CN114415271A - 一种折射透镜以及led背光模组 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种折射透镜，其包括入光面以及出光面，光线经过入光面以及出光面后会分为白光区、黄光区以及蓝光区，白光区、黄光区以及蓝光区围绕主光轴依次向外设置。本申请具有使在LED背光模组点亮时灯间无明显色差的效果。

Description

一种折射透镜以及LED背光模组

技术领域

本申请涉及折射透镜的领域，尤其是涉及一种折射透镜以及LED背光模组。

背景技术

目前市面上电视显示屏等产品使用的主流背光方案为直下式LED背光模组方案，相关技术中直下式LED背光模组包括PCB板、LED光源以及折射透镜，LED光源以及折射透镜均设置在PCB板上，其中LED光源通过蓝光LED+黄色荧光粉封装制作而成，折射透镜用于扩散LED光源发出的白光，从而达到使电视显示屏等产品被点亮的目的。

针对上述中的相关技术，存在有因LED光源通过蓝光LED以及黄色荧光粉封装制作而成，其中黄光的扩散能力要强于蓝光，所以在经过折射透镜的出光面折射后，在光斑的最外圈容易形成明显的黄圈斑纹，从而在LED背光模组点亮时会出现灯间暗黄带的缺陷。

发明内容

为了使LED背光模组在点亮时灯间无明显色差，本申请提供一种折射透镜以及LED背光模组。

第一方面，本申请提供一种折射透镜，采用如下的技术方案：

一种折射透镜，包括入光面以及出光面，光线经过所述入光面以及所述出光面后会分为白光区、黄光区以及蓝光区，所述白光区、所述黄光区以及所述蓝光区围绕主光轴依次向外设置。

通过采用上述技术方案，可通过入光面以及出光面的形状来使蓝光扩散至比黄光距离主光轴更远的位置，则LED光源穿过折射透镜所形成的光谱从主光轴处由内至外依次为白光、黄光以及蓝光，所以可通过两个折射透镜之间以预定距离设置的方式，来使得穿过一个折射透镜中黄光区的黄光与穿过相邻另一个折射透镜中蓝光区的蓝光相互混合，从而可使灯间的暗黄带淡化祛除，进而达到在LED背光模组点亮时灯间无明显色差的目的。

优选的，所述出光面在所述白光区处设置有散光内凹部。

通过采用上述技术方案，因LED光源都会在折射透镜的正中心位置，所以散光内凹部的设置，则LED光源发出的光线不会过多地聚集在折射透镜的中心位置，从而使得折射透镜的中心位置处不会出现过亮的情况，进而使LED背光模组点亮时显示屏的亮度能更均匀。

优选的，所述蓝光区分为强光区以及弱光区，所述强光区与所述黄光区相邻设置，所述弱光区位于所述强光区远离所述黄光区的一侧上。

通过采用上述技术方案，因蓝光的扩散能力较差，所以蓝光区会分为强光区以及弱光区，则穿过一个折射透镜中强光区的蓝光与穿过相邻另一个折射透镜中黄光区的黄光，两者之间的强度差会被缩小，所以可让强光区处的蓝光与黄光区处的黄光进行混光，从而使相邻两个折射透镜之间的蓝光与黄光的混光效果会得到提升，有助于提升LED背光模组点亮时的发光均匀性。

优选的，所述出光面在所述强光区设置有聚光内凹部，所述聚光内凹部用于使所述弱光区的光线部分聚集到所述强光区上。

通过采用上述技术方案，因蓝光区整体的能量是平恒的，故聚光内凹部的设置，可使得弱光区处的光线部分聚集到强光区上，所以使得强光区处蓝光的强度更强，从而既能更充分地利用蓝光，也能使得相邻两个折射透镜上蓝光与黄光之间的强度更加适配，进而使得LED背光模组点亮时显示屏的发光会更加均匀。

