Led透鏡及包括該led透鏡的led光源的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種LED透鏡及包括該LED透鏡的LED光源，所述LED透鏡除包括入射面中的中心曲面和底面以及出射面中的側(cè)面、第一上曲面和第二上曲面外，還包括：位于所述第一上曲面和第二上曲面上的散射微結(jié)構(gòu)，所述散射微結(jié)構(gòu)的位置與LED光強分布中亮環(huán)的位置相對應(yīng)，對經(jīng)所述第一上曲面和第二上曲面射出形成亮環(huán)的光線進行散射，從而可以在不改變LED發(fā)光芯片光線主要前進方向的前提下，對其形成亮環(huán)位置的光線進行輕微散射，降低所述LED光源亮環(huán)位置處的光強，提高所述LED光源暗環(huán)位置處的光強，提高所述LED光源光強分布的均勻度。
【專利說明】LED透鏡及包括該LED透鏡的LED光源
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及LED透鏡制造【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種LED透鏡及包括該LED透鏡的LED光源。
【背景技術(shù)】
[0002]LED屬于發(fā)出一定角度光束的點光源，用于直下式液晶顯示器背光源時，需要數(shù)百甚至上千三基色LED排布成一定陣列形成面光源。從點光源轉(zhuǎn)化成均勻的面光源，是LED背光源的關(guān)鍵技術(shù)?，F(xiàn)有技術(shù)中，通常在所述LED上安裝透鏡，以改變LED的光強分布。
[0003]如圖1所述，現(xiàn)有技術(shù)中的LED透鏡為軸對稱的旋轉(zhuǎn)實體，包括:入射面，所述入射面包括:位于所述LED透鏡中心的中心曲面01以及位于所述中心曲面01四周，與所述中心曲面01相連接的底面02，其中，所述中心曲面01為球冠曲面；出射面,所述出射面包括--與所述底面02垂直連接的側(cè)面03，與所述側(cè)面03相連的第一上曲面04和第二上曲面05，其中，所述第一上曲面04和第二上曲面05相連接，且關(guān)于所述LED透鏡的軸線對稱，從而利用所述LED透鏡將所述LED發(fā)出點光源光線轉(zhuǎn)換成面光源光線。
[0004]但是，LED發(fā)出的光線經(jīng)上述LED透鏡射出后均勻度較差。
實用新型內(nèi)容
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型實施例提供了一種LED透鏡以及包括該LED透鏡的LED光源，以提高LED光源光強分布的均勻度。
[0006]為解決上述問題，本實用新型實施例提供了如下技術(shù)方案:
[0007]一種LED透鏡，包括:
[0008]入射面，所述入射面包括:位于所述LED透鏡中心的中心曲面以及位于所述中心曲面四周，與所述中心曲面相連接的底面；
[0009]出射面，所述出射面包括:與所述底面垂直連接的側(cè)面，與所述側(cè)面相連接的第一上曲面和第二上曲面，所述第一上曲面和第二上曲面相連接，且關(guān)于所述LED透鏡的軸線對稱；
[0010]此外，還包括:
[0011]位于所述第一上曲面和第二上曲面上的散射微結(jié)構(gòu)，所述散射微結(jié)構(gòu)的位置與LED光強分布中亮環(huán)的位置相對應(yīng)，對經(jīng)所述第一上曲面和第二上曲面射出形成亮環(huán)的光線進行散射。
[0012]優(yōu)選的，所述散射微結(jié)構(gòu)還位于所述側(cè)面與所述底面之間的夾角在60° -90°范圍的區(qū)域內(nèi)，包括端點值。
[0013]優(yōu)選的，所述散射微結(jié)構(gòu)為平行于所述底面的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。
[0014]優(yōu)選的，相鄰散射微結(jié)構(gòu)在所述底面上的投影首尾相接。
[0015]優(yōu)選的，所述散射微結(jié)構(gòu)兩端之間的距離為O μ m-100 μ m,不包括左端點值。
[0016]優(yōu)選的,所述散射微結(jié)構(gòu)為軸對稱結(jié)構(gòu)。
