CN210294764U - 光源及显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种光源及显示装置。其中，光源包括LED灯珠、第一透镜和第二透镜；所述第一透镜为凹透镜或凸透镜；所述第二透镜为折射式透镜，用于将接收到的光线打散；所述LED灯珠、所述第一透镜和所述第二透镜依次设置，且所述第一透镜的焦点与所述第二透镜的焦点轴向重合。本实用新型通过增加第一透镜，配合折射式透镜的第二透镜，使得LED灯珠的光更均匀地发散出来，从而有效提高光效；第一透镜可以是凸透镜，也可以是凹透镜，增加的第一透镜，使得LED灯珠的出光混光均匀，提高光效，降低透镜打件精度，降低成本。

Description

光源及显示装置

技术领域

本实用新型涉及背光技术领域，特别涉及一种光源及显示装置。

背景技术

局部控光技术即Local Dimming技术。区别于以前的全局控光，此种技术是采用对电视或者显示器的局部区域进行单独控制以实现节能，提高对比度及画质显示效果。带Local Dimming技术的背光一般是多颗灯一个区或者单颗灯一个区，每个区都单独控制。背光所用的LED为蓝色芯片激发黄色荧光粉实现白光。单独控制每个区的开关及明亮程度以实现高的画质效果，尤其是使局部的黑更黑，高亮的地方更亮。

为了追求更高的色域，背光光源部分做了很多努力，例如，将传统的YAG LED(蓝色芯片激发黄色荧光粉)更换为红绿粉，或者采用新红粉LED，或者采用量子点技术来提高色域，最终目的是使背光发出更纯的红绿蓝光，实现更纯、饱和度更高的红绿蓝光其实最简单的方法就是采用红绿蓝LED作为背光光源。由于此种技术在存在混色等技术问题及背光和驱动成本较高的问题，目前行业中鲜少做红绿蓝LED背光，更别说增加上述的LocalDimming技术，做成RGB Local Dimming背光。RGB Local Dimming技术就是把LocalDimming技术中背光所采用的白光LED更换成红绿蓝三色LED，且三色单独成区，单独控制。RGB Local Dimming技术实现困难度较高，光学、电子硬件、软件均需突破。如果做RGBLocal Dimming，多计划采用MiniLED或者MicroLED技术实现。但MicroLED和MiniLED目前还存在一些颜色均匀性差、良率低等技术问题，无法顺利实现RGB Local Dimming技术。或者采用量子点膜片实现，但其存在颜色偏移问题，使得某些画面存在画质问题，且使得成本较高。如果采用传统的RGB LED实现RGB Local Dimming技术，则需要解决LED混光问题。目前所采用的透镜无法实现均匀混光的效果，有些厂商为了实现混光，将透镜完全作成雾面，光效降低50％以上，并且配合增大混光距离，才勉强实现混光。为了使红绿蓝三色LED混成均匀白光，增大间距，提高光效，降低成本，需要设计一种新型的光源。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种光源及显示装置，旨在解决LED作为背光时混光不均匀的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提出一种光源，包括LED灯珠、第一透镜和第二透镜；

