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Abstract

本发明涉及一种透镜。该透镜包括多个阵列排布的透镜单元。每个透镜单元包括一个第一入光面、一个第二入光面、一个侧面、一个第一入光面及两个第二出光面，该第二入光面环绕该第一入光面并与该第一入光面相配合形成一个收容空间以收容发光二极管，该侧面连接该第二入光面以使由发光二极管发出且由第二入光面入射的光在该侧面上发生全反射，该第一出光面与该第一入光面相对，由发光二极管发出且由第一入光面入射的光经透镜透射后从第一出光面出射，该两个第二出光面连接在该侧面与该第一出光面之间，以使在该侧面上发生全反射的光从该两个第二出光面出射。另外，本发明还涉及一种采用该透镜的背光模组。

Description

透镜及采用该透镜的光源模组
技术领域
本发明涉及一种透镜，以及一种采用该透镜的光源模组。
背景技术
目前，发光二极管(Light Emitting Diode，LED)因具光质佳(也即LED光源射出的光谱)及发光效率高等特性而逐渐取代冷阴极荧光灯(Cold Cathode Fluorescent Lamp，CCFL)成为显示装置中的发光元件，具体可参阅Michael S.Shur等人在文献Proceedings ofthe IEEE，Vol.93，No.20(2005年20月)中发表的“Solid-StateLighting：Toward Superior Illumination”一文。
然而，现有的发光二极管通常具有近似圆对称的光场，如图1所示，所述光场沿其中心向四周呈不均匀分布，即中心光强度较强，由中心向四周扩散的面域光强度越来越弱，然而此类型的光场在应用中并不总是可以达到实际要求。如图2所示，一种现有的背光模组10，其包含一个发光二极管11及一个导光板12，该发光二极管11所发出的光经由该导光板12光学引导后被转换成一个面光源，并由该导光板12的出光面120出射，然而，由于发光二极管11产生的光场不均匀，由该出光面120所发出的面光源的光均匀度难以达到理想要求。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种可对发光二极管发出的光进行透射以形成均匀光场的透镜，以及一种采用该透镜的光源模组。
一种透镜，其包括多个阵列排布的透镜单元。每个透镜单元包括一个第一入光面、一个第二入光面、一个侧面、一个第一出光面及两个第二出光面，该第二入光面环绕该第一入光面并与该第一入光面相配合形成一个收容空间以收容发光二极管，该侧面连接该第二入光面以使由发光二极管发出且由第二入光面入射的光在该侧面上发生全反射，该第一出光面与该第一入光面相对，由发光二极管发出且由第一入光面入射的光经透镜透射后从第一出光面出射，该两个第二出光面连接在该侧面与该第一出光面之间，以使在该侧面上发生全反射的光从该两个第二出光面出射。
一种背光模组，包括多个半导体固态光源及一个透镜。该透镜包括阵列排布的透镜单元。每个透镜单元包括一个第一入光面、一个第二入光面、一个侧面、一个第一出光面及两个第二出光面，该第二入光面环绕该第一入光面并与该第一入光面相配合形成一个收容空间，该多个半导体固态光源分别收纳于相应的收容空间内，该侧面连接该第二入光面以使由半导体固态光源发出且由第二入光面入射的光在该侧面上发生全反射，该第一出光面与该第一入光面相对，由半导体固态光源发出且由第一入光面入射的光经透镜透射后从第一出光面出射，该两个第二出光面连接在该侧面与该第一出光面之间，以使在该侧面上发生全反射的光从该两个第二出光面出射。
相对于现有技术，所述透镜可对发光二极管中心光区的光与周边光区的光分别加以透射，即中心光区的光经第一入光面入射后从第一出光面出射，而周边光面的光经第二入光面入射后到达侧面并在该侧面上发生全反射以产生会聚状偏转，进而从该第二出光面出射，由此，中心光区的光强度减弱而周边光区的光强度增强，该透镜获得一个均匀光场。当该透镜作为背光元件使用在背光模组中时，该背光模组具有较佳的出光均匀度。
