WO2010054973A1 - Optische linse - Google Patents

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WO2010054973A1 PCT/EP2009/064635 EP2009064635W WO2010054973A1 WO 2010054973 A1 WO2010054973 A1 WO 2010054973A1 EP 2009064635 W EP2009064635 W EP 2009064635W WO 2010054973 A1 WO2010054973 A1 WO 2010054973A1
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face
hood
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Peter Helbig
Philipp Helbig
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Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung
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    • G02B1/041—Lenses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/14—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
    • B29C45/14336—Coating a portion of the article, e.g. the edge of the article
    • B29C45/14434—Coating brittle material, e.g. glass
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/20—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by refractors, transparent cover plates, light guides or filters
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/30—Vehicles, e.g. ships or aircraft, or body parts thereof

Definitions

  • the invention relates to an optical lens according to the preamble of patent claim 1.
  • Such an optical lens is disclosed for example in DE 298 13 531 Ul.
  • This document describes an optical lens for vehicle headlamps whose front side is formed by a central spherical or aspherical lens part and at least one spherical or aspherical lens ring adjoining the central lens part by means of a peripheral flank.
  • This optical lens has at its edge an annular peripheral flange which serves to hold the optical lens.
  • the optical lens according to the invention is characterized by its hood-like shape, which is formed by a translucent end face and an adjoining side wall, and characterized in that the front side and Side wall of the optical lens are formed as different components, which are interconnected by injection molding technology.
  • the hood-like shape of the optical lens Due to the hood-like shape of the optical lens, the light source and any other optical elements of a lighting unit, such as a reflector, protected from external influences under the hood-like optical lens can be arranged. Thus, no cover is required to protect the light source.
  • the hood-like shape also eliminates the need for optical lens mounting means, as the sidewall of the hood-like optical lens itself can be used to support it.
  • a gas-tight arrangement of the light source and any further optical elements under the hood-like optical lens can be achieved.
  • the end face and the side wall are formed as different, interconnected by injection molding technology components of the lens, it is possible on the one hand, the front side translucent and the side wall opaque and on the other hand form the optical lens in one piece.
  • the side wall of the optical lens according to the invention is formed opaque in order to use the side wall as a shading device, so that light only on the front side, with the refractive surfaces of the optical lens is equipped, can escape.
  • the end face and the side wall are preferably made of different materials for the aforementioned purpose.
  • a material of high transparency and for the side wall an opaque material may be used.
  • the end face of the optical lens is therefore preferably made of a material from the group of polycarbonate, polymethyl methacrylate and glass.
  • the side wall is preferably made of a material from the group of polycarbonate, in particular provided with color pigments polycarbonate, polyamide and polybutylene terephthalate.
  • At least the side wall is formed as an injection molded part to allow a simple and cost-effective production as well as a connection between the side wall and end face of the optical lens by means of injection molding.
  • Figure 1 is a side view of the outside of the hood-like optical lens according to the preferred embodiment of the invention
  • Figure 2 is a side view of the inside of the optical lens shown in Figure 1
  • FIG. 3 shows a cross section through the optical lens shown in FIGS. 1 and 2 in a schematic representation
  • FIGS. 1 and 2 depict different views of the optical lens according to the preferred embodiment of the invention.
  • the optical lens 1 is hood-shaped and formed in one piece.
  • the optical see lens 1 has a translucent end face 11 and an opaque annular side wall 12.
  • the end face 11 and the adjoining side wall 12 form the hood shape of the optical lens 1.
  • the end face 11 is made of polycarbonate and the side wall consists of polybutylene terephthalate
  • FIG. 1 shows the outside or front side of the optical lens 1 according to the invention and thus also the outside 110 of its front side 11 and the outside 120 of its side wall 12.
  • FIG. 2 shows the inside of the hood-like optical lens 1.
