CN113126308A - 光学模组、显示装置及照明装置 - Google Patents

光学模组、显示装置及照明装置 Download PDF

Info

Publication number
CN113126308A
CN113126308A CN202110412968.5A CN202110412968A CN113126308A CN 113126308 A CN113126308 A CN 113126308A CN 202110412968 A CN202110412968 A CN 202110412968A CN 113126308 A CN113126308 A CN 113126308A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light control
optical module
microstructure
light
mask
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110412968.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113126308B (zh
Inventor
魏晓斌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Peanut Future Technology Co ltd
Original Assignee
Shenzhen Peanut Future Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Peanut Future Technology Co ltd filed Critical Shenzhen Peanut Future Technology Co ltd
Priority to CN202110412968.5A priority Critical patent/CN113126308B/zh
Publication of CN113126308A publication Critical patent/CN113126308A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113126308B publication Critical patent/CN113126308B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0938—Using specific optical elements
    • G02B27/095—Refractive optical elements
    • G02B27/0955—Lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0938—Using specific optical elements
    • G02B27/095—Refractive optical elements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)

Abstract

本发明提供一种光学模组，包括在光线出射方向上依次排列的LED光源、扩散透镜、面罩/扩散板，以及内部控光微结构和/或外部控光微结构，其中扩散透镜、面罩/扩散板，内部控光微结构和/或外部控光微结构以LED光源的中心轴旋转对称，内部控光微结构面向扩散透镜的一侧包括多个以同心圆方式布置的第一环形凸起，每个第一环形凸起的截面形状为三角形；和/或外部控光微结构的外表面包括多个以同心圆方式布置的第二环形凸起，每个第二环形凸起的截面形状为三角形。通过增加内部控光微结构和/或外部控光微结构可以大幅减小面罩上的光线入射角和出射光线能量的峰值方向，从而提升了透光率。