[0017]優(yōu)選的，所述LED透鏡的制作工藝為注塑工藝。
[0018]一種LED光源,包括:
[0019]LED發(fā)光芯片以及上述任一項所述的LED透鏡，其中，所述LED發(fā)光芯片位于所述LED透鏡的中心曲面與所述LED透鏡的底面所形成的腔體內(nèi)，且所述LED透鏡中散射微結(jié)構(gòu)的位置與LED發(fā)光芯片的光強分布中亮環(huán)的位置相對應(yīng)。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述技術(shù)方案具有以下優(yōu)點:
[0021]本實用新型實施例所提供的技術(shù)方案，除包括入射面中的中心曲面和底面以及出射面中的側(cè)面、第一上曲面和第二上曲面外，還包括:位于所述第一上曲面和第二上曲面上的散射微結(jié)構(gòu)，所述散射微結(jié)構(gòu)的位置與LED光強分布中亮環(huán)的位置相對應(yīng)，對經(jīng)所述第一上曲面和第二上曲面射出形成亮環(huán)的光線進行散射，從而可以在不改變LED發(fā)光芯片光線主要前進方向的前提下，對其形成亮環(huán)位置的光線進行輕微散射，降低所述LED光源亮環(huán)位置處的光強，提高所述LED光源暗環(huán)位置處的光強，提高所述LED光源光強分布的均勻度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0023]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中LED透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中LED透鏡中心曲面不同位置到LED發(fā)射中心的距離示意圖；
[0025]圖3為本實用新型一個實施例中所提供的LED透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4為本實用新型一個實施例中所提供的LED透鏡的局部結(jié)構(gòu)放大示意圖；
[0027]圖5為本實用新型一個實施例中所提供的LED透鏡的局部結(jié)構(gòu)光路示意圖。
【具體實施方式】
[0028]正如【背景技術(shù)】部分所述，LED發(fā)出的光線經(jīng)現(xiàn)有技術(shù)中的LED透鏡射出后均勻度較差。
[0029]發(fā)明人研發(fā)發(fā)現(xiàn)，這是由于LED發(fā)出的光線本身是非均勻的，而是以其中心點為起始點，呈現(xiàn)亮-暗-亮的過程，即形成多個亮暗相間的環(huán)狀條紋，從而導(dǎo)致所述LED發(fā)出的光線經(jīng)過所述LED透鏡后仍然形成多個亮暗相間的環(huán)狀條紋，均勻度較差。
[0030]發(fā)明人進一步研究發(fā)現(xiàn)，所述LED透鏡的中心曲面01為球冠曲面，且所述中心曲面01到發(fā)射中心(即LED)的距離R隨著發(fā)射角度的增加而減小，如圖2所示，R2〈R1，從而可以通過調(diào)節(jié)所述中心曲面01各處到所述發(fā)射中心的距離，來調(diào)節(jié)LED發(fā)出光線經(jīng)過所述LED透鏡后的光強分布。但是，完全依靠所述中心曲面01各處到所述發(fā)射中心的距離R值的減小較難實現(xiàn)均勻的光學(xué)分布，光學(xué)設(shè)計較為困難。
[0031]有鑒于此，本實用新型實施例提供了一種LED透鏡，不僅包括:
[0032]入射面，所述入射面包括:位于所述LED透鏡中心的中心曲面以及位于所述中心曲面四周，與所述中心曲面相連接的底面；
[0033]出射面，所述出射面包括:與所述底面垂直連接的側(cè)面，與所述側(cè)面相連接的第一上曲面和第二上曲面，所述第一上曲面和第二上曲面相連接，且關(guān)于所述LED透鏡的軸線對稱；
[0034]還包括:
[0035]位于所述第一上曲面和第二上曲面上的散射微結(jié)構(gòu)，所述散射微結(jié)構(gòu)的位置與LED光強分布中亮環(huán)的位置相對應(yīng)，對經(jīng)所述第一上曲面和第二上曲面射出形成亮環(huán)的光線進行散射。
[0036]相應(yīng)的，本實用新型實施例還提供了一種LED光源，包括:
[0037]LED發(fā)光芯片以及上述的LED透鏡，其中，所述LED發(fā)光芯片位于所述LED透鏡的中心曲面與所述LED透鏡的底面所形成的腔體內(nèi)，且所述LED透鏡中散射微結(jié)構(gòu)的位置與LED發(fā)光芯片的光強分布中亮環(huán)的位置相對應(yīng)。
[0038]由此可見，相較于現(xiàn)有技術(shù)中的LED透鏡，本實用新型實施例所提供的LED透鏡及包括該LED透鏡的LED光源，除包括入射面中的中心曲面和底面，以及出射面中的側(cè)面、第一上曲面和第二上曲面外，還包括:位于所述第一上曲面和第二上曲面上的散射微結(jié)構(gòu)，所述散射微結(jié)構(gòu)的位置與LED光強分布中亮環(huán)的位置相對應(yīng)，對經(jīng)所述第一上曲面和第二上曲面射出形成亮環(huán)的光線進行散射，從而可以在不改變LED發(fā)光芯片光線主要前進方向的前提下，對其形成亮環(huán)位置的光線進行輕微散射，降低所述LED光源亮環(huán)位置處的光強，提高所述LED光源暗環(huán)位置處的光強，提高所述LED光源光強分布的均勻度。
[0039]為使本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本實用新型的【具體實施方式】做詳細的說明。
[0040]在以下描述中闡述了具體細節(jié)以便于充分理解本實用新型。但是本實用新型能夠以多種不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本實用新型內(nèi)涵的情況下做類似推廣。因此本實用新型不受下面公開的具體實施的限制。
[0041]如圖3和圖4所示，本實用新型實施例提供了一種LED透鏡，包括:
[0042]入射面，所述入射面包括:位于所述LED透鏡中心的中心曲面I以及位于所述中心曲面I四周，與所述中心曲面I相連接的底面2 ；
[0043]出射面，所述出射面包括:與所述底面2垂直連接的側(cè)面3，與所述側(cè)面3相連接的第一上曲面4和第二上曲面5，所述第一上曲面4和第二上曲面5相連接，且關(guān)于所述LED透鏡的軸線對稱；
[0044]位于所述第一上曲面4和第二上曲面5上的散射微結(jié)構(gòu)6，所述散射微結(jié)構(gòu)6的位置與LED光強分布中亮環(huán)的位置相對應(yīng)，對經(jīng)所述第一上曲面4和第二上曲面5射出形成亮環(huán)的光線進行散射。
[0045]對比本實用新型實施例所提供的LED透鏡和現(xiàn)有技術(shù)中的LED透鏡可以發(fā)現(xiàn)，本實用新型實施例所提供的LED透鏡相較于現(xiàn)有技術(shù)中的LED透鏡，增加了位于所述第一上曲面4和第二上曲面5上的散射微結(jié)構(gòu)6,所述散射微結(jié)構(gòu)6的位置與LED光強分布中亮環(huán)的位置相對應(yīng)，對經(jīng)所述第一上曲面4和第二上曲面5射出形成亮環(huán)的光線進行散射，如圖5所示，使得各個角度的光線混合，從而可以將原本應(yīng)該集中到LED光源光強分布中亮環(huán)位置處的部分光線散射到LED光源光強分布中的暗環(huán)位置處，降低LED光源光強分布中亮環(huán)位置處的光強，提高LED光源光強分布中暗環(huán)位置處的光強，提高LED光源所發(fā)出光線接收面(即照射面)上光強分布的均勻度。
[0046]在本實用新型的一個實施例中，如圖4所示，所述散射微結(jié)構(gòu)6為平行于所述底面2的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，從而可以保證既不改變原來光線的主要前進方向，還可以對原來光線進行輕微的散射，使得原來亮環(huán)位置處對應(yīng)的光線，部分散射到與所述亮環(huán)相鄰的暗環(huán)位置處，降低所述亮環(huán)位置處的光強，提供上所述暗環(huán)位置處的光強，從而提高LED發(fā)出的光線經(jīng)所述LED透鏡射出后的均勻度，即提高LED所發(fā)出光線的接收面上光強分布的均勻度。
