[發(fā)明專利]一種LED發(fā)光裝置及其二次透鏡結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810111289.2
• 申請日: 2018-02-05
• 公開（公告）號: CN108506757B
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丘永元
• 申請（專利權(quán)）人: 惠州市華星光電技術(shù)有限公司
• 主分類號: F21K9/69
• 分類號: F21K9/69;F21V5/04;F21Y115/10
• 代理公司: 深圳匯智容達(dá)專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 44238
• 代理人: 孫威;潘中毅

本發(fā)明公開了一種用于LED發(fā)光裝置的二次透鏡結(jié)構(gòu)，包括：基體，基體具有入射面和出射面，入射面為第一母線繞一轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)而成的曲面，第一母線為曲線，第一母線的一側(cè)端點(diǎn)為設(shè)在轉(zhuǎn)軸上的一固定點(diǎn)，入射面為以轉(zhuǎn)軸為軸心的軸對稱結(jié)構(gòu)；入射面上蒸鍍半透半反膜，以使入射面反射光線的比例大于投射光線的比例；出射面為非球面。本發(fā)明還公開了一種具有上述二次透鏡結(jié)構(gòu)的LED發(fā)光裝置。實(shí)施本發(fā)明的LED發(fā)光裝置及其二次透鏡結(jié)構(gòu)，使制程工藝更易于成型，減小制程得到的產(chǎn)品與設(shè)計(jì)模型間的差異；實(shí)現(xiàn)相同混光高度狀態(tài)下更少數(shù)量的LED顆數(shù)；降低透鏡高度，更適于低混光高度的透鏡產(chǎn)品。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種LED發(fā)光裝置及其二次透鏡結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

液晶顯示器作為人與信息的溝通界面，是當(dāng)前主流的顯示方式。它具有高空間利用率、低功耗、無輻射以及低電磁干擾等優(yōu)越特性，在電視、手機(jī)、平板電腦等信息溝通工具中廣泛使用。

隨著液晶顯示器的應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步加大，為進(jìn)一步提高顯示器的顯示效果，業(yè)界提出HDR概念。該概念在于實(shí)現(xiàn)更大可顯示細(xì)節(jié)，提高顯示效果。為實(shí)現(xiàn)更高的對比度，對背光提出了局部調(diào)光的需求(local dimming)；業(yè)界針對HDR設(shè)計(jì)概念也紛紛提出了各自的HDR概念規(guī)格，其中以UHDA(UHD聯(lián)盟)DB(杜比)的HDR規(guī)格最為業(yè)內(nèi)跟隨。以DB為例，其相應(yīng)的規(guī)格需求為：1、峰值亮度600nits，2、色域DCI-P3 90％，3、背光多分區(qū)(建議120區(qū)以上)。2016年SID論文中，也有很多研究人員經(jīng)過大量的人因?qū)嶒?yàn)，確認(rèn)背光多分區(qū)能夠有效的提高顯示器的顯示效果。另一方面，近年來的LCD顯示受OLED顯示沖擊，薄型化，曲面甚至于可變曲面的設(shè)計(jì)給予消費(fèi)者外觀視覺沖擊。在亞洲市場的高端機(jī)型中，超薄機(jī)種備受歡迎。

具有更小的混光距離，同時(shí)實(shí)現(xiàn)多分區(qū)效果的直下式LED開發(fā)是背光LED業(yè)者開發(fā)的主流方向。當(dāng)前直下式背光設(shè)計(jì)中主流形式為采用LED搭配二次透鏡實(shí)現(xiàn)，保證相同面積下更少的LED顆數(shù)。然而，傳統(tǒng)top view LED搭配二次透鏡需求混光高度在10mm左右難以進(jìn)一步降低。其受限來自于透鏡高度以及LED的出光形式。例如：市面上LED搭配用二次透鏡，依據(jù)透鏡的光路控制原理進(jìn)行分類，主要包括以下幾種形式：1、透射式，透射式透鏡利用透鏡相比較于空氣的高折射率，通過光折射實(shí)現(xiàn)角度控制。2、折反式，折反式透鏡在上表面(出光面)設(shè)計(jì)上，通過角度控制實(shí)現(xiàn)內(nèi)全反射，同時(shí)在側(cè)面上控制角度實(shí)現(xiàn)中間區(qū)域光貢獻(xiàn)。3、反射式，反射式透鏡在折反式透鏡上更進(jìn)一步，透鏡上表面仍然滿足內(nèi)全反射，同時(shí)側(cè)邊不再為中間區(qū)域貢獻(xiàn)光能量。

上述三種常見的透鏡都具有中心小，邊緣大的特征，這中結(jié)構(gòu)對于透鏡注塑成型的精度控制難度極大。同時(shí)，由于塑料成型后的縮水也會集中出現(xiàn)在中心區(qū)域。而中心區(qū)域又是透鏡光線控制的主要結(jié)構(gòu)，因此往往在光學(xué)設(shè)計(jì)上獲得的光學(xué)表現(xiàn)優(yōu)越的透鏡結(jié)構(gòu)，在實(shí)際注塑成型后，反而不易達(dá)不到預(yù)期的效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種LED發(fā)光裝置及其二次透鏡結(jié)構(gòu)，使制程工藝更易于成型，減小制程得到的產(chǎn)品與設(shè)計(jì)模型間的差異；實(shí)現(xiàn)相同混光高度狀態(tài)下更少數(shù)量的LED顆數(shù)；降低透鏡高度，更適于低混光高度的透鏡產(chǎn)品。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種用于LED發(fā)光裝置的二次透鏡結(jié)構(gòu)，包括：基體，基體具有入射面和出射面，入射面為第一母線繞一轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)而成的曲面，第一母線為曲線，第一母線的一側(cè)端點(diǎn)為設(shè)在轉(zhuǎn)軸上的一固定點(diǎn)，固定點(diǎn)為LED發(fā)光裝置發(fā)光體的發(fā)光中心，入射面為以轉(zhuǎn)軸為軸心的軸對稱結(jié)構(gòu)；入射面上蒸鍍半透半反膜，以使入射面反射光線的比例大于投射光線的比例；出射面為非球面，出射面的內(nèi)側(cè)和/或出射面的外側(cè)設(shè)有若干依次排列的環(huán)形凹槽。

其中，出射面為平面。

其中，出射面為第二母線繞轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)而成的曲面，第二母線為曲線，第二母線的一側(cè)端點(diǎn)為設(shè)在轉(zhuǎn)軸上的一固定點(diǎn)。

其中，還包括：固定在基體上的腳柱；基體在垂直于轉(zhuǎn)軸平面上的投影為圓形。