CN109163227B - 直下式背光模组及发光二极管阵列 - Google Patents

直下式背光模组及发光二极管阵列 Download PDF

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    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Abstract

本申请提供一种直下式背光模组及LED阵列。所述背光模组包括：承载板；LED阵列，设置于承载板上，LED阵列包括LED光源；光学透镜，围绕LED光源，光学透镜包括LED光源发出之光线的入光面和出光面；调光结构，与承载板相距一段距离，调光结构和承载板之间定义出腔体；以及支撑结构，设置于光学透镜的出光面上，沿着背离承载板的方向，在腔体内向调光结构延伸，支撑结构用于支撑调光结构。本申请能够抑制暗影生成，提示支撑结构的结构强度。

Description

直下式背光模组及发光二极管阵列
技术领域
本申请涉及一种背光技术，特别涉及一种直下式背光模组及发光二极管(lightemitting diode,LED)阵列。
背景技术
当前直下式LED背光模组有两种常见的实现形式，第一种为采用表面黏贴方式黏贴LED光源，第二种为采用表面黏贴方式黏贴LED光源并搭配二次透镜。第一种方式需要LED数量多，第二种方式可可减少LED数量。
但是，无论采用哪种实现形式，背光模组的扩散板都需要有支撑结构来防止其由于冷热缩胀、运输过程中振荡而引起的形变，造成品味问题或者当腔体高度较低时击伤LED光源。
现有技术所采用的支撑结构存在以下几个问题：
(1)当LED光源发出的大角度的光遇到支撑结构时，由于光传播受阻，会产生暗影。
(2)LED光源工作时，背光模组之腔体内的温度增加，或运输过程中环境温度过高，或背光模组在运输过程中产生的形变，都会造成支撑结构形变，且其形变不可恢复。
发明内容
本申请的目的在于提供一种直下式背光模组及发光二极管阵列，以抑制暗影生成。
为实现上述目的，本申请一方面提供一种直下式背光模组，包括：承载板；LED阵列，设置于所述承载板上，所述LED阵列包括LED光源；光学透镜，围绕所述LED光源，所述光学透镜包括所述LED光源发出之光线的入光面和出光面；调光结构，与所述承载板相距一段距离，所述调光结构和所述承载板之间定义出腔体；以及支撑结构，设置于所述光学透镜的出光面上，沿着背离所述承载板的方向，在所述腔体内向所述调光结构延伸，所述支撑结构用于支撑所述调光结构。
本申请实施例中，所述支撑结构包括锥形体。
本申请实施例中，所述支撑结构依据所述光学透镜的对称面呈对称设置。
本申请实施例中，所述调光结构包括：扩散板；以及光学膜片，设置于所述扩散板上，其中所述腔体由所述调光结构的扩散板和承载所述LED阵列的承载板所定义。
本申请实施例中，所述光学透镜选自由折射式透镜和折反式透镜所组成的群组。
本申请实施例中，所述支撑结构的高度小于等于3毫米，所述腔体的高度不超过所述光学透镜的高度及所述支撑结构的高度的总合。
本申请实施例中，所述支撑结构的顶部曲率半径小于等于1毫米；及所述支撑结构的体积小于等于7立方毫米。
本申请另一方面提供一种LED阵列，包括：LED光源；光学透镜，围绕所述LED光源，所述光学透镜包括所述LED光源发出之光线的入光面和出光面；以及支撑结构，设置于所述光学透镜的出光面上，沿着背离所述光学透镜的方向延伸。
本申请实施例中，所述支撑结构包括锥形体。
本申请实施例中，所述支撑结构依据所述光学透镜的对称面呈对称设置。
本申请实施例的直下式背光模组中，光学透镜出光面上设置有支撑结构，起到支撑腔体高度的作用。相较于现有技术，本申请实施例的背光模组具有如下优点：(1)支撑结构设置于光学透镜出光面上，不需额外设置支撑结构，节省成本且提高组装效率；(2)支撑结构设置于光学透镜出光面上，支撑结构高度低，具有较佳的结构强度，解决了支撑结构易于弯曲、产生形变的问题。
为让本申请的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
图1显示一种现有的LED背光模组的示意图。
图2显示朗伯型出光光型。
图3显示二次透镜出光光型。
图4显示现有技术中暗影产生的光路原理的示意图。
图5A显示LED光源搭配折射式透镜之架构的示意图。
图5B显示LED光源搭配折反式透镜之架构的示意图。
图5C显示对应图5A的光路图。
图5D显示对应图5B的光路图。
图6显示根据本申请实施例的一种直下式背光模组的示意图。
图7显示根据本申请实施例的支撑结构的配置图。
图8A显示根据本申请实施例的支撑结构应用于折射式透镜之架构的示意图。
图8B显示根据本申请实施例的支撑结构应用于折反式透镜之架构的示意图。
