光学组件以及照明装置的制造方法

xiaoxiao2021-09-13  18

光学组件以及照明装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型的各实施方式涉及照明领域,并更具体地涉及一种光学组件以及相应的照明装置。
【背景技术】
[0002]发光二极管(LED),以其较高的发光效率(lm/w)、寿命等优点,逐渐取代白炽灯成为市场的主要产品。
[0003]目前,市场上的有关发光二极管的比较有竞争力的产品包括全部表面贴装(SMT)器件(其可以配备有相应的微透镜)的DOB (板上驱动器或Driver on Board)技术方案,该技术方案能够在节省PCB板尺寸的同时具有较均匀的光分布。
[0004]然而,该技术方案并不能完全令人满意,例如全部表面贴装(SMT)的DOB技术方案中所需的器件均为昂贵的表面贴装器件(SMD),从而导致生产成本增加。
【实用新型内容】
[0005]本公开的目的之一在于获得一种有所改进的光学组件,从而能够克服或缓解现有技术方案中存在的技术问题。
[0006]根据本公开的第一方面,提供了一种光学组件,至少包括:
[0007]第一单面PCB板和第二单面PCB板,其中第一单面PCB板和第二单面PCB板均包括第一面和与所述第一面相背的第二面,所述第一面覆铜;
[0008]多个发光二极管,被表面贴装于所述第一单面PCB板的所述第一面上;以及
[0009]第一元件,被以插件的形式设置于所述第二单面PCB板的所述第二面上;
[0010]其中,所述第二单面PCB板的所述第二面和所述第一单面PCB板的所述第一面被布置成位于基本上相同的平面并且朝向相同的方向,从而使得所述多个发光二极管和所述第一元件位于所述光学组件的相同侧。
[0011]根据本公开的进一步的实施例,还包括:第二元件,被表面贴装于所述第二单面PCB板的所述第一面上,从而使得所述第二元件和所述第一元件分别位于所述第二单面PCB板的不同侧。
[0012]根据本公开的进一步的实施例,还包括:透镜盖板,其至少部分地覆盖于所述发光二极管和所述第一元件之上。
[0013]根据本公开的进一步的实施例,所述透镜盖板包括与所述多个发光二极管中的每个发光二极管相对应的微透镜,以及与所述第一元件相对应的罩壳。
[0014]根据本公开的进一步的实施例,所述第一单面PCB板被设置成围绕所述第二单面PCB板,并且所述多个发光二极管被设置成围绕所述第二单面PCB板布置。
[0015]根据本公开的进一步的实施例,所述第一单面PCB板和第二单面PCB板的形状彼此互补。
[0016]根据本公开的进一步的实施例,所述罩壳还包括压线部件,所述压线部件适于控制从所述罩壳外部引入所述罩壳内部的接线的压力,从而保证接线的稳固连接。
[0017]根据本公开的进一步的实施例,其中,所述第一元件和第二元件为用于驱动所述多个发光二极管的驱动器中的部件。
[0018]根据本公开的进一步的实施例,其中,所述第一单面PCB板和第二单面PCB板由单块的单面PCB板形成。
[0019]根据本发明的第二方面,提供了一种照明设备,其包括前述第一方面所涉及的任一光学组件。
【附图说明】
[0020]在附图中,相似/相同的附图标记通常贯穿不同视图而指代相似/相同的部分。附图并不必按比例绘制,而是通常强调对本实用新型的原理的图示。在附图中:
[0021]图1示出了根据本公开的示例实施例的光学组件的分解示意图;
[0022]图2示出了根据本公开的示例实施例的光学组件的整体结构示意图;
[0023]图3和图4别示出了根据本公开的示例实施例的单面PCB板之中的第二单面PCB板翻转前的正面和背面示意图;
[0024]图5和图6分别示出了根据本公开的示例实施例的单面PCB板之中的第二单面PCB板翻转后的正面和背面示意图;以及
[0025]图7、图8和图9分别示出了根据本公开的示例实施例的光学组件的组装示意图;
【具体实施方式】
[0026]以下将参考附图对本公开的各个实施例进行详细描述。实施例的一个或多个示例由附图所示出。实施例通过本公开的阐述所提供,并且不旨在作为对本公开的限制。例如,作为一个实施例的一部分所示出或描述的特征可能在另一个实施例中被使用以生成又一进一步的实施例。本公开旨在包括属于本公开范围和精神的这些和其他修改和变化。
