Led背光源的采用带有反光物体阵列的直下式导光板的发光元件的制作方法

专利名称：Led背光源的采用带有反光物体阵列的直下式导光板的发光元件的制作方法
技术领域：
本实用新型揭示一种LED背光源的采用带有反光物体阵列的直下式导光板的发 光元件，属于液晶显示技术领域
背景技术：
LED已经广泛用于液晶显示的背光源装置，LED背光源的商业化形式主要有两种， 一是LED背光源的侧光式(edge backlight)发光元件，一是LED背光源的直下式(direct backlight)发光元件。LED背光源的侧光式发光元件的主要缺点是不能进行光局域控制 (local dimming)、较难适用于大尺寸的背光源。直下式发光元件的主要缺点是不易薄型化 和采用较多的LED封装。一种既没有LED背光源的侧光式发光元件和直下式发光元件两者的主要缺点，又 保持侧光式发光元件和直下式发光元件两者的主要优点(即，薄型化、采用较少的LED封 装、光局域控制、适用于大尺寸的背光源)的LED背光源的带有反光物体阵列的直下式导光 板已被提出。传统的组装直下式发光元件的方法，是把带有LED封装的灯板设置在扩散板 (Diffuser Plate)的底面的下方以形成发光元件，LED封装的出光表面与扩散板之间有空 气间隙。其不足之处是LED封装的填充物的折射率为η = 1. 5左右，LED芯片发出的光在 LED封装的填充物的出光表面与空气的界面处有全内反射，因此，LED封装的出光效率还可
以再提高。传统的组装侧光式发光元件的方法，是把带有LED封装的灯条(Light Bar)设置 在导光板的侧面以形成发光元件。因此，需要一种采用导光板的直下式发光元件，使得(1)避免侧光式发光元件和 直下式发光元件两者的主要缺点；同时保持两者的主要优点(即，薄型化、采用较少的LED 封装、光局域控制、适用于任意尺寸的背光源)，因此降低成本，使得发光元件的散热更容易 处理。(2)避免LED芯片发出的光在LED封装的出光表面与空气的界面处的全内反射，提高 LED封装的光提取效率，减少发热；(3)避免光在导光板的入光表面处的反射，提高LED光源 和导光板之间的耦合效率(coupling efficiency) 0

实用新型内容本实用新型提供一种LED背光源的采用带有反光物体阵列的直下式导光板的发 光元件(以下简称发光元件)，其特征在于，发光元件包括，直下式导光板(以下简称导光 板)、至少一个灯板和透明胶层。其中，反光物体阵列设置在导光板内。灯板包括电路板和 固定在其上的LED封装，灯板设置在导光板的底部的下方。LED封装的填充物、透明胶层和 导光板具有相同或相近的折射系数(例如，差别是在0-10% )，透明胶层把LED封装的填充 物的出光表面与相对应的导光板的入光底面相粘结，使得LED封装与反光物体一一对应，使得填充物的出光表面与导光板的入光底面之间没有空气，因此，减少光在填充物和透明 胶层之间的界面处的全内反射，减少光在透明胶层和导光板的入光底面之间的界面处的全 内反射，使得从LED芯片发出的到达LED封装的填充物的出光表面的光全部(或几乎全部) 进入导光板。因此，本实用新型的发光元件可以使用亮度较低的LED芯片或采用较少数量的 LED封装，所发热量少。导光板的内部设置反光物体阵列，反光墙把反光物体连接构成反光物体单元，反 光物体单元周期性排列构成阵列。LED封装所发的光通过底部进入导光板，射到反光物体的 侧面上，由于反光物体的侧面的反射，改变了光的主要成分的传播方向，使其在导光板中沿 与导光板的出光表面几乎平行的方向传播，导光板底部的网点(dot patte rn)把射到其上 的光向导光板的顶部(出光表面)反射。反光墙把光反射或本反光物体单元，使得亮度均 勻性更容易达到。本实用新型的发光元件，其中，(1)透明胶层是从一组材料中选出，该组材料包括，硅胶、硅酮胶、环氧树脂，等。透 明胶层与LED封装有相同的分布。(2)优选的实施例填充物的折射系数等于或小于透明胶层的折射系数，光在填 充物和透明胶层之间的界面处没有全内反射。