优选的，所述入光面以及所述出光面的曲线方程均为四阶方程。

通过采用上述技术方案，方程的阶数越高，则入光面以及出光面的曲线方程与入光面以及出光面的形状能更加吻合，从而使得制作出的折射透镜能更接近于理论效果。

优选的，所述入光面的曲线方程的一阶导数绝对值大于所述出光面的曲线方程的一阶导数绝对值。

通过采用上述技术方案，因入光面的曲线方程的一阶导数绝对值大于出光面的曲线方程的一阶导数绝对值，所以入光面的切线斜率大于出光面的切线斜率，则LED光源发出的光线在经过入光面后，光线向远离主光轴方向的扩散会加强，从而能提升一个LED光源所照亮的面积，而在LED光源发出得到光线经过出光面后，光线向远离主光轴方向的扩散会削弱，从而使得一个LED光源所照亮的区域不易过暗。

优选的，所述入光面曲线方程的相关系数大于所述出光面曲线方程的相关系数。

通过采用上述技术方案，则入光面曲线方程与入光面形状的相符程度大于出光面曲线方向与出光面形状的相符程度，所以入光面的精度要求要大于出光面的精度要求，从而使入光面对光线的扩散更加准确，进而使得蓝光区的位置更加准确，有助于使折射透镜的混光参数更适配于LED背光模组中多个LED灯源之间的距离参数。

优选的，所述入光面曲线方程为Y=-1.8047X^4+7.4444X^3-11.383X^2+8.8399X+0.1867（相关系数R^2=0.997，0≤X＜2）；所述出光面曲线方程为Y=- 0.0035X^4+0.0678X^3-0.5292X^2+1.9957X+0.1546 （相关系数R^2=0.9966，0≤X＜8）。

通过采用上述技术方案，则LED光源发出的光线在经过入光面以及出光面后，光谱从主光轴处由内至外能依次为白光、黄光以及蓝光，从而可通过两个折射透镜来进行混光以达到消除灯间暗黄带的目的。

第二方面，本申请提供一种LED背光模组，采用如下的技术方案：

一种LED背光模组，包括PCB板、多个LED光源以及多个如权利要求1-8任意一项所述的折射透镜，多个所述LED光源以及多个所述折射透镜呈矩形阵列设置在所述PCB板上，所述LED光源与所述折射透镜对应设置；穿出一个所述折射透镜中所述黄光区的黄光与穿出相邻另一个所述折射透镜中所述蓝光区的蓝光形成混光。

通过采用上述技术方案，则可通过相邻两个折射透镜之间以预定距离设置的方式，来使得穿过一个折射透镜中黄光区的黄光与穿过另一个折射透镜中蓝光区的蓝光相互混合，从而可使灯间的暗黄带淡化祛除，进而达到在LED背光模组点亮时灯间无明显色差的目的。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过光线经过入光面以及出光面后会形成白光区、黄光区以及蓝光区的设置方式，则使蓝光能扩散至比黄光距离主光轴更远的位置，所以LED光源穿过折射透镜所形成的光谱从主光轴处由内至外依次为白光、黄光以及蓝光，故可通过两个折射透镜之间以预定距离设置的方式，来使得穿过一个折射透镜中黄光区的黄光与穿过相邻另一个折射透镜中蓝光区的蓝光相互混合，从而可使灯间的暗黄带淡化祛除，进而达到在LED背光模组点亮时灯间无明显色差的目的；

2.通过散光内凹部的设置，则LED光源发出的光线不会过多地聚集中折射透镜的中心位置，从而使得折射透镜的中心位置处不会出现亮度过度的情况，进而使LED背光模组点亮时显示屏的亮度能更均匀；

3.通过聚光内凹部的设置，使则得弱光区的光线部分聚集在强光区上，所以使得强光区处蓝光的强度更强，从而既能更充分地利用蓝光，也能使得相邻两个折射透镜上的蓝光与黄光之间的强度更加适配，进而使得LED背光模组点亮时显示屏的发光会更加均匀。

