CN103423700A - 透镜阵列和包括该透镜阵列的照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种透镜阵列（100），其特征在于，包括第一透镜单元（10）和第二透镜单元（20），所述第一透镜单元（10）包括第一基板（11）和设置在所述第一基板（11）上的至少一个第一透镜体（12），并且所述第二透镜单元（20）包括第二基板（21）和设置在所述第二基板（21）上的至少一个第二透镜体（22），其中所述第一基板（11）和所述第二基板（21）彼此可拆卸地嵌套在一起。此外本发明还涉及一种包括该透镜阵列的照明装置。

Description

透镜阵列和包括该透镜阵列的照明装置

技术领域

本发明涉及一种透镜阵列和一种包括该透镜阵列的照明装置。

背景技术

在现代的照明装置中广泛地应用了透镜。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，以便提高照明效果，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。

在现有的照明装置中，例如MR 16型、AR 111型和PAR型照明装置中，对光源的数量有不同的要求，因此为了使光源和透镜的数量一一对应，因此需要为数量各异的光源分批地或有针对性地模制不同的透镜阵列，这些透镜阵列分别由数量不同的透镜组成。例如对于需要三组光源的MR 16型照明装置，覆盖在光源上的透镜阵列具有三个在周向上均匀分布的杯状透镜体，这种透镜可以被称为“3-in-1”透镜阵列。诸如这种透镜阵列的还有常见的“11-in-1”透镜阵列等等。在制造过程中，需要为这些透镜阵列配备不同、非通用的模具，因此大大增加了照明装置的制造成本。并且使用的模具不统一可能增大制造公差。

发明内容

因此本发明的一个目的在于，提出一种透镜阵列，该透镜阵列制造简单、成本低廉、通用性较强，使用者可以根据应用需要对透镜阵列中透镜体的数量进行调整并且对其在结构方面进行组合，由此提高了透镜阵列的设计自由度。

根据本发明的透镜阵列，包括第一透镜单元和第二透镜单元，所述第一透镜单元包括第一基板和设置在所述第一基板上的至少一个第一透镜体，并且所述第二透镜单元包括第二基板和设置在所述第二基板上的至少一个第二透镜体，其中所述第一基板和所述第二基板彼此可拆卸地嵌套在一起。

本发明的构思在于，改变了传统透镜阵列设计中通过利用开模注塑成型方法将多个单个透镜体制成一个整体制造的透镜体的透镜阵列，而是通过组合的方式将大小不同的两组或多组透镜单元组合成整体，以形成满足照明需要的新型透镜阵列。具体地，通过将第一透镜单元作为透镜阵列的主体或核心，在其周围套设相应的第二透镜单元，以增加透镜体的数量并调整透镜阵列的光分布效果。还可以进而将嵌套在一起的第一和第二透镜单元作为整体用作新一组的第一透镜单元，在其周围继续套设的第二组透镜单元。以这种构成逐层嵌套的形式，可以将多组透镜单元无限扩展地组合成共同的透镜阵列。这种嵌套形式可以随意组合，通过选取具有不同数量的透镜体的透镜单元来实现，从而形成不同形式的透镜阵列，例如，3合一（3-in-one）、11合一（11-in-one）透镜阵列。这种可以随意组合的透镜阵列可以广泛地适合于各种照明装置，通用性较强。与现有技术的多合一透镜单元的模具成本相比，仅仅需要花费较低的成本来制造基板的模具，从而进一步降低了透镜单元的制造消耗。同样与现有技术的多合一透镜阵列的模具相比，模具加工更容易，这是因为如上所述透镜阵列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体的区域制作起来很困难。此外，由于透镜阵列可以组装拆卸，因此在其中部分透镜体损坏时，仅仅只需要更换相应的透镜单元，这大大减小了透镜阵列的维护成本。

根据本发明的一个优选的设计方案，所述第一基板具有第一接合部，所述第二基板具有限定出一留空区域的第二接合部，所述第一基板设置在所述留空区域中，并且所述第一接合部和所述第二接合部可拆卸地连接。留空区域的大小相应于第一基板，以便第一接合部和第二接合部可以形状匹配地相接合。

