用於平面液晶顯示的LED背光系統的二次光學透鏡的製造方法與工藝

2023-08-07 01:33:16

本發明是關於一種用於平面液晶顯示的LED背光系統的二次光學透鏡。

背景技術：
由於LED具有高效、節能、亮度高、顯色指數好等特徵，現有的大部分平面液晶顯示的背光系統已經採用了LED照明技術(即發光二極體半導體固態照明技術)。而直下式照明方式因為其光損少、均勻度高、LED可以隨意排布、無須進行複雜的導光板網點設計等特徵，受到很多廠家的推崇。但是，如果直接採用市場上高功率的郎伯形分布(Lambertian)的LED，由於其光束角只有120度，中心光強較強，需要很大的混光距離才可以在LCD(液晶)屏幕上產生均勻的光分布。圖2為沒有採用二次光學透鏡進行配光、只用郎伯形LED直接照明的直下式背光模組，其混光距離較長。公開號CN101526177A的專利提出了一種最大光強方向與光軸夾角為75°角度的一種直下式背光透鏡，如圖4所示，其提出了「θ5的增加量相對於θ1的增加量(Δθ5/Δθ1)更大」的概念，即透鏡的出射光線與光軸的夾角大於入射光線與光軸的夾角，根據這種配光方法，其雖然可以將LED出射光配成一個大角度範圍的、最大光強方向與光軸夾角為75°角度的光斑分布。但其配光的方法並不合理，根據「θ5的增加量相對於θ1的增加量(Δθ5/Δθ1)更大」的這一規律，當透鏡的入射光線與光軸的夾角θ1為90°時，其出射光線與光軸的夾角θ5將超過90°，從而會射向透鏡的後方，打到PCB板上，造成光能的損耗。另外當透鏡下方的內凹入射面比較陡峭時，這種配光方法將造成光斑的中心會有黑影。

技術實現要素：
本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種能夠有效減少光能損耗的用於平面液晶顯示的LED背光系統的二次光學透鏡、LED背光系統及LED照明系統。為實現上述目的，本發明採用了以下技術方式：一種用於平面液晶顯示的LED背光系統的二次光學透鏡，包括作為出射面的配光曲面及位於所述配光曲面底部的底面，自所述底面向上凹入形成作為入射面的內凹面，所述配光曲面的頂部的中心部位設有向上凸出的凸起，使所述二次光學透鏡的光束角全形大於或等於160°，且使入射的光線順次經過所述內凹面、配光曲面後射出。進一步的，所述的用於平面液晶顯示的LED背光系統的二次光學透鏡，其特徵在於：所述配光曲面選自：帶有中間凸起的連續光滑的曲面、具有混光作用的環紋衍射面、具有混光作用的鱗片狀曲面、具有混光作用的蜂窩狀組合曲面、X及Y方向剖面輪廓不同的混合自由曲面、剖面輪廓線由微小線段及曲線組成的環紋複合曲面、馬鞍型自由曲面、菲涅爾曲面、四邊形混合自由曲面、六邊形混合自由曲面、多邊形混合自由曲面、非軸對稱的自由曲面。進一步的，所述配光曲面是具有混光作用的環紋衍射面，其混光角度Δτ在2°～15°範圍內。進一步的，所述環紋衍射面的微結構為波浪形周期性的環紋微結構，其波峰波谷值H為1～25微米之間或更大的波峰波谷值，環紋的間距P為0.05～5.0毫米。進一步的，所述配光曲面由四邊形混合自由曲面、六邊形混合自由曲面、多邊形混合自由曲面、馬鞍型自由曲面、菲涅爾曲面、鱗片狀曲面、X及Y方向剖面輪廓不同的混合自由曲面中至少兩種複合而成。進一步的，所述底面設有至少一個卡腳。進一步的，所述配光曲面設有調光材料層。進一步的，所述配光曲面設有調光磨砂、網狀紋等微結構紋。進一步的，所述透鏡內設有調光材料。進一步的，所述透鏡可以有一種或兩種以上的材料組合而成。進一步的，所述內凹面為圓錐形面、四面錐形面、多面錐形面或由圓錐形面和多面錐形面複合組成。進一步的，所述內凹面上帶有混光作用的環紋衍射面或菲涅爾(Fresnel)面，所述的環紋微結構可以為波浪形周期性的環紋微結構。