專利名稱：帶廣角透鏡的led光源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管(LED光源)，特別是涉及一種帶廣角透鏡的LED 光源。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(LED)背光源具有眾多優(yōu)點全固態(tài)結(jié)構(gòu)，機械強度好；工作電 壓低，壽命長；彩色表現(xiàn)能力強，綠色環(huán)保；開關(guān)時間短，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用為手 機、液晶顯示器和液晶電視的背照光源。特別是在大尺寸液晶電視領(lǐng)域，LED背光 更是發(fā)揮了其特點固態(tài)光源不像冷陰極燈(CCFL)那樣易碎；色彩表現(xiàn)力強， 可以明顯增強畫質(zhì)；最重要的是由于其是點光源，易于動態(tài)區(qū)域驅(qū)動控制以達到 節(jié)能和提升對比度的目的等。由于LED本身具有的上述優(yōu)越性，未來的發(fā)展趨勢 是LED背光源代替CCFL背光源成為主流光源。
液晶電視的發(fā)展方向是大尺寸和薄型化。LED光源更有利于加速實現(xiàn)這一目 的。其用于液晶電視有兩種方式， 一是側(cè)光式，二是直下式。
要實現(xiàn)背光模組的薄型化，采用側(cè)光式光源比采用直下式更具有優(yōu)勢。這是 因為側(cè)光式的照明方式不像直下式那樣在垂直面板方向上(厚度方向)需要一定 的混光距離。側(cè)光式雖然也需要一定的混光距離(否則會造成靠近光源處產(chǎn)生亮 暗相間的"螢火蟲"效應(yīng))，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
悮組序反。
但是側(cè)光式背光模塊都需要搭配導(dǎo)光板來獲得均勻的面光源。其困難主要在 于1)導(dǎo)光板的效率低；2)大尺寸的均勻性欠佳；3)超薄導(dǎo)光板成本過高。因 此在目前的技術(shù)條件下，側(cè)光式難以滿足40英寸以上的超大尺寸液晶顯示的需求。
在超大尺寸情況下直下式是目前的最佳選擇。但如前所述，直下式照明需要 一定的混光距離才能達到顯示區(qū)域亮度均勻性的要求，這就令其難以實現(xiàn)薄型化。 通用的解決辦法是設(shè)計LED廣角透鏡，廣角發(fā)射透鏡能夠使LED芯片發(fā)出的光折 射，從而改變光強的空間分布，使光強不集中于中心軸向，從而減小混光距離， 實現(xiàn)薄型化?，F(xiàn)有采用廣角透鏡的LED光源如圖1所示，LED發(fā)光芯片12密封在外透鏡13 中，LED發(fā)光芯片12和外透鏡13固定在基座11上，該技術(shù)方案利用光線的反射 和一層介面兩側(cè)媒介折射率的不同而產(chǎn)生的遠離軸向的折射來實現(xiàn)廣角發(fā)射的目 的。因只有外透鏡外側(cè)曲面132發(fā)生折射，擴射效果并不理想，對增加散光角度 作用有限。因此該結(jié)構(gòu)的LED光源主要利用透鏡頂部反射部分實現(xiàn)廣角效果，即 通過外透鏡頂部曲面131的反射增加透鏡發(fā)光角度。為了增加反射部分的散光角 度，反射部分要盡量大，但是如反射部分過大又會使得光線反射后角度過大甚至 改變傳播方向超過90度，此時，反射后的光線要通過背光模組側(cè)壁或者底面的反 射從垂直LCD平面出射，大大降低了光效，并使得LED喪失了可區(qū)域動態(tài)控制的 能力，不利于節(jié)能和提高對比度。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種帶廣角透鏡的LED光源，有效增大散 光角度，減小混光距離，實現(xiàn)背光模組薄型化。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是提供一種帶廣角透鏡的LED 光源，包括基座，LED發(fā)光芯片及透鏡，所述LED發(fā)光芯片和透鏡具有同一中心軸， 其中，所述透鏡由具有同一中心軸的多層介質(zhì)構(gòu)成，所述多層介質(zhì)的折射率沿中 心軸往外依次增大。
上述帶廣角透鏡的LED光源中，所述透鏡最外介質(zhì)層為半球狀，其它介質(zhì)層 為半橢球狀。
上述帶廣角透鏡的LED光源中，所述透鏡最內(nèi)介質(zhì)層是空腔。 上述帶廣角透鏡的LED光源中，所述空腔內(nèi)填有散射材料。 上述帶廣角透鏡的LED光源中，所述透鏡的頂部設(shè)置有凹槽。 上述帶廣角透鏡的LED光源中，所述凹槽為V型槽，側(cè)面外凸型槽或側(cè)面內(nèi) 凹型槽。
