專利名稱：透鏡、led模組及使用該led模組的照明系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種照明系統(tǒng)，特別是一種可以提供均勻照明的透鏡、LED模組及使用該LED模組的照明系統(tǒng)。背景枝術(shù)在一般的日常生活中，隨處都可見到所謂的照明設(shè)備，例如，日光燈、路燈、臺(tái)燈、藝術(shù)燈等。在上述的照明設(shè)備中，傳統(tǒng)上大部分是以鎢絲燈泡做為發(fā)光來源。近年來，由于科技日新月異，已利用所謂的發(fā)光二極管(LED)作為發(fā)光來源。甚者，除照明設(shè)備外，對(duì)于一般交通號(hào)志、廣告牌、車燈等，亦都改為使用發(fā)光二極管做為發(fā)光光源。如前所述，使用發(fā)光二極管作為發(fā)光來源，其好處在于省電，且亮度更大，故于使用上已逐漸普通化。如


圖1所示，為一種現(xiàn)有技術(shù)中使用LED作為光源的照明系統(tǒng)的光路結(jié)構(gòu)示意圖。該照明系統(tǒng)包括一個(gè)被照射面1，一個(gè)設(shè)置在該被照射面I 一側(cè)的LED光源2。該LED光源2包括一個(gè)出光面3，該出光面3射出無數(shù)燈光線4并照射在被照射面I上?？梢韵氲降氖?，無論所述LED光源2放置在被照射面I的哪個(gè)位置，出光面3射出的光線4中的一部分射向被照射面I的近端，而另一部分射向被照射面I的遠(yuǎn)端。正是由于以上不可避免的光線照射結(jié)構(gòu)，射向被照射面I近端的光線相對(duì)于射向被照射面I遠(yuǎn)端的光線衰減將較小，而無論是射向遠(yuǎn)端的光線還是射向近端的光線，其初始亮度值是相等的，因此會(huì)導(dǎo)致由于被照射面I相對(duì)于LED光源2的遠(yuǎn)近不同，其明亮度也不同，即被照射面I的照度不同。這種不均勻的光照效果對(duì)于一些場合，如展覽廳、展示會(huì)，又或是一些商場中的照明場合，由于光照效果不均勻，即照度不均勻?qū)?huì)降低被展示的物品給參觀者或購買者視覺效果，從而降低展示物品給人視覺上的品質(zhì)感。

實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于此，有必要提供一種可以提供光照效果均勻的透鏡、LED模組及使用該LED模組的照明系統(tǒng)，以克服上述不足。一種透鏡，其包括一個(gè)用于設(shè)置光源的光源設(shè)置處，一個(gè)與所述光源設(shè)置處相對(duì)設(shè)置的第一出光面，以及一個(gè)設(shè)置在所述光源設(shè)置處與第一出光面之間一側(cè)的全反射面。所述透鏡還包括一個(gè)設(shè)置在所述光源設(shè)置處與第一出光面之間另一側(cè)的第二出光面。該第二出光面從光源設(shè)置處一側(cè)朝第一出光面延伸并與透鏡的光軸間隔設(shè)置。一種LED模組，其包括一個(gè)透鏡，和一個(gè)與該透鏡搭配使用的LED。所述透鏡包括一個(gè)用于設(shè)置光源的光源設(shè)置處，一個(gè)與所述光源設(shè)置處相對(duì)設(shè)置的第一出光面，以及一個(gè)設(shè)置在所述光源設(shè)置處與第一出光面之間一側(cè)的全反射面。所述透鏡還包括一個(gè)設(shè)置在所述光源設(shè)置處與第一出光面之間另一側(cè)的第二出光面。該第二出光面從光源設(shè)置處一側(cè)朝第一出光面延伸并與透鏡的光軸間隔設(shè)置。一種照明系統(tǒng)，其包括至少一個(gè)LED模組，以及至少一個(gè)與每一個(gè)LED模組分別對(duì)應(yīng)的被照射面。該LED模組包括一個(gè)透鏡，和一個(gè)與該透鏡搭配使用的LED。所述透鏡包括一個(gè)用于設(shè)置光源的光源設(shè)置處，一個(gè)與所述光源設(shè)置處相對(duì)設(shè)置的第一出光面，以及一個(gè)設(shè)置在所述光源設(shè)置處與第一出光面之間一側(cè)的全反射面。所述透鏡還包括一個(gè)設(shè)置在所述光源設(shè)置處與第一出光面之間另一側(cè)的第二出光面。該第二出光面從光源設(shè)置處一側(cè)朝第一出光面延伸并與透鏡的光軸間隔設(shè)置。