CN101852348B - 照明系统 - Google Patents

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Abstract

一种照明系统，其包括一个光源，一个光学元件，侦测模组与驱动模组。该光学元件具有多个透光部，该透光部光源发出的光通过每个透光部后产生相应的配光曲线。该侦测模组用于侦测需要照明的区域并输出侦测信号，该驱动模组用于根据该侦测模组侦测的侦测信号驱动该光学元件在空间中移动，以使该光源发出的光透过该光学元件的其中一个透光部出射。

Description

照明系统
技术领域
本发明涉及一种照明系统，尤其涉及一种可以根据所需要照明的区域调整光源配光曲线的照明系统。
背景技术
发光二极管(LED，Light Emitting Diode)以其亮度高、工作电压低、功耗小、易与集成电路匹配、驱动简单、寿命长等优点，从而可作为光源而广泛应用于照明领域，具体可参见Joseph Bielecki等人在文献2007 IEEE，23rd IEEE SEMI-THERM Symposium中的ThermalConsiderations for LED Components in an Automotive Lamp一文。发光二极管是一种可将电流转换成特定波长范围的光的半导体元件。
所谓光源的配光曲线是表示光源发出的光线在空间中的分布情况。传统光源本身的配光曲线是固定不变的，并且通常具有近似放射状或各向同性(Isotropic)的特点，因此，使用该光源的照明系统的配光曲线一般由照明系统的光学元件来决定，例如灯罩或灯具。
请参见图1，一种现有的具有发光二极管的光源的配光曲线，其呈朗伯分布(Lambertian)。由图可知，光源的半高全宽角(Full Width at Half Maximum，FWHM)在±60°内，也即该半高全宽角为120°。若要变换该光源的配光曲线，则需改变其发光二极管的一次光学元件或者改变光源的光学元件，以得到新的配光曲线。同时，光源的配光曲线也无法根据所需要照明的区域的变化进行调整。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种可以根据所需要照明的区域调整光源配光曲线的照明系统。
一种照明系统，其包括一个光源，一个光学元件，侦测模组与驱动模组。该光学元件具有多个透光部，该透光部光源发出的光通过每个透光部后产生相应的配光曲线。该侦测模组用于侦测需要照明的区域并输出侦测信号，该驱动模组用于根据该侦测模组侦测的侦测信号驱动该光学元件在空间中移动，以使该光源发出的光透过该光学元件的其中一个透光部出射。
与现有技术相比，所述照明系统的光学元件具有多个透光部，光源发出的光通过每个透光部后产生相应的配光曲线，且照明系统的驱动模组根据侦测模组侦测的侦测信号驱动光学元件在空间中移动，以使光源发出的光从其中一个透光部出射，从而得到与所需要照明的区域相对应的配光曲线。该照明系统结构简单，可根据需要照明的区域的变化调整光源的配光曲线，其灵活性较高。同时，该照明系统将光源发出的光调整至所需要照射的区域，其可达到节能的目的。
附图说明
图1是现有技术中裸露的点光源的配光曲线图。
图2是本发明第一实施例提供的照明系统的结构示意图。
图3是本发明第二实施例提供的照明系统的结构示意图。
图4是图3中出光面223a上的微结构224a的剖面示意图。
图5是光源发出的光经过图4中的微结构后的配光曲线图。
图6是图3中出光面223b上的微结构224b的剖面示意图。
图7是光源发出的光经过图6中的微结构后的配光曲线图。
图8是图3中出光面223c上的微结构224c的剖面示意图。
图9是光源发出的光经过图8中的微结构后的配光曲线图。
图10是图3中出光面223d上的微结构224d的剖面示意图。
图11是光源发出的光经过图10中的微结构后的配光曲线图。
图12是本发明第三实施例提供的照明系统的结构示意图。
具体实施方式
请参照图2，本发明第一实施例提供的照明系统100的结构示意图。该照明系统100包括一个光源11，一个光学透镜12，一个驱动模组13以及一个侦测模组14。
该光源11包括一个基板111以及多个设置在该基板111上的发光元件112。该多个发光元件112所在面为该光源11的出光面。该发光元件112可以为荧光灯，冷阴极荧光灯，节能灯，气体放电灯，卤素灯，发光二极管芯片、发光二极管或发光二极管模组。
该光学透镜12与该光源11的出光面相对设置。该光学透镜12呈平板状，其包括两个透镜单元121a与121b。该透镜单元121a为平凹透镜。该透镜单元121a可以将该光源11发出的光发散。该透镜单元121b为平凸透镜。该透镜单元121b可以将该光源11发出的光汇聚于一个区域。
