CN102620234B - 使用固态源和厚复合成型透镜的照明设备 - Google Patents

使用固态源和厚复合成型透镜的照明设备 Download PDF

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Abstract

一种与固态照明源例如白LED结合使用的用于汽车照明的复合高弛垂度厚透镜。所述复合高弛垂度厚透镜由具有光学活性弯曲表面和一系列细长挡板的第一透镜部分制成，所述挡板具有顶部，所述顶部限定出遵循活性表面曲率以形成均匀厚度的上透镜部分的线。第二透镜部分被熔接至第一透镜部分以形成复合透镜。第二透镜部分具有光学活性表面和一系列细长挡板，所述挡板具有与相应光学活性表面的厚度匹配的厚度。多个所述第一和第二挡板沿着它们的侧表面的整个长度嵌插错置。

Description

使用固态源和厚复合成型透镜的照明设备
相关申请的交叉引用
本申请要求2010年2月1日提交的美国临时申请序列号61/300,201以及2011年2月1日提交的申请PCT/CA2011/000129的优先权，它们的内容被以引用方式并入。
技术领域
本发明涉及包括光学耦合至厚透镜的固态光源的照明设备。更具体地，本发明涉及多步骤工艺中的由塑料材料制成的高弛垂度厚透镜，其中，所述透镜被免于由于制造工艺导致的畸变，透镜可与LED光源一起操作。
背景技术
汽车照明系统使用光学耦合至厚玻璃透镜的强白炽光源。关于这一点，请参考授予Ishida的美国专利7,261,448。光源产生的增加的热量通过在使用中不变形的厚玻璃透镜正确处理，并且有时冷光镜和IR过滤器被用于消除或减少热集中红外光谱。
在很多情况下，用于汽车的高弛垂度厚玻璃透镜被通过注射成型制造，并且关于这一点请参考授予Bonitz的新近的US 2006/0072208、授予Hamkens的US 2010/0202154以及授予Erward的US 2010/0091511。
白光固态照明源例如LED中的进步已经应用于汽车照明，并且关于这一点请参考US 2002/0034081。在一些情况下，这些照明系统使用几乎均匀厚度的光导件(lightguide)。关于这一点请参考授予Suzuki的美国专利7,290,906以及授予Stefanov的美国专利7,401,963。在美国专利7,401,963中，波导件(waveguide)由塑料材料例如PMMA注射成型。这些光导件使用不同的注射成型方法可以很容易制造，因为它们非常薄。
高弛垂度厚透镜，例如在授予Ishida的美国专利7,261,448中示出的，使用注射成型方法不易制造，因为注射成型工艺本身可能导致光学表面的畸变。
高弛垂度透镜具有沿着中央光轴的透镜厚度和边缘处的透镜厚度之间高比值。
用于非汽车应用的高弛垂度透镜在授予Suzuki的美国专利6,744,563、授予Ito的美国专利7,742,383以及授予Lim的US 2007/0091443中公开了。授予Suzuki的美国专利6,744,563讨论了与由玻璃成型出高弛垂度透镜有关的难点(参考第4栏，第29-33行)。授予Lim的US 2007/0091443示出了多步骤成型工艺，其中，制造出彼此上下布置的相同厚度层以形成高弛垂度透镜。
已知了玻璃的高弛垂度透镜及制造方法，并且关于这一点请参考授予Lim的US2007/0091443和授予Chen的US 2011/0075264。
需要用可与LED光源一起操作的高弛垂度厚注射成型塑料透镜替换例如在授予Ishida的美国专利7,261,448中示出的可与高功率照明源一起操作的玻璃透镜。
已经广泛已知了两步骤注射成型方法。两步骤注射成型工艺已经用于制造汽车后挡板灯的隅角立方反射器，例如在美国专利7,682,533和美国专利7,722,196中公开的。在这些专利中，若干个隅角棱镜被在一个注射步骤中一次成型并且这些隅角棱镜公用的大型支撑体被在单独的注射步骤中成型。
需要进一步改进由塑料材料，例如在汽车应用中使用的PMMA、丙烯酸树脂(acrylic)和聚碳酸酯，制成的可成型高弛垂度透镜的设计，用于克服已知的注射成型和模具内冷却方法中的固有缺陷。
发明内容
术语解释
●在本发明中，术语复合、嵌入或一体透镜(composite，embedded or integrallens)是指由两个或更多个部分制成的透镜，透镜的这两个部分熔接在一起形成复合透镜。
●在本发明中，术语复合、嵌入或一体透镜是指由两个或更多个部分制成的透镜，其中透镜的部分不是用肉眼可辨别出来或看得见的，但使用偏振光、相差显微术(phasecontrast microscopy)或其它已知的可视化装置或仪器可以看到。
●在本发明中，术语熔接是指使用基于热的工艺将两个或更多个透镜部分固定或粘接在一起的过程。
●在本发明中，术语挡板(baffle)是指透镜部分的细长部分，透镜部分是复合、嵌入或一体透镜的一部分。挡板是用于帮助和改进多步骤制造工艺的复合透镜的设计特征。