進一步的，所述配光曲面的配光條件是：，其中，θmax為透鏡的最大配光角度，θmax大於或等於80°，θ5是所述配光曲面的出射角。進一步的，所述凸起是圓弧形、平頂形、圓錐形、多面圓錐形或尖頂形。進一步的，所述配光曲面還可選自帶有中間凹下的：連續光滑的曲面、X及Y方向剖面輪廓不同的混合自由曲面、馬鞍型自由曲面、菲涅爾曲面、鱗片狀曲面、具有混光作用的蜂窩狀組合曲面、非軸對稱的自由曲面。進一步的，所述底面選自：磨砂微結構面、網狀或具有規律性圖案的微結構、帶有表面噴塗反光材料、環紋微結構、蜂窩狀鱗面排列的微結構、六邊形圓錐排列的微結構、四邊形排列的金字塔微結構或菲涅爾齒形微結構曲面。一種平面液晶顯示的LED背光系統，包括所述的二次光學透鏡。一種LED背光照明系統，包括所述的二次光學透鏡。本發明的有益效果是：本發明提出了一種二次光學透鏡，其具有大於160度以上的光束角，可以將LED的大部分光線往透鏡的側面方向出射，最大光強方向在與光軸夾角為±80度以上的方位，其採用非常短的混光距離就可以在LCD面板上產生同樣範圍的均勻光分布，混光距離可以降低為現有技術的三分之一以下，並且能夠有效減少光能損耗。附圖說明圖1是二次光學透鏡的第一具體實施方式的剖面圖；圖2是顯示現有沒有二次光學透鏡的直下式照明的LED背光模組的混光距離的示意圖；圖3是顯示加了本發明二次光學透鏡的直下式LED背光模組的混光距離的示意圖；圖4是公開號為CN101526177A的中國專利所公開的透鏡的結構示意圖；圖5a～5e分別是第一具體實施方式的主視圖、俯視圖、右視圖、仰視圖及立體圖；圖6是第一具體實施方式的設計原理圖；圖7是第一具體實施方式的配光曲面輪廓線的數學建模圖；圖8是採用第一具體實施方式的單顆透鏡的三維模型圖；圖9a、9b是第一具體實施方式的光線追跡圖；圖10是第一具體實施方式的二次光學透鏡在距離LED基板25mm高的屏幕上的照度分布圖；圖11是第一具體實施方式的二次光學透鏡的配光曲線圖，可以看出其配光曲線呈蝙蝠翼分布，最大光強方向在與光軸夾角為±80°的方位，峰值光強一半位置處的光束角寬度約為±82°，圖12是採用第一具體實施方式的6乘6顆LED，LED間隔110mm，屏幕距離LED基板的高度為25mm的光線追跡圖(只計數射到屏幕上的光線)；圖13是採用第一具體實施方式的6乘6顆LED，間隔110mm，距離LED基板的距離為25mm的屏幕上的照度分布圖；圖14是第二具體實施方式的二次光學透鏡的剖面圖；圖15a～15e分別是第二具體實施方式的二次光學透鏡的主視圖、俯視圖、右視圖、仰視圖及立體圖；圖16是第三具體實施方式的二次光學透鏡的剖面圖；圖17是第四具體實施方式的二次光學透鏡的剖面圖；圖18a、18b分別是第五具體實施方式的二次光學透鏡的剖面圖和仰視圖；圖19a、19b分別是第六具體實施方式的二次光學透鏡的剖面圖和仰視圖；圖20a、20b分別是第七、八具體實施方式的二次光學透鏡的仰視圖；圖21a～21d分別是第九具體實施方式的二次光學透鏡的主視圖、俯視圖、左視圖及仰視圖；圖22a～22d分別是第十具體實施方式的二次光學透鏡的主視圖、俯視圖、左視圖及仰視圖。圖23是第十一具體實施方式的二次光學透鏡的結構示意圖；圖24是第一具體實施方式的配光曲面的入射光線與光軸OZ的夾角θ1以及出射光線與光軸OZ的夾角θ5的關係曲線圖。具體實施方式下面通過具體實施方式結合附圖對本發明作進一步詳細說明。第一具體實施方式：如圖1所示，其為本發明用於平面液晶顯示的LED背光系統的二次光學透鏡的第一具體實施方式，該光學透鏡底部的中心部位有一個圓錐形的內凹面11，其為入射面；透鏡的頂部有一扁平的配光曲面12，其為出射面，其為連續光滑的曲面；所述透鏡頂部的曲面12的中心部位有一明顯的凸起13，凸起為圓弧形；透鏡的底面14為非光學表面，其上面附有用來收集雜光的角錐稜鏡型回復反射微結構面141；所謂的角錐稜鏡是指由正立方體上切下來的一個角，其三個面都相互垂直，所以叫做角錐稜鏡；將微型角錐稜鏡按照正六邊形的方式排列而成的微結構陣列，其可以將入射的光沿原路返回，起回復反射的作用；放置在透鏡底面的角錐稜鏡型回復反射微結構面141可以用來將射向透鏡後方的雜光反射回前面，照到LCD面板上。