该光学透镜12可由以下材料制成，如硅胶(Silicone)、玻璃、压克力(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、环氧树脂(Epoxy)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate，PET)等。
在本实施例中，该光学透镜12包括的透镜单元也可不限于两个，也可以为多个。且该透镜单元的形状也不限于平凸透镜、平凹透镜，也可以为其他形状，如凸透镜、凹透镜、球面镜或菲涅尔透镜等。
该驱动模组13包括一个驱动单元130以及一个旋转轴131。该驱动单元130与该旋转轴131相连接。该旋转轴131与该光学透镜12相连接。
该侦测模组14为一个激光侦测模组，其包括一个激光发生装置141以及激光接收装置142。在本实施例中，该激光发生装置141以及激光接收装置142设置在该基板111上，且位于该光源11的出光面。当然，该侦测模组14也可以设置在其他位置，只要可以侦测到的需要照明的区域即可。
该激光发生装置141发射激光信号，以侦测的需要照明的区域。在本实施例中，该照明系统100用于照明环境中移动的人或物体。激光发生装置141发射激光用于侦测移动的物体或人。激光接收装置142用于接收经过人或物体反馈回的激光信号。
优选的，该照明系统100进一步包括一个控制模组15，该控制模组15包括一个信息存储装置151与一个信息处理装置152。该信息存储装置151用于存储与该光源11发出的光通过每个透镜单元后产生的配光曲线相对应的工作模式信息。
该信息处理装置152接收从该激光接收装置142输出的侦测信号，将侦测信号与信息存储装置151中存储的工作模式信息相比较，并选择与侦测信号相对应的工作模式信息以传送至该驱动模组13。该驱动模组13根据接收到的工作模式信息，通过旋转轴131旋转以驱动该光学元件12在空间中移动，以使与该工作模式信息对应的透镜单元与该光源11相对，从而使光源11发出的光从该透镜单元出射，得到与所需要照明的人或物体相匹配的配光曲线，用以照明所需要照明的人或物体。
可以理解的是，随着人或物体的移动，所需照明的区域也随着改变，同时，该激光发生装置141发出的激光所侦测到的人或物体的具体位置也随着改变，从而使该激光接收装置142接收到与所需要照明的区域相对应的激光信号，进而通过控制模组15选择合适的工作模式信息，并将其传送给驱动模组13。该驱动模组13根据接收到的工作模式信息，通过旋转轴131的旋转以将光学元件12调整至与其匹配的透镜单元，从而得到光源11的与人或物体移动位置相对应的配光曲线，即该光源11发出的光的配光曲线可随着人或物体的移动而改变，灵活性较高。
当然，该光学透镜12所包括的透镜单元越多，该光源11可以调节的配光曲线的种类也就越多，从而可以得到的与所需要照明的区域相对应的配光曲线也就越匹配。
该照明系统100结构简单，且可以根据侦测模组14侦测的所需要照明的区域驱动光学透镜12在空间中移动，以将光源11发出的光的配光曲线调整至与所需要照明的区域相对应配光曲线，其灵活性较高。同时，该照明系统100将光源11发出的光调整至所需照射的区域，其可达到节能的目的。
请参照图3，本发明第二实施例提供的照明系统200的结构示意图。该照明系统200包括一个光源21，一个光学膜22，一个驱动模组23以及一个侦测模组24。
该光源21与第一实施例提供的光源11结构基本相同。
该光学膜22设置在光源21的出光面。该光学膜22呈长条状，且具有可挠性。该光学膜22包括四个透光部221a、221b、221c、221d。该四个透光部221a、221b、221c、221d分别具有一个与光源21相对的入光面，其分别为222a、222b、222c、222d，以及一个与该四个入光面222a、222b、222c、222d分别相对的出光面223a、223b、223c、223d。该四个出光面223a、223b、223c、223d上分别具有一种微结构。
该光学膜22可由以下材料制成，如硅胶、玻璃、压克力、聚碳酸酯、环氧树脂或聚对苯二甲酸乙二醇酯等。
请一并参见图4-11。图4为出光面223a上具有的微结构224a的剖面示意图。该透光部221a上具有的微结构224a为多个锯齿状凸起。具体的，每个锯齿状凸起具有一个与出光面223a垂直的第一平面225以及一个与第一平面225相连的第二平面226，该第二平面226与第一平面225成一个锐角。光源21发出的光线在该第二平面226折射后出射。请一并参见图5，其为光源21经过微结构224a后的配光曲线图。光源21发出的光经过微结构224a后朝一预定方向偏转。且随着第二平面226与第一平面225所成角度的增大，光源21发出的光经过该微结构222b后的折射光线越来越偏离该第二平面226。
