CN107504453B - 一种滤光镜片、具有该滤光镜片的led灯及照明系统 - Google Patents

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Abstract

一种滤光镜片、具有该滤光镜片的LED灯及照明系统，所述照明系统包括一个具有滤光镜片的LED灯，以及一个被照射面。所述具有滤光镜片的LED灯包括一个发光模块，一个准直透镜，以及一个滤光镜片，所述滤光镜片包括一个入光面，以及一个设置在所述入光面相反侧的出光面，所述入光面包括多条首尾相连依次排列的异形槽。由于所述照明系统使用所述具有滤光镜片的LED灯，且该具有滤光镜片的LED灯的滤光镜片包括上述的异形槽，以及通过设置该具有滤光镜片的LED灯与被照射面之间的位置关系，使得射向离LED灯较远的被照射面的一侧的光相对于射向离LED灯较近的被照射面的一侧的光可以弥补由于到达离LED灯较远处而导致的更多的衰减，从而可以使得离LED灯较近处与离LED灯较远处有基本相同的照度。

Description

一种滤光镜片、具有该滤光镜片的LED灯及照明系统
技术领域
本发明涉及灯具领域，特别是一种滤光镜片、具有该滤光镜片的LED灯及照明系统。
背景技术
一般的日常生活中，随处都可见到各种照明设备，例如，日光灯、路灯、台灯、艺术灯等。在上述的照明设备中，传统上大部分是以钨丝灯泡作为发光光源。近年来，由于科技日新月异，已利用发光二极管(LED)作为发光来源。甚者，除照明设备外，对于一般交通号志、广告牌、车灯等，亦都改为使用发光二极管作为发光光源。如前所述，使用发光二极管作为发光光源，其好处在于省电，且亮度更大，故于使用上已逐渐普通化。
随着LED灯具的普及，越来越多的场合开始使用LED灯具。在一些重点照明领域，LED灯具的照明范围往往需要根据实际的需求进行调整。例如，在一些洗墙灯中，往往会出现在竖直方向上离灯近的地方亮，而离灯远的地方暗的缺点，或者是在水平方向上由于照度太集中而导致所照射的范围太小。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种可以使照射范围内亮度一致并扩大照射范围的滤光镜片、具有该滤光镜片的LED灯及照明系统，以解决上述问题。
一种滤光镜片，其包括一个入光面，以及一个设置在所述入光面相反侧的出光面，所述入光面包括多条首尾相连依次排列的异形槽，在垂直于所述异形槽的延伸方向的截面上，每一条异形槽的轮廓线包括一条异形槽光轴，一个位于所述异形槽光轴一侧的凹透镜，以及一个位于所述异形槽光轴另一侧的凸透镜，在垂直于所述异形槽的延伸方向的截面上每一条异形槽的轮廓线的两个端点连成一条连线，在所述异形槽的排列方向上所述异形槽光轴与所述连线的交点与所述轮廓线的两个端点中的一个端点的距离递减，该交点则与所述异形槽的轮廓线的两个端点中另一个端点的距离递增，所述出光面包括多条首尾相连依次排列的弧形条，所述弧形条的延伸方向与所述异形槽的延伸方向垂直，在垂直于所述弧形条的延伸方向的截面上，每一条弧形条的轮廓线为弧形。
进一步地，在垂直于所述异形槽的延伸方向的截面上，多个异形槽的轮廓线为一条平滑曲线。
进一步地，所述异形槽与弧形条延直线延伸。
进一步地，在垂直于所述弧形条的延伸方向的截面上，所述多个弧形条的轮廓线为一条平滑曲线。
进一步地，所述出光面还包括一个调节槽，所述调节槽的延伸方向与所述弧形条的延伸方向平行。
一种具有滤光镜片的LED灯，其包括一个发光模块，一个设置在所述发光模块的出光方向上的准直透镜，以及一个设置在所述准直透镜的出光方向上的如上述的滤光镜片，所述发光模块包括一根发光模块光轴，所述准直透镜的出射光为平行光，所述滤光镜片的入光面接收来自所述准直透镜的出射光。
进一步地，所述发光模块包括至少一个LED芯片。
