CN202956522U - 透镜单元及具有该透镜单元的照明装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了透镜单元及具有该透镜单元的照明装置。该透镜单元，包括基板(10)和透镜阵列(20)，其中基板(10)上开设有多个安装孔(101)，并且透镜阵列(20)包括多个单独的透镜元件(201)，以及多个单独的透镜元件(201)分别安装到各自的安装孔(101)中。通过将透镜单元分为基板(10)和透镜阵列(20)两个分离的部分，使得能够为基板(10)和透镜元件(201)选择不同的材料，从而能够降低透镜单元的成本以及具有该透镜单元的照明装置的成本，并且还能够在不另外需要外盖的情况下改善具有该透镜单元的照明装置的美观性。

Description

透镜单元及具有该透镜单元的照明装置

技术领域

本实用新型涉及透镜单元和具有该透镜单元的照明装置，更具体地，涉及制造成本小且透镜一致性好的透镜单元及具有该透镜单元的照明装置。 

背景技术

当前，LED照明装置(以下简称为“照明装置”)广泛应用于诸如办公室、商场、居民住宅、街道照明等的各种环境中。透镜在LED照明应用中起着举足轻重的作用。根据具体应用，透镜可以将光线会聚到指定的位置，也可以将光线精准地散开，例如其在街道照明中的应用。 

其中，众多透镜种类中的一种是其中将多个单颗透镜通过注塑完成一个整体的多头透镜的透镜单元。可以根据不同需求设计成3合一、11合一(如图2a和图2b所示)甚至几十颗合一的透镜单元。 

透镜单元的优势在于可以不需要再搭配二次光学元件就可以实现光线的适当发射，从而简化了照明装置的构造。此外，透镜单元还具有节省照明装置空间、更容易实现“大功率”等的优点。 

然而，由于对照明装置的输出光通量以及外形尺寸具有不同的要求，所以对于不同的照明装置所需要的透镜单元也是不同的。在一些情况下，需要的单个透镜元件是相同的，但是透镜单元具有不同的尺寸以及不同数量的单个透镜元件。在这种情况下，对于具有不同的尺寸以及不同数量单 个透镜元件的透镜单元，需要制作不同的模具，而LED透镜本身属于精密光学配件，故其对模具的精度要求极高，特别是透镜光学曲面的加工精度要达到0.1微米以下，因此这些模具制作起来很困难且相应地使得成本也比较高，从而将会使得透镜单元的成本非常高。 

另外，由于透镜单元通常是将多个单颗透镜通过开模注塑成型方法完成一个整体的多头透镜，如按不同需求可以设计成3合一、11合一(如图2a和图2b所示)等的透镜单元，所以透镜的一致性不是很好，原因是透镜单元的模具中用于各个单颗透镜的区域间的差异所致。 

另外，由于透镜单元是通过利用开模注塑成型法使将透镜阵列与基板一体形成的方式制成的，而已知的是，透镜是透明的，从而使得基板也是透明的。结果，使得有时能够从外边透过基板而看到照明装置内PCB上的电子元件以及布线，如图1中所示，使得美观性较差。因此，为了改善美观性，必须另外添加外盖，相应地使得照明装置的构造变得复杂且成本增加。 

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型的一个目的在于提供一种透镜单元，这种透镜单元的制造成本低、透镜间的一致性好以及基板的材料选择自由度大。 

根据本实用新型的透镜单元，包括基板和透镜阵列，其特征在于，所述基板上开设有多个安装孔，所述透镜阵列包括多个单独的透镜元件，所述多个单独的透镜元件分别安装到各自的安装孔中。 

