透鏡模塊和具有該透鏡模塊的照明裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于光源的透鏡模塊（10），包括基板（1）和從所述基板（1）的一側(cè)延伸出的至少一個透鏡單元（2），其特征在于，還包括至少一個光學(xué)調(diào)整器（3），所述光學(xué)調(diào)整器（3）在垂直于所述透鏡單元（2）的光軸（X）的側(cè)向方向上包圍所述透鏡單元（2），將從光源和所述透鏡單元（2）之間的縫隙泄露出的所述側(cè)向方向上的光轉(zhuǎn)向至所述透鏡單元（2）。本發(fā)明還涉及具有該透鏡單元的一種照明裝置。
【專利說明】透鏡模塊和具有該透鏡模塊的照明裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種透鏡模塊和一種具有該透鏡模塊的照明裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)代的照明裝置中廣泛地應(yīng)用了透鏡。透鏡、例如全內(nèi)反射透鏡通常被覆蓋或安裝在光源、特別是例如LED的大功率光源上以形成照明模塊，由此可以提高照明效果，并且實(shí)現(xiàn)良好的光分布。利用多個透鏡、特別是透鏡陣列，在例如應(yīng)用在商場、家居或辦公室中的室內(nèi)照明裝置中，可以使來自光源的光線柔和并且均勻地射出；在例如應(yīng)用在街燈的室外照明裝置中，同樣可以提高光分布的均勻性，并且可以提高照明裝置的光效率。
[0003]在生產(chǎn)或裝配具有透鏡單元和/或透鏡陣列的照明模塊時，由于存在多種原因，因此無法將透鏡單元和/或透鏡陣列精準(zhǔn)并且嚴(yán)密地固定在光源、特別是LED芯片上或?qū)⑵涓采w。因此在光源和透鏡單元和/或透鏡陣列之間的會存在不可避免的縫隙。這些縫隙導(dǎo)致全內(nèi)反射透鏡無法對來自光源的全部光線進(jìn)行全內(nèi)反射，并行朝向預(yù)定的方向射出。
[0004]在實(shí)際應(yīng)用中，透鏡模塊如圖1所示安裝在電路板22上，來自光源21的大部分光射入相應(yīng)的透鏡單元2中，經(jīng)過折射(和/或全內(nèi)反射)后經(jīng)過透鏡單元2出光面射出，以形成中央出射光SI。同時，來自光源的另一部分光作為逃逸光S2直接經(jīng)過上面提到的縫隙G在側(cè)向上傾斜地射向相鄰的透鏡單元2。逃逸光S2中的一部分光可以再次進(jìn)入相鄰的透鏡單元2經(jīng)過全內(nèi)反射，并且作為第一出射光S3出，但是其中的另一部分光在進(jìn)入該透鏡單元2后被直接折射向出光面，作為第二出射光S4射出。第二出射光S4分散地向四周發(fā)散，由此會產(chǎn)生偏離待照射目標(biāo)的光斑，嚴(yán)重地影響照明裝置的亮度和光分布效果。
[0005]為了解決上述問題，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)可以將透鏡模塊的出光面設(shè)計(jì)為微透鏡陣列或漫射面，或者在透鏡模塊的表面上安裝附加的微透鏡陣列或漫射面。這種特別設(shè)計(jì)的出光面會降低透鏡的光效率，并且也降低了透鏡中央的光強(qiáng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]因此本發(fā)明的一個目的在于，提出一種用于光源的透鏡模塊，其能克服現(xiàn)有技術(shù)中的各種解決方案的缺點(diǎn)，有利于改善光分布效果，并且提高光效率。
[0007]根據(jù)本發(fā)明提出的用于光源的透鏡模塊，包括基板和從所述基板的一側(cè)延伸出的至少一個透鏡單元，其特征在于，還包括至少一個光學(xué)調(diào)整器，所述光學(xué)調(diào)整器在垂直于所述透鏡單元的光軸的側(cè)向方向上包圍所述透鏡單元，將從所述光源和所述透鏡單元之間的縫隙泄露出的所述側(cè)向方向上的光轉(zhuǎn)向至所述透鏡單元。借助于特別設(shè)計(jì)用于透鏡單元的光學(xué)調(diào)整器，可以有效地防止:來自光源的一部分光在未經(jīng)所屬的透鏡單元進(jìn)行透射或反射而的情況下，在側(cè)向方向上直接經(jīng)過透鏡單元和光源之間存在的縫隙逃逸出?！皞?cè)向”在此是指垂直于光軸的方向，在例如安置在水平面上的光源具有在垂直方向上延伸的光軸，“側(cè)向”在此就是指水平方向。在側(cè)向上包圍透鏡單元的光學(xué)調(diào)整器一方面由于阻擋了側(cè)向的逃逸光而具有遮光作用，另一方面還可以有效地調(diào)整這部分被阻擋的光的光路，使其轉(zhuǎn)向至所述透鏡單元，并經(jīng)過透鏡單元出射。