與現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比，由于第一出光面能接收到比第二出光面更多的光，因此，當(dāng)?shù)谝怀龉饷娴某錾涔馍湎虮徽丈涿娴碾xLED模組較遠(yuǎn)的一側(cè)，第二出光面的出射光射向被照射面的離LED模組較近的另一側(cè)時(shí)，雖然第一出光面射出光由于射向離LED模組較遠(yuǎn)處會(huì)比射向離LED模組較近處第二出光面射出光有更大的衰減，但是由于第一出光面比第二出光面接收更多的光，從而彌補(bǔ)了第一出光面的射出光由于到達(dá)離LED模組較遠(yuǎn)處而導(dǎo)致的更多的衰減，進(jìn)而可以使離LED模組較近處與離LED模組較遠(yuǎn)處有大致一樣的照度。
以下結(jié)合附圖描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，其中:
圖1為現(xiàn)有技術(shù)的照明系統(tǒng)的光路結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型提供的一種照明系統(tǒng)的光路結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖2的照明系統(tǒng)中的透鏡的第二出光面與沉孔間隔設(shè)置的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為圖2的照明系統(tǒng)中的透鏡的第二出光面穿過沉孔的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5A-圖5B為LED設(shè)置在圖3的透鏡的不同位置以及透鏡沿B-B線的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6A-圖6C為圖3的透鏡的第二出光面相對(duì)于透鏡的光軸具有不同曲率的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7A-圖7B分別為圖5A在C處以及圖6A在D處的局部放大圖。
具體實(shí)施方式
以下基于附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅作為實(shí)施例，并不用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。請(qǐng)參閱圖2，為本實(shí)用新型提供的一種照明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。該照明系統(tǒng)100包括至少一個(gè)LED模組10，以及至少一個(gè)與每一個(gè)LED模組10分別對(duì)應(yīng)的被照射面20。在實(shí)際應(yīng)用中，所述LED模組10可能會(huì)包括多個(gè)，這可以根據(jù)被照射面20的大小或多少來確定。在本實(shí)施例中，僅為了詳細(xì)說明本實(shí)用新型，故僅示出一個(gè)LED模組10和一個(gè)與相對(duì)應(yīng)的被照射面20?？梢韵氲降氖?，該照明系統(tǒng)100還包括其他元器件，如柜體、用于設(shè)置LED模組10的燈架，燈罩等組件，以及用于給LED模組10供電的電源等等，因?yàn)橹T如此類的組件不為本實(shí)用新型的重點(diǎn)，在此不再贅述。所述LED模組10包括一個(gè)透鏡11，和一個(gè)與該透鏡11搭配使用的LED12。請(qǐng)參閱圖3及圖4，所述透鏡11包括一個(gè)用于設(shè)置光源的光源設(shè)置處111，一個(gè)與所述光源設(shè)置處111相對(duì)設(shè)置的第一出光面112，一個(gè)設(shè)置在所述光源設(shè)置處111與第一出光面112之間一側(cè)的全反射面113，一個(gè)設(shè)置在所述光源設(shè)置處111與第一出光面112之間另一側(cè)的第二出光面114，以及一個(gè)設(shè)置在第一出光面112相對(duì)側(cè)的沉孔115?？梢岳斫獾氖?，與所有透鏡一致，該透鏡11還包括一根光軸AA'。[0023]所述光源設(shè)置處111用于設(shè)置光源，如LED12，或者是其他的光源，如熒光燈。