專利名稱：用于直下式液晶背光的led透鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種LED透鏡，特別涉及一種用于直下式液晶背光的LED透鏡。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的液晶顯示器的冷陰極管(CCFL)背光源已經(jīng)逐漸被發(fā)光二極管(LED)背光源所取代。但是與線光源冷陰極管不同，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(IXD)背光源時，需要數(shù)百設(shè)置上千三基色LED排布成一定的陣列形成面光源，然后對液晶面板進行照明?，F(xiàn)有LED直下式液晶電視背光源多采在LED前加一透鏡來，通過透鏡對從LED出來的光進行二次配光，以減少背光模組厚度及LED的使用量，同時滿足液晶的背光源對輝度及均一性的要 求。目前市場上的直下式背光源LED透鏡，光的出射角度較小，形成的光斑較小，LED間距為D，LED底部距擴散板為H，現(xiàn)有直下式液晶背光模組，Η/D值一般在0.3左右，LED數(shù)量較多，背光模組厚度較大，因此其制造成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種用于直下式液晶背光的LED透鏡，光的出射角度大，形成的光斑較大且均勻。為了達到以上目的，本發(fā)明提供了一種用于直下式液晶背光的LED透鏡，是由透明材料制成的軸對稱實體，包括:由下向上依次設(shè)置的底座、第一光學部位、第二光學部位。所述的底座具有基底面、圍繞所述的基底面在豎直方向向上延伸形成內(nèi)腔的第一內(nèi)側(cè)面，所述的第一內(nèi)側(cè)面為向下凸出的曲面，所述的內(nèi)腔用于容納LED發(fā)光部件；
所述的第一光學部位包括從所述的底座的上表面向豎直方向延伸的外側(cè)面以及內(nèi)側(cè)面，所述的外側(cè)面包括與所述的底座的上表面相連接的第一外側(cè)面、與所述的第一外側(cè)面相連接的外凸面，所述的內(nèi)側(cè)面包括與所述的第一內(nèi)側(cè)面相連通的第二內(nèi)側(cè)面、沿著所述的第二內(nèi)側(cè)面的頂部四周向中心下陷形成的第一頂部凹面，所述的第二內(nèi)側(cè)面與所述的第一外側(cè)面以及所述的外凸面相配合；
所述的第二光學部位包括從所述的第一光學部位的外凸面向豎直方向延伸的第二外側(cè)面、頂面、沿著所述的頂面由四周向中心下陷形成的頂部凸面，所述的頂部凸面的下端部具有下凹的第二頂部凹面；
所述的LED發(fā)光部件發(fā)出的光線包括光線a、光線b、光線C、光線d、光線e,其中光線a射到所述的第一頂部凹面上發(fā)生折射后傳播至所述的第二頂部凹面后折射出透鏡，光線b射到所述的第一頂部凹面上發(fā)生折射后傳播至所述的頂部凸面，在所述的頂部凸面上發(fā)生內(nèi)部全反射后射到所述的第二外側(cè)面，最后由所述的第二外側(cè)面折射出透鏡，光線c射到所述的第二內(nèi)側(cè)面上發(fā)生折射后傳播至所述的外凸面，在所述的外凸面上發(fā)生內(nèi)部全反射后射到所述的第一內(nèi)側(cè)面上，在所述的第一內(nèi)側(cè)面上發(fā)生內(nèi)部全反射后傳播至所述的第一外側(cè)面，由所述的第一外側(cè)面折射出透鏡，光線d射到所述的第二內(nèi)側(cè)面發(fā)生折射后傳播至所述的外凸面，由所述的外凸面折射出透鏡，光線e射到透鏡的第二內(nèi)側(cè)面上發(fā)生折射后傳播至所述的第一外側(cè)面，由所述的第一外側(cè)面折射出透鏡。作為優(yōu)選地，所述的LED發(fā)光部件包括PCB板、設(shè)置于所述的PCB板上表面的LED光源，所述的PCB板的下表面位于所述的基底面的上方或者與所述的基底面相平行，所述的LED光源的出光面與所述的第二內(nèi)側(cè)面的下沿在同一平面上。作為優(yōu)選地，所述的第一外側(cè)面、所述的第二外側(cè)面，以及所述的第二內(nèi)側(cè)面均為
旋轉(zhuǎn)對稱的自由曲面。作為優(yōu)選地，所述的頂部凸面的曲率半徑大于所述的第一頂部凹面的曲率半徑。作為優(yōu)選地，所述的底座在水平面的投影大于所述的第一光學部位在水平面的投影，所述的第一光學部位在水平面的投影大于所述的第二光學部位在水平面的投影。作為優(yōu)選地，其由玻璃或光學樹脂材料制成。作為優(yōu)選地，所述的底座、所述的第一光學部位、所述的第二光學部位一體成型。作為優(yōu)選地，所述的頂部凸面在水平面的投影小于所述的第二光學部位在水平面的投影。由于采用了上述技術(shù)方案，使得采用本發(fā)明設(shè)計方案的有益效果在于:透鏡的出光角度大，使得光斑較 大且均勻，因此可以降低背光模組中LED的數(shù)量，且可以減小擴散板與LED之間的間距，繼而減小背光模組的厚度，可以有效降低Η/D值，使背光源更加輕薄，同時降低生產(chǎn)成本。


