一種透鏡、led模組及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，特別是一種出光均勻的透鏡、LED模組及照明系統。
【背景技術】
[0002]相比傳統照明燈具，LED燈具具有體積小、能耗低且光效高的優點，因而LED燈具得以迅速推廣應用。同時，人們也在不斷的追求更佳的光照效果，因而也希望LED燈具能夠滿足各種照明需求。特別是在需要大面積、遠距離照射的情況下，希望能夠使得被照射區域的照度大致均勻一致。由于LED在封裝時進行的第一次光學設計一般不能滿足照明要求，因而需要通過透鏡配合以進行二次光學設計而滿足特定配光要求。根據光線照射的規律，相比較光線照射距離近的被照射區域，光線照射距離越遠，散射越厲害，照射范圍越大，因而被照射距離越遠的區域照度越小。因而，LED的照射區域由近到遠也存在著照度逐漸減弱的問題。
[0003]現有技術中，一般通過不同LED光源進行補光設計。一個LED光源的中心照度要比周邊遠距離照度大，因而通過另一個LED光源的照射區域以疊加而提高周邊遠距離的照度，從而使得周邊遠距離區域的照度與中心區域照度基本一致。這種實現照度均勻的方式需要合理設置不同LED光源的位置，才能夠達到較好的照射效果，因而需要不斷試驗以調整至少兩個不同LED光源的位置。
【發明內容】
[0004]有鑒于此，本發明提供一種能夠使得光線重新分配以使得光線照射的遠和近的地方都具有照度一致的效果的透鏡、LED模組和照明系統，以解決上述技術問題。
[0005]一種透鏡，包括一個光軸，一個用于接收光線的入射面，以及一個從所述入射面凸起以用于出射光線的出射曲面。所述透鏡還包括一個沿所述光軸的對稱截面以及一個與該對稱截面垂直并沿所述光軸的旋轉截面。所述對稱截面與所述出射曲面相交的輪廓線的曲率半徑連續遞增或遞減。所述出射曲面包括相對于所述對稱截面相互對稱的左出射面和右出射面。所述左出射面和右出射面分別與所述旋轉截面相交的相交線皆為一條四分之一橢圓的弧線約束線。所述弧線約束線對到達的光線具有會聚作用。所述左出射面和右出射面為所述輪廓線以光軸上任一點為中心并以所述弧線約束線為運動軌跡掃描形成的曲面。
[0006]一種LED模組，包括一個LED以及一個與該LED配合以出光的透鏡。所述透鏡包括一個光軸，一個用于接收光線的入射面，以及一個從所述入射面凸起以用于出射光線的出射曲面。所述透鏡還包括一個沿所述光軸的對稱截面以及一個與該對稱截面垂直并沿所述光軸的旋轉截面。所述對稱截面與所述出射曲面相交的輪廓線的曲率半徑連續遞增或遞減。所述出射曲面包括相對于所述對稱截面相互對稱的左出射面和右出射面。所述左出射面和右出射面分別與所述旋轉截面相交的相交線皆為一條四分之一橢圓的弧線約束線。所述弧線約束線對到達的光線具有會聚作用。所述左出射面和右出射面為所述輪廓線以光軸上任一點為中心并以所述弧線約束線為運動軌跡掃描形成的曲面。所述LED設置為與所述入射面相正對。
[0007]一種照明系統，包括一個被照射面和至少一個LED模組。所述LED模組與所述被照射面間隔設置。所述LED模組包括一個LED和一個與該LED配合以出光的透鏡。所述LED模組用于連續照射被照射面。所述透鏡包括一個光軸，一個用于接收光線的入射面，以及一個從所述入射面凸起以用于出射光線的出射曲面。所述透鏡還包括一個沿所述光軸的對稱截面以及一個與該對稱截面垂直并沿所述光軸的旋轉截面。所述對稱截面與所述出射曲面相交的輪廓線的曲率半徑連續遞增或遞減。所述出射曲面包括相對于所述對稱截面相互對稱的左出射面和右出射面。所述左出射面和右出射面分別與所述旋轉截面相交的相交線皆為一條四分之一橢圓的弧線約束線。所述弧線約束線對到達的光線具有會聚作用。所述左出射面和右出射面為所述輪廓線以光軸上任一點為中心并以所述弧線約束線為運動軌跡掃描形成的曲面。所述LED設置為與所述入射面相正對。
[0008]與現有技術相比,本發明透鏡的左出射面和右出射面相對于對稱截面相互對稱，因而光線通過左出射面和右出射面后在被照射面的左右兩邊都具有照度一致的照射效果。而所述對稱截面的與出射曲面相交的輪廓線的曲率半徑大小沿著光線從近到遠的照射方向遞減而沿著相反方向遞增，因而較多的光線偏向被照射面的較遠一側，從而彌補因照射距離較遠而造成的較大光衰而達到被照射面的較遠一側具有與較近一側照度一致的照射效果。因而，具有本發明透鏡的LED模組通過單一透鏡對光線分配就能達到照射面積大且照度均勻一致的光照效果，而不需要通過不同光源進行補光設計，方便應用推廣而具有較高的應用價值。
【附圖說明】
