宽辐射角透镜的制作方法
【专利摘要】本文公开了一种宽辐射角透镜。该透镜包括弯曲的光入射表面和弯曲的光出射表面。弯曲的光入射表面包括：第一球面，该第一球面具有从光轴沿-X的方向移位距离D1的曲率中心和负曲率半径R1；以及第二球面，该第二球面具有在光轴上的曲率中心和负曲率半径R2。弯曲的光出射表面包括：第三球面，该第三球面具有从光轴沿+X的方向移位距离D2并且从X轴沿-Z的方向移位距离H的曲率中心和负曲率半径R3；以及第四球面，该第四球面具有在光轴上的曲率中心和正曲率半径R4。
【专利说明】宽辐射角透镜
[0001]相交申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2013年I月7日提交的韩国专利申请N0.10-2013-0001686的优先权，该申请的全部内容通过弓I用并入本申请中。
【技术领域】
[0003]本发明总体上涉及宽辐射角透镜，更具体地涉及一种这样的宽辐射角透镜:该宽辐射角透镜具有球面透镜结构并且被用作面光源单元(用于在LCD或类似物中进行背光照明)的透镜以便增大光的辐射角，其中，与常规的球面透镜相比，能够降低生产成本并且能够增大透镜的辐射角，并且本发明的宽辐射角透镜使得能够生产薄型面光源单元。
【背景技术】
[0004]IXDs (液晶显示器)必须包括面光源单元，该面光源单元设置在IXD的后侧以发出光。图1为示出了一般LCD的面光源单元的构造的示图，其中示出了面光源单元的构造的代表性示例，在该面光源单元中光源从LCD的后侧直接发出光。
[0005]图1的面光源单元包括:框架10，该框架10对其上的部件进行支撑；反射板20 ；LEDs30,LEDs30是光源并且在彼此间隔开规则间距的位置处被布置在反射板20上；电路板50，该电路板50为LEDs30供电；透镜40，该透镜40增大了从每个LED发出的光的辐射角；光漫射板60，该漫射板60对从透镜40出来的光进行漫射；漫射片70，该漫射片70进一步对已经由光漫射板60漫射的光进行漫射，以便使光分布均匀；以及棱柱片80，该棱柱片80收集已经穿过了漫射片70的漫射光，以便增大就正面而言的亮度。LCD面板90设置在面光源单元前方，从而光照射到IXD面板90上。
[0006]图2A至图2C为示出了在IXDs的一般面光源单元中使用的宽辐射角透镜的功能的视图。面光源单元的功能将参照图2A至图2C进行更详细的描述。图2A至图2C示出了呈弯曲形状的光的强度的分布，如由附图标记5所表示的。
[0007]图2A示出了没有设置宽辐射角透镜的面光源单元的情形。从LED发出的光具有120°的辐射角。如图2A所示，如果不存在宽辐射角透镜，则由附图标记5表示的光的强度在每个LED30所设置于的位置处是高的，但在LEDs30之间的位置处是低的。因此，光漫射板60上的亮度分布的均匀性降低。为了克服上述问题，如果光漫射板60与LEDs30之间的距离增大，则面光源单元的厚度也增大，进而降低了产值。
[0008]图2B示出了设置有宽辐射角透镜的面光源单元的情形。如图2B所示，如果宽辐射角透镜被安装在LEDs的前方,则光的辐射角变得大于120°，从而改善了光漫射板60上的光的强度的均匀性，如由附图标记5所表示的。
[0009]图2C示出了面光源单元设置有宽辐射角透镜、光漫射板60和漫射片70的情形。在这种情形下，已经穿过了面光源单元的宽辐射角透镜并且均匀性已经得到改善的光接连穿过光漫射板60和漫射片70，从而实现了几乎均匀的亮度分布。在光照射到LCD面板上之前，光的辐射角由棱柱片80减小，从而光更均匀地施加到LCD面板。[0010]到目前为止，已经开发了不同种类的透镜来努力增大从LED发出的光的辐射角。在下文中，将参照图3A和图3B对根据常规技术的代表性示例的透镜进行描述。
[0011]如图3A和图3B所示，在这种常规技术中，透镜的弯曲的光入射表面40a和弯曲的光出射表面40b为非球面而不是球面，非球面的特性根据LED的辐射角是可变的。
