CN207880752U

CN207880752U - 一种矩形光斑的透镜

Info

Publication number: CN207880752U
Application number: CN201820064557.5U
Authority: CN
Inventors: 毛阳平
Original assignee: DONGGUAN XURUI PHOTOELECTRIC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: DONGGUAN XURUI PHOTOELECTRIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2018-01-12
Filing date: 2018-01-12
Publication date: 2018-09-18
Anticipated expiration: 2028-01-12

Abstract

本实用新型涉及直下式背光透镜技术领域，特别涉及一种矩形光斑的透镜，包括有透镜主体、位于透镜主体底部的入光面和位于透镜主体顶部的出光面，所述出光面的曲面方程为：所述曲面方程中：c是曲率，k是二次曲面系数，c_j是x^myⁿ的系数，j＝1+[(m+n)²+m+3n]/2，m+n≤10，m、n从0、1、2、3…9、10中取值；与现有技术相比，本实用新型实现了在同现有的光学透镜相比参数相同的前提下，让透镜光斑呈矩形状并截止明显，提高整个系统的亮暗对比度，减少残影，带给用户更佳的视觉效果。

Description

一种矩形光斑的透镜

技术领域

本实用新型涉及直下式背光透镜技术领域，特别涉及一种矩形光斑的透镜。

背景技术

目前，直下式背光的照明系统是由多颗LED灯珠组成的，LED灯珠常做成矩形阵列排布，如图1所示，在直下式LED背光领域中，直下式透镜为确保光斑叠加的时候呈现良好的能量均匀性，常用的技术是使单颗LED灯的光斑呈发散状，使光斑最外圈超过相邻的灯珠的位置，但发散状的光斑截止不明显，会降低整个系统的亮暗对比度，如图2所示。

发明内容

本实用新型的目的在于克服以上所述的缺点，提供一种发散状光斑截止明显的矩形透镜。

为实现上述目的，本实用新型的具体方案如下：

一种矩形光斑的透镜，包括有透镜主体、位于透镜主体底部的入光面和位于透镜主体顶部的出光面，所述出光面的曲面方程为：所述曲面方程中：c是曲率，k是二次曲面系数，c_j是x^myⁿ的系数，j＝1+[(m+n)²+m+3n]/2，m+n≤10，m、n从0、1、2、3……9、10中取值。

其中，所述透镜主体的底面设置有用于放置光源的第一凹槽。

其中，所述入光面设置成对称结构曲面，所述入光面向上凹形成有第二凹槽，所述第二凹槽开口处到顶部的直径逐渐减小。

其中，所述透镜主体边缘位置设置有凸台。

其中，述透镜主体的表面设置成微结构。

其中，所述入光面和出光面的材料是折射率为1.3～1.8之间的透明光学树脂。

其中，所述入光面和出光面的材料是透过率为85～94之间的透明光学树脂。

本实用新型的有益效果为：与现有技术相比，本实用新型实现了在同现有的光学透镜相比参数相同的前提下，让透镜光斑呈矩形状并且截止明显，提高整个系统的亮暗对比度，减少残影，带给用户更佳的视觉效果。

附图说明

图1是直下式背光LED灯珠的排列示意图；

图2是常规光斑的叠加效果图；

图3是本实用新型光线几何示意图；

图4是本实用新型矩形光斑的叠加效果图；

图5是图3中b点的光强分布图；

图6是本实用新型的剖视图；

图7是本实用新型的示意图；

图8是本实用新型另一视角的示意图；

图9是本实用新型的光路径图；

图1至图9中的附图标记说明：1-透镜主体；11-第一凹槽；12-凸台；2-入光面；21-第二凹槽；3-出光面；4-支脚。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细的说明，并不是把本实用新型的实施范围局限于此。

如图3和9所示，本实施例所述的一种矩形光斑的透镜，包括有透镜主体1、位于透镜主体1底部的入光面2和位于透镜主体1顶部的出光面3，所述出光面3的曲面方程为：所述曲面方程中：c是曲率，k是二次曲面系数，c_j是x^myⁿ的系数，j＝1+[(m+n)²+m+3n]/2，m+n≤10，m、n从0、1、2、3……9、10中取值，其中k＝0，c＝0.1285024324526465，c₄＝-0.128526557～-0.128526543，c₆＝-0.128969096～-0.128969085，c₁₁＝0.006503472～0.006503481，c₁₃＝-2.19E-16～-2.18E-16，c₁₅＝0.004466007～0.004466011，c₂₂＝-0.000203776～-0.000203768，c₂₄＝3.39E-18～3.41E-18，c₂₆＝4.70E-18～4.72E-18，c₂₈＝-5.29E-05～-5.27E-05，c₃₇＝2.86E-06～2.88E-06，c₃₉＝4.24E-20～4.26E-20，c₄₁＝5.30E-20～5.32E-20，c₄₃＝6.23E-20～6.25E-20，c₄₅＝1.14E-06～1.16E-06，c₅₆＝1.33E-08～1.35E-08，c₅₈＝-6.43E-23～-6.41E-23，c₆₀＝6.63E-23～6.66E-23，c₆₂＝7.79E-23～7.82E-23，c₆₄＝6.49E-22～6.52E-22，c₆₆＝2.15E-08～2.18E-08，其他c_j值都为零；所述透镜主体1的横截面可根据实际需求设置为圆形或者其他形状，在各c_j值取值范围内，通过上述矩形光斑的透镜设置，可实现透镜光斑呈矩形状并且截止明显，如图4所示，提高整个系统的亮暗对比度，减少残影，带给用户更佳的视觉效果。

