[實用新型]二次光學透鏡、平板照明裝置和液晶顯示設備

有效

• 申請號: 201420171108.2
• 申請日: 2014-04-09
• 公開（公告）號: CN203893070U
• 公開（公告）日: 2014-10-22
• 發明（設計）人: 江文達;蔣金波
• 申請（專利權）人: 創高國際企業有限公司
• 主分類號: F21V5/04
• 分類號: F21V5/04;G02F1/13357;F21Y101/02
• 代理公司: 北京金思港知識產權代理有限公司 11349
• 代理人: 邵毓琴

技術領域

本實用新型涉及光發射二極管（LED）的照明系統，具體地，涉及一種二次光學透鏡、具有該二次光學透鏡的平板照明裝置以及具有該平板照明裝置的液晶顯示設備。

背景技術

由于LED具有高效、節能、環保、指向性好、顯色指數高等特征，LED照明技術（即發光二極管半導體固態照明技術）在液晶顯示設備，例如液晶電視的背光系統中被越來越多地采用。液晶顯示設備（LCD）的照明方式主要包括直下式和側光式。

采用側光照明的背光模組，在照明面板變得越來越大的時候，其導光板網點的排列和優化越來越復雜，而且容易出現莫爾條紋。更重要的是每改變一種照明面板的尺寸，都必須重新優化導光板網點的排布，網點的印刷缺陷和油墨的反射率也會直接影響它的均勻度，導致其制作成本非常高，研發周期較長。

相比之下，采用直下照明的背光模組，當照明面板變得越來越大的時候，只需簡單地增加LED的排列就可以實現，面板越大、排列的LED越多、LED之間的混光反而越充分，面板均勻度更加均勻。此外，直下式照明方式還具有光損少、光效高、均勻度好、LED排布簡單、無需進行復雜的導光板網點設計等優點，受到很多背光源廠家的推崇。特別是在大面板照明的時候，只要LED等間隔、均勻地排列，就可以獲得十分均勻的照明效果。

目前市場上絕大多數的高功率LED（1瓦～3瓦），其光度分布大致都為郎伯形分布（Lambertian），峰值光強一半位置處的光束角寬度大約為120度，由于中心光強較強，需要很大的混光距離或者較為密集的排列才可以在液晶顯示設備上產生均勻的光分布。因此直下式背光照明方式一般會采用大視角的二次光學透鏡，將LED的光束進行大角度擴束，將中心光強大大地壓低，峰值光強一半位置處的光束角寬度需要擴束到大約150°直至170°以上，這樣才可以非常有效地降低面板的高度，使整個背光模組做薄。

公開號為CN101526177A中國專利申請提出了一種直下式背光透鏡，其提出了透鏡的出射光線與光軸的夾角θ5大于入射光線與光軸的夾角θ1的概念，根據這種配光方法，其雖然可以將LED出射光配成一個大角度范圍的光斑分布。但其配光的方法并不十分合理，根據“θ5的增加量相對于θ1的增加量(Δθ5/Δθ1)更大”的這一規律，當透鏡的入射光線與光軸的夾角θ1接近90°時，其出射光線與光軸的夾角θ5將超過90°，從而會射向透鏡的下方，打到PCB板上，造成光能的損耗。另外由于透鏡的出光面是連續的配光曲面，透鏡的上方較薄，側邊較厚，由于棱鏡色散效應，當LED的熒光粉涂敷比較稀的時候，光斑邊緣會出現黃圈現象。

因此，有必要提出一種二次光學透鏡、具有該二次光學透鏡的平板照明裝置以及具有該平板照明裝置的液晶顯示設備，以解決現有技術中存在的問題。

實用新型內容

根據本實用新型的一個方面，提供一種二次光學透鏡，包括位于所述二次光學透鏡的底面中心位置的入射面和連續覆蓋所述二次光學透鏡的上表面和側面的出射面，所述入射面呈向所述二次光學透鏡的內部凹陷的半橢球形，且所述半橢球形的長軸與所述二次光學透鏡的光軸重合，所述出射面包括第一配光曲面和第二配光曲面，其中，所述第一配光曲面位于所述出射面的中心區域，用于分配與所述光軸具有入射角δ1的第一入射光線；且所述第二配光曲面位于所述出射面的邊緣區域，用于分配與所述光軸具有入射角δ2的第二入射光線，其中所述入射角δ2大于所述入射角δ1，且經由所述第一配光曲面和所述第二配光曲面配光后的出射光線在2θmax范圍內分布，其中所述θmax為出射光線的最大配光角度。

優選地，所述第二配光曲面將所述第二入射光線散射或將所述第二入射光線向所述二次光學透鏡的后下方折射。

優選地，所述入射角δ1大于等于0度且小于等于80度，且所述入射角δ2大于80度。

優選地，所述第二配光曲面將所述第二入射光線分配至所述二次光學透鏡的底面以下與所述底面的夾角在10度到15度的范圍內的區域。

優選地，所述第一配光曲面構造為使所述入射角δ1和出射角δ3滿足以下關系：

其中，δmax是所述第一入射光線與所述光軸的最大夾角。

優選地，所述第一配光曲面包括相互連接的多個微曲面，每個所述微曲面的剖面輪廓線為向所述二次光學透鏡的外部凸出的圓弧線。

優選地，所述圓弧線的矢高為2-5微米，且所述圓弧線的周期為0.1-0.5微米。