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】
[0001]本發(fā)明涉及一種照明系統(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)。
【背景技術(shù)】
[0002]在一般的日常生活中，隨處都可見(jiàn)到各種照明設(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)光光源。近年來(lái)，由于科技日新月異，已利用發(fā)光二極管(LED)作為發(fā)光來(lái)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)光光源，其好處在于省電，且亮度更大，故于使用上已逐漸普通化。
[0003]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(wú)數(shù)燈光線4并照射在被照射面I上?？梢韵氲降氖?，無(wú)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中的一部分一定會(huì)射向被照射面I的近端，而另一部分則一定會(huì)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(wú)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各處的照度不同。
[0004]這種不均勻的光照效果對(duì)于一些場(chǎng)合，如展覽廳、展示會(huì)，又或是一些商場(chǎng)中的照明場(chǎng)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(gòu)買者視覺(jué)效果，從而降低展示物品給人視覺(jué)上的品質(zhì)感。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]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。
[0006]一種透鏡包括一個(gè)光軸，一個(gè)與該光軸相交的出光面，一個(gè)設(shè)置在光軸上的光源設(shè)置孔，以及一個(gè)設(shè)置在所述光源設(shè)置孔與出光面之間的全反射面。所述光源設(shè)置孔為一個(gè)中心軸與光軸重合的矩形孔。在沿所述光軸的一個(gè)截面上，所述光源設(shè)置孔包括一個(gè)楔形結(jié)構(gòu)且在該楔形結(jié)構(gòu)中該光源設(shè)置孔與光軸相交的面為弧形面。
[0007]一種LED模組包括一個(gè)透鏡，和一個(gè)與該透鏡搭配使用的LED。該透鏡包括一個(gè)光軸，一個(gè)與該光軸相交的出光面，一個(gè)設(shè)置在光軸上的光源設(shè)置孔，以及一個(gè)設(shè)置在所述光源設(shè)置孔與出光面之間的全反射面。所述光源設(shè)置孔為一個(gè)中心軸與光軸重合的矩形孔。在沿所述光軸的一個(gè)截面上，所述光源設(shè)置孔包括一個(gè)楔形結(jié)構(gòu)且在該楔形結(jié)構(gòu)中該光源設(shè)置孔與光軸相交的面為弧形面。
[0008]一種照明系統(tǒng)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。該透鏡包括一個(gè)光軸，一個(gè)與該光軸相交的出光面，一個(gè)設(shè)置在光軸上的光源設(shè)置孔，以及一個(gè)設(shè)置在所述光源設(shè)置孔與出光面之間的全反射面。所述光源設(shè)置孔為一個(gè)中心軸與光軸重合的矩形孔。在沿所述光軸的一個(gè)截面上，所述光源設(shè)置孔包括一個(gè)楔形結(jié)構(gòu)且在該楔形結(jié)構(gòu)中該光源設(shè)置孔與光軸相交的面為弧形面。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于所述透鏡在沿光軸的截面上包括有一個(gè)楔形結(jié)構(gòu)的光源設(shè)置孔，從光源LED發(fā)出的光被分兩部分，一部分經(jīng)所述長(zhǎng)、短邊側(cè)壁射出再經(jīng)全反射面反射后射向離LED模組較遠(yuǎn)的被照射面一側(cè)，而另一倍分經(jīng)所述為弧形面的頂部擴(kuò)散折射后再經(jīng)出光面射出射向整個(gè)被照射面上。由于所述為弧形面的頂部將光線進(jìn)行了配置，即更多的光線將射向離LED模組較遠(yuǎn)的被照射面的一側(cè)，再加上所述長(zhǎng)、短邊側(cè)壁的出射光的補(bǔ)充使得雖然射向離LED模組較遠(yuǎn)處會(huì)有更大的衰減，但是由于有更多的多到達(dá)離LED模組的較遠(yuǎn)處的一側(cè)，從而可以彌補(bǔ)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)而使得離LED模組較遠(yuǎn)處與較近處皆有基本一致的亮度。
【附圖說(shuō)明】
[0010]以下結(jié)合附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中:
[0011]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的照明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖及光路圖。
[0012]圖2為本發(fā)明提供的一種照明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意及光路圖。
[0013]圖3為圖2的照明系統(tǒng)的透鏡沿光軸一個(gè)方向的剖視圖。
[0014]圖4為圖2的照明系統(tǒng)的透鏡沿光軸另一個(gè)方向的剖視圖。
[0015]圖5A與圖5B為圖2的LED模組的LED芯片在不同位置的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖6為圖2的照明系統(tǒng)的透鏡的俯視圖。
[0017]圖7A與圖7B為圖4在A處與圖6在B處的局部放大圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下基于附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)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，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0019]請(qǐng)參閱圖2，其為本發(fā)明所提供的一種照明系統(tǒng)100的結(jié)構(gòu)示意圖。所述照明系統(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(lái)確定。在本實(shí)施例中，僅為了詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，故僅示出一個(gè)LED模組10和一個(gè)與該LED模組10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發(fā)明的重點(diǎn)，在此不再贅述。
[0020]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。
[0021]所述透鏡11包括一個(gè)光軸111，一個(gè)與該光軸111相交的出光面112，一個(gè)設(shè)置在光軸111上的光源設(shè)置孔113，以及一個(gè)設(shè)置在所述光源設(shè)置孔113與出光面112之間的全反射面114。
[0022]與所有透鏡一致，每一個(gè)透鏡都包括一根光軸。所述光軸111用于設(shè)置所述LED12，同時(shí)該光軸111也是光路設(shè)計(jì)、整個(gè)燈具設(shè)置安裝的導(dǎo)向。
[0023]如所述出光面112用于將來(lái)自LED12的出射光全部射出去，并照射在被照射面上。為了控制該出光面112的出射光束的射束寬度(beam width)，以在被照射面20形成可控大小的光斑，如圖6所示，在該出光面112上設(shè)置有多個(gè)相互連接的六角形微球面透鏡1121，請(qǐng)一并參閱圖7A、圖7B，圖7A為圖4A在B處的局部放大圖。圖7B為圖6在C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(guò)改變R、h、以及L即可以改變每一個(gè)六角形微球面透鏡1121的射束寬度。例如，當(dāng)R = 3.0mm, h = 0.lmm, L=L 33mm時(shí)，所得到的六角形微球面透鏡1121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=L 51mm時(shí),所得到的六角形微球面透鏡1121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1121的射束寬度將是一個(gè)25度至30度的射束寬度。為了將出光面112的出射光更多的折射向離透鏡11較遠(yuǎn)的地方，在沿光軸111的截面上所述出光面112與所述光軸111之間的夾角不垂直，即不等于90度。優(yōu)選的是，所述出光面112繞光軸111順時(shí)針旋轉(zhuǎn)一定的角度。可以想到的是，其旋轉(zhuǎn)的角度根據(jù)實(shí)際需要而定。
[0024]請(qǐng)參閱圖3與圖4，所述光源設(shè)置孔113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L(zhǎng)ED12?？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)，則也可以使用熒光燈來(lái)作為光源，同樣可以達(dá)到本發(fā)明所要達(dá)到的技術(shù)效果。在該光源設(shè)置孔113，如圖5A、圖5B所示，所述LED12可以設(shè)置在該光源設(shè)置孔113的里面，也可以設(shè)置在該光源設(shè)置孔113的外面，即光源設(shè)置孔113的里面或外面皆可以作為光源的光源設(shè)置處。當(dāng)LED12設(shè)置在光源設(shè)置孔113中時(shí)，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LED