CN101929612A - Led光源 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种LED光源，包括外壳、LED发光芯片和LED封装胶，所述LED封装胶将所述LED发光芯片封装在所述外壳内，所述外壳的一个表面上具有一出光口，所述LED发光芯片的发光面朝向所述外壳的所述出光口，并且所述LED封装胶在所述出光口处呈一种光学结构，所述光学结构为在其表面上开有多个槽的凸面物，其使得入射在该光学结构上的LED发光芯片的光束在第一方向上发散，在与所述第一方向垂直的第二方向上收敛。根据本发明的LED光源可以减少混光距离，降低发生混光不均匀现象的可能，并且提高光的利用效率。

Description

LED光源

技术领域

本发明涉及光学领域，具体涉及一种LED光源。

背景技术

现有技术中通常采用冷阴极管作为液晶显示器中的背光源，但由于发光二极管(LED)与冷阴极管相比具有节能环保、色彩还原性好、环境适应性强等优点，所以随着LED发光效率的提升和成本的降低，在液晶显示屏中人们将LED光源用于背光模组来代替冷阴极管作为光源。

图1a为现有技术中普通LED光源的示意图。如图所示，普通LED光源包括外壳1、出光口2、封装胶3，在外壳1中与出光口2相对的一侧放置有LED发光芯片(图中未示出)，通过封装胶3将其封装在外壳1中，LED发光芯片的发光面朝向所述出光口2；封装胶3在出光口2处的封装胶表面呈平面，LED发光芯片的发光通过封装胶3的封装胶表面出射。在作为背光光源的时候，如果普通LED光源的发光表面(即封装胶表面)距离液晶模组的可视区域近的话，可能会产生称为“萤火虫”的光学不良现象(混光不均匀)，影响显示效果，所以将LED应用于背光模组存在一定的困难。

发明内容

本发明的目的是：提供一种LED光源，以解决现有技术中产生混光不均匀的光学不良现象。

本发明提供一种LED光源，包括外壳、LED发光芯片和LED封装胶，所述LED封装胶将所述LED发光芯片封装在所述外壳内，所述外壳的一个表面上具有一出光口，所述LED发光芯片的发光面朝向所述外壳的所述出光口，并且所述LED封装胶在所述出光口处呈一种光学结构，所述光学结构为在其表面上开有多个槽的凸面物，其使得入射在该光学结构上的LED发光芯片发出的光束在第一方向上发散，在与所述第一方向垂直的第二方向上收敛。

如上所述的LED光源，所述凸面物为凸透镜。

如上所述的LED光源，所述凸面物由LED封装胶构成。

如上所述的LED光源，所述凸面物上的所述多个槽的延伸方向彼此平行。

如上所述的LED光源，所述槽的延伸方向平行于所述第二方向。

如上所述的LED光源，所述槽等间距设置在所述凸面物表面上。

如上所述的LED光源，相邻两个所述槽的边缘的距离为0.30mm。

如上所述的LED光源，每个所述槽的与其延伸方向垂直的截面为圆弧形，圆弧所在圆的直径为0.35mm。

如上所述的LED光源，所述槽的与其延伸方向垂直的截面为椭圆弧形或抛物线弧形。

如上所述的LED光源，所述LED发光芯片位于所述外壳中与所述出光口相对的一侧。

根据本发明的LED光源利用所述LED封装胶在所述出光口处所呈的光学结构，该光学结构为在其表面上开有多个槽的凸面物，使得入射在该光学结构上的LED发光芯片发出的光束在第一方向上发散，在与所述第一方向垂直的第二方向上收敛，因此根据本发明的LED光源在用于背光模组时，可以减少混光距离，降低发生混光不均匀现象的可能，并且提高光的利用效率。

附图说明

图1a为现有技术中的普通LED光源的示意图，图1b为根据本发明实施例的LED光源的示意图；

图2a和图2b分别为将图1b中所示的LED光源沿B1-B2线剖开后的截面示意图和立体示意图；

图3a和图3b分别为将图1b中所示的LED光源沿A1-A2线剖开后的截面示意图和立体示意图；

图4a和图4b分别为在距离普通LED光源和本实施例中的LED光源的发光表面1.5mm处的光强分布图；

图5a和图5b分别为在距离普通LED光源和本实施例中的LED光源的发光表面2.5mm处的光强分布图；

图6a和图6b分别为在距离普通LED光源和本实施例中的LED光源的发光表面3.5mm处的光强分布图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细的描述。

