DE102008057356A1

DE102008057356A1 - Optische Linse und Herstellungsverfahren für eine optische Linse

Info

Publication number: DE102008057356A1
Application number: DE102008057356A
Authority: DE
Inventors: Peter Frey; Peter Helbig; Philipp Helbig
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2008-11-14
Filing date: 2008-11-14
Publication date: 2010-05-20
Also published as: CN102209617A; US20110228405A1; WO2010054974A1; JP2012508896A; EP2344316A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine optische Linse (1), die haubenartig geformt ist und eine lichtdurchlässige Stirnseite (11) sowie ein sich daran anschließende Seitenwand (12) besitzt, wobei die Seitenwand (12) mindestens einen in Richtung der Stirnseite (11) verlaufenden stegartigen Bereich (116) mit erhöhter Wandstärke aufweist. Außerdem betrifft die Erfindung ein Spritzgussverfahren zur Herstellung einer derartigen optischen Linse.

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Linse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruch 1 und ein Herstellungsverfahren für eine derartige optische Linse.
I. Stand der Technik
Das deutsche Gebrauchsmuster DE 298 13 531 U1 offenbart eine optische Linse für Scheinwerfer. Die optische Linse besitzt einen zentralen Linsenteil und mindestens einen sich über eine umlaufende Flanke an das zentrale Linsenteil anschließenden Linsenring.
II. Darstellung der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte optische Linse für Scheinwerfer und ein Herstellungsverfahren für eine derartige Linse bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 bzw. 5 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
Die erfindungsgemäße optische Linse zeichnet sich durch ihre haubenartigen Form und außerdem dadurch aus, dass sie eine lichtdurchlässige Stirnseite sowie eine sich daran anschließende Seitenwand besitzt, wobei die Seitenwand mindestens einen in Richtung der Stirnseite der optischen Linse verlaufenden stegartigen Bereich mit erhöhter Wandstärke aufweist.
Durch die haubenartige Form der optischen Linse können die Lichtquelle und etwaige weitere optische Elemente einer Beleuchtungseinheit, wie beispielsweise ein Reflektor, geschützt vor äußeren Einflüssen unter der optischen Linse angeordnet werden. Damit ist zum Schutz der Lichtquelle keine Abdeckscheibe erforderlich. 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. Dadurch, dass die Seitenwand der erfindungsgemäßen optischen Linse einen stegartigen Bereich mit erhöhter Wandstärke besitzt, ist gewährleistet, dass die erfindungsgemäße optische Linse mittels Spritzgussverfahren hergestellt werden kann und sich während dieses Herstellungsverfahrens keine Hohlräume im Bereich der Stirnseite der optischen Linse bilden. Über den mindestens einen stegartigen Wandbereich mit erhöhter Wandstärke kann während des Spritzgießens ausreichend Material nachgeführt werden, um die Entstehung von Hohlräumen in der Stirnseite beim Erkalten des Materials zu verhindern.
Vorteilhafterweise erstreckt sich der mindestens eine stegartige Bereich mit erhöhter Wandstärke bis zu dem der Stirnseite gegenüberliegenden Rand der Seitenwand. Da durch kann das Angusssystem zum Spritzgießen der erfindungsgemäßen optischen Linse an den Rand der Linse gelegt werden, so dass die optisch wirksamen Bereich der Linse und insbesondere die lichtbrechenden Flächen an der Stirnseite der Linse nicht durch Rückstände vom Spritzgießen beeinträchtigt werden.
Das erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren für eine haubenartig geformte optische Linse, die eine Stirnseite und eine sich daran anschließende Seitenwand besitzt, zeichnet sich dadurch aus, dass die optische Linse mittels Spritzgießen hergestellt wird, wobei in der Seitenwand der optischen Linse ein Zuführkanal vorgesehen ist, dessen Querschnitt größer als die Wandstärke der Seitenwand ist und über den Material für die Stirnseite der optischen Linse zugeführt wird. Über diesen Zuführkanal wird während des Spritzgießens fortlaufend Material für die Stirnseite der optischen Linse nachgeführt. Insbesondere kann über diesen Zuführkanal selbst dann noch Material für die Stirnseite der optischen Linse nachgeführt werden, wenn das Material in den dünnwandigen Bereiche der Seitenwand bereits erkaltet und erstarrt ist. Aufgrund seines vergleichsweise großen Querschnitts erstarrt das Material in dem Zuführkanal später als in den anderen Wandbereichen und ein Nachführen von Material zur Stirnseite mit den optisch wirksamen Flächen ist bis zuletzt, das heißt bis zum Erstarren des Materials in der Stirnseite, möglich. Dadurch wird gewährleistet, dass sich beim Erstarren des Materials in der Stirnseite keine Hohlräume ausbilden.
Die Erfindung ermöglicht somit die Anwendung des vergleichsweise kostengünstigen Spritzgussverfahrens. Aufwendigere Verfahren wie beispielsweise Spritzprägen sind dadurch nicht erforderlich.
Beim erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren erstreckt sich der mindestens eine Zuführkanal vorzugsweise bis zum der Stirnseite gegenüberliegenden Rand Seitenwand und Anguss ist vorzugsweise am Rand der Seitenwand im Bereich des Zuführkanals angeordnet. Dadurch ist gewährleistet, dass im optisch wirksamen Bereich der Linse keine Rückstände vom Spritzgussverfahren die Qualität der Abbildungseigenschaften der Linse beeinträchtigen können.
Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren ist insbesondere gut geeignet zur Fertigung von haubenartigen optischen Linsen, die aufgrund mindestens einer konvex oder konkav gewölbten lichtbrechenden Fläche an ihrer Stirnseite eine Stirnseite mit vergleichsweise großer Wandstärke besitzen, deren Material beim Spritzgießen erst nach einem im Vergleich zum Seitenwandmaterial langen Zeitraum erstarrt.
Aus Kostengründen und zwecks einfacher Fertigung besteht die erfindungsgemäße optische Linse vorzugsweise aus Kunststoff, insbesondere aus Polycarbonat oder Polymethylmethacrylat.
III. Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
1 Eine Seitenansicht auf die Außenseite der haubenartig ausgebildeten optischen Linse gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung
2 Eine Seitenansicht auf die Innenseite der in 1 abgebildeten optischen Linse
3 Einen Querschnitt durch die Spritzgussform zur Herstellung der in den 1 und 2 abgebildeten optischen Linse in schematischer Darstellung
In den 1 und 2 sind unterschiedliche Ansichten der optischen Linse gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung abgebildet. Die optische Linse 1 ist haubenartig geformt und einsteilig ausgebildet. Sie besteht aus lichtdurchlässigem Polycarbonat. Die optische Linse 1 besitzt eine Stirnseite 11 sowie eine ringförmige Seitenwand 12. Die Stirnseite 11 und die sich daran anschließende Seitenwand 12 bilden die Haubenform der optischen Linse 1. 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 2 ist die Innenseite der haubenartigen optischen 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 lichtstreuende Eigenschaften verleihen. Auf ihrer Außenseite 110 besitzt die Stirnseite 11 eine zentral an der Stirnseite 11 angeordnete zweite lichtbrechende Fläche 114, die von einem elliptischen 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 Innenseite 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 Seitenwand 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 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 besitzt die Seitenwand 12 eine erhöhte Wandstärke. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Spritzgussverfahrens ist nur einer dieser Stege 116 erforderlich.
In 3 ist ein Querschnitt durch die Spritzgussform 2 zur Herstellung der optischen Linse 1 schematisch dargestellt. Die Spritzgussform 2 besteht aus zwei zusammen fügbaren Hälften 2a, 2b. Die beiden Hälften 2a, 2b der Spritzgussform bilden einen Hohlraum, der die Form der erfindungsgemäßen optischen Linse 1 besitzt. Das Angusssystem 3 zum Befüllen des Hohlraums der Spritzgussform 2 ist am der Stirnseite 11 gegenüber liegenden Rand 130 der Linsenform angeordnet. Das erhitzte, flüssige Kunststoffmaterial 4 gelangt vom Anguss 3 über die Seitenwand 112 und insbesondere über den stegartigen Bereich 116 mit erhöhter Wandstärke zur Stirnseite 11 der Linse bzw. der Linsenform. Dieser stegartige Bereich 116 der Seitenwand 12 bzw. der entsprechende Bereich der Spritzgussform bildet selbst dann noch einen Materialzuführkanal für die Stirnseite 11 der Linse bzw. den entsprechenden Hohlraum der Linsenform, wenn das Material in den anderen, dünnwandigeren Bereichen der Linse bzw. Linsenform und in den Bereichen nahe der Wand der Spritzgussform 2 bereits aufgrund frühzeitigen Erkaltens erstarrt ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 29813531 U1 [0002]

