透镜模块和具有该透镜模块的照明装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于光源的透镜模块（10），包括基板（1）和从所述基板（1）的一侧延伸出的至少一个透镜单元（2），其特征在于，还包括至少一个光学调整器（3），所述光学调整器（3）在垂直于所述透镜单元（2）的光轴（X）的侧向方向上包围所述透镜单元（2），将从光源和所述透镜单元（2）之间的缝隙泄露出的所述侧向方向上的光转向至所述透镜单元（2）。本发明还涉及具有该透镜单元的一种照明装置。
【专利说明】透镜模块和具有该透镜模块的照明装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种透镜模块和一种具有该透镜模块的照明装置。
【背景技术】
[0002]在现代的照明装置中广泛地应用了透镜。透镜、例如全内反射透镜通常被覆盖或安装在光源、特别是例如LED的大功率光源上以形成照明模块，由此可以提高照明效果，并且实现良好的光分布。利用多个透镜、特别是透镜阵列，在例如应用在商场、家居或办公室中的室内照明装置中，可以使来自光源的光线柔和并且均匀地射出；在例如应用在街灯的室外照明装置中，同样可以提高光分布的均匀性，并且可以提高照明装置的光效率。
[0003]在生产或装配具有透镜单元和/或透镜阵列的照明模块时，由于存在多种原因，因此无法将透镜单元和/或透镜阵列精准并且严密地固定在光源、特别是LED芯片上或将其覆盖。因此在光源和透镜单元和/或透镜阵列之间的会存在不可避免的缝隙。这些缝隙导致全内反射透镜无法对来自光源的全部光线进行全内反射，并行朝向预定的方向射出。
[0004]在实际应用中，透镜模块如图1所示安装在电路板22上，来自光源21的大部分光射入相应的透镜单元2中，经过折射(和/或全内反射)后经过透镜单元2出光面射出，以形成中央出射光SI。同时，来自光源的另一部分光作为逃逸光S2直接经过上面提到的缝隙G在侧向上倾斜地射向相邻的透镜单元2。逃逸光S2中的一部分光可以再次进入相邻的透镜单元2经过全内反射，并且作为第一出射光S3出，但是其中的另一部分光在进入该透镜单元2后被直接折射向出光面，作为第二出射光S4射出。第二出射光S4分散地向四周发散，由此会产生偏离待照射目标的光斑，严重地影响照明装置的亮度和光分布效果。
[0005]为了解决上述问题，根据现有技术可以将透镜模块的出光面设计为微透镜阵列或漫射面，或者在透镜模块的表面上安装附加的微透镜阵列或漫射面。这种特别设计的出光面会降低透镜的光效率，并且也降低了透镜中央的光强。
【发明内容】
[0006]因此本发明的一个目的在于，提出一种用于光源的透镜模块，其能克服现有技术中的各种解决方案的缺点，有利于改善光分布效果，并且提高光效率。
[0007]根据本发明提出的用于光源的透镜模块，包括基板和从所述基板的一侧延伸出的至少一个透镜单元，其特征在于，还包括至少一个光学调整器，所述光学调整器在垂直于所述透镜单元的光轴的侧向方向上包围所述透镜单元，将从所述光源和所述透镜单元之间的缝隙泄露出的所述侧向方向上的光转向至所述透镜单元。借助于特别设计用于透镜单元的光学调整器，可以有效地防止:来自光源的一部分光在未经所属的透镜单元进行透射或反射而的情况下，在侧向方向上直接经过透镜单元和光源之间存在的缝隙逃逸出。“侧向”在此是指垂直于光轴的方向，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轴，“侧向”在此就是指水平方向。在侧向上包围透镜单元的光学调整器一方面由于阻挡了侧向的逃逸光而具有遮光作用，另一方面还可以有效地调整这部分被阻挡的光的光路，使其转向至所述透镜单元，并经过透镜单元出射。在应用这种具有光学调整器的透镜单元的情况下，可以实现均匀并且亮度较高的照明效果，特别避免了在待照明物体上形成位于边缘区域的、不期望出现的光斑。
[0008]根据本发明的一个优选设计方案，所述光学调整器包括罩体，所述罩体的朝向所述透镜单元的一侧为反射面。光学调整器的罩体部分的一端可以在侧向上包围光源，并且另一端至少包围透镜单元的入射面，由此可以阻挡在侧向上向外射出的光。特别优选地，罩体的内表面、即朝向透镜单元的面设计为反光面，利用该反光面可以改变被阻挡的光的光路。借助于罩体可以减小在照明装置中由于装配公差而引起的光损失，并且改善光分布不均的情况。