(3)优选的实施例透明胶层的折射系数等于或小于导光板的折射系数，光在透 明胶层和导光板的入光底面之间的界面处没有全内反射。(4)优选的实施例导光板的折射系数、LED封装的填充物的折射系数、透明胶层 的折射系数均在η = 1.47至η = 1.53之间。即使LED封装的填充物、透明胶层和导光板的 折射系数有差别，例如，差别是5%，光在填充物的出光表面与透明胶层之间的界面处或光 在导光板的入光表面与透明胶层之间的界面处被全内反射的部分也是很小的。一实施例 透明胶层的折射系数是填充物的折射系数的95%，当填充物的折射系数是η = 1. 5，透明胶 层的折射系数则是η = 95% xl. 5 = 1. 425，光在填充物和透明胶层之间的界面处的全内反 射角为72°，远大于光从填充物进入空气的全内反射角42°，因此，被全内反射的光通量 很小。(5) LED封装采用LED面发光(top view)封装，优选的实施例贴片式(SMD)面发 光封装。此后，简称LED封装。LED封装包括，支架(支架具有凹槽)、固定在支架上的至少 一个LED芯片和填充物；填充物填充在凹槽中并覆盖LED芯片。一个LED封装可以采用一 个发单色光的芯片，也可以采用多个发单色光的芯片。单色光的芯片包括红光、蓝光、绿光 芯片。LED封装也可以发白光。LED封装的填充物具有单层或多层结构，每一层填充物的材 料是从一组材料中选出，该组材料包括，透明物质、混有荧光粉的透明物质。透明物质是从 一组材料中选出，该组材料包括，但不限于，硅胶、环氧树脂。(6)灯板的结构包括电路板和固定在其上的LED封装。灯板的形状包括点型灯板、 条型灯板和面型灯板。点型灯板包括，一个电路板和固定在其上的一个LED封装。条型灯 板(作为线光源)包括，一个条形电路板和固定在其上的排列成一条直线的至少两个LED 封装。面型灯板(作为面光源)包括，一个面型电路板和固定在其上的不排列成一条直线 的至少三个LED封装。[0017]本实用新型的目的和能达到的各项效果如下(1)采用本实用新型提供的LED背光源的采用带有反光物体阵列的直下式导光板 的发光元件，减少光在LED封装的填充物和透明胶层之间的界面处的全内反射，提高LED封 装的光提取效率，减少发热。(2)本实用新型提供的LED背光源的采用带有反光物体阵列的直下式导光板的发 光元件，减少光在透明胶层和导光板的入光底面之间的界面处的全内反射，提高LED光源 和导光板之间的耦合效率。 (3)采用本实用新型提供的LED背光源的采用带有反光物体阵列的直下式导光板 的发光元件，可以使用亮度较低的LED芯片，或者使用较少数量的LED封装，减低成本，减少 发热。(4)本实用新型提供的LED背光源的采用带有反光物体阵列的直下式导光板的发 光元件，保持LED背光源的侧光式发光元件的优点，即，薄型化和采用较少的LED封装。(5)本实用新型提供的LED背光源的采用带有反光物体阵列的直下式导光板的发 光元件，保持LED背光源的直下式发光元件的优点光局域控制、适用于大尺寸的背光源。(6)本实用新型提供的LED背光源的采用采用带有反光物体阵列的直下式导光板 的发光元件，亮度的分布均勻。(7)采用本实用新型的直下式导光板的发光元件，把控制整个面板的亮度均勻性 转变成主要是控制每个导光板单元中的亮度均勻性。(8)因为导光板的底部有LED封装支持，本实用新型的直下式导光板不易弯曲。(9)本实用新型提供的LED背光源的采用带有反光物体阵列的直下式导光板的发 光元件，易于批量生产。本实用新型和它的特征及效益将在下面的详细描述中更好的展示。
图1展示在先的反光物体阵列和带有反光物体阵列的直下式导光板的实施例。图2展示本实用新型的采用带有反光物体阵列的直下式导光板的发光元件的实 施例。图3展示反光墙的实施例。图4展示反光物体的截面的侧面的实施例。图5展示反光物体的底面的实施例。图6展示面型灯板和条型灯板的实施例。
具体实施方式