本实施例的基本原理是：当LED灯珠或者其他光源，放置在本实施例的光学曲面透镜，LED灯珠或者其他光源的光线入射到入光面2，经过入光面2折射进入设计的出光面3，使光线在投影上呈截止明显的矩形光斑。

如图6和8所示，基于上一步实施例的基础上，进一步地，所述透镜主体1的底面设置有用于放置光源的第一凹槽11，设置第一凹槽11放置LED光源，保证LED光源的光线充分射入到所述入光面2。

如图6和8所示，基于上一步实施例的基础上，进一步地，所述入光面2向上凹形成有第二凹槽21，所述第二凹槽21开口处到顶部的直径逐渐减小，这样设置是为了保证所述透镜光斑的截止较为明显。

如图7和8所示，基于上一步实施例的基础上，进一步地，所述透镜主体1边缘位置设置有凸台12，透镜主体1边缘设置凸台12，便于在组装透镜时确定方向。

所述透镜主体1的表面设置成微结构，透镜主体1表面的微结构能扩散光线，使光线均匀从出光面3射出，从而得到能量均匀、截止明显的矩形光斑。

基于上一步实施例的基础上，进一步地，所述入光面2和出光面3的材料是折射率为1.3～1.8之间的透明光学树脂；用折射率在此范围的透明光学树脂材料制成的光学面，透镜的成像更清晰。

基于上一步实施例的基础上，进一步地，所述入光面2和出光面3的材料是透过率为85～94之间的透明光学树脂；用透过率在此范围的透明光学树脂材料制成的光学面，透镜的成像更清晰。

如图8所示，本实施例所述的一种矩形光斑的透镜，所述透镜主体1底部还设有3个或3个以上的支脚4；用支脚4支撑透镜主体1，保证了透镜在组装时快速定位。

解决技术问题思路：为满足整个系统的亮暗对比度，减少残影，提出矩形光斑的透镜，如图3所示，h是混光高度,取18mm，点a是光源在评估面上的对应点，点b是取评估面上的间距点，角度θ是a、b点对应的夹角，根据b点的照度大约为a点的50％时，背光模组整体的均匀度可以满足80％，故b点的照度满足E(b)＝E(a)/2，根据光强与照度关系：I＝Er²，b点的光强为I(b)＝E(b)h²/cos²θ＝E(a)h²/2cos²θ＝I(a)/2cos²θ，经推算得出b的光强分布如图5所示，为了满足x，y，xy，yx四个方向不同的光强分布，故选择xy多项式，其公式如下：所述曲面方程中：c是曲率，k是二次曲面系数，c_j是x^myⁿ的系数，j＝1+[(m+n)²+m+3n]/2，m+n≤10，m、n从0、1、2、3……9、10中取值，经过设计，得出曲面方程系数为：k＝0，c＝0.1285024324526465，c₄＝-0.128526557～-0.128526543，c₆＝-0.128969096～-0.128969085，c₁₁＝0.006503472～0.006503481，c₁₃＝-2.19E-16～-2.18E-16，c₁₅＝0.004466007～0.004466011，c₂₂＝-0.000203776～-0.000203768，c₂₄＝3.39E-18～3.41E-18，c₂₆＝4.70E-18～4.72E-18，c₂₈＝-5.29E-05～-5.27E-05，c₃₇＝2.86E-06～2.88E-06，c₃₉＝4.24E-20～4.26E-20，c₄₁＝5.30E-20～5.32E-20，c₄₃＝6.23E-20～6.25E-20，c₄₅＝1.14E-06～1.16E-06，c₅₆＝1.33E-08～1.35E-08，c₅₈＝-6.43E-23～-6.41E-23，c₆₀＝6.63E-23～6.66E-23，c₆₂＝7.79E-23～7.82E-23，c₆₄＝6.49E-22～6.52E-22，c₆₆＝2.15E-08～2.18E-08，其他c_j值都为零；通过这些系数组成曲面方程，使光线从出光面3射出的光斑呈矩形，并且矩形光斑边缘截止明显，如图4所述。

以上所述仅是本实用新型的一个较佳实施例，故凡依本实用新型专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，包含在本实用新型专利申请的保护范围内。

Claims

1.一种矩形光斑的透镜，包括有透镜主体(1)、位于透镜主体(1)底部的入光面(2)和位于透镜主体(1)顶部的出光面(3)，其特征在于，所述出光面(3)的曲面方程为：所述曲面方程中：c是曲率，k是二次曲面系数，c_j是x^myⁿ的系数，j＝1+[(m+n)²+m+3n]/2，m+n≤10，m、n从0、1、2、3……9、10中取值。

2.根据权利要求1所述的一种矩形光斑的透镜，其特征在于，所述透镜主体(1)的底面设置有用于放置光源的第一凹槽(11)。

3.根据权利要求1所述的一种矩形光斑的透镜，其特征在于，所述入光面(2)设置成对称结构曲面，所述入光面(2)向上凹陷形成有第二凹槽(21)，所述第二凹槽(21)开口处到顶部的直径逐渐减小。

4.根据权利要求1所述的一种矩形光斑的透镜，其特征在于，所述透镜主体(1)边缘位置设置有凸台(12)。

5.根据权利要求1所述的一种矩形光斑的透镜，其特征在于，所述透镜主体(1)的表面设置成微结构。

6.根据权利要求1所述的一种矩形光斑的透镜，其特征在于，所述入光面(2)和出光面(3)的材料是折射率为1.3～1.8之间的透明光学树脂。

7.根据权利要求1所述的一种矩形光斑的透镜，其特征在于，所述入光面(2)和出光面(3)的材料是透过率为85～94之间的透明光学树脂。