一种光斑均匀度高的led透镜的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种光斑均匀度高的LED透镜，包括底座，底座的中间设有开口，底座上依次设有第一透镜台及第二透镜台，第一透镜台的底面中部朝向第二透镜台内凹形成第一圆锥面，第二透镜台的顶面中部朝向第一透镜台内凹形成第二圆锥面，第二圆锥面上设有多个关于LED透镜的中心轴呈轴对称分布的透镜微结构。本实用新型的透镜微结构可以对光线进行扩散，使得本LED透镜的光斑更大且光斑均匀度高，而且降低了对加工精度的要求，生产成品率高，结构简单且生产成本低，可广泛应用于LED背光领域中。
【专利说明】—种光斑均匀度高的LED透镜
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及LED 二次配光领域，特别是涉及一种光斑均匀度高的LED透镜。
【背景技术】
[0002]LED透镜作为LED的二次配光产品，被广泛地应用于照明领域，LED透镜一般由光学级聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)或聚碳酸脂(PC)材料构成，具有成本低、易于注塑成型、透光率高及体积小等优点，因此也被逐渐应用在LED背光领域中。对于LED光源来说，其配光曲线一般为朗伯分布，光场分布通常集中在LED光源的正上方位置，若直接应用在背光装置中，LED光源发出的光线打在扩散板上的光斑范围较小，通过使用LED透镜对LED光源进行二次配光，可以改变LED的光强度分布,改善光线在扩散板上的光斑。目前LED透镜一般是由多个平面或曲面组合构成的，其中，曲面对光线的作用是最明显且最敏感的，曲面尺寸的微弱变化都会导致从透镜出射的光斑产生变化，例如，当LED透镜的加工精度偏差大于0.0lmm或者成型条件略有变化时，出射光斑就会产生亮圈，不能满足应用要求。总的来说，目前在背光领域中应用的LED透镜，对加工精度的要求非常高，导致其成品率低，生产成本闻。
实用新型内容
[0003]为了解决上述的技术问题，本实用新型的目的是提供一种光斑均匀度高的LED透镜。
[0004]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0005]一种光斑均匀度高的LED透镜，所述LED透镜包括底座，所述底座的中间设有开口，所述底座上依次设有第一透镜台及第二透镜台，所述第一透镜台的底面中部朝向第二透镜台内凹形成第一圆锥面，所述第二透镜台的顶面中部朝向第一透镜台内凹形成第二圆锥面，所述第二圆锥面上设有多个关于LED透镜的中心轴呈轴对称分布的透镜微结构。
[0006]进一步，所述多个透镜微结构中，透镜微结构的尺寸随着离LED透镜的中心轴的距离的变大而变大，且多个透镜微结构的排布随着离LED透镜的中心轴的距离的变大而更磁隹山:? ο
[0007]进一步，所述多个透镜微结构设置在第二圆锥面的上部分、下部分或整个面上。
[0008]进一步，所述第一透镜台的侧面也设有多个透镜微结构。
[0009]进一步，所述透镜微结构的形状为三角柱、凸半球、凹半球、凸半球柱或凹槽。
[0010]进一步，所述多个透镜微结构包括在第二圆锥面上呈放射状分布的多个三角柱、凸半球、凹半球、凸半球柱或凹槽。
[0011]进一步，所述多个透镜微结构包括在第二圆锥面上呈环状分布的多个三角柱、凸半球、凹半球、凸半球柱或凹槽。
[0012]进一步，所述多个透镜微结构包括在第二圆锥面上呈放射状及环状交错分布的多个三角柱、凸半球、凹半球、凸半球柱或凹槽。
[0013]进一步,所述透镜微结构的材质为PMMA、PC、PS、Silicone、环氧树脂、聚氨酯丙烯酸酯或聚二甲基硅氧烷。
[0014]本实用新型的有益效果是:本实用新型的一种光斑均匀度高的LED透镜，包括底座，底座的中间设有开口，底座上依次设有第一透镜台及第二透镜台，第一透镜台的底面中部朝向第二透镜台内凹形成第一圆锥面，第二透镜台的顶面中部朝向第一透镜台内凹形成第二圆锥面，第二圆锥面上设有多个关于LED透镜的中心轴呈轴对称分布的透镜微结构。本实用新型的透镜微结构可以对光线进行扩散，使得本LED透镜所形成的光斑更大且光斑均匀度高，而且降低了对加工精度的要求，生产成品率高，结构简单且生产成本低。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0016]图1是本实用新型的一种光斑均匀度高的LED透镜的第一结构示意图；