在本實(shí)施例中，所述光源為LED12?？梢韵氲降氖牵?dāng)其他光源如熒光燈與透鏡11的尺寸比例和LED12與透鏡11的尺寸比例相當(dāng)時(shí)，則可以使用熒光燈來作為光源，同樣可以達(dá)到本實(shí)用新型所要達(dá)到的技術(shù)效果。在該光源設(shè)置處11，如圖5A、圖5B所示，所述LED12可以設(shè)置在該沉孔115的里面，也可以設(shè)置在該沉孔115的外面，即沉孔115的里面或外面皆可以作為光源的設(shè)置處。當(dāng)LED12設(shè)置在沉孔115中是，為了使透鏡11的利用最大化的同時(shí)，便于組裝該透鏡11與LED12，該LED12的出光面的相反側(cè)與所述沉孔115的開口端齊平。當(dāng)LED12設(shè)置在沉孔115的外面時(shí)，為了使LED12所有光全部能進(jìn)入透鏡11中，優(yōu)選的是，該LED12的出光面與所述沉孔115的開口端齊平。在本實(shí)施例中，所述LED12的出光面與所述沉孔115的開口端齊平。所述第一出光面112與光源設(shè)置處111相對(duì)，用于將部分來自LED12的光源從其折射而出，并照射到被照射面20上。為了控制第一出光面112的出射光束的射束寬度(beamwidth)，以在被照射面20形成可控大小的光斑，在該第一出光面112上設(shè)置有多個(gè)相互連接的六角形微球面透鏡116。如圖7A、圖7B所示，其為圖5A在C處的局部放大圖。圖7B為圖6A在D處的六角形微球面透鏡116的俯視圖。圖7A示出了每一個(gè)球面透鏡的球面半徑，即曲率R，以及該球面弧形的拱高h(yuǎn)，圖7B示出了每一個(gè)六角形的對(duì)邊距離L。通過改變R、h、以及L即可以改變每一個(gè)六角形微球面透鏡116的射束寬度。例如，當(dāng)R = 3.0mm，h=0.lmm, L = 1.33mm時(shí)，所得到的六角形微球面透鏡116的射束寬度將是一個(gè)12度到17度的射束寬度。當(dāng)R = 2.0mm,h = 0.2mm,L = 1.51mm時(shí),所得到的六角形微球面透鏡116的射束寬度將是一個(gè)20度至24度的射束寬度。當(dāng)R = 3.0mm，h = 0.5mm, L = 3.0mm時(shí)，所得到的六角形微球面透鏡116的射束寬度將是一個(gè)25度至30度的射束寬度。當(dāng)然，可以理解的是，在該第一出光面112上也可以不設(shè)置這些六角形微球面透鏡116。所述全反射面113用于將接收到的光都反射出去，其設(shè)置在光滑設(shè)置處111與第一出光面112之間，以使所述透鏡11形成一個(gè)錐臺(tái)狀結(jié)構(gòu)。經(jīng)該全反射面113所反射的光全部通過第一出光面112折射出去。所述第二出光面114設(shè)置在所述光源設(shè)置處111與第一出光面112之間另一側(cè)，并與全反射面113相連。為了使來自LED12的并射向第二出光面114側(cè)的光皆能通過該第二出光面114射出，該第二出光面114需要從光源設(shè)置處111 一側(cè)朝第一出光面112延伸。因此，所述第二出光面114沿光軸AA'的高度應(yīng)該大于或至少等于所述沉孔115的軸向長度。在本實(shí)施例中，為了制造的方便，該第二出光面114延伸到第一出光面112。另外，根據(jù)出射光的需要，該第二出光面114可以為平面，也可以是弧面。當(dāng)該第二出光面114為弧面時(shí)，相對(duì)于透鏡11的光軸AA'，可以為正曲率，也可以為負(fù)曲率。如圖6A、圖6B、以及圖6C分別示出了該三種曲面的樣式。在本實(shí)施例中，所述第二出光面114為一具有正曲率的弧面。該第二出光面114的沿透鏡11的光軸AA'的截面輪廓線可以與透鏡11的光軸AA'平行，也可以使該輪廓線的延長線透鏡11的光軸AA'相交。在本實(shí)施例中，該輪廓線與透鏡11的光軸AA'平行。另外，可以想到的是，所述透鏡11也可以包括多個(gè)該第二出光面114，以達(dá)到特別的出光效果，如進(jìn)一步減弱第二出光面114這一側(cè)的出光強(qiáng)度。同時(shí)，為了控制從該第二出光面114的出光量，該第二出光面114可以與所述沉孔115間隔設(shè)置，如圖3所示，也可以直接穿過該沉孔115。