CN101555997A - Led光源装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种LED光源装置，包括PCB板；多个LED，设置在所述PCB板上；混光板，设置在所述LED的上方；其中，所述混光板包括下混光板和上混光板，所述下混光板上形成有容纳LED的第一空腔，所述上混光板在LED正上方形成有第二空腔，所述第一空腔为半球型空腔，所述第二空腔为近似半椭球型空腔。本发明提供的LED光源装置，能够有效提高光效率和均匀度，实现大尺寸直下式背光模组的薄型化。

Description

LED光源装置
技术领域
本发明涉及一种发光二极管(LED光源)，特别是涉及一种LED光源装置。
背景技术
发光二极管(LED)背光源具有众多优点：全固态结构，机械强度好；工作电压低，寿命长；彩色表现能力强，绿色环保；开关时间短，现已被广泛应用为手机、液晶显示器和液晶电视的背照光源。特别是在大尺寸液晶电视领域，LED背光更是发挥了其特点：固态光源不像冷阴极灯(CCFL)那样易碎；色彩表现力强，可以明显增强画质；最重要的是由于其是点光源，易于动态区域驱动控制以达到节能和提升对比度的目的等。由于LED本身具有的上述优越性，未来的发展趋势是LED背光源代替CCFL背光源成为主流光源。
液晶电视的发展方向是大尺寸和薄型化。LED光源更有利于加速实现这一目的。其用于液晶电视有两种方式，一是侧光式，二是直下式。
要实现背光模组的薄型化，采用侧光式光源比采用直下式更具有优势。这是因为侧光式的照明方式不像直下式那样在垂直面板方向上(厚度方向)需要一定的混光距离。侧光式虽然也需要一定的混光距离(否则会造成靠近光源处产生亮暗相间的“萤火虫”效应)，但是其混光方向是在平行于面板方向上，并不增加模组厚度。
但是侧光式背光模块都需要搭配混光板来获得均匀的面光源。其困难主要在于：1)混光板的效率低；2)大尺寸的均匀性欠佳；3)超薄混光板成本过高。因此在目前的技术条件下，侧光式难以满足40英寸以上的超大尺寸液晶显示的需求。
超大尺寸情况下直下式是目前的最佳选择，但如前所述，直下式照明需要一定的混光距离才能达到显示区域亮度均匀性的要求，这就令其难以实现薄型化。通用的解决办法是：1、设计LED广角透镜，广角发射透镜能够使LED芯片发出的光折射，从而改变光强的空间分布，使光强不集中于中心轴向，从而减小混光距离，实现薄型化；2、设计整体的混光室或者在扩散板上做模式微结构，每个微结构对应一颗LED，实现匀光混光的效果。第二类方法较第一类具有装配简单易于实现，不需要使用特别制作的广角LED等优点。现有技术LED背光源结构其光线路径示意图如图1所示，LED背光源包括PCB板11，按一定间距分布在PCB板11上的多个LED 12以及设置在PCB板及LED上方的混光板13，此外，混光板13一般还设置有扩散板14，扩散片15和棱镜片16，现有此类技术方案通常是在混光板13(或扩散板)上表面LED对应位置开V型槽131，利用光线在V型槽131的反射将光线朝大角度发散，增强混光效果。这种方案结构单一，混光效果较差，混光距离的减少十分有限，易产生混光不均的现象。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种LED光源装置，能够有效提高光效率和均匀度，实现大尺寸直下式背光模组的薄型化。
本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种LED光源装置，包括PCB板；多个LED，设置在所述PCB板上；混光板，设置在所述LED的上方；其中，所述混光板包括下混光板和上混光板，所述下混光板上形成有容纳LED的第一空腔，所述上混光板在LED正上方形成有第二空腔，所述第一空腔为半球型空腔，所述第二空腔为近似半椭球型空腔。
上述LED光源装置中，所述第二空腔大于所述第一空腔。
上述LED光源装置中，所述第二空腔的顶部设置成凹面形状，所述凹面形状为圆锥曲面、椭圆曲面或抛物线曲面。
上述LED光源装置中，所述下混光板和所述第二空腔的叠合处形成有散射微结构。
上述LED光源装置中，所述散射微结构为凸起网点或凹状网点。
上述LED光源装置中，所述第二空腔内填充有散射材料。
上述LED光源装置中，所述第二空腔内填充有光疏介质层，所述光疏介质层的折射率小于所述上混光板的折射率。
上述LED光源装置中，所述下混光板和上混光板粘合在一起。
本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的LED光源装置，所述混光板上具有散光结构，能够有效提高光效率和均匀度，实现大尺寸直下式背光模组的薄型化。
附图说明
图1是现有技术LED背光源结构其光线路径示意图。
图2是本发明LED背光源结构其光线路径示意图。
图3是本发明LED背光源下混光板的上表面形成散射微结构示例图。
图4是本发明混光板上第二空腔加散射体示例图。
图中：
11PCB板              12LED
13混光板             131V型凹槽
14扩散板             15扩散片
16棱镜片             21PCB板
22LED                23下混光板
24上混光板           231第一空腔
232叠合处            233扩散微结构
241第二空腔          242V型凹槽
243散射体            25扩散板
26扩散片             27棱镜片
具体实施方式
下面结合附图及典型实施例对本发明作进一步说明。
图2是本发明LED背光源结构其光线路径示意图。
请参见图2，本发明LED光源包括PCB板21，按一定间距分布在PCB板21上的多个LED 22以及设置在PCB板及LED上方的混光板，其中，混光板包括粘合在一起的下混光板23和上混光板24，下混光板23上形成有容纳LED的第一空腔231，上混光板24在LED 22正上方形成有第二空腔241，所述第一空腔231为半球型空腔，所述第二空腔241为近似半椭球型空腔。
本实施例中混光板上方还依次设置有扩散板14，扩散片15和棱镜片16，多个LED通过黏胶剂或焊料等间距固定在PCB板21上，通过引线键合实现LED 22与PCB板21之间的电互联。PCB板21的采用导热性能好的铝基板，或采用金属内核印刷电路板(MCPCB，Metal Core PCB)来加强散热。在PCB板21上LED所在面涂布高反射性银膜或白膜以提高光利用率。任一个LED的上方对应有类透镜结构，如LED 22正上方有对应的第一空腔231，第二空腔241。其中，第一空腔231是以LED 22为球心的半球型空腔，第二空腔241是半椭球型空腔。为了进一步分散类透镜中心处的光线，第二空腔241顶部设置有V型凹槽242以反射部分顶部光线。
下面具体说明本实施例的LED背光源光线散射效果，LED 22发出的光经第一空腔231无偏折进入下混光板23，光线到达下混光板上平面时分成两类，一类是大角度光线未进入上混光板24的第二空腔241，该部分光线经上混光板24上表面产生大角度偏折出射。另一部分光线产生远离LED中心轴方向偏折进入上混光板24的第二空腔241。进入第二空腔241部分光线又可分为两类，一类距LED中心轴线角度较小，经由V型凹槽242反射后产生大角度反射后经由上混光板24上表面出射；另外一类距离LED中心轴线角度稍大，经由第二空腔241进入上混光板24时再次产生远离LED中心轴方向偏折，最后经上混光板24上表面出射。由此过程，LED发出的光线得以被向远离LED中心轴方向扩展，使得不同LED的光线相互混光匀光。
为了达到更好的混光效果，第二空腔241大于第一空腔231，以使得尽可能多的光线能进入第二空腔241多产生一次远离LED中心轴方向偏折光线的功能，从而改善背光模块的出光均匀度，减小混光距离。
图3是本发明LED背光源下混光板的上表面形成散射微结构示例图。
请参见图3，为了进一步增加散光效果，上述实施例中的第二空腔241和下混光板23的叠合处232添加了扩散微结构233。该微结构可以采用网点印刷方式制成表面凸起网点，网点可以排布成中心密集且颗粒较大，远离中心稀疏且颗粒较小。也可以制成各种形状的凹点网点阵列，产生衍射光栅效果。还可以涂覆有机填充剂球粒达到散射效果。
图4是本发明混光板上第二空腔加散射体示例图。
请参见图4，上述实施例中下混光板23和上混光板24为PMMA材料，折射率为n2，为光密介质，第一空腔231和第二空腔241内充有空气为光疏介质，折射率为n1。此种情况下，第二空腔241中可以添加散射材料243，作用是加强光散射效果，该散射体材料可以是各种能产生散射作用的散射材料。此外，本发明不限定以空气为光疏介质，第二空腔241中也可填充光疏介质层，只要所述光疏介质层的折射率n1小于所述上混光板的折射率n2即可。
综上所述，本发明主要利用下混光板23的第一空腔231和上混光板24上的第二空腔241的配合实现散光效果。此外，本发明还可通过在第二空腔241顶部设置V型凹槽，或在241空腔部分添加散射体材料或其它光疏介质层来进一步增加广角效果。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (8)