根据本发明的一个优选的设计方案，所述第一接合部包括形成在所述第一基板的外边缘区域中的第一抵压部，并且所述第二接合部包括形成在第二基板的内边缘区域中的第二承压部。在第一透镜单元和第二透镜单元接合时，向第一透镜单元施加朝向第二透镜单元的压力。此时第一透镜单元利用其外边缘区域中的第一抵压部向第二透镜单元的内边缘区域中的第二承压部施加压力，由此可以使第二透镜单元通过第一透镜单元也被施加压力，以便例如是将两者同时固定在一起或固定在其他装置上。

根据本发明的另一个优选的设计方案，所述第一抵压部形成在所述第一基板的一侧上，所述第二承压部形成在所述第二基板的、与所述一侧相对的另一侧上。在第一透镜单元和第二透镜单元接合时，第一基板和第二基板具有共同的上表面和下表面，其中上表面可以作为透镜阵列的出光面，而下表面可以用于安置各自的透镜体。第一抵压部从第一基板的外边缘区域开始从下表面朝向上表面延伸，使得第一基板的下表面面积小于其上表面。于此相反，第二承压部从第二基板的内边缘区域开始从下表面朝向上表面延伸，使得第二基板的上表面面积小于其下表面。在截面上看，第一抵压部和第二承压部可以具有直线或曲线走势。

根据本发明的另一个优选的设计方案，所述第一基板在所述一侧包括用于安置所述第一透镜体的底面以及相对于所述底面凹陷的第一面，以形成所述第一抵压部，所述第二基板在所述另一侧包括顶面以及相对于所述顶面凹陷的第二面，以形成所述第二承压部。由此可以使第一抵压部在横截面上具有曲线走势。第二承压部也相应地具有与第一抵压部形状匹配的曲线走势。

根据本发明的一个优选的设计方案，所述第一抵压部、所述第二承压部分别具有为彼此相匹配的阶梯轮廓。为了增大第一和第二透镜单元之间的力作用面，可以增大第一抵压部和第二承压部之间的接触面积，因此特别地将这两个接触面设计具有阶梯轮廓。

根据本发明的一个优选的设计方案，所述第一抵压部的阶梯轮廓包括平行于所述底面的抵压面以及连接所述底面和抵压面的垂直面，所述第二承压部的阶梯轮廓包括平行于所述顶面的承压面以及连接所述顶面和承压面的垂直面。由此可以确保施加在第一透镜单元上的压力可以垂直地作用在第二透镜单元上，以便使第一和第二透镜单元在垂直方向上紧密地抵压在一起。

根据本发明的一个优选的设计方案，第二基板还包括第三抵压部，所述第三抵压部形成在所述第二基板的安置所述第二透镜体的所述一侧上。第三抵压部和第一透镜单元上的第一抵压部具有相似的结构，用于进一步和其他将第二透镜单元套设在其中的透镜单元进行组合。

根据本发明的一个优选的设计方案，透镜阵列还包括第三透镜单元，所述第三透镜单元具有分别与所述第二承压部和所述第三抵压部相应的第三承压部和第四抵压部。由于该第三透镜单元具有相应于第二透镜单元设计的内边缘和外边缘，因此可以使第二透镜单元可拆卸地嵌套在第三透镜单元中，以形成一种可扩展的结构。

根据本发明的一个优选的设计方案，所述第一基板包括形成在所述第一基板的外边缘区域中的第一限位机构和所述第二基板包括形成在所述第二基板的内边缘区域中的第二限位机构。由此可以确保第一和第二透镜单元在周向方向上位置固定，有利于获得固定的光分布效果。

根据本发明的一个优选的设计方案，第一限位机构为多个形成在所述第一抵压部上的卡勾/凹槽，所述第二限位机构为形成在所述第二承压部上的多个凹槽/卡勾。也可以将第一和第二限位机构分别设计为其他合适的机械固定结构，例如凸起和对应的夹持部。

根据本发明的一个优选的设计方案，在所述底面上设置有平行于所述第一透镜体延伸的至少一个固定件。借助于该固定件可以向第一透镜体施加垂直于第一基板的压力，以便将第一透镜体并且进而将与其套嵌在一起的第二透镜体固定在例如照明装置中或光源上。

根据本发明的一个优选的设计方案，所述第一透镜体和所述第一基板一体制成，所述第二透镜体和所述第二基板一体制成。在这种情况下，透镜体和各自的基板由同种材料制成，这大大简化了各个透镜单元的制造过程。

