批准登记号：9512019Y0965
推荐单位：成都市科技局
批准登记日期：2019-12-31
研究起始日期：2017-02
研究终止日期：2019-02
成果密级：非密
成果属性：原始性创新
关键词：
成果体现形式：新产品
成果所处阶段：成熟应用阶段
成果水平：国内领先
合作形式：独立研究
学科分类号：
中图分类号：
战略性新兴产业：
所属高新技术领域：
成果应用行业：制造业
成果简介：1、项目简介
该项目为节能、高光效背光模组透镜，包括短距离混光器、用于电视背光的带中心凸透镜的反射式透镜、增加电视亮度均匀性的背光透镜、用于电视背光的圆形反射式非旋转对称透镜、实现非旋转对称光斑的透镜等5 种透镜类型，将LED 发出的不同波长的光线经过多次折射和反射后进行混合，当光到达近距离平面时，在近距离呈现出颜色均匀的白光光斑，该成果可应用于直下式电视背光、面板灯、广告牌等需要进行短距离混光取得均匀光照的照明相关领域。
2、技术指标
（1）产品功能尺寸公差≤0.03mm
（2）产品粗糙度Ra=1nm
（3）产品面型精度PV=1um
（4）对应OD28时CCD曲线50%宽度≥100mm
（5）对应OD35时CCD曲线50%宽度≥130mm
（6）整版照度测试误差≤5%
3、创新点
该技术的创新性就在于其短距离的实用性，且颜色均匀性高，能够在同等的条件下使用更少的LED和透镜进行整机制造。
1、圆形反射式非旋转对称透镜结构：透镜的顶面为向透镜本体内部凹陷的倒锥形面反射面，反射面在同一纵切面上的两条平滑曲线素线的曲率相同；反射面与X轴相交的素线和与Y轴相交的素线的曲率不同；透镜本体的侧面为圆台型的侧出光面，透镜本体底面设置有回转面的入光侧面和入光顶面的入光口。针对X方向与Y方向LED间距不同的特点，使光斑在X方向与Y方向的径长不同，解决了扩散板上明暗条纹的问题。
2、背光模块的混光器结构：为回转轴对称结构，混光器本体顶部设有倒立尖锥形的凹槽A以及底部设有口部径向尺寸大于底部径向尺寸的凹槽B，凹槽A的侧壁为弧形曲面，弧形曲面的曲率由底部向顶部依次减小，凹槽B底面设置有四个圆形平面的入射面。通过该混光器（透镜）配合LED，膜片和扩散板等组配，与LED组合后怎样才能在特定距离OD的扩散板上达到均匀照度的效果。并在固定OD的基础上，研究一种短距离混光器，结构简单，能够对芯片发出的光线进行混合处理，在长距离或近距离时均能达到颜色均匀的光斑。
3、带中心凸透镜的反射式透镜结构中，凸透镜的表面积与透镜本体的表面积的百分比为3％-15％，凸透镜的边缘厚度为0。能够把LED发出的光线分成三部分进行独立处理，中心通过凸透镜处理的光可以单独补充中心亮度，弥补正上方形成的暗区和产生的暗颗粒感。由于中间小角度光是通过独立结构进行控制的，所以可单独控制中心光的亮度及能量分布，独立控制透镜本体中间部分的视效。
4、增加电视亮度均匀性的背光透镜：其背光结构包括PCB、LED矩阵模块、扩散板、膜片结构、透镜和反射片，LED矩阵模块包括至少两列LED光源列，每一LED光源列包括至少2颗LED，LED安装在PCB上，每颗LED配有1个透镜，透镜包括透镜本体，透镜本体底面设置有入光口，LED位于入光口中，入光口设置有入光侧面和入光顶面，膜片结构设于扩散板外表面，反射片位于透镜底面。透镜本体的顶面在同一纵切面上的两条素线的曲率相同，顶面与X轴相交的素线和与Y轴相交的素线的曲率不同，X轴和Y轴分别与LED矩阵模块的行方向和列方向平行，X轴和Y轴与基准光轴相交。并针对X方向与Y方向LED间距不同的特点，通过使X方向与Y方向的光斑大小分布不同来解决亮条纹和暗条纹的问题，进一步改善了亮度均匀性。
5、实现非旋转对称光斑的透镜：其光学模组将LED以现有的矩阵的形式分布在反光板上，并将LED的结构改为底面的长边与短边不相等的长方体结构，并且，LED底面的长边位于矩阵的行间距与列间距中数值较大的一个的方向上。这样，当LED发出的光通过透镜时，在底面长边方向上的光线的出光角度大于在底面短边方向上的光线的出光角度，从而能够形成非旋转对称的光斑。又由于LED底面的长边与短边的比值等于上述矩阵的行间距与列间距的比值，则各个光斑之间相邻但不重叠，这样就避免了在扩散板上形成明暗相间的条纹，而呈现处均匀的辉度分布，提高了用户的视觉体验。
6、采用数学建模和微分的方法来进行产品的研发，设计出产品最优结构和通光角度。并通过项目产品将LED光源发出的光线进行混合处理，减少了透光损失，增大了透光率，使LED光源所发出的光线能够更好的利用起来，降低了对LED光源发光效率的要求，降低了能量损耗。并通过产品之间的相互配合，可以实现对透射光线的任意调整，使产品更加适应用户需求。