上述帶廣角透鏡的LED光源中，所述透鏡的材料為硅膠、聚碳酸酯、聚甲基 丙烯酸甲酯或光學(xué)玻璃。
上述帶廣角透鏡的LED光源中，所述透鏡為多層光學(xué)玻璃，所述多層光學(xué)玻 璃的折射率變化范圍為1. 5 1. 85。本發(fā)明對比現(xiàn)有技術(shù)有如下的有益效果本發(fā)明提供的帶廣角透鏡的LED光
源，所述透鏡具有多層漸變折射率的介質(zhì)，可以使LED發(fā)出的光線經(jīng)過透鏡的多
層漸變折射率介質(zhì)向遠離中心軸向偏折，提高折射效果和光利用率，增大散光角 度，減小混光距離。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)LED光源及其光線路徑示意圖。
圖2是本發(fā)明LED光源及其光線路徑示意圖。
圖3是本發(fā)明透鏡頂部開槽示例圖。
圖4是本發(fā)明透鏡最內(nèi)層形成空腔加散射體示例圖。
圖5是采用本發(fā)明LED光源的背光模塊示意圖。
圖中
11基座12 LED發(fā)光芯片
13外透鏡131外透鏡頂部曲面
132外透鏡外側(cè)曲面20中心軸
21基座22 LED發(fā)光芯片
23封裝材料24第一層透鏡
25第二層透鏡26第三層透鏡
27第四層透鏡28第五層透鏡
2y弟六居邁鏡210頂部凹槽
241散射體251最外層表面
1201 V型槽1202側(cè)面外凸型槽
1203側(cè)面內(nèi)凹型槽31鐵框
32 PCB板33 LED光源
34擴散片35棱鏡片
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖及典型實施例對本發(fā)明作進一步說明。圖2是本發(fā)明LED光源及其光線路徑示意圖。
請參見圖2，本發(fā)明LED光源包括基座21， LED發(fā)光芯片22及透鏡，所述LED 發(fā)光芯片22和透鏡具有同一中心軸20， LED發(fā)光芯片22外包裹有封裝材料23， 其中，所述透鏡由具有同一中心軸的多層介質(zhì)構(gòu)成，所述多層介質(zhì)的折射率沿中 心軸20往外依次增大。
本實施例以六層不同介質(zhì)層為例，所述透鏡沿中心軸20往外依次包括第一層 透鏡24，第二層透鏡25，第三層透鏡26，第四層透鏡27，第五層透鏡28和第六 層透鏡29。所述透鏡材料為硅膠、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯或光學(xué)玻璃，本 實施例采用多層光學(xué)玻璃為例，所述多層光學(xué)玻璃的折射率變化范圍為1.5 1.85，其中，最內(nèi)層折射率最小，沿巾心軸20越往外層折射率越大，第六層透鏡 29為半球狀，其它介質(zhì)層，即第一層透鏡24,第二層透鏡25，第三層透鏡26， 第四層透鏡27和第—fi層透鏡28為形狀相同，大小依次增大的半橢球狀，所述半 橢球體的長軸和短軸之比較大，即其它介質(zhì)層半橢球越橢折射效果越好。
下面以藍光LED芯片，黃色熒光粉作封裝材料23為例，說明本實施例六層介 質(zhì)層對光線的折射效果，由LED發(fā)光芯片22發(fā)出的藍光，經(jīng)黃色熒光粉后激發(fā)黃 色光，黃色光和藍色光相互混合形成白光出射，光線依次經(jīng)過第一層透鏡24，第 二層透鏡25，第三層透鏡26，第四層透鏡27，第五層透鏡28和第六層透鏡29， 由于多層介質(zhì)的折射率依次遞增，在每次經(jīng)過2層交界面時都會發(fā)生遠離中心軸 20的偏折，最后經(jīng)由最外層外表面291，再次經(jīng)歷遠離中心軸20偏折出射，在六 層不同折射率介質(zhì)中一共折射6次，最后出射。
圖3是本發(fā)明透鏡頂部開槽示例圖。
請參見圖3，為了進一步增加散光效果，上述實施例中的透鏡頂部可以開槽， 大部分光線經(jīng)過第一層透鏡24，第二層透鏡25，第三層透鏡26，第四層透鏡27， 第五層透鏡28和第六層透鏡29產(chǎn)生六次遠離中心軸20的折射。此外，部分光線 經(jīng)透鏡頂部凹槽210反射，部分經(jīng)頂部凹槽210折射而透射，削弱了頂部出射光 強。本實例中對透鏡頂部開槽，進一步增大散光角度，減小混光距離。其中，頂 部凹槽210形狀可以是V型槽2101，也可以是側(cè)面內(nèi)凹型槽2102或側(cè)面外凸型槽 2103，其作用是利用反射削弱頂部方向的光強。由于本實施例主要還是利用六層 折射率漸變的透鏡層實現(xiàn)散光，因此凹槽210不需要開得很大，不會產(chǎn)生反射部分過大使得光線反射后角度過大甚至改變傳播方向超過90度，從而降低光效的問 題。
圖4是本發(fā)明透鏡最內(nèi)層形成空腔加散射體示例圖。
