CN220872837U - Led透镜、背光模组以及显示装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种LED透镜、背光模组以及显示装置。该LED透镜包括：第一透镜，第一透镜的底部设置有容纳腔，容纳腔用于容纳LED灯珠，第一透镜的顶部设置有凹槽，凹槽的内壁形成第一导光面，第一透镜的侧壁形成第二导光面；第二透镜，第二透镜设置在第一导光面上，第一透镜的折射率小于第二透镜的折射率；其中，LED灯珠产生的光线从容纳腔的腔壁进入第一透镜，再经由第二透镜折射或者反射，最后由第二导光面射出。该LED透镜的尺寸小，匀光性好。
Description
技术领域
本实用新型涉及显示技术领域，尤其涉及一种LED透镜、背光模组以及显示装置。
背景技术
目前，液晶显示装置主要包括背光模组以及液晶模组。背光模组为液晶模组提供光源以实现图像显示。在背光模组中，发光单元主要由LED灯珠以及设置在LED灯珠上的LED透镜组成，LED灯珠直接产生光线，LED透镜能够对光线折射，以扩大光线出射的面积。
但是相关技术中，LED透镜仅对光线单次反射，对扩大光线折射的角度有限，导致LED透镜的尺寸较大，且光路不清晰，有明显的环形光圈，直接影响背光模组的视效。
实用新型内容
本申请实施例提供一种LED透镜、背光模组以及显示装置，LED透镜的尺寸小，匀光性好。
本申请实施例提供一种LED透镜，包括：
第一透镜，所述第一透镜的底部设置有容纳腔，所述容纳腔用于容纳LED灯珠，所述第一透镜的顶部设置有凹槽，所述凹槽的内壁形成第一导光面，所述第一透镜的侧壁形成第二导光面；
第二透镜，所述第二透镜设置在所述第一导光面上，所述第一透镜的折射率小于所述第二透镜的折射率；
其中，所述LED灯珠产生的光线从所述容纳腔的腔壁进入所述第一透镜，再经由所述第二透镜折射或者反射，最后由所述第二导光面射出。
在一些实施例中，所述第一透镜的折射率为1.42至1.69。
在一些实施例中，所述第一透镜为有机玻璃。
在一些实施例中，所述第二透镜的折射率为1.82至1.87。
在一些实施例中，所述第二透镜为重镧火石光学玻璃。
在一些实施例中，所述第一透镜的光轴与所述第二透镜的光轴重合。
在一些实施例中，所述第二透镜覆盖整个所述第一导光面。
在一些实施例中，所述第二透镜具有相对的第三导光面以及第四导光面，所述第三导光面与所述第一导光面贴合，所述第四导光面的弧度大于所述第三导光面的弧度，光线从所述第三导光面进入所述第二透镜，经由所述第四导光面反射后从所述第三导光面射出。
本申请实施例还提供一种背光模组，包括上述LED透镜。
本申请实施例还提供一种显示装置，包括上述背光模组。
本申请实施例提供的LED透镜、背光模组以及显示装置。该LED透镜包括第一透镜以及第二透镜，该第一透镜的底部设置有容纳腔，该容纳腔用于容纳LED灯珠；该第一透镜的顶部设置有凹槽，该凹槽的内壁形成第一导光面，该第一透镜的侧壁形成第二导光面。第二透镜设置在第一导光面上，该第一透镜的折射率小于第二透镜的折射率。根据折射定律，n1sinθ1＝n2sinθ2，θ1、θ2≤90。由于第一透镜的折射率小于第二透镜的折射率，光线从第一透镜进入第二透镜时，在第一透镜与第二透镜的交界面发生折射时会靠近法线方向；光线从第二透镜进入第一透镜时，在第一透镜与第二透镜的交界面发生折射时会偏离法线方向；即光线在第一透镜与第二透镜的交界面处发生两次折射，光线被打散，从而避免光线过于集中导致光圈产生。进一步，LED灯珠产生的光线从容纳腔的腔壁进入第一透镜，再由第一透镜进入第二透镜。由于空气的折射率为1，该第一透镜的折射率大于1，第二透镜的折射率大于第一透镜的折射率，又根据折射定律，该光线的光路趋近于出光面的法线，也就趋于第一透镜和第二透镜的光轴，所以较小尺寸的LED透镜就能满足扩大光线出射的面积的需求。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为相关技术中LED透镜的结构示意图。