所述第一透镜为凹透镜或凸透镜；

所述第二透镜为折射式透镜，用于将接收到的光线打散；

所述LED灯珠、所述第一透镜和所述第二透镜依次设置，且所述第一透镜的焦点与所述第二透镜的焦点轴向重合。

可选地，所述第一透镜的直径小于或等于所述第二透镜的直径。

可选地，所述第二透镜朝向所述第一透镜的一侧形成有凹槽，所述第一透镜的直径与所述凹槽的直径相等，且所述第一透镜设置在所述凹槽的槽口。

可选地，所述第一透镜为凸透镜，且所述第一透镜朝向所述LED灯珠的一侧为凸面，所述第一透镜朝向所述第二透镜的一侧为凸面或平面。

可选地，所述LED灯珠到所述第一透镜的中心之间的距离小于所述第一透镜的焦距；或

所述LED灯珠到所述第一透镜的中心之间的距离大于所述第一透镜的一倍焦距且小于所述第一透镜的两倍焦距。

可选地，所述第一透镜为凹透镜，且所述第一透镜朝向所述LED灯珠的一侧为凹面，所述第一透镜朝向所述第二透镜的一侧为平面。

可选地，所述第一透镜朝向所述LED灯珠的一侧表面为磨砂面或形成有微结构；

或/和所述第一透镜朝向所述第二透镜的一侧表面为磨砂面或形成有微结构。

可选地，所述微结构为凸起/凹陷三角形、凸起/凹陷四边形、凸起/凹陷圆球、凸起/凹陷半球、凸起/凹陷多边形中的至少一种。

可选地，所述光源还包括反射片，所述LED灯珠背对所述第一透镜的一端固定于所述反射片上，所述第一透镜通过柱脚状的金属丝或塑胶丝固定于所述反射片上，所述第二透镜的边沿固设在所述反射片上。

本实用新型还提供了一种显示装置，包括如上述中任意一项所述的光源。

本实用新型光源及显示装置，通过增加第一透镜，配合折射式透镜的第二透镜，且第一透镜的焦点与所述第二透镜的焦点轴向重合，使得LED灯珠的光更均匀地发散出来，从而有效提高光效；第一透镜可以是凸透镜，也可以是凹透镜，通过增加的第一透镜，使得LED灯珠的出光能够混光均匀，提高光效，降低透镜打件精度，降低成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型光源的一爆炸图；

图2为本实用新型光源中凸透镜方案一的爆炸图；

图3为本实用新型光源中凸透镜方案二的爆炸图；

图4为本实用新型光源的另一爆炸图；

图5为本实用新型光源中凹透镜方案的一爆炸图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				10	LED灯珠	20	第一透镜
30	第二透镜	40	反射片
				21	第一凸透镜	22	第二凸透镜
23	第一凹透镜	24	第二凹透镜

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种光源。

在本实用新型一实施例中，如图1，4所示，光源包括LED灯珠10、第一透镜20和第二透镜30；

第一透镜20为凹透镜或凸透镜；

第二透镜30为折射式透镜，用于将接收到的光线打散；

LED灯珠10、第一透镜20和第二透镜30依次设置，且第一透镜20的焦点与第二透镜30的焦点轴向重合。

本案所提及的LED灯珠10，为红光LED灯珠、绿光LED灯珠、蓝光LED灯珠以及RGB三色LED灯珠中的一种或多种，比如，LED灯珠为RGB三色LED灯珠，RGB三色LED灯珠将三个芯片(红绿蓝芯片)封装到一个LED中，因此，三个芯片间存在间距，传统折射式透镜只能起到打散光的作用，无法将三种颜色的光源混合形成白色，这就需要在打散光前先将三色光混成白光。在此，将靠近LED灯珠10的透镜称为第一透镜20，靠近出光面的透镜称为第二透镜30。第一透镜20可以是凸透镜，也可以是凹透镜，或者是透镜组。不同的第一透镜20满足不同混光距离需求，提高光效，最优的实现降低透镜打件精度，降低成本的效果。

可以理解的是，上述涉及的各个结构，在制成时均通过注入胶水后烘烤，使得LED灯珠10的顶端固定于第一透镜20的的一侧端面，且第一透镜20的另一端面固定于第二透镜30的内侧端面，即LED灯珠10与第一透镜20均固定于第二透镜30的内侧端面上，且LED灯珠10与第一透镜20之间、第一透镜20与第二透镜30之间及LED灯珠10与第二透镜30之间均可存在空隙，通过胶水填充后烘干成型。

通过胶水填充，不但可以固定第一透镜20及LED灯珠10，还能使LED灯珠10的光发散均匀。

本实用新型光源，通过增加第一透镜20，配合折射式透镜的第二透镜30，且第一透镜20的焦点与第二透镜30的焦点轴向重合，使得LED灯珠10的光更均匀地发散出来，从而有效提高光效；第一透镜可以是凸透镜，也可以是凹透镜，通过增加的第一透镜20的设计使得LED灯珠10的出光能够混光均匀，提高光效，降低透镜打件精度，降低成本。