本实用新型的构思在于，改变了传统透镜单元设计中通过利用开模注塑成型方法将多个单颗透镜完成一个整体制造的多头透镜的透镜单元，而是将透镜单元分为基板和包括多个单颗透镜的透镜阵列两个部分，其中在 基板上开设有与单颗透镜的尺寸以及单颗透镜的数量相匹配的多个安装孔，以分别安装多个单颗透镜。具体地，通过将透镜单元分为基板和透镜阵列两个分离的部分，使得能够为基板和透镜选择不同的材料，例如，可以使基板的材料比透镜的材料更廉价，从而降低透镜单元的成本；可以为基板选择不透明的材料，从而在将根据本实用新型的透镜单元应用于照明装置时将不会看到PCB电路板上的电子元件，因此不再需要另外地为照明装置设置外盖来改善照明装置的美观性，简化了照明装置的构造。另外，只需选择一套单颗透镜的模具，而在需求不同的透镜单元(例如，3合一、11合一透镜单元)产品时通过改变基板的模具就能够获得所需的透镜单元产品。与现有技术的多合一透镜单元的模具成本相比，制造基板的模具较低，从而进一步降低了透镜单元的制造成本。同样与现有技术的多合一透镜单元的模具相比，基板的模具加工更容易，这是因为如上所述透镜本身对模具的精度要求极高，使得透镜单元的模具中用于透镜的区域制作起来很困难所致。另外，根据本实用新型的透镜单元中的透镜是通过一套透镜模具制成的，与现有技术的透镜单元中的多个透镜是通过透镜单元的模具中用于各个透镜的区域制成相比，透镜单元中多个透镜的一致性更好。 

在根据本实用新型的一个优选实施方案中，所述基板包括板状体和从板状体上突起的安装凸缘，所述安装孔包括连续的第一部分和第二部分，所述第一部分开设在所述板状体中并且所述第二部分开设在所述安装凸缘中。通过如此构造，能够使透镜元件良好地固定于基板上。 

在根据本实用新型的一个优选实施方案中，所述安装凸缘的末端形成有径向向内弯折的第一接合部。通过具有如此的构造，能够使得透镜元件与基板的接合面是不可见的，结合后的透镜单元外观上与现有技术的多合一透镜单元几乎相同，从而具有良好的美观性。 

在根据本实用新型的一个优选实施方案中，所述透镜元件包括本体和从所述本体延伸出的杯状体，所述本体包括与所述第一接合部接合的第二接合部。 

在根据本实用新型的一个优选实施方案中，所述第一接合部与所述第二接合部材料连接地接合在一起。优选地，所述第一接合部与所述第二接合部通过热熔法而接合在一起。利用热熔法进行的接合是紧凑的，非常适合于要求尺寸小和紧凑的情形。材料连接包括但不限于熔接、粘结等方式。 

在根据本实用新型的一个优选实施方案中，所述第一接合部叠置在所述第二接合部上。通过具有如此的构造，使得透镜元件与基板的接合面即第一接合部和第二接合部的接合面是不可见的，从而具有良好的美观性。 

在根据本实用新型的一个优选实施方案中，所述基板包括从安装孔的内壁上径向延伸出的定位机构。优选地，所述定位机构为设置在第一部分的下端的承载凸缘。利用该定位机构，能够使透镜元件在安装孔中的安装变得容易，且使安装精确度良好以及透镜元件与安装孔的固定良好。 

本实用新型的另一个目的在于提供一种包括上述透镜单元的照明装置。由于上述透镜单元的制造成本低，使得包括该透镜单元的照明装置的制造成本也变低。 

在根据本实用新型的另一优选实施方案中，所述照明装置还包括电路板和设置在电路板上的发光元件，所述透镜元件安置在所述电路板上并且所述板状体至少部分地遮盖所述电路板。由于所述板状体能够至少部分地遮盖所述电路板，使得改善了所述照明装置的美观性，而不再需要另外地添加外盖，从而简化了照明装置的构造。 

根据本实用新型的透镜单元的制造成本低、透镜间的一致性好以及基板的材料选择自由度大。另外，具有本实用新型的透镜单元的照明装置的制造成本也降低并且构造可被简化。 

附图说明

附图构成本说明书的一部分，用于帮助进一步理解本实用新型。这些附图图解了本实用新型的实施例，并与说明书一起用来说明本实用新型的原理。在附图中相同的部件用相同的标号表示。图中示出： 

