專利名稱：Led背光照明系統(tǒng)、平面液晶顯示的led背光系統(tǒng)及二次光學(xué)透鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是關(guān)于一種用于平面液晶顯示的LED背光系統(tǒng)的二次光學(xué)透鏡。
背景技術(shù)：
由于LED具有高效、節(jié)能、亮度高、顯色指數(shù)好等特征，現(xiàn)有的大部分平面液晶顯示的背光系統(tǒng)已經(jīng)采用了 LED照明技術(shù)(即發(fā)光二極管半導(dǎo)體固態(tài)照明技術(shù))。而直下式照明方式因?yàn)槠涔鈸p少、均勻度高、LED可以隨意排布、無須進(jìn)行復(fù)雜的導(dǎo)光板網(wǎng)點(diǎn)設(shè)計(jì)等特征，受到很多廠家的推崇。但是，如果直接采用市場(chǎng)上高功率的郎伯形分布(Lambertian)的LED，由于其光束角只有120度，中心光強(qiáng)較強(qiáng)，需要很大的混光距離才可以在IXD(液晶)屏幕上產(chǎn)生均勻的光分布。圖2為沒有采用二次光學(xué)透鏡進(jìn)行配光、只用郎伯形LED直接照明的直下式背光模組，其混光距離較長(zhǎng)。公開號(hào)CN101526177A的專利提出了一種最大光強(qiáng)方向與光軸夾角為75°角度的一種直下式背光透鏡，如圖4所示，其提出了“ Θ 5的增加量相對(duì)于Θ I的增加量(Λ Θ 5/Δ Θ I)更大”的概念，即透鏡的出射光線與光軸的夾角大于入射光線與光軸的夾角，根據(jù)這種配光方法，其雖然可以將LED出射光配成一個(gè)大角度范圍的、最大光強(qiáng)方向與光軸夾角為75°角度的光斑分布。但其配光的方法并不合理，根據(jù)“ Θ 5的增加量相對(duì)于Θ I的增加量(Λ θ 5/Δ Θ I)更大”的這一規(guī)律，當(dāng)透鏡的入射光線與光軸的夾角Θ I為90°時(shí)，其出射光線與光軸的夾角Θ 5將超過90°，從而會(huì)射向透鏡的后方，打到PCB板上，造成光能的損耗。另外當(dāng)透鏡下方的內(nèi)凹入射面比較陡峭時(shí)，這種配光方法將造成光斑的中心會(huì)有黑影。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新 型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠有效減少光能損耗的用于平面液晶顯示的LED背光系統(tǒng)的二次光學(xué)透鏡、LED背光系統(tǒng)及LED照明系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方式一種用于平面液晶顯示的LED背光系統(tǒng)的二次光學(xué)透鏡，包括作為出射面的配光曲面及位于所述配光曲面底部的底面，自所述底面向上凹入形成作為入射面的內(nèi)凹面，所述配光曲面的頂部的中心部位設(shè)有向上凸出的凸起，使所述二次光學(xué)透鏡的光束角全角大于或等于160°，且使入射的光線順次經(jīng)過所述內(nèi)凹面、配光曲面后射出。進(jìn)一步的，所述的用于平面液晶顯示的LED背光系統(tǒng)的二次光學(xué)透鏡，其特征在于所述配光曲面選自帶有中間凸起的連續(xù)光滑的曲面、具有混光作用的環(huán)紋衍射面、、混合自由曲面、具有混光作用的鱗片狀曲面、具有混光作用的蜂窩狀組合曲面、剖面輪廓線由微小線段及曲線組成的環(huán)紋復(fù)合曲面。進(jìn)一步的，所述配光曲面是具有混光作用的環(huán)紋衍射面，其混光角度Λ τ在2° 15。范圍內(nèi)。進(jìn)一步的，所述環(huán)紋衍射面的微結(jié)構(gòu)為波浪形周期性的環(huán)紋微結(jié)構(gòu)，其波峰波谷值H為I 25微米之間或更大的波峰波谷值，環(huán)紋的間距P為O. 05 5. O毫米。[0011]進(jìn)一步的，所述配光曲面由、帶有中間凸起的連續(xù)光滑的曲面、菲涅爾曲面、鱗片狀曲面、蜂窩狀組合曲面、混合自由曲面中至少兩種復(fù)合而成。進(jìn)一步的,所述底面設(shè)有至少一個(gè)卡腳。進(jìn)一步的，所述配光曲面設(shè)有調(diào)光材料層。進(jìn)一步的，所述配光曲面設(shè)有調(diào)光磨砂、網(wǎng)狀紋等微結(jié)構(gòu)紋。進(jìn)一步的，所述透鏡內(nèi)設(shè)有調(diào)光材料。進(jìn)一步的，所述透鏡可以有一種或兩種以上的材料組合而成。進(jìn)一步的，所述內(nèi)凹面為圓錐形面、四面錐形面、多面錐形面或由圓錐形面和多面錐形面復(fù)合組成。進(jìn)一步的，所述內(nèi)凹面上帶有混光作用的環(huán)紋衍射面或菲涅爾(Fresnel)面，所述的環(huán)紋微結(jié)構(gòu)可以為波浪形周期性的環(huán)紋微結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步的，所述配光曲面的配光條件是
權(quán)利要求1.一種用于平面液晶顯示的LED背光系統(tǒng)的二次光學(xué)透鏡，包括作為出射面的配光曲面及位于所述配光曲面底部的底面，其特征在于自所述底面向上凹入形成作為入射面的內(nèi)凹面，所述配光曲面的頂部的中心部位設(shè)有向上凸出的凸起，使所述二次光學(xué)透鏡的光束角全角大于或等于160°，且使入射的光線順次經(jīng)過所述內(nèi)凹面、配光曲面后射出。
2.如權(quán)利要求1所述的用于平面液晶顯示的LED背光系統(tǒng)的二次光學(xué)透鏡，其特征在于所述配光曲面選自帶有中間凸起的連續(xù)光滑的曲面、具有混光作用的環(huán)紋衍射面、具有混光作用的鱗片狀曲面、具有混光作用的蜂窩狀組合曲面、混合自由曲面、剖面輪廓線由微小線段及曲線組成的環(huán)紋復(fù)合曲面。
3.如權(quán)利要求2所述的用于平面液晶顯示的LED背光系統(tǒng)的二次光學(xué)透鏡，其特征在于所述配光曲面是具有混光作用的環(huán)紋衍射面，其混光角度Λ τ在2° 15°范圍內(nèi)。
4.如權(quán)利要求3所述的用于平面液晶顯示的LED背光系統(tǒng)的二次光學(xué)透鏡，其特征在于所述環(huán)紋衍射面的微結(jié)構(gòu)為波浪形周期性的環(huán)紋微結(jié)構(gòu)，其波峰波谷值H為I 25微米之間，環(huán)紋的間距P為O. 02 5. O毫米。
5.如權(quán)利要求1所述的用于平面液晶顯示的LED背光系統(tǒng)的二次光學(xué)透鏡，其特征在于所述配光曲面設(shè)有調(diào)光材料層。
6.如權(quán)利要求1所述的用于平面液晶顯示的LED背光系統(tǒng)的二次光學(xué)透鏡，其特征在于所述內(nèi)凹面為圓錐形面、四面錐形面、多面錐形面或由圓錐形面和多面錐形面復(fù)合組成。
7.如權(quán)利要求1所述的用于平面液晶顯示的LED背光系統(tǒng)的二次光學(xué)透鏡，其特征在于所述配光曲面的配光條件是
8.如權(quán)利要求1所述的用于平面液晶顯示的LED背光系統(tǒng)的二次光學(xué)透鏡，其特征在于所述凸起是圓弧形、平頂形、圓錐形、多面圓錐形或尖頂形。
9.一種平面液晶顯不的LED背光系統(tǒng),其特征在于包括權(quán)利要求1-8中任意一項(xiàng)所述的二次光學(xué)透鏡。
10.一種LED背光照明系統(tǒng),其特征在于包括權(quán)利要求1-8中任意一項(xiàng)所述的二次光學(xué)透鏡。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種LED背光照明系統(tǒng)、平面液晶顯示的LED背光系統(tǒng)及二次光學(xué)透鏡，包括作為出射面的配光曲面及位于所述配光曲面底部的底面，自所述底面向上凹入形成作為入射面的內(nèi)凹面，所述配光曲面的頂部的中心部位設(shè)有向上凸出的凸起，使所述二次光學(xué)透鏡的光束角全角大于或等于160°，且使入射的光線順次經(jīng)過所述內(nèi)凹面、配光曲面后射出。該二次光學(xué)透鏡具有大于160度以上的光束角，可以將LED的大部分光線往透鏡的側(cè)面方向出射，最大光強(qiáng)方向在與光軸夾角為±80度以上的方位，其采用非常短的混光距離就可以在LCD面板上產(chǎn)生同樣范圍的均勻光分布，混光距離可以降低為現(xiàn)有技術(shù)的三分之一以下，并且能夠有效減少光能損耗。
文檔編號(hào)F21S8/00GK202884796SQ201220104118
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月19日
發(fā)明者郎歡標(biāo) 申請(qǐng)人:郎歡標(biāo)