一种LED二次透镜和LED灯制造技术

本发明专利技术公开了一种LED二次透镜和LED灯，其中，所述LED二次透镜包括第一透镜和罩设在第一透镜上的第二透镜，所述第一透镜包括底面和位于底面上方的第一外曲面，所述第一透镜的底面的中部向上内凹形成第一内曲面；所述第二透镜包括与第一透镜的第一外曲面接触的第二内曲面和位于第二内曲面上方的第二外曲面，所述第一外曲面和第二外曲面均为中部向下内凹、四周向外凸的曲面。本发明专利技术采用双层透镜结构，光线经过二次透镜至少发生三次折射，使入射的光更加分散，避免色差现象和黄斑现象的产生。针对LED发光芯片的发光特点调整第一内曲面、第一外曲面和第二外曲面的曲率，极大的优化了光的亮度和色度的均匀性，提高了背光模组的品质。

【技术实现步骤摘要】
一种LED二次透镜和LED灯
本专利技术涉及光电领域，具体涉及一种LED二次透镜和LED灯。
技术介绍
直下式背光模组中，LED发光芯片发出的光经二次透镜进行配光，形成均匀的光斑，多个LED发光芯片形成的多个光斑叠加到扩散板上，从而达到直下背光模组对光源亮度和色度均匀性的要求。二次透镜与LED发光芯片是两个独立的物体，但又密不可分，其主要功能是将LED发光芯片发出的光的角度汇聚成5°至160°之间的任意想要的角度，形成均匀光斑。二次透镜的材料一般使用光学级PMMA材料或者PC材料；在特殊情况下可选择玻璃，其折射率均大于空气的折射率。色散现象是指复色光从一种介质进入到折射率不同的另一介质后，由于另一介质对不同频率的光具有不同的折射率，各种频率的光的传播方向有不同程度的偏折。当复色光通过棱镜时，在传播方向有不同程度的偏折，因而在离开棱镜时便各自分散，形成光谱。现有的直下式LED背光液晶电视多采用在LED发光芯片前加单层二次透镜，通过单层二次透镜对LED发光芯片发出的光进行二次配光，以减少背光模组厚度以及LED发光芯片的使用量，同时满足背光模组对背光源辉度及均匀性的要求。常用的白光LED发光芯片使用蓝光芯片激发黄色荧光粉发光，其光线是黄光和蓝光混合形成的白光。蓝光和白光的折射率在二次透镜中是不同的，所以二次透镜出射光形成的光斑会形成有规律的黄色与蓝色区域，黄色区域统称为黄斑，黄斑的出现降低了背光源的亮度和色度的均匀性，严重影响了背光模组的品味。图1为LED发光芯片通过传统二次透镜形成的光斑的亮度示意图，X和Y为表示光斑大小的横坐标和纵坐标，灰色部分为光斑，光斑中灰色越淡表示亮度越高。由图1可知，传统二次透镜形成的光斑亮度均匀性不佳，中间部分较亮。图2为LED发光芯片通过传统二次透镜形成的光斑的色度示意图，X和Y为表示光斑大小的横坐标和纵坐标，灰色部分为光斑，光斑中部灰色较淡的区域为黄光集中区，即黄斑，外围灰色较暗的区域为蓝光集中区。由此可知，传统二次透镜形成的光斑色度均匀性不佳，黄斑现象严重。LED发光芯片发出的光线传过二次透镜后会根据二次透镜表面的曲率进行折射和全反射，由于不同颜色（频率）的光折射率的差异，会影响光斑的亮度均匀性和色度均匀性。在目前直下式背光模组越来越薄、同时LED发光芯片的颗数越来越少的趋势下，LED发光芯片发出的光通过单层二次透镜入射到扩散板上较易形成“黄斑”和灯影的现象。因此，现有技术还有待改进和创新。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足之处，本专利技术的目的在于提供一种LED二次透镜和LED灯，通过所述LED二次透镜的第一透镜和第二透镜，将光线调整两次，来优化光斑的亮度均匀性和色度均匀性，提高背光模组的品质。为了达到上述目的，本专利技术采取了以下技术方案：一种LED二次透镜，包括第一透镜和罩设在第一透镜上的第二透镜，所述第一透镜包括底面和位于底面上方的第一外曲面，所述第一透镜的底面的中部向上内凹形成第一内曲面；所述第二透镜包括与第一透镜的第一外曲面接触的第二内曲面和位于第二内曲面上方的第二外曲面，所述第一外曲面和第二外曲面均为中部向下内凹、四周向外凸的曲面。所述的LED二次透镜中，所述第二内曲面与第一外曲面形状相同且贴合。所述的LED二次透镜中，所述第二透镜的折射率大于第一透镜的折射率，所述第一透镜的折射率大于空气的折射率。所述的LED二次透镜中，所述第二透镜还包括环状底面，所述第二外曲面通过所述环状底面与第二内曲面连接。所述的LED二次透镜中，所述第一透镜的第一内曲面为光的入射面，形状为半椭球面。所述的LED二次透镜中，所述第一透镜的第一内曲面为光的入射面，形状为圆柱面。所述的LED二次透镜中，所述第一透镜还包括与第一透镜的底面垂直的柱状侧面，所述第一外曲面通过所述柱状侧面与第一透镜的底面连接。所述的LED二次透镜中，所述第二透镜还包括与第二透镜的环状底面呈预定夹角的斜侧面，所述第二外曲面通过所述斜侧面与第二透镜的环状底面连接。所述的LED二次透镜中，所述第一透镜的第一外曲面和第二透镜的第二外曲面均为自由曲面。本专利技术还提供一种LED灯，所述LED灯包括LED发光芯片和如上所述的LED二次透镜，所述LED发光芯片装设在所述LED二次透镜的第一内曲面内。相较于现有技术，本专利技术提供的LED二次透镜和LED灯，采用第一透镜和第二透镜叠加的双层结构，可将光线的路径调整两次，避免了色差现象和黄斑现象的产生；通过第一透镜和第二透镜上的曲面设计，将入射的光更加分散的出射出去，优化了穿过二次透镜的光的亮度和色度的均匀性，提高了背光模组的品质。附图说明图1为LED发光芯片通过传统二次透镜形成的光斑的亮度示意图。图2为LED发光芯片通过传统二次透镜形成的光斑的色度示意图。图3为本专利技术LED二次透镜的第一较佳实施例的剖视图。图4为本专利技术LED二次透镜的第一较佳实施例的光路示意图。图5为本专利技术LED二次透镜的第二较佳实施例的剖视图。图6为本专利技术LED二次透镜的第二较佳实施例的光路示意图。图7为LED发光芯片通过本专利技术提供的二次透镜形成的光斑的亮度示意图。图8为LED发光芯片通过本专利技术提供的二次透镜形成的光斑的色度示意图。具体实施方式本专利技术提供一种LED二次透镜和LED灯，通过设置第一透镜和罩设在第一透镜上的第二透镜，可将入射进来的光线的方向调整两次，增强了二次透镜的调光能力，优化了光斑的亮度均匀性和色度均匀性。为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请参阅图3，本专利技术提供的LED二次透镜，包括第一透镜10和罩设在第一透镜10上的第二透镜20，所述第一透镜10包括底面110和位于底面110上方的第一外曲面120，所述第一透镜10的底面110的中部向上内凹形成第一内曲面111；所述第二透镜20包括与第一透镜10的第一外曲面120接触的第二内曲面210和位于第二内曲面210上方的第二外曲面220，所述第一外曲面120和第二外曲面220均为中部向下内凹、四周向外凸的曲面。本专利技术通过将所述第二透镜20罩设在第一透镜10上，可将第一透镜10出射的光再一次的分散，优化了光亮度和色度的均匀性。所述第一内曲面111用于使LED发光芯片发出的光在经过折射后进入第一透镜内。由于LED发光芯片属于类朗伯发光源，中心亮度较高，所以根据LED发光芯片的光型设计的LED二次透镜的外形，将所述第一外曲面120和第二外曲面220均设计成中部向下内凹、四周向外凸的曲面，有利于将LED发光芯片发出的光折射出更加均匀的光斑。本专利技术提供的LED二次透镜中，所述第二内曲面210与第一外曲面120形状相同且贴合，在图3中两个曲面重合。第二内曲面210与第一外曲面120采用相同形状的设计，不仅有利于安装和固定第二透镜，亦有利于简化整个LED二次透镜的光路设计，使设计光路时不需考虑第二内曲面210与第一外曲面120之间的空隙。请继续参阅图3，本专利技术第一较佳实施例所述的LED二次透镜为折射式透镜，适用于混光距离（LED发光芯片发光面到背光模组的扩散板的距离）大于等于25mm，同时LED发光芯片颗数较少的直下式背光模组中，其通过顶面（第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LED二次透镜，其特征在于，包括第一透镜和罩设在第一透镜上的第二透镜，所述第一透镜包括底面和位于底面上方的第一外曲面，所述第一透镜的底面的中部向上内凹形成第一内曲面；所述第二透镜包括与第一透镜的第一外曲面接触的第二内曲面和位于第二内曲面上方的第二外曲面，所述第一外曲面和第二外曲面均为中部向下内凹、四周向外凸的曲面。

【技术特征摘要】
1.一种LED二次透镜，其特征在于，包括第一透镜和罩设在第一透镜上的第二透镜，所述第一透镜包括底面和位于底面上方的第一外曲面，所述第一透镜的底面的中部向上内凹形成第一内曲面；所述第二透镜包括与第一透镜的第一外曲面接触的第二内曲面和位于第二内曲面上方的第二外曲面，所述第一外曲面和第二外曲面均为中部向下内凹、四周向外凸的曲面；所述第二透镜的折射率大于第一透镜的折射率，所述第一透镜的折射率大于空气的折射率；所述第二透镜还包括环状底面，所述第二外曲面通过所述环状底面与第二内曲面连接；所述第一透镜还包括与第一透镜的底面垂直的柱状侧面，所述第一外曲面通过所述柱状侧面与第一透镜的底面连接；所述第二透镜还包括与第二透镜的环状底面呈预定夹角的斜侧面...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟长军，
申请(专利权)人：创维液晶器件深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44