CN104747973A - 发光装置及背光模块 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种发光装置,其包括一电路板、一光源以及一扩光单元。该光源及该扩光单元设置在该电路板上。该扩光单元包括一入射面、一出射面以及一中轴线。该光源位于该中轴线上,由该光源发出的光线经由该入射面入射至该扩光单元并经由该出射面出射。该扩光单元还包括一第一扩光部、一第二扩光部及一第三扩光部。该第一扩光部、该第二扩光部及该第三扩光部自该入射面朝该出射面的方向依次排布。该第二扩光部的折射率小于该第一扩光部的折射率且小于该第三扩光部的折射率。本发明还涉及一种包含该发光装置的背光模块。
Description
技术领域
本发明关于一种发光装置及包含该发光装置的背光模块。
背景技术
目前,大尺寸显示装置已成为市场主流,由于液晶显示器本身不发光,因此需要一背光模块来作为液晶显示器的光源。为节省成本与提高光使用效率,通常采用LED灯搭配一个发散透镜作为直下式背光模块的发光装置。该发散透镜用来发散LED灯发出的光线。由于光经界面折射时,折射角越大,光的反射率也会随之增大,特别是在光从光密介质传输到光疏介质时,因此利用一个发散透镜来发散LED灯发出的光时,光的发散角越大,光的穿透率就越低,降低了背光强度。
发明内容
有鉴于此,有必要提供一种既能扩大光发散角又能提高光穿透率的发光装置及包含该发光装置的背光模块。
一种发光装置包括一电路板、一光源以及一扩光单元。该光源及该扩光单元设置在该电路板上。该扩光单元包括一入射面、一出射面以及一中轴线。该光源位于该中轴线上,由该光源发出的光线经由该入射面入射至该扩光单元并经由该出射面出射。该扩光单元还包括一第一扩光部、一第二扩光部及一第三扩光部。该第一扩光部、该第二扩光部及该第三扩光部自该入射面朝该出射面的方向依次排布。该第二扩光部的折射率小于该第一扩光部的折射率且小于该第三扩光部的折射率。
一种背光模块包括如上所述的发光装置以及一扩散板,该扩散板位于该扩光单元背离该光源的一侧,该扩散板用于将由该发光装置出射的光线进一步扩散均匀。
本发明提供的该背光模块采用该发光装置,由该光源发出的光线由该扩光单元扩散,由于该第二扩光部的折射率小于该第一扩光部的折射率及该第三扩光部的折射率,光线依次经过该第一扩光部、该第二扩光部及该第三扩光部时会在四个面折射,同时由于光在介质面的反射率与发散角度的大小关系曲线的斜率逐渐增大,光线发散的角度在经过四个面折射而逐步增大时光的穿透率不会损失太大。因此,本发明的发光装置及背光模块能够在逐步扩大发散角的同时提高光穿透率。
附图说明
图1为本发明第一实施方式提供的发光装置的示意图。
图2为图1中的发光装置的分解示意图。
图3为本发明第二实施方式提供的发光装置的示意图。
图4为图3中的发光装置的分解示意图。
图5为图3中的发光装置的出射光的强度及出射角的关系示意图。
图6为本发明第三实施方式的背光模块的示意图。
主要元件符号说明
发光装置 | 100,200 |
电路板 | 10,40 |
光源 | 20,50 |
扩光单元 | 30,60 |
第一表面 | 12,42 |
第二表面 | 14,44 |
入射面 | 31,61 |
第一扩光部 | 32,62 |
第一界面 | 33,63 |
第二扩光部 | 34,64 |
第二界面 | 35,65 |
第三扩光部 | 36,66 |
出射面 | 37,67 |
底面 | 39 |
插脚 | 390 |
插孔 | 110 |
第一底面 | 620 |
第一插脚 | 622 |
第一插孔 | 410 |
第二底面 | 660 |
第二插脚 | 662 |
第二插孔 | 420 |
背光模块 | 300 |
扩散板 | 90 |
入光面 | 92 |
出光面 | 94 |
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