图2为本申请实施例提供的LED透镜的结构示意图。
图3为图2沿A-A剖面线的剖视图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。
请参阅图1，图1为相关技术中LED透镜的结构示意图。
目前，液晶显示装置主要包括背光模组以及液晶模组。背光模组为液晶模组提供光源以实现图像显示。在背光模组中，发光单元主要由LED灯珠以及设置在LED灯珠上的LED透镜10组成，LED灯珠直接产生光线，LED透镜10能够对光线折射，以扩大光线出射的面积。
但是相关技术中，LED透镜10仅对光线单次反射，对扩大光线折射的角度有限，导致LED透镜10的尺寸较大，且光线会从透镜的光轴附近中间穿出，光路不清晰，有明显的环形光圈，影响背光模组的视效。
本申请实施例提供一种LED透镜、背光模组以及显示装置，LED透镜能扩大光线折射的角度，进而扩大LED灯珠产生的光线照亮的范围，LED透镜的尺寸小，匀光性好。以下结合附图进行具体的分析。
请参阅图2以及图3，图2为本申请实施例提供的LED透镜的结构示意图，图3为图2沿A-A剖面线的剖视图。
本申请提供一种LED透镜100。该LED透镜100包括第一透镜110以及第二透镜120。该第一透镜110的底部设置有容纳腔111，该容纳腔111用于容纳LED灯珠200，该第一透镜110的顶部设置有凹槽112，该凹槽112的内壁形成第一导光面113，该第一透镜110的侧壁形成第二导光面114。该第二透镜120设置在第一导光面113上，该第一透镜110的折射率小于第二透镜120的折射率。其中，该LED灯珠200产生的光线从容纳腔111的腔壁进入第一透镜110，再经由第二透镜120折射或者反射，最后由第二导光面114射出。该第一透镜110与第二透镜120的折射率均大于1。
第一透镜110的凹槽112可以为倒喇叭状，该凹槽112的侧壁设置有从下往上逐渐收拢成自由曲面的第一导光面113。该第一透镜110的侧壁形成第二导光面114，该第二导光面114用于出光。该第二导光面114的上半部分为斜坡结构，第二导光面114的下半部分为向外拱出为弧形结构。
其中，该第二导光面114为第一弧面，该第一弧面对应的球心位于第二导光面114远离第二透镜的一侧。
本申请实施例提供的LED透镜100中，该LED灯珠200产生的光线从容纳腔111的腔壁进入第一透镜110，在第一透镜110与第二透镜120的界面一部分光线发生反射，另一部分光线发生折射进入第二透镜120。该进入第二透镜120的一部分光线在第二透镜120与空气的交界面发生反射后，在第一透镜110与第二透镜120的界面再次发生折射进入第一透镜110，所以这一部分光线经过两次折射，LED透镜100能扩大光线折射的角度，进而扩大LED透镜100折射的光线照亮的范围。
根据折射定律，n1sinθ1＝n2sinθ2，θ1、θ2≤90。由于第一透镜110的折射率小于第二透镜120的折射率，光线从第一透镜110进入第二透镜120时，在第一透镜110与第二透镜120的交界面发生折射时会靠近法线方向，光线从第二透镜120进入第一透镜110时，在第一透镜110与第二透镜120的交界面发生折射时会偏离法线方向。光线在第一透镜110与第二透镜120的交界面处发生两次折射，光线被打散，从而避免光线过于集中导致光圈产生。
进一步，LED灯珠200产生的光线从容纳腔111的腔壁进入第一透镜110，再由第一透镜110进入第二透镜120。由于空气的折射率为1，该第一透镜110的折射率大于1，第二透镜120的折射率大于第一透镜110的折射率。又根据折射定律，该光线的光路趋近于出光面的法线，也就趋于第一透镜110与第二透镜120的光轴，所以该LED透镜100的尺寸可以进一步缩小。