[0017]图2是本实用新型的一种光斑均匀度高的LED透镜的第二结构示意图；
[0018]图3是本实用新型的一种光斑均匀度高的LED透镜的第三结构示意图；
[0019]图4是本实用新型的一种光斑均匀度高的LED透镜的第四结构示意图；
[0020]图5是本实用新型的一种光斑均匀度高的LED透镜的多个透镜微结构的第一排列形状示意图；
[0021]图6是本实用新型的一种光斑均匀度高的LED透镜的多个透镜微结构的第二排列形状示意图；
[0022]图7是本实用新型的一种光斑均匀度高的LED透镜的多个透镜微结构的第三排列形状示意图；
[0023]图8是本实用新型的一种光斑均匀度高的LED透镜的多个透镜微结构的第四排列形状示意图；
[0024]图9是本实用新型的LED透镜设置透镜微结构后对光线的作用走向示意图；
[0025]图10是本实用新型的LED透镜的光斑模拟结果示意图；
[0026]图11是本实用新型的LED透镜不设置透镜微结构时的光斑模拟结果示意图。
【具体实施方式】
[0027]本实用新型提供了一种光斑均匀度高的LED透镜，所述LED透镜包括底座，所述底座的中间设有开口，所述底座上依次设有第一透镜台及第二透镜台，所述第一透镜台的底面中部朝向第二透镜台内凹形成第一圆锥面，所述第二透镜台的顶面中部朝向第一透镜台内凹形成第二圆锥面，所述第二圆锥面上设有多个关于LED透镜的中心轴呈轴对称分布的透镜微结构。
[0028]进一步作为优选的实施方式，所述多个透镜微结构中，透镜微结构的尺寸随着离LED透镜的中心轴的距离的变大而变大，且多个透镜微结构的排布随着离LED透镜的中心轴的距离的变大而更密集。
[0029]进一步作为优选的实施方式，所述多个透镜微结构设置在第二圆锥面的上部分、下部分或整个面上。
[0030]进一步作为优选的实施方式，所述第一透镜台的侧面也设有多个透镜微结构。
[0031]进一步作为优选的实施方式，所述透镜微结构的形状为三角柱、凸半球、凹半球、凸半球柱或凹槽。
[0032]进一步作为优选的实施方式，所述多个透镜微结构包括在第二圆锥面上呈放射状分布的多个三角柱、凸半球、凹半球、凸半球柱或凹槽。
[0033]进一步作为优选的实施方式，所述多个透镜微结构包括在第二圆锥面上呈环状分布的多个三角柱、凸半球、凹半球、凸半球柱或凹槽。
[0034]进一步作为优选的实施方式，所述多个透镜微结构包括在第二圆锥面上呈放射状及环状交错分布的多个三角柱、凸半球、凹半球、凸半球柱或凹槽。
[0035]进一步作为优选的实施方式，所述透镜微结构的材质为PMMA、PC、PS、Silicone、环氧树脂、聚氨酯丙烯酸酯或聚二甲基硅氧烷。
[0036]下面结合一具体实施例对本实用新型做进一步说明。
[0037]参照图1，一种光斑均匀度高的LED透镜，该LED透镜包括底座1，底座I的中间设有开口 4，底座I上依次设有第一透镜台2及第二透镜台3，第一透镜台2的底面中部朝向第二透镜台3内凹形成第一圆锥面5，第二透镜台3的顶面中部朝向第一透镜台2内凹形成第二圆锥面6，第二圆锥面6上设有多个关于LED透镜的中心轴呈轴对称分布的用于扩散光线的透镜微结构7。开口 4用于容纳LED光源，本实施例中第一透镜台2可以是中部向外凸出的柱状，也可以是球状的一部分，第一透镜台3为柱状。
[0038]多个透镜微结构7中，透镜微结构7的尺寸随着离LED透镜的中心轴的距离的变大而变大，且多个透镜微结构7的排布随着离LED透镜的中心轴的距离的变大而更密集，即多个透镜微结构7的排布方式是--离LED透镜的中心轴越远，透镜微结构7的尺寸越大，且排布越密集。
[0039]本实施例中，多个透镜微结构7可以设置在第二圆锥面6的上部分、下部分或整个面上，依次分别如图2、图3及图1中所示。
[0040]优选的，第一透镜台2的侧面也设有多个透镜微结构7，如图4所示。实际如何设置透镜微结构7的位置可以根据光斑效果来决定。
[0041]透镜微结构7的形状为三角柱、凸半球、凹半球、凸半球柱或凹槽，多个透镜微结构7有以下三种排布方式:
[0042]一、多个透镜微结构7包括在第二圆锥面6上呈放射状分布的多个三角柱、凸半球、凹半球、凸半球柱或凹槽。如图5和图6所示，图5中的多个透镜微结构7为在第二圆锥面6上呈放射状分布的多个凸半球，图6中的多个透镜微结构7为在第二圆锥面6上呈放射状分布的多个三角柱。
[0043]二、多个透镜微结构7包括在第二圆锥面6上呈环状分布的多个三角柱、凸半球、凹半球、凸半球柱或凹槽，如图7所示。