[0027]图1示出了根据本公开的示例实施例的光学组件100的分解示意图;
[0028]如图1所示,本公开的光学组件100可以主要包括单面PCB板20,、透镜盖板30和底部盖板10,其中透镜盖板30和底部盖板10分别安装在单面PCB板20的上下两侧并且适配于单面PCB板20的上下两个表面上的元件的形状和结构。
[0029]如前所述,本公开的目的之一在于克服现有技术方案中存在的技术问题,例如降低现有技术方案的成本。为此,本公开的构思主要在于通过使用单面PCB板以及结合使用以插件形式的元件而实现这一目的。因此,通过以下的详细描述,本领域技术人员将理解,尽管以下的描述涉及透镜盖板30和底部盖板10,但这两个盖板并不是本公开的核心部件,故在特定实施例中,本公开的光学组件甚至可以不需要上述的透镜盖板30和底部盖板10。换句话说,在一些实施例中,透镜盖板30和底部盖板10有可能不是必需的。
[0030]参见图1,本公开的单面PCB板20可以至少包括第一单面PCB板21和第二单面PCB板22,第一单面PCB板21和第二单面PCB板22分别具有第一面201和与第一面201相背的第二面202,其中仅第一面201覆铜,可适于表面贴装(SMT)器件。
[0031]本公开的单面PCB板的示例例如可以包括但不限于CEM I和FRl。本领域技术人员将理解,本公开所使用的单面PCB板,与现有技术中经常使用的双面PCB板的情形相比,将显著地降低生产成本。
[0032]值得注意的是,在图1中,上述第一单面PCB板21和第二单面PCB板22可以由同一块的单面PCB板20形成(后面将进一步详细描述),并且形成光学组件100之后的上述第一单面PCB板21的第一面201和第二单面PCB板22的第二面202将位于基本上相同的平面,从而使得第一单面PCB板21的第一面201和第二单面PCB板22的第二面202朝向相同的方向。
[0033]根据本公开的示例实施例,第一单面PCB板21可以包围第二单面PCB板22,或者第二单面PCB板22可以基本位于第一单面PCB板21的中心。本领域技术人员将理解,在其他实施例中,第一单面PCB板21和第二单面PCB板22的关系可以不限于上述的包围关系。另外,本公开的单面PCB板20还可以包括第三、第四等更多的单面PCB板。
[0034]多个发光二极管(LED) 23,被表面贴装于上述第一单面PCB板21的第一面201上。在第一单面PCB板21包围第二单面PCB板22的情况下,上述多个发光二极管23可以呈内外圈形式进行布置,即多个发光二极管23中的一部分发光二极管可以被布置为围绕第二单面PCB板22的内圈,而多个发光二极管23中的另一部分发光二极管可以被布置为围绕第二单面PCB板22的外圈。类似地,上述多个发光二极管23的内外圈布置的形式仅仅是示例,在本公开的其他实施例中,可以采用任何其他可能的方式布置上述发光二极管23的图案。
[0035]第一元件25,被以插件的形式设置于第二单面PCB板22的第二面202上。根据本公开的示例实施例,第一元件25可以例如通过第二单面PCB板22上的贯穿孔而插设于上述第二面202上。第一元件25的示例可以包括但不限于晶体管、电阻、电感、电容等元件。根据本公开的一些实施例,第一元件25可以构成驱动发光二极管23发光的驱动器中的一部分器件。
[0036]本领域技术人员将理解,由于可以使得驱动器中的部分器件、诸如电阻、电感、电容等以插件的形式安装于单面PCB板上,这与使用全部的驱动器的贴片器件的现有技术方案(即DOB技术方案)相比,显著地降低了部分元件的成本。
[0037]虽然在以上描述中,第一元件25主要涉及发光二极管23的驱动器中的部分器件,但在本公开的另一些实施例中,第一元件25并不限于驱动器中的部分器件,而是可以包括适于插件的任何器件。
[0038]此外,尽管图1中未示出,根据本公开的实施例,还可以在第二单面PCB板22的第一面201 (即第二面202的背面,可以结合参见后面的图3)上,布置至少一个适于表面贴装的第二元件26(图1未示出)。同样地,第二元件26的示例可以包括但不限于晶体管、电阻、电感、电容等元件。在一些实施例中,第二元件26同样地可以构成驱动发光二极管23发光的驱动器的一部分元件。
