CN202708819U - 一种高亮度led直下式背光源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高亮度LED直下式背光源，包括框架、平面式双面出光LED光源、导光片、具有渐变反光率的散光片，其中LED光源内排布有一颗以上LED芯片；所述LED光源和导光片直接贴合并固定在框架内，散光片覆盖在框架上，且导光片位于LED光源和散光片之间。本实用新型提供的高亮度LED直下式背光源，针对传统结构的中间亮度高、四周亮度低导致的亮度均匀性差所存在的缺陷，采用了平面式双面出光LED光源配合导光片的结构，使背光源的亮度均匀性得到了改善；同时平面式双面出光LED光源相比较传统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
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、高亮度LED直下式背光源。
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、使用寿命长的高亮度LED直下式背光源。
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：
一种高亮度LED直下式背光源，包括框架、平面薄片式双面出光LED光源、导光片、具有渐变反光率的散光片，其中LED光源内排布有一颗以上LED芯片；所述LED光源和导光片直接贴合并固定在框架内，散光片覆盖在框架上，且导光片位于LED光源和散光片之间。
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；配合导光片和散光片可以很好的将LED光源转化为均匀的面光源，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， LED芯片可以成阵列式排布于整个LED光源内部。
所述LED光源直接贴附在导光片上，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。
优选地，所述导光片的形状和粗糙度根据光学强度原理设计为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，所述导光片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，所述导光片的材质可以为玻璃、透明陶瓷、透明塑料、透明树脂、透明晶体、钇铝石榴石（YAG）材料中的一种或两种以上的组合。
优选地，所述散光片通过其表面的渐变式反射图案实现渐变反光率，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：本实用新型提供的高亮度LED直下式背光源，针对传统结构的中间亮度高、四周亮度低导致的亮度均匀性差所存在的缺陷，采用了平面式双面出光LED光源配合导光片的结构，使背光源的亮度均匀性得到了改善；同时平面式双面出光LED光源相比较传统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。
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所示为一种高亮度LED直下式背光源，包括框架1、平面薄片式双面出光LED光源2、导光片3、具有渐变反光率的散光片4，其中LED光源2内排布有一颗以上LED芯片；所述LED光源2和导光片3直接贴合并固定在框架1内，散光片4覆盖在框架1上，且导光片3位于LED光源2和散光片4之间。
所述LED光源2为平面式双面出光LED光源，其内设置有一颗以上LED芯片2-1，所述LED芯片2-1成阵列式排布，LED芯片2-1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2为白光LED；如图2所示的LED光源2，在衬底上排布了15行、14列LED芯片2-1。
所述导光片3的形状和粗糙度根据光学强度原理设计为或者直线形和高斯面形相结合的形状。导光片3表面形状决定了其具有的性能，采用直线形和高斯面形相结合的形状使得其在具有导光功能的同时具有散光功能；当入射光进入导光片3后，射在高斯面上，在高斯面的作用下，光线主要在导光片的内部沿与导光片的出光表面几乎平行的方向传播。
所述导光片3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）。
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片3出光表面的方向传播，提高导光片3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1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2达到提高出光效率的目的；所述框架1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。
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 (7)
1.一种高亮度LED直下式背光源，其特征在于：该背光源包括框架（1）、平面式双面出光LED光源（2）、导光片（3）、具有渐变反光率的散光片（4），其中LED光源（2）内排布有一颗以上LED芯片；所述LED光源（2）和导光片（3）直接贴合并固定在框架（1）内，散光片（4）覆盖在框架（1）上，且导光片（3）位于LED光源（2）和散光片（4）之间。
2.根据权利要求1所述的高亮度LED直下式背光源，其特征在于：所述导光片（3）根据光学强度原理设计为直线形和高斯面形相结合的形状。
3.根据权利要求1所述的高亮度LED直下式背光源，其特征在于：所述导光片（3）的表面经镀膜、渐变式喷涂、打磨或刻蚀方式的光学处理。
4.根据权利要求1所述的高亮度LED直下式背光源，其特征在于：所述散光片（4）通过其表面的渐变式反射图案实现渐变反光率，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。
5.根据权利要求1所述的高亮度LED直下式背光源，其特征在于：所述散光片（4）的基材为透明树脂材料。
6.根据权利要求1所述的高亮度LED直下式背光源，其特征在于：所述框架（1）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。
7.根据权利要求1所述的高亮度LED直下式背光源，其特征在于：所述框架（1）的材料为塑料、铝合金或钛合金材料。
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| CN107270242A (zh) * | 2017-07-21 | 2017-10-20 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 提升氙灯光传递效率与分布均匀性的放大器结构 |
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