請參見圖4，上述實施例的第一層透鏡24是折射率最小的介質(zhì)層，因此可以 直接將第一層透鏡24鏤空形成空腔，即第一層透鏡24以空氣為光蔬介質(zhì)，為了 進一步增加控制散光效果，所述空腔中添加了散射材料261，作用是加強光散射效 果，該散射體材料可以是各種能產(chǎn)生散射作用的散射材料。
圖5是采用本發(fā)明LED光源的背光模塊示意圖。
請參見圖5，本發(fā)明的背光模塊以上述實施例中的任一個LED光源作背光源， 背光模組還包括鐵框31， PCB板32，LED光源33，擴散片34，棱鏡片35。多顆LED 排成二維陣列通過黏膠劑或焊料等間距固定在PCB板32上，通過引線鍵合實現(xiàn)LED 光源33與PCB板32之間的電互聯(lián)。PCB板32采用導(dǎo)熱性能好的鋁基板，或采用金 屬內(nèi)核印刷電路板(MCPCB， Metal Core PCB)來加強散熱。在PCB板32上LED光 源33所在面涂布高反射性銀膜或白膜以提高光利用率。LED光源33發(fā)出的光經(jīng)擴 散板34，棱鏡片35透射出來，形成均勻面光源。由于本實例使用了帶廣角透鏡的 LED光源，因此可以實現(xiàn)背光模組薄型化。此外，由于本發(fā)明的LED光源能夠方便 控制LED發(fā)光角度的擴展程度，因而特別適合應(yīng)用于動態(tài)區(qū)域控制，實現(xiàn)節(jié)能和 提高對比度。
雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng) 域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的修改和完善，因此 本發(fā)明的保護范圍當(dāng)以權(quán)利要求書所界定的為準。
權(quán)利要求
1、一種帶廣角透鏡的LED光源，包括基座，LED發(fā)光芯片及透鏡，所述LED發(fā)光芯片和透鏡具有同一中心軸，其特征在于，所述透鏡由具有同一中心軸的多層介質(zhì)構(gòu)成，所述多層介質(zhì)的折射率沿中心軸往外依次增大。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶廣角透鏡的LED光源，其特征在于，所述透鏡 最外介質(zhì)層為半球狀，其它介質(zhì)層為半橢球狀。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶廣角透鏡的LED光源，其特征在于，所述透鏡 最內(nèi)層沿中心軸形成有空腔。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的帶廣角透鏡的LED光源，其特征在于，所述空腔內(nèi)填有散射材料。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶廣角透鏡的LED光源，其特征在于，所述透鏡 的頂部設(shè)置有凹槽。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的帶廣角透鏡的LED光源，其特征在于，所述凹槽 為V型槽、側(cè)面外凸型槽或側(cè)面內(nèi)凹型槽。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶廣角透鏡的LED光源，其特征在于，所述透鏡 的材料為硅膠、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯或光學(xué)玻璃。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的帶廣角透鏡的LED光源，其特征在于，所述透鏡 為多層光學(xué)玻璃，所述多層光學(xué)玻璃的折射率變化范圍為1.5 1.85。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種帶廣角透鏡的LED光源，包括基座，LED發(fā)光芯片及透鏡，所述LED發(fā)光芯片和透鏡具有同一中心軸，其中，所述透鏡由具有同一中心軸的多層介質(zhì)構(gòu)成，所述多層介質(zhì)的折射率沿中心軸往外依次增大。本發(fā)明提供的帶廣角透鏡的LED光源，所述透鏡具有多層漸變折射率的介質(zhì)，有效增大散光角度，減小混光距離，實現(xiàn)背光模組薄型化。
文檔編號H01L33/00GK101556023SQ20091005121
公開日2009年10月14日 申請日期2009年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月14日
發(fā)明者亮 邢 申請人:上海廣電光電子有限公司