CN109899689B - 光源单元和光源单元的透镜固定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供光源单元和光源单元的透镜固定方法，其即使透镜的光透过部受到发光时的激励光源的热，也不易在光透过部发生形状倒塌。光源单元(1)具有：基板(2)，其搭载有激励光源(9、10)；以及透镜，其具有使激励光源(9、10)的光透过的光透过部(20、21)及向基板(2)安装的主体部(19)，在光源单元(1)中具有：第1热膨胀吸收部(22)，其凸出设置于主体部(19)，具有高耐热性且具有弹性；以及罩(4)，其在经由第1热膨胀吸收部(22)将透镜(3)的主体部(19)在与基板(2)之间夹持的状态下，相对于基板(2)被固定。
Description
技术领域
涉及将激励光源及使激励光源的光透过的透镜一起搭载于共通的基板的光源单元及光源单元的透镜固定方法。
背景技术
在专利文献1中，在图1及图2和[0078]段公开了一种LED模块(光源单元)，其在搭载有LED部(激励光源)的框体，利用3个螺钉(向框体固定的固定单元)对使所述LED部的光反射的光学系统即光方向变换元件的基台部(向框体固定的固定部)进行固定。
专利文献1：日本特开2012－160666号公报
相对于搭载有LED部(激励光源)的框体、基板进行了固定的光学系统(光方向变换元件、透镜)，有时经由基台部从框体、基板受到在发光时的LED部产生的热。此时，如果如专利文献1这样，经由基台部将光方向变换元件以包围的方式利用多个螺钉相对于框体、基板进行固定，则在下述方面存在问题，即，在光学系统的光反射面、使光透过的透光部发生由热应力引起的形状倒塌而无法向规定的方向将光射出。
发明内容
本申请鉴于上述问题，提供光源单元和光源单元的透镜固定方法，其通过在搭载有激励光源的基板对使激励光源的光透过的透镜进行固定，从而即使透镜的光透过部受到发光时的热，也不易在光透过部发生形状倒塌。
一种光源单元，其具有：基板，其搭载有激励光源；以及透镜，其具有使所述激励光源的光透过的光透过部及向所述基板安装的主体部，该光源单元具有：第1热膨胀吸收部，其凸出设置于所述主体部，具有高耐热性且具有弹性；以及罩，其在经由所述第1热膨胀吸收部将透镜的主体部在与基板之间夹持的状态下，相对于所述基板被固定。
(作用)如果透镜在激励光源发光时受到热，则仅凸出设置于主体部的具有弹性的第1热膨胀吸收部在罩和主体部之间被挤压而吸收热应力，透镜的光透过部不会引起形状倒塌，一边相对于规定的形状保持相似形状、一边进行热膨胀。
另外，在光源单元中，所述第1热膨胀吸收部具有球面形状。
(作用)透镜受到来自激励光源的热之前的初始状态下的罩和第1热膨胀吸收部的接触面积变小，由此从透镜刚受到热之后起第1热膨胀吸收部容易均匀地变形。
另外，在光源单元中，所述第1热膨胀吸收部由硅形成。
(作用)即使是由具有高耐热性并且热膨胀系数大的硅形成的透镜，也通过由第1热膨胀吸收部对热应力进行吸收，从而光透过部也一边保持相似形状、一边进行热膨胀。
另外，在光源单元中，具有：第2热膨胀吸收部，该第2热膨胀吸收部具有：桩固定单元，其利用第1桩将所述主体部及罩相对于基板进行固定；第2桩，其设置于所述主体部或者基板中的一者；以及长孔，其设置于所述主体部或者基板中的另一者，将所述第2桩自由滑动地保持。
(作用)受到激励光源的热的主体部，在通过第1桩实现的桩固定基板而进行了固定的状态下，基于沿长孔的第2桩的滑动而不会妨碍热膨胀，在透镜的主体部的面方向保持相似形状并进行热膨胀。