根据本发明的实施例，用于汽车照明的复合高弛垂度厚透镜被与固态照明源例如白LED结合使用。复合高弛垂度厚透镜由具有光学活性弯曲表面和一系列细长挡板的第一透镜部分制成，所述挡板具有顶部，所述顶部限定出遵循活性表面曲率从而形成均匀厚度T的上透镜部分的线，厚度T与挡板的厚度匹配(差不多)或相等。第二透镜部分被熔接至第一透镜部分而形成复合厚高驰垂度透镜。第二透镜部分具有光学活性表面和一系列细长挡板，所述挡板具有与相应光学活性表面的厚度匹配的厚度。多个所述第一和第二挡板沿着它们的侧表面的整个长度嵌插错置并且具有匹配或相等的厚度。
在本发明的另一实施例中，用于汽车照明应用中的由PMMA、丙烯酸树脂、聚碳酸酯和其它塑料材料制成的复合的可成型高弛垂度厚透镜被特别设计为两件式透镜，其被使用同一可成型材料或两种可成型材料使用多步骤制造工艺例如两步骤注射成型工艺制造而成。
根据本发明的另一实施例，复合透镜被设计为具有相同厚度的两个分开的透镜部分。在该制造工艺中需要相同的厚度。每个透镜部分包括暴露于来自固态照明源的光下的活性光学表面。每个透镜部分还包括若干挡板，挡板的尺寸被设置成具有相似的厚度并且具有与限定在光学表面和挡板的端部之间的每个透镜部分的活性光学表面的厚度匹配的厚度。挡板具有端部并且这些端部遵循高弛垂度透镜的活性光学表面的曲率并且限定出活性光学表面的厚度。当熔接在一起形成复合高弛垂度透镜时，在剖面图中挡板被嵌插错置或交替布置，而在它们之间没有任何空气缝隙并且不影响复合透镜的光学性能并且因此不影响照明性能。挡板是不可见的，但它们可以在偏振光下或通过其它装置看到，以检查复合透镜的质量。
根据本发明的另一实施例，复合高弛垂度透镜被设计成使每个透镜部分的挡板被在两个不同的注射成型腔内使用相同树脂的两步骤注射工艺制造。在第一步骤中，具有第一系列细长挡板的第一透镜部分被使用成型材料MM-A经由第一模腔浇口MG-1在第一腔中注射成型。第一透镜部分被在第一模腔中冷却。保持着第一透镜部分的模芯被转移形成使用第一透镜部分作为模芯部分的第二模腔。在第二成型步骤中，第一透镜部分的挡板被关于第二模腔浇口MG-2对正，以允许相同材料MM-A的第二射流(shot)通过沿着第一系列细长挡板在第二腔中前进而流动并且充填第二腔，并且形成具有第二系列细长挡板的第二透镜部分。在将材料MM-A的热的第二射流向冷的且凝固的材料MM-A上的包覆成型注射过程中，第二系列细长挡板被与第一系列细长挡板熔接在一起，从而形成复合高弛垂度厚透镜。
根据本发明，在第一喷射过程中，产生用于形成厚透镜第一层的成型树脂的第一量。此第一层包括关于模具浇口对正的至少两个细长挡板。在第二喷射过程中，第一层作为模腔的一部分并且通过另一个模具浇口在第一层上方并且在所述至少两个挡板之间注射相同材料的第二射流。此浇口与挡板对正以使熔化材料的第二射流遵循沿着挡板的侧表面的模具充填路径。以这种方式，模具的排气(venting)适当进行，因为没有表面与浇口相对并且挡板形成允许空气或气体从腔中排出的通道，并且还保证在透镜中不形成气泡。
根据本发明的另一实施例，复合高弛垂度透镜被设计成使每个透镜部分的挡板被在两个不同的注射成型腔中使用相同树脂的两步骤注射工艺制造。在第一步骤中，使用第一压印装置(embossing device)压印出具有细长挡板的第一透镜部分。在第二步骤中，具有细长挡板的第二透镜部分被使用第二压印装置压印出。在第三步骤中，通过对正挡板沿着彼此或在彼此上滑动以及加热该组件将第一和第二透镜部分熔接在一起，从而形成复合高弛垂度透镜。
附图说明
从单独或另外提供的附图和不限制本发明的范围的特殊设计细节中可以更好地理解本发明。透镜和模具元件的尺寸和形状是近似的并且可以不成比例。
图1a-b-c-d-e-f-g示出了由两个透镜部分制成的根据本发明的实施例的复合或一体高弛垂度厚透镜，每个透镜部分具有一系列互补或嵌插错置的细长挡板，挡板的端部遵循光学活性透镜表面的曲率；
图1h示出了模具中的低和高弛垂度的两个透镜以及冷却通道；
图1i示出了汽车照明设备例如头灯中的复合透镜；
图2a-b-c示出了由两个透镜部分制成的根据本发明的实施例的复合或一体高弛垂度厚透镜，每个透镜部分具有一系列互补或嵌插错置的细长挡板，挡板的端部遵循光学活性透镜表面的曲率；
图2d-e示出了由两个透镜部分制成的根据本发明的实施例的复合或一体高弛垂度厚透镜，每个透镜部分具有一系列互补或嵌插错置的细长挡板，挡板的端部遵循光学活性透镜表面的曲率，如在偏振光下可见的；
图3示出了第一成型透镜部分，并且挡板被设置成允许第二射流的熔体无湍流的流动；
图4示出了携带着第一成型透镜部分的模芯插件，第一成型透镜部分的细长挡板被相对于第二模腔的模具浇口放置，用于注射熔化金属的第二射流；
图5a-b-c-d示出了通过新式注模的剖视图，所述新式注模用于制造根据本发明的实施例的由塑料材料制成的新式一体或复合高弛垂度透镜；
图5e-f-g示出了通过新式注模的另一剖视图，所述新式注模用于制造根据本发明的实施例的由塑料材料制成的新式一体或复合高弛垂度透镜；
图5h示出了用于制造根据本发明的实施例的由塑料材料制成的新式一体或复合高弛垂度透镜的回转模具；
图6示出了现有技术的高弛垂度透镜；
图7示出了现有技术的高弛垂度透镜和制造用于非汽车应用的现有技术高弛垂度透镜的方法。
具体实施方式
