一种背光用LED二次透镜及其背光模组的制作方法

本实用新型涉及液晶显示器的背光模组设计领域，尤其涉及的是一种背光用LED二次透镜及其背光模组。

背景技术：

随着LED功率越来越高，LED的散热问题和封装方法的缺点也日益突出,为解决散热问题，目前出现了利用倒装LED芯片的封装方式，这种方式不需要打线等工艺，直接利用回流焊或共晶等设备，通过回流焊将芯片电极与基板电路连接，然后在芯片上方涂覆或者贴覆一层荧光粉层。这种制程方式的LED被称为免封装LED或芯片级封装LED（CSP）。

直下背光模组是通过LED上增加二次透镜，从而在扩散板上实现均匀的照度，因为其光效利用率高，灯条的整体成本低，所以中低端电视背光的主要使用直下式背光模组。

CSP LED具有散热性好，大功率等一系列优点，非常适用于直下式背光模组中，通过减少LED颗数，驱动大功率从而降低背光灯条的成本。因此目前开发CSP LED配套的二次透镜成为背光厂商及相关行业上下游的热点。CSP为芯片级封装，光源的尺寸较小，所以要求的精度非常高，目前直下式CSP分为TOP发光和五面发光两种。由于工艺制程限制，导致封装出的CSP LED四壁（特别是底部）多少都会出现泄漏蓝光的问题。如图1所示，目前使用的二次透镜使得从倒装式LED芯片底部四周泄漏的蓝光多数从二次透镜的上方射出，通过二次透镜产生的光斑出现明显的色差现象。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种背光用LED二次透镜及其背光模组，旨在解决现有技术中倒装式LED芯片底部四周泄漏的蓝光通过二次透镜后产生的光斑有明显的色差现象的问题。

本实用新型的技术方案如下：

一种背光用LED二次透镜，包括：由二次曲线旋转构成的第一曲面，位于第一曲面的下方用于容纳LED芯片的第二曲面，位于第一曲面的下方并与第二曲面的边缘连接的环形底面，及将环形底面与第一曲面连接的侧面构成的透镜本体；其中，所述第二曲面由二次曲线旋转构成并朝向第一曲面凹陷；第一曲面上设置有由二次曲线旋转构成并向第二曲面凹陷的第三曲面；所述侧面为V型曲线旋转构成。

所述的背光用LED二次透镜，其中，所述V型曲线包括：与第一曲面连接的第一连接部，及与环形底面连接的第二连接部；所述第二连接部与所述环形底面之间的夹角不小于150°。

所述的背光用LED二次透镜，其中，所述第一连接部的顶部与所述环形底面之间的垂直距离为所述第二连接部的顶部与所述环形底面之间的垂直距离的二倍。

所述的背光用LED二次透镜，其中，所述透镜本体的折射率为n时，所述第二连接部与所述环形底面之间的夹角为（90°+arcsin（1/n））。

所述的背光用LED二次透镜，其中，所述环形底面的环宽为R时，所述第二连接部的顶部与所述环形底面之间的垂直距离大于（tan170°*R）。

所述的背光用LED二次透镜，其中，所述第三曲面的顶部与所述第二曲面的顶部相对设置。

所述的背光用LED二次透镜，其中，所述第一曲面的中心轴线与所述透镜本体的中心轴线重合。

所述的背光用LED二次透镜，其中，所述透镜本体为聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯或玻璃。

一种背光模组，其中，其包括如上任一所述的背光用LED二次透镜。

有益效果：本实用新型所提供的背光用LED二次透镜，从倒装式LED芯片底部四周出射的蓝色光线通过第一连接部和第二连接部的光学全反射后，蓝色光线的出射方向被改变，使得大部分光线被第一曲面全反射后打散，只有一小部分光线从第一曲面直接射出，避免第一曲面上方形成蓝色色差的现象。

附图说明

图1是现有技术中二次透镜的示意图，其中图1a为主视图，图1b为主视图的剖视图，图1c为底部视图，图1d为立体视图。

图2是本实用新型中背光用LED二次透镜的立体示意图。

图3是本实用新型中背光用LED二次透镜的底部示意图。

图4是本实用新型中背光用LED二次透镜的剖视图。

图5是本实用新型中背光用LED二次透镜的光学模拟示意图。

具体实施方式

本实用新型提供一种背光用LED二次透镜，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请同时参阅图1-图5。本实用新型提供了一种背光用LED二次透镜，如图4所示，包括透镜本体1，透镜本体1由第一曲面2、位于第一曲面2的下方用于容纳LED芯片的第二曲面3、位于第一曲面2的下方并与第二曲面3的边缘连接的环形底面4、及将环形底面4与第一曲面2连接的侧面5围成；第一曲面2和第二曲面3均为二次曲线旋转构成，且第二曲面3朝向第一曲面2凹陷。较佳的，第一曲面2上设置有由二次曲线旋转构成的第三曲面6，第三曲面6朝向第二曲面3凹陷；所述侧面5为V型曲线旋转构成。