[0044]三、多个透镜微结构7包括在第二圆锥面6上呈放射状及环状交错分布的多个三角柱、凸半球、凹半球、凸半球柱或凹槽，如图8所示，图8中所示的多个透镜微结构7包括在第二圆锥面6上呈放射状及环状交错分布的多个三角柱，其中，呈环形分布的三角柱均被呈放射状分布的三角柱分割成多段。
[0045]图9中展示了第二圆锥面6上设置用于扩散光线的透镜微结构7后对LED光源发射的光线的作用走向，由图9中可看出，第二圆锥面6在左侧设置透镜微结构7后，以同一角度照射到第二圆锥面6的光线，经透镜微结构7反射后打开的距离D2将比右侧不设置透镜微结构7的情况打开的距离Dl更大，即设置透镜微结构7后，LED光源发出的光线经过本LED透镜，将会获得更大的光斑，而且因为光线照射范围更广，混光距离将更长，因而混光效果更加均匀，故本LED透镜安装在LED光源上，形成的光斑将更大，而且光斑均匀度高。图10是本LED透镜的光斑模拟结果示意图，图11是本LED透镜的第二圆锥面6不设置透镜微结构7时的光斑模拟结果示意图，两次模拟中的光源参数设置一致，由图10和图11中可看出，设置透镜微结构7后，LED透镜出射的光斑将更大且更为均匀。
[0046]另外，本LED透镜设置了透镜微结构7后，在要求同样光斑均匀度的前提下，对加工精度的要求大大降低了，提高了透镜生产的成品率，从而降低了生产成本，而且本LED透镜结构简单，方便生产。而且使用本LED透镜的背光模组可以获得更佳的光学效果，可以设计的更加轻薄化。
[0047]透镜微结构7的材质为PMMA、PC、PS、Silicone、环氧树脂、聚氨酯丙烯酸酯或聚二甲基硅氧烷等光学级塑料或光固化材料，材质的选择可依使用环境、寿命、价格考虑等因素，采用单一或混合剂量调配或层迭上述材料制作而成。透镜微结构7的成型方式可采用注塑成型或UV光固化成型。在成型透镜微结构7时，可以在透镜微结构7中混入荧光粉，从而提升背光模组的色域范围。
[0048]PS 指聚苯乙烯，Polystyrene ；Silicone 指娃胶。
[0049]以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
【权利要求】
1.一种光斑均匀度高的LED透镜，其特征在于，所述LED透镜包括底座，所述底座的中间设有开口，所述底座上依次设有第一透镜台及第二透镜台，所述第一透镜台的底面中部朝向第二透镜台内凹形成第一圆锥面，所述第二透镜台的顶面中部朝向第一透镜台内凹形成第二圆锥面，所述第二圆锥面上设有多个关于LED透镜的中心轴呈轴对称分布的透镜微结构。
2.根据权利要求1所述的一种光斑均匀度高的LED透镜，其特征在于，所述多个透镜微结构中，透镜微结构的尺寸随着离LED透镜的中心轴的距离的变大而变大，且多个透镜微结构的排布随着离LED透镜的中心轴的距离的变大而更密集。
3.根据权利要求1所述的一种光斑均匀度高的LED透镜，其特征在于，所述多个透镜微结构设置在第二圆锥面的上部分、下部分或整个面上。
4.根据权利要求1所述的一种光斑均匀度高的LED透镜，其特征在于，所述第一透镜台的侧面也设有多个透镜微结构。
5.根据权利要求1所述的一种光斑均匀度高的LED透镜，其特征在于，所述透镜微结构的形状为三角柱、凸半球、凹半球、凸半球柱或凹槽。
6.根据权利要求1所述的一种光斑均匀度高的LED透镜，其特征在于，所述多个透镜微结构包括在第二圆锥面上呈放射状分布的多个三角柱、凸半球、凹半球、凸半球柱或凹槽。
7.根据权利要求1所述的一种光斑均匀度高的LED透镜，其特征在于，所述多个透镜微结构包括在第二圆锥面上呈环状分布的多个三角柱、凸半球、凹半球、凸半球柱或凹槽。
8.根据权利要求1所述的一种光斑均匀度高的LED透镜，其特征在于，所述多个透镜微结构包括在第二圆锥面上呈放射状及环状交错分布的多个三角柱、凸半球、凹半球、凸半球柱或凹槽。
9.根据权利要求1所述的一种光斑均匀度高的LED透镜，其特征在于，所述透镜微结构的材质为PMMA、PC、PS、Silicone、环氧树脂、聚氨酯丙烯酸酯或聚二甲基硅氧烷。
【文档编号】F21Y101/02GK204164945SQ201420588638
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月11日 优先权日:2014年10月11日
【发明者】张小明, 林清云 申请人:广州毅昌科技股份有限公司