[发明专利]匀光透镜及包括该匀光透镜的LED光源模组

说明书

技术领域

本发明涉及光学设计领域，特别涉及一种匀光透镜及包括该匀光透镜的LED光源模组。

背景技术

LED因其节能、色域宽、寿命长、调节速度快等特点，较传统的紧致型荧光灯光源，已经逐渐显现出巨大优势。在LED背光照明主流技术路线中，有侧入式和直下式两种主流技术路线。相比侧入式（LED安装在显示区域的侧面），直下式技术（LED放置在显示器底部）的核心优势包括：光源散热面积大，便于散热，可靠性高；易于控制局部区域亮度，对比度和动态特性更好；直下式光路的光损失更少；省去导光板，背光成本大大降低。

然而，基于光源成本考虑，需要尽量加大直下式背光光源间距来减少光源使用数量；同时，相比侧入式技术，直下式背光技术要求有较大的混光距离，从而造成电视机机身较厚。因此，如何在大间距的光源排布情况下，对光源设计光学系统，使得用最薄的厚度完成均匀照明设计，是直下式背光技术的一大挑战。

针对直下式背光光学设计技术，现有技术中CN202521495U和US8348475都是通过类似马鞍形形状的外曲面配合入射曲面实现，可形成较为均匀的圆形光斑，但该技术只能基本满足25mm以上混光距离（即光源发光面到显示屏的距离）、光源间距80mm左右的背光产品应用，目前可用于25mm厚度背光技术中。但若将机身混光距离降低到15mm，光斑半径将缩小近一倍，如果达到相同均匀性水平所需要的光源数量将增加3倍，不能满足超薄直下式背光设计要求。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种适用于光源间距大且混光距离短的背光产品的匀光透镜。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种匀光透镜，所述匀光透镜为回转体，包括顶部出射面、侧部出射面、入射面和底平面，所述顶部出射面和所述入射面均为沿匀光透镜的旋转对称轴对称的内凹型结构；在旋转对称轴的截面上，

所述顶部出射面包括延伸曲线和抛物线；

所述侧部出射面包括直线段和弧线段；

所述入射面包括依次连接的顶部弧形曲线、第一梯形曲线、第二梯形曲线和侧向曲线。

所述延伸曲线的起点位于所述旋转对称轴上，此处的斜率最大，所述延伸曲线的末端与所述抛物线相交，此处斜率最小。

所述延伸曲线的起点斜率大于1。

所述侧部出射面的直线段与旋转对称轴之间的距离沿着自上而下的方向逐渐变大，所述弧线段与旋转对称轴之间的距离沿着自上而下的方向逐渐变大。

所述顶部弧形曲线为中部平缓而两侧斜率分别逐渐增大的曲线。

所述第一梯形曲线的斜率沿远离所述旋转对称轴方向而逐渐减小，并分别与顶部弧形曲线及第二梯形曲线平滑连接。

所述第二梯形曲线为平滑曲线。

所述侧向曲线包括直线段和逐渐向外展开且斜率逐渐减小的曲线段。

所述侧向曲线与所述第二梯形曲线的相交角度的范围为90度到95度。

连接所述第二梯形曲线和所述侧向曲线的过渡倒角的半径≦0.1mm。

所述匀光透镜的材料为PMMA或PC树脂。

所述底平面为磨砂面。

所述顶部出射面的抛物线与所述侧部出射面的直线段连接，所述直线段的上端区域为磨砂面，所述磨砂面的高度≦0.5mm。

本发明的又一目的在于：提供一种包括上述匀光透镜的LED光源模组，还包括反射纸和基板，所述反射纸粘接于所述基板上；所述LED光源为贴片式光源，LED光源的出光面为圆形平面，所述出光面与匀光透镜的底平面齐平；所述LED光源设置在所述基板上，匀光透镜的底平面设有多个固定脚，所述多个固定脚通过黏性材料与所述基板粘接。

所述LED光源和匀光透镜均为多个，按照阵列排布，置于所述基板上，形成大面积照明。

所述匀光透镜的底平面采用平面式加厚的结构，其增厚高度等于LED光源的厚度。

所述入射面镀有增透膜。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1、本发明的匀光透镜的结构精细，能够在超薄混光距离、超大光源间距的情况下实现均匀照明。其中，顶部出射面设置了一段延伸曲线和一段抛物曲线，分别将LED发出的光线向两个不同方向形成全反射，最大程度保证了光斑大小和色度、照度的均匀度。

2、本发明的匀光透镜的底平面为磨砂面，从而保证从匀光透镜内腔反射回来的光线不再垂直射向屏幕形成亮点。

3、本发明的匀光透镜的顶部出射面的述抛物线的上端区域为磨砂面，将导入中心位置的光线均匀散开，可避免屏幕靠近LED发光中心局部位置出现亮线。