УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСТАНОВКИ ОПТИЧЕСКОЙ ЛИНЗЫ ОСВЕТИТЕЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА

Область техники, к которой относится полезная модель
Настоящая полезная модель относится к устройству для установки оптической линзы осветительного элемента.
Уровень техники
Известны различные варианты устройств освещения, в которых применяются устройства для установки оптической линзы. Одной из проблем, которые возникают при использовании устройств освещения, известных из уровня техники, является наложение допусков при установке оптической линзы относительно источника света таким образом, чтобы она собирала и пропускала свет. Подобные устройства описаны, например, в публикации US 5848839 от 15.12.1998, которую можно рассматривать в качестве ближайшего прототипа. В результате наложения допусков эффективность и точность освещения при использовании данной конструкции может значительно снижаться, что будет проявляться в невозможности получения оптимального светового пучка, выходящего из оптической линзы. Таким образом, существует необходимость в устройстве для установки оптической линзы, имеющей минимальное наложение допусков и создающей оптимальный выходной световой пучок.
Раскрытие полезной модели
Техническим результатом полезной модели является достижение максимальных оптических характеристик оптической линзы за счет минимизации наложения допусков, а также увеличение эффективности и точности любого выходного светового потока.
Для достижения технического результата предложено устройство для установки оптической линзы осветительного элемента, содержащее несколько удерживающих элементов, отходящих от основания, способных перемещаться в первой плоскости и сопротивляться перемещению во второй плоскости, перпендикулярной первой плоскости, причем удерживающие элементы соединены с оптической линзой таким образом, чтобы удерживать ее рядом с источником света.
Устройство может дополнительно содержать основание, причем несколько удерживающих элементов могут быть соединены с основанием и отходить от него.
Основание устройства может включать в себя промежуточную часть, соединяющую первую и вторую линейные части для образования свободного пространства между ними. Источник света может быть установлен в свободном пространстве у основания.
Каждый удерживающий элемент может иметь раздваивающуюся часть, консольно соединенную с основанием, и соединительную часть, жестко сцепленную с оптической линзой по ее периметру.
Некоторые удерживающие элементы устройства могут быть способны перемещаться в первой плоскости путем загибающего движения и проявлять жесткость при перемещении во второй плоскости, перпендикулярной первой плоскости.
Устройство может быть функционально соединено с источником света, причем оно может содержать первый и второй удерживающие элементы, которые могут перемещаться в разных плоскостях и выполнены с возможностью фиксации оптической линзы в неподвижном положении рядом с источником света, при этом оптическая линза, может быть расположена между первым и вторым удерживающими элементами.
Первый удерживающий элемент устройства может быть способен перемещаться в первой плоскости и сопротивляться перемещению во второй плоскости, перпендикулярной первой плоскости.
Второй удерживающий элемент устройства может быть способен перемещаться в третьей плоскости и сопротивляться перемещению в четвертой плоскости, перпендикулярной третьей плоскости.
Первый удерживающий элемент может загибаться в первой плоскости и проявлять жесткость при сгибании во второй плоскости, перпендикулярной первой плоскости, а второй удерживающий элемент может загибаться в третьей плоскости и проявлять жесткость при сгибании в четвертой плоскости, перпендикулярной третьей плоскости.
Первая плоскость может быть перпендикулярна третьей плоскости.
Устройство может дополнительно содержать основание, с которым могут соединяться и отходить от него первый и второй удерживающие элементы.
Первый и второй удерживающие элементы могут иметь раздваивающуюся часть, консольно соединенную с основанием, и изогнутую соединительную часть, жестко сцепленную с оптической линзой по ее периметру.
Основание может включать в себя промежуточную часть, соединяющую первую и вторую линейные части для образования свободного пространства между ними.
Источник света может представлять собой матрицу светоизлучающих диодов (LED). Оптическая линза может представлять собой коллимирующую линзу. Оптическая линза может быть заключена в корпус держателя.
Краткое описание чертежей
Для лучшего понимания полезной модели пример будет описан со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:
Фиг. 1 представляет собой вид сверху одного варианта устройства, которое включает в себя удерживающий механизм и оптическую линзу;
Фиг. 2 представляет собой вид сверху устройства с Фиг. 1 в разобранном виде;
Фиг. 3 представляет собой вид сверху одного варианта устройства с Фиг. 1, на котором показан удерживающий механизм, фиксирующий оптическую линзу в неподвижном положении рядом с источником света;
Фиг. 4 представляет собой вид снизу устройства с Фиг. 3;
Фиг. 5 представляет собой вид сверху устройства с Фиг. 3.