7、通过项目产品的使用，能够使LED光源不仅在远距离能得到较好的混光效果，在近距离时也具备较好的混光效果。产品结构简单、精巧，降低了生产材料的使用成本，并且可以通过控制生产设备进行精密生产，提升生产效率。
成果公报内容：1、项目简介
该项目为节能、高光效背光模组透镜，包括短距离混光器、用于电视背光的带中心凸透镜的反射式透镜、增加电视亮度均匀性的背光透镜、用于电视背光的圆形反射式非旋转对称透镜、实现非旋转对称光斑的透镜等5 种透镜类型，将LED 发出的不同波长的光线经过多次折射和反射后进行混合，当光到达近距离平面时，在近距离呈现出颜色均匀的白光光斑，该成果可应用于直下式电视背光、面板灯、广告牌等需要进行短距离混光取得均匀光照的照明相关领域。
2、技术指标
（1）产品功能尺寸公差≤0.03mm
（2）产品粗糙度Ra=1nm
（3）产品面型精度PV=1um
（4）对应OD28时CCD曲线50%宽度≥100mm
（5）对应OD35时CCD曲线50%宽度≥130mm
（6）整版照度测试误差≤5%
3、创新点
该技术的创新性就在于其短距离的实用性，且颜色均匀性高，能够在同等的条件下使用更少的LED和透镜进行整机制造。
1、圆形反射式非旋转对称透镜结构：透镜的顶面为向透镜本体内部凹陷的倒锥形面反射面，反射面在同一纵切面上的两条平滑曲线素线的曲率相同；反射面与X轴相交的素线和与Y轴相交的素线的曲率不同；透镜本体的侧面为圆台型的侧出光面，透镜本体底面设置有回转面的入光侧面和入光顶面的入光口。针对X方向与Y方向LED间距不同的特点，使光斑在X方向与Y方向的径长不同，解决了扩散板上明暗条纹的问题。
2、背光模块的混光器结构：为回转轴对称结构，混光器本体顶部设有倒立尖锥形的凹槽A以及底部设有口部径向尺寸大于底部径向尺寸的凹槽B，凹槽A的侧壁为弧形曲面，弧形曲面的曲率由底部向顶部依次减小，凹槽B底面设置有四个圆形平面的入射面。通过该混光器（透镜）配合LED，膜片和扩散板等组配，与LED组合后怎样才能在特定距离OD的扩散板上达到均匀照度的效果。并在固定OD的基础上，研究一种短距离混光器，结构简单，能够对芯片发出的光线进行混合处理，在长距离或近距离时均能达到颜色均匀的光斑。
3、带中心凸透镜的反射式透镜结构中，凸透镜的表面积与透镜本体的表面积的百分比为3％-15％，凸透镜的边缘厚度为0。能够把LED发出的光线分成三部分进行独立处理，中心通过凸透镜处理的光可以单独补充中心亮度，弥补正上方形成的暗区和产生的暗颗粒感。由于中间小角度光是通过独立结构进行控制的，所以可单独控制中心光的亮度及能量分布，独立控制透镜本体中间部分的视效。
4、增加电视亮度均匀性的背光透镜：其背光结构包括PCB、LED矩阵模块、扩散板、膜片结构、透镜和反射片，LED矩阵模块包括至少两列LED光源列，每一LED光源列包括至少2颗LED，LED安装在PCB上，每颗LED配有1个透镜，透镜包括透镜本体，透镜本体底面设置有入光口，LED位于入光口中，入光口设置有入光侧面和入光顶面，膜片结构设于扩散板外表面，反射片位于透镜底面。透镜本体的顶面在同一纵切面上的两条素线的曲率相同，顶面与X轴相交的素线和与Y轴相交的素线的曲率不同，X轴和Y轴分别与LED矩阵模块的行方向和列方向平行，X轴和Y轴与基准光轴相交。并针对X方向与Y方向LED间距不同的特点，通过使X方向与Y方向的光斑大小分布不同来解决亮条纹和暗条纹的问题，进一步改善了亮度均匀性。
5、实现非旋转对称光斑的透镜：其光学模组将LED以现有的矩阵的形式分布在反光板上，并将LED的结构改为底面的长边与短边不相等的长方体结构，并且，LED底面的长边位于矩阵的行间距与列间距中数值较大的一个的方向上。这样，当LED发出的光通过透镜时，在底面长边方向上的光线的出光角度大于在底面短边方向上的光线的出光角度，从而能够形成非旋转对称的光斑。又由于LED底面的长边与短边的比值等于上述矩阵的行间距与列间距的比值，则各个光斑之间相邻但不重叠，这样就避免了在扩散板上形成明暗相间的条纹，而呈现处均匀的辉度分布，提高了用户的视觉体验。
6、采用数学建模和微分的方法来进行产品的研发，设计出产品最优结构和通光角度。并通过项目产品将LED光源发出的光线进行混合处理，减少了透光损失，增大了透光率，使LED光源所发出的光线能够更好的利用起来，降低了对LED光源发光效率的要求，降低了能量损耗。并通过产品之间的相互配合，可以实现对透射光线的任意调整，使产品更加适应用户需求。
7、通过项目产品的使用，能够使LED光源不仅在远距离能得到较好的混光效果，在近距离时也具备较好的混光效果。产品结构简单、精巧，降低了生产材料的使用成本，并且可以通过控制生产设备进行精密生产，提升生产效率。