[0039]通过以上描述,本领域技术人员将清楚,本公开的布置于单面PCB板20上的元件将以不同的安装方式呈现于上述第一面201和第二面202上,即发光二极管23和第二元件26将以表面贴装的形式安装于第一单面PCB板21的第一面201上,而第一元件25将以插件的方式安装于第二单面PCB板22的第二面202上,但是第一单面PCB板21的第一面201和第二单面PCB板22的第二面201处于相同的平面并且朝向相同的方向,或者说,第一单面PCB板21的第一面201和第二单面PCB板22的第一面201处于不同的平面并且朝向相反的方向(注:关于如何产生这种结构的单面PCB板,将在后面参考图3-6进一步详细描述)。由于本公开的技术方案采用了单面PCB板,以及使用了部件的插件,这均有效地降低了照明设备的生产成本。
[0040]另外,如图1所示,本公开的光学组件100还可以包括透镜盖板30,其适配于覆盖单面PCB板20上的发光二极管23和第一元件25,并且与上述单面PCB板20相结合。根据本公开的透镜盖板30可以包括微透镜33和罩壳35。上述透镜盖板30可以整体地或组合地形成。在组合地形成的情形中,透镜盖板30例如可以由覆盖LED 23的透镜部分和覆盖第一元件25的罩壳部分例如通过机械连接的方式组合地形成。本领域技术人员将理解,本公开的透镜盖板30并不限于上面描述的实施方式。
[0041]其中,微透镜33和罩壳35在透镜盖板30上的位置分别与单面PCB板上的发光二极管23和第一元件25的位置相对应,从而使得微透镜33可以透射并且均匀化相对应的发光二极管23所发射的光,以及罩壳35可以适于封闭第一元件25,以便将其与外部绝缘。
[0042]尽管图1中示出了每个发光二极管23对应于透镜盖板30上的一个微透镜,但本领域技术人员将理解,这样的微透镜布置方式仅仅是示例,其并不构成对本公开的任何限制。例如,在其他的实施例中,也可以有多个发光二极管23对应于一个微透镜;或者,多个发光二极管中的仅仅部分发光二极管对应有微透镜,而其他的发光二极管可以直接透过透镜盖板30上的透明或半透明材料向外出射光,或者裸露在单面PCB板的第一面20 1上可以直接向外出射光而不经过上述透镜盖板30。
[0043]为了扩展光学组件100的光输出分布,根据本公开的不例实施例,罩壳35的外表面还可以被设置为适于向光学组件100的侧向反射光。
[0044]根据本公开的示例实施例,透镜盖板30还可以包括压线部件36,该压线部件36接合于上述罩壳35的开口处,适于控制从所述罩壳35外部引入所述罩壳35内部的接线(例如从单面PCB板20的与透镜盖板30侧相反的另一侧引至罩壳35内的接线)的压力,从而保证接线的稳固连接。
[0045]如图1所示,本公开的光学组件100还可以包括底部盖板30,其适于至少部分覆盖位于第二单面PCB板22的第一面201上的第二元件26 (参见图3和图4),从而保证了整个光学组件的安全性。
[0046]上面提及的透镜盖板30、单面PCB板20以及底部盖板10可以通过机械连接(例如螺丝37)的方式固定在一起,从而形成完整的光学组件100。
[0047]图2示出了根据本公开的示例实施例的光学组件100的整体结构示意图。
[0048]通过图2可见,本公开提供了一种非常紧凑、较为平坦地、安全性很高的光学组件100的结构,而且由于透镜盖板30和发光二极管23的相应布置,光学组件100可以输出均匀的光。
[0049]如前所述,本公开的第一单面PCB板21和第二单面PCB板22可以由同一块(或单块)的单面PCB板20形成。
[0050]为了更加清楚地描述本公开的上述第一单面PCB板21和第二单面PCB板22由同一块的单面PCB板20的形成过程,本公开将进一步结合图3-6描述这一实现过程的具体步骤。
[0051]图3和图4分别示出了根据本公开的示例实施例的单面PCB板20之中的第二单面PCB板22翻转前的正面和背面示意图;
[0052]首先,根据本公开的实施例,为了节约成本,可以选择低成本的单块的单面PCB板20,如图3所示,该单面PCB板20可以划分为第一单面PCB板21和第二单面PCB板22,其中第一单面PCB板21和第二单面PCB板22中的每个板均包括第一面201和与第一面相背的第二面202 (参见图4),其中仅第一面覆铜。