[0012]图3A和图3B为示出了常规宽辐射角透镜的结构的视图。
[0013]如图3A所示，从LED30发出的光L进入弯曲的光入射表面40a并且沿远离透镜40的光轴Z的方向被主要地折射。由弯曲的光入射表面40a折射的光L由弯曲的光出射表面40b沿远离透镜40的光轴Z的方向被二次地折射。这样，光的辐射角增大。当弯曲的光入射表面40a为凹面并且弯曲的光出射表面40b为凸面时能够实现这样的原理。
[0014]参照图3B，在常规技术中，弯曲的光入射表面40a构造成非球面，而不是球面，来进一步增大光的辐射角。也就是说，根据从LED30发出的光L的角度Φ1，弯曲的光入射表面的半径被确定成使得折射角Θ I由弯曲的光入射表面40a沿远离Z轴的方向形成。
[0015]同样地，根据光L进入弯曲的光出射表面40b的入射角Θ 2,弯曲的光出射表面40b的半径被确定成使得由弯曲的光出射表面40b引起的折射角Φ2增大。这样，能够增大光L的辐射角。
[0016]因而，在常规技术中，为了体现出增大透镜的辐射角的功能，弯曲的光入射表面和弯曲的光出射表面两者都被构造成非球面而不是球面。然而，用于制造非球面透镜的非球面模具是昂贵的。在对生产的透镜进行测试所需要的成本方面，非球面透镜比球面透镜更为费用高昂。因此，存在透镜生产成本增大的问题。
[0017]同时，在美国专利N0.7，798，679中提出了一种发光装置，该发光装置使用非球面透镜来提高光的漫射性。然而，这种技术由于透镜的生产成本增大而仍然是有问题的。
【发明内容】
[0018]因此，考虑到现有技术中存在的上述问题而做出本发明，并且本发明的目的是提供一种宽辐射角透镜，该宽辐射角透镜具有球面透镜结构并且被用作面光源单元(用于在LCD或类似物中进行背光照明)的透镜以便增大光的辐射角，其中，与常规的球面透镜相比，能够降低生产成本并且能够增大透镜的辐射角，并且本发明的宽辐射角透镜使得能够生产薄型面光源单元。
[0019]为了实现上述目的，本发明提供了一种宽辐射角透镜，该宽辐射角透镜包括:弯曲的光入射表面和弯曲的光出射表面，从设置在光轴上的光源发出的光经过所述弯曲的光入射表面进入所述透镜，已经经过所述弯曲的光入射表面进入所述透镜的光经过所述弯曲的光出射表面离开所述透镜，所述弯曲的光入射表面和所述弯曲的光出射表面具有基于所述光轴的旋转对称结构，其中，所述弯曲的光入射表面包括:第一球面，所述第一球面具有从所述光轴沿-X的方向移位距离Dl的曲率中心和相对于光行进的+Z方向的负曲率半径Rl ；以及第二球面，所述第二球面连接到所述第一球面的第一端部，所述第二球面具有设置在所述光轴上的曲率中心和相对于光行进方向的负曲率半径R2，并且所述弯曲的光出射表面包括:第三球面，所述第三球面具有从所述光轴沿+X的方向移位距离D2并且从X轴沿-Z的方向移位距离H的曲率中心和相对于光行进方向的负曲率半径R3 ;以及第四球面，所述第四球面连接到所述第三球面的第一端部，所述第四球面具有设置在所述光轴上的曲率半径和相对于光行进方向的正曲率半径R4。
[0020]所述的宽辐射角透镜可以还包括:底部表面，所述底部表面连接到所述第一球面的第二端部，其中，所述第一球面和所述底部表面可以由具有曲率半径R5的第五球面彼此连接。
[0021]所述第五球面的曲率半径R5可以大于0.5mm并且小于1.5mm。
[0022]所述宽辐射角透镜可以还包括:底部表面，所述底部表面连接到所述第一球面的第二端部；以及侧表面，所述侧表面连接到所述底部表面，其中，所述底部表面和所述侧表面可以由具有曲率半径R6的第六球面彼此连接。
[0023]所述第六球面的曲率半径R6可以大于0.5mm并且小于1.5mm。
[0024]所述宽辐射角透镜可以还包括:侧表面，所述侧表面连接到所述第三球面的第二端部，其中，所述第三球面和所述侧表面可以由具有曲率半径R7的第七球面彼此连接。
[0025]所述第七球面的曲率半径R7可以大于0.5mm并且小于1.5mm。
[0026]所述宽辐射角透镜可以由具有1.4或更大的折射率的透明材料制成。