根据本发明的另一个优选的设计方案，所述第一基板和第二基板上开设有多个安装孔，所述第一透镜体和所述第二透镜体分别安装到各自的安装孔中。在这种情况下，可以选择不同的材料分别制造透镜体和基板，提高了对于材料的选择自由度。另外，根据本发明的透镜阵列具有良好的一致性。

根据本发明的一个优选的设计方案，第一基板设计为圆形，所述第一透镜体均匀地分布在所述第一基板上；所述第二基板设计为圆环形，所述第二透镜体均匀地分布在所述第二基板上。由此构成的透镜阵列均匀对称，特别适合于广泛使用的MR 16型、AR 111型和PAR型照明装置。

根据本发明的一个优选的设计方案，所述第一透镜体的数量小于所述第二透镜体。由此可以将第一透镜体设置在透镜阵列的中央位置，使数量较多的第二透镜体环绕居中的第一透镜体均匀布置。

优选地，所述第一基板和所述第二基板的厚度相同。由此可以使透镜阵列平坦地安装在例如照明装置内部。

根据本发明的一个优选的设计方案，所述第一基板和所述第二基板彼此嵌套以使得第一基板和所述第二基板处于同一平面上。在所述第一基板的一侧设置多个所述第一透镜体，在所述第二基板的与所述一侧相同的一侧设置多个所述第二透镜体。由此可以确保第一和第二透镜单元的组合体具有水平的共有基板，由此可以形成一个新的“第一透镜单元”，以便可以和另外的第二透镜单元继续以套嵌的方式组合。

此外本发明还涉及一种照明装置，包括多个光源，其特征在于，还包括上面提到的透镜阵列，所述透镜阵列中的所述第一透镜体和所述第二透镜体分别覆盖相应的光源。这种照明装置制造成本低廉，并且具有良好的光分布效果。

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示出了根据本发明的透镜阵列的第一实施例的立体分解图；

图2示出了图1中第一透镜单元的立体截面图；

图3示出了图1中第二透镜单元的立体截面图；

图4示出了根据本发明的透镜阵列的第二实施例的基板。

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“顶”、“底”、“内”、“外”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。

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。

图1示出了根据本发明的透镜阵列的第一实施例的立体分解图。在本实施例中，透镜阵列100由圆形的第一透镜单元10和环形的第二透镜单元20套嵌形成。第一透镜单元10包括第一基板11和均匀地分布在其上的三个第一透镜体12，第二透镜单元20包括第二基板21和均匀地分布在其上的八个第二透镜体22。第一透镜单元10可拆卸地或者说可松脱地和第二透镜单元20安装在一起，进而形成一个新的“第一透镜单元”，以便进一步和其他类似于第二透镜单元20设计的透镜单元进行组合。通过将多个透镜单元以这种逐层嵌套的方式进行组合，可以构成大小或光分布效果不同的透镜阵列100，用于满足不同照明装置的要求。因此这种透镜阵列100具有较高的设计自由度，并且在其中一个透镜单元损坏时可以灵活便捷地进行更换，而不必替换整个透镜阵列。此外可以借助于通用的模具来制作各个透镜单元，由此减小了整个透镜阵列100的制造成本，并且使其具有一致性。

为了使第一透镜单元10和第二透镜单元20套嵌形成的透镜阵列100具有平坦的出光面，可以优选地使第一基板11和第二基板21在套嵌状态中处于同一水平面上，即，在本实施例中，第一基板11和第二基板21优选地具有相同的厚度。也就是说，第一基板11和第二基板21的上表面共同构成透镜阵列100的上表面，而第一基板11和第二基板21的下表面共同构成透镜阵列100的底面，其中第一透镜体12和第二透镜体22固定在作为下表面的一侧A上。并且第一透镜体12的数量小于第二透镜体22的数量。

如图1所示，第一基板11具有位于周向外边缘的第一接合部13，第二基板21具有位于周向内边缘的第二接合部23，第二接合部23限定出用于容纳第一基板11的留空区域R。在套嵌状态中可以向第一基板11施加朝向第二基板21的垂直压力，以便使第一透镜单元10在施力方向上抵压第二透镜单元20。在第一基板11的一侧A上设置有三个平行于第一透镜体12的光轴延伸的固定件19，借助于固定件19可以使第一透镜单元10抵压在第二透镜单元20上，并作为完整的透镜阵列100固定在其预定的安装位置上，例如照明装置中。