可选地，第一透镜20的直径小于或等于第二透镜30的直径。

当第二透镜30的直径大于第一透镜20的直径时，第二透镜30朝向第一透镜20的一侧可以形成凹槽，用于容纳第一透镜20；当第一透镜20的直径等于第二透镜30的直径时，第一透镜20设置在第二透镜30的槽口处；当第一透镜20的直径小于第二透镜30的直径时，第一透镜20被容纳在第二透镜30的凹槽内。

不同尺寸的第一透镜20，均可适配第二透镜30设置，使得第一透镜20的选择多样化。

可选地，第二透镜30朝向第一透镜20的一侧形成有凹槽，所述第一透镜20的直径与凹槽31的直径相等，且第一透镜20设置在凹槽31的槽口。

如图2所示，第一透镜20的直径与凹槽31的直径相等，使得第一透镜20能够设置于凹槽31的槽口，二者可以良好固定。

可选地，第一透镜20为凸透镜，且第一透镜20朝向LED灯珠10的一侧为凸面，第一透镜20朝向第二透镜30的一侧为凸面或平面。

如图1，2所示，凸透镜形式的第一透镜20朝向第二透镜30的一侧为凸面，如图3所示，凸透镜形式的第一透镜20朝向第二透镜30的一侧为平面。

根据对光放大的需求，对光放大要求高的，选择单面凸透镜，对光放大要求低的，选择双面凸透镜。

第一透镜20可以是凸透镜，也可以是凹透镜，还可以是透镜组，根据不同的混光需求，选择不同的透镜。凸透镜方案包括以下两种：

凸透镜方案一：请参阅图2，第一透镜20为第一凸透镜21；

LED灯珠10到第一凸透镜21的中心距离小于第一凸透镜21的焦距的距离。

假设设计的第一凸透镜21的焦距为f，LED灯珠10离第一凸透镜21的中心之间的距离为u。第一凸透镜21必须保证u＜f，这样LED灯珠10所成的像为正立、放大的虚像，且和LED灯珠10位于同侧。由于放大的像更容易使光混合均匀，且可以降低后续灯板打件透镜的精度，LED灯珠与像位于同侧，则对于第二透镜30来说，物离LED灯珠10较近，第二透镜30设计时可以更靠近LED，缩短了混光距离。

凸透镜方案二，如图3所示，第一透镜20为第二凸透镜22；LED灯珠10到第二凸透镜22的中心之间的距离大于第二凸透镜22的一倍焦距且小于第二凸透镜22的两倍焦距。

假设第二凸透镜22的焦距为f，LED灯珠10离第二凸透镜22的中心之间的距离为u，对于混光距离无特殊要求，采用的第二凸透镜22可为f＜u<2f，则LED灯珠10成放大(u＝2f时成等大的像)的实像，像与LED处于透镜异侧，且像到第二凸透镜22的距离≥2f(u＝2f时，像到透镜距离＝2f)，这相当于使得第二透镜30的物离LED灯珠10较远，增大了混光距离。

可以理解的是，若所用的LED灯珠10较大，所成的像较大，则在混光时要求的精度较低，较易混成白光，则，除了选择上述设计方案，还可以使所设计的透镜满足u＞2f，所成的像为缩小的实像，像与LED处于透镜异侧，且像到透镜的距离f＜u＜2f。当物为点光源时透镜容易设计，此方法由于像为放大的状态，因此更有利于第二透镜30的设计。

第一透镜20除了是凸透镜，也可以是凹透镜。如图4所示，凹透镜方案为：

如图5所示，第一透镜20为凹透镜，且第一透镜20朝向LED灯珠10的一侧为凹面，第一透镜20朝向第二透镜30的一侧为平面。

凹透镜具有打散光的特点，LED灯珠10经过凹透镜23所成的像为正立、缩小的虚像，像和LED灯珠10在凹透镜23的同侧，因此整个混光距离较小，且第二透镜30设计较容易，满足了不同的混光需求。