[0027]Dl的值可以满足条件0〈Dl〈(Rl/2)。
[0028]D2的值可以满足条件0〈D2〈R3-H，其中，H的值可以满足条件H〈 (R32-D22)°_5-R1。
[0029]Rl的值和R2的值可以满足条件I Rl | > | R2 |。
[0030]R3的值和R4的值可以满足条件I R4 | < | R3 |。
[0031]根据本发明，不同于具有非球面的常规技术，尽管仅使用球面来形成透镜，但仍能够提供宽辐射角。由于透镜仅由球面形成，因此还能够方便制造出的透镜的测试，因而使得能够以低成本生产宽辐射角透镜。
[0032]本发明不仅提供了能够通过降低的生产成本生产的宽辐射角透镜的效果，而且使得能够生产薄型面光源单元。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]从结合附图进行的以下详细描述中将更清楚地理解本发明的上述以及其它目的、特征和优点，在附图中:
[0034]图1为示出了 IXDs的一般面光源单元的构造的视图；
[0035]图2A至图2C为示出了在图1的面光源单元中使用的宽辐射角透镜的功能的视图；
[0036]图3A和图3B为示出了常规宽辐射角透镜的结构的视图；
[0037]图4为示出了根据本发明的实施例的宽辐射角透镜的结构的视图；
[0038]图5A和图5B为示出了根据本发明的实施例的宽辐射角镜头的一部分的放大视图；
[0039]图6A至图6C为示出了根据本发明的实施例的宽辐射角透镜的原理的示图；
[0040]图7为示出了根据本发明的实施例的宽辐射角透镜的原理的示图；
[0041]图8为图表，其示出了作为根据本发明的实施例的宽辐射角透镜中的LED辐射角的函数的辐射角；
[0042]图9为图表，其示出了作为根据本发明的实施例的宽辐射角透镜中的LED辐射角的函数的光束在光漫射板上的X轴向移位；[0043]图10为图表，其示出了作为根据本发明的实施例的宽辐射角透镜中的LED辐射角的函数的光束在弯曲的光出射表面上的X轴向移位；
[0044]图1lA和图1lB为图表，其示出了根据本发明的实施例的宽辐射角透镜的光分布曲线；
[0045]图12为图表，其示出了作为根据本发明的实施例的宽辐射角透镜中的LED辐射角的函数的辐射角；
[0046]图13为图表，其示出了作为根据本发明的实施例的宽辐射角透镜中的LED辐射角的函数的光束在光漫射板上的X轴向移位；
[0047]图14A至图14C为图表，其示出了根据本发明的实施例的宽辐射角透镜的光分布曲线；
[0048]图15A至图MD为示出了根据本发明的实施例的宽辐射角透镜的结构和光分布曲线的视图；以及
[0049]图16A至图16D为示出了根据本发明的另一实施例的宽辐射角透镜的结构和光分布曲线的视图。
具体实施例
[0050]在下文中，将参照附图对本发明的优选实施例进行详细描述，以便本领域一般技术人员能够容易地实施本发明。应当对附图进行参照，在附图中，多个视图中的类似的附图标记被用于表示相似的部件。如果在说明书中，已知功能或构型的详细描述未必会混淆本发明的要点，则将省略该详细描述。
[0051]图4为示出了根据本发明的实施例的宽辐射角镜头的结构的示图。图5A和图5B为示出了根据本发明的实施例的宽辐射角镜头的一部分的放大视图。
[0052]根据本发明的实施例的宽辐射角镜头100包括弯曲的光入射表面和弯曲的光出射表面。
[0053]宽福射角镜头100具有基于光轴Z的双侧对称结构。也就是说，透镜的基于光轴Z设置在右侧的部分和透镜的设置在左侧的部分相对于光轴对称。据此，本发明将仅对透镜的设置在右侧的部分进行描述。
[0054]弯曲的光入射表面包括第一球面101和设置在光轴Z上的第二球面102。弯曲的光出射表面包括第三球面103和设置在光轴Z上的第四球面104。
[0055]从光源200发出的光L进入弯曲的光入射表面的第一球面101。第一球面101的曲率中心从光轴Z沿X轴的负方向(-X)移位。第一球面101具有相对于光L所指向的正方向(+Z)的正曲率半径R1。