图9显示根据本申请实施例的一种直下式背光模组的示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本申请进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，本申请说明书所使用的词语“实施例”意指用作实例、示例或例证，并不用于限定本申请。
图1显示一种现有的发光二极管(light emitting diode,LED)背光模组10的示意图。现有的LED背光模组10包括承载板11、设置于承载板11上的LED光源12、包覆LED光源12的二次透镜13、与承载板11相距一段距离设置的扩散板14、设置于扩散板14上的光学膜片15、以及设置于承载板11上用以支撑扩散板14的支撑结构16。
一般来说，支撑结构16的高度(记为Hs)与形成于承载板11和扩散板14之间的腔体的高度(记为Hc)一致，或者Hs比Hc略微小1-2毫米。现有的背光模组10存在一个与支撑结构16有关的严重问题，这个问题在以表面黏贴方式黏贴LED光源12且搭配二次透镜13的架构(即图1)中更为明显，如下阐述：
用于背光模组10的LED光源12的出光光型一般为朗伯型，如图2所示。二次透镜16会将LED光源12的出光光型打开，使得大角度的光能量增加，如图3所示。当大角度的出光传播至支撑结构16时，容易受到其顶端部分的阻挡，而在扩散板14和光学膜片15上留下一个暗影。暗影产生的光路原理参见图4，当大角度的出光遇到支撑结构16时，由于光传播受阻而产生暗影，如图4中D部分所示。
图5A显示LED光源12搭配折射式透镜之架构的示意图，图5B显示LED光源12搭配折反式透镜之架构的示意图。上述的示例中，二次透镜13为折射式透镜(如图5A所示)，当二次透镜13为折反式透镜(如图5B所示)时，同样存在光传播受支撑结构16阻挡而产生暗影的问题，参图5C及图5D。图5C为折射式透镜的例子中，光传播至扩散板14的光路图；图5D为折反式透镜的例子中，光传播至扩散板14的光路图。
支撑结构16的功能是起到支撑作用，支撑结构16在承受一定的环境温度和一定的外力挤压时，必须保持原来的形状。但是，现有的背光模组10存在的技术问题是：LED光源12工作时，背光模组10之腔体内的温度增加，或运输过程中环境温度过高，或背光模组10在运输过程中产生一定形变，都可能造成支撑结构16形变。此时，支撑结构16失去支撑腔体高度的能力，且其形变不可恢复。
图6显示根据本申请实施例的一种直下式背光模组60的示意图。如图6所示，背光模组60包括承载板61、LED阵列、调光结构64和支撑结构66。LED阵列设置于承载板61上，LED阵列包括多个LED光源62排列成阵列的形式。LED光源62可设置在电路基板上，电路基板再设置在承载板61上。LED光源62的出光光型可为朗伯型，如图2所示。每个LED光源62对应设置有一个光学透镜63，光学透镜63围绕或包覆LED光源62，用以改变LED光源62的出光光型。光学透镜63可为折射式透镜(如图5A的透镜)或折反式透镜(如图5B的透镜)。光学透镜63具有入光面和出光面，LED光源62发出的光线从入光面进入光学透镜63，从出光面离开光学透镜63。
调光结构64与承载板61相距一段距离，调光结构64和承载板61之间定义出腔体C。调光结构64对光线作进一步调整，使得背光模组60发出均匀光学。于一实施例中，调光结构64包括扩散板641和光学膜片642，光学膜片642设置在扩散板641上。光学膜片642可由一或多层光学膜组成，例如离型膜、反射膜、扩散膜、棱镜膜和扩散增光膜等。在此实施例中，光学膜片642设置于扩散板641的上表面。腔体C由调光结构64的扩散板641和承载LED阵列的承载板11所定义。于另一实施例中，扩散板641的下表面上也可设置光学膜。此时，腔体C由该光学膜和承载板11所定义。
支撑结构66设置于光学透镜63的出光面上。例如，每个光学透镜63都具有对应的支撑结构66。例如，支撑结构66包括锥形体。支撑结构66沿着背离承载板61的方向，在腔体C内向调光结构64延伸。支撑结构66用以支撑调光结构64。例如，承载板61和调光结构64具有两个相对的平行面，支撑结构66沿着垂直於所述平行面的方向，向调光结构64延伸。支撑结构66的一端形成于光学透镜63的出光面上，另一端可恰好抵靠调光结构66或与调光结构66相距一段微小的距离，例如1-2毫米。
于一实施例中，支撑结构66在由承载板61和调光结构64中的扩散板641定义的腔体内延伸，基本上抵靠扩散板641。于另一实施例中，支撑结构66在由承载板61和设置于扩散板641下表面的光学膜定义的腔体内延伸，基本上抵靠所述光学膜。
