CN103453450A - 折反射出光装置 - Google Patents

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朱贺玲
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Abstract

本发明公开一种折反射出光装置，其通过一特殊设计的折反射光学透镜，增大了LED光束的扩散角，使得单颗LED光源的辐照面积增大；进一步地，使用高反射率反射片配合折反射光学透镜完成大角度光学扩散，提高了光能利用率。与现有直下式LED背光模组相比，应用本发明的直下式LED背光模组具有以下几个优势：（1）可以减少所需使用的LED颗数，从而增大了Pitch值，降低占空比，降低了成本；（2）由于使用较少的LED颗数，可以较好的控制LED光色的一致性、提高背光产品画面质量；（3）提高了光能利用率及背光模组亮度；（4）单颗LED所占空间增大，有利于热量散失，降低了背光模组温度，延长了LED及背光模组的使用寿命。

Description

折反射出光装置
技术领域
本发明涉及显示和照明领域，特别涉及一种折反射出光装置。
背景技术
近年来，直下式在背光领域逐渐渗透，其取代侧入式的根本原动力在于低成本。而在直下式背光领域，现有的技术方案均采用大角度光学透镜配合反射片、扩散板、扩散片等膜材来实现，如图1。但此种背光方案所能达到的占空比H/P多为0.3或更高（H指PCB板距离扩散板的距离，P指直下式方案中光源与光源之间的距离）。
现有的直下式背光方案存在的缺点有：（1）需要很多颗LED，如对32英寸电视而言，使用中功率的LED，至少要二三十颗，成本仍然较高；（2）LED使用颗数多，导致使用的灯条数即PCB板也增多，增加了成本；（3）LED使用颗数多，在相同尺寸的空间内，发出的热量多，不能及时散去，影响LED的使用寿命。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种折反射出光装置，以减少直下式背光方案所需使用的LED颗数，进而减少使用的灯条数，降低成本，减少LED发热量，延长LED及背光模组的使用寿命。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种折反射出光装置，其包括折反射光学透镜和LED光源，所述折反射光学透镜为回转体，由连为一体的下缘部分、主体部分和顶上部分构成，所述主体部分的中央有一开口通向下缘部分外的圆柱形空腔，所述顶上部分呈圆柱形，其中央有一开口朝上的喇叭形空腔，所述LED光源设置在基面上，所述折反射光学透镜通过其下缘部分的下表面与基面粘结，并将LED光源罩在其主体部分的圆柱形空腔内，且折反射光学透镜的轴线与LED光源的轴线重合，所述LED光源发出的光部分依次经圆柱形空腔顶面的折射、喇叭形空腔界面的反射及顶上部分圆柱面的折射射出折反射光学透镜；部分依次经圆柱形空腔顶面的折射、顶上部分圆柱面的反射及喇叭形空腔界面的折射射出折反射光学透镜；部分依次经圆柱形空腔的顶面或圆柱面以及主体部分外表面的折射射出折反射光学透镜。
优选地，所述折反射出光装置还包括反射片，所述基面为反射片表面，或与反射片表面紧贴或与反射片表面隔一定距离平行，反射片用于对射到其上的光线进行反射。
优选地，所述喇叭形空腔的母线为自由曲线。
优选地，所述LED光源发出的与其光轴夹角大于0°且不大于12°范围内的光，依次经圆柱形空腔顶面的折射、喇叭形空腔界面的反射及顶上部分圆柱面的折射射出折反射光学透镜。
优选地，所述LED光源发出的与其光轴夹角大于12°且不大于30°范围内的光，依次经圆柱形空腔顶面的折射、顶上部分圆柱面的反射及喇叭形空腔界面的折射射出折反射光学透镜。
优选地，所述LED光源发出的与其光轴夹角大于30°且不大于90°范围内的光，依次经圆柱形空腔的顶面或圆柱面以及主体部分外表面的折射射出折反射光学透镜。