Claims

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) mindestens einen in Richtung der Stirnseite (11) verlaufenden stegartigen Bereich (116) mit erhöhter Wandstärke aufweist.
Optische Linse nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine stegartige Bereich (116) sich von der Stirnseite (11) bis zu dem der Stirnseite (11) gegenüberliegenden Rand (130) der Seitenwand (12) erstreckt.
Optische Linse nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Stirnseite (11) mindestens eine konvex oder konkav gewölbte lichtbrechende Fläche (114) aufweist.
Optische Linse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die optische Linse (1) aus Kunststoff besteht.
Verfahren zur Herstellung einer haubenartig geformtem optischen Linse (1), die eine Stirnseite (11) und eine sich daran anschließende Seitenwand (12) besitzt, mittels Spritzgießen, dadurch gekennzeichnet, dass in der Seitenwand (12) der optischen Linse ein Zuführkanal (116) vorgesehen ist, über den Material für die Stirnseite (11) der optischen Linse (1) zugeführt wird und dessen Querschnitt größer als die Wandstärke der Seitenwand (12) ist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Zuführkanal (116) sich bis zum der Stirnseite (11) gegenüberliegenden Rand (130) der Seitenwand (12) erstreckt und der Anguss (3) am Rand (130) der Seitenwand (12) im Bereich des Zuführkanals (116) angeordnet ist.