[实用新型]二次光学透镜、平板照明装置和液晶显示设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及光发射二极管（LED）的照明系统，具体地，涉及一种二次光学透镜、具有该二次光学透镜的平板照明装置以及具有该平板照明装置的液晶显示设备。

背景技术

由于LED具有高效、节能、环保、指向性好、显色指数高等特征，LED照明技术（即发光二极管半导体固态照明技术）在液晶显示设备，例如液晶电视的背光系统中被越来越多地采用。液晶显示设备（LCD）的照明方式主要包括直下式和侧光式。

采用侧光照明的背光模组，在照明面板变得越来越大的时候，其导光板网点的排列和优化越来越复杂，而且容易出现莫尔条纹。更重要的是每改变一种照明面板的尺寸，都必须重新优化导光板网点的排布，网点的印刷缺陷和油墨的反射率也会直接影响它的均匀度，导致其制作成本非常高，研发周期较长。

相比之下，采用直下照明的背光模组，当照明面板变得越来越大的时候，只需简单地增加LED的排列就可以实现，面板越大、排列的LED越多、LED之间的混光反而越充分，面板均匀度更加均匀。此外，直下式照明方式还具有光损少、光效高、均匀度好、LED排布简单、无需进行复杂的导光板网点设计等优点，受到很多背光源厂家的推崇。特别是在大面板照明的时候，只要LED等间隔、均匀地排列，就可以获得十分均匀的照明效果。

目前市场上绝大多数的高功率LED（1瓦～3瓦），其光度分布大致都为郎伯形分布（Lambertian），峰值光强一半位置处的光束角宽度大约为120度，由于中心光强较强，需要很大的混光距离或者较为密集的排列才可以在液晶显示设备上产生均匀的光分布。因此直下式背光照明方式一般会采用大视角的二次光学透镜，将LED的光束进行大角度扩束，将中心光强大大地压低，峰值光强一半位置处的光束角宽度需要扩束到大约150°直至170°以上，这样才可以非常有效地降低面板的高度，使整个背光模组做薄。

公开号为CN101526177A中国专利申请提出了一种直下式背光透镜，其提出了透镜的出射光线与光轴的夹角θ5大于入射光线与光轴的夹角θ1的概念，根据这种配光方法，其虽然可以将LED出射光配成一个大角度范围的光斑分布。但其配光的方法并不十分合理，根据“θ5的增加量相对于θ1的增加量(Δθ5/Δθ1)更大”的这一规律，当透镜的入射光线与光轴的夹角θ1接近90°时，其出射光线与光轴的夹角θ5将超过90°，从而会射向透镜的下方，打到PCB板上，造成光能的损耗。另外由于透镜的出光面是连续的配光曲面，透镜的上方较薄，侧边较厚，由于棱镜色散效应，当LED的荧光粉涂敷比较稀的时候，光斑边缘会出现黄圈现象。

因此，有必要提出一种二次光学透镜、具有该二次光学透镜的平板照明装置以及具有该平板照明装置的液晶显示设备，以解决现有技术中存在的问题。

实用新型内容

根据本实用新型的一个方面，提供一种二次光学透镜，包括位于所述二次光学透镜的底面中心位置的入射面和连续覆盖所述二次光学透镜的上表面和侧面的出射面，所述入射面呈向所述二次光学透镜的内部凹陷的半椭球形，且所述半椭球形的长轴与所述二次光学透镜的光轴重合，所述出射面包括第一配光曲面和第二配光曲面，其中，所述第一配光曲面位于所述出射面的中心区域，用于分配与所述光轴具有入射角δ1的第一入射光线；且所述第二配光曲面位于所述出射面的边缘区域，用于分配与所述光轴具有入射角δ2的第二入射光线，其中所述入射角δ2大于所述入射角δ1，且经由所述第一配光曲面和所述第二配光曲面配光后的出射光线在2θmax范围内分布，其中所述θmax为出射光线的最大配光角度。

优选地，所述第二配光曲面将所述第二入射光线散射或将所述第二入射光线向所述二次光学透镜的后下方折射。

优选地，所述入射角δ1大于等于0度且小于等于80度，且所述入射角δ2大于80度。

优选地，所述第二配光曲面将所述第二入射光线分配至所述二次光学透镜的底面以下与所述底面的夹角在10度到15度的范围内的区域。

优选地，所述第一配光曲面构造为使所述入射角δ1和出射角δ3满足以下关系：

其中，δmax是所述第一入射光线与所述光轴的最大夹角。

优选地，所述第一配光曲面包括相互连接的多个微曲面，每个所述微曲面的剖面轮廓线为向所述二次光学透镜的外部凸出的圆弧线。

优选地，所述圆弧线的矢高为2-5微米，且所述圆弧线的周期为0.1-0.5微米。