同时为了确保第一透镜单元10和第二透镜单元20在周向上彼此位置固定，特别利用形成在第一基板11的外边缘区域中的第一限位机构18和形成在第二基板21的内边缘区域中的第二限位机构29将两者锁合。在本实施例中，第一限位机构18设计为卡勾，第二限位机构29设计为凹槽。

在一个未示出的实施例中，也可以选择其他适合的限位机构来代替卡勾/凹槽结构。

图2示出了图1中第一透镜单元的立体截面图，图3示出了图1中第二透镜单元的立体截面图。参照图2和图3可以看出，第一接合部13包括形成在第一基板11的外边缘区域中的第一抵压部14，而第二接合部23相应地包括形成在第二基板21的内边缘区域中的第二承压部24。

第一抵压部14和第二承压部24分别具有为彼此相匹配的阶梯轮廓。在图2中，第一抵压部14形成在第一基板11的一侧A上。第一抵压部14的阶梯轮廓包括平行于底面15的抵压面16以及连接底面15和抵压面16的垂直面17，其中抵压面16和与其相连的垂直面17构成了相对于底面15凹陷的面。在图3中，第二承压部24形成在第二基板21的、用作上表面的另一侧B上，第二承压部24的阶梯轮廓由完全匹配于图2中阶梯轮廓的各个接触面构成，即包括平行于顶面25的承压面26以及连接顶面25和承压面26的垂直面27，其中承压面26和与其相连的垂直面27构成了相对于顶面25凹陷的面。

此外，由图3可以看出，第二基板21还包括轮廓类似于第一抵压部14的第三抵压部28。第二透镜单元20利用形成在其底面一侧边缘处的第三抵压部可以和其他类似的透镜单元以套嵌的方式进行组合。在第三抵压部28上相应地设置有第三限位机构30。

在本实施例中，第一透镜体12和第一基板11一体制成，第二透镜体22和第二基板21一体制成。

图4示出了根据本发明的透镜阵列的第二实施例的基板。第一基板11和第二基板21上开设有多个安装孔C，第一透镜体12和第二透镜体22（未示出）由同一模具制成，并且分别安装到各自的安装孔C中。这种透镜阵列100具有良好的一致性。在这种情况下，还可以选择不同的材料分别制造透镜体和各个基板，提高了对于材料的选择自由度。

在未示出的实施例中，第三透镜单元可以将第一和第二透镜单元10，20组合而成的透镜阵列100嵌套在其中，形成更大面积的新的透镜阵列。

在根据本发明的透镜阵列中，各个透镜单元上的透镜体的数量并不局限于图中示出的数量，例如第一透镜单元10可以具有仅仅一个第一透镜体12。此外各个透镜体之间的间距也可以根据实际应用情况进行调整，而并不局限于图中示出的在周向上均匀的分布。

另外，尽管仅相对于多种实施方式中的一种公开了本发明的实施例的特定特征或方面，但是如任何给定或特定应用所要求的，这些特征或方面可以与其它实施方式的一个或多个其它特征或方面进行结合。

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

10 第一透镜单元

11 第一基板

12 第一透镜体

13 第一接合部

14 第一抵压部

15 底面

16 抵压面

17 垂直面

18 第一限位机构

19 固定件

20 第二透镜单元

21 第二基板

22 第二透镜体

23 第二接合部

24 第二承压部

25 顶面

26 承压面

27 垂直面

28 第三抵压部

29 第二限位机构

30 第三限位机构

A  一侧

B   另一侧

C   安装孔

R   留空区域

100 透镜阵列

Claims (19)

1.一种透镜阵列（100），其特征在于，包括第一透镜单元（10）和第二透镜单元（20），所述第一透镜单元（10）包括第一基板（11）和设置在所述第一基板（11）上的至少一个第一透镜体（12），并且所述第二透镜单元（20）包括第二基板（21）和设置在所述第二基板（21）上的至少一个第二透镜体（22），其中所述第一基板（11）和所述第二基板（21）彼此可拆卸地嵌套在一起。

2.根据权利要求1所述的透镜阵列（100），其特征在于，所述第一基板（11）具有第一接合部（13），所述第二基板（21）具有限定出一留空区域（R）的第二接合部（23），所述第一基板（11）设置在所述留空区域（R）中，并且所述第一接合部（13）和所述第二接合部（23）可拆卸地连接。