下面结合附图将对本发明实施方式作进一步的详细说明。
如图1~2所示,本发明第一实施方式提供的发光装置100包括一个电路板10、一个光源20以及一个扩光单元30。
该电路板10包括一个第一表面12及一个第二表面14。该第一表面12与该第二表面14位于该电路板10相背的两侧。该光源20及该扩光单元30均设置在该第一表面12上。由该光源20发出的光线经由该扩光单元30扩散。
该光源20用于发出光线。由该光源20发出的光线呈朗伯体分布,即在与发光面法线成θ’角的方向上,光强度的大小与cosθ’成正比,光亮度的大小在各个方向上相同。本实施方式中,该光源20为发光二极管(light emitting diode, LED)。
该扩光单元30包括一个入射面31、一个第一扩光部32、一个第二扩光部34、一个第三扩光部36、一个出射面37以及一个底面39。该入射面31位于该扩光单元30朝向该光源20的一侧。该出射面37位于该扩光单元30背离该光源20的一侧。该底面39朝向该电路板10并连接该入射面31与该出射面37。该第一扩光部32、该第二扩光部34及该第三扩光部36自该入射面31朝该出射面37的方向依次排布。该第一扩光部32与该第二扩光部34之间具有一第一界面33。该第二扩光部34与该第三扩光部36之间具有一第二界面35。该扩光单元30具有一中轴线O,该扩光单元30以该中轴线O呈中心对称分布。该光源20位于该中轴线O上。
该入射面31与该第二界面35均为弧面。该入射面31与该第二界面35均朝远离该光源20的方向凸起。该第二界面35的曲率半径大于该入射面31的曲率半径。该第二界面35在远离该光源20的方向上将该入射面31及该第一界面33包覆。该第一界面33与该出射面37均为非球面曲面。本实施方式中,该第一界面33及该第二界面35均与该底面39连接。
该第二扩光部34的折射率小于该第一扩光部32的折射率,且该第二扩光部34的折射率小于该第三扩光部36的折射率。该第一扩光部32的折射率与该第三扩光部36的折射率可以相同也可以不同。本实施方式中,该第一扩光部32、该第二扩光部34及该第三扩光部36由具有不同折射率的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)制作成一体结构,及该扩光单元30为一体结构。
另外,本实施方式中,该底面39上设置有两个插脚390,该电路板10的第一表面12上设置有与该两个插脚390对应的两个插孔110,该两个插脚390与该两个插孔110插接以将该扩光单元30固定在该电路板10上。可以理解的是,在其它实施方式中,也可以设置三个或更多插脚与对应的插孔进行插接以使该扩光单元30稳定地固定在该电路板10上。
工作时,由该光源20发出的光线经由该入射面31入射至该扩光单元30并经由该出射面37出射,即由该光源20发出的光线依次经过该入射面31、该第一界面33、该第二界面35及该出射面37并在该入射面31、该第一界面33、该第二界面35及该出射面37发生折射。
如图3~4所示,本发明第二实施方式提供的发光装置200包括一个电路板40、一个光源50以及一个扩光单元60。
该电路板40包括一个第一表面42以及一个第二表面44。该第一表面42与该第二表面44位于该电路板40相背的两侧。该光源50及该扩光单元60均设置在该第一表面42上。由该光源50发出的光线经由该扩光单元60扩散。
该光源50用于发出光线。由该光源50发出的光线呈朗伯体分布,即在与发光面法线成θ角的方向上,光强度的大小与cosθ成正比,光亮度的大小在各个方向上相同。本实施方式中,该光源50为发光二极管(light emitting diode, LED)。