另外，一种光源单元的透镜固定方法，其将具有使激励光源的光透过的光透过部及向基板安装的主体部的透镜通过所述主体部相对于所述激励光源的搭载基板进行固定，在该光源单元的透镜固定方法中，经由凸出设置于所述主体部的具有高耐热性且具有弹性的第1热膨胀吸收部，使所述主体部夹持于基板和罩之间，将所述罩相对于基板进行了固定。
(作用)如果透镜在激励光源发光时受到热，则仅凸出设置于主体部的具有弹性的第1热膨胀吸收部在罩和主体部之间被挤压而吸收热应力，透镜的光透过部不会引起形状倒塌，一边相对于规定的形状保持相似形状、一边进行热膨胀。
发明的效果
根据光源单元，即使在透镜发生热膨胀，也仅第1热膨胀吸收部被挤压，主体部及光透过部保持相似形状并进行热膨胀，因此不易发生光透过部的形状倒塌。
根据技术方案的光源单元，从透镜刚受到热之后起第1热膨胀吸收部容易均匀地变形，第1热膨胀吸收部被挤压为规定的形状而不偏斜，因此受到热的主体部及光透过部更是一边保持相似形状、一边容易热膨胀，不易发生光透过部的形状倒塌。
根据光源单元，即使不由不易热膨胀且高价的玻璃等形成透镜，而是由低价的硅等也能够形成具有不易形状倒塌的光透过部的透镜，因此制造成本成为廉价。
根据光源单元，如果透镜受到激励光源的热，则通过仅第1热膨胀吸收部被挤压，从而在透镜的主体部的厚度方向作用的热应力被吸收，通过第2桩沿第2热膨胀吸收部的长孔进行滑动，从而在透镜的主体部的面方向作用的热应力被吸收，由此，在透镜的光透过部更不易发生形状倒塌。
根据技术方案的透镜固定方法，即使在透镜发生热膨胀，也仅第1热膨胀吸收部被挤压而主体部及光透过部保持相似形状并进行热膨胀，因此，不易发生光透过部的形状倒塌。
附图说明
图1是实施例的光源单元的斜视图。
图2是实施例的光源单元的分解斜视图。
图3(a)是透镜的正视图。图3(b)是透镜的右侧视图。图3
(c)是透镜的斜视图。
图4(a)是罩的正视图。图4(b)是罩的右侧视图。图4(c)
是罩的斜视图。
图5(a)是除了散热器以外的光源单元的正视图。图5(b)是除了散热器以外的光源单元的右侧视图。图5(c)是除了散热器以外的光源单元的斜视图。
图6是将图5(b)的标号CU部分放大的光源单元的右部分侧视图。
标号的说明
1 光源单元
2 基板
3 硅透镜
4 罩
5 作为第1桩的第1安装螺钉
6 作为第2桩的第2安装螺钉
9 第1激励光源
10 第2激励光源
19 主体部
20 第1光透过部
21 第2光透过部
22 第1热膨胀吸收部
24 长孔
39 桩固定单元
40 第2热膨胀吸收部
具体实施方式
下面，基于图1至图6，对本发明的优选的实施方式进行说明。在各图中，将光源单元的各方向设为(上方：下方：左方：右方：前方：后方＝Up：Lo：Le：Ri：Fr：Re)而进行说明。
利用图1和图2，对实施例的光源单元进行说明。第1实施例的光源单元1由基板2、硅透镜3、金属制的罩4、作为第1桩的第1安装螺钉5、作为第2桩的第2安装螺钉6、作为散热器的金属制支撑部件7及在图5各图中示出的一对第3安装螺钉8构成。
如图2所示，基板2是通过将多个第1激励光源9(在图2中为6个)、多个第2激励光源10(在图2中为2个)、对从电源(未图示)伸出的供电用的线缆进行连接的供电连接器11及对从控制装置(未图示)伸出的控制用的线缆进行连接的控制连接器12搭载于聚碳酸酯制的基板主体13而形成的。
图2的第1及第2激励光源(9、10)，由LED、激光二极管等发光元件形成，在横向配置为一列的第1激励光源9之下，以规定间隔对横向配置的第2激励光源10进行配置。第1及第2激励光源(9、10)构成激励光源阵列，该激励光源阵列各自通过金属制的导电线14而分别与供电连接器11及控制连接器12连接，从电源(未图示)被供电，基于控制装置(未图示)的控制进行点灯/熄灯，被利用于配光可变型车辆用前照灯等。在基板2设置第1安装螺钉5的第1插入贯穿圆孔15、第2安装螺钉6的第2插入贯穿圆孔16、一对第3安装螺钉8的第3插入贯穿圆孔(17、18)。