在應(yīng)用這種具有光學(xué)調(diào)整器的透鏡單元的情況下，可以實(shí)現(xiàn)均勻并且亮度較高的照明效果，特別避免了在待照明物體上形成位于邊緣區(qū)域的、不期望出現(xiàn)的光斑。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選設(shè)計(jì)方案，所述光學(xué)調(diào)整器包括罩體，所述罩體的朝向所述透鏡單元的一側(cè)為反射面。光學(xué)調(diào)整器的罩體部分的一端可以在側(cè)向上包圍光源，并且另一端至少包圍透鏡單元的入射面，由此可以阻擋在側(cè)向上向外射出的光。特別優(yōu)選地，罩體的內(nèi)表面、即朝向透鏡單元的面設(shè)計(jì)為反光面，利用該反光面可以改變被阻擋的光的光路。借助于罩體可以減小在照明裝置中由于裝配公差而引起的光損失，并且改善光分布不均的情況。
[0009]優(yōu)選地，所述罩體為截錐形并且其對稱軸和所述光軸重合。由此可以是罩體盡可能在側(cè)向上完全貼附在透鏡單元的外壁上，并且利用其反射面來有利地調(diào)整側(cè)向入射光在罩體中和在透鏡單元中的光路。
[0010]優(yōu)選地，所述光學(xué)調(diào)整器在所述光軸的方向上完全包圍所述透鏡單元。由于光學(xué)調(diào)整器在光軸方向上和透鏡單元具有相同的長度，并且在側(cè)向上完全包圍透鏡單元，因此光學(xué)調(diào)整器具有匹配于透鏡單元外部輪廓的結(jié)構(gòu)。這樣設(shè)計(jì)的光學(xué)調(diào)整器可以被簡單地制造并且安裝在透鏡單元上。當(dāng)然，光學(xué)調(diào)整器在光軸方向上的長度也可以小于透鏡單元的長度。
[0011]優(yōu)選地，所述光學(xué)調(diào)整器還包括至少一個第一固定件，所述第一固定件設(shè)置在罩體的外周壁上。由此可以使光學(xué)調(diào)整器作為透鏡模塊的一個可拆卸的部件，和基板以及透鏡單元一起安裝在光源所在的平面上、例如承載光源的電路板上。
[0012]優(yōu)選地，所述第一固定件為至少一個在遠(yuǎn)離所述基板的方向上延伸出的定位柱。至少一個、優(yōu)選為一對或多對定位柱可以確保罩體位置固定地定位在光源所在的平面上，由此確保罩體可以準(zhǔn)確地在側(cè)向上完全包圍相應(yīng)的光源和透鏡單元，防止罩體在垂直于光軸的方向上和透鏡單元彼此偏移。
[0013]優(yōu)選地，所述罩體和第一固定件一體制成。由此可以簡化光學(xué)調(diào)整器的制造，并且降低生產(chǎn)成本。
[0014]優(yōu)選地，所述罩體的大直徑端抵靠在所述基板上，所述罩體抵靠在所述光源所在的平面上。在罩體具有適合的長度的情況下，可以被基板和光源所在的平面夾持在其中。在將透鏡模塊安裝在照明裝置中時，無需借助于附加部件就可以實(shí)現(xiàn)罩體在光軸方向上的固定。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選的實(shí)施方式提出，多個所述光學(xué)調(diào)整器分別配屬于多個所述透鏡單元，所述多個光學(xué)調(diào)整器一體制成。在實(shí)際應(yīng)用中，多個透鏡單元集成在基板上以形成透鏡陣列。配屬于透鏡單元的多個光學(xué)調(diào)整器因此也可以被一體制成，以確保各個罩體可以精確地在側(cè)向上包圍配屬的透鏡單元。這種設(shè)計(jì)也有利于高效低廉地制造透鏡模塊。
[0016]優(yōu)選地，所述光學(xué)調(diào)整器由塑料制成。塑料具有成本低廉、自重較小、易于成型等優(yōu)點(diǎn)，因此特別適合作為生產(chǎn)光學(xué)調(diào)整器的基材。
[0017]優(yōu)選地，所述透鏡單元為全內(nèi)反射透鏡。這種透鏡單元可以提高光的出射效果，并且有利于獲得均勻的光分布圖案。[0018]優(yōu)選地，所述透鏡模塊還包括從所述基板的一側(cè)延伸出的至少一個第二定位件。至少一個、優(yōu)選為一對或多對第二定位件均勻布置在基板上，由此可以將基板和形成在基板上的透鏡單元固定在承載透鏡模塊的、特別是光源所在的平面上。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面提出一種照明裝置，包括光源、承載所述光源的電路板和散熱器，其特征在于，還包括上述透鏡模塊。安裝有這種透鏡模塊的照明裝置可以在不借助于微透鏡陣列或漫射面的情況下獲得均勻的光分布圖案，并且具有高效節(jié)能的特點(diǎn)。