当然，当单个透镜无法实现效果时，则采用第一透镜20为透镜组(透镜数量≥1)设计。

可选地，第一透镜20朝向LED灯珠10的一侧表面为磨砂结构或形成有微结构。

可选地，微结构为凸起/凹陷三角形、凸起/凹陷四边形、凸起/凹陷圆球、凸起/凹陷半球、凸起/凹陷多边形中的至少一种。

由于目前LED的方向是越做越小，因此，在采用以上方案设计透镜时会存在第一透镜20成的像较小而需要提高打件透镜的精度以提高混光均匀性的问题，而提高打件精度时，成本较高，为了降低成本，可以在第一透镜20的入光面或者出光面做磨砂处理，得到磨砂结构，或者做微结构，例如凸起/凹陷三角形、凸起/凹陷四边形、凸起/凹陷圆球、凸起/凹陷半球、凸起/凹陷多边形等微结构以提高光分布的均匀性。

可选地，光源还包括反射片40，且LED灯珠10背对第一透镜20的一端固定于反射片40上，除了上述讲到的用胶水固定第一透镜与第二透镜的方法，还可以有如下方法对第一透镜与第二透镜进行固定：第一透镜20通过柱脚状的金属丝或塑胶丝固定于反射板40上，第二透镜30的边沿固设在反射片40上。当第一透镜20的与第二透镜30的体积相差较大时，第一透镜20通过柱脚状的金属丝或塑胶丝固定于反射板40上，第二透镜30的边沿固设在反射片40上。

本实施例中，反射片40用于承载LED灯珠10，并且，LED灯珠10的底部在固定于反射片40上。

可选地，LED灯珠10为红光LED灯珠、绿光LED灯珠、蓝光LED灯珠以及RGB三色LED灯珠中的一种或多种。

LED灯珠10可以是三原色的单颗灯珠，或者是RGB三色LED灯珠中的一种或者组合，在第一透镜20及第二透镜30的配合下，能够混光均匀。

本实用新型还提供了了一种显示装置，所述显示装置包括如上述所述的光源。

由于前文已详细阐述光源，在此不再赘述。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种光源，其特征在于，包括LED灯珠、第一透镜和第二透镜；

所述第一透镜为凹透镜或凸透镜；

所述第二透镜为折射式透镜，用于将接收到的光线打散；

所述LED灯珠、所述第一透镜和所述第二透镜依次设置，且所述第一透镜的焦点与所述第二透镜的焦点轴向重合。

2.如权利要求1所述的光源，其特征在于，所述第一透镜的直径小于或等于所述第二透镜的直径。

3.如权利要求2所述的光源，其特征在于，所述第二透镜朝向所述第一透镜的一侧形成有凹槽，所述第一透镜的直径与所述凹槽的直径相等，且所述第一透镜设置在所述凹槽的槽口。

4.如权利要求1-3任一项所述的光源，其特征在于，所述第一透镜为凸透镜，且所述第一透镜朝向所述LED灯珠的一侧为凸面，所述第一透镜朝向所述第二透镜的一侧为凸面或平面。

5.如权利要求4所述的光源，其特征在于，所述LED灯珠到所述第一透镜的中心之间的距离小于所述第一透镜的焦距；或

所述LED灯珠到所述第一透镜的中心之间的距离大于所述第一透镜的一倍焦距且小于所述第一透镜的两倍焦距。

6.如权利要求1-3任一项所述的光源，其特征在于，所述第一透镜为凹透镜，且所述第一透镜朝向所述LED灯珠的一侧为凹面，所述第一透镜朝向所述第二透镜的一侧为平面。

7.如权利要求6所述的光源，其特征在于，所述第一透镜朝向所述LED灯珠的一侧表面为磨砂面或形成有微结构；

或/和所述第一透镜朝向所述第二透镜的一侧表面为磨砂面或形成有微结构。

8.如权利要求7所述的光源，其特征在于，所述微结构为凸起/凹陷三角形、凸起/凹陷四边形、凸起/凹陷圆球、凸起/凹陷半球、凸起/凹陷多边形中的至少一种。

9.如权利要求1所述的光源，其特征在于，所述光源还包括反射片，所述LED灯珠背对所述第一透镜的一端固定于所述反射片上，所述第一透镜通过柱脚状的金属丝或塑胶丝固定于所述反射片上，所述第二透镜的边沿固设在所述反射片上。

10.一种显示装置，其特征在于：包括如权利要求1-9中任意一项所述的光源。

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