附圖1為根據(jù)本發(fā)明的用于直下式液晶背光的LED透鏡的主視 附圖2為根據(jù)本發(fā)明的用于直下式液晶背光的LED透鏡的俯視 附圖3為工作原理 附圖4為輝度分布圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的較佳實施例進行詳細闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對本發(fā)明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。參見附圖1至附圖3所示，一種用于直下式液晶背光的LED透鏡，是由透明材料制成的軸對稱實體，透明材料為玻璃或光學樹脂材料，其包括:由下向上依次設(shè)置的底座1、第一光學部位2、第二光學部位3，底座1、第一光學部位2、第二光學部位3 —體成型；
底座I具有基底面、圍繞基底面在豎直方向向上延伸形成內(nèi)腔的第一內(nèi)側(cè)面A7，第一內(nèi)側(cè)面A7為向下凸出的曲面，內(nèi)腔用于容納LED發(fā)光部件，LED發(fā)光部件包括PCB板、設(shè)置于PCB板上表面的LED光源，PCB板的下表面與基底面相平行；
第一光學部位2包括從底座I的上表面向豎直方向延伸的外側(cè)面以及內(nèi)側(cè)面，外側(cè)面包括與底座I的上表面相連接的第一外側(cè)面A6、與第一外側(cè)面A6相連接的外凸面A5，內(nèi)側(cè)面包括與第一內(nèi)側(cè)面A7相連通的第二內(nèi)側(cè)面Al、沿著第二內(nèi)側(cè)面Al的頂部四周向中心下陷形成的第一頂部凹面A0，第二內(nèi)側(cè)面Al與第一外側(cè)面A6以及外凸面A5相配合，LED光源的出光面位于第二內(nèi)側(cè)面Al的下方；第二光學部位3包括從第一光學部位2的外凸面A5向豎直方向延伸的第二外側(cè)面A4、頂面、沿著頂面由四周向中心下陷形成的頂部凸面A2，頂部凸面A2的下端部具有下凹的第二頂部凹面A3，第一外側(cè)面A6、第二外側(cè)面A4、第二內(nèi)側(cè)面Al均為旋轉(zhuǎn)對稱的自由曲面，頂部凸面A2的曲率半徑大于第一頂部凹面AO的曲率半徑。如附圖2所示，底座I在水平面的投影大于第一光學部位2在水平面的投影，第一光學部位2在水平面的投影大于第二光學部位3在水平面的投影，頂部凸面A2在水平面的投影小于第二光學部位3在水平面的投影。以下結(jié)合附圖3對本發(fā)明的原理進行闡述，LED發(fā)光部件發(fā)出的5條經(jīng)典光線包括光線a、光線b、光線C、光線d、光線e，其中光線a射到第一頂部凹面AO上發(fā)生折射后傳播至第二頂部凹面A3后折射出透鏡，光線b射到第一頂部凹面AO上發(fā)生折射后傳播至頂部凸面A2，在頂部凸面A2上發(fā)生內(nèi)部全反射后射到第二外側(cè)面A4，最后由第二外側(cè)面A4折射出透鏡，光線c射到第二內(nèi)側(cè)面Al上發(fā)生折射后傳播至外凸面A5，在外凸面A5上發(fā)生內(nèi)部全反射后射到第一內(nèi)側(cè)面A7上，在第一內(nèi)側(cè)面A7上發(fā)生內(nèi)部全反射后傳播至第一外側(cè)面A6，由第一外側(cè)面A6折射出透鏡，光線d射到第二內(nèi)側(cè)面Al發(fā)生折射后傳播至外凸面A5，由外凸面A5折射出透鏡，光線e射到透鏡的第二內(nèi)側(cè)面Al上發(fā)生折射后傳播至第一外側(cè)面A6，由第一外側(cè)面A6折射出透鏡。如附圖4所示，本發(fā)明的透鏡的輝度及均一性較好，且其光斑較大，因此使用本發(fā)明的背光模組可以減少LED的使用 量，且能夠減小LED距擴散板之間的間距，即減小背光模組的厚度，32寸背光模組中LED個數(shù):18顆，LED間距D=I 15mm，LED底部距擴散板高度H=19mm0以上實施方式只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人了解本發(fā)明的內(nèi)容并加以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍，凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所做的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于直下式液晶背光的LED透鏡，其特征在于，是由透明材料制成的軸對稱實體，包括:由下向上依次設(shè)置的底座、第一光學部位、第二光學部位； 