进一步地，所述发光模块光轴垂直于所述异形槽的延伸方向与排列方向所形成的平面。
一种照明系统，其包括一个上述的具有滤光镜片的LED灯，以及一个由所述具有滤光镜片的LED灯照射的被照射面，所述发光模块光轴与所述被照射面之间的夹角包括一个锐角，所述锐角的大小为20度至70度之间，所述滤光镜片的多个异形槽的延伸方向平行于所述被照射面，所述异形槽光轴离所述异形槽的轮廓线的凹透镜的端点的距离最小的一侧的出射光射向离该具有滤光镜片的LED灯较远的被照射面，同时该异形槽光轴离所述异形槽的轮廓线的凹透镜的端点的距离最大的一侧的出射光射向离该具有滤光镜片的LED灯较近的被照射面，凸透镜的异形槽的轮廓线对光具有聚合的作用，而该聚合光射向离LED灯远的被照射面的一侧。
进一步地，以地平面为参照时，所述被照射面垂直于所述地平面，所述滤光镜片的异形槽的延伸方向同时平行于所述被照射面和地平面。
与现有技术相比，由于所述照明系统使用所述具有滤光镜片的LED灯，且该具有滤光镜片的LED灯的滤光镜片包括上述的异形槽与弧形条，以及通过设置该具有滤光镜片的LED灯与被照射面之间的位置关系，使得射向离LED灯较远的被照射面的一侧的光相对于射向离LED灯较近的被照射面的一侧的光可以弥补由于到达离LED灯较远处而导致的更多的衰减，从而可以使得离LED灯较近处与离LED灯较远处有基本相同的照度。
附图说明
以下结合附图描述本发明的实施例，其中：
图1为本发明提供的一种照明系统的结构示意图。
图2为图1的照明系统所包括的具有滤光镜片的LED灯的分解结构示意图。
图3为图2的具有滤光镜片的LED灯所包括的滤光镜片的剖面结构示意图。
图4为图3的滤光镜片在A处的局部放大图。
图5为图2的具有滤光镜片的LED灯所包括的滤光镜片的另一角度的剖面结构示意图。
图6为图4的滤光镜片在B处的局部放大图。
具体实施方式
以下基于附图对本发明的具体实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅作为实施例，并不用于限定本发明的保护范围。
请参阅图1及图2，其为本发明提供的一种照明系统100的结构示意图。所述照明系统100包括一个具有滤光镜片的LED灯10，以及一个由所述具有滤光镜片的LED灯10照射的被照射面20。在实际应用中，所述具有滤光镜片的LED灯10可能会包括多个，这可以根据被照射面20的大小或多少来确定。在本实施例中，仅为了详细说明本发明，故仅示出一个具有滤光镜片的LED灯10和一个与该具有滤光镜片的LED灯10相对应的被照射面20。可以想到的是，该照明系统100还包括其他元器件，如柜体、用于设置所述具有滤光镜片14的天花、插座、轨道等组件，以及用于给该具有滤光镜片的LED灯10供电的电源等等，因为诸如此类的组件不为本发明的重点，在此不再赘述。
所述具有滤光镜片的LED灯10包括一个灯筒11，一个设置在所述灯筒11中的发光模块12，一个设置在所述发光模块12的出光方向上的准直透镜13，以及一个设置在所述准直透镜13的出光方向上的滤光镜片14。可以理解的是，所述具有滤光镜片的LED灯还包括其他模块，如电性插接组件，电源模块等等，其为本领域技术人员的习知的技术，在此不再赘述。
所述灯筒11可以为一个圆形或方形筒，其具体形状根据实际需求而定。在本实施例中，所述灯筒11为一个圆形筒。可以理解是的，为了设置所述发光模块12，准直透镜13，以及滤光镜片14等元件，所述灯筒11还包括一些机械结构，如支架、挡圈，挡条、螺钉，以及安装锅等零部件，其应当为本领域技术人员所理解，在此不再详细说明。
