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随着技术的不断进步,LED的发光效率不断提高。LED作为绿色节能的新型光源,受到各国政府和科研机构的广泛关注。以LED为光源的背光模组广泛的应用于液晶电视、平板灯、广告灯箱等领域。直下式背光模组与侧入式背光模组相比,具有亮度高、能量利用率高、均匀性好、结构简单等优点。但直下式背光模组需要背光腔来实现混光,存在厚度较大的缺点。背光透镜可以改善LED出射光线分布,从而减小直下式LED背光模组的厚度,该透镜的性能决定了整个背光模组的光学性能。直下式LED背光透镜主要有透射式和反射式两种结构。与透射式背光透镜相比,反射式背光透镜具有更高的光学效率,更短的混光距离,更广的应用范围,具有重要的研究意义和应用价值。但反射式背光透镜包含了多个对光学效果均有影响的光学面,且各个光学面之间需要合理搭配才能达到均匀照明的要求,设计难度更高、工艺更复杂。本文针对直下式反射结构LED背光透镜的设计、加工和检测开展研究工作,主要内容如下:1.采用网格划分的设计方法,以点光源模型为基础求解背光透镜的初始结构。为使点光源模型能更精确的代表LED光源的光学特性,对点光源的光强分布进行了优化。2.针对以LED为光源的背光透镜设计,以点光源求得的初始结构为基础,优化和确定背光透镜的面型和关键节点尺寸。针对自由曲面的设计,采用多段线逐段优化的设计方法;针对多段线优化中,更改一点坐标相邻两段折线受到影响的问题,提出以折线斜率作为优化变量的优化方法;在优化中,结合Excel VBA脚本制作了ASAP代码生成工具。3.在背光透镜的制作中,为缩减加工出模具和设计值的误差,制作了自由曲面转化加工点集的宏工具。为增强背光透镜的中心区域照度,设置透镜侧壁为粗糙面和在透镜底部增加微结构,具体粗糙度和底部微结构根据透镜的实测光学效果进行调整。为便于分析背光模组的整体均匀性和发现局部瑕疵,制作了拍照式亮度均匀性分析工具,并开展背光透镜的相关检测工作。