1、一种LED光源装置，包括：
PCB板；
多个LED，设置在所述PCB板上；
混光板，设置在所述LED的上方；
其特征在于，所述混光板包括下混光板和上混光板，所述下混光板上形成有容纳LED的第一空腔，所述上混光板在LED正上方形成有第二空腔，所述第一空腔为半球型空腔，所述第二空腔为近似半椭球型空腔。
2、根据权利要求1所述的LED光源装置，其特征在于，所述第二空腔大于所述第一空腔。
3、根据权利要求1所述的LED光源装置，其特征在于，所述第二空腔的顶部设置成凹面形状，所述凹面形状为圆锥曲面、椭圆曲面或抛物线曲面。
4、根据权利要求1所述的LED光源装置，其特征在于，所述下混光板和所述第二空腔的叠合处形成有散射微结构。
5、根据权利要求4所述的LED光源装置，其特征在于，所述散射微结构为凸起网点或凹状网点。
6、根据权利要求1所述的LED光源装置，其特征在于，所述第二空腔内填充有散射材料。
7、根据权利要求1所述的LED光源装置，其特征在于，所述第二空腔内填充有光疏介质层，所述光疏介质层的折射率小于所述上混光板的折射率。
8、根据权利要求1所述的LED光源装置，其特征在于，所述下混光板和上混光板粘合在一起。
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