虽然本实用新型的实施例将会在下面被描述，但下列各项描述只是说明本实用新 型的原理，而不是局限本实用新型于下列各项实施例的描述。注意下列各项适用于本实用新型的发光元件的所有实施例(1)各个图中各部分的比例不代表实施例的各部分的真实比例。(2)液晶显示器的LED背光源由至少一个本实用新型的发光元件构成。本实用新 型的发光元件由导光板和至少一个灯板构成。[0038](3)本实用新型的发光元件还包括，扩散片、集光片、偏光片、反射片、框架，等，图2中没有展示。(4)透明胶层的材料是从一组材料中选出，该组材料包括，但不限于，硅胶、硅酮 胶、环氧树脂，等。(5)优选的实施例填充物的折射系数等于或小于透明胶层的折射系数。(6)优选的实施例透明胶层的折射系数等于或小于导光板的折射系数。(7)优选的实施例导光板的折射系数、LED封装的填充物的折射系数、透明胶层 的折射系数均在η = 1. 47至η = 1. 53之间。(8)透明胶层的厚度在微米量级至毫米量级。(9)透明胶层的形状与LED封装的出光表面的形状相同，透明胶层的尺寸等于或 大于LED封装的出光表面的尺寸。透明胶层与LED封装有相同的分布。(10)固定在电路板上的LED封装的出光表面被透明胶层粘结到导光板的底部，因 此，采用导光板和LED封装组成的LED背光源的发光元件的厚度为导光板的厚度加LED封 装的厚度加电路板的厚度，实现了薄型化，并且可以实行光局域控制。目前，市售的商品， LED封装加电路板的总厚度达到1. 7毫米。(11)电路板上的LED封装的数量与位置与导光板中的反光物体的数量与位置相 对应。(12)反光物体的高度取决于LED封装的出光表面的线度和发光特性。(13)反光物体的底面的最小线度(例如，对于圆形底面，其最小线度为其直径；对 于长方形底面，其最小线度为其短边的边长。)大于等于LED封装的出光表面的最大线度 (例如，对于圆形出光表面，其最大线度为其直径；对于长方形出光表面，其最大线度为其 对角线)。(14)反光物体的高度小于或等于导光板的厚度。(15)导光板的厚度取决于LED封装的出光表面的线度和发光特性。(16)在制造导光板的过程中，把反光物体阵列设置在导光板中，反光物体阵列包 括至少一个反光物体单元。反光物体单元包括反光物体与反光墙，反光物体单元的边界由 反光墙界定，反光物体位于反光物体单元的顶点，反光墙按预定方式把反光物体连接形成 反光物体单元。除了反光物体单元的顶点之外，反光物体单元的其它部分不包括反光物体。 对于有多个反光物体单元的反光物体阵列，反光物体单元周期性重复排列组成较大的反光 物体阵列。把导光板中包含一个反光物体单元的部分称为一个导光板单元，因此，导光板包 括单个或多个导光板单元，每个导光板单元以反光物体单元界定，即，导光板单元的边界由 反光墙界定，导光板单元的顶点由反光物体界定。其中，每个导光板单元的反光墙把光的主 要成分反射回本导光板单元，直至光从导光板的顶部射出。每个导光板单元中的亮度均勻 性主要取决于位于单元顶点的反光物体下面的LED封装的亮度的均勻性和网点设计，除了 导光板边缘的导光板单元之外，其它导光板单元都是相同的，因此，控制整个导光板的亮度 均勻性转变成主要是控制每个导光板单元中的亮度均勻性。(17)反光物体和反光墙的材料是从一组材料中选出，该组材料包括(a)高反射 率的金属，包括，铝，银，等；(b)与导光板相同的材料；(c)热涨系数等于或小于导光板材料 的热涨系数，并且，熔点等于或高于导光板材料的熔点的材料。采用(b)和(C)材料制造的反光物体和反光墙，要在其表面形成一层高反射率的材料，高反射率的材料包括金属材料和非金属材料，金属材料包括，铝，银，等，非金属材料包括白色PET，等。(18)反光墙的形状，是从一组形状中选出，该组形状包括，但不限于(a)反光墙 的不与反光物体接触的部分的截面为矩形；(b)反光墙的不与反光物体接触的部分的截面 为倒三角形；(c)反光墙的表面为波纹形状，使得从反光物体照射到反光墙的光的主要成 分形成漫反射；(d)上述形状的组合。(19)在反光墙的主表面上设置遮挡凸起，使得从一个反光物体反射出来的光的主 要成分并不直接照射到与它相邻的反光物体上。