图1b为根据本发明实施例的LED光源的示意图。

根据本发明的实施例的LED光源包括外壳1、出光口2、封装胶3，在外壳1中与出光口2相对的一侧放置有LED发光芯片(图中未示出)，通过封装胶3(这里采用LED封装胶)封装在外壳1中。所述外壳1具有上表面11、与上表面相对的底面13、以及位于上表面11与底面13之间的一周侧面12。所述出光口位于所述上表面11中，封装胶3在出光口2处的表面(即封装胶表面，也是LED光源的发光表面，也是封装胶3露出所述上表面11外的表面)呈一种光学结构，该光学结构为在其表面上开有多个槽31的凸面物，其使得入射在该光学结构上的LED发光芯片发出的光束在第一方向(这里为Y轴方向)上发散，在与第一方向垂直的第二方向(这里为X轴方向)上收敛。因此根据本发明的LED光源在用于背光模组时，可以减少混光距离，降低发生混光不均匀现象的可能，并且提高光的利用效率。本实施例中该凸面物为凸透镜，并且凸面物上的多个槽31彼此平行，且平行于所述第二方向。该多个槽31优选地等间距设置在凸面物表面上，相邻两个槽31边缘的间距优选为0.30mm，以进一步降低发生混光不均匀现象的可能。LED发光芯片的发光面朝向所述出光口2，LED发光芯片的发光通过出光口2处的封装胶表面出射。而上文中已经提到，普通LED光源在出光口处的封装胶表面呈平面。这也是现有技术中的普通LED光源与根据本发明的实施例的LED光源的主要区别。下面参照图2a、图2b、图3a和图3b来具体描述图1b中所示的LED光源的细节。

图2a示出将图1b中的LED光源沿B1-B2线剖开后的截面示意图；图2b示出将图1b中的LED光源的沿B1-B2线剖开后的立体示意图，其中B1-B2线在出光口2所在的平面内，并且在Y轴方向上位于LED光源的中间位置(如图1b中所示)。如图2a所示，根据本发明实施例的LED光源的封装胶表面在此截面上呈具有多个凹形的弧形，其中每个凹形也是所述凸面物上的相应的槽31在与该槽的延伸方向垂直的截面上的形状，其优选为圆弧形，圆弧形所在圆的直径为0.35mm，当然每个凹形也可以是椭圆弧形或抛物线弧形。这种结构的封装胶表面对LED光源的出射光在此截面上具有发散作用，从而增大了LED光源的发光角度。

图3a示出将图1b中的LED光源沿A1-A2线剖开后的截面示意图；图3b示出将图1b中的LED光源沿A1-A2线剖开后的立体示意图，其中A1-A2线在出光口2所在的平面内(如图1b中所示)。如图3a所示，LED光源的封装胶表面在此截面上呈弧形，从而使得由封装胶表面出射的LED光源的发光发生收敛。虽然在图2a、图2b、图3a和图3b中均没有示出LED发光芯片，但是本领域中的普通技术人员应该理解LED发光芯片位于LED光源的底部(外壳1中与出光口2相对的一侧)。

下面利用光学模拟软件(tracepro)分别对如背景技术所述的普通LED光源(封装胶表面为平面)和根据本发明实施例的LED光源所发出的光束在导光板(图未示)中传输时，在不同距离处的光强分布进行模拟。模拟所采用的普通LED光源和本实施例的LED光源的出光口为矩形(当然也可以为其它形状，本实施例子仅以矩形尺寸为例进行说明)，封装胶表面在外壳上表面上的投影面积约为2.8mm*1.8mm(该面积也即是出光口在外壳上表面中所占的面积)、LED光源的厚度均为1.1mm(不考虑封装胶表面的厚度)，其中，封装胶表面在外壳上表面上的投影沿X轴方向的长度为2.8mm，沿Y轴方向的长度为1.8mm。模拟中所采用的导光板为一大体正方形的平板，其厚2.0mm，平行于X-Z平面放置于待模拟的LED光源的发光表面正前方，使得待模拟的LED光源所发出的光束能够正入射进入导光板。该实施例中的LED光源的封装胶表面所呈光学结构是：在焦距为1.0mm(焦点位于封装胶表面下1.0mm处，并且LED发光芯片优选放置于此)、半径约为1.4mm的凸透镜上沿平行于Y轴方向挖出一系列的等间距且相互平行的槽所得到的结构(如图1b中所示)。其中在本实施例子中槽为半圆柱形，也即槽的截面为半圆形，其中所述半圆形的直径为0.35mm，且相邻两槽的边缘的距离为0.30mm(也即槽与槽之间的间距为0.30mm)。