当然，该第一平面225也可以不垂直于该透光部221a，也可以通过改变该微结构224a的第一平面225以及第二平面226与该透光部221a所成的角度，从而得到其他偏折方向的出射光线。
图6为出光面223b上具有的微结构224b的剖面示意图。该微结构224b为多个锯齿状凸起，且该微结构224b所包括的多个锯齿状凸起与微结构224a所包括的多个锯齿状凸起镜像对称。因此，该光源21发出的光线经过微结构224b后朝与图4(a)中相反的方向偏射。请一并参见图7，其为光源21经过微结构224b后的配光曲线图。光源21发出的光经过微结构224b后朝与图5中折射后光线的相反方向偏折。
图8为出光面223c上具有的微结构224c剖面示意图。该微结构224c包括一个第一微结构227a以及一个第二微结构227b。该第一微结构227a与微结构224a结构相同，该第二微结构227b与该第一微结构227a关于对称轴AA1镜像对称。具体的，该第一微结构227a所包括的锯齿状凸起的第二平面226与第二微结构227b所包括的锯齿状凸起的第二平面226相连接，从而使该光源21发出的光经过该微结构224c后发散出射。请一并参见图9，其为光源21经过微结构224c后的配光曲线图。光源21发出的光经过微结构224c折射后发散出射。
图10为出光面223d上具有的微结构224d剖面示意图。该微结构222d包括一个第一微结构228a以及一个第二微结构228b。该第一微结构228a与微结构222b结构相同，该第二微结构228b与该第一微结构228a关于对称轴B-B1镜像对称。具体的，该第一微结构228a所包括的锯齿状凸起的第一平面225与第二微结构228b所包括的锯齿状凸起的第一平面225相连接，从而使该光源21发出的光经过该微结构222d折射后汇聚于第一微结构228a与第二微结构228b的对称轴B-B1方向出射。请一并参见图11，其为光源21经过微结构224d后的配光曲线图。光源21发出的光经过微结构224d折射后汇聚于第一微结构227与第二微结构228的对称轴B-B1方向出射。
该驱动模组23包括一个第一滚轮231、一个第二滚轮232以及一个驱动单元233。该光学膜22的两端分别卷收在该第一滚轮231与第二滚轮232上。该驱动单元233用于控制该第一滚轮231与第二滚轮232的转动。
该侦测模组24为一个红外线侦测模组，其包括一个红外线发生装置241以及一个红外线接收装置242。在本实施例中，该照明系统200用于照明环境中的热源，如人或者车等移动中的具有一定温度的物体。因此，该红外线发生装置241可选用一个红外线热侦测器，通过其发出红外线用以侦测环境中的热源。
具体的，该红外线发生装置241发出红外线照射至热源可以产生一侦测信号并将侦测信号传送给红外线接收装置242。该红外线接收装置242接收该侦测信号并将其传送给该驱动单元233，以通过驱动单元233驱动该光学膜22在空间中移动，并将该光学膜22的与该侦测信号相匹配的透光部与光源21相对，从而使光源21发出的光从该透光部出射，得到与所需要照明的热源相匹配的配光曲线，以照明该热源。
在本实施例中，该光学膜23所包括的透光部也可以为多个，其形状也不限于上述长条状，也可以为其他形状或其他排布方式，如阵列排布。光学膜23上设置的微结构也不限于锯齿状凸起，也可以为其他结构形式，如具有曲面结构的锯齿状凸起、圆弧形凸起、圆柱状条形凸起、圆弧形凹槽或圆柱状条状凹槽等。
可以理解的是，该光学透镜22所包括的透光部越多，该光源21可以调节的配光曲线的种类也就越多，从而可以得到的与所需要照明的区域相对应的配光曲线也就越匹配。
请参照图12，本发明第三实施例提供的照明系统300的结构示意图。该照明系统300与第一实施例提供的照明系统100结构基本相同，其包括一个光源31，一个光学透镜32，一个驱动模组33以及一个侦测模组34。
该照明系统300与第一实施例不同之处在于，该光学透镜32为管状，其具有一个收容部320，该光源31收容于该收容部320。该光学透镜32包括三个弧形的透光部321、322、323。该三个透光部321、322、323分别具有一个与光源31相对的入光面321a、322a、323a以及一个与该三个入光面321a、322a、323a分别相对的出光面321b、322b、323b。在本实施例中，该三个入光面321a、322a、323a上分别设置有一种微结构，其中，入光面321a上具有锯齿状凸起，入光面322a上具有圆弧状凸起，入光面323a上具有圆弧状凹槽。因此，该光源31发出的光分别经过该三个透光部后，产生不同的配光曲线，以适应不同的所需要照明的区域对光源31的配光曲线的要求。