图1是示出了具有现有技术的透镜单元的照明装置的示意图。 

图2a是示出了现有技术的11合1透镜单元的示意图，以及图2b是示出了现有技术的3合1透镜单元的示意图。 

图3是示出了根据本实用新型的透镜单元的第一实施例的示意图。 

图4a～图4d是示出了根据本实用新型的透镜单元的第一实施例的部分放大分解图。 

图5a和图5b是示出了根据本实用新型的透镜单元的第二实施例的部分放大分解图。 

具体实施方式

将参照图3和图4a～图4d对根据本实用新型的透镜单元的第一实施例进行详细地描述。其中图3是示出了根据本实用新型的透镜单元的第一实施例的示意图，图4a～图4d是示出了根据本实用新型的透镜单元的第一实施例的部分放大分解图。 

如图3中所示，透镜单元1包括基板10和透镜阵列20。在基板10上开设有多个安装孔101，以及透镜阵列20包括多个单独的透镜元件201，该多个单独的透镜元件201将通过诸如热熔法的材料连接法而分别装配于相应的安装孔101中，从而制成透镜单元1，这将在稍后进行描述。 

下文中，将以安装孔101的数量为11以及透镜元件201的数量为11作为示例给出描述，但安装孔101和透镜元件201的数量并不局限于此，而是可以根据需要来设置。 

具体地，如图4a～图4d的分解图所示，基板10包括11个安装孔101和板状体102。各个安装孔101包括连续的第一部分101′和第二部分101″，第一部分101′开设在板状体102中，而第二部分101″开设在从板状体102的表面B突起的安装凸缘103中。基板10可以进一步包括从安装孔101的内壁上径向伸出的承载凸缘104。具体地，承载凸缘104从第一部分101′的下端所在的表面A沿径向伸出，其中表面A与上述的表面B是相对的，如图4a和图4b中所示。 

进一步地，安装凸缘103的末端形成有能够在一定条件下径向向内弯折的第一接合部103′，如图4d中所示。 

透镜元件201包括本体2011和从本体2011延伸出的杯状体2012。并且，本体2011包括将通过材料连接法与第一接合部103′接合的第二接合部2011′。优选地，通过对第一接合部103′进行热熔而使第一接合部103′径向向内弯折，从而使得第一接合部103′叠置于第二接合部2011′上来使第一接合部103′与第二接合部2011′接合，因此将透镜元件201固定于安装孔101中。利用该方法进行的接合会使得透镜单元1的外观特征与现有技术的多合一透镜单元的外观特征是相同的。并且该接合是紧凑的，非常适合于要求尺寸小和紧凑的情形。 

本文中，基板10和透镜元件201可以由不同的材料或相同的材料形成。具体地，透镜元件201由透明材料形成，而基板10可由透明的材料或不透明材料形成。其中透明材料可以选自于由硅树脂、PMMA树脂、PC树脂以及玻璃组成的组中的任一种，不透明材料可以选自于由塑胶以及不透明的ABS、PP和PC组成的组中的任一种。换言之，本文中提供的基板10的材料选择自由度较大，并不像现有技术的透镜单元那样，必须局限于与透镜元件的材料相同。因此，可以根据需要，为基板选择比透镜元件廉价的材料，使得能够在与现有技术的透镜单元具有相同光学特性的情况下，本实用新型的透镜单元的制造成本更低。另外，可以根据需要，为基板选择不透明的材料，从而使得在将本实施例的透镜单元应用于照明 装置中时，基板能够至少部分地遮挡照明装置中的PCB电路板，使得从外边几乎看不到PCB电路板上的电子元件。 

应该理解的是，如果没有其它特别注明，这里描述的不同的示例性实施例的特征可以彼此结合。 

进一步地，通过在第一部分101′的下端设置沿径向伸出的承载凸缘104，除了能够防止透镜元件201从安装孔101脱落而使透镜元件201与安装孔101的装配稳固之外，还能够使透镜元件201与安装孔101的装配容易以及精确度高，原因在于，在通过诸如热熔法等的材料连接法使透镜元件201固定于安装孔101中之前，承载凸缘104具有对透镜元件201进行定位的功能。 