[0047]在上述任一實施例的基礎(chǔ)上，在本實用新型的一個實施例中，相鄰散射微結(jié)構(gòu)6在所述底面2上的投影首尾相接，即除了所述散射微結(jié)構(gòu)6的兩端外，相鄰散射微結(jié)構(gòu)6的投影不重疊，從而保證經(jīng)所述LED透鏡第一上曲面4或第二上曲面5上某一點射出的光線，不會被多個散射微結(jié)構(gòu)6重復(fù)散射，影響散射效果。
[0048]在上述任一實施例的基礎(chǔ)上，在本實用新型的另一個實施例中，所述散射微結(jié)構(gòu)6兩端之間的距離優(yōu)選為O μ m-100 μ m,不包括左端點值,更優(yōu)選為20 μ m、30 μ m和50 μ m,從而保證不改變原來光線的主要前進方向，避免由于增加所述散射微結(jié)構(gòu)6而導(dǎo)致過度改變原來光線的前進方向，降低LED發(fā)出光線經(jīng)所述LED透鏡射出后的均勻度。
[0049]在上述任一實施例的基礎(chǔ)上，在本實用新型的又一個實施例中，所述散射微結(jié)構(gòu)6優(yōu)選為軸對稱結(jié)構(gòu)，從而使得所述亮環(huán)處的部分光強均勻散射到所述亮環(huán)兩側(cè)的暗環(huán)上，進一步提高LED發(fā)出光線經(jīng)所述LED透鏡射出后的均勻度。
[0050]在上述任一實施例的技術(shù)上，在本實用新型的再一個實施例中，所述散射微結(jié)構(gòu)6還位于所述側(cè)面3與所述底面2之間的夾角在60° -90°范圍的區(qū)域內(nèi)，包括端點值(即LED發(fā)出光線半光強以外的區(qū)域)，從而對大角度的光線進行散射，使得一部分光線能夠射向接收面(即照射面)，一部分光線散射到額外設(shè)置的反射片上，經(jīng)反射后重新射向接收面，提高所述接收面上的光能量。
[0051]需要說明的是，本實用新型實施例所提供的LED透鏡的制作工藝優(yōu)選為一體成型工藝，更優(yōu)選為注塑工藝，包括:利用單點金剛石車床加工工藝，制作與本實用新型實施例所提供的LED透鏡相對應(yīng)的透鏡模型；利用注塑工藝，在所述透鏡模型的基礎(chǔ)上制作本實用新型實施例所提供的LED透鏡。
[0052]具體的，在本實用新型的一個實施例中，利用單點金剛石車床加工工藝，制作與本實用新型實施例所提供的LED透鏡相對應(yīng)的透鏡模型時，只需在利用單點金剛石車床加工工藝，制作現(xiàn)有技術(shù)中的LED透鏡時，并在需要制作散射微結(jié)構(gòu)6的位置，將其X坐標(biāo)和Y坐標(biāo)沿一定方向進行一定的位移移動即可。但本實用新型對此并不做限定，在本實用新型的其他實施例中，所述LED透鏡還可以由其他制作方法，具體視情況而定。
[0053]綜上所述，本實用新型實施例所提供的LED透鏡，除包括入射面中的中心曲面I和底面2以及出射面中的側(cè)面3、第一上曲面4和第二上曲面5外，還包括:位于所述第一上曲面4和第二上曲面5上的散射微結(jié)構(gòu)6，所述散射微結(jié)構(gòu)6的位置與LED光強分布中亮環(huán)的位置相對應(yīng)，對經(jīng)所述第一上曲面4和第二上曲面5射出形成亮環(huán)的光線進行散射，從而可以在不改變LED發(fā)光芯片光線主要前進方向的前提下，對其形成亮環(huán)位置的光線進行輕微散射，使得各個出射角度的光線混合，降低所述LED光源亮環(huán)位置處的光強，提高所述LED光源暗環(huán)位置處的光強，提高所述LED所發(fā)出光線的照射面上的光強分布的均勻度。
[0054]相應(yīng)的，本實用新型實施例還提供了一種LED光源，包括:LED發(fā)光芯片以及上述任一實施例所提供的LED透鏡，其中，所述LED透鏡包括:入射面，所述入射面包括:位于所述LED透鏡中心的中心曲面以及位于所述中心曲面四周，與所述中心曲面相連接的底面；出射面，所述出射面包括:與所述底面垂直連接的側(cè)面，與所述側(cè)面相連接的第一上曲面和第二上曲面，所述第一上曲面和第二上曲面相連接，且關(guān)于所述LED透鏡的軸線對稱；位于所述第一上曲面和第二上曲面上的散射微結(jié)構(gòu)，所述散射微結(jié)構(gòu)的位置與LED光強分布中亮環(huán)的位置相對應(yīng)，對經(jīng)所述第一上曲面和第二上曲面射出形成亮環(huán)的光線進行散射。所述LED發(fā)光芯片位于所述LED透鏡的中心曲面與所述LED透鏡的底面所形成的腔體內(nèi)，且所述LED透鏡中散射微結(jié)構(gòu)的位置與LED發(fā)光芯片的光強分布中亮環(huán)的位置相對應(yīng)。