[0056]LED为光源200的代表性示例。发光体或其它任何光源都能够被使用，只要能够发光即可。
[0057]弯曲的光入射表面的第二球面102的曲率中心设置在光轴Z上。第二球面102具有小于第一球面101的曲率半径Rl的负曲率半径R2。
[0058]第一球面101连接到第二球面102，因而形成了具有基于光轴Z的旋转对称结构的凹曲面。
[0059]光L由入射表面(也就是说，第一球面101和第二球面102)折射，并且在离开透镜100之前穿过具有折射率η的介质。
[0060]优选地，根据本发明的宽辐射角透镜100由具有1.4或更大的折射率的透明材料制成。换言之，构成宽辐射角透镜100的介质为透明材料并且具有1.4或更大的折射率。
[0061]弯曲的光出射表面的第三球面103的曲率中心从光轴Z沿X轴的正方向(+X)移位。第三球面103具有相对于光L所指向的方向的负曲率半径R3。
[0062]弯曲的光出射表面的第四球面104的曲率中心设置在光轴Z上。第四球面104具有小于第三球面103的曲率半径R3的正曲率半径R4。
[0063]第三球面103连接到第四球面104，因而形成了具有基于光轴Z的旋转对称结构的弯曲的光出射表面。
[0064]第五球面110将作为弯曲的光入射表面的第一球面101连接到形成了透镜的下部的底部表面105。优选地，第五球面110的曲率半径R5大于0.5mm并且小于1.5mm。
[0065]第六球面111将形成透镜的下部的底部表面105连接到侧表面106，该侧表面106是线性的并且设置在透镜的侧部上。优选地，第六球面111的曲率半径R6大于0.5mm并且小于1.5mm。
[0066]第七球面112将透镜的侧表面连接到作为弯曲的光出射表面的第三球面103。优选地，第七球面112的曲率半径R7大于0.5mm并且小于1.5mm。
[0067]也就是说，第一球面101、底部表面105、侧表面106和第三球面103通过第五至第七球面110、111和112平滑地彼此连接。
[0068]在下文中，将参照图5A和图5B对根据本发明的实施例的宽辐射角透镜进行更详细的描述。
[0069]第一球面101的第一端部连接到第二球面102。第一球面101的第二端部连接到底部表面105。第一球面101和底部表面105通过第五球面110彼此连接。
[0070]第一球面101具有曲率半径Rl。第一球面101的曲率中心从光轴Z沿-X的方向移位距离D1。第一球面101的曲率中心设置在与光源200的光发出点相同的X轴上。
[0071]连接到第一球面101的第一端部的第二球面102的曲率中心设置在光轴Z上。第二球面102具有负曲率半径R2，曲率半径R2的绝对值小于第一球面101的曲率半径Rl的绝对值(|R1|>|R2| )。
[0072]第一球面101和连接到第一球面101的第二端部的底部表面105通过具有曲率半径R5的第五球面110彼此连接。
[0073]第三球面103具有曲率半径R3，并且第三球面103的曲率中心从光轴Z在X轴上沿+X的方向移位D2的距离并且从X轴沿-Z的Z轴向方向移位H的距离。这里，H满足以下公式。
[0074]H〈(R32-D22r°.5_Rl (公式 I)
[0075]第三球面103设置成距X轴的距离为满足上述公式的H，从而防止了第一球面101和第三球面103相交。
[0076]第三球面103的第一端部连接到第四球面104。第三球面103的第二端部连接到侧表面106。
[0077]连接到第三球面103的第一端部的第四球面104的曲率中心设置在光轴Z上。第四球面104具有曲率半径R4，曲率半径R4的绝对值小于第三球面103的曲率半径R3的绝对值(|R4|〈|R3| )。
[0078]连接到第三球面103的第二端部的侧表面106从光轴Z移位距离D。第三球面103和侧表面106通过第七球面112彼此连接。第七球面112具有曲率半径R7。
[0079]也就是说，第三球面103、第四球面104和第七球面112形成了弯曲的光出射表面。