Description

光学模组、显示装置及照明装置
技术领域
本发明涉及一种光学模组、显示装置及照明装置，具体地涉及一种可实现超小距离匀光的光学模组、显示装置及照明装置。
背景技术
显示器、吸顶灯等是生活中常见的发光型产品，其光学距离一般在几十毫米。其中，光学距离小于20mm可以被称为超小光学距离。
显示器、吸顶灯等面发光型产品主要包括LED光源(1)、扩散透镜(2)及面罩/扩散板(3)，如图1所示，其中θ1为光线入射角，θ2为光线能量出射峰值方向。这类面发光型产品对发光面的亮度均匀度有很高的要求。现有技术中，对于光学距离在20mm以上的产品，面罩/扩散板一般为双面光滑或经过蚀纹处理的扩散材料，对光的能量分布起到的作用很小，对LED光的能量均匀化的作用全部集中在扩散透镜上。
但当光学距离小于20mm，甚至小于10mm时，即在光学距离为超小光学距离时，在扩散透镜发射的能量中，绝大部分的光线入射角(θ1)很大，部分会接近90°。随着入射角的增大，反射率增大，同时透射率降低。这直接导致面罩/扩散板的一次透过率很低，严重影响能量的输出。
此外，面罩/扩散板的表面亮度是与观察方向相关的物理量，以垂直看面罩为例：
Figure BDA0003024662280000011
(其中，L垂直为垂直于面罩/扩散板的方向上的亮度，Lθ2为峰值方向的亮度，θ2为峰值方向亮度的出射方向相对于面罩/扩散板的角度)
随着透镜照射半径的增大，面罩/扩散板的亮度快速降低。
此外，如图2和图3所示出的，当多个透镜能量叠加时，更是很难达到均匀的照明效果。
发明内容
针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明提供一种可实现超小距离匀光的光学模组，可以有效解决以上问题，且可应用于显示装置及照明装置。
本发明提供一种光学模组，包括在光线出射方向上依次排列的LED光源(其包括LED和光源板)、扩散透镜、面罩/扩散板、以及内部控光微结构和/或外部控光微结构，其中扩散透镜、面罩/扩散板、内部控光微结构和/或外部控光微结构以LED光源的中心轴对称设置，内部控光微结构的面向扩散透镜的一侧包括多个以同心圆方式布置的第一环形凸起，每个第一环形凸起的截面形状为三角形；和/或外部控光微结构的外表面包括多个以同心圆方式布置的第二环形凸起，每个第二环形凸起的截面形状为三角形。
在一优选实施方式中，内部控光微结构和/或外部控光微结构与面罩/扩散板是一体成型的。在内部控光微结构和/或外部控光微结构与面罩/扩散板是一体成型时，由于内部控光微结构和/或外部控光微结构与面罩/扩散板可以采用相同的材料来直接注塑成型，因而没有空气或者粘合的界面，所以可以实现良好的效果和效率，同时也便于组装和应用。
在一优选实施方式中，内部控光微结构和/或外部控光微结构与面罩/扩散板是通过一体化注塑成型的。在这种情况下，如前所述，由于内部控光微结构和/或外部控光微结构与面罩/扩散板可以采用相同的材料来直接注塑成型，因而没有空气或者粘合的界面，所以可以实现良好的效果和效率，同时也便于组装和应用。
在一优选实施方式中，第一环形凸起和/或第二环形凸起的高度为0.1mm-2mm。
在一优选实施方式中，第一环形凸起和/或第二环形凸起之间的间距为0.1mm-2mm。
在一优选实施方式中，可以根据LED光源的尺寸调整第一环形凸起和/或第二环形凸起的数量及倾斜角度。
在一优选实施方式中，内部控光微结构和外部控光微结构的材质包括PMMA、PC或玻璃。
本发明还提供一种包括所述光学模组的显示装置及照明装置。
本发明在采用了上述技术方案后获得如下有益的技术效果：通过增加内部控光微结构和/或外部控光微结构，可以大幅减小面罩上的光线入射角和出射光线能量的峰值方向，从而提升了透光率；此外，均匀度也得到了显著的提高。
附图说明
图1示出了根据现有技术的发光型产品的常规结构；
图2示出了根据现有技术的透镜叠加时的示意图；
图3示出了根据现有技术的相邻两个透镜在面罩的叠加能量分布；
图4是根据本发明第一实施方式的光学模组的结构示意图；
图5是在根据本发明第一实施方式中的内部控光微结构的示意图；
图6是在根据本发明第一实施方式中的光路图；
图7是根据本发明第二实施方式的光学模组的结构示意图；
图8是在根据本发明第二实施方式中的外部控光微结构的示意图；
图9是在根据本发明第二实施方式中的光路图；
图10是根据本发明第三实施方式的光学模组的结构示意图；
图11是根据本发明第三实施方式的光路走向示意图；
图12是根据本发明第三实施方式的透镜叠加时的光路图；
图13是根据本发明第三实施方式的相邻两个透镜在面罩的叠加能量分布。
图中：
1-LED光源；2-扩散透镜；3-内部控光微结构；4-面罩/扩散板；5-外部控光微结构；θ1-光线入射角；θ2-光线能量出射峰值方向；θ-光线入射角；α-全内反射条件；γ-内部无微结构时相同位置光线的入射角；β-光线入射角，δ-外部无微结构时相同位置光线的入射角。
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案，下面结合附图进行详细的描述。
第一实施方式
图4是根据本发明第一实施方式的光学模组的结构示意图。如图4所示，一种光学模组包括：在光线出射方向上依次排列的LED光源1(其包括LED和光源板)、扩散透镜2、面罩/扩散板3和内部控光微结构4，其中扩散透镜2、面罩/扩散板3和内部控光微结构4相对于LED光源的中心轴对称设置，内部控光微结构4在面向扩散透镜2的一侧包括多个以同心圆方式布置的第一环形凸起，每个第一环形凸起的截面形状为三角形，以减小出射光线与出射界面的入射角，从而提升透过率，参见图5和图6，其中θ为光线入射角，α满足全内反射条件，γ为内部无微结构时相同位置光线的入射角。当θ＜γ时，微结构就能起到提升光效的作用，即为有效设计范围。
内部控光微结构4与面罩/扩散板3是一体成型的。优选地，内部控光微结构4与面罩/扩散板3是通过注塑成型的。由于内部控光微结构4与面罩/扩散板3之间没有空气或粘合界面，可以提高光学模组的效率和效果，同时便于组装和应用。
每个第一环形凸起的高度为0.1mm-2mm，第一环形凸起之间的间距为0.1mm-2mm。
可以根据LED光源的尺寸调整第一环形凸起的数量及倾斜角度。
