[發明專利]一種光學透鏡

有效

• 申請號: 201310149555.8
• 申請日: 2013-04-26
• 公開（公告）號: CN103277739A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 朱賀玲;劉國旭;孫國喜
• 申請（專利權）人: 易美芯光（北京）科技有限公司
• 主分類號: F21V5/04
• 分類號: F21V5/04;F21Y101/02
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

技術領域

本發明涉及一種光學透鏡，尤其是一種應用于直下式背光系統的光學透鏡，屬半導體照明領域。?

背景技術

光學透鏡作為LED的二次配光產品，被廣泛的應用于照明領域。由于此種光學透鏡多由光學級pmma（聚甲基丙烯酸甲酯）或pc（聚碳酸酯）材料構成，具有成本低、易于注塑成型、透光率高、體積小等優點，也逐漸被應用到LED背光源領域。?

如圖1所示，應用在LED背光源的光學透鏡，要求具有大的光束角，一般在155°至160°之間，上表面的出光曲面為自由曲面；下表面為平面，通常帶有棱形、錐形等微結構或者進行磨砂處理，正對光源位置的入光曲面由非圓錐曲面構成。?

目前直下式背光透鏡有待解決的技術問題如下：?

1）為降低成本，背光領域對光學透鏡要求大角度擴散，來降低LED光源及透鏡的使用顆數。在設計過程中，如果對自由曲面控制不當，容易造成透鏡的出光效率降低，影響背光產品亮度。?

2）大角度透鏡設計的自由曲面，由于生產加工過程中的影響，容易造成與原設計曲面偏差過大，影響產品的均勻性。?

3）不增加成本情況下，背光模組對低混光距離的要求，增加了設計難度。?

4）目前的大角度擴散透鏡設計，利用光學曲面對光線的折射作用進行擴散角度設計，增加了設計難度。?

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種光學透鏡，采用自由曲面對光線折射和反射的控光方式，降低了由單一折射方式擴散光束角的難度，同時也可以降低混光距離，減少LED使用顆數，降低成本。?

本發明的一種光學透鏡包括：透鏡本體，在透鏡本體底部形成有一個光線入射的中心向上凹陷的入光曲面，在所述透鏡本體的頂部形成有中心向下凹陷的第一出光曲面，在所述透鏡本體的側部形成有第二出光曲面；所述第一出光曲面形成為光線經由所述透鏡本體入光后，在與所述透鏡本體的軸線夾角為42°角為臨界角，在中心光束至42°以內的光束由所述第一出光曲面折射出，42°至85°的光速由所述第一出光曲面全反射后，由所述第二出光曲面折射出。?

優選地，所述透鏡本體的材質選擇折射率為1.494的聚甲基丙烯酸甲酯pmma，或折射率為1.59的聚碳酸酯pc。?

優選地，所述第二出光曲面包括一圓柱面和一圓錐曲面。?

本發明具有如下優點：?

1）本發明形成為整體形狀呈中心薄、邊緣厚的形狀，從而有利于設計大角度光束，本發明的光學透鏡需配合底部反射片進行使用，這樣的設計方式能夠提高光學透鏡的出光效率；?

2）本發明的發光形式為折射并配合反射形式，發光角度在270°以上，借助放置于透鏡底部的反射片將180°以上的光束反射，應用在背光模組中，折射光線直接投射到上部的擴散板下表面。反射光線從透鏡的側邊緣射出，經過底部反射片的二次反射，再次反射到擴散板下表面。?

3）本發明采用全反射原理，將大角度光反射后，經過反射片的二次反射，降低大角度透鏡設計難度，將光束角擴散至165°至175°。?

4）本發明通過折反射方式將光束角擴散，提高了接收面上輝度均勻度。?

5）本發明在增加光束角、提高接收面輝度均勻度的同時，也降低了發光面值接收面的距離。可以應用與更薄型化產品背光源上。?

6）由于背光領域對光學透鏡的大角度擴散、輝度均勻度、混光距離小?等特殊要求，給光學透鏡的設計及加工帶來了一定的難度。本發明通過透鏡對光束的折射以及反射后再折射的特殊設計，降低了目前大角度擴散透鏡的設計難度，并提高了亮度均勻度，降低背光產品的混光距離（背光源基板到背光膜材的距離）。?

附圖說明

圖1目前常規直下式透鏡常采用的結構形式；?

圖2本發明外形輪廓圖；?

圖3本發明結構示意簡圖；?

圖4本發明結構示意圖；?

圖5本發明光路原理圖；?

圖6本發明光強分布圖；?

圖7為本發明所述透鏡應用于電視背光示意圖；56為背光用上擴散片，56為棱鏡片，58為擴散板，60為反射片。?

圖8為本發明應用于照明用面板燈。?

具體實施方式