[0009]以下結合附圖描述本發明的實施例，其中:
圖1為本發明提供的一種透鏡的立體示意圖之一。
[0010]圖2為圖1所示的透鏡的立體示意圖之二。
[0011]圖3為圖1所示的透鏡沿A-A線的剖面圖。
[0012]圖4為包括圖3所示的透鏡的LED模組照射被照射面的光路圖。
[0013]圖5為圖3所示的透鏡的對稱截面與出射曲面相交的輪廓線的曲率半徑的大小變化的示意圖。
[0014]圖6為圖1所示的透鏡沿B-B線的剖面。
[0015]圖7為包括圖6所述的透鏡的LED模組照射被照射面的光路圖。
【具體實施方式】
[0016]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。應當理解的是，此處對本發明實施例的說明并不用于限定本發明的保護范圍。
[0017]本發明照明系統1000包括至少一個作為光源以出光的LED模組100以及一個被該LED模組100連續均勻照射的被照射面200。所述LED模組100包括一個透鏡10和一個與該透鏡10配合的LEDCLighting Emitting D1de,發光二極管)20。請參閱圖1及圖2,所述透鏡10包括一個光軸11，一個用于接收光線的入射面12，一個沿所述光軸11的對稱截面13，一個與該對稱截面13垂直并沿所述光軸11的旋轉截面14，以及一個從所述入射面12凸起以用于出射光線的出射曲面15。可以想到的是，根據照射范圍的需要，所述LED模組100可以作為燈具的唯一光源進行照射，也可以多個LED模組100組合組成的燈具進行照射。所述LED模組100可以作為照亮墻面的洗墻燈或者用于照射貨架、展柜等。
[0018]請參閱1及圖3，所述光軸11作為透鏡10進行配光設計的基準導向，且在本實施例中作為描述所述透鏡10的結構及位置的參照。可以理解的是，所述光軸11根據光源的出光中心線即該光源的光軸來設置，在本實施例中，根據所述LED20的出光中心線設置。因而在本實施例中，所述光軸11垂直于所述入射面12且穿過該入射面12的中心。需要說明的是，在本實施例中，引入所述光軸10用于方便說明透鏡10的形狀。由于所述透鏡10為非旋轉對稱的異形透鏡，使得LED20發出的光線經過該透鏡10折射之后的出射光線不具有旋轉對稱性，因而在本發明中所述光軸11的含義是沒有經過透鏡10折射的裸光源LED20的發出光線的光軸在空間位置上與該透鏡10重疊的矢量線。
[0019]請參閱圖2，所述入射面12用于接收光線。所述入射面20可以設置為與光源相對，譬如可以設置為所述LED20相對以接收該LED20的光線。所述入射面12可以設置為一個平面，從而使得光線經過所述入射面12進入所述透鏡10內部的折射具有規律性以便于所述出射曲面15的光學設計。
[0020]請參閱圖3及圖4，所述對稱截面13作為下述出射曲面15的左出射面151和所述右出射面152的對稱面。所述對稱截面13沿所述光軸11設置，即所述光軸11位于所述對稱截面13上。所述對稱截面13還包括一條該對稱截面13與所述出射曲面15相交而成的輪廓線131。所述對稱截面13與所述出射曲面15相交的輪廓線131的曲率半徑連續遞增或遞減。所述輪廓線131的曲率半徑的大小連續遞增或遞減，指的是所述輪廓線131的曲率半徑大小沿著一個方向上遞增的而沿著相反方向則是遞減的，即該輪廓線131的曲率半徑的大小可以是單調且連續變化的。可以想到的是，所述輪廓線131的曲率半徑越大，則說明輪廓線131的越平滑，即該輪廓線131的切線方向的夾角越小。而所述輪廓線131的曲率半徑越小時，則說明該輪廓線131越陡峭，即該輪廓線131與其切線方向的夾角越大。在本實施例中，根據所述透鏡10的設置方向，所述輪廓線131的曲率半徑連續遞減的方向即光線射向離透鏡10較遠的方向。
[0021]請參閱圖4及圖5，在本實施例中，在沿著所述輪廓線131的曲率半徑的大小遞減的方向，所述LED模組100從近到遠處連續照射被照射面200。圖5中所示的輪廓線131上a點的曲率半徑為R，b點的曲率半徑為r，且R大于r，則從a點到b點的方向即為曲率半徑遞減的方向。由于所述LED模組100適合設置在高處，以從高到低照射墻面或貨架等，即從離該LED模組100近的地方射向遠處。人站在地面，從低處到高處都能感受到照度均勻的照射效果。因而，需要說明的是，在本發明中如果沒有特別的說明，本發明所提到的“上下”(或高低)指的是所述輪廓線131的曲率半徑的從大到小的方向，“左右”指的是所述輪廓線131的曲率半徑的遞減的方向的左右兩邊。
[0022]請參閱圖6及圖7，所述旋轉截面14與所述對稱截面13相