如图1至图5中所示，本发明涉及汽车照明装置例如头灯10，其使用固态照明源9例如LED或更具体的白LED以及由第一透镜部分14和第二透镜部分17形成的新式高弛垂度厚复合或一体透镜12，每个部分具有内细长挡板14′和17′，第一透镜部分14和第二透镜部分17被以多步骤制造工艺制成。
图1a-b-c-d-e-f-g示出了由两个透镜部分14和17制成的根据本发明的实施例的复合或一体高弛垂度厚透镜12，每个透镜部分具有一系列互补的或嵌插错置的细长挡板14′和17′，挡板的端部遵循光学活性透镜表面例如表面18的曲率。
图1h示出了模具中的两个透镜，具有低弛垂度的透镜3和具有较高弛垂度的透镜4，以及冷却通道。透镜由等于透镜的数值孔径NA的外径OD限定。用于冷却透镜3的上和下冷却通道5和7之间的距离比用于冷却具有高弛垂度的透镜4的上和下冷却通道5′和7′更平均或相等地间隔开。虽然从中心到边缘具有相当均匀的厚度的类似于透镜3的透镜可能更容易成型，但透镜4限定出具有高弛垂度的厚透镜，其从中心到边缘厚度变化很大。由于透镜3和4的形状不同所以模腔不同，冷却通道必须不同地放置。如图1h中所示，高弛垂度透镜4坡度大，冷却通道5′也被不均匀地间隔开并且不推荐在单一步骤中成型透镜4。在图7中示出的现有技术的方法表示制造高弛垂度透镜的分层方法，其中，材料层被添加到活性光学表面上面。根据本发明，通过将透镜4设计为由透镜部分14和17制成的复合透镜12消除了成型问题，因为透镜部分14和17被设计为具有匹配的厚度T的分段透镜，如图1a-b-e-f中所示。
图1i示出了使用固态照明源9例如白LED的汽车照明设备例如头灯10中的复合透镜。由两个部分制成的厚透镜12产生光束2。
图2a-b-c示出了由两个透镜部分14和17制成的根据本发明的实施例的复合或一体高弛垂度厚透镜12，每个透镜部分具有一系列互补或嵌插错置的细长挡板，挡板的端部遵循光学活性透镜表面的曲率。
图2d-e示出了由两个透镜部分制成的根据本发明的实施例的复合或一体高弛垂度厚透镜12，每个透镜部分具有一系列互补或嵌插错置的细长挡板14′和17′，挡板的端部遵循光学活性透镜表面的曲率，如在偏振光下可见的。
图3示出了第一成型透镜部分，并且挡板被设置成允许第二射流的熔体无湍流的流动。熔体流6在挡板14′之间在间隔14″中前进并且制造一系列股流3′。
图4示出了根据本发明的实施例的开口的/开放的模具组件29以及携带着具有细长挡板14′的第一成型透镜部分14的模芯插件52，第一成型透镜部分14的细长挡板14′被相对于由腔板55中的上模具插件64限定的第二模腔的模具浇口61定位，以注射熔化材料的第二射流。
图5a-b-c-d示出了通过新式注模的剖视图，所述新式注模用于制造根据本发明的实施例的由塑料材料制成的新式一体或复合高弛垂度透镜。
图5e-f-g示出了通过新式注模的另一剖视图，所述新式注模用于制造根据本发明的实施例的由塑料材料制成的新式一体或复合高弛垂度透镜。
图5h示出了用于制造根据本发明的实施例的由塑料材料制成的新式一体或复合高弛垂度透镜的回转模具。
图6示出了现有技术的高弛垂度透镜。
图7示出了现有技术的高弛垂度透镜和制造用于非汽车应用的现有技术高弛垂度透镜的方法。
在图6和图7中示出了具有高弛垂度的现有技术透镜，如在US 2007/0091443中示出的，所述透镜被使用彼此上下叠置的多个层制造而成。
球面透镜的弛垂度限定出与透镜的半径和沿着光轴的透镜厚度有关的透镜的曲率或深度。这在图1d-e-f-g-h中示出了。如果是具有高弛垂度的厚透镜，透镜的厚度从中心朝向透镜的边缘减小，并且由于此特征这种透镜很难制造。
如果使用注射成型制造如图1f所示的高弛垂度厚透镜，高弛垂度和厚度从中心至边缘迅速减小使得模具中的透镜的冷却非常地不可预测并且这影响光学活性表面的质量。
在图1d中示出的透镜的弛垂度可以被定义为：
如在背景部分中提到的，当透镜必须通过塑料树脂的注射成型制造时，具有高弛垂度的厚透镜的制造不容易。这主要是模具中的冷却工艺导致的。如图1h中所示，低弛垂度的厚透镜3被上冷却通道5和下冷却通道7包围着。因为透镜具有低弛垂度，上和下冷却通道之间的距离横跨透镜非常恒定。这使得很容易冷却透镜，因为透镜的厚度非常恒定/均匀并且透镜被均匀冷却。如果是在1h中示出的具有高弛垂度的厚透镜4，透镜4厚度不均匀并且因此上冷却通道5′和下冷却通道7′被不均匀地间隔开，这使得冷却步骤更难以控制和预测。透镜的边缘比透镜的中间冷却快，并且这生成了不均匀的或变形的顶部和底部活性光学表面。为了使具有高弛垂度的厚透镜制造更容易并且为了生成距理想的理论形状没有任何偏差的活性光学表面，本发明示出了一种透镜设计，其中最终的透镜通过熔接在前面步骤中制造的两个或更多个透镜部分而制成。在与图1a相同的图1b中示出的本发明的实施例中，这通过将最终透镜12分成两个透镜部分14和17而实现。不止这些，每个透镜部分被进一步分成等于或几乎等于定义为T的厚度的部分。挡板14′和17′的厚度可以相等或匹配，匹配意味着有2％-15％的不同。挡板14′和17′的厚度还可以与光学活性表面，例如在图1f中示出为28，的厚度相等或匹配，并且如图1a-e-f中所示被利用相应表面13和18限定在挡板14′和17′之间。