图5a和图5b是示出了根据本实用新型的透镜单元的第二实施例的部分放大分解图。与根据本实用新型的透镜单元的第一实施例的不同之处在于，在第二实施例中，透镜单元1不包括在从板状体102的表面B突起的安装凸缘103，相应地安装孔101仅具有开设在板状体102中的第一部分101′。在该情况下，透镜元件201与安装孔101的结合是通过胶粘结方式接合的。具体地，透镜元件201与安装孔101的结合是通过在透镜元件201的本体2011的外周壁以及安装孔101的内周壁涂布胶而将透镜元件201与安装孔101结合在一起的。可替换地，还可以通过仅在透镜元件201的本体2011的外周壁涂布胶而将透镜元件201与安装孔101结合在一起。另外，与第一实施例中相同，在第一部分101′的下端设置沿径向伸出的承载凸缘104，该承载凸缘104用于承载透镜元件201而防止透镜元件201从安装孔101脱落，从而使得透镜元件201与安装孔101的装配更稳固。 

值得注意的是，由于在第二实施例中，未设置有安装凸缘103，从而使得该实施例的透镜单元与现有技术的多合一透镜单元的外观特征是相同的。并且该接合同样也是紧凑的，非常适合于要求尺寸小和紧凑的情形。另外，由于基板10上未设置安装凸缘103，所以用于制作基板10的模具 被简化，从而使得制作基板10模具的成本降低，从而进一步降低了透镜单元的制作成本。 

另外，可以将上述第一实施例和第二实施例的透镜单元应用于照明装置中，该照明装置包括透镜单元、电路板和设置在电路板上的发光元件等。该透镜单元安装在电路板上，并且由于该透镜单元中的基板能够由不透明材料制成，使得该透镜单元能够至少部分地遮盖PCB电路板上的电子元件，从而使得具有该透镜单元的照明装置具有良好的美观性而不再另外地需要外盖来遮挡PCB电路板上的电子元件。因此，不但由于透镜单元的制造成本低而使得具有该透镜单元的照明装置的制造成本也降低，而且还能够使透明装置的构造简化。 

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (12)

1.一种透镜单元，包括基板（10）和透镜阵列（20），其特征在于，所述基板（10）上开设有多个安装孔（101），所述透镜阵列（20）包括多个单独的透镜元件（201），所述多个单独的透镜元件（201）分别安装到各自的安装孔（101）中。

2.根据权利要求1所述的透镜单元，其特征在于，所述基板（10）包括板状体（102）和从板状体（102）上突起的安装凸缘（103），所述安装孔（101）包括连续的第一部分（101′）和第二部分（101″），所述第一部分（101′）开设在所述板状体（102）中并且所述第二部分（101″）开设在所述安装凸缘（103）中。

3.根据权利要求2所述的透镜单元，其特征在于，所述安装凸缘（103）的末端形成有径向向内弯折的第一接合部（103′）。

4.根据权利要求3所述的透镜单元，其特征在于，所述透镜元件（201）包括本体（2011）和从所述本体（2011）延伸出的杯状体（2012），所述本体（2011）包括与所述第一接合部（103′）接合的第二接合部（2011′）。

5.根据权利要求4所述的透镜单元，其特征在于，所述第一接合部（103′）与所述第二接合部（2011′）材料连接地接合在一起。

6.根据权利要求4或5所述的透镜单元，其特征在于，所述第一接合部（103′）叠置在所述第二接合部（2011′）上。 

7.根据权利要求1-5中任一项所述的透镜单元，其特征在于，所述基板（10）包括从所述安装孔（101）的内壁上径向延伸出的定位机构（104）。

8.根据权利要求6所述的透镜单元，其特征在于，所述基板（10）包括从所述安装孔（101）的内壁上径向延伸出的定位机构（104）。

9.根据权利要求7所述的透镜单元，其特征在于，所述定位机构（104）为设置在所述第一部分（101′）的下端的承载凸缘。

10.根据权利要求8所述的透镜单元，其特征在于，所述定位机构（104）为设置在所述第一部分（101′）的下端的承载凸缘。

11.一种照明装置，其特征在于包括根据权利要求1-10中任一项所述的透镜单元。

12.根据权利要求11所述的照明装置，其特征在于，还包括电路板和设置在电路板上的发光元件，所述透镜元件安置在所述电路板上并且所述板状体至少部分地遮盖所述电路板。 

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