在一些实施例中，该第一透镜110的折射率为1.42至1.69。其中，该第一透镜110为有机玻璃(Polymethyl methacrylate，PMMA)，化学名称叫聚甲基丙烯酸甲酯，又称为亚克力或者明胶玻璃。有机玻璃是由甲基丙烯酸酯聚合成的高分子化合物，具有表面光滑、色彩艳丽，比重小，强度较大，耐腐蚀，耐湿，耐晒，绝缘性能好，隔声性好等优点。以丙烯酸及其酯类为原料聚合所得到的聚合物统称丙烯酸类树脂，相应的塑料统称聚丙烯酸类塑料，其中以聚甲基丙烯酸甲酯应用最广泛。聚甲基丙烯酸甲酯缩写代号为PMMA，俗称有机玻璃，透光性能好，可透过92％以上的太阳光，紫外线达73.5％；机械强度较高，有一定的耐热耐寒性，耐腐蚀，绝缘性能良好，尺寸稳定。
在一些实施例中，该第二透镜120的折射率为1.8至1.9。其中，该第二透镜120为重镧火石光学玻璃，通常采用B2O3(SiO2)-La2O3-TiO2-RO玻璃系统(R指Mg、Ca、Sr、Ba)。例如第二透镜120的折射率为1.85。当第二透镜120为上述高折射率重镧火石光学玻璃时，又根据折射定律，在第二透镜120与空气的交界面的发生全反射，因为该第二透镜120的折射率较大，所以在入光面发生全反射的临界角较小，更容易发生全反射，可以减少光线从第二透镜120与空气的交界面折射出去的几率，进而避免出现明显光圈。
在一些实施例中，该第一透镜110的光轴与第二透镜120的光轴重合。第一透镜110与第二透镜120同光轴设置，使得射出的光线更均匀。
第二透镜120覆盖整个第一导光面113。通过将第二透镜120设置为完全覆盖于整个第一导光面113上，一方面，可以将第二透镜120牢固的固定于第一透镜110上，使得LED透镜100的稳定性更佳。另一方面，可使得从第一透镜110折射出去的光完全进入第二透镜120，防止因少量的光线未进入第二透镜120，导致的由第二透镜120全反射的光线比从第一导光面113射出的光线少，进而导致的由第二导光面114射出的光线减少，引起的光线较暗。这样便可进一步保障了LED透镜100的稳定性。
在一些实施例中，第二透镜120具有相对的第三导光面121以及第四导光面122。该第三导光面121与第一导光面113贴合，第四导光面122的弧度大于第三导光面121的弧度。光线从第三导光面121进入第二透镜120，经由第四导光面122反射后从第三导光面121射出。由于第二透镜120的折射率大于第一透镜110的折射率，所以光线在第二透镜120与空气的交界面发生全反射的临界角小于光线在第一透镜110与第二透镜120的交界面发生全反射的临界角，所以第四导光面122的弧度大于第三导光面121的弧度，既能够满足光线发生全反射的条件，也使得入射角和反射角尽可能小，使得较多光线反射至第一透镜110与第二透镜120的交界面上，进而发生折射进入第一透镜110中，避免光线反射至第二透镜120的侧面，造成光线的损失。
其中，该第三导光面121为第二弧面，该第二弧面对应的球心位于第二透镜120靠近第一透镜110的一侧。该第四导光面122为第三弧面，该第三弧面对应的球心位于第二透镜120靠近第一透镜110的一侧。
本申请实施例还提供一种背光模组，包括上述LED透镜100、LED灯珠200以及电路板，该LED灯珠200设置在电路板上。LED透镜100罩设于LED灯珠200上。多个LED透镜100与多个LED灯珠200一一对应，每一LED透镜100罩设于一个LED灯珠200上。可选的，多个LED灯珠200阵列设置形成一个灯条，多个灯条设置在电路板上。
