[發明專利]勻光透鏡及包括該勻光透鏡的LED光源模組

有效

• 申請號: 201410117760.0
• 申請日: 2014-03-26
• 公開（公告）號: CN103925557A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 羅滔;王鋼
• 申請（專利權）人: 佛山市中山大學研究院;周燁
• 主分類號: F21V5/04
• 分類號: F21V5/04;F21Y101/02
• 代理公司: 廣州圣理華知識產權代理有限公司 44302
• 代理人: 陳業勝;王建良

技術領域

本發明涉及光學設計領域，特別涉及一種勻光透鏡及包括該勻光透鏡的LED光源模組。

背景技術

LED因其節能、色域寬、壽命長、調節速度快等特點，較傳統的緊致型熒光燈光源，已經逐漸顯現出巨大優勢。在LED背光照明主流技術路線中，有側入式和直下式兩種主流技術路線。相比側入式（LED安裝在顯示區域的側面），直下式技術（LED放置在顯示器底部）的核心優勢包括：光源散熱面積大，便于散熱，可靠性高；易于控制局部區域亮度，對比度和動態特性更好；直下式光路的光損失更少；省去導光板，背光成本大大降低。

然而，基于光源成本考慮，需要盡量加大直下式背光光源間距來減少光源使用數量；同時，相比側入式技術，直下式背光技術要求有較大的混光距離，從而造成電視機機身較厚。因此，如何在大間距的光源排布情況下，對光源設計光學系統，使得用最薄的厚度完成均勻照明設計，是直下式背光技術的一大挑戰。

針對直下式背光光學設計技術，現有技術中CN202521495U和US8348475都是通過類似馬鞍形形狀的外曲面配合入射曲面實現，可形成較為均勻的圓形光斑，但該技術只能基本滿足25mm以上混光距離（即光源發光面到顯示屏的距離）、光源間距80mm左右的背光產品應用，目前可用于25mm厚度背光技術中。但若將機身混光距離降低到15mm，光斑半徑將縮小近一倍，如果達到相同均勻性水平所需要的光源數量將增加3倍，不能滿足超薄直下式背光設計要求。

發明內容

本發明的目的在于：提供一種適用于光源間距大且混光距離短的背光產品的勻光透鏡。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種勻光透鏡，所述勻光透鏡為回轉體，包括頂部出射面、側部出射面、入射面和底平面，所述頂部出射面和所述入射面均為沿勻光透鏡的旋轉對稱軸對稱的內凹型結構；在旋轉對稱軸的截面上，

所述頂部出射面包括延伸曲線和拋物線；

所述側部出射面包括直線段和弧線段；

所述入射面包括依次連接的頂部弧形曲線、第一梯形曲線、第二梯形曲線和側向曲線。

所述延伸曲線的起點位于所述旋轉對稱軸上，此處的斜率最大，所述延伸曲線的末端與所述拋物線相交，此處斜率最小。

所述延伸曲線的起點斜率大于1。

所述側部出射面的直線段與旋轉對稱軸之間的距離沿著自上而下的方向逐漸變大，所述弧線段與旋轉對稱軸之間的距離沿著自上而下的方向逐漸變大。

所述頂部弧形曲線為中部平緩而兩側斜率分別逐漸增大的曲線。

所述第一梯形曲線的斜率沿遠離所述旋轉對稱軸方向而逐漸減小，并分別與頂部弧形曲線及第二梯形曲線平滑連接。

所述第二梯形曲線為平滑曲線。

所述側向曲線包括直線段和逐漸向外展開且斜率逐漸減小的曲線段。

所述側向曲線與所述第二梯形曲線的相交角度的范圍為90度到95度。

連接所述第二梯形曲線和所述側向曲線的過渡倒角的半徑≦0.1mm。

所述勻光透鏡的材料為PMMA或PC樹脂。

所述底平面為磨砂面。

所述頂部出射面的拋物線與所述側部出射面的直線段連接，所述直線段的上端區域為磨砂面，所述磨砂面的高度≦0.5mm。

本發明的又一目的在于：提供一種包括上述勻光透鏡的LED光源模組，還包括反射紙和基板，所述反射紙粘接于所述基板上；所述LED光源為貼片式光源，LED光源的出光面為圓形平面，所述出光面與勻光透鏡的底平面齊平；所述LED光源設置在所述基板上，勻光透鏡的底平面設有多個固定腳，所述多個固定腳通過黏性材料與所述基板粘接。

所述LED光源和勻光透鏡均為多個，按照陣列排布，置于所述基板上，形成大面積照明。

所述勻光透鏡的底平面采用平面式加厚的結構，其增厚高度等于LED光源的厚度。

所述入射面鍍有增透膜。

相對于現有技術，本發明具有以下有益效果：

1、本發明的勻光透鏡的結構精細，能夠在超薄混光距離、超大光源間距的情況下實現均勻照明。其中，頂部出射面設置了一段延伸曲線和一段拋物曲線，分別將LED發出的光線向兩個不同方向形成全反射，最大程度保證了光斑大小和色度、照度的均勻度。

2、本發明的勻光透鏡的底平面為磨砂面，從而保證從勻光透鏡內腔反射回來的光線不再垂直射向屏幕形成亮點。

3、本發明的勻光透鏡的頂部出射面的述拋物線的上端區域為磨砂面，將導入中心位置的光線均勻散開，可避免屏幕靠近LED發光中心局部位置出現亮線。