[實用新型]底面為曲面結構的二次透鏡

有效

• 申請號: 201220317534.3
• 申請日: 2012-06-29
• 公開（公告）號: CN202629915U
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發明（設計）人: 李麗梅;鄭俊義;林博瑛
• 申請（專利權）人: 冠捷顯示科技（廈門）有限公司
• 主分類號: F21V5/04
• 分類號: F21V5/04
• 代理公司: 福州君誠知識產權代理有限公司 35211
• 代理人: 戴雨君

技術領域

本實用新型涉及透鏡結構，尤其涉及應用于大角度發光的發光裝置，特別是采用點陣式背光源的背光模組中的底面為曲面結構的二次透鏡。

背景技術

目前，平面顯示器中所使用的液晶模組多采用TFT-LCD（薄膜場效應晶體管LCD）技術。TFT-LCD為非主動式發光顯示，通常由白光背光模組（Backlight?Module）提供均勻的系統亮度，再透過彩色濾光片（Color?Filter）獲得豐富的色彩顯示。

如圖1所示，現有的白光直下式背光模組包含光源及光學膜片組04。發光二極管03（LED）由于體積小、耗能少，因此成為液晶顯示器背光模組使用的光源之一；LED03為朗伯分布光源，光源正上方的光斑較小，在背光模組的使用中需要較多的LED03。

如圖2所示，目前已有在LED03上方增加一塊二次透鏡05，從而改變LED03的光分布，增加LED光的擴散角，降低混光強度。將設有二次透鏡的LED03應用于直下式背光模組中，大大增加Film（薄膜）材04表面的光斑面積，有效降低LED03的使用數量，降低直下式背光模組的成本。

如圖3所示，帶二次透鏡的直下式背光模組的工作原理為：光線A經過入光面011入射至出光面02時，部分光線反射至底面012，由底面012再反射回出光面02時光線朝向中心軸，引起中心軸附近光強較強，從而使光分布不均勻。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本實用新型的目的是提供一種使發出的光線更加均勻的背光模組點光源的底面為曲面結構的二次透鏡。?

為達到上述目的，本實用新型的技術方案為：底面為曲面結構的二次透鏡，其沿中心軸旋轉對稱，其包括底面和與底面連接的弧形出光面，其設于點光源上方，所述底面包括中部弧狀凹形的入光面和與該弧狀凹形入光面連接的環狀凹形曲面。?

所述入光面的高度大于其底面寬度，出光面的高度小于其底面的寬度；

當以中心軸為y軸，底面過中心軸的任意底線為x軸，x軸與y軸的交點為起始點時，

出光面過中心軸截面的曲線的點坐標(x,y)滿足:x²+y²的值隨|x|的增加而增加；

入光面過中心軸截面的曲線的點坐標(x,y)滿足：x²+y²的值隨|x|的增加而減小；

底面凹形曲面過中心軸截面的曲線的點坐標(x,y)滿足：y先隨著|x|增加而增加，當增大到底面凹形曲面的最高點后，y隨|x|的增加而減少。

所述出光面中心設有一內凹面、平面或凸面。根據需求，將出光面中心形狀與入光面配合，因入光面為弧狀凹形，當二次透鏡需要中心亮一點，則出光面中心采用凸面與入光面配合；當二次透鏡需要中心暗一點，則出光面中心采用內凹面與入光面配合；若無特別的要求，則出光面中心采用平面與入光面配合。

所述底面的凹形曲面最高點距底面的距離H與凹形曲面最高點到中心軸的距離L的比值H/L<0.176；所述凹形曲面最高點到凹形曲面與入光面的連接點的垂直距離為L1,?H/L1<0.34。

當二次透鏡底面的凹形曲面最高點與底面的垂直高度H較高時可獲得較好的擴散效果，但是H高度過高會引起部分光線折向中心軸，從而引起光分布不均勻，配光曲線會有一凸起。同時，由LED光源分布可知，發光角大于160度的光強已接近0，即，當θ（底面與中心軸的交點到凹形曲面最高點的直線與底面的夾角）<10?°時，由底面引入的光線向中心軸方向折射的影響小。所以，凹形曲面最高點與底面的垂直距離H與凹形曲面最高點距中心軸的垂直距離L的比值即H/L<arctan10°即H/L<0.176。

經底面反射的光線經底面的凹形曲面后會使光線折向中心軸，使中心變亮，進而使光源接收面的光分布不均勻。經實驗發現，當H/L1值小于0.34時，此部分光線引起中心過亮的影響較小。所以，通過調整H和L1的值，即使H/L1?<0.34。

所述入光面與凹形曲面在底面的連接處為一圈水平面，這樣不僅便于入光面與凹形曲面的連接處的加工，更便于底面與點光源的固定；所述出光面與凹形曲面在底面的連接處為一圈水平面，從而便于出光面與凹形曲面的連接處的加工。

所述出光面與底面在側面的連接處為一圈豎直面，不僅便于加工出光面與凹形曲面的連接處，還有利于二次透鏡的側固定。

所述凹形曲面與入光面的連接點為底面的最低點，這樣點光源發出的光線均通過入光面透出，光源利用率高。

所述凹形曲面與入光面的連接點高于底面的最低點。