优选地，所述主体部分外表面的母线为自由曲线。
优选地，所述下缘部分的上表面与基面平行。
优选地，所述折反射光学透镜由光学玻璃或光学塑料制成。
所述LED光源可带有也可不带有一次光学透镜。
本发明通过一特殊设计的折反射光学透镜，增大了光束的扩散角，使得单颗光源的辐照面积增大；进一步地，使用高反射率反射片配合折反射光学透镜完成大角度光学扩散，提高了光能利用率。
与现有直下式LED背光模组相比，应用本发明的直下式LED背光模组具有以下几个优势：
（1）可以减少所需的LED颗数，从而增大了Pitch值，降低占空比，降低了成本；
（2）由于使用较少的LED颗数，可以较好的控制LED光色的一致性、提高背光产品画面质量；
（3）由于使用高反射率反射片配合折反射光学透镜进行二次反射，提高了光能利用率及背光模组亮度；
（4）由于减少了LED使用颗数，使得单颗LED所占空间面积增大，有利于热量散失，降低了背光模组温度，延长了LED及背光模组的使用寿命。
附图说明
图1是现有的直下式背光方案的示意图；
图2是本发明实施例的折反射出光装置的结构示意图；
图3是图2所示折反射出光装置的光路示意图；
图4是应用本发明的用于32英寸背光液晶电视的直下式背光模组的示意图；
图5是应用本发明的10W面板灯的示意图。
图中：01、扩散透镜；02、反射片；1、基面；2、LED光源；3、折反射光学透镜；31、下缘部分；32、主体部分；320、圆柱形空腔；33、顶上部分；330、喇叭形空腔；4、反射片。
具体实施方式
下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
如图2～3所示，本发明实施例的折反射出光装置包括折反射光学透镜3和LED光源2，折反射光学透镜3为回转体，由连为一体的下缘部分31、主体部分32和顶上部分33构成，主体部分32的中央有一开口通向下缘部分31外的圆柱形空腔320，顶上部分33呈圆柱形，其中央有一开口朝上的喇叭形空腔330，LED光源2设置在基面1上，折反射光学透镜3通过其下缘部分31的下表面与基面1粘结，并将LED光源2罩在其主体部分32的圆柱形空腔320内，且折反射光学透镜3的轴线与LED光源2的轴线重合，LED光源2发出的光部分依次经圆柱形空腔320顶面的折射、喇叭形空腔330界面的反射及顶上部分33圆柱面的折射射出折反射光学透镜3；部分依次经圆柱形空腔320顶面的折射、顶上部分33圆柱面的反射及喇叭形空腔330界面的折射射出折反射光学透镜3；部分依次经圆柱形空腔320的顶面或圆柱面以及主体部分32外表面的折射射出折反射光学透镜3。
优选地，折反射出光装置还包括反射片4，基面1为反射片4表面，或与反射片4表面紧贴或与反射片4表面隔一定距离平行，反射片4用于对射到其上的光线进行反射。
优选地，喇叭形空腔330的母线为自由曲线。
优选地，LED光源2发出的与其光轴夹角大于0°且不大于12°范围内的光，依次经圆柱形空腔320顶面的折射、喇叭形空腔330界面的反射及顶上部分33圆柱面的折射射出折反射光学透镜3。
优选地，LED光源2发出的与其光轴夹角大于12°且不大于30°范围内的光，依次经圆柱形空腔320顶面的折射、顶上部分33圆柱面的反射及喇叭形空腔330界面的折射射出折反射光学透镜3。
优选地，LED光源2发出的与其光轴夹角大于30°且不大于90°范围内的光，依次经圆柱形空腔320的顶面或圆柱面以及主体部分32外表面的折射射出折反射光学透镜3。
优选地，主体部分32外表面的母线为自由曲线。
优选地，下缘部分31的上表面与基面1平行。
优选地，折反射光学透镜3由光学玻璃或光学塑料制成。其中，光学塑料如聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和聚碳酸脂（PC）等
LED光源2可带有也可不带有一次光学透镜。
下面列举应用本发明的两个具体的实例：