于一实施例中，支撑结构66的材料与光学透镜63的材料相同。于一实施例中，支撑结构66与光学透镜63一体成形。这样，提升了支撑结构66的结构强度。当然，支撑结构66也可以是透过胶着或机械方式固定在光学透镜63的出光面上。
如图7所示，每个光学透镜63的出光面上可设置两个或两个以上的支撑结构66。支撑结构66可依据光学透镜63的对称面而呈对称设置。这样，可提升支撑结构66的支撑强度。
图8A显示根据本申请实施例的支撑结构66应用于折射式透镜之架构的示意图，图8B显示根据本申请实施例的支撑结构66应用于折反式透镜之架构的示意图。如图8A所示，折射式透镜可由单一材料制成，其出光面为曲面，支撑结构66设置于所述曲面上。如图8B所示，折反式透镜可包含分别由两种不同的材料制成的两个上下材料层，这两材料层间形成介面，光线在此介面形成全反射。上材料层可形成一顶部平面，支撑结构66设置在此顶部平面上。相较于形成于曲面，支撑结构66形成于平面上具有较好的结构强度。
为了保证品味效果，减少暗影的形成，本申请发明人并对支撑结构66作出优化。具体来说，支撑结构66符合如下条件之至少一者时，在确保支撑结构66的结构强度下，可达到最佳的暗影抑制效果。
(1)支撑结构66的高度d(如图8A和图8B所示)小于等于3毫米，腔体C的高度不超过光学透镜63的高度及支撑结构66的高度的总合；
(2)支撑结构66的顶部曲率半径小于等于1毫米；
(3)支撑结构66的体积小于等于7立方毫米(例如，底部直径3毫米、高度3毫米的圆锥体的体积)。
图9显示根据本申请实施例的一种直下式背光模组90的示意图。在图9的实施例中，光学透镜63为折反式透镜，折反式透镜具有顶部平面，支撑结构66设置在所述顶部平面上，支撑调光结构64。图9所示的背光模组90具有较佳的暗影抑制效果，且支撑结构66具有较佳的结构强度。
本申请实施例并提出一种LED阵列，所述LED阵列的具体细节可参照上文的描述，在此不再赘述。
本申请实施例的直下式背光模组中，光学透镜63出光面上设置有支撑结构66，起到支撑腔体C高度的作用。相较于现有技术，本申请实施例的背光模组具有如下优点：(1)支撑结构66设置于光学透镜63出光面上，不需额外设置支撑结构66，节省成本且提高组装效率；(2)支撑结构66设置于光学透镜63出光面上，支撑结构66高度低，具有较佳的结构强度，解决了支撑结构易于弯曲、产生形变的问题。
综上所述，虽然本申请已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本申请，本领域的普通技术人员，在不脱离本申请的范围内，均可作各种更动与润饰，因此本申请的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种直下式背光模组，其特征在于，包括：
承载板；
发光二极管阵列，设置于所述承载板上，所述发光二极管阵列包括发光二极管光源；
光学透镜，围绕所述发光二极管光源，所述光学透镜包括所述发光二极管光源发出之光线的入光面和出光面；
调光结构，与所述承载板相距一段距离，所述调光结构和所述承载板之间定义出腔体；以及
支撑结构，固定于所述光学透镜的部份出光面上，与所述光学透镜的出光面接触，沿着背离所述承载板的方向，在所述腔体内向所述调光结构延伸，所述支撑结构用于支撑所述调光结构。
2.根据权利要求1所述的直下式背光模组，其特征在于：所述支撑结构包括锥形体。
3.根据权利要求1所述的直下式背光模组，其特征在于：所述支撑结构依据所述光学透镜的对称面呈对称设置。
4.根据权利要求1所述的直下式背光模组，其特征在于，所述调光结构包括：
扩散板；以及
光学膜片，设置于所述扩散板上，
其中所述腔体由所述调光结构的扩散板和承载所述发光二极管阵列的承载板所定义。
5.根据权利要求1所述的直下式背光模组，其特征在于：所述光学透镜选自由折射式透镜和折反式透镜所组成的群组。
6.根据权利要求1所述的直下式背光模组，其特征在于：所述支撑结构的高度小于等于3毫米，所述腔体的高度不超过所述光学透镜的高度及所述支撑结构的高度的总和。
7.根据权利要求1所述的直下式背光模组，其特征在于：所述支撑结构的顶部曲率半径小于等于1毫米；及所述支撑结构的体积小于等于7立方毫米。
8.一种发光二极管阵列，其特征在于，包括：
发光二极管光源；
光学透镜，围绕所述发光二极管光源，所述光学透镜包括所述发光二极管光源发出之光线的入光面和出光面；以及
支撑结构，固定于所述光学透镜的部份出光面上，与所述光学透镜的出光面接触，沿着背离所述光学透镜的方向延伸。
9.根据权利要求8所述的发光二极管阵列，其特征在于：所述支撑结构包括锥形体。
10.根据权利要求8所述的发光二极管阵列，其特征在于：所述支撑结构依据所述光学透镜的对称面呈对称设置。
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