附图说明
图1是现有LED发出的一种近似圆对称光场的模拟图。
图2是是现有背光模组的结构示意图。
图3是本发明第一实施例所提供的透镜的第一视角结构示意图。
图4是本发明第一实施例所提供的透镜的第二视角结构示意图。
图5是图4所示透镜沿V-V线的剖面示意图。
图6是本发明第二实施例所提供的光源模组的纵截面结构示意图。
图7是本发明第二实施例所提供的光源模组的横截面光路示意图。
图8是本发明第三实施例所提供的背光模组的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。
请一起参阅图3至图5，本发明第一实施例提供的一种透镜100，其包括多个透镜单元20。
该透镜20为长条状，其可为透明材料，如塑料或玻璃制成。所述塑料可为PMMA(Polymethylmethacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯)、PC(Poly Carbonate，聚碳酸脂)、或是硅树脂(silicone)等。
该透镜单元20具有一个柱状轮廓，且其由该柱状轮廓的一侧向内开设有一个凹槽22。
该透镜单元20包括有：一个侧面21、一个第一入光面230、一个第二入光面232及一个出光面25。
该侧面23为沿该柱状轮廓的轴向延伸的凸曲面。
该第一入光面230为一个沿柱状轮廓轴向延伸的凸曲面，且该凸曲面230沿远离出光面25的一侧凸出。该第二入光面232包括两个沿柱状轮廓轴向延伸且相对的凹曲面232A，以及两个垂直于柱状轮廓轴向且相对的平面232B，该两个凹曲面232A及两个平面232B相连接以环绕该第一入光面230，且该两个凹曲面232A由该第一入光面230的垂直于柱状轮廓轴向的方向上的两侧向外凹陷。
该出光面25包括一个第一出光面250及两个第二出光面252。其中，该第一出光面250与该第一出光面210相对，该两个第二出光面252分别位于该第一出光面250的两侧且分别连接该第一出光面250与该侧面21。优选地，该第一入光面250包括三个相连接的非球面，具体为沿柱状轮廓轴向延伸的凸曲面，且该凸曲面250沿远离第一入光面230的一侧凸出。该两个第二出光面252上分别形成费涅尔(Fresnel)结构。优选地，该费涅尔结构为沿柱状轮廓轴向延伸的锯齿状结构。
所述透镜100可应用在显示装置、如笔记本电脑、手机中以作为背光模组的背光元件，以发出具较佳光均匀度的背光。如图6所示，本发明第二实施例提供的一种光源模组500，其包括本发明第一实施例所提供的透镜100，以及多个半导体固态光源，如发光二极管50等。
请一起参阅图7，该多个发光二极管50分别对应设置在该透镜100的凹槽22中，其发出的光强度具有近似圆对称的光场，即其中心光区(对应于光线I)的光强度较强，而周边光区(对应于光线II)的光强度较中心光区的光强度弱。
中心区域的光线I由第一入光面230入射至透镜100中，且其在该第一入光面230上发生折射并到达第一出光面250，进而由该第一出光面250出射于外界。而周边区域的光线II由第二入光面232入射至透镜单元20中，且其在该第二入光面232发生折射并到达侧面21，进而在该侧面21上发生全反射以产生会聚状偏转，从而到达第二出光面252，并从该第二出光面252出射至外界。
图7中光源模组500的光路表明，所述透镜100可将发光二极管50中心光区的光线I与周边光区的光线II分别加以透射。一方面，中心光区的光线I经第一入光面230入射后从第一出光面250出射，在这个过程中该光线I被该透镜100准直成平行光；同时，周边光区的光线II经第二入光面232入射后从第二出光面252出射，在这个过程中该光线在侧面21上发生全反射并产生会聚状偏转。由此，中心光区的光强度减弱而周边光区的光强度增强，该透镜100获得一个均匀光场。进一步地，当所述周边光区的光线II从第二出光面252出射时，由于该第二出光面252上形成有多个锯齿状结构，所述光线II在该锯齿状结构上发生偏折后可平行出射。