本申请实施例还提供一种显示装置，包括上述背光模组以及液晶模组。液晶模组安装在背光模组的前面，背光模组为液晶模组提供背光。显示装置还包括主控板，主控板分别与液晶模组以及背光模组通信连接，以控制液晶模组的画面显示。
本申请实施例提供的LED透镜100、背光模组以及显示装置。该LED透镜100包括第一透镜110以及第二透镜120，该第一透镜110的底部设置有容纳腔111，该容纳腔111用于容纳LED灯珠200；该第一透镜110的顶部设置有凹槽112，该凹槽112的内壁形成第一导光面113，该第一透镜110的侧壁形成第二导光面114。第二透镜120设置在第一导光面113上，该第一透镜110的折射率小于第二透镜120的折射率。根据折射定律，n1sinθ1＝n2sinθ2，θ1、θ2≤90。由于第一透镜110的折射率小于第二透镜120的折射率，光线从第一透镜110进入第二透镜120时，在第一透镜110与第二透镜120的交界面发生折射时会靠近法线方向，光线从第二透镜120进入第一透镜110时，在第一透镜110与第二透镜120的交界面发生折射时会偏离法线方向。光线在第一透镜110与第二透镜120的交界面处发生两次折射，光线被打散，从而避免光线过于集中导致光圈产生。进一步，LED灯珠200产生的光线从容纳腔111的腔壁进入第一透镜110，再由第一透镜110进入第二透镜120。由于空气的折射率为1，该第一透镜110的折射率大于1，第二透镜120的折射率大于第一透镜110的折射率。又根据折射定律，该光线的光路趋近于出光面的法线，也就趋于第一透镜110和第二透镜120的光轴，所以该LED透镜100的尺寸可以进一步缩小。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个特征。
以上对本申请实施例提供的LED透镜、背光模组以及显示装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请。同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
Claims (7)
1.一种LED透镜，其特征在于，包括：
第一透镜，所述第一透镜的底部设置有容纳腔，所述容纳腔用于容纳LED灯珠，所述第一透镜的顶部设置有凹槽，所述凹槽的内壁形成第一导光面，所述第一透镜的侧壁形成第二导光面，所述第一透镜的折射率为1.42至1.69；
第二透镜，所述第二透镜设置在所述第一导光面上，所述第二透镜的折射率为1.8至1.9，所述第二透镜为重镧火石光学玻璃；
其中，所述LED灯珠产生的光线从所述容纳腔的腔壁进入所述第一透镜，再经由所述第二透镜折射或者反射，最后由所述第二导光面射出。
2.根据权利要求1所述的LED透镜，其特征在于，所述第一透镜为有机玻璃。
3.根据权利要求1所述的LED透镜，其特征在于，所述第一透镜的光轴与所述第二透镜的光轴重合。
4.根据权利要求3所述的LED透镜，其特征在于，所述第二透镜覆盖整个所述第一导光面。
5.根据权利要求1所述的LED透镜，其特征在于，所述第二透镜具有相对的第三导光面以及第四导光面，所述第三导光面与所述第一导光面贴合，所述第四导光面的弧度大于所述第三导光面的弧度，光线从所述第三导光面进入所述第二透镜，经由所述第四导光面反射后从所述第三导光面射出。
6.一种背光模组，其特征在于，包括权利要求1至5任一项所述的LED透镜。
7.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求6所述的背光模组。
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| GR01 | Patent grant | ||
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