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CN118361694A - 一种用于改变光分布的光学装置 - Google Patents

一种用于改变光分布的光学装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种光学装置,其包括凸缘部分及机械连接到凸缘部分的光改变器部分。每个光改变器部分改变被引导至光改变器部分的入光面的光分布。凸缘部分的第一表面与凸缘部分的与光改变器部分的出光面位于同一侧,其包括凹槽,凹槽连接到凹陷并且从凹陷径向地延伸到凸缘部分的边缘。凹槽和凹陷使冷却空气能够在光学装置和安装光学装置的表面之间流动。由于凹槽被设置为从凹陷处沿径向延伸,它们不会明显削弱光学装置的机械强度。

Description

一种用于改变光分布的光学装置
技术领域
本发明一般涉及照明工程。更具体地,本发明涉及一种用于改变由光源产生的光分布的光学装置。
背景技术
光源产生的光分布在某些应用中可能很重要,甚至很关键。光源可以包括,例如但不一定是,一个或多个发光二极管“LED”、一个或多个白炽灯、或一个或多个气体放电灯。光源产生的光分布可以用光学装置来改变,例如透镜、反射器和组合透镜-反射器装置,组合透镜-反射器装置包括用作透镜的部分和用作反射器的部分。
在许多情况下,光学装置包括凸缘部分和机械连接到凸缘部分的光改变器部分阵列。每个光改变器部分被配置为改变被引导至所考虑的光改变器部分的入光面的光分布。每个光改变器部分可以包括基于光折射的透镜、基于例如全内反射“TIR”的反射器、或组合的透镜-反射器,其包括用作透镜的部分和用作反射器的部分。光改变器部分的阵列可以是例如2×2或2×4的光改变器部分阵列。具有上述类型的光学装置的灯具通常包括电路板或另一载体元件和光源阵列,以及安装在电路板或其他载体元件上的LED等光源阵列,使得光源阵列被光学装置覆盖。
上述类型的光学装置的凸缘部分对光改变没有贡献,但凸缘部分用作光改变器部分的机械支撑。为了改善光源和光学装置的冷却效果,有必要安排冷却空气在凸缘部分和安装了光学装置的表面之间流动。一个典型的方法是在凸缘部分与电路板或其他载体元件相对的表面上设置凹槽,用于在凸缘部分和电路板或其他载体元件之间传导冷却空气。与凹槽有关的一个典型的不便之处在于,它们构成了光学装置可能被无意中破坏的线路。
发明内容
下面给出了一个简化的概述,以提供对各种发明实施例的某些方面的基本理解。该概述不是本发明的详尽概述。它既不旨在识别本发明的重要或关键要素,也不旨在描述本发明的范围。以下概述仅以简化的形式呈现本发明的一些概念,作为对本发明的示例性实施例的更详细描述的前奏。
在本文中,“几何”一词用作前缀时表示不一定是任何物理对象的一部分的几何概念。几何概念可以是例如几何点、直线或弯曲几何线、几何平面、非平面几何表面、几何空间或零、一、二维或三维的任何其他几何实体。
本发明提供了一种用于改变由光源产生的光分布的新光学装置。
本发明的光学装置包括:
凸缘部分,以及
光改变器部分,其机械地连接到凸缘部分,每个光改变器部分被配置为改变被引导至光改变器部分的入光面的光分布。
凸缘部分的第一表面与光改变器部分的出光面位于光学装置同一侧,与第一表面的凹陷相连,并从凹陷处向凸缘部分的边缘径向延伸的凹槽。
上述凹槽和凹陷使冷却空气能够在光学装置和电路板或其他安装了光学装置的载体元件之间流动。由于凹槽被布置为从凹陷处沿径向延伸,它们不会明显削弱光学装置的机械强度。
在根据一个有利的及非限制性的实施例的光学装置中,凸缘部分相对于凹陷的相对侧上的区域对应于注入区,在通过模铸制造光学装置期间,材料已经通过该注入区供应到模具。凹槽对应于模具各自表面的脊。然而,这些脊并不妨碍用光学装置的熔融材料填充模具,因为它们从注入区的径向延伸。
本发明还提供了一种新模具,其具有适合于通过模铸制造构成根据本发明的光学装置的凸缘部分和光改变器部分的透明件的形式。
本发明还提供了一种新的灯具,包括:
载体元件,例如电路板,
安装在载体元件上的光源,以及
本发明的上述光学装置,其安装在载体元件上并覆盖光源,光学装置的光改变器部分被配置为改变由每个光源发射的光分布。
关于结构和操作方法的各种示例性和非限制性实施例,连同其附加目的和优点,将在结合附图阅读时从特定示例性实施例的以下描述得到最好的理解。
动词“包括”和“包含”在本文中用作开放式限制,既不排除也不要求存在未列举的特征。
除非另有明确说明,否则从属权利要求中记载的特征可相互自由组合。
此外,应当理解,贯穿本文的“一”或“一个”,即单数形式的使用不排除复数。
附图说明
下面参考附图更详细地说明示例性且非限制性实施例及其优点,其中:
图1、图2和图3示出了根据示例性且非限制性实施例的光学装置,以及
图4示出了一种灯具,该灯具包括光源和根据用于改变由光源产生的光分布的示例性且非限制性实施例的光学装置。
具体实施方式
下面给出的描述中提供的具体示例不应被解释为限制所附权利要求的范围和/或适用性。除非另有明确说明,否则下文给出的描述中提供的示例列表和组不是详尽无遗的。
图1和图2示出了根据示例性且非限制性实施例的光学装置101的等距视图。图3示出了光学装置101的侧视图。与图1-图3相关的观察方向用坐标系199指示。光学装置101包括凸缘部分102及机械连接到凸缘部分102的光改变器部分103。每个光改变器部分被配置为改变被引导至所考虑的光改变器部分的入光面的光分布。光改变器部分103的入光面如图2所示,光改变器部分103的出光面如图1所示。每个光改变器部分103可以包括基于光折射的透镜、基于例如全内反射“TIR”的反射器、或组合的透镜-反射器,组合的透镜-反射器包括充当透镜的部分和充当反射器的部分。在图1-图3所示的示例性光学装置101中,凸缘部分102具有用于螺钉或用于将光学装置101附接到电路板或另一载体元件的另一附接装置的孔110。
凸缘部分102的第一表面104与光改变器部分103的出光面位于光学装置101的同一侧,包括凹槽,这些凹槽与第一表面104的凹陷107相连,并从凹陷107向凸缘部分102的边缘径向延伸。在图2中,其中两个凹槽用附图标记106表示。凹槽和凹陷107改善了光学装置101的冷却以及光源的冷却,因为凹槽和凹陷允许空气在凸缘部分102和安装光学装置101的电路板或其他载体元件之间流动。由于凹槽被设置为从凹陷107的径向延伸,它们不会明显削弱光学装置的机械强度。
在根据一个示例性且非限制性的实施例的光学装置中,相对于凸缘部分102的第一表面104而言,凸缘部分102的第二表面105位于光学装置101的另一侧,包括与凸缘部分102的第一表面104的凹槽对齐的脊。在图1中,其中两条脊用附图标记108表示。脊增加了凸缘部分102的机械强度和刚度,因此可以避免对凸缘部分102的边缘加固的需要,从而在许多情况下,可以减少光学装置101所需的材料数量。此外,脊增加了凸缘部分102的散热表面,因此脊改善了冷却。此外,脊可以减少从凸缘部分102发出的杂散光。
在图1-图3所示的示例性光学装置101中,凸缘部分102和光改变器部分103构成单件透明材料,例如可以是丙烯酸塑料、聚碳酸酯、光学硅树脂、玻璃或一些其他合适的透明材料。原则上,也可以分别制造凸缘部分和光改变器部分,并且通过将光改变器部分附接到凸缘部分来组装光学装置。根据示例性且非限制性实施例的光学装置可以进一步包括,例如,在凸缘部分102的第二表面105上的胶垫,用于将光学装置附接到电路板或另一载体元件。图2中未显示胶垫。
在图1-图3所示的示例性光学装置中,有利地,在凸缘部分102相对于凹陷107的另一侧的区域117对应于注入区,在通过模铸制造光学装置101期间,材料通过该区域被供应到模具。上述脊有利于通过模铸制造光学装置101,因为径向排列的脊对应于模具中径向排列的凹槽,这使得用光学装置101的熔融材料填充模具更加容易和快速。作为一个推论,由于脊的存在,光学装置101的制造时间可以缩短。
有利地,凸缘部分102的第一表面104上的凹槽和相应地凸缘部分102的第二表面105上的脊呈弧形,这样就不会形成光学装置可能被破坏的直线。
在根据示例性且非限制性实施例的光学装置中,凸缘部分102的第一表面104的第二表面105的底面部分是凸的,使得凸缘部分102的底板在凸缘部分102的边缘比凸缘部分102的中心区域更薄。上述底面部分是第二表面105没有突出和凹陷的部分,底板指的是凸缘部分102的凹槽、脊、凹陷107以及凸缘部分102的其他突出和凹陷之外的部分。在图3中,凸缘部分102的两个边缘用附图标记109表示。凸缘部分102的底板的厚度是在坐标系199的Z方向上测量的。凸缘部分102的底板的凸形状提高了凸缘部分102的机械刚度,便于通过模铸制造光学装置101。
在根据示例性和非限制性实施例的光学装置中,凸缘部分102的第一表面104的50%以上与几何平面重合,以能够与电路板或另一载体元件的平坦表面配合。在图1-图3所示的示例性光学装置中,第一表面104的50%以上覆盖了凹槽、凹陷107和凸缘部分102中心上的孔之外的区域。在如图1-图3所示的示例性光学装置中,每个光改变器部分103被成形为形成构成光源空间的凹陷。
根据一个示例性且非限制性的实施例,光学装置包括两个或多个上述的凹陷,以及与凹陷相连并从凹陷径向延伸的凹槽。一些凹槽从各自的凹陷处延伸到光学装置的边缘,而其他的凹槽则在不同的凹陷处之间延伸。这种具有两个或多个凹陷和相应凹槽的排列方式在具有大面积光改变器部分阵列的光学装置中是有利的,例如,4×8或8×16的光改变器部分阵列。凸缘部分相对于凹槽的另一侧的一个或多个区域可以对应于一个或多个注入区,在通过模铸制造光学装置期间,材料通过这些区域被供应到模具中。
图4示出了根据示例性且非限制性实施例的灯具的剖视图。几何剖面平行于坐标系299的x-z平面。灯具包括可以是例如电路板的载体元件211。灯具包括安装在载体元件211上的光源。光源中的两个在图4中用附图标记212表示。光源可以是例如发光二极管“LED”。灯具包括根据示例性且非限制性实施例的光学装置201。光学装置201可以是例如图1-图3所示的光学装置101。光学装置201安装在载体元件211上,使得光学装置201覆盖光源。光学装置201被配置为改变由每个光源发出的光分布。在图4中,示例光束用虚线箭头描绘。光学装置201在抵靠载体元件211的表面上包括凹槽,使得空气可以在光学装置201和载体元件211之间流动以冷却光学装置、载体元件和光源。在图4中,气流用点划线箭头表示。
上面给出的描述中提供的具体示例不应被解释为限制所附权利要求的范围和/或适用性。除非另有明确说明,否则在上面给出的描述中提供的示例列表和组不是详尽无遗的。