所述发光模块12包括一个电路板121，以及至少一个设置在所述电路板121上的LED芯片122。所述电路板121可以为印刷电路板，其用于为所述LED芯片122提供合规的电力。可以想到的是，所述电路板121上会电性连接设置诸如二极管、三极管等电子元器件，以将市电转化为适合所述LED芯片122工作的电压或电流。所述LED芯片122的数量根据实际需要而定，如出光流明的大小等。在本实施例中，仅为了说明本发明，所述发光模块12具有一个LED芯片122。所述LED(Light Emitting Diode)芯片122是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光能，其也为现有技术。所述发光模块12还包括一个发光模块光轴123。众所周知的是，每一个LED芯片122皆具有一个光轴，其为光学设计的导向，即在光学设计皆应当以该光轴为参照。因此，所述LED芯片122的光轴也就是所述发光模块12的发光模块光轴123。
所述准直透镜13用于将入射光规化为平行光。由于LED芯片122的出射光为一个半球形，即出光射范围为一个180度的平面旋转180后形成的球面。如果将所述LED芯片122作为一个点光源，在任意一个穿过该LED芯片122的截面，其出射光皆是发散光。因此，为了对该发散光进行配光或者是改变出光方向，需要所述的准直透镜13将该作为入射光的发散光转化为作为出射光的平行光。至于所述准直透镜13的具体结构，其应当为现有技术，如专利号CN201110267362.3，专利名称一种LED灯透镜所公开的一种透镜，其可以将LED芯片所发出的发散光转化为平行光。因此所述准直透镜13的具体结构及发光原理在此不再赘述。
所述滤光镜片14设置在所述准直透镜13的出光方向上，并包括一个接收所述准直透镜13出射的平行光的入光面141，和一个设置在所述入光面141相反侧的出光面142。当然可以理解的是，所述滤光镜片14还包括其他的一些功能结构，如安装边等，在此不再详细说明。
请一并参阅图3与图4，所述入光面141包括多条首尾相连并依次排列的异形槽143。在垂直于所述异形槽143的延伸方向的截面上，每一条异形槽143的轮廓线包括一条异形槽光轴144，一个位于所述异形槽光轴144一侧的凹透镜145，以及一个位于所述异形槽光轴144另一侧的凸透镜146。所述异形槽光轴144也是一条虚拟的直线，其是与现有技术中LED芯片的光轴具有相同的作用，即用于光学设计的导向，即其作为凹透镜145与凸透镜146分界线。所述凹透镜145的轮廓线与凸透镜146的轮廓线在所述异形槽光轴144为光滑曲线，同时两个相邻的异形槽143的轮廓线在连接处也为光滑曲线，从而使得在垂直于所述异形槽143的延伸方向的截面上，所述多个异形槽143的轮廓线为一条平滑曲线。该多个异形槽143具有类似的结构，其区别点在于所述异形槽光轴144的位置。为了限定该多个异形槽143的各自的异形槽光轴144的位置，引入下面的几何结构。在垂直于所述异形槽143的延伸方向的截面上每一条所述异形槽143的轮廓线的两个端点连成一条连线147。同时在所述异形槽143的排列方向上所述异形槽光轴144与所述连线147相交并形成一个交点148。该交点148与所述异形槽143的轮廓线的两个端点中一个端点的距离递减。当然可以想到的是，当该交点148与所述异形槽143的轮廓线的两个端点的一个端点的距离递减时，该交点148则与所述异形槽143的轮廓线的两个端点中另一个端点的距离递增。在本实施例中，仅为了举例说明，所述交点148与所述异形槽143的轮廓线的凹透镜145的端点的距离递减。由于所述入光面141接收的平行光，因此所述凹透镜145和凸透镜146对光线的处理符合其基本的特性，即所述凹透镜145对该平行光进行分散，而凸透镜146对平行光进行聚合。当所述交点148与所述异形槽143的轮廓线的凹透镜145的端点的距离递减时，沿着所述异形槽143的排列方向，所述凹透镜145所获得的平行光将越来越少，而所述凸透镜146所获得的平行光将越来越多。所述异形槽143的延伸方向与该异形槽143的排列方向将是垂直的，而且所述异形槽143沿直线延伸。可以理解的是，该异形槽143的延伸方向与排列方向构成了所述入光面141所在的平面。在安装该滤光镜片14时，所述发光模块12的发光模块光轴123应当垂直于所述异形槽143的延伸方向与排列方向所构成的平面。
