[发明专利]一种LED发光装置及其二次透镜结构

说明书

本发明公开了一种用于LED发光装置的二次透镜结构，包括：基体，基体具有入射面和出射面，入射面为第一母线绕一转轴旋转而成的曲面，第一母线为曲线，第一母线的一侧端点为设在转轴上的一固定点，入射面为以转轴为轴心的轴对称结构；入射面上蒸镀半透半反膜，以使入射面反射光线的比例大于投射光线的比例；出射面为非球面。本发明还公开了一种具有上述二次透镜结构的LED发光装置。实施本发明的LED发光装置及其二次透镜结构，使制程工艺更易于成型，减小制程得到的产品与设计模型间的差异；实现相同混光高度状态下更少数量的LED颗数；降低透镜高度，更适于低混光高度的透镜产品。

技术领域

本发明涉及光学领域，尤其涉及一种LED发光装置及其二次透镜结构。

背景技术

液晶显示器作为人与信息的沟通界面，是当前主流的显示方式。它具有高空间利用率、低功耗、无辐射以及低电磁干扰等优越特性，在电视、手机、平板电脑等信息沟通工具中广泛使用。

随着液晶显示器的应用领域进一步加大，为进一步提高显示器的显示效果，业界提出HDR概念。该概念在于实现更大可显示细节，提高显示效果。为实现更高的对比度，对背光提出了局部调光的需求(local dimming)；业界针对HDR设计概念也纷纷提出了各自的HDR概念规格，其中以UHDA(UHD联盟)DB(杜比)的HDR规格最为业内跟随。以DB为例，其相应的规格需求为：1、峰值亮度600nits，2、色域DCI-P3 90％，3、背光多分区(建议120区以上)。2016年SID论文中，也有很多研究人员经过大量的人因实验，确认背光多分区能够有效的提高显示器的显示效果。另一方面，近年来的LCD显示受OLED显示冲击，薄型化，曲面甚至于可变曲面的设计给予消费者外观视觉冲击。在亚洲市场的高端机型中，超薄机种备受欢迎。

具有更小的混光距离，同时实现多分区效果的直下式LED开发是背光LED业者开发的主流方向。当前直下式背光设计中主流形式为采用LED搭配二次透镜实现，保证相同面积下更少的LED颗数。然而，传统top view LED搭配二次透镜需求混光高度在10mm左右难以进一步降低。其受限来自于透镜高度以及LED的出光形式。例如：市面上LED搭配用二次透镜，依据透镜的光路控制原理进行分类，主要包括以下几种形式：1、透射式，透射式透镜利用透镜相比较于空气的高折射率，通过光折射实现角度控制。2、折反式，折反式透镜在上表面(出光面)设计上，通过角度控制实现内全反射，同时在侧面上控制角度实现中间区域光贡献。3、反射式，反射式透镜在折反式透镜上更进一步，透镜上表面仍然满足内全反射，同时侧边不再为中间区域贡献光能量。

上述三种常见的透镜都具有中心小，边缘大的特征，这中结构对于透镜注塑成型的精度控制难度极大。同时，由于塑料成型后的缩水也会集中出现在中心区域。而中心区域又是透镜光线控制的主要结构，因此往往在光学设计上获得的光学表现优越的透镜结构，在实际注塑成型后，反而不易达不到预期的效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种LED发光装置及其二次透镜结构，使制程工艺更易于成型，减小制程得到的产品与设计模型间的差异；实现相同混光高度状态下更少数量的LED颗数；降低透镜高度，更适于低混光高度的透镜产品。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于LED发光装置的二次透镜结构，包括：基体，基体具有入射面和出射面，入射面为第一母线绕一转轴旋转而成的曲面，第一母线为曲线，第一母线的一侧端点为设在转轴上的一固定点，固定点为LED发光装置发光体的发光中心，入射面为以转轴为轴心的轴对称结构；入射面上蒸镀半透半反膜，以使入射面反射光线的比例大于投射光线的比例；出射面为非球面，出射面的内侧和/或出射面的外侧设有若干依次排列的环形凹槽。

其中，出射面为平面。

其中，出射面为第二母线绕转轴旋转而成的曲面，第二母线为曲线，第二母线的一侧端点为设在转轴上的一固定点。

其中，还包括：固定在基体上的脚柱；基体在垂直于转轴平面上的投影为圆形。