[0009]优选地，所述罩体为截锥形并且其对称轴和所述光轴重合。由此可以是罩体尽可能在侧向上完全贴附在透镜单元的外壁上，并且利用其反射面来有利地调整侧向入射光在罩体中和在透镜单元中的光路。
[0010]优选地，所述光学调整器在所述光轴的方向上完全包围所述透镜单元。由于光学调整器在光轴方向上和透镜单元具有相同的长度，并且在侧向上完全包围透镜单元，因此光学调整器具有匹配于透镜单元外部轮廓的结构。这样设计的光学调整器可以被简单地制造并且安装在透镜单元上。当然，光学调整器在光轴方向上的长度也可以小于透镜单元的长度。
[0011]优选地，所述光学调整器还包括至少一个第一固定件，所述第一固定件设置在罩体的外周壁上。由此可以使光学调整器作为透镜模块的一个可拆卸的部件，和基板以及透镜单元一起安装在光源所在的平面上、例如承载光源的电路板上。
[0012]优选地，所述第一固定件为至少一个在远离所述基板的方向上延伸出的定位柱。至少一个、优选为一对或多对定位柱可以确保罩体位置固定地定位在光源所在的平面上，由此确保罩体可以准确地在侧向上完全包围相应的光源和透镜单元，防止罩体在垂直于光轴的方向上和透镜单元彼此偏移。
[0013]优选地，所述罩体和第一固定件一体制成。由此可以简化光学调整器的制造，并且降低生产成本。
[0014]优选地，所述罩体的大直径端抵靠在所述基板上，所述罩体抵靠在所述光源所在的平面上。在罩体具有适合的长度的情况下，可以被基板和光源所在的平面夹持在其中。在将透镜模块安装在照明装置中时，无需借助于附加部件就可以实现罩体在光轴方向上的固定。
[0015]根据本发明的另一个优选的实施方式提出，多个所述光学调整器分别配属于多个所述透镜单元，所述多个光学调整器一体制成。在实际应用中，多个透镜单元集成在基板上以形成透镜阵列。配属于透镜单元的多个光学调整器因此也可以被一体制成，以确保各个罩体可以精确地在侧向上包围配属的透镜单元。这种设计也有利于高效低廉地制造透镜模块。
[0016]优选地，所述光学调整器由塑料制成。塑料具有成本低廉、自重较小、易于成型等优点，因此特别适合作为生产光学调整器的基材。
[0017]优选地，所述透镜单元为全内反射透镜。这种透镜单元可以提高光的出射效果，并且有利于获得均匀的光分布图案。[0018]优选地，所述透镜模块还包括从所述基板的一侧延伸出的至少一个第二定位件。至少一个、优选为一对或多对第二定位件均匀布置在基板上，由此可以将基板和形成在基板上的透镜单元固定在承载透镜模块的、特别是光源所在的平面上。
[0019]根据本发明的另一个方面提出一种照明装置，包括光源、承载所述光源的电路板和散热器，其特征在于，还包括上述透镜模块。安装有这种透镜模块的照明装置可以在不借助于微透镜阵列或漫射面的情况下获得均匀的光分布图案，并且具有高效节能的特点。
[0020]优选地，所述光学调整器安装在所述基板和所述电路板之间，所述光学调整器包围所述光源和透镜单元。由此可以确保光学调整器在光路上位于光源和透镜单元之间，以调整部分来自光源的光的光路。
[0021]优选地，所述光学调整器的罩体的一端抵压在所述电路板的承载所述光源的一侧，所述另一端抵压在所述基板上。以这种夹持的方式不仅可以确保光学调整器在光轴方向上固定在电路板和基板之间，而且还可以使光学调整器的罩体在侧向上完全包围安装在电路板上的光源和形成在基板上的透镜单元。
[0022]优选地，所述透镜模块安装在所述电路板，其中作为所述第一固定件的定位柱和作为第二固定件的定位柱分别插入到所述电路板的开孔中。借助于透镜模块自身的第一和第二固定件可以直接将透镜模块和电路板机械连接在一起，以减小在装配过程中使用的附加部件的数量。定位柱还可以设计为例如卡勾等其他适合的结构。
[0023]应该理解，以上的一般性描述和以下的详细描述都是列举和说明性质的，目的是为了对要求保护的本发明提供进一步的说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]附图构成本说明书的一部分，用于帮助进一步理解本发明。这些附图图解了本发明的实施例，并与说明书一起用来说明本发明的原理。在附图中相同的部件用相同的标号表示。图中示出:
[0025]图1是根据现有技术中透镜模块的光路图；
[0026]图2是根据本发明的透镜模块的第一具体实施例的立体分解图；
[0027]图3是图2中示出的光学调整器的立体放大图；
[0028]图4是图2中示出的光学调整器的截面图；
[0029]图5是根据本发明的透镜模块的第一具体实施例的光路图；