[0020]優(yōu)選地，所述光學(xué)調(diào)整器安裝在所述基板和所述電路板之間，所述光學(xué)調(diào)整器包圍所述光源和透鏡單元。由此可以確保光學(xué)調(diào)整器在光路上位于光源和透鏡單元之間，以調(diào)整部分來自光源的光的光路。
[0021]優(yōu)選地，所述光學(xué)調(diào)整器的罩體的一端抵壓在所述電路板的承載所述光源的一側(cè)，所述另一端抵壓在所述基板上。以這種夾持的方式不僅可以確保光學(xué)調(diào)整器在光軸方向上固定在電路板和基板之間，而且還可以使光學(xué)調(diào)整器的罩體在側(cè)向上完全包圍安裝在電路板上的光源和形成在基板上的透鏡單元。
[0022]優(yōu)選地，所述透鏡模塊安裝在所述電路板，其中作為所述第一固定件的定位柱和作為第二固定件的定位柱分別插入到所述電路板的開孔中。借助于透鏡模塊自身的第一和第二固定件可以直接將透鏡模塊和電路板機(jī)械連接在一起，以減小在裝配過程中使用的附加部件的數(shù)量。定位柱還可以設(shè)計(jì)為例如卡勾等其他適合的結(jié)構(gòu)。
[0023]應(yīng)該理解，以上的一般性描述和以下的詳細(xì)描述都是列舉和說明性質(zhì)的，目的是為了對要求保護(hù)的本發(fā)明提供進(jìn)一步的說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]附圖構(gòu)成本說明書的一部分，用于幫助進(jìn)一步理解本發(fā)明。這些附圖圖解了本發(fā)明的實(shí)施例，并與說明書一起用來說明本發(fā)明的原理。在附圖中相同的部件用相同的標(biāo)號表示。圖中示出:
[0025]圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中透鏡模塊的光路圖；
[0026]圖2是根據(jù)本發(fā)明的透鏡模塊的第一具體實(shí)施例的立體分解圖；
[0027]圖3是圖2中示出的光學(xué)調(diào)整器的立體放大圖；
[0028]圖4是圖2中示出的光學(xué)調(diào)整器的截面圖；
[0029]圖5是根據(jù)本發(fā)明的透鏡模塊的第一具體實(shí)施例的光路圖；
[0030]圖6是根據(jù)本發(fā)明的照明裝置的立體分解圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]圖2是根據(jù)本發(fā)明的透鏡模塊的第一具體實(shí)施例的立體分解圖。根據(jù)本發(fā)明的透鏡模塊10包括透鏡部分和用于透鏡部分的光學(xué)調(diào)整器3，其中透鏡部分包括基板I和形成在其一側(cè)的至少一個杯狀的透鏡單元2。為了實(shí)現(xiàn)良好的光分布效果，在本實(shí)施例中選擇多個透鏡單元2和基板I集成為一體，作為用于光源的透鏡陣列。
[0032]由于在將如圖2中所示的透鏡陣列安裝在照明裝置中時，每個透鏡單元2和其所屬的光源21之間可能存在不可避免的縫隙G (如圖1所示)。因此可以借助于在側(cè)向上、即在垂直于透鏡單元2的光軸X (如圖1所示)的方向上包圍光源和透鏡單元2的光學(xué)調(diào)整器3來封閉圖1中所示的縫隙G，由此可以阻擋圖1中經(jīng)過縫隙G射出的逃逸光S2。
[0033]光學(xué)調(diào)整器3包括罩體4和從罩體4側(cè)面延伸出的第一固定件5、即一對定位柱。罩體4具有匹配于杯狀的透鏡單元2的截錐形輪廓，其大直徑端可以在裝配狀態(tài)時抵靠在基板I上并包圍透鏡單元2，同時其小直徑端設(shè)計(jì)為可以在側(cè)向上包圍對應(yīng)于該透鏡單元2的光源。由此可以使罩體4在光路上位于光源和透鏡單兀2之間，以便對來自光源的光進(jìn)行調(diào)整。優(yōu)選地可以將罩體4朝向透鏡單元2的一側(cè)設(shè)計(jì)為反光面，以便將來自光源的光朝向透鏡單元2進(jìn)行反射，以提高安裝有這種透鏡模塊10的照明裝置的光效率。
[0034]為了使罩體4盡可能完全貼附在設(shè)計(jì)為全內(nèi)反射透鏡的透鏡單元2的外壁上，優(yōu)選地使罩體4的旋轉(zhuǎn)對稱軸和透鏡單元2的光軸X重合。基于這種對稱設(shè)計(jì)，也可以使罩體4的內(nèi)壁具有和透鏡單元2的外壁一致的曲線輪廓，以便對光源發(fā)出的光進(jìn)行反射。