另外該透鏡的底部還有用來定位的三個卡腳15，相對於透鏡中心沿120度間隔放置，用來將透鏡固定於LED的電路板上。該實施方式的二次光學透鏡的結構如圖5a～5e和圖1所示。該具體實施方式二次光學透鏡的配光原理如圖6所示，從LED晶片發出的光，經過圓錐形內凹面11折射後，分配到兩邊，入射到外側配光曲面12上，曲面12將出射光線配成光束角半寬度為±θmax範圍之內的光斑分布，θmax角大於80°，這裡優選為82°。可以看出，出射光線從中間到邊緣，其與光軸OZ的夾角從0°度漸變到θmax角。圓弧形凸起13位於圓錐形內凹面的尖頂的正上方，由於光線被圓錐形內凹面11向側面折射，沒有光線入射到凸起13，因此凸起13不起配光作用，其也可以為其它的形狀，見第三、四具體實施方式。具體的配光曲面12輪廓線的數學建模如圖7所示，假設從LED晶片發光面中心O點發出的入射光線OP與光軸OZ夾角為θ，其經過圓錐形內凹面11上的P點折射後，折射光線為PQ，PQ交外側的配光曲面12於Q點，經再次折射後以出射光線QR射出。PN』為P點位置的法線，PH』為P點位置的水平線，α為光線OP在P點位置的入射角，ε為光線PQ在P點位置的折射角，η為光線PQ在Q點位置的入射角，ρ為出射光線QR在Q點位置的出射角，μ為曲線12的切線QT與水平線QH」的夾角。透鏡的出射光線QR與水平線QH」的夾角為τ，與光軸OZ的夾角為θ5。假設透鏡的最大配光角度(半寬度)相對於光軸OZ的夾角為±θmax，要使屏幕上的光斑分布均勻，則出射角θ5滿足以下的配光條件：其中θmax為透鏡的最大配光角度(半寬度)，其在80°≤θmax≤90°之間。假設θmax為80°，那麼當入射角θ＜78.75°時，QR的配光角θ5大於入射光線的角度θ，而當θ慢慢的接近θmax，超過78.75°直至90°這個範圍時，其出射光線與光軸OZ的夾角θ5慢慢地收斂，在這個範圍內的θ5的增加量小於θ的增加量，因而其可以將LED發出的所有0°～90°範圍的入射光線都均勻的分布在出射角為0°～θmax的範圍內，沒有光能的損耗。根據圖中的三角形OBP，有得出：根據斯涅爾折射定律(SnellLaw)，在P點位置有：sinα＝n·sinε上式中n為透鏡材料的折射率。根據H』P垂直於光軸OZ，有：根據P點兩側的夾角相等，有：式中δ為光線OP與水平線PH』的夾角，由上式可知φ＝β-ε。另外由於PH』平行於QH」根據斯涅爾折射定律(SnellLaw)，在Q點位置有n·sinη＝sinρ即：由於QT為曲線12在Q點位置的切線，其斜率dy/dx為相切角的正切值：圖24是第一具體實施方式的配光曲面12的入射光線與光軸OZ的夾角θ1以及出射光線與光軸OZ的夾角θ5的關係曲線圖。因為這裡採用了圓錐形的入射面，從圖中的兩條曲線可以看出：當θ1在10°以內時，其θ5的增加量小於θ1的增加量，因而其光斑中心不會產生黑影；當θ1在10°至θmax之間時，其θ5的增加量才大於θ1的增加量；而當θ1接近θmax直至90°時，其出射光線與光軸OZ的夾角θ5又慢慢地收斂，這個範圍內的θ5的增加量小於θ1的增加量，因而其可以將LED發出的所有0°～90°範圍的入射光線都均勻的分布在出射角為0°～θmax的範圍內，沒有光能的損耗。結合配光條件公式(1)，以及公式(5)、(6)、(7)，當LED出射光線OP與光軸的夾角θ從90度～0度變化時，對dx，dy進行數值積分，就可以得出在不同θ角時，曲面12各點的坐標(x，y)數值解。將曲面12各點的坐標(x，y)值，輸入到三維建模軟體中用B-樣條曲線連接起來就可以得到配光曲面12的剖面輪廓線。再結合圓錐形內凹面11、凸起13、底面14、以及角錐稜鏡微結構回復反射面，就可以完成第一實施方式所述二次光學透鏡的三維模型，如圖8所示。圖8為第一實施方式的單顆透鏡及LED的三維計算機模型圖，LED的底面與三個卡腳的底面在同一個水平面上。將建立好的本具體實施方式所述透鏡的三維實體模型輸入到光度分析軟體中就可以對其進行模擬。以下為第一具體實施方式的計算機模擬及光度分析，假設LED的型號為飛利浦公司的LuxeonRebelWhiteDisplayLED，光通量為90流明，屏幕距離LED基板的高度為25mm，以下為單顆透鏡的計算機模擬。圖9a、9b為第一具體實施方式的二次光學透鏡的光線追跡圖，可以看出出射光線的角度很廣，大部分的光線射向側面，射向中間的光線比較少。圖10是第一具體實施方式的二次光學透鏡在距離LED基板25mm高的LCD面板上的照度分布圖。可以看出光斑的範圍非常大，最大照度值10％的位置，光斑的大小為300mm左右，最大照度值50％的位置，光斑的大小約150mm左右。圖11是第一具體實施方式的二次光學透鏡的配光曲線圖，可以看出其配光曲線呈蝙蝠翼分布，最大光強方向在與光軸夾角為±80°的方位，峰值光強一半位置處的光束角寬度約為±82°。以下為6乘6顆LED，間隔110mm，距離LED基板的高度為25mm的LCD面板(屏幕)上的光度分析，屏幕大小設置為550mm乘550mm：圖12是6乘6顆LED的光線追跡圖。圖13是距離LED基板距離為25mm的屏幕上的照度分布圖，從圖中下邊及右邊的照度波動曲線可知，屏幕上的極大照度值約7500Lux、極小照度值約6500Lux，其均勻度約為η＝Imin/Imax·100％≈86.6％，達到了比較均勻的照明效果。第二具體實施方式：當LED晶片的螢光粉塗敷得比較稀，塗敷面積相對較大時，採用第一具體實施方式所述的二次光學透鏡對LED出射光進行配光，由於配光角度非常大，有可能在屏幕上會產生光斑中間色溫高、光斑邊緣色溫低的不一致的情況，從而導致LCD面板的色彩均勻度不好。本發明所述的第二具體實施方式提出了針對這種情況的解決方法。第二具體實施方式的剖面圖如圖14所示，除了外側的配光曲面22之外，其它所有的特徵都與第一具體實施方式一樣，這裡將外側的配光曲面22設計成附有環紋微結構的衍射面，使出射光圍繞主出射光線QR產生±Δτ的小角度的混光，可以改善色溫的差異。一般來講Δτ在2°～5°範圍內，這裡優選為3°。這裡所述的環紋微結構優選為波浪形周期性的環紋微結構，其波峰波谷值H為8微米，環紋的間距P為0.5毫米，在第一具體實施方式的外側配光曲面12上加上所述的環紋微結構，其可以產生約±3°的混光，從而解決LCD面板上色溫差異的問題。所述的第二具體實施方式，外側的曲面除了波浪形的環紋衍射面之外，其還可以為剖面輪廓線由微小直線段組成的環紋面，也可以起很好的一個小角度內的混光效果。圖15a～15e為所涉及的第二具體實施方式的主視圖、俯視圖、右視圖、仰視圖及立體圖，透鏡的底面24也附有用來收集雜光的角錐稜鏡型回復反射微結構面241，透鏡外側曲面22為環紋微結構的衍射面，透鏡的頂部也有一圓弧形的凸起23。第三、四具體實施方式：本發明所涉及的二次光學透鏡，由於透鏡圓錐形內凹面將LED的光線向側面折射，沒有光線入射到曲面中心的凸起，因此凸起的部分不起配光作用，其透鏡頂部曲面中心的凸起，還可以為平頂形、尖頂形、或者其他形狀；圖16為本發明所涉及的第三具體實施方式的二次光學透鏡的剖面圖。由於透鏡圓錐形內凹面將LED的光線向側面折射，沒有光線入射到凸起的頂面33，因此頂面33不起配光作用，本具體實施方式中頂面33為平面。