[0030]图6是根据本发明的照明装置的立体分解图。
【具体实施方式】
[0031]图2是根据本发明的透镜模块的第一具体实施例的立体分解图。根据本发明的透镜模块10包括透镜部分和用于透镜部分的光学调整器3，其中透镜部分包括基板I和形成在其一侧的至少一个杯状的透镜单元2。为了实现良好的光分布效果，在本实施例中选择多个透镜单元2和基板I集成为一体，作为用于光源的透镜阵列。
[0032]由于在将如图2中所示的透镜阵列安装在照明装置中时，每个透镜单元2和其所属的光源21之间可能存在不可避免的缝隙G (如图1所示)。因此可以借助于在侧向上、即在垂直于透镜单元2的光轴X (如图1所示)的方向上包围光源和透镜单元2的光学调整器3来封闭图1中所示的缝隙G，由此可以阻挡图1中经过缝隙G射出的逃逸光S2。
[0033]光学调整器3包括罩体4和从罩体4侧面延伸出的第一固定件5、即一对定位柱。罩体4具有匹配于杯状的透镜单元2的截锥形轮廓，其大直径端可以在装配状态时抵靠在基板I上并包围透镜单元2，同时其小直径端设计为可以在侧向上包围对应于该透镜单元2的光源。由此可以使罩体4在光路上位于光源和透镜单兀2之间，以便对来自光源的光进行调整。优选地可以将罩体4朝向透镜单元2的一侧设计为反光面，以便将来自光源的光朝向透镜单元2进行反射，以提高安装有这种透镜模块10的照明装置的光效率。
[0034]为了使罩体4尽可能完全贴附在设计为全内反射透镜的透镜单元2的外壁上，优选地使罩体4的旋转对称轴和透镜单元2的光轴X重合。基于这种对称设计，也可以使罩体4的内壁具有和透镜单元2的外壁一致的曲线轮廓，以便对光源发出的光进行反射。
[0035]此外，在基板I的边缘区域上延伸出多个用作定位柱的第二固定件6，借助于这些第二固定件6可以将基板I直接以插接的形式固定在承载透镜模块10的部件上。也可以在基板I的其他区域、例如两个相邻的透镜单元2之间设置第二固定件6，以增强基板I的固定效果。
[0036]在一个未示出的实施例中，透镜单元可以具有除盆形以外的其他外部轮廓，而设计用于覆盖透镜单元的罩体因此具有与其匹配的轮廓。
[0037]在另一个未示出的实施例中，罩体在光轴方向上的长度可以小于透镜单元的长度。也就是说，罩体的大直径端可以在侧向上仅仅覆盖透镜单元朝向光源的部分区域、特别是光入射面。
[0038]图3是图2中示出的光学调整器的立体放大图。可以选择适合的塑料材料来制造光学调整器3，由此使光学调整器3具有成本低廉、自重较小的特点。
[0039]从图3中可以看出，罩体4具有开放的大直径端和小直径端，以及连接在大直径端和小直径端之间的周壁。周壁的内壁设计为用于改变光路的反光面，其外壁上形成有远离大直径端延伸的一对第一固定件5。借助于第一固定件5可以将光学调整器3例如以插接的方式固定在待安装的部件上。第一固定件5优选地和罩体4 一体制成。
[0040]结合图4中示出的光学调整器3的截面图可以看出，例如在将光学调整器3固定在电路板22上时，设计为定位柱的第一固定件5插入电路板22中，以便在图中示出的水平方向上对光学调整器3进行定位。罩体4的小直径端在此情况下可以抵靠在电路板22的上表面上，以便可以将安装在电路板22上的光源(图中未示出)完全包围在其中，为改变来自光源的光的光路提供可能性。
[0041]在另一个示出的实施例中，也可以将第一固定件5设计为倒钩或其他类似的定位结构。
[0042]图5是根据本发明的透镜模块的第一具体实施例的光路图。为了简化起见，仅仅示意性地示出了位于中央的透镜单元2的光路。在将透镜模块10固定在电路板22上时，光学调整器3可以一方面阻挡来自光源21的光在侧向上向外射出，另一方面可以利用自身的反射面将接收到的光再次反射回透镜单元2中，以提高出光率。
[0043]图6是根据本发明的照明装置的立体分解图。照明装置20包括光源21、承载光源21的电路板22和散热器23，以及图2中示出的透镜模块10。为了清楚起见，图6中仅仅示出了一个单独的光学调整器3。和光源21以及透镜单元(未示出)一一对应的光学调整器3可以被基板I抵压在电路板22上，并且在朝向电路板22的一侧可以将光源21完全容纳在其自身限定出的空腔中，而在朝向基板I的一侧可以将透镜单元容纳在该空腔中，由此以罩体的形式在侧向上封闭了电路板22和透镜单元2之间可能存在的缝隙。在装配时，可以分别将光学调整器3上和基板I上的固定结构(即图2中放大示出的第一和第二固定件5，6)插入电路板22上预设的开孔(未示出)中，由此将透镜模块10和电路板22固定在一起。散热器23在此可以作为底座来承载并容纳安装有透镜模块10的电路板22。
