长条形多件式透镜组以及具有这样的透镜组的灯的制作方法

长条形多件式透镜组以及具有这样的透镜组的灯
1.本技术是申请号为201580007268.0、申请日为2015年2月10日、发明名称为“长条形多件式透镜组以及具有这样的透镜组的灯”，申请人为“宗拓贝尔照明器材有限公司”的发明专利申请的分案申请。
2.本发明涉及用于影响由照明装置发出的光的灯用长条形多件式透镜组以及具有这样的透镜组的相应的灯。
3.从现有技术已知长条形透镜组，其长度相比于其宽度长许多倍并且因此可以被用在长条形灯中。如果长条形透镜组例如具有离散的透镜或透镜元件或者说透镜区，则它们足以也被称为透镜阵列。这样的透镜组大多被构造成单件式，这带来以下缺点，即随着这样的透镜组的长度增加(例如>400mm)，这种结构的热线性膨胀增大。这可能在从
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30℃(例如在冷库和/或北方国家)直到超过 40℃(例如在工厂车间和/或温暖气候区如非洲地区或阿拉伯地区)的典型应用温度区域内导致问题。除其它原因外这是由于金属(例如用于灯的板或壳体或者说用于灯的容纳照明装置的板或壳体)的线性热胀系数比塑料(例如被用于透镜组的塑料；一般是pmma或pc)的线性热胀系数大许多倍。一方面，由此存在照明装置与光学器件机械碰撞的危险，这可能导致照明系统受损。另一方面，发光特性可能因为不同应用环境中的相应的较大温差(δt高达70℃或更高)而通过不同长度的透镜组和由此导致的单个透镜元件相对于照明装置的不同定位在持续且不利地改变。
4.因此，本发明的任务是提供一种长条形透镜组和一种配备有长条形透镜组的灯，其克服了上述缺点并且能够灵活且可靠地使用。
5.本发明的主题由独立权利要求来确定。从属权利要求以尤其有利的方式改进了本发明的中心构想。
6.根据第一方面，本发明涉及一种用于影响由照明装置发出的光的灯用长条形多件式透镜组。该透镜组在此包括具有第一纵轴的第一长条形光学元件(以下也称为第一(光学)元件)和至少一个沿光引导方向设于第一光学元件后面且与第一光学元件分开提供的具有第二纵轴的第二长条形光学元件(以下也称为第二(光学)元件)。至少所述第一光学元件具有至少一个用于将照明装置的光引导到透镜组中的沿第一纵轴设置或布置或形成并限定的入光区。即，除了第一元件外，第二光学元件(或以下还将描述的其它光学元件)也可以具有相应的入光区。另外，可以贯穿地在光学元件的(整个长度)上形成所述入光区或者具有沿纵轴布置的(离散的)入光区。也就是说，例如这些入光区可以沿第一光学元件的纵轴以一排或多排形式或者也与个别配置的入光区相组合地布置或形成。第二光学元件为了透镜组的光引导而在光学上与第一光学元件相配合以使第一光学元件的光引导继续下去。如果透镜组只具有两个光学元件，则第二光学元件也结束透镜组的光引导并且用于优选沿透镜组的主发光方向发射光。
7.如上所述，除了前两个光学元件外，透镜组还可以具有一个或更多个至少沿光引导方向设于第一光学元件后面且与第一光学元件分开提供的其它长条形光学元件。其中，所述其它光学元件为了光引导而在光学上与第一和(优选)第二光学元件以及或许还有另外的其它光学元件相配合以实现所期望的透镜组的封闭的光引导。
8.根据本发明的透镜组因此由至少两个或更多个堆叠的、在机械上相互分开但在光学上相互协调的元件组成。如将要进一步描述的，因为各自光学元件具有不同的任务，故它们可以按照不同于1:1关系的数量比来设置。所述第二光学元件和其它光学元件被堆叠到或者第一光学元件上，其中沿光引导方向设于第一元件后面的光学元件使第一光学元件的光引导继续下去，其中，在光引导方向上看最后的元件结束光引导，并因此光在发光区上方发出。由多于两个的不同光学元件构成的堆叠可以按应用需求任意进行组合。
9.因为根据本发明的透镜组以多级且尤其多件式构成，所以尤其也可以如此构成大型且尤其长的透镜组，即对光学器件的热影响被最小化。因此，可以降低照明装置和光学器件之间的碰撞危险并且可以稳定针对一定温度限制的发光特性。