第一和第二活性光学表面13和18中的至少一个是弯曲的，其可以是球面的、柱面的、非球面的、抛物线的或自由形式的。本发明的此透镜设计被选择成有助于成型工艺，以使第一透镜部分14和第二透镜部分17具有比复合透镜12更薄的表面，并且这些表面具有相等或匹配的厚度T。在本发明的实施例中，每个透镜部分具有如图1a中所示的一系列具有相等或匹配的厚度的细长挡板14′和17′，挡板高度不等，所有挡板的顶点生成遵循透镜表面曲率的假想曲线。第一系列挡板的端部形成的这条线的位置被选择成使第二透镜部分的上部分均匀并且具有与挡板厚度匹配的厚度。挡板的设计被选择成有助于熔接第一透镜部分14和第二透镜部分17的制造工艺。如图3-4-5中所示，第一透镜部分14的挡板14′是平行的或几乎平行，并且它们具有限定出间隔部14″的细长侧表面140，当包覆成型(over-molding)第二透镜部分17时，挡板与第二模腔的浇口18′对正。
根据本发明的主要目的，高弛垂度厚透镜12被设计成由两个部分14和17制成的熔接的一体或嵌入透镜。透镜部分14和17被设计用于简单且高效的制造目的。根据本发明的实施例，用于汽车照明的复合高弛垂度厚透镜12被与固态照明源9例如白LED结合使用。复合高弛垂度厚透镜12由第一透镜部分14和第二透镜部分17制成，第二透镜部分具有光学活性曲面18。第一透镜部分14具有活性光学表面13用于接收来自光源9的光，并且还具有一系列第一细长挡板14′，它们具有相同的厚度和两个相反的侧表面140，挡板14′具有上表面142和顶部144，顶部144限定出如图1f所示的曲线28，其遵循第二透镜部分17的活性表面18的曲率，用以生成均匀厚度的上透镜部分。而且第一透镜部分14包括若干个位于连续的挡板14′之间的间隔部14″。挡板14′高度不等。在一些实施例中，需要设计两个或三个挡板14′以获得第一透镜部分14的相同厚度。第二透镜部分17被熔接至第一透镜部分14从而生成复合透镜12。第二透镜部分17具有需要被制造有高精度的光学活性表面18及一系列细长挡板，挡板具有与相应光学活性表面厚度匹配的厚度。多个第一14′和第二17′挡板被沿着第一透镜部分14的侧表面140的整个长度嵌插错置。
根据本发明的实施例，复合透镜12被设计为具有相同厚度特征的两个单独部分14和17。每个部分包括暴露于来自固态照明源的光中的活性光学表面。每个部分包括若干个挡板14′和17′，它们的尺寸被设置成具有相同的厚度并且具有与活性光学表面的厚度匹配的厚度。挡板端部144遵循高弛垂度透镜例如光学活性表面18的曲率。当熔接在一起时形成复合高弛垂度透镜12，在剖面图中挡板14′和17′嵌插错置或交替布置，在它们之间没有任何空气间隙并且不影响复合透镜的照明性能。
根据本发明的实施例，复合高弛垂度透镜12被设计成使两个透镜部分14和17以及每个透镜部分的挡板被使用两步骤工艺或三步骤工艺制造。
根据本发明的实施例，复合高弛垂度透镜被设计成使每个透镜部分的挡板被在两个不同的注射成型腔内使用相同树脂的两步骤注射工艺制造。这在图4-5示出了。在图5a-b-c中示出的第一步骤中，具有第一系列细长挡板14′的第一透镜部分14被使用成型材料MA经由滑道57经由第一模腔浇口MG-1 58在第一腔56中注射成型。模具具有模具插件50和一系列冷却通道51并且模芯52具有一系列冷却通道53。冷却通道51和53遵循透镜活性表面18和13的形状并且在一些实施例中它们两者或它们中的至少一个是弯曲的。在腔56中，挡板54被间隔部54′隔开，间隔部54′在腔56中形成成型通道，从而允许腔中流动的熔体沿着挡板54没有湍流的并且在允许腔56完全排气的方向上前进。熔化的材料充满腔56之后，第一透镜部分14被在处于封闭位置中的第一模腔56内冷却，如图5c中所示。因为透镜部分14的特征是几乎所有的相等厚度都与挡板14′的厚度匹配，所以冷却过程更短，冷却过程之后，保持着第一透镜部分14的模芯插件52被转移用于形成第二模腔64，如在图5d中示出的。在第二注射步骤中，第一透镜部分或部分14被保持在模芯52上并且成为模芯52的一部分。在第二步骤中，第一透镜部分14′的挡板被关于第二模腔浇口MG-261对正，从而允许材料A的第二射流通过在第二腔中沿着第一系列细长挡板14′前进而流动并且充填第二腔64，并且形成具有第二系列细长挡板17′的第二透镜部分17，通过将材料A的热的第二射流向冷的且凝固的材料A上的包覆成型注射工艺而熔接所述第二系列细长挡板17′与第一系列细长挡板14′，从而形成复合高弛垂度厚透镜12。图3将第二腔中的熔化材料的流动示出为材料流6，材料流6在挡板14′之间在间隔14″中流动形成熔体的股流3′。因为流经挡板14″没有障碍所以熔体没有任何湍流地流动，并且通过对正挡板14′与第二模具浇口61第二腔模具64适当地排气。图5e以剖视图的形式示出了模具的另一实施例，喷嘴40在两个步骤中输送熔体，首先输送到第一腔内在表面43和44之间形成第一透镜部分14，表面44限定出透镜12的第一光学活性表面13并且表面43限定出第一透镜部分14的顶表面146。在第一注射步骤之后，模芯插件52携带着具有挡板14′的凝固的和冷的第一透镜部分14转动或移动进入第二位置。在第二位置中，在第一透镜部分14和模具插件55的表面45之间形成第二模腔64(如图5f中所示)，第二模腔64更高并且具有用于进行注射的间隔并且在第一透镜部分14上方形成第二透镜部分17。如前所述，在第一喷射过程中，产生用于形成厚透镜第一层的成型树脂的第一量。本层包括关于模具浇口对正的至少两个细长挡板。在第二喷射过程中，第一层作为模腔的一部分并且通过另一个模具浇口在第一层上方并且在所述至少两个挡板之间注射相同材料的第二射流。此浇口与挡板对正以使第二射流遵循沿着挡板的模具充填路径。以这种方式，模具的排气适当进行，排除空气并且保证在透镜中不形成气泡。