圖17為本發明所涉及的第四具體實施方式的二次光學透鏡的剖面圖。由於透鏡圓錐形內凹錐面將LED的光線向側面折射，沒有光線入射到配光曲面43，因此曲面43不起配光作用，本具體實施方式中配光曲面43為圓錐尖頂面。第五至第八具體實施方式：由於本發明所涉及的二次光學透鏡的底部為非光學表面，其可以為任何表面，上面可以做任何處理，包括普通機加工面、磨砂面、用來收集雜光的回覆反射微結構面等。圖18a、18b分別是本發明所涉及的第五具體實施方式的二次光學透鏡的剖面圖及仰視圖。透鏡的底面附有磨砂面541，其將射向透鏡後方的雜光打散，並部分反射回透鏡的前方，如果其上面塗上白色的漆，則收集雜光的效果會更理想。圖19a、19b分別是本發明所涉及的第六具體實施方式的二次光學透鏡的剖面圖及仰視圖。透鏡的底面附有90度V型槽的環紋微結構面641，其也起回復反射的作用，將射向透鏡後方的雜光，反射回透鏡的前方。圖20a、20b分別是本發明第七、八具體實施方式的二次光學透鏡的仰視圖。在第七具體實施方式中，透鏡的底面附有按六邊形排列的圓錐形微結構面741，其起到回復反射的作用，將射向透鏡後方的雜光，反射回透鏡的前方。在第八具體實施方式中，透鏡的底面附有按四邊形排列的金字塔形微結構面841，其也起到回復反射的作用，將射向透鏡後方的雜光，反射回透鏡的前方。除了透鏡的底面之外，第七、八具體實施方式的其它所有面都與第一具體實施方式一樣。如圖21a～21d所示，除了二次透鏡的外側的配光曲面92以及底面94之外，其它所有的特徵都與第一具體實施方式一樣，這裡將外側的配光曲面92設計成帶有四邊形的自由曲面，LED光源經透鏡的入射面後，再經由帶有四邊形自由曲面的外側曲面射出，使出射的光斑形狀成為四邊形的光形，同樣也可以實現均勻分布的大角度配光效果。如圖22a～22d所示，除了二次透鏡的外側的配光曲面102與入射內凹面101以及底面104之外，其它所有的特徵都與第一具體實施方式一樣，這裡將外側的配光曲面102設計成帶有六邊形的自由曲面，並將透鏡的入射面設計成六面錐形內凹稜鏡.。LED光源入射到透鏡的六面錐形內凹稜鏡後，再經由帶有六邊形自由曲面的外側曲面射出，使出射的光斑形狀為六邊形的光形，同樣也可以實現均勻分布的大角度配光效果。如圖23所示，除了二次透鏡的外側的配光曲面112之外，其它所有的特徵都與第一具體實施方式一樣，這裡將外側的配光曲面112設計成具有混光作用的蜂窩狀組合曲面。當然，配光曲面也可以是菲涅爾曲面或鱗片狀曲面。本發明涉及一種用於平面液晶顯示的LED直下式背光系統的二次光學透鏡。該透鏡底部中心部位有一個圓錐形的內凹面，其為入射面；透鏡的頂部有一扁平的配光曲面，其為出射面，曲面可以為連續光滑的曲面，也可以為帶有混光作用的環紋衍射面，或者為剖面輪廓線由微小直線段組成的環紋面或菲涅爾(Fresnel)曲面，或者為四邊形混合自由曲面、六邊形混合自由曲面、具有混光作用的帶有鱗片狀曲面、X及Y方向剖面輪廓不同的混合自由曲面、馬鞍型自由曲面、六邊形混合自由曲以及其他非軸對稱的自由曲面；所述透鏡頂部的曲面，其中心部位有一明顯的凸起，凸起部分可以為圓弧形、平頂形、或者尖頂形；透鏡的底面為非光學表面，其可以為任何表面，上面可以做任何處理，包括普通機加工面、磨砂面、用來收集雜光的回覆反射微結構面等。另外透鏡的底面還可以裝配有用來固定的卡腳，根據需要可以有不同的形狀、大小、及位置，用來將透鏡固定於LED的電路板上。所述的二次光學透鏡，從LED晶片發出的光，經過錐形內凹面11折射後，射向側面，併入射到透鏡的外側曲面12上，外側曲面將出射光線配成光束角的半寬度為±θmax範圍之內的光斑分布，θmax角大於或等於80°，即透鏡的光束角全形大於或等於160°。經過透鏡外側曲面12配光的出射光線，從中間到邊緣，其與光軸OZ的夾角從0°度漸變到θmax角。