[发明专利]广角LED光源

说明书

技术领域

本发明涉及一种发光二极管(LED)光源，特别是涉及一种广角LED光源。

背景技术

发光二极管背光源具有众多优点：全固态结构，机械强度好；工作电压低，寿命长；彩色表现能力强，绿色环保；开关时间短，现已被广泛应用为手机、液晶显示器和液晶电视的背照光源。特别是在大尺寸液晶电视领域，LED背光更是发挥了其特点：固态光源不像冷阴极灯(CCFL)那样易碎；色彩表现力强，可以明显增强画质；最重要的是由于其是点光源，易于动态区域驱动控制以达到节能和提升对比度的目的等。由于LED本身具有的上述优越性，未来的发展趋势是LED背光源代替CCFL背光源成为主流光源。

液晶电视的发展方向是大尺寸和薄型化。LED光源更有利于加速实现这一目的。其用于液晶电视有两种方式，一是侧光式，二是直下式。

要实现背光模组的薄型化，采用侧光式光源比采用直下式更具有优势。这是因为侧光式的照明方式不像直下式那样在垂直面板方向上(厚度方向)需要一定的混光距离。侧光式虽然也需要一定的混光距离(否则会造成靠近光源处产生亮暗相间的“萤火虫”效应)，但是其混光方向是在平行于面板方向上，并不增加模组厚度。

但是侧光式背光模块都需要搭配导光板来获得均匀的面光源。其困难主要在于：1)导光板的效率低；2)大尺寸的均匀性欠佳；3)超薄导光板成本过高。因此在目前的技术条件下，侧光式难以满足40英寸以上的超大尺寸液晶显示的需求。

在超大尺寸情况下直下式是目前的最佳选择。但如前所述，直下式照明需要一定的混光距离才能达到显示区域亮度均匀性的要求，这就令其难以实现薄型化。通用的解决办法是设计LED广角透镜，广角发射透镜能够使LED芯片发出的光折射，从而改变光强的空间分布，使光强不集中于中心轴向，从而减小混光距离，实现薄型化。

现有采用广角透镜的LED光源如图1所示，LED发光芯片12密封在外透镜13中，LED发光芯片12和外透镜13固定在基座11上，该技术方案利用光线的反射和一层介面两侧媒介折射率的不同而产生的远离轴向的折射来实现广角发射的目的。因只有外透镜外侧曲面132发生折射，扩射效果并不理想，对增加散光角度作用有限。因此该结构的LED光源主要利用透镜顶部反射部分实现广角效果，即通过外透镜顶部曲面131的反射增加透镜发光角度。为了增加反射部分的散光角度，反射部分要尽量大，但是如反射部分过大又会使得光线反射后角度过大甚至改变传播方向超过90度，此时，反射后的光线要通过背光模组侧壁或者底面的反射从垂直LCD平面出射，大大降低了光效，并使得LED丧失了可区域动态控制的能力，不利于节能和提高对比度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种广角LED光源，通过改善透镜折射效果增加透镜发光角度，从而改变光强的空间分布，使光强不集中于中心轴向，进而减小混光距离，实现薄型化。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种广角LED光源，包括基座，LED发光芯片及透镜，所述LED发光芯片和透镜具有同一中心轴，其中，所述透镜包括下透镜和上透镜；所述下透镜上表面为平面，下表面沿所述中心轴镂空形成具有内凹球面的第一空腔；所述上透镜的外表面为曲面，且曲面的每点切线与该点入射光线夹角小于等于90°，上透镜中间沿所述中心轴镂空形成半椭球体状的第二空腔；所述下透镜与第二空腔的叠合处为第一光线扩散面，所述上透镜的内表面为第二光线扩散面，所述上透镜的外表面为第三光线扩散面。

上述广角LED光源中，所述上透镜的顶部设置有凹槽。

上述广角LED光源中，所述凹槽为V型槽，侧面外凸型槽或侧面内凹型槽。

上述广角LED光源中，所述下透镜的上表面形成有散射微结构。

上述广角LED光源中，所述散射微结构为凸起网点或凹状网点。

上述广角LED光源中，所述第二空腔内填充有散射材料。

上述广角LED光源中，所述上透镜的外表面为以LED芯片为球心的半球面。

上述广角LED光源中，所述下透镜和上透镜粘合在一起。

本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的广角LED光源，可以使LED发出的光线经三个光线扩散面向远离中心轴向偏折，大大提高折射效果和光利用率。此外，本发明的LED光源能够方便控制LED发光角度的扩展程度，因而特别适合应用于动态区域控制，实现节能和提高对比度。

附图说明

图1是现有技术LED光源及其光线路径示意图。