[0035]此外，在基板I的邊緣區(qū)域上延伸出多個用作定位柱的第二固定件6，借助于這些第二固定件6可以將基板I直接以插接的形式固定在承載透鏡模塊10的部件上。也可以在基板I的其他區(qū)域、例如兩個相鄰的透鏡單元2之間設(shè)置第二固定件6，以增強(qiáng)基板I的固定效果。
[0036]在一個未示出的實(shí)施例中，透鏡單元可以具有除盆形以外的其他外部輪廓，而設(shè)計(jì)用于覆蓋透鏡單元的罩體因此具有與其匹配的輪廓。
[0037]在另一個未示出的實(shí)施例中，罩體在光軸方向上的長度可以小于透鏡單元的長度。也就是說，罩體的大直徑端可以在側(cè)向上僅僅覆蓋透鏡單元朝向光源的部分區(qū)域、特別是光入射面。
[0038]圖3是圖2中示出的光學(xué)調(diào)整器的立體放大圖?？梢赃x擇適合的塑料材料來制造光學(xué)調(diào)整器3，由此使光學(xué)調(diào)整器3具有成本低廉、自重較小的特點(diǎn)。
[0039]從圖3中可以看出，罩體4具有開放的大直徑端和小直徑端，以及連接在大直徑端和小直徑端之間的周壁。周壁的內(nèi)壁設(shè)計(jì)為用于改變光路的反光面，其外壁上形成有遠(yuǎn)離大直徑端延伸的一對第一固定件5。借助于第一固定件5可以將光學(xué)調(diào)整器3例如以插接的方式固定在待安裝的部件上。第一固定件5優(yōu)選地和罩體4 一體制成。
[0040]結(jié)合圖4中示出的光學(xué)調(diào)整器3的截面圖可以看出，例如在將光學(xué)調(diào)整器3固定在電路板22上時，設(shè)計(jì)為定位柱的第一固定件5插入電路板22中，以便在圖中示出的水平方向上對光學(xué)調(diào)整器3進(jìn)行定位。罩體4的小直徑端在此情況下可以抵靠在電路板22的上表面上，以便可以將安裝在電路板22上的光源(圖中未示出)完全包圍在其中，為改變來自光源的光的光路提供可能性。
[0041]在另一個示出的實(shí)施例中，也可以將第一固定件5設(shè)計(jì)為倒鉤或其他類似的定位結(jié)構(gòu)。
[0042]圖5是根據(jù)本發(fā)明的透鏡模塊的第一具體實(shí)施例的光路圖。為了簡化起見，僅僅示意性地示出了位于中央的透鏡單元2的光路。在將透鏡模塊10固定在電路板22上時，光學(xué)調(diào)整器3可以一方面阻擋來自光源21的光在側(cè)向上向外射出，另一方面可以利用自身的反射面將接收到的光再次反射回透鏡單元2中，以提高出光率。
[0043]圖6是根據(jù)本發(fā)明的照明裝置的立體分解圖。照明裝置20包括光源21、承載光源21的電路板22和散熱器23，以及圖2中示出的透鏡模塊10。為了清楚起見，圖6中僅僅示出了一個單獨(dú)的光學(xué)調(diào)整器3。和光源21以及透鏡單元(未示出)一一對應(yīng)的光學(xué)調(diào)整器3可以被基板I抵壓在電路板22上，并且在朝向電路板22的一側(cè)可以將光源21完全容納在其自身限定出的空腔中，而在朝向基板I的一側(cè)可以將透鏡單元容納在該空腔中，由此以罩體的形式在側(cè)向上封閉了電路板22和透鏡單元2之間可能存在的縫隙。在裝配時，可以分別將光學(xué)調(diào)整器3上和基板I上的固定結(jié)構(gòu)(即圖2中放大示出的第一和第二固定件5，6)插入電路板22上預(yù)設(shè)的開孔(未示出)中，由此將透鏡模塊10和電路板22固定在一起。散熱器23在此可以作為底座來承載并容納安裝有透鏡模塊10的電路板22。
[0044]在本發(fā)明的范疇中，光學(xué)調(diào)整器3可以由成本低廉、自重較小的塑料制成。光源21可以是LED光源。
[0045]以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0046]標(biāo)號列表
[0047]I 基板
[0048]2透鏡單元
[0049]3光學(xué)調(diào)整器
[0050]4 罩體
[0051]5第一固定件
[0052]6第二定位件
[0053]10透鏡模塊
[0054]20照明裝置
[0055]21 光源
[0056]22電路板
[0057]23散熱器
[0058]SI中央出射光
[0059]S2逃逸光
[0060]S3第一出射光
[0061]S4第二出射光
[0062]G 縫隙
[0063]X 光軸
【權(quán)利要求】
