CN103868018A - 发光二极管透镜及发光二极管背光源 - Google Patents

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Abstract

一种发光二极管透镜，包括顶面、底面以及侧面，该顶面与底面相对设置，该侧面位于顶面和底面之间并分别与该顶面和底面连接，该顶面上形成有朝向远离底面一侧延伸的非球面凸起，该非球面凸起包括多个以顶面几何中心为圆心、呈同心圆状阶梯排布的多个环形透光面，该底面上形成有朝向顶面一侧凹陷的收容槽，该收容槽底面为粗糙面。该种发光二极管透镜具有能够使发光二极管出光均匀的优点。本发明还提供具有该种发光二极管透镜的发光二极管背光源。

Description

发光二极管透镜及发光二极管背光源
技术领域
本发明涉及一种透镜，尤其涉及一种用于校正发光二极管光线的透镜。
背景技术
相比于传统的发光源，发光二极管（Light Emitting Diode，LED）具有重量轻、体积小、污染低、寿命长等优点，其作为一种新型的发光源，已经被越来越多地应用到各领域当中，如路灯、交通灯、信号灯、射灯及装饰灯等。
与采用CCFL的电视背光源相比，现有发光二极管直下式电视背光源在色泽调配以及亮度上的表现较好，但是由于发光二极管属于点光源，容易使得导光板的各个区域无法被均匀照射，从而在未被发光二极管的光线照射到的位置会产生暗带，影响背光源的品质。虽然，在背光源中增加发光二极管的数量以使其紧密排列，可以在一定程度上缓解暗带的产生，但是发光二极管数量的增加将导致成本增高，不符合产业的设计需求。为避免发光二极管的数量增加，业界还通过使用发光二极管透镜（LED lens cap）来发散发光二极管光源的光线，使得由为数不多的发光二极管发出的光线能够被发散至导光板的各个角落，避免亮暗带的产生。
用于制造这类发光二极管透镜的模仁通常是以超精密刀具加工形成，加工该种模仁表面时，机床刀具在模仁表面加工出多个呈同心圆排布的环形面，从而使得该多个呈同心圆排布的环形面在宏观上呈现向上拱起的凸曲面，达成光线的校正。然而，这种在微观上为多个呈同心圆排布的环形面将会使经过其校正的发光二极管光线产生同心圆环状光晕，从而使得经由发光二极管透镜出射的光线分布不够均匀。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种可将发光二极管发出的光线校正均匀的发光二极管透镜及具有该种发光二极管透镜的发光二极管背光源。
一种发光二极管透镜，包括顶面、底面以及侧面，该顶面与底面相对设置，该侧面位于顶面和底面之间并分别与该顶面和底面连接，该顶面上形成有朝向远离底面一侧延伸的非球面凸起，该非球面凸起包括多个以顶面几何中心为圆心、呈同心圆状阶梯排布的多个环形透光面，该底面上形成有朝向顶面一侧凹陷的收容槽，该收容槽底面为粗糙面。
一种发光二极管背光源，包括一导光板、至少一发光二极管以及至少一罩设在发光二极管的出光侧的发光二极管透镜，该发光二极管透镜包括顶面、底面以及侧面，该顶面与底面相对设置，该侧面位于顶面和底面之间并分别与该顶面和底面连接，该顶面上形成有朝向远离底面一侧延伸的非球面凸起，该非球面凸起包括多个以顶面几何中心为圆心、呈同心圆状阶梯排布的多个环形透光面，该底面上形成有朝向顶面一侧凹陷的收容槽，该收容槽底面为粗糙面，该收容槽底面朝向发光二极管以接收发光二极管发出的光线并将接收到的发光二极管的光线折射至发光二极管透镜内部，该顶面的非球面凸起朝向导光板的入光面以将发光二极管透镜内部的光线输出至导光板的入光面。