  • the front side 11 has on its inner side 111 a centrally arranged on the end face 11 first refractive surface 113, which is bounded by an elliptical edge and is planar. Outside the first refractive surface 113, the inner side 111 of the end face 11 is provided with mutually parallel ribs 115, which give the end face 11 in this area light scattering properties.
  • the front side 11 On its outer side 110, the front side 11 has a second refractive surface 114, which is arranged centrally on the end face 11 and which differs from an elliptical one. border is limited and convex.
  • the first 113 and second refractive surfaces 114 correspond to each other and form a non-rotationally symmetric, aspherical lens whose optical axis is perpendicular to the planar first refractive surface 113 and coincides with the annular axis of the annular side wall 12. Outside the second refractive surface 114, the outer side 110 of the end face 11 is flat. Due to the ribs 115 arranged on its inside 111, the end face 11 has light-scattering properties outside the second refractive surface 114. In the area of the aspherical lens formed by the two refractive surfaces 113, 114, the end face 11 has an increased wall thickness.
  • the end face 11 On its inner side 111, the end face 11 also has an annular flat bearing surface 117, which forms the outer edge of the end face 11 and can serve as a bearing surface for a reflector of a lighting unit which contains the optical lens as a component.
  • the side wall 12 is slightly conical. That is, the inner diameter and outer diameter of the side wall 12 increase slightly with increasing distance to the end face 11.
  • five projections 123 projecting into the interior of the hood-like optical lens 1 are arranged equidistantly along their circumference.
  • reference nose 125 is arranged on the inside of a projecting into the interior of the hood-like optical lens 1 arranged.
  • the reference nose 125 has a different shape than the projections 123 and therefore can determine the angular position of a reflector serve a lighting unit.
  • These projections 123 form abutment surfaces for the reflector of the illumination unit and, together with the bearing surface 117 and the reference nose 125 for correct mounting, serve for alignment and arrangement of the reflector with respect to the optical lens 1.
  • the hood-like optical lens 1 or its side wall 12 has at its end opposite the end 11 an annular, stepped edge 130.
  • the inner diameter of the side wall 12 is steppedly widened.
  • the edge 130 therefore forms on the inside of the side wall 12 a circular cylindrical lateral surface 132 and an annular bearing surface 133 arranged parallel to the end side 11.
  • the lateral surface 132 can therefore define a reference diameter for the spatial orientation and arrangement of a light-emitting diode arrangement 3 of a lighting unit with respect to the hood-type optical lens 1.
  • the support surface 132 abuts the light emitting diode array and defines a reference plane for the relative positioning of the optical lens 1 and light emitting diode array.
  • a further reference nose 112 is formed, which can serve to determine the relative angular position between the optical lens 1 and a light emitting diode array.
  • the optical lens 1 has on its side wall 12 two oppositely disposed webs 116 which each extend from the edge 130 to the end face 11. In the area of the webs 116, the side wall 12 has an increased wall thickness.
  • FIG. 3 schematically shows a cross section through the optical lens 1 depicted in FIGS. 1 and 2.
  • the end face 11 has an annular flange 140 which is fixed in an annular groove of the side wall 12 by means of injection molding.
  • the side wall 12 is an injection molded part.
  • the prefabricated end face 11 is inserted into the casting mold for the side wall 12, so that the annular flange 140 is extrusion-coated with the plastic material of the side wall 12.
  • the end face 11, for example consist of glass.
  • the end face 11 may also be formed as an injection-molded part.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine optische Linse, die haubenartig geformt ist und eine lichtdurchlässige Stirnseite (11) sowie eine sich daran anschließende Seitenwand (12) besitzt, wobei die Seitenwand (12) und die Stirnseite (11) unterschiedliche Komponenten der optischen Linse (1) bilden, die durch Spritzgusstechnik miteinander verbunden sind.