根据本发明的实施例，复合高弛垂度透镜12被设计成使每个透镜部分的挡板14′和17′被在两个不同的注射成型腔中使用相同树脂的两步骤注射工艺制造。根据本发明的另一实施例，在第一步骤中，使用第一压印或挤出装置压印出具有细长挡板14′的第一透镜部分14，图中没有示出。在第二步骤中，具有细长挡板17′的第二透镜部分17被使用第二压印装置压印或挤出，图中没有示出。在第三步骤中，通过对正挡板17′和14′在第一透镜部分上方或沿着第一透镜部分滑动第二透镜部分17，并且接着通过加热该组件，将第一和第二透镜部分熔接在一起从而形成复合高弛垂度透镜12。
根据本发明的复合或一体高弛垂度透镜已经被设计用于汽车照明，例如使用固态照明光源例如LED或更具体的白LED用于汽车照明。本发明的实施例可适用于低、高光束透镜并且适用于前雾灯透镜。下面的示例示意出根据本发明的复合或一体高弛垂度透镜所需的一些尺寸。这些尺寸只提供一些资料并且根据本发明的公开还可以设计制造更小或更大的透镜。在下面的示例中，L是透镜12的长度并且W是透镜的宽度，因为它们不是圆形的。在其它实施例中，长度L可以被认为是圆形透镜的基部直径(sole diameter)，在其它实施例中，宽度W可以被认为是圆形透镜的基部直径，并且前面示出的数值也可适用于这种圆的或圆形透镜。
示例1：低、高光束透镜
●应用1.1：L100×W60×厚度(最大30mm-最小4mm)
厚度比：7.5∶1弛垂度：26mm
●应用1.2：L135×W40×厚度(最大18.5mm-最小1mm)
厚度比：18.5∶1弛垂度：18mm
对于圆形/圆的透镜，直径位于上述示出的L和W的范围内，并且相应的厚度、弛垂度数值和厚度比也位于上述范围内。
示例2：前雾灯透镜
●应用2.1：L50×W30×厚度(最大12mm-最小2mm)
厚度比：6∶1弛垂度：10mm
●应用2.2：L45×W40×厚度(最大13mm-最小2mm)
厚度比：6.5∶1弛垂度：11mm

Claims (16)

1.一种可与固态照明源一起操作的用于汽车照明的复合高弛垂度厚透镜，所述透镜包括：
第一透镜部分，其具有第一光学活性弯曲表面和彼此高度不等的多个第一细长挡板，所述第一光学活性弯曲表面用于接收来自所述照明源的光，所有挡板在整个第一透镜部分内沿着相同的方向连续延伸并且还具有遵循所述第一光学活性弯曲表面曲率的顶部，所有挡板具有大体平行的侧表面并且具有与所述第一光学活性弯曲表面厚度匹配的厚度；
熔接至所述第一透镜部分中的第二透镜部分，其具有第二光学活性表面和在整个第二透镜部分内连续延伸的多个第二细长挡板，所述多个第二细长挡板具有与所述第二光学活性表面厚度匹配的厚度，其中，所有的所述多个第一和第二细长挡板沿着所述多个第一细长挡板的侧表面的整个长度嵌插错置，
其中，所述第一和第二透镜部分被以两步骤注射成型工艺制造，并且所述第一和第二透镜部分在注射工艺的第二步骤中熔接在一起，在第二步骤中，通过与被形成在第一透镜部分中的多个第一细长挡板对正的浇口，熔化的材料被成型在注射工艺的第一步骤期间成型的并且冷却的第一透镜部分上，并且，在第二步骤中注射的熔化材料遵循沿着这些挡板并且位于这些挡板之间的模具充填路径，从而限定出多个第二细长挡板和第二透镜部分。
2.根据权利要求1所述的用于汽车照明的复合高弛垂度厚透镜，其中，所述第一和第二透镜部分被由相同的塑料材料制成。
3.根据权利要求1所述的用于汽车照明的复合高弛垂度厚透镜，其中，所述第一和第二透镜部分被彼此单独制造。
4.根据权利要求1所述的用于汽车照明的复合高弛垂度厚透镜，其中，所述第一和第二透镜部分的挡板之间的边界是不可见的。
5.根据权利要求1所述的用于汽车照明的复合高弛垂度厚透镜，其中，所述第一和第二透镜部分的挡板在偏振光下可见。
6.根据权利要求1所述的用于汽车照明的复合高弛垂度厚透镜，其中，所述第一和第二透镜部分的挡板具有匹配的厚度。
7.根据权利要求1所述的用于汽车照明的复合高弛垂度厚透镜，其中，所述第一和第二透镜部分的挡板具有匹配的长度。
8.根据权利要求1所述的用于汽车照明的复合高弛垂度厚透镜，其中，所述第一和第二透镜部分的挡板具有匹配的高度。
9.根据权利要求1所述的用于汽车照明的复合高弛垂度厚透镜，其中，所述第一和第二透镜部分的挡板具有匹配的顶表面曲率。
10.根据权利要求1所述的用于汽车照明的复合高弛垂度厚透镜，其中，所述厚透镜的厚度比在20.0:1和4.00:1之间。