[0053]值得注意的是,在图3-4中,即在出厂的单面PCB板20中,第一单面PCB板21的第一面201和第二单面PCB板22的第一面201位于相同的平面并且朝向相同的方向,并且第一单面PCB板21和第二单面PCB板22之间设计为通过多个连接点相互连接,这些连接点可以在后续的操作中轻易地切断,从而使得第一单面PCB板21和第二单面PCB板22可轻易地分离。
[0054]在未切断上述连接点的情况下,即在原始的单面PCB板20上,可以分别将多个LED23和第二元件26例如通过回流焊的方式表面贴装(SMT)于单面PCB板20的第一面201上,从而使得多个LED 23和第二元件26分别位于单面PCB板20之中的第一单面PCB板21和第二单面PCB板22的第一面201上。
[0055]接着,如图4所示,即在第二单面PCB板22未翻转的情况下,可以将第一元件25例如通过波峰焊的方式以插件形式固定于单面PCB板20之中的第二单面PCB板22的第二面202上。
[0056]然后,切断第一单面PCB板21和第二单面PCB板22之间的多个连接点,并且将第二单面PCB板22翻转过来,并将翻转后的第二单面PCB板22与第一单面PCB板11重新固定(例如焊接或用螺钉联接)和电连接。
[0057]图5和图6分别示出了根据本公开的示例实施例的单面PCB板20之中的第二单面PCB板22翻转后的正面和背面的示意图;
[0058]如图5所示,在第二单面PCB板22翻转后,第二单面PCB板22的第二面202将与第一单面PCB板21的第一面201位于相同的平面并且朝向相同的方向,从而使得位于第一单面PCB板21的多个发光二极管23和位于第二单面PCB板22上的第一元件25朝向相同的方向,即处于翻转后的单面PCB板20的相同侧。同时,如图6所示,第二单面PCB板22的第一面201将与第一单面PCB板21的第二面202处于相同的平面并且朝向相同的方向,从而使得第二单面PCB板22的第一面201上的第二元件26与第一单面PCB板的第一面上的发光二极管23处于翻转后的单面PCB板20的不同侧。
[0059]如前所述,第一元件25 —般以插件的形式布置,而插件一般比表面贴装(SMT)元件的高度高得多,因此与现有技术中可能的不将第二单面PCB板22从原始的单面PCB板20翻转过来的技术方案相比,本公开的第二单面PCB板22被翻转的技术方案具有诸多有利之处:譬如以插件形式布置在第二单面PCB板22的第二面202上的第一元件25的凸起方向与第一单面PCB板上的发光二极管23的出光方向朝向相同方向,因此LED的背面只具有高度较低的SMT元件,整个电路板的背面比较平坦,最终产品结构紧凑。另一方面,发光二极管的发光平面在灯具中的所处高度相对较低,发光平面到灯具的出光平面(即通常为透明的光罩)的距离较大,出光分布更加容易得到控制。
[0060]根据本公开的示例实施例,如图1所示,包括上述翻转后的第二单面PCB板22的单面PCB板20可以结合透镜盖板30和底部盖板10而应用于光学组件100中。
[0061]为了展示光学组件100的组装过程,图7、图8和图9分别示出了根据本公开的示例实施例的光学组件的组装示意图。
[0062]其中图7示出了透镜盖板30的底部视图;图8示出了将翻转后的单面PCB板20组装到图7中的透镜盖板30的底部视图;图9示出了将底部盖板10组装到图8中的单面PCB板20的底部视图。最后,可以通过例如机械连接方式(诸如螺丝11)将透镜盖板30、单面PCB板20和底部盖板10三者固定在一起。
[0063]以上已经详细描述了本公开的光学组件100、尤其是单面的PCB板20的构成、以及各个部件的组装过程。本领域技术人员将理解,通过上述成本低廉的单面PCB板以及插件的组合应用,可以实现较低的成本设计,甚至可以避免红胶(red glue)工艺,而且最终的光学组件结构平坦、紧凑且具有良好的出光均匀性。
[0064]本领域技术人员还将理解的是,本公开的光学组件可以适用于任何可能的照明设备,该照明设备包括但不限于吸顶灯。
[0065]虽然已经在附图和前述描述中详细说明和描述了本实用新型,但这些说明和描述应被认为是说明性的或示例性的而不是限制性的;本实用新型不限于所公开的实施例。本领域技术人员在实践所请求保护的发明中,通过研宄附图、公开和所附权利要求可以理解并且实践所公开的实施例的其它变体。