所述的二次光學透鏡，透鏡外側曲面12滿足配光條件：θmax為透鏡的最大配光角度(光束角半寬度)，θmax大於或等於80°。凸起13位於錐面尖頂的正上方，由於LED發出的光線被圓錐形內凹面劈開並向側面折射，從而沒有光線入射到曲面中間的凸起13，因此凸起部分不起配光作用，其可以為圓弧形、平頂形、圓錐形、或者尖頂形。所述的二次光學透鏡，其透鏡出射的曲面也可以為帶有混光作用的環紋衍射面，其混光角度Δτ在2°～15°範圍內。所述的環紋微結構可以為波浪形周期性的環紋微結構，其波峰波谷值H為5～25微米之間，環紋的間距P為0.05～1.0毫米。所述的二次光學透鏡，其透鏡出射曲面也可以為剖面輪廓線由微小直線段組成的環紋面或菲涅爾(Fresnel)曲面。所述的二次光學透鏡，由於透鏡內凹圓錐面將LED的光線向側面折射，沒有光線入射到曲面的中心部位的凸起，因此凸起的部分不起配光作用，其透鏡頂部曲面的中心部位的凸起，還可以為平頂形、尖頂形、或者其他形狀。所述的二次光學透鏡，其底部為非光學表面，其可以為任何表面，上面可以做任何處理，包括普通機加工表面、磨砂面、用來收集雜光的回覆、反射微結構面等，其上面也可以塗上白色的反光漆或加反光片。所述的二次光學透鏡，其透鏡底部中心部位有一個圓錐形的內凹面，其為入射面，此入射面也可以為帶有混光作用的環紋衍射面或菲涅爾(Fresnel)曲面，所述的環紋微結構可以為波浪形周期性的環紋微結構，其可以為圓錐形面、四面錐形面、多面錐形面或由圓錐形面和多面錐形面複合結構。所述的二次光學透鏡，其出射光斑可以為圓形或四方形，也可以為六邊形或多邊型，也可以為同時帶有兩種或兩種以上的光斑形狀。所述的二次光學透鏡，其透鏡的出射曲面可以為圓型曲面，也可以為外輪廓是四邊形或六邊形的自由曲面，或是為外輪廓是多邊形的自由曲面，也以為兩種或兩種以上的曲面複合在此透鏡的出射曲面上。所述的二次光學透鏡，其透鏡的入射曲面可以為圓錐形或六面錐形，也可以為由多個面複合組成的錐形曲面。所述的二次光學透鏡，其透鏡的底座可以為圓形或四邊形，也可以六邊形或多邊形。所述的二次光學透鏡，為更好地達到配光均勻度，透鏡的出射曲面也可以在注塑成型後用後加工或印塗調光材料。所述的二次光學透鏡，可以採用兩種或兩種以上的材質組成一體或分體實現此光學照明系統。所述的二次光學透鏡，透鏡的定位卡腳可以為圓形或其它形狀，數量可以為兩個或多個。所述的二次光學透鏡，透鏡底部收集雜光的非光學表面，可以有一種或多種曲面構成。對比專利CN101526177A，本發明提出了一種合理的配光技術，其可以將所有從LED光源射出的、與光軸夾角為0°～90°範圍的入射光線都配在出射光線與光軸的夾角為0°～θmax的範圍內，其中θmax為最大的配光角度，其超過專利了CN101526177A所述的75°，80°≤θmax≤90°，從而可以獲得混光距離更短的配光，而且光線沒有射向透鏡的後方，無光能的損耗。本發明還可以採用比較陡峭的圓錐形入光面，可以獲得最大光強超過75度的配光。對於外側配光曲面的配光，當θ1在10°以內時，其θ5的增加量小於θ1的增加量，用以補償光斑中間的黑影；當θ1在10°至θmax之間時，其θ5的增加量才大於θ1的增加量；而當θ1接近θmax直至90°時，其出射光線與光軸OZ的夾角θ5又慢慢地收斂，這個範圍內的θ5的增加量小於θ1的增加量，因而其可以將LED光源發出的所有0°～90°範圍的入射光線都均勻的分布在出射角為0°～θmax的範圍內，沒有光能的損耗。以上內容是結合具體的實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限於這些說明。對於本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬於本發明的保護範圍。