11.根据权利要求1所述的用于汽车照明的复合高弛垂度厚透镜，其中，所述厚透镜的厚度比是7.5:1、18.5:1、6.5:1中的一个。
12.根据权利要求1所述的用于汽车照明的复合高弛垂度厚透镜，其中，所述厚透镜的弛垂度在30.0mm至8.0mm之间。
13.根据权利要求1所述的用于汽车照明的复合高弛垂度厚透镜，其中，所述厚透镜的厚度比在20.0:1和4.00:1之间。
14.根据权利要求1所述的用于汽车照明的复合高弛垂度厚透镜，其中，所述多个第一细长挡板被设计成并且用于引导流动。
15.一种与固态照明源结合使用的用于汽车照明的复合高弛垂度厚透镜，所述厚透镜包括：
第一透镜部分，其具有用于接收来自所述照明源的光的第一光学活性弯曲表面和都在整个第一透镜部分内沿着相同的方向连续延伸的多个第一细长挡板，所述第一细长挡板具有顶部和两个侧表面，所述顶部限定出一条遵循所述第一光学活性弯曲表面曲率以形成均匀厚度的上透镜部分的线；
熔接至所述第一透镜部分以形成复合透镜的第二透镜部分，其具有光学活性表面和多个第二细长挡板，所述第二细长挡板具有与相应光学活性表面的厚度匹配的厚度，其中，所述多个第一和第二细长挡板沿着所述第一细长挡板的侧表面的整个长度嵌插错置，
其中，所述第一和第二透镜部分在两步骤注射成型工艺中由同一种凝固的塑料材料制造，并且所述第一和第二透镜部分是由于第二注射成型步骤而被熔接在一起的部分，在第二注射成型步骤中，塑料材料通过与所述多个第一细长挡板对正的浇口进入所述多个第一细长挡板之间，并且凝固而形成上述多个第二细长挡板。
16.根据权利要求1-15中任一项所述的用于汽车照明的复合高弛垂度厚透镜，其中，所述第一光学活性弯曲表面是球面的、柱面的、非球面的、抛物线的或自由形式的。
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Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9915409B2 (en) 2015-02-19 2018-03-13 Cree, Inc. Lens with textured surface facilitating light diffusion
US10422503B2 (en) 2009-10-30 2019-09-24 Ideal Industries Lighting Llc One-piece multi-lens optical member and method of manufacture
US8891171B2 (en) 2010-02-01 2014-11-18 Dbm Reflex Enterprises Inc. High sag thick lens for use in an illumination apparatus
US8659042B2 (en) * 2010-12-21 2014-02-25 Palo Alto Research Center Incorporated Integrated reflector and thermal spreader and thermal spray fabrication method
WO2014104972A1 (en) * 2012-12-27 2014-07-03 Heptagon Micro Optics Pte. Ltd. Fabrication of optical elements and modules incorporating the same
DE102014202017A1 (de) 2013-02-08 2014-08-14 Dbm Reflex Enterprises Inc. Dicke Linse mit starker Durchbiegung zur Verwendung in einem Beleuchtungsgerät
US10400984B2 (en) 2013-03-15 2019-09-03 Cree, Inc. LED light fixture and unitary optic member therefor
US9920901B2 (en) 2013-03-15 2018-03-20 Cree, Inc. LED lensing arrangement
EP3010695A4 (en) 2013-06-21 2017-04-12 Modi Consulting and Investments Pty Ltd Overmoulding process having intermediate heating step
CN104552965B (zh) * 2013-10-18 2017-01-11 丹阳市中远车灯有限公司 一种车灯灯罩制备工艺
DE202014100462U1 (de) 2014-02-04 2014-03-06 Dbm Reflex Enterprises Inc. Dicke Linse mit starker Durchbiegung zur Verwendung in einem Beleuchtungsgerät