内部控光微结构的材质包括PMMA、PC或玻璃等。
本发明的光学模组可以改变光路走向，在添加了本发明的内部控光微结构的情况下，光学效率提升了4％左右，均匀度提升了5％左右。
第二实施方式
图7是本发明第二实施方式中的光学模组的结构示意图。如图7所示，一种光学模组包括在光线出射方向上依次排列的LED光源1、扩散透镜2、面罩/扩散板3和外部控光微结构5，其中扩散透镜2、面罩/扩散板3和外部控光微结构4关于LED光源的中心轴旋转对称，外部控光微结构5面向扩散透镜2的一侧包括多个以同心圆方式布置的第二环形凸起，每个第二环形凸起的截面形状为三角形，参见图8和图9，其中β为光线入射角，δ为外部无微结构时相同位置光线的入射角。当β＜δ时，微结构就能起到提升光效的作用，即为有效设计范围。
外部控光微结构5与面罩/扩散板3是一体成型的。优选地，外部控光微结构5与面罩/扩散板3是通过注塑成型的。由于外部控光微结构5与面罩/扩散板3之间没有空气或粘合界面，可以提高光学模组的效率和效果，同时便于组装和应用。
每个第二环形凸起的高度为0.1mm-2mm，第一环形凸起之间的间距为0.1mm-2mm。
可以根据LED光源的尺寸调整第二环形凸起的数量及倾斜角度。
外部控光微结构的材质包括PMMA、PC或玻璃等。
本发明的光学模组可以改变光路走向，在添加了本发明的外部控光微结构的情况下，光学效率提升了4％左右，均匀度提升了5％左右。
第三实施方式
图10是本发明第三实施方式中的光学模组的结构示意图。如图10所示，一种光学模组包括在光线出射方向上依次排列的LED光源1、扩散透镜2、面罩/扩散板3、内部控光微结构4和外部控光微结构5，其中扩散透镜2、面罩/扩散板3、外部控光微结构4和外部控光微结构5关于LED光源的中心轴旋转对称，内部控光微结构4面向扩散透镜2的一侧包括多个以同心圆方式布置的第一环形凸起，每个第二环形凸起的截面形状为三角形。外部控光微结构5的外表面包括多个以同心圆方式布置的第二环形凸起，每个所述第二环形凸起的截面形状为三角形。
内部控光微结构4和外部控光微结构5与面罩/扩散板3是一体成型的。优选地，内部控光微结构4和外部控光微结构5与面罩/扩散板3是通过注塑成型的。由于内部控光微结构4和外部控光微结构5与面罩/扩散板3之间没有空气或粘合界面，可以提高光学模组的效率和效果，同时便于组装和应用。
每个第一环形凸起和第二环形凸起的高度为0.1mm-2mm，第一环形凸起之间或第二环形凸起之间的间距为0.1mm-2mm。
可以根据LED光源的尺寸调整第一环形凸起和第二环形凸起的数量及倾斜角度。
内部控光微结构和外部控光微结构的材质包括PMMA、PC或玻璃等。
图11示出了根据本发明第三实施方式的光路走向。本发明的光学模组可以改变光路走向。在添加了本发明的内部控光微结构和外部控光微结构的情况下，光学效率提升了8％左右，均匀度提升了10％左右。
如图12-13所示，即使在相邻两个LED光源的光线叠加时，叠加照度仍然能够实现均匀分布。
以上所述，仅为本发明的优选实施方式，但本发明的保护范围不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可以想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应当以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种光学模组，其特征在于：包括在光线出射方向上依次排列的LED光源(1)、扩散透镜(2)、面罩/扩散板(3)、以及内部控光微结构(4)和/或外部控光微结构(5)，其中扩散透镜(2)、面罩/扩散板(3)、内部控光微结构(4)和/或外部控光微结构(5)以LED光源的中心轴旋转对称设置，所述内部控光微结构(4)面向所述扩散透镜(2)的一侧包括多个以同心圆方式布置的第一环形凸起，每个所述第一环形凸起的截面形状为三角形；和/或所述外部控光微结构(5)的外表面包括多个以同心圆方式布置的第二环形凸起，每个所述第二环形凸起的截面形状为三角形。
2.如权利要求1所述的光学模组，其特征在于：所述内部控光微结构(4)和/或外部控光微结构(5)与所述面罩/扩散板(3)是一体成型的。
3.如权利要求2所述的光学模组，其特征在于：所述内部控光微结构(4)和/或外部控光微结构(5)与所述面罩/扩散板(3)是通过注塑成型的。
4.如权利要求1所述的光学模组，其特征在于：所述第一环形凸起和/或第二环形凸起的高度为0.1mm-2mm。
5.如权利要求1所述的光学模组，其特征在于：所述第一环形凸起和/或第二环形凸起之间的间距为0.1mm-2mm。
6.如权利要求1所述的光学模组，其特征在于：第一环形凸起和/或第二环形凸起的数量及倾斜角度可以根据所述LED光源(1)的尺寸进行调整。
7.如权利要求1所述的光学模组，其特征在于：所述内部控光微结构(4)和所述外部控光微结构(5)的材质包括PMMA、PC或玻璃。
8.一种显示装置，其特征在于：包括权利要求1至6中任一项所述的光学模组。
9.一种照明装置，其特征在于：包括权利要求1至6中任一项所述的光学模组。
CN202110412968.5A 2021-04-16 2021-04-16 光学模组、显示装置及照明装置 Active CN113126308B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110412968.5A CN113126308B (zh) 2021-04-16 2021-04-16 光学模组、显示装置及照明装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110412968.5A CN113126308B (zh) 2021-04-16 2021-04-16 光学模组、显示装置及照明装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113126308A true CN113126308A (zh) 2021-07-16
CN113126308B CN113126308B (zh) 2023-04-11