附图说明

图1是本申请实施例中一个折射透镜的光线分布示意图。

图2是本申请实施例中为体现LED背光模组如何消除灯间暗黄带所做的示意图。

附图标记说明：1、入光面；2、出光面；21、散光内凹部；22、聚光内凹部；3、白光区；4、黄光区；5、蓝光区；51、强光区；52、弱光区。

具体实施方式

以下结合附图1-2对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种折射透镜。参照图1和图2，折射透镜呈对称形状，具体的，折射透镜包括入光面1以及出光面2，其中入光面1以及出光面2的形状能使蓝光扩散至比黄光距离主光轴更远的位置，所以在光线经过入光面1以及出光面2后，光线会分为白光区3、黄光区4以及蓝光区5，并且白光区3、黄光区4以及蓝光区5围绕折射透镜的主透镜依次向外分布，所以便可通过两个折射透镜之间以预定距离设置的方式，来使穿过一个折射透镜中黄光区4的黄光与穿过相邻另一个折射透镜中蓝光区5的蓝光相互混合，从而使得灯间的暗黄带能够淡化祛除，进而在LED背光模组点亮时灯间无明显色差。

参照图1和图2，在本实施例中，为了进一步优化折射透镜的光学性能，所以折射透镜上还经过一些特殊处理，其一，因LED光源通常会设置在折射透镜正中心位置，所以出光面2在白光区3处一体形成有散光内凹部21，则LED光源发出的光线在经过白光区3处时会被适当扩散，所以白光区3的光线不会过多地聚集在折射透镜的中心位置，从而使得折射透镜的中心位置处不会出现过亮的情况，进而能提升LED背光模组点亮时的发光均匀性。

参照图1和图2，其二，因蓝光的扩散能力相较于黄光会弱一些，所以蓝光区5会分为强光区51以及弱光区52，强光区51与黄光区4相邻设置，弱光区52则位于强光区51远离黄光区4的一侧上，其中出光面2在强光区51一体形成有聚光内凹部22，而因蓝光区5整体的能量是平恒的，则聚光内凹部22可使弱光区52处的部分光线聚集到强光区51上，所以强光区51处的蓝光的强度会更强，故在进行混光时，可让穿过一个折射透镜中强光区51的蓝光与穿过相邻另一个折射透镜中黄光区4的黄光进行混光，从而使得相邻两个折射透镜之间的蓝光与黄光的混光效果得到提升，进而在LED背光模组点亮时灯间不会出现色差。

参照图1和图2，在本实施例中，入光面1以及出光面2的曲线方程均为四阶方程，其中入光面1的曲线方程的一阶导数的绝对值大于出光面2的曲线方程的一阶导数绝对值，则入光面1的切线斜率大于出光面2的切线斜率，其中在LED光源发出的光线在经过入光面1后，光线向远离主光轴方向的扩散会得到加强，从而能提升一个LED光源所照亮的面积，而在LED光源发出得到光线经过出光面2后，LED光线向远离主光轴方向的扩散会削弱，从而使得一个LED光源所照亮的区域不易过暗，综上此种设计方式，既能提升照亮面积也能保持照亮区域的亮度，进而使得折射透镜对光线的利用率得到提升。

参照图1和图2，因曲线方程与实际形状会存在误差，而误差程度会通过曲线方程的相关系数来体现，其中在本实施例中，入光面1曲线方程的相关系数会大于出光面2曲线方程的相关系数，则入光面1曲线方程与入光面1形状的相符程度大于出光面2曲线方向与出光面2形状的相符程度，所以入光面1的精度要求要大于出光面2的精度要求，从而入光面1对光线的扩散会更准确，进而使得实际蓝光区5的位置与理论蓝光区5的位置更加贴合，有助于使折射透镜的混光参数更适配LED背光模组中多个灯源之间的距离参数。

