一种CSP背光透镜和发光模块的制作方法

本实用新型属于光学装置技术领域，尤其涉及一种CSP背光透镜和发光模块。

背景技术：

液晶电视通常采用LED背光源作为液晶面板后方的发光源。LED背光源通常由LED灯和背光透镜组合而成，背光透镜将LED灯发出的光进行光学二次配光后打在扩散板上，形成照度较为均匀的光线效果。

随着LED技术的发展，目前越来越多的产品开始采用CSP(Chip Scale Package，芯片级封装器件)LED，CSP LED采用与先前普通的LED灯不同的封装技术，特别是五面CSP LED，增加了普通LED的发光面，从而提高了整个LED的发光功率。由于发光原理的改变，现有的背光透镜与CSP LED相配合时不能达到均匀配光的效果，导致在扩散板上无法形成均匀的照度。因此，针对CSP LED，需要设计与之相匹配的背光透镜，以解决上述技术问题。

技术实现要素：

本实用新型旨在提供一种CSP背光透镜和发光模块，能够使CSP LED发出的光在扩散板上形成照度均匀的光线效果。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型公开的一种CSP背光透镜，包括：透镜本体；所述透镜本体包括：入光面，全反射面，第一出光面，第二出光面；所述透镜本体的底面为所述全反射面，且透镜本体底面的中心位置设有凹陷，所述凹陷表面为所述入光面；所述第一出光面为向上凸起的轴对称曲面，第一出光面位于所述凹陷的正上方；所述透镜本体的侧壁为所述第二出光面；所述全反射面向下凸起，且全反射面为阶梯状齿面；所述阶梯状齿面中每个阶梯面均为环形，且每个阶梯面的斜率范围为0～40°。

优选地，所述全反射面包括第一环形面和第二环形面；所述第一环形面有一个；所述第二环形面有一个；所述第一环形面的外边缘与所述透镜本体底部边缘重合，第一环形面的内边缘与所述第二环形面的外边缘重合，第二环形面的内边缘为所述凹陷的边缘；所述第一环形面的斜率为0；所述第二环形面的斜率大于0，且小于等于40°。

优选地，所述全反射面包括第一环形面和第二环形面；所述第一环形面有一个；所述第二环形面有两个以上；所述第二环形面从上到下依次连接；所述第一环形面的外边缘与所述透镜本体底部边缘重合，第一环形面的内边缘与位于最上端的第二环形面的外边缘重合；位于最下端的第二环形面的内边缘为所述凹陷的边缘；所述第一环形面的斜率为0；所述第二环形面的斜率大于0，且小于等于40°。

优选地，所述第一环形面外径与内径的差值，等于第二环形面外径与内径的差值。

优选地，两个以上所述第二环形面之间的斜率相等。

优选地，所述凹陷为半椭球状。

本实用新型还公开一种发光模块，包括：CSP LED和上述任意一项所述的CSP背光透镜；所述CSP LED位于所述CSP背光透镜的底面凹陷处。

本实用新型提供的CSP背光透镜和发光模块，将现有的背光透镜底部的平面状全反射面，改进为多层阶梯状齿面，且全反射面整体向下凸起；阶梯状齿面中每个阶梯面均为环形，且每个阶梯面的斜率范围设置为0～40°。光源CSP LED发出的光分为三部分：第一部分光线经入光面折射后到达第一出光面，经第一出光面反射后到达全反射面，再经全反射面反射后通过第一出光面折射射出；第二部分光线经入光面折射后直接到达全反射面，经全反射面反射后通过第一出光面折射射出；第三部分光线经入光面折射后到达第一出光面，然后直接通过第一出光面折射射出。当全反射面为平面时，上述前两部分的出射光线会集中在扩散板的特定区域，形成一个高亮度光斑，从而使扩散板上光斑的整体亮度均匀度降低。而当全反射面为多层阶梯状齿面时，上述前两部分的出射光线的角度相对于现有技术会发生改变，即改变了一部分光斑的位置，使其不会集中打到扩散板上的某一区域而导致高亮度光斑的形成。可见，本实用新型提供的技术方案，能够改变出射光线的方向，使光斑分散地打在扩散板上，从而在扩散板上形成照度均匀的光线效果。实验表明，每个阶梯面的斜率范围设置为0～40°均可以达到上述技术效果。

附图说明

图1为本实用新型实施例一的立体图；

图2为本实用新型实施例二的立体图一；

图3为本实用新型实施例二的立体图二；

图4为本实用新型实施例二的侧面视图；

图5为本实用新型实施例二的光路图；

图6为本实用新型实施例二中不同类型光路的分布图；

图7为本实用新型实施例一和二中扩散板上的光斑区域分布图；

图8为实施例一和实施例二在全反射面上的光线折射对比图；

图中：1为入光面，2为全反射面，3为第一出光面，4为第二出光面，5为凹陷，6为CSP LED，21为第一环形面，22为第二环形面。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。