图2及图3各图所示的硅透镜3，是由透明或者半透明的高耐热弹性体形成的透镜，具有：主体部19、与多个第1激励光源9分别对应的第1光透过部20(在图2、图3中为6个)、与多个第2激励光源10分别对应的第2光透过部21(在图2、图3中为2个)、多个第1热膨胀吸收部22、第1安装螺钉5的第4插入贯穿圆孔23及将第2安装螺钉6插入的长孔24。
如图3(a)所示，硅透镜3的主体部19形成为平板状，由基座25、从基座25的右端向上方伸出的固定部26及从基座25的左端向下方伸出的滑动部27构成。
此外，透镜3由硅形成为透明或者半透明，且具有弹性和高耐热性，该高耐热性使得即使受到130℃以上、优选150℃的热，也不塑性变形。因此，透镜3也可以取代硅而由透明或者半透明，且具有弹性和以下的高耐热性的材料(此后称为高耐热弹性体)、即具有130℃左右的高耐热性的三聚氰胺等、具有150℃左右的高耐热性的苯酚、环氧树脂等形成。
另外，在本实施例中，作为一个例子，由作为高耐热弹性体的硅形成了包含主体部19、第1光透过部20、第2光透过部21、第1热膨胀吸收部22在内的透镜3的整体。但是，在透镜3中，也可以由硅等高耐热弹性体仅形成对热膨胀进行吸收的第1热膨胀吸收部22，或者将对光的透过不产生影响的主体部19及第1热膨胀吸收部22作为一体而由高耐热弹性体形成，将作为其它部位的使光透过的第1光透过部20及第2光透过部21，由具有高耐热性的透明或者半透明的树脂等非弹性部件形成。
如图3(a)～(c)所示的那样，多个第1光透过部20、第2光透过部21及第1热膨胀吸收部22都形成为由球面的一部分构成的圆顶形状，分别凸出设置于主体部19的前方。多个第1热膨胀吸收部22通过受到力而弹性变形。第2光透过部21的直径及高度形成得比第1光透过部20大，第1光透过部20的直径及高度形成得比第1热膨胀吸收部22大。
如图3(a)～(c)所示的那样，多个第1光透过部20及第2光透过部21都形成于主体部19的基座25。在基座25上在多个第1光透过部20的上方和右端的第1光透过部的斜上方，合计设置2个第1热膨胀吸收部22，在一对第2光透过部21之间和它们的左右，还合计设置3个第1热膨胀吸收部22。
如图3(a)～(c)所示的那样，第4插入贯穿圆孔23在固定部26上设置于与基板2的第1插入贯穿圆孔15相对应的位置。在固定部26上，在第4插入贯穿圆孔23的周围设置有3个第1热膨胀吸收部22。
另外，如图3(a)及(c)所示，长孔24形成为在滑动部27中从左侧向右斜上方伸出，且形成于与基板2的第2插入贯穿圆孔16相对应的位置。在滑动部27中在长孔24的周围，设置有3个第1热膨胀吸收部22。
此外，关于多个第1热膨胀吸收部22的数量，只要以避开第1光透过部20、第2光透过部21、第4插入贯穿圆孔23及长孔24的方式向主体部19的前方凸出设置，则并不限定于实施例中提示的数量。
图4(a)至(c)所示的罩4，由刚性高的铝、不锈钢、铁等形成，具有罩主体28、第1腕部29、第2腕部30、第1固定部31及第2固定部32。罩主体28、第1腕部29及第2腕部30形成为板状，第1腕部29形成为从罩主体28的右端向上方伸出，第2腕部30形成为从罩主体28的左端向下方伸出。第1固定部31以在从罩主体28的左端向后方弯折后，向上方伸出的方式形成为台阶状，第2固定部32以在从罩主体28的右端向后方弯折后，向下方伸出的方式形成为台阶状。罩4以从前方将硅透镜3覆盖的方式安装于基板2。