[0055]由此可見，本實用新型實施例所提供的LED光源中，所述LED透鏡除包括入射面中的中心曲面和底面以及出射面中的側(cè)面、第一上曲面和第二上曲面外，還包括:位于所述第一上曲面和第二上曲面上的散射微結(jié)構(gòu)，所述散射微結(jié)構(gòu)的位置與LED光強分布中亮環(huán)的位置相對應(yīng)，對經(jīng)所述第一上曲面和第二上曲面射出形成亮環(huán)的光線進行散射，從而可以在不改變LED發(fā)光芯片光線主要前進方向的前提下，對其形成亮環(huán)位置的光線進行輕微散射，使得各個出射角度的光線進行混合，降低所述LED光源亮環(huán)位置處的光強，提高所述LED光源暗環(huán)位置處的光強，提高所述LED光源照射面上的光強分布的均勻度。
[0056]本說明書中各個部分采用遞進的方式描述，每個部分重點說明的都是與其他部分的不同之處，各個部分之間相同相似部分互相參見即可。
[0057]對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本實用新型將不會被限制于本文所示的實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種LED透鏡，包括: 入射面，所述入射面包括:位于所述LED透鏡中心的中心曲面以及位于所述中心曲面四周，與所述中心曲面相連接的底面； 出射面，所述出射面包括:與所述底面垂直連接的側(cè)面，與所述側(cè)面相連接的第一上曲面和第二上曲面，所述第一上曲面和第二上曲面相連接，且關(guān)于所述LED透鏡的軸線對稱；其特征在于，還包括: 位于所述第一上曲面和第二上曲面上的散射微結(jié)構(gòu)，所述散射微結(jié)構(gòu)的位置與LED光強分布中亮環(huán)的位置相對應(yīng)，對經(jīng)所述第一上曲面和第二上曲面射出形成亮環(huán)的光線進行散射。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED透鏡，其特征在于，所述散射微結(jié)構(gòu)還位于所述側(cè)面與所述底面之間的夾角在60° -90°范圍的區(qū)域內(nèi)，包括端點值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的LED透鏡，其特征在于，所述散射微結(jié)構(gòu)為平行于所述底面的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的LED透鏡，其特征在于，相鄰散射微結(jié)構(gòu)在所述底面上的投影首尾相接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的LED透鏡，其特征在于，所述散射微結(jié)構(gòu)兩端之間的距離為0 μ m-100 μ m,不包括左端點值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的LED透鏡，其特征在于，所述散射微結(jié)構(gòu)為軸對稱結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED透鏡，其特征在于，所述LED透鏡的制作工藝為注塑工藝。
8.—種LED光源，其特征在于，包括: LED發(fā)光芯片以及權(quán)利要求1-7任一項所述的LED透鏡，其中，所述LED發(fā)光芯片位于所述LED透鏡的中心曲面與所述LED透鏡的底面所形成的腔體內(nèi)，且所述LED透鏡中散射微結(jié)構(gòu)的位置與LED發(fā)光芯片的光強分布中亮環(huán)的位置相對應(yīng)。
【文檔編號】F21Y101/02GK204042747SQ201420329581
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月19日
【發(fā)明者】李秀富, 袁永剛 申請人:蘇州東山精密制造股份有限公司