[0044]在本发明的范畴中，光学调整器3可以由成本低廉、自重较小的塑料制成。光源21可以是LED光源。
[0045]以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
[0046]标号列表
[0047]I 基板
[0048]2透镜单元
[0049]3光学调整器
[0050]4 罩体
[0051]5第一固定件
[0052]6第二定位件
[0053]10透镜模块
[0054]20照明装置
[0055]21 光源
[0056]22电路板
[0057]23散热器
[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 缝隙
[0063]X 光轴
【权利要求】
1.一种用于光源的透镜模块(10)，包括基板(I)和从所述基板(I)的一侧延伸出的至少一个透镜单元(2)，其特征在于，还包括至少一个光学调整器(3)，所述光学调整器(3)在垂直于所述透镜单元(2)的光轴(X)的侧向方向上包围所述透镜单元(2)，将从所述光源和所述透镜单元(2)之间的缝隙泄露出的所述侧向方向上的光转向至所述透镜单元(2)。
2.根据权利要求1所述的透镜模块(10)，其特征在于，所述光学调整器(3)包括罩体(4)，所述罩体(4)的朝向所述透镜单元(2)的一侧为反射面。
3.根据权利要求2所述的透镜模块(10)，其特征在于，所述罩体(4)为截锥形，所述罩体(4)的对称轴和所述光轴(X)重合。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的透镜模块(10)，其特征在于，所述光学调整器(3)在所述光轴(X)的方向上完全包围所述透镜单元(2)。
5.根据权利要求2或3所述的透镜模块(10)，其特征在于，所述光学调整器(3)还包括至少一个第一固定件(5)，所述第一固定件(5)设置在罩体(4)的外周壁上。
6.根据权利要求5所述的透镜模块(10)，其特征在于，所述第一固定件(5)为至少一个在远离所述基板(I)的方向上延伸出的定位柱。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的透镜模块(10)，其特征在于，所述罩体(4)和第一固定件(5) —体制成。
8.根据权利要求2或3所述的透镜模块(10)，其特征在于，所述罩体(4)的大直径端抵靠在所述基板(I)上，所述罩体(4)抵靠在所述光源所在的平面上。
9.根据权利要求1-3中任一项所述的透镜模块(10)，其特征在于，多个所述光学调整器(3)分别配属于多个所述透镜单元(3)，所述多个光学调整器(3)—体制成。
10.根据权利要求1-3中任一项所述的透镜模块(10)，其特征在于，所述光学调整器(3)由塑料制成。
11.根据权利要求1或2所述的透镜模块(10)，其特征在于，所述透镜单元(2)为全内反射透镜。
12.根据权利要求1或2所述的透镜模块(10)，其特征在于，还包括从所述基板(I)的所述一侧延伸出的至少一个第二定位件(6 )。
13.一种照明装置(20)，包括光源(21)、承载所述光源(21)的电路板(22)和散热器(23)，其特征在于，还包括根据权利要求1-12中任一项所述的透镜模块(10)。
14.根据权利要求13所述的照明装置(20)，其特征在于，所述光学调整器(3)安装在所述基板(I)和所述电路板(22)之间，所述光学调整器(3)包围所述光源(21)和透镜单元(2)。
15.根据权利要求14所述的照明装置(20)，其特征在于，所述光学调整器(3)的罩体(4)的一端抵压在所述电路板(22)的承载所述光源(21)的一侧，所述另一端抵压在所述基板(I)上。
16.根据权利要求14所述的照明装置(20)，其特征在于，所述透镜模块(10)安装在所述电路板(22)，其中作为所述第一固定件(5)的定位柱和作为第二固定件(6)的定位柱分别插入到所述电路板(22)的开孔中。
【文档编号】F21V5/04GK103574499SQ201210250095
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年7月18日 优先权日:2012年7月18日
【发明者】李爱爱, 孙孝情, 黄邹亚, 罗亚斌 申请人:欧司朗股份有限公司