如图2和图3所示，环形底面4为平面，倒装式LED芯片放置在第二曲面3围成的容纳腔内后，光线从第二凹面射入透镜本体1，第二曲面3成为入光面，环形底面4、侧面5、第一曲面2和第三曲面6成为出光面；从倒装式LED芯片的底部四周出射的蓝色光线经过入光面后，通过所述侧面5全反射并被第一曲面2全反射后打散，最大程度的改变了光线的出射方向，使得从倒装式LED芯片底部四周出射的蓝色光线不会全部出射到第一曲面2，从而避免当第一曲面2出射较多蓝色光线时形成蓝色色差的现象。

所述V型曲线包括：与第一曲面2连接的第一连接部7，及与环形底面4连接的第二连接部8；由于现有技术中从二次透镜出射的80%左右的光线都集中在不小于170°的范围内，因此所述第二连接部8与所述环形底面4之间的夹角不小于150°。

如图5所示，所述第二连接部8的顶部与所述环形底面4之间的垂直距离为h1，所述第一连接部7的顶部与所述环形底面4之间的垂直距离为h2，所述第二连接部8与所述环形底面4之间的夹角为α1，所述第一连接部7与所述环形底面4之间的夹角为α2，所述透镜本体1的折射率为n,所述环形底面4的环宽为R；则，α1=90°+arcsin（1/n）。较佳的，h1>（tan170°*R），h2=2*h1，则α2=2/(2/tan2*α1)-（1/tanα1）。

较佳的，所述第三曲面6的顶部与所述第二曲面3的顶部相对设置；所述第一曲面2的中心轴线与所述透镜本体1的中心轴线重合。

从倒装式LED芯片底部四周出射的光线首先照射到第二凹面的表面上，经过第二凹面的折射，光线进入透镜本体1，并在所述第一连接部7和所述第二连接部8发生全反射，从倒装式LED芯片底部四周出射的蓝色光线通过第一连接部7和第二连接部8的光学全反射后，蓝色光线的出射方向被改变，使得大部分光线被第一曲面2全反射后打散，只有一小部分光线从第一曲面2直接射出，避免第一曲面2上方形成蓝色色差的现象。

进一步的，所述透镜本体1的材质为聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯或玻璃。较佳的，所述透镜本体1的材质为聚甲基丙烯酸甲酯，在保证所述透镜本体1的光学性、强度和硬度等机械性能稳定的同时耐热性强，且便于生产加工，通过注塑成型，便于加工出高精度的表面。所述环形底面4上远离第一曲面2的一侧设置有若干个凹面9，所述凹面9朝向第一曲面2方向凹陷，所述凹面9使得从环形底面4出射的光线更加均匀。所述环形底面4和所述第一曲面2经过雾化处理，使得透镜本体1的表面具有雾化层，从而保证光利用率及出光均匀。

本实用新型还提供一种背光模组，其包括如上任一所述的背光用LED二次透镜。

综上所述，本实用新型所提供的背光用LED二次透镜及其背光模组，包括：由二次曲线旋转构成的第一曲面，位于第一曲面的下方用于容纳LED芯片的第二曲面，位于第一曲面的下方并与第二曲面的边缘连接的环形底面，及将环形底面与第一曲面连接的侧面构成的透镜本体；所述第二曲面由二次曲线旋转构成并朝向第一曲面凹陷；第一曲面上设置有由二次曲线旋转构成并向第二曲面凹陷的第三曲面；所述侧面为V型曲线旋转构成。所述背光用LED二次透镜可以应用于直下式背光模组中，从倒装式LED芯片底部四周出射的蓝色光线通过第一连接部和第二连接部的光学全反射后，蓝色光线的出射方向被改变，使得大部分光线被第一曲面全反射后打散，只有一小部分光线从第一曲面直接射出，避免第一曲面上方形成蓝色色差的现象。

应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。