CN106287570A - 透镜、发光装置及背光模组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种透镜，包括：入光面及出光面。入光面与出光面位于透镜相背的两侧并关于透镜的中心轴轴对称。入光面与出光面位于相同的坐标系，入光面满足： ，为入光面的曲率，为透镜的中心到入光面与垂直透镜中心轴的半径的交点的距离，为入光面的规一化的半径，为非球面系数，为一个m多项式，表示公式(1)中的的总和等于入光面斜率均方根的总和。出光面满足：，为出光面的曲率，为透镜的中心到出光面与垂直透镜中心轴的半径的交点的距离；为出光面的规一化的半径，为非球面系数，为一个m多项式，表示公式(2)中的的总和等于出光面斜率均方根的总和。

Description

透镜、发光装置及背光模组
技术领域
本发明涉及光学领域，尤其涉及一种透镜、一种具有该透镜的发光装置、以及一种具有该发光装置的背光模组。
背景技术
背光模组，作为发光装置，广泛地应用于如手机、计算机、数码相机、个人数字助理、背投电视等消费性电子产品的液晶显示器中，以用于点亮该液晶显示器。目前，随着显示技术的发展，背光模组中的光源越来越多地采用发光二极管(light emitting diode, LED)。通常地，背光模组中的多个LED呈矩阵式排列并与液晶显示器中的显示面板的形状对应。背光模组发出的光线的亮度分布是由放置在LED前方的透镜来调整的，然而，现有的采用LED的背光模组的中央区域通常有过亮的现象，使得整个背光模组发光不均匀。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种能够解决上述技术问题的透镜、一种具有该透镜的发光装置、以及一种具有该发光装置的背光模组。
一种透镜，包括入光面及出光面。该入光面与该出光面位于该透镜相背的两侧并关于该透镜的中心轴轴对称。该入光面与该出光面位于相同的坐标系，该入光面在该坐标系下满足曲面公式(1)： ，其中，为该入光面的曲率，为该透镜的中心到该入光面与垂直该透镜中心轴的半径的交点的距离；为该入光面的规一化的半径，为非球面系数，为一个m多项式，表示公式(1)中的的总和等于该入光面斜率均方根的总和。该出光面在该坐标系下满足曲面公式 (2)：，其中，为该出光面的曲率，为该透镜的中心到该出光面与垂直该透镜中心轴的半径的交点的距离；为该出光面的规一化的半径，为非球面系数，为一个m多项式，表示公式(2)中的的总和等于该出光面斜率均方根的总和。
一种发光装置，包括发光单元及如上所述的透镜，该发光单元与该入光面对准并与该透镜的中心轴同轴。
一种背光模组，包括电路板、多个如上所述的发光装置、以及扩散板。该多个发光装置呈矩阵式排列在该电路板上。该扩散板与该多个发光装置的出光面对准以扩散并传输从每个发光装置的出光面出射的光线。
相较于现有技术，本发明提供的背光模组、发光装置及透镜均将入光面设计成满足条件式(1)： ，及将出光面设计成满足条件式(2)：，以降低中央区域的照明亮度，从而增加直下式背光模组的照明均匀性。
附图说明
图1是本发明第一实施方式提供的发光装置的剖面示意图。
图2是图1中的发光装置发出光线的照度图。
图3是本发明第二实施方式提供的背光模组的剖面示意图。
主要元件符号说明
发光装置 100
发光单元 10
光出射面 12
中心点 120
透镜 20
底面 22
入光面 24
出光面 26
侧壁 28
收容空间 27
凹陷 29
背光模组 200
电路板 30
扩散板 40
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。
请参阅图1，本发明第一实施方式提供的发光装置100包括一个发光单元10以及一个透镜20。该透镜20位于该发光单元10的正上方，用于控制该发光单元10发出的光线。
本实施方式中，该发光单元10为朝该透镜20发光的LED。该发光单元10包括一个朝向该透镜20的光出射面12。该光出射面12具有一个位于中央位置的中心点120及一个垂直穿过该中心点120的中心轴OO’。
该透镜20可为透明材料，如由塑料或玻璃制成。所述塑料可为PMMA(polymethyl methacrylate, 聚甲基丙烯酸甲酯)、PC(polycarbonate，聚碳酸脂)、或是硅树脂(silicone)等。该透镜20包括一个底面22、一个入光面24、一个出光面26以及一个侧壁28。该透镜20开设有一个收容空间27及一个凹陷29。该底面22及该出光面26分别位于该透镜20的相背两侧，该入光面24位于该底面22与该出光面26之间，且该入光面24相对该底面22向该出光面26的方向凹陷以形成该收容空间27。该侧壁28连接在该底面22及该出光面26之间。该凹陷29为该出光面26朝该入光面24的方向凹陷所形成。本实施方式中，该发光单元10位于该收容空间27内。具体地，该光出射面12正对该入光面24，该透镜20的中心轴与该发光单元10的中心轴OO’重叠，即，该入光面24关于该中心轴OO’轴对称，该出光面26也关于该中心轴OO’轴对称。
该入光面24与该出光面26位于相同的坐标系，该入光面24在该坐标系下满足曲面公式(1)：，其中，为该入光面24的曲率，为该透镜20的中心O到该入光面24与垂直该透镜20中心轴的半径的交点的距离；为该入光面24的规一化的半径，具体地，，为该透镜20的中心O到该入光面24在垂直该透镜20的中心轴的径向上的最大距离，为非球面系数，为一个m多项式，表示公式(1)中的的总和等于该入光面24斜率均方根的总和。该出光面26在该坐标系下满足曲面公式 (2)：，其中，为该出光面26的曲率，为该透镜20的中心O到该出光面26与垂直该透镜20中心轴的半径的交点的距离；为该出光面26的规一化的半径，具体地，，为该透镜20的中心O到该入光面26在垂直该透镜20的中心轴的径向上的最大距离，为非球面系数，为一个m多项式，表示公式(2)中的的总和等于该出光面26斜率均方根的总和。以公式(2)中的为例，m=0, 1, 2, 3, 4, 5时，对应地的分别为：，；；；；。
使用时，该发光单元10发出的光线从该入光面24进入该透镜20，经过该透镜20的折射，最后从该出光面26射出。
如图2所示，本发明第一实施方式提供的发光装置100将该透镜20的入光面24设计成满足条件式(1)： ，及将该透镜20的出光面26设计成满足条件式(2)：，以降低中央区域的照明亮度，从而使整个出光亮度均匀。
请参阅图3，本发明第二实施方式提供的背光模组200包括一个电路板30、多个如第一实施方式所述的发光装置100以及一个扩散板40。该多个发光装置100呈矩阵式排列在该电路板30上。具体地，该多个发光装置100的发光单元10均位于该电路板30上并与该电路板30电性连接。从发光单元10发出的光线经该透镜20折射后自该透镜20的出光面26出射。该扩散板40与该多个发光装置100对准以扩散并传输每个发光装置100的出光面26出射的光线。
本发明第二实施方式提供的背光模组200将该透镜20的入光面24设计成满足条件式(1)： ，及将该透镜20的出光面26设计成满足条件式(2)：，以降低中央区域的照明亮度，从而增加直下式背光模组200的照明均匀性。
可以理解的是，对在本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属在本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种透镜，其包括入光面及出光面，该入光面与该出光面位于该透镜相背的两侧并关于该透镜的中心轴轴对称，其特征在于，该入光面与该出光面位于相同的坐标系，该入光面在该坐标系下满足曲面公式(1)： ，其中，为该入光面的曲率，为该透镜的中心到该入光面与垂直该透镜中心轴的半径的交点的距离；为该入光面的规一化的半径，为非球面系数，为一个m多项式，表示公式(1)中的的总和等于该入光面斜率均方根的总和；该出光面在该坐标系下满足曲面公式 (2)：，其中，为该出光面的曲率，为该透镜的中心到该出光面与垂直该透镜中心轴的半径的交点的距离；为该出光面的规一化的半径，为非球面系数，为一个m多项式，表示公式(2)中的的总和等于该出光面斜率均方根的总和。
2.如权利要求1所述的透镜，其特征在于，该透镜包括底面，该出光面与该底面分别位于该透镜的相背两侧，该入光面相对该底面向接近该出光面的方向凹陷以形成一个收容空间。
3.如权利要求2所述的透镜，其特征在于，该透镜还包括侧壁，该侧壁连接该出光面和该底面。
4.如权利要求3所述的透镜，其特征在于，该出光面朝该入光面的方向开设有一个凹陷。
5.如权利要求1所述的透镜，其特征在于，该透镜的材料选自塑料和玻璃之一。
6.一种发光装置，包括发光单元及如权利要求1所述的透镜，该发光单元与该入光面对准并与该透镜的中心轴同轴。
7.如权利要求6所述的发光装置，其特征在于，该透镜包括底面，该出光面与该底面分别位于该透镜的相背两侧，该入光面相对该底面向接近该出光面的方向凹陷以形成一个收容空间，该发光单元收容在该收容空间内。
8.如权利要求7所述的发光装置，其特征在于，该透镜还包括侧壁，该侧壁连接该出光面和该底面。
9.如权利要求8所述的发光装置，其特征在于，该出光面朝该入光面的方向开设有一个凹陷。
10.一种背光模组，包括电路板、多个如权利要求6-9所述的发光装置、以及扩散板，该多个发光装置呈矩阵式排列在该电路板上，该扩散板与该多个发光装置的出光面对准以扩散并传输从每个发光装置的出光面出射的光线。
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