一種用于直下式背光光源的led二次折反射式透鏡的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種用于直下式背光光源的LED二次折反射式透鏡，所述LED二次折反射式透鏡為采用透明材料制成的軸對稱實體，其特征是LED二次折反射式透鏡由入射折射面、中央反射面、側出射面、底部反射面組成，所述入射折射面、中央反射面、側出射面、底部反射面均為曲面，所述入射折射面位于LED二次折反射式透鏡下部，所述中央反射面與側出射面連接成為上表面，中央反射面位于入射折射面上方，所述側出射面是一個連接底反射面和中央反射面的曲面。本發明所述曲面均可由二次多項式表征。本發明結構簡潔，在實現大角度照明和不增加LED顆粒數量的同時，降低擴散距離并且無色散現象。本發明安裝配置簡單，且有效節約能源。
【專利說明】—種用于直下式背光光源的LED 二次折反射式透鏡
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于直下式背光光源的LED 二次折反射式透鏡，主要適用于直下式背光光源的背光源，LED背光廣告板等。
【背景技術】
[0002]背光光源在傳統液晶顯不器(LCD)以及大型廣告板中有大量的應用。而傳統的冷陰極管(CCFL)背光源已經逐漸被發光二極管(LED)背光源所取代。而最初的背光源利用背面雕花處理的導光板實現，其光源(線光源的CCFL或點光源的LED)從導光板側面將光導入，此種方式由于導光板技術的限制，光照效率不高。而直下式液晶顯示器背光源則有效提高了光照效率問題。LED屬于有限角度光束的點光源，直下式LED背光源需要數百甚至上千白色或三基色LED排列而形成面光源，形成一個大面積平面進行照明，因而所需LED顆粒過多造成成本過高。
[0003]將點光源轉化成面光源，是LED背光源的關鍵技術。光源均勻度和混光高度是背光源兩個非常重要的性能指標。
[0004]對于光均勻性的改進是制約LED直下式背光源的重要因素。LED背光源中基于LED陣列的面光源，均勻度與LED光強分布密切有關。當沒有安裝透鏡時，LED光強分布接近朗伯特分布。當利用傳統的半球型透鏡作為LED背光源，會改變LED的光強分布，減少光束角度，使得光線更集中在LED中軸線附近。不管采用哪一種LED封裝方式，將其用于直下式LCD的背光源時，都會由于光強分布過于集中而使得光線集中在中軸線附近，使得背光源難以得到高均勻度。因此光均勻性成為直下式LCD的背光源最為難于解決的問題。當LED直下式背光源采用傳統LED封裝形式時，為提高光均勻度，通常采用增加厚度(即增加混光高度)，或者增加LED排布密度。此種解決方案增加了背光源的體積和重量，從而制約LCD直下式背光源的推廣和發展。如何降低混光高度成為背光源一個關鍵指標。目前市場上應用較為廣泛的為一種圓形二次透鏡。該方案將LED光線經過兩個圓形凹面，通過折射方式，將LED光發散角度增大，通過陣列排布，實現以較少LED顆粒陣列排布來降低混光高度的背光源解決方案。然而隨著混光高度越來越低(即厚度要求越來越薄)，每顆透鏡必須達到更大的折射角度。然而此方案透鏡由于透鏡材料本身的色散因子，在過大折射角時，不同波長的折射角度差異也越大，因而造成彩虹現象，即產生色斑影響光源的白色色度，使得這種背光源解決方案無法滿足在不增加LED顆粒數量的同時進一步降低混光高度的要求。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題是克服現有技術中所存在的上述不足，即大角度照明時存在的彩虹色散現象限制了在不增加LED顆粒數量前提下減少混光高度，而提供一種新的用于直下式背光光源的LED 二次折反射式透鏡,一方面可以有效提高被光源光均勻度，并在不增加LED顆粒數的同時，進一步降低混光高度，技術效果好且成本低。
[0006]本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是:一種用于直下式背光光源的LED二次折反射式透鏡，所述LED 二次折反射式透鏡為采用透明材料制成的軸對稱實體，其特征是所述LED 二次折反射式透鏡由入射折射面、中央反射面、側出射面、底部反射面組成，所述入射折射面、中央反射面、側出射面、底部反射面均為曲面，所述入射折射面位于LED二次透鏡下部，所述中央反射面位于入射面上方，所述側出射面是一個連接底反射面和中央反射面的曲面。
[0007]本發明所述中央反射面、側出射面均為光滑曲面。
[0008]本發明所述底部反射面為光滑曲面。
[0009]本發明所述入射折射面為一光滑曲面。根據最終效果的需要，可設計為凸面或者凹面，也可設計為菲涅爾透鏡面。
[0010]本發明所述入射折射面、中央反射面、側出射面、底部反射面均為光滑曲面，入射折射面、中央反射面、側出射面、底部反射面的輪廓線均可以由如下多項式表征:
【權利要求】
1.一種用于直下式背光光源的LED 二次折反射式透鏡，所述LED 二次折反射式透鏡為采用透明材料制成的軸對稱實體，其特征是=LED 二次折反射式透鏡由入射折射面、中央反射面、側出射面、底部反射面組成,所述入射折射面、中央反射面、側出射面、底部反射面均為曲面，所述入射折射面位于LED 二次折反射式透鏡下部，所述中央反射面與側出射面連接成為上表面，中央反射面位于入射折射面上方，所述側出射面連接底反射面和中央反射面。
2.根據權利要求1所述的LED二次折反射式透鏡，其特征是:所述中央反射面、側出射面均為光滑曲面。
3.根據權利要求1或2所述的LED二次折反射式透鏡，其特征是:所述底部反射面為光滑曲面。
4.根據權利要求1或2所述的LED二次折反射式透鏡，其特征是:所述入射折射面為一光滑曲面。
5.根據權利要求1所述的LED二次折反射式透鏡，其特征是:所述入射折射面、中央反射面、側出射面、底部反射面均為光滑曲面，入射折射面、中央反射面、側出射面、底部反射面的輪廓線均由如下多項式表征:
6.根據權利要求5所述的LED二次折反射式透鏡，其特征是:所述輪廓線的高度z和輪廓線相對于中軸線的距離r均是可根據設計目標進行優化的參數。
7.根據權利要求1、2、5、6任一權利要求所述的LED二次折反式透鏡，其特征是:目標照明區域按照距離LED光源徑向距離的遠近分成大角度照明區域、小角度照明區域、正面照明區域三個部分，大角度照明區域、小角度照明區域、正面照明區域的照明亮度均勻。
【文檔編號】F21V5/04GK103994396SQ201410202369
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月14日 優先權日:2014年5月14日
【發明者】鄭睿韜 申請人:鄭睿韜, 鄭睿敏