综上本实施例中，入光面1曲线方程为Y=-0.0035X^4+0.0678X^3-0.5292X^2+1.9957X+0.1546（相关系数R^2=0.9966，0≤X＜8），出光面2曲线方程为Y=-1.8047X^4+7.4444X^3-11.383X^2+8.8399X+0.1867（相关系数R^2= 0.997，0≤X＜2）。

本申请实施例一种折射透镜的实施原理为：通过入光面1以及出光面2的形状来使蓝光扩散至比黄光距离主光轴更远的位置，则LED光源穿过折射透镜所形成的光谱从主光轴处由内至外依次为白光、黄光以及蓝光，所以可通过两个折射透镜之间以预定距离设置的方式，来使穿过一个折射透镜中黄光区4的黄光与穿过相邻另一个折射透镜中强光区51的蓝光相互混合，从而可使灯间的暗黄带淡化祛除，进而达到在LED背光模组点亮时灯间无明显色差的目的。

本申请实施例还公开一种LED背光模组。参照图1和图2，LED背光模组包括PCB板、多个LED光源以及多个折射透镜，多个LED光源以及多个折射透镜呈矩形陈列的方式设置在PCB板上，其中LED光源与折射透镜一一对应设置，并且相邻两个折射透镜之间的设置距离，需要满足穿出一个所述折射透镜中所述黄光区4的黄光与穿出相邻另一个所述折射透镜中所述强光区51的蓝光形成混光，从而可使灯间的暗黄带淡化祛除，进而达到在LED背光模组点亮时灯间无明显色差的目的。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种折射透镜，其特征在于：包括入光面(1)以及出光面(2)，光线经过所述入光面(1)以及所述出光面(2)后会分为白光区(3)、黄光区(4)以及蓝光区(5)，所述白光区(3)、所述黄光区(4)以及所述蓝光区(5)围绕主光轴依次向外设置。

2.根据权利要求1所述的折射透镜，其特征在于：所述出光面(2)在所述白光区(3)处设置有散光内凹部(21)。

3.根据权利要求1所述的折射透镜，其特征在于：所述蓝光区(5)分为强光区(51)以及弱光区(52)，所述强光区(51)与所述黄光区(4)相邻设置，所述弱光区(52)位于所述强光区(51)远离所述黄光区(4)的一侧上。

4.根据权利要求3所述的折射透镜，其特征在于：所述出光面(2)在所述强光区(51)设置有聚光内凹部(22)，所述聚光内凹部(22)用于使所述弱光区(52)的光线部分聚集到所述强光区(51)上。

5.根据权利要求1所述的折射透镜，其特征在于：所述入光面(1)以及所述出光面(2)的曲线方程均为四阶方程。

6.根据权利要求5所述的折射透镜，其特征在于：所述入光面(1)的曲线方程的一阶导数绝对值大于所述出光面(2)的曲线方程的一阶导数绝对值。

7.根据权利要求5所述的折射透镜，其特征在于：所述入光面(1)曲线方程的相关系数大于所述出光面(2)曲线方程的相关系数。

8.根据权利要求5所述的折射透镜，其特征在于：所述入光面(1)曲线方程为Y = -0.0035X ^4+0.0678X^3-0.5292X^2+1.9957X+0.1546 （相关系数R^2=0.9966，0≤X＜8）；所述出光面(2)曲线方程为Y = -1.8047X^4+7.4444X^3-11.383X^2+8.8399X+0.1867（相关系数R^2= 0.997，0≤X＜2）。

9.一种LED背光模组，其特征在于，包括PCB板、多个LED光源以及多个如权利要求1-8任意一项所述的折射透镜，多个所述LED光源以及多个所述折射透镜呈矩形阵列设置在所述PCB板上，所述LED光源与所述折射透镜对应设置；穿出一个所述折射透镜中所述黄光区(4)的黄光与穿出相邻另一个所述折射透镜中所述蓝光区(5)的蓝光形成混光。

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