CN104235754B - 用于照明装置的透镜和具有该透镜的照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于照明装置的透镜（100）以及具有上述类型的透镜的照明装置，其中透镜（100）包括底板（1）和形成在底板（1）上的至少一个光学部分（2），其中，透镜（100）还包括位置固定地形成在底板（1）上的至少两个装配部件（3），装配部件（3）设计为与照明装置的电路板（4）上的装配位置（41）彼此对准并且设计为允许焊接至所述电路板（4）。

Description

用于照明装置的透镜和具有该透镜的照明装置

技术领域

本发明涉及一种用于照明装置的透镜。此外，本发明还涉及一种具有上述类型的透镜的照明装置。

背景技术

当今，LED产品大量地应用在日常生活中。由于LED（发光二级管）具有性能稳定、制造简单低廉并且具有低耗电量的优点，因此已经逐渐取代传统的卤素灯。然而，LED光源因其自身的特点，必须对其发射的光线进行二次光学处理，否则将无法满足在多数应用场合中的应用要求。为此需要为LED光源配备透镜，通过专门设计的透镜能够使LED光源出射的光线达到预期的效果。

在实际的应用中，例如在采用LED芯片作为光源的街灯中通常使用多个LED芯片以阵列的形式排列，并为每个LED芯片配备一个专门的透镜，或者为多个LED芯片配备一个公共的透镜。但是，经常会出现一个问题，即LED芯片与透镜之间的装配精度决定了街灯的实际照明效果的优劣。为了解决上述技术问题，现有技术中提供了多种解决方案，其中一种解决方案是在透镜上形成安装柱，在安装柱中形成有螺纹孔，通过螺栓旋入螺纹孔中将透镜固定在电路板上，然而这种螺栓连接方式并不能非常好地保证透镜与LED芯片的装配精度。另外一种解决方案是，在电路板上开设有装配孔，而在透镜上则形成有定位销，该定位销插入到装配孔中，并在电路板的另一侧将定位销的露出电路板的部分熔化，并在冷却之后形成固定保 持部。这种解决方案的缺点在于，在定位销和装配板之间存在间隙，该间隙又可能会导致透镜相对于LED芯片发生相对位移，从而影响了照明装置的照明性能。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种用于照明装置的透镜。该透镜能够确保透镜与LED芯片之间的精确地对准，并且在装配完毕之后能够确保透镜与LED芯片之间的不再出现位置移动，从而实现预期的光分布性能。此外，本发明还涉及一种具有上述类型的透镜的照明装置。

本发明的第一个目的通过一种用于照明装置的透镜由此实现，即该透镜包括底板和形成在底板上的至少一个光学部分，其中，透镜还包括位置固定地形成在底板上的至少两个装配部件，装配部件设计为与照明装置的电路板上的装配位置彼此对准并且设计为允许焊接至电路板。在本发明的设计方案中，在进行装配时，透镜首先需要与电路板上的装配位置精确对准，然后将透镜焊接在电路板的装配位置上。这一方面确保了在安装时透镜与照明装置的光源的精确的对准关系，并且在装配完毕之后，通过焊接的方式防止了透镜相对于光源的移动，并且以这种方式保证了照明装置的照明性能。

根据本发明提出，装配部件与底板形成为一体。通常在装配时需要将透镜放置在电路板的装配位置上，而与底板一体形成为一体的装配部件在安装时与透镜一同被放置在装配位置上，从而避免了装配人员单独将装配部件布置在透镜和电路板之间的工序，从而提高了装配效率。另外，在制造透镜之初就确定了装配部件的位置，从而在装配时仅需使得装配部件与电路板的装配位置对准即可实现透镜与光源的精确对准。

优选的是，装配部件设计为允许透镜以表面安装技术安装到电路板上。通过表面安装技术进一步简化了根据本发明的透镜在电路板上的装配难 度。

根据本发明提出，装配部件通过嵌件注塑工艺形成在底板中。通过嵌件注塑工艺能够简单地将装配部件固定在底板中。

优选的是，装配部件部分地包封在底板中。这也就是说，装配部件的一部分是暴露在底板之外的，而该部分能够对透镜起到支撑的作用，同时该暴露在外的部分也至少部分地作为与装配位置进行焊接的焊接位置使用。