Осуществление полезной модели
В соответствии с требованиями в настоящий документ включено подробное описание предпочтительных вариантов осуществления полезной модели. Однако следует понимать, что раскрытые варианты осуществления являются только примерами и могут быть осуществлены в различных альтернативных формах. Фигуры необязательно соответствуют детальному чертежу, некоторые части могут быть увеличены или уменьшены для того, чтобы лучше показать принцип работы. По этой причине конкретные конструктивные и функциональные особенности, раскрытые в настоящем документе, должны рассматриваться не как ограничения, а как пример для ознакомления специалистов в данной области техники с различными вариантами осуществления полезной модели.
В настоящем документе термин «и/или» при перечислении двух или более предметов используется для обозначения того, что любой указанный предмет может быть использован как отдельно, так и в комбинации с двумя или более указанными предметами. Например, если написано, что в состав входят компоненты А, В и/или С, то состав может включать в себя только А; только В; только С; сочетание А и В; сочетание А и С; сочетание В и С; или сочетание А, В и С.
На Фиг. 1 ссылочной позицией 10 обозначено устройство для установки оптической линзы, имеющее удерживающий механизм 12 для фиксации оптической линзы 14 рядом с источником 15 света. Удерживающий механизм 12 включает в себя основание 16 и по крайней мере один удерживающий элемент, в предпочтительном варианте - восемь удерживающих элементов 18a-18h, соединенных с основанием 16 и отходящих от него. Удерживающие элементы 18a-18h соединяются по периметру оптической линзы 14, которая может быть помещена в держатель 20 линзы или установлена без держателя. Несмотря на то, что далее со ссылкой на сопроводительные чертежи будет описано восемь удерживающих элементов 18a-18h, следует понимать, что в соответствии с другими вариантами осуществления может быть использовано другое количество, формы и/или размеры удерживающих элементов.
На Фиг. 2 показан один вариант выполнения оптической линзы 14 и держателя 20 линзы. В представленном варианте осуществления держатель 20 линзы имеет первую часть 22 и располагаемую под ней вторую часть 24, между которыми фиксируется оптическая линза 14. Первая часть 22 имеет отверстие 26а, пару расположенных с противоположных сторон лапок 28а, 28b и пару расположенных с противоположных сторон фланцев 30а, 30b. Аналогичным образом вторая часть включает в себя отверстие 26b, пару расположенных с противоположных сторон лапок 28с, 28d и пару расположенных с противоположных сторон фланцев 30с, 30d. В представленном варианте осуществления отверстие 26а расположено точно над отверстием 26b, лапки 28а и 28b находятся точно над лапками 28с и 28d, соответственно, а фланцы 30а и 30b находятся точно над фланцами 30с и 30d, соответственно.
Оптическая линза 14 включает в себя выступающие элементы 32a-32d, при этом выступающий элемент 32а расположен на противоположной стороне от выступающего элемента 32b, а выступающий элемент 32с расположен на противоположной стороне от выступающего элемента 32d. Для установки оптической линзы 14 внутри держателя 20 линзы данную оптическую линзу 14 устанавливают между первой и второй частями 22, 24 таким образом, чтобы выступающий элемент 32а можно было вставить в отверстие 26а, а выступающий элемент 32b можно было вставить в отверстие 26b. При данной конфигурации лапки 28а и 28с упираются в выступающий элемент 32с, а лапки 28b и 28d упираются в выступающий элемент 32d. Во избежание самопроизвольного отсоединения держателя 20 линзы фланец 30а соединяют с фланцем 30с, фланец 30b соединяют с фланцем 30d, используя механические крепления 34а и 34b. В качестве альтернативы или дополнения для соединения фланцев 30а и 30b с фланцами 30с и 30d соответственно можно использовать клеящие вещества и/или другие подходящие способы соединения.
Оптическая линза 14 может представлять собой линзу различных типов в разных конфигурациях. Таким образом, держатель 20 линзы может иметь различные формы, соответствующие форме оптической линзы в разных конфигурациях. Например, держатель 20 линзы может иметь форму, совпадающую или отличающуюся от формы оптической линзы 14. В представленном варианте осуществления держатель 20 линзы имеет конусообразную форму, а оптическая линза 14 представляет собой коллимирующую линзу, которая фокусирует входной поток света в луч света, и может быть использована в различных автомобильных устройствах освещения, включая, но не ограничиваясь лобовыми фарами, противотуманными фарами, фонарями заднего хода, дополнительными фонарями (например, фонарями для прицепного устройства), фарами дневного света и/или лампами указателя поворота. Таким образом, одним из предполагаемых вариантов использования устройства 10 для установки оптической линзы, раскрытой в настоящем документе, является автомобильное устройство освещения. Однако следует понимать, что устройство 10 для установки оптической линзы без отступления от сущности полезной модели также может быть модифицировано для использования в других устройствах освещения.
На Фиг. 2 показан один вариант воплощения удерживающего механизма 12. В представленном варианте осуществления основание 16 удерживающего механизма 12 является плоским и имеет промежуточную часть 36, соединяющую первую и вторую линейные части 38, 40 и образующую свободное пространство 42 между ними. Удерживающие элементы 18a-18h соединены с основанием 16 по его периметру и способны перемещаться для обеспечения фиксации оптической линзы 14 в разных положениях. Подразумевается, что, когда оптическая линза 14 находится в незакрепленном положении, удерживающие элементы 18a-18h могут быть расположены перпендикулярно или под другим углом к основанию 16. Каждый удерживающий элемент 18a-18h имеет концевую соединительную часть 44 и раздваивающуюся часть 46, которые обозначены на удерживающем элементе 18а. Раздваивающаяся часть 46 соединена с основанием 16 и расширяется по мере прохождения от соединительной части 44 к основанию 16. Кроме того, подразумевается, что соединительная часть 44 и раздваивающаяся часть 46 могут быть линейными и/или нелинейными, а также могут лежать в одной и/или разных плоскостях.
В представленном варианте осуществления удерживающие элементы 18a-18h присоединены к основанию 16 одним концом и могут быть изготовлены из гибкого материала (например, из металла или пластика) таким образом, чтобы удерживающие элементы 18а, 18b, 18е и 18f могли перемещаться в первой плоскости, а удерживающие элементы 18с, 18d, 18g и 18h могли перемещаться в соответствующей второй плоскости, при этом смещение удерживающих элементов 18a-18h выполняется за счет загибающего движения. Как показано на Фиг. 2, в представленном варианте осуществления удерживающие элементы 18а, 18b, 18е и 18f могут быть загнуты в первой плоскости в горизонтальном направлении (например, вбок) относительно основания 16, а удерживающие элементы 18с, 18d, 18g и 18h могут быть загнуты во второй плоскости в вертикальном направлении (например, вверх и вниз) относительно основания 16. В данной конфигурации первая плоскость, в которой лежат удерживающие элементы 18а, 18b, 18е и/или 18f, не параллельна второй плоскости, в которой лежат удерживающие элементы 18с, 18d, 18g и/или 18h. В частности, как показано в варианте осуществления, первая плоскость, в которой лежат удерживающие элементы 18а, 18b, 18е и/или 18f, перпендикулярна второй плоскости, в которой лежат удерживающие элементы 18с, 18d, 18g и/или 18h. Кроме того, соединение удерживающих элементов 18a-18h с основанием 16 будет препятствовать смещению удерживающих элементов 18а-18h в плоскости, перпендикулярной плоскости, в которой они лежат. В варианте осуществления, представленном на Фиг. 2, удерживающие элементы 18а, 18b, 18е и 18f будут проявлять жесткость при загибе в вертикальном направлении относительно основания 16, а удерживающие элементы 18с, 18d, 18g и 18h будут проявлять жесткость при загибе в горизонтальном направлении относительно основания 16. Хотя в настоящем документе рассмотрены удерживающие элементы 18а-18h, смещаемые путем загибающего движения, специалисты в данной области техники должны понимать, что возможны другие варианты регулировки положения удерживающих элементов 18a-18h. Например, подразумевается, что удерживающие элементы 18a-18h могут быть шарнирно соединены с основанием 16 таким образом, чтобы смещение также выполнялось путем поворотного движения в качестве альтернативы или дополнения к описанному выше загибающему движению.
Как показано на Фиг. 2, удерживающий механизм 12 может быть соединен с несущим элементом 48, который представляет собой несущий элемент любой упомянутой выше автомобильном устройстве освещения. В представленном варианте воплощения удерживающий механизм 12 прикреплен к несущему элементу 48 посредством механических креплений 50. В качестве альтернативы или дополнения удерживающий механизм 12 может быть прикреплен к несущему элементу 48 с помощью клеящего вещества, сварки или другого подходящего способа соединения. Кроме того, удерживающий механизм 12 функционально соединен с источником 15 света, расположенным в свободном пространстве 42 удерживающего механизма 12. Источник 15 света может включать в себя один или несколько светоизлучающих диодов (LED) или других осветительных устройств. В представленном варианте осуществления в качестве примера источник 15 света показан в виде матрицы светоизлучающих диодов (LED), которые могут быть напрямую соединены с несущим элементом 48 или промежуточной подложкой 52, например, с печатной платой (РСВ), теплоотводом или другой поверхностью, рассеивающей тепло. В качестве альтернативы основание 16 удерживающего механизма 12 может быть изготовлено из металла и не иметь свободного пространства 42, что обеспечит отвод тепла и позволит установить источник 15 света непосредственно на него.
На Фиг. 3-5 показан удерживающий механизм 12 и оптическая линза 14, при этом удерживающий механизм 12 соединен с несущим элементом 48 и фиксирует оптическую линзу 14 в положении рядом с источником 15 света. Хотя оптическая линза 14 может быть установлена в различных положениях, зачастую предпочтительной является фиксация оптической линзы 14 в положении, которое позволяет создать оптимальный выходной световой пучок из нее, что обычно достигается путем совмещения фокальной точки оптической линзы 14 с источником 15 света. При создании предыдущих устройств предпринимались попытки соответствующего расположения оптической линзы относительно источника света, что зачастую приводило к наложению допусков, которое влияет на точность и характеристики пучка на выходе оптической линзы. При использовании устройства 10 установки оптической линзы, описанной в настоящем документе, данные проблемы могут быть сведены к минимуму. В связи с этим ниже описан способ установки оптической линзы, подходящий для использования с устройством 10 позиционирования оптической линзы.
Способ включает в себя установку оптической линзы 14 в удерживающий механизм 12 таким образом, чтобы оптическая линза 14 находилась между удерживающими элементами 18a-18h. В представленном варианте осуществления длина периметра держателя 20 линзы превышает размеры области вставки между удерживающими элементами 18а 18h. Таким образом, как только держатель 20 линзы помещается в область вставки, соединительная часть 44 каждого удерживающего элемента 18a-18h прижимается к держателю 20 линзы, а удерживающие элементы 18a-18h загибаются в соответствующих плоскостях смещения наружу относительно основания 16, обеспечивая возможность установки держателя 20 линзы. В результате удерживающие элементы 18a-18h начинают давить на держатель 20 линзы, поскольку удерживающие элементы 18a-18h стремятся вернуться в исходное положение после загиба в соответствующих плоскостях смещения.
После установки в удерживающий механизм 12 положение оптической линзы 14 может быть отрегулировано путем перемещения оптической линзы 14 к или от основания 16 удерживающего механизма 12. Благодаря конусной форме держателя 20 линзы, когда оптическая линза 14 перемещается в сторону основания 16, изменение положения приводит к тому, что соединительная часть 44 каждого удерживающего элемента 18a-18h упирается в часть держателя 20 линзы с большим периметром. В результате удерживающие элементы 18a-18h будут испытывать большее усилие загиба наружу в соответствующих плоскостях смещения для обеспечения установки держателя 20 линзы. И наоборот, когда оптическая линза 14 перемещается от основания 16, изменение положения приводит к тому, что соединительная часть 44 каждого удерживающего элемента 18a-18h упирается в область держателя 20 линзы с меньшим периметром. В результате удерживающие элементы 18a-18h будут стремиться вернуться в исходное положение, загибаясь внутрь относительно основания 16.
Кроме того, для перемещения оптической линзы 14 к или от основания 16 положение оптической линзы 14 в удерживающем механизме 12, представленное на Фиг. 3, также может быть отрегулировано путем бокового перемещения, перемещения вверх или вниз, поворота вокруг горизонтальной оси и/или поворота вокруг вертикальной оси. В любом случае удерживающие элементы 18a-18h будут загибаться в плоскости смещения внутрь или наружу относительно основания 16 в ответ на перемещение и/или поворот оптической линзы 14. Таким образом, оптическая линза 14 может быть легко установлена в положение, которое позволяет создать оптимальный выходной световой пучок или световой пучок с другими характеристиками, путем простого наблюдения за световым пучком, выходящим из оптической линзы 14, во время выполнения одной или нескольких регулировок, описанных выше. Таким образом, с учетом описанных выше способов регулировки положения оптической линзы 14 становится очевидным, что представленный вариант выполнения удерживающего механизма 12 может обеспечивать перемещение оптической линзы 14 максимум в трех плоскостях и вращение оптической линзы 14 максимум вокруг двух осей. В результате оптическая линза 14 может быть установлена на разных расстояниях в определенных положениях относительно источника 15 света, позволяющих создать выходной световой пучок от оптической линзы 14 с разными характеристиками. Кроме того, оптическая линза 14 может быть установлена перпендикулярно или под другим углом к основанию 16 для направления выходного пучка света от оптической линзы 14 в одном из нескольких направлений.