模拟所得到的处理结果分别如图4a、4b、5a、5b、6a和6b所示。

图4a和图4b分别为在距离普通LED光源和本实施例中的LED光源的发光表面1.5mm处的光强分布图。图4a中的普通LED光源的光斑的中心光强在1.1×106W/m2的量级，中心光强处的面积较小，呈椭圆状相对集中；图4b中本实施例的LED光源的光斑的中心光强在8.5×105W/m2的量级，中心光强处的面积比图4a中的中心光强面积大，呈中间略凹的长条状。相反的，在光斑的外围，在X方向，以(4，0)点(是指X＝4，Y＝0的点)为例，在图4a中(4，0)点的光强在2.5×105W/m2的量级，而在图4b中(4，0)点的光强在3×105W/m2的量级。在Y方向，以(0，7.5)点(是指X＝0，Y＝7.5的点)为例，在图4a中(0，7.5)点的光强在7×105W/m2的量级，而在图4b中(7.5，0)点的光强在8×105W/m2的量级。综上可以看出，在距各自光源1.5mm处，本实施例中的LED光源的光强分布比普通LED光源的光强分布更均匀，而且在第一方向，也即Y方向，LED光源所发出的光束更加发散，在第二方向，也即X方向上，LED光源所发出的光束更加收敛，整体来看LED光源所发出的光束的光斑在形状上更加“扁平”。

图5a和图5b分别为在距离普通LED光源和本实施例中的LED光源的发光表面2.5mm处的光强分布图；图6a和图6b分别为在距离普通LED光源和本实施例中的LED光源的发光表面3.5mm处的光强分布图。参照图4a和图4b的对比方式，分别对比图5a和图5b、图6a和图6b，虽然随着两个LED光源的光斑传输距离的增大，光斑的形状略微有些变化，但经过对比发现，在距LED光源2.5mm和3.5mm处本实施例中的LED光源的光强分布比普通LED光源的光强分布更均匀，而且在第一方向，LED光源所发出的光束更加发散，在第二方向，LED光源所发出的光束更加收敛，整体来看LED光源所发出的光束的光斑在形状上更加“扁平”。

因此，当本发明中的LED光源应用于背光模组，尤其是侧入式背光模组时，根据本发明实施例的LED光源所发出的光束在平行于导光板平面的方向上更加发散，减少相邻LED的混光距离和发生“萤火虫”现象的可能性；并且在垂直于导光板平面的方向上更加收敛，使更多的光入射进导光板，增大了光的利用率。

本领域中普通技术人员应该理解，上面实施例中所采用的LED光源的尺寸可以根据需要适当变化，其中的表面上开有多个槽的凸面物上的槽的直径、间距的数值仅是作为优选，而并非是对本发明的限制。对于一些特定应用，凸面物上的槽的与其延伸方向垂直的截面还可以为采用其它形状，例如可以为椭圆弧或抛物线形弧。还可以采用具有同样或类似功能的其它光学结构来代替带有多个槽的凸面物。另外，本发明中所提到的凸透镜是指其一个表面向外突出的凸透镜，其包括但不限于球面凸透镜、椭球面凸透镜等凸面物。本领域技术人员应该理解，虽然附图中未示出，但根据本发明实施例的LED光源的外壳的内部由封装胶填充。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种LED光源，包括外壳、LED发光芯片和LED封装胶，所述LED封装胶将所述LED发光芯片封装在所述外壳内，所述外壳的一个表面上具有一出光口，所述LED发光芯片的发光面朝向所述外壳的所述出光口，并且所述LED封装胶在所述出光口处呈一种光学结构，所述光学结构为在其表面上开有多个槽的凸面物，其使得入射在该光学结构上的LED发光芯片发出的光束在第一方向上发散，在与所述第一方向垂直的第二方向上收敛。

2.如权利要求1所述的LED光源，其特征在于，所述凸面物为凸透镜。

3.如权利要求1所述的LED光源，其特征在于，所述凸面物由LED封装胶构成。

4.如权利要求1所述的LED光源，其特征在于，所述凸面物上的所述多个槽的延伸方向彼此平行。

5.如权利要求4所述的LED光源，其特征在于，所述槽的延伸方向平行于所述第二方向。

6.如权利要求1所述的LED光源，其特征在于，所述槽等间距设置在所述凸面物表面上。

7.如权利要求6所述的LED光源，其特征在于，相邻两个所述槽的边缘的距离为0.30mm。

8.如权利要求1所述的LED光源，其特征在于，每个所述槽的与其延伸方向垂直的截面为圆弧形，圆弧所在圆的直径为0.35mm。

9.如权利要求1所述的LED光源，其特征在于，所述槽的与其延伸方向垂直的截面为椭圆弧形或抛物线弧形。

10.如权利要求1所述的LED光源，其特征在于，所述LED发光芯片位于所述外壳中与所述出光口相对的一侧。

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