如圖4所示，為所述第二出光面114穿過所述沉孔115的結(jié)構(gòu)示意圖。請(qǐng)參閱圖5，所述沉孔115的軸向中心穿過所述透鏡11的光軸AA'。根據(jù)入射光經(jīng)沉孔115折射并射出到達(dá)透鏡11的位置將沉孔115分成一個(gè)朝向全反射面113的第一側(cè)壁1151，一個(gè)朝向第二出光面114的第二側(cè)壁1152，以及一個(gè)與該第一、第二側(cè)壁1151、1152相連的頂部1153。所述第一側(cè)壁1151接收的光射向全反射面113，并經(jīng)該全反射面113反射而射向第一出光面112。所述頂部1153接收的光射向第一出光面112，所述第二側(cè)壁1152接收的光射向第二出光面114并經(jīng)第二出光面114折射射出。所述LED(Light Emitting Diode) 12是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光能。該LED12的中心設(shè)置在透鏡11的光軸AA上。所述被照射面20為所述LED模組10照射的位置，其可以為平面，也可以為曲面。在本實(shí)施例中，僅為了舉例說明本實(shí)用新型，該被照射面20為平面。該被照射面20可以為博物館中所要照亮的畫等物品，也可以是在超級(jí)市場中冰柜中的販賣品。如圖2所示，當(dāng)安裝所述LED模組10時(shí)，可以使透鏡11的第二出光面114射出的光應(yīng)當(dāng)射向被照射面20相對(duì)于LED模組10較近的一側(cè)，而透鏡的第一出光面112射出的光應(yīng)當(dāng)射向被照射面20相對(duì)于LED模組10較遠(yuǎn)的一側(cè)。當(dāng)工作時(shí)，沉孔115的第二側(cè)壁1152接收的光射向第二出光面114并經(jīng)第二出光面114折射射向被照射面20的離LED模組10較近的一側(cè)，而沉孔115的頂部1153接收的光，以及全反射面113接收的來自第一側(cè)壁1151的光都將射向第一出光面112，并經(jīng)第一出光面112折射射向被照射面20的離LED模組10較遠(yuǎn)的另一側(cè)。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，雖然第一出光面112射出光由于射向離LED模組10較遠(yuǎn)處會(huì)比射向離LED模組10較近處的第二出光面114的射出光有更大的衰減，但是由于第一出光面112比第二出光面114接收更多的光，從而彌補(bǔ)了第一出光面112的射出光由于到達(dá)離LED模組10較遠(yuǎn)處而導(dǎo)致的更多的衰減，進(jìn)而可以使離LED模組10較近處與離LED模組10較遠(yuǎn)處有大致一樣的照度。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則的內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍的內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種透鏡，其包括一個(gè)用于設(shè)置光源的光源設(shè)置處，一個(gè)與所述光源設(shè)置處相對(duì)設(shè)置的第一出光面，以及一個(gè)設(shè)置在所述光源設(shè)置處與第一出光面之間一側(cè)的全反射面，其特征在于:所述透鏡還包括一個(gè)設(shè)置在所述光源設(shè)置處與第一出光面之間另一側(cè)的第二出光面，該第二出光面從光源設(shè)置處一側(cè)朝第一出光面延伸。
2.按權(quán)利要求1所述的透鏡，其特征在于:所述第二出光面為平面。
3.按權(quán)利要求1所述的透鏡，其特征在于:所述第二出光面為弧面。
4.按權(quán)利要求1所述的透鏡，其特征在于:所述第二出光面的沿透鏡的光軸的截面輪廓線與透鏡的光軸平行。
5.按權(quán)利要求1所述的透鏡，其特征在于:所述第二出光面的沿透鏡的光軸的截面輪廓線的延長線與透鏡的光軸相交。
6.按權(quán)利要求1所述的透鏡，其特征在于:該第二出光面與全反射面相連。
7.按權(quán)利要求1所述的透鏡，其特征在于:所述第一出光面上還設(shè)置有多個(gè)相互連接的六角形微球面透鏡，該六角形微球面透鏡的曲率、拱高以及對(duì)邊距離根據(jù)預(yù)定的光線射束寬度設(shè)置。
