[发明专利]一种可用于直下式LCD背光源的LED的透镜

说明书

技术领域

本发明涉及一种LED透镜，尤其是涉及一种可用于直下式LCD背光源的LED透镜。

背景技术

传统的液晶显示器的冷阴极管(CCFL)背光源已经逐渐被发光二极管(LED)背光源所取代。但是与线光源冷阴极管不同，LED属于发出一定角度光束的点光源，用于直下式液晶显示器(LCD)背光源时，需要数百甚至上千三基色LED排布成一定的阵列形成面光源，然后对液晶面板进行照明。

从点光源转化成均匀的面光源，是LED背光源的关键技术。LED阵列形成的面光源的均匀度密切与LED的光强分布有关。一部分的LED在没放置透镜前，其光强分布通常接近朗伯分布，传统的半球型透镜安放在LED上后，改变了LED的光强分布，使得光线更集中在LED中轴线的附近，如图1所示，封装形式10的透镜11具有类半球型结构，封装形式10的LED芯片(没画出来)放置于一个反射杯(没画出来)中，透镜11使LED具有光强分布12，LED出射光线集中在中轴线13附近。此种LED排布的阵列由于LED之间有一定的间距，相邻的LED出射光之间有一定的暗区，很难获得均匀的面光源，尤其是用于空间有限的直下式LCD背光源时；另外，另一种常见的透镜是边发射LED透镜，使LED的大部分出射光线沿偏离中轴线±80-90度附近的方向出射，如图2所示。但这种光强分布类型通常在0度角附近强度仍比较大，如图3所示，使得LED正上方照度偏大，造成中间亮斑明显，照度均匀度仍然比较低，其阵列所得到的平面光源的均匀度也就不够好。

上述的这两种传统的LED封装形式，用于LCD直下式LED背光源时，由于其光强分布过于集中在中轴线附近或者过于集中在侧面，背光源难以得到高均匀度，致使光均匀性成为LCD直下式LED背光源最急切要解决的关键问题。光均匀性，厚度薄是液晶背光源的两个重要指标。传统的LED封装形式，用于LCD直下式LED背光源时，为了提高光均匀度，通常增加LED阵列的光混合高度，增加厚度，影响背光源的轻便特性，制约着LCD直下式LED背光源的应用和发展。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种LED透镜，以该透镜封装的LED用于LCD直下式LED背光源时，能使LCD显示器在不增加厚度的情况下获得更高的光均匀度。

本发明提出一种可用于直下式LCD背光源的LED的透镜，是由透明材料制成的轴对称实体，其特征在于，包括：

一个底面，该底面为光入射面；

一个侧面，该侧面为光折射界面；

一个上曲面，该曲面为光折射界面；

一个中心曲面，该曲面为光折射界面。

进一步，所述底面垂直于中轴线。

进一步，所述侧面为一连接底面的圆柱面或圆锥面。

进一步，所述的截面为两个弧线。

进一步，与底面成10度～30度的光线，能够直接从所述上曲面出射而不改变原来的传播方向。

进一步，所述中心曲面处于透镜中心。

进一步，所述中心曲面是球冠曲面。

进一步，所述上曲面中还包含一圆锥面。

本发明的有益效果是：该种LED透镜优化了LED的出射光光强分布，使得用该种透镜封装的LED单灯在对其正上方的平面进行照射时，在较小距离内仍获得高的照度均匀度。这些LED用于LCD直下式LED背光源，能同时满足背光源的光均匀性好和厚度薄要求。

附图说明

图1是放置了传统半球形透镜的LED简图及其光强分布简图；

图2是传统的LED边发射透镜；

图3是放置了传统边发射透镜的LED的光强分布简图；

图4(a)是本发明的第一个实施例的结构简图；

图4(b)是本发明的第二个实施例的结构简图；

图5是放置了本发明实施例后的光强分布简图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

图4(a)和图4(b)所示透镜为本发明的两个实施例，是用透明材料做成的具有轴对称中心的旋转体，所用材料包括但不限于环烯烃共聚合物(COC)，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，聚碳酸酯(PC)和聚醚酰亚胺(PEI)。透镜折射率一般在1.4和1.6之间，但根据具体材料的应用而可以略有变化。透镜可以通过一些成熟的工艺制造得到，如金刚石切削，注模等等。