如图4各图及图5各图所示，在罩主体28，由使第1激励光源9露出的第1狭缝33a和使多个第2激励光源10分别露出的第2狭缝(33b、33c)形成露出窗33。在第1腕部29，在与图3(a)所示的硅透镜3的第4插入贯穿圆孔23相对应的位置，设置与第4插入贯穿圆孔23相同方式的第5插入贯穿圆孔34。在第2腕部30，在与图3(a)的硅透镜3的长孔24相对应的位置，设置与长孔24相同方式的长孔35。另外，在第1固定部31，在与图2的基板2的第3插入贯穿圆孔17相对应的位置，设置与第3插入贯穿圆孔17相同方式的第6插入贯穿圆孔36，在第2固定部32，在与图2的基板2的第3插入贯穿圆孔18相对应的位置，设置与第3插入贯穿圆孔17相同方式的第6插入贯穿圆孔37。
图1及图2所示的金属制支撑部件7，具有向前表面7a开口的4个部位的内螺纹孔7c和向后方伸出的多个散热鳍片7b。内螺纹孔7c设置于与基板2的第1插入贯穿圆孔15、第2插入贯穿圆孔16及第3插入贯穿圆孔(17、18)相对应的位置。金属制支撑部件7作为将在固定的基板2的多个第1及第2激励光源(9、10)中产生的热从散热鳍片7b散热的散热器起作用。
图2、图5(a)及(c)所示的罩4，利用第1安装螺钉5、第2安装螺钉6及一对第3安装螺钉8在与基板2之间夹持有硅透镜3的状态下如下面所述在金属制支撑部件7进行螺钉紧固固定。首先，在使罩4的第5插入贯穿圆孔34、硅透镜3的第4插入贯穿圆孔23及基板的第1插入贯穿圆孔15重叠，进而使罩4的长孔35、硅透镜3的长孔24及基板的第2插入贯穿圆孔16重叠的状态下，利用罩4在与基板2之间对硅透镜3进行夹持。
在该状态下，使图5(a)至(c)所示的第1安装螺钉5在罩4的第5插入贯穿圆孔34、硅透镜3的第4插入贯穿圆孔23及基板的第1插入贯穿圆孔15中插入贯穿，使第2安装螺钉6在罩4的长孔35、硅透镜3的长孔24及基板的第2插入贯穿圆孔16中插入贯穿，使图2及图5(a)至(c)所示的1个第3安装螺钉8在罩4的第6插入贯穿圆孔36及基板的第3插入贯穿圆孔17中插入贯穿，使另1个第3安装螺钉8的在罩4的第6插入贯穿圆孔37及基板的第3插入贯穿圆孔18中插入贯穿，使第1安装螺钉5、第2安装螺钉6及一对第3安装螺钉8，分别在形成于金属制支撑部件7的前表面7a的对应的内螺纹孔7c进行螺钉紧固固定。
其结果，图2、图4(b)、图5(a)至(c)所示的罩4的第1固定部31及第2固定部32，如图5(b)所示在使各自的后表面(31a、32a)与基板2的前表面2a密接的状态下与基板2一体化，罩4的罩主体28、第1腕部29及第2腕部30，如图5(b)所示在接触于在硅透镜3的主体部19凸出设置的多个第1热膨胀吸收部22的前端部的状态下，与硅透镜3一起保持于基板2。
另外，在金属制支撑部件7的内螺纹孔7c进行螺钉紧固的作为第1桩的第1安装螺钉5、罩4的第5插入贯穿圆孔34、硅透镜3的第4插入贯穿圆孔23及基板的第1插入贯穿圆孔15，构成将硅透镜3的主体部19相对于基板2进行固定的桩固定单元39。另外，通过在金属制支撑部件7的内螺纹孔7c进行螺钉紧固而设置于基板2的构成第2桩的第2安装螺钉6、和设置于硅透镜3的主体部19并将所插入的第2安装螺钉6自由滑动地保持的长孔24，构成第2热膨胀吸收部40。
图5(b)所示的多个第1热膨胀吸收部22，在硅透镜3发生了热膨胀时，如图6(将图5(b)的标号CU部分放大的图)所示，通过向前后挤压而对在硅透镜3的厚度方向发生的热膨胀进行吸收。另外，第2热膨胀吸收部40如图5(a)的双点划线部分所示，在硅透镜3发生了热膨胀时，通过滑动部27沿长孔24在D1方向滑动，从而对在硅透镜3的面方向(上下左右方向)发生的热膨胀进行吸收。