1.一種用于光源的透鏡模塊(10)，包括基板(I)和從所述基板(I)的一側(cè)延伸出的至少一個透鏡單元(2)，其特征在于，還包括至少一個光學(xué)調(diào)整器(3)，所述光學(xué)調(diào)整器(3)在垂直于所述透鏡單元(2)的光軸(X)的側(cè)向方向上包圍所述透鏡單元(2)，將從所述光源和所述透鏡單元(2)之間的縫隙泄露出的所述側(cè)向方向上的光轉(zhuǎn)向至所述透鏡單元(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透鏡模塊(10)，其特征在于，所述光學(xué)調(diào)整器(3)包括罩體(4)，所述罩體(4)的朝向所述透鏡單元(2)的一側(cè)為反射面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的透鏡模塊(10)，其特征在于，所述罩體(4)為截錐形，所述罩體(4)的對稱軸和所述光軸(X)重合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的透鏡模塊(10)，其特征在于，所述光學(xué)調(diào)整器(3)在所述光軸(X)的方向上完全包圍所述透鏡單元(2)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的透鏡模塊(10)，其特征在于，所述光學(xué)調(diào)整器(3)還包括至少一個第一固定件(5)，所述第一固定件(5)設(shè)置在罩體(4)的外周壁上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的透鏡模塊(10)，其特征在于，所述第一固定件(5)為至少一個在遠(yuǎn)離所述基板(I)的方向上延伸出的定位柱。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的透鏡模塊(10)，其特征在于，所述罩體(4)和第一固定件(5) —體制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的透鏡模塊(10)，其特征在于，所述罩體(4)的大直徑端抵靠在所述基板(I)上，所述罩體(4)抵靠在所述光源所在的平面上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的透鏡模塊(10)，其特征在于，多個所述光學(xué)調(diào)整器(3)分別配屬于多個所述透鏡單元(3)，所述多個光學(xué)調(diào)整器(3)—體制成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的透鏡模塊(10)，其特征在于，所述光學(xué)調(diào)整器(3)由塑料制成。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的透鏡模塊(10)，其特征在于，所述透鏡單元(2)為全內(nèi)反射透鏡。
12.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的透鏡模塊(10)，其特征在于，還包括從所述基板(I)的所述一側(cè)延伸出的至少一個第二定位件(6 )。
13.一種照明裝置(20)，包括光源(21)、承載所述光源(21)的電路板(22)和散熱器(23)，其特征在于，還包括根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)所述的透鏡模塊(10)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的照明裝置(20)，其特征在于，所述光學(xué)調(diào)整器(3)安裝在所述基板(I)和所述電路板(22)之間，所述光學(xué)調(diào)整器(3)包圍所述光源(21)和透鏡單元(2)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的照明裝置(20)，其特征在于，所述光學(xué)調(diào)整器(3)的罩體(4)的一端抵壓在所述電路板(22)的承載所述光源(21)的一側(cè)，所述另一端抵壓在所述基板(I)上。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的照明裝置(20)，其特征在于，所述透鏡模塊(10)安裝在所述電路板(22)，其中作為所述第一固定件(5)的定位柱和作為第二固定件(6)的定位柱分別插入到所述電路板(22)的開孔中。
【文檔編號】F21V5/04GK103574499SQ201210250095
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月18日
【發(fā)明者】李愛愛, 孫孝情, 黃鄒亞, 羅亞斌 申請人:歐司朗股份有限公司