[0066]在权利要求中,词语“包括”并不排除其它元件,并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个元件或其它单元可以满足在权利要求中阐述的多个项目的功能。仅在互不相同的实施例或从属权利要求中记载某些特征的仅有事实,并不意味着不能有利地使用这些特征的组合。在不脱离本申请的精神和范围的情况下,本申请的保护范围涵盖在各个实施例或从属权利要求中记载的各个特征任何可能组合。
[0067]在权利要求中的任何参考标记不应被理解为限制本实用新型的范围。
【主权项】
1.一种光学组件(100),其特征在于,至少包括: 第一单面PCB板(21)和第二单面PCB板(22),其中所述第一单面PCB板(21)和第二单面PCB板(22)均包括第一面(201)和与所述第一面相背的第二面(202),所述第一面覆铜; 多个发光二极管(23),被表面贴装于所述第一单面PCB板(21)的所述第一面(201)上;以及 第一元件(25),被以插件的形式设置于所述第二单面PCB板(22)的所述第二面(202)上; 其中,所述第二单面PCB板(22)的所述第二面(202)和所述第一单面PCB板(21)的所述第一面(201)被布置成位于基本上相同的平面并且朝向相同的方向,从而使得所述多个发光二极管(23)和所述第一元件(25)位于所述光学组件(100)的相同侧。2.根据权利要求1所述的光学组件(100),其特征还在于,包括: 第二元件(26),被表面贴装于所述第二单面PCB板(22)的所述第一面(201)上,从而使得所述第二元件(26)和所述第一元件(25)分别位于所述第二单面PCB板(22)的不同侧。3.根据权利要求1或2所述的光学组件(100),其特征还在于,包括: 透镜盖板(30),其至少部分地覆盖于所述发光二极管(23)和所述第一元件(25)之上。4.根据权利要求3所述的光学组件(100),其特征还在于, 所述透镜盖板(30)包括与所述多个发光二极管中的每个发光二极管(23)相对应的微透镜(33),以及与所述第一元件相对应的罩壳(35)。5.根据权利要求1或2所述的光学组件(100),其特征还在于, 所述第一单面PCB板(21)被设置成围绕所述第二单面PCB板(22)布置,并且所述多个发光二极管(23)被设置成围绕所述第二单面PCB板(22)布置。6.根据权利要求1或2所述的光学组件(100),其特征还在于: 所述第一单面PCB板(21)和第二单面PCB板(22)的形状彼此互补。7.根据权利要求4所述的光学组件(100),其特征还在于: 所述罩壳(35)还包括压线部件(36),所述压线部件适于控制从所述罩壳外部引入所述罩壳内部的接线的压力,从而保证接线的稳固连接。8.根据权利要求2所述的光学组件(100),其特征还在于: 所述第一元件(25)和第二元件(26)为用于驱动所述多个发光二极管(23)的驱动器中的部件。9.根据权利要求1或2所述的光学组件(100),其特征还在于: 所述第一单面PCB板(21)和第二单面PCB板(22)由同一块的单面PCB板(20)形成。10.一种照明设备,其包括前述权利要求1-9中任一项的光学组件(100)。
【专利摘要】本公开的各实施例涉及一种光学组件和照明设备,其中光学组件包括第一单面PCB板和第二单面PCB板,其中第一单面PCB板和第二单面PCB板均包括第一面和与所述第一面相背的第二面,所述第一面覆铜;多个发光二极管,被表面贴装于所述第一单面PCB板的所述第一面上;以及第一元件,被以插件的形式设置于所述第二单面PCB板的所述第二面上;其中,所述第二单面PCB板的所述第二面和所述第一单面PCB板的所述第一面被布置成位于基本上相同的平面并且朝向相同的方向,从而使得所述多个发光二极管和所述第一元件位于所述光学组件的相同侧。
【IPC分类】F21V17/10, F21V5/04, F21S2/00, F21V19/00, F21Y101/02
【公开号】CN204717404
【申请号】CN201520272301
【发明人】姚越, 刘政伟
【申请人】飞利浦(中国)投资有限公司
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年4月29日

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