透鏡、led模組及使用該led模組的照明系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種照明系統，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。
【背景技術】
[0002]在一般的日常生活中，隨處都可見到各種照明設備，例如，日光燈、路燈、臺燈、藝術燈等。在上述的照明設備中，傳統上大部分是以鎢絲燈泡做為發光光源。近年來，由于科技日新月異，已利用發光二極管(LED)作為發光來源。甚者，除照明設備外，對于一般交通號志、廣告牌、車燈等，亦都改為使用發光二極管做為發光光源。如前所述，使用發光二極管作為發光光源，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，為一種現有技術中使用LED作為光源的照明系統的光路示意圖。該照明系統包括一個被照射面1，一個設置在該被照射面I 一側的LED光源2。該LED光源2包括一個出光面3，該出光面3射出無數燈光線4并照射在被照射面I上。可以想到的是，無論所述LED光源2放置在被照射面I的哪個位置，出光面3射出的光線4中的一部分一定會射向被照射面I的近端，而另一部分則一定會射向被照射面I的遠端。正是由于以上不可避免的光線照射結構，射向被照射面I近端的光線相對于射向被照射面I遠端的光線衰減將較小，而無論是射向遠端的光線還是射向近端的光線，其初始亮度值是相等的，因此會導致由于被照射面I相對于LED光源2的遠近不同，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于一些場合，如展覽廳、展示會，又或是一些商場中的照明場合，由于光照效果不均勻，即照度不均勻將會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感。
【發明內容】
[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，以克服上述不足。
[0006]一種透鏡包括一個光軸，一個與該光軸相交的出光面，一個設置在光軸上的光源設置孔，以及一個設置在所述光源設置孔與出光面之間的全反射面。所述光源設置孔為一個中心軸與光軸重合的矩形孔。在沿所述光軸的一個截面上，所述光源設置孔包括一個楔形結構且在該楔形結構中該光源設置孔與光軸相交的面為弧形面。
[0007]一種LED模組包括一個透鏡，和一個與該透鏡搭配使用的LED。該透鏡包括一個光軸，一個與該光軸相交的出光面，一個設置在光軸上的光源設置孔，以及一個設置在所述光源設置孔與出光面之間的全反射面。所述光源設置孔為一個中心軸與光軸重合的矩形孔。在沿所述光軸的一個截面上，所述光源設置孔包括一個楔形結構且在該楔形結構中該光源設置孔與光軸相交的面為弧形面。
[0008]一種照明系統包括至少一個LED模組，以及至少一個與相應的LED模組對應的被照射面。該LED模組包括一個透鏡，和一個與該透鏡搭配使用的LED。該透鏡包括一個光軸，一個與該光軸相交的出光面，一個設置在光軸上的光源設置孔，以及一個設置在所述光源設置孔與出光面之間的全反射面。所述光源設置孔為一個中心軸與光軸重合的矩形孔。在沿所述光軸的一個截面上，所述光源設置孔包括一個楔形結構且在該楔形結構中該光源設置孔與光軸相交的面為弧形面。
[0009]與現有技術相比，由于所述透鏡在沿光軸的截面上包括有一個楔形結構的光源設置孔，從光源LED發出的光被分兩部分，一部分經所述長、短邊側壁射出再經全反射面反射后射向離LED模組較遠的被照射面一側，而另一倍分經所述為弧形面的頂部擴散折射后再經出光面射出射向整個被照射面上。由于所述為弧形面的頂部將光線進行了配置，即更多的光線將射向離LED模組較遠的被照射面的一側，再加上所述長、短邊側壁的出射光的補充使得雖然射向離LED模組較遠處會有更大的衰減，但是由于有更多的多到達離LED模組的較遠處的一側，從而可以彌補由于到達離LED模組較遠處而導致的更多的衰減，進而使得離LED模組較遠處與較近處皆有基本一致的亮度。
【附圖說明】
[0010]以下結合附圖描述本發明的實施例，其中:
[0011]圖1為現有技術中的照明系統的結構示意圖及光路圖。
[0012]圖2為本發明提供的一種照明系統的結構示意及光路圖。
[0013]圖3為圖2的照明系統的透鏡沿光軸一個方向的剖視圖。
[0014]圖4為圖2的照明系統的透鏡沿光軸另一個方向的剖視圖。
[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構示意圖。
[0016]圖6為圖2的照明系統的透鏡的俯視圖。
[0017]圖7A與圖7B為圖4在A處與圖6在B處的局部放大圖。
【具體實施方式】
[0018]以下基于附圖對本發明的具體實施例進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅作為實施例，并不用于限定本發明的保護范圍。
[0019]請參閱圖2，其為本發明所提供的一種照明系統100的結構示意圖。所述照明系統100包括至少一個LED模組10，以及至少一個與每一個LED模組10分別對應的被照射面20。在實際應用中，所述LED模組10可能會包括多個，這可以根據被照射面20的大小或多少來確定。在本實施例中，僅為了詳細說明本發明，故僅示出一個LED模組10和一個與該LED模組10相對應的被照射面20。可以想到的是，該照明系統100還包括其他元器件，如柜體、用于設置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，因為諸如此類的組件不為本發明的重點，在此不再贅述。
[0020]所述LED模組10包括一個透鏡11，和一個與該透鏡11搭配使用的LED12。
[0021]所述透鏡11包括一個光軸111，一個與該光軸111相交的出光面112，一個設置在光軸111上的光源設置孔113，以及一個設置在所述光源設置孔113與出光面112之間的全反射面114。
[0022]與所有透鏡一致，每一個透鏡都包括一根光軸。所述光軸111用于設置所述LED12，同時該光軸111也是光路設計、整個燈具設置安裝的導向。
[0023]如所述出光面112用于將來自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上設置有多個相互連接的六角形微球面透鏡1121，請一并參閱圖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示出了每一個球面透鏡的球面半徑，即曲率R，以及該球面弧形的拱高h，圖7B示出了每一個六角形的對邊距離L。通過改變R、h、以及L即可以改變每一個六角形微球面透鏡1121的射束寬度。例如，當R = 3.0mm, h = 0.lmm, L=L 33mm時，所得到的六角形微球面透鏡1121的射束寬度將是一個12度到17度的射束寬度。當R=2.0mm, h = 0.2mm, L=L 51mm時,所得到的六角形微球面透鏡1121的射束寬度將是一個20度至24度的射束寬度。當R = 3.0mm, h = 0.5mm, L = 3.0mm時,所得到的六角形微球面透鏡1121的射束寬度將是一個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。優選的是，所述出光面112繞光軸111順時針旋轉一定的角度。可以想到的是，其旋轉的角度根據實際需要而定。
[0024]請參閱圖3與圖4，所述光源設置孔113用于設置光源，如LED12，或者是其他的光源，如熒光燈。在本實施例中，所述光源為LED12。可以想到的是，當其他光源如熒光燈與透鏡11的尺寸比例和LED12與透鏡11的尺寸比例相當時，則也可以使用熒光燈來作為光源，同樣可以達到本發明所要達到的技術效果。在該光源設置孔113，如圖5A、圖5B所示，所述LED12可以設置在該光源設置孔113的里面，也可以設置在該光源設置孔113的外面，即光源設置孔113的里面或外面皆可以作為光源的光源設置處。當LED12設置在光源設置孔113中時，為了使透鏡11的利用最大化的同時，便于組裝該透鏡11與LED12，該LED