当然，该光学透镜32也可以包括多个透镜部，其多个透镜部上也可以具有其他微结构。
该驱动模组33与该光学透镜32相连，在本实施例中，该驱动模组33为一个马达。
该侦测模组34设置在该光源31的出光面，其可以为激光侦测模组，红外线侦测模组等等。该侦测模组34用于侦测环境中移动的物体或人，并将侦测到的侦测信号传送至驱动模组33，驱动模组33根据侦测信号驱动光学透镜32在空间中移动，以使光源31发出的光从与侦测信号相对应的透光部出射，从而得到与所需要照明的区域相匹配的配光曲线。
本发明提供的照明系统的驱动模组根据侦测模组侦测的所需要照明的区域驱动光学元件在空间中移动，以使光源发出的光从其中一个透光部出射，从而得到与所需照明的区域相对应配光曲线。该照明系统结构简单，可根据所需要照明的区域的变化调整光源的配光曲线，其灵活性较高。同时，该照明系统将光源发出的光调整至所需照射的区域，其可达到节能的目的。
另外，本领域技术人员还可于本发明精神内做其它变化，以用于本发明等设计，只要其不偏离本发明的技术效果均可。这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (11)

1.一种照明系统，其包括：一个光源以及一个光学透镜，其特征在于，该光学透镜为管状，该光学透镜具有一个收容部，该光源收容于该收容部内，该光学透镜包括三个弧形的透光部，该三个透光部分别具有一个与光源相对的入光面以及一个与该入光面相对的出光面，光源发出的光通过每个透光部后产生相应的配光曲线，该照明系统进一步包括侦测模组与驱动模组，该侦测模组用于侦测需要照明的区域并输出侦测信号，该驱动模组用于根据该侦测模组侦测的侦测信号驱动该光学透镜在空间中移动，以使该光源发出的光透过其中一个透光部出射，该驱动模组包括与该光学透镜相连接的旋转轴以及与该旋转轴相连接的驱动单元，该驱动单元驱动该旋转轴旋转，从而带动该光学透镜在空间中移动。
2.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于，该光学透镜包括凸透镜、平凸透镜、凹透镜、平凹透镜、球面镜或菲涅尔透镜。
3.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于，每个透光部的入光面与出光面中至少一者具有微结构。
4.如权利要求3所述的照明系统，其特征在于，该微结构为锯齿状凸起、圆弧形凸起、圆柱状条形凸起、圆弧形凹槽或圆柱状条状凹槽。
5.如权利要求3所述的照明系统，其特征在于，该微结构为锯齿状凸起，该锯齿状凸起具有一个与光学透镜垂直的第一锯齿面以及一个与该第一锯齿面相连的第二锯齿面，该第一锯齿面与该第二锯齿面成锐角。
6.如权利要求3所述的照明系统，其特征在于，该微结构包括一个第一微结构与一个第二微结构，该第一微结构为锯齿状凸起，该锯齿状凸起具有一个与光学透镜垂直的第一锯齿面以及一个与该第一锯齿面相连的第二锯齿面，该第一锯齿面与该第二锯齿面成锐角，该第二微结构与该第一微结构镜像对称。
7.如权利要求6所述的照明系统，其特征在于，该第一微结构所包括的锯齿状凸起的第一锯齿面与第二微结构所包括的锯齿状凸起的第一锯齿面相连接。
8.如权利要求6所述的照明系统，其特征在于，该第一微结构所包括的锯齿状凸起的第二锯齿面与第二微结构所包括的锯齿状凸起的第二锯齿面相连接。
9.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于，该侦测模组包括红外线发生装置以及红外线接收装置。
10.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于，该侦测模组包括激光发生装置以及激光接收装置。
11.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于，该照明系统进一步包括一个信息存储装置与一个信息处理装置，该信息存储装置用于存储与该光源发出的光通过每个透光部后产生的配光曲线相对应的工作模式信息，该信息处理装置根据侦测模组侦测输出的侦测信号，选择与其相对应的工作模式信息，进而将所需的工作模式信息传送给驱动模组，该驱动模组根据所需的工作模式信息驱动该光学透镜在空间中移动至该工作模式信息对应的透光部。
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