遮挡凸起的表面有结构(图中未展示)，使 得照射在其上的光漫反射。(20)制造反光物体、反光墙和遮挡凸起的工艺的一个实施例，将反光物体、反光墙 和遮挡凸起一次注塑成型，然后，在其表面上形成一层高反射率的材料。(21)反光物体的形状为倒锥体型。倒锥体型的底面为反光物体的底面。反光物体 的底面的形状是从一组形状中选出，该组形状包括，但不限于(a)圆形和椭圆形(以后统 称圆形)；(b)多边形，包括，正三角形、正四边形、正六边形。(22)反光物体的截面是通过反光物体的顶点而且与反光物体的底面垂直的平面。 反光物体的截面的侧面的形状是从一组形状中选出，该组形状包括，但不限于(a)直线； (b)曲线；(c)折线。反光物体的截面的侧面的形状可以是其他形状，反光物体的侧面需能 把从导光板的底部进入而射向顶部的光的主要成分在导光板的内部转变成射向导光板的 侧面的光，即，使得入射光的主要成分进入导光板之后，反光物体的侧面改变了光的主要成 分的传播方向，使其在导光板中沿与导光板的出光表面几乎平行的方向传播。同时，反光物 体的截面的侧面的形状使得一个反光物体反射的LED封装的光的主要成分不能直接照射 到另一个反光物体。(23)反光物体在导光板中的分布(该分部界定反光物体单元的形状)是从一组 分布中选出，该组分布包括，但不限于多边形的顶点、周期性分布的多边形的顶点(包括， 周期性分布的正三角形的顶点、周期性分布的正方形的顶点和周期性分布的正六边形的顶 点)、非周期性分布(例如，在小尺寸背光源中的应用，未在图中展示)。(24)反光物体、透明胶层、LED封装有相同的分布并且一一对应。(25)在导光板单元中设置遮挡物，使得从一个反光物体反射出来的LED封装的光 的主要成分不直接照射到其他的反光物体上。遮挡物的表面有结构(图中未展示)，使得照 射在其上的光漫反射。(26)反光墙的顶部可以与反光物体的顶部在同一平面，也可以不在同一平面，即， 反光墙的顶部高于或低于反光物体的顶部。当反光物体的顶部和反光墙的顶部在同一平面 时，反光物体的顶部和反光墙的顶部构成反光物体阵列的顶部。当反光物体的顶部和反光 墙的顶部不在同一平面时，以最接近导光板的顶面的反光物体的顶部或反光墙的顶部作为 反光物体阵列的顶部。(27)反光物体阵列在导光板中的设置是从一组设置中选出，该组设置包括(1) 反光物体阵列的顶部与导光板的顶部基本相平；(2)反光物体阵列的顶部低于导光板的顶 部，在反光物体阵列的顶部的上方是导光板的一部分，避免在反光物体的上方形成暗区。(28)导光板的设置是从一组设置中选出，该组设置包括(a)透明的导光板；(b)导光板的内部掺杂光散射粒子；(C)导光板的顶部涂覆一层光散射粒子；(d)导光板的内部 掺杂光散射粒子并且顶部涂覆一层光散射粒子。导光板的不同设置决定了导光板有两种类 型，当导光板采用(a)的设置时，不具有扩散功能。当导光板采用(b)、(c)、和(d)的设置 时，具有扩散功能(也可称之为扩散式_直下式导光板，以示区别)。光在扩散式_直下 式导光板的内部传播时，同时受到散射和反射双重作用，而从导光板的顶部射出。适当的设置导光板(扩散式-直下式导光板)的光散射比(optical diffusionratio)、光透射率(total optical transmission)、反光物体的特征及分布以及 网点的形状和密度，以达到出射光的亮度均勻性。例如，光散射比可以选在5%至90%之 间，光透射率可以选在40 %至95 %之间。例如，对于PMMA材料，当掺杂光散射粒子，使得光 散射比约为45%时，其光透射率约为80%。 适当的设置导光板(非扩散式-直下式导光板)的反光物体的特征及分布以及网 点的形状和密度，以达到出射光的亮度均勻性。(29)导光板的材料是从一组材料中选出，该组材料包括，聚甲基丙烯 酸甲酯(PMMA)、聚碳酸脂(PC)、聚苯乙烯(PS)、MS (styrenemethacrylate)、 MMA(methacrylacidmethyl)、环烯聚合物(COP)、环烯共聚物 COC 等。