由于当中心光区及周边光区的光线I、II从第一、第二出光面250、252出射时，其均为平行光，因此，由该光源模组500发出的光线还具有较佳的指向性。当该光源模组500应用在如图8所示的背光模组800中时，该发光二极管50发出的光可得到较充分的利用。
如图8所示，所述背光模组800包括本发明第二实施例所提供的光源模组500，以及一个导光板82。该导光板82包括一个光入射面820及一个与该光入射面820相连接的光出射面822。该光源模组500的出光面25相对该光入射面820设置，该多个发光二极管50发出的光经透镜100转换成均匀且具较佳指向性的光线后，由该光入射面820充分入射至导光板82中，进而由该导光板82对其作光学引导后从该光出射面820均匀出射，该背光模组800由此同时获得较佳的出光均匀度及光利用效率。
可以理解的是，本领域技术人员还可于本发明精神内做其它变化，例如，将透镜100第一出光面250的凸曲面的数目变更为一个，只要其不偏离本发明的技术效果，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (11)

1.一种透镜，其包括多个阵列排布的透镜单元，每个透镜单元包括：
一个第一入光面；
一个第二入光面，其环绕该第一入光面并与该第一入光面相配合形成一个收容空间以收容发光二极管；
一个侧面，其连接该第二入光面以使由发光二极管发出且由第二入光面入射的光在该侧面上发生全反射；
一个第一出光面，其与该第一入光面相对，由发光二极管发出且由第一入光面入射的光经透镜透射后从第一出光面出射；
两个第二出光面，其连接在该侧面与该第一出光面之间，以使在该侧面上发生全反射的光从该两个第二出光面出射。
2.如权利要求1所述的透镜，其特征在于，该透镜具有一个柱状轮廓，该侧面为沿该柱状轮廓的轴向延伸的凸曲面。
3.如权利要求2所述的透镜，其特征在于，该多个阵列排布的透镜单元沿该轴向排列成长条状。
4.如权利要求2所述的透镜，其特征在于，该第二入光面包括两个沿该轴向延伸且相对的凹曲面，且该两个凹曲面由该第一入光面的垂直于该轴向方向上的两侧向外凹陷。
5.如权利要求2所述的透镜，其特征在于，该第一入光面为一个沿远离第一出光面的方向凸出且沿该轴向延伸的凸曲面。
6.如权利要求5所述的透镜，其特征在于，该第一出光面包括至少一个沿远离该第一入光面的方向凸出且沿该轴向延伸的凸曲面。
7.如权利要求2所述的透镜，其特征在于，该两个第二出光面位于该第一出光面的两侧上，且该两个第二出光面分别形成费涅尔结构。
8.如权利要求7所述的透镜，其特征在于，该费涅尔结构为沿该轴向延伸的锯齿形结构。
9.一种背光模组，包括：
多个半导体固态光源；
一个透镜，其包括多个阵列排布的透镜单元，每个透镜单元包括一个第一入光面、一个第二入光面、一个侧面、一个第一出光面及两个第二出光面，该第二入光面环绕该第一入光面并与该第一入光面相配合形成一个收容空间，该多个半导体固态光源分别收纳于相应的收容空间内，该侧面连接该第二入光面以使由半导体固态光源发出且由第二入光面入射的光在该侧面上发生全反射，该第一出光面与该第一入光面相对，由半导体固态光源发出且由第一入光面入射的光经透镜透射后从第一出光面出射，该两个第二出光面连接在该侧面与该第一出光面之间，以使在该侧面上发生全反射的光从该两个第二出光面出射。
10.如权利要求9所述的背光模组，其特征在于，进一步包括一个导光板，该导光板包括一个与该透镜的第一、第二出光面相对的光入射面，以及与该光入射面相连接的一个光出射面。
11.如权利要求9所述的背光模组，其特征在于，该半导体固态光源为发光二极管。
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