该扩光单元60包括一个入射面61、一个第一扩光部62、一个第二扩光部64、一个第三扩光部66、一个出射面67。该入射面61位于该扩光单元60朝向该光源50的一侧。该出射面67位于该扩光单元60背离该光源50的一侧。该第一扩光部62、该第二扩光部64及该第三扩光部66自该入射面61朝该出射面67的方向依次排布。其中,该第二扩光部64为空气层。该第一扩光部62与该第二扩光部64之间具有一第一界面63。该第二扩光部64与该第三扩光部66之间具有一第二界面65。该第一扩光部62还包括一第一底面620,该第一底面620连接该入射面61与该第一界面63。该第三扩光部66还包括一第二底面660,该第二底面660连接该第二界面65与该出射面67。该第一底面620与该第二底面660均朝向该电路板40。本实施方式中,该第一底面620及该第二底面660与该第一表面42间隔相同的距离,即该第一底面620与该第二底面660齐平。该扩光单元60具有一中轴线O’,该扩光单元60以该中轴线O’呈中心对称分布。该光源50位于该中轴线O’上。
该入射面61与该第二界面65均为弧面。该入射面61与该第二界面65均朝远离该光源50的方向凸起。该第二界面65的曲率半径大于该入射面61的曲率半径。该第二界面65在远离该光源50的方向上将该入射面61及该第一界面63包覆。该第一界面63与该出射面67均为非球面曲面。
该第二扩光部64为空气层,该第二扩光部64的折射率小于该第一扩光部62的折射率,且该第二扩光部64的折射率小于该第三扩光部66的折射率。该第一扩光部62的折射率与该第三扩光部66的折射率可以相同也可以不同。本实施方式中,该第一扩光部62与该第三扩光部66由分别由具有不同折射率的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)制作而成。
另外,本实施方式中,该第一底面620上设置有两个第一插脚622,该第二底面660上设置有两个第二插脚662,该电路板40的第一表面42上设置有与该两个第一插脚622对应的两个第一插孔410以及与该两个第二插脚662插接的两个第二插孔420,该两个第一插脚622与该两个第一插孔410插接以将该第一扩光部62固定在该电路板40上,该两个第二插脚662与该两个第二插孔420插接以将该第三扩光部66固定在该电路板40上。可以理解的是,在其它实施方式中,也可以设置三个或更多第一及第二插脚与对应的第一及第二插孔分别进行插接以使该第一扩光部62及该第三扩光部66稳定地固定在该电路板40上。
工作时,由该光源50发出的光线经由该入射面61入射至该扩光单元60并经由该出射面67出射,即由该光源50发出的光线依次经过该入射面61、该第一界面63、该第二界面65及该出射面67并在该入射面61、该第一界面63、该第二界面65及该出射面67发生折射。
请参阅图5,为本发明第二实施方式中发光装置200的出射光的强度及出射角的关系示意图,其中,线条L所示为传统发光装置使用单一扩散透镜时出射光的强度及出射角的关系曲线,线条M为本发明第二实施方式中光线经过该第一界面63后的光强度与光线在该第一界面63出射的出射角的关系曲线,线条N为本发明第二实施方式中光线经由该出射面67出射后的出射光的强度及出射角的关系曲线。由图5可知,本发明第二实施方式中光线经由该扩光单元60出射后的发散角与传统发光装置使用单一扩散透镜时的发散角相当,而本发明第二实施方式中出射光线在最大发散角处的光强度要比光线仅经过一个扩散透镜时大很大。由于该第二扩光部64的折射率小于该第一扩光部62的折射率且小于该第三扩光部66的折射率,光线在依次经过该第一扩光部62、该第二扩光部64及该第三扩光部66时会在该入射面61、该第一界面63、该第二界面65及该出射面67折射,由于光在介质面的反射率与发散角度的大小关系曲线的斜率逐渐增大,光线发散的角度在经过该四个面折射而逐步增大时光的穿透率不会损失太大。因此,该发光装置200能够在逐步扩大发散角的同时提高光穿透率,即提高出射光的强度。