(30) LED封装采用LED面发光(top view)封装，优选的实施例贴片式(SMD)面 发光封装。此后，简称LED封装。LED封装包括，支架(支架具有凹槽)、固定在支架上的至 少一个LED芯片和填充物；填充物填充在凹槽中并覆盖LED芯片。一个LED封装可以采用 一个发单色光的芯片，也可以采用多个发单色光的芯片。单色光的芯片包括红光、蓝光、绿 光芯片。LED封装也可以发白光。LED封装的填充物具有单层或多层结构，每一层填充物的 材料是从一组材料中选出，该组材料包括，透明物质、混有荧光粉的透明物质。透明物质是 从一组材料中选出，该组材料包括，但不限于，硅胶、环氧树脂。(31)灯板的结构包括电路板和固定在其上的LED封装。灯板的形状包括点型灯 板、条型灯板和面型灯板。点型灯板包括，一个电路板和固定在其上的一个LED封装。条型 灯板(作为线光源)包括，一个条形电路板和固定在其上的排列成一条直线的至少两个LED 封装。面型灯板(作为面光源)包括，一个面型电路板和固定在其上的不排列成一条直线 的至少三个LED封装。图1展示在先的反光物体单元和带有反光物体阵列的直下式导光板的几个实施 例。导光板的底面具有网点，但为了简化画图，在图1和图2中的几个实施例中，均没有画 网点。图Ia展示在先的形状为四边形的反光物体单元的一个实施例的示意图。反光物 体阵列包括至少一个反光物体单元。包括多个反光物体单元的反光物体阵列由反光物体单 元周期性排列构成。反光物体单元140的一个实施例包括四个反光物体102w、102X、102z、 102y(统称反光物体102)，分别分布在一个四边形的顶点，由反光墙103W、103x、103z、 103y (统称反光墙103)分别把反光物体102W、102X、102z、102y连接形成反光物体单元 140。除了在反光物体单元140的顶点处之外，反光物体单元的其它部分不设置反光物体。 反光物体102的底面是圆形。在制造带有反光物体阵列的直下式导光板时，把反光物体阵 列设置在导光板中，包含一个反光物体单元的导光板部分称为导光板单元。反光物体单元 可以具有其他形状，例如，三边形、六边形。反光物体的底面可以具有其他形状。[0071]图Ib展示在先的带有反光物体阵列的直下式导光板的实施例的顶视图。反光物 体阵列由四边形的反光物体单元周期性排列构成，因此，导光板单元的形状也是四边形。在 导光板101的内部设置反光物体102和反光墙103。反光物体102的底面是四边形，其形 状为倒四棱锥体。反光墙103把反光物体102连接成反光物体阵列，每个导光板单元包含 一个反光物体单元。图Ib的实施例中，导光板101包括4个导光板单元110a、110b、110c、 IlOd(统称导光板单元110)，每个导光板单元110以一个反光物体单元界定，导光板单元的 顶点以反光物体102界定，导光板单元的边以反光墙103界定，导光板单元110的内部不包 括反光物体。四个反光物体102w、102X、102y、102z分别分布在一个四边形的四个顶点，反 光墙103分别把反光物体102w、102x、102y、102z连接，构成反光物体单元，把反光物体单元 包围在其中的导光板部分称为导光板单元110b。导光板单元IlOb和导光板单元IlOa共享 反光物体102w、反光物体102y和把它们连接起来的反光墙，导光板单元IlOb和导光板单元 IlOc共享反光物体102z、反光物体102y以及把它们连接起来的反光墙，依次类推。反光物 体102是底面为四边形的倒四棱锥体，底面四边形的每一个边对应的倒四棱锥体的侧面向 一个不同的导光板单元内反射光，因此，每一个导光板单元的亮度来自四个LED封装，每个 LED封装贡献它的亮度的四分之一给一个导光板单元。在导光板单元110中设置遮挡物130，使得从一个反光物体反射出来的光的主要 成分不直 接照射到与它相对的反光物体上，例如，反光物体102w反射的光的主要成分不能 直接照射到与它相对的反光物体102z上，反光物体102x反射的光的主要成分不能直接照 射到与它相对的反光物体102y上。每个导光板单元110中都可以设置遮挡物130 (为简化 画图，只在一个导光板单元IlOb中画出遮挡物130)。反光墙103上设置遮挡凸起120，使得从一个反光物体反射出来的LED封装的光的 主要成分并不直接照射到与它相邻的其他反光物体上。注意，(1)不论导光板单元是什么形状，都可以在导光板单元中设置遮挡物，反光 墙上都可以设置遮挡凸起。为了简化，下面不再讨论遮挡物，不再讨论遮挡凸起。(2)图Ia 和图Ib中的任意一个反光物体单元中的反光物体的底面的形状可以从一组形状中选出， 包括，但不限于，圆形和多边形。反光物体的底面的形状可以与导光板单元的形状不同。(3) 优选的实施例任何形状的导光板单元中的反光物体的底面的形状都采用圆形。图Ic和图Id展示图Ib展示的在先的导光板的实施例的A-A截面图。考虑到反 光物体阵列在导光板中的设置，图Ib展示的导光板的顶视图对应于两个实施例，一个是， 反光物体阵列的顶面与导光板的顶面基本相平(图Ic展示)；另一个是，反光物体阵列设 置在导光板的内部(图Id展示)。图Ic展示在导光板101内设置反光物体阵列，包括反光物体102和反光墙103，反 光物体102的顶部102a和反光墙103的顶部103a与导光板101的顶部106基本相平。图Id展示在导光板101内设置反光物体阵列，包括反光物体102和反光墙103，反 光物体102的顶部102a和反光墙103的顶部103a比导光板101的顶部106低，反光物体 102的顶部102a和反光墙103的顶部103a与导光板101的顶部106之间的部分IOla是导 光板101的一部分。可以避免反光物体102和反光墙103上方的暗区。图2展示本实用新型的采用带有反光物体阵列的直下式导光板的发光元件的实 施例。本实施例中，导光板采用图Ib展示的导光板的实施例。考虑到反光物体阵列在导光板中的设置，图Ib展示的导光板的顶视图对应于两个实施例，一个是，反光物体阵列的顶 面与导光板的顶面基本相平(图IC展示)；另一个是，反光物体阵列设置在导光板的内部 (图Id展示)。每一个反光物体都有一个LED封装和一个透明胶层与之相对应。图2a展示本实用新型的发光元件的一个实施例的截面图，其中，灯板采用一个面 型灯板，导光板采用图Ic所示的导光板的实施例，反光物体阵列的顶部与导光板的顶部基 本相平。面型灯板包括面型电 路板210m和固定在其上的LED封装211。与图Ib相对应，面 型电路板21 Om上固定9个LED封装211。LED封装211具有填充物212，填充物212的出光 表面被透明胶层213粘结在导光板201的与反光物体202对应的底面上。图2a中，透明胶 层213的尺寸大于填充物212的出光表面的尺寸，但等于LED封装211的尺寸。图2b展示本实用新型的发光元件的一个实施例的截面图，其中，灯板采用三个条 型灯板，导光板采用图Ic所示的导光板的实施例，反光物体阵列的顶部与导光板的顶部基 本相平。条型灯板包括条型电路板210t和固定在其上的排列在一条直线上的LED封装211。 与图Ib相对应，每个条型电路板210t上固定3个LED封装211。LED封装211具有填充物 212，填充物212的出光表面被透明胶层213粘结在导光板201的与反光物体202对应的底 面上。透明胶层213的尺寸等于填充物212的出光表面的尺寸。图2c展示本实用新型的发光元件的一个实施例的截面图，其中，灯板采用面型灯 板，导光板采用图Id所示的导光板的实施例，反光物体阵列的顶部低于导光板的顶部，反 光物体阵列的顶部与导光板的顶部之间的部分201a是导光板的一部分。面型灯板包括面 型电路板210m和固定在其上的LED封装211。与图Ib相对应，面型电路板210m上固定9 个LED封装211。LED封装211具有填充物212，填充物212的出光表面被透明胶层213粘 结在导光板201的与反光物体202对应的底面上。图2d展示本实用新型的发光元件的一个实施例的截面图，其中，灯板采用三个条 型灯板，导光板采用图Id所示的导光板的实施例，反光物体阵列的顶部低于导光板的顶 部，反光物体阵列的顶部与导光板的顶部之间的部分201a是导光板的一部分。条型灯板包 括条型电路板210t和固定在其上的排列在一条直线上的LED封装211。与图Ib相对应， 每个条型电路板210t上固定3个LED封装211。LED封装211具有填充物212，填充物212 的出光表面被透明胶层213粘结在导光板201的与反光物体202对应的底面上。注意，(1)图2a中，透明胶层213的尺寸大于填充物212的出光表面的尺寸，但等 于LED封装211的尺寸；图2b中，透明胶层213的尺寸等于填充物212的出光表面的尺寸。 图2c中，透明胶层213的尺寸大于LED封装211的尺寸。图2d中，透明胶层213的尺寸大 于填充物212的出光表面的尺寸，但等于LED封装211的尺寸。透明胶层的尺寸可以等于 或大于填充物的出光表面的尺寸。(2)每一个面型灯板和每一条条型灯板上所包括的LED 封装的数量取决于导光板上的反光物体的数量和所用的面型灯板和条型灯板的数量。图3展示反光物体阵列的反光墙的实施例。图3a展示反光物体302、反光墙303和遮挡凸起320的一个实施例的示意图。遮 挡凸起可以有不同的形状，例如，遮挡凸起320a具有长方体形状，遮挡凸起320b具有三棱 体形状，以及其他形状，统称遮挡凸起320。遮挡凸起320设置在反光墙303的主表面303a 上，主表面303a是平面。反光墙303从4个方向与倒圆锥型的反光物体302相连接。每个 反光墙的另一端与其它反光物体相连接。反光墙303的不与反光物体接触的部分的截面303b的形状是矩形。图3b展示反光物体302和反光墙303的一个实施例的顶视图。反光墙303把两个反光物体302相连接。反光墙303的主表面303a为波纹形状。图3c展示反光物体302和反光墙303的一个实施例的示意图。反光墙303的主 表面303a是平面，反光墙303的不与反光物体接触的部分的截面303b的形状是倒三角形 状。图4展示反光物体的截面的侧面的实施例。图4a至图4c分别展示圆形底面的反光物体402的三个实施例的示意图。反光物 体402的高402e为其顶点402f到底面402a的距离。反光物体402的截面是通过顶点402f 并与底面402a垂直的平面。图4a展示的反光物体402的截面的侧面是曲线402q。图4b 展示的反光物体402的截面的侧面是折线402t。图4c展示的反光物体402的截面的侧面 是直线402z。图5展示反光物体的底面的实施例。图5a至图5c展示反光物体502的不同底面的三个实施例的示意图。图5a、图5b、 图5c分别展示底面502a(有斜线的部分)为三角形、四边形、六边形的反光物体502的倒 锥体形状。图6展示面型灯板和条型灯板的实施例。图6a展示面型灯板的一个实施例，与图Ib的导光板实施例对应，导光板对应一个 面型灯板，面型灯板包括，面型电路板610m和固定在其上的9个不在一条直线上的LED封 装 611。图6b展示条型灯板的一个实施例，与图Ib的导光板实施例对应，当采用三条灯板 时，每条灯板包括，条型电路板610t和固定在其上的三个在一条直线上的LED封装611。注意，一个导光板可以对应单个或多个面型灯板、单个或多个条型灯板，只要使得 导光板中设置的反光物体与灯板上固定的LED封装一一对应。上面的具体的描述并不限制本实用新型的范围，而只是提供一些本实用新型的具 体化的例证。因此本实用新型的涵盖范围应该由权利要求和它们的合法等同物决定，而不 是由上述具体化的详细描述和实施例决定。
权利要求一种LED背光源的采用带有反光物体阵列的直下式导光板的发光元件，包括，导光板；反光物体阵列；至少一个灯板；透明胶层；其中，所述的导光板的底面有网点；所述的反光物体阵列设置在所述的导光板的内部；所述的反光物体阵列包括至少一个反光物体单元；所述的反光物体单元包括反光物体与反光墙，所述的反光墙按预定方式把所述的反光物体连接；所述的导光板包括至少一个导光板单元；所述的导光板单元中设置一个所述的反光物体单元；所述的灯板包括电路板和固定于其上的LED封装；所述的LED封装包括支架、至少一个LED芯片和填充物；其中，所述的支架具有凹槽，所述的LED芯片固定在所述的支架上，所述的填充物填充在所述的凹槽中并覆盖所述的LED芯片；所述的透明胶层把所述的LED封装的填充物的出光表面粘结到所述的导光板的与所述的反光物体相对应的底面上，使得LED封装与反光物体一一对应。