Description

Optische Linse
Die Erfindung betrifft eine optische Linse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
I . Stand der Technik
Eine derartige optische Linse ist beispielsweise in der DE 298 13 531 Ul offenbart. Diese Schrift beschreibt eine optische Linse für Fahrzeugscheinwerfer, deren Vorderseite von einem zentralen sphärischen oder asphärischen Linsenteil und mindestens einem sich über eine umlaufende Flanke an das zentrale Linsenteil anschließenden sphärischen oder asphärischen Linsenring gebildet wird. Diese optische Linse besitzt an ihrem Rand einen ringförmig umlaufenden Flansch, der zur Halterung der optischen Linse dient.
II. Darstellung der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine optische Linse bereitzustellen, die ein verbessertes Zusammenwirken mit einer Lichtquelle und etwaigen weiteren optischen Elementen einer Beleuchtungseinheit ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine optische Linse mit den Merkmalen aus dem Patentanspruch 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
Die erfindungsgemäße optische Linse zeichnet sich durch ihre haubenartige Form, die durch eine lichtdurchlässige Stirnseite und eine sich daran anschließende Seitenwand gebildet ist, sowie dadurch aus, dass Stirnseite und Seitenwand der optischen Linse als unterschiedliche Komponenten ausgebildet sind, die durch Spritzgusstechnik miteinander verbunden sind.
Aufgrund der haubenartigen Form der optischen Linse können die Lichtquelle und etwaige weitere optische Elemente einer Beleuchtungseinheit, wie beispielsweise ein Reflektor, geschützt vor äußeren Einflüssen unter der haubenartigen optischen Linse angeordnet werden. Damit ist zum Schutz der Lichtquelle keine Abdeckscheibe erfor- derlich. Die haubenartige Form ermöglicht außerdem den Verzicht auf Halterungsmittel für die optische Linse, da die Seitenwand der haubenartigen optischen Linse selbst zu ihrer Halterung verwendet werden kann. Ferner kann mittels der haubenartigen Form der optischen Linse durch Abdichten der Schnittstelle zwischen der optischen Linse und einem Gehäuse einer Beleuchtungseinheit, welche die optische Linse als Bestandteil enthält, eine gasdichte Anordnung der Lichtquelle und etwaiger weiterer optischer Elemente unter der haubenartigen optischen Linse erreicht werden. Da außerdem die Stirnseite und die Seitenwand als unterschiedliche, mittels Spritzgusstechnik miteinander verbundene Komponenten der Linse ausgebildet sind, ist es möglich, zum Einen die Stirnseite lichtdurchlässig und die Seitenwand lichtundurchlässig auszubilden und zum Anderen die optische Linse trotzdem einteilig auszubilden .
Vorteilhafterweise ist die Seitenwand der erfindungsgemäßen optischen Linse lichtundurchlässig ausgebildet, um die Seitenwand als Abschattungsvorrichtung nutzen zu können, so dass Licht nur über die Stirnseite, die mit den lichtbrechenden Flächen der optischen Linse ausgestattet ist, austreten kann.
Die Stirnseite und die Seitenwand sind zu dem vorgenannten Zweck vorzugsweise aus unterschiedlichen Materialien gefertigt. Beispielweise kann für die Stirnseite ein Material hoher Lichtdurchlässigkeit und für die Seitenwand ein lichtundurchlässiges Material verwendet werden.
Vorzugsweise besteht die Stirnseite der optischen Linse daher aus einem Material aus der Gruppe von Polycarbonat, Polymethylmethacrylat und Glas.
Die Seitenwand besteht vorzugsweise aus einem Material aus der Gruppe von Polycarbonat, insbesondere mit Farbpigmenten versehenem Polycarbonat, Polyamid und Polybuty- lenterephthalat .
Vorteilhafterweise ist zumindest die Seitenwand als Spritzgussteil ausgebildet, eine einfache und kostengünstige Fertigung sowie eine Verbindung zwischen Seitenwand und Stirnseite der optischen Linse mittels Spritzgusstechnik zu ermöglichen.
III. Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 Eine Seitenansicht auf die Außenseite der haubenartig ausgebildeten optischen Linse gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung Figur 2 Eine Seitenansicht auf die Innenseite der in Figur 1 abgebildeten optischen Linse
Figur 3 Einen Querschnitt durch die in den Figuren 1 und 2 abgebildete optische Linse in schematischer Darstellung
In den Figuren 1 und 2 sind unterschiedliche Ansichten der optischen Linse gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung abgebildet. Die optische Linse 1 ist haubenartig geformt und einteilig ausgebildet. Die opti- sehe Linse 1 besitzt eine lichtdurchlässige Stirnseite 11 sowie eine lichtundurchlässige ringförmige Seitenwand 12. Die Stirnseite 11 und die sich daran anschließende Seitenwand 12 bilden die Haubenform der optischen Linse 1. Die Stirnseite 11 besteht aus Polycarbonat und die Sei- tenwand besteht aus Polybutylenterephthalat . Figur 1 zeigt die Außenseite bzw. Vorderseite der erfindungsgemäßen optischen Linse 1 und damit auch die Außenseite 110 ihrer Stirnseite 11 und die Außenseite 120 ihrer Seitenwand 12. In Figur 2 ist die Innenseite der haubenartigen optische Linse 1 abgebildet. Die Stirnseite 11 besitzt an ihrer Innenseite 111 eine zentral an der Stirnseite 11 angeordnete erste lichtbrechende Fläche 113, die von einem elliptischen Rand begrenzt ist und plan ausgebildet ist. Außerhalb der ersten lichtbrechenden Fläche 113 ist die Innenseite 111 der Stirnseite 11 mit parallel zueinander verlaufenden Rippen 115 versehen, die der Stirnseite 11 in diesem Bereich licht st reuende Eigenschaften verleihen. Auf ihrer Außenseite 110 besitzt die Stirnseite 11 eine zentral an der Stirnseite 11 angeordnete zweite lichtbrechende Fläche 114, die von einem ellipti- schen Rand begrenzt ist und konvex gewölbt ist. Die erste 113 und zweite lichtbrechende Fläche 114 korrespondieren zueinander und bilden eine nicht rotationssymmetrische, asphärische Linse, deren optische Achse senkrecht zur planen ersten lichtbrechenden Fläche 113 verläuft und mit der Ringachse der ringförmigen Seitenwand 12 zusammenfällt. Außerhalb der zweiten lichtbrechenden Fläche 114 ist die Außenseite 110 der Stirnseite 11 plan ausgebildet. Aufgrund der auf ihrer Innenseite 111 angeordneten Rippen 115 besitzt die Stirnseite 11 außerhalb der zweiten lichtbrechenden Fläche 114 lichtstreuende Eigenschaften. Im Bereich der von den beiden lichtbrechenden Flächen 113, 114 gebildeten asphärischen Linse besitzt die Stirnseite 11 eine erhöhte Wandstärke. An ihrer Innensei- te 111 besitzt die Stirnseite 11 außerdem eine kreisringförmige ebene Auflagefläche 117, die den Außenrand der Stirnseite 11 bildet und als Auflagefläche für einen Reflektor einer Beleuchtungseinheit dienen kann, welche die optische Linse als Bestandteil enthält. Die Seiten- wand 12 ist geringfügig konisch ausgebildet. Das heißt, der Innendurchmesser und Außendurchmesser der Seitenwand 12 nehmen mit wachsendem Abstand zur Stirnseite 11 geringfügig zu. An der Innenseite 121 der Seitenwand 12 sind in unmittelbarer Nähe der Stirnseite 11 fünf, in den Innenraum der haubenartigen optische Linse 1 hineinragende Vorsprünge 123 äquidistant entlang ihres Umfangs angeordnet. Zusätzlich ist an der Innenseite eine in den Innenraum der haubenartigen optischen Linse 1 hineinragende Referenznase 125 angeordnet. Die Referenznase 125 besitzt eine andere Form als die Vorsprünge 123 und kann daher zur Festlegung der Winkellage eines Reflektors einer Beleuchtungseinheit dienen. Diese Vorsprünge 123 bilden Anschlagsflächen für den Reflektor der Beleuchtungseinheit und dienen zusammen mit der Auflagefläche 117 und der Referenznase 125 zur lagerichtigen Montage Ausrichtung und Anordnung des Reflektors in Bezug auf die optische Linse 1.