请一并参阅图5与图6，所述出光面142包括多条首尾相连依次排列的弧形条149。所述弧形条149的延伸方向与所述异形槽143的延伸方向垂直，且该弧形条149也是延直线延伸。在垂直于所述弧形条149的延伸方向的截面上，每一条弧形条149的轮廓线为弧形，同时该多个弧形条149的轮廓线形成一条圆弧连接成的非平滑曲线。可以理解的是，在垂直于所述弧形条149的延伸方向的截面上，该弧形条149的弧形轮廓线形成一条可以由凸透镜与凹透镜交替组成的曲线，也可以仅由凸透镜或仅由凹透镜组成的非平滑曲线。在本实施例中，所述弧形条149仅由凸透镜组成。但是，不管是凸透镜还是凹透镜，由于所述入光面141所出射的光线不再是平行光，同时被照射面20也不会设置在其焦点上，因此其都将对所述入光面141所出射的光线进行沿所述异形槽143的排列方向分散，从而可以扩大所述出光面142沿所述异形槽143的排列方向的照射范围。
所述滤光透镜14还包括一个设置在所述出光面142上的调节槽1421。该调节槽1421的延伸方向与所述弧形条的延伸方向平行。该调节槽1421的作用在于在安装所述具有滤光镜片的LED灯10时，调节所述滤光镜片14的弧形条149的延伸方向与被照射面20的位置关系的，具体将在下面进行详细说明。因为该调节槽1421的作用仅在于调节位置，因此该调节槽1421的宽度可以很光，如与“一”字螺丝刀的厚度相当。
所述被照射面20为所述具有滤光镜片的LED灯10照射的位置，其可以为平面，也可以为曲面。在本实施例中，仅为了举例说明本发明，该被照射面20为平面。该被照射面20可以为博物馆中所要照亮的画等物品，也可以是商场里橱窗里的贩卖品。为了简便说明，以地平面为参照，则所述被照射面20垂直于地平面，在实际安装该LED灯10时，所述滤光镜片14的异形槽143的延伸方向平行于所述被照射面20与所述地平面。也因此，所述滤光镜片14的异形槽143的排列方向垂直于地平面。所述具有滤光镜片的LED灯10一般会使用在如洗墙灯领域，而不会用在重点照明领域，因此所述具有滤光镜片的LED灯10的发光模块12的光轴123与所述被照射面20之间的夹角应当包括一个锐角θ，且该锐角θ的大小为20度到70度之间。
下面以所述滤光镜片14的多个异形槽143的排列方向平行于被照射面20而垂直于地平面的应用实例来说明所述滤光镜片14的光学原理。同时，由于所述异形槽光轴144与所述连线147的交点148与所述异形槽143的轮廓线的凹透镜145的端点的距离递减，在安装该具有滤光镜片的LED灯10时，该异形槽光轴144离所述异形槽143的轮廓线的凹透镜145的端点的距离最小的一侧的出射光应当射向离该LED灯10较远的被照射面20，而异形槽光轴144离所述异形槽143的轮廓线的凹透镜145的端点的距离最大的一侧的出射光应当射向离该LED灯10较近的被照射面20。由于为凹透镜145的异形槽143的轮廓线对光具有发散的作用，而该发散光射向离LED灯10近的被照射面20的一侧。同时，作为凸透镜146的异形槽143的轮廓线对光具有聚合的作用，而该聚合光射向离LED灯10远的被照射面20的一侧，当然上述的发散与聚合作用都是沿该异形槽143的排列方向递减或递增的，从而使得射向离LED灯10较远的被照射面20的一侧的光相对于射向离LED灯10较近的被照射面20的一侧的光可以弥补由于到达离LED灯10较远处而导致的更多的衰减，即在离LED灯10较远的被照射面20的一侧与离LED灯10较近的被照射面20的一侧，相同照射面积内，离LED灯10较远的被照射面20的一侧所获得的光线要比离LED灯10较近的被照射面20的一侧更多，因此可以通过获得更多的光线来弥补由于到达离LED灯10较远处而导致的更多的衰减。进而可以使得离LED灯10较近处与离LED灯10较远处有基本相同的照度。在这里，需要说明“基本相同”的意思，该基本相同是指虽然用照度仪器测量离LED灯10较远或较近的被照射面20的两侧，其照度值可能不完全一样，但是对于人们肉眼观察则难以察觉这种不同，从而达到对于人们的视觉来说，被照射面20的光照效果是一致的。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则的内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种滤光镜片，其特征在于：所述滤光镜片包括一个入光面，以及一个设置在所述入光面相反侧的出光面，所述入光面包括多条首尾相连依次排列的异形槽，在垂直于所述异形槽的延伸方向的截面上，每一条异形槽的轮廓线包括一条异形槽光轴，一个位于所述异形槽光轴一侧的凹透镜，以及一个位于所述异形槽光轴另一侧的凸透镜，在垂直于所述异形槽的延伸方向的截面上每一条异形槽的轮廓线的两个端点连成一条连线，在所述异形槽的排列方向上所述异形槽光轴与所述连线的交点与所述轮廓线的两个端点中的一个端点的距离递减，该交点则与所述异形槽的轮廓线的两个端点中另一个端点的距离递增，所述出光面包括多条首尾相连依次排列的弧形条，所述弧形条的延伸方向与所述异形槽的延伸方向垂直，在垂直于所述弧形条的延伸方向的截面上，每一条弧形条的轮廓线为弧形。
2.如权利要求1所述的滤光镜片，其特征在于：在垂直于所述异形槽的延伸方向的截面上，多个异形槽的轮廓线为一条平滑曲线。
3.如权利要求1所述的滤光镜片，其特征在于：所述异形槽与弧形条延直线延伸。
4.如权利要求1所述的滤光镜片，其特征在于：在垂直于所述弧形条的延伸方向的截面上，多个弧形条的轮廓线为一条平滑曲线。
5.如权利要求1所述的滤光镜片，其特征在于：所述出光面还包括一个调节槽，所述调节槽的延伸方向与所述弧形条的延伸方向平行。
6.一种具有滤光镜片的LED灯，其特征在于：所述具有滤光镜片的LED灯包括一个发光模块，一个设置在所述发光模块的出光方向上的准直透镜，以及一个设置在所述准直透镜的出光方向上的如权利要求1至5任一项所述的滤光镜片，所述发光模块包括一根发光模块光轴，所述准直透镜的出射光为平行光，所述滤光镜片的入光面接收来自所述准直透镜的出射光。
7.如权利要求6所述的具有滤光镜片的LED灯，其特征在于：所述发光模块包括至少一个LED芯片。
8.如权利要求6所述的具有滤光镜片的LED灯，其特征在于：所述发光模块光轴垂直于所述异形槽的延伸方向与排列方向所形成的平面。
9.一种照明系统，其特征在于：所述照明系统包括一个如权利要求6至8任一项所述的具有滤光镜片的LED灯，以及一个由所述具有滤光镜片的LED灯照射的被照射面，所述发光模块光轴与所述被照射面之间的夹角包括一个锐角，所述锐角的大小为20度至70度之间，所述滤光镜片的多个异形槽的延伸方向平行于所述被照射面，所述异形槽光轴离所述异形槽的轮廓线的凹透镜的端点的距离最小的一侧的出射光射向离该具有滤光镜片的LED灯较远的被照射面，同时该异形槽光轴离所述异形槽的轮廓线的凹透镜的端点的距离最大的一侧的出射光射向离该具有滤光镜片的LED灯较近的被照射面，凸透镜的异形槽的轮廓线对光具有聚合的作用，而该聚合光射向离LED灯远的被照射面的一侧。
10.如权利要求9所述的照明系统，其特征在于：以地平面为参照时，所述被照射面垂直于所述地平面，所述滤光镜片的异形槽的延伸方向同时平行于所述被照射面和地平面。
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