所提出的光學透鏡封裝的實施例的示意性視圖。

具體實施方式

圖1示出所提出的光學透鏡封裝1的示例的截面視圖，其在該示例中部分地圍封承載作為光源的LED芯片3的芯片載體2。LED芯片3完全浸沒在光學透鏡封裝1的透鏡主體中。該光學透明的透鏡主體具有凸形形狀的中心表面區段4，其與透鏡主體的底座7相對布置并且關于透鏡封裝的光軸5定心。在凸形形狀表面區段4的延伸部中，透鏡主體還包括具有凹形形狀部分6的外圍表面區段，其在該情況下直接毗鄰凹形形狀表面區段4。透鏡主體的該凹形形狀部分6專用于提供用于具有白色角度范圍的次級外圍光束的光。中心凸形形狀表面區段4產生中心準直光束。凹形形狀部分6添加在寬角度擴展之上具有明顯較低強度的次級光束。

圖2示出由光源（LED芯片3）發射的示例性光線的通路的視圖。由光源發射的光線在它們穿過透鏡主體的表面時被折射。透鏡主體的凸形形狀中心表面區段4在光軸5（線o-a）上開始并且延伸到線o-b。盡管這僅是指透鏡封裝的截面視圖的右側，但是這同樣對稱地適用于左側。光軸5與線o-b之間的角度典型地在45°與60°之間的范圍中。透鏡主體在該截面平面中的凹形部分6在點b處開始并且延伸到線o-c。線o-c與光軸5之間的角度典型地在60°與75°之間。如可以從圖中看到的，凸形形狀中心表面區段4形成準直光束，其具有通過表面處的折射從線o-b上的射線產生的線b-d上的外射線。線b-d到光軸的角度典型地在10°與35°之間。凹形部分6形成擴展光束，其具有通過表面處的折射從線o-c上的射線產生的線c-e上的外射線。線c-e到光軸5的角度典型地在60°與85°之間。如可以從該圖看到的，凹形部分6在點o處擴展由光源發射的光的小部分，使得關于光軸5的最大角度增加，因而將發射光的側面可見性增加到這樣的大角度。

圖3示出所提出的光學透鏡封裝的兩個垂直截面平面A，B的視圖。兩個截面平面A，B包括光軸5。所提出的光學透鏡封裝可以關于這兩個截面平面以不同方式設計。由于所提出的透鏡封裝的透鏡主體必須具有帶中心凸形形狀和外圍凹形形狀部分的一個截面，因此三個不同配置是可能的：

a）透鏡關于具有根據本發明的凸形形狀和凹形形狀部分的截面旋轉對稱。

b）透鏡具有橢圓形狀，其具有根據本發明的限定截面之一（第一截面），即具有凸形形狀和凹形形狀部分，以及僅包括凸形形狀部分而沒有凹形形狀部分的另一限定截面（第二截面）。這樣的實施例的示例在圖3中示出，其中第一截面在截面平面B中并且第二截面在截面平面A中。

c）透鏡具有橢圓形狀，其具有根據本發明的兩個限定截面，即具有凸形形狀和凹形形狀部分，但是不同于彼此。這意味著，兩個截面平面A和B中的凸形形狀部分彼此不同。兩個截面平面A和B中的凹形形狀部分在該情況下也可以不同于彼此。

雖然已經在附圖和前述描述中詳細圖示和描述了本發明，但是這樣的圖示和描述要被視為是說明性或示例性而非限制性的。本發明不限于所公開的實施例。本領域技術人員在實踐所要求保護的發明時，通過研究附圖、公開內容和隨附權利要求，可以理解和實現對所公開的實施例的其它變型。在權利要求中，詞語“包括”不排除其它元件或步驟，并且不定冠詞“一”或“一個”不排除多個。在相互不同的從屬權利要求中敘述某些措施的僅有事實不指示這些措施的組合不能用于獲益。特別地，權利要求8至10的特征可以與彼此以及與所有其它權利要求的特征自由組合。權利要求中的任何參考標記不應當解釋為限制本發明的范圍。

參考標記列表：

1 光學透鏡封裝

2 芯片載體

3 LED芯片

4 凸形形狀表面區段

5 光軸

6 凹形形狀部分

7 底座

A 第一截面平面

B 第二截面平面。