WO2015118667A1 (ja) * 2014-02-07 2015-08-13 住友化学株式会社 レンズ製造方法、それに用いられる樹脂原料およびその製造方法によって得られるレンズ
US9757912B2 (en) 2014-08-27 2017-09-12 Cree, Inc. One-piece multi-lens optical member with ultraviolet inhibitor and method of manufacture
KR102201453B1 (ko) * 2014-09-04 2021-01-12 현대모비스 주식회사 차량용 램프 렌즈 제조방법
US10207440B2 (en) 2014-10-07 2019-02-19 Cree, Inc. Apparatus and method for formation of multi-region articles
US9470394B2 (en) 2014-11-24 2016-10-18 Cree, Inc. LED light fixture including optical member with in-situ-formed gasket and method of manufacture
KR102352907B1 (ko) * 2015-05-12 2022-01-19 현대모비스 주식회사 차량 램프용 렌즈 성형장치 및 이를 이용한 차량 램프용 렌즈의 제조방법
KR102325042B1 (ko) * 2015-05-12 2021-11-11 현대모비스 주식회사 차량 램프용 렌즈 성형장치 및 이를 이용한 차량 램프용 렌즈의 제조방법
KR102354165B1 (ko) * 2015-05-12 2022-01-21 현대모비스 주식회사 차량 램프용 렌즈 성형장치 및 이를 이용한 차량 램프용 렌즈의 제조방법
DE102015116402A1 (de) * 2015-09-28 2017-03-30 Carl Zeiss Smart Optics Gmbh Optisches Bauteil und Verfahren zu seiner Herstellung
US10118538B2 (en) * 2016-12-07 2018-11-06 Ford Global Technologies, Llc Illuminated rack
DE102019201403A1 (de) * 2019-02-04 2020-08-06 Osram Gmbh Optikeinheit und verfahren zu deren herstellung
CN114603891A (zh) * 2022-02-22 2022-06-10 台州市黄岩精匠模塑有限公司 一种厚壁透镜的制作方法及注塑模具

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101073905A (zh) * 2006-05-18 2007-11-21 庄臣及庄臣视力保护公司 生物医学器械模具

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1072410A (en) * 1963-12-23 1967-06-14 Peco Machinery Ltd Improvements in or relating to the moulding of articles in hollow moulds
FR2386411A1 (fr) * 1977-04-04 1978-11-03 Reydel Anc Ets Procede et moule pour le moulage par injection de pieces massives en matiere thermoplastique
US5618474A (en) * 1992-06-19 1997-04-08 Massachusetts Institute Of Technology Method of forming curved surfaces by etching and thermal processing
US5405557A (en) * 1993-04-21 1995-04-11 Sola Group Ltd. Method of making a moulded photochromic lens
JP2826057B2 (ja) * 1993-12-21 1998-11-18 株式会社小糸製作所 樹脂成形レンズ
JPH09225961A (ja) * 1995-12-22 1997-09-02 Bridgestone Corp 光学用プラスチック製品の製造方法
FR2772302B1 (fr) * 1997-12-11 2000-01-21 Essilor Int Procede d'obtention d'une lentille ophtalmique comportant une microstructure utilitaire en surface et lentilles ophtalmiques ainsi obtenues