10.也可行的是，通过光学器件的不同级来实现例如无法用单级光学器件即一件式光学器件制造(因为它们随后无法脱模)的复杂的光学几何形状。
11.也可以通过本发明的透镜组实现在确定更新且更高效的照明装置时只更换透镜组级中的一级或几级，即只更换光学元件中的一个或几个，优选只更换第一光学元件。这相比于用一个全新光学器件更换整个透镜组成本低了许多。
12.这些光学元件的(优选第一和第二光学元件的)纵轴优选可以彼此相互平行地对准。附加地或替代地也可想到的是，至少其中一个所述纵轴(优选是其它光学元件的纵轴中的一个)在垂直于透镜组的主发光方向的平面内(即在透镜组或光学元件的主延伸平面内)，按预定角度相对于这个或其它纵轴倾斜对准，或横向对准。换句话说，这些光学元件可以根据用途和期望的发光特性来任意相互组合。
13.入光区可以被构造为凹槽，以用作限定容纳照明装置。
14.第一光学元件优选可以具有构成入光区的栅格或网栅。替代地或补充地，入光区也可以按栅格或网栅形式布置。也就是说，入光区以一排或多排方式沿着纵轴布置或形成。每个入光区或者栅格元件或网栅元件于是可以配有至少一个照明装置。
15.入光区或者说栅格元件或网栅元件优选被构造为光学的光作用元件(尤其是透镜)或者具有相应(离散)的光作用元件。
16.通过作为网栅或栅格或以网栅或栅格的形式形成尤其第一光学元件，能够提供分散的或可选择的透镜区。另外，栅格元件或网栅元件可以由光学棱镜元件或透镜元件组成或者所述光学元件可以提供离散的透镜或透镜区，其优选直接确定所使用的照明装置(例如发光二极管，led)的数量。在这种情况下，入光区或者栅格元件或网栅元件的数量取决于所使用的照明装置的数量。在这种情况下，每个入光区或者栅格元件或网栅元件都配有至少一个照明装置。在特殊应用情况下，单个入光区或者栅格元件或网栅元件也可以保持为空，以便不仅能够实现给光学元件均匀配备各个入光区所配设的照明装置，也能够可选择地不给入光区配设照明装置、配设一个或更多个照明装置，以便可选择地适应于所期望的发光特性的个别要求。
17.光学元件优选至少部分地与其它(相邻)光学元件相(面)接触，以便尤其是简单地彼此定位所述光学元件并且将它们相互固定在一起。所述第二光学元件和其它光学元件的入光区优选(为了使第一光学元件的光引导以及相应的沿光引导方向进一步设置在前的光学元件的光引导继续下去)至少部分地与沿光引导方向设置在前的光学元件中的至少一个的出光区优选地面接触。
18.根据一个优选实施方式，光学元件可以具有机械相互对应(即根据各自的光学相邻元件确定)的连接元件，用于以限定方式彼此连接和定位所述光学元件。例如连接元件可以具有用于滑动集中光学元件的轨道或类似的导轨。补充地或替代地，也可设置栓、销等以及各自对应的容纳元件作为连接元件。通过这种方式，所述透镜组的或光学透镜堆叠的各个级可以彼此合理地定位，这是因为相应的连接元件允许各个级以限定方式对准并可靠地连接在一起。相应的连接元件的类型和设计此时取决于各个元件的制造类型，并因此可以任意形成。
19.光学元件中的至少一个(优选是至少第二光学元件)可以具有沿光学元件的纵向(优选是其整个长度)延伸的用于容纳另一个光学元件(优选是第一光学元件)的凹槽。
20.光学元件中的至少一个(优选是在光引导方向上最后的光学元件)可以具有优选与光学元件一体构成的用于保护照明装置或具有透镜组的灯的保护元件。因此可以以简单的方式提供一种用于防止污染和碰撞的保护元件。该保护元件优选具有锁定元件，用于在组装透镜组时自动与相应的锁定元件配合，以便因此将透镜组和灯的或许其它元件机械连接或固定在一起；即用于固定或定位以及对准相应的元件。
21.光学元件可以被构造为线性透镜元件，尤其是挤压透镜(extrusionslinsen)、透镜阵列，尤其是具有离散透镜或透镜元件的板、网栅元件或栅格元件、mpo板(微棱镜光学器件板)或kop板(联合光学器件板)、衍射光学器件、自由曲面光学器件等或者构造为漫散射板。各光学器件的选择尤其取决于透镜组的使用类型和所期望的光引导特性或发光特性。也就是说，各光学元件可以在横截面上看优选具有复杂的几何形状。因此透镜组的多件式结构是尤其有利的，因为也由此相对简单地提供整个透镜组的复杂形状，因为单个光学元件本身必然不太复杂。
22.根据另一方面，本发明涉及一种灯，其具有多个照明装置以及根据本发明的长条形多件式透镜组，其中，入光区中的每一个在光学上没有以限定方式设置照明装置或者以限定方式设有一个或更多个照明装置。
23.根据本发明的灯还可以具有用于容纳照明装置和透镜组的壳体，其中，透镜组(优选是在光引导方向上最后的长条形光学元件)形成所述灯的或所述壳体的盖子。因此，可以简单地提供封闭的照明系统。
24.另外，所述照明装置可以安装在优选长条形的板上。该板此时优选可以基本在透镜组的整个长度上延伸。第一光学元件可以可分离或不可分离地直接设置在所述板或者所述壳体上。直接安装到所述板上的光学级因此可以同时提供对电气组件的一种防碰撞保护。因此，可以提供一种灯，其中第一光学级直接安装在(led)板上，而后面的级可以用作所述灯的局部或整体的盖子。
25.例如至少一个(优选在光引导方向上最后的)光学元件可以具有优选与所述光学元件一体构成的用于保护照明装置或具有透镜组的灯的保护元件。在此情况下，该保护元件可以单独地或者与壳体或板或灯的其它元件相结合地提供一个空间上对外封闭的腔室，用于保护所述灯或照明装置以防止污染或碰撞。锁定元件尤其可以优选与透镜组的或灯的相应锁定元件相配合以机械连接或固定住所述透镜组或灯。
26.尤其优选地，至少一个(优选在光引导方向上最后的)光学元件在透镜组的纵轴方向上看基本与壳体或照明装置或具有灯的板完全一样长。通过这种方式可以很简单地提供
一个封闭且受保护的光学系统。
27.所述照明装置优选具有发光二极管(led)。
28.以下将借助于附图的视图来描述本发明的其它优点和构造，其中：
29.图1示出根据本发明的透镜组，
30.图2示出根据图1的根据本发明的透镜组的第一光学元件，
31.图3示意性示出根据本发明的透镜组的基本结构，
32.图4示出根据本发明的第一光学元件的各光学栅格元件或网栅元件的不同的配备变型，
33.图5在左侧示出常见的一级分光透镜并在右侧示出根据本发明的两级透镜组(分光透镜)，
34.图6示出根据本发明的封闭透镜组，
35.图7示出根据本发明透镜组的另一个实施方式，
36.图8示出具有三级根据本发明的透镜组的灯。
37.图1示出根据本发明的用于影响由照明装置2发出的光的灯l(见图8)用长条形透镜组l的实施例。在本发明的范围内如此理解所述长条形，即基本垂直于主发光方向h在图1所示的xz平面(主延伸平面)内延伸的透镜组1具有沿其纵轴l1方向相比于其宽度(在图l中沿x轴方向示出)大许多倍的长度。透镜组1此时可以(如图1所示)具有基本呈矩形的基础形状，其中，本发明并不局限于此。
38.根据本发明，长条形透镜组l以多件式构成。该长条形多件式透镜组1为此包括具有纵轴l2的第一长条形光学元件10。该第一光学元件10具有至少一个沿其纵轴l2设置的(即形成的或延伸的或设置的)限定的入光区11，用于将照明装置2的光引导进入透镜组1。
39.入光区11优选可以被构造为相应的光学元件10(在此是第一光学元件10)中的尤其用于容纳照明装置2的凹槽。该凹槽为此例如呈现为沿第一光学元件10的纵向延伸的贯通凹槽。替代地，也可以想到的是，例如如图2所示，第一光学元件10具有构成入光区11的网栅或栅格12。还可以想到的是，入光区11只以网栅或栅格的形式布置。在任何情况下，在如此设计时可以给每个入光区11(或者说每个网栅元件或栅格元件)设有至少一个照明装置2，例如在图4a和4b中所示意性地示出的那样。图4a在此示出第一光学元件10的实施方式，此处，入光区11由所使用的照明装置2的数量来确定。也就是说，在这种情况下，网栅元件或栅格元件11的数量取决于所使用的照明装置2的数量。但也可以想到的是，并不是在任何情况下都给各入光区11或者说网栅元件或栅格元件设置唯一的照明装置2，而是可选择地没有设置照明装置2或者设有更多个照明装置2，如图4b所示。因此，可以根据期望的发光特性和透镜组1的设计结构以简单的方式产生特殊的用途，在这里，照明装置2的数量和位置可以相应地自由选择。如果例如根本不存在网栅或栅格，即例如第一光学元件10的入光区11被设置为在第一光学元件10内的贯通凹槽，则各照明装置2可以被定位在该凹槽内的任意位置上，这进一步提升了本透镜组1的灵活性。
40.入光区11或者各网栅元件或栅格元件优选被构造为光学的光作用元件，尤其被构造为光学棱镜元件或透镜元件。在此情况下，单个、多个或全部所限定的入光区11可以与光作用相应地形成；例如以透镜或其它光学元件的形式。因此，网栅或栅格也可以通过以限定方式或非限定方式设置的透镜或透镜元件被提供作为第一光学元件10上的入光区11，其位
置同样是可自由选择的。
41.除了第一光学元件10外，所述多件式透镜组1还具有至少另一个第二光学元件20。该第二光学元件20也沿纵轴l3延伸。第二长条形光学元件20沿光引导方向相对于第一光学元件10后置，其中，这两个光学元件被单独分开提供；也就是说不是一体构成的。这两个光学元件10、20为了透镜组1的光引导而在光学上相配合，以使第一光学元件10的光引导通过第二光学元件20继续下去，并且假如所述多件式透镜组1总共由这两个光学元件10、20构成，则结束透镜组1内的光引导，从而可以在第二光学元件20的发光区24沿主发光方向h发射光。
42.即，这两个光学元件10、20彼此堆叠而形成封闭的光引导。但也可以想到的是，多件式透镜组1或者说该堆叠由多于两个的不同的光学元件10、20组成，它们按应用需求可以任意组合，如图3所示例性且示意性地示出的。在这种情况下，透镜组1包括一个或更多个沿光引导方向至少设于第一光学元件10后面的且与第一光学元件10分开提供的各自具有纵轴l4的长条形其它光学元件30、40。所述其它光学元件30、40为了光引导而在光学上与所述第一光学元件和优选第二光学元件和其它(优选前置)光学元件10、20、30相配合，以实现所期望的封闭的光引导。此时，经过透镜组1的光引导不必针对每道光束被引导经过每个光学元件10、20、30、40。例如也可以想到，所述光如此在各个光学元件10、20、30、40中被引导，即，例如光的一部分从第一光学元件10被引导到第二光学元件20中并且光的另一部分从第一光学元件10被直接或经过第二光学元件20被引导到第三光学元件30中和/或光的一部分从第二光学元件沿主发光方向h被发出并且光的另一部分被引导到第三光学元件30中，光从这里同样沿主发光方向h被发出，以便例如实现均匀的发光或所限定的独特的发光。
43.光学元件10、20、30、40的纵轴l2、l3、l4(优选至少第一和第二光学元件10、20的纵轴l2、l3)优选相互平行地对准。为了概览起见，纵轴l1、l2、l3在图1中被集中示出。在图8中以俯视图示例性示出纵轴l1、l2、l3、l4。例如在其中至少前两个光学元件10、20的纵轴l2、l3相互平行对准的情况下，如图1所示，第一光学元件10可以被可靠地容纳在第二光学元件20的凹槽21中。同样的情况适用于与其它相邻光学元件10、20、30、40协作配合的所有光学元件10、20、30、40。
44.替代地或补充地也可以想到，所述纵轴l2、l3、l4中的至少一个(优选其它光学元件30、40的纵轴中的一个l4)在垂直于透镜组1的主发光方向h的一个平面(即透镜组1的主延伸平面)内以预定角度相对于这个或其它纵轴l2、l3、l1倾斜或横向对准。在这种情况下，例如所述光学元件可以彼此垂直布置。参见图3，当针对所限定的光发射按应用需求希望时，例如第三光学元件30可以垂直于第二光学元件20设置。
45.光学元件10、20、30、40(优选第二光学元件20和其它光学元件30、40的入光区23、33、43)优选至少部分地与其它光学元件(优选在光引导方向上在前设置的光学元件10、20、30中的至少一个的出光区或发光区14、24、34)相(面)接触，以便简单地彼此定位并且固定所述光学元件10、20、30、40以及优选以期望的方式使第一光学元件的光引导以及相应的在光引导方向上进一步在前设置的光学元件10、20、30的光引导继续下去。
46.为了以限定方式连接并彼此定位所述光学元件10、20、30、40，这些光学元件10、20、30、40优选具有机械相互对应的连接元件(未示出)。例如这些连接元件可以以轨道或导槽形式形成，因此各光学元件可以相互插合并彼此对准；也就是说，因此这些光学相邻元件
可以相互协调地定位。为了彼此精确定位这些光学元件，例如可以附加设置锁定元件。替代地或补充地，连接元件也可以具有栓、销等以及各自对应的容纳元件。光学元件10、20、30、40优选可无损坏地相互分离地进行连接。
47.光学元件10、20、30、40中的至少一个(优选至少第二光学元件20和/或其它光学元件30、40)具有沿光学元件10、20、30、40的纵向优选在其整个长度上延伸的用于容纳另一个光学元件10、20、30、40(优选第一光学元件10或另一个在光引导方向上在前设置的光学元件20、30)的凹槽21。
48.优选地，至少一个(尤其优选在光引导方向上最后的)光学元件10、20、30、40优选可以具有优选与所述光学元件10、20、30、40一体构成的用于保护所使用的照明装置或具有透镜组1的灯l(见图8)以防止污染和碰撞的保护元件25。像例如从图6可以看出，该保护元件25例如可以是在相应的(最后的)光学元件20的背侧与主发光方向h相反地延伸的壁元件，其例如可以配设有锁定元件(例如锁定凸起)26，该锁定元件在组合透镜组1时例如与第一光学元件10的一部分或板元件或者与具有照明装置2的板3又或者与灯l的一部分(例如壳体4；见图8)锁定在一起。因此，可以借助锁定元件26以及其它光学元件、板3或灯l的其它部分的与之对应的锁定元件将透镜组1或灯l或其一部分机械连接或固定在一起并且优选彼此对准。
49.在第一光学元件10呈板状的实施方式情况下，当代替所示出的板3采用板型的第一光学元件10并且该板3然后设于其背面的时，如从图6可以看出的，该第一光学元件优选具有离散的透镜或透镜元件作为入光区11。如前所述及图6所示，这样的保护元件25于是可以同时用作前述类型的连接元件，其中，为了彼此或者相对于第一光学元件10内的板3或板3精确定位这些光学元件10、20，例如提供用于锁定凸起26的容纳部。如前所述，光学元件10、20、30、40可以被任意构造成具有保护元件25，以便提供防止污染和碰撞的相应的保护并或许用作与其它光学元件10、20、30、40或灯l部分的连接元件。
50.保护元件尤其优选在相应的光学元件的整个长度上延伸，以便因此形成优选(侧面)封闭的并因而对外受限且受到保护的透镜组1或者灯l。
51.根据应用规范，光学元件10、20、30、40可以可选择地被构造为线性透镜元件，尤其是挤压透镜、透镜阵列，尤其是具有离散透镜或透镜元件的板、网栅元件或栅格元件、mpo板或kop板、衍射光学器件和/或自由曲面光学器件，其中，光学元件10、20、30、40的不同透镜形状也可以任意相互组合。因为各光学元件10、20、30、40具有不同的任务，故它们也可以按照不同于1:1关系的数量比来设置。
52.利用这样的透镜组1，可以如此构成大型且尤其长的堆叠，即对光学器件的热影响被总体减至最小程度，这又导致降低了照明装置2和光学器件的碰撞危险并且稳定了针对一定温度限制的发光特性。另外，通过透镜组1或光学器件的不同级10、20、30、40可以实现例如无法用单级光学器件提供或制造(因为它们通常可能无法脱模)的复杂的光学几何形状。与此相关，例如参见图5，其在左侧示出单级分光透镜并在右侧示出根据本发明的两级分光透镜1，其中，根据发光特性已经发现，就均匀光散射而言，有利的两件式设计方案是如何做出积极的影响。另外，右侧所示出的透镜组1的设计方案无法作为一体式构件，因为无法(容易)脱模。
