一种透镜及具有该透镜的背光模组制造技术

本发明专利技术公开一种透镜及具有该透镜的背光模组，包括一种透镜，透镜的光学面包括内侧的入射面、外侧的出射面以及顶部反射面，入射面的底端通过底面与出射面的底端连接；入射面由侧面入射面、锥面入射面和曲面入射面连接构成；出射面由曲面全反射面、锥面出射面和曲面出射面连接构成；底面设有反射环以减少菲涅尔反射的影响；背光模组包括背光腔体，安装在腔体底部的灯条，安装在灯条上的反射纸；灯条为宽度均匀的条形结构。本发明专利技术提供用于LED透镜及具有该LED透镜的背光模组，能使整体光斑.色斑均匀,出光效率得到大幅提升，同时可减小背光模组的LED光源数量和厚度，实现低能耗和超薄化设计。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种透镜及具有该透镜的背光模组，具体涉及一种LED配光透镜及配有该LED配光透镜的背光模组。
技术介绍
LED作为一种高效、节能的照明光源，被广泛应用于各种照明领域。由于LED光源的发光特性，实用的LED光源大多为点光源特性，相对于光源中心的光分布面积较小及亮度有限,目前大多通过普通出光角LED光源密排以减小LED光源的混光距离，降低背光模组的厚度，实现超薄化设计。这就导致了目前背光组件会包括几十甚至几百个点光源或LED灯。随着点光源或LED灯的数量增加、PCB的数量和尺寸增加,模组功耗大幅度升高，对LED背光模组散热、驱动带来不利的影响，同时也极大地增加了制造成本，再者，虽然LED光源本身的寿命较长且省电，但驱动元件的寿命和耗电量却往往跟不上需要，其结果是整体寿命偏短和整体耗电量偏大，尤其是驱动元件数量成倍增加，致使故障几率呈几何级数增大，综合成本大幅增高，也就是通常所说的“省电不省钱”的原因所在。因此，需要对LED光源进行二次光学设计，包括提供一种透镜，增加其光利用率和亮度的均匀性，在保证不降低具有该透镜的背光模组的性能的前提下，减小背光模组的LED光源数量和厚度，从而实现低能耗和超薄化设计。现有技术的配光透镜由于透镜结构存在诸多方面的不足，致使光线投射以后方向性和均匀度都存在不足之处，例如申请号为201310164461.8，名称为“配光透镜、配光透镜模组及LED节能灯”的中国专利，公开了一种透镜，其上表面形状为马鞍形；其上表面由多节光滑曲面相连且形成不光滑的曲面，该多节光滑曲面中相邻两节光滑曲面之间形成不光滑的曲面；所述配光透镜底面中心开有一个用于放置LED光源的凹槽。这种透镜的上表面形状为马鞍形，但是由于马鞍面的结构特征是，其沿Y-Z向为抛物线形，其沿X-Y向则为双曲线形，各向结构差异颇大，必定造成各向导光差异，无法达到周向透光均衡，也无法保证光线总体均衡柔和。
技术实现思路
本专利技术的目的是，提供一种用于LED配光透镜及具有该LED配光透镜的背光模组，能使整体的出光效率得到了大幅提升以及光线均衡柔和，同时可减小背光模组的LED光源数量和厚度，实现低能耗和超薄化设计。本专利技术的目的是通过下述技术方案实现的：一种透镜，所述透镜为旋转体结构，其镜面包括内侧的入射面、外侧的出射面以及顶部反射面，入射面的底端通过底面与出射面的底端连接；所述入射面由侧面入射面、锥面入射面和曲面入射面连接构成；以所述的底面与中心轴Z的交点作为基准点，设连接曲面入射面上的任意一点和基准点的直线与中心轴Z的夹角为θ1，曲面入射面上任意一点与基准点的距离为R1(θ1)，曲面入射面的母线表示为：R1(θ1)=Σn=18an·exp[-(θ1-bn/cn)2],]]>其中an、bn、cn为曲线常数；当0＜θ1＜π/9时，R1(θ1)随着θ1的增加而单调递减；当π/9＜θ1＜π/3时，R1(θ1)随着θ1的增加而单调递增；所述出射面由曲面全反射面、锥面出射面和曲面出射面连接构成，设连接曲面出射面上的任意一点和所述基准点的直线与中心轴的夹角为θ2，曲面出射面上任意一点与基准点的距离为R2(θ2)，曲面出射面的母线表示为：R2(θ2)=Σn=18an·exp[-(θ2-bn/cn)2],]]>其中an、bn、cn为曲线常数；当0＜θ2＜π/3时，R2(θ2)随着θ2的增加而单调递增。作为优选，所述的底面设有反射环。底面上有反射环可以减少菲涅尔反射的影响。作为优选，所述反射环的个数为1-6个，反射环为圆弧形或圆锥形的结构。作为优选，透镜的底面均布有若干个透镜柱脚，支架为方柱形或圆柱形的结构，透镜柱脚位于反射环的内侧部位。支架用于透镜和基板固定连接，并兼有定位和对准LED光源中心的作用。作为优选，一组对准凹口为均布3个，相应的透镜柱脚为3个且均布。本专利技术还提出一种背光模组，所述背光模组包括背光腔体，安装在腔体底部的灯条，安装在灯条上的反射纸，灯条为宽度均匀的条形结构，灯条相互平行地固定于背光腔体底板上，灯条上固定着若干个LED光源，且具有多个如上述结构的透镜，透镜一对一地固定在LED光源上面并与灯条固定连接；反射纸位于灯条的上方，反射纸由高反射率材料制成并且具有一定的散射特性，可向上反射被透镜折射的光，反射纸的表面有若干个圆形通孔，LED光源和透镜穿过该通孔灯条相对应；背光腔体上部有扩散板、BEF膜和扩散膜，扩散板、BEF膜和扩散膜的连接次序为沿LED光源的光路出射方向在边框上部自下而上依次叠放。作为一种背光模组的优选方案，灯条上与连接LED光源部位相对应的周边设有对准凹口，对准凹口与所述透镜底面的透镜柱脚相适配。背光模组的背光腔体内具有多条灯条并相互平行固定于背光腔体底板上，灯条上固定着多个LED光源，如此可使LED透镜组成适当的阵列。根据上述专利技术，LED光源发出的第一入射光线被曲面入射面折射进入透镜，被曲面全反射面反射到达锥面出射面，再经锥面出射面折射到透镜上方扩散板上，并且偏离到距中心轴Z较远处。第二入射光线被曲面入射面折射进入透镜，被曲面全反射面反射到达锥面出射面，再经锥面出射面折射到反射纸上，然后被反射纸反射到透镜上方扩散板。第三入射光线被曲面入射面折射进入透镜，然后经锥面出射面折射到达透镜上方光扩散板。第四入射光线被侧面入射面和锥面入射面折射进入透镜，然后经曲面折射面折射到光扩散板上。LED光源发出的所有光线，通过透镜后向远离中心轴Z的方向发生较大的偏折，光线被均匀扩散到透镜上方的扩散板上，所有光线通过光扩散板、BEF膜和扩散膜，形成一个亮度较高的均匀发光面。本专利技术的有益效果是：1、本透镜在入射面设有曲面入射面，将LED光源发出的光线导向至透镜出射面的多个表面，或折射、或反射，将光线向四周扩散，可防止光线自LED光源向上集中直射，对光线分布进行更好的控制，针对背光光源的需要，可使光线向周向扩散，提高均衡度，例如通过曲面入射面—曲面反射面—底面反射环，将光线导向至周向更远的方位，再配合阵列的LED光源，极有利于光线整体均衡柔和；2、本透镜设计增加了对入射面及出射面的菲涅尔光的控制，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种透镜，其特征在于，所述透镜为旋转体结构，其光学面包括内侧的入射面、外侧的出射面以及顶部反射面，入射面的底端通过底面与出射面的底端连接；所述入射面由侧面入射面、锥面入射面和曲面入射面连接构成；以所述的底面与中心轴的交点作为基准点，设连接曲面入射面上的任意一点和基准点的直线与中心轴的夹角为θ1，曲面入射面上任意一点与基准点的距离为R1(θ1)，曲面入射面的母线表示为：R1(θ1)=Σn=18an·exp[-(θ1-bn/cn)2],]]>其中an、bn、cn为曲线常数；当0＜θ1＜π/9时，R1(θ1)随着θ1的增加而单调递减；当π/9＜θ1＜π/3时，R1(θ1)随着θ1的增加而单调递增；所述出射面由曲面全反射面、锥面出射面和曲面出射面连接构成，设连接曲面出射面上的任意一点和所述基准点的直线与中心轴的夹角为θ2，曲面出射面上任意一点与基准点的距离为R2(θ2)，曲面出射面的母线表示为：R2(θ2)=Σn=18an·exp[-(θ2-bn/cn)2],]]>其中an、bn、cn为曲线常数；当0＜θ2＜π/3时，R2(θ2)随着θ2的增加而单调递增。...

【技术特征摘要】
1.一种透镜，其特征在于，所述透镜为旋转体结构，其光学面
包括内侧的入射面、外侧的出射面以及顶部反射面，入射面的底端通
过底面与出射面的底端连接；
所述入射面由侧面入射面、锥面入射面和曲面入射面连接构成；
以所述的底面与中心轴的交点作为基准点，设连接曲面入射面上
的任意一点和基准点的直线与中心轴的夹角为θ1，曲面入射面上任
意一点与基准点的距离为R1(θ1)，曲面入射面的母线表示为：
R1(θ1)=Σn=18an·exp[-(θ1-bn/cn)2],]]>其中an、bn、cn为曲线常数；
当0＜θ1＜π/9时，R1(θ1)随着θ1的增加而单调递减；
当π/9＜θ1＜π/3时，R1(θ1)随着θ1的增加而单调递增；
所述出射面由曲面全反射面、锥面出射面和曲面出射面连接构
成，设连接曲面出射面上的任意一点和所述基准点的直线与中心轴的
夹角为θ2，曲面出射面上任意一点与基准点的距离为R2(θ2)，曲面
出射面的母线表示为：R2(θ2)=Σn=18an·exp[-(θ2-bn/cn)2],]]>其中
an、bn、cn为曲线常数；
当0＜θ2＜π/3时，R2(θ2)随着θ2的增加而单调递增。
2.根据权利要求1所述的一种透镜，其特征在于，所述的底...

【专利技术属性】
技术研发人员：章奇，
申请(专利权)人：宁波正特光学电器有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33