[0080]图6A至图6C为示出了根据本发明的实施例的宽辐射角透镜的原理的示图。
[0081]光源在光轴Z与X轴之间的交点Pl处以角度Θ (在光源为LED的情形下范围为从50。到60。)发出光。
[0082]如果具有曲率半径Rl的第一球面101的曲率中心P2设置在光源的光发出点处，换言之，如果满足P1=P2，则第一球面101的法线的方向变得与光进入第一球面101的方向相同(Θ^Ο)，如图6B所示。在这种情形下，根据斯涅耳定律(Snell，s Law)
[0083] Ii1Sin Θ ^n2Sin Θ r (公式 2)
[0084]第一球面101不会引起折射。也就是说，由于入射角91和折射角两者都变成了零，因此光沿其进入第一球面101的方向经过具有折射率η的透镜的介质，然后朝向弯曲的光出射表面行进。
[0085]然而，如图6C所示，如果具有曲率半径Rl的第一球面101的曲率中心Ρ2从光轴Z沿-X的方向移位距离Dl并且设置在与光源相同的X轴上，则在第一球面101的法线与光入射方向之间形成有角度。进入第一球面101的光在去向弯曲的光出射表面之前根据公式2被折射到预定角度。
[0086]由于光沿远离光轴Z的方向被折射，因此去向弯曲的光出射表面103的光的辐射角增大。进入弯曲的光出射表面的光在弯曲的光出射表面上沿远离光轴Z的方向被再次折射，由此已经穿过弯曲的光出射表面的光的辐射角进一步增大。
[0087]图7为示出了根据本发明的实施例的宽辐射角透镜的原理的示图。
[0088]第一球面101的曲率半径R1、第三球面103的曲率半径R3、X轴与第三球面103的曲率中心之间的相对于光轴Z的方向的距离H、折射率η、X轴与光漫射板60之间的距离T以及第一球面101的曲率中心与光轴Z之间的距离Dl设置如下:
[0089]Rl=3.0mm，R3=8mm，H=3mm，η=1.5，T=25mm，Dl=0mm。
[0090]此外，第三球面103的曲率中心P3与光轴Z之间的距离D2以如下方式变化:该距离D2逐渐增大，例如，D2=0, I, 2，3，4，5mm。
[0091]在上述条件下，当对光轴Z与离开弯曲的光出射表面的光(在光已经从光源的光发出点Pl发出之后)之间的角度θ z进行计算时，能够获得图8的图表。
[0092]参照图8的图表，随着距离D2增大，穿过了透镜的光的辐射角θζ增大。然而，在距离D2=5mm的情形下，在光源的辐射角甚至小于10°的位置TR的角度处引起了全反射，因而降低了光学特性。
[0093]也就是说，当D2满足
[0094]0〈D2〈R3_H (公式 3)时，
[0095]在光源的辐射角的范围内(在LED的情形下，在55°至60°的范围内)，不会在弯曲的光出射表面上引起全反射。
[0096]在上述条件下，当对光漫射板上的X轴向移位进行计算时(其中，该X轴向移位是光源的辐射角θζ的函数，该光漫射板设置在与光源的光发出点Pl间隔开预定距离T=25mm的位置处)，能够理解的是，在D2=4mm的结构的情形下，光的漫射性是优等的，如图9所示。
[0097]在根据本发明的实施例的宽辐射角透镜100中，计算侧表面106与光轴Z之间的距离D的过程如下。
[0098]首先，Z轴与以角度Θ ^在弯曲的光出射表面上进行反射的光之间的角度θζ不得超过90°。此外，参照图1的平面光源单元中的LEDs30之间的距离并且参照图9的图表，相对于Z轴的移位被选定，并且与选定的移位相对应的光源的辐射角θζ得到确定。最后，参照图10的图表，当弯曲的光出射表面上的X轴向移位值作为光源的辐射角θ ζ的函数被建立时，该值即变成透镜的半径D。
[0099]根据本发明的实施例，宽辐射角透镜的值D的范围优选地为7mm至7.15mm。如果透镜的半径值D大于7.15mm，则光相对于Z轴的角度θζ接近90°或超过90°，并且折射的光不能够直接到达光漫射板。这样的光被吸收到其它结构中，或其中一些光在所述结构上进行反射然后进入光漫射板。因而，会发生光损耗。
[0100]在根据本发明的实施例的宽辐射角透镜中，当表示透镜的光学分布特性的光分布曲线通过光追踪进行模拟时，如图1IA和图1lB所示,能够理解的是,与D2=2mm的情形下的光分布曲线相比，D2=4mm的情形下的光分布曲线在漫射性和均匀性方面是优等的。
[0101]上述实施例具有辐射角仅通过弯曲的光出射表面而增大的结构。能够实现的是折射不仅由弯曲的光出 射表面引起而且由弯曲的光入射表面引起并且辐射角能够被进一步增大的结构。该结构如下。
[0102]参照图1lA和图11B，在光的漫射性为优等的D2=4mm的情形的条件下，弯曲的光入射表面的曲率中心沿-X的方向移动成使得Dl=O, -0.5，-0.1, -1.5和-1.6mm。
[0103]当对Z轴与离开出射表面的光(在光已经从光源的光发出点Pl发出之后)之间的角度θζ进行计算时(该角度02是01的变化的函数)，得出了图13。
[0104]参照图13，随着Dl的长度沿-X的方向增大，已经穿过透镜的光的辐射角θ ζ也增大。然而，如果Dl为-1.5mm或更大，则当光源的辐射角为20°或更小时，在弯曲的光出射表面上引起了全反射，因而降低了光学特性。因此，优选的是Dl满足
[0105]0〈Dl〈(Rl/2)(公式 4)。
[0106]此外，当对光漫射板上的X轴向移位进行计算时(其中，该X轴向移位是光源的辐射角的函数，该光漫射板设置在与光源的光发出点Pl间隔开预定距离T=25mm的位置处)，结果如图13所示。当表示透镜的光学分布特性的光分布曲线通过光追踪进行模拟时，结果如图14A至图14C所示。
[0107]参照图14A至图14C的图表，能够理解的是当Dl=L 0mm，满足Dl〈l.5mm的条件时，换言之，当满足公式4时，透镜的光分布曲线(图14B)在光的漫射性和均匀性方面是优等的。
[0108]图15A的第一球面101为凹曲面，该凹曲面构造成使得其曲率中心从光轴Z沿-X的方向移位，从而该凹曲面具有相对于光行进的方向+Z的负曲率半径Rl，并且该凹曲面具有基于光轴Z的旋转对称结构。此外，光已经由第一球面101进行折射并且穿过具有折射率η的介质之后离开透镜所穿过的弯曲表面为第三球面103。第三球面103具有从光轴Z沿+X的方向移位的曲率中心和相对于光行进方向的负曲率半径R3。而且，第三球面103具有基于光轴的旋转对称结构。在这种情况下，如图15C所示，形成了光的强度在透镜的中心部分非常低的光分布曲线，从而减小了透镜的中心部分的亮度。
[0109]图15B示出了根据本发明的实施例的宽辐射角透镜。弯曲的光入射表面为凹曲面，该凹曲面具有基于光轴的旋转对称结构，并且在弯曲的光入射表面中，具有从光轴Z沿-X的方向移位的曲率中心和相对于光行进的方向+Z的负曲率半径Rl的第一球面101连接到具有负曲率R2的第二球面102，负曲率R2具有设置在光轴上的曲率中心并且小于曲率半径R1。光已经由弯曲的光入射表面101和102进行折射并且穿过具有折射率η的介质之后离开透镜所穿过的弯曲表面包括第三球面103和第四球面104，该第三球面103具有从光轴Z沿+Z的方向移位的曲率中心和相对于光行进方向的负曲率半径R3，该第四球面104连接到第三球面103并且具有设置在光轴上的曲率中心和小于曲率半径R3的曲率半径R4，由此形成基于光轴的旋转对称结构。
[0110]根据图15Β的条件下设定的本发明的实施例，能够理解的是，透镜的中心部分的光的强度增大，如图MD所示。
[0111]也就是说，具有负曲率半径R2的第二球面102和具有正曲率半径R4的第四球面104分别连接到第一球面101和第三球面103，从而透镜的中心部分的光的强度能够根据R2和R4的值得到调整。
[0112]优选地，第一球面101、第三球面103、形成透镜的下部的底部表面105和形成透镜的侧部的侧表面106之间的结合部由分别具有曲率半径R5、R6和R7的第五至第七球面110、111和112形成，由此上述表面能够平滑地彼此连接。
[0113]因而，如果第一球面101、第三球面103、底部表面105和侧表面106通过第五至第七球面110、111、112彼此连接，则光分布曲线形成为图16D中所示出的那样。于是，能够防止在图16Α的透镜结构中产生的光的强度的剧烈变化(参照图16C的部分Α)发生，从而能够消除形成为透镜的形状的投影环形带图像，因而提供了更均匀的亮度分布。
[0114]如上所述，根据本发明，不同于具有非球面的常规技术，尽管仅使用球面来形成透镜，但仍能够提供宽辐射角。由于透镜仅由球面形成，因此还能够方便制造出的透镜的测试，因而使得能够以低成本生产宽辐射角透镜。
[0115]本发明不仅提供了能够通过降低的生产成本生产的宽辐射角透镜的效果，而且使得能够生产薄型面光源单元。
[0116]尽管出于示例性的目的公开了本发明的优选实施例，但本领域技术人员将理解至IJ，在不脱离如所附权利要求中公开的本发明的范围和精神的情况下，各种改型、添加和替换都是可能的。
【权利要求】
1.一种宽福射角透镜，包括弯曲的光入射表面和弯曲的光出射表面，从设置在光轴上的光源发出的光经过所述弯曲的光入射表面进入所述透镜，已经经过所述弯曲的光入射表面进入所述透镜的光经过所述弯曲的光出射表面离开所述透镜，所述弯曲的光入射表面和所述弯曲的光出射表面具有基于所述光轴的旋转对称结构， 其中，所述弯曲的光入射表面包括: 第一球面，所述第一球面具有从所述光轴沿-X的方向移位距离Dl的曲率中心和相对于光行进的+Z方向的负曲率半径Rl ;以及 第二球面，所述第二球面连接到所述第一球面的第一端部，所述第二球面具有设置在所述光轴上的曲率中心和相对于光行进方向的负曲率半径R2，并且所述弯曲的光出射表面包括: 第三球面，所述第三球面具有从所述光轴沿+X的方向移位距离D2并且从X轴沿-Z的方向移位距离H的曲率中心和相对于光行进方向的负曲率半径R3 ;以及 第四球面，所述第四球面连接到所述第三球面的第一端部，所述第四球面具有设置在所述光轴上的曲率半径和相对于光行进方向的正曲率半径R4。
2.根据权利要求1所述的宽辐射角透镜，还包括: 底部表面，所述底部表面连接到所述第一球面的第二端部， 其中，所述第一球面和所述底部表面由具有曲率半径R5的第五球面彼此连接。
3.根据权利要求2所述的宽辐射角透镜，其中，所述第五球面的曲率半径R5大于0.5mm并且小于1.5mm。
4.根据权利要求1所述的宽辐射角透镜，还包括: 底部表面，所述底部表面连接到所述第一球面的第二端部；以及 侧表面，所述侧表面连接到所述底部表面， 其中，所述底部表面和所述侧表面由具有曲率半径R6的第六球面彼此连接。
5.根据权利要求4所述的宽辐射角透镜，其中，所述第六球面的曲率半径R6大于0.5mm并且小于1.5mm。
6.根据权利要求1所述的宽辐射角透镜，还包括: 侧表面，所述侧表面连接到所述第三球面的第二端部， 其中，所述第三球面和所述侧表面由具有曲率半径R7的第七球面彼此连接。
7.根据权利要求6所述的宽辐射角透镜，其中，所述第七球面的曲率半径R7大于0.5mm并且小于1.5mm。
8.根据权利要求1所述的宽辐射角透镜，其中，所述宽辐射角透镜由具有1.4或更大的折射率的透明材料制成。
9.根据权利要求1所述的宽辐射角透镜，其中，Dl的值满足条件0〈Dl〈(Rl/2)。
10.根据权利要求1所述的宽辐射角透镜，其中，D2的值满足条件0〈D2〈R3-H， 其中，H的值满足条件H〈 (R32-D22) °_ 5-Rl。
11.根据权利要求1所述的宽辐射角透镜，其中，Rl的值和R2的值满足条件Rl I>IR2I。
12.根据权利要求1所述的宽辐射角透镜，其中，R3的值和R4的值满足条件R4I<IR3I。
【文档编号】F21V5/04GK103912843SQ201410007113
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年1月7日 优先权日:2013年1月7日
【发明者】赵宰亨, 金荣一, 崔恩亚, 文基先 申请人:高一智股份公司, 韩国产业技术大学校 产学协力团, 高亚光学股份公司