TWI535977B - 發光二極體透鏡及發光二極體背光源 - Google Patents

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Description

發光二極體透鏡及發光二極體背光源
本發明涉及一種透鏡，尤其涉及一種用於校正發光二極體光線的透鏡。
相較於傳統的發光源，發光二極體（Light Emitting Diode，LED）具有重量輕、體積小、污染低、壽命長等優點，其作為一種新型的發光源，已經被越來越多地應用到各領域當中，如路燈、交通燈、信號燈、射燈及裝飾燈等。
與採用CCFL的電視背光源相比，現有發光二極體直下式電視背光源在色澤調配以及亮度上的表現較好，但是由於發光二極體屬於點光源，容易使得導光板的各個區域無法被均勻照射，從而在未被發光二極體的光線照射到的位置會產生暗帶，影響背光源的品質。雖然，在背光源中增加發光二極體的數量以使其緊密排列，可以在一定程度上緩解暗帶的產生，但是發光二極體數量的增加將導致成本增高，不符合產業的設計需求。為避免發光二極體的數量增加，業界還通過使用發光二極體透鏡（LED lens cap）來發散發光二極體光源的光線，使得由為數不多的發光二極體發出的光線能夠被發散至導光板的各個角落，避免亮暗帶的產生。
用於製造這類發光二極體透鏡的模仁通常是以超精密刀具加工形成，加工該種模仁表面時，機床刀具在模仁表面加工出多個呈同心圓排佈的環形面，從而使得該多個呈同心圓排佈的環形面在宏觀上呈現向上拱起的凸曲面，達成光線的校正。然而，這種在微觀上為多個呈同心圓排佈的環形面將會使經過其校正的發光二極體光線產生同心圓環狀光暈，從而使得經由發光二極體透鏡出射的光線分佈不夠均勻。
有鑒於此，有必要提供一種可將發光二極體發出的光線校正均勻的發光二極體透鏡及具有該種發光二極體透鏡的發光二極體背光源。
一種發光二極體透鏡，包括頂面、底面以及側面，該頂面與底面相對設置，該側面位於頂面和底面之間並分別與該頂面和底面連接，該頂面上形成有朝向遠離底面一側延伸的非球面凸起，該非球面凸起包括多個以頂面幾何中心為圓心、呈同心圓狀階梯排佈的多個環形透光面，該底面上形成有朝向頂面一側凹陷的收容槽，該收容槽底面為粗糙面。
一種發光二極體背光源，包括一導光板、至少一發光二極體以及至少一罩設在發光二極體的出光側的發光二極體透鏡，該發光二極體透鏡包括頂面、底面以及側面，該頂面與底面相對設置，該側面位於頂面和底面之間並分別與該頂面和底面連接，該頂面上形成有朝向遠離底面一側延伸的非球面凸起，該非球面凸起包括多個以頂面幾何中心為圓心、呈同心圓狀階梯排佈的多個環形透光面，該底面上形成有朝向頂面一側凹陷的收容槽，該收容槽底面為粗糙面，該收容槽底面朝向發光二極體以接收發光二極體發出的光線並將接收到的發光二極體的光線折射至發光二極體透鏡內部，該頂面的非球面凸起朝嚮導光板的入光面以將發光二極體透鏡內部的光線輸出至導光板的入光面。
與現有技術相比，上述發光二極體透鏡及採用該種發光二極體透鏡的發光二極體背光源，其收容槽底面為粗糙面，從而當來自發光二極體光源的光線在入射至收容槽底面時，該粗糙面可以雜亂而無規律的方向將光線折射向發光二極體透鏡內部，從而破壞光線的最初傳輸路徑，該雜亂無章的光線到達並穿射過非球面凸起時便不易形成圓環狀光圈，有效避免因同心圓狀階梯排佈的多個環形透光面對沿原始路徑傳輸的光線作用而產生的光圈，使得經由發光二極體透鏡出射的光線分佈均勻。
下面參照附圖，結合具體實施例對本發明作進一步的描述。
參見圖1、圖2以及圖3，本發明實施例提供的發光二極體透鏡10包括頂面11、底面12以及側面13。
