本发明专利技术公开了一种LED背光系统和显示装置，具体涉及显示技术领域，所述背光系统包括电源模块，用于提供电源；LED阵列，与所述电源模块电连接，其包括多个并联的LED灯串；其特征在于：所述背光系统还包括自由曲面透镜，所述自由曲面透镜改变光源出光角，用于改善背光系统亮度均匀性；所述LED阵列为广义朗伯型LED光源，所述LED阵列在自由曲面透镜作用下存在有改善亮度均匀性的间隙。本发明专利技术一种LED背光系统和显示装置，通过设置合适的自由曲面透镜与合适的LED列阵间隙，从而能够缓解蓝光视网膜危害和光学特性对视疲劳的影响，避免了人们在日常使用平板显示器的过程中，产生一些不舒适的感觉。的感觉。的感觉。
【技术实现步骤摘要】
一种LED背光系统和显示装置
[0001]本专利技术涉及显示
，更具体地说，本专利技术涉及一种LED背光系统和显示装置。
技术介绍
[0002]科技发展不断改变着人们的生活方式，手机、平板电脑、电视等各类平板显示器已经成为人们日常生活中必不可少的电子产品。随着平板显示技术的不断完善和发展，人们在注重显示器显示效果的同时，逐渐开始关注显示器对人体健康的影响，舒适性与健康性成为平板显示技术未来发展的重要方向。现阶段，以LED为背光源的液晶显示器占据了平板显示器市场的主流地位，但目前关于LED背光系统对人体健康，尤其是对视觉舒适度影响的研究还不够完善。
[0003]现如今，人们在日常使用平板显示器的过程中，经常会产生一些不舒适的感觉，如眼睛干涩、刺痛、流泪、眨眼频繁、视力下降、眼疲劳等眼部不适，同时还可能伴有头痛、恶心、记忆力下降、腰部及颈肩酸痛等症状。随着平板显示器在日常生活中应用的普及，平板显示器产生的闪烁现象、背光源中的蓝光成分，以及与屏幕的光学性能都会对包括视觉舒适度在内的人体健康造成一定负面影响。因此，有必要提出一种LED背光系统和显示装置来解决上述问题。
技术实现思路
[0004]为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术的实施例提供一种LED背光系统和显示装置。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种LED背光系统，所述背光系统包括电源模块，用于提供电源；LED阵列，与所述电源模块电连接，其包括多个并联的LED灯串；所述背光系统还包括自由曲面透镜，所述自由曲面透镜改变光源出光角，用于改善背光系统亮度均匀性；所述LED阵列为广义朗伯型LED光源，所述LED阵列在自由曲面透镜作用下存在有改善亮度均匀性的间隙。
[0007]在一个优选地实施方式中，所述自由曲面透镜根据光源与目标面能量分配的对应关系迭代求出自由曲面在XZ平面上的离散点，从而求出自由曲面透镜型的截线。
[0008]在一个优选地实施方式中，所述LED阵列目标面上某点的照度由各个光源叠加而成，将目标面划分为若干个网格；其光源光照强度带入网格内某点(x，y)处的照度即可得到该光源在目标照明面上的照度分布函数，从而推导出光源在某点(x，y)处的归一化照度，进而根据Sparrow判据求得该阵列的临界均匀间距d。
[0009]在一个优选地实施方式中，所述背光系统还包括光学扩散膜，所述光学扩散膜用于重新分配经过模组表面的出射光线的方向，使得透射光在各个方向的光通量尽量达到一致。
[0010]在一个优选地实施方式中，所述电源模块包括LED背光驱动，所述LED背光驱动选
用DF6113驱动芯片。
[0011]一种LED显示装置，所述显示装置包括显示面板以及为显示面板提供背光的LED背光系统，其中，所述LED背光系统为如权利要求1
‑
5任一项所述的LED背光系统。
[0012]本专利技术的技术效果和优点：
[0013]本专利技术一种LED背光系统和显示装置，通过设置合适的自由曲面透镜与合适的LED列阵间隙，从而能够缓解蓝光视网膜危害和光学特性对视疲劳的影响，避免了人们在日常使用平板显示器的过程中，产生一些不舒适的感觉。
附图说明
[0014]图1为本专利技术一种LED背光系统的结构示意图；
[0015]图2为本专利技术自由曲面透镜设计流程示意意图；
[0016]图3为本专利技术自由曲面透镜光路原理图；
[0017]图4为本专利技术LED列阵结构示意图；
[0018]图5为本专利技术单颗光源在目标面上的照度示意图；
[0019]图6为本专利技术一种LED显示装置结构示意图。
具体实施方式
[0020]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]实施例
[0022]本专利技术一种LED背光系统，所述背光系统包括电源模块，用于提供电源；LED阵列，与所述电源模块电连接，其包括多个并联的LED灯串；所述背光系统还包括自由曲面透镜，所述自由曲面透镜改变光源出光角，用于改善背光系统亮度均匀性；所述LED阵列各灯串在自由曲面透镜作用下存在有改善亮度均匀性的间隙。
[0023]本专利技术采用广义朗伯型(Lambertian)LED光源，其光源辐射亮度不超过规定的危险别值，对视网膜蓝光危害小，较为安全；其光源的光强满足公式1表示的余弦分布：
[0024]I(θ)＝I
o
cosθ
[0025]公式1
[0026]公式1中，I
o
为光源沿轴线方向的光强，θ为LED发出的光线与轴线的夹角；忽略光源的尺寸，即将光源视为点光源，设光源为H，则距离光源H的目标平面上的照度分布满足公式2：
[0027]E(θ)＝I
o
cos4θ/H2
[0028]公式2
[0029]本专利技术基于点光源的设计算法构建自由曲面透镜，使光源H与透镜构成的组合光系统在相距25mm的目标面上实现均匀圆形光斑。总体设计流程如图2。
[0030]如图3所示，由于目标面上的照度由中心向边界迅速下降。针对液晶显示器这一类对均匀度有很高要求的光系统，要想在目标面上实现均匀照明，就需要对光源进行二次光
学设计。首先，以光源H所在的位置为O点，LED芯片的平面为XY平面，平面的法线方向为Z轴建立空间直角坐标系。OA为LED直接发出的光线(入射光线)，入射光线交透镜于点A(x，y)，AB为光线经透镜折射后的出射光线，出射光线交目标照明面于点B(r，h)，光源到照明面的距离为h，则有公式3：
[0031][0032][0033]本专利技术自由曲面透镜根据光源与目标面能量分配的对应关系迭代求出自由曲面在XZ平面上的离散点，从而求出自由曲面透镜型的截线。
[0034]本专利技术LED光源与目标面能量分配的对应关系由以下可得，
[0035]设光源沿乙轴(即θ＝0)发出的光线在目标面上实现的光斑半径r＝0，光源沿XY平面(即θ＝π/2)发出的光线在目标面上实现的光斑半径r＝R，则根据能量守恒定律可得公式4与公式5：
[0036][0037][0038]式中，Ec为目标面上的照度，Io为光源沿Z轴方向的光强，其由所选光源决定，θ为LED发出的光线与Z的夹角，其取值范围为[θ，π/2]。
[0039]对公式4和公式5积分，可得公式6，
[0040][0041]则夹角为θ的光线与目标面的交点其X轴的坐标r为公式7：
[0042]r＝R√1
‑
cos2θ
[0043]公式7
[0044]通过将目标面沿X轴方向划分为m等份个能量环，能量环边缘的范围为[ro，rm]，每一个能量环对本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种LED背光系统，所述背光系统包括电源模块，用于提供电源；LED阵列，与所述电源模块电连接，其包括多个并联的LED灯串；其特征在于：所述背光系统还包括自由曲面透镜，所述自由曲面透镜改变光源出光角，用于改善背光系统亮度均匀性；所述LED阵列为广义朗伯型LED光源，所述LED阵列在自由曲面透镜作用下存在有改善亮度均匀性的间隙d。2.根据权利要求1所述的一种LED背光系统，其特征在于：所述自由曲面透镜根据光源与目标面能量分配的对应关系迭代求出自由曲面在XZ平面上的离散点，从而求出自由曲面透镜型的截线。3.根据权利要求1所述的一种LED背光系统，其特征在于：所述LED阵列目标面上某点的照度由各个光源叠加而成，将目标面划分为若干个网格；其光源光照强度带入网格内某点(x，y)处的照...
【专利技术属性】
技术研发人员：易虎，易宇，庄晓鹏，黄辉，邱博超，郑传锋，赵思勤，
申请(专利权)人：蓝芯存储技术赣州有限公司，
类型：发明
国别省市：
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