实例一构建32英寸背光液晶电视的背光模组
如图4所示，利用10颗每颗3W的LED光源，每颗LED光源配合本发明的大角度折反射式光学透镜，大角度折反射式光学透镜将LED光源发出的光分三部分分别进行处理。LED光源发出的与其光轴夹角大于30°且不大于90°范围内的光通过折射，入射到扩散板，LED光源发出的与其光轴夹角大于12°且不大于30°范围内的光通过反射和二次折射，形成正对LED光源的光，LED光源发出的与其光轴夹角大于0°且不大于12°范围内的光通过反射、折射以及反射片的二次反射，最终到达扩散板，从而实现高光效的直下式背光模组照明，满足32英寸背光液晶电视的要求。
实例二构建10w面板灯
如图5所示，利用5颗2W的LED光源，配合本发明的折反射光学透镜及高反射率反射片，即可构建高效的10w面板灯。
与现有直下式LED背光模组相比，应用本发明的直下式LED背光模组具有以下几个优势：
（1）可以减少所需的LED颗数，如对32英寸背光产品而言，可以由原来的20-30颗LED减少至10颗甚至更少，从而增大了Pitch值，降低占空比，降低了成本；
（2）由于使用较少的LED颗数，可以较好的控制LED光色的一致性、提高背光产品画面质量；
（3）由于使用高反射率反射片配合折反射光学透镜进行二次反射，提高了光能利用率及背光模组亮度；
（4）由于减少了LED使用颗数，使得单颗LED所占空间面积增大，有利于热量散失，降低了背光模组温度，延长了LED及背光模组的使用寿命。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种折反射出光装置，其特征在于：包括折反射光学透镜和LED光源，所述折反射光学透镜为回转体，由连为一体的下缘部分、主体部分和顶上部分构成，所述主体部分的中央有一开口通向下缘部分外的圆柱形空腔，所述顶上部分呈圆柱形，其中央有一开口朝上的喇叭形空腔，所述LED光源设置在基面上，所述折反射光学透镜通过其下缘部分的下表面与基面粘结，并将LED光源罩在其主体部分的圆柱形空腔内，且折反射光学透镜的轴线与LED光源的轴线重合，所述LED光源发出的光部分依次经圆柱形空腔顶面的折射、喇叭形空腔界面的反射及顶上部分圆柱面的折射射出折反射光学透镜；部分依次经圆柱形空腔顶面的折射、顶上部分圆柱面的反射及喇叭形空腔界面的折射射出折反射光学透镜；部分依次经圆柱形空腔的顶面或圆柱面以及主体部分外表面的折射射出折反射光学透镜。
2.根据权利要求1所述的折反射出光装置，其特征在于：还包括反射片，所述基面为反射片表面，或与反射片表面紧贴或与反射片表面隔一定距离平行，反射片用于对射到其上的光线进行反射。
3.根据权利要求1所述的折反射出光装置，其特征在于：所述喇叭形空腔的母线为自由曲线。
4.根据权利要求1所述的折反射出光装置，其特征在于：所述LED光源发出的与其光轴夹角大于0°且不大于12°范围内的光，依次经圆柱形空腔顶面的折射、喇叭形空腔界面的反射及顶上部分圆柱面的折射射出折反射光学透镜。
5.根据权利要求1所述的折反射出光装置，其特征在于：所述LED光源发出的与其光轴夹角大于12°且不大于30°范围内的光，依次经圆柱形空腔顶面的折射、顶上部分圆柱面的反射及喇叭形空腔界面的折射射出折反射光学透镜。
6.根据权利要求1所述的折反射出光装置，其特征在于：所述LED光源发出的与其光轴夹角大于30°且不大于90°范围内的光，依次经圆柱形空腔的顶面或圆柱面以及主体部分外表面的折射射出折反射光学透镜。
7.根据权利要求1所述的折反射出光装置，其特征在于：所述主体部分外表面的母线为自由曲线。
8.根据权利要求1所述的折反射出光装置，其特征在于：所述下缘部分的上表面与基面平行。
9.根据权利要求1所述的折反射出光装置，其特征在于：所述折反射光学透镜由光学玻璃或光学塑料制成。
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