带广角透镜的LED光源制造技术

本发明专利技术涉及一种带广角透镜的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，所述透镜由具有同一中心轴的多层介质构成，所述多层介质的折射率沿中心轴往外依次增大。本发明专利技术提供的带广角透镜的ＬＥＤ光源，所述透镜具有多层渐变折射率的介质，有效增大散光角度，减小混光距离，实现背光模组薄型化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种发光二极管(LED光源)，特别是涉及一种带广角透镜的LED 光源。
技术介绍
发光二极管(LED)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)，伹是其混光方向是在平行于面板方向上，并不增加丄仆八n n=r悮组序反。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。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种带广角透镜的LED光源，有效增大散 光角度，减小混光距离，实现背光模组薄型化。本专利技术为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种带广角透镜的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，所述透镜由具有同一中心轴的多层介质构成，所述多层介质的折射率沿中 心轴往外依次增大。上述带广角透镜的LED光源中，所述透镜最外介质层为半球状，其它介质层 为半椭球状。上述带广角透镜的LED光源中，所述透镜最内介质层是空腔。 上述带广角透镜的LED光源中，所述空腔内填有散射材料。 上述带广角透镜的LED光源中，所述透镜的顶部设置有凹槽。 上述带广角透镜的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。上述带广角透镜的LED光源中，所述透镜的材料为硅胶、聚碳酸酯、聚甲基 丙烯酸甲酯或光学玻璃。上述带广角透镜的LED光源中，所述透镜为多层光学玻璃，所述多层光学玻 璃的折射率变化范围为1. 5 1. 85。本专利技术对比现有技术有如下的有益效果本专利技术提供的带广角透镜的LED光源，所述透镜具有多层渐变折射率的介质，可以使LED发出的光线经过透镜的多层渐变折射率介质向远离中心轴向偏折，提高折射效果和光利用率，增大散光角 度，减小混光距离。附图说明图1是现有技术LED光源及其光线路径示意图。图2是本专利技术LED光源及其光线路径示意图。图3是本专利技术透镜顶部开槽示例图。图4是本专利技术透镜最内层形成空腔加散射体示例图。图5是采用本专利技术LED光源的背光模块示意图。图中11基座12 LED发光芯片13外透镜131外透镜顶部曲面132外透镜外侧曲面20中心轴21基座22 LED发光芯片23封装材料24第一层透镜25第二层透镜26第三层透镜27第四层透镜28第五层透镜2y弟六居迈镜210顶部凹槽241散射体251最外层表面1201 V型槽1202侧面外凸型槽1203侧面内凹型槽31铁框32 PCB板33 LED光源34扩散片35棱镜片具体实施例方式下面结合附图及典型实施例对本专利技术作进一步说明。图2是本专利技术LED光源及其光线路径示意图。请参见图2，本专利技术LED光源包括基座21， LED发光芯片22及透镜，所述LED 发光芯片22和透镜具有同一中心轴20， LED发光芯片22外包裹有封装材料23， 其中，所述透镜由具有同一中心轴的多层介质构成，所述多层介质的折射率沿中 心轴20往外依次增大。本实施例以六层不同介质层为例，所述透镜沿中心轴20往外依次包括第一层 透镜24，第二层透镜25，第三层透镜26，第四层透镜27，第五层透镜28和第六 层透镜29。所述透镜材料为硅胶、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯或光学玻璃，本 实施例采用多层光学玻璃为例，所述多层光学玻璃的折射率变化范围为1.5 1.85，其中，最内层折射率最小，沿巾心轴20越往外层折射率越大，第六层透镜 29为半球状，其它介质层，即第一层透镜24,第二层透镜25，第三层透镜26， 第四层透镜27和第—fi层透镜28为形状相同，大小依次增大的半椭球状，所述半 椭球体的长轴和短轴之比较大，即其它介质层半椭球越椭折射效果越好。下面以蓝光LED芯片，黄色荧光粉作封装材料23为例，说明本实施例六层介 质层对光线的折射效果，由LED发光芯片22发出的蓝光，经黄色荧光粉后激发黄 色光，黄色光和蓝色光相互混合形成白光出射，光线依次经过第一层透镜24，第 二层透镜25，第三层透镜26，第四层透镜27，第五层透镜28和第六层透镜29， 由于多层介质的折射率依次递增，在每次经过2层交界面时都会发生远离中心轴 20的偏折，最后经由最外层外表面291，再次经历远离中心轴20偏折出射，在六 层不同折射率介质中一共折射6次，最后出射。图3是本专利技术透镜顶部开槽示例图。请参见图3，为了进一步增加散光效果，上述实施例中的透镜顶部可以开槽， 大部分光线经过第一层透镜24，第二层透镜25，第三层透镜26，第四层透镜27， 第五层透镜28和第六层透镜29产生六次远离中心轴20的折射。此外，部分光线 经透镜顶部凹槽210反射，部分经顶部凹槽210折射而透射，削弱了顶部出射光 强。本实例中对透镜顶部开槽，进一步增大散光角度，减小混光距离。其中，顶 部凹槽210形状可以是V型槽2101，也可以是侧面内凹型槽2102或侧面外凸型槽 2103，其作用是利用反射削弱顶部方向的光强。由于本实施例主要还是利用六层 折射率渐变的透镜层实现散光，因此凹槽210本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带广角透镜的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，其特征在于，所述透镜由具有同一中心轴的多层介质构成，所述多层介质的折射率沿中心轴往外依次增大。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邢亮，
申请(专利权)人：上海广电光电子有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]