該頂面11與底面12相對設置，該頂面11上形成有朝向遠離底面12一側延伸的非球面凸起110，該非球面凸起110包括多個以頂面11的幾何中心(圖未標示)為圓心、呈同心圓狀階梯排佈的多個環形透光面1100。該多個呈同心圓階梯排佈的環形透光面1100在整體上(宏觀上)呈現向上(也即向遠離底面12的一側)拱起的趨勢，以達成光線的校正。本實施例中，該頂面11還包括環繞非球面凸起110的環形面112，該環形面112的內緣與非球面凸起110的外緣相接，該環形面112的外緣與發光二極體透鏡10的側面13相接。該環形面可為平坦面、凸面或者凹面。
需要說明的是，實際情況下，非球面凸起110的微觀結構（呈同心圓狀階梯排佈的環形透光面1100）是難以靠肉眼從宏觀上識別的，也即，人們難以用肉眼觀察到非球面凸起110的多個呈同心圓狀階梯排佈的環形透光面1100，只能從宏觀角度看到非球面凸起110的上凸趨勢。但在本實施例中，為了詳細、清楚地描述發光二極體透鏡10的結構，圖2、圖3中的個環形透光面1100的尺寸、比例已被放大顯示，而這些圖中放大顯示的非球面凸起110區域並非用於限定所述環形透光面1100的尺寸、比例，特此說明。
該底面12上形成有朝向頂面11一側凹陷的收容槽120，該收容槽底面1200為圖案化粗糙面。
可以理解的是，為進一步調整的光線校正效果，該收容槽底面1200上還可進一步設置有凹陷或者凸起。本實施例中，該收容槽底面1200中心位置形成有進一步向頂面11一側延伸的凹陷122。該凹陷122形成一個朝遠離底面12方向凹陷的凹曲面。
另外，該底面12上還可以設置有用於與電路板或其他元件(圖未示)相互固定的凸柱124。此時該底面12可為平面，該底面12上凸設有多個凸柱124，該多個凸柱124沿遠離頂面11的方向延伸，並且該多個凸柱124的延伸方向垂直於底面12。優選的，所述底面12為圓環形，凸柱124的數量為3個，而該3個凸柱124則環繞底面12的圓心均勻分佈在底面12的外緣處。
本實施例中，所述收容槽120還包括收容槽側面1202，該收容槽側面1202為圓柱側面，從而該圓柱側面的上緣與收容槽底面1200相接，該圓柱側面的底緣與發光二極體透鏡10的底面12相接。
該側面13位於頂面11和底面12之間，並分別與該頂面11和底面12連接。本實施例中，該側面13為圓柱側面，從而該圓柱側面的上、下緣分別與發光二極體透鏡10的頂面11、底面12相接。
參見圖4，本發明實施例還提供一種具有如上所述發光二極體透鏡的發光二極體背光源20，包括一導光板21、至少一發光二極體22以及至少一罩設在發光二極體22的出光側的發光二極體透鏡10。
該發光二極體透鏡10的收容槽底面1200朝向發光二極體22以接收發光二極體22發出的光線並將接收到的發光二極體22的光線折射至發光二極體透鏡10內部，該發光二極體透鏡的非球面凸起110朝嚮導光板21的入光面210以將發光二極體透鏡10內部的光線輸出至導光板21的入光面210。
由於發光二極體透鏡10的收容槽底面1200為粗糙面，從而當來自發光二極體22的光線在入射至收容槽底面1200時，該粗糙面可以雜亂而無規律的方向將光線折射向發光二極體透鏡10的內部，從而破壞光線的最初傳輸路徑，該雜亂無章的光線到達並穿射過非球面凸起110時便不易形成圓環狀光圈，有效避免因同心圓狀階梯排佈的多個環形透光面1100對沿原始路徑傳輸的光線作用而產生的光圈，使得經由發光二極體透鏡10出射的光線分佈均勻，提高發光二極體背光源20的光學表現。
需要說明的是，用於製造發光二極體透鏡10的模仁成型面可採用放電或咬花處理成粗糙結構，從而再利用注塑成型工藝利用模仁的粗糙成型面製備具有圖案化粗糙面的發光二極體透鏡10。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士爰依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
10．．．發光二極體透鏡