Claims (11)

1.一种用于改变光分布的光学装置,所述光学装置包括:
凸缘部分(102),以及
光改变器部分(103),其机械连接到所述凸缘部分(102),每个所述光改变器部分(103)被配置为改变被引导至所述光改变器部分(103)的入光面的光分布,
其特征在于,所述凸缘部分(102)的第一表面(104)在所述光学装置的与所述光改变器部分(103)的出光面相同的一侧,包括连接到所述第一表面(104)的凹陷(107),并从所述凹陷(107)向所述凸缘部分(102)的边缘径向延伸的凹槽(106)。
2.根据权利要求1所述的光学装置,其特征在于,相对于所述凸缘部分(102)的所述第一表面(104),在所述光学装置的相对侧上的所述凸缘部分(102)的第二表面(105)包括与所述凸缘部分(102)的所述第一表面(104)的所述凹槽(106)对齐的脊(108)。
3.根据权利要求1所述的光学装置,其特征在于,所述凹槽(106)是弯曲的。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的光学装置,其特征在于,在所述光学装置相对于所述第一表面(104)的另一侧的所述凸缘部分(102)的底面部分是凸的,以便所述凸缘部分(102)的底板在所述凸缘部分(102)的边缘(109)上比所述凸缘部分(102)的中心区域薄,底面部分是第二表面(105)的没有突出和凹陷的部分。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的光学装置,其特征在于,所述凸缘部分(102)的第二表面(105)的50%以上与几何平面重合。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的光学装置,其特征在于,在所述凸缘部分(102)相对于所述凹陷(107)的另一侧的区域(117)对应于注入区,在通过模铸制造光学装置期间,材料通过所述注入区被供应到模具。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的光学装置,其特征在于,所述凸缘部分(102)及所述光改变器部分(103)构成单件透明材料。
8.根据权利要求7所述的光学装置,其特征在于,所述透明材料是以下之一:丙烯酸塑料、聚碳酸酯、光学硅胶、玻璃。
9.根据权利要求1-3及权利要求8中任一项所述的光学装置,其特征在于,每个所述光改变器部分(103)被成形为形成构成光源空间的凹陷。
10.一种模具,其具有适于通过模铸制造构成根据权利要求1-9中任一项所述的光学装置的凸缘部分和光改变器部分的透明件的形式。
11.一种灯具,包括:
载体元件(211),
安装在所述载体元件(211)上的光源(212),以及
根据权利要求1-9中任一项所述的光学装置(201),所述光学装置(201)安装在所述载体元件(211)上并覆盖所述光源(212),所述光学装置的所述光改变器部分被配置为改变由每个所述光源(212)发射的光分布。
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