US6290882B1 (en) * 1999-06-07 2001-09-18 Galic Maus Ventures Llp Reduced-knitline thermoplastic injection molding using multi-gated non-sequential-fill method and apparatus, with a heating phase and a cooling phase in each molding cycle
US6231183B1 (en) * 1999-07-06 2001-05-15 Stephen M. Dillon Optical lens structure and method of fabrication thereof
DE10163117C5 (de) * 2001-12-24 2005-12-01 G.L.I. Global Light Industries Gmbh Verfahren zum Herstellen von lichtleitenden LED-Körpern in zwei zeitlich getrennten Stufen
US6838031B2 (en) 2002-03-21 2005-01-04 Tyco Electronics Corporation Method and mold for manufacture of a solid molded article, and a solid molded article manufactured according to the method
US20050074616A1 (en) * 2003-10-02 2005-04-07 John Harchanko Lithographic method for forming mold inserts and molds
JP4392786B2 (ja) * 2003-11-04 2010-01-06 株式会社小糸製作所 車両用前照灯
JP4817106B2 (ja) * 2004-03-29 2011-11-16 コニカミノルタホールディングス株式会社 成形方法及び成形装置の制御方法
TWI248530B (en) * 2004-07-19 2006-02-01 Innova Vision Inc Color contact lens having hologram and manufacturing method thereof
JP5114827B2 (ja) 2005-02-23 2013-01-09 Ｔｄｋ株式会社 樹脂成形品の成形方法
CN102109626A (zh) * 2005-10-07 2011-06-29 株式会社尼康 微小光学元件
JP2008107490A (ja) * 2006-10-24 2008-05-08 Ichikoh Ind Ltd 厚肉型樹脂レンズ
JP2008238653A (ja) * 2007-03-28 2008-10-09 Oshima Denki Seisakusho:Kk レンズ体およびその製造方法
RU2456503C2 (ru) * 2007-04-05 2012-07-20 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Формирователь светового луча
US7820082B2 (en) * 2007-06-20 2010-10-26 Essilor International (Compagne Generale D'optique) Method for adding a thermoset overmold layer to a lens within a mold
DE112009003638B4 (de) * 2008-11-21 2021-02-25 Dbm Reflex Enterprises Inc. Optische Halbleiter-Beleuchtungsvorrichtung

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101073905A (zh) * 2006-05-18 2007-11-21 庄臣及庄臣视力保护公司 生物医学器械模具

Also Published As

Publication number Publication date
KR101847658B1 (ko) 2018-05-24
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KR20130009960A (ko) 2013-01-24

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