2.权利要求1的发光元件，其特征在于，所述的透明胶层的材料是从一组材料中选出， 该组材料包括，硅胶、硅酮胶、环氧树脂。
3.权利要求1的发光元件，其特征在于，所述的LED封装的填充物的折射系数等于或小 于所述的透明胶层的折射系数。
4.权利要求1的发光元件，其特征在于，所述的透明胶层的折射系数等于或小于所述 的导光板的折射系数。
5.权利要求1的发光元件，其特征在于，所述的LED芯片，是从一组LED芯片中选出，该 组芯片包括，红光芯片、蓝光芯片、绿光芯片；所述的填充物具有单层或多层结构，每一层填 充物的材料是从一组材料中选出，该组材料包括，透明硅胶、透明环氧树脂、混有荧光粉的 透明硅胶、混有荧光粉的透明环氧树脂。
6.权利要求1的发光元件，其特征在于，所述的反光物体与所述的反光墙在所述的导 光板中的设置是从一组设置中选出，该组设置包括(1)所述的反光物体与所述的反光墙 的顶部与所述的导光板的顶部基本相平；(2)所述的反光物体与所述的反光墙的顶部低于 所述的导光板的顶部，所述的反光物体与反光墙的顶部的上方是所述的导光板的一部分。
7.权利要求1的发光元件，其特征在于，所述的反光物体和所述的反光墙的材料是从 一组材料中选出，该组材料包括(a)高反射率的金属，包括，铝、银；(b)与所述的导光板相 同的材料；(c)热涨系数等于或小于所述的导光板材料的热涨系数，并且，熔点等于或高于 所述的导光板材料的熔点的材料；采用材料(b)和(c)制成的所述的反光物体和所述的反 光墙的表面上形成一层高反射率的材料。
8.权利要求1的发光元件，其特征在于，所述的反光墙的形状是从一组形状中选出，该 组形状包括(a)所述的反光墙的不与所述的反光物体触的部分的截面是矩形；(b)所述的 反光墙的不与所述的反光物体触的部分的截面是倒三角形；(c)所述的反光墙的主表面是 波纹形状；(d)所述的反光墙的主表面上设置遮挡凸起；(e)上述形状的组合。
9.权利要求1的发光元件，其特征在于，所述的反光物体的形状为倒锥体；所述的反光 物体的底面的形状是从一组形状中选出，该组形状包括，(a)圆形；(b)多边形；所述的反光物体的截面的侧面的形状是从一组形状中选出，该组形状包括，(a)直线；(b)曲线；(c)折线。
10.权利要求1的发光元件，其特征在于，所述的导光板的设置是从一组设置中选出， 该组设置包括(a)透明的导光板；(b)导光板的内部掺杂光散射粒子；(c)导光板的顶部 涂覆一层光散射粒子；(d)导光板的内部掺杂光散射粒子并且顶部涂覆一层光散射粒子。
11.权利要求1的发光元件，其特征在于，所述的反光物体在所述的导光板中的分布是 从一组分布中选出，该组分布包括，多边形的顶点、周期性分布的多边形的顶点、非周期性 分布。
专利摘要本实用新型提供采用带有反光物体阵列的直下式导光板的发光元件，包括，直下式导光板、灯板和透明胶层。灯板设置在导光板的底部的下方，使得LED封装与反光物体一一对应。LED封装的填充物、透明胶层和导光板具有相同或相近的折射系数，透明胶层把填充物的出光表面与导光板的相对应的入光底面相粘结，减少光在填充物和透明胶层之间的界面处以及光在透明胶层和导光板的入光底面之间的界面处的全内反射，使得从LED芯片发出的到达LED封装的填充物的出光表面的光全部(或几乎全部)进入导光板，射到反光物体的侧面上，光的主要成分改变了传播方向，在导光板内沿与其出光表面几乎平行的方向传播，因此可以使用亮度较低的LED芯片或采用较少数量的LED封装。
文档编号F21S8/00GK201599653SQ20092029231
公开日2010年10月6日 申请日期2009年12月7日 优先权日2009年12月7日
发明者彭晖 申请人:金芃;彭晖