[发明专利]用于薄直下式背光的极宽分布发光二极管（LED）透镜

说明书

所公开的透镜设计使能实现没有热斑的均匀光分布、从而实现与传统透镜相比的更宽的光传递函数，其得益于减小针对直下式背光设备的总体成本以及所需要的光源数目。所公开的透镜在其顶上包括射束成形元件，并且背光设备并入了所述透镜和射束成形元件，以消除由背光设备产生的光热斑并且在照明场处获得均匀的光分布。当需要极度更宽的传递函数或极薄的背光的时候，所公开的透镜是特别有用的。

技术领域

本文中的公开内容一般地涉及发光设备以及用于改进照度均匀性的光学透镜。

背景技术

发光二极管（LED）光源通常并且广泛地用于直下式（direct-lit）背光照明。计算机、个人数字助理（PDA）、移动电话和薄的液晶显示器（LCD）电视（TV）是使用直下式LED背光的背光屏设备的一些示例。然而，LED的光强度分度范围很窄，因此可以在LED上使用透镜以帮助分布光。

在直下式背光中，透镜的阵列被安置在光源的前方，以在背光设备的表面上提供更均匀的光输出。取决于正好在透镜上方的光斑的大小或者如果透镜的弧度角很窄，则可能需要大量LED，因而增加成本。可以通过增大每个单独的LED设备的光斑大小来减小对于背光而言所需要的LED数目。

发明内容

本文中的公开内容描述了用于实现均匀光分布、而不产生光热斑的光学透镜和发光设备设计，其得益于减小针对直下式背光设备的总体成本以及所需要的光源数目。本文中的公开内容涉及一种在其顶上具有射束成形元件的光学透镜，以及一种背光设备或其它发光设备，其并入了所述透镜和射束成形元件，用于在目标表面处产生均匀的光分布。当需要背光的宽或极宽传递函数的时候，所公开的透镜和发光设备是特别有用的。

附图说明

图1是具有凹光学透镜的示例性发光二极管（LED）设备的横截面视图；

图2是具有光学透镜和射束成形元件的示例性背光设备的横截面视图；

图3是图2中所示的示例性背光设备200的三维（3D）透视（侧）视图；

图4A和图4B是图2中所示的示例性背光设备中的射束成形元件的底表面的平面视图，其示出了示例性的点图案；

图5是具有光学透镜和射束成形元件的另一示例性背光设备的横截面视图；并且

图6是图5中所示的示例性背光设备的3D透视（底和侧）视图。

具体实施方式

本文中，LED设备可以与发光设备或背光设备可互换地被使用，使得LED光源或任何其它类型的光源可以类似地被使用在发光设备中。直下式背光工业中的迅速发展已经产生了对于创新的更宽且更均匀的透镜设计的需要。由LED透镜提供的宽得多的光分布可以通过减小在背光中所需要的LED设备的总体数目而显著降低背光的成本。图1是具有凹的光学透镜102的示例性LED设备100（或发光设备100）的横截面视图（在X-Z平面中所示的横截面）。LED设备100可以包括但不限于包括以下部件：透镜102，其包括内弯曲表面112（也被称为光入射表面112）以及外弯曲表面122（也被称为光出射表面122）；光源104（例如LED）；基础表面114；和/或扩散板116（或更一般地光接收器116）。

光源104可以被布置在光学透镜102的中央和下部分处（例如以透镜102的光轴Z为中心）。例如，可以采用红色LED、蓝色LED或绿色LED作为光源104。光源104可以通过插槽和端子（未被示出）而被电连接到电路板（未被示出），以向光源104施加电功率。扩散板116可以被使用在屏幕背光中，以均匀地分布来自光源104的光，从而减小或消除亮斑，并且可以由例如以不同厚度、不透明度或反射率的许多塑料板材组成。