与现有技术相比，上述发光二极管透镜及采用该种发光二极管透镜的发光二极管背光源，其收容槽底面为粗糙面，从而当来自发光二极管光源的光线在入射至收容槽底面时，该粗糙面可以杂乱而无规律的方向将光线折射向发光二极管透镜内部，从而破坏光线的最初传输路径，该杂乱无章的光线到达并穿射过非球面凸起时便不易形成圆环状光圈，有效避免因同心圆状阶梯排布的多个环形透光面对沿原始路径传输的光线作用而产生的光圈，使得经由发光二极管透镜出射的光线分布均匀。
下面参照附图，结合具体实施方式对本发明作进一步的描述。
附图说明
图1为本发明实施方式提供的发光二极管透镜的第一视角立体图。
图2为本发明实施方式提供的发光二极管透镜的第二视角立体图。
图3为沿图1所示III-III线的发光二极管透镜的剖视图。
图4为本发明实施方式提供具有图1至图3所示的发光二极管透镜的发光二极管背光源结构示意图。
主要元件符号说明
发光二极管透镜 10
顶面 11
底面 12
侧面 13
非球面凸起 110
环形透光面 1100
环形面 112
收容槽 120
收容槽底面 1200
收容槽侧面 1202
凹陷 122
凸柱 124
发光二极管背光源 20
导光板 21
发光二极管 22
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
参见图1、图2以及图3，本发明实施例提供的发光二极管透镜10包括顶面11、底面12以及侧面13。
该顶面11与底面12相对设置，该顶面11上形成有朝向远离底面12一侧延伸的非球面凸起110，该非球面凸起110包括多个以顶面11的几何中心(图未标示)为圆心、呈同心圆状阶梯排布的多个环形透光面1100。该多个呈同心圆阶梯排布的环形透光面1100在整体上(宏观上)呈现向上(也即向远离底面12的一侧)拱起的趋势，以达成光线的校正。本实施例中，该顶面11还包括环绕非球面凸起110的环形面112，该环形面112的内缘与非球面凸起110的外缘相接，该环形面112的外缘与发光二极管透镜10的侧面13相接。该环形面可为平坦面、凸面或者凹面。
需要说明的是，实际情况下，非球面凸起110的微观结构（呈同心圆状阶梯排布的环形透光面1100）是难以靠肉眼从宏观上识别的，也即，人们难以用肉眼观察到非球面凸起110的多个呈同心圆状阶梯排布的环形透光面1100，只能从宏观角度看到非球面凸起110的上凸趋势。但在本实施例中，为了详细、清楚地描述发光二极管透镜10的结构，图2、图3中的个环形透光面1100的尺寸、比例已被放大显示，而这些图中放大显示的非球面凸起110区域并非用于限定所述环形透光面1100的尺寸、比例，特此说明。
该底面12上形成有朝向顶面11一侧凹陷的收容槽120，该收容槽底面1200为图案化粗糙面。
可以理解的是，为进一步调整的光线校正效果，该收容槽底面1200上还可进一步设置有凹陷或者凸起。本实施例中，该收容槽底面1200中心位置形成有进一步向顶面11一侧延伸的凹陷122。该凹陷122形成一个朝远离底面12方向凹陷的凹曲面。
另外，该底面12上还可以设置有用于与电路板或其他元件(图未示)相互固定的凸柱124。此时该底面12可为平面，该底面12上凸设有多个凸柱124，该多个凸柱124沿远离顶面11的方向延伸，并且该多个凸柱124的延伸方向垂直于底面12。优选的，所述底面12为圆环形，凸柱124的数量为3个，而该3个凸柱124则环绕底面12的圆心均匀分布在底面12的外缘处。
本实施例中，所述收容槽120还包括收容槽侧面1202，该收容槽侧面1202为圆柱侧面，从而该圆柱侧面的上缘与收容槽底面1200相接，该圆柱侧面的底缘与发光二极管透镜10的底面12相接。
该侧面13位于顶面11和底面12之间，并分别与该顶面11和底面12连接。本实施例中，该侧面13为圆柱侧面，从而该圆柱侧面的上、下缘分别与发光二极管透镜10的顶面11、底面12相接。