Family

ID=76776939

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110412968.5A Active CN113126308B (zh) 2021-04-16 2021-04-16 光学模组、显示装置及照明装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113126308B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113551171A (zh) * 2021-07-22 2021-10-26 嘉兴追光智能科技有限公司 防眩晕光学结构及照明模具

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5577492A (en) * 1992-04-16 1996-11-26 Tir Technologies, Inc. Collimating TIR lens with focusing filter lens
US20070263388A1 (en) * 2006-05-12 2007-11-15 Industrial Technology Research Institute Illumination device of flexible lighting angle
US20090002600A1 (en) * 2007-06-29 2009-01-01 Wen-Feng Cheng Diffusion Plate Assembly
US20110032712A1 (en) * 2007-05-14 2011-02-10 Heptagon Oy Illumination system
US20110134646A1 (en) * 2009-12-08 2011-06-09 Industrial Technology Research Institute Light uniformization structure and light emitting module

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5577492A (en) * 1992-04-16 1996-11-26 Tir Technologies, Inc. Collimating TIR lens with focusing filter lens
US20070263388A1 (en) * 2006-05-12 2007-11-15 Industrial Technology Research Institute Illumination device of flexible lighting angle
US20110032712A1 (en) * 2007-05-14 2011-02-10 Heptagon Oy Illumination system
US20090002600A1 (en) * 2007-06-29 2009-01-01 Wen-Feng Cheng Diffusion Plate Assembly
US20110134646A1 (en) * 2009-12-08 2011-06-09 Industrial Technology Research Institute Light uniformization structure and light emitting module

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113551171A (zh) * 2021-07-22 2021-10-26 嘉兴追光智能科技有限公司 防眩晕光学结构及照明模具
CN113551171B (zh) * 2021-07-22 2023-09-19 嘉兴追光智能科技有限公司 防眩晕光学结构及照明模具

Also Published As

Publication number Publication date
CN113126308B (zh) 2023-04-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI422861B (zh) 光控制鏡片及其光源裝置
WO2012081187A1 (ja) バックライト装置および液晶表示装置
US9146018B2 (en) Optical lens and backlight module incorporating the same
KR20010086401A (ko) 에지 발광형 공동 도파관 및 렌즈형 광구조를 이용한발광시스템
WO2012035798A1 (ja) 面状照明装置およびこれを備えた液晶表示装置
WO2012081186A1 (ja) バックライト装置および液晶表示装置ならびにレンズ
WO2012101715A1 (ja) バックライト装置および液晶表示装置
WO2012081184A1 (ja) バックライト装置および液晶表示装置ならびにレンズ
ITMI20121399A1 (it) Lampada di illuminazione a led
JP2014102485A (ja) Ｌｅｄ用光学素子及びｌｅｄ照明装置
US20050140258A1 (en) Backlight assembly with diffusion sheet having diffraction gratings
CN113126308B (zh) 光学模组、显示装置及照明装置
CN111164772A (zh) 用于薄直下式背光的极宽分布发光二极管（led）透镜
US20170284611A1 (en) Projection light source structure with bat-wing candle power distribution
US20240159379A1 (en) Backlight module and display device
KR20150137959A (ko) 보조 광학 소자 및 광원 모듈
WO2012081185A1 (ja) バックライト装置および液晶表示装置
CN110632787A (zh) 面状照明装置
CN105937749B (zh) 一种配光元件、光源组件以及照明设备
CN111033349A (zh) 用于减少眩光同时维持led光源的混色和光束控制的全内反射透镜
WO2013088594A1 (ja) バックライト装置および液晶表示装置
CN110360482B (zh) 具有扩散器和蜂窝状聚光器的光学系统和探照灯
WO2019187462A1 (ja) 面状照明装置
TW200923267A (en) Optical lens and light source module
CN219264060U (zh) 一种透镜系统及灯具

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant