CN202708818U - 一种用侧发光发光柱的led面光源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用侧发光发光柱的LED面光源，包括框架、LED光源、导光柱、具有渐变反光率的散光片，其中LED光源为平面式双面出光LED光源，其内设置有一颗以上LED芯片；所述LED光源和导光柱均固定在框架内，并且LED光源嵌入在导光柱内，所述散光片覆盖在框架上。本实用新型提供的用侧发光发光柱的LED面光源，针对传统结构中框架四周亮度低导致的亮度均匀性差所存在的缺陷，采用了导光柱两端嵌入LED光源同时配合散光片的结构，使背光源的亮度均匀性得到了改善；同时本案采用的平面式双面出光LED光源具有亮度高、导热性好、不额外耗电、使用寿命长等特点，改善了背光源的相应性能。

Description

一种用侧发光发光柱的LED面光源

技术领域

本实用新型涉及一种LED背光源，尤其涉及一种光线分布均匀的、用侧发光发光柱的LED面光源。

背景技术

液晶显示器一般主要由LCD（液晶面板）和背光源组成。因为LCD本身不发光，所以LCD需要通过外部光源实现透射或者反射显示，因而现有的LCD大多数是带有背光源的透射型器件，背光源的发光特性将直接影响到LCD显示器件的画面品质，背光源是液晶显示器非常重要的组成部件。价格低廉、技术成熟的CCFL（冷阴极灯光管）是现有LCD背光源的主要背光光源，但因其本身结构及装配的原因，易导致成品发光时产生射线现象，无法满足市场对背光光源的视觉效果越来越完美的要求。

LED光源是最被看好的下一代绿色背光光源，与其它背光光源相比，其具有以下优点：1、LED光源是一种平面型光源，极容易组合在一起形成既定面积的面光源，具有很好的亮度均匀性；2、LED光源的使用寿命长达10万小时，即便每天连续使用10小时，也可以连续使用27年，大大延长了背光源的使用寿命；3、LED光源拥有稳固的内部结构，抗震性能出色；4、LED光源不需要使用对环境有害的金属汞，更加环保。

目前LED背光源的商业化形式主要有两种：一种是侧光式LED灯，即在液晶显示器的边缘设计LED灯；一种是直下式LED灯，即在液晶显示器的整个背面全部设计LED灯。侧光式LED灯的缺点主要是不能进行光局域控制、较难适用于大尺寸的背光源需求，一般30in以下尺寸背光源可以采用侧光式LED灯。直下式LED灯结构主要器件包括面型灯板（LED光源）和扩散板，为了使得出光亮度均匀，面型灯板和扩散板之间大约有20~30mm的间隙，因而不易薄型化和采用较多的LED封接；同时，因为面型灯板上LED封接的填充物（通常为硅胶）的折射率为n=1.5左右，LED芯片发出的光在填充物的出光表面会有全内反射，降低了LED芯片的出光效率；并且，扩散板的入光表面会产生反射，从LED封装的出光表面发出的光，是有一部分不能进入扩散板内的。

实用新型内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种结构简单、光线分布均匀、导热性能好、使用寿命长的用侧发光发光柱的LED面光源。

技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种用侧发光发光柱的LED面光源，包括框架、LED光源、导光柱、具有渐变反光率的散光片，其中LED光源为平面式双面出光LED光源，其内设置有一颗以上LED芯片；所述LED光源和导光柱均固定在框架内，并且LED光源嵌入在导光柱内，所述散光片覆盖在框架上。

上述背光源，采用平面式双面出光LED光源，解决了传统LED的散热问题，并且有效减少了背光源的整体重量，能够制成超薄组件；配合导光柱和散光片可以很好的将点光源转化为面光源，当LED光源发光时，从屏幕边缘发射的光透过反光板均匀分散到整个屏幕上，这样整体就具有足够的背光亮，克服了传统的直下式LED灯和侧入式LED灯结构背光源出光不均匀的缺点，同时也大大提高了LED光源自身的利用率；为了达到亮度要求，在LED光源内部可以设置有多片LED芯片。

优选地，所述LED光源嵌入在导光柱的两端，即导光柱的两端均嵌入有LED光源，配合散热器和LED电源装置能够很好地解决传统直下式LED灯和侧入式LED灯LED芯片单颗排列造成的跳线及散热问题；优选的，所述LED光源的功率在0.5W以上，发光角度为100°，或者更小。

优选地，所述导光柱根据光学强度原理设计为直线形、高斯面形、或者直线形和高斯面形相结合的形状；根据计算优化结果可以很好地将LED点光源分散，达到均匀出光的效果，同时极大地提高LED光源的利用率。

优选地，所述导光柱的表面依据出光强度及出光效率的原则，配合计算优化结果，可以做镀膜、渐变式喷涂、打磨或刻蚀等方式的光学处理。

优选地，所述导光柱的材质为透明材质，可以为玻璃、透明陶瓷、透明塑料、透明树脂、透明晶体、钇铝石榴石（YAG）等材料中的一种或两种以上的组合。

优选地，所述散光片通过其一侧表面的渐变式反射图案实现渐变反光率，在散光片的另一侧表面镀反射膜；这样当光线通过散光片时，由于渐变式反射图案的不同反射透过率使光线均匀分布的同时提高了出光效率；所述渐变式反光图案可以通过两种方式实现：一是在基底表面进行打印、喷涂、印刷或蒸镀等处理，以覆盖不同厚度的涂层形成，所述涂层的材质为玻璃、透明陶瓷、钇铝石榴石、树脂等材料中的一种或两种以上的组合，或者参考光学镀膜所使用的材料；二是直接在基底上做刻蚀、刻槽、打磨等处理，以形成基底的厚度差形成。

优选地，所述散光片的基材为透明树脂材料。

优选地，所述框架内表面可以通过打磨、抛光、蒸镀等方式的表面处理形成高反射或镜面漫反射面，提高其光学特性，更好地配合LED光源达到提高出光效率的目的；若通过在框架内表面增加涂层方式（通过蒸镀方式增加涂层）形成高反射或镜面漫反射面，涂层的材料可以为有机高反射材料（如聚四氟乙烯）、氧化物材料（如氧化钛、氧化锆、氧化镁、氧化铝）或高反射铝银合金。所述框架的材料为塑料、铝合金或钛合金等现有的背光源框架材料，以达到减轻重量、抗震、散热的目的。

本案的用侧发光发光柱的LED面光源，如若增加偏正片，还可以作为LCD面板使用。

有益效果：本实用新型提供的用侧发光发光柱的LED面光源，针对传统结构中框架四周亮度低导致的亮度均匀性差所存在的缺陷，采用了导光柱两端嵌入LED光源同时配合散光片的结构，使背光源的亮度均匀性得到了改善；同时本案采用的平面式双面出光LED光源具有亮度高、导热性好、不额外耗电、使用寿命长等特点，改善了背光源的相应性能。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型采用的LED光源的结构示意图；

图3为嵌入LED光源的导光柱的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。

如图1所示为一种用侧发光发光柱的LED面光源，包括框架3、LED光源1、导光柱2、具有渐变反光率的散光片4，其中LED光源1为平面式双面出光LED光源，其内设置有一颗以上LED芯片；所述LED光源1和导光柱2均固定在框架3内，并且LED光源1嵌入在导光柱2内，所述散光片4覆盖在框架3上。所述LED光源1嵌入在导光柱2的两端。

所述LED光源1为平面式双面出光LED光源，其内设置有一颗以上LED芯片1-1，所述LED芯片1-1成阵列式排布，LED芯片1-1可以为红光LED芯片、蓝光LED芯片或者绿光LED芯片，但一般要求最终的LED光源1为白光LED；如图2所示的LED光源1，在铝基板1-2上排布了两颗LED芯片1-1。

如图3所示，在导光柱2的两端均嵌入有LED光源1，导光柱2根据光学强度原理设计为直线形、高斯面形、或者直线形和高斯面形相结合的形状。导光柱2的不同表面形状决定了其具有的不同性能：当导光柱2采用直线形形状时，导光柱2只具有导光功能；当导光柱2采用高斯面形形状时，导光柱2具有扩散功能。本案优选采用直线形和高斯面形相结合的导光柱2的形状，当入射光从导光柱2的端部进入后，射在高斯面上，在高斯面的作用下，光线主要在导光柱的内部沿与导光柱的出光表面几乎平行的方向传播。

所述导光柱2采用透明材质（比如玻璃、透明陶瓷、钇铝石榴石、树脂等材料中的一种或两种以上的组合），在其内部可以分散有散光颗粒，在其表面可以进行光学处理（镀膜、渐变式喷涂、打磨或刻蚀等方式，具体的可以是在其端部涂覆一层光散射层等）。

散光片4主要是让在其内传播的光同时受到散射和反射的作用，通过合理设置散光片4的光散射比、光透射率、渐变式反射图案的设计，可以改变主要光线的传播方向，使光线几乎沿着平行导光柱2出光表面的方向传播，提高导光柱2出光的均匀性。所述散光片4的基材为透明树脂材料（比如聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），聚碳酸脂（PC），聚苯乙烯（PS）等）；同时，在基材内可以掺杂有光散射颗粒，以调节光线的散射和透过率。所述渐变式反光图案可以通过两种方式实现：一是在基底表面进行打印、喷涂、印刷或蒸镀等处理，以覆盖不同厚度的涂层形成，所述涂层的材质为玻璃、透明陶瓷、钇铝石榴石、树脂等材料中的一种或两种以上的组合，或者参考光学镀膜所使用的材料；二是直接在基底上做刻蚀、刻槽、打磨等处理，以形成基底的厚度差形成。合理设计刀光片4的结构，比如在导光片4上增加涂层、V型槽结构、分布网点的形状和密度，能够提高出射光的亮度均匀性。

所述框架3内表面可以通过打磨、抛光、蒸镀等方式的表面处理，提高其光学特性，更好地配合LED光源1达到提高出光效率的目的；所述框架3的材料为塑料、铝合金或钛合金等现有的背光源框架材料，以达到减轻重量、抗震、散热的目的。

在本案的结构中，LED1光源的出光面可以直接接触到导光柱2，因而，本案的背光源的发光元件的厚度为导光片4的厚度加上LED光源1的厚度，无需在导光片4和LED光源之间保留非常大的空间，实现了背光源的薄型化。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种用侧发光发光柱的LED面光源，其特征在于：该背光源包括框架（3）、LED光源（1）、导光柱（2）、具有渐变反光率的散光片（4），其中LED光源（1）为平面式双面出光LED光源，其内设置有一颗以上LED芯片；所述LED光源（1）和导光柱（2）均固定在框架（3）内，并且LED光源（1）嵌入在导光柱（2）内，所述散光片（4）覆盖在框架（3）上。

2.根据权利要求1所述的用侧发光发光柱的LED面光源，其特征在于：所述LED光源（1）嵌入在导光柱（2）的两端，所述LED光源（1）的功率在0.5W以上，发光角度小于等于100°。

3.根据权利要求1所述的用侧发光发光柱的LED面光源，其特征在于：所述导光柱（2）根据光学强度原理设计为直线形、高斯面形、或者直线形和高斯面形相结合的形状。

4.根据权利要求1所述的用侧发光发光柱的LED面光源，其特征在于：所述导光柱（2）的表面经镀膜、渐变式喷涂、打磨或刻蚀方式的光学处理。

5.根据权利要求1所述的用侧发光发光柱的LED面光源，其特征在于：所述散光片（4）通过其一侧表面的渐变式反射图案实现渐变反光率，在散光片（4）的另一侧表面镀反射膜；所述渐变式反光图案通过在基底表面进行打印、喷涂、印刷或蒸镀处理，以覆盖不同厚度的涂层形成，或者直接在基底上做刻蚀、刻槽、打磨处理，以形成基底的厚度差形成。

6.根据权利要求1所述的用侧发光发光柱的LED面光源，其特征在于：所述散光片（4）的基材为透明树脂材料。

7.根据权利要求1所述的用侧发光发光柱的LED面光源，其特征在于：所述框架（3）内表面经打磨、抛光、蒸镀方式的表面处理形成高反射或镜面漫反射面。

8.根据权利要求1所述的用侧发光发光柱的LED面光源，其特征在于：所述框架（3）的材料为塑料、铝合金或钛合金材料。 

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