使用固态源和厚复合成型透镜的照明设备制造技术

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。

【技术实现步骤摘要】
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。
本专利技术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，本专利技术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。
技术介绍
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US2006/0072208、授予Hamkens的US2010/0202154以及授予Erward的US2010/0091511。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US2002/0034081。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US2007/0091443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US2007/0091443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US2011/0075264。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。
技术实现思路
术语解释●在本专利技术中，术语复合、嵌入或一体透镜(composite，embeddedorintegrallens)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。●在本专利技术中，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(phasecontrastmicroscopy)或其它已知的可视化装置或仪器可以看到。●在本专利技术中，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。●在本专利技术中，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。根据本专利技术的实施例，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。在本专利技术的另一实施例中，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。根据本专利技术的另一实施例，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。根据本专利技术的另一实施例，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。根据本专利技术，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。根据本专利技术的另一实施例，复合高弛本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2011.02.01 CA PCT/CA2011/0001291.一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...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·肖凯，
申请(专利权)人：迪比恩反射器企业有限公司，
类型：发明
国别省市：