图1、图2和图3为本实用新型实施例一和实施例二的立体图，包括：透镜本体；所述透镜本体包括：入光面1，全反射面2，第一出光面3，第二出光面4；所述透镜本体的底面为上述全反射面2，且透镜本体底面的中心位置设有凹陷5，所述凹陷5为半椭球状，凹陷5表面为上述入光面1；所述第一出光面3为向上凸起的轴对称曲面，第一出光面3位于所述凹陷5的正上方；所述透镜本体的侧壁为所述第二出光面4；透镜本体的侧壁实际为圆形支架的侧壁，有一部分光线经该侧壁射出。所述全反射面2向下凸起，且全反射面2为阶梯状齿面；所述阶梯状齿面中每个阶梯面均为环形，且每个阶梯面的斜率范围为0～40°。

图1为本实用新型实施例一的立体图，实施例一由两个环形面组成，具体地，所述全反射面2包括第一环形面21和第二环形面22；所述第一环形面21有一个；所述第二环形面22有一个；所述第一环形面21的外边缘与所述透镜本体底部边缘重合，第一环形面21的内边缘与所述第二环形面22的外边缘重合，第二环形面22的内边缘为所述凹陷5的边缘；所述第一环形面21的斜率为0，所述第二环形面22的斜率大于0，且小于等于40°，即第一环形面整体为一个水平面，而第二环形面整体为一个向下凸起的喇叭状环形面。

图2和图3为本实用新型实施例二的立体图，实施例二由多个环形面组成，具体地，所述全反射面2包括第一环形面21和第二环形面22；所述第一环形面21有一个；所述第二环形面22有两个以上；所述第二环形面22从上到下依次连接；所述第一环形面21的外边缘与所述透镜本体底部边缘重合，第一环形面21的内边缘与位于最上端的第二环形面22的外边缘重合；位于最下端的第二环形面22的内边缘为所述凹陷5的边缘；所述第一环形面21的斜率为0，所述第二环形面22的斜率大于0，且小于等于40°，即第一环形面整体为一个水平面，而若干个第二环形面组成的整体为一个向下凸起的喇叭状环形齿面。

在实施例二中，优选地，所述第一环形面21的外径与内径的差值，等于第二环形面22的外径与内径的差值，即各个环形面之间等径排列，当然，也可以根据需要设计成无规则排列或线性排列。进一步地，两个以上所述第二环形面22之间的斜率相等。

本实用新型还公开一种发光模块，包括：CSP LED和上述任意一项所述的CSP背光透镜；所述CSP LED位于所述CSP背光透镜的底面凹陷处。

对于实施例一和实施例二的光路原理解释如下：

光源CSP LED发出的光分为三部分：如图6所示，第一部分光线(图中a部分)经入光面折射后到达第一出光面，经第一出光面反射后到达全反射面，再经全反射面反射后通过第一出光面折射射出；第二部分光线(图中c部分)经入光面折射后直接到达全反射面，经全反射面反射后通过第一出光面折射射出；第三部分光线(图中b部分)经入光面折射后到达第一出光面，然后直接通过第一出光面折射射出。如图8所示，当平面1(即第一环形面)与平面2(即凹陷底面)的纵向和横向距离均固定、且入射光与水平面角度均为a＝a1＝a2时，实施例一和实施例二的全反射面会形成不同的入射角k1、k2，从而形成不同的出射角k1’、k2’，使得出射光与水平面形成不同的角度b1、b2。实施一和实施例二的两种出射光线相对于现有技术的出射光线均有改变，即，改变了光斑在扩散板上的位置，避免集中产生高亮度光斑。但是，如图8所示，当k1<k2时，b1>b2，此时使得图8中实施例一的出射光线只能打在扩散板如图7所示的B区域内，在B区域中形成亮环；而实施例二的出射光线能够打在扩散板如图7所示的C、D、E区域内，从而降低B区域亮度，增加C、D、E区域亮度，进而提高扩散板上的亮度均匀度。可见，实施例二相对于实施例一提高亮度均匀度的效果更好。

本实用新型将现有技术中全反射面2的直线面型改进为多层非平面，从而改变光线出射后与水平面的角度，使得光线到达扩散板后，能量分布在扩散板上不同的区域，以改善平面的全反射面在扩散板上形成的亮环，改变亮度及能量分布，增加亮度均匀性。其中，实施例二的面型中各层可以采取不同的比例，采用不同的倾斜度来取得不同的入射角和出射角，达到光在扩散板上均匀分布的目的。本实用新型中的实施例二，适用于所有CSP LED。

当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。