3.根据权利要求2所述的透镜阵列（100），其特征在于，所述第一接合部（13）包括形成在所述第一基板（11）的外边缘区域中的第一抵压部（14），并且所述第二接合部（23）包括形成在第二基板（21）的内边缘区域中的第二承压部（24）。

4.根据权利要求3所述的透镜阵列（100），其特征在于，所述第一抵压部（14）形成在所述第一基板（11）的一侧（A）上，所述第二承压部（24）形成在所述第二基板（21）的、与所述一侧（A）相对的另一侧（B）上。

5.根据权利要求4所述的透镜阵列（100），其特征在于，所述第一基板（11）在所述一侧（A）包括用于安置所述第一透镜体（12）的底面（15）以及相对于所述底面（15）凹陷的第一面作为所述第一抵压部（14），所述第二基板（12）在所述另一侧（B）包括顶面（25）以及相对于所述顶面（25）凹陷的第二面作为所述第二承压部（24）。

6.根据权利要求5所述的透镜阵列（100），其特征在于，所述第一抵压部（14）和所述第二承压部（24）分别具有为彼此相匹配的阶梯轮廓。

7.根据权利要求6所述的透镜阵列（100），其特征在于，所述第一抵压部（14）的阶梯轮廓包括平行于所述底面（15）的抵压面（16）以及连接所述底面（15）和抵压面（16）的垂直面（17），所述第二承压部（24）的阶梯轮廓包括平行于所述顶面（25）的承压面（26）以及连接所述顶面（25）和承压面（26）的垂直面（27）。

8.根据权利要求3所述的透镜阵列（100），其特征在于，所述第二基板（21）还包括第三抵压部（28），所述第三抵压部（28）形成在所述第二基板（21）的安置所述第二透镜体（22）的所述一侧（A）上。

9.根据权利要求8所述的透镜阵列（100），其特征在于，透镜阵列（100）还包括第三透镜单元，所述第三透镜单元具有分别与所述第二承压部（24）和所述第三抵压部（28）相应的第三承压部和第四抵压部。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的透镜阵列（100），其特征在于，所述第一基板（11）包括形成在所述第一基板（11）的外边缘区域中的第一限位机构（18）和所述第二基板（21）包括形成在所述第二基板（21）的内边缘区域中的第二限位机构（29）。

11.根据权利要求10所述的透镜阵列（100），其特征在于，所述第一限位机构（18）为多个形成在所述第一抵压部（14）上的卡勾/凹槽，所述第二限位机构（29）为形成在所述第二承压部（24）上的多个凹槽/卡勾。

12.根据权利要求1-9中任一项所述的透镜阵列（100），其特征在于，在所述底面（15）上设置有平行于所述第一透镜体（12）的光轴延伸的至少一个固定件（19）。

13.根据权利要求1-9中任一项所述的透镜阵列（100），其特征在于，所述第一透镜体（12）和所述第一基板（11）一体制成，所述第二透镜体（22）和所述第二基板（21）一体制成。

14.根据权利要求1-9中任一项所述的透镜阵列（100），其特征在于，所述第一基板（11）和第二基板（21）上开设有多个安装孔（C），所述第一透镜体（11）和所述第二透镜体（22）分别安装到各自的安装孔（C）中。

15.根据权利要求1-9中任一项所述的透镜阵列（100），其特征在于，所述第一基板（11）设计为圆形，所述第一透镜体（12）均匀地分布在所述第一基板（11）上；所述第二基板（21）设计为圆环形，所述第二透镜体（22）均匀地分布在所述第二基板（21）上。

16.根据权利要求1-9中任一项所述的透镜阵列（100），其特征在于，所述第一透镜体（12）的数量小于所述第二透镜体（22）。

17.根据权利要求1-9中任一项所述的透镜阵列（100），其特征在于，所述第一基板（11）和所述第二基板（21）彼此嵌套以使得所述第一基板（11）和所述第二基板（21）处于同一平面上。

18.根据权利要求1-9中任一项所述的透镜阵列（100），其特征在于，在所述第一基板（11）的一侧（A）设置多个所述第一透镜体（12），在所述第二基板（21）的与所述一侧（A）相同的一侧（A）设置多个所述第二透镜体（22）。

19.一种照明装置，包括多个光源，其特征在于，还包括根据权利要求1-18中任一项所述的透镜阵列（100），所述透镜阵列（100）中的所述第一透镜体（12）和所述第二透镜体（22）分别覆盖相应的光源。

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