11．．．頂面
12．．．底面
13．．．側面
110．．．非球面凸起
1100．．．環形透光面
112．．．環形面
120．．．收容槽
1200．．．收容槽底面
1202．．．收容槽側面
122．．．凹陷
124．．．凸柱
20．．．發光二極體背光源
21．．．導光板
22．．．發光二極體
圖1為本發明實施方式提供的發光二極體透鏡的第一視角立體圖。
圖2為本發明實施方式提供的發光二極體透鏡的第二視角立體圖。
圖3為沿圖1所示III-III線的發光二極體透鏡的剖視圖。
圖4為本發明實施方式提供具有圖1至圖3所示的發光二極體透鏡的發光二極體背光源結構示意圖。
10．．．發光二極體透鏡
12．．．底面
13．．．側面
120．．．收容槽
1200．．．收容槽底面
1202．．．收容槽側面
122．．．凹陷
124．．．凸柱

Claims (10)

  1. 一種發光二極體透鏡，包括頂面、底面以及側面，該頂面與底面相對設置，該側面位於頂面和底面之間並分別與該頂面和底面連接，其改進在於：該頂面上形成有朝向遠離底面一側延伸的非球面凸起，該非球面凸起包括多個以頂面幾何中心為圓心、呈同心圓狀階梯排佈的多個環形透光面，該底面上形成有朝向頂面一側凹陷的收容槽，該收容槽底面為粗糙面。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體透鏡，其中，所述收容槽底面中心位置形成有進一步向頂面一側延伸的凹陷。
  3. 如申請專利範圍第2所述的發光二極體透鏡，其中，所述收容槽底面上的凹陷形成一個朝遠離底面方向凹陷的凹曲面。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體透鏡，其中，所述頂面還包括環繞非球面凸起的環形面，該環形面的內緣與非球面凸起的外緣相接，該環形面的外緣與發光二極體透鏡的側面相接。
  5. 如申請專利範圍第4所述的發光二極體透鏡，其中，所述環形面為平坦面。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體透鏡，其中，所述發光二極體透鏡的側面為圓柱側面，該圓柱側面的上、下緣分別與發光二極體透鏡的頂面、底面相接。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體透鏡，其中，所述底面為平面，該底面上凸設有多個凸柱，該多個凸柱沿遠離頂面的方向延伸，並且該多個凸柱的延伸方向垂直於底面。
  8. 如申請專利範圍第7所述的發光二極體透鏡，其中，所述底面為圓環形，所述多個凸柱環繞底面的圓心均勻分佈在底面的外緣處。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體透鏡，其中，所述收容槽還包括側面，該收容槽的側面為圓柱側面，該圓柱側面的上緣與收容槽的底面相接，該圓柱側面的底緣與發光二極體透鏡的底面相接。
  10. 一種發光二極體背光源，包括一導光板、至少一發光二極體以及至少一罩設在發光二極體的出光側的發光二極體透鏡，該發光二極體透鏡包括頂面、底面以及側面，該頂面與底面相對設置，該側面位於頂面和底面之間並分別與該頂面和底面連接，其改進在於：該頂面上形成有朝向遠離底面一側延伸的非球面凸起，該非球面凸起包括多個以頂面幾何中心為圓心、呈同心圓狀階梯排佈的多個環形透光面，該底面上形成有朝向頂面一側凹陷的收容槽，該收容槽底面為粗糙面，該收容槽底面朝向發光二極體以接收發光二極體發出的光線並將接收到的發光二極體的光線折射至發光二極體透鏡內部，該頂面的非球面凸起朝嚮導光板的入光面以將發光二極體透鏡內部的光線輸出至導光板的入光面。
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