请参阅图6,本发明第三实施方式提供的背光模块300包括本发明第二实施方式中的发光装置200以及一个扩散板90。本实施方式中,该发光装置200为多个,可在该电路板40上设置多个该光源50及多个该扩光单元60而形成。该扩散板90位于该扩光单元60背离该光源50的一侧。该扩散板90包括一个入光面92以及一个出光面94。该入光面92与该出光面94分别位于该扩散板90相背的两侧。该入光面92朝向该发光装置200,该出光面94背离该发光装置200。由该发光装置200出射的光线经由该入光面92入射至该扩散板90,并经由该出光面94出射。该扩散板90进一步将由该发光装置200出射的光线扩散均匀。
可以理解的是,该背光模块300也可采用本发明第一实施方式提供的该发光装置100。该背光模块300及该发光装置100的有益效果与本发明第二实施方式中的该发光装置200的有益效果类似,在此不再赘述。
虽然本发明已揭示具体实施方式,但其并非用以限定本发明,任何本领域的技术人员,在不脱离本发明的构思和范围的前提下所作出的等同结构或步骤的置换,或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰,皆应仍属本专利涵盖的范畴。
Claims (10)
1.一种发光装置,包括一电路板、一光源以及一扩光单元,该光源及该扩光单元设置在该电路板上,该扩光单元包括一入射面、一出射面以及一中轴线,该光源位于该中轴线上,由该光源发出的光线经由该入射面入射至该扩光单元并经由该出射面出射,该扩光单元还包括一第一扩光部、一第二扩光部及一第三扩光部,该第一扩光部、该第二扩光部及该第三扩光部自该入射面朝该出射面的方向依次排布,该第二扩光部的折射率小于该第一扩光部的折射率且小于该第三扩光部的折射率。
2.如权利要求1所述的发光装置,其特征在于,该光源为发光二极管,该光源发出的光线呈朗伯体分布。
3.如权利要求1所述的发光装置,其特征在于,该第一扩光部与该第二扩光部之间具有一第一界面,该第二扩光部与该第三扩光部之间具有一第二界面,该入射面与该第二界面均为弧面,该入射面及该第二界面均朝远离该光源的方向凸起,由该光源发出的光线依次经过该入射面、该第一界面、该第二界面及该出射面。
4.如权利要求3所述的发光装置,其特征在于,该第二界面的曲率半径大于该入射面的曲率半径,该第一界面与该出射面均为非球面曲面,该第二界面在远离该光源的方向上将该入射面及该第一界面包覆。
5.如权利要求1所述的发光装置,其特征在于,该第一扩光部的折射率与该第三扩光部的折射率相同。
6.如权利要求1所述的发光装置,其特征在于,该第二扩光部为空气层。
7.如权利要求6所述的发光装置,其特征在于,该第一扩光部及该第三扩光部分别设置在该电路板上,该第一扩光部上设置有两个第一插脚,该第二扩光部上设置有两个第二插脚,该电路板上设置有与该两个第一插脚对应的两个第一插孔及与该两个第二插脚对应的两个第二插孔,该两个第一插脚与该两个第一插孔插接,该两个第二插脚与该两个第二插孔插接。
8.如权利要求1所述的发光装置,其特征在于,该第一扩光部、该第二扩光部及该第三扩光部由具有不同折射率的聚甲基丙烯酸甲酯制作成一体结构。
9.如权利要求8所述的发光装置,其特征在于,该扩光单元包括两个插脚,该电路板上设置有与该两个插脚对应的两个插孔,该两个插脚与该两个插孔插接。
10.一种背光模块,包括如权利要求1至9中任意一项所述的发光装置以及一扩散板,该扩散板位于该扩光单元背离该光源的一侧,该扩散板用于将由该发光装置出射的光线进一步扩散均匀。
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CN101636851A (zh) * | 2007-02-26 | 2010-01-27 | 皇家菲利浦电子有限公司 | 具有透镜中的磷光体片和过模压磷光体的led |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20150701 |