所述的底座具有基底面、圍繞所述的基底面在豎直方向向上延伸形成內(nèi)腔的第一內(nèi)側(cè)面，所述的第一內(nèi)側(cè)面為向下凸出的曲面，所述的內(nèi)腔用于容納LED發(fā)光部件； 所述的第一光學部位包括從所述的底座的上表面向豎直方向延伸的外側(cè)面以及內(nèi)側(cè)面，所述的外側(cè)面包括與所述的底座的上表面相連接的第一外側(cè)面、與所述的第一外側(cè)面相連接的外凸面，所述的內(nèi)側(cè)面包括與所述的第一內(nèi)側(cè)面相連通的第二內(nèi)側(cè)面、沿著所述的第二內(nèi)側(cè)面的頂部四周向中心下陷形成的第一頂部凹面，所述的第二內(nèi)側(cè)面與所述的第一外側(cè)面以及所述的外凸面相配合； 所述的第二光學部位包括從所述的第一光學部位的外凸面向豎直方向延伸的第二外側(cè)面、頂面、沿著所述的頂面由四周向中心下陷形成的頂部凸面，所述的頂部凸面的下端部具有下凹的第二頂部凹面； 所述的LED發(fā)光部件發(fā)出的光線包括光線a、光線b、光線C、光線d、光線e,其中光線a射到所述的第一頂部凹面上發(fā)生折射后傳播至所述的第二頂部凹面后折射出透鏡，光線b射到所述的第一頂部凹面上發(fā)生折射后傳播至所述的頂部凸面，在所述的頂部凸面上發(fā)生內(nèi)部全反射后射到所述的第二外側(cè)面，最后由所述的第二外側(cè)面折射出透鏡，光線c射到所述的第二內(nèi)側(cè)面上發(fā)生折射后傳播至所述的外凸面，在所述的外凸面上發(fā)生內(nèi)部全反射后射到所述的第一內(nèi)側(cè)面上，在所述的第一內(nèi)側(cè)面上發(fā)生內(nèi)部全反射后傳播至所述的第一外側(cè)面，由所述的第一外側(cè)面折射出透鏡，光線d射到所述的第二內(nèi)側(cè)面發(fā)生折射后傳播至所述的外凸面，由所述的外凸面折射出透鏡，光線e射到透鏡的第二內(nèi)側(cè)面上發(fā)生折射后傳播至所述的第一外側(cè)面，由所述的第一外側(cè)面折射出透鏡。
2.如權(quán)利要求1所述的用于直下式液晶背光的LED透鏡，其特征在于:所述的LED發(fā)光部件包括PCB板、設(shè)置于所述的PCB板上表面的LED光源，所述的PCB板的下表面位于所述的基底面的上方或者與所述的基底面相平行，所述的LED光源的出光面與所述的第二內(nèi)側(cè)面的下沿在同一平面上。`
3.如權(quán)利要求1所述的用于直下式液晶背光的LED透鏡，其特征在于:所述的第一外側(cè)面、所述的第二外側(cè)面，以及所述的第二內(nèi)側(cè)面均為旋轉(zhuǎn)對稱的自由曲面。
4.如權(quán)利要求1所述的用于直下式液晶背光的LED透鏡，其特征在于:所述的頂部凸面的曲率半徑大于所述的第一頂部凹面的曲率半徑。
5.如權(quán)利要求1所述的用于直下式液晶背光的LED透鏡，其特征在于:所述的底座在水平面的投影大于所述的第一光學部位在水平面的投影，所述的第一光學部位在水平面的投影大于所述的第二光學部位在水平面的投影。
6.如權(quán)利要求1所述的用于直下式液晶背光的LED透鏡，其特征在于:其由玻璃或光學樹脂材料制成。
7.如權(quán)利要求1所述的用于直下式液晶背光的LED透鏡，其特征在于:所述的底座、所述的第一光學部位、所述的第二光學部位一體成型。
8.如權(quán)利要求1所述的用于直下式液晶背光的LED透鏡，其特征在于:所述的頂部凸面在水平面的投影小于所述的第二光學部位在水平面的投影。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于直下式液晶背光的LED透鏡，包括底座、第一光學部位、第二光學部位，底座具有基底面、第一內(nèi)側(cè)面；第一光學部位包括外側(cè)面以及內(nèi)側(cè)面，外側(cè)面包括第一外側(cè)面、與第一外側(cè)面相連接的外凸面，內(nèi)側(cè)面包括第二內(nèi)側(cè)面、沿著第二內(nèi)側(cè)面的頂部四周向中心下陷形成的第一頂部凹面；第二光學部位包括第二外側(cè)面、頂面、沿著頂面由四周向中心下陷形成的頂部凸面，頂部凸面的下端部具有下凹的第二頂部凹面；透鏡的出光角度大，使得光斑較大且均勻，因此可以降低背光模組中LED的數(shù)量，且可以減小擴散板與LED之間的間距，繼而減小背光模組的厚度，可以有效降低H/D值，使背光源更加輕薄，同時降低生產(chǎn)成本。
文檔編號G02F1/13357GK103245985SQ20131016882
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月9日
發(fā)明者劉海生, 劉龍輝 申請人:蘇州奧浦迪克光電技術(shù)有限公司