53.图8例如示出长条形多件式透镜组1的根据本发明的另一个实施方式。在如图8所
示的实施方式中示出了三级透镜组1，其除了第一光学元件10和第二光学元件20外还具有另一个第三光学元件30。另外在图8中还示出了相应的照明装置2，其优选安装在(长条形)板3上。例如如图8所示，第一光学元件10可以可分离或不可分离地直接设置在板3或者壳体4上。因此也可以想到的是，不但透镜组1而且照明装置2或者说板3都例如通过灯l的壳体4来容纳并彼此相对定位。
54.因此，根据本发明的灯l具有多个照明装置2以及根据本发明的长条形多件式或多级层式透镜组1，其中，每个入光区11(尤其是第一光学元件10的入光区)在光学上没有以限定方式设置照明装置或以限定方式设有一个或更多个照明装置2。如果另外还设有灯l的单独的壳体4，则透镜组1可以总体上(优选在光引导方向上最后的光学元件)构成灯l或壳体4的盖子，如图8所示。但也可以想到的是，容纳透镜组1和照明装置2的壳体4借助单独的盖子被封闭，该盖子优选具有光影响(例如光散射)性能。
55.之前在图6中示出的保护元件25可以单独地或者与壳体4或板3相结合地提供在空间上对外封闭的腔室i用于保护灯l或照明装置2。为此，保护元件25可能设有的锁定元件26优选与透镜组1或者灯l的相应锁定元件或其一部分相配合以机械连接或固定住所述透镜组1或灯l。
56.至少在光引导方向上最后的光学元件20、30、40在纵轴l3、l4的方向上看可以基本与壳体4或灯l或具有照明装置的板3完全一样长。为此，多件式堆叠的透镜组1的至少最后的光学级20、30、40例如可以被制作成挤压透镜，由此，可以很简单地提供一个封闭且受保护的光学系统。
57.尤其在光学元件或光学级10、20、30、40中的至少一个直接安装在板3上的情况下，可以通过简单方式提供一种防止电气组件(如照明装置或led 2)碰撞的保护。这也可以替代地或附加地通过前述保护元件25或灯l本身的壳体4来提供。后面的级于是可以用作灯l的局部或整体的盖子。
58.尤其采用发光二极管(led)作为照明装置2，其中，本发明并不局限于这样的照明装置。
59.前述实施例的特征在本发明的范围内可以任意相互组合。因此，本发明例如不局限于各光学元件10、20、30、40的数量、定位或者设计，只要它们单独提供并且在光学上相互配合使得能够实现由照明装置2发出的光的至少一部分的封闭光引导。通过光学元件10、20、30、40被引导的光也不必经过所有的光学元件10、20、30、40，而是也可以至少一定程度上根据应用需求仅经过所述光学元件10、20、30、40中的一个或一部分，如图5中所示例性地示出的。
60.另外，光学元件10、20、30、40和壳体4或其它构件都不局限于一定的材料。关于光学元件要指出的是，它们优选可以由pmma和/或pc制成，其中，由任意材料构成的光学元件10、20、30、40可以任意相互组合。因此，就此而言也可以想到与其它已知的光学材料(诸如各种玻璃)的组合。
61.关于光学元件或光学级10、20、30、40的设计还要注意的是，每个都可以具有任意(优选已知)的形状，其根据用途的不同而不同是合理的并且可以任意相互组合。
62.例如也可以从图5看出，除了第一光学元件10外，其它光学元件20、30、40也可以具有凹槽或离散的入光区23、33、43，用于容纳照明装置2或至少用于将由照明装置2所发出的
光引导到透镜组1中。
63.如同样可以从图5看出的，除了第一光学元件10外，每个其它光学元件20、30、40也可以具有包括相似特征的相似的入光区11、23、33、43，上述入光区也可以直接设有照明装置2并且照明装置2的光可以经此被直接引导到透镜组1中。