光学组件的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种光学组件（100），包括光学器件（1）和至少部分嵌入所述光学器件（1）中的固定件（2），所述光学器件（1）由第一材料制成，其特征在于，所述固定件（2）包括主体（21）和界面材料层（22），并且所述主体（21）由第二材料制成，所述界面材料层（22）至少部分地围绕所述主体（21）设置并且至少部分设置用于与所述光学器件（1）接合。
【专利说明】光学组件
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种光学组件，尤其是一种用于照明装置的透镜。
【背景技术】
[0002]在照明装置中，尤其是以LED作为光源的照明装置中，为了获得预期的照明效果，尤其需要使用光学组件，例如透镜对光源发射的光线进行二次光学处理。通常作为光学组件的透镜需要固定在照明装置的壳体上，并且透镜需要可靠地与照明装置固定连接，同时在透镜和照明装置的壳体之间也能够满足一定的密封要求，从而防止污染物、水或者湿气进入到壳体的内部。
[0003]通常在透镜的基体中镶嵌由具有较高强度的材料制成的螺母，并且利用螺栓将壳体和透镜固定连接起来。这种连接方式非常可靠，并且能够满足对密封性的要求。然而，制成螺母的材料通常具有较小的线性膨胀系数，而制成透镜的基体的材料通常具有相对较大的线性膨胀系数。在通过嵌镶注塑工艺将螺母镶嵌到透镜的基体中时，在透镜的基体和螺母的交界区域中会出现极大的应力。在高温和高湿的环境条件下，该应力会导致透镜在螺母的区域中出现裂纹，并且在螺母由金属材料制成时，会导致螺母生锈，这将加快裂纹的出现。
[0004]为了解决上述技术问题，在现有技术中采用双色注塑工艺来制造光学组件。在该解决方案中，通常在嵌镶螺母的区域采用高强度的材料，例如非PC材料或者在PC材料中添加玻璃纤维的方式，而在透镜的光出射区域中则采用光学级PC材料。这很好地解决了透镜出现裂纹的问题，但是这种解决方案的材料成本和制造成本都相对高昂。
【发明内容】
[0005]为解决上述技术问题，本发明提出了一种光学组件，尤其是一种用于照明装置的透镜。该光学组件的成本低廉，能够有效地避免在连接区域出现裂纹的问题，同时在将根据本发明的光学组件连接至待安装位置，例如照明装置的壳体时，能够确保在光学组件和照明装置的壳体之间的良好的密封性能。
[0006]本发明的目的通过一种光学组件由此实现，该光学组件包括光学器件和至少部分地嵌入光学器件中的固定件，光学器件由第一材料制成，其中，固定件包括主体和界面材料层，其中，所述固定件由第二材料制成，该界面材料层至少部分地围绕主体设置并且至少部分设置用于与光学器件接合。在本发明的设计方案中，固定件的主体作为一个独立的部件首先被一个界面材料层包裹，在包裹的过程中在固定件的主体和界面材料层之间可能产生的应力被界面材料层所吸收。然后，在将固定件嵌入到光学器件中之后，该应力就不会被传递到光学器件中，从而避免了光学器件在高温的环境中出现裂纹的问题。
[0007]根据本发明提出，界面材料层是应力缓解层。该界面材料层能够有效地吸收在包裹固定件的主体时出现的应力。
[0008]根据本发明提出，界面材料层包括第三材料，并且该第三材料的线性膨胀系数等于第一材料的线性膨胀系数或者位于第一材料和第二材料之间。在本发明的设计方案中，用于制成光学器件的第一材料可以是光学级PC材料，固定件的主体可以由金属材料，例如铜制成，界面材料层也可以包括非PC材料或者与第二材料相同的材料。由于用于制成该界面材料层的第三材料的线性膨胀系数等于第一材料的线性膨胀系数或者位于第一材料和第二材料之间那么在将固定件嵌入到光学器件中之后，第三材料和第一材料之间就不会出现导致光学器件出现裂纹的应力。
[0009]特别优选的是，界面材料层还包括用于加强界面材料层的强度的第四材料，其中第四材料掺杂到第三材料中。第四材料本身可以作为改变界面材料层的线性膨胀系数的材料。优选的是，界面材料层与主体是一体化的。
[0010]根据本发明的一个优选的设计方案提出，界面材料层通过注塑成型工艺包封主体。
[0011]优选的是，第四材料是玻璃纤维或者云母纤维，有利的是，玻璃纤维由二氧化硅、氧化铝、氧化镁、氧化钠或者氧化硼制成，并且玻璃纤维或所述云母纤维的直径在10 μ m-13 μ m 之间，长度在 0.6mm-0.8mm 之间。
[0012]根据本发明进一步提出，主体的至少部分外表面镀有防腐蚀层。该防腐层能够有效地避免固定件的主体在高湿的环境中生锈。有利的是，防腐蚀层为镍层，当然也可以采用其他类型的抗腐蚀的材料层来作为防腐蚀层。
[0013]有利的是，第一材料是PC、PMMA或者AS中任一种并且第三材料是PC或ABS中任一种。在本发明的设计方案中，第一材料和第三材料可以是相同的材料，例如同为光学级PC材料。另外，二者也可以采用不同的材料制成。在采用不同的材料时，要求这两种材料具有接近的线性膨胀系数。