参见图4，本发明实施例还提供一种具有如上所述发光二极管透镜的发光二极管背光源20，包括一导光板21、至少一发光二极管22以及至少一罩设在发光二极管22的出光侧的发光二极管透镜10。
该发光二极管透镜10的收容槽底面1200朝向发光二极管22以接收发光二极管22发出的光线并将接收到的发光二极管22的光线折射至发光二极管透镜10内部，该发光二极管透镜的非球面凸起110朝向导光板21的入光面210以将发光二极管透镜10内部的光线输出至导光板21的入光面210。
由于发光二极管透镜10的收容槽底面1200为粗糙面，从而当来自发光二极管22的光线在入射至收容槽底面1200时，该粗糙面可以杂乱而无规律的方向将光线折射向发光二极管透镜10的内部，从而破坏光线的最初传输路径，该杂乱无章的光线到达并穿射过非球面凸起110时便不易形成圆环状光圈，有效避免因同心圆状阶梯排布的多个环形透光面1100对沿原始路径传输的光线作用而产生的光圈，使得经由发光二极管透镜10出射的光线分布均匀，提高发光二极管背光源20的光学表现。
需要说明的是，用于制造发光二极管透镜10的模仁成型面可采用放电或咬花处理成粗糙结构，从而再利用注塑成型工艺利用模仁的粗糙成型面制备具有图案化粗糙面的发光二极管透镜10。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种发光二极管透镜，包括顶面、底面以及侧面，该顶面与底面相对设置，该侧面位于顶面和底面之间并分别与该顶面和底面连接，其特征在于：该顶面上形成有朝向远离底面一侧延伸的非球面凸起，该非球面凸起包括多个以顶面几何中心为圆心、呈同心圆状阶梯排布的多个环形透光面，该底面上形成有朝向顶面一侧凹陷的收容槽，该收容槽底面为粗糙面。
2.如权利要求1所述的发光二极管透镜，其特征在于，所述收容槽底面中心位置形成有进一步向顶面一侧延伸的凹陷。
3.如权利要求2所述的发光二极管透镜，其特征在于，所述收容槽底面上的凹陷形成一个朝远离底面方向凹陷的凹曲面。
4.如权利要求1所述的发光二极管透镜，其特征在于，所述顶面还包括环绕非球面凸起的环形面，该环形面的内缘与非球面凸起的外缘相接，该环形面的外缘与发光二极管透镜的侧面相接。
5.如权利要求4所述的发光二极管透镜，其特征在于，所述环形面为平坦面。
6.如权利要求1所述的发光二极管透镜，其特征在于，所述发光二极管透镜的侧面为圆柱侧面，该圆柱侧面的上、下缘分别与发光二极管透镜的顶面、底面相接。
7.如权利要求1所述的发光二极管透镜，其特征在于，所述底面为平面，该底面上凸设有多个凸柱，该多个凸柱沿远离顶面的方向延伸，并且该多个凸柱的延伸方向垂直于底面。
8.如权利要求7所述的发光二极管透镜，其特征在于，所述底面为圆环形，所述多个凸柱环绕底面的圆心均匀分布在底面的外缘处。
9.如权利要求1所述的发光二极管透镜，其特征在于，所述收容槽还包括侧面，该收容槽的侧面为圆柱侧面，该圆柱侧面的上缘与收容槽的底面相接，该圆柱侧面的底缘与发光二极管透镜的底面相接。
10.一种发光二极管背光源，包括一导光板、至少一发光二极管以及至少一罩设在发光二极管的出光侧的发光二极管透镜，该发光二极管透镜包括顶面、底面以及侧面，该顶面与底面相对设置，该侧面位于顶面和底面之间并分别与该顶面和底面连接，其特征在于：该顶面上形成有朝向远离底面一侧延伸的非球面凸起，该非球面凸起包括多个以顶面几何中心为圆心、呈同心圆状阶梯排布的多个环形透光面，该底面上形成有朝向顶面一侧凹陷的收容槽，该收容槽底面为粗糙面，该收容槽底面朝向发光二极管以接收发光二极管发出的光线并将接收到的发光二极管的光线折射至发光二极管透镜内部，该顶面的非球面凸起朝向导光板的入光面以将发光二极管透镜内部的光线输出至导光板的入光面。
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