8.按權(quán)利要求1所述的透鏡，其特征在于:所述透鏡還包括一個(gè)沉孔，該沉孔的軸向中心線穿過所述透鏡的光軸，所述第二出光面通過該沉孔或與該沉孔間隔設(shè)置。
9.一種LED模組，其包括一個(gè)透鏡，和一個(gè)與該透鏡搭配使用的LED，所述透鏡包括一個(gè)用于設(shè)置光源的光源設(shè)置處，一個(gè)與所述光源設(shè)置處相對(duì)設(shè)置的第一出光面，以及一個(gè)設(shè)置在所述光源設(shè)置處與第一出光面之間一側(cè)的全反射面，其特征在于:所述透鏡還包括一個(gè)設(shè)置在所述光源設(shè)置處與第一出光面之間另一側(cè)的第二出光面，該第二出光面從光源設(shè)置處一側(cè)朝第一出光面延伸。
10.按權(quán)利要求9所述的LED模組，其特征在于:所述透鏡還包括一個(gè)沉孔，該沉孔的軸向中心線穿過所述透鏡的光軸，同時(shí)LED收容在該沉孔中，且該LED的中心設(shè)置在該光軸上。
11.按權(quán)利要求9所述的LED模組，其特征在于:所述透鏡還包括一個(gè)沉孔，該沉孔的軸向中心線穿過所述透鏡的光軸，所述LED的出光面與該沉孔的開口端齊平，且該LED的中心設(shè)置在該光軸上。
12.按權(quán)利要求10或11任一項(xiàng)所述的LED模組，其特征在于:所述沉孔包括一個(gè)朝向全反射面的第一側(cè)壁，一個(gè)朝向第二出光面的第二側(cè)壁，以及一個(gè)與該側(cè)壁相連的頂部，所述第一側(cè)壁接收的光射向全反射面，并經(jīng)該全反射面反射而射向第一出光面，所述頂部接收的光射向第一出光面，所述第二側(cè)壁接收的光射向第二出光面并經(jīng)第二出光面折射射出。
13.一種照明系統(tǒng)，其包括至少一個(gè)LED模組，以及至少一個(gè)與相應(yīng)的LED模組對(duì)應(yīng)的被照射面，該LED模組包括一個(gè)透鏡，和一個(gè)與該透鏡搭配使用的LED，所述透鏡包括一個(gè)用于設(shè)置光源的光源設(shè)置處，一個(gè)與所述光源設(shè)置處相對(duì)設(shè)置的第一出光面，以及一個(gè)設(shè)置在所述光源設(shè)置處與第一出光面之間一側(cè)的全反射面，其特征在于:所述透鏡還包括一個(gè)設(shè)置在所述光源設(shè)置處與第一出光面之間另一側(cè)的第二出光面，該第二出光面從光源設(shè)置處一側(cè)朝第一出光面延伸。
14.按權(quán)利要求13所述的照明系統(tǒng)，其特征在于:所述第一出光面射出的光射向被照射面相對(duì)于LED模組較遠(yuǎn)的一側(cè)，所述第二出光面射出的光射向被照射面相對(duì)于LED模組較近的一側(cè)。`
專利摘要一種照明系統(tǒng)，其包括至少一個(gè)LED模組，以及至少一個(gè)被照射面。該LED模組包括一個(gè)透鏡，和一個(gè)LED。所述透鏡包括一個(gè)光源設(shè)置處，一個(gè)第一出光面，一個(gè)全反射面，以及一個(gè)第二出光面。由于第一出光面能接收到比第二出光面更多的光，因此，當(dāng)?shù)谝怀龉饷娴某錾涔馍湎虮徽丈涿娴碾xLED模組較遠(yuǎn)的一側(cè)，第一出光面的出射光射向被照射面的離LED模組較遠(yuǎn)的另一側(cè)時(shí)，雖然第一出光面射出光由于射向離LED模組較遠(yuǎn)處會(huì)比射向離LED模組較近處有更大的衰減，但是由于第一出光面比第二出光面接收更多的光，從而彌補(bǔ)了第一出光面的射出光的更多的衰減，進(jìn)而可以使離LED模組較近處與離LED模組較遠(yuǎn)處有大致一樣的照度。本實(shí)用新型還提供了一種透鏡，以及使用該透鏡的LED模組。
文檔編號(hào)F21Y101/02GK202927737SQ20122051756
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2012年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月13日
發(fā)明者張發(fā)偉, 徐樂, 林萬炯 申請(qǐng)人:林萬炯