[0014]根据本发明提出，固定件的主体是螺母，该螺母具有圆柱形的轮廓，其中在圆柱形的周面上形成有齿部，界面材料层的材料能够良好地深入到齿部之间的间隙中，从而进一步增强了界面材料层在固定件的主体上的附着能力。
[0015]优选的是，螺母是铜合金螺母、不锈钢螺母或者高强度塑料合金螺母中任一种。
[0016]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。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]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:
[0018]图1是根据本发明的光学组件的局部示意图；
[0019]图2a是根据本发明的光学组件的固定件的主体的示意图；
[0020]图2b是图2a中示出的主体在涂覆有防腐蚀层后的示意图；
[0021]图2c是在包裹有界面材料层的主体的示意图；
[0022]图2d是固定件的截面图；
[0023]图3是固定件装入到光学组件的光学器件中的局部示意图；
[0024]图4a-图4b是添加有第四材料的界面材料层的拉伸强度和弯曲强度图表。【具体实施方式】
[0025]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”、“前”、“后”、“前导”、“尾随”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。
[0026]图1示出了根据本发明的光学组件100的局部示意图。该光学组件100可以为用于照明装置的透镜，该透镜可以固定在照明装置的壳体上。从图中可见，该光学组件100包括光学器件I和至少部分嵌入光学器件I中的固定件2。在图1中示出了光学组件100的一个局部区域，并且仅仅部分示出的光学器件I中形成有多个容纳腔。在图1中，固定件2还并未嵌入到光学器件I的容纳腔中。在最终的装配完毕的状态下，通过嵌镶注塑工艺将固定件2与光学器件I接合。根据本发明的设计方案，固定件2包括主体21和界面材料层22，并且界面材料层22与主体21是呈一体化制成的，界面材料层22至少部分地围绕主体21设置并且至少部分设置用于与光学器件I接合。
[0027]接下来，根据图2a至图2c来具体描述根据本发明的固定件2的具体结构。图2a示出了根据本发明的光学组件100的固定件2的主体21的示意图。在本实施例中，该固定件2的主体21是螺母21，从图中可见，该螺母21具有圆柱形的轮廓，其中在圆柱形的周面上形成有齿部24，该齿部可以完全覆盖圆柱形的周面，而在本实施例中，为了节省材料，仅仅在圆柱形的螺母21的上部区域和下部区域形成了齿部24，而在中间区域并不具有齿部。在本发明的设计方案中，螺母21是铜合金螺母、不锈钢螺母或者高强度塑料合金螺母中任一种。
[0028]图2b示出了图2a中示出的主体21在涂覆有防腐蚀层23后的示意图。在本实施例中，防腐蚀层23为镍层。该防腐蚀层23能够有效地避免固定件的主体在高湿的环境中生锈。然而，在其他实施例中，也可以采用其他类型的抗腐蚀的材料层作为防腐蚀层23。另夕卜，在固定件2的主体21由金属，例如铜材料制成时，需要涂覆一层防腐蚀层23。而在主体21采用高强度塑料或其他不宜腐蚀的材料时，则无需涂覆防腐蚀层23。
[0029]图2c示出了包裹有界面材料层的主体21的示意图。在本发明的设计方案中，光学器件I由第一材料制成并且固定件2的主体21由第二材料，例如金属材料或者其他高强度塑料制成。而作为应力缓解层的界面材料层22通过注塑成型工艺至少部分地包裹固定件2的主体21。在包裹的过程中在固定件2的主体21和界面材料层22之间可能产生的应力被界面材料层22所吸收。然而，在将固定件2嵌入到光学器件I中之后，该应力就不会被传递到光学器件I中，从而避免了在剧烈的温度变化时在光学器件I中出现裂纹的问题。为此，形成界面材料层22的第三材料的线性膨胀系数等于第一材料或者位于第一材料和第二材料之间。在本实施例中，用于制成光学器件I的第一材料是光学级PC材料，固定件2的主体21由铜制成，界面材料层22可以由非PC材料制成。在本发明的其他实施例中，界面材料层22由与第一材料相同的材料制成。由于第三材料的线性膨胀系数等于第一材料或者处于第一材料和第二材料之间，那么在将固定件嵌入到光学器件中之后，界面材料层和第一材料之间就不会出现导致光学器件出现裂纹的应力。另外，为了提高界面材料层22的强度和/或改变第三材料的线性膨胀系数，界面材料层22中还包括第四材料，其中第四材料掺杂到第三材料中。该第四材料可以为玻璃纤维或者云母纤维，而玻璃纤维可以由二氧化硅、氧化铝、氧化镁、氧化钠或者氧化硼制成。