Die haubenartige optische Linse 1 bzw. ihre Seitenwand 12 besitzt an ihrem der Stirnseite 11 gegenüberliegenden Ende einen kreisringförmigen, abgestuften Rand 130. Im Bereich des abgestuften Randes 130 ist der Innendurchmesser der Seitenwand 12 stufenartig erweitert. Der Rand 130 bildet daher an der Innenseite der Seitenwand 12 eine kreiszylindrische Mantelfläche 132 und eine parallel zur Stirnseite 11 angeordnete ringförmige Auflagefläche 133 aus. Die Mantelfläche 132 kann daher einen Referenzdurchmesser für die räumliche Ausrichtung und Anordnung einer Leuchtdiodenanordnung 3 einer Beleuchtungseinheit in Bezug auf die haubenartige optische Linse 1 definieren. Die Auflagefläche 132 liegt an der Leuchtdiodenanordnung an und definiert eine Referenzebene für die relative Positionierung von optischer Linse 1 und Leuchtdiodenanordnung. Außerdem ist am Rand 130 eine weitere Referenznase 112 angeformt, die zur Festlegung der relativen Winkellage zwischen der optischen Linse 1 und einer Leuchtdiodenanordnung dienen kann.
Die optische Linse 1 weist aus fertigungstechnischen Gründen an ihrer Seitenwand 12 zwei einander gegenüber liegende Stege 116, die sich jeweils vom Rand 130 bis zur Stirnseite 11 erstrecken. Im Bereich der Stege 116 be- sitzt die Seitenwand 12 eine erhöhte Wandstärke. In Figur 3 ist schematisch ein Querschnitt durch die in den Figuren 1 und 2 abgebildete optische Linse 1 dargestellt. Die Stirnseite 11 besitzt einen ringförmigen Flansch 140 der in einer ringförmigen Nut der Seitenwand 12 mittels Spritzgusstechnik fixiert ist. Die Seitenwand 12 ist ein Spritzgussteil. Bei der Herstellung der Seitenwand 12 wird beispielsweise die vorgefertigte Stirnseite 11 in die Gussform für die Seitenwand 12 eingelegt, so dass der ringförmige Flansch 140 mit dem Kunststoffma- terial der Seitenwand 12 umspritzt wird. Dadurch kann die Stirnseite 11 beispielsweise aus Glas bestehen. Alternativ kann die Stirnseite 11 aber auch als Spritzgussteil ausgebildet sein.

Claims

Ansprüche
1. Optische Linse, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Linse (1) haubenartig geformt ist und eine lichtdurchlässige Stirnseite (11) sowie eine sich daran anschließende Seitenwand (12) besitzt, wobei die Seitenwand (12) und die Stirnseite (11) unterschiedliche Komponenten der optischen Linse (1) bilden, die durch Spritzgusstechnik miteinander verbunden sind.
2. Optische Linse nach Anspruch 1, wobei die Seiten- wand (12) lichtundurchlässig ausgebildet ist.
3. Optische Linse nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Stirnseite (11) und die Seitenwand (12) aus unterschiedlichen Materialien bestehen.
4. Optische Linse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Seitenwand (12) aus einem Material aus der Gruppe von Polycarbonat, Polyamid und Polybuty- lenterephthalat besteht.
5. Optische Linse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Seitenwand (12) als Spritzgussteil ausge- bildet ist.
6. Optische Linse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Stirnseite (11) aus einem Material aus der Gruppe von Polycarbonat, Polymethylmethacrylat und Glas besteht.
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