图5(a)、(b)所示的硅透镜3，通过利用多个第1热膨胀吸收部22对在厚度方向发生的热膨胀进行吸收，且利用第2热膨胀吸收部40对在面方向发生的热膨胀进行吸收，从而对在第1光透过部20及第2光透过部21发生的热应变进行抑制，因此，关于在第1光透过部20及第2光透过部21透过的光，即使硅透镜3发生热膨胀，也使配光不受不良影响。
此外，在本实施例中，通过在金属制支撑部件7进行螺钉紧固，从而在基板2设置作为第2桩的第2安装螺钉6，将长孔24设置于硅透镜3的主体部19，但即使采用下述方式，也得到与本实施例相同的作用效果，即，将硅透镜3的长孔24设为内螺纹孔，将基板2的第2插入贯穿圆孔16设为长孔，通过在将第2安装螺钉6的前端插入至基板2的长孔的状态下，在硅透镜3的主体部19的内螺纹孔将作为第2桩的第2安装螺钉6进行螺钉紧固，从而将第2安装螺钉6设置于硅透镜3的主体部19。
另外，也可以将基板2粘贴于金属制支撑部件7，将基板2的第1插入贯穿圆孔15、第2插入贯穿圆孔16、第3插入贯穿圆孔(17、18)分别设为内螺纹孔，将第1安装螺钉5、第2安装螺钉6及一对第3安装螺钉8在基板2进行螺钉紧固。另外，多个第1热膨胀吸收部22也可以不设为球面形状，而设为三角锥、圆柱形状等，但从在硅透镜发生热膨胀时均等地被按压而挤压这一点出发，最优选为球面形状。
Claims (6)
1.一种光源单元，其具有：基板，其搭载有激励光源；以及透镜，其具有使所述激励光源的光透过的光透过部及向所述基板安装的主体部，
该光源单元的特征在于，具有：
第1热膨胀吸收部，其凸出设置于所述主体部，具有即使受到130℃以上的热也不塑性变形的高耐热性且具有弹性；以及
罩，其设置有使所述激励光源露出的露出窗，
所述罩在将透镜的主体部经由所述第1热膨胀吸收部而夹持于所述罩与所述基板之间的状态下，相对于所述基板进行固定，
所述光透过部的直径及高度形成得比所述第1热膨胀吸收部大。
2.根据权利要求1所述的光源单元，其特征在于，
所述第1热膨胀吸收部具有球面形状。
3.根据权利要求1或2所述的光源单元，其特征在于，
所述第1热膨胀吸收部由硅形成。
4.根据权利要求1或2所述的光源单元，其特征在于，具有：
第2热膨胀吸收部，该第2热膨胀吸收部具有：桩固定单元，其利用第1桩将所述主体部及罩相对于基板进行固定；第2桩，其设置于所述主体部或者基板中的一者；以及长孔，其设置于所述主体部或者基板中的另一者，将所述第2桩自由滑动地保持。
5.根据权利要求3所述的光源单元，其特征在于，具有：
第2热膨胀吸收部，该第2热膨胀吸收部具有：桩固定单元，其利用第1桩将所述主体部及罩相对于基板进行固定；第2桩，其设置于所述主体部或者基板中的一者；以及长孔，其设置于所述主体部或者基板中的另一者，将所述第2桩自由滑动地保持。
6.一种光源单元的透镜固定方法，其将具有使激励光源的光透过的光透过部及向基板安装的主体部的透镜，通过所述主体部相对于所述激励光源的搭载基板进行固定，
该光源单元的透镜固定方法的特征在于，
经由凸出设置于所述主体部的具有即使受到130℃以上的热也不塑性变形的高耐热性且具有弹性的第1热膨胀吸收部，使所述主体部夹持于基板和罩之间，该罩设置有使所述激励光源露出的露出窗，
将所述罩相对于基板进行固定，
所述光透过部的直径及高度形成得比所述第1热膨胀吸收部大。
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