[0030]图2d示出了根据本发明的固定件2的截面图。从图中可见，设计成螺母的固定件2的主体21基本上为空心圆柱体。在本发明的设计方案中，螺母可以为铜合金螺母、不锈钢螺母或者高强度塑料合金螺母中任一种。从图中进一步可见，界面材料层22基本上包封了主体21的除了内腔外的所有区域，在该内腔中形成有用于与螺栓的螺纹啮合的内螺纹。另夕卜，从图中可见，界面材料层22的材料已经良好地深入到齿部24之间的间隙中，从而进一步增强了界面材料层22在固定件2的主体21上的附着能力。
[0031]图3示出了固定件2装入到光学组件100的光学器件I中的局部示意图。从图中可见，固定件2通过嵌镶注塑工艺连接至光学器件1，该固定件2的上端面与光学器件I表面齐平。包封在固定件2的外周面上的界面材料层22已经与光学器件I的材料融为一体。
[0032]图4a和图4b分别示出了掺入作为第四材料的玻璃纤维或云母纤维的界面材料层的拉伸强度和弯曲强度的图表。在本实施例中，玻璃纤维或云母纤维的直径在10 μ m-13 μ m之间，长度在0.6mm-0.8mm之间。在这种情况下，从图表中可见，随着掺入的纤维的量的不断增大，拉伸强度和弯曲强度也在不断的增强，在掺入量达到40%时，拉伸强度和弯曲强度达到最大值。
[0033]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。
[0034]参考标号
[0035]I光学器件
[0036]2固定件
[0037]21主体、螺母
[0038]22界面材料层
[0039]23防腐蚀层
[0040]24 齿部
[0041]100光学组件
【权利要求】
1.一种光学组件(100)，包括光学器件(I)和至少部分嵌入所述光学器件(I)中的固定件(2)，所述光学器件(I)由第一材料制成，其特征在于，所述固定件(2)包括主体(21)和界面材料层(22)，所述主体(21)由第二材料制成，所述界面材料层(22)至少部分地围绕所述主体(21)设置并且至少部分设置用于与所述光学器件(I)接合。
2.根据权利要求1所述的光学组件(100)，其特征在于，所述界面材料层(22)是应力缓解层。
3.根据权利要求2所述的光学组件(100)，其特征在于，所述界面材料层(22)由第三材料制成，所述第三材料的线性膨胀系数等于第一材料的线性膨胀系数或者位于所述第一材料和所述第二材料之间。
4.根据权利要求3所述的光学组件(100)，其特征在于，所述界面材料层(22)中还包括用于加强所述界面材料层(22)的强度的第四材料，其中所述第四材料掺杂到所述第三材料中。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的光学组件(100)，其特征在于，所述界面材料层(22)与所述主体(21) —体制成。
6.根据权利要求5所述的光学组件(100)，其特征在于，所述界面材料层(22)通过注塑成型工艺包封所述主体(21)。
7.根据权利要求4所述的光学组件(100)，其特征在于，所述第四材料是玻璃纤维或者云母纤维。
8.根据权利要求7所述的光学组件(100)，其特征在于，所述玻璃纤维由二氧化硅、氧化铝、氧化镁、氧化钠或者氧化硼制成。
9.根据权利要求8所述的光学组件(100)，其特征在于，所述玻璃纤维或所述云母纤维的直径在10 μ m-13 μ m之间，长度在0.6mm_0.8mm之间。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的光学组件(100)，其特征在于，所述主体(21)的至少部分外表面镀有防腐蚀层(23 )。
11.根据权利要求10所述的光学组件(100)，其特征在于，所述防腐蚀层(23)为镍层。
12.根据权利要求4所述的光学组件(100)，其特征在于，所述第一材料是PC、PMMA和AS中任一种并且所述第三材料是PC或者ABS中任一种。
13.根据权利要求1至4中任一项所述的光学组件(100)，其特征在于，所述主体(21)是螺母(21)。
14.根据权利要求13所述的光学组件(100)，其特征在于，所述螺母(21)具有圆柱形的轮廓，其中在所述圆柱形的周面上形成有齿部(24)。
15.根据权利要求14所述的光学组件(100)，其特征在于，所述螺母(21)是铜合金螺母、不锈钢螺母或者高强度塑料合金螺母中任一种。
16.根据权利要求1至4中任一项所述的光学组件(100)，其特征在于，所述固定件(2)嵌镶注塑在所述光学器件(I)中。
【文档编号】G02B1/00GK103939841SQ201310020029
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2013年1月18日 优先权日:2013年1月18日
【发明者】孙孝情, 程雄杰, 林爱民, 汪祖志 申请人:欧司朗有限公司