进一步优选的是，装配部件的被底板包封的部段上设置有隔热层。在对装配部件进行焊接时，不可避免地会产生大量的热量，如果该热量传递给通常由透明塑料制成的透镜的光学部分，则会导致光学部分变形。而隔热层则能够避免该热量传递给透镜的底板甚至光学部分。

优选的是，所述隔热层的导热率为小于0.5W/(m*K)。根据这样的设计，可保证良好的热隔离效果。

根据本发明的一个优选的设计方案提出，装配部件设计成具有U型的截面轮廓，其中U型的装配部件包括第一支腿、第二支腿和连接在第一支腿和第二支腿之间的连接部段，其中第一支腿被设计成被底板包封的部段。实际上U型的装配部件的第一支腿被插入到底板的材料中，从而牢固地固定在底板的预定位置处。

进一步优选的是，U型的装配部件被设计为，在固定到底板中之后，除了第一支腿之外的所有部段都与底板间隔开。由此在第二支腿和连接部段与底板之间形成了间隙。在对装配部件进行焊接时，装配部件本身因高温而发生的变形不会直接影响底板，从而避免了透镜的损坏。

有利的是，装配部件如此地固定在底板中，使得第二支腿平行于所述 电路板延伸，其中第二支腿的一个表面形成焊接面。第二支腿具有一定的表面积，将其作为焊接面能够确保透镜牢固地固定在电路板的装配位置处。

根据本发明提出，装配部件分别具有第一基准位置，并且电路板的装配位置具有用于与第一基准位置对准的第二基准位置。有利的是，第二支腿的自由末端形成第一基准位置。为了使透镜能够精确地布置在电路板上，必须在装配部件上预设一个基准位置。而第二基准位置可以是电路板上的作为装配位置的焊盘的边缘。在实际的装配过程中，装配人员可以将该第一基准位置与焊盘的边缘对齐，即可确保透镜能够精确地布置在电路板上。

根据本发明进一步提出，装配部件由金属片弯折而成。金属片更加有利于进行焊接。有利的是，金属片由铜制成。金属铜更加适于进行焊接。

本发明的另一个目的通过一种照明装置实现，该照明装置包括电路板；设置在电路板上的至少一个LED芯片，其中，该照明装置还包括上述类型的透镜，该透镜焊接在电路板上。

有利的是，电路板上设置有至少两个装配位置，透镜的装配部件焊接在装配位置上。

进一步有利的是，装配位置由金属板构成，其中金属板的至少一个边缘位置设计成第二基准位置。

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。

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：

图1是根据本发明的透镜的截面图；

图2是根据本发明的透镜的装配部件的区域的放大截面图；

图3是根据本发明的照明装置的电路板的俯视图；

图4是根据本发明的照明装置的俯视图。

具体实施方式

在下面详细描述中，参考形成本说明书的一部分的附图，其中，以例证的方式示出了可以实施本发明的具体实施例。关于图，诸如“左”、“右”、“上”、“下”等方向性术语参考所描述的附图的方向使用。由于本发明实施例的组件可以在许多不同方向上放置，所以方向术语仅用于说明，而没有任何限制的意思。应该理解的是，可以使用其它实施例，并且在不背离本发明的范围的前提下可以进行结构或逻辑改变。所以，下面详细描述不应被理解为限制性的意思，并且本发明由所附的权利要求限定。

图1示出了根据本发明的透镜100的截面图。从图中可见，该透镜100包括底板1和形成在底板1上的至少一个光学部分2，其中，该透镜100还包括位置固定地形成在所述底板1上的至少两个装配部件3。在图1示出的实施例中，该透镜100具有分别在透镜100的底板1的两个相对端相对布置的装配部件3。然而，根据本发明的设计方案，透镜100可以包括其他数量的装配部件3，例如3个或者4个等等，而不论使用何种数量的装配部件3，这些装配部件3都优选地以相同的间距布置在底板1上。

此外，在图1中，在透镜100的下方还示出了照明装置200的电路板4和布置在电路板4上的光源。在本实施例中，该光源被设计成LED芯片 5。

在实际的装配过程中，首先利用贴片机将LED芯片5焊接在电路板的相应位置上。然后通过贴片机将装配部件3焊接至照明装置200的电路板4上的装配位置41（参见图3），从而将透镜100固定在电路板上。当然，在装配部件3的焊接的过程中可以依靠贴片机本身进行坐标定位，或者简单地通过在装配部件3和装配位置41上的相应的基准位置来定位，从而确保透镜100与LED芯片5的精确的位置关系。

图2示出了根据本发明的透镜100的装配部件3的区域的放大截面图。从图中可见，装配部件3与底板1形成为一体，也就是说，装配部件3已经通过嵌件注塑工艺形成在底板1中。然而，从图中进一步可见，装配部件3仅仅是部分地包封在底板1中。另外，装配部件3的被底板1包封的部段上设置有隔热层31。优选的是，隔热层31的导热率为小于0.5W/(m*K)。在本发明的设计方案中，需要对装配部件进行焊接，这不可避免地会产生大量的热量，如果该热量传递给通常由透明塑料制成的透镜100的光学部分2，则会导致光学部分2变形。而隔热层31则能够避免该热量传递给透镜100的底板1甚至光学部分2。

另外，从图中进一步可见，装配部件3设计成具有U型的截面轮廓，其中U型的装配部件3包括第一支腿32、第二支腿33和连接在第一支腿32和第二支腿33之间的连接部段34，其中第一支腿32被设计成被底板1包封的部段。实际上，第一支腿32被插入到了底板1的材料中。然而，U型的装配部件3被设计为，在固定到底板1中之后，除了第一支腿32之外的所有部段，包括第二支腿33和连接部段34都与所述底板1间隔开。由此在第二支腿33和连接部段34与底板1之间形成了间隙6。在对装配部件3进行焊接时，装配部件3本身因高温而发生的变形不会直接影响底板1，从而避免了透镜100的损坏。

另外，由于U型的装配部件3以这种固定方式固定在底板1中，使得 第二支腿33平行于所述电路板4延伸，其中第二支腿33的一个表面形成焊接面。具体从图2中可见，U型的装配部件3的开口端朝向了所示附图的右侧，而连接部段34则与透镜100的底板1的外侧边缘对齐。

另外，为了确保装配部件3能够与电路板4上的装配位置41准确对准，装配部件3分别具有第一基准位置35，并且所述电路板4的装配位置41具有用于与第一基准位置35对准的第二基准位置411（参见图3）。在图2示出的实施例中，第二支腿33的自由末端形成第一基准位置35。然而，在一个可选的实施例中，如果连接部段34能够垂直于电路板4指向，那么可以将连接部段34的远离U型开口的一个表面设计成作为第一基准位置35的基准面，从而在将基准面与第二基准位置411对齐后，再焊接装配部件3。

在本实施例中，装配部件3由金属片弯折而成。优选的是，该金属片由铜制成，当然也可以由其他适于焊接的金属制成。

图3示出了根据本发明的照明装置200的电路板4的俯视图。该电路板4设计成长方形，并且优选地用于作为街灯的照明装置200中。在该电路板4上以阵列的方式布置有多个作为光源的LED芯片5。从图3中可以清晰地看到，在每个LED芯片5的左右两侧分别布置有一个装配位置41。然而，根据本发明的设计方案，装配位置41的数量并不仅仅局限于两个，当然也可以是多个，例如三个或者四个。另外，装配位置41在电路板的位置也并不一定在LED芯片5的左右两侧，当然也可以在LED芯片5的上方和下方。在此需要强调的是，装配位置41的数量和位置完全相应于透镜100上的装配部件3的数量和位置。此外，从图中进一步可见，该装配位置41由设计成方形的金属板构成，其中该金属板的一个边缘位置设计成第二基准位置411。在实施例中，该电路板为FR‐4型印刷电路板，当然也可以是其他类型的电路板，例如金属芯电路板（MCPCB）或者陶瓷电路板等等。

图4示出了根据本发明的照明装置200在装配上透镜100后的俯视图。从图中可见在电路板100上固定了多个透镜100，其中每个透镜100都对应于一个LED芯片5。然而，在此需要强调的是，透镜100上不一定仅仅具有一个光学部分2，其可以设计具有多个光学部分2，而每个光学部分2都可以对应于一个LED芯片5，换句话说，每个透镜100都可以同时为多个处于该透镜100中的LED芯片5服务。

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。

参考标号

1 底板

2 光学部分

3 装配部件

31 隔热层

32 第一支腿

33 第二支腿

34 连接部段

35 第一基准位置

4 电路板

41 装配位置

411 第二基准位置

5 LED芯片

6 间隙

100 透镜

200 照明装置。

Claims (14)

1.一种用于照明装置的透镜(100)，所述透镜(100)包括底板(1)和形成在所述底板(1)上的至少一个光学部分(2)，其特征在于，所述透镜(100)还包括位置固定地形成在所述底板(1)上的至少两个装配部件(3)，所述装配部件(3)设计为与所述照明装置的电路板(4)上的装配位置(41)彼此对准并且设计为允许焊接至所述电路板(4)，其中，所述装配部件(3)设计为允许所述透镜(100)以表面安装技术安装到所述电路板(4)上，所述装配部件(3)部分地包封在所述底板(1)中，所述装配部件(3)设计成具有U型的截面轮廓，其中，U型的所述装配部件(3)包括第一支腿(32)、第二支腿(33)和连接在所述第一支腿(32)和所述第二支腿(33)之间的连接部段(34)，其中，所述第一支腿(32)被设计成被所述底板(1)包封的部段。

2.根据权利要求1所述的透镜(100)，其特征在于，所述装配部件(3)与所述底板(1)形成为一体。

3.根据权利要求1或2所述的透镜(100)，其特征在于，所述装配部件(3)通过嵌件注塑工艺形成在所述底板(1)中。

4.根据权利要求1所述的透镜(100)，其特征在于，所述装配部件(3)的被所述底板(1)包封的部段上设置有隔热层(31)。

5.根据权利要求4所述的透镜(100)，其特征在于，所述隔热层(31)的导热率为小于0.5W/(m*K)。

6.根据权利要求1所述的透镜(100)，其特征在于，U型的所述装配部件(3)被设计为，在固定到所述底板(1)中之后，除了所述第一支腿(32)之外的所有部段都与所述底板(1)间隔开。

7.根据权利要求1所述的透镜(100)，其特征在于，所述装配部件(3)如此地固定在所述底板(1)中，使得所述第二支腿(33)平行于所述电路板(4)延伸，其中所述第二支腿(33)的一个表面形成焊接面。

8.根据权利要求1或2所述的透镜(100)，其特征在于，所述装配部件(3)分别具有第一基准位置(35)，并且所述电路板(4)的装配位置(41)具有用于与所述第一基准位置(35)对准的第二基准位置(411)。

9.根据权利要求8所述的透镜(100)，其特征在于，所述第二支腿(33)的自由末端形成所述第一基准位置(35)。

10.根据权利要求1或2所述的透镜(100)，其特征在于，所述装配部件(3)由金属片弯折而成。

11.根据权利要求10所述的透镜(100)，其特征在于，所述金属片由铜制成。

12.一种照明装置(200)，包括：电路板(4)；设置在所述电路板(4)上的至少一个LED芯片(5)，其特征在于，所述照明装置(200)还包括根据权利要求1至11中任一项所述的透镜(100)，所述透镜(100)焊接在所述电路板(4)上。

13.根据权利要求12所述的照明装置(200)，其特征在于，所述电路板(4)上设置有至少两个装配位置(41)，所述透镜(100)的装配部件(3)焊接在所述装配位置(41)上。

14.根据权利要求13所述的照明装置(200)，其特征在于，所述装配位置(41)由金属板构成，其中所述金属板的至少一个边缘位置设计成第二基准位置(411)。