Как только оптическая линза 14 будет установлена в нужное положение, соединительная часть 44 каждого удерживающего элемента 18a-18h будет неподвижно соединена с держателем 20 линзы таким образом, чтобы оптическая линза 14 удерживалась в неподвижном положении и не могла перемещаться или вращаться. В представленном варианте осуществления соединительные части 44 являются изогнутыми, что позволяет увеличить площадь их поверхности, и привариваются к держателю 20 линзы в сварных точках 54. В зависимости от положения и/или угла поворота оптической линзы 14 сварные точки 54 могут быть расположены на соединительных частях 44 или в других местах. Хотя изображенные соединительные части 44 показаны приваренными к держателю 20 линзы, в качестве альтернативы или дополнения могут быть использованы другие способы соединения, к которым можно отнести использование клеящих веществ и/или механических креплений (например, болтов, винтов и т.д.). Кроме того, хотя способ позиционирования оптической линзы был описан со ссылкой на узел оптической линзы 14 и держателя 20 линзы, его также можно использовать применительно к отдельной оптической линзе 14. Например, при отсутствии держателя 20 линзы оптическая линза 14 может быть выполнена аналогично держателю 20 линзы таким образом, чтобы удерживающие элементы 18a-18h упирались непосредственно в оптическую линзу 14 с помощью своих соединительных частей 44 и загибались соответствующим образом так, чтобы оптическая линза 14 могла быть перемещена и повернута, как было описано ранее, но без использования держателя 20 линзы.
В настоящем документе были рассмотрены предпочтительные варианты осуществления устройства и способа для установки оптической линзы, которые позволяют установить оптическую линзу рядом с источником света и зафиксировать ее в одном из нескольких положений. При использовании данных устройства и способа оптическая линза может быть легко установлена в положение с максимальными оптическими характеристиками, при котором минимизируется наложение допусков и увеличивается эффективность и точность любого светового потока.
В контексте настоящего описания термин «соединен» (во всех формах: соединять, соединяющий, соединенный и т.д.) обычно означает прямое или непрямое соединение двух компонентов (электрических или механических) друг с другом. Такое соединение может быть по своей природе неподвижным или подвижным. Такое соединение может быть достигнуто с помощью двух компонентов (электрических или механических) и любых дополнительных промежуточных элементов, образующих один цельный компонент с другим или другими двумя компонентами. Такое соединение может быть по своей природе стационарным или разъемным/разъединяемым, если не указано иное.
Также важно отметить, что конструкции и расположение элементов полезной модели, представленных в вариантах ее осуществления, являются исключительно иллюстративными. Специалисты в данной области техники должны понимать, что, несмотря на то, что полезная модель была описана посредством примера со ссылкой на один или более предпочтительных вариантов ее осуществления, она не ограничивается ими, и что возможно осуществление одного или более изменений (например, изменение размеров, объемов, конструкции, формы и пропорций различных элементов, значения параметров, монтажного исполнения, используемых материалов, цвета, ориентации и т.д.) без отступления от сущности полезной модели. Например, элементы, представленные как единое целое, могут состоять из множества частей, а элементы, представленные в виде множества частей, могут быть цельным компонентом, также интерфейсы могут работать в обратном или ином порядке, длина или ширина конструкций и/или элементов, либо соединителей или других элементов устройств может отличаться. Также может отличаться конфигурация или количество удерживающих положений между элементами. Следует отметить, что элементы и/или сборочные узлы устройства могут состоять из любого набора материалов, которые обеспечивают достаточную прочность и долговечность, а также они могут иметь различные цвета, текстуры и их комбинации. Таким образом, предполагается, что все такие модификации входят в сущность полезной модели. Другие замены, модификации, изменения и исключения могут быть выполнены в конструкции, в условиях эксплуатации и конфигурации требуемых и других примерных вариантов осуществления полезной модели без отступления от ее сущности.
Следует понимать, что любые описанные процессы или этапы описанных процессов могут быть объединены с другими процессами или этапами для формирования структур в рамках сущности полезной модели. Примерные конструкции и процессы, изложенные здесь, приведены лишь для наглядности и не должны рассматриваться как ограничения.
Следует понимать, что в вышеуказанную конструкцию могут быть внесены изменения и модификации без отклонения от идей полезной модели. Кроме того, предполагается, что данные идеи изложены в нижеследующей формуле полезной модели, если в данной формуле явным образом не указано иное.